(57)【要約】  吸収体層をアニールするための方法であって、吸収体層の表面を、ゲルとして提供されるアニーリング材料と接触させることを含む、方法が開示される。アニーリング材料は、塩化カドミウムおよび増粘剤を含む。アニーリング材料のゲルの粘度は、５ミリパスカル秒以上である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収体層をアニールする方法であって、
吸収体層の表面を、ゲルとして提供されるアニーリング材料と接触させること、ここで
吸収体層がカドミウムおよびテルルを含み、
アニーリング材料が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である、
ならびに、
吸収体層を、吸収体層の表面と接するアニーリング材料を用いてアニールすること
を含む、方法。
【請求項２】
材料センサーを用いて、アニーリング材料のゲルを測定すること、
材料センサーに通信接続された１つまたは複数のプロセッサーに信号を伝達すること、ここで信号がアニーリング材料のゲルの粘度を示す、ならびに
１つまたは複数のプロセッサーを用いて、アニーリング材料のゲルの密度を自動的に決定すること、ここでアニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である場合、吸収体層の表面が接触する、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
材料センサーが音さ発振器を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
吸収体層の表面を、アニーリング材料のゲルでロール塗布することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
吸収体層の表面が、適用ローラーと直接接触する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
吸収体層からのアニーリング材料のゲルのオーバーフローを捕捉すること、ならびに
捕捉されたアニーリング材料のゲルを適用ローラーへ再循環すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
吸収体層をアニールすることの前に、アニーリング材料のゲルを加熱することによって、アニーリング材料のゲルをアニーリング材料の膜へ変換することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ゲルが、３０℃以上〜６０℃以下の温度に加熱される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アニーリング材料の膜の適用量が、０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
混合温度でアニーリング材料の溶液を混合することと、
吸収体層の表面がアニーリング材料のゲルと接触する前に、アニーリング材料の溶液をアニーリング材料のゲルへ変換すること、ここで
アニーリング材料のゲルが適用温度にあり、かつ
適用温度が混合温度未満である、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
吸収体層をアニールしながら、吸収体層を還元環境に曝露することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
吸収体層が３５０℃〜６５０℃の間の温度で、５分〜６０分の間アニールされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
増粘剤がメチルセルロースである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
増粘剤がヒドロキシプロピルメチルセルロースである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
増粘剤がプロピレングリコールを含み、アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対プロピレングリコールの比率が、重量で０．１：１以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
塩化カドミウムおよび増粘剤を含むアニーリング材料のゲルであって、アニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である、ゲル。
【請求項１９】
部分的に形成された光起電力素子であって、
カドミウムおよびテルルを含む吸収体層、ならびに
吸収体層の表面に直接接するアニーリング材料の膜、ここで
アニーリング材料の膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上であり、
アニーリング材料の膜が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で０．１：１以上である、
を含む、光起電力素子。
【請求項２０】
材料センサーが音さ発振器を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項２１】
吸収体層の表面を、アニーリング材料のゲルでロール塗布することを含む、請求項１、２および２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
吸収体層の表面が適用ローラーと直接接触する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
吸収体層からのアニーリング材料のゲルのオーバーフローを捕捉すること、ならびに
捕捉されたアニーリング材料のゲルを適用ローラーへ再循環すること
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
吸収体層をアニールすることの前に、アニーリング材料のゲルを加熱することによって、アニーリング材料のゲルをアニーリング材料の膜へ変換することを含む、請求項１、２および２０から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
ゲルが３０℃以上〜６０℃以下の温度に加熱される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
アニーリング材料の膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上である、請求項１、２、２４および２５のいずれかに記載の方法または請求項１９に記載の部分的に形成された光起電力素子。
【請求項２７】
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、請求項１、２および２４から２６のいずれかに記載の方法または請求項１９または２６に記載の部分的に形成された光起電力素子。
【請求項２８】
アニーリング材料の溶液を混合温度で混合すること、ならびに
吸収体層の表面がアニーリング材料のゲルと接する前に、アニーリング材料の溶液をアニーリング材料のゲルへ変換すること、ここで
アニーリング材料のゲルが適用温度にあり、
適用温度が混合温度未満である、
を含む、請求項１、２および２０から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、請求項１、２および２０から２８のいずれかに記載の方法または請求項１８に記載のゲル。
【請求項３０】
吸収体層をアニールしながら、吸収体層を還元環境に曝露することを含む、請求項１、２および２０から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
吸収体層が３５０℃〜６５０℃の間の温度で、５分〜６０分の間アニールされる、請求項１、２および２０から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
増粘剤がメチルセルロースである、請求項１、２および２４から３１のいずれかに記載の方法、請求項１９、２６および２７のいずれかに記載の部分的に形成された光起電力素子または請求項１８または２９に記載のゲル。
【請求項３３】
増粘剤がヒドロキシプロピルメチルセルロースである、請求項１、２および２４から３１のいずれかに記載の方法、請求項１９、２６および２７のいずれかに記載の部分的に形成された光起電力素子または請求項１８または２９に記載のゲル。
【請求項３４】
増粘剤がプロピレングリコールを含み、アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対プロピレングリコールの比率が、重量で０．１：１以上である、請求項１、２および２４から３１のいずれかに記載の方法または請求項１８または２９に記載のゲル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本明細書は、一般に、アニーリング材料およびアニーリング材料を使用して吸収体層をアニールするための方法、より詳細には、ゲルとして適用されたアニーリング材料を使用して吸収体層をアニールする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]光起電力素子は、光起電力効果を示す半導体材料を使用して光を電気に変換することによって、電力を発生させる。半導体材料をアニールして、ドーパントを活性化し、多結晶半導体材料を再結晶化させ、半導体材料の粒子の大きさを増加させることができる。塩化カドミウム系溶液は、半導体材料、例えば、カドミウムおよびテルルを含む半導体材料などに、適用され得る。しかしながら、溶液の噴霧適用は、霧化に起因して、含有することが困難である場合がある。さらに、溶液は、適用にすら資することがない可能性があり、これは欠陥形成につながるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]したがって、代替的な、アニーリング材料および吸収体層をアニールするための別の方法への需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]本明細書で提供される実施形態は、光起電力素子に第Ｖ族ドーパントをドープする方法に関する。本明細書に記載される実施形態によって提供される、これらおよび追加の特徴は、図とともに以下の詳細な記述を考慮して、より完全に理解されるであろう。
【０００５】
[0005]図で説明される実施形態は、事実上例示的および代表的であり、特許請求の範囲によって規定される主題を制限することを意図していない。例示的実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示される以下の図と併せて読むと理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]本明細書で示され記載される１つまたは複数の実施形態による、光起電力素子を模式的に示す図である。
【図２】[0007]本明細書で示され記載される１つまたは複数の実施形態による、基板を模式的に示す図である。
【図３】[0008]本明細書で示され記載される１つまたは複数の実施形態による、光起電力素子を模式的に示す図である。
【図４】[0009]本明細書で示され記載される１つまたは複数の実施形態による、部分的に形成された光起電力素子を模式的に示す図である。
【図５】本明細書で示され記載される１つまたは複数の実施形態による、部分的に形成された光起電力素子を模式的に示す図である。
【図６】[0010]本明細書で示され記載される１つまたは複数の実施形態による、吸収体層に第Ｖ族ドーパントをドープする、溶液に基づく方法を実施する方法を模式的に示す図である。
【図７】方法２６０は、プロセス２６２およびプロセス２６４を含み得る。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0011]光から電力を発生させる光起電力素子の実施形態が、本明細書に記載される。光起電力素子は、一般に半導体材料から形成された吸収体層を含む。吸収体層は、吸収体層に、例えば、ヒ素またはリンのような第Ｖ族ドーパントをドープするように構成された、１つまたは複数の処理工程に供され得る。吸収体層に第Ｖ族ドーパントをドープする方法の様々な実施形態を、本明細書により詳細に記載する。
【０００８】
[0012]ここで図１を参照すると、光起電力素子１００の実施形態が模式的に描かれている。光起電力素子１００は、受光し、光を電気的信号に変換するように構成され得る、例えば、光子が光から吸収され、光起電力効果を介して電気的信号に変換され得る。したがって、光起電力素子１００は、例えば、太陽のような光源に曝露されるように構成されたエネルギー面１０２を規定することができる。光起電力素子１０２は、エネルギー面１０２からオフセットされる反対面１０４も規定することができる。「光」という用語は、電磁スペクトルの様々な波長、例えば、限定されるものではないが、電磁スペクトルの紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、および可視部での波長を指すことができることに留意されたい。光起電力素子１００は、エネルギー面１０２と反対面１０４の間に配置された、複数の層を含み得る。本明細書で使用する場合、「層」という用語は、表面上に提供される材料の厚みを指す。各層は、表面のすべてまたはいずれかの部分を覆うことができる。
【０００９】
[0013]光起電力素子１００は、光の光起電力素子１００への透過を促進するように構成された、基板１１０を含み得る。基板１１０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に配置され得る。図１および２をまとめて参照すると、基板１１０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１１２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１１４を有することができる。材料の１つもしくは複数の層は、基板１１０の第１の表面１１２と第２の表面１１４の間に、配置され得る。
【００１０】
[0014]基板１１０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１２２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１２４を有する透明層１２０を含み得る。いくつかの実施形態では、透明層１２０の第２の表面１２４は、基板１１０の第２の表面１１４を形成し得る。透明層１２０は、例えば、ガラスのような、実質的に透明な材料から形成することができる。好適なガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、または低減された鉄含有量を備えるいずれかのガラスが挙げられる。透明層１２０は、いくつかの実施形態では、約２５０ｎｍ〜約９５０ｎｍを含む、いずれの好適な透過率をも有し得る。透明層１２０は、例えば、一実施形態での約５０％超、別の実施形態での約６０％超、なお別の実施形態での約７０％超、さらなる実施形態での約８０％超、またはさらにさらなる実施形態での約８５％超、を含む、いずれかの好適な透過パーセントを有し得る。一実施形態では、透明層１２０は、約９０％の透過パーセントを備えるガラスから形成され得る。任意に、基板１１０は、透明層１２０の第１の表面１２２に適用された被膜１２６を含み得る。被膜１２６は、光と相互作用する、または基板１１０の耐久性を改善するように構成されることができ、例えば、限定されるものではないが、反射防止被膜、防汚被膜、またはこれらの組合せであり得る。
【００１１】
[0015]図１を再度参照すると、光起電力素子１００は、劣化または剥離をもたらすおそれのある、基板１１０からの汚染物質（例えば、ナトリウム）の拡散を軽減するように構成された、バリア層１３０を含むことができる。バリア層１３０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１３２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１３４を有することができる。いくつかの実施形態では、バリア層１３０は、基板１１０に隣接して提供され得る。例えばバリア層１３０の第１の表面１３２は、基板１００の第２の表面１１４上に提供され得る。本明細書で使用する場合、「隣接して」という言いまわしは、層の少なくとも一部の間に介在する材料を伴わないで２つの層が接触して配置されることを意味する。
【００１２】
[0016]一般に、バリア層１３０は、実質的に透明であり、熱的に安定であり、低減されたピンホール数を備え、高いナトリウム遮断性能および良好な接着性を有することができる。あるいはまたはさらに、バリア層１３０は、光に色抑制を加えるように構成され得る。バリア層１３０は、限定されるものではないが、酸化スズ、二酸化ケイ素、アルミニウムドープ酸化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸化アルミニウムを含む、好適な材料の１つもしくは複数の層を含み得る。バリア層１３０は、例えば、一実施形態での約５００Å超、別の実施形態での約７５０Å超、またはさらなる実施形態での約１２００Å未満を含む、第１の表面１３２および第２の表面１３４によって境界をつけられた、任意の好適な厚みを有し得る。
【００１３】
[0017]図１をさらに参照すると、光起電力素子１００は、光起電力素子１００によって発生させた電荷キャリアを輸送するための電気的接触を提供するように構成された、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）層１４０を含むことができる。ＴＣＯ層１４０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１４２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１４４を有し得る。いくつかの実施形態では、ＴＣＯ層１４０は、バリア層１３０に隣接して提供され得る。例えば、ＴＣＯ層１４０の第１の表面１４２は、バリア層１３０の第２の表面１３４上に提供され得る。一般に、ＴＣＯ層１４０は、実質的に透明で広いバンドギャップを有するｎ型半導体材料の１つまたは複数の層から形成され得る。特に、広いバンドギャップは、光の光子のエネルギーと比較してより大きなエネルギー値を有することができ、望ましくない光の吸収を軽減することができる。ＴＣＯ層１４０は、限定されるものではないが、二酸化スズ、ドープ二酸化スズ（例えば、Ｆ−ＳｎＯ２）、酸化インジウムスズ、またはスズ酸カドミウムを含む、好適な材料の１つまたは複数の層を含み得る。
【００１４】
[0018]光起電力素子１００は、ＴＣＯ層１４０と任意の隣接する半導体層の間に絶縁層を提供するように構成された、バッファ層１５０を含み得る。バッファ層１５０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１５２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１５４を有し得る。いくつかの実施形態では、バッファ層１５０は、ＴＣＯ層１４０に隣接して提供され得る。例えば、バッファ層１５０の第１の表面１５２は、ＴＣＯ層１４０の第２の表面１４４上に提供され得る。バッファ層１４０は、限定されるものではないが、真正二酸化スズ、酸化マグネシウム亜鉛（例えばＺｎ１−ｘＭｇｘＯ）、二酸化ケイ素（ＳｎＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛スズ、酸化亜鉛、スズケイ素酸化物、またはこれらの任意の組合せを含む、ＴＣＯ層１４０より高い抵抗率を有する材料を含み得る。いくつかの実施形態では、バッファ層１４０の材料は、隣接する半導体層（例えば、吸収体）のバンドギャップと実質的に一致するように構成され得る。バッファ層１５０は、第１の表面１５２と第２の表面１５４の間に、例えば、一実施形態での約１００Å超、別の実施形態での約１００Å〜約８００Åの間、またはさらなる実施形態での約１５０Å〜約６００Åの間を含む、任意の好適な厚みを有し得る。
【００１５】
[0019]図１を再度参照すると、光起電力素子１００は、別の層と協働し、光起電力素子１００内のｐｎ接合を形成するように構成された、吸収体層１６０を含み得る。したがって、吸収された光の光子は電子正孔対を解放し、キャリア流を発生させることができ、電力を生み出すことができる。吸収体層１６０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１６２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１６４を有することができる。吸収体層１６０の厚みは、第１の表面１６２と第２の表面１６４の間で規定され得る。吸収体層１６０の厚みは、約０．５μｍ〜約１０μｍの間、例えば、一実施形態では約１μｍ〜約７μｍの間など、または別の実施形態では約２μｍ〜約５μｍの間であり得る。
【００１６】
[0020]本明細書に記載される実施形態によれば、吸収体層１６０は、過剰の正の電荷キャリア、すなわち、正孔またはアクセプタを有する、ｐ型半導体材料から形成され得る。吸収体層１６０は、任意の好適なｐ型半導体材料、例えば、第ＩＩ〜ＶＩ族半導体を含み得る。具体例としては、限定されるものではないが、カドミウム、テルル、セレン、またはこれらの任意の組合せを含む、半導体材料が挙げられる。好適な例としては、限定されるものではないが、テルル化カドミウム、カドミウム、セレン、およびテルルの三元化合物（例えば、ＣｄＳｅｘＴｅ１−ｘ）、またはカドミウム、セレン、およびテルルを含む四元化合物が挙げられる。吸収体層１６０がセレンおよびカドミウムを含む実施形態では、セレンの原子パーセントは約０原子パーセントより大きく、約２０原子パーセント未満であり得る。吸収体層１６０がテルルおよびカドミウムを含む実施形態では、テルルの原子パーセントは約３０原子パーセントより大きく、約５０原子パーセント未満であり得る。本明細書に記載される原子パーセントは、吸収体層１６０の全体の代表であり、吸収体層１６０内の特定の位置での材料の原子パーセントは、吸収体層１６０の全体的な組成と比較して、厚みとともに変動し得ることに留意されたい。テルル、セレン、または両方の濃度は、吸収体層１６０の厚みを通して変動し得ることに留意されたい。例えば、吸収体層１６０がカドミウム、セレン、およびテルルの三元化合物（ＣｄＳｅｘＴｅ１−ｘ）を含む場合、ｘは、吸収体層１６０の第１の表面１６２からの距離とともに、吸収体層１６０内で変動し得る。いくつかの実施形態では、ｘの値は、吸収体層１６０の第１の表面１６２からの距離とともに、吸収体層１６０内で減少し得る。
【００１７】
[0021]本明細書で提供される実施形態によれば、吸収体層１６０の内のドーパントは、所望の電荷キャリア濃度に活性化され得る。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０は、第Ｖ族ドーパント、例えば、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ウンウンペンチウム（Ｕｕｐ）、またはこれらの組合せなどでドープされ得る。吸収体層１６０内のドーパントの全適用量は、制御することができる。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０の中央領域１６６での第Ｖ族ドーパントの原子濃度は、約１×１０１６ｃｍ−３より大きく、例えば、一実施形態では約１×１０１７ｃｍ−３〜約５×１０２０ｃｍ−３の間、別の実施形態では約３×１０１７ｃｍ−３〜約１×１０１９ｃｍ−３の間、またはさらなる実施形態では約５×１０１７ｃｍ−３〜約５×１０１８ｃｍ−３の間などであり得る。中央領域１６６は、吸収体層１６０の５０％中間であり、吸収体層１６０の第１の表面１６２および第２の表面１６４のそれぞれから、吸収体層１６０の厚みの２５％だけオフセットされている。あるいはまたはさらに、第Ｖ族ドーパントの濃度プロファイルは、吸収体層１６０の厚みを通して変動し得る。特に、第Ｖ族ドーパントの量は、吸収体層１６０の第２の表面１６４からの距離とともに変動し得る。
【００１８】
[0022]図１をさらに参照すると、ｐｎ接合は、吸収体層１６０を、過剰の負電荷キャリア、すなわち、電子またはドナーを有する光起電力素子１００の一部に十分接近して提供することによって、形成され得る。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０は、ｎ型半導体材料に隣接して提供され得る。あるいは、１つまたは複数の介在層が、吸収体層１６０とｎ型半導体材料の間に提供され得る。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０はバッファ層１５０に隣接して提供され得る。例えば、吸収体層１６０の第１の表面１６２は、バッファ層１５０の第２の表面１５４上に提供され得る。
【００１９】
[0023]ここで図３を参照すると、いくつかの実施形態では、光起電力素子２００は、ｎ型半導体材料を含む窓層１７０を含むことができる。窓層１７０は別にして、光起電力素子２００は、光起電力素子１００（図１）と実質的に類似した層構造を有し得る。吸収体層１６０は、窓層１７０に隣接して形成され得る。窓層１７０は、光起電力素子２００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１７２、および光起電力素子２００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１７４を有することができる。いくつかの実施形態では、窓層１７０は、吸収体層１６０とＴＣＯ層１４０の間に配置され得る。一実施形態では、窓層１７０は、吸収体層１６０とバッファ層１５０の間に配置され得る。窓層１７０は、例えば、硫化カドミウム、硫化亜鉛、カドミウム亜鉛硫化物、酸化マグネシウム亜鉛、またはこれらの任意の組合せを含む、任意の好適な材料を含み得る。
【００２０】
[0024]図１を再度参照すると、光起電力素子１００は、ドーパントの望ましくない変更を軽減し、吸収体層１６０に電気的接触を提供するように構成された、バックコンタクト層１８０を含むことができる。バックコンタクト層１８０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１８２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１８４を有し得る。バックコンタクト層１８０の厚みは、第１の表面１８２と第２の表面１８４の間に規定され得る。バックコンタクト層１８０の厚みは、約５ｎｍ〜約２００ｎｍの間、例えば、一実施形態では約１０ｎｍ〜約５０ｎｍの間などであり得る。
【００２１】
[0025]いくつかの実施形態では、バックコンタクト層１８０は、吸収体層１６０に隣接して提供され得る。例えば、バックコンタクト層１８０の第１の表面１８２は、吸収体層１６０の第２の表面１６４上に提供され得る。いくつかの実施形態では、バックコンタクト層１８０は、第Ｉ、ＩＩ、ＶＩ族からの材料の二元または三元組合せ、例えば、亜鉛、銅、カドミウムおよびテルルを様々な組成で含有する、１つまたは複数の層などを含むことができる。さらなる例示的な材料としては、限定されるものではないが、ドーパント（例えば、テルル化銅）でドープされたテルル化亜鉛、またはテルル化銅で合金化されたテルル化亜鉛が挙げられる。
【００２２】
[0026]光起電力素子１００は、吸収体層１６０との電気的接触を提供するように構成された導電性層１９０を含むことができる。導電性層１９０は、光起電力素子１００のエネルギー面１０２に実質的に向かい合う第１の表面１９２、および光起電力素子１００の反対面１０４に実質的に向かい合う第２の表面１９４を有することができる。いくつかの実施形態では、導電性層１９０は、バックコンタクト層１８０に隣接して提供され得る。例えば、導電性層１９０の第１の表面１９２は、バックコンタクト層１８０の第２の表面１８４上に提供され得る。導電性層１９０は、いずれかの好適な導電性材料、例えば、窒素含有金属、銀、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、パラジウム、クロム、モリブデン、金、またはこれに類するものの１つまたは複数の層などを含むことができる。窒素含有金属層の好適な例としては、窒化アルミニウム、窒化ニッケル、窒化チタン、窒化タングステン、窒化セレン、窒化タンタル、または窒化バナジウムを挙げることができる。
【００２３】
[0027]光起電力素子１００は、基板１１０と協働して光起電力素子１００のハウジングを形成するように構成された、バック支持体１９６を含み得る。バック支持体１９６は、光起電力素子１００の反対面１０２に配置することができる。例えば、バック支持体１９６は、導電性層１９０に隣接して形成され得る。バック支持体１９６は、例えば、ガラス（例えば、ソーダ石灰ガラス）を含む、いずれかの好適な材料を含み得る。
【００２４】
[0028]図１および３をまとめて参照すると、光起電力素子１００、２００の製造は、一般に、限定されるものではないが、スパッタリング、噴霧、蒸発、分子線蒸着（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｍ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、熱分解、近接昇華（ｃｌｏｓｅｄ  ｓｐａｃｅ  ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ）（ＣＳＳ）、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電気化学堆積（ＥＣＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、または蒸気輸送堆積（ＶＴＤ）を含む、１つまたは複数のプロセスを通して、機能的な層または層前駆体を、層の「積層体」に順次配置するステップを含む。いったん、層が形成されると、次の処理プロセスを通して、層の物理的特性を変更することが望ましい可能性がある。
【００２５】
[0029]図４および５をまとめて参照すると、アニーリング材料２１０の層は、部分的に形成された素子の吸収体層１６０の第１の表面１６２または第２の表面１６４へ適用され得る。例えば、部分的に形成された光起電力素子２１２は、層積層体２１４に隣接する吸収体層１６０を含み得る。層積層体２１４は、吸収体層１６０とエネルギー面１０２の間に配置された、光起電力素子１００、２００（図１および３）の層の１つまたは複数を含み得る。あるいは、部分的に形成された光起電力素子２１６は、層積層体２１８に隣接する吸収体層１６０を含み得る。層積層体２１８は、光起電力素子１００、２００（図１および３）の層の１つまたは複数を、吸収体層１６０と反対面１０４の間に含み得る。
【００２６】
[0030]本明細書で提供される実施形態によれば、アニーリング材料２１０は、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）および増粘剤を含むゲルとして提供され得る。増粘剤は、ゲルの粘度を制御するように構成され得る。例えば、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）および増粘剤を使用して形成されたゲルは、約５ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）以上、例えば、一実施形態での約５ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）以上〜約２５０ミリパスカル秒以下（ｍＰａ・ｓ）、または別の実施形態において、約１０ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）以上〜約２５ミリパスカル秒以下（ｍＰａ・ｓ）などの粘度を有することがある。好適な増粘剤としては、限定されるものではないが、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、コーンスターチ、タピオカスターチ、グアーガム、プロピレングリコール、または同等のアルカリ含有量を備えるいずれかの他の材料が挙げられる。
【００２７】
[0031]本明細書で提供される実施形態によれば、アニーリング材料２１０内での塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）対増粘剤の比率は、ゲル形態の重量ベースで、１：１以上、例えば、一実施形態での約１：１以上〜約１６０：１以下、別の実施形態での約１０：１以上〜約３０：１以下などであり得る。他の実施形態、例えば、限定されるものではないが、プロピレングリコールを含む増粘剤では、アニーリング材料２１０内での塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）対増粘剤の比率は、ゲル形態の重量ベースで、約０．１：１以上、例えば、一実施形態での約０．１：１以上〜約２．５：１以下などであり得る。
【００２８】
[0032]ここで図６を参照すると、アニーリング材料２１０を、部分的に形成された光起電力素子２１２に適用するためのシステム２２０が、模式的に描かれている。システム２２０は、部分的に形成された光起電力素子２１２上に、ゲルの実質的に均一な被膜を適用するように構成された、ロール塗布装置２２２を含んでもよい。本例は、部分的に形成された光起電力素子２１２に関して提供されているが、システム２２０は、部分的に形成された光起電力素子２１６にゲルを適用するために使用できることに留意されたい。ロール塗布装置２２２は、部分的に形成された光起電力素子２１２が運搬の方向２２６に沿って動かされるときに、アニーリング材料２１０を部分的に形成された光起電力素子２１２に移すための適用ローラー２２４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ロール塗布装置２２２は、ドクターローラー２２８および逆圧ローラー２３０をさらに含んでもよい。アニーリング材料２１０を保持するための溜め（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）は、ドクターローラー２２８および適用ローラー２２４によって境界づけられてもよい。溜め２２９には、保持タンク２３２を介してアニーリング材料が供給され得る。例えば、保持タンク２３２は、１つまたは複数のポンプ２３４と協働して、アニーリング材料２１０を、流路を介して溜め２２９へ動かすことができる。
【００２９】
[0033]適用ローラー２２４に対するドクターローラー２２８の圧力、間隔、または両方は、適用ローラー２２４に移されるアニーリング材料２１０の量を制御することができる。ドクターローラー２２８および適用ローラー２２４の表面は、平滑または粗剛、および軟質または硬質であり得る。ドクターローラー２２８および適用ローラー２２４の表面は、同一である必要はない。例えば、ドクターローラー２２８は柔軟かつ粗剛であり得、一方、適用ローラー２２４は硬質かつ平滑であり得る。或いは、適用ローラー２２４は柔軟かつ粗剛であり得、一方、ドクターローラー２２８は硬質かつ平滑であり得る。逆圧ローラー２３０は、部分的に形成された光起電力素子２１２を（例えば、エネルギー側１０２（図１）から）支持し、部分的に形成された光起電力素子２１２を、運搬の方向２２６に沿って動かすように構成されてもよい。
【００３０】
[0034]本明細書で提供される実施形態によれば、ロール塗布装置２２２は、部分的に形成された光起電力素子２１２からのアニーリング材料２１０のオーバーフローを、再循環させるように構成されてもよい。特に、ロール塗布装置２２２は、部分的に形成された光起電力素子２１２に近接して位置するコレクター２３６を含み得る。いくつかの実施形態では、コレクター２３６は、適用ローラー２２４の下に位置し、部分的に形成された光起電力素子２１２と呼応した大きさに合わされて、部分的に形成された光起電力素子２１２の端部から、アニーリング材料２１０のオーバーフローを受け取ることができる。コレクター２３６によって捕らえられたアニーリング材料２１０のオーバーフローは、再循環され得る。例えば、１つまたは複数のポンプ２３４は、流路を介して、アニーリング材料２１０を貯蔵タンク２３２に動かすことができる。
【００３１】
[0035]図６をさらに参照すると、システム２２０は、アニーリング材料２１０の密度を検出するための材料センサー２４０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、材料センサー２４０は、アニーリング材料２１０に直接接触し得る。例えば、材料センサー２４０は、適用ローラー２２４に近接して、例えば、溜め２２９に、またはアニーリング材料２１０の流路に沿って配置することができる。或いはまたはさらに、材料センサー２４０は、ロール塗布装置２２２のいずれかの地点、例えば、限定されるものではないが、流路、コレクター２３６、貯蔵タンク２３２、またはこれらのいずれかの組合せで配置され得る。材料センサー２４０は、アニーリング材料２１０の物理量を測定し、かつ検出された量を、アニーリング材料２１０の粘度または密度を表す信号に転換する、いずれかのデバイスを含んでもよい。「信号」という用語は、媒体を通して移動することができる（例えば、電気的、光学的、磁性的、または電磁的）波形、例えば、ＤＣ、ＡＣ、正弦波、三角波、方形波等を意味し得ることに留意されたい。材料センサー２４０の好適な例としては、粘度計、音さ発振器、共振器、またはこれに類するものが挙げられる。
【００３２】
[0036]本明細書で提供される実施形態によれば、システム２２０は、部分的に形成された光起電力素子２１２に適用されたアニーリング材料２１０の厚さを検出するための計測センサー（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｓｅｎｓｏｒ）２４１を含んでもよい。いくつかの実施形態では、計測センサー２４１は、アニーリング材料の寸法を変えることなく、アニーリング材料２１０の寸法を測定するように構成されることがある。例えば、計測センサー２４１は、ロール塗布装置２２２に近接して配置されることがあり、ロール塗布装置２２２による適用の際に、アニーリング材料２１０の非接触測定をするように構成される。計測センサー２４１は、アニーリング材料２１０の物理量を測定し、かつ検出された量を、アニーリング材料２１０の寸法を示す信号に転換する、いずれかのデバイスを含んでもよい。したがって、計測センサーは、光度測定、放射測定、またはこれに類するもののために構成された供給源および検出器を含み得る。
【００３３】
[0037]システム２２０は、部分的に形成された光起電力素子２１２を、運搬の方向２２６に沿って動かすように構成された、運搬システム２４２を含んでもよい。一般に、運搬システム２４２は、支持要素、例えば、ローラー、ベルトまたはこれに類するものなどを含み得る。さらに、運搬システム２４２は、支持要素の動作を制御するように構成された、１つまたは複数の作動装置を含んでもよい。支持要素は、１つまたは複数の作動装置からの力を、部分的に形成された光起電力素子２１２に伝達するように、構成され得る。したがって、支持要素および１つまたは複数の作動装置は、部分的に形成された光起電力素子２１２の望ましい動作を引き起こすように、協働することができる。
【００３４】
[0038]図４、５および６をまとめて参照すると、システム２２０は、アニーリング材料２１０をゲルから膜に変換するように構成された、膜誘導ヒーター２４４を含み得る。膜誘導ヒーター２４４は、ロール塗布装置２２２の後に、運搬の方向２２６に沿って配置され得る。膜誘導ヒーター２４４は、約８５℃以上、例えば、一実施形態では約９０℃以上〜約２００℃以下、または別の実施形態では約１００℃以上〜約１５０℃以下などの温度を有する、区域または環境を提供することによって、アニーリング材料２１０を加熱するように構成された、比較的低温のヒーターであり得る。したがって、部分的に形成された光起電力素子２１２、２１６は、２５℃を超える温度、例えば、一実施形態での約３０℃以上〜約６０℃以下などに加熱され得る。膜誘導ヒーター２４４としては、いずれかの加熱手段、例えば、限定されるものではないが、放射赤外線、電気、燃料を燃焼させた対流、強制空気（ｆｏｒｃｅｄ  ａｉｒ）、またはこれらの組合せを挙げることができる。
【００３５】
[0039]いくつかの実施形態では、システム２２０は、圧力および温度が制御された環境を提供し、アニーリング材料２１０を使用する吸収体層１６０のアニーリングを促進するように構成された、処理チャンバー２４６を含んでもよい。一般に、処理チャンバー２４６は、膜誘導ヒーター２４４およびロール塗布装置２２２の後に、運搬の方向２２６に沿って配置され得る。いくつかの実施形態では、膜誘導ヒーター２４４は省略され得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、処理チャンバー２４６は、低真空圧力（約２５トル〜約７６０トルの間）、例えば、一実施形態での約２００トル〜約８００トルなどの範囲を有する、制御された圧力環境を維持するように構成され得る。或いは、処理チャンバー２４６は、周囲圧力より大きい、すなわち、約７６０トルより大きい圧力を維持するように構成され得る。一般に、環境の成分ガスの分圧は、制御され得る。例えば、いくつかの実施形態では、いずれかの不活性ガスおよび還元ガスの分圧は制御され得る。本明細書で使用する場合、還元ガスは、吸収体層１６０のドーパントよりもエネルギー的に酸化により有利になり得る、すなわち、還元ガスの酸化反応が、ドーパントよりも、より多くの負のギブス自由エネルギー変化（ΔＧ）を有し得る。さらに、処理チャンバー２４６は、約３５０℃〜約６５０℃の間のアニーリング温度を維持するように構成され得る。
【００３６】
[0040]本明細書で記載する実施形態によれば、システム２２０は、システム２２０の機能的構成要素のいずれかに通信接続された、１つまたは複数のプロセッサー２５０を含むことができ、これは図６に両矢印線（ｄｏｕｂｌｅ  ａｒｒｏｗｅｄ  ｌｉｎｅ）として概略的に描かれている。例えば、１つまたは複数のプロセッサー２５０は、ロール塗布装置２２２、材料センサー２４０、計測センサー２４１、運搬システム２４２、膜誘導ヒーター２４４、および処理チャンバー２４６のうちの少なくとも１つに、通信接続され得る。本明細書で使用する場合、プロセッサーは、機械可読指示を実行することができる、いずれかのデバイスであり得る。したがって、各１つまたは複数のプロセッサー２５０は、コントローラー、集積回路、マイクロチップ、コンピューター、または他の演算手段であり得る。１つまたは複数のプロセッサー２５０は、ロジックまたはソフトウェアを実行し、システム２２０の機能を制御する機能を実施するように、構成され得る。さらに、１つまたは複数のプロセッサー２５０は、記憶装置２５２に通信接続することができ、これは、ロジックおよび／または、１つまたは複数のプロセッサー２５０によって受理された入力を保存することができる。本明細書で記載する記憶装置２５２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ハードドライブ、または機械可読指示を保存するいずれかの手段であり得る。
【００３７】
[0041]本開示の実施形態は、機械可読指示、または、機械可読指示へコンパイルもしくはアッセンブルされ、かつ機械可読媒体上に保存され得る、いずれかの世代（例えば、１ＧＬ、２ＧＬ、３ＧＬ、４ＧＬもしくは５ＧＬ）のいずれかのプログラミング言語、例えば、プロセッサーによって直接実行され得る機械言語、もしくはアセンブリ言語、オブジェクト指向プログラミング（ＯＯＰ）、スクリプト言語、マイクロコードなどで記載されたアルゴリズムを含む、ロジックを含む。或いは、ロジックまたはアルゴリズムは、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンフィギュレーションまたはアプリケーションスペシフィックインテグレーティドサーキット（ＡＳＩＣ）を介して実装されるロジック、およびそれらの同等物で、記載され得る。したがって、ロジックは、予めプログラムされたハードウェア要素として、またはハードウェアおよびソフトウェアの構成要素の組合せとして、いずれかの従来のコンピュータープログラミング言語で実装され得る。１つまたは複数のプロセッサー２５０によって実行される場合に、システム２２０が、部分的に形成された光起電力素子２１２を自動的に移動させ、ロール塗布装置２２２、運搬システム２４２、膜誘導ヒーター２４４、および処理チャンバー２４６を制御するように作用するように、ロジックは構成され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサー２５０は、材料センサー２４０、計測センサー、または両方から信号を受け取ることができる。したがって、１つまたは複数のプロセッサー２５０は、望ましい適用量を達成するために、ロール塗布装置２２２のパラメーター、例えば、限定されるものではないが、適用ローラー２２４とドクターローラー２２８の間の間隔、適用ローラー２２４とドクターローラー２２８の間の圧力、適用ローラー２２４と部分的に形成された光起電力素子２１２の間の間隔、適用ローラー２２４と部分的に形成された光起電力素子２１２の間の圧力、または部分的に形成された光起電力素子２１２の適用ローラー２２４に対する速度などを、自動的に調節することができる。
【００３８】
[0042]ここで図７を参照すると、ゲルとして提供されるアニーリング材料２１０を用いて、アニールする方法２６０が描かれている。図４、５、６および７をまとめて参照すると、方法２６０は、吸収体層１６０をアニーリング材料２１０と接触させるためのプロセス２６２を含み得る。いくつかの実施形態では、アニーリング材料２１０は、吸収体層１６０の第１の表面１６２または第２の表面１６４に、ゲルとして適用され得る。特に、アニーリング材料２１０は、ロール塗布装置２２２を使用して、吸収体層１６０上にロール塗布され得る。例えば、アニーリング材料２１０は、直接ロールされ得る、すなわち、適用ローラー２２４と吸収体層１６０の間で、１つの連続層において直接接触し得る。上で留意したように、アニーリング材料２１０のゲルの粘度は制御され得る。アニーリング材料２１０を吸収体層１６０上に直接ロールすることは、大気中の不純物に対する吸収体層の第２の表面１６４または第１の表面１６２の感受性を、噴霧適用と比較して低減することができると考えられる。
【００３９】
[0043]いくつかの実施形態では、アニーリング材料２１０は、吸収体層１６０上にゲルとしてロール塗布される前に、ゲルに変換される溶液へ混合され得る。例えば、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）および増粘剤は、水と一緒に混合して溶液を形成することができる。いくつかの実施形態では、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）および増粘剤は、混合物を水に加えて溶液を形成する前に、乾燥した形態で混合することができる。或いは、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）および増粘剤は、混ぜ合わせて溶液を形成する前に、水に加えることもできる。いくつかの実施形態では、アニーリング材料２１０の溶液は、アニーリング材料２１０のゲルの適用温度より高い混合温度で混合することがあり、すなわち、溶液の温度は適用中のゲルの温度より高くなり得る。いくつかの実施形態では、混合温度対適用温度は、少なくとも２：１の比率を有することがある。
【００４０】
[0044]さらに、アニーリング材料２１０の密度は、望ましい範囲内で維持され得る。具体的には、アニーリング材料２１０は、材料センサー２４０を使用して測定され得る。測定は、アニーリング材料が適用に所望される範囲内の密度を有するかどうか、自動的に決定するように使用され得る。密度が許容できる場合、アニーリング材料は吸収体層１６０に適用され得る。密度が望ましい範囲の外であれば、アニーリング材料２１０のロール塗布は中止され得る。いくつかの実施形態では、密度が望ましい範囲内で測定される場合のみ、ゲルは適用される。或いはまたはさらに、アニーリング材料の適用量は、材料センサー２４０および計測センサー２４１によって提供される信号を使用して、自動的に制御される場合もある。理論に束縛されるものではないが、ゲルとしてのアニーリング材料２１０の適用は、液体に基づく適用と比較して、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）の封じ込め（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ）を改善することができると考えられる。さらに、アニーリング材料２１０の密度を望ましい範囲内に維持することによって、アニーリング材料２１０の平均適用量の均一性および移動効率を改善することができる。
【００４１】
[0045]図４、５、６および７をまとめて参照すると、方法２６０は、吸収体層１６０を処理チャンバー２４６でアニールするためのプロセス２６４を含み得る。一般に、アニーリングは、吸収体層１６０の再結晶化を促進するのに十分な時間および十分な温度にわたって、吸収体層１６０（例えば、多結晶半導体材料）を加熱することを含む。例えば、吸収体層１６０は、約３５０℃〜約６５０℃の間の温度で約５分〜約６０分の間、例えば、一実施形態では、約４００℃〜約６００℃の範囲の温度で約１０分〜約５５分の期間、処理され得る。吸収体層１６０の再結晶化に加えて、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）の存在および吸収体層１６０中への塩素の拡散は、吸収体層１６０での粒子成長、すなわち、吸収体層１６０の粒子の大きさの増加をもたらすことができる。
【００４２】
[0046]任意に、吸収体層１６０をアニールする前に、アニーリング材料２１０は、実質的に連続的な膜へ乾燥させることができる。例えば、アニーリング材料２１０を膜誘導ヒーター２４４によって加熱して、ゲルから膜へ変換することができる。いくつかの実施形態では、増粘剤は、アニーリング材料２１０と一緒に結合し、アニーリング材料２１０を吸収体層１６０と結合するように作用し得る。したがって、より粉っぽい塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）層をむしろ生成する可能性のある、増粘剤を使用しない適用と比較して、膜形成は、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）の封じ込めをさらに強化することができる。いくつかの実施形態では、アニーリング材料２１０の膜での塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）対増粘剤の比率は、重量ベースで、０．１：１以上、例えば、一実施形態での約１：１以上〜約１６０：１以下、別の実施形態での約１０：１以上〜約３０：１以下などであり得る。
【００４３】
[0047]そのうえ、アニーリング材料２１０の膜の適用量は、すなわち、材料センサー２４０、計測センサー２４１、または両方によって提供される信号に基づいて、ロール塗布装置２２２の構成要素を調節することによって、制御することができる。アニーリング材料２１０の膜の適用量に対する望ましい範囲は、約０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上、例えば、一実施形態での約０．１６ｍｇ／ｃｍ２以上〜約１．２０ｍｇ／ｃｍ２以下、別の実施形態での約０．１７５ｍｇ／ｃｍ２以上〜約０．５ｍｇ／ｃｍ２以下、またはさらなる実施形態での約０．１７５ｍｇ／ｃｍ２以上〜約０．２５ｍｇ／ｃｍ２以下などがあり得る。
【００４４】
[0048]ここで、本明細書で提供される実施形態が、アニーリングゲル、およびアニーリングゲルを用いて吸収体層をアニールする方法に関することを、理解すべきである。アニーリングゲルは、別法の塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）材料と比較して、全体的なアニーリングプロセスを改善するために使用され得る。例えば、アニーリングゲルは、噴霧溶液と比較して、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）の単位体積当たりで、約２５％多い吸収体の表面積を覆うことができる。さらに、本明細書で記載するアニーリングゲルに基づく方法は、アニーリング材料の実質的により均一な層を、吸収体層の表面上に形成することができる。溶液として噴霧されたアニーリング材料の層の厚さと比較して、ゲルとしてロール塗布されたアニーリング材料の層の厚さの変動係数（ＣＶ）の約３５％の改善を、試験が実証した。そのうえ、本明細書で記載するゲルに基づく方法を使用して、アニーリング材料は、塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）による層の、より大きな被覆面積（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を実証した。特に、噴霧された溶液の表面画像は、１０μｍスケールで表示された、ロール塗布されたゲルの比較試料より、１００μｍスケールで表示された、より少ない塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）被覆面積（塩化カドミウム（ＣｄＣｌ２）に対応する画素のパーセント）を実証した。したがって、より低い分解能画像（１００μｍスケール）は、より高い分解能画像（１０μｍスケール）より、イメージ要素当たりより多くの空隙を捕捉しており、これは、噴霧された溶液に関して、ロール塗布されたゲルと比較して、より多くかつより大きな空隙に対応している。
【００４５】
[0049]本開示の実施形態によれば、吸収体層をアニールする方法は、吸収体層の表面をゲルとして提供されるアニーリング材料と接触させるステップを含み得る。吸収体層は、カドミウムおよびテルルを含み得る。アニーリング材料は、塩化カドミウムおよび増粘剤を含み得る。アニーリング材料のゲルの粘度は、５ミリパスカル秒以上であり得る。方法は、吸収体層を、吸収体層の表面と接するアニーリング材料を用いて、アニールするステップを含んでもよい。
【００４６】
[0050]いくつかの実施形態では、アニーリング材料のゲルは、塩化カドミウムおよび増粘剤をみ得る。アニーリング材料のゲルの粘度は、５ミリパスカル秒以上であり得る。
[0051]本明細書で提供される実施形態によれば、部分的に形成された光起電力素子は、吸収体層およびアニーリング材料の膜を含み得る。吸収体層は、カドミウムおよびテルルを含んでもよい。アニーリング材料の膜は、吸収体層の表面と直接接してもよい。アニーリング材料の膜の適用量は、０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上であり得る。アニーリング材料の膜は、塩化カドミウムおよび増粘剤を含んでもよい。アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率は、重量で、０．１：１以上であり得る。
【００４７】
[0052]「実質的に」および「約」という用語は、いずれの定量的比較、値、測定、または他の表現に起因し得る、不確実性の固有の度合を表すために、本明細書で利用され得ることに留意されたい。これらの用語はまた、課題の主題の基本機能に変化をもたらすことなく、明示された基準から定量的表現が変動し得る度合を表すためにも、本明細書で利用される。
【００４８】
[0053]本明細書で特定の実施形態が説明され、記載されてきたが、権利を主張する主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な他の変化および変更が行なわれ得ることを理解すべきである。そのうえ、権利を主張する主題の様々な態様が本明細書に記載されてきたが、こうした態様は組み合わせて利用される必要はない。したがって、添付された特許請求の範囲が、権利を主張する主題の範囲内にある、こうした変化および変更をすべて包含することを意図している。
【図１】
2021510011.tif 000003
【図２】
2021510011.tif 000004
【図３】
2021510011.tif 000005
【図４】
2021510011.tif 000006
【図５】
2021510011.tif 000007
【図６】
2021510011.tif 000008
【図７】
2021510011.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月10日(2020.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収体層をアニールする方法であって、
吸収体層の表面を、ゲルとして提供されるアニーリング材料と接触させること、ここで
吸収体層がカドミウムおよびテルルを含み、
アニーリング材料が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である、
ならびに、
吸収体層を、吸収体層の表面と接するアニーリング材料を用いてアニールすること
を含む、方法。
【請求項２】
材料センサーを用いて、アニーリング材料のゲルを測定すること、
材料センサーに通信接続された１つまたは複数のプロセッサーに信号を伝達すること、ここで信号がアニーリング材料のゲルの粘度を示す、ならびに
１つまたは複数のプロセッサーを用いて、アニーリング材料のゲルの密度を自動的に決定すること、ここでアニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である場合、吸収体層の表面が接触する、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
材料センサーが音さ発振器を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
吸収体層の表面を、アニーリング材料のゲルでロール塗布することを含む、請求項１、２および３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
吸収体層の表面が適用ローラーと直接接触する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
吸収体層からのアニーリング材料のゲルのオーバーフローを捕捉すること、ならびに
捕捉されたアニーリング材料のゲルを適用ローラーへ再循環すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
吸収体層をアニールすることの前に、アニーリング材料のゲルを加熱することによって、アニーリング材料のゲルをアニーリング材料の膜へ変換することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ゲルが３０℃以上〜６０℃以下の温度に加熱される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アニーリング材料の膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上である、請求項１、２、７〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、請求項１、２および７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
アニーリング材料の溶液を混合温度で混合すること、ならびに
吸収体層の表面がアニーリング材料のゲルと接する前に、アニーリング材料の溶液をアニーリング材料のゲルへ変換すること、ここで
アニーリング材料のゲルが適用温度にあり、
適用温度が混合温度未満である、
を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
吸収体層をアニールしながら、吸収体層を還元環境に曝露することを含む、請求項〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
吸収体層が３５０℃〜６５０℃の間の温度で、５分〜６０分の間アニールされる、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
増粘剤がメチルセルロースである、請求項１、２および７〜１３いずれかに記載の方法。
【請求項１５】
部分的に形成された光起電力素子であって、
カドミウムおよびテルルを含む吸収体層、ならびに
吸収体層の表面に直接接するアニーリング材料の膜、ここで
アニーリング材料の膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上であり、
アニーリング材料の膜が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で０．１：１以上である、
を含む、光起電力素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
[0053]本明細書で特定の実施形態が説明され、記載されてきたが、権利を主張する主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な他の変化および変更が行なわれ得ることを理解すべきである。そのうえ、権利を主張する主題の様々な態様が本明細書に記載されてきたが、こうした態様は組み合わせて利用される必要はない。したがって、添付された特許請求の範囲が、権利を主張する主題の範囲内にある、こうした変化および変更をすべて包含することを意図している。
[発明の態様]
[１]
吸収体層をアニールする方法であって、
吸収体層の表面を、ゲルとして提供されるアニーリング材料と接触させること、ここで
吸収体層がカドミウムおよびテルルを含み、
アニーリング材料が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である、
ならびに、
吸収体層を、吸収体層の表面と接するアニーリング材料を用いてアニールすること
を含む、方法。
[２]
材料センサーを用いて、アニーリング材料のゲルを測定すること、
材料センサーに通信接続された１つまたは複数のプロセッサーに信号を伝達すること、ここで信号がアニーリング材料のゲルの粘度を示す、ならびに
１つまたは複数のプロセッサーを用いて、アニーリング材料のゲルの密度を自動的に決定すること、ここでアニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である場合、吸収体層の表面が接触する、
を含む、１に記載の方法。
[３]
材料センサーが音さ発振器を含む、１に記載の方法。
[４]
吸収体層の表面を、アニーリング材料のゲルでロール塗布することを含む、１に記載の方法。
[５]
吸収体層の表面が、適用ローラーと直接接触する、４に記載の方法。
[６]
吸収体層からのアニーリング材料のゲルのオーバーフローを捕捉すること、ならびに
捕捉されたアニーリング材料のゲルを適用ローラーへ再循環すること
を含む、５に記載の方法。
[７]
吸収体層をアニールすることの前に、アニーリング材料のゲルを加熱することによって、アニーリング材料のゲルをアニーリング材料の膜へ変換することを含む、１に記載の方法。
[８]
ゲルが、３０℃以上〜６０℃以下の温度に加熱される、７に記載の方法。
[９]
アニーリング材料の膜の適用量が、０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上である、７に記載の方法。
[１０]
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、７に記載の方法。
[１１]
混合温度でアニーリング材料の溶液を混合することと、
吸収体層の表面がアニーリング材料のゲルと接触する前に、アニーリング材料の溶液をアニーリング材料のゲルへ変換すること、ここで
アニーリング材料のゲルが適用温度にあり、かつ
適用温度が混合温度未満である、
を含む、１に記載の方法。
[１２]
アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、１に記載の方法。
[１３]
吸収体層をアニールしながら、吸収体層を還元環境に曝露することを含む、１に記載の方法。
[１４]
吸収体層が３５０℃〜６５０℃の間の温度で、５分〜６０分の間アニールされる、１に記載の方法。
[１５]
増粘剤がメチルセルロースである、１に記載の方法。
[１６]
増粘剤がヒドロキシプロピルメチルセルロースである、１に記載の方法。
[１７]
増粘剤がプロピレングリコールを含み、アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対プロピレングリコールの比率が、重量で０．１：１以上である、１に記載の方法。
[１８]
塩化カドミウムおよび増粘剤を含むアニーリング材料のゲルであって、アニーリング材料のゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である、ゲル。
[１９]
部分的に形成された光起電力素子であって、
カドミウムおよびテルルを含む吸収体層、ならびに
吸収体層の表面に直接接するアニーリング材料の膜、ここで
アニーリング材料の膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上であり、
アニーリング材料の膜が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で０．１：１以上である、
を含む、光起電力素子。
[２０]
材料センサーが音さ発振器を含む、１または２に記載の方法。
[２１]
吸収体層の表面を、アニーリング材料のゲルでロール塗布することを含む、１、２および２０のいずれかに記載の方法。
[２２]
吸収体層の表面が適用ローラーと直接接触する、２１に記載の方法。
[２３]
吸収体層からのアニーリング材料のゲルのオーバーフローを捕捉すること、ならびに
捕捉されたアニーリング材料のゲルを適用ローラーへ再循環すること
を含む、２２に記載の方法。
[２４]
吸収体層をアニールすることの前に、アニーリング材料のゲルを加熱することによって、アニーリング材料のゲルをアニーリング材料の膜へ変換することを含む、１、２および２０から２３のいずれかに記載の方法。
[２５]
ゲルが３０℃以上〜６０℃以下の温度に加熱される、２４に記載の方法。
[２６]
アニーリング材料の膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上である、１、２、２４および２５のいずれかに記載の方法または１９に記載の部分的に形成された光起電力素子。
[２７]
アニーリング材料の膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、１、２および２４から２６のいずれかに記載の方法または１９または２６に記載の部分的に形成された光起電力素子。
[２８]
アニーリング材料の溶液を混合温度で混合すること、ならびに
吸収体層の表面がアニーリング材料のゲルと接する前に、アニーリング材料の溶液をアニーリング材料のゲルへ変換すること、ここで
アニーリング材料のゲルが適用温度にあり、
適用温度が混合温度未満である、
を含む、１、２および２０から２７のいずれかに記載の方法。
[２９]
アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、１、２および２０から２８のいずれかに記載の方法または１８に記載のゲル。
[３０]
吸収体層をアニールしながら、吸収体層を還元環境に曝露することを含む、１、２および２０から２９のいずれかに記載の方法。
[３１]
吸収体層が３５０℃〜６５０℃の間の温度で、５分〜６０分の間アニールされる、１、２および２０から３０のいずれかに記載の方法。
[３２]
増粘剤がメチルセルロースである、１、２および２４から３１のいずれかに記載の方法、１９、２６および２７のいずれかに記載の部分的に形成された光起電力素子または１８または２９に記載のゲル。
[３３]
増粘剤がヒドロキシプロピルメチルセルロースである、１、２および２４から３１のいずれかに記載の方法、１９、２６および２７のいずれかに記載の部分的に形成された光起電力素子または１８または２９に記載のゲル。
[３４]
増粘剤がプロピレングリコールを含み、アニーリング材料のゲル中の塩化カドミウム対プロピレングリコールの比率が、重量で０．１：１以上である、１、２および２４から３１のいずれかに記載の方法または１８または２９に記載のゲル。
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月24日(2020.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収体層をアニールする方法であって、
吸収体層の表面を、吸収体層の粒子の大きさを増すためのアニーリングゲルと接触させること、ここで
吸収体層がカドミウムおよびテルルを含み、
アニーリングゲルが塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリングゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である、
ならびに、
吸収体層を、吸収体層の表面と接するアニーリングゲルを用いてアニールすること
を含む、方法。
【請求項２】
材料センサーを用いて、アニーリングゲルを測定すること、
材料センサーに通信接続された１つまたは複数のプロセッサーに信号を伝達すること、ここで信号がアニーリングゲルの粘度を示す、ならびに
１つまたは複数のプロセッサーを用いて、アニーリングゲルの密度を自動的に決定すること、ここでアニーリングゲルの粘度が５ミリパスカル秒以上である場合、吸収体層の表面が接触する、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
材料センサーが音さ発振器を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
吸収体層の表面を、アニーリングゲルでロール塗布することを含む、請求項１、２および３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
吸収体層の表面が適用ローラーと直接接触する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
吸収体層からのアニーリングゲルのオーバーフローを捕捉すること、ならびに
捕捉されたアニーリングゲルを適用ローラーへ再循環すること
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
吸収体層をアニールすることの前に、アニーリングゲルを加熱することによって、アニーリングゲルをアニーリングゲルの膜へ変換することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ゲルが３０℃以上〜６０℃以下の温度に加熱される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アニーリングゲルの膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上である、請求項１、２、７〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
アニーリングゲルの膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で１：１以上である、請求項１、２および７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
塩化カドミウムおよび増粘剤を含む溶液を混合温度で混合すること、ならびに
吸収体層の表面がアニーリングゲルと接する前に、前記溶液をアニーリングゲルへ変換すること、ここで
アニーリングゲルが適用温度にあり、
適用温度が混合温度未満である、
を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
吸収体層をアニールしながら、吸収体層を還元環境に曝露することを含む、請求項〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
吸収体層が３５０℃〜６５０℃の間の温度で、５分〜６０分の間アニールされる、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
増粘剤がメチルセルロースである、請求項１、２および７〜１３いずれかに記載の方法。
【請求項１５】
部分的に形成された光起電力素子であって、
カドミウムおよびテルルを含む吸収体層、ならびに
吸収体層の表面に直接接する、吸収体層の粒子の大きさを増すためのアニーリングゲルの膜、ここで
アニーリングゲルの膜の適用量が０．１５ｍｇ／ｃｍ２以上であり、
アニーリングゲルの膜が塩化カドミウムおよび増粘剤を含み、
アニーリングゲルの膜中の塩化カドミウム対増粘剤の比率が、重量で０．１：１以上である、
を含む、光起電力素子。
【国際調査報告】
2021510011.tif 000010
2021510011.tif 000011
2021510011.tif 000012