光電轉換裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種光吸收層與電極層之間的粘接性高、且光電轉換效率高的光電轉換裝置。本發明專利技術的光電轉換裝置（10）具有包含黃銅礦系化合物半導體和氧的光吸收層（3）。光吸收層（3）的內部具有空洞（3a）。空洞（3a）附近的氧原子濃度高于光吸收層（3）中的平均氧原子濃度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種光電轉換裝置。
技術介紹
作為光電轉換裝置，已知具有由CIGS等的黃銅礦系I-III-VI族化合物半導體形成的光吸收層的光電轉換裝置。在日本特開2000-156517號公報中，公開了一種在形成于基板上的背電極上設置了由I-III-VI族化合物半導體構成的光吸收層的例子。在該光吸收層上，形成有ZnS、CdS等的緩沖層和ZnO等的透明導電膜。在這樣的光電轉換裝置中，如果光吸收層內存在大量缺陷，則使發生在光吸收層內的少數載流子(電子)的擴散距離變短。由此，在通過電極等取出之前，少數載流子有時因與空穴等再結合而消失。尤其是，當光吸收層內存在空洞時，在與空洞面對的表面上存在大 量的上述缺陷，因此，少數載流子容易在上述空洞附近消失。其結果，有時會降低光電轉換效率。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，減少因光吸收層內的缺陷而發生的少數載流子的再結合，并提高光電轉換效率。本專利技術一實施方式的光電轉換裝置，具有包含I-III-VI族黃銅礦系化合物半導體和氧的光吸收層。另外，所述光吸收層的內部具有空洞。而且，在本實施方式中，所述空洞附近的氧原子濃度高于所述光吸收層中的平均氧原子濃度。基于本專利技術一實施方式的光電轉換裝置，利用氧能夠有效地填補光吸收層內空洞附近的缺陷。由此，減少了載流子發生再結合的現象。其結果，提高了光電轉換效率。附圖說明圖I是表示本專利技術光電轉換裝置的實施方式的一個實例的立體圖。圖2是表示本專利技術光電轉換裝置的實施方式的一個實例的剖面圖。圖3是用于說明本專利技術光電轉換裝置的實施方式的剖面示意圖。圖4是用于說明本專利技術光電轉換裝置的其它實施方式的剖面示意圖。具體實施例方式如圖I和圖2所不,本專利技術一實施方式的光電轉換裝置10包括基板I ;第一電極層2 ;光吸收層3 ;緩沖層4 ;以及第二電極層5。光電轉換裝置10在光吸收層3的基板I偵牝具有與第一電極層2隔開間隔而設置的第三電極層6。相鄰的光電轉換裝置10之間，通過連接導體7實現電連接。即，通過連接導體7，一個光電轉換裝置10的第二電極層5與另一個光電裝置10的第三電極層6相連接。該第三電極層6兼具作為相鄰的光電轉換裝置10的第一電極層2的功能。由此，實現相鄰光電轉換裝置10之間的串聯連接。此外，在一個光電轉換裝置10內，以分別截斷光吸收層3和緩沖層4的方式設置有連接導體7。因此，在光電轉換裝置10中，通過由第一電極層2和第二電極層5夾持的光吸收層3和緩沖層4進行光電轉換。另外，如本實施方式，可在第二電極層5上設置有集電電極8。基板I用于支承光電轉換裝置10。作為用于基板I的材料，例如，可以舉出玻璃、陶瓷、樹脂等。第一電極層2和第三電極層6，例如，由鑰(Mo)、鋁(Al)、鈦(Ti)或金(Au)等形成。第一電極層2和第三電極層6是通過濺射法或蒸鍍法等形成在基板I上。光吸收層3是吸收光的同時與緩沖層4協作而進行光電轉換的層。該光吸收層3含有黃銅礦系化合物半導體，且設置在第一電極層2和第三電極層6上。在此,黃銅礦系化合物半導體是指，I-B族元素(也稱作11族元素)和III-B族元素(也稱作13族元素)以及VI-B族元素(也稱作16族元素)的化合物半導體(也稱作CIS系化合物半導體)。作為I-III-VI族黃銅礦系化合物半導體，例如，可以舉出Cu (In，Ga) Se2 (也稱作CIGS)、Cu (In， Ga) (Se, S)2 (也稱作CIGSS)和CuInS2 (也稱作CIS)。此外，Cu (In，Ga) Se2是指，主要含有Cu、In、Ga和Se的化合物。另外，Cu (In，Ga) (Se, S)2是指，主要含有Cu、In、Ga、Se和S的化合物。例如，光吸收層3的厚度可以為I 2. 5μπι。由此，提高光電轉換效率。對光吸收層3而言，除了含有黃銅礦系化合物半導體以外還含有氧。該氧具有填補存在于黃銅礦系化合物半導體內的缺陷的作用。該缺陷是指，原子從黃銅礦結構的一部分區域(site)脫離的部分。而且，氧能夠進入到上述原子發生脫離的部位以填補上述缺陷。換言之，氧取代了原子從黃銅礦結構的一部分區域脫離的部分。由此，利用氧能夠填補上述缺陷，從而減少了載流子再結合的發生。另一方面，如圖3所示，光吸收層3在內部具有多個空洞3a。這樣的空洞3a能夠緩和從外部作用于光吸收層3的沖擊等。由此，能夠減少因這種沖擊等而在光吸收層3中產生的裂紋。而且，空洞3a能夠使入射到光吸收層3內的光發生散射。由此，容易地將光限制在光吸收層3內，從而光電轉換效率得到提高。例如，在厚度方向上剖視光吸收層3時，空洞3a呈多角形、圓形、橢圓形等的形狀。另外，空洞3a在光吸收層3中的占有率(光吸收層3a的空隙率)可以為10 80%。另外，該占有率也可以為30 60%。由此，光吸收層3a不僅能夠緩和上述沖擊等，而且能夠保持光吸收層3a自身的剛性。而且，對光吸收層3而言，空洞3a附近的氧原子濃度高于光吸收層3中的平均氧原子濃度。因此，在本實施方式中，能夠利用氧有效地填補在與空洞3a面對的光吸收層3表面上大量存在的缺陷。由此，能夠降低載流子發生再結合，從而提高光電轉換效率。在光吸收層3中，如果上述氧原子濃度過高，則除了在有缺陷的部分以外，其他部分也會存在很多氧。這種情況下，氧自身就有可能成為缺陷。因此，光吸收層3的平均氧原子濃度為I 5原子％。若氧原子濃度處于上述范圍，則能夠提高光電轉換效率。另外，光吸收層3的平均氧原子濃度也可以為I 3原子％。若氧原子濃度處于該范圍，則能夠減少氧自身帶來的缺陷，且能夠填補存在于光吸收層3表面的缺陷，從而能夠進一步提高光電變換效率。此外，光吸收層3中的平均氧原子濃度，是通過在光吸收層3內的任意10個部位進行測定后取其平均值而獲得。另一方面，在光吸收層3的空洞3a附近的氧原子濃度比光吸收層3的平均氧原子濃度高O. I 3原子％左右。即，在平均氧原子濃度被控制在上述范圍內的光吸收層3中，能夠通過氧適度地填補在面對(面向)空洞3a的光吸收層3表面存在的缺陷，且能夠減少因多余的氧而引起的缺陷。空洞3a的附近是指，從面對該空洞3a的表面向光吸收層3的深度方向IOOnm以內的范圍。另外，空洞3a附近的氧原子濃度，是在上述范圍內的任意10個部位進行測定后取其平均值而獲得。光吸收層3中的氧原子濃度，例如，可通過X射線光電子能譜法(X-rayphotoelectron spectroscopy, XPS)、俄歇電子倉泛譜儀法(Auger electron spectroscopy,AES)或二次離子質譜法(Secondary Ion Mass Spectroscopy, SIMS)等進行測定。在這些方法中，采用濺射法在深度方向上削減光吸收層3的同時進行測定。例如，采用一邊照射銫的離子束、一邊通過濺射法在深度方向上削減光吸收層3的二次離子質譜法測定光吸收層3的氧原子濃度，其結果，光吸收層3的平均氧原子濃度為 1.3原子％。另外，光吸收層3的空洞3a附近的氧原子濃度為1.7原子％。在這種光電轉換 裝置10中，能夠通過氧適宜地填補在面對空洞3a的光吸收層3表面存在的缺陷，而且，能夠減少因多余的氧而引起的缺陷。由此，光電轉換效率得到提高。接下來，對光吸收層3的制造方法的一例進行說明。首先本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小栗誠司，田中勇，松島德彥，山本晃生，
申請(專利權)人：京瓷株式會社，
類型：
國別省市：