JPH0888379A - カルコパイライト型化合物薄膜太陽電池 - Google Patents
カルコパイライト型化合物薄膜太陽電池Info
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- JPH0888379A JPH0888379A JP6221832A JP22183294A JPH0888379A JP H0888379 A JPH0888379 A JP H0888379A JP 6221832 A JP6221832 A JP 6221832A JP 22183294 A JP22183294 A JP 22183294A JP H0888379 A JPH0888379 A JP H0888379A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ｐ型のカルコパイライト化合物層と、ＩＩｂ
族元素を含有するｎ型の化合物半導体層との間に、ＩＩ
Ｉｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比が、ｐ型カルコ
パイライト化合物層より小さいカルコパイライト化合物
層を中間層として用いたカルコパイライト型化合物の薄
膜太陽電池。 【効果】 ｐ型のカルコパイライト化合物層とＩＩｂ族
元素を含有するｎ型の化合物半導体層との間で起こる再
結合を抑制することができる。その結果、開放電圧が向
上し、高い光電変換効率が得られる。
族元素を含有するｎ型の化合物半導体層との間に、ＩＩ
Ｉｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比が、ｐ型カルコ
パイライト化合物層より小さいカルコパイライト化合物
層を中間層として用いたカルコパイライト型化合物の薄
膜太陽電池。 【効果】 ｐ型のカルコパイライト化合物層とＩＩｂ族
元素を含有するｎ型の化合物半導体層との間で起こる再
結合を抑制することができる。その結果、開放電圧が向
上し、高い光電変換効率が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カルコパイライト型化
合物薄膜を用いた太陽電池に関するものである。
合物薄膜を用いた太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カルコパイライト型化合物は、太陽電池
や発光素子等への応用が期待される材料である。特に、
ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＧａＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2 及びそ
れらの混晶化合物は、直接遷移型であるために光吸収係
数が大きく、またバンドギャップが太陽光スペクトルに
マッチしていることから、太陽電池材料としての応用が
期待されている。太陽電池の構造としては、ガラス基板
上にＭｏ電極層を形成し、その上に、ｐ型のＣｕＩｎＳ
ｅ2 あるいはＣｕＩｎＳ2 等の化合物半導体を積層し、
次いでその上に、Ｃｄx Ｚｎ1-x Ｓ（０≦ｘ≦１）、Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＯ等の光学バンドギャップの広いｎ型半導
体を積層し、さらにＡｌドープＺｎＯ、ＳｎドープＩｎ
2 Ｏ3 等の透明電極を形成したものが知られている。
や発光素子等への応用が期待される材料である。特に、
ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＧａＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ2 及びそ
れらの混晶化合物は、直接遷移型であるために光吸収係
数が大きく、またバンドギャップが太陽光スペクトルに
マッチしていることから、太陽電池材料としての応用が
期待されている。太陽電池の構造としては、ガラス基板
上にＭｏ電極層を形成し、その上に、ｐ型のＣｕＩｎＳ
ｅ2 あるいはＣｕＩｎＳ2 等の化合物半導体を積層し、
次いでその上に、Ｃｄx Ｚｎ1-x Ｓ（０≦ｘ≦１）、Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＯ等の光学バンドギャップの広いｎ型半導
体を積層し、さらにＡｌドープＺｎＯ、ＳｎドープＩｎ
2 Ｏ3 等の透明電極を形成したものが知られている。
【０００３】しかしながら、これらの構造の太陽電池に
は以下の問題がある。２つの異種半導体によるヘテロ接
合であるが故に、接合界面に欠陥準位があり、例えば、
ｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 の正孔とｎ型ＣｄＳの電子が、その
欠陥準位を介して再結合する。そのため、開放電圧が低
下し、さらには変換効率が低下する。
は以下の問題がある。２つの異種半導体によるヘテロ接
合であるが故に、接合界面に欠陥準位があり、例えば、
ｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 の正孔とｎ型ＣｄＳの電子が、その
欠陥準位を介して再結合する。そのため、開放電圧が低
下し、さらには変換効率が低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ヘテロ接合
界面における再結合を抑制し、開放電圧を向上すること
により、変換効率の高い太陽電池を提供することを目的
とする。
界面における再結合を抑制し、開放電圧を向上すること
により、変換効率の高い太陽電池を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる状況下において、
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した
結果、ｐ型のカルコパイライト型化合物層とｎ型のＩＩ
ｂ族元素含有化合物半導体層との間に、上記ｐ型カルコ
パイライト型化合物よりＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族
元素のモル比が小さい、つまり正孔密度が小さいカルコ
パイライト型化合物層を挿入すると、界面における再結
合が減少することを見いだし、本発明をなすに至った。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した
結果、ｐ型のカルコパイライト型化合物層とｎ型のＩＩ
ｂ族元素含有化合物半導体層との間に、上記ｐ型カルコ
パイライト型化合物よりＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族
元素のモル比が小さい、つまり正孔密度が小さいカルコ
パイライト型化合物層を挿入すると、界面における再結
合が減少することを見いだし、本発明をなすに至った。
【０００６】すなわち、本発明は以下の通りである。 １．元素周期律表のＩｂ族元素、ＩＩＩｂ族元素及びカ
ルコゲン元素（Ｓ、Ｓｅ及びＴｅ）からなるｐ型のカル
コパイライト型化合物層と、ＩＩｂ族元素及びＶＩｂ族
元素からなるｎ型の化合物半導体層とを有する薄膜太陽
電池において、上記ｐ型のカルコパイライト型化合物層
と上記ｎ型の化合物半導体層との間に、該ｐ型のカルコ
パイライト型化合物と比べて、ＩＩＩｂ族元素に対する
Ｉｂ族元素のモル比が小さいカルコパイライト型化合物
からなる中間層が形成されていることを特徴とする薄膜
太陽電池。 ２．中間層として形成されたカルコパイライト型化合物
がｎ型半導体であることを特徴とする上記１の薄膜太陽
電池。 ３．中間層として形成されたカルコパイライト型化合物
のバンドギャップが、ｐ型カルコパイライト型化合物の
バンドギャップより大きく、かつＩＩｂ族元素およびＶ
Ｉｂ族元素からなるｎ型の化合物半導体層のバンドギャ
ップより小さいことを特徴とする上記１の薄膜太陽電
池。 ４．ｐ型カルコパイライト型化合物がＣｕＩｎＳ2 であ
ることを特徴とする上記１、２又は３の薄膜太陽電池。 ５．ｐ型のカルコパイライト型化合物層と、該カルコパ
イライト型化合物と比べて、ＩＩＩｂ族元素に対するＩ
ｂ族元素のモル比が小さいカルコパイライト型化合物層
とからなる積層膜の作製方法において、ｐ型のカルコパ
イライト型化合物層を形成した後に、該形成温度より低
い温度で、該ｐ型のカルコパイライト型化合物と比べて
ＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比を小さくし
て、中間層としてのカルコパイライト型化合物層を形成
することを特徴とするカルコパイライト型化合物積層膜
の作製方法。 ６．ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層と、該ＣｕＩｎＳ2 と比べて
ＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比が小さいカ
ルコパイライト型化合物層とからなる積層膜の作製方法
において、上記ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層を４５０〜６００
℃の範囲で形成した後に、該ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層と比
べてＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比を小さ
くして、３００〜４５０℃の範囲で中間層としてのカル
コパイライト型化合物層を形成することを特徴とするカ
ルコパイライト型化合物積層膜の作製方法。
ルコゲン元素（Ｓ、Ｓｅ及びＴｅ）からなるｐ型のカル
コパイライト型化合物層と、ＩＩｂ族元素及びＶＩｂ族
元素からなるｎ型の化合物半導体層とを有する薄膜太陽
電池において、上記ｐ型のカルコパイライト型化合物層
と上記ｎ型の化合物半導体層との間に、該ｐ型のカルコ
パイライト型化合物と比べて、ＩＩＩｂ族元素に対する
Ｉｂ族元素のモル比が小さいカルコパイライト型化合物
からなる中間層が形成されていることを特徴とする薄膜
太陽電池。 ２．中間層として形成されたカルコパイライト型化合物
がｎ型半導体であることを特徴とする上記１の薄膜太陽
電池。 ３．中間層として形成されたカルコパイライト型化合物
のバンドギャップが、ｐ型カルコパイライト型化合物の
バンドギャップより大きく、かつＩＩｂ族元素およびＶ
Ｉｂ族元素からなるｎ型の化合物半導体層のバンドギャ
ップより小さいことを特徴とする上記１の薄膜太陽電
池。 ４．ｐ型カルコパイライト型化合物がＣｕＩｎＳ2 であ
ることを特徴とする上記１、２又は３の薄膜太陽電池。 ５．ｐ型のカルコパイライト型化合物層と、該カルコパ
イライト型化合物と比べて、ＩＩＩｂ族元素に対するＩ
ｂ族元素のモル比が小さいカルコパイライト型化合物層
とからなる積層膜の作製方法において、ｐ型のカルコパ
イライト型化合物層を形成した後に、該形成温度より低
い温度で、該ｐ型のカルコパイライト型化合物と比べて
ＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比を小さくし
て、中間層としてのカルコパイライト型化合物層を形成
することを特徴とするカルコパイライト型化合物積層膜
の作製方法。 ６．ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層と、該ＣｕＩｎＳ2 と比べて
ＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比が小さいカ
ルコパイライト型化合物層とからなる積層膜の作製方法
において、上記ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層を４５０〜６００
℃の範囲で形成した後に、該ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層と比
べてＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比を小さ
くして、３００〜４５０℃の範囲で中間層としてのカル
コパイライト型化合物層を形成することを特徴とするカ
ルコパイライト型化合物積層膜の作製方法。
【０００７】本発明における薄膜太陽電池は図１の構造
を有する。ガラスなどの基板１上に、膜厚０．５〜２μ
ｍのＭｏ等の導電性薄膜２を形成し、その上に１〜３μ
ｍのｐ型カルコパイライト化合物層３を形成し、さらに
その上に５〜１０００ｎｍの中間層としてのカルコパイ
ライト化合物層４を形成し、その上に５〜１０００ｎｍ
のＣｄＳ等のｎ型半導体層５と、０．１〜２μｍのＺｎ
Ｏ：Ａｌ等の透明電極層６を順次形成することにより、
薄膜太陽電池は作製される。
を有する。ガラスなどの基板１上に、膜厚０．５〜２μ
ｍのＭｏ等の導電性薄膜２を形成し、その上に１〜３μ
ｍのｐ型カルコパイライト化合物層３を形成し、さらに
その上に５〜１０００ｎｍの中間層としてのカルコパイ
ライト化合物層４を形成し、その上に５〜１０００ｎｍ
のＣｄＳ等のｎ型半導体層５と、０．１〜２μｍのＺｎ
Ｏ：Ａｌ等の透明電極層６を順次形成することにより、
薄膜太陽電池は作製される。
【０００８】本発明におけるカルコパイライト化合物と
は、Ｃｕ、Ａｇ等の元素周期律表Ｉｂ族元素及びＡｌ、
Ｇａ、Ｉｎ等の元素周期律表ＩＩＩｂ族元素並びにＳ、
Ｓｅ、Ｔｅのカルコゲン元素からなり、カルコパイライ
ト（黄銅鉱）型構造をとる化合物を総称したものである
が、ＣｕＩｎＳ2 、ＡｇＩｎＳ2 、ＣｕＩｎＳｅ2 、Ｃ
ｕＧａＳｅ2 、ＡｇＩｎＳｅ2 、ＡｇＧａＳｅ2 、Ｃｕ
ＩｎＴｅ2 、ＣｕＧａＴｅ2 、ＡｇＩｎＴｅ2 、ＡｇＧ
ａＴｅ2 或いはそれらの固溶体などが、適当なバンドギ
ャップを持っており、薄膜太陽電池用材料として好まし
い。
は、Ｃｕ、Ａｇ等の元素周期律表Ｉｂ族元素及びＡｌ、
Ｇａ、Ｉｎ等の元素周期律表ＩＩＩｂ族元素並びにＳ、
Ｓｅ、Ｔｅのカルコゲン元素からなり、カルコパイライ
ト（黄銅鉱）型構造をとる化合物を総称したものである
が、ＣｕＩｎＳ2 、ＡｇＩｎＳ2 、ＣｕＩｎＳｅ2 、Ｃ
ｕＧａＳｅ2 、ＡｇＩｎＳｅ2 、ＡｇＧａＳｅ2 、Ｃｕ
ＩｎＴｅ2 、ＣｕＧａＴｅ2 、ＡｇＩｎＴｅ2 、ＡｇＧ
ａＴｅ2 或いはそれらの固溶体などが、適当なバンドギ
ャップを持っており、薄膜太陽電池用材料として好まし
い。
【０００９】本発明のｐ型のカルコパイライト型化合物
は、その導電型がｐ型であれば特に限定はしないが、Ｉ
ＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比が０．９〜
１．２の範囲にあることが好ましい。また、中間層とし
てのカルコパイライト型化合物は、ＩＩＩｂ族元素に対
するＩｂ族元素のモル比が、ｐ型のカルコパイライト型
化合物のそれより小さければ、特に限定はされないが、
０．６〜１．０の範囲にあることが好ましく、さらには
その伝導型がｎ型であることが、より好ましい。さら
に、例えば、ｐ型のカルコパイライト型化合物がＣｕＩ
ｎＳ2 の場合、中間層として、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ2
などのバンドギャップの大きい化合物を用いると、本発
明の効果は大きくなり好ましい。ただし、この場合の中
間層のバンドギャップは、ＩＩｂ族元素含有化合物のバ
ンドギャップより大きくならない範囲である必要があ
る。本発明によれば、中間層の挿入によりｐ型カルコパ
イライト型化合物層の正孔とＩＩｂ族元素含有半導体層
の電子を空間的に分離することができることから、ｐ型
カルコパイライト化合物層とｎ型半導体層の接合界面に
おける再結合を抑制することができ、薄膜太陽電池にお
いて良好な特性を示す。
は、その導電型がｐ型であれば特に限定はしないが、Ｉ
ＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比が０．９〜
１．２の範囲にあることが好ましい。また、中間層とし
てのカルコパイライト型化合物は、ＩＩＩｂ族元素に対
するＩｂ族元素のモル比が、ｐ型のカルコパイライト型
化合物のそれより小さければ、特に限定はされないが、
０．６〜１．０の範囲にあることが好ましく、さらには
その伝導型がｎ型であることが、より好ましい。さら
に、例えば、ｐ型のカルコパイライト型化合物がＣｕＩ
ｎＳ2 の場合、中間層として、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ2
などのバンドギャップの大きい化合物を用いると、本発
明の効果は大きくなり好ましい。ただし、この場合の中
間層のバンドギャップは、ＩＩｂ族元素含有化合物のバ
ンドギャップより大きくならない範囲である必要があ
る。本発明によれば、中間層の挿入によりｐ型カルコパ
イライト型化合物層の正孔とＩＩｂ族元素含有半導体層
の電子を空間的に分離することができることから、ｐ型
カルコパイライト化合物層とｎ型半導体層の接合界面に
おける再結合を抑制することができ、薄膜太陽電池にお
いて良好な特性を示す。
【００１０】ｐ型層及び中間層のカルコパイライト型化
合物薄膜の形成方法としては、スパッタ法、真空蒸着
法、ＭＯＣＶＤ法もしくはカルコゲン化法など、いかな
る方法でも可能である。例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓを別々
の蒸発源とした真空蒸着法により、ｐ型のＣｕＩｎＳ2
層を形成して、次いでＣｕの供給量を減らし、同様に中
間層のＣｕＩｎＳ2 層を形成することにより実施でき
る。
合物薄膜の形成方法としては、スパッタ法、真空蒸着
法、ＭＯＣＶＤ法もしくはカルコゲン化法など、いかな
る方法でも可能である。例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓを別々
の蒸発源とした真空蒸着法により、ｐ型のＣｕＩｎＳ2
層を形成して、次いでＣｕの供給量を減らし、同様に中
間層のＣｕＩｎＳ2 層を形成することにより実施でき
る。
【００１１】ｐ型カルコパイライト化合物層および中間
層を形成する温度としては、カルコパイライト化合物が
形成される温度であれば特に限定はされないが、結晶性
の点から３００℃以上が好ましい。また、ソーダライム
ガラスなどの安価な基板に薄膜を形成する場合には、ガ
ラスの性質を考慮に入れて、６００℃以下が好ましい。
さらには、中間層の形成温度をｐ型カルコパイライト化
合物層の形成温度より低くすることにより、両者の界面
における元素相互拡散が抑制され、急峻な組成変化が実
現できる。組成変化が急峻なほど、電子・正孔の空間的
分離が有効に行われ、中間層の効果が大きいと考えられ
る。例えば、ＣｕＩｎＳ2 の場合においては、光吸収層
であるｐ型ＣｕＩｎＳ2 層は、高い結晶性を有するため
に、その形成温度は４５０〜６００℃の範囲が好まし
く、より好ましくは、５００〜５５０℃の範囲である。
５５０℃は、ソーダライムガラス基板が歪む温度に対し
て十分に低い温度である。また、ｐ型ＣｕＩｎＳ2 層上
に積層する中間層の形成温度は、３００〜４５０℃の範
囲が好ましいが、結晶性の点より４００〜４５０℃の範
囲であることがより好ましい。
層を形成する温度としては、カルコパイライト化合物が
形成される温度であれば特に限定はされないが、結晶性
の点から３００℃以上が好ましい。また、ソーダライム
ガラスなどの安価な基板に薄膜を形成する場合には、ガ
ラスの性質を考慮に入れて、６００℃以下が好ましい。
さらには、中間層の形成温度をｐ型カルコパイライト化
合物層の形成温度より低くすることにより、両者の界面
における元素相互拡散が抑制され、急峻な組成変化が実
現できる。組成変化が急峻なほど、電子・正孔の空間的
分離が有効に行われ、中間層の効果が大きいと考えられ
る。例えば、ＣｕＩｎＳ2 の場合においては、光吸収層
であるｐ型ＣｕＩｎＳ2 層は、高い結晶性を有するため
に、その形成温度は４５０〜６００℃の範囲が好まし
く、より好ましくは、５００〜５５０℃の範囲である。
５５０℃は、ソーダライムガラス基板が歪む温度に対し
て十分に低い温度である。また、ｐ型ＣｕＩｎＳ2 層上
に積層する中間層の形成温度は、３００〜４５０℃の範
囲が好ましいが、結晶性の点より４００〜４５０℃の範
囲であることがより好ましい。
【００１２】
【実施例】以下に、この発明の実施例を具体的に説明す
る。
る。
【００１３】
【実施例１】ガラス基板上に、スパッタ法により１μｍ
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型のＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ／
Ｉｎモル比が０．９である中間層としてのＣｕＩｎＳ2
層を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、その上
に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚｎ
Ｏ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで順
次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電池
を作製した。ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層の膜厚は２μｍ程度
であり、中間層ＣｕＩｎＳ2 層は５ｎｍから１０００ｎ
ｍの範囲で変化させた。また、中間層の伝導型は高抵抗
のｐ型であった。
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型のＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ／
Ｉｎモル比が０．９である中間層としてのＣｕＩｎＳ2
層を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、その上
に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚｎ
Ｏ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで順
次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電池
を作製した。ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層の膜厚は２μｍ程度
であり、中間層ＣｕＩｎＳ2 層は５ｎｍから１０００ｎ
ｍの範囲で変化させた。また、中間層の伝導型は高抵抗
のｐ型であった。
【００１４】この太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚３００ｎｍ程度でほぼ飽和
した。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、
界面リーク電流が抑制されることにより増加するが、７
００ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に
減少傾向になった。５００ｎｍの中間層を形成したとき
に、変換効率は最大となり、１０．８％であった。
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚３００ｎｍ程度でほぼ飽和
した。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、
界面リーク電流が抑制されることにより増加するが、７
００ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に
減少傾向になった。５００ｎｍの中間層を形成したとき
に、変換効率は最大となり、１０．８％であった。
【００１５】
【実施例２】ガラス基板上に、スパッタ法により１μｍ
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型ＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ／Ｉ
ｎモル比が０．７である中間層としてのＣｕＩｎＳ2 層
を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、その上
に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚｎ
Ｏ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで順
次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電池
を作製した。ｐ型ＣｕＩｎＳ2 層の膜厚は２μｍ程度で
あり、中間層ＣｕＩｎＳ2 層は５ｎｍから１０００ｎｍ
の範囲で変化させた。また、中間層の伝導型はｎ型であ
った。
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型ＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ／Ｉ
ｎモル比が０．７である中間層としてのＣｕＩｎＳ2 層
を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、その上
に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚｎ
Ｏ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで順
次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電池
を作製した。ｐ型ＣｕＩｎＳ2 層の膜厚は２μｍ程度で
あり、中間層ＣｕＩｎＳ2 層は５ｎｍから１０００ｎｍ
の範囲で変化させた。また、中間層の伝導型はｎ型であ
った。
【００１６】この太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚１００ｎｍ程度でほぼ飽和
した。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、
界面リーク電流が抑制されることにより増加するが、３
００ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に
減少傾向になった。２００ｎｍの中間層を形成したとき
に、変換効率は最大となり、１１．５％であった。
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚１００ｎｍ程度でほぼ飽和
した。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、
界面リーク電流が抑制されることにより増加するが、３
００ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に
減少傾向になった。２００ｎｍの中間層を形成したとき
に、変換効率は最大となり、１１．５％であった。
【００１７】
【実施例３】ガラス基板上に、スパッタ法により１μｍ
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型ＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ｓを蒸発源とした真空蒸着法により、Ｃｕ／
（Ｉｎ＋Ｇａ）モル比が０．７、Ｇａ／Ｉｎモル比が
０．２である中間層としてのＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ2 層
を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、その上
に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚｎ
Ｏ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで順
次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電池
を作製した。ｐ型ＣｕＩｎＳ2 層の膜厚は２μｍ程度で
あり、中間層Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ2 層は５ｎｍから１
０００ｎｍの範囲で変化させた。また、中間層の伝導型
はｎ型であった。
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型ＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ｓを蒸発源とした真空蒸着法により、Ｃｕ／
（Ｉｎ＋Ｇａ）モル比が０．７、Ｇａ／Ｉｎモル比が
０．２である中間層としてのＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ2 層
を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、その上
に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚｎ
Ｏ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで順
次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電池
を作製した。ｐ型ＣｕＩｎＳ2 層の膜厚は２μｍ程度で
あり、中間層Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ2 層は５ｎｍから１
０００ｎｍの範囲で変化させた。また、中間層の伝導型
はｎ型であった。
【００１８】この太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚５０ｎｍ程度でほぼ飽和し
た。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、界
面リーク電流が抑制されることにより増加するが、２５
０ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に減
少傾向になった。また、短絡電流はバンドギャップの大
きい中間層の膜厚が増加すると、わずかに減少する傾向
があった。１００ｎｍの中間層を形成したときに、変換
効率は最大となり、１２．０％であった。
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚５０ｎｍ程度でほぼ飽和し
た。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、界
面リーク電流が抑制されることにより増加するが、２５
０ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に減
少傾向になった。また、短絡電流はバンドギャップの大
きい中間層の膜厚が増加すると、わずかに減少する傾向
があった。１００ｎｍの中間層を形成したときに、変換
効率は最大となり、１２．０％であった。
【００１９】
【比較例１】ガラス基板上に、スパッタ法により１μｍ
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型ＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で２μｍ程度
形成した。さらに、その上に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長
法により５０ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌ透明電極をスパッタ法
により２μｍの厚さで順次形成することにより、図２の
構造の薄膜太陽電池を作製した。この太陽電池素子にＡ
Ｍ１．５の光を照射して特性を評価したところ、変換効
率は８．０％であった。
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓを蒸発源と
した真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．０
のｐ型ＣｕＩｎＳ2 層を基板温度５５０℃で２μｍ程度
形成した。さらに、その上に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長
法により５０ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌ透明電極をスパッタ法
により２μｍの厚さで順次形成することにより、図２の
構造の薄膜太陽電池を作製した。この太陽電池素子にＡ
Ｍ１．５の光を照射して特性を評価したところ、変換効
率は８．０％であった。
【００２０】
【実施例４】ガラス基板上に、スパッタ法により１μｍ
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓｅを蒸発源
とした真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．
０のｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ
／Ｉｎモル比が０．７である中間層としてのＣｕＩｎＳ
ｅ2 層を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、そ
の上に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚ
ｎＯ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで
順次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電
池を作製した。ｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 層の膜厚は２μｍ程
度であり、中間層ＣｕＩｎＳｅ2 層は５ｎｍから１００
０ｎｍの範囲で変化させた。また、中間層の伝導型はｎ
型であった。
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓｅを蒸発源
とした真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．
０のｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 層を基板温度５５０℃で、Ｃｕ
／Ｉｎモル比が０．７である中間層としてのＣｕＩｎＳ
ｅ2 層を基板温度４２５℃で順次形成した。さらに、そ
の上に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液成長法により５０ｎｍ、Ｚ
ｎＯ：Ａｌ透明電極をスパッタ法により２μｍの厚さで
順次形成することにより、図１と同じ構造の薄膜太陽電
池を作製した。ｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 層の膜厚は２μｍ程
度であり、中間層ＣｕＩｎＳｅ2 層は５ｎｍから１００
０ｎｍの範囲で変化させた。また、中間層の伝導型はｎ
型であった。
【００２１】この太陽電池素子にＡＭ１．５の光を照射
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚２００ｎｍ程度でほぼ飽和
した。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、
界面リーク電流が抑制されることにより増加するが、４
００ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に
減少傾向になった。２５０ｎｍの中間層を形成したとき
に、変換効率は最大となり、１３．０％であった。
して特性を評価した。開放電圧は、中間層の膜厚が増加
するとともに増加して、膜厚２００ｎｍ程度でほぼ飽和
した。また、曲線因子は、中間層の膜厚が増加すると、
界面リーク電流が抑制されることにより増加するが、４
００ｎｍ以上になると直列抵抗成分が大きくなり、逆に
減少傾向になった。２５０ｎｍの中間層を形成したとき
に、変換効率は最大となり、１３．０％であった。
【００２２】
【比較例２】ガラス基板上に、スパッタ法により１μｍ
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓｅを蒸発源
とした真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．
０のｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 層を基板温度５５０℃で２μｍ
程度形成した。さらに、その上に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液
成長法により５０ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌ透明電極をスパッ
タ法により２μｍの厚さで順次形成することにより、図
２の構造の薄膜太陽電池を作製した。この太陽電池素子
にＡＭ１．５の光を照射して特性を評価したところ、変
換効率は１１．５％であった。
のＭｏ電極を形成して、次にＣｕ、Ｉｎ、Ｓｅを蒸発源
とした真空同時蒸着法により、Ｃｕ／Ｉｎモル比が１．
０のｐ型ＣｕＩｎＳｅ2 層を基板温度５５０℃で２μｍ
程度形成した。さらに、その上に、ｎ型ＣｄＳ層を溶液
成長法により５０ｎｍ、ＺｎＯ：Ａｌ透明電極をスパッ
タ法により２μｍの厚さで順次形成することにより、図
２の構造の薄膜太陽電池を作製した。この太陽電池素子
にＡＭ１．５の光を照射して特性を評価したところ、変
換効率は１１．５％であった。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、開放電圧を向上するこ
とができ、変換効率の高い太陽電池を提供することが可
能になり、大いに有用である。
とができ、変換効率の高い太陽電池を提供することが可
能になり、大いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、カルコパイライト型化合物層を用い
た太陽電池の素子構造の１例を示す断面説明図。
た太陽電池の素子構造の１例を示す断面説明図。
【図２】従来のカルコパイライト型化合物層を用いた太
陽電池の素子構造の１例を示す断面説明図。
陽電池の素子構造の１例を示す断面説明図。
１．基板 ２．導電性薄膜 ３．ｐ型カルコパイライト化合物層 ４．カルコパイライト化合物中間層 ５．ｎ型半導体層 ６．透明電極層
Claims (6)
- 【請求項１】 元素周期律表のＩｂ族元素、ＩＩＩｂ族
元素及びカルコゲン元素（Ｓ、Ｓｅ及びＴｅ）からなる
ｐ型のカルコパイライト型化合物層と、ＩＩｂ族元素及
びＶＩｂ族元素からなるｎ型の化合物半導体層とを有す
る薄膜太陽電池において、上記ｐ型のカルコパイライト
型化合物層と上記ｎ型の化合物半導体層との間に、該ｐ
型のカルコパイライト型化合物と比べて、ＩＩＩｂ族元
素に対するＩｂ族元素のモル比が小さいカルコパイライ
ト型化合物からなる中間層が形成されていることを特徴
とする薄膜太陽電池。 - 【請求項２】 中間層として形成されたカルコパイライ
ト型化合物がｎ型半導体であることを特徴とする請求項
１記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項３】 中間層として形成されたカルコパイライ
ト型化合物のバンドギャップが、ｐ型カルコパイライト
型化合物のバンドギャップより大きく、かつＩＩｂ族元
素およびＶＩｂ族元素からなるｎ型の化合物半導体層の
バンドギャップより小さいことを特徴とする請求項１記
載の薄膜太陽電池。 - 【請求項４】 ｐ型カルコパイライト型化合物がＣｕＩ
ｎＳ2 であることを特徴とする請求項１、２又は３記載
の薄膜太陽電池。 - 【請求項５】 ｐ型のカルコパイライト型化合物層と、
該カルコパイライト型化合物と比べて、ＩＩＩｂ族元素
に対するＩｂ族元素のモル比が小さいカルコパイライト
型化合物層とからなる積層膜の作製方法において、ｐ型
のカルコパイライト型化合物層を形成した後に、該形成
温度より低い温度で、該ｐ型のカルコパイライト型化合
物と比べてＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比
を小さくして、中間層としてのカルコパイライト型化合
物層を形成することを特徴とするカルコパイライト型化
合物積層膜の作製方法。 - 【請求項６】 ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層と、該ＣｕＩｎＳ
2 と比べてＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモル比
が小さいカルコパイライト型化合物層とからなる積層膜
の作製方法において、上記ｐ型のＣｕＩｎＳ2 層を４５
０〜６００℃の範囲で形成した後に、該ｐ型のＣｕＩｎ
Ｓ2 層と比べてＩＩＩｂ族元素に対するＩｂ族元素のモ
ル比を小さくして、３００〜４５０℃の範囲で中間層と
してのカルコパイライト型化合物層を形成することを特
徴とするカルコパイライト型化合物積層膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221832A JPH0888379A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | カルコパイライト型化合物薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221832A JPH0888379A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | カルコパイライト型化合物薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888379A true JPH0888379A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16772898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6221832A Withdrawn JPH0888379A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | カルコパイライト型化合物薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009117431A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Univ Of Yamanashi | ｐｎ接合型太陽電池およびその製造方法 |
| JP2014053420A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Sharp Corp | 太陽電池 |
| WO2016171157A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6221832A patent/JPH0888379A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009117431A (ja) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Univ Of Yamanashi | ｐｎ接合型太陽電池およびその製造方法 |
| JP2014053420A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Sharp Corp | 太陽電池 |
| WO2016171157A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011120 |