(57)【要約】  大気圧プラズマ化学気相成長を利用して薄膜太陽電池を製造するためのプロセス及びシステムが開示される。略大気圧でプラズマを使用して、Ｐ型層、真性層、及びＮ型層を堆積することにより、太陽電池において使用するための１つ又は複数のＰ−Ｎ接合部を形成する。Ｐ−Ｎ接合部が上に堆積される表面を、略大気圧にてプラズマを使用して準備又は洗浄することができる。代替としては、略大気圧でプラズマを使用して、導電層などの太陽電池の他の層を、Ｐ−Ｎ接合部と接触状態に堆積することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に第１のガスを導入するステップと、
前記第１のガスを使用して前記チャンバの内部でプラズマを点火するステップであって、略大気圧を含む条件で前記プラズマを点火するサブステップをさらに含む、ステップと、
ある成分を含む第２のガスを前記チャンバ内に導入するステップであって、前記チャンバ内に前記第１のガスを導入するとともに、前記プラズマ内に前記第２のガスを導入するサブステップをさらに含む、ステップと、
前記成分を含む第１の層を前記チャンバ内において対象物上に堆積するステップであって、略大気圧にて前記プラズマを使用して前記第１の層を堆積するサブステップをさらに含む、ステップと
を含む、大気圧プラズマ化学気相成長のための方法。
【請求項２】
前記第１のガスが、アルゴン、水素、及び窒素からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記対象物が、シリコン基板、ガラス基板、可撓性基板、ポリマー基板、及びステンレス鋼基板からなる群より選択される基板を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記対象物が、第２の層が堆積された基板を含み、前記第１の層を堆積する前記ステップが、前記第２の層上に前記第１の層を堆積するサブステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層が、Ｐ型シリコン層を含み、前記第２のガスが、ジボラン及び処理ガスの混合気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の層が、真性層を含み、前記第２のガスが、ドーパントを含まない処理ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の層が、Ｎ型シリコン層を含み、前記第２のガスが、ホスフィン及び処理ガスの混合気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の層が、透明導電層を含み、前記第２のガスが、ジエチル亜鉛、酸素、及び第３のガスの混合気を含み、前記第３のガスが、アルミニウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
点火する前記ステップが、約１ｋＶの電圧及び１ｋＶ超の電圧からなる群より選択される電圧を使用して前記プラズマを点火するサブステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造する方法であって、
第１の導電層が上に設けられた基板を含む対象物にアクセスするステップと、
前記対象物上に複数の層を堆積して、少なくとも１つのＰ−Ｎ接合部を形成するステップであり、略大気圧にて少なくとも１つのチャンバ内において点火される少なくとも１つのプラズマを使用して前記複数の層を堆積するサブステップをさらに含み、前記複数の層が、Ｐ型層、Ｎ型層、及び前記Ｐ型層と前記Ｎ型層との間に設けられる真性層を含む、ステップと、
前記複数の層上に第２の導電層を設けて、前記太陽電池を形成するステップであり、前記複数の層が、光エネルギーにさらされた場合に、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に電位差を生じさせるように作動可能である、ステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記複数の層を堆積する前記ステップが、
前記少なくとも１つのチャンバ内に第１のガスを導入するサブステップと、
前記第１のガスを使用して前記少なくとも１つのチャンバの内部で前記少なくとも１つのプラズマを点火するサブステップであって、略大気圧にて前記少なくとも１つのプラズマを点火することをさらに含む、サブステップと、
ある成分を含む第２のガスを前記少なくとも１つのチャンバ内に導入するサブステップであって、前記少なくとも１つのチャンバ内に前記第１のガスを導入するのと同時に前記少なくとも１つのプラズマ内に前記第２のガスを導入することをさらに含む、サブステップと、
前記対象物上に前記複数の層のうちの第１の層を堆積するサブステップであって、前記第１の層が前記成分を含む、サブステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の層を堆積する前記ステップが、複数のプラズマヘッドを使用して前記複数の層を堆積するサブステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のプラズマヘッドの中の第１のプラズマヘッドが、ジボラン及び処理ガスの混合気を使用して前記Ｐ型シリコン層を堆積するように作動可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のプラズマヘッドの中の第２のプラズマヘッドが、ドーパントを含まない処理ガスを使用して前記真性層を堆積するように作動可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のプラズマヘッドの中の第３のプラズマヘッドが、ホスフィン及び処理ガスの混合気を使用して前記Ｎ型シリコン層を堆積するように作動可能である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
略大気圧にて点火されるプラズマを使用して前記複数の層を受けるために前記対象物の表面を準備するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の層が、複数のＰ−Ｎ接合部を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の導電層上に接着層を設けるステップと、
前記接着層上に第２の基板を設けるステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の基板が、ガラスを含み、前記太陽電池が、光起電性太陽電池窓である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造するためのシステムであって、
当該システムが複数のプラズマヘッドを備え、前記複数のプラズマヘッドが、
第１のチャンバを備える第１のプラズマヘッドであり、略大気圧にて前記第１のチャンバ内において点火される第１のプラズマを使用してＰ型シリコン層を堆積するように作動可能である、第１のプラズマヘッドと、
前記第１のプラズマヘッドに結合され、第２のチャンバを備える、第２のプラズマヘッドであり、略大気圧にて前記第２のチャンバ内において点火される第２のプラズマを使用して真性層を堆積するように作動可能である、第２のプラズマヘッドと、
前記第２のプラズマヘッドに結合され、第３のチャンバを備える、第３のプラズマヘッドであり、略大気圧にて前記第３のチャンバ内において点火される第３のプラズマを使用してＮ型シリコン層を堆積するように作動可能である、第３のプラズマヘッドと
を含み、
当該システムが、前記複数のプラズマヘッドが対象物上に複数の層を堆積することが可能となるように、前記対象物を移動させるための構成要素であり、前記対象物が、第１の導電層が上に設けられた基板を含み、前記複数の層が、Ｐ型層、Ｎ型層、及び前記Ｐ型層と前記Ｎ型層との間に設けられる真性層を含み、前記複数の層が、光にさらされた場合に、前記第１の導電層と第２の導電層との間に電位差を生じさせるように作動可能である、構成要素を備える、システム。
【請求項２１】
前記第１のプラズマヘッドが、ジボラン及び処理ガスの混合気を使用して前記Ｐ型シリコン層を堆積するようにさらに作動可能である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第２のプラズマヘッドが、ドーパントを含まない処理ガスを使用して前記真性層を堆積するようにさらに作動可能である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第３のプラズマヘッドが、ホスフィン及び処理ガスの混合気を使用して前記Ｎ型シリコン層を堆積するようにさらに作動可能である、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記複数のプラズマヘッドが、
前記第１のプラズマヘッドに結合され、第４のチャンバを備える、第４のプラズマヘッドであって、略大気圧にて前記第４のチャンバ内において点火される第４のプラズマを使用して前記対象物の表面を準備するように作動可能であり、前記複数の層を受けるために前記表面を準備するようにさらに作動可能である、第４のプラズマヘッド
をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記複数の層が、複数のＰ−Ｎ接合部を含む、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００８年７月８日に出願され、「ＡＴＭＯＳＰＨＥＲＩＣ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＰＬＡＳＭＡ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＶＡＰＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（ＡＰＰ−ＣＶＤ）  ＦＯＲ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭ  ＳＯＬＯＲ  ＣＥＬＬ」と題された、Ｃｈａｎ  Ａｌｂｅｒｔ  Ｔｕを発明者として指定する、代理人整理番号第ＮＡＰＯ−Ｐ００１．ＰＲＯの、米国特許仮出願第６１／０７９，０２１号の利益を主張するものである。該出願は、参照により、その全体が事実上において本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来式の薄膜太陽電池は、光エネルギーから電気を生成するために多数の民生用途において現在使用されている。従来式の太陽電池のＰ−Ｎ接合部が、光エネルギーを電気に変換するために使用され、このＰ−Ｎ接合部は、Ｐ型シリコン及びＮ型シリコンの層を含む。
【０００３】
従来式の薄膜太陽電池のこのＰ−Ｎ接合部は、拡散プロセスを利用して製造することが可能である。例えば、Ｎ型シリコン層が、Ｐ型シリコンウェーハの上に拡散されて、Ｐ−Ｎ接合部が形成される。しかし、拡散は、多大な時間を要するプロセスであり、比較的費用がかかる。そのため、拡散を利用して製造される従来式の薄膜太陽電池のコストは、高いのが通常である。
【０００４】
従来式の薄膜太陽電池は、化学気相成長（ＣＶＤ）を利用して製造することもできる。より具体的には、Ｐ−Ｎ接合部のＰ型シリコン及びＮ型シリコンの層が、真空チャンバ内で非常に高い真空下においてプラズマを使用することにより堆積される。この真空チャンバ、及び高真空に引くために使用される関連装置は、非常に高額であるため、高真空下においてＣＶＤを利用して製造される従来式の薄膜太陽電池のコストは、典型的には高い。
【０００５】
従来式の薄膜太陽電池の他の構成要素を製造するためには、Ｐ−Ｎ接合部を作製するために使用される装置とは別の追加の装置がさらに必要となる。例えば、典型的には、Ｐ−Ｎ接合部の作製の前に、その基板が、別個の装置上で洗浄される。さらには、Ｐ−Ｎ接合部を基板に施した後に、別個の装置を使用して追加の層が堆積される。追加の各装置が高額であるため、従来式の薄膜太陽電池のコストはさらに増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、低コストで薄膜太陽電池を製造する必要性が存在する。より具体的には、低コストで太陽電池のＰ−Ｎ接合部及び／又は他の構成要素を製造する必要性が存在する。本発明の実施形態は、これらの必要性及び以下に説明するような他の必要性に対する新規の解決策をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、大気圧プラズマ化学気相成長を利用して薄膜太陽電池を製造するためのプロセス及びシステムを対象とする。より具体的には、略大気圧でプラズマを使用して、Ｐ型層、真性層、及びＮ型層を堆積することにより、太陽電池において使用するための１つ又は複数のＰ−Ｎ接合部を形成する。Ｐ−Ｎ接合部が上に堆積される表面を、略大気圧にてプラズマを使用して準備又は洗浄することができる。代替としては、略大気圧でプラズマを使用して、導電層などの太陽電池の他の層を、Ｐ−Ｎ接合部と接触状態に堆積することができる。
【０００８】
このようにすることで、高額な真空チャンバ及び真空を引くために使用される関連装置を用いずに、略大気圧にてプラズマを使用することによって、太陽電池の製造コストが削減される。さらに、他のより高額な装置の代わりに、太陽電池の製造に関連する他の機能（例えばＰ−Ｎ接合部が上に堆積される表面を準備する、太陽電池の他の層を堆積する等）を行なうために略大気圧にてプラズマを使用することによって、太陽電池の製造コストがさらに削減され得る。
【０００９】
一実施形態においては、大気圧プラズマ化学気相成長のためのプロセスが、チャンバ内に第１のガスを導入するステップを含む。プラズマが、第１のガスを使用してチャンバの内部で点火され、この点火するステップは、略大気圧からなる条件でプラズマを点火するサブステップをさらに含む。第２のガスが、このチャンバ内に導入され、この第２のガスは、ある成分を含み、第２のガスを導入するこのステップは、チャンバ内に第１のガスを導入するのとともに、プラズマ内に第２のガスを導入するサブステップをさらに含む。第１の層が、チャンバ内において対象物の上に堆積され、この第１の層は、前述の成分を含み、堆積するこのステップは、略大気圧にてプラズマを使用して第１の層を堆積するサブステップをさらに含む。
【００１０】
別の実施形態においては、大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造するプロセスが、第１の導電層が上に設けられた基板を含む対象物にアクセスするステップを含む。複数の層が、この対象物の上に堆積されて、Ｐ−Ｎ接合部を形成し、堆積するこのステップは、略大気圧にて少なくとも１つのチャンバ内において点火される少なくとも１つのプラズマを使用して複数の層を堆積するサブステップをさらに含み、これらの複数の層は、Ｐ型層、Ｎ型層、及びＰ型層とＮ型層との間に設けられる真性層を含む。第２の導電層が、これらの複数の層の上に設けられて、太陽電池を形成し、これらの複数の層は、光エネルギーにさらされた場合に、第１の導電層と第２の導電層との間に電位差を生じさせるように作動可能である。
【００１１】
さらに別の実施形態においては、大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造するためのシステムが、複数のプラズマヘッドを備える。第１のプラズマヘッドが、第１のチャンバを備え、略大気圧にて第１のチャンバ内において点火される第１のプラズマを使用してＰ型層を堆積するように作動可能である。第２のプラズマヘッドが、第１のプラズマヘッドに結合され、第２のチャンバを備え、略大気圧にて第２のチャンバ内において点火される第２のプラズマを使用して真性層を堆積するように作動可能である。第３のプラズマヘッドが、第２のプラズマヘッドに結合され、第３のチャンバを備え、略大気圧にて第３のチャンバ内において点火される第３のプラズマを使用してＮ型層を堆積するように作動可能である。さらに、このシステムは、複数のプラズマヘッドが対象物の上に複数の層を堆積することが可能となるように、この対象物を移動させるための構成要素を備え、この対象物は、第１の導電層が上に設けられた基板を含み、これらの複数の層は、Ｐ型層、Ｎ型層、及びＰ型層とＮ型層との間に設けられる真性層を含み、これらの複数の層は、光にさらされた場合に、第１の導電層と第２の導電層との間に電位差を生じさせるように作動可能である。
【００１２】
添付の図面において、例として及び非限定的なものとして本発明を例示する。ここでは、同様の参照数字は、同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による、大気圧プラズマ化学気相成長のための例示的なプロセスのフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による、２つの電極間に位置する表面上に層を堆積するために大気圧プラズマ化学気相成長を実施するための、例示的なプラズマヘッドを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、２つの電極間に位置しない表面上に層を堆積するために大気圧プラズマ化学気相成長を実施するための、例示的なプラズマヘッドを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、単一のＰ−Ｎ接合部を有する例示的な薄膜太陽電池を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、単一のＰ−Ｎ接合部及び第２の基板を有する例示的な薄膜太陽電池を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による、複数のＰ−Ｎ接合部を有する例示的な薄膜太陽電池を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、複数のＰ−Ｎ接合部及び第２の基板を有する例示的な薄膜太陽電池を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、大気圧プラズマ化学気相成長を利用して薄膜太陽電池を製造するための例示的なプロセスのフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による、大気圧プラズマ化学気相成長を利用して薄膜太陽電池を製造するための例示的なシステムを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、システムを通るガスの例示的な流れを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、シリコンガスを生成するための例示的なプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面に例が示される本発明の実施形態について、詳細に言及する。本発明を以下の実施形態と組み合わせて論じるが、以下の実施形態は、それらのみに本発明を限定するようには意図されないことが理解されよう。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の趣旨及び範囲に含まれ得る代替形態、修正形態、及び均等物を範囲に含むように意図される。さらに、本発明の以下の詳細な説明においては、本発明の十分な理解を促すために、多数の具体的な詳細を示す。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細を伴わずに実施されてもよい。他の例では、本発明の態様を不必要に曖昧にしないために、よく知られている方法、手順、構成要素、及び回路は説明していない。
【００１５】
（本発明の実施形態）
本発明の実施形態は、大気圧プラズマ化学気相成長（ＡＰＰ−ＣＶＤ）を利用して太陽電池（例えば薄膜太陽電池）を製造するための方法及びシステムを対象とする。本明細書において使用される「ＡＰＰ−ＣＶＤ」は、概ね大気圧にある又は大気圧より高い圧力にあるチャンバ内においてプラズマを使用する任意の形態の化学気相成長をいう。本明細書において使用される「略大気圧」という用語は、大気圧とほぼ等しい圧力、又は大気圧よりも高い圧力をいう。
【００１６】
太陽電池又は薄膜太陽電池の１つ又は複数の層（例えばＰ型層、真性層、Ｎ型層、導電層、トンネル接合層、それらのある組合せ等）を堆積するために、ＡＰＰ−ＣＶＤプロセス（例えば、図１のプロセス１００、図８のプロセス８００等）を利用することができる。太陽電池（例えば図４の太陽電池４００、図５の太陽電池５００、図６の太陽電池６００、図７の太陽電池７００等）の層の中の１つ又は複数を堆積するために、プラズマヘッド（例えば図２のプラズマヘッド２００、図３のプラズマヘッド３００等）を使用することができる。複数のプラズマヘッドを単一のシステム（例えば図９及び図１０のシステム９００）に組み込むことができ、この場合には、これらの複数のプラズマヘッドはそれぞれ、ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して種々の機能（例えば、表面の準備又は洗浄、第１の層の堆積、第２の層の堆積等）を実施するために使用することができる。さらに、後にＡＰＰ−ＣＶＤを利用して層を堆積するため及び／又はシリコンウェーハ（例えば太陽電池基板として使用するための）を作製するために使用され得る、シリコン成分を含むガスを生成するために、プロセス（例えば図１１のプロセス１１００）を使用することができる。
【００１７】
（大気圧プラズマ化学気相成長）
図１は、本発明の一実施形態による、ＡＰＰ−ＣＶＤのための例示的なプロセス１００のフローチャートを示す。図１は、図２及び図３と組み合わせて説明される。図２は、本発明の一実施形態による、２つの電極間に位置する表面上に層を堆積するためにＡＰＰ−ＣＶＤを実施するための例示的なプラズマヘッド２００を示し、図３は、本発明の一実施形態による、２つの電極間に位置しない表面上に層を堆積するためにＡＰＰ−ＣＶＤを実施するための例示的なプラズマヘッド３００を示す。
【００１８】
図１に示すように、ステップ１１０は、基板を含む対象物をチャンバ内にロードすることを含む。例えば、対象物２２０が、プラズマヘッド（例えば図２のプラズマヘッド２００、図３のプラズマヘッド３００等）のチャンバ（例えば図２のチャンバ２１０、図３のチャンバ３１０等）内にロードされ得る。この対象物（例えば２２０）は、基板のみ（いかなる追加の層も有さない）であってもよく、又は少なくとも１つの追加の層（例えばＰ型シリコン層、真性層、Ｎ型シリコン層、導電層、トンネル接合層等）を有する基板であってもよい。対象物（例えば２２０）は、太陽電池（例えば図４の太陽電池４００、図５の太陽電池５００、図６の太陽電池６００、図７の太陽電池７００等）の１つ又は複数の層を含んでもよい。対象物（例えば２２０）は、手動により（例えば人によってチャンバ内に配置される）、又は自動的に（例えばコンベヤベルト、ロボットアーム、対象物を移動させることが可能な他の構成要素等によってチャンバ内に搬送される）、チャンバ（例えば２１０、３１０等）内にロードされ得る。
【００１９】
ステップ１２０は、チャンバ内に第１のガスを導入することを含む。この第１のガスは、一実施形態においては、希ガス（例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、それらのある組合せ等）を含んでよい。第１のガスは、一実施形態においては、別のガス（例えば水素）を含んでよい。さらに、第１のガスは、チャンバ（例えば２１０、３１０等）内にガスを放出するための構成要素（例えば２４５）にガスを送るガスライン（例えば２４０）を介してこのチャンバ内に導入され得る。ガスを放出するためのこの構成要素（例えば２４５）は、ノズル、複数のノズル、少なくとも１つの穴、シャワーヘッド等とすることができる。
【００２０】
図１に示すように、ステップ１３０は、第１のガスを使用して略大気圧にてチャンバ内においてプラズマを点火させることを含む。このプラズマ（例えば図２の２６０、図３の３６０等）は、２つの電極（例えば図２の電極２７０及び２８０、図３の電極２７０及び３８０等）の間に電圧（例えば２５０）を印加することによって点火され得る。一実施形態においては、電圧（例えば２５０）は、約１ｋＶ又はそれ以上であってもよい。
【００２１】
チャンバ（例えば２１０、３１０等）内の圧力は、プラズマ（例えば２６０、３６０等）がステップ１３０で点火される間、大気圧にほぼ等しくするのがよい。代替としては、チャンバ（例えば２１０、３１０等）内の圧力は、プラズマ（例えば２６０、３６０等）が点火される間、大気圧よりも高くてもよく、これにより、汚染物質（例えば空気、他のガス、汚物、又は望ましくない粒子状物質等）がチャンバ内に進入する可能性が低下する。
【００２２】
ステップ１３０において点火されるプラズマは、一実施形態においては、電極間に留まる。例えば、プラズマ２６０は、図２に図示されるような電極２７０と２８０との間に留まる。したがって、対象物（例えば２２０）は、（例えばステップ１５０に関連して以下で論じられるように）この対象物の表面（例えば２２５）の上に層（例えば２３０）を堆積するために、電極（例えば２７０及び２８０）間においてプラズマに送られる。
【００２３】
代替としては、ステップ１３０において点火されるプラズマは、一実施形態においては、電極の中の１つ又は複数を越えて延在してもよい。例えば、プラズマ３６０は、図３に図示されるように電極３８０を越えて延在する（例えば電極３６０中の穴を通過する）。したがって、対象物（例えば２２０）は、（例えばステップ１５０に関連して以下で論じられるように）この対象物の表面（例えば２２５）の上に層（例えば２３０）を堆積するために、電極（例えば２７０及び３８０）の外側においてプラズマ中に送られてもよい。
【００２４】
（例えばステップ１３０において点火される）プラズマを生成するために使用される電極の中の１つ又は複数が、セラミックの層により保護されてもよい。例えば、電極２７０が、セラミック層２７５により保護され、電極２８０がセラミック層２８５により保護されてもよい。代替としては、これらの電極の中の１つ又は複数が、セラミック保護層を含むか、又は他の態様でセラミック保護層と一体化されてもよい。例えば、電極３８０は、一実施形態においては、セラミック電極とすることができる。
【００２５】
図１に示すように、ステップ１４０は、ある成分を含む第２のガスをチャンバ内に導入することを含み、ステップ１５０は、略大気圧にてプラズマを使用して、その成分を含む層（例えば層２３０）を対象物（例えば対象物２２０の表面２２５）の上に堆積することを含む。第２のガスの成分は、太陽電池の層（例えばＰ型シリコン層、真性層、Ｎ型シリコン層、導電層、トンネル接合層等）を作製するために使用される成分とすることができる。例えば、第２のガスが、処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）及びジボランなどのドーパントの混合ガスを含む場合には、ステップ１５０において堆積される層は、Ｐ型シリコン層とすることができる。第２のガスが、処理ガス及びホスフィンなどのドーパントの混合気を含む場合には、ステップ１５０において堆積される層は、Ｎ型シリコン層である。第２のガスが、ドーパントを含まない処理ガスである場合には、ステップ１５０において堆積される層は、真性層である。
【００２６】
一実施形態においては、ステップ１５０において堆積される層（例えば２３０）は、導電層（例えば透明導電層、透明接触層等）とすることできる。一実施形態においては、ステップ１４０において導入される第２のガスは、ジエチル亜鉛、酸素、及び、アルミニウム（例えばジエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム等）を含むガスの混合気とすることができる。
【００２７】
対象物（例えば２２０）は、一実施形態において、層がステップ１５０で堆積される間に、チャンバ（例えば２１０、３１０等）内を移動されてもよいことを理解されたい。代替としては、対象物（例えば２２０）は、層がステップ１５０で堆積される間に、チャンバ（例えば２１０、３１０等）内において静止したままの状態であってもよい。
【００２８】
さらに、第２のガスは、ガスライン（例えば２４０）及びガスを放出するための構成要素（例えば２４５）を使用して、チャンバ（例えば２１０、３１０等）内に導入されるるとよい。一実施形態においては、第２のガスは、第１のガスとともに、ステップ１４０においてチャンバ内に導入されてもよい。このようにして、第１のガスが、ステップ１４０において導入される第２のガスのためのキャリアガスとしての役割を果たしてもよい。
【００２９】
図１に示すように、プロセス１００のステップ１６０は、チャンバから（例えばステップ１５０において堆積された）層を含む対象物をアンロードすることを含む。対象物（例えば２２０）は、手動により（例えば人によってチャンバから除去される）又は自動的に（例えばコンベヤベルト、ロボットアーム、対象物を移動させることが可能な他の構成要素等によってチャンバから搬送される）、チャンバ（例えば２１０、３１０等）からアンロードされる。
【００３０】
（大気圧プラズマ化学気相成長を利用して製造される太陽電池）
図４は、本発明の一実施形態による単一のＰ−Ｎ接合部を有する例示的な薄膜太陽電池４００を示す。図４に示されるように、太陽電池４００は、基板４１０の上に堆積された第１の導電層４２０を含む。Ｐ−Ｎ接合部４３０は、第１の導電層４２０の上に設けられ、Ｐ−Ｎ接合部４３０は、第１の導電層４２０の上に設けられたＰ型シリコン層４４０、Ｐ型シリコン層４４０の上に設けられた真性層４５０、及び真性層４５０の上に設けられたＮ型シリコン層４６０を含む。太陽電池４００は、Ｎ型シリコン層４６０の上に設けられた第２の導電層４７０をさらに含む。このようにすることで、太陽電池４００が光エネルギー（例えば太陽光、他の光等）にさらされる場合に、第１の導電層４２０と第２の導電層４７０との間に電位差を生じさせることができる。さらに、一実施形態においては、太陽電池４００は、光起電性太陽電池とすることができる。
【００３１】
一実施形態においては、Ｐ−Ｎ接合部４３０の１つ又は複数の層（例えば４４０、４５０、４６０、それらのある組合せ等）が、（例えば図１のステップ１５０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して堆積されてもよい。例えば、Ｐ型シリコン層４４０は、（例えば図１のステップ１２０において導入される）第１のガスとしてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしての処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）及びジボラン（例えばドーパントとして）の混合気とを使用して、堆積されてもよい。一実施形態においては、真性層４５０は、第１のガス（例えば図１のステップ１２０において導入される第１のガス）としてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしてのドーパントを含まない処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）とを使用して、堆積されてもよい。別の実施形態においては、Ｎ型シリコン層４６０は、（例えば図１のステップ１２０において導入される）第１のガスとしてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしての処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）及びホスフィン（例えばドーパントとして）の混合気とを使用して、堆積されてもよい。
【００３２】
図４に示されるように、第１の導電層４２０及び／又は第２の導電層４７０は、（例えば図１のステップ１５０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して堆積され得る。例えば、第１の導電層４２０及び／又は第２の導電層４７０は、（例えば図１のステップ１２０において導入される）第１のガスとしてのアルゴン及び窒素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしてのジエチル亜鉛、酸素、及びアルミニウム（例えばジエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム等）を含むガスの混合気とを使用して、堆積されてもよい。一実施形態においては、第１の導電層４２０及び／又は第２の導電層４７０は、透明導電層又は透明接触層としてもよい。
【００３３】
一実施形態においては、第１の導電層４２０及び／又は第２の導電層４７０は、アルミニウム及び／又は銀を含んでよい。代替としては、第１の導電層４２０及び／又は第２の導電層４７０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含んでよい。一実施形態においては、第１の導電層４２０及び／又は第２の導電層４７０は、スクリーン印刷、スパッタリング、熱蒸着等の、ＡＰＰ−ＣＶＤ以外のプロセスを利用して施されてもよい。
【００３４】
太陽電池４００は、住居、商業、自動車などの用途において、及び太陽熱発電所を形成する複数の太陽電池の中の１つとして、使用され得る。一実施形態においては、導電層４２０及び４７０は、透明であってもよく、したがって太陽電池４００は、実質的に透明であるのがよい。そのため、太陽電池４００は、（例えば住居用建造物、商業用建造物、自動車等の）窓を覆うために、（例えば住居用建造物、商業用建造物、自動車等の）窓に色付けするために等の目的で使用されてもよい。そのため、一実施形態においては、太陽電池４００は、光起電性太陽電池窓であってもよい。
【００３５】
基板４１０は、シリコン、ガラス、ポリマー、鋼（例えばステンレス鋼等）又はそれらのある組合せを含んでよい。基板４１０は、剛性であってもよく、任意の形状（例えば平坦、屈曲、湾曲等）で形成されてもよい。代替としては、基板４１０は、可撓性であってもよく、したがって、製造後に屈曲又は形成されてもよい（例えば窓の覆い又は色付けに適合させる等）。
【００３６】
図４は、ある特定の個数の層を示すが、太陽電池４００は、他の実施形態においてはより多数の又はより少数の層を含んでもよいことを理解されたい。また、太陽電池４００の層は、縮尺通りではなく、したがって、異なるサイズ、厚さ等であってもよいことを理解されたい。さらに、図４は、ある特定の順序の層を示すが、太陽電池４００は、他の実施形態においては異なる順序の層を有してもよいことを理解されたい。例えば、Ｐ型シリコン層４４０は、一実施形態においては、Ｎ型シリコン層４６０と入れ替えられてもよい。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態による、単一のＰ−Ｎ接合部及び第２の基板を有する例示的な薄膜太陽電池５００を示す。図５に示されるように、太陽電池５００は、接着層５８０及び第２の基板５９０を追加した太陽電池４００と同様である。図５において示されるように、接着層５８０は、第２の導電層４７０の上に設けられ、第２の基板５９０は、接着層５８０の上に設けられる。一実施形態においては、接着層５８０は、第２の基板５９０を太陽電池４００（例えば第２の導電層４７０）に接着するために使用されてもよい。このようにすることで、太陽電池５００が光（例えば太陽光、他の光等）にさらされる場合に、第１の導電層４２０と第２の導電層４７０との間に電位差を生じさせることができる。さらに、一実施形態においては、太陽電池５００は、光起電性太陽電池とすることができる。
【００３８】
接着層５８０は、一実施形態においては、ポリエチレンビニルアセテート（ＰＥＶＡ）などのポリマーを含んでよい。接着層５８０は、一実施形態においては、透明とするのがよい。さらに、接着層５８０は、ＡＰＰ−ＣＶＤ（例えば図１のステップ１５０における）、熱プロセス（例えば接着剤シートを貼り、それを溶解し等）等により施されてもよい。
【００３９】
第２の基板５９０は、シリコン、ガラス、ポリマー、鋼（例えばステンレス鋼等）又はそれらのある組合せを含んでよい。基板５９０は、剛性であってもよく、任意の形状（例えば平坦、屈曲、湾曲等）で形成されてもよい。代替としては、基板５９０は、可撓性であってもよく、したがって、製造後に屈曲又は形成されてもよい（例えば窓の覆い又は色付けに適合させる等）。
【００４０】
太陽電池５００は、本明細書において説明される太陽電池４００の用途と同様の用途において使用されてもよい。そのため、一実施形態においては、太陽電池５００は、光起電性太陽電池窓であるのがよい。さらに、太陽電池５００は、一実施形態においては、実質的に透明とすることができる。
【００４１】
図５は、ある特定の個数の層を示すが、太陽電池５００は、他の実施形態においてはより多数の又はより少数の層を含んでもよいことを理解されたい。また、太陽電池５００の層は、縮尺通りではなく、したがって、異なるサイズ、厚さ等であってもよいことを理解されたい。さらに、図５は、ある特定の順序の層を示すが、太陽電池５００は、他の実施形態においては異なる順序の層を有してもよいことを理解されたい。例えば、Ｐ型シリコン層４４０は、一実施形態においては、Ｎ型シリコン層４６０と入れ替えられてもよい。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態による、複数のＰ−Ｎ接合部を有する例示的な薄膜太陽電池６００を示す。図６に示されるように、太陽電池６００は、太陽電池６００が複数のＰ−Ｎ接合部（例えば４３０及び６３０）を有することを除いては、太陽電池４００と同様である。より具体的には、Ｐ−Ｎ接合部６３０は、トンネル接合層６２０と第２の導電層４７０との間に設けられ、トンネル接合層６２０は、Ｎ型層４６０の上に設けられる。Ｐ−Ｎ接合部６３０は、トンネル接合層６２０の上に設けられたＰ型シリコン層６４０、Ｐ型シリコン層６４０の上に設けられた真性層６５０、及び真性層６５０の上に設けられたＮ型シリコン層６６０を含む。このようにすることで、太陽電池６００が光（例えば太陽光、他の光等）にさらされる場合に、第１の導電層４２０と第２の導電層４７０との間に電位差を生じさせることができる。さらに、一実施形態においては、太陽電池６００は、光起電性太陽電池であってもよい。
【００４３】
一実施形態においては、Ｐ−Ｎ接合部６３０の１つ又は複数の層（例えば６４０、６５０、６６０、それらのある組合せ等）は、（例えば図１のステップ１５０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して堆積されるとよい。例えば、Ｐ型シリコン層６４０は、（例えば図１のステップ１２０において導入される）第１のガスとしてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしての処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）及びジボラン（例えばドーパントとして）の混合気とを使用して、堆積されてもよい。一実施形態においては、真性層６５０は、第１のガス（例えば図１のステップ１２０において導入される第１のガス）としてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしてのドーパントを含まない処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）とを使用して、堆積されてもよい。別の実施形態においては、Ｎ型シリコン層６６０は、（例えば図１のステップ１２０において導入される）第１のガスとしてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしての処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）及びホスフィン（例えばドーパントとして）の混合気とを使用して、堆積されてもよい。
【００４４】
トンネル接合層６２０は、一実施形態においては、（例えば図１のステップ１５０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して堆積されるとよい。例えば、トンネル接合層６２０は、（例えば図１のステップ１２０において導入される）第１のガスとしてのアルゴン及び水素と、（例えば図１のステップ１４０において導入される）第２のガスとしてのドーパントを含まない処理ガス（例えばシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシランなどのシリコン成分を含むガス、ゲルマニウム成分を含むガス等）とを使用して、堆積されてもよい。代替としては、トンネル接合層６２０は、スクリーン印刷、スパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着等を利用して堆積され得る。
【００４５】
太陽電池６００は、本明細書において説明される太陽電池４００の用途と同様の用途において使用され得る。そのため、一実施形態においては、太陽電池６００は、光起電性太陽電池窓であるとよい。さらに、太陽電池６００は、一実施形態においては、実質的に透明であってもよい。
【００４６】
一実施形態においては、太陽電池６００のこれらのＰ−Ｎ接合部は、吸収の際に失われるエネルギー量を低減させ、その結果として太陽電池６００の効率を上昇させるために、バンドギャップが低下してゆく順序で構成されるとよい。例えば、Ｐ−Ｎ接合部６３０のバンドギャップが、Ｐ−Ｎ接合部４３０のバンドギャップよりも大きくすることができ、それにより、光が太陽電池６００上に下方に照らす（Ｐ−Ｎ接合部４３０の前にＰ−Ｎ接合部６３０に当たる）場合の太陽電池６００の効率が改善される。
【００４７】
図６は、ある特定の個数の層を示すが、太陽電池６００は、他の実施形態においてはより多数の又はより少数の層を含んでもよいことを理解されたい。また、太陽電池６００の層は、縮尺通りではなく、したがって、異なるサイズ、厚さ等であってもよいことを理解されたい。さらに、図６は、ある特定の順序の層を示すが、太陽電池６００は、他の実施形態においては異なる順序の層を有してもよいことを理解されたい。例えば、Ｐ型シリコン層４４０が、一実施形態においては、Ｎ型シリコン層４６０と入れ替えられてもよい。別の例としては、Ｐ型シリコン層６４０が、一実施形態においては、Ｎ型シリコン層６６０と入れ替えられてもよい。
【００４８】
図７は、本発明の一実施形態による、複数のＰ−Ｎ接合部及び第２の基板を有する例示的な薄膜太陽電池７００を示す。図７に示されるように、太陽電池７００は、接着層５８０及び第２の基板５９０を追加した太陽電池６００と同様である。図７に示されるように、接着層５８０は、第２の導電層４７０の上に設けられ、第２の基板５９０は、接着層５８０の上に設けられる。一実施形態においては、接着層５８０は、第２の基板５９０を太陽電池６００（例えば第２の導電層４７０）に接着するために使用されてもよい。このようにすることで、太陽電池７００が光（例えば太陽光、他の光等）にさらされる場合に、第１の導電層４２０と第２の導電層４７０との間に電位差を生じさせることができる。さらに、一実施形態においては、太陽電池７００は、光起電性太陽電池であってもよい。
【００４９】
太陽電池７００は、本明細書において説明される太陽電池４００の用途と同様の用途において使用されてもよい。そのため、一実施形態においては、太陽電池７００は、光起電性太陽電池窓とするのがよい。さらに、太陽電池７００は、一実施形態においては、実質的に透明であってもよい。
【００５０】
図７は、ある特定の個数の層を示すが、太陽電池７００は、他の実施形態においてはより多数の又はより少数の層を含んでもよいことを理解されたい。また、太陽電池７００の層は、縮尺通りではなく、したがって、異なるサイズ、厚さ等であってもよいことを理解されたい。さらに、図７は、ある特定の順序の層を示すが、太陽電池７００は、他の実施形態においては異なる順序の層を有してもよいことを理解されたい。例えば、Ｐ型シリコン層４４０が、一実施形態においては、Ｎ型シリコン層４６０と入れ替えられてもよい。別の例としては、Ｐ型シリコン層６４０が、一実施形態においては、Ｎ型シリコン層６６０と入れ替えられてもよい。
【００５１】
（大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造するためのシステム）
図８は、本発明の別の実施形態による、ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して薄膜太陽電池を製造するための例示的なプロセス８００のフローチャートを示す。図８は、本発明の一実施形態によるＡＰＰ−ＣＶＤを利用して太陽電池を製造するための例示的なシステム９００を示す図９と組み合わせて説明される。
【００５２】
図８に示されるように、ステップ８１０は、対象物にアクセスすることを含む。例えば、対象物２２０がアクセスされてもよい。ここで、対象物２２０は、一実施形態においては基板（例えば４１０）を含んでよい。代替としては、対象物２２０は、基板（例えば４１０）及び少なくとも１つの他の層（例えば第１の導電層４２０などの導電層、Ｐ型シリコン層４４０などのＰ−Ｎ接合部の層等）を含んでもよい。
【００５３】
ステップ８２０は、堆積される層を受けるために対象物の表面（例えば２２５）を準備することを含む。この表面は、一実施形態においては、略大気圧にて点火されるプラズマを使用して準備又は洗浄されるとよい。例えば、対象物（例えば２２０）が、プラズマヘッド（例えば２００、３００等）のチャンバ（例えば２１０、３１０等）内に配置されてもよく、ガス（例えば水素）が、このチャンバ内に導入され、プラズマが、対象物を準備又は洗浄するために、このガスを用いて略大気圧にてチャンバ内において点火される。
【００５４】
図８に示されるように、ステップ８３０は、略大気圧にて少なくとも１つのチャンバ内において点火される少なくとも１つのプラズマを使用して、対象物の上に複数の層を堆積することにより、少なくとも１つのＰ−Ｎ接合部を形成することを含む。ステップ８３０において堆積される層はそれぞれ、一実施形態においては、（例えば図１のステップ１５０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して堆積されてもよい。ステップ８３０において堆積される層は、一実施形態においては、１つのＰ−Ｎ接合部（例えば４３０）又は複数のＰ−Ｎ接合部（例えば４３０及び６３０）を形成してもよい。このようにして、ステップ８３０において堆積される層は、少なくとも１つのＰ型シリコン層（例えば４４０、６４０等）、少なくとも１つの真性層（例えば４５０、６５０等）、少なくとも１つのＮ型シリコン層（例えば４６０、６６０等）、それらのいくつかの組合せ等を含んでよい。代替としては、ステップ８３０において堆積される層が、少なくとも１つの導電層（例えば４２０、４７０等）を形成してもよい。一実施形態においては、ステップ８３０において堆積される層が、少なくとも１つのトンネル接合層（例えば６２０）を形成してもよい。
【００５５】
一実施形態においては、ステップ８３０において堆積される層は、単一のプラズマヘッド（例えば２００、３００等）を使用して堆積されてもよい。ステップ８３０において層を堆積するために使用されるこの単一のプラズマヘッドは、ステップ８２０において対象物に準備を行なうために使用されるプラズマヘッドと同一であってもよく、又は、ステップ８２０において対象物に準備を行なうために使用されるプラズマヘッドとは異なるプラズマヘッドであってもよい。
【００５６】
代替としては、ステップ８３０において堆積される層は、図９に関連して本明細書において論じられるように、２つ以上のプラズマヘッド（例えば２００、３００等）を使用して堆積されてもよい。この複数のプラズマヘッドは、ステップ８２０において対象物に準備を行なうために使用されるプラズマヘッドを含んでよく、又は、ステップ８２０において対象物に準備を行なうために使用されるプラズマヘッドとは異なるプラズマヘッドであってもよい。
【００５７】
ステップ８４０は、（例えばステップ８３０において堆積された）複数の層の上に、第２の導電層を設けることを含む。第２の導電層（例えば４７０）は、（例えば図１のステップ１５０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して堆積されてもよい。代替としては、第２の導電層（例えば４７０）は、別の方法（例えばスクリーン印刷、スパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着等）を利用して堆積されてもよい。
【００５８】
図８に示されるように、ステップ８５０は、第２の導電層（例えば４７０）の上に接着層（例えば５８０）を設けることを含む。接着層（例えば５８０）は、一実施形態においては、ポリエチレンビニルアセテート（ＰＥＶＡ）などのポリマーを含んでよい。接着層（例えば５８０）は、一実施形態においては、透明であってもよい。さらに、接着層（例えば５８０）は、ＡＰＰ−ＣＶＤ（例えば図１のステップ１５０における）、熱プロセス（例えば接着剤シートを貼り、それを溶解し等）等により、ステップ８５０において施され得る。
【００５９】
ステップ８６０は、接着層（例えば５８０）の上に第２の基板（例えば５９０）を設けることを含む。一実施形態においては、接着層（例えば５８０）は、第２の基板（例えば５９０）を、太陽電池（例えば４００、５００、６００、７００等）及び／又は第２の導電層（例えば４７０、ステップ８４０において設けられるもの等）に接着するために使用される。
【００６０】
（大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造するためのシステム）
図９は、本発明の一実施形態による、ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して薄膜太陽電池を製造するための例示的なシステム９００を示す。図９に示されるように、システム９００は、図２のプラズマヘッド２００又は図３のプラズマヘッド３００と同様に作動し得るか、又はそれらと同様に他の点で構成され得る、複数のプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、及び９４０）を備える。また、システム９００は、複数のプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）が対象物（例えば２２０）に対するそれぞれの動作（例えば表面の準備、層の堆積等）を実施することが可能となるように、この対象物を移動させるための構成要素９５０を備える。例えば、１つ又は複数のプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）が、（例えば図８のステップ８２０において）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して層を堆積するために対象物（例えば対象物２２０のみ、１つ又は複数の追加の層が追加された対象部２２０等）に準備を行なってもよい。別の例としては、プラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）の中の１つ又は複数が、（例えば図１のプロセス１００において、図８のステップ８３０において等）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して対象物（例えば対象物２２０のみ、１つ又は複数の追加の層が追加された対象物２２０等）の上に層を堆積してもよい。
【００６１】
システム９００は、対象物に対するその後の動作を自動的に行なうための組立ラインを形成することによって、太陽電池の効率的な製造を可能にすることができる。例えば、対象物２２０が、（例えば構成要素９５０上に配置された後に）アクセスされ、（例えば対象物９７１を形成するための）準備又は洗浄ために構成要素９５０によってプラズマヘッド９１０の方向に移動される。次いで、対象物９７１は、（対象物９７２を形成するための）第１の層の堆積のために、構成要素９５０によってプラズマヘッド９２０の方向に移動される。ここで、この第１の層は、Ｐ型シリコン層、真性層、Ｎ型シリコン層、導電層、トンネル接合層等とすることができる。次いで、対象物９７２は、（対象物９７３を形成するための）第２の層の堆積のために、構成要素９５０によってプラズマヘッド９３０の方向に移動される。ここで、この第２の層は、Ｐ型シリコン層、真性層、Ｎ型シリコン層、導電層、トンネル接合層等とすることができる。次いで、対象物９７３は、（対象物９７４を形成するための）第３の層の堆積のために、構成要素９５０によってプラズマヘッド９４０の方向に移動される。ここで、この第３の層は、Ｐ型シリコン層、真性層、Ｎ型シリコン層、導電層、トンネル接合層等とすることができる。次いで、対象物９７４は、システム９００から取り出される。
【００６２】
一実施形態においては、対象物９７４は、完成した太陽電池（例えば４００、５００、６００、７００等）又はほぼ完成した太陽電池（例えば第２の導電層４７０を含まない太陽電池４００、太陽電池５００を形成するために接着層５８０及び第２の基板５９０を追加する前の太陽電池４００等）とすることができる。このようにして、システム９００は、非常に未加工の又は仕上げられていない対象物（例えば基板４１０のみからなる２２０、第１の導電層４２０のみを含む基板４１０等）を、完成した又はほぼ完成した太陽電池に変容させるために使用することができる。
【００６３】
システム９００は、太陽電池の製造に関連する効率及びコストを向上させることができる。例えば、一実施形態においては、システム９００の複数のプラズマヘッドが、互いに近くに配置され得ることにより、対象物が、あるプラズマヘッドから別のプラズマヘッドに比較的迅速に移動され得るため、この対象物に対する動作（例えば表面の準備、層の堆積等）の実施に必要な時間が短縮される。さらに、システム９００は、比較的小さなフットプリントを有し得るため、比較的小さく、比較的廉価な製造施設内に収容することができる。
【００６４】
さらに、複数のプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）の中の１つ又は複数が、システム９００の効率をさらに向上させるために並行して使用されてもよいことを理解されたい。例えば、プラズマヘッド９２０が、第２の対象物に対して第１の層を堆積する間に、プラズマヘッド９１０が、第１の対象物を準備又は洗浄するために使用されてもよい。
【００６５】
図９は、４つのプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、及び９４０）を備えるシステム９００を示すが、システム９００は、他の実施形態においてはより多数の又はより少数のプラズマヘッドを使用してもよいことを理解されたい。さらに、構成要素９５０が、コンベヤベルト又は同様のタイプの移動機構として示されるが、構成要素９５０は、他の実施形態においては対象物を移動させることが可能な別のタイプの機構（例えばロボットアーム等）であってもよいことを理解されたい。
【００６６】
図１０は、本発明の一実施形態による、システム９００を通るガスの例示的な流れを示す。図１０に示されるように、ハウジング１０６０は、システム９００の複数のプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）を包囲してもよく、又は部分的に包囲してもよい。ハウジング１０６０は、システム９００を通るガス流を制御するために、吸気ポート（例えば１０７２、１０７４等）及び／又は排気ポート（例えば１０５１、１０５２、１０５３、１０５８、１０５９等）をさらに形成してもよい。
【００６７】
図１０に示されるように、ガス（例えば図１のステップ１２０において導入される第１のガス、図１のステップ１４０において導入される第２のガス、図８のステップ８２０において対象物の表面を準備するために使用されるガス等）は、ガスライン１０１５を介してプラズマヘッド９１０に進入し、（例えば矢印１０１９により示されるように）排気ポート１０５１を介してハウジング１０６０を出すようにしてもよい。ガス（例えば図１のステップ１２０において導入される第１のガス、図１のステップ１４０において導入される第２のガス、図８のステップ８２０において対象物の表面を準備するために使用されるガス等）は、ガスライン１０２５を介してプラズマヘッド９２０に進入し、（例えば矢印１０２８により示されるように）排気ポート１０５１を介して、及び／又は（例えば矢印１０２９により示されるように）排気ポート１０５２を介して、ハウジング１０６０を出するようにしてもよい。ガス（例えば図１のステップ１２０において導入される第１のガス、図１のステップ１４０において導入される第２のガス、図８のステップ８２０において対象物の表面を準備するために使用されるガス等）は、ガスライン１０３５を介してプラズマヘッド９３０に進入し、（例えば矢印１０３８により示されるように）排気ポート１０５２を介して、及び／又は（例えば矢印１０３９により示されるように）排気ポート１０５３を介して、ハウジング１０６０を出すようにしてもよい。ガス（例えば図１のステップ１２０において導入される第１のガス、図１のステップ１４０において導入される第２のガス、図８のステップ８２０において対象物の表面を準備するために使用されるガス等）は、ガスライン１０４５を介してプラズマヘッド９４０に進入し、（例えば矢印１０４９により示されるように）排気ポート１０５３を介してハウジング１０６０を出してもよい。
【００６８】
さらに、ガスは、空気又は他の汚染物質がシステム９００に進入する可能性を低下させるために、プラズマヘッドの側部上を流れてもよい。例えば、ガス（例えばアルゴン）は、（例えば矢印１０８０により示されるように）吸気ポート１０７２内に流し、排気ポート１０５８を介して出してもよい。さらに、ガス（例えばアルゴン）は、（例えば矢印１０９０により示されるように）吸気ポート１０７４内に流し、排気ポート１０５９を介して出してもよい。
【００６９】
一実施形態においては、システム９００内の圧力差が、図１０に示されるガスの流れを生じさせてもよい。例えば、プラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）のそれぞれの中の圧力が、ハウジング１０６０内のプラズマヘッドの外（例えば矢印１０１９、１０２８、１０２９、１０３８、及び１０４９に対応する区域内）の圧力よりも高くてもよく、ハウジング１０６０内のプラズマヘッドの外（例えば矢印１０１９、１０２８、１０２９、１０３８、及び１０４９に対応する区域内）の圧力が、大気圧（例えばハウジング１０６０の外）よりも高くてもよい。したがって、各プラズマヘッド内からのガスが、ハウジング１０６０中の排気ポート（例えば排気ポート１０５１、１０５２、１０５３等）を介してハウジング１０６０から外に流すことができる。
【００７０】
さらに、（例えば矢印１０８０及び１０９０に対応する）プラズマヘッドの側部上を流れるガスは、ハウジング１０６０内の圧力よりも高い圧力で注入されてもよく、この場合、ハウジング１０６０内の圧力は、ハウジング１０６０外の大気圧よりも高い。そのため、ガスは、吸気ポート（例えば１０７２及び１０７４）からそれぞれの排気ポート（例えば１０５８及び１０５９）を通り流れることとなる。
【００７１】
一実施形態においては、図１０に示されるようなシステム９００を通るガス流が、プラズマヘッドの汚染を低下させることができる。例えば、図１０に示されるような各排気ポート（例えば１０５１、１０５２、１０５３、１０５８、及び１０５９）からのガス流は、ハウジング１０６０の外の汚染物質（例えば空気、他のガス、汚物、他の粒子状物質等）がハウジング１０６０に進入し、プラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）を汚染する可能性を低下させることができる。別の例としては、図１０に示されるようなハウジング１０６０を通るガス流は、ハウジング１０６０内に残留する汚染物質（例えば空気、他のガス、汚物、他の粒子状物質等）を「流し去り」、それによって、ハウジング１０６０内の汚染物質（例えば空気、他のガス、汚物、他の粒子状物質等）がプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）を汚染する可能性を低下させることができる。
【００７２】
他の例としては、図１０に示されるようなシステム９００を通るガス流は、あるプラズマヘッドがその他のプラズマヘッドにより生成された排気ガスによって汚染されるのを低減させることができる。例えば、プラズマヘッド９２０、９３０、及び９４０からの排気ガスは、プラズマヘッド９１０の方向に又は付近に流れることが不可能としもよく、それにより、他のプラズマヘッド（例えば９２０、９３０、９４０）からの排気ガスによるプラズマヘッド９１０の汚染が低減され得る。
【００７３】
プラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）の中の１つ又は複数が、使用前にパージされるとよい。例えば、（例えば図８のステップ８２０において）表面を準備する前に、（例えば図１のステップ１５０において、図８のステップ８３０において等）層を堆積する前に、又は他のある機能を実施する前に、ガス（例えばアルゴン）が、プラズマヘッドを通過してプラズマヘッドのパージを行なうようにするとよい。別の例としては、各プラズマヘッド内でプラズマを点火する前に、ガス（例えばアルゴン）が、プラズマヘッドを通過してプラズマヘッドのパージを行なうようにするとよい。プラズマヘッドのパージは、プラズマヘッドから汚染物質（例えば空気、他のガス、汚物、他の粒子状物質等）を流し去るのに有効であり得る。
【００７４】
一実施形態においては、プラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）は、初回のパージ後に加圧された状態に留まっている場合には、再度パージされる必要はない。したがって、初回のパージ後にプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）の中の１つ又は複数を加圧することにより、システム９００を使用して太陽電池製造をより効率的に行なうことができる。このようにすることで、一実施形態においてプラズマヘッド（例えば９１０、９２０、９３０、９４０等）の再度のパージを伴わずに、システム９００を使用して１つ又は複数の太陽電池を製造することができ、それにより、効率を向上させ、コストを削減することができる。
【００７５】
図１１は、本発明の別の実施形態による、シリコンガスを生成するための例示的なプロセス１１００のフローチャートである。図１１に示されるように、ステップ１１１０は、砂を石英に転化させることを含む。一実施形態においては、砂は、ステップ１１１０において石英を生成するために、摂氏約２０００度で加熱されてもよい。
【００７６】
ステップ１１２０は、石英を石英粉末に粉砕することを含む。石英粉末は、ステップ１１３０においてチャンバ内に注入される。
【００７７】
図１１に示されるように、ステップ１１４０は、石英粉末を塩酸塩（ＨＣＬ）と反応させて、トリクロロシラン（ＴＣＳ）ガスを生成することを含む。一実施形態においては、石英粉末は、摂氏３００度で塩酸塩と反応される。
【００７８】
ステップ１１５０は、ＴＣＳガス（例えばステップ１１４０において生成された）をフィルタリングして、フィルタリングされたＴＣＳガスを生成することを含む。このフィルタリングされたＴＣＳガスは、ステップ１１６０において純化されて、純化されたＴＣＳガスを生成する。
【００７９】
図１１に示されるように、ＴＣＳガス（例えばステップ１１５０において生成された純化されたＴＣＳガス）は、（例えば図１のステップ１５０において、図８のステップ８３０において等）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して層を堆積するために使用されてもよい。このようにして、（例えば図１のプロセス１００に従って、図８のプロセス８００に従って等）ＡＰＰ−ＣＶＤを利用して層を堆積するために、（例えばステップ１１４０、１１５０、又は１１６０において生成された）ＴＣＳガスを処理ガスとして使用することができる。
【００８０】
代替としては、図１１に示されるように、シリコンインゴットが、ステップ１１８０においてＴＣＳガス（例えばステップ１１５０において生成された純化されたＴＣＳガス）から生成されてもよい。ステップ１１９０は、シリコンインゴットをシリコンウェーハに切り分けることを含む。一実施形態においては、シリコンウェーハは、太陽電池（例えば４００、５００、６００、７００等）のための基板（例えば４１０等）として使用されてもよい。このようにして、（例えばステップ１１５４０、１１５０、又は１１６０において生成された）ＴＣＳガスを使用して、シリコン基板を製造することができる。
【００８１】
前述した明細書においては、実装形態ごとに異なり得る多数の具体的な詳細を参照して、本発明の実施形態を説明した。したがって、何が本発明であるかを唯一排他的に示すもの、及び本出願人が本発明たるものとして意図するものを唯一排他的に示すものは、任意の以後の補正を含む、記載されている通りの具体的な形態の、本出願から得られる一連の特許請求項である。したがって、特許請求の範囲は、その特許請求の範囲に明記されていないいかなる制限、要素、特性、特徴、利点、又は属性によっても決して限定されるべきではない。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味において考慮されるべきである。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月8日(2011.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に第１のガスを導入するステップと、
前記第１のガスを使用して前記チャンバの内部でプラズマを点火するステップであって、略大気圧を含む条件で前記プラズマを点火するサブステップをさらに含む、ステップと、
ある成分を含む第２のガスを前記チャンバ内に導入するステップであって、前記チャンバ内に前記第１のガスを導入するとともに、前記プラズマ内に前記第２のガスを導入するサブステップをさらに含む、ステップと、
前記成分を含む第１の層を前記チャンバ内において対象物上に堆積するステップであって、略大気圧にて前記プラズマを使用して前記第１の層を堆積するサブステップをさらに含む、ステップと
を含む、大気圧プラズマ化学気相成長のための方法。
【請求項２】
前記第１のガスが、アルゴン、水素、及び窒素からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記対象物が、シリコン基板、ガラス基板、可撓性基板、ポリマー基板、及びステンレス鋼基板からなる群より選択される基板を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記対象物が、第２の層が堆積された基板を含み、前記第１の層を堆積する前記ステップが、前記第２の層上に前記第１の層を堆積するサブステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の層が、Ｐ型シリコン層を含み、前記第２のガスが、ジボラン及び処理ガスの混合気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の層が、真性層を含み、前記第２のガスが、ドーパントを含まない処理ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の層が、Ｎ型シリコン層を含み、前記第２のガスが、ホスフィン及び処理ガスの混合気を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の層が、透明導電層を含み、前記第２のガスが、ジエチル亜鉛、酸素、及び第３のガスの混合気を含み、前記第３のガスが、アルミニウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
点火する前記ステップが、約１ｋＶの電圧及び１ｋＶ超の電圧からなる群より選択される電圧を使用して前記プラズマを点火するサブステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の層上に複数の層を堆積して、少なくとも１つのＰ−Ｎ接合部を形成するステップであり、略大気圧にて前記プラズマを使用して前記複数の層を堆積するサブステップをさらに含み、前記複数の層が、Ｐ型層、Ｎ型層、及び前記Ｐ型層と前記Ｎ型層との間に設けられる真性層を含む、ステップと、
前記複数の層上に第２の導電層を設けて、前記太陽電池を形成するステップであり、前記複数の層が、光エネルギーにさらされた場合に、前記第１の層と前記第２の層との間に電位差を生じさせるように作動可能である、ステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
大気圧プラズマ化学気相成長を利用して太陽電池を製造するためのシステムであって、
当該システムが複数のプラズマヘッドを備え、
前記複数のプラズマヘッドが、
第１のチャンバを備える第１のプラズマヘッドであり、略大気圧にて前記第１のチャンバ内において点火される第１のプラズマを使用してＰ型シリコン層を堆積するように作動可能である、第１のプラズマヘッドと、
前記第１のプラズマヘッドに結合され、第２のチャンバを備える、第２のプラズマヘッドであり、略大気圧にて前記第２のチャンバ内において点火される第２のプラズマを使用して真性層を堆積するように作動可能である、第２のプラズマヘッドと、
前記第２のプラズマヘッドに結合され、第３のチャンバを備える、第３のプラズマヘッドであり、略大気圧にて前記第３のチャンバ内において点火される第３のプラズマを使用してＮ型シリコン層を堆積するように作動可能である、第３のプラズマヘッドと
を含み、
当該システムが、前記複数のプラズマヘッドが対象物上に複数の層を堆積することが可能となるように、前記対象物を移動させるための構成要素であり、前記対象物が、第１の導電層が上に設けられた基板を含み、前記複数の層が、Ｐ型層、Ｎ型層、及び前記Ｐ型層と前記Ｎ型層との間に設けられる真性層を含み、前記複数の層が、光にさらされた場合に、前記第１の導電層と第２の導電層との間に電位差を生じさせるように作動可能である、構成要素を備える、システム。
【請求項１２】
前記第１のプラズマヘッドが、ジボラン及び処理ガスの混合気を使用して前記Ｐ型シリコン層を堆積するようにさらに作動可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のプラズマヘッドが、ドーパントを含まない処理ガスを使用して前記真性層を堆積するようにさらに作動可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第３のプラズマヘッドが、ホスフィン及び処理ガスの混合気を使用して前記Ｎ型シリコン層を堆積するようにさらに作動可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数のプラズマヘッドが、
前記第１のプラズマヘッドに結合され、第４のチャンバを備える、第４のプラズマヘッドであって、略大気圧にて前記第４のチャンバ内において点火される第４のプラズマを使用して前記対象物の表面を準備するように作動可能であり、前記複数の層を受けるために前記表面を準備するようにさらに作動可能である、第４のプラズマヘッド
をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数の層が、複数のＰ−Ｎ接合部を含む、請求項１１に記載のシステム。
【国際調査報告】
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2011527729.tif 000015