JP6494001B2 - 透明導電性基板及び透明積層構造体 - Google Patents
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Description
本願は、2015年3月25日に日本に出願された特願2015−062735号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
それゆえ、安定した導電性を得るとともに、反射光が観察者に認識されることを抑制し、さらにFPCとセンサー電極とを容易に電気的に接続することが可能な、メタルメッシュ構造を備えた透明導電性基板の開発が期待されていた。
本発明の第一態様に係る透明導電性基板においては、前記金属膜と前記中間膜との間には界面が存在し、かつ、前記金属膜は酸素を含まず、前記中間膜は酸素を含むことが好ましい。
本発明の第一態様に係る透明導電性基板においては、前記金属膜は、Alにネオジム(Nd)を含有させた(Al−Nd)合金であることが好ましい。
本発明の第二態様に係る透明導電性基板は、透明基体と、前記透明基体の一面に、金属膜、モリブデン(Mo)を含む酸化膜である中間膜、及び透明導電膜が順に積層された構造体とを備える。前記構造体においては、波長550nmの入射光に対して反射率が5[%]以下である。
本発明の第一態様及び第二態様に係る透明導電性基板においては、前記中間膜の比抵抗[μΩ・cm]が1.8×108以下であってもよい。
本発明の第一態様及び第二態様に係る透明導電性基板においては、前記透明導電膜の膜厚[nm]が10以上50以下の範囲であってもよい。
本発明の第一態様及び第二態様に係る透明導電性基板においては、前記中間膜の比抵抗及び前記透明導電膜の膜厚のうち少なくとも一つを制御することにより、前記構造体の色合いが調整可能であってもよい。
本発明の第一態様及び第二態様に係る透明導電性基板においては、前記透明基体の前記一面において、前記金属膜、前記中間膜、前記透明導電膜が順に積層されてなる構造体が、エッチング処理により所望のパターンを有してもよい。
本発明の第三態様に係る透明積層構造体は、金属膜と、前記金属膜上に設けられ、モリブデン(Mo)を含む酸化膜である中間膜と、前記中間膜上に設けられた透明導電膜とを備える。前記金属膜は酸素を含まず、前記透明積層構造体においては、可視光域の入射光に対して平均反射率が10[%]以下である。
本発明の第三態様に係る透明積層構造体においては、前記金属膜と前記中間膜との間には界面が存在し、かつ、前記金属膜は酸素を含まず、前記中間膜は酸素を含むことが好ましい。
本発明の第三態様に係る透明積層構造体においては、前記金属膜は、Alにネオジム(Nd)を含有させた(Al−Nd)合金であることが好ましい。
ここで、可視光域(波長域が380〜780[nm])の入射光に対して平均反射率が10[%]以下の条件、もしくは、特に人の目を通じて最も明るく視認される550nmの波長において反射率が5[%]以下の条件を満たすことにより、前記構造体は低反射構造をとるようになり、所望の色合いに調整することができるようになるとともに、電極としての導電性も確保される。特に、前記構造体においては、中間膜に含まれる酸素量と、透明導電膜の厚さとを制御することにより、構造体の低抵抗化と高い透過率とを両立することができる。
ゆえに、本発明の上記態様は、安定した導電性を得るともに、反射光が観察者に認識されることを抑制するメタルメッシュ構造を備えた透明導電性基板の提供に貢献する。
図1A〜図1Dは、本実施形態における透明導電性基板を示す模式図であり、図1Aは全体平面図であり、図1Bは領域P1の拡大平面図であり、図1C及び図1Dは図1Bの線A−Aの断面図を表している。特に、図1Cは、エッチング後の透明導電性基板を示す断面図であり、図1Dは、エッチング前の透明導電性基板を示す断面図である。
このような透明導電性基板S1E(S1)は、図1A〜図1Dに示すように、ガラス等からなる絶縁性の透明基体101E(101)の一面101ETに、金属膜102E(102)、中間膜103E(103)、透明導電膜104E(104)が順に積層されてなる構造体(透明積層構造体)を備えている。
図3において、横軸は入射光の波長を表しており、縦軸は反射率を表わしている。図3における実線は、本発明の実施形態に係る3層の積層構造を有する実施例の透明積層構造体の結果を示している。図3における点線は、比較例の透明導電性基板の結果を示している。
比較例の透明導電性基板は、実施例の3層構造を有する透明導電性基板とは異なり、中間膜と透明導電膜が設けられていない構成、すなわち、基体の上に金属膜のみが形成された透明導電性基板である。
(1)中間膜に含まれる酸素量を調整することにより、中間膜の色合いを制御することが可能である。
(2)特に、中間膜103の比抵抗を1.8×108[μΩ・cm]以下とした場合には、低反射構造を得ることができ、かつ、その範囲内で中間膜の色合いを制御できる。
(3)具体的には、比抵抗が下がるにつれて、着色の度合いを増加させることが可能となる。換言すると、比抵抗が下がるにつれて、中間膜の色合いが濃くなる現象が確認された。
このような透明導電膜の膜厚としては、金属膜や中間膜の膜厚、材質等にもよるが、導電性を確保しつつ、下層(透明導電膜の下方に位置する層)と、透明導電膜との間の光学的な調整が可能となる範囲として、10〜50nmが好ましい。
以下では、上述した工程1で用意した透明導電性基板S1、すなわち、「透明基体(ガラス基板)101上に、金属膜(AlNd合金膜)102F/中間膜(MoNb酸化膜)103F/透明導電膜(ITO膜)104Fが順に積層されてなる」透明導電性基板S1F、の作製方法について説明する。
つまり、図5に示す製造装置は、前記金属膜を形成する第一成膜空間sp1、前記中間膜を形成する第二成膜空間sp2、及び、前記透明導電膜を形成する第三成膜空間sp3を少なくとも備えており、前記基体が移動する方向において、前記第二成膜空間sp2が、前記第一成膜空間sp1と前記第三成膜空間sp3との間に配置されている。
上述した金属膜と中間膜と透明導電膜の代表的な作製条件を表1に示す。また、メッシュ状の3層からなる構造体を形成する場合(図1A〜図1D及び図2A〜図2D)の代表的なエッチング工程の処理条件を表2に示す。
表1に示すような、金属膜と中間膜と透明導電膜を作成する装置は、図5に示す製造装置に限定されず、例えば、図6に示すようなマルチチャンバ型の製造装置を用いる場合であっても、本発明の実施形態に係る透明導電性基板を製造することができる。
以下に、本発明の実施形態の変形例について説明する。変形例においては、上述した実施形態における部材に相当する部材に関する説明を省略または簡略化する。
図7Aは、上述した透明積層構造体が適用された太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。図7Bは、図7Aにおける透明積層構造体の構造を模式的に示す拡大断面図である。図9は、従来の太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。
図9に示すように従来の太陽電池600は、pn接合部630を有する単結晶のシリコン基板620と、シリコン基板620の裏面に設けられた裏面電極610と、シリコン基板620の表面に設けられたフィンガー電極640と、フィンガー電極640上に設けられたバスバー電極650(バスバー配線)とを備える。
バスバー電極650は、シリコン基板620における発電によって生成された電子を集電する。また、一般的に、バスバー電極650の材料としては、銀が利用されている。しかしながら、太陽電池600の外観色(シリコン基板620の色)は黒色に近い色であるため、シリコン基板620の黒色とバスバー電極650の銀白色とのコントラストが大きく、外観上、デザイン性に欠けるという問題があった。
具体的に、図7Aに示すように、本変形例1に係る太陽電池300は、pn接合部330を有する単結晶のシリコン基板320と、シリコン基板320の裏面に設けられた裏面電極310と、シリコン基板320の表面に設けられたフィンガー電極340と、フィンガー電極340上に設けられて透明積層構造体で構成されたバスバー電極350(バスバー配線)とを備える。また、フィンガー電極340は、pn接合部330上に設けられており、フィンガー電極340の表面には、反射防止膜が設けられている。このため、フィンガー電極340の反射防止膜上にバスバー電極350が設けられている。
金属膜351によってバスバー電極350の導電性が得られている。中間膜352は、モリブデンを含む酸化膜である。透明導電膜353の酸化度や膜厚を調整することで、低反射率を有する透明積層構造体で構成されたバスバー電極350が実現されている。
図7Cは、透明積層構造体によって構成されたフィンガー電極を示す拡大断面図である。変形例2においては、変形例1と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
図7Cに示すように、フィンガー電極340は、pn接合部330上に設けられた金属膜341と、金属膜341上に設けられた中間膜342と、中間膜342上に設けられた透明導電膜343とを備える。即ち、中間膜342が金属膜341と透明導電膜343の間に挟持されている。
このような透明積層構造体を備えるフィンガー電極340においては、フィンガー電極340とバスバー電極350との間において導電性を得るために、フィンガー電極340の一部(中間膜342、透明導電膜343)を部分的に除去し、フィンガー電極340とバスバー電極350とを電気的に接続してもよい。
本変形例2に係る太陽電池300によれば、上述した実施形態における効果が得られるだけでなく、フィンガー電極340にも透明積層構造体が適用されているので、フィンガー電極からの反射光を低減することができる。
上述した透明積層構造体を光学系機器用の遮光フィルムに適用してもよい。
一般的に、デジタルカメラ等のデジタル光学系機器においては、光学系機器の内部機構を構成する部材の表面に低反射性、導電性に優れた機能膜を形成することが知られている(例えば、特開2008−281977等)。
このような機能膜として、上述した実施形態に係る透明積層構造体を適用してもよい。この場合、樹脂フィルム等の基材の表面及び裏面の両方に透明積層構造体が形成される。また、シャッター羽根や絞り羽根等に加工された部材の表面に透明積層構造体を直接形成してもよい。また、光学系機器を構成する部材の表面全体が低反射構造を有する必要があることから、光学系機器を構成する部材の表面全体に上述した透明積層構造体を形成すればよい。この場合、基材は、透明基材であってもよいし、着色された基材であってもよい。
また、本変形例3における透明積層構造体においては、中間膜及び透明導電膜の酸化度や膜厚を制御することで、低反射構造体を実現することができる。また、透明積層構造体が金属膜を有することため、導電性が得られており、光学系機器の内部機構を構成する部品の帯電を予防することもできる。
Claims (11)
- 透明導電性基板であって、
透明基体と、
前記透明基体の一面に、金属膜、モリブデン(Mo)を含む酸化膜である中間膜、及び透明導電膜が順に積層された構造体と
を備え、
前記金属膜は酸素を含まず、
前記構造体においては、可視光域の入射光に対して平均反射率が10[%]以下であることを特徴とする透明導電性基板。 - 前記金属膜と前記中間膜との間には界面が存在し、かつ、前記金属膜は酸素を含まず、前記中間膜は酸素を含むことを特徴とする請求項1に記載の透明導電性基板。
- 前記金属膜は、Alにネオジム(Nd)を含有させた(Al−Nd)合金であることを特徴とする請求項1又は2に記載の透明導電性基板。
- 透明導電性基板であって、
透明基体と、
前記透明基体の一面に、金属膜、モリブデン(Mo)を含む酸化膜である中間膜、及び透明導電膜が順に積層された構造体と
を備え、
前記構造体においては、波長550nmの入射光に対して反射率が5[%]以下であることを特徴とする請求項1に記載の透明導電性基板。 - 前記中間膜の比抵抗[μΩ・cm]が1.8×108以下であることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の透明導電性基板。
- 前記透明導電膜の膜厚[nm]が10以上50以下の範囲であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の透明導電性基板。
- 前記中間膜の比抵抗及び前記透明導電膜の膜厚のうち少なくとも一つを制御することにより、前記構造体の色合いが調整可能であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の透明導電性基板。
- 前記透明基体の前記一面において、前記金属膜、前記中間膜、前記透明導電膜が順に積層されてなる構造体が、エッチング処理により所望のパターンを有している請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の透明導電性基板。
- 透明積層構造体であって、
金属膜と、
前記金属膜上に設けられ、モリブデン(Mo)を含む酸化膜である中間膜と、
前記中間膜上に設けられた透明導電膜と
を備え、
前記金属膜は酸素を含まず、
前記透明積層構造体においては、可視光域の入射光に対して平均反射率が10[%]以下であることを特徴とする透明積層構造体。 - 前記金属膜と前記中間膜との間には界面が存在し、かつ、前記金属膜は酸素を含まず、前記中間膜は酸素を含むことを特徴とする請求項9に記載の透明積層構造体。
- 前記金属膜は、Alにネオジム(Nd)を含有させた(Al−Nd)合金であることを特徴とする請求項9又は10に記載の透明積層構造体。
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