專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制法及半導(dǎo)體形成用溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一對電極層間具有光吸收層的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法及半導(dǎo)體形成用溶液。
背景技術(shù)：
圖1表示薄膜太陽能電池等普通的光電轉(zhuǎn)換裝置的基本結(jié)構(gòu)。該光電轉(zhuǎn)換裝置如圖ι所示，例如在由鈉鈣玻璃制成的基板1上形成有成為背面電極的例如由Mo構(gòu)成的第一電極層2。此外，在該第一電極層2上形成有由化合物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的光吸收層3。此外， 在該光吸收層3上，夾隔著由ZnS、CdS等構(gòu)成的緩沖層4，形成有由ZnO等構(gòu)成的透明的第二電極層5。作為由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的光吸收層3，使用的是作為可以獲得高能量轉(zhuǎn)換效率的材料的Cu (In，Ga) Se2等I-III-VI族化合物半導(dǎo)體薄膜。作為Cu(Inja)Si52的制法，有通過涂布液相原料來成膜的制法。作為此種使用了液相原料的制法，例如以往已知有單源前體法(Single Source Precursor法)。該方法是如下的制法，即，通過使Cu、％、In或Ga存在于1種有機(jī)化合物內(nèi)，再將該有機(jī)化合物溶解于有機(jī)溶劑中并將其涂布、熱處理，來形成Cu (In，Ga) Se2薄膜(參照專利文獻(xiàn)1)。但是，在上述使用了單源前體的制法中，很難控制光吸收層的組成，也就是Cu/ (In+Ga)的摩爾比，因而在能量轉(zhuǎn)換效率的提高方面存在界限。所以，對于光電轉(zhuǎn)換裝置，希望實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種使用單源前體而控制光吸收層的組成、能量轉(zhuǎn)換效率高的光電轉(zhuǎn)換裝置。專利文獻(xiàn)1 美國專利第6992202號說明書本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法包括向含有包含I-B族元素、III-B族元素和硫?qū)僭氐膯卧辞绑w的有機(jī)溶劑中，添加III-B族元素的硫?qū)倩锓勰谱靼雽?dǎo)體形成用溶液的工序；使用上述半導(dǎo)體形成用溶液來形成含有I-III-VI族化合物的半導(dǎo)體的工序。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體形成用溶液含有有機(jī)溶劑；包含I-B族元素、 III-B族元素和硫?qū)僭氐膯卧辞绑w；和III-B族元素的硫?qū)倩锓勰?br>

圖1是表示光電轉(zhuǎn)換裝置的一例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式利用本發(fā)明的制法制作的光電轉(zhuǎn)換裝置例如如圖1所示，是在一對電極層間具有光吸收層的光電轉(zhuǎn)換裝置10。光電轉(zhuǎn)換裝置10在基板1上形成有成為背面電極的第一電極層2，在該第一電極層2上形成有由化合物半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的光吸收層3。此外，在該光吸收層3上夾隔著緩沖層4形成有透明的第二電極層5。作為基板1，例如可以使用鈉鈣玻璃基板、Mo、SUS等金屬基板、聚酰亞胺等樹脂基板等。在該基板1上形成有第一電極層2，在該第一電極層2上形成有作為第一半導(dǎo)體層的光吸收層3。在該光吸收層3上，形成有與第一半導(dǎo)體層不同的作為導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層的緩沖層4，在該緩沖層4上形成有第二電極層5。這樣，就構(gòu)成在一對第一、第二電極層 2、5之間具有光吸收層3的光電轉(zhuǎn)換裝置10。而且，雖然只對依次層疊了基板1、第一電極層2、光吸收層3、緩沖層4、第二電極層5的例子進(jìn)行了說明，但也可以在上述各層之間形成各種中間層。另外，本發(fā)明也可以是不具有基板1的類型，換言之，也可以是第一電極層2具有基板的功能的類型。作為由化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的光吸收層3，使用的是作為可以獲得高能量轉(zhuǎn)換效率的材料的由黃銅礦(chalcopyrite)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的I-III-VI族化合物半導(dǎo)體。作為I-III-VI 族化合物半導(dǎo)體，可以使用CiJr^e2、Cufe^e2、Cu(In，Ga) Se2等。對本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法進(jìn)行說明。首先，準(zhǔn)備例如由鈉鈣玻璃構(gòu)成的基板1。在該基板1上形成第一電極層2。該第一電極層2優(yōu)選使用鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)、 多晶硅(SiO2)、金屬硅化物或鋁(Al)等中的任意一種電極材料。第一電極層2可以利用蒸鍍法、濺射法、涂布法等來形成。然后，在第一電極層2上形成光吸收層3。首先，制作用于形成光吸收層3的半導(dǎo)體形成用溶液。該半導(dǎo)體形成用溶液是溶解了在一個(gè)絡(luò)合物分子內(nèi)包含I-B族元素、III-B 族元素和硫?qū)僭氐膯卧辞绑w的溶液。所謂I-B族元素是元素周期表的I-B族元素(也稱作11族元素)，是Cu或Ag等。所謂III-B族元素，是元素周期表的III-B族元素(也稱作 13族元素)，是( 或h等。所謂硫?qū)僭厥窃刂芷诒淼腣I-B族元素(也稱作16族元素)中的S、k、Te。在光吸收層3為Cu (111,( ^ 的情況下，單源前體含有Cu、Irufei及 Se。該單源前體可以通過使在后述的第一絡(luò)離子溶液制作工序中得到的第一絡(luò)離子與在第二絡(luò)離子溶液制作工序中得到的第二絡(luò)離子反應(yīng)來制作。(第一絡(luò)離子溶液制作工序)首先，使P (C6H5) 3等路易斯堿L與Cu (CH3CN) 4 -PF6等Cu (I-B族元素)的有機(jī)金屬鹽在乙腈等有機(jī)溶劑中反應(yīng)，制作存在{P(C6H5)J2Cu(CH3CN)2+之類的形式的第一絡(luò)離子的第一絡(luò)離子溶液(第一絡(luò)離子溶液制作工序)。這里，作為Cu的有機(jī)金屬鹽，可以使用CuCl、CuCl2、CuBr、CuI等鹵化物，作為路易
斯堿L，可以是含有N或As的路易斯堿，例如可以是As (C6H5) 3或N(C6H5) 3。另外，作為溶解路易斯堿L和Cu的有機(jī)金屬鹽的有機(jī)溶劑，除了乙腈以外，還可以使用丙酮、甲醇、乙醇、異
丙醇等。如果將第一絡(luò)離子溶液制作工序用通式來表示，則如下所示。在將路易斯堿設(shè)為 L，將I-B族元素的有機(jī)金屬鹽設(shè)為[M’ R’ 4] + (X’)_(M’表示I-B族元素，R’表示任意的有機(jī)配體，(X’)_表示任意的陰離子)，將第一絡(luò)離子設(shè)為[L2M’ R’ 2]+時(shí)，形成上述第一絡(luò)離子的反應(yīng)可以如反應(yīng)式1所示。[化1]
(反應(yīng)式1)
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其特征在于，包括向含有包含I-B族元素、III-B族元素和硫?qū)僭氐膯卧辞绑w的有機(jī)溶劑中，添加 III-B族元素的硫?qū)倩锓勰?，制作半?dǎo)體形成用溶液的工序；使用所述半導(dǎo)體形成用溶液形成含有I-III-VI族化合物的半導(dǎo)體的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其中， 所述形成含有I-III-VI族化合物的半導(dǎo)體的工序包括將所述半導(dǎo)體形成用溶液制成被膜的工序和其后將該被膜加熱的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中，還包括使含有硫?qū)僭氐呐潴w在所述III-B族元素的硫?qū)倩锓勰┑谋砻媾湮坏墓ば颉?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中， 所述含有硫?qū)僭氐呐潴w具有芳香族環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中，在制作所述半導(dǎo)體形成用溶液的工序中，所述III-B族元素的硫?qū)倩锓勰┮云淦骄綖?. 1 μ m以下的狀態(tài)添加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中，所述制作半導(dǎo)體形成用溶液的工序還包括添加I-B族元素的硫?qū)倩锓勰┑墓ば颉?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中， 所述單源前體是通過如下的制法制作的，所述制法包括制作存在含有路易斯堿和I-B族元素的第一絡(luò)離子的第一絡(luò)離子溶液的工序； 制作存在包含含硫?qū)僭氐挠袡C(jī)化合物和III-B族元素的第二絡(luò)離子的第二絡(luò)離子溶液的工序；將所述第一絡(luò)離子溶液與所述第二絡(luò)離子溶液混合并使之反應(yīng)，生成所述單源前體的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中，所述制作第一絡(luò)離子溶液的工序包括以使所述I-B族元素的有機(jī)金屬鹽的摩爾數(shù)小于所述路易斯堿的摩爾數(shù)的方式配合所述路易斯堿和所述I-B族元素的有機(jī)金屬鹽的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其中，在將所述路易斯堿的摩爾數(shù)設(shè)為L，將所述有機(jī)金屬鹽的摩爾數(shù)設(shè)為M時(shí)，摩爾比M/L 為1/3以下。
10.一種半導(dǎo)體形成用溶液，其特征在于，含有 有機(jī)溶劑；包含I-B族元素、III-B族元素和硫?qū)僭氐膯卧辞绑w；和 III-B族元素的硫?qū)倩锓勰?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種光電轉(zhuǎn)換裝置的制法，其包括向含有包含I-B族元素、III-B族元素和硫?qū)僭氐膯卧辞绑w的有機(jī)溶劑中，添加III-B族元素的硫?qū)倩锓勰?，制作半?dǎo)體形成用溶液的工序；使用所述半導(dǎo)體形成用溶液來形成含有I-III-VI族化合物的半導(dǎo)體的工序。
文檔編號H01L31/04GK102272937SQ201080002210
公開日2011年12月7日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者大川佳英, 山元泉太郎, 田中勇, 稻井誠一郎, 西村太佑 申請人:京瓷株式會(huì)社