[发明专利]光吸收层形成用涂布液及光吸收层形成用涂布液的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光吸收层形成用涂布液及光吸收层形成用涂布液的制造方法。

本申请主张基于2011年6月10日在美国申请的美国专利申请第13／157923号的优先权，在此援引其内容。

背景技术

近年来，出于环境保护的考虑而提高了对太阳能电池的关注，其中，作为光电转换效率高的薄膜太阳能电池的、黄铜矿系太阳能电池和将用于黄铜矿系太阳能电池的铟等稀有金属置换为其他元素而成的铜锌锡硫(CZTS)系太阳能电池特别备受瞩目，目前，对其的研究开发正在活跃地进行中。

黄铜矿系太阳能电池是将包含黄铜矿系(Chalcopyrite系)材料的光吸收层在基板上成膜而形成的太阳能电池。黄铜矿系材料的代表性的元素是铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)及硫(S)等，作为光吸收层的代表性的材料，有Cu(In,Ga)Se₂、Cu(In,Ga)(Se,S)₂等，分别简称为CIGS、CIGSS等。另外，最近正在研究对作为稀有金属的铟进行了置换的、例如包含铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)、硒(Se)及硫(S)的CZTS系太阳能电池，作为光吸收层的代表性的材料，有Cu₂ZnSnSe₄、Cu₂ZnSnS₄、Cu₂ZnSn(S,Se)₄等。

图1是表示黄铜矿系太阳能电池或CZTS系太阳能电池的一例的剖面示意图。

如图1所示，黄铜矿系太阳能电池或CZTS系太阳能电池是在基板2上依次层叠第1电极3、CIGS或CZTS层(光吸收层)4、缓冲层5、i-ZnO层6及第2电极7而大致构成。需要说明的是，作为缓冲层，已知例如CdS层、ZnS层、InS层等。

在第1电极3与第2电极7上分别接合了端子，在端子上连接有配线。就这样的黄铜矿系或CZTS系太阳能电池1而言，朝向箭头A入射的光被CIGS或CZTS层4吸收，由此产生电动势而使电流朝向箭头B流动。

需要说明的是，第2电极7的表面例如通过被包含MgF₂层的防反射膜层8覆盖而对其加以保护。

作为将CIGS或CZTS层4成膜的方法，已知溅射法、涂布法等方法。然而，在使用溅射法时，会导致装置的规模增大而使成品率变差，因而深入研究了可较廉价地进行制造的涂布法的应用。

就涂布法而言，通常使Cu、In、G_a、S_e及S等元素溶解于特定的溶剂来制备涂布液，用旋涂法或浸渍法等将该涂布液涂布在基板上，进行烧成而形成CIGS层。

而且，作为制备涂布液的方法，已知：使用肼作为溶剂的方法；以及不使用肼而添加胺类作为溶解促进剂的方法(参照专利文献1及2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第7094651号说明书

专利文献2：美国专利第7517718号说明书

发明内容

发明要解决的问题

然而，以往就指出了：在采用使用肼作为涂布溶剂的方法作为制备涂布液的方法时，因肼所具有的化学特性(爆炸性)的问题，故工艺的安全性存在问题。

另外，因上述涂布液是金属分散系涂布液，故其保存稳定性存在问题。进而，为了保持金属分散而需要对涂布装置进行特别考虑，涂布装置的选择的自由度低。

在这样的背景下，迫切期望确保工艺的安全性、且保存稳定性长的涂布溶液，但实际情况是未能提供有效且适当的涂布溶液。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明采用了以下的构成。

本发明的光吸收层形成用涂布液，其特征在于，其是用于形成CZTS系太阳能电池的光吸收层的涂布液，其是使(A)肼配位C_u硫属化物络合物成分、(B)肼配位Sn硫属化物络合物成分和(C)肼配位Zn硫属化物络合物成分溶解于二甲基亚砜而成的。

另外，本发明的光吸收层形成用涂布液的制造方法，其特征在于，其是用于形成CZTS系太阳能电池的光吸收层的涂布液的制造方法，该制造方法具有：准备由溶解有肼配位Cu硫属化物络合物的二甲基亚砜形成的第1溶液的工序；使肼配位Sn硫属化物络合物溶解于二甲基亚砜来制备第2溶液的工序；使肼配位Zn硫属化物络合物溶解于二甲基亚砜来制备第3溶液的工序；和将上述第1溶液、上述第2溶液和上述第3溶液混合的工序。

发明效果