前驱膜及其形成方法技术

在低成本下容易地形成具有需要的镓成分比例的前驱膜。本发明专利技术提供用于形成ＣＩＳ型薄膜太阳能电池等的光吸收层的前驱膜，或形成所述膜的方法。通过利用包含具有镓成分比例为Ｘｗｔ％Ｇａ的Ｃｕ－Ｇａ合金层的前驱膜作为靶进行溅射而形成作为第一层的具有高的镓成分比例（Ｇａ／（Ｇａ＋Ｃｕ））为Ｘｗｔ％Ｇａ的Ｃｕ－Ｇａ层（沉积步骤Ａ）。之后，通过利用铜层作为靶进行溅射而形成作为在所述第一层上的第二层的铜层（沉积步骤Ｂ），由此形成按所述第一层和第二层合计具有需要的镓成分比例为Ｙｗｔ％Ｇａ（Ｘ＞Ｙ）的前驱膜。通过同时进行汽相淀积形成膜的方法也是可以的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于形成CIS型薄膜太阳能电池的光吸收层的步骤中的前驱膜，并涉及形成所述前驱膜的方法。
技术介绍
在CIS型薄膜太阳能电池的光吸收膜中，那些包含其成分中的铜和镓的CIS型薄膜太阳能电池的吸收层，例如CIGS和CIGSSe，已经通过利用由合金制成的靶进行溅射而形成(前驱膜)，所述合金对应于在各自光吸收层中的镓成分比例(参见，例如，专利文献1)。除了溅射，形成膜的技术还包括多源共蒸发、有机金属化学汽相淀积、丝网印刷、电沉积，等。在溅射的情况下，为了形成其中镓对铜和镓的比例(Ga/(Ga+Cu))为25wt％(下文中称为25wt％Ga)的膜，包含25wt％Ga的Cu-Ga合金(前驱膜)已经用作如图5所示的靶。在形成膜的技术中，溅射是形成膜的一种方法，其中使用具有不同镓比例的靶(参见，例如专利文献2)。为了形成其中镓对铜和镓的比例(Ga/(Ga+Cu))为25wt％的Cu-Ga合金的膜，已经使用包含具有镓比例为20wt％的Cu-Ga合金层和具有镓比例为30wt％的Cu-Ga合金层的前驱膜作为靶。专利文献1JP-A-10-135498(日本专利3249407)专利文献2JP-A-10-135495因此，每次在光吸收层中的镓成分比例是变化的，必须向供货商定购适合于所需要的镓成分比例的Cu-Ga合金靶。包含镓的合金具有相对低的溅射效率并且不会获得高的精确性。因此镓合金的问题在于获得不了高品质的前驱膜，并且这已经导致成本增加。(存在的问题是增加的成本的结果。)尤其当使用在镓比例上不同的两个或更多个靶的时候，这个问题是显著的。在多源共蒸发的情况下，如铜、镓和铟的金属的多源共蒸发的情况下，必然导致复杂的控制。因此这项技术在汽相淀积中具有相对低的效率并且不会获得高的膜厚精度。即，存在的问题是不能获得高品质的前驱膜，并且这已经导致成本增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的是消除如上所述的问题，所述目的为通过简单的方法有效地形成具有需要的给定的镓比例的Cu-Ga合金的膜，其中精确度高，成本低。解决问题的手段(1)用于消除如上所述问题的本专利技术提供形成需要具有镓成分比例为Ywt％Ga(X＞Y)的前驱膜的方法，该方法包括通过利用包含具有镓成分比例为Xwt％Ga的Cu-Ga合金层的前驱膜作为靶进行溅射而形成作为第一层的具有高的镓成分比例(Ga/(Ga+Cu))为Xwt％Ga的Cu-Ga层(第一沉积步骤)，和之后通过利用铜层作为靶进行溅射而形成作为在所述第一层上的第二层的铜层(沉积步骤B)，从而形成按所述第一层和第二层合计具有需要的镓成分比例为Ywt％Ga(X＞Y)的前驱膜。(2)本专利技术提供形成需要具有镓成分比例为Ywt％Ga(X＞Y)的前驱膜的方法，该方法包括通过选自多源共蒸发、有机金属化学汽相淀积、丝网印刷和电沉积中任一项技术将具有高的镓成分比例(Ga/(Ga+Cu))为Xwt％Ga的Cu-Ga合金沉积而形成前驱膜，和通过与关于所述前驱膜相同的沉积技术以增加的量形成铜层，从而形成具有所需的低的镓成分比例为Ywt％Ga(X＞Y)的Cu-Ga合金前驱膜。(3)本专利技术提供在上面(1)或(2)下所述的形成前驱膜的方法，其中所述的前驱膜用于形成CIS型薄膜太阳能电池的光吸收层的步骤中，其中所述CIS型薄膜太阳能电池为具有基板结构的pn异质结器件，其包括按照如下顺序叠置的玻璃基板、金属背衬电极层、包含铜和镓的CuInSe2、高阻缓冲层和n型窗口层。(4)本专利技术提供包含作为第一层的Cu-Ga合金层和作为在所述第一层上形成的第二层的铜层的前驱膜，所述Cu-Ga合金层具有高的镓成分比例(Ga/(Ga+Cu))为Xwt％Ga，所述铜层由增加量的铜组成，其中所述前驱膜为按所述第一层和作为所述第二层的铜层合计具有需要的低的镓成分比例为Ywt％Ga(X＞Y)的Cu-Ga前驱膜。(5)本专利技术提供如上面(4)下所述的前驱膜，其用于形成CIS型薄膜太阳能电池的光吸收层的步骤中，其中所述CIS型薄膜太阳能电池为pn异质结器件，其具有包括按照如下顺序叠置的玻璃基板、金属背衬电极层、包含铜和镓的p型CIS基光吸收层、高阻缓冲层和n型窗口层的基板结构。有益效果在本专利技术中，通过选自例如溅射、多源共蒸发、有机金属化学汽相淀积、丝网印刷和电沉积的沉积技术中的任一项形成膜的技术，将包含具有高的镓成分比例(Ga/(Ga+Cu))为Xwt％Ga的Cu-Ga合金层的前驱膜用于形成作为第一层的具有所述镓成分比例为Xwt％Ga的Cu-Ga层(沉积步骤A)。之后，通过与关于所述第一层相同的沉积技术以增加的量形成作为在所述第一层上的第二层的铜层(沉积步骤2)，从而形成按所述第一层和第二层合计具有需要的低的镓成分比例为Ywt％Ga(X＞Y)的Cu-Ga合金前驱膜。即，具有需要的镓成分比例(浓度)的前驱膜通过增加少量的沉积步骤通过已有的样品沉积技术形成。因此，可降低制备光吸收层和薄膜太阳能电池的成本。所述铜靶具有令人满意的溅射特性，并具有能量和溅射沉积物的量之间高的相关性。使用这种靶可使控制方便。在多源共蒸发中，调节所述沉积为同时沉积最高两种金属元素，例如铜和镓，而不是同时沉积多种元素。因此，可以高程度地进行膜厚控制。附图说明图1为显示本专利技术的方法的图，所述方法包括形成作为第一层的具有(高的)镓比例为Xwt％Ga的Cu-Ga层(沉积步骤A)和形成作为第二层的铜层(沉积步骤B)，从而形成具有(给定的)镓比例为Ywt％Ga的Cu-Ga前驱膜1。图2说明由通过本专利技术的膜形成方法形成的前驱膜1(将具有(高的)镓比例wt％Ga的Cu-Ga层和所述铜层合计，具有镓比例为25wt％Ga的Cu-Ga层)制备的薄膜太阳能电池的太阳能电池性能。图3说明由通过相关现有技术的膜形成方法形成的前驱膜1B(具有镓比例为25wt％Ga的Cu-Ga层)制备的薄膜太阳能电池的太阳能电池性能。图4为说明铟层在通过示于图1中的膜形成方法形成的前驱膜1上形成(沉积步骤C)以形成前驱膜2的方法的图。图5为说明相关现有技术的形成前驱膜1的方法(其中将具有(给定的)镓比例为Ywt％Ga的Cu-Ga前驱膜用作靶以通过溅射形成具有(给定的)镓比例为Ywt％的Cu-Ga层的方法)的图。图6为显示CIS型薄膜太阳能电池的基本构造(截面图)的图。附图标记说明1 前驱膜(本专利技术的膜形成方法)1B 前驱膜(相关现有技术的膜形成方法)2 前驱膜(前驱膜1和在其上形成的铟膜) 3 CIS型薄膜太阳能电池3A 玻璃基板3B 金属背衬电极层3C CIS基光吸收层3D 高阻缓冲层3E 窗口层(透明导电膜)具体实施方式本专利技术涉及形成Cu-Ga前驱膜的方法，其中所述的Cu-Ga前驱膜用于形成CIS型薄膜太阳能电池的光吸收层，例如CIGS或CIGSSe，所述薄膜太阳能电池包含其成分中的铜、铟、镓、硫和硒。本专利技术提供用于形成CIS型薄膜太阳能电池的光吸收层的步骤中的前驱膜，其中所述CIS型薄膜太阳能电池为pn异质结器件，其具有包括已经按照如下顺序叠置的玻璃基板、金属背衬电极层、CIS基光吸收层、高阻缓冲层和n型窗口层的如图6所示的基板结构。本专利技术还提供形成所述膜的方法。所述CIS基光吸收层包括，例如，p型C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成需要具有镓成分比例为Ｙｗｔ％Ｇａ（Ｘ＞Ｙ）的前驱膜的方法，其包括：通过利用包含具有镓成分比例为Ｘｗｔ％Ｇａ的Ｃｕ－Ｇａ合金层的前驱膜作为靶进行溅射而形成作为第一层的具有高的镓成分比例（Ｇａ／（Ｇａ＋Ｃｕ））为Ｘｗ ｔ％Ｇａ的Ｃｕ－Ｇａ层（第一沉积步骤），和之后通过利用铜层作为靶进行溅射而形成作为在所述第一层上的第二层的铜层（沉积步骤Ｂ），从而形成按所述第一层和第二层合计具有需要的镓成分比例Ｙｗｔ％Ｇａ（Ｘ＞Ｙ）的前驱膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-12-28 379933/20041.一种形成需要具有镓成分比例为Y wt％Ga(X＞Y)的前驱膜的方法，其包括通过利用包含具有镓成分比例为X wt％Ga的Cu-Ga合金层的前驱膜作为靶进行溅射而形成作为第一层的具有高的镓成分比例(Ga/(Ga+Cu))为X wt％Ga的Cu-Ga层(第一沉积步骤)，和之后通过利用铜层作为靶进行溅射而形成作为在所述第一层上的第二层的铜层(沉积步骤B)，从而形成按所述第一层和第二层合计具有需要的镓成分比例Y wt％Ga(X＞Y)的前驱膜。2.一种形成需要具有镓成分比例为Y wt％Ga(X＞Y)的前驱膜的方法，其包括通过选自同时蒸镀、有机金属化学汽相外延、丝网印刷和电沉积中的任一项技术将具有高的镓成分比例(Ga/(Ga+Cu))为X wt％Ga的Cu-Ga合金沉积而形成前驱膜，和通过与关于所述前驱膜相同的沉积技术以附加的量形成铜层，从而形成具有所需的低的镓成分比例Ywt％Ga...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗谷川悟，田中良明，名古屋义则，
申请(专利权)人：昭和砚壳石油株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]