JPH07131044A - 透明導電性基板 - Google Patents
透明導電性基板Info
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- JPH07131044A JPH07131044A JP5296059A JP29605993A JPH07131044A JP H07131044 A JPH07131044 A JP H07131044A JP 5296059 A JP5296059 A JP 5296059A JP 29605993 A JP29605993 A JP 29605993A JP H07131044 A JPH07131044 A JP H07131044A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】透明絶縁性基板１上に第１の透明導電性薄膜２
を形成し、さらにその上に相異なる第２の透明導電性薄
膜３を形成した透明導電性基板において、第２の透明導
電性薄膜３が結晶性薄膜からなることを特徴とする透明
導電性基板。 【効果】高基板温度、高パワー密度といった還元性の高
いプラズマ条件下においても耐プラズマ性に優れた太陽
電池用透明導電性基板を提供することが可能となる。
を形成し、さらにその上に相異なる第２の透明導電性薄
膜３を形成した透明導電性基板において、第２の透明導
電性薄膜３が結晶性薄膜からなることを特徴とする透明
導電性基板。 【効果】高基板温度、高パワー密度といった還元性の高
いプラズマ条件下においても耐プラズマ性に優れた太陽
電池用透明導電性基板を提供することが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
太陽電池、表示素子等の透明電極として最適な透明導電
性基板に関する。
太陽電池、表示素子等の透明電極として最適な透明導電
性基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池用透明導電性基板は、光閉じ込
め効果の高い凹凸構造を有し、高い透明性と導電性が必
要とされる。以上のような特性を満足する太陽電池用透
明導電性薄膜として、酸化錫膜が用いられてきた。とこ
ろが、酸化錫膜には還元性プラズマに晒されると透過率
が低下するという欠点があった。現在、太陽電池の光電
変換層であるアモルファスシリコン膜を透明導電性基板
上に形成する方法としては、主にプラズマＣＶＤ法が用
いられている。
め効果の高い凹凸構造を有し、高い透明性と導電性が必
要とされる。以上のような特性を満足する太陽電池用透
明導電性薄膜として、酸化錫膜が用いられてきた。とこ
ろが、酸化錫膜には還元性プラズマに晒されると透過率
が低下するという欠点があった。現在、太陽電池の光電
変換層であるアモルファスシリコン膜を透明導電性基板
上に形成する方法としては、主にプラズマＣＶＤ法が用
いられている。
【０００３】そのため透明導電性基板はアモルファスシ
リコン製膜中に還元性の水素プラズマに晒される。この
際、水素プラズマからのイオン衝撃により、弱い酸素と
錫の結合が切れ、酸素が遊離して金属錫が析出するた
め、透過率が低下する。このような基板透過率の低下は
電池の変換効率の低下を引き起こすため問題である。ま
た、成膜中に遊離した酸化錫や酸素がアモルファスシリ
コン層中へ拡散する結果、光電変換層であるアモルファ
スシリコンの膜質が低下し、太陽電池の変換効率が低下
することも問題であった。このように、酸化錫膜は還元
性プラズマに対する耐性が低いので、アモルファスシリ
コン層の成膜条件は基板透過率の減少を引き起こさない
範囲に制限されていた。
リコン製膜中に還元性の水素プラズマに晒される。この
際、水素プラズマからのイオン衝撃により、弱い酸素と
錫の結合が切れ、酸素が遊離して金属錫が析出するた
め、透過率が低下する。このような基板透過率の低下は
電池の変換効率の低下を引き起こすため問題である。ま
た、成膜中に遊離した酸化錫や酸素がアモルファスシリ
コン層中へ拡散する結果、光電変換層であるアモルファ
スシリコンの膜質が低下し、太陽電池の変換効率が低下
することも問題であった。このように、酸化錫膜は還元
性プラズマに対する耐性が低いので、アモルファスシリ
コン層の成膜条件は基板透過率の減少を引き起こさない
範囲に制限されていた。
【０００４】そこで本発明者等のグループでは、かかる
問題点を改善する方法として、酸化錫を主成分とする透
明導電性薄膜の表面に導電性酸化亜鉛からなる保護膜を
形成することにより透過率の低下を抑制する（耐プラズ
マ性を向上させる）方法を提案した（特開昭６３−８９
６５７号公報）が、この方法では保護膜を形成しないも
のと比べて耐プラズマ性が大幅に向上するが、高い還元
性を持つ水素プラズマ曝露条件下においては、その耐プ
ラズマ性は必ずしも充分ではなかったため、極めて高性
能の電池を作成するための基板としては不充分であると
いう欠点が存在した。
問題点を改善する方法として、酸化錫を主成分とする透
明導電性薄膜の表面に導電性酸化亜鉛からなる保護膜を
形成することにより透過率の低下を抑制する（耐プラズ
マ性を向上させる）方法を提案した（特開昭６３−８９
６５７号公報）が、この方法では保護膜を形成しないも
のと比べて耐プラズマ性が大幅に向上するが、高い還元
性を持つ水素プラズマ曝露条件下においては、その耐プ
ラズマ性は必ずしも充分ではなかったため、極めて高性
能の電池を作成するための基板としては不充分であると
いう欠点が存在した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有していた前述の課題を解消し、例えば高基板温度、高
パワー密度といった、より還元性の高いプラズマ曝露条
件下においても高い耐プラズマ性を示す太陽電池用透明
導電性基板を提供することを目的とする。
有していた前述の課題を解消し、例えば高基板温度、高
パワー密度といった、より還元性の高いプラズマ曝露条
件下においても高い耐プラズマ性を示す太陽電池用透明
導電性基板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明絶縁性基
板上に第１の透明導電性薄膜を形成し、さらにその上に
相異なる第２の透明導電性薄膜を形成した透明導電性基
板において、第２の透明導電性薄膜が結晶性薄膜からな
ることを特徴とする透明導電性基板を提供するものであ
る。
板上に第１の透明導電性薄膜を形成し、さらにその上に
相異なる第２の透明導電性薄膜を形成した透明導電性基
板において、第２の透明導電性薄膜が結晶性薄膜からな
ることを特徴とする透明導電性基板を提供するものであ
る。
【０００７】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明における透明導電性薄膜のうち、第１の透明導電性薄
膜としては、酸化錫、フッ素が酸化錫に対し０．１〜５
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、錫が酸化イン
ジウムに対し０．５〜３０重量％ドープされた酸化イン
ジウムなどの電気的特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。なかでもフッ素がドープされた
酸化錫からなる透明導電性薄膜は、シート抵抗３０Ω／
□以下の低抵抗が容易に得られ、かつ、高い光閉じ込め
効果を示す所定の表面凹凸形状が容易に得られやすいの
で太陽電池用基板として最適である。
明における透明導電性薄膜のうち、第１の透明導電性薄
膜としては、酸化錫、フッ素が酸化錫に対し０．１〜５
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、錫が酸化イン
ジウムに対し０．５〜３０重量％ドープされた酸化イン
ジウムなどの電気的特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。なかでもフッ素がドープされた
酸化錫からなる透明導電性薄膜は、シート抵抗３０Ω／
□以下の低抵抗が容易に得られ、かつ、高い光閉じ込め
効果を示す所定の表面凹凸形状が容易に得られやすいの
で太陽電池用基板として最適である。
【０００８】本発明において第１の透明導電性薄膜上に
形成される第２の透明導電性薄膜としては、結晶性の薄
膜であることが好ましく、特に酸化亜鉛を主成分とする
透明導電性薄膜であることが好ましい。例えば、前述の
酸化錫を主成分とする透明導電性薄膜の耐プラズマ性を
向上させるために、酸化亜鉛からなる保護膜が最上層に
２０〜２０００Å形成される。
形成される第２の透明導電性薄膜としては、結晶性の薄
膜であることが好ましく、特に酸化亜鉛を主成分とする
透明導電性薄膜であることが好ましい。例えば、前述の
酸化錫を主成分とする透明導電性薄膜の耐プラズマ性を
向上させるために、酸化亜鉛からなる保護膜が最上層に
２０〜２０００Å形成される。
【０００９】本発明になる透明導電性基板においては、
保護膜である酸化亜鉛の膜厚が２０〜２０００Åと非常
に薄い場合において反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）
法により酸化亜鉛結晶の回折パターンが観察され、かか
る酸化亜鉛保護膜においては酸化亜鉛の（００２）面
が、主に第１の透明導電性薄膜の表面に対して平行であ
ることが好ましい。例えば、前述のように第１の透明導
電性薄膜として表面凹凸形状を有する酸化錫膜を用いる
場合には、酸化錫表面のファセット面（主に酸化錫の低
指数面で構成される）に対して、主に、酸化亜鉛透明導
電性薄膜結晶の（００２）面が平行となるように形成さ
れる。これにより、上述の課題を解消した透明導電性基
板を提供することが可能となる。
保護膜である酸化亜鉛の膜厚が２０〜２０００Åと非常
に薄い場合において反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）
法により酸化亜鉛結晶の回折パターンが観察され、かか
る酸化亜鉛保護膜においては酸化亜鉛の（００２）面
が、主に第１の透明導電性薄膜の表面に対して平行であ
ることが好ましい。例えば、前述のように第１の透明導
電性薄膜として表面凹凸形状を有する酸化錫膜を用いる
場合には、酸化錫表面のファセット面（主に酸化錫の低
指数面で構成される）に対して、主に、酸化亜鉛透明導
電性薄膜結晶の（００２）面が平行となるように形成さ
れる。これにより、上述の課題を解消した透明導電性基
板を提供することが可能となる。
【００１０】このように、本発明においては、第１の透
明導電性薄膜の表面は凹凸を有し、第２の透明導電性薄
膜が前記の各凹凸面に対し結晶の配向性が制御された結
晶性薄膜であることを特徴とする透明導電性基板を提供
するものである。
明導電性薄膜の表面は凹凸を有し、第２の透明導電性薄
膜が前記の各凹凸面に対し結晶の配向性が制御された結
晶性薄膜であることを特徴とする透明導電性基板を提供
するものである。
【００１１】
【作用】本発明は配向性を制御した結晶質酸化亜鉛膜の
高い耐プラズマ性と高い透過率を利用し、酸化錫透明導
電性基板の耐プラズマ性を改善したものである。酸化亜
鉛膜は水素プラズマの還元力に対して強い耐性を有して
いる。このうち、特に結晶質の酸化亜鉛膜、望ましくは
酸化亜鉛結晶の（００２）面が第１の透明導電性薄膜の
表面に対して平行となるように配向性を制御した場合に
は、非晶質の酸化亜鉛膜に比べ高い耐プラズマ性を示
す。特に３００℃以上の基板温度において水素プラズマ
に曝露した場合、酸化錫透明導電性基板の表面を非晶質
の酸化亜鉛膜で被覆した場合には還元劣化が生じ、基板
の透過率が減少するのに対して、かかる結晶質の酸化亜
鉛膜で被覆した場合には還元劣化が大幅に抑制され、透
過率が保持される。
高い耐プラズマ性と高い透過率を利用し、酸化錫透明導
電性基板の耐プラズマ性を改善したものである。酸化亜
鉛膜は水素プラズマの還元力に対して強い耐性を有して
いる。このうち、特に結晶質の酸化亜鉛膜、望ましくは
酸化亜鉛結晶の（００２）面が第１の透明導電性薄膜の
表面に対して平行となるように配向性を制御した場合に
は、非晶質の酸化亜鉛膜に比べ高い耐プラズマ性を示
す。特に３００℃以上の基板温度において水素プラズマ
に曝露した場合、酸化錫透明導電性基板の表面を非晶質
の酸化亜鉛膜で被覆した場合には還元劣化が生じ、基板
の透過率が減少するのに対して、かかる結晶質の酸化亜
鉛膜で被覆した場合には還元劣化が大幅に抑制され、透
過率が保持される。
【００１２】配向性の悪い酸化亜鉛膜には結晶粒界が多
数存在すると考えられる。結晶粒界では水素が移動しや
すいため、水素プラズマに曝露すると酸化亜鉛膜の結晶
粒界を通して水素が侵入し、下地である酸化錫を還元さ
せる。よって配向性の揃った結晶粒界の少ない酸化亜鉛
膜で酸化錫表面が一様に被覆されている場合に耐プラズ
マ性は向上すると考えられる。この効果は特に本実施例
のように酸化亜鉛層の膜厚が１００Å程度と薄い場合に
顕著になると考えられる。
数存在すると考えられる。結晶粒界では水素が移動しや
すいため、水素プラズマに曝露すると酸化亜鉛膜の結晶
粒界を通して水素が侵入し、下地である酸化錫を還元さ
せる。よって配向性の揃った結晶粒界の少ない酸化亜鉛
膜で酸化錫表面が一様に被覆されている場合に耐プラズ
マ性は向上すると考えられる。この効果は特に本実施例
のように酸化亜鉛層の膜厚が１００Å程度と薄い場合に
顕著になると考えられる。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例について図表を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明になる太陽電池用透
明導電性基板の要部の断面構造を示す。図１において、
１はアルカリバリヤー（シリカ）膜付ソーダライム・シ
リケートガラス基板、２は酸化錫膜、３は結晶性酸化亜
鉛膜である。この透明導電性基板は以下のようにして作
製された。
がら詳細に説明する。図１は本発明になる太陽電池用透
明導電性基板の要部の断面構造を示す。図１において、
１はアルカリバリヤー（シリカ）膜付ソーダライム・シ
リケートガラス基板、２は酸化錫膜、３は結晶性酸化亜
鉛膜である。この透明導電性基板は以下のようにして作
製された。
【００１４】ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜（膜厚８００
Å）を表面に形成したアルカリバリヤー（シリカ）膜付
ソーダライム・シリケートガラス基板１（板厚１．２ｍ
ｍ）をＣＶＤ炉の一端よりベルト搬送速度０．２０ｍ／
分で炉内に導入し、基板温度６００℃まで加熱した後、
ガス導入ノズルより反応ガスを基板上に吹き付けて基板
のＳｉＯ2 膜上にフッ素のドープされた酸化錫膜２（膜
厚８０００Å）を形成した。かかる酸化錫膜２は表面に
凹凸形状を有している。
Å）を表面に形成したアルカリバリヤー（シリカ）膜付
ソーダライム・シリケートガラス基板１（板厚１．２ｍ
ｍ）をＣＶＤ炉の一端よりベルト搬送速度０．２０ｍ／
分で炉内に導入し、基板温度６００℃まで加熱した後、
ガス導入ノズルより反応ガスを基板上に吹き付けて基板
のＳｉＯ2 膜上にフッ素のドープされた酸化錫膜２（膜
厚８０００Å）を形成した。かかる酸化錫膜２は表面に
凹凸形状を有している。
【００１５】表面に凹凸形状を有する酸化錫の作製方法
については特開昭６３−３１３８７４号公報に詳しい。
Ｎ2 ガスに同伴させたＳｎＣｌ4 、Ｈ2 Ｏ、ＣＨ3 Ｏ
Ｈ、ＨＦ及び希釈用Ｎ2 ガスを反応ガスとし、加熱部及
び冷却部を有し、加熱部には反応ガスを導入するための
ノズルと反応後のガスを排気するための排気孔を有する
ベルト搬送式のＣＶＤ炉を用いて酸化錫膜を作製した。
については特開昭６３−３１３８７４号公報に詳しい。
Ｎ2 ガスに同伴させたＳｎＣｌ4 、Ｈ2 Ｏ、ＣＨ3 Ｏ
Ｈ、ＨＦ及び希釈用Ｎ2 ガスを反応ガスとし、加熱部及
び冷却部を有し、加熱部には反応ガスを導入するための
ノズルと反応後のガスを排気するための排気孔を有する
ベルト搬送式のＣＶＤ炉を用いて酸化錫膜を作製した。
【００１６】結晶性を調べるために酸化錫膜２を反射高
速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）法を用いて観察した結果を
図２に示す。回折図形が広がりを持った点状であること
から本酸化錫膜は結晶性を有し、基板に対し配向性を有
していることがわかる。図３にルチル型構造を有する酸
化錫結晶が基板に対し（２００）配向し、酸化錫結晶の
［２００］方向と基板垂線方向とのなす角度が２０度以
内に分布していると仮定した場合に予想される理論的回
折パターンを示す。図２と図３を比較すると回折点の位
置がよく一致していることから酸化錫結晶が基板に対し
主に（２００）配向しており、酸化錫結晶の［２００］
方向と基板垂線方向とのなす角度の分布は２０度以内で
あることがわかる。
速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）法を用いて観察した結果を
図２に示す。回折図形が広がりを持った点状であること
から本酸化錫膜は結晶性を有し、基板に対し配向性を有
していることがわかる。図３にルチル型構造を有する酸
化錫結晶が基板に対し（２００）配向し、酸化錫結晶の
［２００］方向と基板垂線方向とのなす角度が２０度以
内に分布していると仮定した場合に予想される理論的回
折パターンを示す。図２と図３を比較すると回折点の位
置がよく一致していることから酸化錫結晶が基板に対し
主に（２００）配向しており、酸化錫結晶の［２００］
方向と基板垂線方向とのなす角度の分布は２０度以内で
あることがわかる。
【００１７】次に、上述の酸化錫透明導電性基板表面を
膜厚１００Åの結晶質酸化亜鉛膜３で被覆した。かかる
結晶質酸化亜鉛膜はＡｒガスを用いたＲＦスパッタリン
グ法により、基板温度２５０℃、圧力１．０×１０-3Ｔ
ｏｒｒ、ＲＦパワー１．５ｋＷの条件で成膜した。かか
る酸化亜鉛膜３を被覆した透明導電性薄膜のＲＨＥＥＤ
観察結果を図４に示す。図２の酸化錫の回折パターンと
比較して、パターンが明らかに変化していることから、
図４は基板表面を被覆した酸化亜鉛結晶による回折パタ
ーンであると考えられる。
膜厚１００Åの結晶質酸化亜鉛膜３で被覆した。かかる
結晶質酸化亜鉛膜はＡｒガスを用いたＲＦスパッタリン
グ法により、基板温度２５０℃、圧力１．０×１０-3Ｔ
ｏｒｒ、ＲＦパワー１．５ｋＷの条件で成膜した。かか
る酸化亜鉛膜３を被覆した透明導電性薄膜のＲＨＥＥＤ
観察結果を図４に示す。図２の酸化錫の回折パターンと
比較して、パターンが明らかに変化していることから、
図４は基板表面を被覆した酸化亜鉛結晶による回折パタ
ーンであると考えられる。
【００１８】かかる回折パターンが広がりを持った点状
であることから酸化亜鉛膜は結晶性を有し、基板に対し
配向性を有していることがわかる。かかる回折パターン
を解析した結果、酸化錫表面を被覆した酸化亜鉛［１０
１］方向がガラス基板に対してほぼ垂直であることが明
らかとなった。一方、別途実施したＳＥＭによる表面の
形状の観察より、ガラス基板に対して（２００）面が平
行に配向した酸化錫膜の凹凸表面は酸化錫の（１１１）
面で構成されていることが判明した。図６に酸化錫膜と
酸化亜鉛膜との配向関係を模式図で示す。
であることから酸化亜鉛膜は結晶性を有し、基板に対し
配向性を有していることがわかる。かかる回折パターン
を解析した結果、酸化錫表面を被覆した酸化亜鉛［１０
１］方向がガラス基板に対してほぼ垂直であることが明
らかとなった。一方、別途実施したＳＥＭによる表面の
形状の観察より、ガラス基板に対して（２００）面が平
行に配向した酸化錫膜の凹凸表面は酸化錫の（１１１）
面で構成されていることが判明した。図６に酸化錫膜と
酸化亜鉛膜との配向関係を模式図で示す。
【００１９】酸化錫の（２００）面はガラス基板に対し
平行である。すなわち、酸化錫の［２００］方向はガラ
ス基板に対して垂直である。酸化錫の［２００］方向と
酸化錫の［１１１］方向とのなす角度（酸化錫の（２０
０）面と酸化錫の（１１１）面とのなす角度）は約６１
度であり、酸化亜鉛の［００２］方向と酸化亜鉛の［１
０１］方向とのなす角度（酸化亜鉛の（００２）面と酸
化亜鉛の（１０１）面とのなす角度）は約６２度であ
る。以上のことより、酸化錫の（１１１）表面上に酸化
亜鉛の（００２）面が平行に成長している（Ｃ軸配向し
ている）と考えられる。かかる場合に得られる理論的パ
ターンを図５に示す。
平行である。すなわち、酸化錫の［２００］方向はガラ
ス基板に対して垂直である。酸化錫の［２００］方向と
酸化錫の［１１１］方向とのなす角度（酸化錫の（２０
０）面と酸化錫の（１１１）面とのなす角度）は約６１
度であり、酸化亜鉛の［００２］方向と酸化亜鉛の［１
０１］方向とのなす角度（酸化亜鉛の（００２）面と酸
化亜鉛の（１０１）面とのなす角度）は約６２度であ
る。以上のことより、酸化錫の（１１１）表面上に酸化
亜鉛の（００２）面が平行に成長している（Ｃ軸配向し
ている）と考えられる。かかる場合に得られる理論的パ
ターンを図５に示す。
【００２０】図５においては、酸化錫の（１１１）面に
酸化亜鉛の（００２）面が平行、すなわち酸化錫に対す
る酸化亜鉛の配向分布は０度と仮定したが、下地である
酸化錫のガラス基板に対する配向分布が２０度であるの
で、酸化亜鉛のガラス基板に対する配向分布は２０度と
なる。図５が実際に得られたパターン（図４）とよく一
致していることから、酸化亜鉛結晶の（００２）面が下
地である酸化錫膜の（１１１）ファセット面に対してほ
ぼ平行であることがわかる（実施例）。この場合、ほぼ
平行であれば実用上問題なく、具体的には、酸化亜鉛の
［００２］方向と酸化錫の［１１１］方向とのなす角度
が約１０度以内であることが望ましい。
酸化亜鉛の（００２）面が平行、すなわち酸化錫に対す
る酸化亜鉛の配向分布は０度と仮定したが、下地である
酸化錫のガラス基板に対する配向分布が２０度であるの
で、酸化亜鉛のガラス基板に対する配向分布は２０度と
なる。図５が実際に得られたパターン（図４）とよく一
致していることから、酸化亜鉛結晶の（００２）面が下
地である酸化錫膜の（１１１）ファセット面に対してほ
ぼ平行であることがわかる（実施例）。この場合、ほぼ
平行であれば実用上問題なく、具体的には、酸化亜鉛の
［００２］方向と酸化錫の［１１１］方向とのなす角度
が約１０度以内であることが望ましい。
【００２１】かかる酸化亜鉛膜３を１００Å被覆した透
明導電性薄膜の比抵抗は５．０×１０-4Ω・ｃｍ、透過
率は８５％であり、被覆前（後述の比較例１）に比べ
て、比抵抗、透過率ともに変化はなかった。ここでいう
透過率とは４００ｎｍ〜８００ｎｍでの分光透過率の平
均値であり、以下、単に透過率と呼ぶこととする。
明導電性薄膜の比抵抗は５．０×１０-4Ω・ｃｍ、透過
率は８５％であり、被覆前（後述の比較例１）に比べ
て、比抵抗、透過率ともに変化はなかった。ここでいう
透過率とは４００ｎｍ〜８００ｎｍでの分光透過率の平
均値であり、以下、単に透過率と呼ぶこととする。
【００２２】かかる結晶質酸化亜鉛膜の製膜条件につい
ては、表面を被覆した酸化亜鉛膜が上述した結晶性及び
配向性を有する限り特に限定しないが、基板温度が２０
０℃〜６００℃が好ましい。また、酸化亜鉛膜の形成方
法としては、ＲＦスパッタリング法に限る必要はなく、
ＤＣスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラ
ズマＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法等によっても作成が可能で
ある。
ては、表面を被覆した酸化亜鉛膜が上述した結晶性及び
配向性を有する限り特に限定しないが、基板温度が２０
０℃〜６００℃が好ましい。また、酸化亜鉛膜の形成方
法としては、ＲＦスパッタリング法に限る必要はなく、
ＤＣスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラ
ズマＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法等によっても作成が可能で
ある。
【００２３】太陽電池への応用に際しては、かかる酸化
亜鉛膜を光が透過し、電気が流れるため、変換効率向上
のためには電池の直列抵抗成分を減らし、光の吸収を少
なくすることが必要である。そのため、かかる酸化亜鉛
膜の膜厚は、結晶質膜が凹凸形状を有する下地透明導電
性基板の表面を完全に被覆できる範囲で薄いことが望ま
しい。ところが膜厚が薄くなるにしたがいその分布に不
均一が生じやすく、水素プラズマ耐性の面で特性が劣る
傾向が生じる。分布が生じないためには膜厚２０Å以
上、好ましくは５０〜２０００Åであることが望まし
い。
亜鉛膜を光が透過し、電気が流れるため、変換効率向上
のためには電池の直列抵抗成分を減らし、光の吸収を少
なくすることが必要である。そのため、かかる酸化亜鉛
膜の膜厚は、結晶質膜が凹凸形状を有する下地透明導電
性基板の表面を完全に被覆できる範囲で薄いことが望ま
しい。ところが膜厚が薄くなるにしたがいその分布に不
均一が生じやすく、水素プラズマ耐性の面で特性が劣る
傾向が生じる。分布が生じないためには膜厚２０Å以
上、好ましくは５０〜２０００Åであることが望まし
い。
【００２４】かかる結晶質酸化亜鉛を主成分とする第２
の透明導電性薄膜としてはアルミニウム、インジウム、
ボロン、シリコン及びガリウムからなる群から選ばれる
少なくとも１種のドーパントを０．１〜１２％含有して
いることが、透過率を低下させることなく比抵抗を低下
させるうえで最適である。ドーパントを含まない導電性
酸化亜鉛膜であっても使用可能であるが、太陽電池等へ
の応用に際しては、この膜を通して電流が流れるので導
電性が高いことが望ましい。
の透明導電性薄膜としてはアルミニウム、インジウム、
ボロン、シリコン及びガリウムからなる群から選ばれる
少なくとも１種のドーパントを０．１〜１２％含有して
いることが、透過率を低下させることなく比抵抗を低下
させるうえで最適である。ドーパントを含まない導電性
酸化亜鉛膜であっても使用可能であるが、太陽電池等へ
の応用に際しては、この膜を通して電流が流れるので導
電性が高いことが望ましい。
【００２５】
【比較例】一方、比較例として図１に示した構成におい
て表面に第２の透明導電性薄膜である酸化亜鉛膜を作成
しない基板（比較例１）及び図１と同じ構成の透明導電
性基板において第２の透明導電性薄膜である酸化亜鉛膜
が非晶質である透明導電性基板（比較例２）を作成し
た。比較例２における酸化亜鉛膜の製法は基板温度を室
温とした他は実施例と同じである。比較例２における酸
化亜鉛膜３をＲＨＥＥＤ観察した結果、ハローパターン
（不規則に電子線が散乱されるために規則的なパターン
が得られず全体的にバックグラウンドが明るくなる状
態）以外のいかなる反射も観察されなかったことから、
該酸化亜鉛膜３は非晶質であることを確認した。
て表面に第２の透明導電性薄膜である酸化亜鉛膜を作成
しない基板（比較例１）及び図１と同じ構成の透明導電
性基板において第２の透明導電性薄膜である酸化亜鉛膜
が非晶質である透明導電性基板（比較例２）を作成し
た。比較例２における酸化亜鉛膜の製法は基板温度を室
温とした他は実施例と同じである。比較例２における酸
化亜鉛膜３をＲＨＥＥＤ観察した結果、ハローパターン
（不規則に電子線が散乱されるために規則的なパターン
が得られず全体的にバックグラウンドが明るくなる状
態）以外のいかなる反射も観察されなかったことから、
該酸化亜鉛膜３は非晶質であることを確認した。
【００２６】次に、それぞれの基板について以下の方法
で耐プラズマ性の評価を行なった。まず、基板をプラズ
マＣＶＤ装置に入れ、基板温度２００℃、３００℃で水
素プラズマ曝露を行なった。水素プラズマ曝露条件を表
１に示す。また、水素プラズマ曝露前後での基板透過率
の変化を表２に示す。
で耐プラズマ性の評価を行なった。まず、基板をプラズ
マＣＶＤ装置に入れ、基板温度２００℃、３００℃で水
素プラズマ曝露を行なった。水素プラズマ曝露条件を表
１に示す。また、水素プラズマ曝露前後での基板透過率
の変化を表２に示す。
【００２７】実施例と比較例１によれば、結晶質酸化亜
鉛膜で表面に凹凸形状を有する酸化錫表面を被覆した場
合（実施例）には、被覆しない場合（比較例１）に比べ
て、水素プラズマ曝露による透過率の低下が生じない。
また、曝露前後で、基板の比抵抗の増大も生じなかっ
た。
鉛膜で表面に凹凸形状を有する酸化錫表面を被覆した場
合（実施例）には、被覆しない場合（比較例１）に比べ
て、水素プラズマ曝露による透過率の低下が生じない。
また、曝露前後で、基板の比抵抗の増大も生じなかっ
た。
【００２８】比較例１と比較例２によれば、非晶質酸化
亜鉛膜で酸化錫表面を被覆した場合（比較例２）には基
板温度３００℃で水素プラズマ曝露すると透過率が曝露
前の８５％から７０％に低下する。この結果は、非晶質
酸化亜鉛膜により表面を被覆された基板は、被覆しない
場合（比較例１）に比べると透過率の低下が抑制される
ものの、基板温度３００℃においては耐プラズマ性が不
充分であることを示している。
亜鉛膜で酸化錫表面を被覆した場合（比較例２）には基
板温度３００℃で水素プラズマ曝露すると透過率が曝露
前の８５％から７０％に低下する。この結果は、非晶質
酸化亜鉛膜により表面を被覆された基板は、被覆しない
場合（比較例１）に比べると透過率の低下が抑制される
ものの、基板温度３００℃においては耐プラズマ性が不
充分であることを示している。
【００２９】実施例と比較例２によれば、非晶質酸化亜
鉛膜で酸化錫表面を被覆した場合（比較例２）には基板
温度３００℃で水素プラズマ曝露すると透過率が曝露前
の８５％から７０％に低下する。これに対して結晶質酸
化亜鉛膜で被覆した場合（実施例）には８５％であり、
透過率の低下が見られなかった。この結果より、表１に
示したような還元性の強いプラズマ条件下で、充分な耐
プラズマ性を示すためには酸化錫表面を被覆する酸化亜
鉛は実施例で述べたような結晶性、配向性を有していな
ければならないことは明らかである。
鉛膜で酸化錫表面を被覆した場合（比較例２）には基板
温度３００℃で水素プラズマ曝露すると透過率が曝露前
の８５％から７０％に低下する。これに対して結晶質酸
化亜鉛膜で被覆した場合（実施例）には８５％であり、
透過率の低下が見られなかった。この結果より、表１に
示したような還元性の強いプラズマ条件下で、充分な耐
プラズマ性を示すためには酸化錫表面を被覆する酸化亜
鉛は実施例で述べたような結晶性、配向性を有していな
ければならないことは明らかである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】本発明は単に実施例に示した太陽電池用透
明導電性基板に限定されるものではなく、液晶ディスプ
レイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の透
明電極としても有効であることはいうまでもない。
明導電性基板に限定されるものではなく、液晶ディスプ
レイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の透
明電極としても有効であることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、透明絶縁性基板上に第
１の透明導電性薄膜を形成し、さらにその上に相異なる
第２の透明導電性薄膜を形成した透明導電性基板におい
て、少なくとも第２の透明導電性薄膜を配向性を制御し
た結晶質酸化亜鉛薄膜とすることにより、高基板温度、
高パワー密度といった還元性の高いプラズマ条件下にお
いても耐プラズマ性に優れた太陽電池用透明導電性基板
を提供することが可能となる。
１の透明導電性薄膜を形成し、さらにその上に相異なる
第２の透明導電性薄膜を形成した透明導電性基板におい
て、少なくとも第２の透明導電性薄膜を配向性を制御し
た結晶質酸化亜鉛薄膜とすることにより、高基板温度、
高パワー密度といった還元性の高いプラズマ条件下にお
いても耐プラズマ性に優れた太陽電池用透明導電性基板
を提供することが可能となる。
【００３４】また、結晶性を制御した結晶質酸化亜鉛膜
は結晶構造的に非常に安定であるため、太陽電池用透明
導電性基板として使用することで、光電変換層中への元
素拡散が抑制される結果、光電変換層の膜質が向上し、
太陽電池の変換効率が向上することが予想される。
は結晶構造的に非常に安定であるため、太陽電池用透明
導電性基板として使用することで、光電変換層中への元
素拡散が抑制される結果、光電変換層の膜質が向上し、
太陽電池の変換効率が向上することが予想される。
【図１】本発明の一実施例の太陽電池用透明導電性基板
の断面図
の断面図
【図２】酸化錫膜のＲＨＥＥＤパターンを示す電子線回
折写真
折写真
【図３】酸化錫結晶が基板に対し［２００］配向し、酸
化錫結晶の［２００］方向と基板垂線方向とのなす角度
が２０度以内に分布していると仮定した場合に予想され
る理論的回折パターンを示す図
化錫結晶の［２００］方向と基板垂線方向とのなす角度
が２０度以内に分布していると仮定した場合に予想され
る理論的回折パターンを示す図
【図４】酸化錫膜表面に結晶性酸化亜鉛膜を被覆した場
合のＲＨＥＥＤパターンを示す電子線回折写真
合のＲＨＥＥＤパターンを示す電子線回折写真
【図５】酸化亜鉛の［１０１］方向が基板垂線方向に対
して２０度以内の分布を持つと仮定した場合に得られる
理論的回折パターンを示す図
して２０度以内の分布を持つと仮定した場合に得られる
理論的回折パターンを示す図
【図６】酸化錫及び酸化亜鉛結晶の配向関係を示す説明
図
図
１：アルカリバリヤー（シリカ）膜付ソーダライム・シ
リケートガラス基板 ２：第１の透明導電性薄膜 ３：第２の透明導電性薄膜
リケートガラス基板 ２：第１の透明導電性薄膜 ３：第２の透明導電性薄膜
Claims (5)
- 【請求項１】透明絶縁性基板上に第１の透明導電性薄膜
を形成し、さらにその上に相異なる第２の透明導電性薄
膜を形成した透明導電性基板において、第２の透明導電
性薄膜が結晶性薄膜からなることを特徴とする透明導電
性基板。 - 【請求項２】前記第２の透明導電性薄膜が、膜厚が２０
〜２０００Åの酸化亜鉛を主成分とする透明導電性薄膜
であることを特徴とする請求項１の透明導電性基板。 - 【請求項３】前記第２の透明導電性薄膜が、配向性が制
御された結晶性薄膜であることを特徴とする請求項１ま
たは２の透明導電性基板。 - 【請求項４】前記第２の透明導電性薄膜の酸化亜鉛結晶
の（００２）面が第１の透明導電性薄膜の表面に対して
ほぼ平行であることを特徴とする請求項２または３の透
明導電性基板。 - 【請求項５】前記第１の透明導電性薄膜の表面は凹凸を
有し、前記第２の透明導電性薄膜が前記の各凹凸面に対
し結晶の配向性が制御された結晶性薄膜であることを特
徴とする請求項１〜４いずれか１項の透明導電性基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5296059A JPH07131044A (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 透明導電性基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5296059A JPH07131044A (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 透明導電性基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131044A true JPH07131044A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17828575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5296059A Pending JPH07131044A (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 透明導電性基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07131044A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058118A1 (ja) * | 2005-11-17 | 2007-05-24 | Asahi Glass Company, Limited | 太陽電池用透明導電性基板およびその製造方法 |
| WO2008062685A1 (fr) * | 2006-11-20 | 2008-05-29 | Kaneka Corporation | Substrat accompagné de film conducteur transparent pour dispositif de conversion photoélectrique, procédé de fabrication du substrat et dispositif de conversion photoélectrique l'utilisant |
| JP2008277387A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Kaneka Corp | 光電変換装置の製造方法 |
| WO2009157447A1 (ja) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | 株式会社カネカ | 透明導電膜付き基板、薄膜光電変換装置および該基板の製造方法 |
| JP2010034027A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-02-12 | Hitachi Ltd | 透明導電膜付き基板，その製造方法，透明導電膜付き基板を用いた表示素子及び透明導電膜付き基板を用いた太陽電池 |
| JP2010034232A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 薄膜太陽電池及び薄膜太陽電池用表面電極 |
| JP2012009755A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 表面電極付透明導電基板及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法 |
| WO2012053569A1 (ja) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | 住友金属鉱山株式会社 | 表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法 |
| JPWO2010090142A1 (ja) * | 2009-02-03 | 2012-08-09 | 株式会社カネカ | 透明導電膜付き基板および薄膜光電変換装置 |
| CN102725856A (zh) * | 2010-01-27 | 2012-10-10 | 三洋电机株式会社 | 光电转换装置 |
| JP2016181634A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-13 | 株式会社東芝 | 光電変換素子およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP5296059A patent/JPH07131044A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058118A1 (ja) * | 2005-11-17 | 2007-05-24 | Asahi Glass Company, Limited | 太陽電池用透明導電性基板およびその製造方法 |
| WO2008062685A1 (fr) * | 2006-11-20 | 2008-05-29 | Kaneka Corporation | Substrat accompagné de film conducteur transparent pour dispositif de conversion photoélectrique, procédé de fabrication du substrat et dispositif de conversion photoélectrique l'utilisant |
| US8658887B2 (en) | 2006-11-20 | 2014-02-25 | Kaneka Corporation | Substrate provided with transparent conductive film for photoelectric conversion device, method for manufacturing the substrate, and photoelectric conversion device using the substrate |
| JP5156641B2 (ja) * | 2006-11-20 | 2013-03-06 | 株式会社カネカ | 光電変換装置用透明導電膜付基板及び光電変換装置の製造方法 |
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| WO2009157447A1 (ja) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | 株式会社カネカ | 透明導電膜付き基板、薄膜光電変換装置および該基板の製造方法 |
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| JP5559704B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2014-07-23 | 株式会社カネカ | 透明導電膜付き基板の製造方法ならびに多接合型薄膜光電変換装置および発光素子の製造方法 |
| CN102725856A (zh) * | 2010-01-27 | 2012-10-10 | 三洋电机株式会社 | 光电转换装置 |
| JP2012009755A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 表面電極付透明導電基板及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法 |
| JP2012089682A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法 |
| WO2012053569A1 (ja) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | 住友金属鉱山株式会社 | 表面電極付透明導電基板の製造方法及び薄膜太陽電池の製造方法 |
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