JP2000307139A - 薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜電極層形成装置 - Google Patents
薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜電極層形成装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】 品質は確保しつつも生産性を向上し、量産コ
ストの低減を図った薄膜太陽電池の製造方法及び同太陽
電池の薄膜電極層形成装置を提供する。 【解決手段】 第１電極層と第３電極層を、一つの連続
した真空空間を有する槽内に設けられたロールツーロー
ル方式のスパッタリングによる薄膜電極層形成装置、例
えば、フィルム基板３の幅方向を鉛直方向として搬送
し、フィルム基板３を挟んで配設したヒータ（接地電極
兼用）４１，４２と印加電極が備えるターゲット５１，
５２の向きが，第１電極層の形成手段８と第３電極層の
形成手段９とでは，基板３への各電極形成面に対応して
逆向きとなるように，ヒータとターゲットとをそれぞれ
配設してなる装置により形成し、その後、第１電極層の
上に光電変換層，透明電極層を、さらに第３電極層の上
に第４電極層を公知のステッピングロール方式の薄膜形
成装置により形成する。
ストの低減を図った薄膜太陽電池の製造方法及び同太陽
電池の薄膜電極層形成装置を提供する。 【解決手段】 第１電極層と第３電極層を、一つの連続
した真空空間を有する槽内に設けられたロールツーロー
ル方式のスパッタリングによる薄膜電極層形成装置、例
えば、フィルム基板３の幅方向を鉛直方向として搬送
し、フィルム基板３を挟んで配設したヒータ（接地電極
兼用）４１，４２と印加電極が備えるターゲット５１，
５２の向きが，第１電極層の形成手段８と第３電極層の
形成手段９とでは，基板３への各電極形成面に対応して
逆向きとなるように，ヒータとターゲットとをそれぞれ
配設してなる装置により形成し、その後、第１電極層の
上に光電変換層，透明電極層を、さらに第３電極層の上
に第４電極層を公知のステッピングロール方式の薄膜形
成装置により形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜太陽電池の
製造方法及び薄膜太陽電池における薄膜電極層のロール
ツーロール方式のスパッタリングによる形成装置に関す
る。
製造方法及び薄膜太陽電池における薄膜電極層のロール
ツーロール方式のスパッタリングによる形成装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。
【０００３】薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コスト
の安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太
陽電池の主流となると考えられる。
の安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太
陽電池の主流となると考えられる。
【０００４】従来の薄膜太陽電池はガラス基板を用いて
いたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチック
フィルムおよび金属フィルムを用いたフレキシブルタイ
プの太陽電池の研究開発がすすめられている。このフレ
キシブル性を生かし、ロールツーロール方式またはステ
ッピングロール方式の製造方法により大量生産が可能と
なった。
いたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチック
フィルムおよび金属フィルムを用いたフレキシブルタイ
プの太陽電池の研究開発がすすめられている。このフレ
キシブル性を生かし、ロールツーロール方式またはステ
ッピングロール方式の製造方法により大量生産が可能と
なった。
【０００５】上記の薄膜太陽電池は、フレキシブルな電
気絶縁性フィルム基板上に金属電極層、薄膜半導体層か
らなる光電変換層および透明電極層が積層されてなる光
電変換素子（またはセル）が複数形成されている。ある
光電変換素子の金属電極と隣接する光電変換素子の透明
電極を電気的に接続することを繰り返すことにより、最
初の光電変換素子の金属電極と最後の光電変換素子の透
明電極とに必要な電圧を出力させることができる。例え
ば、インバータにより交流化し商用電力源として交流１
００Ｖを得るためには、薄膜太陽電池の出力電圧は１０
０Ｖ以上が望ましく、実際には数１０個以上の素子が直
列接続される。
気絶縁性フィルム基板上に金属電極層、薄膜半導体層か
らなる光電変換層および透明電極層が積層されてなる光
電変換素子（またはセル）が複数形成されている。ある
光電変換素子の金属電極と隣接する光電変換素子の透明
電極を電気的に接続することを繰り返すことにより、最
初の光電変換素子の金属電極と最後の光電変換素子の透
明電極とに必要な電圧を出力させることができる。例え
ば、インバータにより交流化し商用電力源として交流１
００Ｖを得るためには、薄膜太陽電池の出力電圧は１０
０Ｖ以上が望ましく、実際には数１０個以上の素子が直
列接続される。
【０００６】このような光電変換素子とその直列接続
は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニングお
よびそれらの組み合わせ手順により形成される。上記太
陽電池の構成および製造方法は、例えば特開平１０−２
３３５１７号公報や特願平１１−１９３０６号に記載さ
れている。
は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニングお
よびそれらの組み合わせ手順により形成される。上記太
陽電池の構成および製造方法は、例えば特開平１０−２
３３５１７号公報や特願平１１−１９３０６号に記載さ
れている。
【０００７】前記特願平１１−１９３０６号に記載され
た薄膜太陽電池の構成概念図を、図９に示す。図９は、
プラスチックフィルムを基板とした可撓性薄膜太陽電池
の斜視図を示す。基板６１の表面に形成した単位光電変
換素子６２および基板６１の裏面に形成した接続電極層
６３はそれぞれ複数の単位ユニットに完全に分離され、
それぞれの分離位置をずらして形成されている。このた
め、素子６２のアモルファス半導体部分である光電変換
層６５で発生した電流は、まず透明電極層６６に集めら
れ、次に該透明電極層領域に形成された集電孔６７を介
して背面の接続電極層６３に通じ、さらに該接続電極層
領域で素子の透明電極層領域の外側に形成された直列接
続用の接続孔６８を介して上記素子と隣り合う素子の透
明電極層領域の外側に延びている下電極層６４に達し、
両素子の直列接続が行われている。
た薄膜太陽電池の構成概念図を、図９に示す。図９は、
プラスチックフィルムを基板とした可撓性薄膜太陽電池
の斜視図を示す。基板６１の表面に形成した単位光電変
換素子６２および基板６１の裏面に形成した接続電極層
６３はそれぞれ複数の単位ユニットに完全に分離され、
それぞれの分離位置をずらして形成されている。このた
め、素子６２のアモルファス半導体部分である光電変換
層６５で発生した電流は、まず透明電極層６６に集めら
れ、次に該透明電極層領域に形成された集電孔６７を介
して背面の接続電極層６３に通じ、さらに該接続電極層
領域で素子の透明電極層領域の外側に形成された直列接
続用の接続孔６８を介して上記素子と隣り合う素子の透
明電極層領域の外側に延びている下電極層６４に達し、
両素子の直列接続が行われている。
【０００８】上記薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を
図１０（a）から（g）に示す。プラスチックフィルム７
１を基板として（工程（a））、これに接続孔７８を形
成し（工程（b））、基板の両面に第１電極層（下電
極）７４および第３電極層（接続電極の一部）７３を形
成（工程（c））した後、接続孔７８と所定の距離離れ
た位置に集電孔７７を形成する（工程（d））。上記工
程（c）における第１電極層７４と第３電極層７３の形
成は、後述する成膜装置において、基板７１を反転させ
て２段階に分けて形成を行い、接続孔７８の部分は、前
記両電極層７４と７３とを成長形成することにより形成
する。これにより、前記両電極層の電気的な接続を得
る。
図１０（a）から（g）に示す。プラスチックフィルム７
１を基板として（工程（a））、これに接続孔７８を形
成し（工程（b））、基板の両面に第１電極層（下電
極）７４および第３電極層（接続電極の一部）７３を形
成（工程（c））した後、接続孔７８と所定の距離離れ
た位置に集電孔７７を形成する（工程（d））。上記工
程（c）における第１電極層７４と第３電極層７３の形
成は、後述する成膜装置において、基板７１を反転させ
て２段階に分けて形成を行い、接続孔７８の部分は、前
記両電極層７４と７３とを成長形成することにより形成
する。これにより、前記両電極層の電気的な接続を得
る。
【０００９】次に、第１電極層７４の上に、光電変換層
となる半導体層７５および第２電極層である透明電極層
７６を順次形成するとともに（工程（e））および工程
（f））、第３電極層７３の上に第４電極層（接続電極
層）７９を形成する（工程（g））。この後、レーザビ
ームを用いて、基板７１の両側の薄膜を分離加工して図
９に示すような直列接続構造を形成する。
となる半導体層７５および第２電極層である透明電極層
７６を順次形成するとともに（工程（e））および工程
（f））、第３電極層７３の上に第４電極層（接続電極
層）７９を形成する（工程（g））。この後、レーザビ
ームを用いて、基板７１の両側の薄膜を分離加工して図
９に示すような直列接続構造を形成する。
【００１０】前記図１０の工程において、工程（a），
（b）および（d）においては、大気中で基板に対して加
工が行われるが、その他の工程は、後述する真空成膜装
置において処理される。従って、上記工程の場合、工程
（b）および（d）の後工程においては、基板は大気中で
加工後、真空成膜装置の真空容器内に導入されることに
なる。また、上記工程（c）における第１電極層７４と
第３電極層７３の形成は、前述のように、基板７１を反
転させて２段階に分けて形成を行うので、反転させる際
に、基板を一旦大気中に出し、再度真空容器内に導入さ
れることになる。
（b）および（d）においては、大気中で基板に対して加
工が行われるが、その他の工程は、後述する真空成膜装
置において処理される。従って、上記工程の場合、工程
（b）および（d）の後工程においては、基板は大気中で
加工後、真空成膜装置の真空容器内に導入されることに
なる。また、上記工程（c）における第１電極層７４と
第３電極層７３の形成は、前述のように、基板７１を反
転させて２段階に分けて形成を行うので、反転させる際
に、基板を一旦大気中に出し、再度真空容器内に導入さ
れることになる。
【００１１】前記薄膜太陽電池の薄膜の製造方法として
は、前述のように、ロールツーロール方式またはステッ
ピングロール方式がある。両方式共に、複数のロールに
よる基板搬送手段を備え、前者は各成膜室内を連続的に
移動する基板上に連続的に成膜する方式であり、後者は
各成膜室内で同時に停止させた基板上に成膜し，成膜の
終わった基板部分を次の成膜室へ送り出す方式を採用し
ている。
は、前述のように、ロールツーロール方式またはステッ
ピングロール方式がある。両方式共に、複数のロールに
よる基板搬送手段を備え、前者は各成膜室内を連続的に
移動する基板上に連続的に成膜する方式であり、後者は
各成膜室内で同時に停止させた基板上に成膜し，成膜の
終わった基板部分を次の成膜室へ送り出す方式を採用し
ている。
【００１２】ステッピングロール方式の成膜装置は、隣
接する成膜室間のガス相互拡散を防止できることから各
薄膜の特性が安定して得られるなどの点で優れており、
その装置の構成は、例えば、特開平6-292349号公報や特
開平8-250431号公報に記載されている。
接する成膜室間のガス相互拡散を防止できることから各
薄膜の特性が安定して得られるなどの点で優れており、
その装置の構成は、例えば、特開平6-292349号公報や特
開平8-250431号公報に記載されている。
【００１３】図１１に、共通真空室内に成膜室を複数有
するステッピングロール成膜方式の真空成膜装置の構成
の一例を示す。図１１に示す装置は、可撓性基板の巻出
し用アンワインダー室２９０と、金属電極層，光電変換
層および透明電極層などを形成するための複数個の独立
した処理空間としてなる成膜室２８０と、巻取り用ワイ
ンダー室２９１とを備え、基板２０１はコア２８２から
捲き出されコア２８３にまきとられる間に、複数の成膜
室２８０で成膜されるように構成されている。共通室２
８１は複数の成膜室２８０を内部に収めている。
するステッピングロール成膜方式の真空成膜装置の構成
の一例を示す。図１１に示す装置は、可撓性基板の巻出
し用アンワインダー室２９０と、金属電極層，光電変換
層および透明電極層などを形成するための複数個の独立
した処理空間としてなる成膜室２８０と、巻取り用ワイ
ンダー室２９１とを備え、基板２０１はコア２８２から
捲き出されコア２８３にまきとられる間に、複数の成膜
室２８０で成膜されるように構成されている。共通室２
８１は複数の成膜室２８０を内部に収めている。
【００１４】成膜室ではスパッタ成膜またはプラズマ化
学気相成長法（以下プラズマＣＶＤ法と記す）などによ
り成膜が行われる。例えば、プラズマＣＶＤ法により成
膜するステッピングロール方式では、成膜室開放−基板
１フレーム移動−成膜室封止−原料ガス導入−圧力制御
−放電開始−放電終了−原料ガス停止−ガス引き−成膜
室開放からなる操作が繰り返される。
学気相成長法（以下プラズマＣＶＤ法と記す）などによ
り成膜が行われる。例えば、プラズマＣＶＤ法により成
膜するステッピングロール方式では、成膜室開放−基板
１フレーム移動−成膜室封止−原料ガス導入−圧力制御
−放電開始−放電終了−原料ガス停止−ガス引き−成膜
室開放からなる操作が繰り返される。
【００１５】図１２に、前記特開平8-250431号公報に記
載された成膜室の概略構造の一例を示す。図１２
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、成膜室の開放時および封止
時の概略断面図を示す。断続的に搬送されてくる可撓性
基板１０の上下に函状の下部成膜室壁体２１と上部成膜
室壁体２２とを対向配置し、成膜室の封止時には、下部
成膜室と上部成膜室からなる独立した処理空間を構成す
るようになっている。この例においては、下部成膜室は
電源４０に接続された高電圧電極３１を備え、上部成膜
室は、ヒータ３３を内蔵した接地電極３２を備える。
載された成膜室の概略構造の一例を示す。図１２
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、成膜室の開放時および封止
時の概略断面図を示す。断続的に搬送されてくる可撓性
基板１０の上下に函状の下部成膜室壁体２１と上部成膜
室壁体２２とを対向配置し、成膜室の封止時には、下部
成膜室と上部成膜室からなる独立した処理空間を構成す
るようになっている。この例においては、下部成膜室は
電源４０に接続された高電圧電極３１を備え、上部成膜
室は、ヒータ３３を内蔵した接地電極３２を備える。
【００１６】成膜時には、図１２（ｂ）に示すように、
上部成膜室壁体２２が下降し、接地電極３２が基板１０
を抑えて下部成膜室壁体２１の開口側端面に取付けられ
たシール材５０に接触させる。これにより、下部成膜室
壁体２１と基板１０とから、排気管８１に連通する気密
に密閉された成膜空間６０を形成する。上記のような成
膜室において、高電圧電極３１へ高周波電圧を印加する
ことにより、プラズマを成膜空間６０に発生させ、図示
しない導入管から導入された原料ガスを分解して基板１
０上に、例えば、光電変換層を膜形成することができ
る。
上部成膜室壁体２２が下降し、接地電極３２が基板１０
を抑えて下部成膜室壁体２１の開口側端面に取付けられ
たシール材５０に接触させる。これにより、下部成膜室
壁体２１と基板１０とから、排気管８１に連通する気密
に密閉された成膜空間６０を形成する。上記のような成
膜室において、高電圧電極３１へ高周波電圧を印加する
ことにより、プラズマを成膜空間６０に発生させ、図示
しない導入管から導入された原料ガスを分解して基板１
０上に、例えば、光電変換層を膜形成することができ
る。
【００１７】一方、ロールツーロール方式は、水平方向
に設けたロール間もしくは鉛直方向に段違いに設けたロ
ール間に基板を連続的に移動させ、複数の成膜作業を連
続的に行うので、量産性に優れている。その装置の構成
は、鉛直方向に段違いに設けたロールに基板を連続的に
移動させるものとしては、例えば、特公平7-38378号公
報に記載されている。
に設けたロール間もしくは鉛直方向に段違いに設けたロ
ール間に基板を連続的に移動させ、複数の成膜作業を連
続的に行うので、量産性に優れている。その装置の構成
は、鉛直方向に段違いに設けたロールに基板を連続的に
移動させるものとしては、例えば、特公平7-38378号公
報に記載されている。
【００１８】水平方向に設けたロール間に基板を連続的
に移動させるロールツーロール方式の装置の構成につい
ては、スパッタリングによる成膜装置に関し、その概略
構成を図６および図７に示す。真空室としての反応室
や、真空排気系や、スパッタガスの供給系などは図示を
省略している。
に移動させるロールツーロール方式の装置の構成につい
ては、スパッタリングによる成膜装置に関し、その概略
構成を図６および図７に示す。真空室としての反応室
や、真空排気系や、スパッタガスの供給系などは図示を
省略している。
【００１９】図６，７に示した電極形成装置は、ともに
フィルム基板を水平搬送するタイプであり、フィルム基
板の巻出しロール１および巻取りロール２も、水平に配
置されている。図６に示した装置では、接地電極を兼用
したヒーター４とターゲットを有する印加電極５の間
を、フィルム基板３が搬送される。フィルム基板３は、
裏面側からヒーターにより非接触で加熱されながら、ス
パッタリングにより電極形成が行われる。
フィルム基板を水平搬送するタイプであり、フィルム基
板の巻出しロール１および巻取りロール２も、水平に配
置されている。図６に示した装置では、接地電極を兼用
したヒーター４とターゲットを有する印加電極５の間
を、フィルム基板３が搬送される。フィルム基板３は、
裏面側からヒーターにより非接触で加熱されながら、ス
パッタリングにより電極形成が行われる。
【００２０】図７で示した装置では、水平搬送を行うフ
レキシブルなフィルム基板を加熱あるいは冷却したロー
ル７に接触させ、その反対面に電極形成を行う。フィル
ム基板３を接触させるロール７は、抵抗体などの組み込
みや、加熱媒体や冷却媒体をロール内に通過させること
により、加熱や冷却の温度コントロールが行われるよう
に構成されている。
レキシブルなフィルム基板を加熱あるいは冷却したロー
ル７に接触させ、その反対面に電極形成を行う。フィル
ム基板３を接触させるロール７は、抵抗体などの組み込
みや、加熱媒体や冷却媒体をロール内に通過させること
により、加熱や冷却の温度コントロールが行われるよう
に構成されている。
【００２１】なお、図６，７に示した電極形成装置にお
いては、ターゲットを複数（３個）設けた例を示すが、
これは、電極層が複数の材料の積層膜として形成される
例であり、例えば、銀などの単一の金属で形成する場合
には、ターゲットは一つでよい。
いては、ターゲットを複数（３個）設けた例を示すが、
これは、電極層が複数の材料の積層膜として形成される
例であり、例えば、銀などの単一の金属で形成する場合
には、ターゲットは一つでよい。
【００２２】図６，７に示した装置によれば、ともに１
回のフィルム基板搬送で、フィルム基板の片面の電極形
成が可能である。両面に電極形成を行う場合には、片面
の電極形成終了後、装置を大気開放状態として、フィル
ム基板を反転させてセットし、再び真空排気を行った
後、フィルム基板の脱ガス処理を行ってから、電極形成
を行う。
回のフィルム基板搬送で、フィルム基板の片面の電極形
成が可能である。両面に電極形成を行う場合には、片面
の電極形成終了後、装置を大気開放状態として、フィル
ム基板を反転させてセットし、再び真空排気を行った
後、フィルム基板の脱ガス処理を行ってから、電極形成
を行う。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
薄膜太陽電池の製造方法においては、量産性の観点から
下記のような問題があった。
薄膜太陽電池の製造方法においては、量産性の観点から
下記のような問題があった。
【００２４】薄膜形成方法としては前述のように、ロー
ルツーロール方式またはステッピングロール方式があ
り、前者は、量産性に優れているが、特に光電変換層な
どの特性が安定の面からは、後者が優れている。そこ
で、前記第１電極層と第３電極層のみを量産性に優れた
ロールツーロール方式により成膜し、後段の成膜をステ
ッピングロール方式により成膜することが考えられる。
ルツーロール方式またはステッピングロール方式があ
り、前者は、量産性に優れているが、特に光電変換層な
どの特性が安定の面からは、後者が優れている。そこ
で、前記第１電極層と第３電極層のみを量産性に優れた
ロールツーロール方式により成膜し、後段の成膜をステ
ッピングロール方式により成膜することが考えられる。
【００２５】この場合においても、前述のように、図１
０の工程（c）における第１電極層７４と第３電極層７
３の形成を、基板７１を反転させて２段階に分けて形成
を行う必要があり、基板７１を反転させる際に、基板を
一旦大気中に出し、再度真空容器内に導入する手順が必
要で、この工程が生産性を低下させる要因となってい
た。図８は、従来の基板への電極層形成プロセスを示す
フローチャートであり、図８から明らかなように、基板
セット，装置真空引き，基板脱ガス処理，装置大気開放
などの各作業をそれぞれ２回づつ行っており、生産性を
著しく悪化させていた。
０の工程（c）における第１電極層７４と第３電極層７
３の形成を、基板７１を反転させて２段階に分けて形成
を行う必要があり、基板７１を反転させる際に、基板を
一旦大気中に出し、再度真空容器内に導入する手順が必
要で、この工程が生産性を低下させる要因となってい
た。図８は、従来の基板への電極層形成プロセスを示す
フローチャートであり、図８から明らかなように、基板
セット，装置真空引き，基板脱ガス処理，装置大気開放
などの各作業をそれぞれ２回づつ行っており、生産性を
著しく悪化させていた。
【００２６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、本発明の課題は、光電変換層
などの品質は確保しつつも、生産性を向上し量産コスト
の低減を図った薄膜太陽電池の製造方法及び同太陽電池
の薄膜電極層形成装置を提供することにある。
るためになされたもので、本発明の課題は、光電変換層
などの品質は確保しつつも、生産性を向上し量産コスト
の低減を図った薄膜太陽電池の製造方法及び同太陽電池
の薄膜電極層形成装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、電気絶縁性を有するフィルム基
板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，
透明電極層を順次積層してなる光電変換部と、前記基板
の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層および
第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続電極層
は互いに位置をずらして単位部分に分離してなり、前記
透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接続用の接
続孔および前記透明電極層形成領域内に形成した集電孔
を介して，前記表面上の互いに分離された隣合う単位光
電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池
の製造方法において、前記第１電極層と第３電極層を、
一つの連続した真空空間を有する槽内に設けられたロー
ルツーロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層形
成装置により形成し、その後第１電極層の上に光電変換
層，透明電極層を、さらに第３電極層の上に第４電極層
をステッピングロール方式の薄膜形成装置により形成す
ることとする。
め、請求項１の発明は、電気絶縁性を有するフィルム基
板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，
透明電極層を順次積層してなる光電変換部と、前記基板
の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層および
第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続電極層
は互いに位置をずらして単位部分に分離してなり、前記
透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接続用の接
続孔および前記透明電極層形成領域内に形成した集電孔
を介して，前記表面上の互いに分離された隣合う単位光
電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池
の製造方法において、前記第１電極層と第３電極層を、
一つの連続した真空空間を有する槽内に設けられたロー
ルツーロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層形
成装置により形成し、その後第１電極層の上に光電変換
層，透明電極層を、さらに第３電極層の上に第４電極層
をステッピングロール方式の薄膜形成装置により形成す
ることとする。
【００２８】上記により、第１電極層と第３電極層の形
成を、一つの連続した真空空間を有する槽内で一度で行
うことが可能となり、さらに、その後の薄膜の形成は、
ステッピングロール方式で行うので、品質を確保しつつ
量産性の向上を図ることができる。真空槽自体は、第１
電極層と第３電極層とで分けてもかまわないが、その場
合は、基板が通過するスリットを有する接続口を介して
両真空槽を接続するなどの構成により、一つの連続した
真空空間を確保する。
成を、一つの連続した真空空間を有する槽内で一度で行
うことが可能となり、さらに、その後の薄膜の形成は、
ステッピングロール方式で行うので、品質を確保しつつ
量産性の向上を図ることができる。真空槽自体は、第１
電極層と第３電極層とで分けてもかまわないが、その場
合は、基板が通過するスリットを有する接続口を介して
両真空槽を接続するなどの構成により、一つの連続した
真空空間を確保する。
【００２９】また、上記の方法を実施するための薄膜電
極層形成装置としては、電気絶縁性を有するフィルム基
板の表面に，請求項１記載の太陽電池における下電極層
としての第１電極層，裏面に接続電極層としての第３電
極層を形成するための反応室と、前記反応室へスパッタ
ガスを供給するガス供給系と、前記反応室の圧力を制御
しながらガスを排気する排気系と、前記反応室内に配設
されたターゲット材を有する高周波印加電極または直流
印加電極と、この印加電極と対向する位置に配設された
接地電極と、前記フィルム基板加熱用のヒータと、前記
接地電極と印加電極との間を前記両電極の主面と略平行
にフィルム基板を進行させ，かつフィルム基板に所定の
張力をかけるための搬送手段と、前記フィルム基板の巻
出し用ロールと、巻取り用ロールとを備えたロールツー
ロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層形成装置
において、一つの連続した真空空間を有する槽内の巻出
し用ロールと巻取り用ロールとの間に、スパッタリング
による第１電極層の形成手段と第３電極層の形成手段と
を順次配設してなるものとする（請求項２）。
極層形成装置としては、電気絶縁性を有するフィルム基
板の表面に，請求項１記載の太陽電池における下電極層
としての第１電極層，裏面に接続電極層としての第３電
極層を形成するための反応室と、前記反応室へスパッタ
ガスを供給するガス供給系と、前記反応室の圧力を制御
しながらガスを排気する排気系と、前記反応室内に配設
されたターゲット材を有する高周波印加電極または直流
印加電極と、この印加電極と対向する位置に配設された
接地電極と、前記フィルム基板加熱用のヒータと、前記
接地電極と印加電極との間を前記両電極の主面と略平行
にフィルム基板を進行させ，かつフィルム基板に所定の
張力をかけるための搬送手段と、前記フィルム基板の巻
出し用ロールと、巻取り用ロールとを備えたロールツー
ロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層形成装置
において、一つの連続した真空空間を有する槽内の巻出
し用ロールと巻取り用ロールとの間に、スパッタリング
による第１電極層の形成手段と第３電極層の形成手段と
を順次配設してなるものとする（請求項２）。
【００３０】上記装置の実施態様としては、請求項３な
いし５の発明の装置が採用できる。即ち、フィルム基板
の幅方向を鉛直方向として搬送し、フィルム基板を挟ん
で配設した接地電極とターゲット材を有する印加電極の
向きが，第１電極層の形成手段と第３電極層の形成手段
とでは，基板への各電極形成面に対応して逆向きとなる
ように，前記接地電極と印加電極とをそれぞれ配設して
なるものとする（請求項３）。
いし５の発明の装置が採用できる。即ち、フィルム基板
の幅方向を鉛直方向として搬送し、フィルム基板を挟ん
で配設した接地電極とターゲット材を有する印加電極の
向きが，第１電極層の形成手段と第３電極層の形成手段
とでは，基板への各電極形成面に対応して逆向きとなる
ように，前記接地電極と印加電極とをそれぞれ配設して
なるものとする（請求項３）。
【００３１】また、請求項４の発明のように、上記のも
のにおいて、接地電極を加熱／冷却ロールとし，フィル
ム基板をこのロールに接触させながら搬送し、このロー
ルの周方向に沿ってフィルム基板を挟んで，ターゲット
材を有する印加電極を配設してなるものとする。
のにおいて、接地電極を加熱／冷却ロールとし，フィル
ム基板をこのロールに接触させながら搬送し、このロー
ルの周方向に沿ってフィルム基板を挟んで，ターゲット
材を有する印加電極を配設してなるものとする。
【００３２】さらに、請求項５の発明のように、フィル
ム基板の幅方向を水平方向として搬送し、フィルム基板
を挟んで配設した接地電極とターゲット材を有する印加
電極の向きが，第１電極層の形成手段と第３電極層の形
成手段において同方向となるように，かつ前記印加電極
がフィルム基板の下方となるようにそれぞれ配設してな
り、さらにフィルム基板の表裏の向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板への各電
極形成面に対応して逆向きとなるように，搬送ロールに
より基板の表裏の向きを変更してなるものとする。
ム基板の幅方向を水平方向として搬送し、フィルム基板
を挟んで配設した接地電極とターゲット材を有する印加
電極の向きが，第１電極層の形成手段と第３電極層の形
成手段において同方向となるように，かつ前記印加電極
がフィルム基板の下方となるようにそれぞれ配設してな
り、さらにフィルム基板の表裏の向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板への各電
極形成面に対応して逆向きとなるように，搬送ロールに
より基板の表裏の向きを変更してなるものとする。
【００３３】上記装置を使用することにより、薄膜電極
層形成工程の大幅な時間短縮が可能となり、薄膜太陽電
池の生産性を著しく向上させることができる。
層形成工程の大幅な時間短縮が可能となり、薄膜太陽電
池の生産性を著しく向上させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下に述べる。
態について以下に述べる。
【００３５】図１は本発明の請求項１ないし請求項３に
関わる薄膜電極層形成装置の実施例の概略構成を示す。
反応室，スパッタガス供給系，排気系や基板搬送手段な
どは従来技術の説明から理解できると思われるので、説
明の便宜上、薄膜電極層形成の基本的構成部分のみを概
念的に図示している。
関わる薄膜電極層形成装置の実施例の概略構成を示す。
反応室，スパッタガス供給系，排気系や基板搬送手段な
どは従来技術の説明から理解できると思われるので、説
明の便宜上、薄膜電極層形成の基本的構成部分のみを概
念的に図示している。
【００３６】図１において、１はフィルム基板３の巻出
しロール、２は同基板の巻取りロール、４１，４２はヒ
ータを備えた接地電極（以下、単にヒータという。）、
５１，５２はターゲットを有する高周波印加電極または
直流印加電極（以下、単にターゲットという。）を示
す。３個のヒータ４１と、対をなす３個のターゲット５
１とが、第１電極層の形成手段８であり、基板３のター
ゲット５１側の面に第１電極層を形成する装置部分であ
る。一方、３個のヒータ４２と、対をなす３個のターゲ
ット５２とが、第３電極層の形成手段９であり、基板３
のターゲット５２側の面に第３電極層を形成する装置部
分である。
しロール、２は同基板の巻取りロール、４１，４２はヒ
ータを備えた接地電極（以下、単にヒータという。）、
５１，５２はターゲットを有する高周波印加電極または
直流印加電極（以下、単にターゲットという。）を示
す。３個のヒータ４１と、対をなす３個のターゲット５
１とが、第１電極層の形成手段８であり、基板３のター
ゲット５１側の面に第１電極層を形成する装置部分であ
る。一方、３個のヒータ４２と、対をなす３個のターゲ
ット５２とが、第３電極層の形成手段９であり、基板３
のターゲット５２側の面に第３電極層を形成する装置部
分である。
【００３７】巻出しロール１、巻取りロール２は、共に
鉛直方向にセットされ、フィルム基板３は、その幅方向
を鉛直方向として搬送される。フィルム基板３を挟んで
配設した各ヒータとターゲットの向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板３への各
電極形成面に対応して逆向きとなるように構成されてい
る。
鉛直方向にセットされ、フィルム基板３は、その幅方向
を鉛直方向として搬送される。フィルム基板３を挟んで
配設した各ヒータとターゲットの向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板３への各
電極形成面に対応して逆向きとなるように構成されてい
る。
【００３８】上記のような装置を用いて、前記図１０の
ような工程により、図９のような薄膜太陽電池を製作し
た。まず、第１電極層と第３電極層を、前記実施例のロ
ールツーロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層
形成装置により形成し、その後第１電極層の上に光電変
換層，透明電極層を、さらに第３電極層の上に第４電極
層をステッピングロール方式の薄膜形成装置により形成
した。
ような工程により、図９のような薄膜太陽電池を製作し
た。まず、第１電極層と第３電極層を、前記実施例のロ
ールツーロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層
形成装置により形成し、その後第１電極層の上に光電変
換層，透明電極層を、さらに第３電極層の上に第４電極
層をステッピングロール方式の薄膜形成装置により形成
した。
【００３９】基板には耐熱性に優れる可撓性絶縁性高分
子基板を用いた。基板材料としては、ポリイミド、アラ
ミドなどの種類があり、ここではポリイミド基板を用い
た。基板の幅は約500mm、厚さ50μm、長さ約300mであ
る。本基板に第１電極層と第３電極層を順次ＤＣスパッ
タリング法により形成した。スパッタガスとしては、Ａ
ｒガスを用いた。金属電極層はＡｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｃｕ等の単体層や、これらのいくつかの合
金、あるいは積層膜により構成される。積層膜として
は、例えば、Ａｇの上に、酸化亜鉛，酸化錫，ＩＴＯ，
酸化インジウムなどが形成されたものが採用できる。金
属電極層の厚さは、50nmから1000nmが適当である。
子基板を用いた。基板材料としては、ポリイミド、アラ
ミドなどの種類があり、ここではポリイミド基板を用い
た。基板の幅は約500mm、厚さ50μm、長さ約300mであ
る。本基板に第１電極層と第３電極層を順次ＤＣスパッ
タリング法により形成した。スパッタガスとしては、Ａ
ｒガスを用いた。金属電極層はＡｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｃｕ等の単体層や、これらのいくつかの合
金、あるいは積層膜により構成される。積層膜として
は、例えば、Ａｇの上に、酸化亜鉛，酸化錫，ＩＴＯ，
酸化インジウムなどが形成されたものが採用できる。金
属電極層の厚さは、50nmから1000nmが適当である。
【００４０】こうして作製された第１電極層と第３電極
層付き基板を、ステッピングロール方式の薄膜形成装置
に導入し、従来技術の項で説明した方法により、後工程
の各種薄膜を形成した。
層付き基板を、ステッピングロール方式の薄膜形成装置
に導入し、従来技術の項で説明した方法により、後工程
の各種薄膜を形成した。
【００４１】図２は、この発明の基板への電極層形成プ
ロセスを示すフローチャートである。図２から明らかな
ように、基板セット，装置真空引き，基板脱ガス処理，
装置大気開放などの各作業はそれぞれ各１回でよく、従
来方法に比較して、生産性を著しく向上することができ
る。
ロセスを示すフローチャートである。図２から明らかな
ように、基板セット，装置真空引き，基板脱ガス処理，
装置大気開放などの各作業はそれぞれ各１回でよく、従
来方法に比較して、生産性を著しく向上することができ
る。
【００４２】図３は、請求項４に関わるこの発明の異な
る実施例の概略構成を示す。
る実施例の概略構成を示す。
【００４３】図３は、フィルム基板３の幅方向を鉛直方
向として搬送し、フィルム基板３を加熱/冷却温度コン
トロールしたロール７に接触させながら電極形成を行う
装置であるが、この温度コントロールしたロールを２個
設置しており、これらのロール部分を通過する間に、フ
ィルム基板の両面に電極形成を行うことが可能となる。
図１および３に示す装置では、ターゲットが垂直に設置
されるため、ターゲットおよびその周囲から発生するダ
ストが下部に落ち、基板表面には付着しない。フィルム
基板は、連続あるいはステップ状に断続的に搬送され、
製膜が行われる。
向として搬送し、フィルム基板３を加熱/冷却温度コン
トロールしたロール７に接触させながら電極形成を行う
装置であるが、この温度コントロールしたロールを２個
設置しており、これらのロール部分を通過する間に、フ
ィルム基板の両面に電極形成を行うことが可能となる。
図１および３に示す装置では、ターゲットが垂直に設置
されるため、ターゲットおよびその周囲から発生するダ
ストが下部に落ち、基板表面には付着しない。フィルム
基板は、連続あるいはステップ状に断続的に搬送され、
製膜が行われる。
【００４４】図４および５は、請求項５に関わるこの発
明のさらに異なる実施例である。図４において、巻出し
ロール１および巻取りロール２は、従来通り水平にセッ
トされ、フィルム基板搬送も水平に行われるが、そのフ
ィルム基板の搬送途中で、その進行方向を搬送ロール６
により変化させることで、表裏両面に電極形成が行える
ように構成している。図５の実施例においても上記と同
様で、図４の実施例とは、第１電極層の形成手段（複数
の４１と５１とからなる部分）と第３電極層の形成手段
（複数の４２と５２とからなる部分）の配置や搬送ロー
ルの配置などが異なる。
明のさらに異なる実施例である。図４において、巻出し
ロール１および巻取りロール２は、従来通り水平にセッ
トされ、フィルム基板搬送も水平に行われるが、そのフ
ィルム基板の搬送途中で、その進行方向を搬送ロール６
により変化させることで、表裏両面に電極形成が行える
ように構成している。図５の実施例においても上記と同
様で、図４の実施例とは、第１電極層の形成手段（複数
の４１と５１とからなる部分）と第３電極層の形成手段
（複数の４２と５２とからなる部分）の配置や搬送ロー
ルの配置などが異なる。
【００４５】図４および５の場合、フィルム基板への電
極形成は、ターゲットが下側、基板が上側に設置されて
いる、いわゆるデポアップ構造をとっているので、ター
ゲットおよびその周囲から発生するダストは下方部に落
ち、基板表面には付着しない。フィルム基板は、連続あ
るいはステップ状に断続的に搬送され、製膜が行われ
る。
極形成は、ターゲットが下側、基板が上側に設置されて
いる、いわゆるデポアップ構造をとっているので、ター
ゲットおよびその周囲から発生するダストは下方部に落
ち、基板表面には付着しない。フィルム基板は、連続あ
るいはステップ状に断続的に搬送され、製膜が行われ
る。
【００４６】
【発明の効果】この発明によれば前述のように、薄膜太
陽電池の製造方法において、前記第１電極層と第３電極
層を、一つの連続した真空空間を有する槽内に設けられ
たロールツーロール方式のスパッタリングによる薄膜電
極層形成装置により形成し、その後第１電極層の上に光
電変換層，透明電極層を、さらに第３電極層の上に第４
電極層をステッピングロール方式の薄膜形成装置により
形成することとしたので、薄膜太陽電池の品質は確保し
つつ、著しく生産性を向上し、量産コストの低減を図る
ことができる。
陽電池の製造方法において、前記第１電極層と第３電極
層を、一つの連続した真空空間を有する槽内に設けられ
たロールツーロール方式のスパッタリングによる薄膜電
極層形成装置により形成し、その後第１電極層の上に光
電変換層，透明電極層を、さらに第３電極層の上に第４
電極層をステッピングロール方式の薄膜形成装置により
形成することとしたので、薄膜太陽電池の品質は確保し
つつ、著しく生産性を向上し、量産コストの低減を図る
ことができる。
【００４７】また、上記の方法を実施するための薄膜電
極層形成装置としては、ロールツーロール方式のスパッ
タリングによる薄膜電極層形成装置において、一つの連
続した真空空間を有する槽内の巻出し用ロールと巻取り
用ロールとの間に、スパッタリングによる第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とを順次配設してなる
ものとし、例えば、フィルム基板の幅方向を鉛直方向と
して搬送し、フィルム基板を挟んで配設した接地電極と
ターゲット材を有する印加電極の向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板への各電
極形成面に対応して逆向きとなるように，前記接地電極
と印加電極とをそれぞれ配設してなるものとすることに
より、薄膜電極層形成工程の大幅な時間短縮が可能とな
り、薄膜太陽電池の生産性を著しく向上させることがで
きる。
極層形成装置としては、ロールツーロール方式のスパッ
タリングによる薄膜電極層形成装置において、一つの連
続した真空空間を有する槽内の巻出し用ロールと巻取り
用ロールとの間に、スパッタリングによる第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とを順次配設してなる
ものとし、例えば、フィルム基板の幅方向を鉛直方向と
して搬送し、フィルム基板を挟んで配設した接地電極と
ターゲット材を有する印加電極の向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板への各電
極形成面に対応して逆向きとなるように，前記接地電極
と印加電極とをそれぞれ配設してなるものとすることに
より、薄膜電極層形成工程の大幅な時間短縮が可能とな
り、薄膜太陽電池の生産性を著しく向上させることがで
きる。
【図１】本発明の実施例に関わる薄膜電極層形成装置の
一例の概略構成を示す図である。
一例の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の基板表裏面への電極層形成プロセスを
示す示す図である。
示す示す図である。
【図３】本発明の薄膜電極層形成装置の第２の実施例の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図４】本発明の薄膜電極層形成装置の第３の実施例の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図５】本発明の薄膜電極層形成装置の第４の実施例の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図６】従来の薄膜電極層形成装置の一例の概略構成を
示す図である。
示す図である。
【図７】従来の薄膜電極層形成装置の異なる例の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】従来の基板表裏面への電極層形成プロセスを示
す示す図である。
す示す図である。
【図９】薄膜太陽電池の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】薄膜太陽電池の製造工程の概略を示す図であ
る。
る。
【図１１】薄膜太陽電池のステッピングロール方式の成
膜装置の一例の概略構成を示す図である。
膜装置の一例の概略構成を示す図である。
【図１２】図１１の薄膜太陽電池の成膜装置における成
膜室の概略構成を示す図である。
膜室の概略構成を示す図である。
１：巻出しロール、２：巻取りロール、３，１０，６
１，７１，２９１：基板、４，４１，４２：ヒータ、
５，５１，５２：ターゲット、６：搬送ロール、７：加
熱／冷却ロール、８：第１電極層の形成手段、９：第３
電極層の形成手段。
１，７１，２９１：基板、４，４１，４２：ヒータ、
５，５１，５２：ターゲット、６：搬送ロール、７：加
熱／冷却ロール、８：第１電極層の形成手段、９：第３
電極層の形成手段。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA11 AA25 BB02 BB04 BC07 BD01 CA05 DA08 DC16 DC34 DC35 JA10 KA03 4M104 BB02 BB04 BB05 BB08 BB13 BB14 DD39 GG05 HH20 5F051 BA14 CA13 CA21 CB15 CB27 CB30 FA02 FA06
Claims (5)
- 【請求項１】 電気絶縁性を有するフィルム基板の表面
に下電極層としての第１電極層，光電変換層，透明電極
層を順次積層してなる光電変換部と、前記基板の裏面に
形成した接続電極層としての第３電極層および第４電極
層とを備え、前記光電変換部および接続電極層は互いに
位置をずらして単位部分に分離してなり、前記透明電極
層形成領域外に形成した電気的直列接続用の接続孔およ
び前記透明電極層形成領域内に形成した集電孔を介し
て，前記表面上の互いに分離された隣合う単位光電変換
部分を電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の製造
方法において、前記第１電極層と第３電極層を、一つの
連続した真空空間を有する槽内に設けられたロールツー
ロール方式のスパッタリングによる薄膜電極層形成装置
により形成し、その後第１電極層の上に光電変換層，透
明電極層を、さらに第３電極層の上に第４電極層をステ
ッピングロール方式の薄膜形成装置により形成すること
を特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】 電気絶縁性を有するフィルム基板の表面
に，請求項１記載の太陽電池における下電極層としての
第１電極層，裏面に接続電極層としての第３電極層を形
成するための反応室と、前記反応室へスパッタガスを供
給するガス供給系と、前記反応室の圧力を制御しながら
ガスを排気する排気系と、前記反応室内に配設されたタ
ーゲット材を有する高周波印加電極または直流印加電極
と、この印加電極と対向する位置に配設された接地電極
と、前記フィルム基板加熱用のヒータと、前記接地電極
と印加電極との間を前記両電極の主面と略平行にフィル
ム基板を進行させ，かつフィルム基板に所定の張力をか
けるための搬送手段と、前記フィルム基板の巻出し用ロ
ールと、巻取り用ロールとを備えたロールツーロール方
式のスパッタリングによる薄膜電極層形成装置におい
て、一つの連続した真空空間を有する槽内の巻出し用ロ
ールと巻取り用ロールとの間に、スパッタリングによる
第１電極層の形成手段と第３電極層の形成手段とを順次
配設したことを特徴とする薄膜電極層形成装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載のものにおいて、フィル
ム基板の幅方向を鉛直方向として搬送し、フィルム基板
を挟んで配設した接地電極とターゲット材を有する印加
電極の向きが，第１電極層の形成手段と第３電極層の形
成手段とでは，基板への各電極形成面に対応して逆向き
となるように，前記接地電極と印加電極とをそれぞれ配
設してなることを特徴とする薄膜電極層形成装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のものにおいて、接地電
極を加熱／冷却ロールとし，フィルム基板をこのロール
に接触させながら搬送し、このロールの周方向に沿って
フィルム基板を挟んで，ターゲット材を有する印加電極
を配設したことを特徴とする薄膜電極層形成装置。 - 【請求項５】 請求項２に記載のものにおいて、フィル
ム基板の幅方向を水平方向として搬送し、フィルム基板
を挟んで配設した接地電極とターゲット材を有する印加
電極の向きが，第１電極層の形成手段と第３電極層の形
成手段において同方向となるように，かつ前記印加電極
がフィルム基板の下方となるようにそれぞれ配設してな
り、さらにフィルム基板の表裏の向きが，第１電極層の
形成手段と第３電極層の形成手段とでは，基板への各電
極形成面に対応して逆向きとなるように，搬送ロールに
より基板の表裏の向きを変更してなることを特徴とする
薄膜電極層形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11113476A JP2000307139A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜電極層形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11113476A JP2000307139A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜電極層形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000307139A true JP2000307139A (ja) | 2000-11-02 |
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ID=14613247
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|---|---|---|---|
| JP11113476A Pending JP2000307139A (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | 薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜電極層形成装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2000307139A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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