JP4562152B2 - 基板処理方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板処理方法に関し、特に、長尺基板を連続的に処理するロール・ツー・ロール方式による基板処理方法に係わり、特に基板に張力を与えながら搬送する工程を複数有する基板処理方法に関する。さらに本発明は、特に光起電力素子いわゆる太陽電池の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽電池による太陽光発電の実用化に向けて様々な研究開発が行われている。太陽電池を電力需要を賄うものとして確立させるためには、使用する太陽電池の光電変換効率が十分に高く、信頼性に優れたものであり、且つ大量生産が可能であることが要求される。
【０００３】
アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記載）太陽電池は、結晶系Ｓｉ等を用いて作成される太陽電池と比較して、低コストで生産可能で量産性に富んでいることなどから注目されている。その理由は原料ガスとしてシラン等の容易に入手できるガスを使用し、これをグロー放電分解して、金属シートや樹脂シート等の比較的安価な帯状基板上に半導体膜等の堆積膜の形成が可能なためである。そして、ａ−Ｓｉ太陽電池の生産方法、生産装置について各種の提案がなされている。
【０００４】
図１はａ−Ｓｉ太陽電池の模式的断面図の一例であるが、図１において１０１は基板、１０２〜１０３は裏面反射層、１０４〜１０６は半導体層、１０７は透明導電体層、１０８は集電電極である。１０１〜１０７までを便宜的に太陽電池スラブ（以下スラブと記載）と呼ぶことにする。
【０００５】
ａ−Ｓｉ太陽電池の生産方活、生産装置としては、１０１の基板にはロール状に巻かれたステンレス等の導電性帯状基板が使用され、１０２〜１０３の裏面反射層には、金属層１０２として反射率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等が使用され、金属層と半導体層の間には酸化亜鋭（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）等の適度の抵抗を持つ透明酸化物層１０３が使用され、これらは特開平０６−１８４７４５号公報にも開示されているロール・ツー・ロール方式の連続式スパッタ装置により成膜される。
【０００６】
半導体層の成膜生産装置については、ロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置が、米国特許４，４８５，１２５号明細書に開示されている。１０４のｎ型半導体層、１０６のｐ型半導体層はＲＦプラズマＣＶＤ法（ＲＦＰＣＶＤ法）により成膜され、１０５のｉ型半導体層はＲＦプラズマＣＶＤ法或いは特開平３−３０４１９号公報に開示されているロール・ツー・ロール方式のマイクロ波プラズマＣＶＤ法（ＭＷＰＣＶＤ法）により成膜される。マイクロ波は周波数が高いので、ＲＦを使用する場合よりエネルギー密度を高めることができ、低い圧力で効率よくプラズマを発生させ維持させることに適している。そして、堆積膜の特性低下原因となる活性種のポリマライゼーションを防ぎ、高品質の堆積膜が得られるばかりでなく、プラズマ中のポリシラン等の粉末の発生を押さえ、且つ成膜速度の飛躍的向上が図れるとされている。
【０００７】
１０７の透明導電体層には可視光に対する透明性と電気伝導度性に優れた特性を持つＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）膜等が使用され、ロール・ツー・ロール方式の連続式スパッタ装置により成膜される。
１０８の集電電極は透明導電体層堆積後、ロールの状態から所望の大ききのスラブに切断され、太陽電池モジュール工程ラインを通って銅、銀等をワイヤー付線することにより形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ロール・ツー・ロール方式を用いて太陽電池を量産するためには、帯状基板を長尺化、幅広化すればよく、より低コスト化を目指すのであれば基板の厚みを薄くすることが望まれる。
しかしながら、導電性帯状基板製造工程で所定の幅帯にする場合にはスリッターラインという帯を縦割りする工程を通って最終製品となる。このスリット工程が、帯状基板の両端部のうねり（以下これを耳波と呼ぶ）を発生させていた。更にロール・ツー・ロール方式により太陽電池を製造する場合、洗浄、裏面反射層ヽ半導体層形成等の複数の工程を通過することが必須となる。この各工程毎にロールからロールヘ巻き出し、搬送、巻き取りが行われる。そして、各々の工程において搬送経路の長さ、搬送時の角度、搬送経路（直線的／曲線的／折り返し等）、処理時の雰囲気や基板温度、基板にかかる応力等の条件が異なっていることが一般的である。
【０００９】
太陽電池の製造工程を例に挙げると、洗浄工程は大気圧中で室温〜１００℃程度の液体中で基板洗浄が行われる。また、裏面反射層、半導体層の形成は真空中で各々異なる基板温度で行われる。このように基板搬送中に基板を処理する条件が異なると例えば、張力、ヒーターやプラズマからの加熱のため基板が熱変形したり、堆積層の堆積膜の応力、各ロール・ツー・ロール処理装置のステアリング機構からの外部応力により基板が変形する場合がある。このような変形は、複数の工程を通過する毎に顕著になる傾向がありその結果、耳波が大きくなる場合がある。
耳波は、処理装置の張力を上げてやれば、処理中はある程度低減できる。しかし、処理後の耳波は大きくなる問題も生じていた。
【００１０】
前記ロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置では、基板が変形し、耳波が発生するとすると変形部分が開口調整板と接触してダストを発生させ、膜特性を低下させたり、或いは成膜面に傷をつけ、その部分の半導体結合素子を破壊する場合がある。また、この基板は放電箱の蓋を形成するようにに搬送されることから、耳波が発生すると放電箱内部に閉じ込められているプラズマが漏れて放電が不安定になり、その結果放電切れが発生したり、膜特性の均一が低下したりすることにより歩留りが低下する場合がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上記のような課題を解決し、歩留り良く、放電を安定化させ均質で均一な膜厚の堆積膜を連続的に形成できる基板処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、つぎの（１）〜（３）のように構成した基板処理方法を提供するものである。
（１）長尺基板に所定の張力を与えながら搬送し、搬送の途中で基板処理を行う第１の搬送工程と、
前記第１の搬送工程の後になされ、前記基板に所定の張力を与えながら搬送し、搬送の途中で基板処理を行う第２の搬送工程と、を少なくとも有する基板処理方法において、
前記第１の搬送工程と前記第２の搬送工程とで基板温度及び張力を系統的に制御し、
前記第１の搬送工程における前記基板の延び易さを、前記第２の搬送工程における基板の延び易さよりも小さくすると共に、
前記第１の搬送工程における張力を前記第２の搬送工程における張力よりも小さくすることを特徴とする基板処理方法。
（２）前記第１の搬送工程において、前記基板の温度を４０℃以上としたことを特徴とする上記（１）に記載の基板処理方法。
（３）第１の搬送工程及び／又は第２の搬送工程における張力の与え方が段階的（テーパーテンション）であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の基板処理方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態においては、上記構成を適用して、各工程間における基板搬送時の張力を系統的に制御することにより、前記導電性帯状基板製造工程で発生した耳波が洗浄工程、前記裏面反射層、半導体層、透明導電体層の各堆積層成膜時に受ける張力、ヒーターやプラズマからの熱変形応力や堆積膜の堆積膜応力、各ロール・ツー・ロール処理装置のステアリング機構からの外部応力等、を受けて大きくなる耳波の発生を抑える、又は仮に耳波がある程度発生したとしてもその悪影響を効果的に抑えるようにすることができる。
【００１４】
また、前記耳波の発生、又は悪影響を抑えることにより、プラズマＣＶＤ装置での半導体層の成膜面の傷、プラズマ漏れによる放電不安定等の問題を解消することができる。
そして、これらにより歩留まりを安定して向上させることが可能となる。
【００１５】
つぎに、本実施の形態について、さらに具体的に説明する。
まず、導電性帯状基板が耳波変形する過程を説明する。耳波変形は、通常導電性帯状基板製造時、ロール・ツー・ロール処理方法を用いて洗浄、裏面反射層、半導体層、透明導電体層を順次積層する工程を通過する際、前記導電性帯状基板が受ける変形応力としては、各堆積層成膜時の張力、ヒーターやプラズマによる熱変形応力、各堆積層の堆積膜応力、各ロール・ツー・ロール処理装置のステアリング機構からの外部応力等を受け段々と耳波を拡大させていく。
【００１６】
つぎに、帯状基板製造工程について説明すると、導電性帯状基板製造時、圧延、仕上げを行ない、その最終のスリット工程において、所定の幅に加工するスリッターの過程で、刃物を使用しているため、どうしても、端部が延びてしまい、耳波が発生する。この導電性帯状基板製造後の耳波の大きさは、通常０．１〜０．７ｍｍである。
【００１７】
つぎに、熱変形応力に関して、各堆積層成膜装置の内、ロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置を代表例にとって説明する。
図２にロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置の模式的概略図を示す。
図２において、２０１は基板送出しチャンバー、２０２はＲＦｎ型半導体層形成チャンバー、２０３はＲＦｉ型半導体層形成チャンバー、２０４はＭＷｉ型半導体層形成チャンバー、２０５はＲＦｉ型半導体層形成チャンバー、２０６はＲＦｐ型半導体層形成チャンバー、２０７は基板巻取りチャンバー、２０８〜２１３はガスゲート、２１４〜２１８はランプヒーター、２１９〜２２２はガスヒーター、２２３〜２３３はガス導入管、２３４〜２３７は高周波発振器、２３８〜２５１は搬送ローラー、２５２〜２５９は真空計、２６０は基板送出しボビン、２６１は基板巻取りボビン、２６２は基板である。
【００１８】
本実施の形態においては、基板には、幅３６０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのＳＵＳ４３０２Ｄ基板を使用し、搬送方向に弛まない程度に張力をかけながら搬送速度１２７０ｍｍ／ｍｉｎで移動させた。基板は各半導体層形成チャンバー２０２〜２０６の放電空間直上に搬送されてきた時、ランプヒーター２１４〜２１８により成膜面の裏面から加熱され、成膜面はプラズマで加熱されて高温となる。また、放電空間で加熱された基板は、放電空間を出るとガスゲート２０９〜２１３を通って冷却されて温度が低下する。従って、基板の搬送方向には温度差が存在し、複数の放電空間でこのような加熱冷却が繰り返し行われる。
【００１９】
次に、温度差による基板の変形について説明する。
一般に高温部は低温部よりも熱膨張のため基板幅が広い。ここで、厚み方向の熱膨張は無視できる。また、搬送方向の熱膨張量も長い搬送経路と比較して小さく無視できる。しかしながら、幅方向の熱膨張量が問題であり、これが変形の主因である。
【００２０】
以下に基板の幅方向の熱膨張について説明する。
図３に高温部と低温部の基板が連続した模式的概念図を示す。図３において、３０１は基板、３０２は放電箱、３０３はマグネットローラー、３０４はランプヒーターである。
場所による基板の膨張量の差を考える場合、幅の異なる基板が連結したモデルで考えることができる。さらに、基板の搬送方向には張力がかかっているので見かけ上の基板の幅は変化しにくい。このため、熱膨張した高温部の基板幅が低温部の基板幅に合わせるように高温部の基板の中央方向へ圧縮の力が働くことになる。
【００２１】
一般に薄板に圧縮力、引張力が働いた場合、薄板はその面と垂直方向に歪み易いことが知られており、本基板も０．１５ｍｍと非常に薄いので前述の圧縮力により基板面に対して垂直方向に変形する。
図４に基板の断面図を示す。基板は室温（２５℃）において幅＝３６０ｍｍであり、搬送方向がｘ、幅方向がｙである。また、図中の破線は２５℃における平坦な基板の形状である。
【００２２】
表１に代表的な成膜温度における基板の幅方向の熱膨張量と、その時生じる歪みの大きさの計算値を示す。表中の歪み量Ｑは熱膨張した基板が幅３６０ｍｍに矯正ざれた時に円弧状に変形した場合を想定した円弧のピーク面から平坦面までの距離である。
【００２３】
【表１】
Figure 0004562152
つぎに、堆積膜応力に関して、 ここでは、ロール・ツー・ロール処理方法を用いて裏面反射層、半導体層、透明導電体層の各堆積層を順次積層した際に、基板が堆積膜から受ける堆積膜応力について説明する。
薄い基板上に膜を堆積すると、基板には堆積膜応力によるカールが現れる。このカールが耳波を拡大させている。ここでは、カールの基板に対する方向で基板が膜を内側にしてカールする場合を膜内に引張り応力が存在すると定義し、反対に膜を外側にしてカールする場合を膜内に圧縮応力が存在すると定義する。
【００２４】
図５に引張り応力と圧縮応力の定義の概略図を示す。図５（ａ）は引張り応力、（ｂ）は圧縮応力を示し、図中の５０１は基板、５０２は堆積膜である。
膜内に引張り応力が働いていると、膜界面のすぐ下の基板は圧縮された状態となっており、逆に膜内に圧縮応力が働いていると、基板は引張られた状掻となる。
【００２５】
つぎに、堆積膜応力について、熱応力と内部応力に分けて具体的に説明する。
基板と堆積膜とは熱膨張率が異なるため、膜内には膜形成時と常温時との温度差に起因する熱応力が発生する。また、膜の熱膨張率が基板の熱膨張率より大きければ、熱膨張率の違いによる応力の寄与は増大する。さらに、成膜時の基板温度が高くなるにつれて熱応力は増大する。
【００２６】
つぎに、内部応力について説明すると、熱応力を取り除いてもまだ残留する応力が内部応力であり、内部応力は成膜手段及び成膜条件により大きく変化する。
また、内部応力は膜形成自体によって発生する歪みに起因する。
ここでは、第１の堆積層である裏面反射層の基板に対する内部応力について説明する。図１に示す１０２〜１０３の裏面反射層には、金属層１０２として反射率の高い銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等が使用され、金属層と半導体層の間には酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）等の適度の抵抗を持つ透明酸化物層１０３が使用され、これらはロール・ツー・ロール方式の連続式スパッタ装置により成膜される。また、スパッタリングの方式としては、金属及び金属酸化物のターゲット部材に直流電圧を印加し、アルゴン（Ａｒ）イオン等でターゲット部材をたたきスパッタ粒子を基板に成膜するＤＣマグネトロンスパッタリング等が用いられる。
【００２７】
スパッタリングによる成膜では、膜形成中に高エネルギーを持ったＡｒ原子やスパッタ原子が基板上に飛来し基板をたたくため、膜内に内部応力を持ったスパッタ膜が形成されると考えられる。また、スパッタ圧力を低くすると、系に存在する粒子の平均自由行程が長くなり、基板に到達する粒子の中に高エネルギーを持ったＡｒ原子やスパッタ原子が多く含まれるようになり内部応力は増大する。
さらに、膜厚が増加するにつれて内部応力は増大する。
【００２８】
本実施の形態においては、幅３６０ｍｍ、厚み０．１５ｍｍのＳＵＳ４３０２Ｄ基板上に裏面反射層として、金属層にＡｌを２００ｎｍ、透明酸化物層にＺｎＯを２０００ｎｍを不図示のロール・ツー・ロール方式の連続式ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて成膜した。成膜後、裏面反射層を堆積した基板を常温で目視観察した所、基板は図５（ｂ）に示すような膜を外側にしてカールしており、膜内に圧縮応力が内部応力として存在している。
【００２９】
つぎに、外部応力について説明する。
裏面反射層、半導体層、透明導電体層における各ロール・ツー・ロール処理装置には全て、巻取りの際基板の端面を揃える機構として、図６に示すステアリング機構が組み込まれている。図６において、６０１はステアリングローラー、６０２は回転機構、６０３は搬送速度検知用エンコーダー、６０４は軸受、６０５は基板横ずれ検知機構、６０６は基板である。ステアリング機構が動作中と動作休止中では基板幅方向の張力の差が生じ、動作・動作休止の繰り返しが耳波変形に影響を及ぼす。このため、張力が大きくなる程、耳波は大きくなる。
【００３０】
本実施の形態においては、上記に説明した、各ロール・ツー・ロール処理装置における熱変形応力、堆積膜応力、外部応力等の変形応力を受けて拡大する導電性帯状基板の耳波を各工程の張力と基板温度を系統的に制御することにより、上記耳波変形を抑え、或いは仮に耳波変形したとしてもその悪影響を抑えることにより、後工程における成膜面への傷の発生や、放電漏れによる不安定を防止する方法である。
本実施の形態においては、、上記耳波変形を抑える手段として張力の調整と基板温度の調整が用いられる。
【００３１】
以下に、本実施の形態の各工程における張力および基板温度について述べる。
まず、、洗浄工程においては、洗浄前の導電性帯状基板を不図示のロール・ツー・ロール方式の洗浄装置に入れ、弛みのない程度に張力調整を行なった。その後、アルカリ洗剤、界面活性剤の添加された洗浄槽、及びリンス槽で十分に脱脂、洗浄を行なった。この洗浄工程の各槽の液中温度が室温〜１００℃である為、熱による基板の伸びは比較的小さい。しかし、洗浄工程は全工程の中で初期に位置する工程であるため、必要以上に強い張力を加えると、基板の変形が著しく大きくなってしまい洗浄工程よりも後の工程に悪影響を与える場合がある。その為、洗浄工程の最適な張力は３００〜５００Ｎの範囲が望ましい。
つぎに、裏面反射層形成工程においては、洗浄した電導性帯状基板８０１を不図示のロール・ツー・ロール方式のＤＣマグネトロンスパッタ装置に入れ弛まない程度に張力調整を行なった。その後Ａｌ、ＺｎＯを堆積して裏面反射層８０２、８０３を形成した。この時成膜温度は、４０〜４００℃である為、洗浄工程より基板は延び易い状態であるため、洗浄工程で耳波が発生していたとしても、基板が若干延びるように張力を与えることにより、耳波の影響をなくすことができる。しかし、このとき張力を必要以上に加え過ぎると、裏面反射層形成工程の後の工程で耳波が大きくなる。また、前工程である洗浄工程との張力の差が大きくなると、張力を加えた瞬間に巻きずれや巻き締りによる傷が発生してしまう。
【００３２】
さらに、基板上に形成した裏面反射層自体の膜応力と基板の延び及び裏面反射層形成工程後に基板温度が低下した際の基板の収縮との整合性が悪化し、張力によっては膜の密着性が低下したり、膜自体に亀裂が発生し、膜剥がれが発生する場合がある。
その為、これらの前後の工程及び堆積膜との整合性との関係から裏面反射層形成工程の最適な張力は４５０〜７００Ｎの範囲が望ましく、前工程の洗浄との最適な張力差は５０〜２００Ｎの範囲が望ましい。
【００３３】
つぎに、半導体層形成工程においては、基板を取り出し、図２に示したロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置をトリプル型としたロール・ツー・ロール方式のプラズマＣＶＤ装置に入れ、弛まない程度に張力調整した。その後、前記裏面反射層上にａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層８０４、ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型層８０５、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層８０６（以上ボトム層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層８０７、ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型層８０８、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層８０９（以上ミドル層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層８１０、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型層８１１、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層８１２（以上トップ層）を順次積層した。すなわち、半導体層はａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅからなるトリプルセルとした。この時成膜温度は、１５０〜４００℃である為、裏面反射層形成工程とほぼ同様に基板は延び易い状態にある。
【００３４】
そこで、前述の裏面反射層形成工程における張力の制御と同様に、裏面反射層形成工程における張力よりも大きい張力を基板に与えることにより、仮に裏面反射層形成工程においてある程度の耳波が発生していたとしてもその影響をなくすことができる。
しかし、このとき張力を必要以上に加え過ぎると、半導体層形成工程中に耳波が発生する。また、前工程である裏面反射層形成工程との張力の差が大きくなると、張力を加えた瞬間に巻きずれや巻き締りによる傷が発生してしまう。
【００３５】
さらに、形成した半導体層自体の膜応力と基板及び裏面反射層との整合性、及び半導体層形成工程後に基板温度が低下した際の基板の収縮との整合性が悪化し、張力によっては膜の密着性が低下したり、膜自体に亀裂が発生し、膜剥がれが発生する場合がある。さらに膜構造に悪影響を与え膜質が低下する場合がある。
その為、これらの前後の工程及び堆積膜との整合性との関係から半導体層形成工程の最適な張力は６５０〜８００Ｎの範囲が望ましく、前工程の裏面反射層形成との最適な張力差は５０〜２００Ｎの範囲が望ましい。
【００３６】
つぎに、各工程における張力の段階的な制御（テーパテンション）について説明する。
以上説明した各工程において基板に与える張力を段階的に制御すること（テーパテンション）により本発明の効果をさらに高めることができる。
特に基板の長さが長くなると、各工程において、工程中一定の張力で基板を搬送すると、基板を巻取る段階で巻きずれや、巻きくずれを起こす場合がある。
【００３７】
そこで、初期と後期とで張力を段階的に変化するように制御することによりこの問題を軽減することができる。
具体的には、初期（巻き始め）から後期（巻き終わり）にかけて張力を連続的若しくは段階的に小さくしていくことが挙げられる。その際に張力の大きさとしては初期の張力に対して後期の張力が好ましくは９５％〜５０％、より好ましくは９０％〜６０％最適には８５％〜７０％の範囲になるように張力を制御することが本発明には適している。
【００３８】
【実施例】
以下に、薄膜太陽電池の形成方法に関して、本発明の実施例あるいは比較例について説明するが、本発明はこれにより何等限定されるものではない。
［実施例１］
本発明の実施例１においては、本発明方法のロール・ツー・ロール処理方法を用いて非晶質太陽電池セルを作成した。
図８に本実施例で作成したトリプル型ａ−Ｓｉ太陽電池の模式的断面図の一例を示す。図８において８０１は基板、８０２〜８０３は裏面反射層、８０４〜８１２は半導体層、８１３は透明導電体層、８１４は集電電極である。８０１〜８１３までを便宜的に太陽電池スラブ（以下スラブと記載）と呼ぶことにする。
【００３９】
洗浄工程においては、洗浄前の導電性ステンレス帯状基板（幅３６０ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、長さ１１００ｍｍ、ＳＵＳ４３０２Ｄ）８０１を、不図示のロール・ツー・ロール方式の洗浄装置に入れ、搬送方向に張力５００Ｎで引張りながら搬送速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで、アルカリ洗剤、界面活性剤の添加された洗浄槽を９０℃、リンス槽を６０℃に保ち各槽を通過させ十分に脱脂、洗浄を行なった。
【００４０】
また、裏面反射層形成工程においては、洗浄したステンレス帯状基板８０１を不図示のロール・ツー・ロール方式のＤＣマグネトロンスパッタ装置に入れ搬送方向に張力６５０Ｎかけながら搬送速度１３００ｍｍ／ｍｉｎでＡｌを２００ｎｍ堆積し、その後ＺｎＯを２０００ｎｍ堆積して裏面反射層８０２、８０３を形成した。この時成膜温度は、２００℃に保った。
【００４１】
つぎに、半導体層形成工程においては、基板を取り出し、図２に示したロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置をトリプル型としたロール・ツー・ロール方式のプラズマＣＶＤ装置に入れ、搬送方向に張力８００Ｎかけながら搬送速度１３００ｍｍ／ｍｉｎで、前記裏面反射層上にａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層８０４、ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型層８０５、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層８０６（以上ボトム層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層８０７、ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型層８０８、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層８０９（以上ミドル層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層８１０、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型層８１１、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層８１２（以上トップ層）を順次積層した。すなわち、半導体層はａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅからなるトリプルセルとした。この時の成膜温度は、３５０℃とした。
【００４２】
つぎに、透明導電体層形成工程においては、基板を取り出し、不図示のロール・ツー・ロール方式のＤＣマグネトロンスパッタ装置に入れ、前記半導体層上にＩＴＯを８５ｎｍ堆積し、透明導電体層８１３を形成した。
以上で、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅトリプル型太陽電池セルの作成を終えた。
【００４３】
つぎに、スラブカット工程においては、不図示のスラブ切断機によりａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅトリプル型太陽電池セルを３６０ｍｍ×２４０ｍｍ（幅３６０ｍｍはそのままで基板搬送方向に２４０ｍｍ）のサイズのスラブに切断した。
【００４４】
つぎに、モジュール工程程においては、切断したスラブを不図示の太陽電池モジュールラインに流し、エッチング、電解処理等のモジュール処理を行った後、図１１に示すように、８１４の集電電極をピッチ５．６ｍｍの間隔で４２本ワイヤー付線した。
以上によりａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅトリプル型薄膜太陽電池の作成を終了した。
【００４５】
評価の方法として、洗浄工程、裏面反射層形成工程、半導体形成工程それぞれ終了後、ズテンレス帯状基板を２ｍ切り出し、図７に示すように、定盤上に成膜面を上にして置き、山と山の頂点に定規を当て、隙間が一番大きい所のｔを測定した。また、作成の終了した薄膜太陽電池に対しては、ＡＭ１．５の太陽光スペクトルで１００ｍＷ／ｃｍ2の光量の擬似太陽光源を用いて太陽電池特性を測定し、光電変換効率を求め評価を行なった。歩留りの評価方法としては、半導体層形成のプラズマＣＶＤ装置で１０時間連続成膜におけるマイクロ波プラズマの放電切れ回数と目視による成膜面の傷で行なうこととした。
【００４６】
その結果、耳波は、洗浄工程後０．７ｍｍ、裏面反射層形成工程後１．５ｍｍ、半導体形成工程後２．５ｍｍであった。また、光電変換効率は９．８％であり、放電切れ回数は５回、傷の発生はなかった事より本発明の薄膜太陽電池は良好な特性且つ歩留りであることが分かった。
【００４７】
［実施例２］
本発明の実施例２においては、実施例１における、洗浄工程、裏面反射層形成工程、半導体形成工程の各張力を、洗浄工程で５００＞３５０Ｎ、裏面反射層形成工程で６５０＞５００Ｎ、半導体層形成工程で８００＞７００Ｎと段階的に緩くし、薄膜太陽電池を作成した点が実施例１と異なる。
【００４８】
他の点は実施例１と同様にして薄膜太陽電池を作成し、評価方法も実施例１と同じ方法で行なった。
その結果、耳波は、洗浄工程後０．５ｍｍ、裏面反射層形成工程後１．２ｍｍ、半導体形成工程後２．１ｍｍであった。また、光電変換効率は９．８％であり、放電切れ回数は６回、傷の発生はなく、実施例１と同様の結果であることから、本発明の薄膜太陽電池は良好な特性且つ歩留りであることが分かった。
【００４９】
（比較例）
比較例においては、実施例１における、洗浄工程、裏面反射層形成工程、半導体形成工程の各張力を、洗浄工程で８００Ｎ、裏面反射層形成工程で７００Ｎ、半導体層形成工程で８００Ｎとし薄膜太陽電池を作成した点が実施例１と異なる。
他の点は実施例１と同様にして薄膜太陽電池を作成し、評価方法も実施例１と同じ方法で行なった。
【００５０】
その結果、耳波は、洗浄工程後１．５ｍｍ、裏面反射層形成工程後２．５ｍｍ、半導体形成工程後３．７ｍｍであった。また光電変換効率は９．６％であり、放電切れ回数は２５回、傷の発生は多数あった。
表２、３に上記結果をまとめて示す。
【００５１】
【表２】
Figure 0004562152
【００５２】
【表３】
Figure 0004562152
【００５３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、複数のロール・ツー・ロール方式の工程を通過しても、帯状基板の耳波を抑えることができ、或いは耳波が発生したとしても後工程への悪影警を効果的に抑えることが可能であるため、放電漏れがなくなり安定した放電状態が維持できる、均一な膜厚の堆積膜を形成することが可能となる。しかも、良好な歩留り及び外観を有する薄膜太陽電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シングル型ａ−Ｓｉ太陽電池の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】ロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置の模式的概略図である。
【図３】高温部と低温部の基板が連続した模式的概念図である。
【図４】基板の断面図である。
【図５】引張り応力と圧縮応力の定義の概略図である。
【図６】ロール・ツー・ロール処理装置におけるステアリング機構である。
【図７】耳波変形した帯状基板の概略図である。
【図８】トリプル型ａ−Ｓｉ太陽電池の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１０１：基板
１０２、１０３：裏面反射層
１０４、１０５、１０６：半導体層
１０７：透明導電体層
１０８：集電電極
２０１：基板送出しチャンバー
２０２：ＲＦｎ型半導体層形成チャンバー
２０３：ＲＦｉ型半導体層形成チャンバー
２０４：ＭＷｉ型半導体層形成チャンバー
２０５：ＲＦｉ型半導体層形成チャンバー
２０６：ＲＦｐ型半導体層形成チャンバー
２０７：基板巻取りチャンバー
２０８〜２１３：ガスゲート
２１４〜２１８：ランプヒーター
２１９〜２２２：ガスヒーター
２２３〜２３３：ガス導入管
２３４〜２３７：高周波発振器
２３８〜２５１：搬送ローラー
２５２〜２５９：真空計
２６０：基板送出しボビン
２６１：基板巻取りボビン
２６２：基板
３０１：基板
３０２：放電箱
３０３：マグネットローラー
３０４：ランプヒーター
５０１：基板
５０２：堆積膜
６０１：ステアリングローラー
６０２：回転機構
６０３：搬送速度検知用エンコーダー
６０４：軸受
６０５：基板横ずれ検知機構
６０６：基板
７０１：基板
７０２：定盤
７０３：定規
８０１：基板
８０２、８０３：裏面反射層
８０４：ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層
８０５：ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型層
８０６：μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層
８０７：ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層
８０８：ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型層
８０９：μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層
８１０：ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型層
８１１：ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型層
８１２：μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層
８１３：透明導電体層
８１４：集電電極

Claims (3)

  1. 長尺基板に所定の張力を与えながら搬送し、搬送の途中で基板処理を行う第１の搬送工程と、
    前記第１の搬送工程の後になされ、前記基板に所定の張力を与えながら搬送し、搬送の途中で基板処理を行う第２の搬送工程と、を少なくとも有する基板処理方法において、
    前記第１の搬送工程と前記第２の搬送工程とで基板温度及び張力を系統的に制御し、
    前記第１の搬送工程における前記基板の延び易さを、前記第２の搬送工程における基板の延び易さよりも小さくすると共に、
    前記第１の搬送工程における張力を前記第２の搬送工程における張力よりも小さくすることを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記第１の搬送工程において、前記基板の温度を４０℃以上としたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記第１の搬送工程及び／又は第２の搬送工程において、その張力の与え方が段階的であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
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