JPS63199863A - 透明性電導体 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高性能を有する透明性電導体、特に太陽電池
用基板として有用な透明性電導体に関するものである。

［従来技術］ ガラス板等の基体上にＦがドープされた酸化スズ膜、ｓ
ｂがドープされた酸化スズ膜、　Ｓｎがドープされた酸
化インジウム膜などは透明性電導体として知られ、液晶
用透明電極、太陽電池用基体、その他各種透明性電極と
して使用されている０例えば、ガラス基板上に形成され
た、Ｓｎ、Ｏ，Ｆを含む組成の酸化スズ透明性電導膜は
若干の吸収をもつことが知られており、膜の電気的、光
学的特性は相互に関係をもちながらその成膜条件に強く
依存する。即ち、成膜条件を低抵抗で最適化し、面抵抗
を低下させた膜においては赤外域の自由電子吸収による
吸収の裾が可視域に及ぶため光透過率も減少し、逆に光
透過率ｆ最適化し、光透過率の高い膜を形成すると、こ
の膜は自由電子密度が小さく電導性が低くなるためその
面抵抗も高くならざるを得ない、（参考文献：第４７回
応用物理学会学術講演会２７９−Ｍ−８） アモルファス・シリコン太陽電池用の透明性電導体の電
導膜の場合には、光電変換効率を高めるために透明性電
導膜の表面を凹凸化する方法が知られている。この凹凸
化により入射光が透明性電導膜とａ−Ｓｉ半導体層との
界面で散乱され、この光学的な散乱効果により入射光の
表面反射損失の低域、ａ−９ｉ半導体層内での多重反射
屈折による光路長の増大によるｉ型ａ−Ｓｉ層内での光
閉じ込め効果によりアモルファス・シリコン太陽電池の
長波長光に対する収集効率が向上し、短絡電流密度を増
大することができ、光電変換率が向上される。このよう
な透明性電導膜の表面に凹凸形状を形成する場合、さら
に膜の表面形状も製膜条件に依存するため１面抵抗。

光透過率、凹凸形状のうちから優先度の高い要素を基準
にして最適化を行い電導膜を形成しているのが現状であ
る。（＃開閉５９−２０１４７０号公報参照） 一方、表面凹凸については上記の不都合をさける為、一
般的に知られているようにガラス表面をエツチングやブ
ラスト加工により凹凸化したり、ガラス表面と導電膜の
界面に凹凸形状をした下地処理膜を形成する手法（特開
昭８０−１７５４６５号公報参照）が発表されたりして
いるが、これらの手法の膜では電導膜としてみた場合に
、光透過率と面抵抗の間に見られる相矛盾する事柄につ
いての不整合は解決されておらず、又製法的にみても、
導電膜形成工程と全く異なった工程を必要とする点で問
題を含んでいる。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消し、
低抵抗で、高透過率を有し、かつ適度の表面凹凸を有す
る高品位の透明性電導膜を有する透明性電導体、特にア
モルファス・シリコン太陽電池用基板として有用な透明
性電導体を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、透明性電導体の透明性電導膜を多層化し、各
層にそれぞれ特有な機能を付与することにより前述した
従来技術の欠点を解消しようとするものである。即ち１
本発明の特徴は、ほぼ同一構成成分とほぼ等しい屈折率
を有するが、少なくとも比抵抗、光線透過率、又は表面
形状のいずれか一つが異なっている複数層からなる透明
性電導膜が基体上に形成されてなる透明性電導体にある
。

以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する
。

第１〜４図は、本発明に係る透明性電導体の断面構造を
示した。ものであり、図においてｌは基体、２は第１の
電導層、３は第２の電導層、４は第３の電導層、５は透
明性電導膜、６はアルカリバリヤーコートを示す。

ｔ５１図に示した例は、基体ｌ上に透明性電導膜５を低
抵抗にするために大きく寄与するより抵抗値の低い低抵
抗電導層からなる第１の電導層２と、この第１の電導層
２上にアモルファス・シリコン太陽電池とした場合、入
射光が透明性電導膜とａ−３ｉ半導体層との界面で散乱
され、この光学的な散乱効果により入射光の表面反射損
失が低減され、又ａ−８ｉ半導体層内での多重反射屈折
による光路長の増大によるｉ型ａ−９ｉ層内での光閉じ
込み効果によりアモルファス・シリコン太陽電池の長波
長光に対する収率を向上させ、短絡電流密度を増大させ
、光電変換率を向上させるための凹凸化がその表面に施
された凹凸表面電導層からなる第２の電導層３を形成し
た２層系の透明性電導膜５を形成した例である。又、第
２図に示した例は、基体ｌ上に上記した様な低抵抗電導
層からなる第１の電導層２と、この第１の電導層２上に
透明性主導膜５を高可視光透過率にするために大きく寄
与するより高透過率電導層からなる第２の電導層３と、
更にこの上に上記した様な凹凸表面電導層からなる第３
の電導層４を形成した３層系の透明性電導膜５を形成し
た例であり、又第３図に示した例は、基体１上に上記し
た様な高透過率電導層からなる第１の電導層２と低抵抗
電導層からなる第２の電導層３と凹凸表面電導層からな
る第３の電導層４とを順次積層した３層系の透明性電導
膜５を形成した例であり、又第４図に示した例は、第３
図の構成において、基体ｌと高透過率電導層からなる第
１の電導層２どの間にアルカリバリヤ一層６を形成した
例である。

本発明において使用される基体としては、透明性ガラス
板透明プラスチック板などが使用できるが、特にソーダ
ライムシリケートガラス、アルミ／シリケートガラス、
硼珪酸塩ガラス、リジウムアルミノシリケートガラス、
石英ガラス、その他の各種ガラスからなる　３５０ｎｍ
〜８００ｎｍの波長域において高い透過率、例えば８０
％以上の透過率を有し、絶縁性で、かつ化学的、物理的
耐久性の高く、かつ光学的特性の良好な透明性ガラス板
が最適に使用できる。なお、ソーダライムシリケートガ
ラスなどのナトリウムを含有するガラスからなるガラス
基板、又は低アルカリ含有のガラスからなる基板の場合
にはガラス表面からナトリウムが溶出してその上面に形
成される透明電導膜に悪影響を及ばさない様に、例えば
ヘイズが発生しない様にシリカ、アルミナ、ジルコニア
、チタニアなどのアルカリ八リヤーコートをガラス基板
面に施してもよい。又、基体上に形成される透明性電導
膜の結晶性、電導性等を改善する目的を加えるために、
基体面上に透明電導膜の下層として、シリカ、アルミナ
、ジルコニア、チタニア等の下地処理膜を介在させるこ
とも可能である。

又、ガラス基板の厚さは特に限定されないが、光の透過
率の低下、重量の極端な上昇、強度低下、取扱いの不便
さが起こらない様に、　０．５■〜８ｍｍが適当である
。

基板上に多層系として形成される透明電導膜としては、
フッ素が酸化錫に対し０．００１〜５０重量％ドープさ
れた酸化錫、アンチモンが酸化錫に対し０．１〜３０重
量％、ドープされた酸化錫、錫が酸化錫が酸化錫に対し
０．５〜３０重量％、ドープされた酸化インジウムなど
の電気伝導性の良好な透明性金属酸化物からなるものが
適当である。中でもアモルファス会シリコン太陽電池用
の基板として使用する場合には、フッ素がドープされた
酸化錫からなる透明電導膜は、シート抵抗３０Ω／口以
下の低抵抗が容易に得られ、又プラズマＣＶＤ法により
ａ−９ｉ層を形成する時に曝される還元性の高い水素プ
ラズマに対して高い耐性を有し、かつ所定の表面凹凸が
容易に得られやすいので最適である。

本発明の透明電導膜は前述した様に複数層に分割されて
おり、それぞれの層が比抵抗、光線透過率、又は表面形
状等の特性に大きく寄与する役割を分担している。透明
電導膜のそれぞれの層はほぼ同一構成に分を有しており
、又光学的には、単層膜として作用する程度にほぼ一致
した屈折率を有している０例えば透明主導膜の各層は、
前述した様に、Ｓｎ、　０及びＦを重量比テＳｎ；７０
〜８５％、０；１０〜２５％、Ｆ；０．００１〜１０％
で含む酸化錫系透明電導膜からなる。これら各層の屈折
率の違いは、例えば±０．０５程度の範囲に入る様なほ
ぼ一致した屈折率にされる。

なお、各単層膜の基本組成は上記した様なものであるが
、各単層膜に寄与する特性に応じてＣＩ、　Ｂｒ等のハ
ロゲン類や炭素やその他の化合物を含有させることもで
きる。

本発明において、異なった比抵抗、光線透過率、又は表
面形状等の特性のいずれか１つが異なっている複数層か
らなる透明性電導膜が形成されるものであるが、これら
特性の異なる各層の構成の順番は特に限定されるもので
はなく、種々の構成順番が可能である。

又、複数層からなる透明性電導膜の暦数としては、２層
、３層、４層が実用上適当であるが、５層以上の多層化
も可能である。又、各層は上記した様な特性の異なった
層により構成するのが好ましいが、場合によっては特性
の同じ層を繰り返し積層してもよい。

特に、アモルファス・シリコン太陽電池用基板として、
本発明の透明性電導体を使用する場合には、透明電導膜
の最外層に表面形状の異なる電導層、即ち凹凸表面電導
層を形成したものが、光電変換効率の点から最適である
。比抵抗に関する電導層としては、透明性電導膜を低抵
抗にするために大きく寄与する他の電導層よりもより一
層低抵抗の低抵抗電導層が選ばれ、例えばこの低抵抗電
導層の単層での面抵抗は５〜１０Ω／口程度の範囲とさ
れ、その膜厚は３０００〜８０００Åとされる。又、光
線透過率に関する電導層としては、透明電導膜を高可視
光透過率にするために大きく寄与する他の電導層よりも
より一層高い高可視光透過率が選ばれ、例えばこの高透
過率層の可視光透過率は８２〜８５％程度の範囲とされ
、その膜厚は１０００〜５０００人とされる。

又、表面形状に関する電導層としては、特に、アモルフ
ァス・シリコン太陽電池用基板として使用する場合には
、光電変換効率を向上させるための凹凸化がその表面に
施された凹凸表面電導層が選ばれ、例えば、凹凸面の高
低差は０．１〜１μ履であり、その膜厚は２０００〜８
０００Ａのものが最適である。

なお、透明性電導膜の各層は、上記した様な特性を持つ
電導層の他、水素プラズマ耐性などの特性に大きく寄与
する水素プラズマ耐久性電導層であってもよい。

本発明において、各層からなる透明性電導膜の膜厚は、
積層効果を考慮して、１ｏｏｏ八〜１μ、好ましくは２
０００人〜Ｂ０００人の範囲が好ましい。

本発明の透明性電導膜は従来から利用されているコーテ
ィング方法、例えば、ＣＶＤ法、スプレー法、スパッタ
リング法、真空蒸着法、イオンブレーティング法、侵漬
法、など各種方法により作成できる。中でも、上記した
様な各単層の種々の特性が容易に、かつコントロールさ
れて得られるＣＶＤ法、スパッタリング法が最適である
。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

アルカリバリヤーコートとして約１０００人の膜厚のシ
リカ膜が形成されたガラス基板（１０ｃｍＸ１０ｃｍＸ
　１層腸）を用意し、充分に洗浄した後シリカ膜上に常
圧ＣＶＤ法により電導層Ａ、電導層Ｂ及び電導層Ｃを単
層で、あるいは種々の組合せてコートし、表１記載の様
な各種膜構成が形成された透明性電導体を作成した。な
お、電導膜Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの常圧ＣＶＤ法による
膜作成条件は表２の通りである。

各種構成の透明性電導体について、透明性電導膜の各電
導層の膜厚、表面抵抗、各層の表面の粒高及び透明性電
導体の可視光透過率を測定した結果を表１に示す。

表１ 表１において、Ｇはガラス基板、Ａは′屯導層Ａ、Ｂは
電導層Ｂ、Ｃは電導層Ｃを示し、例えばＧ／Ａ／Ｂはガ
ラス基板上に電導層Ａ形成し、その上に電導層Ｂを形成
している積層されたＡとＢの２層系の透明性電導膜を形
成している透明性電導体の構成を表わす、又、電導層Ａ
は低抵抗電導層、電導層Ｂは高透過率電導層。

電導層Ｃは凹凸表面導電層をそれぞれ示す。又表１中、
粒高は電導膜をヘイズ値が２％以下となるまで研磨し、
触針式膜厚計で測定した、研磨前後の膜厚の差である。

表２ ［効果］ 本発明によれば、透明電導膜の電気抵抗、光透過率、表
面形状をそれぞれ精密に制御できるため、所望の特性を
持つ透明電導膜を容易に得ることができる。従って透明
導電膜の表面形状が重要な意味をもつ、ａ−Ｓｉ太陽電
池用電導基板に用いることにより、その変換効率を向上
させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明に係る透明性電導体を説明するため
の一部断面図である。 に基体、２：第２の電導層、３：第３の電導層、４：第
３の電導層、５：透明電導膜、６：アルカリバリヤーコ
ート、７：透明性電導体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ同一構成成分とほぼ等しい屈折率を有するが
   、少なくとも比抵抗、光線透過率、又は表面形状のいず
   れか一つが異なっている複数層からなる透明性電導膜が
   基体上に形成されてなる透明性電導体。
2. （２）透明性電導膜の各々の層は、Ｓｎ、Ｏ及びＦの構
   成成分を有するが、Ｓｎ、Ｏ及びＦの各々の組成は異な
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   透明性電導体。
3. （３）透明性電導膜の各層のＳｎ、Ｏ及びＦの各組成範
   囲が重量比でＳｎ：７０〜８５％、Ｏ：１０〜２５％、
   Ｆ：０．００１〜１０％であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の透明性電導体。
4. （４）複数層からなる透明性電導膜の最外層が凹凸表面
   形状を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の透明性電導体。
5. （５）基体がガラス板からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の透明性電導体。
6. （６）基体上に基体側から数えて第１層乃至第３層の構
   成の透明性電導膜が形成されてなり、各層の膜組成及び
   膜厚は次の通りとなっていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の透明性電導体。 第１層Ｓｎ：７８〜８２％、Ｏ：１５〜２１％、Ｆ：０
   ．１〜１％（厚さ：３０００〜６０００Å）第２層Ｓｎ
   ：７５〜７９％、Ｏ：２０〜２１％、Ｆ：０．１〜１％
   （厚さ：３０００〜８０００Å）第３層Ｓｎ：７３〜７
   ８％、Ｏ：１８〜２１％、Ｆ：０．１〜７％（厚さ：３
   ０００〜６０００Å）