JP5744312B2 - Complex compound, raw material for forming semiconductor layer, method for producing semiconductor layer, and method for producing photoelectric conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、I−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素を具備する錯体化合物、I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層の形成に用いる半導体層形成用原料、I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層の製造方法、およびそれを用いた光電変換素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a raw material for forming a semiconductor layer used for forming a semiconductor layer containing a complex compound comprising an IB group element, an IV-B group element and a VI-B group element, and an I-II-IV-VI group compound, The present invention relates to a method for producing a semiconductor layer containing an I-II-IV-VI group compound and a method for producing a photoelectric conversion element using the same.
太陽電池の光吸収層として、シリコンや化合物半導体が採用されている。化合物半導体としては、GaAs等のIII−V族化合物、CdSやCdTe等のII−VI族化合物、CuInGaSe2(CIGS)等のI−III−VI族化合物、およびCu2ZnSnS4(CZTS)等のI−II−IV−VI族化合物がある。Silicon or a compound semiconductor is used as the light absorption layer of the solar cell. Compound semiconductors include III-V group compounds such as GaAs, II-VI group compounds such as CdS and CdTe, I-III-VI group compounds such as CuInGaSe 2 (CIGS), and Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS). There are Group I-II-IV-VI compounds.
このうちカルコゲナイド系の化合物は光吸収係数が大きいために、光吸収層の薄膜化が可能であり、また高い変換効率が得られていることから、従来のシリコンに代わる次世代太陽電池として注目されている。中でも、I−II−IV−VI族化合物はインジウムおよびガリウム等の希少元素を含まないことから、特に注目度が高い。 Of these, chalcogenide-based compounds have a large light absorption coefficient, so the light absorption layer can be made thinner and high conversion efficiency has been obtained. Therefore, they are attracting attention as next-generation solar cells that replace conventional silicon. ing. Among them, the I-II-IV-VI group compounds are particularly attracting attention because they do not contain rare elements such as indium and gallium.
このようなI−II−IV−VI族化合物の製造方法は、例えば、非特許文献1(Takeshi Kobayashi et al., "Investigation of Cu2ZnSnS4-Based Thin Film Solar Cells Using Abundant Materials", Japanese Journal of Applied Physics, vol.44, No.1B, 2005, pp.783-787)や非特許文献2(T. K. Todorov, et al., Advanced Energy Materials 22, E-156-E159(2010))に記載されている。 For example, Non-patent Document 1 (Takeshi Kobayashi et al., “Investigation of Cu2ZnSnS4-Based Thin Film Solar Cells Using Abundant Materials”, Japanese Journal of Applied Physics , vol.44, No.1B, 2005, pp.783-787) and Non-Patent Document 2 (TK Todorov, et al., Advanced Energy Materials 22, E-156-E159 (2010)).
非特許文献1では、電子ビーム蒸着法を用いてSLG(ソーダライムガラス)上にSn/Cu/ZnS積層前駆体を形成し、前駆体を5%H2S+N2雰囲気下で硫化させるCZTSの製造方法が開示されている。In Non-Patent Document 1, production of CZTS in which an Sn / Cu / ZnS laminated precursor is formed on SLG (soda lime glass) using an electron beam evaporation method, and the precursor is sulfided in a 5% H 2 S + N 2 atmosphere. A method is disclosed.
また、非特許文献2では、金属カルコゲナイドをヒドラジンに溶解した溶液を用いたCZTSの製造方法が開示されている。 Non-Patent Document 2 discloses a method for producing CZTS using a solution in which metal chalcogenide is dissolved in hydrazine.
しかしながら、非特許文献1の製造方法では、真空プロセスを使用するために、製造コストが高くなるという問題があった。また、非特許文献2の製造方法では、溶媒として用いられるヒドラジンは、人体にとって極めて有毒であることや金属カルコゲナイドを溶解させる際にアンモニアなどの有害なガスが発生するおそれがあることから、製造工程に特殊な装置を設ける等の対策が必要となり、量産化が困難であるという問題があった。 However, the manufacturing method of Non-Patent Document 1 has a problem in that the manufacturing cost is high because a vacuum process is used. Further, in the production method of Non-Patent Document 2, hydrazine used as a solvent is extremely toxic to the human body, and there is a risk that harmful gases such as ammonia may be generated when dissolving metal chalcogenides. Therefore, there is a problem that it is difficult to make a mass production because measures such as providing a special device are required.
そこで本発明は、I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層を簡易な方法で製造することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to produce a semiconductor layer containing a I-II-IV-VI group compound by a simple method.
本発明の一実施形態に係る錯体化合物は、構造式(1)で表される。 The complex compound according to one embodiment of the present invention is represented by the structural formula (1).
なお、構造式(1)中、M1はCuを表す。M2はSnを表す。R1〜R3は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の複素環基を表す。X 1〜X3はそれぞれ独立にSまたはSeを表す。L1およびL2はそれぞれ独立に配位子を表す。ここで、L1およびL2が連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
In Structural Formula (1), M 1 represents Cu . M 2 represents Sn . R 1 to R 3 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group . X 1 to X 3 each independently represent S or Se . L 1 and L 2 each independently represents a ligand. Here, L 1 and L 2 may be linked to form a saturated or unsaturated ring.
本発明の一実施形態に係る半導体層形成用原料は、上記錯体化合物およびII−B族元素がZnであるII−B族化合物を含む。
The raw material for forming a semiconductor layer according to an embodiment of the present invention includes the complex compound and a II-B group compound in which the II-B group element is Zn .
本発明の一実施形態に係る半導体層の製造方法は、上記半導体層形成用原料を用いて皮膜を形成する工程と、該皮膜を加熱してI−II−IV−VI族化合物を含む半導体層にする工程とを具備する。 A method for producing a semiconductor layer according to an embodiment of the present invention includes a step of forming a film using the semiconductor layer forming raw material, and a semiconductor layer containing the I-II-IV-VI group compound by heating the film. The process to make.
本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法は、上記半導体層の製造方法によって第1の半導体層を作製する工程と、該第1の半導体層に電気的に接続されるように、該第1の半導体層とは異なる導電型の第2の半導体層を作製する工程とを具備する。 A method for manufacturing a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention includes: a step of manufacturing a first semiconductor layer by the method for manufacturing a semiconductor layer; and a method of electrically connecting to the first semiconductor layer. Forming a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer.
本発明によれば、半導体層を容易に作製することが可能となる。 According to the present invention, a semiconductor layer can be easily manufactured.
本発明の一実施形態に係る錯体化合物、一実施形態に係る半導体層形成用原料、一実施形態に係る半導体層の製造方法、および一実施形態に係る光電変換装置の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Refer to the drawings for a complex compound according to an embodiment of the present invention, a raw material for forming a semiconductor layer according to an embodiment, a method for manufacturing a semiconductor layer according to an embodiment, and a method for manufacturing a photoelectric conversion device according to an embodiment. The details will be described.
(1.錯体化合物の構成)
本発明の一実施形態に係る錯体化合物は、構造式(1)で表される(以下、構造式(1)で表わされる錯体化合物を第1錯体化合物ともいう)。(1. Configuration of complex compound)
The complex compound according to one embodiment of the present invention is represented by the structural formula (1) (hereinafter, the complex compound represented by the structural formula (1) is also referred to as a first complex compound).
なお、構造式(1)中、M1はI−B族元素(11族元素ともいう)のうちのCuを表す。また、M2はIV−B族元素(14族元素ともいう)のうちのSnを表す。また、R1〜R3は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の複素環基を表す。X 1〜X3はそれぞれ独立にカルコゲン元素のうちのSまたはSeを表す。L1およびL2はそれぞれ独立に配位子を表す。また、L1およびL2が連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
Note that in Structural Formula (1), M 1 represents Cu among Group IB elements (also referred to as Group 11 elements). M 2 represents Sn among group IV-B elements (also referred to as group 14 elements). R 1 to R 3 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group . X 1 to X 3 each independently represent S or Se among the chalcogen elements. L 1 and L 2 each independently represents a ligand. L 1 and L 2 may be linked to form a saturated or unsaturated ring.
なお、カルコゲン元素とは、VI−B族元素(16族元素ともいう)のうち、S、Se、Teをいう。カルコゲン元素X1〜X3と有機基R1〜R3とは、R1X1、R2X2およびR3X3で表わされる有機カルコゲン化合物を構成している。有機カルコゲン化合物とは、カルコゲン元素が結合した有機化合物であり、例えば、チオール、スルフィド、ジスルフィド、セレノール、セレニド、ジセレニド、テルロール、テルリド、ジテルリド等が挙げられる。The chalcogen element refers to S, Se, or Te among VI-B group elements (also referred to as group 16 elements). The chalcogen elements X 1 to X 3 and the organic groups R 1 to R 3 constitute an organic chalcogen compound represented by R 1 X 1 , R 2 X 2 and R 3 X 3 . The organic chalcogen compound is an organic compound to which a chalcogen element is bonded, and examples thereof include thiol, sulfide, disulfide, selenol, selenide, diselenide, tellurol, telluride, and ditelluride.
また、R1〜R3として表わされる有機基は、合成が容易という観点から、1以上8以下の炭素数を有するものが採用されてもよい。Further, organic groups represented as R 1 to R 3, from the viewpoint of easy synthesis, may be employed having a carbon number of 1 to 8.
また、L1およびL2として表わされる配位子は、ルイス塩基として機能する化合物である。このような配位子としては、例えば複素環式化合物、ホスフィン化合物、アミン化合物等が挙げられる。The ligands represented as L 1 and L 2 are compounds that function as Lewis bases. Examples of such a ligand include a heterocyclic compound, a phosphine compound, and an amine compound.
第1錯体化合物は半導体層を作製するための原料として用いられる。第1錯体化合物は、後述するようにII−B族化合物(12族元素ともいう)とともに用いられることによって、I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層を簡易な方法で製造することができる。つまり、1つの錯体分子内で、I−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)が互いに接近して存在しているため、これらの元素同士の反応性が高くなり、その結果、半導体層が良好に生成する。 The first complex compound is used as a raw material for producing the semiconductor layer. As described later, the first complex compound can be used together with a II-B group compound (also referred to as a group 12 element) to produce a semiconductor layer containing a I-II-IV-VI group compound by a simple method. it can. In other words, since the IB group element, the IV-B group element, and the VI-B group element (chalcogen element) are close to each other in one complex molecule, the reactivity between these elements is high. As a result, the semiconductor layer is favorably generated.
(2.半導体層形成用原料の構成)
半導体層形成用原料は、上記第1錯体化合物およびII−B族化合物を含んでいる。II−B族化合物は、II−B族元素のうちのZnを含む化合物であり、II−B族元素の有機錯体等の種々の化合物が用いられ得る。
(2. Structure of raw material for semiconductor layer formation)
The semiconductor layer forming raw material contains the first complex compound and the II-B group compound. The II-B group compound is a compound containing Zn among the II-B group elements, and various compounds such as an organic complex of the II-B group element can be used.
半導体層形成用原料は、半導体層の前駆体としての皮膜の形成を容易にするために、第1錯体化合物およびII−B族化合物以外に溶媒を含んでいてもよく、さらには他の添加剤を含んでいてもよい。 The raw material for forming a semiconductor layer may contain a solvent in addition to the first complex compound and the II-B group compound in order to facilitate the formation of a film as a precursor of the semiconductor layer, and other additives. May be included.
半導体層形成用原料に用いられる溶媒としては、上記第1錯体化合物を溶解可能なものが用いられ、例えば、トルエン、ピリジン、キシレン、アセトン等が挙げられる。このように半導体層形成用原料は、溶媒としてヒドラジンのような特殊な溶媒でなく、汎用の有機溶媒が採用され得るため、半導体層の製造工程に溶媒を処理するための特殊な設備が不要となり、製造工程が簡略化可能となる。 As the solvent used for the semiconductor layer forming raw material, a solvent capable of dissolving the first complex compound is used, and examples thereof include toluene, pyridine, xylene, acetone and the like. As described above, the semiconductor layer forming raw material is not a special solvent such as hydrazine as the solvent, and a general-purpose organic solvent can be adopted, so that no special equipment for treating the solvent is required in the manufacturing process of the semiconductor layer. The manufacturing process can be simplified.
以上のような半導体層形成用原料の皮膜を加熱することによって、第1錯体化合物中のI−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)と、II−B族化合物中のII−B族元素とが良好に反応してI−II−IV−VI族化合物を含む半導体層が良好に生成する。 By heating the film of the raw material for forming a semiconductor layer as described above, a group I-B element, a group IV-B element and a group VI-B element (chalcogen element) and a group II-B in the first complex compound The II-B group element in a compound reacts satisfactorily, and a semiconductor layer containing an I-II-IV-VI group compound is formed satisfactorily.
また、第1錯体化合物との反応性が高く、I−II−IV−VI族化合物をさらに良好に形成するという観点からは、II−B族化合物は、半導体層形成用原料中に、構造式(2)で表される第2錯体化合物として含まれていてもよい。 Further, from the viewpoint of high reactivity with the first complex compound and better formation of the I-II-IV-VI group compound, the II-B group compound has a structural formula in the raw material for forming the semiconductor layer. It may be contained as a second complex compound represented by (2).
なお、構造式(2)中、M3はII−B族元素のうちのZnを表す。また、R4〜R7は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の複素環基を表す。また、X4〜X7はそれぞれ独立にSまたはSeを表す。また、Yn+はnを自然数としたときにn価の陽イオンを表す。
In Structural Formula (2), M 3 represents Zn among the II-B group elements. R 4 to R 7 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group . Also represents S or Se to X 4 to X 7 are each independently. Y n + represents an n-valent cation when n is a natural number.
なお、カルコゲン元素X4〜X7と有機基R4〜R7とは、R4X4、R5X5、R6X6およびR7X7で表わされる有機カルコゲン化合物を構成している。有機カルコゲン化合物R4X4〜R7X7は、有機カルコゲン化合物R1X1〜R3X3で挙げられたような種々の化合物が用いられ得る。The chalcogen elements X 4 to X 7 and the organic groups R 4 to R 7 constitute an organic chalcogen compound represented by R 4 X 4 , R 5 X 5 , R 6 X 6 and R 7 X 7 . . As the organic chalcogen compounds R 4 X 4 to R 7 X 7 , various compounds as mentioned in the organic chalcogen compounds R 1 X 1 to R 3 X 3 can be used.
また、R4〜R7として表わされる有機基は、合成が容易という観点から、1以上8以下の炭素数を有するものが採用されてもよい。The organic group represented as R 4 to R 7 are, from the standpoint of ease synthesis, may be employed having a carbon number of 1 to 8.
このような第2錯体化合物は、II−B族元素とVI−B族元素(カルコゲン元素)が1つの錯体分子内で接近して存在するとともに、第1錯体化合物と互いに高い親和力で結合する。そのため、第2錯体化合物内におけるII−B族元素とVI−B族元素(カルコゲン元素)の反応性が高いだけでなく、第1錯体化合物と第2錯体化合物との間におけるI−B族元素、II−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)の反応性が高くなる。その結果、I−II−IV−VI族化合物がさらに良好に生成しやすくなる。 In such a second complex compound, the II-B group element and the VI-B group element (chalcogen element) are close to each other in one complex molecule, and bind to the first complex compound with high affinity. Therefore, not only the reactivity of the II-B group element and the VI-B group element (chalcogen element) in the second complex compound is high, but also the IB group element between the first complex compound and the second complex compound. , II-B group element, IV-B group element and VI-B group element (chalcogen element) are highly reactive. As a result, the I-II-IV-VI group compound is likely to be formed better.
また、I−B族元素と、II−B族元素と、IV−B族元素と、VI−B族元素(カルコゲン元素)とのモル比を容易に制御するという観点から、半導体層形成用原料は、第1錯体化合物およびII−B族化合物に加えて構造式(3)で表される第3錯体化合物をさらに含んでいてもよい。 Further, from the viewpoint of easily controlling the molar ratio of the group I-B element, the group II-B element, the group IV-B element, and the group VI-B element (chalcogen element), the raw material for forming the semiconductor layer May further contain a third complex compound represented by the structural formula (3) in addition to the first complex compound and the II-B group compound.
なお、構造式(3)中、M4およびM5はそれぞれCuを表す。また、R8およびR9は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の複素環基を表す。また、X8およびX9はそれぞれ独立にSまたはSeを表す。また、L3〜L6はそれぞれ独立に配位子を表す。また、L3〜L6のうち2つ以上が連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
In Structural Formula (3), M 4 and M 5 each represent Cu . R 8 and R 9 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group . Also represents S or Se X 8 and X 9 each independently. L 3 to L 6 each independently represent a ligand. Two or more of L 3 to L 6 may be linked to form a saturated or unsaturated ring.
なお、カルコゲン元素X8〜X9と有機基R8〜R9とは、R8X8およびR9X9で表わされる有機カルコゲン化合物を構成している。有機カルコゲン化合物R8X8およびR9X9は、有機カルコゲン化合物R1X1〜R3X3で挙げられたような種々の化合物が用いられ得る。また、L3〜L6として表わされる配位子は、ルイス塩基として機能する化合物である。このような配位子としては、配位子L1、L2で挙げられたような種々の化合物が用いられ得る。Incidentally, a chalcogen element X 8 to X 9 and an organic group R 8 to R 9 constitute an organic chalcogen compound represented by R 8 X 8 and R 9 X 9. As the organic chalcogen compounds R 8 X 8 and R 9 X 9 , various compounds as exemplified in the organic chalcogen compounds R 1 X 1 to R 3 X 3 can be used. Moreover, the ligand represented as L < 3 > -L < 6 > is a compound which functions as a Lewis base. As such a ligand, various compounds as exemplified in the ligands L 1 and L 2 can be used.
また、R8〜R9として表わされる有機基は、合成が容易という観点から、1以上8以下の炭素数を有するものが採用されてもよい。The organic group represented as R 8 to R 9, from the viewpoint of easy synthesis, may be employed having a carbon number of 1 to 8.
このような第3錯体化合物は、I−B族元素とVI−B族元素(カルコゲン元素)が1つの錯体分子内で接近して存在するとともに、第1錯体化合物と互いに高い親和力で結合する。そのため、第3錯体化合物内におけるI−B族元素とVI−B族元素(カルコゲン元素)との反応性が高いだけでなく、第1錯体化合物と第2錯体化合物との間におけるI−B族元素、II−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)の反応性が高くなる。その結果、I−II−IV−VI族化合物を良好に形成できるとともにI−B族元素を第3錯体化合物の状態で添加することによって組成調整が容易となる。 In such a third complex compound, the IB group element and the VI-B group element (chalcogen element) are close to each other in one complex molecule, and bind to the first complex compound with high affinity. Therefore, not only the reactivity of the IB group element and the VI-B group element (chalcogen element) in the third complex compound is high, but also the IB group between the first complex compound and the second complex compound. The reactivity of the element, II-B group element, IV-B group element and VI-B group element (chalcogen element) is increased. As a result, the I-II-IV-VI group compound can be formed satisfactorily and the composition adjustment is facilitated by adding the IB group element in the state of the third complex compound.
特に、半導体層形成用原料が、上記の第1錯体化合物、第2錯体化合物および第3錯体化合物を含む場合、I−B族元素と、II−B族元素と、IV−B族元素と、VI−B族元素(カルコゲン元素)とのモル比を任意に制御することができ、所望とする組成の半導体層を良好に作製することができる。また、このような半導体層形成用原料は、第1錯体化合物と、第2錯体化合物および第3錯体化合物が半導体層形成用原料中で互いに高い親和力で結合した状態となる。よって、この半導体層形成用原料を用いて皮膜を形成する際に相分離することなく、各原料元素が均一に分散し、かつ、互いに接近した状態の皮膜を形成することができる。その結果、この皮膜を加熱した際、各原料元素同士が良好に反応し、I−II−IV−VI族化合物半導体層を良好に形成することが可能となる。 In particular, when the semiconductor layer forming raw material includes the first complex compound, the second complex compound, and the third complex compound, a group IB element, a group II-B element, a group IV-B element, The molar ratio with the VI-B group element (chalcogen element) can be arbitrarily controlled, and a semiconductor layer having a desired composition can be produced favorably. Further, such a semiconductor layer forming raw material is in a state in which the first complex compound, the second complex compound, and the third complex compound are bonded with high affinity to each other in the semiconductor layer forming raw material. Therefore, when forming a film using the semiconductor layer forming raw material, it is possible to form a film in which the respective raw material elements are uniformly dispersed and close to each other without phase separation. As a result, when this film is heated, the raw material elements react well with each other, and the I-II-IV-VI group compound semiconductor layer can be formed satisfactorily.
また、上記II−B族化合物の他の例として、構造式(4)で表される第4錯体化合物が用いられてもよい。 Moreover, the 4th complex compound represented by Structural formula (4) may be used as another example of the said II-B group compound.
なお、構造式(4)中、M6およびM8はそれぞれCuを表す。また、M7はZnを表す。また、R10〜R13は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の複素環基を表す。また、X10〜X13はそれぞれ独立にSまたはSeを表す。L7〜L10はそれぞれ独立に配位子を表す。また、L7〜L10が連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。 In Structural Formula (4), M 6 and M 8 each represent Cu . M 7 represents Zn . R 10 to R 13 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group . Also represents S or Se to X 10 to X 13 each independently. L < 7 > -L < 10 > represents a ligand each independently. L 7 to L 10 may be linked to form a saturated or unsaturated ring.
なお、カルコゲン元素X10〜X13と有機基R10〜R13とは、R10X10、R11X11、R12X12およびR13X13で表わされる有機カルコゲン化合物を構成している。有機カルコゲン化合物R10X10〜R13X13は、有機カルコゲン化合物R1X1〜R3X3で挙げられたような種々の化合物が用いられ得る。Note that the chalcogen element X 10 to X 13 and an organic group R 10 to R 13, constitute the organic chalcogen compound represented by R 10 X 10, R 11 X 11, R 12 X 12 and R 13 X 13 . As the organic chalcogen compounds R 10 X 10 to R 13 X 13 , various compounds such as those mentioned for the organic chalcogen compounds R 1 X 1 to R 3 X 3 can be used.
また、R10〜R13として表わされる有機基は、合成が容易という観点から、1以上8以下の炭素数を有するものが採用されてもよい。The organic group represented as R 10 to R 13, from the viewpoint of easy synthesis, may be employed having a carbon number of 1 to 8.
また、L7〜L10として表わされる配位子は、ルイス塩基として機能する化合物である。このような配位子としては、配位子L1、L2で挙げられたような種々の化合物が用いられ得る。 Moreover, ligands represented as L 7 ~L 10 is a compound which functions as a Lewis base. As such a ligand, various compounds as exemplified in the ligands L 1 and L 2 can be used.
このような第4錯体化合物は、I−B族元素、II−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)が1つの錯体分子内で接近して存在するとともに、第1錯体化合物と互いに高い親和力で結合する。そのため、第4錯体化合物内におけるI−B族元素、II−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)の反応性が高いだけでなく、第1錯体化合物と第4錯体化合物との間におけるI−B族元素、II−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)の反応性が高くなる。その結果、I−II−IV−VI族化合物がさらに良好に生成しやすくなる。 In such a fourth complex compound, a group I-B element, a group II-B element, and a group VI-B element (chalcogen element) are close to each other in one complex molecule, and the first complex compound and each other Bind with high affinity. Therefore, not only the reactivity of the IB group element, the II-B group element, and the VI-B group element (chalcogen element) in the fourth complex compound is high, but also between the first complex compound and the fourth complex compound. The reactivity of the IB group element, II-B group element, IV-B group element, and VI-B group element (chalcogen element) is increased. As a result, the I-II-IV-VI group compound is likely to be formed better.
なお、半導体層形成用原料は、第1錯体化合物および第4錯体化合物に加えて、上記第2錯体化合物および第3錯体化合物の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。これによって、I−B族元素と、II−B族元素と、IV−B族元素と、VI−B族元素(カルコゲン元素)とのモル比を容易に制御することができる。 The semiconductor layer forming raw material may further contain at least one of the second complex compound and the third complex compound in addition to the first complex compound and the fourth complex compound. Thereby, the molar ratio of the IB group element, the II-B group element, the IV-B group element, and the VI-B group element (chalcogen element) can be easily controlled.
以上のような第1錯体化合物、第2錯体化合物、第3錯体化合物および第4錯体化合物の作製工程について、以下に説明する。 The production steps of the first complex compound, the second complex compound, the third complex compound, and the fourth complex compound as described above will be described below.
(3.各錯体化合物の作製方法)
<<3−1.第1錯体化合物の作製方法>>
第1錯体化合物は、以下に示すようにして作製することができる。先ず、錯体Aおよび錯体Bを作製する。そして、この錯体Aおよび錯体Bを用いて、第1錯体化合物を作製する。(3. Preparation method of each complex compound)
<< 3-1. Method for producing first complex compound >>
The first complex compound can be prepared as follows. First, complex A and complex B are prepared. Then, using this complex A and complex B, a first complex compound is prepared.
<錯体Aの作製>
錯体Aは、I−B族元素に任意の配位子(アセトニトリル等)が配位した金属錯体の一部の配位子を、この配位子よりも配位力の強いルイス塩基性の配位子で置換したものである。例えば、I−B族元素をMIとし、任意の配位子をQとし、任意の陰イオンをZとし、ルイス塩基性の配位子をLとしたときに、錯体Aは[L2MIQ2]+Z−と表わすことができる。<Preparation of complex A>
Complex A is a Lewis basic ligand having a higher coordination power than that of a metal complex in which an arbitrary ligand (eg acetonitrile) is coordinated to a group IB element. Replaced with a ligand. For example, when the group I-B element is M I , the arbitrary ligand is Q, the arbitrary anion is Z, and the Lewis basic ligand is L, the complex A is [L 2 M I Q 2 ] + Z − .
このようなルイス塩基としては、複素環式化合物、ホスフィン化合物、アミン化合物を用いることができる。 As such a Lewis base, a heterocyclic compound, a phosphine compound, and an amine compound can be used.
上記の複素環式化合物としては、置換基を有していてもよいピリジン、キノリン、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、トリアジン、ピリミジン、ピラジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、チオフェン、フラン、トリアゾール、トリアジン、アクリジン等が挙げられる。錯体Bとの反応性を高めるという観点から、複素環式化合物として、ピリジン、キノリン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、またはトリアジンを用いてもよい。 Examples of the heterocyclic compound include pyridine, quinoline, pyrazole, imidazole, oxazole, thiazole, benzimidazole, benzoxazole, benzothiazole, triazine, pyrimidine, pyrazine, piperidine, piperazine, morpholine which may have a substituent. Thiophene, furan, triazole, triazine, acridine and the like. From the viewpoint of increasing the reactivity with the complex B, pyridine, quinoline, imidazole, benzimidazole, or triazine may be used as the heterocyclic compound.
上記のホスフィン化合物としては、トリフェニルホスフィン、プロピルジフェニルホスフィン、tert−ブチルジフェニルホスフィン、1−ブチルジフェニルホスフィン、1−ヘキシルジフェニルホスフィン、シクロヘキシルジフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリ(2−フリル)ホスフィン、トリ(3−フリル)ホスフィン、トリ(2−ピリジル)ホスフィン、トリ(3−ピリジル)ホスフィン、トリ(4−ピリジル)ホスフィン、2−フリルジフェニルホスフィン、3−フリルジフェニルホスフィン、2−ピリジルジフェニルホスフィン、3−ピリジルジフェニルホスフィン、4−ピリジルジフェニルホスフィン等が挙げられる。錯体Bとの反応性を高めるという観点から、ホスフィン化合物として、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリ(2−フリル)ホスフィン、トリ(3−フリル)ホスフィン、トリ(2−ピリジル)ホスフィン、トリ(3−ピリジル)ホスフィン、トリ(4−ピリジル)ホスフィン、2−フリルジフェニルホスフィン、3−フリルジフェニルホスフィン、2−ピリジルジフェニルホスフィン、3−ピリジルジフェニルホスフィン、4−ピリジルジフェニルホスフィンを用いてもよい。特にトリフェニルホスフィンは取扱性も良好である。なお、ここに例示したホスフィン化合物のフェニル基、シクロヘキシル基、フリル基およびピリジル基は置換基を有していてもよい。 Examples of the phosphine compound include triphenylphosphine, propyldiphenylphosphine, tert-butyldiphenylphosphine, 1-butyldiphenylphosphine, 1-hexyldiphenylphosphine, cyclohexyldiphenylphosphine, dicyclohexylphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, trimethylphosphine, tri ( 2-furyl) phosphine, tri (3-furyl) phosphine, tri (2-pyridyl) phosphine, tri (3-pyridyl) phosphine, tri (4-pyridyl) phosphine, 2-furyldiphenylphosphine, 3-furyldiphenylphosphine, Examples include 2-pyridyldiphenylphosphine, 3-pyridyldiphenylphosphine, 4-pyridyldiphenylphosphine, and the like. From the viewpoint of increasing the reactivity with the complex B, as the phosphine compound, triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, trimethylphosphine, tri (2-furyl) phosphine, tri (3-furyl) phosphine, tri (2-pyridyl) phosphine , Tri (3-pyridyl) phosphine, tri (4-pyridyl) phosphine, 2-furyldiphenylphosphine, 3-furyldiphenylphosphine, 2-pyridyldiphenylphosphine, 3-pyridyldiphenylphosphine, 4-pyridyldiphenylphosphine Good. In particular, triphenylphosphine has good handleability. In addition, the phenyl group, cyclohexyl group, furyl group, and pyridyl group of the phosphine compound illustrated here may have a substituent.
上記のアミン化合物としては、トリフェニルアミン、ジフェニルアミン、プロピルジフェニルアミン、tert−ブチルジフェニルアミン、n−ブチルジフェニルアミン、n−ヘキシルジフェニルアミン、シクロヘキシルジフェニルアミン、ジシクロヘキシルフェニルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミン等が挙げられる。錯体Bとの反応性を高めるという観点から、アミン化合物として、トリフェニルアミン、ジフェニルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミンを用いてもよい。なお、ここに例示したアミン化合物のフェニル基およびシクロヘキシル基は置換基を有していてもよい。 Examples of the amine compound include triphenylamine, diphenylamine, propyldiphenylamine, tert-butyldiphenylamine, n-butyldiphenylamine, n-hexyldiphenylamine, cyclohexyldiphenylamine, dicyclohexylphenylamine, tricyclohexylamine, trimethylamine, and dimethylamine. . From the viewpoint of increasing the reactivity with the complex B, triphenylamine, diphenylamine, tricyclohexylamine, trimethylamine, or dimethylamine may be used as the amine compound. In addition, the phenyl group and cyclohexyl group of the amine compound illustrated here may have a substituent.
錯体Aは例えば反応式(1)のようにして作製することができる。I−B族元素をMIとし、任意の配位子をQとし、Zを任意の陰イオンとしたときにI−B族錯体[MIQ4]+Z−を、例えば、アセトニトリル、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の溶媒に溶解する。そして、この溶液にルイス塩基Lを溶解することによって、I−B族錯体の配位子の一部がルイス塩基に置換され、錯体Aとして[L2MIQ2]+Z−が生成する。Complex A can be prepared, for example, as shown in Reaction Formula (1). When the group I-B element is M I , an arbitrary ligand is Q, and Z is an arbitrary anion, the group I-B complex [M I Q 4 ] + Z − is converted into, for example, acetonitrile, acetone Dissolve in a solvent such as methanol, ethanol, isopropanol. Then, by dissolving the Lewis base L in this solution, a part of the ligand of the group IB complex is substituted with the Lewis base, and [L 2 M I Q 2 ] + Z − is generated as the complex A. .
錯体Aの作製の具体例を以下に示す。I−B族錯体としてCu(CH3CN)4・PF6等の金属錯体をアセトニトリル等の溶媒に溶解する。そして、この溶液にルイス塩基LとしてP(C6H5)3を溶解することによって、錯体Aが{P(C6H5)3}2Cu(CH3CN)2・PF6として生成する。Specific examples of preparation of Complex A are shown below. A metal complex such as Cu (CH 3 CN) 4 .PF 6 is dissolved in a solvent such as acetonitrile as a group IB complex. Then, P (C 6 H 5 ) 3 is dissolved as a Lewis base L in this solution, whereby complex A is generated as {P (C 6 H 5 ) 3 } 2 Cu (CH 3 CN) 2 .PF 6 . .
<錯体Bの作製>
錯体BはIV−B族元素に有機カルコゲン化合物が配位した錯体化合物である。このような有機カルコゲン化合物としては、例えば、アクリル、アリール、アルキル、ビニル、パーフルオロ、カルバメート等の有機化合物にカルコゲン元素が結合した、チオール、セレノール、テルロール等が挙げられる。錯体Bは、例えば、IV−B族元素をMIVとし、有機カルコゲン化合物の塩をY(RX)(Rは有機化合物であり、Xはカルコゲン元素であり、Yは任意の陽イオンである)としたときに、錯体BはY[MIV(XR)3]と表わすことができる。<Preparation of complex B>
Complex B is a complex compound in which an organic chalcogen compound is coordinated to an IV-B group element. Examples of such an organic chalcogen compound include thiol, selenol, tellurol, and the like in which a chalcogen element is bonded to an organic compound such as acrylic, aryl, alkyl, vinyl, perfluoro, and carbamate. Complex B, for example, a Group IV-B element and M IV, a salt of an organic chalcogen compound Y (RX) (R is an organic compound, X is chalcogen element, Y is any cation) The complex B can be represented as Y [M IV (XR) 3 ].
錯体Bは例えば反応式(2)のようにして作製することができる。IV−B族元素MIVの塩MIVZ2(例えば、SnO等の金属酸化物やSnCl2等の金属塩化物を含む)、および有機カルコゲン化合物の塩YXR(例えば、Na(SC6H5)等を含む)を、メタノール、エタノール、プロパノール等の溶媒中で反応させることによって、錯体BとしてY[MIV(XR)3]が生成する。Complex B can be prepared, for example, as shown in Reaction Formula (2). Group IV-B element M salt of IV M IV Z 2 (e.g., including a metal oxide or SnCl 2, etc. of metal chlorides SnO etc.), and salts of organic chalcogen compound YXR (e.g., Na (SC 6 H 5 ) And the like) in a solvent such as methanol, ethanol, propanol, etc., to produce Y [M IV (XR) 3 ] as complex B.
錯体Bの作製の具体例を以下に示す。IV−B族元素MIVの塩としてSnCl2、および有機カルコゲン化合物の塩としてNa(SC6H5)をメタノール等の溶媒に溶解することによって、これらが反応して、錯体BとしてNa+[Sn(SC6H5)3]−が生成する。Specific examples of preparation of Complex B are shown below. By dissolving SnCl 2 as a salt of the IV-B group element M IV and Na (SC 6 H 5 ) as a salt of the organic chalcogen compound in a solvent such as methanol, they react to form Na + [ Sn (SC 6 H 5 ) 3 ] − is produced.
<錯体Aと錯体Bとを用いた第1錯体化合物の作製>
上記のようにして作製した錯体Aの溶液と錯体Bの溶液とを混合することによって、錯体Aと錯体Bとが反応し、I−B族元素、IV−B族元素、およびカルコゲン元素を含有する、構造式(5)で示される第1錯体化合物を含む沈殿物が生じる。錯体Aと錯体Bとを反応させる時の温度は例えば0〜30℃であり、反応時間は例えば1〜5時間である。第1錯体化合物を含む沈殿物を、NaやClなどの不純物を取り除くために、遠心分離もしくは濾過などの手法を用いて洗浄してもよい。なお、構造式(5)等で示されているPhはフェニル基である。<Preparation of first complex compound using complex A and complex B>
By mixing the solution of the complex A and the solution of the complex B produced as described above, the complex A and the complex B react to contain a group IB element, a group IV-B element, and a chalcogen element. This produces a precipitate containing the first complex compound represented by the structural formula (5). The temperature at which the complex A and the complex B are reacted is, for example, 0 to 30 ° C., and the reaction time is, for example, 1 to 5 hours. The precipitate containing the first complex compound may be washed using a technique such as centrifugation or filtration in order to remove impurities such as Na and Cl. In addition, Ph shown by Structural formula (5) etc. is a phenyl group.
<<3−2.第2錯体化合物の作製方法>>
第2錯体化合物は例えば以下に示すようにして作製できる。先ず、有機カルコゲン化合物とルイス塩基とを溶媒に溶解する。そして、この溶液にII−B族元素を単体あるいは合金の状態で直接溶解することによって、第2錯体化合物が生成する。この生成した第2錯体化合物は、石油エーテル、ヘキサン、トルエンなどの非極性有機溶媒を上記の溶液に滴下することによって、沈殿として単離することができる。<< 3-2. Method for producing second complex compound >>
The second complex compound can be prepared, for example, as shown below. First, an organic chalcogen compound and a Lewis base are dissolved in a solvent. And a 2nd complex compound produces | generates by melt | dissolving a II-B group element in this solution directly in the state of a simple substance or an alloy. The produced second complex compound can be isolated as a precipitate by dropping a nonpolar organic solvent such as petroleum ether, hexane, or toluene into the above solution.
第2錯体化合物に用いる有機カルコゲン化合物は、第1錯体化合物に用いる有機カルコゲン化合物で示したような化合物を用いることができる。なお、第1錯体化合物で用いる有機カルコゲン化合物と第2錯体化合物で用いる有機カルコゲン化合物とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。 As the organic chalcogen compound used for the second complex compound, the compounds shown for the organic chalcogen compound used for the first complex compound can be used. Note that the organic chalcogen compound used in the first complex compound and the organic chalcogen compound used in the second complex compound may be the same or different.
第2錯体化合物の作製に用いるルイス塩基は、第2錯体化合物の陽イオンとして機能するものである。このようなルイス塩基としては、アンモニアやアミン化合物等を用いることができる。 The Lewis base used for the production of the second complex compound functions as a cation of the second complex compound. As such a Lewis base, ammonia, an amine compound, or the like can be used.
第2錯体化合物を作製する際の有機カルコゲン化合物とルイス塩基との混合比は、例えば、有機カルコゲン化合物がモル比でルイス塩基の0.01〜2.5倍とすればよい。 The mixing ratio of the organic chalcogen compound and the Lewis base in producing the second complex compound may be, for example, 0.01 to 2.5 times the Lewis base in terms of molar ratio.
第2錯体化合物の作製の具体例を以下に示す。先ず、有機カルコゲン化合物としてチオフェノールと、ルイス塩基としてアニリンとを混合する。そして、この混合溶液に、II−B族元素としての金属亜鉛を溶解させた後、ヘキサン等の非極性有機溶媒を添加することによって、構造式(6)で表わされる第2錯体化合物が沈殿物として生じる。 Specific examples of the production of the second complex compound are shown below. First, thiophenol as an organic chalcogen compound and aniline as a Lewis base are mixed. And after dissolving metal zinc as a II-B group element in this mixed solution, the 2nd complex compound represented by Structural formula (6) is precipitated by adding nonpolar organic solvents, such as hexane. Arises as
<<3−3.第3錯体化合物の作製方法>>
第3錯体化合物は、第1錯体化合物の合成と同様の方法で作製した錯体Aおよび有機カルコゲン化合物の塩を用いて作製できる。<< 3-3. Method for producing third complex compound >>
The third complex compound can be produced using the complex A produced by the same method as the synthesis of the first complex compound and the salt of the organic chalcogen compound.
第3錯体化合物に用いる有機カルコゲン化合物は、第1錯体化合物に用いる有機カルコゲン化合物で示されるような化合物を用いることができる。なお、第1錯体化合物で用いる有機カルコゲン化合物と第3錯体化合物で用いる有機カルコゲン化合物とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。 As the organic chalcogen compound used for the third complex compound, a compound shown by the organic chalcogen compound used for the first complex compound can be used. Note that the organic chalcogen compound used in the first complex compound and the organic chalcogen compound used in the third complex compound may be the same or different.
第3錯体化合物の作製の具体例を以下に示す。上記第1錯体化合物の作製で使用した錯体Aとして{P(C6H5)3}2Cu(CH3CN)2・PF6と、有機カルコゲン化合物の塩としてNa(SC6H5)とをそれぞれ等モル量のメタノール、エタノール、プロパノール等の溶媒中で混合することによって、構造式(7)で表わされる第3錯体化合物が生成する。Specific examples of the production of the third complex compound are shown below. {P (C 6 H 5 ) 3 } 2 Cu (CH 3 CN) 2 .PF 6 as complex A used in the preparation of the first complex compound, and Na (SC 6 H 5 ) as a salt of the organic chalcogen compound Are mixed in an equimolar amount of a solvent such as methanol, ethanol, propanol or the like to form a third complex compound represented by the structural formula (7).
<<3−4.第4錯体化合物の作製方法>>
第4錯体化合物は、上記錯体Aおよび上記第2錯体化合物を用いて作製できる。錯体Aおよび第2錯体化合物を溶媒中で混合することによって、錯体Aと第2錯体化合物とが反応して、第4錯体化合物が生成する。<< 3-4. Method for preparing fourth complex compound >>
The fourth complex compound can be prepared using the complex A and the second complex compound. By mixing the complex A and the second complex compound in a solvent, the complex A and the second complex compound react to form a fourth complex compound.
第4錯体化合物の作製の具体例を以下に示す。錯体Aとして{P(C6H5)3}2Cu(CH3CN)2・PF6と、第2錯体化合物として構造式(6)で示される化合物とを、第2錯体化合物が錯体Aの1/2モル量となるようにして、メタノール、エタノール、プロパノール等の溶媒中で混合することによって、構造式(8)で表わされる第4錯体化合物が生成する。Specific examples of the production of the fourth complex compound are shown below. The complex A includes {P (C 6 H 5 ) 3 } 2 Cu (CH 3 CN) 2 .PF 6 and the second complex compound represented by the structural formula (6), and the second complex compound is complex A. The fourth complex compound represented by the structural formula (8) is produced by mixing in a solvent such as methanol, ethanol, propanol or the like so as to have a ½ molar amount of
(4.半導体層の製造方法)
上記のような半導体層形成用原料を用いて半導体層を作製する方法を以下に示す。先ず、上記の半導体層形成用原料を用いて、半導体層の形成対象物(以下、半導体層の形成対象物を単に対象物という)の表面に半導体層の前駆体としての皮膜を形成する。皮膜は、例えば、溶媒等を用いて液状にした半導体層形成用原料を、対象物の表面に、スピンコータ、スクリーン印刷、ディッピング、スプレーまたはダイコータなどを用いて塗布し、乾燥することによって形成できる。この乾燥は、還元雰囲気下で行なってもよい。乾燥時の温度は、例えば、50〜300℃で行なう。(4. Manufacturing method of semiconductor layer)
A method for manufacturing a semiconductor layer using the semiconductor layer forming raw material as described above will be described below. First, a film as a precursor of a semiconductor layer is formed on the surface of a semiconductor layer formation target (hereinafter, the semiconductor layer formation target is simply referred to as a target) using the semiconductor layer forming raw material. The film can be formed, for example, by applying a semiconductor layer forming raw material liquefied using a solvent or the like to the surface of an object using a spin coater, screen printing, dipping, spraying, a die coater, or the like and drying. This drying may be performed in a reducing atmosphere. The temperature at the time of drying is 50-300 degreeC, for example.
そして、上記皮膜を熱処理して、1〜2.5μmの厚みの半導体層を作製することができる。熱処理は、酸化を防止して良好な半導体層とするために、非酸化性ガス雰囲気下で行なってもよい。熱処理における非酸化性ガス雰囲気としては、窒素雰囲気、フォーミングガス雰囲気および水素雰囲気等がある。熱処理温度は、例えば、400℃〜600℃とする。 And the said membrane | film | coat can be heat-processed and the semiconductor layer of thickness 1-2.5 micrometers can be produced. The heat treatment may be performed in a non-oxidizing gas atmosphere in order to prevent oxidation and form a good semiconductor layer. Examples of the non-oxidizing gas atmosphere in the heat treatment include a nitrogen atmosphere, a forming gas atmosphere, and a hydrogen atmosphere. The heat treatment temperature is, for example, 400 ° C to 600 ° C.
以上のような半導体層の作製方法によって、I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層を良好に作製できる。つまり、上記半導体層形成用原料を用いて作製された皮膜は、I−B族元素、IV−B族元素およびVI−B族元素(カルコゲン元素)が1つの分子である第1錯体化合物内で互いに接近して存在しているため、反応性が高くなる。そのため、I−II−IV−VI族化合物が良好に生成する。 By the above semiconductor layer manufacturing method, a semiconductor layer containing an I-II-IV-VI group compound can be satisfactorily manufactured. That is, the film produced using the semiconductor layer forming raw material is formed in the first complex compound in which the IB group element, the IV-B group element, and the VI-B group element (chalcogen element) are one molecule. Because they are close to each other, they are more reactive. Therefore, the I-II-IV-VI group compound is formed satisfactorily.
なお、上記皮膜は、第1錯体化合物に含まれたVI−B族元素(カルコゲン元素)を原料として反応し、カルコゲン元素を含む半導体層を形成可能であるが、半導体層形成用原料に別途、カルコゲン元素をカルコゲン化合物として含ませておいてもよい。また、皮膜の熱処理時の雰囲気にカルコゲン元素を含ませておいてもよい。このような方法によって、蒸発等で不足しやすくなるカルコゲン元素を十分に供給でき、所望の組成のI−II−IV−VI族化合物を有する半導体層を形成することができる。 In addition, although the said film | membrane can react using the VI-B group element (chalcogen element) contained in the 1st complex compound as a raw material, and can form the semiconductor layer containing a chalcogen element, separately to the raw material for semiconductor layer formation, A chalcogen element may be included as a chalcogen compound. Further, a chalcogen element may be included in the atmosphere during the heat treatment of the film. By such a method, a chalcogen element that tends to be deficient due to evaporation or the like can be sufficiently supplied, and a semiconductor layer having a desired I-II-IV-VI group compound can be formed.
(5.光電変換装置の構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体層の製造方法および本発明の一実施形態に係る光電変換装置の製造方法を用いて作製した光電変換装置の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図2はその断面図である。光電変換装置11は、基板1と、第1の電極層2と、第1の半導体層3と、第2の半導体層4と、第2の電極層5とを含んで構成される。本実施例においては、第1の半導体層3が光吸収層であり、第2の半導体層4が第1の半導体層3に接合されたバッファ層である例を示すがこれに限定されず、第2の半導体層4が光吸収層であってもよい。(5. Configuration of photoelectric conversion device)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a photoelectric conversion device manufactured using a method for manufacturing a semiconductor layer according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view thereof. The photoelectric conversion device 11 includes a substrate 1, a first electrode layer 2, a first semiconductor layer 3, a second semiconductor layer 4, and a second electrode layer 5. In the present embodiment, an example in which the first semiconductor layer 3 is a light absorption layer and the second semiconductor layer 4 is a buffer layer bonded to the first semiconductor layer 3 is not limited to this. The second semiconductor layer 4 may be a light absorption layer.
図1、図2において、光電変換装置11は、複数の光電変換セル10が並べて形成されている。そして、光電変換セル10は、第1の半導体層3の基板1側に第1の電極層2と離間して設けられた第3の電極層6を具備している。そして、第1の半導体層3に設けられた接続導体7によって、第2の電極層5と第3の電極層6とが電気的に接続されている。図1、図2においては、この第3の電極層6は、隣接する光電変換セル10の第1の電極層2が延伸されたものである。この構成によって、隣接する光電変換セル10同士が直列接続されている。なお、1つの光電変換セル10内において、接続導体7は第1の半導体層3および第2の半導体層4を貫通するように設けられており、第1の電極層2と第2の電極層5とで挟まれた第1の半導体層3と第2の半導体層4とで光電変換が行なわれる。 1 and 2, the photoelectric conversion device 11 is formed by arranging a plurality of photoelectric conversion cells 10 side by side. The photoelectric conversion cell 10 includes a third electrode layer 6 provided on the substrate 1 side of the first semiconductor layer 3 so as to be separated from the first electrode layer 2. The second electrode layer 5 and the third electrode layer 6 are electrically connected by the connection conductor 7 provided in the first semiconductor layer 3. 1 and 2, the third electrode layer 6 is obtained by extending the first electrode layer 2 of the adjacent photoelectric conversion cell 10. With this configuration, adjacent photoelectric conversion cells 10 are connected in series. In one photoelectric conversion cell 10, the connection conductor 7 is provided so as to penetrate the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4, and the first electrode layer 2 and the second electrode layer are provided. The first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4 sandwiched between 5 and 5 perform photoelectric conversion.
基板1は、光電変換セル10を支持するためのものである。基板1に用いられる材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂および金属等が挙げられる。 The substrate 1 is for supporting the photoelectric conversion cell 10. Examples of the material used for the substrate 1 include glass, ceramics, resin, and metal.
第1の電極層2および第3の電極層6は、Mo、Al、TiまたはAu等の導電体が用いられ、基板1上にスパッタリング法または蒸着法等で形成される。 The first electrode layer 2 and the third electrode layer 6 are made of a conductor such as Mo, Al, Ti, or Au, and are formed on the substrate 1 by a sputtering method or a vapor deposition method.
第1の半導体層3はI−II−IV−VI族化合物を主に含む半導体層である。I−II−IV−VI族化合物とは、I−B族元素とII−B族元素とIV−B族元素とVI−B族元素との化合物半導体である。I−II−IV−VI族化合物としては、例えば、Cu2ZnSnS4(CZTSともいう)、Cu2ZnSnS4−xSex(CZTSSeともいう。なお、xは0より大きく4より小さい数である。)、およびCu2ZnSnSe4(CZTSeともいう)が挙げられる。このようなI−II−IV−VI族化合物は光吸収係数が大きいため、10μm以下の薄層として用いても有効な起電力を得ることができる。The first semiconductor layer 3 is a semiconductor layer mainly containing an I-II-IV-VI group compound. An I-II-IV-VI group compound is a compound semiconductor of an IB group element, an II-B group element, an IV-B group element, and a VI-B group element. Examples of the I-II-IV-VI group compound include Cu 2 ZnSnS 4 (also referred to as CZTS) and Cu 2 ZnSnS 4-x Se x (also referred to as CZTSSe. Note that x is a number greater than 0 and smaller than 4. And Cu 2 ZnSnSe 4 (also referred to as CZTSe). Since such an I-II-IV-VI group compound has a large light absorption coefficient, an effective electromotive force can be obtained even when used as a thin layer of 10 μm or less.
第1の半導体層3は、上述した本発明の一実施形態に係る半導体層の製造方法を用いて作製できる。つまり、表面に第1の電極層2が設けられた基板1を用意し、この第1の電極層2の上に半導体層形成用原料を用いて皮膜を形成する。そして、この皮膜を熱処理することによって、I−II−IV−VI族化合物を含む第1の半導体層3を形成することができる。 The first semiconductor layer 3 can be produced using the semiconductor layer manufacturing method according to the embodiment of the present invention described above. That is, a substrate 1 having a first electrode layer 2 provided on the surface is prepared, and a film is formed on the first electrode layer 2 using a semiconductor layer forming raw material. And the 1st semiconductor layer 3 containing an I-II-IV-VI group compound can be formed by heat-processing this membrane | film | coat.
光電変換セル10は、第1の半導体層3上に第1の半導体層3とは異なる導電型の第2の半導体層4が、例えば10〜200nmの厚みで形成されている。第1の半導体層3および第2の半導体層4は、一方がn型で他方がp型の異なる導電型を有しており、これらがpn接合している。第1の半導体層3がp型であり第2の半導体層4がn型であってもよく、逆の関係であってもよい。なお、第1の半導体層3および第2の半導体層4によるpn接合は第1の半導体層3と第2の半導体層4とが直接接合しているものに限らない。例えば、これらの間に第1の半導体層3と同じ導電型の他の半導体層かまたは第2の半導体層4と同じ導電型の他の半導体層をさらに有していてもよい。また、第1の半導体層3と第2の半導体層4との間に、i型の半導体層を有するpin接合であってもよい。 In the photoelectric conversion cell 10, a second semiconductor layer 4 having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer 3 is formed on the first semiconductor layer 3 with a thickness of, for example, 10 to 200 nm. The first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4 have different conductivity types, one being n-type and the other being p-type, and these are pn-junctioned. The first semiconductor layer 3 may be p-type and the second semiconductor layer 4 may be n-type, or the reverse relationship may be used. Note that the pn junction by the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4 is not limited to the one in which the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4 are directly joined. For example, another semiconductor layer having the same conductivity type as that of the first semiconductor layer 3 or another semiconductor layer having the same conductivity type as that of the second semiconductor layer 4 may be further provided therebetween. Further, a pin junction having an i-type semiconductor layer may be provided between the first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4.
第1の半導体層3と第2の半導体層4とはホモ接合であってもよく、ヘテロ接合であってもよい。ヘテロ接合である場合、第2の半導体層4としては、CdS、ZnS、ZnO、In2Se3、In(OH,S)、(Zn,In)(Se,OH)、および(Zn,Mg)O等が挙げられ、例えばケミカルバスデポジション(CBD)法等で10〜200nmの厚みで形成される。なお、In(OH,S)とは、InとOHとSとから主に構成された化合物をいう。(Zn,In)(Se,OH)は、ZnとInとSeとOHとから主に構成された化合物をいう。(Zn,Mg)Oは、ZnとMgとOとから主に構成された化合物をいう。The first semiconductor layer 3 and the second semiconductor layer 4 may be homojunctions or heterojunctions. In the case of a heterojunction, the second semiconductor layer 4 includes CdS, ZnS, ZnO, In 2 Se 3 , In (OH, S), (Zn, In) (Se, OH), and (Zn, Mg). O etc. are mentioned, For example, it forms with a thickness of 10-200 nm by the chemical bath deposition (CBD) method etc. In (OH, S) refers to a compound mainly composed of In, OH, and S. (Zn, In) (Se, OH) refers to a compound mainly composed of Zn, In, Se, and OH. (Zn, Mg) O refers to a compound mainly composed of Zn, Mg and O.
第2の電極層5は、ITO、ZnO等の0.05〜3μmの透明導電膜である。第2の電極層5は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長(CVD)法等で形成される。第2の電極層5は、第2の半導体層4よりも抵抗率の低い層であり、第1の半導体層3で生じた電荷を取り出すためのものである。電荷を良好に取り出すという観点からは、第2の電極層5の抵抗率が1Ω・cm未満でシート抵抗が50Ω/□以下であってもよい。 The second electrode layer 5 is a 0.05 to 3 μm transparent conductive film such as ITO or ZnO. The second electrode layer 5 is formed by sputtering, vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or the like. The second electrode layer 5 is a layer having a resistivity lower than that of the second semiconductor layer 4, and is for taking out charges generated in the first semiconductor layer 3. From the viewpoint of taking out charges well, the resistivity of the second electrode layer 5 may be less than 1 Ω · cm and the sheet resistance may be 50 Ω / □ or less.
光電変換装置11は、複数個の光電変換セル10が並べられてこれらが電気的に接続されて成る。隣接する光電変換セル10同士を容易に直列接続するために、図1、図2に示すように、光電変換セル10は、第1の半導体層3の基板1側に第1の電極層2と離間して設けられた第3の電極層6を具備している。そして、第1の半導体層3に設けられた接続導体7によって、第2の電極層5と第3の電極層6とが電気的に接続されている。 The photoelectric conversion device 11 is formed by arranging a plurality of photoelectric conversion cells 10 and electrically connecting them. In order to easily connect adjacent photoelectric conversion cells 10 in series, as shown in FIGS. 1 and 2, the photoelectric conversion cell 10 is connected to the first electrode layer 2 on the substrate 1 side of the first semiconductor layer 3. A third electrode layer 6 is provided so as to be spaced apart. The second electrode layer 5 and the third electrode layer 6 are electrically connected by the connection conductor 7 provided in the first semiconductor layer 3.
図1において、接続導体7は、第1の半導体層3、第2の半導体層4および第2の電極層5を貫通する溝内に、導電性ペースト等の導体が充填されて形成されている。接続導体7はこれに限定されず、第2の電極層5が延長されて形成されていてもよい。 In FIG. 1, the connection conductor 7 is formed by filling a conductor such as a conductive paste in a groove that penetrates the first semiconductor layer 3, the second semiconductor layer 4, and the second electrode layer 5. . The connection conductor 7 is not limited to this, and may be formed by extending the second electrode layer 5.
また、図1、図2のように、第2の電極層5上に集電電極8が設けられていてもよい。集電電極8は、第2の電極層5の電気抵抗を小さくするためのものである。第2の電極層5上に集電電極8が設けられることによって、第2の電極層5の厚さを薄くして光透過性を高めるとともに第1の半導体層3で発生した電流が効率よく取り出される。その結果、光電変換装置11の発電効率が高められる。 Moreover, the collector electrode 8 may be provided on the 2nd electrode layer 5 like FIG. 1, FIG. The collecting electrode 8 is for reducing the electric resistance of the second electrode layer 5. By providing the current collecting electrode 8 on the second electrode layer 5, the thickness of the second electrode layer 5 is reduced to increase the light transmittance, and the current generated in the first semiconductor layer 3 is efficiently generated. It is taken out. As a result, the power generation efficiency of the photoelectric conversion device 11 is increased.
集電電極8は、例えば、図1に示すように、光電変換セル10の一端から接続導体7にかけて線状に形成されている。これによって、第1の半導体層3の光電変換で生じた電荷が第2の電極層5を介して集電電極8に集電され、接続導体7を介して隣接する光電変換セル10に良好に伝達される。 For example, as shown in FIG. 1, the collector electrode 8 is formed in a linear shape from one end of the photoelectric conversion cell 10 to the connection conductor 7. As a result, the electric charge generated by the photoelectric conversion of the first semiconductor layer 3 is collected by the current collecting electrode 8 through the second electrode layer 5, and is excellent in the adjacent photoelectric conversion cell 10 through the connection conductor 7. Communicated.
集電電極8の幅は、第1の半導体層3への光を遮るのを低減するとともに良好な導電性を有するという観点からは、50〜400μmとされ得る。また、集電電極8は、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。 The width of the current collecting electrode 8 can be set to 50 to 400 μm from the viewpoint of reducing light shielding to the first semiconductor layer 3 and having good conductivity. The current collecting electrode 8 may have a plurality of branched portions.
集電電極8は、例えば、Ag等の金属粉を樹脂バインダー等に分散させた金属ペーストがパターン状に印刷され、これが硬化されることによって形成される。 The collector electrode 8 is formed, for example, by printing a metal paste in which a metal powder such as Ag is dispersed in a resin binder or the like in a pattern and curing it.
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
<第1錯体化合物の合成>
第1錯体化合物として構造式(5)に示す(Ph3P)2Cu(SPh)2Sn(SPh)の合成を行なった。<Synthesis of first complex compound>
As the first complex compound, (Ph 3 P) 2 Cu (SPh) 2 Sn (SPh) represented by the structural formula (5) was synthesized.
以下の操作はすべて乾燥窒素にて十分に置換されたグローブボックス内で行なった。まず、300mlのマイヤーフラスコを用意して、これにI−B族元素の金属錯体として10mmolのテトラキスアセトニトリル銅(I)テトラフルオロホウ酸塩と、ルイス塩基として30mmolのトリフェニルホスフィンとを秤量し、さらに100mlの脱水メタノールを加えて、マグネチックスターラーにて室温で3時間攪拌した(この溶液を反応溶液1という)。 All of the following operations were performed in a glove box sufficiently substituted with dry nitrogen. First, a 300 ml Meyer flask was prepared, and 10 mmol of tetrakis acetonitrile copper (I) tetrafluoroborate as a metal complex of a group IB element and 30 mmol of triphenylphosphine as a Lewis base were weighed. Further, 100 ml of dehydrated methanol was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 3 hours (this solution is referred to as reaction solution 1).
1000mlのマイヤーフラスコを用意して、これに30mmolのナトリウムメトキシドを秤量し、500mlの脱水メタノールを加えて、完全に溶解するまでマグネチックスターラーで撹拌した。この溶液に、30mmolのフェニルチオールを加え、15分撹拌した後、10mmolの塩化スズ(II)(無水)を加えて、さらに1時間撹拌した(この溶液を反応溶液2という)。 A 1000 ml Meyer flask was prepared, 30 mmol of sodium methoxide was weighed, 500 ml of dehydrated methanol was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer until completely dissolved. To this solution, 30 mmol of phenylthiol was added and stirred for 15 minutes, then 10 mmol of tin (II) chloride (anhydrous) was added, and the mixture was further stirred for 1 hour (this solution is referred to as reaction solution 2).
反応溶液1を反応溶液2の入ったマイヤーフラスコに滴下し、さらに2時間撹拌を行なった。生成した黄色の沈殿をろ取し、脱水メタノールで洗浄した後、減圧乾燥を行ない、目的物を得た。収率は90%であった。 The reaction solution 1 was added dropwise to the Meyer flask containing the reaction solution 2 and further stirred for 2 hours. The produced yellow precipitate was collected by filtration, washed with dehydrated methanol, and then dried under reduced pressure to obtain the desired product. The yield was 90%.
<第2錯体化合物の合成>
第2錯体化合物として構造式(6)に示す(NH4)2Zn(SPh)4の合成を行なった。<Synthesis of second complex compound>
(NH 4 ) 2 Zn (SPh) 4 shown in the structural formula (6) was synthesized as the second complex compound.
以下の操作はすべて乾燥窒素にて十分に置換されたグローブボックス内で行なった。還流冷却器を装着した30mlのマイヤーフラスコを用意して、ルイス塩基として50mmolのアニリンと、有機カルコゲン化合物として60mmolのフェニルチオールとを混合した混合液を作製し、マグネチックスターラーにて室温で1時間撹拌した。この混合液に10mmolの亜鉛を加えて、70℃で12時間撹拌した。室温まで放冷した後、反応溶液を150mlのn−ヘキサンを入れた300mlのマイヤーフラスコに、ゆっくり滴下した。得られた沈殿物をろ取し、n−ヘキサンで洗浄した後、減圧乾燥を行ない、目的物を得た。収率は70%であった。 All of the following operations were performed in a glove box sufficiently substituted with dry nitrogen. A 30 ml Meyer flask equipped with a reflux condenser was prepared, and a mixed solution was prepared by mixing 50 mmol of aniline as a Lewis base and 60 mmol of phenylthiol as an organic chalcogen compound, and then at room temperature for 1 hour with a magnetic stirrer. Stir. 10 mmol of zinc was added to the mixture and stirred at 70 ° C. for 12 hours. After allowing to cool to room temperature, the reaction solution was slowly added dropwise to a 300 ml Meyer flask containing 150 ml of n-hexane. The obtained precipitate was collected by filtration, washed with n-hexane, and then dried under reduced pressure to obtain the desired product. The yield was 70%.
<第3錯体化合物の合成>
第1錯体化合物として構造式(7)に示す(Ph3P)2Cu(SPh)2Cu(PPh3)の合成を行なった。<Synthesis of the third complex compound>
(Ph 3 P) 2 Cu (SPh) 2 Cu (PPh 3 ) shown in the structural formula (7) was synthesized as the first complex compound.
以下の操作はすべて乾燥窒素にて十分に置換されたグローブボックス内で行なった。まず、300mlのマイヤーフラスコを用意して、これにI−B族元素の金属錯体として10mmolのテトラキスアセトニトリル銅(I)テトラフルオロホウ酸塩と、ルイス塩基として30mmolのトリフェニルホスフィンとを秤量し、さらに100mlの脱水メタノールを加えて、マグネチックスターラーにて室温で3時間攪拌した(この溶液を反応溶液3という)。 All of the following operations were performed in a glove box sufficiently substituted with dry nitrogen. First, a 300 ml Meyer flask was prepared, and 10 mmol of tetrakis acetonitrile copper (I) tetrafluoroborate as a metal complex of a group IB element and 30 mmol of triphenylphosphine as a Lewis base were weighed. Further, 100 ml of dehydrated methanol was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 3 hours (this solution is referred to as reaction solution 3).
300mlのマイヤーフラスコを用意して、これに10mmolのナトリウムメトキシドを秤量し、200mlの脱水メタノールを加えて、完全に溶解するまでマグネチックスターラーで撹拌した。この溶液に、10mmolのフェニルチオールを加え1時間撹拌した(この溶液を反応溶液4という)。 A 300 ml Meyer flask was prepared, 10 mmol of sodium methoxide was weighed, 200 ml of dehydrated methanol was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer until completely dissolved. To this solution, 10 mmol of phenylthiol was added and stirred for 1 hour (this solution is referred to as reaction solution 4).
反応溶液3を反応溶液4の入ったマイヤーフラスコに滴下し、さらに2時間撹拌を行なった。生成した黄色の沈殿をろ取し、脱水メタノールで洗浄した後、減圧乾燥を行ない、目的物を得た。収率は95%であった。 The reaction solution 3 was dropped into a Meyer flask containing the reaction solution 4, and the mixture was further stirred for 2 hours. The produced yellow precipitate was collected by filtration, washed with dehydrated methanol, and then dried under reduced pressure to obtain the desired product. The yield was 95%.
<半導体層形成用原料の作製>
以下の操作はすべて乾燥窒素にて十分に置換されたグローブボックス内で行なった。(Ph3P)2Cu(SPh)2Sn(SPh)を7.46g、(NH4)2Zn(SPh)4を1.05g、および(Ph3P)2Cu(SPh)2Cu(PPh3)を2.75gそれぞれ秤量し、市販の脱水ピリジン(含水量<50ppm)16.9gに溶解させて、液状の半導体層形成用原料を作製した。<Preparation of raw material for semiconductor layer formation>
All of the following operations were performed in a glove box sufficiently substituted with dry nitrogen. (Ph 3 P) 2 Cu (SPh) 2 Sn (SPh) 7.46 g, (NH 4 ) 2 Zn (SPh) 4 1.05 g, and (Ph 3 P) 2 Cu (SPh) 2 Cu (PPh 3 ) was weighed 2.75 g each and dissolved in 16.9 g of commercially available dehydrated pyridine (water content <50 ppm) to prepare a liquid semiconductor layer forming raw material.
<光電変換装置の作製>
上記の半導体層形成用原料をドクターブレード法にて、ソーダライムガラス基板1のMoからなる第1の電極層2上に塗布膜を形成した。塗布膜は、グローブボックス内で、キャリアガスとして窒素ガスを用いて半導体層形成用原料を第1の電極層2へ塗布して形成した。塗布の後、上記試料をホットプレートで110℃に加熱しながら、5分間乾燥させて皮膜を形成した。<Production of photoelectric conversion device>
A coating film was formed on the first electrode layer 2 made of Mo of the soda lime glass substrate 1 by using the above-mentioned raw material for forming a semiconductor layer by a doctor blade method. The coating film was formed by applying a semiconductor layer forming raw material to the first electrode layer 2 using nitrogen gas as a carrier gas in a glove box. After coating, the sample was dried at 110 ° C. on a hot plate for 5 minutes to form a film.
皮膜形成後、水素ガス雰囲気下で熱処理を実施した。熱処理条件は、525℃まで5分間で急速昇温し、525℃で1時間保持することで行ない、その後、自然冷却して、厚み1.5μmの化合物半導体薄膜からなる第1の半導体層3を作製した。 After film formation, heat treatment was performed in a hydrogen gas atmosphere. The heat treatment is performed by rapidly raising the temperature to 525 ° C. in 5 minutes and holding it at 525 ° C. for 1 hour, and then naturally cooling the first semiconductor layer 3 made of a compound semiconductor thin film having a thickness of 1.5 μm. Produced.
この第1の半導体層3のX線回折結果から、得られた第1の半導体層3はCu2ZnSnS2であることがわかった。From the X-ray diffraction result of the first semiconductor layer 3, it was found that the obtained first semiconductor layer 3 was Cu 2 ZnSnS 2 .
この後、酢酸カドミウム、チオ尿素をアンモニア水に溶解し、これに上記試料を浸漬し、第1の半導体層3上に厚み0.05μmのCdSからなる第2の半導体層4を形成した。さらに、第2の半導体層4の上に、スパッタリング法にてAlドープ酸化亜鉛膜(第2の電極層5)を形成した。最後に蒸着にてアルミ電極(取出電極)を形成して、光電変換装置11を作製した。 Thereafter, cadmium acetate and thiourea were dissolved in aqueous ammonia, and the sample was immersed in the solution to form a second semiconductor layer 4 made of CdS having a thickness of 0.05 μm on the first semiconductor layer 3. Further, an Al-doped zinc oxide film (second electrode layer 5) was formed on the second semiconductor layer 4 by a sputtering method. Finally, an aluminum electrode (extraction electrode) was formed by vapor deposition to produce a photoelectric conversion device 11.
<光電変換装置の評価>
この光電変換装置11の光電変換効率を、定常光ソーラーシミュレーターを用いて測定した。ここでは、光電変換装置11の受光面に対する光の照射強度が100mW/cm2であり且つエアマス(AM)が1.5である条件下で光電変換効率を測定した。なお、光電変換効率は、光電変換装置11において太陽光のエネルギーが電気エネルギーに変換される割合を示し、ここでは、光電変換装置11から出力される電気エネルギーの値を、光電変換装置11に入射される太陽光のエネルギーの値で除して、100を乗じることで導出した。<Evaluation of photoelectric conversion device>
The photoelectric conversion efficiency of this photoelectric conversion device 11 was measured using a steady light solar simulator. Here, the photoelectric conversion efficiency was measured under conditions where the light irradiation intensity on the light receiving surface of the photoelectric conversion device 11 was 100 mW / cm 2 and the air mass (AM) was 1.5. The photoelectric conversion efficiency indicates the rate at which sunlight energy is converted into electric energy in the photoelectric conversion device 11. Here, the value of the electric energy output from the photoelectric conversion device 11 is incident on the photoelectric conversion device 11. Divided by the value of the energy of solar light to be multiplied by 100.
その結果、上記のようにして作製した光電変換装置の光電変換効率は7.6%であり、良好な特性を有することを確認した。 As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device manufactured as described above was 7.6%, and it was confirmed that the photoelectric conversion device had good characteristics.
以上より、本発明によれば、真空プロセスや有毒なヒドラジンを用いることなく、I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層を簡易な方法で製造することができることがわかった。 As described above, according to the present invention, it was found that a semiconductor layer containing a I-II-IV-VI group compound can be produced by a simple method without using a vacuum process or toxic hydrazine.
1:基板
2:第1の電極層
3:第1の半導体層(I−II−IV−VI族化合物を含む半導体層)
4:第2の半導体層
5:第2の電極層
6:第3の電極層
7:接続導体
8:集電電極
10:光電変換セル
11:光電変換装置1: Substrate 2: First electrode layer 3: First semiconductor layer (semiconductor layer containing a I-II-IV-VI group compound)
4: Second semiconductor layer 5: Second electrode layer 6: Third electrode layer 7: Connection conductor 8: Current collecting electrode 10: Photoelectric conversion cell 11: Photoelectric conversion device
Claims (7)
該皮膜を加熱してI−II−IV−VI族化合物を含む半導体層にする工程と
を具備することを特徴とする半導体層の製造方法。 Forming a film using the semiconductor layer forming raw material according to any one of claims 2 to 5,
Heating the film to form a semiconductor layer containing a group I-II-IV-VI compound.
該第1の半導体層に電気的に接続されるように、該第1の半導体層とは異なる導電型の第2の半導体層を作製する工程と
を具備することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 Producing a first semiconductor layer by the method for producing a semiconductor layer according to claim 6;
And a step of producing a second semiconductor layer having a conductivity type different from that of the first semiconductor layer so as to be electrically connected to the first semiconductor layer. Production method.
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