化合物太阳能电池及其制造方法技术

为了提供转换效率高的化合物太阳能电池以及能够以低成本制造其的方法，提供在基板1上具备CIGS光吸收层3、缓冲层5和表面电极层6的化合物太阳能电池，在CIGS光吸收层3与缓冲层5之间，设置有由下述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层4。Zn(OX，S1-X)···(1)(其中，X为0.9<X≤1或0≤X<0.1。)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物太阳能电池及其制造方法
本专利技术涉及化合物太阳能电池及效率良好地制造该化合物太阳能电池的方法，所述化合物太阳能电池将由I族、III族及VI族的元素形成的CuInSe2(CIS)或使Ga固溶于其中而成的Cu(In，Ga)Se2(CIGS)化合物半导体(I-III-VI族化合物半导体)用于光吸收层，具有高的光转换效率(以下称为“转换效率”)。
技术介绍
已知太阳能电池中，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高转换效率并可以形成薄膜，并且有光照射等导致的转换效率的劣化少之类的优点。而且，这种太阳能电池的缓冲层以往使用通过化学析出法形成的Zn(O，S)等(参照专利文献1)。但是，通过化学析出法形成缓冲层时，在真空下形成光吸收层后，暂时取出至大气下形成缓冲层，并再次在真空下形成表面电极层，因此无法连续进行各工序，会产生生产率降低之类的问题。因此，提出了不通过化学析出法形成缓冲层，而是通过溅射法来形成，在真空下连续进行上述各工序，从而提高生产率的方法(参照专利文献2)。另一方面，已知将光吸收层与缓冲层的导带之差ΔEc设定为0≤ΔEc≤0.4，能够有效地抑制光吸收层与缓冲层之间的界面附近的载体的再结合，可以得到高转换效率(参照非专利文献1)。另外，将CIGS系化合物半导体用于光吸收层时，作为具有满足上述条件的导带的缓冲层，可列举出由Zn(O，S，OH)、In(S，OH)、(Zn，Mg)O等的混晶形成的缓冲层。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号公报非专利文献非专利文献1:CurrentAppliedPhysics,Volume10,Issue2,Supplement,March2010,PagesS150-S153(Minemotoetal)
技术实现思路
专利技术要解决的问题此处，对于光电转换效率高的CIGS系化合物半导体的组成，若着眼于Ga与In的比率，则现在为0.2≤Ga/(In+Ga)≤0.5的范围。为了将这种Ga丰富的CIGS系化合物半导体的导带与缓冲层的导带的偏移值设为0≤ΔEc≤0.4，需要增大ZnS及MgO相对于ZnO的比率、InO相对于InS的比率，但提高InO比率时，结晶取向容易变为无规。将这种结晶取向无规的混晶用作缓冲层时，在光吸收层与缓冲层之间的界面附近发生载体的再结合，会产生转换效率降低之类的问题。因此，正在谋求能够不损害高转换效率地发挥的改善。本专利技术是鉴于上述问题作出的，目的在于提供能够不在大气下进行缓冲层的形成工序而是连接前后工序地连续进行、并且具有高转换效率的化合物太阳能电池及其制造方法。用于解决问题的方案为了实现上述目的，本专利技术的第1要旨在于提供一种化合物太阳能电池，其为在基板上具备由I-III-VI族化合物半导体形成的化合物光吸收层、缓冲层和表面电极层的化合物太阳能电池，上述化合物光吸收层与缓冲层之间设置有由下述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层。Zn(OX，S1-X)……(1)(其中，X为0.9<X≤1或0≤X<0.1。)另外，第2要旨为一种化合物太阳能电池的制造方法，其为制造第1要旨的化合物太阳能电池的方法，具备如下工序：一边使长条状基板沿纵向方向移动，一边在上述基板上形成由I-III-VI族化合物半导体形成的化合物光吸收层的工序；形成界面层的工序；形成缓冲层的工序和形成表面电极层的工序，在真空下依次连续进行各工序。专利技术的效果本专利技术的化合物太阳能电池在化合物光吸收层与缓冲层之间设置有由上述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层。如此，化合物光吸收层与由结晶取向在垂直于化合物光吸收层面的方向比较整齐的混晶形成的界面层相接，因此难以在化合物光吸收层与界面层之间的界面发生晶格缺陷，载体的再结合得到有效抑制，防止转换效率降低。另外，缓冲层形成在结晶取向为垂直于化合物光吸收层面的方向的界面层上，因此受到界面层的结晶取向的影响，结晶容易一致为垂直于化合物光吸收层面的方向。因此，在光吸收层生成的电子容易到达表面电极层，使再结合受到抑制。进而，本专利技术的化合物太阳能电池使用I-III-VI族化合物半导体作为化合物光吸收层，可以得到薄膜且高转换效率，并且防止转换效率降低，因此具有优异的特性。另外，缓冲层为下述通式(2)所示组成的混晶时，缓冲层在可见光区域形成为透明，能够减少缓冲层的光吸收损失，能够可以进一步提高转换效率。Zn(OY，S1-Y)……(2)(其中，Y为0.5≤Y<1。)而且，上述缓冲层为下述通式(3)所示组成的混晶时，缓冲层在可见光区域形成为透明，能够减少缓冲层的光吸收损失，因此能够进一步提高转换效率。(ZnZ，Mg1-Z)O……(3)(其中，Z为0.5≤Z<1。)进而，若根据如下的化合物太阳能电池的制造方法，则不需要像以往那样地在真空下形成化合物光吸收层后，将形成了该化合物光吸收层的基板暂时取出至大气下形成缓冲层并再次在真空下形成表面电极层，所述化合物太阳能电池的制造方法为制造本专利技术第1要旨的化合物太阳能电池的方法，其具备如下工序：一边使长条状基板沿纵向方向移动，一边在上述基板上形成由I-III-VI族化合物半导体形成的化合物光吸收层的工序；形成界面层的工序；形成缓冲层的工序和形成表面电极层的工序，在真空下依次连续进行各工序。因此，能够低成本且效率良好地制造具有优异特性的化合物太阳能电池。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的CIGS太阳能电池的截面图。图2是用于上述CIGS太阳能电池制造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另一例的说明图。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再一例的说明图。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是本专利技术的一个实施方式的CIGS太阳能电池的截面图。该CIGS太阳能电池依次具备基板1、背面电极层2、CIGS光吸收层(化合物光吸收层)3、缓冲层5和表面电极层6，形成了在上述CIGS光吸收层3与缓冲层5之间设置有由下述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层4的特殊构成。以下，对各层详细进行说明。另外，图1中示意性示出各层的厚度、大小、外观等，与实际情况有差别(以下图中也同样)。Zn(Ox，S1-x)……(1)(其中，X为0.9<X≤1或0≤X<0.1。)上述基板1用作支持基板，根据目的、设计上的需要，从玻璃基板、金属基板、树脂基板等中选择适宜的基板来使用。作为上述玻璃基板，优选使用碱金属元素的含量极低的低碱玻璃(高应变点玻璃)、不含碱金属元素的无碱玻璃、青板玻璃等。其中，使用青板玻璃作为基板1时，碱金属元素从基板1向CIGS光吸收层3扩散而提高太阳能电池特性，故为优选。使用不含碱金属元素或少量含有的基板时，优选在CIGS光吸收层3的形成前后或形成中添加碱金属元素。另外，上述基板1为长条状且具有可挠性时，可以利用辊对辊方式或步进辊方式制造CIGS太阳能电池，故为优选。其中，上述“长条状”是指长度方向的长度为宽度方向的长度的10倍以上，优选使用30倍以上的形状。并且，上述基板1的厚度优选处于5～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物太阳能电池，其特征在于，其为在基板上具备由I‑III‑VI族化合物半导体形成的化合物光吸收层、缓冲层和表面电极层的化合物太阳能电池，所述化合物光吸收层与缓冲层之间设置有由下述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层，Zn(Ox，S1‑x)···(1)其中，X为0.9<X≤1或0≤X<0.1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.24 JP 2012-1851971.一种化合物太阳能电池，其特征在于，其为在基板上具备由I-III-VI族化合物半导体形成的化合物光吸收层、缓冲层和表面电极层的化合物太阳能电池，所述化合物光吸收层与缓冲层之间设置有由下述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层，并且所述缓冲层为下述通式(2)所示组成的混晶，Zn(Ox，S1-x)…(1)其中，X为0.9<X≤1，Zn(OY，S1-Y)…(2)其中，Y为0.5≤Y<1。2.一种化合物太阳能电池，其特征在于，其为在基板上具备由I-III-VI族化合物半导体形成的化合物光吸收层、缓冲层和表面电极层的化合物太阳能电池，所述化合物光吸收层与缓冲层之间设置有由下述通式(1)所示组成的混晶形成的界面层，并且所述缓冲层为下述通式(3)所示组成的混晶，Zn(Ox，S1-x)…(1)其中，X为0.9<X≤1，(Znz，Mg1-z)O…(3)其中，Z为0.5≤Z<1。3.根据权利要求1或2所述的化合物太阳能电池，其中，在上述基板上直接具备上述化合物光吸收层。4.根据权利要求1或2所述的化合物太阳能电池，其中，在上述基板与上述化合物光吸收层之间，具备背面电极层。5.根据权利要求1或2所述的化合物太阳能电池，其中，在上述基板与上述化合物光吸收层之间，依次具备阻挡层和背面电极层。6.根据权利要求1或2所述的化合物太阳...

【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，山本祐辅，
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