(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上にＩｎ、ＣｕおよびＧａを含むプリカーサを形成する工程と、前記プリカーサをＨ2Ｓｅガス雰囲気中で加熱処理してカルコパイライト化合物からなる光吸収層を形成するセレン化工程を備えた太陽電池の製造方法であって、
前記セレン化工程に引き続いて不活性ガス雰囲気中で２００℃まで冷却した後再加熱し、３５０℃以上５００℃以下且つセレン化工程での最高温度よりも低い温度で光吸収層の焼き戻しを行うことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池の製造方法において、前記セレン化及び焼き戻しは同一の加熱炉内で行い、セレン化後に加熱炉内を脱気した後に不活性ガスを導入することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルコパイライト化合物からなる光吸収層を備えた太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の各種用途に用いられる薄膜系太陽電池はＳｉ薄膜系と化合物薄膜系に分類され、化合物薄膜系には、II−ＶＩ 族化合物及びＩ−III−ＶＩ族系化合物があり、Ｉ−III−ＶＩ族系化合物はカルコパイライト系或いは使用されている物質からＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ）と称されている。
【０００３】
カルコパイライト化合物からなる光吸収層を形成するには、基板上に形成した下部電極上に、Ｉｎ層とＣｕ−Ｇａ層をスパッタリングなどで積層してプリカーサとし、このプリカーサをＨ２Ｓｅガス雰囲気中でアニール処理（セレン化）することで、Ｃｕ（Ｉｎ＋Ｇａ）Ｓｅ２の結晶からなるカルコパイライト化合物単層の光吸収層を得るようにしている。
【０００４】
上述したセレン化によってカルコパイライト化合物からなる光吸収層を形成する場合、構成成分特にＧａ及びＳｅが不均一になりやすい。
【０００５】
上記課題を解決するため本発明に係る太陽電池の製造方法は、基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上にＩｎ、ＣｕおよびＧａを含むプリカーサを形成する工程と、前記プリカーサをＨ2Ｓｅガス雰囲気中で加熱処理してカルコパイライト化合物からなる光吸収層を形成するセレン化工程を備えた太陽電池の製造方法であって、前記セレン化工程に引き続いて不活性ガス雰囲気中で２００℃まで冷却した後再加熱し、３５０℃以上５００℃以下且つセレン化工程での最高温度よりも低い温度で光吸収層の焼き戻しを行う構成である。                                                                                 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５/０９８９６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される方法によれば、カルコパイライト化合物の構成成分が均一に分布した光吸収層が得られる。しかしながら、セレン化工程では比較的高温に維持することで、結晶化（構造の再配置）がなされるため、光吸収層内に内部応力（結晶の歪み）が残存し、これが電池特性の向上阻害の要因となっている。
【０００８】
本発明は、セレン化工程において光吸収層内に残存する内部応力（結晶の歪み）を除去して太陽電池特性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明に係る太陽電池の製造方法は、基板上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上にＩｎ、ＣｕおよびＧａを含むプリカーサを形成する工程と、前記プリカーサをＨ２Ｓｅガス雰囲気中で加熱処理してカルコパイライト化合物からなる光吸収層を形成するセレン化工程を備えた太陽電池の製造方法であって、前記セレン化工程に引き続いて不活性ガス雰囲気中で３５０℃以上且つ前記セレン化の最高温度よりも低い温度、例えば５００℃以下で光吸収層の焼き戻しを行う構成である
【００１０】
前記セレン化及び焼き戻しは同一の加熱炉内で行い、セレン化後に加熱炉内を脱気した後に不活性ガスを導入し、冷却後再加熱して焼き戻す。不活性ガスで雰囲気を置換することで、セレン化後のプリカーサ表面などでの不要な反応を防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セレン化工程に引き続いて光吸収層の焼き戻しを行うため、セレン化での高温処理で発生した光吸収層の内部応力による結晶の歪みを除去し、短絡電流（Ｉｓc）やフィルファクタ（ＦＦ）などの電池特性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る太陽電池の製造方法の実施に用いる装置の概略図
【図２】本発明のセレン化温度プロファイルを示すグラフ
【図３】Ｘ線回折によるＣｕＩｎＳｅピークシフトを示すグラフ
【図４】従来のセレン化温度プロファイルを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、係る太陽電池の製造方法の実施に用いる装置は、プリカーサを形成するインライン式スパッタ装置１０とプリカーサをセレン化する熱処理装置２０とからなる。
【００１４】
インライン式スパッタ装置１０は複数枚の基板１１を収納できる仕入室１２と、この仕入室１２に仕切弁１３を介して連続する第１のスパッタ成膜室１４と、この第１のスパッタ成膜室１４に仕切弁１５を介して連続する第２のスパッタ成膜室１６と、この第２のスパッタ成膜室１６に仕切弁１７を介して連続する取出室１８から構成され、第１のスパッタ成膜室１４にはＩｎターゲット１４ａが取り付けられ、第２のスパッタ成膜室１６にはＣｕ−Ｇａ合金ターゲットが取り付けられている。
【００１５】
また熱処理装置２０の外側にはヒータ２１が配置され、熱処理装置２０の内部にはプリカーサが形成された基板１１をセットする石英ボート２２が配置され、更に熱処理装置２０内には外側からガス導入管２３が挿入されている。
【００１６】
以上において、仕入室１２内にセットされている基板表面にはＭｏからなる下部電極が形成され、この基板１１は第１のスパッタ成膜室１４に送り込まれ、下部電極の表面にスパッタリングによってＩｎ層が形成され、更にこの基板１１は第２のスパッタ成膜室１６に送り込まれ、前記Ｉｎ層の上にスパッタリングによってＣｕ−Ｇａ層が形成さる。
【００１７】
前記Ｉｎ層とＣｕ−Ｇａ層が積層されてプリカーサが形成される。このプリカーサが形成された基板１１は取出室１８に送り込まれて次のセレン化のために待機する。
【００１８】
本実施例にあっては図２に示すように、セレン化を第１のセレン化、第２のセレン化及び第３のセレン化に分けている。第１のセレン化は熱処理装置２０内を減圧状態（５０〜９５ｋＰａ）とし熱処理装置２０内の温度を２５０℃以下に維持し、この間（１０分間）に熱処理装置２０内にＨ２Ｓｅガスを導入する。
【００１９】
この後、第２のセレン化では熱処理装置２０内の温度を２５０〜４５０℃まで昇温する。この間の熱処理装置２０内の圧力は減圧状態（５０〜９５ｋＰａ）を維持し、処理時間は１０〜１２０分とする。
【００２０】
第２のセレン化に引き続いて第３のセレン化では熱処理装置２０内の温度を４５０〜６５０℃まで昇温する。第３のセレン化の時間は１０〜１２０分とする。
【００２１】
第３のセレン化によって、Ｉｎ、Ｃｕ及びＧａの各線分を拡散させつつＳｅ成分を取り込み、カルコパイライト化合物（Ｃｕ（Ｉｎ−Ｇａ）Ｓｅ２）が得られる。
【００２２】
上記第３のセレン化に引き続き、熱処理装置２０内を減圧し窒素ガス（Ｎ２）を導入してＨ２Ｓｅガスと置換する。そして、炉内温度が２００℃になった時点で焼き戻しのために再加熱する。この再加熱の到達温度は３５０℃以上とする。好ましくは５００℃以下である。
【００２３】
この後、徐々に冷却することで、カルコパイライト化合物からなる光吸収層として内部応力による結晶の歪みが除去されたものが得られる。
【００２４】
上記の光吸収層の上に化学浴堆積法（ＣＢＤ）やスパッタリングにより、ｎ型半導体として機能するＩｎＳなどからなるバッファ層を形成し、更にバッファ層の上に透明な上部電極を形成し、スクライブ工程によって直列接続された複数のセルに分割することで太陽電池が完成する。
【００２５】
図３はＸ線回折によるＣｕＩｎＳｅ２ピークシフトを示すグラフであり、このグラフから焼き戻し後のＣＩＧＳ中のＣｕＩｎＳｅ２ピークが本来のＣｕＩｎＳｅ２ピーク位置近づいていることが分かる。このことから焼き戻しにより結晶内の応力が緩和されていると考えられる。
【００２６】
また以下の表は、焼き戻しによる短絡電流（Ｉｓｃ）の向上を示す表であり、焼き戻し温度を約４５０℃とすると、最もＩｓｃが向上することが分かる。
【００２７】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明にかかる太陽電池の製造方法は、例えば自動車の車体の一部に組み込むＣＩＧＳ太陽電池の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…インライン式スパッタリング基板、１１…基板、１２…仕入室、１３、１５、１７…仕切弁、１４…第１のスパッタ成膜室、１４ａ…Ｉｎターゲット、１６…第２のスパッタ成膜室、１６ａ…Ｃｕ−Ｇａ合金ターゲット、１８…取出室、２０…熱処理装置、２１…ヒータ、２２…石英ボート、２３…ガス導入管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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