(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状部材を複数の連結してなる真空容器内を通過させ、プラズマＣＶＤ法により該帯状部材表面に複数の異なる薄膜を積層形成して光起電力素子を連続的に作製する光起電力素子の作製装置において、
前記複数の真空容器とこの真空容器を支持する架台との間に、前記連結された真空容器の熱膨張の伸縮作用で該真空容器に発生する前記帯状部材の搬送方向への真空容器の移動を吸収する滑り機構を設けたことを特徴とする光起電力素子の作製装置。
【請求項２】
前記滑り機構が、前記真空容器の脚部に取り付けられた反り状の部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の作製装置。
【請求項３】
前記滑り機構が、前記真空容器の脚部に取り付けられた球状の部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の作製装置。
【請求項４】
前記滑り機構が、前記真空容器の脚部に取り付けられた車輪状の部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の作製装置。
【請求項５】
前記滑り機構は、滑り制限機構により前記帯状部材の搬送方向に対する直角方向の移動を制限するように構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光起電力素子の作製装置。
【請求項６】
前記滑り機構と前記架台との接触箇所には、潤滑剤が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光起電力素子の作製装置。
【請求項７】
前記複数の連結してなる真空容器において、搬送方向に連結し配列された中心に配置の真空容器を前記架台に固定したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光起電力素子の作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマＣＶＤ法による太陽電池等の光起電力素子を連続的に作製する光起電力素子の作製装置に係り、特にロールツーロール装置を用いた太陽電池等の光起電力素子を大量生産する光起電力素子の作製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、例えば、ａ−Ｓｉ膜等を用いた光起電力素子の作製には、一般的には、プラズマＣＶＤ法が広く用いられており、企業化されている。
しかしながら、光起電力素子を電力需要を賄うものとして確立させるためには、使用する光起電力素子が、光電変換効率が充分に高く、特性安定性に優れたものであり、且つ大量生産し得るものであることが基本的に要求される。
そのためには、ａ−Ｓｉ膜等を用いた光起電力素子の作製においては、電気的、光学的、光導電的あるいは機械的特性及び繰り返し使用での疲労特性あるいは使用環境特性の向上を図るとともに、大面積化、膜厚及び膜質の均一化を図りながら、しかも高速成膜によって再現性のある量産化を図らねばならない。
その中で、これまでマイクロ波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法については多くの報告がなされている。
例えば、
文献１）：”Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ  ｆｉｌｍｓ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ  ｐｌａｓｍａ”
Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ｔａｎａｋａ，Ｋ．Ａｚｕｍａ，Ｍ．Ｎａｋａｔａｎｉ，Ｔ．Ｓｏｎｏｂｅ，Ｔ．Ｓｉｍａｄａ，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ，１９８７，ｐｐ．Ｌ２８８−Ｌ２９０と、
文献２）：”Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ−ｅｘｃｉｔｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ＣＶＤ  ｏｆ  ａ−Ｓｉ：Ｈ  ｆｉｌｍｓ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｌａｓｍａ  ｓｔｒｅａｍ  ｏｒ  ｂｙ  ｄｉｒｅｃｔ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌａｎｅ”
Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ｔａｎａｋａ，Ｋ．Ａｚｕｍａ，Ｍ．Ｎａｋａｔａｎｉ，Ｔ．Ｓｏｎｏｂｅ，Ｔ．Ｓｉｍａｄａ，Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ，１９８７，ｐｐ．１２１５−１２１８等には、磁界中をサイクロトロン運動する電子にマイクロ波エネルギーを共鳴させて、高密度のプラズマを低圧力下で実現させるＥＣＲ装置に関する報告がされている。
上記文献１）では、ＥＣＲ装置を用いて、ＳｉＨ4ガスおよび、ＧｅＨ4ガスを分解し、ａ−ＳｉＧｅ膜の高速堆積を可能にしている。
上記文献２）では、ＥＣＲ装置で、プラズマ分解されたＨ2ガス流の中に、ＳｉＨ4ガスを導入することで高品質のａ−Ｓｉ膜の高速堆積の可能性を報告したものである。
また、文献３）：特公昭５９−５６７２４号公報「マイクロ波プラズマによる薄膜形成方法」は、マイクロ波プラズマを生起するための円筒型の共振器を用い、内外二重管より導入されるガスを混合するとともに、前記プラズマ分解することで、基板上に堆積膜を形成させるもので、マイクロ波プラズマ生起手段の一形式を提示している。
【０００３】
光起電力素子については、その重要な構成要素たる半導体層は、いわゆるｐｎ接合、ｐｉｎ接合等の半導体接合がなされている。
ａ−Ｓｉ等の薄膜半導体を用いる場合、ホスフィン（ＰＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）等のドーパントとなる元素を含む原料ガスを主原料ガスであるシラン等に混合してグロー放電分解することにより所望の導電型を有する半導体膜が得られ、所望の基板上にこれらの半導体膜を順次積層作製することによって容易に前述の半導体接合が達成できることが知られている。
そしてこのことから、ａ−Ｓｉ系の光起電力素子を作製するについて、その各々の半導体層作製用の独立した成膜室を設け、該成膜室にて各々の半導体層の作製を行う方法が提案されている。
因に米国特許第４，４００，４０９号明細書には、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ）方式を採用した連続プラズマＣＶＤ装置が開示されている。
この装置によれば、複数のグロー放電領域を設け、所望の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板が前記各グロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配置し、前記各グロー放電領域において必要とされる導電型の半導体層を堆積しつつ、前記基板をその長手方向に連続的に搬送せしめることによって、半導体接合を有する素子を連続作製することができるとされている。
なお、該明細書においては、各半導体層作製時に用いるドーパントガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入するのを防止するにはガスゲートが用いられている。具体的には、前記各グロー放電領域同志を、スリット状の分離通路によって相互に分離し、さらに該分離通路に例えばＡｒ、Ｈ2等の掃気用ガスの流れを作製させる手段が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の真空装置は、量産装置としたとき複数の真空容器を連結し配置するため大型となり、特に、帯状部材の搬送方向に対し長大となる傾向があった。
このように従来のロール・ツー・ロール型のプラズマＣＶＤ法による光起電力素子の作製装置においては、帯状部材の搬送方向に対し長大になる傾向があり、さらに所望の特性の光起電力特性を得ようとした場合、帯状部材の温度を昇温させること、及び、不純物の除去のための真空容器のベーキングなどの温度の変化プロセスを実施していた。しかしながらこれによる熱膨張と冷却による収縮を繰り返す工程による熱履歴は真空容器に応力として作用し、ひずみをもたらし、特に、強度の弱い箇所にヒビを発生させ、リーク発生等の問題を引き起こす可能性をもっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決すると共に、加熱された前記帯状部材の般送をさらに安定なものとし、特性の均一性に優れ、欠陥の少ない光起電力素子を大量生産することを可能とする光起電力素子の作製装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、光起電力素子の作製装置をつぎのように構成したものである。
【０００７】
すなわち、本発明の光起電力素子の作製装置は、帯状部材を複数の連結してなる真空容器内を通過させ、プラズマＣＶＤ法により該帯状部材表面に複数の異なる薄膜を積層形成して光起電力素子を連続的に作製する光起電力素子の作製装置において、前記複数の真空容器とこの真空容器を支持する架台との間に、前記連結された真空容器の熱膨張の伸縮作用で該真空容器に発生する前記帯状部材の搬送方向への真空容器の移動を吸収する滑り機構を設けたことを特徴とする。
そして、本発明においては、前記滑り機構として、前記真空容器の脚部に取り付けられた反り状の部材で形成し、または、前記真空容器の脚部に取り付けられた球状の部材で形成し、あるいは、前記真空容器の脚部に取り付けられた車輪状の部材で形成することができる。
また、本発明においては、前記滑り機構は、滑り制限機構により前記帯状部材の搬送方向に対する直角方向の移動を制限するように構成してもよく、また、前記滑り機構と前記架台との接触箇所には、潤滑剤を設けるようにしてもよい。
さらに、本発明においては、前記複数の連結してなる真空容器において、搬送方向に連結し配列された中心に配置の真空容器を前記架台に固定するようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記構成により、前記連結された真空容器の熱膨張の伸縮作用で該真空容器に発生する前記帯状部材の搬送方向の応力を緩和し、上記した本発明の目的を達成するものである。
すなわち、本発明は、光起電力素子作製装置が帯状部材搬送方向に長大となるため、特に、帯状部材搬送方向応力の発生量が大きくなることに着目し発明されたものである。
このことより、本発明の滑り機構は帯状部材搬送方向に特に大きな自由度を持たせることが好ましく、また、帯状部材の搬送方向と直角の方向に対しても該滑り機構なる機能を持たせても良い。
この場合複数の真空容器の配置を安定化させる意味においても、搬送直角方向に対して、滑り過ぎを適宜制限する機構を設けることが好ましい。
本発明において、滑り過ぎを制限する機構とは、帯状部材搬送方向に平行にガイドを設け前記真空容器の垂直方向移動時のずれを制限する壁となるものである。
本発明において、帯状部材搬送方向の滑り機構は、搬送方向に一列に配列された複数の真空容器の全てに設置しても良く、また、実質的に応力のかからない中心となる真空容器は前記架台と該真空容器を固定していても構わない。
本発明において、滑り機構は、真空容器と架台をボルト止め、溶接等の固定手段を持たず、点接触、線接触、面接触で真空容器と架台が接触し、さらに、この接触箇所に必要に応じて潤滑剤などを用い、真空容器の可動をさらに容易ならしめることが可能である。
また、本発明において、滑り機構は車輪状の回転運動を用いても前記真空容器の可動を容易ならしめることも可能である。
上述した本発明の光起電力素子を連続的に作製する装置を用いて、光起電力素子を作製することにより、前述の諸問題を解決するとともに連続移動する帯状部材の搬送をより安定化せしめることが可能となる。
さらに、この結果、高品質で優れた均一性を有する光起電力素子を作製することができる。
【０００９】
以下に、本発明における光起電力素子の連続作製装置についての詳細を、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の光起電力素子を連続製造装置の典型的１例を示す模式的説明図である。
同図において、真空容器１００の中に、概ね直方体形状のｉ型半導体作製用の成膜容器１０１と帯状部材１０４とで形成される第１、第２、第３の成膜空間を構成する。
真空容器１００及び、成膜容器１０１は、それぞれ金属性であって電気的に接続されている。
堆積膜が形成される帯状部材１０４は真空容器１００の図示左側即ち、搬入側の側壁に取り付けられたガスゲート１２９を経てこの成膜容器１０１内に導入され、成膜空間を貫通し、真空容器１００の図示右側即ち、搬出側の側壁に取り付けられたガスゲート１３０を通って真空容器１００の外部へ搬出されるようになっている。
成膜空間内には、図２に示すように第１、第２、第３のアプリケータ１０５、１０６、１０７が帯状部材１０４の搬送方向に沿って並ぶように取り付けられている。
各アプリケータ１０５、１０６、１０７はマイクロ波エネルギーを成膜空間に導入するためのものであり不図示のマイクロ波電源に一端が接続された導波管１１１、１１２、１１３の他端が、それぞれ接続されている。
また、アプリケータ１０５、１０６、１０７の成膜空間への取り付けは部位は、それぞれ、マイクロ波を透過する材料からなるマイクロ波透過性部材１０８、１０９、１１０とから成っている。
また、成膜容器１０１の底面には、原料ガスを放出する第１、第２、第３のガス導入手段１１７、１１８、１１９がそれぞれ取り付けられ、原料ガスを放出するための多数のガス放出孔が帯状部材１０４に向けられ配設されている。
これらのガス放出手段は、不図示のガス供給設備に接続されている。また、アプリケータの対抗側即ち図示手前側の側壁には、排気パンチングボード１２０、１２１、１２２が取り付けられマイクロ波エネルギーを成膜空間内に閉じこめるとともに排気管１２５、１２６（図１）に接続された排気スロットルバルブ１２７、１２８を介して真空ポンプなどの不図示の排気手段に接続されている。
また、図１の装置は、機能性堆積膜を連続的に形成する装置であり、帯状部材１０４の送り出し及び巻き取り用の真空容器３０１及び３０２、第１の導電型層作製用の真空容器１００ｎ、ｉ型層作製用の真空容器１００、第２の導電型層作製用の真空容器１００ｐをガスゲートを介して接続した装置から構成されている。第１の導電型層作製用の真空容器１００ｎ及び、第２の導電型層作製用の真空容器１００ｐは先に説明したｉ型層作製用の真空容器１００内の構造に対しアプリケータを一台とし、真空容器１００ｎ、１００ｐの中に、それぞれ概ね直方体形状の容器１０１ｎ、１０１ｐと帯状部材１０４とで成膜空間１０２ｎ、１０２ｐを形成する。
【００１０】
図１の真空容器１００ｎ，１００ｐ及び、成膜容器１０１ｎ、１０１ｐは、それぞれ金属性であって電気的に接続されている。
３０３は帯状部材１０４の送り出し用ボビン、３０４は帯状部材１０４の巻き取り用ボビンであり、図中矢印方向に帯状部材が搬送される。もちろんこれは逆転させて搬送することもできる。
また、真空容器３０３、３０４中には帯状部材１０４の表面保護用に用いられる合紙の巻き取り、及び送り込み手段を配設しても良い。前記合紙の材質としては、耐熱性樹脂であるポリイミド系、テフロン系及びグラスウール等が好適に用いられる。
３０５、３０６は張力調整及び帯状部材の位置出しを兼ねた搬送用ローラーである。３１４、３１５は圧力計。１２７ｎ、１２７、１２８、１２８ｐ、３０７、３０８はコンダクタンス調製用のスロットルバルブ、１２５ｎ、１２５、１２６、１２５ｐ、３１０、３１１は排気管でありそれぞれ一部分がフレキシブル構造となっており、それぞれ不図示の床に固定された排気ポンプに接続されている。１２９ｎ、１２９、１３０、１２９ｐはガスゲートであり、１３１ｎ、１３１、１３２、１３１ｐはゲートガス導入管で、それぞれ不図示のガス配管の一部分がフレキシブル構造となっており、さらに床に固定されたガス供給設備に接続されている。１０５ｎ、１０５、１０６、１０７、１０５ｐはマイクロ波導入のためのアプリケータでそれらの先端部にはマイクロ波透過性部材１０８ｎ、１０８、１０９、１１０、１０８ｐがそれぞれ取り付けられており、導波管１１１ｎ，１１１，１１２，１１３．１１１ｐを通じて、不図示のマイクロ波電源に接続されている。
各成膜容器１０１ｎ、１０１、１０１ｐの帯状部材１０４を挟んで成膜空間と反対側には、多数の赤外線ランプヒーター１２４ｎ、１２４、１２４ｐと、これら赤外線ランプヒーターからの放射熱を効率よく帯状部材１０４に集中させるためのランプハウス１２３ｎ、１２３、１２３ｐがそれぞれ設けられている。また、帯状部材１０４の温度を監視するための熱電対１３４ｎ、１３４、１３４ｐがそれぞれ帯状部材１０４に接触するように接続されている。
【００１１】
つぎに、本発明の滑り機構について説明する。
図５は真空容器３０１、３０２、１００ｎ、１００ｐのそれぞれの底部四隅の脚部にそれぞれ固定された反り状の部材１１であり、滑り機構を設けた本発明の模式図である。
同図において、反り状の部材は帯状部材１０４の搬送方向に垂直に先端部が反り返っていて熱伸縮を繰り返して真空容器が移動する際の架台１０との摩擦を低減している。
一方、真空容器１００は搬送方向に一列に並ぶ真空容器の中で、中心に配置されているため、架台１０とは、固定されている。
これにより、光起電力素子作製装置は真空容器１００を中心とし、真空容器３０１、３０２、１００ｎ、１００ｐはそれぞれ反り状部材１１と架台１０の接触面を介して容易に移動することが可能である。
該反り状部材１１および、架台１０の材質は主として、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、ステンレス等の機械的強度および加工容易性から適宜選択される。
また、該反り状部材および、該架台接触表面の表面性に関しては、バフ研磨仕上げによる鏡面が好ましい。
また、さらに、架台１０との摩擦をより低減するために、潤滑剤を接触面に塗布することも可能である。
【００１２】
図６は滑り機構の他の装置例を模式的に示すものである。
同図において、球状の滑り部材３１は不図示の真空容器の脚部に取りつけられ、架台１０に対し点接触となり真空容器の円滑な移動を可能ならしめている。
また、図７は本発明の他の装置例で、同図において、滑り機構は車輪４１となっており、帯状部材の搬送方向に対し真空容器を円滑に移動させることが可能になっている。
【００１３】
図８は本発明の滑り制限機構３２を示す模式図である。
同図において、先に説明した球状の滑り機構３１の滑り方向を制限するものである。該滑り制限機構３２は帯状部材搬送方向に対し平行に配設され、不図示の真空容器が架台１０より脱落しないように、且つ、帯状部材搬送方向に連結し配列された真空容器の垂直方向の動きに制限を与える構造になっている。
図９は、本発明の他の装置例を示す模式図である。
同図において、レール６２は架台１０に帯状部材搬送方向に平行に配置されている。
また、不図示の真空容器の脚部に取り付けられた車輪６１はレール６２の軌道上を円滑に移動することが可能となっている。
本発明において好適に用いられる帯状部材の材質としては、半導体膜作製時に必要とされる温度において変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性を有するものであることが好ましく、具体的にはステンレススチール、アルミニウム及びその合金、鉄及びその合金、銅及びその合金等の金属の薄板及びその複合体、及びそれらの表面に異種材質の金属薄膜及び／またはＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ等の絶緑性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行ったもの。
又、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ等の耐熱性樹脂製シート又はこれらとガラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体の表面に金属単体または合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等を鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で導電性処理を行ったものが挙げられる。
【００１４】
また、前記帯状部材の厚さとしては、前記搬送手段による搬送時に作製される湾曲形状が維持される強度を発揮する範囲内であれば、コスト、収納スペース等を考慮して可能な限り薄い方が望ましい。具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ乃至５ｍｍ、より好ましくは０．０２ｍｍ乃至２ｍｍ、最適には０．０５ｍｍ乃至１ｍｍであることが望ましいが、金属等の薄板を用いる場合、厚さを比較的薄くしても所望の強度が得られやすい。
前記帯状部材の幅については、特に制限されることはなく、半導体膜作製手段、あるいはその容器等のサイズによって決定される。
前記帯状部材の長さについては、特に制限されることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さであっても良く、長尺のものを溶接等によって更に長尺化したものであっても良い。
前記帯状部材が金属等の電気導電性である場合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合成樹脂等の電気絶縁性である場合には半導体膜の作製される側の表面にＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、ステンレス、真ちゅう、ニクロム、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｎＯ2−Ｉｎ2Ｏ3（ＩＴＯ）等のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を鍍金、蒸着、スパッタ等の方法であらかじめ表面処理を行って電流取り出し用の電極を作製しておくことが望ましい。
【００１５】
前記帯状部材が金属等の非透光性のものである場合、長波長光の基板表面上での反射率を向上させるための反射性導電膜を該帯状部材上に作製することが前述のように好ましい。該反射性導電膜の材質として好適に用いられるものとしてＡｇ、Ａｌ、Ｃｒ等が挙げられる。
また、基板材質と半導体膜との間での構成元素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層とする等の目的で金属層等を反射性導電膜として、前記基板上の半導体膜が作製される側に設けることが好ましい。
該緩衝層の材質として好適に用いられるものとして、ＺｎＯが挙げられる。
また、前記帯状部材が比較的透明であって、該帯状部材の側から光入射を行う層構成の太陽電池とする場合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の導電性薄膜をあらかじめ堆積作製しておくことが望ましい。
また、前記帯状部材の表面性としてはいわゆる平滑面であっても、微小の凹凸面が有っても良い。微小の凹凸面とする場合には球状、円錐状、角錐状等であって、且つその最大高さ（Ｒｍａｘ）は好ましくは５００Ａ乃至５０００Ａとすることにより、該表面での光反射が乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大をもたらす。
【００１６】
つぎに、本発明の光起電力素子の作製装置におけるガスゲートについて説明する。
本発明において、前記帯状部材の送り出し及び巻き取り用真空容器と半導体膜作製用真空容器を分離独立させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通させて連続的に搬送するにはガスゲート手段が好適に用いられる。
該ガスゲート手段の能力としては前記各容器間に生じる圧力差によって、相互に使用している半導体膜作製用原料ガス等の雰囲気を拡散させない能力を有することが必要である。
従って、その基本概念は米国特許第４，４３８，７２３号明細書に開示されているガスゲート手段を採用することができるが、更にその能力は改善される必要がある。
具体的には、最大１０６倍程度の圧力差に耐え得ることが必要であり、排気ポンプとしては排気能力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、メカニカルブースターポンプ等が好適に用いられる。
また、ガスゲートの断面形状としてはスリット状又はこれに類似する形状であり、その全長及び用いる排気ポンプの排気能力等と合わせて、一般のコンダクタンス計算式を用いてそれらの寸法が計算、設計される。更に、分離能力を高めるためにゲートガスを併用することが好ましく、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ等の希ガス又はＨ2等の半導体膜作製用希釈ガスが挙げられる。
ゲートガス流量としてはガスゲート全体のコンダクタンス及び用いる排気ポンプの能力等によって適宜決定されるが、例えば、ガスゲートのほぼ中央部に圧力の最大となるポイントを設ければ、ゲートガスはガスゲート中央部から両サイドの真空容器側へ流れ、両サイドの容器間での相互のガス拡散を最小限に抑えることができる。
実際には、質量分析計を用いて拡散してくるガス量を測定したり、半導体膜の組成分析を行うことによって最適条件を決定する。
【００１７】
図１０は、本発明で作製される光起電力素子の構成を示す模式図である。
図１０（ａ）に示す例は、帯状部材５０１（１０４）、下部電極５０２、第１の導電型層５０３、ｉ型層５０４、第２の導電型層５０５、上部電極５０６、集電電極５０７から構成されている。
図１０（ｂ）に示す例は、バンドギャップ及び／又は層厚の異なる２種の半導体層をｉ型層として用いた光起電力素子を２素子積層して構成された、いわゆるダブル型光起電力素子であり、帯状部材５０１（１０４）、下部電極５０２、第１の導電型層５０３、ｉ型層５０４、第２の導電型層５０５、第１の導電型層５０３、ｉ型層５０４、第２の導電型層５０５、上部電極５０６、集電電極５０７から構成されている。
図１０（ｃ）に示す例は、バンドギャップ及び／又は層厚の異なる３種の半導体層をｉ型層として用いた光起電力素子を３素子積層して構成された、いわゆるトリプル型光起電力素子であり、帯状部材５０１（１０４）、下部電極５０２、第１の導電型層５０３、ｉ型層５０４、第２の導電型層５０５、第１の導電型層５０３、ｉ型層５０４、第２の導電型層５０５、第１の導電型層５０３、ｉ型層５０４、第２の導電型層５０５、上部電極５０６、集電電極５０７から構成されている。
【００１８】
以下、これらの光起電力素子の構成について説明する。
本発明において用いられる帯状部材５０１（１０４）は、フレキシブルである材質のものが好適に用いられ、導電性のものであっても、また電気絶縁性のものであってもよい。さらには、それらは透光性のものであっても、また非透光性のものであってもよいが、帯状部材５０１（１０４）の側より光入射が行われる場合には、もちろん透光性であることが必要である。
具体的には、本発明において用いられる前記帯状部材１０４を挙げることができ、該帯状部材１０４を用いることにより、作製される光起電力素子の軽量化、強度向上、運搬スペースの低減等が図れる。
【００１９】
光起電力素子の電極としては、当該素子の構成形態により適宜の電極が選択使用される。
それらの電極としては、下部電極、上部電極（透明電極）、集電電極を挙げることができる。（ただし、ここでいう上部電極とは光の入射側に設けられたものを示し、下部電極とは半導体層を挟んで上部電極に対向して設けられたものを示すこととする。）
これらの電極について以下に詳しく説明する。
本発明において用いられる下部電極５０２としては、上述した帯状部材５０１の材料が透光性であるか否かによって、光起電力発生用の光を照射する面が異なる故（たとえば帯状部材５０１が金属等の非透光性の材料である場合には、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示したごとく透明電極５０６側から光起電力発生用の光を照射する。）その設置される場所が異なる。
具体的には、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のような層構成の場合には帯状部材５０１と第１の導電型層５０３との間に設けられる。
しかし、帯状部材５０１が導電性である場合には、該帯状部材が下部電極を兼ねることができる。ただし、帯状部材５０１が導電性であってもシート抵抗値が高い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極として、あるいは基板表面での反射率を高め入射光の有効利用を図る目的で下部電極５０２を設置してもよい。
電極材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ等の金属又はこれらの合金が挙げられ、これ等の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等で作製する。
また、作製された金属薄膜は光起電力素子の出力に対して抵抗成分とならぬように配慮されねばならず、シート抵抗値として好ましくは５０Ω以下、より好ましくは１０Ω以下であることが望ましい。
下部電極５０２と第１の導電型層５０３との間に、図中には示されていないが、ＺｎＯ等の短絡防止及び拡散防止のための緩衝層を設けても良い。該緩衝層の効果としては下部電極５０２を構成する金属元素が第１の導電型層５０３中へ拡散するのを防止するのみならず、若干の抵抗値をもたせることで半導体層を挟んで設けられた下部電極５０２と透明電極５０６との間にピンホール等の欠陥で発生するショートを防止すること、及び薄膜による多重干渉を発生させ入射された光を光起電力素子内に閉じ込める等の効果を挙げることができる。
【００２０】
本発明において用いられる上部電極を構成する透明電極５０６としては太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収させるために光の透過率が８５％以上であることが望ましく、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して抵抗成分とならぬようにシート抵抗値は１００Ω以下であることが望ましい。このような特性を備えた材料としてＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｃｄ2ＳｎＯ4、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）などの金属酸化物や、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属を極めて薄く半透明状に成膜した金属薄膜等が挙げられる。
透明電極は図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においては第２の導電型層５０５層の上に積層されるため、互いの密着性の良いものを選ぶことが必要である。
これらの作製方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプレー法等を用いることができ所望に応じて適宜選択される。
【００２１】
本発明において用いられる集電電極５０７は、透明電極５０６の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極５０６上に設けられる。
電極材料としてはＡｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等の金属またはこれらの合金の薄膜が挙げられる。
これらの薄膜は積層させて用いることができる。
また、半導体層への光入射光量が十分に確保されるよう、その形状及び面積が適宜設計される。
たとえば、その形状は光起電力素子の受光面に対して一様に広がり、且つ受光面積に対してその面積は好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下であることが望ましい。
また、シート抵抗値としては、好ましくは５０Ω以下、より好ましくは１０Ω以下であることが望ましい。
【００２２】
本発明の光起電力素子における第１及び第２の導電型層に用いられる材料としては、周期律表第IV族の原子を１種または複数種から成る、非単結晶半導体が適す。
また更に、光照射側の導電型層は、微結晶化した半導体が最適である。該微結晶の粒径は、好ましくは３ｎｍ〜２０ｎｍで有り、最適には３ｎｍ〜１０ｎｍである。
第１又は第２の導電型層の導電型がｎ型の場合、第１又は第２の導電型層に含有される添加物としては、周期律表第III族の元素が適している。その中で特にリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ひ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）が最適である。
第１又は第２の導電型層の導電型がｐ型の場合、第１又は第２の導電型層に含有される添加物としては、周期律表第V族元素が適している。その中で特にホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）が最適である。
第１及び第２の導電型の層厚は、好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍ、最適には３ｎｍ〜１０ｎｍである。
更に、光照射側の導電型層での光吸収をより少なくするためには、ｉ型層を構成する半導体のバンドギャップより大きなバンドギャップを有する半導体層を用いることが好ましい。例えば、ｉ型層がアモルファスシリコンの場合に光照射側の導電型層に非単結晶炭化シリコンを用いるのが最適である。
（ｉ型層）
本発明の光起電力素子におけるｉ型層に用いられる半導体材料としては周期律表第IV族の原子を１種または、複数種から成る、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、ＳｉＣ、ＧｅＣ、ＳｉＳｎ、ＧｅＳｎ、ＳｎＣ等の半導体が挙げられる。III-V族化合物半導体として、ＧａＡｓ、Ｇａｐ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、II-VI族化合物半導体としてＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、I-III-VI族化合物半導体として、ＣｕＡｌＳ2、ＣｕＡｌＳｅ2、ＣｕＡｌＴｅ2、ＣｕｌｎＳ2、ＣｕｌｎＳｅ2、ＣｕｌｎＴｅ2、ＣｕＧＡｓ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＣｕＧａＴｅ、ＡｇｌｎＳｅ2、ＡｇｌｎＴｅ2、II-IV-V族化合物半導体としては、ＺｎＳｉＰ2、ＺｎＧｅＡｓ2、ＣｄＳｉＡｓ2、ＣｄＳｎＰ2、酸化物半導体として、Ｃｕ2Ｏ、ＴｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｄＳｎＯ4がそれぞれ挙げられる。
上述した本発明の作製装置を用いて、光起電力素子を作製することにより、前述の諸問題を解決するとともに前述の諸要求を満たし、連続して移動する帯状部材上に、高品質で優れた均一性を有し、欠陥の少ない光起電力素子を作製することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の光起電力素子を連続的に製造する装置の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
［実施例１］
図１、図２に示した装置の中で、真空容器３０１、１００ｎ、１００ｐ、３０２の底部の四隅に図５に示す滑り部材を取り付け、架台１０の上を容易に移動出来る状態で光起電力素子を作製した。
まず、基板送り出し機構を有する真空容器３０１に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極として、スパッタリング法により、銀薄膜を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ蒸着してあるＳＵＳ４３０ＢＡ製帯状部材１０４（幅１２０ｍｍ×長さ２００ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）の巻きつけられたボビン３０３をセットし、該帯状部材１０４をガスゲート、第１の導電型層作製用の真空容器１００ｎ、ｉ型層作製用の真空容器１００、第２の導電型層作製用の真空容器１００ｐを介して、帯状部材巻き取り機構を有する真空容器３０２まで通し、たるみのない程度に張力調整を行った。
【００２４】
そこで、各真空容器３０１、１００ｎ、１００、１００ｐ、３０２を不図示の真空ポンプで１×１０-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。
次に、ガスゲート１２９ｎ、１２９、１３０、１２９ｐにゲートガス導入管１３１ｎ、１３１、１３２、１３１ｐよりゲートガスとしてＨ2を各々７００ｓｃｃｍ流し、加熱用赤外線ランプ１２４ｎ、１２４、１２４ｐにより、帯状部材１０４を、各々３５０℃に加熱する。
そして、ガス導入手段１１４ｎより、ＳｉＨ4ガスを２０ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2（１％）ガスを２００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２００ｓｃｃｍ、ガス導入手段１１４、１１５、１１６より、それぞれＳｉＨ4ガスを２００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２００ｓｃｃｍ、ガス導入手段１１４ｐより、ＳｉＨ4ガスを３０ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（１％）ガスを５０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２５０ｓｃｃｍ導入した。真空容器１００ｎ内の圧力は、３０ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見ながらスロットルバルブ１２７ｎの開口を調整した。
真空容器１００内の圧力は、６ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見ながらスロットルバルブ１２７の開口を調整した。真空容器１００ｐ内の圧力は、３０ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見ながらスロットルバルブ１２７ｐの開口を調整した。
【００２５】
その後、マイクロ波電力をアプリケータ１０５ｎ、１０５、１０６、１０７、１０５ｐに電力を導入し、それぞれマイクロ波透過性部材１０８ｎ、１０８、１０９、１１０、１０８ｐを通じて、マイクロ波電力を１０００Ｗ、３００Ｗ、３００Ｗ、３００Ｗ、１０００Ｗ導入し、次に、帯状部材１０４を図中の矢印の方向に搬送させ、帯状部材上に第１の導電型層、ｉ型層、第２の導電型層を作製した。
帯状部材１０４を所定の時間搬送させた後、搬送を停止するとともに、各真空容器１００ｎ、１００、１００ｐのマイクロ波電力をゼロとし、プラズマ放電を停止した。
各ランプヒーターの通電停止とともに、各ガスの導入を停止し、十分冷却するのを待って、全チャンバーを乾燥窒素を封入し大気圧に戻した。
次に真空容器３０２から、巻き上がっている帯状部材１０４を取り出し、所定のサイズに切り抜いた後、第２の導電型層上に、透明電極として、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着にて７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作成した。（素子実１）
以上の、光起電力素子の作成条件を表１に示す。
【００２６】
【表１】
0003754742.tif 000002
このようにして各真空容器のプラズマ放電および、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を測定した。
この際、加熱時の真空容器の移動量は室温時の各真空容器の位置を原点とした。また、プラズマ放電停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達するとともに、この時の各真空容器の移動量が最大になることから、各真空容器の最大移動量はこの時の移動量と定義した。この測定の結果は真空容器１００ｎ、１００ｐが５ｍｍ、真空容器３０１、３０２が１０ｍｍそれぞれ真空容器１００を中心とし、遠ざかる方向に移動していた。
さらに室温にまで十分冷却を行なった時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。
【００２７】
（比較例１）
図５に示すような真空容器３０１、１００ｎ、１００ｐ、３０２の底部の四隅に設置された滑り部材を全て取りはずし、架台１０にそれぞれ固定して［実施例１］と全く同様の条件で光起電力素子を作製した。（素子比１）
各真空容器のプラズマ及び、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を［実施例１］と同様にして測定した。
プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達する点は［実施例１］と全く同様であった。
しかしながら、［実施例１］では、この時の各真空容器の移動量が最大になったのに対し、今回の（比較例１）での各真空容器の移動量測定の結果は真空容器１００ｎ、１００ｐが０．５ｍｍ、真空容器３０１、３０２が１ｍｍそれぞれ真空容器１００を中心とし、遠ざかる方向に移動していた。
さらに室温にまで十分冷却を行なった時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。
【００２８】
＜実施例と比較例１の評価＞
［実施例１］（素子実１）及び（比較例１）（素子比１）で作成した光起電力素子の特性均一性及び欠陥密度の評価を行なった。
特性均一性は、［実施例１］（素子実１）及び（比較例１）（素子比１）で作成した帯状部材上の光起電力素子を、１０ｍおきに５ｃｍ角の面積で切出し、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを評価した。
比較例１（素子比１）の光起電力素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結果を表２に示す。
欠陥密度は、［実施例１］及び（比較例１）（素子比１）で作成した帯状部材上の光起電力素子の中央部５ｍの範囲を、５ｃｍ角の面積１００個切出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較例１（素子比１）の光起電力素子を基準にして、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表２に示す。即ち、これらの数値は高い方が、欠陥密度、特性バラツキともに、おおむね、良好な太陽電池であると言える。
【００２９】
【表２】
0003754742.tif 000003
表２に示すように、比較例１（素子比１）の光起電力素子に対して、実施例１（素子実１）の光起電力素子は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れており、本発明の作製装置により作製した光起電力素子が、優れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証された。
【００３０】
［実施例２］
図１０（ｂ）に示す、下部電極上に、第１の導電型層、ｉ型層、第２の導電型層、第１の導電型層、ｉ型層、及び第２の導電型層の２組のｐｉｎ接合を積層したタンデム型の太陽電池を作製した。
２組のｐｉｎ接合を積層するために図１、図２に示した光起電力素子作製装置の第２の導電型層作製用真空容器１００ｐと真空容器３０２の間に、第１の導電型層作製用真空容器１００ｎ’、ｉ型層作製用真空容器１００’、第２の導電型層作製用真空容器１００ｐ’を各ガスゲートを介して接続した装置から構成されている。
第１のｐｉｎ接合は、アモルファスシリコンゲルマニウムで、また第２のｐｉｎ接合はアモルファスシリコンでそれぞれｉ層を構成してる。
この作製条件は表３にまとめてしるす。
【００３１】
【表３】
0003754742.tif 000004
本実施例では、真空容器の全数は８台の偶数である。
本実施例の場合、中心となる真空容器の架台１０との固定は、真空容器１００ｐ底部の四隅の内真空容器１００ｎ’側の２箇所とし、他の端の２箇所および、その他の真空容器の底部の四隅には図６で示した滑り部材を設置した。
このような装置を用いて、［実施例１］と同様の光起電力素子作製プロセスに従ってタンデム型の太陽電池を作製した。この際、［実施例１］と同様にして各真空容器のプラズマおよび、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を測定した。
この際、加熱時の真空容器の移動量は室温時の各真空容器の位置を原点とした。また、プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達するとともに、この時の各真空容器の移動量が最大になることから、各真空容器の最大移動量はこの時の移動量と定義した。
この測定の結果は真空容器３０１、１００ｎ、１００、１００ｐ、がそれぞれ２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍで、真空容器３０２、１００ｐ’、１００’、１００ｎ’はそれぞれ２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍで本実施例の固定位置から遠ざかる方向にそれぞれ移動していることが分かった。
一連の作製工程が終了した後さらに室温にまで十分冷却を行なった時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。（素子実２）
（比較例２）
［実施例２］で用いた図６に示すような真空容器底部の四隅に設置された滑り部材を全て取りはずし、架台１０にそれぞれ全ての真空容器を固定して［実施例２］と全く同様の条件で光起電力素子を作製した。（素子比２）
各真空容器のプラズマおよび、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を［実施例２］と同様にして測定した。プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達する点は［実施例２］と全く同様であった。
しかしながら、［実施例２］では、この時の各真空容器の移動量が最大になったのに対し、今回の（比較例２）での各真空容器の移動量測定の結果は全ての真空容器で約０．５ｍｍ程度に納まっていた。
さらに室温にまで十分冷却を行った時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。
【００３２】
＜実施例２と比較例２の評価＞
［実施例２］（素子実２）及び（比較例２）（素子比２）で作成した光起電力素子の特性均一性及び欠陥密度の評価を行なった。
特性均一性は、［実施例２］（素子実２）及び（比較例２）（素子比２）で作成した帯状部材上の光起電力素子を、１０ｍおきに５ｃｍ角の面積で切出し、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを評価した。
比較例２（素子比２）の光起電力素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結果を表２に示す。
欠陥密度は、［実施例２］及び（比較例２）（素子比２）で作成した帯状部材上の光起電力素子の中央部５ｍの範囲を、５ｃｍ角の面積１００個切出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。
比較例２（素子比２）の光起電力素子を基準にして、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
0003754742.tif 000005
表４に示すように、比較例２（素子比２）の光起電力素子に対して、実施例２（素子実２）の光起電力素子は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れており、本発明の作製装置により作製した光起電力素子が、優れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証された。
【００３４】
［実施例３］
図１０（ｃ）に示す、下部電極上に、第１の導電型層、ｉ型層、第２の導電型層の３組のｐｉｎ接合を積層したトリプル型の光起電力素子を作製した。
３組のｐｉｎ接合を積層するために実施例２に示した堆積膜形成装置の第２の導電型層作製用の真空容器１００ｐ’と真空容器３０２の間に、第１の導電型層作製用の真空容器１００ｎ”、ｉ型層作製用の真空容器１００”、第２の導電型層作製用の真空容器１００ｐ”を各ガスゲートを介して接続した装置から構成されている。
第１のｐｉｎ接合は、アモルファスシリコンゲルマニュウムで、また第２のｐｉｎ接合はアモルファスシリコンゲルマニュウムで、第３のｐｉｎ接合は、アモルファスシリコンでそれぞれｉ層を構成している。作製条件は表５にまとめてしるす。
【００３５】
【表５】
0003754742.tif 000006
本実施例では、真空容器の全数は１１台の奇数である。
本実施例の場合、中心となる真空容器はｉ型層作製用の真空容器１００’である。該真空容器１００’と架台１０との固定は、真空容器１００’底部の四隅の脚部に図７で示した滑り部材を設置した。
このような装置を用いて、［実施例２］と同様の光起電力素子作製プロセスに従ってトリプル型の太陽電池を作製した。
この際、［実施例２］と同様にして各真空容器のプラズマおよび、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を測定した。この際、加熱時の真空容器の移動量は室温時の各真空容器の位置を原点とした。また、プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達するとともに、この時の各真空容器の移動量が最大になることから、各真空容器の最大移動量はこの時の移動量と定義した。
この測定の結果は真空容器３０１、１００ｎ、１００、１００ｐ、１００ｎ’がそれぞれ２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍで、真空容器３０２、１００ｐ”、１００”、１００ｎ”、１００ｐ’はそれぞれ２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍで本実施例の固定位置から遠ざかる方向にそれぞれ移動していることが分かった。
一連の光起電力素子作製工程が終了した後さらに室温にまで十分冷却を行った時、そられの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。（素子実３）
（比較例３）
［実施例３］で用いた図７に示すような真空容器底部の四隅に設置された滑り部材を全て取りはずし、架台１０にそれぞれ全ての真空容器を固定して［実施例３］と全く同様の条件で光起電力素子を作製した。（素子比３）
各真空容器のプラズマおよび、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を［実施例３］と同様にして測定した。
プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達する点は他の実施例と全く同様であった。
しかしながら、［実施例３］では、この時の各真空容器の移動量が最大になったのに対し、今回の（比較例３）での各真空容器の移動量測定の結果は全ての真空容器で約０．５ｍｍ程度、最大でも０．６ｍｍ程度に納まっていた。さらに室温にまで十分冷却を行なった時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。
【００３６】
＜実施例３と比較例３の評価＞
［実施例３］（素子実３）及び（比較例３）（素子比３）で作成した光起電力素子の特性均一性及び欠陥密度の評価を行った。
特性均一性は、［実施例３］（素子実３）及び（比較例３）（素子比３）で作成した帯状部材上の光起電力素子を、１０ｍおきに５ｃｍ角の面積で切出し、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを評価した。比較例３（素子比３）の光起電力素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結果を表６に示す。欠陥密度は、［実施例３］及び（比較例３）（素子比３）で作成した帯状部材上の光起電力素子の中央部５ｍの範囲を、５ｃｍ角の面積１００個切出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較例３（素子比３）の光起電力素子を基準にして、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表６に示す。
【００３７】
【表６】
0003754742.tif 000007
表６に示すように、比較例３（素子比３）の光起電力素子に対して、実施例３（素子実３）の光起電力素子は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れており、本発明の作製装置により作製した光起電力素子が、優れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証された。
【００３８】
［実施例４］
次に、帯状部材を搬送方向に湾曲させることで成膜空間を形成する光起電力素子の作製について説明する。
図４において２０１（１０４）は帯状部材であり、支持・搬送用ローラー２０２、２０３及び、支持、搬送用リング２０４、２０５によって円柱状に湾曲した形状を保ちながら、図中矢印（→）方向に搬送され、成膜空間２１６を連続的に形成する。
２０６ａ及至２０６ｅは帯状部材２０１（１０４）を加熱または、冷却するための温度制御機構であり、それぞれ独立に温度制御がなされる。本装置でアプリケータ２０７、２０８は一対対抗して設けられており、その先端部分にはマイクロ波透過性部材２０９、２１０がそれぞれ設けられていて、また、方形導波管２１１、２１２がそれぞれ支持・搬送用ローラーの中心軸を含む面に対しその長辺を含む面が垂直とならないよう、且つ、お互いに長辺を含む面が平行とならないように配設されている。
なお、図３において、説明のためにアプリケータ２０７は支持・搬送用リング２０４から切り離した状態を示してあるが、堆積膜形成時には、図中矢印の方向に配設される。
２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃはガス導入手段であり、それぞれ不図示のガス供給設備により原料ガスが成膜空間に導入される。支持・搬送用ローラー２０２、２０３には、般送速度検出機構、張力検出調整機構（不図示）が内蔵され、帯状部材２０１（１０４）の搬送速度を一定に保つとともに、その湾曲形状が一定に保たれる。
図３は図４で説明した成膜空間を第１の導電型層作製用の真空容器２００ｎ、ｉ型層作製用の真空容器２００、第２の導電型層作製用の真空容器２００ｐに適用して、光起電力素子を連続的に形成する装置である。
帯状部材２０１（１０４）の送り出し及び巻き取り用の真空容器３０１及び、３０２には、３０３の帯状部材１０４の送り出し用ボビン、３０４の帯状部材１０４の巻き取り用ボビンが配設されている。
そして、図中矢印方向に帯状部材が搬送される。もちろんこれは逆転させて搬送することもできる。また、真空容器３０３、３０４中には帯状部材２０１（１０４）の表面保護用に用いられる合紙の巻き取り、及び送り込み手段を配設しても良い。前記合紙の材質としては、耐熱性樹脂であるポリイミド系、テフロン系及びグラスウール等が好適に用いられる。
３０５、３０６は張力調整及び帯状部材の位置出しを兼ねた搬送用ローラーである。３１４、３１５は圧力計。
３０９ｎ、３０９、３０９ｐ、３０７、３０８はコンダクタンス調製用のスロットルバルブ、３２０ｎ、３２０、３２０ｂ、３１０、３１１は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続されている。
【００３９】
図３で説明した装置を用いて、本実施例の光起電力素子を連続的に作製した。この実施例の装置では、真空容器３０１、２００ｎ、２００ｐ、３０２の底部の四隅に図８に示す滑り部材３１および、滑り制限部材３２を取り付け、架台１０の上を容易に移動出来る状態で光起電力素子を作製した。
まず、基板送り出し機構を有する真空容器３０１に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極として、スパッタリング法により、銀薄膜を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ蒸着してあるＳＵＳ４３０ＢＡ製帯状部材１０４（幅１２０ｍｍ×長さ２００ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）の巻きつけられたボビン３０３をセットし、該帯状部材２０１、ガスゲート、各層作製用真空容器２００ｎ、２００、２００ｐを介して、帯状部材巻き取り機構を有する真空容器３０２まで通し、たるみのない程度に張力調整を行った。
そこで、各真空容器３０１、３０２、２００ｎ、２００、２００ｐを不図示の真空ポンプでｌ×１０-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。
次に、ガスゲートにゲートガス導入管１３１ｎ、１３１、１３２、１３１ｐよりゲートガスとしてＨ2を各々７００ｓｃｃｍ流し、温度調整機構２０６ａ〜２０６ｅにより、帯状部材１０４を、各々３５０℃、３５０℃、３００℃、に加熱、そして、ガス導入手段２１３ｎよりＳｉＨ4ガスを４０ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2（１％）ガスを２００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを４００ｓｃｃｍ、ガス導入手段管２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃより、トータルでＳｉＨ4ガスを４００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを２００ｓｃｃｍ、ガス導入手段２１３ｐより、ＳｉＨ4ガスを２０ｓｃｃｍ、ＢＦ3（１％）ガスを１００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを５００ｓｃｃｍ導入した。真空容器２００ｎ内の圧力は、４０ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見ながらコンダクタンス調整用のスロットルバルブ３０９ｎの開口を調整した。真空容器２００内の圧力は、５ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見ながらコンダクタンスバルブ３０５の開口を調整した。真空容器２００ｐ内の圧力は、４０ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見ながらスロットルバルブ３０９ｐの開口を調整した。そして、マイクロ波電力を各真空容器に接続されたアプリケータ２０７ｎ、２０８ｎ、２０７、２０８、２０７ｐ、２０８ｐに、マイクロ波透過性部材を通して、それぞれマイクロ波電力を８００Ｗ、８００Ｗ、５００Ｗ、５００Ｗ、８００Ｗ、８００Ｗ導入した。
次に、帯状部材１０４を図中の矢印の方向に搬送させ、帯状部材上に第１の導電型層、ｉ型層、第２の導電型層を作製した。
次に、第２の導電型層上に、透明電極として、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着にて７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作成した。（素子実４）
以上の、光起電力素子の作成条件を表７に示す。
【００４０】
【表７】
0003754742.tif 000008
このようにして各真空容器のプラズマおよび、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を測定した。
この際、加熱時の真空容器の移動量は室温時の各真空容器の位置を原点とした。また、プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達するとともに、この時の各真空容器の移動量が最大になることから、各真空容器の最大移動量はこの時の移動量と定義した。この測定の結果は真空容器２００ｎ、２００ｐが５ｍｍ、真空容器３０１、３０２が１０ｍｍそれぞれ真空容器２００を中心とし、遠ざかる方向に移動していた。
さらに室温にまで十分冷却を行なった時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。
【００４１】
（比較例４）
図６に示すような真空容器３０１、１００ｎ、１００ｐ、３０２の底部の四隅に設置された滑り部材３１および、滑り制限部材３２を全て取りはずし、架台１０にそれぞれ固定して［実施例４］と全く同様の条件で光起電力素子を作製した。（素子比４）
各真空容器のプラズマおよび、ランプヒーター加熱による熱的膨張の影響による各真空容器の移動量を［実施例４］と同様にして測定した。
プラズマ停止直前が各真空容器とも温度が最高点に達する点は［実施例４］と全く同様であった。
しかしながら、［実施例４］では、この時の各真空容器の移動量が最大になったのに対し、今回の［比較例４］での各真空容器の移動量測定の結果は真空容器２００ｎ、２００ｐが０．５ｍｍ、真空容器３０１、３０２が１ｍｍそれぞれ真空容器２００を中心とし、遠ざかる方向に移動していた。さらに室温にまで十分冷却を行なった時、それらの移動量はゼロとなり各真空容器はもとの位置に戻っていることが分かった。
【００４２】
＜実施例４と比較例４の評価＞
［実施例４］（素子実４）及び（比較例４）（素子比４）で作成した光起電力素子の特性均一性及び欠陥密度の評価を行なった。
特性均一性は、［実施例４］（素子実４）及び（比較例４）（素子比４）で作成した帯状部材上の光起電力素子を、１０ｍおきに５ｃｍ角の面積で切出し、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その光電変換効率のバラツキを評価した。比較例４（素子比４）の光起電力素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結果を表８に示す。欠陥密度は、［実施例４］及び（比較例４）（素子比４）で作成した帯状部材上の光起電力素子の中央部５ｍの範囲を、５ｃｍ角の面積１００個切出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力素子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。
比較例４（素子比４）の光起電力素子を基準にして、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を表８に示す。
【００４３】
【表８】
0003754742.tif 000009
表８に示すように、比較例４（素子比４）の光起電力素子に対して、実施例４（素子実４）の光起電力素子は、特性均一性及び欠陥密度のいずれにおいても優れており、本発明の作製装置により作製した光起電力素子が、優れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証された。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成によって、真空容器の熱膨張の伸縮作用で該真空容器に発生する帯状部材の搬送方向の応力を緩和することができ、大面積にわたって、高品質で優れた均一性を有し、欠陥の少ない光起電力素子を大量に再現良く生産することが可能となり、さらに、量産装置の長期安定性が確保され、メンテナンス維持管理費用の低減化が図れ、低コストの光起電力素子を量産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図ｌ】本発明の光起電力素子製造装置の概念的模式図である。
【図２】本発明の光起電力素子製造装置の概念的模式図である。
【図３】本発明の光起電力素子製造装置の概念的模式図である。
【図４】本発明の光起電力素子製造装置の概念的模式図である。
【図５】本発明の滑り機構として、反り状の部材を真空容器の底部脚部に設けた構成を示す模式図である。
【図６】本発明の滑り機構として、球状の部材を真空容器の底部脚部に設けた構成を示す模式図である。
【図７】本発明の滑り機構として、車輪を真空容器の底部脚部に設けた構成を示す模式図である。
【図８】本発明の滑り制限機構を示す模式図である。
【図９】本発明の他の滑り制限機構を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施例の光起電力素子の構成を示す概念的模式図である。
【符号の説明】
１００、１００ｎ、１００ｐ、３０１、３０２：真空容器
１０１：ｉ型層作製用容器
１０１ｎ：第１の導電型層作製用の成膜容器
１０１ｐ：第２の導電型層作製用の成膜容器
１０２、１０２ｎ、１０２ｐ、１０３、１０４：成膜空間
１０５、１０５ｎ、１０５ｐ、１０６、１０７：アプリケータ
１０８、１０８ｎ、１０８ｐ、
１０９、１１０：マイクロ波透過性部材
１１１、１１１ｎ、１１１ｐ、１１２、１１３：導波管
１１４、１１４ｎ、１１４ｐ、１１５、１１６：ガス導入手段
１１７、１１７ｎ、１１７ｐ、１１８、１１９：ガス供給管
１２０、１２０ｎ、１２０ｐ、
１２１、１２２：排気パンチングボード
１２３、１２３ｎ、１２３ｐ：ランプハウス
１２４、１２４ｎ、１２４ｐ：赤外線ランプヒーター
１２５、１２５ｎ、１２５ｐ、１２６：排気管
１２７、１２７ｎ、１２７ｐ、１２８：排気スロットルバルブ
１２９、１２９ｎ、１２９ｐ、１３０、
３１１、３１２：ガスゲート
１３１、１３１ｎ、１３１ｐ、１３２ｎ、
１３２ｐ、１３２：ゲートガス供給管
１３４、１３４ｎ、１３４ｐ：熱電対
２００：ｉ型層作製用真空容器
２００ｎ：第１の導電型層作製用真空容器
２００ｐ：第２の導電型層作製用真空容器
２０１：帯状部材
２０２ｎ、２０２ｐ、２０２、２０３、
２０２ｐ、２０３ｐ：搬送用ローラー
２０４ｎ、２０５ｎ、２０４、２０５、
２０４ｐ、２０５ｐ：搬送用リング
２０６ｎａ、２０６ｎｂ、２０６ａ〜ｅ、
２０６ｐａ、２０６ｐｂ：温度調整機構
２０７ｎ、２０８ｎ、２０７、２０８、
２０７ｐ、２０８ｐ：アプリケータ
２０９ｎ、２１０ｎ、２０９、２１０、
２０９ｐ、２１０ｐ：マイクロ波透過性部材
２１１ｎ、２１２ｎ、２１１、２１２、
２１１ｐ、２１２ｐ：方形導波管
２１３ａ、ｂ、ｃ、２１３ｎ、２１３ｐ：ガス導入手段
２１４：排気管
２１５ａ、ｂ：隔離通路
２１６：成膜空間
３０１、３０２：真空容器
３０３：送り出し用ボビン
３０４：巻き取り用ボビン
３０５、３０６：搬送用ローラー
３０７、３０８、３０９、３０９ａ、３０９ｂ：スロットルバルブ
３１０、３１１：排気管
３１２、３１３：温度調整機構
３１４、３１５：圧力計
５０１：帯状部材
５０２：下部電極
５０３：第１の導電型層（ｎ型半導体層）
５０４：ｉ型半導体層
５０５：第２の導電型層（ｐ型半導体層）
５０６：上部電極
５０７：集電電極
５０８：第１のｐｉｎ接合光起電力素子
５０９：第２のｐｉｎ接合光起電力素子
５１０：第３のｐｉｎ接合光起電力素子
５１１：タンデム型光起電力素子
５１２：トリプル型光起電力素子
【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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