JPH1064925A - 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池 - Google Patents
化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池Info
- Publication number
- JPH1064925A JPH1064925A JP8219580A JP21958096A JPH1064925A JP H1064925 A JPH1064925 A JP H1064925A JP 8219580 A JP8219580 A JP 8219580A JP 21958096 A JP21958096 A JP 21958096A JP H1064925 A JPH1064925 A JP H1064925A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- group
- semiconductor thin
- compound semiconductor
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
ペクトルにマッチしたバンドギャップをもつ光吸収層を
得る。Ia族を加えた条件でCu(In,Ga)3Se5がp
形化するためのInとGaの固溶率の条件範囲に関する
詳細については明らかでなく、さらに基板から拡散、混
入しているNa等の不純物元素によってCu(In,G
a)3Se5の物性値がどのように変化しているかについ
てはわかっていないので、その詳細を検討することが重
要な課題である。 【解決手段】 Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe
1-z)]x[(In1-yGa y)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半
導体薄膜(但し、0.16≦x≦0.34、0.05≦
y≦0.55、0≦z≦1.0)を太陽電池の光吸収層
に適用する。
Description
とその製造方法及び太陽電池に関する。
族、III族、VI族元素からなる半導体薄膜は光吸収係数
が大きく、薄膜化が可能な太陽電池材料として注目を集
めている。例えばCu(In,Ga)Se2薄膜を光吸収層
に用いた太陽電池は理論上の変換効率が高く、光照射等
による効率の劣化がないという利点を有していることが
報告されている。現在高い変換効率を示す太陽電池に用
いられているCu(In,Ga)Se2薄膜はGa/(In
+Ga)比が0.2〜0.3程度であり、バンドギャッ
プにして1.2eV程度になっている。
膜の表面にはIn,Ga過剰相であるCu(In,Ga)3
Se5が存在していると言われ、Cu(In,Ga)3Se5
の結晶構造、及びその膜物性について研究報告されてい
る。例えば1995年のプログレス イン フォトボル
タイック、第3巻、第6(Progress in Photovoltaics,V
ol.3,No.6,1995)においてショック(W.Schock)等はソー
ラーセルズ ベーストオン CuInSe2 アンド
リレーテッド コンパウンズ:マテリアルアンド プロ
シーディング(Solar Cells Based on CuInSe2 and Rela
ted Compounds:Material and Device Properties and P
rocessing)という題で、In,Ga過剰組成のCuIn
Se2薄膜表面にはCuIn3Se5相が存在し、Inを
Gaで置換したCuGaSe2薄膜やSeをSで置換し
たCuInS2薄膜ではCuIn5Se8相やCuIn5S
e8相に変化することを報告している。しかしIII族元素
やVI族元素の固溶率の違いによる結晶構造の変化につい
ての詳細は明らかでない。その他Cu(In,Ga)3Se
5の物性に関する報告例として、1995年の刊行物ア
プライド フィジックス レター(Applied Physics Le
tters,Vol.67,No.6,1995)で我々はプリパレーション
アンド キャラクタライゼーション オブ Cu(In
1-xGax)3Se5 シン フィルムス(Preparation and
characterization of Cu(In,Ga)3Se5 thin films)と
いう題で、同じGa含有率ではCu(In,Ga)3S
e5がCu(In,Ga)Se2に比べて大きなバンドギ
ャップを有し、さらにGa量xの増加に伴いCu(I
n,Ga)3Se5のバンドギャップが増加することを報
告している。また、1996年5月に行われた第25回
IEEE太陽エネルギー変換国際会議(25th IEEE First
World Conference on Pkotovoltaic Energy Conversio
n)においてコントレラス(M.Contreras)等はディフェク
ト カルコパイライト Cu(In,Ga)3Se5 ポリ
クリスタラインシン フィルム マテリアルズ(Defect
Chalcopyrite Cu(In,Ga)3Se5 Polycrystalline Thin-Fi
lm Materials)という題で、我々同様、同じGa含有率
では欠陥カルコパイライト構造を有するCu(In,G
a)3Se5相がカルコパイライト構造のCu(In,Ga)
Se2相よりも約200meV程度バンドギャップ大きくな
ることを報告し、さらにCuIn3Se5ではn型を示し
ていた伝導形がGa/(In+Ga)比の値が0.3以上
になるとp形に変化すると報告している。しかしCu
(In,Ga)3Se5は約106Ω-cmと抵抗値が高いた
め、測定上の誤差等を含めその詳細はわからない。
(In,Ga)Se2を太陽電池の光吸収層に適用した場
合、Cu(In,Ga)Se2のバンドギャップを太陽光ス
ペクトルにマッチングさせる必要性があるが、現在高い
変換効率を示す太陽電池に用いられているCu(In,G
a)Se2薄膜はGa/(In+Ga)比が0.2〜0.
3程度であり、バンドギャップにして1.2eV程度にな
っているため、より高い変換効率を得るためにはさらに
Ga濃度を上げ、Ga/(In+Ga)≒0.7でバン
ドギャップを1.5eV程度にする必要がある。しかしバ
ンドギャップを広げる目的でGa濃度を上げるとCu
(In,Ga)Se2の結晶性が低下し、光を吸収して生成
したキャリアを消滅させるような欠陥を多く含むCu
(In,Ga)Se2薄膜になり、その結果太陽電池の変換
効率が低下する結果となる。しかし高品質な膜を得るた
めのGa/(In+Ga)比が0.2〜0.3程度では
太陽光スペクトルとのマッチングを考えた場合、バンド
ギャップが小さく損失が大きくなり、バンドギャップの
値から計算される理論的上の変換効率の最高値も低い値
となる。従って如何にGa濃度の少ない高品質な膜でか
つ太陽光スペクトルにマッチした大きなバンドギャップ
をもつ光吸収層を得るかが重要な課題である。
大きなCu(In,Ga)3Se5を光吸収層に適用させる
ためには従来n形の伝導形を示すと考えられていたCu
In 3Se5がGaを含有することによりp形の伝導形に
なる必要性があるが、Ia族を加えた条件でCu(In,
Ga)3Se5がp形化するためのInとGaの固溶率の
範囲に関する詳細については明らかでなく、また基板か
ら拡散、混入しているNa等の不純物元素によってCu
(In,Ga)3Se5がどのような影響を受けるかについ
てはわかっていない。
決するためにIa族元素を含有する[Cu2(SzS
e1- z)]x[(In1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物
半導体薄膜を提供する。但し、0.16≦x≦0.3
4、0.05≦y≦0.55、0≦z≦1.0である。
なくとも一種類を用いることが好ましい。
とすることが好ましい。本発明はIa族元素の蒸着源と
してLi化合物、Na化合物、K化合物のうち少なくと
も一種類を用いた製造方法を提供する。
2、Li2S、Li2Se、Li2Te、LiF、LiC
l、LiBr、LiIのうち少なくとも一種類を用いて
製造することが好ましい。
2、Na2S、Na2Se、Na2Te、NaF、NaC
l、NaBr、NaIのうち少なくとも一種類を用いて
製造することが好ましい。
K2S、K2Se、K2Te、KF、KCl、KBr、K
Iのうち少なくとも一種類を用いて製造することが好ま
しい。
x[(In1-yGay)2(SzSe1-z)3]1- x化合物の構成元
素に対して、各構成元素の単体あるいは化合物のうち少
なくとも一種類を用いた製造方法を提供する。
VIb族元素蒸気のうち少なくとも一種類を用いた雰囲気
中で熱処理することが好ましい。
吸収層に用いた太陽電池を提供する。
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1- yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜(但し0.16≦x≦0.
34、0.05≦y≦0.55、0≦z≦1.0)を用
いることによりIa族元素を添加することにより半導体
薄膜の導電率が向上し、さらにIa族を添加しない半導
体薄膜に比べて広範囲での限定されたx、yの値に対し
て太陽電池の光吸収層として機能する伝導形を得ること
が可能となる。ここで0.16≦x≦0.34とするこ
とで同じGa含有量のCu(In,Ga)Se2よりも
大きなバンドギャップを有する単一相Cu(In,G
a)3Se5薄膜を得ることができ、少ないGa含有量で
より太陽光スペクトルにマッチしたバンドギャップを有
する化合物半導体薄膜を得ることが可能となる。さらに
0.05≦y≦0.55とすることにより太陽電池の光
吸収層として機能する伝導形(p形)を有するCu(I
n,Ga)3Se5薄膜を得ることが可能となり、同じバ
ンドギャップでy≧0.5のCu(In,Ga)Se2
膜より結晶性に優れ、より太陽光スペクトルにマッチし
たバンドギャップを有する化合物半導体薄膜を得ること
が可能となる。
うち少なくとも一種類を用いることによりCu(In,
Ga)3Se5薄膜の結晶成長を促進し、導電率を向上さ
せることが可能となる。
Gay)2(S,Se)3]1-x化合物半導体薄膜中に占めるI
a族元素の割合は1mol%を上限とすることにより、
[Cu2(S,Se)]x[(In1-yGay)2(S,Se)3]
1-x薄膜の組成を変化させること無くIa族元素を混入す
ることが可能となる。
a化合物、K化合物のうち少なくとも一種類を用いて製
造することにより安定した状態でIa族元素を[Cu
2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe1-z)3]
1-x化合物半導体薄膜中に混入させることが可能にな
り、前記化合物半導体薄膜の結晶成長促進と導電率を向
上させるのに有効な手段となる。
i2S、Li2Se、Li2Te、LiF、LiCl、L
iBr、LiIのうち少なくとも一種類を用いて、また
Na化合物としてNa2O、Na2O2、Na2S、Na2
Se、Na2Te、NaF、NaCl、NaBr、Na
Iのうち少なくとも一種類を用いて、またK化合物とし
てK2O、K2O2、K2S、K2Se、K2Te、KF、K
Cl、KBr、KIのうち少なくとも一種類を用いて製
造することにより安定した状態でIa族元素を[Cu
2(S,Se)]x[(In1-yGay)2(S,Se)3]1-x化合
物半導体薄膜中に混入させることが可能になり、有効に
前記化合物半導体薄膜の結晶成長を促進させ、導電率を
向上させることが可能となる。
Gay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物の構成元素に対し
て、各構成元素の単体あるいは化合物のうち少なくとも
一種類を用いて製造することにより蒸着源に多様な選択
性をもち自由度が広がるほか、精密かつ容易に組成制御
が可能となる。
VIb族元素蒸気のうち少なくとも一種類を用いた雰囲気
中で熱処理することにより[Cu2(SzSe1-z)]
x[(In1 -yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物薄膜に存
在する欠陥を低減させ、より高品質な薄膜作製が可能と
なる。
層に用いることにより高効率な薄膜太陽電池作製が可能
となる。
6≦x≦0.34、0.05≦y<0.55、0≦z≦
1.0の[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(S
zSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜を用いることにより
高効率な薄膜太陽電池作製が可能となる。
面を参照して説明する。
を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)
2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜について述べ
る。図1にCu(In,Ga)3Se5薄膜作製に用いた
真空容器の概略図を示す。図1の排気口7を備えた真空
容器1の内部に、基板ホルダー2と基板を加熱するタン
タルヒーター3を設け、約1μmのMo膜5をコートし
たアルミナ基板4上にIa族の蒸着源であるNa2S12
を蒸着レート100Å/min.で10分間Mo膜上に蒸着
を行った。さらにその上にx=0.25、y=0.2、
z=0のCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜6を約2μ
m形成する。Cu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜の堆積
に際し、Cu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜の主成分で
あるCuの蒸着源8と、Inの蒸着源9、Gaの蒸着源
10、Seの蒸着源11を用意し、各元素の同時蒸着を
行った。このとき、それぞれの蒸着源が入ったルツボの
温度を1150℃、850℃、900℃、200℃一定
で加熱し、Cu、In、Ga、Seの蒸着レートが化学
量論比組成となるCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜が
得られるレートになっている。ここで基板温度は500
℃一定とした。
Ga0.2)3Se5薄膜とNa元素を添加していないCu
(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜の導電率を示す。
(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜はNa2Sを同時蒸着し
なかった膜よりも約2桁導電率が増加し、太陽電池の光
吸収層に適した導電率を有していることがわかる。すな
わち、Cu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜にIa族であ
るNaを加えることによってCu(In0.8Ga0.2)S
e2の導電率を向上させることが可能となる。
3Se5薄膜を太陽電池の光吸収層に適用するため、太陽
電池の作製を行った。図2に太陽電池の構成を示す。以
下にそれぞれの作製法について述べる。アルミナ基板4
の上に裏面電極であるMo膜5をスパッタ法により約1
μm形成し、この上にCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄
膜5を約2μm形成する。さらにこの上に溶液析出法に
よりCdS薄膜14を約500Åの厚さで形成し、この
上にスパッタ法によりZnO薄膜15を0.5μm、IT
O薄膜16を1μmの厚さで形成した。さらに、ITO
膜上とMo薄膜の上に取り出し電極として真空蒸着法に
よりAu電極17を0.5μmの厚さで形成した。
Ga0.2)3Se5薄膜を光吸収層として用いた太陽電池
の分光感度特性を示したものである。分光感度特性の測
定はA.M.1.5、100mW/cm2の条件下で行った。C
u(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜上部に形成したITO
/ZnO/CdSがn形の伝導形を示すことから、x=
0.25、y=0.2のCu(In0.8Ga0.2)3Se5
薄膜はp形の伝導形になっていることが考えられ、太陽
電池の光吸収層に適応することが可能である。なお、N
aを添加していないCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜
を光吸収層として用いた同一構造の太陽電池からは分光
感度特性を得ることができなかった。すなわちIaぞく
を含有しなければx=0.25、y=0.2の条件では
Cu(In0 .8Ga0.2)3Se5薄膜はp形にはならず、
光吸収層として機能しない。
定でx=0.5と0.25のIa族元素を含有したCu
(In0.8Ga0.2)Se2、Cu(In0.8Ga0.2)3S
e5薄膜の透過特性から(hν)vs(αhν)2をプロ
ットし、算出したバンドギャップの値を表2に示す。
0.5の膜よりもバンドギャップが大きくなっているこ
とがわかる。ここでx=0.25のCu(In0.8Ga
0.2)3Se5の結晶構造は欠陥カルコパイライト構造で
あり、x=0.5のCu(In0 .8Ga0.2)Se2はカ
ルコパイライト構造であることがX線回折の結果からわ
かっている。薄膜太陽電池の光吸収層としては太陽光ス
ペクトルとのマッチングを考えた場合、バンドギャップ
が1.4〜1.5eV程度になることが理想であるか
ら、今回作製した薄膜試料(y=0.2)では欠陥カル
コパイライト構造を持つ膜の方がより理想的なバンドギ
ャップを有していることがわかる。このことよりx=
0.25、y=0.2のCu(In0.8Ga0.2)3Se5
薄膜を太陽電池の光吸収層に適用することにより、理想
的な太陽電池作製が可能である。
a族元素を含有した[Cu2(SzSe 1-z)]x[(In1-y
Gay)2(SzSe1-z)3]1-xのxの条件範囲を調べるた
めに、xの値をx=0.1から0.5まで変化させた
[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1 -yGay)2(SzS
e1-z)3]1-x薄膜(y=0.2、z=0)を作製した。
0.3、0.5)のX線回折パターンを示す。x=0.
1の試料からはCu(In0.8Ga0.2)3Se5と(In
0.8Ga0.2)2Se3と思われる回折パターンが得られ、
2成分が混在した形で膜形成されているものと思われ
る。これに対しx=0.3の試料からは欠陥カルコパイ
ライト構造のCu(In0.8Ga0.2)3Se5相を示す回
折パターンのみが得られ、x=0.25と同じ単一相C
u(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜が形成されていること
がわかる。またx=0.5ではカルコパイライト構造の
Cu(In0.8Ga0.2)Se2相のみが形成され、欠陥
カルコパイライト相に特有の110、202、114と
いったピークが観測されていないことがわかる。欠陥カ
ルコパイライト構造のCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄
膜はカルコパイライト構造のCu(In0.8Ga0.2)S
e2薄膜と比べて大きなバンドギャップを有し、y=
0.2ではより太陽光スペクトルにマッチしたバンドギ
ャップに近い値を持つ。以上の結果からx=0.3にお
いて欠陥カルコパイライト構造を有する単一相のCu
(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜が形成されていることが
わかった。
イト構造となる組成領域を精密に検討を行ったところ、
0.16≦x≦0.34の範囲において単一相の欠陥カ
ルコパイライト構造を有するCu(In0.8Ga0.2)3
Se5薄膜が形成されていることがわかった。このこと
より0.16≦x≦0.34の範囲においてカルコパイ
ライト構造Cu(In0.8Ga0.2)Se2薄膜よりもバ
ンドギャップの大きな単一相欠陥カルコパイライト構造
のCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜を得ることが可能
である。
族元素を含有した[Cu2(SzSe1- z)]x[(In1-yG
ay)2(SzSe1-z)3]1-xのyの条件範囲を調べるた
め、yの値をy=0〜1.0まで0.1刻みで変化させ
てCu(In1-yGay)3Se5薄膜(x=0.25、z
=0)を作製した。
に対する導電率の変化を示す。この図よりy=0.6以
上になると導電率が低下していることがわかる。また、
Na添加してガラス基板上に作製したCu(In1-yG
ay)3Se5薄膜の透過特性から(hν)vs(αh
ν)2をプロットし、算出したバンドギャップを図6に
示す。この図よりy=0.5付近でバンドギャップが
1.5eV程度になり、太陽電池の光吸収層としては最
適なバンドギャップであることがわかる。また、Gaの
含まない(y=0)CuIn3Se5薄膜を用いて同じ構
造の太陽電池を作製すると量子効率が得られないことか
らGaを含まない(y=0)CuIn3Se5薄膜はn形
の伝導形を示し、Gaを含むことによって太陽電池の光
吸収層としての機能を果たし、p形に変化することがわ
かる。上記の導電率、伝導形の変化と併せて考えると
0.05≦y≦0.55の範囲において比較的導電率が
よく、最適なバンドギャップを有する光吸収層(p形)
Cu(In1-yGay)3Se5薄膜作製が可能となる。
n1-yGay)2(S,Se)3]1-x化合物半導体薄膜をz=
0のCu(In,Ga)3Se5薄膜に限定しているが、
Sの入った薄膜試料に対しても同様な結果が得られてい
る。
Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In
1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜につい
て述べる。薄膜作製の条件は第1の実施例とほぼ同様で
あるが、Ia族の蒸着源としてNa2S12の代わりにL
i2Sを用意し、蒸着レート100Å/min.でMo膜上に
10分間蒸着を行い、その後x=0.25、y=0.
2、z=0のCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜形成を
行い、実施例2と同様の構造の太陽電池を作製したとこ
ろ、実施例2と同様な結果を得ることができた。すなわ
ちIa族の蒸着源はNa化合物に限られるものではな
い。
物を用いても同様の結果を得ることができた。
Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In
1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜につい
て述べる。薄膜作製の条件は第1の実施例とほぼ同様で
あるが、Ia族の蒸着源であるNa2S12において蒸着
レート100Å/min.と200Å/min.で10分間蒸着を
行い、引き続きx=0.25、y=0.2、z=0のC
u(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜形成を行った。
膜をEPMAにより組成分析した結果、100Å/min.
でNa2Sを蒸着した膜からはNaはほとんど検出され
ず、200Å/min.でNa2Sを蒸着した膜からはNaが
1.5mol%検出された。
の構造の太陽電池を作製した。その結果、200Å/mi
n.でNa2Sを蒸着した膜の太陽電池の方が低い収集効
率を示した。これはNaがCu(In0.8Ga0.2)3S
e5薄膜に多く混入したためにCu(In0.8Ga0.2)3
Se5の組成が変化して、その結果太陽電池特性が劣化
したものと考えられる。従ってCu(In0.8Ga0.2)
3Se5の組成を変化させない程度のNa含有量が望まし
く、1mol%を上限とすることで最適組成を有するCu
(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜を太陽電池の光吸収層に
適用することが可能となる。
Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In
1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜につい
て述べる。薄膜作製の条件は第1の実施例とほぼ同様で
あるが、Na化合物としてNa2O2を用いて実施例1と
同様の構造の太陽電池を作製した。その結果、実施例1
とほぼ同様の結果を得ることができた。
S、Na2Se、Na2Te、NaF、NaCl、NaB
r、NaI、Li化合物としてLi2O、Li2O2、L
i2S、Li2Se、Li2Te、LiF、LiCl、L
iBr、LiI、またK化合物としてK2O、K2O2、
K2S、K2Se、K2Te、KF、KCl、KBr、K
Iのうち少なくとも一種類を用いてもほぼ同様な結果を
得ることができたが、Na 2Sを用いた場合にその効果
がより顕著であった。
Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In
1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜につい
て述べる。薄膜作製の条件は第1の実施例とほぼ同様で
あるが、Cu(In0.8Ga0.2)3Se5の蒸着源として
Cu蒸着源8、In蒸着源9、Ga蒸着源10、Se蒸
着源11の代わりにCu2Se、In2Se3、Ga2Se
3を用いてそれぞれの共蒸着によりCu(In0.8Ga
0.2)3Se5薄膜形成を試みた。この場合も基板温度は
約500℃である。
したCu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜と同様の配向性
を示すX線回折パターンが得られた。また、この膜を用
いて実施例1と同様の構造の太陽電池を作製したとこ
ろ、実施例1と同程度の収集効率を得ることができた。
すなわち、Cu(In0.8Ga0.2)3Se5薄膜形成は各
々独立した各構成元素からの共蒸着に限られるものでは
ない。
Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In
1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜につい
て述べる。薄膜作製の条件は第1の実施例とほぼ同様で
あるが、作製したCu(In0.8Ga0.2)3Se5をSe
雰囲気中400℃、30分間熱処理を行った。その結
果、熱処理を行わなかった試料よりもわずかながら太陽
電池特性を向上させることができた。これはCu(In
0.8Ga0.2)3Se5薄膜形成時に生成した欠陥を熱処理
を行うことにより低減させることができたことによるも
のと考えられる。
るいはVIb族元素蒸気のうち少なくとも一種類を用いて
も同様な効果を得ることができた。
した伝導形、バンドギャップを有する高品質なIa族元
素を含有した[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)
2(SzSe1-z)3]1-x化合物半導体薄膜を作製すること
ができ、変換効率の高い太陽電池を作製することが可能
である。
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜形成装置の断面を示す図
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜を用いた太陽電池の断面を
示す図
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜を用いた太陽電池の分光感
度特性を示す図
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜のX線回折パターンを示す
図
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜の導電率を示す図
た[Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe
1-z)3]1-x化合物半導体薄膜のバンドギャップを示す図
Claims (10)
- 【請求項1】 Ia族元素を含有した[Cu2(SzSe
1-z)]x[(In1-yGay)2(SzSe1-z)3]1-x化合物半
導体薄膜。但し、0.16≦x≦0.34、0.05≦
y≦0.55、0≦z≦1.0である。 - 【請求項2】 Ia族元素がLi、Na、Kよりなる群
から選ばれた少なくとも一種類である請求項1記載の化
合物半導体薄膜。 - 【請求項3】 Ia族元素の含有率が1mol%を上限とす
る請求項1記載の化合物半導体薄膜。 - 【請求項4】 Ia族元素の蒸着源がLi化合物、Na
化合物、K化合物よりなる群から選ばれた少なくとも一
種類である請求項2記載の化合物半導体薄膜の製造方
法。 - 【請求項5】 Li化合物がLi2O、Li2O2、Li2
S、Li2Se、Li2Te、LiF、LiCl、LiB
r、LiIよりなる群のうち少なくとも一種類である請
求項4記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項6】 Na化合物がNa2O、Na2O2、Na2
S、Na2Se、Na2Te、NaF、NaCl、NaB
r、NaIよりなる群のうち少なくとも一種類である請
求項4記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項7】 K化合物がK2O、K2O2、K2S、K2
Se、K2Te、KF、KCl、KBr、KIよりなる
群のうち少なくとも一種類である請求項4記載の化合物
半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項8】 [Cu2(SzSe1-z)]x[(In1-yGa
y)2(SzSe1-z)3]1- x化合物の構成元素に対して、前
記構成元素の単体あるいは化合物よりなる群のうち少な
くとも一種類を用いて形成する請求項1記載の化合物半
導体薄膜の製造方法。 - 【請求項9】 不活性ガスあるいはVIb族元素蒸気より
なる群のうち少なくとも一種類を用いた雰囲気中で熱処
理する工程を含む請求項1記載の化合物半導体薄膜の製
造方法。 - 【請求項10】 光吸収層が請求項1〜3記載の化合物
半導体薄膜よりなる太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21958096A JP3520683B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21958096A JP3520683B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064925A true JPH1064925A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3520683B2 JP3520683B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=16737762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21958096A Expired - Fee Related JP3520683B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520683B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008078619A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-04-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、光電変換素子の製造方法及び光電変換素子 |
| JP2009076842A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-09 | Lg Electronics Inc | 太陽電池の薄膜組成用インクとその製造方法、これを利用したcigs薄膜型太陽電池、及びその製造方法 |
| JP2010232608A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池の製造方法 |
| JP2013084921A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-05-09 | Fujifilm Corp | 光電変換素子および太陽電池 |
| KR101283106B1 (ko) * | 2011-11-21 | 2013-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP21958096A patent/JP3520683B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008078619A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-04-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 半導体薄膜の製造方法、半導体薄膜の製造装置、光電変換素子の製造方法及び光電変換素子 |
| JP2009076842A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-09 | Lg Electronics Inc | 太陽電池の薄膜組成用インクとその製造方法、これを利用したcigs薄膜型太陽電池、及びその製造方法 |
| US8597973B2 (en) | 2007-09-18 | 2013-12-03 | Lg Electronics Inc. | Ink for forming thin film of solar cells and method for preparing the same, CIGS thin film solar cell using the same and manufacturing method thereof |
| JP2010232608A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池の製造方法 |
| JP2013084921A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-05-09 | Fujifilm Corp | 光電変換素子および太陽電池 |
| KR101283106B1 (ko) * | 2011-11-21 | 2013-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3520683B2 (ja) | 2004-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3244408B2 (ja) | 薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
| Tao et al. | Co-electrodeposited Cu2ZnSnS4 thin-film solar cells with over 7% efficiency fabricated via fine-tuning of the Zn content in absorber layers | |
| Tsuji et al. | Characterization of CdS thin-film in high efficient CdS/CdTe solar cells | |
| Katagiri et al. | Preparation and evaluation of Cu2ZnSnS4 thin films by sulfurization of E B evaporated precursors | |
| EP0067860B1 (en) | Methods and apparatus for forming thin-film heterojunction solar cells from i-iii-vi2 chalcopyrite compounds, and solar cells produced thereby | |
| US5674555A (en) | Process for preparing group Ib-IIIa-VIa semiconducting films | |
| US6534704B2 (en) | Solar cell | |
| USRE31968E (en) | Methods for forming thin-film heterojunction solar cells from I-III-VI.sub.2 | |
| JPH10513606A (ja) | 太陽電池用の高効率Cu(In,Ga)(Se,S)2薄膜の製法 | |
| JPS6252478B2 (ja) | ||
| JP2922466B2 (ja) | 薄膜太陽電池 | |
| CN106783541B (zh) | 一种硒化亚锗多晶薄膜和含有该薄膜的太阳能电池及其制备方法 | |
| Zhao et al. | Fabrication and characterization of Cu2ZnSnS4 thin films by sputtering a single target at different temperature | |
| JP2016541124A (ja) | 薄膜太陽電池用層系 | |
| JP2922465B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| Szot et al. | Selenization of metallic Cu‐In thin films for CuInSe2 solar cells | |
| JP4055064B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP3520683B2 (ja) | 化合物半導体薄膜とその製造方法及び太陽電池 | |
| JPH10135501A (ja) | 半導体装置及びその製造方法並びに太陽電池 | |
| JPH0555615A (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| Paudel et al. | High temperature CSS processed CdTe solar cells on commercial SnO2: F/SnO2 coated soda-lime glass substrates | |
| Zweigart et al. | CuInSe 2 film growth using precursors deposited at low temperature | |
| CN119836203A (zh) | 一种钙钛矿薄膜、反式钙钛矿太阳能电池及制备方法 | |
| JPH05315633A (ja) | CuInSe2 系薄膜太陽電池およびその製法 | |
| KR20020007777A (ko) | 이원화합물의 진공증발 증착에 의한 CuInSe2박막의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040113 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040126 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080213 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110213 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120213 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130213 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130213 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140213 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |