JP5278824B2 - 光散乱膜および光散乱膜の製造方法 - Google Patents
光散乱膜および光散乱膜の製造方法 Download PDFInfo
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Description
この光閉じ込め効果を得るための構造としては、基板表面に凹凸を形成するか、あるいは基板上に凹凸を有する高反射な金属反射膜を形成することによって、発電層に吸収されずに通過した太陽光を散乱反射させて発電層に戻すことが提案されている。
しかしながら、特許文献2に開示されるSiを添加したAl合金膜は、有効な散乱反射を得るために膜厚を1000nm程度以上の厚さで成膜する必要性があり、成膜効率が十分ではなく、均一で微細な凹凸形状を形成するにはなお課題を有している。
本発明の目的は、上記の課題を解決し、薄い膜厚でも均一に微細な凹凸形状を形成可能な高い拡散反射率を有する光散乱膜を提供することにある。
すなわち、本発明は、基板上に形成されるAl合金膜であって、該Al合金膜はAlと添加元素の総量を100%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%含有し、残部不可避的不純物からなり、かつ拡散反射率が40%以上である光散乱膜である。
また、前記Al合金膜が、Alと添加元素の総量を100%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%、Niを3.0原子%以下含有し、残部不可避的不純物からなる光散乱膜であること、また、前記Al合金膜は、抵抗値が20μΩcm以下である光散乱膜であることが好ましい。
また、前記ターゲット材は、Alと添加元素の総量を100原子%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%、Niを3.0原子%以下含有し、残部不可避的不純物からなるターゲット材であることが好ましい。
本発明の光散乱膜は、基板を加熱しながらスパッタリング等の物理蒸着法によってAl合金膜を形成することで得られる。本発明者の検討によれば、上記の方法によってAl合金膜を形成する際には、AlにGeを添加したAl合金膜とすることで、基板上に粗大な結晶粒の成長を生じることなく、微細な凹凸を有する薄膜を形成することが可能となった。
Geは、Alに対して420℃で数原子%の固溶量を持つが低温では分離する元素であるため、基板を加熱しながらスパッタリングすることで、Alのマトリクスから分離して表面に析出され、Geを添加しない場合に比べてAl合金膜の表面により微細な凹凸形状を形成するものと考えられる。そして、このGeの効果は、0.1原子%の添加から表れ、1.0原子%を超えて添加することはコスト上昇の点から好ましくないため、Geは0.1〜1.0原子%であることが望ましい。
このNiの添加による効果の理由は明確でないが、NiがAlおよびGeと化合物を形成する元素であり、AlやGeの原子移動を抑制して、膜の組織を微細化するためと考えられる。なお、Niを3.0原子%を超えて添加すると凹凸形状を微細に制御する効果が高くなり過ぎ、拡散反射特性が低下するため、Niの含有量は3.0原子%以下とすることが好ましい。また、Niの含有量の下限としては、好ましくは0.1原子%以上である。
Al−0.6Geターゲット材(原子%)、Al−0.6Ge−1.0Niターゲット材(原子%)および純Alターゲット材を準備し、以下の条件でアルバック製CS−200のスパッタリング装置を使用して、ガラス基板上に光散乱膜を成膜した。
(成膜条件)
スパッタ圧力:0.5Pa
スパッタガス:アルゴン
投入電力:6W/cm2
基板加熱温度:250℃
成膜厚さ:300nm
表1および図1、図2から、本発明のAl合金膜で形成される光散乱膜は、高い拡散反射率を有し、微細な凹凸形状を有することが分かる。
(成膜条件)
スパッタ圧力:0.5Pa
スパッタガス:アルゴン
投入電力:6W/cm2
Claims (5)
- 基板上に形成されるAl合金膜であって、該Al合金膜はAlと添加元素の総量を100原子%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%含有し、残部不可避的不純物からなり、かつ拡散反射率が40%以上であることを特徴とする光散乱膜。
- 前記Al合金膜は、Alと添加元素の総量を100原子%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%、Niを3.0原子%以下含有し、残部不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1に記載の光散乱膜。
- 前記Al合金膜は、抵抗値が20μΩcm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の光散乱膜。
- 基板上に形成するAl合金膜からなる光散乱膜の製造方法であって、Alと添加元素の総量を100原子%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%含有し、残部不可避的不純物からなるターゲット材を使用して、スパッタリング法により、150〜300℃に加熱した基板上に、拡散反射率が40%以上であるAl合金膜を形成することを特徴とする光散乱膜の製造方法。
- 前記ターゲット材は、Alと添加元素の総量を100原子%とした時、添加元素としてGeを0.1〜1.0原子%、Niを3.0原子%以下含有し、残部不可避的不純物からなるターゲット材であることを特徴とする請求項4に記載の光散乱膜の製造方法。
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