膜厚計測方法及び膜厚計測装置、並びに光電変換装置の製造方法
【課題】第２セル層の膜厚を、より高精度で計測可能な方法及び膜厚計測装置、並びに、該膜厚計測方法を用いて、基板面内で膜厚が均一になるように第２セル層を製膜する光電変換装置の製造方法を提供する。
【解決手段】透明電極層及び光電変換層が形成された基板面内の任意の位置における透過率と、予め測定された透明電極層ヘイズ率及び第１セル層膜厚とに基づき、第２セル層の膜厚を算出する工程とを含む膜厚計測方法。該膜厚計測方法により第２セル層の膜厚を算出する第２セル層膜厚算出部を備える膜厚計測装置。該膜厚計測方法に基づき、基板面内の任意位置における第２セル層の膜厚を算出する工程と、第２セル層の膜厚が許容膜厚範囲から外れる場合に、第２セル層製膜条件を調整する工程とを含む光電変換装置の製造方法。
【解決手段】透明電極層及び光電変換層が形成された基板面内の任意の位置における透過率と、予め測定された透明電極層ヘイズ率及び第１セル層膜厚とに基づき、第２セル層の膜厚を算出する工程とを含む膜厚計測方法。該膜厚計測方法により第２セル層の膜厚を算出する第２セル層膜厚算出部を備える膜厚計測装置。該膜厚計測方法に基づき、基板面内の任意位置における第２セル層の膜厚を算出する工程と、第２セル層の膜厚が許容膜厚範囲から外れる場合に、第２セル層製膜条件を調整する工程とを含む光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換層の膜厚計測方法及び膜厚計測装置、並びに、該膜厚計測方法を適用した光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池としては、透明基板上にｐ型シリコン系半導体（ｐ層）、ｉ型シリコン系半導体（ｉ層）及びｎ型シリコン系半導体（ｎ層）の薄膜をプラズマＣＶＤ法等で製膜して形成した光電変換層を備えた薄膜シリコン系太陽電池が知られている。薄膜シリコン系太陽電池の変換効率、すなわち、発電出力を増加させるために、吸収波長帯域が異なる発電セル層を２段重ねた光電変換層とすることによって、入射光を効率良く吸収させて高い発電効率を得るタンデム型太陽電池が提案されている。透明基板側から太陽光が入射するスーパーストレート型のタンデム型太陽電池においては、例えば、基板側から順に、非晶質シリコンからなる第１セル層及び結晶質シリコンからなる第２セル層が形成される。
【０００３】
タンデム型太陽電池の生産において、発電出力のばらつきや変動が生じることが問題となっていた。発電電力のばらつきや変動の要因の一つとして、光電変換層の各層の膜厚が製膜バッチ毎に変動することが挙げられる。特に、厚膜とされる結晶質シリコンｉ層の膜厚変動の影響が大きい。図９に、第２セル層のｉ層膜厚とモジュール出力との関係を示す。同図において、横軸は第２セル層のｉ層膜厚、縦軸は規格化されたモジュール出力である。このように、第２セル層のｉ層膜厚とモジュール出力との間には強い相関があり、バッチごとに第２セル層のｉ層膜厚が変動すると、モジュール出力にばらつきが発生する。従って、性能向上及び安定化を図るには、結晶質シリコンｉ層の膜厚を計測し、管理することが求められる。
【０００４】
ｉ層の膜厚変動は、放電電極や製膜室内壁へのシリコン膜の堆積、給電ケーブルの劣化などにより、製膜条件が変動することが原因とされる。堆積シリコン膜を除去するために、所定の製膜バッチ数毎にフッ素含有ガスを用いたセルフクリーニング処理が実施されるが、セルフクリーニング後の残留フッ素の影響によっても、ｉ層の膜厚が変動する。
特許文献１には、アモルファスシリコン薄膜からなる１層の光電変換層を形成した太陽電池について、透過膜厚計により光電変換層（ｉ層膜）の膜厚を計測し、計測された光電変換層の膜厚が基準膜厚で一定になるように、セルフクリーニング後のバッチ数に応じて高周波電力パワー及び電力投入時間を制御する薄膜製造方法及び薄膜製造システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−５６９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タンデム型太陽電池の生産において第２セル層膜厚計測に透過膜厚計を適用する場合、シングル型太陽電池よりも層数が増えるために、より計測精度を高めることが求められていた。
【０００６】
第２セル層の膜厚を高精度で計測し、製膜条件変動の監視や膜厚制御にフィードバックさせることにより、バッチ間での発電出力のばらつきを抑制できる。大面積基板を用いたタンデム型太陽電池では、供給電力密度の分布、基板近傍での供給ガスや残留フッ素の分布などにより、基板面内における膜厚分布が生じやすい。従って、大面積基板太陽電池においては、第２セル層膜厚分布、主としてｉ層の膜厚分布を把握し、ｉ層膜厚が面内で均一になるように製膜条件を調整する必要があった。
【０００７】
本発明は、タンデム型太陽電池における第２セル層の膜厚を、より高精度で計測可能な膜厚計測方法及び膜厚計測装置を提供する。また、該膜厚計測方法を用いて、第２セル層、特に第２セル層のｉ層を、基板面内で膜厚が均一になるように制御して製膜する光電変換装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置における光電変換層の膜厚計測方法であって、前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意の位置における透過率を計測する工程と、該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する工程とを含む。
【０００９】
透過光量に基づいて第２セル層の膜厚を測定する場合、透明電極層及び光電変換層（第１セル層及び第２セル層）が形成された基板に対して計測光が照射され、計測光の透過率が測定される。本発明では、透明電極層のヘイズ率と第１セル層の膜厚とによる補正を考慮して、透明電極層及び光電変換層が形成された基板面内の任意の位置における計測光の透過率から第２セル層の膜厚を算出する。このように、透過光量に基づく第２セル層の膜厚測定に、透明電極層の表面形状に起因する光散乱及び第１セル層での光吸収の影響を考慮することにより、第２セル層の膜厚測定精度を向上させることができる。
【００１０】
上記発明において、前記ヘイズ率及び前記第１セル層の膜厚が、前記基板面内における前記透過率が計測された位置と同一位置のヘイズ率及び膜厚とされることが好ましい。
【００１１】
このように、透過率が計測された位置と同一の基板面内位置でのヘイズ率及び第１セル層膜厚を用いて補正することにより、第２セル層膜厚の測定精度が更に向上する。
【００１２】
上記発明において、前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出することが好ましい。これにより、特に基板面内での製膜条件の変動が発生しやすい大面積基板について、第２セル層のより正確な面内膜厚分布を得ることができる。
【００１３】
本発明は、透明電極層と第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とが形成された基板に対して所定波長の計測光を照射する照射部と、前記基板を透過した前記計測光の透過光を受光する検出部と、前記計測光の強度及び前記透過光の強度から透過率を算出する透過率算出部を備える透過率計測部と、該透過率計測部で計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する膜厚算出部とを備える膜厚計測装置を提供する。
【００１４】
本発明の膜厚計測装置は、第２セル層膜厚算出部において、透明電極層による光散乱及び第１セル層での光吸収を考慮して第２セル層膜厚を算出する。そのため、本発明の膜厚計測装置を用いれば、透明電極層及び第１セル層上に形成された第２セル層の膜厚を、高精度で計測することが可能である。
【００１５】
また、本発明は、基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置の製造方法であって、前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意位置における透過率を計測する工程と、該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出する工程と、該算出された第２セル層の膜厚を、予め設定された許容膜厚範囲と比較する工程と、前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整する工程とを含む光電変換装置に製造方法を提供する。
【００１６】
本発明は、２層の発電セル層を備える光電変換装置の製造において、透明電極層のヘイズ率と第１セル層の膜厚により補正された第２セル層の膜厚値を用いて、予め設定された許容膜厚範囲と比較し、比較結果に基づいて第２セル層製膜条件の調整を実施する。調整される製膜条件は、例えば、放電電極に投入される高周波電力密度、原料ガス圧力、原料ガス流量、製膜時間とされる。あるいは、高周波電源やガス流量計などの機器の調整により、製膜条件を調整しても良い。透明電極層の表面形状及び第１セル層での吸収を考慮した補正を行うことにより、第２セル層の膜厚測定精度が高くなる。高精度で計測された膜厚に基づいて、第２セル層製膜条件の調整を実施するため、膜厚制御精度が向上する。このため、第２セル層膜厚のバッチ間での変動を抑制することができる。その結果、バッチ間での出力のばらつきが抑えられ、一定出力の光電変換装置を安定して生産することができる。
【００１７】
上記発明において、前記透過率を計測する工程において、前記基板面内の任意の複数位置での透過率を計測し、前記第２セル層の膜厚を算出する工程において、前記任意の複数位置での透過率と、前記透明電極層のヘイズ率と、前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出し、少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整することが好ましい。
【００１８】
または、上記発明において、前記算出された複数位置における第２セル層の膜厚から、前記第２セル層の膜厚分布を取得する工程を更に含み、少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記膜厚分布を基に、前記第２セル層の形成条件を調整することが好ましい。
【００１９】
大面積基板を用いる場合、基板面内でのガス分布、高周波電力密度分布、セルフクリーニング時の残留フッ素などの影響により、基板面内での第２セル層膜厚の変動が生じやすい。このように、大面積基板面内の複数位置における第２セル層の膜厚を算出し、複数位置における第２セル層膜厚あるいは第２セル層膜厚分布を、第２セル層製膜条件の調整に反映させれば、第２セル層を高出力が得られる膜厚にて均一に製膜することができる。この結果、光電変換装置の出力を向上させることができる。
【００２０】
上記発明において、前記透過率と、前記透過率が計測された位置と同一位置におけるヘイズ率と、前記透過率が計測された位置と同一位置における前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出することが好ましい。これにより、第２セル層膜厚を高精度で計測でき、第２セル層膜厚の制御精度もさらに向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の膜厚計測方法及び膜厚計測装置によれば、透明電極層及び第１セル層の影響を考慮して第２セル層膜厚を計測することができるため、精度良く第２セル層膜厚を計測することができる。
本発明の膜厚計測方法を用いて第２セル層の膜厚を計測し、計測値を許容膜厚範囲と比較した結果を第２セル層の製膜条件調整に反映させれば、第２セル層膜厚のバッチ間での変動を抑制することができる。その結果、バッチ間での出力のばらつきが抑えられ、一定出力の光電変換装置を安定して生産することができる。
特に、大面積基板を用いた光電変換装置の製造においては、本発明の膜厚計測方法を用いて複数位置での第２セル層膜厚を計測し、計測結果を第２セル層製膜条件の調整に反映させることにより、第２セル層膜厚を基板面内で均一とすることができる。このため、高出力の光電変換装置を製造可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、タンデム型シリコン系太陽電池であり、基板１、透明電極層２、太陽電池光電変換層３としての第１セル層９１（非晶質シリコン系）及び第２セル層９２（結晶質シリコン系）、及び裏面電極層４を備える。なお、ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称である。また、結晶質シリコン系とは、非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコンも含まれる。
【００２３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、太陽電池パネルを製造する工程を例に挙げて説明する。図２から図５は、本実施形態の太陽電池パネルの製造方法を示す概略図である。
【００２４】
（１）図２（ａ）：
基板１として面積が１ｍ２以上、または１ｍ角以上のソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
【００２５】
（２）図２（ｂ）：
透明電極層２として、酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする膜厚約５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の透明導電膜を、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜する。この際、透明電極膜の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。透明電極層２として、透明電極膜に加えて、基板１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
【００２６】
透明電極層２形成後、基板面内の任意位置（例えば８点×８点、計６４点）における透明電極層２表面のヘイズ率Ｈが計測される。ヘイズ率の計測方法は、公知の手段を適用することができる。計測された各計測位置でのヘイズ率Ｈは、後述する第２セル層膜厚計測装置の膜厚算出部に格納される。
【００２７】
（３）図２（ｃ）：
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
【００２８】
（４）図２（ｄ）：
第１セル層９１として、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層及びｎ層を、プラズマＣＶＤ装置により製膜する。ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを主原料にして、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて、透明電極層２上に太陽光の入射する側から非晶質シリコンｐ層３１、非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンｎ層３３の順で製膜する。非晶質シリコンｐ層３１は非晶質のＢドープシリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｉ層３２は、膜厚２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｎ層３３は、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とし、膜厚３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｐ層３１と非晶質シリコンｉ層３２の間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
【００２９】
第１セル層９１製膜後、透過膜厚計を用いて、基板面内の任意位置における第１セル層９１の膜厚が計測される。計測位置は、透明電極層２のヘイズ率が計測された位置と同一位置であることが好ましい。
具体的に、透明電極層２及び第１セル層９１が製膜された基板１の各計測位置に、第１セル層９１側から所定波長の計測光（例えば、波長６２５ｎｍの光）が照射される。基板１を透過した透過光は、基板側に配置された検出素子で検出される。予め作成された透過光強度と第１セル層９１の膜厚とを関連づけるグラフに基づき、検出された各計測位置での透過強度から各計測位置での第１セル層９１の膜厚Ｄ１が算出される。計測された各計測位置での第１セル層膜厚Ｄ１は、後述する第２セル層膜厚計測装置の膜厚算出部に格納される。
【００３０】
次に、第１セル層９１の上に第２セル層９２としての結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、及び、結晶質シリコンｎ層４３を順次製膜する。
【００３１】
図６は、第２セル層製膜に用いるプラズマＣＶＤ薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。
大面積基板用製膜装置では、一般に、複数の放電電極が配置される。放電電極１０３は、本実施の形態では、８個の放電電極１０３ａ〜１０３ｈを備え、各々は、互いに略平行にＸ方向へ伸びる二本の横電極１２０と、二本の横電極１２０の間に設けられ互いに略平行にＹ方向へ伸びる複数の棒状の縦電極１２１とを備える。放電電極１０３ａ〜１０３ｈのそれぞれに対して、給電点１５３側には、整合器１１３ａｔ〜１１３ｈｔと、高周波給電伝送路１１２ａ，１１４ａ、熱媒体供給管１１５ａおよび原料ガス配管１１６ａがそれぞれ設けられている。また、給電点１５４側には、整合器１１３ａｂ〜１１３ｈｂ（１１３ｈｂは図示されず）と、高周波給電伝送路１１２ｂ，１１４ｂと、熱媒体供給管１１５ｂおよび原料ガス配管１１６ｂがそれぞれ設けられている。なお図６においては、図を見やすくするために整合器１１３ａｔ，１１３ａｂ，１１３ｈｔのみを表示し、他の整合器の表示を省略している。
放電電極１０３ａ〜１０３ｈの各々は、給電点１５３と給電点１５４の近傍に接続された原料ガス配管１１６ａと１１６ｂから原料ガスを供給され、この原料ガスを、図中の矢印に示す方向（対向電極側）へ略均一に放出する。放電電極１０３ａ〜１０３ｈの給電点１５３には、高周波電源（不図示）から高周波電力が供給され、給電点１５４には、別の高周波電源（不図示）から高周波電力が供給される。
ただし、放電電極の数は必ずしも８個ではなく、これよりも多い場合と少ない場合とがあり、特に限定されるものではない。放電電極１０３ａ〜１０３ｈへの電力供給を、８個を超えるまたは８個未満の整合器１１３ａ、１１３ｂ及び高周波給電伝送路１１４ａ、１１４ｂとの組みで行うことも可能である。また各々個別の高周波電源部（不図示）から電力を供給しても良い。これら場合、その組の数に対応するように、放電電極１０３ａ〜１０３ｈを加減して組分けが好ましい。
【００３２】
微結晶シリコンを主とするｉ層膜をプラズマＣＶＤ法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板１の表面との距離は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。３ｍｍより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離を一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
【００３３】
図６の薄膜製造装置を用い、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、順に結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、結晶質シリコンｎ層４３を製膜し、第２セル層９２を形成する。結晶質シリコンｐ層４１はＢドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。結晶質シリコンｉ層４２は微結晶シリコンを主とし、膜厚は１．２μｍ以上３．０μｍ以下である。結晶質シリコンｎ層４３はＰドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００３４】
第２セル層９２製膜後、基板面内の任意位置における第２セル層９２の膜厚が計測される。計測位置は、透明電極層２のヘイズ率が計測された位置と同一位置であることが好ましい。
第２セル層の膜厚測定に使用する膜厚計測装置は、透過膜厚計とされる。第２セル層膜厚計測装置は、透過率計測部と膜厚算出部とを備える。透過率計測部は、照射部と検出部と透過率算出部とを備える。
【００３５】
照射部は、透明電極層２及び光電変換層３が形成された基板１の各計測位置に、第２セル層９２側から所定波長の計測光（例えば、波長６２５ｎｍの光）を照射する。基板１を透過した透過光は、基板側に配置された検出部で検出される。
透過率算出部は、照射部から照射された計測光強度Ｉ０、及び、検出部で検出された透過光強度Ｉから、式（１）より透過率Ｔを算出する。
透過率 Ｔ＝Ｉ／Ｉ０×１００（％） ・・・（１）
【００３６】
一般に、透過光強度Ｉは、ベールの法則より、式（２）で表される。
Ｉ＝Ｉ０（１−Ｒ）ｅｘｐ（−αＤ） ・・・（２）
ただし、Ｒ：反射率、α：吸収係数、Ｄ：膜厚である。従って、膜厚Ｄは、式（３）で表される。
Ｄ＝Ａ＋ＢＴ ・・・（３）
ただし、Ａ，Ｂは定数である。
【００３７】
本実施形態では、式（３）に基づき、透明電極層、第１セル層及び第２セル層の物性を考慮した第２セル層膜厚算出式を導出した。
透明電極層は、計測光（入射光）を光電変換層に到達させるために、透過率が高い必要がある。一方、透明電極層の表面形状に起因する光散乱は、透明電極層の透過率及び吸収に影響を与える。従って、第２セル層膜厚算出式の導出にあたり、透明電極層のヘイズ率を考慮し、透明電極層の膜厚の影響は無視される。
第１セル層は、透明電極層を透過した計測光（入射光）を吸収する。すなわち、第１セル層の膜厚により、計測光の透過率は変化する。第１セル層の膜質は、計測光の透過率に影響しない。従って、第２セル層膜厚算出式の導出では、第１セル層の膜厚を考慮する。
第２セル層は、第１セル層を透過した計測光を吸収する。計測光の透過率は、第２セル層の膜厚により変化するが、第２セル層の膜質（結晶性）の影響は、膜厚の影響に比べて十分に小さいため、重要な要素とならない。従って、第２セル層膜厚算出式の導出では、第２セル層の膜厚を考慮する。
【００３８】
第２セル層膜厚算出式（４）は、透明電極層のヘイズ率Ｈ、第１セル層膜厚Ｄ１、及び第２セル層膜厚Ｄ２を式（３）に組み込み、展開したものである。
Ｄ２＝ａ＋ｂＨ＋ｃ（ｌｏｇＴ）＋ｄ（ｌｏｇＴ）２＋ｅＨ（ｌｏｇＴ）＋ｆＤ１＋ｇＤ１Ｈ＋ｈＤ１（ｌｏｇＴ） ・・・（４）
式（４）中のａ〜ｈは、第２セル層膜厚が既知サンプルの測定結果から、フィッティングにより導出した検量線定数である。式（４）の第２項ｂＨ及び第５項ｅＨ（ｌｏｇＴ）は、ヘイズ率に関する補正係数に相当する。第４項ｄ（ｌｏｇＴ）２は、フィッティング精度を向上させるために追加した項である。第６項ｆＤ１及び第８項ｈＤ１（ｌｏｇＴ）は、第１セル層膜厚に関する補正係数に相当する。第７項ｇＤ１Ｈは、ヘイズ率及び第１セル層膜厚に関する補正係数に相当する。
【００３９】
透過率算出部で算出された基板面内の各計測位置における透過率Ｔは、膜厚算出部に出力される。膜厚計測装置の膜厚算出部に、式（４）が格納されている。膜厚算出部は、出力された透過率Ｔと、格納された各計測位置におけるヘイズ率Ｈ及び第１セル層膜厚Ｄ１とを式（４）に代入し、各計測位置での第２セル層の膜厚Ｄ２を算出する。
膜厚算出部は、各計測位置での第２セル層膜厚Ｄ２に基づき、第２セル層膜厚の基板面内分布を表す図を作成しても良い。
【００４０】
各計測位置での第２セル層膜厚Ｄ２は、予め設定された許容膜厚範囲と比較される。第２セル層膜厚Ｄ２が許容膜厚範囲内である場合、製膜条件が変更されずに、第２セル層の形成が継続される。第２セル層膜厚Ｄ２が許容膜厚範囲外である場合、製膜条件の調整が行われる。
【００４１】
第２セル層の膜厚の大部分は結晶質シリコンｉ層が占めるため、特に結晶質シリコンｉ層４２の膜厚調整が重要である。
具体的に、第２セル層膜厚Ｄ２が基板全体にわたって許容膜厚範囲から外れる場合、結晶質シリコンｉ層４２製膜時の投入電力密度、製膜圧力、及び製膜時間を調整する。第２セル層膜厚に基板面内分布があり、許容膜厚範囲から外れるＤ２が局所的に発生している場合、結晶質シリコンｉ層４２の製膜において、Ｄ２の分布に対応させて放電電極の投入電力密度や原料ガス配管から供給される原料ガス（Ｈ２ガス、ＳｉＨ４ガス）流量を調整する。
第２セル層膜厚Ｄ２やＤ２の基板面内分布に基づいて、高周波電源、圧力計、及び流量計など薄膜製造装置の各機器の異常を検出し、機器の調整により製膜条件を調整しても良い。
【００４２】
別の基板に対して、調整後の製膜条件にて第１セル層上に第２セル層が形成される。別基板の各計測位置について、製膜条件調整後の第２セル層膜厚Ｄ２’が、上述の膜厚計測装置を用いて計測される。各計測位置における製膜条件調整後の第２セル層（結晶質シリコンｉ層）膜厚Ｄ２’が、許容膜厚範囲を満たすまで、製膜条件調整と膜厚計測とが繰り返される。製膜条件調整後の第２セル層膜厚Ｄ２’が許容膜厚範囲となると、最終的に調整された製膜条件で第２セル層の形成が継続される。
【００４３】
なお、許容膜厚範囲は、膜厚計測装置の膜厚算出部が、第１セル層膜厚Ｄ１に基づき算出し設定した数値範囲とすることも可能である。
【００４４】
上記工程により、基板面内の第２セル層膜厚は、所定膜厚範囲内の値でほぼ一定となり、バッチ間の第２セル層膜厚の変動幅が抑制される。
【００４５】
本実施形態において、第１セル層９１と第２セル層９２の間に、接触性を改善するとともに電流整合性を取るために半反射膜となる中間コンタクト層を設けても良い。中間コンタクト層として、膜厚：２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を、ターゲット：ＧａドープＺｎＯ焼結体を用いてスパッタリング装置により製膜する。また、中間コンタクト層５を設けない場合もある。
【００４６】
（５）図２（ｅ）：
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３の非晶質シリコン系の第１セル層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め公差を考慮して選定する。
【００４７】
（６）図３（ａ）：
裏面電極層４としてＡｇ膜／Ｔｉ膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度：１５０℃から２００℃にて製膜する。本実施形態では、Ａｇ膜：１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層４を、２５ｎｍから１００ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜と、１５ｎｍから５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ膜との積層構造としても良い。結晶質シリコンｎ層４３と裏面電極層４との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層３と裏面電極層４との間に、スパッタリング装置により、膜厚：５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を製膜して設けても良い。
【００４８】
（７）図３（ｂ）：
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、基板１側から照射する。レーザー光が光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの２５０μｍから４００μｍの横側を、溝１２を形成するようにレーザーエッチングする。
【００４９】
（８）図３（ｃ）と図３（ａ）：
発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｎｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図３（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
【００５０】
絶縁溝１５は基板１の端より５ｎｍから１５ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール６内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
【００５１】
尚、以上までの工程におけるレーザー光はＹＡＧレーザーとしているが、ＹＶＯ４レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。
【００５２】
（９）図４（ａ：太陽電池膜面側から見た図、ｂ：受光面の基板側から見た図）：
後工程のＥＶＡ等を介したバックシート２４との健全な接着・シール面を確保するために、基板１周辺（周囲膜除去領域１４）の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域１４を形成する。基板１の端から５〜２０ｍｍで基板１の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、Ｘ方向は前述の図３（ｃ）工程で設けた絶縁溝１５よりも基板端側において、Ｙ方向は基板端側部付近の溝１０よりも基板端側において、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。
研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
【００５３】
（１０）図５（ａ）（ｂ）：
端子箱２３の取付け部分はバックシート２４に開口貫通窓を設けて集電板を取出す。この開口貫通窓部分には絶縁材を複数層で設置して外部からの湿分などの浸入を抑制する。
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セルと、他方端部の太陽電池発電セルとから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏側の端子箱２３の部分から電力が取出せるように処理する。銅箔は各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール６の全体を覆い、基板１からはみ出さないようにＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による接着充填材シートを配置する。
ＥＶＡの上に、防水効果の高いバックシート２４を設置する。バックシート２４は本実施形態では防水防湿効果が高いようにＰＥＴシート／Ａｌ箔／ＰＥＴシートの３層構造よりなる。
バックシート２４までを所定位置に配置したものを、ラミネータにより減圧雰囲気で内部の脱気を行い約１５０〜１６０℃でプレスしながら、ＥＶＡを架橋させて密着させる。
【００５４】
（１１）図５（ａ）：
太陽電池モジュール６の裏側に端子箱２３を接着剤で取付ける。
（１２）図５（ｂ）：
銅箔と端子箱２３の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱２３の内部を封止剤（ポッティング剤）で充填して密閉する。これで太陽電池パネル５０が完成する。
（１３）図５（ｃ）：
図５（ｂ）までの工程で形成された太陽電池パネル５０について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ２）のソーラシミュレータを用いて行う。
（１４）図５（ｄ）：
発電検査（図５（ｃ））に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
【００５５】
図７に、式（４）において透明電極層のヘイズ率及び第１セル層膜厚を考慮して算出した第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示す。図８に、式（４）において第１セル層膜厚のみを考慮して算出した第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示す。図７及び図８において、横軸は第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚、縦軸は規格化されたモジュール出力である。
図７では、第２セル層の結晶質シリコンｉ層の膜厚の測定誤差が抑制されることが分かる。図８では、透明電極層のヘイズ率の影響を考慮していないため、第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚の測定誤差が大きくなり、膜厚測定値がばらついた。
以上の結果の通り、透明電極層のヘイズ率及び第１セル層膜厚を用いて第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚を補正すれば、第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚の測定誤差を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の構成を表す概略図である。
【図２】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図３】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図４】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図５】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図６】本実施形態の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。
【図７】透明電極層のヘイズ率及び第１セル層膜厚を考慮して算出した結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示すグラフである。
【図８】第１セル層膜厚のみを考慮して算出した結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示すグラフである。
【図９】第２セル層のｉ層膜厚とモジュール出力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１ 基板
２ 透明電極層
３ 光電変換層
４ 裏面電極層
６ 太陽電池モジュール
３１ 非晶質シリコンｐ層
３２ 非晶質シリコンｉ層
３３ 非晶質シリコンｎ層
４１ 結晶質シリコンｐ層
４２ 結晶質シリコンｉ層
４３ 結晶質シリコンｎ層
９１ 第１セル層
９２ 第２セル層
１００ 光電変換装置
１０３ａ〜１０３ｈ 放電電極
１１３ａｔ，１１３ｈｔ，１１３ａｂ 整合器
１１２ａ，１１４ａ，１１２ｂ，１１４ｂ 高周波給電伝送路
１１５ａ，１１５ｂ 熱媒体供給管
１１６ａ，１１６ｂ 原料ガス配管
１５３，１５４ 給電点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換層の膜厚計測方法及び膜厚計測装置、並びに、該膜厚計測方法を適用した光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池としては、透明基板上にｐ型シリコン系半導体（ｐ層）、ｉ型シリコン系半導体（ｉ層）及びｎ型シリコン系半導体（ｎ層）の薄膜をプラズマＣＶＤ法等で製膜して形成した光電変換層を備えた薄膜シリコン系太陽電池が知られている。薄膜シリコン系太陽電池の変換効率、すなわち、発電出力を増加させるために、吸収波長帯域が異なる発電セル層を２段重ねた光電変換層とすることによって、入射光を効率良く吸収させて高い発電効率を得るタンデム型太陽電池が提案されている。透明基板側から太陽光が入射するスーパーストレート型のタンデム型太陽電池においては、例えば、基板側から順に、非晶質シリコンからなる第１セル層及び結晶質シリコンからなる第２セル層が形成される。
【０００３】
タンデム型太陽電池の生産において、発電出力のばらつきや変動が生じることが問題となっていた。発電電力のばらつきや変動の要因の一つとして、光電変換層の各層の膜厚が製膜バッチ毎に変動することが挙げられる。特に、厚膜とされる結晶質シリコンｉ層の膜厚変動の影響が大きい。図９に、第２セル層のｉ層膜厚とモジュール出力との関係を示す。同図において、横軸は第２セル層のｉ層膜厚、縦軸は規格化されたモジュール出力である。このように、第２セル層のｉ層膜厚とモジュール出力との間には強い相関があり、バッチごとに第２セル層のｉ層膜厚が変動すると、モジュール出力にばらつきが発生する。従って、性能向上及び安定化を図るには、結晶質シリコンｉ層の膜厚を計測し、管理することが求められる。
【０００４】
ｉ層の膜厚変動は、放電電極や製膜室内壁へのシリコン膜の堆積、給電ケーブルの劣化などにより、製膜条件が変動することが原因とされる。堆積シリコン膜を除去するために、所定の製膜バッチ数毎にフッ素含有ガスを用いたセルフクリーニング処理が実施されるが、セルフクリーニング後の残留フッ素の影響によっても、ｉ層の膜厚が変動する。
特許文献１には、アモルファスシリコン薄膜からなる１層の光電変換層を形成した太陽電池について、透過膜厚計により光電変換層（ｉ層膜）の膜厚を計測し、計測された光電変換層の膜厚が基準膜厚で一定になるように、セルフクリーニング後のバッチ数に応じて高周波電力パワー及び電力投入時間を制御する薄膜製造方法及び薄膜製造システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−５６９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タンデム型太陽電池の生産において第２セル層膜厚計測に透過膜厚計を適用する場合、シングル型太陽電池よりも層数が増えるために、より計測精度を高めることが求められていた。
【０００６】
第２セル層の膜厚を高精度で計測し、製膜条件変動の監視や膜厚制御にフィードバックさせることにより、バッチ間での発電出力のばらつきを抑制できる。大面積基板を用いたタンデム型太陽電池では、供給電力密度の分布、基板近傍での供給ガスや残留フッ素の分布などにより、基板面内における膜厚分布が生じやすい。従って、大面積基板太陽電池においては、第２セル層膜厚分布、主としてｉ層の膜厚分布を把握し、ｉ層膜厚が面内で均一になるように製膜条件を調整する必要があった。
【０００７】
本発明は、タンデム型太陽電池における第２セル層の膜厚を、より高精度で計測可能な膜厚計測方法及び膜厚計測装置を提供する。また、該膜厚計測方法を用いて、第２セル層、特に第２セル層のｉ層を、基板面内で膜厚が均一になるように制御して製膜する光電変換装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置における光電変換層の膜厚計測方法であって、前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意の位置における透過率を計測する工程と、該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する工程とを含む。
【０００９】
透過光量に基づいて第２セル層の膜厚を測定する場合、透明電極層及び光電変換層（第１セル層及び第２セル層）が形成された基板に対して計測光が照射され、計測光の透過率が測定される。本発明では、透明電極層のヘイズ率と第１セル層の膜厚とによる補正を考慮して、透明電極層及び光電変換層が形成された基板面内の任意の位置における計測光の透過率から第２セル層の膜厚を算出する。このように、透過光量に基づく第２セル層の膜厚測定に、透明電極層の表面形状に起因する光散乱及び第１セル層での光吸収の影響を考慮することにより、第２セル層の膜厚測定精度を向上させることができる。
【００１０】
上記発明において、前記ヘイズ率及び前記第１セル層の膜厚が、前記基板面内における前記透過率が計測された位置と同一位置のヘイズ率及び膜厚とされることが好ましい。
【００１１】
このように、透過率が計測された位置と同一の基板面内位置でのヘイズ率及び第１セル層膜厚を用いて補正することにより、第２セル層膜厚の測定精度が更に向上する。
【００１２】
上記発明において、前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出することが好ましい。これにより、特に基板面内での製膜条件の変動が発生しやすい大面積基板について、第２セル層のより正確な面内膜厚分布を得ることができる。
【００１３】
本発明は、透明電極層と第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とが形成された基板に対して所定波長の計測光を照射する照射部と、前記基板を透過した前記計測光の透過光を受光する検出部と、前記計測光の強度及び前記透過光の強度から透過率を算出する透過率算出部を備える透過率計測部と、該透過率計測部で計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する膜厚算出部とを備える膜厚計測装置を提供する。
【００１４】
本発明の膜厚計測装置は、第２セル層膜厚算出部において、透明電極層による光散乱及び第１セル層での光吸収を考慮して第２セル層膜厚を算出する。そのため、本発明の膜厚計測装置を用いれば、透明電極層及び第１セル層上に形成された第２セル層の膜厚を、高精度で計測することが可能である。
【００１５】
また、本発明は、基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置の製造方法であって、前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意位置における透過率を計測する工程と、該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出する工程と、該算出された第２セル層の膜厚を、予め設定された許容膜厚範囲と比較する工程と、前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整する工程とを含む光電変換装置に製造方法を提供する。
【００１６】
本発明は、２層の発電セル層を備える光電変換装置の製造において、透明電極層のヘイズ率と第１セル層の膜厚により補正された第２セル層の膜厚値を用いて、予め設定された許容膜厚範囲と比較し、比較結果に基づいて第２セル層製膜条件の調整を実施する。調整される製膜条件は、例えば、放電電極に投入される高周波電力密度、原料ガス圧力、原料ガス流量、製膜時間とされる。あるいは、高周波電源やガス流量計などの機器の調整により、製膜条件を調整しても良い。透明電極層の表面形状及び第１セル層での吸収を考慮した補正を行うことにより、第２セル層の膜厚測定精度が高くなる。高精度で計測された膜厚に基づいて、第２セル層製膜条件の調整を実施するため、膜厚制御精度が向上する。このため、第２セル層膜厚のバッチ間での変動を抑制することができる。その結果、バッチ間での出力のばらつきが抑えられ、一定出力の光電変換装置を安定して生産することができる。
【００１７】
上記発明において、前記透過率を計測する工程において、前記基板面内の任意の複数位置での透過率を計測し、前記第２セル層の膜厚を算出する工程において、前記任意の複数位置での透過率と、前記透明電極層のヘイズ率と、前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出し、少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整することが好ましい。
【００１８】
または、上記発明において、前記算出された複数位置における第２セル層の膜厚から、前記第２セル層の膜厚分布を取得する工程を更に含み、少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記膜厚分布を基に、前記第２セル層の形成条件を調整することが好ましい。
【００１９】
大面積基板を用いる場合、基板面内でのガス分布、高周波電力密度分布、セルフクリーニング時の残留フッ素などの影響により、基板面内での第２セル層膜厚の変動が生じやすい。このように、大面積基板面内の複数位置における第２セル層の膜厚を算出し、複数位置における第２セル層膜厚あるいは第２セル層膜厚分布を、第２セル層製膜条件の調整に反映させれば、第２セル層を高出力が得られる膜厚にて均一に製膜することができる。この結果、光電変換装置の出力を向上させることができる。
【００２０】
上記発明において、前記透過率と、前記透過率が計測された位置と同一位置におけるヘイズ率と、前記透過率が計測された位置と同一位置における前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出することが好ましい。これにより、第２セル層膜厚を高精度で計測でき、第２セル層膜厚の制御精度もさらに向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の膜厚計測方法及び膜厚計測装置によれば、透明電極層及び第１セル層の影響を考慮して第２セル層膜厚を計測することができるため、精度良く第２セル層膜厚を計測することができる。
本発明の膜厚計測方法を用いて第２セル層の膜厚を計測し、計測値を許容膜厚範囲と比較した結果を第２セル層の製膜条件調整に反映させれば、第２セル層膜厚のバッチ間での変動を抑制することができる。その結果、バッチ間での出力のばらつきが抑えられ、一定出力の光電変換装置を安定して生産することができる。
特に、大面積基板を用いた光電変換装置の製造においては、本発明の膜厚計測方法を用いて複数位置での第２セル層膜厚を計測し、計測結果を第２セル層製膜条件の調整に反映させることにより、第２セル層膜厚を基板面内で均一とすることができる。このため、高出力の光電変換装置を製造可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の光電変換装置の構成を示す概略図である。光電変換装置１００は、タンデム型シリコン系太陽電池であり、基板１、透明電極層２、太陽電池光電変換層３としての第１セル層９１（非晶質シリコン系）及び第２セル層９２（結晶質シリコン系）、及び裏面電極層４を備える。なお、ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称である。また、結晶質シリコン系とは、非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコンも含まれる。
【００２３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る光電変換装置の製造方法を、太陽電池パネルを製造する工程を例に挙げて説明する。図２から図５は、本実施形態の太陽電池パネルの製造方法を示す概略図である。
【００２４】
（１）図２（ａ）：
基板１として面積が１ｍ２以上、または１ｍ角以上のソーダフロートガラス基板（例えば１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：３．５ｍｍ〜４．５ｍｍ）を使用する。基板端面は熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。
【００２５】
（２）図２（ｂ）：
透明電極層２として、酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする膜厚約５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の透明導電膜を、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜する。この際、透明電極膜の表面には、適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。透明電極層２として、透明電極膜に加えて、基板１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜（図示されず）を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
【００２６】
透明電極層２形成後、基板面内の任意位置（例えば８点×８点、計６４点）における透明電極層２表面のヘイズ率Ｈが計測される。ヘイズ率の計測方法は、公知の手段を適用することができる。計測された各計測位置でのヘイズ率Ｈは、後述する第２セル層膜厚計測装置の膜厚算出部に格納される。
【００２７】
（３）図２（ｃ）：
その後、基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板１とレーザー光を相対移動して、溝１０を形成するように幅約６ｍｍから１５ｍｍの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
【００２８】
（４）図２（ｄ）：
第１セル層９１として、非晶質シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層及びｎ層を、プラズマＣＶＤ装置により製膜する。ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを主原料にして、減圧雰囲気：３０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃にて、透明電極層２上に太陽光の入射する側から非晶質シリコンｐ層３１、非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンｎ層３３の順で製膜する。非晶質シリコンｐ層３１は非晶質のＢドープシリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｉ層３２は、膜厚２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｎ層３３は、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するＰドープシリコンを主とし、膜厚３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。非晶質シリコンｐ層３１と非晶質シリコンｉ層３２の間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
【００２９】
第１セル層９１製膜後、透過膜厚計を用いて、基板面内の任意位置における第１セル層９１の膜厚が計測される。計測位置は、透明電極層２のヘイズ率が計測された位置と同一位置であることが好ましい。
具体的に、透明電極層２及び第１セル層９１が製膜された基板１の各計測位置に、第１セル層９１側から所定波長の計測光（例えば、波長６２５ｎｍの光）が照射される。基板１を透過した透過光は、基板側に配置された検出素子で検出される。予め作成された透過光強度と第１セル層９１の膜厚とを関連づけるグラフに基づき、検出された各計測位置での透過強度から各計測位置での第１セル層９１の膜厚Ｄ１が算出される。計測された各計測位置での第１セル層膜厚Ｄ１は、後述する第２セル層膜厚計測装置の膜厚算出部に格納される。
【００３０】
次に、第１セル層９１の上に第２セル層９２としての結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、及び、結晶質シリコンｎ層４３を順次製膜する。
【００３１】
図６は、第２セル層製膜に用いるプラズマＣＶＤ薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。
大面積基板用製膜装置では、一般に、複数の放電電極が配置される。放電電極１０３は、本実施の形態では、８個の放電電極１０３ａ〜１０３ｈを備え、各々は、互いに略平行にＸ方向へ伸びる二本の横電極１２０と、二本の横電極１２０の間に設けられ互いに略平行にＹ方向へ伸びる複数の棒状の縦電極１２１とを備える。放電電極１０３ａ〜１０３ｈのそれぞれに対して、給電点１５３側には、整合器１１３ａｔ〜１１３ｈｔと、高周波給電伝送路１１２ａ，１１４ａ、熱媒体供給管１１５ａおよび原料ガス配管１１６ａがそれぞれ設けられている。また、給電点１５４側には、整合器１１３ａｂ〜１１３ｈｂ（１１３ｈｂは図示されず）と、高周波給電伝送路１１２ｂ，１１４ｂと、熱媒体供給管１１５ｂおよび原料ガス配管１１６ｂがそれぞれ設けられている。なお図６においては、図を見やすくするために整合器１１３ａｔ，１１３ａｂ，１１３ｈｔのみを表示し、他の整合器の表示を省略している。
放電電極１０３ａ〜１０３ｈの各々は、給電点１５３と給電点１５４の近傍に接続された原料ガス配管１１６ａと１１６ｂから原料ガスを供給され、この原料ガスを、図中の矢印に示す方向（対向電極側）へ略均一に放出する。放電電極１０３ａ〜１０３ｈの給電点１５３には、高周波電源（不図示）から高周波電力が供給され、給電点１５４には、別の高周波電源（不図示）から高周波電力が供給される。
ただし、放電電極の数は必ずしも８個ではなく、これよりも多い場合と少ない場合とがあり、特に限定されるものではない。放電電極１０３ａ〜１０３ｈへの電力供給を、８個を超えるまたは８個未満の整合器１１３ａ、１１３ｂ及び高周波給電伝送路１１４ａ、１１４ｂとの組みで行うことも可能である。また各々個別の高周波電源部（不図示）から電力を供給しても良い。これら場合、その組の数に対応するように、放電電極１０３ａ〜１０３ｈを加減して組分けが好ましい。
【００３２】
微結晶シリコンを主とするｉ層膜をプラズマＣＶＤ法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板１の表面との距離は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。３ｍｍより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離を一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。１０ｍｍより大きい場合、十分な製膜速度（１ｎｍ／ｓ以上）を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
【００３３】
図６の薄膜製造装置を用い、減圧雰囲気：３０００Ｐａ以下、基板温度：約２００℃、プラズマ発生周波数：４０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下にて、順に結晶質シリコンｐ層４１、結晶質シリコンｉ層４２、結晶質シリコンｎ層４３を製膜し、第２セル層９２を形成する。結晶質シリコンｐ層４１はＢドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。結晶質シリコンｉ層４２は微結晶シリコンを主とし、膜厚は１．２μｍ以上３．０μｍ以下である。結晶質シリコンｎ層４３はＰドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００３４】
第２セル層９２製膜後、基板面内の任意位置における第２セル層９２の膜厚が計測される。計測位置は、透明電極層２のヘイズ率が計測された位置と同一位置であることが好ましい。
第２セル層の膜厚測定に使用する膜厚計測装置は、透過膜厚計とされる。第２セル層膜厚計測装置は、透過率計測部と膜厚算出部とを備える。透過率計測部は、照射部と検出部と透過率算出部とを備える。
【００３５】
照射部は、透明電極層２及び光電変換層３が形成された基板１の各計測位置に、第２セル層９２側から所定波長の計測光（例えば、波長６２５ｎｍの光）を照射する。基板１を透過した透過光は、基板側に配置された検出部で検出される。
透過率算出部は、照射部から照射された計測光強度Ｉ０、及び、検出部で検出された透過光強度Ｉから、式（１）より透過率Ｔを算出する。
透過率 Ｔ＝Ｉ／Ｉ０×１００（％） ・・・（１）
【００３６】
一般に、透過光強度Ｉは、ベールの法則より、式（２）で表される。
Ｉ＝Ｉ０（１−Ｒ）ｅｘｐ（−αＤ） ・・・（２）
ただし、Ｒ：反射率、α：吸収係数、Ｄ：膜厚である。従って、膜厚Ｄは、式（３）で表される。
Ｄ＝Ａ＋ＢＴ ・・・（３）
ただし、Ａ，Ｂは定数である。
【００３７】
本実施形態では、式（３）に基づき、透明電極層、第１セル層及び第２セル層の物性を考慮した第２セル層膜厚算出式を導出した。
透明電極層は、計測光（入射光）を光電変換層に到達させるために、透過率が高い必要がある。一方、透明電極層の表面形状に起因する光散乱は、透明電極層の透過率及び吸収に影響を与える。従って、第２セル層膜厚算出式の導出にあたり、透明電極層のヘイズ率を考慮し、透明電極層の膜厚の影響は無視される。
第１セル層は、透明電極層を透過した計測光（入射光）を吸収する。すなわち、第１セル層の膜厚により、計測光の透過率は変化する。第１セル層の膜質は、計測光の透過率に影響しない。従って、第２セル層膜厚算出式の導出では、第１セル層の膜厚を考慮する。
第２セル層は、第１セル層を透過した計測光を吸収する。計測光の透過率は、第２セル層の膜厚により変化するが、第２セル層の膜質（結晶性）の影響は、膜厚の影響に比べて十分に小さいため、重要な要素とならない。従って、第２セル層膜厚算出式の導出では、第２セル層の膜厚を考慮する。
【００３８】
第２セル層膜厚算出式（４）は、透明電極層のヘイズ率Ｈ、第１セル層膜厚Ｄ１、及び第２セル層膜厚Ｄ２を式（３）に組み込み、展開したものである。
Ｄ２＝ａ＋ｂＨ＋ｃ（ｌｏｇＴ）＋ｄ（ｌｏｇＴ）２＋ｅＨ（ｌｏｇＴ）＋ｆＤ１＋ｇＤ１Ｈ＋ｈＤ１（ｌｏｇＴ） ・・・（４）
式（４）中のａ〜ｈは、第２セル層膜厚が既知サンプルの測定結果から、フィッティングにより導出した検量線定数である。式（４）の第２項ｂＨ及び第５項ｅＨ（ｌｏｇＴ）は、ヘイズ率に関する補正係数に相当する。第４項ｄ（ｌｏｇＴ）２は、フィッティング精度を向上させるために追加した項である。第６項ｆＤ１及び第８項ｈＤ１（ｌｏｇＴ）は、第１セル層膜厚に関する補正係数に相当する。第７項ｇＤ１Ｈは、ヘイズ率及び第１セル層膜厚に関する補正係数に相当する。
【００３９】
透過率算出部で算出された基板面内の各計測位置における透過率Ｔは、膜厚算出部に出力される。膜厚計測装置の膜厚算出部に、式（４）が格納されている。膜厚算出部は、出力された透過率Ｔと、格納された各計測位置におけるヘイズ率Ｈ及び第１セル層膜厚Ｄ１とを式（４）に代入し、各計測位置での第２セル層の膜厚Ｄ２を算出する。
膜厚算出部は、各計測位置での第２セル層膜厚Ｄ２に基づき、第２セル層膜厚の基板面内分布を表す図を作成しても良い。
【００４０】
各計測位置での第２セル層膜厚Ｄ２は、予め設定された許容膜厚範囲と比較される。第２セル層膜厚Ｄ２が許容膜厚範囲内である場合、製膜条件が変更されずに、第２セル層の形成が継続される。第２セル層膜厚Ｄ２が許容膜厚範囲外である場合、製膜条件の調整が行われる。
【００４１】
第２セル層の膜厚の大部分は結晶質シリコンｉ層が占めるため、特に結晶質シリコンｉ層４２の膜厚調整が重要である。
具体的に、第２セル層膜厚Ｄ２が基板全体にわたって許容膜厚範囲から外れる場合、結晶質シリコンｉ層４２製膜時の投入電力密度、製膜圧力、及び製膜時間を調整する。第２セル層膜厚に基板面内分布があり、許容膜厚範囲から外れるＤ２が局所的に発生している場合、結晶質シリコンｉ層４２の製膜において、Ｄ２の分布に対応させて放電電極の投入電力密度や原料ガス配管から供給される原料ガス（Ｈ２ガス、ＳｉＨ４ガス）流量を調整する。
第２セル層膜厚Ｄ２やＤ２の基板面内分布に基づいて、高周波電源、圧力計、及び流量計など薄膜製造装置の各機器の異常を検出し、機器の調整により製膜条件を調整しても良い。
【００４２】
別の基板に対して、調整後の製膜条件にて第１セル層上に第２セル層が形成される。別基板の各計測位置について、製膜条件調整後の第２セル層膜厚Ｄ２’が、上述の膜厚計測装置を用いて計測される。各計測位置における製膜条件調整後の第２セル層（結晶質シリコンｉ層）膜厚Ｄ２’が、許容膜厚範囲を満たすまで、製膜条件調整と膜厚計測とが繰り返される。製膜条件調整後の第２セル層膜厚Ｄ２’が許容膜厚範囲となると、最終的に調整された製膜条件で第２セル層の形成が継続される。
【００４３】
なお、許容膜厚範囲は、膜厚計測装置の膜厚算出部が、第１セル層膜厚Ｄ１に基づき算出し設定した数値範囲とすることも可能である。
【００４４】
上記工程により、基板面内の第２セル層膜厚は、所定膜厚範囲内の値でほぼ一定となり、バッチ間の第２セル層膜厚の変動幅が抑制される。
【００４５】
本実施形態において、第１セル層９１と第２セル層９２の間に、接触性を改善するとともに電流整合性を取るために半反射膜となる中間コンタクト層を設けても良い。中間コンタクト層として、膜厚：２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を、ターゲット：ＧａドープＺｎＯ焼結体を用いてスパッタリング装置により製膜する。また、中間コンタクト層５を設けない場合もある。
【００４６】
（５）図２（ｅ）：
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層３の膜面側から照射する。パルス発振：１０ｋＨｚから２０ｋＨｚとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの約１００μｍから１５０μｍの横側を、溝１１を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板１側から照射しても良く、この場合は光電変換層３の非晶質シリコン系の第１セル層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層３をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め公差を考慮して選定する。
【００４７】
（６）図３（ａ）：
裏面電極層４としてＡｇ膜／Ｔｉ膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度：１５０℃から２００℃にて製膜する。本実施形態では、Ａｇ膜：１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層４を、２５ｎｍから１００ｎｍの膜厚を有するＡｇ膜と、１５ｎｍから５００ｎｍの膜厚を有するＡｌ膜との積層構造としても良い。結晶質シリコンｎ層４３と裏面電極層４との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層３と裏面電極層４との間に、スパッタリング装置により、膜厚：５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を製膜して設けても良い。
【００４８】
（７）図３（ｂ）：
基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、基板１側から照射する。レーザー光が光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層２のレーザーエッチングラインの２５０μｍから４００μｍの横側を、溝１２を形成するようにレーザーエッチングする。
【００４９】
（８）図３（ｃ）と図３（ａ）：
発電領域を区分して、基板端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。基板１をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板１側から照射する。レーザー光が透明電極層２と光電変換層３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２が除去される。パルス発振：１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板１の端部から５ｎｍから２０ｍｍの位置を、図３（ｃ）に示すように、Ｘ方向絶縁溝１５を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図３（ｃ）では、光電変換層３が直列に接続された方向に切断したＸ方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝１５位置には裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２の膜研磨除去をした周囲膜除去領域１４がある状態（図３（ａ）参照）が表れるべきであるが、基板１の端部への加工の説明の便宜上、この位置にＹ方向断面を表して形成された絶縁溝をＸ方向絶縁溝１５として説明する。このとき、Ｙ方向絶縁溝は後工程で基板１周囲膜除去領域の膜面研磨除去処理を行うので、設ける必要がない。
【００５０】
絶縁溝１５は基板１の端より５ｎｍから１５ｍｍの位置にてエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール６内部への外部湿分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
【００５１】
尚、以上までの工程におけるレーザー光はＹＡＧレーザーとしているが、ＹＶＯ４レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。
【００５２】
（９）図４（ａ：太陽電池膜面側から見た図、ｂ：受光面の基板側から見た図）：
後工程のＥＶＡ等を介したバックシート２４との健全な接着・シール面を確保するために、基板１周辺（周囲膜除去領域１４）の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域１４を形成する。基板１の端から５〜２０ｍｍで基板１の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、Ｘ方向は前述の図３（ｃ）工程で設けた絶縁溝１５よりも基板端側において、Ｙ方向は基板端側部付近の溝１０よりも基板端側において、裏面電極層４／光電変換層３／透明電極層２を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。
研磨屑や砥粒は基板１を洗浄処理して除去した。
【００５３】
（１０）図５（ａ）（ｂ）：
端子箱２３の取付け部分はバックシート２４に開口貫通窓を設けて集電板を取出す。この開口貫通窓部分には絶縁材を複数層で設置して外部からの湿分などの浸入を抑制する。
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セルと、他方端部の太陽電池発電セルとから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏側の端子箱２３の部分から電力が取出せるように処理する。銅箔は各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール６の全体を覆い、基板１からはみ出さないようにＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による接着充填材シートを配置する。
ＥＶＡの上に、防水効果の高いバックシート２４を設置する。バックシート２４は本実施形態では防水防湿効果が高いようにＰＥＴシート／Ａｌ箔／ＰＥＴシートの３層構造よりなる。
バックシート２４までを所定位置に配置したものを、ラミネータにより減圧雰囲気で内部の脱気を行い約１５０〜１６０℃でプレスしながら、ＥＶＡを架橋させて密着させる。
【００５４】
（１１）図５（ａ）：
太陽電池モジュール６の裏側に端子箱２３を接着剤で取付ける。
（１２）図５（ｂ）：
銅箔と端子箱２３の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱２３の内部を封止剤（ポッティング剤）で充填して密閉する。これで太陽電池パネル５０が完成する。
（１３）図５（ｃ）：
図５（ｂ）までの工程で形成された太陽電池パネル５０について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ２）のソーラシミュレータを用いて行う。
（１４）図５（ｄ）：
発電検査（図５（ｃ））に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
【００５５】
図７に、式（４）において透明電極層のヘイズ率及び第１セル層膜厚を考慮して算出した第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示す。図８に、式（４）において第１セル層膜厚のみを考慮して算出した第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示す。図７及び図８において、横軸は第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚、縦軸は規格化されたモジュール出力である。
図７では、第２セル層の結晶質シリコンｉ層の膜厚の測定誤差が抑制されることが分かる。図８では、透明電極層のヘイズ率の影響を考慮していないため、第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚の測定誤差が大きくなり、膜厚測定値がばらついた。
以上の結果の通り、透明電極層のヘイズ率及び第１セル層膜厚を用いて第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚を補正すれば、第２セル層の結晶質シリコンｉ層膜厚の測定誤差を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の光電変換装置の製造方法により製造される光電変換装置の構成を表す概略図である。
【図２】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図３】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図４】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図５】本発明の光電変換装置の製造方法を用いて太陽電池パネルを製造する一実施形態を説明する概略図である。
【図６】本実施形態の光電変換装置の製造方法に用いる薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。
【図７】透明電極層のヘイズ率及び第１セル層膜厚を考慮して算出した結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示すグラフである。
【図８】第１セル層膜厚のみを考慮して算出した結晶質シリコンｉ層膜厚と、タンデム型太陽電池モジュールの出力との関係を示すグラフである。
【図９】第２セル層のｉ層膜厚とモジュール出力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１ 基板
２ 透明電極層
３ 光電変換層
４ 裏面電極層
６ 太陽電池モジュール
３１ 非晶質シリコンｐ層
３２ 非晶質シリコンｉ層
３３ 非晶質シリコンｎ層
４１ 結晶質シリコンｐ層
４２ 結晶質シリコンｉ層
４３ 結晶質シリコンｎ層
９１ 第１セル層
９２ 第２セル層
１００ 光電変換装置
１０３ａ〜１０３ｈ 放電電極
１１３ａｔ，１１３ｈｔ，１１３ａｂ 整合器
１１２ａ，１１４ａ，１１２ｂ，１１４ｂ 高周波給電伝送路
１１５ａ，１１５ｂ 熱媒体供給管
１１６ａ，１１６ｂ 原料ガス配管
１５３，１５４ 給電点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置における光電変換層の膜厚計測方法であって、
前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意の位置における透過率を計測する工程と、
該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する工程とを含む膜厚計測方法。
【請求項２】
前記ヘイズ率及び前記第１セル層の膜厚が、前記基板面内における前記透過率が計測された位置と同一位置のヘイズ率及び膜厚とされる請求項１に記載の膜厚計測方法。
【請求項３】
前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出する請求項１または請求項２に記載の膜厚計測方法。
【請求項４】
透明電極層と第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とが形成された基板に対して所定波長の計測光を照射する照射部と、前記基板を透過した前記計測光の透過光を受光する検出部と、前記計測光の強度及び前記透過光の強度から透過率を算出する透過率算出部とを備える透過率計測部と、
該透過率計測部で計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する膜厚算出部とを備える膜厚計測装置。
【請求項５】
基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置の製造方法であって、
前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意位置における透過率を計測する工程と、
該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出する工程と、
該算出された第２セル層の膜厚を、予め設定された許容膜厚範囲と比較する工程と、
前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整する工程とを含む光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記透過率を計測する工程において、前記基板面内の任意の複数位置での透過率を計測し、
前記第２セル層の膜厚を算出する工程において、前記任意の複数位置での透過率と、前記透明電極層のヘイズ率と、前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出し、
少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整する請求項５に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記算出された複数位置における第２セル層の膜厚から、前記第２セル層の膜厚分布を取得する工程を更に含み、
少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記膜厚分布を基に、前記第２セル層の形成条件を調整する請求項６に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記透過率と、前記透過率が計測された位置と同一位置におけるヘイズ率と、前記透過率が計測された位置と同一位置における前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出する請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１】
基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置における光電変換層の膜厚計測方法であって、
前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意の位置における透過率を計測する工程と、
該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する工程とを含む膜厚計測方法。
【請求項２】
前記ヘイズ率及び前記第１セル層の膜厚が、前記基板面内における前記透過率が計測された位置と同一位置のヘイズ率及び膜厚とされる請求項１に記載の膜厚計測方法。
【請求項３】
前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出する請求項１または請求項２に記載の膜厚計測方法。
【請求項４】
透明電極層と第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とが形成された基板に対して所定波長の計測光を照射する照射部と、前記基板を透過した前記計測光の透過光を受光する検出部と、前記計測光の強度及び前記透過光の強度から透過率を算出する透過率算出部とを備える透過率計測部と、
該透過率計測部で計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記第２セル層の膜厚を算出する膜厚算出部とを備える膜厚計測装置。
【請求項５】
基板上に、透明電極層と、該透明電極層側から順に第１セル層及び第２セル層で構成される光電変換層とを備える光電変換装置の製造方法であって、
前記透明電極層及び前記光電変換層が形成された前記基板面内の任意位置における透過率を計測する工程と、
該計測された透過率と、予め測定された前記透明電極層のヘイズ率と、予め測定された前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出する工程と、
該算出された第２セル層の膜厚を、予め設定された許容膜厚範囲と比較する工程と、
前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整する工程とを含む光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記透過率を計測する工程において、前記基板面内の任意の複数位置での透過率を計測し、
前記第２セル層の膜厚を算出する工程において、前記任意の複数位置での透過率と、前記透明電極層のヘイズ率と、前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意の複数位置における前記第２セル層の膜厚を算出し、
少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記第２セル層の製膜条件を調整する請求項５に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記算出された複数位置における第２セル層の膜厚から、前記第２セル層の膜厚分布を取得する工程を更に含み、
少なくとも一の位置における前記第２セル層の膜厚が、前記許容膜厚範囲から外れる場合に、前記膜厚分布を基に、前記第２セル層の形成条件を調整する請求項６に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記透過率と、前記透過率が計測された位置と同一位置におけるヘイズ率と、前記透過率が計測された位置と同一位置における前記第１セル層の膜厚とに基づき、前記基板面内の任意位置における前記第２セル層の膜厚を算出する請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１２９７８４（Ｐ２０１０−１２９７８４Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０３００４（Ｐ２００８−３０３００４）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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