JPS58216475A - シリコン太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコシ太陽電池の排造方法の改良に係り、更
に詳しくはシリコン薄膜をグロー放電プラズマ分解法で
可撓性フィルム上に連続的に堆積させる方法の改良に係
る。

薄膜型シリコン太陽電池は単、多結晶型シリコン太陽電
、池に比し安価に作成し得、近年特に注目されている。

一般的には基板としてステンレス鋼、ガラス等の安価な
材料が用いられ、これらの基板の上にホウ素をドープし
たｐ　１３１．　（アモルファス）シリコン層（ｐ層）
、純（アモルファス）シリコン層（１層）及びリンをド
ープしたｎ型（アモルファス）シリコンＨａ　（ｎｉ　
）を順次あるいはこの逆に積層したｐｌｎあるいはｎｌ
ｐ構造をとる。基板が可撓性フィルムとなった場合でも
本質的な構造は変らず、代表的な太陽電池の構造を第１
図に模式的に示す。

第１図において、可撓性フィルムｌにステンレス鋼をス
パッタさせて形成された下部電極層２の上に順次プラズ
マ反応てＪ［り成されたｎ−。

ｉ−、ｐ−シリコンＩＷＩ３，４．５が積層さ第１、透
明１キ１極膜６がら電力ををり出まためのアルミニウム
あるいはパラジウムで構成される収集電極７が形成され
ている。ががる構成をとる太陽電池の製造上留意すべき
点は、ｎ層、ｐ層のドーピング量が確実に制御さねかつ
ｎ層、１層、ｐ層の各層作成時に不要ガスの浸入防止あ
る（・は不要ガスによる汚染を防止することである。

ステンレス鋼、ガラス等の硬ＭＵを基板として用いる場
合は一般的に基板１法が小さし・ため開閉５６−１１４
３８７号公報に示さ第１るようＫｎ層、１７％、ｐ層の
反応室にシャッター等の手段を設け、該シャッターの開
閉により各反応室を確実に分離できて、各層形成時の不
要ガスの浸入ある℃・は汚染が防止できる。

然しなから可撓性フィルムを基板として用いる場合、工
業的生産のためには可撓性フィルムは長尺の連続的な状
態で供されるのが通常であり、可撓性フィルム自体が搬
送手段となる。かかる場合、ｎ層＋ｌＲｆ＋ｐ層を形成
する反応室を夫々独立して設置してプラズマ反応を実施
するにしても可撓性フィルムが走行するに必要な最低限
の開口部が各反応室には必要となり、これらの開口部を
通じて可撓性フィルムは各反応型金てに亘って連続的に
走行し、上記開口部の寸法を極力狭めても各反応室間の
ガスの移動は防ぎえず、このため各反応室内のガス成分
に変化が生じ、太陽電池の特性劣化をもたらす。特に反
応室間に圧力差がある場合特性劣化が顕著になる。

本発明はかかる欠点を解消すべく鋭意検討の形成するガ
スを連続的に供給すると同時に各反応室間に設けられた
靜衝室に連続的にシランガス、ジシランガス、水素ガス
、アルゴンガス。

ヘリウムガス、窄素ガス、アンモニアガスの少なくとも
一種からなるガスを連続的に供給しながら、緩筒室を介
して反応室を連続的に走行する可撓性フィルムの上にシ
リコン薄膜を形成することを特徴とするもので、その目
的とするところは特性の優れた太陽笥、池を効率よく安
価に工業的に製造する方法を提供することにある。

以下本発明を図面を参照しながら、更に群しく説明する
が、図面は本発明の一実施態様を示すにすぎず、本発明
を制限するものではない。

第２同は本発明実施例としての製造装置を示であるが、
この他に、下部電極形成用反応室（蒸着室など）や、上
部透明導電吟や収集電極形成用反応室を前後に付加する
こともできる。）た状態で巻出し室１３に設置され巻出
しロール１４を介して巻ぎ出され、順次反応室１５ａ。

１５ｂ、１５ｃに送り出され、各シリコン層の堆積した
可撓性薄膜１６として、巻取りロール１７を介して巻取
り室１Ｂ内でポビン１９に巻きとられる。可撓性薄膜１
６は巻取り室１８より取り出され、第１図に示される透
明導電膜６及び収集電極７を被着させて太陽電池の素材
として供される。

ｎ層、１層、ｐ層をプラズマ反応で形成させるための反
応室、即ち第１反応室１５ａ、第２反応室１５ｂ及び第
３反応室１５ｅが１１１次設蓋され、各反応室１５ｇ、
１５ｂ、１５ｃには夫夫排気系２０　ａ、　　２０　ｂ
、　　２０　ｃ及びガス導入手段２１　ａ、、ｊ、１　
ｂ、　　２１　ｃが接続されている。

又各反応室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ内には夫々一対の電
ｗ１２２ａ；２３ｓｔ、２，２ｂ；２３ｂ１２２ｅ；２
３ｃが組みこまれ、外部に置がれた高周波電源２４　ａ
、　　２４　ｂ、　　２４　ｃに接続している。又巻出
し室１３及び倦刻Ｖり室１８には夫夫排気系２５．２６
が接続さｆｌている。巻出し室】３と第１反応室１５ｍ
との間、第１反応室１、５　ａとＭ２反応室１５ｂとの
間、第２反応室１５ｂと第３反応室１５ｃとの間及び第
３反応室１５ｅと巻取り室１８との間には夫々緩衝室２
７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び２７ｄが設置され、各緩衝室
２７　ａ、　　２７　ｂ、　　２７　ｃ、　　２７　ｄ
には夫々ガス導入手段２８　ａ、　　２８　ｂ、２８ｃ
、　２８ｄが接続され夫々独立にガス流用が制御できる
よう配慮されている。

かかる構成をとる製造装Ｐによる各シリコン層形成方法
を更に詳しく説明する。巻出し室１３の圧力は緩衝室２
７ａの圧力に等しいがわずかに低く制御され、緩衝室２
７ａにガス導入手段２８ａより導入されたシランガス、
：）シランガス、水素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガ
ス、窒素ガス、アンモニアガスのうち少なくとも一種か
らなるガス（以下該ガスをパージガスと略称する）が緩
衝室２７ａから巻出し室１３へわずかながら移動し排気
系２５より系外へ排出される。巻出し室１３での発生ガ
スは密封部し室１３へ設置した後の初期状態のみ発生か
み層形成のためのプラズマ反応に悪影響しない限り必要
ではないが、通常上述の発生ガスｓＫは空気成分、水蒸
気成分が含まれ、これらを除くため排気系２５を設ける
ことが望ましい。

第１反応室１５ａには連続的にガス導入手段２１８より
精密に成分制御されたフォスフインを含むシランガス（
時には水素ガスあるいはア　　　　　）。

ルゴンガスで希釈されて用いられる場合もある）が導入
され、高周波電源２４ａが印加された電極２２ａ、２３
ｃ間でプラズマ分解をうけ、ある所定温度に制御された
電＠ｙ　２２　ａと接触する可撓性暴利１１が温められ
ているため、分解さ１７たガスが優先的に可撓性基旧１
１上に堆積する。第１反応室１５ａは緩衝室２７ａより
圧力が低く保たれるように排気系２０ａを制御するか、
緩衝室２７８への導入パージカス量を制御する。一方第
１反応室１５ＩＬと第２反応室１５ｂとの間には緩衝室
２７ｂかり、館さｔｌ、該緩衝室２７　ｂ　Ｖｒｍ、Ｈ
されたカス等人手段２８ｂより導入されるパージガスは
一部は、第１反応室１５しても第１反応♀１５ａ内のガ
スは第２反応室１５ｂへ移動せず、第１反応室１５ａと
第２反応室１５ｂはあたかも独立した反応室としての羊
動を斤す。緩衝室２７ｂの圧力側ｖｌｌ＆ま排気系ｚｏ
ａ、２０ｂ及びカス導入手段２８ｂからの導入パージガ
ス量により実施さね、第１反応室１５ａと緩衝室２７ｂ
との開口部２９及び緩衝室２７ｂと記２反応室ｉｓｔ、
との開口部３０の大きさが適宜選定されるが、装置の製
作費を安価とするためには第４図に示されるスリット４
０を設しくするのが好適で、該スリット４０を用いると
可撓性基材１１の走行部に精密にスリット部の間ｐｉｉ
＋、４１を合致させ５る利点があるとともに、＃Ａ１反
応室ｔｓＢと第２反応室１５ｂとの圧力差が大ぎい場合
の緩衝室２７ｂの圧力制御がやさしくなる利点も有する
。

独立した反応室としての挙動を示す。ｉ層迄堆積せしめ
られたｎＪ悴性基材１１は緩衝室２７ｃを紅て、第３反
応室１５ｃでジホランを含むシランガス（水素ガス、ア
ルコンカスで希釈されて用いら第１る場合もある）がプ
ラズマ分解を受けてｐ層として可撓性基材１１に堆積し
可撓性薄膜１６となり巻取り室１８内のホビン１９上に
巻きとられてゆく。緩Ｗｆ室２７ｃは緩衝室２７４）と
、緩衝室２７ｄは緩衝室２７ａと、可撓性県側１１ある
（・は可撓性＃ｌｌＡｌ６の走行方向が異なるのみで、
全く同じ作用効果を示す。

１層、１層、ｐ層は第１図に示されろように夫々堆積厚
さが異なり、可撓性基拐１１の走行速度が同一であるの
で、このためＫは高周波電源の出力、２極の大きさ、導
入ガス量、電極２２　ａ　＋　　２２　ｂ　＋　　２２
　ｅの温度更には各反応室ｉｉ：Ｆ、’：ｉ１行させ、
かつ連続的なプラズマ分解を形状的には連通している反
応室で実施しているにもか第２図は可撓性基材１１の挽
面をほぼ水平に保ち水平方向に走行させ、各層の堆積方
向を下向きとして、各反応室内部に付着する汚染物によ
る汚染を防止する構成とされて（・るが、可撓性暴利１
１の表面を垂直に保ち水平方向に走行させる。あるいは
垂直方向に走行させる構成としてもよいことは勿論であ
る。第２図はほぼ平面状の電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
上を可撓は基材１１が上りながら走行している実施例を
示すが、第３図に示すように回転する円筒状電極３１　
ａ、　　３　ｌ　ｂ、　　３１　ｅ上に可撓性基材１１
を密着させ、相対する円弧重電ｗＬ３２　ａ　ｒ　　３
２　ｂ＊３２ｃとの間でプラズマ分解を発生させて各シ
リコン層を形成することも可能であり、この場　　　（
合でも各緩衝室の作用効果は第４図に示される一富］も
のと何ら変りはない。以上はｐｉｎ構造で例示したが、
ｎ％ｐｓ造でも本質的に倒も変らない。

成分の制御を実施したい場合第６図のようにスリット４
３を複数個以上設けてもよ（・。第７図は可撓性基材１
１の中間位置での把持を考慮したロール状スリツ）４４
ａ＋　　４４ｂを採用した例で可撓性基材１１の裏面に
ロール４４　ａ、４５ａを接触させ可撓性基材１１の空
間位置を制御し、それに対向するロール４４ｂ、＆る〜
・は平板状部利４５ｂを極力可撓性暴利１１へ近づけ緩
衝室内の圧力制御を容易にする手段の例である。

かくして本発明によれば、特性の俊才１た太陽電池を動
車よく安価に工業的に製゛造しえ、その効果は可撓性フ
ィルムを基板とすることと相俟つてその寄与するところ
大である。

本発明の更に好適な実ＩＡ態様として以下のごときもの
が挙げろ第１る。

（１’）　　各反応室の両何１に緩衝室が設けられ、各
反応室間に位置しない緩衝室に連続的にシランガス、ジ
シランガス、水素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、
窒素ガス、アンモニアガスの少なくとも一種からなるガ
スを連続的に供給することを特徴とする特許請求の範囲
記載のシリコン太陽電池の製造方法。

各緩衝室に少なくとも一個のスリット部材を設置したこ
とをＩＶｆ徴とする特許請求の範囲記載のシリコン太陽
電池の製造方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的なシリコン太陽電池の断面図、＠２図は
平面状電極を有する製造装置を用（・た本発明の実施例
、第３図は円筒状電極を有する製造装置を用いた本発明
の実施例、第４．第５゜第６及び第７図は不発・明のス
リツ直トの例を示す図である。 図面中、１は可撓性フィルム、２は下部電極、３，４．
５はシリコン層、６は透明導電層、７ｍ、７ｂ、７ｃは
収集電極を示す。また、１１は可撓性基板フィルム、１
２．１９はボビン、１５ｍ、１５ｂ、１５ｅは反応室、
２７ｍ。 ２７ｂ、２７ｅ、２７ｄは緩衝室、２８ａ。 ２８ｂ、２８ｅ、２８ｄはガス導入手段、２２ｍ、２３
ｍ、２２ｂ、２３ｂ、２２ｃ、２３ｅ４４ｂ、４１！ａ
、４５ｂはロール状スリットを特許出願人　工業技術院
長 石　　　坂　　　誠　　　− 矛　１　図　　　　　　　　　　　　　　　・１第　３
　）回 １　　　　↑　　　−］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の異伝導型シリコン層で構成されるシリコン薄膜を
   グロー放電プラズマ分解法で可撓性フィルム上に堆積さ
   せてシリコン太陽電池を製造するに際し、上記各シリコ
   ン層を夫々独立して形成せしめうる複数の反応室及び、
   当該反応室間に設けられた緩衝室によって一体向且つ連
   続的に構成された反応槽の当該各反応室には異伝導型シ
   リコン層を形成するガスを連奢偵、的に供給し当該各反
   応室間に設けられた緩衝室には連続的にシランガス、ジ
   シランガス、水素ガス。 アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、アンモニアガ
   スの少なくとも一種からなるガスを連続的に供給しなが
   ら、緩衝室を介して各反応室を連続的に走行する可撓性
   フィルムの上にシリコン薄膜を形成することを特徴とす
   るシリコン太陽電池の製造方法。