JP4325310B2 - 導電性光反射膜の形成方法 - Google Patents
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Description
1.電気的性能・・・低抵抗であること
2.光学的性能・・・高反射率かつ高テクスチャー(高散乱度)であること
3.熱的安定性・・・電極材料の熱拡散がないこと
4.機械的性能・・・界面の接着力が大きいこと
まず、図1に示す内の、2、6および8aの構成からなる、金属層4を含まない場合の導電性光反射膜を作製し、その反射率の測定および表面モフォロジーの観察を行った。
導電性光反射膜の作製を、図2に示すロールツーロール方式のスパッタリング装置を用いて行った。なお、このスパッタリング装置は直流(DC)高周波スパッタリング装置の一例であって、この構成の装置に限定する意図ではない。本実施例では、基板20として膜厚50μmのポリイミドフィルムを用いた。この基板20は、送りロール32から、ヒーター24と各ターゲット28、30との間を搬送用ロール36の上を介して巻き取りロール34に向けて搬送される。
スパッタガスをArのみとしたこと以外は、実施例1と同じ方法で導電性光反射膜を作製した。
(実施例2)
ターゲット中のAl添加量を、0、0.05、0.1、0.3、0.5、1、2、5at%の8段階として導電性光反射膜を作製したこと、および、成膜中の基板や装置内の脱ガスによる影響を無くすために、真空引き開始から100時間以上脱ガスを行った後に導電性光反射膜を作製したこと以外は、実施例1と同条件で各導電性光反射膜を作製した。
(実施例3)
ArとO2の混合ガス中のO2添加量を、0、0.1、0.5、1、3、6、9、12、20体積%の9段階としたこと以外は、実施例1と同条件で導電性光反射膜を作製した。
実施例1による導電性薄膜の上に、a−Siのn層を12nm、a−Siの香典変換層を300nm、a−Siのp層を12nm形成し、さらにその上にITO層を70nm積層して、シングル接合のサブストレート型太陽電池のサンプルを作製した。
比較例1と同じ成膜条件で、成膜初期から約6時間以内に作製した比較例1による導電性薄膜の上に、a−Siのn層を12nm、a−Siの光電変換層を300nm、a−Siのp層を12nm形成し、さらにその上にITO層を70nm積層して、シングル接合のサブストレート型太陽電池のサンプルを作製した。
(応用実施例5)
基板40に透光性のガラス基板を使用したこと、および可撓性の無いガラス基板を使用するため、スパッタ装置をロールツーロール型からインライン型に変更してスパッタリングを行ったこと以外は、実施例1と同一条件で成膜を行った。なお、各層の成膜は、基板にITO層を70nm、その上にa−Siのp層を12nm、a−Siの光電変換層を300nm、a−Siのn層を12nm形成し、さらにその上に、ZnO層を30〜200nm、Ag−Al合金層を100〜300nm積層して、スーパーストレート型太陽電池のサンプルを作製した。
比較例1と同条件で成膜初期から6時間以内に各層を成膜したこと以外は、応用実施例5と同じ構成でスーパーストレート型太陽電池のサンプルを作製した。
基板上に、99.99%(4N)のAg層、Ag−Al合金層、ZnO層の順に成膜を行うため、スパッタリングのターゲットに99.99%のAgターゲットをさらに追加したこと、並びに、Ag層およびAg−Al合金層を6.4nm/秒で100nmまで、ZnO層を1.9nm/秒で60nmまで形成したこと以外は、実施例1と同条件で導電性光反射膜を形成した。
成膜雰囲気を従来のArガス100%としたこと以外は、実施例6と同条件で導電性光反射膜を形成した。
Ag−Al合金層を適用しないで、Arガス100%の雰囲気中、基板上にAg層、ZnO層の順に成膜したこと以外は、実施例6と同条件で導電性光反射膜を形成した。このとき、Ag層を続けて2回成膜し、実施例6および比較例4の膜厚と同じにした。
ArとO2の混合ガス中のO2添加量を、1、3、6、9、12体積%の5段階としたこと、および基板温度を350℃としたこと以外は、実施例6と同様の方法で、導電性光反射膜を作製した。
実施例7の導電性光反射膜を適用したこと以外は、実施例4と同じ方法でシングル接合のサブストレート型太陽電池のサンプルを作製した。
Ag−Al合金ターゲット中のAlドープ量を0.1at%または5.0at%にしたこと以外は、実施例6と同条件で導電性光反射膜を作製した。
易酸化金属元素としてAlの他に、Zn、Snを適用したこと以外は、実施例6と同条件で導電性光反射膜を作製した。
成膜時の基板温度を50℃、150℃、250℃と変化させたこと以外は、実施例6と同条件で導電性光反射膜を作製した。
4 金属層
6 合金層
8a 透明導電層
8b 透明導電層
10 光電変換層
12 入射光
20 基板
22 真空ポンプ
24 ヒーター
26 ガス導入口
28 Ag−Al合金ターゲット
30 ZnOターゲット
32 送りロール
34 巻き取りロール
36 搬送用ロール
40 基板
42a 透明導電層
42b 透明導電層
44 光電変換層
46 合金層
48 金属層
50 入射光
Claims (10)
- 薄膜太陽電池の裏面電極である導電性光反射膜の形成方法であって、
支持基板上にAgを主成分とし1種以上の易酸化性金属元素が0.01〜5.0at%添加された合金層、または前記合金層とAg層との積層形態からなる層、および透明導電膜層を、酸素を構成元素の1つとするO 2 、CO、CO 2 、N 2 OおよびNO 2 よりなる群から選択される1種以上の分子ガスを含む混合ガス雰囲気中で、順次成膜する工程を含み、全工程をとおして、前記混合ガス中の分子ガス含有量を0.1〜20体積%の範囲に制御することを特徴とする導電性光反射膜の形成方法。 - 前記合金層およびAg層を、支持基板上に(1)Ag層、合金層の順に、(2)合金層、Ag層の順に、または、(3)合金層、Ag層を複数回組み合わせて積層することを特徴とする請求項1に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記合金層に添加される易酸化性金属元素が、Al、Si、Zn、Sn、Ni、Cr、Mo、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記合金層の膜厚が、10〜1000nmであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記支持基板が、絶縁性基板であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記支持基板が、可撓性基板であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記支持基板が、プラスチック基板であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記各層の可撓性基板からなる支持基板上への成膜工程が、ロールツーロール方式またはステッピングロール方式の成膜装置内の工程であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記各層の成膜方法が、スパッタリング、真空蒸着またはこれらの組み合わせ法のいずれかの方法であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
- 前記各層の成膜時の支持基板温度が、0℃〜350℃に制御されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の導電性光反射膜の形成方法。
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