JP5423648B2 - 表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents

表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、透光性基板上に透明導電膜からなる表面電極膜を形成した表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法に関するものである。
ガラス基板等の透光性基板側から光を入射させて発電を行う薄膜太陽電池では、透光性基板上に、光入射側電極(以下、「表面電極」と称する。)が形成された透明導電ガラス基板が利用される。表面電極は、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウムなどの透明導電性膜が単独に、又は積層して形成される。また、薄膜太陽電池では、多結晶シリコン、微結晶シリコンのような結晶質シリコン薄膜やアモルファスシリコン薄膜が利用されている。この薄膜太陽電池の開発は、精力的に行なわれており、主に、安価な基板上に低温プロセスで良質のシリコン薄膜を形成することによる低コスト化と高性能化との両立の実現が目的とされている。
上述した薄膜太陽電池の一つとして、透光性基板上に、透明導電膜からなる表面電極と、p型半導体層、i型半導体層、n型半導体層が順に積層された光電変換半導体層と、光反射性金属電極を含む裏面電極とを順次形成した構造を有するものが知られている。この薄膜太陽電池では、光電変換作用が主としてこのi型半導体層内で生じるため、i型半導体層が薄いと光吸収係数が小さい長波長領域の光が十分に吸収されない。つまり、光電変換量は、本質的にi型半導体層の膜厚によって制約を受ける。そこで、i型半導体層を含む光電変換半導体層に入射した光をより有効に利用するために、光入射側の表面電極に表面凹凸構造を設けて光を光電変換半導体層内へ散乱させ、さらに裏面電極で反射した光を乱反射させる工夫がなされている。
このような薄膜太陽電池では、一般に、その光入射側の表面電極として、ガラス基板にフッ素ドープした酸化錫薄膜を熱CVD法に基づく原料ガスの熱分解により成膜する方法(例えば、特許文献1参照。)により表面凹凸構造が形成されている。
しかし、表面凹凸構造を有する酸化錫膜は、500℃以上の高温プロセスを要するなどの理由によりコストが高い。また、膜の比抵抗が高いため、膜厚を厚くすると、透過率が下がり、光電変換効率が下がってしまう。
そこで、酸化錫膜又はSnをドープした酸化インジウム(ITO)膜からなる下地電極上に、Alをドープした酸化亜鉛(AZO)膜、又はGaをドープした酸化亜鉛(GZO)膜をスパッタリングにより形成し、エッチングされ易い酸化亜鉛膜をエッチングすることで、表面凹凸構造を有する表面電極を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。また、近赤外域の光透過性に優れたTiをドープした酸化インジウム(ITiO)膜からなる下地電極上に、成膜時にアーキングやパーティクルの発生が少ないAlとGaをドープした酸化亜鉛(GAZO)膜をスパッタリングにより形成し、特許文献2の技術と同様に酸化亜鉛膜をエッチングすることで表面凹凸構造を有する表面電極を形成する方法も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、エッチングにより表面凹凸構造を形成する手法では、凹凸膜に鋭利な突起ができやすく、良好な光電変換半導体層が得難く、光電変換効率が上がらない。加えて、エッチング後の洗浄が不十分であると、半導体層に欠陥が発生し易く、この欠陥を防止するには複雑な洗浄工程を経る必要があり、量産性に乏しい。
特表平2−503615号公報 特開2000−294812号公報 特開2010−34232号公報
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、光電変換効率の高い表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法を提供する。
本件発明者らは、鋭意検討を行った結果、透光性ガラス基板上にスパッタリングにより形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜からなる凹凸膜を、水素ガスを導入した還元雰囲気中において熱処理を行うことにより、透明導電膜の導電率が増加するとともに、光閉じ込め効果の指標であるヘイズ率(散乱透過率/全光線透過率)までもが増加することを見出した。
すなわち、本発明に係る表面電極付透明導電基板の製造方法は、透光性基板上に、スパッタリング法により、表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜を有する表面電極が形成された表面電極付透明導電基板に対し、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気で、400〜550℃熱処理を施す。
また、本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、透光性基板上に、表面電極と、光電変換半導体層と、裏面電極とを順に形成する薄膜太陽電池の製造方法において、透光性基板上に、スパッタリング法により、表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜を有する表面電極が形成された表面電極付透明導電基板に対し、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気で、400〜550℃熱処理を施す。
本発明によれば、透光性基板上に、表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜を成膜した後に、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気中で、400〜550℃で熱処理を施すことによって、より高いヘイズ率を実現することができる。結果として、より光閉じ込め効果の高い表面電極を提供することができ、より光電変換効率の高い薄膜太陽電池を得ることができる。
本発明の一実施の形態に係る薄膜太陽電池の構成例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜太陽電池用の表面電極付透明導電基板の構成例を示す断面図であり、(A)は透光性ガラス基板上に、表面電極として酸化インジウム系の透明導電膜と表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜とが順に積層されている断面図であり、(B)は透光性ガラス基板上に、表面電極として表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜が形成されている断面図である。 水素ガス導入による熱処理前後のヘイズ率の関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施の形態」という)について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.薄膜太陽電池
1−1.表面電極付透明導電基板
1−2.光電変換半導体層
1−3.裏面電極
2.薄膜太陽電池の製造方法
2−1.表面電極付透明導電基板
2−2.光電変換半導体層
2−3.裏面電極
3.実施例
<1.薄膜太陽電池>
図1は、本実施の形態に係る薄膜太陽電池の構成例を示す断面図である。薄膜太陽電池10は、透光性ガラス基板1上に、表面電極2と、光電変換半導体層3と、裏面電極4とが順に積層された構造を有する。薄膜太陽電池10に対して、光電変換されるべき光は、矢印に示すように透光性ガラス基板1側から入射される。
<1−1.表面電極付透明導電基板>
本実施の形態に係る表面電極付透明導電基板(透明導電凹凸膜)は、透光性ガラス基板1上に、表面電極2が形成されている。表面電極付透明導電基板としては、例えば、図2(A)に示す表面電極付透明導電基板11aや、図2(B)に示す表面電極付透明導電基板11bが挙げられる。表面電極付透明導電基板11aは、透光性ガラス基板1上に、スパッタリング法により、下地膜21としての酸化インジウム系の透明導電膜と、凹凸膜22としての表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜との順で積層された積層膜が形成されている。表面電極付透明導電基板11bは、透光性ガラス基板1上に、スパッタリング法により、表面電極2として凹凸膜22が形成されている。以下、表面電極付透明導電基板11a及び表面電極付透明導電基板11bをまとめて、単に「表面電極付透明導電基板11」とも呼ぶ。
(透光性ガラス基板)
透光性ガラス基板1は、太陽光のスペクトルが透過可能なように、350〜1200nmの波長域にて高い透過率を有することが望ましい。また、屋外環境下での使用を考慮して、電気的、化学的、物理的に安定であることが望ましい。このような透光性ガラス基板1としては、ソーダライムシリケートガラス、ボレートガラス、低アルカリ含有ガラス、石英ガラス、その他の各種ガラスなどを例示することができる。
なお、透光性ガラス基板1は、ガラスからその上面に成膜される透明導電膜からなる表面電極へのイオンの拡散を防止し、ガラス基板の種類や表面状態による膜の電気特性への影響を最小限度に抑えるために、酸化シリコン膜などのアルカリバリヤ膜をガラス基板上に施しても構わない。
(表面電極)
表面電極2は、図1に示すように、表面凹凸構造2aを有する表面電極である。表面電極2は、透光性ガラス基板1と同様に350〜1200nmの波長の光に対して80%以上の高い透過率を有することが望ましい。また、表面電極2は、後に詳述する水素雰囲気中での熱処理後のシート抵抗(表面抵抗)が10Ω/□以下であることが望ましく、膜のヘイズ率が15%以上、より好ましくは20%以上であることが望ましい。
表面電極2は、例えば、図2(B)に示すように、凹凸膜22単体で構成することができる。また、表面電極2は、例えば、図2(A)に示すように、下地膜21と、凹凸膜22との順で積層された積層体で構成することができる。図2(A)に示す表面電極2のように、透光性ガラス基板1と凹凸膜22との間に、下地膜21を位置させることにより、図2(A)に示すように表面電極2を凹凸膜22単体で構成するよりも、凹凸膜22の厚さを薄くすることができ、結果として表面電極2全体としての厚さを薄くすることができ、透光性の面で有利となる。また、下地膜21は、後に詳述するように、酸化インジウム系の透明導電膜であるため、酸化亜鉛系の透明導電膜よりも体積抵抗率が小さく、結果として、同じ抵抗率であれば、表面電極2全体としての厚さを薄くすることができる。
表面凹凸構造2aの凹凸の程度は、表面凹凸を示す指標であるヘイズ率が20%以上であることが好ましく、また、算術平均粗さ(Ra)が40〜120nmであることが好ましい。このようなヘイズ率及び算術平均粗さ(Ra)の表面凹凸構造2aを有する表面電極2によれば、光閉じ込め効果が高くなり、薄膜太陽電池10の光電変換効率を向上させることができる。
(下地膜)
下地膜21は、Ti、Sn、Gaから選ばれる少なくとも1種をドープした酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜である。本明細書において、アモルファス質とは、X線解析における回折ピーク強度が結晶質の回折ピーク強度の20%以下のものをいう。このような酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜として、例えば、Tiをドープした酸化インジウム(ITiO)膜を用いることができる。ITiO膜は、近赤外域の光の透過率が高く、アモルファス質の膜を容易に形成することができ、また、その上に形成される酸化亜鉛系結晶の成長を助長させることができる。ITiO膜において、Tiをドープする量は、0.5〜2.0質量%とすることが好ましい。
また、酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜として、例えば、Sn、Gaをドープした酸化インジウム(ITGO)膜を用いてもよい。ITGO膜も、アモルファス質の膜を容易に形成することができ、また、その上に形成される酸化亜鉛系結晶の成長を助長させることができる。ITGO膜において、Sn、Gaをドープする量は、3.0〜15質量%とすることが好ましい。
さらに、酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜として、例えば、Ti、Snをドープした酸化インジウム(ITiTO)膜を用いてもよい。ITiTO膜は、ITiO膜に比べて、酸化亜鉛系結晶の成長をより一層助長させることができる。ITiTO膜において、Ti、Snをドープする量は、0.01〜2.0質量%とすることが好ましい。
下地膜21の膜厚は、100〜500nmであることが好ましく、より好ましくは200〜400nmである。膜厚が100nmを下回ると、下地膜21によるヘイズ率増加の効果が著しく小さくなり、500nmを上回ると、透過率が減少し、ヘイズ率増加による光閉じ込め効果を相殺してしまう。
(凹凸膜)
凹凸膜22は、Al、Ga、B、In、F、Si、Ge、Ti、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種をドープした酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜である。このような酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜としては、例えば、AlとGaとを共にドープした酸化亜鉛(GAZO)膜、Alをドープした酸化亜鉛(AZO)膜、Gaをドープした酸化亜鉛(GZO)膜が挙げられる。これらの酸化亜鉛膜の中でも、GAZO膜が、スパッタリングによる成膜の際にアーキングが発生し難いため、より好ましい。GAZO膜において、AlとGaをドープする量は、0.1〜0.5質量%とすることが好ましい。また、GZO膜において、Gaをドープする量は、0.2〜6.0質量%とすることが好ましい。
凹凸膜22の膜厚は、300〜2000nmであることが好ましく、より好ましくは400〜1600nmである。膜厚が300nmよりも小さいと、凹凸が大きくならず、膜のヘイズ率が10%を下回ることがある。また、膜厚が2000nmを超えると、透過率が著しく低下する。
<1−2.光電変換半導体層>
光電変換半導体層3は、表面電極2上に、p型半導体層31と、i型半導体層32と、n型半導体層33とが順に積層されている。なお、p型半導体層31とn型半導体層33とは、その順番が逆でも良いが、通常、太陽電池では光の入射側にp型半導体層が配置される。
p型半導体層31は、例えば不純物原子としてB(ボロン)をドープした微結晶シリコンの薄膜からなる。また、微結晶シリコンの代わりに、多結晶シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムなどの材料を用いてもよい。また、不純物原子は、Bに限られず、アルミニウムなどを用いてもよい。
i型半導体層32は、例えば、ドープされていない微結晶シリコンの薄膜からなる。また、微結晶シリコンの代わりに、多結晶シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムなどの材料を用いてもよい。また、微量の不純物を含む弱p型半導体、又は弱n型半導体で光電変換機能を十分に備えたシリコン系の薄膜材料を用いてもよい。
n型半導体層33は、例えば、不純物原子としてP(リン)がドープされたn型微結晶シリコンからなる。また、微結晶シリコンの代わりに、多結晶シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムなどの材料を用いてもよい。また、不純物原子は、Pに限られず、N(窒素)などを用いてもよい。
<1−3.裏面電極>
裏面電極4は、n型半導体層33上に、透明導電性酸化膜41と光反射性金属電極42とが順に形成されている。
透明導電性酸化膜41は、必ずしも必要とされないが、n型半導体層33と光反射性金属電極42との付着性を高めることで、光反射性金属電極42の反射効率を高め、且つn型半導体層33を化学変化から保護する機能を有している。
透明導電性酸化膜41は、酸化亜鉛膜、酸化インジウム膜、酸化錫膜などから選択される少なくとも1種で形成される。特に酸化亜鉛膜においてはAl、Gaのうち、少なくとも1種類を、酸化インジウム膜においてはSn、Ti、W、Ce、Ga、Moのうち、少なくとも1種類をドープすることで導電性を高めることが好ましい。また、n型半導体層33に隣接する透明導電性酸化膜41の比抵抗は、1.5×10−3Ωcm以下であることが好ましい。
<2.薄膜太陽電池の製造方法>
次に、上述した本実施の形態に係る薄膜太陽電池10の製造方法について説明する。薄膜太陽電池10は、図1に示すように、透光性ガラス基板1上に、表面電極2と、光電変換半導体層3と、裏面電極4とを順に形成する。先ず、薄膜太陽電池10を構成する表面電極付透明導電基板11の製造方法について説明する。
<2−1.表面電極付透明導電基板>
図2(A)に示す表面電極付透明導電基板11aは、まず、透光性ガラス基板1の温度を20〜70℃の範囲に保持し、導入ガスとして例えばアルゴンと酸素との混合ガスを用い、スパッタリング法により、酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜からなる下地膜21を形成する。透光性ガラス基板1の温度を20℃より低くしても、酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜を得ることができるが、スパッタリング装置内に透光性ガラス基板を冷却する機構を設ける必要があり、コスト増となり好ましくない。また、透光性ガラス基板1の温度が70℃を超えると、酸化インジウム系のアモルファス質透明導電膜を得ることが困難となる。
表面電極付透明導電基板11aにおける凹凸膜22は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中において、1Pa以上のガス圧に調整した高ガス圧環境下で、スパッタリングにより下地膜21上に成膜する。
凹凸膜22を成膜する際のガス圧は、1〜10Paとするのが好ましい。ガス圧が10Paよりも高いと、ヘイズ率が上昇するのと引き換えに成膜レートが極端に低下してしまう。ガス圧が1Paよりも低いと、膜表面への凹凸形状の生成が起りにくくなり、ヘイズ率が極端に低下してしまう。
また、凹凸膜22のスパッタリングを行う際の基板温度は、300℃以上とするが、300〜550℃とするのが好ましい。基板温度の上限は、透光性ガラス基板1の軟化点以下であれば最大800℃まで適用可能である。一般の太陽電池用途の透光性ガラス基板の場合、軟化点は600〜650℃のものが多く、これらを用いる場合、550℃を超えると軟化点温度に近づくため、基板の強度が低下し、結果として製造歩留まりを低下させることができる。
図2(B)に示す表面電極付透明導電基板11bは、上述した表面電極付透明導電基板11aと同様にして、スパッタリング法により、透光性ガラス基板1上に、表面電極2として凹凸膜22を形成させる。
次に、得られた表面電極付透明導電基板11を、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気中で、400〜550℃熱処理を施す。具体的には、以下の手順で、表面電極付透明導電基板11に熱処理を施すことが好ましい。このように、水素ガスを導入した還元雰囲気中において熱処理を施すことで、酸化亜鉛結晶中にある不安定な酸素結合が取り除かれてキャリアが生成して、表面電極2を構成する透明導電膜の導電率が増加し、より高いヘイズ率を実現できる。
まず、表面電極付透明導電基板11を収納した雰囲気炉内をアルゴンガス等の不活性ガスで置換した後、該雰囲気炉内を真空ポンプにより0.1Pa未満の真空度とする。次に、該雰囲気炉内に水素ガスを導入しながら、雰囲気炉と真空ポンプ間のバルブの開閉を調整し、雰囲気炉内の圧力を0.1〜100Paに保つことで0.1〜100Paの水素ガス雰囲気を実現した上で、400〜550℃に加熱し、熱処理を行う。
炉内のガス圧が100Paを上回ると、水素導入量が多い場合に、雰囲気炉内の水素濃度が高くなるため好ましくない。また、ガス圧が0.1Paを下回ると、還元の効果が弱くなり、還元に要する時間が急激に長くなり、生産性が悪く実用的でないため、好ましくない。
熱処理における加熱温度が400℃を下回ると、水素ガス雰囲気の如何に関わらず還元効果はさほど現れず、シート抵抗が8Ω/□を上回るとともに、膜のヘイズ率が向上する効果が得られず、好ましくない。また、加熱温度が550℃を上回ると、過剰な還元により膜の透明度が失われ、350〜1200nmの波長の光に対する透過率(全光透過率)が80%を下回ってしまい、好ましくない。
このように、本実施の形態に係る表面電極付透明導電基板の製造方法によれば、透光性ガラス基板1上に、凹凸膜22、又は、下地膜21と凹凸膜22とを成膜した後に、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気中で、400〜550℃で熱処理を施す。これにより、より高いヘイズ率を実現することができ、結果として、より光閉じ込め効果の高い表面電極2を提供することができる。
図3は、水素ガス導入による熱処理前後のヘイズ率の関係を示すグラフである。具体的に、図3は、初期ヘイズ値の異なる図2(A)に示す表面電極付透明導電基板11aを用意し、水素ガス圧0.1Pa、熱処理温度450℃で、熱処理の効果の結果を占めすグラフである。この表面電極付透明導電基板11aは、凹凸膜22としてのGAZO膜と、下地膜21としてのITiTO膜と、透光性ガラス基板1とが順に積層されている。グラフの横軸は、表面電極付透明導電基板11に熱処理を施す前のヘイズ率を示し、グラフの縦軸は、表面電極付透明導電基板11に熱処理を施した後のヘイズ率を示す。図3のグラフ中の破線は、熱慮理前後のヘイズ率の改善比を説明するための基準線である。熱処理の効果がなかった場合、この破線の上に測定点が存在することになる。
図3に示す結果によれば、表面電極付透明導電基板11に対する熱処理は、ヘイズ率を高める効果があるものの、熱処理前(初期)にヘイズがない表面電極付透明導電基板11に対してはヘイズ率を高める効果がないことが分かる。
上記表面電極付透明導電基板11aを用いて、水素ガス圧0.1Pa、熱処理温度450℃で、熱処理する場合には、ヘイズ率が12%以上の表面電極付透明導電基板を用いることが好ましい。これにより、熱処理後の表面電極付透明導電基板11のヘイズ率を15%以上とすることができる。
<2−2.光電変換半導体層>
次に、表面電極付透明導電基板11における表面電極2上に、例えマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、光電変換半導体層3を形成する。このプラズマCVD法は、一般によく知られている平行平板型のRFプラズマCVDを用いてもよいし、周波数150MHz以下のRF帯からVHF帯までの高周波電源を利用するプラズマCVD法でもよい。
光電変換半導体層3は、p型半導体層31と、i型半導体層32と、n型半導体層33とを順に積層して形成される。なお、必要に応じて、各半導体層に、パルスレーザ光を照射(レーザーアニール)し、結晶化分率やキャリア濃度の制御を行なってもよい。
<2−3.裏面電極>
次に、光電変換半導体層3上に裏面電極4を形成する。裏面電極4は、透明導電性酸化膜41と、光反射性金属電極42とを順に積層して形成される。
透明導電性酸化膜41は、真空蒸着、スパッタなどの方法によって形成され、ZnO、ITO等の金属酸化物で形成することが好ましい。
光反射性金属電極42は、真空蒸着、スパッタなどの方法によって形成され、Ag、Au、Al、Cu及びPtの中から選択される1種、又は、これらを含む合金で形成することが好ましい。例えば、光反射性の高いAgを100〜330℃、より好ましくは200〜300℃の温度で真空蒸着によって形成することが好ましい。
以上のように、本実施の形態に係る薄膜太陽電池10の製造方法では、透光性ガラス基板1上に、表面電極2として、凹凸膜22、又は、下地膜21と凹凸膜22とを成膜した後に、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気中で、400〜550℃で熱処理を施すことにより、表面電極付透明導電基板11を製造する。これにより、エッチング手法を用いなくても良好な凹凸からなる表面電極2を形成することができ、より高いヘイズ率を実現することができる。結果として、より光閉じ込め効果の高い表面電極2を提供することができ、より光電変換効率の高い薄膜太陽電池10を得ることができる。
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
以下の製造条件により、図2(A)に示すような構造の酸化インジウム系の透明導電膜からなる下地膜と酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜からなる凹凸膜との積層構造による表面電極付透明導電基板を作製した。
先ず、透光性ガラス基板1としてソーダライムシリケートガラス基板を用い、このガラス基板上に、表面電極2として、下地膜21と凹凸膜22とを順に形成した。下地膜21としては、酸化インジウムに酸化チタンを1質量%、酸化錫を0.01質量%ドープしたITiTO膜を用い、凹凸膜22としては、酸化亜鉛に酸化ガリウム0.58質量%、酸化アルミニウム0.32質量%をドープしたGAZO膜を用いた。
成膜は、DCマグネトロンスパッタ法を用いた。使用したターゲットは、φ6インチサイズで、基板とターゲットとの間隔を60mmとした。
ソーダライムシリケートガラス基板の温度を25℃に設定し、導入ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガス(アルゴン:酸素=99:1)を用い、スパッタリング法により、膜厚が200nmとなるようにITiTO膜を成膜した。次に、ソーダライムシリケートガラス基板の温度を300℃に設定し、スパッタパワーDC400W、導入ガスをアルゴンガス100%とし、ガス圧を7Paに調整し、総膜厚が1200nmとなるようにGAZO膜を形成した。
表面電極のシート抵抗を表面抵抗計ロレスタAP(三菱化学(株)製、MCP−T400)を用い、ヘイズ率をヘイズメーター(村上色彩技術研究所製、HR−200)を用い、測定した。成膜直後の表面電極は、シート抵抗が9.7Ω/□、全光透過率が83.4%、ヘイズ率が14.7%であった。
水素ガス還元環境中での熱処理については、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を400℃に加熱し、熱処理を行った。
その結果、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.9Ω/□、全光透過率が82.8%、ヘイズ率が19.1%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は、殆ど変化がみられなかった。
(実施例2)
実施例2では、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を450℃に加熱し、熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様に表面電極付透明導電基板を作製した。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.1%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.4Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が19.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は、殆ど変化がみられなかった。
(実施例3)
実施例3では、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を500℃に加熱し、熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様に表面電極付透明導電基板を作製した。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が84.0%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.2Ω/□、全光透過率が83.0%、ヘイズ率が21.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は、殆ど変化がみられなかった。
(実施例4)
実施例4では、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を550℃に加熱し、熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様に表面電極付透明導電基板を作製した。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が84.0%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.9Ω/□、全光透過率が82.9%、ヘイズ率が21.7%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は、殆ど変化がみられなかった。
(実施例5〜8)
実施例5〜8では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例5は400℃、実施例6は450℃、実施例7は500℃、実施例8は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例5では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が82.5%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.1Ω/□、全光透過率が81.6%、ヘイズ率が21.1%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例6では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.4%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.6Ω/□、全光透過率が82.3%、ヘイズ率が22.5%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例7では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が82.9%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.4Ω/□、全光透過率が81.5%、ヘイズ率が23.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例8では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.8%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.1Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が24.1%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例9〜12)
実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例9は400℃、実施例10は450℃、実施例11は500℃、実施例12は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例9では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が82.9%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.4Ω/□、全光透過率が81.7%、ヘイズ率が23.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例10では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.0Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が23.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例11では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.8Ω/□、全光透過率が81.7%、ヘイズ率が25.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例12では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.5Ω/□、全光透過率が81.5%、ヘイズ率が26.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例13〜16)
実施例13〜16では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例13は400℃、実施例14は450℃、実施例15は500℃、実施例16は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例13では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.7Ω/□、全光透過率が81.5%、ヘイズ率が24.6%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例14では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が82.8%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.3Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が26.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例15では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が83.7%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.4Ω/□、全光透過率が81.7%、ヘイズ率が27.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例16では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.7%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.1Ω/□、全光透過率が81.6%、ヘイズ率が29.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(比較例1〜2)
比較例1〜2では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例1は350℃、比較例2は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例1では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.9%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.7Ω/□、全光透過率が84.2%、ヘイズ率が15.4%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例2では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.6Ω/□、全光透過率が57.2%、ヘイズ率が20.6%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されたものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例3〜4)
比較例3〜4では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例3は350℃、比較例4は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例3では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が83.1%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.3Ω/□、全光透過率が83.2%、ヘイズ率が15.7%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例4では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.7Ω/□、全光透過率が57.0%、ヘイズ率が22.4%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例5〜6)
比較例5〜6では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例5は350℃、比較例6は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例5では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が83.0%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.9Ω/□、全光透過率が83.2%、ヘイズ率が15.7%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例6では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が82.9%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.0Ω/□、全光透過率が56.5%、ヘイズ率が24.8%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例7〜8)
比較例7〜8では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例7は350℃、比較例8は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例7では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.6Ω/□、全光透過率が82.8%、ヘイズ率が15.8%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例8では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が83.0%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が3.8Ω/□、全光透過率が56.3%、ヘイズ率が27.0%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例9〜10)
比較例9〜10では、実施例1と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.01Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例9は400℃、比較例10は550℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例9では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が82.3%、ヘイズ率が12.0%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例10では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が82.2%、ヘイズ率が14.0%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
上述した実施例1〜16及び比較例1〜10の結果を以下の表1に示す。
Figure 0005423648
(実施例17)
実施例17では、表面電極2を形成する下地膜21として、酸化インジウムに酸化チタンを1質量%ドープしたITiO膜を用い、凹凸膜22としては、酸化亜鉛に酸化ガリウム0.58質量%、酸化アルミニウム0.32質量%をドープしたGAZO膜を用いた。
ソーダライムシリケートガラス基板の温度を25℃に設定し、導入ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガス(アルゴン:酸素=99:1)を用い、スパッタリング法により、膜厚が250nmとなるようにITiO膜を成膜した。次に、ソーダライムシリケートガラス基板の温度を300℃に設定し、スパッタパワーDC400W、導入ガスをアルゴンガス100%とし、ガス圧を7Paに調整し、総膜厚が1250nmとなるようにGAZO膜を形成した。
水素ガス還元環境中での熱処理については、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を400℃に加熱し、処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が83.9%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.9Ω/□、全光透過率が83.2%、ヘイズ率が18.9%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例18)
実施例18では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を550℃に加熱し、熱処理を行い、表面電極付透明導電基板11を作製した。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が83.4%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.1Ω/□、全光透過率が82.5%、ヘイズ率が20.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は殆ど変化がみられなかった。
(実施例19〜20)
実施例19〜20では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例19は400℃、実施例20は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例19では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が83.6%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.1Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が19.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例20では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が83.0%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.1Ω/□、全光透過率が81.6%、ヘイズ率が22.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例21〜22)
実施例21〜22では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例21は400℃、実施例22は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例21では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が82.8%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.4Ω/□、全光透過率が81.5%、ヘイズ率が21.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例22では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が83.6%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.9Ω/□、全光透過率が82.0%、ヘイズ率が24.7%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例23〜24)
実施例23〜24では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例23は400℃、実施例24は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例23では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が83.9%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.8Ω/□、全光透過率が82.1%、ヘイズ率が23.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例24では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.8%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.1Ω/□、全光透過率が81.7%、ヘイズ率が26.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(比較例11〜12)
比較例11〜12では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例1は350℃、比較例2は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例11では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が83.9%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が12.1Ω/□、全光透過率が84.2%、ヘイズ率が15.4%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例12では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.2%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.3Ω/□、全光透過率が57.4%、ヘイズ率が20.9%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例13〜14)
比較例13〜14では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例13は350℃、比較例14は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例13では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が83.4%、ヘイズ率が15.3%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例14では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.8Ω/□、全光透過率が56.5%、ヘイズ率が22.6%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例15〜16)
比較例15〜16では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例15は350℃、比較例16は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例15では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.7%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.1Ω/□、全光透過率が83.8%、ヘイズ率が14.7%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例16では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が83.4%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.3Ω/□、全光透過率が56.9%、ヘイズ率が24.4%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例17〜18)
比較例17〜18では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例17は350℃、比較例18は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例17では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が83.2%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.3Ω/□、全光透過率が83.4%、ヘイズ率が15.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例18では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が83.7%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が3.9Ω/□、全光透過率が56.9%、ヘイズ率が26.4%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例19〜20)
比較例19〜20では、実施例17と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.01Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例19は400℃、比較例20は550℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例19では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が13.9Ω/□、全光透過率が83.0%、ヘイズ率が13.4%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例20では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.8Ω/□、全光透過率が83.0%、ヘイズ率が15.4%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
実施例17〜24及び比較例11〜20の結果を以下の表2に示す。
Figure 0005423648
(実施例25)
実施例25では、表面電極2を形成する下地膜21として、酸化インジウムに酸化ガリウムを3.4質量%、酸化錫を10質量%含むITGO膜を用い、凹凸膜22としては、酸化亜鉛に酸化ガリウム0.58質量%、酸化アルミニウム0.32質量%をドープしたGAZO膜を用いた。
ソーダライムシリケートガラス基板の温度を25℃に設定し、導入ガスとしてアルゴンと酸素の混合ガス(アルゴン:酸素=99:1)を用い、スパッタリング法により、膜厚が150nmとなるようにITGO膜を成膜した。次に、ソーダライムシリケートガラス基板の温度を300℃に設定し、スパッタパワーDC400W、導入ガスをアルゴンガス100%とし、ガス圧を7Paに調整し、総膜厚が1150nmとなるようにGAZO膜を形成した。
水素ガス還元環境中での熱処理については、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を400℃に加熱し、処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が82.5%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.4Ω/□、全光透過率が81.6%、ヘイズ率が18.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例26)
実施例26では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を550℃に加熱し、熱処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.9%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.4Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が21.1%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は、殆ど変化がみられなかった。
(実施例27〜28)
実施例27〜28では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例27は400℃、実施例28は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例27では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が82.4%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.0Ω/□、全光透過率が81.4%、ヘイズ率が20.5%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例28では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.7%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.8Ω/□、全光透過率が82.1%、ヘイズ率が23.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例29〜30)
実施例29〜30では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例29は400℃、実施例30は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例29では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.3Ω/□、全光透過率が81.2%、ヘイズ率が21.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例30では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.3Ω/□、全光透過率が80.6%、ヘイズ率が25.6%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例31〜32)
実施例31〜32では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例31は400℃、実施例32は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例31では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.9Ω/□、全光透過率が81.1%、ヘイズ率が23.9%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例32では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.1Ω/□、全光透過率が80.6%、ヘイズ率が27.6%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(比較例21〜22)
比較例21〜22では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例21は350℃、比較例22は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例21では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が83.8%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.9Ω/□、全光透過率が84.2%、ヘイズ率が15.5%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例22では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.1Ω/□、全光透過率が56.9%、ヘイズ率が20.5%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例23〜24)
比較例23〜24では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例23は350℃、比較例24は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例23では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が84.0%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.6Ω/□、全光透過率が84.1%、ヘイズ率が15.6%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例24では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が82.7%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.6Ω/□、全光透過率が56.6%、ヘイズ率が22.3%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例25〜26)
比較例25〜26では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例25は350℃、比較例26は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例25では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が83.5%、ヘイズ率が16.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例26では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.1Ω/□、全光透過率が56.2%、ヘイズ率が24.8%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例27〜28)
比較例27〜28では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例27は350℃、比較例28は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例27では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が82.8%、ヘイズ率が14.3%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例28では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が82.6%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が3.7Ω/□、全光透過率が55.9%、ヘイズ率が26.6%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例29〜30)
比較例29〜30では、実施例25と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.01Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、比較例29は400℃、比較例30は550℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例29では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が83.3%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が13.8Ω/□、全光透過率が83.8%、ヘイズ率が13.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例30では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が82.8%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.7Ω/□、全光透過率が83.1%、ヘイズ率が15.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
実施例25〜32及び比較例21〜30の結果を以下の表3に示す。
Figure 0005423648
(実施例33)
実施例33では、図1(B)に示すように、表面電極2において、下地膜21を用いず、凹凸膜22としては、酸化亜鉛に酸化アルミニウム2.0質量%をドープしたAZO膜を用いた。
成膜はDCマグネトロンスパッタ法を用い、使用したターゲットはφ6インチサイズで、基板とターゲットとの間隔を60mmとした。
ソーダライムシリケートガラス基板の温度を300℃に設定し、スパッタパワーDC400W、導入ガスをアルゴンガス100%とし、ガス圧を7Paに調整し、総膜厚が2400nmとなるようにAZO膜を形成した。
水素ガス還元環境中での熱処理については、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を400℃に加熱し、処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が81.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が7.2Ω/□、全光透過率が80.7%、ヘイズ率が18.6%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例34)
実施例34では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を550℃に加熱し、熱処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.3Ω/□、全光透過率が80.0%、ヘイズ率が19.2%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は殆ど変化がみられなかった。
(実施例35〜36)
実施例35〜36では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例35は400℃、実施例36は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例35では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が80.5%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.9Ω/□、全光透過率が79.9%、ヘイズ率が18.4%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例36では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が79.9%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.3Ω/□、全光透過率が78.6%、ヘイズ率が21.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例37〜38)
実施例37〜38では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例37は400℃、実施例38は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例37では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.9Ω/□、全光透過率が79.3%、ヘイズ率が20.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例38では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が81.1%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.0Ω/□、全光透過率が79.6%、ヘイズ率が23.1%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例39〜40)
実施例39〜40では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例39は400℃、実施例40は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例39では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が81.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.4Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が22.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例40では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が81.2%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.4Ω/□、全光透過率が79.2%、ヘイズ率が25.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(比較例31〜32)
比較例31〜32では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例31は350℃、比較例32は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例31では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が81.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.3Ω/□、全光透過率が81.6%、ヘイズ率が15.5%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例32では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.3Ω/□、全光透過率が55.3%、ヘイズ率が20.5%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例33〜34)
比較例33〜34では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例33は350℃、比較例34は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例33では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が81.4%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.6Ω/□、全光透過率が81.5%、ヘイズ率が15.7%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例34では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.5Ω/□、全光透過率が54.9%、ヘイズ率が22.3%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例35〜36)
比較例35〜36では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例35は350℃、比較例36は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例35では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が81.0%、ヘイズ率が16.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例36では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.3Ω/□、全光透過率が54.6%、ヘイズ率が24.8%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例37〜38)
比較例37〜38では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例37は350℃、比較例38は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例37では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.3%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例38では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が3.8Ω/□、全光透過率が54.3%、ヘイズ率が26.6%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例39〜40)
比較例39〜40では、実施例33と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.01Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例39は400℃、比較例40は550℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例39では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が13.2Ω/□、全光透過率が81.2%、ヘイズ率が13.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例40では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.2Ω/□、全光透過率が80.5%、ヘイズ率が15.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
実施例33〜40及び比較例31〜40の結果を以下の表4に示す。
Figure 0005423648
(実施例41)
実施例41では、下地膜21は用いず、凹凸膜22としては、酸化亜鉛に酸化ガリウム0.58質量%、酸化アルミニウム0.32質量%をドープしたGAZO膜を用いた。
成膜はDCマグネトロンスパッタ法を用い、使用したターゲットはφ6インチサイズで、基板とターゲットとの間隔を60mmとした。ソーダライムシリケートガラス基板の温度を300℃に設定し、スパッタパワーDC400W、導入ガスをアルゴンガス100%とし、ガス圧を7Paに調整し、総膜厚が2100nmとなるようにGAZO膜を形成した。
水素ガス還元環境中での熱処理については、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を400℃に加熱し、処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が81.3%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が7.9Ω/□、全光透過率が80.9%、ヘイズ率が18.4%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例42)
実施例42では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を550℃に加熱し、熱処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が80.5%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.2Ω/□、全光透過率が79.6%、ヘイズ率が19.6%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は、殆ど変化がみられなかった。
(実施例43〜44)
実施例43〜44では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例43は400℃、実施例44は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例43では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が80.4%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.8Ω/□、全光透過率が79.8%、ヘイズ率が18.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例44では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.7Ω/□、全光透過率が78.9%、ヘイズ率が21.4%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例45〜46)
実施例45〜46では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例45は400℃、実施例46は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例45では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が81.4%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.7Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が20.4%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例46では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が80.4%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.8Ω/□、全光透過率が78.8%、ヘイズ率が23.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例47〜48)
実施例47〜48では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例47は400℃、実施例48は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例47では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.2Ω/□、全光透過率が78.7%、ヘイズ率が22.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例48では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が81.2%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.4Ω/□、全光透過率が79.3%、ヘイズ率が25.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(比較例41〜42)
比較例41〜42では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例41は350℃、比較例42は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例41では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が81.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が12.3Ω/□、全光透過率が81.7%、ヘイズ率が15.5%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例42では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.1Ω/□、全光透過率が55.2%、ヘイズ率が20.5%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例43〜44)
比較例43〜44では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例43は350℃、比較例44は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例43では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が81.4%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.6Ω/□、全光透過率が81.5%、ヘイズ率が15.8%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例44では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.8Ω/□、全光透過率が55.0%、ヘイズ率が22.3%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例45〜46)
比較例45〜46では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例45は350℃、比較例46は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例45では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が81.0%、ヘイズ率が16.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例46では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.1Ω/□、全光透過率が54.5%、ヘイズ率が24.8%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例47〜48)
比較例47〜48では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例47は350℃、比較例48は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例47では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.3%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例48では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が3.7Ω/□、全光透過率が54.2%、ヘイズ率が26.6%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例49〜50)
比較例49〜50では、実施例41と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.01Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例49は400℃、比較例50は550℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例49では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が12.9Ω/□、全光透過率が81.2%、ヘイズ率が13.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例50では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.1Ω/□、全光透過率が80.5%、ヘイズ率が15.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
実施例41〜48及び比較例41〜50の結果を以下の表5に示す。
Figure 0005423648
(実施例49)
実施例49では、表面電極2において、下地膜21は用いず、凹凸膜22としては、酸化亜鉛に酸化ガリウム0.6質量%をドープしたGZO膜を用いた。
成膜はDCマグネトロンスパッタ法を用い、使用したターゲットは、φ6インチサイズで、基板とターゲットとの間隔を60mmとした。
ソーダライムシリケートガラス基板の温度を300℃に設定し、スパッタパワーDC400W、導入ガスをアルゴンガス100%とし、ガス圧を7Paに調整し、総膜厚が2200nmとなるようにGZO膜を形成した。
水素ガス還元環境中での熱処理については、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を400℃に加熱し、処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が81.2%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が7.5Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が18.4%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例50)
実施例50では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を550℃に加熱し、熱処理を行った。
その結果、成膜直後のシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が81.0%、ヘイズ率が15.0%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.4Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が20.1%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。全光透過率は殆ど変化がみられなかった。
(実施例51〜52)
実施例51〜52では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例51は400℃、実施例52は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例51では、成膜直後にシート抵抗値が9.7Ω/□、全光透過率が80.3%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.7Ω/□、全光透過率が79.5%、ヘイズ率が18.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例52では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.8Ω/□、全光透過率が79.0%、ヘイズ率が22.0%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例53〜54)
実施例53〜54では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極を形成した透光性ガラス基板の温度を、実施例53は400℃、実施例54は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例53では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.9%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が6.1Ω/□、全光透過率が80.0%、ヘイズ率が20.9%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例54では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が80.6%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.2Ω/□、全光透過率が79.3%、ヘイズ率が23.9%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(実施例55〜56)
実施例55〜56では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、実施例55は400℃、実施例56は550℃に加熱し、熱処理を行った。
実施例55では、成膜直後にシート抵抗値が10.0Ω/□、全光透過率が81.0%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.3Ω/□、全光透過率が79.6%、ヘイズ率が22.3%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
実施例56では、成膜直後にシート抵抗値が9.8Ω/□、全光透過率が80.1%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.4Ω/□、全光透過率が78.2%、ヘイズ率が25.8%となり、シート抵抗とヘイズ率が改善した。
(比較例51〜52)
比較例51〜52では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例51は350℃、比較例52は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例51では、成膜直後にシート抵抗値が9.9Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が11.7Ω/□、全光透過率が80.4%、ヘイズ率が14.8%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例52では、成膜直後にシート抵抗値が9.5Ω/□、全光透過率が81.1%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が5.3Ω/□、全光透過率が55.9%、ヘイズ率が20.1%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されたものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例53〜54)
比較例53〜54では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を1Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例53は350℃、比較例54は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例53では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が80.5%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が80.7%、ヘイズ率が14.3%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例54では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が81.4%、ヘイズ率が14.8%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.5Ω/□、全光透過率が55.7%、ヘイズ率が22.5%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されたものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例55〜56)
比較例55〜56では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を10Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例55は350℃、比較例56は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例55では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が81.0%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.4Ω/□、全光透過率が81.1%、ヘイズ率が15.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例56では、成膜直後にシート抵抗値が9.3Ω/□、全光透過率が80.6%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が4.1Ω/□、全光透過率が55.0%、ヘイズ率が24.3%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されたものの、透過率が極端に低下して膜が透明ではなくなった。
(比較例57〜58)
比較例57〜58では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を100Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例57は350℃、比較例58は600℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例57では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が80.4%、ヘイズ率が14.6%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.5Ω/□、全光透過率が80.5%、ヘイズ率が14.2%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例58では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が80.2%、ヘイズ率が14.5%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が3.8Ω/□、全光透過率が54.5%、ヘイズ率が26.1%となり、シート抵抗とヘイズ率は改善されるものの、透過率が極端に低下して透明ではなくなった。
(比較例59〜60)
比較例59〜60では、実施例49と同様な手順でガラス基板上に製作した透明導電膜に対して、水素ガスを毎分2リットルの流量で流し込みながら、雰囲気炉内の圧力を0.01Paに保ったうえで、表面電極2を形成した透光性ガラス基板1の温度を、比較例59は400℃、比較例60は550℃に加熱し、熱処理を行った。
比較例59では、成膜直後にシート抵抗値が9.4Ω/□、全光透過率が79.9%、ヘイズ率が14.7%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が13.8Ω/□、全光透過率が80.4%、ヘイズ率が13.4%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
比較例60では、成膜直後にシート抵抗値が9.6Ω/□、全光透過率が80.8%、ヘイズ率が14.9%であったものが、水素雰囲気中での熱処理後に、シート抵抗値が10.9Ω/□、全光透過率が81.0%、ヘイズ率が15.7%となり、シート抵抗とヘイズ率の改善は見られなかった。
実施例49〜56及び比較例51〜60の結果を以下の表6に示す。
Figure 0005423648
表1〜6及び図3に示すように、実施例1〜56では、表面電極付透明導電基板を0.1〜100Paの水素ガス雰囲気で、400〜550℃で熱処理を施すことにより、熱処理の前後で1.25倍以上ヘイズ率を向上させることができた。
以上説明してきたように、実施例1〜56では、表面電極付透明導電基板を0.1〜100Paの水素ガス雰囲気で、400〜550℃で熱処理することにより、シート抵抗とヘイズ率とを改善することができることが示された。また、表面電極(透明導電膜)の透明度については、若干低下傾向にあるが、実用上問題のない範囲であることが確認された。
1 透光性ガラス基板、2 表面電極、2a 表面凹凸構造、21 下地膜、22 凹凸膜、3 光電変換半導体層、11 表面電極付透明導電基板、31 p型半導体層、32 i型半導体層、33 n型半導体層、4 裏面電極、41 透明導電性酸化物、42 光反射性金属電極

Claims (7)

  1. 透光性基板上に、スパッタリング法により、表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜を有する表面電極が形成された表面電極付透明導電基板に対し、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気で、400〜550℃熱処理を施すことを特徴とする表面電極付透明導電基板の製造方法。
  2. ヘイズ率が12%以上の前記表面電極付透明導電基板に対して熱処理を施すことを特徴とする請求項1記載の表面電極付透明導電基板の製造方法。
  3. 前記表面電極は、前記透光性基板上に、スパッタリング法により、酸化インジウム系の透明導電膜と、前記表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜とが順に積層されたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の表面電極付透明導電基板の製造方法。
  4. 前記表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜が、Al、Ga、B、In、F、Si、Ge、Ti、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種をドープした酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の表面電極付透明導電基板の製造方法。
  5. 前記酸化インジウム系の透明導電膜が、Ti、Sn、Gaから選ばれる少なくとも1種をドープした酸化インジウムからなることを特徴とする請求項3又は4記載の表面電極付透明導電基板の製造方法。
  6. 透光性基板上に、表面電極と、光電変換半導体層と、裏面電極とを順に形成する薄膜太陽電池の製造方法において、
    前記透光性基板上に、スパッタリング法により、表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜を有する前記表面電極が形成された表面電極付透明導電基板に対し、0.1〜100Paの水素ガス雰囲気で、400〜550℃熱処理を施すことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
  7. 前記表面電極は、前記透光性基板上に、スパッタリング法により、酸化インジウム系の透明導電膜と、前記表面に凹凸構造が形成された酸化亜鉛系の結晶質透明導電膜とが順に積層されたものであることを特徴とする請求項記載の薄膜太陽電池の製造方法。
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