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JP2005347490A - Substrate with transparent conductive oxide film, its manufacturing method and photoelectric transfer element - Google Patents

Substrate with transparent conductive oxide film, its manufacturing method and photoelectric transfer element Download PDF

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JP2005347490A
JP2005347490A JP2004164929A JP2004164929A JP2005347490A JP 2005347490 A JP2005347490 A JP 2005347490A JP 2004164929 A JP2004164929 A JP 2004164929A JP 2004164929 A JP2004164929 A JP 2004164929A JP 2005347490 A JP2005347490 A JP 2005347490A
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transparent conductive
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一夫 佐藤
Naoki Taneda
直樹 種田
Makoto Fukawa
真 府川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate with a transparent conductive oxide film which is at a low resistance, high transparent, and has a good light scattering performance in all wavelength areas of a sunlight, and has an excellent mass production, and in particular, in which even when a transport type CVD device is used, variations of a C illuminant Hayes rate are sufficiently small; and to provide its manufacturing method and a photoelectric transfer element using the substrate. <P>SOLUTION: In the substrate with the transparent conductive oxide film, the transparent conductive oxide film which is constituted of a plurality of crests and a plurality of flat parts, and has a plurality of micro-projections continuously on the surface of the crests and flat parts is provided on the substrate. In the substrate with the transparent conductive oxide film, further, a spectral Hayes rate is 10 to 95% over all the wavelength areas of 400 to 800 nm, and a difference between a maximum value and a minimum value (the maximum value - the minimum value) of the spectral Hayes rate is not more than 50%. When the C illuminant Hayes rate is measured by a Hayes meter about the entire surface of the substrate, the C illuminant Hayes rate is 30 to 90%, and a difference between a maximum value and a minimum value (the maximum value - the minimum value) of the C illuminant Hayes rate is not more than 20%. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、透明導電性酸化物膜付き基板およびその製造方法ならびに該膜付き基板を用いた光電変換素子(特に、太陽電池)に関する。   The present invention relates to a substrate with a transparent conductive oxide film, a method for producing the same, and a photoelectric conversion element (particularly a solar cell) using the substrate with a film.

光電変換素子である薄膜系太陽電池には、発電層の種類により、アモルファスシリコン(a−Si)系、多結晶シリコン系などがあるが、これらの薄膜シリコン系太陽電池には、その入射光側電極として透明導電性酸化物膜が使用されている。この透明導電性酸化物膜は、光電変換効率を高めるために低抵抗・高透明であり、かつ、光散乱性能が大きいことが要求されている。
特許文献1には、「透光性基板上に、フッ素を酸化錫に対し0.01〜4mol%含み、電導電子密度が5×1019〜4×1020cm-3であるフッ素ドープ酸化錫膜を非酸化性雰囲気に曝露してなる第1透明電極、a−Si光電変換層、第2導電膜を順次積層してなる太陽電池。」が記載されており、低抵抗で高透過率を有し、かつ水素プラズマや水素イオンなどの水素活性種に対して高耐久性を有する高品位のフッ素ドープの透明導電膜が提案されている。
また、特許文献2には、「支配的なピーク・ピーク値が100nm以上の凹凸組織面と約250nmから約1000nmの間の厚さを持ち、特定の波長範囲の光を透過する第1の電気接触と、この第1の電気接触の上記凹凸組織面を覆う半導体基体とを含む光検知器。」が記載されており、入射光の吸収率を上げることが可能な、凹凸組織面を有する透光性電気接触が提案されている。
Thin film solar cells that are photoelectric conversion elements include amorphous silicon (a-Si) and polycrystalline silicon depending on the type of power generation layer. These thin film silicon solar cells include an incident light side. A transparent conductive oxide film is used as an electrode. This transparent conductive oxide film is required to have low resistance and high transparency and high light scattering performance in order to increase photoelectric conversion efficiency.
Patent Document 1 states that “a fluorine-doped tin oxide containing 0.01 to 4 mol% of fluorine with respect to tin oxide and having an electric conductor density of 5 × 10 19 to 4 × 10 20 cm −3 on a translucent substrate. A solar cell in which a first transparent electrode, an a-Si photoelectric conversion layer, and a second conductive film are sequentially stacked by exposing the film to a non-oxidizing atmosphere, and has a low resistance and a high transmittance. A high-quality fluorine-doped transparent conductive film having high durability against hydrogen active species such as hydrogen plasma and hydrogen ions has been proposed.
Patent Document 2 states that “a first peak having a concavo-convex structure surface having a dominant peak / peak value of 100 nm or more and a thickness between about 250 nm and about 1000 nm and transmitting light in a specific wavelength range”. And a semiconductor substrate covering the concavo-convex structure surface of the first electrical contact. ”, A light detector having a concavo-convex structure surface capable of increasing the absorption rate of incident light is described. Photoelectric contact has been proposed.

一方、近年盛んに研究が行われている薄膜多結晶シリコンや薄膜微結晶シリコンを用いた薄膜結晶質シリコン太陽電池は、アモルファスシリコン太陽電池に比べて長波長領域の電池感度が高いことが知られており、その透明導電膜には、より長波長域での高い透明性と光散乱性が求められている。
長波長での光散乱を高めるためには、透明導電膜の表面凹凸構造をより大きくするのが有効であることが知られている。しかしながら、膜厚を厚くすれば結晶粒径も増大し、表面凹凸を大きくすることができるが、フッ素ドープSnO2膜のような透明導電膜は自由電子による長波長域での光吸収があるため、膜を厚くすると光吸収が増え、透過率が低下してしまう。この結果、表面凹凸を大きくすることにより長波長側の光散乱が増大しても、長波長の光吸収も増加するため全体として太陽電池の光電変換効率は増加しないことから、分光ヘイズ率の高い透明導電膜を用いた光電変換率の高効率化は困難であった。
On the other hand, thin-film crystalline silicon solar cells using thin-film polycrystalline silicon and thin-film microcrystalline silicon, which have been actively studied in recent years, are known to have higher cell sensitivity in the long wavelength region than amorphous silicon solar cells. The transparent conductive film is required to have high transparency and light scattering properties in a longer wavelength range.
In order to increase light scattering at a long wavelength, it is known that it is effective to make the surface uneven structure of the transparent conductive film larger. However, if the film thickness is increased, the crystal grain size increases and the surface irregularities can be increased. However, a transparent conductive film such as a fluorine-doped SnO 2 film absorbs light in a long wavelength region due to free electrons. If the film is made thick, light absorption increases and the transmittance decreases. As a result, even if light scattering on the long wavelength side increases by increasing the surface irregularities, the light absorption at the long wavelength also increases, so the photoelectric conversion efficiency of the solar cell as a whole does not increase, so the spectral haze ratio is high. It was difficult to increase the efficiency of photoelectric conversion using a transparent conductive film.

上記以外にも光電変換層と接する透明導電膜の表面凹凸をコントロールすることで、光散乱効果を増大する技術は知られている(例えば、特許文献3〜7等参照。)。
このうち、特許文献3よび4には、通常の電子ビーム蒸層法、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、スプレー法によって形成されたインジウム・錫酸化物、SnO2に代表される透明電極膜は、表面凹凸の高低差が約20〜100nm、凸部と凸部の間隔が約50〜200nmであり、光電変換層との界面での光散乱効果が不十分であると記載されており、これに対して、透明電極膜の表面を化学的にエッチング処理を行い、高低差約100〜500nm、凸部と凸部の間隔約200〜1000nmの凹凸面とすることで、界面での光散乱効果を増加させ、光電変換率を上昇できることが記載されている。しかしながら、この方式は透明電極膜を形成した後、化学的にエッチング処理を行い、エッチング液を除去するために基板を十分に洗浄、乾燥させてから、光電変換層を形成する必要があるため、工程が複雑になり、量産性に低いといった問題点があった。
In addition to the above, a technique for increasing the light scattering effect by controlling the surface unevenness of the transparent conductive film in contact with the photoelectric conversion layer is known (see, for example, Patent Documents 3 to 7).
Among them, Patent Documents 3 and 4 disclose transparent electrode films represented by indium / tin oxide and SnO 2 formed by a conventional electron beam vapor deposition method, vacuum deposition method, sputtering method, CVD method, spray method. Is described that the difference in height of the surface irregularities is about 20 to 100 nm, the interval between the convex portions is about 50 to 200 nm, and the light scattering effect at the interface with the photoelectric conversion layer is insufficient. On the other hand, the surface of the transparent electrode film is chemically etched to form a concavo-convex surface having a height difference of about 100 to 500 nm and an interval between the convex parts of about 200 to 1000 nm, thereby scattering light at the interface. It is described that the effect can be increased and the photoelectric conversion rate can be increased. However, in this method, after forming the transparent electrode film, it is necessary to perform a chemical etching process, and after sufficiently washing and drying the substrate to remove the etching solution, it is necessary to form a photoelectric conversion layer. There were problems such as complicated processes and low mass productivity.

また、特許文献7には、「基板上に順次積層された透明電極と、一導電型層、結晶質シリコン系光電変換層および逆導電型層を含む光電変換ユニットと、光反射性金属電極とを具備したシリコン系薄膜光電変換装置において、前記透明電極は表面凹凸構造を有し、前記凹凸の高低差が10〜100nmであり、前記凹凸のピッチが前記凹凸の高低差より大きくかつその25倍以下であることを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置。」が記載されており、これにより、開放端電圧の低下や生産歩留まりの低下を招くことなく、光閉じ込め効果による光電変換特性が改著されることが記載されている。しかしながら、この工程における表面凹凸を実現する手段は、特許文献3および4の場合と同様、化学的なエッチングであることから、工程が複雑になり量産性に問題点があった。   Patent Document 7 discloses that “a transparent electrode sequentially laminated on a substrate, a photoelectric conversion unit including a one-conductivity-type layer, a crystalline silicon-based photoelectric conversion layer, and a reverse-conductivity type layer, a light-reflective metal electrode, In the silicon-based thin film photoelectric conversion device, the transparent electrode has a surface concavo-convex structure, the concavo-convex height difference is 10 to 100 nm, and the concavo-convex pitch is larger than the concavo-convex height difference and 25 times that The silicon-based thin film photoelectric conversion device characterized by the following is described, whereby the photoelectric conversion characteristics due to the light confinement effect are revised without causing a decrease in open-circuit voltage or a decrease in production yield. It is described that it is done. However, as in the case of Patent Documents 3 and 4, the means for realizing the surface unevenness in this process is chemical etching, so the process becomes complicated and there is a problem in mass productivity.

一方、特許文献5には、「透光性基板上に、透明電極、光電変換部及び裏面電極を順に積層した光起電力装置において、上記透明電極は、上記透光性基板側から平均粒径の大きい第1層と平均粒径の小さい第2層とを積層した構成であることを特徴とする光起電力装置。」が記載されている。これは、平均粒径の大きい第1層で長波長側の光を、平均粒径の小さい第2層で短波長光を屈折散乱させ、より多くの光を光電変換層で吸収させようとするものである。しかしながら、実施例に記載された電極構造では、第1層および第2層ともに透明導電膜であるため自由電子の吸収が避けられないという問題点があった。すなわち、入射光は基板表面の全領域にわたって少なくとも1.0μmの第1層膜を通過し、さらに少なくとも0.2μmの第2層膜を通過するため、全体として少なくとも1.2μmの膜による吸収が生じ、光電変換層に到達するまでの光の減衰は避けられないとう問題点があり、有意な光電変換効率向上は認められないことがわかった。   On the other hand, in Patent Document 5, “in a photovoltaic device in which a transparent electrode, a photoelectric conversion unit, and a back electrode are sequentially laminated on a translucent substrate, the transparent electrode has an average particle diameter from the translucent substrate side. The photovoltaic device is characterized by having a structure in which a first layer having a large particle diameter and a second layer having a small average particle diameter are laminated. This is because light on the long wavelength side is refracted and scattered by the first layer having a large average particle diameter, short wavelength light is refracted and scattered by the second layer having a small average particle diameter, and more light is absorbed by the photoelectric conversion layer. Is. However, the electrode structures described in the examples have a problem in that absorption of free electrons cannot be avoided because both the first layer and the second layer are transparent conductive films. That is, incident light passes through the first layer film of at least 1.0 μm over the entire area of the substrate surface, and further passes through the second layer film of at least 0.2 μm, so that the absorption by the film of at least 1.2 μm as a whole is achieved. It has been found that there is a problem that the attenuation of light until it reaches the photoelectric conversion layer is unavoidable, and a significant improvement in photoelectric conversion efficiency is not recognized.

また、特許文献6にも、「基板上に順次形成された、透明電極と、シリコン系薄膜光電変換ユニットと、光反射性金属電極を含む裏面電極とを具備したシリコン系薄膜光電変換装置において、前記透明電極は基板側から第1および第2の透明導電膜を積層した2層構造をなし、前記第1透明導電膜は表面の凹凸の平均高低差が100〜1000nmであり、前記第2透明導電膜は平均膜厚が50〜500nmであり表面の凹凸の平均高低差が第1透明導電膜のそれよりも小さいことを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置。」が記載されており、これにより、第1の透明導電膜の表面凹凸が激しい場合でも、第2の透明導電膜の表面凹凸をなだらかにすればスパイク状の突起部をなくすことができ、光電変換ユニットにおける接合間の短絡を低減でき、光電変換装置の性能のバラツキを低減できることが記載されている。しかしながら、この透明電極を用いた場合であっても、特許文献5において記載した問題点と同様、吸収のある2層の透明導電膜(連続膜)を通過するため、導電膜によって吸収される分だけ光電変換層へ入射する光量が減少し、光電変換効率が向上しないという問題点があることがわかった。   Further, Patent Document 6 also discloses that “a silicon-based thin film photoelectric conversion device including a transparent electrode, a silicon-based thin film photoelectric conversion unit, and a back electrode including a light-reflective metal electrode, which are sequentially formed on a substrate, The transparent electrode has a two-layer structure in which first and second transparent conductive films are stacked from the substrate side, and the first transparent conductive film has an average height difference of surface irregularities of 100 to 1000 nm. A silicon-based thin film photoelectric conversion device characterized in that the conductive film has an average film thickness of 50 to 500 nm and the average height difference of the surface irregularities is smaller than that of the first transparent conductive film. Thus, even when the surface irregularity of the first transparent conductive film is severe, spike-like protrusions can be eliminated by smoothing the surface irregularity of the second transparent conductive film, and a short circuit between the junctions in the photoelectric conversion unit Reduction can be, it is described that can reduce the variation in performance of the photoelectric conversion device. However, even when this transparent electrode is used, as with the problem described in Patent Document 5, since it passes through the two-layer transparent conductive film (continuous film) having absorption, it is absorbed by the conductive film. It has been found that there is a problem that the amount of light incident on the photoelectric conversion layer is reduced and the photoelectric conversion efficiency is not improved.

そこで、上述した種々の問題点を解決すべく、本発明者は、「複数の山部と複数の平坦部とで構成され、該山部および該平坦部の表面がミクロの多数の凸部を連続して有している透明導電性酸化物膜が基体上に設けられた透明導電性酸化物膜付き基体、および、該膜付き基体上に、光電変換層を介して、裏面電極を有する光電変換素子。」を提案している(特許文献8参照。)。   Accordingly, in order to solve the various problems described above, the present inventor has described that “a plurality of ridges and a plurality of flat portions are formed, and the surfaces of the ridge portions and the flat portions include a large number of micro convex portions. A substrate with a transparent conductive oxide film in which a continuous transparent conductive oxide film is provided on the substrate, and a photoelectric device having a back electrode on the substrate with the film through a photoelectric conversion layer "Conversion element" is proposed (see Patent Document 8).

特公平7−105166号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-105166 特公平6−12840号公報Japanese Patent Publication No. 6-12840 特開昭61−288314号公報JP-A-61-288314 特開昭61−288473号公報JP-A-61-288473 特開平3−125481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-125481 特開2000−252500号公報JP 2000-252500 A 特開2000−232234号公報JP 2000-232234 A 国際公開第03/036657A1号パンフレットInternational Publication No. 03 / 036657A1 Pamphlet

しかしながら、上記特許文献8に記載の透明導電性酸化物膜付き基体は、分光ヘイズ率が400〜800nmの波長全域にわたって10〜95%であり、該分光ヘイズ率の最大値と最小値の差(最大値−最小値)が50%以下と良好なものであるが、C光源ヘイズ率の最大値と最小値の差(最大値−最小値)[以下、単に「C光源ヘイズ率のばらつき」ともいう。]、特に、搬送型のCVD(例えば、ベルトコンベア炉を用いたCVD)装置で量産的に製造した場合に得られる30cm角程度の大きさの基体におけるC光源ヘイズ率のばらつきが大きく(例えば、40%程度)なる傾向があることが分かった。
そこで、低抵抗かつ高透明で、太陽光の全波長域(300nm〜3μm)で良好な光散乱性能を有し、量産性に優れた透明導電性酸化物膜付き基体において、
本発明は、特に30cm×30cmの大型の基体に対してもC光源ヘイズ率のばらつきが十分に小さい透明導電性酸化物膜付き基体を提供し、また、該透明導電性酸化物膜付き基体を生産性よく製造する方法を提供し、さらに、該透明導電性酸化物膜付き基体を、光電変換素子、特に、薄膜シリコン系太陽電池の基板として適用することにより、光電変換率の効率が改善された光電変換素子を提供する、ことを目的とする。
However, the substrate with a transparent conductive oxide film described in Patent Document 8 has a spectral haze ratio of 10 to 95% over the entire wavelength range of 400 to 800 nm, and the difference between the maximum value and the minimum value of the spectral haze ratio ( The maximum value-minimum value is as good as 50% or less, but the difference between the maximum value and the minimum value of the C light source haze rate (maximum value-minimum value) [hereinafter simply referred to as "variation in C light source haze rate". Say. In particular, there is a large variation in the C light source haze ratio in a substrate having a size of about 30 cm square obtained when mass-produced with a transport type CVD (for example, CVD using a belt conveyor furnace) apparatus (for example, 40%).
Therefore, the substrate with a transparent conductive oxide film having low resistance and high transparency, having good light scattering performance in the entire wavelength range of sunlight (300 nm to 3 μm), and excellent in mass productivity,
The present invention provides a substrate with a transparent conductive oxide film in which variation in haze ratio of C light source is sufficiently small even for a large substrate of 30 cm × 30 cm, and the substrate with a transparent conductive oxide film is provided. A method for producing with good productivity is provided, and furthermore, the efficiency of the photoelectric conversion rate is improved by applying the substrate with a transparent conductive oxide film as a substrate of a photoelectric conversion element, particularly a thin film silicon solar cell. It is an object to provide a photoelectric conversion element.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、複数の山部と複数の平坦部とで構成され、該山部および該平坦部の表面がミクロの多数の凸部を連続して有してなる特定の透明導電性酸化物膜付き基体が、低抵抗かつ高透明で、太陽光の全波長域で良好な光散乱性能を有し、量産性に優れ、特に、搬送型のCVD装置に用いて製造した30cm×30cmの大型の基体に対してもC光源ヘイズ率のばらつきが十分に小さくなることを見出し、本発明を達成するに至った。すなわち、本発明は、以下の(1)〜(10)に示す透明導電性酸化物膜付き基体、(11)〜(14)に示す透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法ならびに(15)および(16)に示す光電変換素子を提供するものである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor is composed of a plurality of crests and a plurality of flat parts, and the crests and the surfaces of the flat parts continuously have a large number of micro convex parts. The substrate with a specific transparent conductive oxide film has low resistance and high transparency, has good light scattering performance in the entire wavelength range of sunlight, and is excellent in mass productivity. It has been found that the variation in the C light source haze ratio is sufficiently small even for a large substrate of 30 cm × 30 cm manufactured using the apparatus, and the present invention has been achieved. That is, the present invention provides a substrate with a transparent conductive oxide film shown in the following (1) to (10), a method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film shown in (11) to (14), and (15) And the photoelectric conversion element shown in (16) is provided.

(1)複数の山部と複数の平坦部とで構成され、該山部および該平坦部の表面がミクロの多数の凸部を連続して有している透明導電性酸化物膜が基体上に設けられた透明導電性酸化物膜付き基体であって、
分光ヘイズ率が400〜800nmの波長全域にわたって10〜95%であり、該分光ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が50%以下であり、基体全面についてC光源ヘイズ率をヘイズメータで測定した際、該C光源ヘイズ率が30〜90%であり、該C光源ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が20%以下である透明導電性酸化物膜付き基体。
(1) A transparent conductive oxide film comprising a plurality of crests and a plurality of flat parts, and the crests and the surfaces of the flat parts continuously having a large number of micro-convex parts on the substrate. A substrate with a transparent conductive oxide film provided on the substrate,
The spectral haze ratio is 10 to 95% over the entire wavelength range of 400 to 800 nm, the difference between the maximum value and the minimum value of the spectral haze ratio (maximum value-minimum value) is 50% or less, When the haze ratio is measured with a haze meter, the C light source haze ratio is 30 to 90%, and the difference between the maximum value and the minimum value of the C light source haze ratio (maximum value−minimum value) is 20% or less. A substrate with a conductive oxide film.

(2)上記透明導電性酸化物膜が、第1の酸化物からなる不連続な小山部と、その上に形成される第2の酸化物からなる連続層であって該連続層の表面にミクロの多数の凸部を連続して有する連続層とからなり、
隣接する該小山部間の頂点と頂点の距離(以下、単に「小山部間のピッチ」ともいう。)が、直線上に0.7〜1.2μmである上記(1)に記載の透明導電性酸化物膜付き基体。
(2) The transparent conductive oxide film is a continuous layer made of a discontinuous hill portion made of a first oxide and a second oxide formed thereon, and is formed on the surface of the continuous layer. It consists of a continuous layer having a large number of micro-convex parts continuously,
The transparent conductive material according to the above (1), wherein the distance between the apexes between the adjacent ridges (hereinafter also simply referred to as “pitch between the ridges”) is 0.7 to 1.2 μm on a straight line. Substrate with conductive oxide film.

(3)シート抵抗が、8〜20Ω/□であり、浸液法による550nmにおける透過率が、80〜90%である上記(1)または(2)に記載の透明導電性酸化物膜付き基体。   (3) The substrate with a transparent conductive oxide film according to (1) or (2), wherein the sheet resistance is 8 to 20Ω / □, and the transmittance at 550 nm by an immersion method is 80 to 90%. .

上記山部の高さが、0.2〜2.0μmであり、隣接する該山部間の頂点と頂点の距離(以下、単に「山部間のピッチ」ともいう。)が、直線上に0.7〜1.2μmであることが好ましい。   The height of the peak is 0.2 to 2.0 μm, and the distance between the apexes between the adjacent peaks (hereinafter also simply referred to as “pitch between peaks”) is on a straight line. It is preferable that it is 0.7-1.2 micrometers.

(4)上記凸部の底面径が、0.1〜0.3μmであり、高さ/底面径の比が、0.7〜1.2である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。   (4) Any of (1) to (3) above, wherein the convex portion has a bottom diameter of 0.1 to 0.3 μm and a height / bottom diameter ratio of 0.7 to 1.2. A substrate with a transparent conductive oxide film as described in 1.

(5)上記小山部の底面径が、0.2〜2.0μmである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の透明導電性酸化物付き基体。   (5) The base body with a transparent conductive oxide according to any one of (1) to (4), wherein the bottom diameter of the small ridge is 0.2 to 2.0 μm.

上記第1の酸化物が、透明であることが好ましい。   The first oxide is preferably transparent.

(6)上記第1の酸化物が、TiO2、SnO2およびフッ素を含有するSnO2からなる群より選択される少なくとも1種からなり、フッ素を含有する場合のフッ素の含有割合が、SnO2に対して0.01mol%以下である上記(1)〜(5)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 (6) The first oxide is comprised of at least one selected from the group consisting of SnO 2 containing TiO 2, SnO 2 and fluorine, the content of fluorine in the case of containing fluorine, SnO 2 The substrate with a transparent conductive oxide film according to any one of (1) to (5), which is 0.01 mol% or less based on the weight.

上記第2の酸化物が、透明であることが好ましい。   The second oxide is preferably transparent.

上記第2の酸化物が、導電性を有していることが好ましい。   It is preferable that the second oxide has conductivity.

(7)上記第2の酸化物が、SnO2、ZnOおよびIn23からなる群より選択される少なくとも1種を含む透明導電性酸化物である上記(1)〜(6)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 (7) Any of the above (1) to (6), wherein the second oxide is a transparent conductive oxide containing at least one selected from the group consisting of SnO 2 , ZnO and In 2 O 3 A substrate with a transparent conductive oxide film as described in 1.

(8)上記第2の酸化物が、フッ素を含有するSnO2からなり、フッ素をSnO2に対して0.01〜4mol%含有し、導電電子密度が、5×1019〜4×1020cm-3である上記(1)〜(7)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 (8) The second oxide is made of SnO 2 containing fluorine, contains 0.01 to 4 mol% of fluorine with respect to SnO 2 , and has a conductive electron density of 5 × 10 19 to 4 × 10 20. The substrate with a transparent conductive oxide film according to any one of (1) to (7), which is cm −3 .

(9)上記小山部と上記連続層との間に、上記第1の酸化物および上記第2の酸化物とは組成が異なる酸化物からなる酸化物層を形成してなる上記(1)〜(8)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。   (9) The above (1) to (1), wherein an oxide layer made of an oxide having a composition different from that of the first oxide and the second oxide is formed between the small mountain portion and the continuous layer. The substrate with a transparent conductive oxide film according to any one of (8).

(10)上記第1の酸化物がSnO2、上記異なる酸化物がSiO2、上記第2の酸化物がフッ素を含有するSnO2である上記(9)に記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 (10) With the transparent conductive oxide film according to (9), wherein the first oxide is SnO 2 , the different oxide is SiO 2 , and the second oxide is SnO 2 containing fluorine. Substrate.

(11)透明基体上に、第1の酸化物からなる不連続な小山部を常圧CVD法により形成し、その上に第2の酸化物からなる連続層を形成する上記(1)〜(10)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法であって、
上記透明基体の少なくとも表面が、上記第1の酸化物と異なる材料からなり、
上記常圧CVD法が、キャリアガスと上記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.02〜0.30体積%として、1〜20nmの質量膜厚の核を形成する第1CVD工程と、キャリアガスと上記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.3〜3.0体積%として、100〜1000nmの質量膜厚の小山部を形成する第2CVD工程とを具備する透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。
(11) The above-mentioned (1) to (1), wherein a discontinuous hill portion made of a first oxide is formed on a transparent substrate by an atmospheric pressure CVD method, and a continuous layer made of a second oxide is formed thereon. 10) The method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to any one of
At least the surface of the transparent substrate is made of a material different from the first oxide,
In the atmospheric pressure CVD method, the concentration of the source gas containing the metal forming the first oxide with respect to the total gas amount of the carrier gas and the source gas forming the first oxide is 0.02 to 0.02. The first oxide is formed with respect to the total gas amount of the first CVD step for forming nuclei having a mass film thickness of 1 to 20 nm and the carrier gas and the source gas for forming the first oxide as 30% by volume. Of a substrate with a transparent conductive oxide film comprising: a second CVD step of forming a small ridge having a mass film thickness of 100 to 1000 nm with a concentration of a source gas containing metal to be 0.3 to 3.0% by volume Method.

(12)上記小山部を、四塩化錫、水および塩化水素を用いた常圧CVD法により形成する上記(11)に記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。   (12) The method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to (11), wherein the small mountain portion is formed by an atmospheric pressure CVD method using tin tetrachloride, water, and hydrogen chloride.

(13)上記小山部および該小山部が形成されていない上記透明基体上に、上記第2の酸化物からなる連続層を常圧CVD法により形成する上記(11)または(12)に記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。   (13) The continuous layer made of the second oxide is formed on the transparent base on which the small ridges and the small ridges are not formed by an atmospheric pressure CVD method, as described in (11) or (12) above A method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film.

(14)上記小山部と上記連続層との間に、上記異なる酸化物からなる酸化物層を常圧CVD法により形成する上記(11)〜(13)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。   (14) The transparent conductive oxidation according to any one of (11) to (13), wherein an oxide layer made of the different oxide is formed between the small mountain portion and the continuous layer by an atmospheric pressure CVD method. A method for producing a substrate with a physical film.

(15)上記(1)〜(10)のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体上に、光電変換層を介して、裏面電極を有する光電変換素子。   (15) A photoelectric conversion element having a back electrode on a substrate with a transparent conductive oxide film according to any one of (1) to (10) above via a photoelectric conversion layer.

(16)上記光電変換層が、p、i、n層をこの順に形成してなる上記(15)に記載の光電変換素子。   (16) The photoelectric conversion element according to (15), wherein the photoelectric conversion layer is formed by forming p, i, and n layers in this order.

上記裏面電極が、Agを95原子%以上含有する金属膜であることが好ましい。   The back electrode is preferably a metal film containing 95 atomic% or more of Ag.

上記金属膜が、PdまたはAuを該金属膜中に0.3〜5原子%含有することが好ましい。   The metal film preferably contains Pd or Au in the metal film in an amount of 0.3 to 5 atomic%.

上記光電変換層と上記裏面電極との間に、接触改善層を有するのが好ましい。   It is preferable to have a contact improvement layer between the photoelectric conversion layer and the back electrode.

上記接触改善層の比抵抗が、1×10-2Ω・cm以下であることが好ましい。 The specific resistance of the contact improvement layer is preferably 1 × 10 −2 Ω · cm or less.

上記接触改善層の吸収係数が、波長領域500〜800nmにおいて、5×103cm-1以下であることが好ましい。 The absorption coefficient of the contact improvement layer is preferably 5 × 10 3 cm −1 or less in a wavelength region of 500 to 800 nm.

上記接触改善層が、酸化亜鉛(ZnO)を主成分とし、該接触改善層中の全金属成分の90原子%以上がZnであることが好ましい。   It is preferable that the contact improvement layer has zinc oxide (ZnO) as a main component, and 90 atomic% or more of all metal components in the contact improvement layer is Zn.

上記接触改善層が、ガリウム(Ga)またはアルミニウム(Al)を、Znとの総和に対して0.3〜10原子%含有することが好ましい。   The contact improving layer preferably contains gallium (Ga) or aluminum (Al) in an amount of 0.3 to 10 atomic% with respect to the sum of Zn.

上記接触改善層が、二酸化炭素を0.3〜20体積%含有する不活性ガス中でスパッタ法にて成膜されることが好ましい。   The contact improving layer is preferably formed by sputtering in an inert gas containing 0.3 to 20% by volume of carbon dioxide.

上記スパッタ法による成膜が、ターゲットを基体に対して30〜90°傾けて行われることが好ましい。   The film formation by the sputtering method is preferably performed by tilting the target by 30 to 90 ° with respect to the substrate.

以下に説明するように、本発明によれば、低抵抗かつ高透明で、太陽光の全波長域で良好な光散乱性能を有し、量産性に優れ、特に、搬送型のCVD装置に用いて製造した30cm×30cmの大型の基体に対してもC光源ヘイズ率のばらつきが十分に小さい透明導電性酸化物膜付き基体とすることにより、光電変換素子用基板、特に、薄膜シリコン系太陽電池用基板として用いた場合に、光電変換率の効率のよい透明導電性酸化物膜付き基体、およびその製造方法ならびに該基板を用いた光電変換素子(特に、太陽電池)を提供することことができる。   As will be described below, according to the present invention, it has low resistance and high transparency, has good light scattering performance in the entire wavelength range of sunlight, is excellent in mass productivity, and particularly used in a transport type CVD apparatus. The substrate for a photoelectric conversion element, in particular, a thin-film silicon solar cell, can be obtained by forming a substrate with a transparent conductive oxide film having sufficiently small variation in the C light source haze ratio even for a large substrate of 30 cm × 30 cm manufactured in When used as a substrate for a substrate, it is possible to provide a substrate with a transparent conductive oxide film having a high photoelectric conversion efficiency, a method for producing the same, and a photoelectric conversion element (particularly, a solar cell) using the substrate. .

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の第1の態様に係る透明導電性酸化物膜付き基体(以下、単に「本発明の透明導電性酸化物膜付き基体」ともいう。)は、複数の山部と複数の平坦部とで構成され、該山部および該平坦部の表面がミクロの多数の凸部を連続して有している透明導電性酸化物膜が基体上に設けられた透明導電性酸化物膜付き基体であって、
分光ヘイズ率が400〜800nmの波長全域にわたって10〜95%であり、該分光ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が50%以下であり、基体全面についてC光源ヘイズ率をヘイズメータで測定した際、該C光源ヘイズ率が30〜90%であり、該C光源ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が20%以下である透明導電性酸化物膜付き基体である。
The present invention is described in detail below.
The substrate with a transparent conductive oxide film according to the first aspect of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention”) includes a plurality of peaks and a plurality of flat portions. A substrate with a transparent conductive oxide film in which a surface of the crest and the flat portion has a continuous surface with a number of micro-convex projections provided on the substrate. There,
The spectral haze ratio is 10 to 95% over the entire wavelength range of 400 to 800 nm, the difference between the maximum value and the minimum value of the spectral haze ratio (maximum value-minimum value) is 50% or less, When the haze ratio is measured with a haze meter, the C light source haze ratio is 30 to 90%, and the difference between the maximum value and the minimum value of the C light source haze ratio (maximum value−minimum value) is 20% or less. A substrate with a conductive oxide film.

以下に、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体の形状および構成を、図1および図2を用いて詳細に説明するが、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体およびその製造方法ならびに光電変換素子は、これらの図面に限定されない。
図1は、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体の形状および構成を示す一部切欠き断面図であり、図2は、図1に示す山部12の拡大図である。
Hereinafter, the shape and configuration of the substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. The photoelectric conversion element is not limited to these drawings.
FIG. 1 is a partially cutaway cross-sectional view showing the shape and configuration of a substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a crest 12 shown in FIG.

図1に示すように、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体10は、ガラス基板11上に、不連続な複数の山部12によるマクロな凹凸(テクスチャ)と、この山部間をうめる複数の平坦部13とを有しており、該山部12および該平坦部13の外表面は、ミクロの多数の凹凸(テクスチャ)を有する構造となっている。以下、このような2つの凹凸を有する構造を、ダブルテクスチャ構造という。
また、本発明においては、図1に示すように、透明導電性酸化物膜14は、第1の酸化物からなる不連続な小山部15と、その上に形成される第2の酸化物からなる連続層であって該連続層の表面にミクロの多数の凸部を連続して有する連続層16とからなるのが好ましく、小山部間のピッチPcは、基体上の直線30cm以上の範囲において、直線上に0.7〜1.2μmであることが好ましく、0.9〜1.1μmであることがより好ましい。なお、第2の酸化物からなる連続層16は、小山部15上および小山部15が形成されていない部分のガラス基板11上に連続的に形成されている。
As shown in FIG. 1, the substrate 10 with a transparent conductive oxide film of the present invention lies on a glass substrate 11 with macro unevenness (texture) formed by a plurality of discontinuous peaks 12 and between these peaks. It has a plurality of flat portions 13, and the ridges 12 and the outer surfaces of the flat portions 13 have a structure having a large number of micro irregularities (textures). Hereinafter, such a structure having two irregularities is referred to as a double texture structure.
Further, in the present invention, as shown in FIG. 1, the transparent conductive oxide film 14 is composed of a discontinuous small ridge portion 15 made of a first oxide and a second oxide formed thereon. And a continuous layer 16 having a large number of micro-convex portions continuously on the surface of the continuous layer, and the pitch P c between the ridges is in a range of 30 cm or more on a straight line on the substrate. In this case, it is preferably 0.7 to 1.2 μm on a straight line, more preferably 0.9 to 1.1 μm. The continuous layer 16 made of the second oxide is continuously formed on the small ridges 15 and on the glass substrate 11 where the small ridges 15 are not formed.

本発明においては、上記山部の高さHa(平坦部上のミクロの凸部の頂部からの高さ)は、0.2〜2.0μmであることが好ましく、0.3〜1.0μmであることがより好ましく、0.4〜0.7μmであることがさらに好ましい。
また、隣接する上記山部間の平坦部の距離(以下、単に「山部間の間隔」ともいう。)Waは、直線上に0〜1.5μmであることが好ましく、0〜1.0μmであることがより好ましく、0.1〜0.4μm(いずれの山部も不連続である)であることがさらに好ましい。本発明においては、複数の山部は不連続である部分と連続している部分があってよく、山部間の間隔Waが0〜1.5μmであるということは、平坦部がないところがあってもよいということである。
さらに、上記山部間のピッチPaは、小山部間のピッチPcと同様の値となり、基体上の直線30cm以上の範囲において、直線上に0.7〜1.2μmであることが好ましく、0.9〜1.1μmであることがより好ましい。
In the present invention, the height H a of the ridge (height from the top of the micro-projection on the flat portion) is preferably 0.2 to 2.0 μm, and 0.3 to 1. It is more preferably 0 μm, and further preferably 0.4 to 0.7 μm.
The distance of the flat portion between adjacent said crests (hereinafter, simply referred to as "distance between crest".) W a is preferably 0~1.5μm on a straight line, 0-1. It is more preferably 0 μm, and further preferably 0.1 to 0.4 μm (all peaks are discontinuous). In the present invention, the plurality of peaks There may be a portion continuous with a discontinuous portion, that spacing W a between crests is 0~1.5μm is a place no flat portion It may be.
Further, the pitch P a between the peaks is the same value as the pitch P c between the small peaks, and is preferably 0.7 to 1.2 μm on the straight line in a range of 30 cm or more on the base. 0.9 to 1.1 μm is more preferable.

本発明においては、上記小山部の高さHcは、0.2〜2.0μmであることが好ましく、0.2〜1.0μmであることがより好ましく、0.4〜0.7μmであることがさらに好ましい。
また、隣接する上記小山部間の平坦部の距離(以下、単に「小山部間の間隔」ともいう。)Wcは、直線上に0.1〜2.0μmであることが好ましく、0.5〜1.5μmであることがより好ましい。
また、上記小山部の底面径Dcは、0.2〜2.0μmであることが好ましく、0.2〜1.0μmあることがより好ましい。
In the present invention, the height H c of the small ridge is preferably 0.2 to 2.0 μm, more preferably 0.2 to 1.0 μm, and 0.4 to 0.7 μm. More preferably it is.
Further, the distance of the flat portion between the adjacent small ridges (hereinafter also simply referred to as “interval between small ridges”) W c is preferably 0.1 to 2.0 μm on a straight line, and More preferably, it is 5-1.5 micrometers.
Further, the bottom surface diameter D c of the small ridges is preferably 0.2 to 2.0 [mu] m, and more preferably in 0.2 to 1.0 [mu] m.

本発明においては、山部12および平坦部13の表面、すなわち、第2の酸化物からなる連続層16の表面は、図2に示されるように、ミクロの多数の凸部17を有している。
上記凸部の高さHbは、0.05〜0.2μmであることが好ましく、0.1〜0.2μmであることがより好ましい。
また、隣接する上記凸部間の頂点と頂点の距離(以下、単に「凸部間のピッチPb」ともいう。)は、直線上に0.1〜0.3μmであることが好ましく、0.1〜0.2μmであることがより好ましい。
さらに、上記凸部の底面径Dbは、0.1〜0.3μmであることが好ましく、0.15〜0.3μmであることがより好ましく、凸部の高さHb/底面径Dbの比は、0.7〜1.2であることが好ましく、0.7〜1.0であることがより好ましい。
In the present invention, the surface of the peak portion 12 and the flat portion 13, that is, the surface of the continuous layer 16 made of the second oxide has a large number of micro-convex portions 17 as shown in FIG. Yes.
The height H b of the convex portion is preferably 0.05 to 0.2 μm, and more preferably 0.1 to 0.2 μm.
Further, the distance between the vertices between the adjacent convex portions (hereinafter, also simply referred to as “pitch P b between convex portions”) is preferably 0.1 to 0.3 μm on a straight line. More preferably, the thickness is 1 to 0.2 μm.
Furthermore, the bottom surface diameter D b of the convex portion is preferably 0.1 to 0.3 μm, more preferably 0.15 to 0.3 μm, and the height H b of the convex portion / the bottom surface diameter D. The ratio of b is preferably 0.7 to 1.2, and more preferably 0.7 to 1.0.

また、図2において、上記小山部15上の連続層16の厚さHd(ミクロの凸部を含む)は、0.5〜1.0μmであることが好ましく、0.5〜0.7μmであることがより好ましい。同様に、上記ガラス基板11上の連続層16の厚さHe(ミクロの凸部を含む)は0.5〜1.0μmであることが好ましく、0.5〜0.7μmであることがより好ましい。 In FIG. 2, the thickness H d (including the micro-projections) of the continuous layer 16 on the small ridge 15 is preferably 0.5 to 1.0 μm, and preferably 0.5 to 0.7 μm. It is more preferable that Similarly, it is preferable that the thickness H e of the continuous layer 16 on the glass substrate 11 (including the convex portion of the micro) is 0.5 to 1.0 [mu] m, to be 0.5~0.7μm More preferred.

本発明においては、上記山部12および上記平坦部13の外表面を、このような山部による凹凸(マクロな凹凸)よりも小さな凹凸(ミクロな凹凸)とすることにより、短波長の光を強く散乱することができ、全体として広い領域の光を有効に散乱することが可能になる。すなわち、大きな凹凸である山部により長波長の光を散乱し、小さな凹凸表面より短波長の光を散乱することができるため、全体として高い光散乱性を達成することができる。   In the present invention, the outer surfaces of the ridges 12 and the flat portions 13 are made to have a concavo-convex (micro concavo-convex) smaller than the concavo-convex (macro concavo-convex) due to such ridges, so that light with a short wavelength can be obtained. It is possible to scatter strongly, and it becomes possible to effectively scatter light in a wide area as a whole. That is, light having a long wavelength can be scattered by a peak having large unevenness, and light having a short wavelength can be scattered from a small uneven surface, so that high light scattering property can be achieved as a whole.

本発明の透明導電性酸化物膜付き基体におけるこのような表面性状は、例えば、以下に示す方法により確認することができる。
(1)表面形状の解析:膜表面の凸部を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、得られる顕微鏡写真より、凸部の底面径を測定することができる。また、膜表面の凹凸形状をSEM、原子間力顕微鏡(AFM)により観察し、得られる顕微鏡写真より、膜表面の凹凸形および凸部の高さを解析することができる。
(2)表面被覆率の測定:第1の酸化物からなる小山部の基体上への被覆率をSEM写真から測定し、基体上を小山部が占める面積を、基体の当該被覆面全体の面積で割った値を表面被覆率として評価することができる。
また、質量膜厚とは、基板上の一定面積中にある不連続の金属酸化物に対し、蛍光X線装置でその金属酸化物の金属量に比例する検出量を調べ、別途用意してある基板上に連続し、膜厚の既知の同種の金属酸化物における蛍光X線装置の検出量と比較して、不連続な酸化物の体積が連続になったと仮定して得られた膜厚を示す。
Such surface properties of the substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention can be confirmed by, for example, the following method.
(1) Analysis of surface shape: The convex part of the film surface is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the bottom diameter of the convex part can be measured from the obtained micrograph. Moreover, the uneven | corrugated shape of the film | membrane surface is observed with SEM and atomic force microscope (AFM), and the uneven | corrugated shape of a film | membrane surface and the height of a convex part can be analyzed from the obtained micrograph.
(2) Measurement of surface coverage: The coverage of the small oxide portion of the first oxide on the substrate is measured from the SEM photograph, and the area occupied by the small mountain portion on the substrate is the area of the entire coated surface of the substrate. The value divided by can be evaluated as the surface coverage.
The mass film thickness is prepared separately by checking the detection amount proportional to the metal amount of the metal oxide with a fluorescent X-ray apparatus for a discontinuous metal oxide in a certain area on the substrate. The film thickness obtained on the assumption that the discontinuous volume of the oxide was continuous compared to the detected amount of the fluorescent X-ray apparatus in the same kind of metal oxide with a known film thickness continuous on the substrate. Show.

また、このような形状および構成を有する本発明の透明導電性酸化物膜付き基体は、基体全体において、以下に示す特性を有している。
すなわち、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体は、分光ヘイズ率が400〜800nmの波長全域にわたって10〜95%、好ましくは20〜90%であり、該分光ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が50%以下、好ましくは30%以下であり、基体全面についてC光源ヘイズ率をヘイズメータで測定した際の該C光源ヘイズ率が30〜90%、好ましくは40〜80%、より好ましくは40〜70%であり、該C光源ヘイズ率のばらつきが20%以下、好ましくは10%以下である。
また、分光ヘイズ率は、400〜600nmの波長領域において40〜90%であることが好ましく、特に、600〜800nmの波長領域において40〜80%であることが好ましい。
Moreover, the base | substrate with a transparent conductive oxide film of this invention which has such a shape and structure has the characteristic shown below in the whole base | substrate.
That is, the substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention has a spectral haze ratio of 10 to 95%, preferably 20 to 90% over the entire wavelength range of 400 to 800 nm, and the maximum and minimum values of the spectral haze ratio. (Maximum value−minimum value) is 50% or less, preferably 30% or less, and the C light source haze ratio when the C light source haze ratio is measured with a haze meter on the entire surface of the substrate is preferably 30 to 90%, preferably It is 40 to 80%, more preferably 40 to 70%, and the variation of the C light source haze ratio is 20% or less, preferably 10% or less.
Further, the spectral haze ratio is preferably 40 to 90% in the wavelength region of 400 to 600 nm, and particularly preferably 40 to 80% in the wavelength region of 600 to 800 nm.

ここで、「分光ヘイズ率」とは、透過光における散乱成分の割合を示すものである。ヘイズ率は波長に依存し、ヘイズ率をHz(λ)、全透過率をTtotal(λ)、透過光の直進成分をTdirect(λ)、透過光の散乱成分をTdiffuse(λ)とすると、下記式に示す関係が成り立つ。
・Ttotal(λ)=Tdirect(λ)+Tdiffuse(λ)
・Hz(λ)=Tdiffuse(λ)/Ttotal(λ)×100[%]
Here, the “spectral haze ratio” indicates the ratio of the scattering component in the transmitted light. The haze rate depends on the wavelength, the haze rate is Hz (λ), the total transmittance is T total (λ), the straight component of transmitted light is T direct (λ), and the scattered component of transmitted light is T diffuse (λ). Then, the relationship shown in the following formula is established.
T total (λ) = T direct (λ) + T diffuse (λ)
・ Hz (λ) = T diffuse (λ) / T total (λ) × 100 [%]

「C光源ヘイズ率」とは、C光源で測定したヘイズ率のことを示し、本発明においては、以下に示す「C光源ヘイズ率のばらつき」を求める際に10mmの間隔で測定したC光源ヘイズ率を表す。
また、「C光源ヘイズ率のばらつき」とは、上述したように、C光源ヘイズ率の最大値と最小値の差のことであって、本発明においては、透明導電性酸化物膜付き基体の基体全面(少なくとも0.09m2の領域(例えば、30cm角の基体全面))においてC光源ヘイズ率を測定した際の該C光源ヘイズ率の最大値と最小値との差のことである。
また、本発明において、「基体全面においてC光源ヘイズ率を測定」とは、C光源ヘイズ率を基板の縦方向と横方向のそれぞれに10mm間隔(基体端部から15mm以内を除く)でヘイズメータ(C光源ヘイズ率計)で測定することである。
The “C light source haze ratio” refers to the haze ratio measured with a C light source. In the present invention, the C light source haze measured at an interval of 10 mm when the following “variation in C light source haze ratio” is determined. Represents a rate.
Further, as described above, the “variation in C light source haze ratio” refers to the difference between the maximum value and the minimum value of the C light source haze ratio. It is the difference between the maximum value and the minimum value of the C light source haze ratio when the C light source haze ratio is measured over the entire surface of the substrate (at least an area of 0.09 m 2 (for example, the entire surface of a 30 cm square substrate)).
In the present invention, “measure the C light source haze ratio over the entire surface of the substrate” means that the C light source haze ratio is measured at 10 mm intervals (except within 15 mm from the edge of the substrate) in the vertical and horizontal directions of the substrate. C light source haze ratio meter).

以下に、上述した本発明の透明導電性酸化物膜付き基体の形状および構成ならびに特性を満たす基体(透明基体)、第1の酸化物および第2の酸化物について詳述する。   Hereinafter, the substrate (transparent substrate), the first oxide, and the second oxide satisfying the shape, configuration, and characteristics of the substrate with the transparent conductive oxide film of the present invention described above will be described in detail.

<基体(透明基体)>
本発明の透明導電性酸化物膜付き基体に用いられる基体は、必ずしも平面で板状である必要はなく、曲面でも異型状でもよい。
このような基体としては、少なくともその表面が後述する第1の酸化物と異なる材料であることが好ましく、具体的には、ガラス基板、セラミックス基板、プラスチック基板、金属基板等や、これらの基板表面に酸化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化チタン膜などのアルカリバリヤ層を施したもの等が挙げられる。これらのうち、透光性に優れた透明の基体であることが好ましく、ガラス基板もしくはアルカリバリア層を施したガラス基板であることが強度および耐熱性の点から好ましい。
また、このような基体は、350〜800nmの波長領域において高い透過率、例えば80%以上の透過率を有することが好ましく、十分絶縁性で、かつ化学的、物理的耐久性が高いことが望ましい。
<Substrate (transparent substrate)>
The substrate used for the substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention is not necessarily flat and plate-like, and may be curved or atypical.
As such a substrate, it is preferable that at least the surface thereof is made of a material different from the first oxide described later. Specifically, a glass substrate, a ceramic substrate, a plastic substrate, a metal substrate, etc., and the surface of these substrates. In addition, those having an alkali barrier layer such as a silicon oxide film, an aluminum oxide film, a zirconium oxide film, and a titanium oxide film may be used. Among these, a transparent substrate excellent in light-transmitting property is preferable, and a glass substrate or a glass substrate provided with an alkali barrier layer is preferable from the viewpoint of strength and heat resistance.
Further, such a substrate preferably has a high transmittance in the wavelength region of 350 to 800 nm, for example, a transmittance of 80% or more, and is desirably sufficiently insulating and has high chemical and physical durability. .

上記ガラス基板としては、具体的には、例えば、無色透明なソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボレートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス基板、無アルカリガラス基板、その他の各種ガラスからなる透明ガラス板を用いることができる。
また、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体を太陽電池用基板に用いる場合においては、ガラス基板の厚さは0.2〜6.0mmであることが、強度および透過率の点から好ましい。
Specific examples of the glass substrate include, for example, colorless and transparent soda lime silicate glass, aluminosilicate glass, borate glass, lithium aluminosilicate glass, quartz glass, borosilicate glass substrate, alkali-free glass substrate, and other various glasses. A transparent glass plate made of can be used.
Moreover, when using the base | substrate with a transparent conductive oxide film of this invention for a board | substrate for solar cells, it is preferable from the point of intensity | strength and the transmittance | permeability that the thickness of a glass substrate is 0.2-6.0 mm. .

なお、ソーダライムシリケートガラス等のナトリウムを含有するガラスからなるガラス基板または低アルカリ含有ガラスからなるガラス基板の場合には、ガラスからその上面に形成される透明電導膜へのアルカリ成分の拡散を最小限にするために、上述したアルカリバリヤ層を施したガラス基板を用いることが好ましい。
また、ガラス基板の表面に、ガラス基板の表面と、その上に設けられる層との屈折率の差異を軽減するための層をさらに有していてもよい。
In the case of a glass substrate made of glass containing sodium such as soda lime silicate glass or a glass substrate made of glass containing low alkali, the diffusion of alkali components from the glass to the transparent conductive film formed on the upper surface is minimized. In order to limit this, it is preferable to use a glass substrate provided with the above-described alkali barrier layer.
Moreover, you may further have the layer for reducing the difference in the refractive index of the surface of a glass substrate, and the layer provided on it on the surface of a glass substrate.

<第1の酸化物>
本発明の透明導電性酸化物膜付き基体の透明導電性酸化物膜を構成する第1の酸化物は、可視光域で高透明な酸化物であれば特に限定されず、その具体例としては、TiO2、SnO2、In23、ZnO、CdO、CdIn24、CdSnO3、MgIn24、CdGa24、GaInO3、InGaZnO4、Cd2Sb27、Cd2GeO4、CuAlO2、CuGaO2、SrCu22、Al23等が挙げられる。これらのうち、TiO2、SnO2およびフッ素を含有するSnO2からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
本発明においては、小山部を形成するこのような第1の酸化物の屈折率は、波長400〜800nmにおいて、1.8〜2.2であることが好ましく、さらに、1.9〜2.1であることが好ましい。
<First oxide>
The 1st oxide which comprises the transparent conductive oxide film of the base | substrate with a transparent conductive oxide film of this invention will not be specifically limited if it is a highly transparent oxide in visible region, As a specific example, , TiO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, CdIn 2 O 4 , CdSnO 3 , MgIn 2 O 4 , CdGa 2 O 4 , GaInO 3 , InGaZnO 4 , Cd 2 Sb 2 O 7 , Cd 2 GeO 4 , CuAlO 2 , CuGaO 2 , SrCu 2 O 2 , Al 2 O 3 and the like. Of these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of SnO 2 containing TiO 2, SnO 2 and fluorine.
In the present invention, the refractive index of the first oxide that forms the hills is preferably 1.8 to 2.2 at a wavelength of 400 to 800 nm, and more preferably 1.9 to 2. 1 is preferable.

なお、このような第1の酸化物からなる小山部は、上述したように、不連続な突起物であって連続膜ではないので、該突起物に覆われていない透明基体部分は、当然ながら小山部による入射光の吸収損はゼロであるため、光電変換層への入射光量を増やすことができる。
これらの小山部は、ヘイズ率を高める(光の散乱度を上げる)部分であり、自由電子による吸収を抑えて、高透明にするために、電気導電性はないのが好ましい。したがって、上記第1の酸化物としてSnO2を用いた場合は、SnO2のみからなるか、フッ素を含有する場合でもフッ素は、SnO2に対して0.01mol%以下の含有量であることが好ましく、0.005mol%以下の含有量であることがより好ましい。
Note that, as described above, the small ridge portion made of the first oxide is a discontinuous protrusion and not a continuous film. Therefore, the transparent base portion not covered with the protrusion is naturally Since the absorption loss of incident light by the small mountain portion is zero, the amount of incident light on the photoelectric conversion layer can be increased.
These small ridges are portions that increase the haze ratio (increase the degree of light scattering), and preferably have no electrical conductivity in order to suppress absorption by free electrons and make them highly transparent. Therefore, when SnO 2 is used as the first oxide, it may be composed of only SnO 2 , or even when fluorine is contained, the content of fluorine is 0.01 mol% or less with respect to SnO 2 . Preferably, the content is 0.005 mol% or less.

<第2の酸化物>
本発明の透明導電性酸化物膜付き基体の透明導電性酸化物膜を構成する第2の酸化物は、可視光域で透明であり、さらに導電性を有している透明導電性酸化物であることが必要であり、その具体例としては、SnO2、ZnO、In23等が挙げられ、2種以上を併用してもよく、さらに、導電性発現のためのドーパントを含有していることが好ましい。
これらのうち、SnO2はドーパントとしてフッ素またはアンチモンをSnO2に対して0.01〜4mol%含有することが好ましい。ZnOはドーパントとしてホウ素、AlおよびGaからなる群から選択される少なくとも1種をZnOに対して0.02〜5mol%含有することが好ましい。In23はドーパントとしてSnをIn23に対して0.02〜4mol%含有することが好ましい。なお、これらのドーパントを用いたドーピングは、ハロゲン化水素によるものであってもよい。このようなハロゲン化水素としては、具体的には、例えば、HF、HBr等が挙げられる。
本発明においては、連続層を形成するこのような第2の酸化物の屈折率は、波長400〜800nmにおいて、1.8〜2.2であることが好ましく、さらに、1.9〜2.1であることが好ましい。
<Second oxide>
The second oxide constituting the transparent conductive oxide film of the substrate with the transparent conductive oxide film of the present invention is a transparent conductive oxide that is transparent in the visible light region and further has conductivity. Specific examples thereof include SnO 2 , ZnO, In 2 O 3, etc., and two or more of them may be used in combination, and further contain a dopant for developing conductivity. Preferably it is.
Of these, SnO 2 preferably contains 0.01 to 4 mol% of fluorine or antimony as a dopant with respect to SnO 2 . ZnO preferably contains at least one selected from the group consisting of boron, Al and Ga as a dopant in an amount of 0.02 to 5 mol% with respect to ZnO. In 2 O 3 preferably contains 0.02 to 4 mol% of Sn as a dopant with respect to In 2 O 3 . Note that doping using these dopants may be based on hydrogen halide. Specific examples of such a hydrogen halide include HF and HBr.
In the present invention, the refractive index of such a second oxide forming the continuous layer is preferably 1.8 to 2.2 at a wavelength of 400 to 800 nm, and further 1.9 to 2. 1 is preferable.

また、上記第2の酸化物としてフッ素を含有するSnO2を用いることにより、導電電子密度が向上する。太陽電池に用いる基体としては、導電電子密度は、5×1019〜4×1020cm-3であることが好ましく、1×1020〜2×1020cm-3であることがより好ましい。導電電子密度がこの範囲であれば、第2の酸化物からなる連続層の光吸収量が少なく、高透明で、かつ活性水素種に対して高い耐久性があるので、薄膜シリコン系太陽電池を形成する際に一般に用いられる水素プラズマ照射によっても、透明性は損なわれないため好ましい。 In addition, by using SnO 2 containing fluorine as the second oxide, the conductive electron density is improved. As the substrate used in the solar cell, the conductive electron density is preferably 5 × 10 19 ~4 × 10 20 cm -3, and more preferably 1 × 10 20 ~2 × 10 20 cm -3. If the conductive electron density is within this range, the light absorption amount of the continuous layer made of the second oxide is small, highly transparent, and highly durable against active hydrogen species. Transparency is not impaired even by hydrogen plasma irradiation generally used for forming, which is preferable.

上述した第1の酸化物と第2の酸化物とは、同じ酸化物を用いてもよく、本発明においては、いずれもSnO2を用いることが好ましい。また、第1の酸化物および第2の酸化物層の屈折率は、同等程度であることが好ましく、具体的には、1.8〜2.2であることが好ましい。第1の酸化物と第2の酸化物の屈折率がともにこの範囲であると、第1の酸化物と第2の酸化物との界面における光の反射が制御され、透過率が低下しないことから好ましい。 The first oxide and the second oxide described above may be the same oxide, and in the present invention, it is preferable to use SnO 2 for both. Moreover, it is preferable that the refractive index of a 1st oxide and a 2nd oxide layer is comparable, and it is preferable that it is specifically 1.8-2.2. When the refractive indexes of the first oxide and the second oxide are both within this range, light reflection at the interface between the first oxide and the second oxide is controlled, and the transmittance does not decrease. To preferred.

また、本発明においては、上述した第1の酸化物からなる小山部と、上述した第2の酸化物からなる連続層との間に、該第1の酸化物および該第2の酸化物とは組成が異なる酸化物からなる酸化物層(以下、単に「異なる酸化物層」ともいう。)を有していることが好ましい。
このような異なる酸化物層を有していることにより、後述する本発明の第2の態様に係る透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」ともいう。)においても述べるように、第2の酸化物からなる連続層の表面にミクロの多数の凸部が形成されやすく、山部と平坦部とを有する構造を容易に形成することができる。
Further, in the present invention, the first oxide and the second oxide are provided between the small hill portion made of the first oxide and the continuous layer made of the second oxide. Preferably has oxide layers composed of oxides having different compositions (hereinafter also simply referred to as “different oxide layers”).
By having such different oxide layers, a method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to a second embodiment of the present invention to be described later (hereinafter also simply referred to as “the production method of the present invention”). .)), A large number of micro convex portions are easily formed on the surface of the continuous layer made of the second oxide, and a structure having a peak portion and a flat portion can be easily formed.

また、このような異なる酸化物層を有する多層構造の透明導電性酸化物膜においては、各層の界面での反射を軽減し、後述する光電変換層への入射光量を最大にする必要がある。すなわち、ガラス基板、第1の酸化物からなる小山部、異なる酸化物層、第2の酸化物からなる連続層の各界面での光反射をできるだけ低減することが望ましい。そのためには、第1の酸化物、異なる酸化物および第2の酸化物の屈折率ができるだけ近いこと、または屈折率が離れている場合は、異なる酸化物層ができるだけ薄いことが望ましい。
このような異なる酸化物としては、具体的には、例えば、Si、Sn、Al、ZrおよびTiからなる群から選ばれる1種以上の原子の酸化物が挙げられ、これらのうち、Siの酸化物を主成分とすることが好ましい。また、上記異なる酸化物は、高い透光性を有する必要があるため、非結晶性であるSiO2であることがより好ましい。
なお、異なる酸化物層の膜厚は2〜40nmであることが好ましく、10〜30nmであることがより好ましい。
In addition, in such a transparent conductive oxide film having a multilayer structure having different oxide layers, it is necessary to reduce reflection at the interface of each layer and maximize the amount of incident light to the photoelectric conversion layer described later. That is, it is desirable to reduce light reflection as much as possible at each interface of the glass substrate, the small hill portion made of the first oxide, the different oxide layer, and the continuous layer made of the second oxide. To that end, it is desirable that the refractive index of the first oxide, the different oxide and the second oxide be as close as possible, or that the different oxide layers be as thin as possible when the refractive indices are separated.
Specifically, examples of such different oxides include oxides of one or more atoms selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zr and Ti. It is preferable to have an article as a main component. Moreover, since the different oxide needs to have high translucency, it is more preferably SiO 2 that is non-crystalline.
In addition, it is preferable that the film thickness of a different oxide layer is 2-40 nm, and it is more preferable that it is 10-30 nm.

本発明の透明導電性酸化物膜付き基体は、上述したように、複数の山部とその間をうめる複数の平坦部とで構成され、該山部および外平坦部の表面がミクロの多数の凸部を連続して有するものであるが、基板上から山部の頂上(ミクロの凸部を含む)までの高さは0.8〜3.0μmであることが好ましく、0.8〜1.0μmであることがより好ましい。また、膜全体のシート抵抗が8〜20Ω/□であることが好ましく、8〜12Ω/□であることがより好ましく、550nmにおける透過率(透明性)は、後に実施例で詳述する浸液法で測定した場合、80〜90%であることが好ましく、85〜90%であることがより好ましい。
また、上記構成からなる本発明の透明導電性酸化物膜付き基体を、後述する本発明の第3の態様に係る光電変換素子(以下、単に「本発明の光電変換素子」ともいう。)の透明電極に用いると、基体を経て入射された光は、透明電極により屈折、散乱されて光電変換部に入射し、光電変換部中を長い距離にわたって通過する。その結果、多くの光が光電変換部にて吸収され、光電変換効率が向上する効果を奏するものとなる。特に、太陽電池に用いた場合には、開放電圧および曲線因子を低下させずに短絡電流を高く維持することが可能となるため、光電変換効率が向上するものとなる。
As described above, the substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention is composed of a plurality of crests and a plurality of flat parts sandwiching between the crests, and the surfaces of the crests and the outer flat part are micro-projections. It is preferable that the height from the top of the substrate to the top of the peak (including the micro convex portion) is 0.8 to 3.0 [mu] m. More preferably, it is 0 μm. The sheet resistance of the entire film is preferably 8 to 20 Ω / □, more preferably 8 to 12 Ω / □, and the transmittance (transparency) at 550 nm is an immersion liquid described in detail later in Examples. When measured by the method, it is preferably 80 to 90%, more preferably 85 to 90%.
In addition, the substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention having the above-described configuration is a photoelectric conversion element according to a third aspect of the present invention described later (hereinafter also simply referred to as “photoelectric conversion element of the present invention”). When used for a transparent electrode, light incident through the substrate is refracted and scattered by the transparent electrode, enters the photoelectric conversion unit, and passes through the photoelectric conversion unit over a long distance. As a result, a lot of light is absorbed by the photoelectric conversion unit, and the effect of improving the photoelectric conversion efficiency is obtained. In particular, when used in a solar cell, the short-circuit current can be kept high without reducing the open circuit voltage and the fill factor, so that the photoelectric conversion efficiency is improved.

本発明の第2の態様に係る透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法は、透明基体上に、第1の酸化物からなる不連続な小山部を常圧CVD法により形成し、その上に第2の酸化物からなる連続層を形成することで上述した第1の態様に係る透明導電性酸化物膜付き基体を製造する方法であって、
上記透明基体の少なくとも表面が、上記第1の酸化物と異なる材料からなり、
上記常圧CVD法が、キャリアガスと上記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.02〜0.30体積%として、1〜20nmの質量膜厚の核を形成する第1CVD工程と、キャリアガスと上記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.3〜3.0体積%として、100〜1000nmの質量膜厚の小山部を形成する第2CVD工程とを具備する透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法である。
なお、透明基体、第1の酸化物および第2の酸化物とは、上述した第1の態様に係る基体と同様である。
In the method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to the second aspect of the present invention, a discontinuous hill portion made of the first oxide is formed on a transparent substrate by an atmospheric pressure CVD method. A method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to the first aspect described above by forming a continuous layer comprising a second oxide on the substrate,
At least the surface of the transparent substrate is made of a material different from the first oxide,
In the atmospheric pressure CVD method, the concentration of the source gas containing the metal forming the first oxide with respect to the total gas amount of the carrier gas and the source gas forming the first oxide is 0.02 to 0.02. The first oxide is formed with respect to the total gas amount of the first CVD step for forming nuclei having a mass film thickness of 1 to 20 nm and the carrier gas and the source gas for forming the first oxide as 30% by volume. Of a substrate with a transparent conductive oxide film comprising: a second CVD step of forming a small ridge having a mass film thickness of 100 to 1000 nm with a concentration of a source gas containing metal to be 0.3 to 3.0% by volume Is the method.
The transparent substrate, the first oxide, and the second oxide are the same as the substrate according to the first aspect described above.

ここで、第1CVD工程は、キャリアガス(例えば、窒素、アルゴン等)と上記第1の酸化物を形成する原料ガス(例えば、四塩化錫、四塩化チタン、有機チタン、水、塩化水素等)との合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.02〜0.30体積%、好ましくは0.02〜0.15体積%として、1〜20nm、好ましくは1〜10nmの質量膜厚の核(小山部核)を形成する工程である。
また、第2CVD工程は、上記第1CVD工程終了後、キャリアガスと上記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.3〜3.0体積%、好ましくは0.3〜1.0体積%として、100〜1000nm、好ましくは100〜300nmの質量膜厚の小山部を形成する工程である。
Here, in the first CVD step, a carrier gas (for example, nitrogen, argon, etc.) and a source gas for forming the first oxide (for example, tin tetrachloride, titanium tetrachloride, organic titanium, water, hydrogen chloride, etc.) The concentration of the raw material gas containing the metal forming the first oxide with respect to the total gas amount is 0.02 to 0.30% by volume, preferably 0.02 to 0.15% by volume, 1 to 20 nm, Preferably, it is a step of forming nuclei (small mountain nuclei) having a mass thickness of 1 to 10 nm.
In the second CVD step, the concentration of the source gas containing the metal forming the first oxide with respect to the total gas amount of the carrier gas and the source gas forming the first oxide after the end of the first CVD step. Is 0.3 to 3.0% by volume, preferably 0.3 to 1.0% by volume, and is a step of forming a small ridge having a mass film thickness of 100 to 1000 nm, preferably 100 to 300 nm.

小山部を形成する常圧CVD法が、上述した第1CVD工程およぴ第2CVD工程を具備することにより、容易に小山部間のピッチを直線上に0.7〜1.2μm程度とすることができる。
図3に搬送型常圧CVD装置の一部を表す概略図を示す。この搬送型の常圧CVD装置は原料ガス供給部分と排気部分がガラス進行方向で前後方向にあり、上述した第1CVD工程により小山部の核を形成する際に、排気孔下部に発生する乱流による影響を最小限に抑えることが可能になったためと考えられる。このことは、後述する実施例にも示すように、第2CVD工程に相当する条件のみで小山部を形成すると、形成された小山部間のピッチが、直線上に0.1〜2.0μmと広がってしまうことからも確認することができる。
また、小山部間のピッチが、直線上に0.7〜1.2μm程度となることにより、第2の酸化物からなる連続層形成後において、C光源ヘイズ率を30〜90%とし、該C光源ヘイズ率のばらつきが20%以下とすることが容易になるため好ましい。
The atmospheric pressure CVD method for forming the ridges includes the first CVD process and the second CVD process described above, so that the pitch between the ridges is easily set to about 0.7 to 1.2 μm on a straight line. Can do.
FIG. 3 is a schematic view showing a part of the transfer type atmospheric pressure CVD apparatus. In this transport type atmospheric pressure CVD apparatus, the source gas supply part and the exhaust part are in the front-rear direction in the glass traveling direction, and the turbulent flow generated in the lower part of the exhaust hole when the core of the small ridge is formed by the first CVD process described above. This is thought to be due to the fact that it has become possible to minimize the effects of. As shown in the examples described later, this means that when the ridges are formed only under the conditions corresponding to the second CVD step, the pitch between the formed ridges is 0.1 to 2.0 μm on the straight line. It can also be confirmed from spreading.
In addition, when the pitch between the small peaks is about 0.7 to 1.2 μm on a straight line, the C light source haze ratio is set to 30 to 90% after forming the continuous layer made of the second oxide, It is preferable because the variation of the C light source haze ratio is easily 20% or less.

以下に、本発明の製造方法における、常圧CVD法を用いた小山部の形成の好適な1例を示すが、本発明の製造方法はこれに限定されない。
まず、ソーダライムガラス基板をベルトコンベア炉において500℃に加熱し、このガラス基板上に、5mol%のシランガスを含有した窒素ガス4L/分と、酸素ガス20L/分とを同時に吹き付けシリカ膜を作製する。
次に、このシリカ膜付きガラス基板を同様のベルトコンベア炉において540℃に加熱し、キャリアガスとして窒素ガスを用い、第1の酸化物を形成する原料ガスとして四塩化錫、メタノール、水および塩化水素を用い、該キャリアガスと該原料ガスとの合計ガス量に対する四塩化錫の濃度を0.1体積%として、5nmの質量膜厚の核をシリカ膜上に形成した後、該合計ガス量における四塩化錫の濃度を0.9体積%として、100nmの質量膜厚の小山部を形成する。
In the following, a preferred example of the formation of a small ridge using the atmospheric pressure CVD method in the production method of the present invention is shown, but the production method of the present invention is not limited to this.
First, a soda lime glass substrate is heated to 500 ° C. in a belt conveyor furnace, and a silica film is produced by simultaneously spraying 4 L / min of nitrogen gas containing 5 mol% of silane gas and 20 L / min of oxygen gas on the glass substrate. To do.
Next, this glass substrate with a silica film is heated to 540 ° C. in the same belt conveyor furnace, nitrogen gas is used as a carrier gas, and tin tetrachloride, methanol, water and chloride are used as raw material gases for forming the first oxide. Using hydrogen, the concentration of tin tetrachloride with respect to the total gas amount of the carrier gas and the raw material gas is set to 0.1% by volume, and a nucleus with a thickness of 5 nm is formed on the silica film. In this case, the concentration of tin tetrachloride is 0.9 vol%, and a small ridge having a mass thickness of 100 nm is formed.

本発明の製造方法においては、この常圧CVD法によって形成する小山部のガラス基板上における表面被覆率は、10〜70%であることが好ましい。
また、上記表面被覆率は、上記塩化水素ガスおよび上記水の量を制御することで調節できる。具体的には、常圧CVD法(特に、第1CVD工程)における小山部核の形成時において、塩化水素ガスを加える割合を増加させることが好ましい。塩化水素を加える割合は、塩化水素と四塩化錫のモル比(以下、単に「HCl/SnCl4」という。)で表され、HCl/SnCl4が1.0〜4.0であることが好ましい。HCl/SnCl4がこの範囲であると、小山部核が形成され易く、上記表面被覆率を制御することができる。特に、HCl/SnCl4が2.0〜3.0であることが好ましい。
In the manufacturing method of this invention, it is preferable that the surface coverage on the glass substrate of the hill part formed by this atmospheric pressure CVD method is 10 to 70%.
The surface coverage can be adjusted by controlling the amount of the hydrogen chloride gas and the water. Specifically, it is preferable to increase the rate of adding hydrogen chloride gas at the time of formation of the hill core in the atmospheric pressure CVD method (particularly, the first CVD step). The ratio of adding hydrogen chloride is represented by the molar ratio of hydrogen chloride to tin tetrachloride (hereinafter simply referred to as “HCl / SnCl 4 ”), and HCl / SnCl 4 is preferably 1.0 to 4.0. . When HCl / SnCl 4 is within this range, hill nuclei are easily formed, and the surface coverage can be controlled. In particular, HCl / SnCl 4 is preferably 2.0 to 3.0.

本発明の製造方法においては、第2の酸化物からなる連続層は、上記小山部上および該小山部が形成されていない透明基体上に、常圧CVD法、電子ビーム蒸層法、真空蒸着法、スパッタ法またはスプレー法を用いて形成することができるが、該連続層の表面に形成されるミクロの多数の凹凸がエッチング工程を要せず形成可能であるため、常圧CVD法を用いることが好ましい。
また、本発明の製造方法においては、上記小山部および該小山部が形成されていない透明基体と第2の酸化物からなる連続層との間に、上述した異なる酸化物層を常圧CVD法により形成することが、山部および平坦部を確実に有する透明導電性酸化物膜に容易に製造することができるため好ましい。
In the production method of the present invention, the continuous layer made of the second oxide is formed on the above-mentioned ridges and on the transparent substrate on which the ridges are not formed by atmospheric pressure CVD, electron beam vapor deposition, vacuum deposition. The method can be formed using a sputtering method or a spray method, but since a large number of micro irregularities formed on the surface of the continuous layer can be formed without an etching step, the atmospheric pressure CVD method is used. It is preferable.
Further, in the manufacturing method of the present invention, the above-mentioned different oxide layer is formed by the atmospheric pressure CVD method between the small crest portion and the transparent substrate on which the small crest portion is not formed and the continuous layer made of the second oxide. It is preferable that the transparent conductive oxide film having a peak portion and a flat portion can be easily manufactured.

以下に、上述した異なる酸化物層および第2の酸化物からなる連続層の形成の好適な1例として、常圧CVD法を用いた例を示すが、本発明の製造方法はこれに限定されない。
上記異なる酸化物層として、SiO2からなる層を用いる場合、SiO2からなる層を、常圧CVD法を用いて、第1の酸化物からなる不連続な小山部上および該小山部のない平坦なガラス基板上に形成させる。
具体的には、まず、上記小山部が形成されたガラス基板をベルトコンベア炉において520℃に加熱し、このガラス基板上に、5mol%のシランガスを含んだ窒素ガス4L/分と、酸素ガス3L/分とを同時に吹き付け、常圧CVD法により、上記異なる酸化物層であるSiO2からなる層を形成する。
次に、このガラス基板を同様のベルトコンベア炉において540℃に加熱し、四塩化錫、水、フッ化水素、メタノールを同時に吹き付け、常圧CVD法を用いることで、上記第2の酸化物からなる連続層であるフッ素ドープSnO2透明導電性酸化物膜を形成する。
In the following, an example using the atmospheric pressure CVD method is shown as a preferred example of forming the continuous layer composed of the different oxide layer and the second oxide described above, but the production method of the present invention is not limited to this. .
As the different oxide layer, in the case of using a layer made of SiO 2, a layer made of SiO 2, using the atmospheric pressure CVD method, not on and the said small ridges discontinuous small ridges made of the first oxide It is formed on a flat glass substrate.
Specifically, first, the glass substrate on which the small ridges are formed is heated to 520 ° C. in a belt conveyor furnace, and nitrogen gas 4 L / min containing 5 mol% of silane gas and oxygen gas 3 L on the glass substrate. At the same time, and a layer made of SiO 2 which is the different oxide layer is formed by atmospheric pressure CVD.
Next, this glass substrate is heated to 540 ° C. in the same belt conveyor furnace, and simultaneously sprayed with tin tetrachloride, water, hydrogen fluoride, and methanol, and using the atmospheric pressure CVD method, the second oxide is used. A fluorine-doped SnO 2 transparent conductive oxide film which is a continuous layer is formed.

本発明の第3の態様に係る光電変換素子は、上述した本発明の第1の態様に係る透明導電性酸化物膜付き基体上に、光電変換層を介して、裏面電極を有する光電変換素子である。
以下に、本発明の光電変換素子(以下、太陽電池として説明する。)の好適な実施態様の一例を、図4を用いて詳細に説明するが、本発明の太陽電池は、これに限定されない。
図4は、本発明の太陽電池の好適な実施態様の一例を示す一部切欠き断面図である。
The photoelectric conversion element which concerns on the 3rd aspect of this invention has a back surface electrode through a photoelectric converting layer on the base | substrate with a transparent conductive oxide film which concerns on the 1st aspect of this invention mentioned above. It is.
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention (hereinafter described as a solar cell) will be described in detail with reference to FIG. 4, but the solar cell of the present invention is not limited thereto. .
FIG. 4 is a partially cutaway sectional view showing an example of a preferred embodiment of the solar cell of the present invention.

図4に示されるように、本発明の太陽電池20は、ガラス基板21上に、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体に用いられる透明導電性酸化物膜22と、光電変換層26と、裏面電極層27とを有している。この構成は、比較的低コストで製造可能な光電変換装置の1つである。かかる太陽電池20は、光28がガラス基板21側から入射し、主としてi層24内で吸収されるように設計されている。起電力は透明電導性酸化物膜22と裏面電極27の2つの電極間で発生し、導線29を通して太陽電池から電気が取り出される。
以下に、太陽電池20の各構成について詳述する。
As shown in FIG. 4, the solar cell 20 of the present invention includes a transparent conductive oxide film 22 used for a substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention, a photoelectric conversion layer 26, and a glass substrate 21. And a back electrode layer 27. This configuration is one of photoelectric conversion devices that can be manufactured at a relatively low cost. The solar cell 20 is designed so that light 28 enters from the glass substrate 21 side and is absorbed mainly in the i layer 24. An electromotive force is generated between the two electrodes of the transparent conductive oxide film 22 and the back electrode 27, and electricity is extracted from the solar cell through the conductive wire 29.
Below, each structure of the solar cell 20 is explained in full detail.

本発明の太陽電池においては、光電変換層26は、一般的な太陽電池に使用することができる光電変換層であれば使用可能である。図4に示される光電変換層26の構造は、p層23、i層24およびn層25をこの順に形成された3層からなるシングル構造となっている。
p層の材料としては、例えば、水素化アモルファスシリコンカーバイド(a−SiC:H)等が挙げられ、i層の材料としては、例えば、水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)、結晶シリコン(c−Si)、微結晶シリコン(μc−Si)、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム(a−SiGe:H)等が挙げられる。また、n層材料としては、例えば、素化アモルファスシリコン(a−Si:H)、微結晶シリコン(μc−Si)等が挙げられる。
これらのうち、p層としてa−SiC:H層、i層としてa−Si:H層、n層としてa−Si:H層がこの順に形成された3層(以下、a−Siのp−i−n層)からなるシングル構造が好ましい。
In the solar cell of this invention, the photoelectric converting layer 26 can be used if it is a photoelectric converting layer which can be used for a general solar cell. The structure of the photoelectric conversion layer 26 shown in FIG. 4 is a single structure including three layers in which the p layer 23, the i layer 24, and the n layer 25 are formed in this order.
Examples of the material for the p layer include hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC: H). Examples of the material for the i layer include hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) and crystalline silicon ( c-Si), microcrystalline silicon (μc-Si), hydrogenated amorphous silicon germanium (a-SiGe: H), and the like. Examples of the n-layer material include elemental amorphous silicon (a-Si: H), microcrystalline silicon (μc-Si), and the like.
Of these, three layers in which an a-SiC: H layer is formed as a p layer, an a-Si: H layer is formed as an i layer, and an a-Si: H layer is formed as an n layer in this order (hereinafter referred to as a p-type of a-Si). (single layer) is preferable.

また、他の例としては、a−Siのp−i−n層上に、さらに別のp−i−n層が形成されたタンデム構造の起電層が好適に例示される。具体的には、a−Siのp−i−n層上に形成される層が、p層としてa−Si:H層、i層として微結晶Si層、n層としてa−Si:H層がこの順に形成された3層、または、p層としてa−Si:H層、i層としてa−SiGe:H層、n層としてa−Si:H層がこの順に形成された3層であるタンデム構造の起電層が挙げられる。
タンデム構造の起電層を光電変換層に用いることにより、短波長のみならず長波長側の光の光電変換も可能となるため、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体に上記タンデム構造の起電層を用いれば、光電変換効率はより向上する。
Another example is a tandem electromotive layer in which another pin layer is further formed on the a-Si pin layer. Specifically, the layers formed on the a-Si pin layer are the a-Si: H layer as the p layer, the microcrystalline Si layer as the i layer, and the a-Si: H layer as the n layer. Are three layers formed in this order, or an a-Si: H layer as a p layer, an a-SiGe: H layer as an i layer, and an a-Si: H layer as an n layer in this order. A tandem electromotive layer may be mentioned.
By using a tandem electromotive layer for the photoelectric conversion layer, it becomes possible to perform photoelectric conversion of light not only at a short wavelength but also at a long wavelength side. Therefore, the substrate with the transparent conductive oxide film of the present invention has the above tandem structure. If the electromotive layer is used, the photoelectric conversion efficiency is further improved.

このような光電変換層の膜厚は、形成される起電層の種類により異なるが、例えば、後述するプラズマCVD法により形成されるp層またはn層の膜厚は、5〜15nmであることが好ましく、i層の膜厚は、100〜400nmであることが好ましい。また、タンデム構造における微結晶Si層の膜厚は、500〜3000nmであることが好ましい。   The film thickness of such a photoelectric conversion layer varies depending on the type of the electromotive layer to be formed. For example, the film thickness of a p layer or an n layer formed by a plasma CVD method described later is 5 to 15 nm. The film thickness of the i layer is preferably 100 to 400 nm. The film thickness of the microcrystalline Si layer in the tandem structure is preferably 500 to 3000 nm.

また、本発明の太陽電池においては、上記裏面電極層27の電極材料は一般的な太陽電池に使用することができる裏面電極層の電極材料であれば使用可能であり、その具体例としては、AgまたはAg合金、AlまたはAl合金、パラジウム、クロムなどが好適に例示され、結晶性のAgを95原子%以上含有する金属膜を用いることが好ましい。結晶性のAgを裏面電極の金属膜に用いることにより、上記光電変換層を透過してきた光を反射させ、再び反射光を光電変換層に戻すことが可能となることから、光電変換効率の向上効果につながるため好ましい。
上記金属膜は、Pdおよび/またはAuを成分として含有してもよい。上記金属膜におけるPdおよびAuの含有量は、Agとの総和に対して、それぞれ0.3〜5原子%であることが好ましく、0.3〜3原子%であることがより好ましい。
また、上記裏面電極層がAgのみからなる層である場合、不純物量の合計は1原子%以下であることが好ましい。
Further, in the solar cell of the present invention, the electrode material of the back electrode layer 27 can be used as long as it is an electrode material of a back electrode layer that can be used for a general solar cell. Ag or an Ag alloy, Al or an Al alloy, palladium, chromium, or the like is preferably exemplified, and a metal film containing 95 atomic% or more of crystalline Ag is preferably used. By using crystalline Ag for the metal film of the back electrode, it is possible to reflect the light transmitted through the photoelectric conversion layer and return the reflected light to the photoelectric conversion layer again, thereby improving the photoelectric conversion efficiency. This is preferable because it leads to an effect.
The metal film may contain Pd and / or Au as components. The content of Pd and Au in the metal film is preferably 0.3 to 5 atom%, more preferably 0.3 to 3 atom%, respectively, with respect to the total with Ag.
Moreover, when the said back surface electrode layer is a layer which consists only of Ag, it is preferable that the sum total of impurity amount is 1 atomic% or less.

このような裏面電極層の膜厚は、100〜1000nmであることが好ましい。特に、裏面電極層がAgであるときの膜厚は150〜250nmであることが好ましい。裏面電極層の膜厚がこの範囲であれば、該裏面電極層のシート抵抗が低くなり、太陽電池の曲線因子を高く維持することができることから、光電変換率が向上するため好ましく、また、光電変換層を透過した光を該裏面電極層において反射することができ、太陽電池の短絡電流を高く維持することができることから、光電変換率が向上するため好ましい。また、特に、裏面電極層の膜厚が300nm以下であれば、後述するCVD法による裏面電極層形成工程において、該裏面電極層の形成時間が短く済み、生産性が向上するため好ましい。   The thickness of such a back electrode layer is preferably 100 to 1000 nm. In particular, the film thickness when the back electrode layer is Ag is preferably 150 to 250 nm. If the film thickness of the back electrode layer is within this range, the sheet resistance of the back electrode layer is low, and the curve factor of the solar cell can be kept high, which is preferable because the photoelectric conversion rate is improved. Since the light which permeate | transmitted the conversion layer can be reflected in this back surface electrode layer and the short circuit current of a solar cell can be maintained high, it is preferable from a photoelectric conversion rate improving. In particular, if the thickness of the back electrode layer is 300 nm or less, it is preferable in the back electrode layer forming step by the CVD method to be described later because the formation time of the back electrode layer is short and productivity is improved.

本発明の太陽電池は、図4に示す上記裏面電極層27と、光電変換層26との間に接触改善層を有していてもよい。
以下に、接触改善層を有する本発明の太陽電池の好適な実施態様の一例を、図5を用いて詳細に説明するが、本発明の太陽電池は、これに限定されない。
図5は、接触改善層を有する本発明の太陽電池の好適な実施態様の一例を示す一部切欠き断面図である。
The solar cell of the present invention may have a contact improving layer between the back electrode layer 27 shown in FIG. 4 and the photoelectric conversion layer 26.
Below, an example of the suitable embodiment of the solar cell of this invention which has a contact improvement layer is demonstrated in detail using FIG. 5, However, The solar cell of this invention is not limited to this.
FIG. 5 is a partially cutaway cross-sectional view showing an example of a preferred embodiment of the solar cell of the present invention having a contact improving layer.

図5に示されるように、本発明の太陽電池40は、ガラス基板44、透明導電性酸化物膜45、光電変換層42、接触改善層41および裏面電極43を有している。
この接触改善層41は、上記光電変換層42と裏面電極43との間にあり、光電変換層42と裏面電極43との接触性を改善するために用いられる。
また、接触改善層41は、比抵抗および吸収係数が小さいことが好ましい。具体的には、比抵抗が1×10-2Ω・cm以下であることが好ましく、5×10-3Ω・cm以下であることがより好ましい。上記接触改善層41の比抵抗がこの範囲であれば、光電変換層42で光電変換された起電力を低減させることなく裏面電極43へ通すことが可能となる。
また、吸収係数は、波長領域500〜800nmにおいて、5×103cm-1以下であることが好ましく、2×103cm-1以下であることがより好ましい。上記接触改善層41の吸収係数がこの範囲であれば、光電変換層42を透過した光を吸収することなく裏面電極43へ透過させ、さらに裏面電極43において反射した光を再び光電変換層42に透過させることが可能となる。
As shown in FIG. 5, the solar cell 40 of the present invention has a glass substrate 44, a transparent conductive oxide film 45, a photoelectric conversion layer 42, a contact improvement layer 41, and a back electrode 43.
The contact improvement layer 41 is between the photoelectric conversion layer 42 and the back electrode 43 and is used to improve the contact between the photoelectric conversion layer 42 and the back electrode 43.
Moreover, it is preferable that the contact improvement layer 41 has a small specific resistance and absorption coefficient. Specifically, the specific resistance is preferably 1 × 10 −2 Ω · cm or less, and more preferably 5 × 10 −3 Ω · cm or less. When the specific resistance of the contact improvement layer 41 is within this range, it is possible to pass through the back electrode 43 without reducing the electromotive force photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 42.
Further, the absorption coefficient is preferably 5 × 10 3 cm −1 or less, more preferably 2 × 10 3 cm −1 or less in the wavelength region of 500 to 800 nm. If the absorption coefficient of the contact improvement layer 41 is within this range, the light transmitted through the photoelectric conversion layer 42 is transmitted to the back electrode 43 without being absorbed, and the light reflected by the back electrode 43 is again transmitted to the photoelectric conversion layer 42. It can be transmitted.

上記接触改善層41の材料としては、ZnOを主成分とし、該接触改善層中の全金属成分の90原子%以上がZnであることが好ましく、ZnOを主成分とする層に、GaまたはAlを含有させていることがより好ましい。GaやAlを含有させることにより、導電電子密度が上がり、ZnOに対してドーパントとして働くことにより、接触改善層41全体の電気伝導度の向上といった効果を有する。
また、GaまたはAlを含有させる場合の含有量は、Znとの総和に対して0.3〜10原子%であることが好ましく、より好ましくは、0.3〜5原子%である。この範囲であると、電気伝導度の過剰な向上による接触改善層41の吸収係数の増大を防ぐことができる。
さらに、上記接触改善層がGaやAlを含有するZnO層である場合は、不純物を含んでいてもよく、不純物量の合計は1原子%以下であることが好ましい。
As a material for the contact improvement layer 41, it is preferable that ZnO is a main component, and 90 atomic% or more of all metal components in the contact improvement layer is Zn. It is more preferable to contain. By containing Ga or Al, the conductive electron density is increased, and by acting as a dopant for ZnO, there is an effect of improving the electrical conductivity of the entire contact improvement layer 41.
In addition, when Ga or Al is contained, the content is preferably 0.3 to 10 atomic%, more preferably 0.3 to 5 atomic%, based on the total with Zn. Within this range, it is possible to prevent an increase in the absorption coefficient of the contact improvement layer 41 due to an excessive increase in electrical conductivity.
Furthermore, when the contact improvement layer is a ZnO layer containing Ga or Al, it may contain impurities, and the total amount of impurities is preferably 1 atomic% or less.

このような接触改善層の膜厚は5〜200nmであることが好ましく、より好ましくは10〜150nmである。特に、接触改善層がGaをドーピングさせた酸化亜鉛(以下、GZO)層であるときは、その膜厚は50〜150nmであることが好ましい。   The film thickness of such a contact improving layer is preferably 5 to 200 nm, more preferably 10 to 150 nm. In particular, when the contact improving layer is a zinc oxide (hereinafter, GZO) layer doped with Ga, the film thickness is preferably 50 to 150 nm.

このような本発明の太陽電池を製造する製造方法としては、上述した本発明の第1の態様に係る透明導電性酸化物膜付き基体上に、上記光電変換層をプラズマCVD法により形成する光電変換層形成工程と、該光電変換層形成工程後に、上記裏面電極層を形成する裏面電極層形成工程とを具備する製造方法が挙げられる。   As a manufacturing method for manufacturing such a solar cell of the present invention, a photoelectric film in which the photoelectric conversion layer is formed by the plasma CVD method on the substrate with the transparent conductive oxide film according to the first aspect of the present invention described above. The manufacturing method which comprises the conversion layer formation process and the back electrode layer formation process which forms the said back electrode layer after this photoelectric conversion layer formation process is mentioned.

上記光電変換層形成工程におけるプラズマCVD法は、一般的な太陽電池において光電変換層を形成する条件で行うことができ、例えば、a−Siのp−i−n層を、後述する実施例に示す条件で行うことができる。
また、上記光電変換層を形成する方法としては、RFプラズマCVD法、VHFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、ホットワイヤーセル法、触媒気相化学堆積法(Cat−CVD法)、光CVD法、ECRプラズマCVD法などを用いてもよい。
The plasma CVD method in the photoelectric conversion layer forming step can be performed under conditions for forming a photoelectric conversion layer in a general solar cell. For example, an a-Si p-i-n layer is used in Examples described later. It can be performed under the conditions shown.
In addition, as a method for forming the photoelectric conversion layer, an RF plasma CVD method, a VHF plasma CVD method, a microwave CVD method, a hot wire cell method, a catalytic gas phase chemical deposition method (Cat-CVD method), a photo CVD method, An ECR plasma CVD method or the like may be used.

上記裏面電極層形成工程は、上記光電変換層上に、上記裏面電極層を形成する工程であって、スパッタ法を用いて形成することが好ましい。なお、裏面電極層を形成する前に、上記光電変換層上に上記接触改善層をスパッタ法を用いて形成することが好ましい。
スパッタ法による上記接触改善層の形成は、具体的には、プラズマCVD法により形成した上記光電変換層の上に、GZOをターゲットに用い、不活性ガス雰囲気でスパッタすることにより形成することができる。
また、上記接触改善層を形成する方法は、スパッタ法以外の物理蒸着法や化学蒸着法を用いてもよいが、より低温基板温度で良好な導電膜特性が得られるスパッタ法を用いることが好ましい。後述する実施例では直流スパッタ法を用いているが、これを高周波スパッタリング法で行ってもよい。
The back electrode layer forming step is a step of forming the back electrode layer on the photoelectric conversion layer, and is preferably formed using a sputtering method. In addition, before forming a back electrode layer, it is preferable to form the said contact improvement layer on the said photoelectric converting layer using a sputtering method.
Specifically, the contact improvement layer can be formed by sputtering, using GZO as a target and sputtering in an inert gas atmosphere on the photoelectric conversion layer formed by plasma CVD. .
Further, as the method for forming the contact improvement layer, a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method other than the sputtering method may be used, but it is preferable to use a sputtering method which can obtain good conductive film characteristics at a lower substrate temperature. . In the embodiments described later, a direct current sputtering method is used, but this may be performed by a high frequency sputtering method.

同様に、スパッタ法を用いた上記裏面電極層の形成は、上記接触改善層(接触改善層が無い場合は、光電変換層)上に、Agを95原子%以上含有する金属(以下、単に「Ag系金属」という。)をターゲットに用いて、不活性ガス雰囲気下でスパッタすることにより形成することができる。   Similarly, the back electrode layer is formed by sputtering using a metal containing 95 atomic% or more of Ag on the contact improvement layer (a photoelectric conversion layer when there is no contact improvement layer) (hereinafter simply “ It can be formed by sputtering in an inert gas atmosphere using “Ag-based metal”) as a target.

上記接触改善層は、例えば、以下に示すように形成することができる。
まず、接触改善層を形成するGZOターゲットを直流マグネトロンスパッタ装置のカソードに取り付ける。さらに、光電変換層が形成された透明導電性酸化物膜付き基体を基板ホルダーに取り付ける。次いで、成膜室内を真空に排気後、スパッタガスとして、アルゴンガスを導入する。スパッタガスには、アルゴンガスの他に、He、Ne、Krなどの不活性ガスを用いることができるが、放電が安定で、価格が安価であるアルゴンガスが好ましい。また、二酸化炭素を0.3〜20体積%含有する不活性ガスであることがより好ましく、さらに好ましくは、0.3〜10体積%である。二酸化炭素を含有させることにより、Gaドープによる導電性の過剰な向上による吸収係数の増大を防ぐことができる。
スパッタ中の圧力としては、0.1〜1.5Paが適当である。また、残留ガス圧は1.0×10-5〜2.5×10-3Paが好ましい。基板温度としては、太陽電池特性の観点から室温〜200℃、特に100〜150℃であることが適当である。
また、上記スパッタによる成膜が、GZOターゲットを基体に対して30〜90°傾けてスパッタを行うことが、低抵抗と低吸収を両立できることから好ましい。
The contact improvement layer can be formed, for example, as shown below.
First, a GZO target for forming a contact improvement layer is attached to the cathode of a DC magnetron sputtering apparatus. Further, the substrate with the transparent conductive oxide film on which the photoelectric conversion layer is formed is attached to the substrate holder. Next, after the film formation chamber is evacuated to vacuum, argon gas is introduced as a sputtering gas. As the sputtering gas, an inert gas such as He, Ne, or Kr can be used in addition to the argon gas, but an argon gas that is stable in discharge and inexpensive is preferable. Moreover, it is more preferable that it is an inert gas containing 0.3-20 volume% of carbon dioxide, More preferably, it is 0.3-10 volume%. By containing carbon dioxide, it is possible to prevent an increase in absorption coefficient due to excessive improvement in conductivity due to Ga doping.
The pressure during sputtering is suitably from 0.1 to 1.5 Pa. The residual gas pressure is preferably 1.0 × 10 −5 to 2.5 × 10 −3 Pa. The substrate temperature is suitably room temperature to 200 ° C., particularly 100 to 150 ° C. from the viewpoint of solar cell characteristics.
In addition, it is preferable that the film formation by the sputtering is performed by tilting the GZO target by 30 to 90 ° with respect to the substrate because both low resistance and low absorption can be achieved.

裏面電極層の形成は、接触改善層同様、まず、裏面電極層を形成するAg系金属ターゲットを直流マグネトロンスパッタ装置のカソードに取り付ける。さらに、上述のようにして接触改善層が形成された基体を基板ホルダーに取り付ける。次いで、成膜室内を真空に排気後、スパッタガスとして、アルゴンガスを導入する。スパッタガスには、アルゴンガスの他に、He、Ne、Krなどの不活性ガスを用いることができるが、放電が安定で、価格が安価であるアルゴンガスが好ましい。
スパッタ中の圧力も接触改善層のスパッタと同様で、0.1〜1.5Paが適当である。また、残留ガス圧は1.0×10-5〜2.5×10-3Paが好ましい。スパッタ時の基体の温度としては、基板と膜との密着性の観点から室温〜200℃、特に100〜150℃で行うことが適当である。スパッタ時に基体を加熱することにより、裏面電極であるAgの結晶性の向上、反射率の向上、および基板全体の低抵抗化が図られるため好ましい。
また、裏面電極層として、Pdおよび/またはAuを含有するAg層を形成するときは、Pdおよび/またはAuをそれぞれ別々のターゲットとして用いて形成してもよく、また、あらかじめ所望の組成のPdおよび/またはAuを含有するAg合金を作成して、それをターゲットとして用いてもよい。
The back electrode layer is formed in the same manner as the contact improvement layer by first attaching an Ag-based metal target for forming the back electrode layer to the cathode of the DC magnetron sputtering apparatus. Further, the substrate on which the contact improving layer is formed as described above is attached to the substrate holder. Next, after the film formation chamber is evacuated to vacuum, argon gas is introduced as a sputtering gas. As the sputtering gas, an inert gas such as He, Ne, or Kr can be used in addition to the argon gas, but an argon gas that is stable in discharge and inexpensive is preferable.
The pressure during sputtering is the same as that of the contact improvement layer, and 0.1 to 1.5 Pa is appropriate. The residual gas pressure is preferably 1.0 × 10 −5 to 2.5 × 10 −3 Pa. The temperature of the substrate during sputtering is suitably from room temperature to 200 ° C., particularly from 100 to 150 ° C., from the viewpoint of adhesion between the substrate and the film. Heating the substrate during sputtering is preferable because it improves the crystallinity of Ag as the back electrode, improves the reflectivity, and lowers the resistance of the entire substrate.
Further, when an Ag layer containing Pd and / or Au is formed as the back electrode layer, it may be formed using Pd and / or Au as separate targets, respectively, or Pd having a desired composition in advance. Alternatively, an Ag alloy containing Au may be prepared and used as a target.

以下に、実施例を用いて本発明の透明導電性酸化物膜付き基体および太陽電池について詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
実施例1として、図3に示す搬送型常圧CVD装置を用い、以下に示す、ダブルテクスチャ構造を有する透明導電性酸化物膜付き基体を製造した。
Below, the base | substrate with a transparent conductive oxide film and solar cell of this invention are demonstrated in detail using an Example. However, the present invention is not limited to this.
(Example 1)
As Example 1, a substrate with a transparent conductive oxide film having a double texture structure as shown below was manufactured by using the transfer type atmospheric pressure CVD apparatus shown in FIG.

<アルカリバリア層の形成>
まず、300mm×300mm×1.1mm厚のソーダライムガラス基板をベルトコンべア炉(ベルト速度1m/分)で500℃に加熱し、5体積%のシランガスを含む窒素ガス4L/分と酸素ガス20L/分を同時に吹き付けシリカ膜を作製した。
<Formation of alkali barrier layer>
First, a 300 mm × 300 mm × 1.1 mm thick soda lime glass substrate is heated to 500 ° C. in a belt conveyor furnace (belt speed 1 m / min), nitrogen gas 4 L / min containing 5% by volume of silane gas, and oxygen gas 20 L A silica film was produced by simultaneously spraying / min.

<第1の酸化物の形成>
次に、このアルカリバリア層付きガラス基板を同様のベルトコンベア炉において520℃に加熱し、四塩化錫、水、塩化水素ガスを同時にガラス基板に吹き付け10nmの質量膜厚の酸化錫核を形成した。
この際、四塩化錫は、あらかじめ30℃に加熱し、窒素ガスを0.46L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。同様に、水は、あらかじめ15℃に加熱し、窒素ガスを6L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。また、塩化水素ガスは、四塩化錫および水の移送と同時に0.06L/分でガラス基板に吹き付けた。なお、窒素ガスならびに四塩化錫、水および塩化水素ガスの合計ガス量に対して、四塩化錫の濃度を0.1体積%とした。
酸化錫核を形成した後、四塩化錫と水を同時にガラス基板に吹き付け、質量膜厚100nmの第1の酸化物であるSnO2を形成した。
この際、四塩化錫は、あらかじめ45℃に加熱し、窒素ガスを1.2L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。同様に、水は、あらかじめ70℃に加熱し、窒素ガスを3L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。なお、窒素ガスならびに四塩化錫および水の合計ガス量に対して、四塩化錫の濃度を0.9体積%とした。
<Formation of first oxide>
Next, this glass substrate with an alkali barrier layer was heated to 520 ° C. in a similar belt conveyor furnace, and tin tetrachloride, water, and hydrogen chloride gas were simultaneously sprayed onto the glass substrate to form a tin oxide nucleus having a mass thickness of 10 nm. .
At this time, tin tetrachloride was heated on 30 ° C. in advance, and nitrogen gas was bubbled at 0.46 L / min and transferred onto the glass substrate. Similarly, water was sprayed on the glass substrate by heating to 15 ° C. in advance and bubbling and transferring nitrogen gas at 6 L / min. Moreover, hydrogen chloride gas was sprayed on the glass substrate at 0.06 L / min simultaneously with the transfer of tin tetrachloride and water. The concentration of tin tetrachloride was 0.1% by volume with respect to the total amount of nitrogen gas, tin tetrachloride, water, and hydrogen chloride gas.
After the tin oxide nucleus was formed, tin tetrachloride and water were simultaneously sprayed onto the glass substrate to form SnO 2 as the first oxide having a mass thickness of 100 nm.
At this time, tin tetrachloride was heated to 45 ° C. in advance, and nitrogen gas was bubbled onto the glass substrate by bubbling 1.2 L / min. Similarly, water was sprayed on a glass substrate by heating to 70 ° C. in advance and bubbling and transferring nitrogen gas at 3 L / min. The concentration of tin tetrachloride was 0.9% by volume with respect to the total amount of nitrogen gas and tin tetrachloride and water.

第1の酸化物の形成後、SEMにより膜表面の凹凸形状を観察したところ、第1の酸化物であるSnO2は連続膜ではなく、マクロな凹凸からなる小山部を形成していることがわかった。基板を真上から観察したSEM像を画像処理して計算したところ、小山部を形成するSnO2によるガラス基板表面の被覆率は40%、SnO2からなる小山部の高さHcは0.6〜0.8μm、SnO2による小山部の底面径Dcが0.8〜1.0μm、隣接する小山部間の間隔Wcが0.1〜1.0μm、隣接する小山部間のピッチPcが0.7〜1.2μmだった。また、後述する測定方法により、第1の酸化物からなる小山部のシート抵抗は20MΩ/□以上、浸液法による550nmにおける透過率は88%と求められ、分光ヘイズ率は400〜600nmの波長領域において40〜65%、600〜800nmの波長領域において50〜65%と求められた。また、後述する測定方法により、300mm×300mm基体内のC光源ヘイズ率は50〜60%、C光源ヘイズ率のばらつきは10%と求められた。 After the formation of the first oxide, when the concavo-convex shape of the film surface was observed by SEM, SnO 2 as the first oxide was not a continuous film but formed a small ridge portion composed of macro unevenness. all right. When the SEM image obtained by observing the substrate from directly above was image-processed and calculated, the coverage of the glass substrate surface with SnO 2 forming the ridges was 40%, and the height H c of the hill portions made of SnO 2 was 0. 6~0.8Myuemu, bottom diameter D c of the small ridges by SnO 2 is 0.8-1.0, the interval W c between adjacent small ridges is 0.1 to 1.0 [mu] m, the pitch between adjacent small ridges P c was 0.7 to 1.2 μm. Further, according to the measurement method described later, the sheet resistance of the small hill portion made of the first oxide is 20 MΩ / □ or more, the transmittance at 550 nm by the immersion method is determined to be 88%, and the spectral haze ratio is a wavelength of 400 to 600 nm. It was determined to be 40 to 65% in the region and 50 to 65% in the wavelength region of 600 to 800 nm. Moreover, the C light source haze rate in a 300 mm x 300 mm base | substrate was calculated | required with the measurement method mentioned later as 50 to 60%, and the dispersion | variation in C light source haze rate were 10%.

<異なる酸化物層の形成>
次に、得られた第1の酸化物よりなる小山部が形成されたガラス基板を同様のベルトコンベア炉において520℃に加熱し、該小山部上および該小山部が形成されていないソーダライムガラス基板上に、常圧CVD法を用いて、異なる酸化物層として非結晶のSiO2膜を形成した。SiO2膜の形成条件は、5体積%のシランガスを含む窒素ガス量を0.6L/分、酸素ガス量を3L/分で行った。
<Formation of different oxide layers>
Next, the obtained glass substrate on which the small ridges made of the first oxide are formed is heated to 520 ° C. in the same belt conveyor furnace, soda lime glass on which the small ridges are not formed. An amorphous SiO 2 film was formed as a different oxide layer on the substrate using atmospheric pressure CVD. The SiO 2 film was formed under the conditions that the amount of nitrogen gas containing 5% by volume of silane gas was 0.6 L / min and the amount of oxygen gas was 3 L / min.

<第2の酸化物層の形成>
さらに、この異なる酸化物層が形成されたガラス基板を同様のベルトコンベア炉において540℃に加熱し、四塩化錫、水、HFガス、メタノールを同時に吹き付けて、第2の酸化物層であるフッ素ドープSnO2膜を形成した。
この際、四塩化錫およびメタノールは、あらかじめ45℃に加熱し、窒素ガスを12L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。また、100℃に加熱した水を90g/分で、HFガスを1L/分でガラス基板に吹き付けた。さらに、メタノールは、あらかじめ30℃に加熱し、窒素ガス0.1L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。
<Formation of second oxide layer>
Further, the glass substrate on which the different oxide layers are formed is heated to 540 ° C. in the same belt conveyor furnace, and tin tetrachloride, water, HF gas, and methanol are simultaneously sprayed to form fluorine as the second oxide layer. A doped SnO 2 film was formed.
At this time, tin tetrachloride and methanol were heated to 45 ° C. in advance, and nitrogen gas was bubbled at 12 L / min and transferred onto the glass substrate. Further, water heated to 100 ° C. was sprayed on the glass substrate at 90 g / min and HF gas at 1 L / min. Furthermore, methanol was sprayed on a glass substrate by heating to 30 ° C. in advance, bubbling nitrogen gas at 0.1 L / min and transferring.

第2の酸化物層の形成後、膜表面の凹凸形状をSEM、AFMにより観察した。SEM観察によると、第2の酸化物層であるフッ素ドープSnO2膜は連続層となっており、フッ素ドープSnO2膜によるガラス基板表面の被覆率は100%だった。SEM、AFM観察によると、山部の高さHaは0.4〜0.6μm、隣接する山部間の間隔Waは0〜0.5μm、隣接する山部間のピッチPaは0.7〜1.2μm、基板上から山部の頂点(ミクロの凸部を含む)までの高さは1.0〜1.4μmであった。また、フッ素ドープSnO2膜の表面は、ミクロの多数の凹凸を有しており、その凸部の高さHbは0.1〜0.2μm、凸部間のピッチPbは0.1〜0.2μm、凸部の底面径Dbは0.2〜0.3μmであり、凸部の高さHb/底面径Dbは0.7であった。さらに、後述する測定方法により、シート抵抗は11Ω/□、浸液法による550nmにおける透過率は89%と求められ、分光ヘイズ率は400〜600nmの波長領域において85〜70%、600〜800nmの波長領域において70〜40%と求められ、分光ヘイズ率の最大値と最小値との差は45%であった。また、後述する測定方法により、300mm×300mm基体内のC光源ヘイズ率は65〜79%、C光源ヘイズ率のばらつきは14%と求められた。 After the formation of the second oxide layer, the uneven shape of the film surface was observed by SEM and AFM. According to SEM observation, the fluorine-doped SnO 2 film as the second oxide layer was a continuous layer, and the coverage of the glass substrate surface with the fluorine-doped SnO 2 film was 100%. SEM, according to AFM observation, the height H a of the crest portion 0.4-0.6, spacing W a between adjacent crests is 0~0.5Myuemu, the pitch P a between adjacent crest 0 0.7 to 1.2 μm, and the height from the top of the substrate to the top of the peak (including the micro convex portion) was 1.0 to 1.4 μm. Further, the surface of the fluorine-doped SnO 2 film has a large number of micro irregularities, the height H b of the convex portions is 0.1 to 0.2 μm, and the pitch P b between the convex portions is 0.1. The bottom diameter D b of the convex portion was 0.2 to 0.3 μm, and the height H b / bottom diameter D b of the convex portion was 0.7. Further, according to the measurement method described later, the sheet resistance is 11Ω / □, the transmittance at 550 nm by the immersion method is determined to be 89%, and the spectral haze ratio is 85 to 70% and 600 to 800 nm in the wavelength region of 400 to 600 nm. It was calculated | required as 70 to 40% in a wavelength range, and the difference of the maximum value and minimum value of a spectral haze rate was 45%. Moreover, the C light source haze rate in a 300 mm x 300 mm base | substrate was calculated | required by the measuring method mentioned later with 65-79%, and the dispersion | variation in C light source haze rate were 14%.

また、第2の酸化物層であるフッ素ドープSnO2膜中のフッ素含有量と導電電子密度を定量するために、あらかじめシリカコートしたガラス基板上に四塩化錫、水、HFガス、メタノールを吹き付けてフッ素ドープSnO2膜を形成した。基板温度、ガス流量は本例における第2の酸化物層の作成条件と同一条件で行った。得られたフッ素ドープSnO2膜を亜鉛を含む塩酸中で溶解した後、ガスクロマトグラフィーにより定量分析したところ、フッ素含有量はSnO2に対して0.05mol%であった。また、導電電子密度をホール効果(van der Pauw法)による測定により求めたところ、1.5×1020cm-3であった。なお、フッ素ドープSnO2膜の膜厚は、触針式膜厚計で測定したところ0.6μmであった。 In addition, in order to quantify the fluorine content and the conductive electron density in the fluorine-doped SnO 2 film as the second oxide layer, tin tetrachloride, water, HF gas, and methanol were sprayed onto a silica-coated glass substrate. Thus, a fluorine-doped SnO 2 film was formed. The substrate temperature and gas flow rate were the same as the conditions for forming the second oxide layer in this example. When the obtained fluorine-doped SnO 2 film was dissolved in hydrochloric acid containing zinc and then quantitatively analyzed by gas chromatography, the fluorine content was 0.05 mol% with respect to SnO 2 . Moreover, it was 1.5 * 10 < 20 > cm < -3 > when the conductive electron density was calculated | required by the measurement by the Hall effect (van der Pauw method). The film thickness of the fluorine-doped SnO 2 film was 0.6 μm as measured with a stylus film thickness meter.

上記第2の酸化物層の製膜後の基体表面の写真を図6に示し、上記第2の酸化物層の製膜後の膜表面の電子顕微鏡写真を図7に示す。図6は、実施例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体(サイズ:300mm×300mm)表面の写真であり、図7は、実施例1で得られた透明導電性酸化物膜表面[代表的な部分(ヘイズ率78%)]の凹凸形状を示す電子顕微鏡写真である。これにより、実施例1で用いる透明導電性酸化物膜付き基体は、ダブルテクスチャ構造を有していることがわかった。   FIG. 6 shows a photograph of the substrate surface after the second oxide layer is formed, and FIG. 7 shows an electron micrograph of the film surface after the second oxide layer is formed. 6 is a photograph of the surface of the substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1 (size: 300 mm × 300 mm), and FIG. 7 is the surface of the transparent conductive oxide film obtained in Example 1. It is an electron micrograph which shows the uneven | corrugated shape of [typical part (haze rate 78%)]. Thereby, it turned out that the base | substrate with a transparent conductive oxide film used in Example 1 has a double texture structure.

得られた透明導電性酸化物膜付き基体のシート抵抗、透過率、分光ヘイズ率、C光源ヘイズ率の測定方法を以下に述べる。
シート抵抗は、4端子法で測定した。導電性酸化物膜付き基体を約3cm角に切り出し、対向する2辺に、長さ3cmの一対の電極を電極間距離が3cmとなるように、該導電性酸化物膜の上に平行に取り付けた。次に、テスターで電極間の抵抗を測り、シート抵抗とした。
A method for measuring the sheet resistance, transmittance, spectral haze ratio, and C light source haze ratio of the obtained substrate with a transparent conductive oxide film will be described below.
Sheet resistance was measured by a four-terminal method. A substrate with a conductive oxide film is cut into a 3 cm square, and a pair of 3 cm long electrodes are mounted in parallel on the conductive oxide film so that the distance between the electrodes is 3 cm on two opposite sides. It was. Next, the resistance between the electrodes was measured with a tester to obtain sheet resistance.

透過率は、導電性酸化物基板表面の凹凸の大きさの違いによる測定誤差を最小にするために、浸液法を用いて行った。浸液法とは、導電性酸化物膜付き基体の膜表面に、ジヨードメタンを数滴滴下して、透明石英ガラスで溶液を挟み込んで透過率を測定する方法である。ジヨードメタンによる吸収は、主に400nm以下であることから、400〜800nmの範囲では、ジヨードメタンと石英ガラスによる吸収はほとんどない。この透過率の測定は、分光光度計(日立製作所製U3400)に内面球径150mmφの積分球(日立製作所製:150−0901)を装着して行った。   The transmittance was measured using an immersion method in order to minimize a measurement error due to the difference in the size of the irregularities on the surface of the conductive oxide substrate. The immersion method is a method in which a few drops of diiodomethane are dropped on the surface of a substrate with a conductive oxide film and the transmittance is measured by sandwiching the solution with transparent quartz glass. Since absorption by diiodomethane is mainly 400 nm or less, there is almost no absorption by diiodomethane and quartz glass in the range of 400 to 800 nm. The transmittance was measured by attaching a spectrophotometer (U3400, manufactured by Hitachi, Ltd.) with an integrating sphere (Hitachi, Ltd .: 150-0901) having an inner spherical diameter of 150 mmφ.

分光ヘイズ率は、JIS K 7136:2000(ISO 14782:1999)に準じて、分光光度計(U3400、日立製作所製)を用いて測定した。測定波長範囲は400〜800nmとした。まず光入射面をガラス面として、正透過法で透過率を測定した。このときの各波長における透過率をTd(λ)とする。次に内面球径150mmφの積分球を装着し、サンプルの膜面を積分球に密着させて、積分球透過率を測定した。このときの各波長における透過率をTt(λ)とする。以上の測定結果から、分光ヘイズ率Hz(λ)を以下の式により算出した。
Hz(λ)=(Tt(λ)−Td(λ))×100/Tt(λ)[%]
The spectral haze ratio was measured using a spectrophotometer (U3400, manufactured by Hitachi, Ltd.) according to JIS K 7136: 2000 (ISO 14782: 1999). The measurement wavelength range was 400 to 800 nm. First, the transmittance was measured by a regular transmission method using the light incident surface as a glass surface. The transmittance at each wavelength at this time is Td (λ). Next, an integrating sphere having an inner sphere diameter of 150 mmφ was attached, and the membrane surface of the sample was brought into close contact with the integrating sphere, and the integrating sphere transmittance was measured. The transmittance at each wavelength at this time is Tt (λ). From the above measurement results, the spectral haze rate Hz (λ) was calculated by the following equation.
Hz (λ) = (Tt (λ) −Td (λ)) × 100 / Tt (λ) [%]

C光源ヘイズ率は、基体(300mm×300mm)の縦方向と横方向のそれぞれに10mm間隔(基体端部から15mm以内を除く)でC光源ヘイズ率計(TC−H III、東京電色社製)で測定し、C光源ヘイズ率のばらつきは、得られたC光源ヘイズ率の測定値の最大値と最小値の差から求めた。   The C light source haze ratio is measured at 10 mm intervals (excluding within 15 mm from the end of the base body) in each of the vertical direction and the horizontal direction of the base body (300 mm × 300 mm) (TC-H III, manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.). The variation of the C light source haze ratio was determined from the difference between the maximum value and the minimum value of the measured C light source haze ratio.

(比較例1)
比較例1として、図3に示す搬送型常圧CVD装置を用い、以下に示す、ダブルテクスチャ構造を有する透明導電性酸化物膜付き基体を製造した。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a substrate with a transparent conductive oxide film having a double texture structure, shown below, was manufactured using the transfer type atmospheric pressure CVD apparatus shown in FIG.

<アルカリバリア層の形成>
まず、300mm×300mm×1.1mm厚のソーダライムガラス基板をベルトコンベア炉(ベルト速度1m/分)で500℃に加熱し、5体積%のシランガスを含む窒素ガス4L/分と酸素ガス20L/分を同時に吹き付けシリカ膜を作製した。
<Formation of alkali barrier layer>
First, a 300 mm × 300 mm × 1.1 mm thick soda lime glass substrate is heated to 500 ° C. in a belt conveyor furnace (belt speed 1 m / min), nitrogen gas 4 L / min containing 5% by volume of silane gas, and oxygen gas 20 L / min. The silica film was produced by spraying the minutes at the same time.

<第1の酸化物の形成>
次に、このアルカリバリア層付きガラス基板を同様のベルトコンベア炉において540℃に加熱し、四塩化錫、水、塩化水素ガスを同時にガラス基板に吹き付け100nmの質量膜厚の第1の酸化物であるSnO2を形成した。
この際、四塩化錫およびメタノールは、あらかじめ45℃に加熱し、窒素ガスを2L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。また、100℃に加熱した水を15g/分で、塩化水素ガスを0.5L/分でガラス基板に吹き付けた。なお、窒素ガスならびに四塩化錫、水および塩化水素ガスの合計ガス量に対して、四塩化錫の濃度を0.5体積%とした。
<Formation of first oxide>
Next, this glass substrate with an alkali barrier layer is heated to 540 ° C. in a similar belt conveyor furnace, and tin tetrachloride, water, and hydrogen chloride gas are simultaneously sprayed onto the glass substrate to form a first oxide having a mass thickness of 100 nm. Some SnO 2 was formed.
At this time, tin tetrachloride and methanol were heated to 45 ° C. in advance, and nitrogen gas was bubbled at 2 L / min and transferred onto the glass substrate. Further, water heated to 100 ° C. was sprayed onto the glass substrate at 15 g / min and hydrogen chloride gas at 0.5 L / min. The concentration of tin tetrachloride was 0.5% by volume with respect to the total amount of nitrogen gas, tin tetrachloride, water, and hydrogen chloride gas.

第1の酸化物の形成後、SEMにより膜表面の凹凸形状を観察したところ、第1の酸化物であるSnO2は連続膜ではなく、マクロな凹凸からなる小山部を形成していることがわかった。基板を真上から観察したSEM像を画像処理して計算したところ、小山部を形成するSnO2によるガラス基板表面の被覆率は60%、SnO2からなる小山部の高さHcは0.4〜0.6μm、SnO2による小山部の底面径Dcが0.5〜0.7μm、隣接する小山部間の間隔Wcが0.2〜0.5μm、隣接する小山部間のピッチPcが0.3〜1.2μmだった。また、上述した測定方法により、第1の酸化物からなる小山部のシート抵抗は20MΩ/□以上、浸液法による550nmにおける透過率は88%と求められた。 After the formation of the first oxide, when the concavo-convex shape of the film surface was observed by SEM, SnO 2 as the first oxide was not a continuous film but formed a small ridge portion composed of macro unevenness. all right. When the SEM image obtained by observing the substrate from directly above was image-processed and calculated, the coverage of the glass substrate surface with SnO 2 forming the ridges was 60%, and the height H c of the hill portions made of SnO 2 was 0. 4 to 0.6 μm, the bottom diameter D c of the small ridges of SnO 2 is 0.5 to 0.7 μm, the interval W c between adjacent small ridges is 0.2 to 0.5 μm, and the pitch between adjacent small ridges P c was 0.3 to 1.2 μm. Further, according to the measurement method described above, the sheet resistance of the small peak portion made of the first oxide was determined to be 20 MΩ / □ or more, and the transmittance at 550 nm by the immersion method was determined to be 88%.

<異なる酸化物層の形成>
次に、得られた第1の酸化物よりなる小山部が形成されたガラス基板を同様のベルトコンベア炉において520℃に加熱し、該小山部上および該小山部が形成されていないソーダライムガラス基板上に、常圧CVD法を用いて、異なる酸化物層として非結晶のSiO2膜を形成した。SiO2膜の形成条件は、5体積%のシランガスを含む窒素ガス量を0.6L/分、酸素ガス量を3L/分で行った。
<Formation of different oxide layers>
Next, the obtained glass substrate on which the small ridges made of the first oxide are formed is heated to 520 ° C. in the same belt conveyor furnace, soda lime glass on which the small ridges are not formed. An amorphous SiO 2 film was formed as a different oxide layer on the substrate using atmospheric pressure CVD. The SiO 2 film was formed under the conditions that the amount of nitrogen gas containing 5% by volume of silane gas was 0.6 L / min and the amount of oxygen gas was 3 L / min.

<第2の酸化物層の形成>
さらに、この異なる酸化物層が形成されたガラス基板を同様のベルトコンベア炉において540℃に加熱し、四塩化錫、水、HFガス、メタノールを同時に吹き付けて、第2の酸化物層であるフッ素ドープSnO2膜を形成した。
この際、四塩化錫は、あらかじめ45℃に加熱し、窒素ガスを12L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。また、100℃に加熱した水を90g/分で、HFガスを3L/分でガラス基板に吹き付けた。さらに、メタノールは、あらかじめ30℃に加熱し、窒素ガス0.1L/分バブリングして移送することでガラス基板上に吹き付けた。
<Formation of second oxide layer>
Further, the glass substrate on which the different oxide layers are formed is heated to 540 ° C. in the same belt conveyor furnace, and tin tetrachloride, water, HF gas, and methanol are simultaneously sprayed to form fluorine as the second oxide layer. A doped SnO 2 film was formed.
At this time, tin tetrachloride was heated to 45 ° C. in advance, and nitrogen gas was bubbled at 12 L / min and transferred onto the glass substrate. Further, water heated to 100 ° C. was sprayed onto the glass substrate at 90 g / min and HF gas at 3 L / min. Furthermore, methanol was sprayed on a glass substrate by heating to 30 ° C. in advance, bubbling nitrogen gas at 0.1 L / min and transferring.

第2の酸化物層の形成後、膜表面の凹凸形状をSEM、AFMにより観察した。SEM観察によると、第2の酸化物層であるフッ素ドープSnO2膜は連続層となっており、フッ素ドープSnO2膜によるガラス基板表面の被覆率は100%だった。SEM、AFM観察によると、山部の高さHaは0.1〜0.5μm、隣接する山部間の間隔Waは0〜0.4μm、隣接する山部間のピッチPaは0.3〜1.2μm、基板上から山部の頂点(ミクロの凸部を含む)までの高さは0.5〜1.0μmであった。また、フッ素ドープSnO2膜の表面は、ミクロの多数の凹凸を有しており、その凸部の高さHbは0.1〜0.2μm、凸部間のピッチPbは0.1〜0.2μm、凸部の底面径Dbは0.2〜0.3μmであり、凸部の高さHb/底面径Dbは0.73であった。さらに、上述した測定方法により、シート抵抗は10Ω/□、浸液法による550nmにおける透過率は87%と求められ、分光ヘイズ率は400〜600nmの波長領域において85〜35%、600〜800nmの波長領域において35〜15%と求められ、分光ヘイズ率の最大値と最小値との差は70%であった。また、上述した測定方法により、300mm×300mm基体内のC光源ヘイズ率は19〜73%、C光源ヘイズ率のばらつきは54%と求められた。 After the formation of the second oxide layer, the uneven shape of the film surface was observed by SEM and AFM. According to SEM observation, the fluorine-doped SnO 2 film as the second oxide layer was a continuous layer, and the coverage of the glass substrate surface with the fluorine-doped SnO 2 film was 100%. SEM, according to AFM observation, the height H a of the crest portion 0.1 to 0.5 [mu] m, distance W a between adjacent crests is 0~0.4Myuemu, the pitch P a between adjacent crest 0 .3 to 1.2 μm, and the height from the top of the substrate to the top of the peak (including the micro convex portion) was 0.5 to 1.0 μm. Further, the surface of the fluorine-doped SnO 2 film has a large number of micro irregularities, the height H b of the convex portions is 0.1 to 0.2 μm, and the pitch P b between the convex portions is 0.1. The bottom diameter D b of the convex portion was 0.2 to 0.3 μm, and the height H b / bottom diameter D b of the convex portion was 0.73. Further, according to the measurement method described above, the sheet resistance is 10Ω / □, the transmittance at 550 nm by the immersion method is 87%, and the spectral haze ratio is 85 to 35% and 600 to 800 nm in the wavelength region of 400 to 600 nm. It was calculated to be 35 to 15% in the wavelength region, and the difference between the maximum value and the minimum value of the spectral haze ratio was 70%. Further, according to the measurement method described above, the C light source haze ratio in the 300 mm × 300 mm base was determined to be 19 to 73%, and the variation of the C light source haze ratio was determined to be 54%.

また、第2の酸化物層であるフッ素ドープSnO2膜中のフッ素含有量と導電電子密度を定量するために、あらかじめシリカコートしたガラス基板上に四塩化錫、水、HFガス、メタノールを吹き付けてフッ素ドープSnO2膜を形成した。基板温度、ガス流量は本例における第2の酸化物層の作成条件と同一条件で行った。得られたフッ素ドープSnO2膜を亜鉛を含む塩酸中で溶解した後、ガスクロマトグラフィーにより定量分析したところ、フッ素含有量はSnO2に対して0.05mol%であった。また、導電電子密度をホール効果(van der Pauw法)による測定により求めたところ、1.5×1020cm-3であった。なお、フッ素ドープSnO2膜の膜厚は、触針式膜厚計で測定したところ0.6μmであった。 In addition, in order to quantify the fluorine content and the conductive electron density in the fluorine-doped SnO 2 film as the second oxide layer, tin tetrachloride, water, HF gas, and methanol were sprayed onto a silica-coated glass substrate. Thus, a fluorine-doped SnO 2 film was formed. The substrate temperature and gas flow rate were the same as the conditions for forming the second oxide layer in this example. When the obtained fluorine-doped SnO 2 film was dissolved in hydrochloric acid containing zinc and then quantitatively analyzed by gas chromatography, the fluorine content was 0.05 mol% with respect to SnO 2 . Moreover, it was 1.5 * 10 < 20 > cm < -3 > when the conductive electron density was calculated | required by the measurement by the Hall effect (van der Pauw method). The film thickness of the fluorine-doped SnO 2 film was 0.6 μm as measured with a stylus film thickness meter.

上記第2の酸化物層の製膜後の基体表面の写真を図8に示し、上記第2の酸化物層の製膜後の膜表面の電子顕微鏡写真を図9に示す。図8は、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体(サイズ:300mm×300mm)表面の写真であり、図9のAおよびBは、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜表面[それぞれ図8における高ヘイズ率(65%)部および低ヘイズ率(20%)部]の凹凸形状を示す電子顕微鏡写真である。これにより、比較例1で用いる透明導電性酸化物膜付き基体も、ダブルテクスチャ構造を有していることがわかった。   FIG. 8 shows a photograph of the substrate surface after the second oxide layer is formed, and FIG. 9 shows an electron micrograph of the film surface after the second oxide layer is formed. 8 is a photograph of the surface of the substrate with a transparent conductive oxide film (size: 300 mm × 300 mm) obtained in Comparative Example 1, and FIGS. 9A and 9B show the transparent conductive material obtained in Comparative Example 1. FIG. It is an electron micrograph which shows the uneven | corrugated shape of the oxide film surface [The high haze rate (65%) part and low haze rate (20%) part in FIG. 8 respectively]]. Thereby, it turned out that the base | substrate with a transparent conductive oxide film used by the comparative example 1 also has a double texture structure.

実施例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体は、図6に示す写真からC光源ヘイズ率のばらつきが少なく、その表面の状態を図7の電子顕微鏡写真に示す。また、得られた基体300mmの幅方向に、50mm間隔で5点、電子顕微鏡写真で表面状態を観察して山部間のピッチ(Pa)を測定した結果を図10に示す。図10に示すように、山部間のピッチは5点とも0.7〜1.2μmに入り、良好な酸化物膜表面を有していることが分かった。
これに対し、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体は、図8に示す写真から分光ヘイズ率のばらつきが大きく、その表面の状態を図9の電子顕微鏡写真に示す。また、得られた基体300mmの幅方向に、50mm間隔で5点、電子顕微鏡写真で表面状態を観察して山部間のピッチ(Pa)を測定した結果を図11に示す。図11に示すように、山部間のピッチは0.7〜1.2μmに入るところもあるが、大きく外れるところもあり、酸化物膜表面の形状に均一性がないことが分かった。
また、実施例1および比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体のC光源ヘイズ率の測定における、10mm間隔の各測定点(縦方向に10mm間隔で測定する操作の横方向の測定範囲)におけるC光源ヘイズ率(%)との関係を表すグラフを図12に示すが、これにより、実施例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体のC光源ヘイズ率のばらつきが小さく、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体のC光源ヘイズ率のばらつきが大きいことが分かった。
The substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1 shows little variation in the C light source haze ratio from the photograph shown in FIG. 6, and the surface state is shown in the electron micrograph of FIG. Further, FIG. 10 shows the result of measuring the pitch (P a ) between the crests by observing the surface state with an electron micrograph at 5 points in the width direction of the obtained substrate 300 mm at intervals of 50 mm. As shown in FIG. 10, the pitch between the peaks is 0.7 to 1.2 μm at all five points, and it was found that the surface has a good oxide film surface.
On the other hand, the substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Comparative Example 1 has a large variation in spectral haze ratio from the photograph shown in FIG. 8, and the surface state is shown in the electron micrograph of FIG. Further, FIG. 11 shows a result of measuring the pitch (P a ) between the crests by observing the surface state with an electron micrograph at five points at intervals of 50 mm in the width direction of the obtained substrate 300 mm. As shown in FIG. 11, the pitch between the crests is in a range of 0.7 to 1.2 μm, but there are also places where the pitch is greatly deviated, and it was found that the shape of the oxide film surface is not uniform.
Moreover, in the measurement of the C light source haze ratio of the substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1 and Comparative Example 1, each measurement point at intervals of 10 mm (in the horizontal direction of the operation to measure at intervals of 10 mm in the vertical direction) A graph showing the relationship with the C light source haze ratio (%) in the measurement range) is shown in FIG. 12. As a result, the variation in the C light source haze ratio of the substrate with the transparent conductive oxide film obtained in Example 1 is shown. It was found that the variation in the C light source haze ratio of the substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Comparative Example 1 was large.

次に、太陽電池を以下に示す条件で製造した。
<光電変換層の形成>
実施例1および比較例1で得られた各透明導電性酸化物膜付き基体について、それぞれ図13(太陽電池用基板の切り出し位置を示す説明図)に示す範囲の位置から、40mm×40mmのサイズの基体を2〜3片切り出し、切り出した各基体の透明導電性酸化物膜上に、a−Si:H薄膜を用いてp−i−n接合を有する光電変換層をプラズマCVD装置(島津製作所製SLCM14)により積層した。p−i−n接合とは、p層、i層、n層がこの順で形成(接合)されたものである。本実験に用いたp層、i層、n層、および、p層とi層との間のバッファー層(p/iバッファー層)の製膜条件をそれぞれ下記表1〜4に示す。
Next, the solar cell was manufactured under the conditions shown below.
<Formation of photoelectric conversion layer>
About each base | substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1 and the comparative example 1, from the position of the range shown in FIG. 13 (description figure which shows the cutout position of the board | substrate for solar cells), respectively, the size of 40 mm x 40 mm Two to three pieces of the substrate were cut out, and a photoelectric conversion layer having a pin junction using an a-Si: H thin film was formed on the cut transparent conductive oxide film of each substrate by a plasma CVD apparatus (Shimadzu Corporation). Laminated by SLCM 14). A p-i-n junction is a p-layer, i-layer, and n-layer formed (junction) in this order. The film formation conditions of the p layer, i layer, n layer, and buffer layer (p / i buffer layer) between the p layer and i layer used in this experiment are shown in Tables 1 to 4 below.

Figure 2005347490
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Figure 2005347490
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Figure 2005347490
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<接触改善層、裏面電極層の形成>
次いで、上記光電変換層の上部に、接触改善層としてGZO層を直流マグネトロンスパッタ法により、約10nm形成した。上記スパッタは、Gaが亜鉛との総和に対し5原子%含有しているGZOターゲットを用い、室温下で行った。
また、上記スパッタは、真空装置をあらかじめ10-4Pa以下に排気した後、Arガスを75sccm、CO2ガスを1sccm導入して行ない、スパッタパワーを2.4W/cm2として行った。また、GZO層中のGa含有量は、上記GZOターゲットと同様、Gaと亜鉛との総和に対し5原子%であった。上記GZO層の性能は、比抵抗が5×10-3Ω・cm、500〜800nmにおいて吸収係数が1×103cm-1であった。
最後に、GZO層上に、裏面電極層として結晶性のAgを100原子%含有するAg膜を、Agターゲットを用いてArガス雰囲気下でスパッタ法(スパッタ中の圧力:4×10-1Pa、スパッタパワー:1.4W/cm2)により約200nmの膜厚で形成し、最終的に5mm×5mmの大きさの太陽電池(セル構造:SnO2/p(SiC)in/GZO/Ag)を、実施例1および比較例1で得られた各透明導電性酸化物膜付き基体から切り出した各基体ごとに作製した。太陽電池の各層の膜厚を下記表5に示す。
<Formation of contact improvement layer and back electrode layer>
Next, a GZO layer as a contact improving layer was formed to a thickness of about 10 nm on the photoelectric conversion layer by a direct current magnetron sputtering method. The sputtering was performed at room temperature using a GZO target containing 5 atomic% of Ga with respect to the total amount of zinc.
The sputtering was performed by evacuating the vacuum apparatus to 10 −4 Pa or less in advance, introducing Ar gas at 75 sccm and CO 2 gas at 1 sccm, and setting the sputtering power to 2.4 W / cm 2 . Moreover, Ga content in a GZO layer was 5 atomic% with respect to the sum total of Ga and zinc similarly to the said GZO target. The GZO layer had a specific resistance of 5 × 10 −3 Ω · cm and an absorption coefficient of 1 × 10 3 cm −1 at 500 to 800 nm.
Finally, an Ag film containing 100 atomic% crystalline Ag as a back electrode layer is formed on the GZO layer by sputtering in an Ar gas atmosphere using an Ag target (pressure during sputtering: 4 × 10 −1 Pa , Sputter power: 1.4 W / cm 2 ) with a film thickness of about 200 nm, and finally a solar cell having a size of 5 mm × 5 mm (cell structure: SnO 2 / p (SiC) in / GZO / Ag) Was prepared for each substrate cut out from each substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1 and Comparative Example 1. Table 5 below shows the film thickness of each layer of the solar cell.

Figure 2005347490
Figure 2005347490

得られた各太陽電池に、ソーラーシミュレータで光を照射し、短絡電流、開放端電圧、曲線因子の測定結果から光電変換効率を求めた。なお、ソーラーシュミレータにはオプトリサーチ社製CE-24型ソーラーシュミレータを用い、IV測定時におけるソーラーシミュレータの照射光スペクトルをAM(エアマス)1.5、光強度を100mW/cm2とした。また、各太陽電池の電極には面積が0.25cm2のものを用い、40mm×40mmのサイズに切り出された各基体にそれぞれ4個ずつセルを作製して、各セルにおける測定値の平均値を各太陽電池の特性とした。
各太陽電池の開放電圧、短絡電流、曲線因子および光電変換効率を下記表6に示す。なお、下記表6中、実施例1で得られた各透明導電性酸化物膜付き基体から切り出した各基体を用いた太陽電池をそれぞれ実施例2および3と表し、比較例1で得られた各透明導電性酸化物膜付き基体から切り出した各基体を用いた太陽電池をそれぞれ比較例2〜4と表す。
Each solar cell obtained was irradiated with light with a solar simulator, and the photoelectric conversion efficiency was determined from the measurement results of the short-circuit current, open-circuit voltage, and fill factor. The solar simulator used was a CE-24 type solar simulator manufactured by Opto Research, and the irradiation light spectrum of the solar simulator at the time of IV measurement was AM (air mass) 1.5, and the light intensity was 100 mW / cm 2 . In addition, the electrodes of each solar cell have an area of 0.25 cm 2 , and four cells are prepared on each substrate cut into a size of 40 mm × 40 mm, and the average value of the measured values in each cell Was defined as the characteristic of each solar cell.
Table 6 below shows the open circuit voltage, short circuit current, fill factor, and photoelectric conversion efficiency of each solar cell. In Table 6 below, solar cells using the respective substrates cut out from the respective substrates with transparent conductive oxide films obtained in Example 1 are represented as Examples 2 and 3, respectively, and obtained in Comparative Example 1. The solar cells using each substrate cut out from each substrate with a transparent conductive oxide film are represented as Comparative Examples 2 to 4, respectively.

Figure 2005347490
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上記表6に示す結果から、実施例2および3の太陽電池は、比較例2〜4の太陽電池と比べ、いずれも光電変換効率が高くなることが分かった。また、比較例2〜4の太陽電池では、短絡電流は実施例と同等レベルであったが、基体上の酸化物膜表面の形状に均一性がないため、開放電圧、曲線因子が低下し、C光源ヘイズ率の平均値が実施例と同程度の値であっても光電変換効率が低くなることが分かった。   From the results shown in Table 6, it was found that the solar cells of Examples 2 and 3 all have higher photoelectric conversion efficiency than the solar cells of Comparative Examples 2 to 4. Moreover, in the solar cells of Comparative Examples 2 to 4, although the short-circuit current was at the same level as the example, the shape of the oxide film surface on the substrate is not uniform, so the open-circuit voltage and the fill factor are reduced. It was found that even if the average value of the C light source haze ratio is about the same as that of the example, the photoelectric conversion efficiency is lowered.

図1は、本発明の透明導電性酸化物膜付き基体の形状および構成を示す一部切欠き断面図である。FIG. 1 is a partially cutaway sectional view showing the shape and configuration of a substrate with a transparent conductive oxide film of the present invention. 図2は、図1に示す山部12の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the mountain portion 12 shown in FIG. 図3は、搬送型常圧CVD装置の一部を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a part of a transport-type atmospheric pressure CVD apparatus. 図4は、本発明の太陽電池の好適な実施態様の一例を示す一部切欠き断面図である。FIG. 4 is a partially cutaway sectional view showing an example of a preferred embodiment of the solar cell of the present invention. 図5は、接触改善層を有する本発明の太陽電池の好適な実施態様の一例を示す一部切欠き断面図である。FIG. 5 is a partially cutaway cross-sectional view showing an example of a preferred embodiment of the solar cell of the present invention having a contact improving layer. 図6は、実施例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体(サイズ:300mm×300mm)表面の写真である。FIG. 6 is a photograph of the surface of a substrate with a transparent conductive oxide film (size: 300 mm × 300 mm) obtained in Example 1. 図7は、実施例1で得られた透明導電性酸化物膜表面[代表的な部分(ヘイズ率78%)]の凹凸形状を示す電子顕微鏡写真である。FIG. 7 is an electron micrograph showing the concavo-convex shape of the surface of the transparent conductive oxide film obtained in Example 1 [typical portion (haze ratio 78%)]. 図8は、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体(サイズ:300mm×300mm)表面の写真である。FIG. 8 is a photograph of the surface of the substrate with a transparent conductive oxide film (size: 300 mm × 300 mm) obtained in Comparative Example 1. 図9のAおよびBは、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜表面[それぞれ図8における高ヘイズ率(65%)部および低ヘイズ率(20%)部]の凹凸形状を示す電子顕微鏡写真である。9A and 9B show the uneven shape of the surface of the transparent conductive oxide film obtained in Comparative Example 1 [high haze ratio (65%) and low haze ratio (20%) in FIG. 8 respectively]]. It is an electron micrograph. 図10は、実施例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体300mmの幅方向に、50mm間隔で5点、電子顕微鏡写真で表面状態を観察して山部間のピッチ(Pa)を測定した結果を表すグラフである。FIG. 10 shows the pitch (P a ) between peaks by observing the surface state with an electron micrograph in five points at intervals of 50 mm in the width direction of the substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1, 300 mm. It is a graph showing the result of having measured. 図11は、比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体300mmの幅方向に、50mm間隔で5点、電子顕微鏡写真で表面状態を観察して山部間のピッチ(Pa)を測定した結果を表すグラフである。FIG. 11 shows the pitch (P a ) between peaks by observing the surface state with 5 points at an interval of 50 mm in the width direction of the substrate with a transparent conductive oxide film 300 mm obtained in Comparative Example 1 and an electron micrograph. It is a graph showing the result of having measured. 図12は、実施例1および比較例1で得られた透明導電性酸化物膜付き基体のC光源ヘイズ率測定における、10mm間隔の各測定点(縦方向に10mm間隔で測定する操作の横方向の測定範囲)におけるC光源ヘイズ率(%)との関係を表すグラフである。FIG. 12 shows the measurement points at 10 mm intervals in the measurement of the C light source haze ratio of the substrate with a transparent conductive oxide film obtained in Example 1 and Comparative Example 1 (the horizontal direction of the operation for measuring at 10 mm intervals in the vertical direction). It is a graph showing the relationship with C light source haze rate (%) in (measurement range). 図13は、太陽電池用基板の切り出し位置を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing the cut-out position of the solar cell substrate.

符号の説明Explanation of symbols

10 透明透明導電性酸化物膜付き基体
11 ガラス基板
12 山部
13 平坦部
14 透明導電性酸化物膜
15 小山部
16 連続層
17 凸部
a 山部間の間隔
c 小山部間の間隔
a 山部の高さ
b 凸部の高さ
c 小山部の高さ
d、He 連続層の厚さ
b 凸部の底面径
c 小山部の底面径
a 山部間のピッチ
b 凸部間のピッチ
c 小山部間のピッチ
20 太陽電池
21 透明絶縁性基体
22 透明導電膜
23 p層
24 i層
25 n層
26 光電変換層
27 裏面電極
28 光
29 導線
40 太陽電池用基板
41 接触改善層
42 光電変換層
43 裏面電極
44 ガラス基板
45 透明導電性酸化物膜
10 with transparent transparent conductive oxide film base 11 glass substrate 12 crest 13 flats 14 transparent conductive oxide film 15 distance H between the distance W c Koyama portion between the small ridges 16 continuous layer 17 protrusion W a crest a crest height H b protrusion height H c Koyama portion of the height H d, H e of the continuous layer thickness D b of the bottom surface diameter D c Koyama portion of the convex portion between the bottom diameter P a crest Pitch Pb Pitch between convex portions Pc Pitch between small ridges 20 Solar cell 21 Transparent insulating substrate 22 Transparent conductive film 23 p layer 24 i layer 25 n layer 26 Photoelectric conversion layer 27 Back electrode 28 Light 29 Conductor 40 Solar cell Substrate 41 Contact improvement layer 42 Photoelectric conversion layer 43 Back electrode 44 Glass substrate 45 Transparent conductive oxide film

Claims (16)

複数の山部と複数の平坦部とで構成され、該山部および該平坦部の表面がミクロの多数の凸部を連続して有している透明導電性酸化物膜が基体上に設けられた透明導電性酸化物膜付き基体であって、
分光ヘイズ率が400〜800nmの波長全域にわたって10〜95%であり、該分光ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が50%以下であり、基体全面についてC光源ヘイズ率をヘイズメータで測定した際、該C光源ヘイズ率が30〜90%であり、該C光源ヘイズ率の最大値と最小値との差(最大値−最小値)が20%以下である透明導電性酸化物膜付き基体。
A transparent conductive oxide film comprising a plurality of crests and a plurality of flat parts, and a surface of the crests and the flat part having a large number of micro-convex parts continuously provided on a substrate. A substrate with a transparent conductive oxide film,
The spectral haze ratio is 10 to 95% over the entire wavelength range of 400 to 800 nm, the difference between the maximum value and the minimum value of the spectral haze ratio (maximum value-minimum value) is 50% or less, When the haze ratio is measured with a haze meter, the C light source haze ratio is 30 to 90%, and the difference between the maximum value and the minimum value of the C light source haze ratio (maximum value−minimum value) is 20% or less. A substrate with a conductive oxide film.
前記透明導電性酸化物膜が、第1の酸化物からなる不連続な小山部と、その上に形成される第2の酸化物からなる連続層であって該連続層の表面にミクロの多数の凸部を連続して有する連続層とからなり、
隣接する該小山部間の頂点と頂点の距離が、直線上に0.7〜1.2μmである請求項1に記載の透明導電性酸化物膜付き基体。
The transparent conductive oxide film is a continuous layer made of a discontinuous hill portion made of a first oxide and a second oxide formed thereon, and a large number of micros are formed on the surface of the continuous layer. Consisting of a continuous layer having a convex portion of
The base with a transparent conductive oxide film according to claim 1, wherein a distance between the apexes between adjacent small ridges is 0.7 to 1.2 μm on a straight line.
シート抵抗が、8〜20Ω/□であり、浸液法による550nmにおける透過率が、80〜90%である請求項1または2に記載の透明導電性酸化物膜付き基体。   The substrate with a transparent conductive oxide film according to claim 1 or 2, wherein the sheet resistance is 8 to 20Ω / □, and the transmittance at 550 nm by an immersion method is 80 to 90%. 前記凸部の底面径が、0.1〜0.3μmであり、高さ/底面径の比が、0.7〜1.2である請求項1〜3のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。   The bottom surface diameter of the said convex part is 0.1-0.3 micrometer, and ratio of height / bottom diameter is 0.7-1.2, The transparent electroconductivity in any one of Claims 1-3 A substrate with an oxide film. 前記小山部の底面径が、0.2〜2.0μmである請求項1〜4のいずれかに記載の透明導電性酸化物付き基体。   The base with a transparent conductive oxide according to any one of claims 1 to 4, wherein a bottom diameter of the small ridge is 0.2 to 2.0 µm. 前記第1の酸化物が、TiO2、SnO2およびフッ素を含有するSnO2からなる群より選択される少なくとも1種からなり、フッ素を含有する場合のフッ素の含有割合が、SnO2に対して0.01mol%以下である請求項1〜5のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 Said first oxide comprises at least one selected from the group consisting of SnO 2 containing TiO 2, SnO 2 and fluorine, the content of fluorine in the case of containing fluorine, relative to SnO 2 It is 0.01 mol% or less, The base | substrate with a transparent conductive oxide film in any one of Claims 1-5. 前記第2の酸化物が、SnO2、ZnOおよびIn23からなる群より選択される少なくとも1種を含む透明導電性酸化物である請求項1〜6のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 The transparent conductive material according to claim 1, wherein the second oxide is a transparent conductive oxide containing at least one selected from the group consisting of SnO 2 , ZnO and In 2 O 3 . A substrate with an oxide film. 前記第2の酸化物が、フッ素を含有するSnO2からなり、フッ素をSnO2に対して0.01〜4mol%含有し、導電電子密度が、5×1019〜4×1020cm-3である請求項1〜7のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 The second oxide is made of SnO 2 containing fluorine, contains 0.01 to 4 mol% of fluorine with respect to SnO 2 , and has a conductive electron density of 5 × 10 19 to 4 × 10 20 cm −3. The substrate with a transparent conductive oxide film according to claim 1. 前記小山部と前記連続層との間に、前記第1の酸化物および前記第2の酸化物とは組成が異なる酸化物からなる酸化物層を形成してなる請求項1〜8のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体。   9. The oxide layer comprising an oxide having a composition different from that of the first oxide and the second oxide is formed between the small ridge and the continuous layer. A substrate with a transparent conductive oxide film as described in 1. 前記第1の酸化物がSnO2、前記異なる酸化物がSiO2、前記第2の酸化物がフッ素を含有するSnO2である請求項9に記載の透明導電性酸化物膜付き基体。 The substrate with a transparent conductive oxide film according to claim 9, wherein the first oxide is SnO 2 , the different oxide is SiO 2 , and the second oxide is SnO 2 containing fluorine. 透明基体上に、第1の酸化物からなる不連続な小山部を常圧CVD法により形成し、その上に第2の酸化物からなる連続層を形成する請求項1〜10のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法であって、
前記透明基体の少なくとも表面が、前記第1の酸化物と異なる材料からなり、
前記常圧CVD法が、キャリアガスと前記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.02〜0.30体積%として、1〜20nmの質量膜厚の核を形成する第1CVD工程と、キャリアガスと前記第1の酸化物を形成する原料ガスとの合計ガス量に対する該第1の酸化物を形成する金属を含む原料ガスの濃度を0.3〜3.0体積%として、100〜1000nmの質量膜厚の小山部を形成する第2CVD工程とを具備する透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。
The discontinuous small hill portion made of the first oxide is formed on the transparent substrate by the atmospheric pressure CVD method, and the continuous layer made of the second oxide is formed thereon. A method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to the description,
At least the surface of the transparent substrate is made of a material different from the first oxide,
In the atmospheric pressure CVD method, the concentration of the source gas containing the metal forming the first oxide with respect to the total gas amount of the carrier gas and the source gas forming the first oxide is 0.02 to 0.02. The first oxide is formed with respect to the total gas amount of the first CVD step for forming nuclei having a mass film thickness of 1 to 20 nm and the carrier gas and the raw material gas for forming the first oxide at 30% by volume. Of a substrate with a transparent conductive oxide film comprising: a second CVD step of forming a small ridge having a mass film thickness of 100 to 1000 nm with a concentration of a source gas containing metal to be 0.3 to 3.0% by volume Method.
前記小山部を、四塩化錫、水および塩化水素を用いた常圧CVD法により形成する請求項11に記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。   The method for producing a substrate with a transparent conductive oxide film according to claim 11, wherein the small mountain portion is formed by an atmospheric pressure CVD method using tin tetrachloride, water, and hydrogen chloride. 前記小山部および該小山部が形成されていない前記透明基体上に、前記第2の酸化物からなる連続層を常圧CVD法により形成する請求項11または12に記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。   The transparent conductive oxide film according to claim 11 or 12, wherein a continuous layer made of the second oxide is formed on the transparent base on which the small ridges and the small ridges are not formed by an atmospheric pressure CVD method. A method for manufacturing a substrate with a substrate. 前記小山部と前記連続層との間に、前記異なる酸化物からなる酸化物層を常圧CVD法により形成する請求項11〜13のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体の製造方法。   The production of a substrate with a transparent conductive oxide film according to any one of claims 11 to 13, wherein an oxide layer made of the different oxide is formed between the small mountain portion and the continuous layer by an atmospheric pressure CVD method. Method. 請求項1〜10のいずれかに記載の透明導電性酸化物膜付き基体上に、光電変換層を介して、裏面電極を有する光電変換素子。   The photoelectric conversion element which has a back surface electrode through a photoelectric converting layer on the base | substrate with a transparent conductive oxide film in any one of Claims 1-10. 前記光電変換層が、p、i、n層をこの順に形成してなる請求項15に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 15, wherein the photoelectric conversion layer is formed by forming p, i, and n layers in this order.
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