专利名称：成膜基板、成膜基板的制造方法及成膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板的平坦部的成膜基板、 成膜基板的制造方法及成膜装置。
背景技术：
例如，在非晶硅型太阳能电池中，采用形成有用于散射入射到受光部的光的凹凸结构(纹理结构)的透明电极。由此，可使入射到受光部的光最佳地散射，通过将光禁闭在太阳能电池组件内，从而可谋求入射光的有效应用且提高发电效率。形成有这种凹凸结构的透明电极中，作为透明导电膜材料例如使用氧化锡 (SnO2)。氧化锡由于体积电阻率高，因此为了实现利用氧化锡作为透明电极所需的面电阻， 需要对膜厚进行加厚。并且，对膜厚进行加厚时，光的透射率降低，得不到作为太阳能电池所期望的发电效率。另外，作为在表面形成凹凸的透明导电膜，记载于日本特开2001-176334号公报 (专利文献1)中。专利文献1所述的技术中，在基板上附着含氧化铟·氧化锡复合氧化物的醇盐溶液的液滴而形成凸部，并以覆盖该凸部及基板的方式层叠透明导电性薄膜层。专利文献1 :2001-1763；34号公报其中，作为透明导电膜材料，可以考虑通过使用体积电阻率比氧化锡低1位数的 ITOdndium Tin Oxide，氧化铟锡)来降低膜厚，从而谋求提高透射率且提高发电效率。但是，当利用ITO制造形成有凹凸结构的透明电极时，在成膜工序之后需要实施用于形成凹凸结构的蚀刻工序。这种蚀刻工序中，由于例如使用盐酸等蚀刻溶液，因此存在需要进行废液处理且废液处理成本增多的问题。另外，由于近年来成本竞争的激烈化，要求运转成本的削减、设备成本的削减，因此更加要求成本的削减。
发明内容
本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种谋求降低膜厚的同时不需要蚀刻工序且谋求低成本化，并且具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的成膜基板、其制造方法及成膜其基板的成膜装置。本发明人们为了实现上述目的反复进行深入研究的结果发现在被成膜基板表面成膜薄膜层时，可在该薄膜层形成凹凸结构。因此，基于本发明的成膜基板，具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的平坦部，其特征在于，凹凸结构通过成膜含氧化铟的薄膜层而形成。这种成膜基板由于在成膜含氧化铟的薄膜层时，在该薄膜层形成凹凸结构，因此可以不需要用于形成凹凸结构的蚀刻工序。这样，由于可以省略蚀刻工序，因此可削减运转成本、设备成本、废液处理成本等。另外，通过成膜含氧化铟的薄膜层来谋求降低膜厚。其中，凹凸结构中的凸部的前端形状最佳为带有圆形。由此，降低在形成于具有凹凸结构的薄膜层上的其他层叠部产生龟裂的顾虑。另外，由于凸部的前端形状带有圆形，因此可降低形成于薄膜层上的其他层叠部剥离的顾虑。另外，本发明的成膜基板的制造方法，制造具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的平坦部的成膜基板，其特征在于，具有薄膜工序，所述薄膜工序为如下工序在被成膜基板表面成膜含氧化铟的薄膜层，并通过进行该成膜形成凹凸结构。这种成膜基板的制造方法具备在成膜含氧化铟的薄膜层时，在该薄膜层形成凹凸结构的成膜工序，通过进行成膜工序形成凹凸结构，因此不需要用于形成凹凸结构的蚀刻工序。这样，由于可省略蚀刻工序，因此可削减运转成本、设备成本、废液处理成本等。另外， 通过成膜含氧化铟的薄膜层来谋求降低膜厚。其中，成膜工序中，最佳为通过控制进行成膜的成膜室内的氧量来调整凹凸结构的高低差。由此，仅通过控制成膜室内的氧量，即可调整凹凸结构的高低差，因此可容易进行控制，并可提高凹凸结构的高度的控制精度。另外，本发明的成膜装置将具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的平坦部，其特征在于，具备成膜室，在被成膜基板表面成膜含氧化铟的薄膜层，并通过进行该成膜形成凹凸结构；及氧量控制机构，控制成膜室内的氧量，其中，通过由氧量控制机构控制成膜室内的氧量来调整凹凸结构的高低差。这种成膜装置具备成膜室，所述成膜室成膜含氧化铟的薄膜层且通过进行该成膜形成凹凸结构，并可通过控制成膜室内的氧量来调整凹凸结构的高低差，因此不需要用于形成凹凸结构的蚀刻工序。这样由于可省略蚀刻工序，因此可削减运转成本、设备成本、废液处理成本等。另外，通过成膜含氧化铟的薄膜层来谋求降低膜厚。发明效果根据本发明，能够提供一种谋求降低膜厚的同时不需要蚀刻工序且谋求低成本化，并且具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的成膜基板、其制造方法及成膜其基板的成膜装置。
图1是本发明的实施方式所涉及的太阳能电池组件的剖视图。图2是表示本发明的实施方式所涉及的成膜装置的简要剖面结构图。图3是对通过本发明的实施方式所涉及的溅射法形成的纹理结构进行拍摄后的显微镜照片。图4(A)是表示通过本发明的实施方式所涉及的溅射法形成的纹理结构的示意图，图4(B)是表示通过以往技术的蚀刻法形成的纹理结构的示意图。图中1-太阳能电池组件，2-玻璃基板，3-透明导电膜，4-a-Si层，5-AZ0层，6-Ag 电极层，10-成膜装置(溅射装置)，11-成膜室，12-排气室，13-通风室，14-基板输送辊， 15-加热器，16-回转泵，17-TMP，21-IT0靴，22-匹配电路MTB，23-RF电源，30-氧浓度调整装置(氧量控制机构)，31、32_质量流控制器，33-气体供给路径，34-氧浓度仪，35-控制部。
具体实施例方式
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以下，参照附图对基于本发明的成膜基板及成膜基板的制造方法的最佳实施方式进行说明。本发明的成膜基板例如作为太阳能电池组件的透明电极使用。图1是本发明的实施方式所涉及的太阳能电池组件的剖视图。另外，在
中对相同或相当要件附加相同的标记而省略重复说明。如图1所示的太阳能电池组件1为非晶硅型太阳能电池，其在玻璃基板2上依次层叠有透明导电膜3、非晶硅(以下称为“a-Si”)层4、氧化锌铝(AZO)层5及Ag电极6。玻璃基板2配置于光的入射侧，相当于本发明的被成膜基板。玻璃基板2表面成平坦面，平坦面上层叠有透明导电膜3。透明导电膜3作为透明电极发挥作用，相当于本发明的具有凹凸结构的薄膜层。 透明导电膜3由含有以氧化铟作为成分的透明导电膜材料构成。透明导电膜3中例如使用 ITO0 ITO与SnO2相比较，由于体积电阻率低1位数，因此有助于透明导电膜3的薄膜化。 ITO制透明导电膜3的厚度例如可设为0. 5 μ m。另外，作为含氧化铟的透明导电膜材料，例如可使用氧化铟锌(IZO)、氧化铟钨(IWO)、氧化铟铈(ICeO)等。另外，可以将以铟作为核心形成的化合物作为透明导电膜材料使用。其中，在透明导电膜3的与玻璃基板2相反的一侧的表面形成有用于使入射到太阳能电池组件1的光散射的凹凸结构即纹理结构。形成于透明导电膜3的纹理结构在成膜中形成，例如在溅射成膜中形成(详细说明在后面进行叙述)。透明导电膜3的纹理结构中形成有多个前端形状带有圆形的凸部。a-Si层4层叠于形成透明导电膜3的纹理结构的面，并作为发电层发挥作用。AZO 层5层叠于a-Si层4的与透明导电膜3相反的一侧的面上，并作为光干涉层发挥作用。AZO 为将氧化锌(SiO)作为基材的η型半导体。Ag电极层6层叠于AZO层5的与a_Si层4相反的一侧的面上，并作为电极发挥作用。由于使用光的反射率高的Ag作为电极，因此可提高发电效率。下面，参照图2对可在成膜中形成纹理结构的成膜装置进行说明。图2所示的成膜装置10进行基于溅射法的成膜的装置，其在真空中产生等离子体且使等离子体中的正离子碰撞成膜材料(ITO靶)，由此喷溅金属原子并附着于基板上进行成膜。成膜装置10具备进行成膜处理的成膜室(真空腔)11，该成膜室11的入口侧连结排气室12，成膜室11的出口侧连结通风室13。排气室12为用于将处于大气压下的基板放入装置内并将室内设为真空状态的腔。通风室13为用于将处于真空中的基板取出至大气压环境下的腔。以下，在不区分排气室12、成膜室11、通风室13时，有时也记成腔11 13。这些腔11 13通过真空容器构成，腔11 13的出入口设置有闸阀GV。闸阀GV为具备用于隔开真空环境与大气压环境的比较大的阀体的阀。当闸阀GV的两侧的压力相等时，通过开放闸阀GV来连通邻接的腔11 13，使基板2通过。另外，各腔11 13内设置有用于输送基板2的基板输送辊14，并且设置有用于加热基板2的加热器15。加热器15进行加热，使基板温度例如在150°C 350°C的范围内恒定。并且，回转泵16连接于排气室12及通风室13，腔11 13连接有TMP (涡轮分子泵)17。回转泵16为用于从大气压至1 进行排气的滞流区域中使用的泵，TMP17为用于进行IPa以下的排气的分子流区域中使用的泵。另外，成膜装置10具有在成膜室11内保持溅射靶的溅射负极(保持部)。作为溅射靶的ITO靶21配置于成膜室11的上部且沿基板2的输送方向配置有多个。这些ITO靶 21通过匹配电路MTB22电连接于RF电源23。RF电源23为供给RF(高频13. 56MHz等) 的电源。匹配电路MTB22为用于使RF电源23的输出阻抗与溅射负极的阻抗匹配并将RF 电力传递至溅射负极的电路。另外，也可以设成通过在高频电流重叠直流电流，在成膜室11 内产生等离子体放电的结构。其中，成膜装置10具备有氧浓度调整装置(氧量控制机构)30，该氧浓度调整装置向成膜室11内供给气体，并且调整成膜室11内的氧浓度。氧浓度调整装置30具备有质量流控制器31，调节向成膜室11内的氧气导入量；质量流控制器32，调节向成膜室11内的氩气导入量；气体供给路径33，连接于成膜室11而导入气体；氧浓度仪34，检测成膜室11 内的氧浓度；及控制部35，为了调整成膜室11内的氧浓度而控制质量流控制器31。调节氧气导入量的质量流控制器31上连接有供给氧气的氧气瓶，调节氩气导入量的质量流控制器32上连接有供给氩气的氩气瓶。通过质量流控制器31、32，调整流量后的氧气及氩气经过气体供给路径33导入至成膜室11内，使成膜室11内的氧分压成均勻化。通过使设置于气体供给路径33的成膜室11侧的端部的喷嘴的口径最佳化，可使成膜室11内的氧分压均勻化。作为调节氧气导入量、氩气导入量的流量调节器，可以利用热膨胀阀式、电磁阀式、压电阀式流量调整器。另外，氧浓度调整装置30的控制部35能够根据通过氧浓度仪34检测出的成膜室 11内的氧浓度控制质量流控制器31、32。控制部35例如通过将氩气的导入量设成恒定来控制氧气导入量，从而调整成膜室11内的氧浓度。下面，对成膜装置10的动作及成膜基板的制造方法进行说明。在本实施方式所涉及的成膜基板的制造方法中进行如下薄膜工序，所述薄膜工序利用ITO靶通过溅射法成膜透明导电膜3，并在该溅射成膜中在透明导电膜3的表面形成纹理结构。该薄膜工序在成膜装置10的成膜室11中实施。首先，作为薄膜工序的预处理，使用回转泵16及TMP17进行成膜室11内的排气而设成真空状态。成膜室11内的压力例如优选设为5X IO-4Pa以下。其次，将各加热器15设成ON状态，之后稳定加热器15中的设定值，以使导入到各腔11 13内的基板2的温度在150°C 350°C的范围内恒定。加热器15的温度若从常温上升至设定值(例如200°C )，则附着于加热器15自身及真空腔11 13内的H2O或CO2脱离，腔11 13内的压力暂时上升。确认成膜室11内的压力为所期望的真空压力(5X10_4Pa以下)后，氧浓度调整装置30的控制部35驱动质量流控制器31、32，开始向成膜室11内供给氧气及氩气。质量流控制器31、32将成膜室11内的压力维持在0. IPa IPa的范围内的任意值。之后，将RF电源23设成ON状态并调整匹配电路MTB22，在成膜室11内产生等离子体。匹配电路MTB22中，通过使内部的可变电容器的值变化来调整MTB中的阻抗的匹配条件。若使匹配电路MTB22内的可变电容器值变化，则阻抗的匹配条件改变，从RF电源23 到达至溅射靶的RF电力的比例发生变化，因此成膜速度发生变化。另外，由于未达到溅射靶的RF电力作为反射电力向RF电源23本身反射回来，因此该反射电力较大时，RF电源23有可能破损，需要注意。若开始成膜室11内的等离子体放电，则开始ITO靶21的溅射。此时，RF电源23 控制相对ITO靶21的电力密度，使之维持在lW/cm2 lOW/cm2范围内的任意值。在此，氧浓度调整装置30的控制部35控制质量流控制器31，以使氧气的导入流量相对氩气的导入流量维持在例如1/1000至1/100范围内的任意值。作为被成膜基板的基板2导入至排气室12内。若基板2导入至排气室12内，则基于回转泵16及TMP17进行排气而成真空状态。若排气室12内成为真空状态，则配置于排气室12与成膜室11之间的闸阀GV被开放，连通排气室12及成膜室11，基板2导入至成膜室12内。在成膜室11内将基于基板输送辊14的基板输送速度控制成恒定值，并且控制成膜于玻璃基板2上的透明导电膜3的膜厚。成膜室11中，在ITO靶21的正下方形成溅射 ITO的空间。并且，使玻璃基板2通过溅射空间内，由此在玻璃基板2上成膜透明导电膜3 且在透明导电膜3表面形成纹理结构。成膜室11中，优选以包含透明导电膜3表面的纹理结构的凹凸形状的膜厚的平均值例如成为50nm以上的方式控制输送速度。结束成膜后的玻璃基板2输送至通风室13。通风室13中进行空气向室内的导入， 室内的压力从真空变成大气压后，基板2输送至通风室13外。取出基板2后的通风室13 内为了准备导入完成成膜后的下一个玻璃基板2，基于回转泵16及TMP17进行排气成真空状态。另外，成膜装置10可以是以上述成膜基板的制造方法中的各种工序依次自动进行的方式被编入序列的结构。图3是对通过本发明的实施方式所涉及的溅射法形成的纹理结构进行拍摄后的显微镜照片。图3所示的纹理结构为通过图2所示的成膜装置10生成的纹理结构。根据本实施方式所涉及的溅射法形成的透明导电膜3的表面形成有多个前端形状带有圆形的凸部。图4(A)是表示基于本发明的实施方式所涉及的溅射法形成的纹理结构的示意图。如图4(A)所示，根据溅射法形成的透明导电膜3的纹理结构中凸部3a的前端形状带有圆形。进行溅射成膜时，通过从ITO靶喷溅含铟原子而堆积于玻璃基板2的表面并形成凸部3a，由此凸部3a的前端形状成为带有圆形。根据本实施方式的溅射法形成的纹理结构可使所入射的光Lo通过凹透镜的作用有效地扩散，且较大地有助于提高太阳能电池的转换效率。图4(B)是表示基于以往技术的蚀刻法形成的纹理结构的示意图。如图4(B)所示， 玻璃基板102上成膜有ITO制透明导电膜103。以往技术中，成膜透明导电膜103之后，实施用于形成纹理结构的蚀刻工序。利用盐酸等蚀刻溶液实施蚀刻时，形成有凹陷成月牙状的凹部103b，因此形成于邻接的凹部10 之间的凸部103a的前端形状形成为呈锐角。由于根据以往的蚀刻法形成的纹理结构中，所入射的光L1根据凸透镜的作用聚光，因此提高太阳能电池的转换效率的贡献度变得低于根据溅射法形成的纹理结构。如以上说明，本实施方式的成膜基板中，在玻璃基板2上利用ITO的透明导电膜3 溅射成膜时，由于在透明导电膜3表面形成具有凹凸结构的纹理结构，因此能够省略用于形成凹凸结构的蚀刻工序。由此能够削减运转成本、设备成本、蚀刻溶液的废液处理成本等。其结果可实现谋求低成本化的太阳能电池组件1。另外，在透明导电膜3形成有纹理结
7构，因此可有效地散射所入射的光，且可提高转换效率。另外，通过在透明导电膜3的成膜材料中使用ITO来谋求透明导电膜3的薄膜化。另外，由于纹理结构中的凸部3a的前端形状为带有圆形的结构，因此可降低在层叠于透明导电膜3上的a-Si层4上产生以凸部3为起点的龟裂。另外，由于纹理结构的凸部3a带有圆形，因此能够降低透明导电膜3剥离的顾虑。另外，根据本实施方式的成膜基板的制造方法，具备有如下成膜工序在玻璃基板 2上溅射成膜利用ITO的透明导电膜3时，具有凹凸结构的纹理结构形成于透明导电膜3表面，因此可省略用于形成凹凸结构的蚀刻工序。由此能够削减运转成本、设备成本、蚀刻溶液的废液处理成本等。其结果可制造出谋求低成本化的太阳能电池组件1。另外，成膜工序中可通过调整成膜室11内的氧分压来调整纹理结构中的凹凸结构的高低差。例如，通过提高成膜室11内的氧浓度，来缩小凹凸结构中的高低差，并且通过降低成膜室11内的氧浓度，由此增大凹凸结构中的高低差。这样仅通过控制成膜室11内的氧浓度，可调整凹凸结构的高低差，因此可容易进行控制并且提高凹凸结构的高度的控制精度。另外，可通过调整基板输送速度、基于高频电源的电力来控制透明导电膜3的膜厚。另外，也可以通过调整基于高频电源的电力来调整透明导电膜3的凹凸结构中的高低差。另外，当提高基于高频电源的电力时、使直流重叠于高频时等变更成膜条件时，适当变更成膜室11内的氧浓度为最佳。并且，根据本实施方式的成膜装置10，具备有如下成膜室将利用ITO的透明导电膜3溅射成膜于玻璃基板2上时，具有凹凸结构的纹理结构形成于透明导电膜3表面，因此能够省略用于形成凹凸结构的蚀刻工序。由此，能够削减运转成本、设备成本、蚀刻溶液的废液处理成本等。其结果可制造出谋求低成本化的太阳能电池组件1。另外，成膜装置10 具备有调整成膜室11内的氧分压的氧浓度调整装置30。因此，可通过调整氧分压来调整纹理结构中的凹凸结构的高低差。以上，根据其实施方式对本发明进行了详细说明，但本发明不限定于上述实施方式。上述实施方式中，虽然进行基于溅射法的成膜，但例如可以应用物理蒸镀法、离子电镀法，也可以利用其他成膜方法进行成膜。另外，上述实施方式中将本发明的成膜基板应用于非晶硅型太阳能电池，但也可以将本发明的成膜基板例如应用于微晶型太阳能电池、串联型太阳能电池、CdTe型太阳能电池等其他太阳能电池。并且，也可以将本发明的成膜基板应用于触摸面板、液晶显示屏等中使用的基板。
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权利要求
1.一种成膜基板，由具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的平坦部而形成， 其特征在于，所述凹凸结构通过成膜含氧化铟的所述薄膜层而形成。
2.如权利要求1所述的成膜基板，其特征在于， 所述凹凸结构中的凸部的前端形状带有圆形。
3.一种成膜基板的制造方法，制造由具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的平坦部而形成的成膜基板，其特征在于，具有薄膜工序，在所述被成膜基板表面成膜含氧化铟的所述薄膜层，并通过进行该成膜形成所述凹凸结构。
4.如权利要求3所述的成膜基板的制造方法，其特征在于，在所述成膜工序中，通过控制进行成膜的成膜室内的氧的量来调整所述凹凸结构的高低差。
5.一种成膜装置，将具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面的平坦部，其特征在于，具备成膜室，在所述被成膜基板表面成膜含氧化铟的所述薄膜层，并通过进行该成膜形成所述凹凸结构；及氧量控制机构，控制所述成膜室内的氧的量，其中，通过由所述氧量控制机构控制成膜室内的氧的量来调整所述凹凸结构的高低差。
全文摘要
本发明提供一种成膜基板、成膜基板的制造方法及成膜装置，其谋求降低膜厚的同时不需要蚀刻工序且谋求低成本化，并且具有凹凸结构的薄膜层成膜于被成膜基板表面。成膜基板(1)为具有凹凸结构的薄膜层(3)成膜于被成膜基板(2)表面的平坦部的基板，其凹凸结构通过成膜含氧化铟的薄膜层(3)而形成。另外，成膜基板(1)的制造方法为制造具有凹凸结构的薄膜层(3)成膜于被成膜基板(2)表面的平坦部的基板(1)的方法，该制造方法具有薄膜工序，所述薄膜工序为如下工序在被成膜基板(2)表面成膜含氧化铟的薄膜层(3)，并通过进行该成膜形成凹凸结构。由此，不需要用于形成凹凸结构的蚀刻工序，且谋求低成本化，并通过设成含氧化铟的透明导电膜(3)来降低膜厚。
文档编号H01L31/04GK102208460SQ201110055790
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者岩田宽 申请人:住友重机械工业株式会社