(57)【要約】  連続的でフレキシブルなワークピース上で前駆体層を反応することにより太陽電池吸収体を形成するための多数の室を有するロール・ツー・ロールの迅速な温度処理（ＲＴＰ）ツールである。このＲＴＰツールは予め定められた温度プロフィールを有する加熱室と、供給室と、受取室とを有する細長いハウジングを含んでいる。加熱室は前駆体層が吸収体層を形成するためにＶＩＡ族材料と反応される小さいプロセスギャップを含んでいる。連続的でフレキシブルなワークピースはロールから広げられ、供給室から加熱室へ進められ、処理された連続的でフレキシブルなワークピースは巻き取られ、受取室で巻かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上で前駆体層を反応させることによって太陽電池吸収体を形成するための一体化されたロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）ツールにおいて、
加熱室と供給室と受取室とを含む密封された共通の室を含んでいる細長いハウジングを具備し、ここで、
加熱室は予め定められた温度プロフィールをそこに配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分に与える狭いプロセスギャップを具備し、その狭いプロセスギャップは上部壁、下部壁、側壁により規定され、高さは実質的にその幅よりも小さく、狭いプロセスギャップは加熱室の狭いプロセスギャップからガス類を除去するため入力開口と、出力開口と、入力開口と出力開口との間に配置された排気ラインとを有し、
供給室は連続的でフレキシブルなシートのワークピースの供給ロールを保持し、供給室開口を有し、供給室開口は狭いプロセスギャップの入力開口と整列され、連続的でフレキシブルなシートのワークピースは供給室から加熱室へ前進されるように構成されており、
受取室は加熱システムから連続的でフレキシブルなシートのワークピースを集めるため受取ロールを保持し、受取室開口を有し、受取室開口は狭いプロセスギャップの出力開口と整列し、連続的でフレキシブルなシートのワークピースは加熱室から受取室へ前進されるように構成されており、さらに、
共通の室内の連続的でフレキシブルなシートのワークピースを保持し、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの予めロールから引き出して広げられた部分を供給ロールから供給し、受取室の受取ロール上に連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理部分を巻取ることによって連続的でフレキシブルなシートのワークピースを加熱室の狭いプロセスギャップを通して移動するための可動機構を含んでいるツール。
【請求項２】
さらに共通の室に関連され、その真空および排気の形成を可能にする真空ラインを含んでいる請求項１記載のツール。
【請求項３】
さらに加熱室周辺に円筒形のエンクロージャを具備し、この円筒形のエンクロージャは細長いハウジングに密封されている請求項２記載のツール。
【請求項４】
加熱システムのプロセスギャップは狭いプロセスギャップの外部に配置された加熱素子により加熱され、それによって予め定められた温度プロフィールが形成されるときプロセスギャップを規定する上部壁、下部壁、側壁の外部表面の加熱を行う請求項１記載のツール。
【請求項５】
さらに、狭いプロセスギャップの入力開口に隣接して配置され、処理ガスを加熱室の狭いプロセスギャップへ導入するように構成され、それによって処理ガスが連続的でフレキシブルなシートのワークピースの動作方向で流れるガス入口ラインを具備している請求項４記載のツール。
【請求項６】
供給室と受取室はそれぞれ不活性ガスを供給室及び受取室へそれぞれ伝送するガス入口を含み、それによって入力開口を通して供給室から狭いプロセスギャップまでと、出力開口を通して受取室から狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって狭いプロセスギャップ中のガス類が供給室及び受取室に入ることを防止している請求項５記載のツール。
【請求項７】
上部壁と下部壁との間の距離は加熱室の狭いプロセスギャップの長さを横切って変化する請求項６記載のツール。
【請求項８】
狭いプロセスギャップの入力開口と出力開口はそれぞれ狭いプロセスギャップよりも小さいギャップを規定するスペーサを含んでいる請求項７記載のツール。
【請求項９】
ガス入口ラインはＶＩＡ族材料処理ガスを加熱室に提供する請求項５記載のツール。
【請求項１０】
供給室と受取室はそれぞれ不活性ガスを供給室及び受取室へそれぞれ伝送するガス入口を含み、それによって入力開口を通して供給室から狭いプロセスギャップまでと、出力開口を通して受取室から狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって狭いプロセスギャップ中のガス類が供給室及び受取室に入るのを防止している請求項４記載のツール。
【請求項１１】
上部壁と下部壁間の距離は加熱室の狭いプロセスギャップの長さを横切って変化する請求項１０記載のツール。
【請求項１２】
狭いプロセスギャップの入力開口と出力開口はそれぞれ狭いプロセスギャップよりも小さいギャップを規定するスペーサを含んでいる請求項１１記載のツール。
【請求項１３】
狭いプロセスギャップの上部壁は実質的に狭いプロセスギャップの下部壁に平行である請求項４記載のツール。
【請求項１４】
狭いプロセスギャップの高さは０．５−１０ｍｍである請求項１３記載のツール。
【請求項１５】
狭いプロセスギャップの幅は１００乃至２０００ｍｍの範囲である請求項１４記載のツール。
【請求項１６】
連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上で予め付着された前駆体層を反応させることによって太陽電池吸収体を形成するための迅速な熱処理（ＲＴＰ）システムにおいて、
その真空および排気の形成を可能にし、第１の処理セクションと、拡散バリアセクションと、第２の処理セクションとを含み、予め定められた温度プロフィールを前進される連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分に与える加熱室を具備し、ここで、
第１の処理セクションは第１の狭いプロセスギャップを含み、少なくとも１つの第１のガス類が存在する状態でそこに配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分を加熱して処理し、
第２の処理セクションは、第２の狭いプロセスギャップを含み、少なくとも１つの第２のガス類が存在する状態でそこに配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分を加熱して処理し、
第１の狭いプロセスギャップと第２の狭いプロセスギャップはそれぞれ予め定められた温度プロフィールの異なる部分をそれぞれの第１の狭いプロセスギャップと第２の狭いプロセスギャップ内に配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分に与え、
第１の狭いプロセスギャップと第２の狭いプロセスギャップは開口を形成する上部壁、下部壁、側壁により規定され、高さは実質的にその幅よりも小さく、第１及び第２の狭いプロセスギャップはそれぞれの第１及び第２の狭いプロセスギャップからガス類を除去するため入力開口と、出力開口と、入力開口と出力開口との間に配置された排気ラインとを有し、
第１及び第２の狭いプロセスギャップの間に配置された拡散バリアセクションはその出力開口を通して拡散バリアセクションの中心領域から第１の狭いプロセスギャップまでと、その入口開口を通して第２の狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって少なくとも１つの第１のガス類と少なくとも１つの第２のガス類の混合を減少するためのバリアを生成し、さらに、
連続的でフレキシブルなシートのワークピースの予めロールから引出されて広げられた部分を供給ロールから加熱室へ供給し、受取ロール周辺の連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理された部分を巻取ることによって、連続的でフレキシブルなシートのワークピースを加熱室のセクション内に保持し、又は加熱室のセクションを通して移動するための可動機構を具備しているシステム。
【請求項１７】
さらに、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの供給ロールを保持するための供給室を具備し、供給室は加熱室と一体化されている請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
さらに、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの受取ロールを保持するための受取室を具備し、受取室は加熱室と一体化されている請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
供給室と受取室はそれぞれ不活性ガスを供給室及び受取室へそれぞれ伝送するガス入口を含み、それによって入力開口を通して供給室から第１の狭いプロセスギャップまでと、出力開口を通して受取室から第２の狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって第１及び第２の狭いプロセスギャップ中のガス類が供給室及び受取室にそれぞれ入るのを防止している請求項１７記載のシステム。
【請求項２０】
第１及び第２の狭いプロセスギャップはそれぞれ少なくとも１つの第１の種類のガスと、少なくとも１つの第２の種類のガスのガス入口をそれぞれ含んでいる請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
第１及び第２の狭いプロセスギャップはそれぞれ少なくとも１つの第１の種類のガスと、少なくとも１つの第２の種類のガスのガス入口をそれぞれ含んでいる請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
上部壁は第１及び第２の狭いプロセスギャップの下部壁に平行であり、拡散バリアセクションは下部拡散バリア壁に平行な上部拡散バリア壁を含んでいる請求項１９記載のシステム。
【請求項２３】
各第１及び第２の狭いプロセスギャップの上部壁と下部壁間の高さは拡散バリアセクションの上部拡散バリア壁と下部拡散バリア壁との間の高さの少なくとも２倍である請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
第１及び第２の狭いプロセスギャップの上部壁と下部壁間の高さは０．５−１０ｍｍの範囲である請求項１４記載のシステム。
【請求項２５】
第１及び第２の狭いプロセスギャップの側壁間の幅は１００乃至２０００ｍｍの範囲である請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
第１の処理セクションと、第２の処理セクションと、第１と第２の処理セクション間の拡散バリアセクションに配置されているガス入口を有する拡散バリアセクションとを含んでいるロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）室を通って連続的でフレキシブルなシートのワークピースが前進されるとき、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上の薄膜のＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族太陽電池吸収体層を形成するプロセスにおいて、第１の処理セクションは第１の入口開口、第１の出口開口、第１の排気口を具備し、第２の処理セクションは第２の入口開口、第２の出口開口、第２の排気口を具備し、プロセスは、
連続的でフレキシブルなシートのワークピース上に前駆体層を形成し、その前駆体層はＩＢ族材料と、ＩＩＩＡ族材料とＶＩＡ族材料の少なくとも一つを含み、
供給ロールから予め引出されて広げられた連続的でフレキシブルなシートのワークピースを供給することによって第１の入口開口を通って前駆体層を有する連続的でフレキシブルなシートのワークピースの一部を第１の処理セクションへ第１の出口開口方向へ移動させ、
ガス入口から拡散バリアセクションおよび第１の出口開口及び第２の入口開口までの不活性ガス流を設定しながら、第１の温度プロフィールを適用し第１のガスを使用することによって第１の処理セクションで前駆体層を処理し、それによって第１の処理セクションの第１のガスは実質的に第２の処理セクションに入ることを防止され、第２の処理セクションの第２のガスは実質的に第１の処理セクションに入ることを防止され、
拡散バリアセクションを通って第２の処理セクションの方向へ連続的でフレキシブルなシートのワークピース部分を前進し、
不活性ガス流を継続しながら、第２の温度プロフィールを適用し第２のガスを使用することによって第２の処理セクションで前駆体層を処理し、
第２の処理セクションの出口開口から連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理された部分を取り出して受取ロール周辺に巻き付けるステップを含んでいるプロセス。
【請求項２７】
ＩＢ族材料は銅（Ｃｕ）であり、ＩＩＩＡ族材料はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）の少なくとも一方であり、ＶＩＡ族材料はセレニウム（Ｓｅ）である請求項２５記載のプロセス。
【請求項２８】
第１の温度プロフィールは入口開口近くの実質的に室温から第１の排気口方向の第１の温度へ変化するプロフィールを有し、第２の温度プロフィールは第２の排気口近くの第２の温度から出口開口近くの実質的に室温へ変化する別のプロフィールを有する請求項２７記載のプロセス。
【請求項２９】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと、硫黄を含むガスとからなるグループから選択される請求項２６記載のプロセス。
【請求項３０】
さらに、第１のガスを使用して入口開口を通って第１の処理セクションへの第１のガス流と、第２のガスを使用して出口開口を通って第２の処理セクションへの第２のガス流とを設定するステップを含み、それによって第１の処理セクションの第１のガスは入口開口を通って第１の処理セクションを離れることを防止され、そこから発生される第１の排気ガスは第１のガス流により第１の排気口の方向へ誘導され、第２の処理セクションの第２のガスは出口開口を通って第２の処理セクションを離れることを防止され、そこから発生される第２の排気ガスは第２のガス流により第２の排気口の方向へ誘導される請求項２６記載のプロセス。
【請求項３１】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと、硫黄を含むガスとからなるグループから選択される請求項３０記載のプロセス。
【請求項３２】
第１のガス、第２のガス、第１のガス類、第２のガス類は不活性ガスを有するグループと、セレニウムを含むガスと、硫黄を含むガスから選択される請求項３０記載のプロセス。
【請求項３３】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスであり、第１のガスはセレニウムを含むガスであり、第２のガスは硫黄を含むガスである請求項３２記載のプロセス。
【請求項３４】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）と第１のガスと第２のガスを含み、第１のガスは不活性ガスであり、第２のガスは硫黄を含むガスである請求項３２記載のプロセス。
【請求項３５】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）を有し、第１のガスと第２のガスを含み、第１のガスは不活性ガスであり、第２のガスはセレニウムを含むガスである請求項３２記載のプロセス。
【請求項３６】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）を有し、第１のガスと第２のガスを含み、第１のガスと第２のガスは不活性ガスである請求項３２記載のプロセス。
【請求項３７】
入口開口と、出口開口と、入口開口と出口開口の間の排気口とを有する狭いギャップの処理セクションを含んでいるロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）室を通って連続的でフレキシブルなシートのワークピースが前進されるとき、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上に薄膜ＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族太陽電池吸収体層を形成するプロセスにおいて、
表面上に前駆体層を形成し、その前駆体層はＩＢ族材料と、ＩＩＩＡ族材料とＶＩＡ族材料の少なくとも一つで構成され、
供給ロールから連続的でフレキシブルなシートのワークピースの予め引出されて広げられた部分を与えることにより、入口開口を通って狭いギャップの処理セクションおよび出口開口方向へ連続的でフレキシブルなシートのワークピースを移動させ、
入口開口から狭いギャップの処理セクションへの第１のガス流と出口開口から狭いギャップの処理セクションへの第２のガス流を設定しながら、第１の温度プロフィールを適用することにより狭いギャップの処理セクションの前駆体層を処理し、それによって処理セクションのガスは入口開口と出口開口を通して処理セクションを離れることを実質的に防止され、排気口方向に誘導され、
狭いギャップの処理セクションの出口開口から連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理部分を取り出して受取ロールの周囲に巻き付けるステップを含んでいるプロセス。
【請求項３８】
ＩＢ族材料は銅（Ｃｕ）であり、ＩＩＩＡ族材料はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一方であり、ＶＩＡ族材料はセレニウム（Ｓｅ）である請求項３７記載のプロセス。
【請求項３９】
第１の温度プロフィールは狭いギャップの処理セクションの入口開口及び出口開口近くの実質的な室温から入口開口と出口開口との間の上昇された温度へ変化するプロフィールを有し、第１のガス流と第２のガス流の速度は狭いギャップの処理セクション中のガスが入口開口と出口開口へ拡散し連続的でフレキシブルなシートのワークピース上で凝縮するのを防止するように選択される請求項３８記載のプロセス。
【請求項４０】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと硫黄を含むガスからなるグループから選択される請求項３９記載のプロセス。
【請求項４１】
さらに狭いギャップの処理セクションへ処理ガスを提供する処理を含んでいる請求項３９記載のプロセス。
【請求項４２】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスであり、処理ガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと硫黄を含むガスからなるグループから選択される請求項４１記載のプロセス。
【請求項４３】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）を含み、第１のガスと第２のガスは不活性ガスであり、処理ガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと硫黄を含むガスからなるグループから選択される請求項４１記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射検出器および光起電性応用のための半導体薄膜を処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は2006年10月13日出願の米国特許出願第11/549,590号明細書の部分継続出願である。本願は2006年11月10日出願の米国暫定特許出願第60/865,385号明細書の特典を主張する。これらの出願はそれら全体がここで参考文献として組み込まれている。
【０００３】
太陽電池は太陽光を直接電力に変換する光起電性装置である。最も普通の太陽電池の材料はシリコンであり、これは単結晶または多結晶のウェハの形態である。しかしながらシリコンベースの太陽電池を使用して発生される電力の価格はより伝統的な方法により発生された電気の価格よりも高い。それ故、１９７０年代初期から地球上で使用するための太陽電池の価格を減少する努力がなされてきた。太陽電池の価格を減少する１方法は大きい面積の基板上に太陽電池品質吸収体材料を配置できる廉価の薄膜成長技術を開発し、これらの装置を高い処理能力と廉価の方法で製造することである。
【０００４】
周期表のＩＢ族（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ）、ＩＩＩＡ族（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）およびＶＩＡ族（Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ）の幾つかの元素からなるＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物の半導体は薄膜太陽電池構造では優秀な吸収体材料である。特に通常、ＣＩＧＳ（Ｓ）またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２またはＣｕＩｎ１−ｘＧａｘ（ＳｙＳｅ１−ｙ）ｋで表されるＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｓの化合物は２０％に近い変換効率を生む太陽電池構造で既に使用されており、ここでは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｋは約２である。ＩＩＩＡ族元素のＡｌおよび／またはＶＩＡ族元素のＴｅを含んでいる吸収体も見込を示している。それ故要約すると、ｉ）ＩＢ族からのＣｕ、ii）ＩＩＩＡ族からのＩｎ、Ｇａ、Ａｌからの少なくとも１つ、およびiii）ＶＩＡ族からのＳ、Ｓｅ、Ｔｅの少なくとも１つを含んでいる化合物は太陽電池として非常に重要である。
【０００５】
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）２の薄膜太陽電池のような通常のＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物の光起電性セルの構造が図１に示されている。装置10はガラスのシート、金属のシート、絶縁ホイルまたはウェブ、或いは導電ホイルまたはウェブのような基板11上に製造される。Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）２族の材料を含む吸収薄膜12は、予め基板11に付着され装置への電気接触として作用する導電層13上に成長される。基板11と導電層13はベース20を形成する。Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ及びステンレス鋼等を含む種々の導電層が図１の太陽電池構造で使用されている。基板自体が適切に選択された導電材料であるならば、基板11はその後装置へのオーム接続として使用されることができるので導電層13を使用しないことが可能である。吸収薄膜12の成長後、ＣｄＳ、ＺｎＯまたはＣｄＳ／ＺｎＯ積層体のような透明層14は吸収薄膜上に形成される。放射線15は透明層14を通って装置に入る。金属グリッド（図示せず）も装置の実効的な直列抵抗を減少するために透明層14を覆って付着されることができる。吸収薄膜12の好ましい導電型はｐ型であり、透明層14の好ましい導電型はｎ型である。しかしながらｎ型の吸収体とｐ型のウィンドウ層が使用されることもできる。図１の好ましい装置構造は「基板型」構造と呼ばれる。「基板型」構造はまたガラス又は透明の重合体ホイルのような透明な基板上に透明な導電層を付着し、その後Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）２の吸収薄膜を付着し、最後に導電層により装置へオーム接続を形成することによって構成されることもできる。この基板構造では、光は透明な基板側から装置に入る。種々の方法により付着された種々の材料は図１に示されている装置の種々の層を与えるために使用されることができる。
【０００６】
ＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物の吸収体を使用する薄膜太陽電池では、セルの効率はＩＢ族／ＩＩＩＡ族のモル比の強力な関数である。組成が２以上のＩＩＩＡ族材料であるならば、これらのＩＩＩＡ族元素の相対量又はモル比もまた特性に影響する。例えばＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）２の吸収層では、装置の効率はＣｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）のモル比の関数である。さらにその開回路電圧、短絡電圧、フィル（fill）ファクターのようなセルの幾つかの重要なパラメータはＩＩＩＡ族元素のモル比、即ちＧａ／（Ｇａ＋Ｉｎ）のモル比により変化する。一般的に、良好な装置性能では、Ｃｕ／（Ｉｎ＋Ｇａ）モル比は約１．０又はそれ以下に維持される。他方で、Ｇａ（Ｇａ＋Ｉｎ）モル比が増加すると、吸収層の光学的バンドギャップは増加し、それ故短絡回路の電流が典型的に減少しながら太陽電池の開回路電圧は増加する。薄膜付着プロセスが組成中のＩＢ族／ＩＩＩＡのモル比とＩＩＩＡ族コンポーネントのモル比との両者を制御する能力を有することが重要である。化学式はしばしばＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２として書かれるが、化合物のより正確な式はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）ｋであり、ｋは典型的に２に近いが正確に２でなくてもよいことに注意すべきである。簡単にするために、ｋの値を２として使用し続ける。さらに化学式中の表記“Ｃｕ（Ｘ，Ｙ）”は（Ｘ＝０％およびＹ＝１００％）から（Ｘ＝１００％およびＹ＝０％）のＸとＹの全ての化学組成を意味することに注意すべきである。例えばＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）はＣｕＩｎからＣｕＧａまでの全ての組成を意味する。同様にＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２は０から１まで変化するＧａ／（Ｇａ＋Ｉｎ）モル比と、０から１まで変化するＳｅ／（Ｓｅ＋Ｓ）モル比を有する化合物の族全体を意味する。
【０００７】
太陽電池用のＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２型化合物の薄膜を成長する１技術は、最初にＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２材料の金属コンポーネントが基板に付着され、その後高温の焼戻し処理でＳおよび／またはＳｅと反応される２段階のプロセスである。例えばＣｕＩｎＳｅ２の成長では、ＣｕとＩｎの薄層が最初に基板上に付着され、その後この積層された前駆体層が上昇された温度でＳｅと反応される。反応雰囲気が硫黄も含んでいるならば、ＣｕＩｎ（Ｓ，Ｓｅ）２の層が成長されることができる。前駆体層中のＧａの付加、即ちＣｕ／Ｉｎ／Ｇａ積層された膜の前駆体の使用はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２の吸収体の成長を可能にする。
【０００８】
２段階のプロセスの方法はＶＩＡ族材料を含む積層された層を使用することもできる。例えばＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２膜はＧａ−ＳｅとＣｕ−Ｓｅ層をＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ／Ｃｕ−Ｓｅ積層に付着し、Ｓｅが存在する中でそれらを反応することにより得られることができる。同様にＶＩＡ族材料と金属コンポーネントからなる積層が使用されることもできる。ＶＩＡ族材料を含む積層はＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ／Ｃｕ積層、Ｃｕ／Ｉｎ／Ｇａ／Ｓｅ積層、Ｃｕ／Ｓｅ／Ｉｎ／Ｇａ／Ｓｅ積層等を含んでいるが、それらに限定されない。
【０００９】
金属コンポーネントを有する前駆体層のセレン化および／またはサルフィド化または硫化はＶＩＡ族材料の種々の形態で実行されることができる。１方法ではＣｕ、Ｉｎおよび／またはＧａを有する前駆体と同時または連続して反応するためのＨ２Ｓｅ、Ｈ２Ｓまたはそれらの混合物のようなガスを使用することを含んでいる。このようにして、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２膜は上昇された温度での焼戻しおよび反応後に形成されることができる。化合物の形成プロセス期間に反応ガス中でプラズマを衝突することによって反応速度または反応度を増加することが可能である。元素源からのＳｅの蒸気またはＳの蒸気はセレン化およびスルフィド化に使用されることもできる。代わりに、前述したようにＳｅおよび／またはＳはＣｕ、Ｉｎおよび／またはＧａを含む前駆体層を覆って付着されることができ、積層された構造はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２化合物を形成するために金属元素又は化合物とＶＩＡ族材料間の反応を開始するように上昇された温度で焼戻しされることができる。
【００１０】
２段階プロセスの反応ステップは典型的にバッチ炉で実行される。この方法では、前駆体層が付着されている予め切断された複数の基板がバッチ炉に配置され、１５分から数時間の範囲の期間に反応が行われる。バッチ炉の温度は基板に載せた後、典型的に反応温度まで上昇され、これは４００−６００℃の範囲であってもよい。この温度の上昇速度は公称上５℃／秒よりも低く、典型的には１℃／秒未満である。米国特許第5578503号明細書に記載された従来技術の１方法は、バッチ方法により一度に１つの基板で前駆体層を反応する迅速な熱焼戻し（ＲＴＰ）方法を使用する。この設計では、前駆体層を有する基板の温度は高速度で、典型的には１０℃／秒で反応温度まで上昇される。
【００１１】
セレン化／硫化プロセスを行うための反応室の設計は結果的な化合物膜の品質、太陽電池の効率、処理能力、材料の使用及びプロセスの価格について臨界的である。本発明はロール・ツー・ロール方法でＣＩＧＳ（Ｓ）型の吸収体形成のための前駆体層の反応を行うための方法及び装置を提供する。ロール・ツー・ロールまたはオープンリール式処理は処理能力を増加し、基板の処理を最小にする。それ故、大規模の製造に好ましい方法である。
【発明の概要】
【００１２】
本発明により連続的でフレキシブルな基板上に太陽電池吸収体層を形成するための方法及び一体化されたツールが提供される。多数の室を含んでいるロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）ツールは連続的でフレキシブルなワークピース上で前駆体層を反応するために使用される。
【００１３】
本発明の１特徴は連続的でフレキシブルなワークピースの表面上で前駆体層を反応することにより太陽電池吸収体を形成するための多数の室を有する一体化されたロール・ツー・ロールＲＴＰツールを提供することである。このツールは細長いハウジング内で真空に吸引するための真空ラインを含んでいる細長いハウジングを含んでいる。さらに、細長いハウジングの加熱室は予め定められた温度プロフィールを連続的でフレキシブルなワークピースに与える。加熱室は加熱室の第１の端部の第１の開口と加熱室の第２の端部の第２の開口との間に延在し、加熱室の上部壁、下部壁、側壁により規定されるプロセスギャップを含んでいる。加熱室の第１の開口に隣接して配置されるガス入口線は、不活性であるかＶＩＡ族材料を含むことができる処理ガスをプロセス期間中に加熱室に送る。連続的でフレキシブルなワークピースは処理期間中にプロセスギャップを通って第１と第２の開口の間を前進されるように構成されている。プロセスギャップ中のフレキシブルなワークピースの速度と、加熱室の予め定められた温度プロフィールに基づいて、フレキシブルなワークピースの部分は反応期間中に予め定められた温度対時間プロフィールを与えられる。
【００１４】
細長いハウジングの供給室は連続的でフレキシブルなワークピースの供給ロールを保持する。供給室は加熱室の第１の端部に近接し、第１の開口は供給室の内部空間のプロセスギャップに接続され、連続的でフレキシブルなワークピースは第１の開口を通って供給室から加熱室へ前進されるように構成されている。細長いハウジングの受取室は加熱室から連続的でフレキシブルなワークピースを受ける。第２の開口は受取室の内部空間をプロセスギャップに接続し、連続的でフレキシブルなワークピースは第２の開口を通って処理室から供給室へ前進されるように構成されている。
【００１５】
移動機構は、供給室の供給ロールから連続的でフレキシブルなワークピースの前もってロールから広げられた部分を供給し、受取室で連続的でフレキシブルなワークピースの処理された部分を巻き取ることによって、処理室内で処理される連続的でフレキシブルなワークピースを加熱室のプロセスギャップ内に保持し及びそこを通して移動させる。
【００１６】
加熱室の第１及び第２の開口の一方に近接して配置される排気ラインは処理ガスと気体の副産物を処理室から除去する。ガス入口ラインと排気ラインは連続的でフレキシブルなワークピースがプロセスギャップ内で除去されるとき、連続的でフレキシブルなワークピースの前面を覆って処理ガス流が存在することを可能にするように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、ＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族吸収層を使用する太陽電池の断面図である。
【図２】図２は、フレキシブルなホイルベース上にＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族層を形成するためリール・ツー・リール式方法で前駆体層を反応するための装置を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、フレキシブルなベースと前駆体層が付着されている例示的なフレキシブル構造を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの前駆体層を反応することによりＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族吸収層が上に形成されるベースを示す図である。
【図４】図４は、フレキシブルなホイルのベース上にＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族層を形成するためオープンリール式方法で前駆体層を反応するための別の装置を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、フレキシブル構造が配置されている異なる反応室を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、フレキシブル構造が配置されている異なる反応室を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、外室及び内室を具備する反応室を示す断面図である。
【図６】図６は、図２の反応装置の例示的な変形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ＩＢ族材料、ＩＩＩＡ族材料、および随意選択的にＶＩＡ族材料又はコンポーネントを含む前駆体とＶＩＡ族材料との反応は種々の方法で実現されることができる。これらの技術にはｉ）前駆体に直接付着される固体のＳｅ、ＳまたはＴｅと、ii）Ｈ２Ｓｅガス、Ｈ２Ｓガス、Ｈ２Ｔｅガス、Ｓｅ蒸気、Ｓ蒸気、Ｔｅ蒸気等のようなソースにより与えられるＳｅ、Ｓ、Ｔｅの少なくとも１つが存在する状態で、１分から数時間の範囲の時間期間前駆体層を３５０−６００℃の温度範囲、好ましくは４００−５７５℃の温度範囲まで加熱する処理が含まれている。Ｓｅ、Ｓ、Ｔｅ蒸気はこれらの物質の固体ソースを前駆体層から離れるように加熱することにより発生されることができる。Ｈ２ＳｅとＨ２Ｓのような水素化物ガスは瓶詰めされたガスであってもよい。このような水素化物ガスとＨ２Ｔｅのような短い寿命のガスも例えばＳ、Ｓｅおよび／またはＴｅを含む陰極の酸性水溶液を電気分解し、その後反応装置に与えることによってもとの位置で発生されることができる。これらの水素化物ガスを発生するための電気化学方法は現場の位置での発生に適している。
【００１９】
前駆体層は同時又は逐次的に２以上のＶＩＡ族材料に露出されることができる。例えばＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを含む前駆体層はＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２を形成するためにＳが存在する状態で焼戻されることができる。この場合の前駆体層は金属層上に付着されるＣｕ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅ層を含んでいる金属層を有する積層された層であってもよい。代わりに、Ｓｅのナノ粒子はＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含んでいる金属層を通して分散されることができる。前駆体層はＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓを含み、反応期間中にこの層がＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２を形成するためＳｅが存在する状態で焼き戻されることも可能である。
【００２０】
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２の化合物層を形成する幾つかの好ましい実施形態は次のように要約され、即ちｉ）Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａを含む金属前駆体上にＳｅの層を付着して構造を形成し、構造を気体Ｓソースにおいて上昇された温度で反応し、ii）ＳとＳｅの混合層またはＳ層とＳｅ層をＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含む金属前駆体上に付着して構造を形成し、構造をＳまたはＳｅのないガス環境においてまたはＳとＳｅの少なくとも一方を含むガス環境において上昇された温度で反応させ、iii）Ｓ層をＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを有する金属前駆体上に付着して構造を形成し、構造を上昇された温度で気体のＳｅソースにおいて反応させ、iv）Ｓｅ層をＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを有する金属前駆体上に付着して構造を形成し、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２および／またはＣｕ、Ｉｎ、Ｇａのセレン化物を含む混合相層を上昇された温度で反応させ、その後Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２層および／または混合相層をＳ層のようなＳのガス源、Ｓの液体源、Ｓの固体源と反応させ、ｖ）Ｓ層をＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを有する金属前駆体上に付着して構造を形成し、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２層および／またはＣｕ、Ｉｎ、Ｇａの硫化物を含む混合相層を形成するため構造を上昇された温度で反応させ、その後Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２層および／または混合相層をＳｅ層のようなＳｅのガス源、Ｓｅの液体源、Ｓｅの固体源により反応させる。
【００２１】
ＶＩＡ族材料は腐食剤であることに注意すべきである。それ故、上昇された温度のＶＩＡ族材料または材料の蒸気に露出される反応装置又は室の全ての部分の材料は適切に選択される必要がある。これらの部分は例えばセラミックのような実質的に不活性材料、例えばアルミナ、酸化タンタル、チタニア、ジルコニア等、ガラス、水晶、ステンレス鋼、グラファイト、Ｔａのような耐熱金属、耐熱金属窒化物および／または炭化物、例えばＴａ窒化物および／または炭化物、Ｔｉ窒化物および／または炭化物、Ｗ窒化物および／または炭化物、Ｓｉ窒化物および／または炭化物のような他の窒化物および／または炭化物等で作られるかそれらにより被覆されなければならない。
【００２２】
Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及び随意選択的に少なくとも１つのＶＩＡ族材料を含んでいる前駆体層の反応は低速度で前駆体層に処理温度を適用する反応装置で実行されることができる。代わりに、前駆体の温度が少なくとも約１０℃／秒の速度で高い反応温度まで上昇される場合、迅速な熱処理（ＲＴＰ）が使用されることができる。ＶＩＡ族材料は前駆体層に含まれるならば、蒸着、スパッタリングまたは電気めっきにより得られることができる。代わりにＶＩＡ族のナノ粒子を含むインクが使用されてもよく、これらのインクは前駆体層内でＶＩＡ族材料層を形成するために付着されることができる。少なくとも１つのＶＩＡ族材料を有する有機金属溶液のような他の液体または溶液も使用されてよい。溶液又はインクへの滴下、溶液又はインクの噴霧、或いはドクターブレード又はインク書込み技術がこのような層の付着に使用されることができる。
【００２３】
ＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物膜を形成するための前駆体層の反応を実行するためのオープンリール式装置100またはロール・ツー・ロールＲＴＰ反応装置が図２に示されている。この反応装置で反応される前駆体層は少なくとも１つのＩＢ族材料と少なくとも１つのＩＩＩＡ族材料を含むことができることに注意すべきである。例えば前駆体層はＣｕ／Ｉｎ／Ｇａ、Ｃｕ−Ｇａ／Ｉｎ、Ｃｕ−Ｉｎ／Ｇａ、Ｃｕ／Ｉｎ−Ｇａ、Ｃｕ−Ｇａ／Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｇａ／Ｃｕ−Ｉｎ／Ｇａ、Ｃｕ／Ｃｕ−Ｉｎ／ＧａまたはＣｕ−Ｇａ／Ｉｎ／Ｉｎ−Ｇａ等の積層であってもよく、ここで積層内の種々の材料層の順序は変化されることができる。ここでＣｕ−Ｇａ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｉｎ−ＧＡはそれぞれＣｕとＧａの合金又は混合物、ＣｕとＩｎの合金又は混合物、ＩｎとＧａの合金又は混合物を意味する。代わりに、前駆体層は少なくとも１つのＶＩＡ族材料を含むこともできる。このような前駆体層には多くの例が存在する。これらの幾つかはＣｕ／Ｉｎ／Ｇａ／ＶＩＡ族材料積層、Ｃｕ−ＶＩＡ族材料／Ｉｎ／Ｇａ積層、Ｉｎ−ＶＩＡ族材料／ＣｕＶＩＡ族材料積層またはＧａ−ＶＩＡ族材料／Ｃｕ／Ｉｎであり、ここでＣｕ−ＶＩＡ族材料はＣｕとＶＩＡ族材料の合金、混合物又は化合物（Ｃｕセレン化物、Ｃｕ硫化物等）を含み、Ｉｎ−ＶＩＡ族材料はＩｎとＶＩＡ族材料の合金、混合物又は化合物（Ｉｎセレン化物、Ｉｎ硫化物等）を含み、Ｇａ−ＶＩＡ族材料はＧａとＶＩＡ族材料の合金、混合物又は化合物（Ｇａセレン化物、Ｇａ硫化物等）を含んでいる。これらの前駆体は基板11を有するベース20上に付着され、これはさらに図１に示されているように導電層13を具備することができる。本発明の方法及び装置を使用して処理されることができる他のタイプの前駆体は、化合物ターゲットからの化合物電気めっき、化学めっき、スパッタリングと、ＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族ナノ粒子ベースのインクを使用するインク付着と、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、随意選択的にＳｅ等を有する金属ナノ粒子の噴霧のような低温方法を使用してベース上に形成されることができるＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族材料層を含んでいる。これらの材料層はその後、それらの結晶品質、組成、密度を改良するために３５０−６００℃の範囲の温度で装置または反応装置で焼戻される。
【００２４】
焼戻しおよび／または反応ステップは実質的に大気圧で、大気圧よりも低い圧力で、または第気圧よりも高い圧力で本発明の反応装置で実行されることができる。反応装置における低圧力は真空ポンプの使用により実現されることができる。
【００２５】
図２のオープンリール式装置100は室101の長さに沿った温度プロフィールを形成するためにＺ１、Ｚ２、Ｚ３のような１以上の加熱ゾーンを有することができるヒーターシステム102により包囲されている細長い加熱室101を具備することができる。ゾーン間には好ましくは低い熱伝導性のバッファ領域が存在し、それによって急峻な温度プロフィールが得られることができる。このようなバッファ領域の使用の詳細は2006年10月13日出願の“Method and Apparatus for Converting Precursor layers into Photovoltaic Absorbers”に説明されており、この特許文献はここで参考文献とされている。室101は第１のポート103と第２のポート104に一体的および密封可能に取付けられている。一体的で密封可能にすることによって室、第１のポート、第２のポートの内部空間が空気雰囲気から密封され、それ故、（指定された排気ポートを除いて）内部空間で使用される任意のガスが漏洩せず、空気が内部空間に漏洩しないことを意味する。換言すると、室、第１および第２のポートの一体化は真空気密である。第１のスプール105Aと第２のスプール105Bはそれぞれ第１のポート103と第２のポート104中に置かれ、連続的でフレキシブルなワークピース106またはフレキシブルな構造はいずれかの方向、即ち左から右へまたは右から左へ第１のスプール105Aと第２のスプール105Bとの間で動かされることができる。フレキシブルな構造は細長いチャンバ中で吸収層へ変換される前駆体層を含んでいる。第１のポート103は少なくとも１つの第１のポートガス入口107Aと第１のポート真空ライン108Aを有する。同様に、第２のポート104は少なくとも１つの第２のポートガス入口107Bを有し、第２のポート真空ライン108Bを有することができる。細長い加熱室101と第１のポート103と第２のポート104は第１のポート真空ライン108Aと第２のポート真空ライン108Bの一方又は両者を通して排出されることができる。室101には少なくとも１つのガスライン113と少なくとも１つの排気口112も設けられる。室101に接続されている付加的な真空ライン（図示せず）が存在してもよい。弁109は好ましくは全てのガス入口、ガスライン、真空ライン、排気口に設けられ、それによって単一の真空下に置かれることができる共通の室が形成される。好ましくはシステム101の２つの端部にスリット110が存在し、それをフレキシブルな構造106が通過する。室と第１及び第２のポートの排気はツールの内部空間から空気を除去するために好ましい方法であるが、指定された排気ポートを通ってＮ２のようなガスによるツールの内部空間を洗浄することも可能である。
【００２６】
反応前のフレキシブル構造106Aは少なくとも１つのベース表面に付着される前駆体膜を有するベースであってもよい。反応後のフレキシブル構造106Bは、ベースと、前駆体層の反応結果として形成されるＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物層を含む。図２のフレキシブルな構造106の反応されたセクションと反応されていないセクションとを弁別せず、両者をフレキシブル構造106と呼ぶことに注意すべきである。また、上に存在する前駆体層が反応されているかいないかにかかわりなくフレキシブルな構造をウェブと呼ぶ。ベースの基板はフレキシブルな金属または重合体のホイルであってもよい。前述したように、ベース上の前駆体膜は少なくともＣｕ、Ｉｎ、Ｇａと随意選択的にＳｅのようなＶＩＡ族材料を含んでいる。フレキシブル構造106の後面20Aはそれが室101を通して移動されるとき室101の壁に接触してもしなくてもよい。本発明のプロセスを特別な例を通して説明する。
【実施例１】
【００２７】
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２の吸収層は図２の単一の室反応装置設計を使用して形成されることができる。反応前の例示的なフレキシブルな構造106Aが図３Ａに示されている。ベース20は図１のベース20に類似したものでよい。前駆体層200はベース20上に設けられている。前駆体層200はＣｕと、ＩｎとＧａの少なくとも１つを含んでいる。好ましくは前駆体層200はＣｕ、Ｉｎ、Ｇａの全てを含んでいる。Ｓｅ層201は前駆体層200上に随意選択的に付着されてＳｅ支持前駆体層202を形成してもよい。ＳｅはＳｅ支持前駆体層の別のバージョンでは前駆体層200（図示せず）と混合されてもよい。反応ステップ後のフレキシブルな構造が図３Ｂに示されている。この場合、フレキシブルな構造106Bはベース20と、前駆体層200またはＳｅ支持前駆体層202を反応することにより得られるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２膜のようなＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物層203を含んでいる。
【００２８】
反応されていないフレキシブルな構造106Aまたはウェブを例えば第１のスプール105Aに載せた後、ウェブの１端部は室101を通して与えられ、スリット110のギャップ111を通過し、第２のスプール105Bに巻取られる。第１のポート103と第２のポート104へのドア（図示せず）は閉じられ、（第１のポート103、第２のポート104、室101を含む）システムは空気を除去するために排気される。代わりにシステムは所定期間に任意の又は全てのガス入口又はガスラインを通って入るＮ２のような不活性ガスを供給し排気口112を通って排除して洗浄することができる。排気または排除後、システムには不活性ガスが充填され、加熱システム102は室101の長さに沿って温度プロフィールを設定するためにオンに切り換えられることができる。所望の温度プロフィールが設定されるとき、反応装置は処理の準備がなされている。
【００２９】
例えばＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２吸収層を形成するプロセス期間中、Ｓｅ蒸気を有するガスまたはＨ２ＳｅのようなＳｅのソースは好ましくは室のガス入口113を通って室に導入されることができる。排気口112はＳｅ支持ガスが清浄器又はトラップ（図示せず）に誘導されることができるようにその弁を開くことにより開路されることができる。Ｓｅは揮発性材料であり、４００−６００℃のほぼ典型的な反応温度でその蒸気は任意の存在する冷温の表面に進み、固体又は液体のＳｅの形態で付着する傾向があることに注意すべきである。このことは反応プロセス期間に予防措置が取られなければ、Ｓｅ蒸気は第１のポート103および／または第２のポート104を通り、第１のポート103のウェブの未反応部分と第２のポート104のウェブの既に反応された部分を含むその全ての表面上に付着する可能性がある。このようなＳｅの付着を最小またはなくすため、第１のポートのガス入口107Aを通って第１のポート103へガスを誘導し、第２のポートガス入口107Bを通って第２のポート104にガスを誘導することが好ましい。導入されたガスは低温ではＳｅおよび／またはＳに分解しないＳｅ支持および／またはＳ支持ガスであればよいが、好ましくは導入されるガスはＮ２のような不活性ガスであり、２つのポートを加圧してスリット110のギャップ111を通って室101の方向にポートからの不活性ガスの流動を設定する。
【００３０】
このガス流の速度はスリット110のギャップ111を減少しおよび／またはポートへのガスの流動速度を増加することによって高くすることができる。このようにしてポートへのＳｅ蒸気の拡散は減少され又は防止され、このような蒸気を排気口112へ誘導し、ここで蒸気は処理されたウェブから離れて捕捉されることができる。スリット110のギャップ111の好ましい値は０．５−５ｍｍの範囲、より好ましくは１−３ｍｍの範囲にある。ポートへのガスの流動速度はスリットの幅にしたがって調節されることができ、スリットの幅は代わりにフレキシブルな構造106またはウェブの幅にしたがう。典型的なウェブ幅は１−４フィート（３０．４８−１２１．９ｃｍ）にある。
【００３１】
Ｓｅ支持ガスと不活性ガス流が設定され、室101の所望の温度プロフィールに到達すると、フレキシブルな構造106は予め定められた速度で第１のポート103から第２のポート104へ移動されることができる。このようにしてフレキシブルな構造106の未反応部分は第１のロール105Aから出て、室101に入り、室101を通過して、ウェブのベース上で反応しＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２吸収層を形成し、第２のポート104の第２のスプール105Bに巻取られる。第２のスプール105Bに巻取られる前に反応されたウェブを冷却するために第２のポート104内には随意選択的な冷却ゾーン（図示せず）が存在してもよいことに注意すべきである。
【００３２】
前述の説明はＳを含む吸収層の形成にも応用可能である。例えばＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓ２層を形成するために、前述の説明のＳｅ支持ガスはＨ２ＳのようなＳ支持ガスで置換されることができる。Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２を形成するために、Ｓｅ支持ガスとＳ支持ガスの混合が使用されることができる。代わりにＳｅ支持前駆体が使用されることができ、反応はＳ支持ガス中で実行されることができる。
【００３３】
図２のシステム100の１特徴は、フレキシブルな構造106が左から右へ、および右から左へ移動されることができることである。このようにして２以上の反応ステップが実行されることができる。例えば第１の反応はウェブが左から右へ移動されるときに実行されることができ、第２の反応はウェブが右から左へ移動されるときに実行されることができ、反応されたウェブは第１のスプール105Aから引出されることができる。勿論、反応および焼戻し等のさらに多くのステップがウェブを第１のスプール105Aと第２のスプール105Bとの間でより多く移動することにより実行されることができる。ガスの流動速度及び反応温度のような反応条件は種々の反応ステップにおいて異なる可能性がある。例えば室101の温度プロフィールはウェブが左から右へ移動されるときに第１の反応プロフィールで４００℃の最大温度に設定されることができる。このようにしてウェブの前駆体は４００℃で部分的に又は十分に反応され焼戻される。
【００３４】
実質的にウェブの全ての部分が第２のスプール105Bに巻かれた後、温度プロフィールの最大温度は５５０℃のようなより高い値に調節されることができ、ウェブは既に焼戻され反応された前駆体層が今回はより高い温度５５０℃でさらに反応され焼戻され又は結晶化されるとき右から左へ移動されることができる。類似のプロセスは室101をより長くし、室101に沿って温度プロフィールを設定することにより実現されることができ、それによって例えばウェブが左から右へ移動するとき、４００℃のゾーンを通りその後５５０℃のゾーンを通って移動することに注意すべきである。しかしながら、前述したように双方向運動を使用して、室101の長さは減少されることができ、依然として２つのステップ／２つの温度反応が実現されることができる。ウェブの温度を高く維持するため、反応ステップ間で第１のスプール105Aまたは第２のスプール105Bの何れか一方に巻かれるとき、第１のポート103と第２のポート104の何れか一方又はその両者にヒーター（図示せず）が随意選択的に配置されてもよい。
【００３５】
反応装置の温度とウェブの速度に加えて、反応ガスの組成は前述した多ステップ反応方法で変更されることもできることに注意すべきである。例えば第１の反応ステップ期間中、ウェブが左から右へ移動されるとき、Ｈ２Ｓｅのような第１のガスはセレン化された前駆体層を形成するために室101で使用されることができる。第２の反応ステップ期間中、ウェブが右から左に移動されるとき、他方でＨ２Ｓのような別のガスが室101に導入されることができる。結果としてウェブが第２のスプール105Bから第１のスプール105Aへ移動されるとき、セレン化された前駆体層がＳと反応されることができ、したがってＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２層は既にセレン化された前駆体層をスルホセレン化物に変換することにより成長されることができる。ガスの濃度、ウェブの速度、反応温度を選択して、吸収層中のＳｅとＳの量が制御されることができる。例えば最終的な吸収層中のＳ／（Ｓｅ＋Ｓ）モル比はＳｅとの反応が実行されるとき第１のプロセスステップ期間中にウェブ速度を増加しおよび／または反応温度を減少することによって、増加されることができる。同様に、Ｓ／（Ｓｅ＋Ｓ）モル比はＳとの反応が実行される第２の反応ステップ期間中にウェブ速度を減少しおよび／または反応温度を増加することによって、増加されることもできる。これは相互に独立して２つの反応ステップを最適化することにより吸収層組成を最適化するための大きなフレキシブル度を与える。
【００３６】
本発明の別の実施形態が図４に示されている。図４の反応装置システム400は３セクションの室450を具備し、これはより一般的な多室設計の１例である。図４の３セクション室450はセクションＡ、Ｂ、Ｃを有する。各セクションの周辺の加熱手段と第１のポート、第１のスプール、第２のポート、第２のスプールは図面を簡単にするためにこの図面には示されていない。しかしながら、図２に示されている設計に類似の設計がこのような省略された部分に使用されることができる。加熱手段は加熱ランプ、熱コイル等であってもよいが、これらはＡ、Ｂ、Ｃのセクションで異なる温度値及びプロフィールを生むように独立した制御を有することができる。
【００３７】
図４の設計で重要な特徴は、セクションＡとＣがセグメント、好ましくは３セクション室450のセクションＢ内にある小体積のセグメント410によって分離されることである。ガスを各セクションＡ、Ｂ、Ｃに導く手段が存在する。例えば入口401と402はガスをセクションＡとＣにそれぞれ導くことができ、入口403はガスをセクションＢの小体積セグメント410に導くことができる。排気口404と405はガスをセクションＡとＣからそれぞれ排気するために設けられることができる。処理され、あるいは反応されるフレキシブルな構造106は第１のスリット110Aの第１のギャップ111Aを通過し、３セクション室450に入り、その後第２のスリット110Bの第２のギャップ111Bを通って出ることができる。
【実施例２】
【００３８】
Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２吸収層は図４の３セクション室反応装置を使用して形成されることができる。例１で説明したように未反応のフレキシブル構造106を載せ、ポンプし、中身を排除した後、プロセスが開始されることができる。３セクション室450のセクションＡ、Ｂ、Ｃは相互に等しいか等しくないＴ１、Ｔ２、Ｔ３の温度を有することができる。さらに各セクションＡ、Ｂ、Ｃはそれらの長さに沿って単に一定の温度ではなく温度プロフィールを有することができる。処理期間中、Ｎ２のような第１の処理ガスは入口403を通してセクションＢの小体積セグメント410へ導入されることができ、第２の処理ガスと第３の処理ガスはそれぞれ入口401と402を通してそれぞれセクションＡとＣへ導入されることができる。
【００３９】
第２の処理ガスと第３の処理ガスは同じガスであってもよく、又は２つの異なるガスであってもよい。例えば第２の処理ガスはＳｅを含み、第３の処理ガスはＳを含むことができる。このようにフレキシブルな構造106上の部分が第１のスリット110Aの第１のギャップ111Aを通って３セクション室450のセクションＡに入るとき、その部分上の前駆体層はＳｅとの反応を開始し、その部分上にセレン化された前駆体層を形成する。部分が小体積セグメント410に入るとき、それは（セクションＢが加熱されているならば）セクションＣに入る前にこのセグメント内でＮ２ガスで焼戻しされる。セクションＣでは、気体のＳの種が存在するためにスルフィド化または硫化が行われ、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２吸収層はしたがって部分が第２のスリット110Bの第２のギャップ111Bを通って３セクション室450を出る前に部分に形成される。吸収層のＳ／（Ｓｅ＋Ｓ）モル比はセクションＡとＣの相対温度と長さにより制御されることができる。例えば所定のウェブ速度で、Ｓ／（Ｓｅ＋Ｓ）比はセクションＡの長さを減少しおよび／またはその温度を減少することにより増加されることができる。
【００４０】
その代わりにまたはさらに、セクションＣの長さおよび／または温度は増加されることができる。Ｓ／（Ｓｅ＋Ｓ）モル比を減少するためにその反転が行われることができる。先の例のように、反応を継続するためフレキシブルな構造又はウェブを右から左へ後方向に移動することが可能であることに注意すべきである。異なる組成を有する吸収層を得るために３セクション室450の各セクションＡ、Ｂ、Ｃに導入されるガスを変化することも可能である。図４の設計は２つの異なるガス又は蒸気が反応装置の２つの異なるセクションに存在することを可能にし、それによってオープンリール式の連続的な処理が異なる反応温度と異なる反応ガスを逐次的な方法でウェブの各部分に与えることによりウェブ基板上で行われることができる特有の特徴を有する。２つのセクション（図４のセクションＡとＣ）の間の減少された体積セグメントに不活性ガスを導入することは拡散バリアとして作用し、これらの２つのセクションで使用される異なるガス間の混合を最小または除去する。図４の入口403を通じて導入される第１のガスは小体積セグメント410を通してセクションＡとＣからの右及び左の対向する任意のガス流へ相互方向に流れる。間の小体積セグメントをより多くして図４の反応装置設計にさらに多くのセクションを付加されることができ、各セクションは高品質のＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族化合物の吸収層の形成のためにプロセスのフレキシブル性を与えるため異なる温度及びガスで走向できることに注意すべきである。またより多くのガス入口および／または排気が図４のシステムに付加されることができ、これらのガス入口と排気口の位置は変更されることができる。
【００４１】
種々の異なる断面形状が本発明の室に使用されることができる。円形及び方形の断面をそれぞれ有する２つのこのような室500Aと500Bが図５Ａと５Ｂに示されている。円形の断面を有する実質的に円筒形の反応室は室がガラス又は水晶のような材料から作られても室中の真空を引き込むのに良好である。しかしながら円形の室は基板又はウェブ幅が１フィート（３０．４８ｃｍ）、２フィート（６０．９６ｃｍ）又はそれ以上に増加すると非常に大きくなる。急激な温度の変化を有する温度プロフィールはこのような大きな円筒形室を使用して持続されることができず、したがってロール・ツー・ロールＲＴＰプロセスは１−４フィート（３０．４８−１２１．９ｃｍ）幅又はそれ以上である可能性がある基板のような広いフレキシブルな基板で実行されることができない。
【００４２】
図５Ｂに示されているように、室500Bは上部壁510A、下部壁510B、側壁510Cにより規定されている長方形ギャップを含んでいる。この場合、破損なしにこのような室で真空を引き込むため、室が水晶又はガラスで構成されるならば非常に厚い壁（１インチ（２．５４ｃｍ）の半分以上）を必要とするので、室は金属から構成されることが好ましい。この構造では、上部壁510Aと下部壁510Bは実質的に相互に平行であり、フレキシブルな構造106はそれらの間に配置される。このような室の幅が１０ｍｍよりも小さく減少され、幅はフレキシブルな構造の幅（１−４フィート（３０．４８−１２１．９ｃｍ））にほぼ近いので、長方形の断面または構造を有する室は反応ガスの消費量を減少させるのに有効である。このような小さい高さは非常に多くのＶＩＡ族材料を室に導入する必要なしにＶＩＡ族蒸気での反応も可能にする。室500Bの高さ、即ちギャップサイズは上部壁と下部壁間の距離であり、小さいギャップサイズは反応期間中の前駆体層の表面におけるＶＩＡ族材料の高い過圧力を維持するのに必要であることに注意すべきである。またこれらの室は４フィート（１２１．９ｃｍ）を超えるフレキシブルな基板幅でさえも急激に変化する温度プロフィールを保持することができる。例えば長方形の断面を有する室の長さに沿った温度プロフィールは数センチメートルの距離内で４００−５００℃の温度変化を有する可能性がある。このような室はそれ故、ロール・ツー・ロールＲＴＰモードで使用されることができ、ここで前述の温度変化を経て毎秒数センチメートルの速度で移動する基板上の前駆体膜のセクションは４００−５００℃／秒の温度上昇速度を経験する。毎秒数千度のさらに高い速度でさえも基板の速度の増加により実現されることができる。
【００４３】
図５Ｃの断面図で示されているように、別の好ましい室設計は二重室500Cを含み、ここでは長方形の断面を有する内部室501Bは円形の断面を有する円筒形の外部室501A内に配置されている。この場合、フレキシブルな構造106又はウェブは形状が斜方晶系であることができる内部室501Bを通過し、全てのガス流は好ましくは外部室501Aよりも非常に小さい体積を有する内部室501Bに誘導され、そこを通過される。このようにして、反応ガスの浪費は最小にされるが、同時に室は水晶のような材料から作られることができるが、外部室501Bが円筒形形状であるために室全体は容易に排気されることができる。この場合にはヒーター（図示せず）は内部室501Bの外部に置かれるが、外部室501Aの内部に置かれる。このようにして反応装置の本体を排気する能力をもちながら、急激な温度プロフィールが長方形の断面の室の長さに沿って維持されることができる。
【００４４】
図６は図２の反応装置のこのような例示的な変形形態を示している。室部分だけが図面を簡明にするために示されている。この図面から分かるように、二重の室600は円筒形の室601と、その円筒形の室601に配置されている斜方晶系室602とを具備している。ガス入口113および排気口112は斜方晶系室602に接続されている。円筒形の室601は斜方晶系室から気密密封されなくてもよく、それによって室全体がポンプで排出されるとき、圧力は円筒形の室601と斜方晶系室との間で平衡することに注意すべきである。そうでなければ、これらの室が相互から密封されているならば、これらの間に大きな圧力差が存在しないように同時に共にポンプで排出されなければならない可能性がある。
【００４５】
太陽電池はその分野でよく知られている材料及び方法を使用して本発明の反応装置で形成される化合物層で製造されることができる。例えば薄い（０．１ミクロン未満）ＣｄＳ層は化学浸漬方法を使用して化合物層の表面上に付着されることができる。ＺｎＯの透明なウィンドウがＭＯＣＶＤまたはスパッタリング技術を使用してＣｄＳ層上に付着されることができる。太陽電池を完成するために金属フィンガパターンが随意選択的にＺｎＯ上に付着される。
【００４６】
本発明をある好ましい実施形態に関して説明したが、その変形が当業者に明白であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年9月4日(2009.9.4)
【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】
連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上で前駆体層を反応させることによって太陽電池吸収体を形成するための一体化されたロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）ツールにおいて、
加熱室と供給室と受取室とを含む密封された共通の室を含んでいる細長いハウジングを具備し、ここで、
加熱室は予め定められた温度プロフィールをそこに配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分に与える狭いプロセスギャップを具備し、その狭いプロセスギャップは上部壁、下部壁、側壁により規定され、高さは実質的にその幅よりも小さく、狭いプロセスギャップは加熱室の狭いプロセスギャップからガス類を除去するため入力開口と、出力開口と、入力開口と出力開口との間に配置された排気ラインとを有し、
供給室は連続的でフレキシブルなシートのワークピースの供給ロールを保持し、供給室開口を有し、供給室開口は狭いプロセスギャップの入力開口と整列され、連続的でフレキシブルなシートのワークピースは供給室から加熱室へ前進されるように構成されており、
受取室は加熱システムから連続的でフレキシブルなシートのワークピースを集めるため受取ロールを保持し、受取室開口を有し、受取室開口は狭いプロセスギャップの出力開口と整列し、連続的でフレキシブルなシートのワークピースは加熱室から受取室へ前進されるように構成されており、さらに、
共通の室内の連続的でフレキシブルなシートのワークピースを保持し、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの予めロールから引き出して広げられた部分を供給ロールから供給し、受取室の受取ロール上に連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理部分を巻取ることによって連続的でフレキシブルなシートのワークピースを加熱室の狭いプロセスギャップを通して移動するための可動機構を含んでいるツール。
【請求項２】
さらに共通の室に関連され、その真空および排気の形成を可能にする真空ラインを含んでいる請求項１記載のツール。
【請求項３】
さらに加熱室周辺に円筒形のエンクロージャを具備し、この円筒形のエンクロージャは細長いハウジングに密封されている請求項２記載のツール。
【請求項４】
加熱システムのプロセスギャップは狭いプロセスギャップの外部に配置された加熱素子により加熱され、それによって予め定められた温度プロフィールが形成されるときプロセスギャップを規定する上部壁、下部壁、側壁の加熱を行う請求項１記載のツール。
【請求項５】
さらに、狭いプロセスギャップの入力開口に隣接して配置され、処理ガスを加熱室の狭いプロセスギャップへ導入するように構成され、それによって処理ガスが連続的でフレキシブルなシートのワークピースの動作方向で流れるガス入口ラインを具備している請求項４記載のツール。
【請求項６】
供給室と受取室はそれぞれ不活性ガスを供給室及び受取室へそれぞれ伝送するガス入口を含み、それによって狭いプロセスギャップの入力開口を通して供給室から狭いプロセスギャップまでと、狭いギャップの出力開口を通して受取室から狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって狭いプロセスギャップ中のガス類が供給室及び受取室に入ることを防止している請求項５記載のツール。
【請求項７】
上部壁と下部壁との間の距離は加熱室の狭いプロセスギャップの長さを横切って変化する請求項４記載のツール。
【請求項８】
狭いプロセスギャップの入力開口と出力開口はそれぞれ狭いプロセスギャップよりも小さいギャップを規定するスペーサを含んでいる請求項７記載のツール。
【請求項９】
ガス入口ラインはＶＩＡ族材料処理ガスを加熱室に提供する請求項５記載のツール。
【請求項１０】
供給室と受取室はそれぞれ不活性ガスを供給室及び受取室へそれぞれ伝送するガス入口を含み、それによって狭いプロセスギャップの入力開口を通して供給室から狭いプロセスギャップまでと、狭いプロセスギャップの出力開口を通して受取室から狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって狭いプロセスギャップ中のガス類が供給室及び受取室に入るのを防止している請求項４記載のツール。
【請求項１１】
狭いプロセスギャップの上部壁は実質的に狭いプロセスギャップの下部壁に平行である請求項４記載のツール。
【請求項１２】
狭いプロセスギャップの高さは０．５−１０ｍｍである請求項１１記載のツール。
【請求項１３】
狭いプロセスギャップの幅は１００乃至２０００ｍｍの範囲である請求項１２記載のツール。
【請求項１４】
連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上で予め付着された前駆体層を反応させることによって太陽電池吸収体を形成するための迅速な熱処理（ＲＴＰ）システムにおいて、
その真空および排気の形成を可能にし、第１の処理セクションと、拡散バリアセクションと、第２の処理セクションとを含み、予め定められた温度プロフィールを前進される連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分に与える加熱室を具備し、ここで、
第１の処理セクションは第１の狭いプロセスギャップを含み、少なくとも１つの第１のガス類が存在する状態でそこに配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分を加熱して処理し、
第２の処理セクションは、第２の狭いプロセスギャップを含み、少なくとも１つの第２のガス類が存在する状態でそこに配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分を加熱して処理し、第２の処理セクションは第２の狭いプロセスギャップを含み、第１の狭いプロセスギャップと第２の狭いプロセスギャップはそれぞれ予め定められた温度プロフィールの異なる部分をそれぞれの第１の狭いプロセスギャップと第２の狭いプロセスギャップ内に配置されている連続的でフレキシブルなシートのワークピースの部分に与え、第１の狭いプロセスギャップと第２の狭いプロセスギャップは開口を形成する上部壁、下部壁、側壁により規定され、高さは実質的にその幅よりも小さく、第１及び第２の狭いプロセスギャップはそれぞれの第１及び第２の狭いプロセスギャップからガス類を除去するため入力開口と、出力開口と、入力開口と出力開口との間に配置された排気ラインとを有し、
第１及び第２の狭いプロセスギャップの間に配置された拡散バリアセクションは第１の狭いプロセスギャップのその出力開口を通して拡散バリアセクションの中心領域から第１の狭いプロセスギャップまでと、第２の狭いプロセスギャップのその入口開口を通して第２の狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって少なくとも１つの第１のガス類と少なくとも１つの第２のガス類の混合を減少するためのバリアを生成し、さらに、
連続的でフレキシブルなシートのワークピースの予めロールから引出されて広げられた部分を供給ロールから加熱室へ供給し、受取ロール周辺の連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理された部分を巻取ることによって、連続的でフレキシブルなシートのワークピースを加熱室のセクション内に保持し、又は加熱室のセクションを通して移動するための可動機構を具備しているシステム。
【請求項１５】
さらに、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの供給ロールを保持するための供給室を具備し、供給室は加熱室と一体化されている請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
さらに、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの受取ロールを保持するための受取室を具備し、受取室は加熱室と一体化されている請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
供給室と受取室はそれぞれ不活性ガスを供給室及び受取室へそれぞれ伝送するガス入口を含み、それによって第１の狭いプロセスギャップの入力開口を通して供給室から第１の狭いプロセスギャップまでと、第２の狭いプロセスギャップの出力開口を通して受取室から第２の狭いプロセスギャップまでの不活性ガス流を設定し、それによって第１及び第２の狭いプロセスギャップ中のガス類が供給室及び受取室にそれぞれ入るのを防止している請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
第１及び第２の狭いプロセスギャップはそれぞれ少なくとも１つの第１の種類のガスと、少なくとも１つの第２の種類のガスのガス入口をそれぞれ含んでいる請求項１６記載のシステム。
【請求項１９】
第１及び第２の狭いプロセスギャップはそれぞれ少なくとも１つの第１の種類のガスと、少なくとも１つの第２の種類のガスのガス入口をそれぞれ含んでいる請求項１７記載のシステム。
【請求項２０】
上部壁は第１及び第２の狭いプロセスギャップの下部壁に平行であり、拡散バリアセクションは下部拡散バリア壁に平行な上部拡散バリア壁を含んでいる請求項１７記載のシステム。
【請求項２１】
各第１及び第２の狭いプロセスギャップの上部壁と下部壁間の高さは拡散バリアセクションの上部拡散バリア壁と下部拡散バリア壁との間の高さの少なくとも２倍である請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
第１及び第２の狭いプロセスギャップの上部壁と下部壁間の高さは０．５−１０ｍｍの範囲である請求項１２記載のシステム。
【請求項２３】
第１及び第２の狭いプロセスギャップの側壁間の幅は１００乃至２０００ｍｍの範囲である請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
第１の処理セクションと、第２の処理セクションと、第１と第２の処理セクション間の拡散バリアセクションに配置されているガス入口を有する拡散バリアセクションとを含んでいるロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）室を通って連続的でフレキシブルなシートのワークピースが前進されるとき、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上の薄膜のＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族太陽電池吸収体層を形成するプロセスにおいて、第１の処理セクションは第１の入口開口、第１の出口開口、第１の排気口を具備し、第２の処理セクションは第２の入口開口、第２の出口開口、第２の排気口を具備し、プロセスは、
連続的でフレキシブルなシートのワークピース上に前駆体層を形成し、その前駆体層はＩＢ族材料と、ＩＩＩＡ族材料とＶＩＡ族材料の少なくとも一つを含み、
供給ロールから予め引出されて広げられた連続的でフレキシブルなシートのワークピースを供給することによって第１の入口開口を通って前駆体層を有する連続的でフレキシブルなシートのワークピースの一部を第１の処理セクションへ第１の出口開口方向へ移動させ、
ガス入口から拡散バリアセクションおよび第１の出口開口まで及び第２の入口開口までの不活性ガス流を設定しながら、第１の温度プロフィールを適用し第１のガスを使用することによって第１の処理セクションで前駆体層を処理し、それによって第１の処理セクションの第１のガスは実質的に第２の処理セクションに入ることを防止され、第２の処理セクションの第２のガスは実質的に第１の処理セクションに入ることを防止され、
拡散バリアセクションを通って第２の処理セクションの方向へ連続的でフレキシブルなシートのワークピース部分を前進し、
不活性ガス流を継続しながら、第２の温度プロフィールを適用し第２のガスを使用することによって第２の処理セクションで前駆体層を処理し、
第２の処理セクションの出口開口から連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理された部分を取り出して受取ロール周辺に巻き付けるステップを含んでいるプロセス。
【請求項２５】
ＩＢ族材料は銅（Ｃｕ）であり、ＩＩＩＡ族材料はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）の少なくとも一方であり、ＶＩＡ族材料はセレニウム（Ｓｅ）である請求項２３記載のプロセス。
【請求項２６】
第１の温度プロフィールは入口開口近くの実質的に室温から第１の排気口方向の第１の温度へ変化するプロフィールを有し、第２の温度プロフィールは第２の排気口近くの第２の温度から出口開口近くの実質的に室温へ変化する別のプロフィールを有する請求項２５記載のプロセス。
【請求項２７】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと、硫黄を含むガスとからなるグループから選択される請求項２４記載のプロセス。
【請求項２８】
さらに、入口開口を通って流れる第１のガスを使用する第１の処理セクションへの第１のガス流と、出口開口を通って流れる第２のガスを使用する第２の処理セクションへの第２のガス流とを設定するステップを含み、それによって第１の処理セクションの第１のガスは入口開口を通って第１の処理セクションを離れることを防止され、そこから発生される第１の排気ガスは第１のガス流により第１の排気口の方向へ誘導され、第２の処理セクションの第２のガスは出口開口を通って第２の処理セクションを離れることを防止され、そこから発生される第２の排気ガスは第２のガス流により第２の排気口の方向へ誘導される請求項２４記載のプロセス。
【請求項２９】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと、硫黄を含むガスとからなるグループから選択される請求項２８記載のプロセス。
【請求項３０】
第１のガス、第２のガス、第１のガス類、第２のガス類は不活性ガスを有するグループと、セレニウムを含むガスと、硫黄を含むガスから選択される請求項２８記載のプロセス。
【請求項３１】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスであり、第１のガスはセレニウムを含むガスであり、第２のガスは硫黄を含むガスである請求項３０記載のプロセス。
【請求項３２】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）と第１のガスと第２のガスを含み、第１のガスは不活性ガスであり、第２のガスは硫黄を含むガスである請求項３０記載のプロセス。
【請求項３３】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）を有し、第１のガスと第２のガスを含み、第１のガスは不活性ガスであり、第２のガスはセレニウムを含むガスである請求項３０記載のプロセス。
【請求項３４】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）を有し、第１のガスと第２のガスを含み、第１のガスと第２のガスは不活性ガスである請求項３０記載のプロセス。
【請求項３５】
入口開口と、出口開口と、入口開口と出口開口の間の排気口とを有する狭いギャップの処理セクションを含んでいるロール・ツー・ロールの迅速な熱処理（ＲＴＰ）室を通って連続的でフレキシブルなシートのワークピースが前進されるとき、連続的でフレキシブルなシートのワークピースの表面上に薄膜ＩＢＩＩＩＡＶＩＡ族太陽電池吸収体層を形成するプロセスにおいて、
表面上に前駆体層を形成し、その前駆体層はＩＢ族材料と、ＩＩＩＡ族材料とＶＩＡ族材料の少なくとも一つで構成され、
供給ロールから連続的でフレキシブルなシートのワークピースの予め引出されて広げられた部分を与えることにより、入口開口を通って狭いギャップの処理セクションおよび出口開口方向へ連続的でフレキシブルなシートのワークピースを移動させ、
入口開口から狭いギャップの処理セクションへの第１のガス流と出口開口から狭いギャップの処理セクションへの第２のガス流を設定しながら、第１の温度プロフィールを適用することにより狭いギャップの処理セクションの前駆体層を処理し、それによって処理セクションのガスは入口開口と出口開口を通して処理セクションを離れることを実質的に防止され、排気口方向に誘導され、
狭いギャップの処理セクションの出口開口から連続的でフレキシブルなシートのワークピースの処理部分を取り出して受取ロールの周囲に巻き付けるステップを含んでいるプロセス。
【請求項３６】
ＩＢ族材料は銅（Ｃｕ）であり、ＩＩＩＡ族材料はインジウム（Ｉｎ）とガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一方であり、ＶＩＡ族材料はセレニウム（Ｓｅ）である請求項３５記載のプロセス。
【請求項３７】
第１の温度プロフィールは狭いギャップの処理セクションの入口開口及び出口開口近くの実質的な室温から入口開口と出口開口との間の上昇された温度へ変化するプロフィールを有し、第１のガス流と第２のガス流の速度は狭いギャップの処理セクション中のガスが入口開口と出口開口へ拡散し連続的でフレキシブルなシートのワークピース上で凝縮するのを防止するように選択される請求項３６記載のプロセス。
【請求項３８】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと硫黄を含むガスからなるグループから選択される請求項３７記載のプロセス。
【請求項３９】
さらに狭いギャップの処理セクションへ処理ガスを提供する処理を含んでいる請求項３７記載のプロセス。
【請求項４０】
第１のガスと第２のガスは不活性ガスであり、処理ガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと硫黄を含むガスからなるグループから選択される請求項３９記載のプロセス。
【請求項４１】
前駆体層はセレニウム（Ｓｅ）を含み、第１のガスと第２のガスは不活性ガスであり、処理ガスは不活性ガスと、セレニウムを含むガスと硫黄を含むガスからなるグループから選択される請求項４０記載のプロセス。
【国際調査報告】
2010509779.tif 000012