JP2012186205A - 薄膜シリコン太陽電池の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換効率および歩留まりに優れた薄膜シリコン太陽電池の製造方法および製造装置を得ること。
【解決手段】一面上にテクスチャが形成された基板のヘイズ率を測定するヘイズ率測定工程と、前記基板のヘイズ率の測定結果に基づいてシリコン含有膜の製膜条件を決定する製膜条件決定工程と、前記製膜条件決定工程で決定された製膜条件により、微結晶シリコン含有膜からなる光電変換セルを前記基板上にＣＶＤ法により製膜する製膜工程と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄膜シリコン太陽電池の製造方法および製造装置に関するものである。

太陽光発電は、化石燃料による火力発電の代替エネルギーとして期待されており、太陽光発電システムの生産量は年々増加している。このために、シリコン基板を原材料に用いるバルク型太陽電池ではシリコンウエハが不足するという事態が発生し、シリコン基板の価格高騰により製造コストの増大が懸念されている。このため、シリコン基板の供給量に製造コストが左右されない薄膜シリコン太陽電池が注目されている。

薄膜シリコン太陽電池の一例として、ガラス基板上に複数の発電層を積層したタンデム型薄膜シリコン太陽電池がある。光電変換セルのうち受光面側のトップセルとしてアモルファスシリコンを発電層に用いたセルを光入射側に作製し、この上に、ボトムセルとして微結晶シリコンを発電層に用いたセルを作製した２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池の場合、短波長域に分光感度を有するアモルファスシリコンセルと長波長域に分光感度を有する微結晶シリコンセルを積層することで、幅広い波長域において分光感度を有する高効率な薄膜シリコン太陽電池を実現できる。

現在、薄膜太陽電池では、基板上に形成した透明導電膜表面にテクスチャを形成する方法が用いられている。例えば、テクスチャを形成する透明導電膜として酸化スズ（ＳｎＯ_２）を熱ＣＶＤにより数１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の膜厚に形成することで、ＳｎＯ_２結晶粒の成長過程において膜表面にテクスチャを形成する方法がある。

また近年は、プラズマ耐性に優れた酸化亜鉛（ＺｎＯ）が透明電極膜として普及しつつある。ＺｎＯ膜へのテクスチャの形成は、ＳｎＯ_２の場合と同様に熱ＣＶＤ法を用いて結晶粒の成長過程において膜表面にテクスチャを形成する方法や、スパッタリング法により表面が平坦なＺｎＯ膜を堆積させ、その後、薬液中でＺｎＯ膜の表面をウエットエッチングしてテクスチャを形成する方法などがある。

また、別のテクスチャの形成方法として、サンドブラスト加工により透明絶縁性基板の表面に凹凸構造を形成する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。この方法でも、テクスチャが形成されたガラス基板上に透明電極膜を形成することで、テクスチャによる光の散乱効果によりセル内での光路長を伸ばすことが可能である。

また、テクスチャの形状により薄膜太陽電池の特性が変化することが知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平９−１９９７４５号公報 国際公開第２００８／０９９５２４号

しかしながら、特許文献１や特許文献２の何れの方法でテクスチャを形成してもテクスチャの形状にバラつきを生じて、作製する薄膜シリコン太陽電池の特性にバラつきを生じ、歩留まりの低下を引き起こす、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率および歩留まりに優れた薄膜シリコン太陽電池の製造方法および製造装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、一面上にテクスチャが形成された基板のヘイズ率を測定するヘイズ率測定工程と、前記基板のヘイズ率の測定結果に基づいてシリコン含有膜の製膜条件を決定する製膜条件決定工程と、前記製膜条件決定工程で決定された製膜条件により、微結晶シリコン含有膜からなる光電変換セルを前記基板上にＣＶＤ法により製膜する製膜工程と、を含むこと、を特徴とする。

本発明によれば、光電変換効率および歩留まりに優れた薄膜シリコン太陽電池が得られる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により作製される２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池の構造を示す断面図である。 図２は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池を製造する手順を説明するフローチャートである。 図３は、タンデム型薄膜シリコン太陽電池の短絡電流密度Ｊｓｃのヘイズ率依存性を示す特性図である。 図４は、タンデム型薄膜シリコン太陽電池の開放電圧Ｖｏｃのヘイズ率依存性を示す特性図である。 図５は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池を製造する他の手順を説明するフローチャートである。 図６は、実施の形態２にかかる微結晶シリコンセル製膜用のプラズマＣＶＤ装置の概略構成を示すブロック図である。 図７は、実施の形態２にかかるプラズマＣＶＤ装置１００における製品基板の搬送手順を説明するフロー図である。

以下に、本発明にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法および製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により作製される２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池の構造を示す断面図である。図１に示す２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池は、トップセルの発電層にアモルファスシリコンを、ボトムセルの発電層に微結晶シリコンを用いた２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池である。この２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池においては、透明絶縁性基板であるガラス基板１上に透明電極膜２が形成されている。透明電極膜２は、太陽電池セルの光入射側の膜であるため太陽電池セル内に有効に光を取り込むために低光吸収率である必要があり、且つ、セル内での光路長を延ばすために透過光を散乱させる必要がある。このため、透明電極膜２の表面には凹凸形状（テクスチャ）が形成されている。

透明電極膜２の上には、Ｐ型アモルファスシリコン膜３、Ｉ型アモルファスシリコン膜４、Ｎ型アモルファスシリコン膜５から成るアモルファスシリコンセル６が形成されている。このアモルファスシリコンセル６上には、Ｐ型微結晶シリコン膜７、Ｉ型微結晶シリコン膜８、Ｎ型微結晶シリコン膜９から成る微結晶シリコンセル１０が形成されている。微結晶シリコンセル１０上には、光閉じ込め層となる裏面透明電極膜１１および金属電極膜１２が形成されている。

図２は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池を製造する手順を説明するフローチャートである。

ステップＳ１では、製品基板であるガラス基板１（以下、基板１と呼ぶ場合がある）を用意し、基板１を洗浄する。ステップＳ２では、基板１上にＳｎＯ_２を熱ＣＶＤ法により堆積させて透明電極膜２を製膜する。この際、ＳｎＯ_２結晶粒の成長過程において膜表面にテクスチャが形成される。ここで得られる透明電極膜２は、下部電極層を構成する。ステップＳ３では、テクスチャが形成された透明電極膜２付きの基板１のヘイズ率を測定する。透過光に対する散乱光の割合をヘイズ率と呼び、ヘイズ率が高いほど透過光が有効に拡散されることを示している。ステップＳ４では、ステップＳ３で測定した基板１のヘイズ率の測定結果を基にＰ型微結晶シリコン膜７の製膜条件を決定する。ステップＳ５では、ステップＳ３で測定した基板１のヘイズ率の測定結果を基にＩ型微結晶シリコン膜８の製膜条件を決定する。ステップＳ６では、レーザースクライブにより、透明電極膜２をセル状にパターニングする。

ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９では、ボロン（Ｂ）をドープしたＰ型アモルファスシリコン膜３、ノンドープのＩ型アモルファスシリコン膜４、リン（Ｐ）をドープしたＮ型アモルファスシリコン膜５をＣＶＤ法により順次製膜し、トップセルとなるアモルファスシリコンセル６を形成する。ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２では、リン（Ｐ）をドープしたＰ型微結晶シリコン膜７、ノンドープのＩ型微結晶シリコン膜８、リン（Ｐ）をドープしたＮ型微結晶シリコン膜９をＣＶＤ法により順次製膜し、ボトムセルとなる微結晶シリコンセルを１０形成する。

なお、Ｐ型微結晶シリコン膜７の製膜条件は、ステップＳ３で測定した基板１のヘイズ率の測定結果を基にステップＳ１０のＰ型微結晶シリコン膜７の製膜までに決定されればよい。同様に、Ｉ型微結晶シリコン膜８の製膜条件は、ステップＳ３で測定した基板１のヘイズ率の測定結果を基にステップＳ１１のＩ型微結晶シリコン膜８の製膜までに決定されればよい。

ステップＳ１３では、レーザースクライブにより、積層されたアモルファスシリコンセル６および微結晶シリコンセル１０をセル状にパターニングする。

ステップＳ１４では、裏面透明電極膜１１を製膜する。ここで得られる裏面透明電極膜１１は、光閉じ込め層を構成する。ステップＳ１５では、金属電極膜１２を製膜する。ここで得られる金属電極膜１２は、上部電極層を構成する。

ステップＳ１６では、レーザースクライブにより、積層されたアモルファスシリコンセル６、微結晶シリコンセル１０、裏面透明電極膜１１および金属電極膜１２をセル状にパターニングする。

以上の製造工程によって、隣接するセル間で下部電極層と上部電極層とが直列に接続された構造を形成する。その後、ステップＳ１７で基板洗浄を行い、ステップＳ１８で太陽電池特性検査を実施して、実装工程へ移行する。

ここで、ステップＳ４、Ｓ５における、テクスチャが形成された透明電極膜２付きの基板１のヘイズ率測定結果を基にＰ型微結晶シリコン膜７の製膜（ステップＳ１０）とＩ型微結晶シリコン膜８の製膜（ステップＳ１１）との製膜条件を決定する方法について説明する。

まず、タンデム型薄膜シリコン太陽電池の短絡電流密度Ｊｓｃのヘイズ率依存性について説明する。図３は、タンデム型薄膜シリコン太陽電池の短絡電流密度Ｊｓｃのヘイズ率依存性を示す特性図である。図３の横軸に示すヘイズ率は、上述した薄膜シリコン太陽電池の製造プロセスにおいてテクスチャを有する透明電極膜２が形成された時点の基板１における波長：８００ｎｍの光に対する値である。そして、横軸に示す「Ｈａ」は、透明電極膜が形成されて所定の基準のヘイズ率を有する通常の基板のヘイズ率である。図３の縦軸に示す短絡電流密度Ｊｓｃは、透明電極膜２が形成された基板上に作製されたタンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃである。そして、縦軸に示す「Ｊａ」は、所定の基準のヘイズ率を有する通常の基板（ヘイズ率：Ｈａ）上に作製された通常のタンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃである。

このタンデムセルは、セルの発電電流が、ヘイズ率：Ｈａの基板上でアモルファスシリコンセルの発電電流に制限された領域Ｂにおいて、短絡電流密度Ｊｓｃとして所望の値「Ｊａ」が得られるように設計されている。セルの発電電流が微結晶シリコンセルの発電電流に制限された領域Ａにおいては、ヘイズ率が高くなるとテクスチャによる光散乱量が増加するため微結晶シリコンセル内での光吸収量が増大して微結晶シリコンセルの発電電流が増加する。この結果、領域Ａにおいては、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃは増加する。

しかし、ヘイズ率がある程度以上になると、タンデムセルの短絡電流がアモルファスシリコンセルの発電電流に制限される。このため、セルの発電電流がアモルファスシリコンセルの発電電流に制限された領域Ｂにおいては、ヘイズ率が増加して微結晶シリコンセルの発電電流が増加しても、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃはほぼ一定の値となる。

このことから、透明電極膜が形成された基板のヘイズ率が通常の基板よりも低い領域Ａに含まれる場合には、作製した薄膜シリコン太陽電池の短絡電流密度Ｊｓｃが減少して特性不良が発生し、歩留まりの低下を招く要因となる。このため、ヘイズ率の測定結果が領域Ａに含まれる場合には、微結晶シリコンセル１０の発電電流が増加するように微結晶シリコンセル１０の製膜条件を決定する。

具体的には、図３において、ヘイズ率の測定結果が領域Ａ内の「Ｈｂ」であった場合は、通常の製膜条件で微結晶シリコンセル１０を作製した場合、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃは微結晶シリコンセルの電流で制限されるため、通常よりも低い「Ｊｂ」となることが予想される。このため、ステップＳ１１において製膜するＩ型微結晶シリコン膜８の製膜時間を通常よりも長く設定し、発電層であるＩ型微結晶シリコン膜８の膜厚を通常よりも厚くすることで、微結晶シリコンセル１０の発電電流が増加し、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃを通常の値「Ｊａ」とすることができる。

このように、透明電極膜が形成された基板のヘイズ率が通常の基板よりも低く、微結晶シリコンセル１０の発電電流の低下が予測される場合においても、ヘイズ率の測定結果を基に微結晶シリコンセル１０の製膜条件を最適に制御することで、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃを一定に保つことができ、特性不良による歩留まりの低下を抑制できる。

つぎに、タンデム型薄膜シリコン太陽電池の開放電圧Ｖｏｃのヘイズ率依存性について説明する。図４は、タンデム型薄膜シリコン太陽電池の開放電圧Ｖｏｃのヘイズ率依存性を示す特性図である。図４の横軸に示すヘイズ率は、上述した薄膜シリコン太陽電池の製造プロセスにおいてテクスチャを有する透明電極膜が形成された時点の基板における波長：８００ｎｍの光に対する値である。そして、横軸に示す「Ｈｃ」は、透明電極膜が形成されて所定の基準のヘイズ率を有する通常の基板のヘイズ率である。図４の縦軸に示す開放電圧Ｖｏｃは、透明電極膜が形成された基板上に作製されたタンデムセルの開放電圧Ｖｏｃである。そして、縦軸に示す「Ｖａ」は、通常の基板（ヘイズ率：Ｈｃ）上に作製された通常のタンデムセルの開放電圧Ｖｏｃである。

ヘイズ率が低い場合には（領域Ｃ）、ヘイズ率に対してタンデムセルの開放電圧Ｖｏｃはほぼ一定である。一方、ヘイズ率がある程度以上高くなると（領域Ｄ）、ヘイズ率の増加に伴ってタンデムセルの開放電圧Ｖｏｃは低下する。これは、微結晶シリコンセル１０を作製する際に、凹凸形状の影響でＩ型微結晶シリコン膜８中の粒界欠陥が増加することに起因するものである。このように、ヘイズ率の測定結果の結果、ヘイズ率が、所定の基準のヘイズ率を有する通常の基板よりも高い領域Ｄに含まれる場合には、微結晶シリコンセル１０の開放電圧Ｖｏｃが増加するよう微結晶シリコンセル１０の製膜条件を決定する。

具体的には、図４において、ヘイズ率の測定結果が領域Ｄ内の「Ｈｄ」であった場合は、通常の製膜条件で微結晶シリコンセル１０を作製した場合には、タンデムセルの開放電圧Ｖｏｃは、通常よりも低い「Ｖｂ」となることが予想される。このため、ステップＳ１０において製膜するＰ型微結晶シリコン膜７の製膜条件を、メタン（ＣＨ_４）や二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを添加した条件とする、もしくは、これらのガスの添加量を増加させた条件とする。これにより、Ｐ型微結晶シリコン膜７をワイドバンドギャップ化して微結晶シリコンセル１０の開放電圧Ｖｏｃを通常よりも高めることで、タンデムセルの開放電圧Ｖｏｃの低下を抑制できる。

このように、透明電極膜が形成された基板のヘイズ率が通常の基板よりも高く、微結晶シリコンセル１０の開放電圧Ｖｏｃの低下が予測される場合においても、ヘイズ率の測定結果を基に微結晶シリコンセル１０の製膜条件を最適に制御することで、タンデムセルの開放電圧特性を一定に保つことができ、特性不良による歩留まりの低下を抑制できる。

上述したように、実施の形態１においては、テクスチャの形成された製品基板のヘイズ率の測定結果に基づき、製膜する微結晶シリコン膜の製膜条件を決定し、製膜を行う。これにより、基板のテクスチャ形状のバラつきに起因した微結晶シリコン膜の結晶化率のバラつきや薄膜シリコン太陽電池の特性のバラつきの発生を抑制することができる。したがって、実施の形態１においては、光電変換効率および歩留まりに優れた薄膜シリコン太陽電池が得られる。

なお、本実施の形態では、テクスチャを形成した透明電極膜２の形成後に基板のヘイズ率を測定する方法について述べたが、基板のヘイズ率の測定は、テクスチャが形成された後であれば必ずしも透明電極膜２の形成後である必要は無い。例えば、図５のフローチャートに示すように、アモルファスシリコンセル６が基板上に形成された状態でヘイズ率の測定を行なってもよい。図５は、実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法により２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池を製造する他の手順を説明するフローチャートである。図５のフローチャートが図２のフローチャートと異なる点は、Ｎ型アモルファスシリコン膜５を製膜するステップＳ９の後に、ヘイズ率を測定するステップＳ３、およびヘイズ率の測定結果を基に製膜条件を決定するステップＳ４、ステップＳ５を実施することである。

また、本実施の形態では、透明電極膜２へのテクスチャの形成は熱ＣＶＤによるＳｎＯ膜の堆積を例に説明したが、テクスチャを有する基板上にタンデム型シリコン太陽電池を形成する場合であれば、透明電極膜２の材料やテクスチャの形成方法が異なっても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、ヘイズ率の測定結果に応じてＩ型微結晶シリコン膜８の膜厚を調整する場合と、Ｐ型微結晶シリコン膜７の製膜時のＣＨ_４、ＣＯ_２ガスの添加量を調整する場合とを例に説明したが、微結晶シリコンセル１０の製膜条件の制御はこれに限らない。例えば、微結晶シリコンセル１０の製膜時の圧力、ＳｉＨ_４流量、Ｈ_２流量、電極間距離などを変化させてタンデムセルの特性が一定となるように製膜条件を制御してもよい。

また、本実施の形態では、微結晶シリコンセル１０を含む２層タンデム型薄膜シリコン太陽電池の製造方法を例に説明したが、これに限ることなく微結晶シリコン酸化膜セル、微結晶シリコンカーバイドセル、微結晶シリコンゲルマニュウムセルなどを用いたタンデム型薄膜太陽電池であれば、同様の効果を得ることができる。また、光電変換セルの積層数も２層に限られない。さらに、シングル型の薄膜シリコン太陽電池の製造に適用することもできる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造装置であって、上述した実施の形態１にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法に使用される微結晶シリコンセル製膜用のプラズマＣＶＤ装置１００の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態で使用するプラズマＣＶＤ装置１００は、マルチチャンバ方式のプラズマＣＶＤ装置であり、ロードロック室１０１、搬送室１０２および３つの製膜室Ａ、Ｂ、Ｃを備える。ロードロック室１０１および製膜室Ａ、Ｂ、Ｃは、搬送室１０２の周囲に設けられている。

製膜室Ａは、Ｐ型微結晶シリコン膜７の製膜のための製膜室である。製膜室Ｂは、Ｉ型微結晶シリコン膜８の製膜のための製膜室である。製膜室Ｃは、Ｎ型微結晶シリコン膜９の製膜のための製膜室である。製膜室Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれゲートバルブ１０３、１０４、１０５を介して搬送室１０２に接続されている。

搬送室１０２は、ロードロック室１０１と、製膜室Ａ、Ｂ、Ｃとの間で製品基板を搬送するためのスペースである。搬送室１０２には、真空中で動作可能な搬送ロボット（図示省略）と製品基板のヘイズ率を測定するためのヘイズ率測定部１０６が設けられている。

搬送ロボットは、搬送室１０２と、ロードロック室１０１および製膜室Ａ、Ｂ、Ｃとの間で製品基板を搬送する。ヘイズ率測定部１０６は、分光光度計を用いることができ、ヘイズ率測定部１０６で測定したヘイズ率測定結果は、各製膜室の製膜条件を制御する製膜条件制御部１０７に送られる。ロードロック室１０１は、搬送室１０２への製品基板の搬入および取り出しのためのスペースである。ロードロック室１０１は、ゲートバルブ１０８を介して搬送室１０２に接続されている。ロードロック室１０１、搬送室１０２および製膜室Ａ、Ｂ、Ｃは所定の真空圧に調圧可能である。

図７は、プラズマＣＶＤ装置１００における製品基板の搬送手順を説明するフロー図である。ここでは、図５に示す手順とともに、製品基板の搬送手順を説明する。ガラス基板１の洗浄後（ステップＳ１）、テクスチャを有する透明電極膜２が製膜され（ステップＳ２）、レーザースクライブ（ステップＳ６）、アモルファスシリコンセル６の形成工程（ステップＳ７〜Ｓ９）を経た基板１は、プラズマＣＶＤ装置１００のロードロック室１０１内に設置される（ステップＳ２１）。ロードロック室１０１内に基板１が設置されると、ロードロック室１０１内が真空排気される。

ロードロック室１０１が真空排気された後、ロードロック室１０１と搬送室１０２間のゲートバルブ１０８が開かれる。ロードロック室１０１内の基板１は、搬送室１０２内の搬送ロボットのアームに積載され、ロードロック室１０１から搬送室１０２を経て、製膜室Ａに真空搬送される。この際に、搬送室１０２に設けられたヘイズ率測定部１０６により、基板１のヘイズ率が測定される（ステップＳ２２、ステップＳ３）。このヘイズ率の測定結果は、製膜条件制御部１０７に送られる（ステップＳ３１）。

製膜条件制御部１０７は、ステップＳ４１においてＰ型微結晶シリコン膜７の製膜条件を決定し、この製膜条件により製膜室ＡにおけるＰ型微結晶シリコン膜７の製膜を制御する（ステップＳ２３）。Ｐ型微結晶シリコン膜７の製膜条件は、ヘイズ率測定部１０６による基板１のヘイズ率測定の結果に応じて決定される。

例えば、製膜条件制御部１０７に送られたヘイズ率の測定結果により、測定した基板１のヘイズ率が通常の基板よりも高いことが検知された場合は、微結晶シリコンセル１０の開放電圧が低下し、タンデムセルの開放電圧が低下することが予想される。この場合、製膜条件制御部１０７は、通常よりも微結晶シリコンセル１０の開放電圧が高くなるようにＰ型微結晶シリコン膜７の製膜条件を選択することにより、タンデムセルの開放電圧を通常通りの値に保つことが可能となる。

例えば、製膜条件制御部１０７が、Ｐ型微結晶シリコン膜７の製膜条件としてＰ型微結晶シリコン膜７がワイドバンドギャップ化する製膜条件を選択することにより、微結晶シリコンセル１０の開放電圧を高くすることができる。また、これ以外にも、ヘイズ率の測定結果を基にして調整されるＰ型微結晶シリコン７の製膜パラメータとして、製膜時のＳｉＨ_４流量、Ｈ_２流量、Ｂ_２Ｈ_６流量、ＣＯ_２流量、ＣＨ_４流量、製膜圧力、ＲＦ電力および電極間距離などがある。

製膜条件制御部１０７により決定された製膜条件によりＰ型微結晶シリコン膜７が形成された基板１は、搬送室１０２内の搬送ロボットのアームに積載され、製膜室Ａから搬送室１０２を経て製膜室Ｂに真空搬送される。製膜条件制御部１０７は、ステップＳ４２において、Ｉ型微結晶シリコン膜８の製膜条件を決定し、この製膜条件により製膜室ＢにおけるＩ型微結晶シリコン膜８の製膜を制御する（ステップＳ２４）。Ｉ型微結晶シリコン膜８の製膜条件は、ヘイズ率測定部１０６による基板１のヘイズ率測定の結果に応じて決定される。

例えば、製膜条件制御部１０７に送られたヘイズ率の測定結果により、基板１のヘイズ率が通常より低いことが検知された場合は、微結晶シリコンセル１０の短絡電流の低下により、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃが低下することが予想される。この場合、製膜条件制御部１０７は、通常よりも微結晶シリコンセル１０の短絡電流が増加するようにＩ型微結晶シリコン膜８の製膜条件を選択することにより、タンデムセルの短絡電流密度Ｊｓｃを通常通りの値に保つことが可能となる。

例えば、製膜条件制御部１０７が、Ｉ型微結晶シリコン膜８の製膜条件としてＩ型微結晶シリコン膜８の膜厚を増加させるように製膜条件を選択することにより、微結晶シリコンセル１０の短絡電流を増加させることができる。また、これ以外にも、ヘイズ率の測定結果を基にして調整されるＩ型微結晶シリコン膜８の製膜パラメータとして、製膜時のＳｉＨ_４流量、Ｈ_２流量、製膜圧力、ＲＦ電力および電極間距離などがある。

製膜条件制御部１０７により決定された製膜条件によりＩ型微結晶シリコン膜８が形成された基板１は、搬送室１０２内の搬送ロボットのアームに積載され、製膜室Ｂから搬送室１０２を経て、製膜室Ｃに真空搬送される。そして、製膜室Ｃにおいて、Ｎ型微結晶シリコン膜９の製膜が行なわれる（ステップＳ２５）。

Ｎ型微結晶シリコン膜が形成された基板１は、搬送室１０２内の搬送ロボットのアームに積載され、製膜室Ｃから搬送室１０２を経て、ロードロック室１０１へ真空搬送される（ステップＳ２６、Ｓ２７）。基板１がロードロック室１０１に設置されると、搬送室１０２との間のゲートバルブ１０８が閉じられ、ロードロック室１０１内が大気開放される。このようにして微結晶シリコンセル１０が形成された基板１は、ロードロック室１０１から取り出され、図５のステップＳ１３以降の手順へ移行する。

上述したように、実施の形態２においては、微結晶シリコンセル製膜用のプラズマＣＶＤ装置１００の搬送室１０２にヘイズ率測定部１０６を設置し、微結晶シリコンセル１０を製膜する直前のヘイズ率を測定し、このヘイズ率の測定結果を基に微結晶シリコンセル１０の製膜条件を決定して微結晶シリコンセル１０の製膜を行なう。これにより、基板１のテクスチャ形状のバラつきに起因した結晶化率のバラつきや薄膜シリコン太陽電池の特性のバラつきの発生を抑制するように微結晶シリコン膜を製膜することができる。したがって、実施の形態２においては、光電変換効率および歩留まりに優れた薄膜シリコン太陽電池を製造することが可能である。

また、実施の形態２においてはプラズマＣＶＤ装置１００内において基板１のヘイズ率を測定できるため、プラズマＣＶＤ装置１００とは別にヘイズ率測定器を設けた場合と比較して、基板１の搬送時間やヘイズ率測定のための時間を短縮できるためスループットの向上が図れ、且つ、タンデムセルの特性を一定に保つことができる。

なお、基板１のヘイズ率測定は、基板１を搬送室１０２の搬送ロボット上に積載した状態で、搬送ロボットを移動させながら測定することで、ヘイズ率の基板面内分布を測定することができる。

また、本実施の形態では、ヘイズ率測定部１０６を搬送室１０２に設置した場合について述べたが、ヘイズ率測定部１０６をロードロック室１０１に設置しても良い。この場合、ロードロック室１０１に基板１を設置した後のロードロック室１０１の真空引きと並行してヘイズ率を測定することができるため、スループットの低下を抑制できる。

また、本実施の形態では、マルチチャンバ方式のＣＶＤ装置を例に説明したが、製膜室が直線的に連なるインライン方式のＣＶＤ装置を用いてもよい。この場合、インライン方式のＣＶＤ装置において、基板１を装置に搬入し、真空引きを行なうロードロック室１０１にヘイズ率測定部１０６を設けることで同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる薄膜シリコン太陽電池の製造方法は、光電変換効率および歩留まりに優れた薄膜シリコン太陽電池の実現に有用である。

１ ガラス基板
２ 透明電極膜
３ Ｐ型アモルファスシリコン膜
４ Ｉ型アモルファスシリコン膜
５ Ｎ型アモルファスシリコン膜
６ アモルファスシリコンセル
７ Ｐ型微結晶シリコン膜
８ Ｉ型微結晶シリコン膜
９ Ｎ型微結晶シリコン膜
１０ 微結晶シリコンセル
１１ 裏面透明電極膜
１２ 金属電極膜
１００ プラズマＣＶＤ装置
１０１ ロードロック室
１０２ 搬送室
１０３ ゲートバルブ
１０４ ゲートバルブ
１０５ ゲートバルブ
１０６ ヘイズ率測定部
１０７ 製膜条件制御部
１０８ ゲートバルブ

Claims (9)

1. 一面上にテクスチャが形成された基板のヘイズ率を測定するヘイズ率測定工程と、
   前記基板のヘイズ率の測定結果に基づいてシリコン含有膜の製膜条件を決定する製膜条件決定工程と、
   前記製膜条件決定工程で決定された製膜条件により、微結晶シリコン含有膜からなる光電変換セルを前記基板上にＣＶＤ法により製膜する製膜工程と、
   を含むこと、
   を特徴とする薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
2. 前記基板のヘイズ率の測定結果に基づいて決定される製膜条件が、前記光電変換セルに含まれるＰ型微結晶シリコン膜の製膜条件であること、
   を特徴とする請求項１に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
3. 前記基板のヘイズ率の測定結果に基づいて決定される製膜条件が、前記光電変換セルに含まれるＩ型微結晶シリコン膜の製膜条件であること、
   を特徴とする請求項１に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
4. 前記製膜工程は、
   アモルファスシリコン含有膜からなるトップ光電変換セルを製膜する第１工程と、
   前記第１工程の後に、微結晶シリコン含有膜からなるボトム光電変換セルを製膜する第２工程と、
   を有し、
   前記製膜条件決定工程では、前記ボトム光電変換セルの製膜条件を決定すること、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
5. 前記一面上にテクスチャが形成された基板は、テクスチャを有する透明電極膜が前記基板の平坦面上に形成されていること、
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
6. 前記ヘイズ率測定工程および前記製膜条件決定工程は、前記製膜工程の直前に行なわれること、
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
7. 所定の真空圧に調圧可能であり基板上に微結晶シリコン含有膜をＣＶＤ法により製膜する製膜室と、
   前記製膜室に前記基板を真空搬送するための搬送室と、
   所定の真空圧に調圧可能であり前記搬送室に前記基板を搬入および搬出するためのロードロック室と、
   前記ロードロック室または前記搬送室のいずれかに配置され、前記基板のヘイズ率を測定するヘイズ率測定部と、
   前記ヘイズ率測定部で測定された測定結果に基づいて、前記製膜室における微結晶シリコン含有膜の製膜条件を制御する製膜条件制御部と、
   を備えることを特徴とする薄膜シリコン太陽電池の製造装置。
8. 前記製膜条件制御部が、Ｐ型微結晶シリコン膜の製膜条件を制御すること、
   を特徴とする請求項７に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造装置。
9. 前記製膜条件制御部が、Ｉ型微結晶シリコン膜の製膜条件を制御すること、
   を特徴とする請求項７に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造装置。

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