氧化物烧结体、使用其的溅射靶及氧化物膜的制作方法_2

文档序号:8460163阅读:来源:国知局
能电池元件的损伤等,从而导致太阳能电池性能的降低。
[0050] 本发明的氧化物烧结体可W适当地用作瓣射祀。可W将氧化物烧结体直接用作瓣 射祀,也可W将氧化物烧结体加工成规定形状而用作瓣射祀。
[0化1] 此时,瓣射祀优选瓣射面的表面粗趟度W中屯、线平均粗趟度(Ra)计为下, 更优选为2ymW下。由此,在进行n型半导体层的制膜时,可进一步抑制异常放电的次数, 实现稳定地制膜。中屯、线平均粗趟度可W通过下述方法进行调整:对氧化物烧结体的瓣射 面利用不同规格的祗石等进行机械加工的方法、利用喷砂器等进行喷射加工的方法等。另 夕F,中屯、线平均粗趟度例如可W通过用表面性状测定装置对测定面进行评价而求出。
[0化2] 使用该种瓣射祀而获得的氧化物薄膜适宜作为太阳能电池中的n型半导体层。 该n型半导体层具有作为抑制上部电极和下部电极的短路的中间层的作用,因此在必须 为高电阻。优选电阻为1.0E+8Q/ □W上,进一步优选为1.0E+9Q/ □W上,最优选为 1. 0E+10Q/ □W上。
[0化3] 此外,n型半导体层担负着使光透过P型半导体层的窗口的作用,所W,光学上需 要遍及广波长而具有高的透射率。具体地说,在玻璃基板上制膜的情况下,优选在包含基板 的状态下波长450皿~800皿的透射率为80%W上,且800皿~1200皿的透射率为85% W上。进一步优选波长450皿~800皿的透射率为82%W上,且800皿~1200皿的透射率 为88%W上。
[0054] 在此所谓的透射率是指将透过试样的光的量除W所入射的光的量而得到的值,用W下的式子来定义。
[0055] 透射率(% )=(所透射的光的量/所入射的光的量)X100
[0056] 作为氧化物薄膜的制造方法,可适当选择DC瓣射法、RF瓣射法、AC瓣射法、DC磁 控瓣射法、RF磁控瓣射法、AC磁控瓣射法、离子束瓣射法等。特别是就可大面积均匀且高速 地制膜方面而言,更优选DC磁控瓣射法、RF磁控瓣射法、AC磁控瓣射法。
[0057] 制膜时的基板温度没有特别限定,在考虑对太阳能电池基板的影响的情况下,优 选尽可能在低温下进行制膜,特别是进一步优选在无加热下进行。其原因是基板温度的上 升会引起构成太阳能电池的各种元素的扩散,导致转换效率的降低。
[005引瓣射时的气氛通常是使用非活性气体、例如氣气。根据需要也可W使用氧气、氮 气、氨气等。
[0059] 下面对使用上述氧化物薄膜的太阳能电池的一例进行说明,但本发明可使用的太 阳能电池并不限定于此。图1表示太阳能电池的剖视图。图1的太阳能电池具有;基板1、 依次层叠于基板1上的下部电极膜2、半导体层3 (第二半导体层)、n型缓冲层4a、n型半 导体层4b(第一半导体层)、上部电极膜5及防反射膜6、形成于上部电极膜5上的提取电 极7。目P,半导体层4b配置于较之半导体层3更靠光入射侧。
[0060] 基板1可使用例如玻璃、不诱钢、聚酷亚胺膜等。
[0061] 下部电极膜2可W使用例如由Mo构成的金属膜。
[0062] 半导体层3 (第二半导体层)是作为光吸收层而发挥功能的半导体层,为P型的半 导体层。半导体层3配置于比半导体层4b更靠背面侧。
[0063] 在半导体层3上,例如可W使用包含Ib族元素、mb族元素及VIb族元素的化合 物半导体层,例如可使用化InSe2、化(In,Ga)Se2、化InS2、化(In,Ga)S2等。此外,半导体层 3也可W在半导体层4侧的表面具备表面半导体层(在W下的实施方式中同样)。在此所 谓的表面半导体层为n形半导体层或高电阻(电阻率为104QcmW上)的半导体层。作为 高电阻的半导体层,例如可列举化IrisSes或化(In,Ga)sSes。
[0064] 半导体层4b(第一半导体层)是与半导体层3 -起形成pn结的层,作为窗口层发 挥功能。半导体层4b为n形的半导体层。半导体层4b可使用W通式化1_龙0(W〇. 0001《X/ 狂n巧)《0. 20的组成比(原子比)含有至少一种电离电位Ip为4. 5eV《Ip《8.OeV、且 原子半径d为1.2〇A<cK2.5〇AW下的元素X。)表示的W氧化物锋为主成分(含有率 为70at%W上)的化合物。
[0065] 上部电极膜5为透明导电膜,例如可使用化0中渗杂有A1的化0 ;A1、或化0中渗 杂有Ga的化0 ;Ga、口0 (铜锡氧化物)。
[0066] 防反射膜7是防止入射光在上部电极膜5的界面发生反射的膜,在上部电极膜6 为IT0或化0 ;A1、化0 ;Ga的情况下,例如可使用M化。
[0067] 提取电极7可W使用例如共蒸锻Ni化和Au而成的金属膜。
[0068] 接着,对太阳能电池的制造方法的一例进行说明。首先,通过例如瓣射法或蒸锻法 在基板1上形成下部电极膜2。其后,通过例如蒸锻法或瓣射法在下部电极膜2上形成半导 体层3。其后,通过例如化学析出法或瓣射法在半导体层3上形成n型半导体层4b。
[0069] 其后,通过例如瓣射法在n型半导体层4b上形成上部电极膜5。其后,通过例如电 子束蒸锻法在上部电极膜5上的一部分形成提取电极7。其后,通过例如蒸锻法在上部电极 膜5上形成防反射膜6。如此操作可形成太阳能电池。此外,在半导体层3的表面形成高电 阻的n型缓冲层4a的情况下,可利用例如溶液浸溃法、蒸锻法或气相扩散法形成。
[0070] 另外,本发明中通过瓣射制造n型半导体层的方法,可适当选择DC瓣射法、RF瓣 射法、AC瓣射法、DC磁控瓣射法、RF磁控瓣射法、AC磁控瓣射法、离子束瓣射法等。特别是 就可大面积均匀地、且高速成膜方面而言,更优选DC磁控瓣射法、RF磁控瓣射法、或AC磁 控瓣射法。通过使利用该些瓣射而生成的高能粒子担负制膜功能,可W从P型半导体层表 面之比较深的部位形成与n型半导体层的接合。但是,在过度地使用高能量的瓣射条件的 情况下,有时会导致太阳能电池特性的恶化。
[0071] 使用的祀材优选使用含有所需的元素且设为特定组成的一体的祀材的一元瓣射。 进行成膜时的基板温度没有特别限定,但在考虑对太阳能电池基板的影响的情况下,优选 尽可能在低温下制膜,特别进一步优选在无加热下进行。其原因是基板温度的上升会引起 构成太阳能电池的各种元素的扩散,导致转换效率的降低。瓣射时的气氛通常使用非活性 性气体、例如氣气。根据需要也可W使用氧气、氮气、氨气等。
[0072] 接着,本发明的氧化物烧结体的制造方法进行详细说明。
[0073]目P,本发明的制造方法包括;(1)将锋化合物的粉末和其它化合物的粉末W成为 规定的原子比的方式进行混合而制备成形用粉末的工序;(2)使该成形用的粉末成形而制 作成形体的工序;(3)对该成形体进行锻烧而制作烧结体的工序。
[0074]W下对各工序进行详细说明。
[00巧](1)粉末制备工序
[0076] 各元素的原料粉末没有特别限定,例如,可W使用金属氧化物粉末、金属氨氧化物 粉末、氯化物、硝酸盐、碳酸盐等金属盐粉末、金属聚酷亚胺等,但若考虑操作性,则优选金 属氧化物粉末。此外,在本发明中,在使用金属氧化物粉末W外的其它粉末的情况下,预先 在大气等氧化性气氛中对粉末实施加热处理等而W金属氧化物粉末的形式使用,也可发挥 同样的效果。但由于工序中包含加热处理等操作而变得繁杂,因此优选使用金属氧化物粉 末作为原料粉末。另外,金属氧化物粉末的稳定性差的情况下,特别是在含有Li、Mg、化的 元素的情况下,若考虑操作性,则更优选使用碳酸盐。
[0077] W下,W原料粉末中使用金属氧化物粉末及碳酸盐粉末的情况为中屯、进行说明。 原料粉末的金属氧化物粉末的粒径越微细,混合状态的均质性、烧结性越优异。因此,通常 优选使用初级粒径为10ymW下的粉末,特别优选使用1ymW下的粉末。锋W外的其他元 素的粉末优选使用具有比氧化锋粉末的初级粒径小的初级粒径的氧化物粉末。若氧化锋粉 末的初级粒径比锋W外的其他元素的粉末小或等同,则混合状态的均质性有可能变差。
[007引另外,关于平均粒径,优选氧化锋粉末的平均粒径比锋W外的其他金属氧化物粉 末的平均粒径大。由此,能够将原料粉末均质地混合,能够获得由具有微细的平均粒径的粒 子构成的本发明的氧化物烧结体。
[0079] 进而,若考虑操作性,则优选氧化锋粉末和锋W外的金属氧化物或碳酸盐粉末的 BET比表面积为3~20mVg,由此,容易获得本发明的氧化物烧结体。邸T值小于3mVg的 粉末的情况,优选进行粉碎处理制成BET值为3~20mVg的粉末之后再使用。另外,也可 W使用BET值大于20m2/g的粉末,但由于粉末的体积大,因此为了改善操作性,优选预先进 行粉末的压密处理等。通过为该样的粉末特性,能够适当地获得本发明的氧化物烧结体。
[0080] 该些粉末的混合方法没有特别限定,可例示使用氧化错、氧化侣、巧龙树脂等的球 或珠的干式或湿式的介质揽拌型磨机或无介质的容器旋转式混合、机械揽拌式混合等混合 方法。具体地说,可列举;球磨机、珠磨机、磨碎机、振动磨机、行星磨机、喷射磨机、V型混合 机、奖式混合机、双轴行星揽拌式混合机等。
[0081] 另外,与粉末混合的同时进行粉碎,粉碎后的粉末粒径越细越好,特别是若利用湿 式法进行,则可简便且合适地实现混合的均质性、高分散化、微细化,故而更优选。此时,在 利用湿式法W球磨机、珠磨机
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