JP2975693B2 - カルコパイライト型化合物薄膜の製造方法 - Google Patents
カルコパイライト型化合物薄膜の製造方法Info
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- JP2975693B2 JP2975693B2 JP3013631A JP1363191A JP2975693B2 JP 2975693 B2 JP2975693 B2 JP 2975693B2 JP 3013631 A JP3013631 A JP 3013631A JP 1363191 A JP1363191 A JP 1363191A JP 2975693 B2 JP2975693 B2 JP 2975693B2
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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
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばCdＳ膜との接合
よりなる薄膜太陽電池の材料として用いられる、ＸInＹ
2 なる化学式をもち、ＸがAgあるいはCuであり、ＹがSe
あるいはＳであるカルコパイライト型化合物薄膜の製造
方法に関する。
よりなる薄膜太陽電池の材料として用いられる、ＸInＹ
2 なる化学式をもち、ＸがAgあるいはCuであり、ＹがSe
あるいはＳであるカルコパイライト型化合物薄膜の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｉ−III −ＶI 2 族の組成をもつカルコ
パイライト型化合物、特にCuInSe2 , CuInSe, AgInＳ2
は、光学バンドギャップが1.0 〜1.8eV の範囲にあり、
バンドギャップ1.7 eVのシリコンと異なる光学バンドギ
ャップを有するものが得られるため、その利用が期待さ
れている。近年、薄膜形成技術の進展により、薄膜太陽
電池素子材料としてのこれらの物質は一層注目されてい
る。例えばCuInSe2 は、その光学バンドギャップが約１
eVであって直接遷移形の帯構造を持ち、ｐおよびｎ型の
導電性を示す。また、バンドギャップ2.4 eVのCdＳとは
格子の不整合も１％程度であり、従ってｎ型CdＳを窓層
材料として用いたｐ型CuInSe2 のヘテロ接合で高効率太
陽電池が得られる可能性があることから、近年その研
究, 開発が盛んに進められている。また、CuInＳ2 とCd
S とのヘテロ接合を用いた薄膜太陽電池も研究されてお
り、さらにバンドギャップの広いAgInSe2 , AgInＳも発
光素子用材料として注目されている。ここで、CuInSe2
を例にとりカルコパイライト系化合物薄膜の製造方法の
従来技術について説明する。一つの方法は、基板上にス
パッタリングによりCu, Inの順に積層し、セレン含有雰
囲気中で約 400℃に加熱してCuInSe2 薄膜を得る方法で
ある。以下この方法を気相セレン化方法と記す。あるい
は、基板上に蒸着あるいはスパッタリングによりCu, I
n, Seを積層し、不活性気体中で約 400℃に加熱処理す
ることによってCuInSe2 薄膜を得る方法もある。以下こ
の方法を固相セレン化方法と記す。両方法とも、大面積
化やインライン化が容易で工業上注目されている。その
インライン化の例として図２(a) 〜(f) に示されるよう
な気相セレン化方法を用いた特開昭62−20381 により公
知のCuInSe2 薄膜太陽電池の作成プロセスがある。すな
わち、ガラス板上にCr, Moをコートした基板１ (同図
(a))上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により同
一真空中でCu膜２ (同図(b)), In膜３ (同図(c))を順次
室温で形成した後、Arで希釈されたSe, 例えば３％〜15
％Ｈ2 Seを含有するガス中にて400 ℃数時間加熱するこ
とにより、CuInSe2 薄膜４を形成する (同図(d))。そし
て、その上にｎ型CdＳ膜５ (同図(e))、ZnＯからなる透
明電極６ (同図(f))を順次積層する。
パイライト型化合物、特にCuInSe2 , CuInSe, AgInＳ2
は、光学バンドギャップが1.0 〜1.8eV の範囲にあり、
バンドギャップ1.7 eVのシリコンと異なる光学バンドギ
ャップを有するものが得られるため、その利用が期待さ
れている。近年、薄膜形成技術の進展により、薄膜太陽
電池素子材料としてのこれらの物質は一層注目されてい
る。例えばCuInSe2 は、その光学バンドギャップが約１
eVであって直接遷移形の帯構造を持ち、ｐおよびｎ型の
導電性を示す。また、バンドギャップ2.4 eVのCdＳとは
格子の不整合も１％程度であり、従ってｎ型CdＳを窓層
材料として用いたｐ型CuInSe2 のヘテロ接合で高効率太
陽電池が得られる可能性があることから、近年その研
究, 開発が盛んに進められている。また、CuInＳ2 とCd
S とのヘテロ接合を用いた薄膜太陽電池も研究されてお
り、さらにバンドギャップの広いAgInSe2 , AgInＳも発
光素子用材料として注目されている。ここで、CuInSe2
を例にとりカルコパイライト系化合物薄膜の製造方法の
従来技術について説明する。一つの方法は、基板上にス
パッタリングによりCu, Inの順に積層し、セレン含有雰
囲気中で約 400℃に加熱してCuInSe2 薄膜を得る方法で
ある。以下この方法を気相セレン化方法と記す。あるい
は、基板上に蒸着あるいはスパッタリングによりCu, I
n, Seを積層し、不活性気体中で約 400℃に加熱処理す
ることによってCuInSe2 薄膜を得る方法もある。以下こ
の方法を固相セレン化方法と記す。両方法とも、大面積
化やインライン化が容易で工業上注目されている。その
インライン化の例として図２(a) 〜(f) に示されるよう
な気相セレン化方法を用いた特開昭62−20381 により公
知のCuInSe2 薄膜太陽電池の作成プロセスがある。すな
わち、ガラス板上にCr, Moをコートした基板１ (同図
(a))上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により同
一真空中でCu膜２ (同図(b)), In膜３ (同図(c))を順次
室温で形成した後、Arで希釈されたSe, 例えば３％〜15
％Ｈ2 Seを含有するガス中にて400 ℃数時間加熱するこ
とにより、CuInSe2 薄膜４を形成する (同図(d))。そし
て、その上にｎ型CdＳ膜５ (同図(e))、ZnＯからなる透
明電極６ (同図(f))を順次積層する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図２に示した気相セレ
ン化方法でも、また固相セレン化方法でも、蒸着法ある
いはスパッタリング法によってCu, In等の金属膜の形成
を行う場合、それぞれの膜が基板上に一様に形成される
必要がある。Cuについては室温で成膜を行っても均一に
膜が形成されるが、Inは融点が156.4 ℃と低いことか
ら、室温で成膜を行うと、成膜時の温度上昇により基板
上に円形の島状の膜厚の厚い部分が生じ、結果として形
成されるCuInSe2 膜は粒径の不揃いにより表面が凹凸に
なり、太陽電池にしたときの接合面が十分に形成でき
ず、短絡が大きくなり、またIn組成も不均一になるの
で、良好な太陽電池特性が得られないという問題があっ
た。これに対し、基板を液体窒素を用いて−173 ℃迄冷
却する方法がH.DittrichらによりProc. 9th E.C.Photov
oltaic Solar Energy Conf (Freiburg, 1989年) pp.163
〜166 に報告されている。しかし、蒸着装置あるいはス
パッタリング装置の基板支持体を液体窒素で冷却するこ
とは、液体窒素の使用量や構造上の点で問題があり、工
業化には適さない。
ン化方法でも、また固相セレン化方法でも、蒸着法ある
いはスパッタリング法によってCu, In等の金属膜の形成
を行う場合、それぞれの膜が基板上に一様に形成される
必要がある。Cuについては室温で成膜を行っても均一に
膜が形成されるが、Inは融点が156.4 ℃と低いことか
ら、室温で成膜を行うと、成膜時の温度上昇により基板
上に円形の島状の膜厚の厚い部分が生じ、結果として形
成されるCuInSe2 膜は粒径の不揃いにより表面が凹凸に
なり、太陽電池にしたときの接合面が十分に形成でき
ず、短絡が大きくなり、またIn組成も不均一になるの
で、良好な太陽電池特性が得られないという問題があっ
た。これに対し、基板を液体窒素を用いて−173 ℃迄冷
却する方法がH.DittrichらによりProc. 9th E.C.Photov
oltaic Solar Energy Conf (Freiburg, 1989年) pp.163
〜166 に報告されている。しかし、蒸着装置あるいはス
パッタリング装置の基板支持体を液体窒素で冷却するこ
とは、液体窒素の使用量や構造上の点で問題があり、工
業化には適さない。
【０００４】本発明の目的は、上記の問題を解決し、表
面に凹凸のないＸInＹ2 化学式をもつ均一な特性のカル
コパイライト型化合物薄膜の工業化に適した製造方法を
提供することにある。
面に凹凸のないＸInＹ2 化学式をもつ均一な特性のカル
コパイライト型化合物薄膜の工業化に適した製造方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ＸInＹ2 なる化学式をもち、ＸがAgあ
るいはCuであり、ＹがSeあるいはＳであるカルコパイラ
イト型化合物からなる薄膜を基板上にＸ元素およびInの
膜を積層後、Ｙ元素を含む雰囲気中で加熱して製造する
に際し、Inの成膜時に基板を−100 ℃ないし−20℃の温
度に保持するものとする。または、Inの成膜時に基板を
Inの融点以上で600 ℃以下の温度に保持するか、あるい
はＸ元素およびInの膜を積層後、基板をInの融点以上で
600 ℃以下の温度に加熱するものとする。さらに本発明
は、上記のカルコパイライト型化合物からなる薄膜を基
板上に、Ｘ元素, InおよびＹ元素の膜を積層後加熱して
製造するに際し、In成膜時に基板を−100 ℃ないし−20
℃の温度に保持するか、またはInの成膜時に基板をInの
融点以上で600 ℃以下の温度に保持するか、あるいは基
板上に、Ｘ元素, Inの膜を積層後、Ｙ元素の膜の積層前
に基板をInの融点以上で600 ℃以下の温度に加熱するも
のとする。
めに、本発明は、ＸInＹ2 なる化学式をもち、ＸがAgあ
るいはCuであり、ＹがSeあるいはＳであるカルコパイラ
イト型化合物からなる薄膜を基板上にＸ元素およびInの
膜を積層後、Ｙ元素を含む雰囲気中で加熱して製造する
に際し、Inの成膜時に基板を−100 ℃ないし−20℃の温
度に保持するものとする。または、Inの成膜時に基板を
Inの融点以上で600 ℃以下の温度に保持するか、あるい
はＸ元素およびInの膜を積層後、基板をInの融点以上で
600 ℃以下の温度に加熱するものとする。さらに本発明
は、上記のカルコパイライト型化合物からなる薄膜を基
板上に、Ｘ元素, InおよびＹ元素の膜を積層後加熱して
製造するに際し、In成膜時に基板を−100 ℃ないし−20
℃の温度に保持するか、またはInの成膜時に基板をInの
融点以上で600 ℃以下の温度に保持するか、あるいは基
板上に、Ｘ元素, Inの膜を積層後、Ｙ元素の膜の積層前
に基板をInの融点以上で600 ℃以下の温度に加熱するも
のとする。
【０００６】
【作用】室温で基板上にIn膜を形成した場合は島状Inの
寸法は２〜５μm にも達し、このようなIn膜を用いてカ
ルコパイライト型化合物の膜を製造した場合は、化合物
粒径も２〜５μm と大きくなる。基板温度を冷却してい
くと島状Inの寸法は次第に小さくなり、基板温度−20〜
−100 ℃の範囲で0.2 〜１μm 程度となる。−100 ℃よ
りさらに低温にすると島状Inの寸法はさらに小さくなる
が、冷却手段の問題から実用的でない。
寸法は２〜５μm にも達し、このようなIn膜を用いてカ
ルコパイライト型化合物の膜を製造した場合は、化合物
粒径も２〜５μm と大きくなる。基板温度を冷却してい
くと島状Inの寸法は次第に小さくなり、基板温度−20〜
−100 ℃の範囲で0.2 〜１μm 程度となる。−100 ℃よ
りさらに低温にすると島状Inの寸法はさらに小さくなる
が、冷却手段の問題から実用的でない。
【０００７】一方、In膜形成時の基板温度を、Inの融点
(156.4 ℃) 以上で600 ℃以下の温度に保持するか、あ
るいは、Ｘ膜およびIn膜を室温で積層した後、基板をIn
の融点 (156.4 ℃) 以上で600 ℃以下の温度に加熱する
ことにより、Inが溶融するために不均一だったIn膜が均
一化される。また、Ｘ元素との相互拡散が促進される。
このことによりＸ−In金属間化合物が完全に生成され、
In膜の不均一性を低減することが可能となり、これを用
いて作成したカルコパイライト型化合物薄膜の均一性の
向上がみられる。
(156.4 ℃) 以上で600 ℃以下の温度に保持するか、あ
るいは、Ｘ膜およびIn膜を室温で積層した後、基板をIn
の融点 (156.4 ℃) 以上で600 ℃以下の温度に加熱する
ことにより、Inが溶融するために不均一だったIn膜が均
一化される。また、Ｘ元素との相互拡散が促進される。
このことによりＸ−In金属間化合物が完全に生成され、
In膜の不均一性を低減することが可能となり、これを用
いて作成したカルコパイライト型化合物薄膜の均一性の
向上がみられる。
【０００８】
【実施例】以下、図を引用して本発明の実施例について
説明する。図１(a) 〜(d) は気相セレン化法の工程であ
り、ガラス基板１ (同図(a))あるいは表面にMo層を被着
したガラス基板の上に蒸着法あるいはスパッタリング法
により3000Åの厚さのCu膜２を形成する (同図(b))。次
いで冷媒を用いて基板温度を−20〜−100 ℃に保ち、蒸
着法あるいはスパッタリング法で6600Åの厚さのIn膜３
を積層する (同図(c))。このIn膜の島状Inの寸法は0.2
〜１μｍであった。そのあと、例えば３〜15％のＨ2 Se
をArにより希釈したようなセレン含有雰囲気中で 400℃
で１時間加熱することによりCuInSe2 膜４を形成する
(同図(d))。あるいはCu膜２, In膜３積層後、基板を 35
0℃に加熱しジメチルセレン尿素水溶液を噴霧状にして
その表面に吹付けてCuInSe2 膜を形成してもよい。この
ようにして形成したｐ型CuInSe2膜の上に厚さ約0.5 μm
のｎ型CdS 膜を積層してｐｎ接合を形成した。このｐｎ
接合を用いた太陽電池では効率８〜10％が得られた。In
膜３の成膜時の基板温度を−100 ℃よりさらに低くした
場合、島状Inの寸法は0.2 μｍよりさらに小さくなる
が、太陽電池の特性では大きな改善はなかった。
説明する。図１(a) 〜(d) は気相セレン化法の工程であ
り、ガラス基板１ (同図(a))あるいは表面にMo層を被着
したガラス基板の上に蒸着法あるいはスパッタリング法
により3000Åの厚さのCu膜２を形成する (同図(b))。次
いで冷媒を用いて基板温度を−20〜−100 ℃に保ち、蒸
着法あるいはスパッタリング法で6600Åの厚さのIn膜３
を積層する (同図(c))。このIn膜の島状Inの寸法は0.2
〜１μｍであった。そのあと、例えば３〜15％のＨ2 Se
をArにより希釈したようなセレン含有雰囲気中で 400℃
で１時間加熱することによりCuInSe2 膜４を形成する
(同図(d))。あるいはCu膜２, In膜３積層後、基板を 35
0℃に加熱しジメチルセレン尿素水溶液を噴霧状にして
その表面に吹付けてCuInSe2 膜を形成してもよい。この
ようにして形成したｐ型CuInSe2膜の上に厚さ約0.5 μm
のｎ型CdS 膜を積層してｐｎ接合を形成した。このｐｎ
接合を用いた太陽電池では効率８〜10％が得られた。In
膜３の成膜時の基板温度を−100 ℃よりさらに低くした
場合、島状Inの寸法は0.2 μｍよりさらに小さくなる
が、太陽電池の特性では大きな改善はなかった。
【０００９】図３は、本発明の別の実施例によって製造
されるCuInSe2 薄膜を用いた薄膜太陽電池の作成プロセ
スを示すものであり、図２におけると同様にMo等の金属
膜をコートしたガラス基板１上に、蒸着法あるいはスパ
ッタリング法によりCu膜２およびIn膜３を順次形成した
後 (同図(a),(b),(c))、Arなどの不活性気体中で基板を
Inの融点 (156.4 ℃) から600 ℃までの温度に加熱し、
Cu−In金属間化合物層40を生成する (同図(d))。もしく
は、蒸着法あるいはスパッタリング法によりCu膜２を形
成した後、In膜３を形成する際の基板をInの融点(156.4
℃) から600℃の温度に保持することにより、Cu−In金
属間化合物40を生成する (同図(d))。そのCu−In金属間
化合物40をArなどの不活性気体で希釈されたSe, 例えば
３％〜18％Ｈ2 Seを含有するガス中にて400 ℃, １時間
加熱することにより、CuInSe2薄膜４を形成する (同図
(e))。あるいは、Cu−In金属間化合物層40の表面にスプ
レー法等により噴霧状Se含有溶液あるいはSe蒸気を吹き
つけてCuInSe2 薄膜４を形成する。本方法において、基
板上に形成されるIn膜３の島状寸法と基板温度との関係
と、そのあと図２(e),(f) と同様の図３(f),(g) の工程
を経て作成した太陽電池の特性結果とについて、従来技
術であるCu膜２, In膜３を室温で形成した場合との比較
検討を行った。図４の実線７は島状Inの寸法を示し、室
温でIn膜３を形成した場合の島状の寸法は２〜５μｍに
も達し、このとき形成されるCuInSe 2 膜４の粒径も２〜
５μｍの大きなものが形成され、CuInSe2膜４の表面の
凹凸も大きく、太陽電池にしたとき界面が十分に形成で
きずショートが大きく特性はでなかった。基板温度を上
げていくと、In膜３の島状寸法は次第に減少し、Inの融
点 (156.4 ℃) 以上ではCu, Inの金属間化合物40が生成
され、粒径が0.2 〜１μｍ程度となり、これを用いた太
陽電池では、図４の破線８に示すように変換効率８〜10
％が得られた。
されるCuInSe2 薄膜を用いた薄膜太陽電池の作成プロセ
スを示すものであり、図２におけると同様にMo等の金属
膜をコートしたガラス基板１上に、蒸着法あるいはスパ
ッタリング法によりCu膜２およびIn膜３を順次形成した
後 (同図(a),(b),(c))、Arなどの不活性気体中で基板を
Inの融点 (156.4 ℃) から600 ℃までの温度に加熱し、
Cu−In金属間化合物層40を生成する (同図(d))。もしく
は、蒸着法あるいはスパッタリング法によりCu膜２を形
成した後、In膜３を形成する際の基板をInの融点(156.4
℃) から600℃の温度に保持することにより、Cu−In金
属間化合物40を生成する (同図(d))。そのCu−In金属間
化合物40をArなどの不活性気体で希釈されたSe, 例えば
３％〜18％Ｈ2 Seを含有するガス中にて400 ℃, １時間
加熱することにより、CuInSe2薄膜４を形成する (同図
(e))。あるいは、Cu−In金属間化合物層40の表面にスプ
レー法等により噴霧状Se含有溶液あるいはSe蒸気を吹き
つけてCuInSe2 薄膜４を形成する。本方法において、基
板上に形成されるIn膜３の島状寸法と基板温度との関係
と、そのあと図２(e),(f) と同様の図３(f),(g) の工程
を経て作成した太陽電池の特性結果とについて、従来技
術であるCu膜２, In膜３を室温で形成した場合との比較
検討を行った。図４の実線７は島状Inの寸法を示し、室
温でIn膜３を形成した場合の島状の寸法は２〜５μｍに
も達し、このとき形成されるCuInSe 2 膜４の粒径も２〜
５μｍの大きなものが形成され、CuInSe2膜４の表面の
凹凸も大きく、太陽電池にしたとき界面が十分に形成で
きずショートが大きく特性はでなかった。基板温度を上
げていくと、In膜３の島状寸法は次第に減少し、Inの融
点 (156.4 ℃) 以上ではCu, Inの金属間化合物40が生成
され、粒径が0.2 〜１μｍ程度となり、これを用いた太
陽電池では、図４の破線８に示すように変換効率８〜10
％が得られた。
【００１０】600 ℃以上では、島状寸法はより小さくな
るが、太陽電池の特性では大きな改善がなく、またガラ
ス基板の耐熱性などから600 ℃が限界と考えられた。そ
して、Cu膜２, In膜３を積層したのち加熱処理する方法
においても、熱処理温度とIn膜表面粒径および太陽電池
変換効率との間に同様な関係が得られた。
るが、太陽電池の特性では大きな改善がなく、またガラ
ス基板の耐熱性などから600 ℃が限界と考えられた。そ
して、Cu膜２, In膜３を積層したのち加熱処理する方法
においても、熱処理温度とIn膜表面粒径および太陽電池
変換効率との間に同様な関係が得られた。
【００１１】図５(a) 〜(e) は固相セレン化法の工程で
あり、図１〜図３と共通の部分には同一の符号が付され
ており、同図(a) 〜(c) は図１(a) 〜(c) について述べ
たと同様に行われる。すなわち、In膜３成膜時の基板温
度は本発明により−20〜−100 ℃に保持される。次い
で、In膜３の上に厚さ1.5 μm 以上のSe膜９を蒸着法あ
るいはスパッタリング法で形成する (同図(d))。このあ
と、ArあるいはＮ2 等の不活性気体中で約400 ℃に加熱
処理することによってCuInSe2薄膜４を得る (同図
(e))。このCuInSe2 膜を用いて作製した太陽電池でも上
記と同様の特性を得た。
あり、図１〜図３と共通の部分には同一の符号が付され
ており、同図(a) 〜(c) は図１(a) 〜(c) について述べ
たと同様に行われる。すなわち、In膜３成膜時の基板温
度は本発明により−20〜−100 ℃に保持される。次い
で、In膜３の上に厚さ1.5 μm 以上のSe膜９を蒸着法あ
るいはスパッタリング法で形成する (同図(d))。このあ
と、ArあるいはＮ2 等の不活性気体中で約400 ℃に加熱
処理することによってCuInSe2薄膜４を得る (同図
(e))。このCuInSe2 膜を用いて作製した太陽電池でも上
記と同様の特性を得た。
【００１２】同様な改善結果は、固相セレン化法のIn膜
３成膜時の基板温度を156.4 〜600℃に保持した場合、
あるいはCu膜２, In膜３積層後図５(d) のSe膜９成膜前
に156.4 〜600 ℃に加熱した場合にも得ることができ
た。
３成膜時の基板温度を156.4 〜600℃に保持した場合、
あるいはCu膜２, In膜３積層後図５(d) のSe膜９成膜前
に156.4 〜600 ℃に加熱した場合にも得ることができ
た。
【００１３】このほか、Ag, In積層のセレン化によるAg
InSe2 薄膜の形成、あるいはCu, In積層, Ag, In積層の
硫黄化によるCuInＳ2 , AgInＳ2 薄膜の形成の場合に
も、−20〜−100 ℃あるいは156.4 〜600 ℃の基板上に
成膜したIn膜を用いることにより、もしくはCu, In積
層, Ag, In積層後156.4 〜600 ℃に加熱することにより
均一性の良好なカルコパイライト型化合物薄膜を得るこ
とができた。
InSe2 薄膜の形成、あるいはCu, In積層, Ag, In積層の
硫黄化によるCuInＳ2 , AgInＳ2 薄膜の形成の場合に
も、−20〜−100 ℃あるいは156.4 〜600 ℃の基板上に
成膜したIn膜を用いることにより、もしくはCu, In積
層, Ag, In積層後156.4 〜600 ℃に加熱することにより
均一性の良好なカルコパイライト型化合物薄膜を得るこ
とができた。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、基板上のＸ金属膜上へ
のIn膜成膜時に生ずる島状Inの寸法を、In膜成膜時の基
板温度を冷媒の使用で容易に得られる−100 〜−20℃に
することによって小さくするか、もしくはＸ金属膜上へ
のIn成膜時の基板温度をInの融点 (156.4 ℃) ないし60
0 ℃で加熱するかあるいはＸ膜, In膜を順次積層した
後、156.4 〜600 ℃で加熱処理することによってＸ−In
の金属間化合物を生成してInの不均一性を改善すること
により、均一なIn膜を形成することによってＸInＹ 2 の
化学式をもつカルコパイライト型化合物の薄膜を全面均
一な特性で製造することが可能になった。特にこれによ
り得られるCuInSe2 膜を用いてCdＳ膜との接合を形成す
ることにより、太陽光スペクトルを長波長側まで活用で
きる太陽電池の特性を向上させることができた。
のIn膜成膜時に生ずる島状Inの寸法を、In膜成膜時の基
板温度を冷媒の使用で容易に得られる−100 〜−20℃に
することによって小さくするか、もしくはＸ金属膜上へ
のIn成膜時の基板温度をInの融点 (156.4 ℃) ないし60
0 ℃で加熱するかあるいはＸ膜, In膜を順次積層した
後、156.4 〜600 ℃で加熱処理することによってＸ−In
の金属間化合物を生成してInの不均一性を改善すること
により、均一なIn膜を形成することによってＸInＹ 2 の
化学式をもつカルコパイライト型化合物の薄膜を全面均
一な特性で製造することが可能になった。特にこれによ
り得られるCuInSe2 膜を用いてCdＳ膜との接合を形成す
ることにより、太陽光スペクトルを長波長側まで活用で
きる太陽電池の特性を向上させることができた。
【図１】本発明の一実施例の気相セレン化法によるCuIn
Se2膜製造工程を(a) 〜(d) の順に示す断面図
Se2膜製造工程を(a) 〜(d) の順に示す断面図
【図２】公知のCuInSe2 薄膜太陽電池の製造プロセスを
(a) 〜(f) の順に示す断面図
(a) 〜(f) の順に示す断面図
【図３】本発明の異なる実施例の気相セレン化法による
CuInSe2薄膜を用いた太陽電池の製造プロセスを(a) 〜
(g) の順に示す断面図
CuInSe2薄膜を用いた太陽電池の製造プロセスを(a) 〜
(g) の順に示す断面図
【図４】In成膜時の基板温度とIn膜表面粒径およびCuIn
Se2 薄膜太陽電池の変換効率との関係線図
Se2 薄膜太陽電池の変換効率との関係線図
【図５】本発明の一実施例の固相セレン化法によるCuIn
Se2 薄膜製造工程を(a) 〜(e)の順に示す断面図
Se2 薄膜製造工程を(a) 〜(e)の順に示す断面図
１ ガラス基板 ２ Cu膜 ３ In膜 ４ CuInSe2 金属間化合物層 ５ CdＳ膜 ９ Se膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/36 H01L 21/365 H01L 31/04
Claims (6)
- 【請求項１】ＸＩｎＹ2 なる化学式をもち、Ｘが銀ある
いは銅であり、Ｙがセレンあるいは硫黄であるカルコパ
イライト型化合物からなる薄膜を基板上にＸ元素および
インジウムの膜を積層後、Ｙ元素を含む雰囲気中で加熱
して製造するに際し、インジウムの成膜時に基板を−１
００℃ないし−２０℃の温度に保持することを特徴とす
るカルコパイライト型化合物薄膜の製造方法。 - 【請求項２】ＸＩｎＹ2 なる化学式をもち、Ｘが銀ある
いは銅であり、Ｙがセレンあるいは硫黄であるカルコパ
イライト型化合物からなる薄膜を基板上にＸ元素および
インジウムの膜を積層後、Ｙ元素を含む雰囲気中で加熱
して製造するに際し、インジウムの成膜時に基板をイン
ジウムの融点以上で６００℃以下の温度に保持すること
を特徴とするカルコパイライト型化合物薄膜の製造方
法。 - 【請求項３】ＸＩｎＹ2 なる化学式をもち、Ｘが銀ある
いは銅であり、Ｙがセレンあるいは硫黄であるカルコパ
イライト型化合物からなる薄膜を基板上にＸ元素および
インジウムの膜を積層後、Ｙ元素を含む雰囲気中で加熱
して製造するに際し、基板上にＸ元素およびインジウム
の膜を積層後、Ｙ元素を含む雰囲気中で加熱する前に、
該Ｙ元素を含む雰囲気中での加熱とは別個に、基板をイ
ンジウムの融点以上で６００℃以下の温度に加熱するこ
とを特徴とするカルコパイライト型化合物薄膜の製造方
法。 - 【請求項４】ＸＩｎＹ2 なる化学式をもち、Ｘが銀ある
いは銅であり、Ｙがセレンあるいは硫黄であるカルコパ
イライト型化合物からなる薄膜を基板上に、Ｘ元素、イ
ンジウムおよびＹ元素の膜を積層後加熱して製造するに
際し、インジウムの成膜時に基板を−１００℃ないし−
２０℃の温度に保持することを特徴とするカルコパイラ
イト型化合物薄膜の製造方法。 - 【請求項５】ＸＩｎＹ2 なる化学式をもち、Ｘが銀ある
いは銅であり、Ｙがセレンあるいは硫黄であるカルコパ
イライト型化合物からなる薄膜を基板上に、Ｘ元素、イ
ンジウムおよびＹ元素の膜を積層後加熱して製造するに
際し、インジウムの成膜時に基板をインジウムの融点以
上で６００℃以下の温度に保持することを特徴とするカ
ルコパイライト型化合物薄膜の製造方法。 - 【請求項６】ＸＩｎＹ2 なる化学式をもち、Ｘが銀ある
いは銅であり、Ｙがセレンあるいは硫黄であるカルコパ
イライト型化合物からなる薄膜を基板上に、Ｘ元素、イ
ンジウムおよびＹ元素の膜を積層後加熱して製造するに
際し、基板上にＸ元素およびインジウムの膜を積層後、
Ｙ元素の膜の積層前に基板をインジウムの融点以上で６
００℃以下の温度に加熱することを特徴とするカルコパ
イライト型化合物薄膜の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-233045 | 1990-09-03 | ||
| JP23304590 | 1990-09-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212430A JPH04212430A (ja) | 1992-08-04 |
| JP2975693B2 true JP2975693B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=16948940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3013631A Expired - Fee Related JP2975693B2 (ja) | 1990-09-03 | 1991-02-05 | カルコパイライト型化合物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975693B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3064701B2 (ja) * | 1992-10-30 | 2000-07-12 | 松下電器産業株式会社 | カルコパイライト型化合物薄膜の製造方法 |
| JPH07254723A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Yazaki Corp | 薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP3777280B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2006-05-24 | 新光電気工業株式会社 | 化合物半導体太陽電池の製造方法 |
| CN101894881A (zh) * | 2004-03-15 | 2010-11-24 | 索罗能源公司 | 用于太阳能电池制造的沉积半导体薄层的技术和装置 |
| JP2006196798A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜太陽電池の検査方法 |
| WO2014095503A1 (de) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | Saint-Gobain Glass France | Verfahren zur herstellung eines verbindungshalbleiters sowie dünnschichtsolarzelle |
-
1991
- 1991-02-05 JP JP3013631A patent/JP2975693B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04212430A (ja) | 1992-08-04 |
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