[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2014086519A - Process of manufacturing solar cell and solar cell - Google Patents

Process of manufacturing solar cell and solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP2014086519A
JP2014086519A JP2012233443A JP2012233443A JP2014086519A JP 2014086519 A JP2014086519 A JP 2014086519A JP 2012233443 A JP2012233443 A JP 2012233443A JP 2012233443 A JP2012233443 A JP 2012233443A JP 2014086519 A JP2014086519 A JP 2014086519A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
hydrogenation catalyst
solar cell
catalyst layer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012233443A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Gun Hayashi
軍 林
Daisuke Matsunaga
大輔 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2012233443A priority Critical patent/JP2014086519A/en
Publication of JP2014086519A publication Critical patent/JP2014086519A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process of manufacturing a solar cell and the solar cell, capable of improving conversion efficiency.SOLUTION: By coating a coating liquid formed by dispersing semiconductor nanoparticles that is a raw material of a light absorption layer in an organic solvent, a precursor layer 400 is formed on a substrate 11. Next, a hydrogenation catalyst layer is formed on the precursor layer 400. Next, reduction removal processing for reducing and removing impurities remaining in the precursor layer 400 is performed using the hydrogenation catalyst layer as a catalyst under hydrogen atmosphere.

Description

本発明は、太陽電池の製造方法、および、太陽電池に関する。   The present invention relates to a solar cell manufacturing method and a solar cell.

太陽電池は、光起電力装置であって、光吸収層において光を吸収し電気エネルギーに変換する。光吸収層は、シリコンの他に、化合物半導体などの材料を用いて形成されている。たとえば、Cu(In,Ga)Seのようなカルコパイライト(chalcopyrite)結晶構造を有するIB−IIIB−VIB族(11−12−16族)の化合物半導体(CIGS系化合物半導体)によって、光吸収層を形成している。 A solar cell is a photovoltaic device that absorbs light in a light absorption layer and converts it into electrical energy. The light absorption layer is formed using a material such as a compound semiconductor in addition to silicon. For example, a light-absorbing layer is formed by a compound semiconductor (CIGS-based compound semiconductor) of IB-IIIB-VIB (group 11-12-16) having a chalcopyrite crystal structure such as Cu (In, Ga) Se 2. Is forming.

上記のCIGS系化合物半導体は、可視領域から近赤外領域までの広い波長域の光について吸収係数が大きい。このため、薄膜型の太陽電池において高い変換効率を実現できる。その他、経年での劣化が少ないなどの利点がある。   The CIGS compound semiconductor has a large absorption coefficient for light in a wide wavelength region from the visible region to the near infrared region. For this reason, high conversion efficiency is realizable in a thin film type solar cell. In addition, there are advantages such as little deterioration over time.

上記のCIGS系化合物半導体の光吸収層は、プリカーサ(precursor)膜を成膜後、そのプリカーサ層について熱処理を施すことにより形成される。プリカーサ層は、蒸着法、スパッタリング法、電着法、塗布法などの種々の成膜法によって成膜される。このうち、塗布法は、低コストであると共に、高いスループットを実現できるので、注目されている。   The light absorption layer of the CIGS compound semiconductor is formed by forming a precursor film and then subjecting the precursor layer to a heat treatment. The precursor layer is formed by various film forming methods such as vapor deposition, sputtering, electrodeposition, and coating. Among these, the coating method is attracting attention because it is low in cost and can realize high throughput.

塗布法によりCIGS系化合物半導体の光吸収層を設ける際には、まず、塗布液を準備する。塗布液としては、たとえば、有機物のリガンド(ligand)が半導体ナノ粒子の表面に位置する元素に配位結合し、その半導体ナノ粒子が有機溶媒に分散されているものを準備する。半導体ナノ粒子は、ナノサイズの微粒子であって、量子ドット(Quantum dot)と呼ばれている。塗布液の準備後は、その塗布液を塗布することによってプリカーサ層を成膜する。そして、プリカーサ層中のナノ粒子を焼結させることによって、光吸収層を形成する(たとえば、特許文献1,2参照)。   When a CIGS compound semiconductor light absorption layer is provided by a coating method, first, a coating solution is prepared. As the coating solution, for example, a solution in which an organic ligand is coordinated to an element located on the surface of the semiconductor nanoparticles and the semiconductor nanoparticles are dispersed in an organic solvent is prepared. The semiconductor nanoparticles are nano-sized fine particles and are called quantum dots. After preparing the coating solution, a precursor layer is formed by applying the coating solution. And the light absorption layer is formed by sintering the nanoparticle in a precursor layer (for example, refer patent documents 1, 2).

特開2010−225829号公報JP 2010-225829 A 特開2011−505449号公報JP 2011-505449 A

上述したように、CIGS系化合物半導体の光吸収層は、吸収係数が大きいので、変換効率を向上できる。   As described above, since the light absorption layer of the CIGS compound semiconductor has a large absorption coefficient, the conversion efficiency can be improved.

しかし、上記のように、塗布法によりCIGS系化合物半導体の光吸収層を設けたとき、変換効率を十分に向上させることが容易でない場合がある。たとえば、原料に含まれる有機物のリガンドや有機溶媒が、CIGS系化合物半導体の光吸収層中に不純物として残存すると、変換効率が低下する場合がある。   However, as described above, when the light absorption layer of the CIGS compound semiconductor is provided by a coating method, it may not be easy to sufficiently improve the conversion efficiency. For example, if the organic ligand or organic solvent contained in the raw material remains as an impurity in the light absorption layer of the CIGS compound semiconductor, the conversion efficiency may decrease.

本発明は、変換効率を向上できる、太陽電池の製造方法および太陽電池を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method and solar cell of a solar cell which can improve conversion efficiency.

本発明に係る一実施形態の太陽電池の製造方法は、基板上に光吸収層を形成する太陽電池の製造方法であって、前記光吸収層の原料となる半導体ナノ粒子が有機溶媒に分散された塗布液を塗布することによって、前記基板上にプリカーサ層を形成するプリカーサ層形成工程と、前記プリカーサ層上に水素化触媒層を形成する水素化触媒層形成工程と、前記プリカーサ層中に残存する不純物を還元し除去する還元除去処理を、水素雰囲気下において前記水素化触媒層を触媒として用いて行う還元除去処理工程とを有する。   A method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention is a method for manufacturing a solar cell in which a light absorption layer is formed on a substrate, in which semiconductor nanoparticles serving as a raw material for the light absorption layer are dispersed in an organic solvent. A precursor layer forming step for forming a precursor layer on the substrate, a hydrogenation catalyst layer forming step for forming a hydrogenation catalyst layer on the precursor layer, and a remaining in the precursor layer A reduction and removal process for reducing and removing impurities to be performed using the hydrogenation catalyst layer as a catalyst in a hydrogen atmosphere.

本発明に係る一実施形態の太陽電池は、基板と、前記基板上に設けられた光吸収層とを有し、前記光吸収層は、原料となる半導体ナノ粒子が有機溶媒に分散された塗布液を塗布することにより前記基板上にプリカーサ層を形成し、前記プリカーサ層上に水素化触媒層を形成した後に、前記プリカーサ層中に残存する不純物を還元し除去する還元除去処理を、水素雰囲気下において前記水素化触媒層を触媒として用いて行うことによって形成された。   A solar cell according to an embodiment of the present invention includes a substrate and a light absorption layer provided on the substrate, and the light absorption layer is a coating in which semiconductor nanoparticles as a raw material are dispersed in an organic solvent. After forming a precursor layer on the substrate by applying a liquid, and forming a hydrogenation catalyst layer on the precursor layer, a reduction removal treatment for reducing and removing impurities remaining in the precursor layer is performed in a hydrogen atmosphere. It was formed by using the hydrogenation catalyst layer as a catalyst below.

本発明によれば、変換効率を向上できる、太陽電池の製造方法および太陽電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and solar cell of a solar cell which can improve conversion efficiency can be provided.

第1の実施形態に係る太陽電池の要部を示す断面図Sectional drawing which shows the principal part of the solar cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法において、塗布液中に含まれる半導体ナノ粒子を模式的に示す図The figure which shows typically the semiconductor nanoparticle contained in a coating liquid in the manufacturing method of the solar cell which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法において、第1上部電極部の透過率を示す図The figure which shows the transmittance | permeability of a 1st upper electrode part in the manufacturing method of the solar cell which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る太陽電池の要部を示す断面図Sectional drawing which shows the principal part of the solar cell which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell which concerns on 2nd Embodiment.

実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
[1]構成
図1は、第1の実施形態に係る太陽電池の要部を示す断面図である。図1においては、単位セルを示している。
(First embodiment)
[1] Configuration FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of the solar cell according to the first embodiment. In FIG. 1, a unit cell is shown.

太陽電池10は、図1に示すように、基板11,下部電極31,光吸収層41,バッファ層51,および,上部電極60を有する。太陽電池10は、基板11において光吸収層41などの各部が設けられた上面側から入射した光を受光し、光電変換を行う。太陽電池10を構成する各部について、順次、説明する。   As shown in FIG. 1, the solar cell 10 includes a substrate 11, a lower electrode 31, a light absorption layer 41, a buffer layer 51, and an upper electrode 60. The solar cell 10 receives light incident from the upper surface side where each part such as the light absorption layer 41 is provided on the substrate 11 and performs photoelectric conversion. Each part which comprises the solar cell 10 is demonstrated sequentially.

基板11は、平坦な面を有する板状体である。基板11は、たとえば、ガラス基板である。この他に、セラミック基板、樹脂基板、金属基板などの板状体を、適宜、基板11として用いても良い。   The substrate 11 is a plate-like body having a flat surface. The substrate 11 is, for example, a glass substrate. In addition, a plate-like body such as a ceramic substrate, a resin substrate, or a metal substrate may be used as the substrate 11 as appropriate.

下部電極31は、図1に示すように、基板11上に設けられている。下部電極31は、たとえば、Mo(モリブデン)膜であって、基板11の平坦な上面を被覆するように形成されている。この他に、下部電極31については、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Ta(タンタル)、Au(金)などの導電材料を用いて形成しても良く、また、複数の異なる種類の導電層を積層することで形成しても良い。   The lower electrode 31 is provided on the substrate 11 as shown in FIG. The lower electrode 31 is, for example, a Mo (molybdenum) film and is formed so as to cover the flat upper surface of the substrate 11. In addition, the lower electrode 31 may be formed using a conductive material such as Al (aluminum), Ti (titanium), Ta (tantalum), Au (gold), or a plurality of different types of conductive materials. You may form by laminating | stacking a layer.

光吸収層41は、図1に示すように、下部電極31上に設けられている。光吸収層41は、基板11の上方において、下部電極31の上面を被覆するように形成されている。光吸収層41は、たとえば、導電型がp型である半導体層であって、IB族(11族)元素とIIIB族(13族)元素とVIB族(16族)元素とを含む化合物半導体によって形成されている。たとえば、CuInSe2(二セレン化銅インジウム(CIS))、Cu(In,Ga)Se2(二セレン化銅インジウム・ガリウム(CIGS))、Cu(In,Ga)(Se,S)2(二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(CIGSS))のような、カルコパイライト結晶構造を有するIB−IIIB−VIB族化合物半導体(CIGS系半導体)によって形成されている。 As shown in FIG. 1, the light absorption layer 41 is provided on the lower electrode 31. The light absorption layer 41 is formed so as to cover the upper surface of the lower electrode 31 above the substrate 11. The light absorption layer 41 is, for example, a semiconductor layer having a p-type conductivity, and is made of a compound semiconductor containing a group IB (group 11) element, a group IIIB (group 13) element, and a group VIB (group 16) element. Is formed. For example, CuInSe 2 (copper indium diselenide (CIS)), Cu (In, Ga) Se 2 (copper indium gallium selenide (CIGS)), Cu (In, Ga) (Se, S) 2 (two It is formed of an IB-IIIB-VIB group compound semiconductor (CIGS semiconductor) having a chalcopyrite crystal structure, such as selenium, copper indium gallium sulfide (CIGSS).

バッファ層51は、図1に示すように、光吸収層41上に設けられている。バッファ層51は、基板11の上方において、光吸収層41の上面を被覆するように形成されている。バッファ層51は、光吸収層41と異なり、たとえば、導電型がn型の半導体層であって、光吸収層41との間においてpn接合を形成するように設けられている。たとえば、バッファ層51は、CdS(硫化カドミウム)によって形成されている。この他に、バッファ層51については、ZnO(酸化亜鉛)、In23(硫化インジウム)、ZnS(硫化亜鉛)、In2Se3(セレン化インジウム)、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)、ZnInSおよび、(Zn,Mg)Oのような化合物半導体によって形成しても良い。つまり、バッファ層51は、光吸収層41との間においてヘテロ接合が形成されるように設けられている。バッファ層51は、光吸収層41と上部電極60との界面でキャリアが再結合することを抑制している。 As shown in FIG. 1, the buffer layer 51 is provided on the light absorption layer 41. The buffer layer 51 is formed above the substrate 11 so as to cover the upper surface of the light absorption layer 41. Unlike the light absorption layer 41, the buffer layer 51 is, for example, an n-type semiconductor layer, and is provided so as to form a pn junction with the light absorption layer 41. For example, the buffer layer 51 is made of CdS (cadmium sulfide). In addition, for the buffer layer 51, ZnO (zinc oxide), In 2 S 3 (indium sulfide), ZnS (zinc sulfide), In 2 Se 3 (indium selenide), In (OH, S), (Zn , In) (Se, OH), ZnInS, and (Zn, Mg) O may be used. That is, the buffer layer 51 is provided so as to form a heterojunction with the light absorption layer 41. The buffer layer 51 suppresses recombination of carriers at the interface between the light absorption layer 41 and the upper electrode 60.

上部電極60は、図1に示すように、バッファ層51上に設けられている。上部電極60は、光を透過する透明な導電材料によって形成された、TCO(Transparent Conducting Oxide)層である。   The upper electrode 60 is provided on the buffer layer 51 as shown in FIG. The upper electrode 60 is a TCO (Transparent Conducting Oxide) layer formed of a transparent conductive material that transmits light.

本実施形態では、上部電極60は、第1上部電極部61と第2上部電極部62とを含む。   In the present embodiment, the upper electrode 60 includes a first upper electrode part 61 and a second upper electrode part 62.

上部電極60のうち、第1上部電極部61は、基板11の上方において、バッファ層51の上面を被覆するように形成されている。詳細については後述するが、第1上部電極部61は、塗布法によって設けた光吸収層41のプリカーサ層中に残存する不純物を水素化するときに触媒となる金属を酸化することによって形成されている。たとえば、第1上部電極部61は、Ru膜を酸化することによって形成されたRuOx膜である。   Of the upper electrode 60, the first upper electrode portion 61 is formed above the substrate 11 so as to cover the upper surface of the buffer layer 51. Although details will be described later, the first upper electrode portion 61 is formed by oxidizing a metal that becomes a catalyst when hydrogenating impurities remaining in the precursor layer of the light absorption layer 41 provided by a coating method. Yes. For example, the first upper electrode portion 61 is a RuOx film formed by oxidizing a Ru film.

上部電極60のうち、第2上部電極部62は、基板11の上方において、第1上部電極部61の上面を被覆するように形成されている。第2上部電極部62は、第1上部電極部61と異なる金属の酸化物により形成されている。たとえば、第2上部電極部62は、ZnO膜である。 Of the upper electrode 60, the second upper electrode portion 62 is formed above the substrate 11 so as to cover the upper surface of the first upper electrode portion 61. The second upper electrode part 62 is made of a metal oxide different from that of the first upper electrode part 61. For example, the second upper electrode portion 62 is a ZnO 2 film.

上記の各部を有する単位セルは、電気的に直列に接続されている。具体的には、単位セルの上部電極60と、この単位セルに隣接する他の単位セルの下部電極31とが、コンタクト電極(図示なし)によって電気的に接続されている。   The unit cells having the above-described parts are electrically connected in series. Specifically, the upper electrode 60 of the unit cell and the lower electrode 31 of another unit cell adjacent to the unit cell are electrically connected by a contact electrode (not shown).

[2]製造方法
上記の太陽電池10を製造する方法について説明する。
[2] Manufacturing Method A method for manufacturing the solar cell 10 will be described.

図2,図3は、第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。図2,図3では、(A)から(H)において、各製造工程を順次示しており、各製造工程を行うことによって、図1に示す太陽電池10を製造する。   2 and 3 are cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment. 2 and 3, the manufacturing steps are sequentially shown in (A) to (H), and the solar cell 10 shown in FIG. 1 is manufactured by performing each manufacturing step.

(A)基板11の準備
まず、図2(A)に示すように、基板11を準備する。
(A) Preparation of Substrate 11 First, the substrate 11 is prepared as shown in FIG.

ここでは、基板11として、たとえば、厚さが0.7〜3.5mm程度であって、青板ガラス(ソーダライムガラス)によって形成されたガラス基板を準備する。   Here, as the substrate 11, for example, a glass substrate having a thickness of about 0.7 to 3.5 mm and formed of blue plate glass (soda lime glass) is prepared.

(B)下部電極31の形成
つぎに、図2(B)に示すように、下部電極31を形成する。
(B) Formation of Lower Electrode 31 Next, as shown in FIG. 2 (B), the lower electrode 31 is formed.

ここでは、基板11の上面を被覆するように、下部電極31を形成する。たとえば、スパッタ法などの成膜法によって、厚みが500nm以上、1000nm以下のMo(モリブデン)膜を成膜することにより、下部電極31を形成する。   Here, the lower electrode 31 is formed so as to cover the upper surface of the substrate 11. For example, the lower electrode 31 is formed by forming a Mo (molybdenum) film having a thickness of 500 nm or more and 1000 nm or less by a film forming method such as sputtering.

(C)プリカーサ層400の形成
つぎに、図2(C)に示すように、プリカーサ層400を形成する。
(C) Formation of Precursor Layer 400 Next, as shown in FIG. 2C, the precursor layer 400 is formed.

ここでは、基板11の上面において下部電極31を被覆するように、プリカーサ層400を形成する。   Here, the precursor layer 400 is formed so as to cover the lower electrode 31 on the upper surface of the substrate 11.

本実施形態では、塗布法によって、プリカーサ層400を形成する。具体的には、光吸収層41(図1参照)の原料となるCIGS系の半導体ナノ粒子50mg〜800mgを溶媒(トルエン)1ccに分散した塗布液を準備する。   In the present embodiment, the precursor layer 400 is formed by a coating method. Specifically, a coating solution is prepared in which 50 mg to 800 mg of CIGS-based semiconductor nanoparticles that are raw materials for the light absorption layer 41 (see FIG. 1) are dispersed in 1 cc of a solvent (toluene).

図4は、第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法において、塗布液中に含まれる半導体ナノ粒子を模式的に示す図である。   FIG. 4 is a diagram schematically showing semiconductor nanoparticles contained in a coating solution in the method for manufacturing a solar cell according to the first embodiment.

図4に示すように、CIGS系の半導体ナノ粒子411の表面には、有機物のリガンド421が結合している。   As shown in FIG. 4, an organic ligand 421 is bonded to the surface of CIGS-based semiconductor nanoparticles 411.

CIGS系の半導体ナノ粒子411は、たとえば、CuInSeであり、その半導体ナノ粒子411の表面に位置する複数のSeのそれぞれに、複数のリガンド421が配位結合している。半導体ナノ粒子411は、たとえば、平均粒径3nm以上10nm以下のものが好適である。 CIGS-based semiconductor nanoparticles 411 are, for example, CuInSe 2 , and a plurality of ligands 421 are coordinated to each of a plurality of Se located on the surface of the semiconductor nanoparticles 411. For example, semiconductor nanoparticles 411 having an average particle diameter of 3 nm or more and 10 nm or less are suitable.

リガンド421は、たとえば、ホスフィン(たとえば、トリオクチルホスフィン、トリフェノールホスフィン、t―ブチルホスフィン)、ホスフィンオキシド(たとえば、トリオクチルホスフィンオキシド)、アルキルホスホン酸、アルキルアミン(たとえば、ヘキサデシルアミン、オクチルアミン)、アリールアミン、オクタンセレノール、ピリジン、長鎖脂肪酸、および、チオフェンであって、孤立電子対を有する。   The ligand 421 includes, for example, phosphine (eg, trioctylphosphine, triphenolphosphine, t-butylphosphine), phosphine oxide (eg, trioctylphosphine oxide), alkylphosphonic acid, alkylamine (eg, hexadecylamine, octylamine). ), Arylamine, octane selenol, pyridine, long chain fatty acid, and thiophene having a lone pair of electrons.

上記の塗布液の準備後、スリットコータ,バーコータなどの塗布装置を用いて、その準備した塗布液を下部電極31の上面に塗布することによって塗布膜を形成する。その後、その塗布膜を150℃〜260℃にて5分〜30分の乾燥処理条件で乾燥することによって溶媒を揮発させることにより、プリカーサ層400を形成する。プリカーサ層400は、たとえば、500nm〜2000nmの膜厚となるように形成される。   After preparing the coating solution, a coating film is formed by coating the prepared coating solution on the upper surface of the lower electrode 31 using a coating device such as a slit coater or a bar coater. Then, the precursor layer 400 is formed by volatilizing the solvent by drying the coating film at 150 ° C. to 260 ° C. for 5 minutes to 30 minutes. For example, the precursor layer 400 is formed to have a thickness of 500 nm to 2000 nm.

上記の乾燥処理を行った後、たとえば、下記の条件の下で「酸化除去処理」を行う。つまり、プリカーサ層400を熱処理することにより、プリカーサ層400中に残存する不純物を酸化し、プリカーサ層400から除去する。
<「酸化除去処理」の条件>
・雰囲気 ・・・酸素雰囲気(O:N=1〜10:90〜99)(質量%)
・処理温度・・・150℃以上,350℃以下
・処理時間・・・1分以上,30分以下
After performing the above drying process, for example, an “oxidation removal process” is performed under the following conditions. That is, by performing heat treatment on the precursor layer 400, impurities remaining in the precursor layer 400 are oxidized and removed from the precursor layer 400.
<Conditions for “oxidation removal treatment”>
-Atmosphere: Oxygen atmosphere (O 2 : N 2 = 1-10: 90-99) (mass%)
・ Processing temperature: 150 ° C or more, 350 ° C or less ・ Processing time: 1 minute or more, 30 minutes or less

この「酸化除去処理」では、たとえば、下記の反応式に示されるように酸化反応が起こる。具体的には、プリカーサ層400中に含まれる有機物のリガンドや有機溶媒などの不純物が酸化される。このため、プリカーサ層400中に残存する不純物がガス化され、その酸化された不純物が外部へ放出される。
<「酸化除去処理」の反応式>
+O→CO+H
In this “oxidation removal treatment”, for example, an oxidation reaction occurs as shown in the following reaction formula. Specifically, impurities such as organic ligands and organic solvents contained in the precursor layer 400 are oxidized. For this reason, the impurities remaining in the precursor layer 400 are gasified, and the oxidized impurities are released to the outside.
<Reaction formula of “oxidation removal treatment”>
C n H m + O 2 → CO 2 + H 2 O

(D)バッファ層51の形成
つぎに、図2(D)に示すように、バッファ層51を形成する。
(D) Formation of Buffer Layer 51 Next, as shown in FIG. 2D, the buffer layer 51 is formed.

ここでは、基板11の上方においてプリカーサ層400の上面を被覆するように、バッファ層51を形成する。たとえば、ケミカル・バス・デポジション法やスパッタリング法などの成膜法によって、CdS(硫化カドミウム)の膜を成膜することにより、バッファ層51を形成する。たとえば、厚みが、30nm以上、200nm以下の範囲になるように、バッファ層51を形成する。   Here, the buffer layer 51 is formed so as to cover the upper surface of the precursor layer 400 above the substrate 11. For example, the buffer layer 51 is formed by forming a CdS (cadmium sulfide) film by a film forming method such as a chemical bath deposition method or a sputtering method. For example, the buffer layer 51 is formed so that the thickness is in the range of 30 nm to 200 nm.

(E)水素化触媒層610の形成
つぎに、図3(E)に示すように、水素化触媒層610を形成する。
(E) Formation of hydrogenation catalyst layer 610 Next, as shown in FIG. 3E, a hydrogenation catalyst layer 610 is formed.

ここでは、基板11の上方においてバッファ層51の上面を被覆するように、水素化触媒層610を形成する。たとえば、下記の条件により、水素化触媒層610を成膜する。
<水素化触媒層610の成膜条件>
・材料・・・Ru(ルテニウム)
・成膜法・・・スパッタリング法もしくはCVD法
・膜厚・・・1nm以上、5nm以下
Here, the hydrogenation catalyst layer 610 is formed so as to cover the upper surface of the buffer layer 51 above the substrate 11. For example, the hydrogenation catalyst layer 610 is formed under the following conditions.
<Film Formation Conditions for Hydrogenation Catalyst Layer 610>
・ Material: Ru (ruthenium)
・ Film formation method: Sputtering method or CVD method ・ Film thickness: 1 nm or more, 5 nm or less

水素化触媒層610の形成後、たとえば、下記の条件の下で「還元除去処理」を行う。つまり、プリカーサ層400を熱処理することにより、プリカーサ層400中に残存する不純物を還元し、プリカーサ層400から除去する。
<「還元除去処理」の条件>
・雰囲気 ・・・水素雰囲気(H:N=3〜100:97〜0)(質量%)
・処理温度・・・200℃以上,500℃以下
・処理時間・・・5分以上,30分以下
After the formation of the hydrogenation catalyst layer 610, for example, “reduction removal treatment” is performed under the following conditions. That is, by performing heat treatment on the precursor layer 400, impurities remaining in the precursor layer 400 are reduced and removed from the precursor layer 400.
<Conditions for “reduction removal treatment”>
Atmosphere: Hydrogen atmosphere (H 2 : N 2 = 3 to 100: 97 to 0) (mass%)
・ Processing temperature: 200 ℃ or more, 500 ℃ or less ・ Processing time: 5 minutes or more, 30 minutes or less

上記の「還元除去処理」では、たとえば、下記の反応式に示されるような還元反応が水素化触媒層610を触媒として起こる。具体的には、「酸化除去処理」の際に酸化されたCIGS系半導体が還元される。
<「還元除去処理」の反応式>
MO+H→M+H0 (ただし、MはCu、In,GaまたはSe)
In the above “reduction removal treatment”, for example, a reduction reaction as shown in the following reaction formula occurs using the hydrogenation catalyst layer 610 as a catalyst. Specifically, the CIGS semiconductor oxidized in the “oxidation removal process” is reduced.
<Reaction removal treatment formula>
MO + H 2 → M + H 2 0 (where M is Cu, In, Ga or Se)

その後、プリカーサ層400中の半導体ナノ粒子411(図4参照)について焼結する焼結処理を実行することによって、光吸収層41を形成する。   Then, the light absorption layer 41 is formed by performing the sintering process which sinters about the semiconductor nanoparticle 411 (refer FIG. 4) in the precursor layer 400. FIG.

具体的には、プリカーサ層400について、下記の条件によって熱処理を行うことによって、半導体ナノ粒子411(図4参照)を焼結させる。
<焼結処理条件>
・焼結温度・・・350℃以上600℃以下
・熱処理時間・・・2分以上120分以下
・雰囲気 ・・・窒素またはセレン化水素雰囲気
Specifically, the semiconductor layer 411 (see FIG. 4) is sintered by performing heat treatment on the precursor layer 400 under the following conditions.
<Sintering conditions>
・ Sintering temperature: 350 ° C. or more and 600 ° C. or less ・ Heat treatment time: 2 minutes or more and 120 minutes or less

(F)第1上部電極部61の形成
つぎに、図3(F)に示すように、第1上部電極部61を形成する。
(F) Formation of First Upper Electrode Unit 61 Next, as shown in FIG. 3F, the first upper electrode unit 61 is formed.

ここでは、上記において形成した水素化触媒層610について酸化処理を行うことによって、透明な導電膜である第1上部電極部61を形成する。たとえば、下記の条件の下で、ルテニウム(Ru)膜である水素化触媒層610を酸化することによって、第1上部電極部61として酸化ルテニウム(RuOx)膜を形成する。
<水素化触媒層610の酸化処理>
・雰囲気 ・・・酸素雰囲気(O:N=10:90)(質量%)
・処理温度・・・200℃以上,400℃以下
・処理時間・・・1分以上,3分以下
Here, the first upper electrode portion 61 that is a transparent conductive film is formed by performing an oxidation treatment on the hydrogenation catalyst layer 610 formed above. For example, a ruthenium oxide (RuOx) film is formed as the first upper electrode portion 61 by oxidizing the hydrogenation catalyst layer 610 that is a ruthenium (Ru) film under the following conditions.
<Oxidation treatment of hydrogenation catalyst layer 610>
・ Atmosphere: Oxygen atmosphere (O 2 : N 2 = 10: 90) (mass%)
・ Processing temperature: 200 ℃ or more, 400 ℃ or less ・ Processing time: 1 minute or more, 3 minutes or less

図5は、第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法において、第1上部電極部61の透過率を示す図である。図5において、横軸は、処理温度を示している。横軸のうち、「As−grown」は、室温を示している。一方で、縦軸は、透過率(%)を示している。また、図5では、処理対象のRu膜である水素化触媒層610が、スパッタリング法で形成したものであって、その膜厚が、5nmの場合と、100nmの場合とのそれぞれの結果について示している。ここでは、波長が460nmである光の場合について示している。   FIG. 5 is a diagram showing the transmittance of the first upper electrode portion 61 in the method for manufacturing a solar cell according to the first embodiment. In FIG. 5, the horizontal axis represents the processing temperature. Of the horizontal axis, “As-grown” indicates room temperature. On the other hand, the vertical axis represents the transmittance (%). FIG. 5 shows the results of the hydrogenation catalyst layer 610, which is the Ru film to be processed, formed by sputtering, and the film thickness is 5 nm and 100 nm. ing. Here, the case of light having a wavelength of 460 nm is shown.

図5に示すように、処理温度が高いほど、処理後の第1上部電極部61の透過率が高くなる。しかし、処理対象のRu膜である水素化触媒層610の膜厚が薄い5nmの場合には、処理温度に関わらず、透過率が90%以上であり、好適である。また、これと共に、デバイス特性の確保等の観点から、上記の処理温度については、200℃以上,400℃以下にすることが好適である。   As shown in FIG. 5, the higher the processing temperature, the higher the transmittance of the first upper electrode portion 61 after processing. However, when the film thickness of the hydrogenation catalyst layer 610, which is the Ru film to be processed, is 5 nm, it is preferable that the transmittance is 90% or more regardless of the processing temperature. At the same time, from the viewpoint of securing device characteristics and the like, the above processing temperature is preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.

(G)第2上部電極部62の形成
つぎに、図1に示したように、第2上部電極部62を形成する。
(G) Formation of Second Upper Electrode Part 62 Next, as shown in FIG. 1, the second upper electrode part 62 is formed.

ここでは、基板11の上方において、第1上部電極部61の上面を被覆するように第2上部電極部62を形成する。たとえば、下記の条件により酸化亜鉛膜(ZnO)を成膜した後に熱処理を行うことで、過酸化亜鉛膜(ZnO)の第2上部電極部62を形成する。
<酸化亜鉛膜(ZnO)の成膜条件>
・成膜法・・・スパッタリング法またはCVD法
・膜厚:100nm以上、400nm以下
<酸化亜鉛膜(ZnO)の熱処理条件>
・雰囲気 ・・・酸素雰囲気(O:N=10:90)(質量%)
・処理温度・・・200℃〜250℃
・処理時間・・・1分以上,30分以下
Here, the second upper electrode portion 62 is formed above the substrate 11 so as to cover the upper surface of the first upper electrode portion 61. For example, the second upper electrode portion 62 of the zinc peroxide film (ZnO 2 ) is formed by performing a heat treatment after forming a zinc oxide film (ZnO) under the following conditions.
<Deposition conditions for zinc oxide film (ZnO)>
-Film formation method: Sputtering method or CVD method-Film thickness: 100 nm or more and 400 nm or less <Heat treatment conditions for zinc oxide film (ZnO)>
・ Atmosphere: Oxygen atmosphere (O 2 : N 2 = 10: 90) (mass%)
・ Processing temperature ... 200 ℃ ~ 250 ℃
・ Processing time: 1 minute or more, 30 minutes or less

その後、コンタクト電極(図示なし)を用いて単位セルの間を電気的に直列に接続する等の工程を経て、太陽電池10が完成される。   Then, the solar cell 10 is completed through processes, such as connecting between unit cells electrically in series using a contact electrode (not shown).

[3]まとめ
以上のように、本実施形態では、光吸収層41の原料となる半導体ナノ粒子411が有機溶媒に分散された塗布液を塗布することによって、基板11の上方にプリカーサ層400を形成する。プリカーサ層400中に残存する不純物を酸化することによって除去する「酸化除去処理」を酸素雰囲気下において行う。「酸化除去処理」の後、そのプリカーサ層400の上方に水素化触媒層610を形成する。そして、そのプリカーサ層400中に残存する不純物を還元することによって除去する「還元除去処理」を、水素雰囲気下において水素化触媒層610を触媒として用いて行う。
[3] Summary As described above, in the present embodiment, the precursor layer 400 is formed above the substrate 11 by applying a coating liquid in which the semiconductor nanoparticles 411 serving as the raw material of the light absorption layer 41 are dispersed in an organic solvent. Form. An “oxidation removal process” for removing impurities remaining in the precursor layer 400 by oxidizing is performed in an oxygen atmosphere. After the “oxidation removal process”, a hydrogenation catalyst layer 610 is formed above the precursor layer 400. Then, a “reduction removal process” for removing impurities remaining in the precursor layer 400 by reducing is performed using the hydrogenation catalyst layer 610 as a catalyst in a hydrogen atmosphere.

したがって、本実施形態では、CIGS系化合物半導体の光吸収層41中に残存する有機物のリガンドや有機溶媒などの不純物を十分に除去できるため、太陽電池の変換効率を向上できる。具体的には、変換効率を、2〜5%、向上できる。そして、これに伴って、コストダウンを容易に実現できる。   Therefore, in this embodiment, impurities such as organic ligands and organic solvents remaining in the light absorption layer 41 of the CIGS compound semiconductor can be sufficiently removed, so that the conversion efficiency of the solar cell can be improved. Specifically, the conversion efficiency can be improved by 2 to 5%. Along with this, cost reduction can be easily realized.

本実施形態においては、プリカーサ層400上にバッファ層51を形成する。そして、そのバッファ層51に積層するように水素化触媒層610を形成する。ここでは、水素化触媒層610としてRu(ルテニウム)膜を形成する。そして、還元除去処理を行った後に、水素化触媒層610を酸化することによって、透明な導電層である第1上部電極部61を形成する。つまり、Ru(ルテニウム)膜である水素化触媒層610を酸化することによって、酸化ルテニウム膜を第1上部電極部61として形成している。   In the present embodiment, the buffer layer 51 is formed on the precursor layer 400. Then, the hydrogenation catalyst layer 610 is formed so as to be stacked on the buffer layer 51. Here, a Ru (ruthenium) film is formed as the hydrogenation catalyst layer 610. Then, after performing the reduction and removal treatment, the hydrogenation catalyst layer 610 is oxidized to form the first upper electrode portion 61 that is a transparent conductive layer. That is, the ruthenium oxide film is formed as the first upper electrode portion 61 by oxidizing the hydrogenation catalyst layer 610 that is a Ru (ruthenium) film.

このように、本実施形態では、水素化触媒層610により上部電極60を構成する第1上部電極部61を形成しているので、水素化触媒層610を除去する工程を省くことができる。   Thus, in this embodiment, since the 1st upper electrode part 61 which comprises the upper electrode 60 is formed with the hydrogenation catalyst layer 610, the process of removing the hydrogenation catalyst layer 610 can be skipped.

(第2の実施形態)
[1]構成
図6は、第2の実施形態に係る太陽電池の要部を示す断面図である。図6においては、図1と同様に、単位セルを示している。
(Second Embodiment)
[1] Configuration FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a solar cell according to the second embodiment. In FIG. 6, unit cells are shown as in FIG.

本実施形態は、図6に示すように、上部電極60bが第1の実施形態と異なる。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第1の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。   As shown in FIG. 6, the present embodiment is different from the first embodiment in the upper electrode 60b. The present embodiment is the same as the case of the first embodiment except for this point and points related thereto. For this reason, in this embodiment, the description overlapping with the above embodiment is omitted as appropriate.

上部電極60bは、図6に示すように、単層により形成されている。上部電極60bは、第1の実施形態の場合と異なり、複数の層が積層されていない。上部電極60bは、TCO層であって、たとえば、ZnOAlなどの透明な導電材料を用いて形成されている。   The upper electrode 60b is formed of a single layer as shown in FIG. Unlike the case of the first embodiment, the upper electrode 60b does not include a plurality of layers. The upper electrode 60b is a TCO layer and is formed using a transparent conductive material such as ZnOAl.

[2]製造方法
上記の太陽電池10bを製造する方法について説明する。
[2] Manufacturing Method A method for manufacturing the solar cell 10b will be described.

図7は、第2の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す断面図である。図7では、(A)から(C)において、各製造工程を順次示している。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solar cell according to the second embodiment. In FIG. 7, each manufacturing process is shown in order from (A) to (C).

本実施形態では、図7に示す各製造工程を行う前に、第1の実施形態の場合と同様に、基板11の準備(図2(A)参照)、下部電極31の形成(図2(B)参照)、および、プリカーサ層400の形成(図2(C)参照)を行う。つまり、第1の実施形態での製造方法のうち、プリカーサ層400中に残存する不純物を酸化して除去する「酸化除去処理」までの製造工程を行う。その後、図7に示す各製造工程を行うことによって、図6に示す太陽電池10bを製造する。各製造工程について順次示す。   In this embodiment, before performing each manufacturing process shown in FIG. 7, as in the case of the first embodiment, the substrate 11 is prepared (see FIG. 2A), and the lower electrode 31 is formed (see FIG. B)) and the formation of the precursor layer 400 (see FIG. 2C). That is, in the manufacturing method according to the first embodiment, the manufacturing steps up to “oxidation removal process” for oxidizing and removing impurities remaining in the precursor layer 400 are performed. Then, the solar cell 10b shown in FIG. 6 is manufactured by performing each manufacturing process shown in FIG. Each manufacturing process will be shown sequentially.

(A)シリコン酸化膜600の形成
図7(A)に示すように、シリコン酸化膜600を形成する。
(A) Formation of Silicon Oxide Film 600 As shown in FIG. 7A, a silicon oxide film 600 is formed.

ここでは、基板11の上方において、プリカーサ層400の上面を被覆するようにシリコン酸化膜600を形成する。たとえば、下記の条件により、シリコン酸化膜600を成膜する。
<シリコン酸化膜600の成膜条件>
・成膜法・・・スパッタ法
・膜厚:1nm以上、10nm以下
Here, a silicon oxide film 600 is formed above the substrate 11 so as to cover the upper surface of the precursor layer 400. For example, the silicon oxide film 600 is formed under the following conditions.
<Deposition Conditions for Silicon Oxide Film 600>
・ Film formation method: Sputter method ・ Film thickness: 1 nm or more, 10 nm or less

(B)水素化触媒層610の形成
つぎに、図7(B)に示すように、水素化触媒層610を形成する。
(B) Formation of hydrogenation catalyst layer 610 Next, as shown in FIG. 7B, a hydrogenation catalyst layer 610 is formed.

ここでは、基板11の上方においてシリコン酸化膜600の上面を被覆するように、第1の実施形態の場合と同様に、たとえば、Ru(ルテニウム)膜を水素化触媒層610として形成する。   Here, for example, a Ru (ruthenium) film is formed as the hydrogenation catalyst layer 610 so as to cover the upper surface of the silicon oxide film 600 above the substrate 11 as in the case of the first embodiment.

そして、水素化触媒層610の形成後には、第1の実施形態の場合と同様に、「還元除去処理」を行うことによって、プリカーサ層400中に残存する不純物を除去する。   Then, after the formation of the hydrogenation catalyst layer 610, as in the case of the first embodiment, “reduction removal treatment” is performed to remove impurities remaining in the precursor layer 400.

その後、第1の実施形態の場合と同様に、プリカーサ層400中の半導体ナノ粒子411(図4参照)について焼結する焼結処理を実行することによって、光吸収層41を形成する。   Thereafter, similarly to the case of the first embodiment, the light absorption layer 41 is formed by executing a sintering process for sintering the semiconductor nanoparticles 411 (see FIG. 4) in the precursor layer 400.

(C)シリコン酸化膜600,水素化触媒層610の除去
つぎに、図7(C)に示すように、シリコン酸化膜600および水素化触媒層610を除去する。
(C) Removal of Silicon Oxide Film 600 and Hydrogenation Catalyst Layer 610 Next, as shown in FIG. 7C, the silicon oxide film 600 and the hydrogenation catalyst layer 610 are removed.

ここでは、たとえば、フッ酸(HF)を用いて、シリコン酸化膜600と水素化触媒層610の両者を同時に除去する。これにより、光吸収層41の上面を露出された状態にする。   Here, for example, both the silicon oxide film 600 and the hydrogenation catalyst layer 610 are simultaneously removed using hydrofluoric acid (HF). Thereby, the upper surface of the light absorption layer 41 is exposed.

(D)バッファ層51,上部電極60bの形成
つぎに、図6に示したように、バッファ層51,上部電極60bを形成する。
(D) Formation of Buffer Layer 51 and Upper Electrode 60b Next, as shown in FIG. 6, the buffer layer 51 and the upper electrode 60b are formed.

ここでは、基板11の上方において光吸収層41の上面を被覆するように、バッファ層51を形成する。たとえば、第1の実施形態の場合と同様な条件で、バッファ層51の形成を行う。   Here, the buffer layer 51 is formed so as to cover the upper surface of the light absorption layer 41 above the substrate 11. For example, the buffer layer 51 is formed under the same conditions as in the first embodiment.

バッファ層51の形成後、基板11の上方においてバッファ層51の上面を被覆するように上部電極60bを形成する。たとえば、スパッタリング法、蒸着法、またはCVD法などの成膜法によって、ZnOAlなどの透明な導電材料を成膜することにより、上部電極60bを形成する。たとえば、厚みが、0.05μm以上、3.0μm以下の範囲になるように、上部電極60bを形成する。   After the formation of the buffer layer 51, the upper electrode 60b is formed so as to cover the upper surface of the buffer layer 51 above the substrate 11. For example, the upper electrode 60b is formed by depositing a transparent conductive material such as ZnOAl by a deposition method such as sputtering, vapor deposition, or CVD. For example, the upper electrode 60b is formed so that the thickness is in the range of 0.05 μm or more and 3.0 μm or less.

その後、コンタクト電極(図示なし)を用いて単位セルの間を電気的に直列に接続する等の工程を経て、太陽電池10bを完成させる。   Then, the solar cell 10b is completed through processes, such as connecting between unit cells electrically in series using a contact electrode (not shown).

[3]まとめ
以上のように、本実施形態においては、第1の実施形態の場合と同様に、「酸化除去処理」と「還元除去処理」を行なっている。
[3] Summary As described above, in the present embodiment, the “oxidation removal process” and the “reduction removal process” are performed as in the case of the first embodiment.

したがって、本実施形態は、第1の実施形態の場合と同様に、CIGS系化合物半導体の光吸収層41中に残存する有機物のリガンドや有機溶媒などの不純物を十分に除去できるので、太陽電池の変換効率の向上などの効果を奏することができる。   Accordingly, in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, impurities such as organic ligands and organic solvents remaining in the light absorption layer 41 of the CIGS compound semiconductor can be sufficiently removed. Effects such as improvement in conversion efficiency can be achieved.

本実施形態では、プリカーサ層400上にシリコン酸化膜600を形成した後、そのシリコン酸化膜600に積層するように水素化触媒層610を形成する。このため、還元除去処理を行った後には、フッ酸(HF)を用いて、そのシリコン酸化膜600および水素化触媒層610の両者を除去できる。よって、本実施形態は、製造効率を向上できる。   In this embodiment, after the silicon oxide film 600 is formed on the precursor layer 400, the hydrogenation catalyst layer 610 is formed so as to be stacked on the silicon oxide film 600. Therefore, after the reduction and removal treatment, both the silicon oxide film 600 and the hydrogenation catalyst layer 610 can be removed using hydrofluoric acid (HF). Therefore, this embodiment can improve manufacturing efficiency.

[4]その他
本実施形態では、Ru(ルテニウム)膜を水素化触媒層610として形成する場合について説明したが、これに限定されない。本実施形態では、水素化触媒層610を除去しており、第1の実施形態のように、水素化触媒層610を残し酸化することによって、透明な導電層である第1上部電極部61(図3などを参照)を形成していない。このため、本実施形態では、Ru(ルテニウム)膜の他に、Pt(白金),Ni(ニッケル),Pd(パラジウム)などのように、接触水素化反応において触媒になる金属を用いて、水素化触媒層610を形成しても良い。
[4] Others In this embodiment, the case where a Ru (ruthenium) film is formed as the hydrogenation catalyst layer 610 has been described. However, the present invention is not limited to this. In the present embodiment, the hydrogenation catalyst layer 610 is removed, and the hydrogenation catalyst layer 610 is left and oxidized as in the first embodiment, so that the first upper electrode portion 61 (a transparent conductive layer) ( (See FIG. 3 and the like). For this reason, in this embodiment, in addition to the Ru (ruthenium) film, a metal that becomes a catalyst in the catalytic hydrogenation reaction, such as Pt (platinum), Ni (nickel), Pd (palladium), etc. A catalyst layer 610 may be formed.

本実施形態では、プリカーサ層400上にシリコン酸化膜600を形成した後、そのシリコン酸化膜600に積層するように水素化触媒層610を形成する場合について説明したが、これに限定されない。プリカーサ層400上にシリコン酸化膜600を形成せずに、プリカーサ層400上に直接的に水素化触媒層610を形成してもよい。この場合には、たとえば、ドライエッチング処理によって、水素化触媒層610を除去する。   In this embodiment, the case where the hydrogenation catalyst layer 610 is formed so as to be stacked on the silicon oxide film 600 after the silicon oxide film 600 is formed on the precursor layer 400 is described, but the present invention is not limited to this. The hydrogenation catalyst layer 610 may be formed directly on the precursor layer 400 without forming the silicon oxide film 600 on the precursor layer 400. In this case, for example, the hydrogenation catalyst layer 610 is removed by dry etching.

(第3の実施形態)
[1]製造方法など
本実施形態では、第2の実施形態での製造方法のうち、「酸化除去処理」を行わない。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、第2の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。
(Third embodiment)
[1] Manufacturing Method, etc. In the present embodiment, the “oxidation removal process” is not performed in the manufacturing method in the second embodiment. This embodiment is the same as the case of the second embodiment except for this point and points related thereto. For this reason, in this embodiment, the description overlapping with the above embodiment is omitted as appropriate.

本実施形態では、第2の実施形態の場合と同様に、基板11の準備(図2(A)参照)、下部電極31の形成(図2(B)参照)、および、プリカーサ層400の形成(図2(C)参照)を行う。ここでは、第2の実施形態の場合と異なり、プリカーサ層400中に残存する不純物を酸化して除去する「酸化除去処理」を行わず、その「酸化除去処理」の前の処理までを行う。   In the present embodiment, as in the second embodiment, the substrate 11 is prepared (see FIG. 2A), the lower electrode 31 is formed (see FIG. 2B), and the precursor layer 400 is formed. (See FIG. 2C). Here, unlike the case of the second embodiment, the “oxidation removal process” for oxidizing and removing impurities remaining in the precursor layer 400 is not performed, but the process up to the “oxidation removal process” is performed.

その後、第2の実施形態の場合と同様に、シリコン酸化膜600の形成(図7(A)参照)、水素化触媒層610の形成(図7(B)参照)を行う。つまり、水素化触媒層610の形成では、基板11の上方においてシリコン酸化膜600の上面を被覆するように、たとえば、Ru(ルテニウム)膜を水素化触媒層610として形成する。その後、「還元除去処理」を行うことによって、プリカーサ層400中に残存する不純物を除去する。   Thereafter, as in the case of the second embodiment, a silicon oxide film 600 is formed (see FIG. 7A) and a hydrogenation catalyst layer 610 is formed (see FIG. 7B). That is, in the formation of the hydrogenation catalyst layer 610, for example, a Ru (ruthenium) film is formed as the hydrogenation catalyst layer 610 so as to cover the upper surface of the silicon oxide film 600 above the substrate 11. Thereafter, by performing “reduction removal treatment”, impurities remaining in the precursor layer 400 are removed.

本実施形態の「還元除去処理」では、たとえば、下記の反応式に示されるような還元反応が、水素化触媒層610を触媒として起こる。これにより、プリカーサ層400中に含まれる有機物のリガンドや有機溶媒などの不純物が還元される。このため、プリカーサ層400中に残存する不純物がガス化され、その還元された不純物が外部へ放出される。
<「還元除去処理」の反応式>
・C+nH → CHn
In the “reduction removal treatment” of this embodiment, for example, a reduction reaction as shown in the following reaction formula occurs using the hydrogenation catalyst layer 610 as a catalyst. As a result, impurities such as organic ligands and organic solvents contained in the precursor layer 400 are reduced. For this reason, the impurities remaining in the precursor layer 400 are gasified, and the reduced impurities are released to the outside.
<Reaction removal treatment formula>
・ C + nH * → CHn

上記の「還元除去処理」を行った後には、第2の実施形態の場合と同様に、シリコン酸化膜600と水素化触媒層610の除去(図7(C)参照)、バッファ層51と上部電極60bの形成(図6参照)を行う。そして、コンタクト電極(図示なし)を用いて単位セルの間を電気的に直列に接続する等の工程を経て、太陽電池10bを完成させる。   After performing the above “reduction removal process”, as in the case of the second embodiment, the silicon oxide film 600 and the hydrogenation catalyst layer 610 are removed (see FIG. 7C), the buffer layer 51 and the upper part are removed. The electrode 60b is formed (see FIG. 6). And the solar cell 10b is completed through processes, such as connecting between unit cells electrically in series using a contact electrode (not shown).

[2]まとめ
以上のように、本実施形態においては、第2の実施形態の場合と同様に、「還元除去処理」を行なっている。
[2] Summary As described above, in this embodiment, the “reduction removal process” is performed as in the case of the second embodiment.

したがって、本実施形態では、CIGS系化合物半導体の光吸収層41中に残存する不純物を十分に除去できるので、太陽電池の変換効率を向上できる。   Therefore, in this embodiment, since the impurities remaining in the light absorption layer 41 of the CIGS compound semiconductor can be sufficiently removed, the conversion efficiency of the solar cell can be improved.

上記では、実施形態の一例を説明したが、これに限定されず、種々の変形形態を採用できる。   Although an example of the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be adopted.

たとえば、上記の実施形態では、バッファ層51を設ける場合について示したが、これに限定されない。バッファ層51を設けずに、光吸収層41と上部電極60との間においてpn接合またはショットキー接合が形成されるように、太陽電池10を構成しても良い。   For example, in the above embodiment, the case where the buffer layer 51 is provided has been described, but the present invention is not limited to this. The solar cell 10 may be configured such that a pn junction or a Schottky junction is formed between the light absorption layer 41 and the upper electrode 60 without providing the buffer layer 51.

11…基板、31…下部電極、41…光吸収層、51…バッファ層、60…上部電極、60b…上部電極、61…第1上部電極部、62…第2上部電極部、400…プリカーサ層、411…半導体ナノ粒子、422…リガンド、600…シリコン酸化膜、610…水素化触媒層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 31 ... Lower electrode, 41 ... Light absorption layer, 51 ... Buffer layer, 60 ... Upper electrode, 60b ... Upper electrode, 61 ... 1st upper electrode part, 62 ... 2nd upper electrode part, 400 ... Precursor layer 411 ... Semiconductor nanoparticles, 422 ... Ligand, 600 ... Silicon oxide film, 610 ... Hydrogenation catalyst layer

Claims (5)

基板上に光吸収層を形成する太陽電池の製造方法であって、
前記光吸収層の原料となる半導体ナノ粒子が有機溶媒に分散された塗布液を塗布することによって、前記基板上にプリカーサ層を形成するプリカーサ層形成工程と、
前記プリカーサ層上に水素化触媒層を形成する水素化触媒層形成工程と、
前記プリカーサ層中に残存する不純物を還元し除去する還元除去処理を、水素雰囲気下において前記水素化触媒層を触媒として用いて行う還元除去処理工程と
を有することを特徴とする、
太陽電池の製造方法。
A method for manufacturing a solar cell in which a light absorption layer is formed on a substrate,
A precursor layer forming step of forming a precursor layer on the substrate by applying a coating liquid in which semiconductor nanoparticles serving as a raw material of the light absorption layer are dispersed in an organic solvent;
A hydrogenation catalyst layer forming step of forming a hydrogenation catalyst layer on the precursor layer;
A reduction and removal treatment step of reducing and removing impurities remaining in the precursor layer by using the hydrogenation catalyst layer as a catalyst in a hydrogen atmosphere.
A method for manufacturing a solar cell.
前記プリカーサ層中に残存する不純物を酸化し除去する酸化除去処理を酸素雰囲気下において行う酸化除去処理工程
を有し、
前記酸化除去処理工程を前記水素化触媒層形成工程よりも前に行うことを特徴とする、
請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
An oxidation removal treatment step in which an oxidation removal treatment for oxidizing and removing impurities remaining in the precursor layer is performed in an oxygen atmosphere;
The oxidation removal treatment step is performed before the hydrogenation catalyst layer formation step,
The manufacturing method of the solar cell of Claim 1.
前記プリカーサ層上にバッファ層を形成する工程
を有し、
前記水素化触媒層形成工程では、前記バッファ層に積層するように前記水素化触媒層を形成し、
前記還元除去処理工程を行った後に、前記水素化触媒層を酸化することによって透明な導電層を形成することを特徴とする、
請求項1または請求項2に記載の太陽電池の製造方法。
Forming a buffer layer on the precursor layer,
In the hydrogenation catalyst layer forming step, the hydrogenation catalyst layer is formed so as to be laminated on the buffer layer,
A transparent conductive layer is formed by oxidizing the hydrogenation catalyst layer after performing the reduction and removal treatment step,
The manufacturing method of the solar cell of Claim 1 or Claim 2.
前記プリカーサ層上にシリコン酸化膜を形成する工程
を有し、
前記水素化触媒層形成工程では、前記シリコン酸化膜に積層するように前記水素化触媒層を形成し、
前記還元除去処理工程を行った後に、前記シリコン酸化膜および前記水素化触媒層を除去することを特徴とする、
請求項1または2に記載の太陽電池の製造方法。
Forming a silicon oxide film on the precursor layer,
In the hydrogenation catalyst layer forming step, the hydrogenation catalyst layer is formed so as to be laminated on the silicon oxide film,
After the reduction and removal treatment step, the silicon oxide film and the hydrogenation catalyst layer are removed,
The manufacturing method of the solar cell of Claim 1 or 2.
基板と
前記基板上に設けられた光吸収層と
を有し、
前記光吸収層は、原料となる半導体ナノ粒子が有機溶媒に分散された塗布液を塗布することにより前記基板上にプリカーサ層を形成し、前記プリカーサ層上に水素化触媒層を形成した後に、前記プリカーサ層中に残存する不純物を還元し除去する還元除去処理を、水素雰囲気下において前記水素化触媒層を触媒として用いて行うことによって形成されたことを特徴とする、
太陽電池。
A substrate and a light absorption layer provided on the substrate,
The light absorbing layer forms a precursor layer on the substrate by applying a coating liquid in which semiconductor nanoparticles as a raw material are dispersed in an organic solvent, and after forming a hydrogenation catalyst layer on the precursor layer, The reduction removal treatment for reducing and removing impurities remaining in the precursor layer is performed by using the hydrogenation catalyst layer as a catalyst in a hydrogen atmosphere,
Solar cell.
JP2012233443A 2012-10-23 2012-10-23 Process of manufacturing solar cell and solar cell Pending JP2014086519A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012233443A JP2014086519A (en) 2012-10-23 2012-10-23 Process of manufacturing solar cell and solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012233443A JP2014086519A (en) 2012-10-23 2012-10-23 Process of manufacturing solar cell and solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014086519A true JP2014086519A (en) 2014-05-12

Family

ID=50789318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012233443A Pending JP2014086519A (en) 2012-10-23 2012-10-23 Process of manufacturing solar cell and solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014086519A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498054A (en) * 2022-09-22 2022-12-20 中国科学院深圳先进技术研究院 Copper indium gallium selenide thin-film solar cell and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498054A (en) * 2022-09-22 2022-12-20 中国科学院深圳先进技术研究院 Copper indium gallium selenide thin-film solar cell and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104428902B (en) For being similar to the rear contact of the photovoltaic device of copper and indium The sub-salt acid solaode
JP5928612B2 (en) Compound semiconductor solar cell
TW201131793A (en) Photovoltaic window layer
CN104081544A (en) High work-function buffer layers for silicon-based photovoltaic devices
CN111834475A (en) Solar cells and solar modules
WO2013077417A1 (en) Czts thin-film solar cell, and method for producing same
CN107078180B (en) A kind of photovoltaic cell and its manufacturing method
JP2012204617A (en) Photovoltaic element and method of manufacturing the same
US20130074921A1 (en) Low-Resistance Back Contact For Photovoltaic Cells
JP5641284B2 (en) Compound semiconductor, photoelectric device and manufacturing method thereof
JP6255417B2 (en) Photoelectric conversion device
TW201517295A (en) Solar cell and its forming method
JP2014503128A (en) Solar cell and manufacturing method thereof
JP2014086519A (en) Process of manufacturing solar cell and solar cell
JP5488436B2 (en) Photoelectric element
JP2014503129A (en) Solar cell and manufacturing method thereof
CN108269867A (en) Compound solar cell and method for manufacturing light absorption layer
JP2013118265A (en) Thin-film solar cell
KR102212042B1 (en) Solar cell comprising buffer layer formed by atomic layer deposition and method of fabricating the same
CN102157580B (en) Solar cell and method for manufacturing same
JP2018163989A (en) Heterojunction solar cell
JP6039695B2 (en) Photoelectric conversion device
JP2014090009A (en) Photoelectric conversion device
JP2012195553A (en) Method for manufacturing semiconductor layer and method for manufacturing photoelectric conversion device
JP2015149393A (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device