氧化物烧结体、使用其的溅射靶及氧化物膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及氧化物烧结体、使用其的瓣射祀及氧化物膜。
【背景技术】
[000引将由CuInSes膜（W下，有时称为CIS膜）、Cu(In，Ga)Se2膜（W下，有时称为CIGS膜）、化狂n，Sn)S(或化狂n，Sn)Se)(W下，有时称为CZTS膜）等Ib族元素、mb族元素及 VIb族元素构成的化合物半P型半导体薄膜用于光吸收层的化合物半导体系的薄膜太阳能 电池（W下，有时将使用上述例示的化合物半导体薄膜的太阳能电池，分别称为CISXIGS、 CZTS太阳能电池），显示出高的能量转换效率，不会因外部环境而使转换效率劣化，因此受 到极大关注。
[0003] 但是，为了降低发电成本必须提高转换效率。作为对提高转换效率有效的途径之 一，控制P型半导体薄膜层和n型半导体层界面的电子状态是公知的。
[0004] 例如，专利文献1中提出了一种使用在n型半导体层中添加了碱±金属元素的膜 的薄膜太阳能电池。在此，作为其方法例示有采用瓣射法的方法，但就该瓣射法而言，完全 没有公开瓣射祀所使用的烧结体的物性或制造方法。已知瓣射法中，瓣射特性根据用作瓣 射祀的烧结体的物性而大幅度变化，且会因异常放电或颗粒的产生而对基板产生损伤，该 会使如太阳能电池那样的器件特性显著劣化，因此必须精密地进行控制。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2003-197935号公报
【发明内容】
[000引发明所要解决的课题
[0009] 本发明的目的在于提供一种瓣射祀用氧化物烧结体，其能够向化合物薄膜太阳能 电池的n型半导体层至P型半导体层表面添加特定元素。
[0010] 用于解决课题的技术方案
[0011] 鉴于该种背景，本发明者进行了努力研究，结果发现，在P型化合物半导体膜上制 膜n型半导体膜时，通过瓣射而将特定元素添加至n型半导体层中，会产生下述现象；接合 状态得到改善且光照射时产生的载流子的寿命提高等，可W提高转换效率，直至完成了本 发明。
[0012] 目P，本发明提供一种具有W下特征的氧化物烧结体、使用其的瓣射祀、及氧化物 膜。
[001引 （1) 一种氧化物烧结体，含有锋狂n)和至少一种电离电位Ip为 4.5eV《Ip《8.0eV、且原子半径d为:1.20A《d《2.50A W下的元素X(但仅添加Mg的 情况除外），并且，所述氧化物烧结体具有0. 0001《X/狂n巧）《0. 20的组成比，烧结密度 为95%W上。
[0014] 似如上述（1)所述的氧化物烧结体，其中，元素X为选自Li、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Ho、Hf、Ta、W、及Bi中的至少一种元素（但仅添加Mg的情况 除外）。
[001引 做如上述（1)或似所述的氧化物烧结体，其中，W下述组成比（原子比）含有 锋狂n)、儀（Mg)和元素X狂为选自Li、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Ho、Hf、 Ta、W、及Bi中的至少一种元素）。
[0016] 0. 0001《X/狂n+Mg巧）《0. 01
[0017] 0. 0002《（Mg+幻 / 狂n+Mg+幻《0. 20
[001引（4)如上述（1)或似所述的氧化物烧结体，其中，W下述组成比（原子比）含有锋狂n)、儀（Mg)和元素X狂为选自8(3、1'1、￥、21'、佩、1^3、〔6、化1、5111、611、化、册、化、胖、及81 中的至少一种元素）。
[0019] 0. 0001《X/狂n+Mg+幻《0. 01
[0020] 0. 0002《（Mg+幻 / 狂n+Mg+幻《0. 20
[0021] 妨如上述（1)或似所述的氧化物烧结体，其中，W下述组成比（原子比）含有 锋狂n)、儀（Mg)和元素X狂为选自La、Ce、刷、Sm、Eu、及化中的至少一种元素）。
[002引 0. 0001《X/ 狂n+Mg巧）《0. 01
[002引 0. 0002《（Mg+幻 / 狂n+Mg+幻《0. 20
[0024] 做一种瓣射祀，其使用上述（1)~妨中任一项所述的烧结体。
[002引 （7) -种氧化物薄膜，其使用上述做所述的瓣射祀而制得。
[0026] (8)-种光电转换元件，其为具有作为P型半导体的光吸收层和n型半导体层的太 阳能电池，n型半导体层为上述（7)所述的氧化物薄膜。
[0027] 巧）（8)所述光电转换元件的制造方法，该方法包括：使用上述（6)所述的烧结体 作为瓣射祀，对n型半导体层进行制膜。
[00測发明的效果
[0029] 本发明的氧化物烧结体适合作为用于制作太阳能电池中的n型半导体层的瓣射 祀。通过使用本发明的氧化物烧结体作为瓣射祀进行制膜，可W制作与P型半导体层形成 良好的pn结的n型半导体层，能够提高太阳能电池的转换效率。
【附图说明】
[0030] 图1是适当利用本发明的太阳能电池的要部剖视图；
[0031] 图2是在本发明的实施例中所制作的太阳能电池的要部剖视图。
[00对标记说明
[003引 1 基板
[0034] 2 下部电极膜
[00对 3 P型半导体层
[0036] 4an型缓冲层
[0037] 4bn型半导体层
[00測 5 上部电极膜
[0039] 6 防反射膜层
[0040] 7 提取电极（取*9出L電極）
【具体实施方式】
[0041] 下面，对本发明详情进行说明。本发明是一种含有特定的添加元素的氧化物烧结 体，能够适当地用于瓣射祀。
[0042] 在本发明中，氧化物烧结体W0. 0001《X/狂n巧）《0. 20的组成比（原子比）含 有电离电位Ip为4.5eV《Ip《8.0eV、且原子半径d为1.2〇A《d《2.5〇AW下的元素 X(但仅添加Mg的情况除外）。关于电离电位，可W参照美国国立标准技术研究所（NIST) 公布发表的数据库"Ground levels and ionization energies for The neutral atoms" 的值。
[0043] 另外，本发明中所谓的原子半径d，表示独立、不带电的状态的原子大小，即，不 受电子的结合状态影响时的原子大小，可W参照文献EClementi，DLRaimondi，！P Reinhar化JQiemPhys. 38(1963)，2686.中所记载的值。
[0044] 就本发明的氧化物烧结体而言，元素X的组成比（原子比）为0.0001《X/ 狂n巧）《0. 20,优选0. 10《X/狂n巧）《0. 20,更优选0. 15《Xパ化巧）《0. 20。关于上 述组成，在将本发明的氧化物烧结体用于n型半导体层时，对太阳光显示出高的透射率，与 高的电阻及P型半导体层形成良好的pn结，故而优选。
[0045] 另外，作为元素X，优选使用选自Li、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、佩、La、Ce、Nd、Sm、 Eu、化、Hf、化、W、及Bi中的至少一种元素（但仅添加Mg的情况除外）。在该些元素X中， 使用含有电离电位为5eV《Ip《7. 5eV且离子半径为1 .30A<d< 2.35A的元素的本 发明制作的阳能电池，具有显示出更高的转换效率的倾向。特别是使用含有电离电位为 5. 5eV《Ip《7. 3eV且离子半径为1 .70A《d《2.35A的元素的本发明而制作的太阳能电 池，具有显示更高转换效率的倾向。
[0046] 另外，更优选W0. 0001《Mg/姑+Mg+X)< 0. 20的组成比（原子比）含有Mg，进 一步W0. 0001《X/^Gn+Mg巧）《0. 01 的组成比含有选自Li、Mg、Ca、Sc、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、 La、Ce、Nd、Sm、Eu、Ho、Hf、化、W、及Bi中的至少一种元素X。
[0047] 在上述的元素X中，使用含有电离电位为5eV《Ip《7. 5eV、且离子半径为 1 .30A《d《2.35A的元素的本发明而制作的太阳能电池，具有显示更高的转换效率的倾 向。特别是使用含有电离电位为5. 5eV《吐《7. 3eV、且离子半径为1.7〇A《d《2.35A 的元素的本发明而制作的太阳能电池，具有进一步显示更高的转换效率的倾向。在满足该 些物性的元素X中，使用稀±元素时，则可进一步获得从太阳光提取的电流的量也增大的 倾向，故而更优选。另外，稀上元素中，通过使用Eu、化I、或化可制作转换效率和提取的电 流的量都高的太阳能电池，故而更优选。
[0048] 在为含有Mg的组成的情况下，若元素X的添加量为0. 01 <X/狂n+]Mg巧)，则有 时对进行制膜而获得的膜的透射率和电阻带来影响，最终使太阳能电池性能的转换效率降 低。
[0049] 本发明的特征在于，烧结体的烧结密度为95%W上，优选98%W上。其原因在于， 若使用烧结密度低的烧结体作为瓣射祀进行n型半导体层的制膜，则会产生颗粒、结块，异 常放电频发，难W稳定地进行制膜，此外，也会产生膜组成的面内分布不均、对制膜中的太 阳