(57)【要約】【課題】薄膜に微小凹凸部を形成するときに、エッチング液を用いることなく、且つ工程の簡略化を図ることを目的とする。【解決手段】被処理体２１に薄膜の材料の粒子を溶媒に分散ないしは溶解させたインクを噴射する噴射ノズル５０を複数配列したインクジェットヘッド４２から、被処理体２１に形成される液膜に複数の気泡を巻き込むような噴射量および噴射速度でインクを多量且つ高速に噴射するようになし、また被処理体２１を加熱して溶媒を気化させ、材料を被処理体２１に熱硬化させるときに、溶媒の気化と並行して液膜に閉じ込められた気泡を膨張・破裂させるように急速加熱を行うようにしている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜の形成処理がされる被処理体に前記薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記薄膜の材料の粒子を溶媒に分散ないしは溶解させた液体を噴射する噴射ノズルを複数配列した噴射ヘッドから、この噴射ヘッドに対して相対的に移動される被処理体に前記液体を噴射して前記被処理体に液膜を形成するときに、前記液膜に複数の気泡を巻き込むような噴射量および噴射速度で前記液体を多量且つ高速に噴射する液体噴射工程と、
前記被処理体を加熱して前記溶媒を気化させ、前記材料を前記被処理体に熱硬化させるときに、前記溶媒の気化と並行して前記液膜に閉じ込められた気泡を膨張・爆発させるように急速加熱する焼成工程と、
を有すること、を特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記噴射ノズルに備えられる圧電素子に対する印加電圧を制御することにより、前記噴射量および前記噴射速度で前記液体を噴射すること、を特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記噴射ヘッドに配列される各噴射ノズルの配列間隔を制御することにより、前記噴射量で前記液体を噴射すること、を特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記相対的に移動する際の移動速度を制御することにより、前記噴射量で前記液体を噴射すること、を特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記焼成工程において、前記被処理体を加熱するときの１秒あたりの上昇温度が前記液体の沸点よりも高い温度で加熱すること、を特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記液体の前記噴射速度をＶとしたときに４ｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦１２ｍ／ｓｅｃ、前記液体の前記噴射量をＱとしたときに７ｐｌ≦Ｑ≦２０ｐｌ、前記焼成工程における前記液膜の加熱温度の温度上昇率が１秒あたり１８０℃以上であること、を特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
薄膜の形成処理がされる被処理体に前記薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記薄膜の材料の粒子を溶媒に分散ないしは溶解させた液体を噴射する噴射ノズルを複数配列した噴射ヘッドと、この噴射ヘッドと前記被処理体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記被処理体に前記液体を散布して前記液体の液膜を形成する液体噴射手段と、
前記被処理体を加熱して前記溶媒を気化させ、前記材料を前記被処理体に熱硬化させる加熱手段を備える焼成手段と、を備え、
前記噴射ノズルは、この噴射ノズルに備えられるチャンバ内に充填されたインクを加圧するための圧電素子を備えており、
前記液膜に多数の気泡を巻き込むような噴射量および噴射速度で前記液体を多量且つ高速に噴射するために、前記圧電素子の印加電圧を制御する印加電圧制御手段を設け、
前記溶媒の気化と並行して前記液膜に巻き込まれた多数の気泡を膨張・爆発させるように前記液膜を急速加熱するために、前記加熱手段の単位時間当たりの上昇温度を制御する温度制御手段を設けたこと、を特徴とする薄膜形成装置。
【請求項８】
前記噴射量で前記液体を噴射するために、前記噴射ヘッドに配列される各噴射ノズルの配列間隔を制御すること、を特徴とする請求項７記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
前記噴射量で前記液体を噴射するために、前記移動手段の移動速度を制御する速度制御手段を設けたこと、を特徴とする請求項７記載の薄膜形成装置。
【請求項１０】
前記焼成手段は、１秒あたりの上昇温度が前記液体の沸点よりも高い温度で前記被処理体を加熱すること、を特徴とする請求項７記載の薄膜形成装置。
【請求項１１】
前記液体の前記噴射速度をＶとしたときに４ｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦１２ｍ／ｓｅｃ、前記液体の前記噴射量をＱとしたときに７ｐｌ≦Ｑ≦２０ｐｌ、前記焼成手段による前記液膜の加熱温度の温度上昇率が１秒あたり１８０℃以上であること、を特徴とする請求項７記載の薄膜形成装置。
【請求項１２】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の薄膜形成方法を有すること、を特徴とする太陽電池パネルの製造方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１１の何れか１項に記載の薄膜形成装置を備えたこと、を特徴とする太陽電池パネルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小厚みの薄膜を形成するための薄膜形成方法、薄膜形成装置、太陽電池パネルの製造方法および太陽電池パネルの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の１つである薄膜系シリコン太陽電池は、基板上に透明電極層、光変換層、背面電極層の順番に薄膜を積層した積層体の構造となっている。光変換層は、ｐ層とｎ層との間にｉ層を挟んだ構造としており、この光変換層の基板側に透明電極層を形成し、背面側に背面電極層を形成している。太陽光は、基板表面から光変換層内部に進入し、光エネルギーが吸収されて正孔と電子とを発生し、起電力を発生する。光変換層は薄膜により形成されていることから、その厚みは極めて薄いものになり、入射した光のエネルギーは十分に光変換層で吸収されない。このため、積層体を構成する薄膜や基板に微小凹凸部を形成して、光を散乱させて光閉じ込め効果を発揮させている。光閉じ込め効果は、微小凹凸部で光を散乱させることにより光変換層での光路長を増加させて、高い光変換効率を得ている。
【０００３】
太陽電池の各薄膜は、ナノオーダーの極めて膜厚の薄い膜であり、この薄膜に微小凹凸部を形成することは難しい。このため、凹凸形成処理を専用に行わなければならない。例えば、特許文献１では、微結晶などの結晶層を含むシリコン層では、エッチング速度が結晶層より非晶質層の方が速いことを利用して、光変換層の一部をエッチング処理することにより、微小凹凸部を形成している。
【特許文献１】特開２００６−１９４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術ではエッチング液を用いて処理を行っているが、近年では環境負荷の観点から、エッチング液の使用制限の要請が高い。また、特許文献１では、薄膜形成のためにＣＶＤ（気相成長法）を用いており、蒸着装置によりＣＶＤを行っているため、微小凹凸部を形成するためには別途のエッチング装置を配備しなければならない。しかも、使用済みのエッチング液は排液処理機構を要することから、機構の複雑化・大型化を招来する。また、レーザ加工等を薄膜に施して微小凹凸部を形成する手法もあるが、レーザ加工を行うための専用の装置を、薄膜形成装置とは別に設けなくてはならず、またレーザ加工処理を行うための別途の処理工程を行うために、工程が複雑化するようになる。近年では、生産効率の向上が主要な課題となっているため、工程の簡略化を行い、生産時間を短縮するようにしなければならない。
【０００５】
そこで、本発明は、薄膜に微小凹凸部を形成するときに、エッチング液を用いることなく、且つ工程の簡略化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１の薄膜形成方法は、薄膜の形成処理がされる被処理体に前記薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記薄膜の材料の粒子を溶媒に分散ないしは溶解させた液体を噴射する噴射ノズルを複数配列した噴射ヘッドから、この噴射ヘッドに対して相対的に移動される被処理体に前記液体を噴射して前記被処理体に液膜を形成するときに、前記液膜に複数の気泡を巻き込むような噴射量および噴射速度で前記液体を多量且つ高速に噴射する液体噴射工程と、前記被処理体を加熱して前記溶媒を気化させ、前記材料を前記被処理体に熱硬化させるときに、前記溶媒の気化と並行して前記液膜に閉じ込められた気泡を膨張・爆発させるように急速加熱する焼成工程と、を有すること、を特徴とする。
【０００７】
この薄膜形成方法によれば、高速且つ多量に液体が噴射されて液膜が被処理体に形成されることから、液膜中に多数の微小な気泡が巻き込まれるようになり、巻き込まれた気泡を膨張・爆発させるように被処理体を急速加熱していることから、気泡の膨張・爆発と共に液膜が熱硬化されるようになる。これにより、気泡の周壁がその形状を保ったまま熱硬化するため、薄膜表面には複数の微小凹凸部が生じる。液体噴射による薄膜形成では、もともと液体噴射処理と焼成処理とはそれぞれ必要となることから、各処理が微小凹凸部を形成する処理を兼ねており、微小凹凸部を形成するための別途の工程を必要としなくなる。従って、工程の簡略化を図ることができ、且つエッチング液を使用することがないため、環境負荷の問題もなくなる。
【０００８】
本発明の請求項２の薄膜形成方法は、請求項１記載の薄膜形成方法において、前記噴射ノズルに備えられる圧電素子に対する印加電圧を制御することにより、前記噴射量および前記噴射速度で前記液体を噴射すること、を特徴とする。
【０００９】
この薄膜形成方法によれば、圧電素子に対する印加電圧のコントロールを行っている。圧電素子に対する印加電圧を高くすれば、噴射ノズル内に備えられるチャンバに充填されるインクの量を多くすることができ、さらにインクに高い圧力を作用させることができ、多量且つ高速にインクを噴射できるようになり、被処理体に形成される液膜に気泡を巻き込ませることができるようになる。
【００１０】
本発明の請求項３の薄膜形成方法は、請求項１記載の薄膜形成方法において、前記噴射ヘッドに配列される各噴射ノズルの配列間隔を制御することにより、前記噴射量で前記液体を噴射すること、を特徴とする。
【００１１】
この薄膜形成方法によれば、噴射ノズルの配列間隔を制御している。噴射ノズルの配列間隔を近接して配列すれば、多量のインクを被処理体に噴射することが可能になり、被処理体に形成される液膜に気泡を巻き込ませることができるようになる。
【００１２】
本発明の請求項４の液膜形成方法は、請求項１記載の液膜形成方法において、前記相対的に移動する際の移動速度を制御することにより、前記噴射量で前記液体を噴射すること、を特徴とする。
【００１３】
この薄膜形成方法によれば、噴射ヘッドと被処理体との相対的な移動速度を制御している。噴射ヘッドと被処理体との相対的な移動速度を低速にすれば、多量のインクを被処理体に噴射することが可能になり、被処理体に形成される液膜に気泡を含ませることができるようになる。
【００１４】
本発明の請求項５の液膜形成方法は、請求項１記載の液膜形成方法において、前記焼成工程において、前記被処理体を加熱するときの１秒あたりの上昇温度が前記液体の沸点よりも高い温度で加熱すること、を特徴とする。
【００１５】
この薄膜形成方法によれば、被処理体に形成されている液膜を急速加熱しているため、溶媒が気化すると共に液膜中に閉じ込められている気泡が膨張・爆発するようになる。これにより、気泡の周壁がその形状を保ったまま液膜が熱硬化するため、薄膜表面に複数の微小凹凸が発生するようになる。
【００１６】
本発明の請求項６の薄膜形成方法は、請求項１記載の薄膜形成方法において、前記液体の前記噴射速度をＶとしたときに４ｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦１２ｍ／ｓｅｃ、前記液体の前記噴射量をＱとしたときに７ｐｌ≦Ｑ≦２０ｐｌ、前記焼成工程における前記液膜の加熱温度の温度上昇率が１秒あたり１８０℃以上であること、を特徴とする。
【００１７】
この薄膜形成方法によれば、液体の噴射速度と液体の噴射量と加熱時の単位時間当たりの上昇温度とを制御している。これにより、液膜中に気泡を巻き込むができ、また気泡を膨張・爆発させると共に液膜を熱硬化させることができる。従って、薄膜に微小凹凸部を形成することができるようになる。
【００１８】
本発明の請求項７の薄膜形成装置は、薄膜の形成処理がされる被処理体に前記薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記薄膜の材料の粒子を溶媒に分散ないしは溶解させた液体を噴射する噴射ノズルを複数配列した噴射ヘッドと、この噴射ヘッドと前記被処理体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記被処理体に前記液体を散布して前記液体の液膜を形成する液体噴射手段と、前記被処理体を加熱して前記溶媒を気化させ、前記材料を前記被処理体に熱硬化させる加熱手段を備える焼成手段と、を備え、前記噴射ノズルは、この噴射ノズルに備えられるチャンバ内に充填されたインクを加圧するための圧電素子を備えており、前記液膜に多数の気泡を巻き込むような噴射量および噴射速度で前記液体を多量且つ高速に噴射するために、前記圧電素子の印加電圧を制御する印加電圧制御手段を設け、前記溶媒の気化と並行して前記液膜に巻き込まれた多数の気泡を膨張・爆発させるように前記液膜を急速加熱するために、前記加熱手段の単位時間当たりの上昇温度を制御する温度制御手段を設けたこと、を特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項８の薄膜形成装置は、請求項７記載の薄膜形成装置において、前記噴射量で前記液体を噴射するために、前記噴射ヘッドに配列される各噴射ノズルの配列間隔を制御すること、を特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項９の薄膜形成装置は、請求項７記載の薄膜形成装置において、前記噴射量で前記液体を噴射するために、前記移動手段の移動速度を制御する速度制御手段を設けたこと、を特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項１０の薄膜形成装置は、請求項７記載の薄膜形成装置において、前記焼成手段は、１秒あたりの上昇温度が前記液体の沸点よりも高い温度で前記被処理体を加熱すること、を特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１１の薄膜形成装置は、請求項７記載の薄膜形成装置において、前記液体の前記噴射速度をＶとしたときに４ｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦１２ｍ／ｓｅｃ、前記液体の前記噴射量をＱとしたときに７ｐｌ≦Ｑ≦２０ｐｌ、前記焼成手段による前記液膜の加熱温度の温度上昇率が１秒あたり１８０℃以上であること、を特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項１２の太陽電池パネルの製造方法は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の薄膜形成方法を有すること、を特徴とする。また、本発明の請求項１３記載の太陽電池パネルの製造装置は、請求項７乃至１１の何れか１項に記載の薄膜形成装置を備えたこと、を特徴とする。
【００２４】
前述してきた薄膜形成方法は太陽電池パネルの製造方法に適用でき、また薄膜形成装置は太陽電池パネルの製造装置に適用することができる。太陽電池パネルを構成する薄膜に微小凹凸部を形成することにより、入射した太陽光を散乱させることができ、光変換効率を向上させることができるようになる。また、太陽電池パネルの製造以外にも、前述してきた薄膜形成方法を適用することができる。例えば、有機ＥＬディスプレイや無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ等の発光素子において、発光効率を向上させるために、反射膜等に微小凹凸を形成している。発光素子に使用される薄膜もナノオーダーの極めて薄い膜厚になるため、前述してきた薄膜形成方法が好適である。つまり、薄膜に対して微小凹凸を形成するものであれば、任意のものに適用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、噴射ヘッドから液体供給をして被処理体に液膜を形成するときに、被処理体の表面に付着している空気が液膜中に微小な気泡として分散するように、高速且つ多量に液体を噴射しているため、液膜中に気泡を巻き込むことができるようになる。そして、焼成処理を行うときに、液膜を急速加熱していることから、溶媒が気化すると同時に液膜中に閉じ込められていた気泡が膨張・爆発するため、形成される薄膜には微小凹凸部が生じる。液体の噴射処理と液膜の焼成処理とはもともと必要な処理であり、これらの処理と同時に微小凹凸部の形成処理が行なわれることになり、別途の微小凹凸部形成処理を必要としなくなる。このため、工程および機構の簡略化を図ることができ、しかもエッチング液を使用することがないため、環境に対して負荷を与えることもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に、薄膜系のシリコン型太陽電池（以下、単に太陽電池１とする）の一例を示している。この太陽電池１は、ガラス等を素材とした透明な基板２に順次薄膜を積層した積層体となっている。基板２から、透明電極層３、ボトムセル層４、トップセル層５、背面電極層６、反射層７の順番に各層が積層されている。各層には、複数の薄膜が積層されており、基板側から順番にＳｉＯ２膜１０、ＺｎＯＡｌ膜１１は透明電極層３として、ｐα―Ｓｉ膜１２、ｉα―Ｓｉ膜１３、ｎα―Ｓｉ膜１４はボトムセル層４として、ｐα―Ｓｉ膜１５、ｉμＣ―Ｓｉ膜１６、ｎα―Ｓｉ膜１７はトップセル層５として、ＺｎＯＡｌ膜１８は背面電極層６として、Ａｇ膜１９、Ａｌ膜２０は反射層７として形成している。これらのうち、ボトムセル層４とトップセル層５とにより光変換層８を構成している。図１の例は、ｐｉｎ接合型の太陽電池を例示しているが、薄膜形成による太陽電池であれば、ｐｉｎ接合型以外の太陽電池に対しても適用できる。各層の薄膜は極めて薄い膜であり、その厚みはナノオーダーになる。例えば、Ａｇ膜１９は２００ｎｍ程度の厚みを有しており、ＳｉＯ２膜１０は８０ｎｍ程度といった極めて薄い膜になる。
【００２７】
基板２には、溶媒に薄膜の材料をナノ粒子として分散ないしは溶解させたインク（液体に相当）を散布してインクの液膜を形成した後に、溶媒を気化させて薄膜の材料を熱硬化させて薄膜を形成する。溶媒としては、エチレングリコールやＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の溶媒を用いている。基板２にはインクを液膜として極めて薄い厚みで形成し、その後に焼成することにより、薄膜が形成されていく。このインク散布処理と焼成処理とを繰り返して行うことにより、基板２には複数の薄膜が順次積層された積層体が形成される。ここで、インクを散布する対象となる対象物を被処理体２１とする。基板２に薄膜が形成されていない状態であれば、被処理体２１は基板２であり、基板２に薄膜が形成されている状態であれば、形成されている薄膜と基板２とを含むものが被処理体２１になる。
【００２８】
図２のインクジェット装置３０の構成を説明する。インクジェット装置３０は、ベース３１の上に設置されており、移動テーブル３２とリニアモータ手段３３とＸ軸ガイド３４とガントリ３５とインクジェット機構３６とを有して概略構成される。インクジェット機構３６は、ヘッドブロック３７とヘッドスライド機構３８とヘッド上下機構３９とヘッドシフト機構４０とヘッド回転機構４１とを備えて概略構成している。また、ヘッドブロック３７には複数のインクジェットヘッド４２（図２の例では、４つのインクジェットヘッド４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ）を装着している。
【００２９】
被処理体２１は移動テーブル３２に搭載されて、真空吸着手段等で固定的に保持されている。移動テーブル３２は、リニアモータ手段３３により駆動されて、ガイドレールであるＸ軸ガイド３４に沿って図中のＸ方向（基板の移動方向：主走査方向）に移動される。リニアモータ手段３３は、固定子４３と可動子４４とにより構成される。固定子４３は、超電導コイルにより構成されており、コイルに流れる電流により磁界を発生させる。固定子４３は可動子４４の移動方向、つまり図中のＸ方向に向けて直線的に延在されるように配置している。可動子４４はエンコーダ付きのモータであり、超電導磁石を搭載している。固定子４３に発生した磁界と可動子４４の超電導磁石とにより、可動子４４が推進されて、固定子４３に沿って移動する。可動子４４は、所定ピッチ間隔の間欠移動を行うように推進していく。これに伴い、移動テーブル３２は間欠移動となり、間欠移動のタイミングに合わせてインクジェットヘッド４２からインクを散布していく。ただし、間欠移動ではなく、連続移動であってもよい。
【００３０】
ヘッドスライド機構３８は、移動テーブル３２を跨ぐように門型をしたガントリ３５に装着されており、インクジェット機構３６全体をＹ方向（Ｘ方向に直交する方向：副走査方向）に移動させるものである。ヘッド上下機構３９は、Ｚ方向（被処理体２１に対して近接・離間する上下方向）にヘッドブロック３７を昇降させる機構である。ヘッドシフト機構４０は、Ｘ方向にヘッドブロック３７を微小に移動させる機構であり、ヘッド回転機構４１は、ヘッドブロック３７を任意の角度で回転させる機構である。各機構によりインクジェット機構３６の位置を、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とθ方向（回転方向）とに任意に調整することができる。
【００３１】
図３を参照して、インクジェットヘッド４２の構成について説明する。インクジェットヘッド４２には多数の噴射ノズル５０を配列しており、各噴射ノズル５０に対応してインクの噴射口となるノズル孔５１が所定ピッチ間隔で配列されている。インクジェットヘッド４２の各噴射ノズル５０からは薄膜の材料となる粒子が混在されたインクを噴射するようになっており、噴射ノズル５０から噴射されたインクが被処理体２１に散布されていく。図中では、１つのインクジェットヘッド４２に８個の噴射ノズル５０が配列されているものを示しているが、実際にはさらに多くの噴射ノズル５０、例えば１２８個の噴射ノズル５０が１つのインクジェットヘッド４２に配列されているものがある。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、各噴射ノズル５０は２枚の圧電素子５２により挟まれて区画形成されており、各区画はインクを充填するためのチャンバ５３となっている。圧電素子５２は非通電状態では平板状態を維持しているが、電圧の印加により変形を行う素子である。圧電素子５２に負の電圧を印加すると、各圧電素子５２は外向きに変形して、チャンバ５３の容積が拡張する。チャンバ５３には、図示しないインクタンクが接続されており、拡張した容積分のインクがインクタンクから吸い込まれる。その後、圧電素子５２に正の電圧を印加すると、図３（ｂ）のように、内向きに変形し、チャンバ５３の容積が急激に減少する。これにより、インクに加圧力が作用してノズル孔５１からインクが液滴として噴射されるようになる。なお、図３では、各噴射ノズル５０が１列に並列して配列されているものを示しているが、複数列に配列されているものであってもよい。
【００３３】
図２に戻って、リニアモータ手段３３により移動テーブル３２をＸ方向に移動している間に、上部に配置している各噴射ノズル５０からインクを噴射するようにする。噴射ノズル５０とリニアモータ手段３３とは相対的に移動されることから、被処理体２１の所定領域にインクが散布されていく。図２の例では、ヘッドブロック３７の長さは被処理体２１の半分の長さを有していることから、移動テーブル３２を往復移動させ、且つインクジェット機構３６をＹ方向に移動させることにより、被処理体２１の全面にインクを形成することができるようになる。ここで、各ノズル孔５１は極めて微小なサイズとなっており、噴射時には微小量のインクが所定の噴射圧をもって噴射されることから、被処理体２１への密着性が良好なものになり、インクの液膜を極めて薄いものにすることができるようになる。
【００３４】
ここで、被処理体２１に形成されるインクの液膜に微小な気泡が巻き込まれるようにする。このインクの液膜の膜厚は極めて薄いものであることから、巻き込まれる気泡の泡径も極めて微小なものになる。このため、気泡のサイズをコントロールしつつ、インクの液膜に巻き込まれている気泡を閉じ込めるようにしなければならない。例えば、インクを予め攪拌等することにより、チャンバ５３に充填されるインクに微小な気泡を巻き込んでおくようにしてもよいが、液膜中に巻き込まれた気泡は時間の経過とともに拡散するようになるため、インクの液膜が形成されたときに気泡を閉じ込めるようにすることが望ましい。
【００３５】
このために、被処理体２１にインクを衝撃的に着弾させることにより、微小な気泡を液膜に巻き込ませるようにする。着弾時の衝撃力により、液膜中には被処理体２１の表面に付着している空気が多数の微小な気泡となって液膜中に巻き込まれるようになり、また衝撃力により多数の微小な気泡は満遍なく液膜中を分散するようになる。インクの液膜は極めて薄いものであることから、巻き込まれた微小な気泡はすぐに拡散しようとする。そこで、被処理体２１に多量のインクを供給することで、液膜の厚みをある程度厚くすることにより、液膜中に巻き込まれた気泡を閉じ込めておくことができるようになる。ただし、インクの噴射速度を極端に高速にすると、着弾したインクが弾けてしまい、被処理体２１に液膜を形成することができなくなり、またインクの噴射量を極端に多くすると、薄い膜厚の薄膜を形成することができなくなる。このため、被処理体２１に着弾したインクが液膜を形成するような噴射速度で高速に噴射し、また薄膜を形成するような噴射量でインクを多量に噴射するようにする。
【００３６】
噴射ノズル５０から噴射されるインクの噴射速度をＶとし、インクの噴射量をＱとしたときに、４ｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦１２ｍ／ｓｅｃ、７ｐｌ≦Ｑ≦２０ｐｌ、とすることが望ましい。例えば、インクの噴射速度Ｖが４ｍ／ｓｅｃ未満のときには微小な粒径のインクが空気抵抗により垂直方向に落下しなくてなり、また１２ｍ／ｓｅｃよりも大きい場合には被処理体２１に衝突したインクが弾けてしまうようになる。従って、以上のような条件を満たすように高速且つ多量のインクを噴射することで、被処理体２１に形成された液膜中に多数の気泡を閉じ込めておくことができるようになる。ただし、これはあくまでも一例であり、インクジェットヘッド４２の諸条件等によっては異なる値をとる場合もある。
【００３７】
まず、噴射ノズル５０によるインクの高速噴射について説明する。インクの噴射速度は、圧電素子５２の印加電圧によって変化するため、高速にインクを噴射すべく、圧電素子５２の印加電圧を高めに設定する。高い印加電圧が圧電素子５２に与えられると、圧電素子５２の電圧が瞬間的に大きく変化する（単位時間当たりの電圧の変化量が大きくなる）。圧電素子５２に対する印加電圧を瞬間的に大きく変化させると（つまり、ある時刻における圧電素子５２の電圧の変化量を大きくすると）、圧電素子５２は急速に且つ大きく変形するようになる。これにより、チャンバ５３内部のインクに高い圧力が作用するようになり、ノズル４５から勢い良くインクが噴射するようになる。
【００３８】
圧電素子５２の印加電圧の制御を行うために、各インクジェットヘッド４２に電圧制御手段５４を設けるようにしている。この電圧制御手段５４は、インクジェットヘッド４２に配列される各噴射ノズル５０の圧電素子５２に接続されており、印加電圧の制御を行っている。電圧制御手段５４の制御としては、インクを噴射するときに、印加電圧を急激に変化させるようにすべく、印加電圧の波形としては矩形波となるように制御している。
【００３９】
電圧制御手段５４は、インク噴射時に印加電圧を急激に変化させるために、例えば負の高い電圧値（−Ｖボルトとする）から正の高い電圧値（＋Ｖボルトとする）に一気に電圧を急変化させるように制御する。これにより、インク噴射時には一気に２×Ｖボルト分の印加電圧の変化が与えられ、圧電素子５１は外向きに大きく変形していたものが、急激に大きく内向きに変形するようになる。これにより、チャンバ５３内部のインクに対して高圧が作用し、ノズル孔５１から勢い良くインクが噴射されるようになる。従って、噴射されたインクの速度を高速にすることができるようになる。また、負の電圧値を制御することで、チャンバ５３内部にインクタンクから吸い込むインクの量を制御することができる。
【００４０】
次に、噴射ノズル５０からのインクの多量噴射について説明する。ノズル孔５１の配列間隔（つまり、噴射ノズル５０の配列間隔）を詰めることにより、インクジェットヘッド４２から噴射するインクの量を増やすことができ、被処理体２１の表面に着弾するインクの量も多くなる。これは、Ｙ方向（副走査方向）についてインクの量を多くする手法である。また、移動テーブル３２の移動速度を低速にすれば、被処理体２１の表面に着弾するインクの量を多くすることができる。移動テーブル３２は、可動子４４の駆動力により移動されているため、可動子４４の駆動スピードを制御する図示しない速度制御手段を設けて、この速度制御手段により、移動テーブル３２の移動速度を制御することができる。これは、Ｘ方向（主走査方向）についてインクの量を多くする手法である。
【００４１】
インクの多量噴射を確保するために、噴射ノズル５０の配列間隔と移動テーブル３２の移動速度との何れかを制御しているが（両者を制御してもよい）、前述したように、インクの高速噴射のために、圧電素子５１に高い電圧を印加しているため、インクの吐出量も多くなっている。従って、圧電素子５１の印加電圧の制御だけで、必要なインク量を確保できる場合もある。
【００４２】
以上により、インクを高速且つ多量に噴射することで、図４（ａ）のように、被処理体２１の表面に形成され液膜６１の中に微小な気泡６２を分散して閉じ込めた状態を維持することができるようになる。次に、被処理体２１に形成された液膜６１の焼成を行う。このために、リニアモータ手段３３により移動テーブル３２をインクジェット装置３０から、図４（ｂ）に示すような焼成を行う焼成装置６３に搬出するようにする。焼成装置６３は、ホットプレート６４と加熱ヒータ６５とを備えた構成となっており、加熱ヒータ６５の温度は温度制御手段６６により制御される。移動テーブル３２により移動された被処理体２１は、図示しないフォーク手段等により、ホットプレート６４に移載される。
【００４３】
ホットプレート６４は被処理体２１を載置するためのプレートであり、加熱ヒータ６５はホットプレート６４を加熱するためのヒータである。温度制御手段６６により加熱ヒータ６５の温度制御がされるが、この温度制御手段６６は加熱ヒータ６５を急速加熱する制御を行う。加熱ヒータ６５が１秒に２００度以上の温度上昇をするような上昇率で急速加熱する制御を温度制御手段６６が行う。そして、ホットプレート６４に被処理体２１を載置して、被処理体２１の液膜を急速加熱する。加熱ヒータ６５自身の温度上昇率は前記のようになっているが、液膜の温度上昇率としては、１秒あたりおおよそ１８０度程度になる。ここで、加熱ヒータ６５の温度上昇率を極端に高くしないようにする。これは、被処理体２１の耐久性の問題や、インクに分散ないしは溶解されている粒子の性質に変化を生じる問題等があるためである。例えば、銀の場合であれば１秒に２６０℃の温度上昇を上限にすることが望ましい。２６０℃以上に加熱すると、形成される薄膜は銀の性質を失うためである。
【００４４】
被処理体２１の液膜が加熱されると、インクのうち溶媒成分が気化し、インク中に分散ないしは溶解されていた粒子が結合して、薄膜の材料が被処理体２１に熱硬化されて薄膜が形成される。インクには多数の微小な気泡６２が閉じ込められており、液膜を急速加熱することにより、気泡６２が一気に熱膨張して爆発する。また、極めて高い温度上昇で液膜が加熱されるため、溶媒成分も瞬時に気化するようになる。従って、気泡６２の膨張・爆発と溶媒成分の気化とは瞬間的に且つ同時に起こるため、気泡の周壁がその形状を保ったまま硬化することになる。これにより、膨張・爆発した気泡６２の痕跡を残しながら熱硬化して薄膜を形成するため、この薄膜にはクレータ状に多数の微小凹凸部を生じるようになる。しかも、液膜中には多数の気泡６２が満遍なく分散されているため、微小凹凸部も薄膜の全ての領域に偏りなく形成されるようになる。
【００４５】
以上により、被処理体２１に形成される薄膜に微小凹凸部を形成することができるようになる。インクジェット装置３０によるインク散布処理と加熱装置による焼成処理とは、もともとインクによる薄膜形成のために必要な処理であり、インク散布処理時に液膜６１の中に多数の微小な気泡６２を閉じ込めるようにしてインクを高速噴射し、焼成処理時に液膜６１を急速加熱するだけで、薄膜に微小凹凸部が形成される。このため、エッチング液を用いた処理や別途のレーザ処理等を要することがなくなる。つまり、もともと必要な処理が微小凹凸部の形成処理を兼ねているため、専用の工程を要することがなくなり、生産効率の向上を図ることができる。しかも、エッチング液を用いていないため、環境負荷に対する問題を起こすこともない。
【００４６】
微小凹凸部が形成される薄膜としては、図１の各薄膜の何れに対して適用するものであってもよいが、このうち、特に反射層７を構成するＡｇ膜１９に適用すると好適である。つまり、反射層７以外の薄膜は光を透過または吸収するためのものであるため、これらの薄膜に微小凹凸部を形成するよりも、光を反射するための反射層７に微小凹凸部を形成する方が、より高い光散乱効果が得られるためである。Ａｇ膜１９に形成される微小凹凸部はＡｌ膜２０側に形成されるが、Ａｇ膜１９全体とＡｌ膜２０全体とで光を反射させるため、Ａｇ膜１９の微小凹凸部で多くの光が反射し、高い光散乱効果が得られるようになる。
【００４７】
次に、図５乃至図７を用いて、インクの噴射条件と薄膜の状態との関連の一例を説明する。図５乃至図７は、圧電素子５２の印加電圧と移動テーブル３２の移動速度とホットプレート６４の上昇温度とを固定し、噴射ノズル５０の配列間隔を変化させた場合の例について示している。つまり、インクの噴射量を変化させた場合の例について示している。図５乃至図７において、７１は被処理体２１上のインクの断面を示しており、図５の間隔Ｌ１、図６の間隔Ｌ２、図７の間隔Ｌ３は、それぞれＹ方向のインクの中心間の間隔を示している。各間隔Ｌ１〜Ｌ３は、インクの噴射ノズル５０の間隔に対応しており、Ｌ１が最も広く、次にＬ２、最も狭いものがＬ３になる。これらのおおよその比率は、Ｌ２はＬ１のおおよそ８０％程度であり、Ｌ３はＬ１のおおよそ６５％程度である。また、７２は液膜６１を焼成して形成される薄膜を示している。
【００４８】
図５（ａ）で示すように、間隔が最も広い場合（つまり、噴射ノズル５０の配列間隔が最も広い場合）には、被処理体２１の表面に着弾するインクの量が最も少なくなるため、インクの噴射速度を高速にしたとしても、液膜６１の厚みが薄くなり、液膜中に閉じ込めた気泡６２が簡単に抜けてしまう。このため、同図（ｂ）で示すように、焼成処理時には液膜６１の中に気泡６２がなくなっているため、急速加熱したとしても、薄膜７２に微小凹凸部が形成されることはない。一方、図６（ａ）で示すように、配列間隔を狭くした場合（噴射ノズル５０の配列間隔が次に広い場合）には、被処理体２１の表面に着弾するインクの量はある程度多くなるため、液膜６１も厚いものになり、分散した気泡６２はある程度液膜６１の中に閉じ込めておくことができる。このため、同図（ｂ）に示すように、焼成処理時には液膜６１の中に気泡６２が存在しているため、急加熱することにより気泡６２が膨張・爆発して、薄膜７２に微小凹凸部７３が形成される。
【００４９】
図７（ａ）は、配列間隔が最も狭いもの（噴射ノズル５０の配列間隔が最も狭い場合）であり、被処理体２１の表面に着弾するインクの量は最も多くなる。このため、最も厚い液膜６１を被処理体２１に形成することができ、衝撃により分散した気泡６２を十分に液膜６１の中に閉じ込めておくことができる。従って、同図（ｂ）に示すように、焼成処理時には多くの気泡６２が膨張・爆発して、薄膜７２に微小凹凸部７３が多数形成されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】薄膜系シリコン太陽電池の構成の一例を示した図である。
【図２】インクジェット装置の概略構成図である。
【図３】インクジェットヘッドに配列されるノズルの説明図である。
【図４】被処理体に形成された液膜を加熱するときの説明図である。
【図５】インクの間隔および被処理体の表面について説明した図である。
【図６】図５の他の例について説明した図である。
【図７】図５のさらに他の例について説明した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    太陽電池                ２    基板
２１    被処理体                ３０    インクジェット装置
３２    移動テーブル                ４２    インクジェットヘッド
５０    噴射ノズル                ５１    ノズル孔
５２    圧電素子                ５３    チャンバ
６４    ホットプレート            ６５    加熱ヒータ
７３    微小凹凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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