KR20140004147A

KR20140004147A - 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140004147A
Application number: KR1020137019490A
Authority: KR
Inventors: 고우 야마구치; 쇼우빈 장; 유이치 곤도우
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2014-01-10
Also published as: TW201640695A; TWI600175B; WO2012108157A1; CN103270191A; KR20170024124A; JP5943226B2; JPWO2012108157A1; JP2015163741A; CN106187154A; TW201248903A; TWI556465B; CN103270191B; JP5747922B2

Abstract

AZO 막보다 굴절률이 낮은 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막을 DC 스퍼터 가능한 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법을 제공한다. 스퍼터링 타깃이, 전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재한다. 이 스퍼터링 타깃의 제조 방법은 Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 Al₂O₃：0.5 ∼ 5.0 wt％, SiO₂：10 ∼ 22 wt％, 잔부：ZnO 및 불가피 불순물로 이루어지도록 혼합하여 혼합 분말로 하는 공정과, 상기 혼합 분말을 진공 중에서 핫 프레스로 소결하는 공정을 갖고 있다.

Description

태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법{SPUTTERING TARGET FOR FORMING TRANSPARENT FILM FOR SOLAR CELLS, AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 박막 태양 전지용의 저굴절률 투명막인 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막의 성막에 바람직한 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 박막 태양 전지가 실용에 제공되게 되었다. 이 박막 태양 전지는 AZO (Al-Zn-O：Aluminium doped Zinc Oxide：알루미늄 첨가 산화아연) 등의 투명 전극층이 형성되고, 또한 이 투명 전극층 상에 반사 방지를 위해서 저굴절률인 투명막이 형성된 기본 구조를 갖고 있다.

상기 저굴절률의 투명막은, 투명 도전막의 상측에 배치함으로써 대기와의 굴절률의 변화를 완만하게 하여 반사를 방지하기 위해서 형성되어 있다. 종래, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 투명 도전층 상의 저굴절률 투명막은 MgF₂ 등으로 형성되어 있다. 또, 예를 들어 특허문헌 2 에 기재되어 있는 바와 같이, 각 층의 굴절률 차를 작게 억제하고, 계면에서의 반사를 억제하여 수광면에 이르는 광량을 크게 하기 위해서, 굴절률을 연속적으로 증대시키기 위해서 다층의 반사 방지막이 형성되어 있다.

일본 공개특허공보 2001-257374호 일본 공개특허공보 평7-235684호

상기 종래의 기술에는 이하의 과제가 남아 있다. 즉, 저굴절률의 투명막으로는 종래, 굴절률 1.37 (파장 550 ㎚ 의 광에 대해) 의 MgF₂ 막이 채용되고 있는데, 이 MgF₂ 막 아래의 투명 도전층인 AZO 막의 굴절률이 1.8 (파장 550 ㎚ 의 광에 대해) 이기 때문에, 양자의 굴절률 차에 의해 적지 않은 광의 반사가 발생된다는 문제가 있었다. 이 때문에, AZO 막보다 낮고 MgF₂ 막에 가까운 굴절률을 가진 투명막을 양자 사이에 개재시켜, 단계적으로 굴절률을 변화시켜, 광의 반사를 억제하는 것이 요망되고 있다. 또, 이와 같은 태양 전지용 투명막을 생산성이 우수한 DC (직류) 스퍼터로 성막할 수 있는 스퍼터링 타깃이 요망되고 있다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, AZO 막보다 굴절률이 낮은 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막을 DC 스퍼터 가능한 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 AZO 막에 SiO₂ 를 함유시키면 굴절률이 낮아진다는 점에서, 태양 전지용 투명막으로서 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막을 성막 가능한 스퍼터링 타깃을 제조하기 위해 연구를 실시하였다. 이 연구에 있어서, Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말의 혼합 분말을 대기 소성 또는 질소 분위기 소성하여 스퍼터링 타깃을 제작한 경우, SiO₂ 와 ZnO 가 반응하여 복합 산화물이 되고, 저항이 1×10⁶ Ω/㎠ 이상으로 높아져 이상 방전이 발생하여, DC 스퍼터를 할 수 없다는 문제가 생겼다. 또, SiO₂ 의 함유량을 적게 설정하면, 상기 제법으로도 낮은 저항의 스퍼터링 타깃이 얻어지지만, 그 스퍼터링 타깃에 의한 성막에서는 태양 전지용 투명막으로서 요구되는 저굴절률을 얻을 수 없다. 그래서, 본 발명자들은 상기 연구를 진행한 결과, 성분 조성을 소정 범위로 제어하여 핫 프레스를 실시함으로써, 낮은 저항으로 양호한 DC 스퍼터 가능한 스퍼터링 타깃이 얻어지고, 그 스퍼터링 타깃을 이용하여 스퍼터 성막함으로써 저굴절률의 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막이 얻어지는 것을 밝혀냈다.

따라서, 본 발명은 상기 지견으로부터 얻어진 것으로, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명의 스퍼터링 타깃은 전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재하는 것을 특징으로 한다.

이 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃은 전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재하므로, 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 조직 중에 공존함으로써 도전성이 얻어지고, 양호한 DC 스퍼터가 가능함과 함께, AZO 막보다 저굴절률로 태양 전지용 투명막에 적합한 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막이 얻어진다.

또한, 상기 Al 의 함유량을 0.3 ∼ 4.0 wt％ 로 한 이유는 0.3 wt％ 미만에서는 충분한 도전성을 얻을 수 없고, 이상 방전이 발생하여 DC 스퍼터를 할 수 없기 때문이고, 4.0 wt％ 를 초과하면, 발생한 Al₂O₃ 과 ZnO 의 복합 산화물 ZnAl₂O₄ 에서 기인하는 이상 방전이 발생하여 DC 스퍼터를 할 수 없기 때문이다. 또, 상기 Si 의 함유량을 6.0 ∼ 14.5 wt％ 로 한 이유는 6.0 wt％ 미만에서는 굴절률을 낮추는 충분한 효과가 얻어지지 않기 때문이고, 14.5 wt％ 를 초과하면, 충분한 도전성을 얻을 수 없고, 이상 방전이 발생하여 DC 스퍼터를 할 수 없기 때문이다.

또, 본 발명의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃은 상기 소결체의 밀도가, 이론 밀도비로 100 ∼ 108 ％ 인 것을 특징으로 한다.

이 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃에서는, 소결체의 밀도가 이론 밀도의 100 ∼ 108 ％ 이므로, DC 스퍼터가 가능함과 함께 타깃 균열 등을 억제할 수 있다. 즉, 상기 소결체의 밀도를 이론 밀도비로 100 ∼ 108 ％ 로 한 이유는, 100 ％ 미만에서는 타깃이 균열되어 버리는 등의 문제가 발생하기 때문이고, 108 ％ 를 초과하면, 대부분이 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 의 조직이 되어, DC 스퍼터에 의한 방전을 할 수 없게 되기 때문이다. 여기서, 이론 밀도비의 계산에는 ZnO 는 5.61 g/㎤, SiO₂ 는 2.20 g/㎤, Al₂O₃ 은 3.99 g/㎤ 의 값을 이용하여 계산을 실시하였다.

또, 본 발명의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃은 벌크 저항값이 1 Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 한다. 즉, 이 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃에서는 벌크 저항값이 1 Ω·㎝ 이하이므로, 안정적으로 양호한 DC 스퍼터가 가능하다.

본 발명의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조 방법은 상기 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃을 제작하는 방법으로서, Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 Al₂O₃：0.5 ∼ 5.0 wt％, SiO₂：10 ∼ 22 wt％, 잔부：ZnO 및 불가피 불순물로 이루어지도록 혼합하여 혼합 분말로 하는 공정과, 상기 혼합 분말을 진공 중에서 핫 프레스로 소결하는 공정을 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는 Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 상기의 범위에서 혼합하여 혼합 분말로 하는 공정과, 상기 혼합 분말을 진공 중에서 핫 프레스로 소결하므로, 안정적으로 양호한 DC 스퍼터가 가능하고, 저굴절률 투명막을 성막 가능한 스퍼터링 타깃을 제작할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다. 즉, 본 발명에 관련된 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃에 의하면, 전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재하므로, 양호한 DC 스퍼터가 가능함과 함께, AZO 막보다 저굴절률로, 태양 전지용 투명막에 적합한 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막이 얻어진다. 또, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 의하면, Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 상기의 범위에서 혼합한 혼합 분말을, 진공 중에서 핫 프레스로 소결함으로써 상기 스퍼터링 타깃을 제작할 수 있다. 따라서, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 이용하여 DC 스퍼터에 의해 성막된 태양 전지용 투명막에서는, 박막 태양 전지의 AZO 막 (투명 전극층) 상에 형성하는 반사 방지용 투명막으로서, 요구되는 저굴절률이 얻어지고, 저비용으로 변환 효율이 양호한 박막 태양 전지를 제작 가능하다.

도 1 은 본 발명에 관련된 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법의 일 실시형태에 있어서, 스퍼터링 타깃의 제조 공정을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2 는 본 실시형태의 태양 전지용 투명막을 채용한 박막 태양 전지를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법의 실시예에 있어서, 스퍼터링 타깃의 X 선 회절 (XRD) 의 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 본 발명에 관련된 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법의 비교예 (대기 소성) 에 있어서, 스퍼터링 타깃의 X 선 회절 (XRD) 의 분석 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 관련된 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법의 일 실시형태를 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃은 전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재하는 타깃이다. 또, 이 스퍼터링 타깃은 소결체의 밀도가, 이론 밀도의 100 ∼ 108 ％ 이다. 또한, 이 스퍼터링 타깃은 벌크 저항값이 1 Ω·㎝ 이하이다.

본 실시형태의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃을 제작하는 방법은 Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 Al₂O₃：0.5 ∼ 5.0 wt％, SiO₂：10 ∼ 22 wt％, 잔부：ZnO 및 불가피 불순물로 이루어지도록 혼합하여 혼합 분말로 하는 공정과, 이 혼합 분말을 진공 중에서 핫 프레스로 소결하는 공정을 갖고 있다.

상기 제법의 일례에 대해 상세히 서술하면, 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 먼저 Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 상기 함유량 범위가 되도록 칭량하고, 습식 볼밀에 의해 분쇄, 혼합하여 혼합 분말을 제작한다. 예를 들어, 칭량하여 얻어진 각 분말과 지르코니아 볼을 폴리 용기 (폴리에틸렌제 포트) 에 넣고 볼밀 장치로 소정 시간 습식 혼합하여, 혼합 분말로 한다. 또한, 용매에는 예를 들어 알코올을 사용한다.

다음으로, 얻어진 혼합 분말을 건조 후, 예를 들어, 메시：250 ㎛ 의 체로 걸러 조립 (粗粒) 하고, 추가로 진공 건조 후, 예를 들어 1200 ℃ 에서 5 시간, 200 kgf/㎠ 의 압력으로 진공 중에서 핫 프레스하여, 소결체로 한다. 또한, 핫 프레스 온도는 1100 ∼ 1250 ℃ 의 범위가 바람직하고, 압력은 150 ∼ 350 kgf/㎠ 의 범위가 바람직하다. 이와 같이 핫 프레스한 소결체는, 통상적으로 방전 가공, 절삭 또는 연삭 공법을 이용하여, 타깃의 지정 형상으로 기계 가공하고, 가공 후의 타깃을 In 을 땜납으로 하여, Cu 또는 SUS (스테인리스) 또는 기타 금속 (예를 들어, Mo) 으로 이루어지는 배킹 플레이트에 본딩하여, 스퍼터에 제공한다.

또한, 다른 제조 방법으로는 상기 제조 방법의 습식 볼밀에 의한 분쇄, 혼합을, 순수를 용매로 하여 내용적 300 ℓ 의 볼밀 장치를 이용하여 실시하고, 그 후, 스프레이 드라이에 의해 건조 조립한 것을, 추가로 건식 볼밀로 괴쇄 (壞碎) 하고, 이 괴쇄 분말을 상기와 동일하게 핫 프레스하는 방법이어도 상관없다. 또, 상기 건식 볼밀에 의한 괴쇄 공정을 생략한 방법이어도 상관없다.

이 본 실시형태의 스퍼터링 타깃을 이용하여 DC 스퍼터한 태양 전지용 투명막은 Al₂O₃：0.5 ∼ 5.0 wt％, SiO₂：10 ∼ 22 wt％ 를 함유하고, 잔부가 ZnO 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고 있다. 이 태양 전지용 투명막을 채용한 박막 태양 전지는 예를 들어 도 2 에 나타내는 바와 같이, 소다라임 유리 기판 (1) 상에 Mo 이면 전극 (2), CIGS 흡수층 (3), n 형 반도체층인 ZnO, ZnS, ZnOH, CdS 등의 버퍼층 (4), 고저항층인 i-ZnO 버퍼층 (5), 상부 투명 전극층인 AZO 전극 (6), 반사 방지막 (7a, 7b) 및 표면 전극 (8) 의 순서로 적층되어 구성되고, MgF₂ 막인 반사 방지막 (7b) 과 AZO 전극 (6) 사이의 반사 방지막 (7a) 이 본 실시형태의 태양 전지용 투명막이 된다.

이와 같이 본 실시형태의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃에서는 전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재하므로, 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 조직 중에 공존함으로써 도전성이 얻어져, 양호한 DC 스퍼터가 가능함과 함께, AZO 막보다 저굴절률로 태양 전지용 투명막에 적합한 ZnO-SiO₂-Al₂O₃ 막이 얻어진다.

또, 이 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 소결체 밀도가, 이론 밀도의 100 ∼ 108 ％ 이므로, DC 스퍼터가 가능함과 함께 타깃 균열 등을 억제할 수 있다. 또한 이 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 벌크 저항값이 1 Ω·㎝ 이하이므로, 안정적으로 양호한 DC 스퍼터가 가능하다.

또, 본 실시형태의 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는 Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 상기의 범위에서 혼합하여 혼합 분말로 하는 공정과, 이 혼합 분말을 진공 중에서 핫 프레스로 소결하므로, 안정적으로 양호한 DC 스퍼터가 가능하고, 저굴절률 투명막을 성막 가능한 상기 스퍼터링 타깃을 제작할 수 있다.

또한, 이 스퍼터링 타깃을 이용하여 DC 스퍼터하여 얻은 반사 방지용 투명막에서는 상기 함유량 범위에서 Al₂O₃, SiO 를 함유하고, 잔부가 ZnO 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖기 때문에, 박막 태양 전지의 투명 전극층 상에 형성하는 반사 방지용 투명막으로서, 요구되는 저굴절률이 얻어지고, 이 막을 채용함으로써 태양 전지로서 높은 변환 효율을 얻을 수 있다.

실시예

상기 본 실시형태에 기초하여 실제로 제작한 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 실시예에 대해 평가한 결과를 이하에 설명한다.

본 실시예의 제조는 이하의 조건에서 실시하였다. 먼저, Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 표 1 에 나타낸 각 비율로 칭량하고, 얻어진 분말과 그 4 배량 (중량비) 의 지르코니아 볼 (직경 5 ㎜ 의 볼과 직경 10 ㎜ 의 볼을 반씩) 을 10 ℓ 의 폴리 용기 (폴리에틸렌제 포트) 에 넣고 볼밀 장치로 48 시간 습식 혼합하여, 혼합 분말로 한다. 또한, 용매에는 예를 들어 알코올을 사용하였다.

다음으로, 얻어진 혼합 분말을 건조 후, 예를 들어 메시：250 ㎛ 의 체로 걸러 조립하고, 추가로 진공 건조 후, 1200 ℃ 에서 5 시간, 200 kgf/㎠ 의 압력으로 진공 핫 프레스하여, 소결체로 하였다. 이와 같이 핫 프레스한 소결체를 타깃의 지정 형상 (직경 125 ㎜, 두께 10 ㎜) 으로 기계 가공하고, 가공한 것을 무산소 구리로 이루어지는 배킹 플레이트에 본딩하여 본 실시예의 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

또한, 비교예 1 ∼ 11 로서 Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 표 1 에 나타낸 각 비율로 칭량하고, 얻어진 각 분말을 혼합하고, 0.6 t/㎠ 로 프레스하고, 추가로 CIP (냉간 정수 등방압 프레스) 에 의해 175 ㎫ 로 성형하고, 그것을 1400 ℃ 에서 대기 소성하여 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 또, 비교예 12 ∼ 14 로서, 본 발명의 성분 조성의 범위 외로서 표 1 에 나타내는 각 비율로 칭량하고, 본 실시예와 동일한 조건에서 진공 핫 프레스하여 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

또한, 이들의 스퍼터링 타깃을 마그네트론 스퍼터링 장치에 세팅하고, 전원：DC, 투입 전력：200 W, 도달 진공도：1×10^-4 ㎩, 스퍼터 가스：Ar, 스퍼터 압력：0.67 ㎩ 로 한 조건에서, 200 ℃ 로 가열된 유리 기판 (코닝사 1737＃ 세로：20×가로：20, 두께：0.7 ㎜) 위에 막두께：300 ㎚ 를 갖는 투명막의 형성을 시도하였다.

이와 같이 제작한 본 발명의 실시예 및 비교예에 대하여, 소결체의 밀도 (이론 밀도비), X 선 회절법 (XRD) 에 의한 ZnO (101) 및 Zn₂SiO₄ (410) 의 회절 피크의 유무, DC 스퍼터의 가부, 벌크 저항값, 60 분간의 DC 스퍼터시의 이상 방전 횟수, DC 스퍼터한 투명막의 굴절률 (파장 380 ㎚, 550 ㎚, 750 ㎚ 의 광에 대해) 을 각각 측정, 평가하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 대기 소성을 사용한 비교예 중 Al₂O₃ 의 함유량이 적고 SiO₂ 를 함유하지 않는 비교예 1, 2 에서는 이상 방전 횟수가 많아 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 없고, Al₂O₃ 의 함유량이 어느 정도 있지만 SiO₂ 를 함유하지 않는 비교예 3 ∼ 5 에서는 낮은 굴절률이 얻어지지 않는다. 또, 대기 소성을 사용한 비교예 중 Al₂O₃ 의 함유량이 많고 SiO₂ 를 함유하지 않는 비교예 6, 7 에서는 이상 방전 횟수가 많아 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 없고, Al₂O₃ 과 SiO₂ 를 함유하는 비교예 8 ∼ 11 에서는 이상 방전 횟수가 많고, 또한 타깃에 도전성이 없어 DC 스퍼터를 할 수 없었다. 또한, 비교예 1 ∼ 7 은 모두 밀도가 이론 밀도의 100 ％ 미만이었다.

또한, 핫 프레스를 사용한 비교예 중 SiO₂ 의 함유량이 본 발명의 범위보다 적은 비교예 12 에서는 낮은 굴절률이 얻어지지 않고, SiO₂ 의 함유량이 본 발명의 범위보다 많은 비교예 13 에서는 타깃에 도전성이 없어 DC 스퍼터를 할 수 없었다. 또, Al₂O₃ 의 함유량이 본 발명의 범위보다 많은 비교예 14 에서는 이상 방전 횟수가 많아 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 없었다. 또한, 비교예 8, 12, 14 에서는 XRD 에 있어서 ZnO (101) 및 Zn₂SiO₄ (410) 의 양 피크가 관찰되었지만, Al 또는 Si 의 함유량이 본 발명의 범위로부터 벗어나 있기 때문에, 상기 서술한 문제가 발생한다.

이들에 대해 본 실시예는 모두 XRD 에 있어서 ZnO (101) 및 Zn₂SiO₄ (410) 의 양 피크가 관찰되고, 이상 방전 횟수가 매우 적어 안정적으로 양호한 DC 스퍼터를 할 수 있고, 굴절률에 대해서도 모두 AZO 막보다 낮은 굴절률이 얻어진다. 또, 밀도에 대해서도 본 실시예에서는 모두 이론 밀도의 100 ∼ 108 ％ 의 범위 내였다.

다음으로, 표 1 에 나타내는 실시예 3 (SiO₂：20 wt％) 에 대하여, X 선 회절법 (XRD) 으로 관찰한 결과를 도 3 에 나타낸다. 이 실시예 3 에서는 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 의 (410) 의 회절 피크와 ZnO 의 (101) 의 회절 피크가 모두 높은 강도로 관찰되고 있다. 이에 반하여, 실시예 3 과 동일한 성분 조성에 의해 대기 소성으로 제작한 비교예에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 ZnO 의 (101) 의 회절 피크가 얻어지지 않는다. 이와 같이, 도전성을 얻으려면, 본 실시예와 같이 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 조직 중에 공존하는 것이 필요하다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태 및 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

1 … 소다라임 유리 기판, 2 … Mo 이면 전극, 3 … CIGS 흡수층, 4 … 버퍼층, 5 … i-ZnO 버퍼층, 6 … AZO 전극, 7a … 반사 방지막 (태양 전지용 투명막), 7b … 반사 방지막 (MgF₂ 막), 8 … 표면 전극

Claims

전체 금속 성분량에 대해 Al：0.3 ∼ 4.0 wt％, Si：6.0 ∼ 14.5 wt％ 를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가진 산화물 소결체로 이루어지며, 그 소결체의 조직 중에 복합 산화물 Zn₂SiO₄ 와 ZnO 가 존재하는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 있어서,
상기 소결체의 밀도가, 이론 밀도비로 100 ∼ 108 ％ 인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 있어서,
벌크 저항값이, 1 Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 기재된 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법으로서,
Al₂O₃ 분말과 SiO₂ 분말과 ZnO 분말을 Al₂O₃：0.5 ∼ 5.0 wt％, SiO₂：10 ∼ 22 wt％, 잔부：ZnO 및 불가피 불순물로 이루어지도록 혼합하여 혼합 분말로 하는 공정과, 상기 혼합 분말을 진공 중에서 핫 프레스로 소결하는 공정을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지용 투명막 형성용 스퍼터링 타깃의 제조 방법.