JPH08218161A - 硫化鉄薄膜の製造方法 - Google Patents

硫化鉄薄膜の製造方法

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JPH08218161A
JPH08218161A JP4491895A JP4491895A JPH08218161A JP H08218161 A JPH08218161 A JP H08218161A JP 4491895 A JP4491895 A JP 4491895A JP 4491895 A JP4491895 A JP 4491895A JP H08218161 A JPH08218161 A JP H08218161A
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JP
Japan
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iron
thin film
sulfur
film
substrate
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JP4491895A
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English (en)
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Yoshitsugu Hirose
佳嗣 広瀬
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄と硫黄の混合薄膜から少ない体積変化で硫
化鉄薄膜を製造することのできる製造方法を得る。 【構成】 基板表面に鉄と硫黄の混合膜をメッキ形成す
る工程S1と、この混合膜がメッキされた基板を、硫黄
を含む雰囲気中において所定温度で所定時間加熱する工
程S2とから硫化鉄薄膜を製造することとしている。こ
れにより、形成された鉄膜を硫化させるときの体積変化
を緩和させることができるため、基板に対して密着性の
よい二硫化鉄薄膜を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硫化鉄薄膜の製造方法
に関し、さらには基板との密着性が良好な硫化鉄薄膜の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】硫化鉄膜の製造方法としては、鉄膜の硫
化法、MOCVD法、ケミカルスプレー法、真空蒸着
法、スパッタリング法等の方法が従来から知られてい
る。そして、これらの方法によって製造された硫化鉄膜
(特に「二硫化鉄(FeS2)膜」)は、薄膜太陽電池にお
ける吸収層材料として用いることができる。吸収層材料
として用いるためには、良質の二硫化鉄薄膜を迅速かつ
簡便に基板上に成形することが、薄膜太陽電池を大量且
つ、安価に生産する上で必要不可欠である。このため、
上記各種の硫化鉄膜の製造方法のうちでは、電気メッキ
によって基板上に鉄膜を形成した後に硫化する方法が、
吸収層材料としての二硫化鉄膜の製造方法として適した
方法といえる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉄膜を
硫化する場合、鉄(Fe)から二硫化鉄(FeS2)へ変化す
る際には体積が約70%も減少するため、この体積変化
や熱膨張率の違いから基板と二硫化鉄薄膜との密着性が
低下し、二硫化鉄膜が基板から剥がれやすいという問題
があった。
【0004】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、基板に対して密着性のよい硫化鉄薄膜の製
造方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明においては、メッキによって基
板表面に鉄と硫黄の混合膜を形成する工程を経た後に、
混合膜がメッキされた基板を硫黄を含む雰囲気中におい
て所定温度で所定時間加熱する工程を経て硫化鉄薄膜を
製造することとしている。これにより、鉄と硫黄の混合
膜が硫化鉄に変化するときの体積変化を少なくすること
ができる。ここで、混合膜をメッキ形成する工程を鉄イ
オンとチオ硫酸イオンを含む電解液を用いた電気メッキ
工程とし、加熱する工程を硫黄を含む窒素雰囲気中で約
摂氏500度の温度において約1時間行う工程とすれ
ば、体積変化をより少なくすることができる。なお、基
板に対する密着性向上のため、硫化鉄薄膜における鉄と
硫黄の組成比率は1:(0.2〜2)とすることが好ま
しい。
【0006】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図1
を参照しながら説明する。まず、基板上に鉄・硫黄(Fe
+S)混合膜を形成するためのメッキ工程S1について説
明する。薄膜太陽電池の吸収層材料として二硫化鉄薄膜
を用いる場合、その薄膜を形成するための基板として
は、チタン(Ti)板、酸化インジウムと錫の合金(IT
O)をガラス板にコーティングしたものもしくは、チタ
ン膜をガラス板にコーティングしたもの等を用いる。そ
して、鉄イオンとチオ硫酸イオンを含む電解液である硫
酸鉄アンモニウム(FeSO4(NH4)2SO4・6H2O)およびチオ
硫酸ナトリウム(Na2S2O3・5H2O)からなる溶液に、上記
いずれかの基板を浸漬させて電気メッキを行い、基板上
に鉄・硫黄(Fe+S)混合膜を形成する。
【0007】ここで、図2を参照してチタン板上に鉄・
硫黄(Fe+S)混合膜を形成する電気メッキ工程S1につ
いて説明する。電気メッキ工程S1においては、電気メ
ッキを行う前に基板となるチタン板Tiに前処理が行わ
れる。この前処理は、フッ化水素(HF):硝酸(HN
O3):水(H2O)=4:4:200の水溶液に1分間浸
した後、純水で洗浄し、さらに純水中で超音波洗浄を行
うものである。前処理を行ったチタン板Tiは−(マイ
ナス)側端子に繋がれ、+(プラス)側端子である対極
に繋がれたプラチナ板Ptとともに電解液Lに浸漬され
て電気メッキされる。
【0008】電解液Lは、水(H2O)300mι(ミリ
リットル)中に、硫酸鉄アンモニウム5.9g、チオ硫
酸ナトリウム0.3gを溶解させたものであり、pH
(ペーハー)は4〜5である。なお、電解液Lは、攪拌
装置12上に載置されたケース10内に貯留され、攪拌
装置12によって回転する攪拌子11によって攪拌され
ている。そして、電流密度5mA/cm2で10分間各
電極への通電を行うことにより、チタン板Tiに鉄・硫
黄(Fe+S)混合膜をメッキする。なお、チタン板Tiへ
のメッキは表面のみ行えば良いため、裏面および各端面
には析出が行われないように絶縁物によるマスキングを
行う。
【0009】このような電気メッキ工程S1によれば、
図3に示すように基板となるチタン板Tiの表面に鉄・
硫黄混合膜Fe+Sがメッキされるが、上記の条件で行
われた電気メッキによって形成された鉄・硫黄混合膜F
e+Sの組成は、鉄(Fe)80.1%,硫黄(S)9.
5%,酸素(O)10.3%となっている。
【0010】次に、上記の電気メッキ工程S1によって
形成された混合膜を良質の二硫化鉄膜とするために、基
板とともに混合膜を硫黄を含む窒素雰囲気中において所
定温度で所定時間の加熱を行う加熱工程S2について図
4を参照しながら説明する。加熱工程S2においては、
上記混合膜Fe+Sが形成されたチタン板Tiは、カー
ボンによって形成されたカーボンサセプターとも称され
るカーボンブロックCに固定される。カーボンブロック
Cの内部空間には硫黄Sが入れられており、形成された
混合膜Fe+Sはこの空間に面して固定されている。そ
して、チタン板Tiが固定されたカーボンブロックC
は、ヒータHを有して形成された加熱炉D内において摂
氏500度にて1時間加熱される。なお、加熱時には加
熱炉Dの内部の雰囲気を窒素N2の雰囲気とし、カーボ
ンブロックCの内部も窒素N2の雰囲気とする。
【0011】これにより、鉄・硫黄混合膜Fe+Sが硫
黄を含む雰囲気中で加熱されることとなるため、鉄・硫
黄混合膜Fe+Sは、図5に示すように二硫化鉄膜Fe
2に変化する。鉄・硫黄混合膜を窒素雰囲気単独で5
00°Cにて1時間加熱した場合には、硫黄の蒸気圧が
大きいため二硫化鉄が生成される以前に硫黄が離脱して
しまい、化学量論組成の二硫化鉄は得られないが、上記
のように鉄・硫黄混合膜を硫黄とともに加熱した場合
は、硫黄の離脱を補うだけの十分な硫黄蒸気圧があるた
め、二硫化鉄の成形の際における体積変化が少なくな
り、形成された二硫化鉄膜の密着性が向上する。
【0012】なお、前記各基板に対する密着性が良い二
硫化鉄薄膜を得るためには、鉄と硫黄の比率を1:
(0.2〜2)の範囲内とすることが望ましいが、上記
の条件によって硫化を行うことにより、形成された二硫
化鉄膜FeS2の組成は、鉄(Fe)33.5%,硫黄
(S)66.5%,酸素(O)0%(測定可能値以下)と
なっている。すなわち、鉄:硫黄=約1:2の鉄・硫黄
混合膜が形成されることとなるため、チタン板Tiに対
してより密着性の良い二硫化鉄膜FeS2を得ることが
できる。
【0013】二硫化鉄を薄膜太陽電池の吸収層材料とし
て用いることは文献等には記載されていたが、基板に対
する密着性の低さ等から現実にはあまり使用されていな
かった。しかしながら、上記実施例のような工程によっ
て製造すれば、迅速且つ大量にしかも安価に基板との密
着性のよい二硫化鉄膜を製造することができるため、薄
膜太陽電池の吸収材料として有効に用いることができ
る。なお、加熱を行う雰囲気は硫黄を含む雰囲気であれ
ばよくH2Sガス等を用いてもよい。
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明は、基板表面に鉄
と硫黄の混合膜をメッキ形成する工程と、この混合膜が
メッキされた基板を、硫黄を含む雰囲気中において所定
温度で所定持間加熱する工程とから硫化鉄薄膜を製造す
ることとしているため、形成された鉄膜を硫化させる場
合に体積変化を緩和させることができる。これにより、
基板に対して密着性のよい二硫化鉄薄膜を得ることがで
きる。なお、混合膜をメッキ形成する工程を、鉄イオン
とチオ硫酸イオンを含む電解液を用いた電気メッキ工程
とすることにより、簡単に混合膜を得ることができる。
さらに、硫黄を含む窒素雰囲気中で約摂氏500度の温
度において約1時間熱処理を行うようにすれば、より体
積変化が少なく、基板との密着性のよい二硫化鉄を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る硫化鉄膜の製造方法の工程を表す
流れ図である。
【図2】上記製造方法における電気メッキ工程を表す模
式図である。
【図3】上記製造方法において鉄と硫黄の混合膜が形成
された状態を表す側面図である。
【図4】上記製造方法において上記混合膜を硫化させる
加熱炉およびカーボンブロックの断面図である。
【図5】上記製造方法において基板上に二硫化鉄膜が形
成された状態を表す側面図である。
【符号の説明】
S1 メッキ工程 S2 加熱工程 Ti チタン板 C カーボンブロック D 加熱炉

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面に鉄と硫黄の混合膜をメッキ形
    成する工程と、 前記混合膜がメッキされた前記基板を硫黄を含む雰囲気
    中において所定温度で所定時間加熱する工程とからなる
    ことを特徴とする硫化鉄薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記混合膜をメッキ形成する工程が、鉄
    イオンとチオ硫酸イオンを含む電解液を用いた電気メッ
    キ工程であることを特徴とする請求項1に記載の硫化鉄
    薄膜の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記所定温度が約摂氏500度であり、
    前記所定時間が約1時間であることを特徴とする請求項
    1に記載の硫化鉄薄膜の製造方法。
JP4491895A 1995-02-09 1995-02-09 硫化鉄薄膜の製造方法 Pending JPH08218161A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10394037B4 (de) * 2002-08-30 2008-05-15 Suzuki Motor Corp., Hamamatsu Verfahren zur Herstellung einer Metallsulfidschicht
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CN105951033A (zh) * 2016-05-13 2016-09-21 青岛普雷斯马微波科技有限公司 一种微波等离子渗镀硫工艺

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