光起電装置への適用のための改善されたシリコン薄膜堆積
本発明は、半導電性金属層のオンライン堆積の費用効率のよい方法を提供する。特に、本発明はフロートガラス製造処理において、ｐ−型、ｎ−型及びｉ−型の半導電性金属層の堆積のためのオンライン熱分解堆積法を提供する。更に、本発明は、単接合、２接合、３接合及び多接合ｐ−（ｉ−）ｎ及びｎ−（ｉ−）ｐ型半導電性金属層の製造のためのオンライン熱分解堆積方法を提供する。かかるｐ−型、ｎ−型及びｉ−型半導電性金属層は、光起電産業において有用であり、光起電モジュールの製造者にとっては「付加価値」製品として魅力があるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光起電（ＰＶ）装置において用いられるシリコン系薄膜堆積及びその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、光起電基板へのシリコン系薄膜の堆積の効率を高める改善された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願で参照する全ての米国及び外国の特許及び公開された特許出願は、それらの全体が参照としてここに組み入れられる。矛盾が生じた場合は、定義を含み本願が支配するものとする。
【０００３】
代替資源のうち、太陽は、日々地球に無限のエネルギーを注いでおり、最も豊富な自然資源であると考えられる。太陽の光エネルギーを捕らえて、これを電気に交換することについて、多くの技術が存在する。光起電（ＰＶ）モジュールは、かかる技術を表し、今日までに、遠隔電力システム、宇宙船、及び無線装置等の消費財といった分野に多くの用途を見出している。
【０００４】
光起電モジュール、または装置は、光電効果により機能する。ＰＶ装置の光電効果は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２、またＣＩＳとも称される。）及び二セレン化銅インジウムガリウム（ＣｕＩｎＧａＳｅ２、またＣＩＧＳとも称される）等の半導電性物質の利用により実現されうる。これらの物質のうち、シリコンは、（１）その入手しやすさと、（２）物質ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣＩＳ及びＣＩＧＳと比べて低い費用であることを理由として、光起電装置において最もよく利用されている。しかしながら、今日に至るまで、シリコン系ＰＶ装置は、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣＩＳ及びＣＩＧＳ系のものよりも効率が低いことがわかっている。
【０００５】
ＰＶモジュールは、薄膜でコーティングされたガラス等のＰＶ基板を組み入れたものであることが知られている。薄膜光起電装置は、通常はやはり薄膜である透明な表側導体を更に組み入れたものである。使用されている最も一般的な導電薄膜は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）といった、透明導電酸化物（ＴＣＯ）である。ＴＣＯの主な機能は２つある。第１に、ＴＣＯは、その下にある光吸収材料まで光を通すことを可能とする。第２に、ＴＣＯは、光によって発生した電荷を光吸収材料から離れるように運ぶオーム接点として作用する。かかるＴＣＯは、あらゆる種類の光起電及び太陽モジュールのために望ましく、シリコン系の光起電モジュールのために特に望ましい。
【０００６】
ガラス上の光起電薄膜は、多くの理由により望ましい。ガラスはどこにでもあるものであり、そのため、ＰＶ薄膜の導入のための既存の基盤を与える。更に、ガラス製造方法は周知である。かかる周知のガラス製造方法の一つは、フロート又はフラットガラスを製造するフロートライン法である。ガラス上の薄膜についてのこの望ましさの結果、ガラス上に薄膜コーティングを作製する多くの方法がある。これらの既存の方法の一つは、「オンライン」堆積として知られるものであり、コーティング装置がフロートラインのスズ浴の中、又はフロートラインのスズ浴の下流に配置されるものである。
【０００７】
一般的に、ＰＶモジュール製造者は、例えば、包括的な構造、すなわち、ガラス基板／アンダーコーティング（ＵＣ）／ＴＣＯを含むＰＶ基板を購入する。より具体的には、オキシ炭化ケイ素のアンダーコーティング及びフッ素ドープ酸化スズのＴＣＯ層を有するガラス基板であって、アンダーコーティング及びＴＣＯ層はいずれもオンライン工程において熱分解により堆積されるものである。
【０００８】
上述のようなＰＶモジュール基板を得た後、最終的なＰＶモジュールを実現するべく無数の処理工程に着手しなくてはならない。半導電性薄膜の堆積に必要な処理工程は、（Ａ）半導体薄膜層の堆積に先立ってＰＶモジュール基板を清浄し、洗浄することと、（Ｂ）半導体薄膜層の堆積に先立ってＰＶモジュール基板を再加熱及び再冷却することと、（Ｃ）半導体薄膜層の堆積とを含むが、これらに限られない。半導電性薄膜層の堆積の後、最終的なＰＶモジュールを得るために更なる処理工程が必要である。これらの工程は、（Ｄ）個々のＰＶセルを形成するためシリコン層をレーザー切断することと、（Ｅ）バック接点を形成することと、（Ｆ）ＰＶモジュールを積層することと、（Ｇ）ＰＶモジュールを配線することと、（Ｈ）ＰＶモジュールをポッティングすることと、（Ｉ）ＰＶモジュールをテストすることとを含むがこれらに限られない。
【０００９】
半導電性薄膜の堆積に関する上述の処理工程は、ＰＶモジュールの製造に関連するかなりの製造時間及び費用がかかる。半導体薄膜堆積工程によって必要とされる時間及び費用の量は、ＰＶモジュールから発生される電気を、化石燃料から発生される電気と経済的に匹敵するものでなくする主な障害のうちの一つである。今日に至るまで、シリコン薄膜系のＰＶモジュールから発生する電気については、３ドル／ピークワット（ｐＷ）をはるかに超える費用がかかる。
【００１０】
光起電装置は多くの用途を見出してきたが、ＰＶモジュールによって発生する電気が従来の化石燃料から発生する電気に対して競争力のあるものとなるまでには、克服すべき多くの障害が依然として存在する。同じように、ＰＶモジュール製造費用は、ＰＶモジュールから発生する電気が従来の化石燃料から発生する電気に対して競争力とあるものとなるのを防止している最も大きな障害を表す。
【００１１】
従って、ＰＶモジュール製造方法の分野において、ＰＶモジュールの製造の上述の課題を克服しうるものに対するニーズが依然としてある。特に、ＰＶモジュールの技術において、より費用効率がよく製造されうるものに対するニーズが依然としてある。
【００１２】
＜関連する出願への相互参照＞
本願は、ここに参照として全体が組み入れられる２００９年４月７日出願の米国仮特許出願第６１／１６７，３４９号に基づき優先権を主張する。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、ＰＶモジュール基板上にシリコン薄膜を堆積する方法を提供する。
【００１４】
本発明の１つの側面では、ＰＶモジュール基板上にシリコン薄膜を熱分解堆積する方法が提供される。
【００１５】
本発明の１つの側面では、ＰＶモジュール基板上にシリコン薄膜をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１６】
本発明の１つの側面では、ＰＶモジュール基板上にアモルファスシリコン薄膜をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１７】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に結晶シリコン薄膜をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１８】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に正型シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１９】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に真性型、又はドープされていないシリコン（ｉ−Ｓｉ）薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２０】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に負型シリコン（ｎ−Ｓｉ）薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２１】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｐ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２２】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｎ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２３】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｐ−ｉ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２４】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｎ−ｉ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２５】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｐ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２６】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｎ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２７】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｐ−ｉ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２８】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｎ−ｉ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２９】
本発明の更なる他の側面では、本願に記載のオンライン堆積法により製造された「付加価値」ＰＶモジュール基板製品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術によるＰＶ基板のコーティング構造、すなわちガラス／ＵＣ／ＴＣＯを示す図である。
【図２】本発明によるＰＶ基板上に配置された単接合ｐ−ｉ−ｎ型シリコン層の構造を示す図である。
【図３】本発明によるＰＶ基板上に配置された２接合ｐ−ｉ−ｎ型シリコン層の構造を示す図である。
【図４】本発明によるＰＶ基板上に配置された３接合ｐ−ｉ−ｎ型シリコン層の構造を示す図である。
【図５】本発明によるＰＶ基板上に配置された単接合ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の構造を示す図である。
【図６】本発明によるＰＶ基板上に配置された２接合ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の構造を示す図である。
【図７】本発明によるＰＶ基板上に配置された３接合ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、多くの異なった形で具現化されうるが、本開示は、本発明の原理の例を与えるものと考えられるべきであって、かかる例は本願に記載及び／又は図示された望ましい実施例に本願を限定することが意図されたものではないとの理解のもと、本願には多くの例示的な実施例が記載されている。種々の実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分詳細に記載されている。他の実施形態が用いられてもよいこと、並びに、本発明の主旨又は範囲から逸脱することなく構造的及び論理的な変更もなされうることが理解されるべきである。
【００３２】
本発明による方法は、一般式、すなわち、ガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ／ｐ型金属／ｎ型金属、又はガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ／ｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属で表されるものを含むＰＶモジュール基板を提供する。当業者は、ｐ型金属／ｎ型金属及びｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属の順序を単ｐ−ｎ型接合及び単ｐ−ｉ−ｎ型接合として夫々認識するであろう。本発明による方法は、２、３及び多ｐ−（ｉ−）ｎ型接合を製造するために容易に適合され構成される。かかる適合及び構成は、当業者により認識され、認められるであろう。本発明による方法はまた、２、３及び多−ｎ−（ｉ−）ｐ型接合を製造するために容易に適合され構成されるであろう。
【００３３】
本発明による方法はまた、追加的な薄膜層又は複数の層を上述のコーティング構造に導入するのに適応されうる。かかる追加的な層は、金属層の上又は下に配置されうる。非限定的な例として、一般式：ガラス基板／アンダーコート層１／アンダーコート層２／ＴＣＯ／ｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属のＰＶモジュール基板を形成するよう、ガラス基板の上かつ金属層の下（そしてＴＣＯ層の下）に、他のアンダーコーティング薄膜層が配置されうる。アンダーコーティングの数の選択は、当業者によって認識され、認められるであろう。他の制限的でない例として、一般式：ガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ層１／ＴＣＯ層２／ｐ型金属／ｉ型金属／／ｎ型金属のＰＶモジュール基板を形成するよう、他のＴＣＯ薄膜層が第１のＴＣＯ薄膜層の上又は下に配置されうる。ＴＣＯ薄膜層の数の選択は、当業者によって認識され、認められるであろう。更なる制限的でない例として、ＴＣＯ層と金属層の間に更なる層又は複数の層が配置されうる。ＴＣＯ層と金属層の間に配置されるかかる更なる層は、界面層（ＩＦＬ）として知られ、本発明の方法によりＰＶ基板に組み入れられると、一般式：ガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ／ＩＦＬ／ｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属のＰＶモジュール基板を形成しうる。かかるＩＦＬは、ＰＶ基板に機械的及び化学的な耐性を与えることができ、また、ＰＶ基板の光学性質を向上させうる。既知のＩＦＬは、チタン酸化物、亜鉛酸化物、及びチタンと亜鉛の酸化物の組合せに基づくものである。
【００３４】
「アンダーコート層」、またはＵＣとは、色中和のために必要な屈折率を与える薄膜であり、従って、ＰＶＴＣＯモジュールの透過率を改善するのに役立つ。
【００３５】
「透明な導電酸化物」、又はＴＣＯとは、金属及び酸化物から作られる薄膜層である。ＰＶモジュールに関して、ＴＣＯは、その下にある活性光吸収材料まで光が通るのを可能とするよう、また、光によって発生した電荷を光吸収材料から離れるように運ぶオーム接点として作用するよう、機能する。
【００３６】
「Ｎ層」又は半導体材料の負に帯電した層は、リン又その他のＶ族元素の出発物質と、堆積されたときに化学的に結合して（即ちドープされて）、導電性を持たせるものである。また、ｎ層は、水素で不動態化されうることに留意すべきである。例えば、ｎ型シリコン又はｎ−Ｓｉは、Ｖ族元素でドープされた金属シリコンの層である。
【００３７】
「Ｐ層」又は半導体材料の正に帯電した層は、堆積されたとき、容易に電子を受け入れる導電性の材料へと変えるホウ素又は他のＩＩＩ族元素の出発物質と化学的に結合する（即ちドープされる）ものである。また、ｐ型シリコンは、水素で不動態化されうることに留意すべきである。例えば、ｐ型シリコン又はｐ−Ｓｉは、ＩＩＩ族元素でドープされた金属シリコンの層である。
【００３８】
「Ｉ型シリコン」、又はｉ−Ｓｉは、他の化学物質と結合することなく堆積されたシリコン、又はシリコンの層である。言い換えると、ｉ−Ｓｉは、ドープされていないシリコン、又はシリコンの層である。Ｉ−Ｓｉは、真性型シリコンとも称される。また、ｉ型シリコンは水素で不動態化されうることに留意すべきである。
【００３９】
「アモルファスシリコン」又はａ−Ｓｉは、シリコンの非結晶同素形である。ａ−Ｓｉでは、長距離結晶順序性はなく、原子は連続するランダムなネットワークを形成する。必要であれば、材料は水素で不動態化されてもよく、これにより層間拡散が減少する。
【００４０】
「結晶シリコン」又はｃ−Ｓｉには、幾つかの種類がある。夫々は、ナノ結晶シリコン（ｎｃ−Ｓｉ）、マイクロ結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、又は多結晶のように結晶の大きさで特徴付けられる。
【００４１】
「Ｐ−Ｎ接合」又はｐ−ｎ接合は、Ｐ型及びＮ型の半導体薄膜層を非常に密接に一緒に結合することによって形成される接合又は接点をいう。接合の語は、半導体薄膜層の２つの領域が出会う領域をいう。
【００４２】
「Ｐ−Ｉ−Ｎ接合」又はｐ−ｉ−ｎ接合は、次のような基本的なシナリオを指す。即ち、中間の真性層（ｉ型又はドープされていない）がｎ型層とｐ型層の間にある３層のサンドイッチ構造が作られる。同様に、「Ｎ−Ｉ−Ｐ接合」又はｎ−ｉ−ｐ接合は、次のような基本的なシナリオを指す。即ち、中間の真性層（ｉ型又はドープされていない）がｐ型層とｎ型層の間にある３層のサンドイッチ構造が作られる。いずれのシナリオでも、この形状は、ｐ型領域とｎ型領域の間に電流を発生する。例えば、ｐ−ｉ−ｎアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）セルでは、最上層がｐ型ａ−Ｓｉであり、中間層が真性シリコンであり、最下層がｎ型ａ−Ｓｉである。
【００４３】
「単接合」とは、電子アクセプタの密度が高い領域（ｐ型）から電子ドナーの密度が高い領域（ｎ型）へのｐ−ｎ接合といった、半導体層間の単一の遷移領域を有するＰＶモジュールをいう。
【００４４】
「多接合」とは、２つ又はそれ以上のセル接合を含むＰＶ装置をいい、より高い全体効率を達成するよう、各接合が太陽スペクトルの特定の部分に対して最適化されている。この種の構造は、タンデムセルとも称され、太陽スペクトルのより大きい領域を捕捉することにより、より高い全体変換効率を達成しうる。
【００４５】
「フロートガラス」又は「フラットガラス」は、溶融ガラスの連続する流れを溶融スズの浴に浮かべることによりフロートライン上で製造されるガラスをいう。溶融ガラスは、金属の表面に広がり、高品質の一貫して平滑なガラス板を作り出す。
【００４６】
「鋳造ガラス」又は「パターンガラス」は、溶融ガラスの連続する流れを鋳造ロールを通して鋳造することにより、または、溶融ガラスが型の中で固まるのを許すことにより製造されるガラスをいう。
【００４７】
「オンライン法」又は「オンライン」は、ガラスコーティング技術の当業者に周知であり、よく理解された用語であり、本願の目的においては、ガラス製造ライン上でのガラスの製造中にガラスにコーティングすることをいう。これは、フロートガラス及び鋳造ガラスを含むがこれらに限られない。
【００４８】
「オフライン法」又は「オフライン」もまた、ガラスコーティング技術の当業者に周知であり、よく理解された用語であり、本願の目的においては、ガラスがガラス製造ラインで製造され取り除かれた後にガラスをコーティングすることをいう。
【００４９】
「その上へ堆積される」又は「その上に堆積される」という場合は、物質が、基準層の上に直接的又は間接的に塗布されることを意味する。間接的に塗布される場合、一又はそれ以上の層が介在しうる。更に、特にことわりのない限り、本発明のコーティングについて、フォーマット「［物質１］／［物質２］／［物質３］／．．．」又はフォーマット「第１の［物質１］層；第１の［物質２］層；第２の［物質１］層；第２の［物質２］層；．．．」といったフォーマットを用いて記述するとき、後続の物質は各々、先行する物質の上に直接的又は間接的に堆積されることを意味する。
【００５０】
「ピークワット」又はｐＷは、光起電太陽エネルギー装置に関連して最もよく使用される電力の出力の尺度である。ＰＶ発電装置について、ワットピークでのその電力は、ワットで測定された装置のピーク出力として定義される。従って、１ｐＷシステムは、理想条件下では１Ｗを生じさせる。特に、セルのｐＷは、ＰＶモジュールが製造者の工場から出る前に、工業規格光試験の下で測定されたワット単位のＤＣ電力出力である。規格光試験は、１平方メートル当たり１０００ワットの光強度、２５℃の周囲温度、及び大気を通過した太陽光と同様のスペクトルの規格条件の下で照射されたときの出力電力を試験する。
【００５１】
本願に開示される本発明の発明者は、驚くべきことに、既知のＰＶ基板は、シリコンをベースとする薄膜層の作製のための更なるオンライン熱分解堆積処理を受けうることを見出した。更に、かかる驚くべき知見は、ＰＶモジュール製造者が購入の際に「付加価値」製品と考え得るＰＶ基板の製造を可能とする。図１は、ガラス基板（１０）上に配置されたアンダーコーティング層（２０）上にＴＣＯ層（３０）が配置されたかかる既知のＰＶ基板を示す。
【００５２】
ＰＶ基板を購入するＰＶモジュール製造者にとっての幾つかの欠点は、必要な半導電性薄膜層の堆積により生ずる。これらの欠点のうちの２つは、半導電層を堆積するのに必要な時間の長さと、半導電層の堆積の費用である。必要な時間の長さに関して、ＰＶモジュール製造者は一般的には半導電層の堆積のために約２時間乃至約４時間（開始から終了まで）を費やす。約２時間乃至約４時間の製造時間は、購入したＰＶ基板をコンベヤーに載せること、ＰＶ基板がコンベヤーに載っている間に洗浄及び清浄すること、半導体薄膜層堆積に最適な条件を作るべくＰＶ基板がコンベヤーに載っている間に再加熱及び再冷却すること、及び、半導体薄膜層を堆積すること、という処理工程を含むが、これらに限られるものではない。
【００５３】
本願に開示する主な事項の発明者は、驚くべきことに、半導電性薄膜層がオンライン処理中に堆積されうることを見出した。半導電性物質の選択については、物質がオンラインで堆積されることが可能であるかぎり特に制限はない。本発明の実施態様では、必要な半導電性薄膜層のために金属シリコンが用いられることが好ましい。
【００５４】
本発明による方法は、一般式：（Ａ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ（ｐ−ｉ−ｎ単接合）、（Ｂ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ（ｐ−ｉ−ｎ２接合）、及び（Ｃ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ（ｐ−ｉ−ｎ３接合）のオンラインで製造されたＰＶモジュール基板を提供しうる。なお、本願に記載の単接合、２接合、及び３接合ｐ−ｉ−ｎ層は、本発明を代表するものである。当業者は、本願に記載の方法が、３よりも多いｐ−ｉ−ｎ接合を含むＰＶモジュール基板の製造にどのように適合されるかわかるであろう。
【００５５】
また、本発明による方法は、一般式：（Ａ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ（ｎ−ｉ−ｐ単接合）、（Ｂ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ（ｎ−ｉ−ｐ２接合）、及び（Ｃ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ（ｎ−ｉ−ｐ３接合）のオンラインで製造されたＰＶモジュール基板を提供しうる。なお、本願に記載の単接合、２接合及び３接合ｎ−ｉ−ｐ層は、本発明を代表するものである。当業者は、本願に記載の方法が、３より多いｎ−ｉ−ｐ接合を含むＰＶモジュール基板の製造にどのように適合されるかわかるであろう。
【００５６】
本発明の方法により説明されるＰＶ基板については、必要ではないが、アンダーコーティングが基板と透明な導電性酸化物薄膜の間に配置されるよう、アンダーコーティングを透明な導電性酸化物薄膜の下に配置することが望ましい。
【００５７】
本発明のアンダーコーティング層については、特に限られるわけではないが、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素及びそれらの組合せを使用することが好ましい。本発明のアンダーコーティング層については、オキシ炭化ケイ素の薄膜をアンダーコーティングとして用いることが最も好ましい。
【００５８】
本発明のＴＣＯ層については、特に限られるわけではないが、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を用いることが好ましい。本発明のＴＣＯ層については、フッ素ドープ酸化スズを用いることが好ましい。
【００５９】
本発明の半導電層については、導電性物質の選択は、物質が熱分解により堆積されることが可能である限り、特に限られるものではない。熱分解により堆積されることが可能であることが知られている半導電性金属は、シリコン、カドミウム、テルル、インジウム、ガリウム、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、亜鉛及びそれらの組合せである。
【００６０】
本発明の実施例では、シリコンを用いることが好ましい。シリコンは、高い温度で出発物質シランから熱分解により堆積されうる。ｐ型シリコン層については、含ホウ素出発物質をシランと組み合わせることにより、正に帯電したｐ型シリコン層が得られる。ｎ型シリコン層については、含リン出発物質をシランと組み合わせることにより、負に帯電したｎ型シリコン層が得られる。ｉ型シリコンについては、ドープされていないシリコン層であるため、シラン以外の他の化学出発物質は必要ではない。任意に、必要であれば、ｉ−Ｓｉ層は水素で不動態化されうる。これは、シランを水素ガスと組み合わせることにより達成されうる。
【００６１】
以下の記載は、本発明によるＰＶ基板を提供する一般的な方法を与えるものである。以下の記載は、制限的ではないものであることが意図され、一般的なものとして記載された修正及び変形は、薄膜コーティング技術における当業者により、所望の最終的なＰＶ基板のために適合され、変更されることができ、かかる変更は依然として本発明の範囲内にある。
【００６２】
ソーダ石灰シリカガラスは、周知のガラスバッチ組成から作成されうる。ガラスバッチ組成は、ガラス溶融炉内で加熱することによって溶融され、次にフロートライン設備のスズ浴に向かわせられ得る。鋳造ガラスの場合、溶融ガラスは、鋳造ローラ又は鋳型のいずれかに向けられる。フロートラインのスズ浴内に配置された第１のコーターから、アンダーコーティング層が堆積されうる。鋳造ガラスの場合、コーターは鋳造ローラ又は鋳型のいずれかの下流に配置される。第１のコーターの下流に配置された第２のコーターから、透明な導電性酸化物薄膜層が堆積されうる。
【００６３】
第２のコーターの下流に配置された第３のコーターから、ｎ−Ｓｉ又はｐ−Ｓｉ層が、アンダーコーティング及び透明な導電性酸化物層を含むＰＶ基板上に堆積されうる。
【００６４】
ｎ−Ｓｉ層が第３のコーターから製造されることが望まれる場合、ｎ−Ｓｉ薄膜層の作製及び堆積のため、シラン（ＳｉＨ４）及びドーパントを含む混合ガス流がガラスリボンの加熱された表面に当てられうる。ｎ−Ｓｉ層の製造に最もよく用いられるドーパントは、リンといったＶ族元素である。ｎ−Ｓｉ層のドープのための含リン出発物質の選択は、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−ｔ−ブチル及びホスフィンを含むが、これらに限られない。本発明のｎ−Ｓｉ層のドープにホスフィンを用いることが好ましい。前述の出発物質の各々について含まれる混合ガス流のガスは、以下の流量範囲、すなわち、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．０−５０．０ｇ／ｍｉｎ、及び（２）ホスフィン（ＰＨ３）０．０−２５．０ｇ／ｍｉｎで供給されうる。出発物質を運ぶのに好ましい範囲は、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．５−３０．０ｇ／ｍｉｎ、及び（２）ホスフィン（ＰＨ３）０．５−１５．０ｇ／ｍｉｎである。所望であれば、本発明によるかかるｎ−Ｓｉ層は、出発物質の混合ガス流に水素ガスを含めることにより水素で不動態化されうる。水素ガスは、０．０−２０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。水素ガスの好ましい範囲は、０．５−１０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。
【００６５】
ｐ−Ｓｉ層が第３のコーターから製造されることが望まれる場合、シラン（ＳｉＨ４）及びドーパントを含む混合ガス流は、ｐ−Ｓｉ薄膜層の作製及び堆積のため、ガラスリボンの加熱された表面に向けられうる。ｐ−Ｓｉ層の製造に最も多く用いられるドーパントは、ホウ素といったＩＩＩ族元素である。ｐ−Ｓｉ層のドープのための含ホウ素出発物質の選択は、ジボラン、三臭化ホウ素、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素及び三ヨウ化ホウ素を含むが、これらに限られない。本発明のｐ−Ｓｉ層のドープにジボランを用いることが好ましい。前述の出発物質の各々に含まれる混合ガス流のガスは、以下の流量範囲、即ち、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．０−５０．０ｇ／ｍｉｎ；及び（２）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）０．０−２５．０ｇ／ｍｉｎで供給されうる。出発物質を運ぶのに好ましい範囲は、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．５−３０．０ｇ／ｍｉｎ、及び（２）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）０．５−１５．０ｇ／ｍｉｎである。所望であるとき、本発明によるかかるｐ−Ｓｉ層は、出発物質の混合ガス流に水素ガスを含めることにより、水素で不動態化されうる。水素ガスは、０．０−２０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。水素ガスの望ましい範囲は、０．５−１０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。
【００６６】
第３のコーターの下流に配置された第４のコーターから、ｎ−Ｓｉ又はｐ−Ｓｉ層は、ＰＶ基板上に熱分解により堆積されうる。第４のコーターからｎ−Ｓｉ層又はｐ−Ｓｉ層のいずれが製造されるかの選択は、第３のコーターからどの種類のケイ素層がＰＶ基板上に堆積されたかに依存する。第３のコーターにおいてｎ−Ｓｉ層が作製された場合、ｐ−Ｓｉ層は、上述のように第４のコーターから作製されうる。ｐ−Ｓｉ層が第３のコーターで作製された場合、ｎ−Ｓｉ層は、上述のように第４のコーターから作製されうる。
【００６７】
アモルファス及び結晶シリコン系のＰＶモジュールの場合のように、ｎ−Ｓｉ層とｐ−Ｓｉ層の間にｉ−Ｓｉ半導電性薄膜層を組み込むことが必要な場合、かかるｉ−Ｓｉ層を作製するための堆積用に、第３と第４のコーターの間に他のコーターが配置されうる。ｉ−Ｓｉ層を作製することが望まれている場合、ｉ−Ｓｉ薄膜層の作製及び堆積のためにガラスリボンの加熱された表面にシラン（ＳｉＨ４）を含むガス流が当てられ得る。シランガスは、０．０−５０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。シランガスの好ましい範囲は、０．５−３０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。所望であれば、ｉ−Ｓｉ層は、水素で不動態化されうる。これを達成するために、水素ガスは、以下の流量範囲、即ち、０．０−２０．０ｇ／ｍｉｎでシラン出発物質と結合されうる。水素ガスの好ましい範囲は、０．５−１０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。
【００６８】
一般的に、フロートラインにおいてフロートバスの下流に配置されうるコーターの数については、フロートライン上にかかるコーターの配置のための十分なスペースがあるかぎり、制限はない。同様に、鋳造ガラスライン上で鋳造ローラー又は鋳型の下流に配置されうるコーターの数については、かかるコーターの配置のための十分なスペースがあるかぎり、制限はない。しかしながら、潜在的に下流に配置されうるコーターの数は、溶融ガラスリボンの製造に用いられるラインの長さによって制限を受ける。当業者は、コーティング装置及び機器を、スズ浴の内部又はスズ浴の下流又は鋳造ローラー若しくは鋳型の下流のいずれにどのように設け、組み込むかを認識するであろう。また、上述の一般的な記載の本発明の実施形態は、単接合ｐ−（ｉ−）ｎ型ＰＶ基板のコーティング構造に関するものであるが、当業者は、２接合、３接合及び多接合ｐ−（ｉ−）ｎ型ＰＶ基板を製造するのに必要とされる追加的なコーターをどのように設け、組み込むかを認識するであろう。同様に、当業者は、単接合、２接合、３接合及び多接合ｎ−（ｉ−）ｐ型ＰＶ基板を製造するのに必要な適合を認識するであろう。
【００６９】
本発明の発明者は、驚くべきことに、ＰＶモジュール製造者の場合と比較したとき、半導電層をはるかに短い時間で堆積させることが可能であることを見出した。これは、堆積工程をオンラインで行うことによるものである。典型的には、ＰＶモジュール製造者が半導電層を製造するのには２乃至４時間かかりうる。半導電性金属層のオンライン製造のための堆積技術を組み込むことにより、ＰＶモジュール製造者がかかる層を製造する必要がなくなる。従って、ＰＶモジュール製造者によって生ずるコストは、著しく低減されうる。更に、発明者は、半導電層を、数分で、それどころか数秒で堆積することが可能であることを見出した。本願に記載する堆積工程は、熱分解堆積工程であることが好ましい。
【００７０】
更に、本発明の発明者は、半導電層のオンライン堆積が、ガラスの連続するリボン上に層を堆積するという利点を提供することを見出した。したがって、これにより、半導電層は縁効果を受けないため、より高品質の膜が得られる。本発明の方法はまた、ＰＶモジュール製造者が利用することが多いオフラインのスパッタリング工程と比較して、出発物質についての費用の減少と、コーティング効率の改善を可能とする。
【００７１】
本発明の方法は、本願に記載の本発明による方法によって製造されたＰＶ基板の購入を望むＰＶモジュール製造者にとって魅力的な特徴を与える。かかる特徴は、ＰＶ半導電層を「付加価値」製品として望ましいものとし、（１）シリコン層堆積前にＰＶモジュール製造者がＰＶ基板を洗浄又は製造する必要をなくし、（２）半導電層堆積のためにＰＶモジュール製造者がＰＶ基板を再加熱及び再冷却する必要性をなくし、並びに（３）ＰＶモジュール製造者が半導電層を堆積、又はスパッタリングする必要をなくす。これらの処理工程をなくすことにより、ＰＶモジュール製造者にとって大きな費用削減となる。
【００７２】
〔実施例１〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン単接合ＰＶ基板を表す図２に具現化されるような、本発明によるｐ−ｉ−ｎコーティングを有するＰＶ基板を製造するオンライン方法について記載したものである。
【００７３】
フロートバスの内部に配置された第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【００７４】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【００７５】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【００７６】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【００７７】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【００７８】
〔実施例２〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン２接合ＰＶ基板を表す図３に具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【００７９】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【００８０】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【００８１】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【００８２】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【００８３】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【００８４】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【００８５】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【００８６】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【００８７】
〔実施例３〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン３接合ＰＶ基板を表す図４によって具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【００８８】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【００８９】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【００９０】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【００９１】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【００９２】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【００９３】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【００９４】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【００９５】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【００９６】
第８のコーターの下流に配置した第９のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０’の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０”を形成した。
【００９７】
第９のコーターの下流に配置した第１０のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０”の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０”を形成した。
【００９８】
第１０のコーターの下流に配置した第１１のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０”の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０”を形成した。
【００９９】
〔実施例４〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン単接合ＰＶ基板を表す図５によって具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【０１００】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【０１０１】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【０１０２】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【０１０３】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【０１０４】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【０１０５】
〔実施例５〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン２接合ＰＶ基板を表す図６に具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【０１０６】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【０１０７】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【０１０８】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【０１０９】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【０１１０】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【０１１１】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【０１１２】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【０１１３】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【０１１４】
〔実施例６〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン３接合ＰＶ基板を表す図７によって具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【０１１５】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【０１１６】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【０１１７】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【０１１８】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【０１１９】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【０１２０】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【０１２１】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【０１２２】
第８のコーターの下流に配置した第９のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０’の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０”を形成した。
【０１２３】
第９のコーターの下流に配置した第１０のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０”の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０”を形成した。
【０１２４】
第１０のコーターの下流に配置した第１１のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０”の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０”を形成した。
【０１２５】
本発明について特定の実施形態に関して説明したが、本発明は上述の特定の詳細に限定されるものではなく、当業者に示唆を与えうる様々な変更及び修正を含み、それら全ては請求項によって定められる本発明の範囲にある。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光起電（ＰＶ）装置において用いられるシリコン系薄膜堆積及びその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、光起電基板へのシリコン系薄膜の堆積の効率を高める改善された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願で参照する全ての米国及び外国の特許及び公開された特許出願は、それらの全体が参照としてここに組み入れられる。矛盾が生じた場合は、定義を含み本願が支配するものとする。
【０００３】
代替資源のうち、太陽は、日々地球に無限のエネルギーを注いでおり、最も豊富な自然資源であると考えられる。太陽の光エネルギーを捕らえて、これを電気に交換することについて、多くの技術が存在する。光起電（ＰＶ）モジュールは、かかる技術を表し、今日までに、遠隔電力システム、宇宙船、及び無線装置等の消費財といった分野に多くの用途を見出している。
【０００４】
光起電モジュール、または装置は、光電効果により機能する。ＰＶ装置の光電効果は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２、またＣＩＳとも称される。）及び二セレン化銅インジウムガリウム（ＣｕＩｎＧａＳｅ２、またＣＩＧＳとも称される）等の半導電性物質の利用により実現されうる。これらの物質のうち、シリコンは、（１）その入手しやすさと、（２）物質ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣＩＳ及びＣＩＧＳと比べて低い費用であることを理由として、光起電装置において最もよく利用されている。しかしながら、今日に至るまで、シリコン系ＰＶ装置は、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣＩＳ及びＣＩＧＳ系のものよりも効率が低いことがわかっている。
【０００５】
ＰＶモジュールは、薄膜でコーティングされたガラス等のＰＶ基板を組み入れたものであることが知られている。薄膜光起電装置は、通常はやはり薄膜である透明な表側導体を更に組み入れたものである。使用されている最も一般的な導電薄膜は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）といった、透明導電酸化物（ＴＣＯ）である。ＴＣＯの主な機能は２つある。第１に、ＴＣＯは、その下にある光吸収材料まで光を通すことを可能とする。第２に、ＴＣＯは、光によって発生した電荷を光吸収材料から離れるように運ぶオーム接点として作用する。かかるＴＣＯは、あらゆる種類の光起電及び太陽モジュールのために望ましく、シリコン系の光起電モジュールのために特に望ましい。
【０００６】
ガラス上の光起電薄膜は、多くの理由により望ましい。ガラスはどこにでもあるものであり、そのため、ＰＶ薄膜の導入のための既存の基盤を与える。更に、ガラス製造方法は周知である。かかる周知のガラス製造方法の一つは、フロート又はフラットガラスを製造するフロートライン法である。ガラス上の薄膜についてのこの望ましさの結果、ガラス上に薄膜コーティングを作製する多くの方法がある。これらの既存の方法の一つは、「オンライン」堆積として知られるものであり、コーティング装置がフロートラインのスズ浴の中、又はフロートラインのスズ浴の下流に配置されるものである。
【０００７】
一般的に、ＰＶモジュール製造者は、例えば、包括的な構造、すなわち、ガラス基板／アンダーコーティング（ＵＣ）／ＴＣＯを含むＰＶ基板を購入する。より具体的には、オキシ炭化ケイ素のアンダーコーティング及びフッ素ドープ酸化スズのＴＣＯ層を有するガラス基板であって、アンダーコーティング及びＴＣＯ層はいずれもオンライン工程において熱分解により堆積されるものである。
【０００８】
上述のようなＰＶモジュール基板を得た後、最終的なＰＶモジュールを実現するべく無数の処理工程に着手しなくてはならない。半導電性薄膜の堆積に必要な処理工程は、（Ａ）半導体薄膜層の堆積に先立ってＰＶモジュール基板を清浄し、洗浄することと、（Ｂ）半導体薄膜層の堆積に先立ってＰＶモジュール基板を再加熱及び再冷却することと、（Ｃ）半導体薄膜層の堆積とを含むが、これらに限られない。半導電性薄膜層の堆積の後、最終的なＰＶモジュールを得るために更なる処理工程が必要である。これらの工程は、（Ｄ）個々のＰＶセルを形成するためシリコン層をレーザー切断することと、（Ｅ）バック接点を形成することと、（Ｆ）ＰＶモジュールを積層することと、（Ｇ）ＰＶモジュールを配線することと、（Ｈ）ＰＶモジュールをポッティングすることと、（Ｉ）ＰＶモジュールをテストすることとを含むがこれらに限られない。
【０００９】
半導電性薄膜の堆積に関する上述の処理工程は、ＰＶモジュールの製造に関連するかなりの製造時間及び費用がかかる。半導体薄膜堆積工程によって必要とされる時間及び費用の量は、ＰＶモジュールから発生される電気を、化石燃料から発生される電気と経済的に匹敵するものでなくする主な障害のうちの一つである。今日に至るまで、シリコン薄膜系のＰＶモジュールから発生する電気については、３ドル／ピークワット（ｐＷ）をはるかに超える費用がかかる。
【００１０】
光起電装置は多くの用途を見出してきたが、ＰＶモジュールによって発生する電気が従来の化石燃料から発生する電気に対して競争力のあるものとなるまでには、克服すべき多くの障害が依然として存在する。同じように、ＰＶモジュール製造費用は、ＰＶモジュールから発生する電気が従来の化石燃料から発生する電気に対して競争力とあるものとなるのを防止している最も大きな障害を表す。
【００１１】
従って、ＰＶモジュール製造方法の分野において、ＰＶモジュールの製造の上述の課題を克服しうるものに対するニーズが依然としてある。特に、ＰＶモジュールの技術において、より費用効率がよく製造されうるものに対するニーズが依然としてある。
【００１２】
＜関連する出願への相互参照＞
本願は、ここに参照として全体が組み入れられる２００９年４月７日出願の米国仮特許出願第６１／１６７，３４９号に基づき優先権を主張する。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、ＰＶモジュール基板上にシリコン薄膜を堆積する方法を提供する。
【００１４】
本発明の１つの側面では、ＰＶモジュール基板上にシリコン薄膜を熱分解堆積する方法が提供される。
【００１５】
本発明の１つの側面では、ＰＶモジュール基板上にシリコン薄膜をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１６】
本発明の１つの側面では、ＰＶモジュール基板上にアモルファスシリコン薄膜をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１７】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に結晶シリコン薄膜をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１８】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に正型シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００１９】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に真性型、又はドープされていないシリコン（ｉ−Ｓｉ）薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２０】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に負型シリコン（ｎ−Ｓｉ）薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２１】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｐ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２２】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｎ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２３】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｐ−ｉ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２４】
本発明の他の側面では、ＰＶモジュール基板上に単接合ｎ−ｉ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２５】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｐ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２６】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｎ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２７】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｐ−ｉ−ｎシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２８】
本発明の更なる他の側面では、ＰＶモジュール基板上に多接合ｎ−ｉ−ｐシリコン薄膜層をオンライン熱分解堆積する方法が提供される。
【００２９】
本発明の更なる他の側面では、本願に記載のオンライン堆積法により製造された「付加価値」ＰＶモジュール基板製品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術によるＰＶ基板のコーティング構造、すなわちガラス／ＵＣ／ＴＣＯを示す図である。
【図２】本発明によるＰＶ基板上に配置された単接合ｐ−ｉ−ｎ型シリコン層の構造を示す図である。
【図３】本発明によるＰＶ基板上に配置された２接合ｐ−ｉ−ｎ型シリコン層の構造を示す図である。
【図４】本発明によるＰＶ基板上に配置された３接合ｐ−ｉ−ｎ型シリコン層の構造を示す図である。
【図５】本発明によるＰＶ基板上に配置された単接合ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の構造を示す図である。
【図６】本発明によるＰＶ基板上に配置された２接合ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の構造を示す図である。
【図７】本発明によるＰＶ基板上に配置された３接合ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、多くの異なった形で具現化されうるが、本開示は、本発明の原理の例を与えるものと考えられるべきであって、かかる例は本願に記載及び／又は図示された望ましい実施例に本願を限定することが意図されたものではないとの理解のもと、本願には多くの例示的な実施例が記載されている。種々の実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分詳細に記載されている。他の実施形態が用いられてもよいこと、並びに、本発明の主旨又は範囲から逸脱することなく構造的及び論理的な変更もなされうることが理解されるべきである。
【００３２】
本発明による方法は、一般式、すなわち、ガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ／ｐ型金属／ｎ型金属、又はガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ／ｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属で表されるものを含むＰＶモジュール基板を提供する。当業者は、ｐ型金属／ｎ型金属及びｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属の順序を単ｐ−ｎ型接合及び単ｐ−ｉ−ｎ型接合として夫々認識するであろう。本発明による方法は、２、３及び多ｐ−（ｉ−）ｎ型接合を製造するために容易に適合され構成される。かかる適合及び構成は、当業者により認識され、認められるであろう。本発明による方法はまた、２、３及び多−ｎ−（ｉ−）ｐ型接合を製造するために容易に適合され構成されるであろう。
【００３３】
本発明による方法はまた、追加的な薄膜層又は複数の層を上述のコーティング構造に導入するのに適応されうる。かかる追加的な層は、金属層の上又は下に配置されうる。非限定的な例として、一般式：ガラス基板／アンダーコート層１／アンダーコート層２／ＴＣＯ／ｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属のＰＶモジュール基板を形成するよう、ガラス基板の上かつ金属層の下（そしてＴＣＯ層の下）に、他のアンダーコーティング薄膜層が配置されうる。アンダーコーティングの数の選択は、当業者によって認識され、認められるであろう。他の制限的でない例として、一般式：ガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ層１／ＴＣＯ層２／ｐ型金属／ｉ型金属／／ｎ型金属のＰＶモジュール基板を形成するよう、他のＴＣＯ薄膜層が第１のＴＣＯ薄膜層の上又は下に配置されうる。ＴＣＯ薄膜層の数の選択は、当業者によって認識され、認められるであろう。更なる制限的でない例として、ＴＣＯ層と金属層の間に更なる層又は複数の層が配置されうる。ＴＣＯ層と金属層の間に配置されるかかる更なる層は、界面層（ＩＦＬ）として知られ、本発明の方法によりＰＶ基板に組み入れられると、一般式：ガラス基板／アンダーコート層／ＴＣＯ／ＩＦＬ／ｐ型金属／ｉ型金属／ｎ型金属のＰＶモジュール基板を形成しうる。かかるＩＦＬは、ＰＶ基板に機械的及び化学的な耐性を与えることができ、また、ＰＶ基板の光学性質を向上させうる。既知のＩＦＬは、チタン酸化物、亜鉛酸化物、及びチタンと亜鉛の酸化物の組合せに基づくものである。
【００３４】
「アンダーコート層」、またはＵＣとは、色中和のために必要な屈折率を与える薄膜であり、従って、ＰＶＴＣＯモジュールの透過率を改善するのに役立つ。
【００３５】
「透明な導電酸化物」、又はＴＣＯとは、金属及び酸化物から作られる薄膜層である。ＰＶモジュールに関して、ＴＣＯは、その下にある活性光吸収材料まで光が通るのを可能とするよう、また、光によって発生した電荷を光吸収材料から離れるように運ぶオーム接点として作用するよう、機能する。
【００３６】
「Ｎ層」又は半導体材料の負に帯電した層は、リン又その他のＶ族元素の出発物質と、堆積されたときに化学的に結合して（即ちドープされて）、導電性を持たせるものである。また、ｎ層は、水素で不動態化されうることに留意すべきである。例えば、ｎ型シリコン又はｎ−Ｓｉは、Ｖ族元素でドープされた金属シリコンの層である。
【００３７】
「Ｐ層」又は半導体材料の正に帯電した層は、堆積されたとき、容易に電子を受け入れる導電性の材料へと変えるホウ素又は他のＩＩＩ族元素の出発物質と化学的に結合する（即ちドープされる）ものである。また、ｐ型シリコンは、水素で不動態化されうることに留意すべきである。例えば、ｐ型シリコン又はｐ−Ｓｉは、ＩＩＩ族元素でドープされた金属シリコンの層である。
【００３８】
「Ｉ型シリコン」、又はｉ−Ｓｉは、他の化学物質と結合することなく堆積されたシリコン、又はシリコンの層である。言い換えると、ｉ−Ｓｉは、ドープされていないシリコン、又はシリコンの層である。Ｉ−Ｓｉは、真性型シリコンとも称される。また、ｉ型シリコンは水素で不動態化されうることに留意すべきである。
【００３９】
「アモルファスシリコン」又はａ−Ｓｉは、シリコンの非結晶同素形である。ａ−Ｓｉでは、長距離結晶順序性はなく、原子は連続するランダムなネットワークを形成する。必要であれば、材料は水素で不動態化されてもよく、これにより層間拡散が減少する。
【００４０】
「結晶シリコン」又はｃ−Ｓｉには、幾つかの種類がある。夫々は、ナノ結晶シリコン（ｎｃ−Ｓｉ）、マイクロ結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、又は多結晶のように結晶の大きさで特徴付けられる。
【００４１】
「Ｐ−Ｎ接合」又はｐ−ｎ接合は、Ｐ型及びＮ型の半導体薄膜層を非常に密接に一緒に結合することによって形成される接合又は接点をいう。接合の語は、半導体薄膜層の２つの領域が出会う領域をいう。
【００４２】
「Ｐ−Ｉ−Ｎ接合」又はｐ−ｉ−ｎ接合は、次のような基本的なシナリオを指す。即ち、中間の真性層（ｉ型又はドープされていない）がｎ型層とｐ型層の間にある３層のサンドイッチ構造が作られる。同様に、「Ｎ−Ｉ−Ｐ接合」又はｎ−ｉ−ｐ接合は、次のような基本的なシナリオを指す。即ち、中間の真性層（ｉ型又はドープされていない）がｐ型層とｎ型層の間にある３層のサンドイッチ構造が作られる。いずれのシナリオでも、この形状は、ｐ型領域とｎ型領域の間に電流を発生する。例えば、ｐ−ｉ−ｎアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）セルでは、最上層がｐ型ａ−Ｓｉであり、中間層が真性シリコンであり、最下層がｎ型ａ−Ｓｉである。
【００４３】
「単接合」とは、電子アクセプタの密度が高い領域（ｐ型）から電子ドナーの密度が高い領域（ｎ型）へのｐ−ｎ接合といった、半導体層間の単一の遷移領域を有するＰＶモジュールをいう。
【００４４】
「多接合」とは、２つ又はそれ以上のセル接合を含むＰＶ装置をいい、より高い全体効率を達成するよう、各接合が太陽スペクトルの特定の部分に対して最適化されている。この種の構造は、タンデムセルとも称され、太陽スペクトルのより大きい領域を捕捉することにより、より高い全体変換効率を達成しうる。
【００４５】
「フロートガラス」又は「フラットガラス」は、溶融ガラスの連続する流れを溶融スズの浴に浮かべることによりフロートライン上で製造されるガラスをいう。溶融ガラスは、金属の表面に広がり、高品質の一貫して平滑なガラス板を作り出す。
【００４６】
「鋳造ガラス」又は「パターンガラス」は、溶融ガラスの連続する流れを鋳造ロールを通して鋳造することにより、または、溶融ガラスが型の中で固まるのを許すことにより製造されるガラスをいう。
【００４７】
「オンライン法」又は「オンライン」は、ガラスコーティング技術の当業者に周知であり、よく理解された用語であり、本願の目的においては、ガラス製造ライン上でのガラスの製造中にガラスにコーティングすることをいう。これは、フロートガラス及び鋳造ガラスを含むがこれらに限られない。
【００４８】
「オフライン法」又は「オフライン」もまた、ガラスコーティング技術の当業者に周知であり、よく理解された用語であり、本願の目的においては、ガラスがガラス製造ラインで製造され取り除かれた後にガラスをコーティングすることをいう。
【００４９】
「その上へ堆積される」又は「その上に堆積される」という場合は、物質が、基準層の上に直接的又は間接的に塗布されることを意味する。間接的に塗布される場合、一又はそれ以上の層が介在しうる。更に、特にことわりのない限り、本発明のコーティングについて、フォーマット「［物質１］／［物質２］／［物質３］／．．．」又はフォーマット「第１の［物質１］層；第１の［物質２］層；第２の［物質１］層；第２の［物質２］層；．．．」といったフォーマットを用いて記述するとき、後続の物質は各々、先行する物質の上に直接的又は間接的に堆積されることを意味する。
【００５０】
「ピークワット」又はｐＷは、光起電太陽エネルギー装置に関連して最もよく使用される電力の出力の尺度である。ＰＶ発電装置について、ワットピークでのその電力は、ワットで測定された装置のピーク出力として定義される。従って、１ｐＷシステムは、理想条件下では１Ｗを生じさせる。特に、セルのｐＷは、ＰＶモジュールが製造者の工場から出る前に、工業規格光試験の下で測定されたワット単位のＤＣ電力出力である。規格光試験は、１平方メートル当たり１０００ワットの光強度、２５℃の周囲温度、及び大気を通過した太陽光と同様のスペクトルの規格条件の下で照射されたときの出力電力を試験する。
【００５１】
本願に開示される本発明の発明者は、驚くべきことに、既知のＰＶ基板は、シリコンをベースとする薄膜層の作製のための更なるオンライン熱分解堆積処理を受けうることを見出した。更に、かかる驚くべき知見は、ＰＶモジュール製造者が購入の際に「付加価値」製品と考え得るＰＶ基板の製造を可能とする。図１は、ガラス基板（１０）上に配置されたアンダーコーティング層（２０）上にＴＣＯ層（３０）が配置されたかかる既知のＰＶ基板を示す。
【００５２】
ＰＶ基板を購入するＰＶモジュール製造者にとっての幾つかの欠点は、必要な半導電性薄膜層の堆積により生ずる。これらの欠点のうちの２つは、半導電層を堆積するのに必要な時間の長さと、半導電層の堆積の費用である。必要な時間の長さに関して、ＰＶモジュール製造者は一般的には半導電層の堆積のために約２時間乃至約４時間（開始から終了まで）を費やす。約２時間乃至約４時間の製造時間は、購入したＰＶ基板をコンベヤーに載せること、ＰＶ基板がコンベヤーに載っている間に洗浄及び清浄すること、半導体薄膜層堆積に最適な条件を作るべくＰＶ基板がコンベヤーに載っている間に再加熱及び再冷却すること、及び、半導体薄膜層を堆積すること、という処理工程を含むが、これらに限られるものではない。
【００５３】
本願に開示する主な事項の発明者は、驚くべきことに、半導電性薄膜層がオンライン処理中に堆積されうることを見出した。半導電性物質の選択については、物質がオンラインで堆積されることが可能であるかぎり特に制限はない。本発明の実施態様では、必要な半導電性薄膜層のために金属シリコンが用いられることが好ましい。
【００５４】
本発明による方法は、一般式：（Ａ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ（ｐ−ｉ−ｎ単接合）、（Ｂ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ（ｐ−ｉ−ｎ２接合）、及び（Ｃ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ（ｐ−ｉ−ｎ３接合）のオンラインで製造されたＰＶモジュール基板を提供しうる。なお、本願に記載の単接合、２接合、及び３接合ｐ−ｉ−ｎ層は、本発明を代表するものである。当業者は、本願に記載の方法が、３よりも多いｐ−ｉ−ｎ接合を含むＰＶモジュール基板の製造にどのように適合されるかわかるであろう。
【００５５】
また、本発明による方法は、一般式：（Ａ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ（ｎ−ｉ−ｐ単接合）、（Ｂ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ（ｎ−ｉ−ｐ２接合）、及び（Ｃ）ガラス基板／ＵＣ／ＴＣＯ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉ（ｎ−ｉ−ｐ３接合）のオンラインで製造されたＰＶモジュール基板を提供しうる。なお、本願に記載の単接合、２接合及び３接合ｎ−ｉ−ｐ層は、本発明を代表するものである。当業者は、本願に記載の方法が、３より多いｎ−ｉ−ｐ接合を含むＰＶモジュール基板の製造にどのように適合されるかわかるであろう。
【００５６】
本発明の方法により説明されるＰＶ基板については、必要ではないが、アンダーコーティングが基板と透明な導電性酸化物薄膜の間に配置されるよう、アンダーコーティングを透明な導電性酸化物薄膜の下に配置することが望ましい。
【００５７】
本発明のアンダーコーティング層については、特に限られるわけではないが、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素及びそれらの組合せを使用することが好ましい。本発明のアンダーコーティング層については、オキシ炭化ケイ素の薄膜をアンダーコーティングとして用いることが最も好ましい。
【００５８】
本発明のＴＣＯ層については、特に限られるわけではないが、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を用いることが好ましい。本発明のＴＣＯ層については、フッ素ドープ酸化スズを用いることが好ましい。
【００５９】
本発明の半導電層については、導電性物質の選択は、物質が熱分解により堆積されることが可能である限り、特に限られるものではない。熱分解により堆積されることが可能であることが知られている半導電性金属は、シリコン、カドミウム、テルル、インジウム、ガリウム、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、亜鉛及びそれらの組合せである。
【００６０】
本発明の実施例では、シリコンを用いることが好ましい。シリコンは、高い温度で出発物質シランから熱分解により堆積されうる。ｐ型シリコン層については、含ホウ素出発物質をシランと組み合わせることにより、正に帯電したｐ型シリコン層が得られる。ｎ型シリコン層については、含リン出発物質をシランと組み合わせることにより、負に帯電したｎ型シリコン層が得られる。ｉ型シリコンについては、ドープされていないシリコン層であるため、シラン以外の他の化学出発物質は必要ではない。任意に、必要であれば、ｉ−Ｓｉ層は水素で不動態化されうる。これは、シランを水素ガスと組み合わせることにより達成されうる。
【００６１】
以下の記載は、本発明によるＰＶ基板を提供する一般的な方法を与えるものである。以下の記載は、制限的ではないものであることが意図され、一般的なものとして記載された修正及び変形は、薄膜コーティング技術における当業者により、所望の最終的なＰＶ基板のために適合され、変更されることができ、かかる変更は依然として本発明の範囲内にある。
【００６２】
ソーダ石灰シリカガラスは、周知のガラスバッチ組成から作成されうる。ガラスバッチ組成は、ガラス溶融炉内で加熱することによって溶融され、次にフロートライン設備のスズ浴に向かわせられ得る。鋳造ガラスの場合、溶融ガラスは、鋳造ローラ又は鋳型のいずれかに向けられる。フロートラインのスズ浴内に配置された第１のコーターから、アンダーコーティング層が堆積されうる。鋳造ガラスの場合、コーターは鋳造ローラ又は鋳型のいずれかの下流に配置される。第１のコーターの下流に配置された第２のコーターから、透明な導電性酸化物薄膜層が堆積されうる。
【００６３】
第２のコーターの下流に配置された第３のコーターから、ｎ−Ｓｉ又はｐ−Ｓｉ層が、アンダーコーティング及び透明な導電性酸化物層を含むＰＶ基板上に堆積されうる。
【００６４】
ｎ−Ｓｉ層が第３のコーターから製造されることが望まれる場合、ｎ−Ｓｉ薄膜層の作製及び堆積のため、シラン（ＳｉＨ４）及びドーパントを含む混合ガス流がガラスリボンの加熱された表面に当てられうる。ｎ−Ｓｉ層の製造に最もよく用いられるドーパントは、リンといったＶ族元素である。ｎ−Ｓｉ層のドープのための含リン出発物質の選択は、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−ｔ−ブチル及びホスフィンを含むが、これらに限られない。本発明のｎ−Ｓｉ層のドープにホスフィンを用いることが好ましい。前述の出発物質の各々について含まれる混合ガス流のガスは、以下の流量範囲、すなわち、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．０−５０．０ｇ／ｍｉｎ、及び（２）ホスフィン（ＰＨ３）０．０−２５．０ｇ／ｍｉｎで供給されうる。出発物質を運ぶのに好ましい範囲は、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．５−３０．０ｇ／ｍｉｎ、及び（２）ホスフィン（ＰＨ３）０．５−１５．０ｇ／ｍｉｎである。所望であれば、本発明によるかかるｎ−Ｓｉ層は、出発物質の混合ガス流に水素ガスを含めることにより水素で不動態化されうる。水素ガスは、０．０−２０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。水素ガスの好ましい範囲は、０．５−１０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。
【００６５】
ｐ−Ｓｉ層が第３のコーターから製造されることが望まれる場合、シラン（ＳｉＨ４）及びドーパントを含む混合ガス流は、ｐ−Ｓｉ薄膜層の作製及び堆積のため、ガラスリボンの加熱された表面に向けられうる。ｐ−Ｓｉ層の製造に最も多く用いられるドーパントは、ホウ素といったＩＩＩ族元素である。ｐ−Ｓｉ層のドープのための含ホウ素出発物質の選択は、ジボラン、三臭化ホウ素、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素及び三ヨウ化ホウ素を含むが、これらに限られない。本発明のｐ−Ｓｉ層のドープにジボランを用いることが好ましい。前述の出発物質の各々に含まれる混合ガス流のガスは、以下の流量範囲、即ち、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．０−５０．０ｇ／ｍｉｎ；及び（２）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）０．０−２５．０ｇ／ｍｉｎで供給されうる。出発物質を運ぶのに好ましい範囲は、（１）シラン（ＳｉＨ４）０．５−３０．０ｇ／ｍｉｎ、及び（２）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）０．５−１５．０ｇ／ｍｉｎである。所望であるとき、本発明によるかかるｐ−Ｓｉ層は、出発物質の混合ガス流に水素ガスを含めることにより、水素で不動態化されうる。水素ガスは、０．０−２０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。水素ガスの望ましい範囲は、０．５−１０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。
【００６６】
第３のコーターの下流に配置された第４のコーターから、ｎ−Ｓｉ又はｐ−Ｓｉ層は、ＰＶ基板上に熱分解により堆積されうる。第４のコーターからｎ−Ｓｉ層又はｐ−Ｓｉ層のいずれが製造されるかの選択は、第３のコーターからどの種類のケイ素層がＰＶ基板上に堆積されたかに依存する。第３のコーターにおいてｎ−Ｓｉ層が作製された場合、ｐ−Ｓｉ層は、上述のように第４のコーターから作製されうる。ｐ−Ｓｉ層が第３のコーターで作製された場合、ｎ−Ｓｉ層は、上述のように第４のコーターから作製されうる。
【００６７】
アモルファス及び結晶シリコン系のＰＶモジュールの場合のように、ｎ−Ｓｉ層とｐ−Ｓｉ層の間にｉ−Ｓｉ半導電性薄膜層を組み込むことが必要な場合、かかるｉ−Ｓｉ層を作製するための堆積用に、第３と第４のコーターの間に他のコーターが配置されうる。ｉ−Ｓｉ層を作製することが望まれている場合、ｉ−Ｓｉ薄膜層の作製及び堆積のためにガラスリボンの加熱された表面にシラン（ＳｉＨ４）を含むガス流が当てられ得る。シランガスは、０．０−５０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。シランガスの好ましい範囲は、０．５−３０．０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。所望であれば、ｉ−Ｓｉ層は、水素で不動態化されうる。これを達成するために、水素ガスは、以下の流量範囲、即ち、０．０−２０．０ｇ／ｍｉｎでシラン出発物質と結合されうる。水素ガスの好ましい範囲は、０．５−１０ｇ／ｍｉｎの流量範囲で供給されうる。
【００６８】
一般的に、フロートラインにおいてフロートバスの下流に配置されうるコーターの数については、フロートライン上にかかるコーターの配置のための十分なスペースがあるかぎり、制限はない。同様に、鋳造ガラスライン上で鋳造ローラー又は鋳型の下流に配置されうるコーターの数については、かかるコーターの配置のための十分なスペースがあるかぎり、制限はない。しかしながら、潜在的に下流に配置されうるコーターの数は、溶融ガラスリボンの製造に用いられるラインの長さによって制限を受ける。当業者は、コーティング装置及び機器を、スズ浴の内部又はスズ浴の下流又は鋳造ローラー若しくは鋳型の下流のいずれにどのように設け、組み込むかを認識するであろう。また、上述の一般的な記載の本発明の実施形態は、単接合ｐ−（ｉ−）ｎ型ＰＶ基板のコーティング構造に関するものであるが、当業者は、２接合、３接合及び多接合ｐ−（ｉ−）ｎ型ＰＶ基板を製造するのに必要とされる追加的なコーターをどのように設け、組み込むかを認識するであろう。同様に、当業者は、単接合、２接合、３接合及び多接合ｎ−（ｉ−）ｐ型ＰＶ基板を製造するのに必要な適合を認識するであろう。
【００６９】
本発明の発明者は、驚くべきことに、ＰＶモジュール製造者の場合と比較したとき、半導電層をはるかに短い時間で堆積させることが可能であることを見出した。これは、堆積工程をオンラインで行うことによるものである。典型的には、ＰＶモジュール製造者が半導電層を製造するのには２乃至４時間かかりうる。半導電性金属層のオンライン製造のための堆積技術を組み込むことにより、ＰＶモジュール製造者がかかる層を製造する必要がなくなる。従って、ＰＶモジュール製造者によって生ずるコストは、著しく低減されうる。更に、発明者は、半導電層を、数分で、それどころか数秒で堆積することが可能であることを見出した。本願に記載する堆積工程は、熱分解堆積工程であることが好ましい。
【００７０】
更に、本発明の発明者は、半導電層のオンライン堆積が、ガラスの連続するリボン上に層を堆積するという利点を提供することを見出した。したがって、これにより、半導電層は縁効果を受けないため、より高品質の膜が得られる。本発明の方法はまた、ＰＶモジュール製造者が利用することが多いオフラインのスパッタリング工程と比較して、出発物質についての費用の減少と、コーティング効率の改善を可能とする。
【００７１】
本発明の方法は、本願に記載の本発明による方法によって製造されたＰＶ基板の購入を望むＰＶモジュール製造者にとって魅力的な特徴を与える。かかる特徴は、ＰＶ半導電層を「付加価値」製品として望ましいものとし、（１）シリコン層堆積前にＰＶモジュール製造者がＰＶ基板を洗浄又は製造する必要をなくし、（２）半導電層堆積のためにＰＶモジュール製造者がＰＶ基板を再加熱及び再冷却する必要性をなくし、並びに（３）ＰＶモジュール製造者が半導電層を堆積、又はスパッタリングする必要をなくす。これらの処理工程をなくすことにより、ＰＶモジュール製造者にとって大きな費用削減となる。
【００７２】
〔実施例１〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン単接合ＰＶ基板を表す図２に具現化されるような、本発明によるｐ−ｉ−ｎコーティングを有するＰＶ基板を製造するオンライン方法について記載したものである。
【００７３】
フロートバスの内部に配置された第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【００７４】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【００７５】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【００７６】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【００７７】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【００７８】
〔実施例２〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン２接合ＰＶ基板を表す図３に具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【００７９】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【００８０】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【００８１】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【００８２】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【００８３】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【００８４】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【００８５】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【００８６】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【００８７】
〔実施例３〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン３接合ＰＶ基板を表す図４によって具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【００８８】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【００８９】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【００９０】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【００９１】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【００９２】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【００９３】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【００９４】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【００９５】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【００９６】
第８のコーターの下流に配置した第９のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０’の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０”を形成した。
【００９７】
第９のコーターの下流に配置した第１０のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０”の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０”を形成した。
【００９８】
第１０のコーターの下流に配置した第１１のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０”の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０”を形成した。
【００９９】
〔実施例４〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン単接合ＰＶ基板を表す図５によって具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【０１００】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【０１０１】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【０１０２】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【０１０３】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【０１０４】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【０１０５】
〔実施例５〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン２接合ＰＶ基板を表す図６に具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。
【０１０６】
フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【０１０７】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【０１０８】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【０１０９】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【０１１０】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【０１１１】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【０１１２】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【０１１３】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【０１１４】
〔実施例６〕
以下の実施例は、ｐ−ｉ−ｎシリコン３接合ＰＶ基板を表す図７によって具現化されるような、本発明によるＰＶ基板を製造するオンライン方法を記載したものである。フロートバスの内部に配置した第１のコーターから、混合ガス流をガラスリボン基板１０の加熱された表面に当て、アンダーコーティング層２０を形成した。
【０１１５】
第１のコーターの下流に配置した第２のコーターから、混合ガス流をアンダーコーティング層２０の表面に当て、ＴＣＯ層３０を形成した。
【０１１６】
第２のコーターの下流に配置した第３のコーターから、混合ガス流をＴＣＯ層３０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０を形成した。
【０１１７】
第３のコーターの下流に配置した第４のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０を形成した。
【０１１８】
第４のコーターの下流に配置した第５のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０を形成した。
【０１１９】
第５のコーターの下流に配置した第６のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０’を形成した。
【０１２０】
第６のコーターの下流に配置した第７のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０’の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０’を形成した。
【０１２１】
第７のコーターの下流に配置した第８のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０’の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０’を形成した。
【０１２２】
第８のコーターの下流に配置した第９のコーターから、混合ガス流をｎ−Ｓｉ層４０’の表面に当て、ｐ−Ｓｉ層６０”を形成した。
【０１２３】
第９のコーターの下流に配置した第１０のコーターから、混合ガス流をｐ−Ｓｉ層６０”の表面に当て、ｉ−Ｓｉ層５０”を形成した。
【０１２４】
第１０のコーターの下流に配置した第１１のコーターから、混合ガス流をｉ−Ｓｉ層５０”の表面に当て、ｎ−Ｓｉ層４０”を形成した。
【０１２５】
本発明について特定の実施形態に関して説明したが、本発明は上述の特定の詳細に限定されるものではなく、当業者に示唆を与えうる様々な変更及び修正を含み、それら全ては請求項によって定められる本発明の範囲にある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスラインのフロートバス、鋳造ロール、又は鋳型と、内部又は下流のオンラインに配置された１つ以上のコーターを有するフロートライン又は鋳造ガラスラインのいずれかにおいて、コーティングされたガラス基板を製造する方法であって、
（ａ）溶融ガラスを形成するよう炉の中でバッチ材料を溶融することと、
（ｂ）（１）ガラス板を形成するようフロートラインの溶融スズの浴に溶融ガラスの連続した流れを浮かべること、又は、（２）ガラス板を形成するよう鋳造ガラスラインの鋳造ロール又は鋳型を通して溶融ガラスの流れを鋳造することのうちの一つを選択することと、
（ｃ）オンラインに配置された前記コーターのうちの１つから、前記ガラス板の一部に半導電性金属層を堆積することとを含む、方法。
【請求項２】
前記半導電性金属層は、シリコン、カドミウム、テルル、インジウム、ガリウム、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、亜鉛及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導電性金属層はシリコンである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記シリコンは、ｐ型シリコンである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ｐ型シリコンは、ＩＩＩ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＩＩＩ族元素は、ホウ素である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記シリコンは、ｎ型シリコンである、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記ｎ型シリコンは、Ｖ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記Ｖ族元素は、リンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シリコンは、任意に水素で不動態化されたｉ型シリコンである、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラス基板は、前記半導電性金属層の堆積中、約２００℃乃至約８００℃の温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラス基板は、約４００℃乃至約７８０℃の温度である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
オンラインで、前記ガラス基板と前記半導電性金属層との間にアンダーコーティング層を堆積することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
オンラインで、前記ガラス基板と前記半導電性金属層との間に透明な導電性酸化物層を堆積することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記半導電性金属層は、アモルファスシリコン又は結晶シリコンからなる、請求項３に記載の方法。
【請求項１６】
前記結晶シリコンは、ナノ結晶シリコン、マイクロ結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの半導電性金属層を前記ガラス基板に堆積させることは、前記少なくとも１つの半導電性金属層を前記ガラス基板に熱分解的に堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記アンダーコーティングは、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記透明な導電性酸化物層は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛及びインジウムスズ酸化物からなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
ガラスラインのフロートバス、鋳造ロール、又は鋳型と、内部又は下流のオンラインに配置された１つ以上のコーターを有するフロートライン又は鋳造ガラスラインのいずれかにおいて、コーティングされたガラス基板を製造する方法であって、
（ａ）溶融ガラスを形成するよう炉の中でバッチ材料を溶融することと、
（ｂ）（１）ガラス板を形成するようフロートラインの溶融スズの浴に溶融ガラスの連続した流れを浮かべること、又は、（２）ガラス板を形成するよう鋳造ガラスラインの鋳造ロール又は鋳型を通して溶融ガラスの流れを鋳造することのうちの一つを選択することと、
（ｃ）オンラインに配置された前記コーターのうちの１つから、前記ガラス板の一部に半導電性金属層を堆積し、前記半導電性金属層はｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｄ）任意に、工程（ｃ）の前記コーターとオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、工程（ｃ）の前記金属層上にｉ型シリコンを含む半導電性金属層を堆積させることと、
（ｅ）工程（ｃ）及び／又は（ｄ）の前記コーターとオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、工程（ｃ）及び／又は（ｄ）の前記金属層上に半導電性金属層を堆積させ、ケイ素を含む前記金属層は、ｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｆ）任意に、前記ガラス基板上に追加的なｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐシリコン層を形成するよう工程（ｃ）乃至（ｅ）を繰り返すこととを含む、方法。
【請求項２１】
前記ｐ型シリコンは、ＩＩＩ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＩＩＩ族元素は、ホウ素である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ｎ型シリコンは、Ｖ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記Ｖ族元素は、リンである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ｉ型シリコンは、任意に水素で不動態化される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記ガラス基板は、前記工程（ｃ）乃至（ｅ）の堆積中、約２００℃乃至約８００℃の温度である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガラス基板は、前記工程（ｃ）乃至（ｅ）の堆積中、約４００℃乃至約７８０℃の温度である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
オンラインで、前記ガラス基板と工程（ｃ）の前記金属層の間にアンダーコーティング層を堆積することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
オンラインで、前記ガラス基板と工程（ｃ）の前記金属層の間に透明な導電性酸化物層を堆積することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記アンダーコーティングは、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記透明な導電性酸化物層は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛及びインジウムスズ酸化物からなる群から選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
工程（ｆ）は、２接合のｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、一回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
工程（ｆ）は、３接合のｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、二回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３４】
工程（ｆ）は、多接合型のｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、多数回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
工程（ｃ）乃至（ｆ）は、工程（ｃ）乃至（ｆ）により形成される層を熱分解的に堆積させる方法を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
前記ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン層は、アモルファスシリコン又は結晶シリコンからなる、請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
前記結晶シリコンは、ナノ結晶シリコン、マイクロ結晶シリコン又は多結晶シリコン、一結晶シリコン及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
ガラスラインのフロートバス、鋳造ロール、又は鋳型と、内部又は下流のオンラインに配置された１つ以上のコーターを有するフロートライン又は鋳造ガラスラインのいずれかにおいて、コーティングされたガラス基板を製造する方法であって、
（ａ）溶融ガラスを形成するよう炉の中でバッチ材料を溶融することと、
（ｂ）（１）ガラス板を形成するようフロートラインの溶融スズの浴に溶融ガラスの連続した流れを浮かべること、又は、（２）ガラス板を形成するよう鋳造ガラスラインの鋳造ロール又は鋳型を通して溶融ガラスの流れを鋳造することのうちの一つを選択することと、
（ｃ）フロートバスとオンラインに又は内部に配置されたコーターから、前記ガラス板上に配置されるアンダーコーティングを堆積することと、
（ｄ）オンラインに又はフロートバスの内部に、かつ、工程（ｃ）の前記コーターの下流に配置されたコーターから、前記アンダーコーティング上に配置される透明な導電性酸化物層を堆積することと、
（ｅ）オンラインにかつ工程（ｄ）の前記コーターの下流に配置されたコーターから、透明な導電性酸化物層上に半導電性金属層を堆積させ、前記半導電性金属層は、ｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｆ）任意に、工程（ｅ）の前記コーターとオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、ｉ型シリコンを含む半導電性金属層を工程（ｃ）の金属層上に堆積させることと、
（ｇ）工程（ｅ）及び／又は（ｆ）の前記コーターからオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、工程（ｅ）及び／又は（ｆ）の前記金属層上に半導電性金属層を堆積させ、前記半導電性金属層は、ｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｈ）任意に、前記ガラス基板上に追加的なｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐシリコン層を形成するよう工程（ｅ）乃至（ｇ）を繰り返すこととを含む、方法。
【請求項３９】
前記ｐ型シリコンは、ＩＩＩ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記ＩＩＩ族元素は、ホウ素である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記ｎ型シリコンは、Ｖ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記Ｖ族元素は、リンである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ｉ型シリコンは、任意に水素で不動態化される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記ガラス基板は、工程（ｃ）乃至（ｈ）の堆積中、約２００℃乃至約８００℃の温度である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記ガラス基板は、工程（ｃ）乃至（ｈ）の堆積中、約４００℃乃至約７８０℃の温度である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記アンダーコーティングは、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記透明な導電性酸化物層は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛及びインジウムスズ酸化物からなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
前記工程（ｆ）は、２接合ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、１回繰り返される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記工程（ｆ）は、３接合ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、２回繰り返される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
前記工程（ｆ）は、多接合ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、多数回繰り返される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記工程（ｃ）乃至（ｈ）の堆積は、工程（ｃ）乃至（ｈ）によって形成される層を熱分解的に堆積させることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐシリコン層は、アモルファスシリコン又は結晶シリコンからなる、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記結晶シリコンは、ナノ結晶シリコン、マイクロ結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項５２に記載の方法。
【請求項１】
ガラスラインのフロートバス、鋳造ロール、又は鋳型と、内部又は下流のオンラインに配置された１つ以上のコーターを有するフロートライン又は鋳造ガラスラインのいずれかにおいて、コーティングされたガラス基板を製造する方法であって、
（ａ）溶融ガラスを形成するよう炉の中でバッチ材料を溶融することと、
（ｂ）（１）ガラス板を形成するようフロートラインの溶融スズの浴に溶融ガラスの連続した流れを浮かべること、又は、（２）ガラス板を形成するよう鋳造ガラスラインの鋳造ロール又は鋳型を通して溶融ガラスの流れを鋳造することのうちの一つを選択することと、
（ｃ）オンラインに配置された前記コーターのうちの１つから、前記ガラス板の一部に半導電性金属層を堆積することとを含む、方法。
【請求項２】
前記半導電性金属層は、シリコン、カドミウム、テルル、インジウム、ガリウム、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、亜鉛及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導電性金属層はシリコンである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記シリコンは、ｐ型シリコンである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ｐ型シリコンは、ＩＩＩ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＩＩＩ族元素は、ホウ素である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記シリコンは、ｎ型シリコンである、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記ｎ型シリコンは、Ｖ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記Ｖ族元素は、リンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シリコンは、任意に水素で不動態化されたｉ型シリコンである、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラス基板は、前記半導電性金属層の堆積中、約２００℃乃至約８００℃の温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラス基板は、約４００℃乃至約７８０℃の温度である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
オンラインで、前記ガラス基板と前記半導電性金属層との間にアンダーコーティング層を堆積することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
オンラインで、前記ガラス基板と前記半導電性金属層との間に透明な導電性酸化物層を堆積することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記半導電性金属層は、アモルファスシリコン又は結晶シリコンからなる、請求項３に記載の方法。
【請求項１６】
前記結晶シリコンは、ナノ結晶シリコン、マイクロ結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの半導電性金属層を前記ガラス基板に堆積させることは、前記少なくとも１つの半導電性金属層を前記ガラス基板に熱分解的に堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記アンダーコーティングは、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記透明な導電性酸化物層は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛及びインジウムスズ酸化物からなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
ガラスラインのフロートバス、鋳造ロール、又は鋳型と、内部又は下流のオンラインに配置された１つ以上のコーターを有するフロートライン又は鋳造ガラスラインのいずれかにおいて、コーティングされたガラス基板を製造する方法であって、
（ａ）溶融ガラスを形成するよう炉の中でバッチ材料を溶融することと、
（ｂ）（１）ガラス板を形成するようフロートラインの溶融スズの浴に溶融ガラスの連続した流れを浮かべること、又は、（２）ガラス板を形成するよう鋳造ガラスラインの鋳造ロール又は鋳型を通して溶融ガラスの流れを鋳造することのうちの一つを選択することと、
（ｃ）オンラインに配置された前記コーターのうちの１つから、前記ガラス板の一部に半導電性金属層を堆積し、前記半導電性金属層はｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｄ）任意に、工程（ｃ）の前記コーターとオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、工程（ｃ）の前記金属層上にｉ型シリコンを含む半導電性金属層を堆積させることと、
（ｅ）工程（ｃ）及び／又は（ｄ）の前記コーターとオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、工程（ｃ）及び／又は（ｄ）の前記金属層上に半導電性金属層を堆積させ、ケイ素を含む前記金属層は、ｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｆ）任意に、前記ガラス基板上に追加的なｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐシリコン層を形成するよう工程（ｃ）乃至（ｅ）を繰り返すこととを含む、方法。
【請求項２１】
前記ｐ型シリコンは、ＩＩＩ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＩＩＩ族元素は、ホウ素である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ｎ型シリコンは、Ｖ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記Ｖ族元素は、リンである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ｉ型シリコンは、任意に水素で不動態化される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記ガラス基板は、前記工程（ｃ）乃至（ｅ）の堆積中、約２００℃乃至約８００℃の温度である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガラス基板は、前記工程（ｃ）乃至（ｅ）の堆積中、約４００℃乃至約７８０℃の温度である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
オンラインで、前記ガラス基板と工程（ｃ）の前記金属層の間にアンダーコーティング層を堆積することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
オンラインで、前記ガラス基板と工程（ｃ）の前記金属層の間に透明な導電性酸化物層を堆積することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記アンダーコーティングは、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記透明な導電性酸化物層は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛及びインジウムスズ酸化物からなる群から選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
工程（ｆ）は、２接合のｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、一回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
工程（ｆ）は、３接合のｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、二回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３４】
工程（ｆ）は、多接合型のｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、多数回繰り返される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
工程（ｃ）乃至（ｆ）は、工程（ｃ）乃至（ｆ）により形成される層を熱分解的に堆積させる方法を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
前記ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン層は、アモルファスシリコン又は結晶シリコンからなる、請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
前記結晶シリコンは、ナノ結晶シリコン、マイクロ結晶シリコン又は多結晶シリコン、一結晶シリコン及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
ガラスラインのフロートバス、鋳造ロール、又は鋳型と、内部又は下流のオンラインに配置された１つ以上のコーターを有するフロートライン又は鋳造ガラスラインのいずれかにおいて、コーティングされたガラス基板を製造する方法であって、
（ａ）溶融ガラスを形成するよう炉の中でバッチ材料を溶融することと、
（ｂ）（１）ガラス板を形成するようフロートラインの溶融スズの浴に溶融ガラスの連続した流れを浮かべること、又は、（２）ガラス板を形成するよう鋳造ガラスラインの鋳造ロール又は鋳型を通して溶融ガラスの流れを鋳造することのうちの一つを選択することと、
（ｃ）フロートバスとオンラインに又は内部に配置されたコーターから、前記ガラス板上に配置されるアンダーコーティングを堆積することと、
（ｄ）オンラインに又はフロートバスの内部に、かつ、工程（ｃ）の前記コーターの下流に配置されたコーターから、前記アンダーコーティング上に配置される透明な導電性酸化物層を堆積することと、
（ｅ）オンラインにかつ工程（ｄ）の前記コーターの下流に配置されたコーターから、透明な導電性酸化物層上に半導電性金属層を堆積させ、前記半導電性金属層は、ｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｆ）任意に、工程（ｅ）の前記コーターとオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、ｉ型シリコンを含む半導電性金属層を工程（ｃ）の金属層上に堆積させることと、
（ｇ）工程（ｅ）及び／又は（ｆ）の前記コーターからオンラインかつそれよりも下流に配置されたコーターから、工程（ｅ）及び／又は（ｆ）の前記金属層上に半導電性金属層を堆積させ、前記半導電性金属層は、ｎ型シリコン及びｐ型シリコンからなる群から選択されることと、
（ｈ）任意に、前記ガラス基板上に追加的なｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐシリコン層を形成するよう工程（ｅ）乃至（ｇ）を繰り返すこととを含む、方法。
【請求項３９】
前記ｐ型シリコンは、ＩＩＩ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記ＩＩＩ族元素は、ホウ素である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記ｎ型シリコンは、Ｖ族元素でドープされ、任意に、水素で不動態化される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記Ｖ族元素は、リンである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ｉ型シリコンは、任意に水素で不動態化される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記ガラス基板は、工程（ｃ）乃至（ｈ）の堆積中、約２００℃乃至約８００℃の温度である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記ガラス基板は、工程（ｃ）乃至（ｈ）の堆積中、約４００℃乃至約７８０℃の温度である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記アンダーコーティングは、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、炭化ケイ素、オキシ炭化ケイ素及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記透明な導電性酸化物層は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛及びインジウムスズ酸化物からなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
前記工程（ｆ）は、２接合ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、１回繰り返される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記工程（ｆ）は、３接合ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、２回繰り返される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
前記工程（ｆ）は、多接合ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐ型シリコン光起電基板を製造するよう、多数回繰り返される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記工程（ｃ）乃至（ｈ）の堆積は、工程（ｃ）乃至（ｈ）によって形成される層を熱分解的に堆積させることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記ｐ−（ｉ−）ｎ又はｎ−（ｉ−）ｐシリコン層は、アモルファスシリコン又は結晶シリコンからなる、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記結晶シリコンは、ナノ結晶シリコン、マイクロ結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項５２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５２３７０３（Ｐ２０１２−５２３７０３Ａ）
【公表日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０４８１０（Ｐ２０１２−５０４８１０）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３０１９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１８１０５
【国際公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０７０９０４２１）エージーシー フラット グラス ノース アメリカ，インコーポレイテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＣ ＦＬＡＴ ＧＬＡＳＳ ＮＯＲＴＨ ＡＭＥＲＩＣＡ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１１１７５ Ｃｉｃｅｒｏ Ｄｒ．，Ｓｕｉｔｅ ４００，Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，ＧＡ ３００２２，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３０１９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１８１０５
【国際公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０７０９０４２１）エージーシー フラット グラス ノース アメリカ，インコーポレイテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＣ ＦＬＡＴ ＧＬＡＳＳ ＮＯＲＴＨ ＡＭＥＲＩＣＡ，ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１１１７５ Ｃｉｃｅｒｏ Ｄｒ．，Ｓｕｉｔｅ ４００，Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，ＧＡ ３００２２，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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