JPH09219530A - Chalcopyirite structure semiconductor thin film solar battery and manufacture thereof - Google Patents
Chalcopyirite structure semiconductor thin film solar battery and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明はカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池及びその製造方法に関し、特に、
カルコパイライト構造半導体薄膜と金属電極の接合界面
におけるキャリアの再結合中心を低減するための技術に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell and a method for manufacturing the same, and in particular,
The present invention relates to a technique for reducing the recombination center of carriers at a bonding interface between a chalcopyrite structure semiconductor thin film and a metal electrode.
【従来の技術】I族、III族、VI族からなるカルコパイラ
イト構造半導体薄膜は、光吸収係数が大きく薄膜化が可
能であるため、太陽電池材料として注目を集めている。
このカルコパイライト構造半導体薄膜を用いて太陽電池
を作製した場合、光吸収層となるカルコパイライト構造
半導体薄膜の品質が太陽電池特性を大きく左右する。高
品質なカルコパイライト構造半導体薄膜を作製するため
には、基板温度をできるだけ高くして結晶性の優れたカ
ルコパイライト構造半導体薄膜を形成することが重要で
ある。現在のところカルコパイライト構造半導体薄膜を
用いた太陽電池では、カルコパイライト構造半導体薄膜
作製時において基板温度を高くすることが可能なサブス
トレート型の太陽電池において良好な太陽電池特性が得
られている。図４はこのサブストレート型太陽電池の一
例の構成を示した断面図であり、このサブストレート型
太陽電池は、ソーダライムガラス基板１の主面上に裏面
電極としてのＭｏ膜２が形成され、このＭｏ膜２上に例
えばＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2 からなるカルコパイライ
ト構造半導体薄膜５が基板温度約５５０℃で形成され、
このカルコパイライト構造半導体薄膜５上に、ｐｎ接合
形成用のそのバンドギャップがカルコパイライト構造半
導体薄膜５のそれよりも大きいＣｄＳ膜６、透明電極と
してのＺｎＯ／ＩＴＯ膜７，８がこの順に形成され、Ｍ
ｏ膜２とＩＴＯ膜８の一部上に取り出し電極用のＡｕ膜
９が形成されて構成されている。2. Description of the Related Art A chalcopyra consisting of a group I, a group III and a group VI
Ito structure semiconductor thin film has a large light absorption coefficient and can be thinned.
Therefore, it is attracting attention as a solar cell material.
Solar cells using this chalcopyrite structure semiconductor thin film
When you make, the chalcopyrite structure that becomes the light absorption layer
The quality of the semiconductor thin film greatly influences the solar cell characteristics. High
To prepare high quality chalcopyrite structure semiconductor thin film
The substrate temperature should be as high as possible to ensure excellent crystallinity.
It is important to form rucopyrite structure semiconductor thin film
is there. At present, chalcopyrite structure semiconductor thin film
The solar cell used is a chalcopyrite structure semiconductor thin film.
Substrate that can raise the substrate temperature during fabrication
Excellent solar cell characteristics were obtained in the trait type solar cell.
Have been. Figure 4 shows an example of this substrate type solar cell.
It is a sectional view showing the structure of an example, this substrate type
The solar cell has a back surface on the main surface of the soda-lime glass substrate 1.
An Mo film 2 as an electrode is formed, and an example is formed on the Mo film 2.
For example Cu (In, Ga) Se TwoCalco pyrai consisting of
A thin-structure semiconductor thin film 5 is formed at a substrate temperature of about 550 ° C.,
A pn junction is formed on the chalcopyrite structure semiconductor thin film 5.
Its band gap for formation has a chalcopyrite structure half
The CdS film 6 and the transparent electrode, which are larger than those of the conductor thin film 5,
ZnO / ITO films 7 and 8 are formed in this order, and M
Au film for take-out electrode on a part of o film 2 and ITO film 8
9 is formed.
【発明が解決しようとする課題】以上の構成からなるサ
ブストレート型のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽
電池では、通常、基板面内の温度均一性の観点からＭｏ
膜２はガラス基板１の主面の全域に形成される。従っ
て、ガラス基板１の面積が大きくなるとＭｏ膜２の面積
も大きくなり、Ｍｏ膜２とＭｏ膜２上に形成されるＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2 からなるカルコパイライト構造半
導体薄膜５との間に形成されるオーミック接合の面積が
増大することになる。このようなオーミック接合面積の
増大は、接合界面におけるキャリアの再結合中心の増加
を導くため、太陽電池特性に悪影響を与える。従って、
太陽電池特性を向上させるためには、裏面電極としての
Ｍｏ膜２と光吸収層としてのＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2
からなるカルコパイライト構造半導体薄膜５との間のオ
ーミック接合面を、キャリアの出入りに必要な最小限の
面積からなるものにして、キャリアの再結合中心を低減
させることが必要である。本発明は以上にような課題に
鑑みてなされたものであり、カルコパイライト構造半導
体薄膜と金属電極の接合界面におけるキャリアの再結合
中心を低減することができるカルコパイライト構造半導
体薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することを目的
とするものである。[Problems to be Solved by the Invention]
Busted type chalcopyrite structure semiconductor thin film sun
In a battery, Mo is usually used from the viewpoint of temperature uniformity in the substrate surface.
The film 2 is formed on the entire main surface of the glass substrate 1. Follow
As the area of the glass substrate 1 increases, the area of the Mo film 2 increases.
Also becomes larger, and Cu formed on the Mo film 2 and the Mo film 2
(In, Ga) Se TwoChalcopyrite structure consisting of half
The area of the ohmic junction formed with the conductor thin film 5 is
Will increase. Such an ohmic junction area
The increase is the increase of recombination centers of carriers at the bonding interface.
Therefore, the characteristics of the solar cell are adversely affected. Therefore,
In order to improve the solar cell characteristics,
Mo film 2 and Cu (In, Ga) Se as a light absorption layerTwo
Between the chalcopyrite structure semiconductor thin film 5 and
The electrical contact surface is the minimum required for carrier entry and exit.
Reduction of carrier recombination centers by using area
It is necessary to let The present invention addresses the above problems
It was made in view of this, and is a chalcopyrite structure semiconductor
Recombination at the bonding interface between body thin film and metal electrode
Chalcopyrite structure semi-conductor which can reduce the center
A thin film solar cell and a method for manufacturing the same
It is assumed that.
【課題を解決するための手段】前記課題を解消するため
に、本発明にかかるカルコパイライト構造半導体薄膜太
陽電池は、I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体
薄膜と金属電極とがこれらのいずれか一方の主面に形成
された断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜の隙
間を通して接合してなるものである。ここで、断続的と
は例えばストライプ状、ドット状等の部分的に薄膜が存
在することをいう。このような構成にしたことにより、
カルコパイライト構造半導体薄膜と金属電極とをキャリ
アの出入りに必要な最小限の面積にてオーミック接合さ
せることが可能になり、キャリアの再結合中心が低減さ
れた、高性能の太陽電池を得ることができる。また、大
面積の太陽電池を作製する場合、金属電極とカルコパイ
ライト構造半導体薄膜との接合面における欠陥等が多く
なりキャリアの取り出しに寄与しない無発電領域の割合
が相対的に増加するが、電気絶縁性を有する薄膜がこの
ような欠陥部分を保護するため、相対的な面積当たりに
対する膜品質が向上した大面積の太陽電池を安定に供給
することが可能となる。前記構成からなる本発明のカル
コパイライト構造半導体薄膜太陽電池においては、金属
電極下に誘電体基板が配置し、I−III−VI2 族カルコパ
イライト構造半導体薄膜上にそのバンドギャップが前記
I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜のバン
ドギャップよりも大きい半導体薄膜が配置され、この半
導体薄膜上に透明電極が配置されているのが好ましい。
このような構成にしたことにより、優れた太陽電池特性
を有するサブストレート型のカルコパイライト構造半導
体薄膜太陽電池を得ることができる。また前記構成から
なる本発明のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池
においては、金属電極が金属基板からなり、I−III−VI
2 族カルコパイライト構造半導体薄膜上にそのバンドギ
ャップが前記I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導
体薄膜のバンドギャップよりも大きい半導体薄膜が配置
され、この半導体薄膜上に透明電極が配置されているの
が好ましい。このような構成にしたことにより、優れた
太陽電池特性を有し、かつ、薄型のサブストレート型の
カルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池を得ることが
できる。これは金属基板が金属電極になるため、別途金
属電極を形成する必要がなくなるためであり、また、材
料コストの低減にもつながる。また前記構成からなる本
発明のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池におい
ては、I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜
下にそのバンドギャップが前記 I−III−VI2 族カルコ
パイライト構造半導体薄膜のバンドギャップよりも大き
い半導体薄膜が配置され、この半導体薄膜下に透明電極
が配置し、この透明電極下に透明誘電体基板が配置され
ているのが好ましい。このような構成にしたことによ
り、優れた太陽電池特性を有するスーパーストレート型
のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池を得ること
ができる。本発明にかかる第１のカルコパイライト構造
半導体薄膜太陽電池の製造方法は、誘電体基板上に金属
電極を形成し、前記金属電極の表面に断続的に並ぶ複数
の電気絶縁性を有する薄膜を形成し、前記金属電極上に
前記複数の電気絶縁性を有する薄膜を覆うようにカルコ
パイライト構造半導体薄膜を形成し、前記カルコパイラ
イト構造半導体薄膜上に前記I−III−VI2 族カルコパイ
ライト構造半導体薄膜よりも大きいバンドギャップを有
する半導体薄膜を形成し、この半導体薄膜上に透明電極
を形成するようしたものである。このような構成にした
ことにより、前記した優れた太陽電池特性を有するサブ
ストレート型のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電
池を合理的に製造することができる。特に、誘電体基板
の全面を金属電極で覆った後に、この金属電極の主面上
に複数の電気絶縁性を有する薄膜を形成するので、基板
面内温度を均一にでき、カルコパイライト構造半導体薄
膜を均質で高品質な膜に形成することができる。また本
発明にかかる第２のカルコパイライト構造半導体薄膜太
陽電池の製造方法は、金属基板の表面に断続的に並ぶ複
数の電気絶縁性を有する薄膜を形成し、前記金属基板上
に前記複数の電気絶縁性を有する薄膜を覆うようにカル
コパイライト構造半導体薄膜を形成し、前記カルコパイ
ライト構造半導体薄膜上に前記I−III−VI2 族カルコパ
イライト構造半導体薄膜よりも大きいバンドギャップを
有する半導体薄膜を形成し、この半導体薄膜上に透明電
極を形成するようにしたものである。このような構成に
したことにより、前記した優れた太陽電池特性を有し、
かつ薄型のサブストレート型のカルコパイライト構造半
導体薄膜太陽電池を合理的に製造することができる。ま
た本発明にかかる第３のカルコパイライト構造半導体薄
膜太陽電池の製造方法は、透明誘電体基板上に透明電極
を形成し、前記透明電極上にそのバンドギャップが後述
するカルコパイライト構造半導体薄膜のバンドギャップ
よりも大きい半導体薄膜を形成し、この半導体薄膜上に
カルコパイライト構造半導体薄膜を形成し、このカルコ
パイライト構造半導体薄膜の表面に断続的に並ぶ複数の
電気絶縁性を有する薄膜を形成し、前記カルコパイライ
ト構造半導体薄膜上に前記複数の電気絶縁性を有する薄
膜を覆うように金属電極を形成するようにしたものであ
る。このような構成にしたことにより、前記した優れた
太陽電池特性を有するスーパーストレート型のカルコパ
イライト構造半導体薄膜太陽電池を合理的に製造するこ
とができる。前記構成からなる本発明のカルコパイライ
ト構造半導体薄膜太陽電池の製造方法においては、金属
電極の表面、金属基板の表面、またはI−III−VI2 族カ
ルコパイライト構造半導体薄膜の表面に断続的に並ぶ複
数の電気絶縁性を有する薄膜を形成する工程が、前記表
面に金属マスクを介して電気絶縁性を有する薄膜を部分
的に堆積形成する工程からなることが好ましい。このよ
うな構成にしたことにより、任意の形状からなる複数の
電気絶縁性を有する薄膜を安定に形成することができ、
製造歩留まりが向上する。また前記構成からなる本発明
のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池の製造方法
においては、金属電極の表面、金属基板の表面、または
I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜の表面
に断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜を形成す
る工程が、前記表面に電気絶縁性を有する薄膜を形成し
た後、化学溶剤により前記電気絶縁性を有する薄膜を部
分的に除去する工程からなることが好ましい。このよう
な構成にしたことにより、任意の形状からなる複数の電
気絶縁性を有する薄膜を安定に形成することができ、製
造歩留まりが向上する。また前記構成からなる本発明の
カルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池の製造方法に
おいては、金属電極の表面、または金属基板の表面に断
続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜を形成する工
程が、前記金属電極の表面、または金属基板の表面を熱
処理することにより金属酸化膜を形成した後、化学溶剤
により前記金属酸化膜を部分的に除去する工程からなる
ことが好ましい。このような構成にしたことにより、任
意の形状からなる複数の電気絶縁性を有する薄膜を安定
かつ合理的に形成することができ、製造歩留まりが向上
する。In order to solve the above-mentioned problems, a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to the present invention has a group I-III-VI 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film and a metal electrode. It is formed by joining through a plurality of gaps between the thin films having electrical insulation which are intermittently arranged on one main surface. Here, the term "intermittently" means that the thin film partially exists in a stripe shape, a dot shape, or the like. With this configuration,
A chalcopyrite structure semiconductor thin film and a metal electrode can be ohmic-bonded in the minimum area required for carrier entry / exit, and a high-performance solar cell with a reduced carrier recombination center can be obtained. it can. In addition, when a large-area solar cell is manufactured, the number of defects in the bonding surface between the metal electrode and the chalcopyrite structure semiconductor thin film increases, and the proportion of the non-power generation region that does not contribute to the extraction of carriers relatively increases. Since the insulating thin film protects such defective portions, it is possible to stably supply a large-area solar cell with improved film quality per relative area. In the chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell of the present invention having the above-mentioned configuration, the dielectric substrate is arranged under the metal electrode, and the band gap thereof is on the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film.
It is preferable that a semiconductor thin film having a band gap larger than that of the I-III-VI group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film is arranged, and a transparent electrode is arranged on the semiconductor thin film.
With such a structure, a substrate-type chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell having excellent solar cell characteristics can be obtained. Further, in the chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell of the present invention having the above structure, the metal electrode is formed of a metal substrate, and I-III-VI
A semiconductor thin film whose band gap is larger than the band gap of the I-III-VI group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film on the group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film, and a transparent electrode is arranged on this semiconductor thin film. Is preferred. With such a structure, it is possible to obtain a thin substrate-type chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell having excellent solar cell characteristics. This is because the metal substrate serves as a metal electrode, and it is not necessary to separately form a metal electrode, which also leads to a reduction in material cost. In chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell of the present invention comprising the above structure, I-III-VI 2 group the band gap under chalcopyrite structure semiconductor thin film wherein the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film It is preferable that a semiconductor thin film larger than the band gap is arranged, a transparent electrode is arranged under the semiconductor thin film, and a transparent dielectric substrate is arranged under the transparent electrode. With such a structure, a super straight type chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell having excellent solar cell characteristics can be obtained. A first method for manufacturing a semiconductor thin-film solar cell with chalcopyrite structure according to the present invention comprises forming a metal electrode on a dielectric substrate and forming a plurality of thin films having electrical insulation on the surface of the metal electrode, which are arranged intermittently. Then, a chalcopyrite structure semiconductor thin film is formed on the metal electrode so as to cover the plurality of thin films having electrical insulation, and the I-III-VI group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film is formed on the chalcopyrite structure semiconductor thin film. A semiconductor thin film having a larger band gap is formed, and a transparent electrode is formed on the semiconductor thin film. With such a structure, it is possible to rationally manufacture the substrate type chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell having the above-mentioned excellent solar cell characteristics. In particular, since the whole surface of the dielectric substrate is covered with the metal electrode, a plurality of thin films having electrical insulation are formed on the main surface of the metal electrode, so that the in-plane temperature of the substrate can be made uniform and the chalcopyrite structure semiconductor thin film can be formed. Can be formed into a uniform and high quality film. A second method for manufacturing a chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell according to the present invention is to form a plurality of thin films having electrical insulation on a surface of a metal substrate, the thin film having electrical insulation properties being intermittently arranged on the surface of the metal substrate. A chalcopyrite structure semiconductor thin film is formed so as to cover the insulating thin film, and a semiconductor thin film having a band gap larger than that of the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film is formed on the chalcopyrite structure semiconductor thin film. Then, a transparent electrode is formed on this semiconductor thin film. By having such a configuration, it has the above-mentioned excellent solar cell characteristics,
Further, it is possible to rationally manufacture a thin substrate type chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell. Further, a third method for manufacturing a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to the present invention comprises forming a transparent electrode on a transparent dielectric substrate, and forming a band of the chalcopyrite structure semiconductor thin film whose band gap is described later on the transparent electrode. Forming a semiconductor thin film larger than the gap, forming a chalcopyrite structure semiconductor thin film on this semiconductor thin film, forming a plurality of thin films having electrical insulation intermittently arranged on the surface of this chalcopyrite structure semiconductor thin film, A metal electrode is formed on the chalcopyrite structure semiconductor thin film so as to cover the plurality of electrically insulating thin films. With such a structure, it is possible to rationally manufacture the superstrate type chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell having the above-mentioned excellent solar cell characteristics. In the method for producing a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell of the present invention having the above structure, the surface of the metal electrode, the surface of the metal substrate, or the surface of the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film is arranged intermittently. It is preferable that the step of forming a plurality of electrically insulating thin films comprises a step of partially depositing and forming electrically insulating thin films on the surface through a metal mask. With such a structure, it is possible to stably form a plurality of thin films having an arbitrary shape and having electrical insulation,
Manufacturing yield is improved. Further, in the method for producing a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell of the present invention having the above structure, the surface of the metal electrode, the surface of the metal substrate, or
I-III-VI Group 2 chalcopyrite structure The step of forming a plurality of thin films having electrical insulation intermittently aligned on the surface of the semiconductor thin film, after forming a thin film having electrical insulation on the surface, by a chemical solvent It is preferable that the method comprises the step of partially removing the thin film having electrical insulation. With such a configuration, it is possible to stably form a plurality of thin films having an arbitrary shape and having an electrical insulation property, and to improve the manufacturing yield. Further, in the method for manufacturing a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell of the present invention having the above-mentioned configuration, the step of forming a plurality of electrically insulating thin films that are intermittently arranged on the surface of the metal electrode, or on the surface of the metal substrate, It is preferable that the method comprises the step of forming a metal oxide film by heat-treating the surface of the metal electrode or the surface of the metal substrate, and then partially removing the metal oxide film with a chemical solvent. With such a configuration, it is possible to stably and rationally form a plurality of thin films having an arbitrary shape and having an electrical insulating property, thereby improving the manufacturing yield.
【発明の実施の形態】本発明においてI−III−VI2 族カ
ルコパイライト構造半導体薄膜の組成は特に限定される
ものではないが、I 族元素としてＣｕ及びＡｇから選ば
れる少なくとも一つを含み、III 族元素としてＩｎ、Ｇ
ａ、及びＡｌから選ばれる少なくとも一つを含み、VI族
元素としてＳ、Ｓｅ、及びＴｅから選ばれる少なくとも
一つを含んで構成されているのが好ましい。具体的には
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 薄膜、ＣｕＩｎＳ2 薄膜を挙
げることができる。本発明はサブストレート型の太陽電
池、スーパーストレート型の太陽電池のいずれのタイプ
の太陽電池にも適用される。重要な点は、いずれのタイ
プの太陽電池においても、I−III−VI2 族カルコパイラ
イト構造半導体薄膜とこれにオーミック接合させるべき
金属電極との間に断続的に複数の電気絶縁性を有する薄
膜（パターン）を形成し、かかる複数の電気絶縁性を有
する薄膜の隙間を通して、キャリアの出入りに必要な最
小限の面積にてI−III−VI2 族カルコパイライト構造半
導体薄膜と金属電極とをオーミック接合させることであ
る。具体的には、サブストレート型の太陽電池では誘電
体基板上に形成された金属電極上、または金属基板上
に、スーパーストレート型の太陽電池ではカルコパイラ
イト構造半導体薄膜上に、断続的に複数の電気絶縁性を
有する薄膜（パターン）を形成する。複数の電気絶縁性
を有する薄膜の形成は、金属電極、金属基板、またはカ
ルコパイライト構造半導体薄膜上に、ＣＶＤ（chemical
vapour deposition）法や、例えばスパッタリング法、
Ｅ−Ｂガン（electron beam gun ）法、グロー放電法等
のＰＶＤ（physical vapour deposition）法により電気
的絶縁性を有する薄膜をマスクを介して部分的に形成す
る方法、あるいは、金属電極、金属基板、またはカルコ
パイライト構造半導体薄膜上に大面積の電気的絶縁性を
有する薄膜を形成し、化学溶剤を用いて大面積の電気的
絶縁性を有する薄膜のうちの所定部分を取り除く方法を
挙げることができる。電気的絶縁性を有する薄膜として
は、金属酸化膜、金属窒化膜、誘電体化した金属化合物
膜、半導体酸化膜、半導体窒化膜のうちの少なくとも１
つを挙げることができる。また、本発明においてI−III
−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜にオーミック
接合させるべき金属電極としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、及びＡｌから選ば
れる少なくとも１つを用いて形成されているのが好まし
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the composition of the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film is not particularly limited, but it contains at least one selected from Cu and Ag as a Group I element, In and G as group III elements
It is preferable that at least one selected from a and Al is included, and at least one selected from S, Se, and Te is included as the Group VI element. Specifically, Cu (In, Ga) Se 2 thin film and CuInS 2 thin film can be mentioned. The present invention is applicable to any type of solar cell, a substrate type solar cell and a superstrate type solar cell. The important point is that in any type of solar cell, a thin film having a plurality of electrical insulating properties is intermittently provided between the I-III-VI group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film and the metal electrode to be ohmic-bonded thereto. (Pattern) is formed, and ohmic contact between the metal thin film and the I-III-VI group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film is carried out in the minimum area necessary for carrier entry and exit through the gap between the plurality of thin films having electrical insulation. It is to join. Specifically, on a substrate type solar cell, on a metal electrode formed on a dielectric substrate or on a metal substrate, and on a superstrate type solar cell, on a chalcopyrite structure semiconductor thin film, a plurality of intermittently A thin film (pattern) having electrical insulation is formed. Formation of a plurality of thin films having electrical insulation is performed by CVD (chemical) on a metal electrode, a metal substrate, or a chalcopyrite structure semiconductor thin film.
vapor deposition) method, for example, sputtering method,
A method of partially forming an electrically insulating thin film through a mask by a PVD (physical vapor deposition) method such as an EB gun (electron beam gun) method or a glow discharge method, or a metal electrode or a metal substrate Or a method of forming a large-area electrically insulating thin film on a chalcopyrite structure semiconductor thin film and removing a predetermined portion of the large-area electrically insulating thin film using a chemical solvent. it can. The electrically insulating thin film is at least one of a metal oxide film, a metal nitride film, a dielectricized metal compound film, a semiconductor oxide film, and a semiconductor nitride film.
I can name one. Further, in the present invention, I-III
As a metal electrode to be ohmic-bonded to a -VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film, Mo, W, Ti, T
It is preferably formed using at least one selected from a, Au, Pt, Ni, Cr, Ag, and Al.
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は本発明の実施例１によるカルコパイ
ライト構造半導体薄膜太陽電池の構造を示す断面図であ
る。また、図２はかかる本実施例のカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池の製造工程における主要工程を示
す断面図である。これらの図において、図４と同一符号
は同一または相当する部分を示し、４は金属マスク、３
は断続的に形成された複数のＳｉＯ2 薄膜である。本実
施例のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池は、Ｍ
ｏ薄膜２上に複数のＳｉＯ2 薄膜３が断続的に形成さ
れ、この複数のＳｉＯ2 薄膜３の隙間を通して、Ｍｏ薄
膜２とＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 薄膜５がオーミック接
合している点で、前記した従来のサブストレート型のカ
ルコパイライト構造半導体薄膜（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ
ｅ2 薄膜）太陽電池とその構成が異なっている。以下、
かかるカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池の製造
工程を説明する。先ず、５ｃｍ角のガラス基板１上にス
パッタリング法（以下、スパッタ法と略称する。）によ
りＭｏ薄膜２を約１μｍの厚さで基板面内に均一に形成
した。次に、図２に示すように、金属マスク４を用い
て、スパッタ法により、Ｍｏ薄膜２上に電気絶縁性を有
するＳｉＯ2 薄膜３を約０．２μｍの厚さで形成した。
ここで、金属マスク４にはストライプ状の開口部が所定
間隔を空けて形成されており、ＳｉＯ2 薄膜３は１ｍｍ
の幅で１ｍｍ間隔を空けて複数形成された。次に、この
ＳｉＯ2 薄膜３を覆うようにＭｏ薄膜２上に高真空蒸着
法によりカルコパイライト構造半導体薄膜であるＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 薄膜５を約２μｍの厚さで形成し
た。次に、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 薄膜５上に溶液析
出法によりＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 薄膜５よりもバン
ドギャップが大きいＣｄＳ薄膜６を約５０ｎｍの厚さで
形成し、このＣｄＳ薄膜６上にスパッタ法によりＺｎＯ
薄膜７を０．５μｍの厚さで、ＩＴＯ薄膜８を１μｍの
厚さで順次形成した。最後に、ＩＴＯ薄膜８上とＭｏ薄
膜２上に真空蒸着法により取り出し電極としてのＡｕ電
極９、１０を０．５μｍの厚さで形成した。かかる製造
工程において、ＳｉＯ2 薄膜３は蒸着（堆積）時間及び
金属マスク４のマスクパターンを変更することにより、
任意の厚み及び形状を有するものに形成することが可能
であった。表１はかかる本実施例の太陽電池と従来の太
陽電池（図４に示したもの）の特性を比較したものであ
る。太陽電池特性の測定はＡ.Ｍ.１．５、１００ｍＷ／
ｃｍ2 の条件下で行ったものである。表中、Ｖocは開放
電圧、Ｊscは短絡電流、Ｆ.Ｆ.は曲性因子、ηは変換効
率である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to Embodiment 1 of the present invention. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main steps in the manufacturing process of the chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell of this example. In these figures, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding portions, 4 is a metal mask, 3
Is a plurality of SiO 2 thin films formed intermittently. The chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell of this example is M
o A plurality of SiO 2 thin films 3 are intermittently formed on the thin film 2, and the Mo thin film 2 and the Cu (In, Ga) Se 2 thin film 5 are ohmic-bonded through the gaps between the plurality of SiO 2 thin films 3. Then, the conventional substrate type chalcopyrite structure semiconductor thin film (Cu (In, Ga) S
e 2 thin film) The structure is different from that of the solar cell. Less than,
A manufacturing process of such a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell will be described. First, a Mo thin film 2 having a thickness of about 1 μm was uniformly formed on a 5 cm square glass substrate 1 by a sputtering method (hereinafter abbreviated as a sputtering method) within the substrate surface. Next, as shown in FIG. 2, a metal mask 4 was used to form an electrically insulating SiO 2 thin film 3 with a thickness of about 0.2 μm on the Mo thin film 2 by a sputtering method.
Here, the metal mask 4 has stripe-shaped openings formed at predetermined intervals, and the SiO 2 thin film 3 has a thickness of 1 mm.
A plurality of them having a width of 1 mm apart. Next, Cu, which is a chalcopyrite structure semiconductor thin film, is formed on the Mo thin film 2 by high vacuum deposition so as to cover the SiO 2 thin film 3.
The (In, Ga) Se 2 thin film 5 was formed to a thickness of about 2 μm. Next, a CdS thin film 6 having a band gap larger than that of the Cu (In, Ga) Se 2 thin film 5 is formed on the Cu (In, Ga) Se 2 thin film 5 by a solution deposition method to a thickness of about 50 nm. ZnO on the thin film 6 by sputtering
The thin film 7 was formed in a thickness of 0.5 μm, and the ITO thin film 8 was formed in a thickness of 1 μm. Finally, Au electrodes 9 and 10 as lead-out electrodes were formed on the ITO thin film 8 and the Mo thin film 2 by vacuum vapor deposition to have a thickness of 0.5 μm. In this manufacturing process, the SiO 2 thin film 3 can be formed by changing the vapor deposition (deposition) time and the mask pattern of the metal mask 4.
It could be formed to have an arbitrary thickness and shape. Table 1 compares the characteristics of the solar cell of this example and the conventional solar cell (shown in FIG. 4). Measurement of solar cell characteristics is AM 1.5, 100mW /
It was performed under the condition of cm 2 . In the table, V oc is the open circuit voltage, J sc is the short-circuit current, FF is the bending factor, and η is the conversion efficiency.
【表１】 表１からわかるように、本実施例の太陽電池は、従来の
ものに比べて、優れた太陽電池特性を示し、特に、
Ｖoc、Ｆ.Ｆ.が特に優れたものになった。これは、本実
施例の太陽電池が従来のものに比べてＣｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｓｅ2 薄膜５とＭｏ薄膜２の接合面におけるキャリ
ア再結合中心が低減したことによるものであると考えら
れる。 （実施例２）本実施例では、実施例１のガラス基板及び
金属電極としてのＭｏ薄膜の代わりにＭｏメタルシート
（基板）を用い、このＭｏメタルシート上に断続的に複
数のＳｉＯ2 薄膜を形成し、この後は、実施例１と同様
にしてカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池を作製
した。この太陽電池の特性評価を行ったところ、実施例
１の太陽電池のそれと同様の傾向を示した。これによ
り、本発明がガラス基板上に金属電極を形成したサブス
トレート型のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池
だけでなく、金属基板を用いたサブストレート型のカル
コパイライト構造半導体薄膜太陽電池に適用できること
が確認できた。 （実施例３）図３は本発明の実施例３によるカルコパイ
ライト構造半導体薄膜太陽電池の構造を示す断面図であ
り、図において、図１、４と同一符号は同一または相当
する部分を示している。本実施例のカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池は、実施例１，２のサブストレー
ト型の太陽電池の積層構成とは逆の積層構成を有してな
るもので、光が基板側から入射するスーパーストレート
型の太陽電池である。以下、製造工程を説明する。先
ず、ガラス基板１上にスパッタ法によりＩＴＯ薄膜８を
１μｍの厚みで、ＺｎＯ薄膜７を０．５μｍの厚さで順
次形成した。次に、ＺｎＯ薄膜７上に溶液析出法により
ＣｄＳ薄膜６を約５０ｎｍの厚さで形成した後、このＣ
ｄＳ薄膜６上に高真空蒸着法によりカルコパイライト構
造半導体薄膜Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ 2 薄膜５を約２μ
ｍの厚みで形成した。次に、実施例１と同様にして金属
マスクを用いてスパッタ法により０．２μｍの厚さで１
ｍｍ幅のＳｉＯ2 薄膜３を１ｍｍ間隔で形成した。次
に、ＩＴＯ膜８上とＭｏ薄膜２上にオーム性接触用電極
の取り出し電極としてのＡｕ電極９を０．５μｍの厚さ
で形成した。この太陽電池の特性評価を行ったところ、
実施例１の太陽電池のそれと同様の傾向を示した。これ
により、本発明がサブストレート型のカルコパイライト
構造半導体薄膜太陽電池だけでなく、スーパーストレー
ト型のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池に適用
できることが確認できた。 （実施例４）本実施例は実施例１で説明したサブストレ
ート型カルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池（図
１）の製造において、複数のＳｉＯ2 薄膜の形成を別の
方法により行った例である。以下、これについて図１，
２を参照して説明する。先ず、ガラス基板１上にＭｏ電
極２を形成した後、スパッタ法によりＳｉＯ2薄膜を約
０．２μｍの厚さでＭｏ電極２の全面上に形成した。次
に、このＳｉＯ 2 薄膜の全面上に光硬化性樹脂膜を形成
し、金属マスク４を通して光硬化性樹脂膜に光を照射し
た。ここで、光硬化性樹脂膜上への光照射領域のパター
ン形状は、金属マスク４のマスク形状で決定されるの
で、所望とする電気絶縁性を有するＳｉＯ2 薄膜３のパ
ターン形状に合わせたマスク形状を有する金属マスク４
を用いた。次に、基板を５ｗｔ％ＨＦ水溶液中に１０分
間浸して光硬化性樹脂膜の光照射されていない部分とこ
れの下にあるＳｉＯ2 薄膜を取り除いた後、残存する光
照射により硬化した光硬化性樹脂膜をアセトンを用いて
取り除くことにより、Ｍｏ電極２上に複数のＳｉＯ2 薄
膜３を形成した。そして、これ以降は実施例１と同様に
して太陽電池を作製した。なお、前記工程においてＳｉ
Ｏ2 薄膜の部分的除去をＨＦ水溶液を用いて行ったが、
エッチング液はこれに限定されるものではなく、他のエ
ッチング液を用いてもよい。このようにして得られた本
実施例の太陽電池の特性を評価したところ、実施例１の
太陽電池のそれと同等の結果が得られた。なお、本実施
例ではＳｉＯ2 薄膜の部分的除去をウエットエッチング
により行ったが、ＣＦ4、ＢＣｌ3等の化学溶剤を用いた
ドライエッチングを用いてもＳｉＯ2 薄膜の部分的除去
は可能であった。 （実施例５）前記実施例４では複数の電気絶縁性を有す
る薄膜の形成をスパッタ法によりＳｉＯ2 薄膜を形成
し、これをパターニングすることにより行ったが、本実
施例は複数の電気的絶縁性を有する薄膜を別の方法で作
製した例である。以下、これについて図１，２を参照し
た説明する。先ず、ガラス基板１上にＭｏ薄膜２を形成
した後、Ｍｏ表面を空気中において３００℃で５分間熱
処理することにより、Ｍｏ酸化膜を形成した。次に、こ
のＭｏ酸化膜をパターニングして、Ｍｏ薄膜２上に複数
の電気絶縁性を有する薄膜を形成した。そして、これ以
降は実施例１と同様にして太陽電池を作製した。なお、
Ｍｏ酸化膜のパターニングは実施例４と同様の方法によ
り行った。このようにして得られた本実施例の太陽電池
の特性を評価したところ、実施例１の太陽電池のそれと
同様の傾向が得られた。 （実施例６）本実施例は金属電極としてＷ薄膜を形成し
た以外は実施例１と同様にしてサブストレート型カルコ
パイライト構造半導体薄膜を作製したものである。ここ
でＷ薄膜はスパッタ法により約１μｍの厚さに形成し
た。このようにして得られた本実施例の太陽電池の特性
を評価したところ、実施例１の太陽電池のそれと同様の
傾向が得られた。なお、Ｗ薄膜だけでなく、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＡｇ等の他の
金属からなる薄膜を金属電極として形成しても本実施例
と同様の効果が得られることを確認した。 （実施例７）本実施例はカルコパイライト構造半導体薄
膜としてＣｕＩｎＳ2 薄膜を形成した以外は実施例１と
同様にしてサブストレート型カルコパイライト構造半導
体薄膜を作製したものである。ここで、ＣｕＩｎＳ2 薄
膜は高真空多元蒸着法により約２μｍの厚みに形成し
た。このようにして得られた本実施例の太陽電池の特性
を評価したところ、実施例１の太陽電池のそれと同等の
結果が得られた。なお、ＣｕＩｎＳ2 薄膜以外のＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2 薄膜と異なる元素組成からなるI
−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜、すな
わち、I 族元素としてＣｕ及びＡｇのうちの少なくとも
一つを含み、III 族元素としてＩｎ、Ｇａ、及びＡｌの
うちの少なくとも一つを含み、VI族元素としてＳ、Ｓ
ｅ、及びＴｅのうちの少なくとも一つを含んでなるカル
コパイライト構造半導体薄膜を用いた場合にも、本実施
例と同様の効果が得られることを確認した。[Table 1]As can be seen from Table 1, the solar cell of this example has a conventional
Compared to the ones, it shows excellent solar cell characteristics,
Voc, FF became particularly excellent. This is the real
The solar cell of the embodiment has Cu (In, G
a) SeTwoCarrying at the bonding surface between the thin film 5 and the Mo thin film 2
It is thought that this is due to the reduction of recombination centers.
It is. (Example 2) In this example, the glass substrate of Example 1 and
Mo metal sheet instead of Mo thin film as metal electrode
(Substrate) is used to intermittently produce multiple layers on this Mo metal sheet.
Number of SiOTwoA thin film is formed, and thereafter, the same as in Example 1.
To fabricate chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cells
did. When the characteristics of this solar cell were evaluated, the
The same tendency as that of the solar cell No. 1 was exhibited. This
According to the present invention, a substrate having a metal electrode formed on a glass substrate is
Trait-type chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell
Not only the substrate type cal using a metal substrate
Applicability to semiconductor thin film solar cells with copyrite structure
Was confirmed. (Embodiment 3) FIG. 3 shows a chalcopy pie according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a light structure semiconductor thin film solar cell.
In the drawings, the same reference numerals as those in FIGS.
It shows the part to do. The chalcopyrite structure of this example
The semiconductor thin-film solar cell is the substrate of Examples 1 and 2.
Do not have a laminated structure that is the reverse of the laminated structure of a solar cell.
It is a super straight that light enters from the substrate side.
Type solar cell. The manufacturing process will be described below. Destination
First, the ITO thin film 8 is sputtered on the glass substrate 1.
ZnO thin film 7 having a thickness of 1 μm and a thickness of 0.5 μm in this order
Formed next. Next, on the ZnO thin film 7 by the solution deposition method.
After forming the CdS thin film 6 to a thickness of about 50 nm,
A chalcopyrite structure was formed on the dS thin film 6 by a high vacuum deposition method.
Semiconductor thin film Cu (In, Ga) Se TwoThin film 5 about 2μ
It was formed with a thickness of m. Next, in the same manner as in Example 1, the metal
1 with a thickness of 0.2 μm by sputtering using a mask
mm width SiOTwoThe thin film 3 was formed at 1 mm intervals. Next
And an electrode for ohmic contact on the ITO film 8 and the Mo thin film 2.
Au electrode 9 as a take-out electrode of 0.5 μm thick
Formed by. When the characteristics of this solar cell were evaluated,
The same tendency as that of the solar cell of Example 1 was shown. this
According to the present invention, the substrate type chalcopyrite
Not only structural semiconductor thin film solar cells but also super stray
Applicable to thin chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cells
I confirmed that I can do it. (Embodiment 4) This embodiment is the sub-strate described in Embodiment 1.
Chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell (Fig.
In the production of 1), a plurality of SiOTwoAnother thin film formation
It is an example performed by the method. Below, about this,
2 will be described. First, on the glass substrate 1, Mo
After forming the pole 2, the SiO 2 is formed by the sputtering method.TwoAbout thin film
It was formed on the entire surface of the Mo electrode 2 with a thickness of 0.2 μm. Next
And this SiO TwoForm a photo-curable resin film on the entire surface of the thin film
Then, the photocurable resin film is irradiated with light through the metal mask 4.
Was. Here, the pattern of the light irradiation area on the photocurable resin film is
The shape of the mask is determined by the mask shape of the metal mask 4.
And SiO having desired electrical insulationTwoThin film 3
Metal mask 4 having a mask shape matching the turn shape
Was used. Next, the substrate is immersed in a 5 wt% HF aqueous solution for 10 minutes.
Interpenetrate the area of the photocurable resin film that is not exposed to light.
SiO underneathTwoLight remaining after removing thin film
Photocurable resin film cured by irradiation with acetone
By removing, a plurality of SiO 2 is formed on the Mo electrode 2.TwoThin
The film 3 was formed. After that, as in the first embodiment,
Then, a solar cell was manufactured. In the above process, Si
OTwoPartial removal of the thin film was performed using an aqueous HF solution.
The etching solution is not limited to this, and other
A etching solution may be used. Books obtained in this way
When the characteristics of the solar cell of the example were evaluated,
Results similar to those of solar cells were obtained. In addition, this implementation
In the example, SiOTwoWet etching for partial removal of thin film
It was done by CFFour, BClThreeUsed a chemical solvent such as
SiO even if dry etching is usedTwoPartial removal of thin film
Was possible. (Embodiment 5) The embodiment 4 has a plurality of electric insulating properties.
To form a thin film by sputteringTwoForm a thin film
Then, this was done by patterning it.
In the example, multiple thin films with electrical insulation are made by another method.
It is an example manufactured. Below, please refer to FIGS.
Explained. First, the Mo thin film 2 is formed on the glass substrate 1.
Then, heat the Mo surface in air at 300 ° C for 5 minutes.
A Mo oxide film was formed by the treatment. Next,
Patterning the Mo oxide film of
Was formed into a thin film having electrical insulation properties. And beyond this
A solar cell was prepared in the same manner as in Example 1. In addition,
Patterning of the Mo oxide film is performed by the same method as in the fourth embodiment.
I went. The solar cell of this example obtained in this way
When the characteristics of the solar cell of Example 1 were evaluated,
A similar trend was obtained. (Example 6) In this example, a W thin film was formed as a metal electrode.
Substrate type calco in the same manner as in Example 1 except that
A pyrite structure semiconductor thin film was produced. here
Then, the W thin film is formed to a thickness of about 1 μm by the sputtering method.
Was. Characteristics of the solar cell of this example thus obtained
Was evaluated and found to be similar to that of the solar cell of Example 1.
A trend was obtained. Not only W thin film but also Ti, T
a, Au, Pt, Ni, Cr, Al, and other such as Ag
Even if a metal thin film is formed as a metal electrode, this embodiment
It was confirmed that the same effect as was obtained. (Embodiment 7) This embodiment is a semiconductor thin film with a chalcopyrite structure.
CuInS as filmTwoExample 1 except that a thin film was formed
Similarly, substrate type chalcopyrite structure semiconductor
A thin body film was produced. Where CuInSTwoThin
The film is formed to a thickness of about 2 μm by the high vacuum multi-source deposition method.
Was. Characteristics of the solar cell of this example thus obtained
Was evaluated and found to be equivalent to that of the solar cell of Example 1.
The result was obtained. Note that CuInSTwoCu other than thin film
(In, Ga) SeTwoI with a different elemental composition than the thin film
-III-VITwoGroup chalcopyrite structure semiconductor thin film, sand
That is, at least Cu and Ag as group I elements
One of the group III elements of In, Ga, and Al
Containing at least one of these, and S and S as group VI elements
Cal containing at least one of e and Te
Conducted even when using a semiconductor thin film with a copyrite structure
It was confirmed that the same effect as the example was obtained.
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜と金属
電極とがこれらのいずれか一方の主面に断続的に形成さ
れた複数の電気絶縁性を有する薄膜の隙間を通してオー
ミック接合し、これによってキャリアの再結合中心が低
減された高性能のI−III−VI2 族カルコパイライト構造
半導体薄膜太陽電池を提供することができる。また、か
かる太陽電池を合理的に製造できる太陽電池の製造方法
を提供することができる。As described above, according to the present invention,
I-III-VI Group 2 chalcopyrite structure semiconductor thin film and a metal electrode are ohmic-bonded through the gaps of a plurality of electrically insulating thin films intermittently formed on one of the main surfaces thereof, thereby forming a carrier. It is possible to provide a high-performance I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell in which the recombination centers of are reduced. Moreover, the manufacturing method of the solar cell which can rationally manufacture such a solar cell can be provided.
【図１】 本発明の実施例１によるカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to Example 1 of the present invention.
【図２】 本発明の実施例１によるカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池の製造工程における主要工程を示
す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing main steps in a manufacturing process of a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to Example 1 of the present invention.
【図３】 本発明の実施例３によるカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to Example 3 of the present invention.
【図４】 従来のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽
電池の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell.
１ ガラス基板 ２ Ｍｏ薄膜 ３ ＳｉＯ2薄膜 ４ 金属マスク ５ Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2薄膜 ６ ＣｄＳ薄膜 ７ ＺｎＯ薄膜 ８ ＩＴＯ薄膜 ９ Ａｕ電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Mo thin film 3 SiO 2 thin film 4 Metal mask 5 Cu (In, Ga) Se 2 thin film 6 CdS thin film 7 ZnO thin film 8 ITO thin film 9 Au electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西谷 幹彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mikihiko Nishitani 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (13)
導体薄膜と金属電極とがこれらのいずれか一方の主面に
形成された断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜
の隙間を通して接合しているカルコパイライト構造半導
体薄膜太陽電池。1. A group I-III-VI group 2 chalcopyrite semiconductor thin film and a metal electrode are bonded to each other through a gap between a plurality of intermittently arranged thin films having electrical insulation formed on a main surface of one of them. Chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell.
−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜上にそ
のバンドギャップが前記I−III−VI2 族カルコパイライ
ト構造半導体薄膜のバンドギャップよりも大きい半導体
薄膜が配置され、この半導体薄膜上に透明電極が配置さ
れている請求項１に記載のカルコパイライト構造半導体
薄膜太陽電池。2. A dielectric substrate is disposed under the metal electrode, and I
-III-VI 2 group the band gap chalcopyrite structure semiconductor thin film is a semiconductor thin film is arranged larger than the band gap of the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film, a transparent electrode on the semiconductor thin film The chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell according to claim 1, which is arranged.
VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜上にそのバンド
ギャップが前記I−III−VI2 族カルコパイライト構造半
導体薄膜のバンドギャップよりも大きい半導体薄膜が配
置され、この半導体薄膜上に透明電極が配置されている
請求項１に記載のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽
電池。3. The metal electrode comprises a metal substrate, I-III-
The band gap VI 2 Group chalcopyrite structure semiconductor thin film is the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure larger semiconductor thin film than the band gap of the semiconductor thin film is arranged, the transparent electrode on the semiconductor thin film is arranged The chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to claim 1.
導体薄膜下にそのバンドギャップが前記 I−III−VI2
族カルコパイライト構造半導体薄膜のバンドギャップよ
りも大きい半導体薄膜が配置され、この半導体薄膜下に
透明電極が配置され、この透明電極下に透明誘電体基板
が配置されている請求項１に記載のカルコパイライト構
造半導体薄膜太陽電池。4. The band gap below the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film has the I-III-VI 2 structure.
The chalco according to claim 1, wherein a semiconductor thin film having a band gap larger than that of the group chalcopyrite structure semiconductor thin film is arranged, a transparent electrode is arranged under the semiconductor thin film, and a transparent dielectric substrate is arranged under the transparent electrode. Pyrite structure semiconductor thin film solar cell.
薄膜が、金属酸化膜、金属窒化膜、誘電体化した金属化
合物膜、半導体酸化膜、及び半導体窒化膜から選ばれた
少なくとも１つの薄膜である請求項１に記載のカルコパ
イライト構造半導体薄膜太陽電池。5. A plurality of electrically insulating thin films arranged intermittently is at least one selected from a metal oxide film, a metal nitride film, a dielectricized metal compound film, a semiconductor oxide film, and a semiconductor nitride film. The chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell according to claim 1, which is a thin film.
ｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、及びＡｌから選ばれる少
くとも１つを用いて形成されている請求項１に記載のカ
ルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池。6. The metal electrode is Mo, W, Ti, Ta, A
The chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to claim 1, which is formed using at least one selected from u, Pt, Ni, Cr, Ag, and Al.
導体薄膜が、I 族元素としてＣｕ及びＡｇから選ばれる
少なくとも一つを含み、III 族元素としてＩｎ、Ｇａ、
及びＡｌから選ばれる少なくとも一つを含み、VI族元素
としてＳ、Ｓｅ、及びＴｅから選ばれる少なくとも一つ
を含んで構成されている請求項１に記載のカルコパイラ
イト構造半導体薄膜太陽電池。7. A I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film contains at least one selected from Cu and Ag as a group I element, and In, Ga as a group III element,
2. The chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of Al and Al, and at least one selected from S, Se, and Te as a group VI element.
金属電極の表面に断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有す
る薄膜を形成し、前記金属電極上に前記複数の電気絶縁
性を有する薄膜を覆うようにカルコパイライト構造半導
体薄膜を形成し、前記カルコパイライト構造半導体薄膜
上に前記I−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄
膜よりも大きいバンドギャップを有する半導体薄膜を形
成し、この半導体薄膜上に透明電極を形成するカルコパ
イライト構造半導体薄膜太陽電池の製造方法。8. A metal electrode is formed on a dielectric substrate, a plurality of thin films having electrical insulation properties are formed intermittently on the surface of the metal electrode, and the plurality of electrical insulation properties are formed on the metal electrode. It has formed a chalcopyrite structure semiconductor thin film so as to cover the thin film to form a semiconductor thin film having a band gap greater than the I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film on the chalcopyrite structure semiconductor thin film, this A method for manufacturing a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell, which comprises forming a transparent electrode on a semiconductor thin film.
て断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜を形成
し、前記金属基板上に前記複数の電気絶縁性を有する薄
膜を覆うようにカルコパイライト構造半導体薄膜を形成
し、前記カルコパイライト構造半導体薄膜上に前記I−I
II−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜よりも大き
いバンドギャップを有する半導体薄膜を形成し、この半
導体薄膜上に透明電極を形成するカルコパイライト構造
半導体薄膜太陽電池の製造方法。9. A chalcopyrite is formed on a surface of a metal substrate by directly forming a plurality of electrically insulating thin films arranged directly through a mask member, and covering the plurality of electrically insulating thin films on the metal substrate. A structural semiconductor thin film is formed, and the I-I is formed on the chalcopyrite structural semiconductor thin film.
II-VI 2 Group a semiconductor thin film is formed having a band gap greater than the chalcopyrite structure semiconductor thin film, chalcopyrite structure manufacturing method of the semiconductor thin-film solar cell to form a transparent electrode on the semiconductor thin film.
し、前記透明電極上にそのバンドギャップが後述するカ
ルコパイライト構造半導体薄膜のバンドギャップよりも
大きい半導体薄膜を形成し、この半導体薄膜上にカルコ
パイライト構造半導体薄膜を形成し、このカルコパイラ
イト構造半導体薄膜の表面に断続的に並ぶ複数の電気絶
縁性を有する薄膜を形成し、前記カルコパイライト構造
半導体薄膜上に前記複数の電気絶縁性を有する薄膜を覆
うように金属電極を形成するカルコパイライト構造半導
体薄膜太陽電池の製造方法。10. A transparent electrode is formed on a transparent dielectric substrate, a semiconductor thin film having a band gap larger than that of a chalcopyrite structure semiconductor thin film described later is formed on the transparent electrode, and the semiconductor thin film is formed on the semiconductor thin film. A chalcopyrite structure semiconductor thin film is formed, and a plurality of thin films having electric insulation are intermittently arranged on the surface of the chalcopyrite structure semiconductor thin film, and the plurality of electric insulations are formed on the chalcopyrite structure semiconductor thin film. A method for manufacturing a chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell in which a metal electrode is formed so as to cover the thin film.
たはI−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜の
表面に断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜を形
成する工程が、前記表面に金属マスクを通して電気絶縁
性を有する薄膜を部分的に堆積形成する工程からなる請
求項８〜１０のいずれかに記載のカルコパイライト構造
半導体薄膜太陽電池の製造方法。11. A step of forming a plurality of electrically insulating thin films arranged intermittently on a surface of a metal electrode, a surface of a metal substrate, or a surface of a I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film, The method for producing a chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to any one of claims 8 to 10, which comprises the step of partially depositing and forming an electrically insulating thin film on a surface through a metal mask.
たはI−III−VI2 族カルコパイライト構造半導体薄膜の
表面に断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜を形
成する工程が、前記表面に電気絶縁性を有する薄膜を形
成した後、化学溶剤により前記電気絶縁性を有する薄膜
を部分的に除去する工程からなる請求項８〜１０のいず
れかに記載のカルコパイライト構造半導体薄膜太陽電池
の製造方法。12. The step of forming a plurality of thin films having electrical insulation which are intermittently arranged on the surface of a metal electrode, the surface of a metal substrate, or the surface of a I-III-VI 2 group chalcopyrite structure semiconductor thin film, The chalcopyrite structure semiconductor thin film solar cell according to any one of claims 8 to 10, which comprises a step of partially removing the electrically insulating thin film with a chemical solvent after forming an electrically insulating thin film on the surface. Manufacturing method.
面に断続的に並ぶ複数の電気絶縁性を有する薄膜を形成
する工程が、前記金属電極の表面、または金属基板の表
面を熱処理することにより金属酸化膜を形成した後、化
学溶剤により前記金属酸化膜を部分的に除去する工程か
らなる請求項８〜１０のいずれかに記載のカルコパイラ
イト構造半導体薄膜太陽電池の製造方法。13. The step of forming a plurality of intermittently aligned thin films having electrical insulation on the surface of the metal electrode or the surface of the metal substrate is performed by heat treating the surface of the metal electrode or the surface of the metal substrate. The method for producing a chalcopyrite structure semiconductor thin-film solar cell according to claim 8, comprising a step of partially removing the metal oxide film with a chemical solvent after forming the metal oxide film.
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|---|---|---|---|
| JP8022403A JPH09219530A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Chalcopyirite structure semiconductor thin film solar battery and manufacture thereof |
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|---|---|---|---|
| JP8022403A JPH09219530A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Chalcopyirite structure semiconductor thin film solar battery and manufacture thereof |
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| JPH09219530A true JPH09219530A (en) | 1997-08-19 |
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| JP8022403A Pending JPH09219530A (en) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | Chalcopyirite structure semiconductor thin film solar battery and manufacture thereof |
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|---|---|---|---|---|
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1996
- 1996-02-08 JP JP8022403A patent/JPH09219530A/en active Pending
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