JPS6329410A

JPS6329410A - 透明導電層システム

Info

Publication number: JPS6329410A
Application number: JP62172056A
Authority: JP
Inventors: ヒルマー・フオン・カンペ; ビンフリート・ホフマン
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1987-07-09
Publication date: 1988-02-08

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〕この発明は特に複数の半導体層間に配列された少なくと
も一つの金属Ｎを有するソーラーセルやヒータブルウィ
ンドウのための透明導）に層ンステムに関する。

〔従来の技術〕

透明導電層は、例えば、抵抗、ヒータブルウィンドウ、
アンチスタチックウィンドウ、透明＊＝、赤外反射も診
、光学フィルタおよびセレクテイプセンサ（Ｋ、Ｌ、Ｃ
ｈｏｐｒａ、　Ｓ、Ｍａｊｏｒ、　Ｄ、に、Ｐａｎｄｙ
ａ、　Ｔｈ１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ　１０２．１９
８３．１）ｋ製造するために使用されている。

金、銀あるいはプラチナの工つな金属あるいはカドミウ
ムスタンネートのＬつな透明導電性酸化物、またＴｅＯ
２（透明導電性酸化物）として知られている酸化錫や酸
化インジウムのいずれかの物質が使用されている。上記
ＴＣＯ物實σつグループは、例えば５ｎ０２　（Ｔｏ　
−Ｎ化１．）ｉ＋　）　、Ｓｒ’、０２　：　Ｓｂ　（
ＡＴＯ−ア／ナモンドープド収化錫）　、　５ｎ０２　
：Ｆ　（Ｆ’ｒＯ−弗素ドープド酸化ｕ２　）　　＋　
Ｉｎ２Ｏ３：　Ｓｎ等（ＩＴＯ−インノウム酸化錫）？
含んでいる。

錫に加えて、酸化インジウムのための周知のドーパント
はチタン、アンチモベ弗素および男：素と錫の集合体で
ある。

加えて、低導を性酸化物や硫化物ｒζ：る金属層の組合
せが知られている。また、ヒータブルウィンドウスクリ
ーンのために二つの酸化錫層の間に薄い銀を埋め込むこ
とが知られている。アンチスタチックウィンドウ全製造
するためには、比較的低導電性のＴ２Ｏ層を使用するこ
とで十分であるので、透明性は僅かな部分でのみ影響さ
れる。

〔発明が解決しようとする間槍点〕

ヒータブルウィンドウスクリーンやａ−８１ソーラーセ
ルの場合、両方とも高い透明性および低抵抗性が要求さ
れる。しかしながら、高い導１’ｌＬ注はＴ２Ｏ層が使
用されたとき厚い層でもってのみ達成することができる
。

亮い４延性は１０ナノメートルの厚さで１０Ωんの表囲
抵抗を有する薄い金属層で達成することができる。しか
しながら、プラス上にｄく３０ナノメートルなる厚さを
有して堆積づれる金属層の透過率）ユもはや５０％以下
である。

この発明の目的は良好な導電性と高い透明性の双方が達
成されるように最初ｌＦ−言及されたタイプの透明導電
層システムを提供することである。

〔問題点を解決するための手段とその作用および効果〕
上述の目的は、この発明に減って、導電性酸化重金属層
を含み且つ４０Ω／□以下の表面抵抗を有する半導体に
より達成される。

この発明に従う上述の庖システムは厚い金属層で達成さ
れる導電性が得られると同時に薄い金属層で達成される
光学的透過率が同様に得られるという利点を有している
。

この層システムの透過率は、上記半導体層が高屈折率を
有する金属層に隣接している場合に特に高くなる。

この発明の特に注目すべき提言に従うと、上記半導体層
が酸化インジウムに添加された酸化錫を含むときに、良
好な導電性と同時に高い光学的透過率が同様にもたらさ
れる。弗素あるいはアンチモンでもってドープされた二
酸化懇に上記半導体層のための物質として使用すること
ができる。

このタイプの半導体層は、例えば、プラスあるいはアク
リルプラス上の基板として堆積された層システムの場合
に非反射層として機能すると共に、それらの層厚さの調
整によって確実な最大透過率のために最適化することが
できる。ここで、上記光学的層の厚さｎ、ｄは透過光の
波長λのμかあるいはそれの整数倍に等しくなければな
らない。

λ＝５５０ナノメートルの波長について、ｎ　”＝　２
の屈折率が約１４０ナノメートルの層厚さでもたらされ
る。このような層の電気的抵抗は約１００んである。若
し、この層がそれぞれ７０ナノメートル厚となる如く捧
に分割されたとすると、２０Ω／□乃至３Ω／□の金属
層が上記各／１−フ間ンこ配列され、７Ω／□乃至２Ω
／□の範囲内の表面抵抗を達成することができ、この層
ンステムの透過性は半導体層を隣接することなく同一厚
さの金属層よりも十分子こ高くなる。

特に空気に隣接するべ面境界の外側での反射損失を避け
るために、例えば、上記半導体層がｎ＝１を有する空気
媒体上の境界でｎ　＝　２の屈折率を反射率？有してい
るときに、この発明の一つの実施例は、若し、一つある
いはそれ以上の接続層が上記半導体層の上に配列ｏＪ能
であるなら、それらの屈折率が減少するということを提
供する。また、第２の半導体層と基板との間の反射損失
は、その半導体層の屈折率と媒体の屈折率との間の屈折
率を有する接続層がそれらの間に配列されたときに、減
少させることができる。

改善された透過率は次の層システムの配列から時に明ら
かである。

ｎｉｌ、３　　１．５　　２　　ｎ１ｄｌ　　２　１．
５　１．３接続層が一定のＭｔｉ折率を持つことなく、
半導体層から媒体まで減少する屈折率の如き屈折率傾斜
？持っているなら、特に都合がよい。

ＩＴＯ／Ａｇ／　ＩＴＯからなる層配列と有する最適化
された非反射層システムは、例えば、銀層が１０ナノメ
ートルの厚みであるとき７０％以上の透過率と７０／口
の表面抵抗を持つ。半導体層の厚さは１０乃至１０００
ナノメートルの間、好ましくは５０乃至５００力ツメー
トルの間が好都合である。使用される物質は酸化イ／ノ
ウノ・に酸化錫を添加したものが好都合である。金属層
の厚さは、必要とされる導電性および透過率に依存して
、１乃至１００ナノメートルの間で変化することができ
る。しかるて、５乃至３０ナノメートルの間の層厚さが
好ましい。金属層については銅、銀、金、プラチナ、ア
ルミニウム、クロム、鉄あるいはニッケルのグループの
材質が推奨される。従って、これらは純金属としである
いは合金や化合物として使用することができる。

二酸化シリコン、酸化アルミニウムや弗化マグネシウム
のような光学的応用から知られている物質が、上記非反
射層として使うことができる。

例えば、この発明による層システムをヒータブルウィン
ドウスクリーンに使用したとき、ウィンドウスクリーン
の端部のストリップ状部分と二つ対向部は、電気的接続
体に接続可能な半導体層の上部にメタリックコンタクト
でもって提供される。

ソーラーセルの場合、力〜バーディスクとなる後述の基
板上の層構体は、好ましくはＩＴＯｋ得るのに１０乃至
１００ナノメートルの間の史さｔ有する半導体層でもっ
て開始される。この層は上で指定された金属群から選択
されるもので、１乃至１００カツメートル好ましくは５
乃至３０ナノメートルの厚さを有する金属層によってフ
ォローされる。シリコンのような光感応性物質が上記金
属１上に堆積される。上記光感応性物質は、例えば金属
層上Ｋｐ−ドープされると共にその背面にｎ−ドープさ
れてなる。背面コンタクトとなる上記シリコン層の背面
上に金属層を配列することができる。この金属層は、若
しソーラーセルが前面と背面の両方から放射する元を電
気的エネルギーに変換するとした場合、５０乃至３０ナ
ノメートル以下の厚さ？有しているのが好ましい。若し
、ソーラーセルが、前面から放射光を処理するためのみ
であるなら、上記背面コンタクトはいくらかの厚さに設
計することができると共に、基板として二重にすること
もできる。

〔発明の実施例〕第１図はウィンドウ素子１１を加熱するための層システ
ム１０を示す図である。このウィンドウ素子１ノはプラ
スあるいは同じような膜の窓となることができる基板と
してぎ及されたものであって、それの上面側に、酸化イ
ンジウムに酸化錫が添加されてなる半導体層１２と有し
ている。この半導体Ｎ１２の厚さは約７０カツメートル
である。

この半導体層１２上に金属層１４が堆積される。

この金属層１４は１５ナノメートル厚さを有する銀から
なる。この金属層１４Ｖ′ｉ、７０ナノメートルの厚さ
を有する酸化インジウムと酸化錫の添加物からなる上記
半導体層１２と同じような（第２の）半導体層１６によ
ってカバーされる。

反射損失を避けるために、例えば二酸化シリコンからな
る誘電体層１８が、上記第２の半導体層１６上に堆積さ
れる。この誘電体層１８は上記第２のや導体層１６のそ
れよりも低い屈折率を有している。この誘電体層１８の
厚さンユ、列えげ１８０力ツメートルとすることができ
る。さらなる反射の減少は上記誘電体１８Ｖこ対し且つ
上記基板１１の下側Ｖこそれぞれ別の層２０および２２
を加えて適用することにより速成することができる。こ
れらの別の層２０．２２の屈折率は上記カバーされた層
のそれよりも低くなさｒしている。これらの層２０お工
び２２のために好適なりｌＪ質としてはマグネシウムが
挙げられ、２１０カツメートルの層厚さ？有している。

加えて、コンタクトストリノｆ、？４またハ２６が層１
２，１４および１６からなる上記層システムｌυの各側
端に堆積される。この各ストリング２４．２６はそれぞ
れパワーリード２８および３０に接続される。電力は、
上記基板１１ｆｚ加熱アノグするために、上記リード２
８，３υおよびコンタクトストリノｆｚ４．ｚ６ｆ介し
て上記層システム１０に、好ましくは金属層１４忙・セ
スする。

この発明による上記層ンステムのおかげで、加熱に必要
な電力は低電圧（例えば１２■）源からでも供給するこ
とができる。この発つ旨′こよる層システム＋４或は、
透過率が目立つ程の影響に受けないということ？保証す
る。

誘′【６体／金属／訪ｄ体からなる周知の層可成？製造
するために使用される外Ｉｄ物質ｖ１絶縁イ・ドでちる
。従って、小さなコンタクト領域でもって層構成上にコ
ンタクト？提供することは開祖がある。

しかるに、小さなコンタクト災面は、装置全体の高い透
過性と保証するのに本質的なことである。

この発明による層システムは小さなコンタクト表面であ
っても電圧？加えるべき必要な電流密度を許容するので
、透過性に目立つ程の影ｑｉを与えない。

この発明に従う層ンステムにおいて、Ｍ　ｔばスフｌ）
　−ン印刷、ＰＶＤ／ＣＶＤコーティング、がルバニメ
クメソノドあるいはプラズマ吹付け（フレーム吹付け）
により、牟田付けが可能でちる上記ＩＪ−ドに対する二
つの学田付けが可能な電気的コンタクト・セスを有する
ＩＴＯ層の背面を提供することが０丁　能　で　あ　る
　。

、）、］、’１図Ｖこ示された構成ｙこおいて、種々の
層の屈折率・μ次の＠を有する。

上記基板１１μ若しガラスからなるのであればｎ　＝１
．５の屈折率を有し、上記半導体層１２．１６のＪｉｉ
ｔ折）私はｎ　＝　２であり、上凸−５１０２からなる
誘電体１８の屈折率はｎ　＝　１．５であり、弗化マグ
ネシウムからなる非反射層２０　’＋　２２の屈折率は
ｎ＝１．３である。

第２図はソーラーセル３４に使用されるこの発明に従っ
た膚システム３２（＋−示す。上記ソーラーセル３４に
おいて、参照符号３６は上記層システム３２のためのベ
ースとして二重になるカバーディスクを示す。このカバ
ーディスク３６Ｖ′ｉここでは好ましくはガラスであり
、ｎ　＝　１．５の屈折率を有している。

上記カバーディスク３６は、好ましくはｎ＝１．３の屈
折率を有すると共に１０乃至２８０−）−ツメ−トル好
ましくは２０乃至１００ナノメートルの厚さを有する弗
化マグネシウムからなる非反射層３８が外側に被着され
る。上記カバーディスク３６の内０′ｌＶＣは、好まし
くは７０ナノメートルの厚みであって且つｎ　＝　２の
屈折率を有する酸化インジウムに酸化錫を添加してなる
半導体層４０が設けられる。上記半導体層４０ｆ挾んで
上記カバーｙ”イスク３６と対面するのけ、好ましく　
ｉｔ　４０ナノメートルの厚さを有する銀の形態の金属
層４２である。上記金属層４２Ｖ’Ｃはソーラーシリコ
ンのような光感応物質からなるシリコン層４６が配列さ
れ、このシリコン層４６ｆｉ例えば上記金属層４２と対
面する領域にｐ−ドープされると共にその反対すなわち
背面領域にｎ−ドープされる。最後に、上記シリコン層
４６は、例えば、０．５乃至２ミクロンの厚さを有する
アルミニウムからなる金属層の形態で導電性の背面コン
タクト４８により、その外側がカバーされる。

上記実施例のように、比較的薄いシリコン層４６とベー
ス基板となるカバーディスクを有するソーラーセルに代
えて、より厚くすなわちシリコンｒイスクの形態に選択
されたシリコン層を有するソーラーセルに対してもこの
発明に従う層システムを使用することが可能であるのは
勿論であり、上記ディスクは上記層システム３２のため
のベースとなる。この場合、上記基板３６はもはや必要
ないが、ｎ　＝　１．５　ｋ有する５ＩＯ２０層によっ
て置換することができる。

なお、この発明は上記し且つ図示した実施例のみに限定
されることなく、この発明の要旨と逸脱しない範囲で種
々の利点と特数を有する種々の変形や適用が可能である
。

【図面の簡単な説明】第１図はウィンドウ素子を加熱するために向けられたこ
の発明による層シスラムの一実施例を示す断面図、第２図はソーラーセルに向けられたこの発明による層シ
ステムの他の実施例？示す断面図である。１０・・・層システム、１ノ・・・ウィンドウ素子（基
板〕、１２・・・半導体層、１４・・・金属層、１６・
・・半導体層、１８・・・誘電体層、２０．２２・・・
別の層、２４．２６　・・コンタクトストリップ、２８
．３０・・パワーリード、３２・・層システム、３４・
・ソーラーセル、３６−・・カバーディスク、３８・・
非反射層、４０・・半導体層、４２・・金属層、４ｈ・
・・シリコン層、４８・・・背面コンタクト。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の半導体層間に配列される少なくとも一つの
金属層を有するソーラーセルまたはヒータブルウインド
ウ素子のための透明導電層システムにおいて、上記半導体層（１２、１６、４０）は表面抵抗が４０Ω
／□以下の導電性酸化重金属化合物を含むことを特徴と
する透明導電層システム。
（２）上記半導体層（１２、１６、４０）のうちの少な
くとも一つは酸化錫化合物を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の透明導電層システム。
（３）上記半導体層（１２、１６、４０）のうちの少な
くとも一つは、酸化錫が添加された酸化インジウムを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の透明導
電層システム。
（４）上記半導体層（１２、１６、４０）のうちの少な
くとも一つは、弗素あるいはアンチモンがドープされた
二酸化錫を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の透明導電層システム。
（５）上記層システムに隣接する空気のような媒体とそ
れに対面する半導体層（１２、１６）との間に少なくと
も一つの接続層（１８、２０、１１、２２）が配列され
、上記接続層の屈折率が上記半導体層のそれと上記媒体
のそれとの間になされていることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の透明導電層システム。
（６）上記接続層（１８、２０、２２）の屈折率が、上
記半導体層（１２、１６）の屈折率から上記媒体の屈折
率までそれの表面方向に平均に減少する傾斜を有してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の透明導
電層システム。
（７）上記金属層（１４、４２）の層厚さが５乃至１０
０ナノメートルの範囲内であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の透明導電層システム。
（８）上記金属層（１４、４２）が銅、銀、金、プラチ
ナ、アルミニウム、クロム、鉄またはニッケルのグルー
プの一つの金属または合金を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第７項記載の透明導電層システム。
（９）ディスクのようなヒータブルの透明基板の形態の
層システムにおいて、上記基板（１１）の外表面上に、透明の第１の半導体層
（１２）と３０ナノメートル厚み以下の金属層（１４）
および好ましくは二酸化シリコン層（１８）とが互いの
上に層状に配列され、上記半導体層（１２、１６）が例
えば配化錫が添加された酸化インジウムまたはアンチモ
ンがドープされあるいは弗素がドープされた酸化錫を含
むことを特徴とする層システム。
（１０）ソーラーセルの形態の層システムにおいて、カ
バー（３６）ような透明基板の外表面上に、酸化錫が添
加された酸化インジウムまたはアンチモンがドープされ
あるいは弗素がドープされた酸化錫を含む透明半導体層
（４０）と、１００ナノメートル厚さ以下の金属層（４
２）と、ｐｎ−接合あるいは光感応性のいずれかを含む
光感応性物質からなる層（４６）および導電金属層（４
８）とが互いの上に配列されていることを特徴とする層
システム。
（１１）空気に隣接する上記層システム（１０）の外表
面上に少なくとも弗化マグネシウム層（２０）が配列さ
れると共に、空気に隣接する上記ベース（１１、３６）
の外表面上に弗化マグネシウム層（２２、３８）が配列
されることを特徴とする特許請求の範囲第９項または第
１０項のいずれか１項に記載の層システム。
（１２）上記光感応性物質が、例えばａ−Ｓｉ、ｃ−Ｓ
ｉまたはＧａＡｓまたはＣｄＳ、ＺｎＳ、ＣｕＩｎＳｅ
＿２、Ｃｕ＿２Ｓまたはそれらの一つの組合せであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の層システ
ム。