JPH0399478A - 太陽電池用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、好適な表面凹凸を有する太陽電池用基板の製
造方法に関する。

〔従来技術の説明〕

光反射性基板を用いた太陽電池において、その光反射面
を凹凸のある粗面として形成し、低吸収波長の光の行路
長を増大せしめることによりその効率を改善する方法は
、例えば、ＵＳＰ４．１２６．１５０号公報（ＲＣＡ）
第７カラム３行目〜８行目に示唆され、特開昭５６−１
５２２７６号公報（奇人）においても述べられている。

更に特開昭５９−１０４１８５号公報（エクソン・リサ
ーチ・アンド・エンジニアリング・カンパニー）におい
て、粗面化基板の光学的効果が詳述されている。

さらに、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ誌６２巻７号３０１６頁（Ｔｈｏｍａｓ　
Ｃ，Ｐａｕｌｉｃｋ。

Ｏｃｔ’８７）において、銀の凹凸（Ｔｅｘｔｕｒｅ）
を用いたアモルファス・シリコン太陽電池の光学反射特
性が数学的に取り扱われている。

凹凸の形成法としては、特開昭５４−１５３５８８号公
報（ナシロナル・パテント・ディベロップメント・コー
ポレーション）においてウェット・エツチングが、特開
昭５８−１５９３８３号公報（エナジー・コンバージ町
ン・デバイセス）においてサンドブラスト法・ファセッ
ト形成法・共蒸着法が、特開昭５９−１４６８２号公報
（電解箔工業地）において直流電解エンチング又は化学
エツチング法によるアルミニウム粗面化が、特開昭５９
−８２７７８号公報（エナジー・コンバージョン・デバ
イセス）においてスパッタエツチング法・サンドブラス
ト法が、前述の特開昭５９−１０４１８５号公報におい
てリソグラフィ法・熱分解スプレーによる透明導体沈着
法・イオンビーム同時沈着法・エツチング法がそれぞれ
開示されている。

このほか、本源的に凹凸を形成し易い材料を使うものと
して、特開昭５８−１８００６９号公報（工業技術院長
）の有機絶縁層とその上に設ける金属反射層、特開昭５
９−２１３１７４号公報（工業技術院長）のセラミック
基板、などがある。

一方、反射性基板上にシッソトキー接合やＰＩＮ接合を
形成する場合、ピンホールなどによる歩留まりの低下を
防止するために、反射性基板上にサーメツト層を配する
利点がＳＥＲＩＲｅｐｏｒｔ　ＳＡＮ　−１２８６−８
（Ｃａｒｌｓｏｎ　ｅｔ　ａｌ。

Ｏｃｔ　１９７８．ＥＹ−７６−Ｃ−０３−１２８６）
に開示されている。

また反射性基板上に太陽電池を形成するに際して、その
スクラッチ傷や突起に因る短絡を防止するために、透明
導電層を介在させるものが特開昭５６−６９８７５号公
報（富士量ｌａ）ニ開示されている。また同様のものが
、特開昭５８−３５９８８号公報（太陽誘電）に開示さ
れている。

更にこれらを併合した、凹凸を有する反射面上に透明電
極層を設けるものが、前述の特開昭５８−１５９３８３
号公報（エナジー・コンバージョン・デバイセス）に開
示されている。この公報に開示された透明電極層は、凹
凸を有する反射面（リフレクタ）の物質がＰＩＮ層に拡
散していき特性の悪化するのを防止するものである。

また前述の特開昭５９−１０４１８５号公報（エクソン
・リサーチ・アンド・エンジニアリング）において、透
明導電膜で挟まれた反射型太陽電池で、一方のＴＣＯの
いずれかの面を粗面として光学経路を延長し、長波長域
での収集効率を改善する技術が開示されている。

これらに加えて特開昭６０−８４８８８号公報（エナジ
ー・コンバージョン・デバイセス）においては、ピンホ
ールや突起による上下電極の短絡を防止するためのバリ
ヤ層を設けることが示されている。

ところで、ある波長の光が太陽電池に入射する場面を考
えると、入射する光の波長が十分に短く太陽電池の光学
的活性層（すなわち、光を吸収し光キャリアを生成し、
内部電界や拡散によってそれらキャリアを走行せしめる
層）で吸収されてしまう場合には、生成した光キャリア
をいかに効率よく電極まで輸送しうるかという課題が残
るのみであるのに対し、光の波長が長く光学活性層での
吸収が不十分の場合には、透過してしまう光をどのよう
に再利用するかという問題も残ってくる。

前述の先行技術はとりわけ拡散距離のとれないアモルフ
ァス・シリコンをベースにした太陽電池において、透過
してくる長波長光を有効に利用して効率を改善すべく提
案されたものであり、またその改善効果を持続的なもの
とすべく提案されたものであり、見るべきものがあった
といって良いであろう。

しかしながら、これらの先行技術は、アモルファス・シ
リコン太陽電池の反射性基板として最適化されたものと
しては、以下に示すいくつかの点において未だ不十分で
あった。

アモルファス・シリコン大ｖａ１を池の光学活性層に一
部吸収され残りが透過し更に基板によって反射される波
長の光は、吸収が小さいほど言い替えれば波長が長いほ
ど大きな散乱角度を持って反射するのが、光学活性層で
吸収される光量を増大するのには好ましい、しかしなが
ら一般には、ある特定の凹凸面では長波長はど散乱角が
小さく、従って凹凸面のピッチ・形状には最適化の手法
が必要とされる。

反射した光が太陽電池の光学活性層で生成する光キャリ
アの膜厚方向の分布も問題になる。すなわち、光キャリ
アは入射する光と反射して吸収される光とによって生成
され膜厚方向の分布を生み出す０通常生成される光キャ
リアの電子とホールではそのキャリア到達距離（を界に
よつてキャリアが輸送される距離）が大きく異なるから
、例えばＰＩＮ構造の太陽電池ではＰＭに近い側にキャ
リア生成密度を大きくした方が収集効率がよいといった
具合に、太陽電池の層構造によって望ましいキャリア生
成分布が異なっている０反射性基板の凹凸はこのことを
念頭において決められるべきものであって、例えば前述
のＰＩＮ型太陽電池にあっては（Ｐ層側から光が入射す
る場合）特に反射光の散乱角を大きくとるとＮ層側での
キャリア分布が増して必ずしも大きな改善には結びつか
ない。このように反射する光の角度は太陽電池の層構成
・内部電界・その他材料の電気物性にも注意して決めら
れるべきものである。

光が角度を持って反射する反射性基板は通常機械的な凹
凸で達成されるから、その上に形成される太陽電池の歩
留まり低下をもたらすことがしばしばある。とりわけア
モルファス・シリコンの場合、光学活性層の厚みが（凹
凸の大きさとあまり変わらない）光の波長のオーダーと
なる上に、キャリアの拡散長がきわめて短いことのため
にＰ層やＮ層の厚みを極限まで薄くしようとする（３０
０Å以下）ので、下地基板の凹凸によってこの薄い層に
機械・電気的な欠陥が発生し、開放端電圧の低下や短絡
による歩留まりの低下をまね（ことになる。

民生機器に採用されるものはもちろん、電力用太陽電池
にあっても、製造コストに対する要求はきびしいもので
ある。製造コストを抑えるためには、各製造工程におけ
る容易さが必要になる０例えば、いくら反射特性が良く
なるからといって、リソグラフィを用いて基板を作成し
たところで、その基板による効果が総合的な効率として
目にみえて改善されていないものであるならば現実的で
はない。

以上の問題点は従来の製造方法における凹凸表面の形成
がエツチングやサンドブラスト法、フッセント形成法、
共蒸着法、リソグラフィ法といった単一の工程のみによ
ってなされていた為に、凹凸表面の形成過程を充分に制
御できなかったことに起因するものである。

以上述べたように、太陽電池（とりわけアモルファス・
シリコンをベースにした太陽電池）が−体として好適に
作動する表面凹凸を有する非透光性基板としては、 ■　光学活性層で一部が吸収される光を効果的な角度で
反射せしめること、 ■　反射光による光キャリアの走行が収集効率に寄与す
るキャリア分布として光を反射すること、 ■　その基板の採用が開放端電圧の減少や短絡による歩
留まりの低下に結びつくことなく、好ましくは逆に短絡
防止に寄与すること、 鳴　簡便な方法で製造できること１ 、イ が望まれる。

〔発明の目的Ｊ 本発明は、以上述べたところに鑑みてなされたものであ
って、半導体光活性層で一部が吸収される光を効果的な
角度で反射せしめ、かつ機械・電気的な欠陥を発生せし
めることのない適宜な表面凹凸を存する太陽電池用基板
を提供することにある。

また本発明は、上記太１）ｊｉｌ！池川基板を効率的に
製造することを可能にする方法を提供することにある。

〔発明の構成・効果〕

本発明は前述の目的を達成するために鋭意検討を続けた
結果完成せしめたものであり、その骨子とするところは
、基板表面に凹凸を有する太陽電池用基板の製造方法に
於いて、基体上に真空蒸着法を用いて光反射層を形成し
た後、熱処理を行い２μ〜０．１μの表面凹凸を有する
光反射層を形成し、ついで、フッ素を含むガスと不活性
ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法により、該
基板表面上の突起状凸部の緩丘化と、凹部の急峻化を同
時に行うことを特徴とする太陽電池用基板の製造方法に
ある。

本発明の太陽電池用基板の製造方法は、表面凹凸を有す
る光反射層を形成する工程と、フッ素を含むガスと不活
性ガスの混合ガス中でのスパッタエツチング法により、
該基板表面上の突起状凸部の緩丘化と凹部の急峻化を同
時に行う工程とによって構成されている。

我々は本発明に於いて、鋭意検討の結果、次の知見が得
られた。

まず、前工程によって光反射層を形成した後、該反射層
に熱処理を行い、２μ〜０．１μの表面凹凸を有する光
反射層に変換する。この段階で光反射層は結晶化によっ
て上記の表面凹凸を持つようになるが、この表面凹凸は
一般に制御が困難で凹凸のバラツキが大きい、特に突起
状の凸部は上部にＰＩＮ構造の半導体光活性層を設けた
場合、不均一性が極端になり、太陽電池の光電流の短絡
不良発生率が非常に高くなり、全く使用不能の場合も生
じる。そこで後工程において、フッ素を含むガスと不活
性ガスの混合ガス中でのスパッタエツチング法により、
基板表面上の上記突起状凸部の緩丘化を行うと同時に凹
部の急峻化によって最適な、基板表面状態が得られる。

特に、本発明に於いては、前工程によって最適な表面凹
凸を作成することと、本発明の方法条件で処理すること
の複合効果で最適な作成方法が得られるものになった。

本発明のスパッタエツチング法によって最適なスパッタ
エツチング法面が得られる理由は明確ではないが、以下
に述べるように推察される。

凹凸状の光反射層は通常導電性物質又は半導体性物質に
より構成されるので、スパッタエツチング法で用いられ
るプラズマ中では電界が突起状凸部に集中する。その結
果突起状凸部は特にイオンによってたたかれ、エツチン
グされることになる。

本方法ではスパッタリングの効果と同時に、フッ素を含
むガスの効果で結合の弱い部分がエツチングされやすい
０本発明の前工程で見られる表面凹凸は、凸部が結晶化
の高い領域、凹部が結晶化の弱い領域になっており、後
工程では結晶化の弱い領域が結合が弱いためにエツチン
グされやすい。

従って上記のような複合効果により最適な凹凸が得られ
ることになる。

本発明を実施例を用いて詳しく説明する。

本発明に適用可能な基体の材料としては導電性、半導体
性のあるものが用いられ、例えばステンレス板やアルミ
ニウム板等の金属材料や、ガラス板や高分子フィルム等
の絶縁材料の上にＡｇ＋　Ａｕ。

ＡＩ、ステンレス、Ｃｒ等金属材料薄膜を形成したもの
、又は上記金属材料の上に上記金属材料薄膜を形成した
ものが用いられる。

上記基体材料の表面の凹凸は、研磨等の平坦化手段によ
って０．０３μ以下の凹凸に制御しておくことが必要で
ある０本発明の表面凹凸を有する光反射層に適用可能な
材料としてはＡｇ、Ａｕ。

Ｃｒ、Ａｌ１等の金属を用いることができる。特にＡｇ
とＡＮは最適であり、上記の金属単体のみでなく、それ
らの合金及び多層化した材料も用いることができる。

本発明の実験についてＡｇを用いた場合の例を述べる。

まず、上記の基体のうちステンレス（ＳＵＳ３０４ＢＡ
）を選びその基体上の真空蒸着法を用いてＡｇの光反射
層を形成する。

本発明の表面凹凸を有する光反射層を蒸着して基体上に
形成する方法としては、抵抗加熱蒸着法以外に高周波ス
パッタ蒸着法や直流スパッタ蒸着法などを用いることが
できる。

本発明のスパッタエツチング法については、高周波スパ
ッタエツチング法や直流スパッタエツチング法などを用
いることができる。

本発明による太陽電池用基板の製造方法を具現するに好
適な真空薄着用の抵抗加熱蒸着装置の１例を第２図に示
す。

第２図において、真空容器２０１は排気口２０２を有し
ており、不図示の排気系によって大気圧から１０−’Ｔ
ｏｒｒまでの任意の真空度を得ることができる。前記真
空容器内には基体２０３を保持するための基体ホルダー
２０４が設置されており、該基体ホルダーにはヒーター
２０５が内蔵されており、基体２０３を室温から５００
℃までの任意の温度に加熱することができる。２０６は
ヒーター２０５を駆動するための電源である。

２０７はヘリカルコイル状フィラメントであり、電源２
０８によって供給された電力によって加熱され、コイル
部に置かれた被蒸発ｅ１２０９を溶融して蒸発させる機
能を有する。このようにして蒸発した被蒸発源はシャッ
ター２１０が開いている時に限り基体２０３に到達し、
蒸着膜が形成されることになる。

本発明の製造方法では、基体２０３上にＡｇ等の金属を
蒸着した後に熱処理を行うことによって適当な表面凹凸
が得られるが、この熱処理は、本発明の装置の中で蒸着
に引き続いて連続して行うことが望ましい。

まずＡｇを第２図の蒸着装置を用いて、基体温度を室温
２５℃から３５０℃まで変化させて蒸着を行った。バッ
クグランドの真空度を１０−’Ｔ　ｏｒｒまで引いた後
、フィラメント２０７に電源２０８より電流を流し被蒸
発源２０９であるＡｇの温度を上げて、蒸着時の真空度
３Ｘ１０−”Ｔ　ｏｒｒで、５人／ｓｅｃの速度で蒸着
を行った０次に熱処理温度を１００℃から３５０℃まで
変化させ、熱処理時間６０分で真空中で熱処理を行った
。

その結果第３図に示すような知見が得られた。

第３図は蒸着時基体の温度と得られた光反射層の表面凹
凸の高低差の平均（凹凸の平均の高低差）及び表面凹凸
の平均粒径（凹凸の中間点での平均直径）（第７図の断
面形状に図示しである）との関係を熱処理温度をパラメ
ータにしてプロットしである０表面凹凸の大きさと形状
の測定は表面粗さ計（クリステツブ）を用いて行った。

次にこの基板を用いてプラズマＣＶＤ法により、下から
ｎ層、１層、ｐ層のアモルファス・シリコンの薄膜を真
空を破らず連続で形成し、次に上部に３鶴φの透明電極
としてＩＴＯ（膜厚約７００人）を真空蒸着法で形成し
太陽電池を作成した０作成条件構成等は表１に示す、そ
れらの素子のうち熱処理温度１５０℃のサンプルの光電
流（ＡＭｌ、０照射下での短絡電流）と素子の短絡不良
発生率を測定したその結果を第４図に示す０本実験の結
果から光反射層の形成時の基体温度と熱処理温度を制御
することによって、基板凹凸の大きさを２μ〜０．１μ
に形成でき良好の光電流を得られるが、短絡不良発生率
が大きく、まだ充分使用に耐えないことが判明した。こ
の実験に用いた基板表面の凹凸の形状を走査電子ｉ微鏡
や、光学顕微鏡で観察してみると、表面の凸形状が突起
状をしていることが見られた。

表　　　１ 但し、ＢｔＨｈとはＨ８で１％に希釈したもの、ＰＨ３
とはＨｚで０．２５％に希釈したものを意味する。

次にこの光反射層の形成された基板を本発明のスパッタ
エツチング方法を用いて、基板表面をスパッタエツチン
グして特性の向上を試みた結果、良好の結果が得られた
。

本発明による太陽電池用基板の製造方法を具現するに好
適なスパッタエツチング装置の１例を第１図に示す。

第１図において、真空容器１０１は、放電ガス導入口１
０２と排気系（不図示）に接続される排気口１０３とを
有しており、電気的には大地接地されている。真空容器
１０１内には、不図示の駆動装置によって回転しうるエ
ツチング電極板１０４と、ターゲット電極板１０５とが
設置されている。エツチング電極板１０４上に試料１０
６が載置され、リード線を介してスイッチＡ１０７に接
続している。また、エツチング電極板１０４には温度制
御装置（不図示）が内蔵されている。

ターゲット電極板１０５上にはターゲット１０８とシャ
ッター１０９とが配されているが、８亥ターゲット電極
板とシャッターとは共に大地接地され、又、ターゲット
は大地より絶縁されリード線を介してスイッチＢ１）０
に接続している。又、ターゲット電極板の内部のターゲ
ットの下方にあたる位置に磁石が同心円上に配されてお
り（不図示）、いわゆる平板マグネトロン形スパッタの
電極構造をとっている。１）１は高周波電源、１）２は
マツチングボックス、１）３は直流電源である。

第１図に示した装置は、エツチング電極板１０４上に載
置された試料１０６を高周波スパッタエツチングする機
能と、ターゲット電極板１０５上に載置されたターゲッ
ト１０８を直流スパッタする機能とを併せ持つものであ
る。

即ち、例えばスイッチＡ１０７をマツチングボックス１
）２側に接続し、スイッチＢＩＩＯを大地接地側に接続
し、放電ガス導入口１０２よりＡｒガスを流量２５ｓｅ
ｃｍで導入しつつ排気系（不図示）によって真空容器１
０１内の圧力を２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに保持した状
態において、高周波電源１）１から発せられた高周波を
マツチングボックス１）２によって整合し、正味４００
Ｗの高周波電力を投入する。投入電力によりＡｒガスは
放電し、正イオンと電子とに分解する。放電状態におい
ては電子の移動度は大きいので、エツチング電極板１０
４と、ターゲット電極板１０５及びターゲット１０８と
の両者に到達することが可能であるが、ターゲット電極
板１０５及びターゲットｌＯ８は大地接地されているの
で帯電量は少なくなり、その結果として、エツチング電
極板１０４は負の電位を持つ、従って正イオンは主とし
てエツチング電極板１０４に向かうことになり、試料１
０６は高周波スパッタエツチングされることになる。

又、例えばスイッチＡ１０７を大地接地側に接続し、ス
イッチＢＩＩＯを直流電源１）３側に接続し、放電ガス
導入口１０２よりＡｒガスを流量２０ｓｅｃｍで導入し
つつ排気系（不図示）によって真空容器１０１内の圧力
を３　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒに保持した状態において、
直流電源１）３によってターゲット１０８に一４００Ｖ
（７）電位を与え０．１５　Ａの電流を流す、そうする
ことによってＡｒガスは放電し、正イオンと電子とに分
解する。エツチング電極板１０４及びエツチング電極板
１０５は大地接地されているので帯電量は少なくなり、
その結果としてターゲット１０８の方が電位が低くなり
、正イオンは主としてターゲット１０８に向かうことに
なる。シャッター１０９を開状態にし、ターゲット１０
８を露出させることにより該ターゲットはスパッタされ
、飛びだした分子又は原子は試料１０５に付着し、直流
スパッタ蒸着が行われる。

直流スパッタエツチング法の場合、印加電圧は好ましく
は０．２　ｋ　Ｖ〜１０ｋＶ、より好ましくは０、３　
ｋ　Ｖ〜５ｋＶであり、放電時の内圧は好ましくは１０
　Ｔｏｒｒ　〜１０−’Ｔｏｒｒ　、より好ましくは１
０−”Ｔｏｒｒ　〜５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒである・
高周波スパッタエツチング法の場合、高周波電力は好ま
しくは５０Ｗ−１ｋＷ、より好ましくは１００Ｗ〜５０
０Ｗ、最適には３００Ｗ〜４５０Ｗであり、放電時の内
圧は好ましくは１０”Ｔｏｒｒ〜１０−’　Ｔｏｒｒ　
、より好ましくはｌ　Ｏ−”Ｔｏｒｒ　〜５　Ｘ　１０
−’Ｔｏｒｒである。

直流スパッタエツチング又は蒸着法および高周波スパッ
タエツチング又は蒸着法のいずれの方法においても放電
用のガスとしてはＮｅ、Ａｒ。

Ｋｒ、Ｘｓなどの希ガスの他に用途によってはＮや０も
用いることができる。

スパッタエツチングの時間はその印加パワーにも依存す
るが２０分から６０分の間が好適な範囲であった。

スパッタエンチングの本実験ではフッ素を含むガスを不
活性ガスに加えることによって、特に良好な結果が得ら
れる。フッ素を含むガスとしてはＣＦａ　、ＣｔＦｈ　
、Ｆｚなどが用いられる。

前記の光反射層の形成された基板を前記のスパッタ装置
（第１図）を用いてスパッタエツチングを行った。基板
をエツチング電極板１０４に設置し、真空容器の内圧が
２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒになるまで排気し、次にエツ
チング電極板１０４に内蔵されている不図示の温度制御
装置によって試料１０６の温度を４０℃に保持しつつ、
放電ガス導入口よりＡｒガスを流１２５　ｓｅｃ＋＋＋
及びＣＦ　４ガスをｌ５ｃｃ−で導入し、不図示の真空
容器内の圧力を５×１０−’Ｔｏｒｒに保持した。

次にスイッチＡ１０７をマツチングボックス側に、又ス
イッチＢ１）０を大地接地側にそれぞれ接続した後、高
周波電源１）１から高周波を印加し、マツチングボック
スで整合をとり、４００Ｗのパワーで放電を開始した。

６０分後に放電を停止し、試料を取り出して、前回と同
様走査電子顕微鏡（ＳＦ、Ｍ）と表面粗さ計（クリステ
ツブ）によって、試料１０６の表面状態を観察した。そ
の表面凹凸の断面を、平均粒径（表面凹凸の中間位置で
の表面凹凸の直径）及び凹部と凸部の平均高低差（凹部
と凸部の高低差の平均）というパラメータで見てみると
、第７図のようになっていて、スパッタエツチング前の
（Ａ）に比較してスパッタエツチング後の（Ｂ）は急峻
な凸部が緩丘化されていることが判明した。第５図は光
反射層の形成時の温度とスパッタエツチング後の表面凹
凸の平均粒径及び平均高低差をプロットしたもので、凹
凸の平均高低差は小さくなり平均粒径が太き（なってい
ることがわかった。

次に、前実験と同様に本基板上に半導体光活性層ｎｉｐ
を形成して太陽電池を作成して光電流（ＡＭｌ、０光照
射時の短絡電流）と短絡電流不良率を調べた結果のうち
、２５０ｔで熱処理したサンプルについて第６図に示す
、この結果から基体温度２５℃〜２４０℃で形成し２０
０’Ｃ〜３００℃で熱処理した膜をスパッタエツチング
法を用いると、表面凹凸が良好な太陽電池の特性を得ら
れるのに最適となっていることがわかる。

本実験例では光反射性層の形成する真空蒸着に抵抗加熱
法を用いたが、スパッタ法を用いても同様の効果が得ら
れることが判っている。

本実験例では熱処理時間を６０分と設定したが、４０分
以上１２０分以内で良好な結果が得られている。

本発明ではフッ素を含むガスを加えることによってスパ
ッタエツチングの良好な結果が得られているが、フッ素
を含むガスを加えない場合には、効果が半減する結果が
得られている。

〔実施例〕

以下、実施例にて本発明を詳細に述べる。しがし本発明
はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

尖施斑上 鏡面研磨加工（０，０３μ以下の表面凹凸）を施したス
テンレスをトリエタン中で１０分間の超音波洗浄したも
のを基体とし、光反射層としてＡｇを用いた例について
述べる。

第１図に示す装置の試料１０６として前記基体を、ター
ゲット１０８としてＡｇをそれぞれ設置し、排気系（不
図示）によって真空容器１０１の内圧が２　Ｘ　１０−
”Ｔｏｒｒになるまで排気した０次に、エツチング電極
板１０４に内蔵されている温度制御装置（不図示）によ
って試料１０６の温度を２４０℃に保持しつつ、放電ガ
ス導入口１０２よりＡｒガスを流量２５ｓｅｃｍで導入
し、排気系（不図示）によって真空容器１０１内の圧力
を５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒに保持した。

こうした状態で、スイッチＡ１０７を大地接地側に、又
スイッチＢＩＩＯを直流電源１）３側にそれぞれ接続し
た後、直流電源１）３を定電流モードで動作させ０．１
５　Ａの電流を流し、Ａｒガスの放電を開始した。この
時、ターゲット１０８に付与された電位は一４００Ｖで
あった。このままの状態で１分間放置し、ターゲット１
０８に付着した汚染物質を除去するいわゆるブリスパッ
タを行った。その後シャッター１０９を開き、ターゲッ
ト１０８を露出させ２０分間保持し直流スパッタ蒸着を
行った。その後シャンク−１０９を閉じ、直流電源１）
３の動作を停止し、Ａｒガスの導入を停止した。そのま
ま温度を２４０℃に保ったまま６０分放置した後、試料
１０６の温度が充分に下がったところで、真空容器１０
１より取り出し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）と表面粗
さ計によって試料１０６の表面状態を観察した。その結
果、平均粒径０．３μｍ、凸部と凹部との平均高低差０
．４μｍの凹凸状のＡｇの光反射層が形成されているこ
とが判った。

該試料１０６を再び第１図に示す装置のエッチング電極
板１０４に載置し、排気系によって真空容器１０１の内
圧が２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒになるまで排気した０次
にエツチング電極板１０４に内蔵されている温度制御装
置（不図示）によって試料１０６の温度を４０℃に保持
しつつ、放電ガス導入口１０２よりＡｒガスを流１ｔ２
５ｓｃｃ−とＣＦ　ａを流１）１ｓｅｃ−で導入し、排
気系（不図示）によって真空容器１０１内の圧力を５　
Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに保持した。

この状態で、スイッチＡ１０７をマツチングボックス１
）２側に、又スイッチＢ１）０を大地接地側にそれぞれ
接続した後、高周波電源１）１から高周波を印加し、マ
ツチングボックス１）２によって整合をとり、正味４０
０Ｗの高周波電力を投入し、Ａｒガスの放電を開始した
。このままの状態で３０分間保持し、高周波スパッタエ
ッチングを行った。こうした後に高周波電力の投入およ
びＡｒガスの導入を停止した。

温度が充分に下がったところで、試料１０６を真空容器
ｌＯ１より取り出し、ＳＥＭと表面粗さ計によって試料
１０６の表面状態を観察した。その結果、平均粒径が０
．８μｍ、凸部と凹部との平均高低差が０．８μｍであ
り、主として凸部がエツチングされた凹凸状のＡｇの光
反射層が形成されたことが確認された。

失態■又 実施例１におけると同様の方法によって形成した基板を
用い、以下のようにしてｐ−１−ｎ型ａ−３ｉ系太陽電
池を作成した。二極型プラズマＣＶＤ装置（不図示）に
よって表１に示す処方を用い、ａ−３１半導体のｎ層、
１層、ｐＨの順に膜を堆積した。その後、別のスパッタ
装置によって半径３ｆｌの円形のＩＴＯ膜（膜厚約７０
０人）を１００個形成し、太陽電池とした。これら１０
０個の太陽電池の特性を測　定したところ、その光電流
の短絡不良発生率は　４％であった。

比較の為に、スバ・ツクエツチング法によって凹凸を有
するＡｇの光反射層にエツチングを施さないことの他は
実施例１と同様の方法によって形成した基板を用い、上
述したと同様な方法によって１００個の太陽電池を作成
した。該太陽電池の短絡不良発生率は７０％であった。

又、出力電流密度の比較の為に、実施例１と同様な前処
理を施したステンレス（３０４）板を基体として、該基
体上に真空１着法によって凹部と凸部との平均高低差が
１００人の（即ち凹凸というよりはむしろ平滑な）Ａｇ
を膜厚４０００人で形成したものを基板に用いて、上述
したのと同様な方法で太陽電池を形成した０両者の太陽
電池の電流−電圧特性を第４図に示す、同図において、
８０１は凹凸状のＡｇの光反射層を有する太陽電池の電
流−電圧特性、８０２は平滑なＡｇの光反射層を有する
太陽電池の電流−電圧特性を示す。

尖隻斑主 鏡面研磨加工を施したステンレスをトリエタン中で１０
分間の超音波洗浄したものを基体とし、光反射層として
、ｌを用いた例について述べる。

第１図に示す装置の試料１０６として前記基体を、ター
ゲット１０８としてＡＩをそれぞれ設置し、排気系（不
図示）によって真空容器１０１の内圧が２　Ｘ　ｌ　Ｏ
−”Ｔｏｒｒになるまで排気した０次に、エンチング電
極板１０４に内蔵されている温度制御装置（不図示）に
よって試料１０６の温度を２００℃に保持しつつ、放電
ガス導入口１０２よりＡｒガスを流量２５３ｃｃｌＩ″
？！導入し、排気系（不図示）によって真空容器１０１
内の圧力を５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに保持した。

こうした状態で、スイッチＡ１０７を大地接地側に、又
スイッチ８１）０を直流電源１）３側にそれぞれ接続し
た後、直流電源１）３を定電流モードで動作させ０．８
Ａの電流を流し、Ａｒガスの放電を開始した。この時、
ターゲット１０８に付与された電位は一４５０Ｖであっ
た。このままの状態で５分間放置し、ブリスパッタを行
った。その後シャッター１０９を開き、ターゲット１０
８を露出させ６０分間スパッタした後、シャッター１０
９を閉じ、直流電源１）３の動作を停止し、Ａｒガスの
導入を停止した。その後温度を３００℃に上げ、そのま
ま６０分間真空中で熱処理した。

その後、試料１０６の温度が充分に下がったところで、
真空容器１０１より取り出し、ＳＥＭと表面粗さ計によ
って試料１０６の表面状態を測定した。その結果、平均
粒径０．５μｍ、凸部と凹部との平均高低差０．７μｍ
の凹凸状のＡｔの光反射層が形成されていることが判っ
た。

該試料１０６を再び第１図に示す装置のエツチング電極
板１０４に載置し、排気系によって真空容器１０１の内
圧が２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒになるまで排気した０次
にエツチング電極板１０４に内蔵されている温度制御装
置（不図示）によって試料１０６の温度を４０℃に保持
しつつ、放電ガス導入口１０２よりＡｒガスを流量２５
ｓｅｃｍ、ＣＦ。

ガスをＱ、　５　ｓｅｃｍで導入し、排気系（不図示）
によって真空容器１０１内の圧力を５　Ｘ　１　（Ｉ”
Ｔｏｒｒに保持した。

こうした状態で、スイッチＡ１０７をマツチングボック
ス１）２側に、又スイッチＢＩＩＯを大地接地側にそれ
ぞれ接続した後、高周波電源１）１から高周波を発し、
マツチングボックス１）２によって整合をとり、正味３
５０Ｗの高周波電力を投入し、Ａｒガスの放電を開始し
た。このままの状態で４５分間高周波スパッタエツチン
グした後、高周波電力の投入およびＡｒガス及びＣＦ、
ガスの導入を停止した。

試料１０６の温度が充分に下がったところで、真空容器
１０１より取り出し、ＳＥＭと表面粗さ計によって試料
１０６の表面状態を測定した。その結果、平均粒径が１
．０μｍ、凸部と凹部との平均高低差が１．０μｍであ
り、主として凸部がエツチングされた凹凸状のＺｎＯの
光反射層が形成されたことがｆｌ認された。

叉豊舅土 予め真空中で３００℃の加熱処理を施した厚さ０．１鶴
のポリイミドフィルムを基体とし、光反射層としてＡｔ
を用いた例について述べる。

第１図の装置において試料１０６として、前記ポリイミ
ドフィルムを、ターゲット１０８としてＡｔをそれぞれ
設置したことの他は実施例１に示したのと同様な方法で
ポリイミドフィルム上に凹凸状のＡＩの光反射層を形成
した。

その後、前記凹凸状のＡＩの光反射層を形成したポリイ
ミドフィルムをターゲット１０８と置き換え、該Ａｊ！
をスイッチＢに電気的に接続し、シャッター１０９を半
開にし、前記ポリイミドフィルムの半分を露出し、他の
半分を遮蔽した。こうした状態で放電ガス導入口１０２
よりＡｒガスとＣＦ、ガスをそれぞれ流量３０ｓｃｃ−
及び１　ｓｅｃ鴎導入し、排気系（不図示）によって真
空容器１０１内の圧力を５　Ｘ　１０−”Ｔａｒｔに保
持した。こうした状態で、直流電源１）３を定電流モー
ドで動作させ０．１５　Ａの電流を流し、ガスの放電を
開始した。この時、前記ポリイミドフィルムに付与され
た電位は一３８０ｖであった。このままの状態で３０分
間直流スパッタエツチングした後、シャッター１０９を
閉じ、直流電源１）３の動作及びＡｒガスの導入を停止
した。

以上のようにして凹凸状のＡＩが形成されたポリイミド
フィルムの半分をスパッタエツチングし、他の半分をそ
のままの状態にした太陽電池用基板を得た。該基板を用
いて、実施例２に示したのと同様な方法でｐ層、１層、
ｎ層を形成し、最後に半径３鶴のＩＴＯ膜を直流スパッ
タエツチングを施した半分に５０個、他の半分に５０個
づつ形成し、合計１００個のａ−３ｉ系太陽電池を形成
した。

それぞれの太陽電池の電気特性によって短絡不良発生率
を求めたところ、スパッタエツチングを施した基板上に
形成した太陽電池の短絡不良発生率は２５％であり、ス
パッタエツチングを施さない基板上に形成した太陽電池
の短絡不良発生率は８３％であった。

去ｍ 第２図に示した抵抗加熱蒸着装置を用いて、次のように
して蒸着膜を形成した。

基体２０３としてコーニング社製７０５９ガラスを用い
、被蒸発源２０９にＡｇを用いた。先ず、排気系（不図
示）によって真空容器２０１内の圧力を４　Ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒにまで下げておき、ヒーター用電源２０６に
よってヒーター２０５を駆動し、基体２０３の温度を５
０℃に保持した０次にフィラメント川霧Ｒ２Ｏ３を用い
てフィラメント２０７に電力を供給することによって被
蒸発源２０９であるＡｇを蒸発せしめた。Ａｇの蒸発が
安定したところでシャッター２１０を取り除き、蒸発し
たＡｇ分子が基体に到達するようにした。

このままの状態で３０分間保持した後に、フィラメント
用電源２０８およびヒーター用電源２０６を停止した。

その後基体温度を２５０℃まで上昇させて４０分間真空
中で熱処理を行った。このようにして７０５９ガラス上
に表面凹凸を有するＡｇ膜を形成した。

次に、前記表面凹凸を有するＡｇ膜が形成された７０５
９ガラスを実施例４に示したと同様の方法で表面の半分
の領域のみに直流スパッタエツチングを施した。

以上のようにして形成した太陽電池用基板を用いて実施
例４に示したのと同様に太陽電池を形成した。それぞれ
の太陽電池の電気特性によって生存率を求めたところ、
スパッタエツチングを施した基板上に形成した太陽電池
の短絡不良発生率は８％であり、スパッタエツチングを
施していない基板上に形成した太陽電池の短絡不良発生
率は７０％であった。

〔発明の効果の概要〕

以上述べたように、本発明の方法により得られる基板は
、出力電流密度が大きい太陽電池を高い生存率で作成す
ることを可能にする。

また、本発明によると、高性能な太陽電池の提供を可能
にする太陽電池用基板を簡便な方法かつ低コストで製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法を具
現する好適なスパッタエツチング装置又はスバフタ蒸着
装置の概略図である。 第２図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法を具
現する好適な抵抗加熱蒸着装置である。 第３図は、本発明の光反射層の形成温度と平面凹凸の平
均の高低差及び平均の粒径の関係（スパッタエツチング
前）を示す図である。 第４図は、本発明の光反射層の形成温度と太陽電池の短
絡電流と光電流の短絡不良発生率の関係（スパッタエツ
チング前）を示す図である。 第５図は、本発明の光反射層の形成温度と平面凹凸の平
均の高低差及び平均の粒径の関係（スパッタエツチング
後）を示す図である。 第６図は、本発明の光反射層の形成温度と太陽電池の短
絡電流と光電流の短絡不良発生率の関係（スパッタエツ
チング後）を示す図である。 第７図は、本発明による太陽電池用基板の製造方法に於
ける各工程での基板上の光反射層部分表面の断面構成図
である。なお、第７図において、（Ａ）はスパッタエツ
チング前のものであり、（Ｂ）はスパッタエツチング処
理後のものである。 第８図は、本発明で得られた太陽電池の電圧電流特性の
一例を示す図である。 第１図において、１０１・・・真空容器、１０２・・・
放電ガス導入口、１０３・・・排気口、１０４・・・エ
ツチング電極板、１０５・・・ターゲット電極板、１０
６・・・試料、１０７・・・スイッチＡ、１０８・・・
ターゲット、１０９・・・シャッター、１）０・・・ス
イッチＢ、１）１・・・ＲＦ電源、１）２・・・マツチ
ングボックス、１）３・・・直流電源。 第２図において、２０１・・・真空容器、２０２・・・
排気口、２０３・・・基体、２０４・・・基体ホルダー
２０５・・・ヒーター、２０６・・・ヒーター用電源、
２０７・・・フィラメント、２０８・・・フィラメント
用電源、２０９・・・被蒸発源、２１０・・・シャツタ
ー第 １ 図 ０２ 第 図 ０８ 第 ７ 図 第 図 電圧（］＠）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面に凹凸を有する太陽電池用基板の製造方
   法に於いて基体上に真空蒸着法を用いて光反射層を形成
   した後熱処理を行い、２μ〜０．１μの基板表面凹凸を
   有する光反射層を形成し、ついで、フッ素を含むガスと
   不活性ガスの混合ガス中でのスパッタエッチング法によ
   り、該基板表面上の突起状凸部の緩丘化と、凹部の急峻
   化を同時に行うことによって表面凹凸の平均の高低差が
   ０．２〜１μｍ、表面凹凸の平均の粒径が０．２〜１μ
   ｍになるように形成することを特徴とする太陽電池用基
   板の製造方法。