DE112008000752T5 - Großflächiger transparenter elektisch leitfähiger Film und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Großflächiger transparenter elektisch leitfähiger Film und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE112008000752T5
DE112008000752T5 DE112008000752T DE112008000752T DE112008000752T5 DE 112008000752 T5 DE112008000752 T5 DE 112008000752T5 DE 112008000752 T DE112008000752 T DE 112008000752T DE 112008000752 T DE112008000752 T DE 112008000752T DE 112008000752 T5 DE112008000752 T5 DE 112008000752T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
film
transparent
area
sheet resistance
conductive film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112008000752T
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Kaneko
Nobuyuki Horikawa
Shunji Kawasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KANEKO, SHOJI, JP
SPD LABORATORY, INC., HAMAMATSU, JP
SPD LABORATORY, INC., JP
Original Assignee
SPD LAB Inc
SPD Laboratory Inc Hamamatsu
Hamamatsu Foundation for Science and Technology Promotion
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SPD LAB Inc, SPD Laboratory Inc Hamamatsu, Hamamatsu Foundation for Science and Technology Promotion filed Critical SPD LAB Inc
Publication of DE112008000752T5 publication Critical patent/DE112008000752T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/407—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/211—SnO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/24—Doped oxides
    • C03C2217/241—Doped oxides with halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/112—Deposition methods from solutions or suspensions by spraying
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film, dadurch gekennzeichnet, dass der Film ein fluordotierter Zinnoxidfilm ist und eine Filmdicke von 0,3 bis 1 μm, eine durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit von 70 bis 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, eine Trübung von 2 bis 20% und einen Flächenwiderstand von 2 bis 15 Ω/☐ hat.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen transparenten elektrisch leitfähigen Film und ein Verfahrne zu seiner Herstellung. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung einen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film, der fluordotiertes Zinnoxid enthält, das beispielsweise zur Verwendung in Solarzellen (insbesondere farbsensitiven Solarzellen), Flüssigkristallanzeigen und Plasmabildschirmen geeignet ist.
  • Technischer Hintergrund
  • Da transparente elektrisch leitfähige Filme die speziellen Eigenschaften haben, transparent und elektrisch leitfähig zu sein, sind derartige Filme in transparenten Elektroden, beispielsweise von Solarzellen (insbesondere farbsensitiven Solarzellen), Flüssigkristallanzeigen und Plasmabildschirmen sowie in Elektroden von Anzeigeeinrichtungen, beispielsweise von tragbaren Rechnern und Mobiltelefonen, verwendet worden.
  • Als Material für transparente elektrisch leitfähige Filme wurden beispielsweise Indiumzinnoxid (im Folgenden als ITO bezeichnet), fluordotiertes Zinnoxid (im Folgenden als FTO bezeichnet) oder aluminium- oder galliumdotiertes Zinnoxid verwendet. Von diesen Materialien sind ITO Filme umfangreich in transparenten Elektroden verwendet worden, beispielsweise von Flüssigkristallanzeigen, Plasmabildschirmen, Personalcomputern, Spielen oder Mobiltelefonen. ITO Filme haben nämlich einen geringen Widerstand (1,5·10–4 bis 2,0·10–4 Ωcm) und lassen sich leicht ätzen.
  • Nachteilig ist jedoch, dass transparentes elektrisch leitfähiges Filmmaterial aus ITO wegen begrenzter Indiumvorkommen teuer und nicht wirtschaftlich ist. Zudem besteht der Nachteil, dass der Widerstand eines abgeschiedenen elektrisch leitfähigen Films bei einer Wärmebehandlung von etwa 500°C zunimmt und derartiges Material deshalb nicht in Produkten wie Solarzellen verwendet werden kann, die einen Herstellungsprozess bei einer höheren Temperatur erfordern. Andererseits hat FTO keinen geringen Widerstand (ungefähr 5,0·10–4 Ωcm) im Vergleich zu ITO. Da FTO jedoch eine bessere Hitzebeständigkeit hat und weniger rohstoffabhängig ist, wurde es als ein kostengünstig elektrisch leitfähiges Material erkannt, dass eine Alternative zu ITO darstellen kann. Aluminium- oder galliumdotiertes Zinnoxid ist kostengünstig. Es hat jedoch den Nachteil, dass es einen hohen Widerstand aufweist (ungefähr 1,0·10–3 Ωcm).
  • Als alternatives Verfahren hatten die Erfinder ein Verfahren zum Herstellen eines FTO-Films bei niedriger Temperatur durch pyrolitisches Aufsprühen einer Materiallösung auf ein Substrat vorgeschlagen, die durch Zugabe einer Fluorverbindung zu einer Tetrabutylzinnlösung oder einer Zinntetrachloridlösung hergestellt wurde, zu welcher Wasserstoffperloxid als Oxidationsmittel hinzugefügt wurde (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 146536/2002 ). Obwohl dieses Verfahren die Herstellung eines Films bei einer niedrigen Temperatur ermöglicht, hat es den Nachteil, dass es Wasserstoffperloxid als Oxidationsmittel erfordert, dessen stark oxidiere Eigenschaft eine Korrosion der Sprühvorrichtung bewirken kann. Zudem weist ein nach diesem Verfahren hergestellter FTO Film Besonderheiten hinsichtlich Lichtdurchlässigkeit und elektrischem Widerstand auf. Dabei besteht jedoch der Nachteil einer Trübung, die beispielsweise bei Verwendung als transparenter elektrisch leitender Film in Solarzellen bedeutsam ist. Es ist deshalb nicht möglich, die Lichtdiffusion für eine effektive Verwendung einzustellen.
  • Die grundlegenden Eigenschaften von transparenten elektrisch leitfähigen Filmen sind Durchlässigkeit für sichtbares Licht, Flächenwiderstand und Trübung. Diese Eigenschaften zeigen entgegengesetztes Verhalten. Wenn die Filmdicke zunimmt, nimmt der Flächenwiderstand ab, wobei jedoch die Durchlässigkeit für sichtbares Licht ebenfalls abnimmt und die Trübung zunimmt. Ein transparenter elektrisch leitfähiger Film muss allen drei Eigenschaften genügen. Für die Verwendung in farbsensitiven Solarzellen wurde ein transparenten elektrisch leitfähigen FTO Film mit geringem Flächenwiderstand vorgeschlagen, der beispielsweise durch die Filmdicke, die Fluorkonzentration und das Intensitätsverhältnis von Röntgenbeugungsmustern definiert ist (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 3227/2006 ). Da jedoch die Durchlässigkeit für sichtbares Licht und die Trübung, die für einen transparenten elektrisch leitfähigen Film bedeutsam sind, für einen solchen FTO Film nicht definiert sind, besteht der Nachteil, dass optische Eigenschaften nicht optimiert werden können.
  • Ferner wurde als transparenter elektrisch leitfähiger Film ein mehrschichtiger FTO-ITO Film vorgeschlagen, welcher die Vorteile beider Filme aufweist, nämlich den geringen Widerstand eines ITO Films und die Hitzebeständigkeit eines FTO Films (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 323818/2003 ). Obwohl die Hitzebeständigkeit des Films verbessert ist, besteht der Nachteil, dass die Herstellung des Films wegen der Mehrschichtigkeit des FTO-ITO Films aufwändig ist.
  • In jüngerer Zeit werden beispielsweise in Solarzellen, Flüssigkristallanzeigen oder Plasmabildschirmen tendenziell großflächige transparente elektrisch leitfähige Filme verwendet. Deshalb ist auch eine gleichmäßige Qualität der Filmfläche wünschenswert. Das Sprühpyrolyseverfahren ist ein hervorragendes Verfahren zur Herstellung von großflächigen dünnen Filmen an Luft, beispielsweise aus Metalloxiden. Da herkömmliche Methoden zur Herstellung von Filmen eine ortsfeste Sprühdüse zum Versprühen von Materiallösung verwenden, besteht das Problem, dass die Filmdicke zwischen einem zentralen Bereich und Randbereichen des Substrats variiert und an der Filmoberfläche Unebenheiten auftreten, wenn das Substrat großflächig ist.
  • Demnach hat ein ITO Film die Nachteile geringen Hitzebeständigkeit und hoher Herstellungskosten, ein ZnO Film den Nachteil eines hohen Widerstands und ein mehrschichtiger FTO-ITO Film den Nachteil eines aufwändigen Verfahrens der Filmherstellung. Zudem ist es bei der Herstellung dünner Filme durch ein Sprühpyrolyseverfahren nötig, gleichmäßige Eigenschaften der Filmoberfläche zu erzielen. Auch wird von einem FTO Film erwartet, dass es sich um einen qualitativ hochwertigen Film mit einer geeigneten Trübung ohne Notwendigkeit einer speziellen Kristallorientierung handelt. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 3655330 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Zinnoxid (IV) Films, wobei eine hohe Orientierung eines Zinnoxidoxid (IV) Films in einem frühen Stadium der Filmbildung erreicht werden kann, ohne das eine Zwischenschicht auf einer Basisfläche benötigt wird oder die Filmbildungsbedingungen während der Filmbildung geändert werden müssen. Da ein solcher Zinnoxid (IV) Film jedoch einen Widerstand von etwa 5,0·10–1 und folglich einen hohen Flächenwiderstand hat, besteht das Problem, dass der Film nicht ohne weiteres als transparenter elektrisch leitfähiger Film in Solarzellen oder Anzeigen verwendet werden kann.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Berücksichtigung des vorstehend erwähnten Standes der Technik erläutert. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen transparenten elektrisch leitfähigen Film guter Qualität herzustellen. Mit anderen Worten besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film zu schaffen, der eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht, eine geeignete Trübung und einen geringen Flächenwiderstand hat sowie an seiner Filmoberfläche hervorragend gleichmäßige Eigenschaften aufweist und keine spezielle Kristallorientierung erfordert.
  • Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film zur Verfügung zu stellen, der sehr gleichmäßige Eigenschaften des Flächenwiderstandes und der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit über die Filmfläche aufweist. Aufgabe ist es auch, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Films zur Verfügung zu stellen.
  • Mit anderen Worten ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
    • (1) Ein großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film, dadurch gekennzeichnet, dass der Film ein fluordotierter Zinnoxidfilm mit einer Filmdicke von 0,3 bis 1 μm, einer durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit von 70 bis 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, einer Trübung von 2 bis 20% und einem Flächenwiderstand von 2 bis 15 Ω/☐ ist,
    • (2) der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß (1), wobei die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit 75 bis 85% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, die Trübung 3 bis 15% und der Flächenwiderstand 3 bis 10 Ω/☐ beträgt,
    • (3) der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß (1), wobei die Schwankungsbreite der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit innerhalb von ±3% und die Schwankungsbreite des Flächenwiderstands innerhalb von ±10% über die Filmfläche liegt,
    • (4) der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß (1), wobei die Fläche des transparenten elektrisch leitfähigen Films 100 bis 10.000 cm2 beträgt, und
    • (5) der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß (1), als sonnenlichtdurchlässiger Film einer Solarzelle verwendet wird.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist:
    • (6) ein Verfahren zum Herstellen eines großflächigen elektrisch leitfähigen Films, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Sprühpyrolyseverfahren eine Materiallösung auf die Oberfläche eines erhitzten Substrats gesprüht wird, das horizontal angeordnet ist, wobei die Materiallösung auf das Substrat gesprüht, während eine Sprühdüse in beliebiger Richtung an einer XY-Achse bewegt wird.
  • Unter Berücksichtigung eines Verfahrens zur Herstellung eines Zinnoxid (IV) Films, mittels Sprühpyrolyse, wie dies in dem vorstehend erwähnten japanischen Patent Nr. 3655330 beschrieben ist, basiert die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis der Erfinder, dass ein großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film, der eine FTO Schicht enthält, die einen wesentlich geringeren Widerstand hat und keine besondere Kristallorientierung erfordert, durch Änderung der Temperatur einer Materiallösung und der Filmbildungstemperatur sowie durch Einsatz eines beweglichen Sprühmechanismus geschaffen werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine erläuternde Darstellung, welche die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit für einzelne Bereiche eines transparenten elektrisch leitfähigen Films angibt, der durch Aufsprühen einer Lösung mittels einer Sprühdüse hergestellt wurde, wobei die Sprühdüse gemäß Beispiel 1 bewegt wurde.
  • 2 ist eine erläuternde Darstellung, die den Flächenwiderstand für einzelne Bereiche eines transparenten elektrisch leitfähigen Film angibt, der durch Aufsprühen einer Lösung mittels einer Sprühdüse hergestellt wurde, wobei die Sprühdüse gemäß Beispiel 1 bewegt wurde.
  • 3 ist eine erläuternde Darstellung, welche die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit für einzelne Bereiche eines transparenten elektrisch leit fähigen Films zeigt, der durch ortsfestes Sprühen gemäß Vergleichsbeispiel 2 hergestellt wurde.
  • 4 ist eine erläuternde Darstellung, die den Flächenwiderstand für einzelne Bereiche eines transparenten elektrisch leitfähigen Films zeigt, der durch ortsfestes Sprühen gemäß Vergleichsbeispiel 2 erzeugt wurde.
  • 5 ist eine schematische Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Films, der auf einem Glassubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
  • 6 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Herstellungsvorrichtung, die zum Herstellen eines großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Films gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
    • 1
    Glassubstrat
    2
    großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film
    10
    Vorratstank für Materiallösung
    11
    Materialzufuhrleitung
    12
    Durchflussmesser
    13
    Druckgasvorrat
    14
    Gaszufuhrleitung
    15
    Druckregler
    16
    Zerstäuber
    17
    biaxiale Antriebseinrichtung für Zerstäuber
    18
    großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film
    19
    Substrat
    20
    Substrathalter
    21
    Heizung
  • Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
  • Ein großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 5 dargestellt. 5 ist eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines transparenten elektrisch leitfähigen Films 2, der auf einem Glassubstrat 1 abgeschieden wurde.
  • Die Dicke des erfindungsgemäßen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Films hängt eng mit der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit, Trübung und dem Flächenwiderstand des Films zusammen. Wenn die Dicke zu groß ist, ist der Flächenwiderstand klein, die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit nimmt jedoch ab und die Trübung ist groß. Ist andererseits die Dicke zu klein, nimmt die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit zu, jedoch ist die Trübung klein und der Flächenwiderstand groß. Um alle Eigenschaften zu genügen, muss die Filmdicke deshalb auf 0,3 bis 1 μm eingestellt werden, vorzugsweise auf 400 bis 800 nm. Die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit des großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Films wird erfindungsgemäß auf 70 bis 90% eingestellt, vorzugsweise auf 75 bis 85%, um die Leistungsfähigkeit beispielsweise in Solarzellen, Flüssigkristallanzeigen oder Plasmabildschirmen, in denen der Film verwendet wird, zu erhalten. Wenn der Film in Solarzellen verwendet wird, tritt bei einer durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit von als 70% das Problem auf, dass der Lichteinfall unzureichend ist und der Wirkungsgrad abnimmt. Wenn der Film in Flüssigkristallanzeigen oder Plasmabildschirmen verwendet wird, tritt auch das Problem einer Verdunklung des Bildschirms wegen einer Abnahme des durchgelassenen Lichts auf. Andererseits ist die Lichtdurchlässigkeit unproblematisch, wenn die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit mehr als 90% beträgt. Jedoch ist dann der Flächenwiderstand des Films groß. Die Trübung des großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film wird gemäß der vorliegenden Erfindung auf 2 bis 20%, vorzugsweise 3 bis 15% eingestellt. Die Trübung gibt bei einem lichtdurchlässigen Film das Verhältnis zwischen der Durchlässigkeit von gestreutem Licht und der Durchlässigkeit von direktem Licht an und hängt mit der Unklarheit des Films zusammen. Wenn die Trübung mehr als 20% beträgt, ist die Unklarheit des Films groß und es tritt das Problem auf, das dargestellte Bilder unscharf werden, insbesondere bei Verwendung in Flüssigkristallanzeigen oder Plasmabildschirmen. Wenn dagegen die Trübung kleiner als 2% ist, tritt bei einer Ver wendung des Films in Solarzellen das Problem auf, dass der Wirkungsgrad abnimmt, da gestreutes Licht nicht effizient umgesetzt werden kann. Der Flächenwiderstand eines großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Films wird gemäß der vorliegenden Erfindung auf 2 bis 15 Ω/☐, vorzugsweise auf 3 bis 10 Ω/☐, eingestellt. Wenn der Flächenwiderstand größer als 15 Ω/☐ ist, sind Verluste wegen einer Erhöhung des inneren Widerstands groß, wenn der Film in Solarzellen, Flüssigkristallanzeigen oder Plasmabildschirmen verwendet wird. Es ist dagegen unproblematisch, wenn der Flächenwiderstand kleiner als 2 Ω/☐ ist, jedoch sinkt die Lichtdurchlässigkeit dann unter 70%.
  • Bei einem Film der mittels eines Sprühverfahren mit einer fest über dem Zentralbereich des Substrats angeordneter Düse hergestellt wird, ist die Filmdicke zwischen einem zentralen Bereich und Randbereichen des Films uneben, wenn die Größe des transparenten elektrisch leitfähigen Films größer als 10 auf 10 cm (100 cm2) ist. Schwankungen von Eigenschaften wie Lichtdurchlässigkeit und Flächenwiderstand werden groß und die Leistungsfähigkeit des Films nimmt dann insgesamt ab. Um dies zu vermeiden, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem mehrere Düsen Ober einem Substrat angeordnet werden, um das Substrat aus fest vorgegebenen Positionen zu besprühen. Dadurch wird jedoch nicht nur der Aufbau der Vorrichtung wegen der erhöhten Zahl von Düsen kompliziert, sondern die Anzahl der Düsen muss in Abhängigkeit von Größe der Substratfläche erhöht oder gesenkt werden. Die Erfinder haben ein Verfahren zum Aufsprühen einer Materiallösung auf eine Substratoberfläche entwickelt, wobei eine einzige Düse in einer beliebigen Richtung an der x-y Achse bewegt wird. Mit anderen Worten gesagt, haben die Erfinder herausgefunden, dass ein großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film mit gleichmäßigen Eigenschaften durch ein Sprühverfahren hergestellt werden kann, bei dem eine Sprühdüse zwischen zwei beliebigen Punkten der x-y Ebene bewegt wird, wobei der Abstand zwischen der Sprühdüse und dem Substrat konstant bleibt. Die Größe des großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film beträgt 100 bis 10.000 cm2, vorzugsweise 200 bis 8.000 cm2, besonders bevorzugt 225 bis 3.000 cm2. Wenn die Größe des Films kleiner als 100 cm2 ist, ist es nicht notwendig, die Lösung mit einer bewegten Sprühdüse zu versprühen, da die Substratfläche klein ist. Wenn dagegen der Film größer als 10.000 cm2 ist, tritt das Problem auf, dass die Schwan kungen der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit und des Flächenwiderstands über die Filmfläche wegen der großen Fläche des Substrats groß werden.
  • Der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film wird erfindungsgemäß mittels Sprühpyrolyse durch Aufsprühen einer zinn- und fluorhaltigen Materiallösung auf ein erhitztes transparentes Substrat, beispielsweise aus Glas, hergestellt. Quarzglas, Natriumcarbonatglas oder Borsilikatglas kann in geeigneter Weise unter Berücksichtigung von Randbedingungen wie Wärmeleitwiderstand, Lichtdurchlässigkeit und Preis als transparentes Substrat verwendet werden. Dibutylzinndiacetat, Tetrabutylzinn, Zinntetrachlorid, Zinndichlorid oder ähnliches können als Zinnmaterial verwendet werden. Flusssäure, Ammoniumfluorid oder ähnliches können als Fluormaterial verwendet werden. Die Materialien werden in Wasser oder Alkohol, beispielsweise Methanol, Ethanol oder IPA (Isopropylalkohol) gelöst, um eine Materiallösung zur Herstellung des Films zu zubereiten, wobei das Ergebnis auf eine geeignete Konzentration von beispielsweise 0,2 bis 1,0 mol/l verdünnt wird. Die Materiallösung wird auf ein erhitztes transparentes Substrat aufgesprüht und der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film kann erhalten werden. Die Temperatur zum Herstellen des Films wird auf 400 bis 600°C eingestellt, bei welcher fluordotiertes Zinnoxid mit hoher Kristallinität erhalten werden kann.
  • Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Films kann eine Vorrichtung zur Herstellung transparenter elektrisch leitfähiger Filme verwendet werden, wie sie beispielhaft in 6 dargestellt ist. 6 zeigt eine schematische erläuternde Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung von großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Filmen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die Materiallösung wird in einem Materiallösungsvorratstank 10 gespeichert und über eine Materialzufuhrleitung 11 einem Zerstäuber 16 zugeleitet. Die Durchflussmenge der Materiallösung kann mit einem Durchflussmesser 12 überprüft werden, der in der Materialzufuhrleitung 11 angeordnet ist. Um die Materiallösung mit dem Zerstäuber 16 zu versprühen, wird Druckgas verwendet, das aus einem Druckgasvorrat 13 geliefert wird. Der Zerstäuber 16 ist direkt mit einem biaxialen Antrieb 17 gekoppelt, damit der Zerstäuber in beliebiger Richtung an der x-y Achse bewegt werden kann, so dass die Lösung während der Bewegung versprüht werden kann. Druckgas wird in den Zerstäuber 16 über die Gaszufuhrleitung 14 eingeleitet. Der Druck des Druckgases wird mit einem Druckregler 15 eingestellt, der in der Gasversorgungsleitung 14 angeordnet ist.
  • Auf einem Substrathalter 20 wird ein Substrat 19 angeordnet. Die Materiallösung wird von oben auf das Substrat 19 gesprüht, das auf dem Substrathalter 20 angeordnet ist. Wenn das Substrat 19 durch Aufsprühen der Materiallösung gekühlt wird, kann das Substrat 19 mit einer Heizung 21, die an dem Substrathalter 20 montiert ist, auf eine vorgegebene Temperatur beheizt werden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, einen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film zu erhalten, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Film ein fluordotierter Zinnoxidfilm ist, der eine Dicke von 0,3 bis 1 μm, eine durchschnittliche Durchlässigkeit von 70 bis 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, eine Trübung von 2 bis 20% und einen Flächenwiderstand von 2 bis 15 Ω/☐ hat.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf Beispiele näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Beispiele beschränkt.
  • Beispiel 1:
  • Dibutylzinndiacetat wurde als Zinnmaterial verwendet und in Ethanol gelöst, um eine Lösung von 0,2 mol/l herzustellen. Ammoniumfluorid wurde dosiert so zugegeben, dass das Atomverhältnis zwischen den Zinnatomen des Dibutylzinndiacetats und den Fluoratomen des Ammoniumfluorids gleich ist und das Ergebnis in Wasser desselben Gewichts aufgelöst. Die Ammoniumfluoridlösung wurde in der Ethanollösung aus Dibutylzinndiacetat aufgelöst, um eine Materiallösung für den transparenten elektrisch leitfähigen Film herzustellen.
  • Die Materiallösung wurde auf ein Substrat aus Borsilikatglas (erhältlich von Corning Inc., Produktname: 1737) aufgesprüht, das eine Größe von 15 auf 15 cm (225 cm2) und eine Dicke von 1,1 mm hatte und auf 550°C erhitzt war, wofür eine Vorrichtung zur Herstellung dünner Filme mittels Sprühpyrolyse verwendet wurde (erhältlich von Global Machinery Co., Ltd., Produkt Nr. KM-150). Die Lösung wurde 130 mal in einer Menge von jeweils 0,6 ml aufgesprüht, wobei die Sprühdüse wechselweise in zwei Richtungen der Diagonalen des Substrats in der x-y Ebene bewegt wurde, in welcher der Abstand zwischen der Sprühdüse und dem Substrat konstant ist. Bei diesem Beispiel wurde das Sprühen mit Unterbrechungen wiederholt, so dass die Temperatur des Glassubstrats nicht unter die vorgegebene Temperatur (550°C) abgesunken ist. Der transparente elektrisch leitfähige Film aus fluordotiertem Zinnoxid wurde dann durch natürliches Abkühlen erzeugt. Der hergestellte transparente elektrisch leitfähige Film war ein gleichförmig transparenter Film mit guter Haftung.
  • Beispiel 2:
  • Zinndichlorid wurde als Zinnmaterial verwendet und in Ethanol aufgelöst, um eine Zinndichoridlösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l herzustellen. Eine Materiallösung für den transparenten elektrisch leitfähigen Film wurde hergestellt, indem Flusssäure in dem Ergebnis aufgelöst wurde, so dass das Atomverhältnis zwischen den Zinnatomen des Zinndichlorids und den Fluoratomen der Flusssäure gleich ist. Ein Natriumcarbonatglassubstrat (erhältlich von Asahi Glas Co., Ltd.) mit einer Größe von 50 auf 50 cm (2.500 cm2) und einer Dicke von 1,5 mm wurde auf 520°C aufgeheizt, indem es auf die Heizung gelegt wurde. Die Lösung wurde 11 Mal in einer Menge von jeweils 1,5 ml aufgesprüht, wobei die Sprühdüse längs und quer entlang der Längsrichtung und der Querrichtung des Substrats in Schritten von 5 cm bewegt wurde. Der Vorgang wurde wiederholt und die Lösung insgesamt 550 Mal aufgesprüht. Das Sprühen wurde in Abständen wiederholt, so dass die Temperatur des Glassubstrats nicht unter die vorgegebene Temperatur abgesunken ist und der transparente elektrisch leitfähige Film aus fluordotiertem Zinnoxid dann durch natürliches Abkühlen erzeugt. Der hergestellte transparente elektrisch leitfähige Film war ein gleichmäßig transparenter Film mit guter Haftung.
  • Beispiel 3:
  • Zur Herstellung einer Zinntetrachloridvorratslösung von 3 mol/l wurde Zinntetrachlorid in Wasser gelöst, während es abgekühlt wurde. Eine vorgegebene Menge des Ergebnisses wurde abgeteilt. Die Materiallösung für den transparenten elektrisch leitfähigen Film wurde hergestellt, indem Ammoniumfluorid in dem Ergebnis gelöst wurde, so dass das Atomverhältnis zwischen den Zinnatomen des Zinntetrachlorids und den Fluoratomen des Ammoniumfluorids gleich ist. Das Ergebnis wurde mit Ethanol verdünnt, um eine Materiallösung von 0,3 mol/l zu erhalten. Die Materiallösung wurde auf ein Borsilikatglassubstrat (erhältlich von Corning Inc., Produktname: 1737) aufgesprüht, das eine Größe von 10 auf 10 cm (100 cm2) und eine Dicke von 1,1 mm hatte und auf 560°C aufgeheizt war, wofür eine Vorrichtung zur Herstellung dünner Filme mittels Sprühpyrolyse (erhältlich von Global Machinery Co., Ltd., Produkt Nr. KM-150) verwendet wurde. Die Lösung wurde 100 Mal mit einer Menge von jeweils 0,5 mol/l wobei die Sprühdüse abwechselnd in zwei Richtungen entlang der Diagonalen des Substrats bewegt wurde. Anschließend wurde der transparente elektrisch leitfähige Film aus fluordotiertem Zinnoxid in derselben Weise wie bei dem Beispiel 1 herstellt. Der erhaltene transparente elektrisch leitfähige Film war ein gleichmäßig transparenter Film mit guter Haftung.
  • Vergleichsbeispiel 1:
  • Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Materiallösung wurde auf ein Borsilikatglassubstrat (erhältlich von Corning Inc., Produktname: 1737) gesprüht, das eine Größe von 2,5 cm auf 2,5 cm (6,25 cm2) und eine Dicke von 1,1 mm hatte und auf 520°C erhitzt war. Die Lösung wurde 120 Mal in eine Menge von jeweils 0,3 ml aufgesprüht, um einen transparenten elektrisch leitfähigen Film aus fluordotiertem Zinnoxid herzustellen. Abgesehen davon, dass die Lösung mit einer fest angeordneten Sprühdüse aufgesprüht wurde, wurde der Film in derselben Weise wie bei dem Beispiel 1 hergestellt. Der erhaltene transparente elektrisch leitfähige Film war ein gleichmäßig transparenter Film mit guter Haftung.
  • Vergleichsbeispiel 2:
  • Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Materiallösung wurde auf ein Borsilikatglassubstrat (erhältlich von Corning Inc., Produktname: 1737) gesprüht, das eine Größe von 10 auf 10 cm (100 cm2) und eine Dicke von 1,1 mm hatte und auf 550°C erhitzt war. Die Lösung wurde 150 Mal in einer Menge von jeweils 0,3 ml aufgesprüht, um einen transparenten elektrisch leitfähigen Film aus fluordotiertem Zinnoxid herzustellen. Abgesehen davon, dass die Lösung mit einer fest angeordneten Sprühdüse aufgesprüht wurde, wurde der Film in derselben Weise wie bei dem Beispiel 1 hergestellt.
  • Der erhaltene transparente elektrisch leitfähige Film hatte eine unebene Filmdicke zwischen dem Zentralbereich und Randbereichen des Substrats.
  • Vergleichsbeispiel 3:
  • Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Materiallösung wurde auf ein Borsilikatglassubstrat (erhältlich von Corning Inc., Produktname: 1737) aufgesprüht, das eine Größe von 15 auf 15 cm (225 cm2) und eine Dicke von 1,1 mm hatte und auf 550°C erhitzt war. Die Lösung wurde 30 Mal in einer Menge von jeweils 0,6 ml aufgesprüht, während die Sprühdüse wechselweise in zwei Richtungen der Diagonalen des Substrats bewegt wurde, um einen transparenten elektrisch leitfähigen Film aus fluordotiertem Zinnoxid herzustellen. Abgesehen von diesen Umständen wurde der Film in derselben Weise wie bei dem Beispiel 1 hergestellt. Der erhaltene transparente elektrisch leitfähige Film war ein gleichmäßig transparenter Film mit guter Haftung.
  • Vergleichsbeispiel 4:
  • Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Materiallösung wurde auf ein Borsilikatglassubstrat (erhältlich von Corning Inc., Produktname: 1737) aufgesprüht, das eine Größe von 15 auf 15 cm (225 cm2) und eine Dicke von 1,1 mm hatte und auf 550°C erhitzt war. Die Lösung wurde 300 Mal in eine Menge von jeweils 0,6 ml aufgesprüht, wobei die Sprühdüse wechselweise in zwei Richtungen der Diagonalen des Substrats bewegt wurde, um einen transparenten elektrisch leitfähigen Film aus fluordotiertem Zinnoxid herzustellen. Abgesehen von diesen Umständen wurde der Film in derselben Weise wie bei dem Beispiel 1 hergestellt. Der erhaltene transparente elektrisch leitfähige Film war ein gleichmäßig transparenter Film mit guter Haftung.
  • Die Materialeigenschaften der transparenten elektrisch leitfähigen Filme, die gemäß den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, wurden mit den folgenden Verfahren untersucht.
  • [Durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm]
  • Die Durchlässigkeit des transparenten elektrisch leitfähigen Films für gestreutes Licht in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm wurde mit einem Spektrometer gemessen (erhältlich von JASCO Corp., Produkt Nr. V-570). Das Integral der Lichtdurchlässigkeit in dem gemessenen Wellenlängenbereich wurde dann durch das Wellenlängenintervall dividiert, um die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit (Td) in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm zu berechnen.
  • [Trübung]
  • In derselben Weise wie bei dem Verfahren zur Messung der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit wurde die Durchlässigkeit für direktes Licht in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm gemessen, um die durchschnittliche Durchlässigkeit (Tn) zu berechnen. Die Trübung (HR) wurde aus der durchschnittlichen Durchlässigkeit von gestreutem Licht (Td) und der durchschnittlichen Durchlässigkeit von direktem Licht (Tn) durch Anwendung der folgenden Gleichung erhalten: HR(%) = (Td – Tn)/(Td × 100)
  • [Flächenwiderstand]
  • Der Flächenwiderstand der transparenten elektrisch leitfähigen Filme wurde mittels eines Vier-Punkt Widerstandsmessgeräts (erhältlich von Mitsubishi Chemical Corp., Produktname Loresta-GPMCP-T600) gemessen.
  • [Kristallorientierung]
  • Um die Orientierung des transparenten elektrisch leitfähigen Filme zu untersuchen, wurden die Indizes der Ebenen mit den stärkten Intensitäten in den Röntgenbeugungsmustern ermittelt, indem mit einem Röntgenbeugungsgerät (erhältlich von Rigaku Industrial Corp., Produkt Nr. RINT-2000) Messungen mittels Cu-Kα Strahlung bei 30 kV-20 mA in einem Bereich durchgeführt wurden, in dem 2Θ zwischen 20 und 60° beträgt.
  • [Filmdicke]
  • Die Filmdicke wurde ermittelt, indem der Querschnitt des transparenten elektrisch leitenfähigen Films mit einem Elektronenmikroskop untersucht wurde (erhältlich von JOEL Ltd., Produkt Nr. JSM-6320).
  • [Eigenschaftsschwankungen]
  • Muster des transparenten leitfähigen Films mit Substratgrößen von 10 auf 10 cm (100 cm2), 15 auf 15 cm (225 cm2) und 50 auf 50 cm (2.500 cm2) wurden in Proben von 25 Stücken mit jeweils 2 auf 2 cm, 25 Stücke mit jeweils 3 auf 3 cm bzw. 100 Stücke mit jeweils 5 auf 5 cm geschnitten. Die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit und der Flächenwiderstand der entsprechenden Bereiche wurden gemessen und Durchschnittswerte, Maximalwerte und Minimalwerte ermittelt, um die Schwankungen zu untersuchen. Die Filmedicke wurde untersucht, indem ein zentraler Bereich und vier Randbereiche aus den Proben der entsprechenden Substratgrößen ausgewählt wurden. Die Kristallorientierung der Filme wurde untersucht, indem eine Probe aus dem zentralen Bereich ausgewählt wurde.
  • Die Durchschnittswerte der Filmdicke, der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit, des Flächenwiderstands und der Trübung sowie die höchsten Scheitelpunkte der Röntgenbeugungsmuster der entsprechenden transparenten elektrisch leitfähigen Filme, die gemäß den entsprechenden Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt wurden, sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 2 sind Durchschnittswerte, Maximalwerte und Minimalwerte der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit und des Flächenwiderstands gezeigt. In Tabelle 2 sind zudem die Verhältnisse der Unterschiede zwischen den maximalen Werten und minimalen Werten in Bezug auf die Durchschnittswerte für die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit und den Flächenwiderstand als Schwankungsbreite in (%) dargestellt. Die 1 und 2 zeigen die Messergebnisse der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit (%) und des Flächenwiderstands (Ω/☐) von entsprechenden Abschnitten des gemäß Beispiel 1 hergestellten Musters (transparenter elektrisch leitfähiger Film 2). Die 3 und 4 zeigen die Messergebnisse der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit (%) und des Flächenwiderstands (Ω/☐) von entsprechenden Abschnitten des gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellt Musters (transparenter elektrisch leitfähiger Film 2).
  • Die in Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, dass die transparenten elektrisch leitfähigen Filme gemäß den entsprechenden Beispielen qualitativ hochwertige großflächige elektrisch leitfähige Filme mit einer durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit von 75 bis 85%, einer Trübung von 3 bis 15% und einem Flächenwiderstand von 3 bis 10 Ω/☐ sind. Zudem geht aus Tabelle 2 hervor, dass alle transparenten elektrisch leitfähigen Filme gemäß der entsprechenden Beispiele großflächige elektrisch leitfähige Filme sind, bei denen die Schwankungsbreite der durchschnittlichen Durchlässigkeit innerhalb von ±3% und die Schwankungsbreite des Flächenwiderstands innerhalb von ±10% liegen. Folglich ist die Qualität der Filme über die ganze Filmfläche gleichmäßig.
  • Der gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Film wurde durch Aufsprühen der Lösung auf das Substrat mit einer kleinen Fläche (6,25 cm2) mittels einer ortsfesten Sprühdüse erzeugt, wobei hinsichtlich seiner Eigenschaften und Schwankungen keine Probleme auftraten. Es ist jedoch klar, dass der gemäß Vergleichsbeispiel 2 unter den entsprechenden Bedingungen hergestellte Film mit einem größeren Substrat (100 cm2) große Schwankungen der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit und des Flächenwiderstands über die Filmfläche zeigt. Die Vergleichsbeispiele 3 und 4 zeigen auch, dass selbst dann wenn der transparente elektrisch leitfähige Film durch Aufsprühen der Lösung bei bewegter Sprühdüse hergestellt wurde, die Filmdicke entsprechend angepasst werden muss, da der Flächenwiderstand groß ist, wenn die Filmdicke klein ist, und die Lichtdurchlässigkeit klein ist, wenn die Dicke groß ist. Die stärksten Beugungsebenen der transparenten elektrisch leitfähigen Filme der Beispiele 1 bis 3 sind die Ebenen (200), (211) bzw. (211). Demnach haben alle diese Filme im Wesentlichen gleichmäßige und hervorragende Eigenschaften als transparente elektrisch leitfähige Filme. Demzufolge besteht keine Notwendigkeit einer Kristallorientierung in einer speziellen Beugungsebene, um die oben genannten Materialeigenschaften zu erzeugen.
  • Die 1 und 2 zeigen die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit und den Flächenwiderstand in entsprechenden Bereichen des transparenten elektrisch leitfähigen Films gemäß Beispiel 1, bei dem die Lösung mit einer bewegten Sprühdüse aufgesprüht wurde. Dabei ist zu erkennen, dass die Schwankungsbreite der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit innerhalb von ±3% und die Schwankungsbreite des Flächenwiderstands innerhalb von ±10% über die Filmfläche liegen und folglich die Eigenschaften gleichmäßig sind. Die 3 und 4 zeigen dagegen die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit und den Flächenwiderstand entsprechender Bereiche des transparenten elektrisch leitfähigen Films gemäß Vergleichsbeispiel 2, bei welchem die Lösung mit einer ortsfesten Sprühdüse aufgesprüht wurde. Es ist klar, dass die Schwankungen der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit und des Flächenwiderstands zwischen dem zentralen Bereich und Randbereichen des Films groß sind.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine hohe Lichtdurchlässigkeit und einen geringen Flächenwiderstand, wobei die Schwankungen derselben über die Filmfläche klein sind. Der Film hat deshalb eine große Trübung und kann vorteilhaft in transparenten Elektroden für Fenster vor Solarzellen (insbesondere farbsensitiven Solarzellen) und transparenten Elektroden für Bildschirme verwendet werden, beispielsweise in Flüssigkristallanzeigen und Plasmabildschirmen.
  • Der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein transparenter elektrisch leitfähiger Film, der dadurch gekennzeichnet, ist, dass der Film ein fluordotierter Zinnoxidfilm mit einer Dicke von 0,3 bis 1 μm, einer durchschnittlicher Durchlässigkeit von 70 bis 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, einer Trübung von 2 bis 20% und einem Flächenwiderstand von 2 bis 15 Ω/☐ ist. Der Film kann deshalb vorteilhaft in transparenten Elektroden für Fenster von Solarzellen, insbesondere farbsensitiven Solarzellen, in transparenten Elektroden, die beispielsweise in Flüssigkristallanzeigen und Plasmabildschirmen für Fernsehgeräte verwendet werden, und in transparenten Elektroden für Anzeigeeinrichtungen, die beispielsweise in tragbaren Computern und Mobiltelefon eingesetzt werden, verwendet werden.
  • Zusammenfassung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen großflächigen transparenten elektrisch leitfähigen Film zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist, eine geeignete Trübung und einen geringen Flächenwiderstand hat und eine hervorragende Gleichmäßigkeit der Filmoberfläche aufweist und keine spezielle Kristallorientierung erforderlich macht. Der großflächige transparente elektrisch leitfähige Film gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Film aus fluordotiertem Zinnoxid ist und eine Filmdicke von 0,3 bis 1 μm, eine durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit von 70 bis 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, eine Trübung von 2 bis 20% und einen Flächenwiderstand von 2 bis 15 Ω/☐ hat.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 146536/2002 [0005]
    • - JP 3227/2006 [0006]
    • - JP 323818/2003 [0007]
    • - JP 3655330 [0009, 0014]

Claims (6)

  1. Großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film, dadurch gekennzeichnet, dass der Film ein fluordotierter Zinnoxidfilm ist und eine Filmdicke von 0,3 bis 1 μm, eine durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit von 70 bis 90% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, eine Trübung von 2 bis 20% und einen Flächenwiderstand von 2 bis 15 Ω/☐ hat.
  2. Großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit 75 bis 85% in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, die Trübung 3 bis 15% und der Flächenwiderstand 3 bis 10 Ω/☐ beträgt.
  3. Großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film nach Anspruch 1, wobei über der Filmfläche die Schwankungsbreite der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit innerhalb von ±3% und die Schwankungsbreite des Flächenwiderstands innerhalb von ±10% liegen.
  4. Großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film nach Anspruch 1, wobei die Fläche des transparenten elektrisch leitfähigen Films 100 bis 10.000 cm2 beträgt.
  5. Großflächiger transparenter elektrisch leitfähiger Film nach Anspruch 1, verwendet als Sonnenlichtdurchlassfilm einer Solarzelle.
  6. Verfahren zum Herstellen eines großflächigen elektrisch leitfähigen Films, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materiallösung mittels Sprühpyrolyse auf eine Oberfläche eines erhitzten Substrats gesprüht wird, das horizontal angeordnet ist, wobei die Materiallösung auf das Substrat gesprüht wird, während eine Sprühdüse in beliebiger Richtung horizontal bewegt wird.
DE112008000752T 2007-03-23 2008-02-25 Großflächiger transparenter elektisch leitfähiger Film und Verfahren zu seiner Herstellung Withdrawn DE112008000752T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007-076943 2007-03-23
JP2007076943 2007-03-23
PCT/JP2008/053170 WO2008117605A1 (ja) 2007-03-23 2008-02-25 大面積透明導電膜およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112008000752T5 true DE112008000752T5 (de) 2010-01-28

Family

ID=39788344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112008000752T Withdrawn DE112008000752T5 (de) 2007-03-23 2008-02-25 Großflächiger transparenter elektisch leitfähiger Film und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20100101642A1 (de)
JP (1) JPWO2008117605A1 (de)
DE (1) DE112008000752T5 (de)
WO (1) WO2008117605A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI604260B (zh) * 2013-01-08 2017-11-01 拜耳材料科學股份有限公司 具有日夜效果之背投影膜
KR20150102761A (ko) * 2013-08-29 2015-09-08 삼성디스플레이 주식회사 주석 산화물 반도체 박막의 형성 방법
WO2016051559A1 (ja) * 2014-10-01 2016-04-07 東芝三菱電機産業システム株式会社 成膜装置
KR101821394B1 (ko) * 2016-01-14 2018-01-23 엘지전자 주식회사 태양전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002146536A (ja) 2000-11-08 2002-05-22 Japan Science & Technology Corp 酸化スズ薄膜の低温形成方法
JP2003323818A (ja) 2002-02-26 2003-11-14 Fujikura Ltd 透明電極用基材
JP3655330B2 (ja) 1994-06-08 2005-06-02 株式会社河合楽器製作所 酸化スズ（ｉｖ）膜の成膜方法
JP2006003227A (ja) 2004-06-17 2006-01-05 Yokogawa Electric Corp Ｉｃテスタ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239405A (en) * 1991-09-06 1993-08-24 Donnelly Corporation Electrochemichromic solutions, processes for preparing and using the same, and devices manufactured with the same
JPH07161234A (ja) * 1993-12-09 1995-06-23 Sanyo Electric Co Ltd 透明導電膜及びその形成方法
JP3271906B2 (ja) * 1996-08-07 2002-04-08 科学技術振興事業団 酸化錫三元機能薄膜及びその製造方法
US6317248B1 (en) * 1998-07-02 2001-11-13 Donnelly Corporation Busbars for electrically powered cells
JP2000044238A (ja) * 1998-07-22 2000-02-15 Matsushita Battery Industrial Co Ltd 二酸化錫膜の製造方法および太陽電池
JP4304391B2 (ja) * 1999-08-18 2009-07-29 旭硝子株式会社 酸化錫膜とその製造方法および酸化錫膜の製造装置
US7087307B2 (en) * 2001-12-28 2006-08-08 Nippon Sheet Glass Company, Limited Glass sheet and glass sheet photoelectric converter device
JP2006019135A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Fujikura Ltd 透明電極用基板の製造装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3655330B2 (ja) 1994-06-08 2005-06-02 株式会社河合楽器製作所 酸化スズ（ｉｖ）膜の成膜方法
JP2002146536A (ja) 2000-11-08 2002-05-22 Japan Science & Technology Corp 酸化スズ薄膜の低温形成方法
JP2003323818A (ja) 2002-02-26 2003-11-14 Fujikura Ltd 透明電極用基材
JP2006003227A (ja) 2004-06-17 2006-01-05 Yokogawa Electric Corp Ｉｃテスタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2008117605A1 (ja) 2010-07-15
US20100101642A1 (en) 2010-04-29
WO2008117605A1 (ja) 2008-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60000034T2 (de) Glassubstrat mit elektrisch leitfähigem transparenten Film
DE60219740T2 (de) Photovoltaische Vorrichtung
DE69029264T2 (de) Durchsichtige leitfähige verbindung aus zinkoxyfluorid
DE69702277T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Dünnzinkoxidfilm und Verfahren zur Herstellung eines Substrats einer Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung unter Verwendung dieser Film
DE69814751T2 (de) Herstellung einer dünnen Zinkoxidschicht
DE60010178T2 (de) Leitendes Substrat für eine photoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3105819C2 (de)
DE2806468C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines halbreflektierenden Filmes aus Zinnoxid auf einem Substrat
DE69516551T2 (de) Beschichtungen auf Glas
DE2845782C2 (de)
DE2439301A1 (de) Verfahren zum aufbringen transparenter, elektrisch leitender zinnoxid-schichten auf einem substrat
DE19508042A1 (de) Für elektrische Strahlung durchlässige und wärmereflektierende Beschichtung und zugeordneter Herstellungsprozeß
DE3881455T2 (de) Verfahren zum niederschlagen von rauhem zinnoxid.
DE102004003760B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer leitfähigen und transparenten Zinkoxidschicht und Verwendung derselben in einer Dünnschichtsolarzelle
DE2839057A1 (de) Transparente leitende schichten und verfahren zur herstellung von transparenten leitenden schichten
DE10336866A1 (de) Reflektive Platte für eine LCD sowie Verfahren zum Herstellen derselben
DE112010003037T5 (de) Glas mit geringem Emissionsvermögen und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112008000752T5 (de) Großflächiger transparenter elektisch leitfähiger Film und Verfahren zu seiner Herstellung
DE112019002980T5 (de) In matrix eingebettete metamaterial-beschichtung, beschichtetes erzeugnis mit in matrix eingebetteter metamaterial-beschichtung und/oder verfahren zur herstellung derselben
DE2510792C3 (de) Leuchtanzeigeeinrichtung
DE112009001642T5 (de) Dünnschichtsolarzelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE3427833C2 (de) Amorphe Silicium Solar-Batterie
DE102009004007B4 (de) Poröser Metalldünnfilm und Kondensator
DE102005033266A1 (de) Farbstoff-sensibilisierte Solarzelle
DE69022862T2 (de) Elektroleitungsfähiges transparentes Substrat mit zwei Metalloxid-Schichten, nützlich insbesondere für optoelektronische Vorrichtungen.

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KANEKO, SHOJI, JP

Free format text: FORMER OWNERS: HAMAMATSU FOUNDATION FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY PROMOTION, HAMAMATSU, SHIZUOKA, JP; SPD LABORATORY, INC., HAMAMATSU, SHIZUOKA, JP

Effective date: 20120426

Owner name: SPD LABORATORY, INC., HAMAMATSU, JP

Free format text: FORMER OWNERS: HAMAMATSU FOUNDATION FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY PROMOTION, HAMAMATSU, SHIZUOKA, JP; SPD LABORATORY, INC., HAMAMATSU, SHIZUOKA, JP

Effective date: 20120426

Owner name: SPD LABORATORY, INC., JP

Free format text: FORMER OWNER: HAMAMATSU FOUNDATION FOR SCIENC, SPD LABORATORY, INC., , JP

Effective date: 20120426

Owner name: KANEKO, SHOJI, JP

Free format text: FORMER OWNER: HAMAMATSU FOUNDATION FOR SCIENC, SPD LABORATORY, INC., , JP

Effective date: 20120426

R082 Change of representative

Representative=s name: TWELMEIER MOMMER & PARTNER PATENT- UND RECHTSA, DE

Effective date: 20120426

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130903