JP5104782B2 - 薄膜光変換素子の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯状可撓性基板を用いた、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池などの薄膜光電変換素子の製造装置及び製造方法に関する。

この種の薄膜光電変換素子の製造方法及び製造装置としては、成膜を断続的に行い、成膜時には基板を停止してシール材を介して密着する壁により気密の成膜室を形成してその中で成膜する。そして、成膜室壁および裏面に接触している接地電極を退避させ、浮かした基板を搬送することにより、基板に損傷を与えることなく次の成膜位置まで移動させるようにした薄膜光電変換装素子の製造方法及び製造装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような薄膜光電変換素子の製造方法及び製造装置では、通常、非晶質太陽電池のＮ型層、Ｉ型層、Ｐ型層の各非晶質薄膜を形成する化学蒸着装置のステップ式のロール・ツー・ロール型プラズマ化学蒸着装置（以下、第１従来例と称す）としては、図６及び図７に示すように、１層部の非晶質薄膜を形成する成膜機構として、帯状可撓性基板１００の搬送方向と直交する方向に、接地電極を支持する第１挟持部１０１と高周波電極を支持する第２挟持部１０２とを帯状可撓性基板１００を挟んで相対移動可能に配置し、第１挟持部１０１及び第２挟持部１０２の外周側に、成膜面１１３を囲むようにシール材１１４を配設し、帯状可撓性基板１００の停止状態で、第１挟持部１０１及び第２の挟持部１０２のシール材１１４を帯状可撓性基板１００に接触させることにより気密性を有する成膜室を形成するようにしている。

そして、上記構成を有する成膜機構をＮ型層、Ｉ型層、Ｐ型層用に３つ直列に配置し、これら間に帯状可撓性基板１００を順次成膜位置に停止させながら搬送する。
この場合には、上流側の成膜機構でＮ型層を成膜し、次いで、下流側の次の成膜機構でＮ型層上にＩ型層を成膜し、最後に最下流側の成膜機構でＩ型層状にＰ型層を形成する。
このとき、帯状可撓性基板１００に対する成膜位置は、第１挟持部１０１及び第２挟持部１０２のシール材１１４が成膜面に接触することから、成膜面に傷を付けないようにするには、図７に示すように、シール材１１４の接触位置より大きなピッチで帯状可撓性基板１００を搬送しながら成膜する必要があり、成膜位置を搬送方向に連続させることはできず、少なくとも搬送方向にシール材が接触する所定間隔だけ開けて成膜位置を形成ことになる。このため、帯状可撓性基板の利用効率を高めるには限界があるという未解決の課題がある。

これに対して、図８に示すように、帯状可撓性基板１００を連続的に搬送して、３つの成膜機構でＮ型層、Ｉ型層及びＰ型層を順次成膜する連続搬送式のロール・ツー・ロール型プラズマ化学蒸着装置が知られている（以下、第２従来例と称す）。この第２従来例では、予め裏面電極を形成した帯状可撓性基板をロール仕込み室４０Ａの巻き戻しロール１１０から引出して、Ｎ型層を成膜する第１の成膜室４１Ａ、Ｉ型層を成膜する第２の成膜室４１Ｂ及びＰ型層を成膜する第３の成膜室４１Ｃの順に通過させてロール取り出し室４０Ｂの巻取りロール１１１に巻き取るようにしている。帯状可撓性基板１００には、第１の成膜室４１ＡでＮ型層が成膜され、第２の成膜室４１ＢでＩ型層が成膜され、最後に第３の成膜室４１ＣでＰ型層が成膜されて、各非晶質薄膜層が積層される。

また、各成膜室４１Ａ〜４１Ｃには、接地電極５０Ａ及び高周波電極５０Ｂが備えられており、これら電極間に形成される高周波電界により導入口５０Ｃから成膜室に導入された反応ガスを励起してプラズマ状態にする。反応が済んだ不要なガスは排気口５０Ｄから外部に排気される。ただし、各成膜室には、成膜する薄膜層の種類に応じた反応ガスが導入される。なお、この図８では、説明を省略するが、各成膜室４１Ａ〜４１Ｃの接続部には不活性ガスがながれており、これにより各成膜室４１Ａ〜４１Ｃでの処理を分離する。

図８に示す第２従来例の装置を用いて、帯状可撓性基板１００の主面に対して、Ｎ型層、Ｉ型層及びＰ型層の各非晶質薄膜層をこの順に積層させる場合、先ず、ロール仕込み室４０Ａに近い成膜室４１Ａから順にＮ型層、Ｉ型層及びＰ型層を成膜するための反応ガスを導入する。そして、ロール仕込み室４０Ａに収納された帯状可撓性基板１００を送り出して、先ず、Ｎ型の非晶質シリコン層を形成するための成膜室４１Ａを通過させる。Ｎ型層が成膜された基板領域は、続いてＩ型層を成膜するための成膜室４１Ｂに導かれて、先のＮ型層に積そうしてＩ型層が成膜される。このＮ型層とＩ型層の積層された基板領域は、続いてＰ型層を成膜するための成膜室４１Ｃに導かれて、先のＮ型層、Ｉ型層に積層してＰ型層が成膜される。以上により、Ｎ型層、Ｉ型層及びＰ型層の各相が順次積層して成膜される。

この第２従来例によると、帯状可撓性基板１００に積層される各非晶質薄膜層の成膜範囲は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すようになる。連続的に成膜を行うため、成膜面１１３が連続して材料の利用効率は高い。しかし、成膜中に帯状可撓性基板１００を電極面に対して所定の膜質を得るために
距離を確保することが必要であるが、搬送しながらの成膜であるため、帯状可撓性基板１００を第１従来例のようにヒータ及び包括型成膜室の接触部分で抑えることができず、非接触で位置決めをするため、帯状可撓性基板１００のシワや振動により電極との距離を確保することが難しいという未解決の課題がある。

特許第３０７９８３０号公報

しかしながら、上記第１従来例では各非晶質薄膜の成膜を正確に行うことがはできるが、帯状可撓性基板の利用効率は低下し、上記第２従来例では、逆に帯状可撓性基板の利用効率は高めることはできるが、帯状可撓性基板を搬送しながらの成膜により帯状可撓性基板のしわや振動により電極との距離を確保ことが困難で正確な成膜を行うことができないという未解決の課題があり、正確な成膜を行いながら帯状可撓性基板の利用効率を高めることはできないものであった。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、帯状可撓性基板の広範囲な成膜範囲を確保して帯状可撓性基板の利用効率に優れ、且つ帯状可撓性基板と電極面との距離を高精度で確保することができ、高品質な積層薄膜を得ることができる薄膜光電変換素子の製造装置及び製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る薄膜光電変換素子の製造装置は、帯状可撓性基板上に複数の異なる性質の薄膜を積層して少なくとも光電変換層を形成する薄膜光電変換素子の製造装置であって、真空室内に直列に配列された複数の成膜機構と、該複数の成膜機構に対して、前記帯状可撓性基板をその成膜面を停止させながら順次搬送する基板搬送部とを備え、前記各成膜機構は、前記帯状可撓性基板の搬入部及び搬出部に前記成膜面に非接触となる開口部を有し、前記帯状可撓性基板の停止時に、当該帯状可撓性基板の前記成膜面の搬送方向と直交する方向の両外側の表裏面を挟持して成膜を行う成膜動作と、少なくとも前記帯状可撓性基板の成膜面の外側の表裏面から離間して前記帯状可撓性基板の搬送を許容する解放動作とを行うように構成されている。
この構成によると、成膜機構に帯状可撓性基板の搬入口及び搬出口に成膜面に非接触な開口部を形成したので、ステップ式のロール・ツー・ロール型式を採用しながら、帯状可撓性基板に連続した成膜面を形成することができ、帯状可撓性基板の利用効率を高めながら、成膜機構の成膜位置で帯状可撓性基板を停止させた状態で、開口部を除く部分でシール部材を接触させることができ、成膜面と成膜面側の電極との距離を正確に位置決めすることができる。

また、請求項２に係る薄膜光電変換素子の製造装置は、前記成膜機構は、前記帯状可撓性基板の成膜面を挟んで相対移動可能な一対の電極収容部と、前記一対の電極収納部のそれぞれを個別に形成する周壁の前記帯状可撓性基板の搬入部及び搬出部に形成した前記成膜面に非接触となる開口部と、前記周壁の前記帯状可撓性基板との対向面における前記成膜面の搬送方向と直行する方向の両外側に形成された前記帯状可撓性基板の表裏に接触して挟持するシール材と、前記一対の電極収容部を、前記シール材が前記帯状可撓性基板の成膜面の搬送方向と直行する外側を挟持して成膜を行う成膜位置と前記一対の電極収容部の少なくとも前記シール材が前記帯状可撓性基板から離間する解放位置との間で相対移動させる相対移動制御部とを備えていることを特徴としている。

この構成によると、成膜機構で、帯状可撓性基板が停止している成膜時に、帯状可撓性基板の搬入部及び搬出部に開口部が形成されて成膜面と非接触とされているので、帯状可撓性基板を搬送方向に任意のピッチで搬送しても、成膜面が傷つくことはない。
また、請求項３に係る薄膜光電変換素子の製造装置は、請求項２に係る発明において、前記成膜機構は、一対の電極収容部が前記成膜位置にある状態で、前記帯状可撓性基板の成膜面に対向する電極と、当該電極とは前記帯状可撓性基板の反対側で当該帯状可撓性基板と接触する電極との間に高周波電圧を印加して成膜するように構成されていることを特徴としている。

この構成によると、一対の電極収容部が成膜位置にある状態で、成膜面とは反対側の電極が帯状可撓性基板と接触しているので、成膜面側で対向する電極と帯状可撓性基板との間の距離を高精度で位置決めすることができ、良質な成膜を得ることができる。
また、請求項４に係る薄膜光電変換素子の製造装置は、請求項１乃至３の何れか１項に係る発明において、前記複数の成膜機構は所定間隔を保って直列に配列され、前記基板搬送部は、前記成膜機構の成膜を行う電極の搬送方向長さと等しいピッチ以下のピッチで前記帯状可撓性基板を搬送することを特徴としている。

この構成によると、成膜機構の成膜を行う電極の搬送方向長さと等しいピッチ以下のピッチで帯状可撓性基板を搬送することにより、帯状可撓性基板上に連続した成膜を積層して形成することができる。
また、請求項５に係る薄膜光電変換素子の製造装置は、請求項１乃至３の何れか１項に係る発明において、前記複数の成膜機構は所定間隔を保って直列に配列され、前記基板搬送部は、前記成膜機構の成膜を行う電極の搬送方向長さを等分割したピッチで前記帯状可撓性基板を搬送することを特徴としている。

この構成によると、成膜機構の成膜を行う電極を等分した長さと等しいピッチで帯状可撓性基板を搬送することにより、帯状可撓性基板上に連続した成膜の厚さを一様に形成することができ、膜質の均一化を図ることができる。
また、請求項６に係る薄膜光電変換素子の製造方法は、帯状可撓性基板上に複数の異なる性質の薄膜を積層して少なくとも光電変換層を形成する薄膜光電変換素子の製造方法であって、前記帯状可撓性基板を直列に配列された複数の成膜機構の成膜位置に搬送して停止させる搬送ステップと、前記成膜機構の成膜位置で停止された前記帯状可撓性基板を、その成膜面の搬入部及び搬出部で当該成膜面と非接触となる開口部を除く周壁に形成したシール材で前記成膜面の搬送方向と直交する方向の両外側を表裏面で挟持して、当該成膜面に成膜する成膜ステップと、成膜面の成膜が完了した時点で前記シール材を介する挟持状態を解除して、成膜面を所定ピッチで搬送して停止させるステップとを繰り返して異なる性質の薄膜を積層した光電変換層を形成することを特徴としている。

この構成とすることにより、ステップ式のロール・ツー・ロール型式を採用しながら、帯状可撓性基板に連続した成膜面を形成することができ、帯状可撓性基板の利用効率を高めながら、成膜機構の成膜位置で帯状可撓性基板を停止させた状態で、開口部を除く部分でシール部材を接触させることができ、成膜面と成膜面側の電極との距離を正確に位置決めすることができる。

また、請求項７に係る薄膜光電変換素子の製造方法は、請求項６に係る発明において、前記成膜ステップは、シール材による挟持状態で、前記可撓性基板の成膜面に対向する電極と該電極とは当該帯状可撓性基板を挟んで反対側に配設された前記帯状可撓性基板に接触する電極との間に高周波電圧を印加して成膜することを特徴としている。
この構成によると、シール材による挟持状態で、成膜面とは反対側の電極が帯状可撓性基板と接触しているので、成膜面側で対向する電極と帯状可撓性基板との間の距離を高精度で位置決めすることができ、良質な成膜を得ることができる。

また、請求項８に係る薄膜光電変換素子の製造方法は、請求項６又は７に係る発明において、前記複数の成膜機構が所定間隔を保って直列に配列され、前記帯状可撓性基板を成膜機構の電極の搬送方向長さ以下のピッチで搬送することを特徴としている。
この構成によると、成膜を行う電極の搬送方向長さと等しいピッチ以下のピッチで帯状可撓性基板を搬送することにより、帯状可撓性基板上に連続した成膜を積層して形成することができる。

また、請求項９に係る薄膜光電変換素子の製造方法は、請求項６又は７に係る発明において、前記複数の成膜機構が所定間隔を保って直列に配列され、前記帯状可撓性基板を成膜機構の電極の搬送方向長さを等分割したピッチで搬送することを特徴としている。
この構成によると、成膜を行う電極を等分した長さと等しいピッチで帯状可撓性基板を搬送することにより、帯状可撓性基板上に連続した成膜の厚さを一様に形成することができ、膜質の均一化を図ることができる。

本発明によれば、成膜機構に帯状可撓性基板の搬入部及び搬出部に成膜面に非接触となる開口部を形成したので、帯状可撓性基板を所定ピッチで間欠的に搬送しながら、成膜を行うことが可能となり、帯状可撓性基板に連続した成膜面を形成して利用効率を高めることができるとともに、成膜時にシール材が開口部を除く帯状可撓性基板の表裏に接触するので、帯状可撓性基板の位置決めを行うことができ、成膜面とこれに対向する電極との距離を高精度に保持することができ、良質な薄膜を形成することができるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態を示す説明図であって、（ａ）は前面板を取り外した状態の正面図、（ｂ）は右側面板を取り外した状態の側面図である。 成膜機構の一例を示す解放状態を示す断面図である。 成膜機構の一例を示す共通接地電極を帯状可撓性基板に接触させた状態を示す断面図である。 成膜機構の一例を示す成膜状態を示す断面図である。 帯状可撓性基板の成膜状態を示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 第１従来例を示す成膜機構の断面図である。 第１従来例における帯状可撓性基板の成膜状態を示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 第２従来例を示す断面図である。 第２従来例における帯状可撓性基板の成膜状態を示す説明図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の薄膜光電変換素子の製造装置を示す全体構成図であって、図中、１は上下方向に延長する真空室である。この真空室１内には、上端部に帯状可撓性基板２を巻装して送り出す送出ロール３が配設された基板送出室４が形成され、下端部に送り出しロール３から送り出された帯状可撓性基板２を巻き取る巻取ロール５が配設された基板巻取室６が形成されている。送出ロール３から送り出された帯状可撓性基板２はガイドロール７によって案内され、巻取ロール５に巻き取られる帯状可撓性基板２はガイドロール８によって案内されている。

そして、基板送出室４及び基板巻取室６間に帯状可撓性基板２を挿通する３つの成膜機構１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃが直列に配設されている。各成膜機構１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれは、図２に示すように、帯状可撓性基板２の搬送路を挟んで対向する固定挟持部材１１と可動挟持部材１２とを有する。固定挟持部材１１は、真空室１の背面板部に固定支持された絶縁部材で形成された電極収容部２１と、この電極収容部２１内に非接触状態で配置された高周波電極２２と、この高周波電極２２を支持する導電性支持部材２３と、反応ガス導入管２４とを備えている。

電極収容部２１は、反応ガス導入管２４によって真空室１の背面板部に固定支持されており、帯状可撓性基板２と平行な方形の底板部２１ａとこの底板部２１ａの外周縁から前方に延長する４つの周壁２１ｂ〜２１ｅとを有し、底板部２１ａ及び周壁２１ｂ〜２１ｅで囲まれる前方を開放した電極収容空間２１ｆが形成されている。ここで、周壁２１ｂの帯状可撓性基板２の搬送方向の対向壁２１ｂ及び２１ｃには、図１（ｂ）に示すように、帯状可撓性基板２の搬入部及び搬出部に帯状可撓性基板２の裏面と非接触となる開口部２１ｇ及び２１ｈが形成されている。また、帯状可撓性基板２の搬送方向と直交する方向の周壁２１ｄ及び２１ｅの長さは図２に示すように、帯状可撓性部材２の側縁間距離よりも短く設定されて上端面が帯状可撓性基板２に接触可能に形成され、この上端面にＯリング等のシール材２１ｉが配設されている。

高周波電極２２は、帯状可撓性基板２の成膜面に対向する面積を有する方形板状に形成されており、真空室１の背面板部に配設された導電性支持部材２３によって電極収容部２１の電極収容空間２１内に帯状可撓性基板２と対向して支持されている。この高周波電極２２の前面は後述するように成膜位置で帯状可撓性基板２との間に所定間隔を保持する位置に設定されている。そして、導電性支持部材２３に一端が接地された高周波電源２５の他端が接続されている。

また、可動挟持部材１２は、図２に示すように、固定挟持部材１１の電極収容部２１と対向する電極収容部３１と、この電極収容部３１内に配設されたヒータを内装する共通接地電極３２と、電極収容部３１を帯状可撓性基板２に対して進退移動させる第１の移動機構３３と、共通接地電極３２を帯状可撓性基板２に対して進退移動させる第２の移動機構３４とを備えている。

電極収容部３１は、前述した固定挟持部材１１の電極収容部２１と同様に、帯状可撓性基板２と平行な底板部３１ａと、この底板部３１ａの周囲から右方に延長する周壁３１ｂ〜３１ｅとを有し、底板部３１ａ及び周壁３１ｂ〜３１ｅで囲まれる前方を開放した電極収容空間３１ｆが形成されている。ここで、周壁３１ｂの帯状可撓性基板２の搬送方向の対向壁３１ｂ及び３１ｃには、図１（ｂ）に示すように、帯状可撓性基板２の搬入部及び搬出部に帯状可撓性基板２の裏面と非接触となる開口部３１ｇ及び３１ｈが形成されている。また、帯状可撓性基板２の搬送方向と直交する方向の周壁３１ｄ及び３１ｅの長さは図２に示すように、帯状可撓性部材２の側縁間距離よりも短く設定されて上端面が帯状可撓性基板２に接触可能に形成され、この上端面にＯリング等のシール材３１ｉが配設されている。

そして、電極収容部３１がその前端面に配設された支持筒部３１ｊが真空室１の正面板部を貫通して外方に延長され、その先端が第１の移動機構３３に連結されている。
共通接地電極３２は前述した高周波電極２２と同一の大きさの方形板状に形成され、その前端に配設された支持円柱部３２ａが支持筒部３１ｊを貫通して真空室１の外側に延長し、第２の移動機構３４に連結されている。

第１の移動機構３３及び第２の移動機構３４は、図２に示すように、空気圧シリンダチューブ３５とこのシリンダチューブ３５内に配設されたピストン３６と、このピストン３６に連結されたピストンロッド３７とで構成され、ピストンロッド３７がそれぞれ支持筒部３１ｊ及び支持円柱部３２ａに連結されている。
そして、第１の移動機構３３によって、電極収容部３１が、図２に示す帯状可撓性基板２に所定間隔を保って対向する解放位置と、図４に示す周壁３１ｄ及び３１ｅのシール材３１ｉが帯状可撓性部材２を介して電極収容部２１の周壁２１ｄ及び２１ｅのシール材２１ｉと接触する成膜位置との間で移動される。

また、第２の移動機構３４によって、共通接地電極３２が図２に示す背面が帯状可撓性基板２に対して所定間隔を保って対向する解放位置と、図３及び図４に示す背面が帯状可撓性基板２に接触して帯状可撓性基板２を高周波電極２２に対して所定間隔を保つ位置に位置決めする基板接触位置との間で移動される。
なお、成膜機構１０Ａには、Ｎ型層を成膜する反応ガスが供給可能とされ、成膜機構１０ＢにはＩ型層を成膜する反応ガスが供給可能とされ、成膜機構１０ＣにはＰ型層を成膜する反応ガスが供給可能とされている。また、成膜機構１０Ａ〜１０Ｃの高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の配置関係は、図５に示すように、隣接する高周波電極２２間の距離Ｌａが高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂの半分の長さに設定されている。また、帯状可撓性基板２は送出ロール３及び巻取ロール５によって高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂの半分のピッチずつ間欠的に搬送される。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、送出ロール３から送り出した帯状可撓性基板２を、各成膜機構１０Ａ〜１０Ｃを図２に示す解放位置とした状態で対向する高周波電極２２及び共通接地電極３２間を挿通させて巻取ロール５に巻き取る状態にセットする。そして、帯状可撓性基板２を停止させた状態で、各成膜機構１０Ａ〜１０Ｃで同時に、第２の移動機構３４を作動させて共通接地電極３２の背面を帯状可撓性基板２の成膜面とは反対側の裏面に接触させて、帯状可撓性基板２を高周波電極２２側に押しながら前進させる。そして、図３に示す帯状可撓性基板２の成膜面と高周波電極２２との間の距離が所定距離となる接触位置まで移動させる。このとき、共通接地電極３２に内装するヒータによって帯状可撓性基板２を成膜に必要な温度まで加熱する。

次いで、第１の移動機構３３を作動させて、電極収容部３１をその周壁３１ｄ及び３１ｅの端面に形成したシール材３１ｉと帯状可撓性基板２を介して電極収容部２１の周壁２１ｄ及び２１ｅの端面に形成したシール材２１ｉとで帯状可撓性基板２を挟持する成膜位置まで移動させる。この状態で、シール材２１ｉ及び３１ｉによって成膜室が形成され、帯状可撓性基板２が共通接地電極３２に沿って平滑化され、帯状可撓性基板２と高周波電極２２との間が所定距離に保持される。そして、形成された成膜室に反応ガス導入管２４から成膜機構１０ＡではＮ型層に対応する反応ガスを、成膜機構１０ＢではＩ型層に対応する反応ガスを、成膜機構１０ＣではＰ型層に対応する反応ガスをそれぞれ個別に供給するとともに、高周波電極２２及び共通接地電極３２間に高周波電源２５から高周波電圧を印加することにより、プラズマＣＶＤによるａ−Ｓｉ系薄膜の成膜が行われる。

そして、成膜が終了すると、第１の移動機構３３及び第２の移動機構３４を原位置に復帰させることにより、共通接地電極３２を帯状可撓性基板２から離間させるとともに、電極収容部３１を帯状可撓性電極２から離間させて解放位置に復帰させると、帯状可撓性基板２が高周波電極２２及び共通接地電極３２間に非接触状態で対向する位置に復帰する。
この解放位置で、送出ロール３及び巻取ロール５で帯状可撓性基板２を高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂの半分のピッチだけ下降させて停止させ、再度成膜機構１０Ａ〜１０Ｃで上記の成膜処理を実行する。

このように帯状可撓性基板２を高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂの半分のピッチずつ間欠的に移動させて且つ成膜機構１０Ａ〜１０Ｃで成膜を繰り返すことにより、図５に示すように、成膜機構１０Ａで成膜されたＰ型層は高周波電極の半分のピッチで搬送されることにより、成膜機構１０Ａの高周波電極２２に合計して２ステップ分留まることになり、１回の成膜で形成される膜厚の２倍の厚さとなる。また、高周波電極２２の半分のピッチで帯状可撓性基板２が搬送されるので、帯状可撓性基板２に連続したＰ型層が形成されることになる。そして、次に、成膜機構１０Ｂに搬送されることにより、この成膜機構１０Ｂでも合計して２ステップ分留まることから１回の成膜で形成される膜厚の２倍の厚さのＩ型層が成膜される。続いて、成膜機構１０Ｃに搬送されることにより、同様に合成して２ステップ分留まることから１回の成膜で形成される膜厚の２倍の厚さのＰ型層が成膜されて、薄膜光電変換素子が形成される。

このとき、電極収容部２１及び３１の周壁２１ｄ，２１ｅ及び３１ｄ，３１ｅで挟まれる帯状可撓性基板２の部分は、成膜面の外側であり、帯状可撓性基板２の成膜面は開口部２１ｇ，２１ｈが形成されているので非接触であり、接触により汚染の心配がなく所望の膜厚を確保することができる。
なお、上記実施形態においては、帯状可撓性基板２を高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂの半分のピッチで間欠的に搬送する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂ以下のピッチであれば、任意のピッチで帯状可撓性基板２を搬送して帯状可撓性基板２状に連続した成膜を行って薄膜光電変換素子を形成することができる。

さらに、帯状可撓性基板２の搬送ピッチを高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂの等分ピッチとすることで、帯状可撓性基板２の被成膜部分は高周波電極２２に対して成膜されるために滞在する時間が等しくなり、均一な膜厚を確保することができる。
さらに、Ｎ型層、Ｉ型層及びＰ型層を成膜する成膜機構１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃの高周波電極２２の帯状可撓性基板２の搬送方向の長さＬｂを送りピッチに対して異なる整数倍とすることで、成膜時間を変えることができる。

なお、上記実施形態においては、真空室１が上下方向に延長して、帯状可撓性基板２を鉛直方向に搬送する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、伸空室１を水平方向に延長して、帯状可撓性基板２を水平方向に搬送し、成膜機構１０Ａ〜１０Ｃを通過させるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、１つの帯状可撓性基板２に成膜する場合について説明したが、２つの帯状可撓性基板２を成膜する場合には両帯状可撓性基板２間に高周波電極を個別に固定配置し、これらの高周波電極の外側にそれぞれ共通接地電極を可動可能に配設するようにすればよい。

１…真空室、２…帯状可撓性基板、３…送出ロール、４…基板送出室、５…巻取ロール、６…巻取ロール、７，８…ガイドロール、１１…固定挟持部材、１２…可動挟持部材、２１…電極収容部、２１ｇ，２１ｈ…開口部、２１ｉ…シール材、２２…高周波電極、２３…導電性支持部材、２４…反応ガス導入管、３１…電極収容部、３１ｆ，３１ｈ…開口部、３１ｉ…シール材、３２…共通接地電極、３３…第１の移動機構、３４…第２の移動機構

Claims (9)

1. 帯状可撓性基板上に複数の異なる性質の薄膜を積層して少なくとも光電変換層を形成する薄膜光電変換素子の製造装置であって、
   真空室内に直列に配列された複数の成膜機構と、該複数の成膜機構に対して、前記帯状可撓性基板をその成膜面を停止させながら順次搬送する基板搬送部とを備え、
   前記各成膜機構は、前記帯状可撓性基板の搬入部及び搬出部に前記成膜面に常時非接触となる開口部を有し、前記帯状可撓性基板の停止時に、当該帯状可撓性基板の前記成膜面の搬送方向と直交する方向の両外側の表裏面を挟持して成膜を行う成膜動作と、少なくとも前記帯状可撓性基板の成膜面の外側の表裏面から離間して前記帯状可撓性基板の搬送を許容する解放動作とを行うように構成されている
   ことを特徴とする薄膜光電変換素子の製造装置。
2. 前記成膜機構は、前記帯状可撓性基板の成膜面を挟んで相対移動可能な一対の電極収容部と、
   前記一対の電極収納部のそれぞれを個別に形成する周壁の前記帯状可撓性基板の成膜面を横切る当該帯状可撓性基板の搬入部及び搬出部に形成した前記成膜面に非接触となる開口部と、
   前記周壁の前記帯状可撓性基板との対向面における前記成膜面の搬送方向と直行する外側に形成された前記帯状可撓性基板の表裏に接触して挟持するシール材と、
   前記一対の電極収容部を、前記シール材が前記帯状可撓性基板の成膜面の搬送方向と直行する方向の両外側を挟持して成膜を行う成膜位置と前記一対の電極収容部の少なくとも前記シール材が前記帯状可撓性基板から離間する解放位置との間で相対移動させる相対移動制御部と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜光電変換素子の製造装置。
3. 前記成膜機構は、一対の電極収容部が前記成膜位置にある状態で、前記帯状可撓性基板の成膜面に対向する電極と、当該電極とは前記帯状可撓性基板の反対側で当該帯状可撓性基板と接触する電極との間に高周波電圧を印加して成膜するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜光電変換素子の製造装置。
4. 前記複数の成膜機構は所定間隔を保って直列に配列され、前記基板搬送部は、前記成膜機構の成膜を行う電極の搬送方向長さと等しいピッチ以下のピッチで前記帯状可撓性基板を搬送することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の薄膜光電変換素子の製造装置。
5. 前記複数の成膜機構は所定間隔を保って直列に配列され、前記基板搬送部は、前記成膜機構の成膜を行う電極の搬送方向長さを等分割したピッチで前記帯状可撓性基板を搬送することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の薄膜光電変換素子の製造装置。
6. 帯状可撓性基板上に複数の異なる性質の薄膜を積層して少なくとも光電変換層を形成する薄膜光電変換素子の製造方法であって、
   前記帯状可撓性基板を直列に配列された複数の成膜機構の成膜位置に搬送して停止させる搬送ステップと、
   前記成膜機構の成膜位置で停止された前記帯状可撓性基板を、その成膜面の搬入部及び搬出部で当該成膜面と非接触となる開口部を除く周壁に形成したシール材で前記成膜面の搬送方向と直交する方向の両外側を表裏面で挟持して、当該成膜面に成膜する成膜ステップと、
   成膜面の成膜が完了した時点で前記シール材を介する挟持状態を解除して、成膜面を所定ピッチで搬送して停止させるステップとを繰り返して異なる性質の薄膜を積層した光電変換層を形成することを特徴とする薄膜光電変換素子の製造方法。
7. 前記成膜ステップは、前記シール材による挟持状態で、前記可撓性基板の成膜面に対向する電極と該電極とは当該帯状可撓性基板を挟んで反対側に配設された前記帯状可撓性基板に接触する電極との間に高周波電圧を印加して成膜することを特徴とする請求項６に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。
8. 前記複数の成膜機構が所定間隔を保って直列に配列され、前記帯状可撓性基板を成膜機構の電極の搬送方向長さ以下のピッチで搬送することを特徴とする請求項６又は７に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。
9. 前記複数の成膜機構が所定間隔を保って直列に配列され、前記帯状可撓性基板を成膜機構の電極の搬送方向長さを等分割したピッチで搬送することを特徴とする請求項６又は７に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。

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