[发明专利]CIGS系化合物太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及CIGS系化合物太阳能电池。

背景技术

已知将包含Ib族、IIIb族和VIb族的元素的CuInSe₂(CIS)或者使Ga固溶于其中的Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)化合物半导体(I-III-VI族化合物半导体)用作光吸收层的化合物太阳能电池具有以下优点：具有较高的光转换效率(以下称为“转换效率”)、能够形成为薄膜、并且由于光照射等引起的转换效率的劣化少。

对于将这样的CIS或CIGS(以下称为“CIGS系”)化合物半导体用作光吸收层的CIGS系太阳能电池的缓冲层，通常使用由化学沉积法形成的CdS、Zn(O,S)等(例如，参照专利文献1)。但是，用化学沉积法形成缓冲层时，需要在真空中利用蒸镀或硒化法形成CIGS系化合物半导体层后，暂时取出到空气中来形成缓冲层，再次在真空中形成透明电极层，存在生产率差的问题。

于是，为了解决该问题，提出了不用取出到空气中而是将缓冲层的形成在真空中连续地利用溅射法来进行(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-343987号公报

专利文献2：日本特开2002-124688号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，如专利文献2所示，使用溅射装置在真空中连续地形成缓冲层时，虽然生产效率得到改善，但转换效率的改善却停留在低值。因此，强烈希望提高生产率并实现更加高的转换效率。

本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供能够使缓冲层在真空中而不是在空气中形成、而且具有高转换效率的CIGS系化合物太阳能电池。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的要点在于一种CIGS系化合物太阳能电池，其在基板上至少依次具备：包含I-III-VI族化合物半导体的光吸收层、缓冲层、以及透明电极层，上述缓冲层含包含ZnO、MgO、ZnS的混晶。

即，本发明人等为了使缓冲层形成工序在真空中而不是在空气中进行从而提高生产率、并实现高转换效率，进行了反复研究。其结果明确了，使用溅射装置来进行缓冲层的形成时，由于从溅射装置释放的等离子体，从CIGS系化合物半导体层的表面失去硒(Se)，在CIGS系化合物半导体层产生缺陷。于是，本发明人等考虑并进一步反复研究，若能够在缓冲层的形成中修复该缺陷，或许会得到生产效率和转换效率这两特性优异的CIGS系太阳能电池。其结果发现，使用包含ZnS的特殊的混晶作为缓冲层时，由于在缓冲层形成时从溅射装置释放的等离子体，从缓冲层的ZnS中少量脱离S，从该ZnS脱离的S能够填补在CIGS系化合物半导体层表面所产生的Se空穴、修复缺陷，从而完成了本发明。

发明的效果

本发明的CIGS系化合物太阳能电池具有黄铜矿结构的I-III-VI族化合物半导体作为光吸收层，并且其缓冲层含包含ZnO、MgO、ZnS的混晶。因此，使用生产效率高的溅射装置来形成缓冲层，此时，即使产生由于从溅射装置释放的等离子体而使光吸收层受到损伤、从光吸收层的表面失去Se这样的缺陷，也能够通过从缓冲层的ZnS脱离的S来填补光吸收层表面所产生的Se空穴、修复光吸收层的缺陷。即，像这样通过将包含ZnS的特殊的混晶作为缓冲层，由此能够提高CIGS系化合物太阳能电池的生产效率并实现高转换效率。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的CIGS太阳能电池的截面图。

具体实施方式

接下来，对用于实施本发明的方式进行说明。

图1为本发明的一个实施方式的CIGS太阳能电池的截面图。该CIGS太阳能电池依次具备：基板1、背面电极层2、CIGS光吸收层(I-III-VI族化合物半导体)3、缓冲层4、以及透明电极层5，上述缓冲层4含包含ZnO、MgO、ZnS的混晶。

以下，对该CIGS太阳能电池进行详细说明。需要说明的是，图1中，厚度、大小、外观等为示意性地示出，与实际不同。