JPS5984582A - 薄膜太陽電池の連続製造装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は薄膜太陽′ｉバ池の大量生産に好適な薄膜太陽
電池のｙＶ続膜製造装置関するものである。

〔従来４′＆術〕 一般に薄膀太１≦す電池は、半導体薄膜を第１１用した
光電変換素子で構成され、例えば電卓、腕時計。

１１ｖ子ゲーム等の′市；諒として広く用いらねている
。

そして、この半導体膜としては通常非晶質シリコン（以
下ａ−δｉという）が使用され、代表的な素子構造は第
１図に要部断面図で示すような構成を有している。同図
において、■は基板、２は下部電極、３はｐ型ａ−ｓｔ
、４はｉ型ａ−８ｔ、５はｎ型ａ−８ｉ、６は上部電極
である。なお、ｐ型ａ−８ｉ３とｎ型ａ−８ｉ６との位
置は逆であっても良い。

このように構成される薄膜太陽電油は、通常基板ｌには
例えば透光性ガラス板等の透光性絶縁体基板が用いられ
、下部電極２には例えばスパッタリング、真空蒸着法等
により形成された酸化インジウム、酸化すず等の透明導
電膜が用いられる。

また、ｐ型ａ−８ｉ３．ｉ型ａ−８ｉ４．ｎ型ａ−８ｉ
５は、通常シラン（ＳｉＨ２）　　と液封のアルゴン（
Ａｒ）まだは水素（Ｈ２）　　とを含む減圧雰囲気中で
プラズマＣＶＤ法により形成され、ｐ型ａ−８ｉ３の形
成時にはシボラ”（Ｂ２Ｈ６）、ｎ　型ａ−Ｓ、ｉ　６
　ノ形成時にはホスフィン（ＰＨ３）がドーピングガス
として少量添加される。さらに上部？？ｉ極６には例え
ばスパッタリング、真空蒸着法などにょシ形成されたア
ルミニウム、クロム、ステンレス等の金属膜が用いられ
る。

また、このように構成される薄膜太陽電池を製作するに
は、例えばスパッタリング装置を用いて、基板１土に下
部電極２を形成した後、この基板１を大気中に１４！り
出し、プラズマＣＶＤＲｆｔＫに搬入して下部１１極２
上にｐ型ａ−８ｉ　３　、　ｉ　５’ｉ　ａ−８ｉ４゜
ｎ　’Ｅｌｌ　ａ−８ｉ　５をＩｌｉ次積層して形成す
る。次にこの基板ｌをスパッタリング装置に搬入して上
部電極６を形成して素子を構成する。

しかしながら、このような製造方法によると、下部電極
２とａ−８ｔ／ｌとの界面およびａ−８ｉ層と十部釦：
杼６との界面が大気にさらされるために素子特性に悪影
待をおよばずのみならず、スパッタリング装置とプラズ
マＣＶＤ装置との間の基板ｌの移し替え１両者の装置の
排気等に多大な時間を要し、量産性に問題があった。

このような間ね全改善したものとしては、第２図に要部
断面［、］で示すような連続製造装置が提案さｉ］てい
る。すなわち同図において、１０は多数の基板ｌを収納
配置するローディング槽、ＩＩは基板ｌ上に下部電極２
を形成する第１の成膜槽、１１ａはその蒸発源、１２は
基板ｌの下部電極２上にａ−８ｉ層を形成する第２の成
膜槽、１２ａはその成膜用電極、１３は基板１のａ−８
ｉ層上に上部電極６を形成する第３の成膜槽、１３ａは
その蒸発源、＋４はａ−８ｉ層上に上部電極６が形成さ
れた基板ｌを格納するアンローディング槽、１５は相互
に隣接する各指間で相互に異なる所定の真空度、雰囲気
を保持させて仕切るパルプ、１６は各種に独立して結合
されかつ各相の所定の真空度に保持させる真空ポンプで
ある。

このように構成さｉた連続製造装置において、ＩＩ内に
搬送され、ここで下部電極２が形成さねる。そして、下
部電極２が形成さハだ基板ｉＨバルブ１５を介して隣接
する第２の成膜槽１２に搬送され、ここでａ−８ｉ層が
形成される。なお、この第２の成膜槽１２はｐ、ｉ、ｎ
各型ａ−８ｉ用として３槽に分割されている場合もある
。そして、ａ−８ｉ層が形成された基板ｌはパルプ１５
を介して隣接する第３の成膜槽１３に搬送され、ここで
上部電極６が形成されて最後にアンローディング槽１４
に搬送されて格納される。

このように構成さハた連続製造装置において、各種ｔｏ
、１１．＋２．１３．１４は相互に独立した真空ポンプ
１６でそれぞれ所定の真空度に排気され、また各槽相互
間はパルプ１５で仕切られているのでパルプ１５を開放
して基板ｌを搬送させるとき以外は各種の雰囲気が混合
されることはない。そして、ローディング槽１０に収納
された基板１は素子が完成するまで大気にさらされるこ
とはないので、各層界面が大気中で汚染されることがな
い。寸だ、各成膜ＩＩ、１２．１３は常に所定の減圧状
態に保持さねているので、大気から真空に排気する必要
があるのはローディング槽１０およびアンロープ、イン
ク槽１４のみであるから、真空排気時間が大幅に短縮さ
ハて量産性が極めて高くなるという利点がある。

ところが、近年、ガラス基板に代ってグラスチックフィ
ルムやステンレス等の金属薄板を基板として用いた薄膜
太陽電池への要求が高まっている。

その理由としては、基板が可撓性であるために割れ難い
こと、薄膜化できること、所望の形状に加工しやすいこ
と、さらに長尺のロール状にできるために連続大量生産
による低コス）ｆヒが期待できる等の利点があることに
起因している。

可撓性基板を用いた薄膜太陽電池の構造は、７基板が例
えば透光性轟岳晶基板であれば第１図に１仝すような構
造で構成できるが、非透光性基板の場合には下部電極２
と上部電極６との位置を逆にして構成するのみで容易に
実現可能である。したがって、可撓性基板を適当な長さ
に切断して用いれば第２図に示すような連続製造装＠を
使用することができるが、それでは基板にガラス基板を
用いる場合と同等の量産性しか得られない。きらに量産
性を増大するだめにはロール状に巻設された長尺の基板
を用いる必要があるが、第２図に示すような連続製造装
置では各種がパルプ１５で仕切られているために長尺の
基板を連続して搬送することができないという問題があ
った。

〔発明の目的〕

したがって本発明は前述した問題点に髄みてなされたも
のであり、その目的とするところは、薄膜太陽電池を生
産性良く、低コストで得られる薄膜太陽電池の連続製造
装置を捉供することにある。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために本発明は、複数の成膜
槽の各種間に相互に独立した排気系を有する中間槽を設
けるとともに、該成膜槽と中間槽との隔壁にスリットを
設けて基板が連続的に通過できるようにしたものである
。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明による薄膜太陽電池の連続製造装置の一
実施例を示す要部断面構成図であシ、前述の図と同記号
は同一要素となるのでその説明は省略する。同図におい
て、２０は例えば長尺のステンレス薄板がロール巻きさ
れた可撓性基板であシ、この可撓性基板２０はａ−８ｉ
層形成面側に例えば高分子樹脂膜または５ｉ０２膜など
の電気的絶縁性を有する絶縁膜が予め被着形成されてい
る。

２１は第１の成膜槽１１の前部に配設されかつ可撓性基
板２０を収納配置させてＷ、■の成膜槽１１に所定のピ
ッチで供給させる基板巻出し槽、２２は第３の成膜４１
１１１３の後部に配設されかつａ−８ｉ層上に上部電極
６が形成された可撓性基板２０を所定のピッチでロール
状に巻きとって格納する基板巻取り槽、２３は第１の成
膜槽１１と第２の成膜槽１２との間に設けらねて独立し
た排気系を有する第１の中間槽、２４は第２の成膜槽１
２と第３の成膜槽１３との間に設けられて独立した排気
系を有する第２の中間槽、２５は第１の中間槽２３、第
２の中間槽２４にそれぞれ独立して結合された真空ポン
プ、２６は基板・巻出しｍ２１．第１の成膜槽１１　、
第１の中間槽２３．第２．の成膜槽１２．第２の中間槽
２４．第３の成膜槽１３および基板巻取シ槽２２の所定
位置の隔壁に設けられて可撓性基板２０を連続して通過
させる狭いスリットである。

このように構成された薄膜太陽電池の連続製造装置にお
いて、第１の成膜槽１１と第２の成膜槽１２との間およ
び第２の成膜槽１２と第３の成膜槽１３との間には、そ
ねそれ独立した真空ポンプ２５を有するａｔの中間槽２
３および第２の中間槽２４を設け、基板巻出し槽２１お
よび基板巻取シ槽２２を含む全槽１１，２３，１２，２
４゜１３の隔壁には可撓性基板２０が通過し得る狭いス
リット２６を設けたことによって、全槽は空間的に連結
されているので、第１．第２の中間槽２３．２４の真空
ポンプ２５と第１．第２．第３の成膜槽１１．１２．１
３の真空ポンプ！６とを独立させて第１．第２の中間槽
２３．２４の圧力を第！、第２．第３の成膜槽ＩＩ、１
２．１３よりも低く保持烙せておけば、各＠Ｉ、第２．
第３の成膜槽ＩＩ、１２．１３間の雰囲気ガスが相互に
混合することがなく、基板巻出し４！Ｉ２＋から連続し
て供給される長尺の可撓性基板２０は各成膜槽ＩＩ、１
２．１３を順次通過しながら下部電極。

ａ−８ｉ層および上部電極が形成されて薄膜太陽電池が
製造できる。また、このような構成によねば、各成膜槽
ＩＩ、１２．１３間を仕切るパルプを設けて開閉する手
段および各成膜＠ｔｔ、ｔ２゜１３内に個々の基板を搬
送させる搬送手段が不要となるので、装置が簡単となり
、ロール状に巻設された長尺の可撓性基板２０を用いて
連続して大量に薄膜太陽電池が製糸できる。

第４図は本発明による太陽電池の連続製造装置の他の実
施例を示す要部断面構成図であり、前述の図と同記号は
同一要素となるのでその説明は省略する。同図において
、第１の成膜槽１１と第２の成膜槽１２との間および第
２の成膜槽１２と第３の成膜槽１３との間には、各成膜
槽１　＋　、　１２゜１３よシも真空圧力を低下させる
真空ポンプ２５を結合し、た第１の中間４１Ｊ２３お゛
よび第２の中間槽２４がそれぞれ設けられており、寸た
６槽°ｌ０９１１．２３，１２．２４，１３．１４の所
、定位置の隔壁には基板１を連続して通過させるスリッ
ト２６が設けられている〇 このような構成においても、各成膜槽１１゜１２．１３
間の雰囲気ガスが相互に混合することがなくな９、基板
１は各成膜＠ＩＩ、１２．１３のスリット２６を順次通
過しながら、多層膜が形成され、太陽電池が製造できる
。

なお、前述した実施例においては、成膜槽が３槽の場合
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、各成膜槽間に中間槽が配設されていれば、必要
に応じて伺槽でも成膜層を増大させることによっても前
述と全く同様の効果が得られる。寸た２つの成膜槽の間
に！つの中間槽を配設した場合について説明したが、本
発明はこれに限２νされるものではなく、必要に応じて
２つ以上の中間槽を配設しても前述と全く同様の効果が
得られることは勿論である。

〔発明の効果１ 以上駅１明したように本シ１１明による太陽電池の連続
製造装置によねば、太陽電池が連続的に大量生成できる
ので、太陽電池を低コストで提供できるという極めて浚
ｔ］；’ヒ効来が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は太８７Ｍ、池の一例を示す要部断面構成図、第
２図は従来の太陽電池の製造装置の一例を示す要部断面
枯放図％第３図は本発明による太陽電池の連続製造装置
の一実施例を示す要部断面構成図、第４図は本発明によ
る太陽電池の連続製造装置の他の実施例を示す要部断面
構成図である。 １・・・・基板、２・・・・下部電極、３・・・・Ｐ型
ａ−８４，４・・・・ｉ型ａ−８ｉ、５・・・・Ｎ型ａ
−８１，６・・・・上部電極、１０・・・・ローディン
グ槽、１１・・・・第１の成膜槽、１１ａ・・・・蒸発
源、１２・・・・第２の成膜槽、１２ａ・・・・成膜用
ｔｉ′樋、１３・・・・第３の成膜槽、１３ａ・・・・
蒸発源、１４・・・・アンローディング［，１，５・・
・・バルブ、Ｉ６・・・・Ｘ穿ポンプ、２０・・・・可
撓性基板、２１・・・・。 基板巻出し槽、・２２・・・・基板巻取シ槽、２３・・
・・第１の中間槽、２４・・・・第２の中間槽、２５・
・・・真空ポンプ、２６・・・・スリット。 代理人　弁理士　薄　１）利　辛 第１図 第２図 １ら　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１６第３図 ■ ５１６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 減圧された複数の成膜槽内を順次通過させて基板上に複
   数種の薄膜を順次積層してなる薄膜太陽τｆ池の連続製
   造装置において、前記０数の成膜槽の各格間に独立した
   排気系を有する中間槽を設けるとともに前記成膜槽と中
   間槽との隔壁に前記基板を通過させるスリットを設けた
   ことを特徴とする薄升゛３太陽旬：　ｆｉＪＪの連続製
   造装置。