JPH11224953A - 光起電力装置及びその製造方法 - Google Patents
光起電力装置及びその製造方法Info
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- JPH11224953A JPH11224953A JP10116072A JP11607298A JPH11224953A JP H11224953 A JPH11224953 A JP H11224953A JP 10116072 A JP10116072 A JP 10116072A JP 11607298 A JP11607298 A JP 11607298A JP H11224953 A JPH11224953 A JP H11224953A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光吸収層の配向性を向上させ、更に熱的安定
性に優れた高い光電変換効率を有する光起電力装置を提
供する。また、高い光電変換効率を有する光起電力装置
が低コストで得られる製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体から
なる光吸収層および光吸収層に接して光の入射側の反対
側に形成された導電層を有する光起電力装置において、
導電層が非晶質合金からなる光起電力装置。Ｉ族および
ＩＩＩ族元素を含む層を少なくともＶＩ族元素を含む雰
囲気中で加熱することによって光吸収層を非晶質合金か
らなる導電層上に形成する。
性に優れた高い光電変換効率を有する光起電力装置を提
供する。また、高い光電変換効率を有する光起電力装置
が低コストで得られる製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体から
なる光吸収層および光吸収層に接して光の入射側の反対
側に形成された導電層を有する光起電力装置において、
導電層が非晶質合金からなる光起電力装置。Ｉ族および
ＩＩＩ族元素を含む層を少なくともＶＩ族元素を含む雰
囲気中で加熱することによって光吸収層を非晶質合金か
らなる導電層上に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い光電変換効率
を有する光起電力装置及びその製造方法に関するもので
ある。
を有する光起電力装置及びその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】カルコパイライト構造を有するＩ−ＩＩ
Ｉ−ＶＩ2族化合物半導体を光吸収層とする光起電力装
置は、光吸収層が薄膜であっても高い光電変換効率を示
し、また光照射による効率の劣化等が少ないことから実
用化が期待されている。上記光吸収層を形成する方法と
しては、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体を構成する
各元素を別々の蒸発源から同時に蒸発させて基板上で化
合物を得る多源同時蒸着法や、化合物を構成する金属の
積層膜あるいは混合膜をカルコゲン元素を含む雰囲気中
で加熱する気相セレン化（硫化）法などが知られてい
る。特に後者は大面積で大量に製造できるため量産に向
いた方法として注目されている。従来、光吸収層である
カルコパイライト構造を有するＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物半導体は、上記方法などを用い金属薄膜上あるいは
金属基板上に形成されていた。この場合、形成されたＩ
−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体は、下地金属の影響を
受け配向性に問題を生じる等により、光吸収層と光吸収
層に接して該層より光の入射側に形成される半導体材料
層（バッファー層）との格子不整合により、光電変換効
率の低下を招くなどの不具合が生じていた。
Ｉ−ＶＩ2族化合物半導体を光吸収層とする光起電力装
置は、光吸収層が薄膜であっても高い光電変換効率を示
し、また光照射による効率の劣化等が少ないことから実
用化が期待されている。上記光吸収層を形成する方法と
しては、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体を構成する
各元素を別々の蒸発源から同時に蒸発させて基板上で化
合物を得る多源同時蒸着法や、化合物を構成する金属の
積層膜あるいは混合膜をカルコゲン元素を含む雰囲気中
で加熱する気相セレン化（硫化）法などが知られてい
る。特に後者は大面積で大量に製造できるため量産に向
いた方法として注目されている。従来、光吸収層である
カルコパイライト構造を有するＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物半導体は、上記方法などを用い金属薄膜上あるいは
金属基板上に形成されていた。この場合、形成されたＩ
−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体は、下地金属の影響を
受け配向性に問題を生じる等により、光吸収層と光吸収
層に接して該層より光の入射側に形成される半導体材料
層（バッファー層）との格子不整合により、光電変換効
率の低下を招くなどの不具合が生じていた。
【０００３】これを解決するために、特開平４−１９９
８８０号公報には、カルコパイライト薄膜の下地に非晶
質導電性基板または非晶質導電性薄膜を用いることによ
り、カルコパイライト薄膜の配向性を向上させることが
開示されている。また、特開平４−３０９２３８号公報
には、導電性基板の表面をイオン打ち込み等の方法によ
り非晶質化し、その上にカルコパイライト薄膜を製膜す
ることにより、カルコパイライト薄膜の配向性を向上さ
せることが開示されている。しかしながら、これらの方
法では、下地として、非晶質材料を用いるため、熱的安
定性に劣る、経時変化が生ずるなどの問題が生じ、また
イオン打ち込み等の方法を用いる場合には、特別な装置
を必要とすることから、生産コストの増大、生産効率の
低下等の問題が生じていた。また、特に熱的安定性に劣
る場合には、光吸収層であるカルコパイライト薄膜を形
成する際に結晶化が生じ、それがカルコパイライト薄膜
の配向性に悪影響を及ぼす等の不具合があった。そし
て、上記のような下地の上に形成したカルコパイライト
薄膜を用いた太陽電池などの光起電力装置では光電変換
効率が低下するなどの問題が生じていた。
８８０号公報には、カルコパイライト薄膜の下地に非晶
質導電性基板または非晶質導電性薄膜を用いることによ
り、カルコパイライト薄膜の配向性を向上させることが
開示されている。また、特開平４−３０９２３８号公報
には、導電性基板の表面をイオン打ち込み等の方法によ
り非晶質化し、その上にカルコパイライト薄膜を製膜す
ることにより、カルコパイライト薄膜の配向性を向上さ
せることが開示されている。しかしながら、これらの方
法では、下地として、非晶質材料を用いるため、熱的安
定性に劣る、経時変化が生ずるなどの問題が生じ、また
イオン打ち込み等の方法を用いる場合には、特別な装置
を必要とすることから、生産コストの増大、生産効率の
低下等の問題が生じていた。また、特に熱的安定性に劣
る場合には、光吸収層であるカルコパイライト薄膜を形
成する際に結晶化が生じ、それがカルコパイライト薄膜
の配向性に悪影響を及ぼす等の不具合があった。そし
て、上記のような下地の上に形成したカルコパイライト
薄膜を用いた太陽電池などの光起電力装置では光電変換
効率が低下するなどの問題が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題は
このような問題点を解決し、光吸収層の配向性を向上さ
せ、更に熱的安定性に優れた高い光電変換効率を有する
光起電力装置を提供することにある。また、本発明の課
題は高い光電変換効率を有する光起電力装置が低コスト
で得られ、更に生産性に優れた光起電力装置の製造方法
を提供することにある。
このような問題点を解決し、光吸収層の配向性を向上さ
せ、更に熱的安定性に優れた高い光電変換効率を有する
光起電力装置を提供することにある。また、本発明の課
題は高い光電変換効率を有する光起電力装置が低コスト
で得られ、更に生産性に優れた光起電力装置の製造方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一
に、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収
層およびその光吸収層に接して光の入射側の反対側に形
成された導電層を有する光起電力装置において、該導電
層が非晶質合金からなることを特徴とする光起電力装置
が提供される。
に、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収
層およびその光吸収層に接して光の入射側の反対側に形
成された導電層を有する光起電力装置において、該導電
層が非晶質合金からなることを特徴とする光起電力装置
が提供される。
【０００６】第二に、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導
体からなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入
射側の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置
において、該導電層が基体を兼ねる非晶質合金薄帯であ
ることを特徴とする光起電力装置が提供される。
体からなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入
射側の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置
において、該導電層が基体を兼ねる非晶質合金薄帯であ
ることを特徴とする光起電力装置が提供される。
【０００７】第三に、上記第一または第二に記載の光起
電力装置において、非晶質合金の結晶化温度が４００℃
以上であることを特徴とする光起電力装置が提供され
る。
電力装置において、非晶質合金の結晶化温度が４００℃
以上であることを特徴とする光起電力装置が提供され
る。
【０００８】第四に、上記第一乃至第三のいずれかに記
載の光起電力装置において、非晶質合金が、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜６種を含む遷移金
属及びその固溶体からなる群から選ばれる少なくとも一
つと、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔａの１種〜１０種を含む元素及びその固溶体から
なる群から選ばれる少なくとも一つとにより構成されて
いることを特徴とする光起電力装置が提供される。
載の光起電力装置において、非晶質合金が、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜６種を含む遷移金
属及びその固溶体からなる群から選ばれる少なくとも一
つと、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔａの１種〜１０種を含む元素及びその固溶体から
なる群から選ばれる少なくとも一つとにより構成されて
いることを特徴とする光起電力装置が提供される。
【０００９】第五に、上記第一乃至第四のいずれかに記
載の光起電力装置において、導電層のシート抵抗値が５
０Ω／□以下であることを特徴とする光起電力装置が提
供される。
載の光起電力装置において、導電層のシート抵抗値が５
０Ω／□以下であることを特徴とする光起電力装置が提
供される。
【００１０】第六に、上記第一乃至第五のいずれかに記
載の光起電力装置において、光吸収層に接して光の入射
側に、該光吸収層よりバンドギャップの大きい半導体材
料層を有することを特徴とする光起電力装置が提供され
る。
載の光起電力装置において、光吸収層に接して光の入射
側に、該光吸収層よりバンドギャップの大きい半導体材
料層を有することを特徴とする光起電力装置が提供され
る。
【００１１】第七に、上記第六に記載の光起電力装置に
おいて、半導体材料層が、光吸収層と接合する半導体層
と、その半導体層に接して光の入射側に形成された透明
電極層とからなることを特徴とする光起電力装置が提供
される。
おいて、半導体材料層が、光吸収層と接合する半導体層
と、その半導体層に接して光の入射側に形成された透明
電極層とからなることを特徴とする光起電力装置が提供
される。
【００１２】第八に、上記第六または第七に記載の光起
電力装置において、光吸収層と接合する半導体材料層
が、少なくともＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯおよびこれら
の混晶よりなる群より選択されたものを含有して構成さ
れていることを特徴とする光起電力装置が提供される。
電力装置において、光吸収層と接合する半導体材料層
が、少なくともＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯおよびこれら
の混晶よりなる群より選択されたものを含有して構成さ
れていることを特徴とする光起電力装置が提供される。
【００１３】第九に、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導
体からなる光吸収層および光吸収層に接して光の入射側
の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置の製
造方法において、Ｉ族およびＩＩＩ族元素を含む層を少
なくともＶＩ族元素を含む雰囲気中で加熱することによ
って光吸収層を非晶質合金からなる導電層上に形成する
ことを特徴とする光起電力装置の製造方法が提供され
る。
体からなる光吸収層および光吸収層に接して光の入射側
の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置の製
造方法において、Ｉ族およびＩＩＩ族元素を含む層を少
なくともＶＩ族元素を含む雰囲気中で加熱することによ
って光吸収層を非晶質合金からなる導電層上に形成する
ことを特徴とする光起電力装置の製造方法が提供され
る。
【００１４】第十に、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導
体からなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入
射側の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置
の製造方法において、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−
ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層を連続的に形成
することを特徴とする光起電力装置の製造方法が提供さ
れる。
体からなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入
射側の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置
の製造方法において、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−
ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層を連続的に形成
することを特徴とする光起電力装置の製造方法が提供さ
れる。
【００１５】第十一に、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半
導体からなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の
入射側の反対側に形成された導電層を有する光起電力装
置の製造方法において、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ
−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層、該光吸収層
と接合する半導体層、及び該半導体層に接する透明電極
層を連続的に形成することを特徴とする光起電力装置の
製造方法が提供される。
導体からなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の
入射側の反対側に形成された導電層を有する光起電力装
置の製造方法において、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ
−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層、該光吸収層
と接合する半導体層、及び該半導体層に接する透明電極
層を連続的に形成することを特徴とする光起電力装置の
製造方法が提供される。
【００１６】以下に本発明をさらに詳しく説明する。上
記第一に記載の光起電力装置は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族
化合物半導体からなる光吸収層およびその光吸収層に接
して光の入射側の反対側に形成された導電層を有する光
起電力装置において、該導電層が非晶質合金からなるこ
とを特徴とするものである。導電層を非晶質合金とする
ことによって、光吸収層の配向性に対する下地層の影響
を少なくすることができ、導電層上に形成されるＩ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物薄膜をその最稠密面である（１１
２）面に配向させることができる。これにより、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層における
結晶欠陥が少なくなり、光キャリアの拡散長が長くなる
ため、高い光電変換効率が得られる。
記第一に記載の光起電力装置は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族
化合物半導体からなる光吸収層およびその光吸収層に接
して光の入射側の反対側に形成された導電層を有する光
起電力装置において、該導電層が非晶質合金からなるこ
とを特徴とするものである。導電層を非晶質合金とする
ことによって、光吸収層の配向性に対する下地層の影響
を少なくすることができ、導電層上に形成されるＩ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物薄膜をその最稠密面である（１１
２）面に配向させることができる。これにより、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層における
結晶欠陥が少なくなり、光キャリアの拡散長が長くなる
ため、高い光電変換効率が得られる。
【００１７】一般に薄膜の結晶配向性は下地の影響を強
く受けることが知られており、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物薄膜を（１１２）面に配向させるためには、その下
地層が光吸収層の配向性に影響を及ぼさないことが望ま
しい。従って、下地層は非晶質合金であることが好適で
ある。また、このように光吸収層の下地層として非晶質
合金を適切に用いることにより、熱的安定性が向上し常
に高い光電変換効率を得ることができる。
く受けることが知られており、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物薄膜を（１１２）面に配向させるためには、その下
地層が光吸収層の配向性に影響を及ぼさないことが望ま
しい。従って、下地層は非晶質合金であることが好適で
ある。また、このように光吸収層の下地層として非晶質
合金を適切に用いることにより、熱的安定性が向上し常
に高い光電変換効率を得ることができる。
【００１８】上記第二に記載の光起電力装置は、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層に接して
光の入射側の反対側に形成される導電層が基体を兼ねる
非晶質合金薄帯であることを特徴とするものである。こ
れにより、高い光電変換効率を有する光起電力装置が得
られることに加え、導電層として非晶質合金からなる連
続した薄帯を用い、それが基体を兼ねることによって、
光起電力装置の構成材料を削減することができ、また連
続的に光起電力装置を作製することが可能となり、光起
電力装置のコストの削減および生産性の向上を図ること
ができる。
ＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収層に接して
光の入射側の反対側に形成される導電層が基体を兼ねる
非晶質合金薄帯であることを特徴とするものである。こ
れにより、高い光電変換効率を有する光起電力装置が得
られることに加え、導電層として非晶質合金からなる連
続した薄帯を用い、それが基体を兼ねることによって、
光起電力装置の構成材料を削減することができ、また連
続的に光起電力装置を作製することが可能となり、光起
電力装置のコストの削減および生産性の向上を図ること
ができる。
【００１９】上記第三に記載の光起電力装置は、非晶質
合金の結晶化温度が４００℃以上であることを特徴とす
るものである。このようにすることにより、光吸収層を
非晶質合金からなる導電層上に形成する際に、非晶質合
金の結晶化を抑制することができ、それにより光吸収層
の（１１２）面配向性が向上し、高い光電変換効率を得
ることができる。また、導電層として基体を兼ねる非晶
質合金薄帯を用いる場合には、非晶質合金の結晶化によ
る薄帯の機械的強度の低下を抑制することができる。
合金の結晶化温度が４００℃以上であることを特徴とす
るものである。このようにすることにより、光吸収層を
非晶質合金からなる導電層上に形成する際に、非晶質合
金の結晶化を抑制することができ、それにより光吸収層
の（１１２）面配向性が向上し、高い光電変換効率を得
ることができる。また、導電層として基体を兼ねる非晶
質合金薄帯を用いる場合には、非晶質合金の結晶化によ
る薄帯の機械的強度の低下を抑制することができる。
【００２０】上記第四に記載の光起電力装置は、非晶質
合金が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜
６種を含む遷移金属及びその固溶体からなる群から選ば
れる少なくとも一つと、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａの１種〜１０種を含む元素
及びその固溶体からなる群から選ばれる少なくとも一つ
とにより構成されていることを特徴とするものである。
これにより、熱的安定性を有し、経時変化の少ない非晶
質合金層を形成することができ、その上に光吸収層を形
成することにより常に高い光電変換効率を得ることがで
きる。また、導電層として基体を兼ねる非晶質合金薄帯
を用いる場合には、機械的強度を充分に有する非晶質合
金薄帯が得られる。
合金が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜
６種を含む遷移金属及びその固溶体からなる群から選ば
れる少なくとも一つと、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａの１種〜１０種を含む元素
及びその固溶体からなる群から選ばれる少なくとも一つ
とにより構成されていることを特徴とするものである。
これにより、熱的安定性を有し、経時変化の少ない非晶
質合金層を形成することができ、その上に光吸収層を形
成することにより常に高い光電変換効率を得ることがで
きる。また、導電層として基体を兼ねる非晶質合金薄帯
を用いる場合には、機械的強度を充分に有する非晶質合
金薄帯が得られる。
【００２１】上記第五に記載の光起電力装置は、導電層
のシート抵抗値が５０Ω／□以下であることを特徴とす
るものである。導電層としてこのようなものを採用する
ことにより、直列抵抗成分が減少するため光キャリアを
有効に収集できるので高い光電変換効率が得られる。
のシート抵抗値が５０Ω／□以下であることを特徴とす
るものである。導電層としてこのようなものを採用する
ことにより、直列抵抗成分が減少するため光キャリアを
有効に収集できるので高い光電変換効率が得られる。
【００２２】上記第六に記載の光起電力装置は、さらに
光吸収層に接して該層より光入射側に、光吸収層よりバ
ンドギャップの大きい半導体材料層を設けた構成よりな
ることを特徴とするものである。このような半導体材料
層を設けることにより、いわゆる窓効果によって、ホモ
接合の場合に比べて短波長感度が向上し、高い光電変換
効率を得ることができる。
光吸収層に接して該層より光入射側に、光吸収層よりバ
ンドギャップの大きい半導体材料層を設けた構成よりな
ることを特徴とするものである。このような半導体材料
層を設けることにより、いわゆる窓効果によって、ホモ
接合の場合に比べて短波長感度が向上し、高い光電変換
効率を得ることができる。
【００２３】上記第七に記載の光起電力装置は、光吸収
層よりバンドギャップの大きい半導体材料層が、光吸収
層と接合する半導体層と、その半導体層に接して光の入
射側に形成された透明電極層とから構成されることを特
徴とするものである。これにより、理想的な接合界面の
形成と表面再結合の抑止が可能となり、光吸収層とそれ
に接する層の接合特性が良好なものとなり、高い光電変
換効率を得ることができる。
層よりバンドギャップの大きい半導体材料層が、光吸収
層と接合する半導体層と、その半導体層に接して光の入
射側に形成された透明電極層とから構成されることを特
徴とするものである。これにより、理想的な接合界面の
形成と表面再結合の抑止が可能となり、光吸収層とそれ
に接する層の接合特性が良好なものとなり、高い光電変
換効率を得ることができる。
【００２４】上記第八に記載の光起電力装置は、光吸収
層と接合する半導体材料層が、少なくともＺｎＳ、Ｚｎ
Ｓｅ、ＺｎＯおよびこれらの混晶よりなる群より選択さ
れたものを含有して構成されていることを特徴とするも
のである。上記材料は、いずれもバンドギャップが２．
６ｅＶ以上と大きいため、大きな窓効果が期待でき、ま
た適当な混晶比を選択することによって、Ｉ−ＩＩＩ−
ＶＩ2族化合物半導体との格子不整合を小さくすること
ができるため、良好な接合特性が得られる。さらには、
従来用いられてきたＣｄＳにおけるＣｄのような有害な
物質を含まない点でも望ましい。
層と接合する半導体材料層が、少なくともＺｎＳ、Ｚｎ
Ｓｅ、ＺｎＯおよびこれらの混晶よりなる群より選択さ
れたものを含有して構成されていることを特徴とするも
のである。上記材料は、いずれもバンドギャップが２．
６ｅＶ以上と大きいため、大きな窓効果が期待でき、ま
た適当な混晶比を選択することによって、Ｉ−ＩＩＩ−
ＶＩ2族化合物半導体との格子不整合を小さくすること
ができるため、良好な接合特性が得られる。さらには、
従来用いられてきたＣｄＳにおけるＣｄのような有害な
物質を含まない点でも望ましい。
【００２５】上記第九に記載の光起電力装置の製造方法
は、Ｉ族およびＩＩＩ族元素を含む層を少なくともＶＩ
族元素を含む雰囲気中で加熱することによって光吸収層
を非晶質合金からなる導電層上に形成することを特徴と
するものである。光吸収層をこのようにして形成するこ
とにより、導電層（基体を兼ねる非晶質合金薄帯を含
む）との密着性、結晶性および導電率制御性を確保し、
大面積を有する光吸収層を大量に製造することが可能と
なり、光起電力装置の製造コストを低減することができ
る。
は、Ｉ族およびＩＩＩ族元素を含む層を少なくともＶＩ
族元素を含む雰囲気中で加熱することによって光吸収層
を非晶質合金からなる導電層上に形成することを特徴と
するものである。光吸収層をこのようにして形成するこ
とにより、導電層（基体を兼ねる非晶質合金薄帯を含
む）との密着性、結晶性および導電率制御性を確保し、
大面積を有する光吸収層を大量に製造することが可能と
なり、光起電力装置の製造コストを低減することができ
る。
【００２６】第十に記載の光起電力装置の製造方法は、
非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体
からなる光吸収層を連続的に形成することを特徴とする
ものであり、これにより光起電力装置を連続的に作製す
ることができ、光起電力装置の生産性を向上させること
ができる。
非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体
からなる光吸収層を連続的に形成することを特徴とする
ものであり、これにより光起電力装置を連続的に作製す
ることができ、光起電力装置の生産性を向上させること
ができる。
【００２７】第十一に記載の光起電力装置の製造方法
は、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半
導体からなる光吸収層、該光吸収層と接合する半導体
層、及び該半導体層に接する透明電極層を連続的に形成
することを特徴とするものであり、これにより光起電力
装置を連続的に作製することができ、光起電力装置の生
産性を向上させることができる。
は、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半
導体からなる光吸収層、該光吸収層と接合する半導体
層、及び該半導体層に接する透明電極層を連続的に形成
することを特徴とするものであり、これにより光起電力
装置を連続的に作製することができ、光起電力装置の生
産性を向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。図１は本発明の光起電力装置の一
例を模式的に示す断面図であり、基板１、非晶質合金か
らなる導電層２、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体か
らなる光吸収層３、光吸収層３と逆の伝導型である半導
体層４および透明電極層５から構成されている。また、
図２は本発明の光起電力装置の他の例を模式的に示す断
面図であり、非晶質合金薄帯（基体と導電層を兼ねる）
２Ａ、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸
収層３、光吸収層３と逆の伝導型である半導体層４およ
び透明電極層５から構成されている。
いて以下に説明する。図１は本発明の光起電力装置の一
例を模式的に示す断面図であり、基板１、非晶質合金か
らなる導電層２、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体か
らなる光吸収層３、光吸収層３と逆の伝導型である半導
体層４および透明電極層５から構成されている。また、
図２は本発明の光起電力装置の他の例を模式的に示す断
面図であり、非晶質合金薄帯（基体と導電層を兼ねる）
２Ａ、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸
収層３、光吸収層３と逆の伝導型である半導体層４およ
び透明電極層５から構成されている。
【００２９】非晶質合金の結晶化温度は、光吸収層を非
晶質合金からなる導電層２上または非晶質合金薄帯２Ａ
上に形成する際の加熱温度を考慮すると、４００℃以上
が好ましく、特に５００℃以上が好ましい。これによ
り、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収
層を導電層上または非晶質合金薄帯上に形成する際にお
ける非晶質合金の結晶化を防ぐことができる。
晶質合金からなる導電層２上または非晶質合金薄帯２Ａ
上に形成する際の加熱温度を考慮すると、４００℃以上
が好ましく、特に５００℃以上が好ましい。これによ
り、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸収
層を導電層上または非晶質合金薄帯上に形成する際にお
ける非晶質合金の結晶化を防ぐことができる。
【００３０】非晶質合金としては、非結晶化の容易さ、
結晶化温度、経時変化の度合い、導電層としての特性並
びに薄帯としたときの機械的強度などの点から、遷移金
属−非金属系、遷移金属−遷移金属系、典型金属−典型
金属系など種々のものが挙げられるが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜６種を含む遷移金属及び
その固溶体からなる群から選ばれる少なくとも一つと、
Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔ
ａの１種〜１０種を含む元素及びその固溶体からなる群
から選ばれる少なくとも一つとにより構成されることが
好ましい。
結晶化温度、経時変化の度合い、導電層としての特性並
びに薄帯としたときの機械的強度などの点から、遷移金
属−非金属系、遷移金属−遷移金属系、典型金属−典型
金属系など種々のものが挙げられるが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜６種を含む遷移金属及び
その固溶体からなる群から選ばれる少なくとも一つと、
Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔ
ａの１種〜１０種を含む元素及びその固溶体からなる群
から選ばれる少なくとも一つとにより構成されることが
好ましい。
【００３１】非晶質合金の層或いは薄帯の製造法として
は、液相凝固制御法、気相凝固制御法、固相反応制御
法、溶液中析出制御法、バルク処理法など種々の方法が
あり、いずれの方法を用いてもよい。なお、非晶質合金
薄帯の場合は光起電力装置製造プロセスを考慮すると、
機械的強度および靱性を有していることが必要である。
は、液相凝固制御法、気相凝固制御法、固相反応制御
法、溶液中析出制御法、バルク処理法など種々の方法が
あり、いずれの方法を用いてもよい。なお、非晶質合金
薄帯の場合は光起電力装置製造プロセスを考慮すると、
機械的強度および靱性を有していることが必要である。
【００３２】また、非晶質合金からなる導電層２または
非晶質合金薄帯２Ａのシート抵抗値は５０Ω／□以下が
望ましく、１０Ω／□以下がより好ましい。これにより
光キャリアを有効に収集できるので高い光電変換効率が
得られる。ここで、シート抵抗値は、電気抵抗率と膜厚
の関係で変化するが、材料のコストおよび残留応力等を
考慮すると、導電層２の膜厚は１０μｍ以内程度にする
ことが望ましい。これより導電層材料の電気抵抗率とし
ては、５×１０-2Ωｃｍ以下が好ましく、特に１×１０
-2Ωｃｍ以下が好ましい。
非晶質合金薄帯２Ａのシート抵抗値は５０Ω／□以下が
望ましく、１０Ω／□以下がより好ましい。これにより
光キャリアを有効に収集できるので高い光電変換効率が
得られる。ここで、シート抵抗値は、電気抵抗率と膜厚
の関係で変化するが、材料のコストおよび残留応力等を
考慮すると、導電層２の膜厚は１０μｍ以内程度にする
ことが望ましい。これより導電層材料の電気抵抗率とし
ては、５×１０-2Ωｃｍ以下が好ましく、特に１×１０
-2Ωｃｍ以下が好ましい。
【００３３】また、非晶質合金薄帯２Ａの場合には、材
料のコストおよび残留応力並びに機械的強度等を考慮す
ると、非晶質合金薄帯２Ａの膜厚は１００μｍ以内程度
にすることが望ましい。これより非晶質合金薄帯（基体
と導電層を兼ねる）材料の電気抵抗率としては、５×１
０-1Ωｃｍ以下が好ましく、特に１×１０-1Ωｃｍ以下
が好ましい。
料のコストおよび残留応力並びに機械的強度等を考慮す
ると、非晶質合金薄帯２Ａの膜厚は１００μｍ以内程度
にすることが望ましい。これより非晶質合金薄帯（基体
と導電層を兼ねる）材料の電気抵抗率としては、５×１
０-1Ωｃｍ以下が好ましく、特に１×１０-1Ωｃｍ以下
が好ましい。
【００３４】続いて、導電層２上または非晶質合金薄帯
２Ａ上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光
吸収層３を、多源同時蒸着法、常圧または減圧気相硫化
（セレン化）法などにより形成する。多源同時蒸着法
は、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＶＩ族元素を別々の蒸発源から同
時に蒸発させて、上方に設置された導電層２を有する基
板（３００〜５００℃に加熱）上または非晶質合金薄帯
２Ａ（３００〜５００℃に加熱）上で所望の組成の化合
物を得る方法である。この場合、各元素の蒸発速度を厳
密にコントロールする必要がある。
２Ａ上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光
吸収層３を、多源同時蒸着法、常圧または減圧気相硫化
（セレン化）法などにより形成する。多源同時蒸着法
は、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＶＩ族元素を別々の蒸発源から同
時に蒸発させて、上方に設置された導電層２を有する基
板（３００〜５００℃に加熱）上または非晶質合金薄帯
２Ａ（３００〜５００℃に加熱）上で所望の組成の化合
物を得る方法である。この場合、各元素の蒸発速度を厳
密にコントロールする必要がある。
【００３５】気相硫化（セレン化）法は、Ｉ族およびＩ
ＩＩ族元素からなる積層膜あるいは混合膜を真空蒸着
法、スパッタリング法などで導電層２を有する基板上ま
たは非晶質合金薄帯２Ａ上に形成した後、ＳあるいはＳ
ｅを含む雰囲気、例えば不活性ガスで希釈したＨ2Ｓあ
るいはＨ2Ｓｅガス中（常圧あるいは減圧）で４００〜
６００℃に加熱して化合物を得る方法であり、この方法
は光吸収層の大面積化、量産化が容易である点から好ま
しい。Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸
収層３の膜厚としては、０．５〜５μｍが適切である。
ＩＩ族元素からなる積層膜あるいは混合膜を真空蒸着
法、スパッタリング法などで導電層２を有する基板上ま
たは非晶質合金薄帯２Ａ上に形成した後、ＳあるいはＳ
ｅを含む雰囲気、例えば不活性ガスで希釈したＨ2Ｓあ
るいはＨ2Ｓｅガス中（常圧あるいは減圧）で４００〜
６００℃に加熱して化合物を得る方法であり、この方法
は光吸収層の大面積化、量産化が容易である点から好ま
しい。Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸
収層３の膜厚としては、０．５〜５μｍが適切である。
【００３６】このＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2化合物半導体を構
成する元素としては、Ｉ族元素としてＣｕ、Ａｇ、ＩＩ
Ｉ族元素としてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、ＶＩ族元素としてＳ
ｅ、Ｓから各々１種類以上を選択することが適切であ
る。
成する元素としては、Ｉ族元素としてＣｕ、Ａｇ、ＩＩ
Ｉ族元素としてＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、ＶＩ族元素としてＳ
ｅ、Ｓから各々１種類以上を選択することが適切であ
る。
【００３７】Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からな
る光吸収層に接して該層より光入射側に設けられる半導
体材料層（光吸収層と逆の伝導型である半導体材料層）
の材料としてはＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体と同
一の化合物半導体を用いること（ホモ接合）もできる
が、それよりバンドギャップの大きい半導体を用いるこ
とが、窓効果によって短波長領域の光をより多く光吸収
層に取り込むことができる点、すなわち短波長感度を向
上させる点から望ましい。さらには、半導体材料層を半
導体層（光吸収層と逆の伝導型である半導体層）４とそ
の上の透明電極層（例えば縮退したｎ型半導体層）５の
積層として形成することが、接合特性を良好とする点か
ら望ましい。
る光吸収層に接して該層より光入射側に設けられる半導
体材料層（光吸収層と逆の伝導型である半導体材料層）
の材料としてはＩ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体と同
一の化合物半導体を用いること（ホモ接合）もできる
が、それよりバンドギャップの大きい半導体を用いるこ
とが、窓効果によって短波長領域の光をより多く光吸収
層に取り込むことができる点、すなわち短波長感度を向
上させる点から望ましい。さらには、半導体材料層を半
導体層（光吸収層と逆の伝導型である半導体層）４とそ
の上の透明電極層（例えば縮退したｎ型半導体層）５の
積層として形成することが、接合特性を良好とする点か
ら望ましい。
【００３８】半導体層４は、例えば溶液成長法、ＭＯＣ
ＶＤ法等により、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯまたはこれ
らの混晶を膜厚１０〜２００ｎｍに堆積して形成し、透
明電極層５は、例えばスパッタリング法、イオンプレー
ティング法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ法等によりＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ：Ａｌ等を膜厚０．１〜２μｍに堆積して形
成することができる。
ＶＤ法等により、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＯまたはこれ
らの混晶を膜厚１０〜２００ｎｍに堆積して形成し、透
明電極層５は、例えばスパッタリング法、イオンプレー
ティング法、真空蒸着法、ＭＯＣＶＤ法等によりＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ：Ａｌ等を膜厚０．１〜２μｍに堆積して形
成することができる。
【００３９】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明する。
【００４０】実施例１ ガラス基板上に導電層として膜厚ｌμｍのＦｅ4.5Ｎｉ
2.3Ｃｏ66Ｎｂ2.2Ｓｉ10Ｂ15を複合ターゲットを用いて
スパッタリング法により堆積した。この導電層は、Ｘ線
回折および電子線回折測定の結果、非晶質であることを
確認した。なお、電子顕微鏡内加熱ステージ上で上記導
電層を加熱し、ｉｎ−ｓｉｔｕで結晶化温度を測定した
結果、５５０℃であった。
2.3Ｃｏ66Ｎｂ2.2Ｓｉ10Ｂ15を複合ターゲットを用いて
スパッタリング法により堆積した。この導電層は、Ｘ線
回折および電子線回折測定の結果、非晶質であることを
確認した。なお、電子顕微鏡内加熱ステージ上で上記導
電層を加熱し、ｉｎ−ｓｉｔｕで結晶化温度を測定した
結果、５５０℃であった。
【００４１】ついで、ＣｕターゲットとＩｎターゲット
を用いて、スパッタリング法により導電層上にＣｕ／Ｉ
ｎの積層膜を堆積し、これをＡｒで希釈した減圧Ｈ2Ｓ
ガス中で４００℃に加熱することにより、膜厚２μｍの
ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎＳ2）
からなる光吸収層を形成した。上記ＣｕＩｎＳ2からな
る光吸収層は、Ｘ線回折の結果、（１１２）面に優先配
向していたが、それ以外の面からの回折線も観測され
た。２番目に強度の大きかった（２０４）面からの回折
線との強度比は、２８．０で極めて強く配向しているこ
とがわかった。
を用いて、スパッタリング法により導電層上にＣｕ／Ｉ
ｎの積層膜を堆積し、これをＡｒで希釈した減圧Ｈ2Ｓ
ガス中で４００℃に加熱することにより、膜厚２μｍの
ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎＳ2）
からなる光吸収層を形成した。上記ＣｕＩｎＳ2からな
る光吸収層は、Ｘ線回折の結果、（１１２）面に優先配
向していたが、それ以外の面からの回折線も観測され
た。２番目に強度の大きかった（２０４）面からの回折
線との強度比は、２８．０で極めて強く配向しているこ
とがわかった。
【００４２】次に、ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半
導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ型半導
体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜を
ＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電極層と
して膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用
いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装置の光
電変換効率は、１１．２％（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／
ｃｍ2）であった。
導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ型半導
体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜を
ＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電極層と
して膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用
いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装置の光
電変換効率は、１１．２％（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／
ｃｍ2）であった。
【００４３】比較例１ 導電層として膜厚ｌμｍのＭｏ（結晶層）を形成した以
外は実施例１と同様にして導電層上にｐ型Ｉ−ＩＩＩ−
ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層
を形成した。上記ＣｕＩｎＳ2からなる光吸収層は、Ｘ
線回折の結果、（１１２）面に優先配向していたが、そ
れ以外の面からの回折線も観測された。２番目に強度の
大きかった（２０４）面からの回折線との強度比は、
５．２であり実施例１と比べて遥かに小さく、配向が弱
いことがわかった。次に、ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物半導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ
型半導体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混
晶膜をＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電
極層として膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング
法を用いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装
置の光電変換効率は、８．８％（ＡＭ１．５、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ2）であり、実施例１の光起電力装置の光電変
換効率に比べて、約２７％劣っていた。
外は実施例１と同様にして導電層上にｐ型Ｉ−ＩＩＩ−
ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層
を形成した。上記ＣｕＩｎＳ2からなる光吸収層は、Ｘ
線回折の結果、（１１２）面に優先配向していたが、そ
れ以外の面からの回折線も観測された。２番目に強度の
大きかった（２０４）面からの回折線との強度比は、
５．２であり実施例１と比べて遥かに小さく、配向が弱
いことがわかった。次に、ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物半導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ
型半導体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混
晶膜をＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電
極層として膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング
法を用いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装
置の光電変換効率は、８．８％（ＡＭ１．５、１００ｍ
Ｗ／ｃｍ2）であり、実施例１の光起電力装置の光電変
換効率に比べて、約２７％劣っていた。
【００４４】実施例２ 非晶質合金薄帯として、液体急冷法によりＦｅ63Ｎｉ16
Ｓｉ8Ｂ14薄帯（膜厚３０μｍ）を作製した。Ｘ線回折
及び電子線回折測定の結果、この薄帯は非晶質であるこ
とを確認した。なお、電子顕微鏡内加熱ステージ上で上
記非晶質合金薄帯を加熱し、ｉｎ−ｓｉｔｕで結晶化温
度を測定した結果、４７０℃であった。次に、上記薄帯
上にＣｕターゲットとＩｎターゲットを用いて、スパッ
タリング法によりＣｕ／Ｉｎの積層膜を堆積し、これを
Ａｒで希釈した減圧Ｈ2Ｓガス中で４００℃に加熱する
ことにより、膜厚２μｍのｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物（ＣｕＩｎＳ2）層からなる光吸収層を形成した。
Ｓｉ8Ｂ14薄帯（膜厚３０μｍ）を作製した。Ｘ線回折
及び電子線回折測定の結果、この薄帯は非晶質であるこ
とを確認した。なお、電子顕微鏡内加熱ステージ上で上
記非晶質合金薄帯を加熱し、ｉｎ−ｓｉｔｕで結晶化温
度を測定した結果、４７０℃であった。次に、上記薄帯
上にＣｕターゲットとＩｎターゲットを用いて、スパッ
タリング法によりＣｕ／Ｉｎの積層膜を堆積し、これを
Ａｒで希釈した減圧Ｈ2Ｓガス中で４００℃に加熱する
ことにより、膜厚２μｍのｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化
合物（ＣｕＩｎＳ2）層からなる光吸収層を形成した。
【００４５】ついで、上記光吸収層上に、ｎ型半導体層
として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜をＭＯ
ＣＶＤ法を用いて堆積し、続いて、透明電極層として膜
厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパツタリング法を用いて堆
積して光起電力装置を得た。この光起電力装置の光電変
換効率は、１１．２％（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ
2）であった。
として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜をＭＯ
ＣＶＤ法を用いて堆積し、続いて、透明電極層として膜
厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパツタリング法を用いて堆
積して光起電力装置を得た。この光起電力装置の光電変
換効率は、１１．２％（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ
2）であった。
【００４６】なお、この光起電力装置の作製時には、上
記の光吸収層、ｎ型半導体層および透明電極層を非晶質
合金薄帯上に連続的に形成した。比較例１では、通常通
りに各層の試料の交換、装置の排気、各層の製膜を行っ
たが、この場合に比較して、非晶質合金薄帯上に各層を
連続的に形成した場合には、光起電力装置の生産性が向
上し、単位時間にすると約１０倍の光起電力装置を作製
することができた。
記の光吸収層、ｎ型半導体層および透明電極層を非晶質
合金薄帯上に連続的に形成した。比較例１では、通常通
りに各層の試料の交換、装置の排気、各層の製膜を行っ
たが、この場合に比較して、非晶質合金薄帯上に各層を
連続的に形成した場合には、光起電力装置の生産性が向
上し、単位時間にすると約１０倍の光起電力装置を作製
することができた。
【００４７】実施例３ ガラス基板上に導電層として膜厚１μｍのＦｅ78Ｓｉ10
Ｂ12を複合ターゲットを用いてスパッタリング法にて堆
積した。この導電層は、Ｘ線回折及び電子線回折測定の
結果、非晶質であることを確認した。なお、実施例１と
同様にして結晶化温度を測定した結果、結晶化温度は４
８０℃であった。ついで、ＣｕターゲットとＩｎターゲ
ットを用いて、スパッタリング法により導電層上にＣｕ
／Ｉｎの積層膜を堆積し、これをＡｒで希釈した減圧Ｈ
2Ｓガス中で４００℃に加熱することにより、膜厚２μ
ｍのｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎ
Ｓ2）からなる光吸収層を形成した。
Ｂ12を複合ターゲットを用いてスパッタリング法にて堆
積した。この導電層は、Ｘ線回折及び電子線回折測定の
結果、非晶質であることを確認した。なお、実施例１と
同様にして結晶化温度を測定した結果、結晶化温度は４
８０℃であった。ついで、ＣｕターゲットとＩｎターゲ
ットを用いて、スパッタリング法により導電層上にＣｕ
／Ｉｎの積層膜を堆積し、これをＡｒで希釈した減圧Ｈ
2Ｓガス中で４００℃に加熱することにより、膜厚２μ
ｍのｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎ
Ｓ2）からなる光吸収層を形成した。
【００４８】次に、ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半
導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ型半導
体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜を
ＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電極層と
して膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用
いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装置の光
電変換効率は、１１．０〜１１．５％（ＡＭ１．５、１
００ｍＷ／ｃｍ2）であった。なお、この光起電力装置
の作製においては、通常通りに各層の試料の交換、装置
の排気、各層の製膜を行った。
導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ型半導
体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜を
ＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電極層と
して膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用
いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装置の光
電変換効率は、１１．０〜１１．５％（ＡＭ１．５、１
００ｍＷ／ｃｍ2）であった。なお、この光起電力装置
の作製においては、通常通りに各層の試料の交換、装置
の排気、各層の製膜を行った。
【００４９】実施例４ 非晶質合金薄帯として、液体急冷法によりＦｅ78Ｓｉ10
Ｂ12薄帯（膜厚３０μｍ）を作製した。Ｘ線回折及び電
子線回折測定の結果、この薄帯は非晶質であることを確
認した。なお、実施例２と同様にして結晶化温度を測定
した結果、上記薄帯の結晶化温度は４８０℃であった。
次に、上記簿帯上にＣｕターゲットとＩｎターゲットを
用いて、スパッタリング法によりＣｕ／Ｉｎの積層膜を
堆積し、これをＡｒで希釈した減圧Ｈ2Ｓガス中で４０
０℃に加熱することにより、膜厚２μｍのｐ型Ｉ−ＩＩ
Ｉ−ＶＩ2族化合物（ＣｕＩｎＳ2）層からなる光吸収層
を形成した。
Ｂ12薄帯（膜厚３０μｍ）を作製した。Ｘ線回折及び電
子線回折測定の結果、この薄帯は非晶質であることを確
認した。なお、実施例２と同様にして結晶化温度を測定
した結果、上記薄帯の結晶化温度は４８０℃であった。
次に、上記簿帯上にＣｕターゲットとＩｎターゲットを
用いて、スパッタリング法によりＣｕ／Ｉｎの積層膜を
堆積し、これをＡｒで希釈した減圧Ｈ2Ｓガス中で４０
０℃に加熱することにより、膜厚２μｍのｐ型Ｉ−ＩＩ
Ｉ−ＶＩ2族化合物（ＣｕＩｎＳ2）層からなる光吸収層
を形成した。
【００５０】ついで、上記光吸収層上に、ｎ型半導体層
として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜をＭＯ
ＣＶＤ法を用いて堆積し、続いて、透明電極層として膜
厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパツタリング法を用いて堆
積して光起電力装置を得た。この光起電力装置の光電変
換効率は、１１．０〜１１．５％（ＡＭ１．５、１００
ｍＷ／ｃｍ2）であった。なお、この光起電力装置の作
製時には、上記の光吸収層、ｎ型半導体層および透明電
極層を非晶質合金薄帯上に連続的に形成した。この場合
は、上記実施例３の場合に比較して、光起電力装置の生
産性が向上し、単位時間にすると約１０倍の光起電力装
置を作製することができた。
として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜をＭＯ
ＣＶＤ法を用いて堆積し、続いて、透明電極層として膜
厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパツタリング法を用いて堆
積して光起電力装置を得た。この光起電力装置の光電変
換効率は、１１．０〜１１．５％（ＡＭ１．５、１００
ｍＷ／ｃｍ2）であった。なお、この光起電力装置の作
製時には、上記の光吸収層、ｎ型半導体層および透明電
極層を非晶質合金薄帯上に連続的に形成した。この場合
は、上記実施例３の場合に比較して、光起電力装置の生
産性が向上し、単位時間にすると約１０倍の光起電力装
置を作製することができた。
【００５１】実施例５ 非晶質合金薄帯として、液体急冷法により作製したＦｅ
86Ｂ14薄帯を使用した以外は実施例２と同様にして薄帯
上にｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎ
Ｓ2）からなる光吸収層を形成した。なお、Ｘ線回折お
よび電子線回折測定の結果、上記薄帯は非晶質であるこ
と確認した。また、実施例２と同様にして結晶化温度を
測定した結果、上記薄帯の結晶化温度は３４０℃であっ
た。また、上記ＣｕＩｎＳ2からなる光吸収層は、Ｘ線
回折の結果、（１１２）面に優先配向していたが、（２
０４）面からの回折線との強度比は６．５で実施例１と
比べて小さく配向が弱いことがわかった。
86Ｂ14薄帯を使用した以外は実施例２と同様にして薄帯
上にｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩｎ
Ｓ2）からなる光吸収層を形成した。なお、Ｘ線回折お
よび電子線回折測定の結果、上記薄帯は非晶質であるこ
と確認した。また、実施例２と同様にして結晶化温度を
測定した結果、上記薄帯の結晶化温度は３４０℃であっ
た。また、上記ＣｕＩｎＳ2からなる光吸収層は、Ｘ線
回折の結果、（１１２）面に優先配向していたが、（２
０４）面からの回折線との強度比は６．５で実施例１と
比べて小さく配向が弱いことがわかった。
【００５２】次に、ｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半
導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ型半導
体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜を
ＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電極層と
して膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用
いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装置の光
電変換効率は、９．１％（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃ
ｍ2）であった。非晶質合金の結晶化温度が４００℃以
上である実施例１などの場合に比べると光電変換効率が
劣っていた。
導体（ＣｕＩｎＳ2）からなる光吸収層上に、ｎ型半導
体層として、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ−ＺｎＳ混晶膜を
ＭＯＣＶＤ法を用いて堆積した。続いて、透明電極層と
して膜厚５００ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタリング法を用
いて堆積し光起電力装置を得た。この光起電力装置の光
電変換効率は、９．１％（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃ
ｍ2）であった。非晶質合金の結晶化温度が４００℃以
上である実施例１などの場合に比べると光電変換効率が
劣っていた。
【００５３】また、実施例２と同様にして非晶質合金薄
帯上にｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩ
ｎＳ2）からなる光吸収層を連続的に形成したところ、
その形成中に非晶質合金薄帯に割れが発生した。割れが
発生した非晶質合金薄帯を、再度、Ｘ線回折により測定
した結果、結晶化が生じていた。
帯上にｐ型Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体（ＣｕＩ
ｎＳ2）からなる光吸収層を連続的に形成したところ、
その形成中に非晶質合金薄帯に割れが発生した。割れが
発生した非晶質合金薄帯を、再度、Ｘ線回折により測定
した結果、結晶化が生じていた。
【００５４】
【発明の効果】請求項１の光起電力装置によれば、Ｉ−
ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物の配向性が高くなり、光吸収層
における結晶欠陥が少なくなることにより光キャリアの
拡散長が長くなるため、高い光電変換効率が得られる。
請求項２の光起電力装置によれば、光起電力装置の構成
材料を削減することができ、また連続的に光起電力装置
を作製することが可能となり、高い光電変換効率を有す
る光起電力装置のコストを削減することができ、また生
産性の向上を図ることができる。
ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物の配向性が高くなり、光吸収層
における結晶欠陥が少なくなることにより光キャリアの
拡散長が長くなるため、高い光電変換効率が得られる。
請求項２の光起電力装置によれば、光起電力装置の構成
材料を削減することができ、また連続的に光起電力装置
を作製することが可能となり、高い光電変換効率を有す
る光起電力装置のコストを削減することができ、また生
産性の向上を図ることができる。
【００５５】請求項３および４の光起電力装置によれ
ば、非晶質合金の結晶化を抑制することができ、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物の配向性が高くなり、光吸収層に
おける結晶欠陥が少なくなることにより光キャリアの拡
散長が長くなるため、より高い光電変換効率が得られ
る。請求項５の光起電力装置によれば、光キャリアを有
効に収集できるため、高い光電変換効率が得られる。請
求項６の光起電力装置によれば、短波長感度が向上し、
高い光電変換効率が得られる。請求項７の光起電力装置
によれば、光吸収層とそれに接する層の接合特性が良好
となるので、高い光電変換効率が得られる。
ば、非晶質合金の結晶化を抑制することができ、Ｉ−Ｉ
ＩＩ−ＶＩ2族化合物の配向性が高くなり、光吸収層に
おける結晶欠陥が少なくなることにより光キャリアの拡
散長が長くなるため、より高い光電変換効率が得られ
る。請求項５の光起電力装置によれば、光キャリアを有
効に収集できるため、高い光電変換効率が得られる。請
求項６の光起電力装置によれば、短波長感度が向上し、
高い光電変換効率が得られる。請求項７の光起電力装置
によれば、光吸収層とそれに接する層の接合特性が良好
となるので、高い光電変換効率が得られる。
【００５６】請求項８の光起電力装置によれば、高い光
電変換効率が得られると共に有害物質を含まないため、
安全性の高い光起電力装置が得られる。請求項９の光起
電力装置の製造方法によれば、大面積を有する光吸収層
を大量に製造することが可能となり、光起電力装置の製
造コストを低減することができる。請求項１０または１
１の光起電力装置の製造方法によれば、光起電力装置を
連続的に作製することができ、光起電力装置の生産性を
向上させることができる。
電変換効率が得られると共に有害物質を含まないため、
安全性の高い光起電力装置が得られる。請求項９の光起
電力装置の製造方法によれば、大面積を有する光吸収層
を大量に製造することが可能となり、光起電力装置の製
造コストを低減することができる。請求項１０または１
１の光起電力装置の製造方法によれば、光起電力装置を
連続的に作製することができ、光起電力装置の生産性を
向上させることができる。
【図１】本発明の光起電力装置の一例を模式的に示す断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の光起電力装置の他の例を模式的に示す
断面図である。
断面図である。
１ 基板 ２ 非晶質合金からなる導電層 ２Ａ 非晶質合金薄帯（基体と導電層を兼ねる） ３ Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体からなる光吸
収層 ４ 半導体層 ５ 透明電極層
収層 ４ 半導体層 ５ 透明電極層
Claims (11)
- 【請求項１】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体から
なる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入射側の
反対側に形成された導電層を有する光起電力装置におい
て、該導電層が非晶質合金からなることを特徴とする光
起電力装置。 - 【請求項２】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体から
なる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入射側の
反対側に形成された導電層を有する光起電力装置におい
て、該導電層が基体を兼ねる非晶質合金薄帯であること
を特徴とする光起電力装置。 - 【請求項３】 非晶質合金の結晶化温度が４００℃以上
であることを特徴とする請求項１または２記載の光起電
力装置。 - 【請求項４】 非晶質合金が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｐｄの１種〜６種を含む遷移金属及びその固
溶体からなる群から選ばれる少なくとも一つと、Ｂ、
Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａの
１種〜１０種を含む元素及びその固溶体からなる群から
選ばれる少なくとも一つとにより構成されていることを
特徴とする請求項１、２または３記載の光起電力装置。 - 【請求項５】 導電層のシート抵抗値が５０Ω／□以下
であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載
の光起電力装置。 - 【請求項６】 光吸収層に接して光の入射側に、該光吸
収層よりバンドギャップの大きい半導体材料層を有する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の
光起電力装置。 - 【請求項７】 半導体材料層が光吸収層と接合する半導
体層と、その半導体層に接して光の入射側に形成された
透明電極層とからなることを特徴とする請求項６記載の
光起電力装置。 - 【請求項８】 光吸収層と接合する半導体材料層が、少
なくともＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯおよびこれらの混晶
よりなる群より選択されたものを含有して構成されてい
ることを特徴とする請求項６または７記載の光起電力装
置。 - 【請求項９】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体から
なる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入射側の
反対側に形成された導電層を有する光起電力装置の製造
方法において、Ｉ族およびＩＩＩ族元素を含む層を少な
くともＶＩ族元素を含む雰囲気中で加熱することによっ
て光吸収層を非晶質合金からなる導電層上に形成するこ
とを特徴とする光起電力装置の製造方法。 - 【請求項１０】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体か
らなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入射側
の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置の製
造方法において、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ
2族化合物半導体からなる光吸収層を連続的に形成する
ことを特徴とする光起電力装置の製造方法。 - 【請求項１１】 Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ2族化合物半導体か
らなる光吸収層およびその光吸収層に接して光の入射側
の反対側に形成された導電層を有する光起電力装置の製
造方法において、非晶質合金薄帯上にＩ−ＩＩＩ−ＶＩ
2族化合物半導体からなる光吸収層、該光吸収層と接合
する半導体層、及び該半導体層に接する透明電極層を連
続的に形成することを特徴とする光起電力装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10116072A JPH11224953A (ja) | 1997-12-02 | 1998-04-10 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-347266 | 1997-12-02 | ||
| JP34726697 | 1997-12-02 | ||
| JP10116072A JPH11224953A (ja) | 1997-12-02 | 1998-04-10 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11224953A true JPH11224953A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=26454452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10116072A Pending JPH11224953A (ja) | 1997-12-02 | 1998-04-10 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11224953A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009011333A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Omron Corporation | Ｃｉｓ系太陽電池及びその製造方法 |
| KR101000941B1 (ko) | 2008-10-27 | 2010-12-13 | 한국전자통신연구원 | 게르마늄 광 검출기 및 그 형성방법 |
| JP2011151160A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Ritsumeikan | 薄膜太陽電池、及びその製造方法 |
| WO2013042966A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| CN103410276A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-11-27 | 烟台斯坦普精工建设有限公司 | 一种屋面光伏防水卷材及其制备方法 |
| US9615454B2 (en) | 2013-05-23 | 2017-04-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transparent conductor, method of manufacturing the same, and electronic device including the transparent conductor |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP10116072A patent/JPH11224953A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009011333A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Omron Corporation | Ｃｉｓ系太陽電池及びその製造方法 |
| US8575476B2 (en) | 2007-07-13 | 2013-11-05 | Omron Corporation | CIS solar cell and method for manufacturing the same |
| KR101000941B1 (ko) | 2008-10-27 | 2010-12-13 | 한국전자통신연구원 | 게르마늄 광 검출기 및 그 형성방법 |
| US8698271B2 (en) | 2008-10-27 | 2014-04-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Germanium photodetector and method of fabricating the same |
| JP2011151160A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Ritsumeikan | 薄膜太陽電池、及びその製造方法 |
| WO2013042966A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
| KR101273179B1 (ko) * | 2011-09-20 | 2013-06-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
| US9615454B2 (en) | 2013-05-23 | 2017-04-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transparent conductor, method of manufacturing the same, and electronic device including the transparent conductor |
| CN103410276A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-11-27 | 烟台斯坦普精工建设有限公司 | 一种屋面光伏防水卷材及其制备方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
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