【手続補正書】
【提出日】平成29年12月12日(2017.12.12)
【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】
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、真空状態で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、真空状態で第２導電材料を放出して第２導電層を形成する第２導電層形成工程チャンバと、を含み、
前記第２導電層形成工程チャンバは、前記第２導電材料を、直進性を持つように放出するエミッタＡと、前記基板の表面に対する前記第２導電材料の入射角が所定の角度範囲内にあるように、前記エミッタＡが放出した前記第２導電材料の一部を遮蔽することにより、前記第２導電材料の前記基板の表面に向けた放出方向を調節する蒸着角調節機Ａと、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、前記光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバの内部の真空状態を壊さず共に維持した状態で、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間を、集積型薄膜太陽電池を形成する基板が移送できるように、接続されている、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２】
請求項１において、
前記光電変換部形成工程チャンバ内で前記光電変換部は、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内で形成され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３】
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内で形成され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ないし請求項３いずれか一項において、
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５】
請求項１ないし請求項４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６】
請求項１ないし請求項５いずれか一項において、
前記蒸着角調節機Ａは、円形形状のプレートと、 前記エミッタＡに対する相対位置が定められた前記プレート上に設けられた開口部と、を備え、前記製造装置で用いる前記第２導電材料が前記開口部を通過することにより、前記第２導電材料の前記基板の表面に向けた放出方向が調節される、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１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記蒸着角調節機Ａは、前記エミッタＡに対する相対位置が定められた場所に設けられた平面プレートを備え、前記エミッタＡから放出された、前記製造装置で用いる前記第２導電材料が前記平面プレートにより部分的に遮蔽されることにより、前記第２導電材料の前記基板の表面に向けた放出方向が調節される、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ないし請求項５のいずれか一項において、
前記製造装置は、
（１）前記光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバの組、
（２）前記光電変換部が前記光電変換部の一部として含む第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、前記光電変換部が前記光電変換部の一部として含む第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及び前記第２導電層形成工程チャンバの組、及び
（３）前記光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバ、または、前記第１光電変換部形成工程チャンバ、前記第２光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバの他に、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、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、第１導電層形成工程チャンバ、及び中間層形成工程チャンバのうち少なくとも一つを含む組、
のいずれか一つの組の複数のチャンバを、構成チャンバとして含み、
前記構成チャンバのうち、前記第２導電層形成工程チャンバ以外の構成チャンバは、
前記光電変換材料を少なくとも含む、または、前記第１光電変換部となる物質、及び前記第２光電変換部となる物質を少なくとも含む工程物質を、直進性を持つように放出するエミッタＢと、前記基板の表面に対する前記工程物質の入射角が所定の角度範囲内にそれぞれあるように前記エミッタＢが放出した前記工程物質の一部を遮蔽することにより、前記工程物質の前記基板の表面に向けた放出方向をそれぞれ調節する蒸着角調節機Ｂを含み、
前記構成チャンバが、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を少なくとも含む場合、直進性を持つように前記エミッタＢが放出する前記工程物質は、前記第１導電層形成工程チャンバで用いる第１導電材料、及び前記中間層形成工程チャンバで用いる中間層形成物質のうち少なくとも１つをそれぞれ、さらに含み、
前記構成チャンバが、前記マスク層形成工程チャンバ、前記光電変換部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を少なくとも含む場合、直進性を持つように前記エミッタＢが放出する前記工程物質は、前記マスク層形成工程チャンバで用いるマスク層形成物質、前記光電変換部エッチング工程チャンバで用いるエッチング物質、前記第１導電層形成工程チャンバで用いる第１導電材料、及び前記中間層形成工程チャンバで用いる中間層形成物質のうち少なくとも１つをそれぞれ、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、
前記蒸着角調節機Ａ及び前記蒸着角調節機Ｂのそれぞれは、円形形状のプレートと、前記エミッタＡ及び前記エミッタＢのそれぞれに対する相対位置が定められた前記プレート上に設けられた開口部と、を備え、前記製造装置で用いる前記第２導電材料または前記工程物質が前記開口部を通過することにより、前記第２導電材料または前記工程物質の前記基板の表面に向けた放出方向が調節される、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、
前記蒸着角調節機Ａ及び前記蒸着角調節機Ｂのそれぞれは、前記エミッタＡ及び前記エミッタＢのそれぞれに対する相対位置が定められた場所に設けられた平面プレートを備え、前記エミッタＡ及び前記エミッタＢからそれぞれ放出された、前記製造装置で用いる前記第２導電材料または前記工程物質が前記平面プレートにより部分的に遮蔽されることにより、前記第２導電材料または前記工程物質の前記基板の表面に向けた放出方向が調節される、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８ないし請求項１０のいずれか一項において、
前記蒸着角調節機Ａ及び前記蒸着角調節機Ｂは、前記エミッタＡ及び前記エミッタＢからそれぞれ放出される前記第２導電材料または前記工程物質の一部を覆って所望の方向にのみ前記第２導電材料または前記工程物質が進行するようにする機能を持つ機器、部品、または構造物であ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１２】
請求項１ないし請求項１１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ディングチャンバと、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１３】
請求項１２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１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項において、
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１ないし請求項１４のいずれか一項において、
前記製造装置は、
（１）前記光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバの組、
（２）前記光電変換部が前記光電変換部の一部として含む第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、前記光電変換部が前記光電変換部の一部として含む第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及び前記第２導電層形成工程チャンバの組、及び
（３）前記光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバ、または、前記第１光電変換部形成工程チャンバ、前記第２光電変換部形成工程チャンバ及び前記第２導電層形成工程チャンバの他に、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、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、第１導電層形成工程チャンバ、中間層形成工程チャンバ、ローディングチャンバ、アンロードチャンバ、及び移送チャンバのうち少なくとも一つを含む組、
のいずれか一の組の複数のチャンバを、構成チャンバとして含み、
前記構成チャンバの少なくともいずれか２つの間には、前記光電変換材料及び前記第２導電材料を含む、または、前記第１光電変換部となる物質、前記第２光電変換部となる物質及び前記第２導電材料を含む、前記製造装置で用いる工程物質が、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１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか一項において、
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、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。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか一項において、
前記光電変換材料は、シリコン系、化合物系、有機物系、乾式色素増感系及びペロブスカイト系の物質の中の少なくとも一つ以上の物質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１８】
請求項１ないし請求項１７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と前記第２導電層形成工程チャンバそれぞれの工程空間は、一つの真空チャンバ内に配置されて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１９】
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方法であって、
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、真空状態で光電変換材料を放出して光電変換部を形成する工程と、
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の側面につながった前記基板の突出面領域上に、真空状態で第２導電材料を放出して第２導電層を形成する工程と、を含み、
前記第２導電層を形成する工程では、前記第２導電材料が直進性を持つようにエミッタＡから前記第２導電材料を放出し、放出した前記第２導電材料の一部を遮蔽することにより、前記第２導電材料の前記基板の表面に向けた放出方向を、前記基板の表面に対する前記第２導電材料の入射角が所定の角度範囲内にあるように調節し、
前記光電変換部を形成する工程を真空状態で実行した後、該真空状態を壊さず維持した状態で、前記第２導電層を形成する工程を真空状態で実行する、ことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記光電変換部を形成する工程を行う空間と前記第２導電層を形成する工程を行う空間は、一つの真空チャンバ内に配置されている、ことを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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Schottky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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上のような本発明の解決しようとする課題、課題解決手段および効果とこれ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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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の一例を示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、基板を水平にまたは上下に移送させたり回転させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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は、一つ以上の単位工程チャンバ（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）を含む。これらチャンバ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、それぞれ同じである。したがって、これに対する詳細な説明は省略する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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用いてトレンチ（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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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内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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、基板を水平に置いて、または基板の短辺または長辺を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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。