JP2006203092A - Ｃｉｓ系薄膜太陽電池の製造方法及び該太陽電池用半製品保管装置 - Google Patents

Ｃｉｓ系薄膜太陽電池の製造方法及び該太陽電池用半製品保管装置 Download PDF

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敏明 山浦
Manabu Tanaka
学 田中
Masaru Onodera
勝 小野寺
Yoshiaki Tanaka
良明 田中
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Abstract

【課題】 簡単、且つ、低コストな方法により、ＣＩＳ系薄膜太陽電池半製品が雰囲気中の湿分と反応するのを防止する。
【解決手段】 前記半製品と雰囲気中の湿分との反応は、製膜工程間での半製品の保管及び搬送中に発生することが判明した。そこで、ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を、保管工程ａ〜ｆ又は搬送工程において、ドライエア等のガス供給手段及びファン等の循環手段を設け、相対湿度３０％以下に均一に湿度管理された環境下で保管することにより、前記半製品と雰囲気中の湿分との反応を防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明はＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程中の半製品の湿度を適性に制御して搬送及び保管するＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法及び該太陽電池用半製品保管装置に関する。
ＣＩＳ系薄膜太陽電池１は、図４に示すように、ガラス基板１Ａ、金属裏面電極層１Ｂ、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層１Ｃ、高抵抗バッファ層１Ｄ、ｎ形窓層（透明導電膜）１Ｅの順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであり、その製造工程は、図２に示すように、金属裏面電極層製膜工程Ａ、光吸収層製膜工程Ｃ、バッファ層製膜工程Ｄ、透明導電膜製膜工程Ｆ、仕上げ（モジュール）工程Ｈ及びパターン形成工程Ｂ、Ｅ、Ｇからなっている。製造工程中に、バッチ工程と連続式の工程が混在している等の理由から工程間において半製品の待機時間が生じるため、半製品保管工程ａ〜ｆを設けている。従来、ＣＩＳ系薄膜太陽電池半製品（最終仕上げ前の製品）は、基本的に半導体製造工程に準拠した温湿度管理されたクリーンルーム等の環境下で保管しており、最終製品に何ら影響を与えることはないと考えられていた。しかし、最終製品を検査した結果、半製品の保管及び搬送中に湿分と反応し、その結果、電池性能及び歩留りが低下するという問題が発生することが分かった。
従来、非晶質シリコン太陽電池等の半導体の製造装置において、その製造工程中に使用する基板を保持するトレイの移送中に大気中の水分等の不純物が付着し、このトレイに付着した不純物が製造中の半導体薄膜に取り込まれ、半導体薄膜の欠陥が発生のを防止するために、大気と遮断した（例えば、真空中）移送経路に、前記移送中のトレイを保持することが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、電子部品、例えば、半導体装置の製造工程中に使用されるウェハは大気中の酸素、水分や、温度等により自然酸化膜が成長して均一なシリサイドの形成の妨げとなったり、ゲート酸化膜の耐圧にも影響を及ぼすという問題があり、前記ウェハの自然酸化膜の成長を防止するために、電子部品、例えば、ウェハを不活性ガスで置換された密閉空間に保管することが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２８４２５５１号公報 特開２０００−３５３７３８号公報
前記のように、真空中や不活性ガス雰囲気中で電子部品の半製品を保管等の方法は知られているが、前記特許文献１に記載の方法は、高価な真空装置を使用する必要があるので、装置コストがかさむという問題があり、前記特許文献２に記載の方法は、大量の不活性ガスを使用した上に、更に、酸素濃度、湿度を制御する装置を必要とするので、装置コスト等がかさむ上に、更に、酸素濃度、湿度等の制御が煩雑になるという問題があった。
本発明は前記問題点を解消するもので、本発明の目的は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池製造工程において、簡単で、且つ、低コストな方法又は装置により、半製品の保管及び搬送中に半製品が湿分と反応するのを防止し、電池性能及び歩留りの低下を抑制することである。
（１）本発明は、ガラス基板、金属裏面電極層、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ形窓層の順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであるＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程において、各工程間における半製品の搬送及び保管を、湿度制御された環境下にて行うＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法である。
（２）本発明は、ガラス基板、金属裏面電極層、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ形窓層の順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであるＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程において、各工程間における半製品の搬送及び保管を、相対湿度３０％以下に制御された環境下にて行うＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法である。
（３）本発明は、搬入時にその装置内の所定の保管位置に複数の前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を順次搬入する搬入手段と、搬出時にその装置の所定の保管位置から前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を外部に１枚づつ搬出する搬出手段と、保管装置内を相対湿度３０％以下に維持するために、ドライエア又はドライ窒素等を供給するガス供給手段と、保管装置内の相対湿度を均一にするための循環手段とからなるＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品保管装置である。
本発明は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池製造工程において、各工程後の半製品を相対湿度３０％以下に湿度管理された環境下で保管及び搬送するという、簡単で、且つ、低コストな方法又は装置により、半製品が雰囲気中の湿分と反応するのを防止し、電池性能及び歩留りの低下を抑制することができる。
ＣＩＳ系薄膜太陽電池１は、図４に示すように、ガラス基板１Ａ、金属裏面電極層１Ｂ、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層１Ｃ、高抵抗バッファ層１Ｄ、ｎ形窓層（透明導電膜）１Ｅの順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであり、その製造工程は、図２に示すように、金属裏面電極層製膜工程Ａ、光吸収層製膜工程Ｃ、バッファ層製膜工程Ｄ、透明導電膜製膜工程Ｆ、仕上げ（モジュール）工程Ｈ及びパターン形成工程Ｂ、Ｅ、Ｇからなっている。製造工程中に、バッチ工程と連続式の工程が混在している等の理由から工程間において半製品の待機時間が生じるため、半製品保管工程ａ〜ｆを設けている。
本発明は、前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程におけるＣＩＳ系薄膜太陽電池半製品３の保管方法（保管システムI ）に関する。
ＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程は、図２に示すように、各層の製膜工程の間に保管工程が設けられており、前記半製品と雰囲気中の湿分との反応は、製膜工程間での半製品の保管及び搬送中に発生することが判明した。
本発明は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法であって、前記各工程後の（保管工程又は搬送工程時の）半製品を相対湿度３０％以下の乾燥雰囲気中で保管するものである。
更に、本発明は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を湿度管理された雰囲気中に保管するものであって、詳細には、図４に示す、ガラス基板１Ａ、金属裏面電極層１Ｂ、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層１Ｃ、高抵抗バッファ層１Ｄ、ｎ形窓層（透明導電膜）の順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであるＣＩＳ系薄膜太陽電池１の製造工程において用いる保管装置に保管することにより、半製品と雰囲気中の湿分との反応を防止し、望ましくは、ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を相対湿度３０％以下に湿度管理された環境下で保管するＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法である。
前記保管装置は、図２に示す、前記保管工程ａ〜ｆ又は搬送工程で前記半製品を相対湿度３０％以下の乾燥雰囲気中で保管する。
図３示すように、ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品の保管時の相対湿度と歩留りの関係は、相対湿度３０％以下、例えば、約２０％では、約５０％の時と比較して、歩留りが向上することが判明した。更に、本発明の製造方法（相対湿度３０％以下に湿度管理された環境下で保管）により製造されたＣＩＳ系薄膜太陽電池と従来の製造方法（湿度対策なし）により製造されたＣＩＳ系薄膜太陽電池との歩留り比較データ表を示す。この詳細データからも、従来の製造方法により製造されたＣＩＳ系薄膜太陽電池の歩留りが５６．０％であるのに対して、本発明の製造方法により製造されたＣＩＳ系薄膜太陽電池の歩留りが８６．４％であることから、本発明の製造方法によりＣＩＳ系薄膜太陽電池の歩留りが飛躍的に向上することが証明される。
前記保管システムI に使用する保管装置２は、図１に示すように、箱状筐体２１からなる保管装置２内にＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品３を搬入及び搬出のためのスリット２Ａ付きスライド板２４を保管装置２の１つの面（側壁２１Ｂ）に設け、装置内の所定の保管位置に複数の前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品３をスライド板２４のスリット２Ａから順次搬入し、搬出時にその装置の所定の保管位置から前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品３を移動させた後、スライド板２４のスリット２Ａから外部に１枚づつ順次搬出する。保管時には、ガス供給部２１によりドライエア又はドライ窒素を供給し、循環手段である送風ファン２３によりガスを強制的に循環させることにより、保管装置２内のガスを均一にし、保管装置２内を相対湿度３０％以下の乾燥雰囲気で保管する。また、相対湿度を下げるために、テープヒータ２７等の加熱機構を設けてもよい。
各工程の搬送系の効率化により、待機時間が短縮できる場合は、半製品保管工程を省略することができる。その際、工程間の搬送系内部は、湿度制御された環境下であることが望ましい。
本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法における保管システムに使用する保管装置の概略構成図である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法における製造工程及び保管システムの概略構成図である。 ＣＩＳ系薄膜太陽電池の保管時の相対湿度と歩留りの関係を示す図である。 本発明のＣＩＳ系薄膜太陽電池の基本構成図である。
符号の説明
１ ＣＩＳ系薄膜太陽電池
１Ａ ガラス基板
１Ｂ 金属裏面電極層
１Ｃ ＣＩＳ系光吸収層
１Ｄ バッファ層
１Ｅ 窓層（透明導電膜）
２ 保管装置
２Ａ スリット
２１ 箱状筐体
２１Ａ 側壁
２１Ｂ 側壁
２１Ｃ 上壁
２１Ｄ 下壁
２２ ガス供給部
２３ 循環ファン
２４ スライド板
２５ 湿度計
２６ 圧力計
２７ テープヒーター
３ ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品
Ａ 金属裏面電極層製膜工程
Ｂ パターン形成工程
Ｃ 光吸収層製膜工程
Ｄ バッファ層製膜工程
Ｅ パターン形成工程
Ｆ 透明導電膜製膜工程
Ｇ パターン形成工程
Ｈ 仕上げ工程
ａ 保管工程
ｂ 保管工程
ｃ 保管工程
ｄ 保管工程
ｅ 保管工程
ｆ 保管工程

Claims (3)

  1. ガラス基板、金属裏面電極層、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ形窓層の順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであるＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程において、各工程間における半製品の搬送及び保管を、湿度制御された環境下にて行うことを特徴とするＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法。
  2. ガラス基板、金属裏面電極層、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層、ｎ形窓層の順に積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスであるＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程において、各工程間における半製品の搬送及び保管を、相対湿度３０％以下に制御された環境下にて行うことを特徴とするＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法。
  3. 搬入時にその装置内の所定の保管位置に複数の前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を順次搬入する搬入手段と、搬出時にその装置の所定の保管位置から前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品を外部に１枚づつ搬出する搬出手段と、保管装置内を相対湿度３０％以下に維持するために、ドライエア又はドライ窒素等を供給するガス供給手段と、保管装置内の相対湿度を均一にするための循環手段とからなることを特徴とするＣＩＳ系薄膜太陽電池用半製品保管装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10135495A (ja) * 1996-10-25 1998-05-22 Showa Shell Sekiyu Kk 薄膜太陽電池の製造方法及び製造装置

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