JPS5955012A - アモルフアスシリコン半導体材料用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プモレレアスシリコン半一体材料用永板に関
するもあである。詳しくハ、安価で、陰性に肴利モシｈ
−も、短絡−流値ごエネシギーｉ換効亀の向上されたア
モシシアスシリコン車ｉ体材料、酷に、太陽電池を４晃
る半導体材料用基板に関するものである。

：ｔモルファスシリコレ（以下ｒ＝−日１′」という。

）を利用した半導体材料とし−ｃｉ＝、光セン讐、スイ
ッチ−子、画像デバイス等力鳴られている。特に、ａ−
ｓｉの光起電力効果を１ｕ用して光を蝋気エネルギーに
変換する二所謂すａ−Ｌ８１太陽電池は、電卓、時計等
の純生用品Ｊ或いは、太陽光発電等の産業用品に使用き
れていることは広く知ら庇ているＸころである。

しかし、従来の太陽電池はコストが高く、特に、太陽光
発電の様な大面積を要するようなシステムへの適用には
、更に低コ弐トイヒバ望まれている。

従来；太陽電池は、例えば、ステンし亥等の基板上にモ
ノシラン（ＳｉＨ４）をグロー放電により分解してａ−
Ｓｉを瑞積させ、次に、その上にＳｎＯ２等ゆ透明導電
層、或いは、白金等のシヨツトキー障壁層を設け、更に
その上に電極層を設は表戸と漬によって製造されている
。

通常、ａ−Ｓｉ層は１μｍ程度の薄層として使用される
。その弛め！基板め袈面に傷や突起などがあると、ビン
ポーシ発生の原因となり、上部電極と基板とが短絡して
光電特性の低下を招来する。従って、基板の表面は、そ
の様な欠陥のない平滑性の良好な状態、即ち、鏡面状態
に研磨処理する必要がある。

しかし、この研磨処理はＪ基嫌の平行度の維持、研時め
示の除去、研磨材の選択など技術的ｄ困難艙ｉ（多く、
歩留りも襄いので、所期の鏡興状態を樽る（は部間、］
スト共に多大となる。

かかる点を改良するために．禅来、ネティレス基板上に
Ｓｎｏ２、ＳｎＯ２とＩｎ２Ｏ３等を真空蒸着、スパッ
タリング或いは化学蒸着により設けることか提案されて
いる（特開昭５６−４９８７１）。

しかし、基板上に金属を蒸着する場合、平坦な面を形成
するためには、層を非常に厚く設けなければならないし
、又、得られる太陽電池の特性、例えば、短絡電流惇が
、未だ士本ではなく１更に改良が望まれていた。

本発明者等は、上記の点に留意し二安価でしかも短絡電
流値等の特性の改良された半導体材料を与える基板につ
いて鋭意検討した結果、金属基板の六回を二ツケレ、ク
ロム等の金早又は合金で電気メツキ処理すれば、所期の
目的が達成されることを見い出じＪ本発明を完成するに
到った。

すなわち、本発明の＃雪は、金−基板あ表面″、電気メ
ツキ処理たより金属又は合金膜を設けたことを特徴とす
るア＝〜ファスシリ・ン半導体材料用基板に存する。

以下本発明を詳細に説明するに、本発明の金属基板とし
ては、公知の種々９ものが使男できる。具体的には、例
えば、アＶ？ニウム板、銅板、ステンレス板等が好！に
使用できる。

金属基板の表面は平滑であるこ仁が叶ましい力．本発明
に押いては、徒歩の半うなη力の費る表面研磨￥特に行
わなくとも、遵掌の製造方法によって得やれる金纂板奪
有促に響世すやことができる。眸？て５例えば、ロール
感型によりフイシム状竺形成さ朴た金属契を引続ぎ盗の
電気メツキ処理、半導体層形成を連続的に行うことが可
能であり、営産化慢容褐である。

金属基板の表面は、祖さとうねりや最大値（Ｒ＋Ｗ）ｍ
ｈｘが１μｍ昼下、好ましくは、０．５κｍ以下、特に
好ましくは、０．４μｍ昇下のものが有利に！！できる
。また、アヤミラウ今板を無用する場合は、メツキ！と
ヤ申！炸や観点から純度９高いものが良く、９８．５％
以上、特に、９９．０％以上の純度のアルミニウム板が
有利に使用できる、 本発明においては、上記金環基板の内面を電気メツキ処
理して、金属又は合金膜を設は金。

金属又を合金膜は．太陽光（可視光）の波長での反射率
が６５％以上、好ましくは、７０％以上であるのが好ま
しい。

かかる金属又は合金膜は、積層されるａ−Ｓｉ層と電気
的にオーミツり接醇を生ぜしめるような物質で、且つ、
積層されるａ−Ｓｉ層全基板かりその構成元素が拡散、
混入してａ−Ｓｉ層の電気的特炸を劣化せしめないよう
な物質で形成するのが好学し〜。

具体的忙は、例えば、ニッケ々、ソロ台、口ンウム、銀
、銅−亜鉛、銅−スズ．スズーコバート、スメ−ニツ外
シ等の金属又は合金膜が挙げられる。

電気メツキ処理の前に、通常、金属基板をアルカリ脱腫
、エツチング、硝シ等によるデスマット処理により、表
面を清浄にする。

次いで、英国特許第１，００７，２５２号に一卿すして
いるような亜鉛、ニッケル、シアン化カリを含む亜鉛合
金置裸液等に浸潰して金属基板表面に亜鉛合金等の置換
膜を形成後、電気メツキ処理する。

電気メツヤ処理は、公知の方法に従って行うことができ
る。

例工ば、ニッケルメッキを行う場合は、硫障ニッケＱ／
２θＱ〜３２オＶｉ、好ましくは、２．２．ｊ〜３θθ
Ｖ１塩化ニッケｎ／Ｊ３〜７０．Ｖｉ、好ｆＬ＜１、ｔ
、ｌ！〜６０．９／ｌ及び硼酸２ｊＩＩ夕ｇ／ｌ、好ま
し（は、３０〜グ０１１／！ｔ。

を含むメッキ液、をｐＨ３．５〜５．３、好ましくは、
４．０〜４．８Ｋ調整し、４０〜７０Ｃ，好ましくは、
５０〜６０℃で電流密度１〜６Ａ／ｄｍ３、好ましくは
、２〜４Ａ／ｄｍ２の条件下に１０−４０分間、好まし
くは、２０〜３０分間電気メッキ処理する方法が挙げら
れる。

メッキ液には、光沢剤等公知の添加剤を添加してもよい
。

また、クロムメッキを行う場合は．無水クロム酸１５０
〜４５０ｇ／ｌ、好ましくは、２３０〜２７０ｇ／ｌ、
硫酸１−４．５ｇ／ｌ、好ましくは、１．５〜３ｇ／ｌ
、３価り０ム１〜６ｇ／ｌ、好まじくは、１．５〜３ｇ
／ｌを含むメッキ液中で、４０〜５５ｃ、好ましくは、
４２〜４８℃で電流密度８〜３０Ａ／ｄｍ２、好ましぐ
は、１０〜１５Ａ／ｄｍ２の条件下に１〜１０分間、好
ましぐば、２〜４分間電気メッキ処理する方法が挙げら
れる。

ロジウムメッキを行う場合は、ロジウム０．５〜５ｇ／
ｌ、好ましくは、１〜３ｇ／ｌ、硫酸３０〜２００ｇ／
ｌ、好ましくは、４０〜８０ｇ／ｌを含むメッキ液中で
、３５〜６０℃、好ましくは、４０〜５５℃で電流密度
７〜１０Ａ／ｄｍ２、好ましぐは、２〜５Ａ／ｄｍ２の
条件下に１０−６０秒間、好ましくは、２０〜３０秒間
電気メツギ処理寸る方法が挙げられる。

金属又は合金膜は、通常、０．０１〜３０μ好ましくは
、３〜３０μｍ、特に好ましくは、５−２０μｍの範囲
となるように設ける。

本発明においては、基板上に二シケルメッキ処理し、更
にその上にクロムまたはロジヴ入を３０Ａ以上、好まし
くは、／００α〜１μグツキ処理した場合、基板との密
着性および平滑性の良好な基！が得られるので好ましく
。

本発明においては、前述の金属又は合金膜上に、更に公
知の方法によりモリブデイ、ステンレネ、ヂタン等の金
属を１００−５、０００又程度蒸着しでもよい。

本発明の電気メツキ処理された。金属基板上へのａ−Ｓ
ｉの堆積は、グロー放電法、るバッタリング法、イオン
ブレーティフグ法等の公知の方法に従って行うことがで
きる。特に、均一で且つ大面積のａ−Ｓｉ層を形成する
ことができるグロー放電法が好適に採用される。

具体的には、例えば、上述の基板を２００〜３ｏ０ｃ程
度に加熱し、反応待のりス圧力を０、１〜１００ＴＯｒ
ｒ程度に保ち、グロー放電することにより基板よにａ＝
ｆ１％層ケ形成することができる。グロで、放電の形式
としては、直流（Ｄｏ）法、高周波（ｐＦ）法の（いず
れも使用できる。

原料ガスのシ１ライガススはジシラン等の高次シランガ
スには、ａ７Ｂ４層のパンドヂャブ、電気抵抗等の調整
又は価電子制御のたやに、例えげ、Ｂ２Ｈ６−ｐＴＩ等
のガスを微量、通常、Ｓ′１Ｋ対し１０原子チ以下加え
ておいてもよい訂更に半導体層の光入射側層（窓側層）
には、ＪシランガメにσＨ４、Ｃｓｒｓ等の炭化水素ガ
メをシランガスと同量以下の割合で混合することによす
、層領域に達する光量を増太せしめる工夫を行ってもよ
い。

公知の方法に従（、これ咲添加ガスの濃度、或いは、種
類を連続的又は不連続的に変イビさせて、種類の異なっ
た不純物を含む異種のａ−４１の積層、構造をもつａ−
８ｉの半導体層を形成してもよい。５例えば１基板側か
ら順にｎ型、１型およびｐ型、或いは、ｐ型１型および
、ｎ型と１積層された所謂ｐ−ｉ−ｎ構造、または、Ｂ
１型：およびｎ型辷、或いは、その逆の顔に積層され丈
所請ｐ−ｎ構造等が挙げられる。

半導体Ｆ１、通常Ｊ約ｏ、ｏｒ〜１．ｔμｍ程度となる
ように設けられる。積層構造、例えば、ｐニー１−ｎ構
造の場合、ｐ層ｊｏ＝ｓｏｏＸｉ層０．１〜１μ、ｎ層
１００〜５００Ａとなるように粒けられる。

上記半導体層上に、公知の方法により、ｓｎｏ２、Ｉｎ
Ｏｓ若しくはそれらの混合物、又は、パラジウム、金等
の半透明電極層をｊθ〜３，０００人程度蒸着すれば、
太陽電池等に供することができる。

本発明においては、半導体層上に、公知の反射防止膜、
表面保護膜、等を設けてもよい。

以上説明したように、本発明の基板は安価で、しかも量
産性に有利で、更には、短絡電流値等が艮好な半導体材
料を与えるので極めて有用である。

以下に実施例を挙げて更に具体的に本発明を説明する。

実施例１ （Ｒ＋Ｗ）ｍｆＬｘ値が約０．３μｍのアルミニウム板
（純反タタｊ％）を、アルカリ水溶液に＜＜１℃で３０
秒間浸漬後、水洗した。次いで、３３容量チの硝酸水溶
液に２３℃で３０秒間浸漬し、水洗した。

ボンダルディップ液（亜鉛合金置換液、Ｗ、キャニング
社！りに、攪拌下１．ｌｔＣで７分間浸漬し、置換膜を
形成した。

水洗後、下記化合物を含むニッケルメッキ水溶液中で、
ｐ１１グ４１温度！℃、電流密度３Ａ／６で、攪拌下１
層２グ分間メッキ処理した。

得られたニッケル層は約ｔμｍであった。

次いで、水洗後、下記化合物を含むクロムメッキ水溶液
中で、温度ｇｔｃ、電流密度ＩＯＡ／ａｍで３分間メッ
キ処理した。得られたクロム層は約Ｏ８ｊ夕μｍであっ
た。

上述の様にして、アルミニウム板上に、ニラケルおよび
クロムの２層構造の金属膜を有する半導体材料用基板を
得た。

実施例λ 実施例１と同縁にしてアルミニウム板上にニツケセ層を
設けた。

次いで、水洗後、ロジウム、硫酸 ｕｏｇ／ｌを含有するロジウムメッキ水溶液中で、温度
ｓｒ℃、電流密度４Ａ／（Ｌ−でコび秒間メッキ処理し
た。得られた１９９１層は約０．０２μ亀であった。

上述の様にして、アルミニラム板上に、ニツケヤおよび
ロジウムの２層構造の金属膜を有する。半導体材料用基
板な得た。

実施例３ 実施例１で得られた半導体材料用基板のクロム層上に、
公知の電子ビーム蒸清洗により約ｌ、０ＯＯＸのモリブ
デン層を設けて半導体材料用基板を得た。

応用例１およびコ 実施例１および実施例−で得た半導体材料用基板を、窒
素気流中で、２よ０℃に加熱し、更に、窒素プラズマ処
理を行い、表面に付着した水分および不純物を除去した
。

次いで、容量結合型高周波グロ−放電分解装置を用い、
基板温度、２３０℃、ガス圧力σ３．２７ｏｔｒ％７ｆ
１３局波出力ｇｗの条件下に、８１Ｈ，ガスとＳｉｌ！
、ガス一対してθ、２　ｖｏｌ、％のＢＨ６ガスの混合
ガスをダロー放電分解して約１ＯＯＸのｐ型ａ−８１層
を堆積させた。

引続き、８１Ｈ４ガスを用い光同栄件下に約夕、ｏｏｏ
Ｘの１型ａ−白１層を堆積させた。更に、Ｓｉｎ、ガス
とｓｔＴ！４ガスに対して、２ｖＱ１％ＰＨ３ガスの混
合ガスを用いて１層上に、約１ｊＯｉ力籠型ａ−Ｓｉ層
を堆積させ、基板上にｐｔ−ｎの３層からなる半導体層
を形成した。

次いで、半導体層上に、透明電極として約ｊｏｏＸの工
↑Ｏ層を公知の電子ビーム蒸着法により形成して、率導
体材刺を得た。

この半導体材料を用い、常法により、太陽電池脣性を測
定した。なお、光源としてソーラーシユミレータ−を用
い、ＡＭ−イ（／ｏｏｒｎｖ／ｃｄ）の光強度で測定し
た。その結果を表／に示した。

参考例１〜３ 応用例７において、基板としてメッキ処理していないア
ルミニウム板、表面を機械化学研磨した市販のステンレ
ス板（日立造船社製）およびこのステンレス板上に常法
によりモリブデンを約１，０００電子ビ一ム蒸着した基
板を使用するほかは、実施例１と同様にしてＩＪ＝１−
ｎ層およびＩＴＯ層を形成して半導体材料を得た。

これらの太陽電池特性を同様にして岬冗した。

その結果を表７に示した。

表／。

秦ｌ：表面を機械化学研磨処理したステレレス板秦２：
研廟処理したスプレレス板上にＭｏ蒸着応用例３および
μ 基板を、応用例／と同縁に処理して表面に付着した沓分
およｑ不純物を除去した。

次いで、容量結合型高層波でロー莢電分解装置を用Ｌ７
？板温度、２３０℃、ガス圧力Ｑ、ｌＴＯｒｒ、高周波
出力ｇｗの条件下に、ＳｉＨ，ガスと８１Ｈ。

ガスに対してθｇｖｏ１％のＢ２Ｈ６ガスの混合ガスに
グロー放電分解して約−〇〇５−のｐｆｉａ−Ｓｉ層を
堆積させた。

次いで、基板温度を２ｊＯ℃、ガス圧力を１ＴＯｒｒと
して、５ｉｎ４ガスを用いて約ｓ、ｏｏ又の１型ａ−Ｓ
ｉ層を堆積させた。

更に、ガス圧力な０．ｊｒｏｒｒとして、８１１（４ガ
スとＳｉＨ４ガスに対してＪ７０１％のＰＨ，ガスの混
合ガスを用いて約）ｊＯＸのｎ型ａ−８１層を堆積させ
て半導体層を形成した。

以下、応用例１と同様にして透明電極を設け、太陽電池
特性を測定した。その結果を表コに示した。

表２ 出願人　三菱化成工業株式会社 代理人　弁理士　長谷用− ほか１名 手続補正書 ２　発　明アにアヌシリコン半導−二料用基つ３　補正
をする者 （ｓｔｙ６）三菱イビ成工！５会詐　　　　：出願人 ４代理人〒１ｏｏ、、：、・１　■ 、東京都千代田区丸の０二丁目５番２．ｆｌ（は遁Ｉ　
′１　名）′ ６補正の内容 （１）　　特許請求の範囲番別紙□のとおシピ訂゛：正
する。

（２）明細書第！頁第１行Ｖｃｒステレレス板」とあ為
を「鉄板又はステンレス篩力鉄合金板：」と訂正する。

′□特許請求の範囲　　　　□ （１）′金属基板の表面に、電気メツキ処理により金属
又は合金膜を設けたことを特徴とするアモルファスシリ
コン半導体材料用基板１゜（２）　金属□基：板が、ア
ルミニウム板、銅板、鉄板又は鉄合金板である特許請求
の範囲第１項記載のアモルファスシリコン半導体材料用
基板。

（３）金属又は合金膜が、金属基板上にニッケルＴおよ
びクロムの順、又は、□ニッケルおよびロジウムの順に
積層されたものである特許請求の範囲第１項記載の７モ
ルフプヌシリジン半導体材料用基板。　　　　　　　　
　　　□（４）金属又は合金膜が、０．０　／〜３θμ
ｍの厚さに設けられた特許請求の範囲第１項記載のアモ
ルファスシリコン半導体材料用基板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属基板の表面に、電気メツキ処理により金属又
   は合金膜を設けたことを特徴とす為ナモシファスシリコ
   ン半導体材料用基板。
2. （２）金属基板が、アルミニウム板−銅板文はステンレ
   ス板である特許請求の範囲館１項記載のアモルファスシ
   リコン半導体材料用基板。
3. （３）金属又は合金膜が、金属基板上にニシケ莞および
   タロムの順又は、ニッダνおよびロジウムの順に積層さ
   れたものである特許請求の範囲第１項記載のアモルファ
   スシリ９ン半導体材料用基板。
4. （４）金属又は合金膜が、０．０／〜３０μｍの厚さに
   設けられた特許請求の範囲第１項記載のアモルファスシ
   リコン半導体材料用基板。