薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法
【課題】薄膜太陽電池を製造する際に、プラズマＣＶＤ装置の１つの製膜室で同じ組成の膜を連続して製膜するのではなく異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜する場合に、クリーニング前後での製膜室雰囲気の再現性に問題がなくクリーニング前の変換効率が得られる製造方法を提供する。
【解決手段】プラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の仮製膜工程で光電変換層と同じ組成の複数の膜を製膜することで、製膜室雰囲気の再現性を得ることが可能となる。
【解決手段】プラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の仮製膜工程で光電変換層と同じ組成の複数の膜を製膜することで、製膜室雰囲気の再現性を得ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法、
特に一室で異なる不純物を含む複数の膜を製膜するプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて製膜を行う場合、薄膜を形成する基板以外に、製膜室の内面にも膜が堆積する。製膜室の内面の堆積が進行すると、厚膜化した膜が剥がれ落ちて、製膜中の薄膜に混入することがある。堆積膜の混入は、基板に形成する膜の膜質の低下の原因の一つとなる。
【０００３】
そこで、プラズマＣＶＤ装置を用いて製膜を行う工程を有する製造ラインにおいては、堆積膜の混入を防ぐために、定期的に、製膜室の内面の堆積膜を除去するクリーニングを行っている。
【０００４】
クリーニング方法としてプラズマエッチング用のガスを用いてクリーニングを行ったときは、エッチングガスが製膜室中に残留することがある。また、物理的な除去によるクリーニングを行ったときには、製膜室を大気開放する必要があるため、大気中の水分等が残留する。このように、製膜室内にエッチングガスや水分等が残留すると、安定した製膜が困難になる。したがって、クリーニング前と後で、製膜室雰囲気の再現性を得ることは、プラズマＣＶＤ装置を用いて製膜を行う上での課題のひとつとなっている。
【０００５】
特許文献１に、ＣＶＤチャンバを清掃した後、次のＣＶＤ処理の前にそのチャンバを調整（コンディショニング）する方法が開示されている。チャンバ内をクリーニングするクリーニングのステップと、水素プラズマをチャンバ内に形成し、クリーニングのステップで生じたフッ素残留物を除去する水素プラズマ形成のステップと、コンディショニングのステップとを有する方法である。コンディショニングのステップにおいて、適切なケイ素含有ガスにより、ケイ素含有化合物の薄膜を堆積している。かつ、ケイ素を含有する膜を、コンディショニング後のチャンバ内で堆積する旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
薄膜太陽電池を製造する際に、プラズマＣＶＤ装置の１つの製膜室で、同じ組成の膜を連続して製膜するのではなく、異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜する場合がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、チャンバのコンディショニングに用いる薄膜、クリーニング後のチャンバ内で堆積される膜は１種類であり、１つのチャンバで異なる不純物を含む複数の膜を製膜する場合については、開示されていない。１つの製膜室で異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜する場合、チャンバのコンディショニングに用いる薄膜が１種類では、クリーニング後の製膜室雰囲気の再現性に問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの製膜室で異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜するプラズマＣＶＤ装置を用いた場合に、クリーニング前後の製膜室雰囲気の再現性を向上させることのできる薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、クリーニング工程の後、製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、仮製膜工程の後、製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、仮製膜工程においても、光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成することを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、仮製膜工程が、ｐ型非晶質シリコン層と、ｉ型非晶質シリコン層と、ｎ型非晶質シリコン層を製膜するｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、仮製膜工程が、ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも３回行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、光電変換層製膜工程が、少なくともｉ型非晶質シリコン層を製膜する工程を有する工程であり、仮製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚は、光電変換層製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚の３倍以上であることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、仮製膜工程において、ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも２回行うことを特徴としている。
【００１５】
本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法は、プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、クリーニング工程の後、製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、仮製膜工程の後、製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、仮製膜工程においても、光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成することを特徴としている。
【００１６】
本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法は、仮製膜工程において、ｐ型非晶質シリコン層と、i型非晶質シリコン層と、n型非晶質シリコン層を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法により、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング前後の製膜室雰囲気の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、プラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の調整方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示すものであって、薄膜太陽電池の特性を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示すものであって、仮製膜工程の回数と変換効率の関係を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明において、光電変換層とは、少なくともｐ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｎ型シリコン層を有する積層膜をさす。薄膜太陽電池とは、少なくとも１組の光電変換層を電極ではさみ込んだ構造をさす。
【００２０】
本発明において、仮製膜とは、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング後に、製膜用ガスを用いて膜を堆積させるプロセスをさす。特許文献１に記載の、コンディショニングも同じ意味で用いられていると推測される。
【００２１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るプラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の製膜室の調整方法、および薄膜太陽電池の製造方法について、図面を参照し説明すれば、以下のとおりである。
【００２２】
まず、図１を用いてプラズマＣＶＤ装置について説明し、次に図２を用いて本実施の形態に係るシングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池の構造について説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。プラズマＣＶＤ装置には、製膜室１、ガス供給装置４およびガス配管５などのガス供給部、交流電源７および整合回路８などの電力供給部、排気配管９および真空ポンプ１０などの排気系が含まれる。製膜室１の内部には、カソード電極２およびアノード電極３から構成される電極対が配置されている。
【００２４】
製膜室１は、プラズマ処理を行うための空間であり、製膜室内の真空度は、製膜室１に接続された排気配管９を通じて排気されることにより調節される。これにより、製膜室１の内部を大気圧以下の圧力に保持することができる。
【００２５】
カソード電極２は、シャワープレート２１および母材２２から構成されている。シャワープレート２１には、短冊状のプレートにガスの流路となる複数のガス供給孔６が形成されている。また、カソード電極２は、整合回路８を通じて交流電源７に接続されている。交流電源７は、カソード電極２とアノード電極３との間に交流電力を供給するものであり、たとえばＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源である。
【００２６】
アノード電極３上には、基板１１が載置され、基板１１を加熱するためのヒータ１２がアノード電極中に設けられている。ヒータ１２には、ヒータ電源１３から電力が供給される。カソード電極２、アノード電極３の材料として、クリーニング時にエッチングされにくいアルミニウム合金を用いた。ステンレス鋼またはカーボンなどを用いてもよい。
【００２７】
ガスは、ガス供給装置４からでて、ガス配管５を通り、カソード電極２とアノード電極３との間に、複数のガス供給孔６から均一に供給される。ガス供給装置４は、製膜室１において、製膜を行う際には製膜用のプロセスガスを供給し、製膜室１のクリーニングを行う際にはエッチングガスを供給するものである。また、ガス供給装置４において、ガスの流量調整、および、ガスの供給開始または停止の調節が行われる。本実施の形態においては、プロセスガスとして、シラン等のシリコン系のガスを用い、エッチングガスとして、ＮＦ３などのフッ素系のガスを用いた。
【００２８】
カソード電極２とアノード電極３の電極対において放電されて、プラズマが発生させられることにより、基板１１上に製膜が行われる。なお、製膜を行った場合には、製膜室の内面にも堆積膜が形成される。
【００２９】
尚、図１にはアノードとカソードが地面に対して平行な場合のプラズマＣＶＤ装置について示したが、アノードとカソードは地面に対して垂直でもよい。また、アノードとカソードが、製膜室中に複数組ある構成としてもよい。
【００３０】
図２は、本実施の形態に係るシングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。ガラス基板３１上に第１電極層３２が形成され、その上に、ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン光電変換層３４、ｎ型非晶質シリコン層３５を順次積層してなる半導体薄膜が形成されている。さらにその上に、第２電極３６を形成し、薄膜太陽電池としている。第１電極層３２としては、透明導電膜のひとつであるＳｎＯ２を用い、第２電極層３６として、ＺｎＯとＡｇからなる金属膜を含む積層膜を用いた。
【００３１】
次に、シングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池の製造方法について説明する。ガラス基板３１上に第１電極層３２を形成し、その上に光電変換層３０を形成し、さらに、第２電極層３６を形成した。第２電極層の形成には、スパッタリング法を用いた。光電変換層３０は、ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン層３４、ｎ型非晶質シリコン層３５からなる。
【００３２】
ｐ型非晶質シリコン層３３は、たとえば以下の製膜条件において形成することができる。製膜室内の圧力は、２００Ｐａ以上３０００Ｐａ以下であることが望ましく、本実施の形態では５００Ｐａとした。カソード電極の単位面積あたりのパワー密度は０．０１Ｗ／ｃｍ２以上０．３Ｗ／ｃｍ２以下とすることが望ましく、本実施の形態では０．１Ｗ／ｃｍ２とした。製膜室内に導入される混合ガスとしては、たとえば、シラン、水素、ジボランを含むガスを利用できる。シランガスに対する水素ガスの流量比は、５倍から３０倍程度が望ましく、本実施の形態では１０倍とした。ｐ型非晶質層３３の厚さは、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましく、本実施の形態では１０ｎｍとした。
【００３３】
i型非晶質シリコン層３４は、たとえば以下の製膜条件において形成することができる。製膜室内の圧力、パワー密度、シランガスに対する水素ガスの流量比は、ｐ型非晶質シリコン層３３と同じで、製膜室内に導入される混合ガスとして、シランガス、水素ガスを含むガスを利用した。また、i型非晶質シリコン層３４の厚さは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下が望ましく、本実施の形態では３２０ｎｍとした。i型非晶質シリコン層３４としては、i型非晶質シリコン薄膜または微量の不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型で、光電変換機能を十分に備えているシリコン薄膜が用いられてもよく、これらの薄膜を積層したものでもよい。
【００３４】
ｎ型非晶質シリコン層３５は、たとえば以下の製膜条件において形成することができる。製膜室内の圧力、パワー密度、シランガスに対する水素ガスの流量比は、ｐ型非晶質シリコン層３３と同じで、製膜室内に導入される混合ガスとして、シラン、水素、フォスフィンを含むガスを利用した。また、ｎ型非晶質シリコン層３５の厚さは、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましく、本実施の形態では２０ｎｍとした。
【００３５】
ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン層３４、およびｎ型非晶質シリコン層３５は、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムなどの合金材料からなる層で形成されていてもよい。また、異なる複数の薄膜を積層したものでもよい。
【００３６】
ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン層３４、およびｎ型非晶質シリコン層３５は、プラズマＣＶＤ装置の、同じ製膜室で各層を連続して製膜を行った。製膜室から基板を出し入れする時間が不要となるため、製膜時間を短縮することが可能となる。さらに、複数の製膜室を必要としないため、プラズマＣＶＤ装置の小型化が可能となるという利点も有する。
【００３７】
次に、第１の実施の形態を、実施例を用いて具体的に説明する。
【００３８】
図３は、実施例に関わる薄膜太陽電池の光電変換層を形成する際に用いたプラズマＣＶＤ装置の、クリーニング後の製膜室の調整方法のフロー図である。
【００３９】
クリーニング工程Ｓ１（Ｓはステップを表す。以下同様）において、製膜室のクリーニングを行った。製造ラインにおいて、プラズマＣＶＤ装置を用いて連続して製膜を行う際には、定期的に、製膜室の内面の堆積膜を除去するクリーニングを行う。本実施の形態においては、プラズマエッチング用のガスを用いてクリーニングを行った。エッチングガスとして、反応性エッチングを行うための反応性ガスであるＮＦ３と、反応性ガスを希釈するための希釈ガスとの混合ガスを用いた。フッ素系のガスであるＮＦ３を製膜室内に導入した状態でプラズマを発生させることにより、エッチング反応種であるフッ素ラジカルを生成させる。フッ素ラジカルとシリコン系堆積膜とが反応することにより、シリコン系堆積膜が気体となって除去される。
【００４０】
クリーニング方法としては、製膜室を大気開放し、製膜室の内面に付着した膜を物理的に取り除いても良い。電極等、堆積膜の影響の大きい構成部品については、別途、酸またはアルカリの薬液を用いて化学的に除去してもよい。
【００４１】
その後、仮製膜工程において、ダミー基板をプラズマＣＶＤ装置のカソード電極上に載置し、製膜用のガスを用いて仮製膜を行った。ダミー基板とは、仮製膜工程で用いる基板を示しており、繰り返し使用することが可能である。本実施の形態においては、ダミー基板として、ガラス基板を用いた。仮製膜を行うことにより、製膜室の雰囲気を安定させることが可能となる。また、プラズマ放電による、製膜室中に残留したクリーニングによる不純物の清浄化、残留ガスが溜まりやすい製膜室の構成部品表面への製膜により構成部品表面からの不純物の放出を抑えるという効果を得ることができる。
【００４２】
実施例においては、仮製膜工程は、ｐ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ２、ｉ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ３、ｎ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ４の３つの工程からなる。
【００４３】
ｐ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ２、ｉ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ３、ｎ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ４は、光電変換層を構成するｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン光電変換層３４、ｎ型非晶質シリコン層３５と同じ製膜条件で仮製膜を行った。膜厚は、それぞれ１０ｎｍ、３２０ｎｍ、２０ｎｍで、光電変換層３０を形成する各層と同じである。
【００４４】
その後、ダミー基板を取り出し、光電変換層製膜工程Ｓ５において、同じプラズマＣＶＤ装置の中で、光電変換層３０の形成を行った。基板として、第１電極層３２の形成されたガラス基板３１を用いた。光電変換層３０の形成を行った後、第２電極層３６の形成を行い、薄膜太陽電池とした。
【００４５】
次に、比較例について説明する。比較例が、実施例と異なる点は、仮製膜工程において、仮製膜工程Ｓ３のみ行った点である。したがって、仮製膜工程において、実施例では、異なる不純物を含む複数の膜を製膜したが、比較例では一種類の膜を製膜した。
【００４６】
比較例の仮製膜工程の膜厚は３５０ｎｍとした。すなわち、実施例と比較例は、仮製膜工程で製膜する膜厚は同じである。
【００４７】
次に、実施例、比較例で作製した薄膜太陽電池の変換効率を測定した。プラズマＣＶＤ装置のクリーニングを行う前に製膜した、光電変換層を用いて形成した薄膜太陽電池の特性と比較することで、クリーニング後の再現性を比較した。
【００４８】
図４に、実施例、比較例のクリーニング前後の特性の比較を示す。いずれの場合も、クリーニング前の変換効率を１００とした場合の比で示している。クリーニング後の変換効率の比は、実施例は９５であり、比較例は９２であった。実施例の方が、変換効率がクリーニング前に近いことがわかる。実施例においては、仮製膜工程において、光電変換層と同じ複数の膜の製膜を行っている。仮製膜工程で光電変換層と同じ組成を有する膜を形成することにより、クリーニング後の最初の製膜においても、製膜室の雰囲気が安定した製膜時の状態に近くなったためと考えられる。また、非晶質シリコン薄膜太陽電池の変換効率は、不純物の影響を大きく受けるため、実施例と比較例の間で顕著な差がみられたと考えられる。
【００４９】
本実施の形態においては、シングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池について説明したが、シングル型の微結晶シリコン薄膜太陽電池でも同様の効果が得られる。ｐ型微結晶シリコン層、i型非晶質シリコン層、ｎ型微結晶シリコン層というように、微結晶シリコン層と非晶質シリコン層を組み合わせたタンデム型の薄膜太陽電池でもよい。また、非晶質シリコン光電変換層と微結晶シリコン光電変換層からなる積層型薄膜太陽電池の光電変換層を形成する場合も同様である。
【００５０】
本実施の形態においては、仮製膜工程を、仮製膜工程Ｓ２、仮製膜工程Ｓ３、仮製膜工程Ｓ４の順番で行ったが、この順に限定されるものではない。また、膜厚は一例であって、これに限定されるものではない。
【００５１】
本実施の形態においては、クリーニング後の製膜室を安定させる方法として、仮製膜を行う場合についてのみ述べたが、窒素パージや水素プラズマ処理等の他の方法を組み合わせて行ってもよい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態として、第１の実施の形態で示した実施例の仮製膜工程を複数回行い、得られた光電変換素子を用いて作製した薄膜太陽電池の変換効率について、以下に説明する。
【００５３】
図５に、仮製膜工程の回数と、そのときの薄膜太陽電池の変換効率の比を示す。薄膜太陽電池としては、図２を用いて説明したものを形成した。薄膜太陽電池の変換効率の比は、クリーニング前の変換効率を１００とした値を示す。仮製膜工程を複数回行うに際しては、１回の仮製膜ごとに基板を製膜室から出し入れせず、連続して同じ基板を用いた。
【００５４】
実施例の仮製膜工程を３回繰り返した後に、製膜した光電変換層を用いた薄膜太陽電池の変換効率の比は、ほぼ１００であり、クリーニング前と同程度の変換効率が得られた。変換効率の再現性が得られたのは、製膜室の雰囲気の再現性が得られているためであると考えられる。クリーニング前後で、変換効率の再現性を得るためには、仮製膜工程は３回行うことが望ましい。製造ライン等でプラズマＣＶＤ装置を用いる場合は、より高い安定性を得るために、４回以上行うことが望ましい。
【００５５】
比較として、比較例の仮製膜工程を４回繰り返した後、製膜した光電変換層を用いた薄膜太陽電池の変換効率との比は、９７であった。これは、１種類の膜の仮製膜を繰り返すことでは、製膜室の雰囲気の再現性がとれないためであると考えられる。
【００５６】
本実施の形態においては、仮製膜工程を複数回行うに際して、連続して同じ基板を用いたが、仮製膜ごとに異なる基板を用いてもよい。
【００５７】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態として、i型非晶質シリコン層の膜厚を変えた仮製膜工程を行い、得られた薄膜太陽電池の変換効率について、以下に説明する。第１の実施の形態で説明した実施例と異なる点は、i型非晶質シリコン層の膜厚を、３２０ｎｍより厚くした点であり、他は同じである。第１の実施の形態で説明した実施例においては、仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を、シングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池と同じとしたが、本実施の形態においては複数倍の膜厚とした。
【００５８】
仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を、約２倍の６５０ｎｍとし、クリーニング前後の薄膜太陽電池の変換効率を測定した。クリーニング前の変換効率を１００とした場合の、クリーニング後の変換効率の比は９６であった。
【００５９】
次に、仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を、約３倍の１μｍとし、クリーニング前後の変換効率を測定したところ、クリーニング後の変換効率の比は９７であった。膜厚を、約３倍の１μｍとしたときに、高い変換効率の比が得られたのは、仮製膜工程で光電変換層と同じ組成を有する膜を形成し、かつi型非晶質シリコン層の膜厚を厚くすることにより、クリーニング後の最初の製膜においても、製膜室の雰囲気が安定した製膜時の状態により近くなったためと考えられる。ｐ型やｎ型ではなく、i型非晶質シリコン層の膜厚を厚くすることで、ジボランガスやフォスフィンガス中に含まれる、ボロンやリンといった不純物が製膜室に過剰に供給されることなく、製膜室の雰囲気を安定させることが可能となった。
【００６０】
さらに、仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を１μｍとし、仮製膜工程を２回行った。クリーニング後の変換効率の比は、ほぼ１００であり、クリーニング前と同程度の変換効率が得られた。i型非晶質シリコン層の膜厚を厚くし、仮製膜工程を複数回行うことで、製膜室の雰囲気の安定性が得られたと考えられる。
【００６１】
以上、第１の実施の形態から第３の実施の形態について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した３つの実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の製膜室の調整方法に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 製膜室
２ カソード電極
２１ シャワープレート
２２ 母材
３ アノード電極
４ ガス供給装置
５ ガス配管
６ ガス供給孔
７ 交流電源
８ 整合回路
９ 排気配管
１０ 真空ポンプ
１１ 基板
１２ ヒータ
１３ ヒータ電源
３０ 光電変換層
３１ ガラス基板
３２ 第１電極層
３３ ｐ型非晶質シリコン層
３４ ｉ型非晶質シリコン層
３５ ｎ型非晶質シリコン層
３６ 第２電極層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法、
特に一室で異なる不純物を含む複数の膜を製膜するプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて製膜を行う場合、薄膜を形成する基板以外に、製膜室の内面にも膜が堆積する。製膜室の内面の堆積が進行すると、厚膜化した膜が剥がれ落ちて、製膜中の薄膜に混入することがある。堆積膜の混入は、基板に形成する膜の膜質の低下の原因の一つとなる。
【０００３】
そこで、プラズマＣＶＤ装置を用いて製膜を行う工程を有する製造ラインにおいては、堆積膜の混入を防ぐために、定期的に、製膜室の内面の堆積膜を除去するクリーニングを行っている。
【０００４】
クリーニング方法としてプラズマエッチング用のガスを用いてクリーニングを行ったときは、エッチングガスが製膜室中に残留することがある。また、物理的な除去によるクリーニングを行ったときには、製膜室を大気開放する必要があるため、大気中の水分等が残留する。このように、製膜室内にエッチングガスや水分等が残留すると、安定した製膜が困難になる。したがって、クリーニング前と後で、製膜室雰囲気の再現性を得ることは、プラズマＣＶＤ装置を用いて製膜を行う上での課題のひとつとなっている。
【０００５】
特許文献１に、ＣＶＤチャンバを清掃した後、次のＣＶＤ処理の前にそのチャンバを調整（コンディショニング）する方法が開示されている。チャンバ内をクリーニングするクリーニングのステップと、水素プラズマをチャンバ内に形成し、クリーニングのステップで生じたフッ素残留物を除去する水素プラズマ形成のステップと、コンディショニングのステップとを有する方法である。コンディショニングのステップにおいて、適切なケイ素含有ガスにより、ケイ素含有化合物の薄膜を堆積している。かつ、ケイ素を含有する膜を、コンディショニング後のチャンバ内で堆積する旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
薄膜太陽電池を製造する際に、プラズマＣＶＤ装置の１つの製膜室で、同じ組成の膜を連続して製膜するのではなく、異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜する場合がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、チャンバのコンディショニングに用いる薄膜、クリーニング後のチャンバ内で堆積される膜は１種類であり、１つのチャンバで異なる不純物を含む複数の膜を製膜する場合については、開示されていない。１つの製膜室で異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜する場合、チャンバのコンディショニングに用いる薄膜が１種類では、クリーニング後の製膜室雰囲気の再現性に問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの製膜室で異なる不純物を含む複数の膜を連続して製膜するプラズマＣＶＤ装置を用いた場合に、クリーニング前後の製膜室雰囲気の再現性を向上させることのできる薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、クリーニング工程の後、製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、仮製膜工程の後、製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、仮製膜工程においても、光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成することを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、仮製膜工程が、ｐ型非晶質シリコン層と、ｉ型非晶質シリコン層と、ｎ型非晶質シリコン層を製膜するｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、仮製膜工程が、ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも３回行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、光電変換層製膜工程が、少なくともｉ型非晶質シリコン層を製膜する工程を有する工程であり、仮製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚は、光電変換層製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚の３倍以上であることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、仮製膜工程において、ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも２回行うことを特徴としている。
【００１５】
本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法は、プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、クリーニング工程の後、製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、仮製膜工程の後、製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、仮製膜工程においても、光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成することを特徴としている。
【００１６】
本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法は、仮製膜工程において、ｐ型非晶質シリコン層と、i型非晶質シリコン層と、n型非晶質シリコン層を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法により、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング前後の製膜室雰囲気の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、プラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示すものであって、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の調整方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示すものであって、薄膜太陽電池の特性を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示すものであって、仮製膜工程の回数と変換効率の関係を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明において、光電変換層とは、少なくともｐ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｎ型シリコン層を有する積層膜をさす。薄膜太陽電池とは、少なくとも１組の光電変換層を電極ではさみ込んだ構造をさす。
【００２０】
本発明において、仮製膜とは、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング後に、製膜用ガスを用いて膜を堆積させるプロセスをさす。特許文献１に記載の、コンディショニングも同じ意味で用いられていると推測される。
【００２１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るプラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の製膜室の調整方法、および薄膜太陽電池の製造方法について、図面を参照し説明すれば、以下のとおりである。
【００２２】
まず、図１を用いてプラズマＣＶＤ装置について説明し、次に図２を用いて本実施の形態に係るシングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池の構造について説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。プラズマＣＶＤ装置には、製膜室１、ガス供給装置４およびガス配管５などのガス供給部、交流電源７および整合回路８などの電力供給部、排気配管９および真空ポンプ１０などの排気系が含まれる。製膜室１の内部には、カソード電極２およびアノード電極３から構成される電極対が配置されている。
【００２４】
製膜室１は、プラズマ処理を行うための空間であり、製膜室内の真空度は、製膜室１に接続された排気配管９を通じて排気されることにより調節される。これにより、製膜室１の内部を大気圧以下の圧力に保持することができる。
【００２５】
カソード電極２は、シャワープレート２１および母材２２から構成されている。シャワープレート２１には、短冊状のプレートにガスの流路となる複数のガス供給孔６が形成されている。また、カソード電極２は、整合回路８を通じて交流電源７に接続されている。交流電源７は、カソード電極２とアノード電極３との間に交流電力を供給するものであり、たとえばＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源である。
【００２６】
アノード電極３上には、基板１１が載置され、基板１１を加熱するためのヒータ１２がアノード電極中に設けられている。ヒータ１２には、ヒータ電源１３から電力が供給される。カソード電極２、アノード電極３の材料として、クリーニング時にエッチングされにくいアルミニウム合金を用いた。ステンレス鋼またはカーボンなどを用いてもよい。
【００２７】
ガスは、ガス供給装置４からでて、ガス配管５を通り、カソード電極２とアノード電極３との間に、複数のガス供給孔６から均一に供給される。ガス供給装置４は、製膜室１において、製膜を行う際には製膜用のプロセスガスを供給し、製膜室１のクリーニングを行う際にはエッチングガスを供給するものである。また、ガス供給装置４において、ガスの流量調整、および、ガスの供給開始または停止の調節が行われる。本実施の形態においては、プロセスガスとして、シラン等のシリコン系のガスを用い、エッチングガスとして、ＮＦ３などのフッ素系のガスを用いた。
【００２８】
カソード電極２とアノード電極３の電極対において放電されて、プラズマが発生させられることにより、基板１１上に製膜が行われる。なお、製膜を行った場合には、製膜室の内面にも堆積膜が形成される。
【００２９】
尚、図１にはアノードとカソードが地面に対して平行な場合のプラズマＣＶＤ装置について示したが、アノードとカソードは地面に対して垂直でもよい。また、アノードとカソードが、製膜室中に複数組ある構成としてもよい。
【００３０】
図２は、本実施の形態に係るシングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池の構造を示す断面図である。ガラス基板３１上に第１電極層３２が形成され、その上に、ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン光電変換層３４、ｎ型非晶質シリコン層３５を順次積層してなる半導体薄膜が形成されている。さらにその上に、第２電極３６を形成し、薄膜太陽電池としている。第１電極層３２としては、透明導電膜のひとつであるＳｎＯ２を用い、第２電極層３６として、ＺｎＯとＡｇからなる金属膜を含む積層膜を用いた。
【００３１】
次に、シングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池の製造方法について説明する。ガラス基板３１上に第１電極層３２を形成し、その上に光電変換層３０を形成し、さらに、第２電極層３６を形成した。第２電極層の形成には、スパッタリング法を用いた。光電変換層３０は、ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン層３４、ｎ型非晶質シリコン層３５からなる。
【００３２】
ｐ型非晶質シリコン層３３は、たとえば以下の製膜条件において形成することができる。製膜室内の圧力は、２００Ｐａ以上３０００Ｐａ以下であることが望ましく、本実施の形態では５００Ｐａとした。カソード電極の単位面積あたりのパワー密度は０．０１Ｗ／ｃｍ２以上０．３Ｗ／ｃｍ２以下とすることが望ましく、本実施の形態では０．１Ｗ／ｃｍ２とした。製膜室内に導入される混合ガスとしては、たとえば、シラン、水素、ジボランを含むガスを利用できる。シランガスに対する水素ガスの流量比は、５倍から３０倍程度が望ましく、本実施の形態では１０倍とした。ｐ型非晶質層３３の厚さは、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましく、本実施の形態では１０ｎｍとした。
【００３３】
i型非晶質シリコン層３４は、たとえば以下の製膜条件において形成することができる。製膜室内の圧力、パワー密度、シランガスに対する水素ガスの流量比は、ｐ型非晶質シリコン層３３と同じで、製膜室内に導入される混合ガスとして、シランガス、水素ガスを含むガスを利用した。また、i型非晶質シリコン層３４の厚さは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下が望ましく、本実施の形態では３２０ｎｍとした。i型非晶質シリコン層３４としては、i型非晶質シリコン薄膜または微量の不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型で、光電変換機能を十分に備えているシリコン薄膜が用いられてもよく、これらの薄膜を積層したものでもよい。
【００３４】
ｎ型非晶質シリコン層３５は、たとえば以下の製膜条件において形成することができる。製膜室内の圧力、パワー密度、シランガスに対する水素ガスの流量比は、ｐ型非晶質シリコン層３３と同じで、製膜室内に導入される混合ガスとして、シラン、水素、フォスフィンを含むガスを利用した。また、ｎ型非晶質シリコン層３５の厚さは、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましく、本実施の形態では２０ｎｍとした。
【００３５】
ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン層３４、およびｎ型非晶質シリコン層３５は、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウムなどの合金材料からなる層で形成されていてもよい。また、異なる複数の薄膜を積層したものでもよい。
【００３６】
ｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン層３４、およびｎ型非晶質シリコン層３５は、プラズマＣＶＤ装置の、同じ製膜室で各層を連続して製膜を行った。製膜室から基板を出し入れする時間が不要となるため、製膜時間を短縮することが可能となる。さらに、複数の製膜室を必要としないため、プラズマＣＶＤ装置の小型化が可能となるという利点も有する。
【００３７】
次に、第１の実施の形態を、実施例を用いて具体的に説明する。
【００３８】
図３は、実施例に関わる薄膜太陽電池の光電変換層を形成する際に用いたプラズマＣＶＤ装置の、クリーニング後の製膜室の調整方法のフロー図である。
【００３９】
クリーニング工程Ｓ１（Ｓはステップを表す。以下同様）において、製膜室のクリーニングを行った。製造ラインにおいて、プラズマＣＶＤ装置を用いて連続して製膜を行う際には、定期的に、製膜室の内面の堆積膜を除去するクリーニングを行う。本実施の形態においては、プラズマエッチング用のガスを用いてクリーニングを行った。エッチングガスとして、反応性エッチングを行うための反応性ガスであるＮＦ３と、反応性ガスを希釈するための希釈ガスとの混合ガスを用いた。フッ素系のガスであるＮＦ３を製膜室内に導入した状態でプラズマを発生させることにより、エッチング反応種であるフッ素ラジカルを生成させる。フッ素ラジカルとシリコン系堆積膜とが反応することにより、シリコン系堆積膜が気体となって除去される。
【００４０】
クリーニング方法としては、製膜室を大気開放し、製膜室の内面に付着した膜を物理的に取り除いても良い。電極等、堆積膜の影響の大きい構成部品については、別途、酸またはアルカリの薬液を用いて化学的に除去してもよい。
【００４１】
その後、仮製膜工程において、ダミー基板をプラズマＣＶＤ装置のカソード電極上に載置し、製膜用のガスを用いて仮製膜を行った。ダミー基板とは、仮製膜工程で用いる基板を示しており、繰り返し使用することが可能である。本実施の形態においては、ダミー基板として、ガラス基板を用いた。仮製膜を行うことにより、製膜室の雰囲気を安定させることが可能となる。また、プラズマ放電による、製膜室中に残留したクリーニングによる不純物の清浄化、残留ガスが溜まりやすい製膜室の構成部品表面への製膜により構成部品表面からの不純物の放出を抑えるという効果を得ることができる。
【００４２】
実施例においては、仮製膜工程は、ｐ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ２、ｉ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ３、ｎ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ４の３つの工程からなる。
【００４３】
ｐ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ２、ｉ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ３、ｎ型非晶質シリコン層の仮製膜工程Ｓ４は、光電変換層を構成するｐ型非晶質シリコン層３３、i型非晶質シリコン光電変換層３４、ｎ型非晶質シリコン層３５と同じ製膜条件で仮製膜を行った。膜厚は、それぞれ１０ｎｍ、３２０ｎｍ、２０ｎｍで、光電変換層３０を形成する各層と同じである。
【００４４】
その後、ダミー基板を取り出し、光電変換層製膜工程Ｓ５において、同じプラズマＣＶＤ装置の中で、光電変換層３０の形成を行った。基板として、第１電極層３２の形成されたガラス基板３１を用いた。光電変換層３０の形成を行った後、第２電極層３６の形成を行い、薄膜太陽電池とした。
【００４５】
次に、比較例について説明する。比較例が、実施例と異なる点は、仮製膜工程において、仮製膜工程Ｓ３のみ行った点である。したがって、仮製膜工程において、実施例では、異なる不純物を含む複数の膜を製膜したが、比較例では一種類の膜を製膜した。
【００４６】
比較例の仮製膜工程の膜厚は３５０ｎｍとした。すなわち、実施例と比較例は、仮製膜工程で製膜する膜厚は同じである。
【００４７】
次に、実施例、比較例で作製した薄膜太陽電池の変換効率を測定した。プラズマＣＶＤ装置のクリーニングを行う前に製膜した、光電変換層を用いて形成した薄膜太陽電池の特性と比較することで、クリーニング後の再現性を比較した。
【００４８】
図４に、実施例、比較例のクリーニング前後の特性の比較を示す。いずれの場合も、クリーニング前の変換効率を１００とした場合の比で示している。クリーニング後の変換効率の比は、実施例は９５であり、比較例は９２であった。実施例の方が、変換効率がクリーニング前に近いことがわかる。実施例においては、仮製膜工程において、光電変換層と同じ複数の膜の製膜を行っている。仮製膜工程で光電変換層と同じ組成を有する膜を形成することにより、クリーニング後の最初の製膜においても、製膜室の雰囲気が安定した製膜時の状態に近くなったためと考えられる。また、非晶質シリコン薄膜太陽電池の変換効率は、不純物の影響を大きく受けるため、実施例と比較例の間で顕著な差がみられたと考えられる。
【００４９】
本実施の形態においては、シングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池について説明したが、シングル型の微結晶シリコン薄膜太陽電池でも同様の効果が得られる。ｐ型微結晶シリコン層、i型非晶質シリコン層、ｎ型微結晶シリコン層というように、微結晶シリコン層と非晶質シリコン層を組み合わせたタンデム型の薄膜太陽電池でもよい。また、非晶質シリコン光電変換層と微結晶シリコン光電変換層からなる積層型薄膜太陽電池の光電変換層を形成する場合も同様である。
【００５０】
本実施の形態においては、仮製膜工程を、仮製膜工程Ｓ２、仮製膜工程Ｓ３、仮製膜工程Ｓ４の順番で行ったが、この順に限定されるものではない。また、膜厚は一例であって、これに限定されるものではない。
【００５１】
本実施の形態においては、クリーニング後の製膜室を安定させる方法として、仮製膜を行う場合についてのみ述べたが、窒素パージや水素プラズマ処理等の他の方法を組み合わせて行ってもよい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態として、第１の実施の形態で示した実施例の仮製膜工程を複数回行い、得られた光電変換素子を用いて作製した薄膜太陽電池の変換効率について、以下に説明する。
【００５３】
図５に、仮製膜工程の回数と、そのときの薄膜太陽電池の変換効率の比を示す。薄膜太陽電池としては、図２を用いて説明したものを形成した。薄膜太陽電池の変換効率の比は、クリーニング前の変換効率を１００とした値を示す。仮製膜工程を複数回行うに際しては、１回の仮製膜ごとに基板を製膜室から出し入れせず、連続して同じ基板を用いた。
【００５４】
実施例の仮製膜工程を３回繰り返した後に、製膜した光電変換層を用いた薄膜太陽電池の変換効率の比は、ほぼ１００であり、クリーニング前と同程度の変換効率が得られた。変換効率の再現性が得られたのは、製膜室の雰囲気の再現性が得られているためであると考えられる。クリーニング前後で、変換効率の再現性を得るためには、仮製膜工程は３回行うことが望ましい。製造ライン等でプラズマＣＶＤ装置を用いる場合は、より高い安定性を得るために、４回以上行うことが望ましい。
【００５５】
比較として、比較例の仮製膜工程を４回繰り返した後、製膜した光電変換層を用いた薄膜太陽電池の変換効率との比は、９７であった。これは、１種類の膜の仮製膜を繰り返すことでは、製膜室の雰囲気の再現性がとれないためであると考えられる。
【００５６】
本実施の形態においては、仮製膜工程を複数回行うに際して、連続して同じ基板を用いたが、仮製膜ごとに異なる基板を用いてもよい。
【００５７】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態として、i型非晶質シリコン層の膜厚を変えた仮製膜工程を行い、得られた薄膜太陽電池の変換効率について、以下に説明する。第１の実施の形態で説明した実施例と異なる点は、i型非晶質シリコン層の膜厚を、３２０ｎｍより厚くした点であり、他は同じである。第１の実施の形態で説明した実施例においては、仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を、シングル型の非晶質シリコン薄膜太陽電池と同じとしたが、本実施の形態においては複数倍の膜厚とした。
【００５８】
仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を、約２倍の６５０ｎｍとし、クリーニング前後の薄膜太陽電池の変換効率を測定した。クリーニング前の変換効率を１００とした場合の、クリーニング後の変換効率の比は９６であった。
【００５９】
次に、仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を、約３倍の１μｍとし、クリーニング前後の変換効率を測定したところ、クリーニング後の変換効率の比は９７であった。膜厚を、約３倍の１μｍとしたときに、高い変換効率の比が得られたのは、仮製膜工程で光電変換層と同じ組成を有する膜を形成し、かつi型非晶質シリコン層の膜厚を厚くすることにより、クリーニング後の最初の製膜においても、製膜室の雰囲気が安定した製膜時の状態により近くなったためと考えられる。ｐ型やｎ型ではなく、i型非晶質シリコン層の膜厚を厚くすることで、ジボランガスやフォスフィンガス中に含まれる、ボロンやリンといった不純物が製膜室に過剰に供給されることなく、製膜室の雰囲気を安定させることが可能となった。
【００６０】
さらに、仮製膜工程におけるi型非晶質シリコン層の膜厚を１μｍとし、仮製膜工程を２回行った。クリーニング後の変換効率の比は、ほぼ１００であり、クリーニング前と同程度の変換効率が得られた。i型非晶質シリコン層の膜厚を厚くし、仮製膜工程を複数回行うことで、製膜室の雰囲気の安定性が得られたと考えられる。
【００６１】
以上、第１の実施の形態から第３の実施の形態について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した３つの実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、薄膜太陽電池の製造方法、およびプラズマＣＶＤ装置のクリーニング後の製膜室の調整方法に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 製膜室
２ カソード電極
２１ シャワープレート
２２ 母材
３ アノード電極
４ ガス供給装置
５ ガス配管
６ ガス供給孔
７ 交流電源
８ 整合回路
９ 排気配管
１０ 真空ポンプ
１１ 基板
１２ ヒータ
１３ ヒータ電源
３０ 光電変換層
３１ ガラス基板
３２ 第１電極層
３３ ｐ型非晶質シリコン層
３４ ｉ型非晶質シリコン層
３５ ｎ型非晶質シリコン層
３６ 第２電極層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程の後、前記製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、
前記仮製膜工程の後、前記製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、
前記仮製膜工程においても、前記光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成する薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記仮製膜工程は、ｐ型非晶質シリコン層と、ｉ型非晶質シリコン層と、ｎ型非晶質シリコン層を製膜するｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を有する請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記仮製膜工程において、前記ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも３回行う請求項２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記光電変換層製膜工程は、少なくともｉ型非晶質シリコン層を製膜する工程を有する工程であり、
前記仮製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚は、前記光電変換層製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚の３倍以上である請求項２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記仮製膜工程において、前記ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも２回行う請求項４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程の後、前記製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、
前記仮製膜工程の後、前記製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、
前記仮製膜工程においても、前記光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成するプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法。
【請求項７】
前記仮製膜工程において、ｐ型非晶質シリコン層と、i型非晶質シリコン層と、n型非晶質シリコン層を形成する請求項６に記載のプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法。
【請求項１】
プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程の後、前記製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、
前記仮製膜工程の後、前記製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、
前記仮製膜工程においても、前記光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成する薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記仮製膜工程は、ｐ型非晶質シリコン層と、ｉ型非晶質シリコン層と、ｎ型非晶質シリコン層を製膜するｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を有する請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記仮製膜工程において、前記ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも３回行う請求項２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記光電変換層製膜工程は、少なくともｉ型非晶質シリコン層を製膜する工程を有する工程であり、
前記仮製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚は、前記光電変換層製膜工程におけるｉ型非晶質シリコン層の膜厚の３倍以上である請求項２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記仮製膜工程において、前記ｐｉｎ非晶質シリコン層製膜工程を少なくとも２回行う請求項４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
プラズマＣＶＤ装置の製膜室内部をクリーニングするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程の後、前記製膜室で仮製膜を行う仮製膜工程と、
前記仮製膜工程の後、前記製膜室で複数の膜からなる光電変換層を製膜する光電変換層製膜工程を有し、
前記仮製膜工程においても、前記光電変換層と同じ不純物を含む複数の膜を形成するプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法。
【請求項７】
前記仮製膜工程において、ｐ型非晶質シリコン層と、i型非晶質シリコン層と、n型非晶質シリコン層を形成する請求項６に記載のプラズマＣＶＤ装置の製膜室の調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４１９０９（Ｐ２０１３−４１９０９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６６１４（Ｐ２０１１−１７６６１４）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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