JPH10209479A - Manufacturing apparatus of semiconductor thin film and photovoltaic device - Google Patents

Manufacturing apparatus of semiconductor thin film and photovoltaic device

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JPH10209479A
JPH10209479A JP9008286A JP828697A JPH10209479A JP H10209479 A JPH10209479 A JP H10209479A JP 9008286 A JP9008286 A JP 9008286A JP 828697 A JP828697 A JP 828697A JP H10209479 A JPH10209479 A JP H10209479A
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cathode electrode
electrode
thin film
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photovoltaic element
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明 酒井
Yuzo Koda
勇蔵 幸田
Sunao Yoshisato
直 芳里
Shotaro Okabe
正太郎 岡部
Takahiro Yajima
孝博 矢島
Yasushi Fujioka
靖 藤岡
Masahiro Kanai
正博 金井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for manufacturing a semiconductor thin film and a photovoltaic device, wherein the semiconductor thin film can be formed at a high speed and power generated in plasma is hardly stuck to the surface of a board. SOLUTION: An apparatus for manufacturing a semiconductor thin film is equipped with a cathode electrode 1002 where a high-frequency power is applied, a belt-like member 1000 at a ground potential, and an anode electrode 104 arranged in a plasma discharge space, wherein the surface area of the cathode electrode 1002 in larger than the sum of those of the belt-like member 1000 and the anode electrode 104. When a glow discharge starts, the potential (self-bias) of the cathode electrode 1002 is kept positive to the grounded belt-like member 1000 and the anode electrode 1004, partitioning electrodes 1003 comprises in the cathode electrode 1002 are formed like fins or blocks so as not to impede a flow of material gas, and a high-frequency power is applied to the cathode 1002 in pulses.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体薄膜及び光起電
力素子の作製装置に係る。より詳細には、成膜速度を高
く維持しながら、プラズマ中に発生した微粒子(以下、
パウダーとも呼ぶ)が基板表面に付着することを抑制で
きる、半導体薄膜及び光起電力素子の作製装置に関す
る。
The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor thin film and a photovoltaic element. More specifically, while maintaining a high deposition rate, fine particles generated in plasma (hereinafter, referred to as
(Also referred to as powder) on a semiconductor thin film and a photovoltaic element manufacturing apparatus.

【0002】特に、本発明に係る半導体薄膜及び光起電
力素子の作製装置は、ロールツーロール方式を用いた太
陽電池等の光起電力素子を大量生産する装置として好適
である。
In particular, an apparatus for manufacturing a semiconductor thin film and a photovoltaic element according to the present invention is suitable as an apparatus for mass-producing a photovoltaic element such as a solar cell using a roll-to-roll method.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、アモルファスシリコン膜(以下a
−Si膜と記す)等を用いた光起電力素子の作製する方
法としては、一般的にはプラズマCVD法が広く用いら
れており、企業化されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an amorphous silicon film (hereinafter referred to as a
As a method for manufacturing a photovoltaic element using (e.g., -Si film) or the like, a plasma CVD method is generally widely used and commercialized.

【0004】プラズマCVD法では、良質なi型アモル
ファス半導体層またはn型半導体層を形成するため、材
料ガスであるシラン(SiH4)等に、バンドギャップ
調整用のガスとしてCH4、GeH4等を適宜混合し、さ
らにこの混合ガスを水素(H 2)で希釈(1倍ないし1
00倍程度)する方法が多用されている。また、高周波
電力を低く投入して長寿命のラジカルを多数発生させ、
表面反応を経て良質膜を得る方法も行われている。
In the plasma CVD method, a high-quality i-type amorphous
Material for forming a fuzzy semiconductor layer or an n-type semiconductor layer
Silane (SiHFour), Band gap
CH as adjustment gasFour, GeHFourEtc.
Further, this mixed gas is converted to hydrogen (H Two) For dilution (1 to 1)
(Approximately 00 times). Also high frequency
By turning on the power low, many long-lived radicals are generated,
A method of obtaining a high-quality film through a surface reaction has also been performed.

【0005】しかしながら、上記プラズマCVD法にお
いて堆積速度を上げるためには、必要なラジカルの大量
供給と、構造緩和のための表面反応を促進することが必
要である。このために基板温度を上げる等の処方が検討
されていたが、P−I−N接合の形成に不利なことか
ら、工業化へ応用するには適さない方法であった。
[0005] However, in order to increase the deposition rate in the plasma CVD method, it is necessary to supply a large amount of necessary radicals and to promote a surface reaction for relaxing the structure. For this reason, prescriptions such as raising the substrate temperature have been studied, but this method is not suitable for application to industrialization because it is disadvantageous for the formation of a PIN junction.

【0006】また、堆積速度を上げる他の方法として
は、原料ガスの分解を大量に行うため高周波電力の密度
を上げる方法が挙げられる。しかしながら、高周波電力
の密度が高い条件で分解生成されるラジカルにはSiH
2等の活性なものが大量に含まれており、十分な構造緩
和が得られない。その結果、良質な半導体膜が得られな
い。また、これらの活性なラジカルはクラスター状に成
長しやすく、さらに成長すると微粒子(以下パウダーと
呼ぶ)の発生原因となっている。その対策手段として
は、例えば、高周波電力をパルス状に印加してパウダー
の発生を抑制するとともに、プラズマを一旦停止するこ
とで発生したパウダーを堆積膜に取り込まれることなく
排気する方法が試みられている。
As another method of increasing the deposition rate, there is a method of increasing the density of high frequency power in order to perform a large amount of decomposition of the source gas. However, radicals decomposed and generated under the condition that the density of the high frequency power is high include SiH
Active substances such as 2 are contained in large quantities, and sufficient structural relaxation cannot be obtained. As a result, a high-quality semiconductor film cannot be obtained. In addition, these active radicals easily grow into clusters, and when they grow further, they cause the generation of fine particles (hereinafter referred to as powder). As a countermeasure, for example, a method of applying a high-frequency power in a pulse shape to suppress generation of powder and exhausting powder generated by temporarily stopping plasma without being taken into a deposited film has been attempted. I have.

【0007】また、光起電力素子を電力需要を賄うもの
として確立させるためには、光起電力素子が、高い光電
変換効率、優れた特性安定性、及び、優れた大量生産性
を合わせ持つことが基本的に要求される。
Further, in order to establish a photovoltaic device as one that can meet the power demand, the photovoltaic device must have high photoelectric conversion efficiency, excellent characteristic stability, and excellent mass productivity. Is basically required.

【0008】そのためには、a−Si膜等を用いた光起
電力素子の作製においては、電気的、光学的、光導電的
又は機械的な特性、及び、繰り返し使用時の疲労特性又
は使用環境特性などの向上を図る必要がある。また、大
面積化、膜厚及び膜質の均一化を図りながら、しかも高
速成膜によって再現性のある量産化を図る必要もある。
For this purpose, in the production of a photovoltaic element using an a-Si film or the like, electrical, optical, photoconductive or mechanical properties, fatigue properties when repeatedly used, or use environment. It is necessary to improve characteristics and the like. It is also necessary to achieve reproducible mass production by high-speed film formation while achieving a large area, uniform film thickness and film quality.

【0009】光起電力素子については、その重要な構成
要素である半導体層は、いわゆるpn接合、pin接合
等の半導体接合がなされている。a−Si等の薄膜半導
体を用いる場合、ホスフィン(PH3),ジボラン(B2
6)等のドーパントとなる元素を含む原料ガスを主原
料ガスであるシラン等に混合してグロー放電分解するこ
とにより所望の導電型を有する半導体膜が得られ、所望
の基板上にこれらの半導体膜を順次積層作製することに
よって容易に前述の半導体接合が達成できることが知ら
れている。そして、このようなa−Si系の光起電力素
子を作製する場合、各半導体層を作製するための独立し
た成膜室を設け、成膜室ごとに各半導体層を作製する方
法が提案されている。
In the photovoltaic element, the semiconductor layer, which is an important component thereof, has a semiconductor junction such as a so-called pn junction or pin junction. When a thin film semiconductor such as a-Si is used, phosphine (PH 3 ), diborane (B 2
A semiconductor film having a desired conductivity type is obtained by mixing a source gas containing an element serving as a dopant such as H 6 ) with silane or the like as a main source gas and subjecting the mixture to glow discharge decomposition to obtain a semiconductor film having a desired conductivity type. It is known that the above-described semiconductor junction can be easily achieved by sequentially stacking and manufacturing semiconductor films. In the case of manufacturing such an a-Si-based photovoltaic element, a method has been proposed in which an independent film formation chamber is provided for forming each semiconductor layer, and each semiconductor layer is formed for each film formation chamber. ing.

【0010】例えば、米国特許4,400,409号明
細書には、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式
を採用した連続プラズマCVD装置が開示されている。
この装置によれば、複数のグロー放電領域を設け、所望
の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板が前記各グロ
ー放電領域を順次貫通する経路に沿って配置し、前記各
グロー放電領域において必要とされる導電型の半導体層
を堆積しつつ、前記基板をその長手方向に連続的に搬送
せしめることによって、半導体接合を有する素子を連続
的に作製できることが記載されている。なお、該明細書
では、各半導体層作製時に用いるドーパントガスが他の
グロー放電領域ヘ拡散、混入するのを防止するため、ガ
スゲートを用いている。具体的には、前記各グロー放電
領域同士を、スリット状の分離通路によって相互に分離
し、さらに該分離通路に例えばAr、H2等の掃気用ガ
スの流れを形成する手段が採用されている。
[0010] For example, US Pat. No. 4,400,409 discloses a continuous plasma CVD apparatus employing a roll-to-roll method.
According to this apparatus, a plurality of glow discharge regions are provided, and a sufficiently long flexible substrate having a desired width is arranged along a path through which the substrate sequentially passes through each of the glow discharge regions. It is described that an element having a semiconductor junction can be manufactured continuously by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while depositing a conductive semiconductor layer required in a discharge region. Note that, in this specification, a gas gate is used to prevent a dopant gas used in manufacturing each semiconductor layer from diffusing or mixing into another glow discharge region. Specifically, means for separating the respective glow discharge regions from each other by a slit-shaped separation passage and forming a flow of a scavenging gas such as Ar or H 2 in the separation passage is employed. .

【0011】また、良質膜を得る最近注目されている方
法としては、容量結合型のプラズマCVD法において、
カソード、アノード間に発生するセルフバイアスと、イ
オン種とを利用して、良質膜を形成する研究報告が挙げ
られる。この研究報告では、次に示す従来技術における
2つの問題点を解決できる。 (1)従来技術の典型的な放電容器内構造では、基板を
含む接地されたアノード電極全体の面積は、カソード電
極の面積に比ベて非常に大きくなっている場合が多く、
そのようなカソード電極では、投入される高周波電力の
ほとんどはカソード電極近傍で消費されてしまう。その
結果、カソード電極近傍というある限られた部分のみに
おいて材料ガスの励起、分解反応が活発となり、薄膜形
成レートは高周波電力投入側すなわちカソード電極近傍
でのみ大きくなってしまい、たとえ高周波電力を大きく
投入していったとしても、アノード電極である基板側へ
の高周波電力は十分に大きく投入されることはなく、所
望のとおりの高い堆積速度でもって良質なアモルファス
半導体薄膜を得ることは誠に困難なことであった。 (2)従来技術の典型的な放電容器内構造、すなわち基
板を含む接地されたアノード電極全体の面積がカソード
電極の面積に比ベて非常に大きな構造の放電容器におい
て、直流(DC)電源等を用いてカソード電極ヘ正の電
位(バイアス)を印加する手法も行われてはいるが、こ
のような系では直流電源という2次的な手段を用いてい
る結果、プラズマ放電に直流電流が流れてしまう系であ
る。その結果、直流電圧バイアスを大きくしていくとス
パーク等の異常放電が起こってしまい、これを抑制し安
定な放電を維持することが非常に困難であった。したが
って、プラズマ放電に直流電圧を印加することの効果が
有効かどうか不鮮明であった。これは、直流電圧と直流
電流とを分離できていない系であることに起因する。す
なわち、プラズマ放電に対して効果的に直流電圧だけを
印加する手段が望まれていた。
[0011] As a method of obtaining a good quality film recently, a capacitively coupled plasma CVD method has been used.
There is a research report on forming a high-quality film using a self-bias generated between a cathode and an anode and ionic species. This research report can solve the following two problems in the prior art. (1) In a typical internal structure of a discharge vessel of the prior art, the area of the whole grounded anode electrode including the substrate is often much larger than the area of the cathode electrode.
In such a cathode electrode, most of the input high-frequency power is consumed near the cathode electrode. As a result, the excitation and decomposition reactions of the material gas become active only in a certain limited portion near the cathode electrode, and the thin film formation rate increases only on the high frequency power input side, that is, near the cathode electrode. Even so, high-frequency power to the substrate side, which is the anode electrode, is not supplied sufficiently large, and it is extremely difficult to obtain a high-quality amorphous semiconductor thin film at the desired high deposition rate. Met. (2) In a typical discharge vessel structure of the prior art, that is, in a discharge vessel having a structure in which the entire area of the grounded anode electrode including the substrate is very large compared to the area of the cathode electrode, a direct current (DC) power supply or the like is used. Although a method of applying a positive potential (bias) to the cathode electrode by using a DC power supply is also performed, in such a system, a DC current flows through the plasma discharge as a result of using a secondary means such as a DC power supply. It is a system that will be. As a result, when the DC voltage bias is increased, abnormal discharge such as spark occurs, and it has been extremely difficult to suppress this and maintain stable discharge. Therefore, it was unclear whether the effect of applying a DC voltage to the plasma discharge was effective. This is because the DC voltage and the DC current cannot be separated. That is, means for effectively applying only a DC voltage to plasma discharge has been desired.

【0012】しかしながら、上記研究報告にある技術を
採用した場合でも、高速堆積条件下では、依然としてパ
ウダーが成膜空間で発生し、堆積中の半導体薄膜に取り
込まれるため、半導体薄膜の膜質に悪影響を与えるとい
う問題点は解決されていなかった。
However, even when the technology described in the above research report is employed, under high-speed deposition conditions, powder is still generated in the film formation space and is taken into the semiconductor thin film being deposited, which adversely affects the film quality of the semiconductor thin film. The problem of giving was not solved.

【0013】このパウダー発生を抑え、堆積中の半導体
薄膜にパウダーが取り込まれない技術を開発すること
が、より高い品質の半導体薄膜を作製する上で不可欠で
ある。特に、光起電力素子を構成するp型半導体層やn
型半導体層は、素子特性の観点からその層厚が高々数百
オングストロームと非常に薄く設定される場合が多い。
したがって、光起電力素子、とりわけ積層型光起電力素
子の形成時には、その層厚の均一性、膜の密着性、ドー
パントのドーピング効率、特性の均一性、再現性が、素
子の特性に影響するだけでなく、素子の歩留にも大きく
影響することから、上記したパウダー発生を抑制し、堆
積中の膜にパウダーが取り込まれないようにすることが
大切である。
It is indispensable to produce a semiconductor thin film of higher quality by suppressing the generation of the powder and developing a technique in which the powder is not taken into the semiconductor thin film being deposited. In particular, the p-type semiconductor layer and n
In many cases, the thickness of the mold semiconductor layer is set to be very thin, at most several hundred angstroms, from the viewpoint of device characteristics.
Therefore, when forming a photovoltaic device, especially a stacked photovoltaic device, the uniformity of the layer thickness, the adhesion of the film, the doping efficiency of the dopant, the uniformity of the characteristics, and the reproducibility affect the characteristics of the device. Not only that, it greatly affects the yield of the device, so it is important to suppress the above-mentioned powder generation and prevent the powder from being taken into the film being deposited.

【0014】ゆえに、空間的にも時間的にも均一でかつ
再現性よくa−Si薄膜等の半導体薄膜を得るために
は、長時間にわたってなお一層の放電安定性を向上さ
せ、再現性を向上させ、均一性を向上させた形成方法お
よび装置が要求される。さらに装置のスループットを向
上させ、コストダウンを図ろうとする場合、半導体薄膜
の品質を維持したまま、堆積速度を大きくすることが可
能である形成方法および装置が要求される。
Therefore, in order to obtain a semiconductor thin film such as an a-Si thin film which is uniform in space and time and has good reproducibility, it is necessary to further improve discharge stability over a long period of time and improve reproducibility. Therefore, a forming method and an apparatus having improved uniformity are required. In order to further improve the throughput of the apparatus and reduce costs, a forming method and apparatus capable of increasing the deposition rate while maintaining the quality of the semiconductor thin film are required.

【0015】そして、先に述ベた高い堆積速度の作製条
件下の場合は特に、パウダーの発生を抑制し高品質のア
モルファス半導体薄膜を形成する手段の開発が待ち望ま
れていた。
In particular, under the above-mentioned high deposition rate manufacturing conditions, development of means for suppressing generation of powder and forming a high-quality amorphous semiconductor thin film has been awaited.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、成膜速度を
高く維持しながら、プラズマ中に発生したパウダーが基
板表面に付着することを抑制できる、半導体薄膜及び光
起電力素子の作製装置を提供することを目的とする。ま
た、この作製装置を用いることで、堆積中の膜に取り込
まれるパウダー量が低減するため、光劣化特性に優れた
アモルファス半導体薄膜の形成が可能となり、特性の均
一性に優れ、欠陥の少ない光起電力素子を大量生産する
ことを可能ならしめることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor thin film and a photovoltaic element which can suppress the powder generated in plasma from adhering to the substrate surface while maintaining a high film forming rate. The purpose is to provide. In addition, by using this manufacturing apparatus, the amount of powder incorporated in the film being deposited is reduced, so that an amorphous semiconductor thin film having excellent photodegradation characteristics can be formed. An object is to enable mass production of electromotive force elements.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術にお
ける問題点を解決し、上記目的を達成すべく、本発明者
らが鋭意研究を重ねた結果完成に至ったものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been completed as a result of intensive studies by the present inventors to solve the problems in the prior art and to achieve the above object.

【0018】即ち本発明は、(1)プラズマ放電空間
に、高周波電力が印加されるカソード電極と、接地電位
にある帯状部材及びアノード電極とを有し、前記プラズ
マ放電空間における前記カソード電極の表面積が、前記
プラズマ放電空間における前記帯状部材及び前記アノー
ド電極の表面積の和よりも大きく、グロー放電生起時に
おける前記カソード電極の電位(以下、自己バイアスと
呼ぶ)が、前記接地電位にある帯状部材及びアノード電
極に対して正電位を維持することができ、かつ、前記カ
ソード電極の一部を構成するしきり状電極の形状が、前
記しきり状電極に流れる材料ガスの流れを妨げないフィ
ン状もしくはブロック状である、構造からなる前記カソ
ード電極を有する半導体薄膜の作製装置であって、前記
プラズマ放電空間にパルス状のプラズマを発生するた
め、前記カソード電極に対して高周波電力をパルス状に
印加することを特徴とし、これにより高速堆積条件下に
おいてもパウダーの堆積膜ヘの取り込みを抑制する半導
体薄膜の作製装置である。
That is, the present invention provides (1) a plasma discharge space having a cathode electrode to which high-frequency power is applied, a band-shaped member and an anode electrode at a ground potential, and a surface area of the cathode electrode in the plasma discharge space. Is larger than the sum of the surface areas of the strip member and the anode electrode in the plasma discharge space, and the potential of the cathode electrode at the time of glow discharge generation (hereinafter referred to as self-bias) is at the ground potential. A positive potential can be maintained with respect to the anode electrode, and the shape of the cut-off electrode forming a part of the cathode electrode is a fin shape or a block shape that does not hinder the flow of the material gas flowing through the cut-off electrode. An apparatus for producing a semiconductor thin film having the cathode electrode having a structure, wherein the plasma discharge space In order to generate a loose plasma, a high-frequency power is applied in a pulsed manner to the cathode electrode, thereby producing a semiconductor thin film that suppresses the incorporation of powder into the deposited film even under high-speed deposition conditions. Device.

【0019】さらにこれを連続生産装置に適用した発展
型として、(2)帯状部材が複数の連結してなる真空容
器内を連続的に通過する時、プラズマCVD法により、
前記帯状部材の表面に複数の異なる薄膜を積層形成して
なる光起電力素子の作製装置において、前記光起電力素
子の構成層となる半導体薄膜を作製する容量結合型のプ
ラズマ放電空間に、高周波電力が印加されるカソード電
極と、接地電位にある帯状部材及びアノード電極とを有
し、前記プラズマ放電空間における前記カソード電極の
表面積が、前記プラズマ放電空間における前記帯状部材
及び前記アノード電極の表面積の和よりも大きく、グロ
ー放電生起時における前記カソード電極の電位(以下、
自己バイアスと呼ぶ)が、前記接地電位にある帯状部材
及びアノード電極に対して正電位を維持することがで
き、かつ、前記カソード電極の一部を構成するしきり状
電極の形状が、前記帯状部材の搬送方向に流れる材料ガ
スの流れを妨げないフィン状もしくはブロック状であ
る、構造からなる前記カソード電極を有する光起電力素
子の作製装置であって、前記プラズマ放電空間にパルス
状のプラズマを発生するため、前記カソード電極に対し
て高周波電力をパルス状に印加することを特徴とし、こ
れにより高速堆積条件下においてもパウダーの堆積膜ヘ
の取り込みを抑制する光起電力素子の作製装置である。
Further, as an advanced type in which this is applied to a continuous production apparatus, (2) when a belt-shaped member continuously passes through a plurality of connected vacuum vessels, a plasma CVD method is used.
In a photovoltaic device manufacturing apparatus in which a plurality of different thin films are stacked and formed on the surface of the strip-shaped member, a high-frequency wave is supplied to a capacitively coupled plasma discharge space for manufacturing a semiconductor thin film to be a constituent layer of the photovoltaic element. A cathode electrode to which power is applied, a band member and an anode electrode at a ground potential, and a surface area of the cathode electrode in the plasma discharge space is a surface area of the band member and the anode electrode in the plasma discharge space. The potential of the cathode electrode when a glow discharge occurs (hereinafter referred to as
Self-bias) can maintain a positive potential with respect to the strip-shaped member and the anode electrode at the ground potential, and the shape of the cut-off electrode forming a part of the cathode electrode is the same as that of the strip-shaped member. A fin-shaped or block-shaped photovoltaic element having a cathode electrode having a structure that does not hinder the flow of a material gas flowing in the transport direction of the photovoltaic element, wherein pulsed plasma is generated in the plasma discharge space. Therefore, a high-frequency power is applied in a pulsed manner to the cathode electrode, thereby providing a photovoltaic device manufacturing apparatus that suppresses the incorporation of powder into a deposited film even under high-speed deposition conditions.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明に係る半導体薄膜の作製装
置では、カソード電極近傍というある限られた部分のみ
において材料ガスの励起、分解反応が促進されることな
く、放電空間全体、どちらかといえば端状部材を含むア
ノード電極側において上述の材料ガスの励起、分解反応
を促進し、比較的高い堆積速度をもってして、該帯状部
材上ヘ効率よく薄膜を堆積させ得ることができる。すな
わち、カソードヘ投入される高周波電力量をうまく調整
し、投入される高周波電力より有効に利用して放電空間
内に導入される材料ガスを効率的に励起、分解し、しか
も高品位な非単結晶半導体薄膜を該帯状部材上へ均一で
再現性よく比較的高い堆積速度でもって形成することが
可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the apparatus for manufacturing a semiconductor thin film according to the present invention, the excitation or decomposition reaction of the material gas is not promoted only in a certain limited portion near the cathode electrode, and the entire discharge space is not increased. For example, the excitation and decomposition reaction of the above-mentioned material gas is promoted on the anode electrode side including the end member, and a thin film can be efficiently deposited on the band member at a relatively high deposition rate. That is, the amount of high-frequency power supplied to the cathode is properly adjusted, the material gas introduced into the discharge space is efficiently excited and decomposed by using the supplied high-frequency power more effectively, and a high-quality non-single crystal is obtained. A semiconductor thin film can be formed on the belt-like member uniformly and with good reproducibility at a relatively high deposition rate.

【0021】本発明の作製装置において、カソード電極
の材料としては、ステンレスおよびその合金、アルミニ
ウムおよびその合金等が考えられるが、その他に、導電
性性質をもった材質であれば特にこれらに限った材質で
ある必要はない。アノード電極材料に関しても同様であ
る。
In the manufacturing apparatus of the present invention, as the material of the cathode electrode, stainless steel and its alloys, aluminum and its alloys, etc. can be considered, but other materials having conductive properties are particularly limited. It does not need to be a material. The same applies to the anode electrode material.

【0022】本発明に係る光起電力素子の作製装置で
は、帯状部材を長手方向に連続的に移動せしめながら光
起電力素子の成膜空間を順次通過させ、光起電力素子を
連続的に作製する装置において、さらには複数の光起電
力素子の成膜空間を順次通過させ、積層型光起電力素子
を連続的に作製する装置において、グロー放電空間内に
設置されたカソード電極の電位(自己バイアス)が、前
記帯状部材を含む接地(アノード)電極に対して正電位
を維持し得る構造を有し、なおかつ、フィン状もしくは
プロック状の形状をした前記しきり状電極は前記帯状部
材の搬送方向に平行にもしくは垂直に複数設置され、前
記しきり状電極各々の間隔は隣り合う前記しきり状電極
の間における放電が生起維持するに充分な間隔を有する
カソード構造をもつ装置である。
In the apparatus for manufacturing a photovoltaic element according to the present invention, the belt-shaped member is successively moved in the longitudinal direction while sequentially passing through the film forming space of the photovoltaic element to continuously manufacture the photovoltaic element. In the apparatus for producing a stacked type photovoltaic element continuously by sequentially passing through the film formation space of a plurality of photovoltaic elements, the potential of the cathode electrode (self- Bias) has a structure capable of maintaining a positive potential with respect to a ground (anode) electrode including the strip-shaped member, and the fin-shaped or block-shaped cut-off electrode is disposed in the transport direction of the strip-shaped member. Are arranged in parallel or perpendicularly to each other, and have a cathode structure in which the distance between the threshold electrodes is sufficient to maintain and maintain the discharge between the adjacent threshold electrodes. It is the location.

【0023】本発明においては、プラズマ放電空間にお
けるカソード電極の表面積を、プラズマ放電空間におけ
る帯状部材及びアノード電極の表面積の和よりも大きく
することを特徴とし、さらにグロー放電を生起し半導体
薄膜形成時のカソード電極の電位(自己バイアス)を、
投入する高周波電力を調整することを併用することよっ
て、正電位、より好ましくは+5V以上に維持した状態
にて、半導体薄膜を堆積することを特徴とする装置であ
る。
The present invention is characterized in that the surface area of the cathode electrode in the plasma discharge space is made larger than the sum of the surface areas of the band-shaped member and the anode electrode in the plasma discharge space. The potential (self-bias) of the cathode electrode of
An apparatus characterized in that a semiconductor thin film is deposited while maintaining a positive potential, more preferably +5 V or more, by adjusting the applied high frequency power.

【0024】さらに本発明においては、前記しきり状電
極を前記帯状部材の搬送方向に複数設置し、前記しきり
状電極各々の間隔は隣り合う前記しきり状電極の間にお
ける放電が生起維持するに充分な間隔を有することによ
り、カソード電極には比較的大きな正電位をセルフバイ
アスにて生起維持することが可能である。このことは、
別途設けた直流(DC)電源等を用いたバイアス印加方
法等とは異なり、スパーク等による異常放電の発生を抑
制することができる。その結果、放電を安定して生起維
持することが可能となり、なおかつ、正の自己バイアス
が生起されたカソード電極の一部、すなわちしきり状電
極の先端部が前記帯状部材に対して比較的近接している
ことから、生起された比較的大きな正電位を前記帯状部
材状の堆積膜に対して、放電空間を介して効率良く安定
してバイアス印加することが可能となる。これは、従来
型の典型であるカソード電極面積がアノード(接地)電
極面積に対して小さい平行平板型のカソード電極構造に
おいて、例えば単にカソード/基板間距離を短くする方
法や直流電源を併用して直流電圧をカソードヘ印加する
方法等とは明らかに異なるセルフバイアス電位であり、
直流バイアス印加効果である。
Further, in the present invention, a plurality of the cut-off electrodes are provided in the conveying direction of the band-shaped member, and the interval between the cut-off electrodes is sufficient to generate and maintain a discharge between the adjacent cut-off electrodes. By providing an interval, a relatively large positive potential can be generated and maintained at the cathode electrode by a self-bias. This means
Unlike a bias application method using a separately provided direct current (DC) power supply or the like, occurrence of abnormal discharge due to sparks or the like can be suppressed. As a result, it is possible to stably generate and maintain the discharge, and furthermore, a part of the cathode electrode where the positive self-bias is generated, that is, the tip of the cut-off electrode is relatively close to the band-shaped member. Therefore, the generated relatively large positive potential can be efficiently and stably applied to the strip-shaped deposition film via the discharge space. This is because in a parallel plate type cathode electrode structure, in which the cathode electrode area is smaller than the anode (ground) electrode area, which is a typical example of the conventional type, for example, by simply shortening the distance between the cathode and the substrate or by using a DC power supply together It is a self-bias potential that is clearly different from the method of applying a DC voltage to the cathode, etc.
This is a DC bias application effect.

【0025】この正セルフバイアスは、プラズマ維持電
力がなくなった場合でもしばらく電位を保持する特徴を
有する。そして、ブラズマ放電内に存在する負電荷に帯
電したクラスター、パウダー等の微粒子は、プラズマが
なくなった瞬間にこの正電位に電位保持したカソードの
仕切り板の方向へ効率良く加速される。この結果、クラ
スター、パウダー等の微粒子が、堆積途中の半導体薄膜
に取り込まれる確率が大幅に低下する。さらに、このク
ラスター、パウダー等の微粒子を効率よく排気すること
が重要である。そのためには、放電空間に導入する材料
ガスの流れる方向を、帯状部材の搬送方向と同一または
反対の方向ヘ流し、この際、仕切り電極の形状がカソー
ド面積を十分確保しながら、流れを妨げない構造とする
ことが重要である。
This positive self-bias is characterized in that the potential is maintained for a while even when the plasma maintenance power is lost. Fine particles such as clusters and powders charged to a negative charge existing in the plasma discharge are efficiently accelerated in the direction of the cathode partition plate, which holds the potential at the positive potential, at the moment when the plasma disappears. As a result, the probability that fine particles such as clusters and powder will be taken into the semiconductor thin film during deposition is greatly reduced. Further, it is important to efficiently exhaust the fine particles such as the clusters and the powder. For this purpose, the flow direction of the material gas introduced into the discharge space is caused to flow in the same or opposite direction as the conveying direction of the belt-like member. At this time, the shape of the partition electrode does not hinder the flow while ensuring a sufficient cathode area. It is important to have a structure.

【0026】本発明においては、容量結合型の放電装置
であり、工業的に正弦波13.56MHzが好適に用い
られる。基本周波数となる正弦波13.56MHzに対
し、周期、及び波高値に変調をかけることで、パルス状
のプラズマを放電空間に生起させることが可能である。
図2(a)に示すように、例えば、正弦波13.56M
Hzに矩形波1Hz、オンオフ比20%を重畳すると放
電空間には1秒間に1回のプラズマ放電が0.2秒間生
起し、0.8秒間消滅する。この0.2秒間に発生した
活性種の中で、特に活性なものが中心となりクラスター
状やパウダー状に成長する。次の0.8秒間のプラズマ
放電が中断した時、カソードの正電位残留効果で、負に
帯電したクラスター、パウダー等の微粒子は帯状部材か
ら離れる方向で加速される。そして、排気のながれを妨
げないように配置してある仕切り電極の形状によって規
定される流れに従って速やかに排気される。この結果、
プラズマ中で成長する、半導体薄膜の特性を劣化させる
パウダー、クラスター等の微粒子が膜中への取り込まれ
るのを軽減することが可能となる。
In the present invention, the discharge device is of the capacitive coupling type, and a sine wave of 13.56 MHz is preferably used industrially. By modulating the period and the peak value of 13.56 MHz of the sine wave serving as the fundamental frequency, pulsed plasma can be generated in the discharge space.
As shown in FIG. 2A, for example, a sine wave 13.56M
When a rectangular wave of 1 Hz and an on / off ratio of 20% are superimposed on the Hz, a plasma discharge occurs once per second for 0.2 seconds in the discharge space and disappears for 0.8 seconds. Among the active species generated during this 0.2 second, those that are particularly active grow as clusters and powders. When the plasma discharge for the next 0.8 seconds is interrupted, fine particles such as negatively charged clusters and powders are accelerated in a direction away from the belt-like member due to the positive potential residual effect of the cathode. Then, the air is quickly exhausted according to the flow defined by the shape of the partition electrode arranged so as not to obstruct the exhaust flow. As a result,
It becomes possible to reduce the incorporation of fine particles such as powders and clusters that grow in plasma and degrade the characteristics of the semiconductor thin film into the film.

【0027】このプラズマ中断に伴い、成膜に寄与する
活性種の供給量が低下するため、成膜速度の低下、ガス
利用率の低下が生じる。これらの低下を補う方法として
は、変調波の波高値を上げること、即ち、瞬間的な高密
度プラズマを生起することで材料ガス分解モル数を増加
させ、かつ、分解の進行を制限する方法が挙げられる。
例えば、SiH4の場合プラズマ中での分解の進行は、
SiH3→SiH2→SiHと経時的に進行し、より化学
的に活性な活性種に変質していくものと考えられる。そ
して、この変質した活性種が、パウダーの発生、成長に
つながると考えられる。
With the interruption of the plasma, the supply amount of the active species contributing to the film formation decreases, so that the film formation rate and the gas utilization rate decrease. As a method of compensating for these reductions, a method of increasing the peak value of the modulated wave, that is, increasing the number of moles of material gas decomposition by generating instantaneous high-density plasma and limiting the progress of decomposition is known. No.
For example, in the case of SiH 4 , the progress of decomposition in plasma
It is considered that the time progresses from SiH 3 → SiH 2 → SiH with time, and the active species is changed to a more chemically active species. It is considered that this altered active species leads to the generation and growth of powder.

【0028】瞬間的な高密度プラズマの形成が成膜速度
の増加、材料ガスの利用率の向上をもたらし、そして、
分解時間の制約がパウダーの発生を抑制しているものと
考えられる。
The instantaneous formation of high-density plasma leads to an increase in deposition rate, an improvement in the utilization rate of material gas, and
It is considered that the restriction of the decomposition time suppresses the generation of powder.

【0029】本発明において、材料ガスであるSi
4、H2、ドーピングガスを工業的に用いられる高周波
電力の正弦波13.56MHzをパルス状に印加するこ
とでパルス状プラズマを生起し分解及び排気の間欠過程
を実現することが可能である。
In the present invention, the material gas Si
H 4, H 2, it is possible to realize an intermittent process of occurrence decompose and exhaust the pulsed plasma by applying a sine wave 13.56MHz high-frequency power to be used industrially pulsed doping gas .

【0030】また、本発明のパルス状プラズマは、正弦
波の13.56ΜHzを時間的、及び、波高値を変調す
ることで実現可能である。本発明においては、先に述ベ
た原料ガスの分解、排気過程を最適化するには、実験的
に変調周波数を変化させその結果得られる半導体薄膜の
所望の特性向上を確認することで、パルスプラズマの変
調形状は適宜決定される。具体的には変調周波数0.1
Hzから1MHzの範囲で適宜選択可能であり、好適に
は、1Hzから100kHzの範囲で選択される。ま
た、正弦波の13.56MHzの波高値に対しては、正
弦波の13.56MHzにかけるパルスの形状を正弦
波、矩形波、三角波などで最適化され、これらの各条件
は所望の半導体薄膜を形成するためのプラズマの条件を
決定するのに適宜選択され得る。図2(b)は三角波で
変調をかけた例、図2(c)は正弦波で、オン、オフ比
20%で変調した例である。図2(d)はのこぎり波
で、オン、オフ比30%で変調した例である。
Further, the pulsed plasma of the present invention can be realized by modulating the sinusoidal wave 13.56 Hz in time and the peak value. In the present invention, in order to optimize the decomposition and evacuation processes of the source gas described above, the pulse frequency is determined by experimentally changing the modulation frequency and confirming the desired characteristic improvement of the resulting semiconductor thin film. The modulation shape of the plasma is appropriately determined. Specifically, a modulation frequency of 0.1
The frequency can be appropriately selected in the range of 1 Hz to 1 MHz, and is preferably selected in the range of 1 Hz to 100 kHz. Further, with respect to the peak value of the sine wave of 13.56 MHz, the shape of the pulse applied to the sine wave of 13.56 MHz is optimized by a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, and the like. May be appropriately selected to determine the conditions of the plasma for forming the plasma. FIG. 2B shows an example in which modulation is performed using a triangular wave, and FIG. 2C shows an example in which modulation is performed using a sine wave with an on / off ratio of 20%. FIG. 2D shows an example in which a sawtooth wave is modulated at an on / off ratio of 30%.

【0031】以上説明したように、本発明の作製装置で
は、プラズマの形成条件を時問的に変化させることで生
成される活性種を最適化しプラズマを中断し、活性パウ
ダーを排気することで高速堆積、ガス利用率向上、膜質
向上が可能である。
As described above, the manufacturing apparatus of the present invention optimizes the active species generated by changing the plasma formation conditions over time, interrupts the plasma, and exhausts the active powder to achieve high speed. It is possible to improve deposition, gas utilization and film quality.

【0032】また、本発明の作製装置を用いることによ
って、数百メートルにもおよぶ帯状部材に半導体層を形
成するといった長時間におよぶ成膜時間全体にわたっ
て、均一で再現性が良い放電状態を維持制御し半導体層
を形成することが可能となり、長尺の帯状部材の始端か
ら終端までの全体にわたって、高速堆積で高品質で均一
な半導体堆積膜を連続的にかつ収率良く形成可能とな
る。
Further, by using the manufacturing apparatus of the present invention, a uniform and highly reproducible discharge state is maintained over a long film forming time such as forming a semiconductor layer on a belt-shaped member of several hundred meters. It is possible to form a semiconductor layer by controlling the semiconductor layer, and it is possible to form a high-quality, high-quality, uniform semiconductor deposited film continuously and with high yield over the entire length of the long strip from the beginning to the end.

【0033】さらに本発明の作製装置を用いることは、
光起電力素子のp型半導体層またはn型半導体層をマイ
クロクリスタルシリコン薄膜で実現する際にも有効であ
り、長時間にわたって放電安定性を向上させ、再現性を
向上させ、均一性を向上させ、空間的にも時問的にも均
一でかつ再現性よく高品質な半導体薄膜の実現が可能と
なる。
Further, using the manufacturing apparatus of the present invention
It is also effective when the p-type semiconductor layer or n-type semiconductor layer of the photovoltaic element is realized by a microcrystalline silicon thin film, improves discharge stability over a long time, improves reproducibility, and improves uniformity. In addition, it is possible to realize a high-quality semiconductor thin film that is uniform spatially and temporally and has good reproducibility.

【0034】さらに本発明の作製装置を用いることは、
特に積層型光起電力素子において、極めて良好なpn接
合を実現させることができ、より高品位な光起電力素子
を再現性よく均一にかつ連続的に形成し得ることが可能
となる。さらに本発明の装置を用いることは、特にp型
半導体層またはn型半導体層をマイクロクリスタルシリ
コン薄膜で形成する場合に、高品位な該薄膜層を比較的
高い堆積速度で実現することが可能となり、装置のスル
ープットを大幅に向上させることが可能となる。
Further, using the manufacturing apparatus of the present invention
In particular, in a stacked photovoltaic element, an extremely good pn junction can be realized, and a higher-quality photovoltaic element can be formed uniformly and continuously with good reproducibility. Further, the use of the apparatus of the present invention makes it possible to realize a high-quality thin film layer at a relatively high deposition rate, particularly when a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer is formed of a microcrystalline silicon thin film. Thus, the throughput of the apparatus can be greatly improved.

【0035】上述した本発明の光起電力素子を連続的に
作製する装置を用いて、光起電力素子を作製することに
より、前述の諸問題を解決するとともに連続移動する帯
状部材の搬送により高品質で優れた均一性を有する光起
電力素子を作製することができる。以下では、本発明に
係る半導体薄膜及び光起電力素子の作製装置に関して説
明する。
By manufacturing a photovoltaic element by using the above-described apparatus for continuously manufacturing a photovoltaic element according to the present invention, the above-mentioned problems can be solved and the belt-shaped member which is continuously moved can be transported at a high speed. A photovoltaic element having high quality and excellent uniformity can be manufactured. Hereinafter, an apparatus for manufacturing a semiconductor thin film and a photovoltaic element according to the present invention will be described.

【0036】図1は、本発明の放電容器内の特徴を示し
た模式的断面図である。図3(c)に示したカソード電
極例と同様の構造をもつカソード電極1002が、接地
(アノード)電極1004上に絶縁ガイシ1009によ
って電気的に絶縁されて設置されている。また、該カソ
ード電極上には、導電性帯状部材1000が不図示の複
数のマグネットローラで支えられ、下に位置するカソー
ド電極および上に位置するランプヒーター1005に物
理的に接することなく矢印で示される方向ヘ移動するよ
うな構造である。材料ガスはガス導入管l007から導
入され、帯状部材とカソード電極の間を通り排気口10
06から不図示の真空ポンプによって排気される。カソ
ード電極およびアノード電極材料としては、SUS31
6を用いた。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the characteristics of the inside of the discharge vessel of the present invention. A cathode electrode 1002 having a structure similar to that of the cathode electrode example shown in FIG. 3C is provided on a ground (anode) electrode 1004 so as to be electrically insulated by an insulating insulator 1009. On the cathode electrode, a conductive strip member 1000 is supported by a plurality of magnet rollers (not shown), and is indicated by an arrow without physically touching the cathode electrode located below and the lamp heater 1005 located above. It is a structure that moves to the direction in which A material gas is introduced from a gas introduction pipe 1007, passes between the belt-shaped member and the cathode electrode, and is evacuated.
From 06, the air is exhausted by a vacuum pump (not shown). As the cathode and anode electrode materials, SUS31
6 was used.

【0037】図1において、1100は高周波13.5
6MHzの発振器、1101は変調用の発振器、110
2は増幅器であり前記カソード電極1002に高周波ケ
ーブルで電気的に接続されている。ここで高周波発振器
1100から高周波13.56MHzを増幅器1102
に導入し、変調用発振器1101にて出力波形を周期、
オン、オフ比、波高値、及び波形を任意に制御すること
が可能である。
In FIG. 1, reference numeral 1100 denotes a high frequency of 13.5.
6 MHz oscillator, 1101 is an oscillator for modulation, 110
Reference numeral 2 denotes an amplifier, which is electrically connected to the cathode electrode 1002 via a high-frequency cable. Here, a high frequency 13.56 MHz is supplied from the high frequency oscillator 1100 to the amplifier 1102.
And the output waveform is cycled by the modulation oscillator 1101,
The on / off ratio, the peak value, and the waveform can be arbitrarily controlled.

【0038】高周波電力に変調をかけながら、生起され
るグロー放電の放電領域は、カソード電極の一部である
ところの複数接地されたしきり状電極1003どうしの
すきまおよび帯状部材とカソード電極との間の空間であ
り、上部の該導電性帯状部材で閉じ込められた領域とな
る。
The discharge region of the glow discharge generated while modulating the high-frequency power is a gap between a plurality of grounded strip-shaped electrodes 1003 which is a part of the cathode electrode and a gap between the strip-shaped member and the cathode electrode. And is a region confined by the upper conductive strip member.

【0039】このような構造の放電容器を用いた場合、
帯状部材及びアノード電極の表面積の和に対するカソー
ド電極の表面積の比率は、明らかに1よりも大きなもの
となる。また、帯状部材1000とカソード電極の一部
であるフィン状もしくはブロック状形状をしたしきり状
電極1003との最近接距離(図中l1)は、5cm以
下の範囲内とするのが効果的である。さらに、複数設置
されたしきり状電極1003どうしの間隔は、放電が生
起維持するに充分な間隔を有し、その適度な間隔(図中
2)が、3cm以上10cm以下の範囲内とするのが
効果的である。
When a discharge vessel having such a structure is used,
The ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the strip member and the anode electrode is obviously larger than 1. Further, it is effective that the closest distance (l 1 in the figure) between the band-shaped member 1000 and the fin-shaped or block-shaped cut-off electrode 1003 which is a part of the cathode electrode is within 5 cm or less. is there. Further, the interval between the plurality of set-up electrodes 1003 has a sufficient interval for generating and maintaining the discharge, and an appropriate interval (l 2 in the figure) is within a range of 3 cm or more and 10 cm or less. Is effective.

【0040】一方、図4と図5は、一般的な従来型カソ
ード電極の模式図である。この図から明らかなように、
放電空間に接するカソード電極2002の表面積は、同
じく放電空間に接する導電性帯状部材2000を含む接
地されたアノード電極2004全体の表面積に比ベて小
さい構造となる。すなわち、帯状部材及びアノード電極
の表面積の和に対するカソード電極の表面積の比率は、
明らかに1よりも小さなものとなる。
FIGS. 4 and 5 are schematic diagrams of a general conventional cathode electrode. As is clear from this figure,
The surface area of the cathode electrode 2002 in contact with the discharge space has a structure smaller than the entire surface area of the grounded anode electrode 2004 including the conductive strip member 2000 also in contact with the discharge space. That is, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the strip-shaped member and the anode electrode is:
Obviously it will be smaller than one.

【0041】本発明のカソード電極の形状は、これに限
定されるものではなく、例えば、図3(a)〜図3
(f)に模式的に示したカソード電極形状であっても構
わない。いずれの場合においても、カソード電極材料と
しては、SUS316を用いた。
The shape of the cathode electrode of the present invention is not limited to this. For example, FIGS.
The shape of the cathode electrode shown schematically in (f) may be used. In each case, SUS316 was used as the cathode electrode material.

【0042】図3(a)は、帯状部材の搬送方向に対し
て平行方向にしきり状電極を市方向の両端に2枚設けた
構造の一例である。この両端のしきり状電極間は、材料
ガスが通過できるような構造である。
FIG. 3A shows an example of a structure in which two strip electrodes are provided at both ends in the city direction in a direction parallel to the transport direction of the belt-shaped member. The gap between the end-shaped electrodes at both ends has a structure through which a material gas can pass.

【0043】図3(b)及び図3(f)は、帯状部材の
搬送方向に対して直角方向にしきり状電極を複数設けた
構造の一例である。しきり状電極上には、材料ガスが通
過できるような複数の通気孔1010を設けた構造であ
る。この通気孔は、材料ガスが通過できる大きさを有
し、かつカソード電極としての機能を損なわない構造で
あればよく、例えば、図3(c)に示すような構造例で
あってもよい。
FIGS. 3B and 3F show an example of a structure in which a plurality of cut-off electrodes are provided in a direction perpendicular to the conveying direction of the belt-like member. A structure in which a plurality of ventilation holes 1010 through which a material gas can pass is provided on the boundary electrode. The vent hole may have a size that allows a material gas to pass therethrough and does not impair the function as a cathode electrode. For example, a structure example as shown in FIG. 3C may be used.

【0044】図3(d)は、帯状部材の搬送方向に対し
て直線的に平行方向にしきり状電極を複数設けた構造の
一例である。
FIG. 3D shows an example of a structure in which a plurality of cut-off electrodes are provided in a direction parallel to the direction in which the belt-shaped member is conveyed.

【0045】図3(e)は、帯状部材の搬送方向に対し
て蛇行させ且つ平行にしきり状電極を複数設けた構造の
一例である。
FIG. 3 (e) shows an example of a structure in which a plurality of cut-off electrodes are provided so as to meander in the conveying direction of the belt-like member and to be parallel to the belt-like member.

【0046】上述した図3(a)〜図3(f)は、帯状
部材の直角方向及び平行方向に複数設けたしきり状電極
の断面形状を矩形型にした例である。しかし、ガスの流
れ及びプラズマの局部的偏りを防げれば、しきり状電極
の断面形状は矩形に限定されるものではない。しかも、
上述した図3(a)〜図3(f)では、直線的な辺で構
成された矩形型を示したが、不図示ではあるが曲線的な
辺で構成された形状であっても構わない。要はカソード
電極の表面積がアノード電極の表面積よりも大きくなる
ような形状で、且つ、ガスの流れを妨げない構造であれ
ば良い。
FIGS. 3 (a) to 3 (f) show examples in which the cross-sectional shape of a plurality of strip-shaped electrodes provided in a direction perpendicular and parallel to the strip-shaped member is rectangular. However, the cross-sectional shape of the cut-off electrode is not limited to a rectangle as long as local deviation of the gas flow and the plasma can be prevented. Moreover,
In FIGS. 3A to 3F described above, a rectangular shape constituted by straight sides is shown. However, although not illustrated, a shape constituted by curved sides may be employed. . In short, any structure may be used as long as the shape is such that the surface area of the cathode electrode is larger than the surface area of the anode electrode and the flow of gas is not hindered.

【0047】上述した本発明の作製装置を用いて、光起
電力素子を作製することにより、前述の諸問題を解決す
るとともに前述の諸要求を満たし、連続して移動する帯
状部材上に、高品質で優れた均一性を有し、欠陥の少な
い光起電力素子を作製することができる。
By manufacturing a photovoltaic element using the above-described manufacturing apparatus of the present invention, the above-mentioned problems can be solved, and the above-mentioned requirements can be satisfied. A photovoltaic device having excellent uniformity in quality and few defects can be manufactured.

【0048】後述する実施例1では、図3(a)に示し
た形状で、導電性帯状部材及びアノード電極の表面積の
和に対するカソード電極の表面積の比率を2.1倍とし
た、カソード電極構造を有する形成容器を、図6に示し
たロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式を採用し
た連続プラズマCVD法における第1の導電型層形成容
器および第2の導電型層形成容器として用い、シングル
型光起電力素子を製作した。
In Example 1 to be described later, the cathode electrode structure having the shape shown in FIG. 3A and the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 2.1 times. Are used as a first conductive layer forming container and a second conductive layer forming container in a continuous plasma CVD method employing a roll-to-roll method shown in FIG. A single type photovoltaic device was manufactured.

【0049】以下では、図6を参照して、本発明に係る
シングル型光起電力素子の製造装置について詳細に説明
する。 (1)連結部 本発明において、前記帯状部材の送り出し及び巻き取り
用真空容器と半導体膜作製用真空容器を分離独立させ、
且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通させて連続的に
搬送するには連結部は、ガスゲート手段が好適に用いら
れる。該ガスゲート手段の能力としては前記各容器間に
生じる圧力差によって、相互に使用している半導体膜作
製用原料ガス等の雰囲気を拡散させない能力を有するこ
とが必要である。従って、その基本概念は米国特許第
4,438,723号に開示されているガスゲート手段
を採用することができるが、更にその能力は改善される
必要がある。具体的には、最大106倍程度の圧力差に
耐え得ることが必要であり、排気ポンプとしては排気能
力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、メカニカ
ルブースターポンプ等が好適に用いられる。また、ガス
ゲートの断面形状としてはスリット状又はこれに類似す
る形状であり、その全長及び用いる排気ポンプの排気能
力等と合わせて、一般のコンダクタンス計算式を用いて
それらの寸法カが計算、設計される。更に、分離能力を
高めるためにゲートガスを併用することが好ましく、例
えばAr、He、Ne、Kr、Xe、Rn等の希ガス又
はH2等の半導体膜作製用希釈ガスが挙げられる。ゲー
トガス流量としてはガスゲート全体のコンダクタンス及
び用いる排気ポンプの能力等によって適宜決定される
が、例えば、ガスゲートのほぼ中央部に圧力の最大とな
るポイントを設ければ、ゲートガスはガスゲート中央部
から両サイドの真空容器側ヘ流れ、両サイドの容器間で
の相互のガス拡散を最小限に抑えることができる。実際
には、質量分析計を用いて拡散してくるガス量を測定し
たり、半導体膜の組成分析を行うことによって最適条件
を決定する。 (2)帯状部材 本発明において好適に用いられる帯状部材の材質として
は、半導体膜作製時に必要とされる温度において変形、
歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性を有す
るものであることが好ましく、具体的にはステンレスス
チール、アルミニウム及びその合金、鉄及びその合金、
銅及びその合金等の金属の薄板及びその複合体、及びそ
れらの表面に異種材質の金属薄膜及び/またはSi
2、Si3 4、Al23、ΑlN等の絶縁性薄膜をス
パッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処
理を行ったもの。又、ポリイミド、ポリアミド、ポリエ
チレンテレフタレート、エポキシ等の耐熱性樹脂製シー
ト又はこれらとガラスファイバー、カーボンファイバ
ー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体の表面に
金属単体または合金、及び透明導電性酸化物(TCO)
等を鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で導電性処理
を行ったものが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG.
Detailed explanation of the manufacturing equipment for single type photovoltaic elements
I do. (1) Connecting part In the present invention, feeding and winding of the belt-shaped member
The vacuum container for semiconductor and the vacuum container for semiconductor film production are separated and independent,
And the belt-like members are continuously penetrated through them.
For transportation, the connecting part is preferably a gas gate means.
It is. The capacity of the gas gate means is between
Due to the pressure difference that occurs, the semiconductor film
Have the ability not to diffuse the atmosphere of the raw material gas etc.
Is necessary. Therefore, the basic concept is
Gas gate means disclosed in 4,438,723
Can be adopted, but the ability is further improved
There is a need. Specifically, a pressure difference of up to about 106 times
It must be able to withstand, and the exhaust pump
High power oil diffusion pump, turbo molecular pump, mechanic
A booster pump or the like is preferably used. Also gas
The cross-sectional shape of the gate is slit-like or similar
The overall length and the exhaust capacity of the exhaust pump used
Using the general conductance calculation formula together with the force, etc.
Their dimensions are calculated and designed. In addition, the separation capacity
It is preferable to use a gate gas in combination to increase
For example, rare gases such as Ar, He, Ne, Kr, Xe, and Rn
Is HTwoAnd the like. Game
The gas flow rate depends on the conductance and
And the capacity of the exhaust pump used
However, for example, the maximum pressure is almost at the center of the gas gate.
If a gate point is provided, the gate gas will be
To the vacuum vessel on both sides, and between the vessels on both sides.
Of each other can be minimized. Actual
Measure the amount of gas diffused using a mass spectrometer.
The optimum conditions by analyzing the composition of the semiconductor film.
To determine. (2) Band-shaped member As the material of the band-shaped member suitably used in the present invention,
Is deformed at the temperature required during semiconductor film fabrication,
Low distortion, desired strength, and conductivity
Preferably, specifically, stainless steel
Teal, aluminum and its alloys, iron and its alloys,
Thin sheets of metals such as copper and its alloys and their composites, and
On these surfaces, metal thin films of different materials and / or Si
OTwo, SiThreeN Four, AlTwoOThreeInsulating thin film such as
Surface coating treatment by putter method, vapor deposition method, plating method, etc.
What has been done. In addition, polyimide, polyamide, polye
Sheets made of heat-resistant resin such as ethylene terephthalate and epoxy
Glass fiber or carbon fiber
On the surface of the composite with carbon fiber, boron fiber, metal fiber, etc.
Simple metal or alloy, and transparent conductive oxide (TCO)
Conductive treatment by plating, evaporation, sputtering, coating, etc.
Are performed.

【0050】また、前記帯状部材の厚さとしては、前記
搬送手段による搬送時に作製される湾曲形状が維持され
る強度を発揮する範囲内であれば、コスト、収納スペー
ス等を考慮して可能な限り薄い方が望ましい。具体的に
は、好ましくは0.01mm乃至5mm、より好ましく
は0.02mm乃至2mm、最適には0.05mm乃至
1mmであることが望ましいが、金属等の薄板を用いる
場合、厚さを比較的薄くしても所望の強度が得られやす
い。
The thickness of the band-shaped member can be set in consideration of cost, storage space, and the like, as long as the thickness is within a range in which the curved shape produced at the time of carrying by the carrying means exhibits a strength for maintaining the curved shape. It is desirable to be as thin as possible. Specifically, the thickness is preferably from 0.01 mm to 5 mm, more preferably from 0.02 mm to 2 mm, and most preferably from 0.05 mm to 1 mm. Desired strength is easily obtained even when thin.

【0051】前記帯状部材の幅については、特に制限さ
れることはなく、半導体膜作製手段、あるいはその容器
等のサイズによって決定される。
The width of the band-shaped member is not particularly limited, and is determined by the size of the semiconductor film forming means or the size of the container or the like.

【0052】前記帯状部材の長さについては、特に制限
されることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さ
であっても良く、長尺のものを溶接等によって更に長尺
化したものであっても良い。
The length of the belt-shaped member is not particularly limited, and may be a length that can be wound up in a roll shape. It may be.

【0053】前記帯状部材が金属等の電気導電性である
場合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合
成樹脂等の電気絶縁性である場合には半導体膜の作製さ
れる鯛の表面にAl、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、
Mo、W、Fe、V、Cr、Cu、ステンレス、真ちゅ
う、ニクロム、SnO2、In23、ZnO、SnO2
In23(ITO)等のいわゆる金属単体又は合金、及
ぴ透明導電性酸化物(TCO)を鍍金、蒸着、スパッタ
等の方法であらかじめ表面処理を行って電流取り出し用
の電極を作製しておくことが望ましい。
When the band-shaped member is electrically conductive such as a metal, it may be used as an electrode for direct current extraction, and when the band-shaped member is electrically insulating such as a synthetic resin, the surface of a snapper on which a semiconductor film is formed. To Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti,
Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2, In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 -
A so-called single metal or alloy such as In 2 O 3 (ITO) or a transparent conductive oxide (TCO) is subjected to a surface treatment in advance by plating, vapor deposition, sputtering, or the like to produce an electrode for extracting current. It is desirable to keep.

【0054】前記帯状部材が金属等の非透光性のもので
ある場合、長波長光の基板表面上での反射率を向上させ
るための反射性導電膜を該帯状部材上に作製することが
揃述のように好ましい。該反射性導電膜の材質として好
適に用いられるものとしてAg、Al、Cr等が挙げら
れる。
When the band-shaped member is a non-translucent material such as a metal, a reflective conductive film for improving the reflectance of the long-wavelength light on the substrate surface is formed on the band-shaped member. Preferred as set forth. Ag, Al, Cr and the like are preferably used as the material of the reflective conductive film.

【0055】また、基板材質と半導体膜との間での構成
元素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層とする
等の目的で金属層等を反射性導電膜として、前記基板上
の半導体膜が堆製される側に設けることが好ましい。該
緩衝層の材質として好適に用いられるものとして、Zn
Oが挙げられる。
Further, for the purpose of preventing mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the semiconductor film and forming a buffer layer for preventing short circuit, a metal layer or the like is used as a reflective conductive film. It is preferably provided on the side where the semiconductor film is deposited. As a material preferably used as the material of the buffer layer, Zn
O.

【0056】また、前記帯状部材が比較的透明であっ
て、該帯状部材の側から光入射を行う層構成の太陽電池
とする場合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の導
電性薄膜をあらかじめ堆積作製しておくことが望まし
い。
In the case where the band-shaped member is relatively transparent and a solar cell having a layer structure in which light is incident from the side of the band-shaped member, the conductive thin film such as the transparent conductive oxide or the metal thin film is used. Is desirably deposited in advance.

【0057】また、前記帯状部材の表面性としてはいわ
ゆる平滑面であっても、微小の凹凸面が有っても良い。
微小の凹凸面とする場合には球状、円錐状、角錐状等で
あって、且つその最大高さ(Rmax)は好ましくは5
00Å乃至5000Åとすることにより、該表面での光
反射が乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大
をもたらす。 (3)光起電力素子 図7は、本発明で作製される光起電力素子の構成を示す
模式図である。
The surface of the belt-shaped member may be a so-called smooth surface or a fine uneven surface.
In the case of forming a fine uneven surface, the shape is spherical, conical, pyramidal, or the like, and its maximum height (Rmax) is preferably 5
By setting the angle between 00 ° and 5000 °, the light reflection on the surface becomes irregular reflection, thereby increasing the optical path length of the light reflected on the surface. (3) Photovoltaic element FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a photovoltaic element manufactured according to the present invention.

【0058】同図に示す例は、帯状部材4001(10
4)、下部電極4003、第1の導電型層4004、i
型層4005、第2の導電型層4006、上部電極40
07、集電電極4008から構成されている。
The example shown in FIG.
4), lower electrode 4003, first conductivity type layer 4004, i
Mold layer 4005, second conductivity type layer 4006, upper electrode 40
07, and a collecting electrode 4008.

【0059】図8に示す例は、バンドギャップ及び/又
は層厚の異なる3種の半導体層をi型層として用いた光
起電力素子を3素子積層して構成された、いわゆるトリ
プル型光起電力素子であり、帯状部材5001(10
4)、下部電極5003、第1の導電型層5004、第
1のi型層5005、第2の導電型層5006、第1の
導電型層5007、第2のi型層5008、第2の導電
型層5009、第lの導電型層5010、第3にi型層
5011、第2の導電型層5012、上部電極501
3、集電電極5014から構成されている。
The example shown in FIG. 8 is a so-called triple type photovoltaic device in which three photovoltaic devices using three types of semiconductor layers having different band gaps and / or layer thicknesses as i-type layers are stacked. It is a power element, and is a belt-shaped member 5001 (10
4), lower electrode 5003, first conductivity type layer 5004, first i-type layer 5005, second conductivity type layer 5006, first conductivity type layer 5007, second i-type layer 5008, second Conductive type layer 5009, first conductive type layer 5010, thirdly i-type layer 5011, second conductive type layer 5012, upper electrode 501
3. It is composed of a collecting electrode 5014.

【0060】以下では、上記光起電力素子を構成する各
層に関して説明する。 (3−1)第1及び第2の導電型層 本発明の光起電力素子における第1及び第2の導電型層
に用いられる材料としては、周期律表第III族又は、V
族の原子を1種または複数種から成る、非単結晶半導体
が適す。また更に、光照射側の導電型層は、微結晶化し
た半導体が最適である。該微結晶の粒径は、好ましくは
3nm〜20nmで有り、最適には3nm〜10nmで
ある。
Hereinafter, each layer constituting the photovoltaic element will be described. (3-1) First and second conductivity type layers Materials used for the first and second conductivity type layers in the photovoltaic device of the present invention include Group III or V of the periodic table.
Non-single-crystal semiconductors comprising one or more group atoms are suitable. Further, as the conductive layer on the light irradiation side, a microcrystallized semiconductor is optimal. The particle size of the microcrystal is preferably from 3 nm to 20 nm, and most preferably from 3 nm to 10 nm.

【0061】第1又は第2の導電型層の導電型がn型の
場合、第1又は第2の導電型層に含有される添加物とし
ては、周期律表第III族の元素が適している。その中で
特にリン(P)、窒素(N)、ひ素(As)、アンチモ
ン(Sb)が最適である。
When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is n-type, as the additive contained in the first or second conductivity type layer, a Group III element of the periodic table is suitable. I have. Among them, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As), and antimony (Sb) are particularly suitable.

【0062】第1又は第2の導電型層の導電型がp型の
場合、第1又は第2の導電型層に含有される添加物とし
ては、周期律表第V族元素が適している。その中で特に
ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(G
a)が最適である。
When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is p-type, a Group V element of the periodic table is suitable as an additive contained in the first or second conductivity type layer. . Among them, boron (B), aluminum (Al), gallium (G
a) is optimal.

【0063】第1及び第2の導電型の層厚は、好ましく
は1nm〜50nm、最適には3nm〜10nmであ
る。
The thickness of the first and second conductivity types is preferably 1 nm to 50 nm, and most preferably 3 nm to 10 nm.

【0064】更に、光照射側の導電型層での光吸収をよ
り少なくするためには、i型層を構成する半導体のバン
ドギャップより大きなバンドギャップを有する半導体層
を用いることが好ましい。例えば、i型層がアモルファ
スシリコンの場合に光照射岨側の導電型層に非単結晶炭
化シリコンを用いるのが最適である。 (3−2)i型層 本発明の光起電力素子におけるi型層に用いられる半導
体材料としては周期律表第IV族の原子を1種または、複
数種から成る、Si,Ge、C、SiC、GeC、Si
Sn、GeSn、SnC等の半導体が挙げられる。III
−V族化合物半導体として、GaAs、GaP、GaS
b、InP、InAs、II−VI族化合物半導体としてZ
nSe、ZnS、ZnTe、CdS、CdSe、CdT
e、I−III−VI族化合物半導体として、CuAlS2
CuAlSe2、CuAlTe2、CuInS2、CuIn
Se2、CuInTe2、CuGaAs2、CuGaS
2、CuGaTe、AgInSe2、AgInTe2、I
I−IV−V族化合物半導体としては、ZnSiP2、Zn
GeAs2、CdSiAs2、CdSnP2、酸化物半導
体として、Cu2O、TiO2、In23、SnO2、Z
nO、CdO、Bi2 3、CdSnO4がそれぞれ挙げ
られる。
Further, light absorption in the conductive layer on the light irradiation side is improved.
In order to reduce the number of semiconductors,
Semiconductor layer having a band gap larger than the gap
It is preferable to use For example, if the i-type layer is an amorphous
In the case of silicon, non-single-crystal carbon
It is optimal to use silicon halide. (3-2) i-type layer Semiconductor used for i-type layer in photovoltaic device of the present invention
As the body material, one or more atoms of Group IV of the periodic table may be used.
Si, Ge, C, SiC, GeC, Si
Semiconductors, such as Sn, GeSn, and SnC, are mentioned. III
GaAs, GaP, GaS as a group V compound semiconductor
b, InP, InAs, II-VI compound semiconductor as Z
nSe, ZnS, ZnTe, CdS, CdSe, CdT
e, CuAlS as I-III-VI compound semiconductorTwo,
CuAlSeTwo, CuAlTeTwo, CuInSTwo, CuIn
SeTwo, CuInTeTwo, CuGaAsTwo, CuGaS
eTwo, CuGaTe, AgInSeTwo, AgInTeTwo, I
As the I-IV-V compound semiconductor, ZnSiPTwo, Zn
GeAsTwo, CdSiAsTwo, CdSnPTwo, Oxide semiconductor
Cu as a bodyTwoO, TiOTwo, InTwoOThree, SnOTwo, Z
nO, CdO, BiTwoO Three, CdSnOFourAre each listed
Can be

【0065】[0065]

【実施例】以下では、本発明に係る半導体薄膜及び光起
電力素子の作製装置を用い、光起電力素子を形成し、得
られた光起電力素子の諸特性を評価した。しかし、本発
明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではな
い。
EXAMPLE In the following, a photovoltaic element was formed using the apparatus for producing a semiconductor thin film and a photovoltaic element according to the present invention, and various characteristics of the obtained photovoltaic element were evaluated. However, the present invention is not limited by these examples.

【0066】(実施例1)本例では、図6に示したロー
ル・ツー・ロール(Roll to Roll)方式を採用した連
続プラズマCVD装置を用い、図7に示したシングルセ
ル型の光起電力素子を作製した。その際、i型層を作製
する真空容器のカソード電極の形状は、図3(a)に示
した仕切り板形状とした。このカソード電極構造では、
導電性帯状部材及びアノード電極の表面積の和に対する
カソード電極の表面積の比率を2.9倍とした。
Example 1 In this example, a single cell type photovoltaic device shown in FIG. 7 was used, using a continuous plasma CVD apparatus employing the roll-to-roll method shown in FIG. An element was manufactured. At this time, the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for forming the i-type layer was the partition plate shape shown in FIG. In this cathode electrode structure,
The ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 2.9 times.

【0067】なお、第1の導電型層形成容器および第2
の導電型層形成容器としては、平行平板型のRF電極を
有する形成容器を用いた。
The first conductive type layer forming container and the second conductive type layer forming container
As the conductive layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0068】図6の製造装置は、帯状部材101の送り
出し及び巻き取り用の真空容器301及び302、第1
の導電型層作製用真空容器601、i型層作製用真空容
器100、第2の導電型層作製用真空容器602をガス
ゲートを介して接続した構成からなる。
The manufacturing apparatus shown in FIG. 6 comprises vacuum containers 301 and 302 for feeding and winding the belt-like member 101,
Of the conductive type layer forming vacuum container 601, the i-type layer forming vacuum container 100, and the second conductive type layer forming vacuum container 602 via a gas gate.

【0069】真空容器601内のカソード電極603お
よび真空容器602内のカソード電極604の各構造
は、上述したカソード電極構造とした。
Each structure of the cathode electrode 603 in the vacuum vessel 601 and the cathode electrode 604 in the vacuum vessel 602 has the above-described cathode electrode structure.

【0070】図6に示す製造装置を用い、表1に示す作
製条件で、下部電極上に、第1の導電型層、i型層およ
び第2の導電型層を、以下に示すような作製手順により
連続的に形成し、シングル型光起電力素子(素子−実1
と呼ぶ)を作製した。 (1)まず、基板送り出し機構を有する真空容器301
に、帯状部材101が巻きつけられたボビン303をセ
ットした。帯状部材101としては、十分に脱脂、洗浄
を行い、下部電極として、スパッタリング法により、銀
薄膜を100nm、ZnO薄膜を1μm蒸着してあるS
US430BA製の帯状部材(幅120mm×長さ20
0m×厚さ0.13mm)を用いた。 (2)帯状部材101をガスゲート、各非単結晶層作製
用真空容器を介して、帯状部材巻き取り機構を有する真
空容器302まで通し、たるみのない程度に張力調整を
行った。 (3)各真空容器301、601、100、602、3
02を不図示の真空ポンプで真空引きした。 (4)各ガスゲートに、ゲートガス導入管131n、1
31、132、131pから、ゲートガスとしてH2
各々700sccm流し、ランプヒータ124n、12
4、124pにより、帯状部材101を、各々350
℃、350℃、、250℃に加熱した。 (5)ガス導入管605より、SiH4ガスを40sc
cm、PH3ガス(2%H 2希釈品)を50sccm、H
2ガスを200sccm、ガス導入管104a、104
b、104cより、SiH4ガスを各100sccm、
2ガスを各500sccm、ガス導入管606より、
SiH4ガスを10sccm、BF3ガス(2%H2希釈
品)を100sccm、H2ガスを500sccm導入
した。 (6)真空容器301内の圧力が、圧力計314で1.
0Torrになるようにコンダクタンスバルブ307で
調整した。真空容器601内の圧力が、不図示の圧力計
で1.5Torrになるように不図示のコンダクタンス
バルブで調整した。真空容器100内の圧力が、不図示
の圧力計で1.8Torrになるように不図示のコンダ
クタンスバルブで調整した。真空容器602内の圧力
が、不図示の圧力計で1.6Torrになるように不図
示のコンダクタンスバルブで調整した。真空容器302
内の圧力が、圧力計315で1.0Torrになるよう
にコンダクタンスバルブ308で調整した。 (7)工程(6)に示した圧力調整の後、カソード電極
603には500WのRF電力を、カソード電極107
には200WのRF電力を、カソード電極604には6
00WのRF電力を、それぞれ導入した。 (8)帯状都材101を図中の矢印の方向に搬送させ、
帯状部材上に第1の導電型層、i型層および第2の導電
型層を、順次作製した。 (9)工程(8)で作製した第2の導電型層の上に、透
明電極として、ITO(In23+SnO2) を真空蒸
着にて80nm蒸着した後、さらに集電電極として、A
lを真空蒸着にて2μm蒸着し、光起電力素子(素子−
実1と呼ぶ)の作製を終えた。
Using the manufacturing apparatus shown in FIG.
The first conductivity type layer, the i-type layer, and the
And the second conductivity type layer by the following manufacturing procedure.
A single type photovoltaic element (element-actual 1)
). (1) First, a vacuum vessel 301 having a substrate delivery mechanism
Then, the bobbin 303 around which the belt-shaped member 101 is wound is
I did it. The belt-shaped member 101 is sufficiently degreased and washed.
And the lower electrode is made of silver by a sputtering method.
S deposited with a thin film of 100 nm and ZnO thin film of 1 μm
US430BA band-shaped member (width 120 mm x length 20
0 m x thickness 0.13 mm). (2) Fabricating the band-shaped member 101 with a gas gate and each non-single-crystal layer
Through a vacuum container for
Pass through the empty container 302 and adjust the tension so that there is no slack.
went. (3) Each vacuum vessel 301, 601, 100, 602, 3
02 was evacuated with a vacuum pump (not shown). (4) Each gas gate has a gate gas introduction pipe 131n, 1
31, 132, 131p, HTwoTo
Flow 700 sccm each, and lamp heaters 124n, 12
4, 124p, the belt-shaped member 101
It heated to 350 degreeC, 250 degreeC. (5) SiH from the gas introduction pipe 605Four40 sc gas
cm, PHThreeGas (2% H Two50sccm, H
Two200 sccm of gas, gas introduction pipes 104a, 104
b, 104c, SiHFour100 sccm of gas,
HTwoEach gas is supplied at a flow rate of 500 sccm from the gas introduction pipe 606.
SiHFour10 sccm gas, BFThreeGas (2% HTwoDilution
Product) at 100 sccm, HTwoIntroduce 500 sccm of gas
did. (6) When the pressure in the vacuum vessel 301 is 1.
With the conductance valve 307 so that it becomes 0 Torr
It was adjusted. The pressure in the vacuum vessel 601 is measured by a pressure gauge (not shown).
Conductance (not shown) so that the pressure becomes 1.5 Torr
Adjusted with a valve. The pressure in the vacuum vessel 100 is not shown
(Not shown) so that the pressure gauge becomes 1.8 Torr
It was adjusted with a reactance valve. Pressure in vacuum vessel 602
However, a pressure gauge (not shown) is used so that the pressure becomes 1.6 Torr.
It was adjusted with the indicated conductance valve. Vacuum container 302
So that the internal pressure becomes 1.0 Torr with the pressure gauge 315
Was adjusted by the conductance valve 308. (7) After the pressure adjustment shown in step (6), the cathode electrode
RF power of 500 W is supplied to the cathode electrode 603.
200 W RF power, and 6
An RF power of 00 W was each introduced. (8) The belt-shaped material 101 is transported in the direction of the arrow in the figure,
A first conductive type layer, an i-type layer and a second conductive layer on the belt-shaped member;
Mold layers were made sequentially. (9) A transparent film is formed on the second conductive type layer formed in step (8).
ITO (In)TwoOThree+ SnOTwo) Vacuum steaming
After deposition by 80 nm, A was further used as a current collecting electrode.
1 was vacuum-deposited at 2 μm, and a photovoltaic device (device-
(Referred to as “Exact 1”).

【0071】表1−1には、本例に係る光起電力素子の
作製条件を示した。
Table 1-1 shows the conditions for manufacturing the photovoltaic device according to this example.

【0072】[0072]

【表1−1】 (比較例1)本例では、i型層を形成する真空容器のカ
ソード電極の形状を平行平板型の構造とし、図4及び図
5に示したカソード電極構造とした点が実施例1と異な
る。このカソード電極構造では、導電性帯状部材及びア
ノード電極の表面積の和に対するカソード電極の表面積
の比率を0.6倍とした。
[Table 1-1] (Comparative Example 1) This example is different from Example 1 in that the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel forming the i-type layer was a parallel plate type structure and the cathode electrode structure shown in FIGS. 4 and 5 was used. . In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 0.6 times.

【0073】但し、光起電力素子の作製条件は、実施例
1と同じ条件(表1−1)とした。
However, the conditions for producing the photovoltaic element were the same as those in Example 1 (Table 1-1).

【0074】他の点は実施例1と同様として、シングル
セル型光起電力素子(素子−比1と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 1, and a single-cell type photovoltaic element (referred to as element-ratio 1) was manufactured.

【0075】以下では、実施例1及び比較例1で作製し
た光起電力素子、すなわち(素子−実1)と(素子−比
1)に対して、特性均一性、欠陥密度及び光劣化の評価
を行なった結果について述べる。
In the following, the evaluation of the uniformity of the characteristics, the defect density, and the photodegradation of the photovoltaic elements manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, ie, (element-actual 1) and (element-ratio 1), were performed. The result of the above will be described.

【0076】特性均一性とは、実施例1及び比較例1で
作製した帯状部材上の光起電力素子、すなわち(素子−
実1)と(素子−比1)を、10mおきに5cm角の面
積で切出し、AM−1.5(100mW/cm2)光照
射下に設置し、光電変換効率を測定し、その光電変換効
率のバラツキを評価した結果である。比較例1の光起電
力素子(素子−比1)のバラツキを基準1.00とし
て、実施例1の光起電力素子(素子−実1)のバラツキ
を示した。
The uniformity of the characteristics refers to the photovoltaic element on the belt-shaped member produced in Example 1 and Comparative Example 1, that is, (Element-
Example 1) and (element-ratio 1) were cut out at an area of 5 cm square every 10 m, placed under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation, the photoelectric conversion efficiency was measured, and the photoelectric conversion was performed. It is the result of evaluating the variation in efficiency. The variance of the photovoltaic element of Example 1 (element-actual 1) is shown with the variance of the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1) as the reference 1.00.

【0077】欠陥密度とは、実施例1及び比較例1で作
製した帯状部材上の光起電力素子、すなわち(素子−実
1)と(素子−比1)、の中央部5mの範囲を、5cm
角の面積100個切出し、逆方向電流を測定することに
より、各光起電力素子の欠陥の有無を検出して、欠陥密
度を評価した結果である。比較例1の光起電力素子(素
子−比1)の欠陥密度を基準1.00として、実施例1
の光起電力素子(素子−実1)の欠陥密度を示した。
The defect density refers to the range of the photovoltaic element on the belt-shaped member produced in Example 1 and Comparative Example 1, that is, the range of the central part 5 m between (element-real 1) and (element-ratio 1). 5cm
This is the result of evaluating the defect density by cutting out 100 corner areas and measuring the reverse current to detect the presence or absence of a defect in each photovoltaic element. Example 1 with the defect density of the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1) as the reference 1.00.
3 shows the defect density of the photovoltaic element (element-actual 1).

【0078】光劣化特性とは、実施例1及び比較例1で
作製した帯状部材上の光起電力素子、すなわち(素子−
実1)と(素子−比1)、の中央部5mの範囲を、5c
m角の面積100個切出し、AM−1.5(100mW
/cm2)光照射下に設置し、10000時間放置し、
光電変換効率を測定して、その光電変換効率の低下率を
評価した結果である。比較例1の光起電力素子(素子−
比1)の低下率を基準1.00として、実施例1の光起
電力素子(素子−実1)の低下率を示した。
The photo-deterioration characteristic refers to the photovoltaic element on the belt-shaped member manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, that is, (Element-
The range of the central part 5m between the actual 1) and (element-ratio 1) is 5c
AM-1.5 (100mW
/ Cm 2 ) Installed under light irradiation, left for 10,000 hours,
It is a result of measuring the photoelectric conversion efficiency and evaluating the rate of decrease in the photoelectric conversion efficiency. Photovoltaic device of Comparative Example 1 (device
The reduction rate of the photovoltaic element of Example 1 (element-actual 1) was shown with the reduction rate of ratio 1) as the reference 1.00.

【0079】表1−2は、実施例1及び比較例1で作製
した光起電力素子、すなわち(素子−実1)と(素子−
比1)に対して、上述した光電変換効率のバラツキ、欠
陥密度、及び光劣化率を調べた結果である。
Table 1-2 shows the photovoltaic elements manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, that is, (Element-Example 1) and (Element-
This is a result of examining the above-described variation in the photoelectric conversion efficiency, the defect density, and the light deterioration rate with respect to the ratio 1).

【0080】[0080]

【表1−2】 表1−2から、比較例1の光起電力素子(素子−比1)
に対して、実施例1の光起電力素子(素子−実1)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、光劣化率において優れ
ており、本発明の作製方法により形成した光起電力素子
は、優れた特性を有することが分かった。
[Table 1-2] From Table 1-2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 1 (element-actual 1)
It was found that the photovoltaic element formed by the manufacturing method of the present invention had excellent characteristics in terms of the variation in conversion efficiency, defect density, and photodegradation rate.

【0081】(実施例2)本例では、i型層を作製する
真空容器のカソード電極の形状を、図3(b)に示した
仕切り板形状とした点が実施例1と異なる。このカソー
ド電極構造では、導電性帯状部材及びアノード電極の表
面積の和に対するカソード電極の表面積の比率を2.9
倍とした。また、光起電力素子の作製条件は、表2−1
とした。
(Embodiment 2) This embodiment is different from Embodiment 1 in that the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for forming the i-type layer is a partition plate shape shown in FIG. 3B. In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode is 2.9.
Doubled. Table 2-1 shows the conditions for producing the photovoltaic element.
And

【0082】なお、第1の導電型層形成容器および第2
の導電型層形成容器としては、平行平板型のRF電極を
有する形成容器を用いた。
The first conductive type layer forming container and the second conductive type layer forming container
As the conductive layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0083】他の点は実施例1と同様として、シングル
型光起電力素子(素子−実2と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 1, and a single type photovoltaic element (referred to as Element-Example 2) was produced.

【0084】[0084]

【表2−1】 実施例2及び比較例1で作製した光起電力素子、すなわ
ち(素子−実2)と(素子−比1)に対して、実施例1
と同様に、特性均一性、欠陥密度及び光劣化の評価を行
なった。その結果を、表2−2に示した。
[Table 2-1] The photovoltaic elements produced in Example 2 and Comparative Example 1, ie, (element-real 2) and (element-ratio 1),
In the same manner as in the above, evaluations were made on the property uniformity, defect density, and light degradation. The results are shown in Table 2-2.

【0085】[0085]

【表2−2】 表2−2から、比較例1の光起電力素子(素子−比1)
に対して、実施例2の光起電力素子(素子−実2)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、及び、光劣化率のいず
れも優れていることが分かった。
[Table 2-2] From Table 2-2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 2 (element-real 2)
It was found that variations in conversion efficiency, defect density, and light degradation rate were all excellent.

【0086】(実施例3)本例では、i型層を作製する
真空容器のカソード電極の形状を、図3(c)に示した
仕切り板形状とした点が実施例1と異なる。このカソー
ド電極構造では、導電性帯状部材及びアノード電極の表
面積の和に対するカソード電極の表面積の比率を2.9
倍とした。また、光起電力素子の作製条件は、表3−1
とした。
(Embodiment 3) This embodiment is different from Embodiment 1 in that the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for producing the i-type layer is a partition plate shape shown in FIG. 3 (c). In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode is 2.9.
Doubled. Table 3-1 shows the conditions for producing the photovoltaic element.
And

【0087】なお、第1の導電型層形成容器および第2
の導電型層形成容器としては、平行平板型のRF電極を
有する形成容器を用いた。
The first conductive type layer forming container and the second conductive type layer forming container
As the conductive layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0088】他の点は実施例1と同様として、シングル
型光起電力素子(素子−実3と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 1, and a single type photovoltaic device (referred to as device-actual 3) was produced.

【0089】[0089]

【表3−1】 実施例3及び比較例1で作製した光起電力素子、すなわ
ち(素子−実3)と(素子−比1)に対して、実施例1
と同様に、特性均一性、欠陥密度及び光劣化の評価を行
なった。その結果を、表3−2に示した。
[Table 3-1] In contrast to the photovoltaic elements produced in Example 3 and Comparative Example 1, ie, (Element-Real 3) and (Element-Ratio 1), Example 1
In the same manner as in the above, evaluations were made on the property uniformity, defect density, and light degradation. The results are shown in Table 3-2.

【0090】[0090]

【表3−2】 表3−2から、比較例1の光起電力素子(素子−比1)
に対して、実施例3の光起電力素子(素子−実3)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、及び、光劣化率のいず
れも優れていることが分かった。
[Table 3-2] From Table 3-2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 3 (Element-Real 3)
It was found that variations in conversion efficiency, defect density, and light degradation rate were all excellent.

【0091】(実施例4)本例では、i型層を作製する
真空容器のカソード電極の形状を、図3(d)に示した
仕切り板形状とした点が実施例1と異なる。このカソー
ド電極構造では、導電性帯状部材及びアノード電極の表
面積の和に対するカソード電極の表面積の比率を2.9
倍とした。また、光起電力素子の作製条件は、表4−1
とした。
(Embodiment 4) This embodiment is different from the embodiment 1 in that the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for producing the i-type layer is the partition plate shape shown in FIG. In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode is 2.9.
Doubled. Table 4-1 shows the conditions for producing the photovoltaic element.
And

【0092】なお、第1の導電型層形成容器および第2
の導電型層形成容器としては、平行平板型のRF電極を
有する形成容器を用いた。
The first conductive type layer forming container and the second conductive type layer forming container
As the conductive layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0093】他の点は実施例1と同様として、シングル
型光起電力素子(素子−実4と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 1, and a single type photovoltaic element (referred to as Element-Example 4) was produced.

【0094】[0094]

【表4−1】 実施例4及び比較例1で作製した光起電力素子、すなわ
ち(素子−実4)と(素子−比1)に対して、実施例1
と同様に、特性均一性、欠陥密度及び光劣化の評価を行
なった。その結果を、表4−2に示した。
[Table 4-1] In contrast to the photovoltaic elements produced in Example 4 and Comparative Example 1, ie, (Element-Real 4) and (Element-Ratio 1), Example 1
In the same manner as in the above, evaluations were made on the property uniformity, defect density, and light degradation. The results are shown in Table 4-2.

【0095】[0095]

【表4−2】 表4−2から、比較例1の光起電力素子(素子−比1)
に対して、実施例4の光起電力素子(素子−実4)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、及び、光劣化率のいず
れも優れていることが分かった。
[Table 4-2] From Table 4-2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 4 (element-real 4)
It was found that variations in conversion efficiency, defect density, and light degradation rate were all excellent.

【0096】(実施例5)本例では、第1の導電型層を
作製する真空容器のカソード電極の形状を、図3(e)
に示した仕切り板形状とした点が実施例1と異なる。こ
のカソード電極構造では、導電性帯状部材及びアノード
電極の表面積の和に対するカソード電極の表面積の比率
を2.9倍とした。また、光起電力素子の作製条件は、
表5−1とした。
(Embodiment 5) In this embodiment, the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for forming the first conductivity type layer is shown in FIG.
3 is different from that of the first embodiment. In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 2.9 times. Also, the manufacturing conditions of the photovoltaic element are as follows:
The results are shown in Table 5-1.

【0097】なお、第2の導電型層形成容器およびi型
層形成容器としては、平行平板型のRF電極を有する形
成容器を用いた。
As the second conductive layer forming container and the i-type layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0098】他の点は実施例1と同様として、シングル
型光起電力素子(素子−実5と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 1, and a single type photovoltaic element (referred to as Element-Example 5) was produced.

【0099】[0099]

【表5−1】 実施例5及び比較例1で作製した光起電力素子、すなわ
ち(素子−実5)と(素子−比1)に対して、実施例1
と同様に、特性均一性、欠陥密度及び光劣化の評価を行
なった。その結果を、表5−2に示した。
[Table 5-1] In contrast to the photovoltaic elements manufactured in Example 5 and Comparative Example 1, that is, (Element-Real 5) and (Element-Ratio 1), Example 1
In the same manner as in the above, evaluations were made on the property uniformity, defect density, and light degradation. The results are shown in Table 5-2.

【0100】[0100]

【表5−2】 表5−2から、比較例1の光起電力素子(素子−比1)
に対して、実施例5の光起電力素子(素子−実5)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、及び、光劣化率のいず
れも優れていることが分かった。
[Table 5-2] From Table 5-2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 5 (element-actual 5)
It was found that variations in conversion efficiency, defect density, and light degradation rate were all excellent.

【0101】(実施例6)本例では、第2の導電型層を
作製する真空容器のカソード電極の形状を、図3(e)
に示した仕切り板形状とした点が実施例1と異なる。こ
のカソード電極構造では、導電性帯状部材及びアノード
電極の表面積の和に対するカソード電極の表面積の比率
を2.9倍とした。また、光起電力素子の作製条件は、
表6−1とした。
(Embodiment 6) In this embodiment, the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for producing the second conductivity type layer is shown in FIG.
3 is different from that of the first embodiment. In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 2.9 times. Also, the manufacturing conditions of the photovoltaic element are as follows:
The results are shown in Table 6-1.

【0102】なお、第1の導電型層形成容器およびi型
層形成容器としては、平行平板型のRF電極を有する形
成容器を用いた。
As the first conductive layer forming container and the i-type layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0103】他の点は実施例1と同様として、シングル
型光起電力素子(素子−実6と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 1, and a single type photovoltaic element (referred to as Element-Example 6) was produced.

【0104】[0104]

【表6−1】 実施例6及び比較例1で作製した光起電力素子、すなわ
ち(素子−実6)と(素子−比1)に対して、実施例1
と同様に、特性均一性、欠陥密度及び光劣化の評価を行
なった。その結果を、表6−2に示した。
[Table 6-1] In contrast to the photovoltaic elements produced in Example 6 and Comparative Example 1, that is, (Element-Real 6) and (Element-Ratio 1), Example 1
In the same manner as in the above, evaluations were made on the property uniformity, defect density, and light degradation. The results are shown in Table 6-2.

【0105】また表6−2には、変換効率の中で、開放
電圧Vocの改善が高かったので、その数値を比較例1
(素子−比1)の開放電圧値を基準1.00として、実
施例6(素子−実6)の結果を示した。
Table 6-2 shows that the open-circuit voltage Voc was significantly improved among the conversion efficiencies.
The results of Example 6 (Element-Real 6) are shown with the open-circuit voltage value of (Element-Ratio 1) as the reference 1.00.

【0106】[0106]

【表6−2】 表6−2から、比較例1の光起電力素子(素子−比1)
に対して、実施例6の光起電力素子(素子−実6)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、及び、光劣化率のいず
れも優れ、かつ、開放電圧も高いことが分かった。
[Table 6-2] From Table 6-2, the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element-ratio 1)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 6 (Element-Real 6)
It was found that variations in conversion efficiency, defect density, and light degradation rate were all excellent, and the open-circuit voltage was high.

【0107】(実施例7)本例では、図6に示したロー
ル・ツー・ロール(Roll to Roll)方式を採用した連
続プラズマCVD装置において、各作製用真空容器を増
設した装置を用い、図8に示したトリプルセル型の光起
電力素子を作製した。その際、各i型層を作製する真空
容器のカソード電極の形状は、図3(a)に示した仕切
り板形状とした。このカソード電極構造では、導電性帯
状部材及びアノード電極の表面積の和に対するカソード
電極の表面積の比率を2.1倍とした。
(Embodiment 7) In this embodiment, a continuous plasma CVD apparatus employing a roll-to-roll method shown in FIG. 8 was fabricated. At that time, the shape of the cathode electrode of the vacuum vessel for producing each i-type layer was the partition plate shape shown in FIG. In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 2.1 times.

【0108】なお、第1の導電型層形成容器および第2
の導電型層形成容器としては、平行平板型のRF電極を
有する形成容器を用いた。
The first conductive type layer forming container and the second conductive type layer forming container
As the conductive layer forming container, a forming container having a parallel plate type RF electrode was used.

【0109】図6の製造装置において、不図示ではある
が、第1の導電型層作製用真空容器601、i型層作製
用真空容器100及び第2の導電型層作製用真空容器6
02をガスゲートを介して接続した装置をワンセットと
して、これをさらに2セツト増設し、計3セット繰り返
して直列に配置した構成の装置を用いた。しかもその中
で、全ての第1の導電型層形成容器および第2の導電型
層形成容器に、上述した形成容器を設置し、トリプル型
光起電力素子を製作した。
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 6, although not shown, the first vacuum container 601 for forming the conductive layer, the vacuum container 100 for forming the i-type layer, and the vacuum container 6 for forming the second conductive layer are formed.
02 was connected via a gas gate as one set, and this was further expanded by two sets, and a total of three sets of the apparatus were used in series. In addition, among them, the above-mentioned formation containers were installed in all the first conductivity type layer formation containers and the second conductivity type layer formation containers, and triple type photovoltaic elements were manufactured.

【0110】このような装置(不図示)を用い、表7に
示す作製条件で、下部電極上に、第1の導電型層、第1
のi型層、第2の導電型層、第1の導電型層、第2のi
型層、第2の導電型層、第1の導電型層、第3のi型
層、第2の導電型層を順次積み重ねて堆積し、実施例1
と同様の作製手順によって、トリプル型光起電力素子
(素子−実7)を連続的に作製した。
Using such an apparatus (not shown), the first conductivity type layer and the first conductive type layer were formed on the lower electrode under the manufacturing conditions shown in Table 7.
I-type layer, second conductivity type layer, first conductivity type layer, second i
Example 1 A pattern layer, a second conductivity type layer, a first conductivity type layer, a third i-type layer, and a second conductivity type layer were sequentially stacked and deposited.
According to the same manufacturing procedure as described above, a triple-type photovoltaic element (element-Example 7) was continuously manufactured.

【0111】表7−1には、本例に係る光起電力素子の
作製条件を示した。
Table 7-1 shows the manufacturing conditions of the photovoltaic device according to this example.

【0112】[0112]

【表7−1】 (比較例2)本例では、各i型層を形成する真空容器の
カソード電極の形状を平行平板型の構造とし、図4及び
図5に示したカソード電極構造とした点が実施例1と異
なる。このカソード電極構造では、導電性帯状部材及び
アノード電極の表面積の和に対するカソード電極の表面
積の比率を0.6倍とした。
[Table 7-1] (Comparative Example 2) The present embodiment differs from the first embodiment in that the cathode electrode of the vacuum vessel for forming each i-type layer has a parallel plate structure and the cathode electrode structure shown in FIGS. different. In this cathode electrode structure, the ratio of the surface area of the cathode electrode to the sum of the surface areas of the conductive strip member and the anode electrode was 0.6 times.

【0113】但し、光起電力素子の作製条件は、実施例
7と同じ条件(表7−1)とした。
However, the conditions for producing the photovoltaic element were the same as those in Example 7 (Table 7-1).

【0114】他の点は実施例7と同様として、トリプル
セル型光起電力素子(素子−比2と呼ぶ)を作製した。
The other points were the same as in Example 7, and a triple cell type photovoltaic element (referred to as element ratio 2) was produced.

【0115】実施例7及び比較例2で作製した光起電力
素子、すなわち(素子−実7)と(素子−比2)に対し
て、実施例1と同様に、特性均一性、欠陥密度及び光劣
化の評価を行なった。その結果を、表7−2に示した。
The photovoltaic elements produced in Example 7 and Comparative Example 2, ie, (element-actual 7) and (element-ratio 2), in the same manner as in Example 1, had uniformity in characteristics, defect density and The light degradation was evaluated. The results are shown in Table 7-2.

【0116】[0116]

【表7−2】 表7−2から、比較例2の光起電力素子(素子−比2)
に対して、実施例7の光起電力素子(素子−実7)は、
変換効率のバラツキ、欠陥密度、及び、光劣化率のいず
れも優れており、本発明の作製方法により、優れた特性
を有するトリプル型光起電力素子がえられることが分か
った。
[Table 7-2] From Table 7-2, the photovoltaic element of Comparative Example 2 (element-ratio 2)
On the other hand, the photovoltaic element of Example 7 (Element-Real 7)
All of the variation in conversion efficiency, the defect density, and the light degradation rate were excellent, and it was found that the triple photovoltaic device having excellent characteristics was obtained by the manufacturing method of the present invention.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大面積にわたって、高品質で優れた均一性を有し、欠陥
の少ない半導体薄膜及び光起電力素子を、高いスループ
ットで大量に再現良く生産することが可能な、半導体薄
膜及び光起電力素子の作製装置がえられる。
As described above, according to the present invention,
Fabrication of semiconductor thin film and photovoltaic element capable of producing large quantities of semiconductor thin film and photovoltaic element with high quality and excellent uniformity with few defects over a large area with high throughput. The device is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明に係るカソード電極を用いた半
導体薄膜の作製装置の模式的な断面図であり、作製装置
における放電空間の一例を説明するために用いた概念的
模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a semiconductor thin film using a cathode electrode according to the present invention, and is a conceptual schematic view used to explain an example of a discharge space in the manufacturing apparatus. is there.

【図2】図2は、本発明に係るパルス変調波形の一例を
示した模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a pulse modulation waveform according to the present invention.

【図3】図3は、本発明に係るカソード電極の一例を示
した模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a cathode electrode according to the present invention.

【図4】図4は、従来のカソード電極を用いた半導体薄
膜の作製装置の模式的な断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional apparatus for producing a semiconductor thin film using a cathode electrode.

【図5】図5は、作製装置における放電空間の一例を説
明するために用いた概念的模式図である。
FIG. 5 is a conceptual schematic diagram used to describe an example of a discharge space in the manufacturing apparatus.

【図6】図6は、本発明に係る半導体薄膜の作製装置を
用いた、光起電力素子の作製装置の模式的な断面図であ
る。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a photovoltaic element using the apparatus for manufacturing a semiconductor thin film according to the present invention.

【図7】図7は、本発明に係るシングルセル型の光起電
力素子の概念的な断面図である。
FIG. 7 is a conceptual sectional view of a single-cell type photovoltaic device according to the present invention.

【図8】図8は、本発明に係るトリプルセル型の光起電
力素子の概念的な断面図である。
FIG. 8 is a conceptual sectional view of a triple-cell type photovoltaic device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 真空容器、 101 帯状部材、 103a、103b、103c 加熱ヒーター、 104a、104b、104c ガス導入管、 107 カソード電極、 124n、124、124p ランプヒーター、 129n、129、129p、130 ガスゲート、 131n、131、131p、132 ガスゲート導入
管、 301、302 真空容器、 303、304 ボビン、 305、306 アイドリングローラ、 307、308 コンダクタンスバルブ、 310、311 排気管、 314、315 圧力計、 513 排気管、 601、602 真空容器、 603、604 カソード電極、 605、606 ガス導入管、 607、608 排気管、 1000 導電性帯状部材、 1001 真空容器、 1002 カソード電極、 1003 しきり状電極、 1004 アノード電極、 1005 ランプヒーター、 1006 排気口、 1007 ガス導入管、 1008 ガスゲート、 1009 絶縁ガイシ、 1010 高周波発振器、 1011 変調用発振器、 1012 増幅器、 2000 導電性帯状部材、 2001 真空容器 2002 カソード電極、 2004 アノード電極、 2005 ランプヒーター、 2006 排気口、 2007 ガス導入管、 2008 ガスゲート、 2009 絶縁ガイシ、 4001 SUS基板、 4002 Ag薄膜、 4003 ZnO薄膜、 4004 第1の導電型層、 4005 i型層、 4006 第2の導電型層、 4007 ITO、 4008 集電電極、 5001 SUS基板、 5002 Ag薄膜、 5003 ZnO薄膜、 5004 第1の導電型層、 5005 第1のi型層、 5006 第2の導電型層、 5007 第1の導電型層、 5008 第2のi型層、 5009 第2の導電型層、 5010 第1の導電型層、 5011 第3のi型層、 5012 第2の導電型層、 5013 ITO、 5014 集電電極。
100 vacuum vessel, 101 belt-shaped member, 103a, 103b, 103c heating heater, 104a, 104b, 104c gas introduction tube, 107 cathode electrode, 124n, 124, 124p lamp heater, 129n, 129, 129p, 130 gas gate, 131n, 131, 131p, 132 gas gate introduction pipe, 301, 302 vacuum vessel, 303, 304 bobbin, 305, 306 idling roller, 307, 308 conductance valve, 310, 311 exhaust pipe, 314, 315 pressure gauge, 513 exhaust pipe, 601, 602 vacuum Container, 603, 604 cathode electrode, 605, 606 gas introduction pipe, 607, 608 exhaust pipe, 1000 conductive strip member, 1001 vacuum vessel, 1002 cathode electrode, 1003 cut-off electrode, 1 004 Anode electrode, 1005 lamp heater, 1006 exhaust port, 1007 gas introduction pipe, 1008 gas gate, 1009 insulating insulator, 1010 high frequency oscillator, 1011 modulation oscillator, 1012 amplifier, 2000 conductive strip member, 2001 vacuum vessel 2002 cathode electrode, 2004 Anode electrode, 2005 lamp heater, 2006 exhaust port, 2007 gas inlet tube, 2008 gas gate, 2009 insulating insulator, 4001 SUS substrate, 4002 Ag thin film, 4003 ZnO thin film, 4004 first conductivity type layer, 4005 i-type layer, 4006 first 2, 4007 ITO, 4008 collector electrode, 5001 SUS substrate, 5002 Ag thin film, 5003 ZnO thin film, 5004 first conductive type layer, 5005 first i-type layer, 006 second conductivity type layer, 5007 first conductivity type layer, 5008 second i-type layer, 5009 second conductivity type layer, 5010 first conductivity type layer, 5011 third i-type layer, 5012 2, conductivity type layer, 5013 ITO, 5014 current collecting electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 正太郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 矢島 孝博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 藤岡 靖 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shotaro Okabe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takahiro Yajima 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Yasushi Fujioka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masahiro Kanai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ放電空間に、高周波電力が印加
されるカソード電極と、接地電位にある帯状部材及びア
ノード電極とを有し、前記プラズマ放電空間における前
記カソード電極の表面積が、前記プラズマ放電空間にお
ける前記帯状部材及び前記アノード電極の表面積の和よ
りも大きく、グロー放電生起時における前記カソード電
極の電位(以下、自己バイアスと呼ぶ)が、前記接地電
位にある帯状部材及びアノード電極に対して正電位を維
持することができ、かつ、前記カソード電極の一部を構
成するしきり状電極の形状が、前記しきり状電極に流れ
る材料ガスの流れを妨げないフィン状もしくはブロック
状である、構造からなる前記カソード電極を有する半導
体薄膜の作製装置であって、前記プラズマ放電空間にパ
ルス状のプラズマを発生するため、前記カソード電極に
対して高周波電力をパルス状に印加することを特徴とす
る半導体薄膜の作製装置。
1. A plasma discharge space having a cathode electrode to which high-frequency power is applied, a band-shaped member at a ground potential, and an anode electrode, wherein the surface area of the cathode electrode in the plasma discharge space is the plasma discharge space. And the potential of the cathode electrode (hereinafter, referred to as self-bias) when a glow discharge occurs is positive with respect to the strip member and the anode electrode at the ground potential. It can maintain a potential, and has a structure in which the shape of the cut-off electrode forming a part of the cathode electrode is a fin shape or a block shape that does not hinder the flow of the material gas flowing through the cut-off electrode. An apparatus for producing a semiconductor thin film having the cathode electrode, wherein a pulsed plasma is supplied to the plasma discharge space. An apparatus for producing a semiconductor thin film, wherein high-frequency power is applied in a pulse shape to the cathode electrode to generate the power.
【請求項2】 帯状部材が複数の連結してなる真空容器
内を連続的に通過する時、プラズマCVD法により、前
記帯状部材の表面に複数の異なる薄膜を積層形成してな
る光起電力素子の作製装置において、前記光起電力素子
の構成層となる半導体薄膜を作製する容量結合型のプラ
ズマ放電空間に、高周波電力が印加されるカソード電極
と、接地電位にある帯状部材及びアノード電極とを有
し、前記プラズマ放電空間における前記カソード電極の
表面積が、前記プラズマ放電空間における前記帯状部材
及び前記アノード電極の表面積の和よりも大きく、グロ
ー放電生起時における前記カソード電極の電位(以下、
自己バイアスと呼ぶ)が、前記接地電位にある帯状部材
及びアノード電極に対して正電位を維持することがで
き、かつ、前記カソード電極の一部を構成するしきり状
電極の形状が、前記帯状部材の搬送方向に流れる材料ガ
スの流れを妨げないフィン状もしくはブロック状であ
る、構造からなる前記カソード電極を有する光起電力素
子の作製装置であって、前記プラズマ放電空間にパルス
状のプラズマを発生するため、前記カソード電極に対し
て高周波電力をパルス状に印加することを特徴とする光
起電力素子の作製装置。
2. A photovoltaic element comprising a plurality of different thin films laminated on the surface of a strip-shaped member by a plasma CVD method when the strip-shaped member continuously passes through a plurality of connected vacuum vessels. In the manufacturing apparatus, a cathode electrode to which high-frequency power is applied, a band-shaped member at a ground potential, and an anode electrode are connected to a capacitively coupled plasma discharge space for manufacturing a semiconductor thin film to be a constituent layer of the photovoltaic element. The surface area of the cathode electrode in the plasma discharge space is larger than the sum of the surface areas of the strip-shaped member and the anode electrode in the plasma discharge space, and the potential of the cathode electrode at the time of glow discharge occurrence (hereinafter, referred to as
Self-bias) can maintain a positive potential with respect to the strip-shaped member and the anode electrode at the ground potential, and the shape of the cut-off electrode constituting a part of the cathode electrode is the same as that of the strip-shaped member. A fin-shaped or block-shaped photovoltaic element having a cathode electrode having a structure that does not hinder the flow of a material gas flowing in the transport direction of the photovoltaic element, wherein a pulsed plasma is generated in the plasma discharge space. An apparatus for manufacturing a photovoltaic element, wherein high-frequency power is applied in a pulsed manner to the cathode electrode.
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