JPH11298016A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH11298016A JPH11298016A JP10099498A JP9949898A JPH11298016A JP H11298016 A JPH11298016 A JP H11298016A JP 10099498 A JP10099498 A JP 10099498A JP 9949898 A JP9949898 A JP 9949898A JP H11298016 A JPH11298016 A JP H11298016A
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Links
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 人、環境に対して無害なｎ型伝導のカルコパ
イライト構造化合物半導体薄膜を有する太陽電池をエネ
ルギー変換効率を落とさずに低コストで提供する。 【解決手段】 基板、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜及びｎ型伝導のカルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜を順次有するサブストレート
型太陽電池において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造
化合物半導体薄膜としてＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０
≦ｘ≦１）膜或いはＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピン
グしたＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜を有
している。前記基板は、例えば、Ｎａ及びＫから選ばれ
る少なくとも１種のアルカリ金属を含有するガラス板で
ある。また、該基板は、その表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、
Ｗ、Ｔｉ及びＰｔから選ばれる１種の金属及び／又は２
種以上の金属の合金で構成される単一層膜あるいはこれ
らの積層膜からなる金属膜を有している。前記ｐ型伝導
のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜は、
例えば、ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 （０≦ｘ≦１）膜であ
る。
イライト構造化合物半導体薄膜を有する太陽電池をエネ
ルギー変換効率を落とさずに低コストで提供する。 【解決手段】 基板、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜及びｎ型伝導のカルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜を順次有するサブストレート
型太陽電池において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造
化合物半導体薄膜としてＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０
≦ｘ≦１）膜或いはＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピン
グしたＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜を有
している。前記基板は、例えば、Ｎａ及びＫから選ばれ
る少なくとも１種のアルカリ金属を含有するガラス板で
ある。また、該基板は、その表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、
Ｗ、Ｔｉ及びＰｔから選ばれる１種の金属及び／又は２
種以上の金属の合金で構成される単一層膜あるいはこれ
らの積層膜からなる金属膜を有している。前記ｐ型伝導
のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜は、
例えば、ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 （０≦ｘ≦１）膜であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人、環境に対して
無害なｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄
膜を有する太陽電池に係わり、さらに詳しくは、従来太
陽電池において用いられているｎ型伝導のＣｄＳ膜又は
ＣｄＺｎＳ膜に代えて、人、環境に対して無害なカルコ
パイライト構造化合物半導体薄膜を使用したサブストレ
ート型及びスーパーストレート型の太陽電池に関する。
無害なｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄
膜を有する太陽電池に係わり、さらに詳しくは、従来太
陽電池において用いられているｎ型伝導のＣｄＳ膜又は
ＣｄＺｎＳ膜に代えて、人、環境に対して無害なカルコ
パイライト構造化合物半導体薄膜を使用したサブストレ
ート型及びスーパーストレート型の太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】周期律表のＩｂ族元素、ＩＩＩｂ族元素
及びＶＩｂ族元素からなる化合物半導体薄膜は、カルコ
パイライト構造を有する化合物半導体薄膜として斯界で
知られている。このような化合物半導体薄膜は、例え
ば、ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ 2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａ
x）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2 、Ｃｕ（Ｉｎ1-x
Ｇａx）（ＳyＳｅ1-Y）2 等の化合物で構成され、ｐ型
伝導を有している。これらの化合物により構成される化
合物半導体薄膜は、ＣＩＳ系化合物半導体薄膜とよば
れ、太陽電池の光吸収層として用いられている。このよ
うな従来のＣＩＳ系化合物半導体薄膜を有する太陽電池
には、サブストレート型太陽電池とスーパーストレート
型太陽電池とがある。
及びＶＩｂ族元素からなる化合物半導体薄膜は、カルコ
パイライト構造を有する化合物半導体薄膜として斯界で
知られている。このような化合物半導体薄膜は、例え
ば、ＣｕＩｎＳｅ2 、ＣｕＩｎＳ 2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａ
x）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2 、Ｃｕ（Ｉｎ1-x
Ｇａx）（ＳyＳｅ1-Y）2 等の化合物で構成され、ｐ型
伝導を有している。これらの化合物により構成される化
合物半導体薄膜は、ＣＩＳ系化合物半導体薄膜とよば
れ、太陽電池の光吸収層として用いられている。このよ
うな従来のＣＩＳ系化合物半導体薄膜を有する太陽電池
には、サブストレート型太陽電池とスーパーストレート
型太陽電池とがある。
【０００３】図３は、従来のサブストレート型太陽電池
の断面説明図である。図３において、１１０は、従来の
サブストレート型太陽電池である。従来のサブストレー
ト型太陽電池１１０は、ガラス基板１０１、金属膜１０
２、ｐ型伝導の半導体薄膜１０３、及び、ｎ型伝導のＣ
ｄ又はＣｄＺｎＳ膜１０４を順次有している。金属膜１
０２は、Ｍｏ等の金属により構成され、裏面電極として
用いられる。１０２ａは、金属膜１０２に設けられた
（＋）接触子である。ｐ型伝導の半導体薄膜１０３は、
ＣｕＩｎＳｅ2、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）Ｓ
ｅ2、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）
（ＳyＳｅ1-Y）2 等の化合物により構成されている。ｐ
型伝導の半導体薄膜１０３の上には、ｎ型伝導のＣｄＳ
膜又はＣｄＺｎＳ膜１０４が設けられている。そして、
ＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜１０４の上には、ｎ型伝導の
透明半導体膜１０５が成膜されている。ｎ型伝導の透明
半導体膜１０５は、ＺｎＯ、ＣｄＳｎＯ4、ＺｎＳｎ
Ｏ4、ｎ-ＣｄＴｅ、ＳｎＯ2、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ等に
より構成されている。このような化合物により構成され
る膜は、広い禁止帯幅を有しているので、少なくともこ
の範囲の波長内では、実質的に透明である。１０５ａ
は、ｎ型伝導の透明半導体膜１０５に設けられた（−）
接触子である。このサブストレート型太陽電池１１０に
おいては、光は、ｎ型伝導の透明半導体膜１０５から入
光する。
の断面説明図である。図３において、１１０は、従来の
サブストレート型太陽電池である。従来のサブストレー
ト型太陽電池１１０は、ガラス基板１０１、金属膜１０
２、ｐ型伝導の半導体薄膜１０３、及び、ｎ型伝導のＣ
ｄ又はＣｄＺｎＳ膜１０４を順次有している。金属膜１
０２は、Ｍｏ等の金属により構成され、裏面電極として
用いられる。１０２ａは、金属膜１０２に設けられた
（＋）接触子である。ｐ型伝導の半導体薄膜１０３は、
ＣｕＩｎＳｅ2、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）Ｓ
ｅ2、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）
（ＳyＳｅ1-Y）2 等の化合物により構成されている。ｐ
型伝導の半導体薄膜１０３の上には、ｎ型伝導のＣｄＳ
膜又はＣｄＺｎＳ膜１０４が設けられている。そして、
ＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜１０４の上には、ｎ型伝導の
透明半導体膜１０５が成膜されている。ｎ型伝導の透明
半導体膜１０５は、ＺｎＯ、ＣｄＳｎＯ4、ＺｎＳｎ
Ｏ4、ｎ-ＣｄＴｅ、ＳｎＯ2、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ等に
より構成されている。このような化合物により構成され
る膜は、広い禁止帯幅を有しているので、少なくともこ
の範囲の波長内では、実質的に透明である。１０５ａ
は、ｎ型伝導の透明半導体膜１０５に設けられた（−）
接触子である。このサブストレート型太陽電池１１０に
おいては、光は、ｎ型伝導の透明半導体膜１０５から入
光する。
【０００４】図４は、従来のスーパーストレート型太陽
電池の断面説明図である。図４において、１２０は、従
来のスーパーストレート型太陽電池である。従来のスー
パーストレート型太陽電池１２０は、透明ガラス基板１
１１、ｎ型伝導の透明半導体膜１１２、ｎ型伝導のＣｄ
Ｓ膜又はＣｄＺｎＳ膜１１３、及び、ｐ型伝導の半導体
薄膜１１４を順次有している。ｎ型伝導の透明半導体膜
１１２は、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）、ＺｎＯ、Ｃ
ｄＳｎＯ4 、ＺｎＳｎＯ4、ｎ-ＣｄＴｅ、ＳｎＯ2、Ｚ
ｎＳｅ、ＣｄＳｅ等により構成され、電極としての作用
を有している。このような化合物により構成される膜
は、広い禁止帯幅を有しているので、少なくともこの範
囲の波長内では、実質的に透明である。１１２ａは、ｎ
型伝導の透明半導体膜１１２に設けられた（−）接触子
である。ｐ型伝導の半導体薄膜１１４は、ＣｕＩｎＳｅ
2、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）Ｓｅ2 、ＣｕＩ
ｎ（ＳxＳｅ1-x）2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）（ＳyＳｅ
1-Y）2 等の化合物により構成されている。この半導体
薄膜１１４には、金属膜１１５が成膜されている。金属
膜１１５は、Ｍｏ等の金属により構成され、電極として
用いられる。１１５ａは、金属膜１１５に設けられた
（＋）接触子である。このようなスーパーストレート型
太陽電池１２０においては、光は、透明ガラス基板１１
１から入光する。
電池の断面説明図である。図４において、１２０は、従
来のスーパーストレート型太陽電池である。従来のスー
パーストレート型太陽電池１２０は、透明ガラス基板１
１１、ｎ型伝導の透明半導体膜１１２、ｎ型伝導のＣｄ
Ｓ膜又はＣｄＺｎＳ膜１１３、及び、ｐ型伝導の半導体
薄膜１１４を順次有している。ｎ型伝導の透明半導体膜
１１２は、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）、ＺｎＯ、Ｃ
ｄＳｎＯ4 、ＺｎＳｎＯ4、ｎ-ＣｄＴｅ、ＳｎＯ2、Ｚ
ｎＳｅ、ＣｄＳｅ等により構成され、電極としての作用
を有している。このような化合物により構成される膜
は、広い禁止帯幅を有しているので、少なくともこの範
囲の波長内では、実質的に透明である。１１２ａは、ｎ
型伝導の透明半導体膜１１２に設けられた（−）接触子
である。ｐ型伝導の半導体薄膜１１４は、ＣｕＩｎＳｅ
2、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）Ｓｅ2 、ＣｕＩ
ｎ（ＳxＳｅ1-x）2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）（ＳyＳｅ
1-Y）2 等の化合物により構成されている。この半導体
薄膜１１４には、金属膜１１５が成膜されている。金属
膜１１５は、Ｍｏ等の金属により構成され、電極として
用いられる。１１５ａは、金属膜１１５に設けられた
（＋）接触子である。このようなスーパーストレート型
太陽電池１２０においては、光は、透明ガラス基板１１
１から入光する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の太陽電池、即
ち、サブストレート型太陽電池及びスーパーストレート
型太陽電池においてｎ型半導体膜として用いられている
ＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜には、人、動物等の環境に対
して有害なカドミウム（Ｃｄ）が含まれている。そのた
めに、かかる太陽電池の製造時に排出される廃液は、無
害化処理する必要があるので、その無害化処理のために
コストがかかるという問題があり、また、太陽電池の使
用時に万が一破損したりすると、Ｃｄが環境に流出して
環境汚染を起こすという問題がある。
ち、サブストレート型太陽電池及びスーパーストレート
型太陽電池においてｎ型半導体膜として用いられている
ＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜には、人、動物等の環境に対
して有害なカドミウム（Ｃｄ）が含まれている。そのた
めに、かかる太陽電池の製造時に排出される廃液は、無
害化処理する必要があるので、その無害化処理のために
コストがかかるという問題があり、また、太陽電池の使
用時に万が一破損したりすると、Ｃｄが環境に流出して
環境汚染を起こすという問題がある。
【０００６】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、人、環境に対して無害
なｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜を
有する太陽電池をエネルギー変換率を落とさずに低コス
トで提供することを目的とする。
的としている。即ち、本発明は、人、環境に対して無害
なｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜を
有する太陽電池をエネルギー変換率を落とさずに低コス
トで提供することを目的とする。
【０００７】
【０００８】本発明者は、従来の太陽電池においてｎ型
伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜として用
いられているＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜には、環境に対
して有害なカドミウム（Ｃｄ）が含まれているので、Ｃ
ｄを含まないｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半
導体薄膜を実験を重ね鋭意探求したところ、ＣｕＡｌ
（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜がＣｄＳ膜とほぼ同
じエネルギー変換効率を有していることを見出して本発
明を完成するに至った。
伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜として用
いられているＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜には、環境に対
して有害なカドミウム（Ｃｄ）が含まれているので、Ｃ
ｄを含まないｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半
導体薄膜を実験を重ね鋭意探求したところ、ＣｕＡｌ
（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜がＣｄＳ膜とほぼ同
じエネルギー変換効率を有していることを見出して本発
明を完成するに至った。
【０００９】即ち、本第１発明は、上記目的を達成する
ために、基板、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構
造化合物半導体薄膜及びｎ型伝導のカルコパイライト構
造化合物半導体薄膜を順次有するサブストレート型太陽
電池において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物
半導体薄膜としてＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦
１）膜を有することを特徴とするサブストレート型太陽
電池である。
ために、基板、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構
造化合物半導体薄膜及びｎ型伝導のカルコパイライト構
造化合物半導体薄膜を順次有するサブストレート型太陽
電池において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物
半導体薄膜としてＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦
１）膜を有することを特徴とするサブストレート型太陽
電池である。
【００１０】本第２発明は、第１発明において、基板が
Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属
を含有するガラス板である特徴とするものである。
Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属
を含有するガラス板である特徴とするものである。
【００１１】本第３発明は、第１又は２発明において、
基板がその表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＰｔ
から選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の合
金で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜からな
る金属膜を有することを特徴とするものである。
基板がその表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＰｔ
から選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の合
金で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜からな
る金属膜を有することを特徴とするものである。
【００１２】本第４発明は、第１，２又は３発明におい
て、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半
導体薄膜としてＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 （０≦ｘ≦１）
膜を有することを特徴とするものである。
て、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半
導体薄膜としてＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 （０≦ｘ≦１）
膜を有することを特徴とするものである。
【００１３】本第５発明は、第１，２，３又は４発明に
おいて、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体
薄膜がＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングしたＣｕＡ
ｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜であることを特徴
とするものである。
おいて、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体
薄膜がＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングしたＣｕＡ
ｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜であることを特徴
とするものである。
【００１４】本第６発明は、第１，２，３，４又は５発
明において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半
導体薄膜の上に、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、ＩＩＩ
ｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成される単一層
膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝導の透明半導
体膜を有することを特徴とするものである。
明において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半
導体薄膜の上に、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、ＩＩＩ
ｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成される単一層
膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝導の透明半導
体膜を有することを特徴とするものである。
【００１５】本第７発明は、第１，２，３，４，５又は
６発明において、周期律表のＩＩＩｂ族元素がＡｌであ
ることを特徴とするものである。
６発明において、周期律表のＩＩＩｂ族元素がＡｌであ
ることを特徴とするものである。
【００１６】本第８発明は、透明絶縁性基板、ｎ型伝導
のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜及びｐ型伝導
のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜を順
次有するサブストレート型太陽電池において、ｎ型伝導
のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜としてＣｕＡ
ｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜を有することを特
徴とするスーパーストレート型太陽電池である。
のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜及びｐ型伝導
のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜を順
次有するサブストレート型太陽電池において、ｎ型伝導
のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜としてＣｕＡ
ｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜を有することを特
徴とするスーパーストレート型太陽電池である。
【００１７】本第９発明は、第８発明において、透明絶
縁基板が３００〜１５００ｎｍの波長域の光が透過する
光透過性のガラス板であることを特徴とするものであ
る。
縁基板が３００〜１５００ｎｍの波長域の光が透過する
光透過性のガラス板であることを特徴とするものであ
る。
【００１８】本第１０発明は、第８又は９発明におい
て、透明絶縁基板がその表面にＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、
又は、ＩＩＩｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成
される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝
導の透明半導体膜を有することを特徴とするものであ
る。
て、透明絶縁基板がその表面にＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、
又は、ＩＩＩｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成
される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝
導の透明半導体膜を有することを特徴とするものであ
る。
【００１９】本第１１発明は、第８，９又は１０発明に
おいて、周期律表のＩＩＩｂ族元素がＡｌであることを
特徴とするものである。
おいて、周期律表のＩＩＩｂ族元素がＡｌであることを
特徴とするものである。
【００２０】本第１２発明は、第８，９，１０又は１１
発明において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物
半導体薄膜がＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングした
ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜であること
を特徴とするものである。
発明において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物
半導体薄膜がＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングした
ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜であること
を特徴とするものである。
【００２１】本第１３発明は、第８，９，１０，１１又
は１２発明において、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜としてＣｕＩｎ1-x ＧａxＳ
ｅ2（０≦ｘ≦１）膜を有することを特徴とするもので
ある。
は１２発明において、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜としてＣｕＩｎ1-x ＧａxＳ
ｅ2（０≦ｘ≦１）膜を有することを特徴とするもので
ある。
【００２２】本第１４発明は、第８，９，１０，１１，
１２又は１３発明において、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコ
パイライト構造化合物半導体薄膜の上に、Ｍｏ、Ｃｒ、
Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＡｌから選ばれる１種の金属及び／
又は２種以上の金属の合金で構成される単一層膜あるい
はこれらの積層膜からなる金属膜を有することを特徴と
するものである。
１２又は１３発明において、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコ
パイライト構造化合物半導体薄膜の上に、Ｍｏ、Ｃｒ、
Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＡｌから選ばれる１種の金属及び／
又は２種以上の金属の合金で構成される単一層膜あるい
はこれらの積層膜からなる金属膜を有することを特徴と
するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施の形態
を示すサブストレート型太陽電池の断面図説明図であ
り、そして、図２は、本発明の他の一実施の形態を示す
スーパーストレート型太陽電池の断面図説明図である。
明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施の形態
を示すサブストレート型太陽電池の断面図説明図であ
り、そして、図２は、本発明の他の一実施の形態を示す
スーパーストレート型太陽電池の断面図説明図である。
【００２４】図１に示されているように、本発明のサブ
ストレート型太陽電池１０は、基板１、ｐ型伝導のＣＩ
Ｓ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜３及びＣｕ
Ａｌ（ＳxＳｅ1-x）2 膜（ｎ型伝導のカルコパイライト
構造化合物半導体薄膜）４を順次有している。基板１
は、例えば、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種の
アルカリ金属を含有するガラス板である。このような基
板１は、その表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＰ
ｔから選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の
合金で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜から
なる金属膜２を有している。ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコ
パイライト構造化合物半導体薄膜３は、例えば、従来の
ＣｕＩｎＳｅ2膜、ＣｕＩｎＳ2 膜、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａ
x）Ｓｅ2膜、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2膜、Ｃｕ（Ｉｎ
1-xＧａx）（ＳyＳｅ1-Y）2膜等であるが、好適には、
ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 膜である。ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ
1-x）2膜４は、Ｚｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングし
た膜であってもかまわない。そして、ＣｕＡｌ（ＳxＳ
ｅ1-x）2 膜４の上には、ｎ型伝導の透明半導体薄膜５
として、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、Ａｌ等のＩＩＩ
ｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成される単一層
膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝導の透明半導
体膜が設けられている。このサブストレート型太陽電池
１０は、ｎ型伝導の透明半導体薄膜５より受光する。
ストレート型太陽電池１０は、基板１、ｐ型伝導のＣＩ
Ｓ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜３及びＣｕ
Ａｌ（ＳxＳｅ1-x）2 膜（ｎ型伝導のカルコパイライト
構造化合物半導体薄膜）４を順次有している。基板１
は、例えば、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種の
アルカリ金属を含有するガラス板である。このような基
板１は、その表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＰ
ｔから選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の
合金で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜から
なる金属膜２を有している。ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコ
パイライト構造化合物半導体薄膜３は、例えば、従来の
ＣｕＩｎＳｅ2膜、ＣｕＩｎＳ2 膜、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａ
x）Ｓｅ2膜、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2膜、Ｃｕ（Ｉｎ
1-xＧａx）（ＳyＳｅ1-Y）2膜等であるが、好適には、
ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 膜である。ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ
1-x）2膜４は、Ｚｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングし
た膜であってもかまわない。そして、ＣｕＡｌ（ＳxＳ
ｅ1-x）2 膜４の上には、ｎ型伝導の透明半導体薄膜５
として、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、Ａｌ等のＩＩＩ
ｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成される単一層
膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝導の透明半導
体膜が設けられている。このサブストレート型太陽電池
１０は、ｎ型伝導の透明半導体薄膜５より受光する。
【００２５】図２に示されているように、本発明のスー
パーストレート型太陽電池２０は、透明絶縁性基板１
１、ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 膜（ｎ型伝導のカルコパ
イライト構造化合物半導体薄膜）１３及びｐ型伝導のＣ
ＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜１４を順
次有している。透明絶縁基板１１は、３００〜１５００
ｎｍの波長域の光が透過する光透過性のガラス板であ
る。このようなガラス板は、例えば、石英、ソーダライ
ムガラス及びボロシリケートガラスである。透明絶縁基
板１１は、その表面にＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、Ａ
ｌ等のＩＩＩｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成
される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝
導の透明半導体膜が設けられている。ＣｕＡｌ（ＳxＳ
ｅ1-x）2 膜１３は、Ｚｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピ
ングしたものであってもかまわない。ｐ型伝導のＣＩＳ
系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜１４は、例え
ば、従来のＣｕＩｎＳｅ2膜、ＣｕＩｎＳ2膜、Ｃｕ（Ｉ
ｎ1-xＧａx）Ｓｅ2 膜、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2膜、
Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）（ＳyＳｅ1-Y）2膜等であるが、
好適には、ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 膜である。ｐ型伝導
のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜１４
は、その上に、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＡｌか
ら選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の合金
で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなる
金属膜１５を有している。このスーパーストレート型太
陽電池２０は、透明絶縁基板１１より受光する。
パーストレート型太陽電池２０は、透明絶縁性基板１
１、ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 膜（ｎ型伝導のカルコパ
イライト構造化合物半導体薄膜）１３及びｐ型伝導のＣ
ＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜１４を順
次有している。透明絶縁基板１１は、３００〜１５００
ｎｍの波長域の光が透過する光透過性のガラス板であ
る。このようなガラス板は、例えば、石英、ソーダライ
ムガラス及びボロシリケートガラスである。透明絶縁基
板１１は、その表面にＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、Ａ
ｌ等のＩＩＩｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成
される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝
導の透明半導体膜が設けられている。ＣｕＡｌ（ＳxＳ
ｅ1-x）2 膜１３は、Ｚｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピ
ングしたものであってもかまわない。ｐ型伝導のＣＩＳ
系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜１４は、例え
ば、従来のＣｕＩｎＳｅ2膜、ＣｕＩｎＳ2膜、Ｃｕ（Ｉ
ｎ1-xＧａx）Ｓｅ2 膜、ＣｕＩｎ（ＳxＳｅ1-x）2膜、
Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）（ＳyＳｅ1-Y）2膜等であるが、
好適には、ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 膜である。ｐ型伝導
のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体薄膜１４
は、その上に、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びＡｌか
ら選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の合金
で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなる
金属膜１５を有している。このスーパーストレート型太
陽電池２０は、透明絶縁基板１１より受光する。
【００２６】本発明における「ＩＴＯ」は、酸化インジ
ウムスズ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2 ）を意味する。
ウムスズ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2 ）を意味する。
【００２７】
【実施例】（実施例１）本実施例を図１に基づいて説明
する。基板１としてソーダライムガラス板を準備した。
このソーダライムガラス板（１）の上にＭｏ膜（２）を
１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリングに
より成膜した。Ｍｏ膜は、太陽電池を作成した場合、ｐ
型伝導のカルコパイライト半導体薄膜とオーミック接触
を得ることができ、さらに、Ｓｅと反応し難い特性を有
している。このソーダライムガラス板（１）の上に膜厚
約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜（３）を真空度
１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ
の４元ソースから基板加熱温度５５０℃で同時蒸着法で
成膜した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分
析）により組成比（原子％）を測定したところ、Ｃｕ：
Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２４．５２：１９．８４：４．９
６：５０．６８であった。そして、ＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2
Ｓｅ2 膜（３）の上に膜厚約０．５μｍのＣｕＡｌＳｅ
2：Ｚｎ膜（４）を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ において
Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ及びＳｅの４元ソースから基板加熱温
度５００℃で同時蒸着法により成膜した。ここで、「：
Ｚｎ」は、Ｚｎがドーパントとして含有されていること
を表している（以下、本明細書においては、「：」はド
ーパントされていることを意味するものとする）。この
膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）により組成比
（原子％）を測定したところ、Ｚｎのドーパント量は約
１％あった。次に、ＣｕＡｌＳｅ2：Ｚｎ膜 （４）の上
に膜厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜（５）を、スパッタリ
ングでＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲッ
トから、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜し
てサブストレート型太陽電池１０とした。このようにし
て得られたサブストレート型太陽電池１０のソーラーシ
ミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2 の光照射下でのエ
ネルギー変換効率を測定したところ、そのエネルギー変
換効率は、７．５％であった。
する。基板１としてソーダライムガラス板を準備した。
このソーダライムガラス板（１）の上にＭｏ膜（２）を
１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリングに
より成膜した。Ｍｏ膜は、太陽電池を作成した場合、ｐ
型伝導のカルコパイライト半導体薄膜とオーミック接触
を得ることができ、さらに、Ｓｅと反応し難い特性を有
している。このソーダライムガラス板（１）の上に膜厚
約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜（３）を真空度
１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ
の４元ソースから基板加熱温度５５０℃で同時蒸着法で
成膜した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分
析）により組成比（原子％）を測定したところ、Ｃｕ：
Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２４．５２：１９．８４：４．９
６：５０．６８であった。そして、ＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2
Ｓｅ2 膜（３）の上に膜厚約０．５μｍのＣｕＡｌＳｅ
2：Ｚｎ膜（４）を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ において
Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ及びＳｅの４元ソースから基板加熱温
度５００℃で同時蒸着法により成膜した。ここで、「：
Ｚｎ」は、Ｚｎがドーパントとして含有されていること
を表している（以下、本明細書においては、「：」はド
ーパントされていることを意味するものとする）。この
膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）により組成比
（原子％）を測定したところ、Ｚｎのドーパント量は約
１％あった。次に、ＣｕＡｌＳｅ2：Ｚｎ膜 （４）の上
に膜厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜（５）を、スパッタリ
ングでＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲッ
トから、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜し
てサブストレート型太陽電池１０とした。このようにし
て得られたサブストレート型太陽電池１０のソーラーシ
ミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2 の光照射下でのエ
ネルギー変換効率を測定したところ、そのエネルギー変
換効率は、７．５％であった。
【００２８】（実施例２）基板としてソーダライムガラ
ス板を準備した。このソーダライムガラス板の上にＭｏ
膜を１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより成膜した。この基板上に膜厚約１．２μｍのＩ
ｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒにおいて
Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの３元ソースから基板加熱温度２０
０℃で同時蒸着法で成膜し、続いて、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ
膜を、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの３元ソースから基板加熱無
しで、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）が０．９５となるように、
同じく真空蒸着法により成膜して、積層膜とした。そし
て、この積層膜をＳｅ雰囲気中において５５０℃で１時
間加熱処理して膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ
2 膜を形成した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ
線分析）により組成比（原子％）を測定したところ、Ｃ
ｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２３．９５：１９．８０：４．
９５：５１．３０であった。次に、このＣｕＩｎ0.8Ｇ
ａ0.2Ｓｅ2 膜の上に膜厚約０．５μｍのＣｕＡｌＳｅ
Ｓ膜を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ａｌ、
Ｓｅ及びＳの４元ソースから基板加熱温度５００℃で同
時蒸着法により成膜した後、塩素（Ｃｌ）を注入して完
全なｎ型半導体膜とした。さらに、このＣｕＡｌＳｅＳ
膜の上に膜厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜を、スパッタリ
ングでＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲッ
トから、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜し
てサブストレート型太陽電池とした。このようにして得
られたサブストレート型太陽電池のソーラーシミュレー
ターによる０．１Ｗ／ｃｍ2 の光照射下でのエネルギー
変換効率を測定したところ、そのエネルギー変換効率
は、７．７％であった。
ス板を準備した。このソーダライムガラス板の上にＭｏ
膜を１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより成膜した。この基板上に膜厚約１．２μｍのＩ
ｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒにおいて
Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの３元ソースから基板加熱温度２０
０℃で同時蒸着法で成膜し、続いて、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ
膜を、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの３元ソースから基板加熱無
しで、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）が０．９５となるように、
同じく真空蒸着法により成膜して、積層膜とした。そし
て、この積層膜をＳｅ雰囲気中において５５０℃で１時
間加熱処理して膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ
2 膜を形成した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ
線分析）により組成比（原子％）を測定したところ、Ｃ
ｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２３．９５：１９．８０：４．
９５：５１．３０であった。次に、このＣｕＩｎ0.8Ｇ
ａ0.2Ｓｅ2 膜の上に膜厚約０．５μｍのＣｕＡｌＳｅ
Ｓ膜を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ａｌ、
Ｓｅ及びＳの４元ソースから基板加熱温度５００℃で同
時蒸着法により成膜した後、塩素（Ｃｌ）を注入して完
全なｎ型半導体膜とした。さらに、このＣｕＡｌＳｅＳ
膜の上に膜厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜を、スパッタリ
ングでＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲッ
トから、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜し
てサブストレート型太陽電池とした。このようにして得
られたサブストレート型太陽電池のソーラーシミュレー
ターによる０．１Ｗ／ｃｍ2 の光照射下でのエネルギー
変換効率を測定したところ、そのエネルギー変換効率
は、７．７％であった。
【００２９】（実施例３）本実施例を図２に基づいて説
明する。透明絶縁基板１１としてソーダラムガラス板を
準備した。このソーダラムガラス（１１）の上に膜厚約
１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜（１２）を、スパッタリングで
ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲットか
ら、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜した。
この膜ＺｎＯ：Ａｌ膜（１２）の上に膜厚約０．３μｍ
のＣｕＡｌＳｅ2：Ｚｎ膜（１３）を真空度１×１０-5
Ｔｏｒｒ においてＣｕ、Ｚｎ、Ａｌ及びＳｅの４元ソ
ースから基板加熱温度５００℃で同時蒸着法により成膜
した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）に
より組成比（原子％）を測定したところ、Ｚｎのドーパ
ント量は約１％あった。このＣｕＡｌＳｅ2：Ｚｎ膜
（１３）の上に膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ
2膜（１４）を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣ
ｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの４元ソースから基板加熱温度
４５０℃で同時蒸着法で成膜した。この膜をＥＤＸ（エ
ネルギー分散型Ｘ線分析）により組成比（原子％）を測
定したところ、Ｃｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２４．５０：
１９．８５：４．９５：５０．７０であった。次に、こ
のＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜（１４）上に膜厚約１μ
ｍのＭｏ膜１５をＤＣマグネトロンスパッタリングによ
り成膜してスーパーストレー型太陽電池２０とした。こ
のようにして得られたサブストレート型太陽電池２０の
ソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2 の光照
射下でのエネルギー変換効率を測定したところ、そのエ
ネルギー変換効率は、６．４％であった。
明する。透明絶縁基板１１としてソーダラムガラス板を
準備した。このソーダラムガラス（１１）の上に膜厚約
１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜（１２）を、スパッタリングで
ＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲットか
ら、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜した。
この膜ＺｎＯ：Ａｌ膜（１２）の上に膜厚約０．３μｍ
のＣｕＡｌＳｅ2：Ｚｎ膜（１３）を真空度１×１０-5
Ｔｏｒｒ においてＣｕ、Ｚｎ、Ａｌ及びＳｅの４元ソ
ースから基板加熱温度５００℃で同時蒸着法により成膜
した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）に
より組成比（原子％）を測定したところ、Ｚｎのドーパ
ント量は約１％あった。このＣｕＡｌＳｅ2：Ｚｎ膜
（１３）の上に膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ
2膜（１４）を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣ
ｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの４元ソースから基板加熱温度
４５０℃で同時蒸着法で成膜した。この膜をＥＤＸ（エ
ネルギー分散型Ｘ線分析）により組成比（原子％）を測
定したところ、Ｃｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２４．５０：
１９．８５：４．９５：５０．７０であった。次に、こ
のＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜（１４）上に膜厚約１μ
ｍのＭｏ膜１５をＤＣマグネトロンスパッタリングによ
り成膜してスーパーストレー型太陽電池２０とした。こ
のようにして得られたサブストレート型太陽電池２０の
ソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2 の光照
射下でのエネルギー変換効率を測定したところ、そのエ
ネルギー変換効率は、６．４％であった。
【００３０】（実施例４）透明絶縁基板としてポリシリ
ケートガラス板を準備した。このポリシリケートガラス
板の上に膜厚約１μｍのＩＴＯ膜をＩＴＯターゲットか
らＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜した。そ
して、このＩＴＯ膜の上に膜厚約０．５μｍのＣｕＡｌ
ＳｅＳ膜を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ａ
ｌ、Ｓｅ及びＳの４元ソースから基板加熱温度５００℃
で同時蒸着法により成膜した後、塩素（Ｃｌ）を注入し
て完全なｎ型半導体膜とした。次に、このＣｕＡｌＳｅ
Ｓ膜の上に膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜
を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ
及びＳｅの４元ソースから基板加熱温度４５０℃で同時
蒸着法で成膜した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型
Ｘ線分析）により組成比（原子％）を測定したところ、
Ｃｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２４．５４：１９．８４：
４．９６：５０．５６であった。さらに、このＣｕＩｎ
0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2膜上に膜厚約１μｍのＡｌ膜を真空蒸
着法により成膜してスーパーストレート型太陽電池とし
た。このようにして得られたスーパーストレート型太陽
電池のソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2
の光照射下でのエネルギー変換効率を測定したところ、
そのエネルギー変換効率は、６．７％であった。
ケートガラス板を準備した。このポリシリケートガラス
板の上に膜厚約１μｍのＩＴＯ膜をＩＴＯターゲットか
らＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜した。そ
して、このＩＴＯ膜の上に膜厚約０．５μｍのＣｕＡｌ
ＳｅＳ膜を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ａ
ｌ、Ｓｅ及びＳの４元ソースから基板加熱温度５００℃
で同時蒸着法により成膜した後、塩素（Ｃｌ）を注入し
て完全なｎ型半導体膜とした。次に、このＣｕＡｌＳｅ
Ｓ膜の上に膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜
を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ
及びＳｅの４元ソースから基板加熱温度４５０℃で同時
蒸着法で成膜した。この膜をＥＤＸ（エネルギー分散型
Ｘ線分析）により組成比（原子％）を測定したところ、
Ｃｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２４．５４：１９．８４：
４．９６：５０．５６であった。さらに、このＣｕＩｎ
0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2膜上に膜厚約１μｍのＡｌ膜を真空蒸
着法により成膜してスーパーストレート型太陽電池とし
た。このようにして得られたスーパーストレート型太陽
電池のソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2
の光照射下でのエネルギー変換効率を測定したところ、
そのエネルギー変換効率は、６．７％であった。
【００３１】（比較例１）基板としてソーダライムガラ
ス板を準備した。このソーダライムガラス板の上にＭｏ
膜を１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより成膜した。そして、この基板上に膜厚約２μｍ
のＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜を真空度１×１０-5Ｔｏ
ｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの４元ソースか
ら基板加熱温度５５０℃で同時蒸着法により成膜した。
次に、このＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ 2膜 の上に膜厚約
０．５μｍの硫化カドミウム（ＣｄＳ）膜を真空度１×
１０-5Ｔｏｒｒにおいて基板加熱温度５００℃で成膜し
てｎ型半導体膜とした。さらに、このＣｄＳ膜の上に膜
厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜を、スパッタリングでＺｎ
ＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲットから、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリングにより成膜してサブスト
レート型太陽電池とした。このようにして得られたサブ
ストレート型太陽電池のソーラーシミュレーターによる
０．１Ｗ／ｃｍ2の光照射下でのエネルギー変換効率を
測定したところ、そのエネルギー変換効率は、６．４％
であった。
ス板を準備した。このソーダライムガラス板の上にＭｏ
膜を１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより成膜した。そして、この基板上に膜厚約２μｍ
のＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜を真空度１×１０-5Ｔｏ
ｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの４元ソースか
ら基板加熱温度５５０℃で同時蒸着法により成膜した。
次に、このＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ 2膜 の上に膜厚約
０．５μｍの硫化カドミウム（ＣｄＳ）膜を真空度１×
１０-5Ｔｏｒｒにおいて基板加熱温度５００℃で成膜し
てｎ型半導体膜とした。さらに、このＣｄＳ膜の上に膜
厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜を、スパッタリングでＺｎ
ＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲットから、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリングにより成膜してサブスト
レート型太陽電池とした。このようにして得られたサブ
ストレート型太陽電池のソーラーシミュレーターによる
０．１Ｗ／ｃｍ2の光照射下でのエネルギー変換効率を
測定したところ、そのエネルギー変換効率は、６．４％
であった。
【００３２】（比較例２）基板としてソーダライムガラ
ス板を準備した。このソーダライムガラス板の上にＭｏ
膜を１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより成膜した。そして、この基板上に膜厚約２μｍ
のＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜を真空度１×１０-5Ｔｏ
ｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの４元ソースか
ら基板加熱温度５５０℃で同時蒸着法により成膜した。
次に、このＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ 2膜 の上に膜厚約
０．４μｍのＣｄＳ膜を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒにお
いて基板加熱温度２００℃で成膜してｎ型半導体膜とし
た。さらに、このＣｄＳ膜の上に膜厚約１μｍのＺｎ
Ｏ：Ａｌ膜を、スパッタリングでＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２
重量％ドープしたターゲットから、ＤＣマグネトロンス
パッタリングにより成膜してサブストレート型太陽電池
とした。このようにして得られたサブストレート型太陽
電池のソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2
の光照射下でのエネルギー変換効率を測定したところ、
そのエネルギー変換効率は、６．４％であった。
ス板を準備した。このソーダライムガラス板の上にＭｏ
膜を１μｍ程度の厚さにＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより成膜した。そして、この基板上に膜厚約２μｍ
のＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ2 膜を真空度１×１０-5Ｔｏ
ｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの４元ソースか
ら基板加熱温度５５０℃で同時蒸着法により成膜した。
次に、このＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ 2膜 の上に膜厚約
０．４μｍのＣｄＳ膜を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒにお
いて基板加熱温度２００℃で成膜してｎ型半導体膜とし
た。さらに、このＣｄＳ膜の上に膜厚約１μｍのＺｎ
Ｏ：Ａｌ膜を、スパッタリングでＺｎＯにＡｌ2Ｏ3を２
重量％ドープしたターゲットから、ＤＣマグネトロンス
パッタリングにより成膜してサブストレート型太陽電池
とした。このようにして得られたサブストレート型太陽
電池のソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ／ｃｍ2
の光照射下でのエネルギー変換効率を測定したところ、
そのエネルギー変換効率は、６．４％であった。
【００３３】（比較例３）透明絶縁基板としてソーダラ
ムガラス板を準備した。このソーダラムガラスの上に膜
厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜を、スパッタリングでＺｎ
ＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲットから、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリングにより成膜した。そし
て、この膜ＺｎＯ：Ａｌ膜の上に膜厚約０．３μｍのＣ
ｄＳ膜を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒにおいて基板加熱温
度２００℃で成膜してｎ型半導体膜とした。次に、この
ＳｅＳ膜の上に膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ
2 膜を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、
Ｇａ及びＳｅの４元ソースから基板加熱温度３８０℃で
同時蒸着法で成膜した。さらに、このＣｕＩｎ0.8 Ｇａ
0.2Ｓｅ2膜上に膜厚約１μｍのＭｏ膜をＤＣマグネトロ
ンスパッタリングにより成膜してスーパーストレート型
太陽電池とした。このようにして得られたサブストレー
ト型太陽電池のソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ
／ｃｍ2 の光照射下でのエネルギー変換効率を測定した
ところ、そのエネルギー変換効率は、５．５％であっ
た。
ムガラス板を準備した。このソーダラムガラスの上に膜
厚約１μｍのＺｎＯ：Ａｌ膜を、スパッタリングでＺｎ
ＯにＡｌ2Ｏ3を２重量％ドープしたターゲットから、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリングにより成膜した。そし
て、この膜ＺｎＯ：Ａｌ膜の上に膜厚約０．３μｍのＣ
ｄＳ膜を真空度１×１０-5Ｔｏｒｒにおいて基板加熱温
度２００℃で成膜してｎ型半導体膜とした。次に、この
ＳｅＳ膜の上に膜厚約２μｍのＣｕＩｎ0.8Ｇａ0.2Ｓｅ
2 膜を真空度１×１０-5ＴｏｒｒにおいてＣｕ、Ｉｎ、
Ｇａ及びＳｅの４元ソースから基板加熱温度３８０℃で
同時蒸着法で成膜した。さらに、このＣｕＩｎ0.8 Ｇａ
0.2Ｓｅ2膜上に膜厚約１μｍのＭｏ膜をＤＣマグネトロ
ンスパッタリングにより成膜してスーパーストレート型
太陽電池とした。このようにして得られたサブストレー
ト型太陽電池のソーラーシミュレーターによる０．１Ｗ
／ｃｍ2 の光照射下でのエネルギー変換効率を測定した
ところ、そのエネルギー変換効率は、５．５％であっ
た。
【００３４】以上、実施例１〜３及び比較例１〜３によ
れば次のことがわかる。実施例１，２によって得られた
サブストレート型太陽電池は、ｎ型半導体膜として、従
来のＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜に代えて、ＣｕＡｌＳｅ
2：Ｚｎ 膜又はＣｕＡｌＳｅＳ膜を用いたものに相当す
るが、そのエネルギー変換効率は、比較例１によって得
られたサブストレート型太陽電池エネルギー変換効率を
わずかに上回っており、そして、比較例２によって得ら
れたサブストレート型太陽電池エネルギー変換効率より
１％程度上回っている。そして、実施例３，４によって
得られたスーパートレート型太陽電池は、そのエネルギ
ー変換効率が比較例３によって得られたスーパーストレ
ート型太陽電池よりも１％程度上回っている。
れば次のことがわかる。実施例１，２によって得られた
サブストレート型太陽電池は、ｎ型半導体膜として、従
来のＣｄＳ膜又はＣｄＺｎＳ膜に代えて、ＣｕＡｌＳｅ
2：Ｚｎ 膜又はＣｕＡｌＳｅＳ膜を用いたものに相当す
るが、そのエネルギー変換効率は、比較例１によって得
られたサブストレート型太陽電池エネルギー変換効率を
わずかに上回っており、そして、比較例２によって得ら
れたサブストレート型太陽電池エネルギー変換効率より
１％程度上回っている。そして、実施例３，４によって
得られたスーパートレート型太陽電池は、そのエネルギ
ー変換効率が比較例３によって得られたスーパーストレ
ート型太陽電池よりも１％程度上回っている。
【００３５】以下、本発明の作用を記載すると次のとお
りとなる。 （１）本第１，８発明について ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜とし
て有するＣｕＡｌ（Ｓ xＳｅ1-x）2 膜は、Ｃｄを有して
いないので、万が一破損しても、人、環境に対して無害
であり、また、ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 は、そのバン
ドギャップエネルギーがＣｄＳ及びＣｄＺｎＳのバンド
ギャップエネルギーとほぼ同じであるので、それを有す
る太陽電池のエネルギー変換効率もＣｄＳ又はＣｄＺｎ
Ｓ有する太陽電池のエネルギー変換効率とほとんど変わ
らない程度に高い。
りとなる。 （１）本第１，８発明について ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物半導体薄膜とし
て有するＣｕＡｌ（Ｓ xＳｅ1-x）2 膜は、Ｃｄを有して
いないので、万が一破損しても、人、環境に対して無害
であり、また、ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 は、そのバン
ドギャップエネルギーがＣｄＳ及びＣｄＺｎＳのバンド
ギャップエネルギーとほぼ同じであるので、それを有す
る太陽電池のエネルギー変換効率もＣｄＳ又はＣｄＺｎ
Ｓ有する太陽電池のエネルギー変換効率とほとんど変わ
らない程度に高い。
【００３６】（２）本第２発明について 基板がＮａ及びＫから選ばれる少なくとも１種のアルカ
リ金属を含有するガラス板であるので、光吸収層のＣｕ
Ｉｎ1-xＧａxＳｅ2 膜を形成する際に、ガラス板中のＮ
ａ、Ｋ等のアルカリ金属成分が金属層を通り抜けてＣｕ
Ｉｎ1-xＧａxＳｅ2 膜へ侵入する。このアルカリ金属に
よるドーピングにより、該膜中のキャリア濃度が増加
し、太陽電池の特性の１つである開放端電圧が向上す
る。
リ金属を含有するガラス板であるので、光吸収層のＣｕ
Ｉｎ1-xＧａxＳｅ2 膜を形成する際に、ガラス板中のＮ
ａ、Ｋ等のアルカリ金属成分が金属層を通り抜けてＣｕ
Ｉｎ1-xＧａxＳｅ2 膜へ侵入する。このアルカリ金属に
よるドーピングにより、該膜中のキャリア濃度が増加
し、太陽電池の特性の１つである開放端電圧が向上す
る。
【００３７】（３）本第３，１４発明について 基板の表面のＭｏ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ及びＰｔから
選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の合金で
構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなる金
属膜は、それらの金属の仕事関数が比較的大きい（４．
３〜５．６ｅＶ）ので、その上に形成されるされること
になるｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物
半導体薄膜とオーミックコンタクトを取りやすくなる。
また、これらの金属は、Ｓｅと反応しにくいため、Ｓｅ
蒸気中で４００〜４５０℃程度の高温にさらされても、
剥離してしまうことはない。
選ばれる１種の金属及び／又は２種以上の金属の合金で
構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜からなる金
属膜は、それらの金属の仕事関数が比較的大きい（４．
３〜５．６ｅＶ）ので、その上に形成されるされること
になるｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物
半導体薄膜とオーミックコンタクトを取りやすくなる。
また、これらの金属は、Ｓｅと反応しにくいため、Ｓｅ
蒸気中で４００〜４５０℃程度の高温にさらされても、
剥離してしまうことはない。
【００３８】（４）本第４，１３発明について ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構造化合物半導体
薄膜であるＣｕＩｎ1- xＧａxＳｅ2 膜は、Ｇａが添加さ
れているので、バンドギャップエネルギーが大きくな
り、そのために、この膜を有する太陽電池は、そのエネ
ルギー変換効率が高くなる。
薄膜であるＣｕＩｎ1- xＧａxＳｅ2 膜は、Ｇａが添加さ
れているので、バンドギャップエネルギーが大きくな
り、そのために、この膜を有する太陽電池は、そのエネ
ルギー変換効率が高くなる。
【００３９】（５）本第５，１２発明について Ｚｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングすることによっ
て、ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1 -x）2 膜をｎ型の半導体膜とす
る。
て、ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1 -x）2 膜をｎ型の半導体膜とす
る。
【００４０】（６）第６，７，１０，１１発明について ＩＩＩｂ族元素をＺｎＯ膜中にドープすることによっ
て、ＺｎＯ膜は、ｎ型伝導で低抵抗な性質を有するもの
となる。Ａｌは、他のＩＩＩｂ族元素と比べると、ドー
プしたＺｎＯ膜の抵抗率が小さく、また、その光透過特
性も良いために、最も適している。
て、ＺｎＯ膜は、ｎ型伝導で低抵抗な性質を有するもの
となる。Ａｌは、他のＩＩＩｂ族元素と比べると、ドー
プしたＺｎＯ膜の抵抗率が小さく、また、その光透過特
性も良いために、最も適している。
【００４１】
【発明の効果】人、環境に対して無害なｎ型伝導のカル
コパイライト構造化合物半導体薄膜を有する太陽電池を
エネルギー変換効率を落とさずに低コストで提供する。
コパイライト構造化合物半導体薄膜を有する太陽電池を
エネルギー変換効率を落とさずに低コストで提供する。
【図１】本発明の一実施の形態を示すサブストレート型
太陽電池の断面図説明図である。
太陽電池の断面図説明図である。
【図２】本発明の他の一実施の形態を示すスーパースト
レート型太陽電池の断面図説明図である。
レート型太陽電池の断面図説明図である。
【図３】従来のサブストレート型太陽電池の断面説明図
である。
である。
【図４】従来のスーパーストレート型太陽電池の断面説
明図である。
明図である。
１ 基板 ２，１５ 金属膜 ３，１４ ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構造化
合物半導体薄膜 ４，１３ ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 膜（ｎ型伝導のカ
ルコパイライト構造化合物半導体薄膜） ５，１２ ｎ型伝導の透明半導体薄膜 １１ 透明絶縁基板
合物半導体薄膜 ４，１３ ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 膜（ｎ型伝導のカ
ルコパイライト構造化合物半導体薄膜） ５，１２ ｎ型伝導の透明半導体薄膜 １１ 透明絶縁基板
Claims (14)
- 【請求項１】 基板、ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜及びｎ型伝導のカルコパイラ
イト構造化合物半導体薄膜を順次有するサブストレート
型太陽電池において、ｎ型伝導のカルコパイライト構造
化合物半導体薄膜としてＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０
≦ｘ≦１）膜を有することを特徴とするサブストレート
型太陽電池。 - 【請求項２】 基板がＮａ及びＫから選ばれる少なくと
も１種のアルカリ金属を含有するガラス板である特徴と
する請求項１記載のサブストレート型太陽電池。 - 【請求項３】 基板がその表面にＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ、
Ｗ、Ｔｉ及びＰｔから選ばれる１種の金属及び／又は２
種以上の金属の合金で構成される単一層膜あるいはこれ
らの積層膜からなる金属膜を有することを特徴とする請
求項１又は２記載のサブストレート型太陽電池。 - 【請求項４】 ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト構
造化合物半導体薄膜としてＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2 （０
≦ｘ≦１）膜を有することを特徴とする請求項１，２又
は３記載のサブストレート型太陽電池。 - 【請求項５】 ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物
半導体薄膜がＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングした
ＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜であること
を特徴とする請求項１，２，３又は４記載のサブストレ
ート型太陽電池。 - 【請求項６】 ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合物
半導体薄膜の上に、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2 膜、又は、ＩＩ
Ｉｂ族元素をドーピングしたＺｎＯ膜で構成される単一
層膜あるいはこれらの積層膜からなるｎ型伝導の透明半
導体膜を有することを特徴とする請求項１，２，３，４
又は５記載のサブストレート型太陽電池。 - 【請求項７】 周期律表のＩＩＩｂ族元素がＡｌである
ことを特徴とする請求項６記載のサブストレート型太陽
電池。 - 【請求項８】 透明絶縁性基板、ｎ型伝導のカルコパイ
ライト構造化合物半導体薄膜及びｐ型伝導のＣＩＳ系カ
ルコパイライト構造化合物半導体薄膜を順次有するサブ
ストレート型太陽電池において、ｎ型伝導のカルコパイ
ライト構造化合物半導体薄膜としてＣｕＡｌ（ＳxＳｅ
1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜を有することを特徴とするス
ーパーストレート型太陽電池。 - 【請求項９】 透明絶縁基板が３００〜１５００ｎｍの
波長域の光が透過する光透過性のガラス板であることを
特徴とする請求項８記載のスーパーストレート型太陽電
池。 - 【請求項１０】 透明絶縁基板がその表面にＩＴＯ膜、
ＳｎＯ2 膜、又は、ＩＩＩｂ族元素をドーピングしたＺ
ｎＯ膜で構成される単一層膜あるいはこれらの積層膜か
らなるｎ型伝導の透明半導体膜を有することを特徴とす
る請求項８又は９記載のスーパーストレート型太陽電
池。 - 【請求項１１】 周期律表のＩＩＩｂ族元素がＡｌであ
ることを特徴とする請求項８，９又は１０記載のサブス
トレート型太陽電池。 - 【請求項１２】 ｎ型伝導のカルコパイライト構造化合
物半導体薄膜がＺｎ又はＶＩＩｂ族元素をドーピングし
たＣｕＡｌ（ＳxＳｅ1-x）2 （０≦ｘ≦１）膜であるこ
とを特徴とする請求項８，９，１０又は１１記載のスー
パーストレート型太陽電池。 - 【請求項１３】 ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト
構造化合物半導体薄膜としてＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2
（０≦ｘ≦１）膜を有することを特徴とする請求項８，
９，１０，１１又は１２記載のスーパーストレート型太
陽電池。 - 【請求項１４】 ｐ型伝導のＣＩＳ系カルコパイライト
構造化合物半導体薄膜の上に、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、
Ｔｉ及びＡｌから選ばれる１種の金属及び／又は２種以
上の金属の合金で構成される単一層膜あるいはこれらの
積層膜からなる金属膜を有することを特徴とする請求項
８，９，１０，１１，１２又は１３記載のスーパースト
レート型太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099498A JPH11298016A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099498A JPH11298016A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298016A true JPH11298016A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14248962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10099498A Withdrawn JPH11298016A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11298016A (ja) |
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-04-10 JP JP10099498A patent/JPH11298016A/ja not_active Withdrawn
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