(57)【要約】【課題】バンドギャップが広く、短波長領域の変換効率が高く、しかも、変換効率の高い波長域が広い新規なバッファ層を備えた光電素子を提供すること。【解決手段】光電素子は、光吸収層と、前記光吸収層に隣接して設けられた、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層とを備えている。前記光吸収層は、カルコゲン化合物からなるｐ型半導体膜、又は、前記カルコゲン化合物粒子を構成要素とするｐ型半導体膜が好ましい。【選択図】図１
2014236137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光吸収層と、
前記光吸収層に隣接して設けられた、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層と
を備えた光電素子。
【請求項２】
前記光吸収層は、カルコゲン化合物からなるｐ型半導体膜、又は、前記カルコゲン化合物粒子を構成要素とするｐ型半導体膜である
請求項１に記載の光電素子。
【請求項３】
前記ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、アモルファスである請求項１又は２に記載の光電素子。
【請求項４】
前記ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、３００℃以下の温度において成膜されたものからなる請求項１から３までのいずれか１項に記載の光電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電素子に関し、さらに詳しくは、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層を備えた光電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電素子とは、光量子のエネルギーを何らかの物理現象を介して電気的信号に変換（光電変換）することが可能な素子をいう。太陽電池は、光電素子の一種であり、太陽光線の光エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換することができる。
【０００３】
太陽電池に用いられる半導体としては、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ、ＣｕＩｎ1-xＧａxＳｅ2（ＣＩＧＳ）、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳ4（ＣＺＴＳ）などが知られている。
これらの中でも、ＣＩＧＳやＣＺＴＳに代表されるカルコゲナイト系の化合物は、光吸収係数が大きいので、低コスト化に有利な薄膜化が可能である。特に、ＣＺＴＳは、太陽電池に適したバンドギャップエネルギー（１．４〜１．５ｅＶ）を持ち、しかも、環境負荷元素や希少元素を含まないという特徴がある。
【０００４】
ＣＩＧＳやＣＺＴＳを光吸収層として用いる太陽電池において、バッファ層が必須である。バッファ層は、光吸収層と窓層の間に成膜され、バンドプロファイル及びヘテロ界面の調整のために必要と推測されている。バッファ層の成膜には、溶液成長（Chemical Bath Deposition、ＣＢＤ）法が用いられる場合が多く、この系において、ＣｄＳが用いられる場合が多い。
【０００５】
また、ＣｄＳ以外の材料からなるバッファ層についても、幾つか提案がなされている。
例えば、特許文献１には、ＣｕＩｎＳｅ2、ＣｕＩｎＧａＳｅ2等からなる光吸収層に適したバッファ層として、インジウムガリウム窒化膜（ＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１））が開示されている。
同文献には、
（１）インジウムガリウム窒化膜は、蒸着温度を３００〜６００℃に維持しながらガリウム、インジウム及び窒素の比率を調節して形成することができる点、及び、
（２）インジウムガリウム窒化膜は、組成比によってエネルギバンドギャップを容易に調節することができる点、
が記載されている。
【０００６】
インジウムガリウム窒化膜は、ｘが小さくなるほど、バンドギャップは大きくなる。しかしながら、インジウムガリウム窒化膜は、ｘを制御したとしても、そのバンドギャップは相対的に狭い。また、成膜温度が３００〜６００℃と高いため、インジウムガリウム窒化膜をバッファ層として用いる場合には、バッファ層以外の構成要素には、成膜温度に耐えうる耐熱性が必要となる。さらに、特許文献１には、太陽電池の具体例がないため、インジウムガリウム窒化膜のＣｄＳに対する優位性が不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−００３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、バンドギャップが広い新規なバッファ層を備えた光電素子を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、短波長領域の変換効率が高く、かつ、変換効率の高い波長域が広い新規なバッファ層を備えた光電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る光電素子は、
光吸収層と、
前記光吸収層に隣接して設けられた、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層と
を備えていることを要旨とする。
前記ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、アモルファスでも良い。
【発明の効果】
【００１０】
ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、
（１）ｎ型半導体で、従来のバッファ層に比べてバンドギャップが広い、
（２）伝導帯下端がある種の光吸収層の伝導帯下端に近い、
（３）キャリア密度が光吸収層より低い、
（４）ｘを変化させることで、伝導帯下端のポテンシャルを上下に調整することができる、
（５）ｘを変化させることで、バンドギャップを調整できる、
等の特徴がある。ここで、「ポテンシャル」とは、真空準位を原点として、そこからのエネルギー差を表す。ポテンシャルが高いとは、、真空準位からのエネルギー差が小さいことを、ポテンシャルが低いとは、真空準位からのエネルギー差が大きいことを表す。
そのため、ＡｌxＧａ1-xＮ膜を光電素子のバッファ層として使用すると、短波長領域の変換効率が向上し、変換効率の高い波長域も拡がる。また、ｘを変化させることで、種々の光吸収層に対するバッファ層として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】各種の材料からなるバッファ層を用いたＣＺＴＳ薄膜太陽電池の規格化された外部量子効率の分光特性である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  光電素子］
本発明に係る光電素子は、
光吸収層と、
前記光吸収層に隣接して設けられた、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層と
を備えている。
【００１３】
［１．１．  光吸収層］
光吸収層を構成する材料は、特に限定されない。高い変換効率を得るためには、光吸収層を構成する材料は、以下の条件を満たす材料が好ましい。
（１）そのバンドギャップが、バッファ層を構成する材料より小さい。
（２）その伝導帯下端が、バッファ層を構成する材料の伝導帯下端に近い。
ここで、「伝導帯下端に近い」とは、バッファ層を構成する伝導帯下端のポテンシャルが、光吸収層を構成する材料の伝導帯下端のポテンシャルとほぼ同じか、それより高い方に０．５ｅＶ程度の範囲にあることをいう。
【００１４】
本発明において、バッファ層として用いられるＡｌxＧａ1-xＮ膜は、ＣｄＳに比べてバンドギャップが広い。そのため、本発明は、バッファ層としてＣｄＳが用いられていた従来の光電素子に対してそのまま適用することができる。また、このような光電素子に対して本発明を適用することによって、変換効率が向上する。
【００１５】
光吸収層を構成する材料としては、例えば、
（１）カルコゲン化合物、
（２）窒化物、
などがある。
これらの中でも、カルコゲン化合物からなるｐ型半導体膜、又は、カルコゲン化合物粒子を構成要素とするｐ型半導体膜は、光吸収層として好適である。これは、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、ＳｎとＳ、Ｓｅを含む、カルコパイライト型、ケステライト型、スタナイト型結晶構造を持つ物質の場合、伝導帯下端を構成する電子状態は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎの５ｓ軌道とＳの３ｐ又はＳｅの４ｐ軌道との反結合状態によって形成されている場合が多く、それらの真空準位からの位置は、その他の元素に大きく影響を受けないためと考えられる。
【００１６】
光吸収層に用いられるカルコゲン化合物としては、例えば、以下のようなものがある。
（１）ＣｄＴｅ。
（２）ＣＩ(Ｓ,Ｓｅ,Ｔｅ)系化合物：
ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＩｎＳｅ2、Ｃｕ(Ｉｎ,Ｇａ)(Ｓ,Ｓｅ)2、(Ａｇ,Ｃｕ)ＩｎＳ2、
(Ａｇ,Ｃｕ)ＩｎＳｅ2、(Ａｇ,Ｃｕ)(Ｉｎ,Ｇａ)(Ｓ,Ｓｅ)2、ＣｕＩｎＴｅ2、
ＣｕＩｎ(Ｓｅ,Ｔｅ)2、Ｃｕ(Ｉｎ,Ｇａ)Ｔｅ2、Ｃｕ(Ｉｎ,Ｇａ)(Ｓｅ,Ｔｅ)2、
(Ａｇ,Ｃｕ)ＩｎＴｅ2、(Ａｇ,Ｃｕ)Ｉｎ(Ｓｅ,Ｔｅ)2、(Ａｇ,Ｃｕ)(Ｉｎ,Ｇａ)Ｔｅ2、
(Ａｇ,Ｃｕ)(Ｉｎ,Ｇａ)(Ｓｅ,Ｔｅ)2。
（３）ＣｕＳｎＳ3、ＣｕＳｎ(Ｓ,Ｓｅ)3、Ｃｕ(Ｓｎ,Ｇｅ)Ｓ3、
Ｃｕ(Ｓｎ,Ｇｅ)(Ｓ,Ｓｅ)3、(Ａｇ,Ｃｕ)ＳｎＳ3、(Ａｇ,Ｃｕ)Ｓｎ(Ｓ,Ｓｅ)3、
(Ａｇ,Ｃｕ)(Ｓｎ,Ｇｅ)(Ｓ,Ｓｅ)3。
【００１７】
（４）ＣＺＴ(Ｓ,Ｓｅ)系化合物：
Ｃｕ2ＺｎＳｎＳ4、Ｃｕ2ＺｎＳｎ(Ｓ,Ｏ)4、Ｃｕ2ＺｎＳｎＳｅ4、
Ｃｕ2ＺｎＳｎ(Ｓｅ,Ｏ)4、Ｃｕ2ＺｎＳｎ(Ｓ,Ｓｅ)4、Ｃｕ2ＺｎＳｎ(Ｓ,Ｓｅ,Ｏ)4、
Ｃｕ2Ｚｎ(Ｓｎ,Ｇｅ)Ｓ4、Ｃｕ2Ｚｎ(Ｓｎ,Ｇｅ)Ｓｅ4、
Ｃｕ2Ｚｎ(Ｇｅ,Ｓｎ)(Ｓ,Ｓｅ)4、(Ａｇ,Ｃｕ)2ＺｎＳｎＳ4、
(Ａｇ,Ｃｕ)2ＺｎＳｎＳe4、(Ａｇ,Ｃｕ)2ＺｎＳｎ(Ｓ,Ｓe)4、
(Ａｇ,Ｃｕ)2Ｚｎ(Ｓｎ,Ｇｅ)Ｓ4、(Ａｇ,Ｃｕ)2Ｚｎ(Ｓｎ,Ｇｅ)Ｓｅ4、
(Ａｇ,Ｃｕ)2Ｚｎ(Ｇｅ,Ｓｎ)(Ｓ,Ｓｅ)4。
（５）Ｃｕ2-xＳ、ＳｎＳ、ＳｎＳ2、ＦｅＳ2。
【００１８】
これらの中でもＣＺＴ(Ｓ,Ｓｅ)系化合物は、光吸収層の材料として好適である。
ここで、「ＣＺＴ(Ｓ,Ｓｅ)系化合物」とは、Ｃｕ2ＺｎＳｎ(Ｓ,Ｓｅ)4をベースとする半導体をいう。このような元素を含む化合物半導体は、ｐ型半導体である。
【００１９】
本発明において、「ＣＺＴ(Ｓ,Ｓｅ)系化合物」というときは、化学量論組成の化合物だけでなく、すべての不定比化合物、あるいは、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、並びに、Ｓ及び／又はＳｅを主成分とするすべての化合物が含まれる。
ＣＺＴ(Ｓ,Ｓｅ)系化合物は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、並びに、Ｓ及び／又はＳｅのみからなるものでも良く、あるいは、これらに加えて、他のカルコゲン元素や各種のドーパントや不可避的不純物などがさらに含まれていても良い。
【００２０】
ＣＺＴ(Ｓ,Ｓｅ)系化合物に含まれる主成分元素の元素比は、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。高い変換効率を得るためには、Ｃｕの比率は、化学量論組成よりも僅かに小さいことが好ましい。
具体的には、Ｃｕ／（Ｚｎ＋Ｓｎ）比（原子比）は、０．６９〜０．９９が好ましく、さらに好ましくは０．８〜０．９である。
また、Ｚｎ／Ｓｎ比は、１．０１〜１．５０が好ましく、さらに好ましくは、１．１５〜１．３５である。
【００２１】
［１．２．  バッファ層］
バッファ層は、光吸収層に隣接して設けられる。
「隣接して設けられる」とは、バッファ層と光吸収層とが接していることをいい、バッファ層膜と光吸収層膜、バッファ層膜と光吸収層粒子、バッファ層粒子と光吸収層膜、バッファ層粒子と光吸収層粒子が接しているものなどでも良い。
【００２２】
本発明において、バッファ層には、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜が用いられる。この点が、従来とは異なる。
ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、Ａｌのドープ量（ｘ）に応じて伝導帯下端のポテンシャルが変化する。従って、ｘは、０以上であれば良い。
一方、ｘが大きくなりすぎると、伝導帯下端のポテンシャルが適切な値から大きく外れ、かえって光電素子の変換効率が低下する。従って、ｘは、０．１以下である必要がある。
【００２３】
バッファ層の最適なｘは、これと組み合わせて用いられる光吸収層の材料に応じて異なる。例えば、光吸収層がＣＺＴＳ系化合物からなる場合、ｘは、０≦ｘ≦０．０５が好ましく、さらに好ましくは、０≦ｘ≦０．０１である。
【００２４】
バッファ層は、結晶質のＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜、又は、アモルファスのＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜のいずれであっても良い。
【００２５】
ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、後述するように、種々の方法により製造することができる。その中でも、ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、３００℃以下の温度において成膜されたものが好ましい。３００℃以下の温度で成膜されたＡｌxＧａ1-xＮ膜は、アモルファスとなる場合が多い。また、バッファ層の成膜温度が低くなるほど、その下に形成される層（例えば、光吸収層）の劣化を抑制することができる。そのため、これを光電素子のバッファ層として用いると、高い変換効率が得られる。成膜温度は、さらに好ましくは、２５０℃以下、さらに好ましくは、２００℃以下である。成膜温度が低い場合、ＡｌxＧａ1-xＮ膜はアモルファスになる場合が多いが、これによって機能上の不都合は生じない。
【００２６】
［１．３．  その他の構成要素］
本発明に係る光電素子は、光吸収層及びバッファ層以外の構成要素をさらに備えていても良い。光電素子のその他の構成については、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な構成を選択することができる。
例えば、光電素子の一種である太陽電池は、基板表面に、下部電極、光吸収層（ｐ型半導体膜）、バッファ層、透明導電膜、及び、表面電極がこの順で形成されている。
【００２７】
［１．３．１．  基板］
基板の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。
基板の材料としては、例えば、
（１）ガラス（例えば、ＳＬＧ、低アルカリガラス、非アルカリガラス、石英ガラス、Ｎａイオンを注入した石英ガラス、サファイアガラスなど）、
（２）セラミックス（例えば、シリカ、アルミナ、イットリア、ジルコニアなどの酸化物、Ｎａを含む各種セラミックスなど）、
（３）金属（例えば、ステンレス、Ｎａを含むステンレス、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔｉなど）
などがある。
【００２８】
［１．３．２．  下部電極］
下部電極は、基板の表面に形成される。下部電極の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。
下部電極の材料としては、例えば、Ｍｏ、ＭｏＳｉ2、ステンレス、導電性カーボン、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｂ、ＳｎＯ2：Ｆ、ＳｎＯ2：Ｓｂ、ＺｎＯ：Ｇａ、ＴｉＯ2：Ｎｂなどがある。
【００２９】
［１．３．３．  透明導電膜］
透明導電膜は、バッファ層の表面に形成される。透明導電膜の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。
透明導電膜の材料としては、例えば、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｇａ（ＧＺＯ）、ＺｎＯ：Ｂ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、ＳｎＯ2：Ｓｂ、ＴｉＯ2：Ｎｂなどがある。
【００３０】
［１．３．４．  表面電極］
表面電極は、透明導電膜の表面に形成される。表面電極の材料は、特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができる。
表面電極の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、又は、これらのいずれか１以上を含む合金などがある。また、このような合金としては、具体的には、Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ａｕ合金、Ａｇ−Ｔｉ合金、Ａｇ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ｚｎ合金、Ａｇ−Ａｕ合金などがある。
【００３１】
［１．３．５．  付加的な構成要素］
本発明に係る光電素子は、必要に応じて、上記以外の構成要素をさらに備えていても良い。上記以外の構成要素としては、例えば、各層の間に形成される付加的な層がある。
付加的な層としては、具体的には、
（１）基板と下部電極の接着性を高めるため接着層、
（２）入射した光を反射させ、光吸収層での光吸収効率を高めるため光散乱層であって、光吸収層より表面電極側に形成するもの、
（３）光吸収層より基板側に設けられる光散乱層、
（４）入射した光の窓層での反射量を低減し、光吸収層での光吸収効率を高めるための反射防止層、
などがある。
本発明において、付加的な層の材料は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の材料を用いることができる。
【００３２】
［２．  光電素子の製造方法］
本発明に係る光電素子の製造方法は、
光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層に隣接して、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層を形成する工程と
を備えている。
【００３３】
［２．１．  光吸収層形成工程］
光吸収層形成工程は、基板表面に必要な構成要素（例えば、下部電極、バッファ層が光吸収層より先に形成される場合にはバッファ層など）を形成した後、基板表面に光吸収層を形成する工程である。
本発明において、光吸収層の形成方法は、特に限定されるものではなく、光吸収層の組成や結晶構造に応じて最適な方法を選択することができる。
【００３４】
例えば、カルコゲン化合物を主成分とするｐ型半導体膜、又は、カルコゲン化合物を主成分とする粒子を構成要素とするｐ型半導体膜は、
（１）ｐ型半導体膜を構成する金属元素を含む前駆体膜を作製し、
（２）前駆体膜とカルコゲン（特に、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）の蒸気とを反応させる
ことにより製造することができる。
【００３５】
光吸収層は、上記以外の方法でも製造することができる。上記以外の光吸収層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、メッキ法、化学溶液析出（ＣＢＤ）法、電気泳動成膜（ＥＰＤ）法、化学気相成膜（ＣＶＤ）法、スプレー熱分解成膜（ＳＰＤ）法、スクリーン印刷法、スピンコート法、微粒子堆積法などがある。
【００３６】
［２．２．  バッファ層形成工程］
バッファ層形成工程は、光吸収層に隣接して、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜からなるバッファ層を形成する工程である。上述したように、バッファ層と光吸収層とが隣接して形成される限りにおいて、バッファ層は、光吸収層の後に形成しても良く、あるいは、光吸収層の前に形成しても良い。
本発明において、バッファ層の形成方法は、特に限定されるものではなく、バッファ層の組成や結晶構造に応じて最適な方法を選択することができる。
【００３７】
例えば、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜は、Ｇａを含む有機金属化合物（例えば、トリエチルガリウムなど）、及び、必要に応じてＡｌを含む有機金属化合物（例えば、トリメチルアルミニウムなど）を、アルゴン、窒素、及び水素の混合ガスと共に高周波にてプラズマ化し、これらを基板表面に吹きかけることにより製造することができる。
【００３８】
この場合、成膜温度（基板温度）が低くなるほど、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．１）膜は、アモルファス化しやすくなる。また、成膜温度が低くなるほど、その下に形成される層（例えば、光吸収層）の劣化を抑制することができる。従って、成膜温度は、３００℃以下が好ましい。成膜温度は、さらに好ましくは、２５０℃以下、さらに好ましくは、２００℃以下である。
一方、成膜温度が低すぎると、ＡｌxＧａ1-xＮ膜中に原料中の炭素が残留したり、膜密度が低下したりするという問題がある。従って、成膜温度は、１００℃以上が好ましい。成膜温度は、さらに好ましくは、１５０℃以上である。
【００３９】
バッファ層は、上記以外の方法でも製造することができる。上記以外のバッファ層の形成方法の詳細は、光吸収層と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
［２．３．  その他の構成要素の製造工程］
上述したように、光電素子は、通常、光吸収層及びバッファ層以外の構成要素を備えている。例えば、太陽電池の場合、通常、基板上に、下部電極、光吸収層、バッファ層、透明導電膜（窓層）、及び、表面電極がこの順で形成される。
【００４１】
光吸収層及びバッファ層以外の構成要素の形成方法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法を用いることができる。その他の構成要素の形成方法の詳細は、光吸収層と同様であるので、説明を省略する。
【００４２】
［３．  作用］
光電素子用のバッファ層として、種々の材料が知られている。しかしながら、従来のバッファ層用の材料は、（１）バンドギャップが狭い、（２）高い成膜温度が必要である、（３）バンドギャップの制御が難しい、等の問題がある。
【００４３】
これに対し、ＡｌxＧａ1-xＮ膜は、
（１）ｎ型半導体で、従来のバッファ層に比べてバンドギャップが広い、
（２）伝導帯下端がある種の光吸収層の伝導帯下端に近い、
（３）キャリア密度が光吸収層より低い、
（４）ｘを変化させることで、伝導帯下端のポテンシャルを上下に調整することができる、
（５）ｘを変化させることで、バンドギャップを調整できる、
等の特徴がある。
そのため、ＡｌxＧａ1-xＮ膜を光電素子のバッファ層として使用すると、短波長領域の変換効率が向上し、変換効率の高い波長域も拡がる。また、ｘを変化させることで、種々の光吸収層に対するバッファ層として使用することができる。
【実施例】
【００４４】
（実施例１、比較例１〜２）
［１．  試料の作製］
［１．１．  実施例１］
以下の手順に従い、ＣＺＴＳ薄膜太陽電池を作製した。
（１）ガラス基板上にＭｏ膜を形成した。
（２）Ｍｏ膜上にＣｕ、Ｚｎ及びＳｎを含む前駆体膜を形成し、前駆体膜を硫化水素雰囲気中で熱処理した。
（３）原料：トリエチルガリウム、基板温度：１８５℃、原料のキャリアガス：Ａｒの条件で、アルゴン、窒素及び水素の混合ガスを高周波にてプラズマ化した。これらを基板上に吹きかけながら、バッファ層（ＧａＮ膜）を形成した。
（４）バッファ層の上にＧａ：ＺｎＯを成膜し、さらにＡｌ櫛形電極を形成した。
（５）基板上の積層膜をセル状に分割すると共に、Ｍｏ膜を一部露出させて引出電極を形成した。
【００４５】
［１．２．  比較例１］
バッファ層として膜厚１００ｎｍのＺｎ0.92Ｍｇ0.08Ｏ膜を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＣＺＴＳ薄膜太陽電池を作製した。Ｚｎ0.92Ｍｇ0.08Ｏ膜は、基板温度を２００℃にして原子層堆積法により形成した。
［１．３．  比較例３］
バッファ層として膜厚１００ｎｍのＣｄＳ膜を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＣＺＴＳ薄膜太陽電池を作製した。ＣｄＳ膜は、ＣＢＤ法と、２００℃のポストアニールにより形成した。
【００４６】
［２．  試験方法］
［２．１．  Ｘ線回折］
バッファ層成膜後の基板に対して、Ｘ線回折を行った。
［２．２．  外部量子効率］
１ＳＵＮ、ＡＭ１．５の条件下で、外部量子効率（Ｅ．Ｑ．Ｅ．）の波長依存性を測定した。
【００４７】
［３．  結果］
［３．１．  Ｘ線回折］
Ｘ線回折により、実施例１で得られたＧａＮ膜が非晶質であることを確認した。一方、比較例１、２で得られた膜は、いずれも結晶質であった。
【００４８】
［３．２．  外部量子効率］
図１に、各種の材料からなるバッファ層を用いたＣＺＴＳ薄膜太陽電池の規格化された外部量子効率の分光特性を示す。なお、図１の縦軸は、各セルの最大値を１として規格化した値である。
ＧａＮ膜を用いた太陽電池は、特に波長３５０ｎｍ以下の相対的な外部量子効率が高かった。また、ＺｎＭｇＯ膜やＣｄＳ膜を用いた場合に比べて、広い波長域で相対的な外部量子効率が高かった。
【００４９】
（実施例２）
［１．  試料の作製］
バッファ層として、Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ膜を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＣＺＴＳ薄膜太陽電池を作製した。Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ膜は、次の方法により作製した。
原料：トリエチルガリウム及びトリメチルアルミニウム、基板温度：１８５℃、原料のキャリアガス：Ａｒの条件で、アルゴン、窒素及び水素の混合ガスを高周波にてプラズマ化した。これらを基板上に吹きかけながら、バッファ層（Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ膜）を形成した。
【００５０】
［２．  試験方法］
［２．１．  Ｘ線回折］
バッファ層成膜後の基板に対して、Ｘ線回折を行った。
［２．２．  光学バンドギャップ］
分光光度計により二光束法を用いて、バッファ層の光学バンドギャップを測定した。
【００５１】
［３．  結果］
［３．１．  Ｘ線回折］
Ｘ線回折により、実施例２で得られたＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ膜が非晶質であることを確認した。
［３．２．  光学バンドギャップ］
Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ膜の光学バンドギャップは、ＧａＮ膜（実施例１）に比べて僅かに大きいことが分かった。すなわち、Ａｌ添加により、ＧａＮ膜をワイドバンドギャップ化できることが分かった。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る光電素子は、薄膜太陽電池、光導電セル、フォトダイオード、フォトトランジスタ、増感型太陽電池などに使用することができる。
【図１】
2014236137.tif 000003