[發明專利]黃銅礦膜的制造方法

無效

• 申請號: 201110044097.2
• 申請日: 2011-02-21
• 公開（公告）號: CN102163632A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 柳沼希世史;峯元高志;堤圭司
• 申請（專利權）人: 住友金屬礦山株式會社;學校法人立命館
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L21/324
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 菅興成;吳小瑛

技術領域

本發明涉及一種用于CIS類太陽能電池的光吸收層、且由Ib-IIIb-VIb族化合物構成的黃銅礦膜制造方法，更詳細而言，涉及一種使前驅膜中的Ib族金屬和IIIb族金屬和VIb族元素進行化合而制造黃銅礦膜的方法。

背景技術

近年來，受到防止地球變暖化等為目的的節能潮流的影響，人們對利用以太陽光為中心的光能的太陽光發電的關注日益高漲。對于太陽光發電中所使用的太陽能電池，根據元件的形態、光吸收層材料等的不同，存在各種類型，而且，對各類型的研究開發正在推進之中。

在這些類型中，在光吸收層中使用了所謂黃銅礦型的Ib-IIIb-VIb族化合物(CIS類化合物)的太陽能電池，被稱作CIS類太陽能電池，近年來受到了人們的關注。CIS類太陽能電池，是一種薄膜類太陽能電池，具有以少量用于形成電池的半導體材料即可完成、且能量轉化效率高的特征，并且已經步入實用化階段。

圖3中表示了CIS類太陽能電池的通常結構。CIS類太陽能電池1具有如下層疊機構；在由鈉鈣玻璃等構成的基板2上，依次層疊由鉬(Mo)金屬膜等構成的下部電極3、由黃銅礦膜(由Ib-IIIb-VIb族化合物形成)構成的光吸收層4、由硫化鎘(CdS)膜等構成的緩沖層5以及由氧化鋅(ZnO)膜等構成的透明電極層6。

此外，作為Ib族金屬，代表性的有銅(Cu)、銀(Ag)等；作為IIIb族金屬，代表性的有銦(In)、鎵(Ga)、鋁(Al)等；作為VIb族元素，代表性的有硒(Se)、硫(S)、碲(Te)等。

在具有這種結構的CIS類太陽能電池的制造工序中，構成光吸收層4、并對太陽能電池的能量轉化效率等影響大的黃銅礦膜的制造工序被視為最重要。黃銅礦膜，通常是采用濺射法等在形成于基板2上的下部電極3上形成由Ib-IIIb族合金構成的前驅膜后，使前驅膜中的Ib族金屬和IIIb族金屬與VIb族元素進行化合而獲得。

如專利文獻1～3中的記載，該化合處理是通過在含有H₂Se氣體、Se氣體、H₂S氣體、S氣體等VIb族元素的氣體環境中，在500℃左右的溫度下加熱前驅膜來進行。

但是，含有VIb族元素的氣體毒性強，因此，必須采取防止氣體從反應槽泄漏的對策等，在確保安全性方面必須萬無一失。此外，這些氣體的價格高并且需要在化合反應中連續不斷地供給這些氣體，因此還存在成本增大的問題。

對此，在專利文獻4中有下述公開：在導電性基板上形成Cu-In層后，將它們浸漬于硒膠體溶液中，由此，使Se吸附于Cu-In層的表面而形成Se層，接著進行加熱處理以形成由Cu-In-Se三元合金構成的黃銅礦膜。

此時，沒有必要供給Se氣體等，但是有可能發生諸如下述之類的缺陷：膠體溶液附著于整個被浸漬物上，Se不僅附著于想要進行硒化的Cu-In層的金屬膜上，還附著于不需要硒化的部分上，并且根據不同情況在運送期間等Se還附著于其它裝置上等。

另一方面，在專利文獻5中有下述記載：采用印刷工藝等在Mo電極上涂布以預先進行硒化或者硫化的黃銅礦型納米粒為主要成分的油墨后，進行加熱處理，形成黃銅礦膜。但在此時，盡管涂布有黃銅礦型納米粒，但是涂布后的加熱處理仍有必要在含Se或S的氣體環境中進行。

此外，在專利文獻6中有下述記載：采用鍍覆法，依次形成Se層或含Se的層與銅銦層，然后進行加熱處理以形成黃銅礦膜。但在此時也有必要在含Se的氣體環境中進行加熱處理。

在上述以往的黃銅礦膜制造方法中，在加熱處理時使用了毒性強且成本高的含Se或S的氣體環境，而不使用含這些Se或S等VIb族元素的氣體環境下，可使Ib族金屬和IIIb族金屬與VIb族元素充分化合，從而形成黃銅礦膜的方法至今還未實現

現有技術文獻

專利文獻1：日本特許第3095182號公報

專利文獻2：日本特許第3133136號公報

專利文獻3：日本特許第3249407號公報

專利文獻4：日本特許第3013974號公報

專利文獻5：日本特開2009-76842號公報

專利文獻6：日本特開平9-321326號公報

發明內容

發明要解決的課題

本發明的目的在于提供一種即使在化合處理時不采用含Se、S或Te等VIb族元素的氣體環境，僅憑加熱處理也可使Ib族金屬和IIIb屬金屬與VIb族元素充分化合，并且安全性高的黃銅礦膜的制造方法。

解決課題的方法