[发明专利]溅射靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在形成Cu-In-Ga-Se化合物膜(以下简称为CIGS膜)时所使用的溅射靶及其制造方法，所述Cu-In-Ga-Se化合物膜用于形成薄膜型太阳能电池的光吸收层。

本申请主张基于2012年8月10日于日本申请的专利申请2012-178888号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

近年来，由黄铜矿系的化合物半导体形成的薄膜型太阳能电池逐渐供于实际应用。由该化合物半导体形成的薄膜型太阳能电池，具有如下基本结构：在钠钙玻璃基板上形成有成为正电极的Mo电极层，在该Mo电极层上形成有由CIGS膜构成的光吸收层，在该光吸收层上形成有由ZnS、CdS等构成的缓冲层，在该缓冲层上形成有成为负电极的透明电极层。

作为上述光吸收层的形成方法，已知有通过蒸镀法进行成膜的方法，通过该方法得到的光吸收层可以得到较高的能量转换效率，但通过蒸镀法进行的成膜由于蒸镀速度慢，在大面积的基板上进行成膜时，膜厚分布的均匀性容易降低。因此，提出了一种通过溅射法形成光吸收层的方法。

作为通过溅射法形成上述光吸收层的方法，首先，使用CuGa合金靶通过溅射形成Cu-Ga二元系合金膜。提出了如下方法(所谓的硒化法)：通过在该CuGa膜上使用In溅射靶进行溅射，形成In膜，在Se气氛中对由所得到的Cu-Ga二元系合金膜及In膜构成的层叠前体膜进行热处理，从而形成CIGS膜。并且，例如，根据专利文献1，还提出了如下方法：通过使用Cu-Ga-In合金靶进行溅射，形成Cu-Ga-In膜，其后，在Se气氛中进行热处理，形成CIGS膜。

为了提高由上述CIGS膜构成的光吸收层的发电效率，例如，如非专利文献1所记载，有效的方法是通过从碱性玻璃基板的扩散而在光吸收层添加Na。然而，代替碱性玻璃而使用聚合物薄膜等作为基材的柔性CIGS太阳能电池时，由于没有碱性玻璃基板，因此会有失去Na供给源的不良情况。

因此，例如，在专利文献2中，提出了如下技术：为了提高形成于聚合物薄膜上的柔性CIGS太阳能电池的光电转换特性，设置由氯化钠形成的剥离层，使Na从该剥离层向光吸收层扩散。

关于上述Na的添加，在非专利文献1、2中提出了一种将钠钙玻璃成膜于Mo电极层与基板之间的方法。但是，如上述非专利文献，若加上钠钙玻璃，则制作工艺增加，导致生产性下降。

因此，如专利文献3所示，提出了如下技术：在Cu-In-Ga(以下称作CIG)前体膜上添加钠盐类，从而确保向光吸收层供给Na。因此，考虑在Cu-In-Ga的金属靶添加钠盐类。

专利文献1：美国专利申请公开第2011/089030号说明书

专利文献2：日本专利公开2009-49389号公报

专利文献3：美国专利第7935558号说明书

非专利文献1：石塚他、「カルコパライト系薄膜太陽電池の開発の現状と将来展望」、Journal of the Vacuum Society of Japan,Vol53,No.1 2010p.25(石塚等，“黄铜矿系薄膜太阳能电池的开发现状与未来展望”、Journal of the Vacuum Society of Japan,Vol53,No.1 2010p.25)

非专利文献2：Ishizuka等，“Na-induced variations in the structural,optical,and electrical properties of Cu,In,Ga…Se2thin films”，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106，034908_2009

非专利文献3：D.Rudmann et al.“Effect of NaF coevaporation on structural properties of Cu(In,Ga)Se2thin films”，Thin Solid Films 431-432(2003)37-40)

上述以往的技术留有以下的课题。

通过专利文献3记载的制造方法制造溅射靶时，存在如下问题：无法在金属基体的CIG溅射靶适当混入非导电性的钠盐类，较多出现靶表面的变色或斑点，并且在批量生产的直流(DC)溅射时容易发生硬电弧或软电弧这样的异常放电，从而无法确保稳定的成膜。即，专利文献3的制造方法中存在如下不良情况：Na盐类容易凝集，而且容易吸附水分，由此，在溅射靶的表面频繁产生变色或斑点，最终，通过该溅射靶制造的太阳能电池的特性显著不稳定。