(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質型光電変換ユニットと結晶質型光電変換ユニットとが互いに積層されたタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記非晶質型光電変換ユニットのｐ型半導体層とｉ型の非晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層とは各々別々のプラズマＣＶＤ反応室内で成膜され、前記結晶質型光電変換ユニットのｐ型半導体層とｉ型の結晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層とは各々同一のプラズマＣＶＤ反応室内で成膜され、
前記非晶質型光電変換ユニットおよび前記結晶質型光電変換ユニットのいずれか一方を形成した後、大気中に取出し、その後に前記非晶質型光電変換ユニットおよび前記結晶質型光電変換ユニットのいずれか他方を前記一方とは異なる成膜装置で形成することを特徴とする、タンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記結晶質型光電変換ユニットの前記ｐ型半導体層と前記ｉ型の結晶質シリコン系光電変換層と前記ｎ型半導体層とは、同一の前記反応室内で順に引き続き成膜され、かつ前記ｐ型半導体層は前記反応室内の圧力が５Ｔｏｒｒ以上の条件で成膜されることを特徴とする、請求項１に記載のタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法に関し、特に、薄膜光電変換装置として良好な性能を得るとともに、生産コストおよび効率を改善し得る製造方法に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書において、「多結晶」と「微結晶」と「結晶質」の用語は、完全な結晶状態のみならず、部分的に非晶質状態を含むものをも意味するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
近年、たとえば多結晶シリコンや微結晶シリコンのような結晶質シリコンを含む薄膜を利用した光電変換装置の開発が精力的に行なわれている。これらの開発は、安価な基板上に低温プロセスで良質の結晶質シリコン薄膜を形成することによって光電変換装置の低コスト化と高性能化を両立させようという試みであり、太陽電池だけでなく光センサなどのさまざまな光電変換装置への応用が期待されている。
【０００４】
従来から、太陽電池の生産装置としては、図１０のブロック図に示されているように複数の膜堆積室（チャンバとも呼ばれる）を直線状に連結したインライン方式、または図１１のブロック図に示されているように中央に中間室を設けてそのまわりに複数のチャンバを配置するマルチチャンバ方式が採用されている。
【０００５】
なお、非晶質シリコン太陽電池に関しては、簡便な方法としてすべての半導体層を同一の堆積室内で形成するといういわゆるシングルチャンバ方式も従来から用いられている。しかし、ｐ型半導体層とｎ型半導体層にドープされる導電型決定不純物原子が他の異なる種類の半導体層に混入されることを防止するために、それぞれの半導体層を形成する前に、たとえば水素などのパージガスによる１時間のガス置換のように、堆積室内の十分なガス置換を行なう必要がある。また、そのようなガス置換処理を施しても非晶質シリコン太陽電池の良好な性能を得ることができなかったために、シングルチャンバ方式はあくまでも実験的用途のみに使用されている。
【０００６】
上記のインライン方式やマルチチャンバ方式を用いて、基板側からｎ型半導体層、ｉ型光電変換層およびｐ型半導体層を順次積層してｎｉｐ型太陽電池を製造する場合について以下に説明する。
【０００７】
図１０のインライン方式では、ｎ型半導体層を形成するためのｎ層堆積室３ｎ、ｉ型光電変換層を形成するためのｉ層堆積室３ｉ１  〜３ｉ６  、およびｐ型半導体層を形成するためのｐ層堆積室３ｐが順に連結された構造が用いられる。この場合に、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とはｉ型光電変換層に比べて薄いため成膜時間が格段に短くなる。このため、生産効率を上げるには通常、複数のｉ層堆積室が連結されるのが一般的であり、ｎ型およびｐ型半導体層の成膜時間が律速状態になるまではｉ層堆積室の数が増えるほど生産性が向上する。
【０００８】
また図１１のマルチチャンバ方式は、膜が堆積されるべき基板が中間室４ｍを経由して各堆積室４ｎ、４ｉ１  〜４ｉ４  、４ｐに移動させられる方式である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１０のインライン方式では、最もメンテナンスが必要とされるｉ層堆積室３ｉ１  〜３ｉ６  を複数含んでいる。さらに、上述のようなタンデム型の薄膜光電変換装置を製造する場合には、さらに連結されるべき堆積室の数を増やす必要がある。このため、１つのｉ層堆積室のメンテナンスが必要となった場合でも、その生産ライン全体が停止させられるという難点がある。
【００１０】
これに対して図１１のマルチチャンバ方式では、それぞれの堆積室４ｎ、４ｉ１  〜４ｉ４  、４ｐと中間室４ｍとの間に気密を維持し得る可動仕切りが設けられている。このため、ある１つの堆積室に不都合が生じた場合でも他の堆積室は使用可能であり、生産が全体的に停止させられるということはない。
【００１１】
しかし、このマルチチャンバ方式の生産装置は、中間室４ｍと各堆積室４ｎ、４ｉ１  〜４ｉ４  、４ｐとの間の気密性を維持しつつ基板を移動させる機構が複雑であって高価であり、また中間室４ｍのまわりに配置される堆積室の数が空間的に制限されるという問題点があるため、実際の生産方式としてはあまり用いられていない。加えて、上記のタンデム型の薄膜光電変換装置を製造する場合には上述の空間的制限による問題がより顕著となる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、良好な性能および品質を有する光電変換装置を簡易な装置により低コスト・高効率で製造できるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法は、非晶質型光電変換ユニットと結晶質型光電変換ユニットとが互いに積層されたものの製造方法であって、非晶質型光電変換ユニットのｐ型半導体層とｉ型の非晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層とは各々別々のプラズマＣＶＤ反応室内で成膜され、結晶質型光電変換ユニットのｐ型半導体層とｉ型の結晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層とは各々同一のプラズマＣＶＤ反応室内で成膜され、非晶質型光電変換ユニットおよび結晶質型光電変換ユニットのいずれか一方を形成した後、大気中に取出し、その後に非晶質型光電変換ユニットおよび結晶質型光電変換ユニットのいずれか他方を上記一方とは異なる成膜装置で形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明のタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法では、結晶質型光電変換ユニットの形成においては、ｐ、ｉおよびｎ層を同一の反応室内で成膜するシングルチャンバ方式が採られるため、この部分で装置構成の簡略化を図ることができる。
【００１５】
またシングルチャンバ方式とした場合でも、結晶質型光電変換ユニットのｐ、ｉおよびｎ層を所定の順序および条件で形成すれば、タクトタイムを大幅に短くできるとともに、良好な品質および性能を有する光電変換ユニットを得ることができる。
結晶質型および非晶質型の光電変換ユニットが各々、異なる成膜装置で形成され、成膜装置間の移動の際に大気に触れる方法であるため、成膜装置内で真空を維持する必要がない。このため、従来例の真空連続形成を行なう場合よりも成膜装置を小型化でき、かつタクトタイムを大幅に短縮できるラインを実現することが可能となる。
また、いずれかの光電変換ユニット形成後に一旦大気中に取出しても、真空装置内で取出さずに形成する場合と比べて、性能が顕著に低下することはないため問題はない。
【００１６】
上記のタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法において好ましくは、結晶質型光電変換ユニットのｐ型半導体層とｉ型の結晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層とは、同一の反応室内で順に引き続き成膜され、かつｐ型半導体層は反応室内の圧力が５Ｔｏｒｒ以上の条件で成膜される。
【００１７】
本願発明者らは、同一反応室内でｐ、ｉ、ｎ層の順に形成し、かつｐ型半導体層形成時における反応室内の圧力を５Ｔｏｒｒ以上と高くすることによって、良好な品質および性能を有する光電変換装置の得られることを見出した。以下、そのことを説明する。
【００１８】
ｐ、ｉ、ｎ層の順に成膜することにより、ｎ、ｉ、ｐ層の順に成膜する場合よりも、ｉ型光電変換層中への導電型決定不純物原子の混入が少なくなる。これは、ｐ型不純物原子（たとえばボロン原子）の方が、ｎ型不純物原子（たとえばリン原子）よりも拡散しにくいためである。つまり、ｐ型半導体層形成時に反応室の内壁面やプラズマ放電電極などに付着したｐ型不純物原子が、ｉ型光電変換層形成時にｉ型光電変換層側へ拡散してくるが、その拡散の程度がｎ型不純物原子よりも小さいため、ｉ型光電変換層中への混入が抑制される。
【００１９】
また、ｐ型半導体層が５Ｔｏｒｒ以上の高圧力条件下で形成されるため、ｐ型半導体層の成膜速度を高速にでき、ｐ型半導体層の成膜を短時間で完了することができる。これにより、ｐ型半導体層形成用の原料ガスを反応室内へ導入する時間も短くできるため、反応室内の電極などに付着するｐ型不純物原子の蓄積が抑制される。したがって、これによってもｉ型光電変換層中へのｐ型不純物原子の混入が抑制される。
【００２０】
上記より、シングルチャンバ方式で、光電変換装置を製造しても、ｉ型光電変換層中への導電型決定不純物原子の混入を大幅に抑制できるため、インライン方式やマルチチャンバ方式で得た光電変換装置と同等の良好な品質および性能を有する光電変換装置を得ることができる。
【００２１】
また、シングルチャンバ方式で製造できるため、インライン方式やマルチチャンバ方式よりも設備を簡略化することができる。
【００２２】
また、ｐ型半導体層の成膜を短時間で完了することができるため、製造の際のタクトタイムを大幅に短縮でき、設備の簡略化とあわせて、製造コストを抑えることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
まず本発明の実施の形態において製造されるタンデム型の薄膜光電変換装置について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態において製造されるタンデム型の薄膜光電変換装置の構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、たとえばガラスよりなる透明の基板１上に、透明導電膜２が成膜される。透明導電膜２は、たとえばＳｎＯ２  よりなるが、これ以外に、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電性酸化膜より形成されてもよい。この透明導電膜２上に、非晶質型光電変換ユニット１１と結晶質型光電変換ユニット１２とが積層して形成されている。
【００２９】
非晶質型光電変換ユニット１１は、ｐ型半導体層１１１と、ｉ型の非晶質光電変換層１１２と、ｎ型半導体層１１３とが順に積層された構成を有している。結晶質型光電変換ユニット１２は、ｐ型半導体層１２１と、ｉ型の結晶質光電変換層１２２と、ｎ型半導体層１２３とが順に積層された構成を有している。
【００３０】
結晶質型光電変換ユニット１２上には、裏面電極部１３となる導電膜１３１と金属薄膜１３２とが形成されている。導電膜１３１はたとえばＺｎＯ膜よりなり、金属薄膜１３２はたとえばＡｇよりなっている。
【００３１】
このタンデム型の薄膜光電変換装置は、基板１側から光３が入射されるものである。
【００３２】
このタンデム型の薄膜光電変換装置では、短波長の光を非晶質型光電変換ユニットにより効率よく吸収し、かつ長波長の光を結晶質型光電変換ユニットで吸収することができるため、光電変換効率を著しく改善することができる。
【００３３】
次に、本実施の形態で用いられる成膜装置の構成について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を説明するための図である。なお、図示はしていないが、各装置に少なくとも１つ以上のロードおよび／またはアンロードチャンバーを別に設けてもよい。
【００３４】
図２を参照して、本実施の形態の成膜装置では、非晶質型光電変換ユニット１１を形成するための成膜装置と、結晶質型光電変換ユニット１２を形成するための成膜装置とが別々に設けられている。非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置では、ｐ型半導体層１１１形成用のｐ層堆積室１ｐと、ｉ型の非晶質光電変換層１１２形成用のｉ層堆積室１ｉと、ｎ型半導体層１１３形成用のｎ層堆積室１ｎとが順に連結された構成を有している。また結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置は、単一の堆積室２ｐｉｎよりなっており、ｐ型半導体層１２１、ｉ型の結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３を同一の堆積室２ｐｉｎ内で引き続いて形成するシングルチャンバ方式を採用している。
【００３５】
次に、本実施の形態のタンデム型薄膜光電変換装置の製造方法について説明する。
【００３６】
図１と図２とを参照して、まず基板１上に透明導電膜２がたとえば真空蒸着法やスパッタ法によって形成される。基板１としては、たとえば低融点の安価なガラスなどが用いられ得る。また透明導電膜２としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ２  およびＺｎＯから選択された少なくとも１以上の酸化物からなる透明導電性酸化膜が用いられ得る。
【００３７】
この状態で、非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置により、ｐ型半導体層１１１とｉ型の非晶質光電変換層１１２とｎ型半導体層１１３とが、各堆積室１ｐ、１ｉ、１ｎ内でプラズマＣＶＤ法により各々形成される。ｐ型半導体層１１１はたとえば１５ｎｍの膜厚で５分の成膜時間により、ｉ型非晶質光電変換層１１２は３５０ｎｍの膜厚で２０分の成膜時間により、ｎ型半導体層１１３は１５ｎｍの膜厚で５分の成膜時間により各々形成される。これにより、透明導電膜２上に、非晶質型光電変換ユニット１１が形成される。
【００３８】
この後、基板１は成膜装置から大気中へ取出され、その後、結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置内に搬入される。
【００３９】
結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置により、ｐ型半導体層１２１とｉ型の結晶質光電変換層１２２とｎ型半導体層１２３とが、同一堆積室２ｐｉｎ内でこの順で引き続き形成される。ｐ型半導体層１２１は１５ｎｍの膜厚で５分の成膜時間により、ｉ型結晶質光電変換層１２２は３μｍの膜厚で６０分の成膜時間により、ｎ型半導体層１３３は１５ｎｍの膜厚で５分の成膜時間により各々形成される。これにより、非晶質型光電変換ユニット１１上に、結晶質型光電変換ユニット１２が形成される。
【００４０】
なお、ｐ型半導体層１２１は５Ｔｏｒｒ以上の圧力条件下で形成されることが好ましい。またｉ型結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３もｐ型半導体層１２１と同様の圧力条件下で形成されることが好ましい。
【００４１】
この後、結晶質型光電変換ユニット１２上に、たとえばＺｎＯよりなる導電膜１３１とたとえばＡｇよりなる金属薄膜１３２とがたとえばスパッタ法などにより形成され、これら２層１３１、１３２よりなる裏面電極部１３が形成される。
【００４２】
これにより、図１に示すタンデム型の薄膜光電変換装置の製造が完了する。
本実施の形態では、結晶質型光電変換ユニット１２の形成において、ｐ型半導体層１２１、ｉ型結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３を同一の反応室２ｐｉｎ内で成膜するシングルチャンバ方式が採られるため、この成膜装置部分で装置構成の簡略化を図ることができる。
【００４３】
またシングルチャンバ方式とした場合でも、結晶質型光電変換ユニット１２のｐ型半導体層１２１、ｉ型結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３を所定の順序および条件で形成すれば、タクトタイムを大幅に短くできるとともに、良好な品質および性能を有する光電変換ユニットを得ることができる。以下、そのことについて詳細に説明する。
【００４４】
本願発明者らは、同一の堆積室２ｐｉｎ内でｐ型半導体層１２１、ｉ型結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３の順に形成し、かつｐ型半導体層形成時における堆積室２ｐｉｎ内の圧力を５Ｔｏｒｒ以上と高くすることによって、良好な品質および性能を有する光電変換装置の得られることを見出した。
【００４５】
ｐ型半導体層１２１、ｉ型結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３の順に成膜することにより、ｎ型半導体層、ｉ型結晶質光電変換層およびｐ型半導体層の順に成膜する場合よりも、ｉ型結晶質光電変換層１２２中への導電型決定不純物原子の混入が少なくなる。これは、ｉ型結晶質光電変換層１２２以前に形成されるｐ型半導体層１２１中のｐ型不純物原子（たとえばボロン原子）の方が、ｎ型半導体層１２３中のｎ型不純物原子（たとえばリン原子）よりも拡散しにくいためである。つまり、ｐ型半導体層１２１形成時に堆積室２ｐｉｎの内壁面やプラズマ放電電極などに付着したｐ型不純物原子が、ｉ型結晶質光電変換層１２２形成時にｉ型結晶質光電変換層１２２側へ拡散しようとするが、その拡散の程度がｎ型不純物原子よりも小さいため、ｉ型結晶質光電変換層１２２中への混入が抑制される。
【００４６】
また、ｐ型半導体層１２１が５Ｔｏｒｒ以上の高圧力下で形成されるため、ｐ型半導体層１２１の成膜の速度を高速にすることができ、ｐ型半導体層１２１の成膜を短時間で完了することができる。これにより、ｐ型半導体層１２１形成用の原料ガスを堆積室２ｐｉｎ内へ導入する時間も短くできるため、堆積室２ｐｉｎ内の電極などに付着するｐ型不純物原子の蓄積が抑制される。したがって、これによってもｉ型結晶質光電変換層中へのｐ型不純物原子の混入が抑制される。
【００４７】
上記より、シングルチャンバ方式で光電変換装置を製造しても、ｉ型結晶質光電変換層中への導電型決定不純物原子の混入を大幅に抑制できるため、インライン方式やマルチチャンバ方式で得られた光電変換装置と同等の良好な品質および性能を有する光電変換装置を得ることができる。
【００４８】
また、シングルチャンバ方式で製造できるため、インライン方式やマルチチャンバ方式よりも設備を簡略化することができる。
【００４９】
また、ｐ型半導体層１２１の成膜を短時間で完了することができるため、製造の際のタクトタイムを大幅に短縮でき、設備の簡略化とあわせて、製造コストを下げることができる。
【００５０】
また結晶質および非晶質型光電変換ユニット１１、１２が各々、異なる成膜装置で形成され、かつ成膜装置間の移動の際に大気に触れるように構成されている。このため、成膜装置間の移動に際して真空状態を維持する必要がない。このため、従来例の真空連続形成を行なう場合よりも成膜装置を小型化でき、かつタクトタイムを大幅に短縮できるラインを実現することが可能となる。
【００５１】
また、非晶質型および結晶質型光電変換ユニット１１、１２のいずれか一方のユニット形成後に、一旦大気中に取出しても、真空装置内で取出さずに形成する場合と比べて性能が顕著に低下することもないため、問題は生じない。
【００５２】
また、非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置と結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置とが連続している必要はなく、分離していてもよい。このため、どれか１つの堆積室のメンテナンスが必要となった場合でも、製造ライン全体が停止することはない。
【００５３】
（比較例１）
図１のタンデム型の薄膜光電変換装置を、インライン式分離チャンバ成膜装置により製造することもできる。この場合、図３に示すような装置構成となる。
【００５４】
図３を参照して、このインライン式分離チャンバ成膜装置では、各堆積室が直線状に連結されている。具体的には、非晶質型光電変換ユニット１１を構成するｐ型半導体層１１１形成用のｐ層堆積室１ｐと、ｉ型非晶質光電変換層１１２形成用のｉ層堆積室１ｉと、ｎ型半導体層１１３形成用のｎ層堆積室１ｎとが順に連結されている。加えて、結晶質型光電変換ユニット１２を構成するｐ型半導体層１２１形成用のｐ層堆積室２ｐと、ｉ型結晶質光電変換層１２２形成用のｉ層堆積室２ｉと、ｎ型半導体層１２３形成用のｎ層堆積室２ｎとが順に連結されている。
【００５５】
次に、この成膜装置を用いたタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法について説明する。
【００５６】
図３を参照して、まず基板１上に透明導電膜２が形成される。この状態でインライン式分離チャンバ成膜装置内に搬入される。
【００５７】
成膜装置内では、各堆積室においてｐ型半導体層１１１と、ｉ型非晶質光電変換層１１２と、ｎ型半導体層１１３と、ｐ型半導体層１２１と、ｉ型結晶質光電変換層１２２と、ｎ型半導体層１２３とが順に形成される。これにより、非晶質型光電変換ユニット１１と、結晶質型光電変換ユニット１２とが形成される。
【００５８】
この後、結晶質型光電変換ユニット１２上に、導電膜１３１と金属薄膜１３２とが形成され、これら２層１３１、１３２よりなる裏面電極部１３が形成される。
【００５９】
本比較例のインライン式分離チャンバ成膜装置では、各堆積室が連結されているため、これらの堆積室の１つでもそのメンテナンスが必要となった場合には、生産ライン全体を停止しなければならないという問題点がある。
【００６０】
（比較例２）
図１のタンデム型の薄膜光電変換装置を、中間室を持つマルチチャンバ方式である枚葉式分離チャンバ成膜装置により製造することもできる。この場合、図４に示すような装置構成となる。
【００６１】
図４を参照して、枚葉式分離チャンバ成膜装置では、中間室ｍに、各堆積室が各々接続されている。具体的には、非晶質型光電変換ユニット１１を構成するｐ型半導体層１１１形成用のｐ層堆積室１ｐと、ｉ型非晶質光電変換層１１２形成用のｉ層堆積室１ｉと、ｎ型半導体層１１３形成用のｎ層堆積室１ｎとが中間室ｍに接続されている。加えて、結晶質型光電変換ユニット１２を構成するｐ型半導体層１２１形成用のｐ層堆積室２ｐと、ｉ型結晶質光電変換層１２２形成用のｉ層堆積室２ｉと、ｎ型半導体層１２３形成用のｎ層堆積室２ｎとが中間室ｍに接続されている。
【００６２】
次に、この成膜装置を用いたタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法について説明する。
【００６３】
図４を参照して、まず基板１上に、透明導電膜２が形成される。この後、枚葉式分離チャンバ成膜装置内に搬入される。
【００６４】
この成膜装置内で中間室ｍを経由しながら各堆積室へ搬入されることにより、各層の成膜が行なわれる。具体的には、ｐ型半導体層１１１と、ｉ型非晶質光電変換層１１２と、ｎ型半導体層１１３と、ｐ型半導体層１２１と、ｉ型結晶質光電変換層１２２と、ｎ型半導体層１２３とが順に形成される。これにより、非晶質型光電変換ユニット１１と、結晶質型光電変換ユニット１２とが形成される。
【００６５】
この後、結晶質型光電変換ユニット１２上に、導電膜１３１と金属薄膜１３２とが形成され、これら２層１３１、１３２よりなる裏面電極部１３が形成される。
【００６６】
本比較例においては、各堆積室と中間室ｍとの間には気密を維持し得る可動仕切りが設けられているため、ある１つの堆積室に不都合が生じた場合でも他の堆積室は使用可能であり、生産ライン全体が停止するということはない。しかし、中間室ｍと各堆積室との間の気密性を維持しつつ基板を移動させる機構が複雑であって高価であり、また中間室ｍのまわりに配置される堆積室の数が空間的に制限されるという問題がある。
【００６７】
（比較例３）
上記の実施の形態１と同様の条件で、タクトタイム５分を実現するための、インライン式分離チャンバ成膜装置による実際の製造ラインは図５に示すようになる。
【００６８】
図５を参照して、タクトタイム５分を実現するためには、各堆積室での成膜時間を５分にする必要がある。ここで、ｉ型の非晶質光電変換層１１２の成膜時間は２０分であり、ｉ型の結晶質光電変換層１２２の成膜時間は６０分である。このため、各堆積室での成膜時間を５分にするには、ｉ型の非晶質光電変換層１１２形成用の堆積室は４個（１ｉ１  〜１ｉ４  ）必要となり（５分×４）、またｉ型の結晶質光電変換層１２２形成用の堆積室は１２個（２ｉ１  〜２ｉ１２）必要となる（５分×１２）。
【００６９】
この場合、製造ラインが非常に長くなってしまい、どれか１つの堆積室のメンテナンスが必要となった場合に、製造ライン全体が停止するという問題点がより顕著となる。
【００７０】
（比較例４）
上記の実施の形態１と同様の条件で、タクトタイム５分を実現するためには、枚葉式分離チャンバ成膜装置による実際の製造ラインは図６に示すようになる。
【００７１】
図６を参照して、本比較例の場合にも、上記の比較例３と同様、ｉ型の非晶質光電変換層１１２を形成するためには４つの堆積室１ｉ１  〜１ｉ４  が必要となり（５分×４）、ｉ型の結晶質光電変換層１２２を形成するためには１２個の堆積室２ｉ１  〜２ｉ１２が必要となる（５分×１２）。
【００７２】
この場合、成膜装置自体の機構が複雑になるという問題点がより顕著となり、成膜装置が非常に大規模となってしまう。
【００７３】
（比較例５）
タクトタイム５分を実現するとともに、非晶質型光電変換ユニットおよび結晶質型光電変換ユニットをそれぞれ別のインライン式分離チャンバ成膜装置により製造する実際の製造ラインは図７に示すようになる。
【００７４】
図７を参照して、この場合においても、比較例３および４と同様、ｉ型の非晶質光電変換層１１２を形成するためには４つの堆積室１ｉ１  〜１ｉ４  が必要であり（５分×４）、ｉ型の結晶質光電変換層１２２を形成するためには１２個の堆積室２ｉ１  〜２ｉ１２が必要となる（５分×１２）。そして、非晶質型光電変換ユニット１１が形成された後、基板は成膜装置から一旦、大気中に取出される。この後、非晶質型光電変換ユニット形成用の成膜装置内へ移動されることになる。
【００７５】
この場合、非晶質型光電変換ユニット形成用の成膜装置と結晶質型光電変換ユニット形成用の成膜装置とが互いに分けられている。このため、個々の成膜装置の規模は比較例３、４よりは小さくできる。それでも、結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置では、製造ライン全体が非常に長く大規模となってしまう。
【００７６】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を説明するための図である。図８を参照して、本実施の形態では、非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置と結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置とが分離されている。また非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置はインライン式分離チャンバ成膜装置よりなっており、ｐ型半導体層１１１形成用のｐ層堆積室１ｐと、ｉ型非晶質光電変換層１１２形成用の４つのｉ層堆積室１ｉ１  〜１ｉ４  と、ｎ型半導体層１１３形成用のｎ層堆積室１ｎとが順に連結されている。結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置は、シングルチャンバ方式よりなっている。つまり、１つの堆積室内で結晶質型光電変換ユニット１２のｐ型半導体層１２１、ｉ型結晶質光電変換層１２２およびｎ型半導体層１２３が順に引き続いて形成される。またこのシングルチャンバ方式の成膜装置が、たとえば１２個（２ｐｉｎ１  〜２ｐｉｎ１２）備えられている。
【００７７】
次に、本実施の形態におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法について説明する。
【００７８】
まず基板１上に透明導電膜２が形成される。この状態で、非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置内でプラズマＣＶＤ法により各層の成膜が行なわれる。具体的には、ｐ層堆積室１ｐ内で透明導電膜２上に５分の成膜時間により１５ｎｍの膜厚でｐ型半導体層１１１が形成される。この上に、ｉ層堆積室１ｉ１  〜１ｉ４  の各々で５分の成膜時間により成膜が行なわれ、合計３５０ｎｍの膜厚のｉ型非晶質光電変換層１１２が形成される。さらにこの上に、堆積室１ｎ内で５分の成膜時間により１５ｎｍの膜厚でｎ型半導体層１１３が形成される。これにより、非晶質型光電変換ユニット１１が形成される。
【００７９】
基板はこの成膜装置から一旦大気中に取出された後、シングルチャンバ方式の結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置内でプラズマＣＶＤ法により各層の成膜が行なわれる。具体的には、ｐ型半導体層１２１は５分の成膜時間により１５ｎｍの膜厚で形成され、ｉ型結晶質光電変換層１２２は６０分の成膜時間により３μｍの膜厚で形成され、ｎ型半導体層１２３は５分の成膜時間により１５ｎｍの膜厚で形成される。これにより、結晶質型光電変換ユニット１２が形成される。
【００８０】
この後、結晶質型光電変換ユニット１２上に、裏面電極部１３としてＺｎＯ膜１３１が１００ｎｍの膜厚で、Ａｇ膜１３２が３００ｎｍの膜厚でそれぞれスパッタ法により形成され、タンデム型の薄膜光電変換装置が完成する。
【００８１】
本実施の形態では、結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置がシングルチャンバ方式よりなっているため、比較例５の成膜装置と比較しても装置の規模を小さくすることができる。
【００８２】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を説明するための図である。図９を参照して、本実施の形態の成膜装置では、上述した実施の形態２の装置と比較して、非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置の構成が異なる。
【００８３】
非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置は、枚葉式分離チャンバ成膜装置よりなっている。つまり、ｐ型半導体層１１１形成用のｐ層堆積室１ｐと、ｉ型非晶質光電変換層１１２形成用の４つのｉ層堆積室１ｉ１  〜１ｉ４  と、ｎ型半導体層１１３形成用のｎ層堆積室１ｎとが各々中間室ｍに接続された構成となっている。
【００８４】
なお、これ以外の成膜装置の構成については上述した実施の形態２とほぼ同じであるため、同一の部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８５】
次に、本実施の形態のタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法について説明する。
【００８６】
まず基板１上に透明導電膜２が形成される。この状態で、非晶質型光電変換ユニット１１形成用の成膜装置内でプラズマＣＶＤ法により各層の成膜が行なわれる。具体的には、ｐ層堆積室１ｐ内で５分の成膜時間により１５ｎｍの膜厚でｐ型半導体層１１１が形成される。ｉ層堆積室１ｉ１  〜１ｉ４  の各々で５分の成膜時間により成膜が行なわれ、合計３５０ｎｍの膜厚のｉ型の非晶質光電変換層１１２が形成される。ｎ層堆積室１ｎ内で５分の成膜時間によりｎ型半導体層１１３が１５ｎｍの膜厚で形成される。これにより、非晶質型光電変換ユニット１１が形成される。
【００８７】
この後、基板は一旦大気中に取出され、その後結晶質型光電変換ユニット形成用の成膜装置で成膜処理が施される。この成膜方法は実施の形態２とほぼ同じであるため、その説明は省略する。
【００８８】
これにより、１５ｎｍの膜厚のｐ型半導体層１２１と、３μｍの膜厚のｉ型結晶質光電変換層１２２と、１５ｎｍの膜厚のｎ型半導体層１２３とからなる結晶質型光電変換ユニット１２が形成される。
【００８９】
この後、実施の形態２と同様にして裏面電極部１３が形成されて、タンデム型の薄膜光電変換装置が完成する。
【００９０】
本実施の形態では、結晶質型光電変換ユニット１２形成用の成膜装置がシングルチャンバ方式よりなっているため、比較例５の成膜装置と比較しても装置の規模を小さくすることができる。
【００９１】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９２】
【発明の効果】
本発明のタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法では、結晶質型光電変換ユニットの形成においては、ｐ、ｉ、ｎ層を同一の反応室内で成膜するシングルチャンバ方式が採られるため、この部分で装置構成の簡略化を図ることができる。
【００９３】
またシングルチャンバ方式とした場合でも、結晶質型光電変換ユニットのｐ、ｉ、ｎ層を所定の順序および条件で形成すれば、タクトタイムを大幅に短くできるとともに、良好な品質および性能を有する光電変換ユニットを得ることができる。
【００９４】
以上より、良好な性能および品質を有するタンデム型の薄膜光電変換装置を簡単な装置により、低コストかつ優れた生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により形成されるタンデム型の薄膜光電変換装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】タンデム型の薄膜光電変換装置の比較例１の製造方法を説明するための図である。
【図４】タンデム型の薄膜光電変換装置の比較例２の製造方法を説明するための図である。
【図５】タンデム型の薄膜光電変換装置の比較例３の製造方法を説明するための図である。
【図６】タンデム型の薄膜光電変換装置の比較例４の製造方法を説明するための図である。
【図７】タンデム型の薄膜光電変換装置の比較例５の製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態３におけるタンデム型の薄膜光電変換装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】従来のインライン方式で薄膜光電変換装置を製造する方法を説明するための図である。
【図１１】従来のマルチチャンバ方式で薄膜光電変換装置を製造する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ｐ、１ｉ、１ｎ、２ｐｉｎ、１ｉ１  〜１ｉ４  、２ｐｉｎ１  〜２ｐｉｎ１４  堆積室
ｍ  中間室
１  基板
２  透明導電膜
１１  非晶質型光電変換ユニット
１２  結晶質型光電変換ユニット
１３  裏面電極部
１１１、１２１  ｐ型半導体層
１１２  ｉ型の非晶質光電変換層
１１３、１２３  ｎ型半導体層
１２２  ｉ型の結晶質光電変換層
１３１  導電膜
１３２  金属薄膜
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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