(57)【要約】【課題】Ｍｏを含む金属層を有する電極を用いた電子デバイスであって、特性の良い電子デバイスを提供する。【解決手段】この電子デバイス１０は、第１電極２と第２電極４との間に半導体層３が配置され、第１電極２及び第２電極４の一方が、Ｍｏを含みドーパントを含有しない第１金属層、及び、Ｍｏとドーパントとを含有する第２金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層と、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有しない第３金属層、及び、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有する第４金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層とを含み、かつ、第２金属層及び第４金属層から選ばれた金属層を少なくとも１層含む合計３層以上の積層電極で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に積層された、第１電極と、半導体層と、第２電極とを含み、前記第１電極と前記第２電極との間に前記半導体層が配置された電子デバイスにおいて、
前記第１電極及び前記第２電極の一方が、Ｍｏを含みドーパントを含有しない第１金属層、及び、Ｍｏとドーパントとを含有する第２金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層と、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有しない第３金属層、及び、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有する第４金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層とを含み、かつ、前記第２金属層及び前記第４金属層から選ばれた金属層を少なくとも１層含む合計３層以上の積層電極で構成されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記積層電極は、前記半導体層側に配置された、前記第１金属層及び前記第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、前記半導体層に対して外側に配置された、前記第３金属層及び前記第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含む請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記積層電極は、前記半導体層側に配置された、前記第１金属層及び前記第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、前記半導体層に対して外側に配置された、前記第３金属層及び前記第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、前記半導体層に対して更に外側に配置された、前記第１金属層及び前記第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含む請求項１記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記積層電極は、前記基板上に、直接又は他の層を介して積層されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記半導体層が、Ｃｕと、Ｉｎ及び／又はＧａと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含有する半導体、又は、Ｃｕと、Ｚｎと、Ｓｎと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含む半導体で構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記ドーパントが、アルカリ金属である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ及びこれらの合金から選ばれる１種以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記電子デバイスが、太陽電池であって、前記電極の一方が前記積層電極であり、他方が透明電極である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項９】
Ｍｏを含みドーパントを含有しない第１金属層、及びＭｏとドーパントとを含有する第２金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層と、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有しない第３金属層、及びＭｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有する第４金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層とを含み、かつ、前記第２金属層及び前記第４金属層から選ばれた金属層を少なくとも１層含む合計３層以上の積層電極で構成されていることを特徴とする電子デバイス用積層電極。
【請求項１０】
前記ドーパントが、アルカリ金属である、請求項９記載の電子デバイス用積層電極。
【請求項１１】
前記Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ及びこれらの合金から選ばれる１種以上である、請求項９又は１０記載の電子デバイス用積層電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍｏを含む金属層を有する電極を用いた電子デバイス、及びＭｏを含む金属層を有する電子デバイス用積層電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子デバイスでは、電極と半導体層との密着性や、半導体層の結晶成長性等を考慮して、電極材料を選択する必要がある。
【０００３】
例えば、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２等のカルコパイライト構造の半導体を光電変換層に用いたカルコパイライト系太陽電池では、光電変換層に光が入射する側とは反対側の電極（裏面電極）の電極材料に、Ｓｅに対する腐食耐性等の観点から、Ｍｏが使用されている。
【０００４】
また、電子デバイスにおいては、半導体にドーパントを添加して特性の向上を図ることが行われている。
【０００５】
例えば、カルコパイライト系太陽電池では、光電変換層にＮａを添加することで変換効率が向上することが知られており、光電変換層にＮａを添加して変換効率を高めている。
【０００６】
光電変換層にＮａを添加する方法の一つとして、光電変換層をスパッタ法で成膜する際に、ＮａＦ等のＮａ化合物を同時蒸着して、光電変換層にＮａを添加する方法がある。
【０００７】
しかしながら、カルコパイライト構造の半導体は、複数の元素を精度よく制御して成膜する必要があるので、この方法の場合、成膜時における各元素の添加量の制御がより複雑になる問題があった。
【０００８】
また、他の方法として、ソーダライムガラスを用い、成膜の過程で基板中のＮａを光電変換層に拡散させる方法がある。
【０００９】
しかしながら、この方法の場合、基板がソーダライムガラスに限定されてしまうので、基板選択の自由がなくなってしまう。
【００１０】
また、他の方法として、ソーダライムガラス薄膜を基板又は裏面電極上に形成し、光電変換層の成膜の過程でソーダライムガラス薄膜中のＮａを光電変換層に拡散させる方法がある。
【００１１】
しかしながら、ソーダライムガラス薄膜は、成膜速度が遅く、更には、ソーダライムガラス薄膜を成膜する工程が別途必要なので、工程数の増加を招き、電子デバイスの生産性が低下する。また、ソーダライムガラス薄膜が層間に介在することにより、裏面電極と、基板又は光電変換層との密着性が低下し易かった。
【００１２】
また、他の方法として、ＮａＦ等のＮａ含有薄膜を、裏面電極又は光電変換層上に形成し、加熱処理等を行って、Ｎａ含有薄膜中のＮａを光電変換層に拡散させる方法がある。
【００１３】
しかしながら、ＮａＦ等のＮａ含有薄膜の多くは、吸湿性、潮解性等を有していることが多いため、Ｎａ含有薄膜が変質して、光電変換層や透明電極等に悪影響を及ぼす恐れがあった。また、Ｎａ含有薄膜を成膜する工程が別途必要なので、工程数の増加を招き、電子デバイスの生産性が低下する。また、Ｎａ含有薄膜が層間に介在することにより、裏面電極又は透明電極と、光電変換層との密着性が低下し易かった。
【００１４】
また、他の方法として、特許文献１に記載されるように、ＮａとＭｏとを含有する電極材料を用いて裏面電極を形成し、光電変換層の成膜の過程で裏面電極中のＮａを光電変換層に拡散させる方法がある。
【００１５】
しかしながら、ＭｏとＮａとを含む電極材料を用いて裏面電極を形成する場合、裏面電極のＮａ含有量を高めると、電極が脆くなって加工性が低下し易かった。加工性を高めるには、電極のＮａ含有量はできるだけ少なくすることが望ましいが、光電変換層等に添加するために必要なＮａを裏面電極に含有させるには、裏面電極の膜厚をより厚くする必要がある。Ｍｏは抵抗値が高く、また、高価な材料であるため、Ｍｏ電極の厚みを大きくすることは、電子デバイスの電気的特性や材料コストの観点から望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００９−２８３５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、Ｍｏを含む金属層を有する電極を用いた電子デバイスであって、特性の良い電子デバイス、及び、Ｍｏを含む金属層を有する電極であって、ドーパントを含有し、導電性の良い電子デバイス用積層電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の電子デバイスは、基板と、該基板上に積層された、第１電極と、半導体層と、第２電極とを含み、前記第１電極と前記第２電極との間に前記半導体層が配置された電子デバイスにおいて、
前記第１電極及び前記第２電極の一方が、Ｍｏを含みドーパントを含有しない第１金属層、及び、Ｍｏとドーパントとを含有する第２金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層と、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有しない第３金属層、及び、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有する第４金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層とを含み、かつ、前記第２金属層及び前記第４金属層から選ばれた金属層を少なくとも１層含む合計３層以上の積層電極で構成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の電子デバイスの前記積層電極は、前記半導体層側に配置された、前記第１金属層及び前記第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、前記半導体層に対して外側に配置された、前記第３金属層及び前記第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含むことが好ましい。
【００２０】
本発明の電子デバイスの前記積層電極は、前記半導体層側に配置された、前記第１金属層及び前記第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、前記半導体層に対して外側に配置された、前記第３金属層及び前記第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、前記半導体層に対して更に外側に配置された、前記第１金属層及び前記第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の電子デバイスの前記積層電極は、前記基板上に、直接又は他の層を介して積層されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の電子デバイスは、前記半導体層が、Ｃｕと、Ｉｎ及び／又はＧａと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含有する半導体、又は、Ｃｕと、Ｚｎと、Ｓｎと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含む半導体で構成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の電子デバイスは、前記ドーパントが、アルカリ金属であることが好ましい。
【００２４】
本発明の電子デバイスは、前記Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ及びこれらの合金から選ばれる１種以上であることが好ましい。
【００２５】
本発明の電子デバイスは、太陽電池であって、前記電極の一方が前記積層電極であり、他方が透明電極であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の電子デバイス用積層電極は、Ｍｏを含みドーパントを含有しない第１金属層、及びＭｏとドーパントとを含有する第２金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層と、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有しない第３金属層、及びＭｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有する第４金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層とを含み、かつ、前記第２金属層及び前記第４金属層から選ばれた金属層を少なくとも１層含む合計３層以上の積層電極で構成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の電子デバイス用積層電極は、前記ドーパントが、アルカリ金属であることが好ましい。
【００２８】
本発明の電子デバイス用積層電極は、前記Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料が、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ及びこれらの合金から選ばれる１種以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の電子デバイスは、第１電極及び第２電極の一方が、上記積層電極で構成されているので、Ｍｏの単膜の場合に比べて、電気抵抗率が低く、電子デバイスの特性を向上できる。また、材料コストの高いＭｏの使用量を低減でき、経済的である。そして、上記積層電極はドーパントを含有する金属層を有するので、結晶粒界に多く存在するドーパントが、半導体層の形成時等に、熱によって粒界拡散し、半導体層にドーパントが供給されて半導体層の特性が向上する。このため、特性の良い電子デバイスとすることができる。
【００３０】
また、本発明の電子デバイス用積層電極は、Ｍｏの単膜の場合に比べて、電気抵抗率が低く、更には、半導体層にドーパントを供給できるので、この積層電極を用いて電子デバイスを製造することで、特性の良い電子デバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の電子デバイスの一実施形態を表わす概略図である。
【図２】実施例１２と比較例のＣＩＧＳ系太陽電池のＩ−Ｖカーブを示す図である。
【図３】実施例１２と比較例のＣＩＧＳ系太陽電池の量子効率の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の電子デバイス用積層電極は、Ｍｏを含みドーパントを含有しない第１金属層、及びＭｏとドーパントとを含有する第２金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層と、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有しない第３金属層、及びＭｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料を含みドーパントを含有する第４金属層から選ばれた少なくとも１種の金属層とを含み、かつ、第２金属層及び第４金属層から選ばれた金属層を少なくとも１層含む合計３層以上の積層電極で構成されている。
【００３３】
なお、本発明において、「ドーパントを含有しない」とは、ドーパントの含有量が不純物レベル以下であることを意味する。
【００３４】
第１金属層、第３金属層が含有するドーパントの種類は、電子デバイスにより異なるが、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ等アルカリ金属が好ましく、Ｎａが特に好ましい。ドーパントの含有量は、電子デバイスにより異なる。電子デバイスの特性を向上するのに必要な量のドーパントを半導体層に供給できるように含有していればよい。例えば、電子デバイスが、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２等の、Ｃｕと、Ｉｎ及び／又はＧａと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含むカルコパイライト構造の半導体や、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳｅ４、Ｃｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ，Ｓｅ）４等の、Ｃｕと、Ｚｎと、Ｓｎと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含むスタナイト構造又はケステライト構造の半導体で構成された光電変換層を備えた太陽電池の場合、半導体中のドーパント含有量が５×１０１７ａｔｍｓ／ｃｍ３以上であれば、電子デバイスの特性を向上できる。
【００３５】
なお、第１金属層、第３金属層は、ドーパント濃度の異なる金属層が複数積層して構成されていてもよい。
【００３６】
第３金属層及び第４金属層に用いる、Ｍｏよりも電気抵抗率が小さい導電材料（以下、「低抵抗導電材料」という）は、Ｍｏの２０℃における電気抵抗率である５．３×１０−８Ω・ｍ未満の導電材料が好ましい。こうすることで、電子デバイス用積層電極の電気抵抗率を、Ｍｏ単独で構成した場合よりも効果的に小さくできる。低抵抗導電材料の具体例としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ及びこれらの合金が挙げられ、これらの１種又は２種以上を好ましく用いることができる。
【００３７】
本発明の電子デバイス用積層電極は、一方の面上に、半導体層を形成して使用するものであることが好ましい。そして、半導体層側に配置された、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、半導体層に対して外側に配置された、第３金属層及び第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含むことが好ましく、半導体層側に配置された、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、半導体層に対して外側に配置された、第３金属層及び第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、半導体層に対して更に外側に配置された、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含むことがより好ましい。
【００３８】
半導体層側に、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層を配置することで、Ｓｅ等に対する腐食耐性が得られ、積層電極上に半導体層を形成する際における、電極の腐食劣化を防止できる。そして、半導体層側の最表層が第２金属層である場合は、半導体層にドーパントをより供給し易くなり、より特性に優れた電子デバイスを得ることができる。
【００３９】
また、第３金属層や第４金属層を、基板上に形成する場合、基板温度を高めて成膜しなければ、基板との密着性が劣る傾向にある。例えば、低抵抗導電材料としてＡｌを用いて、第３金属層又は第４金属層を基板上に形成する場合、基板温度を１００℃以上にして成膜しなければ、基板との密着性が低下することがある。しかしながら、第３金属層や第４金属層をＭｏ膜上に形成した場合、基板温度が室温であっても、密着性よく成膜できる。このため、半導体層側に配置された、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、半導体層に対して外側に配置された、第３金属層及び第４金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層と、半導体層に対して更に外側に配置された、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層とを含む積層電極は、成膜温度が比較的低温で形成できる。
【００４０】
本発明の電子デバイス用積層電極の好ましい一例として、以下の（１）〜（１５）の構造が挙げられる。
【００４１】
（１）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第２金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第３金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第２金属層、第３金属層である構造。
【００４２】
（２）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第２金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第４金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第２金属層、第４金属層である構造。
【００４３】
（３）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第３金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第４金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第３金属層、第４金属層である構造。
【００４４】
（４）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第３金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第２金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第３金属層、第２金属層である構造。
【００４５】
（５）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第４金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第２金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第４金属層、第２金属層である構造。
【００４６】
（６）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第４金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第３金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第４金属層、第３金属層である構造。
【００４７】
（７）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第１金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第３金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第１金属層、第３金属層である構造。
【００４８】
（８）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第１金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第４金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第１金属層、第４金属層である構造。
【００４９】
（９）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第３金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第４金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第３金属層、第４金属層である構造。
【００５０】
（１０）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第３金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第１金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第３金属層、第１金属層である構造。
【００５１】
（１１）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第４金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第１金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第４金属層、第１金属層である構造。
【００５２】
（１２）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第４金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第３金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第４金属層、第３金属層である構造。
【００５３】
（１３）半導体層側に第１金属層が配置され、半導体層に対して外側に第４金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第４金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第１金属層、第４金属層、第１金属層である構造。
【００５４】
（１４）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第３金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第２金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第３金属層、第２金属層である構造。
【００５５】
（１５）半導体層側に第２金属層が配置され、半導体層に対して外側に第４金属層が配置され、半導体層に対して更に外側に第２金属層が配置された構造。すなわち、半導体層から見て遠ざかる最初の３層の積層順が、第２金属層、第４金属層、第２金属層である構造。
【００５６】
第１金属層の膜厚は、該第１金属層が半導体層に隣接し、かつ第２金属層とは隣接しない場合、７０ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。
【００５７】
第２金属層の膜厚は、該第２金属層が半導体層に隣接し、かつ第１金属層とは隣接しない場合、７０ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。
【００５８】
第１金属層と第２金属層が隣接し、かついずれかの金属層が半導体層に隣接する場合、第１金属層と第２金属層とを合わせた膜厚は、７０ｎｍ以上が好ましく、２００ｎｍ以上がより好ましい。第１金属層、第２金属層の膜厚が薄過ぎると、半導体層側に第１金属層又は第２金属層を配置しても、Ｓｅ等に対する腐食耐性が低下する等、電子デバイスの製造に支障が生じることがある。また、第１金属層、第２金属層の膜厚が厚過ぎると、形成に時間がかかる等生産性が悪くなり、また、基板材料との応力差により剥離が生じやすくなる傾向にある。
【００５９】
第３金属層、第４金属層の膜厚は、積層電極を構成する各金属層を積層した状態の電気抵抗値が、デバイスの特性を損なわない値となるように調整することが好ましい。第３金属層、第４金属層の膜厚が薄過ぎると、電子デバイス用積層電極の電気抵抗率が高くなり、電子デバイスの特性が低下する傾向にある。
【００６０】
本発明の電子デバイス用積層電極は、基板上に直接積層されていてもよいし、他の層を介して積層されていてもよい。他の層としては、他の金属層、バリア層、密着層等が挙げられる。
【００６１】
他の金属層としては、特に限定は無いが、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ及びこれらの合金等で構成されたもの等が挙げられる。他の金属層は、２層以上の金属層が積層したものであってもよい。また、他の金属層は、アルカリ金属等のドーパントを含有していてもよい。
【００６２】
バリア層としては、特に限定は無いが、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｓｉ３Ｎ４，ＴｉＮ，ＣｒＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２等が挙げられる。
【００６３】
密着層としては、特に限定は無いが、Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｗ等が挙げられる。
【００６４】
本発明の電子デバイス用積層電極は、第１金属層と、第２金属層と、第３金属層と、第４金属層とから選ばれる金属層を、合計で３層以上積層して製造できる。
【００６５】
各金属層の形成方法は、特に限定は無い。スパッタ法、蒸着法等が挙げられる。
【００６６】
第１金属層は、ドーパントを含有しないＭｏを電極材料として用いて形成する。
【００６７】
第２金属層は、Ｍｏとドーパントとを含有する電極材料として用いて形成する。
【００６８】
第３金属層は、ドーパントを含有しない低抵抗導電材料を電極材料として用いて形成する。
【００６９】
第４金属層は、Ｍｏと低抵抗導電材料とを含有する電極材料として用いて形成する。
【００７０】
第２金属層及び第４金属層の形成に用いる電極材料のドーパンド含有量は、特に限定は無い。金属層の加工性に支障が生じない範囲であって、電子デバイスの特性を向上するのに必要なドーパンドを半導体層に供給できる金属層を形成できる量とすることが好ましい。具体的には、積層電極全体のドーパント含有量は、５×１０２０〜５×１０２２ａｔｍ／ｃｍ３が好ましい。
【００７１】
第１金属層、第２金属層、第３金属層、第４金属層の積層順序は特に限定は無い。好ましくは、半導体層側に、第１金属層又は第２金属層が配置されるように積層し、より好ましくは、半導体層側に、第２金属層が配置されるように積層する。このように積層することで、Ｓｅ等に対する腐食耐性を向上でき、積層電極上に半導体層を形成する際における、積層電極の腐食劣化を防止できる。そして、半導体層側の最表層が第２金属層である場合は、半導体層にドーパントをより供給し易くなり、より特性に優れた電子デバイスを得ることができる。
【００７２】
次に、本発明の電子デバイスについて説明する。
【００７３】
本発明の電子デバイスは、基板と、該基板上に積層された、第１電極と、半導体層と、第２電極とを含み、第１電極と第２電極との間に半導体層が配置されている。そして、第１電極及び第２電極のいずれか一方が、本発明の電子デバイス用積層電極で構成されている。
【００７４】
電子デバイスの種類としては、特に限定は無く、太陽電池、光センサ等が挙げられる。
【００７５】
以下、サブストレート構造の太陽電池を例に挙げて、本発明の電子デバイスについて説明する。
【００７６】
図１に示されるように、この太陽電池１０は、基板１に、裏面電極２、光電変換層３、バッファー層４、透明電極５が積層している。
【００７７】
基板１としては、特に限定は無い。例えば、ポリイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、アクリルフィルム、アラミドフィルム等の絶縁性プラスチックフィルム基板、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板、ステンレス基板、金属基板等が好ましく用いられる。
【００７８】
裏面電極２は、本発明の電子デバイス用積層電極で構成されている。裏面電極２は、ドーパントを含有する金属層を有するので、結晶粒界に多く存在するドーパントが光電変換層３の成膜時等に熱によって粒界拡散して光電変換層３にドーパントが供給され、光電変換層３の特性が向上する。
【００７９】
裏面電極２は、光電変換層３側が、第１金属層及び第２金属層から選ばれた少なくとも１層の金属層で構成されていることが好ましく、第２金属層で構成されていることがより好ましい。光電変換層３側の最表層を、第１金属層又は第２金属層とすることにより、光電変換層３の形成時における裏面電極２の腐食劣化を抑制でき、裏面電極２上に光電変換層３を効率よく成膜できる。そして、光電変換層３側の最表層を、第２金属層とすることにより、光電変換層３にドーパントを供給し易くなり、電子デバイスの特性をより向上できる。
【００８０】
光電変換層３としては、特に限定はないが、Ｃｕと、Ｉｎ及び／又はＧａと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含むカルコパイライト構造の半導体、Ｃｕと、Ｚｎと、Ｓｎと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含むスタナイト構造又はケステライト構造の半導体が好ましい。これらの半導体を光電変換層に用いることで、変換効率の高い太陽電池が得られる。
【００８１】
Ｃｕと、Ｉｎ及び／又はＧａと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含むカルコパイライト構造の半導体としては、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２等が挙げられる。この半導体は、セレン化法、多元同時蒸着法等の方法で形成できる。Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２を例に挙げて説明すると、セレン化法では、裏面電極２上に、スパッタ法、蒸着法等の方法でＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含むプリカーサ膜を形成し、該プリカーサ膜をＨ２Ｓｅガス及び／又はＨ２Ｓガス雰囲気下で熱処理することで形成できる。また、多元同時蒸着法では、裏面電極２上に、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを含む原料を、同時蒸着することで形成できる。
【００８２】
Ｃｕと、Ｚｎと、Ｓｎと、Ｓｅ及び／又はＳとを少なくとも含むスタナイト構造又はケステライト構造の半導体としては、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳｅ４、Ｃｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ，Ｓｅ）４等が挙げられる。この半導体は、硫化法、多元同時蒸着法等、従来公知の方法で成膜できる。Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４を例に挙げて説明すると、硫化法では、裏面電極２上に、スパッタ法、蒸着法等の方法でＣｕ、Ｚｎ、Ｓｎを含むプリカーサ膜を形成し、該プリカーサ膜をＨ２Ｓガス雰囲気下で熱処理することで形成できる。また、多元同時蒸着法では、裏面電極２上に、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓを含む原料を、同時蒸着することで形成できる。
【００８３】
光電変換層３の膜厚は、種類により異なる。例えば、カルコパイライト構造の半導体の場合、１．２〜２．０μｍが好ましい。スタナイト構造又はケステライト構造の半導体の場合、１．０〜３．０μｍが好ましい。
【００８４】
バッファー層４は、禁止帯幅の広いｎ型の透明導電膜で構成される。具体的な化合物としては、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｚｎ（ＯＨ）２、ＺｎＩｎＳｅ２、ＺｎＭｇＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｓ３等が挙げられる。なお、バッファー層４は、光電変換層を構成する半導体の種類によっては、省略してもよい場合がある。
【００８５】
透明電極５は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＣｄＯ、Ｃｄ２ＳｎＯ４、ＣｄＳ等の透明性導電材料で構成される。
【００８６】
以上、サブストレート構造の太陽電池を例に挙げて、本発明の電子デバイスを説明したが、本発明の電子デバイス用積層電極は、スーパーストレート構造の太陽電池の裏面電極や、太陽電池以外の電子デバイスの電極にも用いることができる。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明の効果について、実施例及び比較例を用いて説明する。なお、以下の実施例及び比較例において、基板は、Ｎａを含まない無アルカリガラス基板を用いた。また、「Ｎａを含有するＡｌ薄膜」を「ＡｌＮａ薄膜」と記載し、「Ｎａを含有するＭｏ薄膜」を「ＭｏＮａ薄膜」と記載した。
【００８８】
（実施例１）
Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、基板とスパッタリングターゲットとが平行に配置された状態でマグネトロンスパッタリング法により、基板上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。Ａｌ薄膜の成膜時の基板温度は１００℃、スパッタリングターゲットと基板との間隔は１０ｃｍ、スパッタ装置に供給するアルゴンガス流量は５０ｓｃｃｍ、スパッタ装置内の圧力は３ｍＴｏｒｒ、成膜速度１１ｎｍ／ｍｉｎとした。スパッタリングターゲットの電力投入にはＲＦ電源を用い、３００Ｗの電力を投入した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、基板とスパッタリングターゲットとが平行に配置された状態でマグネトロンスパッタリング法により、Ａｌ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。ＭｏＮａ薄膜の成膜時の基板温度は室温、スパッタリングターゲットと基板との間隔は１０ｃｍ、スパッタ装置に供給するアルゴンガス流量は５０ｓｃｃｍ、スパッタ装置内の圧力は３ｍＴｏｒｒ、成膜速度７．０ｎｍ／ｍｉｎとした。スパッタリングターゲットの電力投入にはＲＦ電源を用い、３００Ｗの電力を投入した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、ＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＭｏＮａ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜して、Ａｌ薄膜とＭｏＮａ薄膜とＭｏ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．５０５Ω／□であった。また、裏面電極の表面にテープを貼り付け、はがしたテープ上に金属薄膜が付着するか否かを確認して裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、裏面電極の表面に、多元蒸着法で、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２で構成される光電変換層を１．８μｍ成膜した。
次に、光電変換層上に、溶液成長法でＣｄＳ膜を３０〜５０ｎｍ成膜してバッファー層を形成した。
そして、バッファー層上に、ガリウムをドープしたＺｎＯ層をスパッタ法により３００ｎｍ成膜して、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００８９】
（実施例２）
ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＭｏＮａ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜し、ＡｌＮａ薄膜とＭｏＮａ薄膜とＭｏ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．５２３Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９０】
（実施例３）
ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＭｏＮａ薄膜上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＭｏ薄膜（第１金属層）を２００ｎｍ成膜して、ＭｏＮａ薄膜とＡｌ薄膜とＭｏ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．４９２Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９１】
（実施例４）
ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＭｏＮａ薄膜上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜して、ＭｏＮａ薄膜とＡｌＮａ薄膜とＭｏ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．５１９Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９２】
（実施例５）
ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜して、ＡｌＮａ薄膜とＡｌ薄膜とＭｏ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．３５４Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９３】
（実施例６）
Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜して、Ａｌ薄膜とＡｌＮａ薄膜とＭｏ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．３５０Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９４】
（実施例７）
Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ｍｏ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜して、Ａｌ薄膜とＭｏ薄膜とＭｏＮａ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．４９９Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９５】
（実施例８）
ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ｍｏ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜して、ＡｌＮａ薄膜とＭｏ薄膜とＭｏＮａ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．５０８Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９６】
（実施例９）
Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ｍｏ薄膜上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜して、Ｍｏ薄膜とＡｌ薄膜とＭｏＮａ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．４９０Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９７】
（実施例１０）
Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＭｏ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ｍｏ薄膜上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜して、Ｍｏ薄膜とＡｌＮａ薄膜とＭｏＮａ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．５０９Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９８】
（実施例１１）
ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜して、ＡｌＮａ薄膜とＡｌ薄膜とＭｏＮａ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．３６０Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【００９９】
（実施例１２）
Ａｌをスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、基板上にＡｌ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＡｌとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、成膜時における基板温度を室温とした以外は、実施例１におけるＡｌ薄膜の成膜条件と同様の条件で、Ａｌ薄膜上にＡｌＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜した。
次に、ＭｏとＮａとを含有する電極材料（Ｎａ含有量５ａｔ％）をスパッタリングターゲットとして用い、実施例１におけるＭｏＮａ薄膜の成膜条件と同様の条件で、ＡｌＮａ薄膜上にＭｏＮａ薄膜を２００ｎｍ成膜して、Ａｌ薄膜とＡｌＮａ薄膜とＭｏＮａ薄膜とが積層した裏面電極を形成した。裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．３５３Ω／□であった。また、実施例１と同様の方法で裏面電極の密着性を評価したところ、裏面電極と基板との密着性は良好であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【０１００】
（比較例）
Ｍｏをスパッタリングターゲットとして用い、基板とスパッタリングターゲットとが平行に配置された状態でマグネトロンスパッタリング法により、基板にＭｏ薄膜を６００ｎｍ成膜し、裏面電極を形成した。Ｍｏ薄膜の成膜時の基板温度は室温、スパッタリングターゲットと基板との間隔は１０ｃｍ、スパッタ装置に供給するアルゴンガス流量は５０ｓｃｃｍ、スパッタ装置内の圧力は３ｍＴｏｒｒ、成膜速度７．７ｎｍ／ｍｉｎとした。スパッタリングターゲットの電力投入にはＲＦ電源を用い、３００Ｗの電力を投入した。
裏面電極のシート抵抗を四端子法で測定したところ０．７０８Ω／□であった。
次に、実施例１と同様の条件で、光電変換層、バッファー層、透明電極を形成し、ＣＩＧＳ系太陽電池を製造した。
【０１０１】
実施例１〜１２及び比較例のＣＩＧＳ系太陽電池に、擬似太陽光（ＡＭ１．５）を照射して、変換効率を調べた。結果を表１にまとめて記す。
【０１０２】
また、実施例１２と比較例のＣＩＧＳ系太陽電池のＩ−Ｖカーブを図２に示し、量子効率の測定結果を図３に示す。
【０１０３】
【表１】
2014103250.tif 000003
【０１０４】
表１に示すように、実施例１〜１２は、Ｍｏ薄膜を裏面電極として用いた比較例に比べて裏面電極のシート抵抗が低く、変換効率が高かった。また、図２，３に示すように、実施例１２は、比較例に比べて波長６００〜１０００ｎｍの光の吸収感度が向上し、変換効率が向上していた。
【０１０５】
また、実施例１と実施例２、実施例３と実施例４、実施例７と実施例８、実施例９と実施例１０とを比較すると、Ｎａを含む金属層の数が多くなるに伴い、変換効率が向上した。
【０１０６】
また、実施例７〜１２は、実施例１〜６よりも変換効率が高かった。この理由は、Ｎａを含む金属層が、光電変換層により近く配置されていたので、Ｎａが光電変換層に拡散しやすく、太陽電池の変換効率が向上したものと考えられる。
【０１０７】
また、実施例１，２，７，８と、実施例３，４，１０，１１とを比較すると、Ａｌ薄膜やＡｌＮａ薄膜を基板に直接形成した場合は、成膜時に基板を１００℃に加熱しなくては、基板との密着性が得られなかったが、Ａｌ薄膜やＡｌＮａ薄膜を、Ｍｏ薄膜やＭｏＮａ薄膜上に形成した場合、室温でも強固な密着性が得られた。
【符号の説明】
【０１０８】
１：基板
２：裏面電極
３：光電変換層
４：バッファー層
５：透明電極
１０：太陽電池
【図１】
2014103250.tif 000004
【図２】
2014103250.tif 000005
【図３】
2014103250.tif 000006