(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＩ族、ＩＩＩ族およびＶＩ族元素を含むｐ型の光吸収層が形成された裏面電極層を形成した基板を支持し、加熱するヒータ内蔵サセプタと、
上記ヒータ内蔵サセプタを付加的に加熱するための加熱手段と、
還元薬品と原料薬品を混合して薬液導入ノズルに混合薬液を送る薬液混合手段と、
上記基板面に上記混合薬液を滴下する薬液導入ノズルと、
滴下された上記混合薬液を保持する反応槽と、を有し、
上記薬液が上記ヒータにより加熱された上記基板と接触して加熱されることにより、上記基板の上記光吸収層上へのバッファ層の成膜が行われることを可能とした
ことを特徴とするカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、複数の赤外線ランプからなり、基板を支持する前記サセプタは熱伝導性に優れた材料で構成され、上記加熱手段は、赤外線ランプを個々に制御することにより基板温度を均一に保持することを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項３】
前記サセプタを構成する材料は、カーボン、カーボン化合物、耐食処理を行った金属から選択される材料であることを特徴とする請求項２に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置。 
【請求項４】
基板上に形成された裏面電極層上に少なくともＩ族、ＩＩＩ族およびＶＩ族元素を含むｐ型の光吸収層を形成する工程と、 
上記光吸収層上にｎ型バッファ層を形成する工程と、 
上記バッファ層上に透明電極層を形成する工程と、を有し、 
上記バッファ層を形成する工程は、
上記光吸収層が形成された上記基板をサセプタ上に載置するステップと、
上記サセプタ上の上記基板を加熱するステップと、
加熱された上記基板上に原料薬品および還元薬品を予め混合した溶液を滴下して保持し、さらに上記溶液を間欠供給するステップと、を備えることを特徴とするカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。 
【請求項５】
前記バッファ層を形成する工程は、反応律速領域による第１バッファ層を形成する温度に制御する工程と、供給律速領域による第２バッファ層を上記第１バッファ層に重ねて形成する温度に制御する工程とを有することを特徴とする請求項４に記載のカルコパイライト型太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池の製造方法に関し、特に、光吸収層と透明電極層との間にバッファ層を形成した薄膜太陽電池のバッファ層成膜方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カルコパイライト型薄膜太陽電池は、薄膜型種類に属し、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＶＩ族の元素を構成成分とするカルコパイライト化合物からなるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ（以下、ＣＩＧＳと略称することがある）層をｐ型の光吸収層として備える。
【０００３】
カルコパイライト型薄膜太陽電池は、ガラス基板上に、Ｍｏ金属層からなる正極たる裏面電極層と、ＣＩＧＳ光吸収層と、ｎ型のバッファ層と、負極たる透明電極層による最外表面層とを備えた多層積層構造で構成される。そして、この多層積層構造の表面受光部から太陽光等の照射光が入射すると、多層積層構造のｐ−ｎ接合付近では、バンドギャップ以上のエネルギーを有する照射光によって励起されて一対の電子および正孔が生じる。励起された電子と正孔とは拡散によりｐ−ｎ接合部に達し、接合の内部電界により、電子がｎ領域に、正孔がｐ領域に集合して分離される。この結果、ｎ領域が負に帯電し、ｐ領域が正に帯電し、各領域に設けた電極間で電位差が生じる。そして、この電位差を起電力として、各電極間を導線で結線したときに光電流が得られる。
【０００４】
このような化合物薄膜太陽電池におけるバッファ層として、ＣＩＧＳ光吸収層が積層された基板に対して浸漬浴堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂａｔｈ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＢＤと略称することがある）法により、複数の基板を反応溶液に浸漬して、ｎ型半導体材料であるＣｄＳ、ＺｎＯ、ＩｎＳ等の成膜を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、成膜反応を促進する上では、基板上面の成膜領域に常に新鮮な反応溶液を接触させることが必要であるという観点から、反応溶液層に複数の振動子を備え、振動によって均一な攪拌を行うように構成されたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、このようなバッチ式の成膜方法では、基板を大型化した際、槽から複数の基板を引き上げる際に基板同士が貼り付いてしまうという懸念が生じる。また、加熱した溶液をポンプ機構によって循環させたり、溶液槽に振動を与えたりしても槽内で溶液温度を均一に保つことは難しく、温度差が発生するとバッファ膜の成膜速度に差が生じ、バッファ膜の膜厚ムラの原因となる。また、溶液を加熱昇温する際、槽や循環系の薬液全体を昇温する必要があるために溶液の熱容量が大きくなり、昇降温に長時間を要して処理時間が長くなってしまう欠点があった。
【０００７】
また、溶液を循環させて溶液槽に溜めて成膜を行うため、基板が大きくなればなるほど大量の溶液が必要となり、破棄する溶液の量も多大になる傾向がある。ポンプ配管やタンクにも溶液を充填させる必要があるため、基板表面積に対して過大な溶液を必要とし、成膜に不必要な箇所でも反応が発生して消費されるため、材料利用率が低くなっていた。特に、基板の裏面も溶液に接し、成膜されるため、後にその層を除去する工程を追加する必要があった。
【０００８】
反応溶液の使用量を低減させるため、基板の成膜する側にだけ反応溶液層を設け、使用する溶液の量を削減する方法が考えられている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、溶液を反応温度に保持するために基板および溶液槽を収容するだけの容量を持った恒温槽が必要となり、設備も大掛かりなものになる。また、恒温槽の温度が一定に保たれていたとしても、基板を投入してから反応溶液の温度が反応温度まで向上するまで時間がかかってしまう。
【０００９】
以上述べたような反応溶液槽に基板を浸漬して行う方法の問題を解決するための方法として、加熱用ヒータ内蔵の基台に基板を直接載置して加熱状態とし、その上にキャリアガスと混合した反応溶液を気相中で薬剤を反応させ、固体微粒子化後、堆積させる方法が開示されている、（例えば、特許文献４参照）。この方法によれば、必要最低限の反応溶液の使用量で済むという利点がある。
【００１０】
しかしながら、光吸収層表面には微小な凹凸が多いため、反応成分を固体微粒子として噴霧すると、反応成分は物理的に到達可能な表層部のみに付着して凹部の内部まで完全に入り込ませることが困難である。そのため、ｐ−ｎ接合が生じない部分ができてしまうという問題がある。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１９６７７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０５０９号公報
【特許文献３】特開平１１−３３０１００号公報
【特許文献４】特開平１１−８７７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池の生産におけるバッファ層の成膜において、大型基板に対応し、材料溶液使用量の低減による低コスト化、膜厚均一性に優れた高品質なバッファ層を得る成膜方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置は、少なくともＩ族、ＩＩＩ族およびＶＩ族元素を含むｐ型の光吸収層が形成された裏面電極層を形成した基板を支持し加熱するヒータ内蔵サセプタと、ヒータ内蔵サセプタを付加的に加熱するための加熱手段と、還元薬品と原料薬品を混合して薬液導入ノズルに混合薬液を送る薬液混合手段と、基板面に混合薬液を滴下する薬液導入ノズルと、滴下された混合薬液を保持する反応槽と、を有し、薬液がヒータにより加熱された基板と接触して加熱されることにより、基板の光吸収層上へのバッファ層の成膜が行われることを可能としたことを特徴としている。 
【００１４】
加熱手段は、複数の赤外線ランプからなり、基板を支持するサセプタは熱伝導性に優れた材料で構成され、加熱手段は、赤外線ランプを個々に制御することにより基板温度を均一に保持することを好ましい態様としている。
【００１５】
また、本発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法は、基板上に形成された裏面電極層上に少なくともＩ族、ＩＩＩ族およびＶＩ族元素を含むｐ型の光吸収層を形成する工程と、光吸収層上にｎ型バッファ層を形成する工程と、バッファ層上に透明電極層を形成する工程と、を有し、バッファ層を形成する工程は、光吸収層が形成された基板をサセプタ上に載置するステップと、サセプタ上の基板を加熱するステップと、加熱された基板上に原料薬品および還元薬品を予め混合した溶液を滴下して保持し、さらに溶液を間欠供給するステップと、を備えることを特徴としている。
【００１６】
バッファ層を形成する工程は、表面を被覆するための低温プロセスと、所望の膜厚を得るための高温プロセスを連続して実施することを好ましい態様としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による太陽電池のバッファ層の製造方法を用いれば、基板表面に溶液を必要量のみ滴下するため、槽方式に比して溶液使用量を大きく低減させることができる。また、ウェット方式で成膜を行うため、凹凸の多いＣＩＧＳ光吸収層上にもくまなくバッファ層の成膜を行うことができる。基板を保持する熱伝導性に優れたサセプタを直接加熱するため、基板の温度分布を高精度に制御することが可能になり、膜厚分布や膜質分布に優れ、成膜速度を短縮したプロセスを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。
従来のＣＢＤ工程の問題点
図１は、従来の大型槽を使用したバッチ式のＣＢＤ工程を示す模式図である。図１（ａ）に示すように、反応槽１１内に、原料薬液および還元薬液を混合して反応溶液２としたものを満たし、十数枚の太陽電池基板３をバッチ方式にて一括で投入し、反応溶液２を加熱しながらポンプ１３によって循環させて、太陽電池基板３表面への成膜反応を行う。
【００１９】
この工程では、反応槽１１や溶液保持槽１、配管１２およびポンプ１３に反応溶液２を循環させているため、基板が大きくなればなるほど大量の溶液が必要となってしまう。また、成膜に不必要な箇所でも反応が発生するため、消費される材料が多く、廃棄する溶液の量も多大になり、材料利用率が低い。特に、基板の裏面も溶液に接し、成膜されるため、後にその層を除去する工程を追加する必要があった。
【００２０】
また、加熱した反応溶液をポンプによって循環させるが、槽内（特に上下方向）で均一な温度分布にすることは原理上困難であり、温度差が発生すると、バッファ膜の成膜速度に差が生じ、膜厚ムラの原因となる。さらに、溶液を加熱昇温する際、槽や循環系の薬液全体を昇温する必要があるために溶液の熱容量が大きくなり、昇降温に長時間を要して処理時間が長くなってしまう。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、成膜反応終了後は、太陽電池基板３を一括して引き上げる。基板間スペースを狭くするほど、一定の大きさの反応槽で処理できる基板の数を増やすことが可能であり、生産コストとして有利であるが、基板間スペースを狭くしすぎると、引き上げ中に、基板と基板の間に残った反応溶液が滴下する際に表面張力によって両側の基板を引っ張るため、図１（ｃ）に示すように両側の基板同士が貼り付く現象が見られる場合がある。この場合、基板搬送が不可能となり、装置が停止するため、生産性が悪化する。
【００２２】
本発明の原理
本発明の成膜チャンバＭ１のおよび反応溶液の供給機構を、図２に示す。還元薬品タンク１５内の還元薬品２１および原料タンク１６内の原料薬品２２は、それぞれ予め計量ノズル４で必要量が計量されて、攪拌容器１７に供給される。攪拌容器１７に内蔵された攪拌手段５によって還元薬品２１および原料薬品２２は攪拌されて反応溶液２となり、成膜チャンバＭ１のシャワーヘッド１８（薬液導入ノズル）に送られる。
【００２３】
シャワーヘッド１８の下方には、図示しない加熱用のヒータを内蔵したサセプタ６上に太陽電池基板３が載置されており、反応槽１９に囲まれて保持されている。シャワーヘッド１８から滴下された反応溶液２は、反応槽１９内に保持され、太陽電池基板３はこの反応溶液２に浸漬された状態となる。本発明では、サセプタを通じて、基板を裏面から直接加熱し、基板の成膜面に反応溶液を滴下してバッファ層の成膜を行う。ここで、サセプタ６に内蔵されたヒータによって太陽電池基板３の加熱を開始すると、反応溶液２のうち基板と接触している部分にて反応が開始され、バッファ層の成膜が進行する。
【００２４】
また、補助的な加熱手段として、図に示すように、サセプタの下部にランプシステム６１などによるヒータを配置して個別制御可能な付加的な加熱手段とし、温度分布制御が可能な形態とする。
【００２５】
加熱された基板に反応溶液を複数回滴下して化学反応を進行させ、バッファ層を形成する。複数回繰り返した後、純水などにより洗浄を行い、エアナイフによって基板を乾燥させることにより、成膜を完了する。
【００２６】
本発明は、１枚ずつ処理を行う枚葉処理方式であるので、従来のバッチ処理で問題になっていた基板同士の貼り付きが発生しない。また、反応成分を固体微粒子として噴霧する従来の方法では、物理的な手法であるため、光吸収層表面の凹部に反応固体粒子が被覆されず、ダイオード界面のリークを生じる懸念があったが、本形態によれば、基板を完全に浸漬するウェット方式であるので、凹部にも反応溶液が浸透する。
【００２７】
本発明では、反応溶液を加熱するのではなく、基板自体を加熱しているので、成膜反応は基板表面近傍において最も強く反応し、基板から離れた箇所においては反応が生じにくい。このため、基板の加熱を停止することで反応は速やかに収束し、不必要な成膜反応の継続が抑制される。サセプタに内蔵されたヒータは、多チャンネル式ヒータであると好ましい。各ヒータの出力調整を行うことで、大型基板上の温度分布を制御することが可能になる。
【００２８】
サセプタを構成する材料は、熱伝導率に優れたものを用いることが好ましい。そのような材料として、カーボン材や、ＳｉＣといったカーボン化合物、耐食コートされた金属（Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ）等が挙げられ、コート材としては、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。このような材料にヒータを内蔵させることで、サセプタ全体の均熱性を向上させることができる。
【００２９】
補助加熱手段であるランプシステム６１は、赤外線ランプ６２を備えていることが好ましく、個別制御可能な複数の赤外線ランプであるとさらに好ましい。赤外線をサセプタに効率良く吸収させることで、急速な昇温に対応が可能となる。図３のグラフに示すように、サセプタ内蔵のヒータに加えてランプシステムを併用すると、基板の加熱をより速やかに行うことができる。
【００３０】
また、それぞれの赤外線ランプを取り囲むランプリフレクタ６３を備えることができる。ランプリフレクタ６３は、角度調節することで、赤外線照射範囲を調節して最適な温度分布が得られるような調整が可能となる。また、ランプシステム６１全体は、回転機能を付加することで、サセプタに対する赤外線照射範囲を均一化することができる。この場合、回転数は通常０〜２００ｒｐｍの範囲内で調節される。
【００３１】
ランプシステム６１の上方には、石英ガラス６４が備えられていると好ましい。石英ガラスに限らず、耐熱性（〜３００℃程度）に優れ、高光透過性、高強度の素材であればよい。また、ランプシステム６１および石英ガラス６４の周囲には、反射板６５が備えられていると好ましい。反射板の材料としては、赤外線に対して高い反射率を持つ金やアルミニウム等の金属等が挙げられる。
【００３２】
シャワーヘッドから供給する反応溶液は、溶液滴下直前に還元薬品と原料薬品を混合して攪拌したものを使用する。シャワー状に形成された滴下手段から、基板表面を最低限覆う程度になるよう、必要量のみ（表面張力レベル）を間欠供給することが好ましい。基板表面の成膜反応の進行状況を判断しながら微量の反応溶液を間欠供給することによって、所望の膜厚、成膜レートを得るために必要な最適量を供給することが可能である。このため、余分な材料供給によって起こる不必要な反応の発生が防止され、材料使用量を抑制することができる。
【００３３】
反応溶液の例としては、硫化インジウムの成膜を行う際には、還元薬品としてチオアセトアミド、原料薬品として塩化インジウムを用いる。また、硫化亜鉛の成膜の場合は、チオアセトアミド、アンモニアおよび塩化亜鉛の混合薬液を使用する。ＩｎＡｌＳなど多元素の硫化物バッファ層を成膜する場合には、塩化インジウムと塩化アルミニウムなど複数元素の原料薬品をそれぞれ作製し、定量した後に還元薬品のチオアセトアミドとの混合薬液にする。
【００３４】
他の反応溶液の例としては、硫化カドミウム（ＣｄＳ）の成膜を行う際には、塩化カドミウム、チオ尿素、アンモニアの混合薬液を使用する。
【００３５】
攪拌容器１７および攪拌手段５としては、プロペラを回転させる構造のスターラーや、超音波攪拌、またはスタティック方式など、公知の手段を用いることができる。
【００３６】
バッファ層を形成する工程は、第１バッファ層を形成する相対的に低温に制御する工程と、第２バッファ層を第１バッファ層に重ねて形成する相対的に高温に制御する工程とを有することが好ましい。
【００３７】
第１バッファ層では、高い膜品質と被覆性を備えた成膜を行うことが目的であるため、反応温度を低温に保持して成膜することが好ましい。低い保持温度では滴下された薬液の化学反応が反応律速領域であるため、薬液の滴下量の多寡によらずサセプタ内蔵システムのヒータ加熱機構による均一な温度制御を反映した低い成膜レートによって均一成膜させることができ、高い膜品質が得られる。また、成膜レートが低いことと薬液温度が低温に保たれることから、吸収層の表面凹部の内部にも確実に反応が進行し、吸収層表面凹凸に対する良好な被覆性を得ることができる。これに対し、第２バッファ層では、処理時間を短くするために反応温度を高温に保持して成膜することが好ましい。高い保持温度では、薬液は滴下されると直ちに加熱されて十分な反応性を持つため、成膜レートが高くなり、処理時間を短縮することが可能である。また、供給律速領域で化学反応が進行するため成膜レートは薬液供給量に依存し、ランプ加熱機構による温度ばらつきの影響を受けず、成膜レートは均一な薬液供給によって均一に保たれる。
【００３８】
以上説明した成膜チャンバＭ１は、図４に示すように、複数段に積み重ねることによって、多段積層成膜室Ｍ２とすることができる。このように成膜チャンバＭ１を複数段とし、図示しない搬送手段によって太陽電池基板３を連続的に成膜チャンバＭ１に移送し、図示しない薬液供給手段によって混合薬液を供給することによって、設置面積を有効に利用したバッファ層形成設備とすることができる。
【００３９】
具体的な実施形態
次に、具体的な本発明の実施形態についてより詳細に説明する。図５は、本発明の一実施形態における成膜装置Ｍ３を示す模式平面図である。成膜装置Ｍ３は、図４に示す多段積層成膜室Ｍ２を複数台備え、搬送手段７および把持手段８を備えている。搬送手段７は、未成膜の太陽電池基板３を外部から搬入し、成膜が完了した太陽電池基板３を外部へ搬出する手段であり、把持手段８は、搬入された太陽電池基板３を把持していずれかの多段積層成膜室Ｍ２に供給し、成膜反応終了後は多段積層成膜室Ｍ２から太陽電池基板３を把持して取り出す手段である。また、各多段成膜室Ｍ２（Ｍ２ａ〜Ｍ２ｃ）は、図５に模式的に示すように、還元薬品タンク１５および原料薬品タンク１６、攪拌容器１７、攪拌手段５からなる薬品供給システムを備えており、上述したようにこれらを混合薬品として各成膜チャンバＭ１に供給する。
【００４０】
次に、図５の成膜装置Ｍ３において、１つの多段積層成膜室Ｍ２ａの１つの成膜チャンバＭ１のみを稼動させて成膜を行う場合を例にして、下記表１に示す各ステップを参照しながら説明する。
【００４１】
【表１】
0005006245.tif 000002
【００４２】
まず、第１ステップでは、把持手段８が、搬送手段７より太陽電池基板３を受け取る。これと同時に、薬品供給システムでは、計量ノズル４によって第１バッファ層形成用の還元薬品２１および原料薬品２２の定量が行われ、攪拌容器１７への２液注入が行われる。また、加熱システムでは、サセプタ６の内蔵ヒータがＯＮとなり、サセプタ６の加熱が開始される。
【００４３】
第２ステップでは、把持手段８は、太陽電池基板３を成膜チャンバＭ１のサセプタ６に挿入する。サセプタ６の加熱は既に開始されているので、太陽電池基板３自体の昇温も始まる。また、薬品供給システムでは、攪拌容器１７に注入された還元薬品２１と原料薬品２２が攪拌手段５によって攪拌され、反応溶液２となる。
【００４４】
第３ステップでは、シャワーヘッド１８を介して、第１バッファ層形成用の反応溶液２が太陽電池基板３上に定量滴下される。
【００４５】
太陽電池基板３は、サセプタの内蔵ヒータによってすでに昇温されているので、第４ステップでは、反応溶液が基板に接触することで、その部分において直ちに第１バッファ層の成膜反応が起こる。また、これと並行して、薬品供給システムでは、計量ノズル４によって第２バッファ層形成用の還元薬品２１および原料薬品２２の定量が行われ、攪拌容器１７への２液注入が行われる。
【００４６】
第５ステップでは、第１バッファ層の成膜反応が継続中であり、これと並行して、薬品供給システムでは、攪拌容器１７に注入された還元薬品２１と原料薬品２２が攪拌手段５によって攪拌され、反応溶液２となる。
【００４７】
第６ステップでは、シャワーヘッド１８を介して、第２バッファ層形成用の反応溶液２が太陽電池基板３上に定量滴下される。これと並行して、加熱システムでは、サセプタ内蔵ヒータがＯＦＦとなるとともにランプシステム６１がＯＮとなり、サセプタ６の付加的な加熱が開始される。これにより、サセプタ６および太陽電池基板３はさらに加熱され、第２バッファ層の成膜反応が起こる。第２バッファ層の形成では、第１バッファ層の形成よりも高い温度に保持されているので、成膜速度が高レートである。
【００４８】
第７ステップでは、第２バッファ層の成膜が完了するので、ランプシステム６１の昇温は完了する。なお、上記第６ステップおよび第７ステップを繰り返すことにより、さらなる成膜反応を進行させ、バッファ層の膜厚を増大させることも可能である。
【００４９】
第８ステップでは、薬品供給システムは完全に停止しており、また、加熱システムでは、ランプシステム６１がＯＦＦとなる一方でサセプタ６の内蔵ヒータがＯＮとなる。太陽電池基板３上には純水が滴下され、オーバーフローリンスによって残留する反応溶液との置換が行われる。
【００５０】
第９ステップでは、エアナイフ等の乾燥手段により、残留する純水が除去され、太陽電池基板３の乾燥が行われる。
【００５１】
第１０ステップでは、把持手段８が成膜チャンバＭ１内の太陽電池基板３を把持し、搬送手段７へ搬出することで、バッファ層成膜が完了した太陽電池基板を得る。
【００５２】
上述した一連の工程は、成膜チャンバＭ１を１つ稼動させた場合の成膜工程の一例であるが、図４に示すような多段積層成膜室Ｍ２を用いることによって、把持手段７によって太陽電池基板を複数段に収納し、成膜反応を同時進行させることもできる。
【００５３】
また、図５に示すように、多段積層成膜室Ｍ２を複数台（Ｍ２ａ〜Ｍ２ｃ）設け、例えば成膜室Ｍ２ａにおいて成膜反応が進行している間に、他の成膜室Ｍ２ｂにおいて太陽電池基板の搬入や還元薬品および原料薬品の調合を行い、Ｍ２ａにおける成膜が完了後にＭ２ｂにおける成膜を開始し、以下同様にして成膜室Ｍ２ｃにおいても成膜反応を行うという形態とすれば、Ｍ２ａ→Ｍ２ｂ→Ｍ２ｃ→Ｍ２ａというように成膜反応を連続的に行うことができて好適である。なお、図５は成膜室Ｍ２が３箇所に設けられているが、この数は任意であり、本発明を限定するものではない。
【００５４】
本発明によるＣＩＧＳ太陽電池のバッファ層成膜ＣＢＤ工程によって、下記の改善をすることができた。
１．基板張り付き
バッチ方式で発生していた大型槽から取り出す際に起こる基板同士の張り付きトラブルは、枚葉式の為、原理上発生しない。
２．薬液使用量
バッファ膜の形成を行なう基板表面のみに薬液を、必要量のみ滴下するため、大型槽方式に対して薬液使用量を大きく低減させることが可能である。
３．膜厚均一性
基板に直に接触するという枚葉式サセプタ構造の利点と、サセプタに内蔵の分割ヒータによる温度分布制御機構により、基板の温度分布を高精度に制御する事が可能である。温度分布をコントロールすることにより、成膜レートの基板間・基板内バラツキを抑えることが可能となり、膜厚分布を改善する。
４．選択成膜
薬液を基板表面に選択的に滴下することが可能な為、成膜が起こるのは基板表面のみとなる。
５．処理時間の高速化
サセプタに内蔵のヒータに加え、ランプ加熱機構を設けることで基板の急速昇温を実現する。ステップ間の温度切り替えに必要な昇温時間を短縮することが可能であり、プロセス処理時間を短縮させる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
カルコパイライト型薄膜太陽電池の製造におけるバッファ層形成工程において環境負荷を低減させ、かつ低コスト化および高品質化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来のバッチ式バッファ層成膜工程を示す模式断面図である。
【図２】本発明の枚葉式バッファ層成膜工程の成膜チャンバを示す模式断面図である。
【図３】従来の加熱と本発明のランプシステムによる加熱を比較したグラフである。
【図４】本発明の成膜チャンバの多段積層成膜室を示す斜視図である。
【図５】本発明の成膜装置の一実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…溶液保持槽、１１…反応槽、１２…配管、１３…ポンプ、１５…還元薬品タンク、
１６…原料薬品タンク、１７…攪拌容器、１８…シャワーヘッド、１９…反応槽、
２…反応溶液、２１…還元薬品、２２…原料薬品、３…太陽電池基板、４…計量ノズル、
５…攪拌手段、６…サセプタ、６１…ランプシステム、６２…赤外線ランプ、
６３…ランプリフレクタ、６４…石英ガラス、６５…反射板、７…搬送手段、
８…把持手段、Ｍ１…成膜チャンバ、Ｍ２…多段積層成膜室、Ｍ３…成膜装置
【図１】
0005006245.tif 000003
【図２】
0005006245.tif 000004
【図３】
0005006245.tif 000005
【図４】
0005006245.tif 000006
【図５】
0005006245.tif 000007