JP5742403B2 - Method and apparatus for forming transparent conductive film for solar cell - Google Patents

Method and apparatus for forming transparent conductive film for solar cell Download PDF

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Description

太陽電池に用いる透明導電膜の形成方法およびその形成装置に関する。   The present invention relates to a method for forming a transparent conductive film used for a solar cell and a forming apparatus therefor.

近年、太陽光発電を行うための太陽電池としては、結晶Si系太陽電池、薄膜Si系太陽電池、CIGS(Cu‐In‐Ga‐Se四元系合金)膜などを利用した化合物半導体系太陽電池、有機薄膜を利用した有機太陽電池などがある。その中で薄膜Si系太陽電池は、材料が安価で、光電変換効率も比較的高いことから利用範囲が急速に拡大している。   In recent years, as a solar cell for performing photovoltaic power generation, a crystalline semiconductor solar cell, a thin film Si solar cell, a compound semiconductor solar cell using a CIGS (Cu-In-Ga-Se quaternary alloy) film, etc. And organic solar cells using organic thin films. Among them, thin-film Si-based solar cells are rapidly expanding the range of use because they are inexpensive and have relatively high photoelectric conversion efficiency.

この薄膜Si系太陽電池は、基板(ガラスなど)、金属電極層、p型Si層、n型Si層、透明電極層を基本の構成要素とする。各層は、主にCVDやスパッタリングなどの真空成膜法で形成する。この中で、透明電極層としてはSnO系(FTO:F添加SnOなど)、In系(ITO:SnO添加Inなど)、ZnO系(AZO:Al添加ZnOなど)等の透明導電膜が用いられる。
光電変換効率を上げるには、発電層であるSiのp/n接合部に多くの光が到達するように透明導電膜の透過率を高めると同時に、発生した電荷(電子またはホール)をロスなく集電できるよう、透明導電膜の抵抗を低くすることが必要となる。それに加えて、入射した光を逃がさずに閉じ込めて効率良く発電に利用するために、透明導電膜の表面に凹凸を形成することも求められる。
This thin-film Si-based solar cell includes a substrate (such as glass), a metal electrode layer, a p-type Si layer, an n-type Si layer, and a transparent electrode layer as basic components. Each layer is formed mainly by a vacuum film forming method such as CVD or sputtering. Among these, as the transparent electrode layer, SnO 2 type (FTO: F added SnO 2 etc.), In 2 O 3 type (ITO: SnO 2 added In 2 O 3 etc.), ZnO type (AZO: Al 2 O 3 added) A transparent conductive film such as ZnO is used.
In order to increase the photoelectric conversion efficiency, the transmittance of the transparent conductive film is increased so that a large amount of light reaches the Si p / n junction that is the power generation layer, and at the same time, the generated charges (electrons or holes) are not lost. In order to collect current, it is necessary to reduce the resistance of the transparent conductive film. In addition, it is also required to form irregularities on the surface of the transparent conductive film in order to confine incident light without escaping and efficiently use it for power generation.

そのような高透過率、低抵抗であり、かつ、適切な表面凹凸を持つ膜として、これまでに、特許文献1〜5に示すような透明導電膜が知られている。   As such a film having high transmittance, low resistance, and appropriate surface irregularities, transparent conductive films as shown in Patent Documents 1 to 5 have been known so far.

特許文献1には、ハロゲン(Clなど)をドープしたSnO膜であって所定の凹凸組織面を有するものを透光性電気接触とし、光電変換効率を向上した光検知器が記載されている。 Patent Document 1 describes a light detector in which a SnO 2 film doped with halogen (Cl or the like) having a predetermined textured surface is used as a translucent electrical contact to improve photoelectric conversion efficiency. .

特許文献2には、基体上に、複数の山部と複数の平坦部の表面にミクロの多数の凸部を連続して有するFTO膜(FをドープしたSnO膜)を設け、光電変換効率を向上した光電変換素子が記載されている。 In Patent Document 2, an FTO film (a SnO 2 film doped with F) having a plurality of micro convex portions continuously provided on the surface of a plurality of peaks and a plurality of flat portions is provided on a substrate, and photoelectric conversion efficiency is obtained. The photoelectric conversion element which improved is described.

特許文献3には、200℃以下でのMOCVD法(有機金属気相法)により、基板上に表面凹凸構造の制御されたZnO透明電極を形成し、シリコン系薄膜光電変換装置の効率を改善する方法が記載されている。   In Patent Document 3, a ZnO transparent electrode having a surface uneven structure is formed on a substrate by MOCVD (organometallic vapor phase method) at 200 ° C. or lower to improve the efficiency of a silicon-based thin film photoelectric conversion device. A method is described.

透明導電膜の抵抗を下げるためには、ZnO系やIn系の透明導電膜をスパッタリング法で形成すれば良いが、通常、スパッタリング法は300℃以下の低温プロセスで行う。そのため、透明導電膜における結晶の成長が十分ではなく、表面の凹凸が大きくならないという問題がある。その問題を解決するために、種々の方法で、表面凹凸を大きくする工夫がなされている。 In order to reduce the resistance of the transparent conductive film, a ZnO-based or In 2 O 3 -based transparent conductive film may be formed by a sputtering method. Usually, the sputtering method is performed at a low temperature process of 300 ° C. or lower. Therefore, there is a problem that the crystal growth in the transparent conductive film is not sufficient, and the surface unevenness does not increase. In order to solve the problem, various methods have been used to increase the surface roughness.

例えば、特許文献4には、スパッタリングで酸化亜鉛からなる透明導電膜を形成した後に、酸又はアルカリ溶液でのエッチングを行って透明電極の表面に凹凸を形成する方法が記載されている。特許文献5には、ガラス基板の表面に0.1〜1μmの絶縁性微粒子を形成した後に、その上に透明導電膜を形成して、凹凸のある透明電極を得る方法が記載されている。   For example, Patent Document 4 describes a method of forming irregularities on the surface of a transparent electrode by forming a transparent conductive film made of zinc oxide by sputtering and then etching with an acid or alkali solution. Patent Document 5 describes a method in which after forming 0.1 to 1 μm insulating fine particles on the surface of a glass substrate, a transparent conductive film is formed thereon to obtain an uneven transparent electrode.

特公平6−12840号公報Japanese Patent Publication No. 6-12840 国際公開第2003/036657号International Publication No. 2003/036657 特開2000−252501号公報JP 2000-252501 A 特開平11−233800号公報JP-A-11-233800 特開2003−243676号公報JP 2003-243676 A

ところが、特許文献1に記載のようなSnO系の透明導電膜は、ZnO系やIn系の透明導電膜と比べると抵抗率(シート抵抗と膜厚をかけた値)が大きい。このため、ZnO系等の透明導電膜と同程度のシート抵抗を得るためには、膜を厚くしなければならず、光の吸収が大きくなり透過率が下がってしまう。一方、ZnO系等の透明導電膜と同程度の膜厚にすれば、好ましい光の吸収率、透過率が得られるが、シート抵抗は上がってしまう。 However, the SnO 2 -based transparent conductive film described in Patent Document 1 has a higher resistivity (a value obtained by multiplying the sheet resistance and the film thickness) than a ZnO-based or In 2 O 3 -based transparent conductive film. For this reason, in order to obtain a sheet resistance equivalent to that of a transparent conductive film such as a ZnO-based film, the film must be thickened, resulting in increased light absorption and reduced transmittance. On the other hand, if the film thickness is about the same as that of a transparent conductive film such as a ZnO-based film, preferable light absorptivity and transmittance can be obtained, but sheet resistance increases.

また、特許文献2に記載のようなFTO膜も、ZnO系やIn系の透明導電膜と比べると抵抗率が高く、SnO系の透明導電膜と同様の問題がある。
さらに、特許文献1、2とも、透明導電膜の形成にCVD法を用いるが、CVD法は、通常500℃程度の温度で実施されるため、それより低温で実施されるスパッタリング法などと比べると、加熱・冷却に時間がかかり、生産コストが高くなる。また、CVD法では、成膜チャンバーや真空装置以外に、成膜ガスの処理などに付加的な設備が必要なため、全体の設備費がスパッタリング法等と比べて高価になる。さらに、CVD法では、十分に抵抗の低い膜を得られない。
The FTO film described in Patent Document 2 also has a higher resistivity than the ZnO-based and In 2 O 3 -based transparent conductive films, and has the same problem as the SnO 2 -based transparent conductive film.
Furthermore, both Patent Documents 1 and 2 use the CVD method for forming the transparent conductive film. However, since the CVD method is usually performed at a temperature of about 500 ° C., compared with a sputtering method performed at a lower temperature than that. , Heating / cooling takes time and production cost is high. In addition, in the CVD method, in addition to the film forming chamber and the vacuum apparatus, additional equipment is necessary for processing the film forming gas and the like, so that the entire equipment cost is higher than that of the sputtering method or the like. Furthermore, the CVD method cannot obtain a film having a sufficiently low resistance.

また、特許文献3に開示された発明では、MOCVD法を用いているので、200℃以下の低温で膜の形成を行うことができるが、MOCVD法はCVD法の一種であるから、特許文献1、2と同様の欠点があった。   In the invention disclosed in Patent Document 3, since the MOCVD method is used, a film can be formed at a low temperature of 200 ° C. or lower. However, since the MOCVD method is a kind of CVD method, Patent Document 1 2 had the same drawbacks.

特許文献4、5に開示された方法を用いれば、低抵抗で表面凹凸が大きな透明導電膜が得られるが、化学エッチングや絶縁性微粒子形成のプロセスをスパッタリングの前後に追加するため、生産コストが高い。   If the methods disclosed in Patent Documents 4 and 5 are used, a transparent conductive film with low resistance and large surface irregularities can be obtained. However, since a process for forming chemical etching and insulating fine particles is added before and after sputtering, the production cost is low. high.

以上のように、従来の技術では、低抵抗、高透過率で適切な表面凹凸をもつ透明導電膜を、低温で工程数の少ないプロセスで得ることができなかった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであって、低抵抗、高透過率および適切な表面凹凸を有する透明導電膜を、低温でより少ないプロセスで得られる太陽電池用透明導電膜の形成方法、それによって形成された透明導電膜、およびその透明導電膜を形成するための形成装置を提供する。
As described above, according to the conventional technology, it has been impossible to obtain a transparent conductive film having low resistance, high transmittance, and appropriate surface irregularities by a process with a low number of steps at a low temperature.

The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a transparent conductive film for solar cells obtained by a low-resistance, high transmittance, and a transparent conductive film having appropriate surface irregularities at a low temperature and with fewer processes. A forming method, a transparent conductive film formed thereby, and a forming apparatus for forming the transparent conductive film are provided.

本発明の透明導電膜の形成方法は、一つの真空チャンバー内で、スパッタリング法により基板の表面に透明導電膜を形成する方法であって、前記基板の表面上に、拡散板を通してレーザー光を照射しながら成膜するレーザーアシスト成膜工程を有してなり、前記レーザー光の照射によって膜にアブレーションを起こしてクレーター状の窪みを形成し、膜表面を結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、前記クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸を形成することを特徴とする。 The method for forming a transparent conductive film of the present invention is a method of forming a transparent conductive film on the surface of a substrate by sputtering in one vacuum chamber, and irradiates the surface of the substrate with laser light through a diffusion plate. and will it have a laser-assisted deposition step of depositing while, causing the ablation to the membrane by irradiation of the laser light to form a crater-like depressions, in addition to the fine unevenness corresponding to the film surface upon crystal size , Large irregularities corresponding to the crater-like depressions are formed .

この透明導電膜の形成方法では、スパッタリングによりスパッタ粒子が飛来して薄膜が形成される際に、その表面にレーザー光が連続的に照射されながら薄膜の成長が起こるので、レーザー光の照射によって薄膜の温度が上昇し、基板が加熱されなくても薄膜を形成する粒子の結晶化が促進されて、結晶性が良好でサイズが大きい結晶粒が形成される。結晶性が向上すると、光の吸収が減少して透過率が増加するのと同時に、電子移動度が向上し抵抗率が低下する。また、結晶サイズが大きくなると、表面の凹凸も大きくなり、最大高低差が膜厚の半分程度となる凹凸を形成することも可能である(例えば、1μmの膜厚で0.5μm程度の高低差のある凹凸)。
また、レーザー光を薄膜に照射すると、レーザー光の強度に応じて膜のアブレーション(蒸発)が起こるので、拡散板を通過したレーザー光を形成中の膜に照射するとその強度分布を反映して直径1〜100μm程度のクレーター状の窪みが一様に形成され、それらの分布に対応した凹凸構造を一様に持つ膜が形成される。これによって、結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができる。例えば、形成される膜の厚さを0.5μm〜3μm程度とすれば、高低差が0.5μm〜3μm程度のクレーター状の窪みに対応した凹凸形状の表面に、0.05μm〜0.5μm程度の細かな結晶粒に対応した凹凸が連続的に分布した膜が形成される。このように、表面が大小の凹凸で形成された二重の表面凹凸構造の透明導電膜を形成することにより、その凹凸面での光散乱効果を増大させることができ、閉じ込めることができる光の波長を数十nm〜数十μmに広げることができる。
以上のように、基板を加熱することなく、低抵抗で透過率が高く、適切な表面凹凸を有する透明導電膜を形成することができるので、この透明導電膜を用いて形成した太陽電池の光電変換効率も向上させることができる。
In this method of forming a transparent conductive film, when sputtered particles come by sputtering and a thin film is formed, the thin film grows while the surface is continuously irradiated with laser light. Thus, even if the substrate is not heated, crystallization of the particles forming the thin film is promoted, and crystal grains having good crystallinity and large size are formed. When the crystallinity is improved, the absorption of light is reduced and the transmittance is increased. At the same time, the electron mobility is improved and the resistivity is lowered. In addition, as the crystal size increases, the unevenness on the surface also increases, and it is possible to form an unevenness whose maximum height difference is about half of the film thickness (for example, a height difference of about 0.5 μm with a film thickness of 1 μm). Irregularities).
In addition, when laser light is irradiated onto a thin film, film ablation (evaporation) occurs depending on the intensity of the laser light. Therefore, when the laser light that has passed through the diffusion plate is irradiated onto the film being formed, the intensity distribution is reflected to reflect the diameter. Crater-shaped depressions of about 1 to 100 μm are uniformly formed, and a film having an uneven structure corresponding to their distribution is formed. Thereby, in addition to the fine unevenness corresponding to the crystal size, a double surface uneven structure in which large unevenness corresponding to the crater-like depression is formed can be configured. For example, if the thickness of the film to be formed is about 0.5 μm to 3 μm, 0.05 μm to 0.5 μm is formed on the uneven surface corresponding to the crater-shaped depression having a height difference of about 0.5 μm to 3 μm. A film in which irregularities corresponding to fine crystal grains of a certain degree are continuously distributed is formed. In this way, by forming a transparent conductive film having a double-surface concavo-convex structure whose surface is formed by large and small unevenness, the light scattering effect on the uneven surface can be increased, and light that can be confined The wavelength can be expanded to several tens of nanometers to several tens of micrometers.
As described above, since a transparent conductive film having low resistance, high transmittance, and appropriate surface irregularities can be formed without heating the substrate, the photovoltaic cell of the solar cell formed using this transparent conductive film can be formed. Conversion efficiency can also be improved.

また、本発明の透明導電膜の形成方法は、一つの真空チャンバー内で、スパッタリング法により基板の表面に薄膜を形成する成膜工程と、前記薄膜の表面に拡散板を通してレーザー光を照射しながら成膜するレーザーアシスト成膜工程を有してなり、前記レーザー光の照射によって膜にアブレーションを起こしてクレーター状の窪みを形成し、膜表面を結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、前記クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸を形成することを特徴とする。
また、前記成膜工程と前記レーザーアシスト成膜工程とを繰り返すことにより透明導電膜を形成することを特徴とする。
In addition, the method for forming a transparent conductive film of the present invention includes a film forming step of forming a thin film on the surface of a substrate by sputtering in one vacuum chamber, and irradiating the surface of the thin film with laser light through a diffusion plate. will be have a deposition laser assisted deposition process, causing the ablation to the membrane by irradiation of the laser light to form a crater-like depressions, in addition to the fine unevenness corresponding to the film surface in crystal size, the Large irregularities corresponding to crater-shaped depressions are formed .
Further, the transparent conductive film is formed by repeating the film forming step and the laser assist film forming step.

この透明導電膜の形成方法では、レーザー光が照射されずに形成される部分が生じるが、その部分は、その後すぐに膜の形成と同時に照射されるレーザー光によって温度が上昇するので、全体として結晶性が良好で結晶サイズの大きい結晶粒の透明導電膜を形成することができる。そのため、成膜と同時にレーザー光の照射を行う場合と同様に、抵抗率が低くて透過率が高い透明導電膜となる。
また、拡散板を通したレーザー光の照射により適度な膜のアブレーションが起き、クレーター状の窪みが形成される。これによって、膜の表面に、結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができるので、閉じ込められる光の波長域を広げることができる。
In this method of forming a transparent conductive film, there is a portion that is formed without being irradiated with laser light. However, the temperature of the portion is increased immediately by the laser light that is irradiated simultaneously with the formation of the film. A transparent conductive film having crystal grains with favorable crystallinity and large crystal size can be formed. Therefore, a transparent conductive film having a low resistivity and a high transmittance is obtained, as in the case where laser light irradiation is performed simultaneously with film formation.
Moreover, moderate film ablation occurs by irradiation of the laser light through the diffusion plate, and a crater-like depression is formed. This makes it possible to construct a double-surface concavo-convex structure in which large irregularities corresponding to crater-like depressions are formed on the film surface in addition to fine irregularities corresponding to the crystal size. The wavelength range of can be expanded.

また、本発明の透明導電膜の形成方法は、一つの真空チャンバー内で、スパッタリング法により基板の表面に薄膜を形成する成膜工程と、前記薄膜に拡散板を通してレーザー光を照射するレーザーアシスト工程とを有してなり、前記レーザー光の照射によって膜にアブレーションを起こしてクレーター状の窪みを形成し、膜表面を結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、前記クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸を形成することを特徴とする。
また、前記成膜工程と前記レーザーアシスト工程とを繰り返すことを特徴とする。
The transparent conductive film forming method of the present invention includes a film forming process for forming a thin film on the surface of a substrate by sputtering in one vacuum chamber, and a laser assist process for irradiating the thin film with laser light through a diffusion plate. it was closed the door, causing the ablation layer to form a crater-like depressions by irradiation of the laser beam, in addition to the fine unevenness corresponding to the film surface upon crystal size, corresponding to the crater-like recesses It is characterized by forming large irregularities .
The film forming step and the laser assist step are repeated.

この透明導電膜の形成方法では、スパッタリング法により基板の表面に透明導電膜が形成された後にレーザー光が照射されることになるが、レーザー光の照射により膜の温度を上昇させることができるので、結晶性が良好でサイズが大きい結晶粒からなる透明導電膜を形成することができる。そのため、成膜と同時にレーザー光の照射を行う場合と同様に、抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜となる。また、拡散板を通したレーザー光の照射により適度な膜のアブレーションが起き、クレーター状の窪みが形成される。これによって、透明導電膜の表面に、結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸が形成された二重の表面凹凸構造とすることができるので、閉じ込められる光の波長域を広げることができる。   In this method of forming a transparent conductive film, laser light is irradiated after the transparent conductive film is formed on the surface of the substrate by sputtering, but the temperature of the film can be raised by laser light irradiation. A transparent conductive film made of crystal grains having good crystallinity and large size can be formed. Therefore, a transparent conductive film having a low resistivity and a high transmittance is obtained as in the case where laser light irradiation is performed simultaneously with film formation. Moreover, moderate film ablation occurs by irradiation of the laser light through the diffusion plate, and a crater-like depression is formed. As a result, the surface of the transparent conductive film can be confined in a double surface uneven structure in which large unevenness corresponding to the crater-like depression is formed in addition to fine unevenness corresponding to the crystal size. The wavelength range of light can be expanded.

また、本発明の透明導電膜の形成方法において、スパッタリング成膜及びレーザー光照射をともに行わない休止工程を有してもよい。
レーザー光の照射による膜の温度上昇は瞬時に起こり、その一瞬の時間で結晶粒の成長や膜のアブレーションなどの効果は得られるので、休止工程が加わっても、抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜となるのと同時に、その表面を二重の表面凹凸構造とすることができる。
この形成方法により、多くの基板を真空チャンバー内に投入して基板を移動させながら工程を繰り返すことができ、低抵抗で透過率が高く、適切な表面凹凸を有する透明導電膜付きの基板を短時間で大量に製造することができる。
Moreover, in the formation method of the transparent conductive film of this invention, you may have a pause process which does not perform both sputtering film-forming and laser beam irradiation.
The temperature rise of the film due to laser light irradiation occurs instantaneously, and effects such as crystal grain growth and film ablation can be obtained in that moment, so even if a pause process is added, the resistivity is low and the transmittance is high Simultaneously with the formation of the transparent conductive film, the surface can have a double surface uneven structure.
By this forming method, a large number of substrates can be put into a vacuum chamber and the process can be repeated while moving the substrate, and a substrate with a transparent conductive film having low resistance, high transmittance, and appropriate surface irregularities can be shortened. Can be manufactured in large quantities in time.

本発明の透明導電膜は、前記透明導電膜の形成方法で作製した透明導電膜であって、表面に直径が1μm以上100μm以下のクレーター状の窪みが一様に形成されるとともに、その表面に沿って高低差が0.05μm以上1μm未満の細かな凹凸が形成されており、抵抗率が1×10−3Ω・cm以下に形成されていることを特徴とする。
このような表面形状を有する透明導電膜を形成することで、閉じ込められる光の波長領域を広げることができる。また、抵抗率を1×10−3Ω・cm以下に形成することで、より低抵抗で透過率の高い透明導電膜とすることができる。
The transparent conductive film of the present invention is a transparent conductive film produced by the method for forming a transparent conductive film, wherein a crater-shaped depression having a diameter of 1 μm or more and 100 μm or less is uniformly formed on the surface, and the surface thereof is formed. A small unevenness with a height difference of 0.05 μm or more and less than 1 μm is formed along with a resistivity of 1 × 10 −3 Ω · cm or less.
By forming the transparent conductive film having such a surface shape, the wavelength region of light to be confined can be widened. Further, by forming the resistivity to 1 × 10 −3 Ω · cm or less, a transparent conductive film having a lower resistance and a higher transmittance can be obtained.

本発明の透明導電膜の膜厚は、500nm以上に形成されるとよい。
膜厚が500nm以下であると、高抵抗となり、表面の凹凸を十分に大きくすることができない。膜厚を500nm以上とすることで、低抵抗で、表面の凹凸が大きな透明導電膜を形成することができる。
The film thickness of the transparent conductive film of the present invention is preferably formed to 500 nm or more.
When the film thickness is 500 nm or less, the resistance becomes high and the surface unevenness cannot be made sufficiently large. By setting the film thickness to 500 nm or more, a transparent conductive film with low resistance and large surface irregularities can be formed.

本発明の透明導電膜の形成装置は、本発明の透明導電膜の形成方法を実施するための装置であって、真空チャンバーと、基板を前記真空チャンバー内でスパッタ領域を通過して移動させる基板移動機構と、前記スパッタ領域又は該スパッタ領域以外の前記基板の移動軌跡上に拡散板を通じてレーザー光を照射可能に設けられるレーザー光照射機構とを備えることを特徴とする。 The transparent conductive film forming apparatus of the present invention is an apparatus for carrying out the transparent conductive film forming method of the present invention, and is a substrate for moving a vacuum chamber and a substrate through a sputtering region in the vacuum chamber. It is provided with a moving mechanism and a laser beam irradiation mechanism provided so as to be able to irradiate a laser beam through a diffusion plate on the moving region of the substrate other than the sputtering region or the sputtering region.

本発明によれば、結晶性が良好で粒径が大きい結晶粒からなり、比較的大きな凹凸形状の表面に沿って、細かな凹凸形状が形成された二重の表面凹凸構造を有する透明導電膜を、基板を加熱することなく形成することができるので、透明導電膜の抵抗率を減少させて透過率を高くできるとともに、閉じ込められる光の波長域を広くすることができる。また、加熱を必要としない低温プロセスで成膜を実施できることから、量産に適しており、このような透明導電膜が形成された基板およびその基板を用いた太陽電池の製造コストも低下させることができる。   According to the present invention, a transparent conductive film having a double-surface concavo-convex structure, which is composed of crystal grains having good crystallinity and a large particle size, and has fine concavo-convex shapes formed along a relatively large concavo-convex surface. Can be formed without heating the substrate, so that the resistivity of the transparent conductive film can be reduced to increase the transmittance, and the wavelength range of the confined light can be widened. In addition, since film formation can be performed by a low-temperature process that does not require heating, it is suitable for mass production, and the manufacturing cost of a substrate on which such a transparent conductive film is formed and a solar cell using the substrate can be reduced. it can.

本発明の一実施形態に係る透明導電膜の形成方法を実施するための形成装置の横断面を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the cross section of the formation apparatus for enforcing the formation method of the transparent conductive film which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の形成装置の縦断面を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the longitudinal cross-section of the formation apparatus of FIG. 図1,2とは異なる形態の透明導電膜の形成装置の横断面を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the cross section of the formation apparatus of the transparent conductive film of a form different from FIG. 図3の形成装置の縦断面を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the longitudinal cross-section of the formation apparatus of FIG. 形成される透明導電膜を説明する図であり、(a)が平面図、(b)が断面図である。It is a figure explaining the transparent conductive film formed, (a) is a top view, (b) is sectional drawing.

本発明の一実施形態の透明導電膜の形成方法は以下のとおりである。
本実施形態の形成装置100は、図1〜4に示すように、基板7へのスパッタ成膜とレーザー光照射とが同時に行える構成とされている。
形成装置100のスパッタ成膜を行う部分は、成膜用真空チャンバー1、真空ポンプ2、電源4、基板ホルダー5、ターゲット6、などから構成されている。形成装置100は、図2及び図4にP1〜P4で示したように、四つの工程に基板7を配置できるように回転機構やインターバック機構等の基板移動機構と、真空チャンバー1の窓15から拡散板16を介して、基板7にレーザー光Lを照射するレーザー光照射機構とが備えられている。
工程P1は、図2及び図4に示すように、基板7がターゲット6上のスパッタリング領域内に配置されるが、レーザー光Lは照射されずにスパッタ成膜のみを実施する工程(成膜工程)である。また、工程P2は、図4に示すように、基板7にレーザー光Lの照射のみを実施する工程(レーザーアシスト工程)である。そして、工程P3は、工程P1と工程P2を組み合わせたものであり、基板7へのスパッタ成膜及びレーザー光Lの照射を同時に実施する工程(レーザーアシスト成膜工程)である。工程P4は、スパッタ成膜及びレーザー光Lの照射のいずれも実施しない休止工程を有する基板7の移動だけを実施する工程である。
基板移動機構は、基板7を、ターゲット6の直上を通る円周上に水平旋回させるように構成されており、基板ホルダー5に取り付けられた基板7が回転軸11によって回転移動される。
The formation method of the transparent conductive film of one Embodiment of this invention is as follows.
As shown in FIGS. 1 to 4, the forming apparatus 100 of the present embodiment is configured to perform sputter film formation and laser light irradiation on the substrate 7 at the same time.
The part of the forming apparatus 100 for performing the sputter film formation includes a film formation vacuum chamber 1, a vacuum pump 2, a power source 4, a substrate holder 5, a target 6, and the like. 2 and 4, the forming apparatus 100 includes a substrate moving mechanism such as a rotation mechanism and an inter-back mechanism, and a window 15 of the vacuum chamber 1 so that the substrate 7 can be arranged in four steps. And a laser beam irradiation mechanism for irradiating the substrate 7 with the laser beam L through the diffusion plate 16.
As shown in FIGS. 2 and 4, the process P <b> 1 is a process in which the substrate 7 is disposed in the sputtering region on the target 6, but only the sputtering film formation is performed without being irradiated with the laser beam L (film formation process). ). Moreover, the process P2 is a process (laser assist process) which performs only the irradiation of the laser beam L to the board | substrate 7, as shown in FIG. The process P3 is a combination of the process P1 and the process P2, and is a process (laser assist film forming process) in which the sputtering film formation on the substrate 7 and the irradiation with the laser beam L are performed simultaneously. The process P4 is a process in which only the movement of the substrate 7 having a pause process in which neither sputtering film formation nor laser beam L irradiation is performed is performed.
The substrate moving mechanism is configured to horizontally rotate the substrate 7 on a circumference passing directly above the target 6, and the substrate 7 attached to the substrate holder 5 is rotationally moved by the rotation shaft 11.

レーザー光照射機構は、レーザー装置12および光学系より構成される。利用可能なレーザー光Lの波長範囲は、近赤外域から紫外域で、レーザー装置12の種類としては、エキシマレーザー、Nd−YAGレーザー、半導体レーザーなどを用いることができる。好ましくは、多くの透明導電膜において吸収が大きい紫外域の光を放出できるエキシマレーザー、Nd−YAGレーザーなどを用いるのがよい。
光学系は、図1,2に示すターゲット6の直上の基板7、又は図3,4に示すスパッタ粒子の飛来がなくなってすぐの位置にある基板7にレーザー光Lが照射されるように、反射ミラー14等を用いて構成され、基板7の移動軌跡上にレーザー光を照射可能に設けられる。反射ミラー14は、前後左右、上下に動くと同時に水平方向および垂直方向で角度を調整できようになっている。レーザー光Lの照射位置の切り替え、調整はこの反射ミラー14を動かすことにより行なう。
また、光学系にはレーザー光Lの照射面積が調整できるよう、ピームエキスパンダー13が備わっている。
The laser light irradiation mechanism includes a laser device 12 and an optical system. The usable wavelength range of the laser beam L is from the near infrared region to the ultraviolet region, and as the type of the laser device 12, an excimer laser, an Nd-YAG laser, a semiconductor laser, or the like can be used. Preferably, an excimer laser, an Nd-YAG laser, or the like that can emit ultraviolet light with large absorption in many transparent conductive films is used.
The optical system is configured so that the laser beam L is applied to the substrate 7 immediately above the target 6 shown in FIGS. 1 and 2 or the substrate 7 immediately after the sputtered particles shown in FIGS. It is configured using the reflection mirror 14 or the like, and is provided on the movement locus of the substrate 7 so as to be able to irradiate laser light. The reflection mirror 14 can be adjusted in the horizontal and vertical directions at the same time as it moves back and forth, right and left, and up and down. Switching and adjustment of the irradiation position of the laser beam L are performed by moving the reflecting mirror 14.
Further, the optical system is provided with a beam expander 13 so that the irradiation area of the laser beam L can be adjusted.

レーザー光Lを取り込むための窓15は、図1及び図2に示すように、成膜に用いるターゲット6の上に基板7が来た時にレーザー光Lが基板7に照射されるように、また、図3及び図4に示すように、基板7へのレーザー光Lの照射のみの工程もできるように、真空チャンバー1の下部などに取り付けられる。ターゲット6が複数個付いているスパッタ装置であれば、そのうちの一つをはずして、その部分に窓15を取り付けてもよい。窓15の材質は、赤外域から紫外域の光が透過できるよう石英などにするとよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the window 15 for taking in the laser light L is formed so that the laser light L is irradiated onto the substrate 7 when the substrate 7 comes over the target 6 used for film formation. As shown in FIGS. 3 and 4, the substrate 7 is attached to the lower portion of the vacuum chamber 1 or the like so as to be able to perform only the process of irradiating the substrate 7 with the laser light L. If the sputtering apparatus has a plurality of targets 6, one of them may be removed and a window 15 may be attached to that part. The material of the window 15 is preferably made of quartz or the like so that light from the infrared region to the ultraviolet region can be transmitted.

拡散板16は、図1〜図4に示すように、真空チャンバー1の外部に、例えば窓15の手前に取り付けられる。拡散板16の種類としては、基板ガラスの片面をスリガラス(砂面)に処理したフロスト型拡散板、スリガラス面の表面をフッ化水素により腐食させ滑らかにした腐食型拡散板、基板ガラスの表面に乳白色膜を設けたオパール型拡散板などを用いることができる。好ましくは、短波長の紫外光等でも十分な拡散効果が得られるシリカガラスを用いたフロスト型拡散板や腐食型拡散板を用いるのがよい。
図中の8はカソード、9はガス導入口を示す。
As shown in FIGS. 1 to 4, the diffusion plate 16 is attached to the outside of the vacuum chamber 1, for example, in front of the window 15. The type of the diffusion plate 16 includes a frost type diffusion plate in which one side of the substrate glass is treated with ground glass (sand surface), a corrosion type diffusion plate in which the surface of the ground glass surface is corroded and smoothed with hydrogen fluoride, and the surface of the substrate glass. An opal diffusion plate provided with a milky white film can be used. Preferably, a frost-type diffusion plate or a corrosion-type diffusion plate using silica glass that can obtain a sufficient diffusion effect even with short-wavelength ultraviolet light or the like is used.
In the figure, 8 is a cathode, and 9 is a gas inlet.

以上のような構成の形成装置100を用いて、透明導電膜の成膜を行う。
スパッタリングターゲット6としては、ZnOにAlを加えたAZO焼結ターゲット、ZnOにGaを加えたGZO焼結ターゲット、InにSnOを加えたITO焼結ターゲット、SnOにSbを加えたATO焼結ターゲット、ZnにAlを加えたZnAl合金ターゲット、ZnにGaを加えたZnGa合金ターゲット、InにSnを加えたInSn合金ターゲットなどを用いる。好ましくは、AZO焼結ターゲット、GZO焼結ターゲットなどのZnO系の焼結ターゲットを用いるのがよい。その場合、Alの濃度は0.2〜3.0重量%、Gaの濃度は0.5〜6.0重量%がよい。
Using the forming apparatus 100 configured as described above, a transparent conductive film is formed.
The sputtering target 6 includes an AZO sintered target obtained by adding Al 2 O 3 to ZnO, a GZO sintered target obtained by adding Ga 2 O 3 to ZnO, an ITO sintered target obtained by adding SnO 2 to In 2 O 3 , and SnO. 2 Sb 2 O 3 the ATO sintered target in which, ZnAl alloy target in which Al to Zn, ZnGa alloy target in which Ga to Zn, and the like InSn alloy target in which Sn to in is used. Preferably, a ZnO-based sintered target such as an AZO sintered target or a GZO sintered target is used. In that case, the concentration of Al 2 O 3 is preferably 0.2 to 3.0% by weight, and the concentration of Ga 2 O 3 is preferably 0.5 to 6.0% by weight.

スパッタリング方式は、DCスパッタリング法、RFスパッタリング法、またはこれらを組みあわせたDC+RFスパッタリング法などが使用可能である。
スパッタリングガスとしては、不活性ガスの例えばArを使用する。必要に応じて、酸化性ガスや還元性ガスを導入してもよい。
成膜時の温度は可能な限り低くする。好ましくは、加熱せずに成膜を行うのがよい。
ターゲット6と基板7の間の距離は、放電が安定し、且つレーザー光Lがスパッタ中でも基板7に照射できる50〜300mm程度にする。好ましくは、抵抗が低下する50〜100mmである。
基板7としてはガラス、樹脂などを使用し、基板ホルダー5に取り付けて回転させるなど、動かしながらスパッタ成膜を行うことにより、上述した四つの工程P1〜P4を別個に行うことができる。
形成される薄膜の全体の厚さは、厚さが500nm以下であると、結晶粒の成長が十分に進まずに表面の凹凸が低下してしまうため、500nm以上であることが好ましい。
As the sputtering method, a DC sputtering method, an RF sputtering method, or a DC + RF sputtering method combining these can be used.
As the sputtering gas, an inert gas such as Ar is used. If necessary, an oxidizing gas or a reducing gas may be introduced.
The temperature during film formation is as low as possible. Preferably, film formation is performed without heating.
The distance between the target 6 and the substrate 7 is about 50 to 300 mm at which discharge is stable and the substrate 7 can be irradiated even while the laser beam L is sputtered. Preferably, it is 50-100 mm in which resistance falls.
As the substrate 7, glass, resin, or the like is used, and the four processes P <b> 1 to P <b> 4 described above can be performed separately by performing sputter film formation while moving, such as attaching to the substrate holder 5 and rotating.
The total thickness of the thin film to be formed is preferably 500 nm or more because if the thickness is 500 nm or less, the growth of crystal grains does not proceed sufficiently and surface irregularities are lowered.

レーザー光の照射条件は、膜の温度が上昇し結晶化が促進され、適度なアブレーションが起こる程度のレーザーパワーとなるように、拡散板16を用いて、レーザー装置12の発振レーザーパワー、ビームエキスパンダー13の拡大率を調整して設定される。
膜に照射されるレーザー光の単位時間、単位面積当たりのエネルギー密度は、10mJ/(s・cm)以上100J/(s・cm)以下であることが好ましい。
ビームエキスパンダー13の拡大率は、拡散板16の目の粗さ、拡散角度を考慮して、目的のレーザー照射面積となるよう調整する。
The laser light irradiation conditions are such that the oscillation temperature of the laser device 12 and the beam expander are adjusted using a diffusion plate 16 so that the film temperature rises, crystallization is promoted, and the laser power is such that moderate ablation occurs. 13 is set by adjusting the enlargement ratio.
The energy density per unit time and unit area of the laser light applied to the film is preferably 10 mJ / (s · cm 2 ) or more and 100 J / (s · cm 2 ) or less.
The enlargement ratio of the beam expander 13 is adjusted so as to obtain a target laser irradiation area in consideration of the roughness of the diffusion plate 16 and the diffusion angle.

レーザー光Lを照射しながらスパッタ成膜を行う工程P3のみでスパッタ成膜する場合は、例えば、図1及び図2に示すように、ターゲット6の中心頂上部にある基板7にレーザー光Lが照射されるように反射ミラー14を調整した後、基板7を固定したまま、スパッタ成膜とレーザー照射とを同時に行う。
この工程P3のみで透明導電膜を形成する方法では、課題を解決するための手段で述べたように、レーザー光Lの照射によって膜の温度上昇と適度なアブレーションが起き、膜の温度上昇からは結晶性の向上と結晶粒の拡大の効果により抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜が得られ、また、膜の適度なアブレーションによって、膜の表面に結晶サイズに対応した細かな凹凸21に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸20が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができる。
In the case where the sputter film formation is performed only in the process P3 of performing the sputter film formation while irradiating the laser light L, for example, as shown in FIGS. After adjusting the reflection mirror 14 to irradiate, sputter film formation and laser irradiation are performed simultaneously with the substrate 7 fixed.
In the method of forming the transparent conductive film only in this process P3, as described in the means for solving the problems, the film temperature rise and moderate ablation occur due to the irradiation of the laser beam L. From the film temperature rise, A transparent conductive film having a low resistivity and a high transmittance can be obtained due to the effect of improving the crystallinity and the enlargement of crystal grains, and fine irregularities 21 corresponding to the crystal size can be formed on the surface of the film by appropriate ablation of the film. In addition, a double surface uneven structure in which large unevenness 20 corresponding to the crater-like depression is formed can be configured.

スパッタ成膜のみの工程P1と、レーザー光Lを照射しながらスパッタ成膜を行う工程P3とを組み合わせてスパッタ成膜する場合は、例えば、図1及び図2に示すように、ターゲット6の中心頂上部にある基板7にレーザー光Lが照射されるように反射ミラー14を調整した後、ターゲット6の面積より小さい基板7を用いて、レーザー光Lの照射面積を基板面積と同程度に調整し、基板7へのスパッタ粒子の飛来が途切れないように、ターゲット6の中心直上を中心として、基板ホルダー5の1/4円周程度の範囲で基板7を往復移動させながら、レーザー光Lの照射とスパッタ成膜とを繰り返し行う。
この場合、レーザー光Lが照射されずに形成される部分が生じるが、その部分には、その後すぐに膜の形成と同時にレーザーが光照射されるので、膜全体として温度が上昇し適度なアブレーションが起こる。それによって、前記工程P3のみを用いる方法と同様に、抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜が得られるのと同時に、膜の表面に結晶サイズに対応した細かな凹凸21に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸20が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができる。
When the sputter film formation is performed by combining the process P1 of only the sputter film formation and the process P3 of performing the sputter film formation while irradiating the laser beam L, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. After adjusting the reflection mirror 14 so that the laser beam L is irradiated to the substrate 7 at the top, the substrate 7 smaller than the area of the target 6 is used to adjust the irradiation area of the laser beam L to be the same as the substrate area. In order to prevent the sputtered particles from flying onto the substrate 7, the laser beam L of the laser beam L is reciprocated while reciprocating the substrate 7 within a range of about ¼ circumference of the substrate holder 5 around the center of the target 6. Irradiation and sputter deposition are repeated.
In this case, a portion that is formed without being irradiated with the laser beam L is generated, but since the laser beam is irradiated at the same time as the formation of the film immediately after that, the temperature of the entire film rises and moderate ablation Happens. As a result, a transparent conductive film having a low resistivity and a high transmittance can be obtained in the same manner as in the method using only the step P3. At the same time, in addition to the fine irregularities 21 corresponding to the crystal size on the surface of the film, the crater It is possible to form a double surface concavo-convex structure in which large concavo-convex portions 20 corresponding to the dents are formed.

スパッタ成膜のみの工程P1と、レーザー光Lの照射のみの工程P2とを組み合わせて行う場合は、例えば、図3及び図4に示すように、スパッタ粒子の飛来がなくなってすぐの位置にある基板7にレーザー光Lが照射されるように反射ミラー14を調整した後、そのレーザー光Lの照射位置とターゲット6上の適当な位置(スパッタ粒子の飛来がある位置、例えばターゲット6の中心上)との間で、基板7を複数回往復移動させながら、レーザー光Lの照射とスパッタ成膜とを繰り返し行う。スパッタ粒子の飛来がある位置かどうかは、各位置において基板7を固定してスパッタ成膜を行い、膜厚計を用いて膜が付いているかどうかを確認することにより行う。
この場合、膜が形成された後にレーザー光が照射されることになるが、膜の温度の上昇と適度なアブレーションは起こるので、前記工程P3のみを用いる方法と同様に、抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜の表面に結晶サイズに対応した細かな凹凸21に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸20が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができる。
In the case of performing the combination of the process P1 only for the sputter film formation and the process P2 only for the irradiation with the laser beam L, for example, as shown in FIGS. After adjusting the reflection mirror 14 so that the substrate 7 is irradiated with the laser beam L, the irradiation position of the laser beam L and an appropriate position on the target 6 (the position where the sputtered particles come, for example, the center of the target 6) ), The irradiation of the laser beam L and the sputtering film formation are repeatedly performed while the substrate 7 is reciprocated a plurality of times. Whether or not the sputtered particles are present is determined by fixing the substrate 7 at each position and performing sputter film formation and confirming whether or not the film is attached using a film thickness meter.
In this case, laser light is irradiated after the film is formed. However, since the temperature of the film is increased and appropriate ablation occurs, the resistivity is low and the transmittance is low as in the method using only the step P3. In addition to the fine unevenness 21 corresponding to the crystal size on the surface of the transparent conductive film having a high thickness, a double surface uneven structure in which large unevenness 20 corresponding to the crater-like depression is formed can be configured.

スパッタ成膜のみの工程P1と、レーザー光Lを照射しながらスパッタ成膜を行う工程P3と、スパッタ成膜及びレーザー光Lの照射のいずれも実施せずに基板7の移動だけを行う工程P4とを組み合わせてスパッタ成膜する場合は、例えば、図1及び図2に示すように、反射ミラー14を調整した後、基板ホルダー5を連続的に回転させながら、レーザー光Lの照射とスパッタ成膜とを繰り返し行なう。基板7がスパッタを行なっているターゲット6から基板ホルダー5の3/4円周程度離れた基板ホルダー5の位置にある時は、膜の堆積は起こらず、回転しているのみである。   A process P1 for only sputtering film formation, a process P3 for performing sputtering film formation while irradiating the laser beam L, and a process P4 for performing only the movement of the substrate 7 without performing any of the sputtering film formation and the irradiation with the laser beam L. 1 and 2, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, after adjusting the reflection mirror 14, the substrate holder 5 is continuously rotated while laser beam L irradiation and sputtering are performed. Repeat with membrane. When the substrate 7 is at the position of the substrate holder 5 that is about 3/4 of the circumference of the substrate holder 5 from the target 6 on which the sputtering is being performed, film deposition does not occur and the substrate 7 is only rotating.

レーザー光Lの照射による薄膜の温度上昇と適度なアブレーションは瞬時に起こるので、スパッタ成膜のみの工程P1および休止の工程P4が加わっても、前記工程P3のみを用いる方法と同様に、抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜の表面に、結晶サイズに対応した細かな凹凸21に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸20が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができる。
この方法では、多くの基板7を基板ホルダー5に取り付けて、連続的に回転させながら工程を繰り返すことができるので、低抵抗で透過率が高く、適切な表面凹凸を持つ透明導電膜を有する基板を短時間で大量に製造することが可能である。
Since the temperature rise and moderate ablation of the thin film due to the irradiation of the laser beam L occur instantaneously, even if the process P1 only for the sputter film formation and the process P4 for the pause are added, the resistivity is the same as the method using only the process P3. A double surface concavo-convex structure in which large irregularities 20 corresponding to crater-like depressions are formed on the surface of a transparent conductive film with low transmittance and high transmittance in addition to fine irregularities 21 corresponding to crystal size Can do.
In this method, a large number of substrates 7 can be attached to the substrate holder 5 and the process can be repeated while continuously rotating. Therefore, a substrate having a transparent conductive film with low resistance, high transmittance, and appropriate surface irregularities. Can be manufactured in large quantities in a short time.

スパッタ成膜のみの工程P1と、レーザー光Lの照射のみの工程P2と、スパッタ成膜及びレーザー光Lの照射のいずれも実施せずに基板7の移動だけを行う工程P4とを組み合わせてスパッタリング成膜することもできる。例えば、図3及び図4に示すように、反射ミラー14を調整した後、基板ホルダー5を連続的に回転させながら、スパッタ成膜の工程P1、休止の工程P4、レーザー光Lを照射する工程P2、休止の工程P4を順に連続して行う。
この場合も、レーザー光Lの照射による薄膜の温度上昇と適度なアブレーションは起きるので、前記工程P3のみを用いる方法と同様に、抵抗率が低く透過率が高い透明導電膜の表面に、結晶サイズに対応した細かな凹凸21に加えて、クレーター状の窪みに対応した大きな凹凸20が形成された二重の表面凹凸構造を構成することができる。
Sputtering is performed by combining a process P1 only for sputtering film formation, a process P2 only for laser beam L irradiation, and a process P4 for performing only the movement of the substrate 7 without performing any of the sputtering film formation and laser beam L irradiation. A film can also be formed. For example, as shown in FIGS. 3 and 4, after adjusting the reflection mirror 14, the sputter deposition process P <b> 1, the pause process P <b> 4, and the laser beam L irradiation process while the substrate holder 5 is continuously rotated. P2 and the pause process P4 are successively performed.
Also in this case, since the temperature rise of the thin film and moderate ablation occur due to the irradiation of the laser beam L, the crystal size is formed on the surface of the transparent conductive film having a low resistivity and a high transmittance as in the method using only the step P3. In addition to the fine unevenness 21 corresponding to, a double surface uneven structure in which large unevenness 20 corresponding to a crater-like depression is formed can be formed.

以上説明したように、本発明の透明導電膜の形成方法によれば、基板を加熱することなく、結晶性が良好で、結晶サイズが大きく、二重の表面凹凸構造を有する透明導電膜を形成できる。それにより、透明導電膜の抵抗が減少し、透過率が高められるとともに、透明導電膜による光の閉じ込め効果が向上する。したがって、このような透明導電膜を太陽電池に用いた場合、光電変換効率を向上させることができる。また、膜の形成において加熱を必要としない低温プロセスで実施できることから、量産に適しており、このような膜付き基板およびそれを用いた太陽電池の製造コストを低減させることができる。   As described above, according to the method for forming a transparent conductive film of the present invention, a transparent conductive film having good crystallinity, a large crystal size, and a double surface uneven structure is formed without heating the substrate. it can. Thereby, the resistance of the transparent conductive film is reduced, the transmittance is increased, and the light confinement effect by the transparent conductive film is improved. Therefore, when such a transparent conductive film is used for a solar cell, photoelectric conversion efficiency can be improved. Moreover, since it can implement by the low-temperature process which does not require a heating in formation of a film | membrane, it is suitable for mass production, and the manufacturing cost of such a board | substrate with a film | membrane and a solar cell using the same can be reduced.

次に、本発明の透明導電膜の形成装置に係る実施例1〜5および比較例1〜3について説明する。
(実施例1−1および実施例1−2)
図1及び図2に示す構成の形成装置100を用いて、ターゲット6の中心直上を中心として、基板7をその中心に固定させて、レーザー光照射及びスパッタリング成膜を同時に行う工程P3による方法でAZO透明導電膜の形成を行った。スパッタリング成膜条件およびレーザー光照射条件は、以下に示すとおりである。
Next, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 according to the transparent conductive film forming apparatus of the present invention will be described.
(Example 1-1 and Example 1-2)
1 and FIG. 2, a method according to step P3 in which the substrate 7 is fixed to the center around the center of the target 6 and laser light irradiation and sputtering film formation are simultaneously performed. An AZO transparent conductive film was formed. The sputtering film forming conditions and laser light irradiation conditions are as shown below.

(スパッタリング成膜条件)
スパッタリング装置:DCマグネトロンスパッタ装置(アルバック社製CS‐200)
ターゲット:AZO(ZnO+2重量%Al)焼結ターゲット、焼結密度98.5%
使用基板:50mm×50mm×1mmt、無アルカリガラス
ターゲット−基板間距離:60mm
磁界強度:1000Gauss(ターゲット直上、垂直成分)
到達真空度:<5×10−5Pa
スパッタリングガス:Ar、ガス流量100sccm
導入ガス:O、ガス流量0〜3sccm
スパッタリング圧力:0.5Pa
DCパワー:200W
基板加熱:なし
膜の厚さ:500nm(実施例1−1)、1000nm(実施例1−2)の2種類
成膜時間:成膜速度を求めて、上記の膜厚になるようにそれぞれ設定
(Sputtering film formation conditions)
Sputtering device: DC magnetron sputtering device (ULVAC CS-200)
Target: AZO (ZnO + 2 wt% Al 2 O 3 ) sintered target, sintered density 98.5%
Substrate used: 50 mm x 50 mm x 1 mmt, alkali-free glass target-substrate distance: 60 mm
Magnetic field intensity: 1000 Gauss (directly above the target, vertical component)
Ultimate vacuum: <5 × 10 −5 Pa
Sputtering gas: Ar, gas flow rate 100 sccm
Introduced gas: O 2 , gas flow rate 0-3 sccm
Sputtering pressure: 0.5 Pa
DC power: 200W
Substrate heating: None Film thickness: 500 nm (Example 1-1), 1000 nm (Example 1-2) Film formation time: Determining the film formation rate and setting it to the above film thickness

(レーザー光照射条件)
レーザー:Nd−YAGパルスレーザー(スペクトラフィジックス社製QR PRO‐290)
波長:266nm(第4高調波)
発振周波数:10Hz
エキスパンダー拡大率:200%
拡散板:フロスト型拡散板(ルミネット社製LSD0.5U3‐φ50)、拡散角度0.5°、直径50mm
発振エネルギー密度(単位時間、単位面積あたり):2.0J/(s・cm
基板上エネルギー密度(単位時間、単位面積あたり):0.5J/(s・cm
レーザー光の基板上でのエネルギー密度は、その部分に強度測定用のパワーメーターを設置して測定したエネルギーの値を照射面積で割って求めた。
(Laser irradiation conditions)
Laser: Nd-YAG pulse laser (Spectrophysics QR PRO-290)
Wavelength: 266 nm (4th harmonic)
Oscillation frequency: 10Hz
Expander magnification: 200%
Diffusion plate: Frost type diffusion plate (LSD 0.5U3-φ50 manufactured by Lumine), diffusion angle 0.5 °, diameter 50 mm
Oscillation energy density (unit time, per unit area): 2.0 J / (s · cm 2 )
Energy density on substrate (unit time, per unit area): 0.5 J / (s · cm 2 )
The energy density of the laser beam on the substrate was obtained by dividing the value of energy measured by installing a power meter for measuring the intensity at that portion by the irradiation area.

得られたサンプルについて、SEM(日立ハイテクノロジーズ社製のSU8000)およびレーザー顕微鏡(キーエンス社製のVK‐9710)により、表面および断面の形状観察を行った。レーザー顕微鏡により、直径が1〜100μmのクレーター状の窪みが一様に分布して形成され、その窪みの凹凸の高低差が0.3μm〜0.5μmであることが確認できた。また、SEMにより、レーザー顕微鏡で見られた凹凸形状の表面に、結晶粒径に対応した0.05μm〜0.25μmの高低差をもつ細かな凹凸が連続的に分布していることが確認できた。すなわち、表面に直径が1μm〜100μmのクレーター状の窪みが一様に形成されるとともに、その表面に沿って高低差が0.05μm〜1μmの細かな凹凸が形成されており、図5に示すような膜となっていることと考えることができる。   About the obtained sample, the shape observation of the surface and the cross section was performed by SEM (SU8000 made by Hitachi High-Technologies) and a laser microscope (VK-9710 made by Keyence). It was confirmed by a laser microscope that crater-shaped depressions having a diameter of 1 to 100 μm were uniformly distributed, and that the unevenness of the depressions was 0.3 μm to 0.5 μm. In addition, SEM confirmed that fine irregularities having a height difference of 0.05 μm to 0.25 μm corresponding to the crystal grain size were continuously distributed on the irregular surface as seen with a laser microscope. It was. That is, crater-like depressions having a diameter of 1 μm to 100 μm are uniformly formed on the surface, and fine irregularities having a height difference of 0.05 μm to 1 μm are formed along the surface, as shown in FIG. It can be considered that it is such a film.

また、得られた薄膜について、抵抗率、表面凹凸の最大高低差PV(Peak−Valley)、算術平均表面粗さRa、透過率を測定した。
抵抗率は、膜厚測定(アルバック社製の膜厚計、DEKTAKを使用)と、4探針法によるシート抵抗測定(三菱化学社製の抵抗測定器、RORESTERを使用)により求めた。最大高低差PVおよび算術平均表面粗さRaは、AFM測定(セイコーインスツル社製の原子間力顕微鏡、SPI4000を使用)により評価した。透過率(波長域400〜1000nmの平均値)は、分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計、U4100を使用)により求めた。
Further, the resistivity, the maximum height difference PV (Peak-Valley), the arithmetic average surface roughness Ra, and the transmittance of the obtained thin film were measured.
The resistivity was obtained by measuring the film thickness (using a film thickness meter manufactured by ULVAC, DEKTAK) and measuring the sheet resistance by a four-probe method (using a resistance measuring instrument manufactured by Mitsubishi Chemical, RORESTER). The maximum height difference PV and the arithmetic average surface roughness Ra were evaluated by AFM measurement (atomic force microscope manufactured by Seiko Instruments Inc., using SPI4000). The transmittance (average value in the wavelength range of 400 to 1000 nm) was determined by a spectrophotometer (using a spectrophotometer manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, U4100).

また、これらのサンプルと同様の透明導電膜基板を作製し、この基板を用いて簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製して、光電変換効率を求めた。薄膜Si太陽電池セルの作製は、透明導電膜の上にCVD装置を用いてアモルファスのp型Si(ボロン(B)ドープ)、n型Si(リン(P)ドープ)を順に形成し、さらにその上に裏面電極としてスパッタ法によりITOとAgを順に形成することにより行った。光電変換効率は、ソーラーシミュレーターおよびI−Vトレーサー(英弘精機社製の太陽電池性能評価システムを使用)を用いて測定した。   Moreover, the transparent conductive film board | substrate similar to these samples was produced, the thin film Si solar cell was produced simply using this board | substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The thin-film Si solar cell is formed by sequentially forming amorphous p-type Si (boron (B) doped) and n-type Si (phosphorus (P) doped) on a transparent conductive film using a CVD apparatus. It was performed by forming ITO and Ag in this order as a back electrode on the top by sputtering. Photoelectric conversion efficiency was measured using a solar simulator and an IV tracer (using a solar cell performance evaluation system manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.).

(実施例2−1および実施例2−2)
図1及び図2に示す構成の形成装置100を用いて、ターゲット6の中心直上を中心として、基板7を基板ホルダー5の1/4円程度の範囲で往復移動させて、スパッタリング成膜のみの工程P1、レーザー光照射及びスパッタリング成膜を同時に行う工程P3の二つの工程を含む方法でAZO透明導電膜の作製を行った。
スパッタリング成膜条件、レーザー光照射条件、および評価方法は実施例1と同じである。また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Example 2-1 and Example 2-2)
1 and 2, the substrate 7 is reciprocated within the range of about ¼ circle of the substrate holder 5 around the center of the target 6, and only the sputtering film formation is performed. An AZO transparent conductive film was produced by a method including two steps of step P1, step P3 of simultaneously performing laser light irradiation and sputtering film formation.
The sputtering film forming conditions, the laser light irradiation conditions, and the evaluation method are the same as those in Example 1. Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.

(実施例3−1および実施例3−2)
図3及び図4に示す構成の形成装置100を用いて、基板をスパッタ粒子の飛来がなくなってすぐの位置とターゲットの中心直上部との間を往復移動させながら、スパッタ成膜のみの工程P1とレーザー光照射のみの工程P2との工程を含む方法でAZO透明導電膜の作製を行った。
スパッタリング成膜条件、レーザー光照射条件、および評価方法は実施例1と同じである。また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Example 3-1 and Example 3-2)
Using the forming apparatus 100 having the configuration shown in FIG. 3 and FIG. 4, the process P <b> 1 of only the sputter film formation is performed while reciprocating the substrate between the position immediately after the sputtered particles no longer fly and the immediately above the center of the target. The AZO transparent conductive film was prepared by a method including the process P2 and the process P2 of only laser light irradiation.
The sputtering film forming conditions, the laser light irradiation conditions, and the evaluation method are the same as those in Example 1. Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.

(実施例4−1および実施例4−2)
図1及び図2に示す構成の形成装置100を用いて、基板を回転させながら、スパッタリング成膜のみの工程P1、レーサー光照射及びスパッタリング成膜を同時に行う工程P3、および膜の堆積およびレーザー光照射のいずれの工程も含まない回転だけの工程P4の三つの工程を含む方法で、AZO透明導電膜の作製を行い、膜の評価を行った。スパッタリング成膜条件、レーザー光照射条件、および評価方法は実施例1と同じである。
また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Example 4-1 and Example 4-2)
Using the forming apparatus 100 having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, while rotating the substrate, the step P1 of only sputtering film formation, the step P3 of simultaneously performing laser beam irradiation and sputtering film formation, and film deposition and laser light An AZO transparent conductive film was produced and evaluated by a method including three steps of rotation P4 that does not include any step of irradiation and only rotation. The sputtering film forming conditions, the laser light irradiation conditions, and the evaluation method are the same as those in Example 1.
Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.

(実施例5−1および実施例5−2)
図3及び図4に示す構成の形成装置100を用いて、基板を回転させながら、スパッタ成膜のみの工程P1、レーザー光照射のみの工程P2、回転だけの工程P4の三つの工程を含む方法で、AZO透明導電膜の作製を行い、膜の評価を行った。スパッタリング成膜条件、レーザー光照射条件、および評価方法は実施例1と同じである。
また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Example 5-1 and Example 5-2)
3 and 4, a method including three steps: a process P1 only for sputter film formation, a process P2 only for laser light irradiation, and a process P4 only for rotation while rotating the substrate using the forming apparatus 100 having the configuration shown in FIGS. Thus, an AZO transparent conductive film was prepared, and the film was evaluated. The sputtering film forming conditions, the laser light irradiation conditions, and the evaluation method are the same as those in Example 1.
Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.

(比較例1−1および比較例1−2)
図1及び図2に示す装置のスパッタリング部のみを用いて、レーザー光の照射を行わずに、通常のスパッタリング法で基板を固定してAZO透明導電膜の成膜を行い、膜の特性を評価した。スパッタリング成膜条件および評価方法は、実施例1と同じである。
また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2)
Using only the sputtering part of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the substrate is fixed by a normal sputtering method without performing laser light irradiation, and an AZO transparent conductive film is formed, and the characteristics of the film are evaluated. did. The sputtering film forming conditions and the evaluation method are the same as those in Example 1.
Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.

(比較例2−1および比較例2−2)
図1及び図2に示す構成の形成装置100を用いて、拡散板16を外し、拡散板16を介さずにレーザー光を照射しながらAZO透明導電膜の成膜を行い、膜の特性を評価した。スパッタリング成膜条件、レーザー光照射条件、および評価方法は、拡散板がない以外は実施例1と同じである。
また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
(Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2)
1 and 2 is used to remove the diffusion plate 16 and form an AZO transparent conductive film while irradiating the laser beam without passing through the diffusion plate 16 to evaluate the characteristics of the film. did. The sputtering film forming conditions, the laser light irradiation conditions, and the evaluation method are the same as in Example 1 except that there is no diffusion plate.
Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.

(比較例3)
CVD装置を用いて、50mm×50mm×1mmtの無アルカリガラス基板の上に、基板を500℃に加熱し、塩化第二スズ、水、メタノールとフッ化水素を導入して、膜厚1μmのFTO透明導電膜を作製した。得られた膜について、実施例1と同様の評価を行った。
また、形成された透明導電膜基板を用いて、簡易的に薄膜Si太陽電池セルを作製し、光電変換効率を求めた。作製方法および評価方法は、実施例1と同じである。
これらの評価結果を表1に示す
(Comparative Example 3)
Using a CVD apparatus, the substrate is heated to 500 ° C. on a 50 mm × 50 mm × 1 mmt non-alkali glass substrate, stannic chloride, water, methanol and hydrogen fluoride are introduced, and a 1 μm-thick FTO film is formed. A transparent conductive film was produced. The obtained film was evaluated in the same manner as in Example 1.
Moreover, the thin film Si solar cell was simply produced using the formed transparent conductive film substrate, and the photoelectric conversion efficiency was calculated | required. The production method and the evaluation method are the same as those in Example 1.
These evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0005742403
Figure 0005742403

表1に示すとおり、実施例1〜5の透明導電膜を用いて作製した太陽電池の光電変換効率は、比較例1〜3の透明導電膜を用いて作製した場合よりも、大きくなることが確認できた。特に、レーザー光照射及びスパッタリング成膜を同時に行う工程P3による方法でAZO透明導電膜の形成を行った実施例1においては、実施例1〜5の中で抵抗率が最も低く、最大高低差PVおよび算術平均粗さRaの値が大きく、光電変換率が最も高くなった。
また、膜厚を異ならせた二種類のサンプルを形成した実施例1〜5および比較例1,2においては、膜厚が厚い1000nmの場合は、膜厚が薄い500nmの場合と比べて低抵抗であり、最大高低差PVの値が大きい(表面の凹凸が大きい)透明導電膜を形成できることが確認できた。
As shown in Table 1, the photoelectric conversion efficiency of the solar cells produced using the transparent conductive films of Examples 1 to 5 can be larger than that produced using the transparent conductive films of Comparative Examples 1 to 3. It could be confirmed. In particular, in Example 1 in which the AZO transparent conductive film was formed by the method according to Step P3 in which laser beam irradiation and sputtering film formation were performed simultaneously, the resistivity was the lowest among Examples 1 to 5, and the maximum height difference PV And the value of arithmetic average roughness Ra was large, and the photoelectric conversion rate became the highest.
Further, in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 in which two types of samples having different film thicknesses were formed, the resistance was lower when the film thickness was 1000 nm than when the film thickness was 500 nm. It was confirmed that a transparent conductive film having a large maximum height difference PV (large surface irregularities) can be formed.

レーザー光の照射を行わずに成膜した比較例1においては、実施例1〜5と比べて抵抗率が高く、透過率も低くなっているうえに、PV値や算術平均粗さRaが小さくなっており、光電変換効率も低かった。
また、レーザー光を照射する際に、拡散板を介さずに直接照射した比較例2においては、レーザー光を照射しなかった比較例1の場合と比べて、低抵抗で透過率を高くすることができ、若干の光電変換効率の向上が確認できたが、実施例1〜5と比べるとPV値が低く、光電変換効率も低かった。
また、FTO膜を成膜した比較例3においては、同じ1000nmの膜厚でAZO透明導電膜を形成した実施例1〜5と比べて抵抗率が高いうえに、透過率が低く、光電変換効率も低かった。
In Comparative Example 1 formed without performing laser light irradiation, the resistivity is higher and the transmittance is lower than in Examples 1 to 5, and the PV value and arithmetic average roughness Ra are small. The photoelectric conversion efficiency was also low.
Further, in the comparative example 2 in which the laser light is directly irradiated without passing through the diffusion plate, the transmittance is increased with a low resistance compared to the case of the comparative example 1 in which the laser light is not irradiated. Although some improvement in photoelectric conversion efficiency could be confirmed, the PV value was lower and the photoelectric conversion efficiency was lower than in Examples 1 to 5.
Moreover, in Comparative Example 3 in which the FTO film was formed, the resistivity was higher and the transmittance was lower than in Examples 1 to 5 in which the AZO transparent conductive film was formed with the same film thickness of 1000 nm, and the photoelectric conversion efficiency was high. Was also low.

以上のとおり、本発明の方法では、抵抗率が低く、透過率が高い適切な表面凹凸を有する透明導電膜を形成することができ、このような透明導電膜を太陽電池に用いた場合、光電変換効率を向上させることができる。   As described above, in the method of the present invention, it is possible to form a transparent conductive film having appropriate surface irregularities with low resistivity and high transmittance. When such a transparent conductive film is used in a solar cell, Conversion efficiency can be improved.

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述実施例においては、ターゲットにAZO焼結ターゲットを用いて、AZO透明導電膜を形成したが、AZOの他にも、ITOやFTOの焼結ターゲット等を本発明の方法によりスパッタリング成膜することにより、基板を加熱することなく、結晶性が良好で、結晶サイズが大きく、二重の表面凹凸構造を有する透明導電膜を形成することもできる。
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, it is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, an AZO transparent conductive film is formed using an AZO sintered target as a target. However, in addition to AZO, ITO or FTO sintered targets are formed by sputtering according to the method of the present invention. Thus, a transparent conductive film having good crystallinity, a large crystal size, and a double surface uneven structure can be formed without heating the substrate.

1 真空チャンバー
2 真空ポンプ
4 DC、RF電源
5 基板ホルダー
6 ターゲット
7 基板
8 カソード
9 ガス導入口
11 基板ホルダー回転軸
12 レーザー装置
13 ビームエキスパンダー
14 反射ミラー
15 石英窓
16 拡散板
L レーザー光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Vacuum pump 4 DC, RF power supply 5 Substrate holder 6 Target 7 Substrate 8 Cathode 9 Gas inlet 11 Substrate holder rotating shaft 12 Laser apparatus 13 Beam expander 14 Reflection mirror 15 Quartz window 16 Diffuser plate L Laser light

Claims (9)

一つの真空チャンバー内で、スパッタリング法により基板の表面に透明導電膜を形成する方法であって、前記基板の表面上に、拡散板を通してレーザー光を照射しながら成膜するレーザーアシスト成膜工程を有してなり、前記レーザー光の照射によって膜にアブレーションを起こしてクレーター状の窪みを形成し、膜表面を結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、前記クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸を形成することを特徴とする透明導電膜の形成方法。 A method of forming a transparent conductive film on the surface of a substrate by sputtering in one vacuum chamber, wherein a laser assisted film forming step is performed on the surface of the substrate while irradiating a laser beam through a diffusion plate. Yes and will be, causing the ablation to the membrane by irradiation of the laser light to form a crater-like depressions, in addition to the fine unevenness corresponding to the film surface upon crystal size, large irregularities corresponding to the crater-like recesses Forming a transparent conductive film. 一つの真空チャンバー内で、スパッタリング法により基板の表面に薄膜を形成する成膜工程と、前記薄膜の表面に拡散板を通してレーザー光を照射しながら成膜するレーザーアシスト成膜工程とを有してなり、前記レーザー光の照射によって膜にアブレーションを起こしてクレーター状の窪みを形成し、膜表面を結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、前記クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸を形成することを特徴とする透明導電膜の形成方法。 One in a vacuum chamber, a film forming step of forming a thin film on the surface of the substrate by a sputtering method, and have a and laser-assisted film deposition process which forms while irradiating a laser beam through the diffuser to the surface of the thin film The film is ablated by irradiation with the laser beam to form a crater-shaped depression, and in addition to the fine irregularities corresponding to the crystal size on the film surface, large irregularities corresponding to the crater-shaped depression are formed . A method for forming a transparent conductive film. 前記成膜工程と前記レーザーアシスト成膜工程とを繰り返すことを特徴とする請求項2に記載の透明導電膜の形成方法。   The method for forming a transparent conductive film according to claim 2, wherein the film forming step and the laser assisted film forming step are repeated. 一つの真空チャンバー内で、スパッタリング法により基板の表面に薄膜を形成する成膜工程と、前記薄膜に拡散板を通してレーザー光を照射するレーザーアシスト工程とを有してなり、前記レーザー光の照射によって膜にアブレーションを起こしてクレーター状の窪みを形成し、膜表面を結晶サイズに対応した細かな凹凸に加えて、前記クレーター状の窪みに対応する大きな凹凸を形成することを特徴とする透明導電膜の形成方法。 One in a vacuum chamber, a film forming step of forming a thin film on the surface of the substrate by a sputtering method, will be closed and the laser-assisted step of irradiating laser light through the diffusing plate to the thin film, by irradiation of the laser beam A transparent conductive film characterized in that a film is ablated to form a crater-shaped depression, and the film surface is formed with large irregularities corresponding to the crater-shaped depression in addition to fine irregularities corresponding to the crystal size. Forming method. 前記成膜工程と前記レーザーアシスト工程とを繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の透明導電膜の形成方法。   The method for forming a transparent conductive film according to claim 4, wherein the film forming step and the laser assist step are repeated. スパッタリング成膜及びレーザー光照射をともに行わない休止工程を有することを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の透明導電膜の形成方法。   6. The method for forming a transparent conductive film according to claim 2, further comprising a pause step in which neither sputtering film formation nor laser beam irradiation is performed. 請求項1から6のいずれか一項に記載の透明導電膜の形成方法で作製した透明導電膜であって、表面に直径が1μm以上100μm以下のクレーター状の窪みが一様に形成されるとともに、その表面に沿って高低差が0.05μm以上1μm未満の細かな凹凸が形成されており、抵抗率が1×10−3Ω・cm以下に形成されていることを特徴とする透明導電膜。 A transparent conductive film produced by the method for forming a transparent conductive film according to claim 1, wherein a crater-shaped depression having a diameter of 1 μm to 100 μm is uniformly formed on the surface. A transparent conductive film characterized in that fine irregularities having a height difference of 0.05 μm or more and less than 1 μm are formed along the surface, and the resistivity is 1 × 10 −3 Ω · cm or less. . 膜厚が500nm以上に形成されることを特徴とする請求項7に記載の透明導電膜。   The transparent conductive film according to claim 7, wherein the film thickness is 500 nm or more. 請求項1から6のいずれか一項に記載の透明導電膜の形成方法を実施するための装置であって、真空チャンバーと、基板を前記真空チャンバー内でスパッタ領域を通過して移動させる基板移動機構と、前記スパッタ領域又は該スパッタ領域以外の前記基板の移動軌跡上に拡散板を通じてレーザー光を照射可能に設けられるレーザー光照射機構とを備えることを特徴とする透明導電膜の形成装置。 An apparatus for carrying out the method for forming a transparent conductive film according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate moves to move the vacuum chamber and the substrate through the sputtering region in the vacuum chamber. An apparatus for forming a transparent conductive film, comprising: a mechanism; and a laser light irradiation mechanism provided so as to be capable of irradiating a laser beam through a diffusion plate on the movement region of the substrate other than the sputtering region or the sputtering region.
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JPH07294705A (en) * 1994-04-25 1995-11-10 Canon Inc Treatment after ultraviolet irradiation
JP2945968B2 (en) * 1998-02-10 1999-09-06 工業技術院長 Method for forming transparent conductive thin film
JP2000031463A (en) * 1998-03-23 2000-01-28 Hoya Corp Formation of transparent electrode
JP2001335918A (en) * 2000-03-21 2001-12-07 Tsuguo Ishihara Method for depositing ito transparent electric conductive film
JP4882262B2 (en) * 2005-03-31 2012-02-22 凸版印刷株式会社 Method for producing transparent conductive film laminate
JP2007258468A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Visible-light transmitting semiconductor element, and manufacturing method thereof

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