(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製膜室内に放電電極と対向電極とが対向するように設けられたプラズマＣＶＤ装置を用いた光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）前記放電電極に対向するように、ｐ層を形成した基板を前記対向電極に設置する工程と、
（ｂ）前記放電電極と前記基板との距離を３ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定する工程と、
（ｃ）前記基板を１７０℃以上２７０℃以下に加熱する工程と、
（ｄ）前記製膜室内に、ＳｉＨ４ガスの分圧が所定の範囲内の圧力としての第２圧力になるように、前記ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを供給する工程と、
（ｅ）前記放電電極に高周波電力を供給して、前記ｐ層の表面上方にｉ層を形成する工程と、
（ｆ）前記ｉ層の表面上方にｎ層を形成する工程と
を具備し、
前記第２圧力が、製膜圧力×ＳｉＨ４ガス流量／（ＳｉＨ４ガス流量＋Ｈ２ガス流量）で定義され、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ１）１ｎｍ／ｓ以上の所定の第１製膜速度でｉ層を形成するように、前記第１製膜速度に対応して予め設定された第２流量で、前記ＳｉＨ４ガスを供給する工程と、
（ｄ２）前記第２流量に対する第３流量の割合が、前記第２流量に対応して予め設定された第２割合となるような前記第３流量で、前記Ｈ２ガスを供給する工程と、
（ｄ３）前記製膜室内の圧力が前記第１製膜速度に対応して予め設定された第１圧力以上であって、前記ＳｉＨ４ガスの分圧が前記第２圧力となるように、前記製膜室内の圧力を調整する工程と
を備え、
前記第２流量が、製膜速度と、所定の膜特性を得るための必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、
前記第３流量が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度のＨ２ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、
前記第２割合が、製膜速度と膜質の低下を抑制するためのＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて、前記製膜速度とＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係以上となるよう設定した水素希釈率であり、
前記第１圧力が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度の製膜圧力との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した圧力である光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
製膜室内に放電電極と対向電極とが対向するように設けられたプラズマＣＶＤ装置を用いた光電変換装置の製造方法であって、
（ａ）１ｎｍ／ｓ以上の所定の第１製膜速度を設定する工程と、
（ｂ）予め求め設定された、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度の製膜圧力との関係を示す第３関係を参照して、製膜圧力として、前記第１製膜速度に対応して前記第３関係から求まる第１圧力以上を設定する工程と、
（ｃ）ＳｉＨ４ガスの流量として、前記ＳｉＨ４ガスの分圧が所定の範囲の圧力としての第２圧力となるように第２流量を設定し、前記製膜室内に供給する工程と、
（ｄ）予め求められた製膜速度と、膜質の低下を抑制するための必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量とＨ２ガス流量比との比率との関係を示す第２関係を参照して、Ｈ２ガスの流量として、前記第２流量との比率が第２割合となるような第３流量を設定し、前記製膜室内に供給する工程と、
（ｅ）前記放電電極に対向するように、ｐ層を形成した基板を前記対向電極に設置する工程と、
（ｆ）前記放電電極と前記基板との距離を３ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定し、前記基板を１７０℃以上２７０℃以下に加熱する工程と、
（ｇ）前記放電電極に前記第１製膜速度となるように高周波電力を供給して、前記ｐ層の表面上方に前記ｉ層を形成する工程と、
（ｈ）前記ｉ層の表面上方にｎ層を形成する工程と
を具備し、
前記第２圧力が、製膜圧力×ＳｉＨ４ガス流量／（ＳｉＨ４ガス流量＋Ｈ２ガス流量）で定義され、
前記第２流量が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、
前記第３流量が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度のＨ２ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、
前記第２割合が、製膜速度と膜質の低下を抑制するためのＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて、前記製膜速度とＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係以上となるよう設定した水素希釈率であり、
前記第１圧力が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度の製膜圧力との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した圧力である光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記ＳｉＨ４ガスの分圧における前記所定の範囲は、１０Ｐａ以上６０Ｐａ以下である光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記放電電極と前記基板との距離を３ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定する光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記製膜室内の圧力は、１０００Ｐａ以上、３０００Ｐａ以下である光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記高周波電力の電力密度は、５ｋＷ／ｍ２以上３０ｋＷ／ｍ２以下である光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記高周波電力の周波数は、５０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下である光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記放電電極は、梯子型電極である光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
前記ｉ層は、微結晶シリコン膜である光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
（ｊ）前記ｐ層を形成する前に、又は、前記ｎ層形成後に、前記基板の製膜処理する側に、アモルファスシリコン膜からなる光電変換層を形成する工程を更に具備する光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法において、
（ｋ）予め求められた製膜速度とＳｉＨ４ガス流量との関係を参照して、前記第１製膜速度に基づいて、前記第２流量を求める工程を備える光電変換装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１又は１１に記載の光電変換装置の製造方法において、
（ｌ）予め求められた製膜速度とＳｉＨ４ガス流量とＨ２ガス流量との関係を参照して、前記第１製膜速度と前記第２流量とに基づいて、前記第２割合を求める工程を備える光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１、１１及び１２のいずれか一項に記載の光電変換装置の製造方法において、
（ｍ）予め求められた製膜速度と製膜圧力との関係を参照して、前記第１製膜速度に基づいて、前記第２圧力を求める工程を備える光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の製造方法に関し、特に発電層としてシリコンを用いる薄膜シリコン系太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池、両者を組み合わせたタンデム型太陽電池のような光電変換装置が知られている。このような光電変換装置のコストダウンの方法として、製造におけるスループットを向上させることが考えられる。特に微結晶系太陽電池は、アモルファス系太陽電池よりも膜厚が５〜１０倍と厚いので、スループットを向上させる方法として、例えば、他の層と比較して膜厚の厚い微結晶ｉ層（発電層）を高速で製膜することが考えられる。高速な製膜により高品質な発電層を形成する手法としては、基板−電極間距離を狭くし、製膜圧力を高するという高圧狭ギャップ法の適用が挙げられる。
【０００３】
ただし、高速で製膜することができても、製膜条件によっては発電層のｎ型化や欠陥の増加など、膜質が低下してしまう場合がある。その場合、電池性能も悪化する。それに対処するためには、適当な製膜条件を事前に予想できることが好ましい。例えば、製膜速度０．３ｎｍ／ｓ以下の低速製膜で高性能の電池性能を得られる製膜条件を見出すことは比較的容易である。しかし、１ｎｍ／ｓ以上の高速製膜で低速製膜と同等の性能が得られるような製膜条件は単に原料ガス流量とプラズマ電力を増加するだけでは膜質の低下を生じるため、適切な製膜条件を見出すことは困難である。そのため、試行錯誤で条件を調整する必要がある。そのような試行錯誤は、特に大面積基板（例示：１ｍ×１ｍ以上）上に光電変換装置の製造を行っている場合、多大な時間と手間が必要となり、開発の長期化とコストの増大を招く。高圧狭ギャップ法を用いる場合においても膜質を低下しない高速製膜が可能な製膜条件を適切に予測し、適当な製膜条件で製膜することが可能な技術が望まれる。更に従来は微結晶膜の膜質として例えば結晶化率やラマン散乱の強度比（Ｉ（５２０ｃｍ−１）／Ｉ（４８０ｃｍ−１））を重視して製膜条件を選定していたが、結晶化率を高くしても太陽電池特性に重要なＦＦ値（曲線因子）の向上に限界があることから、結晶化率以外にも膜質を向上させることが可能な製膜条件選定技術が望まれる。
【０００４】
関連する技術として特許第３３６４１３７号公報に、シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法が開示されている。このシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法において、前記光電変換装置は基板上に形成された少なくとも１つの光電変換ユニットを含む。この光電変換ユニットは、高周波プラズマＣＶＤ法によって順次積層された１導電型半導体層と、結晶質を含むシリコン系薄膜光電変換層と、逆導電型半導体層とを含むものである。前記光電変換層を前記プラズマＣＶＤ法で堆積する条件として、下地温度が５５０℃以下であり、プラズマ反応室内に導入されるガスの主成分としてシラン系ガスと水素ガスを含み、かつシラン系ガスに対する水素ガスの流量が５０倍以上であり、前記プラズマ反応室内の圧力が３Ｔｏｒｒ（＝４００Ｐａ）以上に設定され、前記高周波として１５０ＭＨｚ以下の周波数で０．０５Ｗ／ｃｍ２（＝０．５ｋＷ／ｍ２）以上の電力が印加され、そして、厚さ方向に１６ｎｍ／分（＝０．２６７ｎｍ／ｓ）以上の速度で０．５〜２０μｍの範囲内の膜厚まで堆積する。これによって、前記光電変換層は多結晶シリコン膜または体積結晶化分率８０％以上の微結晶シリコン膜であってかつ０．５原子％以上で３０原子％以下の水素を含有するものとして形成される。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３６４１３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、製膜速度に応じた高圧狭ギャップ法の製膜条件を適切に予測し、適当な製膜条件で高品質な膜を製膜することが可能な光電変換装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、電池性能を維持しながら製膜速度を速くしてスループットを向上することが可能な光電変換装置の製造方法と、これにより製造された光電変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光電変換装置の製造方法は、製膜室（６）内に放電電極（３）と対向電極（２）とが対向するように設けられたプラズマＣＶＤ装置を用いる。その光電変換装置の製造方法は、（ａ）放電電極（３）に対向するように、ｐ層（８２）を透明電極膜（８１）上に形成した基板（８）を対向電極（２）に設置する工程と、（ｂ）放電電極（３）と基板（８）との距離を３ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定する工程と、（ｃ）基板（８）を１７０℃以上２７０℃以下に加熱する工程と、（ｄ）製膜室（６）内に、ＳｉＨ４ガスの分圧が所定の範囲内の圧力としての第２圧力になるように、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを供給する工程と、（ｅ）放電電極（３）に高周波電力を供給して、ｐ層（８２）の表面上方にｉ層（８３）を形成する工程と、（ｆ）ｉ層（８３）の表面上方にｎ層（８４）を形成する工程とを具備する。前記第２圧力は、製膜圧力×ＳｉＨ４ガス流量／（ＳｉＨ４ガス流量＋Ｈ２ガス流量）で定義される。
本発明により、狭ギャップ（放電電極（３）と基板（８）との距離が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下）な条件において、ＳｉＨ４ガスの分圧を所定の範囲内の圧力にすることで、他の条件や製膜速度に依らずに高品質な膜を形成することができる。
【００１０】
上記の光電変換装置の製造方法における上記（ｄ）工程は（ｄ１）１ｎｍ／ｓ以上の所定の第１製膜速度でｉ層（８３）を形成するように、第１製膜速度に対応して予め設定された第２流量で、前記ＳｉＨ４ガスを供給する工程と、（ｄ２）第２流量に対する第３流量の割合が、第２流量に対応して予め設定された第２割合となるような第３流量で、前記Ｈ２ガスを供給する工程と、（ｄ３）製膜室（６）内の圧力が第１製膜速度に対応して予め設定された第１圧力以上であって、ＳｉＨ４ガスの分圧が前記第２圧力となるように、前記製膜室内の圧力を調整する工程とを備える。
前記第２流量が、製膜速度と、所定の膜特性を得るための必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、前記第３流量が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度のＨ２ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、前記第２割合が、製膜速度と膜質の低下を抑制するためのＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて、前記製膜速度とＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係以上となるよう設定した水素希釈率であり、前記第１圧力が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度の製膜圧力との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した圧力である。
本発明において、ＳｉＨ４ガスの分圧を所定の範囲内の圧力にすることに加えて、更に、ＳｉＨ４ガスの流量、Ｈ２ガスの流量及び製膜室（６）内の圧力を調整することで、高品質な膜を所望の製膜速度で形成することができる。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の光電変換装置の製造方法は、製膜室（６）内に放電電極（３）と対向電極（２）とが対向するように設けられたプラズマＣＶＤ装置を用いる。その光電変換装置の製造方法は、（ａ）１ｎｍ／ｓ以上の所定の第１製膜速度を設定する工程と、（ｂ）予め求め設定された製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限の製膜圧力との関係を示す第３関係を参照して、製膜圧力として、第１製膜速度に対応して第３関係から求まる第１圧力以上を設定する工程と、（ｃ）ＳｉＨ４ガスの流量として、ＳｉＨ４ガスの分圧が所定の範囲の圧力としての第２圧力となるように第２流量を設定し、前記製膜室内に供給する工程と、（ｄ）予め求められた製膜速度と、膜質の低下を抑制するための必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量とＨ２ガス流量との比率との関係を示す第２関係を参照して、Ｈ２ガスの流量として、前記第２流量との比率が第２割合となるような第３流量を設定し、前記製膜室内に供給する工程と、（ｅ）放電電極（３）に対向するように、ｐ層（８２）を形成した基板（８）を対向電極（２）に設置する工程と、（ｆ）放電電極（３）と基板（８）との距離を３ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定し、基板（８）を１７０℃以上２７０℃以下に加熱する工程と、（ｇ）放電電極（３）に第１製膜速度となるように高周波電力を供給して、ｐ層（８２）の表面上方にｉ層（８３）を形成する工程と、（ｈ）ｉ層（８３）の表面上方にｎ層（８４）を形成する工程とを具備する。
前記第２圧力が、製膜圧力×ＳｉＨ４ガス流量／（ＳｉＨ４ガス流量＋Ｈ２ガス流量）で定義され、前記第２流量が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、前記第３流量が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度のＨ２ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した流量であり、前記第２割合が、製膜速度と膜質の低下を抑制するためのＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて、前記製膜速度とＨ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量との関係以上となるよう設定した水素希釈率であり、前記第１圧力が、製膜速度と所定の膜特性を得るための必要最低限度の製膜圧力との関係を予め求め設定し、該関係から所望の製膜速度に基づいて設定した圧力である。
【００１２】
上記の光電変換装置の製造方法において、ＳｉＨ４ガスの分圧における所定の範囲は、１０Ｐａ以上６０Ｐａ以下である。
【００１３】
上記の光電変換装置の製造方法において、製膜室内の圧力は、１０００Ｐａ以上、３０００Ｐａ以下である。
【００１４】
上記の光電変換装置の製造方法において、高周波電力の電力密度は、５ｋＷ／ｍ２以上３０ｋＷ／ｍ２以下である。
【００１５】
上記の光電変換装置の製造方法において、高周波電力の周波数は、５０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下である。
【００１６】
上記の光電変換装置の製造方法において、放電電極（３）は、梯子型電極（２０、２１）である。
【００１７】
上記の光電変換装置の製造方法において、ｉ層（８３）は、微結晶シリコン膜である。
【００１８】
上記の光電変換装置の製造方法において、（ｊ）第１光電変換層としてのｐ層（８２）を形成する前に、又は、ｎ層（８４）形成後に、基板（８）の製膜処理する側に、第２光電変換層としてのアモルファスシリコン膜からなる光電変換層（９５）を形成する工程を更に具備する。
【００１９】
上記の光電変換装置の製造方法において、（ｋ）予め求められた製膜速度とＳｉＨ４ガス流量との関係を参照して、第１製膜速度に基づいて、第２流量を求める工程を備える。
【００２０】
上記の光電変換装置の製造方法において、（ｌ）予め求められた製膜速度とＳｉＨ４ガス流量とＨ２ガス流量との関係を参照して、第１製膜速度と第２流量とに基づいて、第２割合を求める工程を備える。
【００２１】
上記の光電変換装置の製造方法において、（ｍ）予め求められた製膜速度と製膜圧力との関係を参照して、第１製膜速度に基づいて、第２圧力を求める工程を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、製膜速度に応じた高圧狭ギャップ法の製膜条件を適切に予測し、適当な製膜条件で高品質膜を製膜することが可能となる。そして、電池性能を維持しながら製膜速度を速くしてスループットを向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の構成について説明する。図１は、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置８０は、微結晶シリコン太陽電池であり、基板８、透明電極層８１、第１セル層８５、及び裏面電極層８６を具備する。ここで微結晶シリコンとは、アモルファスシリコン系すなわち非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、多結晶シリコン系や非晶質を含んだ結晶質シリコン系も含まれる。シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉC）、シリコンゲルマニウム（ＳｉGｅ）などを含む総称である。
【００２４】
基板８は、透光性の基板であり、縦１ｍ×横１ｍ以上の板ガラスに例示される。一方の面に各層が形成され、他方の面から太陽光のような光が入射する。透明電極層８１は、基板８上に設けられた透光性の導電膜であり、ＳｎＯ２（酸化錫）に例示される。膜厚は、例えば、５００ｎｍ〜１０００ｎｍである。第１セル層８５は、透明電極層８１上に設けられ、光に応答して電力を発生する。第１セル層８５は、ｐ層８２とｉ層８３とｎ層８４とを備える。ｐ層８２は、透明電極層８１上に設けられたｐ型半導体膜であり、ｐ型微結晶シリコン膜に例示される。ｉ層８３は、ｐ層８２上に設けられた真性半導体膜であり、真性微結晶シリコン膜に例示される。ｎ層８４は、ｉ層８３上に設けられたｎ型半導体膜であり、ｎ型微結晶シリコン膜に例示される。ｐ層８２、ｉ層８３及びｎ層８４は、ｐｉｎ接合を形成し、光電変換層として機能する。膜厚は、例えば、それぞれ２０ｎｍ〜５０ｎｍ、１．５μｍ〜２．０μｍ、２０〜５０ｎｍである。裏面電極層８６は、第１セル層８５上に設けられた導電膜であり、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化錫）／Ａｇ（銀）／Ｔｉ（チタン）の積層膜に例示される。膜厚は、例えば、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ／２００ｎｍ〜５００ｎｍ／１０ｎｍ〜３０ｎｍである。
【００２５】
上記光電変換装置８０では、ｉ層８３の膜厚が他の層の膜厚に比較して厚い。したがって、製造におけるスループットを向上させるためには、ｉ層８３の高速成膜を行うことが好ましい。本発明では、製膜速度に応じた高圧狭ギャップ法の製膜条件を適切に予測し、適当な製膜条件で高品質膜を製膜することで、電池性能を維持しながら製膜速度を速くしてスループットを向上させる。
【００２６】
次に、上記のような高圧狭ギャップ法により高速成膜を行うことが可能な薄膜製造装置について説明する。図２は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置の構成を示す概略図である。薄膜製造装置１の側面から見た図である。薄膜製造装置１は、製膜室６、対向電極２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波給電伝送路１２、整合器１３、高真空排気部１９、低真空排気部１７、台１８を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。
【００２７】
製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８にｉ層８３のような膜を製膜する。製膜室６は、台１８上に保持されている。台１８は、製膜室６をｚ方向（鉛直方向）に対してθ＝７°〜１２°傾けて保持している。それにより、対向電極２の基板８が、ｚ方向に対して７°〜１２°上に向く。基板８を垂直から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持し、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。高真空排気部１９は、製膜室６内の気体を高真空に排気する。低真空排気部１７は、製膜室６内の気体と製膜時の未使用ガスを粗引き排気する。
【００２８】
対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示されず）を有する導電性の板であり、非磁性材料で製作される。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金やアルミ合金の使用が望ましい。対向電極２は、製膜時、放電電極３に対向する電極（例示：接地側）となる。対向電極２は、一方の面を均熱板５の表面に密接するように保持されている。そして、製膜時に他方の面を基板８の表面と密接する。均熱板５は、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極２の温度を均一化する機能を有する。均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を流したり、温度制御されたヒーターを組み込むことで、自身の温度を制御する。均熱板保持機構１１は、均熱板５及び対向電極２を製膜室６の側面（図２の右側）に対して略平行となるように保持する。そして、製膜時、均熱板５、対向電極２及び基板８を、放電電極３へ近づける。それにより、基板８と放電電極３との距離ｄは、例えば、３ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。
【００２９】
放電電極３は、複数の梯子型状の電極で、好ましくは給電点の数に合わせて分割され形成されている。高周波給電伝送路１２ａが接続された給電点５３と、高周波給電伝送路１２ｂが接続された給電点５４とから、それぞれ高周波電力を受電する。製膜時、対向電極２（例示：接地側）に対向する電極（例示：高周波電力投入側）となる。放電電極３と対向電極２との間の放電で発生する原料ガスのプラズマ１０により基板８に膜が製膜される。防着板４は、接地され、プラズマの広がる範囲を抑えることにより、膜が製膜される範囲を制限する。支持部７は、防着板４に結合し、放電電極３と絶縁的に結合し、防着板４と放電電極３を製膜室６の側面（図２の左側）に対して略平行となるように保持する。
【００３０】
整合器１３（１３ａ、１３ｂ）は、出力側のインピーダンスを整合可能である。図示されない高周波電源から高周波給電伝送路１４（１４ａ、１４ｂ）を介して高周波電力を供給され、高周波給電伝送路１２を介して放電電極３へ送電する。高周波給電伝送路１２（１２ａ、１２ｂ）は、一方を放電電極３に、他方を整合器１３に、それぞれ電気的に接続されている。整合器１３から供給される高周波電力を放電電極３へ供給する。放電電極３の温度調節が必要な場合に、高周波給電伝送路１２は、例えば、その円管の中心部分に設けられた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電する。
【００３１】
整合器１３は、更に、例えば、熱媒体供給装置（図示されず）から熱媒体供給管１５ｂ及び高周波給電伝送路１２ｂを介して放電電極３（給電点５４側）へ熱媒体を供給する。そして、放電電極３（給電点５３側）から高周波給電伝送路１２ａ及び熱媒体供給管１５ａを介して熱媒体供給装置へ熱媒体を送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御する（例示：計測温度と設定値との差に基づくＰＩＤ制御）ことで、放電電極３の温度を所望の温度にする。また、放電電極３の温度を所望の温度に制御して製膜室６内のヒートバランスを適切に保つことで、基板８の表裏温度差にともなうソリ変形を抑制することができる。
【００３２】
図３は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。放電電極３は、梯子型状の電極を備える。本実施の形態では、例えば、８個の梯子型状電極としての放電電極３ａ〜３ｈを備える。放電電極３ａ〜３ｈの各々は、互いに略平行にＸ方向へ伸びる二本の横電極２０と、二本の横電極２０の間に設けられ互いに略平行にＹ方向へ伸びる複数の縦電極２１とを備える。
【００３３】
放電電極３ａ〜３ｈの各々に対して、整合器１３ａ、高周波給電伝送路１４ａ、高周波給電伝送路１２ａ、熱媒体供給管１５ａ及び原料ガス配管１６ａが給電点５３側にそれぞれ設けられ、整合器１３ｂ、高周波給電伝送路１４ｂ、高周波給電伝送路１２ｂ、熱媒体供給管１５ｂ及び原料ガス配管１６ｂが給電点５４側にそれぞれ設けられている。ただし、図３では、放電電極３ａに関する整合器１３、高周波給電伝送路１４、高周波給電伝送路１２、熱媒体供給管１５及び原料ガス配管１６についてのみ示し、他を省略している。
【００３４】
放電電極３ａ〜３ｈの各々は、給電点５３近傍に接続された原料ガス配管１６ａから原料ガスを供給される。同様に、給電点５４近傍に接続された原料ガス配管１６ｂから原料ガスを供給される。放電電極３ａ〜３ｈの各々は、供給された原料ガスを、表面から図中の矢印に示す方向へ放出する。
【００３５】
ただし、放電電極３ａ〜３ｈへの電力供給を、８個を超えるまたは８個未満の整合器１３ａ及び高周波給電伝送路１４ａと整合器１３ｂ及び高周波給電伝送路１４ｂとの組みで行うことも可能である。その場合、その組の数に対応するように、放電電極３ａ〜３ｈを加減して組み分けする。
【００３６】
図４は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。薄膜製造装置１は、更に、電源部６０を具備する。電源部６０は、ＲＦアンプ（高周波電源Ａ）６２、ＲＦアンプ（高周波電源Ｂ）６３、高周波（ＲＦ）発振器６４、高周波（ＲＦ）発振器６５、切り替えスイッチ６６、ファンクションジェネレータ６７を備える。
【００３７】
高周波発振器６４は、例えば６０ＭＨｚの高周波を発振してＲＦアンプ６２と切り替えスイッチ６６とへ送信する。その際、内部に有するフェーズシフターを用いて、一方の高周波を位相変調する。高周波発振器６５は、例えば５８．５ＭＨｚの高周波を発振して、切り替えスイッチ６６へ送信する。ただし、発振周波数は、例えば５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、あるいは６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動可能である。切り替えスイッチ６６は、高周波発振器６４、６５からの高周波を順次切り替えてＲＦアンプ６３に供給する。ファンクションジェネレータ６７は、切り替えスイッチ６６による高周波発振器６４、６５からの高周波の切り替えに際し、これらの高周波の時間割合、すなわちデューティ比を変化させる。すなわち、切り替えスイッチ６６は、高周波発振器６４から送られてきた６０ＭＨｚと高周波発振器６５から送られてきた５８．５ＭＨｚの高周波とを一定サイクルで切り替え、ＲＦアンプ６３に送る。ＲＦアンプ６２は、６０ＭＨｚの高周波を増幅して給電点５３に給電する。ＲＦアンプ６３は、一定サイクルで切り替わる６０ＭＨｚと５８．５ＭＨｚの高周波を増幅して給電点５４に給電する。
【００３８】
この構成及び動作により、放電電極３での定在波等で生じるプラズマ発生状況の不均一などを防止し、大面積でのプラズマ発生状況をより均一とすることができる。ただし、放電電極３ａ〜３ｈは、それぞれ個別の電源部６０から電力を供給されても良い。あるいは、放電電極３ａ〜３ｈは、８個を超えるまたは８個未満の電源部６０から供給されても良い。その場合、その電源部６０の数に対応するように、放電電極３ａ〜３ｈを加減して組み分けする。
【００３９】
図５は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置における放電電極の構成を示す平面図及び断面図である。図５（ａ）は、図３のＢＢ断面のうちの放電電極３ａを示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）の放電電極３ａうちの一つをその図５（ａ）における下側から見た平面を示す。図５（ｃ）は、図５（ａ）の放電電極３ａうちの一つにおけるガスの流れを矢印で模式的に示す。放電電極３（３ａ）の複数の縦電極２１（２１ａ）の各々は、電極本体３０ａ、ガス流通路３１、ガス分散部３６、ガス拡散路３４、３５、及び熱媒体流通管３３を含む。ＸＹＺ方向は、図３の場合と同じである。
【００４０】
電極本体３０ａは、一方の端部を一方の横電極２０に、他方の端部を他方の横電極２０に接続されている。一方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ａに、他方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ｂに接続されている。
【００４１】
ガス流通路３１は、電極本体３０ａの内部において、電極本体３０ａの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる管（空間）である。一端を原料ガス配管１６ａに、他端を原料ガス配管１６ｂに接続されている。その内部を製膜用のガスが流通可能である。
【００４２】
ガス拡散路３４、３５は、電極本体３０ａの内部において、電極本体３０ａの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ、ガス流通路３１と略平行に伸びる空間である。ガス拡散路３４、３５は、一側面をガス流通路３１に他の一側面をガス噴出し孔３２を経由してガス分散部３６にそれぞれ流通可能に接している。これにより、ガス流通路３１のガスが、ガス噴出し孔３２から略均一に噴出した後にガス拡散路３４、３５において、Ｙ方向へ流通しながら、＋Ｚ方向へも拡散し、ガス分散部３６へ達することが出来る。
【００４３】
ガス分散部３６は、電極本体３０ａの対向電極２側の外表面において、電極本体３０ａの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる板状体である。ガス流通路３１を流通するガスが外部（基板８の表面）へ分散可能な貫通した円形の複数の孔３７を有する。ガス分散部３６は、電極本体３０ａの外面の大部分を覆うように設けられている。これにより、対向電極２上の基板８へガスを概ね均等に供給することが出来る。また、ガス分散部３６は板状で平坦であるので、放電電極３の基板８に対向する面も平坦となる。それにより、プラズマ１０も放電電極３全面でより均一に形成することができる。
【００４４】
熱媒体流通管３３は、電極本体３０ａの内部において、Ｙ方向へ伸び、熱媒体が流通可能である。一端を熱媒体供給管１５ａに、他端を熱媒体供給管１５ｂに接続されている。温度を制御された熱媒体を流通させることにより、電極本体３０ａを所望の温度に制御することが出来る。ここでは、二本の熱媒体流通管２５を示しているが、一本でも三本以上でも良い。
【００４５】
次に、本発明の光電変換装置の製造方法について説明する。ここでは、上記に示した薄膜製造装置を用いて、光電変換装置としての微結晶シリコン太陽電池を製造する場合を説明する。
【００４６】
まず、製膜条件の設定方法について説明する。図６は、製膜条件の設定方法を示すフロー図である。本製膜条件の設定において、前提条件として、（イ）主たる原料ガスはＳｉＨ４ガス（シランガス）とＨ２ガス（水素ガス）、（ロ）放電電極３と基板８との距離ｄは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以下、（ハ）基板温度は１７０℃以上２７０℃以下、好ましくは２３０℃以下とする。
【００４７】
まず、薄膜太陽電池製造のスループットを向上させるために、高速製膜として、１．０ｎｍ／ｓ以上の所望の製膜速度を設定する。製膜速度は速い方がスループット向上に好ましいが、図２から図５に示す現状の製膜装置を用いて膜質を維持できる上限の製膜速度はプラズマの均一性の確保や粉の発生抑制から、５．０ｎｍ／ｓ程度までと考えられる。（Ｓ０１）。
【００４８】
製膜速度が上昇するにつれて基板８上の膜へのイオン衝撃が増大する可能性がある。すなわち、所定の膜特性（電池特性に対応）を得るためには、イオン衝撃を緩和するように、製膜室６内の必要最低限度の製膜圧力が決まっている。図９は、製膜速度と製膜圧力との関係を示すグラフである。縦軸は製膜圧力であり、横軸は製膜速度である。必要最低限度の製膜圧力は製膜速度と共に単調に増加する傾向にある。予め実験的に求められ設定されたこのグラフ（必要最低限度の圧力）を参照すれば、所望の製膜速度に基づいて、製膜圧力（：第１圧力）を設定することができる（Ｓ０２）。
また、この製膜圧力の増大に伴い、放電電極３と基板８との距離ｄは、均一なプラズマを発生できるように縮めて設定される。実際には投入する高周波の周波数と電力密度や製膜装置の電位分布にもよるが、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下（好ましくは６ｍｍ以下）から適値が選定される。この距離ｄは、１０ｍｍを越えるとプラズマの均一性が低下するとともにイオン衝撃により膜質が低下する。またこの距離ｄが、３ｍｍより小さいと大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離ｄを一定に保つことが難しくなる。
【００４９】
製膜では、基板８の表面に製膜するために必要なＳｉＨ３等の製膜寄与ラジカルを生成するＳｉＨ４ガスの供給が間に合わずＳｉＨ４ガスが不足する場合、投入電力の大きさに関わらず製膜速度が落ちる可能性がある。すなわち、所定の製膜速度を得るためには、ＳｉＨ４ガスが不足しないように、必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量が製膜装置に応じて決まってくる。図７は、製膜速度と材料ガスの流量との関係を示すグラフである。左縦軸はＳｉＨ４ガス流量であり、横軸は製膜速度である。曲線Ａが必要最低限度のＳｉＨ４ガス流量を示す。ＳｉＨ４ガスの必要最低限度の流量は製膜速度と概略比例関係にあり、製膜速度を速くするほど、ＳｉＨ４ガスの必要最低限度の流量は増大する。予め実験的に求められ設定されたこのグラフ（必要最低限度の流量）を参照すれば、所望の製膜速度に基づいて、ＳｉＨ４ガス流量（第２流量）を設定することができる（Ｓ０３）。ただし、流量の選定には数値的幅があり上限と下限は、±２０％程度である。
【００５０】
ＳｉＨ４ガス流量を増加させると、微結晶シリコンの高品質化に必要な水素ラジカルがＳｉＨ４分子と衝突してＨ２ガスに戻る確率が高くなり、水素ラジカル量が不足する可能性がある。すなわち、所定の膜特性（電池特性に対応）を得るためには、水素ラジカル量が不足しないように、ＳｉＨ４ガスに対応して必要最低限度のＨ２ガス流量が決まっている。図７において、右縦軸はＨ２ガス流量であり、横軸は製膜速度である。曲線Ｂが必要最低限度のＨ２ガス流量を示す。Ｈ２ガスの必要最低限度の流量は製膜速度と概略比例関係にあり、製膜速度を速くするためにＳｉＨ４ガス流量を増大させるほど、Ｈ２ガスの必要最低限度の流量は増大する。予め実験的に求められ設定されたこのグラフ（必要最低限度の流量）を参照すれば、所望の製膜速度に基づいて、Ｈ２ガスの流量（第３流量）を設定することができる（Ｓ０４）。ただし、流量の選定には数値的幅があり上限は、＋２０％程度である。下限は後述の水素希釈率が低下しないように配慮した数値選定を行う。
【００５１】
ただし、設定されたＳｉＨ４ガス流量が図７のグラフに示される最低限の流量を超える場合、Ｈ２ガス流量を増加させるように設定する必要がある。すなわち、膜質の低下抑制するためには、Ｈ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量の割合を所定の値以上に維持することが必要となる。図８は、製膜速度と水素希釈率との関係を示すグラフである。縦軸は水素希釈率（Ｈ２ガス流量／ＳｉＨ４ガス流量）、横軸は製膜速度である。このグラフは、図７の曲線Ｂで示される値を曲線Ａで示される値で割ったものである。水素希釈率は製膜速度と共に単調に増加する傾向にある。Ｈ２ガス流量は、ＳｉＨ４ガス流量の設定（Ｓ０３）の後、Ｓ０４において水素希釈率（第２割合）が図８に示される値もしくはこれ以上になるように設定される。
【００５２】
このように、製膜圧力（第１圧力）を設定してＳｉＨ４ガス流量（第２流量）とＨ２ガス流量（第３流量）が選定されるが、ＳｉＨ４ガスの分圧が予め実験的に求められた所定の範囲になるようにすることで、高品質な膜質を維持できることが判明した。そのようなＳｉＨ４ガス分圧（第２圧力）は、製膜圧力×ＳｉＨ４ガス流量／全材料ガス流量（第１流量で、ＳｉＨ４ガス流量＋Ｈ２ガス流量となる）で算出され、図７から図９に示した条件においては１０Ｐａ以上６０Ｐａ以下程度となる。より好ましくは２０Ｐａ以上５０Ｐａ以下であり、更に好ましくは、２０Ｐａ以上４０Ｐａ以下である。ＳｉＨ４ガス分圧を所定の範囲にすることは、所望の製膜速度を維持しつつ、所望の膜特性を有するｉ層を得るために必要である。すなわち、ＳｉＨ４ガス分圧（第２圧力）を一定範囲にするために、製膜圧力（第１圧力）とＳｉＨ４ガス流量（第２流量）とＨ２ガス流量（第３流量）が所定の関係にある必要がある。
【００５３】
ＳｉＨ４ガス流量が十分であれば、製膜速度は投入高周波電力に概略比例する。したがって、予め製膜速度と膜質と膜厚分布を確保できるように設定された製膜速度と投入高周波電力との関係を示すグラフ（関係）（図示されず）を参照すれば、所望の製膜速度に基づいて、製膜用高周波投入電力を設定することができる（Ｓ０５）。
【００５４】
以上のような製膜条件の設定方法を実行することで、所望の製膜速度を設定したときに、良好な膜特性を有する微結晶シリコン膜のｉ層を形成するための製膜条件を導出することができる。すなわち、高圧狭ギャップ法の高品質な製膜条件を適切に予測することが可能となる。上述した条件を設定する各ステップ（Ｓ０２）〜（Ｓ０５）は、条件選定値がお互いに関与しており、ほぼ同時に決定される。
【００５５】
ここで、上記のような狭ギャップ（距離ｄ＝３ｍｍ以上１０ｍｍ以下）の条件において、製膜速度を高速にしない場合でも、上述のＳｉＨ４ガス分圧（第２圧力）により高品質な膜質を維持できることが判明した。すなわち、他の製膜圧力やＳｉＨ４ガス流量、Ｈ２ガス流量に関わらず、ＳｉＨ４ガス分圧（第２圧力）を制御することで、（製膜速度は変わるが）少なくとも高品質な膜質を維持することができる。これにより、製膜条件を種々変更する場合、ＳｉＨ４ガス分圧を制御することで、高品質な膜質を維持することが可能となる。
【００５６】
次に、本発明の光電変換装置の製造方法の実施の形態について説明する。図１０は、光電変換装置の製造方法の実施の形態を示すフロー図である。まず、ガラス製の基板８（例示：１．１ｍ×１．４ｍ）上にＳｎＯ２膜の透明電極層８１を熱ＣＶＤ法で約５００℃で形成する（Ｓ１１）。膜厚は、５００〜８００ｎｍである。また基板８と透明電極層８１の間にアルカリバリア膜としてＳiＯ２膜を膜厚２０〜１５０ｎｍで設けても良い。
【００５７】
次に、透明電極層８１上にＢドープした微結晶シリコン膜のｐ層８２をプラズマＣＶＤ法で形成する（Ｓ１２）。膜厚は、１０〜５０ｎｍである。放電電極と対向電極との距離は８ｍｍである。基板温度は、１９０℃である。製膜圧力は、１００〜５００Ｐａである。投入電力は、６０ＭＨｚ−２〜５ｋＷ／ｍ２である。
【００５８】
続いて、ｐ層８２上に微結晶シリコン膜のｉ層８３をプラズマＣＶＤ法で形成する（Ｓ１３）。膜厚は、１．５μｍ〜２．０μｍである。ただし、放電電極３と基板８の表面との距離は、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にすることが好ましい。より好ましくは６ｍｍ以下である。３ｍｍより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離ｄを一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。さらに６ｍｍ以下とすることで、確実に膜質を確保できる。製膜温度は、１７０℃以上２７０℃以下にすることが好ましい。この１７０℃以下では、微結晶シリコン膜になりにくい。２７０℃以上では、膜質が低下し始めるので好ましくない。また、タンデム型太陽電池を形成する際には下地層にあるアモルファスシリコン膜に熱変性を与えないように、２３０℃以下とすることが好ましい。ＳｉＨ４ガス流量は、１ｎｍ／ｓ以上の製膜速度を得るために、０．８ＳＬＭ（＝０．５ＳＬＭ／ｍ２）以上が好ましい。Ｈ２ガス流量は、１ｎｍ／ｓ以上の製膜速度を得るために、３０ＳＬＭ（＝１９ＳＬＭ／ｍ２）以上が好ましい。製膜圧力は、１０００Ｐａ以上３０００Ｐａ以下であることが好ましい。１０００Ｐａより小さい場合、イオン衝撃が大きくなるため膜質を維持して十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなる。３０００Ｐａより大きい場合、電極間距離との関係で圧力が高過ぎて放電が不安定になる恐れがある。製膜圧力中のＳｉＨ４ガスの分圧は、１０Ｐａ以上６０Ｐａ以下が好ましい。１０Ｐａより小さい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難く、また製膜中の膜に対するラジカルの衝撃が大きくなり膜特性が低下する恐れがある。６０Ｐａより大きい場合、良好な結晶成長が阻害され膜質が低下する恐れがある。２０Ｐａ以上５０Ｐａ以下がより好ましいく、更には２０Ｐａ以上４０Ｐａ以下が最も好ましい。このＳｉＨ４ガスの分圧の範囲にすることで、結晶成長が適正化されて確実に膜質を確保できる。投入高周波電力は、５ｋＷ／ｍ２以上３０ｋＷ／ｍ２以下が好ましい。５ｋＷ／ｍ２より小さい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなる。３０ｋＷ／ｍ２以上の場合、製膜中の膜に対するラジカルの衝撃が大きくなり膜特性が低下したりプラズマ分布が大きくなる恐れがある。
【００５９】
次に、ｉ層８３上にＰドープした微結晶シリコン膜のｎ層８４をプラズマＣＶＤ法で形成する（Ｓ１４）。膜厚は、２０〜５０ｎｍである。放電電極と対向電極との距離は８ｍｍである。基板温度は、１９０℃である。製膜圧力は、１００〜５００Ｐａである。投入電力は、６０ＭＨｚ−２〜５ｋＷ／ｍ２である。
【００６０】
そして、ｎ層８４上にＧＺＯ膜／Ａｇ膜／Ｔｉ膜を積層した裏面電極層８６をスパッタ法で形成する（Ｓ１５）。ＧＺＯ膜／Ａｇ膜／Ｔｉ膜の膜厚は、５０〜１５０ｎｍ／２００〜５００ｎｍ／１０〜３０ｎｍである。このようなプロセスにより、光電変換装置を製造する。
【００６１】
次に、ｉ層８３の製造方法について更に説明する。図１１は、光電変換装置の製造方法の実施の形態におけるＳ１３を示すフロー図である。まず、ガラス製の基板８を薄膜製造装置１へ導入し図示しない基板搬送手段を用いて、対向電極２上に設置する。基板８は、表面に透明電極層８１とｐ層８２とを形成されている。その後、基板搬送に用いる開口部分に設けたゲート弁を閉じて、製膜室６を所定の真空度（例示：１０−６Ｐａ）にする（Ｓ２１）。続いて、放電電極３と基板８の表面との距離が既述のような適切な設定値（例示：５ｍｍ）になるように、均熱板保持機構１１で対向電極２を移動する（Ｓ２２）。次に、基板８の温度が既述のような適切な設定値（例示：２００℃）になるように、均熱板５で基板８を加熱する（Ｓ２３）。
【００６２】
続いて、所定の製膜速度（例示：１．３ｎｍ／ｓ）となるように選定した製膜圧力（例示：１２００Ｐａ）をもとにして、ＳｉＨ４ガス流量とＨ２ガス流量とが設定値（製膜条件の設定方法で設定したＳｉＨ４ガス流量（例示：１．０ＳＬＭ）、Ｈ２ガス流量（例示：４５ＳＬＭ））を設定して、ＳｉＨ４ガスとＨ２ガスとを原料ガス配管１６ａ、ガス流通路３１、ガス拡散路３４、３５及びガス分散部３６を介して放電電極３と基板８との間に供給する（Ｓ２４）。
【００６３】
次に、製膜圧力が設定値（製膜条件の設定方法で設定した製膜圧力（例示：１２００Ｐａ））になるように、低真空排気部１７で製膜室６の製膜圧力を調整する（Ｓ２５）。
【００６４】
続いて、放電電極への投入高周波電力（例示：６０ＭＨｚ）が設定値（製膜条件の設定方法で設定した投入高周波電力（例示：１５ｋＷ／ｍ２））になるように、電源部６０から整合器１３及び高周波給電伝送路１２を介して放電電極３へ所定の高周波電力を供給する（Ｓ２６）。所定の時間、製膜することにより、所望の膜厚（例示：１．５μｍ〜２．０μｍ）のｉ層８３が形成される。
【００６５】
なお、ｐ層８２、ｉ層８３、及びｎ層８４は、同一の薄膜製造装置で形成しても良いし、それぞれ異なる薄膜製造装置で形成しても良い。また、必要に応じて各層の間に他の薄膜を形成しても良い。そのような他の膜や透明導電膜、裏面導電膜については、本発明の薄膜製造装置用いなくても良い。
【００６６】
このように製造される光電変換装置を図１３のようにセル幅を６ｍｍ〜１０ｍｍ程度に選定して、各層を製膜する毎にレーザーエッチングを行うことでモジュールさせて、大型の薄膜太陽電池１１０を製作することができる。ただし、薄膜太陽電池１１０は、直列に接続された複数の光電変換装置１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、…）を有し、各光電変換装置１０５は、透光性基板１０１上に設けられた透明導電膜１０６と、透明導電膜１０６上に設けられた光電変換層１０３と、光電変換層１０３上に設けられた裏面導電膜１０４を備える。各光電変換装置１０５の構成は、図１や図１２の構成と同様である。
【００６７】
（比較例）
前記の実施形態と比較できるように、透明電極層８１、ｐ層８２、ｎ層８４、裏面電極層８６は実施形態と同一、同様な薄膜製造装置を用いて、ｉ層８３の製膜にあたり重要な膜質の指標となっている結晶化状態を示すラマン散乱の強度比（Ｉ（５２０ｃｍ−１）／Ｉ（４８０ｃｍ−１））を重視して、別の製膜条件を選定して光電変換装置を形成した。
図１４に、この比較結果を示すが、本発明による製造条件を用いた実施形態は、Ｖｏｃ（開放電圧）、ＦＦ（曲線因子）ともに大きく、明らかに変換効率が高い光電変換装置が得られることが示されている。
【００６８】
本発明において、上記光電変換装置の製造条件の設定方法により高圧狭ギャップ法の製膜条件を適切に予測することができる。その製造条件に基づいて製膜することで、微結晶シリコン膜のｉ層の製膜速度を増加させることができる。それにより、電池性能を維持しながら太陽電池製造のスループットを向上することが可能となる。
【００６９】
上記の太陽電池の製造方法では、微結晶シリコン太陽電池を一つ製造する例を示している。しかし、本発明がこの例に限定されるものではない。例えば、図１２に示すようなアモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池とを積層させた多接合型太陽電池にも同様に適用可能である。
【００７０】
図１２は、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の他の構成を示す概略図である。光電変換装置９０は、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池とを積層させたタンデム型太陽電池である。光電変換装置９０は、基板８、透明電極層９１、第２セル層９５、透明電極層８１、第１セル層８５、及び裏面電極層８６を具備する。
【００７１】
第２セル層９５は、アモルファスシリコン膜のｐ層、ｉ層及びｎ層を備える光電変換層である。透明電極層９１、第２セル層９５及び透明電極層８１は、アモルファスシリコン太陽電池を構成している。透明電極層８１、第１セル層８５、及び裏面電極層８６は、図１の光電変換装置８０と同じである。透明電極８１は特定波長を反射しやすいハーフミラーの効果をもつ中間層であり、膜厚は２０〜１００ｎｍである。更に、第１セル８５を形成の後に第３セル層を設けても良い。第３セル層はシリコンゲルマニウムなどを用いて光の吸収帯をずらすことで更に効率を向上することができる。
【００７２】
この場合も、上記光電変換装置の製造条件の設定方法により高圧狭ギャップ法の製膜条件を適切に予測することができる。その製造条件に基づいて製膜することで、微結晶シリコン膜のｉ層の製膜速度を増加させることができる。それにより、電池性能を維持しながら太陽電池製造のスループットを向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。
【図４】図４は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。
【図５】図５は、本発明の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置における放電電極の構成を示す平面図及び断面図である。
【図６】図６は、製膜条件の設定方法を示すフロー図である。
【図７】図７は、製膜速度と材料ガスの流量との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、製膜速度と水素希釈率との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、製膜速度と製膜圧力との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、光電変換装置の製造方法の実施の形態を示すフロー図である。
【図１１】図１１は、光電変換装置の製造方法の実施の形態におけるＳ１３を示すフロー図である。
【図１２】図１２は、本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の他の構成を示す概略図である。
【図１３】図１３は光電変換装置をモジュール化した状態を示す断面図である。
【図１４】図１４は実施形態と比較例により試作した光電変換装置の特性比較表である。
【符号の説明】
【００７４】
１    薄膜製造装置
２    対向電極
３（３ａ〜３ｈ）    放電電極
４    防着板
５    均熱板
６    製膜室
７    支持部
８    基板
１０    プラズマ
１１    均熱板保持機構
１２、１２ａ、１２ｂ    高周波給電伝送路
１３、１３ａ、１３ｂ    整合器
１４、１４ａ、１４ｂ    高周波給電伝送路熱
１５、１５ａ、１５ｂ    媒体供給管
１６、１６ａ、１６ｂ    原料ガス配管
１７    低真空排気部
１８    台
１９    高真空排気部
２０    横電極
２１、２１ａ    縦電極
２９    隙間空間
３０、３０ａ    電極本体
３１    ガス流通路
３２、３４、３５    ガス拡散路
３３    熱媒体流通路
３６    ガス分散部
３７    孔
５３、５４    給電点
６０    電源部
６２    ＲＦアンプ（高周波電源Ａ）
６３    ＲＦアンプ（高周波電源Ｂ）
６４    高周波（ＲＦ）発振器
６５    高周波（ＲＦ）発振器
６６    切り替えスイッチ
６７    ファンクションジェネレータ
７１    放電電極原料ガス流通管
７３    原料ガス拡散部
７４    原料ガス分散部
８０、９０    光電変換装置
８１、９１    透明電極層
８２    ｐ層
８３    ｉ層
８４    ｎ層
８５    第１セル層
８６    裏面電極層
９５    第２セル層
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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