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JPH08222750A - 基板上に太陽電池を製造する方法及びカルコパイライト吸収層を有する太陽電池 - Google Patents

基板上に太陽電池を製造する方法及びカルコパイライト吸収層を有する太陽電池

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JPH08222750A
JPH08222750A JP7312243A JP31224395A JPH08222750A JP H08222750 A JPH08222750 A JP H08222750A JP 7312243 A JP7312243 A JP 7312243A JP 31224395 A JP31224395 A JP 31224395A JP H08222750 A JPH08222750 A JP H08222750A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルコパイライト吸収層（４，５）を有する
太陽電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 製造過程でＮａ，Ｋ及びＬｉから選択さ
れる元素又は該元素の化合物をドーピング添加すること
により、完成した吸収層内に所望のアルカリ金属含量を
得る。場合によるアルカリ金属含有基板（１）からのア
ルカリ金属イオンの付加的拡散侵入は、基板と吸収層の
間に拡散遮断層（２）を設けることにより阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カルコパイライト吸収
層を有する太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】光電池における主目的は、できるだけ長
時間安定かつ高効率を有すると同時に低い製造コストで
製造できる太陽電池を開発することである。その際にの
み、この形のエネルギ発生の形は別の方法に対して競合
する。
【０００３】現在、効率及び長時間安定性に関しては単
結晶からなるソーラモジュールが標準的である。
【０００４】廉価かつ長時間安定性の太陽電池を製造す
るための有望な評価は、現在では単結晶Ｉ−ＩＩＩ−Ｖ
Ｉ2カルコパイライト半導体からなる太陽電池であると
推測される。特にＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）及び系Ｃｕ
Ｉｎ（Ｇａ）Ｓｅ2（Ｓ2）（＝ＣＩＧＳ）からなる同系
の合金は、高い吸収係数、直接的帯域遷移及び太陽スペ
クトルに合った帯域間隔を有する材料である。該材料
は、廉価な薄膜析出法で製造されかつ実験室実験で既に
１７％を越える効率を有する。
【０００５】慣用のセル構造は、ガラス基板、モリブデ
ン背面電極、多結晶カルコパイライト半導体からなる厚
さ１〜５μｍの吸収層、薄膜の硫化カドミウム窓層及び
透明な前面電極からなる。
【０００６】記録効率は専らアルカリ金属含有ガラス基
板、例えばソーダ石灰ガラス（Kalknatronglas）上に製
造される太陽電池で達成することができることが判明し
た。別の材料では、カルコパイライト吸収層の粒子成長
に不利な基板影響が確認される。その他は同一の製造条
件で、別の基板材料をでは約２００ｎｍの平均粒子直径
を有する微結晶質層が得られる。付加的に、カルコパイ
ライト層の表面に種々の面被覆の特に微結晶質のかつ大
きさ最大約５０ｎｍの結晶子が形成される。このことは
電池電流、最大達成可能な無負荷電圧、短絡電流密度及
び占積率の低下を惹起する。
【０００７】太陽電池特性の依存性の原因として、基板
に由来する不純物が推測される。基板は吸収層の層形成
の際に軟化点の近くまで加熱されるので、特にアルカリ
金属及びアルカリ土類金属が基板から半導体中に拡散侵
入することがある。フロートガラスからなる慣用の基板
は、ナトリウム１３〜１５％、カルシウム５〜７％、マ
グネシウム４〜５％及びカルシウム０．５〜１％の（土
類）アルカリ金属濃度を有する。
【０００８】カルコパイライト吸収層を有する太陽電池
を製造する際には、ソーダ石灰ガラスの電池特性に対す
るプラスの影響が付加的に基板材料の前処理、例えば未
被覆の並びにまたモリブデン背面電極により被覆された
基板の表面の浄化、湿分、持続時間及び温度に関する貯
蔵条件に依存するという問題が生じる。また、モリブデ
ン背面電極の析出条件も、太陽電池特性に影響を及ぼ
す。種々異なった析出条件が第一にアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属イオンに対する拡散特性に影響を及ぼす
と推測される。そのためにはまた、カルコパイライト吸
収層を製造するために使用される熱量は太陽電池特性に
対するもう１つの影響値であると言える。
【０００９】もう１つの欠点として、カルコパイライト
層はしばしばモリブデン背面電極に対する付着力が悪い
ことが挙げられる。
【００１０】カルコパイライト吸収層を有する高価な太
陽電池を大規模に製造するために必要である１００％の
プロセス制御は、実地においては莫大な費用をかけての
み可能であるにすぎない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、製造後の太陽電池の特性に対する従来制御不可能で
あった基板影響を排除し、それにもかかわらず最大効率
を可能にする良好な電池特性及び形態学的に良好に形成
された吸収層を有する太陽電池を生ずる、系ＣｕＩｎ
（Ｇａ）Ｓｅ2（Ｓ2）（＝ＣＩＧＳ）からなるカルコパ
イライト吸収層（４，５）を有する太陽電池の製造方法
を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り請求項１記載の方法により解決される。
【００１３】本発明の別の実施態様及び特別に構成され
た太陽電池は、別の請求項から明らかである。
【００１４】本発明は、既にカルコパイライト吸収層内
にアルカリ金属元素が存在するとそれから製造された太
陽電池の効率及び別の特性は改良されるという発見に起
因する。しかし、所望のアルカリ金属含量の調整は、本
発明では、例えばアルカリ金属含有基板からのアルカリ
金属の援助により達成するのではなく、反対に吸収層内
へのアルカリ金属拡散を完全に抑制しかつ背面電極の製
造中又はその後にアルカリ金属元素又はアルカリ金属元
素化合物の計量添加により達成する。
【００１５】更に、本発明は、プラスの効果は吸収層内
のアルカリ金属濃度の一定の閾値において初めて生じる
という認識を利用する。この閾値は、本発明による方法
で確実に達成されかつそれを上回ることができる。
【００１６】更に、本発明によれば、吸収層内のアルカ
リ金属濃度を高めると吸収層とその他の通常使用される
層との間の付着力が悪くなるという問題が回避される。
【００１７】カルコパイライト吸収層内にアルカリ金属
含量を有していないその他は同じ構造の太陽電池とは異
なり、以下の太陽電池特性の改良が達成される：太陽電
池の最大達成可能な無負荷電圧が、少なくとも８０ｍＶ
ないし５００ｍＶ高められる。
【００１８】短絡電流密度は、４０ｍＶ／ｃｍ2以上、
ひいては理論的に可能な最大値の近くまで達する。
【００１９】占積率は従来最大６５％から７０％以上に
上昇する。
【００２０】太陽電池の無負荷電圧は、既に最少アルカ
リ金属含量で高まる。
【００２１】モリブデン電極に対する吸収層の付着力
は、改良される。
【００２２】本発明に基づき基板とは無関係に製造され
る吸収層は、太陽電池にとって有利な形態を有する。該
吸収層は粗粒子状であり、かつ１〜５μｍである吸収層
の層厚さの範囲内の平均粒径を有する。従来アルカリ金
属不含の基板上での吸収層で観察されたような、微結晶
質の表面層は形成されない。従って、本発明による方法
のためには、適当な基板の大きな選択性が提供される。
【００２３】吸収層のアルカリ金属含量の正確な高さは
決定的に太陽電池の効率に関与するので、本発明による
方法によれば、まず第一にアルカリ金属含量に関する簡
単なプロセス制御が提供される。該方法は確実に、初め
て太陽電池の高いかつ最高の効率の達成を可能にする、
吸収層内の適当なアルカリ金属含量を有する太陽電池を
生じる。
【００２４】本発明によれば、吸収層の所望のアルカリ
金属含量は有利には背面電極に対する境界周辺で調整さ
れる。実験により、吸収層の表面からのアルカリ金属元
素の侵入は太陽電池の低い効率を惹起することが判明し
た。それでもなお吸収層の厚さ全体にわたり一定のアル
カリ金属含量を有する太陽電池は、アルカリ金属不含の
ものに比して改良される。
【００２５】所望のアルカリ金属量の導入は、元素ナト
リウム、カリウム又はリチウムの計量した添加により行
うことができる。アルカリ金属の添加は、拡散セル又は
線形蒸発器からの蒸発により行うことができる。
【００２６】しかしながら、所望のアルカリ金属含量
は、適当なアルカリ金属化合物の計量した添加により行
うのが有利である。これらは特に酸素、硫黄、セレンと
のそれぞれの化合物又はハロゲン化物である。硫黄及び
セレンは既にカルコパイライト半導体の構成成分である
ので、そのアルカリ金属との化合物は吸収層内に付加的
な不純物をもたらさない。
【００２７】アルカリ金属化合物の析出は、有利にはス
パッタリング又は蒸発により行う。その際には、アルカ
リ金属化合物ターゲット又はアルカリ金属化合物とセレ
ン化銅ＣｕxＳｅyとの混合ターゲット又はアルカリ金属
化合物とセレン化インジウムＩｎxＳｅyとの混合ターゲ
ットを使用することができる。同様に、金属−アルカリ
金属混合ターゲット、例えばＣｕ／Ｎａ，Ｃｕ−Ｇａ／
Ｎａ又はＩｎ／Ｎａも可能である。
【００２８】ナトリウム、カリウム又はリチウムの導入
は、アルカリ金属元素を加えた金属ターゲットからの背
面電極のスパッタリングにより行うこともできる。
【００２９】適当なアルカリ金属含量は、カルコパイラ
イト吸収層の層厚さ及び製造方法に左右される。出発成
分での層構成及び引き続いての急速な調質（Rapid Term
al Anealing）による化合物半導体への変換を介する２
工程方式製造方法のためには、太陽電池の面積当たりア
ルカリ金属１０14〜１０16原子／ｃｍ2の量が有利であ
ることが判明した。それ以上の濃度では、付着力の劣化
が生じる恐れがある。
【００３０】析出したアルカリ金属量の制御は、校正し
た振動石英測定、吸収分光分析又は質量分光分析により
行うことができる。
【００３１】アルカリ金属含有基板、特にガラス基板を
使用すると、吸収層内へのその製造中の基板からの付加
的なアルカリ金属拡散は拡散遮断層により阻止される。
このためには、窒化珪素、窒化チタン、酸化アルミニウ
ム、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2又はＺｒＯ2からなる薄い層が適
当である。酸化アルミニウム、二酸化珪素又は酸化ジル
コニウムからなる電気絶縁性拡散遮断層を、直接基板の
上に配置することができる。
【００３２】該拡散遮断層は、吸収層の製造前に構造化
法によって侵害されるべきでない。薄い酸化アルミニウ
ム及び酸化珪素層は可視範囲内で透明であるので、光学
的に透明な基板を使用する際には背面から基板を貫通し
てレーザ構造化を行うことができる。このような方法
は、例えば欧州特許出願公開第０５３６４３１号明細書
に記載されている。拡散遮断層を侵害しないもう１つの
方法は、リフトオフ（Lift off）技術である。背面電極
の析出の際にマスク技術を使用することも、拡散遮断層
の侵害をもたらさない。
【００３３】導線性材料からなる拡散遮断材料は、基板
と背面電極の間に又は背面電極と吸収層の間に配置する
ことができる。しかしながらその際、直列回路を達成す
るためには、該拡散遮断層は、背面電極と一緒に構造化
すべきである。吸収層の形成中にアルカリの拡散を阻止
するためには、背面電極と拡散遮断層の一緒の構造化は
吸収層の製造後初めて行うことができる。
【００３４】十分な遮断作用は、約２０〜１００ｎｍの
薄い窒化アルミニウム、窒化チタン、酸化アルミニウ
ム、酸化チタン又は酸化ジルコニウムにより達成され
る。
【００３５】該拡散遮断層は、公知の析出法、例えば化
合物ターゲットのスパッタリング又は元素ターゲットの
反応性スパッタリングにより大面積的、化学量論的にか
つ緊密に施すことができる。
【００３６】本発明のもう１つの実施態様では、アルカ
リ金属イオンに対して完全に安定な遮断作用を有し、従
って拡散遮断層として役立てることができる背面電極を
使用することができる。この実施態様においては、付加
的な拡散遮断層は不必要である。そのような背面電極
は、例えば完全に窒化チタンから形成されていてもよ
い。また、このような完全な遮断作用を有する背面電極
を２つの層から構成することも可能であるが、しかしこ
のことは既に記載した背面電極／導電性拡散遮断層の組
み合わせに相当する。
【００３７】
【実施例】次に、実施例及び６つの図面につき本発明を
詳細に説明する。任意の基板上に高価なカルコパイライ
ト吸収層を製造する本発明の可能性を略示横断面図で示
す。
【００３８】図１において、アルカリ金属含有基板１と
しては、例えばソーダ石灰ガラスからなるガラス板が利
用される。その上に、拡散遮断層２を約２０〜１００ｎ
ｍの層厚さで析出させる。拡散遮断層のために材料とし
ては、酸化アルミニウム、窒化チタン、二酸化珪素、窒
化珪素、酸化チタン又は酸化ジルコニウムを利用するこ
とができる。
【００３９】その上に今や、背面電極３、例えば約１μ
ｍのモリブデン層をスパッタリングにより施す。
【００４０】次の工程で、所望のアルカリ金属含量を有
するカルコパイライト吸収層を背面電極３上に製造す
る。この場合、所望のアルカリ金属含量の導入自体はカ
ルコパイライト吸収層のための製造方法に依存する。
【００４１】そのためには、２工程法で、化合物半導体
の元素をほぼ正確に化学量論的量で含有する、化合物半
導体の出発成分よりなる多層構造を製造する。第２工程
で、出発成分を化合物半導体に転化させる。この場合、
出発成分は銅、インジウム、ガリウム、セレン及び硫黄
又はそれらの相互の２元化合物からなっていてもよい。
２工程法の１つの変法では、非金属成分(硫黄又はセレ
ン)を少なくとも一部分相応するセレン又は硫黄含有雰
囲気を介して供給することができる。
【００４２】化合物半導体の製造方法に左右されない変
法では、アルカリ金属元素を有利には硫化物又はセレン
化物に形で背面基板に析出させる。その上に、第２工程
で再び化合物半導体の成分からなる多層構造を製造しか
つ引き続き調質工程で典型的には５００℃以上の温度で
化合物半導体に転化する。
【００４３】背面電極３の境界面に、アルカリ金属分の
少ない半導体層５の下のアルカリ金属分の多い半導体層
４が形成された、図１に示した構造が得られる。
【００４４】選択的に、アルカリ金属化合物の計量供給
は、多層構造の別の成分と一緒の同時スパッタリングに
より行うこともできる。
【００４５】吸収層を製造するための１工程式方法で
は、成分を同時に蒸発させかつ熱い基板上に直接化合物
半導体を形成する。この場合には、出発段階で相応する
アルカリ金属化合物をその他の成分と同時に蒸発させる
ことができる。
【００４６】吸収層の製造とは無関係な１つの変法にお
いては、例えば背面電極材料のほかにナトリウム、カリ
ウム又はリチウムを含有する金属ターゲットのスパッタ
リングによりアルカリ金属含有背面電極３を製造する。
次いで、化合物半導体を形成するために必要な調質工程
でアルカリ金属イオンの化合物半導体内への拡散を行
う。この際に、再び図１に示した構造が得られる。
【００４７】図２には、背面電極３と拡散遮断層２に関
する層順序が図１に比して交換されている１つの変法の
結果が示されている。この変法に関しては、拡散遮断層
が導電性材料から構成されている点で制限される。背面
電極３及び拡散遮断層２のための材料としては、例えば
モリブデンと窒化チタン、パラジウム又は白金との組み
合わせ及びそれらの特に珪素との化合物が該当する。ま
たチタン又はその他の電極材料と窒化チタンとの組み合
わせも好適である。
【００４８】吸収層の製造もしくはアルカリ金属含量の
吸収層４，５への導入は、第１の実施例と同様に行うこ
とができる。
【００４９】図３は、アルカリ金属吸収層４，５が背面
電極６及びアルカリ金属含有基板１の上に配置された層
構造を示す。この場合には、背面電極６はアルカリ金属
拡散に対して完全な遮断作用を有する、従って同時にア
ルカリ金属含有基板上の拡散遮断層として役立つ。この
電極６のための適当な材料は、特に窒化チタンのほかに
また図２による実施例のために好適な材料である。
【００５０】カルコパイライト吸収層の製造及びアルカ
リ金属含量の吸収層内への導入は、既に記載した方法で
行うことができる。アルカリ金属元素もしくはアルカリ
金属化合物の背面電極６への境界層の周辺への導入は、
完成した吸収層４，５においてアルカリ金属分の多い層
領域４とアルカリ金属分の少ない層領域５を生ずる。
【００５１】アルカリ金属含有吸収層４の直ぐ下に拡散
層２，６が配置された図２及び図３の実施例において
は、該拡散層は別の機能が満足される：該拡散層は、半
導体もしくはカルコパイライト吸収層４に対する抵抗接
点の製造のために役立ちかつ更に、カルコパイライト吸
収層４，５の製造工程において生成しかつ背面電極と反
応することができるような元素及び化合物のための拡散
及び反応遮断を行う。このことは特にモリブデン背面電
極の直ぐ上にカルコパイライト吸収層を形成するような
太陽電池に比較して有利である。セレン又は硫黄、従っ
てカルコパイライト化合物半導体の成分との反応によ
り、カルコパイライト吸収層の製造条件下で、背面電極
上の吸収層の付着力、背面電極と半導体の抵抗接触及び
別の太陽電池特性に対する不利な影響を有する硫化モリ
ブデン及びセレン化モリブデンが生成する恐れがある。
従って、この本発明による実施例によれば、半導体の製
造を十分に背面電極の化学的及び物理的特性から解脱さ
せることができる。半導体と背面電極との反応、例えば
また半導体成分銅、ガリウム又はインジウムとの合金形
成が残る。この理由から、図２及び図３による実施例は
電気絶縁性アルカリ金属不含のの基板７のためにも重要
である。
【００５２】図４は、アルカリ金属不含の基板を有する
もう１つの層構造を示す。このためにはセラミック及び
特に酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム又は酸化チタ
ンが好適である。
【００５３】本発明によればこの場合アルカリ金属元素
のために拡散遮断層が必要でないので、また背面電極３
のための材料選択もこのことに関して制限されない。
【００５４】吸収層の製造は、既に記載したように行
う。この場合、背面電極３に対する境界面の周辺におけ
るアルカリ金属含量の導入によりアルカリ金属分の多い
層領域４とアルカリ金属分の少ない層領域５が形成され
る。
【００５５】図５は、本発明のもう１つの実施例におい
て同様にアルカリ金属不含であるが、但し導電性の基板
に関する構造を示す。この実施例に関しては、背面電極
３と基板８との間に付加的な絶縁層９０が必要であるに
すぎない。このことは、構造化による後からのソーラモ
ジュールの集積した直列接続が可能であることに対する
前提条件である。電気絶縁のほかに、該絶縁層は基板と
背面電極の間の反応バリヤとしてかつ場合により不純物
のための拡散バリヤとして働く。絶縁層９のための適当
な材料は、酸化アルミニウム、酸化珪素又はその他の絶
縁体、例えば窒化珪素、酸化ジルコニウム又は酸化チタ
ンである。背面電極３の代わりに、選択的に図２による
背面電極組み合わせ２及び３又は図３の背面電極６、背
面電極と化合物半導体４，５との反応を回避するために
使用することができる。
【００５６】ナトリウム、カリウム、リチウム又は相応
するアルカリ金属化合物の計量添加下での背面電極３及
び吸収層４，５の析出は、既に記載したように行う。吸
収層内に、そのようにしてまたアルカリ金属分の多い層
領域４とアルカリ金属分の少ない層領域が形成される。
【００５７】太陽電池を製造するためのもう１つの方法
は、公知方法に基づく。ｎ−導電形窓層として、（ｐ−
導電形）吸収層５を介して例えば厚さ１０〜５０ｎｍの
硫化カドニウム層を製造する。その上に、最後に前面電
極を、例えば厚さ１μｍの酸化亜鉛層の形で析出させ
る。しかしながら、一般に別の窓層及び別の透明な前面
電極との組み合わせも可能である。
【００５８】十分に高いモジュール電圧を達成するため
には、太陽電池は最後になお集積接続することができ
る。このためには、太陽電池のそれぞれ個々の層をその
直後に構造化することができる。この場合には常に、吸
収層の製造前に拡散遮断層が侵害されないように注意す
べきである。拡散遮断層内での既に最小の構造欠陥が、
調質後に吸収層内でのアルカリ金属濃度の上昇を惹起す
ることがある。引き続いての調質を行わなければ、構造
線に沿った拡散遮断層の傷害又は除去はアルカリ金属濃
度の上昇をもたらさない。
【００５９】図６は、スーパストレート電池の構想を基
礎とした本発明の実施例を示す。光入射は、この電池の
場合には、アルカリ金属不純物が基板１０内に存在する
場合には、場合により拡散遮断層を備えた透明基板１０
を透して行われる。基板（層１０及び１０ａからなる）
に、引き続き、例えばドーピングされた金属酸化物、例
えば酸化錫又は酸化亜鉛からなっていてもよいＴＣＯ
（Transparent Conductive Oxide）からなる透明な前面
電極１１を設ける。次の工程は、アルカリ金属含有吸収
層１２の製造である。太陽電池製造の最後に、化合物半
導体への抵抗接触を行う金属背面電極を設ける。
【００６０】実施例：ソーダ石灰基板／６０ｎｍＡｌ2
Ｏ3／Ｍｏ／Ｎａ2Ｓｅ／ＣＩＧＳ（図１参照） 厚さ２ｍｍのソーダ石灰基板に、標準ガラス洗浄直後に
６０ｎｍの薄い密なＡｌ2Ｏ3層をＡｌ2Ｏ3化合物ターゲ
ットから高周波スパッタリングにより析出させる。６０
ｎｍのＡｌ2Ｏ3を、ここではソーダ石灰ガラスからなる
アルカリ金属不純物ための拡散遮断層２として利用す
る。引き続き、背面電極３を、例えばモリブデン７００
ｎｍのスパッタリングにより施す。ここでは、アルカリ
金属のドーピング導入は、直接モリブデン背面電極にセ
ラミックシッフから精確に秤量したＮａ2Ｓｅの完全な
蒸発により行う。この実施例での量は２×１０15ナトリ
ウムイオン／ｃｍ2背面電極面積である。この実施例で
は、カルコパイライト吸収層を元素銅、ガリウム、イン
ジウム及びセレン層からの高速調質法で製造する。その
ために、金属を０．８９＜Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）＜０．
９６のモル比でセレン化ナトリウム上にスパッタリング
し、セレンを２５％の化学量論的過剰で蒸発させ、かつ
高速調質法で典型的には５５０℃で１０分間不活性ガス
及びカプセル内で反応させてＣｕＩｎ（Ｇａ）Ｓｅ2に
転化する。元素層厚は、１〜３μｍ、この場合には２μ
ｍの吸収層が生じるように変動することができる。しか
しまた、吸収層を製造するためには任意の別の技術、例
えば反応性Ｓｅ雰囲気内でのＣｕ／Ｇａ／Ｉｎ層の調質
又はＣｕ，Ｇａ，Ｉｎ及びＳｅの同時蒸発を使用するこ
とができる。
【００６１】太陽電池を製造するためには、吸収層４，
５上に公知方法に基づき１０〜５０ｎｍの薄い硫化カド
ニウム窓層を製造する。引き続き、透明な前面電極、厚
さ約１〜１．５μｍのＺｎＯ層をＣＶＤ法で析出させか
つＣｒ５０ｎｍ及びＡｌ１μｍからなる格子をマスクを
透して蒸着させる。
【００６２】比較のために、専らセレン化ナトリウム添
加せずにＡｌ2Ｏ3遮断層を有するソーダ石灰基板上に該
太陽電池を製造した。ナトリウムなしでは、最良の電池
の効率は５％未満であったが、セレン化ナトリウムを用
いると１０％以上であった。この例で測定された電池デ
ータは、比較すると次の通りであった： Ｎａなし：η＜５％、Ｖoc＜４２５ｍＶ、Ｉsc＜２１ｍ
Ａ／ｃｍ2、ＦＦ＜５６％ Ｎａ2Ｓｅあり：η＞５％、Ｖoc＞４４５ｍＶ、Ｉsc＞
３７ｍＡ／ｃｍ2、ＦＦ＞６５％
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による太陽電池の１実施例の構造を示す
図である。
【図２】背面電極と拡散遮断層に関する層順序が図１に
比して交換されている１つの変法の結果を示す。
【図３】アルカリ金属吸収層が背面電極及びアルカリ金
属含有基板の上に配置された層構造を示す。
【図４】アルカリ金属不含の基板を有するもう１つの層
構造を示す。
【図５】同様にアルカリ金属不含であるが、但し導電性
の基板に関する構造を示す。
【図６】スーパストレート電池の構想を基礎とした本発
明の実施例を示す。
【符号の説明】
１，７，８ 基板、 ２，６，９，１０ａ 拡散遮断
層、 ３，６ 背面電極、 ４，５ カルコパイライ
ト吸収層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハウケ ハルムス ドイツ連邦共和国 ミュンヘン シェルバ ウムシュトラーセ 98

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板（１，７，８）上に、背面電極
    （３，６）、カルコパイライト吸収層（４，５）及び前
    面電極を有する太陽電池を製造する方法において、吸収
    層（４，５）の製造前又は製造中にＮａ，Ｋ及びＬｉか
    ら選択される元素又は該元素の化合物をドーピングによ
    り添加し、かつ製造工程中の吸収層内への基板からアル
    カリ金属イオンの付加的拡散を、拡散遮断層（２，６，
    ９，１０ａ）を基板と吸収層の間に配置するか又はアル
    カリ金属不含の基板（７）を使用することにより阻止
    し、それにより完成した吸収層内における前記元素の所
    望のかつドーピングにより決まる濃度を調整することを
    特徴とする、基板上に太陽電池を製造する方法。
  2. 【請求項２】 前記元素を酸素、硫黄、セレンとの化合
    物又はハロゲン化物の形で背面電極（３）に析出させ
    る、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記元素がナトリウムであり、かつＮａ
    2Ｓ又はＮａ2Ｓｅとして吸収層（４，５）をその下にあ
    る電極（３，１０，１０ａ）上に形成する前に析出させ
    る、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記元素又はその化合物のドーピングに
    よる添加を蒸発により行う、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記元素又はその化合物のドーピングに
    よる添加をスパッタリングにより行う、請求項１から３
    までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記元素又はその化合物が背面電極
    （３）又は吸収層（４，５） の成分と一緒にそれらの
    混合ターゲットからのスパッタリングによる析出の際に
    添加する、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 太陽電池をガラス基板上に構成し、かつ
    ＴｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＺｒＯ2又はＴ
    ｉＯ2から選択される拡散遮断層（２，６）を基板と吸
    収層（４）との間に配置する、請求項１から６までのい
    ずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 ガラス基板（１，１０）上に直接、Ｔｉ
    Ｎ，Ｐｔ又はＰｄから選択される導電性拡散層（２）を
    配置する、請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 カルコパイライト吸収層（４，５）をＣ
    ｕＩｎ（Ｇａ）Ｓｅ2（Ｓ2）（＝ＣＩＧＳ）系から製造
    しかつそのために（アルカリ金属）元素又は該元素の化
    合物を元素の原子数１０14〜１０16／ｃｍ2の太陽電池
    の表面積に対する量で添加する、請求項１から８までの
    いずれか１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 Ｎａ，Ｋ及びＬｉの群から選択され
    る元素を原子数１０14〜１０16／吸収層ｃｍ2の量で含
    有する元素カルコパイライト吸収層を有する太陽電池。
  11. 【請求項１１】 基板（１）上に背面電極（３）、カル
    コパイライト吸収層（４，５）、窓層及び前面電極を有
    する構造を有し、かつ基板と吸収層の間にアルカリ金属
    イオンのための拡散遮断層（２）が配置されている、請
    求項１０記載の太陽電池。
  12. 【請求項１２】 ガラス基板（１）、モリブデン電極
    （３）、系ＣｕＩｎ（Ｇａ）Ｓｅ2（Ｓ2）（＝ＣＩＣ
    Ｓ）からなるカルコパイライト吸収層（４，５）からな
    る構造、及び吸収層（２）と基板の間に配置された、Ｔ
    ｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＺｒＯ2又はＴｉ
    Ｏ2から選択される拡散遮断層（２）を有する、請求項
    １１記載の太陽電池。
  13. 【請求項１３】 拡散遮断層（２）が２０〜１００ｎｍ
    の厚さを有する、請求項１１記載の太陽電池。
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