JP2003124487A - Production equipment for solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の製造装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell manufacturing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】Ｉｂ族、IIIｂ族およびVIｂ族元素から
なる化合物半導体薄膜（カルコパイライト構造化合物半
導体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）、あるいは
これにＧａを固溶させたＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（Ｃ
ＩＧＳ）を光吸収層に用いた薄膜太陽電池が高いエネル
ギー変換効率を示し、光照射等による変換効率の劣化が
ないという利点を有していることが報告されている。2. Description of the Related Art CuInSe 2 (CIS) which is a compound semiconductor thin film (chalcopyrite structure compound semiconductor thin film) made of Ib group, IIIb group and VIb group elements, or Cu (In, Ga) in which Ga is dissolved Se 2 (C
It has been reported that a thin film solar cell using (IGS) as a light absorption layer exhibits high energy conversion efficiency and has an advantage that the conversion efficiency does not deteriorate due to light irradiation or the like.
【０００３】これまで、ＣＩＳあるいはＣＩＧＳ太陽電
池は、基板にガラスを用いたものが製造されてきた。So far, CIS or CIGS solar cells have been manufactured using glass as a substrate.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】太陽電池の普及のため
には製造原価を下げる必要がある。しかしながら、基板
にガラスを用いた場合には、バッチ式で製造する必要が
あるため製造に時間がかかり原価の低減には限界があっ
た。In order to popularize solar cells, it is necessary to reduce the manufacturing cost. However, when glass is used for the substrate, it takes time to manufacture it because it needs to be manufactured in a batch system, and there is a limit to cost reduction.
【０００５】本発明は、上記従来の問題を解決するため
に、ロール・トゥ・ロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌ
ｌ）法を用いて低コストで太陽電池を製造できる製造装
置を提供することを目的とする。In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a roll to roll method.
It is an object of the present invention to provide a manufacturing apparatus capable of manufacturing a solar cell at low cost by using the method l).
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の製造装置は、可撓性を有する基板を
備える太陽電池を製造するための製造装置であって、前
記基板上に膜を形成するための化学種を含む溶液を備え
る膜形成手段と、前記溶液に前記基板を供給するための
第１のロールと、前記膜が形成された前記基板を巻き取
るための第２のロールとを備えることを特徴とする。こ
の第１の製造装置によれば、太陽電池を構成するバッフ
ァー層などの層を、ロール・トゥ・ロール法で生産性よ
く形成できる。In order to achieve the above object, a first manufacturing apparatus of the present invention is a manufacturing apparatus for manufacturing a solar cell having a flexible substrate, wherein the substrate A film forming means including a solution containing a chemical species for forming a film thereon, a first roll for supplying the substrate to the solution, and a first roll for winding the substrate on which the film is formed. And two rolls. According to this first manufacturing apparatus, layers such as a buffer layer that constitute a solar cell can be formed with good productivity by a roll-to-roll method.
【０００７】上記第１の製造装置では、前記膜がＣｄＳ
からなり、前記溶液が、硫黄を含有する化合物とＣｄの
塩とを含んでもよい。この構成によれば特性が高い太陽
電池を製造できる。In the first manufacturing apparatus, the film is CdS.
And the solution may include a sulfur-containing compound and a Cd salt. According to this structure, a solar cell having excellent characteristics can be manufactured.
【０００８】上記第１の製造装置では、前記膜がＺｎ
（Ｏ，Ｓ）からなり、前記溶液が、硫黄を含有する化合
物とＺｎの塩とを含んでもよい。この構成によれば、特
性が高く、且つＣｄを使用せずに太陽電池を製造でき
る。In the first manufacturing apparatus, the film is made of Zn.
The solution may consist of (O, S), and the solution may contain a sulfur-containing compound and a Zn salt. According to this structure, a solar cell can be manufactured with excellent characteristics and without using Cd.
【０００９】また、本発明の第２の製造装置は、可撓性
を有する基板を備える太陽電池を製造するための製造装
置であって、前記基板上に形成された膜に対して表面処
理を行うための溶液を備える表面処理手段と、前記溶液
に前記基板を供給するための第１のロールと、前記表面
処理が行われた前記基板を巻き取るための第２のロール
とを備えることを特徴とする。この第２の製造装置によ
れば、特性が高い太陽電池を生産性よく製造できる。A second manufacturing apparatus of the present invention is a manufacturing apparatus for manufacturing a solar cell having a flexible substrate, wherein surface treatment is performed on a film formed on the substrate. A surface treatment means including a solution for performing, a first roll for supplying the substrate to the solution, and a second roll for winding up the substrate subjected to the surface treatment. Characterize. According to this second manufacturing apparatus, a solar cell having high characteristics can be manufactured with high productivity.
【００１０】上記第２の製造装置では、前記膜がＳｅと
ＣｕとＩｎとを含み、前記溶液が、硫黄を含有する化合
物とＩｎの塩とを含んでもよい。この構成によれば、Ｓ
ｅを含む（さらに硫黄を含んでもよい）ＣＩＳ膜または
ＣＩＧＳ膜上にＣｕＩｎＳ2層またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｓ2層を生産性よく形成できる。In the second manufacturing apparatus, the film may contain Se, Cu, and In, and the solution may contain a sulfur-containing compound and an In salt. According to this configuration, S
A CuInS 2 layer or Cu (In, G) is formed on the CIS film or the CIGS film containing e (which may further contain sulfur).
a) The S 2 layer can be formed with high productivity.
【００１１】上記第２の製造装置では、前記膜がＳｅお
よびＳから選ばれる少なくとも１つの元素とＣｕとＩｎ
とを含み、前記表面処理が前記膜の表面にII族元素をド
ーピングする処理であってもよい。ＣＩＳ膜またはＣＩ
ＧＳ膜はそのままではｐ形の半導体であるが、これにII
族元素をドーピングすることによって、ｎ形の半導体膜
を形成できる。したがって、この構成によれば、ＣＩＳ
膜またはＣＩＧＳ膜の内部でｐｎ接合を形成できるた
め、高効率の太陽電池を製造できる。In the second manufacturing apparatus described above, the film has at least one element selected from Se and S, Cu and In.
And the surface treatment may be a treatment of doping the surface of the film with a Group II element. CIS membrane or CI
Although the GS film is a p-type semiconductor as it is, II
An n-type semiconductor film can be formed by doping the group element. Therefore, according to this configuration, the CIS
Since a pn junction can be formed inside the film or the CIGS film, a highly efficient solar cell can be manufactured.
【００１２】上記第１および第２の製造装置では、前記
溶液内に配置されたヒータをさらに備えてもよい。この
場合、前記ヒータと前記基板との最短距離が１ｃｍ以内
であってもよい。この構成によれば、低エネルギーで溶
液および基板を加熱することができるため、生産性よく
太陽電池を製造できる。The first and second manufacturing apparatuses may further include a heater arranged in the solution. In this case, the shortest distance between the heater and the substrate may be within 1 cm. According to this configuration, the solution and the substrate can be heated with low energy, so that the solar cell can be manufactured with high productivity.
【００１３】上記第１および第２の製造装置では、前記
溶液内の沈殿を除去するための沈殿除去手段をさらに備
えてもよい。この構成によれば、化学反応によって生じ
た沈殿を除去することによって、高品質な膜形成や均質
な表面処理を行うことができる。The first and second manufacturing apparatuses may further include a precipitation removing means for removing precipitation in the solution. According to this configuration, by removing the precipitate generated by the chemical reaction, high quality film formation and uniform surface treatment can be performed.
【００１４】上記第１および第２の製造装置では、前記
溶液を撹拌するための撹拌手段をさらに備えてもよい。
この構成によれば、高品質な膜形成や均質な表面処理を
行うことができる。The first and second manufacturing apparatuses may further include stirring means for stirring the solution.
According to this structure, high quality film formation and uniform surface treatment can be performed.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
第１の太陽電池の製造装置について一例を説明する。実
施形態１の製造装置１０の構成を、図１に模式的に示
す。製造装置１０は、膜形成手段１１と、第１のロール
１２と第２のロール１３とを備える。(Embodiment 1) In Embodiment 1, an example of the first solar cell manufacturing apparatus of the present invention will be described. The configuration of the manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment is schematically shown in FIG. The manufacturing apparatus 10 includes a film forming unit 11, a first roll 12 and a second roll 13.
【００１７】膜形成手段１１は、可撓性を有する基板２
０に、バッファー層や半導体層となる膜を形成するため
の手段である。基板２０には、たとえば、ステンレス基
板やカプトンからなる基板を用いることができる。な
お、基板２０の表面に、絶縁膜や、電極膜や、光吸収層
となる半導体膜が形成されていてもよい。光吸収層とな
る半導体膜としては、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ
族元素とを含むカルコパイライト構造化合物半導体膜を
用いることができる。具体的には、光吸収層となる半導
体膜として、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2、Ｃ
ｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ
（Ｓ，Ｓｅ）2、またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓ
ｅ）2といった半導体膜を用いることができる。The film forming means 11 is a flexible substrate 2.
0 is a means for forming a film to be a buffer layer or a semiconductor layer. As the substrate 20, for example, a stainless substrate or a substrate made of Kapton can be used. Note that an insulating film, an electrode film, or a semiconductor film serving as a light absorption layer may be formed on the surface of the substrate 20. As the semiconductor film which becomes the light absorption layer, a group Ib element, a group IIIb element and VIb are used.
A chalcopyrite structure compound semiconductor film containing a group element can be used. Specifically, as the semiconductor film which becomes the light absorption layer, CuInS 2 , Cu (In, Ga) S 2 , C
uInSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , CuIn
(S, Se) 2 or Cu (In, Ga) (S, S
e) A semiconductor film such as 2 can be used.
【００１８】第１のロール１２には基板２０が巻かれて
おり、第１のロール１２は、膜形成手段１１に基板２０
を供給する。また、第２のロール１３は、膜形成手段１
１によって膜が形成された基板２０を巻き取る。The substrate 20 is wound around the first roll 12, and the first roll 12 is attached to the film forming means 11 by the substrate 20.
To supply. Further, the second roll 13 is the film forming means 1
The substrate 20 having the film formed by 1 is wound up.
【００１９】膜形成手段１１は、容器１４、溶液１５、
ヒータ１６、送液ポンプ１７およびフィルタ１８を備え
る。第１のロール１２から送り出された基板２０は、ロ
ール１９ａおよび１９ｂによって溶液１５に浸漬され
る。溶液１５内では、基板２０上に膜が形成される。膜
が形成された基板２０は、第２のロール１３によって巻
き取られる。膜形成手段１１によって形成される膜とし
ては、たとえば、ＣｄＳ、Ｚｎ（Ｏ，Ｓ）、またはＺｎ
XＩｎYＳｅからなる膜が挙げられる。これらの膜は、化
学析出法（化学浴析出法）によって形成できる。The film forming means 11 includes a container 14, a solution 15,
A heater 16, a liquid feed pump 17, and a filter 18 are provided. The substrate 20 sent out from the first roll 12 is immersed in the solution 15 by the rolls 19a and 19b. In the solution 15, a film is formed on the substrate 20. The substrate 20 on which the film is formed is wound by the second roll 13. The film formed by the film forming means 11 is, for example, CdS, Zn (O, S), or Zn.
A film made of X In Y Se can be mentioned. These films can be formed by a chemical deposition method (chemical bath deposition method).
【００２０】溶液１５は、容器１４内に配置されてお
り、基板２０に膜を形成するための化学種を含む。溶液
１５は、膜形成手段１１によって形成される膜に応じた
化学種を含む。たとえば、形成される膜がＣｄＳの場合
には、溶液１５として、酢酸カドミウム、硫酸カドミウ
ムまたは塩化カドミウムといったＣｄの塩と、チオ尿素
やチオアセトアミドといった硫黄を含有する化合物とを
含む水溶液を用いることができる。また、形成される膜
がＺｎ（Ｏ，Ｓ）の場合には、溶液１５として、酢酸亜
鉛、硫酸亜鉛または塩化亜鉛といったＺｎの塩と、チオ
尿素やチオアセトアミドといった硫黄を含有する化合物
とを含む水溶液を用いることができる。The solution 15 is placed in the container 14 and contains the chemical species for forming a film on the substrate 20. The solution 15 contains a chemical species corresponding to the film formed by the film forming means 11. For example, when the formed film is CdS, an aqueous solution containing a Cd salt such as cadmium acetate, cadmium sulfate or cadmium chloride and a sulfur-containing compound such as thiourea or thioacetamide is used as the solution 15. it can. When the formed film is Zn (O, S), the solution 15 contains a Zn salt such as zinc acetate, zinc sulfate, or zinc chloride and a sulfur-containing compound such as thiourea or thioacetamide. An aqueous solution can be used.
【００２１】ヒータ１６は、溶液１５を加熱するための
ヒータである。ヒータ１６は、溶液１５内に配置される
ことが好ましい。また、ヒータ１６と基板２０との最短
距離は、１ｃｍ以内であることが好ましい。The heater 16 is a heater for heating the solution 15. The heater 16 is preferably arranged in the solution 15. The shortest distance between the heater 16 and the substrate 20 is preferably within 1 cm.
【００２２】送液ポンプ１７およびフィルタ１８は、容
器１４に接続されている。送液ポンプ１７は、溶液１５
を撹拌するための撹拌手段として機能する。また、送液
ポンプ１７によって、フィルタ１８に溶液１５を送るこ
とができる。フィルタ１８は、溶液１５の沈殿を除去す
る沈殿除去手段として機能する。フィルタ１８には、た
とえば、ガラスウールや活性炭をつめることによって形
成されたフィルタを使用できる。The liquid feed pump 17 and the filter 18 are connected to the container 14. The liquid feed pump 17 is a solution 15
Functions as a stirring means for stirring. Further, the solution pump 17 can send the solution 15 to the filter 18. The filter 18 functions as a precipitate removing unit that removes the precipitate of the solution 15. As the filter 18, for example, a filter formed by packing glass wool or activated carbon can be used.
【００２３】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
第２の太陽電池の製造装置について一例を説明する。実
施形態２の製造装置は、実施形態１の製造装置と比較し
て、膜形成手段１１の代わりに表面処理手段を用いる点
のみが異なるため、重複する説明は省略する。(Embodiment 2) In Embodiment 2, an example of the second solar cell manufacturing apparatus of the present invention will be described. The manufacturing apparatus according to the second embodiment is different from the manufacturing apparatus according to the first embodiment only in that a surface treatment unit is used instead of the film forming unit 11, and thus a duplicate description will be omitted.
【００２４】実施形態２の表面処理手段には、膜が形成
された基板２０が供給される。そして、表面処理手段
は、基板２０に形成された膜に対して表面処理を行う。
表面処理手段は、膜形成手段１１と比較して、溶液１５
のみが異なる。表面処理手段で用いられる溶液は、行わ
れる表面処理に応じて選択される。たとえば、表面処理
として、ＳｅとＩｎとＣｕとを含む（さらに硫黄やＧａ
を含んでもよい）ＣＩＳ膜やＣＩＧＳ膜の表面にII族元
素をドーピングする処理や、ＣＩＳ膜やＣＩＧＳ膜に対
して表面処理を行ってＣｕＩｎＳ2層やＣｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｓ2層を形成する処理が行われる。A substrate 20 having a film formed thereon is supplied to the surface treatment means of the second embodiment. Then, the surface treatment means performs the surface treatment on the film formed on the substrate 20.
The surface treatment means is different from the film forming means 11 in that the solution 15
Only different. The solution used in the surface treatment means is selected according to the surface treatment to be performed. For example, the surface treatment includes Se, In, and Cu (further, sulfur, Ga
The surface of the CIS film or the CIGS film may be doped with a Group II element, or the surface of the CIS film or the CIGS film may be surface-treated to form a CuInS 2 layer or Cu (In, G
a) A process of forming an S 2 layer is performed.
【００２５】前者の処理を行う場合には、溶液１５とし
て、硫酸カドミウムや酢酸カドミウム、塩化カドミウム
といったII族元素を含む化学種が溶解された溶液を用い
る。後者の処理を行う場合には、溶液１５として、チオ
アセトアミドやチオ尿素といった硫黄を含有する化合物
と、塩化インジウムや硝酸インジウムといったＩｎの塩
とが溶解された溶液を用いることができる。このような
処理が行われるＣＩＳ膜およびＣＩＧＳ膜は、Ｓｅおよ
びＳから選ばれる少なくとも１つの元素とＣｕとＩｎと
を含み、Ｉｎの一部がＧａで置換されていてもよい。具
体的には、ＣｕＩｎＳ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2、Ｃｕ
ＩｎＳｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2、ＣｕＩｎ（Ｓ，
Ｓｅ）2、またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）2とい
った膜に対して表面処理が行われる。これらの膜は、Ｃ
ＩＳ太陽電池またはＣＩＧＳ太陽電池を構成する。In the case of carrying out the former treatment, a solution in which a chemical species containing a group II element such as cadmium sulfate, cadmium acetate or cadmium chloride is dissolved is used as the solution 15. When the latter treatment is performed, as the solution 15, a solution in which a sulfur-containing compound such as thioacetamide or thiourea and an In salt such as indium chloride or indium nitrate are dissolved can be used. The CIS film and the CIGS film subjected to such a treatment may contain at least one element selected from Se and S, Cu and In, and a part of In may be replaced with Ga. Specifically, CuInS 2 , Cu (In, Ga) S 2 , Cu
InSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , CuIn (S,
Surface treatment is performed on the film of Se) 2 or Cu (In, Ga) (S, Se) 2 . These films are C
It constitutes an IS solar cell or a CIGS solar cell.
【００２６】本発明の製造装置で膜の形成や表面処理を
行った基板には、その後、必要に応じて窓層となる半導
体層や、電極膜や、取り出し電極を形成して太陽電池を
製造する。本発明の製造装置でこれらを形成しない場合
には、これらは蒸着装置やスパッタリング装置などで形
成できる。A solar cell is manufactured by forming a window layer as a semiconductor layer, an electrode film, and an extraction electrode on the substrate which has been subjected to film formation and surface treatment by the manufacturing apparatus of the present invention. To do. When these are not formed by the manufacturing apparatus of the present invention, these can be formed by a vapor deposition apparatus, a sputtering apparatus, or the like.
【００２７】なお、本発明の製造装置は、第１および第
２のロールと膜形成手段と表面処理手段とを同時に備え
てもよい。たとえば、第１のロールから送り出された基
板上に膜形成手段によって膜形成を行った後、形成され
た膜に対して表面処理手段によって表面処理を行い、表
面処理が行われた基板を第２のロールによって巻き取る
装置でもよい。この場合、膜形成手段と表面処理手段と
は複数配置されていてもよい。The manufacturing apparatus of the present invention may include the first and second rolls, the film forming means, and the surface treatment means at the same time. For example, after the film is formed on the substrate sent from the first roll by the film forming means, the formed film is subjected to the surface treatment by the surface treatment means, and the substrate subjected to the surface treatment is changed to the second substrate. It may be a device that winds up with a roll. In this case, a plurality of film forming means and surface treatment means may be arranged.
【００２８】[0028]
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をより具体的に
説明する。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.
【００２９】（実施例１）実施例１では、ステンレス基
板／Ｍｏ膜／ＣＩＧＳ膜という構成の基板上に、実施形
態１の製造装置１０を用いてＣｄＳ膜を形成した一例に
ついて説明する。Example 1 In Example 1, an example of forming a CdS film using the manufacturing apparatus 10 of Embodiment 1 on a substrate having a structure of stainless steel substrate / Mo film / CIGS film will be described.
【００３０】まず、スパッタリング法によって、ステン
レス基板上にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によって
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（厚さ：２μｍ）を形成し
た。First, a Mo film was formed on a stainless substrate by a sputtering method, and a Cu (In, Ga) Se 2 film (thickness: 2 μm) was formed on the Mo film by an evaporation method.
【００３１】次に、溶液１５として、酢酸カドミウム
（Ｃｄ（ＣＨ3ＣＯＯ）2）、チオ尿素（ＮＨ2ＣＳＮ
Ｈ2）、酢酸アンモニウム（ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4）および
アンモニアを含有する水溶液を用意した。溶液中の酢酸
カドミウムの濃度は０．００１Ｍ、チオ尿素の濃度は
０．００５Ｍ、酢酸アンモニウムの濃度は０．０１Ｍ、
アンモニアの濃度は０．４Ｍとした。次に、基板を溶液
内に浸漬し、ヒータ１６によって基板付近の温度を８０
℃にした。この状態で基板を１０分間保持することによ
って、ＣＩＧＳ膜上に、厚さ６０ｎｍのＣｄＳ膜を形成
できた。次に、第２のロール１３で基板を巻き取ること
によって基板を移動させ、ＣｄＳ膜が形成されていない
基板を溶液に浸漬した。そして、上記の方法と同様に基
板を１０分間保持することによって、厚さ６０ｎｍのＣ
ｄＳ膜をＣＩＧＳ膜上に形成した。このように、基板の
処理と基板の移動とを交互に行うことによって、基板の
ほぼ全面にＣｄＳ膜を形成できた。Next, as a solution 15, cadmium acetate (Cd (CH 3 COO) 2 ) and thiourea (NH 2 CSN) were used.
An aqueous solution containing H 2 ), ammonium acetate (CH 3 COONH 4 ) and ammonia was prepared. The concentration of cadmium acetate in the solution is 0.001M, the concentration of thiourea is 0.005M, the concentration of ammonium acetate is 0.01M,
The concentration of ammonia was 0.4M. Next, the substrate is immersed in the solution, and the temperature near the substrate is adjusted to 80 by the heater 16.
℃. By holding the substrate in this state for 10 minutes, a CdS film having a thickness of 60 nm could be formed on the CIGS film. Next, the substrate was moved by winding the substrate with the second roll 13, and the substrate on which the CdS film was not formed was immersed in the solution. Then, by holding the substrate for 10 minutes in the same manner as in the above method, a 60 nm thick C
A dS film was formed on the CIGS film. Thus, the CdS film could be formed on almost the entire surface of the substrate by alternately performing the substrate processing and the substrate movement.
【００３２】また、基板を溶液内に１０分間静置する代
わりに、基板が溶液に接触している時間が１０分間にな
るように第１および第２のロール１２および１３で連続
的に基板を搬送した場合も、基板のＣＩＧＳ膜上のほぼ
全面に厚さ６０ｎｍのＣｄＳ膜を形成できた。Instead of allowing the substrate to stand in the solution for 10 minutes, the substrate is continuously moved by the first and second rolls 12 and 13 so that the time the substrate is in contact with the solution is 10 minutes. Even when transported, a CdS film having a thickness of 60 nm could be formed on almost the entire surface of the CIGS film on the substrate.
【００３３】このように、バッファー層として機能する
ＣｄＳ膜を光吸収層として機能する半導体膜上に化学析
出法で形成することによって、窓層として機能する半導
体層をスパッタリング法で形成した場合も光吸収層がダ
メージを受けることを抑制できる。そのため、特性が高
い太陽電池を生産性よく製造できる。As described above, by forming the CdS film functioning as the buffer layer on the semiconductor film functioning as the light absorption layer by the chemical deposition method, the semiconductor layer functioning as the window layer can be formed by the sputtering method. It is possible to prevent the absorption layer from being damaged. Therefore, a solar cell with high characteristics can be manufactured with high productivity.
【００３４】（実施例２）実施例２では、ステンレス基
板／Ｍｏ膜／ＣＩＧＳ膜という構成の基板上に、実施形
態１の製造装置を用いてＺｎ（Ｏ，Ｓ）膜を形成した一
例について説明する。Example 2 In Example 2, an example of forming a Zn (O, S) film by using the manufacturing apparatus of Embodiment 1 on a substrate having a structure of stainless steel substrate / Mo film / CIGS film will be described. To do.
【００３５】まず、スパッタリング法によってステンレ
ス基板上にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によってＣ
ｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（厚さ：２μｍ）を形成し
た。First, a Mo film is formed on a stainless steel substrate by a sputtering method, and C is formed on the Mo film by an evaporation method.
A u (In, Ga) Se 2 film (thickness: 2 μm) was formed.
【００３６】次に、溶液１５として、酢酸亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3ＣＯＯ）2）、チオ尿素（ＮＨ 2ＣＳＮＨ2）およ
びアンモニアを含有する水溶液を用意した。溶液中の酢
酸亜鉛の濃度は０．０２５Ｍ、チオ尿素の濃度は０．３
７５Ｍ、アンモニアの濃度は２．５Ｍとした。Next, as a solution 15, zinc acetate (Zn
(CH3COO)2), Thiourea (NH 2CSNH2) And
An aqueous solution containing ammonia and ammonia was prepared. Vinegar in solution
Concentration of zinc oxide is 0.025M, concentration of thiourea is 0.3
The concentration of 75M and the concentration of ammonia were 2.5M.
【００３７】次に、基板を溶液内に浸漬し、ヒータ１６
によって基板付近の温度を８０℃にした。この状態で基
板を１２分間保持することによって、ＣＩＧＳ膜上に、
厚さ６０ｎｍのＺｎ（Ｏ，Ｓ）膜を形成できた。次に、
第２のロール１３で基板を巻き取ることによって基板を
移動させ、Ｚｎ（Ｏ，Ｓ）膜が形成されていない基板を
溶液に浸漬した。そして、上記の方法と同様に基板を１
２分間保持することによって、厚さ６０ｎｍのＺｎ
（Ｏ，Ｓ）膜をＣＩＧＳ膜上に形成した。このように、
基板の処理と基板の移動とを交互に行うことによって、
基板のほぼ全面にＺｎ（Ｏ，Ｓ）膜を形成できた。この
ように、ＣＩＧＳ膜上に、バッファー層または窓層とし
て機能するＺｎ（Ｏ，Ｓ）膜を化学析出法で形成するこ
とによって、光吸収層として機能する半導体層にダメー
ジを与えることを抑制できるため、特性が高い太陽電池
が得られる。Next, the substrate is immersed in the solution and the heater 16
The temperature near the substrate was set to 80 ° C. By holding the substrate for 12 minutes in this state, on the CIGS film,
A Zn (O, S) film having a thickness of 60 nm could be formed. next,
The substrate was moved by winding the substrate with the second roll 13, and the substrate on which the Zn (O, S) film was not formed was immersed in the solution. Then, as in the above method, the substrate 1
By holding for 2 minutes, Zn with a thickness of 60 nm
A (O, S) film was formed on the CIGS film. in this way,
By alternating substrate processing and substrate movement,
A Zn (O, S) film could be formed on almost the entire surface of the substrate. Thus, by forming the Zn (O, S) film functioning as the buffer layer or the window layer on the CIGS film by the chemical deposition method, it is possible to suppress the damage to the semiconductor layer functioning as the light absorption layer. Therefore, a solar cell with high characteristics can be obtained.
【００３８】また、基板を溶液内に１２分間静置する代
わりに、基板が溶液に接触している時間が１２分間にな
るように第１および第２のロール１２および１３で基板
を連続的に搬送した場合も、基板のＣＩＧＳ膜上のほぼ
全面に、厚さ６０ｎｍのＺｎ（Ｏ，Ｓ）膜を形成でき
た。Further, instead of allowing the substrate to stand in the solution for 12 minutes, the substrate is continuously moved by the first and second rolls 12 and 13 so that the time in which the substrate is in contact with the solution is 12 minutes. Even when transported, a Zn (O, S) film having a thickness of 60 nm could be formed on almost the entire surface of the CIGS film on the substrate.
【００３９】（実施例３）実施例３では、実施形態１の
製造装置を用いてＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜上に、Ｃｕ
ＩｎＳ2層またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2層を形成した一
例について説明する。(Example 3) In Example 3, Cu was formed on the CIS film or CIGS film by using the manufacturing apparatus of the first embodiment.
An example of forming an InS 2 layer or a Cu (In, Ga) S 2 layer will be described.
【００４０】まず、スパッタリング法によって、ステン
レス基板上にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によって
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（厚さ：２μｍ）を形成し
た。First, a Mo film was formed on a stainless substrate by a sputtering method, and a Cu (In, Ga) Se 2 film (thickness: 2 μm) was formed on the Mo film by an evaporation method.
【００４１】次に、Ｉｎを含む化合物（塩）である塩化
インジウム（ＩｎＣｌ3）とチオアセトアミドとを含有
する溶液を用意した。溶液中の塩化インジウムの濃度は
０．００５Ｍ、チオアセトアミドの濃度は０．１Ｍ、ｐ
Ｈは１．９とした。Next, a solution containing indium chloride (InCl 3 ) which is a compound (salt) containing In and thioacetamide was prepared. The concentration of indium chloride in the solution is 0.005M, the concentration of thioacetamide is 0.1M, p
H was set to 1.9.
【００４２】次に、基板を溶液内に浸漬し、ヒータによ
って基板付近の温度を７０℃にした。この状態で１０秒
間保持することによって、ＣＩＧＳ膜の表面に厚さ８ｎ
ｍのＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2層を形成できた。また、Ｃ
ＩＳ膜に対して同様の処理を行うことによって、ＣＩＳ
膜の表面にＣｕＩｎＳ2層を形成できた。このように、
ＣＩＳ膜またはＣＩＧＳ膜の表面にＣｕＩｎＳ2層また
はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2層を形成することによって、
特性が高い太陽電池を形成できる。Next, the substrate was immersed in the solution, and the temperature in the vicinity of the substrate was raised to 70 ° C. by a heater. By maintaining this state for 10 seconds, a thickness of 8 n is formed on the surface of the CIGS film.
A Cu (In, Ga) S 2 layer of m could be formed. Also, C
By performing the same treatment on the IS film, the CIS
A CuInS 2 layer could be formed on the surface of the film. in this way,
By forming a CuInS 2 layer or a Cu (In, Ga) S 2 layer on the surface of the CIS film or the CIGS film,
A solar cell with high characteristics can be formed.
【００４３】なお、基板を１０秒間静置させる代わり
に、基板が溶液に接触している時間が１０秒間になるよ
うに第１および第２のロール１２および１３で連続的に
基板を送ることによって、厚さ８ｎｍのＣｕＩｎＳ2層
またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2層を形成できた。Instead of allowing the substrate to stand for 10 seconds, the substrate is continuously fed by the first and second rolls 12 and 13 so that the time the substrate is in contact with the solution is 10 seconds. A CuInS 2 layer or a Cu (In, Ga) S 2 layer having a thickness of 8 nm could be formed.
【００４４】（実施例４）実施例４では、ステンレス基
板／Ｍｏ膜という構成の基板上に形成されたＣＩＧＳ膜
の表面に、実施形態２の製造装置を用いてＣｄをドープ
した一例について説明する。Example 4 In Example 4, an example will be described in which the surface of a CIGS film formed on a substrate having a structure of stainless steel substrate / Mo film was doped with Cd using the manufacturing apparatus of the second embodiment. .
【００４５】まず、スパッタリング法によってガラス基
板上にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によってＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（厚さ：２μｍ）を形成した。First, a Mo film is formed on a glass substrate by a sputtering method, and Cu is formed on the Mo film by an evaporation method.
An (In, Ga) Se 2 film (thickness: 2 μm) was formed.
【００４６】次に、溶液１５として、カドミウムを含む
化合物（塩）である硫酸カドミウム（ＣｄＳＯ4）とア
ンモニアとを含有する溶液を用意した。溶液中の硫酸カ
ドミウムの濃度は０．００１Ｍ、アンモニアの濃度は１
Ｍとした。次に、基板を溶液に浸漬し、ヒータ１６によ
って基板付近の温度を８０℃にした。この状態で基板を
６分間保持することによって、ＣＩＧＳ膜の表面から１
５ｎｍの深さまでＣｄをドープできた。このように、光
吸収層として機能するＣＩＧＳ膜の表面にＣｄをドープ
することによって、特性が高い太陽電池が得られる。Next, as the solution 15, a solution containing cadmium sulfate (CdSO 4 ) which is a compound (salt) containing cadmium and ammonia was prepared. The concentration of cadmium sulfate in the solution is 0.001M, and the concentration of ammonia is 1
M. Next, the substrate was immersed in the solution, and the temperature near the substrate was set to 80 ° C. by the heater 16. By holding the substrate for 6 minutes in this state, the
Cd could be doped to a depth of 5 nm. Thus, by doping the surface of the CIGS film functioning as the light absorption layer with Cd, a solar cell having excellent characteristics can be obtained.
【００４７】なお、基板を溶液内に６分間静置する代わ
りに、基板が溶液と接触している時間が６分間になるよ
うに第１および第２のロール１２および１３で基板を連
続的に搬送した場合も、ＣＩＧＳ膜のほぼ全面におい
て、ＣＩＧＳ膜の表面から１５ｎｍの深さまでＣｄをド
ープできた。Instead of allowing the substrate to stand in the solution for 6 minutes, the substrate is continuously moved by the first and second rolls 12 and 13 so that the time in which the substrate is in contact with the solution is 6 minutes. Even when it was transported, Cd could be doped on almost the entire surface of the CIGS film to a depth of 15 nm from the surface of the CIGS film.
【００４８】（実施例５）実施例５では、本発明の装置
を用いて太陽電池を製造した一例について説明する。Example 5 In Example 5, an example of producing a solar cell using the apparatus of the present invention will be described.
【００４９】まず、スパッタリング法によってガラス基
板上にＭｏ膜を形成し、その上に蒸着法によってＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2膜（厚さ：２μｍ）を形成した。First, a Mo film is formed on a glass substrate by a sputtering method, and Cu is formed thereon by a vapor deposition method.
An (In, Ga) Se 2 film (thickness: 2 μm) was formed.
【００５０】次に、実施例３の方法を用いてＣＩＧＳ膜
の表面にＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2層を形成した。次に、
実施例１の方法によって、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2層上
にＣｄＳ膜を形成した。Next, a Cu (In, Ga) S 2 layer was formed on the surface of the CIGS film by using the method of Example 3. next,
According to the method of Example 1, a CdS film was formed on the Cu (In, Ga) S 2 layer.
【００５１】さらに、ＣｄＳ膜上に、窓層であるＺｎＯ
膜（厚さ：１００ｎｍ）と透明電極であるＩＴＯ膜（厚
さ：１００ｎｍ）とをスパッタリング法によって形成し
た。ＺｎＯ膜形成時において、スパッタリングは、アル
ゴンガス圧２．６６Ｐａ（２×１０-2Ｔｏｒｒ）、高周
波パワー４００Ｗの条件で行った。また、ＩＴＯ膜形成
時は、アルゴンガス圧１．０６４Ｐａ（８×１０-3Ｔｏ
ｒｒ）、高周波パワー４００Ｗの条件によって形成し
た。その後、ＮｉＣｒ膜とＡｕ膜とを電子ビーム蒸着法
によって積層することによってｐ側電極およびｎ側電極
を形成した。Further, a window layer of ZnO is formed on the CdS film.
A film (thickness: 100 nm) and an ITO film (thickness: 100 nm) which is a transparent electrode were formed by a sputtering method. During the formation of the ZnO film, sputtering was performed under the conditions of an argon gas pressure of 2.66 Pa (2 × 10 −2 Torr) and a high frequency power of 400 W. When forming the ITO film, the argon gas pressure is 1.064 Pa (8 × 10 −3 To
rr) and high frequency power of 400 W. After that, a NiCr film and an Au film were laminated by an electron beam evaporation method to form a p-side electrode and an n-side electrode.
【００５２】このようにして作製した太陽電池に、ＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して太
陽電池特性を測定した。その結果、短絡電流３３．１ｍ
Ａ／ｃｍ2、開放電圧０．５９Ｖ、曲線因子０．７０、
変換効率１３．７％と良好な結果が得られた。AM was added to the solar cell thus prepared.
The characteristics of the solar cell were measured by irradiating artificial sunlight of 1.5 and 100 mW / cm 2 . As a result, short circuit current 33.1m
A / cm 2 , open circuit voltage 0.59 V, fill factor 0.70,
Good results were obtained with a conversion efficiency of 13.7%.
【００５３】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to examples, the present invention is not limited to the above embodiments and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention. .
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造装置
によれば、ロール・トゥ・ロール法によってバッファー
層の形成や光吸収層の表面処理などを行うことができ、
太陽電池の生産性よく低コストに製造できる。As described above, according to the manufacturing apparatus of the present invention, the formation of the buffer layer and the surface treatment of the light absorbing layer can be performed by the roll-to-roll method,
The solar cell can be manufactured with high productivity and at low cost.
【図１】 本発明の製造装置について一例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an example of a manufacturing apparatus of the present invention.
１０ 製造装置 １１ 膜形成手段 １２ 第１のロール １３ 第２のロール １４ 容器 １５ 溶液 １６ ヒータ １７ 送液ポンプ １８ フィルタ １９ａ、１９ｂ ロール ２０ 基板 10 Manufacturing equipment 11 Membrane forming means 12 First Roll 13 Second roll 14 containers 15 solutions 16 heater 17 Liquid feed pump 18 filters 19a, 19b roll 20 substrates
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 ▲琢▼也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA09 AA10 CA21 CB15 FA04 GA03 GA05 GA06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Sato ▲ Takuya 1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5F051 AA09 AA10 CA21 CB15 FA04 GA03 GA05 GA06
Claims (10)
製造するための製造装置であって、 前記基板上に膜を形成するための化学種を含む溶液を備
える膜形成手段と、前記溶液に前記基板を供給するため
の第１のロールと、前記膜が形成された前記基板を巻き
取るための第２のロールとを備えることを特徴とする太
陽電池の製造装置。1. A manufacturing apparatus for manufacturing a solar cell including a flexible substrate, comprising: a film forming unit including a solution containing a chemical species for forming a film on the substrate; and the solution. An apparatus for manufacturing a solar cell, comprising: a first roll for supplying the substrate to the substrate and a second roll for winding the substrate on which the film is formed.
硫黄を含有する化合物とＣｄの塩とを含む請求項１に記
載の太陽電池の製造装置。2. The film is made of CdS, and the solution is
The solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, comprising a sulfur-containing compound and a Cd salt.
溶液が、硫黄を含有する化合物とＺｎの塩とを含む請求
項１に記載の太陽電池の製造装置。3. The solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the film is made of Zn (O, S), and the solution contains a sulfur-containing compound and a Zn salt.
製造するための製造装置であって、 前記基板上に形成された膜に対して表面処理を行うため
の溶液を備える表面処理手段と、前記溶液に前記基板を
供給するための第１のロールと、前記表面処理が行われ
た前記基板を巻き取るための第２のロールとを備えるこ
とを特徴とする太陽電池の製造装置。4. A manufacturing apparatus for manufacturing a solar cell including a flexible substrate, comprising a surface treatment means including a solution for performing a surface treatment on a film formed on the substrate. An apparatus for manufacturing a solar cell, comprising: a first roll for supplying the substrate to the solution; and a second roll for winding the surface-treated substrate.
記溶液が、硫黄を含有する化合物とＩｎの塩とを含む請
求項４に記載の太陽電池の製造装置。5. The solar cell manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the film contains Se, Cu, and In, and the solution contains a compound containing sulfur and a salt of In.
くとも１つの元素とＣｕとＩｎとを含み、前記表面処理
が前記膜の表面にII族元素をドーピングする処理である
請求項４に記載の太陽電池の製造装置。6. The film according to claim 4, wherein the film contains at least one element selected from Se and S and Cu and In, and the surface treatment is a treatment of doping a Group II element on the surface of the film. Solar cell manufacturing equipment.
備える請求項１ないし６のいずれかに記載の太陽電池の
製造装置。7. The apparatus for manufacturing a solar cell according to claim 1, further comprising a heater arranged in the solution.
ｃｍ以内である請求項７に記載の太陽電池の製造装置。8. The shortest distance between the heater and the substrate is 1
The device for manufacturing a solar cell according to claim 7, which is within cm.
除去手段をさらに備える請求項１ないし８のいずれかに
記載の太陽電池の製造装置。9. The solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising precipitation removing means for removing precipitation in the solution.
さらに備える請求項１ないし９のいずれかに記載の太陽
電池の製造装置。10. The solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising stirring means for stirring the solution.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040915 |
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