WO2019044840A1 - 透明導電膜付基板の製造方法、透明導電膜付基板及び太陽電池 - Google Patents

透明導電膜付基板の製造方法、透明導電膜付基板及び太陽電池 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film, a substrate with a transparent conductive film, and a solar cell.
  • a substrate with a transparent conductive film in which a transparent conductive film such as an indium tin oxide (ITO) film is formed on the surface of a transparent substrate such as glass is used.
  • a transparent conductive film is formed on the surface of the substrate in a predetermined pattern.
  • the patterning of the transparent conductive film is performed by, for example, laser processing. In the case of laser processing, energy is given by irradiation of laser light to the transparent conductive film on the surface of the substrate, whereby part of the transparent conductive film is removed and patterned.
  • An insulating protective film is formed on the surface of the substrate exposed after the transparent conductive film is removed.
  • Patent Document 1 an island-like portion in which the transparent conductive film is in the form of an island is formed in the boundary region between the transparent conductive film and the removed region from which the transparent conductive film has been removed.
  • the transparent electrode is patterned using an ultrashort pulse laser beam having a pulse width of 10 picoseconds or less, preferably femtoseconds, in order to prevent thermal diffusion in the peripheral portion.
  • the transparent conductive film in the boundary region has fine asperities, and the transparent conductive film is transparent between the islands. Since the conductive film tends to remain and the islands may not be completely separated from each other, the anchor effect may be insufficient.
  • the ultrashort pulse laser light since energy per pulse is small, it may take time to remove and pattern the transparent electrode.
  • the ultrashort pulse laser light since the ultrashort pulse laser light has a higher peak value as the pulse width is shorter when the energy per pulse is the same, there is a possibility that the substrate may be damaged in a portion where the peak value is high.
  • the laser device itself that outputs the ultrashort pulse laser light and peripheral devices such as lenses used with the laser device also need to be expensive.
  • the equipment cost is high.
  • the substrate with a transparent conductive film manufactured is also expensive.
  • the present invention has been made in view of the above, and a method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film capable of realizing shape processing of the transparent conductive film inexpensively and suitably, inexpensive transparent conductive having a transparent conductive film of a suitable shape
  • An object of the present invention is to provide a film-coated substrate and a solar cell using the same.
  • the method for producing a substrate with a transparent conductive film is a method for producing a substrate with a transparent conductive film, which comprises subnano-nanosecond laser light And irradiating the transparent conductive film formed on the surface of the substrate to form an uneven laser-induced periodic surface structure on at least a part of the transparent conductive film.
  • the method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film In the method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention, at least a part of the region of the beam of the sub-nano-nanosecond laser beam on the irradiation surface of the transparent conductive film removes the transparent conductive film.
  • the fluence of the sub-nano-nanosecond laser light is controlled to be a value between the fluence that can be produced and the fluence that can not remove the transparent conductive film.
  • the beam of the sub-nano-nanosecond laser beam has a fluence capable of removing the transparent conductive film in a central region, and is located around the central region (1)
  • the sub-nano-nano such that the laser-induced periodic surface structure can be formed in a peripheral region, and the transparent conductive film can not be removed in a second peripheral region located around the first peripheral region. And controlling the fluence of the second laser light.
  • the method for producing a substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention is characterized in that the transparent conductive film is patterned by the sub-nano-nanosecond laser beam.
  • the transparent is achieved by controlling the width of a region having fluence capable of forming the laser-induced periodic surface structure in the beam of the sub-nano-nanosecond laser light. A ratio of a width where the conductive film is removed to a width where the laser-induced periodic surface structure is formed is controlled.
  • the laser-induced periodic surface structure is drawn in a predetermined direction and a removal portion from which the transparent conductive film is removed, and the transparent portion is drawn in the predetermined direction. It is characterized in that it has a structure in which a remaining portion in which the conductive film remains is alternately arranged in a direction intersecting the predetermined direction.
  • the laser induced periodic surface structure is formed between first and second regions separated from each other of the transparent conductive film, And adjusting an electrical resistance value between the area and the second area.
  • the method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film according to one aspect of the present invention is characterized in that the electrical resistance value between the first region and the second region is adjusted by setting the predetermined direction.
  • a circuit pattern including the first region and the second region is formed on the transparent conductive film, and the predetermined direction is It is characterized in that it is inclined with respect to the longitudinal direction of the circuit pattern.
  • the laser-induced periodic surface structure is formed such that the predetermined direction is orthogonal to the direction connecting the first region and the second region at the shortest distance. And electrically insulating between the first region and the second region.
  • the two laser-induced periodic surface structures are formed to overlap each other in the predetermined direction, and the first region and the second region are formed. It electrically insulates between the regions.
  • the manufacturing method of a substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention is characterized in that the remaining portion of the transparent conductive film is disposed at an interval of 0.3 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the method for producing a substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention is characterized in that the predetermined direction is adjusted by setting of the polarization direction of the sub-nano-nanosecond laser beam.
  • a substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention includes a substrate and a transparent conductive film formed on the surface of the substrate, and the substrate is covered with the transparent conductive film on the surface of the substrate.
  • the exposed area and the coated area where the substrate is covered with the transparent conductive film are formed, and the transparent conductive film is removed by stretching in a predetermined direction in the boundary area between the exposed area and the coated area.
  • the removed portion and the remaining portion which is stretched in the predetermined direction and the remaining portion of the transparent conductive film remains has a concavo-convex structure in which the removed portion and the remaining portion cross the predetermined direction and are alternately arranged in the extending direction of the boundary region. I assume.
  • a substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention includes a substrate, and a transparent conductive film formed on the surface of the substrate, and a removal portion which is stretched in a predetermined direction and from which the transparent conductive film is removed
  • the remaining portion extending in a predetermined direction and the remaining portion of the transparent conductive film has a concavo-convex structure in which the transparent conductive film is alternately arranged in a direction intersecting the predetermined direction, and the transparent conductive film is formed by the removed portion and the remaining portion. It is characterized in that it has a predetermined pattern shape.
  • the substrate with a transparent conductive film according to one aspect of the present invention is characterized in that the uneven structure is a laser-induced periodic surface structure.
  • the substrate with a transparent conductive film according to one aspect of the present invention is characterized in that the laser-induced periodic surface structure is formed by sub-nano-nanosecond laser light.
  • the substrate with a transparent conductive film according to one aspect of the present invention is characterized in that the remaining portion of the transparent conductive film is disposed at an interval of 0.3 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention is characterized in that a film is formed on at least the uneven structure in the transparent conductive film.
  • a solar cell according to an aspect of the present invention includes the substrate with a transparent conductive film according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film according to the first embodiment.
  • 2A is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film manufactured using the manufacturing method according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film manufactured using the manufacturing method according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the uneven structure and the fluence.
  • FIG. 4 is a view showing a micrograph of the uneven structure.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining the fluence of laser light.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the fluence of laser light.
  • FIG. 5C is a diagram for explaining the fluence of laser light.
  • FIG. 5D is a diagram for explaining the fluence of laser light.
  • FIG. 6 is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a photograph of the uneven structure.
  • FIG. 8 is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to a third embodiment.
  • FIG. 9A is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to a fourth embodiment.
  • 9B is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to Embodiment 4.
  • FIG. 9C is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to Embodiment 4.
  • FIG. 10A is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10B is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to a fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic view of a substrate with a transparent conductive film according to a sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic exploded perspective view of a solar cell according to a seventh embodiment.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method of manufacturing a substrate with a transparent conductive film according to the first embodiment.
  • the transparent conductive film with the transparent conductive film formed on the entire surface of the substrate is subjected to predetermined patterning by the processing apparatus 100, and the substrate with the transparent conductive film described later Manufacturing.
  • the processing apparatus 100 includes a laser device 101, a galvano scanner 102, and an f ⁇ lens 103.
  • the laser device 101 includes, for example, a laser light source such as an optical fiber laser, and outputs laser light L1 which is sub-nano-nanosecond pulsed laser light having a pulse width in the range of 0.1 nanoseconds to 999 nanoseconds.
  • the laser device 101 further includes a polarization adjuster such as a polarizer for adjusting the polarization direction of the laser light L1, and a beam shaper for adjusting the shape of the beam of the laser light L1.
  • the beam shaper is composed of, for example, a DOE (Differential Optical Element).
  • the galvano scanner 102 is equipped with galvano mirrors 102a and 102b that are each rotationally driven by an electric motor, and the laser light L1 output from the laser device 101 is reflected by the rotating galvano mirrors 102a and 102b, and the laser light L1 is Make it scan.
  • the scanned laser beam L1 is shown as laser beams L2, L3, and L4.
  • the f ⁇ lens 103 is for focusing the laser light, which is scanned at equal angles by the galvano scanner 102, on a predetermined plane and scanning the same speed on the plane.
  • the above predetermined plane is set to coincide with the surface of the substrate S with a transparent conductive film placed on a stage (not shown), so the laser beam L1 (laser beams L2, L3, L4) is an f ⁇ lens.
  • the light is condensed in a state of being condensed on the surface of the substrate S with a transparent conductive film by the light source 103, and is scanned as a locus TL.
  • the transparent conductive film formed on the surface of the substrate S with a transparent conductive film is irradiated with subnano-nanosecond laser light L1 to remove a part of the transparent conductive film, thereby forming a predetermined pattern on the transparent conductive film can do.
  • FIG. 2A and 2B are schematic views of a substrate 10 with a transparent conductive film manufactured using the manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a top view of a portion of the substrate 10 with a transparent conductive film corresponding to the area A1 of the substrate S with a transparent conductive film of FIG.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A.
  • the substrate with transparent conductive film 10 includes a substrate 1 and a transparent conductive film 2.
  • the substrate 1 is a substrate made of a transparent material such as glass, for example.
  • the transparent conductive film 2 is a film made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or zinc oxide (ZnO) -based material, and is patterned by the laser light L 1 to be formed on the surface of the substrate 1. It is formed by a pattern.
  • ITO indium tin oxide
  • ZnO zinc oxide
  • the exposed area 1a is an area from which the transparent conductive film 2 is removed by the laser beam L1 shown in FIG. 1, and is formed along the direction D1 (see FIG. 2A) which is the scanning direction of the laser beam L1.
  • the substrate 10 with a transparent conductive film has a concavo-convex structure 3 in the boundary area 1c between the exposed area 1a and the film area 1b.
  • the uneven structure 3 will be described in detail later.
  • the substrate 10 with a transparent conductive film has a protective film 4.
  • the protective film 4 is formed to cover the exposed region 1 a of the surface of the substrate 1, the concavo-convex structure 3, and a part of the transparent conductive film 2.
  • the protective film 4 is made of an insulating material.
  • the insulating material is, for example, an inorganic material such as silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, or aluminum oxide, or an organic material such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a urethane resin.
  • the protective film 4 is omitted.
  • the protective film 4 can be formed using a known method after patterning the transparent conductive film 2 with the laser light L1.
  • the concavo-convex structure 3 has a concavo-convex shape in which the removed portion 3 a and the remaining portion 3 b extending in the direction D2 are alternately arranged in the direction D1 intersecting with the direction D2 in the boundary region 1 c. is there.
  • the removal part 3a is a part from which the transparent conductive film 2 is removed by the laser beam L1
  • the remaining part 3b is a part from which the transparent conductive film 2 is not removed by the laser beam L1.
  • the remaining portion 3 b is connected to the transparent conductive film 2 on the coated region 1 b.
  • the direction D1 is the scanning direction of the laser beam L1 as described above, and is the same as the extending direction of the boundary region 1c.
  • Such a concavo-convex structure 3 is called a laser induced periodic surface structure (LIPSS), and is generated by the interference of the laser light L1.
  • the removal portion 3 a or the remaining portion 3 b is disposed substantially periodically at intervals approximately equal to the wavelength of the laser light L 1.
  • the removal portions 3a or the remaining portions 3b are also disposed at intervals of about 1 ⁇ m.
  • the removing portion 3a or the remaining portion 3b is disposed, for example, at an interval (period d) in the range of 0.3 ⁇ m to 3.0 ⁇ m by changing the wavelength of the laser light L1.
  • such a concavo-convex structure 3 can be formed by controlling the fluence of the laser light L1 when the laser light L1 is irradiated to the transparent conductive film 2 formed on the surface of the substrate 1.
  • fluence refers to the amount of energy per unit area in the cross section of the beam of laser light, and the unit is, for example, J / cm 2 or W / cm 2 .
  • FIG. 3 shows a graph of the distribution of fluence of the laser beam L1 corresponding to the exposed area 1a, the boundary area 1c, and the film area 1b.
  • the horizontal axis is the distance from the center of the beam of the laser light L1
  • the vertical axis is the fluence.
  • the beam of the laser beam L1 has a region with a fluence greater than or equal to the value F2, a region less than the value F2, and greater than the value F1, and a region less than or equal to the value F1.
  • the amount of energy given to the transparent conductive film 2 by the laser beam L1 is large, so the transparent conductive film 2 is removed. Therefore, the exposed area 1a is formed.
  • the amount of energy given to the transparent conductive film 2 by the laser beam L1 is small, so the transparent conductive film 2 is not removed.
  • the amount of energy given to the transparent conductive film 2 by the laser beam L1 is an amount capable of forming LIPSS, so the uneven structure 3 is formed.
  • the beam of the laser beam L1 on the irradiation surface to the transparent conductive film 2 has a value between the fluence value F2 which can remove the transparent conductive film 2 and the fluence value F1 which can not be removed.
  • the uneven structure 3 can be formed by controlling the fluence of the laser beam L1.
  • the values F1 and F2 are values determined according to the material, thickness, and the like of the transparent conductive film 2.
  • FIG. 4 is a transparent conductive film attachment at the time of a wavelength of 1550 nm and a pulse width having a pulse width of 1.6 ns being irradiated to the substrate with a transparent conductive film in which the present inventors formed the ITO film on the surface of a glass substrate.
  • FIG. 4 shows the microscope picture of a board
  • FIG. 4 shows a scale indicating the size, and one scale is 1.0 ⁇ m. From FIG. 4, the transparent conductive film is removed to form an exposed region in the region on the left side of the photograph, the concavo-convex structure having a period of about 1 ⁇ m is formed in the region slightly to the right of the center, and the transparent conductive film is on the right region. It is understood that
  • FIG. 5A is a diagram showing the fluence of each region of the beam B1 of the laser beam L1 on the irradiation surface of the transparent conductive film 2.
  • the fluence is equal to or greater than the value F2, and is a fluence capable of removing the transparent conductive film 2.
  • the fluence is less than the value F2 and larger than the value F1 such that the concavo-convex structure 3 can be formed by LIPSS.
  • the transparent conductive film 2 can not be removed and the fluence is equal to or less than the value F1.
  • the fluence changes continuously in an actual beam of laser light, but in FIGS. 5A to 5D, the fluence is represented stepwise in the form of the values F1 and F2 as threshold values.
  • the width of the exposed area 1a formed is the width W11 which is the diameter of the central area B11
  • the width of the concavo-convex structure 3 is the width W12 which is the width of the first peripheral region B12.
  • the distribution of fluence in the beam of the laser beam L1 can be changed by adjusting the output of the laser light source provided in the laser device 101 and setting the characteristics of the beam shaper. For example, as in the beam B2 shown in FIG. 5B, adjustment can be performed so that the width W22 of a region with a fluence less than the value F2 and larger than the value F1 is wider than the width W21 with a region with a fluence of more than the value F2. . Further, as shown by a beam B3 shown in FIG. 5C, adjustment can be performed so that the width W32 is narrower than the width W31.
  • the transparent conductive film 2 is removed by controlling the width (width W12, W22, W32) of the area which is the fluence capable of forming LIPS in the beam of the laser beam L1 (beams B1, B2, B3).
  • the ratio between the width (width W11, W21, W31) and the width (width W12, W22, W32) in which LIPSS is formed can be controlled.
  • the beam B4 of the laser beam L1 may be adjusted so that the fluence is smaller than the value F2 and larger than the value F1 in the area of the width W4 and there is no area where the fluence is the value F2 or more. it can.
  • An example of the concavo-convex structure formed by the laser beam L1 such as the beam B4 will be described in detail later as a second embodiment.
  • the beam of the laser beam L1 is circular has been described, but the beam of the laser beam L1 is not limited to a circle, and can take various shapes that can be realized by a beam shaper.
  • the concavo-convex structure 3 which is LIPSS can be formed simultaneously with the patterning of the transparent conductive film 2.
  • the uneven structure 3 unlike the island-like portion as in Patent Document 1, the transparent conductive film is completely removed in the removal portion 3a, and the remaining portion 3b is completely separated by the removal portion 3a.
  • the concavo-convex structure 3 a macro structure having a large difference in height in the depth direction is surely formed, so that the anchor effect on the protective film 4 is high.
  • the width of the concavo-convex structure 3 can be easily adjusted, the degree of the anchor effect can also be easily adjusted.
  • the laser beam L1 is a sub-nano-nanosecond pulse laser beam
  • the energy per pulse can be made relatively large while lowering the peak value to such an extent that the substrate is not damaged. Therefore, the time taken for patterning can be shortened, and the equipment cost can also be reduced.
  • the beam shaper can be prepared inexpensively. Therefore, in the manufacture of the substrate 10 with a transparent conductive film, shape processing of the transparent conductive film 2 can be realized inexpensively and suitably. Moreover, the manufactured substrate 10 with a transparent conductive film becomes an inexpensive one having the transparent conductive film 2 of a suitable shape.
  • FIG. 6 is a schematic view of a substrate 10A with a transparent conductive film according to Embodiment 2, and is a top view of a part of the substrate 10A with a transparent conductive film.
  • the substrate 10A with a transparent conductive film includes a substrate 1 and a transparent conductive film 2A formed on the surface of the substrate 1.
  • the transparent conductive film 2A is a film made of the same transparent conductive material as the transparent conductive film 2.
  • Transparent conductive film 2A has a region 2A1 which is a first region, a region 2A2 which is a second region, and a region 2A3 located between region 2A1 and region 2A2.
  • the transparent conductive film 2A has a concavo-convex structure in which the removed portion 2A31 and the remaining portion 2A32 extending in the direction D3 are alternately arranged in the direction D4 where the direction D3 intersects at an angle other than 90 degrees.
  • the removal portion 2A31 is a portion from which the transparent conductive film 2A is removed by the laser beam L1
  • the remaining portion 2A32 is a portion from which the transparent conductive film 2A is not removed by the laser beam L1.
  • Remaining portion 2A32 is electrically connected to region 2A1 and region 2A2.
  • the direction D4 is a scanning direction of the laser beam L1.
  • This concavo-convex structure is LIPSS formed by scanning the laser beam L1 between the region 2A1 and the region 2A2, and the removed portion 2A31 or the remaining portion 2A32 is approximately the same interval as the wavelength of the laser beam L1. It is arranged periodically.
  • the transparent conductive film 2A has a pattern shape such that the electric resistance value between the region 2A1 and the region 2A2 becomes a predetermined value by the removed portion 2A31 and the remaining portion 2A32.
  • the electrical resistance value between two mutually separated regions of the transparent conductive film is usually the electrical resistivity of the constituent material of the transparent conductive film and the distance between the two regions. Is a value determined according to
  • the electric resistance value between the region 2A1 and the region 2A2 is the electric resistivity of the constituent material of the transparent conductive film 2A and the distance between the region 2A1 and the region 2A2.
  • the length of the path P2 is longer than the length of the path P1, and the width of the transparent conductive film 2A is narrow in the remaining portion 2A32. Therefore, the electrical resistance value between the region 2A1 and the region 2A2 is higher than in the case where the region 2A3 has no concavo-convex structure.
  • the electric resistance value between the region 2A1 and the region 2A2 can be adjusted by forming LIPSS in the region 2A3 between the region 2A1 and the region 2A2.
  • the adjustment of the electrical resistance value can be performed by setting the spacing of the removal portion 2A31 or the remaining portion 2A32, or can be performed by setting the extending direction D3 of the removal portion 2A31 and the remaining portion 2A32. That is, by increasing the angle of the direction D3 with respect to the path P1 connecting the area 2A1 and the area 2A2 by the shortest distance connecting the area 2A1 and the area 2A2, the path P2 becomes longer accordingly, and the electric resistance value can be increased.
  • the direction D3 can be adjusted by the setting of the polarization direction of the laser light L1, so that the direction D3 can be easily adjusted by the polarization controller provided in the laser device 101.
  • Such a concavo-convex structure that is LIPSS can be formed by laser light L1 having no region with a fluence of F2 or more, such as a beam B4 shown in FIG. 5D.
  • FIG. 7 shows that the inventors of the present invention have applied a transparent conductive film-coated substrate having an ITO film formed on the surface of the glass substrate with a laser beam having a wavelength of 1550 nm and a pulse width of 1.6 ns. It is a figure which shows the microscope picture of a board
  • FIG. 8 is a schematic view of a transparent conductive film-coated substrate 10B according to the third embodiment, and is a top view of part of the transparent conductive film-attached substrate 10B.
  • the substrate 10 B with a transparent conductive film includes a substrate 1 and a transparent conductive film 2 B formed on the surface of the substrate 1.
  • the transparent conductive film 2 B is a film made of the same transparent conductive material as the transparent conductive film 2.
  • Transparent conductive film 2B has a region 2B1 which is a first region, a region 2B2 which is a second region, and a region 2B3 located between region 2B1 and region 2B2.
  • the transparent conductive film 2B has a concavo-convex structure in which removal portions 2B31 and remaining portions 2B32 extending in the direction D5 are alternately arranged in the direction D6.
  • the direction D6 is a direction parallel to a path connecting the region 2B1 and the region 2B2 at the shortest distance, and is orthogonal to the direction D5.
  • the removal portion 2B31 is a portion from which the transparent conductive film 2B is removed by the laser beam L1
  • the remaining portion 2B32 is a portion from which the transparent conductive film 2B is not removed by the laser beam L1.
  • the direction D5 is a scanning direction of the laser beam L1. This uneven structure is LIPSS formed by scanning the laser beam L1 between the area 2B1 and the area 2B2.
  • the transparent conductive film 2B has a pattern shape such that the region 2B1 and the region 2B2 are electrically insulated by the removed portion 2B31 and the remaining portion 2B32. That is, since a plurality of removal portions 2B31 from which the transparent conductive film 2B is removed exist between the region 2B1 and the region 2B2, they are electrically insulated. By increasing the width in the direction D6 of the region 2B3 and the number of removed portions 2B31, electrical insulation between the region 2B1 and the region 2B2 can be performed more reliably. Although the number of removing units 2B31 is six in FIG. 8, the number is not limited thereto.
  • the LIPS is formed such that the extending direction D5 of the removing portion 2B31 and the remaining portion 2B32 is orthogonal to the direction D6 of the path connecting the removing portion 2B31 and the remaining portion 2B32 by the shortest distance. Electrical isolation can be made between region 2B2.
  • the direction D5 can be adjusted by setting of the polarization direction of the laser beam L1, so that the direction D5 can be easily adjusted by the polarization controller provided in the laser device 101.
  • Such a concavo-convex structure which is LIPSS can also be formed by the laser beam L1 such as the beam B4 shown in FIG. 5D.
  • the direction D5 and the direction D6 are orthogonal to each other, the direction D5 and the direction D6 may not necessarily be orthogonal to each other, and the angle formed by the direction D5 and the direction D6 is a region It may be an angle at which electrical isolation can be established between 2B1 and region 2B2.
  • the length in the direction D5 of the region 2B3 may be a length that can electrically insulate the region 2B1 from the region 2B2.
  • FIG. 9A to 9C are schematic views of a substrate with a transparent conductive film 10C according to a fourth embodiment.
  • FIG. 9A is a top view of part of the transparent conductive film-coated substrate 10C.
  • FIG. 9B is an enlarged view of a region A2 of FIG. 9A.
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 9B.
  • the substrate 10C with a transparent conductive film includes a substrate 1 and a transparent conductive film 2C formed on the surface of the substrate 1.
  • the transparent conductive film 2C is a film made of the same transparent conductive material as the transparent conductive film 2.
  • the transparent conductive film 2C is a region located between the region 2C1 which is the first region, the regions 2C2, 2C3, 2C4 and 2C5 which are the second region, and the region 2C1 and each of the regions 2C2, 2C3, 2C4 and 2C5. 2C6, 2C7, 2C8, 2C9.
  • the removed portion 2C61 and the remaining portion 2C62 extending in the direction in which the region 2C6 extends alternates alternately in the direction substantially orthogonal to the direction in which the region 2C6 extends. It has a concavo-convex structure arranged.
  • the removal portion 2C61 is a portion from which the transparent conductive film 2C is removed by the laser beam L1
  • the remaining portion 2C62 is a portion from which the transparent conductive film 2C is not removed by the laser beam L1.
  • the direction in which the region 2C6 extends is the scanning direction of the laser beam L1. This uneven structure is LIPSS formed by scanning the laser beam L1.
  • the transparent conductive film 2C has a pattern shape such that the region 2C1 and the region 2C2 are electrically insulated by the removed portion 2C61 and the remaining portion 2C62.
  • the substrate 10C with a transparent conductive film has a protective film 4C.
  • the protective film 4C is formed to cover a part of each of the regions 2C1 and 2C2 in the transparent conductive film 2C and the region 2C6.
  • the protective film 4C is made of the same insulating material as the protective film 4. In FIGS. 9A and 9B, the protective film 4C is not shown.
  • the protective film 4C can be formed similarly to the protective film 4 using a known method.
  • Regions 2C7 to 2C9 also have the same LIPSS concavo-convex structure as region 2C6, and each has a pattern such that regions 2C1 and 2C3 to 2C5 are electrically isolated from each other. ing. Furthermore, a protective film similar to the protective film 4C is formed to cover each of the regions 2C7 to 2C9 and the regions on either side thereof (one of the regions 2C1 and 2C3 to 2C5).
  • such a concavo-convex structure which is LIPSS can also be formed by the laser beam L1 such as the beam B4 shown in FIG. 5D.
  • the regions 2C6 to 2C9 respectively electrically insulate the regions on both sides thereof, and the entire region exerts an anchor effect on each protective film formed thereon.
  • each of the regions 2C6 to 2C9 combines the insulation function and the anchor function, so that the insulation function and the anchor function can be provided in a finer and space-saving manner than in the case where they are realized by separate structures. Therefore, it contributes to the effective use of the surface of substrate 10C with a transparent conductive film.
  • Embodiment 5 10A and 10B are schematic views of a substrate 10D with a transparent conductive film according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10A is a top view of a portion of the substrate 10D with a transparent conductive film
  • FIG. 10B is an enlarged view of a portion of FIG. 10A.
  • the substrate 10D with a transparent conductive film includes a substrate 1 and a transparent conductive film 2D formed on the surface of the substrate 1.
  • the transparent conductive film 2D is a film made of the same transparent conductive material as the transparent conductive film 2.
  • a transparent conductive film 2D is formed with a circuit pattern which branches into two, and on one branch side, a region 2D1 which is a first region, a region 2D2 which is a second region, and a region 2D1 and a region 2D2 And a region 2D3 located in
  • the transparent conductive film 2D has a concavo-convex structure in which a removed portion 2D31 and a remaining portion 2D32 extending in the direction D7 are alternately arranged in the direction D8.
  • the direction D7 is inclined with respect to the direction D8.
  • the direction D8 is the longitudinal direction of the circuit pattern of the transparent conductive film 2D.
  • the removal portion 2D31 is a portion from which the transparent conductive film 2D is removed by the laser beam L1
  • the remaining portion 2D32 is a portion from which the transparent conductive film 2D is not removed by the laser beam L1.
  • the scanning direction of the laser beam L1 is parallel to the direction D8.
  • This uneven structure is LIPSS formed by scanning the laser light L1 between the area 2D1 and the area 2D2.
  • the removing portion 2D31 is formed so as not to electrically insulate the region 2D1 from the region 2D2.
  • the transparent conductive film 2D has a pattern shape such that the electrical resistance value between the region 2D1 and the region 2D2 becomes a predetermined value by the removed portion 2D31 and the remaining portion 2D32.
  • the current flowing in the region 2D3 passes the region 2D3 like the path P3 passing through at least one of the remaining portions 2D32
  • the width of the transparent conductive film 2D is narrow. Therefore, the electrical resistance value between the region 2D1 and the region 2D2 is higher than in the case where the region 2D3 has no concavo-convex structure.
  • the electrical resistance value between the region 2D1 and the region 2D2 can be adjusted.
  • the electrical resistance value can be increased by increasing the angle of the direction D7 with respect to the direction D8.
  • region 2D1 and region 2D2 are electrically isolated (that is, electrical resistance It is also possible to adjust the value to a very high value).
  • FIG. 11 is a schematic view of a transparent conductive film-attached substrate 10E according to the sixth embodiment, and is a top view of part of the transparent conductive film-attached substrate 10E.
  • the substrate 10E with a transparent conductive film includes a substrate 1 and a transparent conductive film 2E formed on the surface of the substrate 1.
  • the transparent conductive film 2E is a film made of the same transparent conductive material as the transparent conductive film 2.
  • the transparent conductive film 2E has a region 2E1 which is a first region, a region 2E2 which is a second region, and a region 2E3 located between the region 2E1 and the region 2E2.
  • the transparent conductive film 2E extends in a direction intersecting the direction in which the relief 2E 31a and the remaining portion 2E 32a extend, and the uneven structure 2E 3a including the removal 2E 31a and the remaining portion 2E 32a.
  • Two concavo-convex structures with concavo-convex structure 2E3b which consists of 2E31b and residual part 2E32b are piled up and formed so that directions of extension of each other may cross.
  • the area 2E1 and the area 2E2 can be electrically isolated by overlapping and forming the two uneven structures 2E3a and 2E3b which are LIPSS.
  • the directions of extension of the removed portion and the remaining portion in LIPS can be adjusted by setting the polarization direction of the laser beam L1. Therefore, when manufacturing the substrate 10E with a transparent conductive film, for example, the laser light L1 is first set to a certain polarization direction in the laser device 101 to form the concavo-convex structure 2E3a, and then the polarization direction of the laser light L1 is changed. Then, the concavo-convex structure 2E3b may be formed. Note that three or more LIPSSs may be overlapped to form a more complicated uneven structure.
  • FIG. 12 is a schematic exploded perspective view of a solar cell 200 according to a seventh embodiment.
  • the solar cell 200 includes a back electrode layer 201 as a positive electrode, a semiconductor layer 202 generating an electromotive force, a substrate 10 with a transparent conductive film providing a negative electrode, and a glass substrate 203 as a cover layer.
  • the semiconductor layer 202 is made of, for example, a known semiconductor material used for a solar cell, such as single crystal silicon or amorphous silicon.
  • the semiconductor layer 202 is a so-called PIN type in which a semiconductor layer 202a whose conductivity type is p, a semiconductor layer 202b which is an intrinsic semiconductor, and a semiconductor layer 202c whose conductivity type is n are sequentially stacked. It has a structure.
  • the transparent conductive film-provided substrate 10 is a substrate in which a transparent conductive film functions as a negative electrode, and a concavo-convex structure (texture) which is LIPSS is formed on the transparent conductive film.
  • a texture exerts effects such as reduction of surface reflection with respect to incident sunlight, confinement of sunlight, and the like, and contributes to improvement of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell 200.
  • the solar cell 200 is provided with the inexpensive transparent conductive film-attached substrate 10 having the transparent conductive film having a shape suitable for improving the photoelectric conversion efficiency, so the solar cell 200 is an inexpensive one having suitable characteristics.
  • the solar cell 200 is required to have a large area, but since the substrate 10 with a transparent conductive film is manufactured at high speed using sub-nano-nanosecond pulse laser light, the cost of the solar cell 200 is low. The contribution to
  • At least the film to be made to exert an anchoring effect by the uneven structure 3 or the uneven structure of the regions 2C6 to 2C9 is at least A film may be formed on the concavo-convex structure 3 or the concavo-convex structure of the regions 2C6 to 2C9.
  • the laser apparatus 101 of the said embodiment is equipped with the polarization adjustment and the beam shaper, you may arrange
  • the lower limit of the width w of the boundary area 1c is d / cos ⁇ .
  • a concavo-convex structure such as the area 2A3 shown in FIG.
  • a width w smaller than d / cos ⁇ can be realized by sweeping a laser beam having a beam to remove the transparent conductive film including a part of the side portion of the concavo-convex structure.
  • the top hat beam has a shape like the beam B4 shown in FIG. 5D, but the fluence is a value F2 or more in the region of the width W4, and the fluence is a value F1 or less in the other region It is a beam.
  • the present invention is not limited by the above embodiment.
  • the present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described components.
  • any substrate with a transparent conductive film according to the above embodiment can be used for the solar cell according to the seventh embodiment.
  • a substrate with a transparent conductive film according to Embodiment 6 in which a plurality of uneven structures are overlapped to form a texture having a complicated structure is preferable.
  • further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art.
  • the broader aspects of the present invention are not limited to the above embodiments, but various modifications are possible.

Abstract

透明導電膜付基板の製造方法であって、サブナノ-ナノ秒レーザ光を、基板の表面に形成された透明導電膜に照射して、前記透明導電膜の少なくとも一部に、凹凸形状のレーザ誘起周期表面構造を形成する。好ましくは、前記透明導電膜での照射面における、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームの少なくとも一部が、前記透明導電膜を除去できるフルエンスと前記透明導電膜を除去できないフルエンスとの間の値となるように、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のフルエンスを制御する。

Description

透明導電膜付基板の製造方法、透明導電膜付基板及び太陽電池
 本発明は、透明導電膜付基板の製造方法、透明導電膜付基板及び太陽電池に関するものである。
 液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや、太陽電池には、ガラス等の透明基板の表面に酸化インジウムスズ(ITO)膜等の透明導電膜が形成された透明導電膜付基板が用いられている。透明導電膜付基板では、透明導電膜が所定のパターンで基板の表面に形成されている。透明導電膜のパターニングは、例えばレーザ加工により行われる。レーザ加工の場合、基板表面の透明導電膜へのレーザ光の照射によってエネルギーが与えられることで、透明導電膜の一部が除去され、パターニングされる。透明導電膜が除去された後に露出した基板の表面には、絶縁性の保護膜が形成される。
 特許文献1では、透明導電膜が除去された除去領域と透明導電膜との境界領域に、透明導電膜が島状になっている島状部分を形成して、そのアンカー効果によって保護膜の剥離をし難くする技術が開示されている。特許文献1では、周辺部分に熱拡散をさせないため、パルス幅が10ピコ秒以下、好ましくはフェムト秒である超短パルスレーザ光を用いて、透明電極のパターニングを行うことが開示されている。
特開2016-190392号公報
 しかしながら、このような超短パルスレーザ光では、透明導電膜の島状部分の大きさが小さく形成されるので、境界領域における透明導電膜は目が細かい凹凸形状となり、また、島の間に透明導電膜が残存しやすく、また、島同士が完全に分離しない場合があるので、アンカー効果が不十分になる虞がある。また、超短パルスレーザ光では、1パルス当たりのエネルギーが小さいので、透明電極を除去してパターニングするには時間が掛かる場合がある。また、超短パルスレーザ光は、1パルス当たりのエネルギーが同じ場合はパルス幅が短い程尖塔値が高くなるので、尖塔値が高い部分で基板にダメージを与える虞がある。このようなダメージを防止するには、基板にダメージを与えない程度に尖塔値を低下させる必要があるが、そうすると1パルス当たりのエネルギーが小さくなるので、パターニングに一層時間が掛かることとなる。このようにパターニングに時間が掛かると、透明導電膜付基板の製造時間が長くなり、製造性が低下する。そのため透明導電膜付基板の製造コストが高くなる。
 また、超短パルスレーザ光の場合、その超短パルス幅に対応するために、超短パルスレーザ光を出力するレーザ装置自体や、レーザ装置とともに使用するレンズ等の周辺機器も高価なものが必要となるので、設備コストが高くなる。その結果、製造される透明導電膜付基板も高価になる。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、透明導電膜の形状加工を安価かつ好適に実現できる透明導電膜付基板の製造方法、好適な形状の透明導電膜を有する安価な透明導電膜付基板、及びこれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、透明導電膜付基板の製造方法であって、サブナノ-ナノ秒レーザ光を、基板の表面に形成された透明導電膜に照射して、前記透明導電膜の少なくとも一部に、凹凸形状のレーザ誘起周期表面構造を形成することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記透明導電膜での照射面における、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームの少なくとも一部の領域が、前記透明導電膜を除去できるフルエンスと前記透明導電膜を除去できないフルエンスとの間の値となるように、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のフルエンスを制御することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームにおいて、中心領域では前記透明導電膜を除去できるフルエンスとなり、前記中心領域の周囲に位置する第1周囲領域では、前記レーザ誘起周期表面構造を形成できるフルエンスとなり、前記第1周囲領域の周囲に位置する第2周囲領域では、前記透明導電膜を除去できないフルエンスとなるように、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のフルエンスを制御することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光によって前記透明導電膜をパターニングすることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームにおける前記レーザ誘起周期表面構造を形成できるフルエンスである領域の幅を制御することで、前記透明導電膜が除去される幅と、前記レーザ誘起周期表面構造が形成される幅との比率を制御することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記レーザ誘起周期表面構造は、所定方向に延伸し前記透明導電膜が除去された除去部と、前記所定方向に延伸し前記透明導電膜が残存する残存部とが、前記所定方向と交差する方向において交互に配置された構造を有することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記透明導電膜の互いに離間した第1領域と第2領域との間に、前記レーザ誘起周期表面構造を形成し、前記第1領域と前記第2領域との間の電気抵抗値を調整することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記所定方向の設定によって前記第1領域と前記第2領域との間の電気抵抗値を調整することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記透明導電膜には、前記第1領域と前記第2領域とを含む回路パターンが形成されており、前記所定方向は、前記回路パターンの長手方向に対して傾斜していることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記所定方向が前記第1領域と前記第2領域とを最短距離で結ぶ方向と直交するように前記レーザ誘起周期表面構造を形成し、前記第1領域と前記第2領域との間を電気的に絶縁することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、2つの前記レーザ誘起周期表面構造を、互いの前記所定方向が交差するように重ねて形成し、前記第1領域と前記第2領域との間を電気的に絶縁することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記透明導電膜の残存部は、0.3μmから3.0μmの範囲の間隔で配置されていることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板の製造方法は、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光の偏光方向の設定によって前記所定方向を調整することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板は、基板と、前記基板の表面に形成された透明導電膜と、を備え、前記基板の表面には、前記基板が前記透明導電膜に覆われていない露出領域と、前記基板が前記透明導電膜に覆われた被膜領域とが形成されており、前記露出領域と前記被膜領域との境界領域に、所定方向に延伸し前記透明導電膜が除去された除去部と前記所定方向に延伸し前記透明導電膜が残存する残存部とが、前記所定方向と交差しかつ前記境界領域の延伸する方向において交互に配置された凹凸構造を有することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板は、基板と、前記基板の表面に形成された透明導電膜と、を備え、所定方向に延伸し前記透明導電膜が除去された除去部と前記所定方向に延伸し前記透明導電膜が残存する残存部とが、前記所定方向と交差する方向において交互に配置された凹凸構造を有し、前記除去部と前記残存部とによって前記透明導電膜が所定のパターン形状になっていることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板は、前記凹凸構造はレーザ誘起周期表面構造であることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板は、前記レーザ誘起周期表面構造はサブナノ-ナノ秒レーザ光によって形成されたものであることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板は、前記透明導電膜の残存部は、0.3μmから3.0μmの範囲の間隔で配置されていることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る透明導電膜付基板は、少なくとも前記透明導電膜における前記凹凸構造の上に膜が形成されていることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る太陽電池は、本発明の一態様に係る透明導電膜付基板を備えることを特徴とする。
 本発明によれば、透明導電膜の形状加工を安価かつ好適に実現できるという効果を奏する。
図1は、実施形態1に係る透明導電膜付基板の製造方法を説明するための図である。 図2Aは、実施形態1に係る製造方法を用いて製造された透明導電膜付基板の模式図である。 図2Bは、実施形態1に係る製造方法を用いて製造された透明導電膜付基板の模式図である。 図3は、凹凸構造とフルエンスとの関係を説明するための図である。 図4は、凹凸構造の顕微鏡写真を示す図である。 図5Aは、レーザ光のフルエンスを説明するための図である。 図5Bは、レーザ光のフルエンスを説明するための図である。 図5Cは、レーザ光のフルエンスを説明するための図である。 図5Dは、レーザ光のフルエンスを説明するための図である。 図6は、実施形態2に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図7は、凹凸構造の写真を示す図である。 図8は、実施形態3に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図9Aは、実施形態4に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図9Bは、実施形態4に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図9Cは、実施形態4に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図10Aは、実施形態5に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図10Bは、実施形態5に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図11は、実施形態6に係る透明導電膜付基板の模式図である。 図12は、実施形態7に係る太陽電池の模式的な分解斜視図である。
 以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
(実施形態1)
 図1は、実施形態1に係る透明導電膜付基板の製造方法を説明するための図である。実施形態1に係る製造方法は、加工装置100によって、透明導電膜が基板の表面全面に形成された透明導電膜付基板の透明導電膜に所定のパターニングを施して、後述する透明導電膜付基板を製造するものである。加工装置100は、レーザ装置101と、ガルバノスキャナ102と、fθレンズ103とを備えている。
 レーザ装置101は、例えば光ファイバレーザ等のレーザ光源を備えており、パルス幅が0.1ナノ秒から999ナノ秒の範囲のサブナノ-ナノ秒パルスレーザ光であるレーザ光L1を出力する。また、レーザ装置101は、レーザ光L1の偏光方向を調整するための偏光子等の偏光調整器と、レーザ光L1のビームの形状を調整するためのビーム成形器とを備えている。ビーム成形器は、例えばDOE(Diffractive Optical Element)で構成されている。
 ガルバノスキャナ102は、それぞれが電動モータで回転駆動されるガルバノミラー102a、102bを備えており、レーザ装置101が出力したレーザ光L1を、回転するガルバノミラー102a、102bで反射させて、レーザ光L1を走査させる。図1では、走査されたレーザ光L1をレーザ光L2、L3、L4として示している。
 fθレンズ103は、ガルバノスキャナ102が等角度走査したレーザ光を所定の平面上に集光し、かつ該平面上で等速度走査させるものである。上記の所定の平面は、不図示のステージに載置された透明導電膜付基板Sの表面に一致するように設定されているので、レーザ光L1(レーザ光L2、L3、L4)はfθレンズ103によって透明導電膜付基板Sの表面に集光した状態で照射され、軌跡TLのように走査される。サブナノ-ナノ秒のレーザ光L1を、透明導電膜付基板Sの表面に形成された透明導電膜に照射し、透明導電膜の一部を除去することで、透明導電膜に所定のパターンを形成することができる。
 図2A、2Bは、実施形態1に係る製造方法を用いて製造された透明導電膜付基板10の模式図である。図2Aは透明導電膜付基板10の、図1の透明導電膜付基板Sの領域A1に対応する部分の上面図である。図2Bは図2AのA-A線断面図である。
 透明導電膜付基板10は、基板1と、透明導電膜2とを備えている。基板1は、例えばガラス等の透明な材質からなる基板である。透明導電膜2は、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化亜鉛(ZnO)系材料等の透明な導電性材料からなる膜であり、レーザ光L1によってパターニングされることで、基板1の表面に所定のパターンで形成されたものである。
 透明導電膜付基板10の表面には、基板1が透明導電膜2に覆われていない露出領域1aと、基板1が透明導電膜2に覆われた被膜領域1bとが形成されている。露出領域1aは図1で示したレーザ光L1によって透明導電膜2が除去された領域であり、レーザ光L1の走査方向である方向D1(図2A参照)に沿って形成されている。
 さらに、透明導電膜付基板10は、露出領域1aと被膜領域1bとの境界領域1cに、凹凸構造3を有する。凹凸構造3については後に詳述する。
 さらに、図2Bに示すように、透明導電膜付基板10は、保護膜4を有する。保護膜4は、基板1の表面の露出領域1aと、凹凸構造3と、透明導電膜2の一部とを覆うように形成されている。保護膜4は、絶縁性材料からなる。絶縁性材料は、例えば、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムなどの無機材料や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の有機材料である。なお、図2Aでは保護膜4の図示を省略している。保護膜4は、レーザ光L1によって透明導電膜2をパターニングした後に、周知の方法を用いて形成することができる。
 つぎに、凹凸構造3について具体的に説明する。図3に示すように、凹凸構造3は、境界領域1cにおいて、方向D2に延伸する除去部3a及び残存部3bが、方向D2と交差する方向D1において交互に配置された凹凸形状を有するものである。除去部3aは、透明導電膜2がレーザ光L1によって除去された部分であり、残存部3bは、透明導電膜2がレーザ光L1によって除去されず、残存している部分である。残存部3bは被膜領域1b上の透明導電膜2と接続している。方向D1は、上述したようにレーザ光L1の走査方向であり、境界領域1cの延伸する方向と等しい。
 このような凹凸構造3は、レーザ誘起周期表面構造(Laser Induced Periodic Surface Structure:LIPSS)と呼ばれるものであり、レーザ光L1の干渉によって発生するものである。凹凸構造3において、除去部3a又は残存部3bは、レーザ光L1の波長と同程度の間隔で略周期的に配置されている。例えば、レーザ光L1の波長が1070nmである場合、除去部3a又は残存部3bも約1μmの間隔で配置されている。除去部3a又は残存部3bは、レーザ光L1の波長を変更することによって、例えば0.3μmから3.0μmの範囲の間隔(周期d)で配置される。また、方向D2は、レーザ光L1の偏光方向の設定によって調整することができる。また、レーザ光L1の走査方向である方向D1と除去部3a及び残存部3bの延伸方向である方向D2とのなす角をθとすると、境界領域1cの幅wは、d/cosθが下限値となる。また、残存部3bの長さlは、w/sinθ=d/sinθ・cosθである。これらの式に周期dの範囲である0.3μmから3.0μmの範囲の値を代入することで、幅w及び長さlの値が導出される。
 また、このような凹凸構造3は、レーザ光L1を、基板1の表面に形成された透明導電膜2に照射する際に、レーザ光L1のフルエンスを制御することで形成することができる。ここで、フルエンスとは、レーザ光のビームの断面における、単位面積当たりのエネルギー量を意味し、単位は例えばJ/cm又はW/cmである。
 図3を参照して凹凸構造とフルエンスとの関係を説明する。図3では、露出領域1aと境界領域1cと被膜領域1bとに対応させて、レーザ光L1のフルエンスの分布のグラフを示している。横軸はレーザ光L1のビームの中心からの距離であり、縦軸はフルエンスである。図3から解るように、レーザ光L1のビーム内には、フルエンスが値F2以上の領域と、値F2未満で値F1より大きい領域と、値F1以下の領域とがある。レーザ光L1のフルエンスが値F2より大きい領域では、レーザ光L1によって透明導電膜2に与えられるエネルギー量が多いので、透明導電膜2は除去される。そのため、露出領域1aが形成される。レーザ光L1のフルエンスが値F1より小さい領域では、レーザ光L1によって透明導電膜2に与えられるエネルギー量が少ないので、透明導電膜2は除去されない。レーザ光L1のフルエンスが値F2未満で値F1より大きい領域では、レーザ光L1によって透明導電膜2に与えられるエネルギー量が、LIPSSを形成できる量となるので、凹凸構造3が形成される。このように、透明導電膜2への照射面におけるレーザ光L1のビームの少なくとも一部が、透明導電膜2を除去できるフルエンス値F2と除去できないフルエンス値F1との間の値となるように、レーザ光L1のフルエンスを制御することで、凹凸構造3を形成することができる。なお、値F1、F2は、透明導電膜2の材質や厚さ等に応じて決まる値である。
 なお、図4は、本発明者らがガラス基板の表面にITO膜が形成された透明導電膜付基板に波長が1550nmでパルス幅が1.6nsのレーザ光を照射した場合の透明導電膜付基板の顕微鏡写真を示す図である。なお、図4にはサイズを示す目盛が図示されており、1目盛は1.0μmである。図4から、写真の左側の領域では透明導電膜が除去されて露出領域が形成され、中央よりやや右側の領域には周期が1μm程度の凹凸構造が形成され、右側の領域には透明導電膜が残存していることが解る。
 つぎに、LIPSSによる凹凸構造3を形成するためのレーザ光のフルエンスについて説明する。図5A~5Dは、レーザ光のフルエンスを説明するための図である。図5Aは、透明導電膜2での照射面におけるレーザ光L1のビームB1の領域毎のフルエンスを示した図である。ビームB1において、中心領域B11ではフルエンスが値F2以上であり、透明導電膜2を除去できるフルエンスである。また、中心領域B11の周囲に位置する第1周囲領域B12では、LIPSSによる凹凸構造3を形成できるような値F2未満で値F1より大きいフルエンスである。さらに、第1周囲領域B12の周囲に位置する第2周囲領域B13では、透明導電膜2を除去できない、値F1以下のフルエンスである。なお、実際のレーザ光のビームではフルエンスは連続的に変化するが、図5A~5Dでは値F1、F2を閾値としてステップ状にフルエンスを表している。
 例えば、図5Aに示すフルエンスのビームB1を有するレーザ光L1を透明導電膜2へ照射し、走査すると、形成される露出領域1aの幅は中心領域B11の直径である幅W11となり、形成される凹凸構造3の幅は第1周囲領域B12の幅である幅W12となる。このように、レーザ光L1のフルエンスを、レーザ光L1のビームB1が中心領域B11、第1周囲領域B12、及び第2周囲領域B13を有するように制御すると、図2A、2Bに示す構成の透明導電膜付基板10を製造することができる。
 なお、レーザ光L1のビームにおけるフルエンスの分布は、レーザ装置101が備えるレーザ光源の出力調整と、ビーム成形器の特性の設定によって変更可能である。例えば、図5Bに示すビームB2のように、フルエンスが値F2以上の領域の幅W21に対してフルエンスが値F2未満で値F1より大きい領域の幅W22が広くなるように調整を行うことができる。また、図5Cに示すビームB3のように幅W31に対して幅W32が狭くなるように調整を行うことができる。このように、レーザ光L1のビーム(ビームB1、B2、B3)におけるLIPSSを形成できるフルエンスである領域の幅(幅W12、W22、W32)を制御することで、透明導電膜2が除去される幅(幅W11、W21、W31)と、LIPSSが形成される幅(幅W12、W22、W32)との比率を制御することができる。
 さらには、図5Dに示すように、レーザ光L1のビームB4を、幅W4の領域でフルエンスが値F2未満で値F1より大きくなり、フルエンスが値F2以上の領域が無いように調整することもできる。ビームB4のようなレーザ光L1によって形成される凹凸構造の例に関しては、実施形態2として後に詳述する。
 なお、図5A~5Dでは、レーザ光L1のビームが円形である場合について説明したが、レーザ光L1のビームは円形に限られず、ビーム成形器によって実現できる様々な形状をとり得る。
 実施形態1に係る製造方法によれば、透明導電膜2に対するパターニングと同時に、LIPSSである凹凸構造3を形成することができる。凹凸構造3では、特許文献1のような島状部分とは異なり、除去部3aにおいて透明導電膜が完全に除去され、残存部3bの間は除去部3aによって完全に離間される。その結果、凹凸構造3には、深さ方向において高低差の大きいマクロ構造が確実に形成されるので、保護膜4に対するアンカー効果が高い。また、凹凸構造3の幅を容易に調整できるので、アンカー効果の程度も容易に調整することができる。さらには、レーザ光L1はサブナノ-ナノ秒パルスレーザ光であるため、尖塔値を、基板にダメージを与えない程度に低くしつつ1パルス当たりのエネルギーを比較的大きくできる。そのため、パターニングに掛かる時間を短くでき、かつ設備コストも低減できる。また、ビーム成形器についても、安価で準備できる。従って、透明導電膜付基板10の製造において、透明導電膜2の形状加工を安価かつ好適に実現できる。また、製造された透明導電膜付基板10は、好適な形状の透明導電膜2を有する安価なものとなる。
(実施形態2)
 図6は、実施形態2に係る透明導電膜付基板10Aの模式図であり、透明導電膜付基板10Aの一部の上面図である。
 透明導電膜付基板10Aは、基板1と、基板1の表面に形成された透明導電膜2Aとを備えている。透明導電膜2Aは、透明導電膜2と同様の透明な導電性材料からなる膜である。
 透明導電膜2Aは、第1領域である領域2A1と、第2領域である領域2A2と、領域2A1と領域2A2との間に位置する領域2A3とを有する。
 領域2A3では、透明導電膜2Aは、方向D3に延伸する除去部2A31及び残存部2A32が、方向D3と90度以外の角度で交差する方向D4において交互に配置された凹凸構造を有する。除去部2A31は、透明導電膜2Aがレーザ光L1によって除去された部分であり、残存部2A32は、透明導電膜2Aがレーザ光L1によって除去されず、残存している部分である。残存部2A32は領域2A1及び領域2A2と電気的に接続している。方向D4は、レーザ光L1の走査方向である。この凹凸構造は、領域2A1と領域2A2との間にレーザ光L1を走査させることによって形成されたLIPSSであり、除去部2A31又は残存部2A32は、レーザ光L1の波長と同程度の間隔で略周期的に配置されている。
 領域2A3では、透明導電膜2Aは、除去部2A31と残存部2A32とによって、領域2A1と領域2A2との間の電気抵抗値が所定の値となるようなパターン形状になっている。
 以下、具体的に説明する。透明導電膜に凹凸構造が無い場合、透明導電膜の互いに離間した2つの領域の間の電気抵抗値は、通常は透明導電膜の構成材料の電気抵抗率と、2つの領域の間の距離とに応じて定まる値である。
 これに対して、透明導電膜2Aの場合、領域2A1と領域2A2との間の電気抵抗値は、透明導電膜2Aの構成材料の電気抵抗率と、領域2A1と領域2A2との間の距離と、領域2A3における凹凸構造の形状とに応じて定まる値である。具体的には、領域2A1と領域2A2との間で電流が流れる場合、電流経路は、領域2A1と領域2A2とを最短距離で結ぶ経路P1ではなく、領域2A3の残存部2A32の少なくともいずれか一つを経由する経路P2となる。経路P2の長さは経路P1の長さよりも長く、かつ残存部2A32では透明導電膜2Aの幅が狭い。従って、領域2A1と領域2A2との間の電気抵抗値は、領域2A3に凹凸構造が無い場合よりも高くなる。
 このように、領域2A1と領域2A2との間の領域2A3にLIPSSを形成することで、領域2A1と領域2A2との間の電気抵抗値を調整することができる。電気抵抗値の調整は、除去部2A31又は残存部2A32の配置の間隔の設定によって行うこともできるし、除去部2A31及び残存部2A32の延伸する方向D3の設定によって行うこともできる。すなわち、領域2A1と領域2A2とを結ぶ最短距離で結ぶ経路P1に対する方向D3の角度を大きくすれば、それだけ経路P2が長くなるので、電気抵抗値を高くできる。方向D3はレーザ光L1の偏光方向の設定によって調整することができるので、レーザ装置101に備えられた偏光調整器によって容易に調整することができる。
 なお、このようなLIPSSである凹凸構造は、図5Dに示すビームB4のような、フルエンスが値F2以上の領域が無いレーザ光L1によって形成することができる。
 また、図7は、本発明者らがガラス基板の表面にITO膜が形成された透明導電膜付基板に波長が1550nmでパルス幅が1.6nsのレーザ光を照射した場合の透明導電膜付基板の顕微鏡写真を示す図である。なお、図7にはサイズを示す目盛が図示されており、1目盛は1.0μmである。図7から、写真の中央の領域には周期が1μm程度の凹凸構造が形成されていることが解る。
(実施形態3)
 図8は、実施形態3に係る透明導電膜付基板10Bの模式図であり、透明導電膜付基板10Bの一部の上面図である。
 透明導電膜付基板10Bは、基板1と、基板1の表面に形成された透明導電膜2Bとを備えている。透明導電膜2Bは、透明導電膜2と同様の透明な導電性材料からなる膜である。
 透明導電膜2Bは、第1領域である領域2B1と、第2領域である領域2B2と、領域2B1と領域2B2との間に位置する領域2B3とを有する。
 領域2B3では、透明導電膜2Bは、方向D5に延伸する除去部2B31及び残存部2B32が、方向D6において交互に配置された凹凸構造を有する。方向D6は、領域2B1と領域2B2とを最短距離で結ぶ経路に平行な方向であり、方向D5と直交している。除去部2B31は、透明導電膜2Bがレーザ光L1によって除去された部分であり、残存部2B32は、透明導電膜2Bがレーザ光L1によって除去されず、残存している部分である。方向D5は、レーザ光L1の走査方向である。この凹凸構造は、領域2B1と領域2B2との間にレーザ光L1を走査させることによって形成されたLIPSSである。
 領域2B3では、透明導電膜2Bは、除去部2B31と残存部2B32とによって、領域2B1と領域2B2との間が電気的に絶縁されるようなパターン形状になっている。すなわち、領域2B1と領域2B2との間には、透明導電膜2Bが除去された除去部2B31が複数存在するので、電気的に絶縁される。なお、領域2B3の方向D6における幅や除去部2B31の数を増加させることによって、領域2B1と領域2B2との間の電気的な絶縁を一層確実に行うことができる。図8では除去部2B31の数は6であるが、これに限定はされない。
 このように、除去部2B31及び残存部2B32の延伸する方向D5が、除去部2B31と残存部2B32とを最短距離で結ぶ経路の方向D6と直交するようにLIPSSを形成することによって、領域2B1と領域2B2との間を電気的に絶縁することができる。なお、方向D5はレーザ光L1の偏光方向の設定によって調整することができるので、レーザ装置101に備えられた偏光調整器によって容易に調整することができる。このようなLIPSSである凹凸構造も、図5Dに示すビームB4のようなレーザ光L1によって形成することができる。
 なお、透明導電膜付基板10Bでは方向D5と方向D6とは直交しているが、方向D5と方向D6とが必ずしも直交していなくてもよく、方向D5と方向D6との成す角度が、領域2B1と領域2B2との間が電気的に絶縁され得る角度であればよい。また、領域2B3の方向D5における長さは、領域2B1と領域2B2との間が電気的に絶縁され得る長さであればよい。
(実施形態4)
 図9A~9Cは、実施形態4に係る透明導電膜付基板10Cの模式図である。図9Aは透明導電膜付基板10Cの一部の上面図である。図9Bは図9Aの領域A2を拡大して示した図である。図9Cは図9BのB-B線断面図である。
 透明導電膜付基板10Cは、基板1と、基板1の表面に形成された透明導電膜2Cとを備えている。透明導電膜2Cは、透明導電膜2と同様の透明な導電性材料からなる膜である。
 透明導電膜2Cは、第1領域である領域2C1と、第2領域である領域2C2、2C3、2C4、2C5と、領域2C1と領域2C2、2C3、2C4、2C5のそれぞれとの間に位置する領域2C6、2C7、2C8、2C9とを有する。
 図9Bに示すように、領域2C6では、透明導電膜2Cは、領域2C6が延伸する方向に延伸する除去部2C61と残存部2C62とが、領域2C6が延伸する方向と略直交する方向において交互に配置された凹凸構造を有する。除去部2C61は、透明導電膜2Cがレーザ光L1によって除去された部分であり、残存部2C62は、透明導電膜2Cがレーザ光L1によって除去されず、残存している部分である。領域2C6が延伸する方向は、レーザ光L1の走査方向である。この凹凸構造は、レーザ光L1を走査させることによって形成されたLIPSSである。
 領域2C6では、透明導電膜2Cは、除去部2C61と残存部2C62とによって、領域2C1と領域2C2との間が電気的に絶縁されるようなパターン形状になっている。また、図9Cに示すように、透明導電膜付基板10Cは、保護膜4Cを有する。保護膜4Cは、透明導電膜2Cにおける領域2C1、2C2のそれぞれの一部と、領域2C6とを覆うように形成されている。保護膜4Cは、保護膜4と同様の絶縁性材料からなる。なお、図9A、9Bでは保護膜4Cの図示を省略している。保護膜4Cは、保護膜4と同様に周知の方法を用いて形成することができる。
 また、領域2C7~2C9も、領域2C6と同様なLIPSSの凹凸構造を有しており、それぞれ、領域2C1と領域2C3~2C5のそれぞれとの間が電気的に絶縁されるようなパターン形状になっている。さらに、保護膜4Cと同様の保護膜が、領域2C7~2C9のそれぞれと、その両側の領域(領域2C1と領域2C3~2C5のいずれか一つ)を覆うように形成されている。
 実施形態3の場合と同様に、このようなLIPSSである凹凸構造も、図5Dに示すビームB4のようなレーザ光L1によって形成することができる。
 領域2C6~2C9は、それぞれ、その両側の領域を電気的に絶縁するとともに、その上に形成された各保護膜に対して、領域全体がアンカー効果を発揮する。このように領域2C6~2C9はいずれも絶縁機能とアンカー機能とを合わせもつので、絶縁機能とアンカー機能とを別個の構造によって実現する場合よりも精細かつ省スペースで設けることができる。従って、透明導電膜付基板10Cの表面の有効活用に寄与する。
(実施形態5)
 図10A、10Bは、実施形態5に係る透明導電膜付基板10Dの模式図である。図10Aは透明導電膜付基板10Dの一部の上面図であり、図10Bは図10Aの一部の拡大図である。
 透明導電膜付基板10Dは、基板1と、基板1の表面に形成された透明導電膜2Dとを備えている。透明導電膜2Dは、透明導電膜2と同様の透明な導電性材料からなる膜である。
 透明導電膜2Dには、2分岐する回路パターンが形成されており、一方の分岐側に、第1領域である領域2D1と、第2領域である領域2D2と、領域2D1と領域2D2との間に位置する領域2D3とを有する。
 図10Bに示すように、領域2D3では、透明導電膜2Dは、方向D7に延伸する除去部2D31及び残存部2D32が、方向D8において交互に配置された凹凸構造を有する。なお、方向D7は方向D8に対して傾斜している。方向D8は、透明導電膜2Dの回路パターンの長手方向である。除去部2D31は、透明導電膜2Dがレーザ光L1によって除去された部分であり、残存部2D32は、透明導電膜2Dがレーザ光L1によって除去されず、残存している部分である。レーザ光L1の走査方向は方向D8に平行である。この凹凸構造は、領域2D1と領域2D2との間にレーザ光L1を走査させることによって形成されたLIPSSである。なお、除去部2D31は、領域2D1と領域2D2との間を電気的に絶縁しないように形成されている。
 領域2D3では、透明導電膜2Dは、除去部2D31と残存部2D32とによって、領域2D1と領域2D2との間の電気抵抗値が所定の値となるようなパターン形状になっている。具体的には、図6に示す透明導電膜付基板10Aの場合と同様に、領域2D3を流れる電流には、残存部2D32の少なくともいずれか一つを経由する経路P3のように、領域2D3を最短距離で流れる経路よりも長い経路を流れる成分がある。また、残存部2D32では透明導電膜2Dの幅が狭い。従って、領域2D1と領域2D2との間の電気抵抗値は、領域2D3に凹凸構造が無い場合よりも高くなる。
 このように、領域2D1と領域2D2との間の領域2D3にLIPSSを形成することで、領域2D1と領域2D2との間の電気抵抗値を調整することができる。透明導電膜付基板10Aの場合と同様に、方向D8に対する方向D7の角度を大きくすれば、電気抵抗値を高くできる。なお、例えば、領域2D3の幅方向(方向D8と直交する方向)を横断する程に除去部2D31を長く形成すれば、領域2D1と領域2D2との間を電気的に絶縁する(すなわち、電気抵抗値を非常に高い値に調整する)こともできる。
(実施形態6)
 図11は、実施形態6に係る透明導電膜付基板10Eの模式図であり、透明導電膜付基板10Eの一部の上面図である。
 透明導電膜付基板10Eは、基板1と、基板1の表面に形成された透明導電膜2Eとを備えている。透明導電膜2Eは、透明導電膜2と同様の透明な導電性材料からなる膜である。
 透明導電膜2Eは、第1領域である領域2E1と、第2領域である領域2E2と、領域2E1と領域2E2との間に位置する領域2E3とを有する。
 領域2E3では、透明導電膜2Eは、所定方向に延伸する除去部2E31a及び残存部2E32aとからなる凹凸構造2E3aと、除去部2E31a及び残存部2E32aが延伸する方向と交差する方向に延伸する除去部2E31b及び残存部2E32bとからなる凹凸構造2E3bとの2つの凹凸構造を、互いの延伸する方向が交差するように重ね合わせて形成されてある。このようにLIPSSである凹凸構造2E3a、2E3bを2つ重ね合わせて形成することによって、領域2E1と領域2E2との間を電気的に絶縁することができる。なお、上述したように、LIPSSにおける除去部及び残存部の延伸の方向は、レーザ光L1の偏光方向の設定によって調整することができる。従って、透明導電膜付基板10Eを製造する場合は、例えば、まずレーザ装置101においてレーザ光L1を或る偏光方向に設定して凹凸構造2E3aを形成し、次にレーザ光L1の偏光方向を変更して凹凸構造2E3bを形成すればよい。なお、3つ以上のLIPSSを重ね合わせてさらに複雑な凹凸構造を形成してもよい。
(実施形態7)
 図12は、実施形態7に係る太陽電池200の模式的な分解斜視図である。太陽電池200は、正極となる裏面電極層201と、起電力を発生する半導体層202と、負極を提供する透明導電膜付基板10と、カバー層としてのガラス基板203とを備えている。
 半導体層202は、例えば単結晶シリコンやアモルファスシリコン等の、太陽電池に使用される公知の半導体材料からなる。半導体層202は、導電型がp型である半導体層202aと、真性半導体である半導体層202bと、導電型がn型である半導体層202cとが順次積層して構成されている、いわゆるPIN型構造を有する。
 透明導電膜付基板10は、透明導電膜が負極として機能し、さらに透明導電膜にLIPSSである凹凸構造(テクスチャ)が形成されたものである。このようなテクスチャは、入射した太陽光に対する表面反射の低減や太陽光の閉じ込め等の効果を発揮し、太陽電池200の光電変換効率の向上に寄与する。
 太陽電池200は、光電変換効率を向上させる上で好適な形状の透明導電膜を有する安価な透明導電膜付基板10を備えているので、好適な特性を備える安価なものとなる。特に、太陽電池200は大面積のものが求められているが、透明導電膜付基板10はサブナノ-ナノ秒パルスレーザ光を用いて高速で製造されたものであるので、太陽電池200の低コスト化に対する寄与が大きい。
 なお、上記実施形態の透明導電膜付基板10又は10Cにおいて、保護膜4又は4C以外に、凹凸構造3又は領域2C6~2C9の凹凸構造によってアンカー効果を発揮させるべき膜を形成する場合は、少なくとも凹凸構造3又は領域2C6~2C9の凹凸構造の上に膜が形成されていればよい。
 また、上記実施形態のレーザ装置101は、偏光調整器とビーム成形器とを備えているが、偏光調整器若しくはビーム成形器、又はその両方がレーザ装置の外部に配置されていてもよい。
 また、実施形態1において、境界領域1cの幅wの下限値はd/cosθであることを説明したが、例えば最初に図6に示す領域2A3のような凹凸構造を形成し、その後、トップハットビームを有するレーザ光を掃引して凹凸構造の側部の一部を含めた透明導電膜を除去することで、d/cosθよりも小さい幅wを実現できる。ここで、トップハットビームとは、図5Dに示すビームB4のような形状を有するが、幅W4の領域でフルエンスが値F2以上であり、それ以外の領域ではフルエンスが値F1以下となっているビームである。
 また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、上記実施形態に係るいずれの透明導電膜付基板も、実施形態7に係る太陽電池に使用することができる。特に、複数の凹凸構造を重ね合わせて複雑な構造のテクスチャを形成した実施形態6に係る透明導電膜付基板が好ましい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
1 基板
1a 露出領域
1b 被膜領域
1c 境界領域
2、2A、2B、2C、2D、2E 透明導電膜
2A1、2A2、2A3、2B1、2B2、2B3、2C1、2C2、2C3、2C4、2C5、2C6、2C7、2C8、2C9、2D1、2D2、2D3、2E1、2E2、2E3 領域
2A31、2B31、2C61、2D31、2E31a、2E31b、3a 除去部
2A32、2B32、2C62、2D32、2E32a、2E32b、3b 残存部
2E3a、2E3b、3 凹凸構造
4、4C 保護膜
10、10A、10B、10C、10D、10E、S 透明導電膜付基板
100 加工装置
101 レーザ装置
102 ガルバノスキャナ
102a、102b ガルバノミラー
103 fθレンズ
200 太陽電池
201 裏面電極層
202、202a、202b、202c 半導体層
203 ガラス基板
A1、A2 領域
B1、B2、B3、B4 ビーム
B11 中心領域
B12 第1周囲領域
B13 第2周囲領域
D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8 方向
L1、L2、L3、L4 レーザ光
P1、P2、P3 経路
TL 軌跡

Claims (20)

  1.  透明導電膜付基板の製造方法であって、
     サブナノ-ナノ秒レーザ光を、基板の表面に形成された透明導電膜に照射して、前記透明導電膜の少なくとも一部に、凹凸形状のレーザ誘起周期表面構造を形成する
     ことを特徴とする透明導電膜付基板の製造方法。
  2.  前記透明導電膜での照射面における、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームの少なくとも一部の領域が、前記透明導電膜を除去できるフルエンスと前記透明導電膜を除去できないフルエンスとの間の値となるように、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のフルエンスを制御する
     ことを特徴とする請求項1に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  3.  前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームにおいて、中心領域では前記透明導電膜を除去できるフルエンスとなり、前記中心領域の周囲に位置する第1周囲領域では、前記レーザ誘起周期表面構造を形成できるフルエンスとなり、前記第1周囲領域の周囲に位置する第2周囲領域では、前記透明導電膜を除去できないフルエンスとなるように、前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のフルエンスを制御する
     ことを特徴とする請求項2に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  4.  前記サブナノ-ナノ秒レーザ光によって前記透明導電膜をパターニングする
     ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  5. 前記サブナノ-ナノ秒レーザ光のビームにおける前記レーザ誘起周期表面構造を形成できるフルエンスである領域の幅を制御することで、前記透明導電膜が除去される幅と、前記レーザ誘起周期表面構造が形成される幅との比率を制御する
     ことを特徴とする請求項2~4のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  6.  前記レーザ誘起周期表面構造は、所定方向に延伸し前記透明導電膜が除去された除去部と、前記所定方向に延伸し前記透明導電膜が残存する残存部とが、前記所定方向と交差する方向において交互に配置された構造を有する
     ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  7.  前記透明導電膜の互いに離間した第1領域と第2領域との間に、前記レーザ誘起周期表面構造を形成し、前記第1領域と前記第2領域との間の電気抵抗値を調整する
     ことを特徴とする請求項6に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  8.  前記所定方向の設定によって前記第1領域と前記第2領域との間の電気抵抗値を調整する
     ことを特徴とする請求項7に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  9.  前記透明導電膜には、前記第1領域と前記第2領域とを含む回路パターンが形成されており、前記所定方向は、前記回路パターンの長手方向に対して傾斜している
     ことを特徴とする請求項7又は8に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  10.  前記所定方向が前記第1領域と前記第2領域とを最短距離で結ぶ方向と直交するように前記レーザ誘起周期表面構造を形成し、前記第1領域と前記第2領域との間を電気的に絶縁する
     ことを特徴とする請求項7に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  11.  2つの前記レーザ誘起周期表面構造を、互いの前記所定方向が交差するように重ねて形成し、前記第1領域と前記第2領域との間を電気的に絶縁する
     ことを特徴とする請求項7に記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  12.  前記透明導電膜の残存部は、0.3μmから3.0μmの範囲の間隔で配置されている
     ことを特徴とする請求項6~11のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  13.  前記サブナノ-ナノ秒レーザ光の偏光方向の設定によって前記所定方向を調整する
     ことを特徴とする請求項6~12のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板の製造方法。
  14.  基板と、
     前記基板の表面に形成された透明導電膜と、
     を備え、
     前記基板の表面には、前記基板が前記透明導電膜に覆われていない露出領域と、前記基板が前記透明導電膜に覆われた被膜領域とが形成されており、前記露出領域と前記被膜領域との境界領域に、所定方向に延伸し前記透明導電膜が除去された除去部と前記所定方向に延伸し前記透明導電膜が残存する残存部とが、前記所定方向と交差しかつ前記境界領域の延伸する方向において交互に配置された凹凸構造を有する
     ことを特徴とする透明導電膜付基板。
  15.  基板と、
     前記基板の表面に形成された透明導電膜と、
     を備え、
     所定方向に延伸し前記透明導電膜が除去された除去部と前記所定方向に延伸し前記透明導電膜が残存する残存部とが、前記所定方向と交差する方向において交互に配置された凹凸構造を有し、
     前記除去部と前記残存部とによって前記透明導電膜が所定のパターン形状になっている
     ことを特徴とする透明導電膜付基板。
  16.  前記凹凸構造はレーザ誘起周期表面構造である
     ことを特徴とする請求項14又は15に記載の透明導電膜付基板。
  17.  前記レーザ誘起周期表面構造はサブナノ-ナノ秒レーザ光によって形成されたものである
     ことを特徴とする請求項16に記載の透明導電膜付基板。
  18.  前記透明導電膜の残存部は、0.3μmから3.0μmの範囲の間隔で配置されている
     ことを特徴とする請求項14~17のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板。
  19.  少なくとも前記透明導電膜における前記凹凸構造の上に膜が形成されている
     ことを特徴とする請求項14~18のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板。
  20.  請求項14~19のいずれか一つに記載の透明導電膜付基板を備える
     ことを特徴とする太陽電池。
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