(57)【要約】  本発明は、ウェブの案内に関する。ウェブを非接触で案内するための案内装置が、ウェブに面する表面と、この表面に配置され、前記ウェブのための浮上クッションをもたらすように構成された多数のガス出口とを有する装置によってもたらされる。さらに、ウェブをコーティングするための装置およびウェブを接触なしで案内するための方法であって、表面の上方でウェブを移動させることと、前記表面から多数のガスの流れを放射することと、それにより前記表面と前記ウェブとの間に浮上クッションを生成することとを含む装置および方法が提供される。さらに、薄膜太陽電池を製造するための方法であって、本明細書に記載の実施形態によるウェブの非接触での案内方法を含む方法が提供される。この薄膜太陽電池の製造方法は、ウェブ上に背面コンタクトを堆積させること、および透明導電酸化物層を堆積させることを、さらに含む。
2011500480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブコーティングプロセスにおいてウェブ（１００）を非接触で案内するための案内装置（１１０）であって、
前記ウェブに面する表面（１２０）と、
前記表面に配置され、前記ウェブのための浮上クッションを供給するように構成された多数のガス出口（１３０）と
を有する案内装置。
【請求項２】
前記多数のガス出口が、前記ガス出口からガスが放射されたときに前記表面と前記ウェブとの間に前記ウェブを運ぶように構成された浮上クッション（１４０）を生成できるように、前記表面に分布される請求項１に記載の案内装置（１１０）。
【請求項３】
前記表面は、回転不可能である請求項１または２に記載の案内装置。
【請求項４】
前記表面（１２０）は、前記ウェブの移動方向（Ｖ１；Ｖ２）を変えるように形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項５】
前記表面は、凸状である請求項１〜４のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項６】
前記表面は、非円筒形の断面を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項７】
前記表面の形状は、円筒、長円、または楕円の一部分である請求項１〜６のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項８】
温度調節システム（１５０；１６０）をさらに有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項９】
前記温度調節システムは、流体を受け取るためのチャネル（１６０）を備える請求項８に記載の案内装置。
【請求項１０】
前記多数のガス出口は、１００ｃｍ２につき１〜１０個の間のガス出口を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項１１】
前記多数のガス出口は、前記多数のガス出口からなるガス出口のアレイとして配置される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の案内装置。
【請求項１２】
ウェブのコーティングのための装置であって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の案内装置を有する装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の案内装置とウェブとを備えるシステムであって、前記ウェブは、コーティングされた面を有し、前記コーティングされた面が、前記案内装置の前記表面に面するシステム。
【請求項１４】
ウェブを非接触で案内するための方法であって、
表面の上方でウェブを移動させることと、
前記表面から多数のガスの流れを放射することと、それにより前記表面と前記ウェブとの間に浮上クッションを生成することと
を含む方法。
【請求項１５】
前記表面は、静止している請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
案内することは、前記ウェブの移動方向を変えることを含む請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウェブは、コーティングされた面を有し、前記方法が、前記ウェブの前記コーティングされた面を前記表面に面するように配置すること
をさらに含む請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面の上方で前記ウェブを移動させることは、湾曲した経路に沿って行われる請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェブは、円筒または楕円の一部分である凸状の表面の上方を移動する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウェブを冷却または加熱するステップ
をさらに含む請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ガスは、少なくとも０．１Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するように選択される請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記多数のガスの流れは、アレイに配置される請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ウェブをコーティングするための方法であって、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の方法を含み、さらに前記ウェブをコーティングすることを含む方法。
【請求項２４】
前記ウェブをコーティングすることは、前記ウェブ上に非晶質シリコンを堆積させることを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
薄膜太陽電池を製造するための方法であって、
請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の方法と、
前記ウェブ上に背面コンタクトを堆積させることと、
透明導電酸化物層を堆積させることと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。特には、本発明は、薄膜を形成する際のウェブの案内および／またはウェブの冷却のための装置および方法に関する。より具体的には、本発明は、薄膜太陽電池の製造プロセスにおいてウェブを案内するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池の製造などにおいてウェブにコーティングを施すための装置および方法において、ウェブを案内する必要がある。これは、ウェブの移動の方向を変えなければならないという事実に起因して生じ得る。ウェブの案内について他に考えられる用途は、ウェブの前面がコーティングされ、ウェブの後面が裏打ちされなければならない場合である。これらの例および他の用途において、ウェブの移動方向の変更および／またはウェブの裏打ちを可能にするローラおよびドラムを設けることが知られている。
【０００３】
しかしながら、特には薄膜太陽電池の製造の用途であるが、多くの用途において、コーティングされた後のウェブが、すでにコーティング済みのウェブの面にてローラと直接接触すると、コーティングが傷む可能性がある。したがって、コーティング装置は、ローラとウェブとの接触が、もっぱらウェブの後面であるように設計されなければならない。本明細書に記載されるとき、用語「ウェブの後面」は、ウェブのうちのコーティングされていない面を指す。これらの設計上の制約ゆえに、コーティング装置において複雑な移動経路を設計しなければならず、さらには／あるいはコーティング装置の全体としての経路長が大幅に制限される。
【０００４】
他の問題は、長いコーティング経路長が必要とされる用途において生じる。用語「コーティング経路長」は、ウェブを蒸発器などの１台以上のコーティング装置に暴露しなければならない長さを指す。例えば、薄膜太陽電池の製造の分野においては、ｐドープ層およびｎドープ層のためのコーティング経路長が、典型的には１０ｍの範囲になり得る。この範囲の距離についてウェブを裏打ちするためには、コーティングの際のウェブの案内および裏打ちのために、巨大なドラムを設けなければならない。結果として、コーティング装置の空間的要件が、高度の非効率に達する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に照らし、本明細書に記載されるような案内装置、コーティング装置、ウェブを非接触で案内するための方法、ウェブをコーティングするための方法、および薄膜太陽電池を製造するための方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載される実施形態によれば、ウェブを非接触で案内するための装置が、ウェブに面する表面と、この表面に配置され、前記ウェブのための浮上クッションをもたらすように構成された多数のガス出口とを有する装置によってもたらされる。
【０００７】
本明細書に記載されるさらに別の実施形態によれば、ウェブを非接触で案内するための装置が、ウェブに面する表面と、この表面に配置された多数のガス出口とを有する装置であって、前記表面が回転不可能である装置によってもたらされる。
【０００８】
本明細書に記載される別の実施形態によれば、ウェブをコーティングするための装置であって、本明細書に記載の実施形態による案内装置を有する装置が提供される。
【０００９】
本明細書に記載されるさらに別の実施形態によれば、非晶質シリコン太陽電池の製造のための装置であって、本明細書に記載の実施形態による案内装置を有する装置が提供される。
【００１０】
本明細書に記載される別の実施形態によれば、ウェブを非接触で案内するための方法であって、表面の上方でウェブを移動させることと、前記表面から多数のガスの流れを放射することと、それにより、前記表面と前記ウェブとの間に浮上クッションを生成することとを備える方法が提供される。
【００１１】
本明細書に記載される別の実施形態によれば、ウェブをコーティングするための方法であって、本明細書に記載の実施形態によるウェブの非接触での案内方法を備える方法が提供される。
【００１２】
本明細書に記載されるさらに別の実施形態によれば、薄膜太陽電池を製造するための方法であって、本明細書に記載の実施形態によるウェブの非接触での案内方法を含む方法が提供される。さらに、薄膜太陽電池を製造するための方法は、ウェブ上に背面コンタクトを堆積させることと、透明導電酸化物層を堆積させることとを備える。
【００１３】
上記の実施形態に組み合わせることができるさらなる利点、特徴、態様、および詳細は、従属請求項、明細書、および図面から明らかである。
【００１４】
実施形態は、上記開示の方法の各々を実行するための装置にも向けられ、上記方法の各段階を実行するための装置の各部を含む。これらの方法の各段階を、ハードウェア部品によって実行でき、適切なソフトウェアでプログラムされたコンピュータによって実行でき、これら２者の任意の組み合わせによって実行でき、あるいは任意の他の方法で実行できる。さらに、実施形態は、上記装置を動作させる方法または上記装置の製造方法にも向けられる。装置の各機能を実行するための方法の各段階、または装置の各部を製造するための方法の各段階も含まれる。
【００１５】
本発明について、上述の態様および他のさらに詳細な態様のいくつかが、以下の説明において説明され、図面を参照して部分的に例示される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図１Ｂ】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図１Ｃ】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図２】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図３】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図４Ａ】本明細書に記載の実施形態による案内装置の案内装置表面の概略図を示しており、案内装置表面には多数のガス出口が配置されている。
【図４Ｂ】本明細書に記載の実施形態による案内装置の案内装置表面の概略図を示しており、案内装置表面には多数のガス出口が配置されている。
【図４Ｃ】本明細書に記載の実施形態による案内装置の案内装置表面の概略図を示しており、案内装置表面には多数のガス出口が配置されている。
【図５】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図６】本明細書に記載の実施形態による案内装置の概略図を示している。
【図７Ａ】本明細書に記載の実施形態によるウェブ案内装置の概略図を示している。
【図７Ｂ】本明細書に記載の実施形態によるウェブ案内装置の概略図を示している。
【図７Ｃ】本明細書に記載の実施形態によるウェブ案内装置の概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の図面についての説明において、同じ参照番号は、同じ構成要素を指している。通常は、個々の実施形態に関する相違点のみが説明される。
【００１８】
図１Ａは、案内装置の実施形態を説明する概略の断面図である。Ｖ１およびＶ２と表示されている矢印によって示されるとおり、ウェブ１００は、図の左側から右側へと移動することができる。他の実施形態によれば、ウェブを右側から左側へと移動させることもできる。
【００１９】
本明細書に記載される実施形態において使用されるとき、ウェブは、典型的には、曲げ可能であることを特徴とすることができる。用語「ウェブ」は、用語「ストリップ」と同義に使用することができる。例えば、本明細書に記載の実施形態において説明されるウェブは、ホイルであることができる。
【００２０】
ウェブなどのウェブが、案内装置１１０によって案内される。案内装置は、ウェブに面する案内装置表面１２０を備える。この文脈において、用語「面する」は、案内装置の表面が、案内装置の動作時にウェブがこの表面のわずかに上方を移動するように位置付けられ、方向付けられる状況を指す。さらに詳しくは、ウェブ１００は、案内装置１１０の表面１２０に配置された複数のガス出口１３０からガスが放射されるときに案内装置の表面とウェブとの間に生成される浮上クッション１４０上を移動する。本明細書に記載される他のすべての実施形態と組み合わせることができる本明細書に記載の典型的な方法の実施形態によれば、表面からのガスの放射は、表面に配置された複数の出口を通ってガスを導くことを含む。
【００２１】
本明細書に記載される多くの実施形態においては、案内装置の案内装置表面は静止しており、すなわち回転するようには構成されていない。表面は、典型的には回転不可能である。本明細書に記載されるとき、用語「ガスクッション」および「浮上クッション」は、同義に使用される。本明細書に記載の多くの実施形態によれば、浮上クッションは、ウェブと表面との間に摩擦が存在しないようなクッションである。典型的には、案内されるウェブは、表面とのいかなる直接の接触も有さない。
【００２２】
典型的には、本明細書に記載の多くの実施形態によれば、生成される浮上クッションが、ウェブをクッションに載せて運ぶことができる。換言すると、案内装置が動作しているとき、案内装置の表面は、ウェブに直接接触することがない。代わりに、ウェブは、完全に浮上クッションによって運ばれる。したがって、本明細書に記載の典型的な実施形態によれば、ウェブを、ウェブのコーティング済みの面が案内装置の表面に面するように、配置することが可能である。コーティング済みの面が表面に面したとしても、コーティング済みの面が、典型的には、表面とのいかなる直接の接触も有していない。
【００２３】
図１Ａに関して説明される実施形態の表面は、部分的に楕円形の断面を有するセグメントとして示されている。円筒および／または長円および／または楕円などといった幾何学的形状の「セグメント」という用語は、以下では、物体の一部分のみを指す。
【００２４】
一般に、案内装置表面は、非円筒形の形状を有することができる。すなわち、案内装置は、典型的には案内装置を回転させる必要がないため、任意の形状であってもよい。例えば、本明細書に記載の任意の実施形態に組み合わせることができる種々の実施形態によれば、案内装置表面は、楕円形または部分的に楕円形の断面など、長円形または部分的に長円形を有することができる。そのような実施形態においては、長軸および短軸を、表面の形状へと割り当てることができる。長軸の長さは、最大２０ｍ、より典型的には最大１５ｍ、さらに典型的は最大１０ｍであってもよい。短軸の長さは、典型的には１．５ｍ未満、より典型的には１ｍ未満、さらに典型的には０．５ｍ未満として選択される。空間の要件に鑑み、長軸および短軸の間の関係を最大にすることが望ましい。しかしながら、ウェブとの間に形成される浮上クッションを備える表面に対するウェブの最小の接触圧力を保証するために、長軸および短軸の間の関係は、典型的には、例えば２０、１５、１０、または５以下に制限される。本明細書に記載されるとおり、楕円は、楕円および長円の形状の数学的な理解に従い、長円の特別な事例であると理解される。
【００２５】
本明細書に記載の実施形態は、この技術分野において公知の案内装置と比べて、多数の利点を提供することができる。第１に、ウェブを、接触なしの方法で案内することができる。すなわち、動作時、ウェブがもっぱら浮上クッション上を移動し、案内装置の表面に直接接触することがない。例えば、このことは、案内装置の表面に面するウェブの面が、非晶質シリコンなどのコーティング材料ですでにコーティングされている場合に、好都合であり得る。この事例の多数の用途ならびに他の用途において、表面とウェブのコーティング済みの面との間の直接の接触は、回避されなければならない。本明細書に記載の実施形態によれば、ウェブをウェブのコーティング済みの面において非接触な方法で、すなわちコーティングに触れることなく案内することができる。本明細書に記載されるとき、「ウェブの案内」が、特にはウェブの移動方向の変更および／またはウェブの裏打ちを含むことに、注意されたい。
【００２６】
典型的な用途において、クッションに対するウェブの圧力は、０．１ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒの範囲にあり、より典型的には１ｍｂａｒ〜１０ｍｂａｒの間である。
【００２７】
表面の形状を、一般的には、凸状として選択することができる。表面は、典型的には隆起を形成し、隆起が、典型的には段差のない傾斜を有する。案内装置の典型的な実施形態においては、表面の凸状は、図１に示されているとおり断面において楕円形である。この形状ゆえに、ウェブを、例えば少なくとも５ｍまたは少なくとも１０ｍの距離にわたって、ウェブをこの距離の全体にわたって案内装置で裏打ちしつつ案内することができる。図１Ａおよび図１Ｂに示されている長さＬが、表面の凸状に依存する案内の全長にほぼ関係している。より詳しくは、長さＬは、典型的には、案内装置表面の全長に関して、案内装置表面の最も外側のガス出口の間の距離を指す。本明細書に記載のいくつかの実施形態においては、表面の傾斜が、表面の長さに関して、表面の中ほどの領域においてより緩やかである。
【００２８】
一般に、本明細書に記載の実施形態による案内装置は、少なくとも３ｍ、より典型的には少なくとも５ｍまたは１０ｍという長距離にわたって、ウェブの案内、特には裏打ちを可能にする。したがって、本明細書に記載の実施形態によるコーティング装置のコーティング経路長は、少なくとも３ｍ、より典型的には少なくとも５ｍまたは１０ｍ以上にもなり得る。この技術分野において公知のドラムと比べて、本明細書に記載の実施形態の案内装置は、本質的に少ない空間しか消費しない。
【００２９】
図１Ｂは、案内装置の別の実施形態を示している。図１Ａに関して説明した実施形態に関してすでに示した構成要素に加えて、温度調節システム１５０が示されている。温度調節システムが、説明の目的のために、らせん状に巻かれたつる巻き線として示されている。
【００３０】
他の典型的な実施形態によれば、温度調節システムは、案内装置内に配置されたチャネルからなるシステムである。これは、チャネルが参照番号１６０によって指し示されている図１Ｃに典型的に示されている。典型的には、チャネルは、表面の付近に配置される。用語「付近」は、典型的には、表面へと向いたチャネルの面と表面との間の距離が、５ｃｍ未満、より典型的には２．５ｃｍ未満、さらに典型的には１ｃｍ未満であることを指す。チャネルは、典型的には、流体を受け入れるように構成される。流体は、冷却および／または加熱に適した流体であり、冷却用流体と称される。特には、最大１００℃までの温度、さらに特定的には室温を下回る温度において、冷却用流体は、典型的には水−グリコール混合物である。他の用途において、特には、表面が加熱される用途においては、冷却用流体は、典型的には熱伝達オイルである。使用される冷却用流体は、典型的には最大４００℃まで、より典型的には最大３００℃までの温度に適している。本明細書に記載の実施形態において典型的に使用される熱伝達オイルは、ナフテンまたはパラフィンなど、石油に基づいて製造される。あるいは、熱伝達オイルは、アイソマー混合物など、合成品であってもよい。
【００３１】
本明細書に記載の方法のいくつかの実施形態において、表面が最大４００℃まで加熱され、より典型的には最大３００℃まで加熱される一方で、本明細書に記載の方法の他の実施形態においては、表面が冷却され、特にはマイナス３０℃（例えば、マイナス２０℃またはマイナス１５℃）までの温度へと冷却される。
【００３２】
温度調節システムを、ガスクッションを生成するための多数のガス出口と組み合わせて設けることで、案内装置の動作時にウェブの温度を制御することができる。一般に、本明細書に記載の典型的な実施形態によれば、案内装置は、真空において運転される。本明細書に記載されるとき、用語「真空」は、典型的には１０ｍｂａｒ程度またはそれ未満の圧力を指し、より典型的には１０−３ｍｂａｒまたはそれ未満の圧力を指す。真空においては、熱伝達を、放射のみによって達成することができる。たとえウェブおよび表面などの２つの物体が互いに直接接触しても、直接の熱伝達が生じ得る接触点は、微小規模において２つの物体の間に少数が存在するにすぎない。真空においては空気が存在しないため、２つの物体において、互いに厳密には接触しておらず、間に小さなすき間を有する領域の間では、熱がほとんど交換されない。したがって、真空中の２つの物体の間の熱の伝達の主たる部分は、熱放射によってもたらされる。
【００３３】
したがって、ウェブの案内および裏打ちにおいて公知のドラムは、温度の制御性に乏しいことが弱点である。これを、温度調節システムを有する上述の実施形態によって克服することができる。温度調節システムによって、表面が特定の温度に保たれる。表面とウェブとの間に生成されるガスクッションが、表面とウェブとの間の熱交換を可能にする。本明細書に記載のすべての実施形態と同様に、ウェブは、ウェブまたはホイルであってもよい。したがって、ウェブの温度を、所望の温度へと調節することができる。
【００３４】
本発明の多くの実施形態において、浮上クッションを生成するために放射されるガスは、真空を損なうことがない。これは、少ないガスの流れで浮上クッションを生成するために充分であるからであろう。また、放射されるガスを、いずれにせよ真空チャンバ内に存在しなければならない反応ガスとして使用できるからであろう。他の実施形態によれば、真空ポンプへと接続された開口または真空ポンプなどといったガスを排出するための手段が、表面の付近に設けられる。
【００３５】
本明細書に記載の実施形態によれば、ウェブを接触なしで案内するための案内装置が、ウェブに面するための表面と、この表面に配置された多数のガス出口とを有する装置によってもたらされ、多数のガス出口が、これらのガス出口からガスが放射されたときに前記表面とウェブとの間にガスクッションを生成できるように、前記表面に配置されている。
【００３６】
図２は、案内装置の他の実施形態を説明する断面図である。案内装置が、円筒形を有する。図２に関して説明される実施形態は、完全な円筒の断面を示している。代案として、案内装置は、円筒のセグメントのみであってもよい。
【００３７】
図２に示した案内装置１１０は、ウェブ１００を案内し、ウェブの移動方向を１８０度変化させる。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態によれば、ウェブの移動方向を、任意に変更することができる。典型的な実施形態においては、移動方向が、０度〜１８０度の間で変更され、より典型的には４５度〜１６５度の間、さらに典型的には９０度〜１６０度の間で変更される。図２の実施形態においては、ウェブが案内装置に向かって方向Ｖ１に移動し、次いで案内装置１１０によって案内され、方向Ｖ２に向かって移動を続ける。案内装置は、多数のガス出口１３０を備える表面１２０を有し、ガス出口１３０が、ガスを放射して表面１２０とウェブ１００との間に浮上クッション１４０を生成すべく、前記表面に配置されている。
【００３８】
本明細書に記載の典型的な実施形態においては、案内装置表面の形状は、円筒形または部分的に円筒形である。ここで、円筒形の表面に半径Ｒを割り当てることが可能である。典型的な実施形態において、半径Ｒは、５ｃｍ〜１ｍの間にあり、より典型的には１０ｃｍ〜７０ｃｍの間にあり、さらに典型的には２０ｃｍ〜５０ｃｍの間にある。他の事柄が同じであれば、以下の関係が当てはまる。半径が大きいほど、ウェブとの間に浮上クッションを有する表面に対するウェブの接触圧力が小さくなる。
【００３９】
図３は、案内装置のまたさらなる実施形態を示している、ウェブ１００が、円筒の一部分の形状である表面１２０に沿って案内される。これにより、移動方向が、Ｖ１〜Ｖ２へと変化する。円筒の一部分の形状を有している本発明の典型的な実施形態においては、円筒セグメントが、少なくとも２０度、より典型的には少なくとも４５度、さらに典型的には少なくとも９０度のセグメント角度αを有する。
【００４０】
表面１２０は、ガスを放出することによって表面１２０とウェブ１００との間に浮上クッション１４０を生成するための多数のガス出口１３０を備える。一般に、本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、ガス出口は、孔、ノズル、噴霧弁、ダクト開口、オリフィス、ジェットなどであってもよい。典型的な実施形態によれば、出口は、典型的には、じょうご状またはカップ状である表面の凹所であり、これらの凹所へと、凹所の底部または側方からガスが供給される。本明細書に記載の案内装置のガス出口は、多孔質層の開口であってもよい。典型的には、ガス出口は、表面から突き出すことがない。ガス出口は、典型的には、ガスを表面に対して垂直に放射するように構成される。ガス出口は、典型的には、ガスをウェブに対して垂直に放射するように構成される。他の実施形態によれば、ガス出口が、ガスを案内装置の表面に対して斜めの方法で放出するように構成されている。
【００４１】
ガス供給システム３００、３１０が、前記多数のガス出口へと接続されている。ガス供給システムは、パイプ３２０などによってガスリザーバ（図示せず）へと接続されている。ガス供給システムは、圧力調節器３１０と供給パイプ３００とを備える。他の実施形態によれば、圧力調節器３１０は、質量流量コントローラで置き換えられる。典型的には、圧力調節器または質量流量コントローラは、案内装置の一部ではなく、外部に設けることが可能である。
【００４２】
図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、案内装置の表面の実施形態を概略的に示している。図４Ａ〜図４Ｃは、あたかも表面が平面であるかのような図である。図４Ａ〜図４Ｃに示されている表面を、本明細書に記載の案内装置のすべての実施形態に設けることができ、特には、部分的または完全な円筒形あるいは部分的または完全な楕円形の断面形状を有する実施形態に設けることができることを、当業者であれば理解できるであろう。特には、図４Ａ〜図４Ｃに示した表面を、図１Ａ〜図３および図５〜図８に関して説明される実施形態に設けることが可能である。
【００４３】
図４Ａに示した実施形態によれば、ガス出口が、規則的な方法で配置される。「規則的な方法での配置」という特徴は、或る出口およびその隣の少なくとも１つの出口の間隔が、別のガス出口の当該別のガス出口の隣の少なくとも１つの出口に対する間隔と同一であることと理解されたい。さらに典型的には、「規則的な方法での配置」という特徴は、特定のパターンを多数の出口のうちの一部へ割り当てることができ、かつ同じパターンを多数の出口のうちの別の一部へ割り当てることができることを指し、より典型的には同じパターンを多数の出口のうちの少なくとも１０の他の部分へ割り当てることができ、さらに典型的には多数の出口のうちの少なくとも１００の部分へ割り当てることができることを指す。
【００４４】
図４Ａの実施形態によるガス出口は、アレイの様相で配置されている。多数の実施形態において、ガス出口とそのすぐ隣のガス出口との間の距離が、すべてのガス出口について同じである。一般に、図４Ａまたは図４Ｂの実施形態に限られないが、１００ｃｍ２につき０．５個〜２０個の間、より典型的には１個〜１０個の間のガス出口が設けられる。典型的な実施形態においては、ガス出口間の距離は、１０ｍｍ〜５００ｍｍの間であり、より典型的には５０ｍｍ〜１００ｍｍの間である。一般に、ガス出口の直径は、０．１ｍｍ〜１ｍｍの間であり、より典型的には０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの間、さらに典型的には０．４ｍｍ〜０．６ｍｍの間である。
【００４５】
本明細書に記載の案内装置の典型的な実施形態によれば、多数のガス出口は、少なくとも５００個のガス出口を含む。本明細書に記載の方法の典型的な実施形態によれば、多数のガスの流れは、少なくとも５００のガスの流れを含む。典型的には、他のすべての実施形態と組み合わせることができる本明細書に記載の実施形態によれば、ガスは、水素およびアルゴンで構成されるグループから選択される。
【００４６】
図４Ｂは、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる案内装置の表面のさらなる実施形態を示している。やはり、ガス出口が規則的な方法で配置されている。さらには、ガス出口は、アレイの様相で配置されている。しかしながら、図４Ｂの実施形態と対照的に、表面の中央領域４０１におけるガス出口１３０の間の間隔は、表面１２０の外側領域４０２における間隔よりも小さい。
【００４７】
したがって、他のすべての実施形態と組み合わせることができる本明細書に記載の典型的な実施形態によれば、案内装置は、第１の領域および第２の領域を備えており、第１の領域の多数のガス出口は、第２の領域のガス出口よりも密集した様相で配置されている。典型的な実施形態においては、第１の領域は案内装置の表面の中央に配置される。この実施形態は、典型的には、ウェブを運ぶことができるガスクッションを生成するために導入すべきガスの量がより少なくてもよいため、好都合であり得る。これは、表面の外側領域４０２から放射されるガスが、より容易に表面の縁まで流れることができ、よってガスクッションの生成にもはや貢献しないためである。
【００４８】
図４Ｂの実施形態など、本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、表面の外側領域のガス出口間の間隔が、典型的には、表面の中央領域のガス出口間の間隔よりも少なくとも１．１倍大きく、より典型的には１．５〜３倍の間だけ大きい。表面の内側領域の面積当たりのガス出口の数は、典型的には、表面の中央領域のガス出口の面積当たりのガス出口の数よりも少なくとも１．１倍多く、より典型的には１．５〜９倍の間（２．２５〜９倍の間など）だけ多い。
【００４９】
ガス出口をより密集した様相で配置して有する中央領域の典型的な幅は、表面の全幅の１／４〜２／３の間の範囲にある。この文脈において、用語「表面の幅」は、表面の幅方向に関する最も外側のガス出口間の距離を指す。典型的な実施形態において、ガス出口をより密集した様相で配置して有している中央領域４０１の幅は、２０〜８０ｃｍの間であり、より典型的には３０〜５０ｃｍの間である。
【００５０】
図４Ｃは、案内装置の表面のさらなる実施形態を示している。それらの実施形態によれば、表面は、領域４１１および別の領域４１２を備えており、領域４１１のガス出口は、領域４１２のガス出口よりも密集した様相で配置されている。図４Ｃに示されているとおり、ガス出口をより密集した様相で配置して有している領域を、案内装置表面の長さＬに関する外側領域に設けることができる。したがって、ガス出口をより疎らな様相で配置して有している領域を、案内装置表面の長さＬに関する中央領域に設けることができる。図４Ｃに関して説明されるような配置は、ウェブが案内装置表面の長さに関する縁領域においてより強力な支持を必要とする用途において、好都合であり得る。例えば、これは、表面の傾斜が、表面の長さに関する縁領域において、中央の領域の傾斜よりも急である実施形態において、有用であり得る。
【００５１】
図４Ｃの実施形態など、本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、表面の中央領域のガス出口間の間隔は、典型的には、表面の縁領域のガス出口間の間隔よりも少なくとも１．１倍大きく、より典型的には１．５〜３倍の間だけ大きい。表面の縁領域の面積当たりのガス出口の数は、典型的には、表面の中央領域のガス出口の面積当たりのガス出口の数よりも少なくとも１．１倍多く、より典型的には１．５〜９倍の間（２．２５〜９倍の間など）だけ多い。
【００５２】
ガス出口をより密集した様相で配置して有している縁領域の典型的な長さは、表面の全長の１／１０〜１／４の間の範囲である。典型的な実施形態においては、ガス出口をより密集した様相で配置して有している縁領域４１１の長さが、５ｃｍ〜３０ｃｍの間、より典型的には１０〜２０ｃｍの間である。
【００５３】
典型的には、図４Ｂおよび図４Ｃに示した実施形態を組み合わせることができる。すなわち、本明細書に記載されるいくつかの実施形態によれば、案内装置の表面のガス出口を、図４Ｂに示したような幅方向における中央領域、および、図４Ｃに示したような長さ方向における縁領域の両方において、より密集した様相で配置することができる。
【００５４】
典型的な実施形態によれば、ガス出口から放射されるガスは、少なくとも０．０１Ｗ／ｍＫ、より典型的には少なくとも０．０５Ｗ／ｍＫ、さらに典型的には少なくとも０．１Ｗ／ｍＫ、さらにより典型的には少なくとも０．１５Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。本明細書の記載の実施形態に従って選択される典型的なガスは、水素である。水素は、０．１７１Ｗ／ｍＫという熱伝導率を有する。そのうえ、特には薄膜太陽電池の製造に適用されるような化学蒸着（ＣＶＤ）の用途においては、いずれにせよコーティングチャンバへと水素を導入する必要がある。例えば、典型的なＣＶＤの用途においては、シランおよび水素が、コーティングチャンバへと導入される。本明細書に記載の実施形態によれば、水素または水素の少なくとも一部を、コーティングチャンバ内に配置された案内装置の表面に配置されたガス出口を介して導入することが可能であると考えられる。これは、真空雰囲気を損ないかねない余分なガスを導入する必要がないため、好都合であろう。例えば、水素は、その高い熱伝導率ゆえにガスクッションを生成するガスとして有用であり、かつコーティング反応に関する反応ガスとしても有用である。さらに、封止および放出されたガスの排出のための追加の手段が不要である。
【００５５】
他の典型的な実施形態によれば、アルゴン（Ａｒ）が、浮上クッションを生成するためのガスとして選択される。これは、アルゴンがプロセスガスとして必要とされるプロセスに特に当てはまる。すなわち、アルゴンは、薄膜太陽電池の透明導電酸化物（ＴＣＯ）層または背面コンタクトを製造するためなどに使用されるスパッタリングプロセスにおいて、特に典型的である。
【００５６】
本明細書に記載の典型的な実施形態において、浮上クッションの生成に使用されるガスの選択は、以下の基準へと向けられる。第１に、プロセスに使用されるガスが好ましい。第２に、ガスがプロセスへの影響を有してはならない（ここで言う影響は、浮上クッションに使用されるガスがプロセスガスでもある場合を意味しない）。第３に、使用されるガスは、可能であれば、高い熱伝導率を有さなければならない。
【００５７】
一般に、本明細書に記載の実施形態は、ウェブを完全に運ぶことができるガスクッションを生成するように設計されている。この浮上クッションが、ウェブが案内装置の表面に直接接触することがないようにする。上述の典型的な実施形態においては、放射されるガスの量は、ガスによってそれぞれの用途の特有の真空の要件が損なわれることがないように充分に少ない。したがって、典型的には、コーティング領域などの残りの領域から放射されるガスを封じる必要がなく、あるいは放射されるガスを排出するための特定のポンプを設ける必要がない。
【００５８】
一般に、本明細書に記載の典型的な実施形態によれば、ガス出口からの放出に使用されるガスは、ＣＶＤまたは物理蒸着（ＰＶＤ）などのコーティングの反応ガスであってもよい。コーティングが、典型的にはウェブの前面に対して行われる一方で、ウェブの後面は、ウェブと案内装置表面との間に生成される浮上クッションによって支持される。
【００５９】
図５は、案内装置のさらに別の実施形態を示している。ウェブ１００は、多数のガス出口１３０を有することによって浮上クッション１４０を生成する表面１２０の上方を案内される。表面１２０の形状は、円筒の一部分である。さらには、スリット５００が、ウェブ１００の前面の上方に配置されている。本明細書に記載のすべての実施形態と組み合わせることができる多数の実施形態によれば、１つ以上のスリットを、本明細書に記載の実施形態による案内装置によってもたらすことができる。このスリットは、ローラロックなどのロックであってもよい。典型的には、スリットのサイズは、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの間、より典型的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの間の範囲にある。典型的な実施形態においては、スリットのサイズが、スリットのウェブとの接触がないように選択される。
【００６０】
本明細書に記載の典型的な実施形態によれば、本方法が、２つの隣接するチャンバを隔てるように配置されたスリットを通ってウェブを案内することを含む。さらには、本明細書に記載の典型的な実施形態によれば、案内装置が、２つの隣接するチャンバの大気の分離のためのスリットを備えており、スリットがウェブを通過させるように構成されている。本発明の実施形態によれば、スリットは、案内装置の表面の２つ以上の表面領域を互いに分離するように機能する。この文脈において、「分離」は、特には個々の領域間の大気の分離を指すが、熱的な分離も含むことができる。例えば、図５に示した実施形態においては、スリット５００が、領域ＩおよびＩＩの分離を可能にしている。例えば、領域Ｉに属する表面のガス出口から放射されるガスは、領域ＩＩの表面のガス出口１３０から放射されるガスとは異なってもよく、ガスの混合は避けられなければならない。例えば、或る領域にシランが存在し、隣の領域に酸素が存在する場合、これらのガスの貯留が、負の結果を有すると考えられる。したがって、本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、異なる表面領域に異なるガスを供給するために、２つ以上の別々のガス供給チャネル系統を設けることができる。
【００６１】
例えば、薄膜太陽電池を製造するためのＣＶＤプロセスにおいては、１つ以上のスリットを設けることによる分離が、典型的には、水素およびシランを有する領域（例えば、ｉ層を堆積させるための領域）と、水素、シラン、および追加のドーパントを有する領域（例えば、ｎ層およびｐ層を堆積させるための領域）との間で行われる。薄膜太陽電池を製造するためのスパッタリングプロセスにおいては、１つ以上のスリットを設けることによる分離が、アルゴンだけが存在する不活性領域と、さらに酸素（Ｏ２）および／またはチッ素（Ｎ２）がスパッタされた材料との反応のために存在する反応領域との間で行われる。
【００６２】
一般に、領域の分離は、以下の目的のうちの１つ以上を有することができる。第１に、上述のように、ガス出口からの放射に使用されるガスは、表面の領域ごとに異なってもよい。第２に、領域内の圧力は、それぞれの領域において実行できる特定のコーティング用途に起因して、互いに異なってもよい。第３に、いくつかの領域において所望されるウェブの温度は、互いに異なってもよい。例えば、或る領域においては表面を冷却し、別の領域においては加熱することができる。したがって、本明細書に記載のいくつかの実施形態によれば、２つ以上の別々に制御することができる温度調節手段を、異なる表面領域に異なる温度を生じさせるために、設けることが可能である。
【００６３】
本明細書に記載の実施形態によれば、スリットを通ってウェブを案内することがきわめて容易である。典型的には、案内装置の表面が静止しており、ウェブを浮上クッションゆえにかなり正確に案内することができる。これは、スリットを通ってウェブを案内する可能性も改善する。
【００６４】
図６は、案内装置のまたさらなる実施形態を示している。案内装置１１０は、楕円形の断面を有する。表面１２０が楕円形であって、ウェブ１００と表面１２０との間に浮上クッション１４０を生成するための多数のガス出口１３０を備える。例えば、長軸の長さは、５〜１５ｍの間（１０ｍなど）であってもよい。
【００６５】
一般に、本明細書に記載の任意の実施形態に組み合わせることができる種々の実施形態によれば、案内装置の動作におけるウェブの移動速度は、０．１ｍ／分〜１５ｍ／分の間、より典型的には１ｍ／分〜１０ｍ／分の間、さらに典型的には１ｍ／分〜５ｍ／分の間である。図示の実施形態は、ウェブを案内してウェブの移動方向をさらに変更するためのローラ６００をさらに備える。本発明による１つ以上のウェブ案内装置を、図６に示したローラに変え、あるいは図６に示したローラを加えて、配置することができる。
【００６６】
一般に、本明細書に記載の実施形態は、典型的には、以下の２つの用途のうちの１つまたは２つに適用される。
【００６７】
第１に、本明細書に記載の実施形態の典型的な用途においては、ウェブは、ウェブの片面についてコーティング材料でコーティングされる。この面を、ウェブのコーティングされた面または前面と称する。典型的には、ウェブは、ウェブの他方の面については、コーティングされないままである。この面を、ウェブのコーティングされていない面または後面と称する。コーティングに応じて、コーティング時およびウェブの案内などのウェブの取り扱い時に、ウェブのコーティングされた面に触れないことが望ましい。
【００６８】
したがって、ウェブを、コーティングされた面を常に案内装置から離れる方に向けて案内することが知られている。しかしながら、特には長いコーティング距離を有するコーティング装置（薄膜太陽電池の製造におけるコーティング装置など）において、ウェブをコーティングされた面が決して案内装置の方を向くことがないような方法で配置することは困難であり、不可能なことさえある。
【００６９】
本明細書に記載の実施形態によれば、たとえコーティングされた面が案内装置に面しても、コーティング済みのウェブの面に接触することなくウェブを案内することができ、特にはウェブの移動方向を任意に変更することができる。これは、堆積済みの非晶質シリコンに触れないことが望ましい薄膜太陽電池の製造において、特に好都合である。したがって、本明細書に記載の実施形態によれば、ウェブコーティング装置のコーティングユニットおよび案内装置の設計が、もはやウェブのコーティングされた面が案内装置に面してはならないという配置に制約されることがない。
【００７０】
第２に、すでに説明したように、特には正または負にドープされた非晶質シリコンのコーティングなどの一部のコーティング用途において、長いコーティング距離を用意する必要がある。上述したように、約５〜１０ｍ以上の距離にわたってウェブを案内および裏打ちするためのドラムを使用することは、結果としてのドラムのサイズゆえに、ほとんど不可能である。代案として、ウェブがコーティング距離を通過する際に案内または裏打ちされないいわゆる「フリースパン」技法が知られている。この技法は、ウェブの案内特性および温度制御に関して、大きな問題を露呈している。本明細書に記載の実施形態は、ウェブをこの目的のために生成されるガスクッションの上方で表面そのものに触れることなく案内することによって、フリースパン技法またはドラム技法に対する好都合な代案を提供する。それらの用途においては、ウェブのコーティングされていない面が案内装置の表面に面することが典型的である。さらには、典型的な実施形態においては、表面は静止しており、案内装置の動作において移動することがない。したがって、ウェブの移動をもたらすために、表面を移動させる必要がなく、この移動を同期させる必要もない。さらには、本明細書に記載の実施形態によるウェブ案内装置の表面は、非円筒形の表面形状を有することができる。
【００７１】
図７Ａは、コーティング装置のまたさらなる実施形態を示している。図１Ａに関してすでに述べた案内装置に加えて、コーティングツール７１０は、ウェブ１００の上方に概略的に示されている。一般に、本明細書に記載のすべての実施形態と組み合わせることができる種々の実施形態によれば、本明細書に記載の実施形態によるコーティングツールは、ＣＶＤ、ＰＶＤ、さらにはプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、あるいはスパッタリングのための装置を含むことができる。コーティングを、材料の気化またはスパッタリングによって実行することができる。
【００７２】
典型的には、コーティング装置は、真空ポンプシステム、１つ以上の真空ポンプ、あるいはプロセスガスおよび浮上クッションを生成するために供給されたガスなどの存在するガスを排出するための１つ以上の出口など、真空を生成する手段を提供することができる。典型的には、コーティングは、１ｍｂａｒ未満、より典型的には１０ｍｂａｒ未満、さらに典型的には１０−３ｍｂａｒ未満の圧力を有する真空雰囲気で実行される。
【００７３】
図７Ｂは、コーティング装置のさらなる実施形態を示している。図５にすでに示した構成要素に加えて、コーティング装置７００は、コーティングツール７１０および７２０を備える。コーティングツール７１０は、領域Ｉに位置しており、コーティングツール７２０は、表面１２０の上方の領域ＩＩに位置している。図５の実施形態に関してすでに説明したように、案内装置およびコーティング装置は、例えばスリット５００によって互いに分離されたいくつかの領域を提供することができる。案内装置またはコーティング装置のいくつかの領域（典型的には２〜１０個の間であり、より典型的には２〜５個の間であり、さらに典型的には２つまたは３つである）の分離は、同じウェブ案内装置上で異なるコーティング工程を実行することを可能にする。これは、コーティング工程ごとのコーティング長さが１ｍ以下の範囲にある用途において、特に興味深い。また、異なる材料からなるいくつかの層がウェブ上へコーティングされる用途においても、特に興味深い。一般に、異なる領域のコーティングツールを、任意に選択することが可能である。例えば、或る領域のコーティングツールが、スパッタリング用である一方で、他の領域のコーティングツールが、気化用であってもよい。しかしながら、本明細書に記載の典型的な実施形態においては、複数の領域のコーティングツールは蒸発器である。
【００７４】
図７Ｃは、コーティング装置の別の実施形態を示している。図６に関してすでに説明した構成要素に加えて、コーティング装置は、表面の上方に配置されたコーティングツール７１０を備える。典型的には、コーティングツールは、ウェブの前面の上方に配置される。一般に、本発明によるコーティング装置に、複数のコーティングツールを配置することが可能である。いくつかの実施形態によれば、それら複数のコーティングツールを、ウェブの移動方向に沿って配置することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、前記複数のコーティングツールを、ウェブの移動方向に垂直に配置することができる。
【００７５】
ガス供給チューブ３２０は、ガス出口から放射されるガスを供給する。本明細書に記載の他のすべての実施形態および本明細書に記載の他の実施形態と同様に、温度調節システムを、案内されるウェブの温度を制御するために、案内装置の内側に設けることができる。温度調節システムは、例えば、冷却用流体を受け入れるチャネルシステムであってもよい。さらに、コーティング装置から空気を排出するため、コーティング装置のチャンバ７５０の出口であってもよい真空発生システム７４０が、図７Ｃによるコーティング装置に示されている。これに代え、あるいはこれに加えて、真空発生システムは、真空ポンプであってもよい。
【００７６】
すでに説明したように、案内装置、コーティング装置、接触なしでウェブを案内するための方法、およびウェブをコーティングするための方法は、特には薄膜太陽電池の製造に適用可能である。薄膜が、典型的には、シランガスおよび水素からＣＶＤ、特には、ＰＥＣＶＤによって堆積し、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンあるいはナノ結晶シリコンがもたらされる。シリコン層は、典型的には、金属などの背面コンタクトおよび透明導電酸化物（ＴＣＯ）層によって挟まれる。
【００７７】
薄膜太陽電池を製造するための典型的な方法は、ウェブ上に背面コンタクトを堆積させること、非晶質シリコンなどの吸収層を堆積させること、およびＴＣＯ層を堆積させることを含む。各々の堆積は、いくつかの副工程を含むことができる。例えば、非晶質シリコンの堆積は、正にドープされたシリコン層、負にドープされたシリコン層、および真正（非ドープ）シリコン層からなる所定の並びに従わなければならない。太陽電池の設計に応じて、太陽電池は、負にドープされたいくつかの層および／または正にドープされたいくつかの層および／またはいくつかの真正層を備えることができる。本明細書に記載の実施形態は、ウェブのコーティングされた面について、堆積済みの層を傷めることがないよういかなる案内手段との接触も避けなければならない薄膜太陽電池の製造において、特に好都合であり得る。
【００７８】
さらに、ＴＣＯ層を保護層でコーティングすることが、太陽電池の製造において典型的である。背面コンタクトのための典型的なコーティングプロセスは、スパッタリングである。非晶質シリコンで典型的に形成される吸収層をコーティングするための典型的なコーティングプロセスは、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤプロセスである。ＴＣＯ層をコーティングするための典型的なコーティングプロセスは、スパッタリングである。一般に、ＣＶＤは、典型的には１ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒの間の範囲の圧力のもとで遂行される。スパッタリングは、典型的には１０−２ｍｂａｒ〜１０−４ｍｂａｒの間の圧力のもとで遂行される。
【００７９】
以上は、本発明のいくつかの実施形態に向けられているが、本発明の他のさらなる実施形態も、本発明の基本的な範囲から離れることなく考え出すことができ、本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2011500480.tif 000003
【図１Ｂ】
2011500480.tif 000004
【図１Ｃ】
2011500480.tif 000005
【図２】
2011500480.tif 000006
【図３】
2011500480.tif 000007
【図４Ａ】
2011500480.tif 000008
【図４Ｂ】
2011500480.tif 000009
【図４Ｃ】
2011500480.tif 000010
【図５】
2011500480.tif 000011
【図６】
2011500480.tif 000012
【図７Ａ】
2011500480.tif 000013
【図７Ｂ】
2011500480.tif 000014
【図７Ｃ】
2011500480.tif 000015
【国際調査報告】
2011500480.tif 000016
2011500480.tif 000017
2011500480.tif 000018