JPH10247625A - ＣｄＴｅ膜の形成方法とそれを用いた太陽電池 - Google Patents
ＣｄＴｅ膜の形成方法とそれを用いた太陽電池Info
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- JPH10247625A JPH10247625A JP9048653A JP4865397A JPH10247625A JP H10247625 A JPH10247625 A JP H10247625A JP 9048653 A JP9048653 A JP 9048653A JP 4865397 A JP4865397 A JP 4865397A JP H10247625 A JPH10247625 A JP H10247625A
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Classifications
-
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- 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
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 近接昇華法によるＣｄＴｅ膜形成において、
大気圧に近い圧力の不活性雰囲気中でＣｄＴｅ膜を形成
すること、および材料利用率を向上させることを目的と
する。 【解決手段】 ０．５気圧以上２気圧以下の不活性ガス
雰囲気中で、耐熱性基板面とＣｄＴｅおよび／あるいは
ＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させて設置し、
材料面を加熱して気体を発生させ、材料面より低温であ
る前記耐熱性基板面にＣｄＴｅを析出させる形成方法で
あり、発生したガスをより高温にする、あるいは不活性
ガスの温度を上昇させることにより、大気圧に近い不活
性雰囲気下で近接昇華法による膜質の良いＣｄＴｅ膜形
成ができる。またこのＣｄＴｅ膜を用いて高変換効率の
太陽電池を安価に作製することができる。
大気圧に近い圧力の不活性雰囲気中でＣｄＴｅ膜を形成
すること、および材料利用率を向上させることを目的と
する。 【解決手段】 ０．５気圧以上２気圧以下の不活性ガス
雰囲気中で、耐熱性基板面とＣｄＴｅおよび／あるいは
ＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させて設置し、
材料面を加熱して気体を発生させ、材料面より低温であ
る前記耐熱性基板面にＣｄＴｅを析出させる形成方法で
あり、発生したガスをより高温にする、あるいは不活性
ガスの温度を上昇させることにより、大気圧に近い不活
性雰囲気下で近接昇華法による膜質の良いＣｄＴｅ膜形
成ができる。またこのＣｄＴｅ膜を用いて高変換効率の
太陽電池を安価に作製することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣｄＴｅ膜の形成
方法とＣｄＴｅ膜を用いた太陽電池に関するものであ
る。
方法とＣｄＴｅ膜を用いた太陽電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、テルル化カドミウム（以下Ｃ
ｄＴｅと記す）は光電変換素子材料として光電子産業分
野に幅広く用いられてきた。そして、これらの化合物の
多くは従来、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法など
によって製造されてきた。これらの手法により製膜され
たＣｄＴｅ膜は光電変換素子材料として所望の膜質を有
するが、真空設備であるために装置が複雑で高価である
こと、大面積均一製膜、高速連続製膜等が困難であるこ
と、量産時の稼働率が低いこと等の問題があった。
ｄＴｅと記す）は光電変換素子材料として光電子産業分
野に幅広く用いられてきた。そして、これらの化合物の
多くは従来、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法など
によって製造されてきた。これらの手法により製膜され
たＣｄＴｅ膜は光電変換素子材料として所望の膜質を有
するが、真空設備であるために装置が複雑で高価である
こと、大面積均一製膜、高速連続製膜等が困難であるこ
と、量産時の稼働率が低いこと等の問題があった。
【０００３】大気圧下でのＣｄＴｅ製膜の検討として
は、南フロリダ大学のＴ．Ｌ．Ｃｈｕ等によるランプヒ
ータを熱源とし、３００Ｔｏｒｒ（約０．４気圧）のア
ルゴン雰囲気下で形成したＣｄＴｅ膜を用いたＣｄＳ／
ＣｄＴｅ太陽電池に関する報告（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，７９，１２，ｐｐ．７６０８〜７６１２）、更家
淳司氏による１気圧の水素雰囲気下でのＣｄＴｅ膜形成
に関する報告（１９７８年博士論文）、新本等による１
気圧のヘリウム雰囲気下で形成したＣｄＴｅ膜を用いた
ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池に関する出願（特願平０８-
０６７７３５号）がある。
は、南フロリダ大学のＴ．Ｌ．Ｃｈｕ等によるランプヒ
ータを熱源とし、３００Ｔｏｒｒ（約０．４気圧）のア
ルゴン雰囲気下で形成したＣｄＴｅ膜を用いたＣｄＳ／
ＣｄＴｅ太陽電池に関する報告（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，７９，１２，ｐｐ．７６０８〜７６１２）、更家
淳司氏による１気圧の水素雰囲気下でのＣｄＴｅ膜形成
に関する報告（１９７８年博士論文）、新本等による１
気圧のヘリウム雰囲気下で形成したＣｄＴｅ膜を用いた
ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池に関する出願（特願平０８-
０６７７３５号）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の１気圧での膜形成例は、爆発の危険がある水素や極
めて高価なヘリウムという特殊なガスでのみ可能であ
り、窒素やアルゴン等の比較的安価な不活性ガスの１気
圧下ではＣｄＴｅ膜形成の例はなかった。
来の１気圧での膜形成例は、爆発の危険がある水素や極
めて高価なヘリウムという特殊なガスでのみ可能であ
り、窒素やアルゴン等の比較的安価な不活性ガスの１気
圧下ではＣｄＴｅ膜形成の例はなかった。
【０００５】また、従来の近接昇華法においては、１０
０Ｔｏｒｒ（約０．１３気圧）以下の不活性ガス中、あ
るいはそれ以上の圧力のヘリウム、水素等の低分子量ガ
ス中でのみＣｄＴｅ膜を形成することが可能であり、１
００Ｔｏｒｒ以上の圧力のアルゴン、窒素等の大きな分
子量の雰囲気ガスでは例がなかった。
０Ｔｏｒｒ（約０．１３気圧）以下の不活性ガス中、あ
るいはそれ以上の圧力のヘリウム、水素等の低分子量ガ
ス中でのみＣｄＴｅ膜を形成することが可能であり、１
００Ｔｏｒｒ以上の圧力のアルゴン、窒素等の大きな分
子量の雰囲気ガスでは例がなかった。
【０００６】一方、テルルという材料は、非常に用途が
少ない故に大量生産されることがなく、銅の産物として
のみ産出されている。従ってテルルを必要とする製品を
量産するには、材料使用量の低減と共に、テルル材料の
利用効率の向上を行う必要がある。
少ない故に大量生産されることがなく、銅の産物として
のみ産出されている。従ってテルルを必要とする製品を
量産するには、材料使用量の低減と共に、テルル材料の
利用効率の向上を行う必要がある。
【０００７】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、ＣｄＴｅ膜を常圧に近い窒素やアルゴン等
の低コストガス中で形成することを可能にし、より安価
に、より材料使用量を低減するＣｄＴｅ膜の形成方法を
提供するものである。
ものであり、ＣｄＴｅ膜を常圧に近い窒素やアルゴン等
の低コストガス中で形成することを可能にし、より安価
に、より材料使用量を低減するＣｄＴｅ膜の形成方法を
提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明のＣｄＴｅ膜の形成方法は、０．５気圧以上
の不活性ガス中で、ＣｄＴｅおよび／あるいはＣｄとＴ
ｅを加熱して発生するガスを耐熱性基板に輸送し、前記
耐熱性基板上にＣｄＴｅを析出させるものである。
めに本発明のＣｄＴｅ膜の形成方法は、０．５気圧以上
の不活性ガス中で、ＣｄＴｅおよび／あるいはＣｄとＴ
ｅを加熱して発生するガスを耐熱性基板に輸送し、前記
耐熱性基板上にＣｄＴｅを析出させるものである。
【０００９】特に、形成雰囲気が０．５気圧以上２気圧
以下の不活性ガス中で耐熱性基板面とＣｄＴｅおよび／
あるいはＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させて
設置し、材料面を加熱してカドミウムおよびテルルを主
体とする気体を発生させ、材料面より低温である前記耐
熱性基板面にＣｄＴｅを析出させる方法である。
以下の不活性ガス中で耐熱性基板面とＣｄＴｅおよび／
あるいはＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させて
設置し、材料面を加熱してカドミウムおよびテルルを主
体とする気体を発生させ、材料面より低温である前記耐
熱性基板面にＣｄＴｅを析出させる方法である。
【００１０】上記、形成雰囲気が０．５気圧以上２気圧
以下の不活性ガス中での近接昇華法により、窒素やアル
ゴン等の低コストガスを用いて、高価で複雑な耐圧性の
設備を用いることなく、常圧中でＣｄＴｅ膜を安価に形
成することができる。
以下の不活性ガス中での近接昇華法により、窒素やアル
ゴン等の低コストガスを用いて、高価で複雑な耐圧性の
設備を用いることなく、常圧中でＣｄＴｅ膜を安価に形
成することができる。
【００１１】ＣｄＴｅ膜の形成方法として、石英やステ
ンレスでできた密閉容器の中に、ソースとしてのＣｄＴ
ｅおよび／あるいはＣｄとＴｅ、ＣｄＴｅを形成したい
基板および不活性ガスを入れ、ランプや赤外線ヒータ等
の光による加熱あるいは伝熱による加熱によってソース
を単に加熱した場合、雰囲気不活性ガスの温度は十分な
加熱がないためにソースの温度よりも低い温度になる。
このため、発生したカドミウムおよびテルルを主成分と
する気体を冷却し、拡散する距離を制限してしまい、膜
形成には長時間が必要となる。この不活性ガスの熱容量
は、圧力の減少に伴い減少するから、これらのガスの拡
散距離は１Ｔｏｒｒ（約０．００１３気圧）程度の減圧
状態の時より１気圧程度の常圧状態の時の方が短く制限
されてしまう。このため、常圧状態でＣｄＴｅ膜を形成
するには、ソースと耐熱性基板間の距離と温度差および
形成時間などを目的によって調整する必要がある。
ンレスでできた密閉容器の中に、ソースとしてのＣｄＴ
ｅおよび／あるいはＣｄとＴｅ、ＣｄＴｅを形成したい
基板および不活性ガスを入れ、ランプや赤外線ヒータ等
の光による加熱あるいは伝熱による加熱によってソース
を単に加熱した場合、雰囲気不活性ガスの温度は十分な
加熱がないためにソースの温度よりも低い温度になる。
このため、発生したカドミウムおよびテルルを主成分と
する気体を冷却し、拡散する距離を制限してしまい、膜
形成には長時間が必要となる。この不活性ガスの熱容量
は、圧力の減少に伴い減少するから、これらのガスの拡
散距離は１Ｔｏｒｒ（約０．００１３気圧）程度の減圧
状態の時より１気圧程度の常圧状態の時の方が短く制限
されてしまう。このため、常圧状態でＣｄＴｅ膜を形成
するには、ソースと耐熱性基板間の距離と温度差および
形成時間などを目的によって調整する必要がある。
【００１２】よって本発明では、従来の形成方法よりも
高圧力であるほぼ大気圧の窒素あるいはアルゴン中での
カドミウムおよびテルルを主成分とする気体の拡散距離
の短さを補い、より短時間でＣｄＴｅ膜の形成を行うた
めに、二つの方法を提案している。一つは、ＣｄＴｅお
よび／あるいはＣｄとＴｅを主成分とするソースの温度
を高く保つことによって、発生したガスをより高温にす
る方法であり、もう一つは不活性ガスの温度を上昇させ
る方法である。この二つの方法のいずれか一方を実施す
ることにより、窒素あるいはアルゴンの高圧力中でＣｄ
Ｔｅ膜を短時間に形成することができる。また、時間を
調整することにより、ソースと基板間距離を大きく取る
ことが可能となり、装置設計における自由度が増すため
大型基板を対象とした装置の設計が可能となる。
高圧力であるほぼ大気圧の窒素あるいはアルゴン中での
カドミウムおよびテルルを主成分とする気体の拡散距離
の短さを補い、より短時間でＣｄＴｅ膜の形成を行うた
めに、二つの方法を提案している。一つは、ＣｄＴｅお
よび／あるいはＣｄとＴｅを主成分とするソースの温度
を高く保つことによって、発生したガスをより高温にす
る方法であり、もう一つは不活性ガスの温度を上昇させ
る方法である。この二つの方法のいずれか一方を実施す
ることにより、窒素あるいはアルゴンの高圧力中でＣｄ
Ｔｅ膜を短時間に形成することができる。また、時間を
調整することにより、ソースと基板間距離を大きく取る
ことが可能となり、装置設計における自由度が増すため
大型基板を対象とした装置の設計が可能となる。
【００１３】これらのＣｄＴｅ膜形成法は、ガラスや鉄
等の金属、シリコン、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＺｎＳ等の半
導体、ＳｎＯ2、ＩＴＯ等の透明導電膜などのほどんど
の耐熱固体の表面にＣｄＴｅ膜を形成する場合に有効で
ある。
等の金属、シリコン、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＺｎＳ等の半
導体、ＳｎＯ2、ＩＴＯ等の透明導電膜などのほどんど
の耐熱固体の表面にＣｄＴｅ膜を形成する場合に有効で
ある。
【００１４】また、内部雰囲気が減圧状態での近接昇華
法によるＣｄＴｅ膜形成においては拡散距離が長くなる
ため、密閉容器内壁にＣｄＴｅが形成し、ＣｄＴｅの材
料利用率を低下させている。これを向上させる方法とし
て、容器内壁を加熱することが既に報告されているが、
設備構造が複雑になることから、必ずしも最良の方法で
はない。しかし、内部雰囲気を大気圧に近い圧力にまで
高めることによって拡散距離を短くし、不要な部分への
ＣｄＴｅ析出が抑制され、ソースの利用率を向上するこ
とができる。
法によるＣｄＴｅ膜形成においては拡散距離が長くなる
ため、密閉容器内壁にＣｄＴｅが形成し、ＣｄＴｅの材
料利用率を低下させている。これを向上させる方法とし
て、容器内壁を加熱することが既に報告されているが、
設備構造が複雑になることから、必ずしも最良の方法で
はない。しかし、内部雰囲気を大気圧に近い圧力にまで
高めることによって拡散距離を短くし、不要な部分への
ＣｄＴｅ析出が抑制され、ソースの利用率を向上するこ
とができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、０．５気圧以上の不活
性ガス中で、ＣｄＴｅおよび／あるいはＣｄとＴｅを主
成分とする材料を加熱して発生するガスを耐熱性基板に
輸送し、前記耐熱性基板上にＣｄＴｅを析出させるＣｄ
Ｔｅ膜の形成方法である。
性ガス中で、ＣｄＴｅおよび／あるいはＣｄとＴｅを主
成分とする材料を加熱して発生するガスを耐熱性基板に
輸送し、前記耐熱性基板上にＣｄＴｅを析出させるＣｄ
Ｔｅ膜の形成方法である。
【００１６】さらには、耐熱性基板面とＣｄＴｅおよび
／あるいはＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させ
て設置し、材料面を加熱してカドミウムおよびテルルを
主体とする気体を発生させ、材料面より低温である前記
耐熱性基板面にＣｄＴｅを析出させるＣｄＴｅ膜の形成
方法において、ＣｄＴｅ膜の形成雰囲気が０．５気圧以
上２気圧以下の不活性ガス中であるＣｄＴｅ膜の形成方
法である。
／あるいはＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させ
て設置し、材料面を加熱してカドミウムおよびテルルを
主体とする気体を発生させ、材料面より低温である前記
耐熱性基板面にＣｄＴｅを析出させるＣｄＴｅ膜の形成
方法において、ＣｄＴｅ膜の形成雰囲気が０．５気圧以
上２気圧以下の不活性ガス中であるＣｄＴｅ膜の形成方
法である。
【００１７】このような方法を用いることにより、真空
装置などの高価で複雑な装置が必要でなく、ＣｄＴｅ膜
形成装置が極めて安価に実現できる。
装置などの高価で複雑な装置が必要でなく、ＣｄＴｅ膜
形成装置が極めて安価に実現できる。
【００１８】本発明の請求項３に記載の発明は、不活性
ガスを窒素および／あるいはアルゴンを主成分とするも
のであり、非常に安価なガスでＣｄＴｅ膜の製造が可能
となり、ＣｄＴｅ膜の製造コストが低減できる。
ガスを窒素および／あるいはアルゴンを主成分とするも
のであり、非常に安価なガスでＣｄＴｅ膜の製造が可能
となり、ＣｄＴｅ膜の製造コストが低減できる。
【００１９】本発明の請求項４に記載の発明は、材料面
の温度を６３０℃以上に加熱するものであり、ＣｄＴｅ
膜の形成材料であるカドミウム（気）とテルル（気）を
材料面から発生しやすくし、ＣｄＴｅ膜の形成を効率的
にする。
の温度を６３０℃以上に加熱するものであり、ＣｄＴｅ
膜の形成材料であるカドミウム（気）とテルル（気）を
材料面から発生しやすくし、ＣｄＴｅ膜の形成を効率的
にする。
【００２０】本発明の請求項５に記載の発明は、不活性
ガスの温度を耐熱性基板の温度より高く保つものであ
り、材料面から耐熱性基板面までガスを効率的に輸送す
るものである。さらに、本発明の請求項６に記載の発明
は、不活性ガスの温度を耐熱性基板の温度より高く保つ
方法が、専用の熱源を用いて不活性ガスを加熱するもの
である。上記方法によって、ソースから発生したカドミ
ウム（気）とテルル（気）が不活性ガス中を移動中に冷
却されるのを抑制することによって、カドミウム（気）
とテルル（気）を耐熱性基板面に効率よく到達させる。
ガスの温度を耐熱性基板の温度より高く保つものであ
り、材料面から耐熱性基板面までガスを効率的に輸送す
るものである。さらに、本発明の請求項６に記載の発明
は、不活性ガスの温度を耐熱性基板の温度より高く保つ
方法が、専用の熱源を用いて不活性ガスを加熱するもの
である。上記方法によって、ソースから発生したカドミ
ウム（気）とテルル（気）が不活性ガス中を移動中に冷
却されるのを抑制することによって、カドミウム（気）
とテルル（気）を耐熱性基板面に効率よく到達させる。
【００２１】本発明の請求項７に記載の発明は、放熱作
用を備えた基板を耐熱性基板に接触させるものであり、
耐熱性基板面の温度を低く保つ方法である。雰囲気加熱
用ヒータを用いることにより、加熱された不活性ガスが
容器中に充満するため、耐熱性基板周辺にある不活性ガ
ス温度も上昇する。このため、耐熱性基板側の放熱が悪
くなり基板温度が上昇し、材料側の温度に近くる。よっ
て、耐熱性基板に放熱作用を備えた基板を接触させ放熱
構造にすることにより、耐熱性基板の温度を下げ、耐熱
性基板面へのＣｄＴｅ膜の形成を効率的にする。
用を備えた基板を耐熱性基板に接触させるものであり、
耐熱性基板面の温度を低く保つ方法である。雰囲気加熱
用ヒータを用いることにより、加熱された不活性ガスが
容器中に充満するため、耐熱性基板周辺にある不活性ガ
ス温度も上昇する。このため、耐熱性基板側の放熱が悪
くなり基板温度が上昇し、材料側の温度に近くる。よっ
て、耐熱性基板に放熱作用を備えた基板を接触させ放熱
構造にすることにより、耐熱性基板の温度を下げ、耐熱
性基板面へのＣｄＴｅ膜の形成を効率的にする。
【００２２】本発明の請求項８に記載の発明は、透光性
を有する絶縁物からなる基板上に、透光性と導電性を有
する層を形成し、その上に透光性を有するｎ型半導体膜
を形成し、更にｎ型半導体膜の一部にＣｄＴｅ膜を、そ
れ以外の部分の一部にｎ型半導体膜にオーミックな接触
をする電極をそれぞれ形成し、ＣｄＴｅ膜の上にＣｄＴ
ｅにオーミックな接触をする電極を形成してなる太陽電
池において、０．５気圧以上２気圧以下の不活性ガス中
で近接昇華法によって形成した膜をＣｄＴｅ膜とする太
陽電池である。太陽電池のＣｄＴｅ膜製造コストが低減
できることから、より安価なＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
が作製できる。
を有する絶縁物からなる基板上に、透光性と導電性を有
する層を形成し、その上に透光性を有するｎ型半導体膜
を形成し、更にｎ型半導体膜の一部にＣｄＴｅ膜を、そ
れ以外の部分の一部にｎ型半導体膜にオーミックな接触
をする電極をそれぞれ形成し、ＣｄＴｅ膜の上にＣｄＴ
ｅにオーミックな接触をする電極を形成してなる太陽電
池において、０．５気圧以上２気圧以下の不活性ガス中
で近接昇華法によって形成した膜をＣｄＴｅ膜とする太
陽電池である。太陽電池のＣｄＴｅ膜製造コストが低減
できることから、より安価なＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
が作製できる。
【００２３】本発明の請求項９に記載の発明は、不活性
ガスが窒素および／あるいはアルゴンを主成分としたも
のであり、非常に安価なガスでＣｄＴｅ膜の製造が可能
となることから、より安価なＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
が作製できる。また、ヘリウムなどのガスを用いたとき
より薄膜となり、光電変換効率の良い太陽電池が得られ
る。
ガスが窒素および／あるいはアルゴンを主成分としたも
のであり、非常に安価なガスでＣｄＴｅ膜の製造が可能
となることから、より安価なＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
が作製できる。また、ヘリウムなどのガスを用いたとき
より薄膜となり、光電変換効率の良い太陽電池が得られ
る。
【００２４】本発明の請求項１０に記載の発明は、材料
面の温度を６３０℃以上に加熱するものであり、０．５
気圧以上の大気圧に近い圧力下でＣｄＴｅ膜の形成材料
であるカドミウム（気）とテルル（気）を材料面から発
生しやすくし、ＣｄＴｅ膜の形成を効率的にする。
面の温度を６３０℃以上に加熱するものであり、０．５
気圧以上の大気圧に近い圧力下でＣｄＴｅ膜の形成材料
であるカドミウム（気）とテルル（気）を材料面から発
生しやすくし、ＣｄＴｅ膜の形成を効率的にする。
【００２５】本発明の請求項１１に記載の発明は、不活
性ガスの温度をｎ型半導体膜の温度より高く保つもので
あり、ソースから発生したカドミウム（気）とテルル
（気）が不活性ガス中を移動中に冷却されるのを抑制す
ることによって、カドミウム（気）とテルル（気）をｎ
型半導体膜面に効率よく到達させる。ｎ型半導体膜の温
度より高く保つ方法としては、専用の熱源を用いて不活
性ガスを加熱する方法がある。
性ガスの温度をｎ型半導体膜の温度より高く保つもので
あり、ソースから発生したカドミウム（気）とテルル
（気）が不活性ガス中を移動中に冷却されるのを抑制す
ることによって、カドミウム（気）とテルル（気）をｎ
型半導体膜面に効率よく到達させる。ｎ型半導体膜の温
度より高く保つ方法としては、専用の熱源を用いて不活
性ガスを加熱する方法がある。
【００２６】本発明の請求項１２に記載の発明は、透光
性を有する絶縁物からなる基板をガラスとしたものであ
り、耐熱性と透光性の両面から基板としてはガラスが有
効である。
性を有する絶縁物からなる基板をガラスとしたものであ
り、耐熱性と透光性の両面から基板としてはガラスが有
効である。
【００２７】本発明の請求項１３に記載の発明は、透光
性と導電性を有する層が錫酸化物あるいは錫酸化物とイ
ンジウム酸化物の混合物であり、透光性と導電性の両面
から錫酸化物あるいは錫酸化物とインジウム酸化物の混
合物が有効である。
性と導電性を有する層が錫酸化物あるいは錫酸化物とイ
ンジウム酸化物の混合物であり、透光性と導電性の両面
から錫酸化物あるいは錫酸化物とインジウム酸化物の混
合物が有効である。
【００２８】本発明の請求項１４に記載の発明は、ｎ型
半導体がＣｄＳ、ＺｎＳまたはＣｄＳとＺｎＳの混晶で
であり、ＣｄＴｅを用いた太陽電池のｎ型半導体として
はＣｄＳ、ＺｎＳまたはＣｄＳとＺｎＳの混晶が有効で
ある。
半導体がＣｄＳ、ＺｎＳまたはＣｄＳとＺｎＳの混晶で
であり、ＣｄＴｅを用いた太陽電池のｎ型半導体として
はＣｄＳ、ＺｎＳまたはＣｄＳとＺｎＳの混晶が有効で
ある。
【００２９】以下、本発明の実施の形態について、図を
用いてい説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の一実施の形態であるＣ
ｄＴｅ膜形成を行う装置の概略図である。図１におい
て、材料１は、ＣｄＴｅ膜の素材を供給する源で有り、
主成分はＣｄＴｅあるいはＣｄとＴｅである。ＣｄＴｅ
膜を形成する形成用基板は、ＣｄＳ膜２、酸化錫から成
る透明導電膜３およびガラス基板４からなる。形成用基
板面のＣｄＳ膜２の表面にＣｄＴｅ膜を形成し、さらに
その上にカーボン電極とＡｇ電極を形成することによっ
て太陽電池を構成する。スペーサ５は、材料１とＣｄＳ
膜２の距離を保つ役割があり、ガラスやセラミック、ス
テンレス等の耐熱物質であれば材質は問わない。
用いてい説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の一実施の形態であるＣ
ｄＴｅ膜形成を行う装置の概略図である。図１におい
て、材料１は、ＣｄＴｅ膜の素材を供給する源で有り、
主成分はＣｄＴｅあるいはＣｄとＴｅである。ＣｄＴｅ
膜を形成する形成用基板は、ＣｄＳ膜２、酸化錫から成
る透明導電膜３およびガラス基板４からなる。形成用基
板面のＣｄＳ膜２の表面にＣｄＴｅ膜を形成し、さらに
その上にカーボン電極とＡｇ電極を形成することによっ
て太陽電池を構成する。スペーサ５は、材料１とＣｄＳ
膜２の距離を保つ役割があり、ガラスやセラミック、ス
テンレス等の耐熱物質であれば材質は問わない。
【００３０】この距離は１ｍｍより短いと材料１とＣｄ
Ｓ膜２の温度差を確保することが困難であり、ＣｄＴｅ
膜の形成ができなくなる可能性がある。また、距離が３
ｍｍより長いとＣｄＴｅ膜の製膜速度が低下する等の問
題がある。このため、高性能な太陽電池を構成するに
は、距離を１〜３ｍｍ程度にするのが良く、特に２ｍｍ
程度が最適である。ただし、膜質、膜厚を問わない場合
は、１００ｍｍ以下であればＣｄＴｅ膜を形成すること
が可能である。
Ｓ膜２の温度差を確保することが困難であり、ＣｄＴｅ
膜の形成ができなくなる可能性がある。また、距離が３
ｍｍより長いとＣｄＴｅ膜の製膜速度が低下する等の問
題がある。このため、高性能な太陽電池を構成するに
は、距離を１〜３ｍｍ程度にするのが良く、特に２ｍｍ
程度が最適である。ただし、膜質、膜厚を問わない場合
は、１００ｍｍ以下であればＣｄＴｅ膜を形成すること
が可能である。
【００３１】材料加熱用カーボン板６および基板加熱用
カーボン板７は、カーボンが光を吸収して熱を発生する
発熱体である。基板加熱用カーボン板７は、ＣｄＳ膜
２、透明導電膜３およびガラス基板４からなる形成用基
板を加熱し、材料加熱用カーボン板６は材料１を加熱す
る。密閉容器８は石英でできているが、可視光から赤外
光の波長の光を透過させる機能と７００℃程度の温度に
耐える材質であれば材質は問わない。材料加熱用ランプ
ヒーター９および基板加熱用ランプヒーター１０は、材
料加熱用カーボン板６および基板加熱用カーボン板７を
それぞれ光で加熱するためのランプヒータであり、材料
加熱用反射板１１および基板加熱用反射板１２は、材料
加熱用ランプヒーター９および基板加熱用ランプヒータ
ー１０の光をそれぞれ材料加熱用カーボン板６および基
板加熱用カーボン板７に向けて反射する。つまり、材料
加熱用カーボン板６および基板加熱用カーボン板７はラ
ンプヒーターから直接と反射板から間接により加熱され
る。密閉容器８には、窒素、アルゴン等の雰囲気用不活
性ガスを入れるためのガス導入コック１３と、排気バル
ブ１４と圧力センサー１５が設置されている。排気バル
ブ１４は圧力センサー１５の測定圧力と所望する圧力を
比較し、開閉が可能なフィードバック機構によって制御
されており、常に密閉容器８の内部が所望の圧力になる
ように制御されている。また、材料加熱用カーボン板６
および基板加熱用カーボン板７の側面には穴があいてお
り、材料温度測定用熱電対１６および基板温度測定用熱
電対１７がそれぞれ挿入される。これら熱電対は、それ
ぞれ材料加熱用ランプヒーター９および基板加熱用ラン
プヒーター１０の材料加熱用温度制御器１８および基板
加熱用温度制御器１９に接続されて、材料加熱用カーボ
ン板６および基板加熱用カーボン板７の温度制御がほぼ
独立して行える。
カーボン板７は、カーボンが光を吸収して熱を発生する
発熱体である。基板加熱用カーボン板７は、ＣｄＳ膜
２、透明導電膜３およびガラス基板４からなる形成用基
板を加熱し、材料加熱用カーボン板６は材料１を加熱す
る。密閉容器８は石英でできているが、可視光から赤外
光の波長の光を透過させる機能と７００℃程度の温度に
耐える材質であれば材質は問わない。材料加熱用ランプ
ヒーター９および基板加熱用ランプヒーター１０は、材
料加熱用カーボン板６および基板加熱用カーボン板７を
それぞれ光で加熱するためのランプヒータであり、材料
加熱用反射板１１および基板加熱用反射板１２は、材料
加熱用ランプヒーター９および基板加熱用ランプヒータ
ー１０の光をそれぞれ材料加熱用カーボン板６および基
板加熱用カーボン板７に向けて反射する。つまり、材料
加熱用カーボン板６および基板加熱用カーボン板７はラ
ンプヒーターから直接と反射板から間接により加熱され
る。密閉容器８には、窒素、アルゴン等の雰囲気用不活
性ガスを入れるためのガス導入コック１３と、排気バル
ブ１４と圧力センサー１５が設置されている。排気バル
ブ１４は圧力センサー１５の測定圧力と所望する圧力を
比較し、開閉が可能なフィードバック機構によって制御
されており、常に密閉容器８の内部が所望の圧力になる
ように制御されている。また、材料加熱用カーボン板６
および基板加熱用カーボン板７の側面には穴があいてお
り、材料温度測定用熱電対１６および基板温度測定用熱
電対１７がそれぞれ挿入される。これら熱電対は、それ
ぞれ材料加熱用ランプヒーター９および基板加熱用ラン
プヒーター１０の材料加熱用温度制御器１８および基板
加熱用温度制御器１９に接続されて、材料加熱用カーボ
ン板６および基板加熱用カーボン板７の温度制御がほぼ
独立して行える。
【００３２】図１の装置を用いてＣｄＴｅ膜の形成を行
う方法を下記に記す。排気バルブ１４とガス導入コック
１３を開いて１０分間保持し、密閉容器８の内部を不活
性ガスで満たす。この時のガスの流量は、２０リットル
／分程度であれば十分である。この後、ガス導入コック
１３と排気バルブ１４をこの順で閉じ、これ以後の手順
における排気バルブ１４の開閉は圧力センサー１５によ
るフィードバックにより行い、密閉容器８の内圧をほぼ
１気圧に保つ。容器内部の圧力が０．８気圧から１．２
気圧の範囲にある場合には、得られるＣｄＴｅ膜の厚さ
等には大きな違いがなく、またこれ以下の圧力では問題
なく製膜することが可能である。
う方法を下記に記す。排気バルブ１４とガス導入コック
１３を開いて１０分間保持し、密閉容器８の内部を不活
性ガスで満たす。この時のガスの流量は、２０リットル
／分程度であれば十分である。この後、ガス導入コック
１３と排気バルブ１４をこの順で閉じ、これ以後の手順
における排気バルブ１４の開閉は圧力センサー１５によ
るフィードバックにより行い、密閉容器８の内圧をほぼ
１気圧に保つ。容器内部の圧力が０．８気圧から１．２
気圧の範囲にある場合には、得られるＣｄＴｅ膜の厚さ
等には大きな違いがなく、またこれ以下の圧力では問題
なく製膜することが可能である。
【００３３】一方、これ以上の圧力においては、膜厚の
若干の減少が見られるが２気圧までの範囲でＣｄＴｅ膜
が形成できることを確認している。また、これ以上の圧
力についても、密閉容器８の耐圧性能の制限、諸条件の
最適化により、ＣｄＴｅ膜の形成は十分可能である。
若干の減少が見られるが２気圧までの範囲でＣｄＴｅ膜
が形成できることを確認している。また、これ以上の圧
力についても、密閉容器８の耐圧性能の制限、諸条件の
最適化により、ＣｄＴｅ膜の形成は十分可能である。
【００３４】材料加熱用温度制御器１８および基板加熱
用温度制御器１９によって図５に示す温度履歴を材料加
熱用カーボン板６および基板加熱用カーボン板７に加え
ることにより、ＣｄＳ膜２、透明導電膜３およびガラス
基板４からなる形成用基板の上に約４μｍの膜厚のＣｄ
Ｔｅ膜が形成する。ここで、図５の材料加熱用カーボン
板の保持温度は、ＣｄＳ膜との結晶学的な連続性からみ
て６９０℃程度が望ましい。これ以上の温度でもＣｄＴ
ｅ膜形成は可能であるが、ｎ型半導体としてＣｄＳ膜を
用いた場合にはＣｄＳ膜が浸食される傾向がある。また
これ以下の温度では、製膜速度が低下する傾向が顕著で
あるが、時間をかければ５２０℃程度でもＣｄＴｅ膜の
形成は可能である。
用温度制御器１９によって図５に示す温度履歴を材料加
熱用カーボン板６および基板加熱用カーボン板７に加え
ることにより、ＣｄＳ膜２、透明導電膜３およびガラス
基板４からなる形成用基板の上に約４μｍの膜厚のＣｄ
Ｔｅ膜が形成する。ここで、図５の材料加熱用カーボン
板の保持温度は、ＣｄＳ膜との結晶学的な連続性からみ
て６９０℃程度が望ましい。これ以上の温度でもＣｄＴ
ｅ膜形成は可能であるが、ｎ型半導体としてＣｄＳ膜を
用いた場合にはＣｄＳ膜が浸食される傾向がある。また
これ以下の温度では、製膜速度が低下する傾向が顕著で
あるが、時間をかければ５２０℃程度でもＣｄＴｅ膜の
形成は可能である。
【００３５】また、材料加熱用カーボン板６の保持温度
に対して基板加熱用カーボン板７の保持温度は３０℃以
上低く設定するのが好ましい。
に対して基板加熱用カーボン板７の保持温度は３０℃以
上低く設定するのが好ましい。
【００３６】（実施の形態２）図２は本発明の他の一実
施の形態であるＣｄＴｅ膜形成を行う装置の概略図であ
る。図２において、図１と異なるのは、雰囲気加熱用ヒ
ーター２０とその雰囲気加熱用ヒーター温度制御器２１
が密閉容器８内に設置されていることである。雰囲気加
熱用ヒーター２０は、密閉容器８の周囲の大気を加熱す
るための熱線であり、雰囲気加熱用ヒーター温度制御器
２１は雰囲気加熱用ヒーター２０への出力を調整する制
御器である。この雰囲気加熱用ヒータ２０により密閉容
器８中の大気を加熱することができる。
施の形態であるＣｄＴｅ膜形成を行う装置の概略図であ
る。図２において、図１と異なるのは、雰囲気加熱用ヒ
ーター２０とその雰囲気加熱用ヒーター温度制御器２１
が密閉容器８内に設置されていることである。雰囲気加
熱用ヒーター２０は、密閉容器８の周囲の大気を加熱す
るための熱線であり、雰囲気加熱用ヒーター温度制御器
２１は雰囲気加熱用ヒーター２０への出力を調整する制
御器である。この雰囲気加熱用ヒータ２０により密閉容
器８中の大気を加熱することができる。
【００３７】上記の方法により、材料加熱用温度制御器
１８および基板加熱用温度制御器１９によって図６に示
す温度履歴をそれぞれ材料加熱用カーボン板６、基板加
熱用カーボン板７および雰囲気加熱用ヒーター２０に与
えることにより、材料、基板の加熱と同時に雰囲気の加
熱が行え、雰囲気加熱用ヒーター２０を用いない場合と
同じ条件で、やや厚い、厚さ５μｍのＣｄＴｅ膜が形成
する。つまり、雰囲気加熱用ヒータ２０を用いない場合
より、材料加熱用カーボン板６を低い温度設定で形成す
ることができ、効率的にＣｄＴｅ膜を形成することがで
きる。
１８および基板加熱用温度制御器１９によって図６に示
す温度履歴をそれぞれ材料加熱用カーボン板６、基板加
熱用カーボン板７および雰囲気加熱用ヒーター２０に与
えることにより、材料、基板の加熱と同時に雰囲気の加
熱が行え、雰囲気加熱用ヒーター２０を用いない場合と
同じ条件で、やや厚い、厚さ５μｍのＣｄＴｅ膜が形成
する。つまり、雰囲気加熱用ヒータ２０を用いない場合
より、材料加熱用カーボン板６を低い温度設定で形成す
ることができ、効率的にＣｄＴｅ膜を形成することがで
きる。
【００３８】（実施の形態３）図３は本発明の他の一実
施の形態であるＣｄＴｅ膜形成を行う装置の概略図であ
る。図３において、図２と異なるのは、密閉容器加熱用
ヒーター２２と密閉容器加熱用ヒーター温度制御器２３
が密閉容器８外に設置されていることである。密閉容器
加熱用ヒーター２２は、密閉容器８自体を加熱するため
の熱線であり、密閉容器加熱用ヒーター温度制御器２３
は密閉容器加熱用ヒーター２２への出力を調整する制御
器である。この密閉容器加熱用ヒーター２２で密閉容器
８自体を加熱することにより、密閉容器８の内壁を加熱
することができる。
施の形態であるＣｄＴｅ膜形成を行う装置の概略図であ
る。図３において、図２と異なるのは、密閉容器加熱用
ヒーター２２と密閉容器加熱用ヒーター温度制御器２３
が密閉容器８外に設置されていることである。密閉容器
加熱用ヒーター２２は、密閉容器８自体を加熱するため
の熱線であり、密閉容器加熱用ヒーター温度制御器２３
は密閉容器加熱用ヒーター２２への出力を調整する制御
器である。この密閉容器加熱用ヒーター２２で密閉容器
８自体を加熱することにより、密閉容器８の内壁を加熱
することができる。
【００３９】材料面から発生した気体は、最も温度の低
いところに再析出する。このため、上記の方法を用いる
ことにより、密閉容器８内のガスが接する部分で最も温
度が低い部分は耐熱性基板面となり、耐熱性基板面にＣ
ｄＴｅ膜を選択的に形成することが可能になる。
いところに再析出する。このため、上記の方法を用いる
ことにより、密閉容器８内のガスが接する部分で最も温
度が低い部分は耐熱性基板面となり、耐熱性基板面にＣ
ｄＴｅ膜を選択的に形成することが可能になる。
【００４０】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【００４１】（実施例１）図１に示す構成の装置を用い
てＣｄＴｅ膜形成を行った。図１において、形成用基板
は面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
スにＩＴＯ（２５０ｎｍ）／ＣｄＳ（１００ｎｍ）を形
成したものである。材料面と基板面の間隔は２ｍｍであ
る。
てＣｄＴｅ膜形成を行った。図１において、形成用基板
は面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
スにＩＴＯ（２５０ｎｍ）／ＣｄＳ（１００ｎｍ）を形
成したものである。材料面と基板面の間隔は２ｍｍであ
る。
【００４２】図５に材料加熱用カーボン板６と基板加熱
用カーボン板７に加える温度パターンを示す。基板加熱
用カーボン板の温度を材料加熱用カーボン板の温度より
低くする。
用カーボン板７に加える温度パターンを示す。基板加熱
用カーボン板の温度を材料加熱用カーボン板の温度より
低くする。
【００４３】図５に示す温度パターンで、材料加熱用カ
ーボン板６の保持温度Ｔsoを６８０℃に固定し、基板加
熱用カーボン板７の保持温度Ｔsuを４９０〜７４０℃ま
で変化させてＣｄＴｅ膜を形成した。雰囲気ガスとして
は、１気圧の窒素、アルゴンおよびヘリウムをそれぞれ
用いて比較した。
ーボン板６の保持温度Ｔsoを６８０℃に固定し、基板加
熱用カーボン板７の保持温度Ｔsuを４９０〜７４０℃ま
で変化させてＣｄＴｅ膜を形成した。雰囲気ガスとして
は、１気圧の窒素、アルゴンおよびヘリウムをそれぞれ
用いて比較した。
【００４４】図７に基板加熱用カーボン板７の保持温度
ＴSUと形成したＣｄＴｅ膜厚ｔの関係図を示す。どの雰
囲気ガスにおいても６６０℃まではｔの値が減少し、６
６０℃以上になるとほとんど製膜できない。また雰囲気
ガスとして窒素とアルゴンを用いた場合は殆ど違いがな
いが、ヘリウムを用いた場合は窒素やアルゴンに比べｔ
が大きくなる傾向が見られた。これは、より大きな分子
からなるガスを雰囲気とした場合、材料面から発生した
ガスの輸送速度が低下したため、膜厚が薄くなったと考
えられる。
ＴSUと形成したＣｄＴｅ膜厚ｔの関係図を示す。どの雰
囲気ガスにおいても６６０℃まではｔの値が減少し、６
６０℃以上になるとほとんど製膜できない。また雰囲気
ガスとして窒素とアルゴンを用いた場合は殆ど違いがな
いが、ヘリウムを用いた場合は窒素やアルゴンに比べｔ
が大きくなる傾向が見られた。これは、より大きな分子
からなるガスを雰囲気とした場合、材料面から発生した
ガスの輸送速度が低下したため、膜厚が薄くなったと考
えられる。
【００４５】また、基板加熱用カーボン板の保持温度が
低いほど、つまり基板加熱用カーボン板と材料加熱用カ
ーボン板の保持温度差が大きいほど、厚いＣｄＴｅ膜が
形成される傾向があり、温度差３０℃以下の場合には、
ＣｄＴｅ膜は形成されなかった。
低いほど、つまり基板加熱用カーボン板と材料加熱用カ
ーボン板の保持温度差が大きいほど、厚いＣｄＴｅ膜が
形成される傾向があり、温度差３０℃以下の場合には、
ＣｄＴｅ膜は形成されなかった。
【００４６】さらに、これらのＣｄＴｅ膜の上にカーボ
ン電極３２とＡｇ電極３３を順次形成して、図４に示す
構造の太陽電池を作製した。これらの太陽電池に対し
て、ＡＭ１．５、照度１００ｍＷ／ｃｍ2の光を照射し
て、その光電変換効率を測定した。
ン電極３２とＡｇ電極３３を順次形成して、図４に示す
構造の太陽電池を作製した。これらの太陽電池に対し
て、ＡＭ１．５、照度１００ｍＷ／ｃｍ2の光を照射し
て、その光電変換効率を測定した。
【００４７】図８に基板加熱用カーボン板７の保持温度
Ｔsuと光電変換効率ηの関係図を示す。ηは、Ｔsu＝６
００℃の時に最も高い値を示し、Ｔsu＜５５０℃および
Ｔsu＞６４０℃の範囲では著しく低い。この原因とし
て、Ｔsu＜５５０℃の場合は、ＣｄＴｅ膜を構成するＣ
ｄＴｅ結晶の粒径が１ミクロン以下と小さいこと、ま
た、Ｔsu＞６４０℃の場合は、ＣｄＳ膜の破損により出
力電圧が低下したことであると考えられる。
Ｔsuと光電変換効率ηの関係図を示す。ηは、Ｔsu＝６
００℃の時に最も高い値を示し、Ｔsu＜５５０℃および
Ｔsu＞６４０℃の範囲では著しく低い。この原因とし
て、Ｔsu＜５５０℃の場合は、ＣｄＴｅ膜を構成するＣ
ｄＴｅ結晶の粒径が１ミクロン以下と小さいこと、ま
た、Ｔsu＞６４０℃の場合は、ＣｄＳ膜の破損により出
力電圧が低下したことであると考えられる。
【００４８】（実施例２）図５に示す温度パターンで、
基板加熱用カーボン板の保持温度Ｔsuを６００℃に固定
し、材料加熱用カーボン板の保持温度Ｔsoを５７０〜７
７０℃まで変化させた以外は、実施例１と同様の方法で
ＣｄＴｅ膜の形成を行った。
基板加熱用カーボン板の保持温度Ｔsuを６００℃に固定
し、材料加熱用カーボン板の保持温度Ｔsoを５７０〜７
７０℃まで変化させた以外は、実施例１と同様の方法で
ＣｄＴｅ膜の形成を行った。
【００４９】図９に材料加熱用カーボン板の保持温度Ｔ
soと形成したＣｄＴｅ膜厚ｔの関係図を示す。図９よ
り、どの雰囲気ガスを用いた場合でもＴsoが６３０℃以
上の場合にＣｄＴｅ膜が形成し、Ｔsoの増加とともにＣ
ｄＴｅ膜の厚さが厚くなる傾向が見られた。しかし、雰
囲気ガスとしてヘリウムを用いた場合は、アルゴンおよ
び窒素を用いた場合に比べｔの値は大きくなった。
soと形成したＣｄＴｅ膜厚ｔの関係図を示す。図９よ
り、どの雰囲気ガスを用いた場合でもＴsoが６３０℃以
上の場合にＣｄＴｅ膜が形成し、Ｔsoの増加とともにＣ
ｄＴｅ膜の厚さが厚くなる傾向が見られた。しかし、雰
囲気ガスとしてヘリウムを用いた場合は、アルゴンおよ
び窒素を用いた場合に比べｔの値は大きくなった。
【００５０】これらのＣｄＴｅ膜を解析した結果、Ｘ線
回折パターンは、ＣｄＴｅ膜が［１１１］面に配向して
いることを示した。またＴsoの増加とともに、半値幅が
大きくなる傾向が見られ、ＣｄＴｅ膜の結晶粒径も１０
ミクロン程度まで拡大していたことから、Ｔsoの増大に
伴い、ＣｄＴｅの結晶性は向上していると思われる。
回折パターンは、ＣｄＴｅ膜が［１１１］面に配向して
いることを示した。またＴsoの増加とともに、半値幅が
大きくなる傾向が見られ、ＣｄＴｅ膜の結晶粒径も１０
ミクロン程度まで拡大していたことから、Ｔsoの増大に
伴い、ＣｄＴｅの結晶性は向上していると思われる。
【００５１】さらに、これらのＣｄＴｅ膜の上に実施例
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
【００５２】図１０に材料加熱用カーボンの保持温度Ｔ
soと光電変換効率ηの関係図を示す。ηは、雰囲気ガス
としてアルゴンおよび窒素を用いた場合にはＴso＝６８
０℃の時に最も高い値を示し、これより高温では低下し
ていった。この原因として、Ｔso＞６８０の場合には、
材料からの輻射熱によってＣｄＳ膜の温度が上がり、Ｃ
ｄＳ膜を浸食破損し出力電圧低下を起こしたものである
と考えられる。また、Ｔso＜６３０℃以下では太陽電池
を形成するＣｄＴｅ膜としての膜厚が薄すぎるためηが
悪くなった。
soと光電変換効率ηの関係図を示す。ηは、雰囲気ガス
としてアルゴンおよび窒素を用いた場合にはＴso＝６８
０℃の時に最も高い値を示し、これより高温では低下し
ていった。この原因として、Ｔso＞６８０の場合には、
材料からの輻射熱によってＣｄＳ膜の温度が上がり、Ｃ
ｄＳ膜を浸食破損し出力電圧低下を起こしたものである
と考えられる。また、Ｔso＜６３０℃以下では太陽電池
を形成するＣｄＴｅ膜としての膜厚が薄すぎるためηが
悪くなった。
【００５３】（実施例３）図５に示す温度パターンで、
材料加熱用カーボンの保持温度Ｔsoを６８０℃に、基板
加熱用カーボン７の保持温度Ｔsuを６００℃に固定し、
雰囲気ガスとして窒素、アルゴンおよびヘリウムをそれ
ぞれ用い、雰囲気圧力Ｐを変化させた以外は、実施例１
と同様の方法でＣｄＴｅ膜の形成を行った。
材料加熱用カーボンの保持温度Ｔsoを６８０℃に、基板
加熱用カーボン７の保持温度Ｔsuを６００℃に固定し、
雰囲気ガスとして窒素、アルゴンおよびヘリウムをそれ
ぞれ用い、雰囲気圧力Ｐを変化させた以外は、実施例１
と同様の方法でＣｄＴｅ膜の形成を行った。
【００５４】図１１に雰囲気圧力Ｐと形成したＣｄＴｅ
膜厚ｔの関係図を示す。図１１より、どの雰囲気ガスを
用いた場合でも、Ｐの増加とともにＣｄＴｅ膜厚ｔが薄
くなる傾向があるが、どの雰囲気圧力Ｐにおいても膜厚
ｔはアルゴンおよび窒素を用いた場合に比べ、ヘリウム
を用いた場合には大きくなった。
膜厚ｔの関係図を示す。図１１より、どの雰囲気ガスを
用いた場合でも、Ｐの増加とともにＣｄＴｅ膜厚ｔが薄
くなる傾向があるが、どの雰囲気圧力Ｐにおいても膜厚
ｔはアルゴンおよび窒素を用いた場合に比べ、ヘリウム
を用いた場合には大きくなった。
【００５５】これらのＣｄＴｅ膜を解析した結果、Ｘ線
回折パターンは、ＣｄＴｅ膜が［１１１］面に配向して
いることを示した。また、半値幅に大きな違いは見られ
ず、ＣｄＴｅ膜の結晶粒径は３ミクロン程度であり、同
程度な結晶性をもった膜であると思われる。
回折パターンは、ＣｄＴｅ膜が［１１１］面に配向して
いることを示した。また、半値幅に大きな違いは見られ
ず、ＣｄＴｅ膜の結晶粒径は３ミクロン程度であり、同
程度な結晶性をもった膜であると思われる。
【００５６】さらに、これらのＣｄＴｅ膜の上に実施例
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
【００５７】図１２に雰囲気圧力Ｐと光電変換効率ηの
関係図を示す。雰囲気ガスとしてヘリウムを用いた場合
に比較し、窒素あるいはアルゴンを用いた場合には、変
換効率ηは大きな値を示した。また、雰囲気ガスとして
ヘリウムを用いた場合には、ηはＰ＝０．５〜２気圧で
大きな違いがなく、どの雰囲気ガスを用いた場合でも、
０．８気圧以上では雰囲気圧力による違いはほとんどな
かった。
関係図を示す。雰囲気ガスとしてヘリウムを用いた場合
に比較し、窒素あるいはアルゴンを用いた場合には、変
換効率ηは大きな値を示した。また、雰囲気ガスとして
ヘリウムを用いた場合には、ηはＰ＝０．５〜２気圧で
大きな違いがなく、どの雰囲気ガスを用いた場合でも、
０．８気圧以上では雰囲気圧力による違いはほとんどな
かった。
【００５８】（実施例４）図２に示す構成の装置を用い
てＣｄＴｅ膜形成を行った。図２において、形成用基板
は面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
スにＩＴＯ（２５０ｎｍ）／ＣｄＳ（１００ｎｍ）を形
成したものである。材料面と基板面の間隔は２ｍｍであ
る。
てＣｄＴｅ膜形成を行った。図２において、形成用基板
は面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
スにＩＴＯ（２５０ｎｍ）／ＣｄＳ（１００ｎｍ）を形
成したものである。材料面と基板面の間隔は２ｍｍであ
る。
【００５９】図６に材料加熱用カーボン板６と基板加熱
用カーボン板７および雰囲気加熱用ヒーター２０に加え
る温度パターンを示す。
用カーボン板７および雰囲気加熱用ヒーター２０に加え
る温度パターンを示す。
【００６０】基板加熱用カーボン板の保持温度Ｔsuを６
００℃に固定し、材料加熱用カーボン板の保持温度Ｔso
を５７０〜７７０℃間で変化させ、雰囲気加熱用ヒータ
ー２０による加熱をしない場合、雰囲気加熱用ヒーター
２０の温度が４５０℃、５００℃となる様に設定した場
合の３条件でＣｄＴｅ膜を形成した。この時の雰囲気ガ
スは、１気圧の窒素である。
００℃に固定し、材料加熱用カーボン板の保持温度Ｔso
を５７０〜７７０℃間で変化させ、雰囲気加熱用ヒータ
ー２０による加熱をしない場合、雰囲気加熱用ヒーター
２０の温度が４５０℃、５００℃となる様に設定した場
合の３条件でＣｄＴｅ膜を形成した。この時の雰囲気ガ
スは、１気圧の窒素である。
【００６１】図１３に材料加熱用カーボン板の保持温度
Ｔsoと形成したＣｄＴｅ膜厚ｔの関係図を示す。同じＴ
soの場合でも、雰囲気加熱用ヒーターの加熱によって、
ＣｄＴｅ膜厚がより厚く形成されている。
Ｔsoと形成したＣｄＴｅ膜厚ｔの関係図を示す。同じＴ
soの場合でも、雰囲気加熱用ヒーターの加熱によって、
ＣｄＴｅ膜厚がより厚く形成されている。
【００６２】これらのＣｄＴｅ膜を解析した結果、Ｘ線
回折パターンは、ＣｄＴｅ膜が［１１１］面に配向して
いることを示した。
回折パターンは、ＣｄＴｅ膜が［１１１］面に配向して
いることを示した。
【００６３】さらに、これらのＣｄＴｅ膜の上に実施例
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
【００６４】図１４に材料加熱用カーボン板の保持温度
Ｔsoと光電変換効率ηの関係図を示す。カーボン温度が
６７０℃以上では、変換効率ηはヒーターの有無に関係
なくほぼ同じであるが、６７０℃以下では雰囲気加熱用
ヒーターでの加熱によって、さらに加熱の温度が高い５
００℃のものほどより低いカーボン温度Ｔsoの条件で、
高効率な太陽電池の形成が可能になる傾向があった。
Ｔsoと光電変換効率ηの関係図を示す。カーボン温度が
６７０℃以上では、変換効率ηはヒーターの有無に関係
なくほぼ同じであるが、６７０℃以下では雰囲気加熱用
ヒーターでの加熱によって、さらに加熱の温度が高い５
００℃のものほどより低いカーボン温度Ｔsoの条件で、
高効率な太陽電池の形成が可能になる傾向があった。
【００６５】（実施例５）図２に示す構成の装置を用い
てＣｄＴｅ膜形成を行った。図２において、形成用基板
は面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
スにＩＴＯ（２５０ｎｍ）／ＣｄＳ（１００ｎｍ）を形
成したものである。材料面と基板面の間隔は２ｍｍであ
る。
てＣｄＴｅ膜形成を行った。図２において、形成用基板
は面積１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのガラ
スにＩＴＯ（２５０ｎｍ）／ＣｄＳ（１００ｎｍ）を形
成したものである。材料面と基板面の間隔は２ｍｍであ
る。
【００６６】図５に示す温度パターンで、基板加熱用カ
ーボン板の保持温度Ｔsuを６００℃に固定し、材料加熱
用カーボン板の保持温度Ｔsoを４５０〜７２５℃間で変
化させ、膜厚３μｍのＣｄＴｅ膜を形成した。この時の
雰囲気ガスは、１気圧の窒素である。
ーボン板の保持温度Ｔsuを６００℃に固定し、材料加熱
用カーボン板の保持温度Ｔsoを４５０〜７２５℃間で変
化させ、膜厚３μｍのＣｄＴｅ膜を形成した。この時の
雰囲気ガスは、１気圧の窒素である。
【００６７】図１５に材料加熱用カーボン板の保持温度
Ｔsoと形成時間の関係図を示す。材料加熱用カーボン板
の保持温度が高くなるほど形成時間が短くなる。また、
４５０℃と低い温度でも長時間かければＣｄＴｅ膜の形
成は可能であるが、実際の膜形成にあたっては時間効率
が悪いため、数十分で形成される６００℃以上の温度設
定が必要である。
Ｔsoと形成時間の関係図を示す。材料加熱用カーボン板
の保持温度が高くなるほど形成時間が短くなる。また、
４５０℃と低い温度でも長時間かければＣｄＴｅ膜の形
成は可能であるが、実際の膜形成にあたっては時間効率
が悪いため、数十分で形成される６００℃以上の温度設
定が必要である。
【００６８】さらに、これらのＣｄＴｅ膜の上に実施例
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
１と同様にして図３に示す太陽電池を作製し、その光電
変換効率を測定した。
【００６９】図１６に材料加熱用カーボン板の保持温度
Ｔsoと光電変換効率ηの関係図を示す。材料加熱用カー
ボン板の保持温度Ｔsoが低温でも、また高温でも徐々に
変換効率が低下する傾向があった。
Ｔsoと光電変換効率ηの関係図を示す。材料加熱用カー
ボン板の保持温度Ｔsoが低温でも、また高温でも徐々に
変換効率が低下する傾向があった。
【００７０】常圧でのＣｄＴｅ膜の形成では、基板温度
と時間を調節することにより所望の膜厚のＣｄＴｅ膜を
得ることができるが、太陽電池用ＣｄＴｅ膜としては、
太陽電池性能、形成時間を考慮して設定する必要があ
る。
と時間を調節することにより所望の膜厚のＣｄＴｅ膜を
得ることができるが、太陽電池用ＣｄＴｅ膜としては、
太陽電池性能、形成時間を考慮して設定する必要があ
る。
【００７１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、安価な不
活性ガスで、真空装置を必要としない安価なＣｄＴｅ製
膜装置を用いて、ＣｄＴｅ膜の形成ができる。さらに、
材料加熱用カーボン板の保持温度を６３０℃以上にする
ことにより、大気圧に近い圧力の不活性ガス雰囲気中で
膜質の良いＣｄＴｅ膜を短時間で形成することが可能と
なる。
活性ガスで、真空装置を必要としない安価なＣｄＴｅ製
膜装置を用いて、ＣｄＴｅ膜の形成ができる。さらに、
材料加熱用カーボン板の保持温度を６３０℃以上にする
ことにより、大気圧に近い圧力の不活性ガス雰囲気中で
膜質の良いＣｄＴｅ膜を短時間で形成することが可能と
なる。
【００７２】また、雰囲気ガスを加熱することによっ
て、材料面と基板面の距離をより大きく取ることが可能
となるため、装置設計における自由度が増し、また大型
基板を対象とした装置の設計が可能になる。
て、材料面と基板面の距離をより大きく取ることが可能
となるため、装置設計における自由度が増し、また大型
基板を対象とした装置の設計が可能になる。
【図１】ＣｄＴｅ膜形成装置の模式図
【図２】ＣｄＴｅ膜形成装置の模式図
【図３】ＣｄＴｅ膜形成装置の模式図
【図４】本発明の太陽電池の構成断面図
【図５】基板加熱用カーボンおよび材料加熱用カーボン
の温度履歴図
の温度履歴図
【図６】基板加熱用カーボン、材料加熱用カーボンおよ
び雰囲気加熱用ヒーターの温度履歴図
び雰囲気加熱用ヒーターの温度履歴図
【図７】基板加熱用カーボンの温度と形成されるＣｄＴ
ｅ膜の膜厚の関係を示す図
ｅ膜の膜厚の関係を示す図
【図８】基板加熱用カーボンの温度と光電変換効率の関
係を示す図
係を示す図
【図９】材料加熱用カーボンの温度と形成されるＣｄＴ
ｅ膜の膜厚の関係を示す図
ｅ膜の膜厚の関係を示す図
【図１０】材料加熱用カーボンの温度と光電変換効率の
関係を示す図
関係を示す図
【図１１】雰囲気圧力と形成されるＣｄＴｅ膜の膜厚の
関係を示す図
関係を示す図
【図１２】雰囲気圧力と光電変換効率の関係を示す図
【図１３】材料加熱用カーボンの温度と形成されるＣｄ
Ｔｅ膜の膜厚の関係を示す図
Ｔｅ膜の膜厚の関係を示す図
【図１４】材料加熱用カーボンの温度と光電変換効率の
関係を示す図
関係を示す図
【図１５】材料加熱用カーボンの温度と製膜時間の関係
を示す図
を示す図
【図１６】材料加熱用カーボンの温度と光電変換効率の
関係を示す図
関係を示す図
１ 材料 ２ ＣｄＳ ３ 透明導電膜 ４ ガラス基板 ５ スペーサ ６ 材料加熱用カーボン板 ７ 基板加熱用カーボン板 ８ 密閉容器 ９ 材料加熱用ランプヒーター １０ 基板加熱用ランプヒーター １１ 材料加熱用反射板 １２ 基板加熱用反射板 １３ ガス導入コック １４ 排気バルブ １５ 圧力センサー １６ 材料温度測定用熱電対 １７ 基板温度測定用熱電対 １８ 材料加熱用温度制御器 １９ 基板加熱用温度制御器 ２０ 雰囲気加熱用ヒーター ２１ 雰囲気加熱用ヒーター温度制御器 ２２ 密閉容器加熱用ヒーター ２３ 密閉容器加熱用ヒーター温度制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府守口市松下町１番１号 松下電池工 業株式会社内 (72)発明者 花房 彰 大阪府守口市松下町１番１号 松下電池工 業株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】０．５気圧以上の不活性ガス中で、ＣｄＴ
ｅおよび／あるいはＣｄとＴｅを主成分とする材料を加
熱して発生するガスを耐熱性基板に輸送し、前記耐熱性
基板上にＣｄＴｅを析出させるＣｄＴｅ膜の形成方法。 - 【請求項２】耐熱性基板面とＣｄＴｅおよび／あるいは
ＣｄとＴｅを主成分とする材料面を近接させて設置し、
材料面を加熱して気体を発生させ、材料面より低温であ
る前記耐熱性基板面にＣｄＴｅを析出させるＣｄＴｅ膜
の形成方法において、ＣｄＴｅ膜の形成雰囲気が０．５
気圧以上２気圧以下の不活性ガス中であるＣｄＴｅ膜の
形成方法。 - 【請求項３】不活性ガスが窒素および／あるいはアルゴ
ンを主成分とするガスである請求項２記載のＣｄＴｅ膜
の形成方法。 - 【請求項４】材料面の温度を６３０℃以上に加熱する請
求項２記載のＣｄＴｅ膜の形成方法。 - 【請求項５】不活性ガスの温度を耐熱性基板の温度より
高く保つ請求項２記載のＣｄＴｅ膜の形成方法。 - 【請求項６】専用の熱源を用いて不活性ガスを加熱する
請求項５記載のＣｄＴｅ膜の形成方法。 - 【請求項７】放熱作用を備えた基板を耐熱性基板に接触
させる請求項５記載のＣｄＴｅ膜の形成方法。 - 【請求項８】透光性を有する絶縁物からなる耐熱性基板
と、透光性と導電性を有する層と、透光性を有するｎ型
半導体膜が順次形成されて成る基板の、ｎ型半導体膜の
一部にＣｄＴｅ膜、それ以外の部分の一部にｎ型半導体
膜にオーミックな接触をする電極をそれぞれ形成し、Ｃ
ｄＴｅ膜の上にＣｄＴｅにオーミックな接触をする電極
を形成してなる太陽電池において、０．５気圧以上２気
圧以下の不活性ガス中で、ＣｄＴｅおよび／あるいはＣ
ｄとＴｅを主成分とする材料を加熱して発生するガス
を、前記ｎ型半導体膜面まで輸送し、前記ｎ型半導体膜
面上に析出させることによって形成した膜をＣｄＴｅ膜
とする太陽電池。 - 【請求項９】不活性ガスが窒素および／あるいはアルゴ
ンを主成分とするガスである請求項８記載の太陽電池。 - 【請求項１０】材料面の温度を６３０℃以上に加熱する
請求項８記載の太陽電池。 - 【請求項１１】不活性ガスの温度をｎ型半導体膜面の温
度より高く保つ請求項８記載の太陽電池。 - 【請求項１２】透光性を有する絶縁物からなる耐熱性基
板がガラスである請求項８記載の太陽電池。 - 【請求項１３】透光性と導電性を有する層が錫酸化物あ
るいは錫酸化物とインジウム酸化物の混合物である請求
項８記載の太陽電池。 - 【請求項１４】ｎ型半導体がＣｄＳ、ＺｎＳまたはＣｄ
ＳとＺｎＳの混晶である請求項８記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048653A JPH10247625A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | ＣｄＴｅ膜の形成方法とそれを用いた太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9048653A JPH10247625A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | ＣｄＴｅ膜の形成方法とそれを用いた太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247625A true JPH10247625A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12809325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9048653A Pending JPH10247625A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | ＣｄＴｅ膜の形成方法とそれを用いた太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247625A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012516573A (ja) * | 2009-01-29 | 2012-07-19 | ファースト ソーラー インコーポレイテッド | 改良された結晶配向性を有する太陽光発電装置 |
| RU2675403C1 (ru) * | 2017-11-14 | 2018-12-19 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ СЛОЕВ ГИБКИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ CdTe В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ |
-
1997
- 1997-03-04 JP JP9048653A patent/JPH10247625A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012516573A (ja) * | 2009-01-29 | 2012-07-19 | ファースト ソーラー インコーポレイテッド | 改良された結晶配向性を有する太陽光発電装置 |
| RU2675403C1 (ru) * | 2017-11-14 | 2018-12-19 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ СЛОЕВ ГИБКИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ CdTe В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ |
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