JPH11116210A - 金属酸化膜の製造方法および化合物半導体太陽電池 - Google Patents
金属酸化膜の製造方法および化合物半導体太陽電池Info
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- JPH11116210A JPH11116210A JP9277527A JP27752797A JPH11116210A JP H11116210 A JPH11116210 A JP H11116210A JP 9277527 A JP9277527 A JP 9277527A JP 27752797 A JP27752797 A JP 27752797A JP H11116210 A JPH11116210 A JP H11116210A
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長期信頼性が高く特性ばらつきが少ない大面
積の金属酸化膜を安価に基板上に作成する製造方法を提
供する。 【解決手段】 本発明は、有機金属化合物または金属化
合物を耐熱性基板上に塗布した後、前記耐熱性基板の塗
布面と膜形成用基板とを近接して対向するように配置
し、前記耐熱性基板および前記膜形成用基板をそれぞれ
加熱する。
積の金属酸化膜を安価に基板上に作成する製造方法を提
供する。 【解決手段】 本発明は、有機金属化合物または金属化
合物を耐熱性基板上に塗布した後、前記耐熱性基板の塗
布面と膜形成用基板とを近接して対向するように配置
し、前記耐熱性基板および前記膜形成用基板をそれぞれ
加熱する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化膜の製造
方法およびその金属酸化膜上に硫化カドミウム／テルル
化カドミウム膜を形成した太陽電池に関するものであ
る。
方法およびその金属酸化膜上に硫化カドミウム／テルル
化カドミウム膜を形成した太陽電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽電池に用いられる透明導電膜
は、真空蒸着法やスパッタ法で、ガラス基板上に酸化錫
膜を形成することによって作製されてきた。最近、有機
錫化合物または錫化合物を加熱容器に入れて加熱し、発
生した錫化合物の蒸気中に膜形成用の基板を設置して、
この基板上もしくは基板表面近傍で化合物を熱分解し
て、基板上に酸化錫膜を形成する化学的蒸着法（ＣＶＤ
法）でも作製されている（特公昭５５−１８７８５号公
報）。
は、真空蒸着法やスパッタ法で、ガラス基板上に酸化錫
膜を形成することによって作製されてきた。最近、有機
錫化合物または錫化合物を加熱容器に入れて加熱し、発
生した錫化合物の蒸気中に膜形成用の基板を設置して、
この基板上もしくは基板表面近傍で化合物を熱分解し
て、基板上に酸化錫膜を形成する化学的蒸着法（ＣＶＤ
法）でも作製されている（特公昭５５−１８７８５号公
報）。
【０００３】また、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ化合物半導体太陽
電池は、上記のような方法で作製した酸化錫膜を透明導
電膜に用い、この酸化錫膜上に硫化カドミウム膜を形成
し、さらにその上にテルル化カドミウム膜およびカーボ
ン膜を順次形成し、カーボン膜上と酸化錫膜上に銀イン
ジウム電極を形成することによって作製されている。さ
らに、銅インジウムセレン化物（ＣＩＳ）太陽電池は、
薄膜形成用基板として、銅板もしくはこれを銀、白金、
パラジウム、モリブデン等でメッキしたもの、鉄、ステ
ンレス鋼、アルミ等の金属板を銅、銀、白金、パラジウ
ム、モリブデン等でメッキしたもの、または電気絶縁性
シート上に形成した導電性電極面等を用い、この基板上
に、テルル化カドミウムまたは銅インジウムセレン化物
からなるｐ型半導体層を製膜し、さらに前記ｐ型半導体
層上にｎ型半導体の窓層として硫化カドミウム膜を溶液
成長法にて製膜してｐ−ｎ接合を形成し、さらに硫化カ
ドミウム膜上に、スパッタ法により金属酸化膜を形成し
て作製されている。
電池は、上記のような方法で作製した酸化錫膜を透明導
電膜に用い、この酸化錫膜上に硫化カドミウム膜を形成
し、さらにその上にテルル化カドミウム膜およびカーボ
ン膜を順次形成し、カーボン膜上と酸化錫膜上に銀イン
ジウム電極を形成することによって作製されている。さ
らに、銅インジウムセレン化物（ＣＩＳ）太陽電池は、
薄膜形成用基板として、銅板もしくはこれを銀、白金、
パラジウム、モリブデン等でメッキしたもの、鉄、ステ
ンレス鋼、アルミ等の金属板を銅、銀、白金、パラジウ
ム、モリブデン等でメッキしたもの、または電気絶縁性
シート上に形成した導電性電極面等を用い、この基板上
に、テルル化カドミウムまたは銅インジウムセレン化物
からなるｐ型半導体層を製膜し、さらに前記ｐ型半導体
層上にｎ型半導体の窓層として硫化カドミウム膜を溶液
成長法にて製膜してｐ−ｎ接合を形成し、さらに硫化カ
ドミウム膜上に、スパッタ法により金属酸化膜を形成し
て作製されている。
【０００４】いずれの太陽電池でも利用されている硫化
カドミウム膜は、カドミウムおよびイオウを含む溶液中
に酸化錫膜を形成したガラス基板を浸漬する方法や、真
空蒸着法、スパッタ法などによって作製されてきた。ま
た、硫化カドミウム粉末にプロピレングリコールなどを
加えて混練し、ガラス基板上に塗布乾燥した後、６００
〜７５０℃で焼成する塗布焼結法も用いられてきた。ま
た、テルル化カドミウム膜は、カドミウム粉末およびテ
ルル粉末を混合粉砕し、さらにプロピレングリコールな
どを加えて混練し、得られたペーストを硫化カドミウム
膜上に印刷塗布して１２０℃で１時間乾燥した後、６０
０〜７５０℃で焼成する塗布焼結法によって、あるいは
テルル化カドミウムソースを入れた容器中に、酸化錫膜
と硫化カドミウム膜が形成されたガラス基板をソースと
接触しないように設置した後、容器内を１ｔｏｒｒに減
圧し、テルル化カドミウムソースを約６４０℃、ガラス
基板を約６００℃に設定して２分間保持し、硫化カドミ
ウム膜上にテルル化カドミウム膜を形成する近接昇華法
によって作製されてきた。
カドミウム膜は、カドミウムおよびイオウを含む溶液中
に酸化錫膜を形成したガラス基板を浸漬する方法や、真
空蒸着法、スパッタ法などによって作製されてきた。ま
た、硫化カドミウム粉末にプロピレングリコールなどを
加えて混練し、ガラス基板上に塗布乾燥した後、６００
〜７５０℃で焼成する塗布焼結法も用いられてきた。ま
た、テルル化カドミウム膜は、カドミウム粉末およびテ
ルル粉末を混合粉砕し、さらにプロピレングリコールな
どを加えて混練し、得られたペーストを硫化カドミウム
膜上に印刷塗布して１２０℃で１時間乾燥した後、６０
０〜７５０℃で焼成する塗布焼結法によって、あるいは
テルル化カドミウムソースを入れた容器中に、酸化錫膜
と硫化カドミウム膜が形成されたガラス基板をソースと
接触しないように設置した後、容器内を１ｔｏｒｒに減
圧し、テルル化カドミウムソースを約６４０℃、ガラス
基板を約６００℃に設定して２分間保持し、硫化カドミ
ウム膜上にテルル化カドミウム膜を形成する近接昇華法
によって作製されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】真空製膜法である真空
蒸着法やスパッタ法を用いて酸化錫膜を製膜すると、装
置費用が高くなるという問題があった。特に、１００ｃ
ｍ2以上の大きな面積を製膜するには、大型の装置が必
要とされ、その装置費用は高額となる。また、高品質な
膜を形成する場合、真空製膜法では製膜速度が遅い。例
えば、膜厚１０００オングストロームの酸化錫膜を形成
する場合、約１０分から３０分の時間を必要とする。さ
らに、得られる膜の均質性は悪く、膜厚の均一性もよく
ない。例えば、３０×３０ｃｍ2基板面内で、基板中心
部と端部の膜厚のばらつきは、２０〜３０％となる。
蒸着法やスパッタ法を用いて酸化錫膜を製膜すると、装
置費用が高くなるという問題があった。特に、１００ｃ
ｍ2以上の大きな面積を製膜するには、大型の装置が必
要とされ、その装置費用は高額となる。また、高品質な
膜を形成する場合、真空製膜法では製膜速度が遅い。例
えば、膜厚１０００オングストロームの酸化錫膜を形成
する場合、約１０分から３０分の時間を必要とする。さ
らに、得られる膜の均質性は悪く、膜厚の均一性もよく
ない。例えば、３０×３０ｃｍ2基板面内で、基板中心
部と端部の膜厚のばらつきは、２０〜３０％となる。
【０００６】上記した酸化錫膜の作製法の中でも、高温
高湿度下で比較的抵抗変化の少ない真空蒸着法またはス
パッタ法を用いて、酸化錫膜を作製し、ＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ太陽電池を作製した場合、金属酸化膜の作製費用が高
いので、太陽電池全体の作製価格が高くなる。また大面
積になると、金属酸化膜の膜質が不均一となるので、１
０％以上の高い変換効率を有する太陽電池を作製するこ
とができなくなる。さらに、金属酸化膜の膜抵抗バラツ
キのために、特性低下を生じるという問題がある。本発
明は、上記課題に鑑み、安価で量産性に優れ、さらに長
期信頼性が高く、膜厚および膜質の均一な大面積の金属
酸化膜をガラス等の基板上に作製する製造方法を提供す
ることを目的とする。さらに、この製造方法によって得
られた金属酸化膜を用いて、低コストで高効率の太陽電
池を提供することを目的とする。
高湿度下で比較的抵抗変化の少ない真空蒸着法またはス
パッタ法を用いて、酸化錫膜を作製し、ＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ太陽電池を作製した場合、金属酸化膜の作製費用が高
いので、太陽電池全体の作製価格が高くなる。また大面
積になると、金属酸化膜の膜質が不均一となるので、１
０％以上の高い変換効率を有する太陽電池を作製するこ
とができなくなる。さらに、金属酸化膜の膜抵抗バラツ
キのために、特性低下を生じるという問題がある。本発
明は、上記課題に鑑み、安価で量産性に優れ、さらに長
期信頼性が高く、膜厚および膜質の均一な大面積の金属
酸化膜をガラス等の基板上に作製する製造方法を提供す
ることを目的とする。さらに、この製造方法によって得
られた金属酸化膜を用いて、低コストで高効率の太陽電
池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による金属酸化膜
の製造方法は、有機金属化合物または金属化合物を耐熱
性基板上に塗布する工程、前記耐熱性基板の塗布面と膜
形成用基板とを近接して対向するように配置し、前記耐
熱性基板を加熱して前記化合物を気化させる工程、およ
び膜形成用基板を加熱して前記気化された化合物をその
表面で熱分解して前記膜形成用基板上に金属酸化膜を形
成する工程を有する。さらに、本発明によって作製され
た金属酸化膜を、ｎ型半導体膜に接続する−側電極に利
用して太陽電池を構成する。
の製造方法は、有機金属化合物または金属化合物を耐熱
性基板上に塗布する工程、前記耐熱性基板の塗布面と膜
形成用基板とを近接して対向するように配置し、前記耐
熱性基板を加熱して前記化合物を気化させる工程、およ
び膜形成用基板を加熱して前記気化された化合物をその
表面で熱分解して前記膜形成用基板上に金属酸化膜を形
成する工程を有する。さらに、本発明によって作製され
た金属酸化膜を、ｎ型半導体膜に接続する−側電極に利
用して太陽電池を構成する。
【０００８】
【発明の実施の形態】上記のような方法で金属酸化膜を
作製するには、安価で簡単な加熱器があればよく、低コ
ストで優れた金属酸化膜を得ることができる。また、耐
熱性基板に塗布する有機金属化合物または金属化合物
（ソース材料）の塗布量を基板全体に均一にすることに
より、耐熱性基板と膜形成用基板との間で、気化したソ
ース材料を飽和濃度で均一に分布することができるた
め、高品質で均質な、さらに膜抵抗バラツキが少なく、
長期信頼性の高い金属酸化膜を得ることができる。
作製するには、安価で簡単な加熱器があればよく、低コ
ストで優れた金属酸化膜を得ることができる。また、耐
熱性基板に塗布する有機金属化合物または金属化合物
（ソース材料）の塗布量を基板全体に均一にすることに
より、耐熱性基板と膜形成用基板との間で、気化したソ
ース材料を飽和濃度で均一に分布することができるた
め、高品質で均質な、さらに膜抵抗バラツキが少なく、
長期信頼性の高い金属酸化膜を得ることができる。
【０００９】有機金属化合物または金属化合物として
は、膜形成用基板上で熱分解し、基板表面に高品質の酸
化膜を形成する性質を有するハロゲン化アルキル金属ま
たはハロゲン化金属が好適に用いられる。さらに有機金
属化合物または金属化合物は、少なくとも錫または亜鉛
を含むことが好ましい。錫または亜鉛を含む化合物の多
くは蒸気圧が高く、また加熱された膜形成用基板上で、
容易に熱分解するため、膜形成用基板上に純度の高い、
高品質の酸化錫物を形成することができる。このような
化合物として例えば、塩化トリメチル錫、二塩化ジメチ
ル錫、四塩化錫および塩化亜鉛などが挙げられる。
は、膜形成用基板上で熱分解し、基板表面に高品質の酸
化膜を形成する性質を有するハロゲン化アルキル金属ま
たはハロゲン化金属が好適に用いられる。さらに有機金
属化合物または金属化合物は、少なくとも錫または亜鉛
を含むことが好ましい。錫または亜鉛を含む化合物の多
くは蒸気圧が高く、また加熱された膜形成用基板上で、
容易に熱分解するため、膜形成用基板上に純度の高い、
高品質の酸化錫物を形成することができる。このような
化合物として例えば、塩化トリメチル錫、二塩化ジメチ
ル錫、四塩化錫および塩化亜鉛などが挙げられる。
【００１０】ソース材料を塗布した耐熱性基板の温度
は、ソース材が気化する温度以上にする必要がある。ソ
ース材料の沸点に近い温度まで上げるとソース材料の蒸
発量が増加し、金属酸化膜の形成速度が上昇する。ただ
し、膜形成用基板の温度よりも高温になると、ソース材
料が選択的に膜形成用基板上で分解して金属酸化膜を形
成することが困難となるため、耐熱性基板の温度は、膜
形成用基板温度よりも低温、より好ましくはソース材料
の熱分解温度よりも低い温度にすることが好ましい。膜
形成用基板の温度は、蒸気となったソース材料が熱分解
する温度に保持する必要がある。この温度は、ソース材
料の種類によって異なり、それぞれのソース材料に適し
た温度で処理することが望ましい。
は、ソース材が気化する温度以上にする必要がある。ソ
ース材料の沸点に近い温度まで上げるとソース材料の蒸
発量が増加し、金属酸化膜の形成速度が上昇する。ただ
し、膜形成用基板の温度よりも高温になると、ソース材
料が選択的に膜形成用基板上で分解して金属酸化膜を形
成することが困難となるため、耐熱性基板の温度は、膜
形成用基板温度よりも低温、より好ましくはソース材料
の熱分解温度よりも低い温度にすることが好ましい。膜
形成用基板の温度は、蒸気となったソース材料が熱分解
する温度に保持する必要がある。この温度は、ソース材
料の種類によって異なり、それぞれのソース材料に適し
た温度で処理することが望ましい。
【００１１】膜形成用基板には、ガラス、金属、セラミ
ックまたはプラスチックを用いることができる。具体的
には、金属基板として、ステンレス鋼、チタン、アルミ
ニウム、銅または鉄等が使用でき、セラミック基板とし
ては、アルミナ、ジルコニアまたはシリカ等が使用でき
る。また、プラスチック基板としては、フッ素樹脂等が
好適である。特に、ガラスは耐熱性が高いために、熱分
解温度が高いソース材料についても適用できる。プラス
チックは安価で種類も多いが、耐熱性が低いものが多い
ため、熱分解温度が低いソース材料の場合に適用でき
る。
ックまたはプラスチックを用いることができる。具体的
には、金属基板として、ステンレス鋼、チタン、アルミ
ニウム、銅または鉄等が使用でき、セラミック基板とし
ては、アルミナ、ジルコニアまたはシリカ等が使用でき
る。また、プラスチック基板としては、フッ素樹脂等が
好適である。特に、ガラスは耐熱性が高いために、熱分
解温度が高いソース材料についても適用できる。プラス
チックは安価で種類も多いが、耐熱性が低いものが多い
ため、熱分解温度が低いソース材料の場合に適用でき
る。
【００１２】得られる金属酸化膜の膜厚は、加熱した耐
熱性基板と膜形成用基板を対向して保持する時間によっ
て制御することができる。膜厚が小さいと面抵抗の増大
により製品の電圧損失が増え、機能に問題が生じる。膜
厚が大きいと、光線透過率が低下し、太陽電池等に使用
した場合、性能が低下する。本発明によって得られた金
属酸化膜のなかでも、膜厚が２０００〜８０００オング
ストローム、抵抗率が１×１０-6〜５×１０-6Ω・ｃ
ｍ、光透過率が光波長４００〜８００ｎｍの可視領域で
８５〜９５％である透明性のある導電膜が、透明導電膜
として電気的、光学的に優れた特性を有している。この
ような膜質の膜を形成するために、耐熱性基板温度、膜
形成用基板温度、基板の保持時間を調整すること、ソー
ス材料の基板への塗布を均一にすることが重要になる。
熱性基板と膜形成用基板を対向して保持する時間によっ
て制御することができる。膜厚が小さいと面抵抗の増大
により製品の電圧損失が増え、機能に問題が生じる。膜
厚が大きいと、光線透過率が低下し、太陽電池等に使用
した場合、性能が低下する。本発明によって得られた金
属酸化膜のなかでも、膜厚が２０００〜８０００オング
ストローム、抵抗率が１×１０-6〜５×１０-6Ω・ｃ
ｍ、光透過率が光波長４００〜８００ｎｍの可視領域で
８５〜９５％である透明性のある導電膜が、透明導電膜
として電気的、光学的に優れた特性を有している。この
ような膜質の膜を形成するために、耐熱性基板温度、膜
形成用基板温度、基板の保持時間を調整すること、ソー
ス材料の基板への塗布を均一にすることが重要になる。
【００１３】本発明によって作製した金属酸化膜を透明
導電膜に利用して太陽電池を構成すると、優れた性能を
有する太陽電池を得ることができる。例えば、透明性を
有しかつ絶縁性の基板に、透明導電膜を形成し、この透
明導電膜上に硫化カドミウムからなる化合物半導体膜を
ｎ型半導体の窓層として形成し、さらにこの化合物半導
体膜上にｐ型半導体層としてテルル化カドミウム膜を形
成してｐ−ｎ接合を形成する。そして、ｐ型半導体膜上
に集電体を形成し、この集電体と電気的に接続された＋
側電極を形成し、前記透明導電膜と電気的に接続された
−側電極を形成することにより化合物半導体太陽電池を
構成することが好ましい。
導電膜に利用して太陽電池を構成すると、優れた性能を
有する太陽電池を得ることができる。例えば、透明性を
有しかつ絶縁性の基板に、透明導電膜を形成し、この透
明導電膜上に硫化カドミウムからなる化合物半導体膜を
ｎ型半導体の窓層として形成し、さらにこの化合物半導
体膜上にｐ型半導体層としてテルル化カドミウム膜を形
成してｐ−ｎ接合を形成する。そして、ｐ型半導体膜上
に集電体を形成し、この集電体と電気的に接続された＋
側電極を形成し、前記透明導電膜と電気的に接続された
−側電極を形成することにより化合物半導体太陽電池を
構成することが好ましい。
【００１４】硫化カドミウム膜は、有機金属錯体を熱分
解して作製したもの、テルル化カドミウム膜は、印刷塗
布焼結法または近接昇華法で作製したものを用いるのが
好適である。このような太陽電池は、金属酸化物薄膜の
光透過率が高く、化合物半導体の膜質も高品質であるこ
とから、光電変換効率の高いものとなる。また、導電性
と耐熱性を有する基板上に、テルル化カドミウムまたは
銅インジウムセレン化物からなるｐ型半導体層を形成
し、このｐ型半導体層上に上記した硫化カドミウムから
なる化合物半導体膜をｎ型半導体膜として作製してｐ−
ｎ接合を形成する。そして、このｎ型半導体膜上に透明
導電膜を形成し、この透明導電膜に電気的に接続された
−側電極を形成する。さらにｐ型半導体膜に、これと電
気的に接続された＋側電極を形成することにより化合物
半導体太陽電池を構成してもよい。この導電性と耐熱性
を有する基板には、銅板もしくはこれを銀、白金、パラ
ジウム、モリブデン等でメッキしたもの、鉄、ステンレ
ス鋼、アルミ等の金属板の片面に、銅、銀、白金、パラ
ジウム、モリブデン等でメッキしたもの、または電気絶
縁性シートに形成された導電性電極を用いることができ
る。
解して作製したもの、テルル化カドミウム膜は、印刷塗
布焼結法または近接昇華法で作製したものを用いるのが
好適である。このような太陽電池は、金属酸化物薄膜の
光透過率が高く、化合物半導体の膜質も高品質であるこ
とから、光電変換効率の高いものとなる。また、導電性
と耐熱性を有する基板上に、テルル化カドミウムまたは
銅インジウムセレン化物からなるｐ型半導体層を形成
し、このｐ型半導体層上に上記した硫化カドミウムから
なる化合物半導体膜をｎ型半導体膜として作製してｐ−
ｎ接合を形成する。そして、このｎ型半導体膜上に透明
導電膜を形成し、この透明導電膜に電気的に接続された
−側電極を形成する。さらにｐ型半導体膜に、これと電
気的に接続された＋側電極を形成することにより化合物
半導体太陽電池を構成してもよい。この導電性と耐熱性
を有する基板には、銅板もしくはこれを銀、白金、パラ
ジウム、モリブデン等でメッキしたもの、鉄、ステンレ
ス鋼、アルミ等の金属板の片面に、銅、銀、白金、パラ
ジウム、モリブデン等でメッキしたもの、または電気絶
縁性シートに形成された導電性電極を用いることができ
る。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明による金属酸化膜形成の工程
を表す断面図である。図１（Ａ）の耐熱性基板１の表面
にペースト状の有機金属化合物または金属化合物（ソー
ス材料）を塗布し乾燥させた後、耐熱性基板１の塗布面
に近接して対向する位置に、膜形成用基板４をスペーサ
ー６を挟んで設置する。基板１と膜形成用基板４の間隔
は、１〜１０ｍｍまで可能であるが、１〜５ｍｍの範囲
であることが望ましい。そして、膜形成用基板４の底部
に基板加熱ヒータ５を設置する。このヒータ５によって
膜形成用基板４を加熱し、その熱で耐熱性基板１に塗布
したソース材料を気化させる。さらに、図１（Ｂ）の膜
形成用基板４上で、気化したソース材料を熱分解させ、
金属酸化膜３を形成する。両基板を加熱保持する時間に
よって、所望の膜厚の金属酸化膜を得ることができる。
を表す断面図である。図１（Ａ）の耐熱性基板１の表面
にペースト状の有機金属化合物または金属化合物（ソー
ス材料）を塗布し乾燥させた後、耐熱性基板１の塗布面
に近接して対向する位置に、膜形成用基板４をスペーサ
ー６を挟んで設置する。基板１と膜形成用基板４の間隔
は、１〜１０ｍｍまで可能であるが、１〜５ｍｍの範囲
であることが望ましい。そして、膜形成用基板４の底部
に基板加熱ヒータ５を設置する。このヒータ５によって
膜形成用基板４を加熱し、その熱で耐熱性基板１に塗布
したソース材料を気化させる。さらに、図１（Ｂ）の膜
形成用基板４上で、気化したソース材料を熱分解させ、
金属酸化膜３を形成する。両基板を加熱保持する時間に
よって、所望の膜厚の金属酸化膜を得ることができる。
【００１６】例えば、ソース材料に二塩化ジメチル錫を
用いた場合、耐熱性基板１の温度は、２５０℃以上にす
る必要がある。膜形成速度を上昇させるためには、温度
を高くすることが好ましいが、５５０℃以上になると、
ソース材料が熱分解を起こしてしまうので、この温度以
下にする。膜形成用基板４の温度は、ソース材料が熱分
解できる温度にする必要があるが、基板が変形しない温
度範囲内にする必要がある。基板が変形すると平滑な膜
が形成できなくなり不都合が生じる。
用いた場合、耐熱性基板１の温度は、２５０℃以上にす
る必要がある。膜形成速度を上昇させるためには、温度
を高くすることが好ましいが、５５０℃以上になると、
ソース材料が熱分解を起こしてしまうので、この温度以
下にする。膜形成用基板４の温度は、ソース材料が熱分
解できる温度にする必要があるが、基板が変形しない温
度範囲内にする必要がある。基板が変形すると平滑な膜
が形成できなくなり不都合が生じる。
【００１７】《実施例１》二塩化ジメチル錫とプロピレ
ングリコールを混練して作製したペーストを大きさが３
０×３０ｃｍ2の耐熱性基板１に塗布し、１２０℃で１
時間乾燥させた後、５５０℃に保温した膜形成用基板と
平行に対向させ、４０秒間保持した。得られた酸化錫膜
の膜厚は、８０００オングストロームであった。膜の抵
抗率の平均値は、２×１０-5Ω・ｃｍであり、基板内で
の抵抗率のばらつきは５％以内であった。
ングリコールを混練して作製したペーストを大きさが３
０×３０ｃｍ2の耐熱性基板１に塗布し、１２０℃で１
時間乾燥させた後、５５０℃に保温した膜形成用基板と
平行に対向させ、４０秒間保持した。得られた酸化錫膜
の膜厚は、８０００オングストロームであった。膜の抵
抗率の平均値は、２×１０-5Ω・ｃｍであり、基板内で
の抵抗率のばらつきは５％以内であった。
【００１８】《実施例２》ガラス基板の大きさを１００
×１００ｃｍ2にする以外は、実施例１と同様にして、
酸化錫膜を形成した。得られた酸化錫膜のガラス基板面
内の位置による膜抵抗ばらつきは、１０％以内であり極
めて小さかった。また、光透過率を測定したところ、波
長域が４００〜８００ｎｍで５０〜９０％であった。
×１００ｃｍ2にする以外は、実施例１と同様にして、
酸化錫膜を形成した。得られた酸化錫膜のガラス基板面
内の位置による膜抵抗ばらつきは、１０％以内であり極
めて小さかった。また、光透過率を測定したところ、波
長域が４００〜８００ｎｍで５０〜９０％であった。
【００１９】《実施例３》実施例１と同様の方法で、膜
厚の異なる酸化錫膜を３種類（Ｎｏ．１〜３）作製し
た。酸化錫膜の膜厚は、Ｎｏ．１が８０００オングスト
ローム、Ｎｏ．２が６０００オングストローム、Ｎｏ．
３が２０００オングストロームであった。これらの酸化
錫膜に対して、６０℃、９５％ＲＨの高温高湿度の雰囲
気に曝露する試験をおこない、抵抗率の経時変化を調べ
た。その結果を表１に示す。
厚の異なる酸化錫膜を３種類（Ｎｏ．１〜３）作製し
た。酸化錫膜の膜厚は、Ｎｏ．１が８０００オングスト
ローム、Ｎｏ．２が６０００オングストローム、Ｎｏ．
３が２０００オングストロームであった。これらの酸化
錫膜に対して、６０℃、９５％ＲＨの高温高湿度の雰囲
気に曝露する試験をおこない、抵抗率の経時変化を調べ
た。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１より、いずれの酸化錫膜でも、２００
０時間経過した後の膜の抵抗率の変化は１０％以内であ
り、安定していた。
０時間経過した後の膜の抵抗率の変化は１０％以内であ
り、安定していた。
【００２２】《実施例４》実施例１で得られた酸化錫膜
を透明導電膜として用いて、太陽電池を作製した。図２
は、その構造断面図である。ガラス基板１１上に、酸化
錫物膜１２を実施例１のようにして形成した。次に、ジ
メチルジチオカルバミン酸カドミウム錯体を加熱して気
化させ、この蒸気中に４５０℃に加熱したガラス基板１
１を酸化錫物膜１２に蒸気があたるように設置し、酸化
錫膜１２表面でジメチルジチオカルバミン酸カドミウム
錯体の蒸気を熱分解させて、硫化カドミウム膜１３を形
成した。さらに、テルル化カドミウムソースを設置した
容器中に、酸化錫膜と硫化カドミウム膜を形成したガラ
ス基板１１を設置し、容器内を１ｔｏｒｒに減圧し、テ
ルル化カドミウムソースを６４０℃に加熱し、ガラス基
板を６００℃に設定して、２分間保持し、硫化カドミウ
ム膜１３上にテルル化カドミウム膜１４を形成した。さ
らに、テルル化カドミウム膜１４上に炭素電極１５を形
成し、炭素電極１５上と硫化カドミウム膜１３上にＡｇ
Ｉｎ電極１６を作製して化合物半導体太陽電池素子を構
成した。得られたＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池のＩＶ特性
をＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2、２５℃のソーラシ
ュミレータ光を用いて測定した。その結果を図３に示
す。図３より、得られた太陽電池の開放電圧は８１０ｍ
Ｖ、短絡電流密度は２４．５ｍＡ／ｃｍ2であり、ＦＦ
は７１．５％となった。よって、得られた太陽電池の変
換効率ηは１４．２％となった。また、太陽電池の特性
バラツキは、１０％以内であった。
を透明導電膜として用いて、太陽電池を作製した。図２
は、その構造断面図である。ガラス基板１１上に、酸化
錫物膜１２を実施例１のようにして形成した。次に、ジ
メチルジチオカルバミン酸カドミウム錯体を加熱して気
化させ、この蒸気中に４５０℃に加熱したガラス基板１
１を酸化錫物膜１２に蒸気があたるように設置し、酸化
錫膜１２表面でジメチルジチオカルバミン酸カドミウム
錯体の蒸気を熱分解させて、硫化カドミウム膜１３を形
成した。さらに、テルル化カドミウムソースを設置した
容器中に、酸化錫膜と硫化カドミウム膜を形成したガラ
ス基板１１を設置し、容器内を１ｔｏｒｒに減圧し、テ
ルル化カドミウムソースを６４０℃に加熱し、ガラス基
板を６００℃に設定して、２分間保持し、硫化カドミウ
ム膜１３上にテルル化カドミウム膜１４を形成した。さ
らに、テルル化カドミウム膜１４上に炭素電極１５を形
成し、炭素電極１５上と硫化カドミウム膜１３上にＡｇ
Ｉｎ電極１６を作製して化合物半導体太陽電池素子を構
成した。得られたＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池のＩＶ特性
をＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2、２５℃のソーラシ
ュミレータ光を用いて測定した。その結果を図３に示
す。図３より、得られた太陽電池の開放電圧は８１０ｍ
Ｖ、短絡電流密度は２４．５ｍＡ／ｃｍ2であり、ＦＦ
は７１．５％となった。よって、得られた太陽電池の変
換効率ηは１４．２％となった。また、太陽電池の特性
バラツキは、１０％以内であった。
【００２３】《実施例５》膜形成用基板として、ソーダ
ライム板の片面に蒸着膜法によりモリブデンの電極を形
成し、さらに銅、インジウム、セレンからなる多元蒸着
法により銅インジウムセレン化物（ＣＩＳ）薄膜を形成
し、つづいて、実施例４と同様にして硫化カドミウム膜
を形成したものを用いた。この膜形成用基板上に実施例
１と同様にして酸化錫膜を形成した。得られた太陽電池
のＩＶ特性を実施例４と同様にして測定したところ、開
放電圧５６０ｍＶ、短絡電流４０ｍＡ／ｃｍ2で、変換
効率は１４．２％であった。
ライム板の片面に蒸着膜法によりモリブデンの電極を形
成し、さらに銅、インジウム、セレンからなる多元蒸着
法により銅インジウムセレン化物（ＣＩＳ）薄膜を形成
し、つづいて、実施例４と同様にして硫化カドミウム膜
を形成したものを用いた。この膜形成用基板上に実施例
１と同様にして酸化錫膜を形成した。得られた太陽電池
のＩＶ特性を実施例４と同様にして測定したところ、開
放電圧５６０ｍＶ、短絡電流４０ｍＡ／ｃｍ2で、変換
効率は１４．２％であった。
【００２４】
【発明の効果】上記のように、本発明は、安価で簡単な
加熱装置を用いることにより、大面積で均一、また耐候
性に優れた金属酸化膜を製膜することができる。また、
このような金属酸化膜を用いることにより、変換効率の
良好な太陽電池を得ることができる。
加熱装置を用いることにより、大面積で均一、また耐候
性に優れた金属酸化膜を製膜することができる。また、
このような金属酸化膜を用いることにより、変換効率の
良好な太陽電池を得ることができる。
【図１】本発明による金属酸化膜形成の工程を表す断面
図である。
図である。
【図２】本発明による金属酸化膜を用いて構成した太陽
電池の縦断面図である。
電池の縦断面図である。
【図３】本発明による太陽電池の一実施例における特性
図である。
図である。
１ 耐熱性基板 ２ 有機金属化合物または金属化合物 ３ 酸化錫膜 ４ 膜形成用基板 ５ ヒーター ６ スペーサ １１ ガラス基板 １２ 酸化錫膜 １３ 硫化カドミウム膜 １４ テルル化カドミウム膜 １５ 炭素電極 １６ ＡｇＩｎ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澁谷 聡 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 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
Claims (8)
- 【請求項１】 有機金属化合物または金属化合物を耐熱
性基板上に塗布する工程、前記耐熱性基板の塗布面と膜
形成用基板とを近接して対向するように配置し、前記耐
熱性基板を加熱して前記化合物を気化させる工程、およ
び膜形成用基板を加熱して前記気化された化合物をその
表面で熱分解し前記膜形成用基板上に金属酸化膜を形成
する工程を有することを特徴とする金属酸化膜の製造方
法。 - 【請求項２】 前記有機金属化合物が、ハロゲン化アル
キル金属である請求項１記載の金属酸化膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属化合物が、ハロゲン化金属であ
る請求項１記載の金属酸化膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記有機金属化合物および金属化合物
が、少なくとも錫または亜鉛を含む請求項１に記載の金
属酸化膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記耐熱性基板を前記化合物の気化温度
以上に加熱し、前記膜形成用基板の表面を前記化合物の
分解温度以上に加熱する請求項１記載の金属酸化膜の製
造方法。 - 【請求項６】 前記膜形成用基板が、ガラス、金属、セ
ラミックまたはプラスチックである請求項１記載の金属
酸化膜の製造方法。 - 【請求項７】 絶縁性かつ透光性の基板、前記基板上に
形成された透明導電膜、前記透明導電膜上に形成された
硫化カドミウムからなるｎ型半導体膜、前記ｎ型半導体
膜上に形成された光吸収層としてのテルル化カドミウム
からなるｐ型半導体層、前記ｐ型半導体層上に形成され
た集電体、前記集電体と電気的に接続された＋側電極、
および前記ｎ型半導体層と電気的に接続された−側電極
を具備し、前記透明導電膜が、請求項１〜６のいずれか
に記載の方法により形成された金属酸化膜である太陽電
池。 - 【請求項８】 導電性と耐熱性を有する基板上に形成さ
れたテルル化カドミウムまたは銅インジウムセレン化物
からなるｐ型半導体膜、前記ｐ型半導体膜上に形成され
たｎ型半導体の窓層としての硫化カドミウム膜、前記硫
化カドミウム膜上に形成された透明導電膜、前記透明導
電膜と電気的に接続された−側電極、および前記基板と
電気的に接続された＋側電極を具備し、前記透明導電膜
が、請求項１〜６のいずれかに記載の方法で形成された
金属酸化膜である太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277527A JPH11116210A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 金属酸化膜の製造方法および化合物半導体太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9277527A JPH11116210A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 金属酸化膜の製造方法および化合物半導体太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11116210A true JPH11116210A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17584828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9277527A Pending JPH11116210A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 金属酸化膜の製造方法および化合物半導体太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11116210A (ja) |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP9277527A patent/JPH11116210A/ja active Pending
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