DE69410301T2 - Verfahren zur Herstellung funktioneller niedergeschlagener Schichten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung funktioneller niedergeschlagener Schichten

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines mehrschichtigen, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterfilmes auf einem Träger durch plasmaunterstützte CVD. Das Produkt dieses Verfahrens kann bei der Herstellung von fotovoltaischen Elementen, wie zum Beispiel Solarzellen, verwendet werden.
    • Zugehöriger Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden die Probleme der Umweltverschmutzung ernst. Energieerzeugungssysteme, die lichtelektrische Wandler verwenden, die die Energie von Licht, wie zum Beispiel Sonnenlicht, ausnutzen, verursachen nicht die Probleme der Abgabe von Verbindungen, die eine radioaktive Verschmutzung verursachen, wie sie von der atomaren Energieerzeugung herrühren, und die Probleme der Umweltverschmutzung aufgrund der Energieerzeugung, wie zum Beispiel das Problem, das auftreten kann, wenn die Atmosphäre wärmer wird wegen der thermischen Energieerzeugung. Zusätzlich scheint Sonne überall auf der Erde und kann deshalb zu einer geringeren örtlichen Konzentration von Energiequellen führen, so daß eine relativ hohe Wirksamkeit der Energieerzeugung erreicht werden kann, ohne daß irgendwelche komplizierten und großdimensionierten Gerätschaften erforderlich sind. So haben solche Systeme Beachtung als saubere Energieerzeugungssysteme gefunden, die mit einer zukünftig drängender werdenden Forderung nach einer Energieversorgung ohne Verursachung irgendeiner Zerstörung der irdischen Umwelt erfüllen kann, und Forschung und Entwicklungen werden auf breiter Ebene vorangetrieben, um solche Systeme zur praktischen Anwendung bringen zu können.
  • Im übrigen müssen, was Energieerzeugungssysteme betrifft, die Solarzellen einsetzen, diese verwendeten Solarzellen grundsätzlich eine ausreichend hohe lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit aufweisen, eine überlegene Stabilität ihrer Eigenschaften besitzen und geeignet für die Massenproduktion sein, damit sie als ein System etabliert werden können, das die Forderungen für Energieversorgungen erfüllt.
  • Daneben wird es, um die gesamte elektrische Energie, die für übliche Haushalte erforderlich ist, bereitzustellen, als erforderlich angesehen, Solarzellen zu verwenden, die eine Abgabe von etwa 3 kW pro Haushalt besitzen. Unter der Annahme, daß die Solarzellen eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit von zum Beispiel etwa 10% aufweisen, müssen die Solarzellen eine Fläche von etwa 30 m² aufweisen, um die erforderliche Abgabe zu erzielen. So müssen, um die elektrische Energie, die zum Beispiel für 100000 Haushalte erforderlich ist, bereitzustellen, die Solarzellen eine Fläche von immerhin 3000000 m² aufweisen.
  • Unter diesen Umständen haben Solarzellen, die hergestellt werden können unter Verwendung von einfach erhältlichem, gasförmigem Ausgangsmaterial, wie zum Beispiel Silan, und Zersetzung desselben durch Glimmentladung, so daß ein Halbleiterdünnfilm aus amorphem Silicium oder dergleichen auf einem relativ billigen Träger, wie zum Beispiel einer Glasplatte oder einer Metallplatte, abgeschieden wird, Beachtung gefunden wegen der bedeutenden Produktivität im Bereich der Massenproduktion und der Möglichkeit, sie mit niedrigen Kosten im Vergleich zu Solarzellen herzustellen, die unter Verwendung von einkristallinem Silicium oder dergleichen hergestellt werden. So wurden verschiedene Vorschläge unterbreitet im Bezug auf ihr Herstellungsverfahren und im Bezug auf die Herstellungsvorrichtung.
  • In diesem Zusammenhang offenbart US-Patent Nr.4 400 409 eine kontinuierliche Vorrichtung für plasmaunterstützte CVD, die ein Walzen-zu-Walzen-System einsetzt. Es offenbart, daß diese Vorrichtung mit einer Vielzahl von Glimmentladungsbereichen versehen ist, wobei ein ausreichend langer, flexibler Träger in der Form eines Bandes mit einer gewünschten Breite entlang diesem Verlauf angeordnet ist, auf dem der Träger die entsprechenden Glimmentladungsbereiche nacheinander durchläuft, und daß der Träger in Längsrichtung kontinuierlich transportiert wird, während Halbleiterschichten vom gewünschten Leitfähigkeitstyp durch Abscheidung in den entsprechenden Glimmentladungsbereichen gebildet werden, so daß großflächige Vorrichtungen mit Halbleiterübergängen kontinuierlich gebildet werden können. So kann dieses Walzen-zu-Walzen- System als ein Verfahren bezeichnet werden, das geeignet ist für die Massenproduktion von großflächigen Halbleiterelementen.
  • Inzwischen hat ein plasmaunterstütztes Verfahren, das Mikrowellen ausnutzt, kürzlich Beachtung gefunden. Da Mikrowellen eine hohe Frequenz aufweisen, kann die Energiedichte höher gemacht werden, als in dem Fall, in dem konventionelle Hochfrequenzwellen im Bereich der Radiofrequenzen verwendet werden. Deshalb ist dieses Verfahren geeignet, Plasma mit guter Wirksamkeit zu erzeugen und aufrecht zu erhalten.
  • Zum Beispiel offenbart die offengelegte, japanische Patentanmeldung Nr. 3-30419 ein Verfahren zur Bildung eines abgeschiedenen Filmes und eine Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, das plasmaunterstützte Mikrowellen- CVD ausnutzt. Sie offenbart, daß die Erzeugung von Plasma unter Verwendung von Mikrowellen es möglich macht, abgeschiedene Filme selbst unter niedrigem Druck zu bilden, so daß nicht nur irgendeine Polymerisation aktiver Spezies, die dazu führt, daß die Filmeigenschaften der abgeschiedenen Filme qualitativ ver schlechtert werden, verhindert werden kann, wodurch abgeschiedene Filme hoher Qualität erhalten werden, sondern daß auch die Bildung irgendeines Pulvers aus Polysilan oder dergleichen im Plasma verhindert werden kann, und auch die Filmbildungsgeschwindigkeit dramatisch verbessert werden kann.
  • Diese Veröffentlichung offenbart auch eine Vorrichtung, die so konstruiert ist, daß eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen- CVD gebildet wird und Halbleiterschichten voni n-Typ und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, so daß fotovoltaische Elemente mit pin-Struktur kontinuierlich durch das Walzen-zu-Walzen-System gebildet werden können. Im Fall der fotovoltaischen Elemente, die einen nicht einkristallinen Halbleiter umfassen, wird im allgemeinen die pin- (oder nip-)Schichtstruktur eingesetzt. Bei einer solchen Schichtstruktur muß die Halbleiterschicht vom i-Typ eine festgelegte Dicke aufweisen, um einfallendes Licht zu absorbieren, und auf der anderen Seite brauchen die Halbleiterschichten vom n-Typ und vom p-Typ nur eine sehr kleine Dicke von etwa 1/10 der Halbleiterschicht vom i-Typ aufzuweisen. Deshalb können im Walzen-zu-Walzen-System die Halbleiterschichten vom n-Typ und vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD mit relativ geringer Filmbildungsgeschwindigkeit erzeugt werden. Um sehr dünne Halbleiterschichten mit guter Reproduzierbarkeit durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD mit sehr geringer Filmbildungsgeschwindigkeit zu erzeugen, ist eine ziemliche Erfahrung erforderlich, und die sehr dünnen Halbleiterschichten können leichter mit guter Reproduzierbarkeit durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD mit relativ niedriger Filmbildungsgeschwindigkeit gebildet werden.
  • Im übrigen kann beim Walzen-zu-Walzen-System, wenn plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD mit relativ hoher Filmbildungsgeschwindigkeit eingesetzt wird, um die Halbleiterschicht vom i-Typ zu bilden, die Transportgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers um einiges höher eingestellt werden, als dann, wenn plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD eingesetzt wird. Wenn die Transportgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers größer gemacht wird, ist die Zeit, die für die Filmbildung erforderlich ist, bei der Bildung der Halbleiterschichten vom n-Typ und p-Typ konstant, und deshalb müssen die Filmbildungskammern proportional zur Transportgeschwindigkeit länger gemacht werden, und zwar in der Richtung, in der der bandförmige Träger transportiert wird. Es gibt allerdings eine Grenze im Bezug auf den Fall, wenn eine dünne und homogene nicht einkristalline Halbleiterschicht in einer langen Filmbildungskammer auf einer großen Fläche und mit guter Reproduzierbarkeit gebildet wird, oberhalb der es unausweichlich zur mangelnden Einheitlichkeit der Schichtdicke kommt, was die Schichtdicke übermäßig viel kleiner oder größer macht als die festgelegte Schichtdicke, oder Unregelmäßigkeiten in den Eigenschaften, wie zum Beispiel in der Leitfähigkeit, verursacht werden. Insbesondere eine mit Verunreinigungen dotierte Schicht (p-Typ oder n-Typ), die auf der Seite der Halbleiterschicht vom i- Typ, von der das Licht einfällt, bereitgestellt wird, muß gemäß den Forderungen so dünn wie möglich gemacht werden. Es ist allerdings schwierig, eine dünne und homogene, großflächige, mit Verunreinigungen dotierte Schicht in einer langen Filmbildungskammer durch konventionelle, plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD zu bilden, was zu Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit in den Eigenschaften der hergestellten fotovoltaischen Elemente führt.
  • Bei den fotovoltaischen Elementen, wie zum Beispiel Solarzellen, sind oft Einheitenmodule aus einem fotovoltaischen Element in Serie oder parallel geschaltet, so daß sie eine Einheit bilden, damit der gewünschte Strom und die gewünschte Spannung erhalten werden können. Für die Einheitenmodule wird gefordert, daß sie unter den Einheitenmodulen eine geringere Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit in den Eigenschaften, wie zum Beispiel der Ausgabespannung und dem Ausgabestrom, aufweisen, und auf der Stufe der Bildung der Einheitenmodule wird gefordert, daß eine Einheitlichkeit in den Eigenschaften der mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme bereitgestellt wird, die den bedeutendsten Charakterisierungsfaktor darstellt. Um den Schritt des Zusammenbaus der Module zu vereinfachen, sollte es möglich sein, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit überlegenen Eigenschaften über eine große Fläche zu bilden. Das kann eine Verbesserung bei der Massenproduktion der fotovoltaischen Elemente, wie zum Beispiel in Solarzellen, und auch eine bedeutende Verringerung der Produktionskosten mit sich bringen. Was das betrifft, neigt jede beliebige konventionelle Vorrichtung zur ununterbrochenen Bildung von mehrschichtigen abgeschiedenen Halbleiterfilmen, bei denen die Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und die Halbleiterschichten vom n- Typ und vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, dazu, Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit im Bezug auf die Eigenschaften der mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme für die hergestellten, fotovoltaischen Elemente zu verursachen, und das war problematisch.
  • Als Verfahren zur Bildung von Halbleiterschichten vom n-Typ und vom p-Typ ist nach dem Stand der Technik auch die lonenimplantation bekannt. Die Ionenimplantation ermöglicht die Steuerung der Schichtdicke der Halbleiterschicht vom n-Typ und vom p-Typ, während die Stärke, mit der Verunreinigungsionen eingeschossen werden, durch die Beschleunigungsspannung gesteuert wird. Allerdings besteht eine Ionenimplantationsvorrichtung, mit der Verunreinigungsionen eingeschossen werden, im allgemeinen aus einem Aufbausystem zur Erzeugung von Ionen, einem Aufbausystem zum Abziehen der Ionen in Form eines Strahles, einem Aufbausystem, das dafür sorgt, daß der Strahl Abtastbewegungen durchführen kann, und dergleichen, was zu einer komplizierten Struktur und einer teuren Vorrichtung führt. Deshalb ist sie nicht geeignet zur Bildung von fotovoltaischen Elementen aus nicht einkristallinen Halbleitern mit guter Produktivität bei niedrigen Kosten und wurde bisher nicht als Hilfsmittel zur Bildung von mit Verunreinigungen dotierten Schichten eingesetzt.
  • Inzwischen hat als ein Verfahren zur Bildung sehr flacher Übergänge, die in Ultra-LSI-Schaltkreisen erforderlich sind, und dergleichen, das Plasmadotieren kürzlich Beachtung gefunden, das das Einbringen von Verunreinigungen unter Verwendung eines Plasmas von Verunreinigungsgasen ermöglicht, wie es im "Ultra LSI Process Data Handbook" (Science Forum, Ausgabe 1990) und dergleichen berichtet wird. Auch "Lecture Draft Collections 30p-M-6" von 1988, "35th Joint Lecture Meeting Concerned with Applied Physics" veröffentlicht, daß amorphe Siliciumfilme mit Verunreinigungen durch Plasmadotierung dotiert werden können, wobei amorphe Siliciumfilme vom i-Typ einem Hochfrequenzplasma von Verunreinigungsgasen ausgesetzt werden. Allerdings gibt es noch keine Veröffentlichung im Bezug auf die Anwendung dieses Plasmadotierens zur Bildung von mit Verunreinigungen dotierten Schichten fotovoltaischer Elemente, wie zum Beispiel solcher von Solarzellen. Nach dem Stand der Technik ist vollständig unbekannt, wie Plasmadotieren durchgeführt werden kann, um gute fo tovoltaische Elemente zu bilden, wenn fotovoltaischen Elemente hergestellt werden, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden.
  • Zusätzlich können Solarzellen aus amorphem Silicium ein Phänomen (Staebler- Wronsky-Effekt) verursachen, bei dem sich die Eigenschaften als Ergebnis der Bestrahlung mit Licht verschlechtern, das bei kristallinen Solarzellen nicht auftritt. Das ist ein wichtiges Thema, um eine Kostensenkung zu erreichen auf der Grundlage von Techniken zur Verbesserung der Wirksamkeit und von Techniken zur Produktion großer Flächen, und auch ein wichtiges Thema, um die Solarzellen praktisch anzuwenden, so daß sie als Energieversorgungseinrichtung verwendet werden können.
  • Im Hinblick auf die Auffindung des Mechanismusses dieser Verschlechterung durch Licht und eine Gegenmaßnahme dafür wurde eine große Anzahl von Ansätzen durchgeführt aus der Richtung der Halbleitermaterialien, indem zum Beispiel die Verunreinigungen verringert wurden, aus der Richtung der Vorrichtungen, indem zum Beispiel eine Tandemvorrichtungsstruktur verwendet wurde, und von der Richtung einer Behandlung zur Wiederherstellung der Eigenschaften, indem zum Beispiel ein Tempern durchgeführt wurde. Insbesondere der Einsatz der Tandemvorrichtungsstruktur macht es möglich, die Schichtdicke der Halbleiterschicht vom i-Typ kleiner zu machen, die Verschlechterung durch Licht zu verhindern und auch eine höhere Wirksamkeit bei der Überlagerung von Solarzellen mit verschiedenen Bandabständen zu erreichen, und hat deshalb in den letzten Jahren Aufmerksamkeit erregt.
  • Unter den Tandemvorrichtungsstrukturen sind Dreischichttandemvorrichtungen gegenüber Zweischichttandemvorrichtungen vorteilhaft im Bezug darauf, daß die Spektren des einfallenden Lichtes in einem breiteren Wellenlängenbereich ausgenutzt werden können, eine höhere lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit erhalten werden kann und auch eine höhere Ausgangsspannung bereitgestellt werden kann. Die Dreischichttandemvorrichtungen bestehen allerdings aus einer großen Zahl von Schichten, nämlich neun Schichten oder mehr, und es war ein Thema, wie mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit dieser Mehrschichtkonstruktion in guter Reproduzierbarkeit mit hoher Geschwindigkeit in einer kontinuierlichen Weise gebildet werden können.
  • EP-A 0561500, das zum Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ gehört, offenbart ein Verfahren zur Herstellung von fotovoltaischen Dünnfilmvorrichtungen des Typs, der eine innere Halbleiterschicht, die zwischen zwei entgegengesetzt aufgeladenen dotierten Halbleiterschichten eingebracht ist. Eine Pufferschicht aus i-leitendem Halbleitermaterial wird am Übergang zwischen einer durch Mikrowelle abgeschiedenen, i-leitenden Grundschicht und einer durch Hochfrequenz abgeschieden Schicht aus dotiertem Material eingebracht.
  • US-A 4563240 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Plasmaverfahren, bei dem identische Proben in einer Vorrichtung zur Durchführung des Plasmaverfahrens verarbeitet werden. Die Vorrichtung umfaßt eine Einrichtung zur Erzeugung von Plasma mit gewöhnlicher Frequenz und eine Einrichtung zur Erzeugung von Plasma mit Mikrowelle. Unter Verwendung dieser Vorrichtung kann die Plasmaverarbeitungsgeschwindigkeit beschleunigt werden, und die elektrische Beschädigung aufgrund von Ionen im Plasma kann verringert werden. Dies ermöglicht einen hohen Durchsatz und hohe Qualität bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreiselementen.
  • US-A 4937205 offenbart ein Plasmadotierverfahren zum Dotieren eines Halbleiterträgers mit einer Verunreinigung. Das wird erreicht unter Verwendung einer Radiofrequenzentladung im Vakuum. Die Radiofrequenzentladung wird mit Unterbrechungen durchgeführt, wobei der mittlere Strom der Entladung gesteuert wird. Durch Auswahl eines Vakuums im Bereich von 1×10&supmin;&sup4; bis 5×10&supmin;² Torr (1 Torr = 133,32 Pa) wird eine übermäßige Abscheidung der Verunreinigung auf dem Träger vermieden.
  • Wie vorstehend ausgeführt, weist das Verfahren zur kontinuierlichen Bildung eines mehrschichtigen Halbleiterfilmes durch das Walzen-zu-Walzen-System, wie es vorstehend beschrieben wurde, das Problem auf, das irgendwelche Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit in den Eigenschaften der hergestellten fotovoltaischen Elemente leicht auftritt, wenn die Halbleiterschichten vom i-Typ mit großer Schichtdicke durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden, die geeignet ist für Hochgeschwindigkeitsfilmbildung.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung eines mehrschichtigen, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterfllmes auf einem Träger zur Verwendung bei der Herstellung eines fotovoltaischen Elementes bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:
  • (a) Bildung einer nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder vom p-Typ durch Hochfrequenzplasma-CVD,
  • (b) Bildung einer ersten, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch Mikrowellenplasma-CVD,
  • (c) Bildung einer zweiten, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch Hochfrequenzplasma-CVD und
  • (d) Bildung einer nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder vom n-Typ,
  • wobei der Verfahrensschritt (d) durchgeführt wird, indem ein Dotiermittel vom p- oder vom n-Typ in die Oberfläche der zweiten Schicht vom i-Typ eingeführt wird unter Verwendung eines Plasmas, das in der Gegenwart eines Ausgangsgases für ein Dotiermittel gebildet wird bis zum Ausschluß des Ausgangsgases für Silicium.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung zielt darauf hin, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm für ein fotovoltaisches Element mit überlegenen Eigenschaften herzustellen, so daß ein fotovoltaisches Element bereitgestellt werden kann, das frei ist von Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit in den Eigenschaften über eine große Fläche.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung zielt darauf hin, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm für ein fotovoltaisches Dreischichttandemelement herzustellen, das in der Lage ist, eine Verschlechterung durch Licht zu verhindern und eine hohe lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit und eine hohe Ausgangsspannung zu erzielen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich einen mehrschichtigen Halbleiterfilm zu bilden.
  • Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines anderen Beispiels einer Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich einen mehrschichtigen Halbleiterfilm zu bilden.
  • Figg. 3 A und 3B zeigen die Beziehung zwischen der Entladungsfrequenz f beim Plasmadotieren und der Leerlaufspannung Voc der sich ergebenden, fotovoltaischen Elemente, wobei sich Figg. 3A und 3B auffotovoltaische Elemente beziehen, die in der Verwendung der Vorrichtung aus Fig. 1 beziehungsweise der Vorrichtung aus Fig. 21 hergestellt wurden.
  • Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels einer Filmbildungskammer zur Verwendung mit plasmaunterstützter Mikrowellen- CVD.
  • Fig. 5 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung einer Filmbildungskammereinheit
  • Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels einer Filmbildungskammer zur Verwendung mit plasmaunterstützter Hochfrequenz- CVD.
  • Fig. 7A ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels einer Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers, und Fig. 7B ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels einer Kammer zum Aufwikkeln des bandförmigen Trägers.
  • Fig. 8 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung einer Steuermechanismusses.
  • Fig. 9 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels eines fotovoltaischen Elementes.
  • Fig. 10 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels eines anderen fotovoltaischen Elementes.
  • Fig. 11 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels noch eines anderen fotovoltaischen Elementes.
  • Fig. 12 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels weiteren eines fotovoltaischen Elementes.
  • Fig. 13 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 14 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines anderen fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 15 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines anderen fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 16 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines weiteren fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 17 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines weiteren fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 18 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines weiteren fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 19 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines weiteren fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 20 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines weiteren fotovoltaischen Dreifachelementes.
  • Fig. 21 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines anderen Beispiels einer Vorrichtung, die in der Lage ist, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm kontinuierlich herzustellen.
  • Fig. 22 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung, die in der Lage ist, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm kontinuierlich herzustellen.
  • Fig. 23 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung, die in der Lage ist, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm kontinuierlich herzustellen.
  • Fig. 24 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung noch eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung, die in der Lage ist, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm kontinuierlich herzustellen.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Erfindung wird im folgenden im Detail unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1, 21 und 23 sind schematische Querschnitte, um grundsätzliche Beispiele der Vorrichtung darzustellen, die in der Lage ist, kontinuierlich einen mehrschichtigen Halbleiterfilm zu bilden. In Fig. 1 besteht ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung grundsätzlich aus einer Kammer 101 zum Abwickeln eines bandförmigen Trägers, einer Filmbildungskammer 102, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 103, die in ihrem Inneren drei Filmbildungskammern besitzt, in denen eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 104, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 105, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder vom n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und eine Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers. Jede der Kammern ist mit ihren Nachbarkammern über eine Gasschleuse verbunden. In der Vorrichtung, die in Fig. 21 dargestellt ist, sind drei Sätze nur der Filmbildungsabschnitte der Vorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, bereitgestellt. In der Vorrichtung, die in Fig. 23 dargestellt ist, sind zwei Sätze nur der Filmbildungsabschnitte der Vorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, bereitgestellt, und die Filmbildungskammer zur Verwendung mit plasmaunterstützter Mikrowellen-CVD im dritten Satz wird nicht bereitgestellt.
  • In der Vorrichtung wird der bandförmige Träger 108 von einer Spule 109 abgewickelt, die in der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, und wird dann durch die vier Filmbildungskammern transportiert und geleitet, die jeweils durch die Gasschleuse verbunden sind, bis er auf einer Spule 110 aufgewickelt wird, die in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei im Verlaufe dieses Transportes nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit einer nipoder pin-Struktur oder einer nipnipnip- oder pinpinpin-Struktur auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden können.
  • Die Erfindung wurde gemacht auf der Grundlage der folgenden Feststellungen, die erhalten wurden als Ergebnis von ausführlichen Untersuchungen, die im Rahmen der Erfindung durchgeführt wurden, und weiteren Untersuchungen, die danach gemacht wurden.
  • In der Arbeitsgruppe der Erfinder wurde bisher als Vorrichtung einer konventionell bekannten Konstruktion die Vorrichtung des Walzen-zu-Walzen-Systems, die in Fig. 1 dargestellt ist, eingesetzt, bei der die Filmbildungskammer 104 nicht verwendet wird, und wurden bisher Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet, um fotovoltaische Elemente herzustellen, die aus amorphen Silicium bestehen und nip- oder pin- Struktur aufweisen.
  • In einer solchen konventionellen Vorrichtung ist die Filmbildungsgeschwindigkeit von Filmen, die in der Filmbildungskammer 103 für die Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden, sehr hoch, nämlich 8 nm/s oder mehr, und deshalb war es möglich, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme für fotovoltaische Elemente mit hoher Geschwindigkeit zu bilden. Als es dann möglich geworden war, Filme mit hoher Geschwindigkeit herzustellen, wurde es auch möglich, die Transportgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers höher einzustellen, so daß es möglich wurde, etwa 300 nm dicke Halbleiterschichten vom i-Typ für fotovoltaische Elemente vom Einzeltyp zu bilden, selbst wenn die Transportgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers höher bis zu etwa 100 cm/min eingestellt wurde, da drei Filmbildungskammern mit einer Länge von etwa 20 cm je Kammer in der Filmbildungskammer 103 für die Halbleiterschicht vom i-Typ bereitgestellt sind.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 23 dargestellt ist, ist die Filmbildungsgeschwindigkeit der Filme, die in den Filmbildungskammern für die Halbleiterschichten vom i-Typ 2303A und 2303B durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden, sehr hoch, nämlich etwa 8 nm/s oder mehr, und es ist deshalb möglich geworden, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfllme für dreischichtige, fotovoltaische Tandemelemente mit hoher Geschwindigkeit zu bilden. Die oberste Halbleiterschicht vom i-Typ eines Elementes mit nip-Struktur wurde durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD mit relativ niedriger Filmbildungsgeschwindigkeit gebildet. Eine solche langsame Filmbildungsgeschwindigkeit für die Halbleiterschicht vom i-Typ hinderte allerdings nicht daran, die mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme mit insgesamt hoher Geschwindigkeit zu bilden, weil die Halbleiterschicht vom i-Typ des obersten Elementes in einem dreischichtigen, fotovoltaischen Tandemelement unter den drei Elementen, die in Serie geschaltet sind, dem intensivsten Licht ausgesetzt ist, und deshalb kann diese Halbleiterschicht vom i-Typ der Vorrichtung die kleinste Schichtdicke unter den Halbleiterschichten vom i-Typ der drei Elemente besitzen. Dann war es, da es möglich geworden war, die Filme mit hoher Geschwindigkeit zu bilden, auch möglich geworden, die Transportgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers größer einzustellen, so daß es möglich wurde, etwa 300 nm dicke Halbleiterschichten vom i-Typ zu bilden, selbst wenn die Transportgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers größer gemacht wurde bis zu etwa 100 cm/min, da drei Filmbildungskammern mit einer Länge von etwa 20 cm pro Kammer in der Filmbildungskammer 2303B für die Halbleiterschicht vom i-Typ bereitgestellt sind.
  • In den mit Verunreinigungen dotierten Schichten auf der Seite der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, von der das Licht einfällt, werden üblicherweise Siliciummaterialien mit breitem Bandabstand, wie zum Beispiel amorphes Siliciumcarbid, und mikrokristallines Silicium mit niedriger Absorptionsf higkeit für kurzwelliges Licht verwendet, so daß das Licht davon abgehalten werden kann, in den Schichten absorbiert zu werden. Im Rahmen der Erfindung wurde mikrokristallines Silicium in den mit Verunreinigungen dotierten Schichten auf der Seite, von der das Licht einfällt, eingesetzt, die eine Leitfähigkeit erreichen können, die mehr als drei Größenordnungen größer ist als die des amorphen Siliciums. Wenn übrigens versucht wird, plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD zu verwenden, um mit Verunreinigungen dotierte, mikrokristalline Siliciumschichten mit hoher Leitfähigkeit zu bilden, tritt folgendes Problem auf Das heißt, das Problem besteht darin, daß, wenn versucht wird, die Filmbildungsgeschwindigkeit zu vergrößern, indem die Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangsmaterialgase, die Siliciumatome enthalten, vergrößert wird, das Verhältnis der Menge der Hochfrequenzenergie zur Strömungsgeschwindig keit des Ausgangsmaterialgase abnehmen kann, was es unmöglich macht, mikrokristalline Filme zu bilden, so daß die Filme amorph werden, was ein abruptes Absinken der Leitfähigkeit verursacht, was zu einer Verschlechterung der Vorrichtungseigenschaften führt.
  • Wenn auf der anderen Seite die Hochfrequenzenergie vergrößert wird, um die Filmbildungsgeschwindigkeit zu vergrößern, wird die Verteilung der Filmbildungsgeschwindigkeit oder die Leitfähigkeit in den filmbildenden Bereichen größer, was es unmöglich macht, sehr dünne Schichten einheitlich über den gesamten Filmbildungsbereich zu bilden und es auch nötig macht, eine enorme Hochfrequenzenergie zu verwenden, um die Filme mikrokristallin zu gestalten, so daß es erforderlich wird, eine sehr große Energiequelle zu verwenden und es auch schwierig wird, die Energie einheitlich einzubringen. Es gibt ein weiteres Problem, das darin besteht, daß leicht eine außergewöhnliche Entladung auftritt.
  • Aus den vorstehend genannte Gründen gibt es hier eine Grenze für die Bildung hochleitender, sehr dünner, mikrokristalliner Siliciumschichten bei der hohen Geschwindigkeit durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD. So war es, um sehr dünne Schichten von etwa 10 nm Dicke einheitlich zu bilden, erforderlich, diese Schichten mit einer Filmbildungsgeschwindigkeit von etwa 10 nm/min oder weniger zu bilden.
  • Entsprechend war es bei der konventionellen Vorrichtung vom Walzen-zu- Walzen-System, wenn die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, erforderlich, eine Filmbildungskam mer 105 bereitzustellen, die angemessen lang in Richtung der Übertragung des bandförmigen Trägers war, um die mit Verunreinigen dotierten Halbleiterschichten auf der Seite, von der das Licht einfällt, durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD zu bilden.
  • In einer solchen langen Filmbildungskammer 105 war es sehr schwierig, sehr dünne, mit Verunreinigungen dotierte Schichten von etwa 10 nm Dicke in einer guten Qualität und in einheitlicher Form zu bilden. Um Ansätze zu finden, um die Filmbildungsbedingungen zu verbessern, wurden im Rahmen der Erfindung die Zusammenhänge zwischen Fließgeschwindigkeit eines zugeführten Ausgangsmaterialgases für Silicium und den Eigenschaften der hergestellten, fotovoltaischen Elemente, während die Strömungsgeschwindigkeit geändert wurde, untersucht. Im Verlauf dieser Untersuchung wurde die Strömungsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialgases für Silicium, nämlich SiH&sub4;, das in die Filmbildungskammer 105 eingeleitet wurde, so lange verringert, bis es 0 (null) erreichte, und es wurde gefunden, daß die fotovoltaischen Elemente gebildet werden konnten, selbst wenn der Gasfluß 0 beträgt. Genauer gesagt wurde im Rahmen der Erfindung gefunden, daß die mit Verunreinigungen dotierten Schichten auf den Halbleiterschichten vom i-Typ selbst bei Verwendung von Plasma eines Gases, daß kein Ausgangsmaterialgas mit Siliciumatomen enthält, gebildet werden und fotovoltaische Elemente mit nip- oder pin-Struktur hergestellt werden können. Das ist eine gänzlich unerwartete Tatsache bei Zugrundelegen der konventionellen Idee, daß mit Verunreinigungen dotierte Schichten gebildet werden, indem Siliciumfilme abgeschieden werden, die mit Verunreinigungen dotiert sind.
  • Im Rahmen der Erfindung wurden Sekundärionenmassenspektren (SIMS) angefertigt, um die Verteilung der Siliciumatome und der Verunreinigungsatome in Richtung der Schichtdicke der hergestellten, fotovoltaischen Elemente zu analysieren, und es wurde bestätigt, daß die mit Verunreinigungen dotierten Schichten mit hoher Dichte auf der Halbleiterschicht in einer sehr kleinen Schichtdicke von etwa 10 nm gebildet werden, selbst wenn die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ einem Plasma ohne SiH&sub4;-Strom aüsgesetzt werden. Es wurden auch Sekundärionenmassenspektren angefertigt (SIMS) um irgendeine Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit in der Schichtdicke gemäß den Positionen der jeweiligen mit Verunreinigungen dotierten Schichten auf den Halbleiterschichten vom i-Typ der hergestellten, fotovoltaischen Elemente zu analysieren, und es wurde bestätigt, daß die Schichtdicke der mit Verunreinigungen dotierten Schicht eine höhere Einheitlichkeit besitzt, wenn kein SiH&sub4; zugeführt wird, als wenn SiH&sub4; in der Menge zugeführt wird, die erforderlich ist, um die Filme mit einer gegebenen Schichtdicke durch Abscheidung zu bilden.
  • Der Grund, warum die mit Verunreinigungen dotierten Schichten in dieser Weise gebildet werden, ohne daß das Ausgangsmaterialgas für Silicium SiH&sub4; zugeführt wird, ist vermutlich nicht der, daß nicht einkristalline Siliciumhalbleiter, die Verunreinigungen enthalten, abgeschieden werden, sondern daß Verunreinigungsdotiergase, wie zum Beispiel B&sub2;H&sub6; und PH&sub3;, durch das Plasma ionisiert werden, wodurch sie sich in Verunreinigungsionen verwandeln, die dann in sehr dünne Bereiche in der Nachbarschaft der Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ geschossen werden, wo etwas stattfindet, was Plasmadotieren genannt wird.
  • Als nächstes wurde im Rahmen der Erfindung die Beziehung zwischen Entladungsfrequenz beim Plasmadotieren und den Eigenschaften der sich ergebenden, fotovoltaischen Elemente untersucht, während die Entladungsenergie konstant gehalten wurde und die Entladungsfrequenz im Bereich von 1 kHz bis 13,56 MHz geändert wurde, wenn das Plasmadotieren an solchen Halbleiterschichten vom i-Typ von fotovoltaischen Elementen durchgeführt wurde. Als Ergebnis wurde gefunden, daß eine Beziehung besteht, wie sie in Fig. 3A dargestellt ist (Fig. 3B bezieht sich auffotovoltaische Elemente, die hergestellt wurden unter Verwendung der Vorrichtung aus Fig. 21), zwischen der Entladungsfrequenz f beim Plasmadotieren und der Leerlaufspannung Voc der sich ergebenden, fotovoltaischen Elemente, wobei ein Absinken der Leerlaufspannung der hergestellten fotovoltaischen Elemente festgestellt wird, wenn die Entladungsfrequenz kleiner als etwa 5 kHz und größer als etwa 500 kHz ist, und daß fotovoltaische Elemente mit einer hohen Leerlaufspannung und einer hohen Qualität hergestellt werden können ohne Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit über eine große Fläche, wenn die Entladungsfrequenz innerhalb des Bereiches vonniedngen Frequenzen von etwa 5 kHz bis etwa 500 kHz liegt.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, wurde im Rahmen der Erfindung weiter ein Plasmadotieren an Halbleiterschichten vom i-Typ ausgeführt, die in einer sehr kleinen Schichtdicke von etwa 30 nm oder weniger durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD auf die Halbleiterschichten vom i-Typ, die durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD hergestellt worden waren, unter Verwendung der Filmbildungskammer 104 abgeschieden worden waren. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die Eigenschaften, wie zum Beispiel die Leerlaufspannung und die Kurvenfaktoren der fotovoltaischen Elemente mehr verbessert werden können als in dem Fall, in dem das Plasmadotieren direkt durchgeführt wird an Halbleiterschichten vom i-Typ, die durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden. Im allgemeinen gilt, daß, wenn Halbleiterschichten vom i-Typ von fotovoltaischen Elementen, die amorphes Silicium umfassen, in einer Schichtdicke gebildet werden, die geringfügig größer ist, aber im Bereich praktischer Anwendung liegt, daß ihre Kurzschlußspannung geringfügig ansteigt, aber ihre Leerlaufspannung und Kurvenfaktoren nicht verbessert werden. Deshalb kann diese Änderung, die im Rahmen der Erfindung gefunden wurde, nicht auf Änderungen der Schichtdicke der Halbleiterschicht vom i-Typ zurückgeführt werden. Es wurde auch gefunden daß das gleiche für die Vorrichtungen gilt, die hergestellt wurden unter Verwendung der Herstellungsvorrichtung, die in Figg. 21 und 23 dargestellt sind.
  • Die Erfindung beruht auf den vorstehend genannten Feststellungen, und ein Verfahren, das in der Lage ist, hochqualitative fotovoltaische Elemente ohne Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit über eine große Fläche herzustellen, wurde erhalten. Bei der konventionellen Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen mit dem Walzen-zu- Walzen-System, bei dem Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- oder vom p-Typ durch Hochfrequenz-CVD plasmaunterstützte gebildet werden, wurde nämlich das auftretende Problem, daß es schwer ist, die mit Verunreinigungen dotierte Schicht auf der Halbleiterschicht vom i-Typ dünn und homogen in einer großen Fläche zu bilden, und daß leicht Uneinheitlichkeit oder Unregelmäßigkeit in den Eigenschaften bei den hergestellten, fotovoltaischen Elementen auftritt, gelöst, indem weiter auf der Halbleiterschicht vom i-Typ, die durch plasmaunterstütztes Mikrowellen-CVD gebildet wurde, die Halbleiterschicht vom i-Typ mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD gebildet wurde. So war es möglich, hochqualitative, fotovoltaische Elemente mit höherer Geschwindigkeit in einer kontinuierlichen Art ohne Ungleichmäßigkeit oder Unregelmäßigkeit über eine große Fläche herzustellen.
  • Es wird eine zusätzliche Beschreibung jeder Filmbildungskammer, die eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung ausmachen, und von einem verwendeten bandförmigen Träger gegeben.
    • Kammer zur Bildung der Halbleiterschicht vom 1-Typ unter Verwendung einer Mikrowellenplasma-CVD-Technik
  • Die Kammer zur Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ unter Verwendung einer Mikrowellenplasma-CVD-Technik bedeutet eine Filmbildungskammer zur kontinuierlichen Bildung auf einem bandförmigen Träger, der sich kontinuierlich bewegt, von im wesentlichen i-leitenden, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschichten unter Verwendung der Mikrowellenplasma-CVD-Technik.
  • Eine Vielzahl von Kammern zur Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ unter Verwendung einer Mikrowellenplasma-CVD-Technik, die in der Erfindung verwendet werden, kann bereitgestellt werden, um eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit der bandförmigen Träger zu bewältigen, ohne die Abmessungen der einzelnen Filmbildungskammer mehr als nötig zu vergrößern, oder zur Bildung einer einzelnen Schicht unter einer Vielzahl von Abscheidungsbedingungen.
  • In der Vorrichtung muß die Filmbildungskammer unter Verwendung der Mikrowellenplasma-CVD-Technik mit einer Mikrowellenenergie versorgt werden zur Bildung des Plasmas. Beispielhaft genannte Einrichtungen zum Einbringen einer Mikrowellenenergie können sein: Ein Mikrowelleneinleitfenster, das aus einem mikrowellendurchlässigen Element gebildet ist, wie es in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 3-30419 offenbart ist, ein Wellenleiter zum Ableiten der Mikrowellen, wie er in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 3-30420 offenbart ist, eine Mikrowellenabstrahlantenne, wie sie in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 3-30421 dargestellt ist, und eine Einrichtung in ECR-Bedingung, indem diese Einrichtungen mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes kombiniert werden.
  • Beschrieben im Detail wird im folgenden ein Fall, in dem das Mikrowelleneinleitfenster, das aus deni mikrowellendurchlässigen Element gebildet ist, als Einrichtung zum Einbringen der Mikrowellenenergie verwendet wird.
  • Das mikrowellendurchlässige Element ist in einem Kopfbereich des Mikrowelleneinleitfensters angeordnet und dient dazu, eine Vakuumatmosphäre in der Filmbildungskammer von einer äußeren Atmosphäre zu trennen, in der das Mikrowelleneinleitfenster angeordnet ist, und ist so gestaltet, daß es in der Lage ist, einem Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite zu widerstehen. Insbesondere ist es bevorzugt, daß eine Konfiguration, im Querschnitt relativ zu einer Ausbreitungsrichtung der Mikrowelle gesehen, eine kreisförmige, rechteckige oder ovale flache Platte, eine glockenförmig gestaltete, eine dublettförmig gestaltete oder eine konische Form darstellt.
  • Es ist bevorzugt, daß die Dicke des mikrowellendurchlässigen Elementes relativ zur Ausbreitungsrichtung der Mikrowelle unter Berücksichtigung der dielektrischen Konstante des verwendeten Materials so gestaltet wird, daß die Reflexion der Mikrowelle minimiert wird. Zum Beispiel entspricht für die flache Gestalt eine geeignete Dicke etwa der halben Wellenlänge der Mikrowelle. Zusätzlich ist es bevorzugt, daß als Material dafür eines verwendet wird, das in der Lage ist, die Mikrowellenenergie, die vom Mikrowelleneinleitfenster ausgestrahlt wird, in die Filmbildungskammer mit minimalem Verlust zu übertragen und das es luftdicht ist, um einen Fluß der atmosphärischen Luft in die Filmbildungskammer zu vermeiden. Insbesondere kann es Glas oder feine Keramiken aus Quarz, Aluminiumoxid, Siliciumnitrid, Beryll, Magnesiumoxid, Zirconiumoxid, Bornitrid und Siliciumcarbid darstellen.
  • Es ist bevorzugt, daß das mikrowellendurchlässige Element gleichmäßig gekühlt wird, um Verschlechterung durch Wärme (Riß oder Zerstörung) als Ergebnis der Erhitzung durch Mikrowellenenergie und/oder Plasmaenergie zu vermeiden.
  • Eine spezifisches Mittel zur Kühlung kann ein kühlender Luftstrom sein, der auf die Oberfläche des mikrowellendurchlässigen Elementes geblasen wird, die zur Atmosphäre hinweist. Alternativ kann das Mikrowelleneinleitfenster selbst mit einem Kühlmittel, wie zum Beispiel Luft, Wasser, Öl und Freon, gekühlt werden, und das mikrowellendurchlässige Element kann gekühlt werden durch den Bereich desselben, der das Mikrowelleneinleitfenster berührt. Indem das mikrowellendurchlässige Element auf eine ausreichend niedrige Temperatur gekühlt wird, kann das Plasma mit hoher Elektronendichte erzeugt werden, ohne Zerstörung zu veruisachen, wie zum Beispiel Risse im mikrowellendurchlässigen Element aufgrund der Hitze, die erzeugt wird, selbst wenn die Mikrowellenenergie auf einem recht hohen Niveau in die Filmbildungskammer eingeleitet wird.
  • Zusätzlich wird, ähnlich wie auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers, Filmabscheidung in dem Bereich verursacht, in dem das mikrowellendurchlässige Element das Mikrowellenplasma berührt. Entsprechend wird Mikrowellenenergie, die vom Mikrowelleneinleitfenster abgestrahlt werden sollte, vom abgeschiedenen Film absorbiert oder reflektiert, was von Typ und Eigenschaften des abgeschiedenen Filmes abhängt. Das verringert die Menge der Mikrowellenenergie, die in die Filmbildungskammer eingebracht wird, die durch das bandförmige Element gebildet wird. Es wird schwierig, das Mikrowellenplasma aufrechtzuerhalten, und daneben können die Filmbildungsgeschwindigkeit verringert und eine Änderung der Eigenschaften des abgeschiedenen Filmes verursacht werden, wenn das Ausmaß der Änderung signifikant anwächst im Vergleich zu dem direkt nach der elektrischen Entladung. In einem solchen Fall kann die Anfangsbedingung wiederhergestellt werden, indem der abgeschiedene Film auf dem mikrowellendurchlässigen Element durch mechanische Verfahren und dergleichen, wie zum Beispiel Trockenätzen, Naßätzen, Absprengen und dergleichen, entfernt wird. Insbesondere das Trockenätzen ist geeignet zur Verwendung als Verfahren zur Entfernung des abgeschiedenen Filmes, während die Vakuumbedingung aufrechterhalten wird.
  • Eine vollständige Einrichtung zum Einbringen von Mikrowellen kann aus der Filmbildungskammer unter Aufrechterhalten der Vakuumbedingung in der Reaktionskammer mit Hilfe der Ladeverschlußtechnik entfernt werden. Der Film, der auf dem mikrowellendurchlässigen Element ab geschieden wurde, wird dann durch Naßätzen, mechanische Entfernung oder dergleichen entfernt. Der abgetrennte Film kann wiederverwendet werden oder durch einen frischen ersetzt werden.
  • Weiter kann eine Technik verwendet werden, bei der entlang der Oberfläche des mikrowellendurchlässigen Elementes auf der Seite der Filmbildungskammer ein Blatt aus einem Material, das ähnliche Mikrowellendurchlaßeigenschaften wie das mikrowellendurchlässige Element besitzt, kontinuierlich vorbeibewegt wird, wobei es den abgeschiedenen Film, der auf der Oberfläche des Blattes festgeklebt und gebildet wurde, mitnimmt, wodurch er aus dem Mikrowellenplasmabereich abgegeben wird.
  • Zusätzlich kann, wie in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 3- 110798 offenbart, ein Metall oder ein mikrowellenreflektierendes Element, das das elektrische Mikrowellenfeld vertikal in kleine Abschnitte unterteilt, auf dem mikrowellendurchlässigen Element auf der Seite der Filmbildungskammer angebracht werden, um es schwierig zu machen, das Plasma in den unterteilten Bereichen zu bilden, wenn die Mikrowellenenergie in die Filmbildungskammer eingebracht wird. Als Ergebnis davon wird die Entfernung zwischen dem Plasma in der Filmbildungskammer und dem Mikrowelleneinleitfenster vergrößert, wodurch das Festhaften des Filmes am Mikrowelleneinleitfenster vermieden wird.
  • Das Mikrowelleneinleitfenster besitzt eine Struktur, mit der ein Ausgangsgas zur Bildung eines abgeschiedenen Filmes, das in die Filmbildungskammer eingeleitet wird, in ein Plasma umgewandelt und als Plasma mit Hilfe der Mikrowellenenergie stabilisiert wird, die aus der Mikrowellenenergiequelle eingebracht wird, die der Filmbildungskammer zugeordnet ist.
  • Genauer gesagt wird vorteilhaft ein Mikrowellen übertragender Wellenleiter verwendet, der mit dem mikrowellendurchlässigen Element an seiner Spitze versehen ist, und zwar in einer solchen Bedingung, daß Luftdichtheit sichergestellt werden kann. Das Mikrowelleneinleitfenster kann dem gleichen Standard wie der Mikrowellen übertragende Wellenleiter genügen und alternativ einem anderen Standard genügen. Zusätzlich werden Abmessungen und Gestalt oder dergleichen des Mikrowelleneinleitfensters bevorzugt so festgelegt, daß eine Übertragungsbetriebsart der Mikrowelle innerhalb des Mikrowelleneinleitfensters einen einzelnen Wellentyp festlegt, um eine wirksame Übertragung der Mikrowellenenergie innerhalb der Filmbildungskammer sicherzustellen und um das Mikrowellenplasma stabil zu erzeugen, beizubehalten und zu steuern. Es sei angemerkt, daß auch eine Betriebsart verwendet werden kann, bei der eine Vielzahl von Wellentypen übertragen werden, selbst indem die Bedingungen zur Erzeugung des Mikrowellenplasmas angemessen ausgewählt werden, wie zum Beispiel das verwendete Ausgangsgas, der Druck und die Mikrowellenenergie. Die Übertragungsbetriebsart für den Fall, wo ein einzelner Wellentyp festgelegt ist, kann zum Beispiel der TE&sub1;&sub0;-Wellentyp, der TE&sub1;&sub1;-Wellentyp, der eH&sub1;-Wellentyp, der TM&sub1;&sub1;-Wellentyp und der TM&sub0;&sub1;-Wellentyp sein. Bevorzugt sind der TE&sub1;&sub0;- Wellentyp, der TE&sub1;&sub1;-Wellentyp, der eH&sub1;-Wellentyp ausgewählt. Das Mikrowelleneinleitfenster ist an einen Wellenleiter angeschlossen, der in der Lage ist, die vorstehend genannten Übertragungswellentypen zu übertragen. Bevorzugt fallen der Übertragungswellentyp im Wellenleiter und der Übertragungswelientyp in der Mikrowelleneinleitvorrichtung zusammen. Der Typ des Wellenleiters wird angemessen ausgewählt gemäß dem Frequenzband der Mikrowelle und dem verwendetem Wellentyp. Wenigstens die Grenzfrequenz ist bevorzugt kleiner als die verwendete Frequenz. Insbesondere kann ein erhältlicher Wellenleiter rechteckig, kreisförmig oder oval sein und durch JIS, EIAJ, IEC oder JAN standardisiert sein, wie auch einer für eine Mikrowelle von 2,45 GHz, der einen rechteckigen Querschnitt von 96 mm beziehungsweise 27 mm in Breite beziehungsweise Höhe in den inneren Abmessungen aufweist.
  • Die von der Mikrowellenenergiequelle eingebrachte Mikrowellenenergie wird durch das Mikrowelleneinleitfenster in die Filmbildungskammer wirksam eingebracht, so daß Probleme, die sich auf reflektierte Wellen aufgrund des sogenannten Mikrowelleneinleitfensters beziehen, leicht vermieden werden können. Eine relativ stabile Entladung kann im Mikrowellenschaltkreis aufrechterhalten werden ohne Verwendung eines Mikrowellenabgleichschaltkreises, wie zum Beispiel eines Dreistutzentuners oder eines E-H-Tuners. Allerdings ist es bevorzugt, den Mikrowellenabgleichschaltkreis bereitzustellen, um die Mikrowellenenergiequelle zu schützen, wenn eine starke reflektierte Welle erzeugt wird vor und nach der elektrischen Entladung als Ergebnis einer anormalen Entladung.
  • In dieser Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung kann die Richtung, in der die Mikrowelle der Einrichtung zum Einbringen der Mikrowellenenergie in die Filmbildungskammer gemäß der Plasma-CVD-Technik eingebracht wird, eine beliebige Richtung der folgenden sein, wie zum Beispiel eine Richtung senkrecht zur gebildeten Halbleiteroberfläche des bandförmige Trägers, eine Richtung parallel zur gebildeten Halbleiteroberfläche des bandförmige Trägers und senkrecht zur Bewegungsrichtung und eine Richtung senkrecht zur gebildeten Halbleiteroberfläche des bandförmige Trägers und parallel zur Bewegungsrichtung. Die Mikrowellenenergie kann gleichzeitig in zwei oder mehr Richtungen eingebracht werden. Allerdings ist es bevorzugt, die Energie in der Richtung parallel zur gebildeten Halbleiteroberfläche des bandförmigen Trägers und senkrecht zur Bewegungsrichtung einzubringen.
  • Die Zahl von Aufbauemheiten von Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellenenergie in die Filmbildungskammer gemäß der Plasma-CVD-Technik kann eine beliebige Zahl sein, solange das Plasma in der Filmbildungskammer erzeugt wird. Bei einem breiten Plasmabildungsraum ist es bevorzugt, eine Vielzahl von Aufbauemheiten anzuschließen. Wenn die Mikrowellenenergie in der Richtung parallel zur gebildeten Halbleiteroberfläche des bandförmigen Trägers und senkrecht zur Bewegungsrichtung eingebracht wird, kann ein einheitliches Plasma auf dem bandförmigen Träger erzeugt werden, indem die Mikrowelle nur von einer Seite des bandförmigen Trägers aus eingeleitet wird, wenn die Breite des bandförmigen Trägers relativ klein ist. Wenn allerdings die Breite des bandförmigen Trägers groß ist, wird die Mikrowelle bevorzugt von beiden Seiten des bandförmigen Trägers eingeleitet.
  • Wenn eine Vielzahl von Mikrowellen einleitenden Einrichtungen angeordnet ist, wird die Mikrowellenenergie in diese Mikrowellen einleitenden Einrichtungen eingebracht, indem zum Beispiel Spannungsquellen für die einzelnen Einrichtungen bereitgestellt werden, oder alternativ kann die Mikrowellenenergie, die von einigen wenigen Mikrowellenenergieversorgungen bereitgestellt wird, mit Energieverteilern verteilt und so in jede Einrichtung eingebracht werden.
  • Um eine Vielzahl von Mikrowellen einbringenden Einrichtungen, die einander gegenüber liegend angeordnet sind, in der Filmbildungskammer gemäß der Mikrowellenplasma-CVD-Technik der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzuordnen, sollten sie so angeordnet sein, daß keine nachteiligen Wirkungen verursacht werden, wie zum Beispiel die Beschädigung an der Mikrowellenenergiequelle oder abnormale Schwingungen der Mikrowelle als Ergebnis davon, daß die Mikrowellenenergie, die von einer Mikrowellen einbringenden Einrichtung ausgestrahlt wird, von einer anderen Mikrowellen ausstrahlenden Einrichtung empfangen und die empfangene Mikrowellenenergie zur Mikrowellenenergiequelle durchgereicht wird, die an der anderen Mikrowellen abgebenden Einrichtung angeschlossen ist.
  • Insbesondere sind die Mikrowellen einbringende Einrichtungen so angeordnet, daß die Richtung des elektrischen Feldes nicht parallel zu der des anderen Feldes des Fortschreitens der Mikrowelle in der Mikrowellen anlegenden Einrichtung ist. Das heißt, der Wellenleiter ist so angeordnet, daß die Längsseite oder die Oberfläche, die eine Längsachse einschließt, nicht parallel ist zu den anderen, die an den Mikrowellen einbringende Vorrichtungen angeschlossen sind.
  • Der bandförmige Träger sollte so durch die Filmbildungskammer, die dafür vorgesehen ist, die Mikrowellenplasma-CVD-Technik durchzuführen, durchgeleitet und darin bearbeitet werden, daß die Halbleiterschichten kontinuierlich geformt werden. Die Gestalt des bandförmigen Trägers in der Filmbildungskammer kann eine ebene Gestalt sein, wie sie im US-Patent Nr. 4 566 403 offenbart ist, und eine Ω-Gestalt sein, wie sie in der offengelegten, japanischen Patentanmeldung Nr. 3-30419 offenbart ist.
  • Das Ausgangsgas wird in die Filmbildungskammer durch ein Gaseinleitungsrohr freigesetzt, das dort in der Filmbildungskammer angeordnet ist, wo der bandförmige Träger durchgeleitet wird, und das mit einer oder mehreren Gasabgabebohrungen versehen ist, die an ihrer Spitze gebildet sind. Das Gas wird mit der eingebrachten Mikrowellenenergie in Plasma umgewandelt, wodurch es den Mikrowellenplasmabereich bildet. Als ein Material der Gaseinleitungsröhre wird geeigneterweise eines verwendet, das in einer Mikrowellenplasmaumgebung nicht beschädigt wird. Insbesondere werden hitzebeständige Metalle, wie zum Beispiel rostfreier Edelstahl, Ni, Ti und W, und Metalle, die zum Beispiel thermisch mit Keramik, wie zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid, besprüht sind, verwendet.
  • Die Einführung des Ausgangsgases kann an einer beliebigen Position der Filmbildungskammer begonnen werden. Allerdings ist es bevorzugt, daß das Ausgangsgas in die Filmbildungskammer an einer Vielzahl von Positionen entlang der Richtung entlang der Breite des bandförmigen Trägers eingeführt wird, so daß das Plasma auf dem bandförmigen Träger einheitlich in wenigstens der Richtung entlang der Breite des bandförmige Trägers gebildet wird.
  • Eine Vakuumpumpe wird als Einrichtung verwendet zur Verringerung des Druckes innerhalb der Filmbildungskammer auf einen Druck, der geeignet ist zur Bildung von Halbleiterschichten gemäß dem Mikrowellenplasma-CVD- Verfahren. Beim Mikrowellenplasma-CVD-Verfahren beläßt man das Plasma bei einem Druck, der niedriger ist als der im Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahren. Deshalb kann ein abgeschiedener Film hoher Qualität schnell gebildet werden, indem der Druck bei der Bildung des abgeschiedenen Filmes verringert wird. Im Hinblick darauf ist es bevorzugt, die Luft durch die Vakuumpumpe geeignet abzusaugen, um ein höheres Vakuum zu erhalten als in der Filmbildungskammer gemäß dem Hochfrequenz-CVD-Verfahren. Spezifische Beispiele der Vakuumpumpe, die geeignet ist, um ein solches hohes Vakuum zu erreichen, schließen Turbomolekularpumpen, Öldiffusionspumpen, Kryopumpen und Pumpen, die durch Kombination dieser Pumpen mit Rotationspumpen oder mechanischen Boosterpumpen erhalten werden, ein. Bevorzugt ist eine Pumpe, die aus einer Kombination aus Turbomolekularpumpe oder Öldiffusionspumpe und Rotationspumpe oder mechanischer Boosterpumpe gebildet ist.
  • Eine Vielzahl von Abgaberohren (Ausgängen) zum Absaugen der Luft in der Filmbildungskammer gemäß der Mikrowellenplasma-CVD kann bereitgestellt werden, um ein großes Volumen von Ausgangsgas und Zersetzungsgas des Ausgangsgases abzusaugen, um das Gas in jeden Plasmaraum abzugeben, ohne Gegendiffusion des Gases zu verursachen, wenn die Filmbildungskammer in eine Vielzahl von Plasmaräumen unterteilt ist, um eine Strömung des Ausgangsgases in zwei oder mehreren Richtungen innerhalb der Filmbildungskammer zu bilden, oder um die Einrichtung für das Abpumpen des Rohvakuums unter einer Bedingung mit geringem Vakuum von der Einrichtung zur Entfernung des Gases unter Hochvakuumbedingungen abzutrennen.
  • Zusätzlich ist das Absaugrohr (Ausgang) zum Absaugen der Luft in der Reaktionskammer gemäß der Mikrowellenplasma-CVD bevorzugt mit einem Metallgitter oder einer Metallplatte, in der kleine Löcher mit hohem Öffnungsanteil so gebildet sind, daß die Mikrowelle nicht durchgelassen wird, versehen, um das Gas dort hindurchzuleiten, während verhindert wird, daß die Mikrowelle abfließt, um zu verhindern, daß die Mikrowellenenergie, die in die Filmbildungskammer eingeleitet wird, nach außerhalb des Plasmabildungsraums abfließt, wodurch das Plasma destabilisiert wird, oder um zu verhindern, daß Rauschen in externe elektronische Vorrichtungen eindringt.
  • Die Filmbildungskammer auf Grundlage des Mikrowellenplasma-CVD ist bevorzugt mit einer Temperatursteuereinrichtung versehen zur Einstellung des bandförmigen Trägers, auf dem die Halbleiterschichten gebildet werden, während er durch die Filmbildungskammer transportiert wird, auf eine Temperatur, die geeignet ist für die Halbleiterfilmbildung.
  • Unter dem niedrigen Druck, der geeignet ist für Mikrowellenplasma-CVD ist die Wirksamkeit der Kühlung auf dem Träger aufgrund von zum Beispiel Konvektion von Gas nur gering. Entsprechend wird der bandförmige Träger aufgeheizt als Ergebnis der Tatsache, daß er dem hochdichten Plasma ausgesetzt ist, das durch die Mikrowellen während des Prozesses der Bildung der Halbleiterschichten erzeugt wird. Der bandförmige Träger kann deshalb über die gewünschte Temperatur hinaus erhitzt werden. Im Hinblick darauf sollte der bandförmige Träger auf eine Temperatur erhitzt werden, die geeignet ist zur Bildung der Halbleiterschichten, bevör er in den Plasmabildungsraum eintritt. Die Temperatursteuereinrichtung ist bevorzugt so angeordnet, daß sie den bandförmigen Träger im Plasmabildungsraum auf einer konstanten Temperatur hält. Wenn zum Beispiel eine hohe Mikrowellenenergie eingebracht wird, werden vor dem Plasmabildungsraum bereitgestellt: Eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des bandförmigen Trägers, der in seiner Temperatur gesenkt wurde, während er durch eine Gasschleuse durchtransportiert wurde, und eine Kühleinrichtung zum Halten des bandförmigen Trägers auf einer konstanten Temperatur, da er ja durch das Plasma im Plasmabildungsbereich weiter erhitzt wird.
  • Da die Halbleiterschichten auf der Oberfläche der bandförmigen Trägers in der Filmbildungskammer gebildet werden, wird die Temperatursteuerung des gebildeten Filmes bevorzugt von seiner Rückseite aus durchgeführt.
  • Zusätzlich wird der bandförmige Träger in der Filmbildungskammer kontinuierlich weiterbewegt, so daß es bevorzugt ist, für das Aufheizen des bandförmigen Trägers eine Heizeinrichtung zu verwenden, die auf Strahlung beruht, wie zum Beispiel eine Lampenheizeinrichtung, die in der Lage ist, den Träger zu erhitzen, ohne damit in Kontakt zu stehen. Als Temperaturmeßeinrichtung zur Steuerung der Temperatur des bandförmigen Trägers ist es bevorzugt, ein bewegliches Oberflächenthermometer zu verwenden, das ein thermoelektrisches Paar verwendet, das in der Lage ist, die Temperatur einer sich bewegenden Oberfläche zu messen, das eine kleine Wärmekapazität besitzt und das ein hochempfindliches Ansprechverhalten zeigt. Alternativ kann auch vorteilhaft ein Strahlungsthermometer verwendet werden, das in der Lage ist, die Temperatur zu messen, ohne in Kontakt mit der Oberfläche zu stehen.
  • Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der Filmbildungskammer auf Grundlage des Mikrowellenplasma-CVD- Verfahrens in der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.
    • Entladekammereinheit
  • In Fig. 4 tritt ein bandförmiger Träger 401 in ein Vakuumgehäuse 402 von einer Gasschleuse 403 aus ein, durchläuft von links nach rechts die Zeichnung und tritt zur Gasschleuse 404 aus.
  • Eine kastenförmige Filmbildungskammereinheit 405 ist entfernbar im Vakuumgehäuse 402 angeordnet. Das Innere der Filmbildungskammereinheit 405 ist durch Einteilungen mit offenen Löchern 421, 422, 423 und 424 in die Filmbildungskammern 406, 407 und 408 eingeteilt, in denen das Plasma erzeugt wird, um einen nicht einkristallinen Halbleiter auf Silicium grundlage auf der Oberfläche (Unterseite) des bandförmigen Trägers zu bilden, der sich im oberen Bereich der Filmbildungskammern bewegt.
  • Eine Vielzahl von Filmbildungskammern zur Bildung von Halbleiterschichten vom i-Typ sind bereitgestellt, um i-Schichten zu bilden, die sich in Richtung der Filmdicke voneinander in den Filmeigenschaften, wie zum Beispiel dem Bandabstand, unterscheiden. Zum Beispiel können Halbleiterschichten vom i-Typ, die sich in Richtung der Filmdicke auf 1,7ev, 1,6 eV und 1,5 eV ändern, gebildet werden, indem abgeschiedene Filme mit Bandabständen von 1,7 eV, 1,6 eV und 1,5 eV in den drei Filmbildungskammern 406, 407 beziehungsweise 408 gebildet werden. Zusätzlich ist es möglich, Eigenschaftsprofile in Richtung der Filmdicke zu variieren, indem die Filmbildungsgeschwindigkeit in den einzelnen Filmbildungskammern variiert wird, oder indem die Einteilungen mit offenen Löchern 422 und 423 in Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers bewegt werden, die beweglich angeordnet sind und die Filmbildungskammereinheit in die Filmbildungskammern unterteilten, wodurch die Filmdicke der abgeschiedenen Filme variiert, die in den einzelnen Filmbildungskammern gebildet werden.
  • Weiter ist es auch möglich, die Eigenschaftsprofile in Richtung der Filmdicke zu variieren, indem das Öffnungsverhältnis der Einteilungen mit offenen Löchern 422 und 423 geändert wird. Das Öffnungsverhältnis der Einteilungen zu verringern, macht es möglich, die Eigenschaften des Filmes, der in Richtung der Filmdicke gebildet wird, abrupt zu ändern, indem das Vermischen von Ausgangsgasen der jeweiligen Filmbildungskammern miteinander begrenzt wird und es ermöglicht wird, die Formulierung der Ausgangsgase durch die Filmbildungskammer abrupt zu ändern. Auf der anderen Seite erlaubt die Tatsache, daß das Öffnungsverhältnis der Einteilungen vergrößert wird, den Ausgangsgasen in den jeweiligen Filmbildungskammern, an oder um die Einteilungen herum miteinander gemischt zu werden, wodurch die Formulierung der Ausgangsgase in den Filmbildungskammern kontinuierlich variiert wird, wodurch sich die Eigenschaften des gebildeten Filmes in Richtung der Filmdicke kontinuierlich ändern.
  • Die Filmbildungskammern 406, 407 und 408 weisen jeweils Bodenoberflächen auf, in denen eine Vielzahl von Löchern geöffnet sind, durch die Einleitungs rohre für Ausgangsgase 409, 410 und 411, die an ein Versorgungssystem für Ausgangsgase, das nicht dargestellt ist, angeschlossen sind, Druckmeßrohre 412, 413 und 414, die an ein Druckmeßgerät angeschlossen sind, und Vorspannungselektroden 415, 416 und 417, die an eine Vorspannungsversorgung, die nicht dargestellt ist, angeschlossen sind, durch eine koaxiale Struktur jeweils zur Einleitung der Ausgangsgase in die Filmbildungskammern, Messung des Druckes und Anlegen des Gleichstromvorspannungsenergie oder der Radiofrequenzvorspannungsenergie eingeführt werden.
  • Mikrowelleneinleitfenster 418, 419 und 420 sind entlang den Seitenwänden der Filmbildungskammern angeordnet und mit der Mikrowellenenergieversorgung verbunden, die nicht dargestellt ist. An den Seitenwänden der Filmbildungskammern sind Öffnungsbereiche gebildet, die jeweils den Mikrowelleneinlaßfenstern entsprechen, um die Mikrowellenenergie in die Filmbildungskammern einzubringen.
  • Die Einleitungsrohre 409, 410 und 411 für das Ausgangsgas sind mit einer Vielzahl von Düsen in Querrichtung zum bandförmigen Träger versehen, um das Ausgangsgas im wesentlichen einheitlich in Querrichtung zum bandförmigen Träger einzuleiten. Die Vorspannungselektroden 415, 416 und 417 sind mit Ver bindungselementen an den Koaxialstrukturbereichen des Vakuumgehäuses versehen. Sie sind verlängert in Querrichtung zum bandförmigen Träger an einer Position, die vor der Mitte des Mikrowelleneinleitfensters innerhalb der Filmbildungskammer liegt. Sie können in T-förmige Elektrodenbereiche, die aus Metall, wie zum Beispiel SUS und Ni, hergestellt sind und Führungsbereiche, die an einen Stromeinleitanschluß an der Wand des Vakuumgehäuses angeschlossen sind, getrennt werden.
  • Jede Filmbildungskammer wird eingeteilt durch Einteilungen aus Metall mit offenen Löchern 421, 422, 423 und 424. Das Gas in der Filmbildungskammer wird aus der Filmbildungskammereinheit 405 durch kleine Löcher abgesaugt, die in im wesentlichen der gesamten Oberfläche einer jeden Abteilung mit offenen Löchern gebildet sind. Das Gas wird zusammen mit dem Gas, das aus den Gasschleusen 403 und 404 hereinkommt, aus der Vakuumkammer 402 durch die Absaugrohre 425 und 426 abgesaugt, die durch das Schleusenventil an einer Hochvakuumpumpe angeschlossen sind, die nicht dargestellt ist. Das Vakuumgehäuse 402 ist mit einem Absaugrohr 427 für das Abpumpen des Grobvakuums versehen, das an eine andere Niedervakuumpümpe der Absaügrohre 425 und 426 angeschlossen ist.
  • Die Löcher, die in den aus Metall bestehenden Einteilungen mit den offenen Löchern 421, 422, 423 und 424 gebildet sind, sind so klein, daß die in die Filmbildungskammern eingeleitete Mikrowelle nicht durchgelassen wird, und so groß, daß das Gas ausreichend durch kann. Die Löcher sind über im wesentlichen die gesamte Oberfläche gebildet. Eine Pulverabfangplatte 428 ist an der Außenseite der Einteilung mit den offenen Löchern 421 und 424 angebracht. In dem Fall, in dem das Pulver und der Film aus Silicium, die in der Filmbildungskammer erzeugt werden, aus den Löchern der Einteilungen mit den offenen Löchern austreten, werden sie gefangen und dort festgehalten, wodurch sie davon abgehalten werden, hinunter zu den Absaugrohren 425 und 426 zu fallen.
  • Plasmaabflußschutzplatten 429 sind an beiden Enden in Querrichtung an den Eingängen und Ausgängen der Filmbildungskammereinheit 405 für den bandförmigen Träger 401 angebracht, um das Plasma in der Filmbildungskammer davon abzuhalten, nach außen abzufließen. Die Filmdicke der in den Filmbildungskammern 406 und 408 gebildeten Halbleiterfilme kann justiert werden mit Hilfe einer in Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers durchgeführten Justage des Bereiches der Länge der Plasmaabflußschutzplatten 429, der zwischen dem Einlaß und dem Auslaß für den bandförmigen Träger 401 angebracht ist, was der Position oberhalb der Reaktionskammern 406 und 408 entspricht.
  • Die Filmbildungskammereinheit 405 ist so angeordnet, daß sie auf einer Vorrichtung 430 zur Steuerung der Temperatur der Filmbildungskammer montiert ist, wobei die Steuereinrichtung dazu dient, die Temperatursteuerung durch Erhitzen und Abkühlen durchzuführen. Die Vorrichtung 430 zur Steuerung der Temperatur der Filmbildungskammer erlaubt es, die Filmbildungskammereinheit 405 durch Erhitzen zu tempern, bevor die Filme gebildet werden, und Temperaturänderungen an der Wandung der Filmbildungskammer aufgrund des Plasmas mit Hilfe von Kühlen oder Heizen während der Filmbildung zu begrenzen und zu steuern.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Filmbildungskammereinheit in Fig. 4 in Perspektive von diagonal oben.
  • In Fig. 5 sind ein Teil der Wandung der Filmbildungskammereinheit und der bandförmige Träger aufgeschnitten, und die Mikrowelleneinleitfenster sind veranschaulicht, indem sie geringfügig von der ursprünglichen Position wegversetzt ist. Die Bezugszahlen 501 bis 529 in der Zeichnung entsprechen den Bezugszahlen 401 bis 429 in Fig. 4 und stellen die entsprechenden Teile dar.
  • Wie eindeutig aus Figg. 4 und 5 erkannt werden kann, öffnet die Filmbildungskammereinheit eine obere Deckplatte 431 des Vakuumgehäuses, wenn kein bandförmiger Träger durchgeleitet wird. Sie kann nach oben aus dem Vakuumgehäuse entfernt werden, indem die in der Filmbildungskammer liegenden Elektrodenbereiche der Vorspannungselektroden entfernt werden. Wenn eine große Menge Siliciumfilm an der inneren Wandung der Deckplatte klebt, kann sie von der Vakuumkammer entfernt und bequem durch chemische oder physikalische Mittel, wie zum Beispiel Ätzbearbeitung und Absprengbearbeitung, gereinigt werden.
    • Mikrowelleneinleitfenster
  • In der Filmbildungskammer auf Grundlage des Mikrowellenplasma-CVD-Verfahrens, die in Figg. 4 und 5 dargestellt ist, ist das Mikrowelleneinleitfenster zum Einleiten der Mikrowelle in die Filmbildungskammer die Einrichtung, um die Mikrowellenenergie, die durch den Isolator, einen Energiemonitor und eine Abgleichvorrichtung oder dergleichen von der Mikrowellenenergiequelle, die nicht dargestellt ist, bereitgestellt wird, wie in Fig. 5 dargestellt, wirksam in die Filmbildungskammern einzuleiten.
  • Die kontinuierliche Mikrowelle von 2,45 GHz, die durch einen rechteckigen Wellenleiter 550 herangeführt wird, wird durch einen Wellentypkonverter 551 mit Hohlresonatorstruktur vom rechtwinkligen TE&sub1;&sub0;-Wellentyp in einen kreisförmigen TE&sub1;&sub1;-Wellentyp umgewandelt. Die Mikrowelle wird in die Filmbildungskammer unter verringertem Druck durch die Mikrowelleneinleitfenster 518, 519 und 520 eingeleitet, wo sich die Scheiben 552 und 553 aus Aluminiumoxidkeramik überlappen und gemeinsam Dicken aufweisen, die der Hälfte und einem Viertel der Wellenlänge der Mikrowelle entsprechen.
  • Von den zwei Scheiben aus Aluminiumoxidkeramik, die einander überlappen, wird die Luftdichtigkeit des Filmbildungskammer durch die Scheibe 552 aufrechterhalten, die eine Dicke von einer halben Wellenlänge aufweist und zur Seite des Wellentypkonverters hin liegt. Ihr umlaufender Rand wird von der Seite mit Atmosphärendruck aus mit Wasser gekühlt und mit einem VORTEX- COOLER (Handelsname) zwangsgekühlt. Zusätzlich ist die Oberfläche der Scheibe 552 mit der Dicke von einer halben Wellenlänge auf der Seite mit Atmosphärendruck mit zwei kleinen zylindrischen Scheiben versehen, die aus Aluminiumoxidkeramik hergestellt sind, die nicht dargestellt sind, um die Abstimmung sicherzustellen zum Verbessern der Einbringwirksamkeit der Mikrowellenenergie in die Filmbildungskammer. Der Siliciumfilm wird auf der Oberfläche der Scheibe 553 mit einer Dicke von 1/4 Wellenlänge auf der Seite der Filmbildungskammer abgeschieden. Wenn eine große Menge Film daran festklebt, wird muß nur die Scheibe mit der Dicke von 1/4 Wellenlänge entfernt werden und kann einfach gereinigt werden durch mechanische Verfahren oder dergleichen, wie zum Beispiel Trockenätzen, Naßätzen, Wegsprengen und dergleichen.
    • Mechanismus zur Steuerung der Temperatur für den bandförmigen Träger
  • In der Filmbildungskammer auf Grundlage von Mikrowellenplasma-CVD, die in Fig. 4 dargestellt ist, sind über der oberen Oberfläche (Rückseite) des bandförmigen Träges 401 im Vakuumgehäuse 402 eine Lampenheizeinrichtung 432 und Vorrichtungen 433, 434 und 435 zur Steuerung der Temperatur des Trägers angeordnet, die an der Abdeckung 431 des Vakuumgehäuses 402, die frei geöffnet und geschlossen werden kann, festgemacht sind. Der bandförmige Träger 401 wird von der Rückseite her auf eine festgelegte Temperatur eingestellt, während die Temperatur gemessen wird unter der Verwendung von thermoelektrischen Paaren 436, 437, 438 und 439 in der Form dünner Platten zur Messung der Oberflächentemperatur, wobei jedes eine Flächenkontakt mit der Rückseite des bandförmigen Trägers herstellt und eine kleine Wärmekapazität und eine große Kontaktfläche aufweist.
  • Die Temperatur des bandförmigen Trägers 401 wird verringert, während er durch die Gasschleuse 403 geleitet wird. Hier wird er allerdings durch die Lampenheizeinrichtung 432, die vor der Entladungskammer 406 angeordnet ist, auf eine festgelegte Temperatur, die geeignet ist für die Filmbildung, aufgeheizt, bevor der bandförmige Träger die Entladungskammer 406 erreicht. Die Temperatursteuerung wird während der Bildung des abgeschiedenen Filmes mit Hilfe der Vorrichtungen 433, 434, 435 und 436 zur Steuerung der Trägertemperatur, die auf den Entladungskammern 406, 407 und 408 angebracht sind, durchgeführt, um eine konstante Temperatur zu erreichen.
  • Die Lampenheizeinrichtung 432 weist eine solche Struktur auf, daß eine Vielzahl von Infrarotlampen in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers angeordnet sind, wobei jede der Lampen als Stab ausgeführt ist mit einer Länge, die ausreichend ist, um die Breite des bandförmigen Trägers einheitlich zu erhitzen. Die Lampenheizeinrichtung umfaßt einen Reflektor 440 mit einer Doppelstruktur, um die Heizwirksamkeit zu verbessern, indem das abgestrahlte Licht von der Lampe zur Seite des bandförmigen Trägers hin konzentriert wird. Die Lampenheizeinrichtung schützt die Abdeckung 431 des Vakuumgehäuses davor erhitzt zu werden. Zusätzlich ist die elektrische Verdrahtung, die dazu dient, um die Lampenheizeinrichtung 432 mit Energie zu versorgen, mit einer Abdeckung abgedeckt, die nicht dargestellt ist, um Funken oder Abfliesen zu vermeiden, wenn das Plasma aus der Entladungskammereinheit 405 entweichen sollte und mit der elektrischen Verdrahtung zusammenträfe.
  • Die Temperatursteuervorrichtungen 433, 434 und 435 auf der Entladungskammer dienen dazu, die Temperatur des bandförmigen Trägers in der Filmbildungskammer zu steuern. Sie beschränken die Änderung der Temperatur durch Kühlen mit dem Ausgangsgas, das in die Filmbildungskammer eingeführt wird, oder durch Erhitzen mit dem Hochenergieplasma auf dem bandförmigen Träger 401, der durch die Lampenheizeinrichtung 432 auf eine festgelegte Temperatur erhitzt worden ist. Sie hält auch den bandförmigen Träger nach der Filmbildung auf einer festgelegten Temperatur und steuert sie entsprechend.
    • Tragemechanismus für den bandfärmigen Träger
  • In der Filmbildungskammer auf der Grundlage von Mikrowellenplasma-CVD, die in Fig. 4 dargestellt ist, sind Tragewalzen 441 angeordnet, um die Unterseite des bandförmigen Trägers an mehreren Positionen der Seite der oberen Oberfläche (Rückseite) des bandförmigen Trägers 401 im Vakuumgehäuse 402 drehbar zu unterstützen, um so die Unterseite des bandförmigen Trägers drehbar zu unterstützen. Sie unterstützen den bandförmigen Träger 401 von der Rückseite her so, daß der Träger im Vakuumgehäuse linear ausgestreckt ist.
  • In der Tragewalze 441 ist ein Permanentmagnet angebracht, der nicht dargestellt ist und der einen hohen Curie-Punkt besitzt und eine magnetische Kraft erzeugt, die nicht auf das Plasma wirkt. Der Permanentmagnet dient dazu, die Tragewalze 441 hermetisch mit dem bandförmigen Träger in Kontakt zu bringen, wenn der bandförmige Träger aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel rostfreiem Ferritstahl hergestellt ist.
  • Zusätzlich ist die Oberfläche der Tragewalze 441 aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel rostfreiem Edelstahl, hergestellt und ist elektrisch geerdet, um dem leitfähigen, bandförmigen Träger 401 elektrisch zu erden.
    • Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD-Technik
  • Die Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD bedeutet die Filmbildungskammer zur kontinuierlichen Bildung des nicht einkristallinen Siliciumhalbleiters auf dem bandförmigen Trägers, der kontinuierlich weitergeschoben wird, unter Verwendung der Hochfrequenzplasma-CVD-Technik.
  • Die Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD ist grundsätzlich bereitgestellt zur Bildung einer mit Verunreinigungen dotierten Schicht auf dem bandförmigen Träger und einer Halbleiterschicht vom i-Typ, die auf die Halbleiterschicht vom i-Typ aufgebracht wird, die gemäß der Mikrowellenplasma-CVD hergestellt ist. Es ist bevorzugt, daß die Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD zwischen der Kammer zur Bildung der mit Verunreinigungen dotierten Schicht auf dem bandförmigen Träger und der Kammer zur Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ, die gemäß dem Mikrowellenplasma-CVD-Verfahren gebildet wird, angeordnet ist.
  • Beim Bilden eines fotovoltaischen Elementes wird, um die Halbleiterschicht vom i-Typ gemäß dem Mikrowellenplasma-CVD-Technik zu bilden, der Halbleiter, das heißt, die mit Verunreinigungen dotierte Schicht oder dergleichen, unter der Halbleiterschicht vom i-Typ zu Beginn der Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ als eine Entladungsbedingung leicht sputtergeätzt, weil das Plasma, das durch das Mikrowellenplasma-CVD-Verfahren erzeugt wird, ein hohes Energieniveau aufweist.
  • Die Verunreinigung werden in die Halbleiterschicht von i-Typ eindotiert, wenn die mit Verunreinigungen dotierte Schicht während der Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ sputtergeätzt wird, was die Eigenschaft der Halbleiterschicht vom i-Typ verändert und Änderungen der Eigenschaften des gebildeten fotovoltaischen Elementes verursacht. Um das Sputterätzen der mit Verunreinigungen dotierten Schicht aufgrund des Mikrowellenplasmas zu vermeiden, ist es bevorzugt, daß eine zusätzliche Filmbildungskammer angeordnet wird zur Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ unter Verwendung des Plasmas mit niedrigen Energieniveau gemäß der Hochfrequenzplasma-CVD zwischen der mit Verunreinigungen dotierten Schicht auf dem bandförmigen Träger und der Halbleiterschicht vom i-Typ, die durch Mikrowellenplasma-CVD gebildet wird, wodurch gemäß der Hochfrequenzplasma-CVD-Technik die dünne Halbleiterschicht vom i-Typ auf der mit Verunreinigungen dotierten Schicht gebildet wird, um ein direktes Aussetzen der mit Verunreinigungen dotierten Schicht dem Mikrowellenplasma zu vermeiden.
  • Eine Vielzahl von Filmbildungskammern auf Grundlage der Hochfrequenz-CVD- Verfahren können aneinander angeschlossen werden, um eine schnellere Bewegungsgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers zu verkraften, ohne die Abmessungen einer Filmbildungskammer über eine festgelegte Grenze hinaus vergrößern zu müssen, oder um eine Schicht mit einer Vielzahl von Filmbildungsbedingungen zu bilden.
  • Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Einbringen der Hochfrequenzenergie in die Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD erforderlich. Beispielhaft dargestellte Verfahren schließen ein kapazitives Kopplungssystem unter Verwendung von Entladungselektroden und ein induktives Kopplungssystem unter Verwendung von Hochfrequenzspulen ein. Bevorzugt wird das kapazitive Kopplungssystem unter Verwendung paralleler Plattenelektroden verwendet.
  • Die Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD ist bevorzugt mit Temperatursteuereinrichtungen zur Steuerung der Temperatur des bandförmigen Trägers versehen, auf dem die Halbleiterschichten gebildet werden, während er innerhalb der Filmbildungskaminer transportiört wird, auf eine Temperatur, die geeignet ist für die Halbleiterfilmbildung.
  • Um die Temperatur des bandförmigen Trägers während der Bildung des Halbleiterfilms beizubehalten, sollte der bandförmige Träger auf eine Temperatur erhitzt werden, die geeignet ist zur Bildung der Halbleiterschichten, bevor er in den Plasmabildungsraum eintritt. Die Temperatursteuereinrichtung ist bevorzugt so angeordnet, daß sie den bandförmigen Träger im Plasmabildungsraum auf dieser Temperatur hält.
  • Da die Halbleiterschichten auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers innerhalb der Filmbildungskammer gebildet werden, wird die Temperatursteuerung des gebildeten Filmes bevorzugt von der Rückseite her durchgeführt.
  • Zusätzlich wird der bandförmige Träger kontinuierlich in der Filmbildungskammer bewegt, so daß es bevorzugt ist für die Beheizung des bandförmigen Trägers, eine Heizeinrichtung zu verwenden, die auf Strahlung beruht, wie zum Beispiel eine Lampenheizeinrichtung, die in der Lage ist, den Träger zu erhitzen, ohne mit ihm in Kontakt zu kommen. Ms Temperaturmeßeinrichtung zur Steuerung der Temperatur des bandförmigen Trägers ist es bevorzugt, ein bewegliches Oberflächenthermometer zu verwenden, das ein thermoelektrisches Paar verwendet, das in der Lage ist, die Temperatur einer sich bewegenden Oberfläche zu messen, das eine kleine Wärmekapazität besitzt und das ein hochempfindliches Ansprechverhalten zeigt. Alternativ kann auch vorteilhaft ein Strahlungsthermometer verwendet werden, das in der Lage ist, die Temperatur zu messen, ohne in Kontakt mit der Oberfläche zu stehen.
  • Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD-Technik darstellt.
    • Entladungskammer
  • In Fig. 6 tritt ein bandförmiger Träger 601 in ein Vakuumgehäuse 602 aus einer Gasschleuse 603 ein, wird von links nach rechts in der Zeichnung bewegt und tritt durch eine Gasschleuse 604 aus.
  • Eine Entladungskammer 605 ist im Vakuumgehäuse 602 bereitgestellt. Die Hochfrequenzenergie wird aus einer Hochfrequenzenergiequelle, die nicht dargestellt ist, zwischen dem bandförmigen Träger 601, der elektrisch geerdet ist, und einer Entladungselektrode 606 angelegt, wodurch das Plasma in der Entladungskammer 605 erzeugt wird. Dies führt zur Bildung des nicht einkristallinen Siliciumhalbleiters auf der unteren Oberfläche (vorderen Oberfläche) des bandförmigen Trägers. In der Entladungskammer 605 sind ein Einleitungsrohr für das Ausgangsgas 607, das an ein Versorgungssystem für das Ausgangsgas angeschlossen ist, das nicht dargestellt ist, und ein Absaugrohr 608, das an eine Absaugvorrichtung angeschlossen ist, die nicht dargestellt ist, um einen Strom von Gas parallel zur Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers zu verursachen.
  • Eine Blockheizeinrichtung 609 ist im einlaufenden Weg des Ausgangsgases angeordnet, um das Ausgangsgas vor der Plasmazersetzung zu erhitzen und um die Entladungskammer 605 zu erhitzen. Auf diese Weise soll die Zersetzung des Ausgangsgases an und um einen Einblasbereich gefördert und die Menge von Polysilanpulver, die an der inneren Wandung der Entladungskammer 605 festhaftet, verringert werden. Ein nach außen führender Absaugauslaß 610 der Entladungskammer wird im Absaugweg des Abgases bereitgestellt. Es wird auf diese Weise sichergestellt, daß die Gase, die außerhalb der Entladungskammer 605 vorhanden sind (wie zum Beispiel das Schleusengas, das von der Gasschleuse herrührt, und das Gas, das von der inneren Wandung des Vakuumgehäuses 602 abgegeben wird), in Richtung auf das Absaugrohr 608 abgesaugt werden, ohne durch die Entladungskammer 605 durchzulaufen, wodurch der Einbau von Verunreinigungen in den abgeschieden Filmen vermieden wird.
  • Plasmaabflußschutzplatten 611 sind an beiden Enden in Querrichtung an den Ein- und Ausgängen des oberen Bereiches der Entladungskammer 605 für den bandförmigen Träger 601 angebracht, um das Plasma in der Entladungskammer 605 davon abzuhalten, nach außen hin abzufließen.
    • Temperatursteuermechanismus für den bandförmigen Träger
  • In der Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, ist über der oberen Oberfläche (Rückseite) des bandförmigen Trägers 601 im Vakuumgehäuse 602 eine Abdeckung 612 des Vakuumgehäuses 602 angeordnet, die frei geöffnet und geschlossen werden kann. Lampenheizeinrichtungen 613 und 614 sind daran befestigt. Der bandförmige Träger 601 wird von der Rückseite her auf eine festgelegte Temperatur erhitzt, während die Temperatur unter Verwendung von thermoelektrischen Paaren 615 und 616 beobachtet wird, die in Flächenkontakt mit der Rückseite des bandförmigen Trägers stehen. Die Temperatur des bandförmigen Trägers 601 wird verringert, wenn er durch die Gasschleuse 603 geleitet wird. Allerdings wird der bandförmige Träger durch die Lampenheizeinrichtung 613, die vor der Entladungskammer 605 angeordnet ist, auf eine festgelegte Temperatur erhitzt, die geeignet ist für die Filmbildung, bevor er die Entladungskammer 605 erreicht. Die Temperatur wird während der Bildung des abgeschiedenen Filmes beibehalten, um eine konstante Temperatur zu erzielen, und zwar unter Verwendung der Lampenheizeinrichtung 614, die auf der Entladungskammer 605 angeordnet ist.
  • Jede der Lampenheizeinrichtungen 613 und 614 besitzt eine solche Struktur, daß eine Vielzahl von Infrarotlampen in der Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers angeordnet ist, wobei jede der Lampen als Stab ausgeführt ist, der eine Länge besitzt, die ausreichend ist, um die Breite des bandförmigen Trägers einheitlich zu erhitzen. Die Entfernung zwischen benachbarten Lampen ist vor der Entladungskammer 605 klein und wird größer und größer, je weiter sie im hinteren Teil der Entladungskammer 605 angeordnet sind. Zusätzlich umfaßt jede der Lampenheizeinrichtungen 613 und 614 einen Reflektor 617 mit einer Doppelstruktur, um die Heizwirksamkeit zu verbessern, indem das Strahlungslicht von den Lampen auf die Seite des bandförmigen Trägers konzentriert wird. Die Lampenheizeinrichtung verhindert, daß die Abdekkung 612 des Vakuumgehäuses erhitzt wird. Zusätzlich wird die elektrische Verdrahtung zur Versorgung der Lampenheizeinrichtungen 613 und 614 mit Energie mit einer Abdeckung abgedeckt, die nicht dargestellt ist, um Funken oder Abfließen zu vermeiden, wenn das Plasma aus der Entladungskammer 605 abfließen würde und mit der elektrischen Verdrahtung in Berührung käme.
    • Transportmechanismus für den bandförmigen Träger
  • In der Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD- Technik, die in Fig. 6 dargestellt ist, sind Trägerwalzen 618 angeordnet, um die Rückseite des bandförmigen Trägers an und um den Einlaß und den Auslaß des Vakuumgehäuses 605 im Vakuumgehäuse 602 drehbar zu unterstützen, um damit die Rückseite des bandförmigen Trägers drehbar zu unterstützen. Sie unterstützen den bandförmigen Träger 601 von der Unterseite derart, daß die Träger linear im Väkuumgehäuse ausgestreckt werden und die Entfernung zwischen den Entladungselektroden 606 konstant gehalten wird.
  • In der Tragewalze 618 ist ein Permanentmagnet angeordnet, der nicht dargestellt ist und der einen hohen Curie-Punkt aufweist und eine magnetische Kraft erzeugt, die nicht auf das Plasma wirkt. Der Permanentmagnet dient dazu, die Tragewalze 618 hermetisch mit dem bandförmigen Träger in Berührung zu bringen, wenn der bandförmige Träger 601 aus einem magnetischen Material hergestellt ist, wie zum Beispiel einem rostfreiem Ferritstahl.
  • Zusätzlich ist die Oberfläche der Tragewalze 618 aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl gebildet und ist elektrisch geerdet, um den leitfähigen, bandförmigen Träger 601 elektrisch zu erden.
    • Filmbildungskammer auf der Grundlage der Plasmadotierung
  • Die Filmbildungskammer auf der Grundlage der Plasmadotierung bedeutet eine Filmbildungskammer (Entladungsbehandlungskammer), um die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ auf dem bandförmigen Träger, der kontinuierlich bewegt wird, dem Glimmentladungsplasma von Gasen auszusetzen, die Verunreinigungselemente enthalten, wodurch kontinuierlich die mit Verunreinigungen dotierte Schicht unter Verwendung der Plasmadotierung gebildet wird.
  • Das Gas, das die Verunreinigungselemente enthält, die für die Plasmadotierung verwendet werden, kann ein Gas sein, das als Verunreinigungselemente B&sub2;H&sub6;, BF&sub3;, PH&sub3; oder dergleichen enthält; ein Verdünnungsgas aus Wasserstoff, He oder dergleichen, und zusammen mit diesen Gasen das Gas, das Siliciumatome enthält, wie zum Beispiel SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6; und SiF&sub4;, zur Stabilisierung der Entladung können in ausreichend kleiner Menge enthalten sein, um die Halbleiterschicht mit gewünschter Filmdicke durch Abscheidung zu bilden.
  • Die Plasmadotierung gemäß der Erfindung wird bevorzugt durchgeführt bei einer Frequenz, die im Bereich von 5 kHz bis 500 kHz liegt. Die Struktur der Filmbildungskammer auf der Grundlage der Plasmadotierung ist ähnlich, wie die der Filmbildungskammer auf der Grundlage des Hochfrequenzplasma-CVD- Verfahrens, deren Beispiel in Fig. 6 dargestellt ist. Die Energieversorgung, die mit der Entladungselektrode verbunden ist, ist bevorzugt eine Niederfrequenzenergieversorgung von 5 kHz bis 500 kHz.
  • Eine Vielzahl von Filmbildungskammern des beschriebenen Typs können miteinander verbunden werden, um der höheren Bewegungsgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers Rechnung zu tragen, ohne die Abmessungen einer einzelnen Filmbildungskammer über ein festgelegte Grenze hin zu vergrößern, oder um eine Schicht in einer Vielzahl von Filmbildungsbedingungen zu bilden.
  • Die Filmbildungskammer auf der Grundlage des Plasmadotierens ist bevorzugt mit einem Temperatursteuereinrichtung versehen zum Erhitzen und Tempern der Filmbildungskammer oder zum Einstellen des bandförmigen Trägers, auf dem die Halbleiterschichten gebildet werden, während er in der Filmbildungskammer bewegt wird, auf die Temperatur, die geeignet ist für die Bildung von Halbleiterfilmen.
  • Da die Halbleiterschichten auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers in der Filmbildungskammer gebildet werden, wird die Temperatursteuerung des gebildeten Films bevorzugt von der Rückseite her durchgeführt.
  • Zusätzlich wird der bandförmige Träger kontinuierlich in der Filmbildungskammer bewegt, so daß es bevorzugt ist, zum Erhitzen des bandförmigen Trägers eine Heizeinrichtung zu verwenden, die auf Strahlung beruht, wie zum Beispiel eine Lampenheizeinrichtung, die in der Lage ist, den Träger zu erhitzen, ohne ihn zu berühren. Als Temperaturmeßeinrichtung zur Steuerung der Temperatur des bandförmigen Trägers ist es bevorzugt, ein bewegliches Oberflächenthermometer zu verwenden, das ein thermoelektrisches Paar verwendet, das in der Lage ist, die Temperatur einer sich bewegenden Oberfläche zu messen, das eine kleine Wärmekapazität besitzt und das ein hochempfindliches Ansprechverhalten zeigt. Alternativ kann auch vorteilhaft ein Strahlungsthermometer verwendet werden, das in der Lage ist, die Temperatur zu messen, ohne in Kontakt mit der Oberfläche zu stehen.
    • Glimmentladungsreinigungskammer
  • Eine Glimmentladungsreinigungskammer bedeutet eine Entladungskammer, um den sich kontinuierlich bewegenden, bandförmigen Träger einem Glimmentladungsplasma aus einem Inertgas, wie zum Beispiel Ar und He, oder aus Wasserstoffgas auszusetzen, wodurch kontinuierlich absorbierte Gase und Wasser, das am bandförmigen Träger haftet, entfernt werden.
  • Anhaftende Materialien, wie zum Beispiel die an der inneren Wand des Vakuumgehäuses oder auf der Trägeroberfläche absorbierten Gase, unter Verwendung des Plasmas des Inertgases oder des Wasserstoffgases zu entfernen, ist allgemein bekannt als Entladungsreinigen und wird zum Beispiel in "Handbook of Vacuum Techniques" (Handbuch der Vakuumtechnik) (Tohru KANAMOCHI, Nikkan Kogyo Shinbun, 1990) beschrieben.
  • In einem Walzen-zu-Walzen-System ist der langgestreckte, bandförmige Träger typischerweise in einer Abwickelkammer enthalten, wobei er dort als Spule aufgewickelt vorliegt und kontinuierlich in die Filmbildungskammer für den Halbleiterfilm eingeführt wird. Bei der Bildung von fotovoltaischen Elementen mit einer pin- oder nip-Struktur wie auch einer pinpinpin- oder nipnipnip-Struktur gemäß dem Walzen-zu-Walzen-System wird der abgewickelte, bandförmige Träger zuerst in die Filmbildungskammer für die mit Verunreinigungen dotierte Schicht eingeführt und die Oberfläche des Trägers wird dem Plasma ausgesetzt.
  • Da der bandförmige Träger in einem Vakuumgehäuse enthalten ist, wobei er zu einer Spule aufgewickelt ist, können absorbiertes Gas und absorbiertes Wasser, die an der Oberfläche haften, nicht einfach davon entfernt werden, indem die Luft im Vakuum beseitigt wird. Das absorbierte Gas und das absorbierte Wasser, das an der Oberfläche des bandförmigen Trägers klebt, bevor er ins Vakuumgehäuse eingesetzt wird, kann dort direkt nach dem Abwickeln belassen werden.
  • Was das betrifft, wird bei der Bildung der ersten, durch Verunreinigungen dotierten Schicht das absorbierte Gas und das absorbierte Wasser, das auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers verbleibt, in das Plasma abgegeben, das verschmutzt werden kann und als Verunreinigungen im zu bildenden Halbleiterfilm wirkt, was die Eigenschaften des Filmes verschlechtert.
  • Die Glimmentladungsreinigungskammer ist gedacht für eine Vorrichtung zur Bildung von laminierten Halbleiterfilmen, die das Walzen-zu-Walzen-System einsetzt, um eine kontinuierliche Entladungsreinigung durch das Walzen-zu- Walzen-System sicherzustellen, bevor der bandförmige Träger direkt nach dem Abwickeln in die erste Filmbildungskammer eingeführt wird. Sie zielt auch darauf ab, Verschmutzung der Verunreinigungen im Halbleiterfilm zu vermeiden, wodurch der Halbleiterfilm mit hoher Qualität bereitgestellt wird, der weniger Verunreinigungen enthält.
  • Eine Vielzahl von Reinigungskammern kann bereitgestellt werden, um der schnelleren Bewegungsgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers Rechnung zu tragen, ohne die Abmessungen der einzelnen Kammer mehr als notwendig zu vergrößern, oder zur Reinigung unter einer Vielzahl von Reinigungsbedingungen.
  • Die Struktur derselben kann ähnlich sein der Struktur der Filmbildungskammer auf der Grundlage des Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahrens, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, oder der Reaktionskammer auf Grundlage des Mikrowellenplasma-CVD-Verfahrens, wie sie in Fig. 4 beispielhaft veranschaulicht ist. Allerdings ist im Anbetracht der Einfachheit der Struktur bevorzugt, daß die Struktur ähnlich der Filmbildungskammer auf Grundlage des Hochfrequenzplasma-CVD- Verfahrens ist, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.
    • Wasserstoffplasmabehandlungskammer
  • Eine Wasserstoffplasmabehandlungskammer bedeutet eine Entladungskammer, um die Halbleiterschicht vom i-Typ auf dem kontinuierlich sich bewegenden, bandförmigen Träger einem Glimmentladungsplasma von Wasserstoffgas auszusetzen, wodurch die kontinuierliche Wasserstoffplasmabehandlung durchgeführt wird.
  • Ein amorpher Siliciumfilm wird bekanntermaßen in seiner Qualität verbessert, wenn er nach der Bildung des Filmes einer Wasserstoffplasmabehandlung unterworfen wird. Das ist zum Beispiel veröffentlicht in "Proceedings of Applied Physics Scientific Lecture 1991", 10p-PF-5 und 10p-PF-12, wie auch in "Proceedings of Applied Physics related Association Lecture 1992", 28p-ZV-9.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde diese Wasserstoffplasmabehandlung auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nach der Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ und vor der Bildung der mit Verunreinigungen dotierten Schicht bei der Bildung des fotovoltaischen Elementes durchgeführt. Es kam dabei heraus, daß die Leerlaufspannung des hergestellten, fotovoltaischen Elementes verbessert ist im Vergleich zu dem Fall, in dem keine Wasserstoffplasmabehandlung durchgeführt wird. Es wurde auch gefunden, daß die Wasserstoffplasmabehandlung, die durchgeführt wird nach der Bildung der Halbbleiterschicht vom i-Typ und vor der Bildung der mit Verunreinigungen dotierten Schicht, wirksam ist für die Bildung des fotovoltaischen Elementes hoher Qualität.
  • Die erfindungsgemäße Wasserstoffplasmabehandlungskammer ist so gestaltet, daß die Wasserstoffplasmabehandlung kontinuierlich im Walzen-zu-Walzen- System durchgeführt werden kann.
  • Eine Vielzahl dieser Behandlungskammern kann bereitgestellt werden, um der schnelleren Bewegungsgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers Rechnung zu tragen, ohne die Abmessungen der einzelnen Kammer mehr als notwendig zu vergrößern, oder zur Behandlung unter einer Vielzahl von Behandlungsbedingungen.
  • Die Struktur derselben kann ähnlich sein der Struktur der Filmbildungskammer auf der Grundlage des Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahrens, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, oder der Reaktionskammer auf Grundlage des Mikrowellenplasma-CVD-Verfahrens, wie sie in Fig. 4 beispielhaft veranschaulicht ist. Allerdings ist im Anbetracht der Einfachheit und Größenreduktion der Struktur bevorzugt, daß die Struktur ähnlich der Filmbildungskammer auf Grundlage des Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahrens ist, wie sie beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist.
    • Heizkammer
  • Es ist bevorzugt, daß nach der Bildung der Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ unter Verwendung des Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahrens, der Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ unter Verwendung des Mikrowellenplasma-CVD- Verfahrens, der Bildung der Halbleiterschicht vom i-Typ unter Verwendung des Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahrens und der Bildung der Halbleiterschicht vom n-Typ (oder p-Typ) unter Verwendung des Plasmadotierens der gebildete Halbleiter bei einer Temperatur getempert wird die ≤ 350ºC beträgt, in zum Beispiel einer Heizkammer, die Mittel zum Heizen, wie zum Beispiel eine Heizeinrichtung, besitzt. Das Tempern verbessert die Charakteristiken und Eigenschaften an der Schnittfläche zwischen der Schicht vom i-Typ, die durch Hochfrequenzplasma-CVD-Technik gebildet wurde, und der Schicht vom i-Typ, die durch Mikrowellenplasma-CVD-Technik gebildet wurde, und der plasmadotierten Oberfläche wegen der Wasserstoffdiffusion oder dergleichen von der Schicht vom i-Tvp, die durch Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahren gebildet wurde. So weist das sich ergebende Produkt noch überlegenere Eigenschaften und Charakteristiken auf im Vergleich zu anderen, die keinem Tempern unterworfen wurde.
    • Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers
  • Eine Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bedeutet ein Vakuumgehäuse zur Verwendung für das Aufbewahren des bandförmigen Trägers vor der Filmbildung und die kontinuierliche Abgabe des bandförmigen Trägers in die Filmbildungskammer.
  • Fig. 7A ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel einer Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers in der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.
  • In Fig. 7A ist ein bandförmiger Träger 701 als Spule auf einen Spulenkörper 703A in einem Vakuumgehäuse 702A aufgewickelt und darin aufbewahrt. Der bandförmige Träger wird von dem Spulenkörper 703A abgewickelt, indem er durch einen Wickelmechanismus in der Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers gezogen wird. Der Träger wird dann durch eine Walze 704A flach gemacht, wobei die Filmbildungsoberfläche (Vorderfläche) abgesenkt wird, und bewegt und in die Filmbildungskammer, die nicht dargestellt ist, abgegeben. Der Spulenkörper 703A ist mit einem Mechanismus zum Einstellen der Spannung, der nicht dargestellt ist, verbunden, um eine bestimmte Spannung auf den bandförmigen Träger 701A aufzubringen. Durch Aufbringen der Spannung auf den bandförmigen Träger 701A wird Durchhängen oder Spiel desselben vermieden. Zusätzlich ist ein Spulenkörper 706A zum Aufwickeln eines Filmes an einen Wickelmechanismus, der nicht dargestellt ist, angeschlossen, um mit dem Abwickeln des bandförmigen Trägers einen weichen, dünnen Schutzfilm 707A aufzuwickeln, der aus einem Harzstreifen aus zum Beispiel Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polyimid oder Polyamid, Tuch aus nicht gewebtem Stoff, Papier oder einem Streifen, auf den ein dünner Metallfilm, wie zum Beispiel Al, abgeschieden ist, besteht und der zusammen mit dem bandförmigen Träger aufgewikkelt ist, um Vorder- und Rückseite des bandförmigen Trägers davor zu schützen, miteinander gerieben und dadurch beschädigt zu werden. Zusätzlich ist die Walze 704A mit einem Steuermechanismus ausgerüstet, der nicht dargestellt ist, um geringfügig die Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers zu ändern, indem geringfügig die Richtung der Rotationsachse der Walze 704A von außerhalb des Vakuumgehäuses 702A aus geändert wird. Als Ergebnis davon ist es möglich, den bandförmigen Träger in eine Gasschleuse 705A an einer konstanten Position relativ zur Bewegungsrichtung desselben einzuführen, selbst wenn die Position des bandförmigen Trägers, der auf die Spulenkörper 703A gewickelt ist, nicht maßhaltig ist.
  • Zusätzlich wird das Innere der Vakuumkammer 702A von Luft durch ein Absaugrohr 708A evakuiert, das an eine Vakuumabsaugvorrichtung angeschlossen ist, die nicht dargestellt ist.
    • Kammer zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers
  • Die Kammer zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bedeutet ein Vakuumgehäuse zum kontinuierlichen Aufnehmen des bandförmigen Trägers, auf dem der laminierte Halbleiterflim gebildet wurde, von der Filmbildungskammer her und zum Aufbewahren des gesammelten Trägers.
  • Fig. 7B ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel der Kammer zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers in der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.
  • Die Kammer zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers ähnelt in ihrer Struktur fast der Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers, mit der Ausnahme, daß die Drehrichtung des Spulenkörpers und der Walze umgekehrt ist.
  • In Fig. 7B wird ein bandförmiger Träger 701B, auf dem ein laminierter Halbleiterfilm gebildet ist, aus einer Gasschleuse 705B in ein Vakuumgehäuse 702B eingeführt und auf einem Spulenkörper 703B aufgewickelt, der durch eine Walze 704B an einen Drehmechanismus angeschlossen ist, der nicht dargestellt ist.
  • Zusätzlich versorgt eine Filmabwickelspule 706B den Spulenkörper 703B mit einem weichen, dünnen Schutzfilm 707B, der aus einem Harzstreifen aus zum Beispiel Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polyimid oder Polyamid, Tuch aus nicht gewebtem Stoff, Papier oder einem Streifen, auf den ein dünner Metallfilm, wie zum Beispiel Al, abgeschieden ist, besteht und der zusammen mit dem bandförmigen Träger aufgewickelt wird, um Vorder- und Rückseite des bandförmigen Trägers davor zu schützen, miteinander gerieben und dadurch beschädigt zu werden. Zusätzlich ist die Walze 704B mit einem Steuermechanismus ausgerüstet, der nicht dargestellt ist, um geringfügig die Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers zu ändern, indem geringfügig die Richtung der Rotationsachse der Walze 704B von außerhalb des Vakuumgehäuses 702B aus geändert wird. Als Ergebnis davon ist es möglich, den bandförmigen Träger 701B auf einen Spulenkörper 703B an einer konstanten Position relativ zur Bewegungsrichtung desselben aufzuwickeln, selbst wenn die Position des bandförmigen Trägers, der von der Gasschleuse 705B bereitgestellt wird, nicht maßhaltig ist.
  • Zusätzlich dient ein Absaugrohr 708B zur Verwendung beim Evakuieren des Inneren der Vakuumkammer 702B und ist an eine Vakuumabsaugvorrichtung angeschlossen, die nicht dargestellt ist.
  • Ein Steuermechanismus wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung genauer beschrieben.
  • In der Kammer zum Aufwickeln des bandförmigen Tragers sind ein Mechanismus zum Erkennen seitlicher Versetzungen und ein Steuerungsmechanismus zur Korrektur der seitlichen Versetzung im Vakuumgehäuse bereitgestellt, um den bandförmigen Träger davon abzuhalten, in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung während der Bewegung versetzt zu werden.
  • Fig. 8 ist eine schematische Darstellung zur Verwendung bei der Beschreibung des Erkennungsmechanismusses für die seitliche Versetzung und des Steuermechanismusses. Zum Zwecke der Erleichterung des Verstehens der Erfindung ist ein Teil des bandförmigen Trägers in abgeschnittener Form dargestellt.
  • In Fig. 8 wird die Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers 801 durch eine Walze 804 nach oben gewendet. Die Walze 804 ist über eine Halterung 806 mit einem Drehmechanismus 803 verbunden, der drehbar auf einer Achse senkrecht zur Drehachse der Walze 804 angeordnet ist, was als Steuerungsmechanismus dient. Dieser Drehmechanismus 803 besitzt eine Drehachse, die nach außerhalb der Vakuumgehäuse durchgeführt ist. Diese Achse ist an einen Servomotor angeschlossen, der ein Untersetzungsgetriebe besitzt, das nicht dargestellt ist. Der Drehwinkel dieser Achse kann so von außen gesteuert werden.
  • In Fig. 8 ist der Mechanismus der Steuerung für den Fall beschrieben, in dem der bandförmige Träger 801 nach links aus der Bewegungsrichtung 805 verschoben ist. Zuerst wird die Position der Aufwickelspule, des Drehmechanismusses 803 und der Halterung 806 justiert, bevor eine Bewegung des bandförmigen Trägers eingeleitet wird. In diesem Fall wird die Justage so durchgeführt, daß die Spannungen, die zur Rechten und zur Linken der Walze 804 aufgebracht werden, identisch zueinander sind und daß der bandförmige Träger 801 ausgerichtet ist und auf der Aufwickelspule aufgewickelt wird. Die Position des bandförmigen Trägers wird auf einen Querversatz des Erkennungsmechanismusses für seitliche Abweichung von 0 und ein Drehwinkel des Drehmechanismusses von 0 eingestellt. Dann wird der bandförmige Träger 801 transportiert. Wenn er nach links versetzt wird, stellt der Erkennungsmechanismus für seitliche Abweichung 802 den Wert des Querversatzes nach links des bandförmigen Trägers 801 fest. Zusätzlich wird der Rotationsmechanismus 803 entsprechend der Größe des Querversatzes um einen kleinen Winkel gedreht, um die rechte Seite der Walze 804 auf die Transportrichtung zuzubewegen, während die linke Seite der Walze in die entgegengesetzte Richtung der Transportrichtung 805 des bandförmigen Trägers bewegt wird. Abhängig von dieser Drehung wird die Spannung, die auf den bandförmigen Träger wirkt, auf der rechten Seite der Walze 804 verstärkt, während sie auf der linken Seite derselben abgeschwächt wird. Ms Ergebnis kehrt der bandförmige Träger 801 allmählich zur rechten Seite der Walze 804 zurück, die die höhere Spannung aufbringt. Schließlich ist der bandförmige Träger zur ursprünglichen Position zurückgekehrt, wenn der Wert des Querversatzes = 0 und der Drehwinkel = 0. Wenn der bandförmige Träger zur rechten Seite hin abweicht, sollte die Walze 804 in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um den bandförmigen Träger nach links zu versetzen, worauf er wieder in die gleiche Ursprungsposition zurückkehrt. Die vorstehend genannte Operation wird automatisch durchgeführt durch einen Rückmeldemechanismus, der nicht dargestellt ist und den Steuermechanismus und den Erkennungsmechanismus für seitliche Abweichung verknüpft. Der bandförmige Träger unterliegt immer der Positionskontrolle innerhalb eines festgelegten Bereiches relativ zur seitlichen Richtung und wird auf die Aufwickelspule aufgewickelt, wobei die seitliche Position stabilisiert ist.
    • Gasschleuse
  • Eine Gasschleuse bedeutet eirie Verbindungseinrichtung zwischen den Filmbildungskammern, die benachbarte Filmbildungskammern durch einen Trennpfad ähnlich einem Schieber (slight) verbindet, und die Gase, wie zum Beispiel Ar, He oder H&sub2; in den Trennpfad einläßt, um einen Gasstrom in Richtung auf die Filmbildungskammern zu zu erzeugen, wodurch der bandförmige Träger zwischen benachbarten Filmbildungskammern bewegt wird und die Ausgangsgase voneinander abgetrennt werden.
  • Figg. 4, 6, 7A und 7B sind schematische Schnittansichten, die Beispiele verschiedener Filmbildungskammern und Gasschleusen, die sie verbinden, in der Erfindung darstellen. Die Gasschleusen, die in Figg. 4, 6, 7A und 7B veranschaulicht sind, haben grundsätzlich identische Struktur.
  • In Fig. 4 umfaßt die Gasschleuse 403 einen schlitzförmigen Trennpfad 442 zum Durchlassen des bandförmigen Trägers 401 und zum Abtrennen der Ausgangsgase. Oberhalb und unterhalb des bandförmigen Trägers etwa in der Mitte des Trennpfades 442 ist eine Vielzahl von Gaseinleitungseinlässen in der Richtung der Breite des bandförmigen Trägers bereitgestellt. An diese Einlässe sind Rohre zum Einführen von Schleusengas 443 und 444 angeschlossen, die ihrerseits an ein Versorgungssystem für das Schleusengas angeschlossen sind, das nicht dargestellt ist, um das Schleusengas zum Abtrennen der Ausgangsgase vom oberen und unteren Bereich des bandförmigen Trägers einleiten. Zusätzlich ist im Trennpfad 442 der bandförmige Träger 401 durch eine Vielzahl von Tragewalzen 445 an seiner Unterseite drehbar unterstützt, so daß seine Oberfläche nicht die untere Wandung des Trennpfades 442 berührt und ein bestimmter kleiner Spalt dazwischen freigehalten wird.
  • In der Tragewalze 445 ist ein Permanentmagnet angebracht, der nicht dargestellt ist und der einen hohen Curie-Punkt besitzt und eine magnetische Kraft erzeugt, die nicht auf das Plasma wirkt. Der Permanentmagnet dient dazu, die Tragewalze 445 hermetisch mit dem bandförmigen Träger in Kontakt zu bringen, wenn der bandförmige Träger aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel rostfreiem Ferritstahl hergestellt ist.
  • Um Wellungen oder Schwingungen des bandförmigen Trägers während der Bewegung zu vermeiden, die dazu führen, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers, auf der der Halbleiterfilm gebildet wird, mit dem unteren Teil der inneren Wandung des Trennpfades in Kontakt zu treten, ist der spaltförmige Trennpfad 442 bevorzugt groß in Richtung der Dicke des bandförmigen Trägers und klein in der Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers. Im Gegensatz dazu ist, um Verschmutzung des Ausgangsgases in der Filmbildungskammer, die damit verbunden ist, zu vermeiden, der Trennpfad bevorzugt eng in der Richtung der Dicke des bandförmigen Trägers und weit in der Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers. Im Hinblick darauf sind die inneren Abmessungen des spaltförmigen Trennpfades 442 in Bewegungsrichtung des bandförmigen Trägers geringfügig größer als die Breite des bandförmigen Trägers und fast konstant in jeder Position. Allerdings ist die innere Abmessung in Richtung der Dicke des bandförmigen Trägers enger, wenn der Druckunterschied in den angeschlossenen Filmbildungskammern größer ist und der erlaubte Bereich des Einbringens von Verunreinigungsgas enger liegt. Zum Beispiel weist die Kammer zum Bilden der Halbleiterschicht vom i-Typ auf Grundlage der Mikrowellen-CVD-Verfahrens einen geringen inneren Druck auf und der zulässige Bereich der Verschmutzung ist relativ eng, so daß bei der Gasschleuse, die die Kammer zur Bildung der mit Verunreinigungen dotierten Schicht auf Grundlage der Hochfrequenzplasma- CVD anschließt, in der die Verunreinigungsgase mit einem relativ hohen inneren Druck eingeführt werden, die inneren Abmessungen des Trennpfades in Richtung der Dicke des bandförmigen Trägers so eng sind, daß der bandförmige Träger mit Mühe kaum durchpaßt. Auf der anderen Seite sind bei der Gasschleuse, die die Filmbildungskammer auf Grundlage der Hochfrequenzplasma-CVD mit den Kammern zum Aufwickeln oder Abwickeln des bandförmigen Trägers verbindet, wo ein geringer oder gar kein Druckunterschied verursacht wird, die inneren Abmessungen des Trennpfades in Richtung der Dicke des bandförmigen Trägers relativ breit, so daß der bandförmige Träger leicht bewegt werden kann. Sie sind auf etwa 1 mm bis 5 mm eingestellt.
    • Der bandförmige Träger
  • Der bandförmige Träger, der geeignet verwendet wird, kann bevorzugt aus einem Material bestehen, das weniger Verformung oder Spannung verursacht bei der Temperatur, die erforderlich ist, wenn die Halbleiterschichten gebildet werden, der die gewünschte Festigkeit besitzt und der Leitfähigkeit aufweist, und kann spezifisch einschließen: dünne Streifen aus rostfreiem Edelstahl, Aluminium und seinen Legierungen, Eisen und seinen Legierungen, Kupfer und seinen Legierungen und Komposite dieser Materialien; diese Materialien, wobei ihre Oberfläche beschichtet sind durch Sputtern, Vakuumabscheidung, Plattieren oder dergleichen, um ihre Oberfläche mit einem dünnen Metallfilm, der aus einer anderen Sorte von Material gebildet ist, und/oder einem isolierenden, dünnen Film, der aus SiO&sub2;; Si&sub3;N&sub4;, Al&sub2;O&sub3;, AlN oder dergleichen besteht, abzudecken; und Streifen aus wärmeisolierendem Harz, die aus Polyimid, Polyamid, Polyethylenterephthalat, Epoxid oder dergleichen bestehen, oder Komposite aus einem beliebigen dieser Materialien mit Glasfasern, Kohlenstoffasern, Borfasern, Metallfasern oder dergleichen, deren Oberfläche leitfähig gemacht worden ist durch Plattieren, Abscheidung oder Sputtern oder durch Beschichten mit einem einzelnen Metall, einer Legierung, einem lichtdurchlässigen, leitfähigen Oxid (TCO) oder dergleichen.
  • Selbst wenn der bandförmige Träger aus leitfähigem Material hergestellt ist, wie zum Beispiel einem Metall, kann eine Schicht aus einer anderen Art von Metall auf der Oberfläche bereitgestellt werden, auf der die Halb leiterschichten gebildet werden, um zum Beispiel die Reflexionsfähigkeit für langwelliges Licht, das den Träger erreicht hat, zu verbessern, die gegenseitige Diffusion zu verhindern und die Haftfähigkeit zwischen dem Trägermaterial und den Halbleiterschichten zu verbessern und die Trägeroberfläche glatt zu gestalten.
  • Wenn eine solche Metalischicht als Lichtreflexionsschicht gebildet wird, ist es geeignet, ein Metall zu verwenden, das eine hohe Reflexionsfähigkeit gegenüber sichtbarem Licht bis hin in den Infrarotbereich aufweist, wie es beispielhaft dargestellt ist durch Ag, Al, Cu und AlSi.
  • Auf einer solchen Metallschicht kann weiter eine lichtdurchlässige, leitende Schicht bereitgestellt werden, um zum Beispiel das Metall davon abzuhalten, aus der Metallschicht in die Halbleiterschichten einzudiffundieren und die Lichtreflexionsfähigkeit zu verbessern.
  • Materialien für eine solche lichtdurchlässige, leitfähige Schicht können besonders geeignet lichtdurchlässige, leitfähige Oxide, wie zum Beispiel ZnO, SnO&sub2;, In&sub2;O&sub3; und ITO, einschließen.
  • Im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften des bandförmigen Trägers kann er etwas aufweisen, was eine glatte Oberfläche genannt wird, oder kann eine fein unregelmäßig strukturierte Oberfläche besitzen. Wenn ein Träger mit einer fein unregelmäßig strukturierten Oberfläche verwendet wird, kann er bevorzugt eine Oberflächenrauhigkeit aufweisen, die keine Fehler verursacht aufgrund der Unregelmäßigkeit in den gebildeten Halbleiterschichten, und die auch eingestellt wird auf einen Bereich, in dem der sogenannte Lichtfalleneffekt auftritt, der einen Anwachsen der Lichtpfadlänge von einfallendem Licht mit sich bringt.
  • Der bandförmige Träger sollte eine Dicke aufweisen, die so klein wie möglich ist in Hinblick auf Kosten und Lagerraum und dergleichen, solange sie in einem Bereich liegt, daß die Festigkeit groß genug ist, damit der Träger seine flache Form beibehalten und sie während seines Transportes zeigen kann. Genauer gesagt, sollte der Träger bevorzugt eine Dicke von 0,01 mm bis 5 mm und weiter bevorzugt von 0,02 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt von 0,05 mm bis 1 mm aufweisen.
  • Was die Breite des bandförmigen Trägers betrifft, sollte sie bevorzugt einen Wert haben, der geeignet ist, die Einheitlichkeit des gebildeten Plasmas in jeder Filmbildungskammer beizubehalten und die sich ergebenden, fotovoltaischen Vorrichtungen in Module umzuwandeln. Genauer gesagt, sollte der bandförmige Träger bevorzugt eine Breite von 5 cm bis 100 cm und weiter bevorzugt von 10 cm bis 80 cm aufweisen.
  • Was die Länge des bandförmigen Trägers betrifft, gibt es keine besonderen Begrenzungen dafür. Der bandförmige Träger kann eine Länge aufweisen, die lang genug ist, damit er als Spule aufgewickelt werden kann, oder es kann durch Schweißen oder dergleichen ein kontinuierlicher, bandförmiger Träger hergestellt werden, der eine kontinuierlichere Länge aufweist.
  • Der bandförmige Träger sollte, wie vorstehend beschrieben wurde, in die Vorrichtung in der Form gegeben werden, daß er um einen zylindrischen Spulenkern in Form einer Spule gewickelt ist mit einem Durchmesser, der auf einen Bereich eingestellt ist, daß der Träger keine plastische Verformung erleidet.
  • Beispiele der Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die aus den jeweiligen Filmbildungskammern besteht, die vorstehend beschrieben wurden, werden veranschaulicht unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Die Erfindung ist in keiner Weise auf diese Vorrichtungsbeispiele begrenzt.
    • Vorrichtungsbeispiel 1
  • Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines grundsätzlichen Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Hälbleiterfilme zu bilden. In Fig. I besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden, aus der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers, der Filmbildungskammer 102, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, der Filmbildungskammer 103, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, der Filmbildungskammer 104, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, der Filmbildungskammer 105, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers.
  • Hier wird eine Serie von Filmbildungskammern in der Gestalt einer Wölbung in Richtung der Schwerkraft, zum Beispiel in der Gestalt einer Seilkurve oder eines Kreisbogens entlang der Gestalt des bandförmigen Trägers, der durch sein eigenes Gewicht durchhängt, bereitgestellt. Der bandförmige Träger wird ohne Spiel unter einer leichten Spannung gestreckt, so daß er im Verlauf der Filmbildung in einer festgelegten Gestalt gehalten werden kann und gleichzeitig jede Spannung, die auf den bandförmigen Träger und die Halbleiterschichten, die darauf gebildet werden, aufgebracht wird, während des Transportes des bandförmigen Trägers gelöst werden kann. So können irgendwelche Fehler der Filme verhindert werden, die durch Verformung oder Spannung des Trägers verursacht werden.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist, wird der bandförmige Träger 108 von der Spule 109, die in der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, abgewickelt und dann weitertransportiert, während er durch die vier Filmbildungskammern geleitet wird, die jeweils mit der Gasschleuse 107 verbunden sind, bis er auf der Spule 110 aufgewickelt wird, die in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei mehrschichtige, nicht einkristalline, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nip- oder pin-Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden.
  • Der bandförmige Träger 108, der aus der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers abgegeben wird, wird (i) zuerst in die Filmbildungskammer 102 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ auf der Oberfläche des Trägers durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (ii) als nächstes in die Filmbildungskammer 103 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (iii) in die Filmbildungskammer 104 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, und wird dann (iv) in die Filmbildungskammer 105 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird. Schließlich wird der bandförmige Träger mit diesen Schichten in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers aufgenommen.
    • Vorrichtungsbeispiel 2
  • Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines anderen Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden. In Fig. 2 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden, aus einer Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers, einer Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung, einer Filmbildungskammer 202, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 212, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 203, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 204, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 213 zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 205, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und einer Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers.
  • Hier wird eine Serie von Filmbildungskammern in der Gestalt einer Wölbung in Richtung der Schwerkraft, zum Beispiel in der Gestalt einer Seilkurve oder eines Kreisbogens entlang der Gestalt des bandförmigen Trägers, der durch sein eigenes Gewicht durchhängt, bereitgestellt. Der bandförmige Träger wird ohne Spiel unter einer leichten Spannung gestreckt, so daß er im Verlauf der Filmbildung in einer festgelegten Gestalt gehalten werden kann und gleichzeitig jede Spannung, die auf den bandförmigen Träger und die Halbleiterschichten, die darauf gebildet werden, aufgebracht wird, während des Transportes des bandförmigen Trägers gelöst werden kann. So können irgendwelche Fehler der Filme verhindert werden, die durch Verformung oder Spannung des Trägers verursacht werden.
  • Die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung und die Kammer 213 zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, in denen keine Halbleiterschicht gebildet wird, sind kürzer gestaltet in der Richtung des Transportes des bandförmigen Trägers als die anderen Filmbildungskammern.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird der bandförmige Träger 208 von der Spule 209, die in der Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, abgewickelt und dann weitertransportiert, während er durch die sieben Kammern geleitet wird, die jeweils mit der Gasschleuse 207 verbunden sind, bis er auf der Spule 210 aufgewickelt wird, die in der Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei mehrschichtige, nicht einkristalline, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nip- oder pin- Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden.
  • Der bandförmige Träger 208, der aus der Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers abgegeben wird, wird (i) zuerst in die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung eingeführt, wo seine Oberfläche durch Glimmentladung gereinigt wird, wird (ii) als nächstes in die Filmbildungskammer 202 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ auf der Oberfläche des Trägers durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (iii) in die Filmbildungskammer 212 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (iv) als nächstes in die Filmbildungskammer 203 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (v) in die Filmbildungskammer 204 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (vi) als nächstes in die Kammer 213 zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, und wird dann (vii) in die Filmbildungskammer 205 eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird. Schließlich wird der bandförmige Träger mit diesen Schichten in der Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers aufgenommen.
    • Vorrichtungsbeispiel 3
  • Die Vorrichtung nach Fig. 2, von der die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung und die Gasschleuse, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, die in der Lage ist, die Erfindung durchzuführen.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 4
  • Die Vorrichtung aus Fig. 2, von der die Filmbildungskammer 212, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, und die Gasschleuse, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf der Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurde, gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 5
  • Die Vorrichtung nach Fig. 2, von der die Kammer 213 zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleuse, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist eine andere Beispiel einer Vorrichtung, die in der Lage ist, die Erfindung durchzuführen.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor die Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 6
  • Die Vorrichtung nach Fig. 2, von der die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung, die Filmbildungskammer 212, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, und die Gasschleusen, mit denen sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, die in der Lage ist, die Erfindung durchzuführen.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird und die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf der Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 7
  • Die Vorrichtung nach Fig. 2, von der die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung, die Kammer 213 zur Behandlung mit Wasserstoflplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, die in der Lage ist, die Erfindung durchzuführen.
  • In diesen Fall entspncht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird und die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor die Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 8
  • Die Vorrichtung aus Fig. 2, von der die Filmbildungskammer 212, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, die Kammer 213 zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf der Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird und die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoflplasma behandelt wird, bevor die Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
  • Beispiele des Verfahrens zur kontinuierlichen Bildung von mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen für fotovoltaische Elemente durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung werden veranschaulicht in Bezug auf die Vorrichtung, die in Fig. 1 dargestellt ist.
    • Vorrichtungsbeispiel 9
  • Fig. 21 ist eine schematische Veranschaulichung eines anderen Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden. In Fig. 21 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden, aus der Kammer 101 zum Abwikkeln des bandförmigen Trägers, einer Filmbildungskammer 2102A, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2103A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2104A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2105A, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2102B, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2103B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2104B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2105B, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2102C, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2103C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2104C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2105C, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und einer Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 21 dargestellt ist, wird der bandförmige Träger 108 von der Spule 109, die in der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, abgewickelt und dann weitertransportiert, während er durch die zwölf Filmbildungskammern geleitet wird, die jeweils mit der Gasschleuse 107 verbunden sind, bis er auf der Spule 110 aufgewickelt wird, die in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei mehrschichtige, nicht einkristalline, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip- oder pinpinpin- Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden.
  • Der bandförmige Träger 108, der aus der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers abgegeben wird, wird (1) zuerst in die Filmbildungskammer 2102A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ auf der Oberfläche des Trägers durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (2) als nächstes in die Filmbildungskammer 2103A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (3) in die Filmbildungskammer 2104A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird dann (4) in die Filmbildungskammer 2105A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (5) als nächstes in die Filmbildungskammer 2102B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hoch frequenz-CVD gebildet wird, wird (6) als nächstes in die Filmbildungskammer 2103B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (7) in die Filmbildungskammer 2104B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird dann (8) in die Filmbildungskammer 2105B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (9) als nächstes in die Filmbildungskammer 2102C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (10) als nächstes in die Filmbildungskammer 2103C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (11) in die Filmbildungskammer 2104C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, und wird dann (12) in die Filmbildungskammer 2105C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird. Schließlich wird der bandförmige Träger mit diesen Schichten in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers aufgenommen.
    • Vorrichtungsbeispiel 10
  • Fig. 22 ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden.
  • In Fig. 22 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden, aus einer Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers, einer Kammer 2211 zur Reinigung durch Glimmentladung, einer Filmbildungskammer 2202A, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2212A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2203A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2204A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 2213A zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 2205A, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2202B, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2212B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2203B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2204B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 2213B zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 2205B, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2202C, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2212C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wi?d, einer Filmbildungskammer 2203C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2204C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 2213C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 2205C, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und einer Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 22 dargestellt ist, wird der bandförmige Träger 208 von der Spule 209, die in der Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, abgewickelt und dann weitertransportiert, während er durch die fünfzehn Filmbildungskammern und die vier Behandlungskammern geleitet wird, die jeweils mit der Gassehleuse 207 verbunden sind, bis er auf der Spule 210 aufgewickelt wird, die in der Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei mehrschichtige, nicht einkristalline, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip- oder pinpinpin-Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden.
  • Der bandförmige Träger 208, der aus der Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers abgegeben wird, wird (1) zuerst in die Kammer 2211 zur Reinigung durch Glimmentladung eingeführt, wo seine Oberfläche durch Glimmentladung gereinigt wird, wird (2) als nächstes in die Filmbildungskammer 2202A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ auf der Oberfläche des Trägers durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (3) in die Filmbildungskammer 2212A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (4) als nächstes in die Filmbildungskammer 2203A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (5) in die Filmbildungskammer 2204A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht 1504A vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (6) als nächstes in die Kammer 2213A zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, wird (7) als nächstes in die Filmbildungskammer 2205A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (8) als nächstes in die Filmbildungskammer 2202B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (9) in die Filmbildungskammer 2212B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (10) als nächstes in die Filmbildungskammer 2203B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (11) in die Filmbildungskammer 2204B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (12) als nächstes in die Kammer 2213B zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, wird (13) als nächstes in die Filmbildungskammer 2205B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (14) als nächstes in die Filmbildungskammer 2202C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (15) in die Filmbildungskammer 2212C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (16) als nächstes in die Filmbildungskammer 2203C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (17) in die Filmbildungskammer 2204C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (18) als nächstes in die Kammer 2213C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, und wird (19) als nächstes in die Filmbildungskammer 2205C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird. Schließlich wird der bandförmige Träger mit diesen Schichten in der Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers aufgenommen.
    • Vorrichtungsbeispiel 11
  • Die Vorrichtung nach Fig. 22, von der die Kammer 2211 zur Reinigung durch Glimmentladung und die Gasschleuse, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist als weiteres Beispiel einer Vorrichtung, zur Durchführung der Erfindung eingeschlossen.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 10, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 12
  • Die Vorrichtung aus Fig. 22, von der die Filmbildungskammer(n) 2212A und/oder 2212B und/oder 2212C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird beziehungsweise in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 10, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf wenigstens einer der Halbleiterschichten vom n- oder p-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurde, gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 13
  • Die Vorrichtung nach Fig. 22, von der die Kammer(n) 2213A und/oder 2213B und/oder 2213C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung, zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 10, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche der llalbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor wenigstens eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 14
  • Die Vorrichtung nach Fig. 22, von der die Kammer 2211 zur Reinigung durch Glimmentladung, die Filmbildungskammer(n) 2212A und/oder 2212B und/oder 2212C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird beziehungsweise in denen Halbleiterschichten vom i- Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, und die Gasschleusen, mit denen sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 10, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird und die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf wenigstens einer Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 15
  • Die Vorrichtung nach Fig. 22, von der die Kammer 2211 zur Reinigung durch Glimmentladung, die Kammer(n) 2213A und/oder 2213B und/oder 2213C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 10, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird und die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor wenigstens eine Halbleiterschicht vom p- oder n- Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 16
  • Die Vorrichtung aus Fig. 22, von der die Filmbildungskammer(n) 2212A und/oder 2212B und/oder 2212C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird beziehungsweise in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, die Kammer(n) 2213A und/oder 2213B und/oder 2213C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 10, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf wenigstens einer Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird und die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor wenigstens eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 17
  • Fig. 23 ist eine schematische Veranschaulichung eines anderen Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden. In Fig. 23 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden, aus der Kammer 101 zum Abwikkeln des bandförmigen Trägers, einer Filmbildungskammer 2302A, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2303A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2304A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2305A, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2302B, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2303B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2304B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2305B, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2302C, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2304C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2305C, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und einer Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers.
  • Hier wird eine Serie von Filmbildungskammern in der Gestalt einer Wölbung in Richtung der Schwerkraft, zum Beispiel in der Gestalt einer Seilkurve oder eines Kreisbogens entlang der Gestalt des bandförmigen Trägers, der durch sein eigenes Gewicht durchhängt, bereitgestellt. Der bandförmige Träger wird ohne Spiel unter einer leichten Spannung gestreckt, so daß er im Verlauf der Filmbildung in einer festgelegten Gestalt gehalten werden kann und gleichzeitig jede Spannung, die auf den bandförmigen Träger und die Halbleiterschichten, die darauf gebildet werden, aufgebracht wird, während des Transportes des bandförmigen Trägers gelöst werden kann. So können irgendwelche Fehler der Filme verhindert werden, die durch Verformung oder Spannung des Trägers verursacht werden.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 23 dargestellt ist, wird der bandförmige Träger 108 von der Spule 109, die in der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, abgewickelt und dann weitertransportiert, während er durch die elf Filmbildungskammern geleitet wird, die jeweils mit der Gasschleuse 107 verbunden sind, bis er auf der Spule 110 aufgewickelt wird, die in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei mehrschichtige, nicht einkristalline, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip- oder pinpinpin- Struktur kontinüierlich auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden.
  • Der bandförmige Träger 108, der aus der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers abgegeben wird, wird (1) zuerst in die Filmbildungskammer 2302A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ auf der Oberfläche des Trägers durch plas maunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (2) als nächstes in die Filmbildungskammer 2303A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (3) in die Filmbildungskammer 2304A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird dann (4) in die Filmbildungskammer 2305A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (5) als nächstes in die Filmbildungs kammer 2302B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (6) als nächstes in die Filmbildungskammer 2303B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (7) in die Filmbildungskammer 2304B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird dann (8) in die Filmbildungskammer 2305B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (9) als nächstes in die Filmbildungskammer 2302C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (10) in die Filmbildungskammer 2304C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, und wird dann (11) in die Filmbildungskammer 2305C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird. Schließlich wird der bandförmige Träger mit diesen Schichten in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers aufgenommen.
    • Vorrichtungsbeispiel 18
  • Fig. 24 ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden.
  • In Fig. 24 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Lage ist, kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme zu bilden, aus einer Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers, einer Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung, einer Filmbildungskammer 2402A, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2412A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2403A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2404A, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 2413A zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 2405A, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2402B, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2412B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2403B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2404B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 2413B zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 2405B, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2402C, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Filmbildungskammer 2404C, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, einer Kammer 2413C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma, einer Filmbildungskammer 2405C, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, und einer Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers.
  • In der Vorrichtung, die in Fig. 24 dargestellt ist, wird der bandförmige Träger 208 von der Spule 209, die in der Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, abgewickelt und dann weitertransportiert, während er durch die fünfzehn Kammern geleitet wird, die jeweils mit der Gasschleuse 207 verbunden sind, bis er auf der Spule 210 aufgewickelt wird, die in der Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers bereitgestellt ist, wobei mehrschichtige, nicht einkristalline, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip- oder pinpinpin-Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des Trägers gebildet werden.
  • Der bandförmige Träger 208, der aus der Kammer 201 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers abgegeben wird, wird (1) zuerst in die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung eingeführt, wo seine Oberfläche durch Glimmentladung gereinigt wird, wird (2) als nächstes in die Filmbildungskammer 2402A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ auf der Oberfläche des Trägers durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (3) in die Filmbildungskammer 2412A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (4) als nächstes in die Filmbildungskammer 2403A eingeführt, in der eirie Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (5) in die Filmbildungskammer 2404A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (6) als nächstes in die Kammer 2413A zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, wird (7) als nächstes in die Filmbildungskammer 2405A eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (8) als nächstes in die Filmbildungskammer 2402B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (9) in die Filmbildungskammer 2412B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (10) als nächstes in die Filmbildungskammer 2403B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wird, wird danach (11) in die Filmbildungskammer 2404B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (12) als nächstes in die Kammer 2413B zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, wird (13) als nächstes in die Filmbildungskammer 2405B eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wird (14) als nächstes in die Filmbildungskammer 2402C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird danach (15) in die Filmbildungskammer 2404C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wo weiter darüberliegend eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird, wird (16) als nächstes in die Kammer 2413C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma eingeführt, wo die Oberfläche der Schicht vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wird, und wird (17) als nächstes in die Filmbildungskammer 2405C eingeführt, in der eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird, wo eine nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ durch Plasmadotieren gebildet wird. Schließlich wird der bandförmige Träger mit diesen Schichten in der Kammer 206 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers aufgenommen.
    • Vorrichtungsbeispiel 19
  • Die Vorrichtung nach Fig. 24 von der die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung und die Gasschleuse, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist ein Beispiel einer Vorrichtung, zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 18, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 20
  • Die Vorrichtung aus Fig. 24, von der die Filmbildungskammer(n) 2412A und/oder 2412B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird beziehungsweise in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, kann als Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung eingeschlossen werden.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtüngsbeispiel 18, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf wenigstens einer der Halbleiterschichten vom n- oder p-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurde, gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 21
  • Die Vorrichtung nach Fig. 24, von der die Kammer(n) 2413A und/oder 2413B und/oder 2413C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen ist, entfernt wurden, ist ein Beispiel einer Vorrichtung, zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 18, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor wenigstens eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 22
  • Die Vorrichtung nach Fig. 24, von der die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung, die Filmbildungskammer(n) 2412A und/oder 2412B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird beziehungsweise in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, und die Gasschleusen, mit denen sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 18, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird und die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf wenigstens einer Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 23
  • Die Vorrichtung nach Fig. 24, von der die Kammer 211 zur Reinigung durch Glimmentladung, die Kamnier(n) 2413A und/oder 2413B und/oder 2413C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, ist eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesen Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 18, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger nicht durch Glimmentladung gereinigt wird und die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor wenigstens eine Halbleiterschicht vom p- oder n- Typ gebildet wird.
    • Vorrichtungsbeispiel 24
  • Die Vorrichtung aus Fig. 24, von der die Filmbildungskammer(n) 2412A und/oder 2412B, in der eine Halbleiterschicht vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird beziehungsweise in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet werden, die Kammer(n) 2413A und/oder 2413B und/oder 2413C zur Behandlung mit Wasserstoffplasma und die Gasschleusen, mit der sie angeschlossen sind, entfernt wurden, dient zur Durchführung der Erfindung.
  • In diesem Fall entspricht die Vorrichtung dem Vorrichtungsbeispiel 18, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ nicht auf wenigstens einer Halbleiterschicht vom n- oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wird und die Oberfläche der Halbleiterschicht vom i-Typ nicht mit Wasserstoffplasma behandelt wird, bevor wenigstens eine Halbleiterschicht vom p- oder n-Typ gebildet wird.
  • Ein Beispiel der kontinuierlichen Bildung des Halbleiters für fotovoltaische Vorrichtung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahren wird im folgenden unter Bezug auf Figg. 1, 21 und 23 beschrieben.
    • Einrichtungsschritt für den bandförmigen Träger
  • Um mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bilden, wird zuerst der bandförmige Träger in die Vorrichtung eingesetzt und auf eine festgelegte Position eingestellt.
  • Um den bandförmigen Träger in die erfindungsgemäße Vorrichtung einzusetzen, wird zuerst der Spulenkörper 109, um den der bandförmige Träger 108 zu einer Spule aufgewickelt worden war, in die Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers 101 eingesetzt. Der bandförmige Träger wird von seinem führenden Ende her abgewickelt und durch die Gasschleuse 107 und die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C durchgeleitet, bis er über einen leeren Spulenkörper 110 der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers gezogen wird, wo er an seinem führenden Ende befestigt wird.
  • Auf den Spulenkörper 109, um den der bandförmige Träger vor der Filmbildung aufgewickelt ist, kann auch ein Schutzfilm, der dazu dient, zu verhindern, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers zerkratzt wird, gemeinsam mit dem bandförmigen Träger 108 aufgewickelt sein. In dem Fall, in dem ein solcher Schutzfilm mit aufgewickelt ist, wird das führende Ende des Schutzfilms an einem Spulenkern 111 zum Aufwickeln des Schutzfilmes befestigt, der in der Kammer zum Abwickeln des bandförmigen Trägers 101 bereitgestellt ist. Ähnlich kann auf den Spulenkern 110, auf den der bandförmige Träger aufgewickelt wird, ein Schutzfilm, der dazu dient, zu verhindern, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers zerkratzt wird, gemeinsam mit dem bandförmigen Träger 108 aufgewickelt werden. In dem Fall, in dem ein solcher Schutzfilm aufgewickelt wird, wird der Schutzfilm vom Spulenkern 112 zum Abwickeln des Schutzfilmes, der in der Kammer zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers 106 bereitgestellt ist, abgewickelt und sein führendes Ende wird mit am leeren Spulenkörper 110 befestigt, wobei er über den bandförmigen Träger 108 gelegt wird.
  • Nachdem der bandförmige Träger und der Schutzfilm an jedem Spulenkörper befestigt worden sind, wird die Welle der Aufwickelspule starr und hängend geführt, wobei ein Drehmoment zum Herstellen einer Spannung auf die Abwickelspule aufgebracht wird, so daß der bandförmige Träger und der Schutzfilm ohne Spiel gestreckt werden.
    • Vorheiz- und Temperschritt
  • Nachdem der bandförmige Träger eingelegt und eingestellt worden ist, wird der bandförmige Träger unter Streckung und ohne Bewegung gehalten, wobei die jeweiligen Filmbildungskammern um den Träger geschlossen werden und das Innere der Vorrichtung mit Hilfe einer Vakuumpumpe, wie zum Beispiel einer Rotationspumpe oder einer mechanischen Boosterpumpe, evakuiert wird. Zu dieser Zeit sollte ihr Inneres im wesentlichen einheitlich mit Hilfe der Vakuumpumpen evakuiert worden sein, die an die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und an die Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers angeschlossen sind, so daß die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C durch die Gasschleusen 107 evakuiert werden können und irgendwelche absorbierten Gase davon abgehalten können, von der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers in die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C einzuströmen und von den Filmbildungskammern für die mit Verunreinigung dotierten Schichten 102 bis 105 oder 2302A bis 2305C in die Filmbildungskammern für die Halbleiterschichten vom i-Typ 103 und 104, 2103A, 2104A, 2104C und 2103C oder 2303A, 2304A und 2304C einzuströmen.
  • Nachdem jede Filmbildungskammer auf etwa 10 Pa evakuiert worden ist, wird das Innere der Filmbildungskammern weiter auf 1 Pa oder weniger mit Hilfe einer Vakuumpumpe, die an jede Filmbildungskammer angeschlossen ist, evakuiert.
  • Nachdem jede Filmbildungskammer einen inneren Druck von 1 Pa oder weniger aufweist, wird die Evakuierung der Filmbildungskammern 102 bis 105 oder 2302A bis 2305C unterbrochen und ein Gas, wie zum Beispiel H&sub2;, He, Ar, Ne, Kr oder Xe, in die Filmbildungskammer 103 und/oder die Filmbildungskammern 104 oder 2304A, 2303B, 2304B und 2304C eingelassen, so daß ein Gasstrom von den Filmbildungskammern zur Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und zur Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers gebildet wird, und das Innere der Kammern 101 bis 106 wird auf einen Druck von etwa mehreren Pa eingestellt.
  • Nachdem sich der Druck in jeder Filmbildungskammer stabilisiert hat, werden die Filmbildungskammern mit einer Lampenheizeinrichtung, einem Aufbau zum Steuern der Trägertemperatur, einem Aufbau zum Steuern der Filmbildungstemperatur und einer Blockheizeinrichtung zum Vorheizen und Tempern der inneren Wandung einer jeden Filmbildungskammer und der bandförmige Träger auf 100ºC bis 500ºC erhitzt.
    • Schritt zum Bilden der Halbleiterschichten
  • Nachdem die Filmbildungskammern vorgeheizt und getempert worden sind, wird die Welle der Aufwickelspule der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers gedreht, um den bandförmigen Träger 108 mit einer festgelegten Geschwindigkeit von der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers zur Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Tr;.gers durch die Filmbildungskammern 102, 103, 104 und 105 oder 2102A, 2103A, 2104A, 2105A, 2102B, 2103B, 2104B, 2105B, 2102C, 2103C, 2104C und 2105C oder 2302A, 2303A, 2304A, 2305A, 2302B, 2303B, 2304B, 2305B, 2302C, 2304C und 2305C zu transportieren. Der bandförmige Träger kann bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 1 mm bis 100 mm und weiter bevorzugt von 5 mm bis 500 mm/s transportiert werden.
  • Während der bandförmige Träger transportiert wird, werden die Temperatur des bandförmigen Trägers im Raum zum Bilden des abgeschiedenen Filmes in jeder Filmbildungskammer und die Temperatur der Wandoberflächen einer jeden Filmbildungskammer auf eine festgelegte Temperatur eingestellt unter Verwendung einer Lampenheizeinrichtung, einem Aufbau zum Steuern der Trägertemperatur, einem Aufbau zum Steuern der Filmbildungstemperatur und einer Blockheizeinrichtung.
  • Nachdem die Temperatur des bandförmigen Trägers sich stabilisiert hat, wird das Gas, wie zum Beispiel H&sub2;, He, Ar, Ne, Kr oder Xe, in seiner Zufuhr in die Filmbildungskammern unterbrochen, und die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C werden mit Hilfe der Vakuumpumpen, die an die jeweiligen Filmbildungskammern angeschlossen sind, evakuiert. Dann wird ein Gas zum Trennen der Ausgangsmaterialgase voneinander, wie zum Beispiel H&sub2;, He, Ar, Ne, Kr oder Xe, aus einem Gaszylinder in jede Gasschleuse 107 über einen Masseflußsteuervorrichtung eingeleitet.
  • Nachdem sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases stabilisiert hat, wird die Evakuierung der Filmbildungskammer 103 oder der Kammern 2103A bis 2103C oder 2303A und 2303B, die mit Hilfe der Niedervakuumpumpe, wie zum Beispiel einer Rotationspumpe oder einer mechanischen Boosterpumpe durchgeführt wurde, dahingehend geändert, daß die Evakuierung mit einer Hochvakuumpumpe, wie zum Beispiel einer Turbomolekularpumpe oder einer Öldiffusionspumpe, fortgesetzt wird.
  • Als nächstes werden Ausgangsmaterialgase zur Bildung von Halbleiterschichten in die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C von Gaszylindern über Masseflußsteuereinrichtungen eingeleitet.
  • Nachdem die Strömungsgeschwindigkeiten der Ausgangsmaterialgase in jeder Filmbildungskammer stabil geworden sind, wird die Evakuierungskapazität einer jeden Filmbildungskammer mit Hilfe eines Ventils zum Steuern der Absauggeschwindigkeit, das an einem Absaugrohr angebracht ist, gesteuert, um die Filmbildungskammern auf einen festgelegten Druck einzustellen.
  • Als bevorzugter innerer Druck der Kammern, in die die Ausgangsmaterialgase eingeleitet worden sind, können die Filmbildungskammer 103 oder die Filmbildungskammern 2303A und 2303B für die plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD einen inneren Druck von 0,1 bis 10 Pa aufweisen und die anderen Kammern von 10 bis 1000 Pa. Um zu verhindern, daß Verunreinigungsgase eingeschlossen werden, sollte der innere Druck der Filmbildungskammern 104, 2104A und 2304A bis 2304C für die Halbleiterschichten vom i-Typ ein bißchen höher eingestellt sein als der innere Druck der Filmbildungskammern 105, 2105A, 2105B und 2305A bis 2305C für die Halbleiterschichten vom p-Typ, der innere Druck der Filmbildungskammern 102, 2101A und 2302A für die Halbleiterschicht vom n- Typ ein bißchen höher als der innere Druck der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und der innere Druck der Filmbildungskammer 105, 22105C und 2305C für die Halbleiterschichten vom p-Typ ein bißchen höher als der innere Druck 106 der Kammer zum Aufwickeln der bandförmigen Trägers.
  • Nachdem sich der Druck in jeder Filmbildungskammer stabilisiert hat, wird die Entladungsenergie, wie zum Beispiel Mikrowellenenergie, Hochfrequenzenergie, Niederfrequenzenergie oder Gleichspannungsenergie, entsprechend in die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C eingebracht. Bei Einbringen der Entladungsenergie werden die Ausgangsmaterialgase in jeder Filmbildungskammer ionisiert, so daß sie ein Plasma bilden.
  • Auf diese Weise wird Plasma gleichzeitig jeweils in den Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A 2105C oder 2302A bis 2305C gebildet, während der bandförmige Träger mit einer gegebenen Geschwindigkeit transportiert wird, so daß auf dem kontinuierlich transportierten, bandförmigen Träger Halbleiterschichten in den jeweiligen Filmbildungskammern gebildet werden und mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nip- oder pin-Struktur oder nipnipnip- oder pinpinpin- Struktur ununterbrochen gebildet werden.
  • Bei dieser Filmbildung werden die Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C unter den im folgenden dargestellten Bedingungen gebildet.
    • Filmbildungsbedingungen in der Filmbildungskammer 102, 2102A bis C und 2302A bis C
  • In den Filmbildungskammern 102, 2102A bis 2102C und 2302A bis 2302C werden nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom n-Typ oder p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet.
  • Die Ausgangsmaterialgase, die in diese Filmbildungskammern eingebracht wer den, enthalten eine in die Gasphase überführbare Verbindung, die wenigstens Si- Atome enthält. Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die wenigstens Si- Atome enthält, kann einschließen SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, SiF&sub4;, SiFH&sub3;, SiF&sub2;H&sub2;, SiF&sub3;H, Si&sub3;H&sub8;, SiD&sub4;, SiHD&sub3;, SiH&sub2;D&sub2;, SiH&sub3;D und Si&sub2;D&sub3;H&sub3;. Um die optischen Bandabstände zu verringern, können die Ausgangsmaterialgase auch eine in die Gasphase überführbare Verbindung enthalten, die Ge-Atome enthält.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die Ge-Atome enthält, kann spezifisch einschließen: GeH&sub4;, GeD&sub4;, GeF&sub4;, GeFH&sub3;, GeF&sub2;H&sub2;, GeF&sub3;H, GeHD&sub3;, GeH&sub2;D&sub2; und GeH&sub3;D. Um die optischen Bandabstände zu verringern, können die Ausgangsmaterialgase weiter in die Gasphase überführbare Verbindungen enthalten, die Atome, wie zum Beispiel C, O und N enthalten.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die C-Atome enthält, kann spezifisch einschließen: CH&sub4;, CD&sub4;, CnH2n+2 (n = eine ganze Zahl), CnH2n (n = eine ganze Zahl), C&sub2;H&sub2;, C&sub6;H&sub6;, CO&sub2; und CO.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die O-Atome enthält, kann einschließen: O&sub2;, CO, CO&sub2;, NO; NO&sub2;, N&sub2;O, CH&sub3;CH&sub2;OH und CH&sub3;OH.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die N-Atome einhält, kann einschließen: N&sub2;, NH&sub3;, ND&sub3;, NO, NO&sub2; und N&sub2;O.
  • Zur Valenzelektronensteuerung einer gebildeten, nicht einkristallinen Halbleiterschicht mit Leitfähigkeit vom n- oder p-Typ können die Ausgangsmaterialgase auch eine in die Gasphase überführbare Verbindung enthalten, die Atome der Gruppe V oder der Gruppe III des Periodensystems enthält.
  • Solche, die wirksam als Ausgangsmaterial zum Einführen der Atome der Gruppe V verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von P-Atomen Phosphorhydride, wie zum Beispiel PH&sub3; und P&sub2;H&sub4;, und Phosphorhalogenide, wie zum Beispiel PH&sub4;I, PF&sub3;, PF&sub5;, PCl&sub3;, PCl&sub5;, PBr&sub3;, PBr&sub5; und PI&sub3;. Daneben können die Materialien auch einschließen AsH&sub3;, AsF&sub3;, AsCl&sub3;, AsBr&sub3;, AsF&sub5;, SbF&sub3;, SbF&sub5;, SbCl&sub3;, SbCl&sub5;, BiH&sub3;, BiCl&sub3;, und BiBr&sub3;. Insbesondere PH&sub3;, PF&sub3; und AsH&sub3; sind geeignet.
  • Solche, die als Ausgangsmaterial zur Einführung der Atome der Gruppe III verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von B-Atomen Borhydride, wie zum Beispiel B&sub2;H&sub6;, B&sub4;H&sub1;&sub0;, B&sub5;H&sub9;, B&sub5;H&sub1;&sub1;, B&sub6;H&sub1;&sub2; und B&sub6;H&sub1;&sub4;, Borhalogenide, wie zum Beispiel BF&sub3; und BCl&sub3;. Daneben kann das Material auch einschließen AlCl&sub3;, GaCl&sub3; und InCl&sub3;. Insbesondere geeignet sind B&sub2;H&sub6; und BF&sub3;.
  • Die Ausgangsmaterialgase können auch ein Verdünnungsgas enthalten, wie zum Beispiel H&sub2;, D&sub2;, He, Ne, Ar, Xe oder Kr.
  • Die Entladungsenergie, die in diese Filmbildungskammern eingebracht wird, dient zum Zweck der Bildung eines Hochfrequenzplasmas und schließt wenigstens Hochfrequenzenergie ein. Die eingebrachte Hochfrequenzenergie kann geeignet bestimmt werden gemäß der Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangsmaterialgase, die in die Filmbildungskammern eingeleitet werden. Sie kann bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 1 W/cm³ liegen, bezogen auf das Volumen des Plasmabildungsraums, und sollte aus stabilen, kontinuierlich schwingenden Wellen mit einer geringeren Schwankung, wie zum Beispiel Welligkeit, bestehen. Die Frequenz der Hochfrequenzenergie kann bevorzugt im Bereich von 1 MHz bis 500 MHz liegen, und die industrielle Frequenz 13,56 MHz ist geeignet verwendbar. Eine Frequenz mit geringeren Schwankungen ist bevorzugt.
  • Es kann auch eine Gleichspannungsenergie gemeinsam mit der Hochfrequenzenergie angelegt werden. Eine Spannung von 10 bis 200V kann bevorzugt an eine Hochfrequenzentladungselektrode oder an eine Elektrode, die getrennt von der Entladungselektrode angeordnet ist, angelegt werden in der Richtung, in der die Elektrodenseite positiv ist, und in dem Bereich, in dem keine abnormale Entladung, wie zum Beispiel Funken, auftreten können.
  • Eine solche Hochfrequenzenergie wird in die Filmbildungskammern eingeleitet, und bevorzugt wird der Gleichstrom gleichzeitig angelegt, wo die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern ionisiert und zersetzt werden, um nichtkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom n- oder p-Typ auf dem bandförmigen Träger zu bilden.
  • Die Halbleiterschichten, die unter solchen Filmbildungsbedingungen gebildet werden, werden aus einem Siliciummaterial gebildet, das amorphe (einschließlich denen, die mikrokristallin genannt werden) bis polykristalline, nicht einkristalline Materialien einschließt.
    • Filmbildungsbedingungen für die Filmbildungskammern 103, 2103A bis C und 2303A und B
  • In den Filmbildungskammern 103, 2103A bis 2103C und 2303A und 2303B werden nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet.
  • Die Ausgangsmaterialgase, die in diese Filmbildungskammern eingebracht werden, enthalten eine in die Gasphase überführbare Verbindung, die wenigstens Si- Atome enthält. Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die wenigstens Si- Atome enthält, kann einschließen SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, SiF&sub4;, SIiFH&sub3;, SiF&sub2;H&sub2;, SiF&sub3;H, Si&sub3;H&sub8;, SiD&sub4;, SiHD&sub3;, SiH&sub2;D&sub2;, SiH&sub3;D und Si&sub2;D&sub3;H&sub3;. Um die optischen Bandabstände zu verringern, können die Ausgangsmaterialgase auch eine in die Gasphase überführbare Verbindung enthalten, die Ge-Atome enthält.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die Ge-Atome enthält, kann spezifisch einschließen: GeH&sup4;, GeD&sub4;, GeF&sub4;, GeFH&sub3;, GeF&sub2;H&sub2;, GeF&sub3;H, GeHD&sub3;, GeH&sub2;D&sub2; und GeH&sub3;D. Um die optischen Bändabstände zu verringern, können die Ausgangsmaterialgase weiter in die Gasphase überführbare Verbindungen enthalten, die Atome, wie zum Beispiel C, O und N enthalten.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die C-Atome enthält, kann spezifisch einschließen: CH&sub4;, CD&sub4;, CnH2n+2 (n = eine ganze Zahl), CnH2n (n = eine ganze Zahl), C&sub2;H&sub2;, C&sub4;H&sub4;, CO&sub2; und CO.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die O-Atome enthält, kann einschließen: O&sub2;, CO, CO&sub2;, NO, NO&sub2;, N&sub2;O, CH&sub3;CH&sub2;OH und CH&sub3;OH.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die N-Atome einhält, kann einschließen: N&sub2;, NH&sub3;, ND&sub3;, NO, NO&sub2; und N&sub2;O.
  • Die Halbleiterschichten, die in diesen Filmbildungskammern gebildet werden, können eine kleine Menge Verunreinigungen zur Valenzelektronensteuerung enthalten, so lange sie im wesentlichen unverfälscht sind, und die Ausgangsmaterialgase können auch eine in die Gasphase überführbare Verbindung enthalten, die Atome der Gruppe V oder der Gruppe III des Periodensystems enthält.
  • Solche, die wirksam als Ausgangsmaterial zum Einführen der Atome der Gruppe V verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von P-Atomen Phosphorhydride, wie zum Beispiel PH&sub3; und P&sub2;H&sub4;, und Phosphorhalogenide, wie zum Beispiel PH&sub4;I, PF&sub3;, PF&sub5;, PCl&sub3;, PCl&sub5;, PBr&sub3;, PBr&sub5; und PI&sub3;. Daneben können die Materialien auch AsH&sub3;, AsF&sub3;, AsCl&sub3;, ASBr&sub3;, AsF&sub5;, SbF&sub3;, SbF&sub5;, SbCl&sub3;, SbCl&sub5;, BiH&sub3;, BiCl&sub3;, und BiBr&sub3; einschließen. Insbesondere PH&sub3;, PF&sub3; und AsH&sub3; sind geeignet.
  • Solche, die als Ausgangsmaterial zur Einführung der Atome der Gruppe III verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von B-Atomen Borhydride, wie zum Beispiel B&sub2;H&sub6;, B&sub4;H&sub1;&sub0;, B&sub5;H&sub9;, B&sub5;H&sub1;&sub1;, B&sub6;H&sub1;&sub2; und B&sub6;H&sub1;&sub4;, Borhalogenide, wie zum Beispiel BF&sub3; und BCl&sub3;. Daneben kann das Material auch AlCl&sub3;, GaCl&sub3; und InCl&sub3;. Insbesondere geeignet sind B&sub2;H&sub6; und BF&sub3; einschließen.
  • Die Ausgangsmaterialgase können auch ein Verdünnungsgas enthalten, wie zum Beispiel H&sub2;, D&sub2;, He, Ne, Ar, Xe oder Kr.
  • Die Entladungsenergie, die in diese Filiiibildungskammern eingebracht wird, dient zur lonisierung der Ausgangsmaterialgase, um ein Mikrowellenplasma zu bilden, und schließt wenigstens Mikrowellenenergie ein. Die eingebrachte Mikrowellenenergie kann geeignet bestimmt werden gemäß der Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangsmaterialgase, die in die Filmbildungskammern eingeleitet werden. Sie kann bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 W/cm³ liegen, bezogen auf das Volumen des Plasmabildungsraums, und sollte aus stabilen, kontinuierlich schwingenden Wellen mit einer geringeren Schwankung, wie zum Beispiel Welligkeit, bestehen. Die Frequenz der Mikrowellenenergie kann bevorzugt im Bereich von 500 MHz bis 10 GHz liegen, und die industrielle Frequenz 2,45 GHz ist geeignet verwendbar. Eine Frequenz mit geringeren Schwankungen ist bevorzugt.
  • In die Filmbildungskammern 103 und 2303A und 2303B, in denen Schichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden, kann gleichzeitig mit der Mikrowellenenergie auch Hochfrequenzenergie oder Gleichspannungsenergie unter Verwendung einer Vorspannungselektrode, die im Mikrowellenplasmabildungsraum bereitgestellt ist, eingebracht werden.
  • In dem Fall, in dem Hochfrequenzenergie eingebracht wird, kann ihre Energie bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 2 W/cm³ liegen. Ihre Frequenz kann bevorzugt im Bereich von 1 MHz bis 500 MHz liegen, und die industrielle Frequenz von 13,56 MHz kann geeignet verwendet. In dem Fall, in dem Gleichspannungsenergie angelegt wird, kann eine Spannung von 10 bis 300 V angelegt werden in der Richtung, in der die Elektrodenseite positiv ist, und in dem Bereich, in dem keine abnormale Entladung, wie zum Beispiel Funken, auftreten.
  • Eine solche Mikrowellenenergie wird in die Filmbildungskammern eingebracht, und bevorzugt wird die Hochfrequenz oder der Gleichstrom gleichzeitig angelegt, wodurch die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern ionisiert und zersetzt werden, wodurch nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom i-Typ auf dem bandförmigen Träger gebildet werden.
  • Die Halbleiterschichten, die unter solchen Filmbildungsbedingungen gebildet werden, werden aus einem Siliciummaterial gebildet, das amorphe (einschließlich denen, die mikrokristallin genannt werden) bis polykristalline, nicht einkristalline Materialien einschließt.
    • Filmbildungsbedingungen in den Filmbildungskammern 104, 2104A bis C und 2304A bis C:
  • In den Filmbildungskammern 104, 2104A bis C und 2304A bis C werden nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet.
  • Die Ausgangsmaterialgase, die in diese Filmbildungskammern eingebracht werden, enthalten eine in die Gasphase überführbare Verbindung, die wenigstens Si- Atome enthält. Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die wenigstens Si- Atome enthält, kann einschließen SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, SiF&sub4;, SiFH&sub3;, SiF&sub2;H&sub2;, SiF&sub3;H, Si&sub3;H&sub8;, SiD&sub4;, SiHD&sub3;, SiH&sub2;D&sub2;, SiH&sub3;D und Si&sub2;D&sub3;H&sub3;. Um die optischen Bandabstände zu verringern, können die Ausgangsmaterialgase auch eine in die Gasphase überführbare Verbindung enthalten, die Ge-Atome enthält.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die Ge-Atome enthält, kann spezifisch einschließen: GeH&sub4;, GeD&sub4;, GeF&sub4;, GeFH&sub3;, GeF&sub2;H&sub2;, GeF&sub3;H, GeHD&sub3;, GeH&sub2;D&sub2; und GeH&sub3;D. Um die optischen Bandabstände zu verringern, können die Ausgangsmaterialgase weiter in die Gasphase überführbare Verbindungen enthalten, die Atome, wie zum Beispiel C, O und N enthalten.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die C-Atome enthält, kann spezifisch einschließen: CH&sub4;, CD&sub4;, CnH2n+2 (n = eine ganze Zahl), CnH2n (n = eine ganze Zahl), C&sub2;H&sub2;, C&sub4;H&sub4;, CO&sub2; und CO.
  • Die in die Gasp hase überführbare Verbindung, die 0-Atome enthält, kann einschließen: O&sub2;, CO, CO&sub2;, NO, NO&sub2;, N&sub2;O, CH&sub3;CH&sub2;OH und CH&sub3;OH.
  • Die in die Gasphase überführbare Verbindung, die N-Atome einhält, kann einschließen: N&sub2;, NH&sub3;, ND&sub3;, NO, NO&sub2; und N&sub2;O.
  • Die Halbleiterschichten, die in diesen Filmbildungskammern gebildet werden, können eine kleine Menge Verunreinigungen zur Valenzelektronensteuerung enthalten, so lange sie im wesentlichen unverfälscht sind, und die Ausgangsmaterialgase können auch eine in die Gasphase überführbare Verbindung enthalten, die Atome der Gruppe V oder der Gruppe III des Periodensystems enthält.
  • Solche, die wirksam als Ausgangsmaterial zum Einführen der Atome der Gruppe V verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von P-Atomen Phosphorhydride, wie zum Beispiel PH&sub3; und P&sub2;H&sub4;, und Phosphorhalogenide, wie zum Beispiel PH&sub4;I, PF&sub3;, PF&sub5;, PCl&sub3;, PCl&sub5;, PBr&sub3;, PBr&sub5; und PI&sub3;. Daneben können die Materialien auch AsH&sub3;, AsF&sub3;, AsCl&sub3;, ASBr&sub3;, AsF&sub5;, SbF&sub3;, SbF&sub5;, SbCl&sub3;, SbCl&sub5;, BiH&sub3;, BiCl&sub3;, und BiBr&sub3; einschließen. Insbesondere PH&sub3;, PF&sub3; und AsH&sub3; sind geeignet.
  • Solche, die als Ausgangsmaterial zur Einführung der Atome der Gruppe III verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von B-Atomen Borhydride, wie zum Beispiel B&sub2;H&sub6;, B&sub4;H&sub1;&sub0;, B&sub5;H&sub9;, B&sub5;H&sub1;&sub1;, B&sub6;H&sub1;&sub2; und B&sub6;H&sub1;&sub4;, Borhalogenide, wie zum Beispiel BF&sub3; und BCl&sub3;. Daneben kann das Material auch AlCl&sub3;, GaCl&sub3; und InCl&sub3;. Insbesondere geeignet sind B&sub2;H&sub6; und BF&sub3; einschließen.
  • Die Ausgangsmaterialgase können auch ein Verdünnungsgas enthalten, wie zum Beispiel H&sub2;, D&sub2;, He, Ne, Ar, Xe oder Kr.
  • Die Entladungsenergie, die in diese Filmbildungskammern eingebracht wird, dient zum Zweck der Bildung eines Hochfrequenzplasmas und schließt wenigstens Hochfrequenzenergie ein. Die eingebrachte Hochfrequenzenergie kann geeignet bestimmt werden gemäß der Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangsmaterialgase, die in die Filmbildungskammern eingeleitet werden. Sie kann bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 W/cm³ liegen, bezogen auf das Volumen des Plasmabildungsraums, und sollte aus stabilen, kontinuierlich schwingenden Wellen mit einer geringeren Schwankung, wie zum Beispiel Welligkeit, bestehen. Die Frequenz der Hochfrequenzenergie kann bevorzugt im Bereich von 1 MHz bis 500 MHz liegen, und die industrielle Frequenz 13,56 MHz ist geeignet verwendbar. Eine Frequenz mit geringeren Schwankungen ist bevorzugt.
  • Es kann auch eine Gleichspannungsenergie gemeinsam mit der Hochfrequenzenergie angelegt werden. Eine Spannung von 10 bis 200 V kann bevorzugt an eine Hochfrequenzentladungselektrode oder an eine Elektrode, die getrennt von der Entladungselektrode angeordnet ist, angelegt werden in der Richtung, in der die Elektrodenseite positiv ist, und in dem Bereich, in dem keine abnormale Entladung, wie zum Beispiel Funken, auftreten können.
  • Eine solche Hochfrequenzenergie wird in die Filmbildungskammern eingeleitet, und bevorzugt wird der Gleichstrom gleichzeitig angelegt, wo die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern ionisiert und zersetzt werden, um nichtkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom n- oder p-Typ auf dem bandförmigen Träger zu bilden.
  • Die Halbleiterschichten, die unter solchen Filmbildungsbedingungen gebildet werden, werden aus einem Siliciummaterial gebildet, das amorphe (einschließlich denen, die mikrokristallin genannt werden) bis polykristalline, nicht einkristalline Materialien einschließt.
    • Filmbildungsbedingungen in den Filmbildungskammern 105, 2105A bis C und 2305A bis C:
  • In den Filmbildungskammer 105, 2105A bis C und 2305A bis C werden nicht einkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom p- oder n-Typ durch Plasmadotieren gebildet.
  • Die Ausgangsmaterialgase, die in diese Filmbildungskammern eingeleitet werden, enthalten eine in die Gasphase überführbare Verbindung, die Atome der Gruppe III oder der Gruppe V des Periodensystems enthält, um die Halbleiterschicht vom i-Typ dazu zu bringen, in der Nachbarschaft ihrer Oberflächen durch Plasmadotieren eine Leitfähigkeit vom p- oder n-Typ zu erhalten.
  • Solche, die als Ausgangsmaterial zur Einführung der Atome der Gruppe III verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von B-Atomen Borhydride, wie zum Beispiel B&sub2;H&sub6;, B&sub4;H&sub1;&sub0;, B&sub5;H&sub9;, BsH&sub1;&sub1;, B&sub6;H&sub1;&sub2; und B&sub6;H&sub1;&sub4;, Borhalogenide, wie zum Beispiel BF&sub3; und BCl&sub3;. Daneben kann das Material auch einschließen AlCl&sub3;, GaCl&sub3; und InCl&sub3;. Insbesondere geeignet sind B&sub2;H&sub6; und BF&sub3;.
  • Solche, die wirksam als Ausgangsmaterial zum Einführen der Atome der Gruppe V verwendet werden können, können spezifisch einschließen: als Material zur Einführung von P-Atomen Phosphorhydride, wie zum Beispiel PH&sub3; und P&sub2;H&sub4;, und Phosphorhalogenide, wie zum Beispiel PH&sub4;I, PF&sub3;, PF&sub5;, PCl&sub3;, PCl&sub5;, PBr&sub3;, PBr&sub5; und PI&sub3;. Daneben können die Materialien auch einschließen AsH&sub3;, AsF&sub3;, AsCl&sub3;, ASBr&sub3;, AsF&sub5;, SbF&sub3;, SbF&sub5;, SbCl&sub3;, SbCl&sub5;, BiH&sub3;, BiCl&sub3;, und BiBr&sub3;. Insbesondere PH&sub3;, PF&sub3; und AsH&sub3; sind geeignet.
  • Die Ausgangsmaterialgase können auch ein Verdünnungsgas enthalten, wie zum Beispiel H&sub2;, D&sub2;, He, Ne, Ar, Xe oder Kr.
  • Um mit Verunreinigungen dotierte Schichten in einer gewünschten Dicke durch Abscheidung zu erhalten, können die Ausgangsmaterialgase weiter eine ausreichend kleine Menge eines Gases enthalten, das Si-Atome enthält, und ein Gas, das Atome wie zum Beispiel C, O oder N enthält.
  • Ein solches Gas, das Si-Atome enthält, kann einschließen SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6;, SiF&sub4;, SiFH&sub3;, SiF&sub2;H&sub2;, SiF&sub3;H, Si&sub3;H&sub8;, SiD&sub4;, SiHD&sub3;, SiH&sub2;D&sub2;, SiH&sub3;D und Si&sub2;D&sub3;H&sub3;. Das Gas, das C-Atome enthält, kann einschließen: CH&sub4;, CD&sub4;, Cnh2n+2 (n = eine ganze Zahl), CnH2n (n = eine ganze Zahl), C&sub2;H&sub2;, C&sub4;H&sub4;, CO&sub2; und CO. Das Gas, das O-Atome enthält, kann einschließen: O&sub2;, CO, CO&sub2;, NO, NO&sub2;, N&sub2;O, CH&sub3;CH&sub2;OH und CH&sub3;OH. Das Gas, das N-Atome einhält, kann einschließen: N&sub2;, NH&sub3;, ND&sub3;, NO, NO&sub2; und N&sub2;O.
  • Die Entladungsenergie, die in diese Filmbildungskammern eingebracht wird, schließt Niederfrequenzenergie, Hochfrequenzenergie und Mikrowellenenergie ein und dient dazu, die Ausgangsmaterialgase zu ionisieren, um ein Glimmentladungsplasma zu bilden. Es kann sich bevorzugt um Niederfrequenzenergie von 5 kHz bis 500 kHz handeln.
  • Die Energie kann bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 W/cm³, bezogen auf das Volumen des Plasmabildungsraums, eingebracht werden und sollte aus stabilen, kontinuierlich schwingenden Wellen mit einer geringeren Schwankung, wie zum Beispiel Welligkeit, bestehen.
  • Es kann auch eine Gleichspannungsenergie zusammen mit der Entladungsenergie angelegt werden. Es kann bevorzugt eine Spannung von 10 bis 200 V an eine Entladungselektrode oder an eine Elektrode, die getrennt von der Entladungselektrode angeordnet ist, angelegt werden in der Richtung, in der die Elektrodenseite positiv ist, und in dem Bereich, in dem keine abnormale Entladung, wie zum Beispiel Funken, auftreten können.
  • Eine solche Entladungsenergie wird in die Filmbildungskammern eingeleitet, und bevorzugt wird der Gleichstrom gleichzeitig angelegt, wo die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern ionisiert und zersetzt werden, um nichtkristalline Siliciumhalbleiterschichten vom p- oder n-Typ auf dem bandförmigen Träger zu bilden.
  • Die Halbleiterschichten, die unter solchen Filmbildungsbedingungen gebildet werden, werden aus einem Siliciummaterial gebildet, das amorphe (einschließlich denen, die mikrokristallin genannt werden) bis polykristalline, nicht einkristalline Materialien einschließt.
  • Während der bandförmige Träger kontinuierlich weitertransportiert wird, werden die Halbleiterschichten in den jeweiligen Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C eine festgelegte Zeit lang in der Weise, wie vorstehend beschrieben, gebildet, wodurch ein bandförmiger Träger hergestellt wird, auf dessen Oberfläche die mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme gebildet worden sind, der dann kontinuierlich um den Aufwickelspulenkern 110, der in der Aufwickelkammer 106 bereitgestellt ist, aufgewickelt wird.
    • Schritt des Entnehmens des bandformigen Trägers
  • Nachdem der bandförmige Träger, auf dessen Oberfläche die mehrschichtigen abgeschiedenen Halbleiterfilme gebildet worden sind, in einer festgelegten Länge produziert und auf die Spule in der Aufwickelkammer aufgewickelt worden ist, werden die Entladungsenergie, die in die entsprechenden Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C eingebracht worden ist, und die Zufuhr von Ausgangsmaterialgasen und der Transport und die Beheizung des bandförmigen Trägers abgeschaltet und auch die Zufuhr von Gas in die jeweiligen Gasschleusen unterbrochen. Alle Kammern 101 bis 106 werden einmal mit Hilfe der Vakuumpumpen, die an die jeweiligen Kammern angeschlossen sind, evakuiert, und die Evakuierung der Filmbildungskammern 103, 2103A bis 2103C oder 2303A und 2303B, die mit Hilfe der Hochvakuumpumpe ausgeführt wurde, wird so geändert, daß sie mit Hilfe einer Niedervakuumpumpe ausgeführt wird. Als nächstes wird das Innere der Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C und die Zufuhrsysteme für die Ausgangsmaterialgase, durch die die Ausgangsmaterialgase in diese Kammern eingeleitet worden sind, gründlich unter Verwendung eines Inertgases, wie zum Beispiel He oder Ar, gespült.
  • Nach dem Spülen der Filmbildungskammern und der Zufuhrsysteme für die Ausgangsmaterialgase, durch die die Ausgangsmaterialgase in diese Kammern eingeleitet worden sind, vervollständigt ist, wird die Evakuierung der Kammern 101 bis 106 beendet, und die Kammern 101 bis 106 werden mit einem Inertgas, wie zum Beispiel He oder Ar, unter einem Druck gefüllt, der nur wenig geringer ist als der atmosphärische Druck, um das Innere der entsprechenden Kammern und den bandförmigen Träger mit den darauf gebildeten, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen zu kühlen.
  • Wenn die Filmbildungskammern und der bandförmige Träger auf nahe Raumtemperatur abgekühlt sind, wird trockenes N&sub2;-, Ar- oder He-Gas in die Vorrichtung eingeleitet, um die Vorrichtung auf Atmosphärendruck zu bringen, die Antriebsenergie und das Drehmoment, das auf jede Spule aufgebracht worden ist, werden entfernt, der bandförmige Träger wird im Inneren der Aufwickelkammer 106 abgeschnitten, mit Ausnahme seines Bereiches, der in der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers zurückbleibt und sich von dort bis zur Aufwickelkammer 106 erstreckt, und dann wird die Spule 110, auf die der bandförmige Träger mit den darauf gebildeten Halbleiterschichten gewickelt worden ist, aus der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers herausgenommen.
  • In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind das Innere der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers unausweichlich der Luft ausgesetzt, wenn der bandförmige Träger in die Vorrichtung eingelegt wird oder aus der Vorrichtung herausgenommen wird. Entsprechend gibt es die Möglichkeit, daß, sobald Luft in eine Sene von Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C einströmt, Wasserdampf oder Verunreinigungsgas, wie zum Beispiel Sauerstoff, an den Innenwänden der Filmbildungskammern absorbiert wird, was die Eigenschaften der gebildeten Halbleiterschichten beeinträchtigt. Deshalb kann eine Einrichtung zum Verhindern des Einströmens von Luft von der Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers in die Filmbildungskammer 102, 2102A oder 2302A und von der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers in die Filmbildungskammer 105, 2105C oder 2305C bereitgestellt werden, so daß die Vorrichtung eine Ladeverschlußkonstruktion aufweist. In diesem Fall kann die Einrichtung zum Verhindern des Einströmens von Luft eine Vakuumabdichteinrichtung einschließen, um das Innere der Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C unter verringertem Druck zu halten, und eine Einrichtung zum Verhindern des Einströmens von Luft einschließen, in der ein Inertgas, wie zum Beispiel He, oder ein Gas, wie zum Beispiel hochreiner Stickstoff, die keinen Einfluß auf die Filmbildung aufweisen, in die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C eingeleitet wird, um einen Druck aufzubauen, der höher ist als der Außendruck, um dadurch einen Gasstrom von sauberem Gas zur Abwickelkammer 101 oder zur Aufwickelkammer 106 aufzubauen, so daß die Luft davon abgehalten werden kann, in die Kammern einzudringen.
  • Da es allerdings, wenn die Vorrichtung mit einer abgedichteten Konstruktion versehen ist, sehr schwierig ist, den bandförmigen Träger durch das Innere der Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C zu strecken, während die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C unter Vakuum gehalten werden, sollte die luftdichte Konstruktion bevorzugt eine mechanisch abgedichtete Konstruktion sein, in der 0-Ringe, Dichtungen, biegsame Schläuchen mit Verstärkung (helicoflexes), magnetische Dichttechniken (magnetic fluid) und dergleichen verwendet werden, die so gestaltet sind, daß das Vakuum in einer solchen Form gehalten werden kann, daß der bandförmige Träger eingesetzt wird, und sie dann so verwendet werden, daß der vakuumabgedichtete Zustand beibehalten werden kann, wenn der bandförmige Träger 108 durch die Filmbildungskammern 102 bis 105, 2102A bis 2105C oder 2302A bis 2305C gestreckt wird.
  • Die Einrichtung zum Verhindern des Einströmens von Luft kann auch in der Filmbildungskammer 103 oder den Kammern 2103A bis 2103C oder 2303A und 2303B bereitgestellt werden, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden. Da die Filme in den Filmbildungskammern, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet werden, mit einer höheren Geschwindigkeit gebildet werden, können die Halbleiterschichten in größerer Menge an den Innenseiten der Kammern haften, als bei anderen Filmbildungskammern. Wenn die Bildung der Halbleiterschichten fortgesetzt wird, während die Filme in großer Menge fest haften, kann die Mikrowellendurchlässigkeit eines Mikrowelleneinleitfensters sinken, was eine Verringerung der in die Kammer eingebrachten Energie verursacht, oder es können irgendwelche abgetrennte Filmfragmente an den Halbleiterschichten festhaften, was zu Fehlern führt. Deshalb muß das Innere der Filmbildungskammern 103 oder der Kammern 2103A bis 2103C oder 2303A und 2303B von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Um auch zu verhindern, daß die Luft in die anderen Filmbildungskammern eindringt mit der Möglichkeit, sie zu beeinträchtigen, ist es wirksam, die Einrichtung zur Verhinderung des Einströmens von Luft, wie sie vorstehend beschrieben wurde, bereitzustellen, und die Einrichtung zur Verhinderung des Einfließens von Luft sollte auch zwischen der Filmbildungskammer 103 oder den Kammern 2303A und 2303B und den anderen Filmbildungskammern bereitgestellt werden.
  • Durch eine Abfolge von Schritten, wie sie vorstehend beschrieben wurden, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung kontinuierlich mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme auf dem bandförmigen Träger bilden.
    • Beispiele
  • Die Erfindung wird im folgenden unter Angabe von spezifischen Beispielen beschrieben, in denen die Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von mehrschichtigen abgeschiedenen Halbleiterfilmen verwendet wird.
    • Beispiel 1
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie im Vorrichtungsbeispiel 1, dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen, bei denen Halbleiterschichten vom i-Typ aus amorphem Silicium gebildet werden, kontinuierlich hergestellt.
  • Zuerst wurde ein bandförmiger Träger mit einer fein unregelmäßigen Oberfläche, der einen bandförmigen Streifen aus rostfreiem Edelstahl (12 cm breit × 200 m lang × 0,15 mm dick) darstellte und aus SUS430BA bestand und auf dessen Oberfläche eine Ag-Schicht von 500 nm Dicke und eine lichtdurchlässige, leitlähige ZnO-Schicht von etwa 2 um Dicke übereinandergelagert durch Sputtern abgeschieden worden waren, in die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers in einem Zustand eingesetzt, daß der bandförmige Träger mit der fein unregelmäßigen Oberfläche um den Spulenkörper 109 gewickelt war. Der bandförmige Träger wurde durch die jeweiligen Gasschleusen 107 und die Filmbildungskammern 102 bis 105 durchgeführt, bis er sich bis hinüber zur Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers erstreckte, und es wurde eine Spannung darauf aufgebracht bis zu dem Ausmaß, daß er kein Spiel hatte.
  • In der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers wurde ein Spulenkern 112, um den ein Schutzfilm aus gut getrocknetem Aramidpapier (Handelsname NOMEX, erhältlich von Du Pont Co., 12 cm breit × 200 m lang × 0,05 mm dick) aufgewickelt worden war, so eingesetzt, daß der Schutzfilm zu sammen mit dem bandförmigen Träger aufgewickelt wurde.
  • Nach Einsetzen der bandförmigen Trägers wurde das Innere der Kammern 101 bis 106 mit Hilfe von Pumpen (nicht dargestellt), die aus einer Kombination aus einer Rotationspumpe und einer mechanischen Pumpe bestehen, einmal auf ein Vakuum evakuiert. Während sie aufeinanderfolgend evakuiert wurden, wurde He-Gas eingeleitet, und das Innere der Filmbildungskammern wurde auf etwa 350ºC in einer Atmosphäre von etwa 200 Pa aus He erhitzt, um das Tempern durchzuführen.
  • Nach Vervollständigung des Tempern wurden die Kammern 101 bis 106 einmal auf Vakuum evakuiert. Während die Kammer 101, die Filmbildungskammern 102, 104 und 105 und die Kammer 106 mit Hilfe von Pumpen, die aus einer Kombination aus einer Rotationspumpe und einer mechanischen Pumpe bestanden, aufeinanderfolgend evakuiert wurden, und die Filmbildungskammer 103 mit Hilfe von zwei Öldiffusionspumpen (HS-16, erhältlich von Varian Co.) evakuiert wurde, wurde H&sub2; als Schleusengas in die jeweiligen Gasschleusen 107 mit jeweils 500 sccm eingeleitet und jeweils die entsprechenden Ausgangsmaterialgase in die Filmbildungskammern 102 bis 105 mit festgelegten Fließgeschwindigkeiten eingeleitet. Dann wurde der Unterschied der Drosselventile, mit denen die Kammern 101 bis 106 versehen waren, so eingestellt, daß die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und die Aufwickelkammer 106 jeweils auf einen inneren Druck von 125 Pa eingestellt waren und die Filmbildungskammern 102, 103, 104 und 105 auf innere Drücke von 130 Pa, etwa 1 Pa, 135 Pa beziehungsweise 130 Pa eingestellt waren.
  • Zu der Zeit, wenn der Druck in jeder Kammer stabil geworden war, wurde die Aufwickelspule in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers gedreht, wodurch der bandförmige Träger 108 kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 cm/min in der Richtung von der Filmbildungskammer 102 zur Filmbildungskammer 105 transportiert wurde. Die Temperatursteuersysteme (nicht dargestellt), die in den Filmbildungskammern 102 bis 105 vorhanden waren, wurden auch in Gang gesetzt, um die Temperaturen so einzustellen, daß der transportierte, bandförmige Träger im Filmbildungsraum einer jeden Filmbildungskammer eine festgelegte Temperatur aufwies.
  • Zu der Zeit, zu der die Temperatur des bandförmigen Trägers stabil geworden war, wurde die Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz in die Filmbildungskammern 102 und 104 durch parallel gestellte Flachplattenelektroden eingeleitet, wurde die Mikrowellenenergie von 2,45 GHz in die drei Filmbildungskammern, die im Inneren der Filmbildungskammer 103 bereitgestellt sind, durch Mikrowelleneinleitfenster, die in einer Seitenwand der jeweiligen Filmbildungskammern eingelassen sind, eingeleitet, und wurde die Niederfrequenz von 75 kHz in die Filmbildungskammer 105 durch parallel gestellte Flachplattenelektroden eingeleitet, wobei alle Energien aus entsprechenden Energiequellen über Abstimmkästen eingebracht wurden.
  • In die drei Filmbildungskammern, die im Inneren der Filmbildungskammer 103 bereitgestellt sind, wurde weiter Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz durch Stabelektroden, die vor dem Mikrowelleneinleitfenster parallel zum bandförmigen Träger bereitgestellt waren, aus einer Energiequelle (nicht dargestellt) über einen Abgleichkasten eingeleitet.
  • Beim Einbringen der Entladungsenergie wurden die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern 102 bis 105 in Plasma umgewandelt, und es wurden Halbleiterschichten auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers gebildet, der kontinuierlich durch die jeweiligen Filmbildungskammern durchtransportiert wurde, so daß Halbleiterschichten mit nip-Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 1 dargestellt.
  • Der bandförmige Träger wurde nach Beginn seiner Bewegung 180 min lang transportiert, während dessen Halbleiterschichten kontinuierlich 170 min lang gebildet wurden.
  • Nach Bildung der Halbleiterschichten in einer Trägerlänge von etwa 170 m wurde das Einbringen von Entladungsenergie, die Zufuhr von Ausgangsmaterialgasen und das Beheizen des bandförmigen Trägers und der Filmbildungskammern unterbrochen und das Innere der Filmbildungskammern gespült. Nachdem der bandförmige Träger und das Innere der Filmbildungskammern gut abgekühlt waren, wurde die Vorrichtung geöffnet, um den bandförmigen Träger (mit den Halbleiterschichten), der um den Spulenkern 110 gewickelt war, aus der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers nach außerhalb der Vorrichtung herauszunehmen.
  • Der so herausgenommene, bandförmige Träger wurde weiter kontinuierlich bearbeitet unter Verwendung einer kontinuierlichen Modularisierungsvorrichtung, in der ein 70 nm dicker ITO-Dünnfilm (In&sub2;O&sub3; + SnO&sub2;) als transparente Elektrode über die gesamte Oberfläche der mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildet worden waren, gebildet wurde, als dünne Linien ausgeführte Al-Elektroden darauf als Sammelelektroden in festgelegten Abständen gebildet wurden und dann die Einheitszellen in Module, zum Beispiel in Serien, umgewandelt wurden. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 9 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Ms Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,15, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 1.
    • Vergleichsbeispiel 1-1
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammer 104, in der Halbleiterschichten vom i-Typ unter Verwendung von plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, entfernt wurde und die Filmbildungskammer für die Halbleiterschicht vom p-Typ durch eine Filmbildungskammer mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD ersetzt wurde, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ, die mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD gebildet worden waren, nicht gebildet wurden und die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 2 dargestellt.
  • Die Filmbildungsbedingungen für die Halbleiterschichten vom p-Typ wurden verschieden von den Filmbildungsbedingungen in der Filmbildungskammer für die Halbleiterschichten vom n-Typ eingestellt, um Halbleiterschichten in einem Zustand zu bilden, der mikrokristalliner Zustand genannt wird, um die Leitfähigkeit und die Durchlässigkeit für kurzwelliges Licht zu verbessern.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,00, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,15 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 1 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Vergleichsbeispiel 1-2
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammer, in der Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden, der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, durch eine Filmbildungskammer mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD ersetzt wurde, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 3 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,03, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,15 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 1 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander betrug auch immerhin ±5%.
    • Beispiel 2
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils durch drei Kammern gebildet wurden, in denen die Gehalte des Ge-haltigen Gases in den Ausgangsmaterialgasen sich jeweils in der Konzentration voneinander unterschieden, so daß sich der Ge-Gehalt in den kontinuierlich gebildeten Halbleiterschichten vom i-Typ änderte, wodurch er in Richtung der Schichtdicke die Abfolge "groß klein groß" aufwies.
  • Die Länge der drei Filmbildungskammern für die Halbleiterschicht vom i-Typ im Bezug auf ihre Halbleiterschichtbildungsbereiche in Richtung des Transportes des bandförmigen Träger wurde eingestellt unter Verwendung ein Barriereplatte mit festgelegter Länge (die auch als Plasmaausfließschutz diente), die zwischen der Oberfläche des bandförmigen Trägers und dem Plasma in jeder Kammer bereitgestellt war.
  • Die Bedingungen für die Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 4 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 9 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 2.
    • Vergleichsbeispiel 2-1
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammer 104, in der Halbleiterschichten vom i-Typ unter Verwendung von plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, entfernt wurde und die Filmbildungskammer für die Halbleiterschicht vom p-Typ durch eine Filmbildungskammer mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD ersetzt wurde, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ, die mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD gebildet worden waren, nicht gebildet wurden und die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 5 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,00, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,20 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 2 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Vergleichsbeispiel 2-2
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammer, in der Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden, der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, durch eine Filmbildungskammer mit plasmaunterstützter Hochfrequenz-CVD ersetzt wurde, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 6 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,05, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,20 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 2 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlung swirksamkeit der Module untereinander betrug auch immerhin ±5%.
    • Beispiel 3
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Frequenz von 75 kHz der Entladungsenergie in der Filmbildungskammer 105, in der die Halbleiterschichten vom p-Typ durch Plasmadotieren hergestellt wurden, auf 400 kHz geändert wurde.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 9 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Ms Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 3.
    • Beispiel 4
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herzustellen, mit der Ausnahme, daß SiH&sub4;-Gas zu den Ausgangsmaterialgasen zugegeben wurde, die in die Filmbildungskammer 105 eingeleitet wurden, in der die Halbleiterschichten vom p-Typ durch Plasmadotieren hergestellt wurden, und zwar in einer Menge von 3 sccm, was gering genug war, um eine 10 nm dicke Halbleiterschicht durch Abscheidung zu bilden.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 9 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 4.
    • Vergleichsbeispiel 4
  • Nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen wurden kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 herzustellen, mit der Ausnahme, daß SiH&sub4;-Gas, das Si-Atome enthielt, zu den Ausgangsmaterialgasen zugegeben wurde, die in die Filmbildungskammer zur Bildung der Halbleiterschichten vom p-Typ der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, eingeleitet wurden, und zwar in einer Menge von 30 sccm, was genug war, um eine 10 nm dicke Halbleiterschicht durch Abscheidung zu bilden.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 0,85, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß und betrug immerhin ±6%.
    • Beispiel 5
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit pin-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Leitfähigkeitstypen der Halbleiterschichten, die in den Filmbildungskammern 102 und 105 gebildet wurden, umgekehrt wurden.
  • Die Bedingungen für die Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern sind in Tabelle 7 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 10 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom p- und n-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 5.
    • Beispiel 6
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 1 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 herzustellen, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger, der aus SUS430BA hergestellt war und auf dem die Ag-Schicht und die ZnO-Schicht durch Sputtern gebildet worden waren, ausgetauscht wurde gegen einen bandförmigen Träger aus SUS430BA, dessen Oberfläche gründlich gereinigt und entfettet worden war.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 9 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der unter Verwendung von SUS430BA als bandförmiger Träger Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 6.
    • Beispiel 7
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 2 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden.
  • Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Ar- Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoflplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern und die Bedingungen für die Oberflächenbehandlung sind in Tabelle 8 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 11 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,17, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 7.
    • Beispiel 8
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 2 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ aus amorphem SiGe gebildet wurden, kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden.
  • Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Ar- Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern und die Bedingungen für die Oberflächenbehandlung sind in Tabelle 9 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 11 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,22, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger in der Vörrichtung aus Beispiel 8.
    • Beispiel 9
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 2 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit pin-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ aus amorphem SiGe gebildet wurden, kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom n-Typ gebildet wurden.
  • Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstofiplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Niederfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern und die Bedingungen für die Oberflächenbehandlung sind in Tabelle 10 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 12 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,22, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirk samkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom p- und n-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 9.
    • Beispiel 10
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 2 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ aus amorphem SiGe gebildet wurden, kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ mit Bor in einer sehr kleinen Menge dotiert wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern und die Bedingungen für die Oberflächenbehandlung sind in Tabelle 11 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 11 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Ms Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,23, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plas maunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 10.
    • Beispiel 11
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 2 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nip-Struktur zur Verwendung im fotovoltaischen Elementen gebildet, wobei die Halbleiterschichten vom i-Typ, die aus amorphen SiGe gebildet worden waren, kontinuierlich gebildet wurden, wodurch Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 8 gebildet wurden, mit der Ausnahme, daß ein breiter bandförmiger Träger von 36 cm Breite verwendet wurde.
  • In der Vorrichtung, die im vorliegenden Herstellungsbeispiel verwendet wurde, war der bandförmige Träger dreimal so breit wie in der Vorrichtung, die in den Beispielen 1 bis 10 verwendet wurde, allerdings nur im Hinblick auf seine Abmessung in Breitenrichtung. Die drei Filmbildungskammern im Inneren der Filmbildungskammer 203 mit plasmaunterstützter Mikrowellen-CVD waren jeweils im Inneren mit Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen versehen, die gegenüberliegend auf beiden Seiten des bandförmigen Trägers angebracht waren, und die Mikrowellenenergie wurde in sie durch insgesamt sechs Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen eingebracht. Die elektrischen Felder der Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowelle, die einander gegenüberliegend angeqrdnet waren, standen senkrecht aufeinander.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern und die Bedingungen für die Oberflächenbehandlung sind in Tabelle 12 dargestellt, und die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 11 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,23, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±6% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2,0% oder weniger in der Vorrichtung aus Beispiel 11, um sicherzustellen, daß die mehrschichtigen abgeschiedenen Halbleiterfilme für fotovoltaische Elemente mit einer höhen Qualität über eine große Fläche in guter Einheitlichkeit gebildet werden konnte.
    • Beispiel 12
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem SiGe und amorphem Si gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf einem bandförmigen Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur hergestellt wurden.
  • In den Filmbildungskammern 2103A und 2103B wurden Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils so gestaltet, daß sie durch drei Kammern gebildet wurden, in denen die Gehalte des Ge-haltigen Gases in den Ausgangsmaterialgasen sich je weils in der Konzentration voneinander unterschieden, so daß sich der Ge-Gehalt in den in den Filmbildungskammern 2103A und 2103B kontinuierlich gebildeten Halbleiterschichten vom i-Typ änderte, wodurch er in Richtung der Schichtdicke die Abfolge "groß klein groß" aufwies.
  • Zuerst wurde ein bandförmiger Träger mit einer fein unregelmäßigen Oberfläche, der einen bandförmigen Streifen aus rostfreiem Edelstahl (12 cm breit × 200 m lang × 0,15 mm dick) darstellte und aus SUS430BA bestand und auf dessen Oberfläche eine Ag-Schicht von 500 nm Dicke und eine lichtdurchlässige, leitfähige ZnO-Schicht von etwa 2 um Dicke übereinandergelagert durch Sputtern abgeschieden worden waren, in die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers in einem Zustand eingesetzt, daß der bandförmige Träger mit der fein unregelmäßigen Oberfläche um den Spulenkörper 109 gewickelt war. Der bandförmige Träger wurde durch die jeweiligen Gasschleusen 107 und die Filmbildungskammern 2102A bis 2105C durchgeführt, bis er sich bis hinüber zur Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers erstreckte, und es wurde eine Spannung darauf aufgebracht bis zu dem Ausmaß, daß er kein Spiel hatte.
  • In der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers wurde ein Spulenkern, um den ein Schutzfilm aus gut getrocknetem Aramidpapier (Handelsname NOMEX, erhältlich von Du Pont Co., 12 cm breit × 200 m lang × 0,5 mm dick) aufgewickelt worden war, so eingesetzt, daß der Schutzfilm zusammen mit dem bandförmigen Träger aufgewickelt wurde.
  • Nach Einsetzen des bandförmigen Trägers wurde das Innere der Kammern 101 bis 106 mit Hilfe von Pumpen (nicht dargestellt), die aus einer Kombination aus einer Rotationspumpe und einer mechanischen Pumpe bestehen, einmal auf ein Vakuum evakuiert. Während sie aufeinanderfolgend evakuiert wurden, wurde He-Gas eingeleitet, und das Innere der Filmbildungskammern wurde auf etwa 350ºC in einer Atmosphäre von etwa 200 Pa aus He erhitzt, um das Tempern durchzuführen.
  • Nach Vervollständigung des Tempern wurden die Kammern 101 bis 106 einmal auf Vakuum evakuiert. Während die Kammer 101, die Filmbildungskammern 2102A, 2104A, 2105A, 2102B, 2104B, 2105B, 2102C, 2104C und 2105C und die Kammer 106 mit Hilfe von Pumpen, die aus einer Kombination aus einer Rotationspumpe und einer mechanischen Pumpe bestanden, die an die entsprechenden Kammern angeschlossen waren, und die Filmbildungskammer 2103A, 2103B und 2103C mit Hilfe von zwei Öldiffusionspumpen (HS- 16, erhältlich von Varian Co.), die an die entsprechenden Kammern angeschlossen waren, aufeinanderfolgend evakuiert wurden, wurde H&sub2; als Schleusengas in die jeweiligen Gasschleusen 107 mit jeweils 500 sccm eingeleitet und jeweils die entsprechenden Ausgangsmaterialgase in die Filmbildungskammern 2102A bis 2105C mit festgelegten Fließgeschwindigkeiten eingeleitet. Dann wurde der Unterschied der Drosselventile, mit denen die Kammern 101 bis 106 versehen waren, so eingestellt, daß die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und die Aufwikkelkammer 106 jeweils auf einen inneren Druck von 125 Pa eingestellt waren und die Filmbildungskammern 2102A, 2103A, 2104A, 2105A, 2102B, 2103B, 2104B, 2105B, 2102C, 2103C, 2104C und 2105C auf innere Drücke von 130 Pa, etwa 1 Pa, 135 Pa, 130 Pa, 130 Pa, etwa 1 Pa, 135 Pa, 130 Pa, 130 Pa, 1 Pa, 135 Pa beziehungsweise 130 Pa eingestellt waren.
  • Zu der Zeit, wenn der Druck in jeder Kammer stabil geworden war, wurde die Aufwickelspule 110 in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers gedreht, wodurch der bandförmige Träger 108 kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 cm/min in der Richtung von der Filmbildungskammer 2102A zur Filmbildungskammer 2105C transportiert wurde. Die Temperatursteuersysteme (nicht dargestellt), die in den Filmbiidungskammern 2102A bis 2105C vorhanden waren, wurden auch in Gang gesetzt, um die Temperaturen so einzustellen, daß der transportierte, bandförmige Träger im Filmbildungsraum einer jeden Filmbildungskammer eine festgelegte Temperatur aufwies.
  • Zu der Zeit, zu der die Temperatur des bandförmigen Trägers stabil geworden war, wurde die Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz in die Filmbildungskammern 2102A, 2104A, 2102B, 2104B, 2102C und 2104C durch parallel gestellte Flachplattenelektroden eingeleitet, wurde die Mikrowellenenergie von 2,45 GHz in die Filmbildungskammern, die im Inneren der Filmbildungskammern 2103A, 2103B und 2103C bereitgestellt sind, durch Mikrowelleneinleitfenster, die in einer Seitenwand der jeweiligen Filmbildungskammern eingelassen sind, eingeleitet, und wurde die Niederfrequenz von 75 kHz in die Filmbildungskammern 2105A und 2105B durch parallel gestellte Flachplattenelektroden eingeleitet, wobei alle Energien aus entsprechenden Energiequellen über Abstimmkästen eingebracht wurden.
  • In die Filmbildungskammern, die im Inneren der Filmbildungskammern 2103A, 2103B und 2103C bereitgestellt sind, wurde weiter Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz durch Stabvorspannungselektroden, die vor den Mikrowelleneinleitfenstern parallel zum bandförmigen Träger bereitgestellt waren, aus Energiequellen (nicht dargestellt) über einen Abgleichkasten eingeleitet.
  • Hier wurden in den Filmbildungskammern 2103A und 2103B jeweils drei Filmbildungskammern bereitgestellt, um Halbleiterschichten vom i-Typ zu bilden. In der Filmbildungskammer 2103C wurde eine Filmbildungskammer verwendet, um eine Halbleiterschicht vom i-Typ zu bilden. Die Längen der Filmbildungskammern 2103A, 2103B und 2103C in ihren Halbleiterschichtbildungsbereichen in Richtung der Bewegung des bandförmigen Trägers betrugen alle etwa 20 cm. Die Längen dieser Filmbildungskammern in ihren Halbleiterschichtbildungsbereichen in Richtung der Bewegung des bandförmigen Trägers waren so eingestellt unter Verwendung von Barriereplatten mit festgelegten Längen (die auch als Plasmaausfließschutz dienten), die zwischen der Oberfläche des bandförmigen Trägers und dem Plasma bereitgestellt waren.
  • Beim Einbringen der Entladungsenergie wurden die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105C in Plasma umgewandelt, und es wurden Halbleiterschichten auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers gebildet, der kontinuierlich durch die jeweiligen Filmbildungskammern durchtransportiert wurde, so daß Halbleiterschichten mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 13 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 14 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 15 dargestellt.
  • Der bandförmige Träger wurde nach Beginn seiner Bewegung 180 min lang transportiert, während dessen Halbleiterschichten kontinuierlich 170 min lang gebildet wurden.
  • Nach Bildung der Halbleiterschichten in einer Trägerlänge von etwa 170 m wurde das Einbringen von Entladungsenergie, die Zufuhr von Ausgangsmaterialgasen und das Beheizen des bandförmigen Trägers und der Filmbildungskammern unterbrochen und das Innere der Filmbildungskammern gespült. Nachdem der bandförmige Träger und das Innere der Filmbildungskammern gut abgekühlt waren, wurde die Vorrichtung geöffnet, um den bandförmigen Träger (mit den Halbleiterschichten), der um den Spulenkern 110 gewickelt war, aus der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers nach außerhalb der Vorrichtung herauszunehmen.
  • Der so herausgenommene, bandförmige Träger wurde weiter kontinuierlich bearbeitet unter Verwendung einer kontinuierlichen Modularisierungsvorrichtung, in der ein 70 nm dicker ITO-Dünnfilm (In&sub2;O&sub3; + SnO&sub2;) als transparente Elektrode über die gesamte Oberfläche der mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildet worden waren, gebildet wurde, als dünne Linien ausgeführte Ag-Elektroden darauf als Sammelelektroden in festgelegten Abständen gebildet wurden und dann die Einheitszellen in Module, zum Beispiel in Serien, umgewandelt wurden. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wur den. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche konventionelle Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Vergleichsbeispiel 12-1
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung mit einer konventionell bekannten Konstruktion, bei der die Filmbildungskammern 2104A, 2104B und 2104C, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, entfernt wurden und bei der die Filmbildungskammern 2105A, 2105B und 2105C für Halbleiterschichten vom p-Typ ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, nicht gebildet wurden und die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 16 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 17 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 18 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mwatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,00, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,20 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 12 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Vergleichsbeispiel 12-2
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammern 2105A und 2105B für Halbleiterschichten vom p-Typ der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 19 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 20 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 21 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,05, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,20 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 12 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Beispiel 13
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschiehtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem Si und amorphem Si gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinan dergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ, die in der Filmbildungskammer 2103B gebildet wurde, ersetzt wurde durch eine, die aus amorphem Silicium gebildet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Beispiel 12, die in den Tabellen 13 beziehungsweise 15 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 22 dargestellt ist.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,15, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche konventionelle Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Vergleichsbeispiel 13-1
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung mit einer konventionell bekannten Konstruktion, bei der die Filmbildungskammern 2104A, 2104B und 2104C, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, entfernt wurden und bei der die Filmbildungskammern 2105A, 2105B und 2105C für Halbleiterschichten vom p-Typ ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, nicht gebildet wurden und die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Vergleichsbeispiel 12-1, die in den Tabellen 16 beziehungsweise 18 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 23 dargestellt ist.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,00, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,15 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 13 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Vergleichsbeispiel 13-2
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammern 2105A und 2105B für Halbleiterschichten vom p-Typ der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, die in Vorrichtungsbeispiel 12 dargestellt ist, ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Vergleichsbeispiel 12-2, die in den Tabellen 19 beziehungsweise 21 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 24 dargestellt ist.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mwatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,03, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,15 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 13 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Beispiel 14
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem SiGe und amorphem SiC gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ, die in der Filmbildungskammer 2103C gebildet wurde, ersetzt wurde durch eine, die aus amorphem SiC gebildet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Beispiel 12, die in den Tabellen 13 beziehungsweise 14 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 25 dargestellt ist.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirk samkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 15
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem Si und amorphem SiC gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 13 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ, die in der Filmbildungskammer 2103C gebildet wurde, ersetzt wurde durch eine solche, die aus amorphem SiC gebildet wurde, und sie jeweils in zwei Filmbildungskammern gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Beispiel 13, die in den Tabellen 13 beziehungsweise 22 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 25 dargestellt ist.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 16
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Frequenz von 75 kHz der Entladungsenergie in den Filmbildungskammern 2105A, 2105B und 2105C, in denen die Halbleiterschichten vom p-Typ durch Plasmadotieren hergestellt wurden, auf 400 kHz geändert wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarz ellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Ms Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 17
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 gebildet, mit der Ausnahme, daß SiH&sub4;- Gas zu den Ausgangsmaterialgasen zugegeben wurde, die in die Filmbildungskammern 2105A, 2105B und 2105C eingeleitet wurden, in denen die Halbleiterschichten vom p-Typ durch Plasmadotieren hergestellt wurden, und zwar in einer Menge von 3 sccm, was gering genug war, um eine 10 nm dicke Halbleiterschicht durch Abscheidung zu bilden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirk samkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Vergleichsbeispiel 17
  • Nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur wurden kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 17 zur Herstellung von Solarzellenmodulen gebildet, mit der Ausnahme, daß SiH&sub4;-Gas zu den Ausgangsmaterialgasen zugegeben wurde, die in die Filmbildungskammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in denen die Halbleiterschichten vom p-Typ hergestellt wurden, eingeleitet wurden und zwar in einer Menge von 30 sccm, was groß genug war, um eine 10 nm dicke Halbleiterschicht durch Abscheidung zu bilden.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Ms Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 0,85, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß und betrug immerhin ±6%.
    • Beispiel 18
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit pinpinpin-Struktur kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Leitfähigkeitstypen der Halbleiterschichten umgekehrt wurden, so daß die Halbleiterschichten vom p-Typ in den Filmbildungskammern 2102A, 2102B und 2102C und die Halbleiterschichten vom n-Typ in den Filmbildungskammern 2105A, 2105B und 2105C gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102A bis 2105A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 26 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102B bis 2105B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 27 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2102C bis 2105C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 28 dargestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 14 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom p- und n-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wur den. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 19
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 9 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 kontinuierlich gebildet, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger, der aus SUS430BA hergestellt war und auf dem die Ag- Schicht und die ZnO-Schicht durch Sputtern gebildet worden waren, ausgetauscht wurde gegen einen bandförmigen Träger aus SUS430BA, dessen Oberfläche gründlich gereinigt und entfettet worden war. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 13 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der unter Verwendung von SUS430BA als bandförmiger Träger Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2%.
    • Beispiel 20
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 10 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem SiGe und amorphem Si gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf einem bandförmigen Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2211 bis 2205A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 29 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202B bis 2205B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 30 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202C bis 2205C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 31 dargestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 15 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM 1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,22, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger.
    • Beispiel 21
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 10 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem Si und amorphem SiC gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 15 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2211 bis 2205A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 29 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202B bis 2205B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 32 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202C bis 2205C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 33 dargestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 15 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,22, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger.
    • Beispiel 22
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 10 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit pinpinpin-Struktur kontinuierlich im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 18 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom n-Typ gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2211 bis 2205A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 34 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202B bis 2205B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 35 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202C bis 2205C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 36 dargestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 16 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,22, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom p- und n-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger.
    • Beispiel 23
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 10 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 20 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein breiter bandförmiger Träger von 36 cm Breite verwendet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • In der Vorrichtung, die im vorliegenden Herstellungsbeispiel verwendet wurde, war der bandförmige Träger dreimal so breit wie in der Vorrichtung, die in den Beispielen 12 bis 22 verwendet wurde, allerdings nur im Hinblick auf seine Abmessung in Breitenrichtung. Die Filmbildungskammern, drei Kammern, drei Kammern und eine Kammer, die im Inneren der Filmbildungskammern 2203A, 2203B und 2203C mit plasmaunterstützter Mikrowellen-CVD bereitgestellt wa ren, waren jeweils im Inneren mit Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen versehen, die gegenüberliegend auf beiden Seiten des bandförmigen Trägers angebracht waren, und die Mikrowellenenergie wurde in sie eingebracht durch insgesamt sechs Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen in die Filmbildungskammer 2203A, insgesamt vier Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen in die Filmbildungskammer 2203B und insgesamt zwei Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen in die Filmbildungskammer 2203C.
  • Die elektrischen Felder der Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowelle, die einander gegenüberliegend angeordnet waren, standen senkrecht aufeinander.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2211 bis 2205A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 37 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202B bis 2205B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 38 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202C bis 2205C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 39 dargestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 15 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,23, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±6% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2,0% oder weniger, um sicherzustellen, daß die mehrschichtigen abgeschiedenen Halbleiterfilme für fotovoltaische Elemente mit einer hohen Qualität über eine große Fläche in guter Einheitlichkeit gebildet werden konnte.
    • Beispiel 24
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem SiGe und amorphem Si gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf einem bandförmigen Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur hergestellt wurden.
  • In den Filmbildungskammern 2303A und 2303B waren die Halbleiterschichten vom i-Typ so gestaltet, daß sie durch drei Kammern gebildet wurden, in denen das Germanium enthaltende Gas in den Ausgangsmaterialgasen sich in seiner jeweiligen Konzentration voneinander unterschied, so daß der Germaniumgehalt in den Halbleiterschichten vom i-Typ, die in den Filmbildungskammern 2303A und 2303B kontinuierlich gebildet wurden, so geändert wurde, daß er in Richtung der Schichtdicke die Abfolge "groß klein groß" aufwies.
  • Zuerst wurde ein bandförmiger Träger mit einer fein unregelmäßigen Oberfläche, der einen bandförmigen Streifen aus rostfreiem Edelstahl (12 cm breit × 200 m lang × 0,15 mm dick) darstellte und aus SUS430BA bestand und auf dessen Oberfläche eine Ag-Schicht von 500 nm Dicke und eine lichtdurchlässige, leitfähige ZnO-Schicht von etwa 2 um Dicke übereinandergelagert durch Sputtern abgeschieden worden waren, in die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers in einem Zustand eingesetzt, daß der bandförmige Träger mit der fein unregelmäßigen Oberfläche um den Spulenkörper 109 gewickelt war. Der bandförmige Träger wurde durch die jeweiligen Gasschleusen 107 und die Filmbildungskammern 2302A bis 2305C durchgeführt, bis er sich bis hinüber zur Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers erstreckte, und es wurde eine Spannung darauf aufgebracht bis zu dem Ausmaß, daß er kein Spiel hatte. In der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers wurde ein Spulenkern 112, um den ein Schutzfilm aus gut getrocknetem Aramidpapier (Handelsname NOMEX, erhältlich von Du Pont Co., 12 cm breit × 200 m lang × 0,05 mm dick) aufgewickelt worden war, so eingesetzt, daß der Schutzfilm zusammen mit dem bandförmigen Träger aufgewickelt wurde.
  • Nach Einsetzen des bandförmigen Trägers wurde das Innere der Kammern 101 bis 106 mit Hilfe von Pumpen (nicht dargestellt), die aus einer Kombination aus einer Rotationspumpe und einer mechanischen Pumpe bestehen, einmal auf ein Vakuum evakuiert. Während sie aufeinanderfolgend evakuiert wurden, wurde He-Gas eingeleitet, und das Innere der Filmbildungskammern wurde auf etwa 350ºC in einer Atmosphäre von etwa 200 Pa aus He erhitzt, um das Tempern durchzuführen.
  • Nach Vervollständigung des Tempern wurden die Kammern 101 bis 106 einmal auf Vakuum evakuiert. Während die Kammer 101, die Filmbildungskammern 2302A, 2304A, 2305A, 2302B, 2304B, 2305B, 2302C, 2304C und 2305C und die Kammer 106 mit Hilfe von Pumpen, die aus einer Kombination aus einer Rotationspumpe und einer mechanischen Pumpe bestanden, aufeinanderfolgend evakuiert wurden, und die Filmbildungskammern 2303A und 2303B mit Hilfe von zwei Öldiffusionspumpen (HS-16, erhältlich von Varian Co.) evakuiert wurde, wurde H&sub2; als Schleusengas in die jeweiligen Gasschleusen 107 mit jeweils 500 sccm eingeleitet und jeweils die entsprechenden Ausgangsmaterialgase in die Filmbildungskammern 2302A bis 2305C mit festgelegten Fließgeschwindigkeiten eingeleitet. Dann wurde der Unterschied der Drosselventile, mit denen die Kammern 101 bis 106 versehen waren, so eingestellt, daß die Kammer 101 zum Abwickeln des bandförmigen Trägers und die Aulwickelkammer 106 jeweils auf einen inneren Druck von 125 Pa eingestellt waren und die Filmbildungskammern 2302A, 2303A, 2304A, 2305A, 2302B, 2303B, 23048B, 2305B, 2302C, 2304C und 2305C auf innere Drücke von 130 Pa, etwa 1 Pa, 135 Pa, 130 Pa, 130 Pa, etwa 1 Pa, 135 Pa, 130 Pa, 130 Pa, 135 Pa beziehungsweise 130 Pa eingestellt waren.
  • Zu der Zeit, wenn der Druck in jeder Kammer stabil geworden war, wurde die Aufwickelspule in der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers gedreht, wodurch der bandförmige Träger 108 kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 cm/min in der Richtung von der Filmbildungskammer 2302A zur Filmbildungskammer 2305C transportiert wurde. Die Temperatursteuersysteme (nicht dargestellt), die in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305C vorhanden waren, wurden auch in Gang gesetzt, um die Temperaturen so einzustellen, daß der transportierte, bandförmige Träger im Filmbildungsraum einer jeden Filmbildungskammer eine festgelegte Temperatur aufwies.
  • Zu der Zeit, zu der die Temperatur des bandförmigen Trägers stabil geworden war, wurde die Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz in die Filmbildungskammern 2302A, 2304A, 2302B, 2304B, 2302C und 2304C durch parallel gestellte Flachplattenelektroden eingeleitet, wurde die Mikrowellenenergie von 2,45 GHZ in die Filmbildungskammern, die im Inneren der Filmbildungskammern 2303A und 2303B bereitgestellt sind, durch Mikrowelleneinleitfenster, die in einer Seitenwand der jeweiligen Filmbildungskammern eingelassen sind, eingeleitet, und wurde die Niederfrequenz von 75 kHz in die Filmbildungskammern 2305A und 2305B durch parallel gestellte Flachplattenelektroden eingeleitet, wobei alle Energien aus entsprechenden Energiequellen über Abstimmkästen eingebracht wurden. In die Filmbildungskammern, die im Inneren der Filmbildungskammern 2303A und 2303B bereitgestellt sind, wurde weiter Hochfrequenzenergie von 13,56 MHz durch Stabelektroden, die vor dem Mikrowelleneinleitfenster parallel zum bandförmigen Träger bereitgestellt waren, aus einer Energiequelle (nicht dargestellt) über einen Abgleichkasten eingeleitet. Die Längen der Filmbildungskammern 2303A und 2303B in ihren Halbleiterschichtbildungsbereichen in Richtung der Bewegung des bandförmigen Trägers betrugen alle etwa 20 cm. Die Längen dieser Filmbildüngskammern in ihren Halbleiterschichtbildungsbereichen in Richtung der Bewegung des bandförmigen Trägers waren so eingestellt unter Verwendung von Barriereplatten mit festgelegten Längen (die auch als Plasmaausfließschutz dienten), die zwischen der Oberfläche des bandförmigen Trägers und dem Plasma bereitgestellt waren. Beim Einbringen der Entladungsenergie wurden die Ausgangsmaterialgase in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305C in Plasma umgewandelt, und es wurden Halbleiterschichten auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers gebildet, der kontinuierlich durch die jeweiligen Filmbildungskammern durchtransportiert wurde, so daß Halbleiterschichten mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich auf der Oberfläche des bandförmigen Trägers gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 40 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 41 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 42 dargestellt.
  • Der bandförmige Träger wurde nach Beginn seiner Bewegung 180 min lang transportiert, während dessen Halbleiterschichten kontinuierlich 170 min lang gebildet wurden.
  • Nach Bildung der Halbleiterschichten in einer Trägerlänge von etwa 170 m wurde das Einbringen von Entladungsenergie, die Zufuhr von Ausgangsmaterialgasen und das Beheizen des bandförmigen Trägers und der Filmbildungskammern unterbrochen und das Innere der Filmbildungskammern gespült. Nachdem der bandförmige Träger und das Innere der Filmbildungskammern gut abgekühlt waren, wurde die Vorrichtung geöffnet, um den bandförmigen Träger (mit den Halbleiterschichten), der um den Spulenkern 110 gewickelt war, aus der Kammer 106 zum Aufwickeln des bandförmigen Trägers nach außerhalb der Vorrichtung herauszunehmen.
  • Der so herausgenommene, bandförmige Träger wurde weiter kontinuierlich bearbeitet unter Verwendung einer kontinuierlichen Modularisierungsvorrichtung, in der ein 70 nm dicker ITO-Dünnfilm (In&sub2;O&sub3; + SnO&sub2;) als transparente Elektrode über die gesamte Oberfläche der mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilme, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildet worden waren, gebildet wurde, als dünne Linien ausgeführte Ag-Elektroden darauf als Sammelelektroden in festgelegten Abständen gebildet wurden und dann die Einheitszellen in Module, zum Beispiel in Serien, umgewandelt wurden. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche konventionelle Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Vergleichsbeispiel 24-1
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung mit einer konventionell bekannten Konstruktion, bei der die Filmbildungskammern 2304A und 2304B, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, entfernt wurden und bei der die Filmbildungskammern 2305A, 2305B und 2305C für Halbleiterschichten vom p-Typ ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip- Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, nicht gebildet wurden und die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 43 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 44 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 45 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,00, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,18 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 24 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Vergleichsbeispiel 24-2
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammern 2305A und 2305B für Halbleiterschichten vom p-Typ der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz- CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 46 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 47 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 49 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,03, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,18 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 24 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Beispiel 25
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem Si und amorphem Si gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfllme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ, die in der Filmbildungskammer 2303B gebildet wurde, ersetzt wurde durch eine, die aus amorphem Silicium gebildet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, kontinuierlich hergestellt. Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Beispiel 24, die in den Tabellen 40 beziehungsweise 42 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltäisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 48 dargestellt ist.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,13, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Vergleichsbeispiel 25-1
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung mit einer konventionell bekannten Konstruktion, bei der die Filmbildungskammern 2304A und 2304B, in denen Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, entfernt wurden und bei der die Filmbildungskammern 2305A, 2305B und 2305C für Halbleiterschichten vom p-Typ ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip- Struktur zur Verwendung in fotovoltaischen Elementen kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 25 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom i-Typ, die durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, nicht gebildet wurden und die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden. Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Vergleichsbeispiel 25- 1, die in den Tabellen 43 beziehungsweise 45 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 49 dargestellt ist.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,00, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,13 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 25 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Vergleichsbeispiel 25-2
  • Unter Verwendung einer Vorrichtung, die so konstruiert war, daß die Filmbildungskammern 2305A, 2305B und 2305C für Halbleiterschichten vom p-Typ der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, die in Vorrichtungsbeispiel 24 dargestellt ist, ersetzt wurden durch Filmbildungskammern für plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfllme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich gebildet, um Solarzellenmodule in der gleichen Weise wie in Beispiel 25 herzustellen, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschichten vom p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden. Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Vergleichsbeispiel 24-2, die in den Tabellen 46 beziehungsweise 45 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 50 dargestellt ist.
  • Die Eigenschäften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mWatt/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 1,03, angegeben als relativer Wert im Bezug auf den Wert 1,13 als mittleren Wert der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Solarzellenmodule, die in Beispiel 25 hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß, nämlich ±5%.
    • Beispiel 26
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem SiGe und amorphem SiC gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ, die in der Filmbildungskammer 2304C gebildet wurde, ersetzt wurde durch eine, die aus amorphem SiC gebildet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, kontinuierlich hergestellt. Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Beispiel 24, die in den Tabellen 40 beziehungsweise 41 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 51 dargestellt ist.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halblei terschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 27
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem Si und amorphem SiC gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 25 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Halbleiterschicht vom i-Typ, die in der Filmbildungskammer 2304C gebildet wurde, ersetzt wurde durch eine solche, die aus amorphem SiC gebildet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, kontinuierlich hergestellt. Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wurde, und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wurde, waren die gleichen, wie die in Beispiel 25, die in den Tabellen 40 beziehungsweise 48 dargestellt sind. Nur die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltäisches Element hergestellt wurde, wurden geändert, wie es in Tabelle 52 dargestellt ist.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 28
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Frequenz von 75 kHz der Entladungsenergie in den Filmbildungskammern 2305A, 2305B und 2305C, in denen die Halbleiterschichten vom p-Typ durch Plasmadotieren hergestellt wurden, auf 400 kHz geändert wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 29
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 gebildet, mit der Ausnahme, daß SiH&sub4;-Gas zu den Ausgangsmaterialgasen zugegeben wurde, die in die Filmbildungskammern 2305A, 2305B und 2305C eingeleitet wurden, in denen die Halbleiterschichten vom p-Typ durch Plasmadotieren hergestellt wurden, und zwar in einer Menge von 3 sccm, was gering genug war, um eine 10 nm dicke Halbleiterschicht durch Abscheidung zu bilden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,16, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Vergleichsbeispiel 29
  • Nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur wurden kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 29 zur Herstellung von Solarzellenmodulen gebildet, mit der Ausnahme, daß SiH&sub4;-Gas zu den Ausgangsmaterialgasen zugegeben wurde, die in die Filmbildungskammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, in denen die Halbleiterschichten vom p-Typ hergestellt wurden, eingeleitet wurden und zwar in einer Menge von 30 sccm, was groß genug war, um eine 10 nm dicke Halbleiterschicht durch Abscheidung zu bilden.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von nur 0,85, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstüt4e Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektnschen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander war auch groß und betrug immerhin ±6%.
    • Beispiel 30
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit pinpinpin-Struktur kontinuierlich in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Leitfähigkeitstypen der Halbleiterschichten umgekehrt wurden, so daß die Halbleiterschichten vom p-Typ in den Filmbildungskammern 2302A, 2302B und 2302C und die Halbleiterschichten vom n-Typ in den Filmbildungskammern 2305A, 2305B und 2305C gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302A bis 2305A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 52 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302B bis 2305B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 53 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2302C bis 2305C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 54 dargestellt. Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 18 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom p- und n-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2% oder weniger.
    • Beispiel 31
  • Unter Verwendung der Vorrichtung für die kontinuierliche Bildung von erfindungsgemäßen, mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 17 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Siliciumhalbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 kontinuierlich gebildet, mit der Ausnahme, daß der bandförmige Träger, der aus SUS430BA hergestellt war und auf dem die Ag- Schicht und die ZnO-Schicht durch Sputtern gebildet worden waren, ausgetauscht wurde gegen einen bandförmigen Träger aus SUS430BA, dessen Oberfläche gründlich gereinigt und entfettet worden war. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 17 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,18, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der unter Verwendung von SUS430BA als bandförmiger Träger Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunter stützte Mikrowellen-CVD und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2%.
    • Beispiel 32
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 18 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem SiGe und amorphem Si gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf einem bandförmigen Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 24 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschich ten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt. Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2411 bis 2405A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 55 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202B bis 2205B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 56 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2202C bis 2205C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 57 dargestellt. Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 19 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM 1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander, die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger.
    • Beispiel 33
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 18 dargestellt ist, wurden drei fotovoltaische Elemente mit nip-Struktur, deren Halbleiterschichten vom i-Typ jeweils aus amorphem SiGe, amorphem Si und amorphem SiC gebildet wurden, aufeinanderfolgend übereinandergelagert auf dem Träger gebildet, wodurch kontinuierlich nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 27 hergestellt wurden, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom p-Typ gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt. Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2411 bis 2405A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 55 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2402B bis 2405B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 58 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2402C bis 2405C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 59 dargestellt. Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 19 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger.
    • Beispiel 34
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 18 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit pinpinpin-Struktur kontinuierlich im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 30 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche des bandförmigen Trägers durch Glimmentladung gereinigt wurde, daß Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, bevor die Halbleiterschichten vom i-Typ durch plasmaunterstützte Mikrowellen -CVD gebildet wurden, und daß die Oberflächen der Halbleiterschichten vom i-Typ mit Wasserstoffplasma behandelt wurden, bevor die Halbleiterschichten vom n-Typ gebildet wurden. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt. Die Glimmentladungsreinigung wurde durchgeführt unter Verwendung eines He-Hochfrequenzplasmas, und die Wasserstoffplasmabehandlung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Hochfrequenzplasmas.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2411 bis 2405A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 60 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2402B bis 2405B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 61 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2402C bis 2405C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 62 dargestellt. Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 20 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom p- und n-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±5% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±1,5% oder weniger.
    • Beispiel 35
  • Unter Verwendung der Vorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von erfindungsgemäßen mehrschichtigen, abgeschiedenen Halbleiterfilmen, wie sie in Vorrichtungsbeispiel 18 dargestellt ist, wurden nicht einkristalline, mehrschichtige, abgeschiedene Halbleiterfilme mit nipnipnip-Struktur kontinuierlich im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 32 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein breiter bandförmiger Träger von 36 cm Breite verwendet wurde. Dann wurden die erhaltenen Zelleneinheiten in Module umgewandelt. So wurden Solarzellenmodule mit 35 cm × 35 cm, die aus dreischichtigen Tandemsolarzellen bestanden, in denen fotovoltaische Elemente mit unterschiedlichen Bandabständen übereinanderliegend aufgebracht wurden, kontinuierlich hergestellt.
  • In der Vorrichtung, die im vorliegenden Herstellungsbeispiel verwendet wurde, war der bandförmige Träger dreimal so breit wie in der Vorrichtung, die in den Beispielen 24 bis 34 verwendet wurde, allerdings nur im Hinblick auf seine Abmessung in Breitenrichtung. Die Filmbildungskammern, nämlich drei Kammern, die jeweils im Inneren der Filmbildungskammern 2403A und 2403B mit plasmaunterstützter Mikrowellen-CVD bereitgestellt waren, waren jeweils im Inneren mit Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen versehen, die gegenüberliegend auf beiden Seiten des bandförmigen Trägers angebracht waren, und die Mikrowellenenergie wurde in die Filmbildungskammer 2403A und 2403B eingebracht durch jeweils insgesamt sechs Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen. Die elektrischen Felder der Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowelle, die einander gegenüberliegend angeordnet waren, standen senkrecht aufeinander.
  • Die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2411 bis 2405A, in denen ein erstes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 63 dargestellt, die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2402B bis 2405B, in denen ein zweites fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 64 dargestellt und die Bedingungen zur Bildung der Halbleiterschichten in den Filmbildungskammern 2402C bis 2405C, in denen ein drittes fotovoltaisches Element hergestellt wird, sind in Tabelle 65 dargestellt. Die Schichtkonfiguration der hergestellten Solarzellen ist schematisch in Fig. 19 dargestellt.
  • Die Eigenschaften der so hergestellten Solarzellenmodule wurden untersucht unter Bestrahlung mit einem künstlichen Sonnenlicht vom Typ AM1,5 (100 mW/cm²). Als Ergebnis zeigten sie eine lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit mit einem mittleren Wert von 1,20, angegeben als relativer Wert im Bezug auf einen mittleren Wert von 1,00 der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit von Solarzellenmodulen, die unter Verwendung einer Vorrichtung vom Walzen-zu-Walzen-System, in der Halbleiterschichten vom i-Typ der fotovoltaischen Elemente, die zuerst und als zweites auf dem Träger gebildet wurden, nur durch plasmaunterstützte Mikrowellen-CVD gebildet wurden und Halbleiterschichten vom n- und p-Typ durch plasmaunterstützte Hochfrequenz-CVD gebildet wurden, hergestellt wurden. Die Uneinheitlichkeit der lichtelektrischen Umwandlungswirksamkeit der Module untereinander die ±6% betrug, wenn eine solche Vergleichsvorrichtung verwendet wurde, sank auf ±2,0% oder weniger, um sicherzustellen, daß die mehrschichtigen abgeschiedenen Halbleiterfilme für fotovoltaische Elemente mit einer hohen Qualität über eine große Fläche in guter Einheitlichkeit gebildet werden konnte.
  • In den folgenden Tabellen steht "HF" für Hochfrequenz, "uW" für Mikrowelle, "Plasma-CVD" für plasmaunterstützte CVD (chemische Dampfabscheidung), "a-Si" für amorphes Silicium, " LF" für Niederfrequenz, "a-SiGe" für amorphes Siliciumgermanium.
  • Es ist möglich, mit dem Walzen-zu-Walzen-System einen mehrschichtigen Halbleiterflim für ein fotovoltaisches Element mit hoher Qualität in einer großen Fläche ohne Uneinheitlichkeit und Unregelmäßigkeit in den Eigenschaften bei hoher Bildungsgeschwindigkeit in kontinuierlicher Weise zu bilden.
  • Es ist weiter möglich, einen mehrschichtigen Halbleiterfilm für ein fotovoltaisches Element vom Mehrschichttyp, der eine geringere Verschlechterung durch Licht aufweist und eine hohe lichtelektrische Umwandlungswirksamkeit und eine hohe Ausgangsspannung bereitstellen kann, in einer großen Fläche mit hoher Bildungsgeschwindigkeit in kontinuierlicher Weise zu bilden. Tabelle 1
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 2
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 3
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandformigen Trägers Tabelle 4
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 5
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 6
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 7
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 8
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 8 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 9
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandformige Trager dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 9 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 10
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 10 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 11
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 11 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 12
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 12 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 13
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 14
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 15
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 16
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 17
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 18
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 19
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 20
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 21
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 22
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 23
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 24
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 25
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 26
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 27
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 28
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 29
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 29 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 30
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 30 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 31
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Tragers Tabelle 32
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 32 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 33
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 33 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 34
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 34 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 35
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 35 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 36
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 37
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 37 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 38
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 38 (Fortsetzung in Querrichtung)
  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist Tabelle 39
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 40
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 41
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 42
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 43
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 44
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 45
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 46
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 47
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 48
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 49
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 50
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 51
  • *: Länge des Bereiches zum Bilden der Halbleiterschicht in Richtung der Transportbewegung des bandförmigen Trägers Tabelle 52
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  • *: Länge des Bereiches, in dem der bandförmige Träger dem Plasma ausgesetzt ist

Claims (4)

1. Verfahren zur Bildung eines mehrschichtigen, nicht einkristallinen, Siliciumhalbleiterfilms (902 bis 906) auf einem Träger (901) zur Verwendung bei der Herstellung eines fotovoltaischen Elementes (901 bis 907), wobei das Verfahren folgende aufeinanderfolgende Schritte umfaßt:
(a) Bilden einer nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom n- oder p- Typ (902) durch Hochfrequenz-CVD,
(b) Bilden einer ersten, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ (903) durch Mikrowellenplasma-CVD,
(c) Bilden einer zweiten, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom i-Typ (904, 905) dürch Hochfreqüenzplasma-CVD und
(d) Bilden einer nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterschicht vom p- oder n-Typ (905)
wobei der Verfahrensschritt (d) durchgeführt wird, indem ein Dotiermittel vom p- oder n-Typ in die Oberfläche der zweiten Schicht vom i-Typ (904, 905) unter Verwendung eines Plasmas eingeführt wird, das in der Gegenwart eines Dotiermittelausgangsgases gebildet wird bis zum Ausschluß von Siliciumausgangsgas.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die aufeinanderfolgenden Schritte (a) bis (d) ein zweites und ein drittes Mal wiederholt werden, wodurch ein mehrschichtiger, nicht einkristalliner Siliciumhalbleiterfilm (1302A bis 1305C) entweder mit nipnipnip- oder pinpinpin-Struktur gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Schritte (a) bis (d) ein zweites Mal wiederholt werden und die Schritte (a), (c) und (d) unter Weglassen von Schritt (b) ein drittes Mal wiederholt werden, wodurch ein mehrschichtiger, nicht einkristalliner Siliciumhalbleiterfilm (1702A bis 1705C) mit entweder nipnipnip- oder pinpinpin-Struktur gebildet wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines lichtelektrischen Wandlers, umfassend folgende Schritte:
Bilden eines mehrschichtigen, nicht einkristallinen Siliciumhalbleiterfilms (902 bis 905) auf einem Träger (901) durch das Verfahren, das in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht wird, und
Bilden der Elektroden (907) des Wandlers.
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