JP2012195501A - Thin film photoelectric conversion element and solar cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film photoelectric conversion element including an oxide transparent electrode film exhibiting excellent transmissivity not only in the visible light region but also in the infrared region, having a low resistance and excellent chemical durability, and to provide a solar cell using the thin film photoelectric conversion element.SOLUTION: In the thin film photoelectric conversion element, a first electrode layer, a photoelectric conversion layer and a second electrode layer on the light-receiving side are arranged in this order. At least the second electrode layer is primarily composed of zinc oxide, and is deposited by sputtering, ion plating, pulse laser deposition (PLD method) or electron beam (EB) vapor deposition by using a target or a tablet doped with a low valence metal oxide. The low valence metal oxide is doped so that the atomic ratio of the low valence metal and zinc will be 0.02-0.1, and the specific resistance of an oxide transparent conductive film is 2.0×10Ω cm or lower.

Description

本発明は、透過性および化学的耐久性に優れ、低抵抗値である酸化物透明導電膜を備えた薄膜光電変換素子およびそれを用いた太陽電池に関する。   The present invention relates to a thin film photoelectric conversion element having an oxide transparent conductive film having excellent permeability and chemical durability and having a low resistance value, and a solar cell using the same.

近年、光電変換素子の低コスト化、高効率化を両立するために資源面での問題がほとんど無い薄膜光電変換素子が注目され、開発が精力的に行われている。
薄膜光電変換素子の一つを用いた薄膜シリコン太陽電池は、低温で大面積のガラス基板やステンレス基板上に形成できることから、低コスト化が期待できる。
In recent years, in order to achieve both cost reduction and high efficiency of a photoelectric conversion element, a thin film photoelectric conversion element having almost no problem in terms of resources has been attracting attention and has been vigorously developed.
A thin-film silicon solar cell using one of the thin-film photoelectric conversion elements can be formed on a large-area glass substrate or stainless steel substrate at a low temperature, so that cost reduction can be expected.

この薄膜シリコン太陽電池の変換効率を向上させるために、従来、太陽光の吸収量を増加させる方法として、光電変換層に入射する光の光電変換層内での光路長を増加させる工夫がなされてきた。例えば、ガラス基板を使用した薄膜シリコン太陽電池の場合は、透明電極である酸化錫(SnO2)膜を熱化学気相成長(TCVD)法により形成することで透明電極の表面に様々な形のテクスチャ(微細構造)を形成する方法、透明電極の表面をエッチングすることでテクスチャを形成する方法、透明電極の表面を機械的研磨する方法、或いは透明電極とガラス基板の間に凹凸構造を有する層を形成する方法により、光電変換層の入射光の散乱を増大させることが行われている。 In order to improve the conversion efficiency of this thin-film silicon solar cell, conventionally, as a method for increasing the amount of absorption of sunlight, contrivance has been made to increase the optical path length of light incident on the photoelectric conversion layer in the photoelectric conversion layer. It was. For example, in the case of a thin film silicon solar cell using a glass substrate, a tin oxide (SnO 2 ) film, which is a transparent electrode, is formed by a thermal chemical vapor deposition (TCVD) method in various shapes on the surface of the transparent electrode. A method of forming a texture (microstructure), a method of forming a texture by etching the surface of the transparent electrode, a method of mechanically polishing the surface of the transparent electrode, or a layer having an uneven structure between the transparent electrode and the glass substrate Increasing the scattering of the incident light of the photoelectric conversion layer is performed by the method of forming.

また、薄膜光電変換素子の低コスト化と高効率化の両立を目指す観点から、太陽光の主波長領域(400〜1500nm)を有効に利用するために、吸収可能な波長領域の異なる2以上の光電変換ユニットを積層した多接合(タンデム)型光電変換素子が開発されている。
例えば、350〜800nm程度の波長の光を利用する非晶質シリコン光電変換ユニットと、この非晶質シリコン光電変換ユニットよりも長波長の光を利用する結晶性シリコン光電変換ユニットとを積層した二接合型薄膜シリコン太陽電池が実用化されている。
近年盛んに研究が行われている薄膜多結晶シリコン太陽電池や薄膜微結晶シリコン太陽電池などの薄膜結晶質シリコン太陽電池は、アモルファスシリコン太陽電池に比べて長波長領域の電池感度が高い。そのため、薄膜結晶質シリコン太陽電池における酸化物透明導電膜には、アモルファスシリコン太陽電池に比べて、より長波長域での高い光透過性と光散乱性が求められる。
In addition, from the viewpoint of achieving both low cost and high efficiency of the thin film photoelectric conversion element, in order to effectively use the main wavelength region (400-1500 nm) of sunlight, two or more different wavelength regions that can be absorbed are used. Multi-junction (tandem) photoelectric conversion elements in which photoelectric conversion units are stacked have been developed.
For example, an amorphous silicon photoelectric conversion unit that uses light having a wavelength of about 350 to 800 nm and a crystalline silicon photoelectric conversion unit that uses light having a longer wavelength than the amorphous silicon photoelectric conversion unit are stacked. Junction-type thin film silicon solar cells have been put into practical use.
Thin film crystalline silicon solar cells such as thin film polycrystalline silicon solar cells and thin film microcrystalline silicon solar cells that have been actively studied in recent years have higher cell sensitivity in the long wavelength region than amorphous silicon solar cells. Therefore, the oxide transparent conductive film in the thin-film crystalline silicon solar cell is required to have higher light transmittance and light scattering property in a longer wavelength region than the amorphous silicon solar cell.

長波長での光散乱を高めるためには酸化物透明導電膜の表面凹凸構造をより大きくすることが有効である。例えば、膜厚を厚くすれば結晶粒径も増大し、表面凹凸を大きくすることができるが、このような多接合型の光電変換素子用の酸化物透明導電膜付き基板としては、凹凸のサイズが相対的に大きいテクスチャにより長波長側の光を散乱させ、凹凸のサイズが相対的に小さいテクスチャにより短波長側の光を散乱させることで、光散乱される光の波長領域を広範囲化し、光電変換特性を向上させることが提案されている。   In order to enhance light scattering at a long wavelength, it is effective to make the surface uneven structure of the oxide transparent conductive film larger. For example, if the film thickness is increased, the crystal grain size can be increased and the surface unevenness can be increased. However, as such a substrate with an oxide transparent conductive film for a multi-junction photoelectric conversion element, the size of the unevenness By scattering the light on the long wavelength side with a texture with a relatively large texture, and scattering the light on the short wavelength side with a texture with a relatively small size of irregularities, the wavelength range of the light scattered is widened, It has been proposed to improve the conversion characteristics.

このような要求に適合する光電変換素子における酸化物透明導電膜として、光電変換効率を高めるために低抵抗・太陽光の主波長領域(400〜1200nm)の透過性に優れ、かつ容易にテクスチャを形成することができ光散乱性能が大きいことが要求される。   As an oxide transparent conductive film in a photoelectric conversion element that meets such requirements, low resistance and excellent transparency in the main wavelength region (400 to 1200 nm) of sunlight in order to increase photoelectric conversion efficiency, and easily texture It can be formed and has high light scattering performance.

フッ素をドープしたSnO2膜(FTO膜)やインジウム・錫酸化物膜(ITO膜)に代表される酸化物透明導電膜は、通常の電子ビーム蒸層法、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長(CVD)法、スプレー法によって形成される。
しかし、インジウム・錫酸化物膜は希少金属であるインジウムを用いているため、資源問題と高コストという大きな問題がある。
また、フッ素をドープしたSnO2膜は、比抵抗が高く、光電変換素子における酸化物透明導電膜として適合するシート抵抗である10Ω/□以下にするためには、膜厚を1μm以上にする必要があり、その結果、太陽光の主波長領域(400〜1200nm)の透過性が大きく低下してしまう。
Oxide transparent conductive films typified by fluorine-doped SnO 2 film (FTO film) and indium / tin oxide film (ITO film) are used for ordinary electron beam vapor deposition, vacuum deposition, sputtering, chemical vapor It is formed by a phase growth (CVD) method or a spray method.
However, since indium / tin oxide film uses indium, which is a rare metal, there are significant problems of resource and high cost.
Further, the SnO 2 film doped with fluorine has a high specific resistance, and in order to make it 10Ω / □ or less which is a sheet resistance suitable as an oxide transparent conductive film in a photoelectric conversion element, it is necessary to make the film thickness 1 μm or more. As a result, the transmittance of the main wavelength region (400 to 1200 nm) of sunlight is greatly reduced.

そこで、これらの問題を解決するために、アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)膜、ガリウムをドープした酸化亜鉛(GZO)膜が、FTO膜およびITO膜に取って代わりつつある(特許文献1参照)。
AZO膜およびGZO膜は、(a)希少金属を持たないので、資源問題がなく、安価であり、(b)低抵抗であるため、膜厚を厚くする必要もなく、可視光領域の透過性に優れ、(c)容易にテクスチャを形成可能という特徴がある。
In order to solve these problems, aluminum-doped zinc oxide (AZO) films and gallium-doped zinc oxide (GZO) films are replacing FTO films and ITO films (see Patent Document 1). ).
The AZO film and the GZO film have (a) no rare metal, so there are no resource problems and are inexpensive, and (b) low resistance, so there is no need to increase the film thickness, and the transmittance in the visible light region. And (c) has a feature that a texture can be easily formed.

国際公開第2010/050338号International Publication No. 2010/050338

しかしながら、上記した従来の、アルミニウムやガリウムをドーパントとした酸化亜鉛(ZnO)系透明導電膜は、(i)低抵抗で可視光領域での透過率が高いが、近赤外領域での透過率が低く、(ii)化学的耐久性に劣り、これらを使用した薄膜光電変換素子は、耐久性が大きく劣るという大きな2つの問題点があった。   However, the conventional zinc oxide (ZnO) transparent conductive film using aluminum or gallium as a dopant as described above (i) has low resistance and high transmittance in the visible light region, but transmittance in the near infrared region. However, (ii) it is inferior to chemical durability, and the thin film photoelectric conversion element using these has two big problems that durability is large inferior.

上記(i)の問題により、これらの膜を光入射側に用いた太陽電池は赤外領域の太陽光エネルギーを十分利用することができなかった。これは、酸化物透明導電膜による赤外線の反射や吸収はキャリア電子濃度が大きいほど大きくなるから、アルミニウムやガリウムをドーパントとした酸化亜鉛(ZnO)膜の赤外領域での透過率が低いのは、低抵抗の裏返しとしてキャリア電子濃度が高いためと考えられる。
上記(ii)の問題は、薄膜光電変換素子の信頼性に関わる問題であり、製品寿命に直結する。通常、20年レベルの長期屋外使用耐性が求められるが、現在の薄膜光電変換素子は実用レベルで20年保証できるかはまだわからないという現状にある。
Due to the problem (i) above, solar cells using these films on the light incident side could not sufficiently utilize solar energy in the infrared region. This is because the reflection and absorption of infrared rays by the oxide transparent conductive film increases as the carrier electron concentration increases, and the transmittance in the infrared region of a zinc oxide (ZnO) film using aluminum or gallium as a dopant is low. This is probably because the carrier electron concentration is high as a flip of low resistance.
The problem (ii) is a problem related to the reliability of the thin film photoelectric conversion element, and directly affects the product life. Usually, long-term outdoor use tolerance of 20 years is required, but it is still unclear whether the current thin film photoelectric conversion element can be guaranteed for 20 years at a practical level.

本発明は、上記課題を克服することを目的に提案された材料であり、可視光領域だけでなく赤外線領域においても透過性に優れ、しかも低抵抗値を有し、化学的耐久性に優れた酸化物透明導電膜を備えた薄膜光電変換素子およびそれを用いた太陽電池を提供することを目的としている。   The present invention is a material proposed for the purpose of overcoming the above-mentioned problems, and has excellent transparency not only in the visible light region but also in the infrared region, and has a low resistance value and excellent chemical durability. It aims at providing the thin film photoelectric conversion element provided with the oxide transparent conductive film, and the solar cell using the same.

本発明者は、上記問題を解決すべく種々検討した結果、酸化亜鉛を主成分とし、低原子価金属酸化物を含有したターゲットまたはタブレットを用いて、スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザ堆積(PLD)法またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法にて成膜された酸化物透明導電膜であって、酸化亜鉛に低原子価金属が、低原子価金属/亜鉛の原子数比で0.02〜0.1の割合で置換され、酸化物透明導電膜の比抵抗が2.0×10-3Ω・cm以下である酸化物透明導電膜は、近赤外領域の透過性に優れて、当該酸化物透明導電膜を薄膜光電変換素子における酸化物透明導電膜に適用した時に変換効率および耐久性を向上させ、長期信頼性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of various studies to solve the above problems, the present inventor has made use of a target or tablet containing zinc oxide as a main component and containing a low-valent metal oxide, sputtering method, ion plating method, pulse laser deposition. An oxide transparent conductive film formed by a (PLD) method or an electron beam (EB) vapor deposition method, wherein a low-valent metal is added to zinc oxide in a low-valence metal / zinc atomic ratio of 0.02. The oxide transparent conductive film that is substituted at a ratio of ˜0.1 and the specific resistance of the oxide transparent conductive film is 2.0 × 10 −3 Ω · cm or less has excellent transparency in the near infrared region, When the oxide transparent conductive film is applied to the oxide transparent conductive film in a thin film photoelectric conversion element, it has been found that conversion efficiency and durability can be improved and long-term reliability can be improved, and the present invention has been completed. .

すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
(1)第一の電極層、光電変換層および第二の電極層がこの順に配置され、前記第二の電極層側から入射する光によって光起電力を発生させる薄膜光電変換素子において、少なくとも前記第二の電極層は、酸化亜鉛にドーパントとして低原子価金属酸化物をドープした酸化物透明導電膜であることを特徴とする薄膜光電変換素子。
(2)前記光電変換層は、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、または微結晶シリコン太陽電池に用いられる光電変換層であることを特徴とする前記(1)に記載の薄膜光電変換素子。
(3)前記酸化物透明導電膜は、酸化亜鉛を主成分とし、低原子価金属酸化物をドープしたターゲットまたはタブレットを用いて、スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザ堆積(PLD)法またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法にて成膜された酸化物透明導電膜であり、低原子価金属酸化物が、低原子価金属と亜鉛との原子数比が0.02〜0.1の割合となるようにドープされ、そして酸化物透明電極層の比抵抗が2.0×10-3Ω・cm以下であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の薄膜光電変換素子。
(4)前記低原子価金属酸化物が、低原子価酸化チタン、低原子価酸化ニオブ、低原子価酸化タンタルおよび低原子価酸化モリブデンから選ばれることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。
(5)低原子価酸化チタンがTiO2-X(X=0.1〜1)であることを特徴とする前記(4)に記載の薄膜光電変換素子。
(6)低原子価酸化チタンがTiO(II)、Ti23(III)、Ti35、Ti47、Ti611、Ti59およびTi815から選ばれることを特徴とする前記(4)または(5)に記載の薄膜光電変換素子。
(7)低原子価酸化ニオブがNbO(II)、Nb23(III)およびNbO2(IV)から選ばれることを特徴とする前記(4)〜(6)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。
(8)低原子価酸化タンタルがTaO2(IV)およびTa23(III)から選ばれることを特徴とする前記(4)〜(7)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。
(9)低原子価酸化モリブデンがMoO2(IV)およびMo23(III)から選ばれることを特徴とする前記(4)〜(8)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。
(10)波長780〜1500nmにおける平均光透過率が85%以上であることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれかに薄膜光電変換素子。
(11)波長780〜1500nmにおける平均光透過率が80%以上であり、表面抵抗が20Ω/□以下であることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。
(12)基板と、該基板上に前記第一の電極層が積層された前記(1)〜(11)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子とを少なくとも有する太陽電池。
(13)透明基板と、該透明基板上に前記第二の電極層が積層された前記(1)〜(11)のいずれかに記載の薄膜光電変換素子とを少なくとも有する太陽電池。
That is, this invention consists of the following structures.
(1) In the thin film photoelectric conversion element in which the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer are arranged in this order, and a photovoltaic power is generated by light incident from the second electrode layer side, The second electrode layer is an oxide transparent conductive film in which zinc oxide is doped with a low-valent metal oxide as a dopant, and the thin-film photoelectric conversion element.
(2) The photoelectric conversion layer is a photoelectric conversion layer used for an amorphous silicon (a-Si) solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a microcrystalline silicon solar cell. Thin film photoelectric conversion element.
(3) The oxide transparent conductive film is a sputtering method, an ion plating method, a pulsed laser deposition (PLD) method, or a target or tablet containing zinc oxide as a main component and doped with a low-valent metal oxide. A transparent oxide conductive film formed by an electron beam (EB) vapor deposition method, wherein the low-valence metal oxide has a ratio of the atomic ratio of the low-valence metal to zinc of 0.02 to 0.1 The thin-film photoelectric conversion element according to (1) or (2) above, wherein the oxide transparent electrode layer is doped to have a specific resistance of 2.0 × 10 −3 Ω · cm or less. .
(4) The above-mentioned (1) to (3), wherein the low-valent metal oxide is selected from low-valent titanium oxide, low-valent niobium oxide, low-valent tantalum oxide, and low-valent molybdenum oxide. ).
(5) The thin film photoelectric conversion element as described in (4) above, wherein the low-valent titanium oxide is TiO 2 -X (X = 0.1-1).
(6) The low-valent titanium oxide is selected from TiO (II), Ti 2 O 3 (III), Ti 3 O 5 , Ti 4 O 7 , Ti 6 O 11 , Ti 5 O 9 and Ti 8 O 15. The thin-film photoelectric conversion element according to (4) or (5), wherein
(7) The thin film according to any one of (4) to (6), wherein the low-valence niobium oxide is selected from NbO (II), Nb 2 O 3 (III), and NbO 2 (IV) Photoelectric conversion element.
(8) The thin film photoelectric conversion device according to any one of (4) to (7), wherein the low-valent tantalum oxide is selected from TaO 2 (IV) and Ta 2 O 3 (III).
(9) The thin film photoelectric conversion element as described in any one of (4) to (8) above, wherein the low-valent molybdenum oxide is selected from MoO 2 (IV) and Mo 2 O 3 (III).
(10) The thin film photoelectric conversion device according to any one of (1) to (9), wherein an average light transmittance at a wavelength of 780 to 1500 nm is 85% or more.
(11) The thin film photoelectric conversion according to any one of (1) to (9), wherein an average light transmittance at a wavelength of 780 to 1500 nm is 80% or more and a surface resistance is 20 Ω / □ or less. element.
(12) A solar cell having at least a substrate and the thin-film photoelectric conversion element according to any one of (1) to (11), wherein the first electrode layer is stacked on the substrate.
(13) A solar cell having at least a transparent substrate and the thin film photoelectric conversion element according to any one of (1) to (11), wherein the second electrode layer is laminated on the transparent substrate.

本発明によれば、可視光領域だけでなく近赤外線領域も透過性に優れ、しかも低抵抗値を有し、化学的耐久性が良好な酸化物透明導電膜を備えた薄膜光電変換素子の光入射側の透明電極に用いることによって、従来では不可能であった赤外線領域の太陽光エネルギーを高効率に利用でき、光電変換素子の長期的信頼性を向上させることができ、産業上極めて有用な発明といえる。   According to the present invention, not only the visible light region but also the near infrared region has excellent transparency, low resistance, and light of a thin film photoelectric conversion element provided with an oxide transparent conductive film with good chemical durability. By using it as a transparent electrode on the incident side, solar energy in the infrared region, which was impossible in the past, can be used with high efficiency, the long-term reliability of the photoelectric conversion element can be improved, and this is extremely useful industrially. It can be said that it is an invention.

波長190nm〜2500nmの範囲における酸化物透明導電膜の透過率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the transmittance | permeability of the oxide transparent conductive film in the wavelength range of 190 nm-2500 nm. シリコン系薄膜太陽電池の層構成の一例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows an example of the layer structure of a silicon-type thin film solar cell.

本発明の光電変換素子は、第一の電極層と、光電変換層と、第二の電極層とがこの順に配置され、前記第二の電極層側から入射する光によって光起電力を発生させる薄膜光電変換素子である。   In the photoelectric conversion element of the present invention, the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer are arranged in this order, and a photovoltaic force is generated by light incident from the second electrode layer side. It is a thin film photoelectric conversion element.

かかる薄膜光電変換素子は、少なくとも前記第二の電極層が、酸化亜鉛にドーパントとして低原子価金属酸化物をドープした酸化物透明導電膜であること以外は、特に制限されるものではなく、光電変換層を種々変えることによって、例えば、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池などのシリコン系薄膜太陽電池;バルク単結晶シリコンにシリコン系薄膜を積層したヘテロ接合太陽電池;カルコパイライト系薄膜太陽電池;GaAs、CdTeなどの化合物半導体を用いた太陽電池;有機材料を用いた有機太陽電池等に用いることができ、なかでも、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池、多結晶シリコン太陽電池または微結晶シリコン太陽電池に用いるのが好ましい。薄膜光電変換素子の厚さは、特に限定されず、0.5μm〜100μm程度であるのが好ましい。   Such a thin-film photoelectric conversion element is not particularly limited, except that at least the second electrode layer is an oxide transparent conductive film obtained by doping zinc oxide with a low-valent metal oxide as a dopant. By changing the conversion layer in various ways, for example, silicon-based thin film solar cells such as amorphous silicon (a-Si) solar cells, polycrystalline silicon solar cells, and microcrystalline silicon solar cells; Heterojunction solar cells; chalcopyrite thin film solar cells; solar cells using compound semiconductors such as GaAs and CdTe; organic solar cells using organic materials, among others, amorphous silicon (a-Si) It is preferably used for a solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a microcrystalline silicon solar cell. The thickness of the thin film photoelectric conversion element is not particularly limited, and is preferably about 0.5 μm to 100 μm.

以下、前記光電変換素子をシリコン系薄膜太陽電池に用いた本発明の太陽電池の一実施形態として、前記光電変換層が、第一の電極層側から順に、n型半導体層、i型半導体層およびp型半導体層を積層したものを含む、シリコン系薄膜太陽電池について説明する(該形態を第一の実施形態とする)。
前記第一の実施形態は、基板上に第一の電極層が形成され、該第一の電極層の上に光電変換層として、n型半導体層、i型半導体層およびp型半導体層が順次形成され、p型半導体層の上に第二の電極層として後述する特定の酸化物透明導電膜が形成された、いわゆるサブストレート型構造のシリコン薄膜太陽電池である。さらに、場合によっては、該第二の電極層の上に、例えば、銀、アルミニウム、銅、モリブデン等からなる金属の櫛形電極を設けることもできる。
Hereinafter, as an embodiment of the solar cell of the present invention in which the photoelectric conversion element is used for a silicon-based thin film solar cell, the photoelectric conversion layer is an n-type semiconductor layer and an i-type semiconductor layer in order from the first electrode layer side. A silicon-based thin film solar cell including a laminate of p-type semiconductor layers will be described (this embodiment is referred to as a first embodiment).
In the first embodiment, a first electrode layer is formed on a substrate, and an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially formed as a photoelectric conversion layer on the first electrode layer. This is a silicon thin-film solar cell having a so-called substrate type structure in which a specific oxide transparent conductive film described later is formed as a second electrode layer on a p-type semiconductor layer. Further, in some cases, a metal comb electrode made of, for example, silver, aluminum, copper, molybdenum, or the like can be provided on the second electrode layer.

基板としては、透光性である必要はなく、例えば、ポリイミドなどの樹脂基板、ステンレス、アルミニウムなどの金属基板などのフレキシブル基板;無アルカリガラスなどのガラス基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂基板などの透光性基板等が用いられる。   The substrate does not need to be translucent, for example, a resin substrate such as polyimide, a flexible substrate such as a metal substrate such as stainless steel or aluminum; a glass substrate such as non-alkali glass; a resin substrate such as polyethylene terephthalate (PET) A translucent substrate such as is used.

第一の電極層としては、例えば、銀、アルミニウム、銅、モリブデン等からなる金属膜電極;ガリウム等が添加された酸化亜鉛薄膜;酸化錫薄膜等の導電性酸化物層;後述する酸化物透明導電膜などが用いられる。また、金属膜電極と併用して、酸化亜鉛薄膜、導電性酸化物層を用いることもできる。   As the first electrode layer, for example, a metal film electrode made of silver, aluminum, copper, molybdenum or the like; a zinc oxide thin film to which gallium or the like is added; a conductive oxide layer such as a tin oxide thin film; A conductive film or the like is used. A zinc oxide thin film or a conductive oxide layer can also be used in combination with a metal film electrode.

光電変換層は、一般的な太陽電池に使用することができる光電変換層であれば使用可能であり、その構造は、p型半導体層、i型半導体層およびn型半導体層をこの順に形成された3層からなるシングル構造(以下、p−i−n層構造という場合がある)であってもよい。
p型半導体層の材料としては、例えば、水素化アモルファスシリコンカーバイド(a−SiC:H)などが挙げられる。
i型半導体層の材料としては、例えば、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)、結晶シリコン(c−Si)、微結晶シリコン(μc−Si)、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム(a−SiGe:H)などが挙げられる。
n型半導体層の材料としては、例えば、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)、微結晶シリコン(μc−Si)などが挙げられる。
この中でも、p型半導体層としてa−SiC:H層、i型半導体層としてa−Si:H層、およびn型半導体層としてa−Si:H層がこの順に形成された3層(以下、a−Siのp−i−n層という場合がある)からなるシングル構造が好ましい。
The photoelectric conversion layer can be used as long as it is a photoelectric conversion layer that can be used for a general solar cell, and the structure thereof is formed of a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer in this order. Alternatively, a single structure composed of three layers (hereinafter sometimes referred to as a pin layer structure) may be used.
Examples of the material of the p-type semiconductor layer include hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC: H).
Examples of the material of the i-type semiconductor layer include hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), crystalline silicon (c-Si), microcrystalline silicon (μc-Si), and hydrogenated amorphous silicon germanium (a-SiGe: H).
Examples of the material of the n-type semiconductor layer include hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), microcrystalline silicon (μc-Si), and the like.
Among these, three layers (hereinafter referred to as the a-SiC: H layer as the p-type semiconductor layer, the a-Si: H layer as the i-type semiconductor layer, and the a-Si: H layer as the n-type semiconductor layer in this order). A single structure made of a-Si p-i-n layer) is preferred.

特に、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池に用いられる光電変換層は、p−i−n層構造であり、i型半導体層は水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)からなり、p型半導体層はSiより価数が小さいBなどをドーパントとして用いたもの、n型半導体層はSiより価数が大きいPなどをドーパントとして用いたものからなる。
多結晶シリコン太陽電池に用いられる光電変換層は、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池に用いられる光電変換層と同じp−i−n層構造であり、各々の層を構成する層の組成も基本的に変わらないが、アモルファスでなく多結晶化したシリコンを用いている。具体的には、結晶の粒径が数mm程度の多結晶シリコンを利用した光電変換層である。この光電変換層は、単結晶シリコン太陽電池などの他のシリコン半導体素子の製造過程で生じた端材やオフグレード品をシリコン原料に利用して製造できる。また、多結晶シリコン太陽電池は、単結晶シリコン太陽電池に比べると面積あたりの出力(光電変換効率)は落ちるが、生産に必要なエネルギーは少なく、エネルギー収支やエネルギーペイバックタイム(EPT)、温室効果ガス(GEG)排出量の面で単結晶シリコン太陽電池より優れる。このように、多結晶シリコン太陽電池はコストと性能のバランスの良さから、現在の太陽電池の主流となっている。また、ガラス上に非常に薄い多結晶シリコン太陽電池を形成して、利用することもできる。
微結晶シリコン太陽電池に用いられる光電変換層は、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池に用いられる光電変換層と同じp−i−n層構造であり、各々の層を構成する層の組成も基本的に変わらないが、アモルファスでなく微結晶化したシリコンを用いている。この光電変換層は、CVD法などにて微細な結晶で構成された薄膜を製膜して得られる。微結晶シリコンは、多結晶型の1種と見なせるが、製膜条件によってはアモルファス的な性質も併せ持ち、その具体例としては、粒径が10〜100nm程度のシリコン結晶同士の隙間(結晶粒界)にアモルファスシリコンが充填された、結晶とアモルファスが混在した緻密なシリコンなどが挙げられる。
In particular, the photoelectric conversion layer used in the amorphous silicon (a-Si) solar cell has a p-i-n layer structure, the i-type semiconductor layer is made of hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), and is p-type. The semiconductor layer is made of B having a valence lower than Si as a dopant, and the n-type semiconductor layer is made of P having a valence higher than Si as a dopant.
The photoelectric conversion layer used for the polycrystalline silicon solar cell has the same pin layer structure as the photoelectric conversion layer used for the amorphous silicon (a-Si) solar cell, and the composition of the layers constituting each layer is also the same. Basically, there is no change, but polycrystalline silicon is used instead of amorphous. Specifically, it is a photoelectric conversion layer using polycrystalline silicon having a crystal grain size of several millimeters. This photoelectric conversion layer can be manufactured using scraps and off-grade products generated in the manufacturing process of other silicon semiconductor elements such as single crystal silicon solar cells as silicon raw materials. Polycrystalline silicon solar cells have a lower output per area (photoelectric conversion efficiency) than single crystal silicon solar cells, but require less energy for production, energy balance, energy payback time (EPT), and greenhouse effect. It is superior to single crystal silicon solar cells in terms of gas (GEG) emissions. Thus, polycrystalline silicon solar cells are the mainstream of current solar cells because of the good balance between cost and performance. It is also possible to use a very thin polycrystalline silicon solar cell formed on glass.
The photoelectric conversion layer used for the microcrystalline silicon solar cell has the same p-i-n layer structure as the photoelectric conversion layer used for the amorphous silicon (a-Si) solar cell, and the composition of each layer is also the same. Basically, there is no change, but microcrystalline silicon is used instead of amorphous. This photoelectric conversion layer is obtained by forming a thin film composed of fine crystals by a CVD method or the like. Microcrystalline silicon can be regarded as one type of polycrystalline type, but it also has an amorphous property depending on the film forming conditions. Specific examples thereof include gaps between silicon crystals having a grain size of about 10 to 100 nm (grain boundaries). ) Is filled with amorphous silicon, and dense silicon in which crystal and amorphous are mixed.

また、光電変換層は、例えば、上述したa−Siのp−i−n層(以下、ボトムセルという場合がある)上に、さらに別の吸収可能な波長領域が異なるp−i−n層(以下、トップセルという場合がある)が電気的に直列に形成されたタンデム構造であってもよく、より好ましくは、ボトムセル上に形成されるトップセルが、p層としてa−Si:H層、i層として微結晶Si層、およびn層としてa−Si:H層がこの順に形成された3層、またはp層としてa−Si:H層、i層としてa−SiGe:H層、およびn層としてa−Si:H層がこの順に形成された3層であるタンデム構造であるのがよい。
光電変換層をタンデム構造にすることにより、短波長のみならず長波長側の光の光電変換も可能となることから、例えば、ダブルテクスチャ構造を有する酸化物透明導電膜付き基体に上記タンデム構造の光電変換層を用いれば、光電変換効率の向上効果はより明らかなものとなる。
In addition, the photoelectric conversion layer is formed on, for example, the above-described a-Si p-i-n layer (hereinafter, sometimes referred to as a bottom cell), and another p-i-n layer having a different absorbable wavelength region ( Hereinafter, the tandem structure in which the top cell may be electrically connected in series may be used. More preferably, the top cell formed on the bottom cell has an a-Si: H layer as a p layer, Three layers in which a microcrystalline Si layer as an i layer and an a-Si: H layer as an n layer are formed in this order, or an a-Si: H layer as a p layer, an a-SiGe: H layer as an i layer, and n It is preferable that the layer has a tandem structure in which three layers of a-Si: H layers are formed in this order.
By making the photoelectric conversion layer into a tandem structure, it becomes possible to photoelectrically convert light not only at a short wavelength but also at a long wavelength side. For example, a substrate with an oxide transparent conductive film having a double texture structure has the above tandem structure. If a photoelectric conversion layer is used, the improvement effect of photoelectric conversion efficiency becomes clearer.

前記第一の実施形態は、基板側に裏面電極を設けたサブストレート型構造のシリコン薄膜太陽電池であるが、本発明の太陽電池の他の実施形態である、基板側から光電変換層に光を取り込むスーパーストレート型構造の太陽電池について、説明する(該形態を第二の実施形態とする)。
前記第二の実施形態は、基板上に第二の電極層として後述する特定の酸化物透明導電膜が形成され、該第二の電極層の上に光電変換層として、p型半導体層、i型半導体層およびn型半導体層が順次形成され、n型半導体層の上に第一の電極層が形成された、シリコン薄膜太陽電池である。
この場合、基板としてガラス基板等の透明基板を用い、第一の電極層として本発明における酸化物透明導電膜を用いることが好ましく、その他は第一の実施形態と同様のものを用いることができる。
The first embodiment is a silicon thin-film solar cell having a substrate-type structure in which a back electrode is provided on the substrate side, but is another embodiment of the solar cell of the present invention. Light is applied from the substrate side to the photoelectric conversion layer. A solar cell having a super straight type structure that takes in the carbon will be described (this embodiment is referred to as a second embodiment).
In the second embodiment, a specific oxide transparent conductive film, which will be described later, is formed on a substrate as a second electrode layer, and a p-type semiconductor layer, i is formed on the second electrode layer as a photoelectric conversion layer. A silicon thin film solar cell in which a n-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are sequentially formed, and a first electrode layer is formed on the n-type semiconductor layer.
In this case, it is preferable to use a transparent substrate such as a glass substrate as the substrate, and to use the oxide transparent conductive film of the present invention as the first electrode layer, and the other can be the same as in the first embodiment. .

また、本発明の光電変換素子は、前記光電変換層が、上述したp−i−n層構造だけでなく、第一の電極層側から順に、n型半導体層、i型半導体層、単結晶又は多結晶シリコン、i型半導体層およびp型半導体層を積層したものである、ヘテロ接合太陽電池に用いられる光電変換層としてもよい。
前記光電変換素子は、単結晶又は多結晶シリコンの一方の面(受光部ではない側)の上に、i型半導体層およびn型半導体層が順次形成され、該n型半導体層上に第一の電極層が形成されるとともに、単結晶又は多結晶シリコンの他方の面(受光部側)の上には、i型半導体層およびp型半導体層が順次形成され、該p型半導体層上に第二の電極層として後述する本発明における酸化物透明導電膜が形成される。
さらに、場合によっては、第一の実施形態と同様、該第二の電極層の上に金属の櫛形電極を設けることもできるし、該第一の電極層の受光側とは反対側の面に裏面電極層を設けることもできる。
In the photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion layer has not only the above-described p-i-n layer structure but also an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and a single crystal in order from the first electrode layer side. Or it is good also as a photoelectric converting layer used for a heterojunction solar cell which laminates | stacks a polycrystalline silicon, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer.
In the photoelectric conversion element, an i-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are sequentially formed on one surface (a side that is not a light receiving portion) of single crystal or polycrystalline silicon, and the first is formed on the n-type semiconductor layer. In addition, an i-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are sequentially formed on the other surface (light-receiving portion side) of single crystal or polycrystalline silicon, and the p-type semiconductor layer is formed on the p-type semiconductor layer. An oxide transparent conductive film according to the present invention, which will be described later, is formed as the second electrode layer.
Further, in some cases, as in the first embodiment, a metal comb-shaped electrode can be provided on the second electrode layer, or on the surface opposite to the light receiving side of the first electrode layer. A back electrode layer can also be provided.

上記裏面電極層の電極材料としては、例えば、Ag、Ag合金、Al、Al合金などを主成分とする層を用いることができ、好ましくは、結晶性のAgを膜中に95mol%以上含有する金属膜を用いるのがよい。結晶性のAgを裏面電極の金属膜に用いることにより、上記光電変換層を透過してきた光を反射させ、再び反射光を光電変換層に戻すことが可能となることから、光電変換効率を向上効果させることができる。
単結晶又は多結晶シリコンとしては、例えば、n型シリコンウェハー、p型シリコンウェハー等が用いられる。
なお、このヘテロ接合太陽電池に用いられる光電変換層における第一の電極層、n型半導体層、i型半導体層およびp型半導体層については、前述した第一の実施形態と同様のものを用いることができる。また、上記裏面電極層の電極材料を第一の電極層に用いてもよい。
As the electrode material for the back electrode layer, for example, a layer mainly composed of Ag, Ag alloy, Al, Al alloy or the like can be used, and preferably 95 mol% or more of crystalline Ag is contained in the film. It is preferable to use a metal film. By using crystalline Ag for the metal film of the back electrode, it is possible to reflect the light transmitted through the photoelectric conversion layer and return the reflected light to the photoelectric conversion layer again, thereby improving the photoelectric conversion efficiency. Can be effective.
As the single crystal or polycrystalline silicon, for example, an n-type silicon wafer, a p-type silicon wafer, or the like is used.
In addition, about the 1st electrode layer, n-type semiconductor layer, i-type semiconductor layer, and p-type semiconductor layer in the photoelectric converting layer used for this heterojunction solar cell, the thing similar to 1st embodiment mentioned above is used. be able to. Moreover, you may use the electrode material of the said back surface electrode layer for a 1st electrode layer.

本発明の光電変換素子における光電変換層は、光入射側がn型半導体層であるn−i−p型構造であってもよく、p−i−n型構造と同様の材質を用いることができ、さらに第一の電極層側から順に、p型半導体層およびn型半導体層を積層したp−n型構造など、従来公知のシリコン系薄膜太陽電池に用いられる種々の光電変換層としてもよい。   The photoelectric conversion layer in the photoelectric conversion element of the present invention may have an nip type structure in which the light incident side is an n type semiconductor layer, and the same material as the pin type structure can be used. Furthermore, various photoelectric conversion layers used in conventionally known silicon-based thin-film solar cells, such as a pn-type structure in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are stacked, may be used in order from the first electrode layer side.

本発明の光電変換素子は、波長780〜1500nmにおける平均光透過率が85%以上であるのが好ましく、88%以上であるのがさらに好ましい。
また、本発明の光電変換素子は、波長780〜1500nmにおける平均光透過率が80%以上であり、表面抵抗が20Ω/□以下であるのが好ましく、波長780〜1500nmにおける平均光透過率が85%以上であり、表面抵抗が10Ω/□以下であるのがさらに好ましい。平均光透過率がおよび表面抵抗が上記範囲内であれば、光電変換効率向上に寄与することできる。
なお、平均光透過率は可視紫外分光光度計によって測定されたものであり、表面抵抗は四端子四探針法によって測定されたものである。
In the photoelectric conversion element of the present invention, the average light transmittance at a wavelength of 780 to 1500 nm is preferably 85% or more, and more preferably 88% or more.
The photoelectric conversion element of the present invention has an average light transmittance of 80% or more at a wavelength of 780 to 1500 nm, preferably a surface resistance of 20 Ω / □ or less, and an average light transmittance of 85 to 850 to 1500 nm. It is more preferable that the surface resistance is 10Ω / □ or less. If the average light transmittance and the surface resistance are within the above ranges, it can contribute to an improvement in photoelectric conversion efficiency.
The average light transmittance is measured by a visible ultraviolet spectrophotometer, and the surface resistance is measured by a four-terminal four-probe method.

上記各実施形態における酸化物透明導電膜以外の各層の形成方法や各層の膜厚等については、特に制限されず、従来公知の方法を適宜実施すればよい。   The formation method of each layer other than the oxide transparent conductive film in each of the above embodiments, the thickness of each layer, and the like are not particularly limited, and a conventionally known method may be appropriately performed.

(酸化物透明導電膜)
本発明における酸化物透明導電膜は、酸化亜鉛に、ドーパントとして低原子価金属酸化物をドープした酸化物透明導電膜からなる。該膜は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PLD法またはEB蒸着法にて成膜されるのが好ましい。
(Oxide transparent conductive film)
The transparent oxide conductive film in the present invention is composed of a transparent oxide conductive film obtained by doping zinc oxide with a low-valent metal oxide as a dopant. The film is preferably formed by sputtering, ion plating, PLD, or EB vapor deposition.

例えば、スパッタリング法では、原料であるスパッタリングターゲットとして低原子価金属酸化物をドーパントの原料として用いた酸化亜鉛焼結体ターゲットを用い、スパッタリング装置内に基体と前記ターゲットを配置し、酸素ガスを含むアルゴン不活性ガス雰囲気中で、前記基体を所定の温度に加熱し、この基体と前記ターゲットとの間に電界を印加してターゲット基体間にプラズマを発生させることによって、酸化亜鉛の亜鉛の一部を低原子価金属で置換した酸化物透明導電膜を基体上に作製することができる。   For example, in the sputtering method, a zinc oxide sintered body target using a low-valent metal oxide as a dopant raw material is used as a sputtering target as a raw material, and the base and the target are arranged in a sputtering apparatus, and oxygen gas is contained. A part of zinc oxide zinc is formed by heating the substrate to a predetermined temperature in an argon inert gas atmosphere and applying an electric field between the substrate and the target to generate plasma between the target substrates. An oxide transparent conductive film in which is substituted with a low-valent metal can be formed on a substrate.

一方、イオンプレーティング法では、原料であるイオンプレーティング用タブレットとして、低原子価金属酸化物を含む酸化亜鉛焼結体タブレットを用い、イオンプレーティング装置内に基体と、前記タブレットを銅ハース内に配置し、酸素ガスを含むアルゴン不活性ガス雰囲気中で、前記基体を所定の温度で加熱し、前記銅ハースから電子銃を用いてタブレットを蒸発させ、基体付近でプラズマを発生させることによって、タブレット蒸気をイオン化し、酸化亜鉛の亜鉛の一部を低原子価金属で置換した酸化物透明導電膜を基体上に作製することができる。   On the other hand, in the ion plating method, a zinc oxide sintered body tablet containing a low-valence metal oxide is used as a raw material tablet for ion plating, and a substrate and the tablet are placed in a copper hearth in an ion plating apparatus. In an argon inert gas atmosphere containing oxygen gas, the substrate is heated at a predetermined temperature, the tablet is evaporated from the copper hearth using an electron gun, and plasma is generated near the substrate, An oxide transparent conductive film in which tablet vapor is ionized and a part of zinc oxide zinc is substituted with a low-valent metal can be formed on a substrate.

基体とは、例えば、光電変換層を表面に有するもの;スーパーストレート型構造の太陽電池を作製する場合には、前述した透明基板;サブストレート型構造の太陽電池を作製する場合には、基板上に光電変換層を積層したものなどが挙げられる。   The substrate is, for example, one having a photoelectric conversion layer on the surface; when producing a super straight type solar cell, the transparent substrate described above; when producing a substrate type solar cell, on the substrate And those obtained by laminating a photoelectric conversion layer.

なお、上記ターゲットまたはタブレット中の低原子価金属の含有量を変えることにより、膜中の低原子価金属の含有量を変化させることができる。この時、作製される酸化物透明導電膜の構造や結晶性は、膜中の低原子価金属の含有量、基体加熱温度、不活性ガス雰囲気中の酸素分圧、成膜速度等の成膜条件に依存する。   Note that the content of the low-valent metal in the film can be changed by changing the content of the low-valent metal in the target or tablet. At this time, the structure and crystallinity of the oxide transparent conductive film to be produced are determined according to the film formation such as the content of the low-valent metal in the film, the substrate heating temperature, the oxygen partial pressure in the inert gas atmosphere, and the film formation rate. Depends on conditions.

このような方法は一例であるが、こうして、酸化亜鉛を主成分として低原子価金属を含有する酸化物透明導電膜、すなわち本発明における第二の電極層を得ることができる。   Such a method is an example, but an oxide transparent conductive film containing zinc oxide as a main component and containing a low-valent metal, that is, the second electrode layer in the present invention can be obtained.

低原子価金属酸化物をドーパントの原料として用いたターゲットまたはタブレットは、実質的に亜鉛と、低原子価金属からなる酸化物焼結体である。
ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体を構成する全原子の99%以上が亜鉛、低原子価金属および酸素からなることを意味する。
A target or tablet using a low-valent metal oxide as a raw material for a dopant is an oxide sintered body substantially composed of zinc and a low-valent metal.
Here, “substantially” means that 99% or more of all atoms constituting the oxide sintered body are composed of zinc, a low-valent metal, and oxygen.

酸化物焼結体においては、低原子価金属の原子数が全金属原子数に対して2%以上10%以下の割合で含有されることが好ましく、さらに好ましくは、低原子価金属の原子数が全金属原子数に対して3%以上9%以下となる割合、より好ましくは3%以上6%以下となる割合で含有される。この低原子価金属の原子数の割合が2%未満となると、この酸化物焼結体をターゲットとして形成された膜の耐薬品性などの化学的耐久性が不充分となるおそれがある。一方、低原子価金属の原子数の割合が10%を超えると、低原子価金属が亜鉛サイトに十分置換固溶できなくなり、この酸化物焼結体をターゲットとして形成された膜の導電性や透明性が不充分となるおそれがある。
ここで、全金属原子数とは、酸化物焼結体を作製するために用いる原料粉末に含まれる全金属原子数であり、全金属原子数の約90〜98%を亜鉛が占める。そのため、ターゲットまたはタブレットにおいて、酸化亜鉛が主成分となる。低原子価金属は単成分である必要なく、低原子価金属の複数成分であっても構わない。
In the oxide sintered body, the number of low-valent metal atoms is preferably 2% or more and 10% or less with respect to the total number of metal atoms, and more preferably the number of low-valent metal atoms. Is contained in a ratio of 3% or more and 9% or less, more preferably 3% or more and 6% or less of the total number of metal atoms. When the ratio of the number of atoms of the low-valent metal is less than 2%, chemical durability such as chemical resistance of a film formed using the oxide sintered body as a target may be insufficient. On the other hand, when the ratio of the number of atoms of the low-valent metal exceeds 10%, the low-valent metal cannot be sufficiently substituted and dissolved in the zinc site, and the conductivity of the film formed using this oxide sintered body as a target can be reduced. There is a risk of insufficient transparency.
Here, the total number of metal atoms is the total number of metal atoms contained in the raw material powder used for producing the oxide sintered body, and zinc occupies about 90 to 98% of the total number of metal atoms. Therefore, zinc oxide is the main component in the target or tablet. The low valent metal need not be a single component, and may be a plurality of low valent metal components.

酸化物焼結体は、原子数比でX/(Zn+X)の値が0.02以上0.1以下(式中、Xは、チタン、ニオブ、タンタルおよびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも1種を示す)である、すなわち実質的に低原子価金属酸化物の結晶相を含有しない。原子数比でX/(Zn+X)の値が0.02未満である酸化物焼結体では、通常、低原子価金属が酸化亜鉛に完全に反応するため、酸化物焼結体中に低原子価金属酸化物の結晶相は生成されず、原子数比でX/(Zn+X)の値が0.1を超える酸化物焼結体では、一般に、低原子価金属が酸化亜鉛へ反応しきれないため、酸化物焼結体中に低原子価金属酸化物が生じやすくなる。しかし、酸化物焼結体に低原子価金属酸化物の結晶相が含まれていると、得られる膜が、比抵抗などの物性にムラがあり均一性に欠けるものとなるおそれがあるため、酸化物焼結体では、X/(Zn+X)の値を上記範囲内とするのが好ましく、実質的に低原子価金属酸化物の結晶相を含有しない。
ここで、低原子価金属酸化物の結晶相としては、例えば、酸化チタンの結晶相、酸化ニオブの結晶相、酸化タンタルの結晶相、酸化モリブデン結晶相などが挙げられる。
The oxide sintered body has an atomic ratio of X / (Zn + X) of 0.02 or more and 0.1 or less (wherein X is at least one selected from the group consisting of titanium, niobium, tantalum and molybdenum). That is, substantially free of low-valent metal oxide crystal phases. In an oxide sintered body in which the value of X / (Zn + X) is less than 0.02 in terms of atomic ratio, since a low-valent metal usually reacts completely with zinc oxide, a low atom is present in the oxide sintered body. In general, in the oxide sintered body in which the value of X / (Zn + X) exceeds 0.1 in terms of the number ratio, the low-valent metal cannot fully react with zinc oxide. For this reason, low-valent metal oxides are easily generated in the oxide sintered body. However, if the oxide sintered body contains a low-valence metal oxide crystal phase, the resulting film may be uneven in physical properties such as specific resistance and may lack uniformity. In the oxide sintered body, the value of X / (Zn + X) is preferably within the above range, and substantially does not contain a crystal phase of a low-valent metal oxide.
Here, examples of the crystal phase of the low-valent metal oxide include a titanium oxide crystal phase, a niobium oxide crystal phase, a tantalum oxide crystal phase, and a molybdenum oxide crystal phase.

酸化チタンの結晶相とは、具体的には、Ti23、TiOのほか、これらの結晶にZnなど他の元素が固溶された物質も含むものとする。
酸化ニオブの結晶相とは、具体的には、Nb25、NbO2、Nb23,NbOのほか、これらの結晶にZnなど他の元素が固溶された物質も含むものとする。
酸化タンタルの結晶相とは、具体的には、Ta25、TaO2、Ta23、TaOのほか、これらの結晶にZnなど他の元素が固溶された物質も含むものとする。
酸化モリブデンの結晶相とは、具体的には、MoO3、MoO2、Mo23のほか、これらの結晶にZnなど他の元素が固溶された物質も含むものとする。
Specifically, the crystal phase of titanium oxide includes not only Ti 2 O 3 and TiO but also a substance in which other elements such as Zn are dissolved in these crystals.
Specifically, the niobium oxide crystal phase includes Nb 2 O 5 , NbO 2 , Nb 2 O 3 , and NbO, as well as substances obtained by dissolving other elements such as Zn in these crystals.
Specifically, the crystalline phase of tantalum oxide includes not only Ta 2 O 5 , TaO 2 , Ta 2 O 3 , and TaO but also substances in which other elements such as Zn are dissolved in these crystals.
Specifically, the crystal phase of molybdenum oxide includes, in addition to MoO 3 , MoO 2 , and Mo 2 O 3 , a substance in which other elements such as Zn are dissolved in these crystals.

酸化物焼結体は、ニオブ源として、原子価が2価、3価または4価である低原子価ニオブ元素の酸化物を用い、タンタル源として、原子価が2価、3価または4価である低原子価タンタル元素の酸化物を用い、チタン源としては各種原子価であればよく、好ましくは後述する低原子価チタン元素の酸化物を用い、モリブデン源として、原子価が3価または4価の低原子価モリブデン元素の酸化物を用い、例えば、酸化亜鉛粉末と低原子価金属酸化物粉末とを混合しプレス成形されるのが好ましい。
低原子価金属酸化物は、低原子価酸化チタン、低原子価酸化ニオブ、低原子価酸化タンタル、低原子価酸化モリブデンから選ばれる少なくとも1つであるのが好ましい。
The oxide sintered body uses a divalent, trivalent or tetravalent low valence niobium oxide as the niobium source, and the tantalum source has a divalent, trivalent or tetravalent valence. The low-valent tantalum element oxide is used, and the titanium source may be various valences. Preferably, the low-valent titanium element oxide described later is used, and the molybdenum source is trivalent or trivalent. A tetravalent low-valent molybdenum element oxide is preferably used, for example, zinc oxide powder and low-valent metal oxide powder are mixed and press-molded.
The low-valent metal oxide is preferably at least one selected from low-valent titanium oxide, low-valent niobium oxide, low-valent tantalum oxide, and low-valent molybdenum oxide.

具体的には低原子価酸化チタンとは、TiO(II)、Ti23(III)のように、原子価が2価または3価の整数であるチタン元素の酸化物だけでなく、Ti35、Ti47、Ti611、Ti59、Ti815等をも含む一般式:TiO2-X(X=0.1〜1)で表される新規な低原子価酸化チタンをいう。この低原子価酸化チタンの粉末は、前記一般式で表される酸化チタンの1種を単独で用いてもよく、あるいは2種以上の混合物を用いてもよい。なかでも、特にTi23(III)の粉末を用いるのが好ましい。これは、Ti23のイオン半径が0.67Åであり、亜鉛のイオン半径が0.74Åであるため、亜鉛のイオン半径と極めて近く固相焼結する際に置換固溶しやすいからである。 Specifically, the low-valence titanium oxide is not only an oxide of a titanium element whose valence is a divalent or trivalent integer such as TiO (II) and Ti 2 O 3 (III), but also Ti 3 O 5, Ti 4 O 7 , Ti 6 O 11, Ti 5 O 9, the general formula including a Ti 8 O 15 and the like: novel low represented by TiO 2-X (X = 0.1~1 ) It refers to valence titanium oxide. As the low-valent titanium oxide powder, one kind of titanium oxide represented by the above general formula may be used alone, or a mixture of two or more kinds may be used. Among these, it is particularly preferable to use Ti 2 O 3 (III) powder. This is because Ti 2 O 3 has an ionic radius of 0.67 、 and an ionic radius of zinc of 0.74 、, so that it is very close to the ionic radius of zinc and easily dissolves in substitution during solid phase sintering. is there.

前記一般式:TiO2-X(X=0.1〜1)は単成分を作製するのは難しく、混合物として得られる。通常、酸化チタン(TiO2)を水素雰囲気等の還元雰囲気にて、還元剤としてカーボン等を用いて、加熱することにより作製することができる。水素濃度、還元剤としてカーボン量、加熱温度を調整することにより、低原子価酸化チタンの混合物の割合を制御することができる。 The general formula: TiO 2-X (X = 0.1-1) is difficult to produce a single component and is obtained as a mixture. Usually, it can be produced by heating titanium oxide (TiO 2 ) in a reducing atmosphere such as a hydrogen atmosphere using carbon or the like as a reducing agent. By adjusting the hydrogen concentration, the amount of carbon as a reducing agent, and the heating temperature, the ratio of the low-valent titanium oxide mixture can be controlled.

低原子価酸化ニオブとしては、例えば、酸化ニオブ(II)、酸化ニオブ(III)、酸化ニオブ(IV)などが挙げられ、それぞれ単独で用いてよいし、2種以上を併用してもよい。
低原子価酸化タンタルとしては、例えば、酸化タンタル(II)、酸化タンタル(III)、酸化タンタル(IV)などが挙げられ、それぞれ単独で用いてよいし、2種以上を併用してもよい。
低原子価酸化モリブデンとしては、例えば、酸化モリブデン(III)、酸化モリブデン(IV)などが挙げられ、それぞれ単独で用いてよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、前記低原子価酸化金属の構造は、X線回折装置(X-Ray Diffraction、XRD)、X線光電子分光装置(X-ray Photoelectron Spectroscopy、XPS)などの機器分析によって確認することができる。
Examples of the low-valence niobium oxide include niobium oxide (II), niobium oxide (III), niobium oxide (IV), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the low-valent tantalum oxide include tantalum oxide (II), tantalum oxide (III), and tantalum oxide (IV). These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the low-valent molybdenum oxide include molybdenum (III) oxide and molybdenum (IV) oxide, and each may be used alone or in combination of two or more.
The structure of the low-valence metal oxide can be confirmed by instrumental analysis such as an X-ray diffractometer (XRD) or an X-ray photoelectron spectrometer (XPS).

以上のような酸化物焼結体は、後述する酸化亜鉛系酸化物焼結体の製造方法によって好ましく得られるが、該製造方法により得られたものに限定されるわけではない。通常、酸化物焼結体を還元雰囲気にて焼結した場合は、酸素欠損の導入により、得られる酸化物焼結体の比抵抗は低くなり、酸化雰囲気にて焼結した場合は、比抵抗は高くなる。   The oxide sintered body as described above is preferably obtained by a method for producing a zinc oxide-based oxide sintered body described later, but is not limited to those obtained by the production method. Normally, when the oxide sintered body is sintered in a reducing atmosphere, the specific resistance of the obtained oxide sintered body is reduced by introducing oxygen deficiency, and when sintered in an oxidizing atmosphere, the specific resistance is reduced. Becomes higher.

酸化物焼結体は、酸化物焼結体の相対密度が93%以上、好ましくは95〜100%であるのがよい。ここで、相対密度とは、酸化物焼結体の密度を理論密度で除し、100を掛けたものと定義する。相対密度が93%未満であると、焼結体の特徴である、成膜速度が速い、安定な成膜が可能という特徴を損なわれるおそれがある。   The oxide sintered body may have a relative density of 93% or more, preferably 95 to 100%. Here, the relative density is defined as the density of the oxide sintered body divided by the theoretical density and multiplied by 100. If the relative density is less than 93%, the characteristics of the sintered body, such as the high film formation speed and the possibility of stable film formation, may be impaired.

(酸化亜鉛系酸化物焼結体の製造方法)
酸化亜鉛系酸化物焼結体の製造方法は、下記(A)および(B)のうち少なくとも1種を含む原料粉末を成形した後、得られた成形体を焼結することにより、上述した酸化物焼結体を得る方法である。
(A)低原子価金属酸化物粉と、酸化亜鉛粉または水酸化亜鉛粉(以下、酸化亜鉛粉または水酸化亜鉛粉を「酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)」という場合がある)との混合粉
(B)亜鉛と低原子価金属酸化物化合物粉(低原子価金属酸化物と酸化亜鉛が固相反応によって生成する複合酸化物粉)
(Method for producing zinc oxide-based oxide sintered body)
The method for producing a zinc oxide-based oxide sintered body is obtained by molding a raw material powder containing at least one of the following (A) and (B), and then sintering the obtained molded body to obtain the above-described oxidation. This is a method for obtaining a sintered product.
(A) A low-valent metal oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder (hereinafter, zinc oxide powder or zinc hydroxide powder may be referred to as “zinc oxide powder (zinc hydroxide powder)”). Mixed powder (B) Zinc and low-valent metal oxide compound powder (complex oxide powder in which low-valent metal oxide and zinc oxide are generated by solid-phase reaction)

前記原料粉末の具体例としては、低原子価金属酸化物粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)との混合粉か、または亜鉛と低原子価金属酸化物化合物粉を含むものであればよい。   Specific examples of the raw material powder may be a mixed powder of low-valent metal oxide powder and zinc oxide powder (zinc hydroxide powder) or a powder containing zinc and low-valent metal oxide compound powder. .

前記酸化亜鉛粉としては、通常、ウルツ鉱構造のZnO等の粉末が用いられ、さらにこのZnOを予め還元雰囲気で焼成して酸素欠損を含有させたものを用いてもよい。
前記水酸化亜鉛粉としては、アモルファスもしくは結晶構造のいずれであってもよい。
As the zinc oxide powder, a powder of ZnO or the like having a wurtzite structure is usually used, and a powder obtained by firing this ZnO in advance in a reducing atmosphere and containing oxygen deficiency may be used.
The zinc hydroxide powder may be either amorphous or crystalline.

低原子価金属酸化物粉としては、例えば、低原子価酸化チタン粉、低原子価酸化ニオブ粉、低原子価酸化タンタル粉、低原子価酸化モリブデン粉、低原子価金属酸化物化合物粉などが挙げられ、なかでも低原子価酸化チタン粉、低原子価酸化ニオブ粉、低原子価酸化タンタル粉および低原子価酸化モリブデン粉から選ばれるのが好ましい。   Examples of the low-valent metal oxide powder include low-valent titanium oxide powder, low-valent niobium oxide powder, low-valent tantalum oxide powder, low-valent molybdenum oxide powder, and low-valent metal oxide compound powder. Among them, it is preferable to select from low-valent titanium oxide powder, low-valent niobium oxide powder, low-valent tantalum oxide powder, and low-valent molybdenum oxide powder.

前記低原子価酸化モリブデン粉としては、例えば、MoO2、Mo23等の粉末を用いることができ、特に、Mo23の粉末を用いるのが好ましい。なぜなら、Mo23のイオン半径が0.69Åであり、亜鉛のイオン半径が0.74Åである。亜鉛のイオン半径と極めて近く固相焼結する際に置換固溶しやすいからである。これら粉末はそれぞれ単独で用いてよいし、2種以上を併用してもよい。 As the low-valent molybdenum oxide powder, for example, a powder such as MoO 2 or Mo 2 O 3 can be used, and it is particularly preferable to use a Mo 2 O 3 powder. This is because the ionic radius of Mo 2 O 3 is 0.69 、 and the ionic radius of zinc is 0.74 Å. This is because it is very close to the ionic radius of zinc and is liable to be dissolved by substitution during solid phase sintering. These powders may be used alone or in combination of two or more.

前記低原子価酸化ニオブ粉としては、例えば、NbO2、NbO、Nb23等の粉末を用いることができ、特に、Nb23の粉末を用いるのが好ましい。なぜなら、Nb23のイオン半径は0.72Åであり、亜鉛のイオン半径は0.74Åであるので、亜鉛のイオン半径と極めて近く固相焼結する際に置換固溶しやすいからである。これら粉末はそれぞれ単独で用いてよいし、2種以上を併用してもよい。 As the low-valence niobium oxide powder, for example, a powder of NbO 2 , NbO, Nb 2 O 3 or the like can be used, and in particular, a powder of Nb 2 O 3 is preferably used. This is because the ionic radius of Nb 2 O 3 is 0.72 、 and the ionic radius of zinc is 0.74 、, so that it is very close to the ionic radius of zinc and easily dissolves in substitution during solid phase sintering. . These powders may be used alone or in combination of two or more.

前記低原子価酸化タンタル粉としては、例えば、TaO2、TaO、Ta23等の粉末を用いることができ、特に、Ta23の粉末を用いるのが好ましい。なぜなら、Ta23のイオン半径が0.72Åであり、亜鉛のイオン半径が0.74Åであり、亜鉛のイオン半径と極めて近く固相焼結する際に置換固溶しやすいからである。これら粉末はそれぞれ単独で用いてよいし、2種以上を併用してもよい。 As the low-valent tantalum oxide powder, for example, a powder of TaO 2 , TaO, Ta 2 O 3 or the like can be used, and it is particularly preferable to use a Ta 2 O 3 powder. This is because the ionic radius of Ta 2 O 3 is 0.72 、 and the ionic radius of zinc is 0.74 、, which is very close to the ionic radius of zinc and is easily dissolved by substitution during solid phase sintering. These powders may be used alone or in combination of two or more.

前記低原子価酸化チタンとは、TiO(II)、Ti23(III)のように、原子価が2価または3価の整数であるチタン元素の酸化物だけでなく、Ti35、Ti47、Ti611、Ti59、Ti815等をも含む一般式:TiO2-X(X=0.1〜1)で表される新規な低原子価酸化チタンをいう。この低原子価酸化チタンの粉末は、前記一般式で表される酸化チタンの1種を単独で用いてもよく、あるいは2種以上の混合物を用いてもよい。なかでも、特にTi23(III)の粉末を用いるのが好ましい。これは、Ti23のイオン半径が0.67Åであり、亜鉛のイオン半径が0.74Åであるため、亜鉛のイオン半径と極めて近く固相焼結する際に置換固溶しやすいからである。 The low valence titanium oxide is not only an oxide of a titanium element whose valence is a divalent or trivalent integer such as TiO (II) and Ti 2 O 3 (III), but also Ti 3 O 5. , Ti 4 O 7 , Ti 6 O 11 , Ti 5 O 9 , Ti 8 O 15 and other general formula: TiO 2-X (X = 0.1-1) Says titanium. As the low-valent titanium oxide powder, one kind of titanium oxide represented by the above general formula may be used alone, or a mixture of two or more kinds may be used. Among these, it is particularly preferable to use Ti 2 O 3 (III) powder. This is because Ti 2 O 3 has an ionic radius of 0.67 、 and an ionic radius of zinc of 0.74 、, so that it is very close to the ionic radius of zinc and easily dissolves in substitution during solid phase sintering. is there.

前記一般式:TiO2-X(X=0.1〜1)で表される低原子価酸化チタン粉は、単成分を作製するのは難しく、混合物として得られる。通常、酸化チタン(TiO2)を水素雰囲気などの還元雰囲気にて、還元剤としてカーボンなどを用いて、加熱することにより作製することができる。水素濃度、還元剤としてカーボン量、加熱温度を調整することにより、低原子価酸化チタンの混合物の割合を制御することができる。 The low-valence titanium oxide powder represented by the general formula: TiO 2 -X (X = 0.1-1) is difficult to produce a single component and is obtained as a mixture. Usually, titanium oxide (TiO 2 ) can be produced by heating in a reducing atmosphere such as a hydrogen atmosphere using carbon or the like as a reducing agent. By adjusting the hydrogen concentration, the amount of carbon as a reducing agent, and the heating temperature, the ratio of the low-valent titanium oxide mixture can be controlled.

なお、前記低原子価酸化金属の構造は、X線回折装置(X−Ray Diffraction、 XRD)、X線光電子分光装置(X−ray Photoelectron Spectroscopy、 XPS)などの機器分析によって確認することができる。   The structure of the low-valent metal oxide can be confirmed by instrumental analysis such as an X-ray diffractometer (X-Ray Diffraction, XRD) and an X-ray photoelectron spectrometer (XPS).

亜鉛と低原子価金属酸化物化合物粉(低原子価金属酸化物と酸化亜鉛が固相反応によって生成する複合酸化物粉)の具体例としては、ニオブ酸亜鉛化合物粉、タンタル酸亜鉛化合物粉、モリブデン酸亜鉛化合物粉などが挙げられる。   Specific examples of zinc and low valent metal oxide compound powder (composite oxide powder produced by solid phase reaction of low valent metal oxide and zinc oxide) include zinc niobate compound powder, zinc tantalate compound powder, Examples thereof include zinc molybdate powder.

前記ニオブ酸亜鉛化合物粉としては、例えば、Zn3Nb28、ZnNb26、Zn4Nb29等の粉末を用いることができ、特に、Zn3Nb28の粉末を用いるのが好ましい。
前記タンタル酸亜鉛化合物粉としては、例えば、ZnTa26、Zn3Ta28、Zn4Ta29等の粉末を用いることができ、特に、Zn3Ta28の粉末を用いるのが好ましい。
前記モリブデン酸亜鉛化合物粉(酸化亜鉛と低原子価酸化モリブデンとの固相反応による複合酸化物)としては、例えば、ZnMoO4、Zn2Mo38、Zn3Mo29、ZnMo27、ZnMoO3、ZnMoO4、Zn3Mo38、ZnMo810、ZnMoO3等の粉末を用いることができ、特に、ZnMoO3の粉末を用いるのが好ましい。
As the zinc niobate compound powder, for example, powders such as Zn 3 Nb 2 O 8 , ZnNb 2 O 6 , Zn 4 Nb 2 O 9 can be used, and in particular, powders of Zn 3 Nb 2 O 8 are used. Is preferred.
As the zinc tantalate compound powder, for example, a powder of ZnTa 2 O 6 , Zn 3 Ta 2 O 8 , Zn 4 Ta 2 O 9 or the like can be used, and in particular, a powder of Zn 3 Ta 2 O 8 is used. Is preferred.
Examples of the zinc molybdate powder (composite oxide by solid phase reaction of zinc oxide and low-valent molybdenum oxide) include, for example, ZnMoO 4 , Zn 2 Mo 3 O 8 , Zn 3 Mo 2 O 9 , ZnMo 2 O. 7 , ZnMoO 3 , ZnMoO 4 , Zn 3 Mo 3 O 8 , ZnMo 8 O 10 , ZnMoO 3 and the like can be used, and it is particularly preferable to use ZnMoO 3 .

原料粉末において、低原子価金属の原子数が酸化亜鉛の原子数に対して2%以上10%以下の割合で含有されることが好ましく、さらに好ましくは低原子価金属の原子数が酸化亜鉛の原子数に対して3%以上9%以下となる割合、より好ましくは3%以上6%以下となる割合で含有される。この低原子価金属の原子数の割合が2%未満となると、得られる酸化物焼結体もしくはターゲットまたはタブレット(以下、単にターゲットという場合がある)を用いて形成された膜の耐薬品性などの化学的耐久性が不充分となるおそれがある。一方、低原子価金属の原子数の割合が10%を超えると、低原子価金属が亜鉛サイトに十分置換固溶できなくなり、得られる酸化物焼結体またはターゲットを用いて形成された膜の導電性や透明性が不充分となるおそれがある。
原料粉末に含まれる全金属原子数の約90〜98%を亜鉛が占めるため、原料粉末において酸化亜鉛が主成分となる。低原子価金属は単成分である必要はなく、低原子価金属の複数成分であっても構わない。
In the raw material powder, the number of low-valent metal atoms is preferably 2% to 10% of the zinc oxide atoms, and more preferably the number of low-valent metal atoms is zinc oxide. It is contained in a proportion of 3% to 9%, more preferably 3% to 6%, based on the number of atoms. When the ratio of the number of atoms of the low-valent metal is less than 2%, the chemical resistance of the film formed using the obtained oxide sintered body, target or tablet (hereinafter sometimes simply referred to as target), etc. There is a risk that the chemical durability will be insufficient. On the other hand, when the ratio of the number of atoms of the low-valent metal exceeds 10%, the low-valent metal cannot be sufficiently substituted and dissolved in the zinc site, and the obtained oxide sintered body or the film formed using the target There is a risk that the conductivity and transparency may be insufficient.
Since zinc occupies about 90 to 98% of the total number of metal atoms contained in the raw material powder, zinc oxide is the main component in the raw material powder. The low valent metal need not be a single component, and may be a plurality of low valent metal components.

原料粉末は、ガリウム、アルミニウム、錫、シリコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、およびハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(以下、これらを「添加元素」と称することもある)を含有してもよい。これによって、得られる酸化物焼結体またはターゲットを用いて形成される膜の比抵抗に加え、得られる酸化物焼結体またはターゲット自体の比抵抗も低下させることができる。添加元素の全含有量は、原子比で、原料粉末に含まれる全金属元素の総量に対して0.05%以下であることが好ましい。添加元素の含有量が前記範囲よりも多いと、得られる酸化物焼結体またはターゲットを用いて形成される膜の比抵抗が増大するおそれがある。
さらに、原料粉末は、例えば、インジウム、イリジウム、ルテニウム、レニウムなどの他の元素を、不純物として含有していてもよい。不純物として含有される元素の合計含有量は、原子比で、原料粉末に含まれる全金属元素の総量に対して0.1%以下であることが好ましい。
The raw material powder may contain at least one element selected from the group consisting of gallium, aluminum, tin, silicon, germanium, zirconium, and hafnium (hereinafter, these may be referred to as “additive elements”). . Thereby, in addition to the specific resistance of the film formed using the obtained oxide sintered body or target, the specific resistance of the obtained oxide sintered body or target itself can be reduced. The total content of additive elements is preferably 0.05% or less in terms of atomic ratio with respect to the total amount of all metal elements contained in the raw material powder. When there is more content of an additional element than the said range, there exists a possibility that the specific resistance of the film | membrane formed using the oxide sintered compact or target obtained may increase.
Furthermore, the raw material powder may contain other elements such as indium, iridium, ruthenium, and rhenium as impurities. The total content of elements contained as impurities is preferably 0.1% or less in terms of atomic ratio with respect to the total amount of all metal elements contained in the raw material powder.

原料粉末として各々用いる化合物(粉)の平均粒径は、それぞれ1μm以下であることが好ましい。   The average particle size of each compound (powder) used as the raw material powder is preferably 1 μm or less.

酸化物焼結体が酸化亜鉛と酸化モリブデンとを含む場合、すなわち前記原料粉末として低原子価酸化モリブデン粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)との混合粉を用いる場合、または低原子価酸化モリブデン粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)とモリブデン酸亜鉛化合物粉との混合粉を用いる場合の各粉の混合割合は、各々用いる化合物(粉)の種類に応じて、最終的に得られる酸化物焼結体において原子数比で上記X/(Zn+X)、すなわちMo/(Zn+Mo)の値が上述した範囲となるように適宜設定すればよい。その際、亜鉛はモリブデンに比べて蒸気圧が高く焼結した際に揮散しやすいことを考慮して、所望する酸化物焼結体の目的組成(ZnとMoとの原子数比)よりも、予め亜鉛の量が多くなるように混合割合を設定しておくことが好ましい。   When the oxide sintered body contains zinc oxide and molybdenum oxide, that is, when a mixed powder of low-valent molybdenum oxide powder and zinc oxide powder (zinc hydroxide powder) is used as the raw material powder, or low-valent oxidation The mixing ratio of each powder when using a mixed powder of molybdenum powder, zinc oxide powder (zinc hydroxide powder) and zinc molybdate compound powder is finally obtained according to the type of compound (powder) used. What is necessary is just to set suitably so that the value of said X / (Zn + X), ie, Mo / (Zn + Mo), may become the range mentioned above by atomic ratio in oxide sinter. In that case, considering that zinc has a higher vapor pressure than molybdenum and is likely to volatilize when sintered, the desired composition of the desired oxide sintered body (atomic ratio of Zn and Mo) It is preferable to set the mixing ratio in advance so that the amount of zinc increases.

酸化物焼結体が酸化亜鉛と酸化ニオブと酸化タンタルとを含む場合、すなわち前記原料粉末が、低原子価酸化ニオブ粉と低原子価酸化タンタル粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)とからなる原料粉末である場合、もしくは低原子価酸化ニオブ粉および/または低原子価酸化タンタル粉と、酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)と、ニオブ酸亜鉛化合物粉および/またはタンタル酸亜鉛化合物粉とからなる原料粉末である場合(低原子価酸化ニオブ粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)とニオブ酸亜鉛化合物粉とからなる原料粉末である場合、および低原子価酸化タンタル粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)とタンタル酸亜鉛化合物粉とからなる原料粉末である場合を除く)の各原料粉末の混合割合は、各々用いる化合物(粉)の種類に応じて、最終的に得られる酸化物焼結体において原子数比で上記X/(Zn+X)の値、すなわち(Nb+Ta)/(Zn+Nb+Ta)の値が上述した範囲となるように適宜設定すればよい。その際、亜鉛はニオブに比べて蒸気圧が高く焼結した際に揮散しやすいことを考慮して、所望する酸化物焼結体の目的組成(ZnとNbおよびTaとの原子数比)よりも、予め亜鉛の量が多くなるように混合割合を設定しておくことが好ましい。   When the oxide sintered body contains zinc oxide, niobium oxide, and tantalum oxide, that is, the raw material powder is composed of low-valent niobium oxide powder, low-valent tantalum oxide powder, and zinc oxide powder (zinc hydroxide powder). Or low-valent niobium oxide powder and / or low-valent tantalum oxide powder, zinc oxide powder (zinc hydroxide powder), zinc niobate compound powder and / or zinc tantalate compound powder. A raw material powder comprising low-valence niobium oxide powder, zinc oxide powder (zinc hydroxide powder) and zinc niobate compound powder, and low-valent tantalum oxide powder and zinc oxide powder. The mixing ratio of each raw material powder (except when the raw material powder is composed of zinc hydroxide powder and zinc tantalate compound powder) is finally obtained according to the type of compound (powder) used. The value of the ratio of the number of atoms in the oxide sintered body X / (Zn + X), i.e. (Nb + Ta) / value of (Zn + Nb + Ta) may be set as appropriate so that the above-mentioned range. In that case, considering that zinc has a higher vapor pressure than niobium and is likely to volatilize when sintered, the desired composition of the desired oxide sintered body (atomic ratio of Zn, Nb and Ta) However, it is preferable to set the mixing ratio in advance so that the amount of zinc increases.

前記原料粉末として低原子価酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)との混合粉を用いる場合、または低原子価酸化チタン粉と酸化亜鉛粉(水酸化亜鉛粉)とチタン酸亜鉛化合物粉との混合粉を用いる場合の各粉の混合割合は、各々用いる化合物(粉)の種類に応じて、最終的に得られる酸化物焼結体において原子数比で上記X/(Zn+X)の値、Ti/(Zn+Ti)の値が上述した範囲となるように適宜設定すればよい。その際、亜鉛はチタンに比べて蒸気圧が高く焼結した際に揮散しやすいことを考慮して、所望する酸化物焼結体の目的組成(ZnとTiとの原子数比)よりも、予め亜鉛の量が多くなるように混合割合を設定しておくことが好ましい。   When a mixed powder of low-valent titanium oxide powder and zinc oxide powder (zinc hydroxide powder) is used as the raw material powder, or low-valent titanium oxide powder, zinc oxide powder (zinc hydroxide powder) and zinc titanate When using mixed powder with compound powder, the mixing ratio of each powder depends on the type of compound (powder) to be used, and the above-mentioned X / (Zn + X) in atomic ratio in the finally obtained oxide sintered body The value of Ti and the value of Ti / (Zn + Ti) may be appropriately set so as to be in the above-described range. At that time, considering that zinc has a higher vapor pressure than titanium and is likely to be volatilized when sintered, the desired composition of the desired oxide sintered body (atomic ratio of Zn and Ti), It is preferable to set the mixing ratio in advance so that the amount of zinc increases.

低原子価金属酸化物を大気雰囲気中でのアニール処理を施すと、酸化されて主原子価(例えば、ニオブは5価、タンタルは5価、モリブデンは6価、チタンは4価)になってしまう。そのため、不活性雰囲気、還元雰囲気で焼結されるのが好ましい(大気雰囲気焼結その後、還元アニールも含める)。具体的には、亜鉛の揮散のしやすさは、焼結する際の雰囲気によって異なり、例えば、酸化亜鉛粉を用いた場合、大気雰囲気や酸化雰囲気では酸化亜鉛粉自体の揮散しか起こらないが、不活性雰囲気または還元雰囲気で焼結すると、酸化亜鉛が還元されて、酸化亜鉛よりもさらに揮散しやすい金属亜鉛となるので、亜鉛の消失量が増すことになる(ただし、後述のように、一旦焼結した後、還元雰囲気中でアニール処理を施す場合には、アニール処理を施す時点で既に複合酸化物となっているので、亜鉛が揮散しにくい)。したがって、目的組成に対してどの程度亜鉛の量を増やしておくかについては、焼結の雰囲気などを考慮して設定すればよく、例えば、大気雰囲気や酸化雰囲気で焼結する場合には所望する原子数比となる量の1.0〜1.05倍程度、不活性雰囲気または還元雰囲気で焼結する場合には所望する原子数比となる量の1.1〜1.3倍程度とすればよい。なお、原料粉末として各々用いる化合物(粉)は、それぞれ1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。   When the low-valent metal oxide is annealed in the air, it is oxidized to the main valence (for example, niobium is pentavalent, tantalum is pentavalent, molybdenum is hexavalent, titanium is tetravalent). End up. Therefore, it is preferable to sinter in an inert atmosphere and a reducing atmosphere (atmospheric atmosphere sintering followed by reduction annealing). Specifically, the easiness of volatilization of zinc varies depending on the atmosphere during sintering.For example, when zinc oxide powder is used, only the volatilization of zinc oxide powder itself occurs in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere. When sintered in an inert atmosphere or a reducing atmosphere, zinc oxide is reduced and becomes metal zinc that is more easily volatilized than zinc oxide, so the amount of zinc lost increases (however, as described later, When annealing is performed in a reducing atmosphere after sintering, the composite oxide is already formed at the time of annealing, so that zinc is not easily evaporated. Therefore, the amount of zinc to be increased with respect to the target composition may be set in consideration of the sintering atmosphere or the like. For example, it is desirable when sintering is performed in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere. If the sintering is performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere, the amount is about 1.1 to 1.3 times the amount of the desired atomic ratio. That's fine. In addition, each compound (powder) used as the raw material powder may be only one kind or two or more kinds.

前記原料粉末は成形される前に、粉砕処理が施されてもよい。粉砕処理が施されることで、原料粉末は幅の狭い粒度分布に整えられ、後述する焼結において、均一に固相焼結させることができ、密度の高い酸化物焼結体を得ることができる。
粉砕処理する方法としては、特に限定されず、例えば、メディアを使用する場合、ビーズミル、ボールミル、遊星ミル、サンドグラインダー、振動ミルまたはアトライター等の装置を備えた粉砕機による方法、メディアを使用しないジェットミル、ナノマイザー、スターバースト等の湿式超高圧微粒化装置による方法などが挙げられる。
The raw material powder may be pulverized before being molded. By performing the pulverization treatment, the raw material powder is adjusted to have a narrow particle size distribution, and can be uniformly solid-phase sintered in the sintering described later to obtain a high-density oxide sintered body. it can.
The method for pulverization is not particularly limited. For example, when media is used, a method using a pulverizer equipped with a bead mill, a ball mill, a planetary mill, a sand grinder, a vibration mill, or an attritor, and no media are used. Examples thereof include a method using a wet ultrahigh pressure atomizer such as a jet mill, a nanomizer, and a starburst.

前記原料粉末を成形する際の方法は、特に制限されるものではないが、例えば、原料粉末と水系溶媒とを混合し、得られたスラリーを充分に湿式混合により混合した後、固液分離・乾燥・造粒し、得られた造粒物を成形すればよい。
水系溶媒は、水を主成分とし、水単独であってもよいし、水とメタノール、エタノールなどのアルコールなどとの混合物であってもよい。
湿式混合は、例えば、硬質ZrO2ボール等を用いた湿式ボールミルや振動ミルにより行なえばよく、湿式ボールミルや振動ミルを用いた場合の混合時間は、12〜78時間程度が好ましい。なお、原料粉末をそのまま乾式混合してもよいが、湿式混合の方がより好ましい。
固液分離・乾燥・造粒については、それぞれ公知の方法を採用すればよい。
得られた造粒物を成形する際には、例えば、造粒物を型枠に入れ、冷間プレスや冷間静水圧プレスなどの冷間成形機を用いて1ton/cm2以上の圧力をかけて成形することができる。このとき、ホットプレスなどを用いて熱間で成形を行うと、製造コストの面で不利となるとともに、大型焼結体が得にくくなる。
なお、成形体として造粒物を得る際には、乾燥後、公知の方法で造粒すればよいのであるが、その場合、原料粉末とともにバインダーも混合することが好ましい。バインダーとして、例えば、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル、エチルセルロース等を用いることができる。
The method for forming the raw material powder is not particularly limited. For example, the raw material powder and an aqueous solvent are mixed, and the resulting slurry is sufficiently mixed by wet mixing. What is necessary is just to dry and granulate and shape | mold the obtained granulated material.
The aqueous solvent contains water as a main component and may be water alone, or may be a mixture of water and alcohol such as methanol or ethanol.
The wet mixing may be performed by, for example, a wet ball mill using a hard ZrO 2 ball or a vibration mill, and the mixing time when using the wet ball mill or the vibration mill is preferably about 12 to 78 hours. In addition, although raw material powder may be dry-mixed as it is, wet mixing is more preferable.
For solid-liquid separation / drying / granulation, known methods may be employed.
When the obtained granulated product is molded, for example, the granulated product is put into a mold, and a pressure of 1 ton / cm 2 or more is applied using a cold molding machine such as a cold press or a cold isostatic press. Can be molded. At this time, when hot forming is performed using a hot press or the like, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost and it is difficult to obtain a large-sized sintered body.
In addition, when obtaining a granulated material as a molded object, what is necessary is just to granulate by a well-known method after drying, In that case, it is preferable to mix a binder with raw material powder. As the binder, for example, polyvinyl alcohol, vinyl acetate, ethyl cellulose and the like can be used.

得られた成形体の焼結は、大気雰囲気、不活性雰囲気、還元雰囲気(例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、真空、水素等)および酸化雰囲気(大気よりも酸素濃度が高い雰囲気)のいずれかの雰囲気中、600〜1500℃で行なう。そして、大気雰囲気または酸化雰囲気中で焼結した場合には、その後さらに還元雰囲気中でアニール処理を施すようにする。この大気雰囲気中または酸化雰囲気中で焼結した後に施す還元雰囲気中でのアニール処理は、酸化物焼結体に酸素欠損を生じさせ、比抵抗を低下させるために行なうものである。したがって、大気雰囲気中または還元雰囲気中で焼結した際にも、さらなる比抵抗の低下を所望する場合には、焼結後、前記アニール処理を施すのが好ましいことは言うまでもない。   The obtained compact is sintered in an air atmosphere, an inert atmosphere, a reducing atmosphere (for example, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, vacuum, hydrogen, etc.) and an oxidizing atmosphere (an atmosphere having a higher oxygen concentration than the air). It is performed at 600 to 1500 ° C. in any atmosphere. Then, when sintering is performed in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere, annealing is further performed in a reducing atmosphere. The annealing treatment in the reducing atmosphere that is performed after sintering in the air atmosphere or in the oxidizing atmosphere is performed to cause oxygen deficiency in the oxide sintered body and to reduce the specific resistance. Accordingly, it is needless to say that the annealing treatment is preferably performed after the sintering when it is desired to further reduce the specific resistance even when the sintering is performed in an air atmosphere or a reducing atmosphere.

いずれの雰囲気中で焼結する際も、焼結温度は600〜1500℃、好ましくは1000〜1300℃とする。焼結温度が600℃未満であると、焼結が充分に進行しないので、ターゲット密度が低くなり、一方、1500℃を超えると、酸化亜鉛自体が分解して消失してしまうこととなる。なお、成形体を前記焼結温度まで昇温する際には、昇温速度を、1000℃までは5〜10℃/分とし、1000℃を超え1500℃までは1〜4℃/分とすることが、焼結密度を均一にするうえで好ましい。   In sintering in any atmosphere, the sintering temperature is 600 to 1500 ° C., preferably 1000 to 1300 ° C. If the sintering temperature is lower than 600 ° C., the sintering does not proceed sufficiently, so that the target density is lowered. On the other hand, if it exceeds 1500 ° C., zinc oxide itself is decomposed and disappears. When the molded body is heated to the sintering temperature, the rate of temperature increase is 5 to 10 ° C./min up to 1000 ° C., and 1 to 4 ° C./min up to 1000 ° C. It is preferable to make the sintered density uniform.

いずれの雰囲気中で焼結する際も、焼結時間(すなわち、焼結温度での保持時間)は、3〜15時間とすることが好ましい。焼結時間が3時間未満であると、焼結密度が不充分となりやすく、得られる酸化物焼結体の強度が低下する傾向があり、一方、15時間を超えると、焼結体の結晶粒成長が著しくなるとともに、空孔の粗大化、ひいては最大空孔径の増大化を招く傾向があり、その結果、焼結密度が低下するおそれがある。   When sintering in any atmosphere, the sintering time (that is, the holding time at the sintering temperature) is preferably 3 to 15 hours. If the sintering time is less than 3 hours, the sintered density tends to be insufficient, and the strength of the resulting oxide sintered body tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 15 hours, the crystal grains of the sintered body As the growth becomes remarkable, there is a tendency that the pores are coarsened and consequently the maximum pore diameter is increased, and as a result, the sintered density may be lowered.

焼結を行なう際の方法は、特に制限されるものではなく、常圧焼成法、ホットプレス法、熱間等方圧加圧(HIP)法、冷間等方圧加圧(CIP)法、マイクロ波焼結法、ミリ波焼結法等を採用することができる。
前記アニール処理を施す際の還元雰囲気としては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、真空および水素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる雰囲気が挙げられる。
前記アニール処理の方法としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、水素などの非酸化性ガスを導入しながら常圧で加熱する方法や、真空(好ましくは、2Pa以下)下で加熱する方法等により行うことができるが、製造コストの観点からは、前者の常圧で行う方法が有利である。
The method for performing the sintering is not particularly limited, and is a normal pressure firing method, a hot press method, a hot isostatic pressing (HIP) method, a cold isostatic pressing (CIP) method, A microwave sintering method, a millimeter wave sintering method, or the like can be employed.
Examples of the reducing atmosphere when performing the annealing treatment include an atmosphere made of at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, vacuum, and hydrogen.
As a method for the annealing treatment, for example, a method of heating at normal pressure while introducing a non-oxidizing gas such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, or hydrogen, or heating under a vacuum (preferably 2 Pa or less). Although it can be performed by a method or the like, the former method at normal pressure is advantageous from the viewpoint of production cost.

前記アニール処理を施すに際し、アニール温度(加熱温度)は、1000〜1400℃とするのが好ましく、より好ましくは1100〜1300℃とするのがよい。アニール時間(加熱時間)は、7〜15時間とするのが好ましく、より好ましくは8〜12時間とするのがよい。アニール温度が1000℃未満であると、アニール処理による酸素欠損の導入が不充分になるおそれがあり、一方、1400℃を超えると、亜鉛が揮散しやすくなり、得られる酸化物焼結体の組成(Znと金属との原子数比)が所望の比率と異なってしまうおそれがある。   In performing the annealing treatment, the annealing temperature (heating temperature) is preferably 1000 to 1400 ° C., more preferably 1100 to 1300 ° C. The annealing time (heating time) is preferably 7 to 15 hours, and more preferably 8 to 12 hours. If the annealing temperature is less than 1000 ° C., introduction of oxygen deficiency due to the annealing treatment may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 1400 ° C., zinc tends to be volatilized, and the composition of the obtained oxide sintered body There is a possibility that (atom ratio of Zn and metal) is different from a desired ratio.

前記アニール処理を施す際の不活性雰囲気、還元雰囲気としては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、真空および水素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる雰囲気が挙げられる。
前記アニール処理の方法としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、水素などの非酸化性ガスを導入しながら常圧で加熱する方法や、真空(好ましくは、2Pa以下)下で加熱する方法等により行うことができるが、製造コストの観点からは、前者の常圧で行う方法が有利である。
Examples of the inert atmosphere and reducing atmosphere when performing the annealing treatment include an atmosphere made of at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, vacuum, and hydrogen.
As a method for the annealing treatment, for example, a method of heating at normal pressure while introducing a non-oxidizing gas such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, or hydrogen, or heating under a vacuum (preferably 2 Pa or less). Although it can be performed by a method or the like, the former method at normal pressure is advantageous from the viewpoint of production cost.

(ターゲット)
本発明におけるターゲットは、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PLD法またはEB蒸着法による成膜に用いられるターゲットである。なお、このような成膜の際に用いる固形材料のことを「タブレット」と称する場合もあるが、本発明においてはこれらを含め「ターゲット」と称することとする。
(target)
The target in the present invention is a target used for film formation by sputtering, ion plating, PLD, or EB vapor deposition. In addition, although the solid material used in the film formation may be referred to as “tablet”, in the present invention, these are referred to as “target”.

本発明におけるターゲットは、上述した酸化亜鉛系酸化物焼結体を加工してなる。
加工方法は、特に制限されず、適宜公知の方法を採用すればよい。例えば、酸化亜鉛系酸化物焼結体に平面研削等を施した後、所定の寸法に切断してから、支持台に貼着することにより、本発明におけるターゲットを得ることができる。また、必要に応じて、複数枚の酸化物焼結体を分割形状にならべて、大面積のターゲット(複合ターゲット)としてもよい。
The target in the present invention is obtained by processing the above-described zinc oxide-based oxide sintered body.
A processing method in particular is not restrict | limited, What is necessary is just to employ | adopt a well-known method suitably. For example, the target in the present invention can be obtained by subjecting the zinc oxide-based oxide sintered body to surface grinding or the like, and then cutting the zinc oxide-based oxide sintered body to a predetermined size, and then attaching it to a support base. Moreover, it is good also as a large area target (composite target) by arranging several oxide sintered compacts in a division | segmentation shape as needed.

酸化亜鉛系酸化物透明導電膜の形成方法は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PLD法またはEB蒸着法により成膜を行うのが好ましく、その際の具体的手法や条件などについては、上述したターゲットを用いること以外、特に制限はなく、公知のスパッタリング法、イオンプレーティング法、PLD法またはEB蒸着法の手法や条件を適宜採用すればよい。   As a method for forming a zinc oxide-based oxide transparent conductive film, it is preferable to form a film by sputtering, ion plating, PLD, or EB vapor deposition. Specific methods and conditions at that time are described above. There is no particular limitation other than using a target, and a known sputtering method, ion plating method, PLD method, or EB vapor deposition method and conditions may be appropriately employed.

以上のようにして、酸化物透明導電膜、すなわち本発明における第二の電極層が形成される。
本発明における酸化亜鉛系酸化物透明導電膜の膜厚は、用途に応じて適宜設定すればよく、特に制限されないが、好ましくは50〜600nm、より好ましくは100〜500nmである。50nm未満であると、充分な比抵抗が確保できないおそれがあり、一方、600nmを超えると膜に着色が生じてしまうおそれがある。
上記特性を有する膜は、赤外領域での透過率が極めて高く、低抵抗であるため太陽電池の透明電極として有用である。
As described above, the oxide transparent conductive film, that is, the second electrode layer in the present invention is formed.
The film thickness of the zinc oxide-based oxide transparent conductive film in the present invention may be appropriately set depending on the application, and is not particularly limited, but is preferably 50 to 600 nm, more preferably 100 to 500 nm. If the thickness is less than 50 nm, sufficient specific resistance may not be ensured. On the other hand, if the thickness exceeds 600 nm, the film may be colored.
A film having the above properties is useful as a transparent electrode of a solar cell because of its extremely high transmittance in the infrared region and low resistance.

以上、光電変換素子の代表的な実施形態を挙げたが、本発明にかかる光電変換素子はこれらに限定されるものではなく、受光側である第二の電極層として前述した特定の透明導電膜を用いる限り、従来公知の光電変換素子の構成を適宜採用することができる。   As mentioned above, although typical embodiment of the photoelectric conversion element was mentioned, the photoelectric conversion element concerning this invention is not limited to these, The specific transparent conductive film mentioned above as a 2nd electrode layer which is a light-receiving side As long as is used, the configuration of a conventionally known photoelectric conversion element can be appropriately employed.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
なお、得られた透明導電性基板の評価は以下の方法で行なった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by a following example.
In addition, evaluation of the obtained transparent conductive substrate was performed by the following method.

<比抵抗>
比抵抗は、抵抗率計(三菱化学(株)製「LORESTA−GP、MCP−T610」)を用いて、四端子四探針法により測定した。詳しくは、サンプルに4本の針状の電極を直線上に置き、外側の二探針間に一定の電流を流し、内側の二探針間に一定電流を流し、内側の二探針間に生じる電位差を測定し、抵抗を求めた。
<表面抵抗>
表面抵抗(Ω/□)は、比抵抗(Ω・cm)を膜厚(cm)で除することにより算出した。
<透過率>
透過率は、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製「V−670」)を用いて測定した。
<Resistivity>
The specific resistance was measured by a four-terminal four-probe method using a resistivity meter (“LORESTA-GP, MCP-T610” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Specifically, four needle-shaped electrodes are placed on a straight line on the sample, a constant current is passed between the outer two probes, a constant current is passed between the inner two probes, and the inner two probes are The resulting potential difference was measured to determine the resistance.
<Surface resistance>
The surface resistance (Ω / □) was calculated by dividing the specific resistance (Ω · cm) by the film thickness (cm).
<Transmissivity>
The transmittance was measured using an ultraviolet visible near infrared spectrophotometer (“V-670” manufactured by JASCO Corporation).

(参考例1)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(TiO(II);(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が97:3となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
次いで、得られた混合物を金型に入れ、一軸プレスにより成形圧500kg/cm2にて成形し、直径100mm、厚さ5mmの円盤状の成形体を得た。この成形体を常圧(100Pa)のアルゴン雰囲気下、1000℃で4時間アニールして、酸化物焼結体(1)を得た。
得られた酸化物焼結体(1)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。この酸化物焼結体(1)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)とチタン酸亜鉛(Zn2TiO4)の結晶相の混合物であり、酸化チタンの結晶相は全く存在していなかった。
(Reference Example 1)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (TiO (II); manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. Mixing was performed at a Zn: Ti atomic ratio of 97: 3 to obtain a raw material powder mixture.
Next, the obtained mixture was put in a mold and molded by a uniaxial press at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm. This compact was annealed at 1000 ° C. for 4 hours in an argon atmosphere at normal pressure (100 Pa) to obtain an oxide sintered body (1).
When the obtained oxide sintered body (1) was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03). When the crystal structure of this oxide sintered body (1) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), crystals of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) were obtained. It was a mixture of phases, and no crystalline phase of titanium oxide was present.

次に、得られた酸化物焼結体(1)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化物透明導電膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基板(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、透明基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、透明基板上に膜厚500nmの酸化物透明導電膜を形成した。   Next, the obtained oxide sintered body (1) was processed into a disk shape of 50 mmφ to prepare a target, and an oxide transparent conductive film was formed by sputtering using the target, and a transparent conductive substrate was formed. Got. That is, the above-mentioned target and a transparent substrate (quartz glass substrate) are installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure gas) = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a transparent substrate temperature of 250 ° C. to form an oxide transparent conductive film having a thickness of 500 nm on the transparent substrate.

形成した酸化物透明導電膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い、蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。また、この酸化物透明導電膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化物透明導電膜の比抵抗は4.2×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は8.4Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜1500nm)で平均89%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
また、得られた透明導電性基板の透過率の測定結果を図1に示す。図1から明らかなように、可視光領域だけでなく近赤外線領域(780nm〜1500nm)における光透過率は非常に高かった。
About the composition (Zn: Ti) in the formed oxide transparent conductive film, a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) is used, and a calibration curve is used by a fluorescent X-ray method. As a result of quantitative analysis, it was Zn: Ti (atomic ratio) = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03). The transparent oxide conductive film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer ( TEM-EDX) was used to investigate the doping state of titanium with zinc, and further the field structure electron microscope (FE-SEM) was used to examine the crystal structure. It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the oxide transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate was 4.2 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 8.4 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was 89% on the average in the visible region (380 nm to 780 nm) and 89% on the average in the infrared region (780 nm to 1500 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.
Moreover, the measurement result of the transmittance | permeability of the obtained transparent conductive substrate is shown in FIG. As is clear from FIG. 1, the light transmittance was not only in the visible light region but also in the near infrared region (780 nm to 1500 nm).

よって、このような酸化物透明導電膜を、太陽電池の受光部側の表面透明電極膜(透明導電膜)および/またはpn接合部の裏側の透明導電膜に用いると、赤外線領域の太陽エネルギーを有効に電気エネルギーに変換することができる。   Therefore, when such an oxide transparent conductive film is used for the surface transparent electrode film (transparent conductive film) on the light receiving part side of the solar cell and / or the transparent conductive film on the back side of the pn junction part, solar energy in the infrared region is used. It can be effectively converted into electrical energy.

(参考例2)
平均粒径が1μmの酸化亜鉛粉末97.7重量部と、平均粒径が0.2μmの酸化アルミニウム粉末2.3重量部とを、ポリエチレン製ポットに入れ、乾式ボールミルを用いて72時間混合し、原料粉末の混合物を得た。得られた混合物を金型に入れ、成形圧300kg/cm2の圧力でプレスを行い、成形体を得た。この成形体に3ton/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を施した後、以下の条件で焼結して、アルミニウムドープ酸化亜鉛の焼結体を得た。得られた焼結体は、X線回折で分析したところ、ZnOとZnAl24との2相の混合組織であった。
焼結温度 :1500℃
昇温速度 :50℃/時間
保持時間 :5時間
焼結雰囲気:大気中
(Reference Example 2)
97.7 parts by weight of zinc oxide powder having an average particle diameter of 1 μm and 2.3 parts by weight of aluminum oxide powder having an average particle diameter of 0.2 μm are placed in a polyethylene pot and mixed for 72 hours using a dry ball mill. A raw material powder mixture was obtained. The obtained mixture was put into a mold and pressed at a molding pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The compact was subjected to densification treatment with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 and then sintered under the following conditions to obtain a sintered body of aluminum-doped zinc oxide. When the obtained sintered body was analyzed by X-ray diffraction, it was a two-phase mixed structure of ZnO and ZnAl 2 O 4 .
Sintering temperature: 1500 ° C
Temperature rising rate: 50 ° C./hour Holding time: 5 hours Sintering atmosphere: in air

次に、得られた酸化物焼結体を4インチφ、6mmtの形状に加工してターゲットを作製し、インジウム半田を用いて無酸素銅製バッキングプレートにボンディングして、以下の条件でスパッタリング法による成膜を行い、透明基板(石英ガラス基板)上に膜厚500nmの酸化物透明導電膜を形成し、透明導電性基板を得た。形成した膜中のAl含有量は2.3重量%であった。
装置 :dcマグネトロンスパッタ装置
磁界強度 :1000Gauss(ターゲット直上、水平成分)
基板温度 :200℃
到達真空度 :5×10-5Pa
スパッタリングガス :Ar
スパッタリングガス圧:0.5Pa
DCパワー :300W
Next, the obtained oxide sintered body is processed into a 4 inch φ, 6 mmt shape to produce a target, bonded to an oxygen-free copper backing plate using indium solder, and sputtered under the following conditions. Film formation was performed to form an oxide transparent conductive film having a thickness of 500 nm on a transparent substrate (quartz glass substrate) to obtain a transparent conductive substrate. The Al content in the formed film was 2.3% by weight.
Equipment: dc magnetron sputtering equipment Magnetic field strength: 1000 Gauss (horizontal component directly above the target)
Substrate temperature: 200 ° C
Ultimate vacuum: 5 × 10 −5 Pa
Sputtering gas: Ar
Sputtering gas pressure: 0.5 Pa
DC power: 300W

得られた透明導電性基板上の酸化物透明導電膜の比抵抗は4.1×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は8.2Ω/□であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜1500nm)で平均70%であった。
また、得られた透明導電性基板の透過率の測定結果を図1に示す。図1から明らかなように、可視光領域の透過率は高いが、近赤外線領域(780nm〜1500nm)における光透過率は低かった。
The specific resistance of the oxide transparent conductive film on the obtained transparent conductive substrate was 4.1 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 8.2 Ω / □.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 89% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 70% in the infrared region (780 nm to 1500 nm).
Moreover, the measurement result of the transmittance | permeability of the obtained transparent conductive substrate is shown in FIG. As is apparent from FIG. 1, the transmittance in the visible light region is high, but the light transmittance in the near infrared region (780 nm to 1500 nm) is low.

よって、このような酸化物透明導電膜を、太陽電池の受光部側の表面透明電極膜(透明導電膜)および/またはpn接合部の裏側の透明電極膜に用いると、赤外線領域の太陽エネルギーを有効に電気エネルギーに変換することができない。   Therefore, when such an oxide transparent conductive film is used for the surface transparent electrode film (transparent conductive film) on the light-receiving part side of the solar cell and / or the transparent electrode film on the back side of the pn junction part, solar energy in the infrared region is used. It cannot be converted into electrical energy effectively.

(実施例1)
<太陽電池セルの作製>
参考例1で作製した透明電極基板上に図2に示す層構成になるように、下記に示す手順でアモルファスシリコン太陽電池素子を作製した。
Example 1
<Production of solar cells>
An amorphous silicon solar cell element was produced by the following procedure so that the layer structure shown in FIG. 2 was formed on the transparent electrode substrate produced in Reference Example 1.

(非晶質p型シリコン層形成)
試料1(参考例1で得た透明導電性基板)をp型シリコン製膜室に輸送した後、シラン(SiH4)、水素(H2)、ジボラン(B26)、メタン(CH4)等の高純度半導体ガスをp型シリコン製膜室へ一定流量で導入し、基板温度150℃、圧力0.5Torrに保った後、放電を開始し、1分間の製膜で厚さ10nmのボロンドープa−Si合金膜を得た。その後、同室で上記条件のジボラン(B26)ガスの導入のみを停止して、ノンドープa−SiC合金膜を太陽電池バッファー層として厚さ5nmの製膜を行い、試料2を得た。製膜が終了した後、再び高真空に排気した。
(Amorphous p-type silicon layer formation)
Sample 1 (transparent conductive substrate obtained in Reference Example 1) was transported to a p-type silicon film forming chamber, and then silane (SiH 4 ), hydrogen (H 2 ), diborane (B 2 H 6 ), methane (CH 4 ) Or the like is introduced into the p-type silicon film forming chamber at a constant flow rate and maintained at a substrate temperature of 150 ° C. and a pressure of 0.5 Torr. A boron-doped a-Si alloy film was obtained. Thereafter, only the introduction of diborane (B 2 H 6 ) gas under the above conditions was stopped in the same chamber, and a film with a thickness of 5 nm was formed using a non-doped a-SiC alloy film as a solar cell buffer layer to obtain Sample 2. After film formation was completed, the vacuum was exhausted again to high vacuum.

(ノンドープ非晶質i型シリコン光電変換層形成)
次に、得られた試料2をi型シリコン製膜室に輸送した後、SiH4とH2をi型シリコン製膜室へ一定流量で導入し、基板温度150℃、高圧力1.0Torrに保った後、放電を開始し、25分間の製膜で厚さ0.35μmのノンドープa−Siを形成した試料3を得た。製膜が終了した後、再び高真空に排気した。
(Non-doped amorphous i-type silicon photoelectric conversion layer formation)
Next, after transporting the obtained sample 2 to the i-type silicon film forming chamber, SiH 4 and H 2 are introduced into the i-type silicon film forming chamber at a constant flow rate, and the substrate temperature is set to 150 ° C. and the high pressure is set to 1.0 Torr. After maintaining, discharge was started, and a sample 3 in which non-doped a-Si having a thickness of 0.35 μm was formed by film formation for 25 minutes was obtained. After film formation was completed, the vacuum was exhausted again to high vacuum.

(非晶質n型シリコン層形成)
次に、得られた試料3をn型シリコン製膜室に輸送し、SiH4、H2、フォスフィン(PH3)をn型シリコン製膜室へ一定流量で導入し、基板温度150℃、圧力0.2Torrに保った。放電を開始し、6分間の製膜で厚さ30nmのリンドープa−Siを形成した試料4を得た。製膜が終了した後再び高真空に排気した。
(Amorphous n-type silicon layer formation)
Next, the obtained sample 3 is transported to the n-type silicon film forming chamber, SiH 4 , H 2 and phosphine (PH 3 ) are introduced into the n-type silicon film forming chamber at a constant flow rate, and the substrate temperature is 150 ° C., pressure It was kept at 0.2 Torr. Discharge was started, and a sample 4 in which phosphorus-doped a-Si having a thickness of 30 nm was formed by film formation for 6 minutes was obtained. After film formation was completed, the vacuum was exhausted again.

(第一の電極層および裏面反射電極層形成)
以上のp型層−i型層−n型層の3層光電変換ユニットを製膜後、試料4を室温まで冷却し、大気中に取り出した後、試料4を再びスパッタ真空装置に設置し、次の手順で第一の電極層および裏面反射電極層(以下、纏めて裏面電極という場合がある)を形成した試料5を得た。
試料5を室温でガリウム添加酸化亜鉛層20nm、銀層200nm、ガリウム添加酸化亜鉛層20nmを順に積層し、試料6を得た。試料6を真空装置から取り出した後、裏面電極のパターニングにより面積0.25cm2の太陽電池素子を得た。その後150℃のポストアニーリングを2時間行った。
以上の工程により得られたアモルファスシリコン太陽電池の光電変換効率を測定したところ、8.9%であった。
作製した太陽電池素子の化学的耐久性の評価を行うために、85℃、湿度85%の雰囲気に1000時間暴露の試験を行っても酸化物透明導電膜の劣化はわずかしか発生せず、試験前の光電変換効率はわずかの低下であった。
(First electrode layer and back surface reflective electrode layer formation)
After forming the above-mentioned p-type layer-i-type layer-n-type layer three-layer photoelectric conversion unit, the sample 4 was cooled to room temperature and taken out into the atmosphere, and then the sample 4 was placed in the sputtering vacuum device again. A sample 5 in which a first electrode layer and a back surface reflective electrode layer (hereinafter sometimes collectively referred to as a back surface electrode) were formed by the following procedure was obtained.
Sample 5 was laminated with a gallium-added zinc oxide layer 20 nm, a silver layer 200 nm, and a gallium-added zinc oxide layer 20 nm in this order at room temperature to obtain Sample 6. After the sample 6 was taken out from the vacuum device, a solar cell element having an area of 0.25 cm 2 was obtained by patterning the back electrode. Thereafter, post-annealing at 150 ° C. was performed for 2 hours.
It was 8.9% when the photoelectric conversion efficiency of the amorphous silicon solar cell obtained by the above process was measured.
In order to evaluate the chemical durability of the fabricated solar cell element, even when an exposure test was conducted for 1000 hours in an atmosphere of 85 ° C. and 85% humidity, only a slight deterioration of the transparent oxide conductive film occurred. The previous photoelectric conversion efficiency was slightly decreased.

(比較例1)
酸化物透明導電膜に参考例2のAZO膜を用いた以外は実施例1と同様の条件、手順で、図2に示す層構成の太陽電池を作製し、同様の条件で特性を調べたところ、実施例1に較べて光電変換効率は低かった。
作製した太陽電池セルの化学的耐久性の評価を行うために、85℃、湿度85%の雰囲気に1000時間暴露の試験を実施したところ、酸化物透明導電膜が劣化し、試験前の光電変換効率が著しく低下した。
(Comparative Example 1)
A solar cell having the layer configuration shown in FIG. 2 was produced under the same conditions and procedures as in Example 1 except that the AZO film of Reference Example 2 was used as the oxide transparent conductive film, and the characteristics were examined under the same conditions. As compared with Example 1, the photoelectric conversion efficiency was low.
In order to evaluate the chemical durability of the produced solar battery cell, an exposure test was conducted in an atmosphere of 85 ° C. and humidity of 85% for 1000 hours. As a result, the oxide transparent conductive film deteriorated and photoelectric conversion before the test was performed. The efficiency was significantly reduced.

本実験より、本発明における透明電極膜を適用した太陽電池は変換効率が優れて、化学的耐久性にも優れており、長期的に信頼性に優れていることは自明である。   From this experiment, it is obvious that the solar cell to which the transparent electrode film of the present invention is applied has excellent conversion efficiency, excellent chemical durability, and excellent long-term reliability.

1 裏面反射電極層
2 第一の電極層
3 非晶質n型シリコン層
4 ノンドープ非晶質i型シリコン光電変換層
5 非晶質p型シリコン層
6 酸化亜鉛系透明導電膜(第二の電極層)
7 透明基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Back surface reflective electrode layer 2 1st electrode layer 3 Amorphous n type silicon layer 4 Non-dope amorphous i type silicon photoelectric conversion layer 5 Amorphous p type silicon layer 6 Zinc oxide type transparent conductive film (2nd electrode layer)
7 Transparent substrate

Claims (13)

第一の電極層、光電変換層および第二の電極層がこの順に配置され、前記第二の電極層側から入射する光によって光起電力を発生させる薄膜光電変換素子において、
少なくとも前記第二の電極層は、酸化亜鉛にドーパントとして低原子価金属酸化物をドープした酸化物透明導電膜であることを特徴とする薄膜光電変換素子。
In the thin film photoelectric conversion element in which the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer are arranged in this order, and a photovoltaic force is generated by light incident from the second electrode layer side,
At least the second electrode layer is an oxide transparent conductive film obtained by doping zinc oxide with a low-valent metal oxide as a dopant.
前記光電変換層は、アモルファスシリコン(a−Si)太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、または微結晶シリコン系太陽電池に用いられる光電変換層であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜光電変換素子。   The thin film photoelectric according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer is a photoelectric conversion layer used for an amorphous silicon (a-Si) solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a microcrystalline silicon solar cell. Conversion element. 前記酸化物透明導電膜は、酸化亜鉛を主成分とし、低原子価金属酸化物をドープしたターゲットまたはタブレットを用いて、スパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザ堆積(PLD)法またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法にて成膜された酸化物透明導電膜であり、
低原子価金属酸化物が、低原子価金属と亜鉛との原子数比が0.02〜0.1の割合となるようにドープされ、そして
酸化物透明電極層の比抵抗が2.0×10-3Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜光電変換素子。
The transparent oxide conductive film is made of a sputtering method, an ion plating method, a pulsed laser deposition (PLD) method or an electron beam using a target or tablet mainly composed of zinc oxide and doped with a low-valent metal oxide. EB) an oxide transparent conductive film formed by vapor deposition,
The low valent metal oxide is doped so that the atomic ratio of the low valent metal to zinc is 0.02 to 0.1, and the specific resistance of the oxide transparent electrode layer is 2.0 × The thin film photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the thin film photoelectric conversion element is 10 −3 Ω · cm or less.
前記低原子価金属酸化物が、低原子価酸化チタン、低原子価酸化ニオブ、低原子価酸化タンタルおよび低原子価酸化モリブデンから選ばれることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。   The low-valent metal oxide is selected from low-valent titanium oxide, low-valent niobium oxide, low-valent tantalum oxide, and low-valent molybdenum oxide. Thin film photoelectric conversion element. 低原子価酸化チタンがTiO2-X(X=0.1〜1)であることを特徴とする請求項4に記載の薄膜光電変換素子。 The thin film photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the low-valent titanium oxide is TiO 2−X (X = 0.1-1). 低原子価酸化チタンがTiO(II)、Ti23(III)、Ti35、Ti47、Ti611、Ti59およびTi815から選ばれることを特徴とする請求項4または5に記載の薄膜光電変換素子。 The low-valent titanium oxide is selected from TiO (II), Ti 2 O 3 (III), Ti 3 O 5 , Ti 4 O 7 , Ti 6 O 11 , Ti 5 O 9 and Ti 8 O 15. The thin film photoelectric conversion element according to claim 4 or 5. 低原子価酸化ニオブがNbO(II)、Nb23(III)およびNbO2(IV)から選ばれることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。 The thin film photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the low-valence niobium oxide is selected from NbO (II), Nb 2 O 3 (III), and NbO 2 (IV). 低原子価酸化タンタルがTaO2(IV)およびTa23(III)から選ばれることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。 The thin film photoelectric conversion element according to any one of claims 4 to 7, wherein the low-valent tantalum oxide is selected from TaO 2 (IV) and Ta 2 O 3 (III). 低原子価酸化モリブデンがMoO2(IV)およびMo23(III)から選ばれることを特徴とする請求項4〜8のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。 The thin film photoelectric conversion element according to any one of claims 4 to 8, wherein the low-valent molybdenum oxide is selected from MoO 2 (IV) and Mo 2 O 3 (III). 波長780〜1500nmにおける平均光透過率が85%以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに薄膜光電変換素子。   The thin film photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 9, wherein an average light transmittance at a wavelength of 780 to 1500 nm is 85% or more. 波長780〜1500nmにおける平均光透過率が80%以上であり、表面抵抗が20Ω/□以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の薄膜光電変換素子。   The thin film photoelectric conversion element according to claim 1, wherein an average light transmittance at a wavelength of 780 to 1500 nm is 80% or more, and a surface resistance is 20Ω / □ or less. 基板と、該基板上に前記第一の電極層が積層された請求項1〜11のいずれかに記載の薄膜光電変換素子とを少なくとも有する太陽電池。   The solar cell which has a board | substrate and the thin film photoelectric conversion element in any one of Claims 1-11 in which said 1st electrode layer was laminated | stacked on this board | substrate. 透明基板と、該透明基板上に前記第二の電極層が積層された請求項1〜11のいずれかに記載の薄膜光電変換素子とを少なくとも有する太陽電池。   The solar cell which has a transparent substrate and the thin film photoelectric conversion element in any one of Claims 1-11 in which said 2nd electrode layer was laminated | stacked on this transparent substrate.
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