[发明专利]氧化物蒸镀材料、蒸镀薄膜以及太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及在用电子束蒸镀法、离子镀法或高密度等离子体辅助蒸镀法等各种真空蒸镀法制造透明导电膜或高折射率光学膜时所使用的氧化物蒸镀材料、利用该氧化物蒸镀材料制造的透明导电膜或光学膜等蒸镀薄膜以及在电极上采用上述透明导电膜的太阳能电池，特别涉及由以氧化铟为主要成分且含铈并且没有进行烧结后的表面研磨加工的烧结体构成的氧化物蒸镀材料的改良、和利用该氧化物蒸镀材料制造的蒸镀薄膜以及太阳能电池。

背景技术

透明导电膜具有高导电性和在可见光区域的高透光率。因此，发挥该特性，将上述透明导电膜利用于太阳能电池、液晶显示元件、其他各种受光元件的电极等中，而且还发挥其在近红外线区域的反射吸收特性，也应用于在汽车或建筑物的窗玻璃等上使用的热线反射膜、各种抗静电膜、冰柜等的防起雾用透明发热体。

另外，在上述透明导电膜中，一般来说被广泛应用的是作为掺杂剂含锑或氟的氧化锡（SnO₂）；作为掺杂剂含铝、镓、铟、锡的氧化锌（ZnO）；作为掺杂剂含锡、钨、钛的氧化铟（In₂O₃）等。特别是作为掺杂剂含锡的氧化铟膜，即In₂O₃-Sn系膜，被称为ITO（氧化铟锡，Indium tin oxide）膜，由于其可容易地得到低电阻的透明导电膜，因此至今在工业上一直被广泛使用。

另外，作为这些透明导电膜的制造方法，通常使用真空蒸镀法、溅射法、涂布透明导电层形成用涂布液的方法等。其中，真空蒸镀法和溅射法是使用低蒸气压材料时或需要控制精密膜厚时有效的方法，而且由于操作非常简便，所以可用于工业上。另外，如果比较真空蒸镀法和溅射法，则真空蒸镀法能够进行高速成膜，因而在批量生产方面优异。

通常来说，真空蒸镀法是在10^-3～10^-2Pa左右的真空中，对作为蒸发源的固体或液体进行加热而使其暂时分解成气体分子或原子，然后作为薄膜再次冷凝到基板表面上的方法。另外，对于上述蒸发源的加热方式，通常为电阻加热法（RH法）、电子束加热法（EB法、电子束蒸镀法），但还有借助于激光的方法和高频感应加热法等。另外，还已知闪蒸法、电弧等离子体蒸镀法、反应性蒸镀法等，这些方法包括在真空蒸镀法中。

另外，在沉积上述ITO那样的氧化物膜时，历史上一直以来常使用的是上述电子束蒸镀法。即，在蒸发源中使用ITO氧化物蒸镀材料（也称为ITO片或ITO颗粒），向成膜室（腔室）导入作为反应气体的O₂气体，使从热电子产生用丝（主要为W线）放出的热电子在电场内加速，照射在ITO氧化物蒸镀材料上，则被照射的部分会产生局部高温而蒸发，沉积在基板上。另外，下述的活化反应性蒸镀法（ARE法）也是对ITO成膜有用的方法，即，利用热电子发射极或RF放电使其产生等离子体，通过该等离子体使蒸发物、反应气体（O₂气体等）活化，由此能够在低温基板上制造出低电阻膜。而且，最近明确了采用等离子体枪的高密度等离子体辅助蒸镀法（HDPE法）也是一种对ITO成膜有效的方法，因此，在工业上开始被广泛应用（参照非专利文献1：“真空”、Vol.44,No.4,2001年,p.435-439）。在该方法中，利用了采用等离子体发生装置（等离子体枪）的电弧放电，该电弧放电被维持在内置于等离子体枪的阴极与蒸发源的坩锅（阳极）之间。从阴极放出的电子受到磁场引导（导向）而集中照射在被放入到坩锅中的ITO氧化物蒸镀材料的局部。蒸发物从受到该电子束照射而局部变成高温的部分进行蒸发，并被沉积在基板上。气化的蒸发物和导入的O₂气体在该等离子体内被活化，因此能够制造出具有良好的电学特性的ITO膜。另外，作为上述等各种真空蒸镀法的另一种分类法，伴有蒸发物或反应气体的离子化的方法被统称为离子镀法（IP法），该离子镀法可有效用于获得低电阻且高透光率的ITO膜（参照非专利文献2：“透明導電膜の技術”（透明导电膜的技术）、ォ一ム社（Ohmsha）、1999年刊,p.205-211）。

另外，对于适用上述透明导电膜的任何一种类型的太阳能电池来说，光照射的表面侧的电极中上述透明导电膜是不可缺少的，以往一直被利用的是上述的ITO膜、掺杂有铝的氧化锌（AZO）膜或掺杂有镓的氧化锌（GZO）膜。而且，这些透明导电膜要求其具有低电阻和对可见光的高透光率等特性。另外，作为这些透明导电膜的制造方法，采用上述的离子镀法或高密度等离子体辅助蒸镀法等真空蒸镀法。