(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギーおよび設備投資を可能な限り低く抑えつつ高品質な表面電極膜と、反射層が白色材料層で構成される場合に高品質な裏面電極膜を提供する。【解決手段】透明基板１と、透明基板１に蒸着される透明なドープ酸化亜鉛表面電極膜２と、半導体膜３と、任意に設けられるドープ酸化亜鉛裏面電極膜４と、光の入射側ｈｖと反対側の裏面に設けられた反射層５とを含む薄膜ソーラーモジュールにおいて、ドープ酸化亜鉛表面電極膜２および／またはドープ酸化亜鉛裏面電極膜４のドーパント量を、透明基板１から半導体膜３に向けてと半導体膜３から反射層５に向けてそれぞれ減少させる。【選択図】図１
2011061198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板（１）と、この基板（１）に蒸着されるドープ酸化亜鉛透明表面電極膜（２）と、半導体膜（３）および／または半導体膜（３）に蒸着されるドープ酸化亜鉛裏面電極膜（４）と、光の入射側（ｈｖ）と反対側の裏面に設けられた反射層（５）とを含む薄膜ソーラーモジュールであって、
前記ドープ酸化亜鉛表面電極膜（２）における異種原子量が、前記基板（１）から前記半導体膜（３）に向けて減少するおよび／または前記ドープ酸化亜鉛裏面電極膜（４）における異種原子量が前記半導体膜（３）から前記反射層（５）に向けて減少することを特徴とする薄膜ソーラーモジュール。
【請求項２】
前記表面電極膜（２）の前記基板（１）に対面した側におけるドープ酸化亜鉛の異種原子量および／またはドープされた前記裏面電極膜（４）の前記半導体膜（３）側における異種原子量は、最大２×１０２１ｃｍ−３であり、前記表面電極膜（２）の前記半導体膜（３）に対面した側および／または前記裏面電極膜（４）の前記反射層（５）に対面した側では１×１０２０ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項３】
酸化亜鉛にドープされる前記異種原子は、アルミニウム、ガリウムまたはホウ素であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項４】
前記表面電極膜（２）は、前記半導体膜（３）に対面した側に、深さが５０〜６００ｎｍ、幅が５００〜５０００ｎｍ、開角度（α）が１００〜１５０°の凹部（６）を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項５】
前記表面電極膜（２）の前記半導体膜（３）に対面した側の粗さが少なくとも５０ｎｍＲＭＳであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜モジュール。
【請求項６】
前記表面電極膜（３）および／または前記裏面電極膜（４）は、２４オーム／平方よりも低いシート抵抗を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項７】
前記表面電極膜（２）および／または前記裏面電極膜（４）の光吸収率は、波長７００ｎｍでは５％よりも低く、波長９５０ｎｍでは８％よりも低いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項８】
前記反射層（５）は、白色の材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項９】
前記表面電極膜（２）の平均膜厚は少なくとも４００ｎｍであり、前記裏面電極膜（４）の平均膜厚は少なくとも３００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項１０】
前記半導体膜（３）がシリコンであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の薄膜ソーラーモジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載の薄膜ソーラーモジュールを製造する方法であって、
前記ドープ酸化亜鉛表面電極膜（２）および／または前記ドープ酸化亜鉛裏面電極膜（４）は、蒸着装置（７）においてスパッタリングにより蒸着されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記表面電極膜（２）および／または前記裏面電極膜（４）をスパッタ蒸着するための前記蒸着装置（７）は、膜ごとに、不純物として酸化アルミニウムまたは酸化ガリウムがドープされた複数の酸化亜鉛スパッタリングターゲット（１６、１７）を内部に有し、前記蒸着装置（７）で前記表面電極膜（２）を蒸着するための酸化亜鉛スパッタリングターゲットおよび／または前記蒸着装置で前記裏面電極膜（４）をスパッタリングするためのスパッタリングターゲットについて、前記蒸着装置（７）の供給区域（８）に隣接するスパッタリング室（１２）では、搬出区域（１４）に隣接するスパッタリング室（１３）の酸化亜鉛スパッタリングターゲット（１７）よりも多くの異種酸化物材料を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記表面電極膜（２）および／または前記裏面電極膜（４）をスパッタリングするための前記蒸着装置（７）の供給区域（８）に対面した前記スパッタリング室（１２）の前記酸化亜鉛スパッタリングターゲット（１６）は、前記異種原子を０．９〜１．３重量％含み、前記表面電極膜（２）および／または前記裏面電極膜（４）をスパッタリングするための前記蒸着装置（７）の前記搬出区域（１４）に対面した前記スパッタリング室（１３）の前記酸化亜鉛スパッタリングターゲット（１７）は、前記異種原子を０．２〜１．５重量％含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドープ酸化亜鉛表面電極膜（２）をスパッタリングする際、前記基板（１）の温度を、前記供給区域（８）に隣接する前記スパッタリング室（１２）では室温とし、前記搬出区域（１４）に隣接する前記スパッタリング室（１３）では２８０℃を越えないように上げることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ドープ酸化亜鉛表面電極膜（２）をスパッタリングする際、温度を、前記供給区域（８）に隣接する前記スパッタリング室（１２）では８０℃とし、前記搬出区域（１４）に隣接する前記スパッタリング室（１３）では２５０℃を超えないように上昇させることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドープ酸化亜鉛裏面電極膜（４）をスパッタリングする際、モジュールの温度は最大２４０℃であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１７】
請求項４または５に記載の薄膜ソーラーモジュールを製造する請求項１１に記載の方法であって、前記半導体膜（３）の蒸着に先立ち、前記ドープ酸化亜鉛表面電極膜（２）の前記基板（１）と反対側にエッチング処理を施すことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記ドープ酸化亜鉛表面電極膜（２）および／または前記ドープ酸化亜鉛裏面電極膜（４）は、前記蒸着装置（７）においてスパッタリングにより蒸着され、複数またはすべての前記酸化亜鉛電極部分膜が同じスパッタリングガスまたは混合スパッタリングガスを用いてスパッタリング室（１２、１３）で蒸着されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に規定された薄膜ソーラーモジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜ソーラーモジュールは、基本的に、特にガラスでできた透明な非導電性基板と、透明な導電性表面電極層または膜と、半導体層または膜と、裏面に設けられ単層または多層の金属系または白色誘電体材料からなる反射層とで構成される。
【０００３】
表面電極膜は、一般的に、ドープ酸化スズ、あるいは、ホウ素、ガリウムまたはアルミニウムでドープされた酸化亜鉛で構成されている。
【０００４】
表面電極膜の基板上への蒸着は、ほとんどの場合スパッタリングにより行われる。そのために、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）でドープされ、ある特定量、例えば１または２重量％のＡｌ２Ｏ３を含有するセラミック酸化亜鉛（ＺｎＯ）スパッタリングターゲットが用いられる。あるいは、金属亜鉛アルミニウムターゲットから反応的にスパッタリングを行う。いずれの場合も、スパッタリングガスは希ガスと酸素とで構成され、反応性スパッタリングの場合特に酸素で構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ａｌ２Ｏ３を２重量％含有するターゲットを用いると、得られる膜の光吸収率が高くなるという欠点がある。Ａｌ２Ｏ３を１重量％含有するターゲットでは、蒸着膜の所期のシート抵抗を得るのに１０００ｎｍを超える膜厚にスパッタリングしなければならないため、不利である。
【０００６】
他の欠点は、１重量％のＡｌ２Ｏ３を含有するドープＺｎＯスパッタリングターゲットの場合、スパッタリング処理において基板を２５０℃を超える高温に加熱しなければならず、高価な機械設計、長い加熱／冷却時間、高い操業コストが必要となることである。
【０００７】
白色塗料または白色膜などの非導電性白色誘電体材料を、モジュールの裏面の反射層として用いる場合、例えば、別のドープ酸化亜鉛または酸化スズ層を２００ｎｍ〜３０００ｎｍの比較的厚い膜厚で、裏面反射層と半導体層との間にスパッタリングする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、エネルギーおよび設備投資を可能な限り低く抑えつつ高品質な表面電極膜を提供すると同時に、反射層が白色材料層で構成される場合に高品質な裏面電極膜を提供することにある。
【０００９】
本発明によると、この目的はドープＺｎＯ表面電極膜のドーパント量を基板から半導体膜に向けて減少させることにより達成される。また、本発明によると、薄膜ソーラーモジュールが白色反射性誘電体材料層としたがってドープ酸化亜鉛裏面電極膜とを有する場合、ドープＺｎＯ裏面電極膜のドーパント量を同様に半導体膜から反射性白色材料層に向けて減少させてもよい。
【００１０】
本発明によると、前記表面電極膜または裏面電極膜の一方の面から他方の面に向けての減少は連続的であっても段階的であってもよい。
【００１１】
本発明によると、ＺｎＯ表面電極膜の基板側のドーパント量、すなわち、酸化亜鉛における異種ドープ原子の数、および／またはＺｎＯ裏面電極膜の半導体層側のドーパント量は、最大２×１０２１ｃｍ−３であり、ＺｎＯ表面電極膜の半導体層側および／または反射白色材料層側のドーパント量は、１×１０２１ｃｍ−３よりも少なく、４×１０２０ｃｍ−３〜８×１０２０ｃｍ−３の間であることが好ましい。
【００１２】
酸化亜鉛は、アルミニウム、ガリウムまたはホウ素でドープされるのが好ましい。インジウム、ゲルマニウム、シリコンおよびフッ素を用いてもよい。アルミニウムドープまたはガリウムドープＺｎＯ層は、それぞれ、異なるＡｌ２Ｏ３またはＧａ２Ｏ３濃度を有するＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３ターゲットまたはＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３ターゲットからスパッタリングにより形成されるのが好ましいが、ホウ素ドープＺｎＯ層は、気体のホウ素化合物としてジボランまたはトリメチルホウ素を用いた低圧力化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）により、例えば、ＺｎＯ蒸着処理の始めにホウ素化合物の量を多く供給し、徐々に減らして形成されるのが好ましい。
【００１３】
電極膜におけるターゲットドーパント量と得られるドーパント量の関係について、例えば、アガシェら(Agashe et al.)(Journal of Applied Physics、95、2004、pp.1911-1917)が、Ａｌ２Ｏ３をドープしたＺｎＯセラミックターゲットを用いて検討している。ターゲットドーパント量と電極ドーパント量の直線的関係に加え、著者らはとりわけ、ターゲットドーパント量を１．０重量％にすることにより、およそ７×１０２０ｃｍ−３のドーパントを含有する電極膜が得られることを見出した。
【００１４】
ドープＺｎＯ表面電極膜および／またはドープＺｎＯ裏面電極膜のシート抵抗は、２４オーム／平方よりも低いのが好ましく、１８オーム／平方よりも低いのがより好ましく、１４オーム／平方よりも低いのが最も好ましい。
【００１５】
入射光の波長７００ｎｍでは、表面または裏面ドープＺｎＯ電極膜の光吸収率は、５％よりも低く、４％よりも低いのがより好ましく、３．５％よりも低いのが最も好ましい。入射光の波長９５０ｎｍでは、８％よりも低いのが好ましく、７％よりも低いのがより好ましく、６％よりも低いのが最も好ましい。
【００１６】
従来から、本発明の薄膜ソーラーモジュールの基板はガラスシートで構成される。好ましい半導体層はシリコンであり、例えば、微晶質または非晶質シリコンの部分層からなるのが好ましい。半導体層は、例えば、テルル化カドミウムなどのII−VI半導体、ヒ化ガリウムなどのIII−V半導体、またはジセレン化銅インジウム(copper-indium diselenide)などのI−III−VI半導体といった複合半導体を含んでもよい。
【００１７】
ドープＺｎＯ裏面電極膜の膜厚は少なくとも３００ｎｍが好ましく、特には、少なくとも４００ｎｍ、例えば５００ｎｍである。
【００１８】
ＺｎＯ表面電極としては、膜厚が好ましくは５００ｎｍ〜５０００ｎｍ、特に１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの膜をまず蒸着し、その後エッチングを施す。
【００１９】
表面電極膜の半導体層に対面した側には、「光閉じ込め」特性を付与するために、すなわち、半導体層を経て基板に戻る反射光が、反射してできるだけ完全に半導体層に戻るように、特定の表面形状または粗さが与えられる。そのために、基板に蒸着された厚いドープＺｎＯ電極膜に、希釈塩酸を用いたエッチングを施すことにより、例えば、クレータ状の凹部が、表面電極膜の半導体層に対面した側に形成される。クレータ状の凹部の深さは５０ｎｍ〜６００ｎｍであることが好ましく、特には、１５０ｎｍ〜４００ｎｍである。幅は５００ｎｍ〜５０００ｎｍであることが好ましく、特には８００ｎｍ〜３０００ｎｍであり、開角度は１００°〜１５０°であることが好ましく、特には１１０°〜１４５°である。エッチング処理の後、粗さは少なくとも５０ｎｍＲＭＳであることが好ましく、特には少なくとも１００ｎｍＲＭＳである。これらの構造をエッチングすることにより、表面電極膜の好ましいコーティング厚を、クレータ状の凹部の最も薄い部分で少なくとも２０ｎｍ、特に５０ｎｍ〜３００ｎｍにまで低減することができる。場合により、表面電極をエッチングして基板を所々露出させてもよい。
【００２０】
ドープＺｎＯ表面電極膜および／または裏面電極膜をスパッタリングするのに１台のスパッタリング装置を用いているが、別々のスパッタリング装置を用いて表面電極膜と裏面電極膜をスパッタリングしてもよい。
【００２１】
１台または各スパッタリング装置は、通常ガラスシートである基板を導入するための供給真空ロックと、それぞれがドープＺｎＯスパッタリングターゲットを保持する一連のＺｎＯスパッタリング室と、必要に応じ１つ以上の加熱ラインとを含む。供給真空ロックとＺｎＯスパッタリング室との間に、反射を最小限に抑えＮａなどのイオンがガラス基板からＺｎＯ膜へ拡散しないよう屈折率を整合させるためのバリア層をガラス基板とドープＺｎＯ表面電極との間に被着させるスパッタリング室を追加してもよい。この場合、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）またはシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）（但し、ｘ＞０．１であり、ｘ＋ｙ＝１．５）からなるスパッタリングターゲットを用いてもよい。
【００２２】
通常、総膜厚が例えば１０００ｎｍのドープＺｎＯ膜を連続的に蒸着させるのに、基板はおよそ５ないしおよそ１０のＺｎＯスパッタリング室に通される。
【００２３】
ＺｎＯ表面電極膜の蒸着には、セラミックＺｎＯ：Ａｌ２Ｏ３またはＺｎＯ：Ｇａ２Ｏ３ターゲットを有するデュアルチューブカソードが用いられることが好ましく、デュアルチューブカソードからパルスＤ．Ｃ．スパッタリングが行われる。
【００２４】
これにより、表面電極膜をスパッタリングするために、蒸着装置において供給区域に隣接するスパッタリング室のＺｎＯターゲットのドーパント量、すなわち、異種酸化物Ａｌ２Ｏ３またはＧａ２Ｏ３の量は、０．９〜３．１重量％であることが好ましく、より好ましくは、１．１〜２．５重量％であり、１．５〜２．１重量％が最も好ましい。このＺｎＯスパッタリングターゲットのドーパント量が、スパッタリング装置の搬出区域に向けて、好ましくは０．２〜１．５重量％、特には０．５〜１．２重量％、最も好ましくは０．７〜１重量％のターゲットドーパント量に減少する。同様に、裏面電極膜をスパッタリングするために、スパッタリング装置において供給区域に隣接するスパッタリング室のＺｎＯスパッタリングターゲットのドーパント量は、０．９〜３．１重量％であることが好ましく、より好ましくは１．１〜２．５重量％であり、１．５〜２．１重量％が最も好ましい。このＺｎＯスパッタリングターゲットのドーパント量が、搬出区域に向けて、好ましくは０．２〜１．５重量％、より好ましくは０．５〜１．２重量％、最も好ましくは０．７〜１．２重量％に減少する。
【００２５】
これらの数字は、蒸着されるＺｎＯ表面電極または裏面電極の主要部に関するものであり、例えば、２〜５ｎｍのＺｎＯシード層をスパッタリングラインの始めに被着させたりＺｎＯ表面電極の蒸着の終わりごろに屈折率整合層を被着させるための追加のまたは数個のスパッタリング室については考慮していない。
【００２６】
例えば、表面電極膜のターゲットドーパント量は次のように変化し得る。
【００２７】
始めに２重量％のＡｌ２Ｏ３を含有するＺｎＯターゲットを用い、その後Ａｌ２Ｏ３の量を中間区域では１重量％に減らし、搬出区域では最終的にＡｌ２Ｏ３の量を０．５重量％にする。
【００２８】
ＺｎＯ表面電極膜がスパッタリングされている間、基板の温度は、搬出区域に隣接するスパッタリング室において、最大２８０℃までであることが好ましい。よって、Ａｌ２Ｏ３ドープＺｎＯターゲットを用いる上記の例では、必要基板温度を、供給区域に隣接するスパッタリング室では８０℃とし、搬出区域に隣接するスパッタリング室ではおよそ２５０℃に上げてもよい。
【００２９】
これに対し、ドープＺｎＯ裏面電極層をスパッタリングする際には、半導体層が高温によって損傷を受けないよう、基板の加熱は１８０℃を越えないようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
とりわけ、本発明は以下の利点を実現する。
【００３１】
０．９〜３重量％などの高いドーパント量を有するＺｎＯターゲットにより、比較的低い基板温度で所期の膜特性を得ることができるため、スパッタリング装置の供給区域に隣接する部分を低い処理温度、特に２００℃より低い温度用として設計することができ、これにより、高価な材料の使用を減らし、装置の設備投資を低減することができる。
【００３２】
スパッタリングラインの始めにより高濃度にドープされたターゲットを用いると同時に低い処理温度（通常２００℃を下回る温度）を用いることにより、加熱距離を短くすることができ、投資の削減にさらに寄与することができる。
【００３３】
スパッタリング処理自体は基板温度を上げるものである。スパッタリング装置の各スパッタリング室に配置される加熱手段が基板の加熱をさらに制御し得るので、スパッタリングラインの終わりに高濃度異種酸化物ＺｎＯスパッタリングターゲットの基板温度をより高くすることができる。高濃度異種酸化物スパッタリングターゲットの場合、基板温度は、ドープＺｎＯ膜の特性を劣化させることなく大幅に変化させ得ることが分かっている。このため、普通スパッタリング装置の空間的に別々の場所で行われる加熱作業とスパッタリング作業とをスパッタリング装置のこの部分で集中的に行うことができ、スパッタリング処理自体が寄与する加熱を追加的に利用することができる。
【００３４】
スパッタリングラインに沿ってターゲットドーパント量を減らすことを提案したが、本発明の好適な実施形態によると、スパッタリングガスまたは混合スパッタリングガスをすべての酸化亜鉛スパッタリング室において同じになるように選択することができる。この実施形態によると、いくつかのスパッタリング室間でのガス分離が不要となるため、好適である。
【００３５】
スパッタリングラインの始めに高濃度でドープされたターゲットから蒸着された材料は、多くの場合２×１０２０ｃｍ−３より大きな比較的高い電荷キャリア密度を有するため、必要な低シート抵抗を得ることができる。ドープＺｎＯ膜全体を、例えばこの材料により１０００ｎｍの膜厚で構成した場合、光吸収率をできるだけ低く抑えることはできない。また、エッチング処理の後、表面形状には、不十分な大きさのクレータが高い割合で含まれてしまう。スパッタリングラインに沿ってターゲットドーパントの量を減らすことにより、本来反対に作用する３つの膜に対する要件を互いに独立して設けることができる。モジュールの基板に隣接して配設されるＺｎＯ表面電極膜の高濃度でドープされた膜部は必要な低シート抵抗を提供し、低濃度ドーパントターゲットからスパッタリングラインの終わりに蒸着される膜部は高い透明性を有するため、必要とされる全体的に低い光吸収率を得ることができる。エッチング処理では、低濃度ドーパント材料がほとんど除去されるので、エッチングにより、高濃度ドーパント材料よりも良好な表面形状が得られる。
【００３６】
薄膜ソーラーセル内の光閉じ込めには長波長光の進行が関わり、特に、シリコン半導体膜の場合、半導体膜を複数回、例えば５〜２０回通過する。半導体層の屈折率が最も高いため、これらのほとんどが半導体層の内部で起こる。それにもかかわらず、光子の滞在確率はモジュールの半導体層に直接隣接する部分にも及ぶため、半導体膜とその隣接領域との境界面が光閉じ込め性能に悪影響を与える恐れがある。本発明では、表面電極膜のドーパント量を徐々に減少させている。これにより、光子の吸収が可能な自由電荷キャリアおよびドーパント原子が特に表面電極膜の半導体材料近傍部で少なくなるため、吸収する光の量が徐々に少なくなる。
【００３７】
厳重な処理制御にも関わらず、スパッタリングされたドープＺｎＯ膜のエッチング率は、ウェットエッチングにおいて変動する傾向にあり、その結果、膜厚およびシート抵抗にばらつきが生じてしまう。これらのばらつきは、モジュールの特性性能データに影響を与える。本発明に係るターゲットドーパント量を徐々に減少させることにより、表面電極膜の基板に対面した膜部は、電気的要件のほとんどを備えて満たすため、エッチング率の変動はシート抵抗にそれほど影響を与えない。その結果、モジュールの全体的な性能特性のばらつきは小さくなる。
【００３８】
半導体膜と白色反射層間のドープＺｎＯ裏面電極膜に関し、本発明によると、ドープＺｎＯ裏面電極膜のドーパント量は、反射膜から半導体膜に向けて増加する。すなわち、半導体膜から白色反射層に向けて減少する。これにより、以下の利点を得ることができる。
【００３９】
半導体膜と裏面電極膜との間の境界で、屈折率の光学的に有益な段階変化が起こる。高い電荷キャリア密度を有するＺｎＯ膜は低い屈折率を有する傾向にある。所与の状況では、屈折率は半導体膜の屈折率と関連させて考慮する必要がある。屈折率は例えばシリコン半導体膜の場合３．５であるが、これは酸化亜鉛の屈折率よりも高いため、半導体膜と裏面電極膜との間の境界での反射は、裏面電極膜の屈折率が低くなるほどより顕著となる。このため、境界での屈折率の大きな段階変化により顕著な反射が生じ、少量の光だけが裏面電極膜を透過し白色反射誘電体膜で反射される。境界で反射され裏面電極膜に導光された光の量において、白色層で反射され裏面電極膜を２回通過して得られる光の吸収はもはや重要視する必要がない。
【００４０】
半導体膜の損傷はおよそ１８０℃より高い温度で起こるため、裏面電極膜の蒸着は、処理温度に関して制限がある。蒸着は１８０℃以下の基板温度で行われるのがよい。１２０℃以下、さらに室温ほど低い温度であることが好ましい。このような低温で、光電気特性、特に高い移動性を呈する高濃度ドープＺｎＯ層を蒸着することが実際に可能である。低い蒸着温度で被着された低濃度ドープＺｎＯ膜は低品質となる。このため、半導体膜の上に直接高濃度ドープＺｎＯを被着して裏面電極膜の蒸着を開始することが有益である。
【００４１】
更なる蒸着において、ドーパント量を白色反射膜に向けて減少させるのに２つの要素が有益である。１つは、前に形成されたより高濃度のドープＺｎＯがＺｎＯ裏面電極膜が高品質に成長するための良い基盤となることである。これにより、裏面電極膜の半導体膜に対面した部分の光電気特性が確保され、例えば表面電極膜のガラスで構成される基板に対面した部分よりも高品質となる。
【００４２】
また、表面電極膜の蒸着との関連で説明したように、より高濃度にドープされる第１のＺｎＯ部を蒸着する際、裏面電極膜蒸着時の基板温度を上げる。その結果、得られる温度範囲は自動的に低濃度ドープＺｎＯ膜に有益なものとなる。
【００４３】
電荷キャリア数と移動性が同じで、膜厚と電荷キャリア濃度の異なる２枚の膜を比較したところ、より高濃度でドープされ膜厚が薄い膜ほど、長波長範囲の光を多く吸収し、より低濃度でドープされ膜厚が厚い膜ほど、スペクトルの可視域の光を主に吸収する傾向があることが分かった。この関係は、白色反射層に対面したＺｎＯ膜の低濃度ドープ領域により裏面電極膜の導電性の一部を提供することが所望される場合、光吸収の一部をスペクトルの長波長から可視域に移行させなければならないことを示している。これは裏面電極膜にとって有利である。すなわち、既に半導体膜で生じた光吸収により白色反射層での反射率は長波長範囲内となる。
【００４４】
本発明について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】薄膜ソーラーモジュールの部分断面図である。
【図２】薄膜ソーラーモジュールの表面電極膜を蒸着するための装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１に示すように、モジュールは、ガラスシートなどの透明基板１と、例えばＡｌドープＺｎＯからなる透明表面電極膜２と、例えばシリコンからなる半導体膜３と、例えばＡｌドープＺｎＯからなる透明裏面電極膜４と、例えば白色塗料からなる反射コーティング５とで構成される。
【００４７】
ドープＺｎＯ表面電極膜２のドーパント量は、基板１から半導体膜３に向けて減少し、同様に、ドープＺｎＯ裏面電極膜４のドーパント量も半導体膜３から反射コーティング５に向けて減少する。すなわち、反射コーティング５から半導体膜３に向けて増加する。
【００４８】
表面電極膜２は、半導体層に対面した側に、エッチング処理により形成されたクレータ状の凹部６で構成されるテクスチャを有する。クレータ状の凹部６は、深さｈが例えば１５０〜４００ｎｍであり、平均相互距離ｄが例えば８００〜３０００ｎｍであり、開角度αは例えば１１０〜１４５°である。
【００４９】
図２に示すように、蒸着装置７は、例えばガラスシートなどの基板１が装置７に導入される供給区域８と、続いて、流動的に接続された真空ポンプを有する排気区域９と、例えば、シリコン酸化窒化物からなるスパッタリングターゲットを保持しガラスシート１上にバリア層をスパッタリングするための第１スパッタリング室１０と、実際にはスパッタリング室１０の前に配置されることもある加熱区域１１と、バリア層を担持した基板１の上に、Ａｌ２Ｏ３ドープＺｎＯで構成され得る表面電極膜を複数の部分層状にスパッタリングするための複数のスパッタリング室１２、１３とを含む。図面では単に、ドープＺｎＯ表面電極膜を被着するためのスパッタリングラインにおいて、スパッタリング室１２、１３がそれぞれ供給区域８と搬出区域１４に隣接していることを示している。スパッタリング室１０、１２〜１３のスパッタリングターゲット１５〜１７は、２つ以上のチューブ型カソードを含んでいてもよい。
【００５０】
供給区域８に隣接するスパッタリング室１２のＺｎＯターゲット１６は、多量の（例えば１．５〜２．１重量％）のＡｌ２Ｏ３または他の異種酸化物を含むが、搬出区域１４に隣接するスパッタリング室１３のＺｎＯターゲット１７のドーパント（Ａｌ２Ｏ３または他の異種酸化物）濃度は、それよりも低く、例えば、０．７〜１．１重量％である。
【００５１】
矢印１８で示されるように、ドーピング装置７から搬出され、厚くドープされたＺｎＯ膜２’を有する基板１は、その後、例えば、希釈塩酸を用いたエッチング処理に供され、表面電極膜２において基板１と反対側のＺｎＯ膜２’側に図１に示す凹部６が形成される。エッチング処理及び他のすべての薄膜ソーラーモジュール製造工程も連続的に動作する処理装置（不図示）において実行される。
【００５２】
更なる処理においては、半導体膜３を例えば化学気相蒸着により被着してもよい。そして、ドープＺｎＯ裏面電極膜４の蒸着を同様の蒸着装置７で行い、その後、白色反射層５を裏面電極膜４に被覆してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１   透明基板（ガラスシート）
２     透明表面電極膜
３     半導体膜
４     透明裏面電極膜
５     白色反射層（反射コーティング）
６     凹部
７     蒸着装置（ドーピング装置）
８     供給区域
９     排気区域
１０   スパッタリング室
１１   加熱区域
１２   スパッタリング室
１３   スパッタリング室
１４   搬出区域
１６   ターゲット
１７   ターゲット
【図１】
2011061198.tif 000003
【図２】
2011061198.tif 000004