JP6653377B2 - 透明導電膜付き基板の製造方法、透明導電膜付き基板の製造装置、透明導電膜付き基板、及び太陽電池 - Google Patents
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Description
本願は、2016年3月29日に日本に出願された特願2016−066579号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
図20は、従来のヘテロ接合型(Heterojunction with Intrinsic Thin−layer)太陽電池の一例を示す模式的な断面図である。図20に示すように、ヘテロ接合型太陽電池500は、n型単結晶Si半導体からなる基板501の両面の各々に、アモルファスSi半導体からなる薄膜が積層された構造を備えている。以降では、「アモルファスSi」は「a−Si」と表記する。
非光入射面を形成する基板501の他面501b側(図20では下面側)には、i型a−Si半導体層512、n型a−Si半導体層513が順に積層されている。n型a−Si半導体層513の上には、n型a−Si半導体層513と電気的に接続する透明導電膜514と櫛歯状の負極をなす電極515が順に重ねて配される。透明導電膜504、514および電極505、515は、シリコン基板および半導体層において生成した電子を集電する機能を有するため、透明導電膜504と電極505との間の電気的コンタクト性及び透明導電膜514と電極515との間の電気的コンタクト性が太陽電池の発電効率に影響する。このため、電極505が積層される透明導電膜504の表面、及び電極515が積層される透明導電膜514の表面は、平坦性に優れていることが望ましい。
特許文献2には、成膜時の基板温度は室温とし、RFマグネトロンスパッタ法を用いて、近赤外域における透過率が高い透明導電膜を作製する方法が開示されている。RFスパッタ法は反応性が高いため、成膜時のプロセスガスに添加する水の量は少なくてもよいと言う利点がある反面、成膜速度が低いため、量産機には不向きであった。
このため、可視域から近赤外域において低吸収率を備え、かつ、高速成膜にて形成が可能で、かつ、表面平坦性に優れた透明導電膜付き基板の製造方法の開発が期待されていた。
また、本発明は、可視域から近赤外域において低吸収率を備え、かつ、表面粗さが抑制された、透明導電膜付き基板を提供することを第二の目的とする。
さらに、本発明は、可視域から近赤外域において低吸収率を備え、かつ、表面粗さが抑制された、透明導電膜付き基板を利用してなる、ヘテロ接合型の太陽電池を提供することを第三の目的とする。
ゆえに、本発明の第1態様及び第2態様によれば、例えば、表面及び裏面の両面がa−Si膜により被覆された基体として、平板状の結晶系シリコン基材を用いた場合には、所望の発電効率が得られる太陽電池用途に好適な透明導電膜付き基板が製造できる。また、一方の面がa−Si膜により被覆された基体として、ガラスや樹脂からなる透明な絶縁性基材を用いることにより、各種の受発光センサや表示パネル等の用途に好適な透明導電膜付き基板が製造できる。
ゆえに、本発明の第3態様に係る透明導電膜付き基板は、可視域から近赤外域の広範囲の波長に対して優れた機能を有するとともに、透明導電膜に接して形成された構造と透明導電膜との間の電気的コンタクト性が改善された、太陽電池、各種の受発光センサや表示パネル等の実現に寄与する。
したがって、本発明の第4態様によれば、優れた発電効率を有するヘテロ接合型の太陽電池が得られる。ゆえに、本発明の第4態様は、例えば、家屋上への設置用途に求められている太陽電池の提供に貢献する。
以下では、表面及び裏面の両面がa−Si膜により被覆された基体上に、前記a−Si膜を覆うように透明導電膜が配されてなる透明導電膜付き基板の製造方法について、図1を参照して説明する。
図1は、透明導電膜付き基板及び透明導電膜付き基板を含む太陽電池の一例(第一実施形態)を示す断面図である。
図1において、透明導電膜付き基板10A(10)を構成する基体101(基板)は平板状の結晶系シリコン基材であり、基体101の表面101aと裏面101bは両面とも、a−Si膜により被覆されている。図1において、基体101の表面101aに向けた(下向きの)矢印は、光入射方向を表わしている。
また、後述する表4から、本発明の実施形態に係る製造方法によれば、表面粗さが1nmより小さい透明導電膜を安定して製造できることが確認された。
なお、基体101の表面101a側には、必要に応じて不図示の反射防止層(Anti Reflection Layer:AR層)が配される構成としてもよい。反射防止層(不図示)としては、例えば、絶縁性の窒化膜、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜、酸化アルミニウム膜などが好適に用いられる。
従来のRFスパッタ法により透明導電膜を成膜する場合に比較して、DCスパッタ法により透明導電膜を成膜する本発明の実施形態においては、高い成膜速度が得られる。具体的に、本発明者がDCスパッタ法により透明導電膜を成膜する実験を行ったところ、DCパワーを7.8〜22kWの範囲に設定して透明導電膜を成膜する場合、13〜48[nm・m/min]といった高い成膜速度が得られることが明らかとなっている。
特に、透明導電膜付き基板を生産する製造装置においては、製造コスト等を含む量産性を考慮すると、10[nm・m/min]以上の成膜速度で透明導電膜を基体に成膜する必要がある。このため、上述した成膜工程によれば10[nm・m/min]以上の成膜速度が得られているため、高い量産性で透明導電膜付き基板を製造することができる。また、透明導電膜の膜構造として、積層構造を採用する可能性も考えられるため、透明導電膜の膜厚のうち2/3以上の膜厚を、10[nm・m/min]以上の成膜速度で形成することが好ましい。
本発明の実施形態においては、a−Si膜(α、β)上に透明導電膜を成膜する前に、基体及びa−Si膜の温度範囲を70〜150[℃]に設定することが好ましい。このような温度設定は、後述するスパッタ装置700の加熱室(H)752及び成膜入口室(EN)753において行われる。
透明導電膜を成膜する前の基体及びa−Si膜の温度が70[℃]以上である場合は、水の脱離速度が室温時の値に比べて二桁以上大きくなるため、水が一旦a−Si膜に吸着したとしても、再び脱離しやすい状態となる。すなわち、a−Si膜の表面に水が取り込まれことを抑制することができる。一方、70[℃]より低い場合は、一旦a−Si膜に吸着した水が脱離しづらくなり芳しく無い。
透明導電膜を成膜する前の基体及びa−Si膜の温度を150[℃]よりも低くすることで、スパッタによる入熱を加味しても基体及びa−Si膜の温度を220[℃]以下にすることができる。
透明導電膜を基体に成膜する温度が220[℃]より高い場合は、下地をなすa−Si膜が多結晶化して、a−Si膜に期待するパッシベーション機能が劣化するため好ましく無い。
DCスパッタ法により基体のa−Si膜(α、β)に透明導電膜が形成されると、プラズマからの熱を基体が受けて基体温度が上昇するが、成膜後の基体温度が220[℃]以下に抑制されているため、a−Si膜が酸化するといった膜質劣化を抑制することができる。また、10[nm・m/min]の成膜速度で成膜を行う場合であっても、成膜後の基体温度が220[℃]以下に抑制されているため、上記効果が得られる。
また、成膜前の基体温度が150℃を超える場合、成膜中の基体温度が220℃を超えてしまう(記号「×」:不良)。この条件では、a−Si膜が多結晶化するという結果となった。
その一方、成膜前の基体温度が70℃〜150℃の範囲内である場合、成膜中の基体温度が220℃以下となる(記号「◎」:良好)。この条件では、基体からの水の脱離が十分であり、a−Si膜が多結晶化することなく、良好なa−Si膜が得られた結果を示している。
(実績1)成膜前の基体温度を70℃に設定し、DCパワーを22kWに設定し、成膜速度が48[nm・m/min]となるように透明導電膜の成膜を行った。成膜後の基体温度は210℃となった。
(実績2)成膜前の基体温度を150℃に設定し、DCパワーを7.6kWに設定し、成膜速度が13.4[nm・m/min]となるように透明導電膜の成膜を行った。成膜後の基体温度は190℃となった。
このような実績1、2から明らかなように、プラズマからの熱を基体が受けて基体温度が上昇した場合であっても成膜前の基体温度を70〜150℃に設定して透明導電膜を成膜することで、透明導電膜その下地となる当該a−Si膜が多結晶化するという課題(すなわち、a−Si膜に期待するパッシベーション機能が劣化してしまう課題)が解消される。更に、基体から水を十分に脱離することができる。
また、上記実績1、2では、10nm・m/min以上の成膜速度で透明導電膜の成膜を行うことができる。
なお、上記第一実施形態に係る透明導電膜付き基板10A(10)においては、裏面101bには光が入射しない構造が採用されているが、本発明はこの構造を限定しない。例えば、バイフェイシャル(両面受光型)構造が透明導電膜付き基板に採用されてもよい。本発明の実施形態においては、透明導電膜の下地層として形成されるa−Si膜に対するダメージを低減させる方法として、基体101の両面にTCOをスパッタ法で形成している。このため、本発明の実施形態をバイフェイシャル構造に容易に適用することができる。
図2Aは、透明導電膜付き基板及び透明導電膜付き基板を含む太陽電池の他の一例(第二実施形態)を示す断面図である。図2Aに示す太陽電池100B(100)は、基体101の裏面101b側に、反射膜117を設けた点で、図1に示す構成と異なる。
図1に示す構成に加えて裏面に反射膜117を追加した場合(図2A)には、光電変換層として機能する中間構造体1A(1)への入射光の取り込みが一段と高まり、さらなる発電効率の向上が図れる。
図2B〜図2Dにおいて、図1に示す第一実施形態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2Bは、透明導電膜付き基板及び透明導電膜付き基板を含む太陽電池の変形例1を示す断面図である。図2Bに示す太陽電池100C(100)は、基体101の裏面101b側に、非成膜領域Xを設けた点で、図1に示す構成と異なる。
太陽電池100C(100)を構成する透明導電膜付き基板10C(10)に非成膜領域Xを形成することによって、光入射側に形成された透明導電膜104と、非光入射側に形成された透明導電膜114との電気的短絡を確実に防止することができる。
図2Cは、透明導電膜付き基板及び透明導電膜付き基板を含む太陽電池の変形例2を示す断面図である。図2Cに示す太陽電池100D(100)は、p型のa−Si膜がi型のa−Si膜112上に設けられている点、及び、n型のa−Si膜がi型のa−Si膜102上に設けられている点で、図2Bに示す構成と異なる。
太陽電池100Dを構成する透明導電膜付き基板10D(10)は、n型のa−Si膜303が光入射側(受光面側)に位置するリアエミッタ構造を有する。
太陽電池の変形例1と同様に、透明導電膜付き基板10D(10)に非成膜領域Xを形成することによって、光入射側に形成された透明導電膜104と、非光入射側に形成された透明導電膜114との電気的短絡を確実に防止することができる。
図2Dに示すように、a−Si膜(α、β)が形成された基体101は、ホルダ400によって支持される。具体的に、ホルダ400は、ホルダ本体401と、ホルダ本体401から突出する突出部402とを有している。突出部402は、a−Si膜(β)の外周部を遮蔽する。突出部402の端面403で囲まれた領域は、ホルダ400の開口部404である。基体101の自重の作用により、裏面101bに形成されたa−Si膜(β)の外周部が突出部402に接触し、基体101はホルダ400によって支持される。ホルダ400に支持された基体101は、後述する製造装置700の搬送機構750によって、第一成膜室754及び第二成膜室755内において水平搬送され、第一成膜室754及び第二成膜室755において成膜が行われる。
基体101の両面のa−Si膜(α、β)に透明導電膜104、114が成膜されるため、基体101が大気雰囲気に曝されることなく、真空状態を維持したまま、a−Si膜(α、β)に透明導電膜を形成することができる(真空一貫表裏成膜)。下地がa−Si膜である場合、より効果的に透明導電膜を用いて反射防止効果を得るためには、透明導電膜の膜厚を60〜120[nm]、屈折率を1.9〜2.1と制御することがより好ましい。
また、簡素な構造を有するホルダ400、すなわち、突出部402を有するホルダ400を用いることで、透明導電膜付き基板10C、10Dに非成膜領域Xを容易に形成することができ、透明導電膜104と透明導電膜114との電気的短絡を確実かつ容易に防止することができる。
図3は、透明導電膜付き基板、及び、透明導電膜付き基板を含む光センサの一例(第三実施形態)を示す断面図である。図3において、透明導電膜付き基板20A(20)を構成する基体201は平板状の基材であり、基体201の一方の面(表面)201aが、a−Si膜により被覆されており、他方の面(裏面)201bは露呈された状態にある。平板状の基材としては、結晶系シリコン基板に加えて、例えば、ガラス、プラスチック、樹脂などの透明基材が挙げられる。本発明は、後述する本発明の作用・効果は、基材の透明性に依存するものではないので、不透明な基材に対しても適用することが可能である。図3において、基体201の裏面201bに向けた(上向きの)矢印は、光入射方向を表わしている。
これにより、光センサ200Aは、可視域から近赤外域に亘る光学膜205の受光機能を活用することが可能となる。
図4は、透明導電膜付き基板、及び、透明導電膜付き基板を含む光センサの他の一例(第四実施形態)を示す断面図である。図4の光センサ200B(200)は、受光機能を有する光学膜205に代えて、発光機能を有する光学膜206を備えた点で、図3の光センサ200A(200)と異なる。
図5は、透明導電膜付き基板、及び、透明導電膜付き基板を含む光センサの他の一例(第五実施形態)を示す断面図である。図5の光センサ200C(200)は、透明導電膜204上に2つの光学膜205、206を有することにより、上述した2種類の光センサ200A、200Bの機能を兼ね備える。ゆえに、光センサ200Cは、可視域から近赤外域に亘る、光学膜205の受光機能とともに光学膜206の発光機能を活用することが可能となる。
また、本発明によれば、透明導電膜が平坦な表面プロファイルとなるため、透明導電膜に接する光学膜と透明導電膜との間の電気的コンタクト性の向上が図れる。このため、わずかな光に対しても高感度な光センサを得ることが可能となる。
以下では、本発明の第一実施形態に係る透明導電膜付き基板(及び透明導電膜付き基板を含む太陽電池)の製造方法について説明する。
本発明の第一実施形態に係る透明導電膜付き基板の製造方法は、表面及び裏面の両面あるいは一方の面がa−Si膜により被覆された基体上に、前記a−Si膜を覆うように透明導電膜が配されてなる透明導電膜付き基板の製造方法である。その際、水素を含むプロセスガスを有する成膜空間において、前記透明導電膜の形成に用いられる母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加してスパッタを行い、前記基体及び前記a−Si膜の温度範囲を70〜220[℃]に設定し、前記a−Si膜上に前記透明導電膜を成膜する(ステップA)。
上述した透明導電膜付き基板(および太陽電池)の製造方法において、図1に示す透明導電膜の下地に相当するa−Si膜(α、β)は、公知のCVD装置によって基体101の上に形成される。ここで、該透明導電膜(TCO1、TCO2)は、例えば、図8Aに示すDCスパッタ法を用いて成膜する製造装置(以下では、スパッタ装置とも呼ぶ)700により作製できる。製造装置700は、インライン式スパッタリング装置であり、基体101を水平に維持して搬送する搬送機構を備えた水平搬送型のスパッタリング装置である。
一方、一般的な枚葉式製造装置を用いる場合では、一枚の基板を処理する毎に、先に成膜された基板(成膜後基板)を成膜室から移動室(トランスファチャンバ)に取り出し、次に成膜される基板(成膜前基板)を移動室から成膜室に搬送する必要がある。また、成膜後基板を取り出した後に、成膜室内の残存ガスを除去することによって、成膜室内を清浄な状態にし、その後、成膜前基板を成膜室内に搬送する必要もある。しかしながら、この場合、残存ガスの残存成分が成膜室の壁部等に付着すること等に起因して、残存成分が成膜室から完全に除去されず、残存成分が後に成膜される膜の特性に影響を与える恐れがある。また、基板に膜を形成する際には、成膜室内においてプロセスガスの導入とプロセスガス導入の停止を行い、放電のON/OFFを行っている。この場合、一枚の基板を処理する毎に、下地膜に対する水の吸着量を制御する必要があり、プロセスが困難となり易い。
これに対し、インライン式スパッタリング装置を用いる場合、基体101が仕込室(L)751から取出室(UL)758へ向けて順方向にのみ移動しながら製造装置700内を通過して基体101の両面のa−Si膜(α、β)上に透明導電膜104、114が成膜されるため、下地膜であるa−Si膜に対する水の吸着量の制御がシンプルになるという利点がある。また、常に電源がONされているため、成膜に寄与する時間は100[%]であり、高い生産性と低いランニングコストを両立することができる。
ところで、一般的な成膜装置において基板の両面に膜を形成する場合には、基板の一方の面に膜が形成された後に、基板を成膜室から取り出して大気雰囲気に曝し、ロボットが基板を反転させ、基板を成膜室に搬送し、基板の他方の面に膜が形成される。この場合、基板が大気雰囲気に曝されることで、a−Si膜が酸化し、セル特性の劣化を招く恐れがある。
これに対し、製造装置700においては、真空雰囲気が維持されたまま、基体101の両面のa−Si膜(α、β)に透明導電膜が形成されるため、a−Si膜(α、β)が酸化することなく、安定したセル特性を得ることができる。さらに、大気雰囲気に曝される際に基体101に吸着した大気が、成膜装置に混入する頻度、つまり絶対量が減ることになるため、成膜装置のプロセスガスへの汚染も低減される。
図8Bは、上述したスパッタ装置の変形例1を示す図であり、上述した第一成膜室754及び第二成膜室755の構造を示す概略構成図である。第一成膜室754は、第一スパッタ室754A及び第二スパッタ室754Bによって構成されている。第二成膜室755は、第三スパッタ室755A及び第四スパッタ室755Bによって構成されている。言い換えると、第一成膜室754を第一スパッタ室754A及び第二スパッタ室754Bに置き換えること、及び、第二成膜室755を第三スパッタ室755A及び第四スパッタ室755Bに置き換えることによって、スパッタ装置の変形例1が実現されている。
更に、第一スパッタ室754Aは、水蒸気(H2O)を第一スパッタ室754A内に供給する水蒸気(H2O)供給ポートA、B(プロセスガス導入機構)を有する。水蒸気(H2O)供給ポートA、Bは、第一スパッタ室754Aにおける基体101の搬送方向において、カソードC2A(ターゲットT2A)の上流側及びカソードC2B(ターゲットT2B)の上流側に水蒸気(H2O)を供給することが可能となっている。
更に、第二スパッタ室754Bは、水蒸気(H2O)を第二スパッタ室754B内に供給する水蒸気(H2O)供給ポートC、D(プロセスガス導入機構)を有する。水蒸気(H2O)供給ポートC、Dは、第二スパッタ室754Bにおける基体101の搬送方向において、カソードC2C(ターゲットT2C)の上流側及びカソードC2D(ターゲットT2D)の上流側に水蒸気(H2O)を供給することが可能となっている。
更に、第三スパッタ室755Aは、水蒸気(H2O)を第三スパッタ室755A内に供給する水蒸気(H2O)供給ポートE、F(プロセスガス導入機構)を有する。水蒸気(H2O)供給ポートE、Fは、第三スパッタ室755Aにおける基体101の搬送方向において、カソードC1A(ターゲットT1A)の上流側及びカソードC1B(ターゲットT1B)の上流側に、水蒸気(H2O)を供給することが可能となっている。
更に、第四スパッタ室755Bは、水蒸気(H2O)を第四スパッタ室755B内に供給する水蒸気(H2O)供給ポートG、H(プロセスガス導入機構)を有する。水蒸気(H2O)供給ポートG、Hは、第四スパッタ室755Bにおける基体101の搬送方向において、カソードC1C(ターゲットT1C)の上流側及びカソードC1D(ターゲットT1D)の上流側に、水蒸気(H2O)を供給することが可能となっている。
このような構成により、a−Si膜(α、β)上に形成された透明導電膜に対して、水蒸気を均等に供給することができる。
なお、酸素ガス供給ポートを設けずに、酸素ガス及び水蒸気を含む混合ガスを水蒸気(H2O)供給ポートA〜Hからスパッタ室内に供給してもよい。
上述した構造を備えるスパッタ装置においては、地点Bから地点Eに向けた方向に、a−Si膜(α、β)が成膜された基体101が搬送される。
まず、地点Bから第一スパッタ室754A内の地点C1まで基体101が移動する過程でターゲットT2A、T2Bを用いたDCスパッタ法によって、基体101の一方の面(101b)側のa−Si膜(β)上に透明導電膜114が形成される。
このとき、基体101がターゲットT2Aに対応する位置を通過してa−Si膜(β)上に透明導電膜114が形成される際に、最初に、水蒸気(H2O)供給ポートAから水蒸気がターゲットT2Aの上流側に供給される。これにより、ターゲットT2Aによって透明導電膜114を形成する過程において初期に形成される初期層(以下、単に透明導電膜114の初期層、或いは、初期層と称する)は、水素を多く含む。更に、初期層が下地層として機能し、透明導電膜の成長が進み、a−Si膜上に透明導電膜が形成される。
このとき、基体101がターゲットT2Cに対応する位置を通過してa−Si膜(β)上に透明導電膜114が形成される際に、最初に、水蒸気(H2O)供給ポートCから水蒸気がターゲットT2Cの上流側に供給される。これにより、ターゲットT2Cによって透明導電膜114の初期層は、水素を多く含む。更に、初期層が下地層として機能し、透明導電膜の成長が進み、a−Si膜上に透明導電膜が形成される。また、ターゲットT2Dによる成膜の場合も、水蒸気(H2O)供給ポートDが水蒸気を供給することで、ターゲットT2Dによって透明導電膜114の初期層は、水素を多く含む。更に、初期層が下地層として機能し、透明導電膜の成長が進み、a−Si膜上に透明導電膜が形成される。以上の工程を経て、デポアップにより、a−Si膜(β)上に透明導電膜114が形成される。
このとき、基体101がターゲットT1Aに対応する位置を通過してa−Si膜(α)上に透明導電膜104が形成される際に、最初に、水蒸気(H2O)供給ポートEから水蒸気がターゲットT1Aの上流側に供給される。これにより、ターゲットT1Aによって透明導電膜104を形成する過程において初期に形成される初期層(以下、単に透明導電膜104の初期層、或いは、初期層と称する)は、水素を多く含む。更に、初期層が下地層として機能し、透明導電膜の成長が進み、a−Si膜上に透明導電膜が形成される。
このとき、基体101がターゲットT1Cに対応する位置を通過してa−Si膜(α)上に透明導電膜104が形成される際に、最初に、水蒸気(H2O)供給ポートGから水蒸気がターゲットT1Cの上流側に供給される。これにより、ターゲットT1Cによって透明導電膜104の初期層は、水素を多く含む。更に、初期層が下地層として機能し、透明導電膜の成長が進み、a−Si膜上に透明導電膜が形成される。また、ターゲットT1Dによる成膜の場合も、水蒸気(H2O)供給ポートHが水蒸気を供給することで、ターゲットT1Dによって透明導電膜104の初期層は、水素を多く含む。更に、初期層が下地層として機能し、透明導電膜の成長が進み、a−Si膜上に透明導電膜が形成される。以上の工程を経て、デポダウンにより、a−Si膜(α)上に透明導電膜104が形成される。
(水蒸気(H2O)供給ポートA、Eからの水蒸気供給)
上述したように、a−Si膜(α、β)に対して最初に形成される透明導電膜に水素を含ませることがより効果的である。その一方、先に成膜された透明導電膜上に積層される透明導電膜に対しては、水素を供給しなくてもよい。このため、水蒸気(H2O)供給ポートA、Eからの水蒸気供給によって、a−Si膜(α、β)に対して最初に形成される膜に水素を導入し、水蒸気(H2O)供給ポートAよりも下流側の水蒸気(H2O)供給ポートB〜D及び水蒸気(H2O)供給ポートEよりも下流側の水蒸気(H2O)供給ポートF〜Hからは水蒸気を供給しなくてもよい。
この場合、水蒸気を供給する機構を減らすことができるため、装置コストとランニングコストを上述したスパッタ装置の変形例1に比べて低減することが可能となる。
(水蒸気(H2O)供給ポートB、Fからの水蒸気供給)
a−Si膜(α、β)に対して最初に形成される透明導電膜に水素を含ませる必要がある一方、基体101に対する水蒸気の付着を防ぐことが好ましい。即ち、水蒸気(H2O)供給ポートA、Eからの水蒸気供給の場合、基体101の表面101aと裏面101bに水蒸気が付着してしまう恐れがある。そこで、水蒸気(H2O)供給ポートA、Eからの水蒸気供給を行わずに、水蒸気(H2O)供給ポートB、Fからの水蒸気供給を行ってもよい。
この場合、水蒸気を供給する機構を減らすことができるため、装置コストとランニングコストを上述したスパッタ装置の変形例1に比べて低減することが可能となり、それぞれのターゲットの間から水蒸気を供給することによって、透明導電膜に含まれる水素濃度の分布が良好となる。
例えば、光入射側(表面101a)に形成される透明導電膜104に要求される特性として、高い光透過性及び低い抵抗値を示すことが要求される。このため、上述したように水素を透明導電膜に添加することで、高い移動度及び低いキャリア密度を有する透明導電膜が形成される。その一方、非光入射側(裏面101b)に形成される透明導電膜114は、高い光透過性が要求されないため、水素を導入せずに透明導電膜114を形成してもよい。
このため、図8A及び図8Bに示すスパッタ装置においては、第一スパッタ室754A及び第二スパッタ室754Bに水蒸気(H2O)供給ポートを設けず、透明導電膜114を成膜する際に水蒸気を供給しなくてもよい。
以下では、本発明の透明導電膜付き基板の製造方法の一例として、図8Aに示すスパッタ装置を用いて、図1に示す透明導電膜付き基板10A(10)を製造する方法について例示する。なお、以下に説明する製造方法は、図8Bに示すスパッタ装置にも適用可能である。
以下に説明する実施例1〜13の透明導電膜は、上述したスパッタ装置の変形例2を用いてa−Si膜上に成膜されており、すなわち、水蒸気(H2O)供給ポートA、Eからターゲットの上流側に水蒸気(H2O)を供給しながらスパッタリングを行うことによって成膜された透明導電膜である。
表3は、透明導電膜の膜質を評価した結果である。
表2に示した透明導電膜の作製条件をベース(加熱成膜:成膜前の基板温度で150℃)として、プロセスガスであるアルゴンと酸素に加え、水蒸気の状態で水素を添加した。その際、水素の添加量は、アルゴンに対する水の分圧として、5条件(0.0%、2.0%、4.0%、6.0%、8.0%)について検討した。
また、室温成膜(成膜前の基板温度で25〜30℃)によって透明導電膜を形成した。その際、水素の添加量は、アルゴンに対する水の分圧として、2条件(0.0%、2.0%)について検討した。
以下では、室温成膜で水素の添加量が0.0%の条件を比較例1、室温成膜で水素の添加量が2.0%の条件を比較例2、加熱成膜で水素の添加量が0.0%の条件を比較例3と呼称する。また、加熱成膜で水素の添加量が2.0%、4.0%、6.0%、8.0%の条件は順に、実施例1、実施例2、実施例3、実施例4と呼称する。
(A1)従来技術である室温成膜においても、プロセスガスとして水素を含むガスを導入することにより、ホール移動度が増加する一方、キャリア密度は若干減少した。その結果、自由キャリアによる光の吸収が減少することにより、波長1150nmにおける吸収率が減少することが確認された(比較例1と比較例2との比較)。
(A2)本発明の実施形態における加熱成膜においては、プロセスガスとして水素を含むガスを導入することによる、ホール移動度の増加(表中の矢印a)とキャリア密度の減少(表中の矢印b)が、室温成膜の場合より顕著に現れた(比較例3と実施例1との比較)。
(A3)水素の添加量を増やすと抵抗値(シート抵抗)が増加する傾向が確認された(表中の矢印c)。そして水の分圧が6%より大きくなる(実施例4)と、シート抵抗が100Ω/□を超える(表中のd)ため、透明導電膜としての機能に問題が生じる(実施例1〜4)。
(A4)水の分圧が6%より大きくなった場合(実施例4)、ホール移動度の急激な減少(表中の矢印e)とともに、キャリア密度が増加(表中の矢印f)することが確認された(実施例3と実施例4との比較)。このため、波長1150nmにおける吸収率が、水素を添加しない場合と同等レベルまで増大する(表中の矢印g)ことが判明した(比較例3と実施例4との比較)。
図6は、透明導電膜付き基板の光学特性(透過率、反射率、吸収率)を示すグラフであり、横軸が波長、縦軸が透過率(左側)と反射率(左側)と吸収率(右側)である。透明導電膜付き基板の成膜条件は、表2および表3に示す条件と同じである。
図6では、シート抵抗値がほぼ同等の数値であった、比較例2のサンプル(室温成膜、水添加2%)と実施例2のサンプル(加熱成膜、水添加4%)について、光学特性(透過率、反射率、吸収率)を比較した。図6において、点線が比較例2のサンプルを表わしており、実線が実施例2のサンプルを表わしている。
(B1)透明導電膜において導電性の指標であるシート抵抗値を同等に揃えて比較すると、表3において、波長1150nmにおける吸収率は、比較例2(室温成膜のサンプル)が2.96%であり、実施例2(加熱成膜のサンプル)が0.99%であった。これより、加熱成膜によって、吸収率を大幅に低減できる(およそ3分の1)ことが分かった。
(B2)加熱成膜によって吸収率が低減する現象は、図6に示すように、近赤外域の波長域のほほ全域に亘って観測された。加熱成膜のサンプルは、低吸収率化が図れたことにより、高透過率の透明導電膜となることが分かった。
(B3)上記(B2)の現象(低吸収率、高透過率)は、近赤外域において波長が大きな領域になるほど、拡大する傾向にあることも分かった。これより、本発明の実施形態は、近赤外域の波長域の光に対して、有効な透明導電膜付き基板の提供に寄与することが判明した。
これに対して、a−Si膜を150[℃]に加熱したとしても、透明導電膜をアルゴンと酸素のみで形成した場合は、本発明のような効果、近赤外域における低吸収率は安定して得られないことが判明した。
ゆえに、可視域から近赤外域において低吸収率を備えた透明導電膜を安定して作製するために、「加熱されたa−Si膜上に、水素を含むプロセスガスを用いて透明導電膜をDCスパッタ法により成膜する製法」が有効であることが確認された。
なお、上述した「水素を添加することにより、近赤外域における吸収率の減少が見られ、これに伴い透過率が減少する傾向」は、水の分圧として6%以下が好ましいことがわかった。8%とした場合には、波長が大きくなるに連れて、吸収率が増加する傾向があった(不図示)。
表4は、透明導電膜付き基板における透明導電膜の表面粗さ(Ra)と、透明導電膜に含まれる水素の含有量(水素濃度)を示す。ここで、透明導電膜に含まれる水素の含有量とは、透明導電膜の厚さにおいて中央付近における水素濃度のことを示す。
その際、透明導電膜の成膜条件のうち、水素の添加量は、アルゴンに対する水の分圧として、6条件(0.0%、0.3%、1.0%、2.0%、4.5%、6.0%)について検討した。
透明導電膜の成膜条件は、水素の添加量の条件以外は、表2および表3に示す条件と同じ(加熱成膜、すなわち、成膜前の基体温度150℃)であり、成膜後に200℃、30分の後加熱処理を施している。なお、表4において、「−−」は測定値無しを意味する。また、表4において、「水素の含有量」とは、代表値である。透明導電膜の水素含有量については、後述する図15〜図19を参照して具体的に説明する。
(C1)加熱成膜を行い、かつ、プロセスガスとして水素を含むガスを用いて作製された透明導電膜(実施例5〜9)は、表面粗さが1nm以下の値となる。水素を含むガスを用いない場合(比較例4)は、表面粗さが2.11nmであった。これより、水素を含むガスを用いることにより、透明導電膜は表面平滑性が改善することが分かった。
(C2)透明導電膜に含まれる水素の含有量(水素濃度[atoms/cm3])は、水素を含むガスを用いない場合(比較例4)が4.81×1020であるのに対して、水素を含むガスを用いる場合(実施例5、実施例7、実施例9)が1021台(2.15×1021〜7.03×1021)であった。
以上の結果から、表面平滑性の高い透明導電膜を得るためには、透明導電膜に含まれる水素の含有量(水素濃度[atoms/cm3])を、1×1021以上とすることが必要条件であることが判明した。
(D2)プロセスガスとして水素を含むガスを用いない場合(図9A及び図9B)には、SEMの断面図において、透明導電膜の結晶が柱状に観測された。これに対して、プロセスガスとして水をごく僅か添加しただけで(図10A及び図10B)、柱状の結晶は見られなくなった。水素の添加量が0.3%以上6.0%以下の範囲では、柱状の結晶は観測されない(図10A〜図12B)。
(D3)上記(D2)の現象(水素の添加により柱状の結晶が消失した現象)は、水素を含むプロセスガスを用いることにより、透明導電膜が非晶質化したためと考えられる。
(D4)柱状の結晶が消失した結果、透明導電膜の表面の平滑性が改善したことにより、表面粗さRaの値として1nm以下が得られるようになった。水素の添加量が0.3%以上6.0%以下の範囲では、Raは1nm以下であった(表4)。
(D5)上述した(D1)〜(D4)の傾向は、シリコン基板の表面にテクスチャーを設けた場合でも、同様であることが確認された(図13、図14)。
以上の結果からも、表面平滑性の高い透明導電膜を得るためには、透明導電膜に含まれる水素の含有量(水素濃度[atoms/cm3])を、1×1021以上とすることが必要条件であることが確認された。
図9A〜図12Bは、ガラス基板からなる基体上に作製された透明導電膜のSEM像を示す写真であり、図9A、図10A、図11A、図12Aは、透明導電膜の断面を示す150k倍の写真である。図9B、図10B、図11B、図12Bは、透明導電膜の表面を示す150k倍の写真である。
図9A及び図9Bは、水素の添加量が、アルゴンに対する水の分圧として、0.0%である場合を示している。図10A及び図10Bは、水素の添加量が、アルゴンに対する水の分圧として、0.3%である場合を示している。図11A及び図11Bは、水素の添加量が、アルゴンに対する水の分圧として、2.0%である場合を示している。図12A及び図12Bは、水素の添加量が、アルゴンに対する水の分圧として、6.0%である場合を示している。
図9A〜図12Bに示される透明導電膜の成膜条件は、水素の添加量の条件以外は、表2および表3に示す条件と同じ(加熱成膜、すなわち、成膜前の基体温度150℃)であり、成膜後に200℃、30分の後加熱処理を施している。
図13と図14は、シリコン基板からなる基体上に作製された透明導電膜のSEM像を示す写真であり、何れも250k倍の断面の写真である。図13は、水素の添加量が、アルゴンに対する水の分圧として、0.0%である場合を示している。図14は、水素の添加量が、アルゴンに対する水の分圧として、2.0%である場合を示している。図13と図14に示される透明導電膜の成膜条件は、水素の添加量の条件以外は、表2および表3に示す条件と同じ(加熱成膜、すなわち、成膜前の基体温度150℃)であり、成膜後に200℃、30分の後加熱処理を施している。
(E1)水なしの場合(図9A及び図9B)、すなわち、プロセスガスとして水素を含むガスを用いない(水素の添加量0.0%)場合(比較例4:図9A及び図9B)は、透明導電膜の表面には細かな結晶粒子が観測された。断面写真から明らかなように、各結晶粒子が柱状をなしており、この柱状に応じた凹凸形状が透明導電膜の表面に反映されていることが確認された。図9A及び図9Bにおいて、透明導電膜の表面粗さRaは2.11nmであった。
(E2)水素を含むガスのプロセスガスに占める割合が0.3%の場合(実施例5:図10A及び図10B)は、透明導電膜が非晶質の状態で形成されており、断面写真から柱状の状態の結晶は観測されなかった。これに伴い透明導電膜の表面は平坦になることが確認された。図10A及び図10Bにおいて、透明導電膜の表面粗さRaは0.85nmであった。
(E3)水素を含むガスのプロセスガスに占める割合が2%および6%の場合(実施例7:図11A及び図11B、実施例9:図12A及び図12B)は、透明導電膜おいて非晶質化がさらに進み、断面写真から柱状の状態の結晶は観測されなかった。これに伴い透明導電膜の表面は平坦性がさらに改善することが確認された。図11A〜図12Bにおいて、透明導電膜の表面粗さRaは0.51nm(実施例7)および0.29nm(実施例9)であった。
(E4)透明導電膜を形成する基体がシリコン基板であっても(図13および図14)、基体がガラス基板である場合(図10A〜図12B)と同様に、(E2)および(E3)の効果が得られることが分かった。
ゆえに、本発明の実施形態に係る透明導電膜付き基板の製造方法および透明導電膜付き基板は、可視域から近赤外域の広範囲の波長に対して優れた機能を有するとともに、透明導電膜に接して形成された構造と透明導電膜との間の電気的コンタクト性が改善された太陽電池、各種の受発光センサや表示パネル等の実現に寄与する。
図15〜図19を参照し、表4に示された比較例及び実施例の透明導電膜の水素含有量のプロファイルについて説明する。図15〜図19は、SIMS分析によって得られた結果を示している。
SIMS分析に用いた測定器は、アルバックファイ製SIMS6650である。測定条件として、1次イオン種はCs+であり、加速電圧は5kVとした。
図15は、比較例4の透明導電膜の水素含有量のプロファイルを示している(H2O/Arが0%である場合)。
図16は、実施例5の透明導電膜の水素含有量のプロファイルを示している(H2O/Arが0.3%である場合)。
図17は、実施例7の透明導電膜の水素含有量のプロファイルを示している(H2O/Arが2.0%である場合)。
図18は、実施例8の透明導電膜の水素含有量のプロファイルを示している(H2O/Arが4.5%である場合)。
図19は、実施例9の透明導電膜の水素含有量のプロファイルを示している(H2O/Arが6.0%である場合)。
図15〜図19の各々において、横軸は透明導電膜の深さ(透明導電膜の表面(外側)から透明導電膜を掘った時間)を示しており、左の縦軸は水素の含有量[atoms/cm3]を示しており、右の縦軸は16O、115In、120Sn、28Siの2次イオン強度を示している。図15〜図19の各々において、実線が水素含有量を示している。
図15〜図19の各々において、左右の縦軸に示された数値はオーダを意味しており、即ち、左の縦軸に示された数値1.00E+17〜1.00E+23は、1×1017〜1×1023を意味し、右の縦軸に示された数値1.00E+01〜1.00E+07は、1×101〜1×107を意味する。
(F2)比較例4の場合、透明導電膜の初期層、すなわち、透明導電膜とa−Si膜との界面に近い位置では、後述する実施例5、7、8、9に比べて水素含有量が低いことが明らかとなった。
(F3)実施例5、7、8、9の場合、透明導電膜の水素含有量は1021[atoms/cm3]台以上であった。
(F4)実施例5、7、8、9の場合、透明導電膜の初期層、すなわち、透明導電膜とa−Si膜との界面に近い位置では、比較例4に比べて水素含有量が高いことが明らかとなった。特に、透明導電膜とa−Si膜との界面に近い位置では、水素含有量が高い結果が得られたが、その理由は、ターゲットの上流側に水蒸気(H2O)を供給することで、水素含有量が上昇したと考えられる。
(F5)実施例5、7、8、9の場合、透明導電膜が成長するに従って、水素含有量が緩やかに減少することが明らかとなった。即ち、透明導電膜に含まれる水素の含有量は、透明導電膜とa−Si膜との界面から透明導電膜の外側に向けて減少することが明らかとなった。
なお、実施例8、9の場合、透明導電膜とa−Si膜との界面に近い位置において、16Oの2次イオン強度が低下しており、酸素低下領域が生じている結果が得られた。その一方、比較例4、実施例5、7では、界面に近い位置において16Oの2次イオン強度が低下するような結果が得られなかった。
表5に示された比較例及び実施例の透明導電膜の水素含有量の分布について説明する。
表5に示す「H2O/Ar」について、0[%]は比較例4を示しており、0.3[%]は実施例5を示しており、2[%]は実施例7を示しており、4.5[%]は実施例8を示しており、6[%]は実施例9を示している。「MAX」は水素含有量の最大値であり、「MIN」は水素含有量の最小値であり、「Ave」は水素含有量の平均値であり、「UNI」は「(MAX−MIN)/(MAX+MIN)」の値を示しており、均一性である。
(G1)H2O/Arが0%の場合では水素含有量の最大値、最小値、及び平均値が最も低いことが明らかとなった。
(G2)H2O/Arの量の増加に伴って水素含有量の最大値、最小値、及び平均値が増加することが明らかとなった。特に、H2O/Arが6%の場合、水素含有量の最大値、最小値、及び平均値が最も高いことが明らかとなった。
(G3)均一性「UNI」に関し、H2O/Arが0%の場合では値が大きくなることが明らかとなった。また、H2O/Arの量の増加によって、H2O/Arが0%の場合よりも均一性が低くなる。特に、H2O/Arが2%の場合が最も均一性が優れており、H2O/Arが4.5%及び6%の場合では、2%の場合よりも、優れた均一性が得られないことが明らかとなった。このため、優れた均一性及び水素含有量の増加の両方を実現するには、H2O/Arが2%であることが好ましい。
特に、良質な透明導電膜の膜質を得るために、水素含有量が膜内に均一となるように水素を透明導電膜に添加させることが好ましい。例えば、膜中の水素濃度分布が50%以下であることがより好ましい。また、スパッタ法で形成される透明導電膜の膜質は初期層の影響が大きいため、初期層の水素濃度が膜厚方向で高くなるように透明導電膜をスパッタ法で形成することがより好ましい。
表6は、透明導電膜付き基板を含む太陽電池のセル特性を示しており、図1に示す層構成の試料を用いて評価した結果である。
表6の各試料には、シリコン基板にa−Si膜が形成された上に、透明導電膜として、表2に示す成膜条件で、膜厚115[nm]の透明導電膜が設けられている。
透明導電膜を成膜する際の基体(すなわち、a−Si膜)の加熱条件として、室温の場合(比較例5)と150℃の場合(実施例10〜実施例13)を実施しており、それぞれプロセスガスに水素を含むガスを用いている。水素の添加量は表6に示すとおりである。
ここで、透明導電膜を室温で成膜し、かつ水素の添加量が、水の分圧として2.0%の場合(比較例5)における各評価項目の値を100とし、透明導電膜を加熱成膜した場合(実施例10〜実施例13)における各評価項目の値を規格化している。
太陽電池のセル特性の評価項目は、開放電圧、短絡電流、曲線因子、変換効率である。
(H1)加熱成膜(150[℃])の各試料(実施例10〜実施例13)の方が、室温成膜の試料(比較例5)に比べて、開放電圧が高い。
(H2)開放電圧の低下は、a−Si膜のパッシベーション効果の低下に起因することが公知である。加熱成膜の各試料においては、室温成膜の試料より開放電圧が高くなっていることから、加熱成膜を行うことにより、透明導電膜の下地をなすa−Si膜への水の取込が低減され、a−Si膜の劣化が抑制されたことが分かった。
(H3)上記(H2)の作用・効果は、発電特性の向上に寄与する。すなわち、加熱成膜の各試料の方が、おおむね、短絡電流や曲線因子が高くなり、その結果として変換効率の高い太陽電池が得られることが分かった。
(H4)短絡電流の改善は、低吸収率化の結果であると考えられる。
(H5)曲線因子の改善は、透明導電膜の表面平坦性が図られたため、透明導電膜の上に形成される電極と透明導電膜との間の電気的コンタクト性が向上したことと、透明導電膜の低抵抗化によると考えられる。
また、第一成膜室754及び第二成膜室755は、スパッタ装置の変形例1〜3で説明した水蒸気(H2O)供給ポート、酸素(O2)ガス供給ポート、及びアルゴン(Ar)ガス供給ポートを備えてもよい。
なお、上述した実施形態では、基体101を水平に維持して搬送する搬送機構を備えた水平搬送型のスパッタリング装置について説明した。透明導電膜中に取り込まれるダストの混入を考慮すると、本発明は、垂直搬送方式のスパッタリング装置にも適用可能である。
10、10A、10C、10D、20、20A 透明導電膜付き基板
100、100A、100B、100C、100D 太陽電池
101、201 基体
101a、201a 表面(面)
101b、201b 裏面(面)
102、112、202 i型のa−Si膜
103、203、313 p型のa−Si膜
104、114、204、TCO1、TCO2 透明導電膜
105、115 電極
113、303 n型のa−Si膜
117 反射膜
200、200A、200B、200C 光センサ
205、206 光学膜
400 ホルダ
401 ホルダ本体
402 突出部
403 端面
404 開口部
700 スパッタ装置(製造装置)
750 搬送機構
751 仕込室(L)
751P、752P 排気装置
752 加熱室(H)
752H 加熱ヒーター
753 成膜入口室(EN)
753H 加熱ヒーター
754 第一成膜室(S1)
754A 第一スパッタ室
754B 第二スパッタ室
754C2、755C1、C1A、C1B、C1C、C1D、C2A、C2B、C2C、C2D カソード
754E2 電源
754G、755G プロセスガス導入機構
754T2、755T1、T1A、T1B、T1C、T1D、T2A、T2B、T2C、T2D ターゲット
754TC1、755TC2、TC1A、TC1B、TC1C、TC1D、TC2A、TC2B、TC2C、TC2D 温度制御装置
755 第二成膜室(S2)
755A 第三スパッタ室
755B 第四スパッタ室
755E1 電源
756 成膜出口室(EX)
757 搬送室(T)
758 取出室(UL)
A、B、C、D、E、F、G、H 水蒸気(H2O)供給ポート(プロセスガス導入機構)
X 非成膜領域
Claims (18)
- 透明導電膜付き基板の製造方法であって、
表面及び裏面を有し、かつ、前記表面及び前記裏面のうち少なくとも一方の面を被覆するa−Si膜を有する基体を準備し、
水素を含むプロセスガスを有する成膜空間において、前記基体及び前記a−Si膜の温度範囲を70〜220[℃]に設定して、ターゲットにスパッタ電圧を印加してDCスパッタを行い、前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が前記透明導電膜と前記a−Si膜との界面から前記透明導電膜の外側に向けて減少する領域を有するように、かつ、前記領域が前記界面から始まるように前記a−Si膜上に透明導電膜を成膜する
透明導電膜付き基板の製造方法。 - 前記a−Si膜上に形成される前記透明導電膜の膜厚のうち、2/3以上の膜厚を10[nm・m/min]以上の成膜速度で形成する請求項1に記載の透明導電膜付き基板の製造方法。
- 前記透明導電膜を成膜する際に、前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が1×1021[atoms/cm3]以上となるように、前記水素を含むガスが前記プロセスガスに占める割合を制御する請求項1又は請求項2に記載の透明導電膜付き基板の製造方法。
- 前記基体として、平板状の結晶系シリコン基材を用い、
前記基体の主面の一方には、予めi型のa−Si膜、p型のa−Si膜が順に積層され、前記基体の主面の他方には、予めi型のa−Si膜、n型のa−Si膜が順に積層されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の透明導電膜付き基板の製造方法。 - 前記a−Si膜上に作製された前記透明導電膜に対して、後加熱処理を行う請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の透明導電膜付き基板の製造方法。
- 成膜室内における前記基体を搬送する搬送方向において、前記ターゲットの上流側に水素を含むガスを供給し、
前記上流側に供給された水素を含むように、前記基体の前記a−Si膜上に前記透明導電膜を成膜する
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膜付き基板の製造方法。 - 前記a−Si膜上に前記透明導電膜を成膜する前に、前記基体及び前記a−Si膜の温度範囲を70〜150[℃]に設定する
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膜付き基板の製造方法。 - 透明導電膜付き基板の製造装置であって、
表面及び裏面と前記表面及び前記裏面のうち少なくとも一方の面を被覆するa−Si膜を有する基体を加熱する加熱室と、
温度制御装置及びターゲットを備えるとともに、前記加熱室、排気装置、及び電源に接続された成膜室と、
水素を含むプロセスガスを前記成膜室に供給するプロセスガス導入機構と、
前記加熱室から前記成膜室に前記基体を搬送し、前記成膜室内において前記ターゲットに前記基体が対向するように前記基体を水平に維持する搬送機構と、
を備え、
前記プロセスガス導入機構が前記プロセスガスを前記成膜室に供給することによって、前記成膜室内に水素を含むプロセスガスを有する成膜空間を形成し、
前記基体及び前記a−Si膜の温度範囲を70〜220[℃]に設定し、前記電源が前記ターゲットにスパッタ電圧を印加してDCスパッタを行い、前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が前記透明導電膜と前記a−Si膜との界面から前記透明導電膜の外側に向けて減少する領域を有するように、かつ、前記領域が前記界面から始まるように前記a−Si膜上に透明導電膜を成膜する
透明導電膜付き基板の製造装置。 - 前記a−Si膜上に形成される前記透明導電膜の膜厚のうち、2/3以上の膜厚を10[nm・m/min]以上の成膜速度で形成する請求項8に記載の透明導電膜付き基板の製造装置。
- 前記成膜室において前記透明導電膜を成膜する際に、前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が1×1021[atoms/cm3]以上となるように、前記水素を含むガスが前記プロセスガスに占める割合を制御する請求項8又は請求項9に記載の透明導電膜付き基板の製造装置。
- 前記プロセスガス導入機構は、前記成膜室内における前記基体を搬送する搬送方向において、前記ターゲットの上流側に水素を含むガスを供給し、
前記上流側に供給された前記水素を含むように、前記基体の前記a−Si膜上に前記透明導電膜を成膜する
請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の透明導電膜付き基板の製造装置。 - 前記加熱室は、前記a−Si膜上に前記透明導電膜を成膜する前に、前記基体及び前記a−Si膜の温度範囲を70〜150[℃]に設定する請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の透明導電膜付き基板の製造装置。
- 前記a−Si膜が形成された前記基体を支持するホルダを備え、
前記ホルダは、ホルダ本体と、前記ホルダ本体から突出するとともに前記a−Si膜の外周部を遮蔽する突出部とを有し、
前記搬送機構は、前記ホルダによって支持された前記基体を前記成膜室内に搬送する請求項8に記載の透明導電膜付き基板の製造装置。 - 透明導電膜付き基板であって、
表面及び裏面を有する基体と、
前記表面及び前記裏面のうち少なくとも一方の面を被覆するa−Si膜と、
前記a−Si膜上に形成された透明導電膜と、
を備え、
前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が1×1021[atoms/cm3]以上であり、
前記透明導電膜は、前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が前記透明導電膜と前記a−Si膜との界面から前記透明導電膜の外側に向けて減少する領域を有し、
前記領域は、前記界面から始まる透明導電膜付き基板。 - 前記基体に形成された前記a−Si膜の外周部には、前記透明導電膜が形成されていない非成膜領域が設けられている請求項14に記載の透明導電膜付き基板。
- 前記透明導電膜の表面粗さRaが、1.0[nm]以下である請求項14に記載の透明導電膜付き基板。
- 太陽電池であって、
表面及び裏面を有する基体と、前記表面及び前記裏面のうち少なくとも一方の面を被覆するa−Si膜と、前記a−Si膜上に形成された透明導電膜とを備える透明導電膜付き基板を有し、
前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が1×1021[atoms/cm3]以上であり、
前記透明導電膜は、前記透明導電膜に含まれる水素の含有量が前記透明導電膜と前記a−Si膜との界面から前記透明導電膜の外側に向けて減少する領域を有し、
前記領域は、前記界面から始まる太陽電池。 - 前記基体に形成された前記a−Si膜の外周部には、前記透明導電膜が形成されていない非成膜領域が設けられている請求項17に記載の太陽電池。
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