JP2008153647A - 基板にＳｉＮ：Ｈ層を生産する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光を電圧に変換する基板上にＳｉＮ：Ｈ層を生産する為の方法を提供する。
【解決手段】シリコン含有ターゲットがスパッタリングされ、少なくとも一つの反応ガスが、ターゲット及び基板間のボリュームに導入される前記方法に関する。シリコン含有ターゲットは、管形状で実装され、２〜５０重量％のＡｌ含量を備えたＳｉベース合金から構成されている。
【選択図】なし
【解決手段】シリコン含有ターゲットがスパッタリングされ、少なくとも一つの反応ガスが、ターゲット及び基板間のボリュームに導入される前記方法に関する。シリコン含有ターゲットは、管形状で実装され、２〜５０重量％のＡｌ含量を備えたＳｉベース合金から構成されている。
【選択図】なし
Description
本発明は、基板にＳｉＮ：Ｈ層を生産する為の方法と、太陽電池にＳｉＮ：Ｈ層を生産する為にＳｉベース合金を備えたパイプ状ターゲットを使用する方法に関する。
光電池素子により太陽光から電気エネルギを直接、得ることができる。光電池効果は、電離放射を吸収することから電動力を生成することに基づく。太陽光から電圧を生成する為に光電池を利用するデバイスは、太陽電池と呼ばれている。太陽電池は、光で放射への電気抵抗を変える光電池とは異なり、カメラで測光器具として使用されている。このような光電池は、電気エネルギを生成せず、これらを動作可能にするにはバッテリが必要である。
太陽電池は、ほぼ１９５５年から存在してきた。これらは、当初、人工衛星に利用され、その後、１９６０年から１９７０年には、地上のシステムにも利用されてきた。１９７５年から、太陽電池は広く地上のシステムに適用されている。一般に、これらは半導体材料、望ましくはシリコンから構成されている。しかし、ＧａＡｓ又はＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）のような半導体も考慮されている。
太陽放射から電圧が生成されるためには、３つのプロセスが行われなければならない。第１に、フォトンが材料の活性部分に吸収させ、電子を高エネルギ準位に上げさせなければならない。電荷担体は、吸収により生成されるが、後で物理的に分離され、太陽電池の縁まで移動する。最後に、電荷担体は太陽電池の外に導かれ、再結合する前に消費機器まで送られなければならない。
太陽電池の効率は、電気エネルギに変換される捕捉光量が大きいほど、高くなる。例えば、太陽電池に入射する光が反射されることは避けなければならない。
光の反射が減じられ、或いは排除される為に、太陽電池は、誘電材料から構成されたコーティングが備えられる。誘電層は、ほとんど吸収が無く、誘電層が２つの媒体（例えば、太陽電池と空気）との間に介在されると、反射と透過の間のエネルギ再分配に適する。
一般に、多結晶シリコンから構成される太陽電池において、反射防止層として、ＳｉＮｘ：Ｈの材料が使用されている。この水素がドープされた窒化シリコンは、低い反射率を有し、吸収度が低いので、入射光をほぼ完全に透過する。
水素含有窒化シリコンは、従来から、ＰＥＣＶＤ（プラズマ増強型化学気相堆積）法により太陽電池に付けられる。
また、スパッタリングにより、太陽電池にＳｉＮ：Ｈ反射防止層を付けることも知られている（Wolke氏等：SiN:HAnti-Reflection Coatings for C-Si Solar Cells by Large Scale Inline Sputtering, 19th European Photovoltaic Solar Energe Conference, 7-11 June 2004, パリ、４１９頁−４２２頁）。この方法では、平坦なシリコンターゲットがスパッタリングされ、窒素および水素またはアンモニアの反応ガスが、スパッタリングチャンバ内に導入され、ＳｉＮｘ：Ｈが、スパッタリングされたシリコンと反応ガスから形成される。利用されるシリコンは、高純度でなければならず、例えば、鉄または銅を伴う汚染は、吸収物質（absorber）へと拡散されるので、効率を減らし得る。
平坦なターゲットの場合、ほぼ７５％のターゲット材が、層の生成の為に利用できないので、一般に、平坦なターゲットは、回転するパイプ状ターゲットより効率が悪い。一方、パイプ状ターゲットは、ドープされたシリコンのパイプ状ターゲットの場合が特にそうであるように、平坦なターゲットより生産が難しい。
５〜５０重量％のＡｌ含量を備えたＳｉベース合金の、管状スパッタリング用ターゲットに対する生産方法も知られている（ＤＥ １０２ ５３ ３１９Ｂ３）。この方法では、ターゲット材は、真空で材料を溶融して鋳込むことによる鋳込み処理で生産されるが、鋳込みは、グラファイトコアを備えた中空円筒鋳込み型で行われる。
本発明は、ＳｉＮ：Ｈの反射防止層を太陽電池に付けるときの効率を高めるという課題に取り組む。
この課題は、請求項１の特徴に従って解決される。
結果として、本発明は、光を電圧に変換する基板上にＳｉＮ：Ｈ層を生産する為の方法であって、シリコン含有ターゲットがスパッタリングされ、少なくとも一つの反応ガスが、ターゲット及び基板間のボリュームに導入される前記方法に関する。シリコン含有ターゲットは、管形状で実装され、２〜５０重量％のＡｌ含量を備えたＳｉベース合金から構成されている。
本発明で達成される利点は、特に、平坦ターゲットとの比較において、より多くの材料を供給するため、スパッタリング取付けの寿命が長くなることである。さらに、太陽電池の生産コストは、低くなる。シリコンにアルミニウムを追加することにより、太陽電池にスパッタリングされた層の光学的性質の損失が最小限になることが、予想外に発見されている。
本発明の有利な実施形態において、Ａｌの含量は、２〜５０重量％である。
さらに有利な本発明の実施形態において、管状ターゲットは、支持管で固定された２つの二分の一管から形成されている。
更に有利な本発明の実施形態において、二分の一管の固定は、接着剤により行われる。
更に有利な本発明の実施形態において、管状ターゲットは、スパッタリング操作中、その長手方向の周りで回転される。
更に有利な本発明の実施形態において、反応ガスは、水素と窒素から成り、或いは、水素と窒素から構成される。
更に有利な本発明の実施形態において、反応ガスは、アンモニアであるか、或いは、アンモニアから構成される。
更に有利な本発明の実施形態において、ターゲットは、シリコンから構成される。
更に有利な本発明の実施形態において、ターゲットは、ＧａＡｓから構成される。
更に有利な本発明の実施形態において、ターゲットは、ＣｄＴｅから構成される。
太陽電池上のＳｉＮ：Ｈ層がスパッタリングで生産される場合、２〜５０重量％のＡｌ含量を有するＳｉベース合金から構成されたパイプ状ターゲットを利用することが有利である。
Claims (11)
- 光を電圧に変換する基板上にＳｉＮ：Ｈ層を生産する為の方法において、
シリコンを備えるターゲットがスパッタリングされ、少なくとも一つの反応ガスが、ターゲット及び基板間のボリュームに導入される前記方法であって、
前記ターゲットは、管形状で実装され、２〜５０重量％のＡｌ含量を備えたＳｉベース合金から構成されていることを特徴とする、前記方法。 - 前記Ａｌ含量は、２〜１０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記管形状のターゲットは、支持管に固定される２つの二分の一管（two half tubes）から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記２つの二分の一管は、接着剤により固定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
- 前記管形式ターゲットは、スパッタリング操作中、長手方向の軸周りに回転されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記反応ガスは、水素および窒素であるか、これらのガスから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記反応ガスは、アンモニアであるか、アンモニアから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記ターゲットは、シリコンから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記ターゲットは、ＧａＡｓから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記ターゲットは、ＣｄＴｅから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 太陽電池にＳｉＮ：Ｈ層を生産する為に、スパッタリング中に２〜５０重量％のＡｌ含量を備えたＳｉベース合金からなるパイプ状ターゲットを使用する方法。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100824 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110419 |