JP5249718B2 - Manufacturing method of solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池の製造方法に関し、特に発電層を製膜で作成する薄膜系太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell, and more particularly to a method for manufacturing a thin-film solar cell in which a power generation layer is formed by film formation.

一般に、薄膜太陽電池の構成膜の一部である透明導電膜となる酸化亜鉛膜(GaをドープしたZnOであるGZO膜など)をスパッタ製膜する際には、アルゴン(Ar)ガスに酸素(O)ガスを若干混合して、透過性に優れた安定した酸化膜を形成するように工夫がなされている(例えば、特許文献1および2参照。)。 In general, when sputtering a zinc oxide film (such as a GZO film that is GaO-doped ZnO) that becomes a transparent conductive film that is a part of a constituent film of a thin film solar cell, oxygen ( A device has been devised so as to form a stable oxide film excellent in permeability by slightly mixing O 2 ) gas (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

例えば、特許文献1には、酸化亜鉛のスパッタ製膜中に酸素流量を変化させて導電率を連続的に変化させることが記載されている。
その一方で、特許文献2には、膜形成時に真空容器の壁面から離れた吸着分子からなる脱ガスが、製膜対象の反射用金属膜に入り、反射率が低下することを防止するため、ベース圧力が4×10−4Paの減圧雰囲気下で膜形成を行うことが記載されている。
For example, Patent Document 1 describes that the conductivity is continuously changed by changing the oxygen flow rate during sputtering of zinc oxide.
On the other hand, in Patent Document 2, in order to prevent degassing consisting of adsorbed molecules separated from the wall surface of the vacuum vessel during film formation from entering the reflective metal film to be formed into a film and reducing the reflectance, It describes that film formation is performed under a reduced pressure atmosphere with a base pressure of 4 × 10 −4 Pa.

供給される酸素ガスの流量が少ないと、製膜されたGZO膜における光の透過率は、波長が600nm以上の長波長側で低下するが、一方、供給される酸素ガスの流量が多いと、波長が400nm以下の短波長側で低下する。
そのため、GZO膜をスパッタ製膜する際には、適切な酸素ガスの流量(濃度)が必要なことが判明している。
特開2003−273134号公報 特開2003−174177号公報
When the flow rate of the supplied oxygen gas is small, the light transmittance in the formed GZO film decreases on the long wavelength side where the wavelength is 600 nm or more, whereas, when the flow rate of the supplied oxygen gas is large, The wavelength decreases on the short wavelength side of 400 nm or less.
For this reason, it has been found that an appropriate oxygen gas flow rate (concentration) is required when the GZO film is formed by sputtering.
JP 2003-273134 A JP 2003-174177 A

その一方で、太陽電池を量産する場合には、数十時間の製膜処理を実施した後、言い換えると、数百枚から数千枚程度の太陽電池に対して製膜処理を実施した後、ターゲット交換を行うために、真空チャンバを開放したメンテナンスが行われている。   On the other hand, in the case of mass production of solar cells, after performing the film forming process for several tens of hours, in other words, after performing the film forming process for several hundred to several thousand solar cells, In order to replace the target, maintenance is performed with the vacuum chamber opened.

このように、スパッタリング装置を大気開放してメンテナンスを行った後は、原因が不明瞭のまま、GZO膜の特性が安定して製膜されるまで、つまり太陽電池の性能が安定するまで時間を要し、その間に生産された太陽電池モジュールの性能が低い状態にあるという問題があった。   As described above, after performing maintenance with the sputtering apparatus opened to the atmosphere, it takes time until the characteristics of the GZO film are stably formed, that is, the performance of the solar cell is stabilized, with the cause unclear. In short, there was a problem that the performance of the solar cell module produced during that time was in a low state.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、太陽電池の発電性能を安定させるとともに、太陽電池の製造時における歩留まりの向上を図ることができる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a solar cell that can stabilize the power generation performance of the solar cell and improve the yield at the time of manufacturing the solar cell. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の太陽電池の製造方法は、大気開放された後に閉じられた容器の内部の気体を排気して真空度を上げる排気工程と、基板を設置し、不活性ガスに酸素原子を含む混入ガスを所定濃度だけ混合させた混合ガスを排気された前記容器の内部に満たし、前記容器の内部に配置されたターゲットと前記基板との間に電圧を印加して、スパッタリング法により太陽電池を構成する膜を前記基板に製膜する本製膜工程と、該本製膜工程の前に、前記混合ガスにおける前記混入ガスの濃度を、前記所定濃度よりも低くした前記混合ガスを前記容器の内部に供給して、前記基板に前記膜を所定期間の間だけ製膜する初期製膜工程と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The method for manufacturing a solar cell according to the present invention includes an exhaust process for increasing the degree of vacuum by exhausting gas inside a container that is closed after being opened to the atmosphere, and a mixed gas containing oxygen atoms in an inert gas by installing a substrate. A solar cell is formed by sputtering method by filling the exhausted container with a mixed gas in which a predetermined concentration is mixed and applying a voltage between the target arranged in the container and the substrate. A main film forming step of forming a film on the substrate; and before the main film forming step, the mixed gas in which the concentration of the mixed gas in the mixed gas is lower than the predetermined concentration is introduced into the container. And an initial film forming step for forming the film on the substrate only for a predetermined period.

本発明によれば、大気開放時に容器の内面などに吸着した酸素ガスや水蒸気ガスなどが、初期製膜工程において容器の内面から脱離するため、当該工程における容器の内部に満たされた混合ガスに、脱離した酸素ガスや、水蒸気ガスの分解により生じた酸素ガスが混ざる。つまり、初期製膜工程における容器の内部は、本製膜工程における混合ガスに近い比率で混合された不活性ガスと混入ガスの雰囲気となり、これにより容器の内部が満たされる。
そのため、初期製膜工程において製膜された膜と、本製膜工程において製膜された膜との間の特性の差が小さくなる。
According to the present invention, oxygen gas or water vapor gas adsorbed on the inner surface of the container at the time of opening to the atmosphere is desorbed from the inner surface of the container in the initial film-forming process, so the mixed gas filled in the container in the process to, or oxygen gas desorption, oxygen gas generated by the decomposition of water vapor gas mix. That is, the inside of the container in the initial film forming process becomes an atmosphere of an inert gas and a mixed gas mixed at a ratio close to the mixed gas in the main film forming process, thereby filling the inside of the container.
Therefore, the difference in characteristics between the film formed in the initial film forming process and the film formed in the main film forming process is reduced.

さらに、所定の処理基板枚数(所定期間)だけ初期製膜工程を継続した後に、言い換えると、容器の内面から脱離する酸素ガスや水蒸気ガスなどの量が減少するころに本製膜工程に切り替わるため、容器の内部に満たされる混合ガスにおける不活性ガスと混入ガスの酸素原子との混合比率は、初期製膜工程と本製膜工程との間で略一定となる。 Furthermore, after the initial film forming process is continued for a predetermined number of processing substrates (predetermined period), in other words, when the amount of oxygen gas or water vapor gas desorbed from the inner surface of the container decreases, the film forming process is switched to this film forming process. Therefore, the mixing ratio between the inert gas and the oxygen atoms of the mixed gas in the mixed gas filled in the container is substantially constant between the initial film forming process and the main film forming process.

上記発明においては、前記初期製膜工程において、前記容器に供給される前記混入ガスの流量を時間の経過とともに増やすことが望ましい。   In the said invention, it is desirable to increase the flow volume of the said mixed gas supplied to the said container with progress of time in the said initial film forming process.

本発明によれば、初期製膜工程において容器の内面から脱離する酸素ガスや水蒸気ガスなどの量が基板処理枚数(時間の経過)とともに徐々に減少しても、容器に供給される混入ガスの流量が基板処理枚数(時間の経過)とともに増えるため、容器の内部に満たされる混合ガスにおける不活性ガスと混入ガスの酸素原子との混合比率は略一定となる。
さらに、混入ガスの流量を段階的に増やす方法と比較して、混合ガスにおける不活性ガスと混入ガスの酸素原子との混合比率を正確に調節することができる。
According to the present invention, even if the amount of oxygen gas, water vapor gas or the like desorbed from the inner surface of the container in the initial film forming process gradually decreases with the number of processed substrates (elapsed time), the mixed gas supplied to the container Therefore, the mixing ratio of the inert gas and the oxygen atoms in the mixed gas in the mixed gas filled in the container becomes substantially constant.
Furthermore, the mixing ratio of the inert gas in the mixed gas and the oxygen atoms in the mixed gas can be accurately adjusted as compared with the method of increasing the flow rate of the mixed gas stepwise.

上記発明においては、前記初期製膜工程において、前記容器に供給される前記混入ガスの流量を段階的に増やすことが望ましい。   In the above invention, it is desirable that the flow rate of the mixed gas supplied to the container is increased stepwise in the initial film forming step.

本発明によれば、初期製膜工程において容器の内面から脱離する酸素ガスなどの量が時間の経過とともに徐々に減少しても、容器に供給される混入ガスの流量が基板処理枚数(時間の経過)とともに増えるため、容器の内部に満たされる混合ガスにおける不活性ガスと混入ガスの酸素原子との混合比率は、初期製膜工程と本製膜工程との間で略一定となる。
さらに、混入ガスの流量を時間の経過とともに増やす方法と比較して、混合ガスにおける不活性ガスと混入ガスとの混合比率の調節が容易となる。
According to the present invention, even if the amount of oxygen gas or the like desorbed from the inner surface of the container in the initial film forming process gradually decreases with the passage of time, the flow rate of the mixed gas supplied to the container is the number of processed substrates (time Therefore, the mixing ratio of the inert gas and the oxygen atoms of the mixed gas in the mixed gas filled in the container is substantially constant between the initial film forming process and the main film forming process.
Furthermore, the mixing ratio of the inert gas and the mixed gas in the mixed gas can be easily adjusted as compared with the method of increasing the flow rate of the mixed gas with the passage of time.

上記発明においては、前記混入ガスは酸素ガスであることが望ましい。   In the above invention, the mixed gas is preferably oxygen gas.

本発明によれば、酸素ガス(O)は酸素(O)のみから構成されているため、ターゲットと基板との間の領域に酸素(O)を効率的に供給することができる。 According to the present invention, since the oxygen gas (O 2 ) is composed only of oxygen (O), oxygen (O) can be efficiently supplied to the region between the target and the substrate.

上記発明においては、前記混入ガスは二酸化炭素ガスであることが望ましい。   In the above invention, the mixed gas is preferably carbon dioxide gas.

本発明によれば、二酸化炭素ガス(CO)が分解されることにより、ターゲットと基板との間の領域に酸素(O)を供給することができる。
さらに、酸素(O)と同時に生成される一酸化炭素(CO)や、炭素(C)が、過剰な酸素(O)と反応して、二酸化炭素(CO)や、一酸化炭素(CO)を形成するため、膜が製膜される面における酸素(O)の濃度がより一定に保たれる。
According to the present invention, oxygen (O) can be supplied to the region between the target and the substrate by decomposing carbon dioxide gas (CO 2 ).
Furthermore, carbon monoxide (CO) and carbon (C) produced simultaneously with oxygen (O) react with excess oxygen (O) to produce carbon dioxide (CO 2 ) and carbon monoxide (CO). Therefore, the concentration of oxygen (O) on the surface on which the film is formed is kept more constant.

本発明の太陽電池の製造方法によれば、混合ガスにおける酸素原子を含む混入ガスの濃度を低くした混合ガスを容器の内部に供給して、基板に膜を所定の基板処理枚数(所定期間)の間だけ製膜した後に、所定濃度の混入ガスを含む混合ガスを用いて基板に膜を製膜することにより、透明導電膜の特性を安定化させるので、太陽電池の発電性能を安定させるとともに、太陽電池の製造時における歩留まりの向上を図ることができるという効果を奏する。   According to the method for manufacturing a solar cell of the present invention, a mixed gas in which the concentration of mixed gas containing oxygen atoms in the mixed gas is reduced is supplied to the inside of the container, and a film is formed on the substrate for a predetermined number of substrates (predetermined period) After forming the film only for a period of time, by forming a film on the substrate using a mixed gas containing a mixed gas of a predetermined concentration, the characteristics of the transparent conductive film are stabilized, so that the power generation performance of the solar cell is stabilized. There is an effect that it is possible to improve the yield at the time of manufacturing the solar cell.

〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法について図1から図19を参照して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a method for manufacturing a solar cell according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には、本実施形態の太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の構成を説明する模式図が示されている。
本実施形態で説明する太陽電池パネル1は太陽電池モジュール(太陽電池)2が設けられたシリコン系太陽電池パネルであり、太陽電池パネル1には図1に示すように、基板11と、透明電極層12と、光電変換層13と、裏面電極層14と、が設けられている。
The schematic diagram explaining the structure of the solar cell manufactured by the manufacturing method of the solar cell of this embodiment is shown by FIG.
The solar cell panel 1 described in the present embodiment is a silicon-based solar cell panel provided with a solar cell module (solar cell) 2. The solar cell panel 1 includes a substrate 11 and a transparent electrode as shown in FIG. A layer 12, a photoelectric conversion layer 13, and a back electrode layer 14 are provided.

なお、シリコン系とはシリコン(Si)やシリコンカーバイト(SiC)やシリコンゲルマニウム(SiGe)を含む総称である。
また、結晶質シリコン系とは、アモルファスシリコン系すなわち非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコン系も含まれる。
Silicon-based is a general term including silicon (Si), silicon carbide (SiC), and silicon germanium (SiGe).
The crystalline silicon system means an amorphous silicon system, that is, a silicon system other than the amorphous silicon system, and includes microcrystalline silicon and polycrystalline silicon systems.

次に、上述の構成を有する太陽電池パネル1の製造工程について説明する。
本実施形態では、基板11であるガラス基板の上に、光電変換層13として単層アモルファスシリコン薄膜が製膜された太陽電池パネル1の例について説明する。
Next, the manufacturing process of the solar cell panel 1 having the above-described configuration will be described.
In the present embodiment, an example of a solar cell panel 1 in which a single-layer amorphous silicon thin film is formed as the photoelectric conversion layer 13 on a glass substrate that is the substrate 11 will be described.

つまり、本実施形態では光電変換層13を、アモルファスp層22A、アモルファスi層23A、およびアモルファスn層24Aを積層させたものに適用して説明する。
さらに、裏面電極層14を、第1裏面電極層(層)14A、および第2裏面電極層14Bを積層させたものに適用して説明する。
That is, in the present embodiment, the photoelectric conversion layer 13 will be described as applied to a laminate of an amorphous p layer 22A, an amorphous i layer 23A, and an amorphous n layer 24A.
Further, the back electrode layer 14 will be described by applying it to a laminate of a first back electrode layer (layer) 14A and a second back electrode layer 14B.

図2には、図1の太陽電池の製造工程を説明する模式図が示されている。
まず、図2に示すように、基板11としてソーダフロートガラス基板が用意され、基板11の端面には、コーナ面取りやR面取り加工が施されていることが望ましい。
基板11としては、例えば、1辺が1mを超えるサイズ(例えば、縦横が1.4m×1.1m)であって、板厚が3.5mmから4.5mmのものを挙げることができる。なお、コーナ面取り等は行ってもよいし、行わなくてもよく、特に限定するものではない。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the solar cell of FIG.
First, as shown in FIG. 2, it is desirable that a soda float glass substrate is prepared as the substrate 11, and the end surface of the substrate 11 is subjected to corner chamfering or R chamfering.
As the substrate 11, for example, one having a side exceeding 1 m (for example, 1.4 m × 1.1 m in length and width) and a thickness of 3.5 mm to 4.5 mm can be exemplified. The corner chamfering or the like may or may not be performed, and is not particularly limited.

図3には、図1の太陽電池パネルの製造工程における透明導電層を形成する工程を説明する模式図が示されている。
そして、図3に示すように、基板11に透明電極層12が熱CVD装置を用いて約500℃の温度条件下で製膜される。
透明電極層12は、酸化錫膜(SnO)を主成分とする透明電極膜であって、約500nmから約800nmまでの膜厚を有するものである。この製膜処理の際、酸化錫膜の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process of forming a transparent conductive layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
And as shown in FIG. 3, the transparent electrode layer 12 is formed into a film on the board | substrate 11 on about 500 degreeC temperature conditions using a thermal CVD apparatus.
The transparent electrode layer 12 is a transparent electrode film mainly composed of a tin oxide film (SnO 2 ), and has a film thickness from about 500 nm to about 800 nm. During this film forming process, a texture with appropriate irregularities is formed on the surface of the tin oxide film.

なお、基板11と透明電極層12との間にアルカリバリア膜(図示されず)を形成してもよいし、形成しなくてもよく、特に限定するものではない。
アルカリバリア膜は、例えば、熱CVD装置にて酸化シリコン膜(SiO)を約500℃の温度条件下で製膜することにより形成される。酸化シリコン膜の膜厚は、約50nmから約150nmを例示することができる。
Note that an alkali barrier film (not shown) may be formed between the substrate 11 and the transparent electrode layer 12 or may not be formed, and is not particularly limited.
The alkali barrier film is formed, for example, by forming a silicon oxide film (SiO 2 ) under a temperature condition of about 500 ° C. using a thermal CVD apparatus. The film thickness of the silicon oxide film can be about 50 nm to about 150 nm.

図4には、図1の太陽電池パネルの製造工程における透明導電層溝を形成する工程を説明する模式図が示されている。
透明電極層12が製膜されると、図4に示すように、透明電極層溝15が形成される。
具体的には、基板11がX−Yテーブルに設置され、YAGレーザの第1高調波(1064nm)が、図の矢印に示すように、透明電極層12の膜面側から照射される。透明電極層12はレーザ光によりレーザエッチングされ、約6mmから15mmまでの範囲の間隔をあけて透明電極層溝15が形成される。この透明電極層溝15により、透明電極層12は短冊状に区切られる。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a process of forming a transparent conductive layer groove in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
When the transparent electrode layer 12 is formed, a transparent electrode layer groove 15 is formed as shown in FIG.
Specifically, the substrate 11 is placed on an XY table, and the first harmonic (1064 nm) of the YAG laser is irradiated from the film surface side of the transparent electrode layer 12 as indicated by an arrow in the figure. The transparent electrode layer 12 is laser-etched with laser light, and the transparent electrode layer groove 15 is formed with an interval in the range of about 6 mm to 15 mm. The transparent electrode layer 12 is partitioned into strips by the transparent electrode layer groove 15.

入射されるYAGレーザのレーザパワーは、透明電極層溝15の加工速度が適切な速度になるように調節される。透明電極層12に対して照射されるレーザ光は、基板11に対して、発電セル3(図11など参照。)の直列接続方向と略直交する方向に相対移動される。   The laser power of the incident YAG laser is adjusted so that the processing speed of the transparent electrode layer groove 15 becomes an appropriate speed. The laser light applied to the transparent electrode layer 12 is relatively moved with respect to the substrate 11 in a direction substantially orthogonal to the series connection direction of the power generation cells 3 (see FIG. 11 and the like).

図5には、図1の太陽電池パネルの製造工程における光電変換層を積層する工程を説明する模式図が示されている。
透明電極層溝15が形成されると、図5に示すように、光電変換層13が透明電極層12に積層される。
具体的には、光電変換層13はSiHガスとHガスとを主原料に、プラズマCVD装置を用いて、約30Paから約1000Paまでの範囲の減圧雰囲気下で、基板11の温度を約200℃に保った条件の下で製膜される。光電変換層13は、図1に示すように、光、例えば太陽光が入射する側から、アモルファスp層22A、アモルファスi層23A、アモルファスn層24Aが、この順に並ぶように積層される。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a process of laminating the photoelectric conversion layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
When the transparent electrode layer groove 15 is formed, the photoelectric conversion layer 13 is laminated on the transparent electrode layer 12 as shown in FIG.
Specifically, the photoelectric conversion layer 13 is formed by using a plasma CVD apparatus with SiH 4 gas and H 2 gas as main raw materials, and reducing the temperature of the substrate 11 in a reduced pressure atmosphere ranging from about 30 Pa to about 1000 Pa. The film is formed under the condition kept at 200 ° C. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion layer 13 is laminated so that an amorphous p layer 22A, an amorphous i layer 23A, and an amorphous n layer 24A are arranged in this order from the side on which light, for example, sunlight enters.

本実施形態では、アモルファスp層22Aは、BドープしたアモルファスSiCを主とした膜厚が約10nmから約30nmの層であり、アモルファスi層23Aは、アモルファスSiを主とした膜厚が約200nmから約350nmの層であり、アモルファスn層24Aは、微結晶Siを含有するアモルファスSiにpドープしたSi層を主とした膜厚が約30nmから約50nmの層である場合に適用して説明する。
またp層膜とi層膜の間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
In the present embodiment, the amorphous p layer 22A is a layer having a thickness of about 10 nm to about 30 nm mainly made of B-doped amorphous SiC, and the amorphous i layer 23A has a thickness of about 200 nm mainly made of amorphous Si. The amorphous n layer 24A is applied to a case where the film thickness is mainly about 30 nm to about 50 nm with a p-doped Si layer containing amorphous Si containing microcrystalline Si. To do.
A buffer layer may be provided between the p layer film and the i layer film in order to improve the interface characteristics.

図6には、図1の太陽電池パネルの製造工程における接続溝を形成する工程を説明する模式図が示されている。
光電変換層13が積層されると、図6に示すように、接続溝17が形成される。
具体的には、基板11がX−Yテーブルに設置され、レーザダイオード励起YAGレーザの第2高調波(532nm)が、図の矢印に示すように、光電変換層13の膜面側から照射される。光電変換層13は、レーザ光によりレーザエッチングされ、接続溝17が形成される。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a process of forming connection grooves in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
When the photoelectric conversion layer 13 is laminated, a connection groove 17 is formed as shown in FIG.
Specifically, the substrate 11 is placed on an XY table, and the second harmonic (532 nm) of the laser diode-pumped YAG laser is irradiated from the film surface side of the photoelectric conversion layer 13 as indicated by an arrow in the figure. The The photoelectric conversion layer 13 is laser-etched with a laser beam to form a connection groove 17.

また、レーザ光は光電変換層13の膜面側から照射してもよいし、反対側の基板11側から照射しても良く、特に限定するものではない。
基板11側から照射した場合、レーザ光のエネルギーは、光電変換層13のアモルファスシリコン層で吸収されて高い蒸気圧が発生する。この高い蒸気圧を利用して光電変換層13がエッチングされるため、更に安定したレーザエッチング加工を行うことが可能となる。
The laser beam may be irradiated from the film surface side of the photoelectric conversion layer 13 or may be irradiated from the opposite substrate 11 side, and is not particularly limited.
When irradiated from the substrate 11 side, the energy of the laser light is absorbed by the amorphous silicon layer of the photoelectric conversion layer 13 to generate a high vapor pressure. Since the photoelectric conversion layer 13 is etched using this high vapor pressure, a more stable laser etching process can be performed.

レーザ光は、約10kHzから約20kHzまでの範囲でパルス発振され、適切な加工速度になるようにレーザパワーが調節されている。
さらに、接続溝17の位置は、前工程で加工された透明電極層溝15と交差しないように位置決め公差を考慮した上で選定される。
The laser light is pulse-oscillated in a range from about 10 kHz to about 20 kHz, and the laser power is adjusted so as to obtain an appropriate processing speed.
Further, the position of the connection groove 17 is selected in consideration of the positioning tolerance so as not to intersect with the transparent electrode layer groove 15 processed in the previous process.

図7および図8には、図1の太陽電池パネルの製造工程における裏面電極層を積層する工程を説明する模式図が示されている。
接続溝17が形成されると、図7に示すように、裏面電極層14が光電変換層13に積層される。具体的には、GZO膜である第1裏面電極層14A、および、Ag膜とTi膜、または、Ag膜とAl膜からなる第2裏面電極層14Bが積層される。
このとき、接続溝17の中にも裏面電極層14が積層され、透明電極層12と裏面電極層14とを接続する接続部18が形成される。
7 and 8 are schematic views illustrating a process of laminating the back electrode layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
When the connection groove 17 is formed, the back electrode layer 14 is laminated on the photoelectric conversion layer 13 as shown in FIG. Specifically, the first back electrode layer 14A, which is a GZO film, and the second back electrode layer 14B made of an Ag film and a Ti film or an Ag film and an Al film are stacked.
At this time, the back electrode layer 14 is also laminated in the connection groove 17 to form a connection portion 18 that connects the transparent electrode layer 12 and the back electrode layer 14.

第1裏面電極層14Aは、膜厚が約50nmから約100nmまでのGaをドープしたZnO膜であり、スパッタリング装置により製膜される層である。
第1裏面電極層14Aの製膜方法は、本実施形態の特徴であるため後述する。
The first back electrode layer 14A is a ZnO film doped with Ga having a thickness of about 50 nm to about 100 nm, and is a layer formed by a sputtering apparatus.
Since the film formation method of the first back electrode layer 14A is a feature of the present embodiment, it will be described later.

第2裏面電極層14Bは、スパッタリング装置を用いて、減圧雰囲気下で、約150℃から約200℃までの範囲の温度条件下で製膜される。
具体的には、約150nmから約500nmまでの範囲の膜厚を有するAg膜を積層し、その後に、約10nmから約20nmまでの範囲の膜厚を有するTi膜が積層される。あるいは、約25nmから100nmの膜厚を有するAg膜と、約15nmから500nmの膜厚を有するAl膜との積層構造としてもよい。
The second back electrode layer 14B is formed using a sputtering apparatus under a temperature condition in a range from about 150 ° C. to about 200 ° C. under a reduced pressure atmosphere.
Specifically, an Ag film having a film thickness ranging from about 150 nm to about 500 nm is laminated, and then a Ti film having a film thickness ranging from about 10 nm to about 20 nm is laminated. Alternatively, a laminated structure of an Ag film having a thickness of about 25 nm to 100 nm and an Al film having a thickness of about 15 nm to 500 nm may be used.

上述のように、光電変換層13(図1参照)と第2裏面電極層14BのAg膜との間に第1裏面電極層14Aが製膜されると、光電変換層13と第2裏面電極層14Bとの間の接触抵抗が低減されるとともに、光の反射が向上される。   As described above, when the first back electrode layer 14A is formed between the photoelectric conversion layer 13 (see FIG. 1) and the Ag film of the second back electrode layer 14B, the photoelectric conversion layer 13 and the second back electrode are formed. The contact resistance with the layer 14B is reduced and the reflection of light is improved.

図9には、図1の太陽電池パネルの製造工程における分離溝を加工する工程を説明する模式図が示されている。
裏面電極層14が積層されると、図9に示すように、分離溝16が形成される。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a process of processing the separation groove in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
When the back electrode layer 14 is laminated, a separation groove 16 is formed as shown in FIG.

具体的には、基板11がX−Yテーブルに設置され、レーザダイオード励起YAGレーザの第2高調波(532nm)が、図の矢印に示すように、基板11側から照射される。入射されたレーザ光は光電変換層13で吸収され、光電変換層13内で高いガス蒸気圧が発生する。このガス蒸気圧により第1裏面電極層14Aおよび第2裏面電極層14Bは爆裂して除去される。
レーザ光は、約1kHzから約10kHzまでの範囲でパルス発振され、適切な加工速度になるようにレーザパワーが調節されている。
Specifically, the substrate 11 is placed on an XY table, and the second harmonic (532 nm) of the laser diode-pumped YAG laser is irradiated from the substrate 11 side as indicated by the arrow in the figure. The incident laser light is absorbed by the photoelectric conversion layer 13, and a high gas vapor pressure is generated in the photoelectric conversion layer 13. Due to this gas vapor pressure, the first back electrode layer 14A and the second back electrode layer 14B are exploded and removed.
The laser light is pulse-oscillated in a range from about 1 kHz to about 10 kHz, and the laser power is adjusted so that an appropriate processing speed is obtained.

図10には、図1の太陽電池パネルの製造工程における絶縁溝を加工する工程を説明する模式図が示されている。図11には、図10の絶縁溝の構成を説明する太陽電池パネルを裏面電極層側から見た図が示されている。
光電変換層溝16が形成されると、図10および図11に示すように、絶縁溝19が形成される。絶縁溝19は、発電領域を区分することにより、基板11の端周辺の膜端部において直列接続部分が短絡し易い部分を切り離して、その影響を除去するものである。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a process of processing the insulating groove in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. FIG. 11 shows a view of the solar cell panel illustrating the configuration of the insulating groove in FIG. 10 as viewed from the back electrode layer side.
When the photoelectric conversion layer groove 16 is formed, an insulating groove 19 is formed as shown in FIGS. 10 and 11. The insulating groove 19 divides the power generation region to separate the portion where the series connection portion is likely to be short-circuited at the film end portion around the end of the substrate 11 and remove the influence.

なお、図10では、光電変換層13が直列に接続された方向に切断したX方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝19位置には裏面電極層14(第1裏面電極層Aおよび第2裏面電極層14B)/光電変換層13/透明電極層12の膜研磨除去をした周囲膜除去領域20がある状態(図11参照。)が表れるべきであるが、基板11の端部への加工の説明の便宜上、この位置にY方向断面を表して形成された絶縁溝をX方向絶縁溝19として説明する。   10 is a cross-sectional view in the X direction in which the photoelectric conversion layer 13 is cut in the direction connected in series. Therefore, the back electrode layer 14 (first back electrode layer) is originally located at the position of the insulating groove 19. A and the second back electrode layer 14B) / photoelectric conversion layer 13 / transparent electrode layer 12 have been removed by polishing the surrounding film removal region 20 (see FIG. 11). For the convenience of description of the processing of the portion, the insulating groove formed to represent the Y-direction cross section at this position will be described as the X-direction insulating groove 19.

絶縁溝19を形成する際には、基板11がX−Yテーブルに設置され、レーザダイオード励起YAGレーザの第2高調波(532nm)が、基板11側から入射される。入射されたレーザ光は透明電極層12と光電変換層13において吸収され、高いガス蒸気圧が発生する。このガス蒸気圧により第1裏面電極層14Aおよび第2裏面電極層14Bが爆裂して、裏面電極層14(第1裏面電極層14Aおよび第2裏面電極層14B)、光電変換層13および透明電極層12が除去される。   When the insulating groove 19 is formed, the substrate 11 is placed on an XY table, and the second harmonic (532 nm) of the laser diode pumped YAG laser is incident from the substrate 11 side. The incident laser light is absorbed by the transparent electrode layer 12 and the photoelectric conversion layer 13, and a high gas vapor pressure is generated. By this gas vapor pressure, the first back electrode layer 14A and the second back electrode layer 14B explode, and the back electrode layer 14 (the first back electrode layer 14A and the second back electrode layer 14B), the photoelectric conversion layer 13, and the transparent electrode Layer 12 is removed.

レーザ光は、約1kHzから約10kHzまでの範囲でパルス発振され、適切な加工速度になるようにレーザパワーが調節されている。照射されるレーザ光は、基板11の端部から5mmから20mmまで範囲内の位置をX方向(図11参照。)に移動される。
このとき、Y方向絶縁溝は後工程で基板11の周囲膜除去領域20の膜面研磨除去処理を行うので設ける必要がない。
The laser light is pulse-oscillated in a range from about 1 kHz to about 10 kHz, and the laser power is adjusted so that an appropriate processing speed is obtained. The irradiated laser light is moved in the X direction (see FIG. 11) at a position within a range from 5 mm to 20 mm from the end of the substrate 11.
At this time, it is not necessary to provide the Y-direction insulating groove because the film surface polishing removal processing of the peripheral film removal region 20 of the substrate 11 is performed in a later process.

絶縁溝19は、基板11の端より5mmから15mmまでの範囲内の位置まで形成されていることが好ましい。このようにすることで、太陽電池パネル端部から太陽電池モジュール2内部への外部湿分の侵入を抑制することができる。
なお、ここまでに説明した工程においてYAGレーザをレーザ光として用いているが、YAGレーザに限られることなく、YVO4レーザや、ファイバーレーザなども同様にレーザ光として使用してもよい。
The insulating groove 19 is preferably formed up to a position within a range from 5 mm to 15 mm from the end of the substrate 11. By doing in this way, the penetration | invasion of the external moisture from the solar cell panel edge part to the inside of the solar cell module 2 can be suppressed.
In the steps described so far, the YAG laser is used as the laser beam. However, the present invention is not limited to the YAG laser, and a YVO4 laser, a fiber laser, or the like may be used as the laser beam.

図12には、太陽電池パネルを基板側から見た図が示されている。
絶縁溝19が形成されると、基板11周辺(周囲膜除去領域20)の積層膜、つまり第1裏面電極層14Aおよび第2裏面電極層14B、光電変換層13および透明電極層12が除去されて周囲膜除去領域20が形成される。この積層膜は段差を有するとともに剥離しやすいため、当該積層膜を除去することにより、後工程において行われるEVA等を介したバックシート51の接着が健全に行われ、シール面を確保することができる。
上述の積層膜は、基板11の端から5mmから20mmまでの範囲内で、基板11の全周囲にわたり除去され周囲膜除去領域20を形成する。
FIG. 12 shows a view of the solar cell panel as viewed from the substrate side.
When the insulating groove 19 is formed, the laminated film around the substrate 11 (peripheral film removal region 20), that is, the first back electrode layer 14A and the second back electrode layer 14B, the photoelectric conversion layer 13, and the transparent electrode layer 12 are removed. Thus, the peripheral film removal region 20 is formed. Since this laminated film has a step and is easy to peel off, by removing the laminated film, adhesion of the back sheet 51 through EVA or the like performed in a later process can be performed soundly and a sealing surface can be secured. it can.
The above-mentioned laminated film is removed over the entire periphery of the substrate 11 within a range from 5 mm to 20 mm from the edge of the substrate 11 to form a peripheral film removal region 20.

X方向については、上述の絶縁溝19から基板端側の積層膜が砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去される。一方、Y方向については、透明電極層溝15よりも基板端側の積層膜が砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去される。
積層膜を除去する際に発生した研磨屑や砥粒は、基板11を洗浄処理することにより除去される。
With respect to the X direction, the laminated film on the substrate end side is removed from the above-described insulating groove 19 using grinding stone polishing, blast polishing, or the like. On the other hand, in the Y direction, the laminated film on the substrate end side with respect to the transparent electrode layer groove 15 is removed using grinding stone polishing, blast polishing, or the like.
Polishing debris and abrasive grains generated when removing the laminated film are removed by cleaning the substrate 11.

端子箱取付け部分ではバックシート51に開口貫通窓が設けられ、集電板が取出される。この開口貫通窓部分には複数層の絶縁材が設置され、外部からの湿分などの浸入が抑制される。   At the terminal box mounting portion, an opening through window is provided in the back sheet 51, and the current collector plate is taken out. A plurality of layers of insulating materials are installed in the opening through window portion, and intrusion of moisture and the like from the outside is suppressed.

直列に配列された発電セル3のうち、一方端の発電セル3と、他方端部の発電セル3とから延びる銅箔端子を用いて発電された電力が太陽電池パネル裏側の端子箱に集電されている。当該端子箱は、集電された電力が取り出されるように構成されている。
なお、上述の銅箔端子には、各部との短絡を防止する絶縁シートが配置されている。例えば、当該絶縁シートは銅箔端子より幅が広く形成されている。
Of the power generation cells 3 arranged in series, the power generated using the copper foil terminals extending from the power generation cell 3 at one end and the power generation cell 3 at the other end is collected in a terminal box on the back side of the solar cell panel. Has been. The terminal box is configured to extract the collected power.
In addition, the insulating sheet which prevents a short circuit with each part is arrange | positioned at the above-mentioned copper foil terminal. For example, the insulating sheet is formed wider than the copper foil terminal.

集電に用いられる銅箔端子などが設けられると、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)等による接着充填材シートが配置される。接着充填材シートは、太陽電池モジュール2の全体を覆うものであって、基板11からはみ出さないように配置されている。
接着充填材シートの上には、防水効果の高いバックシート51が設置される。本実施形態では、バックシート51はPET(ポリエチレンテレフタレート)シート/アルミニウム箔/PETシートの3層構造を有するものに適用して説明する。
When a copper foil terminal or the like used for current collection is provided, an adhesive filler sheet made of EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) or the like is disposed. The adhesive filler sheet covers the entire solar cell module 2 and is disposed so as not to protrude from the substrate 11.
On the adhesive filler sheet, a back sheet 51 having a high waterproof effect is installed. In the present embodiment, the back sheet 51 will be described as applied to one having a three-layer structure of PET (polyethylene terephthalate) sheet / aluminum foil / PET sheet.

接着充填材シートおよびバックシート51を所定の位置に配置した後、ラミネータを用いてバックシート51内の脱気を行い、約150℃から約160℃までの範囲の温度を加えながらプレスを行う。これにより、バックシート51が太陽電池モジュール2に密着され、接着充填材シートのEVAが架橋されることにより、バックシート51が太陽電池モジュール2に接着される。   After the adhesive filler sheet and the back sheet 51 are arranged at predetermined positions, the back sheet 51 is deaerated using a laminator, and pressing is performed while applying a temperature in a range from about 150 ° C. to about 160 ° C. Thereby, the back sheet 51 is adhered to the solar cell module 2, and the EVA of the adhesive filler sheet is crosslinked, whereby the back sheet 51 is adhered to the solar cell module 2.

図13には、図1の太陽電池パネルの製造工程における端子箱を取り付ける工程を説明する模式図が示されている。図14には、図1の太陽電池パネルの製造工程における密封工程を説明する模式図が示されている。
バックシート51の接着が行われると、図13に示すように、太陽電池モジュール2の裏側に端子箱52が接着剤を用いて取付けられる。
その後、端子箱52の出力ケーブルに銅箔端子がハンダ等を用いて接続され、端子箱52の内部が封止剤(ポッティング剤)で充填されて密封される。これにより、太陽電池パネル1が完成する。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a process of attaching a terminal box in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a sealing process in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
When the back sheet 51 is bonded, the terminal box 52 is attached to the back side of the solar cell module 2 using an adhesive as shown in FIG.
Thereafter, a copper foil terminal is connected to the output cable of the terminal box 52 using solder or the like, and the inside of the terminal box 52 is filled with a sealing agent (potting agent) and sealed. Thereby, the solar cell panel 1 is completed.

図15は、図1の太陽電池パネルの製造工程における性能検査工程を説明する模式図を示している。図16は、図1の太陽電池パネルの製造工程における外観検査工程を説明する模式図を示している。
上述のようにして製造された太陽電池パネル1に対しては、図15および図16に示すように、発電検査、ならびに所定の性能試験が行われる。発電検査は、AM1.5、全天日射基準太陽光(1000W/m)のソーラシミュレータを用いて行われる。
一方、上述の発電検査に前後して、太陽電池パネル1の外観検査をはじめ所定の性能検査が行われる。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a performance inspection process in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an appearance inspection process in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG.
As shown in FIGS. 15 and 16, the solar cell panel 1 manufactured as described above is subjected to a power generation inspection and a predetermined performance test. The power generation inspection is performed using a solar simulator of AM 1.5 and global solar radiation standard sunlight (1000 W / m 2 ).
On the other hand, before and after the above-described power generation inspection, a predetermined performance inspection including an appearance inspection of the solar cell panel 1 is performed.

次に、本実施形態の特徴である第1裏面電極層14Aの製膜について説明する。
まず、第1裏面電極層14Aを製膜するスパッタリング装置101について説明する。
図17には、図1の第1裏面電極層を製膜するスパッタリング装置の概略構成を説明する模式図が示されている。
Next, film formation of the first back electrode layer 14A, which is a feature of this embodiment, will be described.
First, the sputtering apparatus 101 for forming the first back electrode layer 14A will be described.
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a sputtering apparatus for forming the first back electrode layer of FIG.

スパッタリング装置101には、図17に示すように、真空容器(容器)102と、真空ポンプ103と、ヒータ104と、搬送部105と、ターゲット106と、電源107と、ガス供給部108と、が設けられている。   As shown in FIG. 17, the sputtering apparatus 101 includes a vacuum container (container) 102, a vacuum pump 103, a heater 104, a transport unit 105, a target 106, a power source 107, and a gas supply unit 108. Is provided.

真空容器102は、内部で第1裏面電極層14AであるGZO膜を製膜するスパッタリングが行われる容器である。
真空容器102の内部には、ヒータ104や、搬送部105や、ターゲット106が配置されている。その一方で、真空容器102には、真空ポンプ103や、アルゴンガスなどを供給するガス供給部108などが接続されている。
The vacuum container 102 is a container in which sputtering is performed to form a GZO film that is the first back electrode layer 14A inside.
Inside the vacuum vessel 102, a heater 104, a transport unit 105, and a target 106 are arranged. On the other hand, a vacuum pump 103, a gas supply unit 108 for supplying argon gas, and the like are connected to the vacuum vessel 102.

真空ポンプ103は、真空容器102の内部の気体などを外部に排出し、真空容器102の内部を所定圧力まで減圧するポンプである。本実施形態において真空ポンプ103は、真空容器102を締め切った状態でその内部を、約10−6Paから約10−5Paの高真空雰囲気とすることができ、ガス供給部108からスパッタガスを供給した時には約0.1Paから約0.5Paの減圧雰囲気とすることができるものに適用して説明する。
なお、真空ポンプ103としては、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプなど公知のポンプを用いることができ、特に限定するものではない。
The vacuum pump 103 is a pump that discharges gas or the like inside the vacuum vessel 102 to the outside and depressurizes the inside of the vacuum vessel 102 to a predetermined pressure. In this embodiment, the vacuum pump 103 can make the inside of the vacuum vessel 102 in a high vacuum atmosphere of about 10 −6 Pa to about 10 −5 Pa with the vacuum container 102 closed, and sputter gas is supplied from the gas supply unit 108. The description will be made by applying the present invention to what can be set to a reduced pressure atmosphere of about 0.1 Pa to about 0.5 Pa when supplied.
The vacuum pump 103 may be a known pump such as a dry pump, a turbo molecular pump, or a cryopump, and is not particularly limited.

ヒータ104は、第1裏面電極層14Aが製膜される基板11などを、所定の温度に加熱するものである。本実施形態においてヒータ104は、基板11などを約150℃に加熱することができるものに適用して説明する。
なお、ヒータ104としては、公知のヒータを用いることができ、特に限定するものではない。
The heater 104 heats the substrate 11 on which the first back electrode layer 14A is formed to a predetermined temperature. In the present embodiment, the heater 104 is described as being applied to a substrate that can heat the substrate 11 or the like to about 150 ° C.
Note that a known heater can be used as the heater 104 and is not particularly limited.

搬送部105は、第1裏面電極層14Aが製膜される基板11などを、真空容器102の内部で搬送するものである。
なお、搬送部105としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The transport unit 105 transports the substrate 11 and the like on which the first back electrode layer 14 </ b> A is formed inside the vacuum container 102.
In addition, as the conveyance part 105, a well-known thing can be used and it does not specifically limit.

真空容器102には、さらに、図17に示すように、ゲート弁109およびゲート弁110と、が設けられている。
ゲート弁109は、真空状態の隣室(図示せず)から、搬送部105により基板11を搬入する際に開かれ、その他の間は閉じられるものである。
ゲート弁110は、基板11に対する製膜が終了して、基板11を真空状態の隣室(図示せず)に搬出する際に開かれ、その他の間は閉じられるものである。
As shown in FIG. 17, the vacuum vessel 102 is further provided with a gate valve 109 and a gate valve 110.
The gate valve 109 is opened when the substrate 11 is carried in from the adjacent chamber (not shown) in a vacuum state by the transfer unit 105, and is closed during the other periods.
The gate valve 110 is opened when the film formation on the substrate 11 is completed and the substrate 11 is carried out to the adjacent chamber (not shown) in a vacuum state, and is closed during the other periods.

本実施形態においては、ターゲット106は、第1裏面電極層14Aの製膜に用いられるものであり、0.5wt%のGaがドープされた酸化亜鉛(GZO)からなるものである。ここで、第1裏面電極層14Aの材質は、Gaがドープされた酸化亜鉛(GZO)の他に、Alがドープされた酸化亜鉛(AZO)や、酸化インジュウム化合物(ITO)など、スパッタリング法で製膜できる酸化物からなる透明導電性薄膜であり、光学特性と電気的特性が適切となるものを選定しても良い。
ターゲット106は、電源107から直流高電圧が印加されるように構成されている。
In the present embodiment, the target 106 is used for forming the first back electrode layer 14A and is made of zinc oxide (GZO) doped with 0.5 wt% Ga. Here, the material of the first back electrode layer 14A is not only zinc oxide doped with Ga (GZO) but also zinc oxide doped with Al 2 O 3 (AZO), indium oxide compound (ITO), etc. A transparent conductive thin film made of an oxide that can be formed by a sputtering method and having appropriate optical characteristics and electrical characteristics may be selected.
The target 106 is configured such that a direct current high voltage is applied from the power source 107.

電源107は、ターゲット106に直流高電圧を印加するものであって、ターゲット106と基板11との間にプラズマを形成するものである。本実施形態においては電源107を25Aの電流と、250Vの電圧を印加することができる直流電源(DC電源)に適用して説明する。
なお、電源107としては、公知の電源を用いることができ、特に限定するものではない。
The power source 107 applies a DC high voltage to the target 106 and forms plasma between the target 106 and the substrate 11. In the present embodiment, the power source 107 will be described as applied to a DC power source (DC power source) capable of applying a current of 25 A and a voltage of 250 V.
A known power source can be used as the power source 107 and is not particularly limited.

また、電源107はDC電源に限ることなく、高周波RF電源(例えば、周波数が13.56MHzなど)を使用することも可能である。更に、ターゲット裏面に磁石を設けることにより、製膜速度を向上させたDCマグネトロン・スパッタリングを用いても良い。   The power source 107 is not limited to a DC power source, and a high frequency RF power source (for example, a frequency of 13.56 MHz or the like) can be used. Furthermore, you may use DC magnetron sputtering which improved the film-forming speed | rate by providing a magnet in the target back surface.

ガス供給部108は、第1裏面電極層14Aの製膜、つまりスパッタリング時に用いられるスパッタガスを真空容器102の内部に供給するものである。具体的には、不活性ガスであるアルゴンガス(Ar)や、アルゴンガスに混入される混入ガスである酸素ガス(O)などを、真空容器102の内部に供給するものである。 The gas supply unit 108 supplies the first back electrode layer 14 </ b> A to the inside of the vacuum container 102, that is, a sputtering gas used during sputtering. Specifically, argon gas (Ar) that is an inert gas, oxygen gas (O 2 ) that is a mixed gas mixed into the argon gas, or the like is supplied into the vacuum vessel 102.

本実施形態においてガス供給部108は、真空容器102の内部のスパッタガス、つまり、アルゴンガス(Ar)と酸素ガス(O)との混合ガスにおける混合比率を調節できるものに適用して説明する。 In the present embodiment, the gas supply unit 108 will be described as being applied to a sputtering gas inside the vacuum vessel 102, that is, one that can adjust the mixing ratio in the mixed gas of argon gas (Ar) and oxygen gas (O 2 ). .

次に、第1裏面電極層14Aの製膜方法について説明する。
図18には、図1の第1裏面電極層の製膜方法を説明するフローチャートが示されている。
Next, a method for forming the first back electrode layer 14A will be described.
FIG. 18 shows a flowchart for explaining a method of forming the first back electrode layer of FIG.

一般に、スパッタリング装置101において、第1裏面電極層14Aの製膜処理を数十時間の実施した後、言い換えると、数百枚から数千枚程度の太陽電池に対して製膜処理を実施した後には、ターゲット106の交換などを行うメンテナンスが行われる(ステップS1)。
上述のメンテナンスを行う際には、真空容器102を大気に開放して行われる。そのため、真空容器102に内面などには、空気つまり窒素ガス(N)や酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などが吸着する。
Generally, in the sputtering apparatus 101, after the film formation process of the first back electrode layer 14A is performed for several tens of hours, in other words, after the film formation process is performed on several hundred to several thousand solar cells. The maintenance for exchanging the target 106 is performed (step S1).
When performing the above-described maintenance, the vacuum container 102 is opened to the atmosphere. Therefore, air, that is, nitrogen gas (N 2 ), oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O), or the like is adsorbed on the inner surface of the vacuum vessel 102.

メンテナンスが終了すると真空容器102が閉じられ、真空ポンプ103により真空容器102の内部の気体が排出され、約10−6Paから約10−5Paの高真空雰囲気まで減圧される(ステップS2(排気工程))。このとき、真空容器102に内面などに吸着した窒素ガス(N)や酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などの多くは、排出ガスとともに排気される。 When the maintenance is completed, the vacuum vessel 102 is closed, and the gas inside the vacuum vessel 102 is discharged by the vacuum pump 103, and the pressure is reduced to a high vacuum atmosphere of about 10 −6 Pa to about 10 −5 Pa (step S2 (exhaust Process)). At this time, most of the nitrogen gas (N 2 ), oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O) and the like adsorbed on the inner surface of the vacuum vessel 102 is exhausted together with the exhaust gas.

その後、ゲート弁109を開にして真空状態の隣室(図示せず)より基板11を真空容器102に搬入する。基板11が真空容器102に搬入されると、ゲート弁109は閉じられる。ガス供給部108から真空容器102の内部に100vol%のアルゴンガス(Ar)が供給されるとともに、基板11などが搬送部105により搬送される。そして、電源107からターゲット106に直流高電圧が印加され、ターゲット106と基板11などとの間にプラズマが形成される。
言い換えると、第1裏面電極層14Aの製膜処理が行われる(ステップS3(初期製膜工程))。
Thereafter, the gate valve 109 is opened, and the substrate 11 is carried into the vacuum vessel 102 from a vacuum adjacent chamber (not shown). When the substrate 11 is carried into the vacuum vessel 102, the gate valve 109 is closed. 100 vol% argon gas (Ar) is supplied from the gas supply unit 108 to the inside of the vacuum vessel 102, and the substrate 11 and the like are transferred by the transfer unit 105. Then, a DC high voltage is applied from the power source 107 to the target 106, and plasma is formed between the target 106 and the substrate 11.
In other words, a film forming process for the first back electrode layer 14A is performed (step S3 (initial film forming process)).

このとき、真空容器102の内面に吸着していた酸素ガス(O)などが当該内面から脱離し、ガス供給部108から供給されたアルゴンガス(Ar)と混合する。
また、真空容器102に内面から脱離し水蒸気ガス(HO)は、アルゴンプラズマ雰囲気中で分解されて酸素原子(O)が発生し、アルゴンガス(Ar)と混合する。
In this case, mixing such as oxygen gas adsorbed on the inner surface of the vacuum chamber 102 (O 2) desorption city from the inner surface, and argon gas supplied from the gas supply unit 108 (Ar).
Moreover, desorption city water vapor gases from the interior surface into the vacuum chamber 102 (H 2 O) is decomposed in an argon plasma atmosphere generated oxygen atoms (O) are mixed with an argon gas (Ar).

真空容器102の内部におけるプラズマが形成された領域ではアルゴンガス(Ar)がイオン化し、イオン化したアルゴンがターゲット106に衝突する。すると、ターゲット106を構成する物質つまりGZOがターゲット106からはじき飛ばされ、雰囲気中の酸素原子(O)と適宜な反応を行い、基板11などの上、具体的には、光電変換層13の上に付着成長して、第1裏面電極層14AであるGZO膜が製膜される。   Argon gas (Ar) is ionized in a region where plasma is formed inside the vacuum vessel 102, and the ionized argon collides with the target 106. Then, the substance constituting the target 106, that is, GZO is repelled from the target 106 and appropriately reacts with oxygen atoms (O) in the atmosphere, and on the substrate 11, specifically, on the photoelectric conversion layer 13. The GZO film which is the first back electrode layer 14A is formed by adhesion growth.

GZO膜の製膜が終了すると、真空容器102内の高真空排気が行われた後、ゲート弁110が開かれ、基板11は真空状態の隣室(図示せず)へ搬出される。その後、ゲート弁110は閉じられる。   When the formation of the GZO film is completed, high vacuum evacuation is performed in the vacuum vessel 102, the gate valve 110 is opened, and the substrate 11 is carried out to a next chamber (not shown) in a vacuum state. Thereafter, the gate valve 110 is closed.

図19には、第1裏面電極層の各波長に対する内部透過率を説明するグラフが示されている。
ここで、GZO膜をアルゴンガス雰囲気で減圧スパッタリング法を用いて製膜する場合、図19に示すように、GZO膜における内部透過率(%)は酸素流量つまり酸素添加量に依存している。
図19においてグラフAは酸素流量が0.0vol%の場合、グラフBは0.2vol%の場合、グラフCは0.4vol%の場合、グラフDは0.5vol%の場合、グラフEは1.0vol%の場合、グラフFは5.0vol%の場合の内部透過率(%)を示している。
FIG. 19 shows a graph for explaining the internal transmittance for each wavelength of the first back electrode layer.
Here, when the GZO film is formed by using the low pressure sputtering method in an argon gas atmosphere, the internal transmittance (%) in the GZO film depends on the oxygen flow rate, that is, the oxygen addition amount, as shown in FIG.
In FIG. 19, graph A is an oxygen flow rate of 0.0 vol%, graph B is 0.2 vol%, graph C is 0.4 vol%, graph D is 0.5 vol%, graph E is 1 In the case of 0.0 vol%, the graph F shows the internal transmittance (%) in the case of 5.0 vol%.

図19に示すように、酸素添加量が0.5vol%から5.0vol%までの場合には、長波長領域での透過率が高くなり、波長が450nmから800nmまでの領域で、95%以上の透過率を得ることができる。
その一方で、酸素添加量が0.0vol%から0.4vol%までの場合には、波長が長くなるほど透過率が減少し、波長が600nm以上では95%以下の透過率となる。
また、波長が400nmから450nmまでの短波長側の領域では、酸素添加量が1.0vol%以下の場合に透過率を向上することが出来る。
As shown in FIG. 19, when the oxygen addition amount is from 0.5 vol% to 5.0 vol%, the transmittance in the long wavelength region is high, and is 95% or more in the wavelength region from 450 nm to 800 nm. Can be obtained.
On the other hand, when the oxygen addition amount is 0.0 vol% to 0.4 vol%, the transmittance decreases as the wavelength becomes longer, and the transmittance becomes 95% or less when the wavelength is 600 nm or more.
In the short wavelength region from 400 nm to 450 nm, the transmittance can be improved when the oxygen addition amount is 1.0 vol% or less.

本実施形態の太陽電池パネル1の場合、つまり、単層アモルファスシリコン薄膜を光電変換層13として用いる場合には、約400nmから約800nmの波長の光を用いて発電する。そのため、第1裏面電極層14AであるGZO膜に対して、上述の波長範囲における透過率が高いことが求められている。   In the case of the solar cell panel 1 of this embodiment, that is, when a single-layer amorphous silicon thin film is used as the photoelectric conversion layer 13, power is generated using light having a wavelength of about 400 nm to about 800 nm. Therefore, the GZO film that is the first back electrode layer 14A is required to have high transmittance in the above-described wavelength range.

すると、図に示すように、酸素添加量を約1.0vol%として製膜されたGZO膜が、本実施形態の太陽電池パネル1の第1裏面電極層14Aとして好ましいことが分かる。   Then, as shown to a figure, it turns out that the GZO film formed by making oxygen addition amount into about 1.0 vol% is preferable as the 1st back surface electrode layer 14A of the solar cell panel 1 of this embodiment.

上述のように、真空容器102を開放したメンテナンスの後における第1裏面電極層14Aの製膜処理の場合、ガス供給部108から100vol%のアルゴンガス(Ar)を供給しても、真空容器102の内面から脱離する酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などがあるため、真空容器102の内部では、アルゴンガス(Ar)が99vol%、酸素ガス(O)が1vol%に近いガス組成の混合ガスとなる。 As described above, in the case of the film forming process of the first back electrode layer 14A after the maintenance with the vacuum container 102 opened, the vacuum container 102 can be supplied even if 100 vol% argon gas (Ar) is supplied from the gas supply unit 108. Since there are oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O) and the like desorbed from the inner surface, argon gas (Ar) is 99 vol% and oxygen gas (O 2 ) is 1 vol% inside the vacuum vessel 102. It becomes a mixed gas having a gas composition close to.

なお、このときガス供給部108から供給されるガスの流量と組成は、真空容器102の容量などに応じて変化させてもよく、特に限定するものではない。つまり、真空ポンプ103からの真空排気量とのバランスで真空容器102の内部において、アルゴンガス(Ar)が99vol%、酸素ガス(O)が1vol%の比率で混合された混合ガスで、所定の雰囲気圧力(約0.1Paから約0.5Pa)になればよく、特に限定するものではない。 At this time, the flow rate and composition of the gas supplied from the gas supply unit 108 may be changed according to the capacity of the vacuum vessel 102, and are not particularly limited. That is, in the vacuum vessel 102 in balance with the vacuum pumping amount from the vacuum pump 103, a mixed gas in which argon gas (Ar) is mixed at a ratio of 99 vol% and oxygen gas (O 2 ) at a ratio of 1 vol% is predetermined. The atmospheric pressure (about 0.1 Pa to about 0.5 Pa) is not particularly limited.

具体的には、真空容器102の容積が、上述の実施形態の場合よりも小さい場合には、真空容器102の内面から脱離する酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などが少ないため、ガス供給部108から、アルゴンガス(Ar)が99.5vol%、酸素ガス(O)が0.5vol%の比率で混合された混合ガスが供給されていてもよい。 Specifically, when the volume of the vacuum vessel 102 is smaller than that in the above-described embodiment, oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O), etc. desorbed from the inner surface of the vacuum vessel 102 are present. Therefore, a mixed gas in which argon gas (Ar) is mixed at a ratio of 99.5 vol% and oxygen gas (O 2 ) at 0.5 vol% may be supplied from the gas supply unit 108.

さらに、真空容器102の内面から脱離する酸素ガスなどの量は、基板処理枚数(時間の経過)とともに減少するため、ガス供給部108から供給される混合ガスにおける酸素ガス(混入ガス)の比率を、基板処理枚数(時間の経過)とともに増やしてもよく、特に限定するものではない。 Furthermore, since the amount of oxygen gas and the like desorbed from the inner surface of the vacuum vessel 102 decreases with the number of processed substrates (elapsed time), the ratio of oxygen gas (mixed gas) in the mixed gas supplied from the gas supply unit 108 May be increased with the number of processed substrates (elapsed time), and is not particularly limited.

このようにすることで、ステップS3の製膜処理において真空容器102の内面から脱離する酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などの量が基板処理枚数(時間の経過)とともに徐々に減少しても、真空容器102に供給される酸素ガス(O)の流量が基板処理枚数(時間の経過)とともに増えるため、真空容器102の内部に満たされる混合ガスにおけるアルゴンガス(Ar)と酸素原子(O)との混合比率を略一定にすることができる。
さらに、酸素ガス(O)の流量を段階的に増やす方法と比較して、混合ガスにおけるアルゴンガス(Ar)と酸素ガス(O)との混合比率を正確に調節することができる。
By doing so, the amount of oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O) and the like desorbed from the inner surface of the vacuum vessel 102 in the film forming process in step S3 is increased along with the number of processed substrates (elapsed time). Even if it gradually decreases, the flow rate of oxygen gas (O 2 ) supplied to the vacuum vessel 102 increases with the number of processed substrates (elapsed time), so that the argon gas (Ar in the mixed gas filled in the vacuum vessel 102 (Ar) ) And oxygen atoms (O) can be made substantially constant.
Furthermore, the mixing ratio of the argon gas (Ar) and the oxygen gas (O 2 ) in the mixed gas can be accurately adjusted as compared with the method in which the flow rate of the oxygen gas (O 2 ) is increased stepwise.

あるいは、ガス供給部108から供給される混合ガスにおける酸素ガス(O)の比率を、基板処理枚数(時間の経過)とともに段階的に増やしてよく、特に限定するものではない。 Alternatively, the ratio of oxygen gas (O 2 ) in the mixed gas supplied from the gas supply unit 108 may be increased stepwise with the number of processed substrates (elapsed time), and is not particularly limited.

このようにすることで、酸素ガス(O)の流量を基板処理枚数(時間の経過)とともに増やす方法と比較して、混合ガスにおけるアルゴンガス(Ar)と酸素ガス(O)との混合比率の調節が容易となる。 By doing in this way, compared with the method of increasing the flow volume of oxygen gas (O 2 ) with the number of processed substrates (elapsed time), mixing of argon gas (Ar) and oxygen gas (O 2 ) in the mixed gas The ratio can be easily adjusted.

さらに別に、真空容器102の内部に満たされる混合ガスにおける酸素ガス(O)や酸素原子(O)の比率、言い換えると、酸素分圧を質量分析計などで計測しながら、ガス供給部108から供給される混合ガスにおける酸素ガス(O)の比率を調節してもよく、特に限定するものではない。 In addition, the ratio of oxygen gas (O 2 ) and oxygen atom (O) in the mixed gas filled in the vacuum vessel 102, in other words, the oxygen partial pressure is measured from the gas supply unit 108 while measuring with a mass spectrometer or the like. The ratio of oxygen gas (O 2 ) in the supplied mixed gas may be adjusted and is not particularly limited.

このようにすることで、混合ガスにおけるアルゴンガス(Ar)と酸素ガス(O)との混合比率を正確に調節することができる。 By doing so, the mixing ratio of argon gas (Ar) and oxygen gas in the mixed (O 2) gas can be adjusted accurately.

ガス供給部108から100vol%のアルゴンガス(Ar)を供給しつつ行う第1裏面電極層14Aの製膜処理が順次搬送される基板1に対して繰り返されて、初期製膜工程(ステップS3)が所定の製膜処理枚数(所定期間)だけ継続されると、次に、ガス供給部108から99vol%のアルゴンガス(Ar)と、1vol%の酸素ガス(O)を混合させた混合ガスを供給しつつ第1裏面電極層14Aの製膜処理が行われる(ステップS4(本製膜工程))。 The film forming process of the first back electrode layer 14A performed while supplying 100 vol% argon gas (Ar) from the gas supply unit 108 is repeated for the substrate 1 to be sequentially transferred, and the initial film forming process (step S3). Is continued for a predetermined number of film-forming processes (predetermined period), then, a mixed gas in which 99 vol% argon gas (Ar) and 1 vol% oxygen gas (O 2 ) are mixed from the gas supply unit 108. The first back electrode layer 14A is formed (step S4 (main film forming step)).

上述の所定期間としては、真空容器102の内面から脱離する酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などの量が減少するころを例示することができる。つまり、真空容器102の内部の混合ガスにおける酸素ガス(O)の比率が低下するころを例示することができる。そのため、当該期間は真空容器102の容量と真空ポンプの排気能力に依存する。 Examples of the predetermined period include a time when the amount of oxygen gas (O 2 ) or water vapor gas (H 2 O) desorbed from the inner surface of the vacuum vessel 102 decreases. That is, a case where the ratio of oxygen gas (O 2 ) in the mixed gas inside the vacuum vessel 102 decreases can be exemplified. Therefore, this period depends on the capacity of the vacuum vessel 102 and the exhaust capacity of the vacuum pump.

上記の構成によれば、真空容器102の内面から酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などが脱離するため、ステップS3の製膜処理における真空容器102の内部には、ステップS4の製膜処理における混合ガスに近い比率で混合されたアルゴンガス(Ar)と酸素ガス(O)が満たされる。そのためステップS3の初期製膜工程の期間の製膜処理において製膜された第1裏面電極層14Aと、ステップS4の本製膜処理工程の期間の製膜処理において製膜された第1裏面電極層14Aとの間の特性の差が小さくなる。
つまり、太陽電池パネル1の発電性能を安定させるとともに、太陽電池パネル1の製造時における歩留まりの向上を図ることができる。
According to the above configuration, since oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O), and the like are desorbed from the inner surface of the vacuum vessel 102, the step inside the vacuum vessel 102 in the film forming process in step S 3 includes steps. Argon gas (Ar) and oxygen gas (O 2 ) mixed at a ratio close to the mixed gas in the film forming process of S4 are filled. Therefore, the first back electrode layer 14A formed in the film forming process during the initial film forming process in step S3 and the first back electrode formed in the film forming process during the main film forming process in step S4. The difference in characteristics with the layer 14A is reduced.
That is, the power generation performance of the solar cell panel 1 can be stabilized, and the yield at the time of manufacturing the solar cell panel 1 can be improved.

図21は、ターゲット106の交換を行うメンテナンスによる太陽電池パネルの最大出力の変化と短絡電流の影響を示すものであり、メンテナンスによる真空容器102の大気開放の前後における太陽電池パネルの性能変化を示すものである。
ここで、図21のグラフにおける横軸は時間経過を示し、縦軸は太陽電池パネルの各性能を示すものであり、各メンテナンス停止期間の間の製膜処理期間における太陽電池パネルの各性能の平均値を基準値(1.0)として正規化したものである。
FIG. 21 shows the change in the maximum output of the solar cell panel due to the maintenance for replacing the target 106 and the influence of the short-circuit current, and shows the change in the performance of the solar cell panel before and after the vacuum vessel 102 is opened to the atmosphere due to the maintenance. Is.
Here, the horizontal axis in the graph of FIG. 21 indicates the passage of time, the vertical axis indicates each performance of the solar cell panel, and each performance of the solar cell panel in the film forming process period during each maintenance stop period. The average value is normalized as a reference value (1.0).

図21に示すグラフの左側では、酸素(O)濃度が一定の混合ガス、つまり99vol%のアルゴンガス(Ar)と、1vol%の酸素ガス(O)を混合させた混合ガスを供給し続けた場合を示ししている。 On the left side of the graph shown in FIG. 21, a mixed gas having a constant oxygen (O 2 ) concentration, that is, a mixed gas in which 99 vol% argon gas (Ar) and 1 vol% oxygen gas (O 2 ) are mixed is supplied. The case where it continued is shown.

この場合においては、メンテナンスを行うためのスパッタリング装置101の運転停止(以後「メンテナンス停止」と表記する。)後から製膜処理を再開して約3時間の間に製膜処理された太陽電池パネルの最大出力と短絡電流の値は、メンテナンス停止前に製膜処理された太陽電池パネルの最大出力と短絡電流の値より低い状態にある。
具体的には、製膜処理が再開された直後に製膜処理された太陽電池パネルの最大出力の値は、メンテナンス停止前に製膜処理された太陽電池パネルの最大出力の値より約3%低い状況にあり、そこから時間の経過とともに徐々に最大出力や短絡電流などの性能が回復してゆく状況が示されている。この時、太陽電池パネルの最大出力が低下しているのは短絡電流が低いことが要因となっている。
In this case, the solar cell panel that has been deposited for about 3 hours after restarting the deposition process after the operation of the sputtering apparatus 101 for maintenance (hereinafter referred to as “maintenance stop”) is resumed. The maximum output and the value of the short-circuit current are lower than the maximum output and the value of the short-circuit current of the solar cell panel that has been subjected to film formation before the maintenance stop.
Specifically, the maximum output value of the solar cell panel formed immediately after the film forming process is resumed is about 3% of the maximum output value of the solar cell panel formed before the maintenance stop. It shows a situation in which the performance, such as maximum output and short circuit current, gradually recovers over time. At this time, the reason why the maximum output of the solar cell panel is reduced is that the short-circuit current is low.

一方、図22に示すグラフの右側では、酸素(O)濃度を変化させた混合ガスを供給した場合を示している。
具体的には、初期製膜処理工程では100vol%のアルゴンガス(Ar)(つまり、酸素ガス(O)なし)を供給し、メンテナンス停止後から製膜処理を再開して約3時間経過した後から、酸素ガス(O)を追加し、99vol%のアルゴンガス(Ar)と、1vol%の酸素ガス(O)とを混合させた混合ガスを供給した場合を示している。
On the other hand, the right side of the graph shown in FIG. 22 shows a case where a mixed gas having a changed oxygen (O 2 ) concentration is supplied.
Specifically, 100 vol% argon gas (Ar) (that is, no oxygen gas (O 2 )) was supplied in the initial film forming process, and after the maintenance stopped, the film forming process was resumed and about 3 hours passed. The case where oxygen gas (O 2 ) is added later and a mixed gas in which 99 vol% argon gas (Ar) and 1 vol% oxygen gas (O 2 ) are mixed is shown.

この場合では、メンテナンス停止後から製膜処理を再開して約3時間の間に製膜処理された太陽電池パネルを含めて、メンテナンス停止後から製膜処理された太陽電池パネルの最大出力と短絡電流の値は安定した状態にあり、製膜処理が再開された直後から歩留りよく太陽電池パネルが生産される状況が示されている。   In this case, the maximum output and short circuit of the solar cell panel that has been deposited after the maintenance stop, including the solar cell panel that has been deposited for about 3 hours after the maintenance process has stopped, is resumed. The current value is in a stable state, and a situation is shown in which a solar cell panel is produced with good yield immediately after the film forming process is resumed.

さらに、所定期間だけステップS3の製膜処理を継続した後に、言い換えると、真空容器102の内面から脱離する酸素ガス(O)や水蒸気ガス(HO)などの量が減少し、真空容器102の内部のガスにおける酸素ガス(O)の混合比率が低下するころにステップS4の製膜処理に切り替わるため、真空容器102の内部に満たされる混合ガスにおけるアルゴンガス(Ar)と酸素ガス(O)との混合比率を略一定にすることができる。 Furthermore, after the film forming process in step S3 is continued for a predetermined period, in other words, the amount of oxygen gas (O 2 ), water vapor gas (H 2 O), etc. desorbed from the inner surface of the vacuum vessel 102 decreases, and the vacuum When the mixing ratio of the oxygen gas (O 2 ) in the gas inside the container 102 decreases, the film forming process is switched to step S4, so that the argon gas (Ar) and oxygen gas in the mixed gas filled in the vacuum container 102 are switched. The mixing ratio with (O 2 ) can be made substantially constant.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図20および図22を参照して説明する。
本実施形態における太陽電池パネルの製造方法の基本は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、第1裏面電極層の製膜方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図20および図22を用いて第1裏面電極層の製膜方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図20は、本実施形態の太陽電池パネルにおける第1裏面電極層の製膜方法を説明するフローチャートが示されている。
なお、第1の実施形態と同一の要素および工程については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 20 and FIG.
The basis of the method for manufacturing a solar cell panel in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, but the method for forming the first back electrode layer is different from that in the first embodiment. Therefore, in this embodiment, only the method for forming the first back electrode layer will be described with reference to FIGS. 20 and 22, and the description of other components and the like will be omitted.
FIG. 20 shows a flowchart for explaining a method of forming the first back electrode layer in the solar cell panel of the present embodiment.
Note that the same elements and steps as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

メンテナンスが行われた(ステップS1)後、真空容器102の内部の排気がされ、真空容器102の内部が所定の圧力まで減圧される(ステップS2)と、基板11が真空容器102の内部に搬入されて、100vol%のアルゴンガスを供給しつつ所定の減圧圧力を維持しながら第1裏面電極層14Aの製膜処理が行われる(ステップS3)。   After the maintenance is performed (step S1), the inside of the vacuum vessel 102 is evacuated, and when the inside of the vacuum vessel 102 is reduced to a predetermined pressure (step S2), the substrate 11 is carried into the vacuum vessel 102. Then, the film formation process of the first back electrode layer 14A is performed while maintaining a predetermined reduced pressure while supplying 100 vol% argon gas (step S3).

100vol%のアルゴンガスを供給しつつ行う第1裏面電極層14Aの製膜処理が所定処理枚数(所定期間)だけ継続されると、次に、ガス供給部108から99vol%のアルゴンガスと、1vol%の二酸化炭素ガスを混合させた混合ガスを供給しつつ第1裏面電極層14Aの製膜処理が行われる(ステップS14(本製膜工程))。   When the film formation process of the first back electrode layer 14A performed while supplying 100 vol% argon gas is continued for a predetermined number of processes (predetermined period), then 99 vol% argon gas and 1 vol from the gas supply unit 108 A film forming process of the first back electrode layer 14A is performed while supplying a mixed gas in which% carbon dioxide gas is mixed (step S14 (main film forming process)).

二酸化炭素ガス(CO)は、ターゲット106と基板11との間のプラズマが形成された領域において分解され酸素(O)を放出する。そのため、第1の実施形態のように酸素ガス(O)が供給された場合と同様な作用が奏される。 Carbon dioxide gas (CO 2 ) is decomposed and releases oxygen (O) in a region where plasma is formed between the target 106 and the substrate 11. Therefore, the same operation as when oxygen gas (O 2 ) is supplied as in the first embodiment is exhibited.

図22には、混合ガスにおける二酸化炭素ガスの濃度を変化させた場合の、太陽電池パネルの最大出力および短絡電流の変化を説明するグラフが示されている。
なお、上述のように、ガス供給部108から供給される混合ガスに、1vol%の二酸化炭素ガス(CO)を混合させてもよいし、図22に示すように、2vol%の二酸化炭素ガス(CO)を混合させてもよく、特に限定するものではない。
FIG. 22 shows a graph for explaining changes in the maximum output of the solar cell panel and the short-circuit current when the concentration of carbon dioxide gas in the mixed gas is changed.
Note that, as described above, 1 vol% carbon dioxide gas (CO 2 ) may be mixed with the mixed gas supplied from the gas supply unit 108, or 2 vol% carbon dioxide gas as shown in FIG. (CO 2 ) may be mixed, and is not particularly limited.

具体的には、ガス供給部108から供給される混合ガスに2vol%の二酸化炭素ガス(CO)を混合させても、この方法により製造された太陽電池パネル1の最大出力(図22における白抜きの棒グラフ)および短絡電流(図22におけるハッチングが施されたグラフ)は、1vol%の酸素ガス(O)を混合させた場合と比較して変化が小さい。言い換えると、太陽電池パネル1の性能に与える影響が小さいため、混合される二酸化炭素ガス(CO)の濃度を厳密に管理する必要が無くなるという効果がある。 Specifically, even if 2 vol% carbon dioxide gas (CO 2 ) is mixed with the mixed gas supplied from the gas supply unit 108, the maximum output of the solar cell panel 1 manufactured by this method (white in FIG. 22). The change in the short bar graph) and the short circuit current (the hatched graph in FIG. 22) is smaller than that in the case of mixing 1 vol% oxygen gas (O 2 ). In other words, since the influence on the performance of the solar cell panel 1 is small, there is an effect that it is not necessary to strictly control the concentration of the mixed carbon dioxide gas (CO 2 ).

これは、以下の理由によると考えられる。
つまり、二酸化炭素ガス(CO)を混合する場合には、アルゴンガスのプラズマ中で、二酸化炭素ガス(CO)から酸素(O)が形成されるとともに、一酸化炭素(CO)や、炭素(C)も形成される。この一酸化炭素(CO)や、炭素(C)は、過剰に存在する酸素(O)と結合して、二酸化炭素(CO)や一酸化炭素(CO)となる。
This is considered to be due to the following reason.
That is, when mixing the carbon dioxide gas (CO 2) is carried out in an argon gas plasma, together with oxygen from the carbon dioxide gas (CO 2) (O) is formed, carbon monoxide (CO) and carbon (C) is also formed. This carbon monoxide (CO) and carbon (C) are combined with excess oxygen (O) to become carbon dioxide (CO 2 ) and carbon monoxide (CO).

そのため、過剰な二酸化炭素ガス(CO)が混合された混合ガスが供給されても、第1裏面電極層14AであるGZO膜における膜の成長面の近傍では、比較的一定の適切な酸素(O)濃度が保たれやすくなる。その結果、第1裏面電極層14Aにおける透過率が適切な値に保たれやすいためと考えられる。 Therefore, even if a mixed gas in which excess carbon dioxide gas (CO 2 ) is mixed is supplied, a relatively constant appropriate oxygen (in the vicinity of the growth surface of the GZO film as the first back electrode layer 14A) ( O) The concentration is easily maintained. As a result, it is considered that the transmittance of the first back electrode layer 14A is easily maintained at an appropriate value.

なお、上述の実施形態のように、ステップS3に係る製膜処理を所定時間だけ継続下後に、ステップS14に係る製膜処理を行ってもよいし、ステップS3に係る製膜処理の継続時間を短縮して、ステップS14に係る製膜処理を行ってもよく、特に限定するものではない。   In addition, like the above-mentioned embodiment, after continuing the film forming process which concerns on step S3 only for predetermined time, the film forming process which concerns on step S14 may be performed, or the duration of the film forming process which concerns on step S3 is set. The film forming process according to step S14 may be performed by shortening, and is not particularly limited.

つまり、上述のように二酸化炭素ガス(CO)を混合する場合には、真空容器102の内部に酸素(O)が過剰に存在していても、第1裏面電極層14AであるGZO膜における膜の成長面の近傍では、適切な酸素(O)濃度が保たれやすく、第1裏面電極層14Aにおける透過率が適切な値に保たれるためである。 That is, in the case where carbon dioxide gas (CO 2 ) is mixed as described above, even if oxygen (O) is excessively present in the vacuum vessel 102, the GZO film that is the first back electrode layer 14A is used. This is because an appropriate oxygen (O) concentration is easily maintained in the vicinity of the growth surface of the film, and the transmittance of the first back electrode layer 14A is maintained at an appropriate value.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、光電変換層として単層アモルファスシリコン薄膜が製膜された太陽電池パネルに適用して説明したが、光電変換層として微結晶シリコンをはじめとする結晶質シリコン太陽電池や、シリコンゲルマニウム太陽電池、また、アモルファスシリコン太陽電池と結晶質シリコン太陽電池やシリコンゲルマニウム太陽電池とを各1層から複数層に積層させた多接合型(タンデム型)太陽電池のような他の種類の薄膜太陽電池にも同様に適用可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the present invention has been described by applying to a solar cell panel in which a single-layer amorphous silicon thin film is formed as a photoelectric conversion layer, but crystalline silicon solar cells including microcrystalline silicon are used as the photoelectric conversion layer. Others such as batteries, silicon germanium solar cells, multi-junction type (tandem type) solar cells in which amorphous silicon solar cells and crystalline silicon solar cells or silicon germanium solar cells are laminated in layers from one layer to another This type of thin film solar cell can be similarly applied.

更に本発明は、金属基板などのような非透光性基板上に製造された、基板とは反対の側から光が入射するタイプの太陽電池にも同様に適用可能である。   Furthermore, the present invention can be similarly applied to a solar cell manufactured on a non-light-transmitting substrate such as a metal substrate or the like, on which light is incident from the side opposite to the substrate.

本発明の第1の実施形態の太陽電池の製造方法により製造される太陽電池の構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the solar cell manufactured by the manufacturing method of the solar cell of the 1st Embodiment of this invention. 図1の太陽電池の製造工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the manufacturing process of the solar cell of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における透明導電層を形成する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of forming the transparent conductive layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における透明導電層溝を形成する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of forming the transparent conductive layer groove | channel in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における光電変換層を積層する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of laminating | stacking the photoelectric converting layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における接続溝を形成する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of forming the connection groove | channel in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における裏面電極層を積層する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of laminating | stacking the back surface electrode layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における裏面電極層を積層する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of laminating | stacking the back surface electrode layer in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における光電変換層溝を加工する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of processing the photoelectric converting layer groove | channel in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における絶縁溝を加工する工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of processing the insulation groove | channel in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図10の絶縁溝の構成を説明する太陽電池パネルを裏面電極層側から見た図である。It is the figure which looked at the solar cell panel explaining the structure of the insulation groove | channel of FIG. 10 from the back surface electrode layer side. 太陽電池パネルを基板側から見た図である。It is the figure which looked at the solar cell panel from the substrate side. 図1の太陽電池パネルの製造工程における端子箱を取り付ける工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of attaching the terminal box in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における密封工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the sealing process in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の太陽電池パネルの製造工程における性能検査工程を説明する模式図を示している。The schematic diagram explaining the performance test process in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 1 is shown. 図1の太陽電池パネルの製造工程における外観検査工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the external appearance inspection process in the manufacturing process of the solar cell panel of FIG. 図1の第1裏面電極層を製膜するスパッタリング装置の概略構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining schematic structure of the sputtering device which forms the 1st back surface electrode layer of FIG. 図1の第1裏面電極層の製膜方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the film forming method of the 1st back surface electrode layer of FIG. 第1裏面電極層の各波長に対する内部透過率を説明するグラフである。It is a graph explaining the internal transmittance with respect to each wavelength of a 1st back surface electrode layer. 本発明の第2の実施形態に係る太陽電池パネルにおける第1裏面電極層の製膜方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the film forming method of the 1st back surface electrode layer in the solar cell panel which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るメンテナンス後の混合ガスにおける酸素ガスの濃度を変化させた場合の、太陽電池パネルの最大出力および短絡電流の変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the change of the maximum output of a solar cell panel and a short circuit current at the time of changing the density | concentration of oxygen gas in the mixed gas after the maintenance which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る混合ガスにおける二酸化炭素ガスの濃度を変化させた場合の、太陽電池パネルの最大出力および短絡電流の変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the change of the maximum output and short circuit current of a solar cell panel at the time of changing the density | concentration of the carbon dioxide gas in the mixed gas which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 太陽電池モジュール(太陽電池)
11 基板
14A 第1裏面電極層(層)
102 真空容器(容器)
S2 排気工程
S3 初期製膜工程
S4,S14 本製膜工程
2 Solar cell module (solar cell)
11 Substrate 14A First back electrode layer (layer)
102 Vacuum container (container)
S2 exhaust process S3 initial film forming process S4, S14 main film forming process

Claims (2)

大気開放された後に閉じられた容器の内部の気体を排気して真空度を上げる排気工程と、
基板を設置し、不活性ガスに酸素原子を含む混入ガスを所定濃度だけ混合させた混合ガスを排気された前記容器の内部に満たし、前記容器の内部に配置されたターゲットと前記基板との間に電圧を印加して、スパッタリング法により太陽電池を構成する膜を前記基板に製膜する本製膜工程と、
該本製膜工程の前に、前記混合ガスにおける前記混入ガスの濃度を、前記所定濃度よりも低くした前記混合ガスを前記容器の内部に供給して、前記基板に前記膜を所定期間の間だけ製膜する初期製膜工程とを有し
前記初期製膜工程において、前記容器に供給される前記混入ガスの流量を時間の経過とともに所定の製膜処理枚数を継続の後に段階的に増やし、
前記混入ガスは酸素ガスであることを特徴とする太陽電池の製造方法。
An exhaust process for raising the degree of vacuum by exhausting the gas inside the container closed after being opened to the atmosphere;
A substrate is installed, a mixed gas in which an inert gas containing oxygen atoms is mixed in a predetermined concentration is filled in the evacuated container, and the target is disposed between the target and the substrate disposed in the container. A film forming step of forming a film constituting a solar cell on the substrate by sputtering, applying a voltage to the substrate;
Before the main film forming step, the mixed gas in which the concentration of the mixed gas in the mixed gas is lower than the predetermined concentration is supplied into the container, and the film is applied to the substrate for a predetermined period. And an initial film forming process for forming a film only,
In the initial film-forming step, the flow rate of the mixed gas supplied to the container is increased stepwise after a predetermined number of film-forming treatments as time passes,
Method of manufacturing a solar cell wherein the mixed gas, wherein the oxygen gas der Rukoto.
前記初期製膜工程と前記本製膜工程とにおいて、前記容器に設置した前記基板に製膜する膜は、酸化亜鉛による透明導電膜であり、
前記不活性ガスは、アルゴンであり、
前記混合ガスにおける酸素濃度は、0.5vol%〜1.0vol%であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池の製造方法。
In the initial film forming step and the main film forming step, the film formed on the substrate placed in the container is a transparent conductive film made of zinc oxide,
The inert gas is argon;
The method for manufacturing a solar cell according to claim 1 , wherein the oxygen concentration in the mixed gas is 0.5 vol% to 1.0 vol% .
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