DE112010000803T5

DE112010000803T5 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle sowie Solarzelle

Info

Publication number: DE112010000803T5
Application number: DE112010000803T
Authority: DE
Inventors: Tatsumi Usami; Hirohisa Takahashi; Satoru Ishibashi; Masanori Shirai; Michio Akiyama
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2012-07-19
Also published as: JPWO2010084758A1; DE112010000803T8; CN102282677A; TW201044622A; US20110272021A1; WO2010084758A1; KR20110105393A

Abstract

Ein Herstellungsverfahren einer Solarzelle, die einen auf einem transparenten Substrat (6, 51) gebildeten, transparenten leitenden Film (54) beinhaltet, beinhaltet die Schritte: Bereitstellen eines Targets (7), wobei das Target ZnO und ein Material beinhaltet, das einen ein Al oder ein Ga beinhaltenden Stoff beinhaltet, wobei das ZnO ein Hauptbestandteil des Targets (7) ist; Anlegen einer elektrischen Sputterspannung an das Target und Bilden einer ersten Schicht (54a), die in dem transparenten leitenden Film (54) beinhaltet ist, in einer ersten Atmosphäre, die ein Prozessgas beinhaltet; Anlegen einer elektrischen Sputterspannung an das Target (7) und Bilden einer zweiten Schicht (54b), die in dem transparenten leitenden Film (54) beinhaltet ist, auf der ersten Schicht (54a), in einer zweiten Atmosphäre, die im Vergleich zu der ersten Atmosphäre eine größere Menge eines Sauerstoffgases beinhaltet; Bilden einer unregelmäßigen Form durch Durchführen eines Ätzvorgangs auf dem transparenten leitenden Film (54).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle sowie eine Solarzelle. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle sowie eine Solarzelle, wobei das Verfahren erlaubt, sehr feine Texturen auf einem transparenten leitenden Film, der ein Material einer ZnO-Reihe beinhaltet, zu bilden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-013584 , eingereicht am 23. Januar 2009, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Herkömmlicherweise wurden Solarzellen weithin verwendet. Gemäß Solarzellen werden, wenn ein Energieteilchen, das in Sonnenlicht beinhaltet ist und das ein Photon genannt wird, eine i-Schicht trifft, ein Elektron und ein positives Loch (Loch) aufgrund eines photovoltaischen Effekts erzeugt. Als ein Ergebnis bewegt sich das Elektron in Richtung einer n-Schicht, während sich das positive Loch in Richtung der p-Schicht bewegt. Gemäß Solarzellen wird Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt, wenn ein Elektron, das durch einen photovoltaischen Effekt erzeugt wurde, von einer oberen Elektrode und einer hinteren Oberflächenelektrode entnommen wird.
15 ist ein schematisches Schnittdiagramm einer amorphen Silizium-Solarzelle.
Gemäß einer Solarzelle 100 sind eine obere Elektrode 103, eine obere Zelle 105, eine Zwischenelektrode 107, eine untere Zelle 109, eine Pufferschicht 110, und eine hintere Oberflächenelektrode 111 in Reihe auf einer Oberfläche eines Glassubstrats 101 geschichtet. Die obere Elektrode 103 beinhaltet einen transparenten leitenden Film einer Zinkoxid-Reihe. Die obere Zelle beinhaltet ein amorphes Silizium. Die Zwischenelektrode 107 beinhaltet einen transparenten leitenden Film und ist zwischen der oberen Zelle 105 und der unteren Zelle 109 angeordnet. Die untere Zelle 109 beinhaltet ein mikrokristallines Silizium. Die Pufferschicht 110 beinhaltet einen transparenten leitenden Film. Die hintere Oberflächenelektrode 111 beinhaltet einen Metallfilm.
Die obere Zelle 105 ist eine drei-schichtige Anordnung, die eine p-Schicht (105p), eine i-Schicht (105i), und eine n-Schicht (105n) beinhaltet. Von diesen beinhaltet die i-Schicht (105i) amorphes Silizium. Zudem ist, ähnlich wie die obere Zelle 105, die untere Zelle 109 ferner eine drei-schichtige Anordnung, die eine p-Schicht (109p), eine i-Schicht (109i), und eine n-Schicht (109n) beinhaltet. Von diesen beinhaltet die i-Schicht (109i) mikrokristallines Silizium.
Gemäß einer solchen Solarzelle 100 wird das Sonnenlicht, das von der Seite des Glassubstrats 101 eintritt, an der hinteren Oberflächenelektrode 111 reflektiert, nachdem es die obere Elektrode 103, die obere Zelle 105 (p-i-n-Schicht), und die Pufferschicht 110 durchlaufen hat. Bestimmte Ausgestaltungen werden an der Solarzelle vorgenommen, um die Effizienz einer Umwandlung in Lichtenergie zu steigern. Beispiele solcher Ausgestaltungen beinhalten eine Anordnung, die das Sonnenlicht an der hinteren Oberflächenelektrode 111 reflektiert, eine als Textur bezeichnete Anordnung auf der oberen Elektrode 101, die einen Prismen-Effekt, der den Lichtpfad des einfallenden Sonnenlichts verlängert, und einen Effekt, Licht zu begrenzen, erzielt. Die Textur ist auf der oberen Elektrode 111 bereitgestellt. Die Pufferschicht 110 ist bereitgestellt, um die Dispersion des Metallfilms, der in der hinteren Oberflächenelektrode 111 verwendet wird, zu verhindern.
Gemäß Solarzellen unterscheidet sich der Wellenlängenbereich, in dem ein photovoltaischer Effekt erhalten wird, in Abhängigkeit von der Art der Geräteanordnungen, die in der Solarzelle verwendet werden. Allerdings ist es bei jeder Solarzelle notwendig, dass der transparente leitende Film, der in der oberen Elektrode beinhaltet ist, eine solche Eigenschaft aufweist, dass Licht, das an der i-Schicht absorbiert wird, durchgelassen wird. Es ist ferner notwendig, dass der transparente leitende Film eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, um das Elektron, das durch die photovoltaische Leistung erzeugt wurde, zu entnehmen. Als ein Ergebnis werden gemäß Solarzellen ein FTO (Fluorzinnoxid), das dadurch erhalten wird, dass Fluor zu SnO₂ als Fremdbestandteil hinzugefügt wird, sowie ein Oxid-Halbleiter-Dünnfilm einer ZnO-Reihe verwendet. Ähnlich ist es notwendig, dass die Pufferschicht eine Eigenschaft, Licht durchzulassen, aufweist, wobei das Licht an der hinteren Oberflächenelektrode reflektiert wird, um von der i-Schicht absorbiert zu werden. Es ist ferner notwendig, dass die Pufferschicht eine solche Eigenschaft aufweist, dass Licht, das von der hinteren Oberflächenelektrode reflektiert wurde, durchgelassen wird. Weiterhin ist es notwendig, dass die Pufferschicht eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, um das positive Loch zu der hinteren Oberflächenelektrode zu transportieren.
Allgemein gesagt, sind die drei Elemente, die ein transparenter leitender Film, der in einer Solarzelle verwendet wird, als Eigenschaften aufweisen muss, elektrische Leitfähigkeit, optische Eigenschaften, und eine texturierte Anordnung. Erstens ist, hinsichtlich der ersten Eigenschaft, elektrische Leitfähigkeit, ein geringer elektrischer Widerstand erforderlich, um Elektrizität, die erzeugt wurde, zu entnehmen. Allgemein gesagt, ist das FTO, das als ein transparenter leitender Film für Solarzellen verwendet wird, ein transparenter leitender Film, der durch das CVD-Verfahren (Chemische Gasphasenabscheidung) erzeugt wird. Elektrische Leitfähigkeit wird dadurch erhalten, dass O durch Hinzufügen von F zu dem SnO₂ durch F ersetzt wird. Weiter kann ein Material einer ZnO-Reihe, das weithin als ein Post-ITO (Indiumzinnoxid) angesehen wird, verwendet werden, um einen Film durch Sputtern zu erzeugen. Gemäß einem solchen Material einer ZnO-Reihe wird eine elektrische Leitfähigkeit dadurch erhalten, dass ein Material, das Al und Ga sowie einen Sauerstoffmangel beinhaltet, zu ZnO hinzugefügt wird.
Zweitens ist, da ein transparenter leitender Film für Solarzellen primär an einer Lichteinfallposition (Oberfläche) verwendet wird, eine solche optische Eigenschaft erforderlich, dass ein Wellenlängenbereich, der von der Elektrizitätserzeugungsschicht absorbiert wird, durchgelassen wird.
Drittens ist eine texturierte Anordnung notwendig, um Licht zu streuen, so dass Sonnenlicht effektiv von der Elektrizitätserzeugungsschicht absorbiert wird. Normalerweise weisen Dünnfilme einer ZnO-Reihe, die durch einen Sputtervorgang erzeugt werden, eine flache Oberfläche auf. Somit ist, um eine texturierte Anordnung, die eine unregelmäßige Oberfläche aufweist, zu bilden, ein Texturbildungsvorgang, wie etwa ein Nassätzen oder dergleichen, erforderlich.
Allerdings weist, wenn ein Sputterverfahren verwendet wird, um einen Film, der ein Material einer ZnO-Reihe beinhaltet, zu bilden, und wenn danach ein TCO (transparentes leitendes Oxid), das für Solarzellen verwendet wird, durch Nassätzen gebildet wird, ein Material einer ZnO-Reihe eine prominente C-Achsen-Orientierung auf. Als ein Ergebnis ist es schwierig, eine sehr feine Textur zu bilden.
[Dokument des Standes der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. S58-57756
[Patentdokument 2] Veröffentlichte japanische Übersetzung Nr. H02-503615 der internationalen PCT-Veröffentlichung

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen]
Die vorliegende Erfindung wurde im Anbetracht der oben beschriebenen Probleme gemacht. Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereit, das es ermöglicht, eine sehr feine Textur zu bilden, selbst wenn ein transparenter leitender Film, der ein Material einer ZnO-Reihe beinhaltet, unter Verwendung eines Sputterverfahrens gebildet wird. Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereit, das es ermöglicht, eine Solarzelle herzustellen, die einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz besitzt. Zudem stellt die vorliegende Erfindung eine Solarzelle bereit, die eine sehr feine Textur auf einem transparenten leitenden Film, der ein Material einer ZnO-Reihe beinhaltet, beinhaltet. Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Solarzelle bereit, die einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz besitzt.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, werden die folgenden Ausgestaltungen vorgenommen.
Ein Herstellungsverfahren einer Solarzelle gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die einen auf einem transparenten Substrat gebildeten, transparenten leitenden Film beinhaltet, beinhaltet die Schritte: Bereitstellen eines Targets, wobei das Target ZnO und ein Material beinhaltet, das einen ein Al oder ein Ga beinhaltenden Stoff beinhaltet, wobei das ZnO ein Hauptbestandteil des Targets ist; Anlegen einer elektrischen Sputterspannung an das Target und Bilden einer ersten Schicht, die in dem transparenten leitenden Film beinhaltet ist, in einer ersten Atmosphäre, die ein Prozessgas beinhaltet (Schritt A); Anlegen einer elektrischen Sputterspannung an das Target und Bilden einer zweiten Schicht, die in dem transparenten leitenden Film beinhaltet ist, auf der ersten Schicht, in einer zweiten Atmosphäre, die im Vergleich zu der ersten Atmosphäre eine größere Menge eines Sauerstoffgases beinhaltet; und Bilden einer unregelmäßigen Form durch Durchführen eines Ätzvorgangs auf dem transparenten leitenden Film (Schritt B).
Eine Solarzelle gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: ein transparentes Substrat; einen transparenten leitenden Film, der eine erste Schicht und eine zweite Schicht beinhaltet, wobei der transparente Film ferner ZnO als einen Hauptbestandteil beinhaltet, wobei der transparente Film ferner eine unregelmäßige Form beinhaltet, wobei die erste Schicht an einer Position nahe dem transparenten Substrat platziert ist, wobei die zweite Schicht an einer Position nahe einer Elektrizitätserzeugungsschicht platziert ist, wobei die zweite Schicht im Vergleich zu einer Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht beinhaltet ist, eine größere Menge von Sauerstoff beinhaltet; eine Elektrizitätserzeugungsschicht, die auf dem transparenten leitenden Film gebildet ist; und eine hintere Oberflächenelektrode, die auf der Elektrizitätserzeugungsschicht gebildet ist.
Gemäß einer Solarzelle, die auf dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung basiert, ist es bevorzugt, dass die Menge von Sauerstoff, die in der zweiten Schicht beinhaltet ist, um 0,5 bis 3 Gew.-% größer ist als die Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht beinhaltet ist.
Gemäß einer Solarzelle, die auf dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung basiert, ist es bevorzugt, dass die zweite Schicht so auf der ersten Schicht platziert ist, dass die zweite Schicht in Kontakt mit der ersten Schicht steht. Weiter ist es bevorzugt, dass die unregelmäßige Form eine Tiefe aufweist, die größer ist als eine Dicke der zweiten Schicht. Es ist ferner bevorzugt, dass die unregelmäßige Form auf der zweiten Schicht gebildet ist.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß einem Herstellungsverfahren einer Solarzelle, das auf der vorliegenden Erfindung basiert, werden, wenn ein Material einer ZnO-Reihe auf einem transparenten Substrat unter Verwendung eines Sputterverfahrens in einem Vorgang, der das transparente Substrat bildet, gebildet wird, Schritt A und Schritt B in dieser Reihenfolge durchgeführt. In Schritt A wird eine erste Schicht, die eine Leitfähigkeit besitzt, gebildet. In Schritt B wird eine zweite Schicht auf der ersten Schicht gebildet. Die zweite Schicht beinhaltet eine Textur auf der ersten Schicht. Zudem ist die Menge von Sauerstoffgas in einer ersten Atmosphäre, in der der Schritt A durchgeführt wird, größer als die Menge von Sauerstoffgas in einer zweiten Atmosphäre, in der der Schritt B durchgeführt wird. Die Orientierung eines Films, der die zweite, gemäß diesem Verfahren gebildete Schicht bildet, ist gestört. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine sehr feine Textur zu bilden.
Infolgedessen können, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Prismen-Effekt aufgrund einer texturierten Anordnung und ein Effekt, Licht zu begrenzen, in adäquater Art und Weise erhalten werden. Demgemäß ist es möglich, eine Solarzelle herzustellen, die einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz besitzt.
Weiter beinhaltet eine Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung: ein transparentes Substrat, einen transparenten leitenden Film, einen leitenden Film, und eine hintere Oberflächenelektrode. Der transparente leitende Film beinhaltet eine erste Schicht und eine zweite Schicht. Die erste Schicht ist nahe dem transparenten Substrat platziert. Die zweite Schicht beinhaltet im Vergleich zu der Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht beinhaltet ist, mehr Sauerstoff. Die zweite Schicht ist nahe der leitenden Schicht platziert. Die transparente leitende Schicht beinhaltet ZnO als einen Hauptbestandteil und ist auf dem transparenten Substrat gebildet.
Gemäß dieser Ausgestaltung kann eine sehr feine Textur gebildet werden, da die Orientierung der Filme, die die zweite Schicht bilden, gestört ist. Somit ist es möglich, eine Solarzelle, die eine texturierte Anordnung beinhaltet, zu erhalten.
Gemäß dieser texturierten Anordnung können ein Prismen-Effekt und ein Effekt, Licht zu begrenzen, erhalten werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Solarzelle zu erhalten, die einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz besitzt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstellung, die eine Solarzelle, die durch ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Anordnung einer Filmbildungsvorrichtung, von oben gesehen, das eine Filmbildungsvorrichtung, die in einem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm einer Anordnung einer Filmbildungsvorrichtung, von oben gesehen, das eine Filmbildungskammer einer Filmbildungsvorrichtung, die in einem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
4 ist ein schematisches Diagramm einer Anordnung einer Filmbildungsvorrichtung, von oben gesehen, das eine Filmbildungskammer einer Filmbildungsvorrichtung, die in einem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Filmbildungsgeschwindigkeit und einem Druck zeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer fortlaufenden Filmbildungsvorrichtung zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer fortlaufenden Filmbildungsvorrichtung zeigt.
8A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer fortlaufenden Filmbildungsvorrichtung zeigt.
8B ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer Filmbildungsvorrichtung zeigt.
8C ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer Filmbildungsvorrichtung zeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein SEM-Bild eines transparenten leitenden Films, der in dem Arbeitsbeispiel 1 erhalten wurde, zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein SEM-Bild eines transparenten leitenden Films, der in dem Arbeitsbeispiel 2 erhalten wurde, zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein SEM-Bild eines transparenten leitenden Films, der in dem Arbeitsbeispiel 3 erhalten wurde, zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein SEM-Bild eines transparenten leitenden Films, der in dem Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, zeigt.
13 ist ein Diagramm, das ein Messergebnis zeigt, das dadurch erhalten wurde, dass ein transparenter leitender Film, der in einem Arbeitsbeispiel erhalten wurde, unter Verwendung einer XRD-Messung gemessen wurde.
14 ist ein Diagramm, das ein Messergebnis zeigt, das dadurch erhalten wurde, dass ein transparenter leitender Film, der in einem Vergleichsbeispiel erhalten wurde, unter Verwendung einer XRD-Messung gemessen wurde.
15 ist ein Schnittdiagramm, das eine herkömmliche Solarzelle zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden ein Herstellungsverfahren einer Solarzelle sowie eine Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Diagramme beschrieben.
Zudem sind, in jedem der Diagramme, die in der folgenden Beschreibung verwendet werden, die Dimensionen und Verhältnisse der jeweiligen Komponenten im Vergleich zu den tatsächlichen Dimensionen und Verhältnissen abgewandelt, so dass die jeweilige Komponente groß genug ist, um in dem Diagramm wahrgenommen zu werden.
Es sei erwähnt, dass die folgende Beschreibung den technischen Gegenstand der vorliegenden Erfindung in keinster Weise einschränkt. Verschiedene Abwandlungen können innerhalb der wesentlichen Idee der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
(Solarzelle)
Zunächst wird eine Solarzelle gemäß der vorliegenden Ausführungsform basierend auf 1 beschrieben.
1 ist ein Schnittdiagramm, das eine Ausgestaltung einer Solarzelle zeigt. Gemäß der Solarzelle 50 sind eine obere Elektrode 53, eine obere Zelle 55, eine Zwischenelektrode 57, eine untere Zelle 59, eine Pufferschicht 61, und eine hintere Oberflächenelektrode 63 auf einer Oberfläche eines Glassubstrats 51 (transparentes Substrat) in Reihe geschichtet. Die obere Elektrode 53 beinhaltet einen transparenten leitenden Film 54 einer oxidierten Zink-Reihe. Die obere Zelle 55 beinhaltet ein amorphes Silizium. Die Zwischenelektrode 57 beinhaltet den transparenten leitenden Film 54. Die Zwischenelektrode 57 ist zwischen der oberen Zelle 55 und der unteren Zelle 59 bereitgestellt. Die untere Zelle 59 beinhaltet ein mikrokristallines Silizium. Die Pufferschicht 61 beinhaltet einen transparenten leitenden Film 54. Die hintere Oberflächenelektrode 63 beinhaltet einen Metallfilm.
Gemäß der Solarzelle 50, die auf der vorliegenden Erfindung basiert, ist die obere Elektrode 53 eine Elektrode, in die Licht eintritt. Die obere Elektrode 53 ist ein transparenter leitender Film 54, der ZnO als einen Hauptbestandteil beinhaltet. Der transparente leitende Film 54 ist ausgestaltet, eine geschichtete Anordnung zu beinhalten, in der eine erste Schicht 54a und eine zweite Schicht 54b in Reihe geschichtet sind. Die zweite Schicht 54b weist ein Schleierverhältnis auf, das von dem Schleierverhältnis der ersten Schicht 54a verschieden ist. Dieser transparente leitende Film 54 ist unter Verwendung eines nachstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens gebildet. Der transparente leitende Film 54 weist sehr feine Texturen auf. Als ein Ergebnis weist die Solarzelle 50, die auf der vorliegenden Erfindung basiert, in adäquater Art und Weise einen Prismen-Effekt und einen Effekt, Licht zu begrenzen, aufgrund der texturierten Anordnung auf. Demgemäß weist die Solarzelle 50, die auf der vorliegenden Erfindung basiert, einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz auf.
Weiterhin ist die Menge von Sauerstoff, die in der zweiten Schicht 54b beinhaltet ist, um 0,5 bis 3 Gew.-% größer als die Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht 54a beinhaltet ist. Die Menge von Sauerstoff in der zweiten Schicht 54b wird durch das nachstehend beschriebene Herstellungsverfahren gesteuert.
Zudem wird, wenn ein Ätzen auf der zweiten Schicht 54b, die im Vergleich zu der ersten Schicht 54a eine größere Menge von Sauerstoff aufweist, durchgeführt wird, eine unregelmäßige Form auf einer Oberfläche des transparenten leitenden Films 54, der die zweite Schicht 54b beinhaltet, gebildet (siehe 9 bis 11). Als ein Ergebnis ist die Tiefe der unregelmäßigen Form, die auf dem transparenten leitenden Film 54 gebildet wird, größer als die Dicke der zweiten Schicht 54b. Zudem ist diese unregelmäßige Form auf der zweiten Schicht 54b gebildet.
Zudem ist die Solarzelle 50 eine Solarzelle eines ”Tandem”-Typs (Tandem-Solarzelle), die ein a-Si und ein mikrokristallines Si beinhaltet. Gemäß einer solchen Solarzelle 50 eines ”Tandem”-Typs wird ein kurzwelliges Licht durch die obere Zelle 55 absorbiert, während ein langwelliges Licht durch die untere Zelle 59 absorbiert wird. Demgemäß ist es möglich, die Effizienz des Erzeugens von Elektrizität zu steigern. Es sei erwähnt, dass die Filmdicke der oberen Elektrode 53 2000 [Å] bis 10000 [Å] beträgt.
Die obere Zelle 55 ist eine drei-schichtige Anordnung, die eine p-Schicht 55p (erste p-Schicht), eine i-Schicht 55i (erste i-Schicht), und eine n-Schicht 55n (erste n-Schicht) beinhaltet. Von diesen beinhaltet die i-Schicht 55i ein amorphes Silizium.
Weiter ist, ähnlich wie die obere Zelle 55, die untere Zelle 59 eine drei-schichtige Anordnung, die eine p-Schicht 59p (zweite p-Schicht), eine i-Schicht 59i (zweite i-Schicht), und eine n-Schicht 59n (zweite n-Schicht) beinhaltet. Von diesen beinhaltet die i-Schicht 59i ein mikrokristallines Silizium.
Gemäß der Solarzelle 50, die in dieser Weise angeordnet ist, werden, wenn ein Energieteilchen, das in Sonnenlicht enthalten ist und das ein Photon genannt wird, eine i-Schicht trifft, ein Elektron und ein positives Loch (Loch) aufgrund eines photovoltaischen Effekts erzeugt. Als ein Ergebnis bewegt sich das Elektron in Richtung einer n-Schicht, während sich das positive Loch in Richtung der p-Schicht bewegt.
Lichtenergie kann dadurch in elektrische Energie umgewandelt werden, dass das Elektron, das durch diesen photovoltaischen Effekt erzeugt wurde, von der oberen Elektrode 53 und der hinteren Oberflächenelektrode 63 entnommen wird.
Weiter wird, durch Bereitstellen einer Zwischenelektrode 57 zwischen der oberen Zelle 55 und der unteren Zelle 59, ein Teil eines Lichts, der die obere Zelle 55 durchläuft und die untere Zeile 59 erreicht, an der Zwischenelektrode 57 reflektiert und tritt von einer Seite der oberen Zelle 55 wieder ein. Als ein Ergebnis steigt die Sensitivitätscharakteristik der Zelle an, und die Effizienz des Erzeugens von Elektrizität wird gesteigert.
Weiterhin durchläuft Sonnenlicht, das in die Solarzelle 50 über ein Glassubstrat 51 eintritt, jede Schicht und wird an der hinteren Oberflächenelektrode 63 reflektiert. Eine texturierte Anordnung wird auf der Solarzelle eingesetzt, um die Effizienz einer Umwandlung in Lichtenergie dadurch zu verbessern, dass ein Prismen-Effekt, der den Lichtpfad des einfallenden Sonnenlichts verlängert, und ein Effekt, Licht zu begrenzen, erzielt wird.
Wie oben beschrieben werden, während eines Vorgangs zum Bilden eines transparenten leitenden Films 54, der in einer oberen Elektrode 53 beinhaltet ist, Schritt A und Schritt B durchgeführt, während ein Sputterverfahren verwendet wird, um einen transparenten leitenden Film 54, der ein Material einer ZnO-Reihe beinhaltet, zu bilden. In Schritt A wird eine erste Schicht 54a, die eine Leitfähigkeit aufweist, erzeugt. In Schritt B wird eine zweite Schicht 54b auf der ersten Schicht 54a gebildet. Die zweite Schicht 54b beinhaltet eine Textur. Zudem wird die zweite Schicht 54b in einer zweiten Atmosphäre gebildet, die im Vergleich zu der Menge von Sauerstoff, die in einer ersten Atmosphäre, in der die erste Schicht 54a gebildet wird, beinhaltet ist, eine größere Menge von Sauerstoff aufweist. Auf diese Weise wird, nachdem die zweite Schicht 54b in einer Atmosphäre, die eine größere Menge von Sauerstoff aufweist, gebildet worden ist, ein Ätzverfahren (wie etwa ein Nassätzverfahren) durchgeführt, um eine unregelmäßige Form auf einer Oberfläche des transparenten leitenden Films 54, der die zweite Schicht 54b beinhaltet, zu erzeugen. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine sehr feine Textur zu bilden. Infolgedessen kann gemäß der Solarzelle 50, die in dieser Weise hergestellt ist, ein Prismen-Effekt aufgrund einer texturierten Anordnung und ein Effekt, Licht zu begrenzen, in adäquater Art und Weise erhalten werden. Demgemäß ist es möglich, einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz zu erzielen.
(Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle)
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle beschrieben.
Gemäß einem Herstellungsverfahren einer Solarzelle, das auf einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert, wird ein Sputterverfahren verwendet. Das Sputterverfahren verwendet ZnO, das ein Hauptbestandteil ist, und ein Target, das einen Bestandteil, der einen Al oder Ga beinhaltenden Stoff beinhaltet, beinhaltet. Demgemäß wird eine obere Elektrode 53 gebildet. Die obere Elektrode 53 beinhaltet einen transparenten leitenden Film 54. Der transparente leitende Film 54 beinhaltet ZnO als einen Hauptbestandteil. Wenn das Sputterverfahren durchgeführt wird, wird eine Sputterspannung in einer Atmosphäre, die ein Prozessgas beinhaltet, an ein Target angelegt. Das Target beinhaltet den oben beschriebenen Bestandteil. Dann wird ein Sputtern dadurch durchgeführt, dass ein horizontales magnetisches Feld auf einer Oberfläche des Targets erzeugt wird. Gemäß diesem Verfahren wird ein transparenter leitender Film 54 auf einem transparenten Substrat (Glassubstrat 51) gebildet. Demgemäß wird eine obere Elektrode 53, die einen transparenten leitenden Film 54 beinhaltet, gebildet.
Gemäß einem Herstellungsverfahren einer Solarzelle, das auf der vorliegenden Erfindung basiert, beinhaltet das Material, das verwendet wird, um den transparenten leitenden Film 54 zu bilden, ZnO und einen Al oder Ga beinhaltenden Stoff. Ein Schritt zum Formen der oberen Elektrode 53 beinhaltet zumindest Schritt A und Schritt B in dieser Reihenfolge. In Schritt A wird eine erste Schicht 54a, die in dem transparenten leitenden Film 54 beinhaltet ist, gebildet. In Schritt B wird eine zweite Schicht 54b, die in dem transparenten leitenden Film 54 beinhaltet ist, auf der ersten Schicht 54a gebildet. Zudem wird die zweite Schicht 54b in einer zweiten Atmosphäre gebildet, die im Vergleich zu der Menge von Sauerstoff, die in einer ersten Atmosphäre, in der die erste Schicht 54a gebildet wird, beinhaltet ist, eine größere Menge von Sauerstoff aufweist.
Somit ist die Menge von Sauerstoff in der zweiten Atmosphäre, in der die zweite Schicht 54b, die eine Textur beinhaltet, gebildet wird, größer als die Menge von Sauerstoff in der ersten Atmosphäre, in der die erste Schicht 54a, die eine Leitfähigkeit aufweist, gebildet wird. Ein Ätzen wird in dem transparenten leitenden Film 54, der die erste Schicht 54a und die zweite Schicht 54b, die in dieser Weise gebildet sind, beinhaltet, durchgeführt. Als ein Ergebnis wird die Oberfläche der zweiten Schicht 54b einem Ätzen unterzogen. Demgemäß wird eine unregelmäßige Form gebildet. Als ein Ergebnis ist die Orientierung eines Films, der die zweite Schicht, die gemäß diesem Verfahren gebildet ist, bildet, gestört. Somit ist es möglich, eine sehr feine Textur zu bilden.
Infolgedessen kann gemäß dem Herstellungsverfahren, das auf der vorliegenden Ausführungsform basiert, ein Prismen-Effekt aufgrund einer texturierten Anordnung und ein Effekt, Licht zu begrenzen, in adäquater Art und Weise erhalten werden. Demgemäß ist es möglich, eine Solarzelle herzustellen, die einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz besitzt.
Zunächst wird, gemäß einem Herstellungsverfahren einer Solarzelle, das auf der vorliegenden Erfindung basiert, eine Sputtervorrichtung (Filmbildungsvorrichtung) beschrieben. Die Sputtervorrichtung wird verwendet, wenn ein transparenter leitender Film 54 einer Zinkoxid-Reihe, der in der oberen Elektrode 53 beinhaltet ist, gebildet wird.
(Erste Sputtervorrichtung)
2 ist ein schematisches Diagramm einer Anordnung einer Sputtervorrichtung, von oben gesehen, das eine erste Sputtervorrichtung (Filmbildungsvorrichtung), die in einem Herstellungsverfahren einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
3 zeigt eine Filmbildungskammer der Sputtervorrichtung, die in 2 gezeigt ist. 3 ist ein Schnittdiagramm der Filmbildungskammer, von oben gesehen.
Die Sputtervorrichtung 1 ist eine Sputtervorrichtung eines ”Interback”-Typs. Die Sputtervorrichtung 1 beinhaltet eine Übertragungskammer 2 (Lade-/Auswurf-Kammer) zum Laden bzw. Auswerfen eines Substrats, wie etwa eines alkalifreien Glassubstrats (nicht dargestellt), und eine Filmbildungskammer 3 (Vakuumbehälter), der einen transparenten leitenden Film 54 einer Zinkoxid-Reihe auf einem Substrat bildet.
Die Übertragungskammer 2 ist mit einer ersten Absaugeinheit 4 versehen, die einen Druck grob reduziert, wie etwa eine Rotationspumpe. Die Absaugeinheit 4 reduziert den Druck im Innern der Übertragungskammer 2. Eine Substratablage 5 ist beweglich im Innern der Übertragungskammer 2 platziert, um das Substrat zu halten bzw. zu transportieren.
Mittlerweile ist ein Heizelement 11 an einer ersten Seitenoberfläche 3a der Filmbildungskammer 3 in einer Längsform bereitgestellt, um das Substrat 6 (Glassubstrat 51) zu heizen. Ein Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 (Target-Halteeinheit) ist auf einer zweiten Seitenoberfläche 3b der Filmbildungskammer 3 in einer Längsform bereitgestellt, um das Target 7 zu halten und um eine vorbestimmte Sputterspannung anzulegen. Weiter sind eine Hochvakuum-Absaugeinheit 13, wie etwa eine Turbomolekularpumpe, eine Spannungsquelle 14, die eine Sputterspannung an das Target 7 anlegt, und eine Gaseinführeinheit 15, die Gas in das Innere der Filmbildungskammer 3 einführt, in der Filmbildungskammer bereitgestellt. Die Hochvakuum-Absaugeinheit 13 reduziert den Druck im Innern der Filmbildungskammer 3 auf ein Hochvakuum.
Der Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 beinhaltet eine Metallplatte, die eine ebene Form aufweist. Dieser Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 fixiert das Target 7 mit einem Wachsmaterial oder dergleichen durch Verkleben (Fixieren). Die Spannungsquelle 14 legt eine Sputterspannung an das Target 7 an. Die Sputterspannung wird dadurch erhalten, dass eine hochfrequente Spannung der Gleichspannung überlagert wird. Diese Spannungsquelle 14 beinhaltet eine Gleichspannungsquelle und eine hochfrequente Spannungsquelle (nicht dargestellt).
Die Gaseinführeinheit 15 beinhaltet eine Sputtergas-Einführeinheit 15a, die ein Sputtergas, wie etwa Ar oder dergleichen, einführt, eine Wasserstoffgas-Einführeinheit 15b, die ein Wasserstoffgas einführt, eine Sauerstoffgas-Einführeinheit 15c, die ein Sauerstoffgas einführt, und eine Dampf-Einführeinheit 15d, die einen Dampf einführt.
Gemäß dieser Gaseinführeinheit 15 werden eine Wasserstoffgas-Einführeinheit 15b, eine Sauerstoffgas-Einführeinheit 15c, und eine Dampf-Einführeinheit 15d entsprechend den Bedürfnissen ausgewählt und verwendet. Zum Beispiel kann die Gaseinführeinheit 15 zwei Gaseinführeinheiten, die die Wasserstoffgas-Einführeinheit 15b und die Sauerstoffgas-Einführeinheit 15c beinhalten, beinhalten. Weiter kann die Gaseinführeinheit 15 zwei Gaseinführeinheiten, die die Wasserstoffgas-Einführeinheit 15b und die Dampf-Einführeinheit 15d beinhalten, beinhalten.
(Zweite Sputtervorrichtung)
4 zeigt eine zweite Sputtervorrichtung, die in einem Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Mit anderen Worten, 4 zeigt eine Filmbildungskammer einer Magnetron-Sputtervorrichtung eines ”Interback”-Typs. 4 ist eine Schnittdarstellung, von oberhalb der Filmbildungskammer gesehen.
Die Magnetron-Sputtervorrichtung 21, die in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich von der oben beschriebenen Sputtervorrichtung 1 darin, dass ein Target 7, das ein Material einer Zinkoxid-Reihe beinhaltet, an einer ersten Seitenoberfläche 35 der Filmbildungskammer 3 gehalten wird. Die Magnetron-Sputtervorrichtung 21, die in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich ferner von der oben beschriebenen Sputtervorrichtung 1 darin, dass ein Sputter-Kathoden-Mechanismus 22 (Target-Halteeinheit) in einer Längsweise platziert ist. Der Sputter-Kathoden-Mechanismus 22 erzeugt eine vorbestimmte Menge eines Magnetfelds.
Der Sputter-Kathoden-Mechanismus 22 beinhaltet eine hintere Oberflächenplatte 23, die an dem Target 7 mit einem Wachsmaterial oder dergleichen verklebt (fixiert) ist, und beinhaltet ebenfalls einen Magnetkreis 24, der entlang einer hinteren Oberfläche der hinteren Oberflächenplatte 23 platziert ist.
Dieser Magnetkreis 24 erzeugt ein horizontales Magnetfeld auf einer vorderen Oberfläche des Targets 7. Gemäß dem Magnetkreis 24 sind eine Mehrzahl von Magnetkreiseinheiten (in 4 sind zwei Einheiten gezeigt) 24a, 24b, dadurch integriert, dass sie mit einer Halterung 25 miteinander verbunden sind. Jede der Magnetkreiseinheiten 24a, 24b beinhaltet eine Gabel 28, an der ein erster Magnet 26 und ein zweiter Magnet 27 angebracht ist. Ferner ist, da eine vordere Oberfläche des ersten Magneten 26 und der zweite Magnet 27 der hinteren Oberflächenplatte 23 gegenüberliegen, eine Polarität des ersten Magneten 26 von einer Polarität des zweiten Magneten 27 verschieden. Mit anderen Worten, an einer Seite der hinteren Oberflächenplatte 23 unterscheidet sich die Polarität des ersten Magneten 26 von der Polarität des zweiten Magneten 27.
Gemäß diesem Magnetkreis 24 wird, da der erste Magnet 26 und der zweite Magnet 27 bereitgestellt sind, ein Magnetfeld, das durch die Magnetfeldlinien 29 dargestellt ist, erzeugt. Als ein Ergebnis wird, an einer vorderen Oberfläche des Targets 7 zwischen dem ersten Magneten 26 und dem zweiten Magneten 27 eine Position 30 erzeugt, an der ein senkrechtes Magnetfeld Null ist (d. h., ein horizontales Magnetfeld ist maximiert). Es ist möglich, die Geschwindigkeit, mit der der Film durch die Erzeugung eines hochdichten Plasmas gebildet wird, an dieser Position 30 zu erhöhen.
Gemäß der Filmbildungsvorrichtung, die in 4 gezeigt ist, ist ein Sputter-Kathoden-Mechanismus 22 in einer Längsform bereitgestellt, der ein gewünschtes Magnetfeld an der ersten Seitenoberfläche 3a der Filmbildungskammer 3 erzeugt. Als ein Ergebnis dieser Ausgestaltung ist es, durch Setzen der Sputterspannung auf einen Wert kleiner oder gleich 340 Volt, und durch Setzen des Maximalwerts der Stärke des horizontalen Magnetfelds an der vorderen Oberfläche des Targets 7 auf einen Wert größer oder gleich 600 Gauß, möglich, einen transparenten leitenden Film 54 einer oxidierten Zink-Reihe oder einer oxidierten Zinn-Reihe, der ein schön gebildetes Kristallgitter aufweist, zu bilden.
Dieser transparente leitende Film 51 einer oxidierten Zink-Reihe ist beständig gegen eine Oxidation, selbst wenn eine Vergütungsbehandlung bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird, nachdem der Film gebildet worden ist. Demgemäß ist es möglich, einen Anstieg in dem spezifischen Widerstand zu verhindern. Durch Anwenden eines transparenten leitenden Films 54 einer oxidierten Zink-Reihe, der in dieser Weise gebildet ist, als eine obere Elektrode einer Solarzelle, ist es möglich, eine Solarzelle zu erhalten, die eine überlegene Wärmebeständigkeit aufweist.
Als Nächstes wird, als ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung, auf die Sputtervorrichtung 1, die in 2 und 3 gezeigt ist, Bezug genommen, um ein Verfahren zum Bilden eines transparenten leitenden Films 54 einer oxidierten Zink-Reihe auf einem transparenten Substrat, der eine obere Elektrode einer Solarzelle bildet, zu beschreiben.
Zunächst wird das Target 7 an dem Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 dadurch fixiert, dass ein Verkleben über ein Wachsmaterial oder dergleichen durchgeführt wird. Ein Material eines Zinkoxid-Typs wird als das Target verwendet. Beispiele beinhalten ein oxidiertes Zink mit hinzugefügten Aluminium (AZO), das dadurch erhalten wird, dass Aluminium (Al) in 0,1 bis 10 Gew.-% hinzugefügt wird, sowie ein oxidiertes Zink mit hinzugefügtem Gallium (GZO), das dadurch erhalten wird, dass Gallium (Ga) in 0,1 bis 10 Gew.-% hinzugefügt wird, oder dergleichen. Insbesondere ist es vorteilhaft, ein oxidiertes Zink mit hinzugefügtem Aluminium (AZO) zu verwenden, da so ein Dünnfilm, der einen geringen spezifischen Widerstand aufweist, gebildet werden kann.
Als Nächstes wird, zum Beispiel, ein Substrat 6 einer Solarzelle (Glassubstrat 51) auf einer Substratablage 5 in einer Übertragungskammer 2 platziert. Das Substrat 6 beinhaltet Glas. Während die Substratablage 5 im Innern der Übertragungskammer 2 platziert wird, wird der Druck im Innern der Übertragungskammer 2 und der Filmbildungskammer 3 durch Verwendung einer groben Absaugeinheit 4 grob reduziert. Als ein Ergebnis erreichen die Übertragungskammer 2 und die Filmbildungskammer 3 einen vorbestimmten Grad an Vakuum, zum Beispiel, 0,27 [Pa] (2.0 [mTorr]). Dann wird das Substrat 6 von der Übertragungskammer 2 zu der Filmbildungskammer 3 übertragen. Dieses Substrat 6 wird vor dem Heizelement 11 in einem Zustand platziert, in dem keine elektrische Leistung bereitgestellt wird. Zur selben Zeit wird das Substrat 6 so arrangiert, dass es dem Target 7 gegenüberliegt. Dann wird dieses Substrat 6 mit dem Heizelement 11 erhitzt, so dass seine Temperatur so gesteuert wird, dass sie in dem Bereich von 100°C bis 600°C liegt.
Als Nächstes wird der Druck im Innern der Filmbildungskammer 3 dadurch reduziert, dass eine Hochvakuumabsaugung unter Verwendung der Hochvakuum-Absaugeinheit 13 vorgenommen wird. Nachdem die Filmbildungskammer 3 einen vorbestimmten Grad an Vakuum erreicht, zum Beispiel, 2,7 × 10^–4 [Pa] (2,0 × 10^–3 [mTorr]), wird ein Sputtergas, wie etwa Ar oder dergleichen, durch die Sputtergas-Einführeinheit 15 in die Filmbildungskammer 3 eingeführt. Demgemäß wird das Innere der Filmbildungskammer 3 auf einen vorbestimmten Druck (Sputterdruck) gesetzt.
Als Nächstes legt die Spannungsquelle 14 eine Sputterspannung an das Target 7 an. Zum Beispiel wird die Sputterspannung dadurch erhalten, dass eine hochfrequente Spannung der Gleichspannung überlagert wird. Aufgrund des Anlegens der Sputterspannung wird ein Plasma auf dem Substrat 6 erzeugt. Ein Ion des Sputtergases, wie etwa Ar oder dergleichen, das durch dieses Plasma erregt wurde, stößt mit dem Target 7 zusammen. Von diesem Target 7 wird ein Element, das in einem Material einer oxidierten Zink-Reihe, wie etwa einem oxidierten Zink mit hinzugefügtem Aluminium (AZO) oder einem oxidierten Zink mit hinzugefügtem Gallium (GZO) oder dergleichen, beinhaltet ist, gestreut. Demgemäß wird ein transparenter leitender Film 54, der einen Bestandteil einer oxidierten Zink-Reihe beinhaltet, auf dem Substrat 6 gebildet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die zweite Schicht 54b in einer zweiten Atmosphäre gebildet, die im Vergleich zu der Menge von Sauerstoff, die in einer ersten Atmosphäre, in der die erste Schicht 54a gebildet wird, beinhaltet ist, eine größere Menge von Sauerstoff aufweist. Mit anderen Worten, ein Sputterverfahren wird angewandt, um eine erste Schicht 54a in einer Atmosphäre mit einem niedrigen Sauerstoffgasgehalt zu bilden. Die erste Schicht 54a ist leitend. Danach wird ein Sputterverfahren verwendet, um eine zweite Schicht 54b in einer Atmosphäre mit einem hohen Sauerstoffgasgehalt zu bilden. Die zweite Schicht 54b beinhaltet eine Textur.
Durch Verwenden des Sputterverfahrens, um die zweite Schicht 54b in einer Atmosphäre mit einem hohen Sauerstoffgasgehalt zu bilden, wird die Orientierung des Films, der in der zweiten Schicht, die durch dieses Verfahren gebildet wird, beinhaltet ist, gestört. Somit kann eine sehr feine Textur mittels eines Nassätzverfahrens (anisotropes Ätzverfahren) gebildet werden. Das Nassätzverfahren ist ein Schritt, der nach einem Sputterschritt durchgeführt wird.
Hier wird eine Beziehung zwischen einem Filmbildungsdruck und einer Filmbildungsgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt des Sputterns beschrieben.
Der Filmbildungsdruck zu dem Zeitpunkt des Sputterns hängt von dem Target-Material oder der Art des Prozessgases ab. Allerdings wird, wenn ein Magnetron-Sputterverfahren zum Bilden eines Films verwendet wird, im Allgemeinen ein Druckbereich von 2 mTorr bis 10 mTorr gewählt. Demgemäß wird ein Film gebildet. Wenn der Filmbildungsdruck niedrig ist, ist die Impedanz des Plasmas groß. Demgemäß kann es sein, dass keine Entladung erzielt werden kann. Selbst wenn eine Entladung erzielt werden kann, kann es sein, dass das Plasma instabil wird.
Im Gegensatz dazu werden, wenn der Filmbildungsdruck hoch ist, das Prozessgas und das gesputterte Target-Material einer Streuung unterzogen. Aufgrund dieser Streuung kann es sein, dass die Effizienz (Filmbildungsgeschwindigkeit), mit der der Film an dem Substrat anhaftet, reduziert wird. Zudem kann es sein, dass ein Film eines gesputterten Target-Materials an einer Komponente, die um die Kathode herum platziert ist, anhaftet. Demgemäß kann es sein, dass ein Kurzschluss in der Kathode und eine Erdung auftreten. Als ein Ergebnis wird die Produktivität reduziert.
Als ein Beispiel eines Falles, in dem die Produktivität reduziert worden ist, ist in 5 eine Beziehung zwischen einer Filmbildungsgeschwindigkeit und einem Druck gezeigt. Gemäß dem in 5 gezeigten Experiment wird ein Target bereitgestellt. Das Target ist so gebildet, dass es eine Größe von 5 Inch × 16 Inch aufweist. Ein Hauptbestandteil des Targets ist ZnO. Al₂O₃ ist in dem Target mit einem Massenprozentanteil von 2 Gew.-% beinhaltet. Das Target wird einem Sputtern bei einer elektrischen Leistung von 1 kW unterzogen. Wie in 5 gezeigt, beträgt, wenn der Filmbildungsdruck 5 mTorr beträgt, die Filmbildungsgeschwindigkeit ungefähr 93 Å/min. Wenn der Filmbildungsdruck 30 mTorr beträgt, beträgt die Filmbildungsgeschwindigkeit ungefähr 60 Å/min. Mit anderen Worten, wenn sich der Filmbildungsdruck von 5 mTorr zu 30 mTorr ändert, sinkt die Filmbildungsgeschwindigkeit um 30% bis 40% ab.
Als Nächstes ist eine Beschreibung bereitgestellt, die den Unterschied in der Konzentration von Sauerstoffgas, das zu dem Zeitpunkt des Sputterns bereitgestellt wird, betrifft. Es ist ferner eine Beschreibung bereitgestellt, die den Sauerstoff, der in einem Film beinhaltet ist, betrifft.
Um den Unterschied zwischen einem Film, zu dem Sauerstoff hinzugefügt wurde, und einem Film, zu dem kein Sauerstoff hinzugefügt wurde, zu untersuchen, wurde eine Analyse unter Verwendung einer EPMA (Elektronen-Proben-Mikroanalyse) durchgeführt. Hier wird ein Element eines ZnO-Dünnfilms von 1000 nm, der auf einem Si-Substrat unter einer Bedingung, in der 0 sccm von Sauerstoff bereitgestellt wird, erzeugt wurde, verwendet. Gleichzeitig wird ein Element eines ZnO-Dünnfilms von 1000 nm, der auf einem Si-Substrat unter einer Bedingung, in der 20 sccm von Sauerstoff bereitgestellt wird, erzeugt wurde, verwendet.
Aus einer Analyse unter Verwendung einer EPMA wurde bestimmt, dass die Menge von Sauerstoff, die in dem ZnO-Dünnfilm, der unter einer Bedingung mit einer großen Menge von bereitgestelltem Sauerstoff gebildet wurde, beinhaltet ist, größer war als die Menge von Sauerstoff, die in dem ZnO-Dünnfilm, der unter einer Bedingung ohne bereitgestellten Sauerstoff gebildet wurde, beinhaltet ist.
Dieses Ergebnis wurde zusammen mit einem Messergebnis untersucht, das unter Verwendung einer XRD (Röntgenbeugung, Röntgenbeugungsmessung), wie in 14 gezeigt, erhalten wurde. Als ein Ergebnis glaubt man, dass sich die Orientierung einer (004) Oberfläche verbessert während die Oxidation voranschreitet. Demgemäß schreitet der Ätzvorgang in einer Mehrzahl von Richtungen voran. Somit wird geglaubt, dass eine sehr feine Textur gebildet werden kann.
Wie oben beschrieben, wird ein transparenter leitender Film 54, der ein Material eines oxidierten Zink-Typs beinhaltet, auf einem Substrat 6 gebildet. Dann wird dieses Substrat 6 (Glassubstrat 51) von der Filmbildungskammer 3 zu der Übertragungskammer 2 bewegt. Der Druck im Innern der Übertragungskammer 2 wird wieder auf einen atmosphärischen Druck zurückgeführt. Das Glassubstrat 6 (Glassubstrat 51) auf dem ein transparenter leitender Film 54 eines Zinkoxid-Typs gebildet ist, wird aus der Übertragungskammer 2 entfernt. Als Nächstes wird ein Nassätzvorgang auf dem transparenten leitenden Film 54 durchgeführt. Als ein Ergebnis wird eine sehr feine Textur auf einer vorderen Oberfläche es transparenten leitenden Films 54 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt ist die Orientierung des Films der zweiten Schicht 54b gestört. Dies ist so, da die zweite Schicht 54b, die auf einer vorderen Oberfläche des transparenten leitenden Films 54 platziert ist, in einer Atmosphäre mit hohem Sauerstoffgehalt mittels eines Sputterverfahrens gebildet wird. Wenn ein Nassätzen auf der zweiten Schicht 54b, die eine vordere Oberfläche, die eine in dieser Weise gestörte Orientierung aufweist, beinhaltet, durchgeführt wird, schreitet ein Ätzprozess auf der zweiten Schicht 54b in einer Mehrzahl von Richtungen voran. Somit ist es möglich, eine sehr ferne Textur zu bilden.
Wie oben beschrieben, wird ein Substrat 6 (Glassubstrat 51), auf dem ein transparenter leitender Film 54 eines Zinkoxid-Typs gebildet ist, erhalten. Dieser transparente leitende Film 54 weist eine fein texturierte Anordnung auf seiner vorderen Oberfläche auf. Durch Anwenden einer solchen texturierten Anordnung auf eine Solarzelle, ist es möglich, in einem größtmöglichen Ausmaß, einen Prismen-Effekt, der den Lichtpfad des einfallenden Sonnenlichts verlängert, und einen Effekt, Licht einzugrenzen, zu erzielen. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Solarzelle zu erhalten, die einen hohen Grad an photoelektrischer Umwandlungseffizienz besitzt.
Es sei erwähnt, dass es, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Inline”-Typs verwendet wird, um die erste Schicht 54a und die zweite Schicht 54b in Reihe zu bilden, möglich ist, eine Filmbildungsvorrichtung 200 eines ”Inline-Pufferkammer”-Typs, wie in 6 gezeigt, zu verwenden. Diese Filmbildungsvorrichtung 200 eines ”Inline-Pufferkammer”-Typs beinhaltet eine Pufferkammer.
Die Filmbildungsvorrichtung 200 beinhaltet eine Ladeschleusenkammer 201, eine Heizkammer 202, eine Filmbildungskammer 203 zum Bilden einer ersten Schicht, eine Pufferkammer 204, eine Filmbildungskammer 205 zum Bilden einer zweiten Schicht, und eine Entladeschleusenkammer 206. Gemäß der Filmbildungsvorrichtung 200 sind die Kammern 201, 202, 203, 204, 205, und 206 in einer Reihe platziert. Eine Öffnungsventil 207 (engl. ”gate bulb”) ist zwischen benachbarten Kammern bereitgestellt. Ein Substrat wird in der Heizkammer 202 erhitzt. In der Filmbildungskammer 203 zum Bilden der ersten Schicht wird die erste Schicht 54a gebildet und ein geeigneter Sauerstoffmangel wird zu der ersten Schicht 54a hinzugefügt. In der Pufferkammer 204 wird ein Substrat, auf dem die erste Schicht 54a gebildet ist, platziert. In der Filmbildungskammer 205 zum Bilden der zweiten Schicht wird die zweite Schicht 54b gebildet und eine Menge von Sauerstoff, die größer ist als eine Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht 54a beinhaltet ist, wird zu der zweiten Schicht 54b hinzugefügt. Weiter wird das Substrat durch die Ladeschleusenkammer 201 zu der Filmbildungsvorrichtung 200 übertragen. Das Substrat wird durch die Entladeschleusenkammer 206 aus der Filmbildungsvorrichtung 200 entnommen.
Zudem ist es, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Inline”-Typs verwendet wird, wenn die erste Schicht 54a und die zweite Schicht 54b in Reihe gebildet werden, möglich, eine Filmbildungsvorrichtung 300 eines ”Inline-Schlitz”-Typs, wie in 7 gezeigt, zu verwenden.
Die Filmbildungsvorrichtung 300 beinhaltet die Ladeschleusenkammer 201, die Heizkammer 202, eine Filmbildungskammer 301, und die Entladeschleusenkammer 206. Gemäß der Filmbildungsvorrichtung 300 sind die Kammern 201, 202, 203, 301, und 206 in einer Reihe platziert. Ein Öffnungsventil 207 ist zwischen benachbarten Kammern bereitgestellt. Die Filmbildungskammer 301 beinhaltet einen Filmbildungsbereich 302 zum Bilden einer ersten Schicht, einen Filmbildungsbereich 304 zum Bilden einer zweiten Schicht, und einen Schlitz 303. Der Schlitz verbindet den Filmbildungsbereich 302 zum Bilden der ersten Schicht und den Filmbildungsbereich 304 zum Bilden der zweiten Schicht. Zwischen dem Filmbildungsbereich 302 zum Bilden der ersten Schicht und dem Filmbildungsbereich 304 zum Bilden der zweiten Schicht ist kein Öffnungsventil bereitgestellt. In dem Filmbildungsbereich 302 zum Bilden der ersten Schicht wird die erste Schicht 54a gebildet und ein geeigneter Sauerstoffmangel wird zu der ersten Schicht 54a hinzugefügt. Das Substrat, auf dem die erste Schicht 54a gebildet ist, wird über einen Schlitz 303 zu dem Filmbildungsbereich 304 zum Bilden der zweiten Schicht übertragen. In dem Filmbildungsbereich 304 zum Bilden der zweiten Schicht wird die zweite Schicht 54b gebildet und eine Menge von Sauerstoff, die größer ist als eine Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht 54a beinhaltet ist, wird zu der zweiten Schicht 54b hinzugefügt. Es ist möglich, einen Film in der Filmbildungskammer 301 in Bezug auf den Filmbildungsbereich 302 zum Bilden der ersten Schicht und dem zweiten Filmbildungsbereich 304 zeitgleich zu bilden.
Eine Filmbildungsvorrichtung des ”Inline”-Typs wurde unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Allerdings ist es auch möglich, eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Roll-to-Roll”-Typs zu verwenden.
Mittlerweile ist es, wenn eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Cluster”-Typs verwendet wird, möglich, eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Einzelwafer”-Typs, wie in 8A gezeigt, zu verwenden.
Die Filmbildungsvorrichtung 400 beinhaltet eine Übertragungskammer 401, die Ladeschleusenkammer 201, die Filmbildungskammer 203 zum Bilden der ersten Schicht, die Filmbildungskammer 205 zum Bilden der zweiten Schicht, und die Entladeschleusenkammer 206. Ein Öffnungsventil 207 ist zwischen jeder der Übertragungskammer 401 und der Kammern 201, 203, 205, und 206 bereitgestellt. Die Übertragungskammer 401 beinhaltet einen Roboterarm, der ein Substrat überträgt. Der Roboterarm überträgt ein Substrat von der Ladeschleusenkammer 201 zu der Filmbildungskammer 203 zum Bilden der ersten Schicht. Der Roboterarm transportiert ferner ein Substrat von der Filmbildungskammer 203 zum Bilden der ersten Schicht zu der Filmbildungskammer 205 zum Bilden der zweiten Schicht. Der Roboterarm überträgt ferner ein Substrat von der Filmbildungskammer 205 zum Bilden der zweiten Schicht zu der Entladeschleusenkammer 206.
Eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Cluster”-Typs wurde unter Bezugnahme auf 8A beschrieben. Allerdings ist es auch möglich, eine Filmbildungsvorrichtung eines ”Karussell”-Typs zu verwenden.
Der technische Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne von dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Mit anderen Worten, die spezifischen Materialien und Anordnungen, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben werden, sind nur Beispiele der vorliegenden Erfindung. Verschiedene Abwandlungen können, je nachdem wie es zweckmäßig erscheint, gemacht werden.
Zum Beispiel wurde, in der oben beschriebenen Ausführungsform, eine Filmbildungsvorrichtung so beschrieben, dass eine Spannungsquelle 14 verwendet wird, um eine Sputterspannung an einer hinteren Oberflächenplatte 23, auf der ein Target 7 befestigt ist, anzulegen. Die Sputterspannung wird dadurch erhalten, dass eine hochfrequente Spannung der Gleichspannung überlagert wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Filmbildungsvorrichtung beschränkt.
Zum Beispiel kann, wie in der planaren Ansicht in 8B gezeigt, kann die vorliegende Erfindung auf eine Filmbildungsvorrichtung angewendet werden, die nur eine Gleichspannung an der hinteren Oberflächenplatte 23 bereitstellt. In 8B wird die Gleichspannungsquelle 114 verwendet. Eine Mehrzahl von Magneten 52 (Magnete 26, 27) sind an einer hinteren Oberfläche der hinteren Oberflächenplatte 23 platziert. Weiter ist das Substrat 51 so platziert, dass es dem Target 7, das auf der hinteren Oberflächenplatte 23 bereitgestellt ist, gegenüberliegt.
Weiter kann, wie in der planaren Ansicht in 8C gezeigt, die vorliegende Erfindung auf eine Filmbildungsvorrichtung angewendet werden, die nur eine Wechselspannung an der hinteren Oberflächenplatte 23 bereitstellt. In 8C werden zwei Wechselspannungsquellen 214 verwendet. Eine hintere Oberflächenplatte 23A und eine hintere Oberflächenplatte 238 sind jeweils mit den zwei Wechselspannungsquellen 214 verbunden. Zudem ist ein Magnet 52 (Magnet 26, 27) auf jeder hinteren Oberfläche der hinteren Oberflächenplatten 23A und 23B platziert. Weiter ist das Substrat 51 so platziert, dass es dem Target 7, das auf den hinteren Oberflächenplatten 23A, 23B bereitgestellt ist, gegenüberliegt.
[Arbeitsbeispiele]
Nachstehend sind Arbeitsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Ein transparenter leitender Film wurde unter Verwendung einer Filmbildungsvorrichtung (Sputtervorrichtung) 1, wie in 2 und 3 gezeigt, auf einem Substrat gebildet.
(Arbeitsbeispiel 1)
Zunächst wurde ein Target 7 einer Größe von 300 mm × 610 mm an einem Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 angebracht. Als ein Bestandteil des Targets 7 wurde ZnO, das ein Hauptbestandteil ist, verwendet. Zudem war ferner ein Material, das zwei Gew.-% von Al₂O₃ beinhaltete, in dem Bestandteil als ein Fremdbestandteil beinhaltet. Ferner wurde die abgegebene Leistung des Heizelements so eingestellt, dass die Temperatur des Substrats 250°C betrug. In dieser Weise wurde die Filmbildungskammer 3 geheizt.
Danach wurde ein alkali-freies Glassubstrat (Substrat 6) in die Übertragungskammer 2 übertragen. Der Druck im Innern der Übertragungskammer 2 wurde unter Verwendung einer graben Absaugeinheit 4 reduziert. Dann wurde das Substrat 6 zu der Filmbildungskammer 3 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Druck im Innern der Filmbildungskammer bei einem vorbestimmten Grad an Vakuum durch eine Hochvakuum-Absaugeinheit 13 beibehalten.
Als Nächstes wurden 270 sccm von Ar-Gas von der Sputtergas-Einführeinheit 15 in der Filmbildungseinheit 3 bereitgestellt. Der Druck im Innern der Filmbildungskammer 3 wurde durch Anpassen einer Leitfähigkeit eines Leitungsventils (engl. ”conductance bulb”) so kontrolliert, dass er einem vorbestimmten Sputterdruck (0,67 Pa) entspricht. Danach wurde ein Sputtern auf einem Target einer ZnO-Reihe, das an einem Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 angebracht war, durch Anlegen einer elektrischen Leistung von 8,4 kW von der Gleichspannungsquelle an den Sputter-Kathoden-Mechanismus 12 durchgeführt.
Gemäß der oben beschriebenen Reihe von Schritten wurde eine erste Schicht auf einem alkali-freien Glassubstrat gebildet. Die Dicke der ersten Schicht beträgt 300 nm. Die erste Schicht bildet den transparenten leitenden Film einer ZnO-Reihe. Danach wurden 270 sccm von Ar-Gas und 10 sccm von Sauerstoffgas von der Sputtergas-Einführeinheit 15 als ein Prozessgas in der Filmbildungskammer 3 bereitgestellt. Durch Anpassen der Leitfähigkeit des Leitungsventils wurde der Druck im Innern der Filmbildungskammer 3 wieder so gesteuert, das er einem vorbestimmten Sputterdruck (0,67 Pa) entspricht. Danach wurde, durch Durchführen eines Sputtervorgangs auf einem Target einer ZnO-Reihe, eine zweite Schicht auf der ersten Schicht gebildet. Die Dicke der zweiten Schicht beträgt 300 nm. Danach wurde das Substrat aus der Übertragungskammer 2 entfernt. Auf diesem Substrat ist ein transparenter leitender Film, der eine erste Schicht und eine zweite Schicht beinhaltet, gebildet. Nach dem Bilden des transparenten leitenden Films wurde ein Nassätzen unter Verwendung einer Salzsäure von 0,01 Gew.-% für 180 bis 300 Sekunden durchgeführt. Demgemäß wurde eine Textur auf der vorderen Oberfläche des transparenten leitenden Films gebildet.
Insbesondere wurde, gemäß dem Arbeitsbeispiel 1, eine Textur auf der vorderen Oberfläche des transparenten leitenden Films durch Durchführen eines Nassätzens für 180 Sekunden gebildet.
(Arbeitsbeispiel 2)
In Arbeitsbeispiel 2 wurde eine Textur auf der vorderen Oberfläche des transparenten leitenden Films durch Durchführen eines Nassätzens für 240 Sekunden gebildet. Gemäß dem Arbeitsbeispiel 2 wurde ein transparenter leitender Film, der eine erste Schicht und eine zweite Schicht beinhaltet, ähnlich dem Arbeitsbeispiel 1, gebildet.
(Arbeitsbeispiel 3)
In Arbeitsbeispiel 3 wurde eine Textur auf der vorderen Oberfläche des transparenten leitenden Films durch Durchführen eines Nassätzens für 300 Sekunden gebildet. Gemäß dem Arbeitsbeispiel 3 wurde ein transparenter leitender Film, der eine erste Schicht und eine zweite Schicht beinhaltet, ähnlich dem Arbeitsbeispiel 1, gebildet.
Mit anderen Worten, gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 ist die Dauer während der das Nassätzen durchgeführt wird verschieden. Die Schritte zum Bilden des transparenten leitenden Films und die Schritte zum Bilden der Textur sind dieselben.
(Vergleichsbeispiel 1)
In Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Sputterdruck so gesetzt, dass er einem einzelnen Druck von 5 mTorr entsprach. Die Menge von Sauerstoff wurde nicht erhöht. Ein transparenter leitender Film wurde gebildet, der eine vorbestimmte Dicke aufweist und eine einzelne Schicht beinhaltet. Der Rest der Schritte in Vergleichsbeispiel 1 sind dieselben wie die in Arbeitsbeispiel 1 oben. Zudem wurde ein Nassätzen unter Verwendung einer Salzsäure von 0,01 Gew.-% für eine vorbestimmte Dauer durchgeführt. Demgemäß wurde eine Textur auf einer vorderen Oberfläche des transparenten leitenden Films gebildet.
Ein SEM-Bild (Rasterelektronenmikroskop-Bild) eines transparenten leitenden Films, der, wie oben beschrieben, gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 erzeugt wurde, ist in jeder der 9 bis 12 gezeigt.
Jede der 9 bis 11 zeigt ein SEM-Bild für die Arbeitsbeispiele 1 bis 3. 12 zeigt ein SEM-Bild für das Vergleichsbeispiel 1.
Weiter zeigen 13 und 14 ein Messergebnis, das dadurch erhalten wurde, dass ein XRD auf einem transparenten leitenden Film verwendet wurde, bevor der Ätzvorgang in den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 und in dem Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt wurde. Das Messergebnis, das sich auf die Arbeitsbeispiele 1 bis 3 bezieht, ist in 13 gezeigt. Das Messergebnis, das sich auf das Vergleichsbeispiel 1 bezieht, ist in 14 gezeigt.
Weiter wurde, um den Effekt, der durch die texturierte Form in den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 und in dem Vergleichsbeispiel 1 erzielt wurde, zu untersuchen, eine Untersuchung der optischen Eigenschaften eines einzelnen Films durchgeführt. Zudem wurde eins Untersuchung der Eigenschaften einer Solarzelle, die eine obere Elektrode beinhaltet, die einen transparenten leitenden Film, der wie oben beschrieben erhalten wurde, beinhaltet, durchgeführt. In der Untersuchung der optischen Eigenschaften des einzelnen Films wurde das HAZE METER HM-150 (hergestellt durch die Firma Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd.) verwendet. Bei der Untersuchung der Eigenschaften der Solarzelle wurde zunächst eine Minisolarzelle gebildet, die eine obere Elektrode, die einen transparenten leitenden Film, der wie oben beschrieben erhalten wurde, beinhaltet. Demgemäß wurden die Eigenschaften der Solarzelle unter Verwendung des Solarsimulators YSS-50A (hergestellt durch die Firma Yamashita Denso Corporation) untersucht.

Gemäß dem transparenten leitenden Film, der auf den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 und auf dem Vergleichsbespiel 1 basiert, sind die Bedingungen zum Bilden des transparenten leitenden Films, die Dauer während der der Ätzvorgang durchgeführt wurde, die optischen Eigenschaften, und die Eigenschaften der Solarzelle in Tabelle 1 gezeigt. Als Eigenschaften der Solarzelle wurden eine Umwandlungseffizienz (Eff), eine Kurzschluss-Stromdichte (Jsc) und ein Füllfaktor (FF) untersucht. [Tabelle 1]

		Arbeitsbeispiel 1	Arbeitsbeispiel 2	Arbeitsbeispiel 3	Vergleichsbespiel 1
Erste Schicht	Filmdicke (nm)	300	300	300	500
Erste Schicht	Eingeführte Menge von Sauerstoff (%)	0	0	0	0
Zweite Schicht	Filmdicke (nm)	300	300	300	-
Zweite Schicht	Eingeführte Menge von Sauerstoff (%)	3,7	3,7	3,7	-
Optische eingeschaften	Transparenzrate aller Lichtstrahlen (%)	82,8	83,1	80,9	85,7
	Transparenzrate gestreuter Lichtstrahlen (%)	7,6	12,0	21,9	2,3
	Schleierverhältnis (%)	9,2	14,4	27,1	2,7
	Transparenzrate paralleler Lichtstrahlen (%)	75,2	71,1	59,0	83,4
Eigenschaften der Solarzelle	Umwandlungsefhzienz (%)	8,95	9,24	9,51	7,48
	Kurzschluss-Stromdichte Jsc (mA/cm²)	14,22	14,94	15,29	13,15
	Füllfaktor F. F.	0,71	0,71	0,72	0,66

Wie von den 9 bis 12 angegeben, legt das SEM-Bild des Vergleichsbeispiels 1, das in 12 gezeigt ist, nahe, dass eine sehr feine Textur, die eine adäquate Größe aufweist, nicht gleichmäßig gebildet wird. Auf der anderen Seite wird, gemäß den SEM-Bildern der Arbeitsbeispiele 1 bis 3, die in 9 bis 11 gezeigt sind, eine geeignete, sehr feine Textur gebildet.
Weiter wird, wie von den XRD-Messergebnissen des transparenten leitenden Films, die in 13 und 14 gezeigt sind, ersichtlich ist, eine Orientierung einer Oberfläche des transparenten leitenden Films in den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 verbessert.
Mit anderen Worten, die Eigenschaften einer sehr feinen Textur auf dem transparenten leitenden Film in der Arbeitsbeispielen 1 bis 3, die in den SEM-Bildern in den 8 bis 11 gezeigt ist, werden durch die oben beschriebenen XRD-Messergebnisse untermauert.
Gemäß dem transparenten leitenden Film in den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 schreitet ein Ätzvorgang in einer Mehrzahl von Richtungen voran. Demgemäß kann eine sehr feine Textur gebildet werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, einen Effekt des Verbesserns der Orientierung einer (004) Oberfläche zu erhalten.
Weiter ist, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, eine Kurzschluss-Stromdichte gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3, bei denen eine sehr feine Textur gebildet wird, größer als die Kurzschluss-Stromdichte gemäß dem Vergleichsbeispiel 1. Mit anderen Worten, gemäß den Arbeitsbeispielen 1 bis 3 wird der Streuungseffekt des Lichts verbessert. Weiter erkennt man, dass eine größere Menge von Elektrizität in der Elektrizitätserzeugungsschicht erzeugt wird. Weiter verbessert sich, da sich die Kurzschluss-Stromdichte verbessert, auch die photoelektrische Umwandlungseffizienz. Daher wurde bestätigt, dass ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv die Effizienz von Solarzellen erhöht.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann weithin angewandt werden bei einer Solarzelle und bei einem Herstellungsverfahren einer Solarzelle, so dass eine obere Elektrode einen transparenten leitenden Film beinhaltet, der ZnO als einen Hauptbestandteil beinhaltet. Die obere Elektrode dient als eine Elektrode, die elektrische Leistung erhält, wenn Licht eintritt.
Bezugszeichenliste

50: Solarzelle
51: Glassubstrat
53: Obere Elektrode
54: Transparenter leitender Film
54a: Erste Schicht
54b: Zweite Schicht
55: Obere Zelle
59: Untere Zelle
57: Zwischenelektrode
61: Pufferschicht
63: Hintere Oberflächenelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-013584 [0002]
JP 58-57756 [0012]
JP 02-503615 [0012]

Claims

Herstellungsverfahren einer Solarzelle, die einen auf einem transparenten Substrat gebildeten, transparenten leitenden Film umfasst, wobei das Herstellungsverfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Targets, wobei das Target ZnO und ein Material umfasst, das einen ein Al oder ein Ga umfassenden Stoff umfasst, wobei das ZnO ein Hauptbestandteil des Targets ist; Anlegen einer elektrischen Sputterspannung an das Target und Bilden einer ersten Schicht, die in dem transparenten leitenden Film beinhaltet ist, in einer ersten Atmosphäre, die ein Prozessgas umfasst; Anlegen einer elektrischen Sputterspannung an das Target und Bilden einer zweiten Schicht, die in dem transparenten leitenden Film beinhaltet ist, auf der ersten Schicht, in einer zweiten Atmosphäre, die im Vergleich zu der ersten Atmosphäre eine größere Menge eines Sauerstoffgases umfasst; und Bilden einer unregelmäßigen Form durch Durchführen eines Ätzvorgangs auf dem transparenten leitenden Film.
Solarzelle, umfassend: ein transparentes Substrat; einen transparenten leitenden Film, der eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfasst, wobei der transparente Film ferner ZnO als einen Hauptbestandteil umfasst, wobei der transparente Film ferner eine unregelmäßige Form umfasst, wobei die erste Schicht an einer Position nahe dem transparenten Substrat platziert ist, wobei die zweite Schicht an einer Position nahe einer Elektrizitätserzeugungsschicht platziert ist, wobei die zweite Schicht im Vergleich zu einer Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht beinhaltet ist, eine größere Menge von Sauerstoff umfasst; eine Elektrizitätserzeugungsschicht, die auf dem transparenten leitenden Film gebildet ist; und eine hintere Oberflächenelektrode, die auf der Elektrizitätserzeugungsschicht gebildet ist.
Solarzelle nach Anspruch 2, wobei die Menge von Sauerstoff, die in der zweiten Schicht beinhaltet ist, um 0,5 bis 3 Gew.-% größer ist als die Menge von Sauerstoff, die in der ersten Schicht beinhaltet ist.
Solarzelle nach Anspruch 2, wobei: die zweite Schicht so auf der ersten Schicht platziert ist, dass die zweite Schicht in Kontakt mit der ersten Schicht steht; und eine Tiefe der unregelmäßigen Form größer ist als eine Dicke der zweiten Schicht, und wobei die unregelmäßige Form auf der zweiten Schicht gebildet ist.