黄铜矿膜的制造方法技术

本发明专利技术不使用含有VIb族元素的气体环境，仅通过加热处理使Ib族金属和IIIb属金属与VIb族元素充分化合，从而以安全性高的方法获得黄铜矿膜。在形成于基板(2)的下部电极(3)上，形成由Ib-IIIb-VIb族化合物构成的黄铜矿膜(10)的方法：预先在下部电极(3)上形成含有Ib族金属和IIIb族金属的前驱膜(7)，在前驱膜(7)上沉积VIb族元素(9)，在沉积有VIb族元素(9)的前驱膜(7)上设置盖体(8)，在将Ib族金属、IIIb族金属以及VIb族元素配置在下部电极(3)与盖体(8)之间的状态下，在非活性气体环境中进行加热处理，使Ib族金属和IIIb族金属与VIb族元素进行化合。

Method for producing chalcopyrite film

The invention does not use a gas environment containing VIb group elements, and combines the Ib group metal and the IIIb metal with the VIb group elements only by heating treatment so as to obtain a chalcopyrite membrane with high safety. In the substrate (2) is formed on the lower electrode (3), the formation of chalcopyrite membrane is composed of Ib-IIIb-VIb compound (10) method: Advance in the lower electrode (3) formed on the precursor film containing Ib metal and IIIb metal (7), the precursor film deposited on VIb (7) the element (9), VIb (9) group elements in the deposition of precursor film (7) arranged on the cover body (8), the Ib group metals, group IIIb metal and VIb elements arranged in the lower electrode (3) and the cover (8) between the state, heated at non reactive gas environment, the group Ib metal and IIIb metal elements were combined with VIb.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于CIS类太阳能电池的光吸收层、且由Ib-Inb-Vrt族化合物构成的黄铜矿膜制造方法，更详细而言，涉及一种使前驱膜中的让族金属和Inb族金属和 VIb族元素进行化合而制造黄铜矿膜的方法。
技术介绍
近年来，受到防止地球变暖化等为目的的节能潮流的影响，人们对利用以太阳光为中心的光能的太阳光发电的关注日益高涨。对于太阳光发电中所使用的太阳能电池，根据元件的形态、光吸收层材料等的不同，存在各种类型，而且，对各类型的研究开发正在推进之中。在这些类型中，在光吸收层中使用了所谓黄铜矿型的rt-IIIb-VIb族化合物(CIS 类化合物)的太阳能电池，被称作CIS类太阳能电池，近年来受到了人们的关注。CIS类太阳能电池，是一种薄膜类太阳能电池，具有以少量用于形成电池的半导体材料即可完成、且能量转化效率高的特征，并且已经步入实用化阶段。图3中表示了 CIS类太阳能电池的通常结构。CIS类太阳能电池1具有如下层叠机构；在由钠钙玻璃等构成的基板2上，依次层叠由钼(Mo)金属膜等构成的下部电极3、由黄铜矿膜(由rt-IIIb-Vrt族化合物形成)构成的光吸收层4、由硫化镉(CdS)膜等构成的缓冲层5以及由氧化锌(SiO)膜等构成的透明电极层6。此外，作为Λ族金属，代表性的有铜(Cu)、银(Ag)等；作为Inb族金属，代表性的有铟(In)、镓(Ga)、铝(Al)等；作为VIb族元素，代表性的有硒(Se)、硫(S)、碲(Te)等。在具有这种结构的CIS类太阳能电池的制造工序中，构成光吸收层4、并对太阳能电池的能量转化效率等影响大的黄铜矿膜的制造工序被视为最重要。黄铜矿膜，通常是采用溅射法等在形成于基板2上的下部电极3上形成由Ib-IIIb族合金构成的前驱膜后，使前驱膜中的Λ族金属和inb族金属与Vrt族元素进行化合而获得。如专利文献1 3中的记载，该化合处理是通过在含有Hje气体、％气体、H2S气体、S气体等Vrt族元素的气体环境中，在500°C左右的温度下加热前驱膜来进行。但是，含有Vrt族元素的气体毒性强，因此，必须采取防止气体从反应槽泄漏的对策等，在确保安全性方面必须万无一失。此外，这些气体的价格高并且需要在化合反应中连续不断地供给这些气体，因此还存在成本增大的问题。对此，在专利文献4中有下述公开在导电性基板上形成Cu-In层后，将它们浸渍于硒胶体溶液中，由此，使％吸附于Cu-^i层的表面而形成％层，接着进行加热处理以形成由Cu-Inle三元合金构成的黄铜矿膜。此时，没有必要供给％气体等，但是有可能发生诸如下述之类的缺陷胶体溶液附着于整个被浸渍物上，Se不仅附着于想要进行硒化的CuHn层的金属膜上，还附着于不需要硒化的部分上，并且根据不同情况在运送期间等％还附着于其它装置上等。另一方面，在专利文献5中有下述记载采用印刷工艺等在Mo电极上涂布以预先进行硒化或者硫化的黄铜矿型纳米粒为主要成分的油墨后，进行加热处理，形成黄铜矿膜。 但在此时，尽管涂布有黄铜矿型纳米粒，但是涂布后的加热处理仍有必要在含％或S的气体环境中进行。此外，在专利文献6中有下述记载采用镀覆法，依次形成％层或含％的层与铜铟层，然后进行加热处理以形成黄铜矿膜。但在此时也有必要在含义的气体环境中进行加热处理。在上述以往的黄铜矿膜制造方法中，在加热处理时使用了毒性强且成本高的含义或S的气体环境，而不使用含这些％或S等Vrt族元素的气体环境下，可使族金属和 IIIb族金属与Vrt族元素充分化合，从而形成黄铜矿膜的方法至今还未实现现有技术文献专利文献1 日本特许第3095182号公报专利文献2 日本特许第3133136号公报专利文献3 日本特许第3249407号公报专利文献4 日本特许第3013974号公报专利文献5 日本特开2009-76842号公报专利文献6 日本特开平9-3213 号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于提供一种即使在化合处理时不采用含k、S或Te等Vrt族元素的气体环境，仅凭加热处理也可使Λ族金属和Inb属金属与Vrt族元素充分化合，并且安全性高的。解决课题的方法本专利技术人对以往的黄铜矿膜制造方法进行了验证，并对不采用含有AQb族元素的气体环境而能使前驱膜中的rt族金属和Inb族金属与Vrt族元素充分化合的方法进行了各种研究的结果，完成了本专利技术。S卩，本专利技术涉及一种通过加热处理使Λ族金属和Inb族金属与Vrt族元素进行化合，从而在形成于基板上的下部电极上，制造由Ib-Inb-Vrt族化合物构成的黄铜矿膜的方法。此外，在本专利技术中，作为Λ族金属，优选使用选自Cu和Ag中的至少一种；作为 Inb族金属，优选使用选自Irufei和Al中的至少一种；以及，作为Vrt族元素，优选使用选自Se、S和Te中的至少一种。特别是，本专利技术的黄铜矿膜制造方法，其特征在于，在将前述Λ族金属、Inb族金属以及Wb族元素配置在盖体和形成于前述基板上的下部电极之间的状态下，在非活性气体环境中进行加热处理。更具体而言，能够采用下述方法(1)在前述下部电极上，预先形成含有前述Λ族金属以及Inb族金属的前驱膜，在该前驱膜上沉积前述Vrt族元素，在沉积有该Vrt族元素的前述前驱膜上设置前述盖体，然后进行前述加热处理；或者( 在前述下部电极上，形成含有前述族金属以及Inb族金属并且还具有前述Vrt族元素的前驱膜，在该前驱膜上设置前述盖体，然后进行前述加热处理；或者C3)在前述下部电极上，预先形成含有前述 Ib族金属以及Inb族金属的前驱膜，在前述盖体的一侧表面上沉积前述Vrt族元素，以该沉积的Vrt族元素与前述前驱膜相对置的方式在该前驱膜上设置该盖体，然后进行前述加热处理。但是，本专利技术并不限定于这些方法，可使用能够在形成于基板上的下部电极与盖体之间适当地配合Λ族金属、Inb族金属以及Vrt族元素的任何方法，例如，在专利文献5 中记载的在前述下部电极上涂布黄铜矿型纳米粒(由经过义化或者S化的Λ族金属以及 inb族金属构成)的方法。对于前述Vrt族元素的量而言，优选为使Vrt族元素的摩尔数相对于前述Λ族金属的摩尔数与前述Inb族金属的摩尔数之和达到1. 05 1. 15的量。对于含有前述Vrt族元素或者沉积前述Vrt族元素的方法，可从溅射法、蒸镀法、 镀覆法、电沉积法、涂布法以及喷雾法中适宜地选择。此夕卜，对于Λ族、Inb族以及AQb族的表述，是基于旧IUPAC的规定进行的，而在新IUPAC的规定中，Ib族相当于第11族，IIIb族相当于第13族，Vrt族相当于第16族，以供参考。专利技术的效果基于本专利技术，能够在加热处理时由Λ族金属、I nb族金属以及Vrt族元素来覆盖， 防止Vrt族元素在化合时从气体环境中脱离，可优先且有效地进行Vrt族元素的化合反应。 因此，即使不采用含Se、S等Vrt族元素的毒性强的气体环境，也能够使Λ族金属和Inb 族金属与^b族元素充分化合，能够形成结晶性优良的黄铜矿膜。而且，在本专利技术中，不仅不使用含有AQb族元素的毒性强的气体环境，而且在加热处理时，也基本上不产生含有Vrt族元素的气体，因此，本专利技术中能够以安全性非常高的水平来完成。此外，在化合反应中也没有必要连续不断地供给含有Vrt族元素的气体，在加热处理时使用的非活性气本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种黄铜矿膜的制造方法，通过加热处理使Ｉｂ族金属和ＩＩＩｂ族金属与ＶＩｂ族元素进行化合，从而在形成于基板上的下部电极上，制造由Ｉｂ－ＩＩＩｂ－ＶＩｂ族化合物构成的黄铜矿膜的方法，其特征在于，在将前述Ｉｂ族金属、ＩＩＩｂ族金属以及ＶＩｂ族元素配置在盖体和形成于前述基板上的下部电极之间的状态下，在非活性气体环境中进行加热处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柳沼希世史，峯元高志，堤圭司，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，学校法人立命馆，
类型：发明
国别省市：JP