JP2001223374A - カルコパイライト系太陽電池の製造方法 - Google Patents
カルコパイライト系太陽電池の製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑で大型の装置を必要とせず、製造工程が
少なく、比較的短時間で、しかも低コストで良質のカル
コパイライト層を形成することができるカルコパイライ
ト系太陽電池の製造方法を得る。 【解決手段】 表面に銅膜が形成された銅基板１１を、
溶融Ｉｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合物に接触さ
せて、該銅基板１１表面にＣｕＩｎ反応層またはＣｕＩ
ｎＧａ反応層を形成する第１工程と、前記銅基板１１上
に形成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ層を、溶融
Ｓｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混合物のいず
れかに接触させて、銅基板１１表面上にカルコパライト
層１３を形成する第２工程によりカルコパイライト層を
形成する。
少なく、比較的短時間で、しかも低コストで良質のカル
コパイライト層を形成することができるカルコパイライ
ト系太陽電池の製造方法を得る。 【解決手段】 表面に銅膜が形成された銅基板１１を、
溶融Ｉｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合物に接触さ
せて、該銅基板１１表面にＣｕＩｎ反応層またはＣｕＩ
ｎＧａ反応層を形成する第１工程と、前記銅基板１１上
に形成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ層を、溶融
Ｓｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混合物のいず
れかに接触させて、銅基板１１表面上にカルコパライト
層１３を形成する第２工程によりカルコパイライト層を
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルコパライト系
太陽電池の製造方法に関し、このカルコパイライト系太
陽電池におけるカルコパイライト層を容易に低コストで
作製するものである。
太陽電池の製造方法に関し、このカルコパイライト系太
陽電池におけるカルコパイライト層を容易に低コストで
作製するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池としては、太陽光から電気への
変換効率が高いカルコパイライト系太陽電池が知られて
いる。図２に、前記カルコパイライト系太陽電池の代表
的構造の一例を示す。このカルコパイライト系の太陽電
池１０は、基板１上に、Ｍｏなどからなる金属電極２が
形成され、この金属電極２上に、吸収層であるカルコパ
イライト層３、ＣｄＳなどからなるバッファ層４、Ｚｎ
Ｏなどからなる窓層５、ＩＴ０などからなる透明電極６
が順次形成され、これらの上に、アルミニウムなどから
なる電極７が設けられてなるものである。
変換効率が高いカルコパイライト系太陽電池が知られて
いる。図２に、前記カルコパイライト系太陽電池の代表
的構造の一例を示す。このカルコパイライト系の太陽電
池１０は、基板１上に、Ｍｏなどからなる金属電極２が
形成され、この金属電極２上に、吸収層であるカルコパ
イライト層３、ＣｄＳなどからなるバッファ層４、Ｚｎ
Ｏなどからなる窓層５、ＩＴ０などからなる透明電極６
が順次形成され、これらの上に、アルミニウムなどから
なる電極７が設けられてなるものである。
【０００３】上記基板１としては、太陽電池１０の製造
における全工程を通じて、十分な耐熱性を有するものが
用いられているが、安価で強度、寸法安定性に優れるこ
とから、ソーダライムガラスなどが使用されることが多
い。また、吸収層側の金属電極２としては、この例のよ
うに、基板１とカルコパイライト層３との反応を防止す
るために、また高効率の太陽電池を得るために、Ｍｏ膜
が使用されることが多い。
における全工程を通じて、十分な耐熱性を有するものが
用いられているが、安価で強度、寸法安定性に優れるこ
とから、ソーダライムガラスなどが使用されることが多
い。また、吸収層側の金属電極２としては、この例のよ
うに、基板１とカルコパイライト層３との反応を防止す
るために、また高効率の太陽電池を得るために、Ｍｏ膜
が使用されることが多い。
【０００４】また、上記カルコパイライト層３は、 Ｃｕ（ＩｎX Ｇａ(1-X) ）（ＳｅYＳ(1-Y)）2、（ｘ＝
０〜１、Ｙ＝０〜１） で示される組成からなるカルコパイライト化合物（以下
ＣＩＧＳと略記する）から構成され、太陽電池の発電効
率に最も重要な影響を与えるものである。このようなＣ
ＩＧＳからなるカルコパイライト層３は、Ｉｎ、Ｇａ、
Ｓｅ、Ｓの各成分を蒸着源とした真空蒸着法、あるい
は、これら各成分の一部ないし全部から構成されたター
ゲット材を用いたスパッタ法、あるいは、これら真空蒸
着法とスパッタ法とを混合したプロセス等により形成さ
れている。
０〜１、Ｙ＝０〜１） で示される組成からなるカルコパイライト化合物（以下
ＣＩＧＳと略記する）から構成され、太陽電池の発電効
率に最も重要な影響を与えるものである。このようなＣ
ＩＧＳからなるカルコパイライト層３は、Ｉｎ、Ｇａ、
Ｓｅ、Ｓの各成分を蒸着源とした真空蒸着法、あるい
は、これら各成分の一部ないし全部から構成されたター
ゲット材を用いたスパッタ法、あるいは、これら真空蒸
着法とスパッタ法とを混合したプロセス等により形成さ
れている。
【０００５】また、カルコパイライト層３の形成におい
ては、その吸収率を向上させるために、成膜中に抜けや
すいＳｅやＳ成分を化学量論比まで高めてカルコパイラ
イト層３に取り込ませること、またカルコパイライト層
３におけるカルコパイライト化合物の結晶を十分な大き
さ（〜数１０-6ｍ程度）まで成長させることをが必要と
される。このために、成膜されたカルコパイライト層３
には、ＳｅあるいはＳを含む蒸気雰囲気中、例えば、Ｈ
2ＳｅガスやＨ2Ｓガス中、または固体Ｓｅや固体Ｓの加
熱蒸気中において、熱処理（例えば、５５０℃×１時
間）が施されることが多い。このような熱処理は、セレ
ン化処理または硫化処理と呼ばれている。そして、この
ように形成されたカルコパイライト層３には、上記バッ
ファ層４、窓層５、透明電極６が順次、溶液析出法、ス
パッタ法などにより形成される。
ては、その吸収率を向上させるために、成膜中に抜けや
すいＳｅやＳ成分を化学量論比まで高めてカルコパイラ
イト層３に取り込ませること、またカルコパイライト層
３におけるカルコパイライト化合物の結晶を十分な大き
さ（〜数１０-6ｍ程度）まで成長させることをが必要と
される。このために、成膜されたカルコパイライト層３
には、ＳｅあるいはＳを含む蒸気雰囲気中、例えば、Ｈ
2ＳｅガスやＨ2Ｓガス中、または固体Ｓｅや固体Ｓの加
熱蒸気中において、熱処理（例えば、５５０℃×１時
間）が施されることが多い。このような熱処理は、セレ
ン化処理または硫化処理と呼ばれている。そして、この
ように形成されたカルコパイライト層３には、上記バッ
ファ層４、窓層５、透明電極６が順次、溶液析出法、ス
パッタ法などにより形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなカルコパイ
ライト系の太陽電池１０におけるカルコパイライト層３
の形成には、真空蒸着法あるいはスパッタ法などが用い
られることは上述の通りであるが、これらの成膜方法に
おいては、蒸着源あるいはターゲットを設置するための
装置や、基板１を設置する装置等、比較的装置数が多
く、また、これらの装置を全て真空排気可能な真空容器
内に収容するために全体の装置が大型化し、また、これ
らの装置が高価である上、カルコパイライト層３の成膜
速度が遅く成膜に時間がかかるため、最終的に製品の製
造コストが高くなってしまうという問題があった。ま
た、上述のように従来法においては、カルコパイライト
層３の吸収率を高めるために、セレン化処理や硫化処理
を行う必要があった。
ライト系の太陽電池１０におけるカルコパイライト層３
の形成には、真空蒸着法あるいはスパッタ法などが用い
られることは上述の通りであるが、これらの成膜方法に
おいては、蒸着源あるいはターゲットを設置するための
装置や、基板１を設置する装置等、比較的装置数が多
く、また、これらの装置を全て真空排気可能な真空容器
内に収容するために全体の装置が大型化し、また、これ
らの装置が高価である上、カルコパイライト層３の成膜
速度が遅く成膜に時間がかかるため、最終的に製品の製
造コストが高くなってしまうという問題があった。ま
た、上述のように従来法においては、カルコパイライト
層３の吸収率を高めるために、セレン化処理や硫化処理
を行う必要があった。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、カルコパイライト層３の形成が容易にできる方法を
得ること、詳しくは複雑または大型の装置を必要とせ
ず、製造工程が少なく、比較的短時間で、さらには低コ
ストで良質のカルコパイライト層を形成することができ
るカルコパイライト系太陽電池の製造方法を得ることを
目的とする。
で、カルコパイライト層３の形成が容易にできる方法を
得ること、詳しくは複雑または大型の装置を必要とせ
ず、製造工程が少なく、比較的短時間で、さらには低コ
ストで良質のカルコパイライト層を形成することができ
るカルコパイライト系太陽電池の製造方法を得ることを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のカルコパイライ
ト系太陽電池の製造方法は、表面に銅膜が形成された基
板を、溶融Ｉｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合物に
接触させて、該銅基板表面にＣｕＩｎ反応層またはＣｕ
ＩｎＧａ反応層を形成する第１工程と、前記基板上に形
成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ層を、溶融Ｓ
ｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混合物のいずれ
かに接触させて、基板表面上にカルコパライト層を形成
する第２工程によりカルコパイライト層を形成すること
を特徴とする。このとき、上記第１工程と第２工程とを
この順で、２回以上繰り返してカルコパイライト層を形
成することが好ましい。
ト系太陽電池の製造方法は、表面に銅膜が形成された基
板を、溶融Ｉｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合物に
接触させて、該銅基板表面にＣｕＩｎ反応層またはＣｕ
ＩｎＧａ反応層を形成する第１工程と、前記基板上に形
成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ層を、溶融Ｓ
ｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混合物のいずれ
かに接触させて、基板表面上にカルコパライト層を形成
する第２工程によりカルコパイライト層を形成すること
を特徴とする。このとき、上記第１工程と第２工程とを
この順で、２回以上繰り返してカルコパイライト層を形
成することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施の形態
を示して詳しく説明する。本発明の太陽電池の製造方法
は、表面に銅膜が形成された基板を用い、この基板上
に、カルコパイライトの構成成分となる各金属を溶融さ
せたものを接触させることによりカルコパイライト層を
形成することを特徴とするものである。図１は、本発明
の太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の一例
を示したものである。本発明は、太陽電池２０における
銅基板１１（後述する）上に形成されるカルコパイライ
ト層の製造方法に特徴があり、その他の構成は、図２に
示す従来の太陽電池１０と同様の構成を有するものであ
るので、これらのものについての説明を省くとともに、
これらの構成には図２と同じ符号を伏して説明すること
とする。
を示して詳しく説明する。本発明の太陽電池の製造方法
は、表面に銅膜が形成された基板を用い、この基板上
に、カルコパイライトの構成成分となる各金属を溶融さ
せたものを接触させることによりカルコパイライト層を
形成することを特徴とするものである。図１は、本発明
の太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の一例
を示したものである。本発明は、太陽電池２０における
銅基板１１（後述する）上に形成されるカルコパイライ
ト層の製造方法に特徴があり、その他の構成は、図２に
示す従来の太陽電池１０と同様の構成を有するものであ
るので、これらのものについての説明を省くとともに、
これらの構成には図２と同じ符号を伏して説明すること
とする。
【００１０】図１に示す太陽電池２０は、表面に銅膜が
形成された基板（後述の銅基板１１）上に、カルコパイ
ライト層１３が形成され、このカルコパイライト層１３
上に、バッファ層４、窓層５、透明電極６、電極７が順
次形成されてなるものである。以下、太陽電池２０の製
造方法におけるカルコパイライト層１３の形成方法につ
いて説明する。カルコパイライト層１３は、上述のよう
に、 Ｃｕ（ＩｎX Ｇａ(1-X) ）（ＳｅYＳ(1-Y)）2、（ｘ＝
０〜１、Ｙ＝０〜１） で示される化合物からなるものである。
形成された基板（後述の銅基板１１）上に、カルコパイ
ライト層１３が形成され、このカルコパイライト層１３
上に、バッファ層４、窓層５、透明電極６、電極７が順
次形成されてなるものである。以下、太陽電池２０の製
造方法におけるカルコパイライト層１３の形成方法につ
いて説明する。カルコパイライト層１３は、上述のよう
に、 Ｃｕ（ＩｎX Ｇａ(1-X) ）（ＳｅYＳ(1-Y)）2、（ｘ＝
０〜１、Ｙ＝０〜１） で示される化合物からなるものである。
【００１１】このカルコパイライト層１３の形成方法に
おいては、まず、基板として表面に銅膜が形成された銅
基板１１を用いる。この銅基板１１としては、銅板、銅
箔などの銅からなる基板、あるいは、銅以外のソーダイ
ムガラスなどからなる基板上にＭｏ膜、銅膜を順に、周
知の成膜方法にて形成したものが用いられる。銅基板１
１に銅板、銅箔などの銅からなる基板を用いる場合、こ
れらを太陽電池２０における電極として兼用できるた
め、Ｍｏ膜等の電極形成工程を省くことができる。ま
た、このような銅基板１１には、その表面に付着した酸
化物、油分等を十分に除去するために、鏡面処理や超音
波洗浄等の表面処理を施すことが好ましい。
おいては、まず、基板として表面に銅膜が形成された銅
基板１１を用いる。この銅基板１１としては、銅板、銅
箔などの銅からなる基板、あるいは、銅以外のソーダイ
ムガラスなどからなる基板上にＭｏ膜、銅膜を順に、周
知の成膜方法にて形成したものが用いられる。銅基板１
１に銅板、銅箔などの銅からなる基板を用いる場合、こ
れらを太陽電池２０における電極として兼用できるた
め、Ｍｏ膜等の電極形成工程を省くことができる。ま
た、このような銅基板１１には、その表面に付着した酸
化物、油分等を十分に除去するために、鏡面処理や超音
波洗浄等の表面処理を施すことが好ましい。
【００１２】ついで、上記銅基板１１表面をＩｎの溶融
浴に浸漬するか、あるいは、Ｉｎのペーストを銅基板１
１の所望の位置に塗布後、銅基板１１をＩｎの融点（１
５７℃）以上に加熱するなどして、銅基板１１表面のＣ
ｕと溶融Ｉｎとを接触させ、銅基板１１表面にＣｕとＩ
ｎの反応層（ＣＩ層とする）を形成する。このときの接
触時間は、１分以上とするが好ましい。（第１工程）
浴に浸漬するか、あるいは、Ｉｎのペーストを銅基板１
１の所望の位置に塗布後、銅基板１１をＩｎの融点（１
５７℃）以上に加熱するなどして、銅基板１１表面のＣ
ｕと溶融Ｉｎとを接触させ、銅基板１１表面にＣｕとＩ
ｎの反応層（ＣＩ層とする）を形成する。このときの接
触時間は、１分以上とするが好ましい。（第１工程）
【００１３】ついで、前記ＣｕとＩｎの反応層が形成さ
れた銅基板１１表面をＳｅの溶融浴に浸漬するか、ある
いは、Ｓｅのペーストを銅基板１１の所望の位置に塗布
後、銅基板１１をＳｅの融点（１９５〜２２１℃）以上
に加熱するなどして、銅基板１１表面のＣｕ／Ｉｎ化合
物と、溶融Ｓｅとを接触させ、銅基板１１表面に、Ｃｕ
／Ｉｎ化合物とＳｅの反応層（ＣＩＳ層とする）を形成
する。このときの接触時間としては、１０分以上とする
のが好ましい。（第２工程）
れた銅基板１１表面をＳｅの溶融浴に浸漬するか、ある
いは、Ｓｅのペーストを銅基板１１の所望の位置に塗布
後、銅基板１１をＳｅの融点（１９５〜２２１℃）以上
に加熱するなどして、銅基板１１表面のＣｕ／Ｉｎ化合
物と、溶融Ｓｅとを接触させ、銅基板１１表面に、Ｃｕ
／Ｉｎ化合物とＳｅの反応層（ＣＩＳ層とする）を形成
する。このときの接触時間としては、１０分以上とする
のが好ましい。（第２工程）
【００１４】このように、上記第１工程、第２工程によ
り、銅基板１１上にＣｕとＩｎとＳｅとの反応層からな
る（以下、ＣＩＳ層と略記する）カルコパイライト層１
３を形成することができる。また、上記第１工程におい
て、ＩｎにＧａを添加して反応を行うことができる。こ
の場合、溶融Ｉｎに溶融Ｇａを添加した溶融浴に銅基板
１１表面を浸漬するか、あるいは、ＩｎのペーストにＧ
ａのペーストを添加した混合ペーストを、銅基板１１の
所望の位置に塗布後、ＩｎおよびＧａの融点（１５７
℃）以上に加熱するなどして、銅基板１１表面のＣｕと
Ｉｎ、Ｇａとを接触させ、銅基板１１表面にＣｕとＩｎ
とＧａの反応層（ＣＩＧ層とする）を形成することがで
きる。このときの接触時間は、１分以上とするのが好ま
しい。
り、銅基板１１上にＣｕとＩｎとＳｅとの反応層からな
る（以下、ＣＩＳ層と略記する）カルコパイライト層１
３を形成することができる。また、上記第１工程におい
て、ＩｎにＧａを添加して反応を行うことができる。こ
の場合、溶融Ｉｎに溶融Ｇａを添加した溶融浴に銅基板
１１表面を浸漬するか、あるいは、ＩｎのペーストにＧ
ａのペーストを添加した混合ペーストを、銅基板１１の
所望の位置に塗布後、ＩｎおよびＧａの融点（１５７
℃）以上に加熱するなどして、銅基板１１表面のＣｕと
Ｉｎ、Ｇａとを接触させ、銅基板１１表面にＣｕとＩｎ
とＧａの反応層（ＣＩＧ層とする）を形成することがで
きる。このときの接触時間は、１分以上とするのが好ま
しい。
【００１５】また、上記第２工程において、銅基板１１
表面をＳｅにＳを添加した溶融浴に浸漬するか、あるい
は、ＳｅのペーストとＳのペーストの混合ペーストを、
銅基板１１の所望の位置に塗布後、銅基板１１をＳｅお
よびＳの融点（１９５〜２２１℃）以上に加熱するなど
して、銅基板１１表面のＣｕ／Ｉｎ化合物と、溶融Ｓ
ｅ、溶融Ｓとを接触させ、銅基板１１表面に、Ｃｕ／Ｉ
ｎ（あるいはＣｕ／ＩｎＧａ）と、Ｓｅ、Ｓの反応層
（ＣＩＳ層あるいは、ＣＩＧＳ層）を形成することがで
きる。このときの接触時間としては、１０分以上とする
のが好ましい。
表面をＳｅにＳを添加した溶融浴に浸漬するか、あるい
は、ＳｅのペーストとＳのペーストの混合ペーストを、
銅基板１１の所望の位置に塗布後、銅基板１１をＳｅお
よびＳの融点（１９５〜２２１℃）以上に加熱するなど
して、銅基板１１表面のＣｕ／Ｉｎ化合物と、溶融Ｓ
ｅ、溶融Ｓとを接触させ、銅基板１１表面に、Ｃｕ／Ｉ
ｎ（あるいはＣｕ／ＩｎＧａ）と、Ｓｅ、Ｓの反応層
（ＣＩＳ層あるいは、ＣＩＧＳ層）を形成することがで
きる。このときの接触時間としては、１０分以上とする
のが好ましい。
【００１６】この例のカルコパイライト層１３の形成方
法においては、上記のように第１工程（Ｇａを添加した
場合も含める）、第２工程（Ｓを添加した場合も含め
る）において、その銅基板１１と接触させる溶液の組成
によって、ＣＩＳ層、ＣＩＧＳ層等のカルコパイライト
層１３を形成することができる。これらの工程の順は、
この例のように、第１工程、第２工程の順で行うのが好
ましい。このようにすれば、第２工程において、過剰の
ＳｅあるいはＳｅとＳが供給されるので、上述のセレン
化処理、硫化処理が不要となる。なお、上記第２工程
（Ｓを添加した場合も含める）、第１工程（Ｇａを添加
した場合も含める）の順で行うことも可能であるが、こ
の場合は、形成されたカルコパイライト層１３における
ＳｅやＳが欠乏し易く、形成後に上述のセレン化処理、
硫化処理が必要とされる場合がある。
法においては、上記のように第１工程（Ｇａを添加した
場合も含める）、第２工程（Ｓを添加した場合も含め
る）において、その銅基板１１と接触させる溶液の組成
によって、ＣＩＳ層、ＣＩＧＳ層等のカルコパイライト
層１３を形成することができる。これらの工程の順は、
この例のように、第１工程、第２工程の順で行うのが好
ましい。このようにすれば、第２工程において、過剰の
ＳｅあるいはＳｅとＳが供給されるので、上述のセレン
化処理、硫化処理が不要となる。なお、上記第２工程
（Ｓを添加した場合も含める）、第１工程（Ｇａを添加
した場合も含める）の順で行うことも可能であるが、こ
の場合は、形成されたカルコパイライト層１３における
ＳｅやＳが欠乏し易く、形成後に上述のセレン化処理、
硫化処理が必要とされる場合がある。
【００１７】また、このカルコパイライト層１３の形成
方法においては、上記第１工程と第２工程を、この順で
２回以上、好ましくは２〜３回繰り返して行うことが好
ましい。このようにすれば、形成されたカルコパイライ
ト層１３中のＣｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比を、０．９〜１．
０程度のわずかなＩｎリッチの状態とすることができ、
太陽電池の発電効率を高めることができる。上記第１工
程と第２工程を、１回行っただけの場合、形成されたカ
ルコパイライト層１３中のＣｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比は１
以上とＣｕリッチの状態になることが多く、太陽電池の
発電効率が、上記第１、第２工程を２〜３回繰り返し行
ったものに対して劣るものとなる。これは、第１工程で
銅基板１１上に形成されるＣｕＩｎ化合物もおけるＩｎ
組成がδ相やη相などである化合物が３０〜４０ａｔ％
を占めるためであると考えられる。
方法においては、上記第１工程と第２工程を、この順で
２回以上、好ましくは２〜３回繰り返して行うことが好
ましい。このようにすれば、形成されたカルコパイライ
ト層１３中のＣｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比を、０．９〜１．
０程度のわずかなＩｎリッチの状態とすることができ、
太陽電池の発電効率を高めることができる。上記第１工
程と第２工程を、１回行っただけの場合、形成されたカ
ルコパイライト層１３中のＣｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比は１
以上とＣｕリッチの状態になることが多く、太陽電池の
発電効率が、上記第１、第２工程を２〜３回繰り返し行
ったものに対して劣るものとなる。これは、第１工程で
銅基板１１上に形成されるＣｕＩｎ化合物もおけるＩｎ
組成がδ相やη相などである化合物が３０〜４０ａｔ％
を占めるためであると考えられる。
【００１８】また、この例においては、上記第１工程、
第２工程に分けてカルコパイライト層１３を形成した
が、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｓの溶融合金と銅基板１１上の
Ｃｕとを反応させることにより、上記２つの工程をまと
めて１つの工程にして実施することも可能であるが、こ
の場合は、反応浴内に、Ｉｎ2Ｓｅ3 （融点９００℃）
等の高融点金属間化合物が形成されるため、反応時に
は、これらを溶かす温度まで反応浴を熱する必要があ
り、加熱時に浴中のＳｅ、Ｓは蒸気圧が高いため蒸発し
て、浴中のＳｅ、Ｓ濃度が低下するなど、溶融浴の管理
が難しくなるので、カルコパイライト層１３の形成は、
上述のように２つの工程に分けて行うのが好ましい。
第２工程に分けてカルコパイライト層１３を形成した
が、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｓの溶融合金と銅基板１１上の
Ｃｕとを反応させることにより、上記２つの工程をまと
めて１つの工程にして実施することも可能であるが、こ
の場合は、反応浴内に、Ｉｎ2Ｓｅ3 （融点９００℃）
等の高融点金属間化合物が形成されるため、反応時に
は、これらを溶かす温度まで反応浴を熱する必要があ
り、加熱時に浴中のＳｅ、Ｓは蒸気圧が高いため蒸発し
て、浴中のＳｅ、Ｓ濃度が低下するなど、溶融浴の管理
が難しくなるので、カルコパイライト層１３の形成は、
上述のように２つの工程に分けて行うのが好ましい。
【００１９】このようなカルコパライト層１３の形成方
法においては、高吸収率を有する良好なカルコパイライ
ト層１３を、従来のスパッタ法に用いるような多数の装
置を必要とせず、また大型の装置を用いることなく、容
易に形成することができる。また、カルコパイライト層
１３の成膜時間も従来法に比べて数段に短くすることが
できる。よって、低コストで成膜することができる。本
発明のカルコパイライト系太陽電池の製造方法は、この
ようなカルコパイライト層１３の形成方法を有するもの
である。よって、その従来法よりも、短時間で、低コス
トにおいて高効率の太陽電池を得ることができるもので
ある。なお、本発明のカルコパイライト系太陽電池の製
造方法を説明には、図１に示す構造の太陽電池を示した
がこれに限定されるものではなく、カルコパイライト層
を吸収層とするあらゆる太陽電池に用いることができ
る。
法においては、高吸収率を有する良好なカルコパイライ
ト層１３を、従来のスパッタ法に用いるような多数の装
置を必要とせず、また大型の装置を用いることなく、容
易に形成することができる。また、カルコパイライト層
１３の成膜時間も従来法に比べて数段に短くすることが
できる。よって、低コストで成膜することができる。本
発明のカルコパイライト系太陽電池の製造方法は、この
ようなカルコパイライト層１３の形成方法を有するもの
である。よって、その従来法よりも、短時間で、低コス
トにおいて高効率の太陽電池を得ることができるもので
ある。なお、本発明のカルコパイライト系太陽電池の製
造方法を説明には、図１に示す構造の太陽電池を示した
がこれに限定されるものではなく、カルコパイライト層
を吸収層とするあらゆる太陽電池に用いることができ
る。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。銅基板１１に、厚さ０．５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ
２５ｍｍの無酸素銅板を用い、その処理面には、酸化
物、油分等を十分に除去するために、その処理面を処理
前に鏡面になるまで研磨し、アセトン中で超音波洗浄を
行った。ついで、銅基板１１表面に、表１に示す条件
（試料１〜５）においてカルコパイライト層１３を形成
し、各カルコパイライト層１３の評価を行った。結果を
表１にあわせて示す。カルコパイライト層１３の評価に
おいて、結晶構造はＸ回析パターンにより、組成につい
ては、オージェ電子分光法によりもとめ、Ｃｕ／（Ｉｎ
＋Ｇａ）比を算出した。
る。銅基板１１に、厚さ０．５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ
２５ｍｍの無酸素銅板を用い、その処理面には、酸化
物、油分等を十分に除去するために、その処理面を処理
前に鏡面になるまで研磨し、アセトン中で超音波洗浄を
行った。ついで、銅基板１１表面に、表１に示す条件
（試料１〜５）においてカルコパイライト層１３を形成
し、各カルコパイライト層１３の評価を行った。結果を
表１にあわせて示す。カルコパイライト層１３の評価に
おいて、結晶構造はＸ回析パターンにより、組成につい
ては、オージェ電子分光法によりもとめ、Ｃｕ／（Ｉｎ
＋Ｇａ）比を算出した。
【００２１】
【表１】
【００２２】以下、試作試料１〜５について、それぞれ
について評価した。 （試料１）試料１は、銅基板１１の表面を、溶融Ｉｎ浴
に１分、溶融Ｓｅ浴に１０分、１回づつ浸漬したもの
で、結果、銅基板１１表層に厚さ０．３μｍのカルコパ
イライト層１３が形成され、本方法によって容易にカル
コパイライト層を形成することが実証された。しかしな
がら、Ｃｕ／Ｉｎ比は、１．４であり、Ｃｕの組成が過
剰であった。
について評価した。 （試料１）試料１は、銅基板１１の表面を、溶融Ｉｎ浴
に１分、溶融Ｓｅ浴に１０分、１回づつ浸漬したもの
で、結果、銅基板１１表層に厚さ０．３μｍのカルコパ
イライト層１３が形成され、本方法によって容易にカル
コパイライト層を形成することが実証された。しかしな
がら、Ｃｕ／Ｉｎ比は、１．４であり、Ｃｕの組成が過
剰であった。
【００２３】（試料２）試料２は、試料１の条件から溶
融Ｉｎ浴への接触時間を５分間に増加したものである。
結果、カルコパイライト層１３の厚さが１．２μｍと増
加したが、Ｃｕ／Ｉｎ比は、１．２と、Ｃｕの組成が過
剰であった。 （試料３）試料３は、試料１の条件から、浸漬処理回数
を３回に増加させたものである。結果、Ｃｕ／Ｉｎ比
は、０．９に減少し、わずかにＩｎリッチなカルコパイ
ライト層１３を形成することができた。これは、処理回
数を加減することによって、カルコパイライト層１３の
Ｃｕ／Ｉｎを制御できることを示す。
融Ｉｎ浴への接触時間を５分間に増加したものである。
結果、カルコパイライト層１３の厚さが１．２μｍと増
加したが、Ｃｕ／Ｉｎ比は、１．２と、Ｃｕの組成が過
剰であった。 （試料３）試料３は、試料１の条件から、浸漬処理回数
を３回に増加させたものである。結果、Ｃｕ／Ｉｎ比
は、０．９に減少し、わずかにＩｎリッチなカルコパイ
ライト層１３を形成することができた。これは、処理回
数を加減することによって、カルコパイライト層１３の
Ｃｕ／Ｉｎを制御できることを示す。
【００２４】（試料４）試料４は、試作試料３の条件か
ら溶融Ｉｎ浴への浸漬を、１０ａｔ％溶融Ｇａ浴への浸
漬に変更したものであるが、銅基板１１上には、カルコ
パイライト層１３が形成され、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比
は、１．０のものを得ることができた。 （試料５）試料５は、試料４の条件からさらに溶融Ｓｅ
浴への浸漬を溶融Ｓへの浸漬に変更したものである。結
果、この場合においても、銅基板１１条にカルコパイラ
イト層１３を形成することができ、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇ
ａ）比は、０．９と目標とする化学量論比のものを得る
ことができた。
ら溶融Ｉｎ浴への浸漬を、１０ａｔ％溶融Ｇａ浴への浸
漬に変更したものであるが、銅基板１１上には、カルコ
パイライト層１３が形成され、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）比
は、１．０のものを得ることができた。 （試料５）試料５は、試料４の条件からさらに溶融Ｓｅ
浴への浸漬を溶融Ｓへの浸漬に変更したものである。結
果、この場合においても、銅基板１１条にカルコパイラ
イト層１３を形成することができ、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇ
ａ）比は、０．９と目標とする化学量論比のものを得る
ことができた。
【００２５】また、表１にはそれぞれの結果は示さなか
ったが、これらの試料１〜５のＳｅあるいはＳ濃度は、
化学量論比を満たすものであった。以上の結果から、従
来の真空蒸着法やスパッタ法等の比較的装置数が多く、
大型の装置を使用しなければ困難であったカルコパイラ
イト層１３の形成が本発明のカルコパイライト系太陽電
池の製造方法によって、容易に形成できるということが
わかった。
ったが、これらの試料１〜５のＳｅあるいはＳ濃度は、
化学量論比を満たすものであった。以上の結果から、従
来の真空蒸着法やスパッタ法等の比較的装置数が多く、
大型の装置を使用しなければ困難であったカルコパイラ
イト層１３の形成が本発明のカルコパイライト系太陽電
池の製造方法によって、容易に形成できるということが
わかった。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明のカルコパイ
ライト系太陽電池の製造方法は、表面に銅膜が形成され
た基板を、溶融Ｉｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合
物に接触させて、該基板表面にＣｕＩｎ反応層またはＣ
ｕＩｎＧａ反応層を形成する第１工程と、前記基板上に
形成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ層を、溶融Ｓ
ｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混合物のいずれ
かに接触させて、基板表面上にカルコパライト層を形成
するものであるので、装置数が少なく、また大型の装置
を用いることなく、短時間で容易に、しかも低コストで
カルコパイライト系太陽電池を製造することができる。
また、上記第１工程第２工程をこの順で２回以上繰り返
して行うことによって、高吸収率のカルコパイライト層
を有するカルコパイライト系太陽電池を製造することが
できる。
ライト系太陽電池の製造方法は、表面に銅膜が形成され
た基板を、溶融Ｉｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合
物に接触させて、該基板表面にＣｕＩｎ反応層またはＣ
ｕＩｎＧａ反応層を形成する第１工程と、前記基板上に
形成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ層を、溶融Ｓ
ｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混合物のいずれ
かに接触させて、基板表面上にカルコパライト層を形成
するものであるので、装置数が少なく、また大型の装置
を用いることなく、短時間で容易に、しかも低コストで
カルコパイライト系太陽電池を製造することができる。
また、上記第１工程第２工程をこの順で２回以上繰り返
して行うことによって、高吸収率のカルコパイライト層
を有するカルコパイライト系太陽電池を製造することが
できる。
【図１】 カルコパイライト系太陽電池の一構造例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】 本発明のカルコパイライト系太陽電池の製造
方法によって製造されたカルコパイライト系太陽電池の
一構造例を示す断面図である。
方法によって製造されたカルコパイライト系太陽電池の
一構造例を示す断面図である。
１１ 銅基板 １３ カルコパイライト層 ４ バッファ層 ５ 窓層 ６ 透明電極 ７ 電極 ２０ カルコパイライト系太陽電池
Claims (2)
- 【請求項１】 表面に銅膜が形成された基板を、溶融Ｉ
ｎまたは溶融Ｉｎと溶融Ｇａとの混合物に接触させて、
該基板表面にＣｕＩｎ反応層またはＣｕＩｎＧａ反応層
を形成する第１工程と、 前記基板上に形成されたＣｕＩｎ層またはＣｕＩｎＧａ
層を、溶融Ｓｅ、溶融Ｓまたは溶融Ｓｅと溶融Ｓとの混
合物のいずれかに接触させて、基板表面上にカルコパラ
イト層を形成する第２工程によりカルコパイライト層を
形成することを特徴とするカルコパイライト系太陽電池
の製造方法。 - 【請求項２】 上記第１工程と第２工程とをこの順で、
２回以上繰り返してカルコパイライト層を形成すること
を特徴とする請求項１記載のカルコパイライト系太陽電
池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000031031A JP2001223374A (ja) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | カルコパイライト系太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000031031A JP2001223374A (ja) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | カルコパイライト系太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001223374A true JP2001223374A (ja) | 2001-08-17 |
Family
ID=18555956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000031031A Withdrawn JP2001223374A (ja) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | カルコパイライト系太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001223374A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006167652A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Tokyo Univ Of Science | 可視光を全吸収する水素生成のための黒色光触媒 |
| WO2011152334A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
| KR101317835B1 (ko) * | 2011-04-07 | 2013-10-15 | 전북대학교산학협력단 | 수용액법을 이용한 ｃｉｇ 박막의 셀렌화 및 황산화 방법 |
-
2000
- 2000-02-08 JP JP2000031031A patent/JP2001223374A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006167652A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Tokyo Univ Of Science | 可視光を全吸収する水素生成のための黒色光触媒 |
| JP4608693B2 (ja) * | 2004-12-17 | 2011-01-12 | 学校法人東京理科大学 | 可視光を全吸収する水素生成のための黒色光触媒 |
| WO2011152334A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
| JP5430758B2 (ja) * | 2010-05-31 | 2014-03-05 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置 |
| US8772826B2 (en) | 2010-05-31 | 2014-07-08 | Kyocera Corporation | Photoelectric conversion device |
| KR101317835B1 (ko) * | 2011-04-07 | 2013-10-15 | 전북대학교산학협력단 | 수용액법을 이용한 ｃｉｇ 박막의 셀렌화 및 황산화 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070501 |