JPH0650734B2 - 非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置 - Google Patents
非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置Info
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- JPH0650734B2 JPH0650734B2 JP63059867A JP5986788A JPH0650734B2 JP H0650734 B2 JPH0650734 B2 JP H0650734B2 JP 63059867 A JP63059867 A JP 63059867A JP 5986788 A JP5986788 A JP 5986788A JP H0650734 B2 JPH0650734 B2 JP H0650734B2
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非晶質シリコン太陽電池に用いられ、高周波プ
ラズマ反応を利用して薄膜を製造する装置に関する。
ラズマ反応を利用して薄膜を製造する装置に関する。
第５図は非晶質シリコン太陽電池の部分的な断面斜視図
を示したものであり、一般に第５図のように一つの基板
上にユニットセルが直列接続される構造となっている。
すなわち、第５図において非晶質シリコン太陽電池は、
ガラス基板１の上に透明電極膜２ａ，２ｂ，２ｃを短冊
状に形成し、これらの上に光起電力発生部である非晶質
シリコン膜３ａ，３ｂ，３ｃとさらにその上に金属電極
膜４ａ，４ｂ，４ｃを順次積み重ねるように形成してあ
り、例えばユニットセルの透明電極膜２ｂは隣り合うユ
ニットセルの透明電極膜２ａ，２ｃと電気的に接続され
る。
を示したものであり、一般に第５図のように一つの基板
上にユニットセルが直列接続される構造となっている。
すなわち、第５図において非晶質シリコン太陽電池は、
ガラス基板１の上に透明電極膜２ａ，２ｂ，２ｃを短冊
状に形成し、これらの上に光起電力発生部である非晶質
シリコン膜３ａ，３ｂ，３ｃとさらにその上に金属電極
膜４ａ，４ｂ，４ｃを順次積み重ねるように形成してあ
り、例えばユニットセルの透明電極膜２ｂは隣り合うユ
ニットセルの透明電極膜２ａ，２ｃと電気的に接続され
る。
この太陽電池を構成する各薄膜については、透明電極膜
２ａ，２ｂ，２ｃは熱ＣＶＤ法，非晶質シリコン膜３
ａ，３ｂ，３ｃはプラズマＣＶＤ法，金属電極膜４ａ，
４ｂ，４ｃは蒸着法，スパッタ法または印刷法などによ
り形成されるが、これら各薄膜を第５図のように構成す
るために、それぞれの形成過程の間にレーザなどによる
加工工程を伴なうのが普通である。
２ａ，２ｂ，２ｃは熱ＣＶＤ法，非晶質シリコン膜３
ａ，３ｂ，３ｃはプラズマＣＶＤ法，金属電極膜４ａ，
４ｂ，４ｃは蒸着法，スパッタ法または印刷法などによ
り形成されるが、これら各薄膜を第５図のように構成す
るために、それぞれの形成過程の間にレーザなどによる
加工工程を伴なうのが普通である。
ここで太陽電池の非晶質シリコン薄膜３ａ，３ｂ，３ｃ
を形成するのに用いられるプラズマＣＶＤ装置について
概要を述べる。第６図はその装置構成を示す要部断面で
あり、この装置の主な構成部分は反応容器５，反応容器
５を真空に排気する排気系６，反応容器５内に成膜ガス
を供給するガス供給系７，カソード電極８，アノード電
極９，カソード電極８に接続されるＲＦ電源１０，アノ
ード電極９上に位置するガラス基板１１，アノード電極
９の下方に位置し、基板１１を加熱するヒータ１２およ
びヒータ電源１３からなる。太陽電池の場合、ガラス基
板１１の上には前述した透明電極２ａ，２ｂ，２ｃが既
に形成されているが、ここでは図示を省略してある。
を形成するのに用いられるプラズマＣＶＤ装置について
概要を述べる。第６図はその装置構成を示す要部断面で
あり、この装置の主な構成部分は反応容器５，反応容器
５を真空に排気する排気系６，反応容器５内に成膜ガス
を供給するガス供給系７，カソード電極８，アノード電
極９，カソード電極８に接続されるＲＦ電源１０，アノ
ード電極９上に位置するガラス基板１１，アノード電極
９の下方に位置し、基板１１を加熱するヒータ１２およ
びヒータ電源１３からなる。太陽電池の場合、ガラス基
板１１の上には前述した透明電極２ａ，２ｂ，２ｃが既
に形成されているが、ここでは図示を省略してある。
このようなガラス基板１１上に以上の装置を用いて非晶
質シリコン薄膜を形成するには、まず反応容器５を真空
排気系６により真空度が数mtorr以下程度になるまで排
気した後、ガス供給系７からSiH4もしくはＨ２を含むSi
H4などの成膜ガスを反応容器５内に供給し、一部真空排
気系６で排気して反応容器５内の圧力を１torr程度に保
つ。この後カソード電極８とアノード電極９にＲＦ電源
１０から電力を供給し、両電極８，９間にプラズマを発
生させる。このとき電源１３によりヒータ１２で約２０
０℃に加熱されているアノード電極９上の基板１１は、
両電極８，９間に発生したプラズマによって、その上に
第６図には図示していない非晶質シリコン薄膜を形成す
ることができる。
質シリコン薄膜を形成するには、まず反応容器５を真空
排気系６により真空度が数mtorr以下程度になるまで排
気した後、ガス供給系７からSiH4もしくはＨ２を含むSi
H4などの成膜ガスを反応容器５内に供給し、一部真空排
気系６で排気して反応容器５内の圧力を１torr程度に保
つ。この後カソード電極８とアノード電極９にＲＦ電源
１０から電力を供給し、両電極８，９間にプラズマを発
生させる。このとき電源１３によりヒータ１２で約２０
０℃に加熱されているアノード電極９上の基板１１は、
両電極８，９間に発生したプラズマによって、その上に
第６図には図示していない非晶質シリコン薄膜を形成す
ることができる。
このようにして非晶質シリコン薄膜を形成した後、レー
ザなどにより一部をカットし、さらに金属電極の被着と
加工の工程を経て最終的に第５図に示した非晶質シリコ
ン太陽電池となるのである。
ザなどにより一部をカットし、さらに金属電極の被着と
加工の工程を経て最終的に第５図に示した非晶質シリコ
ン太陽電池となるのである。
以上太陽電池の非晶質シリコン膜を形成するプラズマＣ
ＶＤ法による装置について述べたが、原理的には上述の
装置で薄膜装置が可能であるとしても、実際には量産性
を向上させるために基板面積を大きくしたり、１つの反
応容器内に電極と基板を多重に配置することも行なわれ
ている。しかしながら、このようにすると真空容器であ
る反応容器を大きくしなければならず、その結果、反応
容器に必要な耐圧をもたせるための構造や、ガス排気能
力を高めるための附帯設備が大がかりになるなど、装置
に多額の費用がかかることになり、量産性をあげて太陽
電池の製造価格を低減しようとすることに必ずしも結び
つかない。さらに上記の装置は、成膜時に反応容器の壁
面に反応副産物として非晶質シリコンが綿状に附着し、
これが太陽電池特性を阻害するので、この付物を除去し
なければならず、定期的に反応容器内のクリーニング作
業を必要とするために、装置の稼動率を低下させるとい
う問題がある。
ＶＤ法による装置について述べたが、原理的には上述の
装置で薄膜装置が可能であるとしても、実際には量産性
を向上させるために基板面積を大きくしたり、１つの反
応容器内に電極と基板を多重に配置することも行なわれ
ている。しかしながら、このようにすると真空容器であ
る反応容器を大きくしなければならず、その結果、反応
容器に必要な耐圧をもたせるための構造や、ガス排気能
力を高めるための附帯設備が大がかりになるなど、装置
に多額の費用がかかることになり、量産性をあげて太陽
電池の製造価格を低減しようとすることに必ずしも結び
つかない。さらに上記の装置は、成膜時に反応容器の壁
面に反応副産物として非晶質シリコンが綿状に附着し、
これが太陽電池特性を阻害するので、この付物を除去し
なければならず、定期的に反応容器内のクリーニング作
業を必要とするために、装置の稼動率を低下させるとい
う問題がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は量産効果が大きく、しかも効率よく稼動することが
できる非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置を提供す
ることにある。
的は量産効果が大きく、しかも効率よく稼動することが
できる非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置を提供す
ることにある。
上記目的を達成するために、本発明の非晶質シリコン太
陽電池の薄膜製造装置は、従来の真空容器である反応容
器の代りに、薄膜を形成するガラス基板を用いて、枠組
を複数個の支持体を介在させて２枚のガラス基板で囲っ
た空間部を形成してこれをプラズマ分解室とし、枠組の
一端から排気して他端から成膜ガスを導入し、二つのプ
ラズマ分解室の中間または一つのプラズマ分解室の内部
に配置したカソード電極と、プラズマ分解室の外周面近
くに配置した二つのアノード電極とによりＲＦ電力を印
加してプラズマ分解を起こさせるとともに、アノード電
極周辺に設けたヒータによりガラス基板を加熱し、プラ
ズマ分解室の内壁面となっているガラス基板上に、成膜
ガスの分解による透明電極膜と非晶質シリコン膜を形成
するように装置を構成したものである。
陽電池の薄膜製造装置は、従来の真空容器である反応容
器の代りに、薄膜を形成するガラス基板を用いて、枠組
を複数個の支持体を介在させて２枚のガラス基板で囲っ
た空間部を形成してこれをプラズマ分解室とし、枠組の
一端から排気して他端から成膜ガスを導入し、二つのプ
ラズマ分解室の中間または一つのプラズマ分解室の内部
に配置したカソード電極と、プラズマ分解室の外周面近
くに配置した二つのアノード電極とによりＲＦ電力を印
加してプラズマ分解を起こさせるとともに、アノード電
極周辺に設けたヒータによりガラス基板を加熱し、プラ
ズマ分解室の内壁面となっているガラス基板上に、成膜
ガスの分解による透明電極膜と非晶質シリコン膜を形成
するように装置を構成したものである。
上記のように本発明の薄膜製造装置は、薄膜が形成され
るガラス基板自体をプラズマ分解室の内壁面となるよう
に構成してあるので、薄膜の面積が増加しても大きな反
応容器やこれに伴なう附帯設備は不要であり、しかもプ
ラズマ分解室内に配設された支持体は、プラズマ分解室
の内部が減圧されたときにも、ガラス基板が変形したり
破損したりするのを防ぐ補強の役割を果たすとともに、
この支持体がガラス基板と接触する個所には薄膜が形成
されないからマスクとしての役割も有し、透明電極膜と
非晶質シリコン膜の形成に際して、従来選択除去するた
めに後加工を行なっていた個所に、支持体とガラス基板
との接触位置を定めることにより、成膜ガスが分解して
生ずるこれらの薄膜を後加工なしで短冊状に所望の位置
に配列することを可能とする。
るガラス基板自体をプラズマ分解室の内壁面となるよう
に構成してあるので、薄膜の面積が増加しても大きな反
応容器やこれに伴なう附帯設備は不要であり、しかもプ
ラズマ分解室内に配設された支持体は、プラズマ分解室
の内部が減圧されたときにも、ガラス基板が変形したり
破損したりするのを防ぐ補強の役割を果たすとともに、
この支持体がガラス基板と接触する個所には薄膜が形成
されないからマスクとしての役割も有し、透明電極膜と
非晶質シリコン膜の形成に際して、従来選択除去するた
めに後加工を行なっていた個所に、支持体とガラス基板
との接触位置を定めることにより、成膜ガスが分解して
生ずるこれらの薄膜を後加工なしで短冊状に所望の位置
に配列することを可能とする。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第１図，第２図は本発明の非晶質シリコン太陽電池の薄
膜製造装置の構成を示すものであり、第１図は全体の要
部構造を示す断面図，第２図は一部の断面斜視図であ
る。以下第１図，第２図を併用参照して説明する。
膜製造装置の構成を示すものであり、第１図は全体の要
部構造を示す断面図，第２図は一部の断面斜視図であ
る。以下第１図，第２図を併用参照して説明する。
まず第１図において、この装置はＲＦ電源１４に接続す
るカソード電極１５と、所定の間隔でその両側に並列す
る二つのアノード電極１６を配置し、これら電極同士で
形成される間隙に、二つのプラズマ分解室１７が挿入さ
れるように互の位置を保っている。プラズマ分解室１７
は、いずれも幅方向に開口する長方向の枠組１８の開口
面に、第１図には図示を省略してあるシール材を介して
２枚のガラス基板１９を当接することにより枠組１８と
２枚のガラス基板１９で囲まれた空間部である。そして
カソード電極１５，アノード電極１６および二つのプラ
ズマ分解室１７を、縦に長く互に平行に所定の間隙を保
つように配列している。枠組１８の向い合う上辺に成膜
ガスを導入する複数本のガス導入管２０，下辺には複数
本のガス排気管２１をとりつけ、さらに各プラズマ分解
室１７の内部には、いずれも第１図に図示してない複数
個の支持体を挿入してあり、これらの関係を明らかにす
るために第２図に部分断面斜視図を示し第１図と共通部
分に同一符号を用いてある。第２図において、２枚のガ
ラス基板１９は、例えばステンレス製の枠体１８の開口
面の溝にはめ込んだＯリングなどのシール材２２に密着
するが、第２図では一方のガラス基板は図示を省略し
た。プラズマ分解室１７の内部は、枠組１８とガラス基
板１９の内面に全側面で当接する複数個の支持体２３例
えばセラミック板などにより、第１図で示したプラズマ
分解室１７の縦方向に所定の間隔で仕切られ、仕切られ
た複数個の各領域の枠組１８に対してそれぞれ上辺に成
膜ガスを導入する複数本のガス導入管２０，下辺には第
１図で示したように、ガス導入管２０に対応して成膜ガ
スの一部を排気する複数本のガス排気管２１をとりつけ
るが、第２図ではガス排出管２１は図示を省略した。こ
れらガス導入管２０は互に連結されて図示してないガス
供給系へ、またガス排気管２１もうに連結されて図示し
ていない真空排気系へ導かれる。プラズマ分解室１７
は、ガス排気管２１により真空排気されたとき、枠組１
８と２枚のガラス基板１９の間のシール材２２によって
真空シールされ、ガラス基板１９と枠組１８との気密を
保つことができる。また各ガラス基板１９を加熱するヒ
ータ２４は、第１図のようにそれぞれ二つのアノード電
極１６の近傍にこれら電極に沿って設けられる。
るカソード電極１５と、所定の間隔でその両側に並列す
る二つのアノード電極１６を配置し、これら電極同士で
形成される間隙に、二つのプラズマ分解室１７が挿入さ
れるように互の位置を保っている。プラズマ分解室１７
は、いずれも幅方向に開口する長方向の枠組１８の開口
面に、第１図には図示を省略してあるシール材を介して
２枚のガラス基板１９を当接することにより枠組１８と
２枚のガラス基板１９で囲まれた空間部である。そして
カソード電極１５，アノード電極１６および二つのプラ
ズマ分解室１７を、縦に長く互に平行に所定の間隙を保
つように配列している。枠組１８の向い合う上辺に成膜
ガスを導入する複数本のガス導入管２０，下辺には複数
本のガス排気管２１をとりつけ、さらに各プラズマ分解
室１７の内部には、いずれも第１図に図示してない複数
個の支持体を挿入してあり、これらの関係を明らかにす
るために第２図に部分断面斜視図を示し第１図と共通部
分に同一符号を用いてある。第２図において、２枚のガ
ラス基板１９は、例えばステンレス製の枠体１８の開口
面の溝にはめ込んだＯリングなどのシール材２２に密着
するが、第２図では一方のガラス基板は図示を省略し
た。プラズマ分解室１７の内部は、枠組１８とガラス基
板１９の内面に全側面で当接する複数個の支持体２３例
えばセラミック板などにより、第１図で示したプラズマ
分解室１７の縦方向に所定の間隔で仕切られ、仕切られ
た複数個の各領域の枠組１８に対してそれぞれ上辺に成
膜ガスを導入する複数本のガス導入管２０，下辺には第
１図で示したように、ガス導入管２０に対応して成膜ガ
スの一部を排気する複数本のガス排気管２１をとりつけ
るが、第２図ではガス排出管２１は図示を省略した。こ
れらガス導入管２０は互に連結されて図示してないガス
供給系へ、またガス排気管２１もうに連結されて図示し
ていない真空排気系へ導かれる。プラズマ分解室１７
は、ガス排気管２１により真空排気されたとき、枠組１
８と２枚のガラス基板１９の間のシール材２２によって
真空シールされ、ガラス基板１９と枠組１８との気密を
保つことができる。また各ガラス基板１９を加熱するヒ
ータ２４は、第１図のようにそれぞれ二つのアノード電
極１６の近傍にこれら電極に沿って設けられる。
以上本発明の薄膜製造装置の構沢成を説明してきたが、
次にプラズマ分解室１７を組み立てる手順について述べ
る。まずガス導入管２０とガス排出管２１をとりつけた
二つの枠組１８を第１図のように縦に長い方向に立てて
置き、各枠組１８の開口面から支持体２３の必要な数量
を所定の位置に挿入する。支持体２３はいずれも両端面
が枠組１８の向い合う内面を摺動して保持される程度の
寸法精度が必要である。次いで２枚のガラス基板１９を
各枠組１８の両側の開口面溝にはめ込んであるシール材
２２に当てがい、枠組１８をはさみ込むようにし、この
状態で２枚のガラス基板１９と枠組１８からなる二つの
プラズマ分解室１７を、それぞれ適当な個所で適当数の
クランプを用いて各ガラス基板１９を保持する。続いて
これら二つのプラズマ分解室１７を、固定されたカソー
ド電極１５と二つのアノード電極１６との隙間に挿入し
た後、各プラズマ分解室１７にとりつけてあるガ鵜供給
管２０の連結，ガス排気管２１の連結，さらに装置本体
のガス供給系と真空発気系への接続を行なう。これらの
接続は管継手用部材を用いて容易に行なうことができ
る。かくして真空排気を行なうことにより、ガラス基板
１９と枠組１８からなる各プラズマ分解室内は減圧さ
れ、ガラス基板１９はシール材２２を介して枠組１８と
気密を保つことができる。この時点で先に用いたガラス
基板１９を押えるための適当数のクランプは不要となる
のでこれらを全て取り外す。
次にプラズマ分解室１７を組み立てる手順について述べ
る。まずガス導入管２０とガス排出管２１をとりつけた
二つの枠組１８を第１図のように縦に長い方向に立てて
置き、各枠組１８の開口面から支持体２３の必要な数量
を所定の位置に挿入する。支持体２３はいずれも両端面
が枠組１８の向い合う内面を摺動して保持される程度の
寸法精度が必要である。次いで２枚のガラス基板１９を
各枠組１８の両側の開口面溝にはめ込んであるシール材
２２に当てがい、枠組１８をはさみ込むようにし、この
状態で２枚のガラス基板１９と枠組１８からなる二つの
プラズマ分解室１７を、それぞれ適当な個所で適当数の
クランプを用いて各ガラス基板１９を保持する。続いて
これら二つのプラズマ分解室１７を、固定されたカソー
ド電極１５と二つのアノード電極１６との隙間に挿入し
た後、各プラズマ分解室１７にとりつけてあるガ鵜供給
管２０の連結，ガス排気管２１の連結，さらに装置本体
のガス供給系と真空発気系への接続を行なう。これらの
接続は管継手用部材を用いて容易に行なうことができ
る。かくして真空排気を行なうことにより、ガラス基板
１９と枠組１８からなる各プラズマ分解室内は減圧さ
れ、ガラス基板１９はシール材２２を介して枠組１８と
気密を保つことができる。この時点で先に用いたガラス
基板１９を押えるための適当数のクランプは不要となる
のでこれらを全て取り外す。
以上のようにしてプラズマ分解室１７を組み立てること
ができるが、プラズマ分解室１７は真空になったとき、
壁面となったいるガラス基板１９に１kg／cm2の圧力が
外部から加わるので、これがガラスの強度を超えた場合
には、ガラス基板１９は破損されてしまう。支持体２３
はこのような場合の外圧に対抗してガラス基板１９が変
形したり破損したりするのを防ぐものであり、これが支
持体２３の第１の効用である。厚さ３mmのガラス基板１
９に対して、３cmの間隔で支持体２３を挿入することに
より、ガラス基板１９の破損を防止することができる。
ができるが、プラズマ分解室１７は真空になったとき、
壁面となったいるガラス基板１９に１kg／cm2の圧力が
外部から加わるので、これがガラスの強度を超えた場合
には、ガラス基板１９は破損されてしまう。支持体２３
はこのような場合の外圧に対抗してガラス基板１９が変
形したり破損したりするのを防ぐものであり、これが支
持体２３の第１の効用である。厚さ３mmのガラス基板１
９に対して、３cmの間隔で支持体２３を挿入することに
より、ガラス基板１９の破損を防止することができる。
次に本発明の装置を用いて非晶質シリコン太陽電池の薄
膜を形成する過程を述べる。まず各プラズマ分解室１７
を、ガス排出管２１に接続されている図示してない真空
装置により、数ｍTorr以下程度まで真空排気した後、ガ
ス導入管２０から図示してないガス供給系により成膜ガ
スをプラズマ分解室１７に導入し、その一部をガス排出
管２１で排気し、プラズマ分解室１７を１Torr程度の圧
力に保つ。この後、カソード電極１５とアノード電極１
６にＲＦ電源１４から高周波電力を印加し、プラズ分解
室１７内部に成膜ガスのプラズマを発生させることによ
り、プラズマ分解室１７の壁面として用いられ、ヒータ
２４で約２００℃に加熱されたガラス基板１９上に、成
膜ガスの分解による薄膜を形成することができる。この
状況を第３図を参照して説明する。第３図はガラス基板
１９と支持体２３の位置関係を示した部分断面図であ
り、これに透明電極膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃと非晶質
シリコン膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃが順次形成される過
程を示している。第３図(a)ではガラス基板１９と、こ
れを支える支持体２３の初期の状態を表わしており、上
述の成膜ガスとして、まず（CH3)4Sn，N2，O2，CF3Brを
１：１０：１０：0.1の割合で流したとき、透明電極膜S
nO2：Ｆ ２５ａ，２５ｂ，２５ｃが第３図(b)のように
形成される。これら透明電極膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
はいずれも厚さ１μｍで５Ω／□の特性値を有し、支持
体２３の部分で分割された短冊状を呈する。次にプラズ
マ分解室１７内の圧力を、ガラス基板１９が平行移動で
きる程度まで上げて、ガラス基板１９の位置を0.1〜１m
m程度第３図(c)のようにずらせる。このとき各透明電極
膜の厚さは１μｍ程であるから、ガラス基板１９をずら
せるのは容易である。再びプラズマ分解室１７を１Torr
程度の圧力とし、次に成膜ガスとして、Ｐ型非晶質シリ
コン膜用に１０％SiH4（Ｈ２稀釈），0.1％B2H6（Ｈ２
稀釈），１％C4H2（Ｈ２稀釈），ｉ形非晶質シリコン膜
用に１０％SiH4（Ｈ２稀釈），ｎ形非晶質シリコン膜用
に１０％SiH4（Ｈ２稀釈），0.1％pH3（Ｈ２稀釈）を順
次供給してプラズマ分解させることにより、Ｐ形−ｉ形
−ｎ形の非晶質シリコン膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃを第
３図(d)のように積層形成することができる。この場合
のガス組成，温度，各層の膜厚等の値は、通常のものと
同じでよい。最後に金属電極膜を形成することにより、
第５に示したのと同じ構造の非晶質シリコン太陽電池が
得られる。基本的な構造は同じのであっても本発明の装
置を用いて製造される非晶質シリコン太陽電池が従来と
異なる所は、透明電極膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃと非晶
質シリコン膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成するのにレ
ーザ加工などの後加工を必要としない点にある。すなわ
ち、本発明の装置にはプラズマ分解室１７の中に支持体
２３が設けられており、プラズマ分解室１７の部から高
周波電力を供給して薄膜形成を行なうとき、支持体２３
がマスクしての役割を果たし、ガラス基板１９と支持体
２３の接触部分には薄膜が形成されることなく、ガラス
基板１９上に短冊状の薄膜形成が行なわれるからであ
る。したがって従来薄膜の溝加工を施していた個所で、
ガラス基板１９と支持体２３が接触するように、支持体
２３の位置決めをすることにより、薄膜の加工工程を無
くすことができる。これが支持体２３の第２の効用であ
る。
膜を形成する過程を述べる。まず各プラズマ分解室１７
を、ガス排出管２１に接続されている図示してない真空
装置により、数ｍTorr以下程度まで真空排気した後、ガ
ス導入管２０から図示してないガス供給系により成膜ガ
スをプラズマ分解室１７に導入し、その一部をガス排出
管２１で排気し、プラズマ分解室１７を１Torr程度の圧
力に保つ。この後、カソード電極１５とアノード電極１
６にＲＦ電源１４から高周波電力を印加し、プラズ分解
室１７内部に成膜ガスのプラズマを発生させることによ
り、プラズマ分解室１７の壁面として用いられ、ヒータ
２４で約２００℃に加熱されたガラス基板１９上に、成
膜ガスの分解による薄膜を形成することができる。この
状況を第３図を参照して説明する。第３図はガラス基板
１９と支持体２３の位置関係を示した部分断面図であ
り、これに透明電極膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃと非晶質
シリコン膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃが順次形成される過
程を示している。第３図(a)ではガラス基板１９と、こ
れを支える支持体２３の初期の状態を表わしており、上
述の成膜ガスとして、まず（CH3)4Sn，N2，O2，CF3Brを
１：１０：１０：0.1の割合で流したとき、透明電極膜S
nO2：Ｆ ２５ａ，２５ｂ，２５ｃが第３図(b)のように
形成される。これら透明電極膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
はいずれも厚さ１μｍで５Ω／□の特性値を有し、支持
体２３の部分で分割された短冊状を呈する。次にプラズ
マ分解室１７内の圧力を、ガラス基板１９が平行移動で
きる程度まで上げて、ガラス基板１９の位置を0.1〜１m
m程度第３図(c)のようにずらせる。このとき各透明電極
膜の厚さは１μｍ程であるから、ガラス基板１９をずら
せるのは容易である。再びプラズマ分解室１７を１Torr
程度の圧力とし、次に成膜ガスとして、Ｐ型非晶質シリ
コン膜用に１０％SiH4（Ｈ２稀釈），0.1％B2H6（Ｈ２
稀釈），１％C4H2（Ｈ２稀釈），ｉ形非晶質シリコン膜
用に１０％SiH4（Ｈ２稀釈），ｎ形非晶質シリコン膜用
に１０％SiH4（Ｈ２稀釈），0.1％pH3（Ｈ２稀釈）を順
次供給してプラズマ分解させることにより、Ｐ形−ｉ形
−ｎ形の非晶質シリコン膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃを第
３図(d)のように積層形成することができる。この場合
のガス組成，温度，各層の膜厚等の値は、通常のものと
同じでよい。最後に金属電極膜を形成することにより、
第５に示したのと同じ構造の非晶質シリコン太陽電池が
得られる。基本的な構造は同じのであっても本発明の装
置を用いて製造される非晶質シリコン太陽電池が従来と
異なる所は、透明電極膜２５ａ，２５ｂ，２５ｃと非晶
質シリコン膜２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成するのにレ
ーザ加工などの後加工を必要としない点にある。すなわ
ち、本発明の装置にはプラズマ分解室１７の中に支持体
２３が設けられており、プラズマ分解室１７の部から高
周波電力を供給して薄膜形成を行なうとき、支持体２３
がマスクしての役割を果たし、ガラス基板１９と支持体
２３の接触部分には薄膜が形成されることなく、ガラス
基板１９上に短冊状の薄膜形成が行なわれるからであ
る。したがって従来薄膜の溝加工を施していた個所で、
ガラス基板１９と支持体２３が接触するように、支持体
２３の位置決めをすることにより、薄膜の加工工程を無
くすことができる。これが支持体２３の第２の効用であ
る。
以上のごとく第１図，第２図を参照して説明した本発明
の非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置は、４枚のガ
ラス基板上に後加工無しで透明電極膜と非晶質シリコン
膜を、連続的に形成することが可能な効率の高い装置で
あるが、第１図からわかるように、ガラス基板１９の温
度はヒータ２４に近いアノード電極１６側と、ヒータ２
４から遠いカソード電極１５側とでは均一性がやや悪く
なることと、アノード電極１６側のガラス基板１９に形
成される薄膜と、カソード電極１５側のガラス基板１９
に形成される薄膜との間で、膜質がやや異なるという場
合も生ずる。これを解決するためにはプラズマ分解室を
一つだけ用い、カソード電極をこのプラズマ分解室の内
部に配置すればよい。
の非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置は、４枚のガ
ラス基板上に後加工無しで透明電極膜と非晶質シリコン
膜を、連続的に形成することが可能な効率の高い装置で
あるが、第１図からわかるように、ガラス基板１９の温
度はヒータ２４に近いアノード電極１６側と、ヒータ２
４から遠いカソード電極１５側とでは均一性がやや悪く
なることと、アノード電極１６側のガラス基板１９に形
成される薄膜と、カソード電極１５側のガラス基板１９
に形成される薄膜との間で、膜質がやや異なるという場
合も生ずる。これを解決するためにはプラズマ分解室を
一つだけ用い、カソード電極をこのプラズマ分解室の内
部に配置すればよい。
このときのプラズマ分解室内のカソード電極と支持体の
関係を第４図の部分断面斜視図に示した。第４図は第２
図と同様のプラズマ分解室１７ａの一部断面斜視図であ
り、第２図と共通部分を同一符号を用いてある。第４図
が第２図と異なる所は、プラズマ分解室１７ａ内に格子
状のカソード電極１５ａをガラス基板１９と平行に設
け、カソード電極１５ａが複数個の支持体２７と交差す
る個所は、いずれも支持体２７に貫通孔２８をあけ、こ
の貫通孔２８を通ってカソード電極１５ａを支持体２７
と交差しない部分と格子状に連結してあり、その一端を
枠組１８にとりつけたハーメチックシール２９を経て図
示していないＲＦ電源に接続していることである。その
他の部分は第２図の場合と同様であるから説明を省略す
る。プラズマ分解室の組み立て方も、前述したのとほぼ
同様であって、この場合は複数個の支持体２７の貫通孔
２８を通って格子状となっているカソード電極１５ａを
あらかじめ作製しておき、これを枠組１８に挿入し、カ
ソード電極１５ａの一端をハーメチックシール２９に接
続する点が異なるだけである。
関係を第４図の部分断面斜視図に示した。第４図は第２
図と同様のプラズマ分解室１７ａの一部断面斜視図であ
り、第２図と共通部分を同一符号を用いてある。第４図
が第２図と異なる所は、プラズマ分解室１７ａ内に格子
状のカソード電極１５ａをガラス基板１９と平行に設
け、カソード電極１５ａが複数個の支持体２７と交差す
る個所は、いずれも支持体２７に貫通孔２８をあけ、こ
の貫通孔２８を通ってカソード電極１５ａを支持体２７
と交差しない部分と格子状に連結してあり、その一端を
枠組１８にとりつけたハーメチックシール２９を経て図
示していないＲＦ電源に接続していることである。その
他の部分は第２図の場合と同様であるから説明を省略す
る。プラズマ分解室の組み立て方も、前述したのとほぼ
同様であって、この場合は複数個の支持体２７の貫通孔
２８を通って格子状となっているカソード電極１５ａを
あらかじめ作製しておき、これを枠組１８に挿入し、カ
ソード電極１５ａの一端をハーメチックシール２９に接
続する点が異なるだけである。
このようにカソード電極１５ａをプラズマ分解室１７ａ
の内部に設置することが可能であり、しかもカソード電
極１５ａは格子状となっているので、形成された薄膜は
均一性が高くなる。またこの場合は、一つのプラズマ分
解室１７ａの両側にアノード電極とヒータが配置される
ので、ガラス基板に対する昇温温度の均一性もよくなる
が、ガラス基板１９は２枚しか使用されないので、第１
図のものに比べて生産性は劣る。
の内部に設置することが可能であり、しかもカソード電
極１５ａは格子状となっているので、形成された薄膜は
均一性が高くなる。またこの場合は、一つのプラズマ分
解室１７ａの両側にアノード電極とヒータが配置される
ので、ガラス基板に対する昇温温度の均一性もよくなる
が、ガラス基板１９は２枚しか使用されないので、第１
図のものに比べて生産性は劣る。
透明電極膜や非晶質シリコン膜の製造過程および支持体
の効用などに関しては、前述と全く同様であるから説明
を省略する。
の効用などに関しては、前述と全く同様であるから説明
を省略する。
非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置は、量産効果を
あげるために大きな反応容器を必要とし、また薄膜形成
の都度後加工が避けられず、設備，工数ともに多くの費
用がかかっていたが、本発明の装置では実施例で述べた
ように、枠組とガラス基板からなるプラズマ分解室を用
いて、プラズマ分解室の内壁面となっているガラス基板
上に薄膜を形成するので、装置がコンパクトなものであ
る上に、大面積の非晶質シリコン太陽電池に対しても十
分対応することができ、しかもプラズ分解室内に設けた
複数個の支持体は、ガラス基板の変形や破損を防止する
とともに、薄膜形成時のマスクとしての役割をもつの
で、ガラス基板上に短冊状の薄膜が後加工なしで形成さ
れ、また従来製膜時に生ずる副産物の除去作業も不要と
なり、製造工数の短縮と稼動率の向上が顕著である。す
なわち、本発明の装置を用いて非晶質シリコン太陽電池
を製造するときは、装置全体がコンパクトとなるから設
備費が減少し、ガラス基板上に透明電極膜と非晶質シリ
コン膜が後加工なしで連続的に形成され、加工費も低減
するという極めて大きな効果を得ることができる。
あげるために大きな反応容器を必要とし、また薄膜形成
の都度後加工が避けられず、設備，工数ともに多くの費
用がかかっていたが、本発明の装置では実施例で述べた
ように、枠組とガラス基板からなるプラズマ分解室を用
いて、プラズマ分解室の内壁面となっているガラス基板
上に薄膜を形成するので、装置がコンパクトなものであ
る上に、大面積の非晶質シリコン太陽電池に対しても十
分対応することができ、しかもプラズ分解室内に設けた
複数個の支持体は、ガラス基板の変形や破損を防止する
とともに、薄膜形成時のマスクとしての役割をもつの
で、ガラス基板上に短冊状の薄膜が後加工なしで形成さ
れ、また従来製膜時に生ずる副産物の除去作業も不要と
なり、製造工数の短縮と稼動率の向上が顕著である。す
なわち、本発明の装置を用いて非晶質シリコン太陽電池
を製造するときは、装置全体がコンパクトとなるから設
備費が減少し、ガラス基板上に透明電極膜と非晶質シリ
コン膜が後加工なしで連続的に形成され、加工費も低減
するという極めて大きな効果を得ることができる。
第１図は本発明の装置の要部構成断面図、第２図は本発
明の装置の部分断面斜視図、第３図は本発明の装置によ
る成膜過程を示す部分断面図、第４図は本発明の装置に
おけるカソード電極をプラズマ分解室の内部に設けたと
きの部分断面斜視図、第５図は非晶質シリコン太陽電池
の構造を示す要部断面図、第６図は従来装置の要部構成
断面図である。 １，１１，１９……ガラス基板、２ａ，２ｂ，２ｃ，２
５ａ，２５ｂ，２５ｃ……透明電極膜、３ａ，３ｂ，３
ｃ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ……非晶質シリコン膜、５
……反応容器、８，１５，１５ａ……カソード電極、
９，１６……アノード電極、１０，１４……ＲＦ電源、
１２，２４……ヒータ、１７，１７ａ……プラズマ分解
室、１８……枠組、２０……ガス導入管、２１……ガス
排出管、２２……シール材、２３，２７……支持体、２
８……貫通孔、２９……ハーメチックシール。
明の装置の部分断面斜視図、第３図は本発明の装置によ
る成膜過程を示す部分断面図、第４図は本発明の装置に
おけるカソード電極をプラズマ分解室の内部に設けたと
きの部分断面斜視図、第５図は非晶質シリコン太陽電池
の構造を示す要部断面図、第６図は従来装置の要部構成
断面図である。 １，１１，１９……ガラス基板、２ａ，２ｂ，２ｃ，２
５ａ，２５ｂ，２５ｃ……透明電極膜、３ａ，３ｂ，３
ｃ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ……非晶質シリコン膜、５
……反応容器、８，１５，１５ａ……カソード電極、
９，１６……アノード電極、１０，１４……ＲＦ電源、
１２，２４……ヒータ、１７，１７ａ……プラズマ分解
室、１８……枠組、２０……ガス導入管、２１……ガス
排出管、２２……シール材、２３，２７……支持体、２
８……貫通孔、２９……ハーメチックシール。
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマＣＶＤ法を用いた非晶質シリコン
太陽電池の薄膜製造装置であって、 ａ．幅方向に開口する長方形の枠組と、この枠組の両開
口面でそれぞれシール材を介して密接する２枚のガラス
基板と、これらガラス基板と枠組で囲まれた箱状空間の
内部でこの空間を複数個の所定の領域に区分するように
各ガラス基板に一平行端面がそれぞれ垂直に並列して接
触し他の平行端面はそれぞれ枠組内面に当接する複数個
の支持体とからなるプラズマ分解室， ｂ．プラズマ分解室のそれぞれ支持体で区分された領域
の向い合う枠組の一方に二つのプラズマ分解室を互に連
結するようにとりつけた複数本のガス供給管および他方
にとりつけた前記ガス供給管に対応する複数本のガス排
出管， ｃ．所定の間隔に平行配置された二つのプラズマ分解室
の間に位置し、各プラズマ分解室のガラス基板と両面で
対向して配置されたＲＦ電源に接続されるカソード電極
および各プラズマ分解室のもう一方のガラス基板の外周
面といずれも対向して配設された二つのアノード電極， ｄ．二つのアノード電極近傍にそれぞれ配設され、これ
らアノード電極を介していずれも二つのプラズマ分解室
ガラス基板を加熱する二つのヒータを備えてなることを
特徴とする非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置。 - 【請求項２】プラズマＣＶＤ法を用いた非晶質シリコン
太陽電池の薄膜製造装置であって、 ａ．幅方向に開口する長方形の枠組と、この枠組の両開
口面でそれぞれシール材を介して密接する２枚のガラス
基板と、これらガラス基板と枠組で囲まれた箱状空間の
内部でこの空間を複数個の所定の領域に区分するように
各ガラス基板に一平行端面がそれぞれ垂直に並行して接
触し他の平行端面はそれぞれ枠組内面に当接する複数個
の支持体と、前記空間内にガラス基板と平行に格子状に
組み込み、各支持体に設けた複数個の貫通孔を通って互
に連結し、一端がＲＦ電源に接続されるカソード電極と
かなるプラズマ分解室， ｂ．プラズマ分解室のそれぞれ支持体で区分された領域
の向い合う枠組の一方にとりつけた複数本のガス供給管
および他方にとりつけた前記ガス供給管に対応する複数
本のガス排出管， ｃ．プラズマ分解室の２枚のガラス基板外周面といずれ
も対向して配置された二つのアノード電極， ｄ．二つのアノード電極近傍にそれぞれ配設され、これ
らのアノード電極を介してプラズマ分解室のガラス基板
を加熱する二つのヒータ を備えてなることを特徴とする非晶質シリコン太陽電池
の薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63059867A JPH0650734B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63059867A JPH0650734B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01232717A JPH01232717A (ja) | 1989-09-18 |
| JPH0650734B2 true JPH0650734B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=13125549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63059867A Expired - Fee Related JPH0650734B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 非晶質シリコン太陽電池の薄膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650734B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5225375A (en) * | 1991-05-20 | 1993-07-06 | Process Technology (1988) Limited | Plasma enhanced chemical vapor processing of semiconductor substrates |
| GB2301939B (en) * | 1994-03-25 | 1998-10-21 | Amoco Enron Solar | Increasing Stabilized Performance of Amorphous Silicon Based Devices Produced by Highly Hydrogen Diluted Lower Temperature Plasma Deposition |
| TWI407573B (zh) * | 2008-06-06 | 2013-09-01 | 愛發科股份有限公司 | 薄膜太陽能電池製造裝置 |
| JP5302960B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2013-10-02 | 株式会社アルバック | 薄膜太陽電池製造装置 |
| US8298629B2 (en) * | 2009-02-25 | 2012-10-30 | Crystal Solar Incorporated | High throughput multi-wafer epitaxial reactor |
-
1988
- 1988-03-14 JP JP63059867A patent/JPH0650734B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01232717A (ja) | 1989-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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