DE4324320A1

DE4324320A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer als dünne Schicht ausgebildeten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4324320A1
Application number: DE4324320A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Sasaki; Hitoshi Shimizu
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2013-07-21
Also published as: DE4324320B4; US5378639A; US5364481A

Description

Stand der Technik

Neuerdings finden als dünne Schicht ausgebildete fotovolta ische Umwandlungsvorrichtungen, welche Dünnschicht-Halbleiter aus Materialien auf Siliciumbasis, wie amorphes Silicium und amorphe Siliciumlegierungen als Dünnschicht-Fotovoltaische Um wandlungseinrichtung verwenden, erhebliche Beachtung. Eine große Aufgabe ist die Kostensenkung durch Massenproduktion von Solar zellen, welche für Dünnschicht-Fotovoltaische Umwandlungs vorrichtungen repräsentativ sind, und daher muß die Herstel lungsmenge pro Zeiteinheit gesteigert werden.

Starre Glasplatten und Bleche aus rostfreiem Stahl, die gegenwärtig allgemein als Träger von dünnschichtigen fotovolta ischen Umwandlungsvorrichtungen benutzt werden, lassen sich nur in einem komplizierten Verfahren in eine Vakuum-Apparatur ein- und ausbringen, wobei auch ihr Einsetzen in Trägerhalter und ihre Herausnahme davon kompliziert ist. Die dafür erforderliche Zeit soll also verkürzt werden. Man erwartet auch viel von Vor richtungen, welche Kunstharze und dergleichen als Träger verwen den, da sie möglicherweise die Trägerkosten verringern und es erleichtern, Solarzellen zu verwenden. Aus diesen Gründen wurde ein "Rolle-zu-Rolle"-System entwickelt, worin ein flexibler Trä ger in Form einer Rolle in eine Ladekammer gebracht wird und eine dünnschichtige fotovoltaische Umwandlungsvorrichtung mit einem Mehrschicht-Aufbau kontinuierlich als ein Band gebildet wird, indem der Träger durch verschiedene Reaktionskammern läuft, wie beispielsweise von K. Suzuki et al. in "Technical Digest of the International PVSEC-1" (1984), S. 191 oder von S. R. Ovshinsky et al. in "Technical Digest of the International PVSEC-1" (1984), S. 577 beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine solche Schichtbildungsvorrichtung, welche eine fotovoltaische Umwandlungsschicht mit einem pin-Aufbau bil den kann. Ein bandförmiger flexibler Träger 1 wird von einer Einladerolle (2) in einer Einladekammer 20 abgewickelt und läuft über Transportwalzen 4 in eine Ausladekammer 30, wo er kontinu ierlich auf eine Ausladerolle 3 aufgewickelt wird. Eine p-Schicht wird auf der Oberfläche des flexiblen Trägers 1 in einer p-Schicht-Bildungskammer 31 abgeschieden, während der Träger diese durchläuft, wo ein Reaktionsgas durch zwischen einer Hochspannungselektrode 51 und einer mit einer Träger heizung 6 versehenen geerdeten Elektrode 52 zersetzt wird. Ähnlich wird eine i-Schicht gebildet, wenn der Träger eine i-Schicht-Bildungskammer 32 durchläuft, und eine n-Schicht ge bildet, wenn er eine n-Schicht-Bildungskammer 33 durchläuft. Absaugsysteme 7 sind mit der Einladekammer 20, jeder Reaktions kammer 31, 32 und 33 und der Ausladekammer 30 verbunden.

Elektrodenschichten sind auf beiden Seiten einer fotovolta ischen Umwandlungsschicht mit einem pin-Aufbau angeordnet, wobei die Elektrodenschicht auf der einen Seite eine durchsichtige Elektrodenschicht ist. Um leitende Schichten zu erzeugen, die solche Elektrodenschichten bilden, wird eine Schichtbildungsvor richtung verwendet, wie in Fig. 3 gezeigt. Der bandförmige flexi ble Träger 1 wird von der Einladerolle 2 in einer Schichtbil dungskammer 39 abgewickelt, die mit einem Absaugrohr 71 und einem Gas-Einleitungsrohr 70 verbunden ist, läuft über die Transportwalzen 4 und über eine Heizwalze 60 und wird auf der Ausladerolle 3 kontinuierlich aufgewickelt. Da die Oberfläche eines Targets 53 aus leitendem Material durch Plasma verdampft wird, das zwischen der an der Heizwalze 60 angeordneten Erd elektrode 52 und dem gegenüberliegenden Target 53 erzeugt wird, wird auf der Trägeroberfläche eine leitende Schicht gebildet, wenn der Träger 1 über die Heizwalze 60 läuft.

Da jedoch in der in Fig. 2 gezeigten Schichtbildungsappara tur der flexible Träger 1 kontinuierlich durch die verschiedenen Reaktionskammern 31, 32 und 33 läuft, kann ein luftdichter Ab schluß an dem die Reaktionskammern trennenden Durchlaß 36 nicht genügend aufrechterhalten werden, so daß Gas in die benachbarten Reaktionskammern gelangt. Außerdem können der Träger 1 und da rauf gebildete Schichten durch Reibung am Durchlaß 36 und an der Erdelektrode 52 beschädigt werden. Da außerdem die Reaktions kammern beim gleichen Druck gehalten werden müssen, kann keine Kammer unabhängig auf den für die Schichtqualität optimalen Druck eingestellt werden. Obgleich die Einrichtung einer Vor kammer 35, die durch das unabhängige Absaugsystem 7 bei einem niedrigen Druck gehalten wird, zwischen den Reaktionskammern 31 und 32 und zwischen 32 und 33, wie in Fig. 4 gezeigt, das Problem der Gaswanderung und der Druckunabhängigkeit in jeder Reaktions kammer etwas verbessert, bleibt das Problem der Trägerbeschädi gung ungelöst.

Außerdem wird ein Mehrschichtaufbau, wie in Fig. 5 gezeigt, zur Verbesserung des Umwandlungs-Wirkungsgrades in Dünnschicht- Solarzellen verwendet. Bei diesem Aufbau befindet sich auf einer p-Schicht 21 mit einer Dicke von 10 bis 20 nm, die aus amorpher Silicium-Kohlenstofflegierung (a-SiC) oder amorpher Silicium- Sauerstofflegierung (a-SiO) besteht, die sich auf dem mit einer Elektrodenschicht 29 beschichteten Träger 1 befindet, eine Puf ferschicht 22 mit einer Dicke von 10 bis 20 nm bestehend aus amorphem Silicium, (a-Si), a-SiC oder a-SiO, eine i-Schicht 23, von 70 nm Dicke aus a-Si, eine n-Schicht 24 mit einer Dicke von 30 nm aus a-Si, eine p-Schicht 25 mit einer Dicke von 10 bis 20 nm aus a-SiC oder a-SiO, eine Pufferschicht 26 mit einer Dicke von 10 bis 20 nm aus a-Si oder a-SiC oder a-SiO, eine i-Schicht 27 mit einer Dicke von 300 nm aus a-Si und eine n-Schicht 28 mit einer Dicke von 30 nm aus a-Si. Fotovoltaische Umwandlungs vorrichtungen mit einem solchen Mehrschichtaufbau können unter Verwendung der in Fig. 6 schematisch gezeigten Schichtbildungs vorrichtung hergestellt werden. Die Vorrichtung hat zwei Gruppen von p-Schicht-Bildungskammern 31, eine Pufferschicht-Bildungs kammer 34, eine i-Schichtbildungskammer 32 und eine n-Schicht bildungskammer 33, die zwischen der Einladekammer 20 und der Ausladekammer 30 angeordnet sind. Mit steigender Zahl von durchlaufenen Kammern steigt die Gefahr der Beschädigung des Trägers.

Ferner, da der Träger die Schichtbildungskammern mit kon stanter Geschwindigkeit durchläuft, müssen die Längen der Kam mern der Schichtbildungsgeschwindigkeit jeder Schicht entspre chend bemessen sein oder die Schichtbildungsgeschwindigkeit muß eingestellt werden, um eine Mehrschicht-Struktur mit verschie denen Schichten aufzubauen, welche verschiedene Schichtdicken und Schichtbildungsgeschwindigkeiten erfordert. Wenn die erste Maßnahme gewählt wird, hat man keinen Freiheitsgrad mehr hin sichtlich der Größe der Vorrichtung, und nach deren Konstruktion können keine Veränderungen vorgenommen werden. Wenn der letztere Weg gewählt wird, kann man keine optimale Schichtbildungsge schwindigkeit entsprechend der Art der Schicht einstellen. Wenn beispielsweise die n-Schicht 24 oder 28 mit einer Dicke von 30 nm in der Schichtbildungskammer 33 in der vorangehenden Stufe gebildet wird, während die i-Schicht 27 mit einer Dicke von 300 nm in der Schichtbildungskammer 32 der Folgestufe gebildet wird, müssen die Längen der Schichtbildungskammern ein Verhält nis von 10/1 haben oder die Schichtbildungsgeschwindigkeit muß auf 1/10 gesetzt werden, was außerordentlich schwierig zu reali sieren ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben dargelegten Probleme zu lösen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer als dünne Schicht ausgebildeten fotovoltaischen Umwand lungsvorrichtung anzugeben, womit jede Schicht unter optimalem Druck gebildet wird, der flexible Träger nicht beschädigt wird und eine große Freiheit in der Festlegung der Größe der Appara tur und der Schichtbildungsgeschwindigkeit jeder Schicht gegeben ist.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch das in den Patent ansprüchen angegebene Verfahren und die in weiteren Patentan sprüchen angegebene Vorrichtung.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe benutzt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer dünnschichtigen fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung, welche eine fotovoltaische Umwandlungs schicht bildet, in dem ein bandförmiger, flexibler Träger mit verschiedenen dünnen Schichten mit verschiedenen Eigenschaften beschichtet wird, wobei der flexible Träger in verschiedene in einer Linie angeordnete Beschichtungskammern geführt wird und dort auf dem unbeweglich gehaltenen Träger in einer vorbestimm ten Vakuum-Atmosphäre Schichten gebildet werden, wobei die Kammern durch Wände luftdicht abgeschlossen werden, welche am Einlaß am Träger mittels eines Dichtungsmaterials haften, worauf der von den Wänden der Beschichtungskammern getrennte Träger der nächsten Beschichtungskammer zugeführt wird, und so fort. Elektrodenschichten werden in folgenden Beschichtungskammern gebildet, nachdem eine fotovoltaische Umwandlungsschicht gebildet wurde. Zusätzlich kann jede Beschichtungskammer in einer kollektiven Vakuumkammer angeordnet sein, und Vorkammern können zwischen den Beschichtungskammern angeordnet sein, wobei zwischen jeder Beschichtungskammer und den Vorkammern Vakuum aufrecht erhalten wird. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, die Trägerebene in einer vertikalen Ebene anzuordnen. Zusätzlich werden Schichten zweckmäßigerweise gebildet, indem man elektri sche Spannung zwischen den den Träger in den Beschichtungs kammern berührenden Elektroden und den gegenüber den Beschich tungsebenen auf dem Träger angeordneten Elektroden anlegt und die den Träger berührenden Elektroden während des Transportes des Trägers von diesem getrennt sind. Zweckmäßigerweise wird ein Träger verwendet, der eine Kunstharzfolie ist, die einseitig mit einer leitenden Schicht beschichtet ist, oder eine Metallfolie oder eine auf einer Seite über eine dazwischen liegende Isola tionsschicht mit einer leitenden Schicht beschichtete Metall folie.

Weiterhin verwendet die vorliegende Erfindung zur Herstel lung einer dünnschichtigen fotovoltaischen Umwandlungsvorrich tung, die eine fotovoltaische Umwandlungsschicht bildet, durch Beschichten eines bandförmigen flexiblen Trägers mit verschiede nen dünnen Schichten mit verschiedenen Eigenschaften eine Vor richtung, die nahe den beiden Enden der Länge der kollektiven Vakuumkammer Rollen aufweist und verschiedene Beschichtungs kammern aufweist, durch welche der flexible Träger hindurch läuft, so daß er intermittierend von der einen der in der kol lektiven Vakuumkammer angeordneten Rollen abgewickelt und auf die andere Rolle aufgewickelt werden kann, wobei jede Beschich tungskammer durch Wände abgetrennt ist, welche an ihrem Einlaß am Träger über ein Dichtungsmaterial anhaften, wobei das Dich tungsmaterial an den Wänden in der Beschichtungskammer in eine vom Träger zurückgezogene Lage zurückziehbar ist und die kollek tive Vakuumkammer und die Beschichtungskammern mit Einzel-Ab saugsystemen verbunden sind. Stattdessen können die Rollen auch an einem Ende der Einladekammern und an einem Ende der Auslade kammer angeordnet sein und es können verschiedene Beschichtungs kammern vorgesehen sein, durch die der biegsame Träger intermit tierend läuft, der von den Rollen in der Einladekammer abgewic kelt und auf die Rollen in der Ausladekammer aufgewickelt wird, wobei zwischen je zwei der in einer Linie angeordneten Beschich tungskammern Vorkammern angeordnet sind und jede Beschichtungs kammer von der benachbarten Kammer durch Wände getrennt ist, die beim Eintritt des Trägers an diesem über ein Dichtungsmaterial haften, wobei das Dichtungsmaterial an den Wänden in den Be schichtungskammern in eine vom Träger entfernte Lage zurück treten kann, und wobei die Einladekammer, die Ausladekammer, die Beschichtungskammern und die Vorkammern mit einzelnen Absaugsys temen verbunden sind. Weiterhin ist gegebenenfalls eine Be schichtungskammer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägers beweglich, so daß der Träger jeweils einen der beiden benach barten Teile dieser Kammer durchläuft.

Außerdem ist es zweckmäßig, in jeder Beschichtungskammer eine Elektrode dort anzuordnen, wo sie den Träger berühren kann, und die in eine vom Träger entfernte Stellung zurückgezogen werden kann, und andererseits eine Elektrode gegenüber dieser Elektrode anzuordnen. Es ist auch zweckmäßig, die Achsen der Rollen und die Ebenen der beiden Elektroden jeweils in senk rechte Ebenen zu legen.

Die Durchführung einer Beschichtung des flexiblen Trägers während dieser unbeweglich gehalten wird, erleichtert es, die Beschichtungskammern während der Beschichtung luftdicht abzu schließen. Indem außerdem jede Beschichtungskammer in einer kollektiven Vakuumkammer angeordnet ist oder neben jeder Be schichtungskammer Vorkammern oder Beladungs- und Entladungs kammern angeordnet sind, wird eine Verunreinigung durch Gase von außen oder solchen, die in anderen Beschichtungskammern vorhan den sind, verhindert, was es ermöglicht, die Drücke in jeder Beschichtungskammer unabhängig voneinander zu regeln und Be schichtungen unter optimalen Druckbedingungen zu bilden. Außerdem, da das Abdichtungsmaterial an den Wänden der Beschich tungskammer, welches die Beschichtungskammern während des Be schichtungsvorgangs luftdicht abschließt, oder die den Träger berührende Elektrode sich zurückziehen, wenn der flexible Träger bewegt wird, werden der Träger und darauf befindliche Schichten nicht beschädigt.

Die Bildung von Schichten, während sich der Träger nicht bewegt, macht es möglich, in jeder Beschichtungskammer Schichten über verschiedene Zeitperioden zu bilden und gibt die Länge der Beschichtungskammern für jede Schicht vor. In diesen Fällen wird das Zeitintervall zwischen Bewegungen des Trägers durch die längste Zeit bestimmt, die zur Bildung von Schichten in jeder Beschichtungskammer erforderlich ist. Um dieses Zeitintervall abzukürzen, können dickere Schichten gebildet werden, indem man das Beschichtungsverfahren in verschiedenen Stellungen in der längeren Filmbildungskammer wiederholt, während die anderen Schichten verschiedenen Beschichtungsmaßnahmen in anderen Kam mern unterworfen sind. Weiterhin kann man verschiedene Arten von Schichten aufeinander abscheiden, indem man die Reaktionsgase in anderen Beschichtungskammern verändert, während die dickeren Schichten in einer Beschichtungskammer gebildet werden. Andererseits, wenn man zwei Beschichtungskammern vorsieht, wo ein Teil der Kammern in einer Richtung senkrecht zum Träger be wegt werden kann, kann eine der Kammern zurückgezogen werden, während in der anderen Kammer der Beschichtungsvorgang abläuft, und bei Beendigung des Beschichtungsvorgangs in einer Kammer kann die andere Kammer beginnen, Schichten eines anderen Typs zu bilden. Diese Anordnung erlaubt eine bessere Ausnutzung jeder Beschichtungskammer und ermöglicht es, die Produktion pro Zeit einheit zu erhöhen und die Anzahl der erforderlichen Beschich tungskammern zu verringern. Außerdem kann die Herstellung von Schichten auf einem in einer vertikalen Richtung gehaltenen Träger eine Kontaminierung dieser Trägerfläche oder der Be schichtungsfläche verringern, die von Staub an den Wänden und Decken der Beschichtungskammern herrühren kann.

Zusätzlich, wenn der Träger nicht erst nach der Bildung ei ner fotovoltaischen Unwandlungsschicht auf eine Rolle aufge wickelt wird, sondern nachdem eine Elektrodenschicht in der folgenden Beschichtungskammer auf der fotovoltaischen Umwand lungsschicht abgeschieden wurde, kann die Elektrodenschicht die fotovoltaische Umwandlungsschicht stärken und schützen, wodurch z. B. eine schwache Si-Si-Bindung in der a-Si-fotovoltaischen Umwandlungsschicht gegen Zerbrechen als Folge der während des Aufwickelns der Schicht auf die Rolle erzeugten mechanischen Spannung geschützt wird. Dieses Verfahren kann auch eine Ver schlechterung der fotovoltaischen Umwandlungsschicht verhindern, die durch in der Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeit verursacht wird, und die Entstehung von pin-holes (Löchern) in der fotovol taischen Umwandlungsschicht, die sich durch Wärmeschrumpfung auf dem Träger ergeben kann, wenn er auf die Rolle aufgewickelt wird.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Beschreibung von Ausführungsformen, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, worin gleiche Bezugszahlen gleiche Teile wie die in den Fig. 2 bis 6 vorhandenen bezeichnen.

Fig. 1 zeigt einen stufenweise arbeitenden Beschichtungs apparat vom Rollentyp als eine der Ausführungsformen der Erfin dung. Ein bandförmiger flexibler Träger 1, der auf einer Einla derolle 2 aufgewickelt ist, befindet sich in einer langen und großen Vakuumkammer 10, die mit einem Absaugsystem 7 ausgerüstet ist, und bewegt sich über Transportwalzen 4 zu einer Auslade rolle 3 durch Reaktionskammern, wie die p-Schicht-Beschichtungs kammer 31, die i-Schicht-Beschichtungskammer 32 und die n-Schicht-Beschichtungskammer 33. Die Reaktionskammern 31, 32, 33 bestehen aus zwei Systemen, jedes mit zwei Rollen, also insgesamt vier Rollen, über welche der biegsame Träger läuft. In jeder der Reaktionskammern 31, 32 und 33 ist eine Hochspannungs elektrode 51 gegenüber einer mit einer Trägerheizung 6 versehen en geerdeten Elektrode 52 angeordnet, auf der eine dünne Schicht auf a-SiBasis durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird, während der flexible Träger 1 sich nicht bewegt. Die geerdete Elektrode 52 und die mit Dichtungsmaterial 81 versehenen Reaktionskammerwände 8 haften am Träger 1, während dieser unbeweglich ist, und verschließen die Reaktionskammern 31, 32 und 33 luftdicht, so daß durch das nicht gezeigte Absaugsystem, das mit jeder Reaktionskammer verbunden ist, der Druck und die Schichtbildungsbedingungen in jeder Kammer unabhängig gesteuert werden können. Außerdem wird, indem man den Druck in einer Vakuumkammer 10 unabhängig von einem Absaugsystem 7 niedriger als in den Reaktionskammern hält, der Eintritt von Reaktions gasen oder Luft von anderen Kammern in die Reaktionskammern 31, 32, 33 verhindert. Nach Beendigung der Schichtbildung, wenn die Elektroden in jeder Reaktionskammer abgeschaltet sind, wird in jeder Reaktionskammer ein Vakuum erzeugt und der Träger wird in eine Stellung transportiert, in welcher die nächste Schicht gebildet werden kann, wobei während des Transports die geerdete Elektrode 52 und die Dichtungsmaterialien 81 an den Reaktions kammerwänden 8 vom Träger entfernt gehalten werden, wie weiter unten im einzelnen beschrieben. Jede Achse in der Einladerolle 2, der Ausladerolle 3 und den Transportwalzen 4 und jede Ebene der Hochspannungselektrode 51 und der geerdeten Elektrode 52 stehen vertikal, wodurch verhindert wird, daß von den Decken und Wänden in den Reaktionskammern 31, 32 und 33 herabfallender Staub sich auf dem Träger oder dem Film abscheidet. Die Ebene des Trägers 1 kann jedoch auch horizontal gelegt werden. Die Verwendung dieses Apparats, der Schichten gleichzeitig auf den flexiblen Trägern der vier Rollen bilden kann, erlaubt eine hohe Produktivität. Außerdem kann, da Schichten auf den Trägern auf den zwei Rollen in einer Reaktionskammer gebildet werden, das Reaktionsgas wirksamer ausgenutzt und der Apparat kompakter gebaut werden.

Die Fig. 7 (a) und (b) zeigen eine Ausführungsform der Mechanismen, welche flexible Träger stützen und transportieren. Wenn Schichten gebildet werden, wie in Fig. 7 (a) gezeigt, haften die geerdeten Elektroden 52 an der Außenseite des Trägers 1, der zwischen Transportwalzen 4 läuft, wobei Dichtungsmaterialien 81 an den Reaktionskammerwänden 8 an dessen Innenseite haften. Die Reaktionskammern 32, 33 werden luftdicht abgeschlossen, und Plasma 5 wird durch die Spannung erzeugt, die zwischen den Elektroden 51 und 52 angelegt wird. Wenn die flexiblen Träger 1 bewegt werden, werden die Transportwalzen 4 und die geerdeten Elektroden 52 etwa 1 cm nach oben, bzw. nach unten bewegt, wie durch die Pfeile 41 in Fig. 7 (a) angegeben. Außerdem werden die Träger 1 ebenfalls etwa 1 cm nach oben und unten bewegt. Fig. 7 (b) zeigt den Zustand nach diesen Bewegungen, wenn die Träger 1 in der durch die Pfeile 42 angegebenen Richtung transportiert werden können, ohne die Reaktionskammerwände 8 und die geerdeten Elektroden 52 zu berühren.

Die Fig. 8 (a) und (b) zeigen eine andere Ausführungs form der Mechanismen, welche die flexiblen Träger stützen und transportieren. In diesem Fall sind anders als in den Fällen der Fig. 1 und 6 zwei Hochspannungselektroden 51 und eine geerdete Elektrode 52 für zwei aufgewickelte flexible Träger angeordnet. Die Reaktionskammerwände 8, die einen U-förmigen Querschnitt haben, und die Transportwalzen 4 werden in der durch die Pfeile 41 angegebenen Richtung bewegt, um das Abheben der Träger 1 zu bewirken, die dann in der durch die Pfeile 42 in Fig. 8 (b) ge zeigten Richtung transportiert werden.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche keine kollektive Vakuumkammer 10 verwendet. In diesem Fall sind die Reaktionskammern 31, 32 und 33 nicht nebeneinander angeord net, sondern Vorkammern 35 sind zwischen ihnen angeordnet. Außerdem ist eine Einladekammer 20 außerhalb der p-Schicht- Beschichtungskammer 31 und eine Ausladekammer 30 außerhalb der n-Schicht-Beschichtungskammer 33 angeordnet. Die Kammern haben eine gemeinsame Außenwand 40. Nicht gezeigte unabhängige Absaug systeme sind mit den Reaktionskammern 31, 32 und 33, den Vor kammern 35, der Einladekammer 20 und der Ausladekammer 30 ver bunden, so daß jede Kammer einzeln evakuiert werden kann. Im Ergebnis können diese Absaugsysteme kompakter gebaut und die Vakuumqualität kann verbessert werden. Außerdem kann durch Verringerung des Drucks in den Vorkammern 35, der Einladekammer 20 und der Ausladekammer 30 auf eine geringere Höhe als der Druck in den Reaktionskammern 31, 32 und 33 der Eintritt von Reaktionsgasen von anderen Reaktionskammern oder von Luft in jede Reaktionskammer verhindert werden.

In der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform sind vier Be schichtungskammern 31, 32, 33 und 39 jede mit einer Abdichtungs funktion in der kollektiven Vakuumkammer 10 angeordnet, so daß elektrisch leitende Schichten in üblicher Weise in einer ge trennten Beschichtungsvorrichtung zusätzlich zu den fotovol taischen Umwandlungsschichten kontinuierlich ohne Berührung mit der Luft gebildet werden können. In dieser Vorrichtung sind keine Vorkammern 35 vorgesehen, und der bandförmige flexible Träger 1 gelangt zwischen jeder Beschichtungskammer in die kollektive Vakuumkammer 10. Jede der Beschichtungskammern 31, 32 und 33 weist eine Hochspannungselektrode 51 auf, die mit einem Gaszuleitungsrohr 70 verbunden ist, eine gegenüber der Hochspannungselektrode angeordnete geerdete Elektrode 52 mit einer Trägerheizung 6 und Beschichtungskammerwände 8, die gegen über der Hochspannungselektrode 51 durch einen Isolator 9 isoliert sind, und jede Kammer bildet einen abgedichteten Raum, der mit dem nicht gezeigten Absaugsystem durch ein Absaugrohr 71 verbunden ist, wobei die Beschichtungskammerwände 8 an der geerdeten Elektrode 52 zusammen mit dem Träger 1 entweder direkt oder über das Dichtungsmaterial haften. Die Beschichtungskammer 39 weist eine geerdete Elektrode 52 mit einer Trägerheizung 6 und Beschichtungskammerwände 8 auf, durch welche sich das Gaszuleitungsrohr 70 und das Absaugrohr 71 öffnen, und ein Target 53 wird von einer Stützplatte 54 gestützt, und die Beschichtungskammerwände sind durch den Isolator 9 isoliert. In dieser Beschichtungskammer 39 wird durch das Absaugrohr 71 ein Vakuum erzeugt, und Beschichtungsgas wird durch das Gaszulei tungsrohr 70 zugeführt, während ein vorbestimmter Beschichtungs druck aufrechterhalten und Spannung an das Target 53 angelegt wird, um von der Frontseite des Targets 53 her Elektrodenschich ten auf den fotovoltaischen Umwandlungsschichten abzuscheiden, die in den Reaktionskammern 31, 32 und 33 gebildet wurden. Die geerdeten Elektroden 52 werden so bewegt, daß die Träger 1 abheben, wenn sie in ähnlicher Weise wie in der oben beschrie benen Ausführungsform bewegt werden.

In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform bildet ein Teil der Wand der kollektiven Vakuumkammer 10 eine Außenwand 40, welche den Beschichtungskammern 31, 32, 33 und 34 gemeinsam ist und von Absaugrohren 71 durchsetzt ist. Die Stützplatte 54, welche das Target 53 hält, und die Hochspannungselektroden 51 haben mit ihren Außenseiten direkte Luftberührung. Eine Entla dung in der Luft tritt jedoch durch die an die Hochspannungs elektrode 51 und die Stützplatte 54 in diesem Apparat angelegte Spannung nicht ein. Dennoch wird die Hochspannungselektrode 51 mit einer Abschirmplatte 47 abgedeckt, um die Abstrahlung elek tromagnetischer Wellen zu verhindern. Dieser Apparat erleichtert die Wartung, wie Reinigung des Innenraums jeder Beschichtungs kammer und Ersetzen der geerdeten Elektrode 52 oder des Targets 53, indem die Hochspannungselektrode 51 und die Stützplatte 54 so angeordnet sind, daß sie leicht abgenommen werden können.

Die Fig. 12 (a), (b) und 13 (a), (b) zeigen Beispiele von Mechanismen, welche flexible Träger in einem Apparat wie oben beschrieben stützen und transportieren. Die Fig. 13 (a), (b) zeigen Querschnitte längs der Linien A-A in Fig. 12. Diese Mechanismen ziehen die Abdichtungsmaterialien an den Reaktions kammerwänden 8 zurück, wenn die Träger transportiert werden. Mit anderen Worten, wenn die Träger transportiert werden, werden die Transportwalzen in den durch die Pfeile 41 angegebenen Richtun gen bewegt, während die mit den Abdichtungsmaterialien 81 be schichteten Abdichtungswalzen 82 ebenfalls und zwar in den in Fig. 12 (a) durch die Pfeile 43 angegebenen Richtungen bewegt werden. Wie in den Fig. 12 (b) und 13 (b) gezeigt, ist es so möglich, die von der geerdeten Elektrode 52 durch Transport öffnungen 83 an den Ecken der Reaktionskammerwände 8 abgehobene Träger 1 zu transportieren. Die Ecken der Reaktionskammerwände 8 sind gebogen, damit die Dichtungswalzen 82 daran haften können. Während diese Ausführungsform säulenförmige Dichtungswalzen ver wendet, können auch Abdichtungselemente verwendet werden, die im Querschnitt ein rechtwinkliges Dreieck, ein Rechteck oder ein Bogen sind, wenn eine genügende Dichtwirkung mit dem flexiblen Träger 1 und der Reaktionskammerwand 8 gewährleistet ist. Zusätzlich können die oben beschriebenen Stütz- und Transport mechanismen für den flexiblen Träger auch bei der in Fig. 1 gezeigten Beschichtungsapparatur angewandt werden.

Die in Fig. 5 gezeigte Mehrschicht-Solarzelle wird unter Verwendung eines Beschichtungsapparates hergestellt, der nicht nur die drei Reaktionskammern 31, 32 und 33, sondern auch zwei p-Schicht Beschichtungskammern 31, zwei Pufferschicht-Beschich tungskammern 34, zwei i-Schicht-Beschichtungskammern 32 und zwei n-Schicht-Beschichtungskammern 33 in der in Fig. 6 gezeigten An ordnung aufweist. In einer Ausführungsform, welche einen solchen Apparat verwendet, wird eine Gasmischung von 10% SiH₄ und H₂ mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 1000 Scm³/min (Sccm = Standard cm³ Gas, d. h. bei 25°C, 960 mbar), C₂H₂ mit 5 Scm³/min und B₂H₆ mit 1 Scm³/min in eine erste p-Schicht-Beschichtungs kammer eingeleitet, worin sich der flexible Träger 1 befindet, der auf seiner Oberfläche eine durchsichtige Elektrodenschicht 29 aufweist, und der von einer Rolle in der Einladekammer 20 abgewickelt wurde und jetzt still steht. Es wird nun eine p-Schicht 21 mit einer Schichtdicke von 10 nm in einer Minute unter einem Druck von 1,33 mbar bei einer Energiedichte von 100 mW/cm² gebildet. Die Beschichtungsgeschwindigkeit beträgt also 10 nm/min. Darauf wird eine Pufferschicht 22 bis zu einer Dicke von 10 nm in 1,3 Minuten unter einem Druck von 1,33 mbar und bei einer Energiedichte von 100 mW/cm² abgeschieden, indem man einen Trägerabschnitt, der mit der p-Schicht 21 versehen wurde, in eine zweite Pufferschicht-Beschichtungskammer 34 bewegt, wo eine Gasmischung von 10% SiH₄ + H₂ mit einer Durchflußgeschwindig keit von 1000 Scm³/min und C₂H₂ mit einer Geschwindigkeit von 5 Scm³/min eingeleitet wird. Die Beschichtungsgeschwindigkeit be trägt 8 nm/min. Eine i-Schicht 23 wird mit einem Dicke von 60 nm in drei Minuten unter einem Druck von 0,66 mbar bei einer Ener giedichte von 100 mW/cm² gebildet, indem man einen Trägerab schnitt, auf dem die p-Schicht 21 und die Pufferschicht 22 abgeschieden wurden, in die erste i-Schicht-Beschichtungskammer 32 bewegt, wo 100% SiH₄-Gas mit einer Geschwindigkeit von 1000 Scm³/min eingeleitet wird. Die Schichtbildungsgeschwindigkeit beträgt also 15 nm/min. Danach wird eine n-Schicht 24 mit einer Dicke von 30 nm in 2,5 Minuten unter einem Druck von 1,33 mbar und mit einer Energiedichte von 100 mW/cm² gebildet, indem man den mit der p-Schicht 21, der Pufferschicht 22 und der i-Schicht 23 versehenen Trägerabschnitt in die erste i-Schicht-Beschich tungskammer 32 bewegt, wo ein Gas von 10% SiH₄ + H₂ mit einer Geschwindigkeit von 1000 Scm³/min und PH₃ mit einer Geschwindig keit von 4 Scm³/min eingeleitet wird. Die Beschichtungsgeschwin digkeit beträgt also 12 nm/min.

Ähnlich werden eine auf dem Träger 1, der die vier Schichten 21, 22, 23 und 24 als eine Bodenstruktur aufweist, eine p-Schicht 25, eine Pufferschicht 26, eine i-Schicht 27 und eine n-Schicht 28 jeweils in der zweiten p-Schicht-Beschichtungs kammer 31, Pufferschicht-Beschichtungskammer 34, i-Schicht- Beschichtungskammer 32 und n-Schicht-Beschichtungskammer 33 gebildet. Die Beschichtungsbedingungen sind identisch zu denen der ersten Beschichtungskammer. Jedoch wird nur die Dicke der i-Schicht 27 auf 300 nm gesteigert, und der Beschichtungsvorgang dauert 20 Minuten. Daher wird der flexible Träger 20 Minuten angehalten und dann weiterbewegt, so daß neue Beschichtungen gebildet werden können.

Fig. 14 zeigt die Anordnung der Reaktionskammern in der Beschichtungsapparatur, welche die für die Trägerbewegung erforderlichen Zeitintervalle abkürzt. In diesem Fall kann die Apparatur kompakter gebaut werden, indem man eine Beschichtungs kammer 37 vorsieht, die sowohl als p-Schicht-Beschichtungskammer als auch als Pufferschicht-Beschichtungskammer dient, und eine Beschichtungskammer 38 vorsieht, die als p-Schicht-Beschich tungskammer, Pufferschichtbeschichtungskammer und n-Schicht- Beschichtungskammer dient. Da die Beschichtungszeit in der i-Schicht-Beschichtungskammer länger ist als die in den anderen Reaktionskammern, können andere Mehrfachschichten gebildet werden, während die i-Schicht gebildet wird, was bedeutet, daß die Gesamtzeit zur Bildung des Mehrschicht-Aufbaus verringert werden kann. Bei der Herstellung von ähnlichen Solarzellen wie in der obigen Ausführungsform beträgt die Zeit zur Bildung von Schichten in der Beschichtungskammer 37 2,3 Minuten ohne Berück sichtigung der zum Gaswechsel erforderlichen Zeit, und die Zeit in der Beschichtungskammer 38 4,8 Minuten ohne Berücksichtigung der Gaswechselzeit. Das bedeutet, daß der Beschichtungsvorgang in 20 Minuten genügend durchgeführt werden kann, also während der Zeit, wo die i-Schicht 27 gebildet werden kann. Es ist auch zweckmäßig, die erforderliche Gesamtzeit zu verringern, in dem die Länge der i-Schicht-Beschichtungskammer gegenüber der der anderen Kammern um einen Faktor vergrößert wird, wobei die flexiblen Träger intermittierend transportiert werden und die i-Schicht-Beschichtung zwei oder mehrere Male wiederholt wird.

Die Fig. 15 (a) bis (d) zeigt senkrechte Querschnitte von horizontalen Ansichten einer Beschichtungsapparatur und deren Arbeitsweise, welche die Anzahl der Beschichtungskammern von fünf in Fig. 11 auf vier und die Zahl der Trägerbewegungen von fünf auf drei herabsetzen kann. Diese Apparatur hat bewegliche Beschichtungskammern 61 und 62, eine i-Schicht-Beschichtungs kammer 32 und eine n-Schicht-Beschichtungskammer 33, die zwi schen der Einladekammer 20 und der Ausladekammer 30 angeordnet sind. Die beweglichen Beschichtungskammern 61 und 62 sind jedoch vertikal beweglich, und ein flexibler Träger kann nur wechsel weise durch die eine oder andere der Kammern laufen. Um Dünn schicht-Solarzellen wie in Fig. 5 gezeigt unter Verwendung dieser Apparatur herzustellen, wird ein flexibler Träger 1 von einer Einladerolle 2 in der Einladekammer 20 abgewickelt und läuft durch die bewegliche Beschichtungskammer 61, wo eine p-Schicht 21 und eine Pufferschicht 22 unter den oben beschriebenen Bedingungen (siehe Fig. 15 (a)) gebildet werden. Dann werden die beweglichen Beschichtungskammern 61 und 62 in der durch Pfeil 44 angegebenen Richtung nach unten bewegt, so daß die Beschich tungskammern 62 die Stellung des Trägers 1 erreicht, und an diesem Punkt wird eine i-Schicht 23 unter den oben beschriebenen Bedingungen gebildet (siehe Fig. 15 (b)). Anschließend werden die Beschichtungskammern 61 und 62 nach oben in der durch Pfeil 45 angegebenen Richtung bewegt, so daß die Beschichtungskammer 61 zur Stellung des Trägers 1 zurückkehrt, und in dieser Stellung werden eine n-Schicht 24, eine p-Schicht 25 und eine Puffer schicht 26 unter den oben beschriebenen Bedingungen abgeschieden (siehe Fig. 15 (c)). Nach diesen Arbeitsgängen wird der Träger 1 weiterbewegt in Richtung des Pfeils 46, um in der i-Schicht- Beschichtungskammer 32 eine i-Schicht 27 zu bilden, und der Träger 1 wird dann weiterbewegt, um in der n-Schicht-Beschich tungskammer 33 eine n-Schicht 28 zu bilden (siehe Fig. 15 (d)). Die Abschluß-i-Schicht 27 hat eine Dicke von 300 nm, und benötigt 20 Minuten zu ihrer Bildung, während welcher Zeit die Schichten 21, 22, 24, 25 und 26 in der Beschichtungskammer 61 und die i-Schicht 23 in der Beschichtungskammer 62 in einer Gesamtzeit von 10,1 Minuten gebildet werden können. In der beweglichen Beschichtungskammer 62 besteht keine Gefahr, daß Verunreinigungen in die i-Schicht geraten, da in dieser beson deren Kammer nur die i-Schicht gebildet wird. Außerdem, da Schichten, die in der beweglichen Beschichtungskammer 61 gebildet werden, zum Schluß immer eine Pufferschicht bilden, welche eine Intrinsic-Schicht ist, wird die Wirkung von n-Verunreinigungen von den Wänden und Elektroden in der Kammer verringert, wenn im nächsten Beschichtungszyklus eine p-Schicht gebildet wird. Da der luftdichte Abschluß in den Beschichtungs kammern 61 und 62 sich verschlechtern könnte, wenn sich die Kammern bewegen, was den Zutritt von Luft zur Folge hätte, werden die Einladekammer 20, die Beschichtungskammern 61, 62, 32, 33 und die Ausladekammer 30 in einer nicht gezeigten kollektiven Vakuumkammer 10 untergebracht.

Fig. 16 zeigt Beispiele der in dem obigen Herstellungs verfahren und in der Apparatur benutzten flexiblen Träger, und zwar Fig. 16 (a) einen Träger, der mit einer durchsichtigen leitenden Schicht 12 auf einem Kunstharzfilm 11 versehen ist. Als Materialien können für den durchsichtigen Kunstharzfilm 11 unter anderem Polyethylen-naphthalat, Polyethylen-terephthalat, Polyethylen-sulfid und Polyvinyl-fluorat verwendet werden. Als Materialien für die leitende Schicht 12 können unter anderem ITO, Zinnoxid und Zinkoxid dienen. Licht kann bei diesem Aufbau von der Trägerseite eintreten. Fig. 16 (b) zeigt ein Beispiel des Trägers mit einer auf einem Kunstharzfilm 13 angeordneten lei tenden Schicht 14. Die Verwendung dieses Trägers erfordert eine Anordnung, wo Licht von der a-Si-System-Schichtseite eintritt, gestattet jedoch auch eine größere Freiheit bei der Auswahl an Materialien, ohne die Durchlässigkeit des Kunstharzfilms 13 und der leitenden Schicht 14 zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Verwendung eines Materials auf Polyimid-Basis für den Kunst harzfilm 13 die Wärmebeständigkeit verbessern und die Beschich tungsqualität in der auf a-Si beruhenden Beschichtung verbes sern, da die Temperaturen während des Beschichtungsvorgangs erhöht werden können.

Fig. 16 (c) zeigt ein Beispiel einer als Träger verwendeten Metallfolie 15. Dieser Träger 15 kann in Folienform gebrachter rostfreier Stahl, Aluminium oder Kupfer sein und kann benutzt werden, um Elektroden mit hoher Leitfähigkeit herzustellen.

Außerdem können die Wärmebeständigkeit und Beständigkeit gegen Umgebungseinflüsse verbessert werden. Fig. 16 (d) zeigt ein Beispiel des Trägers mit einer Isolatorschicht 16, sowie der Leiterschicht 14 auf der Metallfolie 15. Obgleich kein Reihen aufbau auf einem Träger möglich ist, wenn der in Fig. 16 (c) verwendete Träger verwendet wird, kann das mit dem in Fig. 16 (d) gezeigten Träger erfolgen, wenn eine Isolatorschicht auf dem Träger angebracht ist. Zur Herstellung der Isolatorschicht können Siliciumoxid und andere Materialien dienen. Man kann selbstverständlich auch einen Reihenaufbau mit Trägern der in Fig. 16 (a) und (b) gezeigten Art herstellen, wenn ein hoch isolierendes Kunstharz verwendet wird. Außerdem, da die Aus bildung der durchsichtigen leitenden Schicht 12, der leitenden Schicht 14 und der Isolationsschicht 16 weniger Zeit erfordert als die Bildung dünner Schichten aus Materialien auf a-Si-Basis, ist es vorteilhafter, eine von der oben beschriebenen Beschich tungsapparatur getrennte Apparatur zu verwenden.

Das Herstellungsverfahren oder die Herstellungsapparatur nach der Erfindung können nicht nur zur Herstellung einer Dünnschicht-Solarzelle verwendet werden, wobei Licht von der Seite des flexiblen Trägers 1 zugelassen wird, wie in Fig. 5 gezeigt, sondern auch zur Herstellung einer mehrschichtigen dünnschichtigen Solarzelle, in welcher jede Schicht in umge kehrter Reihenfolge wie in Fig. 5 gezeigt auf den flexiblen Träger 1 aufgebracht ist, dessen Oberfläche mit einer Metall elektroden-Schicht 29 bedeckt ist, wie in Fig. 17 gezeigt.

Erfindungsgemäß wird jede Schicht in einer Beschich tungskammer auf dem unbeweglich gehaltenen flexiblen Träger gebildet, an dem eine Wand vermittels des Dichtungsmaterial haftet, und der Träger wird dann in die folgenden Beschichtungs positionen bewegt, um die Schichten zu bilden, die für einen Mehrschichtaufbau erforderlich sind.

Dieses Verfahren hat die folgenden Wirkungen und Vorteile:
Die Luftdichtheit in jeder Beschichtungskammer wird verbessert, und ein Eindringen von Reaktionsgas in die Kammer von anderen Beschichtungskammern kann verhindert werden; jede Beschichtungs kammer kann mit gewünschten Größen konstruiert werden und Be dingungen wie Druck und Beschichtungszeit können unabhängig entsprechend jeder Beschichtungskammer gewählt werden. Indem man den Träger von einem Berührungsteil anhebt, wird eine Beschädi gung von Träger und Beschichtungen verhindert; indem man eine Beschichtungskammer vorsieht, in der mehrere Schichten abge schieden werden können, oder indem man eine Beschichtungskammer anordnet, welche in eine Träger-Transportlinie beweglich ist, können die Größe der Apparatur und die Beschichtungszeit verrin gert werden, welche zur Herstellung eines Mehrschichtaufbaus erforderlich sind. Weiterhin kann, indem man den Träger vertikal anordnet, die Einwirkung von Staub von den Wandflächen der Be schichtungskammern verringert werden. Als Ergebnis kann eine als dünne Schicht ausgebildete fotovoltaische Umwandlungsvorrichtung mit einem Mehrschichtaufbau und hohem Umwandlungswirkungsgrad auf einem flexiblen Träger mit hoher Produktivität hergestellt werden.

Figurenbeschreibung

Fig. 1 Ein horizontaler Querschnitt einer Beschichtungsvorrich tung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 Ein Querschnitt einer üblichen Beschichtungsvorrichtung.

Fig. 3 Ein Querschnitt einer Bedampfungsvorrichtung zur Erzeu gung üblicher Elektrodenschichten.

Fig. 4 Ein Querschnitt einer anderen bekannten Beschichtungs vorrichtung.

Fig. 5 Ein Querschnitt des Aufbaus einer erfindungsgemäß herge stellten Mehrschicht-Solarzelle.

Fig. 6 Eine Konfiguration einer üblichen Beschichtungsvorrich tung, die zur Herstellung der Solarzelle in Fig. 5 verwendet wird.

Fig. 7 Ein Träger-Stütz- und -Transportmechanismus in einer Ausführungsform der Erfindung: (a) horizontaler Querschnitt während des Beschichtungsvorgangs und (b) ein horizontaler Querschnitt während des Transportes des Trägers.

Fig. 8 Ein Träger-Stütz- und -Transportmechanismus einer anderen Ausführungsform der Erfindung: (a) ein horizontaler Querschnitt während der Beschichtung und (b) ein horizontaler Querschnitt während des Trägertransportes.

Fig. 9 Ein horizontaler Querschnitt einer Beschichtungsvorrich tung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 10 Ein horizontaler Querschnitt einer Beschichtungsvorrich tung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 11 Ein horizontaler Querschnitt einer Beschichtungsvorrich tung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 12 Ein Halte- und Transportmechanismus für den Träger in einer Beschichtungsvorrichtung in Fig. 9: (a) ist ein horizon taler Querschnitt während der Beschichtung und (b) ist ein horizontaler Querschnitt während des Transportes des Trägers.

Fig. 13 Ein Schnitt längs der Linie A-A in den Fig. 12 (a) und (b) als Fig. 13 (a) und (b).

Fig. 14 Ein Konfigurationsdiagramm einer Beschichtungsvorrich tung in einer Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung der in Fig. 5 gezeigten Solarzellen.

Fig. 15 Ein vertikaler Querschnitt einer Beschichtungsvorrich tung, wobei deren Arbeitsweise in einer Folge von (a) bis (d) gezeigt ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 16 Querschnitte flexibler Träger verschiedener Art, die für Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, als Fig. 16 (a), (b), (c) und (d).

Fig. 17 Ein Querschnitt einer Mehrschicht-Solarzelle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.

Bezugszeichenliste:

1 flexibler Träger
2 Einladerolle
3 Ausladerolle
4 Transportwalze
5 Plasma
51 Hochspannungs-Elektrode
52 geerdete Elektrode
53 Target
54 Stützplatte
6 Trägerheizung
60 Heizwalze
7 Absaugsystem
70 Gaszuleitungsrohr
71 Absaugrohr
8 Reaktionskammerwand
81 Abdichtungsmaterial
82 Abdichtungswalze
83 Transportöffnung
10 Kollektive Vakuumkammer
11 durchsichtiger Kunstharzfilm
12 durchsichtiger leitender Film
13 Kunstharzfilm
14 leitende Schicht
15 Metallfolie
16 Isolatorschicht
20 Einladekammer
21 p-Schicht
22 Pufferschicht
23 i-Schicht
24 n-Schicht
25 p-Schicht
26 Pufferschicht
27 i-Schicht
28 n-Schicht
29 Elektrodenschicht
30 Ausladekammer
31 p-Schicht-Bildungskammer
32 i-Schicht-Bildungskammer
33 n-Schicht-Bildungskammer
34 Pufferschicht-Bildungskammer
35 Vorkammer
36 Durchlaß
39 Elektroden-Schicht-Bildungskammer
61, 62 Bewegliche Schicht-Bildungskammer

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer als dünne Schicht ausgebil deten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung, welche eine foto voltaische Umwandlungsschicht aufweist, durch Beschichten eines bandförmigen flexiblen Trägers mit verschiedenen dünnen Schich ten mit verschiedenen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Träger (1) in verschiedene in einer Linie angeord nete Beschichtungskammern (31, 32, 33, 39, 61, 62) geführt wird, wo auf dem unbeweglich gehaltenen Träger in einer vorbestimmten Vakuumatmosphäre Schichten gebildet werden, während die Be schichtungskammern durch Wände (8), die über ein Dichtungsmittel (81, 82) an ihrem Ein- und Auslaß (36) für den Träger (1) an diesem haften, luftdicht abgeschlossen sind, und nach dem Be schichtungsvorgang der Träger (1) von den Beschichtungskammer wänden (8) getrennt und zur nächsten Beschichtungsposition transportiert wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer als dünne Schicht ausgebil deten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung einer fotovolta ischen Umwandlungsschicht (21-28, 31-33) Elektrodenschichten (29, 39) in folgenden Beschichtungskammern gebildet werden.

3. Verfahren zur Herstellung einer als dünne Schicht ausge bildeten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Beschichtungskammer (31-33) in einer kollek tiven Vakuumkammer (10) angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Beschichtungskammern (31-33) Vorkammern (35) ange ordnet sind und Luft aus jeder Beschichtungskammer und den Vor kammern abgesaugt wird, um ein Vakuum zu erzeugen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Träger (1) in einer senkrechten Ebene gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß Schichten (21-29) gebildet werden, indem man eine elektrische Spannung zwischen den den Träger (1) in den Be schichtungskammern (31-33) berührenden Elektroden (52) und den gegenüber den Beschichtungsebenen auf dem Träger (1) angeord neten Elektroden (51) anlegt, und daß die den Träger berührenden Elektroden während des Transportes des Trägers von diesem ge trennt sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Träger eine Kunstharzfolie (11, 13) ist, die auf einer Seite mit einer leitenden Schicht (12, 14) beschichtet ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Träger eine Metallfolie (15) ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Träger (1) eine Metallfolie (15) ist, die auf einer Seite mit einer Isolatorschicht (16) und darüber mit einer leitenden Schicht (14) beschichtet ist.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer als dünne Schicht ausge bildeten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung, welche eine fotovoltaische Umwandlungsschicht aufweist, durch Beschichten eines bandförmigen flexiblen Trägers (1) mit verschiedenen dünnen Schichten mit verschiedenen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß Rollen (2, 3) nahe den beiden in Längsrich tung liegenden Enden einer kollektiven Vakuumkammer (10) ange ordnet sind und daß verschiedene Beschichtungskammern (31-33, 39) vorgesehen sind, durch welche ein flexibler Träger läuft, der von einer der Rollen (2) abgewickelt und nach intermit tierendem Durchlauf durch die kollektive Vakuumkammer auf die in dieser angeordnete andere Rolle (3) aufgewickelt werden kann, wobei jede Beschichtungskammer (31-33) durch Wände (8) abgeteilt ist, die an ihrem Ein- und Auslaß (36) für den Träger (1) über ein Dichtungsmittel (81, 81) am Träger (1) haften, wobei das Dichtungsmittel an den Wänden (8) der Beschichtungskammern in eine vom Träger (1) entfernte Stellung zurückziehbar ist und wobei die kollektive Vakuumkammer (10) und die Beschichtungs kammern (31-33) mit einzelnen Absaugsystemen (7) verbunden sind.

11. Vorrichtung zur Herstellung einer als dünne Schicht ausge bildeten fotovoltaischen Umwandlungsvorrichtung, welche eine fotovoltaische Umwandlungsschicht aufweist, durch Beschichten eines bandförmigen flexiblen Trägers (1) mit verschiedenen dün nen Schichten mit verschiedenen Eigenschaften, dadurch gekenn zeichnet, daß Rollen (2) an einem Ende der Vorrichtung in einer Einladekammer (20) und Rollen (3) am anderen Ende in einer Aus ladekammer (30) angeordnet sind, daß verschiedene Beschich tungskammern (31-33) vorgesehen sind, durch welche der flexible Träger (1) intermittierend läuft, wobei er von den Rollen (2) in der Einladekammer abgewickelt und auf die Rollen (3) in der Aus ladekammer aufgewickelt wird, wobei Vorkammern (35) zwischen je zwei in einer Linie angeordneten Beschichtungskammern vorgesehen sind und jede Beschichtungskammer von der benachbarten Kammer abgetrennt ist durch Wände (8), die am Ein- und Auslaß (36) für den Träger über ein Dichtungsmittel am Träger haften können, wobei das Dichtungsmittel an den Wänden (8) der Beschichtungs kammern in eine vom Träger entfernte Stellung zurückziehbar ist, und die Einladekammer (20), die Ausladekammer (30), die Be schichtungskammern (31-33) und die Vorkammern (35) mit einzelnen Absaugsystemen (7) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, daß eine Beschichtungskammer zwei Abteilungen (61, 62) auf weist und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägers (1) so bewegbar ist, daß jeweils eine der Abteilungen sich in einer dem Träger benachbarten Stellung befindet, während sich die andere Abteilung im Durchlaufweg des Trägers befindet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Elektrode (52), welche den Träger (1) in jeder Beschichtungskammer (31-33) während des Beschichtungsvorganges berührt und in eine vom Träger entfernte Stellung zurückziehbar ist, und mindestens je eine dieser Elek trode oder diesen Elektroden (52) gegenüberliegende Elektrode (51) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden Rollen (2, 3) und die Ebenen der beiden Elektroden (51, 52) senkrecht zur Horizontalen verlaufen.