(57)【要約】【課題】段差を有する膜を備える膜付基板を好適に製造し得る方法を提供する。【解決手段】基板１０を加熱しながら、基板１０の一主面１０ａの上に膜１３を成膜することにより、基板１０と、基板１０の一主面１０ａの上に形成された膜１３とを有する膜付基板１を製造する。膜１３が成膜される領域において、基板１０の他主面１０ｂの一部分の上に、熱線反射膜１２及び熱線吸収膜１４の少なくとも一方を配した状態で膜１３の成膜を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加熱しながら、前記基板の一主面の上に膜を成膜することにより、前記基板と、前記基板の一主面の上に形成された膜とを有する膜付基板を製造する方法であって、
前記膜が成膜される領域において、前記基板の他主面の一部分の上に、熱線反射膜及び熱線吸収膜の少なくとも一方を配した状態で前記膜の成膜を行う、膜付基板の製造方法。
【請求項２】
前記膜は、透明導電性酸化物膜である、請求項１に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項３】
前記熱線反射膜及び前記熱線吸収膜の少なくとも一方が設けられたセッターの上に前記基板を配した状態で前記膜の成膜を行う、請求項１又は２に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板の他主面の一部分の上に前記熱線反射膜及び前記熱線吸収膜の少なくとも一方を形成した状態で前記膜の成膜を行う、請求項１又は２に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項５】
前記基板の厚みが１ｍｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項６】
前記基板としてガラス板を用いる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板の他主面側に熱線を照射することにより前記基板を加熱する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項８】
前記膜を熱ＣＶＤ法により成膜する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の膜付基板の製造方法。
【請求項９】
基板と、
前記基板の一主面の上に設けられた膜と、
を備え、
前記膜が、薄肉部と、前記薄肉部と連続して設けられた厚肉部とを有する単一膜を含む、膜付基板。
【請求項１０】
前記単一膜が透明導電性酸化物膜である、請求項９に記載の膜付基板。
【請求項１１】
前記単一膜がフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜又はアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜により構成されている、請求項１０に記載の膜付基板。
【請求項１２】
前記単一膜が、ＣＶＤ膜により構成されている、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の膜付基板。
【請求項１３】
前記基板の厚みが１ｍｍ以下である、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の膜付基板。
【請求項１４】
前記基板がガラス板により構成されている、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の膜付基板。
【請求項１５】
前記単一膜の厚みが、前記薄肉部と前記厚肉部との間で連続的に変化している、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の膜付基板。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の膜付基板を備える、太陽電池。
【請求項１７】
色素増感型である、請求項１６に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜付基板の製造方法、膜付基板及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷が小さなエネルギー源として、太陽電池に対する注目が高まってきている。例えば、特許文献１には、太陽電池の一種である色素増感太陽電池が記載されている。特許文献１には、色素増感太陽電池に用いられる基板として、基材の片面上に透明導電性酸化物からなる透明導電層と、色素増刊太陽電池の集電効率を高めるための金属配線層を順に積層して配した基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のように、基材の上に透明導電性酸化物膜と金属配線層とを設けるには、複数回の成膜工程を行う必要がある。従って、例えば、透明導電性酸化物膜だけで配線層を構成することも考え得る。
【０００５】
本発明の主な目的は、段差を有する膜を備える膜付基板を好適に製造し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る膜付基板の製造方法は、基板を加熱しながら、基板の一主面の上に膜を成膜することにより、基板と、基板の一主面の上に形成された膜とを有する膜付基板を製造する方法である。本発明に係る膜付基板の製造方法では、膜が成膜される領域において、基板の他主面の一部分の上に、熱線反射膜及び熱線吸収膜の少なくとも一方を配した状態で膜の成膜を行う。
【０００７】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、膜は、透明導電性酸化物膜であってもよい。
【０００８】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、熱線反射膜及び熱線吸収膜の少なくとも一方が設けられたセッターの上に基板を配した状態で膜の成膜を行ってもよい。
【０００９】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、基板の他主面の一部分の上に熱線反射膜及び熱線吸収膜の少なくとも一方を形成した状態で前記膜の成膜を行ってもよい。
【００１０】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、基板の厚みが１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、基板としてガラス板を用いてもよい。
【００１２】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、基板の他主面側に熱線を照射することにより基板を加熱してもよい。
【００１３】
本発明に係る膜付基板の製造方法では、膜を熱ＣＶＤ法により成膜することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る膜付基板は、基板と、膜とを備える。膜は、基板の一主面の上に設けられている。膜が、単一膜を含む。単一膜は、薄肉部と、薄肉部と連続して設けられた厚肉部とを有する。
【００１５】
本発明に係る膜付基板では、単一膜が透明導電性酸化物膜であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る膜付基板では、単一膜がフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜又はアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜により構成されていてもよい。
【００１７】
本発明に係る膜付基板では、単一膜が、ＣＶＤ膜により構成されていてもよい。
【００１８】
本発明に係る膜付基板では、基板の厚みが１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る膜付基板では、基板がガラス板により構成されていてもよい。
【００２０】
本発明に係る膜付基板では、単一膜の厚みが、薄肉部と厚肉部との間で連続的に変化していてもよい。
【００２１】
本発明に係る太陽電池は、本発明に係る膜付基板を備える。
【００２２】
本発明に係る太陽電池は、色素増感型であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、段差を有する膜を備える膜付基板を好適に製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態における膜付基板の製造工程を説明するための模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態における膜付基板の製造工程を説明するための模式的断面図である。
【図３】第２の実施形態における膜付基板の製造工程を説明するための模式的断面図である。
【図４】第３の実施形態における太陽電池の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、それぞれ、本実施形態における膜付基板の製造工程を説明するための模式的断面図である。本実施形態では、図１及び図２を参照しながら、図２に示される膜付基板１を製造する例について説明する。
【００２７】
まず、基板１０を用意する。基板１０は、第１の主面１０ａと、第２の主面１０ｂとを有する。基板１０は、例えば、ガラス板、セラミック板、樹脂板等により構成することができる。基板１０の厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．７ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
次に、基板１０をセッター１１の上に配置する。セッター１１の一主面の一部分の上には、熱線を反射する熱線反射膜１２が設けられている。この熱線反射膜１２が、膜１３（図２を参照）を成膜しようとする領域の一部分に位置するように、セッター１１の上に基板１０を載置する。従って、膜１３が形成される領域において、基板１０の第２の主面１０ｂの一部分の上に、熱線反射膜１２が配される。本実施形態では、熱線反射膜１２と基板１０の第２の主面１０ｂとが接触する。もっとも、熱線反射膜１２と基板１０とが接触している必要は必ずしもない。熱線反射膜１２と基板１０とが離間するように基板１０をセッター１１に対して配してもよい。
【００２９】
なお、熱線反射膜１２は、例えば、金属膜、誘電体多層膜、透明導電性酸化物膜等により構成することができる。なかでも、熱線反射膜１２は、耐熱性に優れた、誘電体多層膜、透明導電性酸化物膜等の無機酸化物薄膜により構成されていることが好ましい。熱線反射膜１２の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜１０００ｎｍとすることができる。熱線反射膜１２は、熱線の反射率が１００％であるものに必ずしも限定されない。熱線反射膜１２は、熱線の少なくとも一部を反射する膜であればよい。
【００３０】
次に、セッター１１の基板１０とは反対側から熱線を照射することにより基板１０を加熱しながら、基板１０の第１の主面１０ａの上に膜１３を形成する。
【００３１】
膜１３の成膜方法は、特に限定されない。例えば、熱化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法、光ＣＶＤ法等のＣＶＤ法、スパッタリング法等により膜１３を成膜することができる。以下、本実施形態では、熱ＣＶＤ法により膜１３を形成する例について説明する。すなわち、膜１３が熱ＣＶＤ膜により構成される例について説明する。なお、ＣＶＤ膜とは、ＣＶＤ法により成膜された膜のことを意味する。熱ＣＶＤ膜とは、熱ＣＶＤ法により成膜された膜のことを意味する。
【００３２】
本実施形態では、膜１３が成膜される領域において、基板１０の第２の主面１０ｂの一部分の上に熱線反射膜１２が配された状態で膜１３の成膜を行う。このため、基板１０の熱線反射膜１２の上に位置する部分の温度が、基板１０のそれ以外の部分の温度よりも低くなる。特に、基板１０の厚みが１ｍｍ以下、さらには０．７ｍｍ以下と薄く、基板１０の熱容量が小さいときには、基板１０に温度偏差が生じやすい。従って、第１の主面１０ａの熱線反射膜１２の上に位置する部分における膜成長速度は、第１の主面１０ａの他の部分における膜成長速度よりも低くなる。その結果、図２に示されるように、段差を有する膜１３を備える膜付基板１を製造することができる。このように、本実施形態の製造方法によれば、段差を有する膜１３を備える膜付基板１を、エッチングによるパターニング等を必ずしも必要とせず、容易に製造することができる。
【００３３】
大きな段差を形成する観点からは、熱線反射膜１２の熱線反射率を高くし、基板１０により大きな温度偏差を形成することが好ましい。従って、大きな段差を形成する観点からは、熱線反射膜１２の熱線（波長：８００ｎｍ〜１００００ｎｍ）の反射率が２０％以上であることが好ましく、３５％以上であることがより好ましい。
【００３４】
また、大きな段差を形成する観点からは、基板１０を薄くすることにより、基板１０の熱容量を小さくすることが好ましい。この観点からは、基板１０の厚みが１ｍｍ以下であることが好ましく、０．７ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
膜付基板１は、基板１０と、基板１０の第１の主面１０ａの上に設けられた膜１３とを有する。膜１３は、相対的に薄い薄肉部１３ａと、相対的に厚い厚肉部１３ｂとを有する単一膜により構成されている。膜１３では、薄肉部１３ａと厚肉部１３ｂとが連続して設けられている。熱線反射膜１２の端部が位置する領域において成膜時の基板１０の温度が連続的に変化するため、薄肉部１３ａと厚肉部１３ｂとの間で膜１３の厚みは連続的に変化している。
【００３６】
膜１３は、どのような材質の膜であってもよい。膜１３は、例えば、Ａｇ膜、Ａｌ膜、ステンレス膜等の金属膜であってもよいし、ＴｉＮｘ膜、ＳｉＮｘ膜等の窒化物膜であってもよいし、ＳｎＯ２膜、ＺｎＯ膜、ＴｉＯ２膜等の酸化物膜であってもよいし、透明導電性酸化物膜であってもよい。透明導電性酸化物膜の具体例としては、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）膜、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）膜等が挙げられる。これらの透明導電性酸化物膜のなかで、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜は、酸やアルカリによるエッチングが困難である。このため、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜は、パターニングが困難である。従って、段差を有する膜１３をパターニングすることなく好適に製造し得る本実施形態の膜付基板の製造方法は、膜１３がフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜又はアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜からなる場合により好適に適用される。
【００３７】
なお、本実施形態では、熱線反射膜１２をセッター１１の上に設ける例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。本発明においては、例えば、熱線反射膜を基板の他主面の上に設けてもよい。
【００３８】
本実施形態では、膜１３が単一膜のみにより構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。膜は、単一膜と他の膜との積層体により構成されていてもよい。
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４０】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態における膜付基板の製造工程を説明するための模式的断面図である。
【００４１】
第１の実施形態では、第２の主面１０ｂの上に熱線反射膜１２を設けることにより、基板１０の一部分の温度を、他の部分の温度よりも低くする例について説明した。一方、図３に示されるように、本実施形態では、膜１３が成膜される領域において、基板１０の第２の主面１０ｂの一部分の上に、熱線を吸収する熱線吸収膜１４を配した状態で、膜１３の成膜を行う。熱線吸収膜１４により熱線が吸収される。このため、基板１０の熱線吸収膜１４の上に位置する部分の温度が他の部分の温度よりも高くなる。よって、基板１０の熱線吸収膜１４の上に位置する部分に厚肉部１３ｂが形成され、その他の部分に薄肉部１３ａが形成される。
【００４２】
本実施形態の方法によっても、段差を有する膜１３を好適に成膜することができる。
【００４３】
また、膜１３が成膜される領域において、基板１０の第２の主面１０ｂの一部分の上に、熱線反射膜１２を配し、他の部分の少なくとも一部に熱線吸収膜１４を配してもよい。
【００４４】
なお、熱線吸収膜１４は、熱線の少なくとも一部を吸収する膜である。熱線吸収膜１４の熱線（波長：８００ｎｍ〜１００００ｎｍ）の吸収率が２０％以上であることが好ましく、３５％以上であることがより好ましい。
【００４５】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態における太陽電池の模式的断面図である。
【００４６】
図４に示されるように、太陽電池２０は、膜付基板１を有する。本実施形態では、膜１３は、透明導電性酸化物膜により構成されている。具体的には、膜１３は、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）膜又はアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）膜により構成されている。
【００４７】
膜１３の厚肉部１３ｂは、複数の線状部を有する。複数の線状部は、それぞれ、一の方向に対して垂直な他の方向に沿って延びている。複数の線状部は、一の方向に沿って相互に間隔を置いて配されている。この厚肉部１３ｂは、集電極を構成している。
【００４８】
膜付基板１の上方には、対向基板２１が配されている。対向基板２１は、基板本体２１ａと、対向電極２１ｂとを備えている。対向基板２１は、対向電極２１ｂと膜１３とが対向するように配されている。基板１０の周縁部と、対向基板２１の周縁部とは、封止部２２によって封止されている。
【００４９】
膜１３の上には、半導体粒子と、増感色素粒子とを有する多孔質半導体層２３が配されている。多孔質半導体層２３と対向電極２１ｂとの間には、酸化還元電解質を含む電解液２４が充填されている。
【００５０】
上述のように、本実施形態では、膜１３に、集電極として機能する厚肉部１３ｂが設けられている。このため、膜１３のシート抵抗が低くなっている。例えば、膜１３の全体を厚くした場合も膜１３のシート抵抗が低くなる。しかしながら、その場合は、膜１３の光透過率が低下する。従って、光の利用効率が低下する。一方、本実施形態では、薄肉部１３ａの厚みが薄いため、膜１３の光透過率の低下を抑制しつつ、膜１３のシート抵抗を低くすることができる。従って、優れた光電変換効率を有する太陽電池２０を実現することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  膜付基板
１０  基板
１０ａ  第１の主面
１０ｂ  第２の主面
１１  セッター
１２  熱線反射膜
１３  膜
１３ａ  薄肉部
１３ｂ  厚肉部
１４  熱線吸収膜
２０  太陽電池
２１  対向基板
２１ａ  基板本体
２１ｂ  対向電極
２２  封止部
２３  多孔質半導体層
２４  電解液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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