(57)【要約】基板支持材料をテクスチャリングする方法であって、テクスチャーされる膜（３２）をガラスシート（１１）のような支持材料の表面に付ける方法を提供する。ディッピング工程は、シート（５０）が支持される少数の小さな面積の接触点（５２，５３）を提供するフレーム（５１）の中に支持材料（１１）のシート（５０）をロードし、そして、ゾル−ゲル（６１）とＳｉＯ２単球のテクスチャリング粒子（６２）とを含む混合物（５９）を備えたテクスチャリング溶液（５９）にフレーム（５１）下降することによって実施する。次いで、シートをテクスチャリング溶液から引き上げ、できた膜を乾燥する。次いで、膜を焼結し、できた膜は光電池の作製に適したテクスチャーされた膜を提供する。
2005500702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板又は上面支持材料の透明シート上に薄膜光電池装置を製造する方法であって、
ａ）液状の薄膜材料の容器内に支持材料をディップすることによって支持材料の両面上にテクスチャーされる膜を形成し、支持材料を除去し、液体膜材料を硬化してテクスチャーされた膜を形成する段階と；
ｂ）テクスチャーされた膜のうちの一つの上に半導体材料薄膜を形成し、半導体材料薄膜の中に光電池装置を作製する段階と；
を備えた方法。
【請求項２】
テクスチャーされる膜が、滑らかなＳｉＯ２膜に配置された単球ＳｉＯ２粒子を含むＳｉＯ２層である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
単球粒子が硬化後に直径０．１−２μｍの範囲である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
単球粒子が硬化後に直径０．５−０．９μｍの範囲である請求項２に記載の方法。
【請求項５】
単球粒子が硬化後に直径０．６５−０．７５μｍの範囲である請求項２に記載の方法。
【請求項６】
滑らかなＳｉＯ２膜が硬化後に、単球粒子の直径の０．２−０．８倍の範囲の膜厚を有する請求項２から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ＳｉＯ２膜が硬化後に、粒子直径の０．３５−０．５倍の範囲である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ＳｉＯ２膜が硬化後に、０．２５−０．３５μｍの範囲である請求項６に記載の方法。
【請求項９】
硬化段階が、３００℃−６００℃の範囲の温度でテクスチャーされた膜を焼結することを含む請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
独立した反射防止層は、テクスチャーされた膜と半導体膜との間に配置してバリア層として作用する請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
独立した反射防止層は、１／４波長±２０％に等しい層厚を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
半導体膜はシリコンであり、独立した反射防止層は窒化シリコンであり、窒化シリコン層の層厚は７０ｎｍ±２０％である請求項１０または１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
破砕クォーツをガラスゾルの中に混合し、その混合物を支持材料の基板表面に付け、さらにガラスゾルを焼結して誘電体層を形成するために加熱することによって、テクスチャーされた膜を表面支持材料に付ける請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
破砕クォーツが０．５−３μｍのオーダーの粒子直径を有する請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
破砕クォーツが１−２μｍのオーダーの粒子直径を有する請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
テクスチャーされた膜を、ゾル−ゲルテクスチャリング溶液を用いてテクスチャーされるように表面をコーティングすることによって形成する請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
ゾル−ゲルテクスチャリング溶液が、特定の用途に使用するための所要膜厚にできるように調整された低粘度を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ＳｉＯ２層の膜厚は、基板材料がテクスチャリング溶液から引き出す速度によって決定される請求項１６又は１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
基板上に堆積されたＳｉＯ２粒子を、各粒子が粒子直径の０倍−５倍の長さ範囲の距離だけ周囲の粒子から離隔するように、単一層において堆積する請求項２−１２又は１６−１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
各粒子が、粒子直径の０倍−３倍の範囲の距離だけ周囲の粒子から離隔している請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
テクスチャリング溶液における粒子の濃度を調整することによって粒子間隔を制御する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
溶液から引き出す速度によって粒子間隔を制御する請求項１９、２０又は２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
薄膜を乾燥する大気中の湿度によって粒子間隔を制御する請求項１９、２０、２１又は２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
シートが複数の点で支持されるように支持フレーム上に支持材料シートを配置し、支持材料シートを浸すことができるのに十分なテクスチャリング溶液のベッセル内に、フレーム及び支持されたシートを降ろしそして引き上げることによって、支持材料のディッピングを実施する請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
シートが４点だけで支持される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
薄膜光電池装置が結晶シリコン薄膜太陽電池である請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
薄膜太陽電池がアモルファスシリコン薄膜太陽電池である請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
透明導電膜をテクスチャーされた膜上に形成し、シリコン薄膜を透明導電膜上に形成する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
テクスチャリング粒子を含むテクスチャリング膜が透明導電膜である請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
テクスチャーされた表面フィーチャーのスケールが０．０１−１０μｍの範囲である請求項２６，２７，２８又は２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
フィーチャーサイズの下部リミットが結晶シリコン中の光の波長のオーダーである請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
フィーチャーサイズの下部リミットが０．０３μｍのオーダーである請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
テクスチャリングが、シリコン膜の膜厚より大きな寸法を有する大きなスケールフィーチャーを含む請求項３０，３１又は３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
テクスチャリング層が、シリコン膜の膜厚の０．５−０．２倍の範囲のスケールを有する表面フィーチャーを含む請求項３０，３１，３２又は３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
シリコン膜の膜厚は５μｍより薄い請求項２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３又は３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
シリコン膜の膜厚は２μｍ若しくはそれ以下である請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
シリコン膜の膜厚は少なくとも０．５μｍ若しくはそれ以上である請求項２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５又は３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
シリコン膜の膜厚は１μｍ若しくはそれ以上である請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
支持材料から遠い側のシリコン膜の表面がその上に形成されて反射材料を有する請求項２６から２９のいずれかに一項に記載の方法。
【請求項４０】
反射材料は電池のアクティブ領域に接触させるために使用されるメタライゼーション構造である請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
メタライゼーション構造が、絶縁層の分だけシリコンの背面の大部分から離間している請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電池装置製造の分野に係り、特に、薄膜ソーラーセル（太陽電池）製造において基板として使用されるガラスシートを織る（テクスチャリングする）方法の改良を提供する。
【背景技術】
【０００２】
光電池装置の製造分野において、光が装置内において装置のアクティブ領域を通過する光路長が拡張されるように反射されうるならば、装置の効率において十分な改良が得られることは長い間認識されていた。
【０００３】
装置のアクティブ領域における光の光路長の拡張方法は一般には光トラッピングとして公知であり、通常装置表面のテクスチャリング（粗面仕上げ）を含む。
【０００４】
バルク材料装置においては、半導体材料の表面は、他のものよりも迅速に所定の結晶面をエッチングする選択性エッチング剤を用いることによって直接テクスチャーされる。これによって、角張った若しくはピラミッド形の表面プロファイルが得られる
【０００５】
表面テクスチャリングは薄膜装置において効果的でないと一般に考えられてきたが、それは、従来の表面テクスチャリングは最近の薄膜装置の薄膜よりも大きなスケールであるためであり、また、装置の薄膜の膜厚が光の波長に近づいているためである。
【０００６】
しかしながら、表面テクスチャリングは、テクスチャリングのスケールが平均膜厚より小さいが半導体材料内の光の波長よりも長いならば、薄膜装置において非常に有効であり得ることがわかった。
【０００７】
このスケールで表面テクスチャリングを実現する一の有効な方法は、装置が作製される半導体薄膜を形成する前に、表面をテクスチャーすることである。
【０００８】
表面のテクスチャリングは摩耗若しくはエッチングによって行われ得るが、表面をテクスチャリングする一の有効な方法は、表面上にテクスチャーされた（テクスチャード）膜を形成することによるものである。均一な薄いテクスチャーコーティングを得るためと従来差別化されていた唯一の有効な方法は、スピニングと化学的気相堆積法である。これらの方法は、半導体層が堆積された基板の表面だけにテクスチャーされた膜を付ける。使用中に露出される基板の他の面をテクスチャすることは、雨に曝されたときのダストトラッピング及び効果的でないクリーニングによる長期間のパフォーマンスに対して有害だろうことはいつも考えられていた。
【０００９】
しかしながら、１ミクロン以下のオーダーのテクスチャリングを有して、塵の蓄積の問題はパフォーマンスの問題を示すにあまり重要とは言えないことはわかったいた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
露出された表面をテクスチャリングすることによって、外観をエンハンスする特別の反射も低減され、特に、パネルの面積（例えば、１ｍ２まで）若しくは隣接パネル間の面積にわたって、変動（振幅）がガラスの平坦さに存在する場合はそうである。大きな設備若しくは多数の小さな設備が飛行経路の下の領域に配置するときは、低減された反射によって航空危険となり得るまぶしさも低減する。
ａ．この明細書を通じて、“備える（comprise）”との語は、“備える（comprises）”若しくは“備える（comprising）”のような変化は、明言された要素を一体として若しくは付加的に含有すること、又は、明言された要素群を一体として若しくは付加的に含有することを意味するが、他の要素を一体として若しくは付加的に含有しないこと、又は、他の要素群を一体として若しくは付加的に含有しないことを意味と理解されるべきものである。
ｂ．本明細書における従来技術文献の説明は、文献がオーストラリアにおける関連技術の通常の知識の一部を形成することを認めるものではない。
ｃ．本明細書に含まれる文献、言動、雑誌、装置等は単に、本発明を説明することを目的とするものである。本出願の各クレームの優先日前にオーストラリアに存在するものとして、こられの文献の一部若しくは全てが従来技術の一部を形成すること、又は、本発明に関連する分野における共通の技術水準であることを承認したものとして取られてはならない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の態様では、本発明は、透明シートの基板材料の上に薄膜光電池装置を作製する方法であって以下の段階、すなわち；
ａ）液状の膜材料の容器内に基板をディップ（浸す）することによって、基板の両面にテクスチャーされた膜を形成し、基板材料を除去し、液体膜材料を硬化してテクスチャーされた膜を形成する段階と；
ｂ）テクスチャーされた膜のうちの一つ上に薄膜光電池装置を作成する段階と；
を備えている。
【００１２】
一組の実施形態では、０．５−３μｍのオーダー、好適には１−２μｍのオーダーの粒子サイズを有する破砕クォーツをガラスゾルに混合し、その混合物をガラス表面に付け、加熱してガラスゾルを焼結して誘電体層を形成することによって、テクスチャーされる膜をガラス表面に付ける。この場合、表面の最終的なフィーチャー（（特徴的構造））の寸法はかなり小さいものも含み、これは主に破砕クォーツの表面ラフネス、誘電体層の層厚及びクォーツの粒子サイズに決まることに留意されたい。
【００１３】
本発明の好適な実施形態では、基板のテクスチャリングは、０．１−２μｍの範囲の直径の単球ＳｉＯ２粒子を含むＳｉＯ２層によって実施される。好適には単球粒子は０．５−０．９μｍの範囲であり、特に好適には単球粒子は約０．７μｍ（例えば、０．６５−０．７５μｍ）である。粒子は、単球粒子の直径の０．２−０．８倍の範囲の厚さを有する滑らかなＳｉＯ２膜に配置する。好適にはＳｉＯ２層は粒子直径の０．３５−０．５倍の範囲であり、特に好適には約０．３μｍである（例えば、０．２５−０．３５μｍ）。粒子の寸法と膜厚との間の差によってテクスチャーされた膜が形成され、この場合、フィーチャーは、それらが大きいほど大きく離隔させることができる。ＳｉＯ２粒子と膜のいずれもゾル−ゲル工程で作製される。
注：本明細書を通じて単球ＳｉＯ２粒子及び膜の寸法は全て焼結後のものである。
【００１４】
ＳｉＯ２層もガラス基板とシリコン膜との間にバリア層を提供する。独立したバリア層は反射防止膜としても作用し、波長の1/4±２０％（窒化シリコンの場合には７０ｎｍ±２０％）に等しい膜厚を有するように構成される。
【００１５】
テクスチャリング工程は、ゾル−ゲルテクスチャリング溶液でテクスチャーされるように表面をコーティングすることを含む。ここで、ゾルの粘度は非常に低く、特別の用途に対して所望の膜厚を得られるように調整される。膜厚は、基板材料をテクスチャリング溶液から引き上げる速度によってある程度決定される。
【００１６】
基板上に堆積されたＳｉＯ２粒子の濃度は用途によって変わるが、一般的にいって粒子は、粒子の直径の０−５倍の範囲、好適には粒子の直径の０−３倍の範囲の距離だけ離間した粒子を有する単層において堆積する。粒子の離間（離隔）は、テクスチャリング溶液における粒子の濃度を調整することによって、及び、ある程度は溶液及び空気の湿気からの引き出し速度によって、制御される。
【００１７】
基板のディッピングは好適には、支持フレーム上に一枚の基板材料を配備することによって実施する。シートが、フレームを下降し、巻き上げる数点（例えば、底部で２個、頂部で２個）だけで支持され、かつ、基板材料のシートを浸すことができるのに十分なほど深くテクスチャリング溶液のベッセル（容器）の中でシートが支持される。大きなベッセルを用いることによって、かつ、支持フレームを適当に適合することによって、複数のシートを必要となれば同時に被覆することができることは評価されたい。
【００１８】
本発明は、結晶及びアモルファスのシリコン薄膜太陽電池のいずれにも適用できる。アモルファスシリコン電池の場合、透明導電層をテクスチャリング薄膜全体に形成しかつシリコン薄膜を透明導電層全体に形成し、又は、テクスチャリング粒子を含むテクスチャリング薄膜自体が導電材料であってもよい。
【００１９】
本発明の実施形態では、テクスチャリング層はシリコン膜の膜厚の０．５−０．２倍の範囲の寸法を有する表面フィーチャーを含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
シリコン膜は典型的には５μｍ厚より薄く、好適には０．２μｍ以下である。シリコン膜は典型的には少なくとも０．５μｍ以上であり、好適には１μｍ以上である。典型的には、テクスチャーされた表面フィーチャーのスケールは０．０１−１０μｍの範囲である。フィーチャーサイズの有効な下部リミットは結晶シリコンにおける波長のリミットのオーダーであり、典型的には有効な下部リミットは０．０３μｍである。テクスチャリングはシリコン薄膜の膜厚より大きな寸法を有する大きなスケールフィーチャーも含むが、これらは達せられた光トラッピングの量をあまり変えない。
【００２１】
本発明の典型的な実施形態では、シリコン薄膜の構造の背面（すなわち、ガラスから遠い方）はそれの上に形成された反射材料を有する。典型的には、反射材料は電池のアクティブ領域に接するために使用される金属化（メタライゼーション）構造となる。メタライゼーション構造は実施形態によっては、絶縁層によってシリコン背面のほとんどから分離されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態は、本願に添付の図面を参照して例として記載されるものである。
【００２３】
図１，図２及び図３に示したように、本発明の実施形態は、ディップ（浸し）工程を用いてガラス基板１１の表面にテクスチャーされた薄膜３２を付けるものである。ディップ工程は、基板１１のシート５０をフレーム５１に装荷することによって実施される。ここで、フレーム５１は、シート５０が支持される少数の小面積接触点５２，５３を提供するものである。低い方（下方）の接触点５２は、基板のシート５０の並進移動を防止するために位置決め突出部５５を備えた一対の平行水平ロッド５４上に備えられ、他方、高い方（上方）の接触点５３はシート５０が寄りかかるテーパが形成された部材である。
【００２４】
サスペンションループ５７が、フレームを運び、下に降ろすためのケーブルを取り付けるために、フレーム５１の上方の部材上に備えられている。それにシート５０を装填した後、フレーム５１は、ゾル−ゲル６１とテクスチャリング粒子６２の混合物５９を備えるテクスチャリング溶液５９を含むベッセル５８の中へ降ろす。テクスチャリング粒子はＳｉＯ２の単球であるのが好ましい。
【００２５】
ベッセル５８におけるテクスチャリング溶液５９の深さは、フレーム５１をベッセル５８内に落としたときに、フレーム５１上のシート５０をテクスチャリング溶液に完全に沈めることができるほど十分に深い。一度、基板材料５０のシートを完全に沈め、その表面をテクスチャリング溶液で濡らすと、テクスチャリング溶液が表面を流れて、基板１１の表面上のテクスチャリング粒子３７が埋没した薄膜３２だけを残るように、制御された速度でベッセルからフレームが引き上げられる。テクスチャリング溶液の表面上方の数ｃｍに配置した窒素ガスジェットを用いて、乾燥プロセスを速めることができ、数秒だけしかかからない。フレーム５１の持ち上げ中の、代用材料１１のシート５０の上面とテクスチャリング溶液５９の表面との間の界面の断面詳細図を図２に示す。ここでは、基板１１は矢印Ａの方向に移動し、テクスチャリング溶液５９は矢印Ｂの方向に排出される。
【００２６】
図３は同様に、基板材料が矢印Ａの方向に移動し、ゾルーゲル混合物５９が矢印Ｃの方向に排出される。
【００２７】
一度、テクスチャーされるゾルーゲル膜３２がシート５０の表面上に被覆されると、膜は膜を硬化するために焼結される。典型的には、シートは、シートが耐えられる最高温度に近い温度で作動するベルト炉を通されることによって硬化される。ガラス基板の場合は、２分間のオーダーの期間３００−６００℃である。代替として、以下の段階すなわちこの場合は反射防止コーティング及びシリコン膜の体積であるところの段階に対して、シートを堆積温度まで加熱すると焼結が生じる。
【００２８】
図４及び図６に示したように、上述のコーティングの結果として、ガラス基板１１は、１−２μｍのオーダーの直径を有するテクスチャリング粒子３４で混合されたＳｉＯ２膜３３を備えた各表面上のテクスチャリング層３２を備える。これによって、テクスチャされた表面が形成される。ＳｉＯ２膜３３は、テクスチャリング粒子３４、３７がＳｉＯ２膜の表面を粒子を越えて波形となるように、テクスチャリング粒子３４、３７の平均直径より薄い。図４の場合には、テクスチャリング粒子３４はクラッシュ（破砕）クォーツの粒子であり、他方、図６ではテクスチャリング粒子３７は二酸化シリコン単球である。
【００２９】
この場合、誘電体層はバリア層機能を提供するが、テクスチャーされた面３９にコンフォーマルな上面３５を有する分離反射防止コーティング３８が通常用いられる。図５に示したように、次いで、シリコン膜１５を反射防止コーティング３８のテクスチャーされた面３５全体にわたって形成する。シリコン膜は好適には０．５−２μｍ（すなわち、ＳｉＯ２層の表面上に備えられたテクスチャリング地形（フィーチャー）の寸法と同程度の厚さ）の範囲の膜厚を有する。この方法によって作製されたシリコン膜は、これが形成されているテクスチャーされた面にゆるやかにコンフォームして（合致して、従って）いるが、膜の反対側の面は、光がシリコン膜に対してある角度でシリコン膜を伝搬するように、少なくとも小さなスケールでは実質的には平行でない。
【００３０】
さらに重要なことには、光が表面３６に対する垂直軸に対してある角度でシリコン膜（図４及び図５の上面）の裏側面に少なからず当たり、入射光の多くは内部全反射が生ずる。この表面に当たる光を内部で反射するのを補助するために、表面３６を反射材料３９（貴金属コンタクトのような）で被覆する。
【００３１】
図６，図７及び図８には、ＳｉＯ２３３の層３２を基板１１の表面に付けた他の実施形態を示しており、ここで、ＳｉＯ２層３２は層３２のテクスチャーされた面となるＳｉＯ２単球３７を含む。
【００３２】
図６，図７及び図８の実施形態を形成する段階は、ゾル−ゲル工程によってＳｉＯ２ゾルを形成することを含み、ここで、その準備（作製）中にＳｉＯ２ゾルにはＳｉＯ２の単球粒子が形成され、出来たＳｉＯ２層３２は薄膜太陽電池製造のためのテクスチャーされた面３９を生成するように基板１１に付けられる。上面３５を有する反射防止コーティング３８も通常付けられる。好適な実施形態では、ＳｉＯ２層３２は約０．７μｍ直径の単球ＳｉＯ２粒子３７と、ＳｉＯ２粒子３７を被覆する約０．３μｍ厚の滑らかなＳｉＯ２膜３２を含む。粒子の直径と薄膜の膜厚との間の差がテクスチャーされた面を形成することになる。しかしながら、約０．５−２μｍの範囲の粒子は、単球の直径の０．２−０．８倍の範囲のＳｉＯ２薄膜の膜厚と共に使用することができる。
【００３３】
図７に示したように、シリコン膜１５が、化学的気相堆積法（ＣＶＤ）のような成膜法を用いてバリア層３８のテクスチャーされた面３５上に堆積する工程にあるとき、この膜は、各点での表面に直交する方向において実質的に一定の速度で表面の全点から同時に成長する。これによって図８で示したものと同様な膜、すなわち、基板の表面上（すなわち、表面３５上）の小さな比較的まばらなテクスチャリングフィーチャーは、シリコン膜の反対側の面３６上で互いに融合した大きめのフィーチャーとなる。この構造は、シリコン膜の表面間の重要な非平行性を提供し、膜が基板を通して光を当てられてときに良好な光のトラッピング（捕捉）を生成する。このアプローチは、アモルファスシリコン装置に対して、また、結晶構造を直接的に形成するとき、及び、結晶構造をアモルファスシリコンを結晶化するとき（例えば、固相結晶化によって）のいずれのときの結晶シリコン装置に対しても有効である。
【００３４】
また、シリコンが形成され、全シリコン層全体に行われることが必要な処理例えば、誘電体層１９の形成が完遂された後、背面反射鏡（リフレクター）を提供し、シリコン膜に形成された半導体装置に接触させるためにコンタクトさせるために金属層４０をシリコン表面３６全体に付ける。半導体膜の上部領域から金属を絶縁するために、シリコン１５と金属層４０との間に誘電体層１９を設け、これによって、接合をショート（短絡）させることなく半導体膜の下部領域を介して金属の一部を接続することができる。
【００３５】
ＳｉＯ２粒子３７及びそれらが付けられる膜３３の両方をゾル−ゲル工程によって作製する。ゾル−ゲル工程は、金蔵有機化合物を加水分解剤として作用する水及び溶媒としてのアルコールと混合することを含む。金蔵有機化合物は溶液中の水と反応して金属酸化物ポリマーを生成する。ポリマー粒子のサイズは溶液のｐＨ値に依存する。反応後の溶液をゾルと称する。ゾルは溶媒が蒸発するとゲルとなる。さらに焼結によってゲルを固い金属酸化物にする（例えば、ＳｉＯ２誘電体層）。
【００３６】
ゾル−ゲル工程は、高純度、十分にコントロールされた濃度及び簡単な生成のような利点を有する。これらの利点のため、工程が広い用途を有する。例えば、スピン−オン−グラス（ＳＯＧ）として公知のゾル−ゲル工程は長年半導体産業において使用されてきた。しかしながら、通常、この場合のように、種々の重要サイズの粒子を含んだゲルを生成することは望ましくない。
【００３７】
ゾル−ゲル工程によって形成された金属酸化物の中で、ＳｉＯ２ゾルは種々の産業に適用されてきた。半導体産業においては、この工程によって形成されたＳｉＯ２層を用いて、誘電体層及び平坦化層が形成されてきた。ドーパントがＳｉＯ２ゾルに付加されると、それをドーピング源を作製するために用いることができる。ＳｉＯ２膜は反射防止層、バリア層、強化層、耐薬品性層等として使用されてきた。
【００３８】
上述のように、ポリマー粒子３７は溶液のｐＨ値によって調整できる。一般的に言って、溶液のｐＨ値が７以下に低下すると、粒子サイズが１００ｎｍ以下の値まで小さくなる。ほとんどのスピン−オン−グラスはこのように挙動する。溶液のｐＨ値が７以上に上昇すると、粒子サイズが１．０μｍ以上の値まで大きくなる。
【００３９】
この実施形態は本発明の所望の他の実施形態にわたって、以下のような重要な利点を有する：
ｉ）ＳｉＯ２粒子は単一サイズ及び単一形状（球）となり得る。従って、ＳｉＯ２膜と共に、形成されたテクスチャーは、テクスチャーフィーチャーの高さによって非常に滑らかであり均一になり得る。このフィーチャーは高効率薄膜ソーラーセルの製造において重要である。というのは、それが鋭い溝（グルーブ）／クラックを低減し、それによってテクスチャリングのさらなる処理なしで短絡問題を低減する；
ｉｉ）化学的テクスチャリング若しくはサンドブラストによってガラス表面で欠陥（キズ）を形成することなく、ゾル−ゲルテクスチャー層は実際に欠陥を埋めて、これによってガラスはテクスチャリング後に強化される；
ｉｉｉ）ゾル−ゲルテクスチャーは、ガラスからシリコン膜に不純物がマイグレーションするのを妨げるために付加的なバリア層を提供する；
ｉｖ）テクスチャーは、テクスチャーフィーチャーに損傷（ダメージ）を与え得る非常に高い温度（例えば、Ｓｉの融点）にさらすことができる。というのは、テクスチャーがガラス基板より高い軟化点を有するＳｉＯ２によってから成るからである。
ｖ）環境にやさしい工程である。唯一の潜在的に問題な段階は、処理中にエタノールが雰囲気に放出されてしまう点である。エタノールをリサイクルすることは比較的簡単なことではあるが。対比として述べると、化学的テクスチャリングは、膨大な量のＨＦ廃棄物を生成する；
ｖｉ）テクスチャー層を付ける工程は規模を大きくするのが難しくない；
ｖｉｉ）廃棄物処理コストが化学的テクスチャリングのコストに含まれるとすると、ゾル−ゲル工程は化学的テクスチャリングよりコストがかからない；
ｖｉｉｉ）ガラスの両面をコーティングすることによって、使用する上面（非活性化面）は鏡面反射がかなり弱く、外観が改善され、まぶしさが低減される。表面の不規則性及びミスアラインメントはあまり顕著でない；
ｉｘ）太陽電池のスペクトル応答が改善される；
ｘ）ガラスの両面のコーティングによって、熱的応力効果が低減する。
【００４０】
図１１に、図６から図８に示した実施形態と同様な実施形態の断面図を示す。ここで、基板を介してパス１８に沿ってシリコン膜１５に入り若しくはそれから出る光のフォトンであって、下方の誘電体／シリコン界面２０（若しくは反射防止層／シリコン界面）と上方のシリコン／誘電体界面２１又は金属面（背面コンタクト）１９との間の、シリコン膜１５内での複数回反射されたフォトンが示されており、、それによってシリコン薄膜において形成された光電池の変換効率が増大する。
【００４１】
本発明はアモルファスシリコンセルにも適用でき、この場合、アモルファスシリコンセルの製造のための従来の処理段階を以下のように変更する：
１）ガラス基板の表面に対して、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）マトリックスにおいて束縛されるテクスチャリング粒子を備えたテクスチャリング層を付ける。透明導電材料をディップゾル−ゲル工程によって付けることができ、テクスチャリング粒子はＳｉＯ２ビーズ、クラッシュ（破砕）クォーツ若しくはＴＣＯ材料粒子であってもよい；
２）ＴＣＯマトリックス上にアモルファスシリコン膜を形成する：
又は、この替わりに：
１）ガラス基板の表面に対して、上述の図４から図８に示したように、ＳｉＯ２マトリックスにおいて束縛されるテクスチャリング粒子を備えたテクスチャリング層を付ける；
２）ＳｉＯ２マトリックス上にＴＣＯ膜を形成し；
３）ＴＣＯ膜上にアモルファスシリコン膜を形成する。
【００４２】
これまで説明してきたような本発明の精神若しくは範囲を逸脱することなく、特定の実施形態に示したような本発明に対して、多くの変更及び／又は変形を行い得ることは当業者には明らかである。従って、本実施形態は全ての点において例示であり、非限定的なものであることは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】テクスチャリング溶液の容器にディッピングを受ける基板シートを支持するフレームの側面図である。
【図２】ディッピング工程においてテクスチャリング溶液から基板を引き出す間のウェットなテクスチャリング膜の表面の基板シートの断面詳細図である。
【図３】ディッピング工程においてテクスチャリング溶液から基板を引き出す間のウェットなテクスチャリング膜の表面の基板シートの断面詳細図である。
【図４】図５とあわせて、テクスチャーされた膜が基板に付けられた本発明の第１の実施形態による作製における２つの段階のうちの１つの段階を示すものである。
【図５】図４とあわせて、テクスチャーされた膜が基板に付けられた本発明の第１の実施形態による作製における２つの段階のうちの１つの段階を示すものである。
【図６】図７及び図８とあわせて、異なるテクスチャーされた膜が基板に付けられた本発明の第２の実施形態による作製における３つの段階のうちの１つの段階を示すものである。
【図７】図６及び図８とあわせて、異なるテクスチャーされた膜が基板に付けられた本発明の第２の実施形態による作製における３つの段階のうちの１つの段階を示すものである。
【図８】図６及び図７とあわせて、異なるテクスチャーされた膜が基板に付けられた本発明の第２の実施形態による作製における３つの段階のうちの１つの段階を示すものである。
【図９】図６，図７及び図８を参照して説明した方法に対応するテクスチャーされた面の写真である。
【図１０】図６，図７及び図８を参照して説明した方法によって製造された装置の断面を示す写真である。
【図１１】テクスチャーされた誘電体（ＳｉＯ２）層及びその上に形成されたシリコン薄膜を有するガラス基板の断面図であって、ガラス基板、テクスチャリング層及びシリコン層を通る入射フォトンの各経路を示すものである。
【符号の説明】
【００４４】
１１  支持材料
３２  テクスチャーされる膜
５０  シート
５１  フレーム
５２，５３  接触点
５９  テクスチャリング溶液
６１  ゾル−ゲル
６２  テクスチャリング粒子
【国際公開パンフレット】
2005500702.tif 000003
2005500702.tif 000004
2005500702.tif 000005
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【国際調査報告】
2005500702.tif 000026
2005500702.tif 000027
2005500702.tif 000028