JP2012195461A - 太陽電池セルの製法および製造装置と太陽電池モジュールの製法 - Google Patents

Abstract

【課題】均質な太陽電池セルを効率良く作製できる太陽電池セルの製法および製造装置と、品質が良好な大面積のモジュールを低コストで作製できる太陽電池モジュールの製法を提供する。
【解決手段】導電性のリボン状基材を供給する基材供給工程と、（ｂ）基材の上に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、（ｃ）裏面電極の上に化合物半導体層を形成する化合物半導体層形成工程と、（ｄ）化合物半導体層の上に酸化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、（ｅ）バッファ層の上に導電性酸化物からなる透明導電層を形成する透明導電層形成工程と、上記各層形成後のリボン状基材を回収する基材回収工程とを備え、上記リボン状基材が、上記各工程に対応した複数の減圧室を有するチャンバ内を走行する間に、少なくとも上記（ｂ）〜（ｅ）の工程が、それぞれ１Ｐａ以下の条件下において、この順に連続して行われる太陽電池セルの製法。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルの製法および太陽電池セルの製造装置と、この太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製法に関するものである。

近年、電極基板上に、Ｃｕ（銅），Ａｇ（銀）等のＩ族元素〔新ＩＵＰＡＣでは第１１族元素、以下同じ〕、Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウム），Ｉｎ（インジウム）等のIII族元素〔第１３族元素〕、Ｓ（硫黄），Ｓｅ（セレン），Ｔｅ（テルル）等のVI族元素〔第１６族元素〕からなるカルコパイライト型と呼ばれる化合物半導体層（光吸収層）を形成した、薄膜太陽電池の開発が行われている。

この種のカルコパイライト系太陽電池としては、ＣＩＳ系太陽電池，ＣＩＧＳ系太陽電池，ＣＩＧＳＳ系太陽電池，ＣＺＴＳ系太陽電池等が知られているが、なかでも、化合物半導体層がＣｕ，Ｉｎ，Ｇａ，ＳｅからなるＣＩＧＳ系太陽電池は、優れた太陽光変換効率を有するため、薄膜太陽電池の中でも注目されている（特許文献１を参照）。

図４は、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池の一般的な構造を示す図である。
ＣＩＧＳ系太陽電池は、図４のような多層構造であり、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）やステンレススチール（ＳＵＳ）のような耐熱性を有する基板１上に、モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），クロム（Ｃｒ），チタン（Ｔｉ）等からなる金属層電極（裏面電極２）と、化合物半導体層（光吸収層）３と、バッファ層４と、酸化インジウム錫（ＩＴＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物からなる表面電極（透明電極層５）と積層した構造をとる。

このようなＣＩＧＳ系太陽電池の製造は、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、洗浄等の前処理を施した基板１上に、スパッタ法（スパッタリング）により、上記裏面電極（層）２を形成する。ついで、この裏面電極２の上に、化合物半導体層３を形成する。この化合物半導体層３の形成方法としては、セレン化法，非真空プロセス（ナノ粒子法）、真空蒸着法等が用いられる。つぎに、上記化合物半導体層３の上に、スパッタ法あるいは化学析出（ＣＢＤ）法等により、バッファ層４を形成し、最後に、スパッタ法で、上記バッファ層４の上に、透明電極層５を形成する（特許文献２等を参照）。

上記ＣＩＧＳ系太陽電池の製法のうち、化合物半導体層３の真空蒸着法は、蒸着材料であるＣｕ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｅを、それぞれ別の蒸着源にて加熱し、その蒸着材料の揮発蒸気を基板等に付着させて形成する手法である。この真空蒸着法は、各蒸着材料の蒸発量（蒸気の吐出量）を制御しながら形成することができるため、基板の平面方向（縦，横）に膜厚の揃った最適な組成制御が可能で、小面積の太陽電池セルの作製においては、変換効率が約２０．１％という、高い変換効率の達成も報告されている。

上記化合物半導体層３の真空蒸着法は、略方形状の基板を用いて、バッチ式で各蒸着材料の蒸着（成膜）を順次行うのであるが、一方、この蒸着工程の効率アップを目指して、ロール・トゥ・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）プロセスにより、上記化合物半導体層３を形成する方法も検討されている（特許文献３を参照）。

特表平１０−５１３６０６号公報 特開平８−３０６９４５号公報 特開２００４−２１８００８号公報

ところで、上記のような、化合物半導体層の形成にバッチ式の蒸着法を用いて得られる太陽電池セルは、基板（蒸着基板）サイズの大形化が進むにつれ、蒸着源の中心（蒸着源のノズル真上）に相当する位置とその周囲とで、上記化合物半導体層の膜厚およびその電気的特性がばらつき、物性の均一性を保つのが困難であることが知られている。そのため、従来の太陽電池モジュールでは、品質を保ちながらモジュールを大面積化することが難しいという問題があった。また、太陽電池セルは、そのうちに１個所でも欠陥があると、セル全体が欠陥品となってしまうため、従来の長方形，正方形等の電極基板のサイズを拡大していく方法では、製造歩留りが低下する可能性が高い。

そこで、本出願人は既に、真空蒸着装置内でロール・トゥ・ロールプロセスを用いて、長尺の帯状電極基板上に化合物半導体層を形成して所定長さのストリップ状（短冊状）太陽電池セルを多数作製し、これらストリップ状太陽電池セルを幅方向に重ねて電気的に接続することにより、品質が良好な大面積の太陽電池モジュールを低コストで製造する方法を提案している（平成２２年２月２４日出願 特願２０１０−３９４３９を参照）。

しかしながら、本発明者らが実験および試作を重ねたところ、上記本出願人の出願による太陽電池セルの製造方法においても、蒸着，スパッタリング等の各製造（成膜）工程における所要圧力（真空度）と加工チャンバ（装置）が異なることから、これらチャンバから製作途中の基板を取り出し、別のチャンバに移動する作業が必要となるため、工程間の時間的ロスが発生していることが判明した。ここに改良の余地がある。

なお、前記従来法のような、バッチ式の蒸着法を用いて太陽電池セルを得る方法においては、この工程間の時間的ロスが、上記化合物半導体層の作製にロール・トゥ・ロールプロセスを用いた方法より、さらに大きいことは言うまでもない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、均質な太陽電池セルを効率良く作製できる太陽電池セルの製法および製造装置と、品質が良好な大面積のモジュールを低コストで作製できる太陽電池モジュールの製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、導電性のリボン状基材の上に化合物半導体層を形成して帯状の太陽電池セルを製造する方法であって、（ａ）上記リボン状基材を供給する基材供給工程と、（ｂ）上記リボン状基材の上に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、（ｃ）上記裏面電極の上に化合物半導体層を形成する化合物半導体層形成工程と、（ｄ）上記化合物半導体層の上に酸化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、（ｅ）上記バッファ層の上に導電性酸化物からなる透明導電層を形成する透明導電層形成工程と、（ｆ）上記各層形成後のリボン状基材を回収する基材回収工程と、を備え、上記リボン状基材が、上記各工程に対応した複数の減圧室を有するチャンバ内を走行する間に、少なくとも上記（ｂ）〜（ｅ）の工程が、それぞれ１Ｐａ以下の条件下において、この順に連続して行われる太陽電池セルの製法を第１の要旨とする。

また、本発明は、導電性のリボン状基材の上に化合物半導体層を形成して帯状の太陽電池セルを製造する装置であって、上記リボン状基材を送り出す基材供給手段Ａと、加工後のリボン状基材を巻き取る基材回収手段Ｆとの間に、少なくとも、上記リボン状基材の所定面に裏面電極を形成する裏面電極形成用の減圧室Ｂと、上記裏面電極の所定面に化合物半導体層を形成する化合物半導体層形成用の減圧室Ｃと、上記化合物半導体層の所定面に酸化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成用の減圧室Ｄと、上記バッファ層の所定面に導電性酸化物からなる透明導電層を形成する透明導電層形成用の減圧室Ｅとを有するチャンバが設けられ、これら減圧室Ｂ〜Ｅが、上記リボン状基材が連続して走行可能なように配置され、上記減圧室Ｂ〜Ｅの各間に、これら各減圧室をそれぞれ個別の所要圧力に保つための差動排気手段Ｚが配設されている太陽電池セルの製造装置を第２の要旨とする。

さらに、本発明は、上記第１の要旨に記載の太陽電池セルの製法によって得られた長尺の帯状太陽電池セルを、基材長手方向に所定長さに切断し、ストリップ状の太陽電池セルを作製するとともに、このストリップ状太陽電池セルを幅方向に複数個並べ、互いに隣接する長辺側部どうしを重ね合わせて、これら各セル表面の透明導電層側電極と、セル裏面の導電性基材または裏面電極とを、電気的に接続することにより、大面積の太陽電池モジュールを形成する太陽電池モジュールの製法を第３の要旨とする。

本発明は、所定幅の帯状長尺物（リボン状基材）を走行させながら、その上の所定面に、太陽電池セルを構成する各層，膜を連続的に形成する、ロール・トゥ・ロールプロセスを行うものであり、それによって、品質の安定した太陽電池セルを、高速かつ高収率で得るようにするものである。なお、本発明における「リボン状」，「帯状」とは、テープ状またはフィルム状等を含む、長尺の薄板状物品すべてを包含する概念であり、その物品の厚みを問わない。また、「ストリップ状」とは、そのような長尺の薄板状物品を長手方向に所定長さに切断した、細長い長片状または短冊状等の形状を意味する。また、本発明において、「太陽電池セル」とは、太陽光を電気エネルギーに変換する光起電力素子をいい、「太陽電池モジュール」とは、複数の太陽電池セルを電気的に接続・実装したものをいう。

本発明の太陽電池セルの製法によれば、太陽電池セルの作製に必要な成膜過程のすべてが、複数の減圧室が続けて配置された一つのチャンバ内で、ロール・トゥ・ロールプロセスにより連続して行われるようになっている。そのため、上記（ｂ）裏面電極形成工程，（ｃ）化合物半導体層形成工程，（ｄ）バッファ層形成工程，（ｅ）透明導電層形成工程の各形成工程間で、形成材料およびプロセスが変わっても、基材や成膜された基材を装置（チャンバ）から取り出す必要がなく、これらチャンバの減圧−加圧（大気圧下への開放）を繰り返す作業や、工程間の待ち時間（ロスタイム）もない。さらに、各形成工程間で基材をチャンバから取り出す必要がないことから、製造途中の各薄膜が大気（外気）に触れて酸化したり、その膜等の表面に不純物が付着したりするおそれも少ない。これにより、本発明の太陽電池セルの製法は、均質な太陽電池セルを効率良く作製することができる。

さらに、本発明の太陽電池セルの製法において、上記（ｂ）裏面電極形成工程がスパッタリングにより行われ、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程が真空蒸着により行われ、上記（ｄ）バッファ層形成工程がスパッタリングにより行われ、上記（ｅ）透明導電層形成工程がスパッタリングにより行われる場合は、上記各工程を途切れなく連続して行うことができ、上記太陽電池セルをより効率良く作製することが可能になる。

また、上記太陽電池セルの製法において、上記チャンバ内の各減圧室の間に、これら各減圧室をそれぞれ個別の所要圧力に保つための差動排気手段が配設され、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程で使用する減圧室の圧力が、他の（ｂ），（ｄ），（ｅ）の工程で使用する減圧室の圧力の１／１００以下になっている場合は、各工程に用いられる減圧室の圧力（真空度）が、真空蒸着により行われ、高真空を必要とする（ｃ）化合物半導体層形成工程と、それより高い圧力（低い真空度）下のスパッタリングにより行われる（ｂ），（ｄ），（ｅ）の各工程とに、それぞれ適したものとなっている。

さらに、上記（ｂ）裏面電極形成工程で使用する減圧室の圧力が、上記（ｄ），（ｅ）の工程で使用する減圧室の圧力より高くなっている場合は、比較的厚い膜厚を必要とする裏面電極を、高成膜レートで効率よく作製することができ、好ましい。

そして、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程で使用する減圧室内に、上記化合物半導体層を構成する複数の材料にそれぞれ対応する複数の蒸着源のノズルが、上記リボン状基材の走行位置に沿って一列状に配置され、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程が、上記リボン状基材として幅５〜３０ｍｍの金属製基材を用いて、上記各蒸発源内の化合物半導体材料を加熱蒸発させながら、上記リボン状基材を、この基材と上記各蒸着源のノズルとの距離Ｌが５０ｍｍ以下になる位置を通過させることにより行われる場合は、基材幅方向に膜厚の揃った、安定した物性の各材料層（化合物半導体層を構成する材料層）を、高速で成膜することが可能になる。したがって、本発明の太陽電池セルの製法は、基材の幅方向にも流れ方向にも電気的特性の揃った一定品質の帯状太陽電池セルを、安定して高収率で作製することができる。

また、上記構成の（ｃ）化合物半導体層形成工程を備える本発明の太陽電池セルの製法において、上記各蒸着源のノズルにおける蒸気放出口の基材幅方向の開口幅Ｗが、上記リボン状基材の幅Ｈに対して、１〜１．５倍広くなっている（Ｗ／Ｈ＝１〜１．５）場合は、上記基材幅方向に膜厚の揃った各材料層を、より高速でかつ歩留りよく作製することが可能になる。

そして、本発明の太陽電池セルの製法のなかでも、上記化合物半導体層が、元素周期表におけるＩ族の元素群から選ばれた少なくとも１種の化合物半導体材料と、III族の元素群から選ばれた少なくとも１種の化合物半導体材料と、VI族の元素群から選ばれた少なくとも１種の化合物半導体材料とからなるカルコパイライト型半導体である場合は、高品質のカルコパイライト系薄膜太陽電池セルを、ロール・トゥ・ロールプロセスで一貫して製造することができる。

また、上記製法に用いられる太陽電池セルの製造装置は、上記リボン状基材を送り出す基材供給手段Ａと、加工後のリボン状基材を巻き取る基材回収手段Ｆとの間に、少なくとも、上記リボン状基材の所定面に裏面電極を形成する裏面電極形成用の減圧室Ｂと、上記裏面電極の所定面に化合物半導体層を形成する化合物半導体層形成用の減圧室Ｃと、上記化合物半導体層の所定面に酸化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成用の減圧室Ｄと、上記バッファ層の所定面に導電性酸化物からなる透明導電層を形成する透明導電層形成用の減圧室Ｅとを有するチャンバが設けられ、これら減圧室Ｂ〜Ｅが、上記リボン状基材が連続して走行可能なように配置され、上記減圧室Ｂ〜Ｅの各間に、これら各減圧室をそれぞれ個別の所要圧力に保つための差動排気手段Ｚが配設されているという構成をとる。この構成により、本発明の太陽電池セルの製造装置は、チャンバ内の各減圧室Ｂ〜Ｅの圧力を、その形成過程ごとに適した圧力（真空度）に、個別に維持・制御することが可能になる。したがって、本発明の太陽電池セルの製造装置は、一度チャンバ内に送り込まれた長尺リボン状の基材を、そのチャンバから取り出すことなく、裏面電極形成用の減圧室Ｂから透明導電層形成用の減圧室Ｅにかけて連続で通過させ、上記の形成の過程を減圧下で一貫して行うことができる。

さらに、この太陽電池セルの製造装置は、上記リボン状基材を、その形成過程の途中で、減圧されたチャンバから取り出さないため、太陽電池セルを構成する各層，膜が、製造中に大気（外気）に触れたり、その膜等の表面に塵芥や不純物等が付着したりするおそれが少ないという点で、有利である。

そして、本発明の太陽電池セルの製造装置において、上記裏面電極形成用の減圧室Ｂ内に第一のスパッタリング装置が配置され、上記化合物半導体層形成用の減圧室Ｃ内に真空蒸着装置が配置され、上記バッファ層形成用の減圧室Ｄ内に第二のスパッタリング装置が配置され、上記透明導電層形成用の減圧室Ｅ内に第三のスパッタリング装置が配置されているものは、上記一貫した形成過程を有するチャンバを容易に構成できる。

また、本発明の太陽電池セルの製造装置のなかでも、上記化合物半導体層形成用の減圧室Ｃ内に、上記真空蒸着装置として、化合物半導体層を構成する複数の材料にそれぞれ対応する複数の蒸着源のノズルが、上記リボン状基材の走行位置に沿って一列状に配置され、この減圧室Ｃ内に、上記リボン状基材を各蒸着源のノズルとの距離Ｌを所定距離（例えば５０ｍｍ以下）に保った状態で走行させるための基材位置安定手段が設けられているものは、基材幅方向に均一な膜厚の各材料層（化合物半導体層を構成する材料層）を、高速で安定して作製することができる。

さらに、上記チャンバにおける基材流れ方向の上流側入口に、上記基材供給手段Ａを内蔵する減圧室Ｘが配置され、このチャンバにおける基材流れ方向の下流側出口に、上記基材回収手段Ｆを内蔵する減圧室Ｙが配置され、これら減圧室Ｘと減圧室Ｙとが、それぞれ上記チャンバに連結されているものは、上記リボン状基材の送り出し工程から巻き取り工程までを含めて、太陽電池セルの製造工程すべてを、その工程に適した圧力（真空度）に個別に調整された減圧室を備えるチャンバ内で、一貫して行うことができる。また、太陽電池セルを構成する各層，膜が、製造中に外気に触れたり、その膜等の表面に塵芥等が付着したりして欠点が生じるおそれを、より低減することができる。

そして、前記太陽電池セルの製法によって得られた長尺の帯状太陽電池セルを、基材長手方向に所定長さに切断し、ストリップ状の太陽電池セルを作製するとともに、このストリップ状太陽電池セルを幅方向に複数個並べ、互いに隣接する長辺側部どうしを重ね合わせて、これら各セル表面の透明導電層側電極と、セル裏面の導電性基材または裏面電極とを、電気的に接続する方法により作製した太陽電池モジュールは、全体が均質で、大面積化が容易という利点を有する。すなわち、パネルの大きさが規定（規格化）された太陽電池モジュールや家庭用太陽光発電ユニット、あるいは、さらに大規模な太陽電池アレイやメガソーラー等の太陽光発電施設等、顧客の要望するモジュールサイズに、柔軟に対応できるという点で優れる。

本発明の実施形態における太陽電池セルの製造装置の概略構成を示す図である。 （Ａ）は上記太陽電池セルの製造装置のチャンバにおける化合物半導体層形成用の減圧室Ｃの内部構成を示す図であり、（Ｂ）は上記減圧室Ｃ内の各蒸着源のノズルの開口部の形状例を示す模式図である。 （Ａ）は本発明の実施形態における太陽電池モジュールの平面図であり、（Ｂ）はこの太陽電池モジュールの断面図である。 ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池の構造を示す模式的断面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。

本実施形態における太陽電池セルの製法に用いる製造装置は、図１に示すように、一列状に連なる複数の加工用減圧室（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ）を有するチャンバ１０と、このチャンバ１０に加工用の基材（リボン状基材１）を供給する巻出し機（基材供給手段）Ａを備える基材供給側減圧室Ｘと、加工後のリボン状基材１を回収して巻き取る巻取り機（基材回収手段）Ｆを備える基材回収側減圧室Ｙとからなる。そして、上記チャンバ１０の加工用減圧室は、巻出し機Ａ側〔基材流れ方向（白抜き矢印）の上流側〕から、裏面電極形成用の減圧室Ｂ，化合物半導体層形成用の減圧室Ｃ，バッファ層形成用の減圧室Ｄ，透明導電層形成用の減圧室Ｅの順に配置され、各加工用減圧室Ｂ〜Ｅの間には、これら各減圧室Ｂ〜Ｅを所要圧力に保つための差動排気装置（差動排気手段）Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃がそれぞれ配設されており、異なる環境圧力（雰囲気）が要求されるプロセス（工程）間でリボン状基材１を途切れずに移動させ、その加工・成膜を連続して行うことができるようになっている。これが、本発明の太陽電池セルの製造装置の特徴である。

また、上記製造装置を用いた太陽電池セルの製法は、（ａ）巻出し機Ａから長尺のリボン状基材１を準備して繰り出す基材供給工程と、（ｂ）減圧室Ｂ内で、上記巻出し機Ａから供給されたリボン状基材１の一面に、スパッタリングにより裏面電極２を形成する裏面電極形成工程と、（ｃ）減圧室Ｃ内で、上記裏面電極２上に、真空蒸着により化合物半導体層３を形成する化合物半導体層形成工程と、（ｄ）減圧室Ｄ内で、上記化合物半導体層３の上にスパッタリングによりバッファ層４を形成するバッファ層形成工程と、（ｅ）上記バッファ層４の一面にスパッタリングにより透明導電層５を形成する透明導電層形成工程と、（ｆ）加工後のリボン状基材１を巻取り機Ｆに巻き取って回収する基材回収工程とを備え、これら各減圧室Ｂ〜Ｅ内の環境が、各減圧室Ｂ〜Ｅの間に配置された差動排気手段Ｚにより、それぞれの加工に適した１Ｐａ以下の圧力に個別に保たれている。これが、本発明の太陽電池セルの製法の大きな特徴である。

上記太陽電池セルの製法について、その各工程を、上記製造装置の詳細とともに、図面にもとづいて基材の流れ（加工）順に説明する。なお、工程全体を説明する図１において、白抜き矢印は長尺のリボン状基材１の流れ方向（加工方向）を示し、黒実線矢印は減圧室内の空気の排気方向を示す。また、図中の符号３１〜３６は、各減圧室の排気のために設けられた排気口である。

（ａ）基材供給工程
基材供給工程は、図１に示すように、上記基材供給側減圧室Ｘの中に収容された巻出し機Ａを用いて、リールあるいはロール等に巻回された長尺のリボン状基材１を、ガイドローラー等の案内に従ってチャンバ１０の所定位置に繰り出す工程である。上記減圧室Ｘは、その内部に、上記巻出し機Ａと、リボン状基材１の走行位置を案内するガイドローラー等とが配置され、連絡管２１を介して、後記する裏面電極形成用の減圧室Ｂと連通している。また、この減圧室Ｘには、別途設置された真空ポンプ等の真空源（図示省略）に繋がる排気口３１が設けられており、他の減圧室と同様、減圧室Ｘ内が所定の圧力に保たれるようになっている。なお、この減圧室Ｘは、上記裏面電極形成用の減圧室Ｂと連通しているため、その内部の圧力は減圧室Ｂと同じ（例えば０．６〜１．０Ｐａ）になっている。

上記基材供給工程から供給されるリボン状基材１としては、ステンレススチール（ＳＵＳ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）等、良導電性金属基材が用いられる。このリボン状基材１は、幅５〜３０ｍｍ，長さ１〜１００ｍ（厚さ約１０〜１００μｍ）の長尺状で、上記巻出し機Ａにセットできるリールやロール等に巻回されて、準備される。なお、上記リボン状基材１は、後記の（ｃ）化合物半導体層形成工程における高温環境での引っ張りに耐え得る、この製法（ロール・トゥ・ロールプロセス）に適した物性、例えば、可とう性，ヤング率，靭性，引張強度等が求められる。

また、工程中におけるリボン状基材１の走行速度や張力は、基本的に、後記する巻取り機Ｆの巻取り速度により決定されるため、巻出し機Ａのリール等は、上記巻取り機Ｆのリール等の連れ廻り（フリー状態）か、あるいは、若干のブレーキ（バックテンション）をかけた状態に維持される。

（ｂ）裏面電極形成工程
裏面電極形成工程は、チャンバ１０の減圧室Ｂ内で、上記巻出し機Ａから供給されたリボン状基材１の一面（図１では下面）に、スパッタリングにより裏面電極（層）２を形成する工程である。上記減圧室Ｂの中には、裏面電極形成用の材料（ターゲット）を保持する第一スパッタリング装置１１と、リボン状基材１のターゲットに対する距離を一定に維持するためのガイドローラー等の基材位置安定手段（図示省略）とが配置されており、上記リボン状基材１が第一スパッタリング装置のターゲットホルダ（図中点線で表示）に対して所定の距離（Ｌ₁₁）を保った状態で走行できるようになっている。

上記裏面電極形成用のターゲット材料としては、Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン），Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チタン）等の金属材料が用いられ、上記減圧室Ｂ内を０．６〜１．０Ｐａに減圧した状態で、巻出し機Ａから繰り出されたリボン状基材１を第一スパッタリング装置１１上を走行させ、ＤＣスパッタリング法により、このリボン状基材１の表面に、上記裏面電極形成用のターゲット材料からなる層（膜厚約１００〜１０００ｎｍ程度）を連続的に形成する。

なお、上記減圧室Ｂの上流側（基材供給側でかつ巻出し機Ａ側）には、先に述べたように、上記減圧室Ｘと連通する連絡管２１が接続されているとともに、その下流側（基材巻取側でかつ巻取り機Ｆ側）には、図１に示すように、この減圧室Ｂと後記の化合物半導体層形成用の減圧室Ｃとをそれぞれ別の所要の圧力に維持するための差動排気装置Ｚ₁が配設されている。そして、上記裏面電極２が形成されたリボン状基材１は、その状態で上記差動排気装置Ｚ₁を通過し、次工程である減圧室Ｃに搬送される。

（ｃ）化合物半導体層形成工程
化合物半導体層形成工程は、チャンバ１０の減圧室Ｃ内で、上記裏面電極２の上に、真空蒸着により複数の材料（材料層）を順次積層し、化合物半導体層３を形成する工程である。上記減圧室Ｃの中には、上記化合物半導体層形成用の複数の蒸着源のノズル（本実施形態においては１２〜１５の４つ。なお、蒸着装置本体は、減圧室外に設置される場合もある。）と、リボン状基材１の走行位置を案内するガイドローラー等の基材位置安定手段（図示省略）とが配置されており、図２（Ａ）の減圧室Ｃ部拡大図に示すように、上記減圧室Ｂから差動排気装置Ｚ₁を介して減圧室Ｃ内に導入されたリボン状基材１が、その蒸着対象面を上記蒸着源のノズル１２〜１５と対面させた状態（下向き）で、各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５と所定の距離Ｌ（各蒸着源のノズルからの距離はそれぞれＬ₁₂，Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₅）離れた位置を走行できるように構成されている。（以下、「蒸着源のノズル」を、単に「蒸着源」と呼ぶ場合もある。）

なお、減圧室Ｃ内の蒸着源の個数は、化合物半導体層３の組成によって増減する。また、上記蒸着源のノズル１２〜１５は、リボン状基材１との距離Ｌ₁₂，Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₅をそれぞれ個別に制御できる高さ調節手段を備えている。例えば、蒸着源のノズル１２〜１５が、図２（Ａ）のような二重の筒状のケーシングである場合、その内筒が上下移動（昇降）可能なように構成されている。そして、蒸着源の内部には、後述する蒸着材料と、この蒸着材料を加熱・蒸発させるための加熱器等（図示省略）が配設されており、そのノズルの上部開口にはそれぞれ、シャッター１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ等の蒸発量制御手段が取り付けられている。

本実施形態で作製する化合物半導体層３は、Ｉ−III−VI族元素からなるカルコパイライト（黄銅鉱）型化合物半導体層である。具体的には、銅（Ｃｕ），インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），セレン（Ｓｅ），硫黄（Ｓ），アルミニウム（Ａｌ）等を組み合わせて得られるものであり、例えば、ＣｕＩｎＧａＳｅ，ＣｕＩｎＧａＳ，ＣｕＩｎＡｌＳｅ，ＣｕＩｎＡｌＳ等を形成することができる。

上記減圧室Ｃ内における化合物半導体層３の蒸着方法を、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂（ＣＩＧＳ系化合物）からなる薄膜を形成する場合を例に、具体的に説明する。

まず、前準備として、各蒸着源（１２，１３，１４，１５）内に、その蒸着順序に合わせてＣｕ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｅの蒸着材料を順次セットする（他の減圧室のセッティングも行う）。蒸着材料のセットが完了したら、リボン状基材１を巻出し機Ａから巻取り機Ｆまで、各減圧室Ｂ〜Ｅを経由してチャンバ１０全体に挿通させ、このチャンバ１０の作業用開口を全て閉じ、別途設置された真空ポンプ等の真空源（図示省略）を作動させて、各加工用の減圧室Ｂ〜Ｅおよび基材操作用の減圧室Ｘ，Ｙを減圧する。なお、各減圧室Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ間には、先に述べた差動排気装置Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃が介在配置されているため、それぞれの加工に適した１Ｐａ以下の圧力に個別に制御されている。この減圧室Ｃは、真空蒸着に適した１０^-3Ｐａ以下の真空に減圧される。ちなみに、この時、減圧室Ｘ，Ｂは０．６〜１．０Ｐａ、減圧室Ｄ，Ｅ，Ｙは０．２〜０．５Ｐａに制御されており、上記減圧室Ｃ内の圧力（０．００１Ｐａ以下）は、これら減圧室Ｂ，Ｄ，Ｅの圧力の１／１００以下になっている。

チャンバ１０の各減圧室の減圧完了後、減圧室Ｃ内を３００〜６００℃（この例では５５０℃以上）まで加温し、上記巻取り機Ｆを作動させると、上記減圧室Ｂ（裏面電極形成工程）および差動排気装置Ｚ₁を経由して、その下面に裏面電極２が形成された状態（成膜後）のリボン状基材１が、この減圧室Ｃに供給され、ガイドローラー等の基材位置安定手段に案内されて、各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５から所定距離Ｌ₁₂，Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₅離れた上側の位置を走行する〔図２（Ａ）参照〕。

また、この減圧室Ｃ内では、上記蒸着源（１２，１３，１４，１５）内にセットされた各蒸着材料が、蒸着源に備わる加熱手段（図示省略）等により、材料の蒸散に適した温度〔例えば、一番目の蒸着源（Ｃｕ）１１５０℃，二番目の蒸着源（Ｉｎ）９５０℃，三番目の蒸着源（Ｇａ）１０００℃，四番目の蒸着源（Ｓｅ）２００℃〕に予め昇温されており、各蒸着源（ノズル１２，１３，１４，１５）の内部にその蒸気が充満した状態になっている。そして、上記裏面電極層付きリボン状基材１を、ガイドローラー等に沿って蒸着源のノズル列の上を走行させた状態で、上記各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５の開口部に備えたシャッター１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａを開放することにより、走行するリボン状基材１の表面に、各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５から加熱蒸散した蒸発材料の蒸気粒子（原子，分子）が順次付着・堆積し、このリボン状基材１の下面に、カルコパイライト系化合物からなる薄膜（化合物半導体層３）が連続して形成される。得られた化合物半導体層３の膜厚は、太陽電池セルの素子特性の観点から、１．５〜３．０μｍの範囲にあることが望ましい。そして、上記裏面電極２の上に化合物半導体層３が形成された後のリボン状基材１は、減圧室Ｃと減圧室Ｄの間に配置された差動排気装置Ｚ₂を経由して、この減圧室Ｃとは異なる雰囲気（圧力）に制御されている減圧室Ｄ（後記のバッファ層形成工程）に搬送される。

なお、上記の例では、図２（Ｂ）に示すように、その内筒の上端開口部の幅Ｗが、長尺のリボン状基材１の幅（Ｈ＝５〜３０ｍｍ）の１〜１．５倍になっている蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５を用いて、これら各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５の上記内筒（高さ調節手段）を昇降させ、リボン状基材１と各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５との距離Ｌ（Ｌ₁₂，Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₅）を５０ｍｍ以下（この例では３０ｍｍ）に保って蒸着を行った。

このように、蒸着源の蒸気放出口（ノズルの上端開口）の幅Ｗをリボン状基材１の幅Ｈの１〜１．５倍（Ｗ／Ｈ＝１〜１．５）に設定することにより、従来のバッチ式真空蒸着における蒸着距離（約２２０ｍｍ程度）よりも大幅に蒸着源のノズルに近接した距離（５０ｍｍ以下）でも、基材幅方向に均一な膜厚で高品質な化合物半導体層を、高速かつ高効率で蒸着することが可能になった。なお、蒸気放出口の幅Ｗ／基材の幅Ｈが１未満である場合は、基材上に形成された化合物半導体層の幅方向中央部の膜厚と幅方向端部（両側縁部）の膜厚との差が、厚さ比で１０％を超え、均一な膜厚の化合物半導体層を得ることができない傾向がみられる。逆に、蒸気放出口の幅Ｗ／基材の幅Ｈが１．５を超える場合は、基材幅方向の膜厚の均一性は向上するが、基材に付着せず無駄になる蒸着材料が増える傾向がみられる。ちなみに、上記構成を用いた場合、蒸着源のノズルとリボン状基材１との距離Ｌを３０ｍｍ（基材の幅Ｈ＝２０ｍｍ，蒸気放出口の幅Ｗ＝３０ｍｍ，Ｗ／Ｈ＝１．５）にすると、上記バッチ式の真空蒸着法に比べ、成膜速度（形成効率）が５０倍以上になることを実験で確認した。

また、上記例においては、リボン状基材１を減圧室Ｃ内の所定位置（一定高さの位置）を水平に走行させ、各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５の内筒を昇降させて、このリボン状基材１と蒸着源の蒸気放出口との距離Ｌ（Ｌ₁₂，Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₅）を５０ｍｍ以下としたが、この蒸着距離Ｌは、成膜速度向上の観点から、具体的には０．１〜５０ｍｍとするのがよく、さらに好ましくは１〜１０ｍｍとするのがよい。リボン状基材１と蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５との距離Ｌが０．１ｍｍ未満の場合は、蒸着の堆積速度が速すぎて、均一な膜厚の化合物半導体層３を形成できない傾向がみられる。逆に、その距離Ｌが５０ｍｍを超える場合は、蒸着の堆積速度が低いため製品加工速度が向上せず、化合物半導体層３の膜厚がばらつくうえ、蒸着材料のロスが増大する傾向がみられる。なお、上記蒸着源の蒸気放出口に、基材幅方向の蒸着材料の飛散量（＝基材に対する蒸着材料の付着量）を補正する補正板等を取り付けてもよい。

なお、各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５とリボン状基材１との距離Ｌを調節する方法は他の方法でもよく、例えば、各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５の上端面（開口）を同じ高さに揃え、リボン状基材１の走行を案内するガイドローラーを多数増設して、これらガイドローラーの位置（高さ）をそれぞれ変更することにより、上記リボン状基材１の走行位置を各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５上で個々に変更する方法でもよい。

また、上記のように、VI族元素（上記例においてはＳｅ）の蒸着に使用する蒸着源（１５）は、その加熱温度（２００℃）が蒸着対象の基材（５５０℃以上）に比べて低いことから、この基材の近接に起因する輻射熱等により熱干渉が起こる場合がある。その場合は、上記蒸着源の蒸気放出口近傍に、それを抑制するための熱干渉抑制手段を取り付けてもよい。そして、その他の蒸着源の熱により基材の温度が上がり過ぎる場合には、基材を冷やす基材冷却手段等を設けてもよい。

さらに、上記例では、一つの蒸着物質に対して一つの蒸着源を設ける例をあげたが、一つの蒸着物質に対して複数の蒸着源を組み合わせた蒸着ユニットを対応させれば、三段階法やバイレイヤー法といった、より高品質な化合物半導体層を形成できる方法を採用してもよい。

（ｄ）バッファ層形成工程
続くバッファ層形成工程は、チャンバ１０の減圧室Ｄ内で、上記減圧室Ｃ（化合物半導体層形成工程）を経由したリボン状基材１の一面（下面）に、前記（ｂ）裏面電極形成工程と同様のスパッタリングによりバッファ層４を形成する工程である。上記減圧室Ｄの中には、バッファ層形成用の材料（ターゲット）を保持する第二スパッタリング装置１６と、リボン状基材１のターゲットに対する距離を一定に維持するためのガイドローラー等の基材位置安定手段（図示省略）とが配置されており、化合物半導体層付きのリボン状基材１が第二スパッタリング装置１６のターゲットホルダ（図中点線で表示）に対して所定の距離（Ｌ₁₆）を保った状態で走行できるようになっている。

上記バッファ層形成用のターゲット材料としては、ｎ型半導体特性を有する化合物が用いられ、その具体例としては、ＺｎＯ、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ、Ｚｎ（Ｏ，Ｓ）等の酸化亜鉛系の化合物があげられる。バッファ層の形成は、減圧室Ｄ内を０．２〜０．５Ｐａに減圧した状態で、差動排気装置Ｚ₂を通過した化合物半導体層付きリボン状基材１を、第二スパッタリング装置１６上を走行させ、ＤＣスパッタリング法により、このリボン状基材１の表面に、上記バッファ層形成用のターゲット材料からなる層（膜厚約５０〜２００ｎｍ程度）を連続的に形成する。

なお、上記減圧室Ｄの上流側（基材供給側でかつ巻出し機Ａ側）には、先に述べたように、この減圧室Ｄと化合物半導体層形成工程の減圧室Ｃとをそれぞれ別の所要の圧力に維持するための差動排気装置Ｚ₂が配設されている。また、その下流側（基材巻取側でかつ巻取り機Ｆ側）には、図１に示すように、この減圧室Ｄと後記の透明導電層（透明電極）形成用の減圧室Ｅとをそれぞれ別の所要の圧力に維持するための差動排気装置Ｚ₃が配設されており、上記バッファ層４が形成されたリボン状基材１は、その状態で上記差動排気装置Ｚ₃を通過し、次工程である減圧室Ｅに搬送される。

このバッファ層形成工程は、上記各差動排気装置Ｚ₂，Ｚ₃により各減圧室が一体に連結されたチャンバ１０内で、真空一貫により行われるため、従来の化学析出法（バッチ式）で行われるバッファ層形成に比べ、工程間の待ち時間や作業時間がなく、その加工時間を大幅に短縮することができる。また、加工途中のリボン状基材１をチャンバ１０から取り出す必要がなく、製造途中の薄膜が大気（外気）に触れて品質が低下したり、その膜の表面に不純物が付着したりするおそれが少ないという利点を有する。

（ｅ）透明導電層形成工程
つぎの透明導電層形成工程は、チャンバ１０の減圧室Ｅ内で、上記減圧室Ｄ（バッファ層形成工程）を経由したリボン状基材１の一面（下面）に、上記（ｄ）バッファ層形成工程と同様のスパッタリングにより、導電性酸化物からなる透明導電層（透明電極）５を形成する工程である。上記減圧室Ｅの中には、透明導電層形成用の材料（ターゲット）を保持する第三スパッタリング装置１７と、リボン状基材１のターゲットに対する距離を一定に維持するためのガイドローラー等の基材位置安定手段（図示省略）とが配置されており、化合物半導体層付きのリボン状基材１が第三スパッタリング装置１７のターゲットホルダ（図中点線で表示）に対して所定の距離（Ｌ₁₇）を保った状態で走行できるようになっている。

上記透明導電層形成用のターゲット材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化亜鉛アルミニウム（Ａｌ：ＺｎＯ）等の光透過率が８０％を超える金属酸化物が用いられ、減圧室Ｅ内を０．２〜０．５Ｐａに減圧した状態で、差動排気装置Ｚ₃を通過したバッファ層付きリボン状基材１を、第三スパッタリング装置１７上を走行させ、ＤＣスパッタリング法により、このリボン状基材１の表面に、上記透明導電層形成用のターゲット材料からなる透明電極層（膜厚約５０〜２００ｎｍ程度）を連続的に形成する。

なお、上記減圧室Ｅの上流側（基材供給側でかつ巻出し機Ａ側）には、先に述べたように、この減圧室Ｅとバッファ層形成工程の減圧室Ｄとをそれぞれ別の所要の圧力に維持するための差動排気装置Ｚ₃が配設されている。また、その下流側（基材巻取側でかつ巻取り機Ｆ側）には、図１に示すように、後記の巻取り機Ｆを備える減圧室Ｙと連通する連絡管２２が接続されており、上記加工の終わったリボン状基材１は、最終の基材回収工程へ搬送される。
（ｆ）基材回収工程
基材回収工程は、上記透明導電層形成後のリボン状基材１（リボン状太陽電池セル）を、基材回収側減圧室Ｙの中に収容された巻取り機Ｆを用いて、リールあるいはロール等に巻回して回収する工程である。上記減圧室Ｙの内部には、上記リボン状基材１を所定の速度（ラインスピード）で巻き取ることのできる巻取り機Ｆと、リボン状基材１の走行位置を案内するガイドローラー等とが配置されている。なお、この減圧室Ｙは、連絡管２２を介して透明導電層形成用の減圧室Ｅと連通しているため、その内部の圧力は減圧室Ｅと同じ（０．２〜０．５Ｐａ）になっている。

以上の各工程を経ることにより、幅５〜３０ｍｍ（基材幅）、長さ１〜１００ｍの長尺状の太陽電池セルが得られる。なお、この長尺の帯状太陽電池セルを、基材長手方向に所定長さ（１ｃｍ〜１０ｍ）に切断することにより、後記のストリップ状の太陽電池セルが作製される。

上記の太陽電池セルの製法によれば、形成材料や成膜条件の異なる各形成工程間で、基材や成膜後の基材を装置（チャンバ１０）から取り出す必要がなく、各減圧室Ａ〜Ｆの減圧−加圧（大気圧下への開放）を繰り返す作業や、工程間の待ち時間（ロスタイム）もない。さらに、製造途中の各薄膜が大気（外気）に触れて酸化したり、その膜等の表面に不純物が付着したりするおそれもない。これにより、本実施形態における太陽電池セルの製法は、高品質な太陽電池セルを効率良く作製することができる。

また、上記太陽電池セルの製法においては、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程で使用する減圧室Ｃ内に、ＣＩＧＳ系太陽電池を構成するＩ族元素（Ｃｕ）、III族元素（Ｉｎ，Ｇａ）、VI族元素（Ｓｅ）にそれぞれ対応する蒸着源（１２，１３，１４，１５）が、リボン状基材１の走行方向（白抜き矢印）に沿って一列状に配置され、上記リボン状基材１として幅５〜３０ｍｍの長尺状ＳＵＳ製基材を用いて、上記各蒸発源（１２，１３，１４，１５）内の蒸着材料を加熱蒸発させながら、裏面電極２層が形成済みのリボン状基材１を、この基材１と各蒸着源のノズル１２，１３，１４，１５との距離Ｌ（Ｌ₁₂，Ｌ₁₃，Ｌ₁₄，Ｌ₁₅）が５０ｍｍ以下となる位置を走行させることにより、カルコパイライト型の化合物半導体層３を形成している。そのため、この太陽電池セルの製法は、基材幅方向に膜厚の揃った、安定した物性の化合物半導体層３を、高速で形成することができる。その結果、本実施形態における太陽電池セルの製法は、基材の幅方向にも流れ方向にも電気的特性の揃った、一定品質の帯状太陽電池セルを、安定して高収率で作製することが可能になる。

つぎに、上記実施形態の太陽電池セルの製法で得られた帯状太陽電池セルを用いて、大面積の太陽電池モジュールを製造する方法について説明する。

まず、上記太陽電池セルの製造工程で得られた長尺の帯状太陽電池セルを、所定長さ（基材長手方向）に切断して、ストリップ状の太陽電池セルを作製する。
（ｇ）帯状太陽電池セルの切断工程
この工程は、リールあるいはロール等に巻き取られている、前記長尺の帯状太陽電池セル（幅５〜３０ｍｍ）を送り出しながら、例えばレーザー等の熱的手段やカッター等の物理的手段を用いて、上記帯状太陽電池セルを基材長手（長尺）方向に所定の寸法で切断し、得られるストリップ状太陽電池セル（６）のサイズを、次工程で加工し易いサイズに揃える工程である。なお、その切断長さは、通常１ｃｍ〜１０ｍ、好ましくは２ｃｍ〜２ｍ（基材長手方向）である。この切断長さは、次工程で使用される太陽電池モジュール（Ｍ）のハウジングサイズにより適宜変更される。

また、上記帯状太陽電池セルの切断工程は、帯状太陽電池セルの切断前に、上記長尺状の帯状太陽電池セルを送り出しながら検査する検査工程や、この検査工程により見つかったセルの欠陥部位のみを切断して取り除く欠陥切除工程等を備えていてもよい。これらの工程により、検査工程で発見された欠陥部位の基材長手方向両側を、基板幅方向に切断・除去することにより、欠陥部位を容易に切除することができる。また、この欠陥切除方法は、太陽電池セルの欠陥によるロスを最小限に抑えることができる点で優れている。これら検査工程と欠陥切除工程とは、上記帯状太陽電池セルの切断前に行う方が好都合であるが、切断後に、ストリップ状太陽電池セル（６）を個別に検査して、欠陥部位を切除してもよい。

つぎに、作製されたストリップ状太陽電池セル６を複数個用いて、大面積の太陽電池モジュールＭを作製する。図３（Ａ）は本実施形態における太陽電池モジュールＭの平面図であり、（Ｂ）はこの太陽電池モジュールＭの断面図である。

（ｈ）太陽電池モジュールの組立工程
この工程では、モジュール（製品）として必要とされる電流値および電圧値に応じて、上記長さの揃えられたストリップ状太陽電池セル６を複数（本実施形態においては３個）直列に接続し、図３（Ａ）のような太陽電池モジュールＭを作製する。なお、図３（Ａ），（Ｂ）において、７は接合金属、４１はフレーム、４２は裏面支持材、４３は表面保護材、４４は封止樹脂を示す。また、上記フレーム４１，裏面支持材４２，表面保護材４３により、ストリップ状太陽電池セル６を収容するハウジング（ケース）が形成されている。

太陽電池モジュールＭを組立・作製する工程では、各ストリップ状太陽電池セル６は、基材長手方向を揃え、図３（Ｂ）のように、その基材幅方向をハウジングの底部に対して所定の角度傾けた状態で、それぞれの一部（長辺側部）が重なり合うように収容される。そして、隣接するストリップ状太陽電池セル６の表面の電極（透明電極または透明導電層５）と、セル裏面の電極（導電性金属のリボン状基材１または裏面電極２）とが、接合金属７等の導電性部材，導電性を有するテープや接着剤、あるいは、はんだ材料等を用いて、上記重ね合わせ部位で電気的に（この場合は直列に）接続される。

そして、上記ハウジング内の隙間には、各ストリップ状太陽電池セル６を湿気や汚れ，紫外線，物理的な応力等から保護するために、透明な封止樹脂４４等が充填され、その硬化後に、発電性能の検査等を経て、製品としての太陽電池モジュールＭが完成する。

なお、上記太陽電池モジュールＭのハウジング内には、各ストリップ状太陽電池セル６で発生する電力（電流）を外部に取り出すための端子盤等（図示省略）が配設され、ハウジングの外部には、他の太陽電池モジュールＭ等と電気的および物理的に連結するための外部端子（図示省略）等が取り付けられる。

また、太陽電池モジュールＭの大きさは、用途に応じて適宜設定されるが、例えば、その幅は１０ｃｍ〜１ｍ、長さは５０ｃｍ〜２ｍ程度であり、上記フレーム４１は、太陽電池の用途によっては省略されることがある。

用途や使用される環境等に応じて変更されるが、例えば、フレーム４１を構成する材料としては、金属や樹脂等を用いることができる。上記裏面支持材４２としては、金属板，樹脂板や、フッ素樹脂フィルム，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等を好適に採用することができる。また、表面保護材４３および封止樹脂４４は、透明あるいは半透明であることが必須であり、上記表面保護材４３の好適な例としては、強化白板ガラス等があげられ、上記封止樹脂４４の好適な例としては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）等があげられる。

以上の工程により、本実施形態の太陽電池モジュールの製法は、大面積の太陽電池モジュールを、効率よく製造することができる。また、その太陽電池セルとして、前記ストリップ状の太陽電池セルを用いていることから、パネルの大きさが規定（規格化）された太陽電池モジュールや家庭用太陽光発電ユニット、あるいは、さらに大規模な太陽電池アレイやメガソーラー等の太陽光発電施設等、顧客の要望するモジュールサイズに、柔軟に対応できるという点で有利である。

つぎに、実施例について比較例および従来法による参考例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
上記実施の形態に記載の太陽電池セル製造装置を（図１参照）用いて、ロール・トゥ・ロールプロセスにより、真空一貫で、「実施例１」の帯状太陽電池セルを作製した。なお、実施例１の太陽電池セルは、その作製（形成過程）中に一度もチャンバから出さず、上記実施の形態に記載の手順のとおり、下記の工程を連続して行った。加工条件は以下のとおりである。

〈リボン状基材〉ＳＵＳ４３０：幅 １５ｍｍ，厚さ ５０μｍ（ＪＦＥスチール社製）
上記基材を用いて、加工速度（ラインスピード）１ｍ／分で加工を行った。なお、ロール・トゥ・ロールプロセスであるため、下記の各工程におけるラインスピードは同一である。

〈裏面電極形成工程〉
減圧室Ｂ：室内圧力 ０．８Ｐａ
裏面電極形成材料：Ｍｏ
スパッタリング法により膜厚５００ｎｍの裏面電極層を連続形成した。
〈化合物半導体層形成工程〉
減圧室Ｃ：室内圧力 １×１０^-3Ｐａ，室内温度 ５５０℃
化合物半導体層形成材料：Ｃｕ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｓｅ（ＣＩＧＳ系化合物半導体層）
ただし、その構成比が、（Ｃｕ／（Ｇａ＋Ｉｎ）＝０．８５，Ｇａ／（Ｇａ＋Ｉｎ）
＝０．３）になるように上記各形成材料を供給した。
（各蒸着源の加熱温度は、前記実施の形態を参照。）
各蒸着源の蒸気放出口の基材幅方向の幅（開口幅）Ｗ：２０ｍｍ
各蒸着源の蒸気放出口と基材走行位置との間の距離（蒸着距離）Ｌ：３０ｍｍ
上記条件の真空蒸着により総膜厚２．２μｍの化合物半導体層を連続形成した。

〈バッファ層形成工程〉
減圧室Ｄ：室内圧力 ０．２Ｐａ
裏面電極形成材料：Ｚｎ（Ｏ，Ｓ） ＺｎＯ ８０ｗｔ％，ＺｎＳ ２０ｗｔ％
スパッタリング法により膜厚１００ｎｍのバッファ層を連続形成した。
〈透明導電層形成工程〉
減圧室Ｅ：室内圧力 ０．４Ｐａ
裏面電極形成材料：ＩＴＯ
スパッタリング法により膜厚２００ｎｍの透明導電層（透明電極）を連続形成した。

［比較例１］
上記実施例１に使用した太陽電池セル製造装置（「実施の形態」の装置：図１参照）において、化合物半導体層形成工程（減圧室Ｃ）の基材流れ方向前後に、別途開口を設け、スパッタリングによる裏面電極形成（減圧室Ｂ）後のリボン状基材を、減圧室Ｃの上流側開口（新設）から一旦チャンバ外（大気圧下）に搬出して巻き取った。つぎに、装置外に巻き取った基材を、上記減圧室Ｃの上流側開口からチャンバ（減圧室Ｃ）内に導入し、実施例１と同様の条件で真空蒸着により化合物半導体層を形成した後、リボン状基材を、この減圧室Ｃの下流側開口（新設）から再度チャンバ外（大気圧下 ２回目）に搬出して巻き取った。さらに、装置外に巻き取った基材を、上記減圧室Ｃの下流側開口からチャンバ内に導入し、実施例１と同様の条件で、スパッタリングによるバッファ層形成工程（減圧室Ｄ）およびスパッタリングによる透明導電層形成工程（減圧室Ｅ）を行った後、完成後の太陽電池セルを装置の巻取り機Ｆで巻き取り、「比較例１」の太陽電池セルを得た。なお、上記のように加工中に装置外（大気圧下）に二度取り出す以外、その他の加工条件は上記実施例１と同様である。

［参考例１］
参考例１の太陽電池セルは、基材として１００ｍｍ角の青板ガラス（ＳＬＧ）製基板を用い、バッチ式のスパッタリング装置および真空蒸着装置を順次使用して、実施例１と同様の加工条件にて太陽電池セルを作製した。なお、上記各装置のチャンバ（加工室）の間は繋がって（連通して）おらず、各工程の間には、上記基板を大気圧下に取り出す作業が必ず含まれる。また、各工程ごとに、上記各チャンバ（加工室）を減圧−加圧（開放）する）ための待ち時間等が発生する。

上記実施例１，比較例１，参考例１の太陽電池セルを用いて、その変換効率を測定した。
＜変換効率＞
ソーラシミュレータ（セルテスター 山下電装社製 ＹＳＳ−１５０）を用いて、疑似太陽光（ＡＭ１．５）を、１００ｍｍ角以上の照射面積になるように調整して照射し、各実施例１，比較例１，参考例１の太陽電池セルの変換効率ηを測定した。

上記変換効率の測定において、実施例１の太陽電池セルは変換効率η＝１４．５％、比較例１の太陽電池セルは変換効率η＝１２．０％、参考例１の太陽電池セルは変換効率η＝１０．０％と、本発明の太陽電池セルの製法は、太陽電池セルの性能（変換効率）を低下させることなく、従来例である参考例１に比べ、その生産効率を向上させることができた。

本発明の太陽電池セルの製法および製造装置によれば、品質の揃った太陽電池セルを、短時間で効率良く製造することができる。これにより、太陽電池セルの単位面積あたりのコストを低減することができる。また、この太陽電池セルは、大面積化およびモジュール化も容易で、しかも上記のように単価も安いことから、家庭用太陽光発電ユニット、あるいは、さらに大規模な太陽電池アレイやメガソーラー等の太陽光発電施設等に適する。

１ 基材
１０ チャンバ
Ａ 巻出し機
Ｆ 巻取り機
Ｂ〜Ｅ 減圧室
Ｘ，Ｙ 減圧室
Ｚ₁，Ｚ₂，Ｚ₃ 差動排気装置

Claims (12)

1. 導電性のリボン状基材の上に化合物半導体層を形成して帯状の太陽電池セルを製造する方法であって、
   （ａ）上記リボン状基材を供給する基材供給工程と、
   （ｂ）上記リボン状基材の上に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、
   （ｃ）上記裏面電極の上に化合物半導体層を形成する化合物半導体層形成工程と、
   （ｄ）上記化合物半導体層の上に酸化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
   （ｅ）上記バッファ層の上に導電性酸化物からなる透明導電層を形成する透明導電層形成工程と、
   （ｆ）上記各層形成後のリボン状基材を回収する基材回収工程と、を備え、
   上記リボン状基材が、上記各工程に対応した複数の減圧室を有するチャンバ内を走行する間に、少なくとも上記（ｂ）〜（ｅ）の工程が、それぞれ１Ｐａ以下の条件下において、この順に連続して行われることを特徴とする太陽電池セルの製法。
2. 上記（ｂ）裏面電極形成工程がスパッタリングにより行われ、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程が真空蒸着により行われ、上記（ｄ）バッファ層形成工程がスパッタリングにより行われ、上記（ｅ）透明導電層形成工程がスパッタリングにより行われる、請求項１記載の太陽電池セルの製法。
3. 上記チャンバ内の各減圧室の間には、これら各減圧室をそれぞれ個別の所要圧力に保つための差動排気手段が配設され、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程で使用する減圧室の圧力が、他の（ｂ），（ｄ），（ｅ）の工程で使用する減圧室の圧力の１／１００以下になっている請求項２記載の太陽電池セルの製法。
4. 上記（ｂ）裏面電極形成工程で使用する減圧室の圧力が、上記（ｄ），（ｅ）の工程で使用する減圧室の圧力より高くなっている請求項３記載の太陽電池セルの製法。
5. 上記（ｃ）化合物半導体層形成工程で使用する減圧室内に、上記化合物半導体層を構成する複数の材料にそれぞれ対応する複数の蒸着源のノズルが、上記リボン状基材の走行位置に沿って一列状に配置され、上記（ｃ）化合物半導体層形成工程が、上記リボン状基材として幅５〜３０ｍｍの金属製基材を用いて、上記各蒸発源内の化合物半導体材料を加熱蒸発させながら、上記リボン状基材を、この基材と上記各蒸着源のノズルとの距離Ｌが５０ｍｍ以下になる位置を通過させることにより行われる請求項２〜４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製法。
6. 上記各蒸着源のノズルにおける蒸気放出口の基材幅方向の開口幅Ｗが、上記リボン状基材の幅Ｈに対して、１〜１．５倍広くなっている請求項５記載の太陽電池セルの製法。
7. 上記化合物半導体層が、元素周期表におけるＩ族の元素群から選ばれた少なくとも１種の化合物半導体材料と、III族の元素群から選ばれた少なくとも１種の化合物半導体材料と、VI族の元素群から選ばれた少なくとも１種の化合物半導体材料とからなるカルコパイライト型半導体である請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製法。
8. 導電性のリボン状基材の上に化合物半導体層を形成して帯状の太陽電池セルを製造する装置であって、
   上記リボン状基材を送り出す基材供給手段Ａと、加工後のリボン状基材を巻き取る基材回収手段Ｆとの間に、少なくとも、
   上記リボン状基材の所定面に裏面電極を形成する裏面電極形成用の減圧室Ｂと、
   上記裏面電極の所定面に化合物半導体層を形成する化合物半導体層形成用の減圧室Ｃと、
   上記化合物半導体層の所定面に酸化物半導体からなるバッファ層を形成するバッファ層形成用の減圧室Ｄと、
   上記バッファ層の所定面に導電性酸化物からなる透明導電層を形成する透明導電層形成用の減圧室Ｅとを有するチャンバが設けられ、
   これら減圧室Ｂ〜Ｅが、上記リボン状基材が連続して走行可能なように配置され、上記減圧室Ｂ〜Ｅの各間に、これら各減圧室をそれぞれ個別の所要圧力に保つための差動排気手段Ｚが配設されていることを特徴とする太陽電池セルの製造装置。
9. 上記裏面電極形成用の減圧室Ｂ内に第一のスパッタリング装置が配置され、上記化合物半導体層形成用の減圧室Ｃ内に真空蒸着装置が配置され、上記バッファ層形成用の減圧室Ｄ内に第二のスパッタリング装置が配置され、上記透明導電層形成用の減圧室Ｅ内に第三のスパッタリング装置が配置されている、請求項８記載の太陽電池セルの製造装置。
10. 上記化合物半導体層形成用の減圧室Ｃ内に、上記真空蒸着装置として、化合物半導体層を構成する複数の材料にそれぞれ対応する複数の蒸着源のノズルが、上記リボン状基材の走行位置に沿って一列状に配置され、この減圧室Ｃ内に、上記リボン状基材を各蒸着源のノズルとの距離Ｌを所定距離に保った状態で走行させるための基材位置安定手段が設けられている請求項９記載の太陽電池セルの製造装置。
11. 上記チャンバにおける基材流れ方向の上流側入口に、上記基材供給手段Ａを内蔵する減圧室Ｘが配置され、このチャンバにおける基材流れ方向の下流側出口に、上記基材回収手段Ｆを内蔵する減圧室Ｙが配置され、これら減圧室Ｘと減圧室Ｙとが、それぞれ上記チャンバに連結されている請求項８〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造装置。
12. 上記請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池セルの製法によって得られた長尺の帯状太陽電池セルを、基材長手方向に所定長さに切断し、ストリップ状の太陽電池セルを作製するとともに、このストリップ状太陽電池セルを幅方向に複数個並べ、互いに隣接する長辺側部どうしを重ね合わせて、これら各セル表面の透明導電層側電極と、セル裏面の導電性基材または裏面電極とを、電気的に接続することにより、大面積の太陽電池モジュールを形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製法。

Images