JP2841213B2 - 太陽電池用基板の製造方法 - Google Patents
太陽電池用基板の製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、好適な表面凹凸を有する太陽電池用基板の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
光反射性基板を用いた太陽電池において、その光反射
面を凹凸のある粗面として形成し、低吸収波長の光の行
路長を増大せしめることによりその効率を改善する方法
は、例えば、USP4,126,150号公報（RCA）第７カラム３
行目〜８行目に示唆され、特開昭56−152276号公報（帝
人）においても述べられている。更に特開昭59−104185
号公報（エクソン・リサーチ・アンド・エンジニアリン
グ・カンパニー）において、粗面化基板の光学的効果が
詳述されている。
面を凹凸のある粗面として形成し、低吸収波長の光の行
路長を増大せしめることによりその効率を改善する方法
は、例えば、USP4,126,150号公報（RCA）第７カラム３
行目〜８行目に示唆され、特開昭56−152276号公報（帝
人）においても述べられている。更に特開昭59−104185
号公報（エクソン・リサーチ・アンド・エンジニアリン
グ・カンパニー）において、粗面化基板の光学的効果が
詳述されている。
さらに、Journal of Applied Physics誌62巻７号3016
頁（Thomas C.Paulick.Oct'87）において、銀の凹凸（T
exture）を用いたアモルファス・シリコン太陽電池の光
学反射特性が数学的に取り扱われている。
頁（Thomas C.Paulick.Oct'87）において、銀の凹凸（T
exture）を用いたアモルファス・シリコン太陽電池の光
学反射特性が数学的に取り扱われている。
凹凸の形成法としては、特開昭54−153588号公報（ナ
ショナル・パテント・ディベロップメント・コーポレー
ション）においてウェット・エッチングが、特開昭58−
159383号公報（エナジー・コンバージョン・デバイセ
ス）においてサンドブラスト法・ファセット形成法・共
蒸着法が、特開昭59−14682号公報（電界箔工業他）に
おいて直流電界エッチング又は化学エッチング法による
アルミニウム粗面化が、特開昭59−82778号公報（エナ
ジー・コンバージョン・デバイセス）においてスパッタ
エッチング法・サンドブラスト法が、前述の特開昭59−
104185号公報においてリソグラフィ法・熱分解スプレー
による透明導体沈着法・イオンビーム同時沈着法・エッ
チング法がそれぞれ開示されている。
ショナル・パテント・ディベロップメント・コーポレー
ション）においてウェット・エッチングが、特開昭58−
159383号公報（エナジー・コンバージョン・デバイセ
ス）においてサンドブラスト法・ファセット形成法・共
蒸着法が、特開昭59−14682号公報（電界箔工業他）に
おいて直流電界エッチング又は化学エッチング法による
アルミニウム粗面化が、特開昭59−82778号公報（エナ
ジー・コンバージョン・デバイセス）においてスパッタ
エッチング法・サンドブラスト法が、前述の特開昭59−
104185号公報においてリソグラフィ法・熱分解スプレー
による透明導体沈着法・イオンビーム同時沈着法・エッ
チング法がそれぞれ開示されている。
このほか、本源的に凹凸を形成し易い材料を使うもの
として、特開昭58−180069号公報（工業技術院長）の有
機絶縁層とその上に設ける金属反射層、特開昭59−2131
74号公報（工業技術院長）のセラミックス基板、などが
ある。
として、特開昭58−180069号公報（工業技術院長）の有
機絶縁層とその上に設ける金属反射層、特開昭59−2131
74号公報（工業技術院長）のセラミックス基板、などが
ある。
一方、反射性基板上にショットキー接合やPIN接合を
形成する場合、ピンホールなどによる歩留まりの低下を
防止するために、反射性基板上にサーメット層を配する
利点がSERIReport SAN−1286−８（Carlson et al,Oct
1978.EY−76−Ｃ−03−1286）に開示されている。
形成する場合、ピンホールなどによる歩留まりの低下を
防止するために、反射性基板上にサーメット層を配する
利点がSERIReport SAN−1286−８（Carlson et al,Oct
1978.EY−76−Ｃ−03−1286）に開示されている。
また反射性基板上に太陽電池を形成するに際して、そ
のスクラッチ傷や突起に因る短絡を防止するために、透
明導電層を介在させるものが特開昭56−69875号公報
（富士電機）に開示されている。また同様のものが、特
開昭58−35988号公報（太陽誘電）に開示されている。
のスクラッチ傷や突起に因る短絡を防止するために、透
明導電層を介在させるものが特開昭56−69875号公報
（富士電機）に開示されている。また同様のものが、特
開昭58−35988号公報（太陽誘電）に開示されている。
更にこれらを併合した、凹凸を有する反射面上に透明
電極層を設けるものが、前述の特開昭58−159383号公報
（エナジー・コンバージョン・デバイセス）に開示され
ている。この公報に開示された透明電極層は、凹凸を有
する反射面（リフレクタ）の物質がPIN層に拡散してい
き特性の悪化するのを防止するものである。
電極層を設けるものが、前述の特開昭58−159383号公報
（エナジー・コンバージョン・デバイセス）に開示され
ている。この公報に開示された透明電極層は、凹凸を有
する反射面（リフレクタ）の物質がPIN層に拡散してい
き特性の悪化するのを防止するものである。
また前述の特開昭59−104185号公報（エクソン・リサ
ーチ・アンド・エンジニアリング）において、透明導電
膜で挟まれた反射型太陽電池で、一方のTCOのいずれか
の面を粗面として光学経路を延長し、長波長域での収集
効率を改善する技術が開示されている。
ーチ・アンド・エンジニアリング）において、透明導電
膜で挟まれた反射型太陽電池で、一方のTCOのいずれか
の面を粗面として光学経路を延長し、長波長域での収集
効率を改善する技術が開示されている。
これらに加えて特開昭60−84888号公報（エナジー・
コンバージョン・デバイセス）においては、ピンホール
や突起による上下電極の短絡を防止するためのバリヤ層
を設けることが示されている。
コンバージョン・デバイセス）においては、ピンホール
や突起による上下電極の短絡を防止するためのバリヤ層
を設けることが示されている。
ところで、ある波長の光が太陽電池に入射する場面を
考えると、入射する光の波長が十分に短く太陽電池の光
学的活性層（すなわち、光を吸収し光キャリアを生成
し、内部電界や拡散によってそれらキャリアを走行せし
める層）で吸収されてしまう場合には、生成した光キャ
リアをいかに効率よく電極まで輸送しうるかという課題
が残るのみであるのに対し、光の波長が長く光学活性層
での吸収が不十分の場合には、透過してしまう光をどの
ように再利用するかという問題も残ってくる。
考えると、入射する光の波長が十分に短く太陽電池の光
学的活性層（すなわち、光を吸収し光キャリアを生成
し、内部電界や拡散によってそれらキャリアを走行せし
める層）で吸収されてしまう場合には、生成した光キャ
リアをいかに効率よく電極まで輸送しうるかという課題
が残るのみであるのに対し、光の波長が長く光学活性層
での吸収が不十分の場合には、透過してしまう光をどの
ように再利用するかという問題も残ってくる。
前述の先行技術はとりわけ拡散距離のとれないアモル
ファス・シリコンをベースにした太陽電池において、透
過してくる長波長光を有効に利用して効率を改善すべく
提案されたものであり、またその改善効果を持続的なも
のとすべく提案されたものであり、見るべきものがあっ
たといって良いであろう。
ファス・シリコンをベースにした太陽電池において、透
過してくる長波長光を有効に利用して効率を改善すべく
提案されたものであり、またその改善効果を持続的なも
のとすべく提案されたものであり、見るべきものがあっ
たといって良いであろう。
しかしながら、これらの先行技術は、アモルファス・
シリコン太陽電池の反射性基板として最適化されたもの
としては、以下に示すいくつかの点において未だ不十分
であった。
シリコン太陽電池の反射性基板として最適化されたもの
としては、以下に示すいくつかの点において未だ不十分
であった。
アモルファス・シリコン太陽電池の光学活性層に一部
吸収され残りが透過し更に基板によって反射される波長
の光は、吸収が小さいほど言い替えれば波長が長いほど
大きな散乱角度を持って反射するのが、光学活性層で吸
収される光量を増大するのには好ましい。しかしながら
一般には、ある特定の凹凸面では長波長ほど散乱角が小
さく、従って凹凸面のピッチ・形状には最適化の手法が
必要とされる。
吸収され残りが透過し更に基板によって反射される波長
の光は、吸収が小さいほど言い替えれば波長が長いほど
大きな散乱角度を持って反射するのが、光学活性層で吸
収される光量を増大するのには好ましい。しかしながら
一般には、ある特定の凹凸面では長波長ほど散乱角が小
さく、従って凹凸面のピッチ・形状には最適化の手法が
必要とされる。
反射した光が太陽電池の光学活性層で生成する光キャ
リアの膜厚方向の分布も問題になる。すなわち、光キャ
リアは入射する光と反射して吸収される光とによって生
成され膜厚方向の分布を生み出す。通常生成される光キ
ャリアの電子とホールではこのキャリア到達距離（電界
によってキャリアが輸送される距離）が大きく異なるか
ら、例えばPIN構造の太陽電池ではＰ層に近い側にキャ
リア生成密度を大きくした方が収集効率がよいといった
具合に、太陽電池の層構造によって望ましいキャリア生
成分布が異なっている。反射性基板の凹凸はこのことを
念頭において決められるべきものであって、例えば前述
のPIN型太陽電池にあっては（Ｐ層側から光が入射する
場合）特に反射光の散乱角を大きくとるとＮ層側でのキ
ャリア分布が増して必ずしも大きな改善には結びつかな
い。このように反射する光の角度は太陽電池の層構成・
内部電界・その他材料の電気物性にも注意して決められ
るべきものである。
リアの膜厚方向の分布も問題になる。すなわち、光キャ
リアは入射する光と反射して吸収される光とによって生
成され膜厚方向の分布を生み出す。通常生成される光キ
ャリアの電子とホールではこのキャリア到達距離（電界
によってキャリアが輸送される距離）が大きく異なるか
ら、例えばPIN構造の太陽電池ではＰ層に近い側にキャ
リア生成密度を大きくした方が収集効率がよいといった
具合に、太陽電池の層構造によって望ましいキャリア生
成分布が異なっている。反射性基板の凹凸はこのことを
念頭において決められるべきものであって、例えば前述
のPIN型太陽電池にあっては（Ｐ層側から光が入射する
場合）特に反射光の散乱角を大きくとるとＮ層側でのキ
ャリア分布が増して必ずしも大きな改善には結びつかな
い。このように反射する光の角度は太陽電池の層構成・
内部電界・その他材料の電気物性にも注意して決められ
るべきものである。
光が角度を持って反射する反射性基板は通常機械的な
凹凸で達成されるから、その上に形成される太陽電池の
歩留まり低下をもたらすことがしばしばある。とりわけ
アモルファス・シリコンの場合、光学活性層の厚みが
（凹凸の大きさとあまり変わらない）光の波長オーダー
となる上に、キャリアの拡散長がきわめて短いことのた
めにＰ層やＮ層の厚みを極源まで薄くしようとする（30
0Å以下）ので、下地基板の凹凸によってこの薄い層に
機械・電気的な欠陥が発生し、開放端電圧の低下や短絡
による歩留まりの低下をまねくことになる。
凹凸で達成されるから、その上に形成される太陽電池の
歩留まり低下をもたらすことがしばしばある。とりわけ
アモルファス・シリコンの場合、光学活性層の厚みが
（凹凸の大きさとあまり変わらない）光の波長オーダー
となる上に、キャリアの拡散長がきわめて短いことのた
めにＰ層やＮ層の厚みを極源まで薄くしようとする（30
0Å以下）ので、下地基板の凹凸によってこの薄い層に
機械・電気的な欠陥が発生し、開放端電圧の低下や短絡
による歩留まりの低下をまねくことになる。
民生機器に採用されるのはもちろん、電力用太陽電池
にあっても、製造コストに対する要求はきびしいもので
ある。製造コストを抑えるためには、各製造工程におけ
る容易さが必要になる。例えば、いくら反射特性が良く
なるからといって、リングラフィを用いて基板を作成し
たところで、その基板による効果が総合的な効率として
目にみえて改善されていないものであるならば現実的で
はない。
にあっても、製造コストに対する要求はきびしいもので
ある。製造コストを抑えるためには、各製造工程におけ
る容易さが必要になる。例えば、いくら反射特性が良く
なるからといって、リングラフィを用いて基板を作成し
たところで、その基板による効果が総合的な効率として
目にみえて改善されていないものであるならば現実的で
はない。
以上の問題点は従来の製造方法における凹凸表面の形
成がエッチングやサンドブラスト法、ファセット形成
法、共蒸着法、リソグラフィ法といった単一の工程のみ
によってなされていた為に、凹凸表面の形成過程を充分
に制御できなかったことに起因するものである。
成がエッチングやサンドブラスト法、ファセット形成
法、共蒸着法、リソグラフィ法といった単一の工程のみ
によってなされていた為に、凹凸表面の形成過程を充分
に制御できなかったことに起因するものである。
以上述べたように、太陽電池（とりわけアモルファス
・シリコンをベースにした太陽電池）が一体として好適
に作動する表面凹凸を有する非透明性基板としては、 光学活性層で一部が吸収される光を効果的な角度で
反射せしめること、 反射光による光キャリアの走行が収集効率に寄与す
るキャリア分布として光を反射すること、 その基板の採用が開放端電圧の減少や短絡による歩
留まりの低下に結びつくことなく、好ましくは逆に短絡
防止に寄与すること、 簡便な方法で製造できること、 が望まれる。
・シリコンをベースにした太陽電池）が一体として好適
に作動する表面凹凸を有する非透明性基板としては、 光学活性層で一部が吸収される光を効果的な角度で
反射せしめること、 反射光による光キャリアの走行が収集効率に寄与す
るキャリア分布として光を反射すること、 その基板の採用が開放端電圧の減少や短絡による歩
留まりの低下に結びつくことなく、好ましくは逆に短絡
防止に寄与すること、 簡便な方法で製造できること、 が望まれる。
本発明は、以上述べたところに鑑みてなされたもので
あって、半導体光活性層で一部が吸収される光を効果的
な角度で反射せしめ、かつ機械・電気的な欠陥を発生せ
しめることのない適宜な表面凹凸を有する太陽電池用基
板を提供することにある。
あって、半導体光活性層で一部が吸収される光を効果的
な角度で反射せしめ、かつ機械・電気的な欠陥を発生せ
しめることのない適宜な表面凹凸を有する太陽電池用基
板を提供することにある。
また本発明は、上記太陽電池用基板を効率的に製造す
ることを可能にする方法を提供することにある。
ることを可能にする方法を提供することにある。
本発明は前述の目的を達成するために鋭意検討を続け
た結果完成せしめたものであり、その骨子とするところ
は、基板表面に凹凸を有する太陽電池用基板の製造方法
に於いて、基体上に真空蒸着法を用いて光反射層を形成
した後、熱処理を行い２μ〜0.1μの表面凹凸を有する
光反射層を形成し、ついで、フッ素を含むガスと不活性
ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法により、該
基板表面上の突起状凸部の緩丘化と、凹部の急峻化を同
時に行うことを特徴とする太陽電池用基板の製造方法に
ある。
た結果完成せしめたものであり、その骨子とするところ
は、基板表面に凹凸を有する太陽電池用基板の製造方法
に於いて、基体上に真空蒸着法を用いて光反射層を形成
した後、熱処理を行い２μ〜0.1μの表面凹凸を有する
光反射層を形成し、ついで、フッ素を含むガスと不活性
ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法により、該
基板表面上の突起状凸部の緩丘化と、凹部の急峻化を同
時に行うことを特徴とする太陽電池用基板の製造方法に
ある。
本発明の太陽電池用基板の製造方法は、表面凹凸を有
する光反射層を形成する工程と、フッ素を含むガスと不
活性ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法によ
り、該基板表面上の突起状凸部の緩丘化と凹部の急峻化
を同時に行う工程とによって構成されている。
する光反射層を形成する工程と、フッ素を含むガスと不
活性ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法によ
り、該基板表面上の突起状凸部の緩丘化と凹部の急峻化
を同時に行う工程とによって構成されている。
我々は本発明に於いて、鋭意検討の結果、次の知見が
得られた。
得られた。
まず、前工程によって光反射層を形成した後、該反射
層に熱処理を行い、２μ〜0.1μの表面凹凸を有する光
反射層に変換する。この段階で光反射層は結晶化によっ
て上記の表面凹凸を持つようになるが、この表面凹凸は
一般に制御が困難で凹凸のバラツキが大きい。特に突起
状の凸部は上部にPIN構造の半導体光活性層を設けた場
合、不均一性が極端になり、太陽電池の光電流の短絡不
良発生率が非常に高くなり、全く使用不能の場合も生じ
る。そこで後工程において、フッ素を含むガスと不活性
ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法により、基
板表面状の上記突起状凸部の緩丘化を行うと同時に凹部
の急峻化によって最適な、基板表面状態が得られる。特
に、本発明に於いては、前工程によって最適な表面凹凸
を作成することと、本発明の方法条件で処理することの
複合効果で最適な作成方法が得られるものになった。
層に熱処理を行い、２μ〜0.1μの表面凹凸を有する光
反射層に変換する。この段階で光反射層は結晶化によっ
て上記の表面凹凸を持つようになるが、この表面凹凸は
一般に制御が困難で凹凸のバラツキが大きい。特に突起
状の凸部は上部にPIN構造の半導体光活性層を設けた場
合、不均一性が極端になり、太陽電池の光電流の短絡不
良発生率が非常に高くなり、全く使用不能の場合も生じ
る。そこで後工程において、フッ素を含むガスと不活性
ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法により、基
板表面状の上記突起状凸部の緩丘化を行うと同時に凹部
の急峻化によって最適な、基板表面状態が得られる。特
に、本発明に於いては、前工程によって最適な表面凹凸
を作成することと、本発明の方法条件で処理することの
複合効果で最適な作成方法が得られるものになった。
本発明のスパッタエッチング法によって最適なスパッ
タエッチング表面が得られる理由は明確ではないが、以
下に述べるように推察される。
タエッチング表面が得られる理由は明確ではないが、以
下に述べるように推察される。
凹凸状の光反射層は通常導電性物質又は半導体性物質
により構成されるので、スパッタエッチング法で用いら
れるプラズマ中では電界が突起状凸部に集中する。その
結果突起状凸部は特にイオンによってたたかれ、エッチ
ングされることになる。本方法ではスパッタリングの効
果と同時に、フッ素を含むガスの効果で結合の弱い部分
がエッチングされやすい。本発明の前工程で見られる表
面凹凸は、凸部が結晶化の高い領域、凹部が結晶化を弱
い領域になっており、後工程では結晶化の弱い領域が結
合が弱いためにエッチングされやすい。従って上記のよ
うな複合効果により最適な凹凸が得られることになる。
により構成されるので、スパッタエッチング法で用いら
れるプラズマ中では電界が突起状凸部に集中する。その
結果突起状凸部は特にイオンによってたたかれ、エッチ
ングされることになる。本方法ではスパッタリングの効
果と同時に、フッ素を含むガスの効果で結合の弱い部分
がエッチングされやすい。本発明の前工程で見られる表
面凹凸は、凸部が結晶化の高い領域、凹部が結晶化を弱
い領域になっており、後工程では結晶化の弱い領域が結
合が弱いためにエッチングされやすい。従って上記のよ
うな複合効果により最適な凹凸が得られることになる。
本発明を実施例を用いて詳しく説明する。
本発明に適用可能な基体の材料としては導電性、半導
体性のあるものが用いられ、例えばステンレス板やアル
ミニウム板等の金属材料や、ガラス板や高分子フィルム
等の絶縁材料の上にAg,Au,Al,ステンレス,Cr等金属材料
薄膜を形成したもの、又は上記金属材料の上に上記金属
材料薄膜を形成したものが用いられる。
体性のあるものが用いられ、例えばステンレス板やアル
ミニウム板等の金属材料や、ガラス板や高分子フィルム
等の絶縁材料の上にAg,Au,Al,ステンレス,Cr等金属材料
薄膜を形成したもの、又は上記金属材料の上に上記金属
材料薄膜を形成したものが用いられる。
上記基体材料の表面の凹凸は、研磨等の平坦化手段に
よって0.03μ以下の凹凸に制御しておくことが必要であ
る。本発明の表面凹凸を有する光反射層に適用可能な材
料としてはAg,Au,Cr,Al等の金属を用いることができ
る。特にAgとAlは最適であり、上記の金属単体のみでな
く、それらの合金及び多層化した材料も用いることがで
きる。
よって0.03μ以下の凹凸に制御しておくことが必要であ
る。本発明の表面凹凸を有する光反射層に適用可能な材
料としてはAg,Au,Cr,Al等の金属を用いることができ
る。特にAgとAlは最適であり、上記の金属単体のみでな
く、それらの合金及び多層化した材料も用いることがで
きる。
本発明の実験についてAgを用いた場合の例を述べる。
まず、上記の基体のうちステンレス（SUS304BA）を選び
その基体上の真空蒸着法を用いてAgの光反射層を形成す
る。
まず、上記の基体のうちステンレス（SUS304BA）を選び
その基体上の真空蒸着法を用いてAgの光反射層を形成す
る。
本発明の表面凹凸を有する光反射層を蒸着して基体上
に形成する方法としては、抵抗加熱蒸着法以外に高周波
スパッタ蒸着法や直流スパッタ蒸着法などを用いること
ができる。
に形成する方法としては、抵抗加熱蒸着法以外に高周波
スパッタ蒸着法や直流スパッタ蒸着法などを用いること
ができる。
本発明のスパッタエッチング法については、高周波ス
パッタエッチング法や直流スパッタエッチング法などを
用いることができる。
パッタエッチング法や直流スパッタエッチング法などを
用いることができる。
本発明による太陽電池用基板の製造方法を具現するに
好適な真空蒸着用の抵抗加熱蒸着装置の１例を第２図に
示す。
好適な真空蒸着用の抵抗加熱蒸着装置の１例を第２図に
示す。
第２図において、真空容器201は排気口202を有してお
り、不図示の排気系によって大気圧から10-7Torrまでの
任意の真空度を得ることができる。前記真空容器内には
基体203を保持するための基体ホルダー204が設置されて
おり、該基体ホルダーにはヒーター205が内蔵されてお
り、基体203を室温から500℃までの任意の温度に加熱す
ることができる。206はヒーター205を駆動するための電
源である。207はヘリカルコイル状フィラメントであ
り、電源208によって供給された電力によって加熱さ
れ、コイル部に置かれた被蒸発源209を溶融して蒸発さ
せる機能を有する。このようにして蒸発した被蒸発源は
シャッター210が開いている時に限り基体203に到達し、
蒸着膜が形成されることになる。
り、不図示の排気系によって大気圧から10-7Torrまでの
任意の真空度を得ることができる。前記真空容器内には
基体203を保持するための基体ホルダー204が設置されて
おり、該基体ホルダーにはヒーター205が内蔵されてお
り、基体203を室温から500℃までの任意の温度に加熱す
ることができる。206はヒーター205を駆動するための電
源である。207はヘリカルコイル状フィラメントであ
り、電源208によって供給された電力によって加熱さ
れ、コイル部に置かれた被蒸発源209を溶融して蒸発さ
せる機能を有する。このようにして蒸発した被蒸発源は
シャッター210が開いている時に限り基体203に到達し、
蒸着膜が形成されることになる。
本発明の製造方法では、基体203上にAg等の金属を蒸
着した後に熱処理を行うことによって適当な表面凹凸が
得られるが、この熱処理は、本発明の装置の中で蒸着に
引き続いて連続して行うことが望ましい。
着した後に熱処理を行うことによって適当な表面凹凸が
得られるが、この熱処理は、本発明の装置の中で蒸着に
引き続いて連続して行うことが望ましい。
まずAgを第２図の蒸着装置を用いて、基体温度を室温
25℃から350℃まで変化させて蒸着を行った。バックグ
ランドの真空度を10-6Torrまで引いた後、フィラメント
207に電源208より電流を流し被蒸着源209であるAgの温
度を上げて、蒸着時の真空度３×10-5Torrで、５Å/sec
の速度で蒸着を行った。次に熱処理温度を100℃から350
℃まで変化させ、熱処理時間60分で真空中で熱処理を行
った。その結果第３図に示すような知見が得られた。第
３図は蒸着時基体の温度と得られた光反射層の表面凹凸
の高低差の平均（凹凸の平均の高低差）及び表面凹凸の
平均粒径（凹凸の中間点での平均直径）（第７図の断面
形状に図示してある）との関係を熱処理温度をパラメー
タにしてプロットしてある。表面凹凸の大きさと形状の
測定は表面粗さ計（タリステップ）を用いて行った。
25℃から350℃まで変化させて蒸着を行った。バックグ
ランドの真空度を10-6Torrまで引いた後、フィラメント
207に電源208より電流を流し被蒸着源209であるAgの温
度を上げて、蒸着時の真空度３×10-5Torrで、５Å/sec
の速度で蒸着を行った。次に熱処理温度を100℃から350
℃まで変化させ、熱処理時間60分で真空中で熱処理を行
った。その結果第３図に示すような知見が得られた。第
３図は蒸着時基体の温度と得られた光反射層の表面凹凸
の高低差の平均（凹凸の平均の高低差）及び表面凹凸の
平均粒径（凹凸の中間点での平均直径）（第７図の断面
形状に図示してある）との関係を熱処理温度をパラメー
タにしてプロットしてある。表面凹凸の大きさと形状の
測定は表面粗さ計（タリステップ）を用いて行った。
次にこの基板を用いてプラズマCVD法により、下から
ｎ層,i層,p層のアモルファス・シリコンの薄膜を真空を
破らず連続で形成し、次に上部に3mmφの透明電極とし
てITO（膜厚約700Å）を真空蒸着法で形成し太陽電池を
作成した。作成条件構成等は表１に示す。それらの素子
のうち熱処理温度150℃のサンプルの光電流（AM1.0照射
下での短絡電流）と素子の短絡不良発生率を測定したそ
の結果を第４図に示す。本実験の結果から光反射層の形
成時の基体温度と熱処理温度を制御することによって、
基板凹凸の大きさを２μ〜0.1μに形成でき良好の光電
流を得られるが、短絡不良発生率が大きく、まだ充分使
用に耐えないことが判明した。この実験に用いた基板表
面の凹凸の形状を走査電子顕微鏡や、光学顕微鏡で観察
してみると、表面の凸形状が突起状をしていることが見
られた。
ｎ層,i層,p層のアモルファス・シリコンの薄膜を真空を
破らず連続で形成し、次に上部に3mmφの透明電極とし
てITO（膜厚約700Å）を真空蒸着法で形成し太陽電池を
作成した。作成条件構成等は表１に示す。それらの素子
のうち熱処理温度150℃のサンプルの光電流（AM1.0照射
下での短絡電流）と素子の短絡不良発生率を測定したそ
の結果を第４図に示す。本実験の結果から光反射層の形
成時の基体温度と熱処理温度を制御することによって、
基板凹凸の大きさを２μ〜0.1μに形成でき良好の光電
流を得られるが、短絡不良発生率が大きく、まだ充分使
用に耐えないことが判明した。この実験に用いた基板表
面の凹凸の形状を走査電子顕微鏡や、光学顕微鏡で観察
してみると、表面の凸形状が突起状をしていることが見
られた。
次にこの光反射層の形成された基板を本発明のスパッ
タエッチング方法を用いて、基板表面をスパッタエッチ
ングして特性の向上を試みた結果、良好の結果が得られ
た。
タエッチング方法を用いて、基板表面をスパッタエッチ
ングして特性の向上を試みた結果、良好の結果が得られ
た。
本発明による太陽電池用基板の製造方法を具現するに
好適なスパッタエッチング装置の１例を第１図に示す。
好適なスパッタエッチング装置の１例を第１図に示す。
第１図において、真空容器101は、放電ガス導入口102
と排気系（不図示）に接続される排気口103とを有して
おり、電気的には大地接地されている。真空容器101内
には、不図示の駆動装置によって回転しうるエッチング
電極板104と、ターゲット電極板105とが設置されてい
る。エッチング電極板104上に試料106が載置され、リー
ド線を介してスイッチA107に接続している。また、エッ
チング電極板104には温度制御装置（不図示）が内蔵さ
れている。ターゲット電極板105上にはターゲット108と
シャッター109とが配されているが、該ターゲット電極
板とシャッターとは共に大地接地され、又、ターゲット
は大地より絶縁されリード線を介してスイッチB110に接
続している。又、ターゲット電極板の内部のターゲット
の下方にあたる位置に磁石が同心円上に配されており
（不図示）、いわゆる平板マグネトロン形スパッタの電
極構造をとっている。111は高周波電源、112はマッチン
グボックス、113は直流電源である。
と排気系（不図示）に接続される排気口103とを有して
おり、電気的には大地接地されている。真空容器101内
には、不図示の駆動装置によって回転しうるエッチング
電極板104と、ターゲット電極板105とが設置されてい
る。エッチング電極板104上に試料106が載置され、リー
ド線を介してスイッチA107に接続している。また、エッ
チング電極板104には温度制御装置（不図示）が内蔵さ
れている。ターゲット電極板105上にはターゲット108と
シャッター109とが配されているが、該ターゲット電極
板とシャッターとは共に大地接地され、又、ターゲット
は大地より絶縁されリード線を介してスイッチB110に接
続している。又、ターゲット電極板の内部のターゲット
の下方にあたる位置に磁石が同心円上に配されており
（不図示）、いわゆる平板マグネトロン形スパッタの電
極構造をとっている。111は高周波電源、112はマッチン
グボックス、113は直流電源である。
第１図に示した装置は、エッチング電極板104上に載
置された試料106を高周波スパッタエッチングする機能
と、ターゲット電極板105上に載置されたターゲット108
を直流スパッタする機能とを併せ持つものである。
置された試料106を高周波スパッタエッチングする機能
と、ターゲット電極板105上に載置されたターゲット108
を直流スパッタする機能とを併せ持つものである。
即ち、例えばスイッチA107をマッチングボックス112
側に接続し、スイッチB110を大地接地側に接続し、放電
ガス導入口102よりArガスを流量25sccmで導入しつつ排
気系（不図示）によって真空容器101内の圧力を２×10
-3Torrに保持した状態において、高周波電源111から発
せられた高周波をマッチングボックス112によって整合
し、正味400Wの高周波電力を投入する。投入電力により
Arガスは放電し、正イオンと電子とに分解する。放電状
態においては電子の移動度は大きいので、エッチング電
極板104と、ターゲット電極板105及びターゲット108と
の両者に到達することが可能であるが、ターゲット電極
板105及びターゲット108は大地接地されているので帯電
量は少なくなり、その結果として、エッチング電極板10
4は負の電位を持つ。従って正イオンは主としてエッチ
ング電極104に向かうことになり、試料106は高周波スパ
ッタエッチングされることになる。
側に接続し、スイッチB110を大地接地側に接続し、放電
ガス導入口102よりArガスを流量25sccmで導入しつつ排
気系（不図示）によって真空容器101内の圧力を２×10
-3Torrに保持した状態において、高周波電源111から発
せられた高周波をマッチングボックス112によって整合
し、正味400Wの高周波電力を投入する。投入電力により
Arガスは放電し、正イオンと電子とに分解する。放電状
態においては電子の移動度は大きいので、エッチング電
極板104と、ターゲット電極板105及びターゲット108と
の両者に到達することが可能であるが、ターゲット電極
板105及びターゲット108は大地接地されているので帯電
量は少なくなり、その結果として、エッチング電極板10
4は負の電位を持つ。従って正イオンは主としてエッチ
ング電極104に向かうことになり、試料106は高周波スパ
ッタエッチングされることになる。
又、例えばスイッチA107を大地接地側に接続し、スイ
ッチB110を直流電源113に接続し、放電ガス導入口102よ
りArガスを流量20sccmで導入しつつ排気系（不図示）に
よって真空容器101内の圧力を３×10-3Torrに保持した
状態において、直流電源113によってターゲット108に−
400Vの電位を与えて0.15Aの電流を流す。そうすること
によってArガスは放電し、正イオンと電子とに分解す
る。エッチング電極板104及びエッチング電極板105は大
地接地されているので帯電量は少なくなり、その結果と
してターゲット108の方が電位が低くなり、正イオンは
主としてターゲット108に向かうことになる。シャッタ
ー109を開状態にし、ターゲット108を露出させることに
より該ターゲットはスパッタされ、飛びだした分子又は
原子は試料106に付着し、直流スパッタ蒸着が行われ
る。
ッチB110を直流電源113に接続し、放電ガス導入口102よ
りArガスを流量20sccmで導入しつつ排気系（不図示）に
よって真空容器101内の圧力を３×10-3Torrに保持した
状態において、直流電源113によってターゲット108に−
400Vの電位を与えて0.15Aの電流を流す。そうすること
によってArガスは放電し、正イオンと電子とに分解す
る。エッチング電極板104及びエッチング電極板105は大
地接地されているので帯電量は少なくなり、その結果と
してターゲット108の方が電位が低くなり、正イオンは
主としてターゲット108に向かうことになる。シャッタ
ー109を開状態にし、ターゲット108を露出させることに
より該ターゲットはスパッタされ、飛びだした分子又は
原子は試料106に付着し、直流スパッタ蒸着が行われ
る。
直流スパッタエッチング法の場合、印加電圧は好まし
くは0.2kV〜10kV、より好ましくは0.3kV〜5kVであり、
放電時の内圧は好ましくは10Torr〜10-4Torr、より好ま
しくは10-2Torr〜５×10-3Torrである。
くは0.2kV〜10kV、より好ましくは0.3kV〜5kVであり、
放電時の内圧は好ましくは10Torr〜10-4Torr、より好ま
しくは10-2Torr〜５×10-3Torrである。
高周波スパッタエッチング法の場合、高周波電力は好
ましくは50W〜1kW、より好ましくは100W〜500W、最適に
は300W〜450Wであり、放電時の内圧は好ましくは10-1To
rr〜10-4Torr、より好ましくは10-2Torr〜５×10-3Torr
である。
ましくは50W〜1kW、より好ましくは100W〜500W、最適に
は300W〜450Wであり、放電時の内圧は好ましくは10-1To
rr〜10-4Torr、より好ましくは10-2Torr〜５×10-3Torr
である。
直流スパッタエッチング又は蒸着法におよび高周波ス
パッタエッチング又は蒸着法のいずれの方法においても
放電用のガスとしてはNe,Ar,Kr,Xeなどの希ガスの他に
用途によってはＮやＯも用いることができる。
パッタエッチング又は蒸着法のいずれの方法においても
放電用のガスとしてはNe,Ar,Kr,Xeなどの希ガスの他に
用途によってはＮやＯも用いることができる。
スパッタエッチングの時間はその印加パワーにも存在
するが20分から60分の間が好適な範囲であった。
するが20分から60分の間が好適な範囲であった。
スパッタエッチングの本実験ではフッ素を含むガスを
不活性ガスに加えることによって、特に良好な結果が得
られる。フッ素を含むガスとしてはCF4,C2F6,F2などが
用いられる。
不活性ガスに加えることによって、特に良好な結果が得
られる。フッ素を含むガスとしてはCF4,C2F6,F2などが
用いられる。
前記の光反射層の形成された基板を前記のスパッタ装
置（第１図）を用いてスパッタエッチングを行った。基
板をエッチング電極板104に設置し、真空容器の内圧が
２×10-6Torrになるまで排気し、次にエッチング電極板
104に内蔵されている不図示の温度制御装置によって試
料106の温度を40℃に保持しつつ、放電ガス導入口よりA
rガスを流量25sccm及びCF4ガスを1sccmで導入し、不図
示の真空容器内の圧力を５×10-3Torrに保持した。
置（第１図）を用いてスパッタエッチングを行った。基
板をエッチング電極板104に設置し、真空容器の内圧が
２×10-6Torrになるまで排気し、次にエッチング電極板
104に内蔵されている不図示の温度制御装置によって試
料106の温度を40℃に保持しつつ、放電ガス導入口よりA
rガスを流量25sccm及びCF4ガスを1sccmで導入し、不図
示の真空容器内の圧力を５×10-3Torrに保持した。
次にスイッチA107をマッチングボックス側に、又スイ
ッチB110を大地接地側にそれぞれ接続した後、高周波電
源111から高周波を印加し、マッチングボックスで整合
をとり、400Wのパワーで放電を開始した。60分後に放電
を停止し、試料を取り出して、前回と同様走査電子顕微
鏡（SEM）と表面粗さ計（タリステップ）によって、試
料106の表面状態を観察した。その表面凹凸の断面を、
平均粒径（表面凹凸の中間位置での表面凹凸の直径）及
び凹部と凸部の平均高低差（凹部と凸部の高低差の平
均）というパラメータで見てみると、第７図のようにな
っていて、スパッタエッチング前の（Ａ）に比較してス
パッタエッチング後の（Ｂ）は急峻な凸部が緩丘化され
ていることが判明した。第５図は光反射層の形成時の温
度とスパッタエッチング後の表面凹凸の平均粒径及び平
均高低差をプロットしたもので、凹凸の平均高低差は小
さくなり平均粒径が大きくなっていることがわかった。
ッチB110を大地接地側にそれぞれ接続した後、高周波電
源111から高周波を印加し、マッチングボックスで整合
をとり、400Wのパワーで放電を開始した。60分後に放電
を停止し、試料を取り出して、前回と同様走査電子顕微
鏡（SEM）と表面粗さ計（タリステップ）によって、試
料106の表面状態を観察した。その表面凹凸の断面を、
平均粒径（表面凹凸の中間位置での表面凹凸の直径）及
び凹部と凸部の平均高低差（凹部と凸部の高低差の平
均）というパラメータで見てみると、第７図のようにな
っていて、スパッタエッチング前の（Ａ）に比較してス
パッタエッチング後の（Ｂ）は急峻な凸部が緩丘化され
ていることが判明した。第５図は光反射層の形成時の温
度とスパッタエッチング後の表面凹凸の平均粒径及び平
均高低差をプロットしたもので、凹凸の平均高低差は小
さくなり平均粒径が大きくなっていることがわかった。
次に、前実験と同様に本基板上に半導体光活性層nip
を形成して太陽電池を作成して光電流（AM1.0光照射時
の短絡電流）と短絡電流不良率を調べた結果のうち、25
0℃で熱処理したサンプルについて第６図に示す。この
結果から基体温度25℃〜240℃で形成した200℃〜300℃
で熱処理した膜をスパッタエッチング法を用いると、表
面凹凸が良好な太陽電池の特性を得られるのに最適とな
っていることがわかる。
を形成して太陽電池を作成して光電流（AM1.0光照射時
の短絡電流）と短絡電流不良率を調べた結果のうち、25
0℃で熱処理したサンプルについて第６図に示す。この
結果から基体温度25℃〜240℃で形成した200℃〜300℃
で熱処理した膜をスパッタエッチング法を用いると、表
面凹凸が良好な太陽電池の特性を得られるのに最適とな
っていることがわかる。
本実施例では光反射性層の形成する真空蒸着に抵抗加
熱法を用いたが、スパッタ法を用いても同様の効果が得
られることが判っている。
熱法を用いたが、スパッタ法を用いても同様の効果が得
られることが判っている。
本実施例では熱処理時間を60分と設定したが、40分以
上120分以内で良好な結果が得られている。
上120分以内で良好な結果が得られている。
本発明ではフッ素を含むガスを加えることによってス
パッタエッチングの良好な結果が得られているが、フッ
素を含むガスを加えない場合には、効果が半減する結果
が得られている。
パッタエッチングの良好な結果が得られているが、フッ
素を含むガスを加えない場合には、効果が半減する結果
が得られている。
以下、実施例について本発明を詳細に述べる。しかし
本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものでは
ない。
本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものでは
ない。
実施例１ 鏡面研磨加工（0.03μ以下の表面凹凸）を施したステ
ンレスをトリエタン中で10分間の超音波洗浄したものを
基体とし、光反射層としてAgを用いた例について述べ
る。
ンレスをトリエタン中で10分間の超音波洗浄したものを
基体とし、光反射層としてAgを用いた例について述べ
る。
第１図に示す装置の試料106として前記基体を、ター
ゲット108としてAgをそれぞれ設置し、排気系（不図
示）によって真空容器101の内圧が２×10-6Torrになる
まで排気した。次に、エッチング電極板104に内蔵され
ている温度制御装置（不図示）によって試料106の温度
を240℃に保持しつつ、放電ガス導入口102よりArガスを
流量25sccmで導入し、排気系（不図示）によって真空容
器101内の圧力を５×10-3Torrに保持した。
ゲット108としてAgをそれぞれ設置し、排気系（不図
示）によって真空容器101の内圧が２×10-6Torrになる
まで排気した。次に、エッチング電極板104に内蔵され
ている温度制御装置（不図示）によって試料106の温度
を240℃に保持しつつ、放電ガス導入口102よりArガスを
流量25sccmで導入し、排気系（不図示）によって真空容
器101内の圧力を５×10-3Torrに保持した。
こうした状態で、スイッチA107を大地接地側に、又ス
イッチB110を直流電源113側にそれぞれ接続した後、直
流電源113を定電流モードで動作させ0.15Aの電流を流
し、Arガスの放電を開始した。この時、ターゲット108
に付与された電位は−400Vであった。このままの状態で
１分間放置し、ターゲット108に付着した汚染物質を除
去するいわゆるプリスパッタを行った。その後シャッタ
ー109を開き、ターゲット108を露出させ20分間保持し直
流スパッタ装着を行った、その後シャッター109を閉
じ、直流電源113の動作を停止し、Arガスの導入を停止
した。そのまま温度を240℃に保ったまま60分放置した
後、試料106の温度が充分に下がったところで、真空容
器101より取り出し、走査型電子顕微鏡（SEM）と表面粗
さ計によって試料106の表面状態を観察した。その結
果、平均粒径0.3μｍ、凸部と凹部との平均高低差0.4μ
ｍの凹凸状のAgの光反射層が形成されていることが判っ
た。
イッチB110を直流電源113側にそれぞれ接続した後、直
流電源113を定電流モードで動作させ0.15Aの電流を流
し、Arガスの放電を開始した。この時、ターゲット108
に付与された電位は−400Vであった。このままの状態で
１分間放置し、ターゲット108に付着した汚染物質を除
去するいわゆるプリスパッタを行った。その後シャッタ
ー109を開き、ターゲット108を露出させ20分間保持し直
流スパッタ装着を行った、その後シャッター109を閉
じ、直流電源113の動作を停止し、Arガスの導入を停止
した。そのまま温度を240℃に保ったまま60分放置した
後、試料106の温度が充分に下がったところで、真空容
器101より取り出し、走査型電子顕微鏡（SEM）と表面粗
さ計によって試料106の表面状態を観察した。その結
果、平均粒径0.3μｍ、凸部と凹部との平均高低差0.4μ
ｍの凹凸状のAgの光反射層が形成されていることが判っ
た。
該試料106を再び第１図に示す装置のエッチング電極
板104に載置し、排気系によって真空容器101の内圧が２
×10-6Torrになるまで排気した。次にエッチング電極板
104に内蔵されている温度制御装置（不図示）によって
試料106の温度を40℃に保持しつつ、放電ガス導入口102
よりArガスを流量25sccmとCF4を流量1sccmで導入し、排
気系（不図示）によって真空容器101内の圧力を５×10
-3Torrに保持した。
板104に載置し、排気系によって真空容器101の内圧が２
×10-6Torrになるまで排気した。次にエッチング電極板
104に内蔵されている温度制御装置（不図示）によって
試料106の温度を40℃に保持しつつ、放電ガス導入口102
よりArガスを流量25sccmとCF4を流量1sccmで導入し、排
気系（不図示）によって真空容器101内の圧力を５×10
-3Torrに保持した。
この状態で、スイッチA107をマッチングボックス112
側に、又スイッチB110を大地接地側にそれぞれ接続した
後、高周波電源111から高周波を印加し、マッチングボ
ックス112によって整合をとり、正味400Wの高周波電力
を投入し、Arガスの放電を開始した。このままの状態で
30分間保持し、高周波スパッタエッチングを行った。こ
うした後に高周波電力の投入およびArガスの導入を停止
した。
側に、又スイッチB110を大地接地側にそれぞれ接続した
後、高周波電源111から高周波を印加し、マッチングボ
ックス112によって整合をとり、正味400Wの高周波電力
を投入し、Arガスの放電を開始した。このままの状態で
30分間保持し、高周波スパッタエッチングを行った。こ
うした後に高周波電力の投入およびArガスの導入を停止
した。
温度が充分に下がったところで、試料106を真空容器1
01より取り出し、SEMと表面粗さ計によって試料106の表
面状態を観察した。その結果、平均ルー計が0.8μｍ、
凸部と凹部との平均高低下が0.8μｍであり、主として
凸部がエッチングされた凹凸状のAgの光反射層が形成さ
れたことが確認された。
01より取り出し、SEMと表面粗さ計によって試料106の表
面状態を観察した。その結果、平均ルー計が0.8μｍ、
凸部と凹部との平均高低下が0.8μｍであり、主として
凸部がエッチングされた凹凸状のAgの光反射層が形成さ
れたことが確認された。
実施例２ 実施例１におけると同様の方法によって形成した基板
を用い、以下のようにしてｐ−ｉ−ｎ型ａ−Si系太陽電
池を作成した。二極型プラズマCVD装置（不図示）によ
って表１に示す処方を用い、ａ−Si半導体のｎ層、ｉ
層、ｐ層の順に膜を堆積した。その後、別のスパッタ装
置によって半径mmの円形のITO膜（膜厚約700Å）を100
個形成し、太陽電池とした。これら100個の太陽電池の
特性を測定したところ、その光電流の短絡不良発生率は
４％であった。
を用い、以下のようにしてｐ−ｉ−ｎ型ａ−Si系太陽電
池を作成した。二極型プラズマCVD装置（不図示）によ
って表１に示す処方を用い、ａ−Si半導体のｎ層、ｉ
層、ｐ層の順に膜を堆積した。その後、別のスパッタ装
置によって半径mmの円形のITO膜（膜厚約700Å）を100
個形成し、太陽電池とした。これら100個の太陽電池の
特性を測定したところ、その光電流の短絡不良発生率は
４％であった。
比較の為に、スパッタエッチング法によって凹凸を有
するAgの光反射層にエッチングを施さないことの他は実
施例１と同様の方法によって形成した基板を用い、上述
したと同様な方法によって100個の太陽電池を作成し
た。該太陽電池の短絡不良発生率は70％であった。
するAgの光反射層にエッチングを施さないことの他は実
施例１と同様の方法によって形成した基板を用い、上述
したと同様な方法によって100個の太陽電池を作成し
た。該太陽電池の短絡不良発生率は70％であった。
又、出力電流密度の比較の為に、実施例１と同様な前
処理を施したステンレス（304）板を基体として、該基
体上に真空蒸着法によって凹部と凸部との平均高低差が
100Åの（即ち凹凸というよりはむしろ平滑な）Agを膜
厚4000Åで形成したものを基板に用いて、上述したのと
同様な方法で太陽電池を形成した。両者の太陽電池の電
流−電圧特性を第４図に示す。同図において、801は凹
凸状のAgの光反射層を有する太陽電池の電流−電圧特
性、802は平滑なAgの光反射層を有する太陽電池の電流
−電圧特性を示す。
処理を施したステンレス（304）板を基体として、該基
体上に真空蒸着法によって凹部と凸部との平均高低差が
100Åの（即ち凹凸というよりはむしろ平滑な）Agを膜
厚4000Åで形成したものを基板に用いて、上述したのと
同様な方法で太陽電池を形成した。両者の太陽電池の電
流−電圧特性を第４図に示す。同図において、801は凹
凸状のAgの光反射層を有する太陽電池の電流−電圧特
性、802は平滑なAgの光反射層を有する太陽電池の電流
−電圧特性を示す。
実施例３ 鏡面研磨加工を施したステンレスをトリエタン中で10
分間の超音波洗浄したものを基体とし、光反射層として
Alを用いた例について述べる。
分間の超音波洗浄したものを基体とし、光反射層として
Alを用いた例について述べる。
第１図に示す装置の試料106として前記基体を、ター
ゲット108としてAlをそれぞれ設置し、排気系（不図
示）によって真空容器101の内圧が２×10-6Torrになる
まで排気した。次に、エッチング電極板104に内蔵され
ている温度制御装置（不図示）によって試料106の温度
を200℃に保持しつつ、放電ガス導入口102よりArガスを
流量25sccmで導入し、排気系（不図示）によって真空容
器101内の圧力を５×10-3Torrに保持した。
ゲット108としてAlをそれぞれ設置し、排気系（不図
示）によって真空容器101の内圧が２×10-6Torrになる
まで排気した。次に、エッチング電極板104に内蔵され
ている温度制御装置（不図示）によって試料106の温度
を200℃に保持しつつ、放電ガス導入口102よりArガスを
流量25sccmで導入し、排気系（不図示）によって真空容
器101内の圧力を５×10-3Torrに保持した。
こうした状態で、スイッチA107を大地接地側に、又ス
イッチB110を直流電源113側にそれぞれ接続した後、直
流電源113を定電流モードで動作させ0.8Aの電流を流
し、Arガスの放電を開始した。この時、ターゲット108
に付与された電位は−450Vであった。このままの状態で
５分間放置し、プリスパッタを行った。その後シャッタ
ー109を開き、ターゲット108を露出させ60分間スパッタ
した後、シャッター109を閉じ、直流電源113の動作を停
止し、Arガスの導入を停止した。その後温度を300℃に
上げ、そのまま60分間真空中で熱処理した。その後、試
料106の温度が充分に下がったところで、真空容器101に
より取り出し、SEMと表面粗さ計によって試料106の表面
状態を測定した。その結果、平均粒径0.5μｍ、凸部と
凹部との平均高低下0.7μｍの凹凸状のAlの光反射層が
形成されていることが判った。
イッチB110を直流電源113側にそれぞれ接続した後、直
流電源113を定電流モードで動作させ0.8Aの電流を流
し、Arガスの放電を開始した。この時、ターゲット108
に付与された電位は−450Vであった。このままの状態で
５分間放置し、プリスパッタを行った。その後シャッタ
ー109を開き、ターゲット108を露出させ60分間スパッタ
した後、シャッター109を閉じ、直流電源113の動作を停
止し、Arガスの導入を停止した。その後温度を300℃に
上げ、そのまま60分間真空中で熱処理した。その後、試
料106の温度が充分に下がったところで、真空容器101に
より取り出し、SEMと表面粗さ計によって試料106の表面
状態を測定した。その結果、平均粒径0.5μｍ、凸部と
凹部との平均高低下0.7μｍの凹凸状のAlの光反射層が
形成されていることが判った。
該試料106を再び第１図に示す装置のエッチング電極
板104に載置し、排気系によって真空容器101の内圧が２
×10-6Torrになるまで排気した。次にエッチング電極板
104に内蔵されている温度制御装置（不図示）によって
試料106の温度を40℃に保持しつつ、放電ガス導入口102
よりArガスを流量25sccm、CF4ガスを0.5sccmで導入し、
排気系（不図示）によって真空容器101内の圧力を５×1
0-3Torrに保持した。
板104に載置し、排気系によって真空容器101の内圧が２
×10-6Torrになるまで排気した。次にエッチング電極板
104に内蔵されている温度制御装置（不図示）によって
試料106の温度を40℃に保持しつつ、放電ガス導入口102
よりArガスを流量25sccm、CF4ガスを0.5sccmで導入し、
排気系（不図示）によって真空容器101内の圧力を５×1
0-3Torrに保持した。
こうした状態で、スイッチA107をマッチングボックス
112側に、又スイッチB110を大地接地側にそれぞれ接続
した後、高周波電源111から高周波を発し、マッチング
ボックス112によって整合をとり、正味350Wの高周波電
力を投入し、Arガスの放電を開始した。このままの状態
で45分間高周波スパッタエッチングした後、高周波電力
の投入およびArガス及びCF4ガスの導入を停止した。
112側に、又スイッチB110を大地接地側にそれぞれ接続
した後、高周波電源111から高周波を発し、マッチング
ボックス112によって整合をとり、正味350Wの高周波電
力を投入し、Arガスの放電を開始した。このままの状態
で45分間高周波スパッタエッチングした後、高周波電力
の投入およびArガス及びCF4ガスの導入を停止した。
試料106の温度が充分に下がったところで、真空容器1
01により取り出し、SEMと表面粗さ計によって試料106の
表面状態を測定した。その結果、平均粒径が1.0μｍ、
凸部と凹部との平均高低下が1.0μｍであり、主として
凸部がエッチングされた凹凸状のZnOの光反射層が形成
されたことが確認された。
01により取り出し、SEMと表面粗さ計によって試料106の
表面状態を測定した。その結果、平均粒径が1.0μｍ、
凸部と凹部との平均高低下が1.0μｍであり、主として
凸部がエッチングされた凹凸状のZnOの光反射層が形成
されたことが確認された。
実施例４ 予め真空中で300℃の加熱処理を施した厚さ0.1mmのポ
リイミドフィルムを基体とし、光反射層としてAlを用い
た例について述べる。
リイミドフィルムを基体とし、光反射層としてAlを用い
た例について述べる。
第１図の装置において試料106として、前記ポリイミ
ドフィルムを、ターゲット108としてAlをそれぞれ設置
したことの他は実施例１に示したのと同様な方法でポリ
イミドフィルム上に凹凸状のAlの光反射層を形成した。
ドフィルムを、ターゲット108としてAlをそれぞれ設置
したことの他は実施例１に示したのと同様な方法でポリ
イミドフィルム上に凹凸状のAlの光反射層を形成した。
その後、前記凹凸状のAlの光反射層を形成したポリイ
ミドフィルムをターゲット108と置き換え、該Alをスイ
ッチＢに電気的に接続し、シャッター109を半開にし、
前記ポリイミドフィルムの半分を露出し、他の半分を遮
蔽した。こうした状態で放電ガス導入口102よりArガス
とCF4がそれぞれ流量30sccm及び1sccm導入し、排気系
（不図示）によって真空容器101内の圧力を５×10-3Tor
rに保持した。こうした状態で、直流電源113を定電流モ
ードで動作させ0.15Aの電流を流し、ガスの放電を開始
した。この時、前記ポリイミドフィルムに付与された電
位は−380Vであった。このままの状態で30分間直流スパ
ッタエッチングした後、シャッター109を閉じ、直流電
源113の動作及びArガスの導入を停止した。
ミドフィルムをターゲット108と置き換え、該Alをスイ
ッチＢに電気的に接続し、シャッター109を半開にし、
前記ポリイミドフィルムの半分を露出し、他の半分を遮
蔽した。こうした状態で放電ガス導入口102よりArガス
とCF4がそれぞれ流量30sccm及び1sccm導入し、排気系
（不図示）によって真空容器101内の圧力を５×10-3Tor
rに保持した。こうした状態で、直流電源113を定電流モ
ードで動作させ0.15Aの電流を流し、ガスの放電を開始
した。この時、前記ポリイミドフィルムに付与された電
位は−380Vであった。このままの状態で30分間直流スパ
ッタエッチングした後、シャッター109を閉じ、直流電
源113の動作及びArガスの導入を停止した。
以上のようにして凹凸状のAlが形成されたポリイミド
フィルムの半分をスパッタエッチングし、他の半分をそ
のままの状態にした太陽電池用基板を得た。該基板を用
いて、実施例２に示したのと同様な方法でｐ層,i層,n層
を形成し、最後に半径3mmのITO膜を直流スパッタエッチ
ングを施した半分に50個、他の半分に50個づつ形成し、
合計100個のａ−Si系太陽電池を形成した。
フィルムの半分をスパッタエッチングし、他の半分をそ
のままの状態にした太陽電池用基板を得た。該基板を用
いて、実施例２に示したのと同様な方法でｐ層,i層,n層
を形成し、最後に半径3mmのITO膜を直流スパッタエッチ
ングを施した半分に50個、他の半分に50個づつ形成し、
合計100個のａ−Si系太陽電池を形成した。
それぞれの太陽電池の電気特性によって短絡不良発生
率を求めたところ、スパッタエッチングを施した基板上
に形成した太陽電池の短絡不良発生率は25％であり、ス
パッタエッチングを施さない基板上に形成した太陽電池
の短絡不良発生率は83％であった。
率を求めたところ、スパッタエッチングを施した基板上
に形成した太陽電池の短絡不良発生率は25％であり、ス
パッタエッチングを施さない基板上に形成した太陽電池
の短絡不良発生率は83％であった。
実施例５ 第２図に示した抵抗加熱蒸着装置を用いて、次のよう
にして蒸着膜を形成した。
にして蒸着膜を形成した。
基体203としてコーニング社製7059ガラスを用い、被
蒸発源209にAgを用いた。先ず、排気系（不図示）によ
って真空容器201内の圧力を４×10-4Torrにまで下げて
おき、ヒーター用電源206によってヒーター205を駆動
し、基体203の温度を50℃に保持した。次にフィラメン
ト用電源208を用いてフィラメント207に電力を供給する
ことによって被蒸発源209であるAgを蒸発せしめた。Ag
の蒸発が安定したところでシャッター210を取り除き、
蒸発したAg分子が基体に到達するようにした。このまま
の状態で30分間保持した後に、フィラメント用電源208
およびヒーター用電源206を停止した。その後基体温度
を250℃まで上昇させて40分間真空中で熱処理を行っ
た。このようにして7059ガラス上に表面凹凸を有するAg
膜を形成した。
蒸発源209にAgを用いた。先ず、排気系（不図示）によ
って真空容器201内の圧力を４×10-4Torrにまで下げて
おき、ヒーター用電源206によってヒーター205を駆動
し、基体203の温度を50℃に保持した。次にフィラメン
ト用電源208を用いてフィラメント207に電力を供給する
ことによって被蒸発源209であるAgを蒸発せしめた。Ag
の蒸発が安定したところでシャッター210を取り除き、
蒸発したAg分子が基体に到達するようにした。このまま
の状態で30分間保持した後に、フィラメント用電源208
およびヒーター用電源206を停止した。その後基体温度
を250℃まで上昇させて40分間真空中で熱処理を行っ
た。このようにして7059ガラス上に表面凹凸を有するAg
膜を形成した。
次に、前記表面凹凸を有するAg膜が形成された7059ガ
ラスを実施例４に示したと同様の方法で表面の半分の領
域のみに直流スパッタエッチングを施した。
ラスを実施例４に示したと同様の方法で表面の半分の領
域のみに直流スパッタエッチングを施した。
以上のようにして形成した太陽電池用基板を用いて実
施例４に示したのと同様に太陽電池を形成した。それぞ
れの太陽電池の電気特性によって生存率を求めたとこ
ろ、スパッタエッチングを施した基板上に形成した太陽
電池の短絡不良発生率は８％であり、スパッタエッチン
グを施していない基板上に形成した太陽電池の短絡不良
発生率は70％であった。
施例４に示したのと同様に太陽電池を形成した。それぞ
れの太陽電池の電気特性によって生存率を求めたとこ
ろ、スパッタエッチングを施した基板上に形成した太陽
電池の短絡不良発生率は８％であり、スパッタエッチン
グを施していない基板上に形成した太陽電池の短絡不良
発生率は70％であった。
以上述べたように、本発明の方法により得られる基板
は、出力電流密度が大きい太陽電池を高い生存率で作成
することを可能にする。
は、出力電流密度が大きい太陽電池を高い生存率で作成
することを可能にする。
また、本発明によると、高性能な太陽電池の提供を可
能にする太陽電池用基板を簡便な方法かつ低コストで製
造することができる。
能にする太陽電池用基板を簡便な方法かつ低コストで製
造することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法を具
現する好適なスパッタエッチング装置又はスパッタ蒸着
装置の概略図である。 第２図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法を具
現する好適な抵抗加熱蒸着装置である。 第３図は、本発明の光反射層の形成温度と平面凹凸の平
均の高低差及び平均の粒径の関係（スパッタエッチング
前）を示す図である。 第４図は、本発明の光反射層の形成温度と太陽電池の短
絡電流と光電流の短絡不良発生率の関係（スパッタエッ
チング前）を示す図である。 第５図は、本発明の光反射層の形成温度と平面凹凸の平
均の高低差及び平均の粒径の関係（スパッタエッチング
後）を示す図である。 第６図は、本発明の光反射層の形成温度と太陽電池の短
絡電流と光電流の短絡不良発生率の関係（スパッタエッ
チング後）を示す図である。 第７図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法に於
ける各工程での基板上の光反射層部分表面の断面構成図
である。なお、第７図において、（Ａ）はスパッタエッ
チング前のものであり、（Ｂ）はスパッタエッチング処
理後のものである。 第８図は、本発明で得られた太陽電池の電圧電流特性の
一例を示す図である。 第１図において、101……真空容器、102……放電ガス導
入口、103……排気口、104……エッチング電極板、105
……ターゲット電極板、106……試料、107……スイッチ
Ａ、108……ターゲット、109……シャッター、110……
スイッチＢ、111……RF電源、112……マッチングボック
ス、113……直流電源。 第２図において、201……真空容器、202……排気口、20
3……基体、204……基体ホルダー、205……ヒーター、2
06……ヒーター用電源、207……フィラメント、208……
フィラメント用電源、209……被蒸発源、210……シャッ
ター。
現する好適なスパッタエッチング装置又はスパッタ蒸着
装置の概略図である。 第２図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法を具
現する好適な抵抗加熱蒸着装置である。 第３図は、本発明の光反射層の形成温度と平面凹凸の平
均の高低差及び平均の粒径の関係（スパッタエッチング
前）を示す図である。 第４図は、本発明の光反射層の形成温度と太陽電池の短
絡電流と光電流の短絡不良発生率の関係（スパッタエッ
チング前）を示す図である。 第５図は、本発明の光反射層の形成温度と平面凹凸の平
均の高低差及び平均の粒径の関係（スパッタエッチング
後）を示す図である。 第６図は、本発明の光反射層の形成温度と太陽電池の短
絡電流と光電流の短絡不良発生率の関係（スパッタエッ
チング後）を示す図である。 第７図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法に於
ける各工程での基板上の光反射層部分表面の断面構成図
である。なお、第７図において、（Ａ）はスパッタエッ
チング前のものであり、（Ｂ）はスパッタエッチング処
理後のものである。 第８図は、本発明で得られた太陽電池の電圧電流特性の
一例を示す図である。 第１図において、101……真空容器、102……放電ガス導
入口、103……排気口、104……エッチング電極板、105
……ターゲット電極板、106……試料、107……スイッチ
Ａ、108……ターゲット、109……シャッター、110……
スイッチＢ、111……RF電源、112……マッチングボック
ス、113……直流電源。 第２図において、201……真空容器、202……排気口、20
3……基体、204……基体ホルダー、205……ヒーター、2
06……ヒーター用電源、207……フィラメント、208……
フィラメント用電源、209……被蒸発源、210……シャッ
ター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒尾 浩三 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−123283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−240170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−252976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/04
Claims (17)
- 【請求項１】基板上に形成された凹凸を有する金属層の
表面をスパッタエッチングすることを特徴とする太陽電
池用基板の製造方法。 - 【請求項２】前記凹凸は２μｍ乃至0.1μｍであること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池用基板の製造方
法。 - 【請求項３】前記スパッタエッチングされた金属層表面
凹凸の平均の高低差が0.1μｍ乃至１μｍであることを
特徴とする請求項１記載の太陽電池用基板の製造方法。 - 【請求項４】前記スパッタエッチングされた金属層表面
凹凸の平均の粒径が0.2μｍ乃至１μｍであることを特
徴とする請求項１記載の太陽電池用基板の製造方法。 - 【請求項５】前記スパッタエッチングは少なくともフッ
素を含むガス及び不活性ガスを用いて行うことを特徴と
する請求項１記載の太陽電池用基板の製造方法。 - 【請求項６】前記基体はステンレス板、アルミニウム
板、ガラス板、高分子フィルムから選ばれる一種である
ことを特徴とする請求項１記載の太陽電池用基板の製造
方法。 - 【請求項７】前記金属層はAg、Au、Al、ステンレス、C
r、又はこれらの合金から選ばれる一種であることを特
徴とする請求項１記載の太陽電池用基板の製造方法。 - 【請求項８】前記金属層は積層されていることを特徴と
する請求項１記載の太陽電池用基板の製造方法。 - 【請求項９】基体上に形成された凹凸を有する金属層の
表面をスパッタエッチングする工程と、半導体層を形成
する工程とを有することを特徴とする太陽電池の製造方
法。 - 【請求項１０】前記凹凸は２μｍ乃至0.1μｍであるこ
とを特徴とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１１】前記スパッタエッチングされた金属層表
面凹凸の平均の高低差が0.1μｍ乃至１μｍであること
を特徴とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１２】前記スパッタエッチングされた金属層表
面凹凸の平均の粒径が0.2μｍ乃至１μｍであることを
特徴とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１３】前記スパッタエッチングは少なくともフ
ッ素を含むガス及び不活性ガスを用いて行うことを特徴
とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１４】前記基板はステンレス板、アルミニウム
板、ガラス板、高分子フィルムから選ばれる一種である
ことを特徴とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１５】前記金属層はAg、Au、Al、ステンレス、
Cr、又はこれらの合金から選ばれる一種であることを特
徴とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１６】前記金属層は積層されていることを特徴
とする請求項９記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１７】前記半導体層はアモルファスシリコンで
構成されることを特徴とする請求項９記載の太陽電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1234806A JP2841213B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 太陽電池用基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1234806A JP2841213B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 太陽電池用基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0399478A JPH0399478A (ja) | 1991-04-24 |
| JP2841213B2 true JP2841213B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16976684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1234806A Expired - Fee Related JP2841213B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 太陽電池用基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841213B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112007001507T5 (de) | 2006-06-30 | 2009-07-30 | Mitsubishi Materials Corp. | Zusammensetzung für die Herstellung einer Elektrode einer Solarzelle, Verfahren zur Herstellung der Elektrode und Solarzelle, welche die durch dieses Verfahren erhältliche Elektrode umfasst |
| JP5309521B2 (ja) | 2006-10-11 | 2013-10-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 電極形成用組成物及びその製造方法並びに該組成物を用いた電極の形成方法 |
| JP5169389B2 (ja) | 2007-04-19 | 2013-03-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 導電性反射膜の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP1234806A patent/JP2841213B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0399478A (ja) | 1991-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |