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公開番号2025040192
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146957
出願日2023-09-11
発明の名称太陽電池の製造方法及び太陽電池
出願人株式会社PXP,株式会社SOLABLE
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10F 10/00 20250101AFI20250314BHJP()
要約【課題】高性能と高生産性とを両立した太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供すること。
【解決手段】酸素源及び水素源を含むガスを供給しながらスパッタリング法によりn型酸化物半導体を成膜することで、光吸収層を含む基材上に電子輸送層を形成する工程を含む、太陽電池の製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸素源及び水素源を含むガスを供給しながらスパッタリング法によりｎ型酸化物半導体を成膜することで、光吸収層を含む基材上に電子輸送層を形成する工程を含む、
太陽電池の製造方法。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記製造される太陽電池の標準試験条件下における開放電圧が、前記電子輸送層を形成する工程に代えて化学溶液堆積法を用いてｎ型酸化物半導体である電子輸送層を形成した太陽電池と比較して、７０％以上である、
請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記基材は、最表層に前記光吸収層、又は前記ｎ型酸化物半導体とは異なる材料からなる第２の電子輸送層を有する、
請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記基材は、最表層に前記光吸収層を有し、
前記光吸収層が、カルコパイライト化合物、ケステライト化合物、又はペロブスカイト化合物を含む、
請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記工程において供給される前記ガス中の酸素源の濃度が、酸素分子換算で、０．１２体積％以上２．０体積％以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程において供給される前記ガス中に含まれる、酸素元素に対する水素元素のモル比が０．６０倍以上４．０倍以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記ｎ型酸化物半導体は、バンドギャップが３．３ｅＶ以上であり、かつ、キャリア濃度が１．０×１０
20
ｃｍ
-3
以下の酸化物半導体である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記ｎ型酸化物半導体が、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化硫化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化スズ亜鉛、又は酸化チタン亜鉛である、
請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記ｎ型酸化物半導体が、酸化チタン亜鉛であり、
前記成膜は、４．０質量％以上２０質量％以下の酸化チタンを含む、酸化亜鉛と酸化チタンとの混合物をスパッタリングターゲットに用いて実施される、
請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記成膜は、前記基材を１００℃以上２００℃以下に加熱しながら実施される、
請求項９に記載の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の製造方法及び太陽電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽電池の１種に、カルコパイライト化合物、ケステライト化合物、又はペロブスカイト化合物等を用いる化合物系太陽電池が存在する。化合物系太陽電池は、ｐ型の光吸収層と電子輸送層としてのｎ型の異種材料とを積層する構造を有する。ｎ型層としては一般的に硫化カドミウムが用いられている。
【０００３】
非特許文献１及び２において、電子輸送層として、硫化カドミウムに代えて、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化硫化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化スズ亜鉛、及び酸化チタン亜鉛のようなｎ型酸化物半導体を用いることが検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
E.B. Yousfi et al., Cadmium-free buffer layers deposited by atomic later epitaxy for copper indium diselenide solar cells, Thin Solid Films, 361-362, 183-186 (2000)
Soumyadeep Sinha et al., A review on atomic layer deposited buffer layers for Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells: Past, present, and future, Solar Energy, 209, 515-537 (2020)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電子輸送層として硫化カドミウムに代えてｎ型酸化物半導体を用いると、硫化カドミウムを用いた太陽電池と比較して、抵抗が高くなる傾向にあり、性能が劣る傾向にある。また、電子輸送層としてｎ型酸化物半導体を成膜する際、量産性の優れるスパッタリング法を用いると性能の向上が難しく、高性能の太陽電池を製造できる原子層積層法を用いると生産性の向上が難しい。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高性能と高生産性とを両立した太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態にかかる太陽電池の製造方法は、酸素源及び水素源を含むガスを供給しながらスパッタリング法によりｎ型酸化物半導体を成膜することで、光吸収層を含む基材上に電子輸送層を形成する工程を含む。
【０００８】
本発明者らは、スパッタリング法を用いてｎ型酸化物半導体を成膜した際に太陽電池の性能が低下する要因の１つとして、ｎ型酸化物半導体を成膜する対象基板の表面に成膜ダメージが生じることを見出した。本発明の一実施形態にかかる太陽電池の製造方法は、酸素源だけでなく、水素源を含むガスを供給しながらｎ型酸化物半導体を成膜することにより、スパッタリングにより基板に生じるダメージを軽減又は抑制できる。その結果、生産性高く、高性能の太陽電池を製造することができる。
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる太陽電池は、第１電極層と、光吸収層と、水素元素が添加されたｎ型酸化物半導体である電子輸送層と、第２電極層と、をこの順に、少なくとも備える。
【００１０】
太陽電池において、電子輸送層を水素元素が添加されたｎ型酸化物半導体とすることにより、電子輸送層の下層に与える成膜ダメージを軽減又は抑制しながら、スパッタリングにより電子輸送層を形成することができる。その結果、かかる太陽電池は、高性能と高生産性とを両立することができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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