JP2009076690A - 薄膜製造装置及び薄膜製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性基板の利用率を向上させることができる薄膜製造装置及び薄膜製造方法を提供すること。
【解決手段】長尺の可撓性基板１１１上の長手方向の複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施して複数の成膜領域を形成することにより、可撓性基板１１１上に複数の薄膜太陽電池を形成する薄膜製造装置１００であって、複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施すことにより、長手方向に同じ長さの成膜領域をそれぞれ形成すると共に、成膜領域の長さＬ１の整数倍の間隔で配置された複数の成膜室１３１〜１３５と、可撓性基板１１１を成膜室１３１〜１３５の配置間隔ごとに順次ステップ送りする駆動手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば薄膜太陽電池に用いられるアモルファスシリコンを製膜する薄膜製造装置及び薄膜製造方法に関する。

アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記す）を主材料とした薄膜太陽電池を高分子材料あるいはステンレス鋼などの金属からなる可撓性基板上に形成して製造する方法は、生産性の点で優れている。長尺の可撓性基板上に複数の層を成膜する方式として、各成膜室内を移動する可撓性基板上に成膜するロールツーロール方式と、成膜室内で停止させた可撓性基板上に成膜した後、成膜の終わった基板部分を成膜室外へ送り出すステッピングロール方式とがある。

ステッピングロール方式薄膜製造装置に関する従来技術としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。このステッピングロール方式の薄膜製造装置は、通常の成膜中も搬送を停止しないロールツーロールの薄膜製造装置に比べ以下の点で優れている。

第１に、成膜中は成膜室は閉じられているので、隣接する成膜室とのガス相互拡散がない。第２に、隣接する成膜室間にガス拡散を防止するガスカーテン部を設ける必要がなく、薄膜製造装置がコンパクトである。

図７（Ａ）は、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薄膜製造装置の構成の概略を示す。図７（Ａ）に示す薄膜製造装置１は、可撓性基板１１の巻出し用アンワインダー室２と、前記可撓性基板１１に金属電極層、光電変換層及び透明電極層などの薄膜を形成するために設けられた複数個の独立した処理空間としてなる成膜室３、４及び５と、巻取り用ワインダー室６とを備え、可撓性基板１１はコア１２から捲き出されコア１３に巻き取られる間に、複数の成膜室３〜５によって成膜されるように構成されている。共通室７は複数の成膜室３〜５を内部に収めている。

成膜室３〜５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）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成膜では、成膜室開放一基板１フレーム移動一成膜室封止一原料ガス導入一圧力制御一放電開始一放電終了一原料ガス停止−ガス引き一成膜室開放からなる操作が繰り返される。ここで、可撓性基板１１の１フレーム移動は、図７（Ｂ）に示されるマーカー孔１５を用い、光センサーを用いた位置検出法によりステップ搬送する。
特開平６−２９１３４９号公報

ところで、従来のステッピングロール方式の成膜装置では、ロールツーロール方式の成膜装置に比べ、必然的に成膜室と成膜室の間は太陽電池とならない非成膜領域ＡＲ２が生じ、これが可撓性基板１１の利用率を下げ、太陽電池のコストアップとなっていた。

例えば、図７（Ｂ）に示すように、従来のステッピングロール方式の薄膜製造装置１のマーカー孔１５を基準に設定される１フレーム（成膜間隔Ｌ０）が1050ｍｍである場合、成膜領域ＡＲ１は成膜間隔Ｌ０に対し小さく、基板の利用率は、基板の搬送方向に対して75％程度とあまり高くなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、可撓性基板の利用率を向上させることができる薄膜製造装置及び薄膜製造方法を提供することを目的とする。

本発明の薄膜製造装置は、長尺の可撓性基板上の長手方向の複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施して複数の成膜領域を形成することにより、前記可撓性基板上に複数の薄膜太陽電池を形成する薄膜製造装置であって、前記複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施すことにより、前記長手方向に同じ長さの前記成膜領域をそれぞれ形成すると共に、前記成膜領域の長さの整数倍の間隔で配置された複数の成膜室と、前記可撓性基板を前記成膜室の配置間隔ごとに順次ステップ送りする駆動手段とを具備したことを特徴とする。

この構成によれば、成膜室がその成膜領域の長さの整数倍の間隔で複数配置されており、この間隔ごとに可撓性基板をステップ送りしながら成膜処理を実行することにより、可撓性基板上に隙間を空けることなく複数の成膜領域を形成することができる。これにより、可撓性基板の利用率を向上させることができる。

また本発明は、上記薄膜製造装置において、前記可撓性基板は、前記成膜領域の長さと同等の間隔で前記長手方向に順次形成された複数のマーカーを備え、前記駆動手段は、前記マーカーの位置を検出し、該検出されたマーカーの位置に基づいて前記可撓性基板の送りを制御することを特徴とする。

この構成によれば、マーカーの位置に基づいて可撓性基板をステップ送りしながら、複数の成膜領域を隙間なく形成することができる。

また本発明は、上記薄膜製造装置において、ロール状に巻き取られた前記可撓性基板を送り出す送り出しコアを内部に有する送り室と、前記複数の成膜室を内部に有し、前記送り室から送り出された前記可撓性基板を前記複数の成膜室に順次受け入れる共通室と、前記成膜処理が終了した可撓性基板を巻き取る巻き取りコアを内部に有する巻き取り室と、前記送り室、前記共通室及び前記巻き取り室の各空間をそれぞれシールして分割するシール機構とを具備したことを特徴とする。

この構成によれば、１つおきに成膜領域が形成された可撓性基板を巻き取り室から送り室へ移動させて、形成済みの成膜領域間に新たな成膜領域を形成する際に、共通室の環境を保ったまま、可撓性基板の移動を行うことができる。

本発明の薄膜製造方法は、長尺の可撓性基板をステップ送りしながら該可撓性基板上の長手方向の複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施し複数の成膜領域を形成することにより、前記可撓性基板上に複数の薄膜太陽電池を形成する薄膜製造方法であって、前記複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施すことにより、前記長手方向に同じ長さの前記複数の成膜領域を該成膜領域の長さの整数倍の間隔でそれぞれ形成する第１の成膜処理ステップと、前記第１の成膜処理ステップにより形成された前記複数の成膜領域の間の領域に成膜領域をそれぞれ形成する第２の成膜処理ステップとを具備したことを特徴とする。

この方法によれば、第１の成膜処理による成膜領域と第２の成膜処理による成膜領域とを隙間を空けずに連続して形成することができる。これにより、可撓性基板の利用率を向上させることができる。

また本発明は、上記薄膜製造方法において、前記第１の成膜処理ステップでは、前記可撓性基板を送り出す送り室から送り出された前記可撓性基板に対して、前記成膜室を有する共通室で第１の成膜処理が実行された後、該成膜処理後の可撓性基板が前記共通室から前記可撓性基板を巻き取るための巻き取り室に搬送され、前記第２の成膜処理では、前記送り室、前記共通室及び前記巻き取り室の各空間がそれぞれシールされた後、前記巻き取り室側に巻き取られた前記成膜処理済みの可撓性基板が前記共通室内の可撓性基板から切り離されて前記送り室にセットされ、該セットされた可撓性基板が前記共通室内の可撓性基板と接続された後、第２の成膜処理が実行されることを特徴とする。

この方法によれば、１つおきに成膜領域が形成された可撓性基板を巻き取り室から送り室へ移動させて、形成済みの成膜領域間に新たな成膜領域を形成する際に、共通室の環境を保ったまま、可撓性基板の移動を行うことができる。

また本発明は、上記薄膜製造方法において、前記送り室にセットされた前記第１の成膜処理済みの可撓性基板と前記共通室内に残る可撓性基板との接続は、前記可撓性基板に一定間隔で形成されたマーカーの位置に基づいて行われることを特徴とする。

この方法によれば、マーカーの位置に基づいて可撓性基板をステップ送りしながら、複数の成膜領域を隙間なく形成することができる。

本発明によれば、可撓性基板の利用率を向上させることができる薄膜製造装置及び薄膜製造方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は、本実施の形態にかかるステッピングロール方式の薄膜製造装置１００の構成を示す概略図である。この薄膜製造装置１００は、可撓性基板１１１に金属電極層、光電変換層及び透明電極層等の薄膜を順次成膜することにより、薄膜太陽電池を製造するものである。

図１（Ａ）において、薄膜製造装置１００は、可撓性基板１１１を巻回した送りコア１２１と、送りコア１２１から巻き出された可撓性基板１１１を巻き取る巻き取りコア１２２と、送りコア１２１から送り出された可撓性基板１１１に対して、順次成膜を行うための成膜室１３１、１３２、１３３、１３４及び１３５を有する。巻き取りコア１２２は、図示しない駆動装置によって回転駆動可能となっている。

また、薄膜製造装置１００は、送りコア１２１を内部に設置した送り室２０１と、成膜部１３１〜１３５を内部に設置した共通室２０２と、巻き取りコア１２２を内部に設置した巻き取り室２０３とを有する。

送り室２０１と共通室２０２との間には、隔壁２１１が設けられており、この隔壁２１１の一部に設けられた連通孔２１２を介して送り室２０１から共通室２０２へ可撓性基板１１１が送り出されるようになされている。連通孔２１２には、基板シール機構２１３が設けられている。この基板シール機構２１３は、連通孔２１２に挿通された可撓性基板１１１を挟むことにより、送り室２０１の内部空間と共通室２０２の内部空間とを遮断するものである。この基板シール機構２１３を開状態とすることにより、送り室２０１と共通室２０２とが連通し、これに対して基板シール機構２１３を閉状態とすることにより、送り室２０１と共通室２０２とが遮蔽状態となる。送り室２０１には、室内を排気するための真空ポンプ２２１が接続されており、基板シール機構２１３が開状態である場合において、送り室２０１を真空状態とすると共通室２０２も真空状態となり、送り室２０１を大気圧状態とした場合には共通室２０２も大気圧状態となる。一方、基板シール機構２１３を閉状態とした場合には、共通室２０２を真空状態にしたままで送り室２０１を大気圧状態にすることができる。

また、共通室２０２と巻き取り室２０３の間には、隔壁２１４が設けられており、この隔壁２１４の一部に設けられた連通孔２１５を介して共通室２０２から巻き取り室２０３へ可撓性基板１１１が送り込まれるようになされている。連通孔２１５には、基板シール機構２１６が設けられている。この基板シール機構２１６は、連通孔２１５に挿通された可撓性基板１１１を挟むことにより、共通室２０２の内部空間と巻き取り室２０３の内部空間とを遮断するものである。この基板シール機構２１６を開状態とすることにより、共通室２０２と巻き取り室２０３とが連通し、これに対して基板シール機構２１６を閉状態とすることにより、共通室２０２と巻き取り室２０３とが遮蔽状態となる。巻き取り室２０３には、室内を排気するための真空ポンプ２２２が接続されており、基板シール機構２１６が開状態である場合において、巻き取り室２０３を真空状態とすると共通室２０２も真空状態となり、巻き取り室２０３を大気圧状態とした場合には共通室２０２も大気圧状態となる。一方、基板シール機構２１６を閉状態とした場合には、共通室２０２を真空状態にしたままで巻き取り室２０３を大気圧状態にすることができる。

共通室２０３には、送り室２０１から送り出されて巻き取り室２０３に送り込まれる可撓性基板１１１に対して、その送り室２０１から巻き取り室２０３への搬送に伴って順次成膜を行うための成膜室１３１〜１３５が、可撓性基板１１１の搬送の上流側から下流側に成膜順に配置されている。これら複数の成膜室１３１〜１３５は、一定の間隔Ｌ２で配置されている。具体的には、成膜室１３１〜１３５によって形成される薄膜の成膜領域の搬送方向の長さＬ１が、隣り合う成膜室１３１〜１３５の間隔Ｌ２となるように設定されている。但し、基板位置ぶれ防止機構２１７が設けられている成膜室１３３と１３４との間隔Ｌ３は、基板位置ぶれ防止機構２１７のアイドルロールによる可撓性基板１１１の蛇行分を含めた長さがＬ１となるよう、間隔Ｌ２よりも小さい間隔となっている。因みに、基板位置ぶれ防止機構２１７は、アイドルロールによって可撓性基板１１１の幅方向の基板位置ずれを防ぐものである。

なお、図１（Ａ）においては、成膜室１３１〜１３５の間隔Ｌ２が成膜領域の基板搬送方向の長さＬ１と同じ場合について述べているが、間隔Ｌ２が長さＬ１の整数倍であってもよい。

図２は、成膜室１３１の構成を示す断面図である。なお、ここでは成膜室１３１について説明するが、他の成膜室１３２〜１３５も成膜室１３１と同様の構成となっているものとする。

図２（Ａ）は、成膜室１３１が開放された状態を示す断面図であり、図２（Ｂ）は、成膜室１３１が封止された状態を示す断面図である。成膜室１３１においては、断続的に搬送されてくる可撓性基板１１１の両面に函状の第１の成膜室壁体１４１と第２の成膜室壁体１４２とが対向配置されている。

第１の成膜室壁体１４１には、可撓性基板１１１に対向する位置に高電圧電極１４４が設けられている。この高電圧電極１４４は、電源１４０に接続されている。また、第１の成膜室壁体１４１には、排気管１４３が設けられている。一方、第２の成膜室壁体１４２には、可撓性基板１１１に対向する位置にヒーター１５１を内蔵した接地電極１５２が設けられている。

第２の成膜室壁体１４２は、駆動手段（図示せず）によって、第１の成膜室壁体１４１に向かう方向及び第１の成膜室壁体１４１から離間する方向に移動可能に支持されている。また、第１の成膜室壁体１４１の可撓性基板１１１に対向する端部１４１ａには、シール部材１４５が設けられている。

図２（Ａ）に示す開放された状態から、第２の成膜室壁体１４２を第１の成膜室壁体１４１へ向かう方向に移動させることにより、接地電極１５２が可撓性基板１１１を抑え、これにより可撓性基板１１１がシール部材１４５に接触する。また、第２の成膜室壁体１４２の端部１４２ａが可撓性基板１１１に接触し、これにより図２（Ｂ）に示すように、可撓性基板１１１は、第１及び第２の成膜室壁体１４１、１４２によって挟み込まれる。この状態において、成膜室１３１の内部空間は、可撓性基板１１１が配置された状態で、外部空間から密閉される。この封止状態においては、可撓性基板１１１と第１の成膜室壁体１４１とによって成膜処理空間である電極室１４６が形成され、可撓性基板１１１と第２の成膜室壁体１４２とによって形成されるヒーター室１４７とは、可撓性基板１１１によって独立した空間となる。

このように、第１の成膜室壁体１４１と可撓性基板１１１とによって密閉された電極室１４６が形成された状態において、高電圧電極１４４へ高周波電圧を印加することにより、プラズマを電極室１４６に発生させ、導入管（図示せず）から導入された原料ガスを分解して可撓性基板１１１の表面に膜を形成することができる。

また、薄膜製造装置１００（図１（Ａ））には、共通室２０２の一部において搬送される可撓性基板１１１に対向する位置に光センサでなるマーカーセンサ１５５が設けられている。このマーカーセンサ１５５は、光発信器１５５ａと光検出器１５５ｂとから構成されており、可撓性基板１１１を挟んでその両側に位置される。このマーカーセンサ１５５においては、可撓性基板１１１に形成されているマーカー孔を検出することにより、搬送される可撓性基板１１１の位置を検出することができる。これによりマーカー穴を検出し、可撓性基板１１１を一定の距離だけ搬送させてから停止させることにより、ステッピングロール方式搬送の基板位置決めを行うことができる。なお、本実施の形態では、マーカーセンサ１５５として光透過型センサーを用いたが、光反射型センサーを用いてもよい。

すなわち、図１（Ｂ）に示すように、可撓性基板１１１には、その側縁部に沿って可撓性基板１１１の搬送方向に複数のマーカー孔１５９が一定間隔で形成されている。各マーカー孔１５９の配置間隔は、成膜室１３３〜１３５の配置間隔Ｌ２と同等となっている。なお、成膜室１３３〜１３５の配置間隔Ｌ２は、成膜室１３３〜１３５によって形成される薄膜の成膜領域ＡＲ１０の搬送方向の長さＬ１と同じ長さとなっていることにより、マーカー孔１５９の配置間隔は、成膜領域の長さＬ１に対しても同じ長さとなっている。

なお、各成膜室１３１〜１３５、マーカーセンサ１５５、巻き取りコア１２２は、図示しない制御部によって制御される。

本実施の形態の薄膜製造装置１００によるステッピングロール方式成膜では、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−ガス引きー成膜室開放からなる操作が繰り返される。

次に、本実施の形態の薄膜製造装置１００によって製造される薄膜太陽電池について説明する。本実施の形態において製造される薄膜太陽電池は、電気絶縁性を有する可撓性基板１１１上に、第１電極（以下、下電極とも称する）、薄膜半導体層からなる光電変換層および第２電極（以下、透明電極とも称する）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第１電極と隣接する光電変換素子の第２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第１電極と最後の光電変換素子の第２電極とに必要な電圧を出力させることができる。

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。すなわち、図３は、薄膜太陽電池の一例を示し、図３（Ａ）は平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における線ＡＢＣＤおよびＢＱＣに沿っての断面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）におけるＥＥ断面図を示す。電気絶縁性でフレキシブルな樹脂からなる長尺の可撓性基板（フィルム基板）上に、順次、第１電極層、光電変換層、第２電極層が積層され、可撓性基板の反対側（裏面）には第３電極層、第４電極層が積層され、裏面電極が形成されている。光電変換層は例えばアモルファスシリコンのｐｉｎ接合である。可撓性基板用材料としては、ポリイミドのフイルム、例えば厚さ50μｍで、幅500ｍｍ、長さ200ｍのフイルムが用いられている。フイルムの材質としては、他に、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、またはアラミド系のフイルムなどを用いることができる。

可撓性基板には接続孔ｈ１が開いており、この接続孔ｈ１の内壁で第１電極層と第３電極層が重なり、電気的に接続されている。第１電極層は所定の形状に加工され、下電極ｍ１〜ｍ６を形成している。下電極ｍ１〜ｍ６の隣接部は、一本の分離線ｇ３と、二列の直列接続の光電変換素子間および周縁導電部ｆとの分離として二本の分離線ｇ３が形成され、下電極ｍ１〜ｍ６は分離線により囲まれている。

集電孔ｈ２は下電極ｍ１〜ｍ６内に開けられており、下電極上に光電変換層ｐが形成されている。また、光電変換層ｐ上には第２電極ｕ１〜ｕ６が幅Ｗ２で形成されている。光電変換層ｐ及び第２電極層には、第１電極層と同じ分離線が形成されている。

基板の裏面には、第３電極層上に第４電極層が形成されおり、電気的に接続されている。第３電極層と第４電極層は、隣接電極間では分離線により接続電極ｅ１２〜ｅ５６、及び電力取り出し電極ｏ１、ｏ２に個別化され、また、基板の周縁部では表側の分離線ｇ３と重なるように分離線ｇ２により分離されている。

集電孔ｈ２の内壁では、第１電極層と第３電極層は重ならず、電気的に導通していない。また、光電変換層ｐが集電孔ｈ２の内壁を被い、第１電極層と第２電極層を電気的に絶縁している。さらに、第２電極層と第４電極層が集電孔ｈ２の内壁で重なり、電気的に接続されている。

全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周縁、及び二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界には（周縁導電部ｆの内側）分離線ｇ３があり、分離線ｇ３の中にはどの層も無い。裏側では、全ての電極を一括して囲う周縁、及び二列の直列接続電極の隣接する境界には（周縁導電部ｆの内側）分離線ｇ２があり、分離線ｇ２の中にはどの層も無い。

こうして、電力取り出し電極ｏ１−集電孔ｈ２−上電極ｕ１、光電変換層、下電極ｍ１−接続孔ｈ１−接続電極ｅ１２−上電極ｕ２、光電変換層、下電極ｍ２−接続電極ｅ２３−・・・−上電極ｕ６、光電変換層、下電極ｍ６−接続孔ｈ１−電力取出し電極ｏ２の順の光電変換素子の直列接続が完成する。

なお、第３電極層と第４電極層は電気的には同一の電位であるので、以下の説明においては説明の便宜上、併せて一層の接続電極層として扱うこともある。

次に、本実施の形態のステッピングロール方式の薄膜製造装置１００を用いて、上述の薄膜太陽電池を製造する方法について、図４（Ａ）〜図４（Ｇ）を参照しながら説明する。可撓性基板１１１には、厚さ50μｍ、幅507ｍｍ、長さ300ｍのフィルム基板（ポリイミドフイルム）１１０を用いる。フィルム基板１１０の材質としては、他に、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、またはアラミド系のフイルムなどを用いることができる。また、厚さも25μｍ〜100μｍ程度まで適宜使用可能である（図４（Ａ））。

このフィルム基板１１０に直径1．5ｍｍの貫通孔１７８を開ける。貫通孔１７８の開け方は、エネルギービーム照射による方法、パンチ等により機械的に開ける方法があるが、本実施の形態では、パンチにより機械的に開ける。貫通孔１７８としては、ステッピングロール方式の装置で位置決めを行うための位置決め用のマーカー孔１５９（図１（Ｂ））と、ユニットセルを直列接続するための接続孔である。位置決め用のマーカー孔１５９は、基板搬送方向に870ｍｍ間隔で開ける（工程Ａ：図４（Ｂ））。

次に、ロールツーロール方式の成膜装置により、基板の両面にＤＣスパッタリング法により第１電極層１７４および第３電極層１７３として、金属電極層（Ａｇ層）を100ｎｍ形成した。形成法はＤＣスパッタリング法の他に、ＲＦスパッタリング法、蒸着法、スクリーン印刷法などでもよい。金属電極層はＡｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ等の単体層や、これらのいくつかの合金、あるいは積層膜でもよい。金属電極層の厚さは、50ｍｍから1000ｎｍが適当である。本工程により、基板のそれぞれの面の金属電極層が、貫通孔１７８を通して電気的に接続される（工程Ｂ：図４（Ｃ））。

次に、ステッピングロール方式の穴あけ装置により、両面に金属電極層が形成されたフィルム基板１１０に直径1．5ｍｍの集電孔１７７を開けた。開け方は、工程Ａの方法と同様である。この時のフィルム基板１１０の位置決めは、工程Ａで開けた位置決め用マーカー孔を用いる。（工程Ｃ：図４（Ｄ））。

次に、光電変換層１７５を形成する面の金属電極層を、貫通孔１７８と工程Ｃで開けた集電孔１７７を含み、かつ、貫通孔１７８が両端にくるようにパターニングにより分割した。パターニングラインの加工にはステッピングロール方式のレーザ装置、あるいは、ブラスト装置を用いる（工程Ｄ）。

次に、ステッピングロール方式のプラズマＣＶＤならびにスパッタリングを含む薄膜製造装置１００（図１（Ａ））で、ａ−Ｓｉを主構成材料とする薄膜光電変換層１７５（図４（Ｅ））、透明電極層１７６（図４（Ｆ））、及び背面の接続電極層１７９（図４（Ｇ））を形成する。この詳細な方法については、後述する（工程Ｅ）。

次に、成膜工程（図４（Ｅ）〜（Ｇ））が終了した後、ステッピングロール方式のパターニング装置にて、基板の両面の積層を適宜分割し、ユニットセルの直列接続からなる太陽電池を形成する。以上の工程により、図３に示した薄膜太陽電池を作製する。なお、パターニングラインの加工には、前記電力の取り出し用の電極層を含み、その加工には、レーザ加工装置、あるいはサンドブラスト装置を用いる（工程Ｆ）。

次に、上記工程Ｅにおけるステッピングロール方式の薄膜製造装置１００による光電変換層１７５、透明電極層１７６、接続電極層１７９の形成方法に関する実施の形態の詳細について、以下に述べる。

上記工程Ｅで形成される薄膜光電変換素子は、ａ−Ｓｉを主構成材料とするｎｉｐｎｉｐの積層構造を有するタンデム型セルである。工程Ｅでは、上記工程Ａ〜工程Ｄによって作製された金属電極層付き基板（可撓性基板１１１）を、図１（Ａ）に示される薄膜製造装置１００に取り付ける。図１（Ａ）に示した送りコア１２１と巻き取りコア１２２間の可撓性基板１１１の張力は、図示されていない張力制御装置により制御する。

次に真空引きをしながら、それぞれの成膜室１３１〜１３５（ＣＶＤ室、スパッタ室）のヒーター温度を薄膜光電変換素子の各成膜層の温度と同じ、あるいは、10℃から50℃程度高い温度に設定して、ヒーターが設定温度に到達した状態で共通室２０２の圧力が6×10^−3Ｐａ以下の圧力になるまで真空引きを行う（工程１）。なお、本実施の形態では、成膜室１３１〜１３５をＣＶＤ室及びスパッタ室として使い分けている。

次に、マーカーセンサ１５５（図１（Ａ））とマーカー孔１５９を用い、図１（Ｂ）に示す成膜位置に可撓性基板１１１を搬送して停止させた。具体的には、マーカー孔１５９をマーカーセンサ１５５で検出後、該可撓性基板１１１をＬ１−Ｌ４の長さだけ搬送方向ａに搬送して停止させる（工程２）。因みに、Ｌ４は、図１（Ａ）に示すように、マーカーセンサ１５５の取り付け位置と、その基板搬送の上流側に配置される成膜室１３４による成膜位置の下流側の端部との間隔を表す。

次に、各成膜室１３１〜１３５のヒータ室１４７と電極室１４６（図２）を合致させて各々個別の成膜空間を形成する。そして、このようにして形成された各成膜室１３１〜１３５のうちのＣＶＤ室では、この状態でＨ2ガスを導入し、圧力を133Ｐａにして４時間保った。Ｈ2ガスの流量はＣＶＤ室の大きさにより調整可能で、所定の圧力が維持できれば良い。本実施の形態では10ｓｃｃｍから500ｓｃｃｍとした。また、圧力は各層を形成する圧力と同程度、あるいは高い方が良い。Ｈ2ガスを成膜室に導入することにより、Ｈ2ガスの熱伝導により、真空である場合よりも効率的に成膜室の各部の温度がヒーターからの熱で上昇する。これにより成膜室壁面や可撓性基板１１１に表面吸着した水分、二酸化炭素、窒素等の吸着成分が脱離し易くなる。また、Ｈ2ガスを導入している間に電極間に高電圧を印加するのも良い。この場合、放電空間にさらされている成膜室壁面や可撓性基板１１１に吸着しているガスは分解され、いっそう脱離し易くなる。Ｈ2を導入している時間は装置の大きさによって異なるが、成膜室１３１〜１３５の各部の温度がおおよそ安定する時間が良い。本実施の形態の場合では、約３時間で成膜室１３１〜１３５の各部の温度が安定した。本実施の形態では、成膜室１３１〜１３５に導入するガスとしてＨ2ガスを用いたが、Ｈ2を主成分とする混合ガスを用いても良い。混合ガスを用いる際には、Ｈ2の分圧が15Ｐａ以上であることが有効である。また、Ｈ2以外のガスでは、Ａｎ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅなどの不活性ガスでも良い（工程３）。

次に、Ｈ2ガスの導入をやめて、各ＣＶＤ室の真空排気用ポンプ（図示せず）で1×10^−3Ｐａまで真空引きを行う（工程４）。

その後、ＳｉＨ4とＨ2の流量を1：1とした混合ガスを成膜室に導入し、圧力27Ｐａで30分間の予備的成膜を行った。予備的成膜終了後、原料ガスの導入をやめ、成膜室を高真空排気用ポンプで8×10^−4Ｐａまで真空排気した。成膜室壁体にａ−Ｓｉ膜を成膜することによりいっそう成膜室壁体１４１からの不純物の脱雛を抑制できる。このあらかじめ成膜する予備的成膜条件では、圧力と放電パワーの組み合わせで正規の各層の成膜条件よりも放電が広がる条件が良い。このように薄膜光電変換素子の各層を形成する前に、あらかじめ成膜室壁体をａ−Ｓｉ膜でコーティングすることにより、実際に正規に薄膜光電変換素子の各層を成膜する際に炭素、酸素、窒素等の不純物の混入量を少なくすることができる（工程５）。

一方、透明電極層を形成するスパッタ室では、ヒーター室１４７と電極室１４６（図２を合致させて個別の成膜空間を作った後、2×10^-4Ｐａまで真空引きを行う。その後、Ａｒガスを導入し、圧力を0．2Ｐａにして10％ＳｎドープされたＩＴＯターゲットに高周波電力を印加し、成膜を行う。この時の放電パワーは、光電変換素子を実際に形成するときの放電パワーより高い、あるいは、圧力と放電パワーの組み合わせで放電が広がる条件が良い。これにより、実際の光電変換素子形成時に成膜室壁からの炭素、窒素、酸素等の不純物の脱ガスを減らし、形成した透明電極層への混入を抑えることができる。そして、成膜終了後、Ａｒガスの導入をやめ、成膜室を真空排気用ポンプで2×10^−4Ｐａまで真空排気する（工程６−１）。

接続電極層を形成するスバッタ室でも、ヒーター室１４７及び電極室１４６（図２）を合致させて個別の成膜空間を作った後、2×10^-4Ｐａまで真空引きを行う。その後、Ａｒガスを導入し、圧力を2ＰａにしてＡｇターゲットに直流電圧を印加し、成膜を行った。この時の放電パワーは、光電変換素子を正規に形成するときの放電パワーより高い、あるいは、圧力と放電パワーの組み合わせで放電が広がる条件が良い。これにより、正規の光電変換素子形成時に成膜室壁からの炭素、窒素、酸素等の不純物の脱ガスを減らし、形成した背面電極層への混入を抑えることができる。そして、成膜終了後、Ａｒガスの導入をやめ、成膜室を高真空排気用ポンプで2×10^-4Ｐａまで真空排気する（工程６−２）。

次に、各成膜室１３１〜１３５のヒーター温度を薄膜光電変換素子を形成する各層の成膜温度に設定する。各ＣＶＤ室では、この状態でＨ2ガスを導入し、圧力を133Ｐａにして30分間保つ。Ｈ2ガスの流量はＣＶＤ室の大きさにより調整可能で、所定の圧力が維持できれば良い。本実施の形態では10ｓｃｃｍから500ｓｃｃｍとする。また、圧力は各層を形成する圧力と同程度、あるいは高い方が良い。一方、各スバッタ室では、真空の状態で保持した。この工程により、各ＣＶＤ室、スバッタ室のヒーター温度をセル試作時の温度に設定する（工程７）。

次に、各ＣＶＤ室ではＨ2ガスの導入をやめて、真空排気用ポンプで8×10^−4Ｐａまで真空引きを行う。そして、ヒーター室１４７と電極室１４６（図２）とを合致して形成していた成膜室を開放する。その後、可撓性基板１１１を矢印ａ（図１（Ｂ））で示す搬送方向に１フレーム移動する。この際の基板１フレームの移動方法は、上述の工程２で説明した方法と同様である（工程８）。すなわち、可撓性基板１１１を矢印ａ方向に移動開始した後、マーカー孔１５９をマーカーセンサ１５５で検出後、該可撓性基板１１１をＬ１−Ｌ４の長さだけ搬送方向ａに搬送して停止させる。なお、１フレームとは、マーカー孔１５９を基準に設定されている成膜間隔を示すものであり、本実施の形態の場合、成膜室の成膜によって形成される成膜領域ＡＲ１０の長さＬ１と一致する。

次に、各成膜室１３１〜１３５のヒーター室１４７と電極室１４６（図２）とを合致させて各々個別の成膜空間を作った。この状態で、Ｓｉを主構成材料とするｐ型、ｉ型、ｎ型のａ−Ｓｉ膜、または、ａ−ＳｉＧｅ膜、または、ａ−ＳｉＯ膜、または、ＪＬＣ−Ｓｉ膜を形成する各ＣＶＤ室では、前記の所定の膜の原料ガスを導入し、ガス流量が安定した後、圧力コントロールバルブで所定の圧力に調整した。その後、接地電極と高電圧電極の間に13．56ＭＨｚの高周波電力を印加し、所定の膜を形成した。成膜終了に際しては、高周波電力の印加停止後に原料ガスの供給を止め、真空排気ポンプにより8×10^−4Ｐａまで真空引きする（工程９−１）。

透明電極層のＩＴＯ、あるいは、接続電極層のＡｇを形成するスバッタ室では、2×10^−4Ｐａまで真空引きを行った後、スバッタガスとしてＡｒを成膜室に導入する。ガス流量が安定した後、圧力コントロールバルブで所定の圧力に調整する。その後、接地電極とターゲット間に直流電力を印加し、所定の膜を形成する。成膜終了に際しては、直流電力の印加停止後にスバッタガスの供給を止め、真空排気ポンプにより2×10^-4Ｐａまで真空引きする（工程９−２）。

次に、各層の成膜終了後、ヒーター室１４７と電極室１４６（図２）とを移動させて形成していた成膜室を開放して、可撓性基板１１１を１フレーム移動する。可撓性基板１１１の搬送方法は、上述の工程２と同様である（工程１０）。

次に、上述の工程９から工程１０を繰り返して、300個の薄膜光電変換素子の成膜を行う（工程１１）。

次に、基板シール機構２１３、２１６を閉じて、共通室２０２、送り室２０１及び巻き取り室２０３を分離し、共通室２０２を真空引きしたままで、送り室２０１及び巻き取り室２０３について真空排気ポンプと両室の間のバルブを閉じ、乾燥空気を導入して大気開放する。この際、共通室２０２内の可撓性基板１１１は、基板シール機構２１３及び２１６で挟んで保持する。一方、送り室２０１及び巻き取り室２０３内の可撓性基板１１１は、送りコア１２１及び基板シール機構２１３、並びに巻き取りコア１２２及び基板シール機構２１６を支点として張力制御する（工程１２）。

次に、送りコア１２１と基板シール機構２１３との間、及び、巻き取りコア１２２と基板シール機構２１６との間の張力を解放し、送り室２０１内、及び巻き取り室２０３内で可撓性基板１１１を切断して共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１と分離する。（工程１３）。

巻き取りコア１２２に巻き取られた成膜後の可撓性基板１１１は、次工程以降に引き渡して工程Ｆの処理を行うことにより、基板上に300個の薄膜太陽電池が形成される（工程１４）。

また、巻き取り室２０３では空の巻き取りコア１２２を新たに取り付け、送り室２０１では可撓性基板（可撓性基板１１１）が巻かれた送りコア１２１を新たに取り付ける。そして、巻き取りコア１２２には巻き取り室２０３内の共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１の端部をテープで固定し、張力制御を行う。送りコア１２１に巻かれた可撓性基板１１１の端部には、送り室２０１内の共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１の端部をテープで接続し、張力制御を行う。可撓性基板１１１の接続は、マーカー１５９ａ（１５９ｂ）の位置を合わせて行われる。ここで、送りコア１２１に巻かれた可撓性基板１１１と共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１の接続部は、後工程で成膜室のヒーター加熱部に近接して搬送されるため、この接続部に使用するテープは耐熱性に優れるものが良い（工程１５）。

次に、送り室２０１及び巻き取り室２０３を所定の圧力まで真空引きし、基板シール機構２１３及び２１６を開ける。これにより、送りコア１２１から巻き取りコア１２２の間の接続された可撓性基板１１１が張力制御される。そして、送りコア１２１側の基板接続部が、基板シール機構２１３を超えて巻き取り室２１６内に入るまで、可撓性基板１１１を連続搬送する。（工程１６）。

次に、上述の工程２の基板位置決めを行い、工程９から工程１６を繰り返して、可撓性基板１１１上に300個の薄膜太陽電池が形成されたものを複数作製する（工程１７）。

上述の工程１〜１７に示したようなステッピングロール方式の薄膜製造装置１００による薄膜光電変換層の可撓性の可撓性基板１１１上への形成は、成膜室１３１〜１３５の電極交換などのメンテナンスが必要になるまで、繰り返すことが出来る。

以上説明したように、本実施の形態の薄膜製造装置１００においては、複数の成膜室１３１〜１３５が一定の間隔で配置されていると共に、各成膜室１３１〜１３５によって形成される薄膜の成膜領域の搬送方向の長さＬ１が、隣り合う成膜室１３１〜１３５の間隔Ｌ２と等しくなるように設定されている（因みに、間隔Ｌ２は、搬送される可撓性基板１１１が蛇行しないで直線状に搬送される場合の長さとして設定されている値であり、基盤位置ぶれ防止機構２１７が設けられている成膜室１３３と成膜室１３４との間の間隔Ｌ２は、アイドルロール２１８による可撓性基板１１１の蛇行分だけ短くなっている）。このように、成膜室１３１〜１３５の間隔Ｌ２と、複数の成膜室１３１〜１３５の各成膜室における成膜領域の長さＬ１とが同じ長さで形成されていることにより、この長さＬ１（Ｌ２）だけ可撓性基板１１１を移動させて次の成膜処理を実行することにより、可撓性基板１１１に対しては図１（Ｂ）に示すように、可撓性基板１１１の長手方向に連続して成膜領域ＡＲ１０を形成することができる。

この場合、成膜室１３１〜１３５が同じ間隔Ｌ２（成膜領域ＡＲ１０の長さＬ１と同じ長さ）で配置されていることに伴って、可撓性基板１１１においては、その長手方向（搬送方向）に成膜領域ＡＲ１０の長さＬ１（隣り合う成膜室の間隔Ｌ２）と同じ一定間隔でマーカー孔１５９が順次配列されており、薄膜製造装置１００は、このマーカー孔１５９を基準に可撓性基板１１１をステップ送りしながら成膜処理を実行することにより、マーカー孔１５９の配置間隔で成膜領域ＡＲ１０が隙間を空けずに形成される。

また、薄膜製造装置１００は、搬送開始の後、マーカーセンサ１５５でマーカー孔１５９を検出してからＬ１−Ｌ４だけ可撓性基板１１１を搬送することにより、可撓性基板１１１の連続した領域に成膜領域を形成することができる。

かくして、本実施の形態の薄膜製造装置１００を用いることにより、図１（Ｂ）に示したように、可撓性基板１１１上に各成膜領域ＡＲ１０を間隔を開けずに連続して形成することができる。かくして、従来のように基板上に形成された各成膜領域ＡＲ１０間に間隔が開けられている場合に比べて一段と多くの成膜領域ＡＲ１０を形成することができる。そして、各成膜領域ＡＲ１０ごとに薄膜太陽電池が作成されることから、本実施の形態の薄膜製造装置１００によれば、同じ長さの基板から一段と多くの薄膜太陽電池を形成することができる。

本実施の形態では、可撓性の可撓性基板１１１上に基板搬送方向の長さＬ１が870ｍｍの成膜領域を連続的に300個形成可能である。従って、成膜領域の基板搬送方向の基板利用率は、従来の75％程度から100％へと向上する。

また、300ｍの長さの基板に対し、870ｍｍの成膜長さを持つ薄膜太陽電池を300個形成できるため、全基板長に対する基板搬送方向の利用率を、300ｍ÷（0．87ｍ×300個）×100＝87％にすることができた。

なお、上述の実施の形態においては、300ｍの長さの可撓性基板１１１を用い、該可撓性基板１１１に300個の成膜領域を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、可撓性の基板として長さが1500ｍのものを用い、この基板上に成膜領域（すなわち薄膜太陽電池）を1680個形成するようにすることもできる。この場合、全基板長に対する基板の利用率は、1500ｍ÷（0．87ｍ×1680）×100＝97％となり、上述の実施の形態に対して、全基板長に対する基板搬送方向の利用率を更に10％高くすることができる。

なお、上述の第１の実施の形態においては、成膜室１３１〜１３５の隣接間隔Ｌ２を成膜領域ＡＲ１０の長さＬ１と等しくする場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、成膜領域ＡＲ１０の長さＬ１の整数倍とすることができる。この場合においても、可撓性基板１１１を成膜領域ＡＲ１０の長さＬ１ごとに進めて順次成膜を行うことにより、可撓性基板１１１上には、成膜領域ＡＲ１０が隙間なく連続して形成されることになる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。図５（Ａ）は、図１（Ａ）に示した薄膜製造装置１００と同様の構成を有しており、この薄膜製造装置１００によって、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示す手順により、可撓性の可撓性基板１１１に対して、最終的に連続した領域に成膜領域ＡＲ１１、ＡＲ１２を間隔を開けずに形成するようになされている。この実施の形態の場合、上述した第１の実施の形態に比べて、図５（Ｂ)に示すように、第１の成膜処理において、１フレームおきに成膜領域ＡＲ１１を形成した後、図５（Ｃ）に示すように、第１の成膜処理に続く第２の成膜処理において、第１の成膜処理で形成された成膜領域ＡＲ１１の間の空き領域に、成膜領域ＡＲ１２を形成することにより、最終的に連続した領域に成膜領域ＡＲ１１、ＡＲ１２を形成する点が異なる。

以下の本実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の薄膜製造装置１００と同様の構成部分については、同一符号を付して、重複した説明を省略する。また、第１の実施の形態において説明した工程と同様の処理については、第１の実施の形態において説明した工程名を引用することにより、その工程の重複した説明を省略する。

本実施の形態の薄膜製造装置１００によるステッピングロール方式成膜では、成膜室開放−基板２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−ガス引きー成膜室開放からなる操作が繰り返される。なお、各成膜室１３１〜１３５、マーカーセンサ１５５、巻き取りコア１２２は、図示しない制御部によって制御される。

本実施の形態の薄膜製造装置１００においては、上述の第１の実施の形態における工程２（成膜位置への基板搬送方法）、工程１０（成膜領域への成膜と、次成膜領域への基板搬送方法）、工程１１（薄膜光電変換素子の成膜数）、工程１３乃至工程１７（工程内容及び工程順）が変更される。

すなわち、工程２において、薄膜製造装置１００は、マーカー孔１５９ａと交互に開いているマーカー孔１５９ｂを誤って検出しないよう、可撓性基板１１１の搬送開始から少なくとも長さＬ４より大きな値を搬送した後に検出したマーカー孔（すなわち、マーカー孔１５９ａ）のみを、マーカーセンサ１５５により検出するようにした。なお、マーカー孔１５９ａと１５９ｂとの違いは、成膜領域ＡＲ１１に対し、送り室２０１側にある孔がマーカー孔１５９ａであり、巻き取り室２０３側にある孔がマーカー孔１５９ｂである。

これにより、図５（Ｂ）に示すように、可撓性基板１１１上に成膜領域ＡＲ１１を１フレームおきに成膜することができる。

また、工程１０において、薄膜製造装置１００は、前記工程２において可撓性基板１１１を１フレームおきに搬送するため、可撓性基板１１１を２フレーム移動させる。

また、工程１１において、薄膜製造装置１００は、前記工程１０において可撓性基板１１１を２フレームずつ移動させるために、図５（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同じ長さの可撓性基板１１１上の成膜領域ＡＲ１１を１フレームおきに139個の薄膜光電変換素子を成膜する。

また、工程１３以降については、１フレームおきに成膜領域ＡＲ１１が形成された可撓性基板１１１に対して、各成膜領域ＡＲ１１の間の空き領域に成膜領域ＡＲ１２（図５（Ｃ）を形成するため、以下のように変更される。

工程１４において、薄膜製造装置１００では、成膜領域ＡＲ１１に薄膜光電変換素子が既に形成されている可撓性の可撓性基板１１１が巻き取られた巻き取りコア１２２が送りコア１２４として取り付けられる。また、巻き取り室２０３では空の巻き取りコア１２３が新たに取り付けられる。なお、送り室２０１に取り付けられた巻き取りコア１２２を、ここでは説明上送りコア１２４と称する。巻き取りコア１２３においては巻き取り室２０３内の共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１の端部がテープで固定され、張力制御が行われる。

一方、送り室２０１に取り付けられた送りコア１２４に巻き取られている可撓性基板１１１（成膜領域ＡＲ１１が形成されている基板）と共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１との接続は、両基板のマーカー孔１５９ａの位置が合わせられて基板同士がテープで接続され、張力制御が行われる。ここで、送り室２０１に取り付けられた送りコア１２４に巻かれた可撓性基板１１１と共通室２０２内に繋がる可撓性基板１１１の接続部は、後工程で成膜室１３１〜１３５のヒーター加熱部に近接して搬送されるため、この接続部に使用するテープは耐熱性に優れるものが良い。

また、工程１５は、第１の実施の形態の工程１６と同様であり、この工程により、送りコア１２４から巻き取りコア１２３の間の接続された可撓性基板１１１が張力制御され、送りコア１２４側の基板接続部が、基板シール機構２１３を超えて巻き取り室２０３に入るまで、可撓性基板１１１が連続搬送される。

また、工程１６において、薄膜製造装置１００は、マーカーセンサ１５５とマーカー孔１５９ａを用い、図５（Ｃ）の成膜位置に可撓性基板１１１を搬送する。すなわち、薄膜製造装置１００は、第１の成膜処理（図５（Ｂ））において成膜領域ＡＲ１１が形成された可撓性基板１１１の各成膜領域ＡＲ１１の間の空き領域に対して、成膜室１３１〜１３５による成膜が行われる位置に該可撓性基板１１１を搬送して停止させる。具体的には、マーカー孔１５９ｂをマーカーセンサ１５５で検出した後、可撓性基板１１１を矢印ａで示す搬送方向にＬ１−Ｌ４の長さだけ搬送して停止させる。なお、薄膜製造装置１００は、マーカー孔１５９ｂと交互に開いているマーカー孔１５９ａを誤って検出しないよう、搬送開始から少なくともＬ４より大きな値を搬送した後に検出したマーカー孔のみを、マーカーセンサ１５５で検出する。

これにより、図５（Ｃ）に示すように、可撓性の可撓性基板１１１上に成膜領域ＡＲ１２が１フレームおきに成膜される。すなわち、第１の成膜処理（図５（Ｂ））において１フレームおきに形成された成膜領域ＡＲ１１の間の空き領域に、成膜領域ＡＲ１２が形成される。この場合、薄膜製造装置１００は、マーカー孔１５９ａによって可撓性基板１１１を位置決めすることにより、成膜領域ＡＲ１２を形成すべき領域（成膜領域ＡＲ１１の間の空き領域）が正確に成膜室１３１〜１３５に位置決めされる。そして、薄膜製造装置１００においては、各成膜室１３１〜１３５の配置間隔Ｌ２が、成膜領域ＡＲ１１の長さＬ１と等しくなるように配置されていることにより、成膜領域ＡＲ１１と成膜領域ＡＲ１２とは、隙間なく連続して形成される。

また、工程１７において、薄膜製造装置１００は、マーカー孔１５９ａに基づいて、可撓性基板１１１を搬送及び位置決めしながら、成膜領域ＡＲ１２を形成する。この処理は、成膜領域ＡＲ１１を形成する第１の成膜処理（上述の工程９乃至工程１１）と比べて、マーカー孔１５９ｂに代えてマーカー孔１５９ａを用いる点が異なり、その他の処理内容は同様である。これにより、この第２の成膜処理において、成膜領域ＡＲ１２を順次形成することができる。

そして、工程１８において、薄膜製造装置１００は、上述の工程１２と同様の処理により、共通室２０２を真空引きしたままで、送り室２０１及び巻き取り室２０３について真空排気ポンプと良質の間のバルブを閉じ、乾燥空気を導入して大気開放すると共に、送り室２０１及び巻き取り室２０３の可撓性基板１１１を張力制御する。

さらに、工程１９において、薄膜製造装置１００は、上述の工程１３と同様の処理により、送りコア１２４と基板シール機構２１３との間、及び、巻き取りコア１２３と基板シール機構２１６との間の張力を解放し、送り室２０１内、及び巻き取り室２０３内で可撓性基板１１１を切断して共通室２０２内に繋がる基板と分離する。

そして、工程２０において、薄膜製造装置１００は、上述の工程１４と同様の処理により、巻き取りコア１２３に巻き取られた、成膜領域ＡＲ１１及びＡＲ１２が形成された可撓性基板１１１を、次工程以降に引き渡すことにより、上述の工程Ｆの処理が実行される。これにより、可撓性基板１１１上に300個の薄膜太陽電池が形成される。

以上説明したように、本実施の形態の薄膜製造装置１００においては、複数の成膜室１３１〜１３５が一定の間隔で配置されていると共に、各成膜室１３１〜１３５によって形成される薄膜の成膜領域の搬送方向の長さＬ１が、隣り合う成膜室１３１〜１３５の間隔Ｌ２と等しくなるように設定されている。このように、成膜室１３１〜１３５の間隔Ｌ２と、複数の成膜室１３１〜１３５の各成膜室における成膜領域の長さＬ１とが同じ長さで形成されていることにより、第１の成膜処理において、この長さＬ１（Ｌ２）の２倍の長さ（すなわち２フレーム分）だけ可撓性基板１１１を移動させて次の成膜を実行することにより、可撓性基板１１１に対しては図５（Ｂ）に示すように、可撓性基板１１１の長手方向に成膜領域ＡＲ１１を１フレームおきに形成することができる。この場合、上述したように、各成膜室１３１〜１３５が１つの成膜領域ＡＲ１１（１フレーム）の長さＬ１と同じ間隔Ｌ２で配置されていることにより、各成膜領域ＡＲ１１の間には、第２の成膜処理において各成膜室１３１〜１３５により新たに成膜領域ＡＲ１２を成膜領域ＡＲ１１に連続して形成し得る間隔が残ることになる。そして、第２の成膜処理において、第１の成膜処理で形成された成膜領域ＡＲ１１の間に成膜領域ＡＲ１２が形成されることにより、可撓性基板１１１上には、第１の成膜処理による成膜領域ＡＲ１１と、第２の成膜処理による成膜領域ＡＲ１２とが交互に連続して形成されることになる。

この場合、成膜室１３１〜１３５が同じ間隔Ｌ２（成膜領域ＡＲ１１、ＡＲ１２の長さＬ１と同じ長さ）で配置されていることに伴って、可撓性基板１１１においては、その長手方向（搬送方向）に成膜領域ＡＲ１１、ＡＲ１２の長さＬ１（隣り合う成膜室の間隔Ｌ２）と同じ一定間隔でマーカー孔１５９ａ及び１５９ｂが順次配列されており、薄膜製造装置１００は、このマーカー孔１５９ａ及び１５９ｂを基準に可撓性基板１１１をステップ送りしながら第１及び第２の成膜処理を実行して行くことにより、最終的には、マーカー孔１５９ａ、１５９ｂの配置間隔で成膜領域ＡＲ１１、ＡＲ１２が隙間を空けずに形成される。

また、薄膜製造装置１００は、搬送開始から少なくともＬ４より大きな値を搬送した後に検出したマーカー孔のみを、マーカーセンサ１５５で検出する。これにより、第１の成膜処理において１フレームおきに成膜領域ＡＲ１１を形成することができ、また、第２の成膜処理において１フレームおきに成膜領域ＡＲ１２を形成することができる。

かくして、本実施の形態の薄膜製造装置１００を用いることにより、図５（Ｃ）に示したように、可撓性基板１１１上に各フレームを間隔を開けずに連続して形成することができる。かくして、従来のように基板上に形成された各成膜領域ＡＲ１（図７）間に非成膜領域ＡＲ２（図７）が残る場合に比べて一段と多くの成膜領域を形成することができる。そして、各成膜領域ごとに薄膜太陽電池が作成されることから、本実施の形態の薄膜製造装置１００によれば、同じ長さの可撓性基板１１１から一段と多くの薄膜太陽電池を形成することができる。

本実施の形態では、長さ300ｍの可挨性基板１１１上に薄膜光電変換素子を278個形成することができる。従って、成膜部の基板搬送方向の基板利用率は、従来の75％程度から100％へと向上する。

また、300ｍの長さの基板に対し、870ｍｍの成膜長さを持つ薄膜太陽電池を278個形成できるため、全基板長に対する基板搬送方向の利用率を、300ｍ÷（0．87ｍ×278個）×100＝81％、にすることができる。

なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態に比べて次のメリットがある。すなわち、第１の成膜処理における成膜領域ＡＲ１１の成膜では、それぞれの成膜領域ＡＲ１１で連続するステップで成膜が行われる。また、同様にして、第２の成膜処理における成膜領域ＡＲ１２の成膜では、それぞれの成膜領域ＡＲ１２で連続するステップで成膜が行われる。すなわち、本実施の形態においては、成膜室から成膜室へ可撓性基板１１１が搬送されるため、その間に基板搬送が停止することはなく、この場合の基板温度は搬送中に下がるのみであり、基板の温度変化（成膜時の温度と搬送終了直後の温度）は、高々50℃である。一方、第１の実施の形態では、前ステップで成膜室外にあった成膜領域ＡＲ１１が成膜室に搬送されて成膜される。成膜室外での基板温度はほぼ室温になるため、基板温度変化は成膜条件にもよるが100℃程度から200℃以上にも達する。この場合、可撓性基板１１１は成膜室で熱膨張を起こし成膜室内でたるみが発生する。そして、実効的に接地電極となる可撓性基板１１１と高電圧電極の距離が変わり、かつ、この距離は基板面内で分布をもつため、成膜した膜の膜厚分布が大きくなる。この結果、形成した光電変換素子の特性の面内分布が生じ、直列接続された薄膜太陽電池の特性が低下する。また、膜厚分布があるため、形成した太陽電池の色むらが発生し、外観が悪くなる。本実施の形態では、これらを回避する効果を有する。

なお、上述の実施の形態においては、300ｍの長さの可撓性基板１１１を用い、該可撓性基板１１１に278個の成膜領域を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、可撓性の基板として長さが1500ｍのものを用い、この可撓性基板１１１上に薄膜太陽電池を1658個形成することもできる。この場合、全基板長に対する基板の利用率は、1500ｍ÷（0．87ｍ×1658）×100＝96％となり、上述の実施の形態に対して、全基板長に対する基板搬送方向の利用率を更に15％高くすることができる。

なお、上述の第２の実施の形態においては、成膜室１３１〜１３５の配置間隔Ｌ２を成膜領域ＡＲ１１（ＡＲ１２）の長さＬ１と同じ長さとする場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、成膜室の成膜領域ＡＲ１１（ＡＲ１２）の長さの整数倍であればよい。この場合、可撓性基板１１１の１回の搬送距離を成膜室の間隔Ｌ２とすればよい。例えば、図６（Ａ）に示すように、薄膜製造装置の成膜室１３１〜１３５の配置間隔Ｌ２を成膜領域ＡＲ２１（ＡＲ２２、ＡＲ２３）の長さの２倍に設定した場合には、まず、図６（Ｂ）に示すように、成膜領域が形成されていない可撓性基板１１１に対して、各成膜室１３１〜１３５によって成膜領域ＡＲ２１を形成する（第１の成膜処理）。これにより、２フレームおきに成膜領域ＡＲ２１が形成される。

そして、図６（Ｃ）に示すように、成膜領域ＡＲ２１が形成された可撓性基板１１１に対して、成膜領域ＡＲ２１の隣りに成膜領域ＡＲ２２を形成する（第２の成膜処理）。これにより、第１の成膜領域ＡＲ２１と第２の成膜領域ＡＲ２２とが並んで形成される。さらに、図６（Ｄ）に示すように、成膜領域ＡＲ２１及びＡＲ２２が形成された可撓性基板１１１に対して、成膜領域ＡＲ２２の隣りに成膜領域ＡＲ２３を形成する（第３の成膜処理）。これにより、第１の成膜領域ＡＲ２１、第２の成膜領域ＡＲ２２及び第３の成膜領域ＡＲ２３が並んで形成される。

このようにして、各成膜室１３１〜１３５隣接間隔Ｌ２を成膜領域の長さＬ１のｎ倍（ｎは整数）とした場合に、その隣接間隔Ｌ２に応じて第１乃至第ｎの成膜処理を設定することにより、可撓性基板１１１上に成膜領域を連続して形成することができる。

本発明は、可撓性基板上に薄膜太陽電池を形成する装置に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態にかかる薄膜製造装置及び可撓性基板を示す構成図 上記実施の形態の薄膜製造装置の成膜室の内部構成を示す断面図 上記実施の形態の薄膜製造装置により製造される太陽電池の構成を示す図 上記実施の形態の薄膜太陽電池の製造工程を示す断面図 本発明の第２の実施の形態にかかる薄膜製造装置及び可撓性基板を示す構成図 本発明の他の実施の形態の薄膜製造方法を示す図 従来の薄膜製造装置及び可撓性基板を示す構成図

符号の説明

１００…薄膜製造装置、１１１…可撓性基板、１２１…送りコア、１２２…巻き取りコア、１３１〜１３５…成膜室、１４０…電源、１４１…第１の成膜室壁体、１４２…第２の成膜室壁体、１４３…排気管、１４４…高電圧電極、１４５…シール部材、１４６…電極室、１４７…ヒーター室、１５１…ヒーター、１５２…接地電極、１５９…マーカー孔、２０１…送り室、２０２…共通室、２０３…巻き取り室、２１１、２１４…隔壁、２１２、２１５…連通孔、２１３、２１６…シール機構、２２１、２２２…真空ポンプ、ＡＲ１０、ＡＲ１１、ＡＲ１２、ＡＲ２１、ＡＲ２２、ＡＲ２３…成膜領域

Claims (6)

1. 長尺の可撓性基板上の長手方向の複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施して複数の成膜領域を形成することにより、前記可撓性基板上に複数の薄膜太陽電池を形成する薄膜製造装置であって、
   前記複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施すことにより、前記長手方向に同じ長さの前記成膜領域をそれぞれ形成すると共に、前記成膜領域の長さの整数倍の間隔で配置された複数の成膜室と、
   前記可撓性基板を前記成膜室の配置間隔ごとに順次ステップ送りする駆動手段と
   を具備したことを特徴とする薄膜製造装置。
2. 前記可撓性基板は、前記成膜領域の長さと同等の間隔で前記長手方向に順次形成された複数のマーカーを備え、
   前記駆動手段は、前記マーカーの位置を検出し、該検出されたマーカーの位置に基づいて前記可撓性基板の送りを制御することを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
3. ロール状に巻き取られた前記可撓性基板を送り出す送り出しコアを内部に有する送り室と、
   前記複数の成膜室を内部に有し、前記送り室から送り出された前記可撓性基板を前記複数の成膜室に順次受け入れる共通室と、
   前記成膜処理が終了した可撓性基板を巻き取る巻き取りコアを内部に有する巻き取り室と、
   前記送り室、前記共通室及び前記巻き取り室の各空間をそれぞれシールして分割するシール機構と
   を具備したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜製造装置。
4. 長尺の可撓性基板をステップ送りしながら該可撓性基板上の長手方向の複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施し複数の成膜領域を形成することにより、前記可撓性基板上に複数の薄膜太陽電池を形成する薄膜製造方法であって、
   前記複数の領域に対してそれぞれ成膜処理を施すことにより、前記長手方向に同じ長さの前記複数の成膜領域を該成膜領域の長さの整数倍の間隔でそれぞれ形成する第１の成膜処理ステップと、
   前記第１の成膜処理ステップにより形成された前記複数の成膜領域の間の領域に成膜領域をそれぞれ形成する第２の成膜処理ステップと
   を具備したことを特徴とする薄膜製造方法。
5. 前記第１の成膜処理ステップでは、前記可撓性基板を送り出す送り室から送り出された前記可撓性基板に対して、前記成膜室を有する共通室で第１の成膜処理が実行された後、該成膜処理後の可撓性基板が前記共通室から前記可撓性基板を巻き取るための巻き取り室に搬送され、
   前記第２の成膜処理では、前記送り室、前記共通室及び前記巻き取り室の各空間がそれぞれシールされた後、前記巻き取り室側に巻き取られた前記成膜処理済みの可撓性基板が前記共通室内の可撓性基板から切り離されて前記送り室にセットされ、該セットされた可撓性基板が前記共通室内の可撓性基板と接続された後、第２の成膜処理が実行されることを特徴とする請求項４に記載の薄膜製造方法。
6. 前記送り室にセットされた前記第１の成膜処理済みの可撓性基板と前記共通室内に残る可撓性基板との接続は、前記可撓性基板に一定間隔で形成されたマーカーの位置に基づいて行われることを特徴とする請求項５に記載の薄膜製造方法。

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