(57)【要約】  シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合にも膜質を低下させずに成膜可能とする成膜装置及び薄膜太陽電池の製造装置、さらには成膜方法及び薄膜太陽電池の製造方法を提供する。  成膜室２内でのプラズマの発生により基板６に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜する成膜装置及び成膜方法、並びに薄膜太陽電池の製造装置１及び製造方法に関して、第１の表面３ａ，４ａ，５ａと、第１の表面３ａ，４ａ，５ａと反対側の第２の表面３ｂ，４ｂ，５ｂとを有する防着板３，４，５を成膜室２の内壁面２ａ，２ｂ，２ｃに配置して、基板６に非真性の導電型層を成膜する際には、防着板３，４，５を回動させて第１の表面３ａ，４ａ，５ａをプラズマ発生側に向け、基板６に実質的に真性な層を成膜する際には、防着板３，４，５を回動させて第２の表面３ｂ，４ｂ，５ｂをプラズマ発生側に向ける。
2011102053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内でプラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜する成膜装置において、
第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面とを有する防着板が前記成膜室の内壁面に配置され、
非真性の導電型層を成膜する際には、前記第１の表面がプラズマ発生側を向く一方で、実質的に真性な層を成膜する際には、前記第２の表面がプラズマ発生側を向くように、前記防着板が回動可能に構成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記防着板が複数箇所に設けられ、
前記防着板の基端部が、前記成膜室の内壁面に回動可能に取付けられ、
前記防着板の先端部が、前記第１の表面及び前記第２の表面をプラズマ発生側に向けたそれぞれの状態で、隣接する前記防着板の回動軸に対して、前記防着板の回動軸及び先端部間の長さ以下に間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記基板がフィルム状の長尺基板となっており、
前記基板の長手方向の一端が巻出しロールに巻き取られる一方で、前記基板の長手方向の他端が巻取りロールに巻き取られており、前記基板がロール搬送可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記プラズマを発生させる一対の電極である放電電極及び接地電極が設けられ、
前記基板に対向する内壁面及び前記基板幅方向の内壁面にて、前記一対の電極の基板長手方向中央から基板長手方向の一方側の所定距離及び他方側の所定距離の合計により定められる所定範囲内に、前記複数の防着板が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記所定範囲は、非真性な導電型層の不純物が前記内壁面に付着し、かつ前記内壁面に付着した不純物が実質的に真性な層の成膜に影響を与える範囲を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記成膜する非真性の導電型層がｎ層又はｐ層となっており、
前記成膜する実質的に真性な層がｉ層となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記プラズマを発生させるプラズマ源が、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、表面波プラズマ源、又はＥＣＲプラズマ源となっていることを特徴とする請求項１〜
６に記載の成膜装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成膜装置を用いた薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項９】
第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面とを有する回動可能な防着板を、内壁面に配置した成膜室内で、プラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜する成膜方法であって、
前記基板に非真性の導電型層を成膜する際には、前記防着板を回動させて前記第１の表面をプラズマ発生側に向け、実質的に真性な層を成膜する際には、前記防着板を回動させて第２の表面をプラズマ発生側に向ける成膜方法。
【請求項１０】
請求項９の成膜方法を用いた薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜室内でプラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜する成膜装置及び成膜方法、並びに薄膜太陽電池の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、太陽電池等の製造に用いられる成膜装置では、成膜室内にてプラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層から成る複数の層が成膜されることがある。特に、薄膜太陽電池には、太陽電池としての特性を向上させるために、異なる吸収波長の半導体から成る複数の光電変換層を成膜した多接合体構造が採用されている。【０００３】
薄膜太陽電池の複数の光電変換層には実質的に真性なｉ層と、ドープ層とが用いられている。ｉ層は、太陽光を吸収する構成となっている。ドープ層は、ｉ層内にて吸収された太陽光により励起され発生したキャリアを、ドリフト電流として取り出すとともに、光起電力を発生させる駆動力となる内部電界を、ｉ層の空乏層に発生させる構成となっている。このドープ層には、空乏層に電子を与えることによってプラスに帯電するｎ層と、空乏層に正孔を与えることによってマイナスに帯電するｐ層とが用いられている。多くの場合、ｎ層を成膜する際にはＰＨ３（ホスフィン）がドーピングガスとして用いられ、ｐ層を成膜する際にはＢ２Ｈ６（ジボラン）がドーピングガスとして用いられている。【０００４】
例えば、ＳｉＨ４（シラン）ガス等を原料としてＳｉ（シリコン）系の薄膜太陽電池を製造する場合に、プラズマＣＶＤ法による薄膜太陽電池の製造装置（以下、「製造装置」という）が用いられることがある。ここで製造装置が１つの成膜室を設けた単室型である場合、当該１つの成膜室内でｉ層、ｐ層及びｎ層がそれぞれ基板に成膜される。このような製造装置では、ドープ層であるｐ層及びｎ層を基板に成膜した際に発生するドーパント成分が、ｉ層を基板に成膜する際にも成膜室内に滞留する。そのため、このようなドーパント成分の不純物がｉ層に混入して、ｉ層の膜質が低下するおそれがある。【０００５】
そこで多くの場合、ｉ層、ｐ層及びｎ層をそれぞれ別々の環境で成膜するために複数の成膜室を設けた多室型の製造装置が用いられている。しかしながら、多室型の製造装置を用いた場合、成膜室数の増加によって、製造コストが増加し、装置が大型化し、装置を設置するための敷地面積が広くなるという問題がある。【０００６】
このような問題を解決すべく、特許文献１に示すような単室型の製造装置では、プラズマ発生用の一対の平行平板電極を設けた成膜室内に、当該電極を覆う防着板として２つの可動壁が設けられている。２つの可動壁のそれぞれは、電極平面に対して垂直方向に延びるように筒状に形成されている。さらに２つの可動壁のそれぞれは、成膜する層の種類に応じて、一対の電極を覆う位置と当該一対の電極を覆う位置から退避した位置との間で、電極平面に対して垂直方向に沿って移動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平５−５１８８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、特許文献１の製造装置は、可動壁の移動機構を設ける必要があり、さらに可動壁を退避させる空間を設ける必要がある。そのため、可動壁の移動機構の構造及び操作が複雑化して、製造装置に故障が発生し易いという問題がある。また、可動壁を退避させる空間を設けたことによって、単室型の製造装置であるにもかかわらず、成膜室が大型化し、製造装置が大型化するという問題がある。特に、大面積の基板を成膜する場合や、ロールツーロール方式、ステッピングロール方式等のようにフィルム状の長尺基板を搬送する方式を採用する場合には、製造装置の大型化が顕著となる。また、移動機構の複雑化、及び装置の大型化によって、製造コストが増加するという問題がある。さらに、複雑な移動機構を有し、かつ大型である可動壁をクリーニングすることは煩雑であるので、メンテナンス性も悪化し、問題となる。【０００９】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜可能とする成膜装置及び薄膜太陽電池の製造装置を提供し、さらにシンプルな操作によって、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜可能とする成膜方法及び薄膜太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するために本発明の成膜装置は、成膜室内でプラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜するように構成されている。さらに本発明の成膜装置では、第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面とを有する防着板が前記成膜室の内壁面に配置され、非真性の導電型層を成膜する際には、前記第１の表面がプラズマ発生側を向く一方で、実質的に真性な層を成膜する際には、前記第２の表面がプラズマ発生側を向くように、前記防着板が回動可能に構成されている。【００１１】
本発明の成膜装置では、前記防着板が複数箇所に設けられ、前記防着板の基端部が、前記成膜室の内壁面に回動可能に取付けられ、前記防着板の先端部が、前記第１の表面及び前記第２の表面をプラズマ発生側に向けたそれぞれの状態で、隣接する前記防着板の回動軸に対して、前記防着板の回動軸及び先端部間の長さ以下に間隔を空けて配置されている。【００１２】
本発明の成膜装置では、前記基板がフィルム状の長尺基板となっており、前記基板の長手方向の一端が巻出しロールに巻き取られる一方で、前記基板の長手方向の他端が巻取りロールに巻き取られており、前記基板がロール搬送可能に構成されている。【００１３】
本発明の成膜装置では、前記プラズマを発生させる一対の電極である放電電極及び接地電極が設けられ、前記基板に対向する内壁面及び前記基板幅方向の内壁面にて、前記一対の電極の基板長手方向中央から基板長手方向の一方側の所定距離及び他方側の所定距離の合計により定められる所定範囲内に、前記複数の防着板が配置されている。【００１４】
本発明の成膜装置では、前記所定範囲は、非真性な導電型層の不純物が前記内壁面に付着し、かつ前記内壁面に付着した不純物が実質的に真性な層の成膜に影響を与える範囲を含んでいる。【００１５】
本発明の成膜装置では、前記成膜する非真性の導電型層がｎ層又はｐ層となっており、前記成膜する実質的に真性な層がｉ層となっている。【００１６】
本発明の成膜装置では、前記プラズマを発生させるプラズマ源が、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、表面波プラズマ源、又はＥＣＲプラズマ源となっている。【００１７】
課題を解決するために本発明の薄膜太陽電池の製造装置は、上述の成膜装置を用いている。【００１８】
課題を解決するために本発明の成膜方法は、第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面とを有する回動可能な防着板を、内壁面に配置した成膜室内で、プラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜するものである。当該成膜方法にて、前記基板に非真性の導電型層を成膜する際には、前記防着板を回動させて前記第１の表面をプラズマ発生側に向け、前記基板に実質的に真性な層を成膜する際には、前記防着板を回動させて第２の表面をプラズマ発生側に向ける。【００１９】
課題を解決するために本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、上述の成膜方法を用いる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明の成膜装置は、成膜室内でプラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜するように構成されている。さらに本発明の成膜装置では、第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面とを有する防着板が前記成膜室の内壁面に配置され、非真性の導電型層を成膜する際には、前記第１の表面がプラズマ発生側を向く一方で、実質的に真性な層を成膜する際には、前記第２の表面がプラズマ発生側を向くように、前記防着板が回動可能に構成されている。
そのため、前記防着板の第１の表面が、実質的に真性な層を成膜する際には前記基板を成膜する側と反対側を向くので、前記第１の表面に付着した非真性の導電型層の不純物が、前記成膜室内に飛散することを防ぐことができる。従って、不純物が実質的に真性な層に混入することを確実に防ぐことができ、実質的に真性な層の膜質低下を防ぐことができる。
また、成膜する導電型層の種類に応じて前記防着板を回動させるだけというシンプルな構成であるので、前記成膜装置の製造コストを低減できる。さらに、シンプルな構成によって前記防着板のクリーニング等が容易になり、前記成膜装置のメンテナンス性を向上させることができる。加えて、前記防着板は常に使用された状態となるので、使用しない状態の防着板を退避させる空間を別途設ける必要がなく、成膜装置を小型化できる。
すなわち、前記成膜装置については、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２１】
本発明の成膜装置では、前記防着板が複数箇所に設けられ、前記防着板の基端部が、前記成膜室の内壁面に回動可能に取付けられ、前記防着板の先端部が、前記第１の表面及び前記第２の表面をプラズマ発生側に向けたそれぞれの状態で、隣接する前記防着板の回動軸に対して、前記防着板の回動軸及び先端部間の長さ以下に間隔を空けて配置されているので、前記防着板が回動する際に、前記防着板と前記隣接する防着板とが接触することを防止できる。この場合、前記防着板と前記隣接する防着板との間で露出した内壁が、非真性の導電型層の成膜時に前記防着板によって覆われず、当該露出した内壁に非真性の導電型層の不純物が付着するが、当該露出した内壁は実質的に真性な層の成膜時には前記隣接する防着板によって覆われて、付着した不純物が前記成膜室内に飛散することを防止できる。従って、前記成膜装置について、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２２】
本発明の成膜装置では、前記基板がフィルム状の長尺基板となっており、前記基板の長手方向の一端が巻出しロールに巻き取られる一方で、前記基板の長手方向の他端が巻取りロールに巻き取られており、前記基板がロール搬送可能に構成されているので、例えば、ロールツーロール方式、ステッピングロール方式等の成膜装置についても、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２３】
本発明の成膜装置では、前記プラズマを発生させる一対の電極である放電電極及び接地電極が設けられ、前記基板に対向する内壁面及び前記基板幅方向の内壁面にて、前記一対の電極の基板長手方向中央から基板長手方向の一方側の所定距離及び他方側の所定距離の範囲内に、前記複数の防着板が配置されている。好ましくは、前記所定範囲は、非真性な導電型層の不純物が前記内壁面に付着し、かつ前記内壁面に付着した不純物が実質的に真性な層の成膜に影響を与える範囲を含んでいる。
そのため、前記成膜室の内壁全体に前記防着板を配置する必要がなく、前記内壁の一部に前記防着板を配置すればよいので、前記防着板の数を少なくすることができ、又は前記防着板の面積を小さくすることができる。従って、前記成膜装置について、さらにコストを低減し、かつさらにメンテナンス性を向上させながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２４】
本発明の成膜装置では、前記成膜する非真性の導電型層がｎ層又はｐ層となっており、前記成膜する実質的に真性な層がｉ層となっているので、例えば、ｎｉｐ接合構造、ｐｉｎ接合構造等の多接合体構造を有する製品の製造に用いられる成膜装置が、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２５】
本発明の成膜装置では、前記プラズマを発生させるプラズマ源が、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、表面波プラズマ源、又はＥＣＲプラズマ源となっているので、これらのプラズマ源のいずれかを用いた成膜装置についても、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２６】
本発明の薄膜太陽電池の製造装置は、前記成膜装置を用いている。
そのため、薄膜太陽電池の製造装置についても、前記成膜装置と同様に、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室及び多室のいずれの場合でも膜質を低下させずに実質的に真性な層及び非真性の導電型層を成膜できる。【００２７】
本発明の成膜方法は、第１の表面と、該第１の表面と反対側の第２の表面とを有する回動可能な防着板を、内壁面に配置した成膜室内で、プラズマを発生させることによって基板に非真性の導電型層及び実質的に真性な層を成膜するものである。当該成膜方法にて、前記基板に非真性の導電型層を成膜する際には、前記防着板を回動させて前記第１の表面をプラズマ発生側に向け、前記基板に実質的に真性な層を成膜する際には、前記防着板を回動させて第２の表面をプラズマ発生側に向ける。
そのため、前記防着板を回動させるというシンプルな操作によって、前記防着板の第１の表面が実質的に真性な層を成膜する際には前記基板を成膜する側と反対側を向くため、前記第１の表面に付着した不純物が、前記成膜室内に飛散することを防ぐことができる。従って、不純物が実質的に真性な層に混入することを確実に防ぐことができ、単室及び多室のいずれの場合にも膜質を低下させずに成膜された製品を提供できる。【００２８】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、上述の成膜方法を用いる。
そのため、前記成膜方法と同様に、当該薄膜太陽電池の製造方法によって、単室及び多室のいずれの場合にも膜質を低下させずに成膜された薄膜太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造装置を模式的に示す上面視断面図である。
【図２】（ａ）は、非真性の導電型層の成膜時における図１の成膜室の内壁底面を示す図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ矢視図である。
【図３】（ａ）は、実質的に真性な層の成膜時における図１の成膜室の内壁底面を示す図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＣ矢視図である。
【図４】（ａ）は、非真性の導電型層の成膜時における図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のＤ矢視図である。
【図５】（ａ）は、実質的に真性な層の成膜時における図１のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）のＥ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態における成膜装置を以下に説明する。なお、本実施形態では、成膜装置の一例として、プラズマＣＶＤ方式を用いた薄膜太陽電池の製造装置について説明する。しかしながら、成膜装置が、半導体、ダイオード、薄型ディスプレイ、電磁波シールド膜等の製造装置に用いられてもよい。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池の製造装置（以下、「製造装置」という）１は、１つの成膜室２を有しており、単室型の製造装置１となっている。成膜室２には、第１の表面３ａ，４ａ，５ａと、第１の表面３ａ，４ａ，５ａと反対側の第２の表面３ｂ，４ｂ，５ｂとを有する複数の防着板３，４，５が設けられている。
【００３２】
製造装置１には、フィルム状の長尺基板（以下、「基板」という）６が、その幅方向を製造装置１の上下方向に沿わせて配置されている。基板６の長手方向の一端は、製造装置１の上下方向に沿って延びる巻出しロール７に巻き取られる一方で、基板６の長手方向の他端は、製造装置１の上下方向に沿って延びる巻取りロール８に巻き取られている。このような基板６は、巻出しロール７から巻き出されて、巻出し用ガイドロール９及び巻取り用ガイドロール１０に案内された後に、巻取りロール８に巻き取られている。このような製造装置１は、基板６をロール搬送可能に構成されている。
【００３３】
巻出し用ガイドロール９と巻取り用ガイドロール１０との間における基板６の搬送区間には、容量結合方式の一対の平行平板電極として放電電極（アノード電極）１１及び接地電極（カソード電極）１２が配置されており、放電電極１１と接地電極１２との間にプラズマが発生するように構成されている。基板６は、放電電極１１と接地電極１２との間を通過するように搬送される。
【００３４】
放電電極１１は、シャワーヘッド電極として構成され、放電電極１１と当該放電電極１１側の内壁側面２ｃとの間には、略円筒状のガス供給管１３が配置されている。成膜用ガスは、ガス供給管１３から放電電極１１に供給されて、放電電極１１の基板６側の表面１１ａから成膜室２内に供給されることとなる。また、接地電極１２と、当該接地電極１２側の内壁側面２ｂとの間には、略円柱状の支持部材１４が配置されている。なお、特に図示しないが、図１の製造装置１には、装置内部を真空排気する機構が設けられており、プラズマＣＶＤ成膜時に当該排気機構を制御することによって、未反応のガスを除外装置に排気するように構成されている。
【００３５】
このように製造装置１は、成膜室２内における放電電極１１と接地電極１２との間でプラズマを発生させることによって、基板６に非真性の導電型層であるｎ層及びｐ層を成膜し、かつ実質的に真性な層であるｉ層を成膜可能に構成されている。
【００３６】
ここで図２〜図５を参照して、防着板３〜５の構成を説明する。
図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、基板６の表面に対向する一方の内壁面である内壁底面２ａには、複数の第１の防着板３が設けられている。本実施形態では、５枚の第１の防着板３が設けられた場合について記載するが、これに限定されない。５枚の第１の防着板３は、基板長手方向に互いに間隔を空けて、内壁底面２ａに配置されている。
【００３７】
詳細には、第１の防着板３は、内壁底面２ａの基板幅方向全体に延びる長方形の板状に形成されている。第１の防着板３にて、基板長手方向の基端部３ｃは、内壁底面２ａに、基板幅方向に延びる回動軸３ｄを中心として回動可能に取付けられている。その一方で、第１の防着板３にて、基板長手方向の先端部３ｅは、第１の表面３ａを内壁底面２ａに当接させた状態、及び第２の表面３ｂを内壁底面２ａに当接させた状態のそれぞれで、隣接する第１の防着板３の回動軸３ｄに対して距離Ｌ１の間隔を空けて配置されている。ここで、第１の防着板３の回動軸３ｄ及び先端部３ｅ間の長さを距離Ｌ２とすると、距離Ｌ１は距離Ｌ２以下となっている。
【００３８】
さらに５枚の第１の防着板３は、内壁底面２ａにて、一対の電極１１，１２における基板長手方向の中央から基板長手方向の一方側に距離Ｒ１の範囲と、一対の電極１１，１２における基板長手方向の中央から基板長手方向の他方側に距離Ｒ２の範囲とを保護できるように配置されている。距離Ｒ１及び距離Ｒ２は、成膜時に、非真性の導電型層であるｎ層及びｐ層の不純物が成膜室２の内壁底面２ａに付着し、かつ内壁底面２ａに付着した不純物が実質的に真性な層の成膜に影響を与える範囲を含むように定められるとよい。
【００３９】
このような第１の防着板３は、第１の表面３ａを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢（図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照）と、第２の表面３ｂを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢（図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照）との間で回動可能となっている。なお、第１の表面３ａを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢では、第２の表面３ｂは内壁底面２ａに当接している。その一方で、第２の表面３ｂを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢では、第１の表面３ａは内壁底面２ａに当接している。また、特に図示はしないが、第１の防着板３を回動させるための駆動機構が設けられており、当該駆動機構を制御することによって、第１の防着板３が回動制御されるように構成されている。
【００４０】
なお、基板６の表面に対向するもう一方の内壁面である内壁天井面（図示せず）にも、内壁底面２ａと同様に第１の防着板３が設けられている。
【００４１】
また、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、基板幅方向の接地電極１２側の内壁面である内壁側面２ｂには、第２の防着板４、及び第３の防着板５が設けられている。本実施形態では、複数の第２の防着板４、及び複数の第３の防着板５が設けられているものとし、特に４枚の第２の防着板４と、２枚の第３の防着板５とが設けられている場合について記載するが、これに限定されない。４枚の第２の防着板４のうち２枚は、内壁側面２ｂにて、接地電極１２の支柱部材１４に対して基板長手方向の一方側に配置されている。４枚の第２の防着板４のうち他の２枚は、内壁側面２ｂにて、支柱部材１４に対して基板長手方向の他方側に配置されている。２枚の第３の防着板５は、内壁側面２ｂにて、支柱部材１４に対して上側及び下側にそれぞれ配置されている。
【００４２】
第２の防着板４は、内壁側面２ｂの基板厚さ方向全体に延びる長方形の板状に形成されている。２枚の第３の防着板５のうち一方は、支柱部材１４と内壁側面２ｂの上端部との間で延びる長方形の板状に形成されている。２枚の第３の防着板５のうち他方は、支柱部材１４と内壁側面２ｂの下端部との間で延びる長方形の板状に形成されている。
【００４３】
第２の防着板４にて、基板長手方向の基端部４ｃは内壁側面２ｂに基板厚さ方向に延びる回動軸４ｄを中心として回動可能に取付けられている。第３の防着板５にて、基板長手方向の基端部５ｃは内壁側面２ｂに基板厚さ方向に延びる回動軸５ｄを中心として回動可能に取付けられている。その一方で、第２の防着板４にて、基板長手方向の先端部４ｅは、第１の表面４ａを内壁側面２ｂに当接させた状態、及び第２の表面４ｂを内壁側面２ｂに当接させた状態のそれぞれで、隣接する第２の防着板４の回動軸４ｄ、又は隣接する第３の防着板５の回動軸５ｄに対して距離Ｌ３の間隔を空けて配置されている。第３の防着板５にて、基板長手方向の先端部５ｅもまた、第１の表面５ａを当接させた状態、及び第２の表面５ｂを内壁側面２ｂに当接させた状態のそれぞれで、隣接する第２の防着板４の回動軸４ｄに対して距離Ｌ３の間隔を空けて配置されている。ここで、第２の防着板４の回動軸４ｄ及び先端部４ｅ間の長さと、及び第３の防着板５の回動軸５ｄ及び先端部５ｅ間の長さを距離Ｌ４とすると、距離Ｌ３は距離Ｌ４以下となっている。
【００４４】
このような第２の防着板４は、第１の表面４ａを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢（図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照）と、第２の表面４ｂを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢（図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照）との間で回動可能となっている。また、第３の防着板５は、第１の表面５ａを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢（図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照）と、第２の表面５ｂを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢（図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照）との間で回動可能となっている。なお、第２の防着板４及び第３の防着板５におけるそれぞれの第１の表面４ａ，５ａを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢では、それぞれの第２の表面４ｂ，５ｂは内壁側面２ｂに当接している。その一方で、第２の防着板４及び第３の防着板５におけるそれぞれの第２の表面４ｂ，５ｂを一対の電極１１，１２側に向けた姿勢では、それぞれの第１の表面４ａ，５ａは内壁側面２ｂに当接している。また、特に図示はしないが、第２の防着板４及び第３の防着板５を回動させるための駆動機構がそれぞれ設けられており、当該駆動機構を制御することによって、第２の防着板４及び第３の防着板５がそれぞれ回動制御されるように構成されている。
【００４５】
さらに４枚の第２の防着板４、及び２枚の第３の防着板５は、内壁側面２ｂにおける、一対の電極１１，１２の基板長手方向の中央から基板長手方向の一方側に距離Ｒ３の範囲と、一対の電極１１，１２の基板長手方向の中央から基板長手方向の他方側に距離Ｒ４の範囲とを保護できるように配置されている。距離Ｒ３及び距離Ｒ４は、成膜時に、非真性の導電型層であるｎ層及びｐ層の不純物が内壁側面２ｂに付着し、かつ内壁側面２ｂに付着した不純物が実質的に真性な層の成膜に影響を与える範囲であるとよい。
【００４６】
なお、図示はしないが、基板幅方向の放電電極１１側の内壁面である内壁側面２ｃにも接地電極１２側の内壁底面２ｂと同様に第２の防着板４及び第３の防着板５が設けられている。
【００４７】
本実施形態の製造装置１を用いることによって、基板６に非真性の導電型層であるｎ層及びｐ層と、実質的に真性な層であるｉ層とを成膜する方法を説明する。
非真性の導電型層であるｎ層又はｐ層を成膜する際には、ｎ層又はｐ層のプレデポを行う前に、図２（ａ）、図２（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、防着板３，４，５を回動させて第１の表面３ａ，４ａ，５ａを一対の電極１１，１２側に向けた状態にする。このような状態で、プレデポを行った後にｎ層又はｐ層を基板６に成膜する。
【００４８】
実質的に真性な層であるｉ層を成膜する際には、ｉ層のプレデポを行う前に、図３（ａ）、図３（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、防着板３，４，５を回動させて、第２の表面３ｂ，４ｂ，５ｂを一対の電極１１，１２側に向けた状態にする。このような状態で、プレデポを行った後にｉ層を基板６に成膜する。
【００４９】
本実施形態のさらに好ましい構成を説明する。
薄膜太陽電池には、サブストレート型のｎｉｐ接合構造、スーパーストレート型のｐｉｎ構造等が用いられるとよい。半導体層である導電型層には、微結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、アモルファスＳｉＯ等が用いられるとよい。基板６には、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、アクリル、アラミド等の絶縁性プラスチックフィルムが用いられるとよい。
基板６は、一方向に搬送可能、及び双方向に搬送可能のいずれであってもよい。基板６の搬送方式は、連続的に基板６を搬送するロールツーロール方式、基板６を一定距離ステップ搬送した後に成膜をし、さらに成膜完了後に再び一定距離ステップ搬送するステッピングロール方式等であるとよい。
また、一例として、第１の防着板３の配置範囲に関する距離Ｒ１及び距離Ｒ２の合計により定められる範囲と、第２の防着板４及び第３の防着板５の配置範囲に関する距離Ｒ３及び距離Ｒ４の合計により定められる範囲とが、非真性な導電型層の不純物が内壁面に付着し、かつ内壁面に付着した不純物が実質的に真性な層の成膜に影響を与える範囲を含んでいると好ましい。
【００５０】
さらなる一例として、サブストレート型のｎｉｐ接合構造を有する薄膜太陽電池を製造する場合、次の構成であると好ましい。
基板６の一方面に予め成膜される裏面電極層が、Ａｇ（銀）、Ａｇ合金、Ａｌ（アルミニウム）等の金属電極、透明導電性電極等から成る多層構造、又は金属膜／透明導電膜の積層構造から成る電極であるとよい。また、裏面電極層を成膜する方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー成膜法、ミスト成膜、印刷法、塗布法、メッキ法等であるとよい。基板６に成膜されたｎｉｐ接合構造の半導体層上に成膜される透明電極層の材料には、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛）等が用いられるとよい。透明電極層を成膜する方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー成膜法、ミスト成膜、印刷法、塗布法、メッキ法等であるとよい。基板６の他方面に成膜される集電極層は、単層膜及び多層膜のいずれであってもよい。集電極層は、Ａｇ，Ａｌ、Ｎｉ（ニッケル）等の金属、又はそれらのうちいずれかの金属から成る合金を用いてもよい。また、集電極層は、Ａｇ，Ａｌ、Ｎｉ等の金属、又はそれらのうちいずれかの金属から成る合金を用いた多層膜であってもよく、又は単層膜であってもよい。集電極層を成膜する方法は、マスクを用いた電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、真空蒸着法、スプレー成膜法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法等であるとよい。さらに、集電電極７を用いずに、ＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）構造を用いた直列接続構造としてもよい。
【００５１】
以上のように本実施形態の薄膜太陽電池の製造装置によれば、防着板３，４，５の第１の表面３ａ，４ａ，５ａが実質的に真性な層を成膜する際には基板６を成膜する側と反対側を向くので、第１の表面３ａ，４ａ，５ａに付着した非真性の導電型層の不純物が前記成膜室内に飛散することを防ぐことができる。従って、実質的に真性な層に混入することを確実に防ぐことができ、ｉ層の膜質低下を防止できる。また、成膜する導電型層の種類に応じて防着板３，４，５を回動させるだけというシンプルな構成であるので、成膜装置１の製造コストを低減できる。さらに、シンプルな構成によって防着板３，４，５のクリーニング等が容易になり、成膜装置１のメンテナンス性を向上させることができる。加えて、防着板３，４，５は常に使用された状態となるので、使用しない状態の防着板３，４，５を退避させる空間を別途設ける必要がなく、成膜装置１を小型化できる。すなわち、成膜装置１については、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室の場合にも膜質を低下させずに実質的に真性なｉ層と、非真性な導電型層であるドープ層とを成膜できる。
【００５２】
本実施形態の薄膜太陽電池の製造装置によれば、防着板３，４，５同士が一定の間隔を空けて配置されているので、防着板３，４，５が回動する際に、隣接する防着板３，４，５同士が接触することを防止できる。この場合、隣接する防着板３，４，５同士の間で露出した内壁が、非真性の導電型層の成膜時に防着板３，４，５によって覆われず、当該露出した内壁に非真性の導電型層の不純物が付着するが、当該露出した内壁は実質的に真性な層の成膜時には隣接する防着板３，４，５によって覆われて、付着した不純物が成膜室２内に飛散することを防止できる。従って、成膜装置１について、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室の場合にも膜質を低下させずに実質的に真性なｉ層と、非真性な導電型層であるドープ層とを成膜できる。
【００５３】
本実施形態の薄膜太陽電池の製造装置によれば、基板６がロール搬送可能に構成されているので、例えば、ロールツーロール方式、ステッピングロール方式等の製造装置１についても、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室の場合にも膜質を低下させずに実質的に真性なｉ層と、非真性な導電型層であるドープ層とを成膜できる。
【００５４】
本実施形態の薄膜太陽電池の製造装置によれば、内壁底面２ａ及び内壁天井面にて、第１の防着板３は、実質的に真性な層の成膜に影響する不純物が付着する距離Ｒ１及び距離Ｒ２の範囲のみに配置されている。また、内壁底面２ｂ，２ｃにて、第２の防着板４及び第３の防着板５は、実質的に真性な層の成膜に影響する不純物が付着する距離Ｒ３及び距離Ｒ４の範囲に配置されている。そのため、成膜室２の内壁全体に防着板３，４，５を配置する必要がなく、内壁底面２ａ、内壁側面２ｂ，２ｃ、及び内壁天井面の一部にのみ防着板３，４，５を配置することができる。従って、防着板３，４，５の数を少なくすることができ、又は防着板３，４，５の面積を小さくすることができる。よって、製造装置１について、さらにコストを低減し、かつさらにメンテナンス性を向上させながら、単室の場合にも膜質を低下させずに実質的に真性なｉ層と、非真性な導電型層であるドープ層とを成膜できる。
【００５５】
本実施形態の薄膜太陽電池の製造装置によれば、非真性の導電型層がｎ層又はｐ層となっており、実質的に真性な層がｉ層となっているので、例えば、ｎｉｐ接合構造、ｐｉｎ接合構造等の多接合体構造を有する薄膜太陽電池の製造に用いられる製造装置１についても、シンプルな構成で、小型化可能で、低コストで、かつメンテナンス性に優れながら、単室の場合にも膜質を低下させずに実質的に真性なｉ層と、非真性な導電型層であるドープ層とを成膜できる。
【００５６】
本実施形態の薄膜太陽電池の製造方法によれば、防着板３，４，５を回動させるというシンプルな操作によって、防着板３，４，５の第１の表面３ａ，４ａ，５ａが実質的に真性な層を成膜する際には基板６を成膜する側と反対側を向くため、第１の表面３ａ，４ａ，５ａに付着した不純物が、成膜室２内に飛散することを防ぐことができる。従って、不純物が実質的に真性な層に混入することを確実に防ぐことができ、単室の場合にもｉ層の膜質を低下させずに成膜された薄膜太陽電池を提供できる。
【００５７】
ここまで本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【００５８】
例えば、本発明の実施形態の第１変形例として、製造装置１が、基板６をロール搬送する方式でなく、基板を固定する方式であってもよい。本実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
本発明の実施形態の第２変形例として、基板６が、その幅方向を製造装置１の水平方向に沿わせて配置されていてもよい。すなわち、製造装置１の基板搬送方式が平置き搬送方式であってもよい。本実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
本発明の実施形態の第３変形例として、放電電極１１及び接地電極１２のプラズマ源が、容量結合プラズマを発生させる平行平板型の方式以外であってもよく、誘導結合プラズマ、表面波プラズマ、ＥＣＲプラズマ等を発生させる方式であってもよい。本実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
本発明の実施形態の第４変形例として、防着板３，４，５が、成膜室２の内壁全体を保護するように配置されていてもよい。本実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
本発明の実施形態の第５変形例として、複数の成膜室を有する多室型の製造装置にて、複数の成膜室の少なくとも１つに、防着板３，４，５が設けられていてもよい。多室型の製造装置の場合にも、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
本発明の実施形態の第６変形例として、内壁側面２ｂ，２ｃに第２の防着板４のみが設けられていてもよい。本実施形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
［実施例］
本発明の実施例では、サブストレート型のｎｉｐ接合構造を有するアモルファスＳｉ薄膜太陽電池を製造する。当該ｎｉｐ接合構造は、厚さ２０ｎｍのｎ型アモルファスＳｉ層であるｎ層と、厚さ３００ｎｍのｉ型アモルファスＳｉ層であるｉ層と、厚さ２０ｎｍのｐ型アモルファスＳｉ層であるｐ層とを有する。
【００６５】
基板６には、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを用いる。基板６の一方面には、裏面電極層として厚さ２００ｎｍのＡｇがスパッタリング法により成膜されている。このような基板６をステッピングロール方式で搬送する。さらに、放電電極１１と接地電極１２との電極間距離を２０ｍｍとし、放電周波数を２７．１２ＭＨｚとする。ｎ層を成膜する際には、放電電極１１からの放電パワーを５Ｗとし、成膜温度を３００℃とする。ｉ層を成膜する際には、放電電極１１からの放電パワーを２０Ｗとし、成膜温度を２８０℃とする。ｐ層を成膜する際には、放電電極１１からの放電パワーを５Ｗとし、成膜温度を１６０℃とする。
【００６６】
まず、基板６の裏面電極層上にｎ層を形成するためのプレデポ及び成膜を実施するが、当該プレデポ及び成膜を開始する前に、防着板３，４，５を回動させて第１の表面３ａ，４ａ，５ａを放電電極１１及び接地電極１２側に向ける。ＳｉＨ４ガス、Ｈ２（水素）ガス及びＰＨ３ガスを用いた混合ガスを、放電電極１１と接地電極１２との間に供給する。基板６をｎ層プレデポ用の所定位置に搬送して、プレデポを１０分間実施する。その後、基板６の成膜対象部を放電電極１１と接地電極１２との間に搬送して、基板６にｎ層を成膜する。
【００６７】
次に、基板６に成膜したｎ層上にｉ層を形成するためのプレデポ及び成膜を実施するが、当該プレデポ及び成膜を開始する前に、防着板３，４，５を回動させて第２の表面３ｂ，４ｂ，５ｂを放電電極１１及び接地電極１２側に向ける。ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを用いた混合ガスを、放電電極１１と接地電極１２との間に供給する。基板６をｉ層プレデポ用の所定位置に搬送して、プレデポを３０分間実施する。その後、基板６の成膜対象部を放電電極１１と接地電極１２との間に搬送して、基板６にｉ層を成膜する。
【００６８】
さらに、基板６に成膜したｉ層上にｐ層を形成するためのプレデポ及び成膜を実施するが、当該プレデポ及び成膜を開始する前に、再び防着板３，４，５を回動させて第１の表面３ａ，４ａ，５ａを放電電極１１及び接地電極１２側に向ける。ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス及びＢ２Ｈ６ガスを用いた混合ガスを、放電電極１１と接地電極１２との間に供給する。基板６をｉ層プレデポ用の所定位置に搬送して、プレデポを１０分間実施する。その後、基板６の成膜対象部を放電電極１１と接地電極１２との間に搬送して、基板６にｐ層を成膜する。
【００６９】
このようにｎｉｐ接合構造の半導体層を成膜した後に、Ａｒガスを用いたＲＦスパッタリング法により当該半導体層上に厚さ７０ｎｍのＩＴＯ透明電極を成膜する。さらに、基板６の他方面に、マスクを用いた電子ビーム蒸着法により厚さ１００ｎｍのＴｉ（チタン）層、及び厚さ５００ｎｍのＡｇ層を用いた集電極層を成膜する。
【００７０】
［比較例］
比較例では、回動可能な防着板３，４，５を用いないということ以外は、上述の実施例と同様の条件にて薄膜太陽電池を製造する。
【００７１】
実施例及び比較例にて製造した薄膜太陽電池について、それぞれの初期変換効率をソーラーシミュレータにより測定した。その結果、実施例の薄膜太陽電池の初期変換効率が８．０％であるのに対して、比較例の薄膜太陽電池の初期変換効率が７．０％となった。よって、実施例の初期変換効率は比較例の初期変換効率より高く、本発明の回動可能な防着板３，４，５を用いることによってｉ層の膜質低下を防止できることが確認できた。
【符号の説明】
【００７２】
１  薄膜太陽電池の製造装置
２  成膜室
２ａ  内壁底面
２ｂ，２ｃ  内壁側面
３  第１の防着板
３ａ，４ａ，５ａ  第１の表面
３ｂ，４ｂ，５ｂ  第２の表面
３ｃ，４ｃ，５ｃ  基端部
３ｄ，４ｄ，５ｄ  回動軸
３ｅ，４ｅ，５ｅ  先端部
４  第２の防着板
５  第３の防着板
６  基板
１１  放電電極
１２  接地電極
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  距離
【図１】
2011102053.tif 000003
【図２】
2011102053.tif 000004
【図３】
2011102053.tif 000005
【図４】
2011102053.tif 000006
【図５】
2011102053.tif 000007
【国際調査報告】
2011102053.tif 000008
2011102053.tif 000009
2011102053.tif 000010
2011102053.tif 000011