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Patent Searching and Data


Title:
CONDUCTIVE REFLECTING FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/130031
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a conductive reflecting film formed by firing metal nanoparticles. The average diameter of pores appeared on a contact surface of the film on a base material side is 100nm or less, the average depth where the pores are positioned is 100nm or less, and the number density of the pores is 30 pores/μm2 or less.

Inventors:
YAMASAKI, Kazuhiko (Central Research Institute 1002-14, Mukohyama, Naka-sh, Ibaraki 02, 3110102, JP)
山崎 和彦 (〒02 茨城県那珂市向山1002番地14 三菱マテリアル株式会社 中央研究所内 Ibaraki, 3110102, JP)
TAKATA, Yoshiaki (Central Research Institute 1002-14, Mukohyama, Naka-sh, Ibaraki 02, 3110102, JP)
Application Number:
JP2008/057595
Publication Date:
October 30, 2008
Filing Date:
April 18, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI MATERIALS CORPORATION (5-1 Otemachi 1-chome, Chiyoda-ku Tokyo, 17, 1008117, JP)
三菱マテリアル株式会社 (〒17 東京都千代田区大手町一丁目5番1号 Tokyo, 1008117, JP)
YAMASAKI, Kazuhiko (Central Research Institute 1002-14, Mukohyama, Naka-sh, Ibaraki 02, 3110102, JP)
山崎 和彦 (〒02 茨城県那珂市向山1002番地14 三菱マテリアル株式会社 中央研究所内 Ibaraki, 3110102, JP)
International Classes:
H01L31/04; B05D5/12; H01B5/14; H01B13/00; H01L21/28; H01L21/288
Attorney, Agent or Firm:
SHIGA, Masatake et al. (1-9-2, Marunouchi Chiyoda-k, Tokyo 20, 1006620, JP)
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Claims:
 金属ナノ粒子を焼成することにより形成された導電性反射膜であって、
 前記膜の基材側の接触面に出現する気孔の平均直径が100nm以下、前記気孔が位置する平均深さが100nm以下、前記気孔の数密度が30個/μm 2 以下であることを特徴とする導電性反射膜。
 ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンの共重合体及び水溶性セルロースからなる群より選ばれた1種又は2種以上の物質を含む請求項1記載の導電性反射膜。
 膜中に含まれる金属元素中の銀の割合が75質量%以上である請求項1記載の導電性反射膜。
 膜の厚さが0.05~2.0μmの範囲内となる請求項1記載の導電性反射膜。
 基材が、ガラス、透明導電材料を含むセラミックス又は高分子材料からなる透光性基板のいずれか、或いは前記ガラス、透明導電材料を含むセラミックス、高分子材料及びシリコンからなる群より選ばれた2種類以上の透光性積層体である請求項1記載の導電性反射膜。
 導電性反射膜中に含まれる金属ナノ粒子のうち、粒径10~50nmの範囲の粒子が、数平均で70%以上である請求項1記載の導電性反射膜。
 請求項1に記載の導電性反射膜であって、前記金属ナノ粒子を含む組成物を基材上又は前記基材に積層された層上に湿式塗工法によって塗布し、前記塗膜を有する基材を焼成することにより形成された導電性反射膜。
 前記金属ナノ粒子を含む組成物の湿式塗工法による塗布が、焼成後の厚さが0.05~2.0μmの範囲内となるように塗布する請求項7に記載の導電性反射膜。
 前記金属ナノ粒子を含む組成物の湿式塗工法による塗布が、焼成後の厚さが0.05~2.0μmの範囲内となるように塗布するものであり、塗膜を有する基材の焼成が130~400℃で行われる請求項7に記載の導電性反射膜。
 前記湿式塗工法が、スプレーコーティング法、ディスペンサーコーティング法、スピンコーティング法、ナイフコーティング法、スリットコーティング法、インクジェットコーティング法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法又はダイコーティング法のいずれかである請求項7に記載の導電性反射膜。
 前記金属ナノ粒子を含む組成物が金属元素中の銀の割合が75質量%以上である金属ナノ粒子が分散媒に分散され、前記金属ナノ粒子は炭素骨格が炭素数1~3の有機分子主鎖の保護剤で化学修飾され、前記金属ナノ粒子が一次粒径10~50nmの範囲の金属ナノ粒子を数平均で70%以上含有する請求項7に記載の導電性反射膜。
 請求項1に記載の導電性反射膜を基材上に形成した導電性反射ユニットであって、前記基材が、ガラス、透明導電材料を含むセラミックス又は高分子材料からなる透光性基板のいずれか、或いは前記ガラス、透明導電材料を含むセラミックス、高分子材料及びシリコンからなる群より選ばれた2種類以上の透光性積層体であることを特徴とする導電性反射ユニット。
 前記金属ナノ粒子を含む前記組成物が、有機高分子、金属酸化物、金属水酸化物、有機金属化合物及びシリコーンオイルからなる群より選ばれた1種又は2種以上の添加物を更に含む請求項7に記載の導電性反射膜。
 前記有機高分子として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンの共重合体及び水溶性セルロースからなる群より選ばれた1種又は2種以上の物質を含む請求項13に記載の導電性反射膜。
 前記金属酸化物として、アルミニウム、シリコン、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、銅、亜鉛、モリブデン、錫、インジウム及びアンチモンからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む酸化物或いは複合酸化物を含む請求項13に記載の導電性反射膜。
 前記金属水酸化物が、アルミニウム、シリコン、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、銅、亜鉛、モリブデン、錫、インジウム及びアンチモンからなる群より選ばれた少なくとも1種を含む水酸化物を含む請求項13に記載の導電性反射膜。
 前記有機金属化合物が、シリコン、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀、銅、亜鉛、モリブデン及び錫からなる群より選ばれた少なくとも1種を含む金属石鹸、金属錯体或いは金属アルコキシドを含む請求項13に記載の導電性反射膜。
 前記金属ナノ粒子を含む組成物が分散媒として1質量%以上の水と2質量%以上のアルコール類とを含有する請求項7に記載の導電性反射膜。
 金属元素中の銀の割合が75質量%以上である金属ナノ粒子が分散媒に分散され、前記金属ナノ粒子は、一次粒径10~50nmの範囲の金属ナノ粒子を数平均で70%以上含有する組成物を、基材上又は前記基材に積層された層上に湿式塗工法によって焼成後の厚さが0.05~2.0μmの範囲内となるように塗布し、前記基材側の接触面に出現する気孔の平均直径が100nm以下、前記気孔が位置する平均深さが100nm以下、前記気孔の数密度が30個/μm 2 以下である膜を形成することを特徴とする導電性反射膜の製造方法。
 金属元素中の銀の割合が75質量%以上である金属ナノ粒子が分散媒に分散され、前記金属ナノ粒子は炭素骨格が炭素数1~3の有機分子主鎖の保護剤で化学修飾され、前記金属ナノ粒子が一次粒径10~50nmの範囲の金属ナノ粒子を数平均で70%以上含有する組成物を、基材上又は前記基材に積層された層上に湿式塗工法によって焼成後の厚さが0.05~2.0μmの範囲内となるように塗布し、前記塗膜を有する基材を130~400℃で焼成することにより、前記基材側の接触面に出現する気孔の平均直径が100nm以下、前記気孔が位置する平均深さが100nm以下、前記気孔の数密度が30個/μm 2 以下である膜を形成することを特徴とする導電性反射膜の製造方法。
 金属元素中の銀の割合が75質量%以上である金属ナノ粒子が分散媒に分散され、前記金属ナノ粒子は炭素骨格が炭素数1~3の有機分子主鎖の保護剤で化学修飾され、前記金属ナノ粒子が一次粒径10~50nmの範囲の金属ナノ粒子を数平均で70%以上含有する組成物を基材上又は前記基材に積層された層上に湿式塗工法によって焼成後の厚さが0.05~2.0μmの範囲内となるように塗布し、前記塗膜を有する基材を130~400℃で焼成することにより、前記基材側の接触面に出現する気孔の平均直径が100nm以下、前記気孔が位置する平均深さが100nm以下、前記気孔の数密度が30個/μm 2 以下である膜を形成することを特徴とする製造方法で製造した導電性反射膜。
 請求項1及び21に記載の導電性反射膜、もしくは請求項19及び20に記載の導電性反射膜の製造方法で製造した導電性反射膜を用いた積層体。
 請求項1及び21に記載の導電性反射膜、もしくは請求項19及び20に記載の導電性反射膜の製造方法で製造した導電性反射膜を電極として用いた太陽電池。
 請求項22に記載の積層体を電極として用いた太陽電池。
Description:
導電性反射膜及びその製造方法

 本発明は、金属ナノ粒子を含む組成物を湿 塗工法によって塗布し、焼成することによ 形成される導電性反射膜において、基材側 ら測定したときの反射率が高く、かつバル と同程度の低い比抵抗を示す導電性反射膜 びその製造方法に関するものである。
 本願は、2007年4月19日に、日本国で出願され た特願2007-110598号及び2008年4月1日に日本国に 願された特願2008-095008号に基づき優先権を 張し、その内容をここに援用する。

 現在、環境保護の立場から、クリーンな ネルギの研究開発が進められている。中で 太陽電池は、その資源である太陽光が無限 あること、無公害であることなどから注目 集めている。従来、太陽光発電には、単結 シリコンや多結晶シリコンのバルク状結晶 製造し、これをスライス加工して厚い板状 半導体として使用するバルク太陽電池が用 られてきた。しかしバルク太陽電池に使用 る上記シリコン結晶は、結晶成長に多くの ネルギと時間とを要し、かつ、続く製造工 においても複雑な工程が必要となるため量 効率が上がり難く、低価格の太陽電池を提 することが困難であった。

 一方、厚さが数マイクロメートル以下の モルファスシリコンなどの半導体層を光電 換層として用いた、いわゆる薄膜半導体太 電池(以下、薄膜太陽電池という。)は、ガ スやステンレススチールなどの安価な基板 に、光電変換層となる半導体層を必要なだ 形成すればよい。従って、この薄膜太陽電 は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面 化が容易であることなどから、今後の太陽 池の主流になると考えられている。

 薄膜太陽電池は、その構造によってスー ーストレート型やサブストレート型がある 透光性基板側から光を入射させるスーパー トレート型太陽電池では、通常、基板-透明 電極-光電変換層-裏面電極の順で形成された 造をとる。光電変換層がシリコン系材料で 成されたスーパーストレート型太陽電池で 、例えば、透明電極、アモルファスシリコ 、多結晶シリコン、裏面電極の順で形成さ た構造をとることで発電効率を高めること 検討されている(例えば、非特許文献1参照 )。この非特許文献1に示される構造では、ア モルファスシリコンや多結晶シリコンが光電 変換層を構成する。

 光電変換層がシリコン系の材料によって 陽電池が構成されている場合、上記材料に る光電変換層の吸光係数が比較的小さいこ から、光電変換層が数マイクロメートルオ ダーの膜厚では、入射光の一部が光電変換 を透過してしまい、透過した光は発電に寄 しない。そこで、裏面電極を反射膜とする 、或いは裏面電極の上に反射膜を形成し、 収されず光電変換層を透過した光を反射膜 よって反射させ、再び光電変換層に戻すこ で発電効率を向上させることが一般に行わ ている。

 薄膜太陽電池におけるこれまでの開発で 、電極や反射膜はスパッタ法等の真空成膜 によって形成されていた。しかし、一般に 大型真空成膜装置の維持及び運転には多大 コストが必要であった。そのため、これら 形成方法を真空成膜法から湿式成膜法に代 ることが検討され、湿式成膜法への変更に って、ランニングコストの大幅な改善が期 されている。

 湿式成膜法で形成された導電性反射膜の として、光電変換素子の裏面側に形成され 反射膜を無電解めっき法を用いて形成する とが開示されている(例えば、特許文献1参 。)。この特許文献1に示される方法では、反 射膜を無電解めっき法を用いて形成すること により、生産性の向上を図ることができると 記載されている。具体的には、基板の表面側 にめっきの保護膜となるレジスト膜を全面印 刷により形成し、その後、不導体用前処理液 にHFを2~4質量%の割合で加えたものを用いて、 基板の裏面側に前処理を施す。その後、無電 解めっき液を用いて、約3μmの銅めっき膜か なる反射層を形成する。次に、この基板を 剤中において、超音波洗浄し、レジスト膜 取除くことで光電変換素子を形成する。

 しかしながら、上記特許文献1に示される 無電解めっき法では、表面側にめっき保護膜 を形成した後に、めっき処理する側をHF溶液 前処理し、その後、無電解めっき液に浸す どの工程を経る。そのため、煩雑な工程に えて、廃液の発生も予想される。

 また、より簡便な方法として、金属超微 子を有機系溶媒に分散させた溶液を塗布し 100~250℃の低温で焼結する方法が開示されて いる(例えば、特許文献2参照。)。上記特許文 献2に示される方法によって、高真空プロセ を用いずに、反射率、導電率共に高い大面 で均一な金属電極を形成することができる

 しかしながら、上記特許文献2に示される ような方法で得られた金属膜では、基材側の 反射率は、反対側の面に当たる露出面側の反 射率に比べて低下する傾向にある。それは、 一般に金属超微粒子の分散液を塗布、焼成し て金属膜を形成した場合、金属膜と膜を形成 する基材との間に気孔が生じるためである。 金属膜と基材との間に気孔が生じると、気孔 内部に入り込んだ光が気孔内で反射を繰り返 すことで減衰してしまったり、基材側へ到達 した反射光も、基材面に対する入射角が大き くなる場合には、低屈折率媒体(気孔の空気)/ 高屈折率媒体(基材)の界面で全反射される割 が増え、その割合に応じて光が減衰してし うと推測される。

 例えば、基材表面に高い反射率とめっき調 金属光沢を呈する金属塗膜を形成する方法 して、基板上に金属コロイド粒子を含有す 塗料を塗布し、塗膜を乾燥した後、この塗 を加熱して、この塗膜中のコロイド粒子を 着させて金属薄膜を形成する方法が開示さ ている(例えば、特許文献3参照。)。しかし この特許文献3に示される方法でも、基板側 の反射率は考慮されていない。
柳田祥三ほか著、「薄膜太陽電池の開発 最前線 ~高効率化・量産化・普及促進に向け て~」、株式会社エヌ・ティー・エス、2005年3 月、P.113図1(a)

特開平05-95127号公報(発明の詳細な説明の 段落[0015]、[0020]及び[0021])

特開平09-246577号公報(発明の詳細な説明 段落[0035])

特開2000-239853号公報(発明の詳細な説明の 段落[0015]、[0097]及び[0098])

 金属ナノ粒子の分散液を塗布し、焼成する とで反射膜を形成した際、ガラスなどの透 性基材側から反射率を評価すると、反対側 面に当たる露出面側から反射率を評価した 合と比較して、反射率が著しく低下する傾 が見られる。
 本発明の目的は、真空プロセスを必要とせ 、基材側からの反射率が高く、かつ太陽電 用電極としても使用可能なバルクと同程度 低い比抵抗を示す導電性反射膜及びその製 方法を提供することにある。

 本発明者らは、金属ナノ粒子の分散液を 布し、焼成することで形成された反射膜の 材側からの反射率について鋭意検討した。 の結果、波長500~1200nmの範囲の光における、 基材側からの反射率を80%以上とするには、膜 の基材側の接触面の所定の深さに出現する気 孔サイズを小さくし、かつ気孔の数密度を低 下させることが有効であることを見出した。

 上記膜の基材側の接触面に出現する気孔の イズを平均直径100nm以下の大きさとし、気 が位置する平均深さを100nm以下とし、気孔の 数密度を30個/μm 2 以下とするには、膜の形成条件を調整するこ とで、これを達成することができる。
 ただし、最深部の深さが10nm以下の気孔につ いては、基材側からの反射率への影響が軽微 であることから、規定対象からこれを除去す る。

 本発明の導電性反射膜は、膜の基材側の接 面に出現する気孔の平均直径を100nm以下の きさとし、気孔が位置する平均深さを100nm以 下とし、気孔の数密度を30個/μm 2 以下とする。これにより、本発明の導電性反 射膜は、透過率が98%以上の透光性基材を用い た際に、波長500~1200nmの範囲において、理論 射率の80%以上の高い拡散反射率を達成でき 。この波長500~1200nmの範囲は、多結晶シリコ を光電変換層とした場合の、変換可能な波 をほぼ網羅する。また、本発明の導電性反 膜は、組成物中に含まれる金属ナノ粒子を 成する金属そのものが有する比抵抗に近い 抵抗が得られる。即ち、太陽電池用電極と て使用可能なバルクと同程度の低い比抵抗 示す。また、本発明の導電性反射膜は、ス ッタなどの真空プロセスで成膜した膜に比 、膜の反射率や密着性、比抵抗の長期安定 に優れる。

 次に本発明を実施するための最良の形態を 明する。
 本発明の導電性反射膜を形成するための組 物は、金属ナノ粒子が分散媒に分散するこ により調製された組成物である。上記金属 ノ粒子は、金属元素中の銀の割合が75質量% 上、好ましくは80質量%以上である。金属元 中の銀の割合を75質量%以上の範囲としたの 、75質量%未満ではこの組成物を用いて形成 れた導電性反射膜の反射率が低下してしま からである。また金属ナノ粒子は炭素骨格 炭素数1~3の有機分子主鎖の保護剤で化学修 される。金属ナノ粒子を化学修飾する保護 の有機分子主鎖の炭素骨格の炭素数を1~3の 囲としたのは、炭素数が4以上であると焼成 時の熱により保護剤が脱離或いは分解(分離 燃焼)し難く、上記導電性反射膜内に有機残 が多く残り、この残渣が変質又は劣化して 電性反射膜の導電性及び反射率が低下して まうからである。

 金属ナノ粒子は一次粒径10~50nmの範囲内の 金属ナノ粒子を数平均で70%以上、好ましくは 75%以上含有することが好適である。一次粒径 10~50nmの範囲内の金属ナノ粒子の含有量を、 平均で全ての金属ナノ粒子100%に対して70%以 の範囲としたのは、70質量%未満では金属ナ 粒子の比表面積が増大して有機物の占める 合が大きくなるからである。そのため焼成 の熱により脱離或いは分解(分離・燃焼)し い有機分子であっても、この有機分子の占 る割合が多いため、導電性反射膜内に有機 渣が多く残り、この残渣が変質又は劣化し 導電性反射膜の導電性及び反射率が低下し しまう。或いは金属ナノ粒子の粒度分布が くなり導電性反射膜の密度が低下し易くな て、導電性反射膜の導電性及び反射率が低 してしまう。更に上記金属ナノ粒子の一次 径を10~50nmの範囲内としたのは、統計的手法 り一次粒径が10~50nmの範囲内にある金属ナノ 粒子が経時安定性(経年安定性)と相関してい からである。なお、本発明で数平均の測定 法は、以下の手法により求める。先ず、得 れた金属ナノ粒子をTEM(Transmission Electron Mic roscope、透過型電子顕微鏡)により約50万倍程 の倍率で撮影する。次いで、得られた画像 ら金属ナノ粒子200個について一次粒径を測 し、この測定結果をもとに粒径分布を作成 る。次に、作成した粒径分布から、一次粒 10~50nmの範囲内の金属ナノ粒子が全金属ナノ 子で占める個数割合を求める。

 この金属ナノ粒子を含む組成物中に有機 分子、金属酸化物、金属水酸化物、有機金 化合物及びシリコーンオイルからなる群よ 選ばれた1種又は2種以上の添加物を更に含 ことが好ましい。添加物として組成物中に まれる有機高分子、金属酸化物、金属水酸 物、有機金属化合物又はシリコーンオイル より、基材との化学的な結合又はアンカー 果が増大され、或いは焼成工程における金 ナノ粒子と基材との濡れ性が改善され、導 性を損なうことなく、基材との密着性を向 させることができる。

 また、この組成物を用いて導電性反射膜 形成すると、金属ナノ粒子間の焼結による 成長を調整することができる。この組成物 用いた導電性反射膜の形成では、成膜時に 空プロセスを必要としないため、プロセス 制約が小さく、また製造設備のランニング ストを大幅に低減することができる。

 添加物の含有量は金属ナノ粒子を構成する ナノ粒子の質量の0.1~20%、好ましくは0.2~10% ある。添加物の含有量が0.1%未満では平均直 の大きな気孔が出現したり、気孔の密度が くなるおそれがある。添加物の含有量が20% 越えると形成した導電性反射膜の導電性に 影響を及ぼし、体積抵抗率が2×10 -5 ω・cmを越える不具合を生じる。

 添加物として使用する有機高分子として 、ポリビニルピロリドン(Polyvinylpyrrolidone;以 下、PVPという。)、PVPの共重合体及び水溶性 ルロースからなる群より選ばれた1種又は2種 以上が使用される。具体的には、PVPの共重合 体としては、PVP-メタクリレート共重合体、PV P-スチレン共重合体、PVP-酢酸ビニル共重合体 等が挙げられる。また水溶性セルロースとし ては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース 、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチ ルセルロース等のセルロースエーテルが挙げ られる。

 添加物として使用する金属酸化物として 、アルミニウム、シリコン、チタン、クロ 、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銀 銅、亜鉛、モリブデン、錫、インジウム及 アンチモンからなる群より選ばれた少なく も1種を含む酸化物或いは複合酸化物が好適 である。複合酸化物とは、具体的には酸化イ ンジウム-酸化錫系複合酸化物(Indium Tin Oxide: ITO)、酸化アンチモン-酸化錫系複合酸化物(Ant imony Tin Oxide:ATO)、酸化インジウム-酸化亜鉛 複合酸化物(Indium Zinc Oxide:IZO)等である。

 添加物として使用する金属水酸化物とし は、アルミニウム、シリコン、チタン、ク ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、 、銅、亜鉛、モリブデン、錫、インジウム びアンチモンからなる群より選ばれた少な とも1種を含む水酸化物が好適である。

 添加物として使用する有機金属化合物と ては、シリコン、チタン、クロム、マンガ 、鉄、コバルト、ニッケル、銀、銅、亜鉛 モリブデン及び錫からなる群より選ばれた なくとも1種を含む金属石鹸、金属錯体或い は金属アルコキシドが好適である。例えば、 金属石鹸は、酢酸クロム、ギ酸マンガン、ク エン酸鉄、ギ酸コバルト、酢酸ニッケル、ク エン酸銀、酢酸銅、クエン酸銅、酢酸錫、酢 酸亜鉛、シュウ酸亜鉛、酢酸モリブデン等が 挙げられる。また金属錯体はアセチルアセト ン亜鉛錯体、アセチルアセトンクロム錯体、 アセチルアセトンニッケル錯体等が挙げられ る。また金属アルコキシドはチタニウムイソ プロポキシド、メチルシリケート、イソアナ トプロピルトリメトキシシラン、アミノプロ ピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

 添加物として使用するシリコーンオイル しては、ストレートシリコーンオイル並び 変性シリコーンオイルの双方を用いること できる。変性シリコーンオイルは更にポリ ロキサンの側鎖の一部に有機基を導入した の(側鎖型)、ポリシロキサンの両末端に有 基を導入したもの(両末端型)、ポリシロキサ ンの両末端のうちのどちらか一方に有機基を 導入したもの(片末端型)並びにポリシロキサ の側鎖の一部と両末端に有機基を導入した の(側鎖両末端型)を用いることができる。 性シリコーンオイルには反応性シリコーン イルと非反応性シリコーンオイルとがある 、その双方の種類ともに本発明の添加物と て使用することができる。なお、反応性シ コーンオイルとは、アミノ変性、エポキシ 性、カルボキシ変性、カルビノール変性、 ルカプト変性、並びに異種官能基変性(エポ シ基、アミノ基、ポリエーテル基)を示す。 非反応性シリコーンオイルとは、ポリエーテ ル変性、メチルスチリル基変性、アルキル変 性、高級脂肪酸エステル変性、フッ素変性、 並びに親水特殊変性を示す。

一方、組成物を構成する金属ナノ粒子のう ち、銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子は、金、 白金、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、 銅、錫、インジウム、亜鉛、鉄、クロム及び マンガンからなる群より選ばれた1種の粒子 は2種以上の混合組成又は合金組成からなる 属ナノ粒子を更に含有することが好ましい この銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子は、全 の金属ナノ粒子100質量%に対して0.02質量%以 かつ25質量%未満とすることが好ましく、0.03 質量%~20質量%とすることが更に好ましい。銀 ノ粒子以外の粒子の含有量を全ての金属ナ 粒子100質量%に対して0.02質量%以上かつ25質 %未満の範囲としたのは、0.02質量%未満では に大きな問題はないけれども、0.02質量%以上 かつ25質量%未満の範囲内においては、耐候性 試験(温度100℃かつ湿度50%の恒温恒湿槽に1000 間保持する試験)後の導電性反射膜の導電性 及び反射率が耐候性試験前と比べて悪化しな いという特徴があるからである。また、25質 %以上では焼成直後の導電性反射膜の導電性 及び反射率が低下し、しかも耐候性試験後の 導電性反射膜が耐候性試験前の導電性反射膜 より導電性及び反射率が低下してしまうから である。

 また組成物中の銀ナノ粒子を含む金属ナ 粒子の含有量は、金属ナノ粒子及び分散媒 らなる組成物100質量%に対して2.5~95.0質量%含 有することが好ましく、3.5~90質量%含有する とが更に好ましい。銀ナノ粒子を含む金属 ノ粒子の含有量を金属ナノ粒子及び分散媒 らなる組成物100質量%に対して2.5~95.0質量%の 囲としたのは、2.5質量%未満では特に焼成後 の導電性反射膜の特性には影響はないけれど も、必要な厚さの導電性反射膜を得ることが 難しく、95.0質量%を越えると組成物の湿式塗 時にインク或いはペーストとしての必要な 動性を失ってしまうからである。

 また本発明の導電性反射膜を形成するた の組成物を構成する分散媒は、全ての分散 100質量%に対して、1質量%以上、好ましくは2 質量%以上の水と、2質量%以上、好ましくは3 量%以上の水と相溶する溶剤、例えば、アル ール類とを含有することが好適である。例 ば、分散媒が水及びアルコール類のみから る場合、水を2質量%含有するときはアルコ ル類を98質量%含有し、アルコール類を2質量% 含有するときは水を98質量%含有する。更に分 散媒、即ち金属ナノ粒子表面に化学修飾して いる保護分子は、水酸基(-OH)又はカルボニル (-C=O)のいずれか一方又は双方を含有する。 の含有量を全ての分散媒100質量%に対して1 量%以上の範囲が好適であるとしたのは、1質 量%未満では、組成物を湿式塗工法により塗 して得られた膜を低温で焼結し難く、また 成後の導電性反射膜の導電性と反射率が低 してしまうからである。また、水と相溶す 溶剤の含有量を全ての分散媒100質量%に対し 2質量%以上の範囲が好適であるとしたのは 2質量%未満では、上記と同様に組成物を湿式 塗工法により塗工して得られた膜を低温で焼 結し難く、また焼成後の導電性反射膜の導電 性と反射率が低下してしまうからである。な お、水酸基(-OH)が銀ナノ粒子等の金属ナノ粒 を化学修飾する保護剤に含有されると、組 物の分散安定性が優れ、塗膜の低温焼結に 効果的な作用がある。カルボニル基(-C=O)が ナノ粒子等の金属ナノ粒子を化学修飾する 護剤に含有されると、上記と同様に組成物 分散安定性が優れ、塗膜の低温焼結にも効 的な作用がある。分散媒に用いる水と相溶 る溶剤としては、アルコール類が好ましく このうち、上記アルコール類としては、メ ノール、エタノール、プロパノール、ブタ ール、エチレングリコール、プロピレング コール、ジエチレングリコール、グリセロ ル、イソボニルヘキサノール及びエリトリ ールからなる群より選ばれた1種又は2種以 を用いることが特に好ましい。

 本発明の導電性反射膜を形成するための 属ナノ粒子を含む組成物を製造する方法は 下の通りである。

 (a) 銀ナノ粒子を化学修飾する保護剤の有 分子主鎖の炭素骨格の炭素数を3とする場合
 先ず硝酸銀を脱イオン水等の水に溶解して 属塩水溶液を調製する。一方、クエン酸ナ リウムを脱イオン水等の水に溶解させて得 れた濃度10~40%のクエン酸ナトリウム水溶液 、窒素ガス等の不活性ガスの気流中で粒状 は粉状の硫酸第一鉄を直接加えて溶解させ クエン酸イオンと第一鉄イオンを3:2のモル で含有する還元剤水溶液を調製する。次に 記不活性ガス気流中で上記還元剤水溶液を 拌しながら、この還元剤水溶液に上記金属 水溶液を滴下して混合する。ここで、金属 水溶液の添加量は還元剤水溶液の量の1/10以 下になるように、各溶液の濃度を調整するこ とで、室温の金属塩水溶液を滴下しても反応 温度が30~60℃に保持されるようにすることが ましい。また上記両水溶液の混合比は、還 剤として加えられる第1鉄イオンの当量が、 金属イオンの当量の3倍となるように調整す 。即ち、(金属塩水溶液中の金属イオンのモ 数)×(金属イオンの価数)=3×(還元剤水溶液中 の第1鉄イオンのモル数)となるように調整す 。金属塩水溶液の滴下が終了した後、混合 の撹拌を更に10~300分間続けて金属コロイド らなる分散液を調製する。この分散液を室 で放置し、沈降した金属ナノ粒子の凝集物 デカンテーションや遠心分離法等により分 する。その後、この分離物に脱イオン水等 水を加えて分散体とし、限外ろ過により脱 処理し、更に引き続いてアルコール類で置 洗浄して、金属(銀)の含有量を2.5~50質量%に る。その後、遠心分離機を用い、この遠心 離機の遠心力を調整して粗粒子を分離する とにより、銀ナノ粒子が一次粒径10~50nmの範 囲内の銀ナノ粒子を数平均で70%以上含有する ように調製する。即ち数平均で全ての銀ナノ 粒子100%に対する一次粒径10~50nmの範囲内の銀 ノ粒子の占める割合が70%以上になるように 整する。これにより銀ナノ粒子を化学修飾 る保護剤の有機分子主鎖の炭素骨格の炭素 が3である分散体が得られる。

 続いて、得られた分散体を分散体100質量% に対する最終的な金属含有量(銀含有量)が2.5~ 95質量%の範囲内となるように調整する。また 、分散媒をアルコール類含有水溶液とする場 合には、溶媒の水及びアルコール類をそれぞ れ1%以上及び2%以上にそれぞれ調整すること 好ましい。また、組成物中に添加物を更に ませる場合には、分散体に有機高分子、金 酸化物、金属水酸化物、有機金属化合物及 シリコーンオイルからなる群より選ばれた1 又は2種以上の添加物を所望の割合で添加す ることにより行われる。添加物の含有量は、 得られる組成物100質量%に対して0.1~20質量%の 囲内となるように調整する。これにより炭 骨格の炭素数が3である有機分子主鎖の保護 剤で化学修飾された銀ナノ粒子が分散媒に分 散した組成物が得られる。

 (b) 銀ナノ粒子を化学修飾する保護剤の有 分子主鎖の炭素骨格の炭素数を2とする場合
 還元剤水溶液を調製するときに用いたクエ 酸ナトリウムをりんご酸ナトリウムに替え こと以外は上記(a)と同様にして分散体を調 する。これにより銀ナノ粒子を化学修飾す 有機分子主鎖の炭素骨格の炭素数が2である 分散体が得られる。

 (c) 銀ナノ粒子を化学修飾する保護剤の有 分子主鎖の炭素骨格の炭素数を1とする場合
 還元剤水溶液を調製するときに用いたクエ 酸ナトリウムをグリコール酸ナトリウムに えること以外は上記(a)と同様にして分散体 調製する。これにより銀ナノ粒子を化学修 する有機分子主鎖の炭素骨格の炭素数が1で ある分散体が得られる。

 (d) 銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子を化学 飾する保護剤の有機分子主鎖の炭素骨格の 素数を3とする場合
 銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子を構成する 属としては、金、白金、パラジウム、ルテ ウム、ニッケル、銅、錫、インジウム、亜 、鉄、クロム及びマンガンが挙げられる。 属塩水溶液を調製するときに用いた硝酸銀 、塩化金酸、塩化白金酸、硝酸パラジウム 三塩化ルテニウム、塩化ニッケル、硝酸第 銅、二塩化錫、硝酸インジウム、塩化亜鉛 硫酸鉄、硫酸クロム又は硫酸マンガンに替 ること以外は上記(a)と同様にして分散体を 製する。これにより銀ナノ粒子以外の金属 ノ粒子を化学修飾する保護剤の有機分子主 の炭素骨格の炭素数が3である分散体が得ら れる。

 なお、銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子を 学修飾する保護剤の有機分子主鎖の炭素骨 の炭素数を1や2とする場合、金属塩水溶液 調製するときに用いた硝酸銀を、上記種類 金属塩に替えること以外は上記(b)や上記(c) 同様にして分散体を調製する。これにより 銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子を化学修飾 る保護剤の有機分子主鎖の炭素骨格の炭素 が1や2である分散体が得られる。

 金属ナノ粒子として、銀ナノ粒子ととも 、銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子を含有さ る場合には、例えば、上記(a)の方法で製造 た銀ナノ粒子を含む分散体を第1分散体とし 、上記(d)の方法で製造した銀ナノ粒子以外の 金属ナノ粒子を含む分散体を第2分散体とす と、75質量%以上の第1分散体と25質量%未満の 2分散体とを第1及び第2分散体の合計含有量 100質量%となるように混合する。なお、第1 散体は、上記(a)の方法で製造した銀ナノ粒 を含む分散体に留まらず、上記(b)の方法で 造した銀ナノ粒子を含む分散体や上記(c)の 法で製造した銀ナノ粒子を含む分散体を使 しても良い。

 本発明の導電性反射膜の製造方法では、 ず、上記組成物を基材上又は基材に積層さ た層上に湿式塗工法によって塗布し、焼成 の厚さが0.05~2.0μm、好ましくは0.1~1.5μmの厚 となるように塗膜を形成する。

 上記基材は、ガラス、透明導電材料を含む ラミックス又は高分子材料からなる透光性 板のいずれか、或いはガラス、透明導電材 を含むセラミックス、高分子材料及びシリ ンからなる群より選ばれた2種類以上の透光 性積層体を使用することができる。また透明 導電膜のいずれか1種を少なくとも含む基材 、透明導電膜を表面に成膜した基材を用い もよい。透明導電膜としては、酸化インジ ム系、酸化スズ系、酸化亜鉛系が挙げられ 。酸化インジウム系としては、酸化インジ ム、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物) IZO(Indium Zic Oxide)が挙げられる。酸化錫系と しては、ネサ(酸化錫SnO 2 )、ATO(Antimony Tin Oxide:アンチモンドープ酸化 )、フッ素ドープ酸化錫が挙げられる。酸化 亜鉛系としては、酸化亜鉛、AZO(アルミドー 酸化亜鉛)、ガリウムドープ酸化亜鉛が挙げ れる。基材は太陽電池素子又は透明電極付 太陽電池素子のいずれかであることが好ま い。透明電極としては、ITO、ATO、ネサ、IZO AZO等などが挙げられる。更に、チタン酸ジ コン酸鉛(PZT)のような誘電体薄膜が基材表 に形成されていてもよい。高分子基板とし は、ポリイミドやPET(ポリエチレンテレフタ ート)等の有機ポリマーにより形成された基 板が挙げられる。上記分散体は太陽電池素子 の光電変換半導体層の表面や、透明電極付き 太陽電池素子の透明電極の表面に塗布される 。

 更に上記湿式塗工法は、スプレーコーテ ング法、ディスペンサコーティング法、ス ンコーティング法、ナイフコーティング法 スリットコーティング法、インクジェット ーティング法、スクリーン印刷法、オフセ ト印刷法又はダイコーティング法のいずれ であることが特に好ましいが、これに限ら るものではなく、あらゆる方法を利用でき 。

 スプレーコーティング法は分散体を圧縮 アにより霧状にして基材に塗布したり、或 は分散体自体を加圧し霧状にして基材に塗 する方法である。ディスペンサコーティン 法は、例えば分散体を注射器に入れこの注 器のピストンを押すことにより注射器先端 微細ノズルから分散体を吐出させて基材に 布する方法である。スピンコーティング法 分散体を回転している基材上に滴下し、こ 滴下した分散体をその遠心力により基材周 に拡げる方法である。ナイフコーティング はナイフの先端と所定の隙間をあけた基材 水平方向に移動可能に設け、このナイフよ 上流側の基材上に分散体を供給して基材を 流側に向って水平移動させる方法である。 リットコーティング法は分散体を狭いスリ トから流出させて基材上に塗布する方法で る。インクジェットコーティング法は市販 インクジェットプリンタのインクカートリ ジに分散体を充填し、基材上にインクジェ ト印刷する方法である。スクリーン印刷法 、パターン指示材として紗を用い、その上 作られた版画像を通して分散体を基材に転 させる方法である。オフセット印刷法は、 に付けた分散体を直接基材に付着させず、 から一度ゴムシートに転写させ、ゴムシー から改めて基材に転移させる、インクの撥 性を利用した印刷方法である。ダイコーテ ング法は、ダイ内に供給された分散体をマ ホールドで分配させてスリットより薄膜上 押し出し、走行する基材の表面を塗工する 法である。ダイコーティング法には、スロ トコート方式やスライドコート方式、カー ンコート方式がある。

  次に塗膜を有する基材を大気中若しく 窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中 130~400℃、好ましくは150~350℃の温度に、5分 ~1時間、好ましくは15~40分間保持して焼成す 。ここで、湿式塗工法による塗布を、焼成 の厚さが0.05~2.0μmの範囲となるようにした は、0.05μm未満では太陽電池に必要な電極の 面抵抗値が不十分となるからである。また 2.0μmを越えると特性上の不具合はないけれ も、材料の使用量が必要以上に多くなって 料が無駄になるからである。

 また塗膜を有する基材の焼成温度を130~400 ℃の範囲としたのは、130℃未満では、金属ナ ノ粒子同士の焼結が不十分になるとともに保 護剤の焼成時の熱により脱離或いは分解(分 ・燃焼)し難いため、焼成後の導電性反射膜 に有機残渣が多く残り、この残渣が変質又 劣化して導電性反射膜の導電性及び反射率 低下してしまうからである。また、焼成温 が400℃を越えると低温プロセスという生産 のメリットを生かせない。即ち、400℃を越 ると製造コストが増大し生産性が低下して まい、特にアモルファスシリコン、微結晶 リコン、或いはこれらを用いたハイブリッ 型シリコン太陽電池における光電変換の光 長域に影響を及ぼしてしまうからである。

 更に、塗膜を有する基材の焼成時間を5分 間~1時間の範囲としたのは、5分間未満では金 属ナノ粒子同士の焼結が不十分になるととも に保護剤の焼成時の熱により脱離或いは分解 (分離・燃焼)し難いため、焼成後の導電性反 膜内に有機残渣が多く残り、この残渣が変 又は劣化して導電性反射膜の導電性及び反 率が低下してしまうからである。また、焼 時間が1時間を越えると特性には影響しない けれども、必要以上に製造コストが増大して 生産性が低下してしまうからである。

 添加物のうち、有機高分子であるPVP、PVP 共重合体、水溶性セルロースについては、 気中において、おおよそ200~300℃で徐々に熱 分解が始まることが知られているが、その分 解速度は極めて遅い。しかし、400℃を越える と急速に分解が進行する。例えば、金属ナノ 粒子膜を130℃で10分焼成した場合、これらの 機分子は焼成前の90%以上膜内に残留する。 方、金属ナノ粒子膜を400℃で10分焼成した 合、これらの有機分子は50%以上膜内に残留 る。

 上記条件で焼成することにより、基材上 は基材に積層された層上に導電性反射膜を 成することができる。このように、本発明 製造方法は、上記組成物を基材上又は基材 積層された層上に湿式塗工によって塗布し 塗膜を有する基材を焼成する簡易な工程で 電性反射膜を形成することができる。成膜 に真空プロセスを必要としないため、プロ スの制約が小さく、また製造設備のランニ グコストを大幅に低減することができる。

 上記製造方法により得られる本発明の導電 反射膜は、膜の基材側の接触面に出現する 孔の平均直径が100nm以下、気孔が位置する 均深さが100nm以下、気孔の数密度が30個/μm 2 以下であることを特徴とする。
 なお、膜の基材側の接触面とは、基材上に 電性反射膜が形成される場合は、基材との 触面を、基材に積層された層上に導電性反 膜が形成される場合は、層との接触面を指 。

 膜の基材側の接触面に出現する気孔の平 直径を小さくし、気孔が位置する平均深さ 小さくし、気孔の数密度を低減させること 、ガラスなどの透光性基材上又は基材に積 した層上にこのような導電性反射膜を形成 た際の、基材側から測定した反射スペクト が低減しはじめる変曲点が、短波長側へシ トする。

 本発明の導電性反射膜は、膜の基材側の接 面に出現する気孔の平均直径を100nm以下の きさとし、気孔が位置する平均深さを100nm以 下とし、気孔の数密度を30個/μm 2 以下とする。これにより、本発明の導電性反 射膜は、透過率が98%以上の透光性基材を用い た際に、波長500~1200nmの範囲において、理論 射率の80%以上の高い拡散反射率を達成でき 。この波長500~1200nmの範囲は、多結晶シリコ を光電変換層とした場合の、変換可能な波 をほぼ網羅する。また、本発明の導電性反 膜は、組成物中に含まれる金属ナノ粒子を 成する金属そのものが有する比抵抗に近い 抵抗が得られる。即ち、太陽電池用電極と て使用可能なバルクと同程度の低い比抵抗 示す。また、本発明の導電性反射膜は、ス ッタなどの真空プロセスで成膜した膜に比 、膜の反射率や密着性、比抵抗などの長期 定性に優れる。その理由としては、大気中 成膜した本発明の導電性反射膜は、真空中 成膜した膜に比べ、水分の浸入や酸化など よる影響を受け難いことが挙げられる。
 上記本発明の導電性反射膜は、基材側から 反射率が高く、かつバルクと同程度の低い 抵抗を示すため、太陽電池の電極として用 ることができる。

 次に本発明の実施例を比較例とともに詳 く説明する。

<実施例1~37>
 先ず、硝酸銀を脱イオン水に溶解して金属 水溶液を調製した。また、クエン酸ナトリ ムを脱イオン水に溶解して濃度が26質量%の エン酸ナトリウム水溶液を調製した。この エン酸ナトリウム水溶液に、35℃に保持さ た窒素ガス気流中で粒状の硫酸第1鉄を直接 えて溶解させ、クエン酸イオンと第1鉄イオ ンを3:2のモル比で含有する還元剤水溶液を調 製した。

 次いで、上記窒素ガス気流を35℃に保持 た状態で、マグネチックスターラーの攪拌 を還元剤水溶液中に入れ、攪拌子を100rpmの 転速度で回転させて、上記還元剤水溶液を 拌しながら、この還元剤水溶液に上記金属 水溶液を滴下して混合した。ここで、還元 水溶液への金属塩水溶液の添加量は、還元 水溶液の量の1/10以下になるように、各溶液 濃度を調整することで、室温の金属塩水溶 を滴下しても反応温度が40℃に保持される うにした。また上記還元剤水溶液と金属塩 溶液との混合比は、還元剤として加えられ 第1鉄イオンの当量が、金属イオンの当量の3 倍となるように調整した。還元剤水溶液への 金属塩水溶液の滴下が終了した後、混合液の 攪拌を更に15分間続けることにより、混合液 部に金属粒子を生じさせ、金属粒子が分散 た金属粒子分散液を得た。金属粒子分散液 pHは5.5であり、分散液中の金属粒子の化学 論的生成量は5g/リットルであった。

得られた分散液は室温で放置することによ り、分散液中の金属粒子を沈降させ、沈降し た金属粒子の凝集物をデカンテーションによ り分離した。分離した金属凝集物に脱イオン 水を加えて分散体とし、限外濾過により脱塩 処理した後、更にメタノールで置換洗浄する ことにより、金属(銀)の含有量を50質量%にし 。その後、遠心分離機を用い、この遠心分 機の遠心力を調整して、粒径が100nmを越え 比較的大きな銀粒子を分離することにより 一次粒径10~50nmの範囲内の銀ナノ粒子を数平 で71%含有するように調整した。即ち、数平 で全ての銀ナノ粒子100%に対する一次粒径10~ 50nmの範囲内の銀ナノ粒子の占める割合が71% なるように調整した。得られた銀ナノ粒子 、炭素骨格が炭素数3の有機分子主鎖の保護 が化学修飾されていた。

 次に、得られた金属ナノ粒子10質量部を 、エタノール及びメタノールを含む混合溶 90質量部に添加混合することにより分散させ た。更に、この分散液に次の表1~表3に示す添 加物を表1~表3に示す割合となるように加える ことで、塗布試験用組成物をそれぞれ得た。 なお、塗布試験用組成物を構成する金属ナノ 粒子は、75質量%以上の銀ナノ粒子を含有して いる。

 なお、金属ナノ粒子として、銀ナノ粒子 ともに、銀ナノ粒子以外の金属ナノ粒子を 有させる場合は、上記方法により得られた ナノ粒子の分散液を第1分散液とした。また 、硝酸銀に代えて、次の表1~表3に示す銀ナノ 粒子以外の金属ナノ粒子を形成する種類の金 属塩を用いた以外は、上記銀ナノ粒子の製造 方法と同様にして、銀ナノ粒子以外の金属ナ ノ粒子の分散液を調製し、この金属ナノ粒子 の分散液を第2分散液とした。次に、添加剤 加える前に、次の表1~表3に示す割合となる うに、第1分散液と第2分散液を混合すること で、塗布試験用組成物を得た。

 得られた塗布試験用組成物を次の表1~表3に す基材上に焼成後の厚さが10 2 ~2×10 3 nmとなるように様々な成膜方法で塗布した。 の後、前記塗膜を次の表1~表3に示す熱処理 件で焼成することにより、基材上に導電性 射膜を形成した。

 なお、表1~表3中、PVPは、Mwが360,000のポリ ニルピロリドンを表し、ITOは、インジウム 酸化物を表し、ATOは、アンチモン錫酸化物 表し、PETは、ポリエチレンテレフタレート 表す。

 <比較例1~3>
 添加剤を加えず、次の表3に示す金属ナノ粒 子の種類及び割合となるようにした以外は、 実施例1~37と同様にして、塗布試験用組成物 それぞれ得た。
 得られた塗布試験用組成物を次の表3に示す 基材上に焼成後の厚さが10 2 ~2×10 3 nmとなるように様々な成膜方法で塗布した。 の後、前記塗膜を次の表3に示す熱処理条件 で焼成することにより、基材上に導電性反射 膜を形成した。

<比較例4>
 メタノールで置換洗浄された分散体を、銀 ノ粒子が一次粒径10~50nmの銀ナノ粒子を数平 均で68%含有するように、即ち数平均で全ての 銀ナノ粒子100%に対する一次粒径10~50nmの銀ナ 粒子の占める割合が68%になるように、遠心 離機により調整した。また分散体100質量%に 対する最終的な金属(銀)、水及びメタノール 混合割合を50.0質量%、2.5質量%及び47.5質量% それぞれ調整した。上記以外は実施例1~37と 様にして分散体を調製し、この分散体を塗 試験用組成物とした。
 得られた塗布試験用組成物を次の表3に示す 基材上に焼成後の厚さが2×10 3 nmとなるように塗布した。その後、前記塗膜 次の表3に示す熱処理条件で焼成することに より、基材上に導電性反射膜を形成した。

 <実施例38,39>
 次の表3に示す金属ナノ粒子の種類及び割合 とし、表3に示す添加物を表3に示す割合とな ように加えた以外は、実施例1~37と同様にし て、塗布試験用組成物をそれぞれ得た。なお 、塗布試験用組成物を構成する金属ナノ粒子 は、75質量%以上の銀ナノ粒子を含有している 。

 続いて、凹凸を有するSnO 2 を成膜したガラス上に、プラズマCVD装置を用 いて、p型(20nm)、i型(300nm)、n型(30nm)の非晶質Si 膜を順次成膜した。この非晶質Si膜の上に、 パッタ法にてITOを100nm成膜した。この上に 得られた塗布試験用組成物を焼成後の厚さ 3×10 2 nmとなるように塗布した。その後、前記塗膜 次の表3に示す熱処理条件で焼成することに より、基材上に導電性反射膜を形成した。

 <比較例5>
 次の表3に示す金属ナノ粒子の種類及び割合 とし、表3に示す添加物を表3に示す割合とな ように加えた以外は、実施例1~37と同様にし て、塗布試験用組成物をそれぞれ得た。なお 、塗布試験用組成物を構成する金属ナノ粒子 は、70質量%の銀ナノ粒子を含有している。
 続いて、実施例38,39で使用した基材と同様 構成を有する基材を用意し、この基材の上 、得られた塗布試験用組成物を焼成後の厚 が3×10 2 nmとなるように塗布した。その後、前記塗膜 次の表3に示す熱処理条件で焼成することに より、基材上に導電性反射膜を形成した。

 <比較試験1>
 実施例1~37及び比較例1~4で得られた導電性反 射膜を形成した基材について、基材側の接触 面における気孔の分布、基材側からの反射率 及び導電性反射膜の厚さを評価した。評価結 果を次の表4及び表5にそれぞれ示す。

 気孔の測定方法は、基材から導電性反射 を引き剥がすことが可能か、否かによって 異なる測定方法を用いた。

 基材から導電性反射膜を引き剥がすこと 可能な例では、先ず、基材上に密着した導 性反射膜に対し、平滑な面を持つ冶具に接 材を塗布し、これを導電性反射膜上に押し て、接着材が十分乾燥して高い接着力を有 るようになるまで保持した。その後、この 具を引っ張り試験機(島津製作所製:EZ-TEST)を 用いて基材に対し垂直に引き上げて、導電性 反射膜を基材より引き剥がした。

 次に、基材から引き剥がして冶具上に露 した導電性反射膜の基材側の接触面だった に対し、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、こ 面の凹凸像を観察した。観察した凹凸像を 析し、膜表面に現れる空孔の平均直径、平 深さ及び数密度を評価した。なお、平均直 は、各開口部の最長の径と最短の径をそれ れ測定し、平均値を算出することで求めた

 また、基材から導電性反射膜を引き剥が 別の方法としては、導電性反射膜上にテー を貼り付け、この一端を引き上げることで 基材から導電性反射膜を引き剥がす方法も せて用いた。

 基材から導電性反射膜を引き剥がすこと できない例では、先ず、基材上に密着した 電性反射膜に対し、収束イオンビーム(FIB) で加工して試料断面を露出させた。この試 の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するこ とで、金属膜/基材の界面の形状を観察した この界面像について、開口部の直径、平均 さ及び数密度を評価した。ここで、評価し 開口部の直径は断面図中の開口部長さを直 とみなすことにより行った。

 導電性反射膜の反射率評価は、紫外可視分 光度計と積分球の組み合わせにより、波長5 00nm及び1100nmにおける導電性反射膜の拡散反 率を測定した。
 導電性反射膜の膜厚は、走査型電子顕微鏡( SEM)による断面観察により測定した。

 表4及び表5から明らかなように、基材側 接触面における気孔の平均直径が大きい比 例1では、500nmの反射率が70%と低く、1100nmの 射率も低くなる傾向が見られた。また、基 側の接触面における気孔の平均深さが大き 比較例2では、1100nmの反射率は90%と高かった 、500nmの反射率が75%と低く、波長によって 射率にばらつきが生じてしまう結果が確認 れた。基材側の接触面における気孔の数密 が高い比較例3では、500nmの反射率が70%と低 、1100nmの反射率も低くなる傾向が見られた 更に、基材側の接触面における気孔の平均 径が大きく、気孔の平均深さが大きい比較 4では、500nm及び1100nmの双方の波長の反射率 低い結果となった。一方、実施例1~37では、5 00nm及び1100nmの双方の波長の反射率は80%以上 高い反射率が得られていた。

 <比較試験2>
 実施例38,39及び比較例5で得られた導電性反 膜を形成した基材について、基材側の接触 における気孔の分布、変換効率及び導電性 射膜の厚さを評価した。評価結果を次の表6 にそれぞれ示す。なお、気孔の測定方法及び 膜厚の測定方法は、前述した比較試験1と同 の手法により行った。また、変換効率の測 は、ソーラーシミュレータを用い、AM1.5の光 を100mW/cm 2 の光量で25℃の条件の下で照射することによ 、光電変換効率を求めた。

 表6より明らかなように、基材側の接触面 における気孔の平均深さが大きく、基材側の 接触面における気孔の数密度が高い比較例5 は、変換効率に劣るのに対し、実施例38,39で は、高い変換効率が得られていた。

 本発明は、容易に鏡面が得られる特長から 透明基材の裏面に形成することで、鏡を得 ことが可能である。
 加えて、最も重要な用途は、いわゆるスー ーストレート型薄膜太陽電池であり、ガラ などの透明基材を受光面とすることが特徴 ある。このタイプの太陽電池は、形成した 電性反射膜の基材側に高い反射率を持つ必 がある。本発明を用いることで、従来真空 膜法で形成している導電性反射膜を、金属 ノ粒子を塗布、焼成することで形成される 電性反射膜に置き換えることが可能であり 製造コストの大幅な削減が期待できる。




 
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