JP3011319B2 - Plating method and solar cell manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属イオンと金属また
は非金属粒子とを含む溶液を用いて行うめっき法と、こ
の方法を利用する太陽電池の製造方法、特に周期表の1
B族、3B族、6B族の元素を含む化合物半導体の吸収
層を有する薄膜太陽電池の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention comprises a plating method carried out using a solution containing a metal ion and a metal or non-metal particles, the production method, in particular the periodic table of the solar cell using this method 1
The present invention relates to a method for manufacturing a thin-film solar cell having an absorption layer of a compound semiconductor containing Group B, 3B, and 6B elements.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近、優れた光電変換効率を有し、大面
積の薄膜太陽電池を低コストで製造できるものとして周
期表の1B族−3B族−6B族の元素からなる化合物半
導体が注目されており、特にCuInSe2は、(1)
吸収係数αが105 /cm程度と高く、2μm程度の
薄膜でも十分に太陽光を吸収できること、(2)禁止帯
幅が1.1eVであり、太陽光の光電変換に適している
こと、(3)光劣化がアモルファス・シリコンと比べて
著しく小さいこと等の特徴を有していることから最も注
目されている。大面積の薄膜太陽電池を低コストで製造
するため、特表平5−506334号(国際公開WO9
2/05586号)公報に開示されているように、分散
めっき法を利用した太陽電池の製造方法が提案されてい
る。Recently, it has excellent photoelectric conversion efficiency, peripheral as a thin-film solar cell having a large area can be manufactured at a low cost
Attention has been paid to compound semiconductors composed of Group 1B-3B-6B elements in the period table , and in particular, CuInSe 2 is (1)
That the absorption coefficient α is as high as about 10 5 / cm, and that a thin film of about 2 μm can sufficiently absorb sunlight, (2) the bandgap is 1.1 eV, which is suitable for photoelectric conversion of sunlight, ( 3) It has received the most attention because it has features such as light degradation significantly smaller than that of amorphous silicon. In order to manufacture a large-area thin-film solar cell at low cost, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-506334 (WO9)
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 2/05586), a method for manufacturing a solar cell using a dispersion plating method has been proposed.
【0003】図12は従来の化合物半導体を用いた薄膜
太陽電池の製造方法の一例を説明するための工程順に示
した断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a conventional method of manufacturing a thin-film solar cell using a compound semiconductor in the order of steps for explaining the method.
【0004】まず、図12(a)に示すように、ガラス
基板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2
を形成したものを用意する。First, as shown in FIG. 12A, a Mo film 2 is formed on a glass substrate 1 by a method such as evaporation or sputtering.
Prepare the one formed.
【0005】めっき液は、例えば、次の割合で調合す
る。 スルファミン酸銅 0.01 M スルファミン酸インジウム 0.5 M スルファミン酸 0.104M Se粉末 0.633M ここで、Mはモル/リットルを示す。Se粉末はめっき
液との親和性がよくないので、Se粉末とめっき溶液と
の親和性を良くし、Se粉末の分散を良くするために表
面活性剤を添加することも行われる。このめっき液を用
い、Mo膜2を陰極として電流密度3A/dm2 で電着
を行なってCu−In/Se分散めっき層73を形成す
る。特表平5−506334号(国際公開WO92/0
5586号)公報に開示されているデータによれば、こ
のめっき層の組成は、重量比(wt%)で、 Cu:In:Se=20.5:44.1:35.4 原子比(at%)に直して示すと、 Cu:In:Se=28.0:33.2:38.8 である。The plating solution is prepared, for example, at the following ratio. Copper sulfamate 0.01 M Indium sulfamate 0.5 M Sulfamate 0.104 M Se powder 0.633 M Here, M indicates mol / liter. Since the Se powder has poor affinity with the plating solution, a surfactant may be added to improve the affinity between the Se powder and the plating solution and improve the dispersion of the Se powder. Using the plating solution, electrodeposition is performed at a current density of 3 A / dm 2 using the Mo film 2 as a cathode to form a Cu—In / Se dispersed plating layer 73. Tokuyohei Hei 5-506334 (International Publication WO92 / 0)
According to the data disclosed in Japanese Patent No. 5586), the composition of the plating layer is expressed by weight ratio (wt%): Cu: In: Se = 20.5: 44.1: 35.4 atomic ratio (at %), Cu: In: Se = 28.0: 33.2: 38.8.
【0006】次に、図12(b)に示すように、Arガ
スとH2 Seガスを混合したAr+H2 Seガス雰囲気
中またはArガスとSe蒸気を混合したAr+Seガス
雰囲気中で熱処理してCuInSe2 膜74に転換す
る。熱処理は、図13に示すように、室温から30℃/
分の速度で200℃〜250℃に上げ、この温度に約3
0分〜60分保持し、次に30℃/分の速度で400℃
〜450℃に上げ、この温度に約2〜4時間保持し、次
に室温まで冷却する条件で行われる。200℃〜250
℃の温度は合金化が始まる温度、400℃〜450℃は
CuInSe2 の結晶が成長する温度といわれている。Next, as shown in FIG. 12B, CuInSe is heat-treated in an Ar + H 2 Se gas atmosphere in which Ar gas and H 2 Se gas are mixed or in an Ar + Se gas atmosphere in which Ar gas and Se vapor are mixed. The film is converted into two films 74. As shown in FIG. 13, the heat treatment is performed from room temperature to 30 ° C. /
At a rate of 200 minutes to 200 ° C to 250 ° C.
Hold for 0-60 minutes, then 400 ° C at 30 ° C / min
The temperature is raised to 条件 450 ° C., maintained at this temperature for about 2 to 4 hours, and then cooled to room temperature. 200 ° C ~ 250
It is said that the temperature of ° C. is the temperature at which alloying starts, and the temperature of 400 ° C. to 450 ° C. is the temperature at which CuInSe 2 crystals grow.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】太陽電池の吸収層をC
u−In/Se分散めっき法を用いて製造しようとする
場合、最終的に得たいのはCuInSe2 合金層、すな
わち原子比でCu:In:Se=1:1:2の合金層で
ある。SeはSeガスを含む雰囲気での熱処理で補うこ
とができるので2でなくてもよいが、CuとInは熱処
理で補うことができないので、めっき時にCu:In=
1:1に近い比率になっていることが必要である。前述
の特表平5−506334号公報のデータによれば、こ
のめっき層は、原子比で、 Cu:In==1:1.186 となっており、2割近くの差はあるが、1:1に近い値
になっている。しかるに、この組成を得るために、めっ
き液ではCuイオンとInイオンとをモル比で1:50
の割合で調合している。すなわちInイオンをCuイオ
ンの50倍も加えている。これは、Inの析出量が低い
ため、それだけ多量のInを必要とするのである。The absorption layer of the solar cell is C
When manufacturing using the u-In / Se dispersion plating method, what is ultimately desired is a CuInSe 2 alloy layer, that is, an alloy layer having an atomic ratio of Cu: In: Se = 1: 1: 2. Since Se can be supplemented by heat treatment in an atmosphere containing Se gas, Se need not be 2, but Cu and In cannot be supplemented by heat treatment, so that Cu: In =
It is necessary that the ratio be close to 1: 1. According to the data of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-506334, this plating layer has an atomic ratio of Cu: In = 1: 1.186, and although there is a difference of nearly 20%, : 1. However, in order to obtain this composition, the plating solution contains Cu ions and In ions in a molar ratio of 1:50.
It is prepared at the ratio of That is, In ions are added 50 times as much as Cu ions. This is because the amount of deposited In is low, so that a large amount of In is required.
【0008】調合しためっき液中のある元素の何%がめ
っき層中に堆積されるかをその元素の利用率と定義する
ならば、Cuに対するInの利用率はかなり低い。Cu
に対する相対比で見ると、Inの利用率はCuのそれの
約2%しかない。それは、CuとInの還元電位が離れ
ていることに起因すると考えられる。CuとInの還元
反応は次式で表される。 Cu++ +2e- → Cu(還元電位V=+0.337 V) …(1) In+++ +3e- → In(還元電位V=−0.3382V) …(2) ここで、還元電位Vは、NHE(Normal Hyd
rogen Electrode、標準水素電極)を基
準として、これに対する電位で示されている。このよう
に、CuとInとの間には還元電位で0.6752Vの
差があり、これがInがCuよりも析出し難い原因とな
っていると考えられる。If the percentage of a certain element in the prepared plating solution that is deposited in the plating layer is defined as the utilization of that element, the utilization of In with respect to Cu is considerably low. Cu
As a result, the utilization ratio of In is only about 2% of that of Cu. This is considered to be due to the fact that the reduction potentials of Cu and In are apart. The reduction reaction between Cu and In is represented by the following equation. Cu ++ + 2e − → Cu (reduction potential V = + 0.337 V) (1) In +++ + 3e − → In (reduction potential V = −0.3382 V) (2) where reduction potential V is , NHE (Normal Hyd)
(Reggen Electrode, standard hydrogen electrode). As described above, there is a difference of 0.6752 V in reduction potential between Cu and In, which is considered to be the cause of the fact that In is less likely to precipitate than Cu.
【0009】Inの利用率が低いと、Inの添加量を多
くしなければならないので、CuとInとを含むめっき
液を用いて製造するCu−Inめっき層および太陽電池
のコストが高くなるという問題がある。If the utilization of In is low, the amount of In must be increased, so that the cost of a Cu-In plating layer and a solar cell manufactured using a plating solution containing Cu and In increases. There's a problem.
【0010】本発明の目的は、CuイオンとInイオン
とを含むめっき液を用いて被めっき体にCu−Inめっ
き層を形成するめっき法において、Inイオンの利用率
を高め、コスト低減を図っためっき法を提供することに
ある。An object of the present invention is to increase the utilization rate of In ions and reduce costs in a plating method for forming a Cu-In plating layer on a body to be plated using a plating solution containing Cu ions and In ions. To provide a plating method.
【0011】本発明の目的は、CuイオンとInイオン
とを溶解させためっき液を用いて行うめっき法を利用す
る太陽電池の製造方法において、Inイオンの利用率を
高め、コスト低減を図った太陽電池の製造方法を提供す
ることにある。An object of the present invention is to increase the utilization rate of In ions and reduce costs in a method of manufacturing a solar cell using a plating method using a plating solution in which Cu ions and In ions are dissolved. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar cell.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、銅イオンとイ
ンジウムイオンを含むめっき液を用いて被めっき体に銅
−インジウムを含むめっき層を形成するめっき法におい
て、前記めっき液に前記銅イオンおよびインジウムイオ
ンと錯化反応して還元電位が互いに近い銅およびインジ
ウムの錯イオンを形成する有機酸として酒石酸を添加し
たことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a plating method for forming a plating layer containing copper-indium on a body to be plated using a plating solution containing copper ions and indium ions. And tartaric acid as an organic acid which forms a complex ion of copper and indium having a reduction potential close to each other by a complexing reaction with indium ions.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】本発明は、前記めっき法において、前記酒
石酸の添加量がモル比で前記銅イオンとインジウムイオ
ンのモル数の合計の1倍乃至3.3倍であることを特徴
とする。The present invention is characterized in that, in the plating method, the amount of the tartaric acid is 1 to 3.3 times the total of the moles of the copper ions and the indium ions in a molar ratio.
【0016】本発明は、前記めっき法において、前記め
っき液が分散されたセレンの粒子を含み、前記めっき層
がセレンを含むめっき層であることを特徴とする。According to the present invention, in the plating method, the plating solution contains selenium particles dispersed therein, and the plating layer is a plating layer containing selenium.
【0017】本発明は、銅イオンとインジウムイオンを
含む溶液にセレンの粒子を分散させためっき液を用いて
基板の上に設けられた導電膜の上に銅−インジウム−セ
レンめっき層を形成する工程と、前記めっき層を熱処理
して銅−インジウム−セレン合金膜に転換する工程とを
有する太陽電池の製造方法において、前記めっき液に前
記銅イオンおよびインジウムイオンと錯化反応して還元
電位が互いに近い銅およびインジウムの錯イオンを形成
する有機酸を添加したことを特徴とする。According to the present invention, a copper-indium-selenium plating layer is formed on a conductive film provided on a substrate using a plating solution in which selenium particles are dispersed in a solution containing copper ions and indium ions. And a heat treatment of the plating layer to convert the plating layer to a copper-indium-selenium alloy film, wherein the plating solution undergoes a complexing reaction with the copper ions and indium ions to have a reduction potential. An organic acid which forms a complex ion of copper and indium close to each other is added.
【0018】本発明は、前記太陽電池の製造方法におい
て、前記有機酸がくえん酸または酒石酸であることを特
徴とする。According to the present invention, in the method for manufacturing a solar cell, the organic acid is citric acid or tartaric acid.
【0019】本発明は、前記太陽電池の製造方法におい
て、前記くえん酸の添加量がモル比で前記銅イオンとイ
ンジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至20倍である
ことを特徴とする。According to the present invention, in the method for manufacturing a solar cell, the amount of the citric acid added is 1 to 20 times the total number of moles of the copper ions and the indium ions in a molar ratio.
【0020】本発明は、前記太陽電池の製造方法におい
て、前記酒石酸の添加量がモル比で前記銅イオンとイン
ジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至3.3倍である
ことを特徴とする。According to the present invention, in the method for manufacturing a solar cell, the amount of tartaric acid added is 1 to 3.3 times the total of the moles of the copper ion and the indium ion in a molar ratio. .
【0021】本発明は、前記太陽電池の製造方法におい
て、前記セレンの粒子がコロイドセレンであることを特
徴とする。According to the present invention, in the method for manufacturing a solar cell, the selenium particles are colloidal selenium.
【0022】本発明は、銅イオンとインジウムイオンを
含むめっき液を用いて基板の上に設けられた導電膜の上
に銅−インジウムめっき層を形成する工程と、前記めっ
き層をセレンを含むガス雰囲気中で熱処理して銅−イン
ジウム−セレン合金膜を形成する工程とを有する太陽電
池の製造方法において、前記めっき液に前記銅イオンお
よびインジウムイオンと錯化反応して還元電位が互いに
近い銅およびインジウムの錯イオンを形成する有機酸を
添加したことを特徴とする。The present invention comprises a step of forming a copper-indium plating layer on a conductive film provided on a substrate using a plating solution containing copper ions and indium ions, and forming the plating layer on a gas containing selenium. Heat-treating in an atmosphere to form a copper-indium-selenium alloy film, wherein the plating solution is subjected to a complexing reaction with the copper ions and the indium ions to reduce the potential of copper and copper which are close to each other. An organic acid which forms an indium complex ion is added.
【0023】本発明は、前記銅−インジウムめっき層を
形成した後セレンを含むガス雰囲気中で熱処理して銅−
インジウム−セレン合金膜を形成する工程を有する太陽
電池の製造方法において、前記有機酸がくえん酸または
酒石酸であることを特徴とする。In the present invention, the copper-indium plating layer is formed and then heat-treated in a gas atmosphere containing selenium.
In a method for manufacturing a solar cell having a step of forming an indium-selenium alloy film, the organic acid is citric acid or tartaric acid.
【0024】本発明は、前記銅−インジウムめっき層を
形成した後セレンを含むガス雰囲気中で熱処理して銅−
インジウム−セレン合金膜を形成する工程を有する太陽
電池の製造方法において、前記くえん酸の添加量がモル
比で前記銅イオンとインジウムイオンのモル数の合計の
1倍乃至20倍であることを特徴とする。According to the present invention, the copper-indium plating layer is formed and then heat-treated in a gas atmosphere containing selenium.
In a method for manufacturing a solar cell having a step of forming an indium-selenium alloy film, the amount of citric acid added is 1 to 20 times the total number of moles of the copper ions and indium ions in a molar ratio. And
【0025】本発明は、前記銅−インジウムめっき層を
形成した後セレンを含むガス雰囲気中で熱処理して銅−
インジウム−セレン合金膜を形成する工程を有する太陽
電池の製造方法において、前記酒石酸の添加量がモル比
で前記銅イオンとインジウムイオンのモル数の合計の1
倍乃至3.3倍であることを特徴とする。According to the present invention, the copper-indium plating layer is formed and then heat-treated in a gas atmosphere containing selenium.
In a method for manufacturing a solar cell having a step of forming an indium-selenium alloy film, the amount of tartaric acid added is 1 in the molar ratio of the total number of moles of the copper ions and indium ions.
It is characterized in that it is double to 3.3 times.
【0026】[0026]
【作用】CuとInの還元電位は、前述のように、0.
6752V離れているので、インジウムの利用率を上げ
るためには、お互いの還元電位を近づける必要がある。
それには銅イオンおよびインジウムイオンと錯化反応し
て還元電位が互いに近い銅およびインジウムの錯イオン
を形成する有機酸を添加するのが最も好ましく、かつ最
も効果がある。The reduction potential of Cu and In is set at 0.1 as described above.
Since they are separated from each other by 6752 V, it is necessary to bring their reduction potentials closer to each other in order to increase the indium utilization rate.
For this purpose, it is most preferable and most effective to add an organic acid which forms a complex ion of copper and indium having a reduction potential close to each other by a complexing reaction with copper ions and indium ions.
【0027】有機酸としてくえん酸または酒石酸が選ば
れる。くえん酸を添加すると、下記の還元電位を有する
錯イオン Cu(くえん酸)++ (還元電位V=−0.27V) …(3) In(くえん酸)+++ (還元電位V=−0.28V) …(4) が生成し、還元電位差は僅かに0.01Vとなり、Cu
とInの析出率が1:1に極めて近づき、Inの利用率
が格段に向上する。Citric acid or tartaric acid is selected as the organic acid. When citric acid is added, a complex ion having the following reduction potential Cu (citric acid) ++ (reduction potential V = −0.27 V) (3) In (citric acid) +++ (reduction potential V = −0) .28V) (4) is generated, the reduction potential difference becomes only 0.01 V, and Cu
And the precipitation rate of In become very close to 1: 1 and the utilization rate of In is remarkably improved.
【0028】酒石酸を添加すると、下記の還元電位を有
する錯イオン Cu(酒石酸)++ (還元電位V=0.12V) …(5) In(酒石酸)+++ (還元電位V=0.08V) …(6) が生成し、還元電位差は僅かに0.04Vとなり、Cu
とInの析出率が1:1に極めて近づき、Inの利用率
が格段に向上する。When tartaric acid is added, a complex ion having the following reduction potential Cu (tartaric acid) ++ (reduction potential V = 0.12 V) (5) In (tartaric acid) +++ (reduction potential V = 0.08 V ) (6) is generated, the reduction potential difference becomes only 0.04 V, and Cu
And the precipitation rate of In become very close to 1: 1 and the utilization rate of In is remarkably improved.
【0029】くえん酸の錯イオンは、配位子数は1であ
るので、めっき液中の銅イオンとインジウムイオンがす
べて錯イオンとなるためには、くえん酸量は少なくとも
銅イオンとインジウムイオンのモル数に等しくなければ
ならない。また、添加したくえん酸のすべてが錯イオン
を形成するとは限らないので、くえん酸の添加量は銅イ
オンとインジウムイオンのモル数より多くする必要があ
る。実験によれば、くえん酸の添加量は銅イオンとイン
ジウムイオンのモル数の合計の20倍まで入れても有効
である。 それ故、くえん酸の添加量をモル比で銅イオ
ンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至20倍
にする。Since the complex ion of citric acid has one ligand, the amount of citric acid must be at least that of copper ion and indium ion in order for all copper ions and indium ions in the plating solution to be complex ions. Must be equal to moles. Further, since not all of the citric acid added forms complex ions, the amount of citric acid added must be greater than the number of moles of copper ions and indium ions. According to experiments, it is effective to add citric acid up to 20 times the total number of moles of copper ions and indium ions. Therefore, the addition amount of citric acid is set to be 1 to 20 times the total number of moles of copper ions and indium ions in a molar ratio.
【0030】酒石酸を添加量は、くえん酸の場合と同様
の理由で、モル比で銅イオンとインジウムイオンのモル
数の合計の1倍乃至3.3倍にする。The amount of tartaric acid to be added is 1 to 3.3 times the total number of moles of copper ions and indium ions in a molar ratio for the same reason as in the case of citric acid.
【0031】くえん酸または酒石酸の添加は、セレンの
粒子を分散させためっき液を用いて被めっき体に銅−イ
ンジウム−セレンめっき層を形成する分散めっき法にも
そのまま適用できる。The addition of citric acid or tartaric acid can be directly applied to a dispersion plating method for forming a copper-indium-selenium plating layer on a body to be plated using a plating solution in which selenium particles are dispersed.
【0032】めっき液に銅イオンおよびインジウムイオ
ンと錯化反応して還元電位が互いに近い銅およびインジ
ウムの錯イオンを形成する有機酸を添加することは、銅
イオンとインジウムイオンの溶液にセレンの粒子を分散
させためっき液を用いて銅−インジウム−セレンめっき
層を形成し、これを熱処理して銅−インジウム−セレン
合金膜に転換し、これを吸収膜として使用する太陽電池
を製造する場合にそのまま適用でき、インジウムの利用
率を上げ、低コストの太陽電池を製造することができ
る。The addition of an organic acid which forms a complex ion of copper and indium having a reduction potential which is close to each other by complexing reaction with copper ion and indium ion to the plating solution can be achieved by adding selenium particles to a solution of copper ion and indium ion. A copper-indium-selenium plating layer is formed using a plating solution in which is dispersed, and this is heat-treated to be converted to a copper-indium-selenium alloy film, and when a solar cell using this as an absorption film is manufactured. It can be applied as it is, can increase the indium utilization rate, and can manufacture a low-cost solar cell.
【0033】前記太陽電池の製造の場合にも、有機酸と
してくえん酸または酒石酸が選ばれる。In the case of manufacturing the solar cell, citric acid or tartaric acid is selected as the organic acid.
【0034】前記太陽電池の製造の場合にも、前記のめ
っき法の場合と同じ理由により、くえん酸の添加量はモ
ル比で銅イオンとインジウムイオンのモル数の合計の1
倍乃至20倍にする。In the manufacture of the solar cell, for the same reason as in the plating method, the amount of citric acid added is one mole of the total number of moles of copper ions and indium ions in a molar ratio.
Double to 20 times.
【0035】前記太陽電池の製造の場合にも、前記のめ
っき法の場合と同じ理由により、酒石酸の添加量がモル
比で前記銅イオンとインジウムイオンのモル数の合計の
1倍乃至3.3倍にする。In the manufacture of the solar cell, the amount of tartaric acid added is 1 to 3.3 times the total number of moles of the copper ions and the indium ions in a molar ratio for the same reason as in the plating method. Double it.
【0036】前記太陽電池の製造において、セレン粒子
としてコロイドセレンを用いると、めっき液中のセレン
の分散性が格段に良くなり、インジウムの利用率のみな
らず、セレンの利用率も向上し、コスト低減が図れる。When colloidal selenium is used as the selenium particles in the production of the solar cell, the dispersibility of selenium in the plating solution is remarkably improved. Reduction can be achieved.
【0037】めっき液に前記銅イオンおよびインジウム
イオンと錯化反応して還元電位が互いに近い銅およびイ
ンジウムの錯イオンを形成する有機酸を添加すること
は、銅イオンとインジウムイオンを含み、セレンを含ま
ないめっき液を用いて太陽電池を製造する方法において
もそのまま適用でき、有効である。The addition of an organic acid which forms a complex ion of copper and indium having a reduction potential close to each other by complexing with the copper ion and indium ion to the plating solution includes copper ion and indium ion, and contains selenium. The method can be applied as it is to a method of manufacturing a solar cell using a plating solution that does not contain it, and is effective.
【0038】銅イオンとインジウムイオンを含み、セレ
ンを含まないめっき液を用いて太陽電池を製造する方法
においても、有機酸としてくえん酸または酒石酸が選ば
れる。In a method of manufacturing a solar cell using a plating solution containing copper ions and indium ions and not containing selenium, citric acid or tartaric acid is selected as the organic acid.
【0039】銅イオンとインジウムイオンを含み、セレ
ンを含まないめっき液を用いて太陽電池を製造する方法
においても、前記のめっき法の場合と同じ理由により、
くえん酸の添加量はモル比で銅イオンとインジウムイオ
ンのモル数の合計の1倍乃至20倍にする。In a method of manufacturing a solar cell using a plating solution containing copper ions and indium ions and not containing selenium, the same reason as in the case of the above-described plating method is used.
The amount of citric acid added is 1 to 20 times the total number of moles of copper ions and indium ions in a molar ratio.
【0040】銅イオンとインジウムイオンを含み、セレ
ンを含まないめっき液を用いて太陽電池を製造する方法
においても、前記のめっき法の場合と同じ理由により、
酒石酸の添加量はモル比で銅イオンとインジウムイオン
のモル数の合計の1倍乃至3.3倍にする。In a method of manufacturing a solar cell using a plating solution containing copper ions and indium ions and not containing selenium, the same reason as in the case of the above-mentioned plating method is used.
The amount of tartaric acid is 1 to 3.3 times the total number of moles of copper ion and indium ion in molar ratio.
【0041】[0041]
【実施例】まず、本発明のめっき法について説明する。First, the plating method of the present invention will be described.
【0042】(分散めっき浴)(Dispersion plating bath)
【0043】図2は本発明のめっきに使用するめっき浴
の側面図である。FIG. 2 is a side view of a plating bath used for plating of the present invention.
【0044】めっき槽11は、直方体に作られ、上方が
開いている。この槽の中にめっき液12を入れ、液内に
作用電極としての被めっき体13と対向電極14と参照
電極REを浸漬し、被めっき体13と対向電極14と参
照電極REをポテンシオスタット15に接続し、被めっ
き体13に負電位、対向電極14に正電位、参照電極R
Eに参照電位を印加する。参照電位は、(被めっき体1
3)の電位を目的とする電位に一定に保つための電位
で、基準として通常SSE(SaturatedSul
fate Electrode、飽和硫酸電極)または
NHE(Normal Hydrogen Elect
rode、標準水素電極)の電位が採用されている。こ
こでは、NHEを基準電位に採用する。参照電極RE
は、作用電極(被めっき体13)を目的とする電位に変
化させるためにも使用される。作用電極(被めっき体1
3)上で電気化学的反応が進行すると作用電極の電位が
変化することがある。ポテンシオスタット15は、この
ような電位変化を抑え、参照電極REに対する作用電極
(被めっき体13)の電位を目的とした電位に変化させ
る。さらに、ポテンシオスタット15は、作用電極に流
れる電流を一定に制御するのにも用いられる。電気化学
的反応が進行するとめっき液の抵抗が変化し、流れる電
流が変化する。ポテンシオスタット15は、電圧を調整
して電流を一定に保つ作用をする。The plating tank 11 is formed in a rectangular parallelepiped, and is open at the top. The plating solution 12 is put into this tank, and the plate 13 as a working electrode, the counter electrode 14 and the reference electrode RE are immersed in the solution, and the plate 13, the counter electrode 14 and the reference electrode RE are placed in a potentiostat. 15, a negative potential is applied to the plate 13, a positive potential is applied to the counter electrode 14, and the reference electrode R
A reference potential is applied to E. The reference potential is (plated object 1
This is a potential for keeping the potential of 3) constant at a target potential, and is usually referred to as SSE (Saturated Sul) as a reference.
fat Electrode (saturated sulfuric acid electrode) or NHE (Normal Hydrogen Elect)
rod, standard hydrogen electrode). Here, NHE is used as the reference potential. Reference electrode RE
Is also used to change the working electrode (plated object 13) to a target potential. Working electrode (plated object 1
3) When the electrochemical reaction proceeds, the potential of the working electrode may change. The potentiostat 15 suppresses such a potential change, and changes the potential of the working electrode (plated object 13) with respect to the reference electrode RE to a target potential. Further, the potentiostat 15 is also used for controlling the current flowing through the working electrode to be constant . As the electrochemical reaction proceeds, the resistance of the plating solution changes, and the flowing current changes. The potentiostat 15 functions to adjust the voltage and keep the current constant.
【0045】(実施例1)まず、くえん酸を添加した場
合のめっき法について説明する。めっき液は、次のよう
に調合した。銅イオン源としてCuSO4 ・5H2 0
を、インジウムイオン源としてIn2 (SO4 )3 ・9
H2 0を用い、銅イオン量を0.01モル、0.05モ
ルの2種類、インジウムイオン量を0.5モル、0.2
5モル、0.05モルの3種類、くえん酸量を1モル、
2モルの2種類とし、かつCu/Inモル比が1/5
0、1/10、1/5、1/1の4種類となるように組
合わせた。その組合わせは表1に示す通りである。表1
において、pH(水素イオン濃度)は、各めっき液につ
いての測定値であり、無調整値である。各々のめっき液
につき、電流密度を変え、被めっき体13に堆積するC
u−In合金めっき層をエネルギー分散型X線分析装置
(Energy Dispersion X−ray
Analyzer)で組成分析を行い、原子比(at
%)で表し、さらにCu/In比を計算した。これらの
結果も表1に示す。(Example 1) First, a plating method when citric acid is added will be described. The plating solution was prepared as follows. CuSO as the copper ion source 4 · 5H 2 0
The, In 2 (SO 4) as a source of indium ions 3.9
Using H 2 0, two types of copper ion amount of 0.01 mol and 0.05 mol, indium ion amount of 0.5 mol, 0.2 mol
5 mol, 3 mol of 0.05 mol, 1 mol of citric acid,
2 moles of 2 moles and a Cu / In mole ratio of 1/5
The combinations were made to be four types, 0, 1/10, 1/5, and 1/1. The combinations are as shown in Table 1. Table 1
, The pH (hydrogen ion concentration) is a measured value for each plating solution and is an unadjusted value. For each plating solution, the current density is changed and C
The u-In alloy plating layer is applied to an energy dispersive X-ray analyzer (Energy Dispersion X-ray).
Analyze) and analyze the atomic ratio (at
%), And the Cu / In ratio was calculated. These results are also shown in Table 1.
【0046】[0046]
【表1】 [Table 1]
【0047】図3は表1に示すデータを電流密度と析出
するCu/In比との関係で示した図で、めっき液の4
種類のCu/Inモル比1/50、1/10、1/5、
1/1をパラメータにして表している。FIG. 3 is a diagram showing the data shown in Table 1 in the relationship between the current density and the Cu / In ratio to be deposited.
Kind of Cu / In molar ratio 1/50, 1/10, 1/5,
1/1 is represented as a parameter.
【0048】図3から分かるように、析出するめっき層
のCu/In比は電流密度に大きく依存する。太陽電池
を製造する場合は、Cu/In比は1に近いのが望まし
いので、Cu/In=1になる電流密度を選べばよい。As can be seen from FIG. 3, the Cu / In ratio of the deposited plating layer largely depends on the current density. When a solar cell is manufactured, the Cu / In ratio is desirably close to 1, so that the current density that satisfies Cu / In = 1 may be selected.
【0049】図4は表1に示すデータをめっき液のCu
/Inとめっき層のCu/Inとの関係で示した図で、
めっき時の5種類の電流密度をパラメータにして表して
いる。FIG. 4 shows the data shown in Table 1 for the Cu of the plating solution.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between Cu / In and Cu / In of the plating layer,
Five types of current densities during plating are represented as parameters.
【0050】図4から分かるように、電流密度が2.5
A/dm2 より小さいとき、およびめっき液のCu/I
nモル比が1/5(=0.2)以下を除き、析出するめ
っき層のCu/In比は、めっき液のCu/Inモル比
に比例している。太陽電池を製造する場合は、Cu/I
n比は1に近いのが望ましいので、Cu/In=1にな
るようなめっき液のCu/Inモル比と電流密度を選べ
ばよい。As can be seen from FIG. 4, the current density is 2.5
A / dm 2 and Cu / I of plating solution
Except for the n mole ratio of 1/5 (= 0.2) or less, the Cu / In ratio of the deposited plating layer is proportional to the Cu / In mole ratio of the plating solution. When manufacturing solar cells, Cu / I
Since the n ratio is desirably close to 1, the Cu / In molar ratio and the current density of the plating solution may be selected so that Cu / In = 1.
【0051】図5は表1に示すデータを電流密度と析出
するCu/In比との関係で示した図で、めっき液に添
加するくえん酸量をパラメータにして表している。FIG. 5 is a graph showing the data shown in Table 1 as a relationship between the current density and the Cu / In ratio to be deposited, and shows the amount of citric acid added to the plating solution as a parameter.
【0052】図5から分かるように、析出するめっき層
のCu/In比は、電流密度が4.5A/dm2 より大
きくなると、余り電流密度の影響を受けない。また、C
u/In比は、くえん酸の添加量が1モル/リットルの
ときの方が2モル/リットルのときよりも高くなってい
る。As can be seen from FIG. 5, the Cu / In ratio of the deposited plating layer is not significantly affected by the current density when the current density is higher than 4.5 A / dm 2 . Also, C
The u / In ratio is higher when the amount of citric acid added is 1 mol / liter than when it is 2 mol / liter.
【0053】特表平5−506334号公報では、めっ
き層でCu:In=28.0:33.2=1:1.18
6を得るために、めっき液ではCu/In=1/50に
していた。すなわち、InイオンをCuイオンの50倍
も必要としていた。これと同じ比率で調合し、くえん酸
を添加した本実施例の試料番号1,2,3では析出量I
nがCuの約6倍になっている。Cu/In析出比が1
に近い試料番号5,9,10てはめっき液のCu/In
モル比が1/10,1/5であり、従来の1/5〜1/
10になっている。このことは、Inの利用率が5〜1
0倍に上がったことを示している。In Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-506334, Cu: In = 28.0: 33.2 = 1: 1.18 in the plating layer.
In order to obtain No. 6, Cu / In = 1/50 was used in the plating solution. That is, 50 times as many In ions as Cu ions were required. In Sample Nos. 1, 2, and 3 of this example, which were prepared at the same ratio and to which citric acid was added, the amount of precipitation I
n is about 6 times as large as Cu. Cu / In precipitation ratio is 1
Nos. 5, 9, and 10 for Cu / In plating solution
The molar ratio is 1/10, 1/5, which is 1/5 to 1 /
It is 10. This means that the utilization rate of In is 5 to 1
This indicates that it has increased to 0 times.
【0054】Inの利用率が上がったのは、CuとIn
がくえん酸とそれぞれ錯イオンを形成し、還元電位が近
づいたためと考えられる。Cuとくえん酸とは、化1に
示す構造の錯イオンを、Inとくえん酸とは、化2に示
す構造の錯イオンをそれぞれ形成している。配位子数
は、Cuの場合は1であることが知られている。Inの
場合の配位子数は未確認であるが、3価のAlとくえん
酸の錯イオンの例からやはり1であろうと推定される。The increase in the utilization rate of In is due to the fact that Cu and In
It is considered that the complex ions respectively formed complex ions with citric acid, and the reduction potential approached. Cu and citric acid form a complex ion having the structure shown in Chemical formula 1, and In and citric acid form a complex ion having the structure shown in Chemical formula 2, respectively. It is known that the number of ligands is 1 in the case of Cu. Although the number of ligands in the case of In has not been confirmed, it is estimated that the number of ligands will also be 1 from an example of a complex ion of trivalent Al and citrate.
【0055】[0055]
【化1】 Embedded image
【0056】[0056]
【化2】 Embedded image
【0057】これらの錯イオンの還元電位は、 Cu(くえん酸)++ (還元電位V=−0.27V) …(3) In(くえん酸)+++ (還元電位V=−0.28V) …(4) であり、還元電位差は僅かに0.01Vとなる。それ
故、CuとInの析出率が1:1に極めて近づき、In
の利用率が格段に向上する。The reduction potential of these complex ions is Cu (citric acid) ++ (reduction potential V = −0.27 V) (3) In (citric acid) +++ (reduction potential V = −0.28 V) ) (4), and the reduction potential difference is only 0.01 V. Therefore, the precipitation ratio of Cu and In becomes very close to 1: 1 and In and
The usage rate of the system is significantly improved.
【0058】くえん酸の錯イオンは、配位子数は1であ
るので、めっき液中の銅イオンとインジウムイオンがす
べて錯イオンとなるためには、くえん酸量は少なくとも
銅イオンとインジウムイオンのモル数に等しくなければ
ならない。また、添加したくえん酸のすべてが錯イオン
を形成するとは限らないので、くえん酸の添加量は銅イ
オンとインジウムイオンのモル数より多くする必要があ
る。表2の試料番号23に示されるように、銅イオンと
インジウムイオンのモル数の合計0.1モルに対してく
えん酸を2モル添加しても効果が見られるので、くえん
酸の添加量は、銅イオンとインジウムイオンのモル数の
合計の1倍〜20倍とする。Since the number of ligands of the complex ion of citric acid is 1, in order for all the copper ions and indium ions in the plating solution to be complex ions, the amount of citric acid must be at least that of copper ions and indium ions. Must be equal to moles. Further, since not all of the citric acid added forms complex ions, the amount of citric acid added must be greater than the number of moles of copper ions and indium ions. As shown in Sample No. 23 of Table 2, the effect can be seen even if 2 mol of citric acid is added to the total of 0.1 mol of the copper ion and the indium ion, so that the amount of citric acid added is And the total number of moles of copper ions and indium ions is 1 to 20 times.
【0059】(実施例2)次に、くえん酸を用いた場合
の本発明の太陽電池の製造方法の実施例について説明す
る。(Example 2) Next, an example of a method for manufacturing a solar cell of the present invention using citric acid will be described.
【0060】図1はくえん酸を用いた場合の本発明の太
陽電池の製造方法の一実施例を説明するための工程順に
示した断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the steps of a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention using citric acid in the order of steps.
【0061】まず、図1(a)に示すように、ガラス基
板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2を
形成したものを用意する。First, as shown in FIG. 1A, a glass substrate 1 on which a Mo film 2 is formed by a method such as vapor deposition or sputtering is prepared.
【0062】分散めっき液は下記組成で調合した。 CuS04 ・5H2O 0.05M In2(S04)3 ・9H2O 0.5 M くえん酸 1.0 M Se粉末 0.63M このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度3A/
dm2 でめっきを行い、CuIn/Se分散めっき層3
を形成した。このめっき層3をエネルギー分散型X線分
析装置で組成分析を行い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=31.5:30.8:37.7 の結果を得た。Cuに対するIn量を見ると、めっき液
ではCu/Inモル比=1/10で、特表平5−506
334号公報のデータの1/5になっているが、析出量
では同等になっている。すなわち、先に説明した特表平
5−506334号公報のデータとを比較すれば、In
の利用率が5倍に上がっていることが分かる。The dispersion plating solution was prepared with the following composition. CuS0 4 · 5H 2 O 0.05M In 2 (S0 4) 3 · 9H 2 O 0.5 M citric put acid 1.0 M Se powder 0.63M plating solution in a plating bath of Fig. 2, the current density 3A /
dm 2 , and a CuIn / Se dispersed plating layer 3
Was formed. The composition of the plating layer 3 was analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and a result of atomic ratio (at%) of Cu: In: Se = 31.5: 30.8: 37.7 was obtained. Looking at the amount of In with respect to Cu, the plating solution had a Cu / In molar ratio of 1/10, and
Although it is 1/5 of the data of JP-A-334, it is equivalent in the amount of precipitation. That is, comparing with the data described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-506334, In
It can be seen that the utilization rate of is increased by 5 times.
【0063】次に、図1(b)に示すように、Arガス
とSe蒸気を混合したAr+Seガス雰囲気中で熱処理
してCuInSe2 膜4に転換した。熱処理は、図11
に示すように、室温から30℃/分の速度で200℃に
上げ、この温度に約30分保持し、次に30℃/分の速
度で400℃に上げ、この温度に約2時間保持し、次に
室温まで冷却する条件で行った。得られたCuInSe
2 膜4をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行
い、 Cu:In:Se=24:25:51 の結果を得た。Next, as shown in FIG. 1B, the CuInSe 2 film 4 was formed by heat treatment in an Ar + Se gas atmosphere in which Ar gas and Se vapor were mixed. The heat treatment is shown in FIG.
As shown in the figure, the temperature is raised from room temperature to 200 ° C. at a rate of 30 ° C./min, held at this temperature for about 30 minutes, then raised to 400 ° C. at a rate of 30 ° C./min, and held at this temperature for about 2 hours And then cooled to room temperature. The obtained CuInSe
The composition analysis of the two films 4 was performed by an energy dispersive X-ray analyzer, and the result was Cu: In: Se = 24: 25: 51.
【0064】(実施例3)次に、くえん酸を用いた場合
の本発明の太陽電池の製造方法の他の実施例について説
明する。Embodiment 3 Next, another embodiment of the method of manufacturing a solar cell according to the present invention using citric acid will be described.
【0065】図6はくえん酸を用いた場合の本発明の太
陽電池の製造方法の他の実施例を説明するための工程順
に示した断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing the steps of a method for manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention when citric acid is used.
【0066】まず、図6(a)に示すように、ガラス基
板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2を
形成したものを用意する。First, as shown in FIG. 6A, a glass substrate 1 on which a Mo film 2 is formed by a method such as vapor deposition or sputtering is prepared.
【0067】分散めっき液は下記組成で調合した。 CuS04 ・5H2O 0.05M In2(S04)3 ・9H2O 0.25M くえん酸 1.0 M このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度3.3
3A/dm2 でめっきを行い、Cu−In合金めっき層
23を形成した。このめっき層23をエネルギー分散型
X線分析装置で組成分析を行い、 Cu:In=52.78:47.22 の結果を得た。Cuに対するIn量を見ると、めっき液
ではCu/Inモル比=1/5で、特表平5−5063
34号公報のデータの1/10になっているが、析出量
では同等になっている。すなわち、先に説明した特表平
5−506334号公報のデータとを比較すれば、In
の利用率が10倍に上がっていることが分かる。The dispersion plating solution was prepared with the following composition. CuS0 4 · 5H 2 O 0.05M In 2 (S0 4) 3 · 9H 2 O 0.25M citric put acid 1.0 M plating solution in a plating bath of Fig. 2, current density 3.3
Plating was performed at 3 A / dm 2 to form a Cu—In alloy plating layer 23. The composition of the plating layer 23 was analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and the result was Cu: In = 52.78: 47.22. Looking at the amount of In with respect to Cu, the plating solution had a Cu / In molar ratio of 1/5, and
Although it is 1/10 of the data of JP-A No. 34, it is equivalent in the amount of precipitation. That is, comparing with the data described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-506334, In
It can be seen that the utilization rate of is increased by 10 times.
【0068】次に、実施例2と同じように、Seガスを
含む雰囲気中で熱処理して、図6(b)に示すように、
CuInSe2 膜24に転換した。得られたCuInS
e2膜24をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析
を行い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=23:25:52 の結果を得た。Next, in the same manner as in Example 2, heat treatment is performed in an atmosphere containing Se gas, and as shown in FIG.
It was converted to a CuInSe 2 film 24. Obtained CuInS
The composition analysis of the e 2 film 24 was performed with an energy dispersive X-ray analyzer, and the result was that the atomic ratio (at%) was Cu: In: Se = 23: 25: 52.
【0069】(実施例4)本実施例4では、分散めっき
液の調合において、Se粒子を使用する代わりにSeコ
ロイドを使用した。Seコロイドは、次のようにして作
成した。まず、下記の調合でSeコロイド液を作成し
た。 亜セレン酸(H2SeO3) (0.1M) 5ml 硫酸ヒドラジン(N2H6SO4) (0.1M) 5ml ゼラチン(4g/l) 2ml 純水 18ml ここで、Mはモル/リットルを示す。これらを混合後、
40℃で約45分間加熱してSeコロイド液を作成し
た。ゼラチンを加えるのはコロイドの安定化のためであ
る。さらに、pHを2に調整してコロイドを安定化させ
た。このようにして作成したSeコロイド液を走査型電
子顕微鏡で調べたところ、Seコロイドの粒径は約10
〜100nmで、従来のSe粒子の粒径の1/150〜
1/15であった。粒径がこのように小さいので、長時
間置いてもSe粒子の沈殿は起こらず、このSeコロイ
ド液は非常に安定であった。Example 4 In Example 4, in preparing a dispersion plating solution, a Se colloid was used instead of using Se particles. The Se colloid was prepared as follows. First, a Se colloid solution was prepared by the following formulation. Selenous acid (H 2 SeO 3 ) (0.1 M) 5 ml Hydrazine sulfate (N 2 H 6 SO 4 ) (0.1 M) 5 ml Gelatin (4 g / l) 2 ml Pure water 18 ml where M is mol / liter Show. After mixing these,
The mixture was heated at 40 ° C. for about 45 minutes to prepare a Se colloid solution. The gelatin is added to stabilize the colloid. Further, the pH was adjusted to 2 to stabilize the colloid. When the Se colloid solution thus prepared was examined with a scanning electron microscope, the particle size of the Se colloid was about 10
~ 100 nm, 1/150 of the particle size of conventional Se particles
It was 1/15. Since the particle size was so small, Se particles did not precipitate even after a long period of time, and the Se colloid solution was very stable.
【0070】次に、このSeコロイド液を用いてめっき
液を下記組成で調合した。 CuS04 ・5H2O ( 1.2g/l) 5mM In2(S04)3 ・9H2O (34.0g/l) 50mM くえん酸 (53.0g/l)250mM Na2SO4 (11.4g/l) 80mM Seコロイド ( 2.4g/l) 30mM ここで、mMはミリモル/リットルを示す。このめっき
液を図2のめっき浴に入れ、電流密度3A/dm2 でめ
っきを行い、図7(a)に示すように、CuIn/Se
分散めっき層33を形成した。このめっき層33をエネ
ルギー分散型X線分析装置で組成分析を行い、原子比
(at%)で、 Cu:In:Se=28:32:41 の結果を得た。Next, a plating solution having the following composition was prepared using the Se colloid solution. CuS0 4 · 5H 2 O (1.2g / l) 5mM In 2 (S0 4) 3 · 9H 2 O (34.0g / l) 50mM citric acid (53.0g / l) 250mM Na 2 SO 4 (11. (4 g / l) 80 mM Se colloid (2.4 g / l) 30 mM Here, mM indicates mmol / liter. This plating solution was put into the plating bath of FIG. 2 and plating was performed at a current density of 3 A / dm 2 , and as shown in FIG.
The dispersion plating layer 33 was formed. The composition of the plating layer 33 was analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and a result of atomic ratio (at%) of Cu: In: Se = 28: 32: 41 was obtained.
【0071】次に、実施例2と同じように、Seガスを
含む雰囲気中で熱処理して、図7(b)に示すようなC
uInSe2 膜34に転換した。得られたCuInSe
2 膜34をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を
行い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=23:25:52 の結果を得た。Next, as in the second embodiment, a heat treatment is performed in an atmosphere containing Se gas to form a C gas as shown in FIG.
The film was converted to a uInSe 2 film. The obtained CuInSe
The composition analysis of the two films 34 was performed by an energy dispersive X-ray analyzer, and the result was that Cu: In: Se = 23: 25: 52 in atomic ratio (at%).
【0072】(実施例5)次に、酒石酸を添加した場合
のめっき法について説明する。めっき液は、次のように
調合した。銅イオン源としてCuSO4 ・5H2 Oを、
インジウムイオン源としてIn2 (SO4 )3 ・9H2
Oを用い、銅イオン量を0.05モル、インジウムイオ
ン量を0.25モル、0.5モルの2種類、酒石酸量を
1モルとし、かつCu/Inモル比が1/5、1/10
の2種類となるように組合わせた。その組合わせは表2
に示す通りである。表2において、pH(水素イオン濃
度)は、各めっき液についての測定値であり、無調整値
である。各々のめっき液につき、電流密度を変え、被め
っき体13に堆積するCu−In合金めっき層をエネル
ギー分散型X線分析装置(Energy Disper
sion X−rayAnalyzer)で組成分析を
行い、原子比(at%)で表し、さらにCu/In比を
計算した。これらの結果も表2に示す。(Example 5) Next, a plating method when tartaric acid is added will be described. The plating solution was prepared as follows. The CuSO 4 · 5H 2 O as source of copper ions,
As the source of indium ions In 2 (SO 4) 3 · 9H 2
O was used, the amount of copper ions was 0.05 mol, the amount of indium ions was 0.25 mol, two kinds of 0.5 mol, the amount of tartaric acid was 1 mol, and the Cu / In molar ratio was 1/5, 1 /. 10
Were combined to be two types. Table 2 shows the combinations.
As shown in FIG. In Table 2, pH (hydrogen ion concentration) is a measured value for each plating solution and is an unadjusted value. For each plating solution, the current density was changed, and the Cu-In alloy plating layer deposited on the plate 13 was converted to an energy dispersive X-ray analyzer (Energy Disperser).
A composition analysis was performed by using an X-ray Analyzer (sion X-ray Analyzer), the composition was represented by an atomic ratio (at%), and a Cu / In ratio was calculated. These results are also shown in Table 2.
【0073】[0073]
【表2】 [Table 2]
【0074】図8は表2に示すデータを電流密度と析出
するめっき層のCu/In比との関係で示した図で、め
っき液中のCu/Inイオン比をパラメータにして表し
ている。FIG. 8 is a diagram showing the data shown in Table 2 in relation to the current density and the Cu / In ratio of the plating layer to be deposited, and shows the Cu / In ion ratio in the plating solution as a parameter.
【0075】図8から分かるように、析出するめっき層
のCu/In比は、電流密度が大きくなるに従って減少
する傾向を示し、1.0に近づいて行く。減少の勾配
は、めっき液中のCu/Inイオン比が小さい方が小さ
い。これは、Cu,Inと酒石酸とが錯イオンを形成
し、還元電位が変化したためと考えられる。As can be seen from FIG. 8, the Cu / In ratio of the deposited plating layer tends to decrease as the current density increases, and approaches 1.0. The slope of the decrease is smaller when the Cu / In ion ratio in the plating solution is smaller. This is probably because Cu, In and tartaric acid formed a complex ion, and the reduction potential changed.
【0076】特表平5−506334号公報では、めっ
き層で同等のCuとInの析出を得るために、めっき液
ではInイオンをCuイオンの50倍も必要としてい
た。これに対して本実施例ではモル比でCu/In比を
1/10〜1/5にしてもほぼ同等のCuとInの析出
を得ている。このことは、酒石酸の添加量によりInの
利用率が5〜10倍に上がったことを示している。In Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-506334, in order to obtain the same precipitation of Cu and In in the plating layer, the plating solution requires 50 times as many In ions as Cu ions. On the other hand, in the present embodiment, even when the molar ratio of Cu / In is 1/10 to 1/5, almost the same precipitation of Cu and In is obtained. This indicates that the utilization rate of In increased by 5 to 10 times depending on the amount of tartaric acid added.
【0077】Inの利用率が上がったのは、CuとIn
が酒石酸とそれぞれ錯イオンを形成し、還元電位が近づ
いたためと考えられる。Cuと酒石酸とは化3に示す構
造の錯イオンを、Inと酒石酸とは化4に示す構造の錯
イオンをそれぞれ形成している。配位子数は、Cu,I
nともに1であることが知られている。The increase in the utilization rate of In is because Cu and In
Is thought to form a complex ion with tartaric acid, respectively, and the reduction potential was approached. Cu and tartaric acid form a complex ion having the structure shown in Chemical formula 3, and In and tartaric acid form a complex ion having the structure shown in Chemical formula 4, respectively. The number of ligands is Cu, I
It is known that both n are 1.
【0078】[0078]
【化3】 Embedded image
【0079】[0079]
【化4】 Embedded image
【0080】これらの錯イオンの還元電位Vは、 Cu(酒石酸)++ (還元電位V=0.12V) …(5) In(酒石酸)+++ (還元電位V=0.08V) …(6) であり、還元電位差は僅かに0.04Vとなる。それ
故、CuとInの析出率が1:1に極めて近づき、In
の利用率が格段に向上する。The reduction potential V of these complex ions is Cu (tartaric acid) ++ (reduction potential V = 0.12 V) (5) In (tartaric acid) +++ (reduction potential V = 0.08 V) ( 6) and the reduction potential difference is only 0.04 V. Therefore, the precipitation ratio of Cu and In becomes very close to 1: 1 and In and
The usage rate of the system is significantly improved.
【0081】酒石酸の錯イオンは、配位子数は1である
ので、めっき液中の銅イオンとインジウムイオンがすべ
て錯イオンとなるためには、酒石酸量は少なくとも銅イ
オンとインジウムイオンのモル数に等しくなければなら
ない。また、添加した酒石酸のすべてが錯イオンを形成
するとは限らないので、酒石酸の添加量は銅イオンとイ
ンジウムイオンのモル数より多くする必要がある。表2
の試料番号1に示されるように、銅イオンとインジウム
イオンのモル数の合計0.3モルに対して酒石酸を1モ
ル添加しても効果が見られるので、酒石酸の添加量は、
銅イオンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍〜
3.3倍とする。Since the complex ion of tartaric acid has one ligand, the amount of tartaric acid must be at least the number of moles of copper ion and indium ion in order for all copper ions and indium ions in the plating solution to be complex ions. Must be equal to In addition, since not all of the tartaric acid added forms complex ions, the amount of tartaric acid needs to be larger than the number of moles of copper ions and indium ions. Table 2
As shown in Sample No. 1, the effect can be seen even if 1 mol of tartaric acid is added to the total of 0.3 mol of the copper ion and the indium ion, so that the amount of tartaric acid added is
1 times the total number of moles of copper ion and indium ion
3.3 times.
【0082】(実施例6)次に、酒石酸を用いた場合の
本発明の太陽電池の製造方法の実施例について説明す
る。(Example 6) Next, an example of a method for manufacturing a solar cell of the present invention using tartaric acid will be described.
【0083】図9は酒石酸を用いた場合の本発明の太陽
電池の製造方法の一実施例を説明するための工程順に示
した断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing the steps of a method for manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention using tartaric acid in the order of steps.
【0084】まず、図9(a)に示すように、ガラス基
板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2を
形成したものを用意する。First, as shown in FIG. 9A, a glass substrate 1 having a Mo film 2 formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering is prepared.
【0085】分散めっき液は下記組成で調合した。 CuS04 ・5H2O ( 12.5g/l) 0.05M In2(S04)3 ・9H2O (170.0g/l) 0.25M 酒石酸 (150.0g/l) 1.0 M Se粉末 ( 50.0g/l) 0.63M このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度8A/
dm2 でめっきを行い、CuIn/Se分散めっき層4
3を形成した。このめっき層43をエネルギー分散型X
線分析装置で組成分析を行い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=42.0:44.0:14.0 の結果を得た。Cuに対するIn量を見ると、めっき液
ではCu/Inモル比=1/5で、特表平5−5063
34号公報のデータの1/10になっているが、析出量
ではInの方がCuよりも多くなっている。すなわち、
先に説明した特表平5−506334号公報のデータと
を比較すれば、Inの利用率が10倍以上に上がってい
ることが分かる。The dispersion plating solution was prepared with the following composition. CuS0 4 · 5H 2 O (12.5g / l) 0.05M In 2 (S0 4) 3 · 9H 2 O (170.0g / l) 0.25M tartaric acid (150.0g / l) 1.0 M Se powder (50.0 g / l) 0.63M This plating solution was put into the plating bath of FIG.
dm 2 , and a CuIn / Se dispersed plating layer 4
3 was formed. This plating layer 43 is formed by an energy dispersing type X
The composition was analyzed by a line analyzer, and the result was that Cu: In: Se = 42.0: 44.0: 14.0 in atomic ratio (at%). Looking at the amount of In with respect to Cu, the plating solution had a Cu / In molar ratio of 1/5, and
Although it is 1/10 of the data of JP-A No. 34, the amount of precipitation is larger in In than in Cu. That is,
Comparing with the data described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-506334, it can be seen that the utilization rate of In is increased by 10 times or more.
【0086】次に、実施例2と同じように、Seガスを
含む雰囲気中で熱処理して、図9(b)に示すように、
CuInSe2 膜44に転換した。得られたCuInS
e2膜34をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析
を行い、 Cu:In:Se=23:25:52 の結果を得た。Next, in the same manner as in Example 2, heat treatment is performed in an atmosphere containing Se gas, and as shown in FIG.
It was converted to a CuInSe 2 film 44. Obtained CuInS
The composition analysis of the e 2 film 34 was performed by an energy dispersive X-ray analyzer, and the result was Cu: In: Se = 23: 25: 52.
【0087】(実施例7)図10は酒石酸を用いた場合
の本発明の太陽電池の製造方法の他の実施例を説明する
ための工程順に示した断面図である。Embodiment 7 FIG. 10 is a sectional view showing the steps of a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention using tartaric acid in the order of steps.
【0088】まず、図10(a)に示すように、ガラス
基板1の上に蒸着、スパッタなどの方法によりMo膜2
を形成したものを用意する。First, as shown in FIG. 10A, a Mo film 2 is formed on a glass substrate 1 by a method such as evaporation or sputtering.
Prepare the one formed.
【0089】分散めっき液は下記組成で調合した。 CuS04 ・5H2O 0.05M In2(S04)3 ・9H2O 0.50M 酒石酸 1.0 M このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度3.5
A/dm2 でめっきを行い、Cu−In合金めっき層5
3を形成した。このめっき層53をエネルギー分散型X
線分析装置で組成分析を行い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=56.17:43.83 の結果を得た。Cuに対するIn量を見ると、めっき液
ではCu/Inモル比=1/10で、特表平5−506
334号公報のデータの1/5になっているが、析出量
ではInの方がCuよりも多くなっている。すなわち、
先に説明した特表平5−506334号公報のデータと
を比較すれば、Inの利用率が5倍以上に上がっている
ことが分かる。The dispersion plating solution was prepared with the following composition. CuS0 4 · 5H 2 O 0.05M In 2 (S0 4) Put 3 · 9H 2 O 0.50 M tartaric acid 1.0 M plating solution in a plating bath of Fig. 2, current density 3.5
Plating with A / dm 2 , Cu-In alloy plating layer 5
3 was formed. This plating layer 53 is formed by an energy dispersing type X
A composition analysis was performed by a line analyzer, and a result of atomic ratio (at%) of Cu: In: Se = 56.17: 43.83 was obtained. Looking at the amount of In with respect to Cu, the plating solution had a Cu / In molar ratio of 1/10, and
Although it is 1/5 of the data of JP-A-334, the amount of precipitation is larger in In than in Cu. That is,
Comparing with the data of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-506334 described above, it can be seen that the utilization rate of In is increased by 5 times or more.
【0090】次に、実施例2と同じように、Seガスを
含む雰囲気中で熱処理して、図10(b)に示すよう
に、CuInSe2 膜54に転換した。得られたCuI
nSe 2 膜44をエネルギー分散型X線分析装置で組成
分析を行い、 Cu:In:Se=23:25:52 の結果を得た。Next, as in the second embodiment, the Se gas is
Heat treatment in an atmosphere containing
In addition, CuInSeTwoConverted to membrane 54. The obtained CuI
nSe TwoComposition of film 44 with energy dispersive X-ray analyzer
The analysis was performed, and the result of Cu: In: Se = 23: 25: 52 was obtained.
【0091】(実施例8)本実施例8では、分散めっき
液の調合において、Se粒子を使用する代わりにSeコ
ロイドを使用した。Seコロイドは、実施例4と全く同
じ方法で作成した。このSeコロイド液を用いてめっき
液は下記組成で調合した。 CuS04 ・5H2O ( 1.2g/l) 5mM In2(S04)3 ・9H2O ( 34.0g/l) 50mM 酒石酸 ( 37.5g/l) 250mM Na2SO4 ( 11.4g/l) 80mM Seコロイド ( 2.4g/l) 30mM このめっき液を図2のめっき浴に入れ、電流密度4A/
dm2 でめっきを行い、図11(a)に示すように、C
uIn/Se分散めっき層63を形成した。このめっき
層63をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析を行
い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=30:35:35 の結果を得た。Example 8 In Example 8, in preparing a dispersion plating solution, a Se colloid was used instead of using Se particles. The Se colloid was prepared in exactly the same manner as in Example 4. Using this Se colloid solution, a plating solution was prepared with the following composition. CuS0 4 · 5H 2 O (1.2g / l) 5mM In 2 (S0 4) 3 · 9H 2 O (34.0g / l) 50mM tartrate (37.5g / l) 250mM Na 2 SO 4 (11.4g / l) 80mM Se colloid (2.4 g / l) 30 mM This plating solution was put into the plating bath of FIG.
dm 2 , and as shown in FIG.
The uIn / Se dispersed plating layer 63 was formed. The composition of the plating layer 63 was analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and a result of atomic ratio (at%) of Cu: In: Se = 30: 35: 35 was obtained.
【0092】次に、実施例2と同じように、Seガスを
含む雰囲気中で熱処理して、図11(b)に示すような
CuInSe2 膜64に転換した。得られたCuInS
e2膜34をエネルギー分散型X線分析装置で組成分析
を行い、原子比(at%)で、 Cu:In:Se=23:26:51 の結果を得た。Next, in the same manner as in Example 2, heat treatment was performed in an atmosphere containing Se gas to convert into a CuInSe 2 film 64 as shown in FIG. Obtained CuInS
The composition analysis of the e 2 film 34 was performed by an energy dispersive X-ray analyzer, and a result of atomic ratio (at%) of Cu: In: Se = 23: 26: 51 was obtained.
【0093】以上の実施例に示されるように、Cuおよ
びInと錯化反応してお互いの還元電位を近づけるよう
な錯イオンを形成する有機酸としてくえん酸または酒石
酸をめっき液に添加すると、従来と比べてInの利用率
を格段に上げることができる。このような有機酸の添加
は、セレン粒子の有無に関係無く有効であることが実施
例により確認された。As shown in the above examples, when citric acid or tartaric acid is added to a plating solution as an organic acid which forms a complex ion which causes a complexing reaction with Cu and In to bring the reduction potentials closer to each other, The utilization rate of In can be remarkably increased as compared with. Examples have confirmed that the addition of such an organic acid is effective regardless of the presence or absence of selenium particles.
【0094】[0094]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、Cu
およびInと錯化反応してお互いの還元電位を近づける
ような錯イオンを形成する有機酸としてくえん酸または
酒石酸をめっき液に添加したので、CuとInの析出量
が近づき、Inの利用率を高め、コスト低減を図っため
っき法を得ることができる。As described above, according to the present invention, Cu
Since citric acid or tartaric acid was added to the plating solution as an organic acid that forms a complex ion that forms a complex ion by causing a complexing reaction with In and the mutual reduction potential, the amounts of Cu and In deposited approach, and the utilization rate of In decreases. It is possible to obtain a plating method which increases the cost and reduces the cost.
【0095】また、本発明では、上記のめっき法を利用
したので、Inの利用率を高め、コスト低減を図った太
陽電池を製造することができる。In the present invention, since the above-described plating method is used, a solar cell in which the utilization rate of In is increased and the cost is reduced can be manufactured.
【図1】くえん酸を用いた場合の本発明の太陽電池の製
造方法の一実施例を説明するための工程順に示した断面
図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention using citric acid in a process order.
【図2】本発明の分散めっきに使用するめっき浴の側面
図である。FIG. 2 is a side view of a plating bath used for the dispersion plating of the present invention.
【図3】めっき浴における電流密度と析出するCu/I
n比との関係を示す図である。FIG. 3 Current density in plating bath and Cu / I deposited
It is a figure showing the relation with n ratio.
【図4】めっき液中のCu/In比と析出しためっき層
中のCu/In比との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a Cu / In ratio in a plating solution and a Cu / In ratio in a deposited plating layer.
【図5】めっき浴における電流密度と析出するCu/I
n比に及ぼすくえん酸の影響を示す図である。FIG. 5: Current density in plating bath and Cu / I deposited
It is a figure which shows the effect of citric acid on n ratio.
【図6】くえん酸を用いた場合の本発明の太陽電池の製
造方法の他の実施例を説明するための工程順に示した断
面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view shown in the order of steps for explaining another embodiment of the method of manufacturing a solar cell of the present invention using citric acid.
【図7】くえん酸を用いた場合の本発明の太陽電池の製
造方法のさらに他の実施例を説明するための工程順に示
した断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a solar cell according to still another embodiment of the present invention using citric acid in the order of steps for explaining the embodiment.
【図8】めっき浴における電流密度と析出するCu/I
n比に及ぼすめっき液中のCu/Inイオン比の影響を
示す図である。FIG. 8: Current density in plating bath and Cu / I deposited
It is a figure which shows the influence of the Cu / In ion ratio in the plating solution on n ratio.
【図9】酒石酸を用いた場合の本発明の太陽電池の製造
方法の一実施例を説明するための工程順に示した断面図
である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a solar cell according to an embodiment of the present invention in the case of using tartaric acid, in the order of steps for explaining the example.
【図10】酒石酸を用いた場合の本発明の太陽電池の製
造方法の他の実施例を説明するための工程順に示した断
面図である。FIG. 10 is a sectional view shown in order of steps for explaining another embodiment of the method of manufacturing a solar cell of the present invention when tartaric acid is used.
【図11】酒石酸を用いた場合の本発明の太陽電池の製
造方法のさらに他の実施例を説明するための工程順に示
した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention using tartaric acid in the order of steps for explaining the embodiment.
【図12】従来の太陽電池の製造方法の一例を説明する
ための工程順に示した断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a conventional method of manufacturing a solar cell in the order of steps for explaining the example.
【図13】従来の太陽電池の製造において実施する熱処
理条件を示す温度プロファィル図である。FIG. 13 is a temperature profile diagram showing heat treatment conditions performed in the manufacture of a conventional solar cell.
1 ガラス基板 2 Mo膜 3 Cu−In/Se分散めっき層 4 CuInSe2 合金層 11 めっき槽 12 めっき液 13 被めっき体 14 対向電極 15 ポテンシオスタット RE 参照電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Mo film 3 Cu-In / Se dispersed plating layer 4 CuInSe 2 alloy layer 11 Plating tank 12 Plating solution 13 Plated object 14 Counter electrode 15 Potentiostat RE Reference electrode
Claims (12)
き液を用いて被めっき体に銅−インジウムを含むめっき
層を形成するめっき法において、 前記めっき液に前記銅イオンおよびインジウムイオンと
錯化反応して還元電位が互いに近い銅およびインジウム
の錯イオンを形成する有機酸として酒石酸を添加したこ
とを特徴とするめっき法。In a plating method for forming a plating layer containing copper-indium on a body to be plated using a plating solution containing copper ions and indium ions, the plating solution undergoes a complexing reaction with the copper ions and indium ions. A plating method , wherein tartaric acid is added as an organic acid which forms a complex ion of copper and indium whose reduction potentials are close to each other.
オンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至3.
3倍であることを特徴とする請求項1記載のめっき法。2. The amount of tartaric acid added in a molar ratio of 1 to 3 times the total number of moles of said copper ions and indium ions.
2. The plating method according to claim 1 , wherein the plating method is tripled.
を含み、前記めっき層がセレンを含むめっき層であるこ
とを特徴とする請求項1記載のめっき法。3. The plating method according to claim 1, wherein the plating solution contains selenium particles dispersed therein, and the plating layer is a plating layer containing selenium.
にセレンの粒子を分散させためっき液を用いて基板の上
に設けられた導電膜の上に銅−インジウム−セレンめっ
き層を形成する工程と、前記めっき層を熱処理して銅−
インジウム−セレン合金膜に転換する工程とを有する太
陽電池の製造方法において、 前記めっき液に前記銅イオンおよびインジウムイオンと
錯化反応して還元電位が互いに近い銅およびインジウム
の錯イオンを形成する有機酸を添加したことを特徴とす
る太陽電池の製造方法。4. A step of forming a copper-indium-selenium plating layer on a conductive film provided on a substrate using a plating solution in which selenium particles are dispersed in a solution containing copper ions and indium ions. Heat-treating the plating layer,
Converting the indium-selenium alloy film to a solar cell, wherein the plating solution forms a complex reaction between the copper ion and the indium ion with the copper ion and the indium ion to form copper and indium complex ions whose reduction potentials are close to each other. A method for producing a solar cell, comprising adding an acid.
ることを特徴とする請求項4記載の太陽電池の製造方
法。5. The method according to claim 4, wherein the organic acid is citric acid or tartaric acid.
イオンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至2
0倍であることを特徴とする請求項4または請求項5記
載の太陽電池の製造方法。6. The amount of citric acid added is 1 to 2 times the total number of moles of said copper ions and indium ions in a molar ratio.
Claim 4 or method of manufacturing a solar cell according to claim 5, characterized in that a 0-fold.
オンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至3.
3倍であることを特徴とする請求項5記載の太陽電池の
製造方法。7. The amount of tartaric acid added in a molar ratio of 1 to 3 times the total number of moles of the copper ions and indium ions.
6. The method for manufacturing a solar cell according to claim 5 , wherein the number is three times.
ることを特徴とする請求項4記載の太陽電池の製造方
法。8. The method according to claim 4, wherein the selenium particles are colloidal selenium.
き液を用いて基板の上に設けられた導電膜の上に銅−イ
ンジウムめっき層を形成する工程と、前記めっき層をセ
レンを含むガス雰囲気中で熱処理して銅−インジウム−
セレン合金膜を形成する工程とを有する太陽電池の製造
方法において、 前記めっき液に前記銅イオンおよびインジウムイオンと
錯化反応して還元電位が互いに近い銅およびインジウム
の錯イオンを形成する有機酸を添加したことを特徴とす
る太陽電池の製造方法。9. A step of forming a copper-indium plating layer on a conductive film provided on a substrate using a plating solution containing copper ions and indium ions, and forming the plating layer in a gas atmosphere containing selenium. Heat-treated with copper-indium-
Forming a selenium alloy film, wherein the plating solution comprises an organic acid which forms a complex ion of copper and indium having a reduction potential close to each other by a complexing reaction with the copper ion and indium ion. A method for manufacturing a solar cell, wherein the method further comprises adding the solar cell.
あることを特徴とする請求項9記載の太陽電池の製造方
法。10. The method according to claim 9, wherein the organic acid is citric acid or tartaric acid.
銅イオンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至
20倍であることを特徴とする請求項10記載の太陽電
池の製造方法。11. The method for manufacturing a solar cell according to claim 10 , wherein the amount of citric acid added is 1 to 20 times the total number of moles of said copper ions and indium ions in a molar ratio.
イオンとインジウムイオンのモル数の合計の1倍乃至
3.3倍であることを特徴とする請求項10記載の太陽
電池の製造方法。12. The method for manufacturing a solar cell according to claim 10 , wherein the amount of tartaric acid added is 1 to 3.3 times the total number of moles of said copper ions and indium ions in a molar ratio. .
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