(57)【要約】【課題】  透明導電性酸化物コーティング（ＴＣＯ層）、特に薄片太陽電池用の透明コンタクトとしての透明導電性酸化物コーティングの生成方法の提供。【解決手段】  ＴＣＯ層は、少なくとも高導電性の第一層と低導電性の第二層からなり、第二層が、酸化亜鉛と更にアルミニウムを含有する、少なくとも一つのターゲット（４）のＤＣスパッタリングによって生成され、プロセス雰囲気は酸素を含有する。更に、本発明は、ＴＣＯ層だけでなく、ＣＩＧＳとＣｄＴｅに基づく薄片太陽電池に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも高導電性の第一層（１６；２２）と導電性がかなり低い第二層（１５；２３）を備える、透明導電性酸化物コーティング、特に薄片太陽電池用の透明コンタクトとしての透明導電性酸化物層（１０；２０）を生成する方法であって、
該第二層（１５；２３）が、酸化亜鉛と、更にアルミニウム、インジウム、ガリウム又はホウ素又はこれらの組合わせを持つ少なくとも一つのターゲット（４）のＤＣスパッタリングによって生成され、プロセス雰囲気が酸素を含有することを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
プロセス雰囲気中の酸素含量が、多くても３％、特に多くても２％であり、好ましくは０.２〜１％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プロセス雰囲気が、アルゴン又は他の不活性ガスを含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
該第二層（１５；２３）が、パルスＤＣスパッタリングによって生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該第二層（１５；２３）が、二重カソードからのＭＦスパッタリングによって生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該第一層（１６；２２）が、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛を含み、ＤＣスパッタリングによって生成されたことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
セラミックＺｎＯ：Ａｌ２Ｏ３ターゲットが、該第二層（１５；２３）をスパッタするための該ターゲット（４）として働くことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
該第一層（１６；２２）と該第二層（１５；２３）双方が、同一ターゲット（４）のスパッタリングによって生成され、該第一層（１５；２３）が不活性ガス雰囲気中で生成され、該第二層（１５；２３）が混合不活性ガス-酸素プロセス雰囲気中で生成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
該透明導電性酸化物コーティングが堆積すべきコーティングを特に備えた該基板（７）が、スパッタリングソースの堆積方向（Ｂ）に垂直な方向（Ａ）で振動運動を実行することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該透明導電性酸化物コーティングが堆積すべきコーティングを特に備えた該基板（７）が、インライン動作中に必要な層厚さを生成するためにいくつかのスパッタリングソース（２）を通り過ぎて搬送されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板（１１）から出発して、モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つによる金属層（１２）、二セレン化銅インジウム、二セレン化銅インジウムガリウム、二セレン化銅ガリウム及び硫化銅インジウムのグループからの層（１３）、更に硫化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛及び酸化マグネシウム亜鉛のグループからの層（１４）による必須の層構造が位置する基板（１１）、特にガラス基板が、低導電性の該第二層（１５）と、その後、高導電性の該第一層（１６）で被覆されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
基板（２１）、特にガラス基板が、高導電性の該第一層（２２）で、その後、低導電性の第二層（２３）で被覆され、更に、該基板（２１）から出発して、硫化カドミウム（２４）と、テルル化カドミウム（２５）と、モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つによる金属層（２６）とによる必須の層構造が適用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも高導電性の第一層（１６；２２）と導電性がかなり低い第二層（１５；２３）を備える、特に薄片太陽電池（１０；２０）用の透明コンタクトとしての透明導電性酸化物コーティングであって、
該第二層（１５；２３）が、酸素を含有するプロセス雰囲気中で堆積された、特に請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法に従って製造された、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛を含むことを特徴とする、前記酸化物コーティング。
【請求項１４】
該第二層（１５；２３）の層の厚さが、２０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１３に記載の酸化物コーティング。
【請求項１５】
該第一層（１６；２２）と該第二層（１５；２３）の間に、同様に高導電性を示す層が更に配置されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の酸化物コーティング。
【請求項１６】
基板（１１）、特にガラス基板上に、該基板（１１）から出発して順に：
モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つを含む金属層（１２）と、
二セレン化銅インジウム、二セレン化銅インジウムガリウム、二セレン化銅ガリウム及び硫化銅インジウムのグループからの層（１３）と、
硫化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛及び酸化亜鉛マグネシウムのグループからの層（１４）と、
低導電性の下層（１５）とその上に高導電性の上層（１６）を持つ、透明導電性酸化物
コーティング、おそらく反射防止層と、
の層構造を持つ、薄片太陽電池（１０）であって、
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の該透明導電性酸化物コーティングが構築され、該上層（１６）が該第一層に対応し、該下層（１５）が該第二層に対応することを特徴とする、前記薄片太陽電池。
【請求項１７】
基板（２１）、特にガラス基板上に、該基板（２１）から出発して順に：
高導電性の下層（２２）とその上に低導電性の上層（２３）を持つ透明導電性酸化物コーティングと、
硫化カドミウム層（２４）と、
テルル化カドミウム層（２５）と、
モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つによる金属層（２６）と、
の層構造を持つ、薄片太陽電池（２０）であって、
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の該透明導電性酸化物コーティングが構築され、該下層（２２）が該第一層に対応し、該上層（２３）が該第二層に対応することを特徴とする、前記薄片太陽電池。
【請求項１８】
低導電性の該層（１５；２３）の厚さが、５０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の薄片太陽電池（１０；２０）。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の透明導電性酸化物コーティングの生成方法、請求項１３に記載の透明導電性酸化物コーティング及び請求項１６や請求項１７に記載の薄膜太陽電池のそれぞれの薄片太陽電池に関する。
【０００２】
透明導電性電極は、太陽電池や太陽モジュールのような光起電力用途に特に必要とされる。このために、たいてい透明導電性酸化物コーティング（ＴＣＯ層）が用いられ、これまではたいてい酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が用いられてきた。しかしながら、その一方で、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が、とりわけＩＴＯの堆積より経済的であるので、産業使用には大変好評である。
【０００３】
特に酸化亜鉛ベースのＴＣＯ層の二部構造は、ＩＴＯ層に匹敵する光学特性と電気特性を示すことが周知である。ＵＳ５,０７８,８０４から、高い電気抵抗（低導電性）の第一ＺｎＯ層と低い電気抵抗（高導電性）の第二ＺｎＯ層を持ち、バッファ層上に配置された第一ＺｎＯ層が二セレン化銅インジウムガリウムの吸収範囲に及ぶ構造が既知である。ＺｎＯ層は共に、酸素-アルゴン雰囲気又は純粋なアルゴン雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタすることよって堆積される。更に、ＵＳ２００５／０１０９３９２Ａ１には、ＣＩＧＳ太陽電池構造であって、バッファ層が同様にいわゆる固有の、即ち、高い電気抵抗を示す純粋なＺｎＯ層（ｉ-ＺｎＯ）で覆われ、続いてその上にＺｎＯ層が適用され、それはアルミニウムでドープされ、低い電気抵抗を示すことが開示されている。ｉ-ＺｎＯ層は、ＲＦマグネトロンスパッタリングによって堆積され、高導電性のＺｎＯ層は、アルミニウムがドープされたＺｎＯターゲットのマグネトロンスパッタによって堆積される。このアルミニウムがドープされたＺｎＯターゲットは、ＤＣスパッタすることもでき、ＲＦスパッタされたターゲットと比較してコーティン速度が大幅に増加する。それ故、ＤＣスパッタリングは、産業使用において導電性ＺｎＯ：Ａｌ層の堆積に用いられる。
【０００４】
これらのＴＣＯ層の典型的な厚さは、約１μｍであり、低導電性層の層の厚さは約５０ｎｍである。高導電性層は、約５×１０-４〜１×１０-３Ωｃｍの抵抗率を有する。ｉ-ＺｎＯ層は、典型的には、１３.５６ＭＨｚでドープされていないセラミックＺｎＯターゲットのＲＦスパッタリングによって生成される。
【０００５】
低導電性のＺｎＯ層は、太陽電池の有効性を決定的に改善する。その理由は、この層がバッファ層の欠陥を阻止して、太陽電池における短絡の危険性又は影響を増加するので、平均効率だけでなく、耐用年数を増加させることである。
【０００６】
しかしながら、このようにして構築されたＴＣＯ層の欠点は、低導電性ＺｎＯ層がＲＦスパッタリングで製造されなければならないという事実である。理由は、ＲＦスパッタリングがＤＣスパッタリング技術と比較して、コーティング速度をわずかに小さくさせることである。その上、ＲＦジェネレータだけでなく、必要なネットワークの適応は、ＤＣジェネレータよりかなり高価である。更に、カソードとコーティング装置自体は、ＲＦスパッタリングの特別な要求、例えば、ＲＦ耐性を満たさなければならない。結果として、コーティング装置は、より複雑で、より手間がかかり、且つより高価な構造になる。最後に、アルミニウムがドープされたターゲットだけがＤＣスパッタされ得るが、そこからｉ-ＺｎＯ層は生成され得ないので、低い導電性と高い導電性のＺｎＯ層の異なるターゲット材料を入手できるようにしておく必要がある。その上、異なる種類のカソードを入手できるようにしておくことが一般に必要とされる。
【０００７】
それ故、本発明の目的は、上に明記された欠点を排除することである。即ち、ＲＦ堆積以外の技術で、特により複雑でなくより経済的に生成される低導電性のＺｎＯ層を含有する、透明導電性酸化物コーティングが製造できる手順を利用できるようにすることである。特に、このようなＴＣＯ層で製造された太陽電池の効率は、低導電性のＺｎＯ層がＲＦスパッタリングによって製造された太陽電池の効率より低くない。これに関連して、ＴＣＯ層だけでなく薄片太陽電池も利用できるようにするべきである。
【０００８】
この目的は、請求項１に記載の方法、請求項１３に記載のＴＣＯ層及び請求項１６や請求項１７に記載の薄片太陽電池によって達成される。これらの目的の有利な実施形態は、従属形式の請求項の主題である。
【０００９】
本発明の方法は、低導電性層がアルミニウム、インジウム、ガリウム又はボロン又はこれらのドーパントの組合わせを更に含有する少なくとも一つの酸化亜鉛ターゲットのＤＣスパッタリングによって生成され、酸素とアルミニウムを含有するプロセス雰囲気が好ましいドーパントであるという事実を特徴とする。本発明者らは、プロセス雰囲気中に酸素含量があることから、低導電性層がアルミニウムがドープされたＺｎＯターゲットのＤＣスパッタリング中に製造され得るという事実を利用した。このような方法で製造されたアルミニウムがドープされたＺｎＯ層（ＺｎＯ：Ａｌ層）は、ＲＦスパッタリングによって製造されたｉ-ＺｎＯ層に置き換えることができ、このＴＣＯ層に基づく太陽電池の効率はｉ-ＺｎＯを含有するＴＣＯ層による太陽電池の効率と同じか又はより大きい。従って、同程度良好か又はより高い効率の太陽電池は、ＤＣスパッタされたＺｎＯ：Ａｌ層がＲＦスパッタされたｉ-ＺｎＯ層より十分な厚さでかなり速く堆積され得るので、製造処理能力が非常に改善され、設備コストがより低く製造され得る。特に、非常に困難でありプロセスや設備に関して多大な支出を伴うＲＦプロセスが避けられる。
【００１０】
有利には、プロセス雰囲気中の酸素含量は、このことにより非常に低い導電性のＺｎＯ：Ａｌ層が製造されることを可能にするので多くても３％である。特に、酸素含量が多くても２％、好ましくは多くても１％でなければならない。従って、５×１０-２Ω〜約１０-９Ωの層抵抗を得ることができる。
【００１１】
プロセスガス中のこの低い酸素含量をより正確に調節することができるように、純粋な反応性ガス（酸素）の非常に少量の適度な流量のガスフローコントローラ（ＭＦＣ）を経て、更に純粋な希ガスの多量の適度な流量のガスフローコントローラを経てガスが供給されず、むしろ酸素と希ガスの一定の混合物を含む反応性ガスを利用し、純粋な希ガスの割合が追加される場合には有利である。このようにして、反応性ガスのガスフローコントローラ（ＭＦＣ）を比較的多量にするように設計することが可能であり、その結果として、プロセスガス雰囲気中低割合の酸素がより正確に付着され得る。
【００１２】
低導電性層がパルスＤＣスパッタリングによって生成される場合には、プロセス安定性を改善することができ、従って、より高い電力密度が可能であるので、堆積速度を有利に更に増加することができる。プロセス安定性の増加もまた、少なくとも二つのターゲットの中波スパッタリング（ＭＦ-スパッタリング）の使用によって得ることができる。それ故、本発明に関連するＤＣスパッタリングとは、ＤＣスパッタリング、パルスＤＣスパッタリング、ＭＦ-スパッタリングを意味する。
【００１３】
好ましくは、高導電性層は、ＤＣスパッタリングによって生成されたアルミニウムがドープされた酸化亜鉛を含む。しかしながら、ＩＴＯのような高導電性の他の透明酸化物コーティングが用いられてもよい。
【００１４】
酸化亜鉛とアルミニウム双方を含有するセラミックターゲットは、第二層のＤＣスパッタリングのためのターゲットとして有利に用いられる。このようなＺｎＯ：Ａｌ２Ｏ３ターゲットは、典型的には圧縮又は焼結によって製造できる混合セラミックである。或いは、数質量％のアルミニウムのＺｎ-Ａｌからなる金属ターゲットもまた使用できる。酸素の添加によって、ＺｎＯ：Ａｌは、反応性プロセスにおいてここからスパッタされ得る。
【００１５】
特に好ましい実施形態において、高導電性層と低導電性層の双方が同一ターゲット材料のスパッタリングによって生成され、有利には同一ターゲットから生成され、その後、高導電性層が不活性ガス雰囲気中で、低導電性層が酸素又は混合不活性ガス-酸素プロセス雰囲気中で生成される。
【００１６】
特に、基板表面に相対して増大が小さいスパッタリングカソードが用いられる場合には、コーティングを持つことができる被覆すべき基板は、スパッタリングソースの堆積方向に垂直な方向に振動運動を実行する。その後、基板表面を、基板のいくつかの振動運動によってカソードを通り過ぎて繰り返し移動させることができるので、所望の厚さの層を調節することができる。
【００１７】
或いは、同一ターゲット材料を持つ、一方がもう一方の後ろに配置されたいくつかの均一なスパッタリングソースを通り過ぎて基板が搬送されるインライン法が用いられてもよい。その後、所望の厚さの層がコーティング速度に適合した搬送速度によって調節され得る。
【００１８】
好ましくはＣＩＧＳ型太陽電池とモジュールの製造用ステップとして、基板、特にガラス基板が位置し、基板から出発して、モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つによる金属層と、二セレン化銅インジウム、二セレン化銅インジウムガリウム、二セレン化銅ガリウム及び硫化銅インジウムのグループからの層と、更に硫化カドミウム亜鉛と、テルル化カドミウムと、硫化カドミウムと、硫化亜鉛と、酸化亜鉛マグネシウムのグループからの層を持つ必須の層構造が、低導電性層で被覆され、その後高導電性層で被覆される。
【００１９】
好ましくはＣｄＴｅ型太陽電池とモジュールの製造用ステップとして、基板、特にガラス基板が高導電性層で、その後、低導電性層で被覆され、その後、基板から出発して、硫化カドミウム層と、テルル化カドミウム層と、モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つによる金属層による必須の層構造が適用される。
【００２０】
透明導電性酸化物コーティングの独立した保護について、特に、少なくとも一つの高導電性層と、低導電性層が酸素を含有するプロセス雰囲気中で堆積されたアルミニウムがドープされた酸化亜鉛を含むかなり低い導電性層を含む薄片太陽電池の透明コンタクトが探し求められている。好ましくは、この透明導電性コーティングは上述した本発明の方法によって製造される。高導電性層は、有利にはＤＣスパッタリングによって生成されたアルミニウムがドープされた酸化亜鉛を含む。更に、同様に高導電性を示す一つ以上の層が高導電性層と低導電性層の間に配置され得る。結果として、透明導電性コーティングが特別な条件までより良好に適合され得る。例えば、画成された導電性の進行が層順序に対して縦に調整され得る。
【００２１】
同様に、独立した保護について透明導電性酸化物コーティングを示す薄膜太陽電池が探し求められている。より正確には、一方では、基板、特にガラス基板上のＣＩＧＳ型太陽電池について、必須の層構造が、基板から出発して順に：
モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの金属の少なくとも一つを含む金属層と、
二セレン銅インジウム、二セレン化銅インジウムガリウム、二セレン化銅ガリウム、硫化銅インジウムのグループからの層と、
硫化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛及び酸化亜鉛マグネシウムのグループからの層と、
低導電性層の下層とその上の高導電性層の上層、
おそらく反射防止層と、
を持ち、透明導電性酸化物コーティングが本発明の酸化物コーティングに従って構築される。それ故、ＣＩＧＳ型は、これに関して、二セレン化銅インジウム、二セレン化銅インジウムガリウム、二セレン化銅ガリウム及び硫化銅インジウムの吸収層の一つが用いられることを意味する。
【００２２】
もう一方では、基板、特にガラス基板上のＣｄＴｅ型太陽電池について、必須の層構造が、基板から開始して順に：
高導電性層の下層とその上の低導電性層上層を持つ透明導電性酸化物コーティングと、
硫化カドミウム層と、
テルル化カドミウム層と、
モリブデン、ニオブ、銅、ニッケル、銀及びアルミニウムの少なくとも一つを含む金属層と、
を持ち、必須の層構造による透明導電性酸化物コーティングが本発明の酸化物コーティングに従って構築される。
【００２３】
好ましくは、低導電性層の厚さは、２０〜５０ｎｍ、特に５０ｎｍである。
【００２４】
更に、本発明の利点は、図面に示される実施形態の以下の説明から明らかである。
【００２５】
図１は、本発明の方法を行うために使われる真空処理チャンバ１を示す概略図である。チャンバは、ＤＣスパッタリングソース２を持ち、マグネットセット３とターゲット４の概略図が示されているだけである。ターゲット４は、セラミックターゲットであり、酸化亜鉛と酸化アルミニウムからなる。平面ターゲットとして実施されるが、ロータリカソードの要素として円筒状に実施することもできる。スパッタリングソース２は、ガスフィード５を経て、一方では、純粋な酸素又は不活性ガス-酸素混合物による第一ガス接続部を経て、プロセスガスを供給することができ、ここではアルゴン-酸素混合物が好ましく、もう一方では、第二ガス接続部５ａを経て純粋な不活性ガスを供給することができ、アルゴンが好ましい。供給は、各ＭＦＣ（図示せず）によって調節される。更に、スパッタリングソース２は、パルスＤＣ電源６によって電気供給されるが、低電力密度の場合には、供給はパルスされずに送られてもよい。
【００２６】
スパッタリングソース２の下に、コーティングＢに垂直な方向Ａにスパッタリングソース２に相対して置換できるキャリヤ８上に基板７が位置する。キャリヤ８の置換は、自動的に制御される。ちょうど一つの基板７の代わりに、複数の基板が、同時のコーティングを可能にするためにキャリヤ上に収容されてもよい。基板チャンバ１は、置換方向Ａにおいて、更に基板チャンバ（図示せず）にエアロック（図示せず）によって、再度真空気密接続され、更に層を生成するために同様にコーティングツールが配置されている。基板がキャリヤに収容されずに装置によって運ばれるように、インライン装置の搬送システムを設計することが可能であることは当然のことである。
【００２７】
スパッタリングソース２の動作の間、プラズマ９はターゲット４の下に生成され、コーティングプロセスは基板７を被覆する引き金である。本発明の透明導電性酸化物コーティングの生成を、ここで、図２に概略図で示したＣＩＧＳ太陽電池１０に基づいて説明する。
【００２８】
モリブデン層１２、ＣＩＧＳ層１３、ＣｄＴｅバッファ層１４をガラス基板１１に適用した後、基板１１を真空処理チャンバ１に搬送し、スパッタリングソース２の下に配置する（図１参照）。本発明の透明導電性酸化物コーティングを適用するために、スパッタリングソース２に、ガス接続部５ａを経てアルゴン-酸素混合物を供給し、パルス又は非パルスＤＣ電圧で作動させる。酸素含量は、１体積％より大きくならないように設定される。結果として、導電性が非常に小さいアルミニウムがドープされた酸化亜鉛層１５がバッファ層１４上に堆積される。この層の厚さが５０ｎｍに達した後、更にアルミニウムがドープされた酸化亜鉛層１６が、その上に純粋なアルゴン雰囲気又は非常に少量のＣＯ２含量（典型的には最大０.１％）のＡｒ／ＣＯ２雰囲気中で堆積される。この層１６は、高い導電性を持ち、太陽電池１０のコンタクトとして後に役に立つ。引き続き、コンタクト層１６は、反射防止層（図示せず）を更に設けることができる、結果として、界面消失が減少し、太陽電池１０の収量が入射太陽光Ｘに関して増加する。
【００２９】
高導電性層１６の堆積の間、多くても０.１％の少量が、ターゲット材料中の純粋なアルゴンによるスパッタリングの間に失われ得る酸素を補償するために必要であり得る。もう一方では、本発明の方法は、非常に低導電性の層１５の生成に対して約１％の酸素含量が必要である。０.１％と１％の間の相違は、一見重大であるようには見えないが、導電性に著しく影響する。
【００３０】
図１に示されるように、基板７が、均一なコーティングが保証できないように、プラズマ９に相対して比較的大きく側面に増大する場合には、所望の層の厚さが均一に調節されるまで、プラズマ９に相対して可動式キャリヤ８の上で振動運動を実行するように基板７を準備する。このために、キャリヤ８の振動運動は、不均一に又は間欠的に行われ得る。この振動法は、特に実験規模でのより小さい装置に特に適する。産業利用において、インライン法（図示せず）が好ましく、いくつかの均一なスパッタリングソースが連続して配置され、基板が連続してこれらのソースを通り過ぎて搬送される。基板の搬送速度は、その後、コーティング速度と所望のコーティング厚さに調整される。
【００３１】
スパッタリングソースによるＤＣスパッタリング法の代わりに、少なくとも二つのカソードのＭＦスパッタリングが、図１ａに概略図で示されるように用いることができ、図１と同じパーツを同じ符号が示している。
【００３２】
ＭＦスパッタリング法に用いられる真空処理チャンバ１’は、ガスフィード５によって供給される、マグネットセット３’、３”とターゲット４’、４”による二つの均一なスパッタリングソース２’、２”を持つ。また再び、ターゲット４’は、酸化亜鉛と酸化アルミニウムのそれぞれ平面のセラミックターゲットである。電力は、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、好ましくは４０ｋＨｚの必要な周波数を与えるＭＦ-ジェネレータ６’によって供給される。ターゲット４’、４”のそれぞれがアノード、カソードとして交互に働くので、各ターゲットがカソードとして作用する期間に再び自由にスパッタされるという事実によってプロセスの不安定性が排除されるので、アノードの消失の問題が生じない。この二重マグネトロンスパッタリング法においも、ＲＦスパッタリングの欠点が広範囲に避けられる。
【００３３】
図１におけるＤＣスパッタリングの場合のように、ＭＦ-スパッタリングは、振動モードとインラインモードの双方で作動させることができる。
【００３４】
以前は、ｉ-ＺｎＯ層を低堆積速度で複雑なＲＦスパッタリングによってドープされていないターゲットから堆積したが、本発明の方法において、一方では、低導電性の酸化亜鉛層１５をより単純なＤＣスパッタリング（ＤＣスパッタリング、パルスＤＣスパッタリング又はＭＦスパッタリング）によって相対的に非常に速く堆積させることができるので、太陽電池１０の製造プロセスが全体に促進され且つ生産コストが下がることが認識され得る。ネットワークの適応による高価なＲＦジェネレータもＲＦ可能なカソードも用いる必要がないことから、このようにして装置コストが低下する。更にまた、同様の基板材料、ＺｎＯ：Ａｌ２Ｏ３と更に同様のスパッタリングソース２が、ＴＣＯ層の適用の間、双方のコーティング手順に使用し得る。結果として、ＴＣＯ層が、単一真空チャンバ１内で製造され得る。従って、材料と装置コストが著しく低下する。
【００３５】
ＣｄＴｅベースの太陽電池２０のような他の太陽電池も、同様に、本発明の方法によってＴＣＯ層により提供され得る。このために、単に、図３から明らかなように、二つの酸化亜鉛層の堆積順序を交換することだけが必要である。
【００３６】
それ故、本発明のＣｄＴｅ太陽電池は、高導電性のＺｎＯ：Ａｌ層２２をガラス基板上２１に堆積させ、続いて低導電性のＺｎＯ：Ａｌ層２３、次にＣｄＳバッファ層２４、ＣｄＴｅ吸収層２５、最後にモリブデンの金属コンタクト層２６を堆積させる。
【００３７】
図２及び図３における太陽電池１０、２０は、勿論変更され得る、典型的な層構造を持つ標準化された太陽電池１０、２０のみを示す。層構造において、更に層を設けることができ、交換によって他の層の材料を設けることもできる。従って、高導電性層は、ＺｎＯ：Ａｌ層１６、２２以外の層、例えば、ＩＴＯ層であり得、特にＣｄＴｅ型太陽電池の場合、酸化スズ（ＳｎＯ２）やスズ酸カドミウム（Ｃｄ２ＳｎＯ４）だけでなく、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）やスズ酸亜鉛（Ｚｎ２ＳｎＯ４）も候補物質である。更に、一つ以上の高導電性層が高導電性層１６、２２と低導電性層１５、２３の間に設けられる。最後に、ＣＩＧＳ型太陽電池の吸収層１３を、二セレン化銅インジウム、二セレン化銅ガリウム又は硫化銅インジウムから形成することができ、バッファ層１４は、硫化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛（ＺｎＳ）又は酸化マグネシウム亜鉛（（Ｚｎ、Ｍｇ）Ｏ）からなることができる。
【００３８】
唯一の必須態様は、低導電性のＴＣＯ層の酸化亜鉛による層１５、２３が、少なくとも部分的酸素雰囲気中でＤＣスパッタリングによって生成されたアルミニウムがドープされた酸化亜鉛を含むものである。
【００３９】
図４は、ＭＦスパッタリングによって本発明の方法で製造された低導電性のＺｎＯ：Ａｌ層のためにプロセスガス雰囲気の酸素含量に関する抵抗率の依存性を示す図である。結果の良好な再現性を示す二つの異なるシリーズについてこの依存性を求めた。個々の製造パラメータを表１にまとめる。
【００４０】
【表１】
2009021607.tif 000003
【００４１】
上記の検討から、本発明によって、低導電性の酸化亜鉛層１５、２３を含有するＴＣＯ層が、特に簡単でコスト効率の良い方法で実現され得ることが明らかである。結果として、これらのＴＣＯ層が透明導電性コンタクトとして使用し得る、薄片太陽電池１０、２０は、非常にコスト効率良く生成され得る。しかしながら、これらのＴＣＯ層は、他のデバイスでも使用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の方法を行う真空コーティングチャンバの概略図である。
【図１ａ】図１ａは、本発明の方法を行う代替的真空コーティングチャンバの概略図である。
【図２】図２は、本発明の方法により製造されたＣＩＧＳ太陽電池の層システムを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の方法により製造されたＣｄＴｅ太陽電池の層システムを示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の方法に従ってＭＦ-スパッタリングによって生成された低導電性のＺｎＯ：Ａｌ層についてプロセスガス雰囲気の酸素含量に関する抵抗率の依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１…真空処理チャンバ、２…ＤＣスパッタリングソース、３…マグネットセット、４…ターゲット、５…ガスフィード、５ａ…第一ガス接続部、５ｂ…第二ガス接続部、６…パルスＤＣ電圧源、７…基板、８…キャリヤ、９…プラズマ、１０…ＣＩＧＳ太陽電池、１１…ガラス基板、１２…モリブデン層、１３…ＣＩＧＳ層、１４…ＣｄＴｅバッファ層、
１５…アルミニウムがドープされた酸化亜鉛層、１６…アルミニウムがドープされた酸化亜鉛層、２０…ＣｄＴｅ太陽電池、２２…ＺｎＯ：Ａｌ層、２３…ＺｎＯ：Ａｌ層、２４…ＣｄＳバッファ層、２５…ＣｄＴｅ吸収層、２６…金属コンタクト層。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2009021607000001.pdf