(57)【要約】  本発明の実施形態の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、真空状態で複数の単位セルが電気的に直列接続される集積型薄膜太陽電池の製造装置として、基板に形成された複数のトレンチの各々の内部の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった一側面及び前記一側面につながった前記基板の突出面領域上に第1導電層が形成された前記基板上に光電変換材料を放出して光電変換部を形成する光電変換部形成工程チャンバ; 前記トレンチのそれぞれの内部の別の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった他の側面及び前記他側面につながった前記基板の突出面領域上に第2導電層を形成する第2導電層形成工程チャンバを含む。前記光電変換部形成工程チャンバと前記第2導電層形成工程チャンバは、真空状態で上記の各工程を実行することができる。【選択図】図１
2017501587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態で複数の単位セルが電気的に直列接続される集積型薄膜太陽電池の製造装置であって、 
基板に形成された複数のトレンチの各々の内部の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった一側面及び前記一側面につながった前記基板の突出面領域上に第1導電層が形成された前記基板上に光電変換材料を放出して光電変換部を形成する光電変換部形成工程チャンバ;と、
前記トレンチのそれぞれの内部の別の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった他の側面及び前記他側面につながった前記基板の突出面領域上に第2導電層を形成する第2導電層形成工程チャンバを含み、 
前記光電変換部形成工程チャンバと前記第2導電層形成工程チャンバは、真空状態で上記の各工程を実行することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項２】
請求項1において、
前記光電変換部形成工程チャンバと前記第2導電層形成工程チャンバのそれぞれは、前記光電変換部形成材料と前記第2導電層形成物質を、それぞれ直進性を持つように放出して、前記基板の表面に対して入射角が所定の角度以下でそれぞれ入射するようにするエミッタをそれぞれ含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項３】
請求項1において、
前記光電変換部形成工程チャンバにおける前記光電変換部は、前記各トレンチの内部の前記第1導電層の一部が露出されるように形成され、 
前記第2導電層形成工程チャンバにおける前記別の一基線は、前記第1導電層が露出した領域内に位置することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項４】
請求項1において、
前記光電変換部形成工程チャンバと前記第2導電層形成工程チャンバのそれぞれのチャンバの間には、前記光電変換部形成材料と前記第2導電層形成物質が隣接するチャンバの間で互いに混入したり、隣接したチャンバに流入しないように、開閉手段、密閉手段、及び分離手段のうち少なくともいずれか一つが存在することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項５】
請求項1において、
前記第2導電層形成工程チャンバは、前記第2導電層形成物質を直進性を持つように放出して、前記基板の表面に対して入射角が所定の角度以下でそれぞれ入射するようにするエミッタを含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項６】
請求項1において、
前記光電変換部上にマスク層を形成するマスク層形成工程チャンバ;と、
前記各トレンチ内部の前記第1導電層の一部が露出されるように、前記マスク層をマスクにして、前記光電変換部をエッチングする光電変換部エッチング工程チャンバをさらに含み、
前記第2導電層形成工程チャンバにおける前記別の一基線は、前記第1導電層が露出した領域内に位置することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項７】
請求項6において、
前記光電変換部形成工程チャンバ、前記マスク層形成工程チャンバ、前記エッチング工程チャンバ、及び前記第2導電層形成工程チャンバのそれぞれのチャンバの間には、前記光電変換部形成材料、前記マスク層形成材料、前記エッチング物質、及び前記第2導電層形成物質が、隣接するチャンバの間で互いに混入したり、隣接したチャンバに流入しないように、開閉手段、密閉手段と分離手段のうち少なくともいずれか一つが存在することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項８】
請求項1又は請求項6において、
前記複数のトレンチが形成された基板に対して、第1導電性物質を蒸着して前記第1導電層を形成する第1導電層形成工程チャンバをさらに含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項９】
請求項8において、
前記光電変換部形成工程チャンバ、前記第2導電層形成工程チャンバ、及び前記第1導電層形成工程チャンバのそれぞれは、前記光電変換部形成材料、前記第2導電層形成物質、 及び前記第1導電層形成物質を、それぞれ直進性を持つように放出して前記基板の表面に対して入射角が所定の角度以下でそれぞれ入射するようにするエミッタをそれぞれ含んでいるか、
前記第2導電層形成工程チャンバ、前記マスク層形成工程チャンバ、前記エッチング工程チャンバ、及び前記第1導電層形成工程チャンバのそれぞれは、前記第2導電層形成物質、前記マスク層形成材料、前記エッチング物質、及び前記第1導電層形成物質をそれぞれ直進性を持つように放出して前記基板の表面に入射角が所定の角度以下で、それぞれ入射するようにするエミッタをそれぞれ含んでいることを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項１０】
請求項8において、
前記光電変換部形成工程チャンバ、前記第2導電層形成工程チャンバ、前記マスク層形成工程チャンバ、前記エッチング工程チャンバ、及び前記第1導電層形成工程チャンバのそれぞれのチャンバの間には、前記光電変換部形成材料、前記第2導電層形成物質、前記マスク層形成材料、前記エッチング物質、 及び前記第1導電層形成物質が、隣接するチャンバの間で互いに混入したり、隣接したチャンバに流入しないように開閉手段、密閉手段と分離手段のうち少なくともいずれか一つが存在することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項１１】
請求項1ないし請求項10のいずれか一項において、
前記光電変換部形成工程チャンバは、第1光電変換部を形成する第1光電変換部形成工程チャンバと第2光電変換部を形成する第2光電変換部形成工程チャンバを含み、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部との間に中間層を形成する中間層形成工程チャンバをさらに含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項１２】
請求項11において、 
前記光電変換部形成工程チャンバ、前記第2導電層形成工程チャンバ、前記第1導電層形成工程チャンバ、及び前記中間層形成工程チャンバのそれぞれは、前記光電変換部形成材料、前記第2導電層形成物質、前記第1導電層形成材料、及び前記中間層形成材料を、それぞれ直進性を持つように放出して前記基板の表面に対して入射角が所定の角度以下でそれぞれ入射するようにするエミッタをそれぞれ含んでいるか、 
前記第2導電層形成工程チャンバ、前記マスク層形成工程チャンバ、前記エッチング工程チャンバ、前記第1導電層形成工程チャンバ、及び前記中間層形成工程チャンバのそれぞれは、前記第2導電層形成物質、前記マスク層形成材料、前記エッチング物質、前記第1導電層形成材料、及び前記中間層の形成材料のそれぞれを、直進性を持つように放出して前記基板の表面に対して入射角が所定の角度以下でそれぞれ入射するようにするエミッタをそれぞれ含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項１３】
請求項11において、
前記光電変換部形成工程チャンバ、前記第2導電層形成工程チャンバ、前記マスク層形成工程チャンバ、前記エッチング工程チャンバ、前記第1導電層形成工程チャンバ、及び前記中間層形成工程チャンバのそれぞれのチャンバの間には、前記光電変換部形成材料、前記第2導電層形成物質、前記マスク層形成材料、前記エッチング物質、前記第1導電層形成材料、及び前記中間層の形成材料が、隣接するチャンバの間で互いに混入したり、隣接したチャンバに流入されないように開閉手段、密閉手段と分離手段のうち少なくともいずれか一つが存在することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項１４】
請求項1ないし請求項10又は請求項13のいずれか一項において、 
前記基板を大気状態から真空状態に入れさせるためのロードチャンバと、真空状態で大気状態に取り出すためのアンロードチャンバをさらに含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項１５】
請求項14項において、 
前記ローディングチャンバは、コアに巻かれた前記基板を放すためのアンワインディングローラーを含み、前記アンロードチャンバは、別のコアに前記基板を巻き与えるためのリワインディングローラーを含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項１６】
請求項14において、 
前記基板を大気状態から真空状態に入れさせるためのロードチャンバと、真空状態から大気状態に取り出すためのアンロードチャンバと、真空状態で前記基板を移送する移送部を備えた移送チャンバと、をさらに含む、または、ロードとアンロードを兼ねたロード/アンロードチャンバと、真空状態で前記基板を移送する移送部を備えた移送チャンバと、をさらに含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項１７】
請求項14において、
前記基板を加熱するための加熱手段と、前記基板を冷却するための冷却手段のうち少なくとも一つを必要に応じて、それぞれの工程チャンバ内にさらに含むことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積型薄膜太陽電池の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、太陽電池は、p型半導体とn型半導体の接合、すなわち半導体pn接合、金属と半導体の接合、すなわち金属/半導体（metal/semiconductor; MS）接合（別名Sctottky接合、または金属/絶縁体/半導体（metal/insulator/semiconductor; MIS）接合構造による光起電力効果を利用して、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子である。
【０００３】
太陽電池は、使用される材料に応じて大きくシリコン系太陽電池、化合物系太陽電池と有機物系太陽電池に分類することができる。このうちシリコン系太陽電池は、半導体の相（phase）に応じて、単結晶シリコン（single crystalline silicon; sc-Si、多結晶シリコン（polycrystalline silicon; pc-Si、微結晶シリコン（microcrystalline silicon; μc-Si：H、アモルファスシリコン（amorphous silicon; a-Si：H）太陽電池に分類することができる。また、太陽電池は、半導体の厚さに応じて、バルク（bulk）型太陽電池と薄膜（thin film）型太陽電池に分類される。  薄膜型太陽電池は、半導体層の厚さが数ミクロン（μm） から数十ミクロン（μm） 以下の太陽電池である。シリコン系太陽電池において単結晶と多結晶シリコン太陽電池は、バルク型に属し、アモルファスシリコンと微結晶シリコンの太陽電池は、薄膜型に属する。また、化合物系太陽電池は、バルク型と薄膜型に分類される。III-V 族のGaAs（Gallium Arsenide）とInP（Indium Phosphide）などは、バルク型に属する。II-VI 族のCdTe（Cadmium Telluride）およびI-III-VI族のCuInGaSe2(CIGS; Copper Indium Gallium Diselenide）などは、薄膜型に属する。また、有機物系太陽電池は、大きく有機分子型と有無機複合型に分かれる。 さらに、色素増感型太陽電池とペロブスカイト（perovskite）系太陽電池がある。有機物系太陽電池、色素増感型太陽電池とペロブスカイト系太陽電池これらのすべてが薄膜型太陽電池に属する。
【０００４】
上記した様々な種類の太陽電池の中でエネルギー変換効率が高く、製造コストが比較的安価なバルク型シリコン太陽電池は、主に地上電力用として幅広く活用されている。しかし、バルク型シリコン太陽電池では、ウェハ（wafer）、すなわち、基板が製造コストの中で占める割合が非常に大きいため、シリコン基板を薄膜化する研究が活発に進められている。バルク型III-V族太陽電池の場合にも、安価な基板上に薄膜太陽電池を形成する研究が進められている。一方では、材料の使用量が少なく、ガラスまたはステンレス鋼のような安価な基板上にアモルファスシリコンを基にした大面積の太陽電池を簡単かつ安価に量産することができる薄膜シリコン太陽電池の製造技術の開発が進められてきている。CIGSのような薄膜太陽電池の場合にも、ポリイミドやステンレス鋼、モリブデンなどの薄くて柔軟な（flexible）基板を使用して集積化されたCIGS太陽電池を作製することにより、低価格化を実現しようと努力している。併せて、様々なアプリケーションのために、柔軟な透過型（see-through-type）集積型薄膜太陽電池の製造方法の開発も切実に求められている。
【０００５】
薄膜太陽電池は、実用的な高電圧を得るために集積（integration）化しなければならない。集積型薄膜太陽電池（integrated solar cell）は、基本的には単位太陽電池（unit solar cell）、すなわち単位セル（unit cell）で構成されている。隣接する各単位セルは、電気的に互いに直列接続されている。このような構造の集積型薄膜太陽電池を製造するためには、いくつかの段階の成膜とエッチング（scribing or patterning）工程を経なければならない。これらのそれぞれの成膜とエッチング工程では、目的に応じてさまざまな装置を利用しなければならない。
【０００６】
商用化された代表的な集積化技術は、レーザーパターニング法である。この方法により、ガラス基板を使用して集積型薄膜太陽電池作製時には、第1導電層（透明導電膜や金属）、光電変換部、及び第2の導電層（金属または透明導電膜）などの層をそれぞれエッチングするために合計三回のレーザーパターニング工程が必要になる。集積型薄膜太陽電池として動作する有効な面積、すなわち有効面積が、これらの三回のレーザーパターニング工程が行われることによって、数％程度減ることになる。有効面積が数％程度減るほど、全体の集積型薄膜太陽電池で生産できる電力がその分減少するという問題点がある。
【０００７】
また、このような集積型薄膜太陽電池作製の際には、大気中で実施しなければならないレーザーパターニング工程により、真空中での連続的な成膜工程がほとんど不可能であるという問題点がある。
【０００８】
また、このような集積型薄膜太陽電池作製の際には、連続的な真空成膜工程が不可能なため、真空と大気中を基板が数回出入りする複雑な工程が必要である。したがって、単接合（single junction）だけでなく、多重接合（multi-junction）構造の集積型薄膜太陽電池を作製することが容易ではない問題点がある。 
【０００９】
また、このような集積型薄膜太陽電池の作製の際には、ほとんどの場合、大気中でレーザーでエッチング工程を実行するため、大気中の水分やほこりなどにより、太陽電池の各層が汚染されて素子の界面特性が悪くなって素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点がある。 
【００１０】
また、このような集積型薄膜太陽電池作製の際には、レーザーエッチングで発生する粉塵によって薄膜に微細孔すなわちピンホール（pin hole）が発生してシャント（shunt）抵抗が減少し、レーザーエネルギーによって薄膜が熱損傷を受ける。これらによって、膜質が悪化して素子の接合特性が悪くなる。その結果、素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点がある。
【００１１】
また、このような集積型薄膜太陽電池作製の際には、粉塵対策のための基板反転機および基板洗浄器と複数台の高価なレーザー装置が必要になる。したがって、製造単価が上昇する問題点がある。 
【００１２】
また、レーザーパターニング技術を駆使して集積化された透過型薄膜太陽電池作製の時には、その価格が非常に高価になる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、真空状態の複数の工程チャンバ内で成膜工程のみを繰り返しまたは連続的に実行するか、成膜とエッチング工程を繰り返しまたは連続的に実行することにより、有効面積を最大化させて、生産できる電力を最大化することができる集積型薄膜太陽電池を製造することができる装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、真空状態の複数の工程チャンバ内で単接合構造だけでなく、多重接合構造の集積型薄膜太陽電池を容易に製造することができる装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、レーザーパターニング工程を行うために、それぞれの薄膜が蒸着された基板が大気に露出されるたびに、大気中の水分やほこりなどにより太陽電池の各層が汚染されて素子の界面特性が悪くなって素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点を根本的に解決するために、真空を壊すことなく、高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、レーザーエッチングで発生する粉塵によって薄膜に微細孔すなわちピンホールが発生して薄膜のシャント抵抗が減少し、またレーザーエネルギーによって薄膜が熱損傷を受けて膜質が悪化して素子の接合特性が悪くなり素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点を根本的に解決するために、レーザーを使用せずに高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、このような集積型薄膜太陽電池製作時に、粉塵対策のための基板反転機および基板洗浄器と複数台の高価なレーザー装置が必要になって製造コストが上昇する問題点を根本的に解決することができる集積型薄膜太陽電池を製造することができる装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、レーザーパターニング技術を駆使して集積化された透過型薄膜太陽電池を作製する時には、その価格が非常に高くなる問題点を根本的に解決することができる透過型集積型薄膜太陽電池を製造することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の実施形態による集積型薄膜太陽電池の製造装置は、真空状態で複数の単位セルが電気的に直列接続される集積型薄膜太陽電池の製造装置として、基板に形成された複数のトレンチの各々の内部の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった一側面及び前記一側面につながった前記基板の突出面領域上に第1導電層が形成された前記基板上に光電変換材料を放出して光電変換部を形成する光電変換部形成工程チャンバ;前記トレンチのそれぞれの内部の別の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった他の側面及び前記他側面につながった前記基板の突出面領域上に第2導電層を形成する第2導電層形成工程チャンバを含み、前記光電変換部形成工程チャンバと前記第2導電層形成工程チャンバは、真空状態で上記の各工程を実行することができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記したように、本発明によれば、真空状態の複数の工程チャンバ内で成膜工程のみを繰り返しまたは連続的に実行するか、成膜とエッチング工程を繰り返しまたは連続的に実行することにより、有効面積を最大化させて生産できる電力を最大化することができる集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、真空状態の複数の工程チャンバ内で単接合構造の集積型薄膜太陽電池と多重接合構造の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、レーザーパターニング工程を行うために、それぞれの薄膜が蒸着された基板が大気にさらされるたびに、大気中の水分やほこりなどにより太陽電池の各層が汚染されて素子の界面特性が悪くなって素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点を根本的に解決するために、真空を壊すことなく、高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、レーザーエッチングで発生する粉塵によって薄膜に微細孔すなわちピンホールが発生して薄膜のシャント抵抗が減少し、またレーザーエネルギーによって薄膜が熱損傷を受けて膜質が悪化して素子の接合特性が悪くなり素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点を根本的に解決するために、レーザーを使用せずに高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、粉塵対策のための基板反転機および基板洗浄器と複数台の高価なレーザー装置の必要なしに製造コストが安価な高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、高価なレーザー装置を一切使用せずに製造コストが安価な透過型集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００２６】
以上のような本発明の解決しようとする課題、課題解決手段、効果以外の具体的な事項は、次に記載する実施例及び図面に含まれている。本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と一緒に詳細に後述されている実施例を参照すると明確になるであろう。明細書全体にわたって同一参照符号は同一の構成要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
図1は、本発明の第1実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置を示す。
【００２８】
図2は、本発明の第2実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置を示す。
【００２９】
図3は、本発明の第2実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置の変形例を示す。
【００３０】
図4は、本発明の第1実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置の変形例を示す。
【００３１】
図5a乃至5eは、図1乃至図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置によって製造される集積型薄膜太陽電池の製造工程を示す。
【００３２】
図6a及び図6bは、本発明の実施例に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置の工程チャンバの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、すべての乾式薄膜太陽電池の集積化に活用することができるが、便宜上、光電変換部のエッチングが含まれるアモルファスシリコンを基にした、製造過程が非常に複雑な薄膜シリコン太陽電池の場合を例に挙げて、本発明の実施例について添付した図面を参照しながら以下詳細に説明する。ただし、添付された図面は、本発明の内容をより容易に示すために提供されている。本発明の範囲は添付された図面の範囲に限定されるものではないことが、この技術分野の通常の知識を有する者であれば容易に知ることができるだろう。
【００３４】
本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、第2導電層形成工程チャンバ（P2）を含む。第2導電層形成工程チャンバ（P2）は、エミッタと蒸着角調節機を含むことができる。エミッタは、真空状態で互いに離間した第1導電層上に互いに離間した光電変換部が順次積層されている基板に向けて、互いに隣接する光電変換部の間において、トレンチの内部で隣りに位置する第1導電層と電気的に接続される一方、互いに離間した第2導電層を形成するように、第2導電性物質を放出する。蒸着角調節機は、前記したエミッタから放出される第2導電性物質の行方を調節する。ここで、エミッタ（emmiter）とは、スパッタ銃（sputter gun）、イオンビーム ソース（ion beam source）、中性粒子（neutral particle）ビーム ソース、電子ビーム蒸発（electron beam evaporation）ソース、熱蒸発（thermal evaporation）ソース、流出器（effusion cell）またはスプレー（spray）ソースなどのように蒸着される物質のラジカル（radical）やイオン、中性粒子を直進性(line of sight)があるように放出する機器または部品をいう。また、蒸着角調節機は、蒸発される物質を、ある定まった方向にのみ進行するか、シャッター（shutter）のように蒸発される物質の一部を覆って所望の方向にのみ物質が進行するようにする機能を持つ機器、部品、または構造物をいう。ここでいう構造物には、エミッタまたは工程チャンバとの間の仕切り（partition）またはその工程チャンバの構造物の一部も含むことができる。したがって、後者の場合には、シャッター機能を有する機器および部品や間仕切りなども必要なくなる。
【００３５】
本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、上記した第2導電層形成工程チャンバ（P2）に加え、光電変換部を形成する工程チャンバ（P1）と第1導電層を形成する工程チャンバー（P3）を含むことができる。また、光電変換部の一部分を覆うマスク層の形成のためのマスク層形成工程チャンバ（PA）とマスク層によって覆われることなく露出された光電変換部をエッチングするためのエッチング用のプロセスチャンバー（EP）をさらに含むことができる。
【００３６】
また、図1及び図4に示すように、本発明の実施形態の集積型薄膜太陽電池の製造装置がクラスタ（cluster）方式のインラインタイプ（inline type）の製造装置である場合、真空中でそれぞれの工程チャンバに基板を搬入または搬出するための、すなわち移送するための移送部（40）を備えた移送チャンバ（transfer chamber; TC）をさらに含むことができる。また、第2導電層形成工程チャンバ（P2）は、移送部（40）から基板を移送される基板ホルダ（substrate holder）をさらに含むことができる。また、基板を大気状態から真空装置内部に入れるためのロードチャンバ（loading chamber; LP）と基板を真空装置内部から大気状態である外部に取り出すためのアンロードチャンバ（unloading chamber;ULP）の機能を兼ねたロード/アンローディングチャンバ（LP/ULP）をさらに含むか、それぞれ分離されたロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）をさらに含むこともできる。
【００３７】
また、図2及び図3に示すように、本発明の実施形態の集積型薄膜太陽電池の製造装置がロール・ツー・ロール（roll-to-roll）方式やローラー（roller）方式のインラインタイプの製造装置の場合、アンワインディングローラー（unwinding roller; UWR）（図示せず）とリワインディングローラー（rewinding roller; RWR）（図示せず）がそれぞれ装着されたロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）を含むこともできる。フレキシブル基板（flexible substrate）がアンワインディングローラー（UWR）のコア（core）に巻かれてロードチャンバ（LP）に装着されており、工程時、駆動手段（図示せず）によって基板が連続的に動いてアンロードチャンバ（ULP）に装着されたリワインディングローラー（RWR）のコアに巻かれる。したがって、この場合には、別途の移送部（40）を備えた移送チャンバ（TC）と基板ホルダを含んでいないことができる。
【００３８】
図1は、本発明の第1実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置を示す図であり、クラスタ方式のインラインタイプの製造装置を示す。本発明の第１実施形態に係るクラスタ型装置（10）は、図1に示すように、上記した光電変換部形成工程チャンバ（P1; P11からP14）と、上記した複数の工程チャンバ（PA 、EP、P2）、第1導電層形成工程チャンバ（P3）とロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）を含む。これらは移送チャンバ（TC）の周囲に放射状に設置されている。光電変換部形成工程チャンバ（P1）は、互いに離間した第1導電層が形成された基板上に光電変換部を形成する。ここで、前記基板には、互いに離間してトレンチが形成されている。これは、例えば、図5aで図面符号101と102で表示される。マスク層形成工程チャンバ（PA）では光電変換部が形成された基板上にマスク用の物質を他側から基板に対して斜めに蒸着してマスク層を形成する。ここで他側とは図5a乃至図5eを参照して説明されているように、第1導電性物質が放出される一側の向かい側を示す。エッチング用プロセスチャンバ（EP）では、マスク層をマスクとして使用して、光電変換部によって覆われているトレンチの内部の第1導電層の一部が露出するように、マスク層で覆われていないでトレンチの内部に露出されている光電変換部をエッチングする。第2導電層形成工程チャンバ（P2）は、前記した工程を経た基板上に、第2導電性物質を他側から基板に対して斜めに蒸着して、第2導電層を形成する。これらの工程を真空中で順次に実施することにより、単接合構造の集積型薄膜太陽電池を製造することができる（米国特許：8,148,626; 8,153885;米国特許：8,168,882;日本特許; 4,592,676;日本特許; 5,396,444参照）。
【００３９】
また、光電変換部形成工程チャンバ（P1）は、光電変換部を形成し、一つ以上の単位工程チャンバー（P11、P12、P13、P14）を含むことができる。この時、本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置でシリコン系の光電変換部を製造する場合、上記した光電変換部形成工程チャンバ（P1）は、第1不純物半導体層（P11）、真性半導体層（P12、P13）及び第2不純物半導体層（P14）を形成する複数の単位工程チャンバに（P11、P12、P13、P14）を含むことができる。先に説明したように、複数の工程チャンバ（P11ないしP14、PA、EP、P2）中で二つの工程チャンバの間で移送部（40）によって基板が移送されるときに真空状態は維持される。
【００４０】
第1導電性物質、マスク用の物質及び第2導電性物質は、透明な導電性物質や不透明または高透明（highly transparent）な金属物質からなることができる。透明導電性物質は、主に透明導電性酸化物（transparent conductive oxide; TCO）である。酸化亜鉛（Zinc Oxide;ZnO）、酸化スズ（tin oxide;SnO2）、酸化インジウムスズ（Indium tin oxide;ITO）、酸化タングステン（WO3）、酸化モリブデン（MoO3）, 酸化バナジウム（V2O5）、酸化チタン（TiO x）または酸化ニッケル（NiOX）のうち少なくとも一つを含むことができる。不透明または高透明な金属物質は、アルミニウム（Al）、銅（Cu）、金（Au）、銀（Ag）、亜鉛（Zn）、タングステン（W）、ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）、セシウム（Cs）、白金（Pt）のうち少なくとも一つを含むことができる。また、マスク用物質は、フッ化リチウム（LiF）のような絶縁性物質であり得る。ここで、高透明金属とは厚さが約十ナノメートル以下の金属をいう。このような第1導電性物質、マスク用物質及び第2導電性物質は、この後の実施例にも適用することができる。
【００４１】
図1には、一つのロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）が示されているが、これに限定されるものではなく、ロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）がそれぞれ別々に移送チャンバー（TC）に接続され得る。また、ロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）は、移送部（40）から基板を移送される基板ホルダをさらに含むことができる。複数の移送部（40）が移送チャンバ（TC）の内部に設置され得る。移送部（40）は、基板を直線状に又は上下に移送させたり回転させることができる。
【００４２】
互いに離間した第1導電層が形成された基板は、ロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）を介して装置内部にローディングされて移送部（40）上に置かれて、光電変換部形成工程チャンバ（P1）中のいずれかの単位工程チャンバに移送される。この時、使用された基板は絶縁性基板であるか、導電性基板上に絶縁性物質がコーティングされた基板でもよい。基板には、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成されている。
【００４３】
光電変換部は光が入射されて吸収されることにより自由キャリア（free carriers）が生成される任意の物質で形成することができる。例えば、光電変換部はシリコン系、化合物系、有機物系、乾式染料感応系とペロブスカイト（perovskite）系物質の一つ以上で形成することができる。このうち薄膜シリコンを基にしたシリコン系太陽電池は、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム（amorphous silicon-germanium; a-SiGe：H）、微結晶シリコン、多結晶シリコンの単接合太陽電池と、非晶質シリコン/アモルファスシリコン、アモルファスシリコン/アモルファスシリコンゲルマニウム、アモルファスシリコン/微結晶シリコン、アモルファスシリコン/多結晶シリコンの二重接合太陽電池の、アモルファスシリコン/アモルファスシリコンゲルマニウム/非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質シリコン/アモルファスシリコンゲルマニウム/微結晶シリコン、非晶質シリコン/微結晶シリコン/微結晶シリコン三重接合太陽電池のいずれかを使用することができる。しかし、これらに限定されない。また、光電変換部は接合構造上pnやpin、MSまたはMISの単接合であり得るし、これらの中の二つ以上の組み合せによって、多重接合構造を形成することができる。
【００４４】
以下では、光電変換部物質がアモルファスシリコンを基にした物質である場合を例にして説明する。この場合、集積型薄膜太陽電池の光電変換部は第1不純物半導体層、真性（intrinsic; i）半導体層及び第2不純物半導体層から成る単接合構造に形成され得る。また、光電変換部はアモルファスシリコンを基にした単接合構造を二つ以上含む多重接合構造に形成され得る。
【００４５】
光電変換部形成工程チャンバ（P1）の第1不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P11）では、第1不純物が添加された第1不純物半導体層が形成される。この時、第1不純物半導体層の堆積のために、シラン（SiH4）と水素（H2）ガス及び第1不純物ガスが上記した単位工程チャンバ（P11）に流入される。第1不純物ガスがホウ素（B）のようなIII族物質を供給するためのB2H6ガスであれば、p型半導体層が形成される。また、第1不純物ガスがリン（P）などのV族物質を供給するためのPH3ガスであれば、n型半導体層が形成される。
【００４６】
第1不純物半導体層の厚さは、真性半導体層の厚さに比べて薄い場合があり得る。このために、真性半導体層が形成される時間は、第1不純物半導体層が形成される時間に比べて長い場合があり得る。したがって、本発明の実施形態の製造装置は、製造工程時間を短縮するために真性半導体層が形成される一つ以上の単位工程チャンバー（P12、P13）を含むことができる。
【００４７】
第1不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P11）で第1不純物半導体層が形成された基板は、真性半導体層形成単位工程チャンバ（P12）の内部に移送されて、第1不純物半導体層が形成された基板上に真性半導体層が形成される。上記した単位工程チャンバ（P11）は、第1不純物半導体層を別の基板に形成することができる。第1不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P11）で、第1不純物半導体層が形成されたもう一つの基板は、別の真性半導体層形成単位工程チャンバ（P13）の内部に移送され、真性半導体層は、その基板上に形成され得る。
【００４８】
このような方法で、第1不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P11）で第1不純物半導体層が形成される間、真性半導体層形成単位工程チャンバ（P12、P13）で真性半導体層が形成される工程が継続して行い得る。これにより、タクトタイム（tact time）が短縮され、一定時間内に太陽電池の生産量を増加させることができる。真性半導体層の形成のために単位工程チャンバ（P12、P13）にシランと水素ガスが流入される。
【００４９】
真性半導体層形成単位工程チャンバ（P12、P13）で真性半導体層が形成された基板は、第2不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P14）に移送されて、真性半導体層が形成された基板上に第2不純物半導体層が形成される。第2不純物半導体層の形成のためにシランと水素ガスに加えて、第2の不純物ガスが流入される。第1不純物半導体層がp型半導体層である場合、第2の不純物はV族物質を供給するためのものであり得る。また、第1不純物半導体層がn型半導体層である場合、第2の不純物は、III族物質を供給するためのものであり得る。
【００５０】
一方、本集積型薄膜太陽電池の製造装置は、光電変換部をなす第1不純物半導体層、真性半導体層、第2不純物半導体層を、上記した単位工程チャンバ（P11）、単位工程チャンバ（P12、P13）、単位工程チャンバ（P14）でそれぞれ形成する方法を一例として説明している。しかし、これに限定されるものではなく、次のような様々な方法があり得る。つまり、第1不純物半導体層、真性半導体層、第2不純物半導体層が一つの単位工程チャンバ（P11）で形成され得る。また、第1不純物半導体層及び第2不純物半導体層が一つの単位工程チャンバ（P11）で形成され、真性半導体層は、複数の単位工程チャンバー（P12、P13、P14）で形成され得る。また、第1不純物半導体層と真性半導体層は、 一つの単位工程チャンバ（P11）で形成され、第2不純物半導体層は、他の一つの単位工程チャンバ（P12）で形成され得る。また、第1不純物半導体層を一つの単位工程チャンバ（P11）で形成し、真性半導体層及び第2不純物半導体層は、他の一つの単位工程チャンバ（P12）で形成することができる。また、光電変換部がp型とi型だけで形成される場合には、単位工程チャンバ（P11）と単位工程チャンバ（P12またはP13）でそれぞれ形成され得る。また、光電変換部がn型とi型だけで形成される場合には、単位工程チャンバ（P14）と単位工程チャンバ（P12またはP13）でそれぞれ形成され得る。また、最も簡単に光電変換部が真性半導体だけで形成される場合には、単位工程チャンバ（P12またはP13）で形成され得る。このような光電変換部を形成する方法は、第1実施例と同様に後に説明される実施形態にも適用することができる。
【００５１】
互いに離間した第1導電層上に光電変換部が形成された後の基板は、移送部（40）によって真空状態でマスク層形成工程チャンバ（PA）に移送されて、マスク用の物質が他側から基板に対して斜めに蒸着されて光電変換部が形成されている基板上に互いに離間したマスク層が形成される。マスク層は、エッチング用プロセスチャンバ（EP）でのエッチングのためのマスクとして使用することができる。前述したように、マスク用物質は、透明導電性物質や不透明または高透明金属物質、または絶縁性物質であり得る。第1導電層が不透明金属物質からなる場合、マスク層形成工程チャンバ（PA）で透明導電性物質または高透明金属物質からなるマスク層が光電変換部上に形成され得る。また、第1導電層が透明導電性物質からなる場合、マスク層形成工程チャンバ（PA）で不透明または高透明金属物質や透明導電性物質からなるマスク層が光電変換部上に形成され得る。
【００５２】
マスク層形成工程チャンバ（PA）内でマスク層が形成された基板は、移送部（40）によって真空状態でエッチング用のプロセスチャンバ（EP）に移送される。エッチング用プロセスチャンバ（EP）内では、互いに離間したマスク層をマスクにしてトレンチの内部に露出されている光電変換部、すなわち第2不純物半導体層、真性半導体層、第1不純物半導体層が順番にエッチングされて、互いに離間した光電変換部が形成される。これと同時に、基板のトレンチ内部に位置する第1導電層の一部が露出される。このとき、マスク層は、光電変換部物質に比べてエッチング率が低い物質を使用してトレンチ内部の光電変換部が完全にエッチングされた後でも、トレンチの外部では、光電変換部がエッチングされないようにマスク層がこの光電変換部を覆っていなければならない。これを勘案して、マスク層の厚さを適当に調節して形成する必要がある。エッチング工程は、誘導結合プラズマ（inductively coupled plasma;ICP）を用いた反応性イオンエッチング法（reactive ion etching;RIE）などのドライエッチング方法を用いて行い得るが、これに限定されるものではない。
【００５３】
エッチング用プロセスチャンバ（EP）で上記のようなエッチング工程を経た基板は、移送部（40）によって真空状態で第2電極層形成工程チャンバ（P2）に移送される。第2電極層形成工程チャンバ（P2）の詳細な説明は、図6a及び図6bを参照して後に行われる(cf.[06])。第2電極層形成工程チャンバ（P2）内では、互いに離間したマスク層が形成された基板上に、第2導電性物質を他側から基板に対して斜めに蒸着して、第2導電層が形成される。この時、第1単位セル領域（図5eのUC1）に形成された第1導電層（110）と、第1単位セルに隣接する第2単位セル領域（図5eのUC2）に形成された第2導電層（140）が第1の単位セル領域と第2の単位セル領域の間にあるトレンチ内部で電気的に接続される。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより集積型薄膜太陽電池が形成される。
【００５４】
前述したように、第2導電性物質は、透明導電性物質や不透明または高透明金属物質であり得る。マスク層形成工程チャンバ（PA）で形成されたマスク層が不透明または高透明金属物質からなる場合、第2導電層は、不透明または高透明金属物質であり得る。また、マスク層形成工程チャンバ（PA）で形成されたマスク層が透明導電性物質からなる場合、第2導電層は、不透明または高透明金属物質や透明導電性物質であり得る。
【００５５】
本発明の集積型薄膜太陽電池の製造装置での第1導電性物質、マスク用の物質及び第2導電性物質の蒸着はスパッタ、イオンビーム蒸発、中性粒子ビーム蒸発、電子ビーム蒸発、熱蒸発、流出器またはスプレーなどの蒸着物質の直進性がある蒸着法を用いるが、これに限定されるものではない。第1導電性物質、マスク用の物質及び第2導電性物質の蒸着法は、この後の実施形態にも適用可能である。また、透明導電性物質の蒸着は、酸素（O2）雰囲気中で行うこともできる。
【００５６】
以下では、第2導電層が不透明な金属物質からなる場合を一例として説明する。このような第2導電性物質の成分は、第１実施形態と同様に後に説明される実施形態にも適用することができる。
【００５７】
前述のように、第2導電層形成工程チャンバ（P2）で第2導電層が形成された基板は、移送部（40）に載置された後、ロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）を介して、本集積型薄膜太陽電池の製造装置から大気中に取り出される。
【００５８】
以上で説明したように、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板上に互いに離間した第1導電層が形成された基板上に、光電変換部の形成、マスク層の形成、光電変換部のエッチング、第2導電層の形成の工程が順番に行われる。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより、高効率の集積型薄膜太陽電池が製造され得る（米国特許：8,148,626; 8,153,885; 8,168,882参照）。
【００５９】
また、図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、第1導電層を形成する別の工程チャンバ（P3）をさらに含むことができる。この場合に、移送部（40）は、ローディングチャンバ（LP）にロードされている一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板を第1導電層形成工程チャンバ（P3）に移送する。第1導電層形成工程チャンバ（P3）は、この基板上に第1導電性物質を一側から基板に対して斜めに蒸着して第1導電層を形成する。前述したように、第1導電性物質は、透明導電性物質や不透明または高透明金属物質からなり得る。基板が透明絶縁性材料であり、第1導電層が透明導電性物質または高透明金属物質からなる場合、基板を通過した光が透明導電性物質または高透明金属物質からなる第1導電層に入射し透過することができる。また、第1導電層が不透明金属物質からなる場合、マスク層および第2導電層が透明導電性物質または高透明金属物質で構成され、光が第2導電層に入射される。
【００６０】
以上で説明したように、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板に対して、第1導電層の形成、光電変換部の形成、マスク層の形成、光電変換部のエッチング、第2導電層の形成の工程が順番に行われる。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより、高効率の集積型薄膜太陽電池が製造される（18、19）。
【００６１】
また、図示されていないが、図1に示されたクラスタ型の装置に、同じ構造のクラスタ型の装置を二台以上接続して集積型太陽電池の生産性を向上させることができる。
【００６２】
図1に示されたクラスタ型装置（10）が光電変換部形成工程チャンバ（P1）の単位工程チャンバー（P11乃至P14）の他に別途の光電変換部形成工程チャンバ（P1'）の単位工程チャンバー（P11'乃至P14'）を含むことができる。しかし、別の光電変換部形成工程チャンバ（P1'）を含まず、上記した光電変換部形成工程チャンバ（P1）が、別の光電変換部形成工程チャンバ（P1'）の機能を同時に実行することもできる。このような場合において、真空状態を維持しながら、単接合構造の光電変換部が複数個積層された二重接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００６３】
上記したように、本発明の第１実施形態に係るクラスタ型の装置によって集積型薄膜太陽電池が製造される場合、真空状態の複数の工程チャンバ内で成膜とエッチング工程を繰り返しまたは連続的に行うことにより、単接合構造または多重接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。また、これらの素子製造方法は、ロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの製造装置にも適用可能である。
【００６４】
また、光電変換部形成工程チャンバ（P1）内で蒸着物質の直進性がある、前述のスパッタ、イオンビーム蒸発、中性粒子ビーム蒸発、電子ビーム蒸発、熱蒸発、流出器またはスプレーなどの薄膜蒸着方法を利用して光電変換部を形成する場合に、トレンチ内部に位置する第1導電層の一部が露出されるように、光電変換部物質を基板に対して傾斜蒸着することができる。したがって、マスク層を形成した後、光電変換部物質をエッチングする必要がなくなるため、上記したマスク層形成工程チャンバ（PA）とエッチングの工程チャンバー（EP）を省略することができる。このような場合には、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板上に第1導電層、光電変換部、第2導電層形成工程が順番に実施される。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより、単接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池が製造される（日本特許; 5,396,444参照）。
【００６５】
上記したように、本発明の第1実施形態に係るクラスタ型の装置によって集積型薄膜太陽電池が製造される場合、真空状態の複数の工程チャンバ内で成膜工程のみを繰り返しまたは連続的に行うことにより有効面積を最大化した単接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。また、このような素子製造方法は、ロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの製造装置にも適用可能である（日本特許; 5,396,444参照）。以下では、これらの方法について説明する。
【００６６】
図2及び図3に示すように、本発明の第2実施形態とその変形例に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、ロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの製造装置である。このようなタイプの製造装置が含む、一つ以上の単位工程チャンバー（P11乃至P14）を含む光電変換部形成工程チャンバ（P1）及びマスク層形成工程チャンバ（PA）、エッチング用プロセスチャンバ（EP）、第2電極層形成工程チャンバ（P2）、第1電極層形成工程チャンバ（P3）、ローディングチャンバ（LP）、アンロードチャンバ（ULP）のそれぞれの機能は、先の第1実施形態で説明された機能と、それぞれ同じであり、これに対する詳細な説明は省略する。
【００６７】
図2は、本発明の第2実施形態の単接合構造の集積型薄膜太陽電池の製造装置を示す図であり、ロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの製造装置を示す。このような装置の場合、トレンチが形成されたフレキシブル基板がコアに巻かれたアンワインディングローラー（UWR）（図示せず）が左側のロードチャンバ（LP）内に装着された後、プロセス中、駆動手段（図示せず）によって基板が連続して動いて第1導電層形成工程チャンバ（P3）、光電変換部形成単位工程チャンバ（P11ないしP14）、マスク層形成工程チャンバ（PA）、エッチング用プロセスチャンバ（EP）、第2導電層を形成工程チャンバ（P2）等のような複数の工程チャンバを順番に通過しながら右側のアンロードチャンバ（ULP）内にあるリワインディングローラー（RWR）（図示せず）のコアに巻かれる。つまり、互いに離間したトレンチが形成された基板上に傾斜蒸着による第1導電層形成、光電変換部形成、傾斜蒸着によるマスク層形成、光電変換部エッチング、傾斜蒸着による第2導電層形成などのような一連の工程が真空中で連続して実行される。これにより、レーザーを使用しなくても、単接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池が、真空状態で製造される。そして、この場合に、図1で説明したクラスタ型の製造装置とは異なり、別の移送部（40）を備えた搬送室と基板ホルダを含まなくともよくなる。代わりにアンワインディングローラー（UWR）とリワインディングローラー（RWR）がそれぞれ装着されたロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）を含むことができる。また、このような素子製造方法は、図2に示す第2実施形態だけでなく、図3に示す第2実施形態の変形例にも適用可能である。
【００６８】
図1に示された単位工程チャンバー（P12、P13）は、二つの基板のそれぞれに同一の真性半導体材料（例えば、アモルファスシリコン）を同時に蒸着するか、互いに異なる真性半導体物質（例えば、非晶質シリコンと微結晶シリコン）を同時に蒸着することができる。これとは異なり、図2および図3に図示された単位工程チャンバー（P12、P13）は、同じ基板に同じ真性半導体材料を連続的に蒸着することができる。
【００６９】
図3は、本発明の第2実施形態の変形例に係る二重接合構造の集積型薄膜太陽電池の製造装置を示す図であり、ロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの製造装置を示す。このような装置の場合、図3に示すように、第1光電変換部を形成する1つ以上の単位工程チャンバー（P11乃至P14）に加え、第1光電変換部が形成された基板上に第2光電変換部を形成する一つ以上の単位工程チャンバー（P11'乃至P14'）を含む。第2光電変換部を形成する複数の単位工程チャンバー（P11'乃至P14'）は、単位工程チャンバ（P14）と、マスク層を形成するマスク層形成工程チャンバ（PA）との間で接続することができる。
【００７０】
第１実施形態を通じて説明したように、図2及び図3に示された本発明の第2実施形態とその変形例に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置もまた、第1導電層を形成する工程チャンバー（P3）をそれぞれ含むこともあり、含まないこともある。ロール・ツー・ロールタイプまたはローラータイプの製造装置が第1導電層形成工程チャンバ（P3）を含まない場合は、互いに離間した第1導電層が形成された基板がローディングチャンバ（LP）を介して工程チャンバ（P1）の単位工程チャンバ（P11）に移送され得る。
【００７１】
第1不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P11'）及び第2不純物半導体層形成単位工程チャンバ（P14'）は、第2光電変換部の第1不純物半導体層及び第2不純物半導体層をそれぞれ形成し、真性半導体層形成単位工程チャンバ（P12'、P13'）は、第2光電変換部の真性半導体層を形成する。 
【００７２】
マスク層形成工程チャンバ（PA）は、第2光電変換部上にマスク用物質を他側から基板表面に対して斜めに蒸着してマスク層を形成する。
【００７３】
先に説明したように、第2光電変換部形成単位工程チャンバ（P11'乃至P14'）は、第2光電変換部を形成する。この時、第1光電変換部または第2光電変換部の中で光が最初に入射する光電変換部は短波長領域の光をよく吸収するために、アモルファスシリコンを基にした物質で形成することができる。そして、光が後で入射する光電変換部は長波長領域の光をよく吸収するために、微細結晶シリコンを基にした物質からなり得る。したがって、本発明の実施形態に係る製造装置によって製造された集積型太陽電池がpin型太陽電池である場合、第1光電変換部は順次積層されたp型半導体層、真性アモルファスシリコン半導体層とn型半導体層を含むことができ、第2の光電変換部p型半導体層、真性微結晶シリコン半導体層とn型半導体層を含むことができる。
【００７４】
なお、この発明の実施形態に係る製造装置によって製造された集積型薄膜太陽電池がnip型太陽電池である場合、第1光電変換部が順次積層されたn型半導体層、真性微結晶シリコン半導体層とp型半導体層を含むことができ、第2の光電変換部はn型半導体層、真性アモルファスシリコン半導体層とp型半導体層を含むことができる。
【００７５】
太陽電池の特性や製造効率等を考慮して、第1光電変換部または第2光電変換部のp型半導体層は、p型のアモルファスシリコンを基にした半導体層またはp型の微細結晶シリコンを基にした半導体層であり得、n型の半導体層は、n型のアモルファスシリコンを基にした半導体層またはn型の微細結晶シリコンを基にした半導体層であり得る。
【００７６】
図3に図示されたロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの集積型薄膜太陽電池の製造装置を使用すると、互いに離間したトレンチが形成された基板上に傾斜蒸着による第1導電層形成、第1光電変換部形成、第2光電変換部形成、傾斜蒸着によるマスク層形成、第2光電変換部エッチング、第1光電変換部エッチング、傾斜蒸着による第2導電層形成などの一連の工程が真空中で連続に実行される。これにより、レーザーを使用しなくても、二重接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池が、真空状態で製造される。（18〜20）
【００７７】
先に、第１実施形態で説明したように、光電変換部形成工程チャンバ（P1）内で蒸着物質の直進性がある、前述のスパッタ、イオンビーム蒸発、中性粒子ビーム蒸発、電子ビーム蒸発、熱蒸発、流出器、またはスプレーなどの薄膜蒸着方法を利用して、第1光電変換部及び第2の光電変換部を形成する場合に、トレンチ内部に位置する第1導電層の一部が露出されるように、光電変換部物質が基板に対して傾斜蒸着されるようにすることができる。したがって、マスク層を形成した後、光電変換部物質をエッチングする必要がなくなるため、上記したマスク層形成工程チャンバ（PA）とエッチング工程チャンバー（EP）を省略することができる。このような場合には、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板上に第1導電層、第1光電変換部と第2光電変換部、第2導電層形成工程が順番に実施される。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより、二重接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池が製造される。
【００７８】
上記したように、本発明の第3実施形態に係るロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプによって集積型太陽電池が製造される場合、真空状態の複数の工程チャンバ内で成膜工程のみを繰り返しまたは連続で実行することにより、有効面積の最大化された多重接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００７９】
図4は、本発明の第1実施形態の変形例に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置を示す図であり、クラスタ方式のインラインタイプの製造装置を示す。
【００８０】
一方、図4に図示された集積型薄膜太陽電池の製造装置が含む、一つ以上の単位工程チャンバー（P11乃至P14）を含む光電変換部形成工程チャンバ（P1）とマスク層形成工程チャンバ（PA）、エッチング用プロセスチャンバ（EP）、第2電極層形成工程チャンバ（P2）、第1電極層形成工程チャンバ（P3）、ロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）のそれぞれの機能は、先の第1実施形態で説明された機能とそれぞれ同じで、これに対する詳細な説明は省略する。
【００８１】
図4に示すように、本発明の第1実施形態の変形例に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、第1実施形態とは異なる長方形のクラスタ方式のインラインタイプの製造装置である。図1の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、移送チャンバ（TC）の周囲に放射状に工程チャンバが設置されているが、図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、長方形の移送チャンバ（TC）の長辺の両側に工程チャンバが設置されている。
【００８２】
長方形の移送チャンバ（20）には、基板のロードとアンロードを兼ねることができるロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）、1つ以上の単位工程チャンバ（P11ないしP14）、マスク層形成工程チャンバ（PA）、エッチング用プロセスチャンバ（EP）、及び第2導電層形成工程チャンバ（P2）が長方形の移送チャンバ（TC）の長辺の一側面と他側面にあまねく設置される。移送用ロボットのような移送部（40）は、移送チャンバ（TC）の内部に設置されて基板（図示せず）を一つのチャンバから別のチャンバに真空中で移送する。移送部（40）の下部には、移送部（40）が移動できるようにレール（30）が設置されており、移送部（40）は、このレール（30）に沿って移動して単位工程チャンバ（P11ないしP14）、マスク層形成工程チャンバ（PA）、エッチング用プロセスチャンバ（EP）、第2導電層形成工程チャンバ（P2）内に基板を移送する。
【００８３】
移送部（40）の上部には、第1部材（41）及び第2部材（43）がそれぞれの結合手段（44、45）によって結合される。第1部材（41）は、移送チャンバ（TC）の内部の底に設置されたレール（30）の方向に直線往復運動が可能であり、結合手段（44、45）を軸にして時計回りまたは反時計回りの回転運動と垂直往復運動も可能である。また、第1部材（41）の上部には、第1部材（41）上で直線往復運動をすることができる第2部材（43）が、結合および直線駆動手段（42）によって結合されて設置されており、第2部材の両端は、滑らないように基板を載置することができる構造（図示せず）となっている。
【００８４】
ロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）内で、第2部材（43）上にのせられた基板が上記した移送部（40）、第1部材（41）及び第2の部材（43）の駆動により、複数の工程チャンバ（P11ないしP14、PA、EP、P2）のうち少なくとも一つの工程チャンバの内部に移送され得る。
【００８５】
図4には、一つのロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）が示されているが、これに限定されるものではなく、ロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）がそれぞれ別々に移送チャンバに接続され得る。また、ロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）は、移送部（40）から基板を受けて移送する基板ホルダをさらに含むことができる。（12）また、ロード/アンロードチャンバ（LP/ULP）は長方形の移送チャンバの短辺の一側面に設置されることもあり、短辺の両側面にロードチャンバ（LP）とアンロードチャンバ（ULP）がそれぞれ個別に設置することもできる。しかし、前記したチャンバ配置に限定されず、様々な配置を有することができる。
【００８６】
図4のクラスタタイプの製造装置において、移送チャンバ（TC）の長辺の長さを増やし、この長辺の両側面に第1導電性物質、マスク用物質、第2導電性物質と光電変換物質を蒸着したり、エッチングする工程チャンバの台数を増やして設置する場合は、拡張された移送チャンバ（TC）の内部を一定のスペースに分割して、この分割された空間にそれぞれ一台ずつの移送部（40）を設置して、移送部（40）同士の第2部材（43）を通じて基板を授受できるように作ると、集積型薄膜太陽電池の生産性を飛躍的に向上させることができるようになる。
【００８７】
本発明の第1実施形態及び第4実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、上記した第1導電層形成工程チャンバ（P3）、上記光電変換部形成工程チャンバ（P1）、マスク層形成工程チャンバ（PA）、第2導電層形成工程チャンバ（P2）がそれぞれ分離されているかのように説明したが、これらの工程チャンバの少なくとも一つ以上の工程チャンバを用いて上記の四つの工程チャンバの機能を代替することもできる。
【００８８】
図5a乃至5eは、図1乃至図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置によって製造される集積型薄膜太陽電池の製造工程の一例を示す。
【００８９】
本集積型薄膜太陽電池の製作に使用される基板（100）は、図5aに示すように、表面にトレンチ（101、102）が形成されている。形成されたトレンチの幅は数十ミクロン程度である。幅と深さの比は、約1であることが望ましい。既存のレーザーパターニングによって失われる面積の幅が数百ミクロン程度であることを考えると、本発明によれば、非常に効果的に有効面積の損失を減らすことができることがわかる。そして、基板（100）は、太陽電池の構造に応じて、透明な材質であるか、不透明な材質であり得る。基板（100）を介して光が入射することができる太陽電池の構造、すなわちスーパーストレート型superstrate type）構造である場合に、基板（100）は、光の透過率が優れた透明絶縁性材料からなり得る。例えば、基板（100）は、ソーダ石灰ガラスや強化ガラスなどで作られたガラス基板やプラスチック基板またはナノ複合体（nano composite）基板のいずれかであり得る。ナノ複合体は、分散媒質（matrix、連続相）の中にナノ粒子が分散相に分散されている系である。分散媒質は、有機溶剤、プラスチック、金属またはセラミックであり得、ナノ粒子は、プラスチック、金属またはセラミックであり得る。分散媒質が有機溶剤である場合、熱処理によって有機溶剤が消えナノ粒子のみが残り得る。
【００９０】
基板（100）を介して光が入射されず、入射光に面した透明導電膜や薄い金属を介して光が入射される太陽電池の構造、すなわちサブストレート型（substrate type）構造である場合に、基板（100）は、セラミックや金属材質からなり得る。しかし、この場合でも、基板（100）は、ガラスやプラスチック、ナノ複合体材質からなり得る。この時、セラミックやガラス、プラスチック、ナノ複合体材質は熱硬化性またはUV硬化性材料を含むことができる。
【００９１】
トレンチ（101、102）は、ガラスやセラミック、金属、プラスチック、ナノ複合体などの物質を溶融させた状態で薄板または薄膜にする過程で、この物質が固まる前に、一定の間隔で離間した互いに平行な直線トレンチがインプリント（imprint）やプレス（press）、エンボス（embossing）、熱（thermal）硬化や紫外線（ultra-violet; UV）硬化法などで基板に形成することができる。金属のような導電性基板である場合には、トレンチを形成した後、プラスチックやセラミック、ナノ複合体などの絶縁性物質を基板全面にコーティングしたり、上記した導電性基板の表面に、上記した絶縁性物質をコーティングした後、この絶縁性物質に上記した方法でトレンチを形成することもできる。また、ガラスのような絶縁性基板にも上記した方法でトレンチを形成することができる。さらに、前記基板の溶融過程なしにホットエンボス加工（hot-embossing）またはホットプレス（hot-press）法を使用してトレンチ（101、102）を基板に形成することもできる。この場合には、ガラスや金属基板にコーティングされたプラスチック、セラミックまたはナノ複合体材質の薄膜にトレンチが形成されるので、ガラスや金属基板に直接トレンチを形成する場合よりも、トレンチを容易に形成することができる。
【００９２】
また、トレンチを形成するための凹凸が表面に形成された凹凸金型によるプレス、ホットプレス、エンボス加工またはホットエンボス加工方法だけでなく、ウェットエッチング、ドライエッチング、研削または切削などの機械加工やレーザースクライビングのような光学的加工の中いずれかの方法を介してトレンチ（101、102）を形成することもできる。より簡単には、表面が平坦な平板金型とギター（guitar）の線のように微細な線（string or wire）を利用して、基板にトレンチを形成することができる。
【００９３】
先に説明された基板の種類やトレンチ形成方法は、本発明の実施形態に共通して適用することができる。
【００９４】
図5aに示すように、図1乃至図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置の第1導電層形成工程チャンバ（P3）は、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板（100）上に第1導電性物質を基板に対して最大角度θ1で一側から斜め蒸着（OD1）して第1導電層（110）を形成する。
【００９５】
これにより、蒸着物質の直進性によって第1導電性物質が基板（100）のトレンチ（101、102）のそれぞれの内部の一基線から前記各トレンチの底面と前記底面につながった一側面と、上記一側面に続く前記基板の突出面領域上に、互いに離間した第1導電層（110）が形成される。つまり、基板（100）上に形成されたトレンチ（101、102）の断面形状と傾斜蒸着角度θ1との相互関係によってトレンチ（101、102）内壁の一部には、第1導電性物質が蒸着されない。ここで、蒸着角度は、前記トレンチが形成された基板の平坦な(突出)面を基準に測定するものとする。
【００９６】
図5aでは、集積型薄膜太陽電池の製造装置の第1導電層形成工程チャンバ（P3）で第1導電層（110）が形成される。しかし、互いに離間した第1導電層（110）が既に形成された基板（100）がローディングチャンバ（LP）にロードされて移送部（40）によって光電変換部形成工程チャンバ（P1）のいずれかの単位工程チャンバ内に移送することもできる。この場合に集積型薄膜太陽電池の製造装置は、第1導電層形成工程チャンバ（P3）を含まないこともあり得る。
【００９７】
図5bに示すように、図1乃至図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置の単位工程チャンバー（P11乃至P14）を含む光電変換部形成工程チャンバ（P1）は、光電変換部（120）を形成する。光電変換部（120）は、第1導電層（110）が形成された基板上に形成される。この時、集積型薄膜太陽電池の製造装置の光電変換部形成工程チャンバ（P1）が第1光電変換部を形成する単位工程チャンバに（P11乃至P14）に加え、第2光電変換部を形成する単位工程チャンバ（ P11'乃至P14'）を含む場合、多重接合の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
【００９８】
図5cに示すように、図1乃至図4に図示された集積型薄膜太陽電池の製造装置のマスク層形成工程チャンバ（PA）は、光電変換部（120）が形成された基板上にマスク用物質を基板に対して最大角度 θ 2で 他側から斜め蒸着（OD2）してマスク（130）を形成する。ここで、他側とは第1導電性物質が蒸着される一側の向かい側を示す。マスク用物質が角度θ2で基板表面に斜めに蒸着される。したがって、 蒸着物質の直進性によりトレンチ（101、102）の内部に形成された光電変換部（120）の一部には、マスク用物質が蒸着されない。マスク層（130）は、エッチング用プロセスチャンバ（EP）でのエッチングのためのマスクとして使用することができる。図1及び図4のクラスタタイプの製造装置でマスク層（130）が透明導電性物質で形成される場合、先に説明したように、マスク層（130）は、マスク層形成工程チャンバ（PA）でない第1導電層形成工程チャンバ（P3）で形成することもできる。つまり、マスク層（130）と、第1導電層（110）が同じ材質からなる場合、マスク層（130）は、第1導電層（110）が形成される工程チャンバ（P3）で形成することができる。また、マスク層（130）と、第1導電層（110）が、異なる材質からなる場合にも、マスク層（130）を形成するためのエミッタ（300）と蒸着角調節機（400）を、第1導電層（130）を形成するためのエミッタ（300）と蒸着角調節機 （400）と一緒に第1導電層（110）が形成される工程チャンバ（P3）に設置することにより、第1導電層形成工程チャンバ（P3）でマスク層（130）が形成され得る。この時、第1導電性物質は、 基板に対して最大角度 θ1で一側から斜め蒸着されるが、マスク用物質は、上記一側の向かい側、つまり他側から最大角度 θ 2で斜め蒸着される。このような過程を経て光電変換部（120）のエッチング領域が限定される。
【００９９】
図5dに示すように、図1乃至図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置のエッチング用プロセスチャンバ（EP）内では、マスク層（130）をマスクとして使用してトレンチ（101、102）の内部の光電変換部によって覆われている第1導電層（110）の一部が露出するように光電変換部（120）が垂直エッチング（etching）される。この時、エッチング方法としては、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma; ICP）を用いた反応性イオンエッチング法（Reactive Ion Etching; RIE）などのドライエッチング工程を利用することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１００】
図5eに示すように、図1乃至図4の集積型薄膜太陽電池の製造装置の第2導電層形成工程チャンバ（P2）内では、一つの単位セル領域（UC1）に形成された第1導電層（110）と、前記単位セル領域（UC1）と隣接するもう一つの単位セル領域（UC2）に形成された第2導電層（130）がトレンチ内部で電気的に接続されるように、光電変換部（120）上に第2導電性物質を基板表面に対して、上記の最大角度 θ2よりも大きい最大角度 θ3で他側から斜めに蒸着（OD3）される。これにより、隣接する単位セルを電気的に直列接続する第2の導電層（140）が形成される。
【０１０１】
以上で説明したように、隣接する光電変換部（120）との間の領域にトレンチがあり、トレンチの両側に位置する光電変換部（120）は、互いに隣接する単位セル領域（UC1、UC2）であり得る。 第2導電性物質が基板に対して角度 θ2よりも大きな角度 θ3で他側から斜めに蒸着（OD3）されると、蒸着物質の直進性により、エッチングによって露出された第1導電層（110）と第2導電層（130）が電気的に接続される。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより、高効率の集積型薄膜太陽電池が製造される。
【０１０２】
上記したように、本発明の実施形態に応じて、集積型薄膜太陽電池が製造される場合、真空状態の複数の工程チャンバで成膜とエッチング工程を繰り返しまたは連続的に実行することにより有効面積を最大化した単接合構造の高効率の集積型薄膜太陽電池を真空中で製造することができる。
【０１０３】
また、光電変換部形成工程チャンバ（P1）で蒸着物質の直進性がある、前述のスパッタ、イオンビーム、中性粒子ビーム、電子ビーム、熱、流出器またはスプレーなどの薄膜蒸着方法を利用して、光電変換部を形成する場合に、トレンチ内部に位置する第2導電層の一部が露出されるように、光電変換部物質を基板に対して傾斜蒸着することができる。この場合には、第2導電層が形成された基板上に光電変換部物質が互いに離間するように形成される。したがって、マスク層を形成した後、光電変換部物質をエッチングする必要がなくなるため、上記した図5c工程と上記した図5dの工程を省略することができる。再度要約すると、光電変換部の物質を傾斜蒸着によって形成する場合には、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板上に第1導電層、光電変換部、第2導電層形成工程は、順番に実施される。これにより、隣接する単位セルが電気的に直列接続されることにより、単接合構造の高効率の集積型太陽電池が製造される。
【０１０４】
上記したように、本発明の実施例に基づいて集積型薄膜太陽電池が製造される場合、真空状態の複数の工程チャンバで成膜工程のみを繰り返しまたは連続的に実行することにより、有効面積を最大化した多重接合構造の高効率の集積型太陽電池を製造することができる。
【０１０５】
また、基板の単位セル領域（UC1、UC2）すなわち突出面領域に詰まったり貫通する多くの穴を開けた基板を使用して、前述した工程（図5a、b、c、d、e、または図5a、c、e ）を同じように実行すると、透過型集積型薄膜太陽電池を非常に安価に製造することができるようになる（米国特許：8,449,782;日本特許; 4,592,676;日本特許; 5,396,444参照）。
【０１０６】
図6a及び図6bは、本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置の第2導電層形成工程チャンバ（P2）の一例を示す。図6a及び図6bに図示された上記の工程チャンバ（P2）は、蒸着物質の直進性があるスパッタ、イオンビーム蒸発、中性粒子ビーム蒸発、電子ビーム蒸発、熱蒸発、流出器またはスプレーなどの薄膜蒸着法によって第2導電性物質を斜め蒸着する。さらに、前述したように、マスク用物質、第1導電性物質、光電変換部物質を斜め蒸着することもできる。以下では、第2導電性物質を斜め蒸着する場合について説明する。
【０１０７】
第2導電層（140）を形成する工程チャンバ（P2）は、基板ホルダ（200）、エミッタ（300）と蒸着角調節機（400）を含んでいる。基板ホルダ（200）は、移送部（40）から基板（100）を受ける。つまり、基板ホルダ（200）は、第2導電層形成工程チャンバ（P2）の内部の下部に設置されて基板（100）を移送受け入れて支持する。基板（100）は、前記した第2導電層形成工程チャンバ（P2）の一側面に設置されている入口（図示せず）を介して移送（図示せず）によって、上記した工程チャンバ（P2）の内部に移送される。基板ホルダ（200）によって支持された基板（100）は、基板ホルダ（200）の下部に設置された車輪（210）によってレール（230）に沿って左右に移動することができる。
【０１０８】
前述したように、ロール・ツー・ロール方式またはローラー方式のインラインタイプの集積型薄膜太陽電池の製造装置は、移送部（40）を備えた移送チャンバ（TC）を含まない場合もあるので、上記のインラインタイプの製造装置の第2導電層形成工程チャンバ（P2）は、移送部（40）から基板（100）を受ける基板ホルダ（200）とレール（230）を含まない場合もある。
【０１０９】
エミッタ（300）は、第2導電性物質を基板（100）に向けて放出する。エミッタ（300）は、基板ホルダ（200）の上部に配置されて、基板（100）に蒸着される第2導電性物質を放出する。エミッタ（300）には、蒸着される導電性物質（310）がその内部に満たされている。熱蒸発法によって蒸着工程が行われる場合、エミッタ（300）の外部にはエミッタ（300）を加熱して導電性物質を蒸発させるための加熱手段（図示せず）がさらに備えられることがある。また、電子ビーム蒸発またはイオンビーム蒸発または中性粒子ビーム蒸発法により第2導電性物質の蒸着工程を行うことができ、電子、イオンまたは中性粒子ビームをエミッタ（300）の内部の蒸発される物質に衝突し、加熱して第2導電性物質がエミッタ（300）から放出され得る。そしてエミッタ（300）は、導電性物質だけでなく絶縁性物質、半導体物質、すなわち光電変換部物質も放出することができる。
【０１１０】
蒸着角調節機（400）は、マスク層（130）上に形成されて隣接する光電変換部（120）との間の領域で第1導電層（110）と電気的に接続される第2導電層（140）を形成するように、放出される第2導電性物質の一部を遮蔽する。このため図6aの 蒸着角調節機（400）は、エミッタ（300）を包み、第2導電性物質を基板（100）の方向に放出するための少なくとも一つ以上の開口部（410、420）を、その円筒面に有する。このとき、第2導電性物質は、外部の導電性物質供給部（図示せず）から開口部のうち蒸着角調節機（400）の上部の開口部（410）を介してエミッタ（300）に供給されるか蒸着角調節機（400）の一側面または両側面から継続的に供給することができる。第2導電性物質は、基板ホルダ（200）と、隣接する開口部（420）を介して任意の角度で基板（100）の方向に放出される。蒸着角調節機（400）は、エミッタ（300）を包むことができる円形または他の形状のプレートで形成することができる。また、蒸着角調節機（400）は、第2導電性物質が基板（100）の方向に放出される角度を調節するために、外部のアクチュエータ（図示せず）に接続されて回転することができる。これにより、蒸着角調節機（400）を適切な角度回転させて、一定の間隔で離間した互いに平行なトレンチが形成された基板（100）上に蒸着される導電性物質の蒸着角（θ、θ'）を調節することができる。図6aの 蒸着角調節機（400）は、開口部（410、420）の位置の変化で放出される第2導電性物質の一部を遮蔽することで正の蒸着角（θ、θ'）または負（?）の蒸着角（?θ、?θ'）が制御される。図6bの 蒸着角調節機（400）は、平面プレートを含み、放出される第2導電性物質の一部を、平面プレートの左右移動によって遮蔽する。例えば、図示のように蒸着角調節機 （400）が左側に移動すると、第2の導電性物質の正（+）の蒸着角（θ'）が小さくなり、蒸着角調節機（400）が右側に移動すると、第2導電性物質の蒸着角（θ）が大きくなり得る。より右側に移動すると、負（-）の蒸着角調節（-θ、-θ'）が可能である。前述したように、蒸着角調節機は、エミッタの間、または工程チャンバの間の仕切りであることもあり、その工程チャンバの構造物の一部分であり得る。したがって、後者の場合には、シャッター機能を有する機器および部品や間仕切りなどを必要としなくなる。
【０１１１】
図6a及び図6bには、図示されていないが、第2導電層形成工程チャンバ（P2）は、蒸着角調節機（400）の下部に配置されるシャッター（shutter）をさらに含むことができる。エミッタ（300）や第2導電性物質の表面に付着した酸化物や汚染物質が第2導電性物質と一緒に放出され、基板（100）に蒸着されることを防止するために、シャッターは放出工程の初期には閉じている。所定時間が経過した後、シャッターが開いたら、純粋な導電性物質が基板（100）に向かって放出され始める。また、図6a及び図6bの蒸着角調節機（400）は、蒸着角調節機 （400）を冷却する冷却パイプライン（430）を含むことができる。冷却パイプライン（430）は、蒸着角調節機（400）の表面に設置することができる。蒸着角調節機（400）を冷却させることにより蒸着角調節機（400）の表面や開口部（420）の端に付着した導電性物質が流れ落ちたり、再放出されることを防止して、目的の方向にのみ導電性物質を放出することができるようになる。
【０１１２】
ところが、最小の蒸着角（θ'）で放出され、形成された第2導電層（140）の厚さは、最大の蒸着角（θ）で放出され、形成された第2導電層（140）の厚さに比べて相対的に薄いことがあり得る。このような問題点を解決するために、レール（230）の上に乗った基板または基板ホルダ（200）を一定の速度で左右に移動させたり、一方向のみに動くようにすると、基板（100）上に適切な厚さの均一な第2導電層（140）を形成することができる。ロール・ツー・ロールまたはローラータイプの製造装置である場合において、フレキシブル基板を使用する場合にも、同じ方法で均一な膜を蒸着することができる。
【０１１３】
一方、図6a及び図6bは、基板ホルダ（200）が第2導電層形成工程チャンバ（P2）の内部の下部に設置され、基板（100）の下部に配置されていることが示されているが、これに限定されるものではない。基板ホルダ（200）が、前記した工程チャンバ（P2）の上部に設置され、基板（100）の上部から基板（100）を支持する構造でもあり得る。ロール・ツー・ロール方式またはローラータイプの製造装置である場合には、基板ホルダを必要としないこともあり得る。
【０１１４】
第2導電層形成工程チャンバ（P2）の基板ホルダ（200）、エミッタ（300）と 蒸着角調節機（400）は、傾斜蒸着が行われるすべての工程チャンバー内に設置することができる。すなわち、図5aおよび図5cに示すように、第1導電層（110）とマスク層（130）は、傾斜蒸着によって形成される。これにより、第1導電層（110）とマスク層（130）を形成する工程チャンバ（P3）とマスク層形成工程チャンバ（PA）は、基板ホルダ（200）、エミッタ（300）と蒸着角調節機（400）をそれぞれ含むことができる。第1導電層形成工程チャンバ（P3）のエミッタ（300）は、第1導電性物質を放出し、マスク層形成工程チャンバ（PA）のエミッタ（300）は、マスク用の物質を放出することができる。また、図示されていないが、前述したように、光電変換部も傾斜蒸着によって形成することができる。これにより、光電変換部形成工程チャンバ（P1）の単位工程チャンバー（P11、P12、P13、P14）は、基板ホルダ（200）、エミッタ（300）と蒸着角調節機（400）をそれぞれ含むことができる。光電変換部形成工程チャンバ（P1）の単位工程チャンバー（P11、P12、P13、P14）のエミッタ（300）は、光電変換部形成物質を放出することができる。これにより、第1導電性物質、光電変換部物質、マスク用物質または第2導電性物質を斜めに基板表面に堆積することができる。
【０１１５】
以上で説明したように、本発明の実施例に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、互いに離間した第1導電層（110）と、互いに離間した光電変換部（120）が順次積層された基板を真空状態で移送する移送部（40）に加え、移送部から基板（100）を受ける基板ホルダ（200）、第2導電性物質を基板（100）に向けて放出するエミッタ（300）、隣接する光電変換部（120）との間の領域で第1導電層（110）と電気的に接続される第2導電層（140）を形成するように、第2の導電性物質の行方を調節する蒸着角調節機（400）を含む第2導電層形成工程チャンバ（P2）を共通に含む。
【０１１６】
また、図1乃至図4には、図示されていないが、本発明の実施形態の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、ナノインプリント（nanoinprint）、ホットエンボス（hot embossing）、ホットプレス（hot press）などの方法により、基板にトレンチを形成する工程チャンバをさらに含むことができる。また、トレンチを形成した後、トレンチが形成された基板を乾燥または冷却するための乾燥や冷却用プロセスチャンバをさらに含むことができる。乾燥や冷却用プロセスチャンバは、図1及び図4では、移送チャンバの周囲に、図2および図3は、ロードチャンバ（LP）と、第1導電層を形成する工程チャンバ（P3）との間にそれぞれ装着される。この時には、トレンチが形成されていない基板またはフレキシブル基板がローディングチャンバ（LP）にそれぞれロードされる。
【０１１７】
また、図1、図2及び図4には、図示されていないが、本発明の実施形態に係る集積型太陽電池の製造装置は、第1光電変換部を形成する単位工程チャンバ（P11乃至P14）のほか、図3に示されているように、第2の光電変換部を形成する単位工程チャンバ（P11’乃至P14’）をさらに含むことができる。第1光電変換部上に第2の光電変換部が形成される場合、第1光電変換部と第2光電変換部の間に位置する中間層を形成するための工程チャンバをさらに含むことができる。これにより、二重接合構造の集積型太陽電池を製造することができる。
【０１１８】
中間層は、絶縁性または導電性物質で構成され、透明な物質を使用することができる。例えば、中間層は、窒化ケイ素、ケイ素酸化物、炭化ケイ素、または金属酸化物のうち少なくとも一つを含むことができる。また、金属酸化物系の酸化亜鉛（Zinc Oxide; ZnO）、酸化スズ（SnO2）、酸化インジウムスズ（ITO）、酸化タングステン（WO3）、酸化モリブデン（MoO3）、酸化バナジウム（V2O5）、酸化チタン（TiOx）または酸化ニッケル（NiOx）などと、セシウム（Cs）またはフッ化リチウム（LiF）などのような金属または絶縁体のうち少なくとも一つを含むことができる。
【０１１９】
また、図1乃至図4には、図示されていないが、本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置は、導電性物質や光電変換部を形成するためのプロセスガスまたはエッチングガスが工程チャンバの間相互混入されないようにするためにゲートバルブ（gate valve）またはガスゲート（gas gate）、仕切り（partition）のような開閉または密閉、隔離手段をそれぞれ設置することができる。また、図示されていないが、図1及び図4では、移送チャンバとそれに接続された、それぞれの工程チャンバー（EP、PA、P2）の間または単位工程チャンバ（P11からP14）の間に、図2および図3は、ローディングチャンバ（LP）からアンロードチャンバに至るまで、隣接する全ての工程チャンバの間に、上記したゲートバルブやガスゲート、仕切りなどをそれぞれ装着することができる。
【０１２０】
また、図示してはいないが、すべての工程チャンバには、必要に応じて、基板を冷却または加熱する手段をそれぞれ備えることができる。
【０１２１】
また、本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置の上記した工程チャンバ（P3、P1、PA、EP、P2）内で基板表面に対して傾斜した角度で蒸着される物質が入射して基板に薄膜が形成されるように説明した。しかし、基板に形成されたトレンチの断面形状に応じて、例えば、断面形状が傾いた井戸のそれと同じである場合には、それぞれの工程チャンバ内で必ず傾斜蒸着によって薄膜が形成される必要はなく、基板に対して垂直蒸着によって薄膜を形成する場合も含むことができる（韓国登録特許：10-1060239と韓国登録特許：10-1112487参照）。
【０１２２】
これまで傾斜蒸着という用語は、互いに離間した平行なトレンチが形成された基板を水平に置いたとき、蒸着される物質が、基板表面に対して傾斜角度で入射して基板に蒸着されるという意味で使用してきた。しかし、この傾斜蒸着の概念は相対的なものであって、蒸着される物質が水平面に対して垂直に入射し、これに対して、基板が水平面に対して傾斜するように置かれるか、または移動する場合を含むことができる。また、基板がガラスのように硬い場合だけでなく、ポリマーのような柔軟な場合も適用可能である。例えば、ロール・ツー・ロールタイプの製造装置には、もちろん、先に数回この用語を使用してきたが、ローラータイプの製造装置にも適用可能である。本発明による実施形態では、工程チャンバが直線的に配置された図2及び図3を提示したが、これを円形に配置を変えて少し変形するとローラータイプの製造装置となる。すなわち、一つの大きな円筒（drum）を使用して、その外周にすべての工程チャンバまたは工程の手段（エミッタ）を配置すればよい。この場合には、フレキシブル基板が大型円筒面に密着して動いて円筒の周囲に各種の工程手段が配置されるため、フレキシブル基板に対するプロセス物質の相対的な入射角度を任意に調節することができる。場合によっては、仕切り板などの隔離手段を使用して、基板に対して相対的にエミッタを任意の角度傾けることで傾斜蒸着を実現することができる。また、基板を水平に置いたり水平方向または垂直方向に立てて工程を行うことができるクラスタまたはロール・ツー・ロール、ローラータイプの製造装置にも傾斜蒸着の概念は、それぞれ適用可能である。
【０１２３】
また、図1乃至図4、及び図1乃至図4と関連した説明で本発明の実施形態の製造装置に含まれている工程チャンバは、独立したチャンバとして図示されている。しかし、それぞれの工程チャンバは、ローラータイプの装置で説明したように必ず自分だけの密閉された空間を備える必要はない。例えば、本発明の実施形態に係る太陽電池の各層が蒸着され、エッチングされる時、異なる工程の蒸着物質とエッチング物質が混ざり合うことを防止することができるように、各工程のスペースが仕切りなどの手段を介して隔離されることで十分である。上述したように、それぞれの工程空間は、一つの真空チャンバ内に配置することができる。したがって、本明細書では工程チャンバは、独自の密閉された空間を備えたものに加えて、隔離手段または工程チャンバの構造物の一部等により隔離または遮蔽された独立した工程空間を含むことを指すことができる。
【０１２４】
以上では、本発明の実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造装置によって、シリコン系の光電変換物質を含む集積型薄膜太陽電池が製造されることについて説明した。しかし、これに限定されるものではない。化合物系、有機物系、乾式染料感応系とペロブスカイト（perovskite）系の光電変換物質を含む太陽電池の製造にも適用することができる。また、光電変換部を構成する物質に応じて、または用途に応じて工程チャンバの数は調節することができる。
【０１２５】
本発明の実施形態の製造装置によって集積型薄膜太陽電池が製造される場合、レーザーエッチング工程などを必要としないため、工程中に基板が大気にさらされる機会がない。したがって、常に真空が維持された状態で集積型薄膜太陽電池が製造されるため、様々な異物による膜質の悪化が防止され、集積型薄膜太陽電池の性能を向上できる。
【０１２６】
これにより、本発明の実施形態の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、レーザーパターニング工程時に発生する粉塵による膜の汚染や膜質の悪化を根本的に防止することができる。また、レーザーパターニング工程によって発生する粉塵を減少または除去するための基板反転及び洗浄工程を省略することができる。
【０１２７】
本発明の実施形態の集積型薄膜太陽電池の製造装置は、単位セルを電気的に直列接続して、単接合構造の素子を製造する時に真空状態を維持することができる。これだけでなく、本発明の実施形態に係る製造装置は、多重接合構造の集積型薄膜太陽電池を製造する時にも真空状態を継続して維持することができる。
【０１２８】
このように、上述した本発明の技術的構成は、本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更しなくて他の具体的な形で実施することができることを理解できるだろう。
【０１２９】
したがって、以上で記述した実施形態は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないものとして理解されるべきである。本発明の範囲は上記詳細な説明ではなく、後述する特許請求の範囲によって表示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
上記したように、本発明によれば、真空状態の複数の工程チャンバで成膜工程のみを繰り返しまたは連続的に実行するか、 成膜とエッチング工程を繰り返しまたは連続的に実行することにより、有効面積を極大化させて生成することができる電力を最大化することができる集積型薄膜太陽電池を製造することができる。 
また、本発明によれば、真空状態の複数の工程チャンバで単接合構造の集積型薄膜太陽電池と多重接合構造の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。 
また、本発明によれば、レーザーパターニングをするために、それぞれの薄膜が蒸着された基板が大気にさらされるたびに、大気中の水分や汚れなどにより、太陽電池の各層が汚染されて素子の界面特性が悪くなって素子のエネルギー変換効率が低下するという問題を根本的に解決するために、真空を壊すことなく、高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。
また、本発明によれば、レーザーエッチングで発生する粉塵によって薄膜に微細孔すなわちピンホールが発生してシャント抵抗が減少し、レーザーエネルギーによって薄膜が熱損傷を受けて膜質が悪化して素子の接合特性が悪くなり素子のエネルギー変換効率が低下するという問題点を根本的に解決するために、レーザーを使用せずに高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。 
また、本発明によれば、粉塵対策のための基板反転機および基板洗浄器と複数台の高価なレーザー装置が必要なくても製造コストが安価な高効率の集積型薄膜太陽電池を製造することができる。 
また、本発明によれば、高価なレーザー装置を一切使用せずに製造コストが安価な透過型集積型薄膜太陽電池を製造することができる。 
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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