JPS63456A - 太陽電池用透明導岩膜の製造方法 - Google Patents
太陽電池用透明導岩膜の製造方法Info
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- JPS63456A JPS63456A JP14296686A JP14296686A JPS63456A JP S63456 A JPS63456 A JP S63456A JP 14296686 A JP14296686 A JP 14296686A JP 14296686 A JP14296686 A JP 14296686A JP S63456 A JPS63456 A JP S63456A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は透明導電膜およびその製造方法、特に太陽電池
の透明電極として用いるのに好適な透明導電膜およびそ
の製造方法に関するものである。
の透明電極として用いるのに好適な透明導電膜およびそ
の製造方法に関するものである。
（従来の技術）
従来、例えばアモルファス・シリコン太陽電池の窓側電
極として透明導電膜が用いられている。
極として透明導電膜が用いられている。
この透明導電膜としてはＩＴＯ１３ｎ ０２等の金属酸
化物をガラス等の透明基板上に蒸着している。
化物をガラス等の透明基板上に蒸着している。
このような透明導電膜の特性としては透過率が高いこと
および比抵抗が低いことが要求される。特に透過率が高
いことは太陽電池の光゛市変換効率を向上する上できわ
めて重要である。従来、金属酸化物より成る透明導電膜
を、表面に凹凸構造を有する杆状結晶粒を以て形成して
多重反）１を起させて入射光の反射損失を減らすことが
知られている。
および比抵抗が低いことが要求される。特に透過率が高
いことは太陽電池の光゛市変換効率を向上する上できわ
めて重要である。従来、金属酸化物より成る透明導電膜
を、表面に凹凸構造を有する杆状結晶粒を以て形成して
多重反）１を起させて入射光の反射損失を減らすことが
知られている。
（発明が解決しようとする問題点）
上述した従来の透明導電膜の表面は、＜ １１０＞軸
方向に配向した結晶粒より形成されており、（１００）
面が基板表面に平行となっている結晶粒が多数存在して
いる。したがって多くの入射光はそのまま多重反ｔＪＪ
されることなく反射されるので反射損失の低減効果が十
分ではなく、透過率が低い欠点があった。
方向に配向した結晶粒より形成されており、（１００）
面が基板表面に平行となっている結晶粒が多数存在して
いる。したがって多くの入射光はそのまま多重反ｔＪＪ
されることなく反射されるので反射損失の低減効果が十
分ではなく、透過率が低い欠点があった。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、多重反射によっ
て反（ト）損失を十分に軽減することができる透明導電
膜およびその製造方法を提供しようとするものである。
て反（ト）損失を十分に軽減することができる透明導電
膜およびその製造方法を提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、基板上に堆積形成した多結晶金属酸化物より
成る透明導電膜において、膜表面が結晶粒による凹凸構
造を有しかつ半数以上の結晶粒の＜ １１１＞軸が基
板表面に対し垂直な方向にほぼ配向していることを特徴
とするものである。
成る透明導電膜において、膜表面が結晶粒による凹凸構
造を有しかつ半数以上の結晶粒の＜ １１１＞軸が基
板表面に対し垂直な方向にほぼ配向していることを特徴
とするものである。
ざらに本発明は、膜表面が金属酸化物の結晶粒による凹
凸構造を有しかつ半数以上の結晶粒のく１１１〉軸が基
板表面にほぼ垂直な方向に配向している透明導電膜を形
成するに当り、基板および金属酸化物材料を真空容器内
に入れ、金属酸化物材料を加熱して１５〜３０Å／秒の
蒸着速度で基板上に蒸着することを特徴とするものであ
る。
凸構造を有しかつ半数以上の結晶粒のく１１１〉軸が基
板表面にほぼ垂直な方向に配向している透明導電膜を形
成するに当り、基板および金属酸化物材料を真空容器内
に入れ、金属酸化物材料を加熱して１５〜３０Å／秒の
蒸着速度で基板上に蒸着することを特徴とするものであ
る。
（作用）
本発明の透明導電膜においては、金ＦＡＭ化物の柱状結
晶粒は、その＜ １１１＞軸が基板表面に対して垂直
な方向に強く配勾されているため、結晶粒の（，２２２
）面が基板と平行となっている。したがって透明導電膜
の表面の凹凸構造は第１図（ａ ）に示すように三角錐
状となり、７字状の溝が形成されることになる。したが
って入射光はｖ字状の溝の中で多重反射をすることにな
り、入射側に反射されで戻る光は著しく少なくなり、反
射損失はきわめて少なくなる。
晶粒は、その＜ １１１＞軸が基板表面に対して垂直
な方向に強く配勾されているため、結晶粒の（，２２２
）面が基板と平行となっている。したがって透明導電膜
の表面の凹凸構造は第１図（ａ ）に示すように三角錐
状となり、７字状の溝が形成されることになる。したが
って入射光はｖ字状の溝の中で多重反射をすることにな
り、入射側に反射されで戻る光は著しく少なくなり、反
射損失はきわめて少なくなる。
これに対し、従来の透明導電膜では第１図（ｂ）に示す
ように結晶粒はその＜ １１０＞軸が基板表面に垂直
な方向に配勾されているため、（１００）面が基板と平
行となっている。したがって多重反射される光線は少な
く、反射による損失が多いため、透過率は小さいもので
ある。
ように結晶粒はその＜ １１０＞軸が基板表面に垂直
な方向に配勾されているため、（１００）面が基板と平
行となっている。したがって多重反射される光線は少な
く、反射による損失が多いため、透過率は小さいもので
ある。
また本発明の製造方法のように蒸着速度を１５〜３０Å
／秒とすること°により、半数以上の結晶粒はその＜
Ｎｌ＞軸が基板表面に対して垂直な方向に配勾するこ
とになり、透過率の高い透明導電膜を得ることができ、
特に蒸着速度を２０〜２５Å／秒とすることにより７０
〜８０％以上の結晶粒は、そのく１１１〉軸が基板表面
に対して垂直な方向に配勾されるようになり、透過率の
改善効果は特に顕著となることを確めた。
／秒とすること°により、半数以上の結晶粒はその＜
Ｎｌ＞軸が基板表面に対して垂直な方向に配勾するこ
とになり、透過率の高い透明導電膜を得ることができ、
特に蒸着速度を２０〜２５Å／秒とすることにより７０
〜８０％以上の結晶粒は、そのく１１１〉軸が基板表面
に対して垂直な方向に配勾されるようになり、透過率の
改善効果は特に顕著となることを確めた。
（実施例）
本発明による透明導電膜の製造方法の一実施例において
は、電子線ビーム加熱による真空蒸着装置を用い、この
装置に直流アーク放電によるイオン化装置を設ける。ソ
ーダガラス等の基板を真空熱着装置のホルダに取付【プ
、真空槽内を５ Ｘ １Ｑ−６Ｔｏｒｒ以下の圧力に減
圧する。また、基板ホルダに隣接して設けたヒータによ
り基板を２００〜５００℃、好ましくは３００〜４００
℃の温度に保つ。また、蒸着るつぼ内には、例えばＩＴ
Ｏの焼結体を収納しておぎ、これに電子線ビームを照射
してＩＴＯを基板上に蒸着させる。この際蒸着速度およ
び膜厚は水晶振動子の発振周波数の変化によりモニタす
る。本発明においては蒸着速度が１５〜３０Å／秒、好
ましくは２０〜２５Å／秒となるように電子線ビームの
強度を制御する。このとき通常の酸素雰囲気蒸着ではＩ
ＴＯが還元され、金属インジウムおよび錫が蒸着される
ようになる。そこでアーク放電によりイオン化を行なう
。イオン化電力８０Ｗ（４０Ｖｘ２Ａ）にて還元された
インジウムおよび錫は再び酸化されＩＴＯ膜が基板上に
堆積形成される。
は、電子線ビーム加熱による真空蒸着装置を用い、この
装置に直流アーク放電によるイオン化装置を設ける。ソ
ーダガラス等の基板を真空熱着装置のホルダに取付【プ
、真空槽内を５ Ｘ １Ｑ−６Ｔｏｒｒ以下の圧力に減
圧する。また、基板ホルダに隣接して設けたヒータによ
り基板を２００〜５００℃、好ましくは３００〜４００
℃の温度に保つ。また、蒸着るつぼ内には、例えばＩＴ
Ｏの焼結体を収納しておぎ、これに電子線ビームを照射
してＩＴＯを基板上に蒸着させる。この際蒸着速度およ
び膜厚は水晶振動子の発振周波数の変化によりモニタす
る。本発明においては蒸着速度が１５〜３０Å／秒、好
ましくは２０〜２５Å／秒となるように電子線ビームの
強度を制御する。このとき通常の酸素雰囲気蒸着ではＩ
ＴＯが還元され、金属インジウムおよび錫が蒸着される
ようになる。そこでアーク放電によりイオン化を行なう
。イオン化電力８０Ｗ（４０Ｖｘ２Ａ）にて還元された
インジウムおよび錫は再び酸化されＩＴＯ膜が基板上に
堆積形成される。
膜厚が６００〜１０，０００人、好ましくは２０００〜
３０００人に達したら蒸着を終了する。このようにして
ｉｎ ２０３およびＳｎＯ２の混合物より成る透明導電
膜が得られる。このようにして得られる膜の比抵抗は約
２Ｘ１０−４Ω−印で、従来作られているＩＴＯ膜の比
抵抗と同等である。
３０００人に達したら蒸着を終了する。このようにして
ｉｎ ２０３およびＳｎＯ２の混合物より成る透明導電
膜が得られる。このようにして得られる膜の比抵抗は約
２Ｘ１０−４Ω−印で、従来作られているＩＴＯ膜の比
抵抗と同等である。
第２図（ａ ＞は上述したようにして形成した本発明の
透明導電膜の走査形霜子顕微鏡による２０．０００倍の
顕微鏡写真を示す乙ので三角形状の柱状結晶粒が多数形
成されていることがわかる。また、第２図（ｂ）は従来
の凹凸構造を有する透明導電膜の顕微鏡写真を示すもの
で、四角形状の柱状結晶粒が多数形成されていることが
わかる。これら第２図（ａ）および（ｂ）の写真におい
て、下方の白扱きの枠の長さは１μｍである。この従来
の透明導電膜は（１００）面が基板表面と平行に配勾し
ているのに対し、本発明の透明導Ｔｔ、 Ｍｕでは（２
２２）而が基板表面と平行、すなわち＜ １１１＞軸
が基板表面に対して垂直になるように配勾している。
透明導電膜の走査形霜子顕微鏡による２０．０００倍の
顕微鏡写真を示す乙ので三角形状の柱状結晶粒が多数形
成されていることがわかる。また、第２図（ｂ）は従来
の凹凸構造を有する透明導電膜の顕微鏡写真を示すもの
で、四角形状の柱状結晶粒が多数形成されていることが
わかる。これら第２図（ａ）および（ｂ）の写真におい
て、下方の白扱きの枠の長さは１μｍである。この従来
の透明導電膜は（１００）面が基板表面と平行に配勾し
ているのに対し、本発明の透明導Ｔｔ、 Ｍｕでは（２
２２）而が基板表面と平行、すなわち＜ １１１＞軸
が基板表面に対して垂直になるように配勾している。
このことをさらに確認すめために本発明の透明導電膜の
原子面（２２２） 、 （４４０） 、 （４００
）および（２１１）によるＸ線回折ピークの相対強度比
を求めた結果を第３図に示す。このグラフから明らかな
ように本発明の透明導電膜では（２２２）面が基板表面
と平行になっており、＜ １１１＞軸が基板表面と垂
直となるように著しく配勾していることがわかる。
原子面（２２２） 、 （４４０） 、 （４００
）および（２１１）によるＸ線回折ピークの相対強度比
を求めた結果を第３図に示す。このグラフから明らかな
ように本発明の透明導電膜では（２２２）面が基板表面
と平行になっており、＜ １１１＞軸が基板表面と垂
直となるように著しく配勾していることがわかる。
第４図は本発明の透明導電膜を具える太１１！ｍ電池の
一例の構成を示す断面図であり、ガラス基板１の上に透
明導電ｇ！２を形成し、その上にアモルファス・シリコ
ン膜３を堆積し、さらにその上にアルミニウムの金属電
極膜４を形成したものである。
一例の構成を示す断面図であり、ガラス基板１の上に透
明導電ｇ！２を形成し、その上にアモルファス・シリコ
ン膜３を堆積し、さらにその上にアルミニウムの金属電
極膜４を形成したものである。
ガラス基板１側から入射した光は透明導電膜２を経てア
モルファス・シリコン膜３に入射することになるが、透
明導電１美２の、アモルファス・シリコン膜３と接触す
る表面は＜ １１１＞軸がガラス基板１の表面と垂直
となるように配勾されており、凹凸構造となっているた
め、結晶粒の（１ｏｏ）面と平行な面による多重反射が
顕著となり、アモルファス・シリコン膜３に入射する光
量が著しく増大することになる。
モルファス・シリコン膜３に入射することになるが、透
明導電１美２の、アモルファス・シリコン膜３と接触す
る表面は＜ １１１＞軸がガラス基板１の表面と垂直
となるように配勾されており、凹凸構造となっているた
め、結晶粒の（１ｏｏ）面と平行な面による多重反射が
顕著となり、アモルファス・シリコン膜３に入射する光
量が著しく増大することになる。
第５図はガラス基板１から透明導電膜２に入射する光の
反射率を示すものであり、曲線Ａは本発明によるものを
示し、曲線Ｂは従来の凹凸構造を有するものを示す。こ
れらの曲線から明らかなように本発明の透明導電膜によ
ればほぼ全波長域に亘り従来のものに比べて反射率が低
下していることがわかる。特に６００〜８００ｎｍの波
長域における反射率の低下が顕著に現われている。
反射率を示すものであり、曲線Ａは本発明によるものを
示し、曲線Ｂは従来の凹凸構造を有するものを示す。こ
れらの曲線から明らかなように本発明の透明導電膜によ
ればほぼ全波長域に亘り従来のものに比べて反射率が低
下していることがわかる。特に６００〜８００ｎｍの波
長域における反射率の低下が顕著に現われている。
第４図に示した太陽電池のＡ−Ｍ（ＡｉｒＭ ａｓｓ
） １．５ （１００ｍＷ ／ ＋ｊ ）でのＩ
−Ｖ特性を第６図の曲線Ａで示す。また、第６図の曲線
Ｂは従来の凹凸構造を有する透明導電膜を有する太陽電
池のＩ −Ｖ特性を示し、曲線Ｃは従来の無配勾性の
透明導電膜を有する太陽電池のＩ −Ｖ特性を示すも
のである。これらの曲線から明らかなように、本発明に
よる透明導電膜を有する太陽電池の短絡電流は２０ｍ
Ａ ／ ｃ７で、従来の凹凸構造を有するもの（１８１
ｎＡ／ｃぜ）および無配勾性構造を有するもの（１６ｍ
Ａ／ｃｆｆｌ）に比べてそれぞれ１３％および２５％も
増大しており、大きな光電変換効率を有している。
） １．５ （１００ｍＷ ／ ＋ｊ ）でのＩ
−Ｖ特性を第６図の曲線Ａで示す。また、第６図の曲線
Ｂは従来の凹凸構造を有する透明導電膜を有する太陽電
池のＩ −Ｖ特性を示し、曲線Ｃは従来の無配勾性の
透明導電膜を有する太陽電池のＩ −Ｖ特性を示すも
のである。これらの曲線から明らかなように、本発明に
よる透明導電膜を有する太陽電池の短絡電流は２０ｍ
Ａ ／ ｃ７で、従来の凹凸構造を有するもの（１８１
ｎＡ／ｃぜ）および無配勾性構造を有するもの（１６ｍ
Ａ／ｃｆｆｌ）に比べてそれぞれ１３％および２５％も
増大しており、大きな光電変換効率を有している。
本発明は上述した実施例に限定されるもものではなく幾
多の変更を加えることができる。例えば上）ホした例で
は透明導電膜をＩＴＯを以て形成したが３ｎ ０２を以
て形成することもできる。 さらに上述した実施例では
ＩＴＯの焼結体を電子線ビームにより加熱したが、他の
手段、例えばレープビームによって加熱することもでき
る。
多の変更を加えることができる。例えば上）ホした例で
は透明導電膜をＩＴＯを以て形成したが３ｎ ０２を以
て形成することもできる。 さらに上述した実施例では
ＩＴＯの焼結体を電子線ビームにより加熱したが、他の
手段、例えばレープビームによって加熱することもでき
る。
さらに、第４図に示した太陽電池においては、ガラス基
板上に透明導電膜を形成したが、第７図に示すようにＰ
型シリコンウェファ１１上にｎ゛型単結晶シリコン層１
２を成長させ、その上に本発明の透明５４電膜１３を形
成することもできる。
板上に透明導電膜を形成したが、第７図に示すようにＰ
型シリコンウェファ１１上にｎ゛型単結晶シリコン層１
２を成長させ、その上に本発明の透明５４電膜１３を形
成することもできる。
（発明の効果）
上述したように本発明の透明導電膜によれば、＜ １
１１＞軸を基板表面に垂直な方向に配勾させたため入射
光は多重反射されるようになり、反射による損失を大幅
に低減することができる。したがって、このような透明
導電膜を有する太陽電池では大きな短絡電流が得られ、
光電変換効率が暑しく向上する。また、本発明の方法に
よれば、蒸着速度を１５〜３０Å／秒の範囲とするとい
う＃Ｉ甲な処理によって半数以上の柱状結晶粒を、その
＜ １１１＞軸が基板表面と垂直な方向となるように
強く配勾させることができ、従来の製造設備をほぼその
まま用いて高い透過率を有する透明導電膜を形成するこ
とができる。
１１＞軸を基板表面に垂直な方向に配勾させたため入射
光は多重反射されるようになり、反射による損失を大幅
に低減することができる。したがって、このような透明
導電膜を有する太陽電池では大きな短絡電流が得られ、
光電変換効率が暑しく向上する。また、本発明の方法に
よれば、蒸着速度を１５〜３０Å／秒の範囲とするとい
う＃Ｉ甲な処理によって半数以上の柱状結晶粒を、その
＜ １１１＞軸が基板表面と垂直な方向となるように
強く配勾させることができ、従来の製造設備をほぼその
まま用いて高い透過率を有する透明導電膜を形成するこ
とができる。
第１図（ａ ）および（ｂ）は本発明の透明導電膜と従
来の透明導電膜の表面の凹凸構造を模式的に示す断面図
、 第２図（ａ ）および（ｂ）は本発明による透明導電膜
と従来の透明導電膜の顕微鏡写真、第３図は本発明によ
る透明導電膜のＸ線回折ピークの相対強度比を示すグラ
フ、 第４図は本発明による透明導電膜を有する太陽電池の一
例の構造を示す断面図、 第５図は本発明による透明導電膜と従来の透明導電膜の
分光反射率を示すグラフ、 第６図は本発明による透明導電膜と従来の透明導電膜を
具える太陽電池のＩ −Ｖ特性を示すグラフ、 第７図は本発明による透明導電膜を有する太陽電池の他
の実施例の構成を示す断面図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・透明導電膜３・・
・アモルファス・シリコン膜 ４・・・金属電極膜 １１・・・ρ型シリコンウエフ？ １２・・・ｎ゛型シリコン層 １３・・・透明導電膜特
許出願人 ティーディーケイ株式会社（ａ） （ｂ） 第３図 第４図 第５図 第６図 電圧（Ｖ） 手続補正書（方式） 昭和６１ 年９ 月 ９日 １、事件の表示 昭和６１年特 許 願第１４２９６６号Ｚ発明の名称 透明導電膜およびその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ティーディーケイ株式会社 昭和６１年８月２６日 ａ 補正ｏ対象 明細書の「図面の簡単な説明」の
贋１、明細書第１１頁第５行の「透明導電膜の顕微鏡写
真、」を「透明導電膜の粒子溝造の顕微鏡写真、ｊに訂
正する。
来の透明導電膜の表面の凹凸構造を模式的に示す断面図
、 第２図（ａ ）および（ｂ）は本発明による透明導電膜
と従来の透明導電膜の顕微鏡写真、第３図は本発明によ
る透明導電膜のＸ線回折ピークの相対強度比を示すグラ
フ、 第４図は本発明による透明導電膜を有する太陽電池の一
例の構造を示す断面図、 第５図は本発明による透明導電膜と従来の透明導電膜の
分光反射率を示すグラフ、 第６図は本発明による透明導電膜と従来の透明導電膜を
具える太陽電池のＩ −Ｖ特性を示すグラフ、 第７図は本発明による透明導電膜を有する太陽電池の他
の実施例の構成を示す断面図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・透明導電膜３・・
・アモルファス・シリコン膜 ４・・・金属電極膜 １１・・・ρ型シリコンウエフ？ １２・・・ｎ゛型シリコン層 １３・・・透明導電膜特
許出願人 ティーディーケイ株式会社（ａ） （ｂ） 第３図 第４図 第５図 第６図 電圧（Ｖ） 手続補正書（方式） 昭和６１ 年９ 月 ９日 １、事件の表示 昭和６１年特 許 願第１４２９６６号Ｚ発明の名称 透明導電膜およびその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ティーディーケイ株式会社 昭和６１年８月２６日 ａ 補正ｏ対象 明細書の「図面の簡単な説明」の
贋１、明細書第１１頁第５行の「透明導電膜の顕微鏡写
真、」を「透明導電膜の粒子溝造の顕微鏡写真、ｊに訂
正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に堆積形成した多結晶金属酸化物より成る透
明導電膜において、膜表面が結晶粒による凹凸構造を有
しかつ半数以上の結晶粒の〈１１１〉軸が基板表面に対
し垂直な方向にほぼ配向していることを特徴とする透明
導電膜。 ２、前記多結晶金属酸化膜がＩｎ＿２Ｏ＿３とＳｎＯ＿
２との混合物より成ることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の透明導電膜。 ３、膜表面が金属酸化物の結晶粒による凹凸構造を有し
かつ半数以上の結晶粒の〈１１１〉軸が基板表面にほぼ
垂直な方向に配向している透明導電膜を形成するに当り
、基板および金属酸化物材料を真空容器内に入れ、金属
酸化物材料を加熱して１５〜３０Å／秒の蒸着速度で基
板上に蒸着することを特徴とする透明導電膜の形成方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61142966A JPH0784651B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 透明導電膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61142966A JPH0784651B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 透明導電膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63456A true JPS63456A (ja) | 1988-01-05 |
| JPH0784651B2 JPH0784651B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=15327799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61142966A Expired - Fee Related JPH0784651B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 透明導電膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784651B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930025B2 (en) | 2001-02-01 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Transparent conductive film formation process, photovoltaic device production process, transparent conductive film, and photovoltaic device |
| JP2006224552A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Dainippon Printing Co Ltd | 積層体 |
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-
1986
- 1986-06-20 JP JP61142966A patent/JPH0784651B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2006224552A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Dainippon Printing Co Ltd | 積層体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0784651B2 (ja) | 1995-09-13 |
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