光散射膜和使用该光散射膜的光学器件制造技术

本发明专利技术公开了一种光散射膜（２）具有这样的结构，即，将电信号传导到要求的位置并所述入射光，而且其表面基本上是平坦的；以及使用该光散射膜（２）的光电器件。光散射膜（２）包括：介质（６），由透明导电材料构成；以及光散射物质（７），嵌入该介质内。利用一个部件，光散射膜实现导电和光散射特性。不需要为了实现光散射特性而有意利用凹体和凸体使表面具有纹理。希望该表面基本上是平坦的。当在该表面上形成半导体层（３）时，抑制缺陷，因为该表面平坦。具有光散射膜和位于该膜的表面上的半导体器件的光电器件的光点变换效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光散射膜和使用该光散射膜的光学器件。
技术介绍
支持现代生活的一种器件就是利用电与光之间的相互变换实现要求的功能的光学器件。光电变换器件(例如，太阳能电池)、发光器件(例如，以发光二极管和OLED(有机发光二极管)为典型的场致发光元件)以及液晶元件(例如，液晶显示板)是典型光学器件。这些光学器件是现代日常生活不可缺少的一部分。光学器件包括导电结构件，用于将电信号(例如，电流和电压)传导到要求的位置；以及用于散射光的结构件。例如，第JP-A-Heisei，6-313890号日本未决专利申请公开了后电极板，用于液晶显示器，设置了形成在其上的金属反射层、绝缘光散射层；以及透明电极，用于覆盖光散射层。此外，第JP-A-Heisei，11-323196号日本未决专利申请公开了设置了光散射层的反射式液晶显示器件，在该光散射层上，透明树脂与光散射物质混合(请参考图1)。在反射式液晶显示器件上，分别制备对其施加电信号的透明电极和光散射层。第JP-A-Heisei，11-323196号日本未决专利申请公开了通过混合其折射率接近透明树脂的间隔颗粒，以保证作为光散射物质的透明颗粒之间的距离，可以改善光散射层的光散射效果(例如， 段落)。此外，第JP-P2004-271600A号日本未决专利申请公开了随机分布散射物质的光学材料，它具有各向同性光子间隙，对于非均匀性散射物质和散射物质的位置偏差具有较小大能量宽度，而且可以实现光波导；以及任意形状的空腔。为了简化该光学器件的配置，优选利用一个结构件同时实现用于将电信号传送到要求的位置的功能以及散射光的功能。这种结构之一是以纹理形式(即，具有凹体和凸体)形成的透明电极，如第JP-P2004-271600A号日本未决专利申请、第2862174号日本专利、第JP-P2003-243676A号日本未决专利申请所公开的那样。在专利文献3至5中，以纹理形式形成的透明电极用作位于光电变换器件的衬底侧的电极。将以纹理形式形成的透明电极用作衬底侧的电极是用于提高光电变换器件的变换效率的一种有效技术。以纹理形式形成的透明电极形成入射到光电变换器件的散射入射光，有效提高光吸收量，即，有效提高变换效率。此外，在第JP-P2002-222975A号日本未决专利申请中，公开了一种利用纹理形式的导电材料，解决光学特性优点与电特性优点之间的平衡的技术。作为一种形成纹理形式的透明电极的方法，已知下面3种方法。根据第一种方法，第JP-A-Heisei，6-313890号日本未决专利申请公开了，利用热CVD(化学汽相沉积)方法形成透明电极。通过优化生长条件，可以利用热CVD方法形成纹理形式的透明电极。根据第JP-P2004-271600A号日本未决专利申请公开的第二种方法，抛光玻璃衬底表面，然后，在该抛光面上形成透明电极。第JP-A-Heisei，11-323186号日本未决专利申请公开了一种方法，利用该方法，通过使衬底上的微粒与粘料绝缘形成薄膜，然后，在该薄膜上形成透明电极。然而，如果为了散射光而对导电材料设置了凹体和凸体，则也产生了不希望的结果。例如，在光电变换器件上，将以纹理方式形成的透明电极用作衬底侧的电极导致破坏形成在其上的半导体薄膜。这说明，在将以纹理方式形成的透明电极用作衬底侧的电极的技术中，对光电变换器件的变换效率的改善是有限的(请参考Yoshiyuki Nasuno等人“Effects of Substrate Surface Morphology on Microcrystalline SiliconSolar Cells”，Jpn.J.Appl.Phys.，The Japan Society of Applied Physics，1April 2001，vol 40，pp.L303-L305)。如果增强透明电极的凹体和凸体，则可以增加半导体层的光吸收。然而，增强透明电极的凹体和凸体增加了对半导体薄膜产生的缺陷，而降低了输出电压。因此，限制了改善通过对透明电极形成凹体和凸体实现的变换效率。因此，需要提供一种技术，这种技术利用在表面(在理想情况下，该表面是平坦的)上具有较小凹体和凸体的单个结构件，同时实现将电信号传送到要求的位置的功能和散射光的功能。例如，提供这种技术还可以有效提高光电变换器件的变换效率。根据本专利技术，可以提供一种技术，这种技术利用在表面(在理想情况下，该表面是平坦的)上具有较小凹体和凸体的单个结构，同时实现将电信号传送到要求的位置的功能和散射光的功能。此外，通过将本专利技术应用于光电变换器件，还可以进一步提高光电变换器件的变换效率。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种技术，这种技术利用在表面(在理想情况下，该表面是平坦的)上具有较小凹体和凸体的单个结构，同时实现将电信号传送到要求的位置的功能和散射光的功能。本专利技术的另一个目的是提供一种用于提高光电变换器件的变换效率的新型技术。附图说明图1是示出根据本专利技术的光散射层实施例的剖视图；图2是示出根据本专利技术的光散射层的另一个实施例的剖视图；图3是示出根据本专利技术的光电变换器件的实施例的串联(tandem)薄膜太阳能电池的配置的剖视图；图4是示出串联薄膜太阳能电池的下部电极层的平坦性与开路电压之间关系的曲线图；图5是说明球体的外径的定义的示意图；图6A是示出串联薄膜太阳能电池内的下部电极层的优选制造过程的剖视图；图6B是示出串联薄膜太阳能电池内的下部电极层的优选制造过程的剖视图；图7是示出根据本专利技术的光电变换器件的另一个实施例的串联薄膜太阳能电池的配置的剖视图；图8是示出根据本专利技术的光电变换器件的另一个实施例的串联薄膜太阳能电池的配置的剖视图；图9是示出根据本专利技术的光电变换器件的另一个实施例的串联薄膜太阳能电池的配置的剖视图；图10是示出根据本专利技术的光电变换器件的另一个实施例的串联薄膜太阳能电池的配置的剖视图；图11是示出根据本专利技术的液晶显示器件实施例的配置的剖视图；图12是示出根据本专利技术的发光器件实施例的配置的剖视图；图13是示出模拟对象的配置的剖视图；图14是示出等效电流密度与等效层厚度之间关系的曲线图；图15A是示出在由TiO2构成光散射物质，而且其直径在60nm至600nm的范围内时，光散射物质的间距与等效层厚度比之间关系的曲线图；图15B是示出在由TiO2构成光散射物质，而且其直径在300nm至1200nm的范围内时，光散射物质的间距与等效层厚度比之间关系的曲线图；图16是示出在由金刚石构成光散射物质，而且其直径在60nm至600nm的范围内时，光散射物质的间距与等效层厚度比之间关系的曲线图；图17是示出光散射物质的深度与等效层厚度比之间关系的曲线图； 图18是示出光散射物质的直径和间距与集成反射霾(Haze)比之间关系的曲线图；图19是示出对于交替排列TiO2球体和玻璃球作为光散射物质的光散射层，光散射物质的直径与等效层厚度比之间关系的曲线图；图20是示出用于模拟串联薄膜太阳能电池的特性的对象的配置的剖视图；图21A是示出在由TiO2构成光散射物质，而且其直径在60nm至600nm的范围内时，顶部电池(top cell)的光散射物质的间距与短路电流比之间关系的曲线图；图21B是示出在由TiO2构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光散射膜，包括：介质，由透明导电材料构成；以及光散射物质，嵌入所述介质中。

【技术特征摘要】
JP 2004-12-10 2004-3591141.一种光散射膜，包括介质，由透明导电材料构成；以及光散射物质，嵌入所述介质中。2.根据权利要求1所述的光散射膜，其中所述介质的表面基本上是平坦的。3.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述介质的相对折射率与所述光散射物质的相对折射率的差值是2.0或者低于2.0。4.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述光散射物质由绝缘材料构成。5.根据权利要求4所述的光散射膜，其中所述光散射物质包括氧化钛、金刚石、SiO2、MgF2、MgO、ZnO或者LiTaO3。6.根据权利要求4所述的光散射膜，其中所述光散射物质包括第一散射物质；以及第二散射物质，其相对折射率不同于所述第一散射物质的相对折射率。7.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述光散射物质的外径的平均值在60nm至2000nm的范围内，所述光散射物质接近具有中心转轴的球体，所述外径的值是从所述中心转轴到所述光散射物质的表面的距离的平均值的两倍。8.根据权利要求7所述的光散射膜，其中所述光散射物质的所述外径的平均值是1200nm或者低于1200nm。9.根据权利要求7所述的光散射膜，其中所述光散射物质的所述外径的平均值是300nm或者高于300nm。10.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述光散射物质的直径的平均值在60nm至2000nm的范围内，所述光散射物质的所述直径的值是从所述光散射物质的中心到所述光散射物质的表面的距离的平均值的两倍。11.根据权利要求10所述的光散射膜，其中所述光散射物质的所述直径的平均值是1200或者低于1200。12.根据权利要求10所述的光散射膜，其中所述光散射物质的所述直径的平均值是300nm或者高于300nm。13.根据权利要求10所述的光散射膜，其中所述光散射物质的直径的最大值与最小值之间的差值是120nm或者低于120nm。14.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述光散射物质的间距的平均值是4000nm或者低于4000nm，所述光散射物质的间距是所述光散射物质的两个相邻成员之间的距离。15.根据权利要求14所述的光散射膜，其中所述光散射物质的所述间距的平均值是2400nm或者低于2400nm。16.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述光散射物质的平均间距δAVE与该光散射物质的平均直径dAVE的比δAVE/dAVE是20或者低于20，所述光散射物质的所述平均间距是被定义为所述光散射物质的相邻成员的中心之间的距离的间距的平均值，所述光散射物质的所述平均直径是从所述光散射物质的中心到表面的距离的平均值的两倍。17.根据权利要求16所述的光散射膜，其中所述比值δAVE/dAVE是4或者低于4。18.根据权利要求14所述的光散射膜，其中所述光散射物质的所述间距的最大值与最小值的差值是120nm或者低于120nm。19.根据权利要求2所述的光散射膜，其中从所述介质的所述表面到所述光散射物质的距离是50nm或者低于50nm。20.根据权利要求19所述的光散射膜，其中所述距离是30nm或者低于30nm。21.根据权利要求2所述的光散射膜，其中所述光散射物质接触所述介质的所述表面。22.一种光电变换器件，包括衬底；以及电极层，位于所述衬底的上侧，其中所述电极层包括第一介质，由透明导电材料构成；以及光散射物质，嵌入所述第一介质。23.根据权利要求22所述的光电变换器件，进一步包括第一半导体层，位于所述衬底与所述电极层之间；以及第二半导体层，位于所述电极层之上。24.根据权利要求22所述的光电变换器件，其中所述下部电极层接触所述衬底。25.根据权利要求24所述的光电变换器件，进一步包括第一半导体层，位于所述下部电极层上。26.根据权利要求25所述的光电变换器件，其中接触所述第一半导体层的所述下部电极层的表面基本上是平坦的。27.根据权利要求26所述的光电变换器件，其中所述第一介质的相对折射率与所述光散射物质的相对折射率的差值是2.0或者低于2....

【专利技术属性】
技术研发人员：小林靖之，坂井智嗣，佐竹宏次，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]