(57)【要約】  本発明は、ＣｄＴｅ薄膜太陽電池のバックコンタクト層の製造方法に関する。本発明の主題は、スーパーストレート型薄膜太陽電池のバックコンタクト層のＳｂ２Ｔｅ３層の製造方法である。従来技術によれば、Ｓｂ２Ｔｅ３層が化合物として堆積されている。現在、本発明によれば、Ｓｂ２Ｔｅ３層が、テルル化カドミウム層のテルルリッチ表面層と、当該テルルリッチ表面層に堆積されたアンチモンと、アンチモンとテルルとの表面層での反応とによって生成されることが提案されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｂ２Ｔｅ３層は、テルル化カドミウム層のテルルリッチ表面層と、前記テルルリッチ表面層に堆積されたアンチモンと、アンチモンとテルルとの前記表面層での反応とによって生成されることを特徴とするスーパーストレート型薄膜太陽電池のバックコンタクト層のＳｂ２Ｔｅ３層の製造方法。
【請求項２】
前記テルルリッチ表面層は、ＮＰエッチングステップ又は臭素／メタノールエッチングステップにより生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
エッチングステップで基材を加熱することにより前記テルルリッチ表面層の生成をサポートすることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
アンチモンを、スパッタリング、蒸発、電気化学蒸着又は湿式化学堆積又は化学気相蒸着法によって前記テルルリッチ表面層に塗布することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
アンチモンを前記テルルリッチ表面層に堆積した後、前記基材を加熱することにより前記Ｓｂ２Ｔｅ３層の形成をサポートすることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記基材の加熱は、５０°Ｃ〜３００°Ｃで１分〜３０分行うことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、バックコンタクト層、より具体的にはＣｄＴｅ薄膜太陽電池のバックコンタクト層列を改善的に実施するための方法である。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によれば、スーパーストレート（Ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔ−Ｋｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）型ＣｄＴｅ薄膜太陽電池は、透明なフロントコンタクト層（ＴＣＯ、透明導電性酸化物）を基材（好ましくはガラス）上に塗布して、フロントコンタクト層に硫化カドミウム（ＣｄＳ）層を堆積するとともに、硫化カドミウム層にテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）層を塗布してから、バックコンタクト層又はバックコンタクト層列をＣｄＴｅ層に堆積するように製造される。
【０００３】
ここでの問題は、ＣｄＴｅに金属コンタクト層を塗布するのは容易に達成することではない。というのは、これでは、整流性のショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）コンタクトが発生するからである。しかし、望ましくはオーミックコンタクトが発生することである。層列の役割は、オーミックコンタクトを生成するように各層材料のエネルギーレベルの調整を実現することであり、そのうち、金属層を最表面のバックコンタクト層とするのが好ましい。
【０００４】
製造プロセスにおいて、ＣｄＴｅを塗布した後、ＣｄＣｌ２及び加熱によってＣｄＴｅの活性化を行うのが好ましい。
従来技術の方法としては、続いてテルル化カドミウム層が湿式化学エッチングされるように設置されている。なお、ＣｄＴｅ太陽電池がいわゆるＮＰエッチング液に浸入される。ＮＰエッチング液が、異なった無機酸の水溶液であり、好ましくは（ＨＮＯ３（０．５％〜５％）／Ｈ３ＰＯ４（５０％〜８５％）／Ｈ２Ｏ（１５％〜４５％）（合計１００％）である。室温（１８°Ｃ〜約８０°Ｃ）の温度範囲内で行われる。エッチング時間が５秒乃至６０秒の範囲内であるのが好ましい。ＮＰエッチングの結果としては、厚さ１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内のテルルリッチ層が生成される。
【０００５】
代替的手段として、臭素メタノールをエッチング剤として用いる。そのうち、Ｂｒ２の濃度が０．１％〜５％の範囲であるのが好ましく、０．５％〜１％であるのが特に好ましい。エッチングプロセス（エッチング時間３秒〜３０秒）において、１５°Ｃ〜５０°Ｃの温度を維持するのが好ましく、２０°Ｃ〜３５°Ｃの温度を維持するのが特に好ましく、２１°Ｃ〜３０°Ｃの温度を維持するのが非常に特に好ましい。テルルリッチ層が達した厚さは１ｎｍ〜３０ｎｍの範囲である。
【０００６】
なお、エッチングステップでは、表面の酸化物が清掃され、前記酸化物が、製造プロセ過程において大気と接触した場合に表面に発生したものである。そこで、酸化物をできる限り完全にＴｅ層から除去するために、選択的に、還元性溶液によって追加の処理を行うことが必要であるかもしれない。
【０００７】
次に、従来技術による方法において、常に、Ｓｂ２Ｔｅ３をスパッタリングすることによりＳｂ２Ｔｅ３層を塗布するのが好ましい。次に、バックコンタクト層列のその他の被覆層、典型的にはモリブデン及びニッケルから形成された被覆層を塗布する。対応する方法は、特許文献１で説明されており、そのうち、エッチングステップが省略されてＣｄＣｌ２の表面処理のみが行われる。Ｓｂ２Ｔｅ３層は、ここでスパッタリングにより塗布される。Ｓｂ２Ｔｅ３層を塗布するその他の公知の方法としては、蒸発又は電着と設置される。必要であれば、複数のＳｂ２Ｔｅ３層を設けてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７２１１４６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｓｂ２Ｔｅ３が非常に高価であるから、Ｓｂ２Ｔｅ３層の堆積は、コストが非常に高い。
従って、その他の代替方式でＳｂ２Ｔｅ３層を生成する任務が提案されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、提案された任務は、請求項１による方法によって解決される。好ましい実施形態は、関連従属請求項によって開示される。
本発明によれば、当該任務は、下記のように解決される。即ち、Ｓｂ２Ｔｅ３層が、化合物Ｓｂ２Ｔｅ３によってではなく、そのコンポーネントによって製造される。
【００１１】
研究を通して、ＣｄＣｌ２によってＣｄＴｅを活性化する過程においてその表面に酸化物が生成されることが表明されている。それに続くエッチングステップ及びその他の選択的な処理によって、表面酸化物が除去され、カドミウムがＣｄＴｅ層から析出する。ＣｄＴｅ層におけるテルルに特に富む表面層が残る。
【００１２】
このようなテルルに富む表面層は、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さを有する。今から、Ｓｂ２Ｔｅ３層を製造する。その方式としては、このような表面層にアンチモンを導入することにより、求められるＳｂ２Ｔｅ３層を徐々に生成することができる。
【００１３】
アンチモンの導入は、従来技術による方法に従って行われる。従って、例えば、スパッタリング及び蒸発が特に適切な設置方式である。同様に適切なのは電気化学又は湿式化学堆積である。なお、米国特許第５１２４２７８号による方法が適切だと見なされており、当該方法において、アンチモンの導入が、特殊なＣＶＤ（化学気相蒸着、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、つまり、ＭＯＣＶＤ（金属有機化学気相蒸着、ｍｅｔａｌｌｏ−ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又はＯＭＶＰＥ（有機金属気相成長、ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）によって行われる。ここで、原材料が金属有機アンチモン化合物である。トリメチルアンチモンのＴｅリッチ表面での熱分解も可能である。アンチモンをＴｅリッチ表面層に塗布した時、特に乾式法の場合に、アンチモン層が形成される。ここでは、選択された方法に応じて、温度処理ステップが、それに続いて形成されたＳｂ２Ｔｅ３層にとって必要であるかもしれない。真空中における後続の温度処理ステップは、好ましくは５０°Ｃ〜３００°Ｃの温度範囲で１分〜３０分継続し、特に好ましくは１３０°Ｃ〜１７０°Ｃの温度範囲で８分〜１０分継続する。経験によって、最適値が約１５０°Ｃで約１０分継続することが表明されている。しかし、これは、利用された、アンチモンを塗布する方法及びその他のプロセスパラメータによって異なる。
【００１４】
好ましくは下記の方法を用いる。
・スパッタリング：基材温度２０°Ｃ〜３００°Ｃ、達した層の厚さ１０ｎｍ〜１５０ｎｍ
・蒸発：基材温度２０°Ｃ〜３００°Ｃ、達した層の厚さ１０ｎｍ〜１５０ｎｍ
・湿式化学：基材温度２０°Ｃ〜１００°Ｃ、達した層の厚さ１０ｎｍ〜１５０ｎｍ
・ＭＯＣＶＤ又はＯＭＶＰＥ：原料が米国特許第５１２４２７８号による金属有機アンチモン化合物
・５２０°Ｃ〜５５０°Ｃの場合、Ｔｅリッチ層上でトリメチルアンチモンを熱分解し、達した層の厚さ１０ｎｍ〜１５０ｎｍ
好ましくは、一つの層の厚さがＴｅ２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、Ｓｂ１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にあり、特に好ましくは、Ｔｅ４０ｎｍ〜１００ｎｍ、Ｓｂ２０ｎｍ〜６０ｎｍ、非常に特に好ましくは、Ｔｅ５５ｎｍ〜６０ｎｍ、Ｓｂ４０ｎｍ〜４５ｎｍである。
Ｓｂ２Ｔｅ３層が製造された後、バックコンタクト層列のその他の層が従来技術によって塗布される。好ましくは、ここでモリブデン及びＮｉ：Ｖ層をスパッタリングしてもよい。
従って、本発明の方法によれば、ＳｂとＴｅとの２つの元素によってＳｂ２Ｔｅ３層を製造してバックコンタクト層スタックの下地層とし、化合物である高価なＳｂ２Ｔｅ３を提供する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１に、用意された、基材１を有する太陽電池を示し、基材に、透明なフロントコンタクト２１及びＣｄＳ層３が塗布されているとともに、ＣｄＳ層の上方にＣｄＴｅ層４が塗布されている。
【図２】図２に、ＮＰエッチング液６によるエッチングプロセスを模式的に示す。
【図３】図３に模式的に示すように、エッチングプロセスの後にＴｅリッチ層４１が残り、大半のＣｄが当該Ｔｅリッチ層から析出する。
【図４】図４に、Ｔｅリッチ層４１上にＳｂ層が配置されていることを模式的に示す。
【図５】図５に模式的に示すように、Ｔｅリッチ層４１とＳｂ層７とが温度の作用で反応してＳｂ２Ｔｅ３層５を生成する。
【図６】図６に、バックコンタクト部２２をＳｂ２Ｔｅ３層５に塗布して形成された太陽電池の層列を模式的に示す。ここで、バックコンタクト層２２は、層列として形成してもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図５の図面に、本発明によるプロセスステップの流れを模式的に示す。
以下、実施例により本発明によるプロセスを説明するが、本発明のプロセスは、この例に限定されるものではない。
【００１７】
ガラス基材１上に、フロントコンタクト層２１、ＣｄＳ層３及びＣｄＴｅ層４を塗布した後（図１）、従来技術により、ＣｄＣｌ２によって４００°ＣでＣｄＴｅの表面層を活性化する。次いで、ＮＰエッチング溶液６：（ＨＮＯ３（１％）／Ｈ３ＰＯ４（７７％）／Ｈ２Ｏ（２２％）により、温度２０°ＣでＮＰエッチングステップを行う（図２）。層の厚さ１５０ｎｍのＴｅリッチ層４１を徐々に生成する（図３）。このような層において、カドミウムが化学量論的に非常に少なく含まれている。
【００１８】
次いで、１５０°Ｃの基材温度で、４５ｎｍのＳｂ層７をテルルリッチ層４１にスパッタリングする（図４）。
次いで、Ｓｂ２Ｔｅ３化合物を形成するために、全層列を１５０°Ｃで真空中で１２分間再加熱する。生成されたＳｂ２Ｔｅ３の層の厚さが９０ｎｍである（図５）。
【００１９】
次いで、バックコンタクト層２２の堆積を行い、当該バックコンタクト層が、モリブデン層とバナジウム添加物付きのニッケル層とからなる。モリブデン層（１５０ｎｍ）が、スパッタリングによってＳｂ２Ｔｅ３層に堆積される。最後に、モリブデン層にバナジウム添加物付きのニッケル層（スパッタリング、１５０ｎｍ）が堆積される。
【符号の説明】
【００２０】
１…基材（ガラス）
２１…フロントコンタクト（透明な、ＴＣＯ）
２２…バックコンタクト（金属）
３…ＣｄＳ層
４…ＣｄＴｅ層
４１…エッチングされたＴｅリッチ層
５…Ｓｂ２Ｔｅ３層
６…ＮＰエッチング液
７…スパッタリングしたＳｂ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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