JP2741638B2 - 無定形シリコン太陽電池の製造方法 - Google Patents
無定形シリコン太陽電池の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、相異なる導電型
の無定形半導体材料で形成された互いに隣接する層をグ
ロー放電法により連続的に被着する無定形シリコン太陽
電池の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】太陽放射線を使用可能な電気エネルギー
に変換する構造の光電装置が知られている。この種の装
置の一つとして不純物が添加された無定形シリコンの多
層本体を持つシリコン太陽電池がある。このような太陽
電池および電池構造を作製するために不純物添加層をグ
ロー放電チャンバ内で連続的に被着する方法が米国特許
第４２２６８９８号に記載されている。この特許による
と、無定形材料からなる不純物添加層および真性層はハ
ウジング内の単一の真空チャンバ内で形成される。そし
て、複数個の導管によって種々の不純物を含む反応ガス
混合物（不純物添加層を形成する場合）および不純物を
含まない反応ガス混合物（真性層を形成する場合）が該
チャンバ内に順次導入される。 【０００３】単一チャンバ内におけるバッチ処理方式で
は、最終電池構造の最適化および生産速度が望みの場合
よりも制限されてしまう。相異なるタイプの材料で形成
された隣接層（真性層も含む）を有する多層構造の太陽
電池を単一のグロー放電チャンバ内で作製する場合、複
雑な制御装置や時間のかかる手法が必要となる。特に、
一つ一つの電池を製造するために減圧および加熱をいち
いちおこない、各層を被着した後に冷却をおこなうこと
は電池を作製するための平均時間を大幅に長びかせるこ
ととなる。 【０００４】さらに、不所望な処理や他の要因によって
相異なるタイプの材料で形成された層ごとに真性層が汚
染されることは電池を最適に動作させるためには避けな
ければならない。そうするためには、単一チャンバ方式
では、交叉汚染を避けるために中途で排気をおこなう必
要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、連
続的に無定形半導体材料を被着しても相異なる電気特性
を有する無定形半導体材料よりなる隣接層のそれぞれが
交差汚染を受けることがなく、かつ生産速度を制限され
ることなく製造することができる無定形シリコン太陽電
池の製造方法を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明に従って、相異
なる電気特性を有する無定形半導体材料よりなる隣接層
を別々の環境的に離隔されたグロー放電領域内で基板上
に被着することによって克服することができる。これら
隔離された領域はそれぞれ所定の反応ガス混合物を収容
し、交叉汚染を避けるために相互に分離された複数個の
隣接するチャンバであってよい。基板は隔離された領域
あるいはチャンバ内を順次進行ないし運搬され、個々の
電池構成に必要とされる異なる電気特性を持つ隣接層が
被着される。該基板はステンレス鋼のような連続ウェブ
であってよく、これは実質的に連続的に隔離された領域
ないしチャンバ内に供給され、所望電池構造を得るべく
各層が被着される。特定の電池形状に必要な場合、マス
クを用いてもよい。 【０００７】すなわち、この発明の無定形シリコン太陽
電池の製造方法は、ガス導入口とガス排気口とを含みＰ
型半導体層を被着するためのチャンバと、ガス導入口と
ガス排気口とを含みＩ型半導体層を被着するためのチャ
ンバと、ガス導入口とガス排気口とを含みＮ型半導体層
を被着するためのチャンバとを有し、各チャンバが導電
性表面を有する帯状基板の搬入および搬出口に設けられ
たスリットを含む隔離通路を介して分離配置されている
被着装置に、前記基板を搬入し、前記Ｐ型半導体層、前
記Ｉ型半導体層および前記Ｎ型半導体層を積層させてグ
ロー放電により無定形シリコン太陽電池を製造する方法
であって、 第１の真空チャンバ内に前記帯状基板をロー
ル状にして配置する工程と、 前記第１の真空チャンバか
ら前記帯状基板を搬出し、前記スリットを通じて各 チャ
ンバ内に搬入し、前記帯状基板の被着面を下方かつグロ
ー放電を生じるための電極の平坦な面に向けて配置する
工程と、 前記帯状基板を加熱手段により加熱する工程
と、 前記帯状基板と前記電極との間に反応ガスを導入す
ることにより、グロー放電を生ぜしめて前記帯状基板上
に各半導体層を被着せしめる工程と、 隣接する前記チャ
ンバ間の雰囲気を分離するために前記スリットにチャン
バ外部から掃気用ガスを導入する工程と、 各半導体層が
被着された前記帯状基板を第２の真空チャンバ内でロー
ル状に巻き取る工程とを含むことを特徴とする。 【０００８】この発明によれば、上述のようにスリット
を含む隔離通路によって各半導体層被着用のチャンバが
分離されており、しかもスリットには外部から掃気用の
ガスが導入されるので、各チャンバ内のガスが隣接する
チャンバ内に混入し難くなる。また、成膜前後のロール
状の基板は、スリットによって半導体層被着用のチャン
バから分離された真空チャンバから搬入あるいは真空チ
ャンバへ搬出され（巻き取られ）るので、異物が付着し
難く、こうして特性のよい大面積無定形シリコン太陽電
池を製造することができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、図面に沿ってこの発明をさ
らに詳しく説明する。 【００１０】図１には、この発明に従う太陽電池の連続
製造システムの一態様における様々な工程が示されてい
る。基板１０はその上に無定形シリコンが被着し得るな
らばいずれの所望材料で形成されてもよく、また入射太
陽放射線に対して透明であっても不透明であってもよ
い。また、基板１０は搬送機構によって運ばれるウェブ
もしくは個々のプレート例えば金属箔、金属、ガラスま
たはポリマーであってもよい。ステンレス鋼やアルミニ
ウムのような金属またはポリマーである場合、該ウェブ
は大きなロールのような半連続給源から供給できる。連
続ウェブから供給された場合、該基板を穿孔機１２に通
し、以後の工程を長手方向に統合させるように基板１０
を進行させかつ長手方向の参照印を提供するために該ウ
ェブの両側端部に沿ってスプロケット孔を穿ってもよ
い。もちろん、穿孔およびスプロケット孔は用いなくと
もよく、エッジガイドその他の整合装置を用いてもよ
い。穿孔後、基板１０はそれがアルミニウムで形成され
ている場合および所望の場合、陽極酸化浴中に搬送され
そこで基板上、特に、被着がおこなわれる表面上に酸化
アルミニウム絶縁層１６（図４参照）が形成される。基
板としてステンレス鋼を用いかつ絶縁層を望む場合、例
えばＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等を被着させることができ
る。 【００１１】次に、一連のベースコンタクトを絶縁層上
に所望により形成する。このベースコンタクトはスプロ
ケット孔に対して長手方向に整列させることができ、そ
の結果、ベースコンタクトの適切な位置決めがおこなえ
る。図４には、これらベースコンタクトのうちの２つが
符号１８および２０で示されている。ベースコンタクト
の配列は図１に示すように選ぶことができ、あるいはそ
の他所定の電池に要求される直列または並列接続配置に
応じて選ぶことができる。このベースコンタクトを形成
するための装置２２は通常のものであり、典型的に、機
械的もしくはリトグラフ的マスクの適用、その後のベー
スコンタクトの形成およびその後のマスク除去をおこな
うものである。実際のベースコンタクトの形成は当該分
野で知られた方法例えば蒸着、スパッタ、シルクスクリ
ーニング、プリント等によっておこなうことができ、そ
の詳細は当業者には不要であろう。 【００１２】導電性基板は絶縁層およびベースコンタク
トを形成することなくそのまま共通電極として用いるこ
とができ、したがって絶縁層およびベースコンタクトの
形成工程およびマスク工程を省くことができる。この場
合、全ての電池は共通電極となる基板と並列に接続する
（図５参照）。ガラス基板またはポリマー基板を用いる
と、絶縁層を形成しないでよい。 【００１３】穿孔、陽極酸化およびベースコンタクトの
形成は、これらがおこなわれる場合、同じ移動する基板
に対して動作し、順次配置された装置を用いて連続的に
おこなってもよいが、これら工程は別々の装置を用い、
各工程後に連続ウェブ基板を巻き取っておこなってもよ
い。重要な、無定形シリコンの基板１０への被着は図１
および図２に示す被着チャンバ２４，２６および２８内
でおこなわれる。チャンバ２４の内部の一例が図３に示
されている。図２には、３つの別々のチャンバが示され
ているが、一つの大きなチャンバを適当に個々の被着領
域に仕切り、その各領域を個々の導電形（例えば、ｎ
形，Ｐ形または真性）の無定形シリコンを被着するため
にのみ用いるようにしてもよい。 【００１４】各被着領域は被着層の厚さおよび被着速度
に応じてチャンバの長さまたは複数個の別々のチャンバ
によって規定される。全ての図示の被着領域は互いに分
離されている。この被着系は個々の反応ガス混合物のプ
ラズマから無定形シリコンのＰ形層、真性層およびｎ形
層（または、その逆の順序）をグロー放電によって被着
するものである。各層を別々に被着することによって電
気特性の良好な無定形シリコン層を持つ電池が得られ
る。 【００１５】無定形シリコン層を被着した後、最上層の
シリコン層上に、光電池によって発生した電流を集める
ためのトップコンタクト層３０を被着する（図４）。こ
の層３０は、基板１０が不透明の場合、放射線エネルギ
ーを各シリコン層に通すために透明な材料で形成され
る。 【００１６】普通用いられる透明な導電材料は酸化イン
ジウム−スズ、酸化スズまたは酸化インジウムである。
透明基板上に形成された電池の場合、該構造は基板上に
トップ導電性酸化物（ＴＣＯ）を、そして最上層上に不
透明コンタクトを形成したものであってよい。殆どの場
合、トップコンタクト層は大きな領域の電池から電流を
集めるに充分な導電性がないので、当業者によく知られ
ているように、ＴＣＯとともに適当な金属で形成された
電流収集用グリッドが用いられる。各電池が電気的に絶
縁されている（共通層によって並列接続されていない）
場合、金属接続３１をさらに被着して個々の電池を直列
もしくは並列接続することができる（図 ４）。 【００１７】無定形シリコン層は可視太陽放射線を非常
に反射させるものであるから、入射エネルギーの多くは
反射されてしまう。このエネルギー損失を防止するため
に、反射防止（ＡＲ）層３２を形成する（図６）。この
ＡＲ層は反射する光の量を減少させる。ＡＲ層は硫化亜
鉛、酸化ジルコニウム、窒化シリコンおよび酸化チタン
のような誘電材料で形成することができる。しかし、Ｔ
ＣＯをトップコンタクト層として用いた場合、該ＴＣＯ
層の厚さをそれがトップコンタクトおよびＡＲ層として
作用するように選ぶことができる。こうすると、電池構
造および製造工程が簡略化される。図１に示す被着装置
３４はトップコンタクト層３０およびＡＲ層３２を、こ
れらが用いられる場合、被着するものである。これらの
被着によって太陽電池構造は完結するが、これを物理的
損傷から保護するために、ラミネートをおこなうことが
望ましい。ラミネータ３６によって、太陽電池構造の全
要素が形成されている基板の表面および裏面に保護ウェ
ブ３８および４０が適用される。このラミネート工程が
終ったならば、太陽電池を外部と接続することができ、
ウェブ基板は、それが用いられた場合、所望電圧および
電流を供給するために要求される通りに切断される。こ
うして、連続帯状体が提供され、太陽電池の経済的な製
造が達成される。 【００１８】この発明において重要な点は図２に概略的
に示す被着チャンバ２４，２６および２８内における無
定形シリコンの被着である。三つの分離された被着チャ
ンバはＰ形無定形シリコン層４２、真性無定形シリコン
層４４およびｎ形無定形シリコン層４６（図４）を順次
被着するためのものとして示されている。既述のよう
に、チャンバ２４，２６および２８は個々の反応ガス混
合物の成分が混入し合うのを避けるために相互に隔離さ
れている。被着は逆の順序でおこなってもよい。図４に
示す層配置は頂部から入射する光に対するものである。
不透明基板１０の代りに透明な基板を用いた場合、入射
光は基板側から受け取られる（図６）。さらに、所望に
応じて、ショットキ障壁すなわちＭ−Ｉ−Ｓを用いるこ
とができる（図７）。すなわち、被着チャンバあるいは
領域の数および長さ、その位置および被着する材料は所
望の太陽電池構造に従って選択することができるのであ
る。 【００１９】図３には、被着チャンバ２４の一例がより
詳しく示されている。図３において、基板１０は該図面
を見る者に向って移動する。ハウジング４８は被着チャ
ンバを囲包し、以後述べるように、実質的に連続的に基
板１０を進入・退出させる。加熱器５０は基板１０の近
傍に位置する大面積赤外線ヒータであってよい（図
３）。被着は基板１０の反対側表面で生じる。基板の加
熱およびその温度制御は本件と同時に米国にロバート・
エフ・エジャートン（Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ・Ｅｄｇｅｒｔ
ｏｎ）によって出願された「アパラタス・フォー・レギ
ュレイティング・サブストレート・テンパラチャー・イ
ン・ア・コンティニュアス・プラズマ・デポジション・
プロセス」という名称の米国出願に記載された方法およ
び装置によっておこなうことができる。 【００２０】処理用仕込みガスは例えばガスを基板１０
の表面に沿って基板の進行方向に直交する方向におよび
基板の中心に向う流れとして案内する開口（図示しな
い）を有する一対のマニホールド５２および５４から、
基板１０の被着側に供給される。あるいは、反応ガスは
例えば本件と同時に米国にマサツグ・イズ、チモシー・
ジェイ・バーナード（Ｔｉｍｏｔｈｙ・Ｊ・Ｂａｒｎａ
ｒｄ）およびデイビット・エイ・ガッツソ（Ｄａｖｉｄ
Ａ・Ｇｕｔｔｕｓｏ）によって出願された「カソード
・フォー・ジェネレイティング・ア・プラズマ」という
名称の米国出願に記載されている装置によって均一に案
内することができる。 【００２１】反応チャンバに供給されるガスは好ましく
はＳｉＦ4 および水素であり、アルゴンあるいは他のガ
ス例えば米国特許第４２２６８９８号もしくは本件と同
時に米国にビンセント・デー・カネラ（Ｖｉｎｃｅｎｔ
Ｄ・Ｃａｎｎｅｌｌａ）およびマサツグ・イズによっ
て出願された「インプルーブド・メソッド・フォー・プ
ラズマ・デポジション・オブ・アモルファス・マテリア
ル」という名称の米国出願に記載されている不活性ガス
のような不活性希釈ガスを含んでいてもよい。均一なガ
ス流が望ましく、したがって多数の開口部がマニホール
ドに形成されており、これらは基板の被着側と実質的に
平行におよび隣接して設けることができる。 【００２２】排気ポート５６が真空ポンプ（図示しな
い）に接続しており、これによって消費されたガスが排
出され圧力平衡を維持する。電極５８が基板１０から離
れて設置されており、それらの間でプラズマが発生す
る。ガスは電極５８を通って、好ましくは複数個の開口
６０を通って排出され均一流を維持する。プラズマ中に
おいて、処理用ガスは主にフッ化シリコン−水素ガス混
合物であり、種々の種例えばＳｉＦ4 ，ＳｉＦ3 ，Ｓｉ
Ｆ2 ，ＳｉＦや水素を含む他の種例えばＳｉＨＦ，Ｓｉ
ＨＦ2 ，ＳｉＨＦ3 等さらに当該分野でよく知られたド
ープ成分を含む。当業者にわかるように、これら種のい
くつかは遷移性のものである。排気ポート５６の所で達
成される真空ないし減圧はグロー放電プラズマが基板１
０の面で維持されうるような圧力を提供するものであ
る。０．１ないし３トルの範囲の圧力が好ましい。 【００２３】基板１０は接地されているが、電極５８
は、無定形シリコン層が被着されるグロー放電プラズマ
を基板１０の近傍に発生させ維持するための電気エネル
ギを供給する電源６２に接続している。電源６２はラジ
オ周波領域で動作するＡＣ電源であるのが典型である
が、グロー放電プラズマを発生させる電圧で動作するＤ
Ｃ電源であってもよい。ラジオ周波電力を望む場合、電
源は例えば前記三番目に記した米国出願に記載されてい
る通り低電力で５０ないし２００キロヘルツで動作し得
る。グロー放電プラズマを発生させる供給電力に加え
て、電源６２は電極と基板１０間にＤＣバイアスを印加
して基板バイアスを制御することができる。プラズマと
交叉して印加されるＤＣバイアスによってプラズマから
の無定形シリコンの被着工程がよりよく制御される。デ
ィスクリートタイプのまたは帯状の電池を作製する場
合、プラズマによって無定形シリコンを所望部分にのみ
被着させるように基板面をマスクする必要があるかもし
れない。このマスクは基板１０の面に近接して共に移動
するマスクベルト６４（図２）によっておこなえる。位
置合せは基板の端部に形成された孔によっておこなうこ
とができ、マスク６４は基板に対して適切に位置するよ
うになる。帯状電池は各チャンバを通る基板の進行方向
と平行に配置することもでき、その場合、長手方向の位
置合せは不要となる。マスク６４は連続帯状マスクであ
り、ハウジング４８内の案内ロール６５（図２）の回り
を動く。マスクベルト６４の下側の作用しない部分６３
（図２）は電極５８の下に位置していてもよい。マスク
ベルトは開放領域が大きいので、排気ポート５６から真
空ポンプに至る排出ガスの流れを妨害することはない。
各被着チャンバ２４，２６および２８は互いに類似のも
ので、被着チャンバ２６と２８はそれぞれ基板１０の前
進方向に移動するマスクベルト６６と５８を備えてい
る。 【００２４】各被着チャンバ２４，２６および２８は同
じ構造であってよいが、それぞれが被着する層のタイプ
によってそれぞれの中で発生するプラズマの成分はやや
異なる。マニホールドに供給されるガスは各被着チャン
バに応じて異なるものであってよいが、各チャンバ内へ
の供給ガスを同一とし、別の処でドープガス例えばｎ導
電形を与えるホスフィン（ＰＨ3 ）またはｐ導電形を与
えるジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を供給するようにしてもよ
い。例えば、アルゴンのような不活性ガス中のドープガ
ス源を別に設けることができる。基板１０の被着表面に
供給されるガスの流れは均一であることが望ましいの
で、ドープガスと不活性ガスとの混合ガス源を別に設け
た場合、ガスがマニホールド５２および５４中に供給さ
れマニホールドの開口から放出される前に混合しておく
ことが好ましい。各被着チャンバ２４，２６および２８
内における基板１０の滞留時間は被着すべき層の被着速
度および厚さに応じて異なる。例えば、Ｐ−Ｉ−Ｎ装置
を作る場合、それぞれの層の厚さは５０〜２００Å、２
０００〜６０００Åおよび１００〜５００Åであり得
る。すなわち、連続ウェブ系では異なる被着領域は被着
すべき厚さに比例した長さのものである。被着層の厚さ
は例えば本件と同時に米国にロバート・エフ・エジャー
トン（Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ・Ｅｄｇｅｒｔｏｎ）によって
「オプチカル・メソッズ・フォー・コントローリング・
レイヤー・シックネス」という名称で出願された米国出
願に記載された方法および装置によって監視し制御する
ことができる。 【００２５】無定形シリコンのプラズマ被着用供給ガス
およびドープガス等各被着チャンバ２４，２６および２
８内の工程可変因子を制御するためにそれぞれに制御装
置７０，７２および７４が接続されている。また、適切
なプラズマ放電の平衡を維持する適切な圧力レベルを維
持するために真空ポンプも制御され、加熱器の温度も制
御される。こうして、連続製造がおこなえる。この装置
系は基板をゆっくりと連続的に進行させて、あるいは基
板の所要部分を一工程から次の工程へと循環させて動作
させることができる。 【００２６】各被着チャンバは無定形シリコン被着の正
確な条件を提供しかつ適切な不純物添加レベルもしくは
ドープレベルを達成するために制御されたガス雰囲気を
持つ必要がある。基板１０が各チャンバに入りあるいは
そこから退出するスリットは狭いが、相互混合・汚染を
防止する手段が要求される。この手段は基板１０が通過
し得る狭いスリットを持ち基板を囲包する分離部材７６
および７８によって提供される。各分離部材中のスリッ
トは排気されてもあるいはアルゴンその他の不活性ガス
を流して、分離部材を通る基板１０から全ての反応ガス
を除去してもよい。 【００２７】上記分離部材は例えば本件と同時に米国に
マサツグ・イズおよびディビッド・エイ・ガッツソ（Ｄ
ａｖｉｄ Ａ・Ｇａｔｔｕｓｏ）によって「アイソレー
ション・バルブ」という名称で出願された米国特許に記
載された分離弁であってもよい。図２において、供給お
よび引取りは真空チャンバ内でおこなうものとして示さ
れているが、完全な連続系では基板は他の工程から進入
し、他の工程へと退出するであろうから、チャンバ２４
の入口およびチャンバ２８の出口にも分離部材は必要と
なろう。こうして、チャンバの分離が達成され無定形シ
リコン被着用供給ガスの連続流入およびドープガスの制
御された流入並び消費された反応ガスの真空除去を伴な
って各チャンバ内で制御され平衡を保った操作が維持さ
れ、その結果各チャンバ内に安定なプラズマおよび被着
条件が維持される。 【００２８】図４ないし図７にはこの発明によって作製
された太陽電池の４つの例が示されている。図４には複
数個のＰ−Ｉ−Ｎ電池８０を持つ太陽電池が示されてい
る。基板１０は金属であっても絶縁体であってもよい。
電池８０は既述のマスクによって相互に分離された帯状
体に形成されたものであってよい。絶縁層１６が金属基
板１０上に被着されているが、これは基板が絶縁体の場
合は省いてもよい。 【００２９】複数個のベースコンタクト（そのうち２つ
が１８と２０で示されている）が絶縁層１６上に被着さ
れている。以後の被着は各コンタクト上で同じであり、
Ｐ形層４２、ついで真性層４４およびｎ形層４６が被着
されている。酸化インジウムースズのようなトップコン
タクト層３０が被着され、必要に応じて、ＡＲ層が被着
されている。電池は電流を集めるためのグリッド８２を
含んでいてもよく、このグリッド８２は所望に応じて例
えば接続金層３１によって他の電池に電気的に接続され
ていてもよい。そして、電池全体がラミネート層３８お
よび４０によって保護され囲包されている。 【００３０】図５には第二の態様に従うＰ−Ｉ−Ｎタイ
プの太陽電池装置８４が示されている。この装置では、
金属基板１０全体にわたってｐ形層４２、真性層４４お
よびｎ形層４６が被着されている。個々の電池８６は並
列接続され、マスクまたはＴＣＯ層３０のホトリトグラ
フィーによって規定されている。電池８６は電流収集用
のグリッド８２´を含んでいてもよく、このグリッドは
所望に応じて接続し得る。 【００３１】図６にはガラスのような透明基板を持つ第
三の態様に従うＰ−Ｉ−Ｎタイプの電池装置８８が示さ
れている。この場合、太陽光は基板１０から入射するよ
うに示されている。基板にはＡＲ層３２が形成され、つ
いで所望によりグリッド９０が形成されている。その次
に、ｐ形層４２、真性層４４およびｎ形層４６が形成さ
れいる。ｐ形層を光の入射側に用いているので、ＴＣＯ
とｐ形層の間に中間層を設けてそれらの間の電気的適合
性ないし相容性を改善することが望ましい。ついで、平
行な底部導電体９２が最上層４６上に所望パターンで被
着される。 【００３２】図７には、Ｍ−Ｉ−Ｓタイプの装置９４が
示されている。金属基板１０上にはｎ形層４６および真
性層４４が形成されている。層４４上に絶縁層９６が形
成され、ついで良作用性金属コンタクト９８が個々の電
池に形成されている。コンタクト９８にＡＲ層３２を形
成できる。 【００３３】 【発明の効果】この発明の無定形シリコン太陽電池の製
造方法によれば、スリットを含む分離通路によって各半
導体層被着用のチャンバを分離し、しかもスリットには
外部から掃気用のガスを導入することにより、各チャン
バ内のガスが隣接するチャンバ内に混入することを防止
している。また、成膜前後のロール状の基板を、スリッ
トによって半導体層被着用のチャンバから分離された真
空チャンバから搬入あるいは真空チャンバへ搬出する
（巻き取る）ようにしたことにより、異物の付着を防止
している。これらにより、本発明によれば、特性のよい
大面積無定形シリコン太陽電池を製造することができ
る。
の無定形半導体材料で形成された互いに隣接する層をグ
ロー放電法により連続的に被着する無定形シリコン太陽
電池の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】太陽放射線を使用可能な電気エネルギー
に変換する構造の光電装置が知られている。この種の装
置の一つとして不純物が添加された無定形シリコンの多
層本体を持つシリコン太陽電池がある。このような太陽
電池および電池構造を作製するために不純物添加層をグ
ロー放電チャンバ内で連続的に被着する方法が米国特許
第４２２６８９８号に記載されている。この特許による
と、無定形材料からなる不純物添加層および真性層はハ
ウジング内の単一の真空チャンバ内で形成される。そし
て、複数個の導管によって種々の不純物を含む反応ガス
混合物（不純物添加層を形成する場合）および不純物を
含まない反応ガス混合物（真性層を形成する場合）が該
チャンバ内に順次導入される。 【０００３】単一チャンバ内におけるバッチ処理方式で
は、最終電池構造の最適化および生産速度が望みの場合
よりも制限されてしまう。相異なるタイプの材料で形成
された隣接層（真性層も含む）を有する多層構造の太陽
電池を単一のグロー放電チャンバ内で作製する場合、複
雑な制御装置や時間のかかる手法が必要となる。特に、
一つ一つの電池を製造するために減圧および加熱をいち
いちおこない、各層を被着した後に冷却をおこなうこと
は電池を作製するための平均時間を大幅に長びかせるこ
ととなる。 【０００４】さらに、不所望な処理や他の要因によって
相異なるタイプの材料で形成された層ごとに真性層が汚
染されることは電池を最適に動作させるためには避けな
ければならない。そうするためには、単一チャンバ方式
では、交叉汚染を避けるために中途で排気をおこなう必
要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、連
続的に無定形半導体材料を被着しても相異なる電気特性
を有する無定形半導体材料よりなる隣接層のそれぞれが
交差汚染を受けることがなく、かつ生産速度を制限され
ることなく製造することができる無定形シリコン太陽電
池の製造方法を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明に従って、相異
なる電気特性を有する無定形半導体材料よりなる隣接層
を別々の環境的に離隔されたグロー放電領域内で基板上
に被着することによって克服することができる。これら
隔離された領域はそれぞれ所定の反応ガス混合物を収容
し、交叉汚染を避けるために相互に分離された複数個の
隣接するチャンバであってよい。基板は隔離された領域
あるいはチャンバ内を順次進行ないし運搬され、個々の
電池構成に必要とされる異なる電気特性を持つ隣接層が
被着される。該基板はステンレス鋼のような連続ウェブ
であってよく、これは実質的に連続的に隔離された領域
ないしチャンバ内に供給され、所望電池構造を得るべく
各層が被着される。特定の電池形状に必要な場合、マス
クを用いてもよい。 【０００７】すなわち、この発明の無定形シリコン太陽
電池の製造方法は、ガス導入口とガス排気口とを含みＰ
型半導体層を被着するためのチャンバと、ガス導入口と
ガス排気口とを含みＩ型半導体層を被着するためのチャ
ンバと、ガス導入口とガス排気口とを含みＮ型半導体層
を被着するためのチャンバとを有し、各チャンバが導電
性表面を有する帯状基板の搬入および搬出口に設けられ
たスリットを含む隔離通路を介して分離配置されている
被着装置に、前記基板を搬入し、前記Ｐ型半導体層、前
記Ｉ型半導体層および前記Ｎ型半導体層を積層させてグ
ロー放電により無定形シリコン太陽電池を製造する方法
であって、 第１の真空チャンバ内に前記帯状基板をロー
ル状にして配置する工程と、 前記第１の真空チャンバか
ら前記帯状基板を搬出し、前記スリットを通じて各 チャ
ンバ内に搬入し、前記帯状基板の被着面を下方かつグロ
ー放電を生じるための電極の平坦な面に向けて配置する
工程と、 前記帯状基板を加熱手段により加熱する工程
と、 前記帯状基板と前記電極との間に反応ガスを導入す
ることにより、グロー放電を生ぜしめて前記帯状基板上
に各半導体層を被着せしめる工程と、 隣接する前記チャ
ンバ間の雰囲気を分離するために前記スリットにチャン
バ外部から掃気用ガスを導入する工程と、 各半導体層が
被着された前記帯状基板を第２の真空チャンバ内でロー
ル状に巻き取る工程とを含むことを特徴とする。 【０００８】この発明によれば、上述のようにスリット
を含む隔離通路によって各半導体層被着用のチャンバが
分離されており、しかもスリットには外部から掃気用の
ガスが導入されるので、各チャンバ内のガスが隣接する
チャンバ内に混入し難くなる。また、成膜前後のロール
状の基板は、スリットによって半導体層被着用のチャン
バから分離された真空チャンバから搬入あるいは真空チ
ャンバへ搬出され（巻き取られ）るので、異物が付着し
難く、こうして特性のよい大面積無定形シリコン太陽電
池を製造することができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、図面に沿ってこの発明をさ
らに詳しく説明する。 【００１０】図１には、この発明に従う太陽電池の連続
製造システムの一態様における様々な工程が示されてい
る。基板１０はその上に無定形シリコンが被着し得るな
らばいずれの所望材料で形成されてもよく、また入射太
陽放射線に対して透明であっても不透明であってもよ
い。また、基板１０は搬送機構によって運ばれるウェブ
もしくは個々のプレート例えば金属箔、金属、ガラスま
たはポリマーであってもよい。ステンレス鋼やアルミニ
ウムのような金属またはポリマーである場合、該ウェブ
は大きなロールのような半連続給源から供給できる。連
続ウェブから供給された場合、該基板を穿孔機１２に通
し、以後の工程を長手方向に統合させるように基板１０
を進行させかつ長手方向の参照印を提供するために該ウ
ェブの両側端部に沿ってスプロケット孔を穿ってもよ
い。もちろん、穿孔およびスプロケット孔は用いなくと
もよく、エッジガイドその他の整合装置を用いてもよ
い。穿孔後、基板１０はそれがアルミニウムで形成され
ている場合および所望の場合、陽極酸化浴中に搬送され
そこで基板上、特に、被着がおこなわれる表面上に酸化
アルミニウム絶縁層１６（図４参照）が形成される。基
板としてステンレス鋼を用いかつ絶縁層を望む場合、例
えばＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等を被着させることができ
る。 【００１１】次に、一連のベースコンタクトを絶縁層上
に所望により形成する。このベースコンタクトはスプロ
ケット孔に対して長手方向に整列させることができ、そ
の結果、ベースコンタクトの適切な位置決めがおこなえ
る。図４には、これらベースコンタクトのうちの２つが
符号１８および２０で示されている。ベースコンタクト
の配列は図１に示すように選ぶことができ、あるいはそ
の他所定の電池に要求される直列または並列接続配置に
応じて選ぶことができる。このベースコンタクトを形成
するための装置２２は通常のものであり、典型的に、機
械的もしくはリトグラフ的マスクの適用、その後のベー
スコンタクトの形成およびその後のマスク除去をおこな
うものである。実際のベースコンタクトの形成は当該分
野で知られた方法例えば蒸着、スパッタ、シルクスクリ
ーニング、プリント等によっておこなうことができ、そ
の詳細は当業者には不要であろう。 【００１２】導電性基板は絶縁層およびベースコンタク
トを形成することなくそのまま共通電極として用いるこ
とができ、したがって絶縁層およびベースコンタクトの
形成工程およびマスク工程を省くことができる。この場
合、全ての電池は共通電極となる基板と並列に接続する
（図５参照）。ガラス基板またはポリマー基板を用いる
と、絶縁層を形成しないでよい。 【００１３】穿孔、陽極酸化およびベースコンタクトの
形成は、これらがおこなわれる場合、同じ移動する基板
に対して動作し、順次配置された装置を用いて連続的に
おこなってもよいが、これら工程は別々の装置を用い、
各工程後に連続ウェブ基板を巻き取っておこなってもよ
い。重要な、無定形シリコンの基板１０への被着は図１
および図２に示す被着チャンバ２４，２６および２８内
でおこなわれる。チャンバ２４の内部の一例が図３に示
されている。図２には、３つの別々のチャンバが示され
ているが、一つの大きなチャンバを適当に個々の被着領
域に仕切り、その各領域を個々の導電形（例えば、ｎ
形，Ｐ形または真性）の無定形シリコンを被着するため
にのみ用いるようにしてもよい。 【００１４】各被着領域は被着層の厚さおよび被着速度
に応じてチャンバの長さまたは複数個の別々のチャンバ
によって規定される。全ての図示の被着領域は互いに分
離されている。この被着系は個々の反応ガス混合物のプ
ラズマから無定形シリコンのＰ形層、真性層およびｎ形
層（または、その逆の順序）をグロー放電によって被着
するものである。各層を別々に被着することによって電
気特性の良好な無定形シリコン層を持つ電池が得られ
る。 【００１５】無定形シリコン層を被着した後、最上層の
シリコン層上に、光電池によって発生した電流を集める
ためのトップコンタクト層３０を被着する（図４）。こ
の層３０は、基板１０が不透明の場合、放射線エネルギ
ーを各シリコン層に通すために透明な材料で形成され
る。 【００１６】普通用いられる透明な導電材料は酸化イン
ジウム−スズ、酸化スズまたは酸化インジウムである。
透明基板上に形成された電池の場合、該構造は基板上に
トップ導電性酸化物（ＴＣＯ）を、そして最上層上に不
透明コンタクトを形成したものであってよい。殆どの場
合、トップコンタクト層は大きな領域の電池から電流を
集めるに充分な導電性がないので、当業者によく知られ
ているように、ＴＣＯとともに適当な金属で形成された
電流収集用グリッドが用いられる。各電池が電気的に絶
縁されている（共通層によって並列接続されていない）
場合、金属接続３１をさらに被着して個々の電池を直列
もしくは並列接続することができる（図 ４）。 【００１７】無定形シリコン層は可視太陽放射線を非常
に反射させるものであるから、入射エネルギーの多くは
反射されてしまう。このエネルギー損失を防止するため
に、反射防止（ＡＲ）層３２を形成する（図６）。この
ＡＲ層は反射する光の量を減少させる。ＡＲ層は硫化亜
鉛、酸化ジルコニウム、窒化シリコンおよび酸化チタン
のような誘電材料で形成することができる。しかし、Ｔ
ＣＯをトップコンタクト層として用いた場合、該ＴＣＯ
層の厚さをそれがトップコンタクトおよびＡＲ層として
作用するように選ぶことができる。こうすると、電池構
造および製造工程が簡略化される。図１に示す被着装置
３４はトップコンタクト層３０およびＡＲ層３２を、こ
れらが用いられる場合、被着するものである。これらの
被着によって太陽電池構造は完結するが、これを物理的
損傷から保護するために、ラミネートをおこなうことが
望ましい。ラミネータ３６によって、太陽電池構造の全
要素が形成されている基板の表面および裏面に保護ウェ
ブ３８および４０が適用される。このラミネート工程が
終ったならば、太陽電池を外部と接続することができ、
ウェブ基板は、それが用いられた場合、所望電圧および
電流を供給するために要求される通りに切断される。こ
うして、連続帯状体が提供され、太陽電池の経済的な製
造が達成される。 【００１８】この発明において重要な点は図２に概略的
に示す被着チャンバ２４，２６および２８内における無
定形シリコンの被着である。三つの分離された被着チャ
ンバはＰ形無定形シリコン層４２、真性無定形シリコン
層４４およびｎ形無定形シリコン層４６（図４）を順次
被着するためのものとして示されている。既述のよう
に、チャンバ２４，２６および２８は個々の反応ガス混
合物の成分が混入し合うのを避けるために相互に隔離さ
れている。被着は逆の順序でおこなってもよい。図４に
示す層配置は頂部から入射する光に対するものである。
不透明基板１０の代りに透明な基板を用いた場合、入射
光は基板側から受け取られる（図６）。さらに、所望に
応じて、ショットキ障壁すなわちＭ−Ｉ−Ｓを用いるこ
とができる（図７）。すなわち、被着チャンバあるいは
領域の数および長さ、その位置および被着する材料は所
望の太陽電池構造に従って選択することができるのであ
る。 【００１９】図３には、被着チャンバ２４の一例がより
詳しく示されている。図３において、基板１０は該図面
を見る者に向って移動する。ハウジング４８は被着チャ
ンバを囲包し、以後述べるように、実質的に連続的に基
板１０を進入・退出させる。加熱器５０は基板１０の近
傍に位置する大面積赤外線ヒータであってよい（図
３）。被着は基板１０の反対側表面で生じる。基板の加
熱およびその温度制御は本件と同時に米国にロバート・
エフ・エジャートン（Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ・Ｅｄｇｅｒｔ
ｏｎ）によって出願された「アパラタス・フォー・レギ
ュレイティング・サブストレート・テンパラチャー・イ
ン・ア・コンティニュアス・プラズマ・デポジション・
プロセス」という名称の米国出願に記載された方法およ
び装置によっておこなうことができる。 【００２０】処理用仕込みガスは例えばガスを基板１０
の表面に沿って基板の進行方向に直交する方向におよび
基板の中心に向う流れとして案内する開口（図示しな
い）を有する一対のマニホールド５２および５４から、
基板１０の被着側に供給される。あるいは、反応ガスは
例えば本件と同時に米国にマサツグ・イズ、チモシー・
ジェイ・バーナード（Ｔｉｍｏｔｈｙ・Ｊ・Ｂａｒｎａ
ｒｄ）およびデイビット・エイ・ガッツソ（Ｄａｖｉｄ
Ａ・Ｇｕｔｔｕｓｏ）によって出願された「カソード
・フォー・ジェネレイティング・ア・プラズマ」という
名称の米国出願に記載されている装置によって均一に案
内することができる。 【００２１】反応チャンバに供給されるガスは好ましく
はＳｉＦ4 および水素であり、アルゴンあるいは他のガ
ス例えば米国特許第４２２６８９８号もしくは本件と同
時に米国にビンセント・デー・カネラ（Ｖｉｎｃｅｎｔ
Ｄ・Ｃａｎｎｅｌｌａ）およびマサツグ・イズによっ
て出願された「インプルーブド・メソッド・フォー・プ
ラズマ・デポジション・オブ・アモルファス・マテリア
ル」という名称の米国出願に記載されている不活性ガス
のような不活性希釈ガスを含んでいてもよい。均一なガ
ス流が望ましく、したがって多数の開口部がマニホール
ドに形成されており、これらは基板の被着側と実質的に
平行におよび隣接して設けることができる。 【００２２】排気ポート５６が真空ポンプ（図示しな
い）に接続しており、これによって消費されたガスが排
出され圧力平衡を維持する。電極５８が基板１０から離
れて設置されており、それらの間でプラズマが発生す
る。ガスは電極５８を通って、好ましくは複数個の開口
６０を通って排出され均一流を維持する。プラズマ中に
おいて、処理用ガスは主にフッ化シリコン−水素ガス混
合物であり、種々の種例えばＳｉＦ4 ，ＳｉＦ3 ，Ｓｉ
Ｆ2 ，ＳｉＦや水素を含む他の種例えばＳｉＨＦ，Ｓｉ
ＨＦ2 ，ＳｉＨＦ3 等さらに当該分野でよく知られたド
ープ成分を含む。当業者にわかるように、これら種のい
くつかは遷移性のものである。排気ポート５６の所で達
成される真空ないし減圧はグロー放電プラズマが基板１
０の面で維持されうるような圧力を提供するものであ
る。０．１ないし３トルの範囲の圧力が好ましい。 【００２３】基板１０は接地されているが、電極５８
は、無定形シリコン層が被着されるグロー放電プラズマ
を基板１０の近傍に発生させ維持するための電気エネル
ギを供給する電源６２に接続している。電源６２はラジ
オ周波領域で動作するＡＣ電源であるのが典型である
が、グロー放電プラズマを発生させる電圧で動作するＤ
Ｃ電源であってもよい。ラジオ周波電力を望む場合、電
源は例えば前記三番目に記した米国出願に記載されてい
る通り低電力で５０ないし２００キロヘルツで動作し得
る。グロー放電プラズマを発生させる供給電力に加え
て、電源６２は電極と基板１０間にＤＣバイアスを印加
して基板バイアスを制御することができる。プラズマと
交叉して印加されるＤＣバイアスによってプラズマから
の無定形シリコンの被着工程がよりよく制御される。デ
ィスクリートタイプのまたは帯状の電池を作製する場
合、プラズマによって無定形シリコンを所望部分にのみ
被着させるように基板面をマスクする必要があるかもし
れない。このマスクは基板１０の面に近接して共に移動
するマスクベルト６４（図２）によっておこなえる。位
置合せは基板の端部に形成された孔によっておこなうこ
とができ、マスク６４は基板に対して適切に位置するよ
うになる。帯状電池は各チャンバを通る基板の進行方向
と平行に配置することもでき、その場合、長手方向の位
置合せは不要となる。マスク６４は連続帯状マスクであ
り、ハウジング４８内の案内ロール６５（図２）の回り
を動く。マスクベルト６４の下側の作用しない部分６３
（図２）は電極５８の下に位置していてもよい。マスク
ベルトは開放領域が大きいので、排気ポート５６から真
空ポンプに至る排出ガスの流れを妨害することはない。
各被着チャンバ２４，２６および２８は互いに類似のも
ので、被着チャンバ２６と２８はそれぞれ基板１０の前
進方向に移動するマスクベルト６６と５８を備えてい
る。 【００２４】各被着チャンバ２４，２６および２８は同
じ構造であってよいが、それぞれが被着する層のタイプ
によってそれぞれの中で発生するプラズマの成分はやや
異なる。マニホールドに供給されるガスは各被着チャン
バに応じて異なるものであってよいが、各チャンバ内へ
の供給ガスを同一とし、別の処でドープガス例えばｎ導
電形を与えるホスフィン（ＰＨ3 ）またはｐ導電形を与
えるジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を供給するようにしてもよ
い。例えば、アルゴンのような不活性ガス中のドープガ
ス源を別に設けることができる。基板１０の被着表面に
供給されるガスの流れは均一であることが望ましいの
で、ドープガスと不活性ガスとの混合ガス源を別に設け
た場合、ガスがマニホールド５２および５４中に供給さ
れマニホールドの開口から放出される前に混合しておく
ことが好ましい。各被着チャンバ２４，２６および２８
内における基板１０の滞留時間は被着すべき層の被着速
度および厚さに応じて異なる。例えば、Ｐ−Ｉ−Ｎ装置
を作る場合、それぞれの層の厚さは５０〜２００Å、２
０００〜６０００Åおよび１００〜５００Åであり得
る。すなわち、連続ウェブ系では異なる被着領域は被着
すべき厚さに比例した長さのものである。被着層の厚さ
は例えば本件と同時に米国にロバート・エフ・エジャー
トン（Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ・Ｅｄｇｅｒｔｏｎ）によって
「オプチカル・メソッズ・フォー・コントローリング・
レイヤー・シックネス」という名称で出願された米国出
願に記載された方法および装置によって監視し制御する
ことができる。 【００２５】無定形シリコンのプラズマ被着用供給ガス
およびドープガス等各被着チャンバ２４，２６および２
８内の工程可変因子を制御するためにそれぞれに制御装
置７０，７２および７４が接続されている。また、適切
なプラズマ放電の平衡を維持する適切な圧力レベルを維
持するために真空ポンプも制御され、加熱器の温度も制
御される。こうして、連続製造がおこなえる。この装置
系は基板をゆっくりと連続的に進行させて、あるいは基
板の所要部分を一工程から次の工程へと循環させて動作
させることができる。 【００２６】各被着チャンバは無定形シリコン被着の正
確な条件を提供しかつ適切な不純物添加レベルもしくは
ドープレベルを達成するために制御されたガス雰囲気を
持つ必要がある。基板１０が各チャンバに入りあるいは
そこから退出するスリットは狭いが、相互混合・汚染を
防止する手段が要求される。この手段は基板１０が通過
し得る狭いスリットを持ち基板を囲包する分離部材７６
および７８によって提供される。各分離部材中のスリッ
トは排気されてもあるいはアルゴンその他の不活性ガス
を流して、分離部材を通る基板１０から全ての反応ガス
を除去してもよい。 【００２７】上記分離部材は例えば本件と同時に米国に
マサツグ・イズおよびディビッド・エイ・ガッツソ（Ｄ
ａｖｉｄ Ａ・Ｇａｔｔｕｓｏ）によって「アイソレー
ション・バルブ」という名称で出願された米国特許に記
載された分離弁であってもよい。図２において、供給お
よび引取りは真空チャンバ内でおこなうものとして示さ
れているが、完全な連続系では基板は他の工程から進入
し、他の工程へと退出するであろうから、チャンバ２４
の入口およびチャンバ２８の出口にも分離部材は必要と
なろう。こうして、チャンバの分離が達成され無定形シ
リコン被着用供給ガスの連続流入およびドープガスの制
御された流入並び消費された反応ガスの真空除去を伴な
って各チャンバ内で制御され平衡を保った操作が維持さ
れ、その結果各チャンバ内に安定なプラズマおよび被着
条件が維持される。 【００２８】図４ないし図７にはこの発明によって作製
された太陽電池の４つの例が示されている。図４には複
数個のＰ−Ｉ−Ｎ電池８０を持つ太陽電池が示されてい
る。基板１０は金属であっても絶縁体であってもよい。
電池８０は既述のマスクによって相互に分離された帯状
体に形成されたものであってよい。絶縁層１６が金属基
板１０上に被着されているが、これは基板が絶縁体の場
合は省いてもよい。 【００２９】複数個のベースコンタクト（そのうち２つ
が１８と２０で示されている）が絶縁層１６上に被着さ
れている。以後の被着は各コンタクト上で同じであり、
Ｐ形層４２、ついで真性層４４およびｎ形層４６が被着
されている。酸化インジウムースズのようなトップコン
タクト層３０が被着され、必要に応じて、ＡＲ層が被着
されている。電池は電流を集めるためのグリッド８２を
含んでいてもよく、このグリッド８２は所望に応じて例
えば接続金層３１によって他の電池に電気的に接続され
ていてもよい。そして、電池全体がラミネート層３８お
よび４０によって保護され囲包されている。 【００３０】図５には第二の態様に従うＰ−Ｉ−Ｎタイ
プの太陽電池装置８４が示されている。この装置では、
金属基板１０全体にわたってｐ形層４２、真性層４４お
よびｎ形層４６が被着されている。個々の電池８６は並
列接続され、マスクまたはＴＣＯ層３０のホトリトグラ
フィーによって規定されている。電池８６は電流収集用
のグリッド８２´を含んでいてもよく、このグリッドは
所望に応じて接続し得る。 【００３１】図６にはガラスのような透明基板を持つ第
三の態様に従うＰ−Ｉ−Ｎタイプの電池装置８８が示さ
れている。この場合、太陽光は基板１０から入射するよ
うに示されている。基板にはＡＲ層３２が形成され、つ
いで所望によりグリッド９０が形成されている。その次
に、ｐ形層４２、真性層４４およびｎ形層４６が形成さ
れいる。ｐ形層を光の入射側に用いているので、ＴＣＯ
とｐ形層の間に中間層を設けてそれらの間の電気的適合
性ないし相容性を改善することが望ましい。ついで、平
行な底部導電体９２が最上層４６上に所望パターンで被
着される。 【００３２】図７には、Ｍ−Ｉ−Ｓタイプの装置９４が
示されている。金属基板１０上にはｎ形層４６および真
性層４４が形成されている。層４４上に絶縁層９６が形
成され、ついで良作用性金属コンタクト９８が個々の電
池に形成されている。コンタクト９８にＡＲ層３２を形
成できる。 【００３３】 【発明の効果】この発明の無定形シリコン太陽電池の製
造方法によれば、スリットを含む分離通路によって各半
導体層被着用のチャンバを分離し、しかもスリットには
外部から掃気用のガスを導入することにより、各チャン
バ内のガスが隣接するチャンバ内に混入することを防止
している。また、成膜前後のロール状の基板を、スリッ
トによって半導体層被着用のチャンバから分離された真
空チャンバから搬入あるいは真空チャンバへ搬出する
（巻き取る）ようにしたことにより、異物の付着を防止
している。これらにより、本発明によれば、特性のよい
大面積無定形シリコン太陽電池を製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の太陽電池製造工程を示す図である。
【図２】この発明の被着チャンバを示す図である。
【図３】図２に示すチャンバの構成を一部切欠して示す
図である。 【図４】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【図５】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【図６】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【図７】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【符号の説明】１０ 基板 １４ 陽極酸化浴 １６ 絶縁層 １８，２０ ベースコンタクト ２４，２６，２８ 被着チャンバ ３０ トップコンタクト層 ３２ 反射防止層 ３８，４０ 保護ウェブ ４２ ｐ形無定形シリコン層 ４４ 真性無定形シリコン層 ４６ ｎ形無定形シリコン層 ５６ 排気ポート ５８ 電極 ６０ 開口 ６２ 電源 ６４，６６，６８ マスク ５２，５４ マニホールド ７６，７８ 分離部材 ８２，８２´，９０ グリッド
図である。 【図４】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【図５】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【図６】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【図７】この発明に従って得た太陽電池構造を示す断面
図である。 【符号の説明】１０ 基板 １４ 陽極酸化浴 １６ 絶縁層 １８，２０ ベースコンタクト ２４，２６，２８ 被着チャンバ ３０ トップコンタクト層 ３２ 反射防止層 ３８，４０ 保護ウェブ ４２ ｐ形無定形シリコン層 ４４ 真性無定形シリコン層 ４６ ｎ形無定形シリコン層 ５６ 排気ポート ５８ 電極 ６０ 開口 ６２ 電源 ６４，６６，６８ マスク ５２，５４ マニホールド ７６，７８ 分離部材 ８２，８２´，９０ グリッド
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フロントページの続き
(72)発明者 マサツグ・イズ
アメリカ合衆国，ミシガン州，バーミン
ガム，ベルバイン・トレイル 31515
(72)発明者 ビンセント・デビツド・キヤネラ
アメリカ合衆国，ミシガン州，デトロイ
ト，シユリユースベリー 19961
(72)発明者 スタンフオード・ロバート・オブシンス
キー
アメリカ合衆国，ミシガン州，ブルーム
フイールド・ヒルズ，スクワイレル・ロ
ード 2700
(56)参考文献 特開 昭55−59783（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−91048（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−109767（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−4994（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−141587（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−78416（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ガス導入口とガス排気口とを含みＰ型半導体層を被
着するためのチャンバと、ガス導入口とガス排気口とを
含みＩ型半導体層を被着するためのチャンバと、ガス導
入口とガス排気口とを含みＮ型半導体層を被着するため
のチャンバとを有し、各チャンバが導電性表面を有する
帯状基板の搬入および搬出口に設けられたスリットを含
む隔離通路を介して分離配置されている被着装置に、前
記基板を搬入し、前記Ｐ型半導体層、前記Ｉ型半導体層
および前記Ｎ型半導体層を積層させてグロー放電により
無定形シリコン太陽電池を製造する方法であって、 第１の真空チャンバ内に前記帯状基板をロール状にして
配置する工程と、 前記第１の真空チャンバから前記帯状基板を搬出し、前
記スリットを通じて各チャンバ内に搬入し、前記帯状基
板の被着面を下方かつグロー放電を生じるための電極の
平坦な面に向けて配置する工程と、 前記帯状基板を加熱手段により加熱する工程と、 前記帯状基板と前記電極との間に反応ガスを導入するこ
とにより、グロー放電を生ぜしめて前記帯状基板上に各
半導体層を被着せしめる工程と、 隣接する前記チャンバ間の雰囲気を分離するために前記
スリットにチャンバ外部から掃気用ガスを導入する工程
と、 各半導体層が被着された前記帯状基板を第２の真空チャ
ンバ内でロール状に巻き取る工程とを含むことを特徴と
する無定形シリコン太陽電池の製造方法。 ２．前記Ｐ型またはＮ型半導体層を被着せしめる段階に
おいて、 不純物を反応ガス中に導入することを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の無定形シリコン太陽電池の製造
方法。 ３．前記電極にＡＣを印加するとともに基板に対するＤ
Ｃバイアスを前記電極に対して印加することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の無定形シリコン太陽電
池の製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US151301 | 1980-05-19 | ||
| US06/151,301 US4400409A (en) | 1980-05-19 | 1980-05-19 | Method of making p-doped silicon films |
| US06/240,493 US4410558A (en) | 1980-05-19 | 1981-03-16 | Continuous amorphous solar cell production system |
| US240493 | 1981-03-16 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56075588A Division JPS57122581A (en) | 1980-05-19 | 1981-05-19 | Method and device for producing solar battery as well as method and chamber for coating amorphous silicon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738125A JPH0738125A (ja) | 1995-02-07 |
| JP2741638B2 true JP2741638B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=26848504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3112649A Expired - Lifetime JP2741638B2 (ja) | 1980-05-19 | 1991-02-21 | 無定形シリコン太陽電池の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4410558A (ja) |
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| JP (1) | JP2741638B2 (ja) |
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| DE (1) | DE3172482D1 (ja) |
| MX (1) | MX155842A (ja) |
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