JP6158839B2 - フレキシブル基板上に光電池を形成するシステム - Google Patents

Description

相互参照
本出願は、２０１２年１月１８日出願の米国仮特許出願第６１／５８７，９９４号に対する優先権を主張し、この出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

薄膜太陽（又は光）電池は、基板上に材料層を成膜することによって形成できる。そのような材料層は、光活性層を含むことができる。材料層は、成膜システムを用いて順次成膜することができる。光起電力デバイスの吸収体を含めた様々な材料層を成膜後、光起電力デバイス構造体を形成することができる。

薄膜光電池を形成する様々な成膜システム及び方法がある。そのようなシステムには、気相成長システム及びスパッタリング・システムが挙げられる。成膜システムの例には、ロールツーロール成膜システムが挙げられる。

薄膜太陽（又は光）電池の形成に現在利用可能なシステムがあるにもかかわらず、そのようなシステムに関連する様々な制限が本明細書では認識されている。例えば、薄膜の成膜に蒸着を使用するシステム及び化学気相成長システムは、スパッタリングを採用するシステムよりも組成制御の維持に更に多くの困難を受けるおそれがあり、そのような蒸着システムの成膜率は、スパッタリング・システムの成膜率よりも典型的には低い。

光電池の形成に現在利用可能なスパッタリング・システム（例えばロールツーロール・スパッタリング・システム）があるが、そのようなシステムは、光電池の個々の層を監視することができない場合がある。というのは、例えば、所与の層が他の層と相互作用し、同時に形成されるためである。更に、ロールツーロール・スパッタリング・システムの各ステーションは、常に高い歩留りで作動する必要があり、さもないと一部の良好に形成された層は、不良に形成された層で損なわれることになり、工程全体の正味の歩留りを低下させる。システムの一部が故障すると、全てのロールツーロール工程を停止させる必要があり、不利なことに、運転停止時間をもたらすおそれがある。一部のロールツーロール工程は、基板ウェブ繰出し・巻取り（又は回収）ドラムを使用して基板を支持する。そのような工程の欠点は、基板温度を制限し、ポリマー基板よりもかなり高い引張り応力を有する薄い金属基板用ウェブの取扱いをより困難にするおそれがある。

光電池の形成に現在利用可能なシステム及び方法に対して本明細書で認識する制限の少なくとも一部に鑑みて、必要とされるのは、光電池を形成するための改良されたシステム及び方法である。

本開示は、薄膜太陽電池の様々な層を成膜するのに柔軟性を有するロール被覆システムを提供する。光電池を形成するシステムは、複数のモジュールを含むことができ、各モジュールは、電池の層のうち１つを成膜するように構成される。したがって、１つの層に関する問題は、他の機械上で生産を続ける間に修正することができる。本開示は、現在のシステムの欠点の少なくとも一部を克服することができるロールツーロール被覆機の構造を記載する。

本開示は、ロール形態の薄いフレキシブル基板上に材料を被覆するスパッタ成膜システム及び方法を提供する。いくつかの実施形態は、スパッタリング装置（例えばミニ・チャンバ）、及び薄いフレキシブル金属基板のロール上に薄膜太陽電池の様々な層を形成する方法を提供する。本開示のシステムは、比較的迅速で経済的に光電池を形成することを実現する。

本開示は、現在の機器よりも高速で経済的な薄膜太陽電池の作製に使用できる機械を提供する。本開示のシステムは、薄膜太陽電池の異なる層の成膜に適応することができる構成の柔軟性を組み込む。

本開示の一態様は、フレキシブル基板上に薄膜光電池を成膜する成膜システムを提供する。成膜システムは、筐体であって、筐体の外部の環境から流体隔離した流体場（ｆｌｕｉｄ ｓｐａｃｅ）を備える筐体と、流体場内に複数の成膜チャンバとを備えることができる。複数の成膜チャンバの少なくとも１つの成膜チャンバは、フレキシブル基板の、複数の成膜チャンバの少なくとも１つの成膜チャンバ内に配置した部分に向けて１つ又は複数の標的材料の材料流を誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備えることができる。成膜システムは、筐体内に基板繰出しローラと、基板巻取りローラとを更に備えることができる。基板繰出しローラは、複数の成膜チャンバのそれぞれに通して基板巻取りローラに誘導するフレキシブル基板を提供する。成膜システムは、筐体内に少なくとも１つの案内ローラを備えることができる。案内ローラは、フレキシブル基板を複数の成膜チャンバのうち所与の成膜チャンバに誘導するか、又は所与の成膜チャンバから誘導するように構成することができる。

本開示の別の態様は、フレキシブル基板上に薄膜光電池を成膜する成膜システムを提供する。成膜システムは、筐体であって、筐体の外部の環境から流体隔離した流体場を備える筐体と、流体場内に複数の成膜チャンバとを備えることができる。複数の成膜チャンバは、第１の成膜チャンバと、第２の成膜チャンバとを備えることができる。第１の成膜チャンバは、第１の材料流をフレキシブル基板の第１の側の部分に向けて誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備えることができる。第２の成膜チャンバは、第２の材料流を第１の側とは反対の第２の側の部分に向けて誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備えることができる。成膜システムは、筐体内に繰出しローラと、巻取りローラとを更に備えることができる。繰出しローラは、フレキシブル基板を複数の成膜チャンバのそれぞれに通して巻取りローラに順次誘導することができる。

本開示の別の態様は、フレキシブル基板に隣接する光電池デバイス構造体を成膜する方法であって、封止筐体内に複数の成膜チャンバを備える成膜システムを準備することを含む方法を提供する。複数の成膜チャンバの少なくとも１つの成膜チャンバは、フレキシブル基板の、少なくとも１つの成膜チャンバ内に配置した部分に向けて１つ又は複数の標的材料の材料流を誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備えることができる。成膜システムは、筐体内の繰出しローラ及び巻取りローラと、フレキシブル基板を複数の成膜チャンバのうち所与の成膜チャンバに誘導するか、又は所与の成膜チャンバから誘導する少なくとも１つの案内ローラとを更に備えることができる。次に、少なくとも１つの案内ローラを用いて、フレキシブル基板を繰出しローラから複数の成膜チャンバのそれぞれに通して順に誘導して、フレキシブル基板に隣接する光電池デバイス構造体を形成することができる。次に、フレキシブル基板は、複数の成膜チャンバから繰出しローラに誘導することができる。

本開示の追加の態様及び利点は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに明らかになるであろう。この詳細な説明では、本開示の例示的実施形態のみを図示し、記載する。了解されるように、本開示は、他の及び異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの細部は、全てが本開示から逸脱することなく様々に明らかな点で修正することができる。したがって、図面及び記載は、本質的に例示としてみなすべきであり、限定としてみなすべきではない。

参照による組込み
本明細書で述べる全ての刊行物、特許及び特許出願は、あたかも各個の刊行物、特許又は特許出願が具体的且つ個別に示されて参照により組み込まれるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明の新規な特徴を添付の特許請求の範囲の特性と共に示す。本発明の特徴及び利点のより良好な理解は、本発明の原理を利用する例示的実施形態を示す以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することで得られるであろう。

本発明の被覆装置の全体的な３次元斜視図である。 本発明の被覆装置の内部詳細を示す斜視断面図である。 本発明の被覆装置の主要設計要素のみを限定して示す簡略化平断面図である。 本発明の成膜チャンバの１つの基本実施形態のための詳細構成を示す、図３の典型的被覆ステーションの断面概略図である。 本発明の成膜チャンバの更なる被覆構成のための詳細を示す組合せ断面概略図である。 本発明の成膜チャンバの様々な被覆構成のための従来ドラムと搬送システムとの実施形態を示す組合せ断面概略図である。 更なる従来被覆ドラム実施形態で完全に構成した、本発明の被覆機の断面図である。 金属薄箔基板上にＣＩＧＳ型薄膜太陽電池用裏面電極を被覆するように構成した場合の本発明の被覆機の断面概略図である。 金属薄箔基板上にＣＩＧＳ型太陽電池用吸収体層を被覆するように構成した場合の本発明の被覆機の断面概略図である。 金属薄箔基板上にＣＩＧＳ型太陽電池用接合層を被覆するように構成した場合の本発明の被覆機の断面概略図である。 金属薄箔基板上にＣＩＧＳ型太陽電池用透明上部電極を被覆するように構成した場合の本発明の被覆機の断面概略図である。 搬送ローラとウェブの被覆面との接触を回避するように構成した場合の本発明の被覆機の断面概略図である。 被覆が完了するまで搬送ローラとウェブの被覆面との接触を回避する代替構成を有する、本発明の被覆機の断面概略図である。 本開示の方法を実装するようにプログラムした、或いはそのように構成したコンピュータ・システムを示す概略図である。

本開示の本発明（複数可）の様々な実施形態を本明細書で図示し、説明してあるが、そのような実施形態は単に例として提供されることは当業者には明らかであろう。当業者は、本発明（複数可）から逸脱することなく多数の変形形態、変更形態及び代入形態を想起することができる。本明細書に記載の本発明（複数可）の実施形態に対する様々な代替形態を本明細書に記載の発明（複数可）のうちいずれか１つの実践に採用できることを理解されたい。

本明細書で使用する用語「光電池」又は「太陽電池」とは、光起電力（ＰＶ）効果によって電磁放射（又は光）のエネルギーを電気に変換する活性材料（又は吸収体）を有するソリッド・ステート電子デバイスを指す。

本明細書で使用する用語「吸収体」とは、電磁放射にさらすと、光起電力（ＰＶ）効果によって電磁放射のエネルギーを電気に変換する光活性材料を一般に指す。吸収体は、選択波長の光で発電するように構成することができる。吸収体層は、電子／正孔対が生じるように構成することができる。光にさらすと、吸収体は、電子／正孔対を生じさせることができる。吸収体の例には、限定はしないが、銅・インジウム・ガリウム・ジセレニド（ＣＩＧＳ）及び銅・インジウム・セレニド（ＣＩＳ）が挙げられる。吸収体層は、ドープｎ型であってもドープｐ型であってもよい。一部の吸収体は、いかなる追加ドーピングもしないｎ型又はｐ型である。例えば、形成したＣＩＧＳをｐ型とすることができ、いかなる追加ｐ型ドーピングも必要としない場合がある。場合によっては、吸収体層（例えばシリコン吸収体層）の形成時にｎ型又はｐ型ドーパントのプリカーサを導入し、ｎ型又はｐ型ドーパントを吸収体層内に組み込む。代替として、吸収体層の形成後、ｎ型又はｐ型ドーパントをイオン注入、続いてアニールするによって吸収体層内に導入することができる。いくつかの状況（例えばＣＩＧＳ）では、ナトリウム・プリカーサを吸収体層に供給して吸収体層にナトリウムを含める。

本明細書で使用する用語「光起電力モジュール」又は「太陽モジュール」とは、１つ又は複数のＰＶ電池のパッケージ化したアレイを指す。ＰＶモジュール（本明細書では「モジュール」とも呼ぶ）は、発電し、電気を商業及び住宅用途等で供給するために、より大型光起電力システムの構成要素として使用することができる。ＰＶモジュールは、１つ又は複数のＰＶ電池を有する支持構造体を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＰＶモジュールは、複数のＰＶ電池を含み、このＰＶ電池は、相互接続器を用いて例えば直列等に相互接続することができる。ＰＶアレイは、複数のＰＶモジュールを含むことができる。

本明細書で使用する用語「ｎ型」とは、ｎ型ドーパントで化学的にドープした（「ドープした」）材料を一般に指す。例えば、シリコンは、リン又はヒ素を使用してｎ型ドープすることができる。

本明細書で使用する用語「ｐ型」とは、ｐ型ドーパントでドープした材料を一般に指す。例えば、シリコンは、ホウ素又はアルミニウムを使用してｐ型ドープすることができる。

本明細書で使用する用語「層」とは、基板上の原子又は分子の層を一般に指す。場合によっては、層は、１つ又は複数のエピタキシャル層を含む。層は、膜又は薄膜を含むことができる。いくつかの状況では、層は、デバイス（例えば発光ダイオード）の構造構成要素であり、この構造構成要素は、例えば光を発生させる（又は放出する）ように構成した活性層等の所定のデバイス機能の働きをする。層は、約１単一層（ＭＬ）から数十単一層、数百単一層、数千単一層、数百万単一層、数十億単一層、数兆単一層まで、又はそれ以上の厚さを一般に有する。一例では、層は、１単一層を超える厚さを有する多層構造体である。更に、層は、多数の材料層（又は副層）を含むことができる。一例では、多数の量子井戸活性層は、多数の井戸層及び障壁層を含む。層は、複数の副層を含むことができる。例えば、活性層は、障壁副層及び井戸副層を含むことができる。

本明細書で使用する用語「基板」とは、層、膜又は薄膜を上に形成することが望まれるあらゆる加工物を一般に指す。基板には、限定はしないが、シリコン、ゲルマニウム、シリカ、サファイア、酸化亜鉛、炭素（例えばグラフェン）、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＧａＮ、スピネル、被覆シリコン、酸化物上シリコン、酸化物上炭化ケイ素、ガラス、窒化ガリウム、窒化インジウム、二酸化チタン及び窒化アルミニウム、セラミック材料（例えばアルミナ、ＡｌＮ）、金属材料（例えばステンレス鋼、タングステン、チタン、銅、アルミニウム）、ポリマー材料並びにそれらの組合せ（又は合金）が挙げられる。

本明細書で使用する用語「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」又は「〜に隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ）」は、「〜の次に（ｎｅｘｔ ｔｏ）」、「〜と隣り合う（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）」、「〜と接触する（ｉｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｗｉｔｈ）」及び「〜の近傍に（ｉｎ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｔｏ）」を含む。いくつかの例では、構成要素への隣接は、１つ又は複数の介在層によって互いに分離される。例えば、１つ又は複数の介在層は、約１０マイクロメートル（「ミクロン」）、１ミクロン、５００ナノメートル（「ｎｍ」）、１００ｎｍ、５０ｎｍ、１０ｎｍ、１ｎｍ未満、又はそれ以下の厚さを有することができる。一例では、第１の層は、第１の層が第２の層と直接接触する場合に第２の層に隣接する。別の例では、第１の層は、第１の層が第３の層によって第２の層から分離される場合に第２の層に隣接する。

本明細書で使用する用語「反応場（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｐａｃｅ）」とは、基板に隣接する材料層、膜又は薄膜を成膜する、或いは材料層、膜又は薄膜の物理的特性を測定するのに適したあらゆる環境を一般に指す。反応場は、材料供給源を含むことができ、又は材料供給源に流体結合することができる。一例では、反応場は、反応チャンバ（本明細書では「チャンバ」とも呼ぶ）を含む。別の例では、反応場は、複数のチャンバを有するシステム内のチャンバを含む。反応場は、複数の流体分離したチャンバを有するシステム内のチャンバを含むことができる。光電池を形成するシステムは、多数の反応場を含むことができる。反応場は、互いに流体分離することができる。いくつかの反応場は、基板、又は基板に隣接して形成した層、膜若しくは薄膜に対して測定を行うのに適し得る。

本明細書で使用する用語「流体場」とは、流体を含むことができる、又は流体流路に沿って流体を誘導できるあらゆる環境を一般に指す。場合によっては、流体場は、反応場である。

本明細書で使用する用語「流（ｆｌｕｘ）」とは、材料の流れを一般に指す。場合によっては、流は、単位面積当たりの材料の流量である。

スパッタリング・システム
本開示の一態様は、フレキシブル基板上に薄膜光電池を成膜する成膜システムを提供する。そのようなシステムは、銅・インジウム・ガリウム・ジセレニド（ＣＩＧＳ）、銅・インジウム・アルミニウム・ジセレニド（ＣＩＡＳ）、銅・亜鉛・スズ・ジスルフィド／セレニド（ＣＺＴＳ）、銅・インジウム・ジセレニド（ＣＩＳ）、カドミウム・テルル（「テルル化カドミウム」）又はカドミウム・亜鉛・テルルから形成した吸収体を備える光電池の形成に使用するために採用することができる。

フレキシブル基板上に光電池を成膜するシステムは、筐体であって、筐体の外部の環境から流体隔離した流体場を備える筐体と、流体場内の複数の成膜チャンバとを備える。複数の成膜チャンバの少なくとも１つの成膜チャンバは、フレキシブル基板の、複数の成膜チャンバの少なくとも１つの成膜チャンバ内に配置した部分に向けて１つ又は複数の標的材料の材料流を誘導するマグネトロン・スパッタリング組立体（又は装置）（本明細書では「マグネトロン」とも呼ぶ）を備える。システムは、筐体の流体場内に少なくとも１つの案内ローラを更に含むことができる。案内ローラは、フレキシブル基板を複数の成膜チャンバのうち所与の成膜チャンバに誘導するか、又は所与の成膜チャンバから誘導するように構成することができる。

成膜チャンバは、反応場を含む１つ又は複数の壁を含むことができる。成膜チャンバは、材料流をフレキシブル基板と接触可能にする開口を有することができる。

案内ローラは、複数の成膜チャンバのうち第１の成膜チャンバと第２の成膜チャンバとの間に配置することができる。案内ローラは、第１の成膜チャンバから第２の成膜チャンバにフレキシブル基板を案内、或いは誘導するために使用することができる。案内ローラは、第１の成膜チャンバ及び第２の成膜チャンバから流体隔離することができる。案内ローラは、流体場に配置することができる。

案内ローラは、基板繰出しローラから成膜チャンバに、成膜チャンバから基板巻取りローラに、又は複数の成膜チャンバのうちのある成膜チャンバから別の成膜チャンバにフレキシブル基板を誘導、或いは案内することができる。繰出しローラは、１つ又は複数の成膜チャンバ内に誘導されるフレキシブル基板のロールを含むことができる。基板は、繰出しローラのスプールの周りに巻き付ける（又は巻く）ことができる。成膜後、基板を巻取りローラ内に誘導する。基板は、巻取りローラのスプール内に誘導され、巻取りローラのスプールの周りに巻き付ける（又は巻く）ことができる。

案内ローラは、成膜チャンバからのガス又は蒸気がローラと接触するのを最小にする、又は防止するパージガス又は他の背景ガスを用いて第１の成膜チャンバ及び第２の成膜チャンバから流体隔離することができる。

システムは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、１００又は１０００個の案内ローラを含むことができる。システムは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０又は１００個の案内ローラを筐体内の個々の成膜チャンバの間に含むことができる。

いくつかの状況では、案内ローラを使用すると、成膜チャンバの間にフレキシブル基板を誘導するドラムを不要にすることができる。このことは、有利にはシステムの複雑さを最小にするのを助けることができ、費用を最小にするのを助けることができる。いくつかの例では、システムは、ドラムのない（ｄｒｕｍ ｌｅｓｓ）システムである（即ち、ドラムを備えない）。いくつかの実装形態では、（ドラムではなく）ローラを使用すると、成膜チャンバ（及び各成膜チャンバ内の部分又は基板）を分離（例えば熱分離）することができ、様々な利益及び利点を可能にすることができる。例えば、ドラムではなくローラを使用すると、例えば、１）基板の裏側及び表側を同時に被覆し、より迅速な光電池製作を実現できること、２）より急速な加熱／冷却及びより高い加熱率、並びに３）様々な成膜チャンバで個別に加熱し、異なる温度及び加熱／冷却率を実現できること、を可能にする。

いくつかの例では、筐体内の成膜チャンバは、筐体に充填したパージガス又は他の背景ガスを用いて互いに流体隔離することができる。代替として又はそれに加えて、筐体は、成膜チャンバから流体場内に流れるガス又は蒸気をポンプで押し出すポンピング・システムを含むことができる。

ポンピング・システムは、ターボ分子（「ターボ」）ポンプ、拡散ポンプ、イオン・ポンプ、低温（「クライオ」）ポンプ及び機械式ポンプのうち１つ又は複数等、１つ又は複数の真空ポンプを含むことができる。ポンプは、１つ又は複数の支援ポンプを含むことができる。例えば、ターボ・ポンプは、機械式ポンプによって支援することができる。

システムは、筐体内に基板繰出しローラ（本明細書では「繰出しローラ」とも呼ぶ）と、基板巻取りローラ（本明細書では「巻取りローラ」とも呼ぶ）とを更に含むことができる。使用中、フレキシブル基板は、繰出しローラから複数の成膜チャンバのそれぞれを通って巻取りローラに誘導される。

システムは、マグネトロン・スパッタリング組立体（又は装置）を含まない１つ又は複数の追加成膜チャンバを更に含むことができる。フレキシブル基板は、繰出しローラから１つ又は複数の追加成膜チャンバを通って巻取りローラに誘導することができる。

筐体は、様々な形状及び大きさを有することができる。いくつかの例では、筐体は、円形、三角形、正方形又は矩形断面を有する。一例では、筐体は全体の形状が円筒形である。

筐体は、ステンレス鋼等の金属材料から形成することができる。筐体は、約１フィートから１００フィート又は１フィートから１０フィートの長さ、並びに約１フィートから１００フィート又は１フィートから１０フィートの直径（又は幅）を有することができる。筐体は、システムの稼働中に筐体を封止するキャップを含むことができる。流体場は、流体場と流体連通するポンピング・システムを用いて所与の圧力で維持することができる。

例えば、筐体は、真空下又は制御された環境で維持することができる。筐体は、本明細書の他の場所で説明したポンピング・システムを用いて真空下で維持することができる。いくつかの状況では、筐体はガス（例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ_２）でパージされる。

いくつかの例では、筐体は、ポンピング・システムを用いて真空下で維持される。筐体は、約１００ｔｏｒｒ、１ｔｏｒｒ、１０^−１ｔｏｒｒ、１０^−２ｔｏｒｒ、１０^−３ｔｏｒｒ、１０^−４ｔｏｒｒ、１０^−５ｔｏｒｒ、１０^−６ｔｏｒｒ、１０^−７ｔｏｒｒ又は１０^−８ｔｏｒｒ以下である圧力で維持することができる。代替として、筐体は、筐体の外部の環境の圧力に対して高めた圧力で維持される。例えば、筐体は、約１０^−６ｔｏｒｒ、１０^−５ｔｏｒｒ、１０^−４ｔｏｒｒ、１０^−３ｔｏｒｒ、１０^−２ｔｏｒｒ、１０^−１ｔｏｒｒ、１ｔｏｒｒ、１００ｔｏｒｒ又は１０００ｔｏｒｒ以上の圧力で維持することができる。

フレキシブル基板は、基板を支持する基板ウェブを用いて、ある成膜チャンバから別の成膜チャンバに誘導することができる。基板ウェブは、基板を保持するように構成することができる。一例では、基板ウェブはメッシュである。

フレキシブル基板は、様々な種類の材料から形成することができる。場合によっては、フレキシブル基板は、導電性材料から形成される。一例では、フレキシブル基板はステンレス鋼基板である。別の例では、フレキシブル基板はアルミニウム基板である。別の例では、フレキシブル基板は、ポリマー材料から形成される。

システムの複数のチャンバの個々のチャンバは、フレキシブル基板を個々のチャンバに入れるのを可能にする第１の開口と、ウェブが個々のチャンバから出るのを可能にする第２の開口とを含むことができる。第１の開口及び第２の開口は、フレキシブル基板が開口を通過可能であるように構成する。第１の開口及び第２の開口は、様々な形状及び又は大きさを有することができる。いくつかの例では、開口はスリットである。システムは、第１の開口に隣接する第１のローラと、第２の開口に隣接する第２のローラとを含むことができる。第１のローラは、フレキシブル基板を個々のチャンバ内に誘導するように構成され、第２のローラは、フレキシブル基板を個々のチャンバから外に誘導するように構成される。

複数の成膜チャンバは、複数のマグネトロン・スパッタリング組立体を含むことができる。個々のマグネトロン・スパッタリング組立体（又は装置）は、複数の成膜チャンバの個々の成膜チャンバ内に配置することができる。場合によっては、成膜チャンバは、複数のマグネトロン・スパッタリング組立体を含む。例えば、成膜チャンバは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０又は１００個のマグネトロン・スパッタリング組立体を含むことができ、マグネトロン・スパッタリング組立体のそれぞれは、１つ又は複数の標的材料の流れを与えるように構成することができる。マグネトロン・スパッタリング組立体は、回転可能マグネトロンであっても、平面マグネトロンであってもよい。平面マグネトロンは、水平構成を有することができる。

システムは、１つ又は複数の成膜チャンバを含むことができる。場合によっては、システムは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０又は１００個の成膜チャンバを収容する筐体を備える。システムは、基板を提供する（例えば送り出す）基板繰出しローラと、１つ又は複数の材料層をシステムの成膜チャンバに成膜した後に基板を巻き取る基板巻取りローラを含むことができる。

光電池層は、順次、即ち次々に成膜することができる。このことは、基板の一部分を成膜チャンバ内に順次誘導することによって達成できる。

場合によっては、システムは、複数のマグネトロン・スパッタリング組立体を備える少なくとも１つの成膜チャンバを含む。いくつかの例では、少なくとも１つの成膜チャンバは、複数の平面マグネトロン・スパッタリング組立体、複数の回転可能マグネトロン・スパッタリング組立体、又は平面マグネトロン・スパッタリング組立体と回転可能マグネトロン・スパッタリング組立体との組合せを含む。

いくつかの例では、システムは、基板に隣接するシリコン、ＣＩＧＳ、ＣＩＳ、ＣＩＡＳ、ＣＺＴＳ、ＣｄＴｅ又はＣｄＺｎＴｅ吸収体を形成するように構成する。そのような場合、システムの成膜チャンバは、銅、インジウム及びガリウムの材料流を与えるように構成することができる。成膜チャンバは、場合によっては他の材料流とは別に、セレンの材料流を与えることができる。

使用中、フレキシブル基板は、個々の成膜チャンバ内に誘導され、フレキシブル基板の、成膜チャンバ内にある部分は、１つ又は複数の標的材料の材料流にさらされる。フレキシブル基板は、連続速度、例えば少なくとも約０．００１メートル（ｍ）／分（ｍｉｎ）、０．０１ｍ／ｍｉｎ、０．１ｍ／ｍｉｎ、１ｍ／ｍｉｎ、１０ｍ／ｍｉｎ又は１００ｍ／ｍｉｎで、或いは代替として一連の段階で成膜チャンバを通って移動させることができる。

１つ又は複数のマグネトロン・スパッタリング組立体は、液体標的からの材料流を与えるように構成することができる。いくつかの状況では、システムの複数の成膜チャンバの少なくともサブセットの少なくとも１つは、マグネトロン・スパッタリング組立体を備え、このマグネトロン・スパッタリング組立体は、平面マグネトロン・スパッタリング装置に隣接する回転可能マグネトロン・スパッタリング装置と、回転可能マグネトロン・スパッタリング装置と平面マグネトロン・スパッタリング装置との間にサブ・チャンバを形成する１つ又は複数の遮蔽部とを備える。平面マグネトロン・スパッタリング装置は、第１の材料を有する液体標的を収容し、第１の材料を有する材料流を回転可能マグネトロン・スパッタリング装置に向けて与えるように構成することができる。回転可能マグネトロン・スパッタリング装置は、第２の材料を有する固体標的を平面マグネトロン・スパッタリング装置に対して回転させ、第１の材料及び第２の材料を有する材料流をフレキシブル基板に向けて与えるように構成することができる。第１の材料は、第２の材料の第２の溶融点よりも低い第１の溶融点を有することができる。一例では、第１の材料はガリウムであり、第２の材料はインジウムである。平面マグネトロン・スパッタリング装置は、第１の材料流をサブ・チャンバに供給するように構成することができる。

場合によっては、別の平面マグネトロン・スパッタリング装置を平面マグネトロン・スパッタリング装置に隣接して設けることができる。他の平面マグネトロン・スパッタリング装置は、第３の材料流をサブ・チャンバに供給するように構成することができる。第３の材料流は、回転可能マグネトロン・スパッタリング装置に向けて誘導することができる。

回転可能マグネトロン・スパッタリング装置は、少なくとも部分的に円筒形の形状であってもよい。場合によっては、回転可能マグネトロン・スパッタリング装置は、実質的に円筒形の形状である。平面マグネトロン・スパッタリング装置は、マグネトロン・スパッタリング装置本体に隣接する裏当て板を含むことができる。マグネトロン・スパッタリング装置本体は、１つ又は複数の磁石と、液体標的を保持するように構成した裏当て板とを含むことができる。

場合によっては、回転可能マグネトロン・スパッタリング装置は、平面マグネトロン・スパッタリング装置に対して固体標的を回転するように構成した支持部材を備えることができる。平面マグネトロン・スパッタリング装置は、第３の材料を有する別の液体を収容するように構成することができる。

成膜チャンバは、多数のマグネトロン・スパッタリング組立体を含むことができる。場合によっては、成膜チャンバの個々のマグネトロン・スパッタリング組立体は、材料流をフレキシブル基板に向けて与えるように構成することができる。

マグネトロン・スパッタリング組立体は、成膜チャンバのサブ・チャンバ（即ち成膜チャンバ内のチャンバ又は筐体）に位置することができる。一例では、マグネトロン・スパッタリング組立体は、基板をマグネトロン・スパッタリング組立体からの材料流にさらすように構成した開口を有するサブ・チャンバに封入される。

成膜チャンバは、他の材料の供給源を含むことができる。他の材料のそのような供給源は、マグネトロン・スパッタリング組立体又は他の種類の成膜装置であってもよい。例えば、システムは、マグネトロン・スパッタリング装置を含まない１つ又は複数の追加成膜チャンバを更に含むことができる。場合によっては、材料供給源は、材料を含有する液体と流体連通する流体流路を通る成膜チャンバ内に設けられた蒸気供給源である。一例では、セレン又は硫黄蒸気は、セレン又は硫黄を含む液体と流体連通する流体流路を通る成膜チャンバ内に供給される。

フレキシブル基板を本明細書で提供する様々な例及び構成で使用するが、代替として、非フレキシブル基板（例えばスライド・ガラス）又は実質的に硬質の基板を使用することができる。繰出しローラ及び巻取りローラは、非フレキシブル基板の場合は除くことができる。

システムは、筐体（又はチャンバ）内に１つ又は複数の成膜チャンバを含むことができる。一例では、筐体、又は全てを包含するチャンバは、個別の成膜チャンバを収容する。筐体は、筐体の外部の環境から封止することができる。システムの個々の成膜チャンバは、１つ又は複数のマグネトロン・スパッタリング組立体を含むことができ、マグネトロン・スパッタリング組立体のそれぞれは、成膜チャンバのサブ・チャンバに収容することができる。場合によっては、システムは、チャンバである筐体を備え、筐体は、サブ・チャンバと呼ばれることがある個別の成膜システムを収容する。

システムは、１つ又は複数の標的材料の材料流をフレキシブル基板の裏側に誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備える成膜チャンバを含むことができる。システムは、第１の材料流をフレキシブル基板の表側に向けて誘導する第１のマグネトロン・スパッタリング装置と、第２の材料流をフレキシブル基板の裏側に向けて誘導する第２のマグネトロン・スパッタリング装置とを備える成膜チャンバを含むことができる。表側及び裏側は、互いの反対側とすることができる。

例えば、システムの複数の成膜チャンバのうちの成膜チャンバは、フレキシブル基板の表側に面するように位置する第１のマグネトロン・スパッタリング装置と、フレキシブル基板の裏側に面するように位置する第２のマグネトロン・スパッタリング装置とを含むことができる。第１のマグネトロン・スパッタリング装置は、標的材料の材料流を与えて、フレキシブル基板の表側に隣接する吸収体層を形成するように構成することができる。第２のマグネトロン・スパッタリング装置は、裏面電極材料の材料流（例えばモリブデン、ニオブ又はタンタル）をフレキシブル基板の裏側に与えて、フレキシブル基板に隣接する裏面電極を形成することができる。

別の例として、システムは、筐体であって、筐体の外部の環境から流体隔離した流体場を備える筐体と、流体場内の複数の成膜チャンバとを備える、フレキシブル基板上に薄膜光電池を成膜する成膜システムを含むことができる。複数の成膜チャンバは、第１の成膜チャンバと、第２の成膜チャンバとを備える。第１の成膜チャンバは、第１の材料流をフレキシブル基板の部分の第１の側に向けて誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備える。第２の成膜チャンバは、第２の材料流を第１の側とは反対の部分の第２の側に向けて誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備える。繰出しローラは、フレキシブル基板を複数の成膜チャンバのそれぞれに通して巻取りローラに順次誘導する。システムは、フレキシブル基板を成膜チャンバまで、及び成膜チャンバに通して案内或いは誘導する１つ又は複数の案内ローラを含むことができる。

場合によっては、第１の成膜チャンバは、第２の成膜チャンバに隣接して配置される。一例では、第１の成膜チャンバ及び第２の成膜チャンバは、第１の材料流及び第２の材料流が、それぞれ第１の側及び第２の側に向けて誘導されるように実質的に互いに隣接して位置することができる。場合によっては、第１の材料流及び第２の材料流は、実質的に同時に第１の側及び第２の側に向けて誘導される。

本開示の別の態様は、フレキシブル基板に隣接する光電池デバイス構造体を形成する方法を提供する。方法は、封止筐体内に複数の成膜チャンバを備える成膜システムを準備することを含むことができる。成膜システムは、本明細書の上記又は他の場所で説明したシステムとすることができる。例えば、成膜システムは、１つ又は複数の標的材料の材料流をフレキシブル基板の、少なくとも１つの成膜チャンバ内に配置した部分に向けて誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を含む少なくとも１つの成膜チャンバを含むことができる。成膜システムは、筐体内に繰出しローラと、巻取りローラとを備える。繰出しローラは、フレキシブル基板を提供する。

次に、フレキシブル基板を繰出しローラから複数の成膜チャンバのそれぞれに順に通して誘導して、フレキシブル基板に隣接する光電池デバイス構造体を形成する。フレキシブル基板は、繰出しローラ及び巻取りローラの回転時に複数の成膜チャンバのそれぞれに通して誘導することができ、繰出しローラ及び巻取りローラは、１つ又は複数のモータを用いて円滑化し、制御器を用いて調整することができる（以下を参照）。フレキシブル基板は、複数の成膜チャンバから巻取りローラに誘導される。

一例では、成膜システムは、６つの成膜チャンバと、成膜チャンバの上流の繰出しローラと、成膜チャンバの下流の巻取りローラとを備える。フレキシブル基板は、繰出しローラから各個の成膜チャンバに順に通し、最後の成膜チャンバから、光電池デバイス構造体を上に形成したフレキシブル基板を収集する巻取りローラに誘導される。

場合によっては、フレキシブル基板は、複数の成膜チャンバの第１の成膜チャンバと第２の成膜チャンバとの間に配置した少なくとも１つのローラに沿って誘導することができる。フレキシブル基板は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０又は１００個のローラに沿って誘導することができる。

光起電力製造システムは、多数のシステムを含むことができる。各システムは、本明細書の上記又は他の場所で説明したシステムとすることができる。所与のシステムは、所与のＰＶデバイス構造体（例えば吸収体）の形成に使用する専用のものであってよい。使用中、ユーザは、フレキシブル基板を含む繰出しローラを第１のシステムに準備し、所与のデバイス構造体を含むようにフレキシブル基板を処理し、巻取りローラ上にフレキシブル基板を収集し、第１のシステムから巻取りローラを取り外し、その巻取りローラを更なるＰＶ処理のための第２のシステムの繰出しローラとして設置することができる。

ＰＶ製造システムは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０又は５０個の個別システムを含むことができ、個別システムのそれぞれは、本明細書の他の場所で記載した複数の成膜チャンバを備える筐体を備える。

次に、全体を通して同様の数字が同様の部分を指す図面を参照されたい。図面（及びその中の特徴）は、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことは了解されよう。

成膜システム（又は機械）の全体的な３次元斜視図を図１に示す。機械の主な要素は、塊状で重量のある筋かい付鉄鋼裏板１を含み、この鉄鋼裏板１は、コンクリート床内に結合した重量骨組２によって垂直位置に支持される。被覆機器、基板のロール及び基板搬送装置の全ては、筋かい付裏板上に組み付けられる。大型の円筒カバー筐体３は、裏板と共に真空封止を形成するが、矢印の方向に移動させ（詳細は図示せず）、標的の変更、基板の変更及び他の保守機能のためにロール被覆装置を露出することができる。大型ターボ分子ポンプ４は、筐体３の周りに配置することができる。大型ターボ分子ポンプ４は、被覆作業の間に必要とする高い真空レベルを維持する。支持構造体の周りに配置した様々なキャビネットは、真空蒸着機の機能に必要とする典型的な機器を収容する。こうした機器は、ほんのいくつかを挙げると、コンピュータ及び制御電子機器並びにスパッタリング電源、ポンプ制御器及びウェブ駆動制御器を含む。規模を示すものとして、筐体３は、約１３フィートの直径を有し、一方で筐体３の長さは、約１メートルのウェブ被覆幅を受け入れる。機械設計は、１メートルの被覆幅に基本的に限定するものではなく、この被覆幅は、適切な金属箔基板に現在最も広範に利用可能である。

図２は、３次元斜視図の図１のシステムの断面を示す。裏板１に目を向ける目的で、筐体３の閉鎖端部付近で筐体３を貫通する断面を取る。機械内部の多くの詳細は、図面で明らかになる。機械の主要構成要素のいくつかを容易に識別できる。システムの上側区分は、フレキシブル箔基板のための大型繰出しロール５と、巻取り（又は取込み、回収）ロール６とを備える。ロール７は、保護を必要とすることがある被覆層を保護する材料の薄いウェブを基板ロールに差し込むのに利用可能である。下側区分は、被覆機材、及びウェブ処理システムの構成要素を含む。図示する例では、案内ローラ９の間に環状に配置された６つのチャンバ８がある。案内ローラ９は、ウェブ搬送ローラとすることができる。他の案内ローラは、この図では具体的に表示しない。各チャンバ８は、一対の回転可能マグネトロン１０を含み、この回転可能マグネトロン１０は、所望の被覆物或いは所定の被覆物をもたらす標的材料を保持、スパッタリングする。様々なチャンバ内の標的材料は、全てが一様であっても、又は少なくとも一部が異なっていてもよい。場合によっては、標的材料の全てが異なる。標的材料は、所与の成膜チャンバ内で異なる場合がある。したがって、標的機構のこの柔軟さにより、被覆設計における選択可能な多くの変更を可能にする。

光起電力製造システムは、図１及び図２に示すシステム等の多数のシステムを含むことができる。個々のシステムは、光電池の１つ又は複数の材料層を成膜するように構成することができる。例えば、図１及び図２のシステムは、吸収体層、又は光電池の積層を形成するように構成することができる。

図３は、図２の主な要素を表す被覆機の平断面図である。この図面には、機械の上側区分と下側区分との間に有効な蒸気障壁を形成する薄板金属分割板１１も示す。基板のロールは、不定量の水蒸気又は他の揮発性材料を含有してよい場合が多く、これらは、被覆領域を汚染することがある前に、真空にさらし、ポンプで押し出すのが最善である。この図の別の特徴は、各チャンバの反対側に、基板の裏側に面して示される装置１２である。装置１２は、その特定の被覆ステーションで基板に加熱又は冷却をもたらすことができる。基板への加熱及び／又は冷却は、放射熱伝達によるものであってもよい。

更に図３を参照すると、ウェブ搬送配置が実線で示され、矢印はウェブ５ａ及びその搬送方向を示す。基板５の大型ロールは、矢印で示す方向に繰り出す。大型ロールが保護の差込み材料を含む場合、その材料は、繰出しと同時にロール７上で巻き上げられる。ウェブは、ウェブの張力を測定する荷重計を備えることができるローラ１３に到達する前に、数個の案内ローラ又はアイドル・ローラの周りを進行し、障壁１１の下を通過する。このローラ１３から、ウェブは一組のアイドル・ローラ９の周りの被覆領域を通って搬送される。この機械の規模では、６つの被覆ステーションがあり、参照の便宜のために、ウェブの搬送方向でローマ数字ＩからＶＩで表示する。ローラ１４は、「Ｓ」字の巻付けを形成するために、最後のローラ９と協働して使用することができる。これにより、ローラ１４がウェブとの十分な摩擦を有することを可能にし、適切な取扱いに必要なウェブの張力をもたらし、その張力を維持するようにローラ１４を駆動させる。このローラ１４から、ウェブは、案内ローラの周りを進行して、巻取りロール６に到達し、ここで、必要であれば、ロール７からの差込み層を挿入することができる。ウェブ搬送システムは、破線の搬送・ローラ識別線で示すように完全に逆進させることができる。被覆領域は、Ｉ〜ＶＩの６つの複式回転可能マグネトロン・スパッタリング・ステーションから構成して示されるが、このことは本発明の基本的な限定ではなく、機械の規模及び回転可能マグネトロンの一般的な産業規模を考慮に入れた実用的な構成である。より小型のシステムは、より少ないスパッタリング・ステーションを有することができ、一方でより大型のシステムは、より多くのスパッタリング・ステーションを有することができる。

図３のローラ９の配置は、各ステーションでの被覆を「遊架（ｆｒｅｅ ｓｐａｎ）」方式で実現可能にする。この方法は、被覆ステーションのいずれかでウェブ（及び基板）の独立した加熱又は冷却を行うことを可能にし、他のウェブ裏面作業も達成することができる。遊架設計は、太陽電池の被覆に使用することができる。場合によっては、一組の遊架ローラの代わりに、更に従来ドラムを使用することができる。場合によっては、この代替形態は、被覆物供給源にさらす間に冷たいままにできるポリマー基板上に成膜する膜に適し得る。ドラムの説明は、以下に提供する。破線の円で示す例示的成膜ステーションは、次の図では拡大されており、次の図でより詳細に説明する。

図４は、図３に示す典型的被覆ステーションの拡大断面概略図である。図４は、複式回転可能マグネトロンを使用して純金属又は金属合金をスパッタリングする基本動作のためのチャンバ構成をより詳細に示す。光（又は太陽）電池に関して、要素の断面は、全体が１メートルをわずかに超える長さを有し、この長さは、１メートル幅のフレキシブル金属ウェブ上に成膜するのに適切である。現在、適切な表面仕上げを有する薄いフレキシブル金属ウェブは、より幅広の形式では利用可能ではないが、基本的には、機械の幅は、１メートルのみに限定されない。

図４を参照すると、チャンバ８は、比較的厚いステンレス鋼板金属から形成した筐体８ｂが取り付けられた２つの支持バー８ａを備える。この種類のチャンバ構造は、基本的には本発明によって要求されるものではないが、図２に示す構造と同様の金属板から作った代替構造ほど重くない。チャンバ内部から出て大型真空チャンバに入るスパッタリング・ガスの伝導度は、伝導制限器８ｃによって調整される。スパッタリング・ガスは、溝付き穴内のねじによって調節可能であり、基板５ａと伝導制限器８ｃとの間に小さな間隙１５をもたらす。この小さな間隙の幅は、名目上、そのステーション向けに選択した特定の工程に適したチャンバ内のスパッタリング圧力及びガス流に応じて、百分の数インチから最大８分の１インチまで又はそれを超える範囲である。チャンバは、スパッタリング領域における局所的により高い圧力を可能にし、一方でその領域外ではより低い圧力を維持する。チャンバは、異なる工程を隣接するスパッタリング区域内で行うことができるようにチャンバ間のガスを十分に分離することも実現する。交換可能な遮蔽部１５ａは、高角度のスパッタリング流を収集し、もし遮蔽部１５ａがなければ、スパッタリング流がチャンバのより多くの固定構成要素を被覆する場合がある。

スパッタリング・ガス（例えばアルゴン）及び反応ガスは、その全長に沿って小穴の配列を有する２本の長い管１６を通してチャンバ内に導入される。ガスは、矢印が示すように回転可能マグネトロン１０の周囲を流れる。ガスは、各側の流れ制限器１７及びマグネトロン間の中間の流れ制限器１８によってマグネトロンの表面付近を進行するようになされる。制限器は、アルミニウム製とすることができるが、断面は中実である必要はない。直流電流（ＤＣ）電力を使用してスパッタリングする際、制限器は、好都合には、マグネトロン１０によって生成されるプラズマのための電気アノードになることにより２つの役割を果たすことができる。

回転可能マグネトロンは、いくつかの商業的供給業者から購入することができるが、全てがいくつかの共通の基本特徴を共有する。例えば、マグネトロン１０は、標的材料１０ａ、標的材料を保持する裏当て管１０ｂ及び磁界１９をもたらす磁気アレイ１０ｃを有する。裏当て管は、十分な強度を有する標的材料の場合はなくし、単一の管形態で作ることができる。磁界は、プラズマ中の電子を捕捉し、これにより低いスパッタリング圧力でプラズマを維持可能にする。磁気アレイは、基板に対して好都合な角度θで配向することができる。回転可能マグネトロンは、磁気アレイの構造及び動作に様々な改良点も含むことができ、標的の利用率を増大させる。例示的改良点は、米国特許出願第１２／７５３，８１４号及び特許協力条約（ＰＣＴ）特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０３０７９３号に十分に記載され、それぞれの全体が参照により本明細書に完全に組み込まれる。

図４を引き続き参照すると、図３の加熱器又は冷却器１２がより詳細に示される。ここで示されるのは、加熱器であり、加熱器は、断熱体２２上に保持される伝熱板２１を支える支持構造体２０から構成される。加熱機能は、クランプ２４によって伝熱板に保持される棒状加熱器２３によって供給される。棒状加熱器は、構造体を基板冷却ユニットに転換するために、冷水（図示せず）を輸送する管に置き換えることができる。基板５ａの裏面に面する伝熱板２１の表面はわずかに湾曲し、基板５ａが被覆物を受けるためにチャンバの開口を通って搬送されるときに基板に伝熱板との摺動接触を維持させる。摺動接触を望まない場合、伝熱板の表面は、平坦にし、基板からわずかに離した距離で位置決めすることができる（図示せず）。この場合、基板の加熱又は冷却は、放射伝達のみによって行われるが、多くの被覆には十分である。伝熱板２１を構築する好都合な材料は、要求される最大温度に応じてグラファイト又はアルミニウムである。グラファイトは、真空中で非常に高い温度を維持することができ、一方でアルミニウムは数百摂氏度に制限される。例えば、支持構造体２０は、反射ハウジングに石英灯アレイを保持するように構成して、放射伝熱のみによってより一層高い基板温度を得ることができる。基板温度を被覆ステーションの間で維持するためには、同様の管状発熱体２３を使用する等角加熱器２５を使用してローラ９と接触する領域の基板を加熱することができる。加熱／冷却ユニット１２は、全体をそのまま取り外し、マグネトロンに置き換えて基板の裏側に被覆物を提供することができる。

上述のように、図４は、回転可能複式マグネトロンを使用するチャンバのための基本的な金属又は金属合金スパッタリング機構を示す。図５は、光電池の１つ又は複数の材料層をスパッタリング又は他の被覆用途のための有用な他の構成を示す。図５は薄膜光電池の層の形成に使用することができるが、図５の成膜チャンバに対する様々な構成、修正形態及び代替形態を採用することができる。例えば、酸素又は窒素ガスをアルゴン作動ガスと共に含めることによって、又は個別の注入によって金属又は合金を反応性スパッタリングすることは、一般的なスパッタリング技法であるが、その構成は、現在の説明では明確には考慮しない。

図５を参照すると、チャンバ８は、より小さなチャンバ２６を含むように修正することができ、より小さなチャンバ２６は、ガリウム、水銀又はセシウムのような導電性液体金属２８をスパッタリングするように設計した専用垂直平面マグネトロン２７を保持する。ＣＩＧＳ太陽電池適用例では、液体金属２８は、ガリウムとすることができ、スパッタリング条件によって十分に暖かく保って溶融（又は液体）状態にすることができる。ＣＩＧＳ適用例に関して、回転可能マグネトロン上の標的材料１０ａは、インジウムとすることができる。このことは、特に有利な伝達スパッタリング構成である。というのは、インジウム及びガリウムが、予め合金化した標的として使用するには非実用的である低温共晶を形成するためである。このスパッタリング構成は、図３に示す６つのスパッタリング・ステーションのいずれかで、２つのマグネトロンの下側部に実装することができ、２つの下側ステーションで両方のマグネトロン上に実装してもよい。この伝達スパッタリング構成の使用のいくつかの詳細及び例示的利点は、ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５０４１８に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図５を更に参照すると、回転可能マグネトロンのいずれか又は両方は、特定の被覆が従来の平面マグネトロンを必要とする場合に従来の平面マグネトロン２９と置き換えることができる。この状況は、所望の材料を回転可能マグネトロンで使用する管形態で作ることができない場合、又は所望の材料を管形態で作ることができるが法外に高い費用である場合に生じることがある。一例として、ＣＩＧＳ太陽電池の成膜では、薄いバッファ層は、通常硫化カドミウム（ＣｄＳ）から成り、この硫化カドミウムは、回転可能マグネトロン形態では利用可能ではないことがあるが、平面マグネトロンを使用してスパッタリングすることができる。

図５に示す第３のチャンバ構成は、蒸気をスパッタリング流に添加して反応被覆物を生成する装置である。第３のチャンバ構成は、セレン又は硫黄のような材料３１を加熱する容器を表す、破線網掛け要素３０と、蒸気分配システム３２とを備える。この容器は、残りの図面の断面の一部ではなく、チャンバの一端部に置かれる。蒸気は、定量弁（図示せず）を通って流れ、蒸気分配システムに入り、次にスパッタリング・プラズマ区域に入る。この蒸気分配システムは、蒸気を一連の孔に通してマグネトロンの間の伸張チャンバ３４内に誘導する直線チャンバ３３から構成される。蒸気分配システム３２は、伝熱材料から構築され、システムは、他の加熱場所で説明したものと同様の管状発熱体２３によって、蒸気の凝結を防止するのに十分な高温で保持される。

図６は、従来式被覆ドラムと共に使用する場合の図５のチャンバ構成を示す。図５に示すローラ（９）、加熱／冷却ユニット（１２）及び等角加熱器２５は除き、ドラム３５の一断片に置き換える。ドラムは、内側壁３５ａ及び外側壁３５ｂ並びにそれらの間の空間３５ｃから構成することができ、この空間３５ｃは、加熱又は冷却流体のために使用することができる。代替的に、ドラムは中実（冷却が必要ではない場合）であってもよく、内部灯（図示せず）によって加熱することができる。現在、基板５ａは、ローラ間に遊架されず、ドラム外側壁３５ｂの表面上に支えられている。そのような場合、伝導制限器８ｃは、ドラムの湾曲に一致させ、均等な可変伝導間隙１５をもたらすように形状を変更する。図６の他の要素の全ては、図５の要素と同一であり、具体的に表示しない。本明細書の他の場所で説明したように、ドラムは、ポリマー材料から形成した基板を被覆するのに使用することができる。というのは、この基板は、加熱に対する耐性が低い場合があるためである。透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上に被覆する光学膜の種類の基板を、被覆ドラムの適切な使用の一例とすることができる。そのような膜は、太陽電池の性能を向上させる反射防止層としての用途を有することができ、又は太陽モジュールのガラスに代わる湿気障壁膜として働くことができる。

ドラム版（ステーションＩ、ＩＩ及びＩＩＩ）及び遊架版（ステーションＩＶ、Ｖ及びＶＩ）両方の機械構造のためのチャンバ構成のいくつかの例を図７に示す。構成例は、無作為に配置され、工程への関係を何ら暗示するものではない。図面の複雑さを減らすために、チャンバ構成は、図４、図５及び図６に示すチャンバ構成のより詳細な説明の簡略版で表す（例えば図３のように）。しかし、主要要素は、より詳細な図面に戻って参照するいくつかの数字の表示によって、容易に特定される。図面の右側は、フレキシブル金属薄箔等、高引張り応力及び耐高温の基板に採用することができる遊架機械構成を示す。図面は、基板の裏側上を被覆可能にするために、単一の回転可能マグネトロン１０を備えるより小さなチャンバ３５が加熱器／冷却器ユニットに代わり得ることも示す。この構成は、本明細書に記載の被覆ステーションのいずれかに置き換える又はそれによって変更することができる。左側は、低強度及び／又は耐低温のポリマー基板を被覆するのに有用であり得る従来の被覆ドラム構成を示す。回転可能形式では利用できない特定の材料を必要とすることがある場合に、回転可能マグネトロンのいずれかを従来の平面マグネトロンで置き換えることができる。

制御器
本開示のシステム及び方法は、コンピュータ・システムを用いて実装することができる。システムは、１つ又は複数の成膜システムと、ポンピング・システムとを備える筐体を含むことができる。コンピュータ・システム（又は制御器）は、システムに結合することができる。コンピュータ・システムは、光電池を形成する方法を実施する機械可読コードを実行するコンピュータ・プロセッサ（本明細書では「プロセッサ」とも呼ぶ）を含むことができる。コードは、本明細書で提供する方法のいずれかを実施することができる。

制御器は、システムの様々な構成要素に結合することができる。例えば、制御器は、１つ又は複数の成膜システムのマグネトロン・スパッタリング装置を含めた１つ又は複数の成膜システムと通信することができる。別の例として、制御器は、ポンピング・システムと通信することができ、制御器が筐体の圧力を調整可能になる。

制御器は、基板温度、プリカーサ流量、成長速度、キャリアガス流量、成膜チャンバ圧力及びマグネトロン出力等の１つ又は複数の処理パラメータを調整するようにプログラムする、或いはそのように構成することができる。場合によっては、制御器は、成膜チャンバの１つ又は複数の弁と通信し、成膜チャンバ内のプリカーサの流れを終了させる（又は調整する）のに用いる。制御器は、機械実行可能コードの実行を支援するように構成したプロセッサを含み、この機械実行可能コードは、本明細書で提供する方法を実施するように構成される。機械実行可能コードは、フラッシュ・メモリ、ハードディスク等の物理的記憶媒体、又はコンピュータ実行可能コードを記憶するように構成した他の物理的記憶媒体上に記憶される。

制御器は、１つ又は複数の処理パラメータを調整するようにプログラムする、或いはそのように構成することができる。いくつかの状況では、制御器は、成長温度、キャリアガス流量、プリカーサ流量、光起電力材料層成長速度及び成長圧力のうち１つ又は複数を調整する。成長速度は、例えば、基板の一部分を成膜チャンバに通して誘導する速度を制御することによって調整することができ、この速度は、基板繰出しロール及び巻取りロール（例えば図２のロール５及び６）が回転する速度によって決めることができる。

例えば、図１のシステムは、基板温度、プリカーサ流量、マグネトロンのスパッタリング動作（例えばマグネトロン出力）、ＲＦ電力、加熱器出力、成長速度、キャリアガス流量、筐体内の圧力、個々の成膜チャンバ内の圧力、繰出しローラが回転する速度及び巻取りローラが回転する速度等、システムの１つ又は複数の処理パラメータを調整するようにプログラムした、或いはそのように構成した制御器（又は制御システム）を含むことができる。制御器は、限定はしないが、モジュール、モジュール間の弁、プリカーサ弁、システムのポンピング・システム（図示せず）を含めたシステムの様々な構成要素と通信することができる。制御器は、機械実行可能コードの実行を支援するように構成したプロセッサを含み、この機械実行可能コードは、上記及び本明細書の他の場所で提供する方法を実施するように構成される。機械実行可能コードは、フラッシュ・メモリ、ハードディスク等の物理的記憶媒体（図示せず）、又はコンピュータ実行可能コードを記憶するように構成した他の物理的記憶媒体上に記憶される。

図１４は、本開示の光（ＰＶ）電池の形成を円滑化するようにプログラムした、或いはそのように構成したコンピュータ・システム（本明細書では「制御器」とも呼ぶ）１４０１を概略的に示す。コンピュータ・システム１４０１は、本明細書に記載の方法を実施するようにプログラムする、或いはそのように構成することができる。コンピュータ・システム１４０１は、シングルコア・プロセッサ若しくはマルチコア・プロセッサ又は並列処理用の複数のプロセッサとすることができる、中央処理ユニット（ＣＰＵ、本明細書では「プロセッサ」及び「コンピュータ・プロセッサ」とも呼ぶ）１４０５を含む。コンピュータ・システム１４０１は、メモリ１４１０（例えばランダム・アクセス・メモリ、読取り専用メモリ、フラッシュ・メモリ）、電子記憶ユニット１４１５（例えばハードディスク）、１つ又は複数の他のコンピュータ・システムと通信する通信インターフェース１４２０（例えばネットワーク・アダプタ）、並びにキャッシュ、他のメモリ、データ記憶アダプタ及び／又は電子表示アダプタ等の周辺デバイス１４２５も含む。メモリ１４１０、記憶ユニット１４１５、インターフェース１４２０及び周辺デバイス１４２５は、マザーボード等の通信バス（実線）を介してＣＰＵ１４０５と通信する。記憶ユニット１４１５は、データを記憶するデータ記憶ユニット（又はデータ・リポジトリ）とすることができる。コンピュータ・システム１４０１は、通信インターフェース１４２０を用いてコンピュータ・ネットワーク（「ネットワーク」）１４３０に動作可能に結合される。ネットワーク１４３０は、インターネット、インターネット及び／又はエクストラネット、或いはインターネットと通信するイントラネット及び／又はエクストラネットとすることができる。いくつかの場合では、ネットワーク１４３０は、遠隔通信及び／又はデータ・ネットワークである。ネットワーク１４３０は、クラウド・コンピューティング等の分散コンピューティングを可能にする１つ又は複数のコンピュータ・サーバを含むことができる。いくつかの場合では、ネットワーク１４３０は、コンピュータ・システム１４０１を用いて、コンピュータ・システム１４０１に結合したデバイスがクライアント又はサーバとして挙動可能になるピアツーピア・ネットワークを実装することができる。

コンピュータ・システム１４０１は、本開示の光電池の１つ又は複数の構成要素（例えば吸収体、裏面電極、表面電極）を形成する処理システム１４３５と通信する。処理システム１４３５は、基板に隣接する１つ又は複数のＰＶ電池構成要素構造体を形成するための様々な動作、例えば１つ又は複数の吸収体層の形成等を処理システム１４３５中で実施するように構成することができる。処理システム１４３５は、ネットワーク１４３０を介して、又は直接（例えば有線、ワイヤレス）接続によってコンピュータ・システム１４０１と通信することができる。一例では、処理システム１４３５は、図１に関して上記したシステムである。

本明細書で説明した方法は、コンピュータ・システム１４０１の電子的記憶場所、例えばメモリ１４１０又は電子記憶ユニット１４１５等に記憶した機械（又はコンピュータ・プロセッサ）実行可能コード（又はソフトウェア）により実施することができる。使用中、コードは、プロセッサ１４０５によって実行することができる。いくつかの例では、コードは、記憶ユニット１４１５から抽出し、プロセッサ１４０５がすぐにアクセスできるようにメモリ１４１０上に記憶させることができる。いくつかの状況では、電子記憶ユニット１４１５を除くことができ、機械実行可能命令をメモリ１４１０上に記憶する。

コードは、事前にコンパイルし、コードを実行するように構成したプロセッサを有する機械で使用するように構成することができ、又は実行中にコンパイルすることができる。コードは、事前コンパイル又は随時コンパイル（ａｓ−ｃｏｍｐｌｉｅｄ）形式でコードを実行可能にするために選択できるプログラミング言語に供給することができる。

本明細書で提供するシステム及び方法の態様は、プログラミングの中で具体化することができる。技術の様々な態様は、典型的には機械（又はプロセッサ）実行可能コード及び／又は関連データの形態の「製品」又は「製造品」として考えることができ、これらは、機械可読媒体の一種で実行又は具体化される。機械実行可能コードは、メモリ（例えば読取り専用メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、フラッシュ・メモリ）又はハードディスク等の電子記憶ユニット上に記憶することができる。「記憶」型媒体には、コンピュータ又はプロセッサ等の有形メモリ、或いは様々な半導体メモリ、テープ・ドライブ、ディスク・ドライブ等のそれらの関連モジュールのいずれか又は全てを挙げることができ、これらはソフトウェア・プログラミング用に随時、非一時的な記憶を提供することができる。ソフトウェアの全て又は一部は、時々、インターネット又は様々な他の遠隔通信ネットワークを介して通信することがある。そのような通信は、例えば、あるコンピュータ又はプロセッサから別のコンピュータ又はプロセッサへ、例えば管理サーバ又はホスト・コンピュータからアプリケーション・サーバのコンピュータ・プラットフォームへ、ソフトウェアをロード可能にすることができる。したがって、ソフトウェア要素を載せることもできる別の種類の媒体には、ローカル・デバイス間の物理的インターフェース上で有線及び光回線ネットワークを介して、及び様々なエアリンク上で使用される等の光波、電波及び電磁波が挙げられる。有線又はワイヤレスリンク、光リンク等のそのような波動を搬送する物理的要素をソフトウェアを担持する媒体として考慮することができる。本明細書で使用する場合、非一時的有形「記憶」媒体に制限するのでなければ、コンピュータ又は機械「可読媒体」等の用語は、実行のために命令をプロセッサに与えるのに関与するあらゆる媒体を指す。

したがって、コンピュータ実行可能コード等の機械可読媒体は、限定はしないが、有形記憶媒体、搬送波媒体又は物理的伝送媒体を含めた多くの形態を取ることができる。不揮発性記憶媒体には、例えば、図面に示すデータベース等を実施するのに使用できる等、任意のコンピュータ（複数可）内のいずれかの記憶デバイス等である光ディスク又は磁気ディスクを挙げることができる。揮発性記憶媒体には、そのようなコンピュータ・プラットフォームのメイン・メモリ等のダイナミック・メモリが挙げられる。有形伝送媒体には、コンピュータ・システム内にバスを備えるワイヤを含めた同軸ケーブル、銅線及び光ファイバが挙げられる。搬送波伝送媒体は、電気信号又は電磁信号、或いは無線周波（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に発生したもの等の音波又は光波の形態を取ることができる。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形態には、例えば、フロッピー（登録商標）・ディスク、フレキシブル・ディスク、ハードディスク、磁気テープ、あらゆる他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ又はＤＶＤ−ＲＯＭ、あらゆる他の光媒体、パンチカード紙テープ、穴のパターンを有するあらゆる他の物理的記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、あらゆる他のメモリーチップ又はカートリッジ、搬送波伝送データ又は命令、そのような搬送波を伝送するケーブル若しくはリンク、或いはコンピュータがプログラミング・コード及び／又はデータを読むことができるあらゆる他の媒体が挙げられる。コンピュータ可読媒体のこれらの形態の多くは、１つ又は複数の順序の１つ又は複数の命令をプロセッサに運び、実行することに関与することができる。

実施例１−ＣＩＧＳ用裏面電極層
ＣＩＧＳ太陽電池用裏面電極層をステンレス鋼（ＳＳ）薄箔のウェブ上に被覆する機械構成を図８に示す。この例は、モリブデン裏面電極を採用するが、タングステン及びニオブ等の他の材料を使用することができる。

一部の基板は、真空表面処理によって改良することができる。１つのそのような処理は、箔表面のスパッタ・エッチングであってもよく、異物を取り除く、位相を低減する、又は酸化物が堆積した薄層を除去する。図８は、ウェブの遊架上流部分に置かれる小さな補助チャンバ３７を示す。このチャンバは、イオン銃３７ａを収容し、このイオン銃３７ａは、基板に対しある角度で配向され、より効率的なエッチングを実現し、エッチングした破片を捕獲遮蔽部３７ｂに向けて誘導し、このようにイオン銃自体の上に破片が付着するのを低減する。イオン銃は、作動ガスとしてアルゴン（又は例えばＨｅ等の他の不活性ガス）と共に供給され、このイオン銃の圧力は、チャンバ３７の外側よりもチャンバ３７内が高い。

更に図８を参照すると、ウェブは、チャンバ３７から出て、被覆ステーションＩまで続いている。第１の組の複式マグネトロンを使用して、クロム、チタン又は他の反応性金属の薄層を基板上に又は基板に隣接して成膜することができ、接着促進層、及び基板から鉄の拡散があれば阻止するのを助ける層として働く。ステーションＩＩからＶＩは、モリブデン層を成膜するのに使用できる。しかし、異なる金属の中間層を（例えばステーションＩＶで）使用して、鉄の移動を阻止するのにも役立つ組成境界又は界面を作出することができる。単一マグネトロンを有するより小さなチャンバ３６は、裏側被覆を与えるためにステーションのいずれかに設置することができ、光起電力モジュールの隣接する光電池の間で電気接続を可能にする等の様々な機能を実施する。

実施例２−ＣＩＧＳ用吸収体層
図９は、ＣＩＧＳプリカーサ層を成膜するシステムを示す。各被覆ステーションが示され、各被覆ステーションは、層の成膜中に気化セレンを提供することができる蒸気供給源３０を備える。標的材料は、銅、インジウム及びガリウムを含むが、いくつかの構成が可能である。例えば、各被覆ステーションにおける２つのマグネトロンは、インジウム標的を有する１つのマグネトロン、及び銅／ガリウム合金標的を有する１つのマグネトロンを有することができ、即ち、各ステーションは同一である。代替的に、標的の組成をステーションごとに変更してもよい。他の構成では、あらゆるステーションの両方の標的は、同一であってもよい。更に、銅／ガリウム合金標的のいずれも純粋な銅標的で置き換えることができ、ガリウムは、図５の供給源２７によって示すようにその液相から銅又はインジウム標的上にスパッタリングする。

ＣＩＧＳ太陽電池は、０．１％程度の少量のナトリウムを添加すると有益であり得る。場合によっては、少量のナトリウムは、原子ナトリウム又はナトリウムを含む化合物（例えばＮａＦ、ＮａＳｅ、ＮａＳ等）の形態で１つ又は複数のＣＩＧＳ標的に供給することができ、基板に隣接する成長ＣＩＧＳ吸収体に最後に成膜する。しかし、少量のナトリウムは、ＣＩＧＳ内に拡散することができる場合はモリブデン裏面電極に含めることもできる。別の代替例は、図８に示すチャンバ３７に収容した平面マグネトロン（複数可）からスパッタリングすることによってナトリウム化合物層を成膜することである。チャンバ３７は、蒸着によってナトリウム化合物層を成膜する機器を収容するのに使用することもできる。ナトリウム化合物は、図８に示す場所から対称の場所にチャンバ３７を設置することによって、モリブデン裏面電極層、又はＣＩＧＳ層の上部に成膜することができる。

実施例３−ＣＩＧＳ用接合層のスパッタリング
研究室で作製した最も高効率のＣＩＧＳ太陽電池は、接合層として硫化カドミウム（ＣｄＳ）の化学浴析出を使用している。しかし、市販のＣＩＧＳモジュールは、硫化亜鉛（ＺｎＳ）及び硫化インジウム（Ｉｎ_２Ｓ_３）を化学的に成膜した接合層を有する電池も使用している。スパッタリングによって接合層を作製することが可能であり、図１０は、本出願のシステム構成を示す。機械の左側（ステーションＩ〜ＩＩＩ）は、ＣｄＳ平面標的の平面マグネトロン・スパッタリングを示す。純粋なＣｄＳは、抵抗が高く、無線周波（ＲＦ）エネルギーでスパッタリングすることができるが、金属ドープしたＣｄＳ又は化学量論的組成から外れたＣｄＳは、交流電流（ＡＣ）電力でスパッタリングすることができる。ステーションＩＶ〜ＶＩは、反応性ＺｎＳ又はＩｎ_２Ｓ_３接合層をスパッタリング可能な様式に構成して示す。回転可能標的は、亜鉛金属又はインジウム金属のいずれかであり、これらは、供給源３０によって供給される硫黄蒸気の存在下でスパッタリングされる。いくつかの工程では、真性又は高抵抗性酸化亜鉛（ｉＺｎＯ）の薄層を接合層の上部に成膜する。高抵抗性の平面酸化亜鉛標的は、この目的で（ＣｄＳのように）無線周波（ＲＦ）スパッタリングすることができ、又はわずかにドープした酸化亜鉛をＡＣにより少量の酸素の存在下でスパッタリングして高抵抗性化学量論的組成を回復させることができる。

実施例４−ＣＩＧＳ用透明上部電極のスパッタリング
従来のシリコン太陽電池とは異なり、薄膜電池は、ほとんどの場合スパッタリングにより成膜する透明上部電極を必要とする。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、及びアルミニウムをわずかにドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）は、この目的で使用できる２つの材料である。両方とも、回転可能形式で提供することができ、直流電流（ＤＣ）、パルスＤＣ又はＡＣ電力によってスパッタリングするのに十分に導電性である。図１１は、透明上部電極のスパッタ成膜システムを示す。このシステムは、イオンエッチングがなく、標的が金属ではなく導電性酸化物、ＩＴＯ及び／又はＡＺＯである以外は裏面電極をスパッタリングする構成と非常に似ている。場合によっては、ＡＣ又はパルスＤＣモードは、有利には、アークの制御力のために長期の加工安定性を実現することができる。スパッタリングしながら少量の酸素をプラズマに添加することによって、ＡＺＯ標的を使用するｉＺｎＯのような層を作ることも可能である。このことは、上記の例で説明したＲＦによるｉＺｎＯスパッタリングの代わりに使用することができる。また、裏側被覆は、上記又は本明細書の別の場所で説明したように、選択部分で単一マグネトロン・チャンバ３５を使用して形成することができる。

供給業者は、ガラスほど滑らかで表面欠陥のないステンレス鋼箔基板を供給できないことがある。その結果、フレキシブル・ステンレス鋼ウェブ上に作られた薄膜太陽電池は、製造環境で採用することがある多数の電気的欠陥を有する場合がある。ウェブの被覆側に接触するウェブ被覆機の搬送ローラは、摺動及び引っかきにより、又は単に破砕粒子が被覆物内に入ることによって、いくつかの欠陥を引き起こすことがある。図１２は、搬送ローラがウェブの被覆側と接触することなく被覆を達成可能にする機械構成を示す。被覆ステーションは、より開放した円弧を形成するように再配置される。基本的に、ステーションＩＩＩ及びＩＶは、そのままである一方で、Ｉ及びＩＩの対並びにＶ及びＶＩの対は、下方へ移動する。ローラ３８ａ及び３８ｂは、ローラ９上に小さな巻き角度を可能にするように、機械の中心に向かってわずかに移動する。ローラ９上の巻き角度は、約２０°、１５°、１０°、９°、８°、７°、６°、５°、４°、３°、２°又は１°以下とすることができる。ローラ３９ａ及び３９ｂ上の巻き角度は、この移動によっていくぶん増加し、それにより、ローラ３９ａ及び３９ｂは荷重計及びウェブ速度センサの両方を備えることができる。ローラ３９ａ及び３９ｂ上の巻き角度は、少なくとも約１０°、２０°、３０°、４０°又は４５°とすることができる。ウェブ張力及び速度情報は、ウェブ搬送フィードバック制御のために基板ロール５及び６上のドライブに送られる。ローラ３９ａ及び３９ｂ上のウェブのずれの可能性は、磁気強化ローラ、例えば、全体が参照により本明細書に組み込まれるＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５２１５９に記載の磁気強化ローラ等の使用により小さな巻き角度の場合でさえ大幅に減少する。

場合によっては、被覆物を施した後、例えば最後の上部透明電極を成膜した後にローラをウェブの被覆側と接触させてもさしつかえない場合がある。図１３は、ローラが、基板に隣接して被覆物を施した後にウェブの被覆側と接触するハイブリッド・システムを概略的に示す。左側では、構成は図１２で説明したものと同一であるが、右側では、構成はローラ１４を使用した「Ｓ」字巻付けドライブを有する以前の標準構成に似ている。基板の被覆側は、ローラ１４と接触する。図１３の構成は、摩擦係数が非常に低い非磁気箔又はポリマー基板を検知ローラ３９ａと共に使用する場合に使用することができる。

本開示のデバイス、システム及び方法は、Ｐｉｎａｒｂａｓｉ等への米国特許第８，２０７，０１２号、Ｂａｒｎｅｔｔ等への米国特許第４，３１８，９３８号、Ｈｏｌｌａｒｓへの米国特許第６，９７４，９７６号、Ｍａｔｓｕｄａ等への米国特許第５，５７１，７４９号、Ｗｅｎｄｔ等への米国特許第６，３１０，２８１号及び同第６，３７２，５３８号、Ｃｈａｈｒｏｕｄｉへの米国特許第４，２９８，４４４号、Ｐｉｎａｒｂａｓｉ等への米国特許出願公開第２０１０／０１４００７８号及びＮｇｕｙｅｎ等への米国特許出願公開第２０１２／０００６３９８号に記載のデバイス、システム及び／又は方法等の他のデバイス、システム及び方法と組み合わせるか、又はそれらによって修正することができ、それぞれの全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

文脈が明らかに他のことを要求するのでない限り、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって、単数又は複数を使用する単語は、それぞれ複数又は単数も含む。更に、単語「本明細書内（ｈｅｒｅｉｎ）」、「下文（ｈｅｒｅｕｎｄｅｒ）」、「上記（ａｂｏｖｅ）」、「下記（ｂｅｌｏｗ）」及び同様の意味の単語は、本出願全体を指し、本出願の任意の特定部分を指すものではない。２つ以上の項目のリストに関して単語「又は」を使用する場合、この単語は、単語の以下の解釈：リストの項目のいずれか、リストの項目の全て、及びリストの項目のあらゆる組合せ、の全てを包含する。

特定の実装形態を例示し、説明してきたが、様々な修正をこの特定の実装形態に対して行うことができ、且つ様々な修正が本明細書で企図されることを上記から理解されたい。本開示の一態様の一実施形態は、本開示の別の態様の一実施形態と組み合わせるか、又はそれによって修正することができる。本発明（複数可）を本明細書内に提供した具体例によって限定することを意図しない。本発明（複数可）を上述の明細書を参照しながら説明してきたが、本明細書における本発明（複数可）の実施形態についての説明及び例示は、限定的な意味で解釈することを意味しない。更に、本発明（複数可）の全ての態様は、本明細書に記載した特定の記述、構成又は相対的割合に限定されず、様々な条件及び変動要素によって左右されることは理解されよう。本発明（複数可）の実施形態の形態及び詳細の様々な修正は、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明（複数可）がいずれのそのような修正形態、変形形態及び等価物も包含するものとすることを企図する。

Claims (10)

1. フレキシブル基板上に薄膜光電池を成膜する成膜システムであって、
   ａ）筐体であって、前記筐体の外部の環境から流体隔離した流体場を備える筐体と、
   ｂ）前記流体場内の複数の成膜チャンバであって、前記複数の成膜チャンバの少なくとも１つの成膜チャンバは、前記フレキシブル基板の、前記複数の成膜チャンバの前記少なくとも１つの成膜チャンバ内に配置した部分に向けて１つ又は複数の標的材料の材料流を誘導するマグネトロン・スパッタリング装置を備え、
   ｂ１）マグネトロン・スパッタリング装置を備える前記成膜チャンバのそれぞれは、前記フレキシブル基板が通過する開口、及び調節可能な伝導制限器であって、前記基板と前記伝導制限器との間に間隙を形成するために前記開口に配置した伝導制限器を含む、複数の成膜チャンバと、
   ｃ）前記筐体内の基板繰出しローラ及び基板巻取りローラであって、前記基板繰出しローラは、前記複数の成膜チャンバのそれぞれを通って前記基板巻取りローラに誘導されるフレキシブル基板を提供する、基板繰出しローラ及び基板巻取りローラと、
   ｄ）前記筐体内の少なくとも１つの案内ローラであって、前記フレキシブル基板を前記複数の成膜チャンバのうち所与の成膜チャンバに、又は前記所与の成膜チャンバから誘導するように構成した少なくとも１つの案内ローラと
   を備える成膜システムであり、
   前記少なくとも１つの成膜チャンバは、
   平面マグネトロンに隣接する回転可能マグネトロンと、
   前記回転可能マグネトロンと前記平面マグネトロンとの間にサブ・チャンバを形成する１つ又は複数の遮蔽部と
   を備えるマグネトロン・スパッタリング装置を備え、
   前記平面マグネトロンは、第１の材料を有する液体標的を収容し、前記第１の材料を有する材料流を前記回転可能マグネトロンに向けて与えるように構成され、
   前記回転可能マグネトロンは、第２の材料を有する固体標的を前記平面マグネトロンに対して回転させ、前記第１の材料及び前記第２の材料を有する材料流を前記フレキシブル基板に向けて与えるように構成される、成膜システム。
2. 前記第１の材料は、前記第２の材料の第２の溶融点よりも低い第１の溶融点を有する、請求項１に記載の成膜システム。
3. 前記第１の材料はガリウムであり、前記第２の材料はインジウムである、請求項１に記載の成膜システム。
4. 前記回転可能マグネトロンは、前記平面マグネトロンに対して前記固体標的を回転するように構成した支持部材を備える、請求項１に記載の成膜システム。
5. 前記平面マグネトロンに隣接する別の平面マグネトロンを更に備える、請求項１に記載の成膜システムであって、前記別の平面マグネトロンは、前記サブ・チャンバ内に第３の材料の流れを与えるように構成される、成膜システム。
6. 前記マグネトロン・スパッタリング装置に隣接する別のマグネトロン・スパッタリング装置を更に備える、請求項１に記載の成膜システムであって、前記別のマグネトロン・スパッタリング装置は、第３の材料の流れを前記基板に向けて与えるように構成される、成膜システム。
7. 前記マグネトロン・スパッタリング装置は、前記基板をさらすように構成した開口を有する別のチャンバに封入される、請求項６に記載の成膜システム。
8. 前記第１の材料はガリウムであり、前記第２の材料はインジウム及び銅のうちの１つであり、前記第３の材料はインジウム及び銅のうちの他方である、請求項６に記載の成膜システム。
9. 前記マグネトロン・スパッタリング装置に隣接する第３の材料の供給源を更に備える、請求項１に記載の成膜システム。
10. 前記第３の材料は硫黄又はセレンである、請求項９に記載の成膜システム。

Images