[發明專利]濺射靶及其制造方法

在審

• 申請號: 201480020879.4
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN105121695A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 張守斌;梅本啟太;小路雅弘
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22C9/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種在形成用于形成薄膜型太陽電池的光吸收層的Cu-In-Ga-Se化合物膜(以下，簡稱為CIGS膜。)時使用的濺射靶及其制造方法。

本中請主張基于2013年4月15日于日本中請的專利中請2013-084660號、以及2014年03月18日于日本中請的專利中請2014-054655號主張的優先權，并將其內容援用于此。

背景技術

近年來，基于黃銅礦系化合物半導體的薄膜型太陽電池供實際使用，基于該化合物半導體的薄膜型太陽電池具有如下基本結構，即在鈉鈣玻璃基板上形成構成正電極的Mo電極層，在該Mo電極層上形成由CIGS膜構成的光吸收層，在該光吸收層上形成由硫化鋅(ZnS)、硫化鎘(CdS)等構成的緩沖層，在該緩沖層上形成有成為負電極的透明電極層。

作為上述光吸收層的形成方法己知有通過蒸鍍法成膜的方法，通過該方法而獲得的光吸收層可得到較高的能量轉換效率，但是由于基于蒸鍍法的成膜中蒸鍍速度遲緩，因此在大面積的基板上成膜的情況下，膜厚分布的均勻性容易降低。由此，提出有一種通過濺射法而形成光吸收層的方法。

作為基于濺射法而形成上述光吸收層的方法，首先，通過使用In靶進行濺射而形成In膜。并且，提出有如下方法，即通過使用Cu-Ga二元合金靶進行濺射，在該In膜上形成Cu-Ga二元合金膜，并在Se氣氛中對由所獲得的In膜及Cu-Ga二元合金膜構成的層疊前體膜進行熱處理，從而形成CIGS膜的方法(硒化法)。

為了提高由上述CIGS膜構成的光吸收層的發電效率，例如，如非專利文獻1所記載，通過來自堿性玻璃基板的擴散而將Na添加于光吸收層是有效的。然而，代替堿性玻璃，將聚合物薄膜等作為基材的柔性CIGS太陽電池的情況下，由于不存在堿性玻璃基板，因此存在導致失去Na的供給源的不良情況。

因此，提出有為提高形成于聚合物薄膜上的柔性CIGS太陽電池的光電轉換特性，設置由氯化鈉(NaCl)形成的剝離層，從而使Na從該剝離層向光吸收層擴散(例如，參考專利文獻1)。

關于上述Na的添加，提出有在Mo電極層與基板之間成膜鈉鈣玻璃的方法(例如，參考非專利文獻1、2)。但是，若通過該所提出的方法來成膜鈉鈣玻璃，則將導致制造工藝增加，且生產率降低。

并且，提出有對Mo電極層添加氟化鈉(NaF)，并使Na從Mo電極層向光吸收層擴散的方法(例如，參考專利文獻2)。但是，若對Mo電極層添加NaF，則Na會大量集中在Mo電極層與基板之間，有可能在Mo電極層與基板的界面產生剝離。

并且，由于難以控制來自玻璃基板等的Na的擴散量，因此作為不通過擴散而添加Na的方法，提出有對光吸收層直接添加特定Na化合物的方法。例如，提出有在玻璃基板與吸收層之間配置擴散阻斷層，以阻斷來自玻璃基板的Na的擴散，并且對光吸收層添加硫化鈉(Na₂S)、硒化鈉(Na₂Se)，控制相對于光吸收層的Na的含量(例如，參考專利文獻3)。

為了對光吸收層直接添加特定Na化合物，因此提出了含有Na:0.05～1原子％，并以NaF化合物的狀態含有Na的Cu-Ga濺射靶(例如，參考專利文獻4)。

在此，公開有添加2％的Na的CIGS膜，并已知有即使添加以往未進行研究的高濃度的Na，也能夠獲得具有良好的發電效率的CIGS太陽電池(例如，參考非專利文獻3)。

并且，作為添加于由銅、銦及鎵構成的濺射靶中的鈉化合物，提出有氟化鈉(NaF)、氯化鈉(NaCl)、硫化鈉(NaS)、硒化鈉(Na₂Se)、硫酸鈉(Na₂SO₄)及亞硫酸鈉(Na₂SO₃)、硒酸鈉(Na₂SeO₄)及亞硒酸鈉(Na₂SeO₃)等(例如，參考專利文獻5、6)。

專利文獻1：日本專利公開2009-49389號公報

專利文獻2：日本專利公開2011-74418號公報

專利文獻3：日本專利公開2007-266626號公報

專利文獻4：日本專利公開2011-117077號公報

專利文獻5：美國專利第7935558號說明書

專利文獻6：美國專利公開2012/0258562號