化合物太阳能电池的制造方法技术

为了提供能够以低成本制造高转换效率的化合物太阳能电池的方法，假定相对于基板(1)的层形成面垂直状延伸的假想中心轴X时，在该假想中心轴X的两侧，以相对的状态配置2张溅射用阴极靶材(6)、(6’)，并通过使用高频(RF)电源、或组合使用直流(DC)电源和高频(RF)电源的溅射法来进行缓冲层的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】为了提供能够以低成本制造高转换效率的化合物太阳能电池的方法，假定相对于基板(1)的层形成面垂直状延伸的假想中心轴X时，在该假想中心轴X的两侧，以相对的状态配置2张溅射用阴极靶材(6)、(6’)，并通过使用高频(RF)电源、或组合使用直流(DC)电源和高频(RF)电源的溅射法来进行缓冲层的形成。【专利说明】
本专利技术涉及效率良好地制造化合物太阳能电池的方法，所述化合物太阳能电池具有高的光转换效率(以下称为“转换效率”)，且将由Ib族、IIIb族及Vib族元素形成的CuInSe2(CIS)或者在其中固溶了 Ga而得的Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)化合物半导体(1-1I1-VI族化合物半导体)用于光吸收层。
技术介绍
已知在太阳能电池中，将CIS或CIGS(以下称为“CIGS系”)化合物半导体用于光吸收层的化合物太阳能电池具有如下优点:具有高转换效率且能够形成为薄膜，并且光照射等导致的转换效率的劣化少。 这种将CIGS系化合物半导体用于光吸收层的太阳能电池的缓冲层通常使用由化学沉积法形成的CdS、Zn (O, S)等(例如，参照专利文献I)。但是，由化学沉积法形成缓冲层时，在真空下形成CIGS系化合物半导体层后，需要取出到大气下形成缓冲层，并再次在真空下形成透明电极层，存在生产率差之类的问题。 因此，为了解决该问题，提出了不取出到大气下，而是在真空下利用溅射法来连续进行上述化合物太阳能电池中的缓冲层的形成(例如，参照专利文献2)。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2002-343987号公报 专利文献2:日本特开2002-124688号公报
技术实现思路
_9] 专利技术要解决的问题 然而，如专利文献2所述，使用通用的磁控溅射装置作为溅射装置在真空下连续形成缓冲层时，虽然生产效率得以改善，但已判明，由于在溅射中产生的等离子体中的负离子、高能量电子，在缓冲层和光吸收层中出现损伤，会出现化合物太阳能电池的特性下降之类的新问题。这种情况在为了提高生产率而增大对阴极靶材施加的电力时特别明显地显现，因此强烈期望其改善。 本专利技术是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供制造能够在真空下连续进行缓冲层的形成而不取出到大气下、而且具有高转换效率的化合物太阳能电池的方法。 用于解决问题的方案 为了实现上述目的，本专利技术的要旨在于一种，其特征在于，所述化合物太阳能电池在基板上至少依次具备1-1I1-VI族化合物半导体层、缓冲层和透明电极层，该方法中，假定在相对于上述基板的层形成面垂直状延伸的假想中心轴时，在该假想中心轴的两侧，以相对的状态配置2张溅射用阴极靶材，并通过使用高频(RF)电源、或组合使用直流(DC)电源和高频(RF)电源的溅射法来进行上述缓冲层的形成。 专利技术的效果 本专利技术的是至少依次具备1-1I1-VI族化合物半导体层、缓冲层和透明电极层的，且通过特殊的溅射法形成上述缓冲层。因此，能够继1-1I1-VI族化合物半导体层的形成后在真空下连续进行缓冲层的形成，能够提高化合物太阳能电池的生产效率。而且，假定相对于基板的层形成面垂直状延伸的假想中心轴时，在该假想中心轴的两侧，以相对的状态配置2张溅射用阴极靶材，并且利用使用高频(RF)电源、或组合使用直流(DC)电源和高频(RF)电源的溅射法来进行上述缓冲层的形成，因此能够将产生的电子等关闭在上述两阴极靶材之间，能够实现兼顾高速形成缓冲层和降低对1-1I1-VI族化合物半导体层造成的损害。因此，通过本专利技术的制造方法获得的化合物太阳能电池可以低成本制造，且具有高转换效率。 另外，上述2张相对的阴极靶材配置成朝向基板侧而张开为大致V字状时，能够更高速地形成缓冲层，能够谋求化合物太阳能电池的进一步低成本化。 而且，上述2张相对的阴极靶材平行配置时，能够将更多产生的电子关闭在上述两阴极之间，能够谋求进一步降低对1-1I1-VI族化合物半导体层造成的损害。 【专利附图】【附图说明】 图1是通过本专利技术的一个实施方式获得的CIGS太阳能电池的截面图。 图2是用于形成上述CIGS太阳能电池的缓冲层的溅射装置中的阴极靶材与基板的位置关系的说明图。 图3是示出上述溅射装置中的阴极靶材与基板的位置关系的其它例的说明图。 图4是示出上述溅射装置中的阴极靶材与基板的位置关系的其它例的说明图。 【具体实施方式】 接着，对用于实施本专利技术的方式进行说明。 图1是通过本专利技术的一个实施方式获得的CIGS太阳能电池的截面图。该CIGS太阳能电池为宽度20mmX长度20mmX厚度53 μ m的大小,且依次具备基板1、背面电极层 2(厚度800nm)、由黄铜矿化合物形成的CIGS光吸收层(化合物半导体层)3 (厚度2 μ m)、缓冲层4 (厚度70nm)和由ITO形成的透明电极层5 (厚度200nm)，上述缓冲层4通过特殊的溅射法来形成。以下，详细说明该CIGS太阳能电池及其制造方法。需要说明的是，图1中示意性地示出各层的厚度、大小、外观等，与实际有差别(以下图中也同样)。 上述基板I使用经脱脂的SUS430 (宽度20mm X长度20mm X厚度50 μ m)。而且，形成于上述基板I上的背面电极层2由钥(Mo)形成，这种背面电极层2可以通过溅射法、蒸镀法、喷墨法来形成。在该实施方式中，使用溅射法来形成。 进而，形成于背面电极层2上的CIGS光吸收层(化合物半导体层)3由含有铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se) 4种元素的化合物半导体形成。作为形成这种CIGS光吸收层3的方法，可列举出真空蒸镀法、硒化/硫化法、溅射法等。在该实施方式中，使用多源蒸锻法。 而且，该实施方式中，在形成CIGS光吸收层3之前，在背面电极层2上蒸镀NaF并使其为40nm厚度，由此进行Na的微量添加，其后如下所述地形成CIGS光吸收层3。S卩，首先，在真空蒸镀装置的腔室内分别配置Ga、In、Cu、Se作为蒸镀源。接着，使上述腔室内为真空度lX10_4Pa，以550°C /h的升温速度加热基板I以达到550°C。然后，加热上述各蒸镀源即CudlOO0C )> In (7800C )> Ga (9500C )> Se (140。。)以达到各自括号内的温度，使各蒸镀源同时蒸发，由此形成上述CIGS光吸收层3。 需要说明的是，上述CIGS光吸收层3中的Cu、In、Ga的组成比优选满足0.7<Cu/(Ga+In)〈0.95 (摩尔比)的式子。这是因为满足该式时，能够阻止Cu(2_x)Se被过量吸收到上述CIGS光吸收层3内，且层整体可呈Cu略微不足的状态。另外，同族元素即Ga与In之比优选处于0.10〈Ga/(Ga+In)〈0.40(摩尔比)的范围。在该实施方式中，关于上述CIGS光吸收层3的组成，Cu/III族为0.89、Ga/III族为0.31 (摩尔比)。 而且，在上述CIGS光吸收层3上形成缓冲层4，对于该缓冲层4的形成，假定相对于基板I的层形成面垂直状延伸的假想中心轴X时，在该假想中心轴X的两侧，以相对的状态配置2张溅射用阴极靶材6、6’，并通过使用高频(RF)电源、或组合使用直流(D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述化合物太阳能电池在基板上至少依次具备I‑III‑VI族化合物半导体层、缓冲层和透明电极层，该方法中，在相对于所述基板的层形成面垂直状延伸的假想中心轴的两侧，以相对的状态配置2张溅射用阴极靶材，并通过使用高频(RF)电源、或者组合使用直流(DC)电源和高频(RF)电源的溅射法来进行所述缓冲层的形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺地诚喜，河村和典，西井洸人，渡边太一，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP