(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースガス供給流路から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法であって、
前記不活性ガスの流量と前記１００％セレン化水素ガスの流量とを設定された流量にそれぞれ制御する第１ステップと、
前記不活性ガスと前記１００％セレン化水素ガスとを混合して、セレン化水素混合ガスを調製する第２ステップと、
調整された前記セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定する第３ステップと、
前記セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差に基づいて、前記不活性ガスの設定された流量を修正する第４ステップと、を備え、
前記第１乃至第４ステップを１以上繰り返すことを特徴とする太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。
【請求項２】
前記原料ガス供給流路において、当該原料ガス供給流路に設けられた流量制御手段により、前記１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御し、前記流量制御手段の下流側に設けられた圧力制御手段により、前記流量制御手段と当該圧力制御手段との間の前記１００％セレン化水素ガスを所定の圧力に保ちながら供給することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。
【請求項３】
前記流量制御手段が、オリフィス又はニードル弁であり、
前記圧力制御手段が、自動圧力制御装置（ＡＰＲ）であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。
【請求項４】
前記オリフィス又はニードル弁が、金属製であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。
【請求項５】
所定の濃度に調整した前記セレン化水素混合ガスをバッファータンクに貯留し、前記バッファータンクから所望の濃度のセレン化水素混合ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。
【請求項６】
ベースガス供給流路から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置であって、
前記ベースガス供給流路に設けられた流量制御手段と、
セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定するガス濃度分析計と、
前記セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差から、前記不活性ガスの供給量の補正量を算出する演算手段と、を備え、
前記演算手段と前記流量制御手段とが、フィードバック回線で接続されていることを特徴とする太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置。
【請求項７】
前記原料ガス供給流路が、前記１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御するための流量制御手段と、前記１００％セレン化水素ガスの圧力を一定に制御するための圧力制御手段と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置。
【請求項８】
前記流量制御手段が、オリフィス又はニードル弁であり、
前記圧力制御手段が、自動圧力制御装置（ＡＰＲ）であることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置。
【請求項９】
前記オリフィス又はニードル弁が、金属製であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置。
【請求項１０】
所定の濃度に調整した前記セレン化水素混合ガスを貯留するバッファータンクを備え、
前記バッファータンクには、前記セレン化水素混合ガスを供給するための供給口が設けられていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法及び供給装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染、地球温暖化、化石燃料の枯渇といった問題から、石油代替エネルギーとして太陽電池が注目されている。太陽電池の現在の主流であるＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ）系薄膜太陽電池としては、例えば、特許文献１の化合物太陽電池が知られている。
【０００３】
特許文献１には、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含むカルコパイライト型の光吸収層及びその製造方法が開示されている。具体的には、カルコパイライト型の光吸収層薄膜は、基板上に銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びガリウム（Ｇａ）をスパッタリング等で付着させた後、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスの雰囲気下でアニールすることにより形成される。
【０００４】
ところで、化合物太陽電池の製造装置において、所定の濃度に調整したセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）混合ガスを供給する場合、予め規定濃度に調製した混合ガスが用いられてきた。しかしながら、近年の太陽電池に対する需要の高まりを受け、化合物太陽電池の大量生産を実現するには、大量のセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に供給する必要があった。このため、規定濃度に調整した混合ガスを充填したガスボンベを用いていたのではボンベの交換頻度が多くなってしまい、充分なガス供給量を確保することが出来ないという問題があった。
【０００５】
そこで、図３に示すように、セレン化水素混合ガスを連続的に供給することが可能なセレン化水素混合ガスの供給装置１０１が用いられている。この供給装置１０１には、図示略のベースガス供給源と接続されたベースガス供給流路Ｌ１０１と、図示略の原料ガス供給源と接続された原料ガス供給流路Ｌ１０２と、が設けられており、それぞれに濃度１００％の不活性ガスとセレン化水素ガスとが供給可能とされている。また、ベースガス供給流路Ｌ１０１及び原料ガス供給流路Ｌ１０２には、流量制御が可能なマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０５，１１２がそれぞれ設けられている。そして、ベースガス供給流路Ｌ１０１及び原料ガス供給流路Ｌ１０２の下流側には、所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを貯留するバッファータンク１０２が設けられている。
【０００６】
上記供給装置１０１を用いた従来のセレン化水素混合ガスの供給方法は、先ず、ベースガス供給流路Ｌ１０１及び原料ガス供給流路Ｌ１０２に設けられたそれぞれのマスフローコントローラ１０５，１１２の流量を所定の流量比となるように設定する。次に、それぞれ一定流量に設定したマスフローコントローラ１０５，１１２の後段において、１００％セレン化水素ガスとベースガスとを混合器で混合して所定の濃度に調製し、バッファータンク１０２に貯留する。そして、このバッファータンク１０２から太陽電池の製造装置に供給していた。なお、原料ガス供給流路Ｌ１０２に設けられた１００％セレン化水素ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ１１２は、流入ガスによる熱拡散を流量センサで検知して流量調整を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３１７８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の供給装置及び供給方法では、原料ガス供給管Ｌ１０２及びマスフローコントローラ１１２に高濃度のセレン化水素ガスを長時間通気すると、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）が水素（Ｈ２）とセレン（Ｓｅ）とに自己分解し、原料ガス供給管Ｌ１０２及び原料ガス用のマスフローコントローラ１１２の内部の流量センサにセレンの結晶が析出することにより、流量制御が利かなくなるという課題があった。このように、流量制御が利かなくなると、１００％セレン化水素ガス用のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１１２は実際よりも少ない量のガスが流れていると判断して制御弁を開放するため、設定値よりも多い量のガスが流れることになる。その結果、セレン化水素混合ガスの供給開始から時間の経過とともに、目的とするセレン化水素混合ガスの濃度（設定値）と、実際に調製されたセレン化水素混合ガスの濃度（実測値）との間の誤差が大きくなってしまうという問題があった（これをドリフト現象という（図４を参照））。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セレン化水素の濃度が安定したセレン化水素混合ガスを連続的に供給することが可能な太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法及び供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、ベースガス供給流路から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法であって、
前記不活性ガスの流量と前記１００％セレン化水素ガスの流量とを設定された流量にそれぞれ制御する第１ステップと、
前記不活性ガスと前記１００％セレン化水素ガスとを混合して、セレン化水素混合ガスを調製する第２ステップと、
調整された前記セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定する第３ステップと、
前記セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差に基づいて、前記不活性ガスの設定された流量を修正する第４ステップと、を備え、
前記第１乃至第４ステップを１以上繰り返すことを特徴とする太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記原料ガス供給流路において、当該原料ガス供給流路に設けられた流量制御手段により、前記１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御し、前記流量制御手段の下流側に設けられた圧力制御手段により、前記流量制御手段と当該圧力制御手段との間の前記１００％セレン化水素ガスを所定の圧力に保ちながら供給することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法である。
請求項３に記載の発明は、前記流量制御手段が、オリフィス又はニードル弁であり、
前記圧力制御手段が、自動圧力制御装置（ＡＰＲ）であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法である。
請求項４に記載の発明は、前記オリフィス又はニードル弁が、金属製であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法である。
請求項５に記載の発明は、所定の濃度に調整した前記セレン化水素混合ガスをバッファータンクに貯留し、前記バッファータンクから所望の濃度のセレン化水素混合ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、ベースガス供給流路から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置であって、
前記ベースガス供給流路に設けられた流量制御手段と、
セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定するガス濃度分析計と、
前記セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差から、前記不活性ガスの供給量の補正量を算出する演算手段と、を備え、
前記演算手段と前記流量制御手段とが、フィードバック回線で接続されていることを特徴とする太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記原料ガス供給流路が、前記１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御するための流量制御手段と、前記１００％セレン化水素ガスの圧力を一定に制御するための圧力制御手段と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置である。
請求項８に記載の発明は、前記流量制御手段が、オリフィス又はニードル弁であり、
前記圧力制御手段が、自動圧力制御装置（ＡＰＲ）であることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置である。
請求項９に記載の発明は、前記オリフィス又はニードル弁が、金属製であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置である。
請求項１０に記載の発明は、所定の濃度に調整した前記セレン化水素混合ガスを貯留するバッファータンクを備え、
前記バッファータンクには、前記セレン化水素混合ガスを供給するための供給口が設けられていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法によれば、不活性ガスの流量と１００％セレン化水素ガスの流量とを設定された流量にそれぞれ制御する第１ステップと、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとを混合して、セレン化水素混合ガスを調製する第２ステップと、調整されたセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定する第３ステップと、セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差に基づいて、不活性ガスの設定された流量を修正する第４ステップと、を備え、これらの第１〜第４ステップを１回以上繰り返す構成となっている。
これにより、１００％セレン化水素ガスの連続的な通気により、原料ガス供給流路にセレン（Ｓｅ）結晶が析出して、１００％セレン化水素ガスの流量が変動した場合であっても、１００％セレン化水素ガスの流量の変動に追従して不活性ガスの流量を補正することで、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとの流量比を一定に保つことができる。このため、セレン化水素の濃度が安定したセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に連続的に供給することができる。
したがって、セレン化水素混合ガスの供給開始から長時間経過した場合であっても、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の設定値と実測値との間の誤差を低減することができる。
【００１５】
また、原料ガス供給流路に設けられた流量制御手段により、１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御し、この流量制御手段の下流側に設けられた圧力制御手段により、流量制御手段と圧力制御手段との間の１００％セレン化水素ガスを所定の圧力に保ちながら供給する場合には、流量制御手段と圧力制御手段との間の圧力を一定に保つことができる。これにより、１００％セレン化水素ガスを安定した流量で連続的に供給することができるため、ベースガスの流量の補正量及び補正頻度を低減することができる。
【００１６】
本発明の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置によれば、ベースガス供給流路に設けられた流量制御手段と、ガス濃度分析計と、演算手段と、を備え、演算手段と流量制御手段とが、フィードバック回線で接続された構成となっている。これにより、１００％セレン化水素ガスの流量が変動した場合であっても、ガス濃度分析計によりセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定し、演算手段によりセレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差から、不活性ガスの供給量の補正量を算出することができる。そして、フィードバック回線により得られた不活性ガスの供給量の補正量を演算手段から流量制御手段へと伝達することができるため、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとの流量比を一定に保つことができる。したがって、セレン化水素の濃度が安定したセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に連続的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法を示すフローチャートである。
【図３】従来の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置を示す模式図である。
【図４】従来の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法における混合ガス中のセレン化水素ガス濃度の設定値と実測値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法について、これに用いる太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置とともに、図面を用いて詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
また、本明細書中で用いる単位については、濃度は体積濃度、圧力はゲージ圧力、
流量は体積流量を表している。さらに、本明細書中に示す体積は、基準状態（０℃、1ａｔｍ（大気圧））での体積である。
【００１９】
先ず、本発明を適用した一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置（以下、単に「供給装置」という）の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の供給装置１は、太陽電池の製造装置における生産状況に応じて、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する装置である。具体的には、供給装置１は、ベースガスを供給するためのベースガス供給流路Ｌ１と、原料ガスを供給するための原料ガス供給流路Ｌ２と、所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを貯留するためのバッファータンク２と、を備えて概略構成されている。
【００２０】
ベースガス供給流路Ｌ１は、一端が図示略のベースガス供給源に接続されており、他端が図示略の混合器に接続されている。
ベースガスは、希釈用途の不活性ガスであれば特に限定されるものではない。上記ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等が挙げられる。
【００２１】
ベースガス供給流路Ｌ１には、上流側から下流側に向かって、開閉バルブ３、圧力調整器４、マスフローコントローラ（流量制御手段）５、自動弁６が順次設けられている。また、圧力調整器４の上流側及び下流側には、圧力計７，８がそれぞれ設けられており、圧力調整器４の前後の圧力を視認することができる。
【００２２】
圧力調整器４は、ベースガス供給源から供給されるベースガスの圧力を所望の圧力へと減圧するために設けられている。本実施形態の供給装置１では、ベースガス供給流路Ｌ１には圧力調整器４が一つだけ示されているが、これに限定されるものではなく、圧力調整器４が２以上設けられていてもよい。
なお、マスフローコントローラ５の直前の圧力は、太陽電池製造装置への供給圧力に応じて適宜選択することができる。例えば、マスフローコントローラ５の直前の圧力としては、０．６〜０．７ＭＰａの範囲とすることができる。
【００２３】
マスフローコントローラ５は、ベースガスの質量流量を計測して流量制御を行う流量制御機器であり、高精度な流量計測及び制御をすることができる。マスフローコントローラ５に搭載している質量流量センサとしては、特に限定されるものではなく、例えば、熱式質量流量センサや差圧式質量流量センサ等の一般的なものを用いることができる。
【００２４】
原料ガス供給流路Ｌ２は、一端が図示略の原料ガス供給源に接続されており、他端が図示略の混合器に接続されている。
原料ガスは、濃度１００％のセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスである。なお、本明細書中では、単に１００％セレン化水素ガスと記載する。
【００２５】
原料ガス供給流路Ｌ２には、上流側から下流側に向かって、自動弁９、開閉バルブ１０、圧力調整器１１、流量制御手段１２、圧力制御手段１３、自動弁１４が順次設けられている。また、圧力調整器１１の上流側及び下流側には、圧力計１５，１６がそれぞれ設けられており、圧力調整器１１の前後の圧力を視認することができる。
【００２６】
圧力調整器１１は、原料ガス供給源から供給される１００％セレン化水素ガスの圧力を所望の圧力へと減圧するために設けられている。本実施形態の供給装置１では、原料ガス供給流路Ｌ２には圧力調整器１１が一つだけ示されているが、これに限定されるものではなく、圧力調整器１１が２以上設けられていてもよい。
【００２７】
流量制御手段１２は、原料ガス供給流路Ｌ２に設けられた最下流側の圧力調整器１１と圧力制御手段１３との間に設けられている。流量制御手段１２は、原料ガスである１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御可能な部材であれば特に限定されるものではない。上記部材としては、例えば、ニードル弁やオリフィス等が挙げられる。また、セレン化水素の自己分解で生じるセレン（Ｓｅ）結晶は、樹脂性の部材に析出しやすいため、上記ニードル弁又はオリフィスは、金属製のもの用いることが好ましい。
【００２８】
流量制御手段１２の下流側の流量は、必要とされるセレン化水素混合ガスの供給量に応じて適宜選択することができる。具体的には、例えば、０〜２０Ｌ／ｍｉｎの範囲とすることができる。
このようなニードル弁としては、ＦＵＤＤＦＭ−７１Ｍ−６．３５を例示することができる。
また、オリフィスとしては、ＵＪＲ−６．３５ＲＥ−ＲＧ−Ｏ−０．５を例示することができる。
【００２９】
圧力制御手段１３は、流量制御手段１２の下流側に設けられている。圧力制御手段１３は、流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の圧力を一定に保つことが可能な部材であれば特に限定されるものではない。上記部材としては、例えば、自動圧力制御装置（ＡＰＲ）を挙げることができる。
【００３０】
原料ガス供給源及び流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の圧力は、太陽電池製造装置への供給圧力に応じて適宜選択することができる。例えば、圧力制御手段１３によって管理される圧力としては、０．５〜０．６ＭＰａの範囲とすることができる。
【００３１】
ベースガス供給流路Ｌ１及び原料ガス供給流路Ｌ２が接続された図示略の混合器とバッファータンク２とは、流路Ｌ３により接続されている。この流路Ｌ３の上流側及び下流側には、開閉バルブ１７，１８がそれぞれ設けられている。
【００３２】
バッファータンク２は、混合器によって所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを貯留するための貯留槽である。バッファータンクの容量は、特に限定されるものではなく、太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
バッファータンク２には、図示略の供給口が設けられており、この供給口には流路Ｌ４の一端が接続されており、この流路Ｌ４の他端が太陽電池製造装置に接続されている。これにより、バッファータンク２から太陽電池製造装置へとセレン化水素混合ガスを供給可能となっている。また、流路Ｌ４の供給口側には、開閉バルブ１９が設けられている。
【００３４】
また、バッファータンク２には、流路Ｌ５の一端が接続されており、この流路Ｌ５の他端が圧力計２０に接続されている。この圧力計２０により、バッファータンク内の圧力を確認することができる。また、流路Ｌ５には、開閉バルブ２１が設けられている。
【００３５】
さらに、バッファータンク２は、流路Ｌ３から分岐された流路Ｌ６と連通されている。流路Ｌ６は、一端が流路Ｌ３に接続されており、他端が図示略の排気ダクトに接続されている。また、流路Ｌ６には、ガス濃度分析計２２が設けられている。このガス濃度分析計２２により、バッファータンク２内のセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定することができる。また、ガス濃度分析計２２の上流側及び下流側には、開閉バルブ２３，２４がそれぞれ設けられている。
【００３６】
ガス濃度分析計２２には、回線Ｅ１によって演算手段２５が接続されており、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の測定結果をガス濃度分析計２２から演算手段２５へと送信可能とされている。
【００３７】
演算手段２５は、受信したセレン化水素濃度の測定値と設定値との誤差を計算して、ベースガスである不活性ガスの供給量の補正量を算出可能なものであれば、特に限定されるものではない。このような演算手段２５としては、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有する一般的なコンピュータ（ＰＣ）を用いることができる。
【００３８】
本実施形態の処理装置１では、演算手段２５とマスフローコントローラ５とが、フィードバック回線Ｅ２で接続されていることを特徴としている。このフィードバック回線Ｅ２により、演算手段２５によって算出された不活性ガスの供給量の補正量を、マスフローコントローラ５に送信可能とされている。
なお、回線Ｅ１及びフィードバック回線Ｅ２は、有線方式であってもよいし、無線方式であってもよい。
【００３９】
次に、上記供給装置１を用いた本実施形態の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法（以下、単に「供給方法」という）ついて説明する。
本実施形態の供給方法は、ベースガス供給流路Ｌ１から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路Ｌ２から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法であり、不活性ガスの流量と１００％セレン化水素ガスの流量とを設定された流量にそれぞれ制御する第１ステップと、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとを混合して、セレン化水素混合ガスを調製する第２ステップと、調整されたセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定する第３ステップと、セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差に基づいて、不活性ガスの設定された流量を修正する第４ステップと、を備え、第１〜第４ステップを１回以上繰り返すことを特徴とするものである。
以下、図２を参照しながら、本実施形態の供給方法について詳細に説明する。
【００４０】
先ず、太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給準備を行なう。具体的には、図１に示す供給装置１において、開閉バルブ３,１０，１７，１８，１９，２１，２３，２４を開閉操作しながら、流路内のパージを行う。上記パージを完了した後、全ての開閉バルブを開状態にして供給準備を完了する。
次に、図２中のステップＳ０に示すように、セレン化水素混合ガスの供給信号の受信により、供給を開始する。
【００４１】
（第１ステップ）
次に、図２中のステップＳ１−１及びステップＳ１−２に示すように、不活性ガスの流量と１００％セレン化水素ガスの流量とを設定された流量にそれぞれ制御して、ベースガス供給流路Ｌ１から不活性ガスを、原料ガス供給流路Ｌ２から１００％セレン化水素ガスを、それぞれ混合器へと供給する。
【００４２】
具体的には、不活性ガスは、ベースガス供給源からベースガス供給流路Ｌ１に供給される。このベースガス供給流路Ｌ１において、圧力調整器４により所定の圧力へと減圧された後、マスフローコントローラ５内へ導入される。マスフローコントローラ５には、セレン化水素混合ガスの設定濃度に応じた流量が設定されており、このマスフローコントローラ５により不活性ガスの流量が制御される。そして、自動弁６が開状態の場合に、マスフローコントローラ５を介して所定の流量の不活性ガスが混合器へと供給される。
【００４３】
１００％セレン化水素ガスは、原料ガス供給源から原料ガス供給流路Ｌ２に供給される。この原料ガス供給流路Ｌ２において、圧力調整器１１により所定の圧力へと減圧された後、流量制御手段１２であるオリフィス又はニードル弁により、所定の流量に制御される。さらに、圧力制御手段１３によって流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の圧力が制御されることにより、１００％セレン化水素ガスの流量が制御される。そして、自動弁１４が開状態の場合に、流量制御手段１２及び圧力制御手段１３を介して所定の流量の１００％セレン化水素ガスが混合器へと供給される。
【００４４】
（第２ステップ）
次に、図２中のステップＳ２に示すように、所定の流量で供給された不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスを混合器によって混合し、所定の濃度のセレン化水素混合ガスを調製する。
ここで、セレン化水素混合ガスの濃度は、特に限定されるものではなく、太陽電気製造装置の要求に応じて適宜選択することができる。具体的には、例えば、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度を、５〜２０ｖｏｌ％とすることができる。
【００４５】
（第３ステップ）
次に、図２中のステップＳ３に示すように、混合器で調製されたセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度を測定する。具体的には、図１に示すように、経路Ｌ３から分岐された経路Ｌ６からセレン化水素混合ガスの一部を採取し、この経路Ｌ６に設けられたガス濃度分析計２２により測定する。
【００４６】
（第４ステップ）
次に、図２中のステップＳ４に示すように、セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差に基づいて、不活性ガスの設定された流量の補正量を算出する。
具体的には、先ず、演算手段２５により、上記ステップＳ３においてガス濃度分析計２２により得られたセレン化水素濃度の測定結果を、回線Ｅ１を介して受信し、セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差を計算する。
次に、この計算結果に基づいて、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度が設定値となるような不活性ガスの流量を計算し、現在のマスフローコントローラ５における不活性ガスの流量の設定値との差（補正量）を算出する。
次に、算出した補正量を、フィードバック回線を介してマスフローコントローラ５へと送信し、マスフローコントローラ５の不活性ガスの流量の設定値を修正する。
【００４７】
本実施形態の供給方法では、第１〜第４ステップを１回以上繰り返すことを特徴としている。このように第１〜第４ステップを繰り返し行なうことにより、１００％セレン化水素ガスの流量の変動に対して、タイムラグなく、不活性ガスの流量を追従させることができる。これにより、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の設定値と実測値との誤差をつねに最小となるように修正することができる。
このように、１００％セレン化水素ガスの流量を基準にして不活性ガスの流量を補正することにより、濃度が安定したセレン化水素混合ガスを連続的に供給することができる。
【００４８】
次に、図２中のステップＳ５に示すように、所定の濃度に調整したセレン化水素混合ガスを、流路Ｌ３を経由してバッファータンク２へと供給する。すなわち、ステップＳ２で調整したセレン化水素混合ガスに対して、ステップＳ３においてセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度データを採取した後、セレン化水素混合ガス自体は、バッファータンク２へと移送する。そして、図２中のステップＳ６に示すように、このバッファータンク２の供給口に接続された流路Ｌ４から、生産状況に応じてセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置へと供給する。なお、バッファータンク２内の圧力は、圧力計２０により計測することができる。
このようにして、セレン化水素の濃度が安定したセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に連続的に供給する。
【００４９】
本実施形態の供給方法では、バッファータンク２へのセレン化水素混合ガスの供給を上述したような連続方式ではなく、バッジ方式としてもよい。
ここで、バッジ方式とは、バッファータンク２内の圧力を設定した上限値及び下限値の範囲で管理し、バッファータンク２内の圧力が上記管理範囲から外れた場合に、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始又は供給停止信号を発する方法である。
【００５０】
具体的には、バッファータンク２内の圧力が、設定した下限値を下回ると、ベースガス供給流路Ｌ１に設けた自動弁６および原料ガス供給流路Ｌ２に設けた自動弁９，１４に供給開始信号が送信され、これらの自動弁２，９，１４が開状態となる。これらの自動弁２，９，１４が開状態になると、それぞれの流量に設定された不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスが混合器で混合されて、所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスがバッファータンク２内へと供給される。そして、バッファータンク２内の圧力が、設定した上限値に到達すると、ベースガス供給流路Ｌ１に設けた自動弁６および原料ガス供給流路Ｌ２に設けた自動弁９，１４に供給停止信号が送信され、これらの自動弁２，９，１４が閉状態となり、供給が完了する。なお、上記サイクルを１バッジと称する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置１によれば、ベースガス供給流路Ｌ１に設けられたマスフローコントローラ（流量制御手段）５と、ガス濃度分析計２２と、演算手段２５と、を備え、演算手段２５とマスフローコントローラ５とが、フィードバック回線Ｅ２で接続された構成となっている。これにより、１００％セレン化水素ガスの流量が変動した場合であっても、ガス濃度分析計２２によりセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定し、演算手段２５によりセレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差から、不活性ガスの供給量の補正量を算出することができる。そして、フィードバック回線Ｅ２により得られた不活性ガスの供給量の補正量を演算手段２５からマスフローコントローラ５へと伝達することができるため、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとの流量比を一定に保つことができる。したがって、セレン化水素の濃度が安定したセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に連続的に供給することができる。
【００５２】
また、本実施形態の供給装置１は、原料ガス供給流路Ｌ２に流量制御手段１２と圧力制御手段１３とを備え、圧力制御手段１３が流量制御手段１２の下流側に設けられた構成となっている。これにより、原料ガス側の１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御することができるとともに、流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の圧力を一定に保つことができる。したがって、１００％セレン化水素ガスを安定した流量で供給することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態の供給装置１では、流量制御手段１２としてオリフィス又はニードル弁を用いるため、１００％セレン化水素ガスの流量を確実に制御することができる。そして、オリフィス又はニードル弁を金属製とすることで、セレン（Ｓｅ）の結晶の析出を抑制することができる。
また、圧力制御手段１３として自動圧力制御装置（ＡＰＲ）を用いているため、流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の圧力の制御を容易に行なうことができる。
【００５４】
更にまた、本実施形態の供給装置１は、バッファータンク２を備えているため、所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを貯留しておくことができる。これにより、生産の状況に応じて太陽電池製造装置に適宜セレン化水素混合ガスを供給することができる。
【００５５】
本実施形態の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法によれば、不活性ガスの流量と１００％セレン化水素ガスの流量とを設定された流量にそれぞれ制御する第１ステップと、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとを混合して、セレン化水素混合ガスを調製する第２ステップと、調整されたセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定する第３ステップと、セレン化水素濃度の設定値と測定値との誤差に基づいて、不活性ガスの設定された流量を修正する第４ステップと、を備え、これらの第１〜第４ステップを１回以上繰り返す構成となっている。
これにより、１００％セレン化水素ガスの連続的な通気により、原料ガス供給流路Ｌ２にセレン（Ｓｅ）結晶が析出して、１００％セレン化水素ガスの流量が変動した場合であっても、１００％セレン化水素ガスの流量の変動に追従して不活性ガスの流量を補正することで、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとの流量比を一定に保つことができる。このため、セレン化水素の濃度が安定したセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に連続的に供給することができる。
したがって、セレン化水素混合ガスの供給開始から長時間経過した場合であっても、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の設定値と実測値との間の誤差を低減することができる。
【００５６】
また、原料ガス供給流路Ｌ２に設けられた流量制御手段１２により、１００％セレン化水素ガスの流量を所定の流量に制御し、この流量制御手段１２の下流側に設けられた圧力制御手段１３により、流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の１００％セレン化水素ガスを所定の圧力に保ちながら供給する場合には、流量制御手段１２と圧力制御手段１３との間の圧力を一定に保つことができる。これにより、１００％セレン化水素ガスを安定した流量で連続的に供給することができるため、ベースガスの流量の補正量及び補正頻度を低減することができる。
【００５７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態の供給装置１では、原料ガス供給流路Ｌ２において１００％セレン化水素ガスを流量制御手段１２及び圧力制御手段１３を用いて流量を制御する構成としているが、これらの流量制御手段１２及び圧力制御手段１３に代えて、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の他の流量制御手段のみを用いて流量を制御する構成としてもよい。
【００５８】
以下、具体例を示す。
（例１）
図１に示す供給装置１を用いて、太陽電池製造装置にセレン化水素混合ガスを連続して供給した。太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの連続供給には、バッファータンク２を用いたバッチ方式を用いた。
また、セレン化水素混合ガスの供給時の、供給装置１の条件としては、表１の条件を用いた。
表１の条件にて５０回のバッチ処理を行った後、バッファータンク２に連通されたガス濃度分析計２２を用いて混合ガスの濃度変化を記録した。結果を表２に示す。
【００５９】
（例２）
図３に示す供給装置１０１を用いて、太陽電池製造装置にセレン化水素混合ガスを連続して供給した。太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの連続供給には、バッファータンク１０２を用いたバッチ方式を用い、供給装置１０１のセレン化水素混合ガスの供給条件としては、表１の条件を用いた。
表１の条件にて５０回のバッチ処理を行った後、バッファータンク１０２に連通されたガス濃度分析計１２２を用いて混合ガスの濃度変化を記録した。結果を表２に示す。
【００６０】
【表１】
0005518404.tif 000002
【００６１】
【表２】
0005518404.tif 000003
【００６２】
表２に示すように、従来技術である例２におけるバッファータンクの５０回のバッチ処理を行った後の、セレン化水素混合ガスの設定濃度と実測濃度との誤差は、＋１．３１％であった。これに対して、本発明を適用した例１における設定濃度と実測濃度との誤差は、＋０．０１％であった。
以上より、セレン化水素混合ガスを連続供給した場合に、本発明を適用した例１は、従来技術である例２と比較して、連続供給前後のセレン化水素混合ガスの濃度変化を約１／１３０程度に抑えることができることを確認した。
【符号の説明】
【００６３】
１…供給装置（太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置）
２…バッファータンク
３,１０,１４,１７，１８，１９，２１，２３，２４…開閉バルブ
４，１１…圧力調整器
５…マスフローコントローラ（流量制御手段）
６，９，１４…自動弁
７，８，１５，１６，２０…圧力計
１２…流量制御手段
１３…圧力制御手段
２２…ガス濃度分析計
２５…演算手段
Ｌ１…ベースガス供給流路
Ｌ２…原料ガス供給流路
Ｌ３〜Ｌ６…流路
Ｅ１…回線
Ｅ２…フィードバック回線
【図１】
0005518404.tif 000004
【図２】
0005518404.tif 000005
【図３】
0005518404.tif 000006
【図４】
0005518404.tif 000007