[发明专利]CIGS膜的制法以及使用其的CIGS太阳能电池的制法

说明书

技术领域

本发明涉及通过引起均匀的铜扩散、实现晶粒均匀化从而具有良好特性的、用作CIGS太阳能电池的光吸收层的CIGS膜的制法以及使用其的CIGS太阳能电池的制法。

背景技术

与以往的晶体硅太阳能电池相比，以非晶硅太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池为代表的薄膜型太阳能电池可以大幅削减材料成本、制造成本。因此，近年来正迅速推进对它们的研究开发。其中，作为以I族、III族、VI族的元素作为构成物质的化合物薄膜太阳能电池且光吸收层包含铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)合金的CIGS太阳能电池由于完全不使用硅而且具有优异的太阳光转换效率(以下称为“转换效率”)，因此在薄膜太阳能电池中尤其受到瞩目。

这样的CIGS太阳能电池中的光吸收层可以通过硒化法、非真空处理(纳米颗粒)法、真空蒸镀法等来制造。真空蒸镀法是通过各个单独的蒸镀源对Cu、In、Ga、Se加热、蒸镀来制膜的制法，由于能够一边控制各元素的排出量一边制膜，因此具有可以在厚度方向上控制组成这样的优点。

真空蒸镀法中能够得到最高转换效率的方法为多源蒸镀法的一种的、被称为3阶段法的方法。该方法如图9所示，工序分为3个阶段，首先在第1阶段中，在基板上蒸镀In、Ga、Se，形成(In,Ga)₂Se₃膜。在接下来的第2阶段中，使该基板温度上升至550℃来蒸镀Cu、Se，形成Cu过量组成的CIGS膜。该阶段的CIGS膜共存有液相Cu_(2-x)Se和固相CIGS的2相，并且由Cu_(2-x)Se而引起晶体急剧的大粒化。

另一方面，已知由于Cu_(2-x)Se为低电阻，因而对太阳能电池特性产生不良影响。因此，在3阶段法中，在其第3阶段中，为了减少Cu_(2-x)Se，进一步蒸镀In、Ga、Se，作为CIGS膜整体，形成为III族稍微过量的组成。对于由3阶段法得到的CIGS薄膜，晶体变为大粒径，而且与用以往的蒸镀法得到的CIGS膜相比，形成在晶体学上高品质的薄膜晶体组织(例如，参照专利文献1。)。

将这样的由3阶段法得到的CIGS膜用于太阳能电池时，在从小面积元件的观点来看的情况下，的确可以得到高转换效率、是良好的。然而，该CIGS膜从最初开始就以液相的形式供给作为用于引起晶体生长的主要成分的Cu_(2-x)Se，因此Cu向膜内的扩散未必均匀地进行，其晶粒严格来讲未必均匀。另外，还存在其容易过量吸收到膜内、元件的特性降低这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表平10-513606号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供即使在制造大面积元件的情况下，也能以低成本制造转换效率优异的CIGS膜的CIGS膜的制法以及使用其的CIGS太阳能电池的制法。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的第1要点在于，一种CIGS膜的制法，其为用作CIGS太阳能电池的光吸收层的CIGS膜的制法，其具有下述工序：层叠工序，将包含铟、镓和硒的层(A)以及包含铜和硒的层(B)以固相状态在超过250℃且400℃以下的加热状态下依次层叠在基板上；以及加热工序，对层叠有上述层(A)和层(B)的层叠体进一步加热，使上述层(B)熔融呈液相状态，由此使上述层(B)中的铜扩散到上述层(A)中，使晶体生长，从而得到CIGS膜。

而且，第2要点在于，一种CIGS太阳能电池的制法，其具有在基板上设置背面电极层的工序、设置包含CIGS膜的光吸收层的工序、设置缓冲层的工序、以及设置透明导电层的工序，其中，在设置上述光吸收层的工序中，使用上述第1要点的CIGS膜的制法来形成包含CIGS膜的光吸收层。