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公開番号2025040195
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146962
出願日2023-09-11
発明の名称太陽電池及び太陽電池の製造方法
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 10/17 20250101AFI20250314BHJP()
要約【課題】本発明は、高い耐熱性を有し、生産コストが低い太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第1電極層と、光吸収層と、硫化インジウム又は他種元素が添加された硫化インジウムを含むn型半導体である第1電子輸送層と、水素元素が添加されたn型酸化物半導体である第2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、太陽電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極層と、
光吸収層と、
硫化インジウム又は他種元素が添加された硫化インジウムを含むｎ型半導体である第１電子輸送層と、
水素元素が添加されたｎ型酸化物半導体である第２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、
太陽電池。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１電子輸送層が、前記光吸収層上に設けられ、
前記第２電子輸送層が、前記第１電子輸送層上に設けられている、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１電子輸送層の厚さが、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、
前記第２電子輸送層の厚さが、５０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である、
請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記光吸収層が、カルコパイライト化合物又はケステライト化合物を含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
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、キャリア濃度が１．０×１０
20
ｃｍ
-3
以下であり、かつ、屈折率が２．１以上である酸化物半導体である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記ｎ型酸化物半導体が、酸化チタン、硫黄元素が添加された酸化亜鉛、又はチタン元素が添加された酸化亜鉛を含む、
請求項５に記載の太陽電池。
【請求項７】
太陽電池の製造方法であって、
前記太陽電池は、
第１電極層と、
光吸収層と、
硫化インジウム又は他種元素が添加された硫化インジウムを含むｎ型半導体である第１電子輸送層と、
水素元素が添加されたｎ型酸化物半導体である第２電子輸送層と、
第２電極層と、をこの順に、少なくとも備え、
前記製造方法は、
スパッタリング法により、前記光吸収層を含む基材上に前記第１電子輸送層を形成する第１電子輸送層形成工程、並びに
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、前記第１電子輸送層上に前記第２電子輸送層を形成する第２電子輸送層形成工程を含む、
太陽電池の製造方法。
【請求項８】
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又はケステライト化合物を含む、
請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記第２電子輸送層形成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、０．８体積％以上１．６体積％以下である、
請求項７又は８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記第２電子輸送層形成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１．０倍以上２．０倍以下である、
請求項７又は８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、太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、カルコパイライト化合物を用いたカルコパイライト太陽電池や、ケステライト化合物を用いたケステライト太陽電池が存在する。カルコパイライト太陽電池やケステライト太陽電池の種々の物性を向上させるために、非特許文献１～２、特許文献１～２に示されるように種々の検討がなされている。
【０００３】
カルコパイライト太陽電池やケステライト太陽電池は、光吸収層内にＮａやＫ等のアルカリ金属元素を含むことにより、各種物性が向上し高性能化が期待できる。しかしながら、アルカリ金属元素は熱や電界により拡散しやすいため、非特許文献１に記載のように、アルカリ金属元素を含む光吸収層を有する上記太陽電池が高温に晒されると、光吸収層から受光面側の透明導電膜へアルカリ金属元素が拡散し、太陽電池としての性能が劣化してしまう。したがって、太陽電池の通常の使用温度域である４５～８５℃を超えるような高温環境で、アルカリ金属元素を含む光吸収層を有する上記太陽電池を使用することは難しい。
【０００４】
非特許文献２では、ｐ型カルコパイライト光吸収層やｐ型ケステライト光吸収層上に積層するｎ型電子輸送層として通常使われるＩｎ
2
Ｓ
3
が、アルカリ金属元素の拡散防止層として働くことが示唆されており、耐熱性を備えた電子輸送層の材料として期待されている。
【０００５】
そこで、光吸収層上にＩｎ
2
Ｓ
3
を用いる第１の電子輸送層を形成し、第１の電子輸送層上に、第２の電子輸送層を形成する太陽電池が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
中国特許第１８２０３５８号明細書
特許第５６３５４９７号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｐｒｏｇ．Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔ：Ｒｅｓ．Ａｐｐｌ．、２０１５、２３、ｐｐ．５３７－５４５
Ａｐｐｌ．Ｓｃｉ．、２０２０、１０、ｐｐ．１０５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、Ｉｎ
2
Ｓ
3
は、スパッタリング法によりダメージを受けやすいため、特許文献１及び特許文献２に開示された太陽電池を作製する際、スパッタリング法により、Ｉｎ
2
Ｓ
3
を用いる第１の電子輸送層上に第２の電子輸送層を形成すると、第１の電子輸送層がダメージを受け、太陽電池の性能が劣化したり太陽電池として機能しなくなったりすることがわかった。一方で、スパッタリング法による第１の電子輸送層へのダメージを避けるために、上記ダメージが生じにくい原子層積層法等の手法を用いて、第１の電子輸送層上に第２の電子輸送層を形成すると、量産性に劣り、太陽電池の生産コストが高くなる問題が生じることがわかった。
【０００９】
本発明は、高い耐熱性を有し、生産コストが低い太陽電池及び太陽電池の製造方法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】
【００１０】
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、硫化インジウム又は他種元素が添加された硫化インジウムを含むｎ型半導体である第１電子輸送層と、水素元素が添加されたｎ型酸化物半導体である第２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。
（【００１１】以降は省略されています）

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