真空下でのシリコン結晶の成長

ソーラーパネルを構成するセルは、地球上で最も豊富な元素の1つであるシリコンで作られています。それはほとんどすべての岩石、天然の海浜砂、および土壌に見られますが、常に他の元素、通常は酸素と結びついた状態で存在します。

ソーラーパネルには純粋なシリコンが必要です。これを作るために、高純度のシリコンであるポリシリコンを溶かし、種結晶を導入します。しかし、シリコンは溶融状態になると特に反応性が高くなります。ガス分子、ほこり、その他の不純物が反応し、シリコン結晶の成長に干渉することで、最終的にはその性能やソーラーパネルの効率に影響を与える可能性があります。

真空システムは、プロセスチャンバーからすべての空気を排気するために使われます。こうして作られた真空下では、シリコンと反応する不純物が存在しません。

汚染物質のない環境では、純粋なシリコンを成長させることができます。種結晶の上にシリコンの形成が始まります。溶融したシリコンからゆっくりと結晶を引き上げると、1本の長い棒状になります。それを約200µmの薄さにスライスしたものがウエハーです。

ところが、必要とされる不純物もあるのです。ドーピングとは、ごく少量の別の元素（通常はホウ素またはリン）を添加してシリコンウエハーを生成する工程です。これらの元素がシリコン原子と結合し、回路全体に電気を伝達できる「自由電子」」が生成されます。こうして絶縁体である純粋なシリコンが半導体となります。

ロードロックチャンバー

ソーラーパネル製造のいくつかの重要な工程は、真空チャンバーで行われます。繊細なシリコンウエハーのために安定した、汚染物質のない環境を提供するためです。

ただし、ウエハーを大気条件からメインチャンバーに運搬する際の急激な圧力変化を避けるため、中間ステージ（ロードロックチャンバー）が必要です。それは宇宙船のドアにあるエアロックと似た役割を果たす空間で、ウェハーのロード、アンロード時に、圧力の異なる2つのチャンバー間のバッファーとして機能します。

ロードロックチャンバー内は、大気圧状態とメインチャンバーの真空状態を繰り返します。メインチャンバーの圧力のロスが生じないため、サイクルタイムが短縮され、汚染が減少します。

ロードロックチャンバー向けの製品

コーティングプロセス

ソーラーセルはさまざまな材料でコーティングされています。材料と技法に応じてコーティングはさまざまな特性を持ちます。真空を利用すると、コーティング材が均等に分布され、気泡のない均一な厚みが確保されます。そしてそのコーティングはソーラーセルの効率性を高めます。

ソーラーパネル製造には物理蒸着（PVD）とプラズマ化学蒸着（PECVD）という2種類のコーティング方法があります。これらは両方とも成膜の技法ですが、方法は異なり、それぞれ別の目的で使用されます。PVDプロセスでは、ベーパーが基材上で凝縮してコーティングを形成します。PECVDプロセスでは、ベーパーが基材上で化学反応を起こし、薄い膜が形成されます。

ソーラーパネル製造におけるPVDは、通常、外的要因による損傷からソーラーセルを保護するためのコーティングです。

PVDコーティング向けの製品

一方PECVDは、反射防止など、特定の化学的、電気的特性を持たせるためのコーティングです。このコーティングにより、セルが発電するための光子（光粒子）を捕捉しやすくなるため、ソーラーパネルの効率が向上します。コーティングプロセスの仕組みについての詳細はこちらをご覧ください。

PECVDコーティング向けの製品

ソーラーモジュールのラミネート加工

太陽光発電モジュールの耐久性を確保するには、高品質のラミネートが不可欠です。このプロセスでは、複数の層のウエハーと、表面をカバーするガラスシートや背面を保護するバックシートを接着します。

真空で層の間に閉じ込められた空気を除去することで、層が剥離しないよう強く接着します。剥離が起こると、時間の経過とともに太陽光発電モジュールの効率性が低下する恐れがあります。

ラミネート向けの製品

お客様のニーズに合わせカスタマイズ。配管や制御装置も装備しています。

テーラーメイド真空システム