JP6008688B2

JP6008688B2 - 太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法

Info

Publication number: JP6008688B2
Application number: JP2012232833A
Authority: JP
Inventors: 正也山脇; 吉則伊藤
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: JP2014084241A

Description

本発明は、太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法に関する。

近年、環境汚染、地球温暖化、化石燃料の枯渇といった問題から、石油代替エネルギーとして太陽電池が注目されている。現在、太陽電池の主流は、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含み、セレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）ガスを使用して形成し得るカルコパイライト型の光吸収層を使用した化合物太陽電池である。この化合物太陽電池の製造装置には、所定の濃度に調整したセレン化水素の混合ガスを供給する必要があった。

そこで、ベースガスと１００％セレン化水素とを太陽電池の製造装置近辺で混合させてセレン化水素混合ガスを調製し、これを連続的に供給可能なセレン化水素供給装置が用いられている。ところが、１００％セレン化水素が流通する配管、バルブ、流量制御装置には、セレン化水素の分解によるセレン結晶が析出してしまうという問題があった。特に、流量制御装置に析出することにより流量制御精度が低下するため、目的とするセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の設定値（濃度設定値）と実際に調整されたセレン化水素混合ガスのセレン化水素濃度（濃度実測値）との間の誤差が大きくなってしまうという問題があった（これをドリフト現象という）。

上記課題を解決するため、例えば特許文献１には、図３に示すようなセレン化水素混合ガスを連続的に供給することが可能なセレン化水素混合ガスの供給装置２００が開示されている。供給装置２００には、図示略のベースガス供給源と接続されたベースガス供給経路Ｌ１０１と、図示略の原料ガス供給源と接続された原料ガス供給経路Ｌ１０２と、が設けられており、それぞれの経路内を濃度１００％のベースガス（不活性ガス）及びセレン化水素ガスが流通可能とされている。また、ベースガス供給経路Ｌ１０１及び原料ガス供給経路Ｌ１０２には、流量制御が可能なマスフローコントローラ１０５，１０９がそれぞれ設けられている。そして、ベースガス供給経路Ｌ１０１及び原料ガス供給経路Ｌ１０２の下流側には、所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを貯留するバッファタンク１０２が設けられている。

また、供給装置２００を用いたセレン化水素混合ガスの供給方法は、図４に示すようなフローに従って実施される。この供給方法では、図４のステップＳ３，Ｓ３Ｃ，Ｓ１−１に示すように、バッファタンク１０２へ供給する不活性ガスの流量がセレン化水素濃度計１１４で検出されたセレン化水素混合ガスにおけるセレン化水素濃度と、セレン化水素濃度の設定値との誤差に応じて制御される。これにより、濃度設定値のセレン化水素混合ガスが安定して得られるようになっている。

特開２０１１−５７４５５号公報

ところが、供給装置のバッファタンクにおけるセレン化水素混合ガスの貯留量は、太陽電池製造装置への供給量に比べて小さい場合がある。この場合、従来の供給方法及び供給装置のように不活性ガスと１００％セレン化水素ガスの一方または両方の流量を制御しても、その制御した流量での不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始直後では、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの流量が安定せず、バッファタンク内のセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差が生じやすくなることが判明した。また、バッファタンクの容積が小さいと、バッファタンク内のセレン化水素混合ガスの圧力が短時間周期でバッファタンクの上限圧力または下限圧力に達するため、バッファタンクから太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給開始または供給停止の切り替えが頻繁に行われ、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差が増大する問題があった。

上記のようにドリフト現象を抑えても生じるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差を低減するためには、バッファタンクのセレン化水素混合ガス貯留量を大きくすることが考えられる。バッファタンクのセレン化水素混合ガス貯留量を増加させるための方法として、バッファタンク自体の容量増加、あるいは圧力許容範囲の拡大が挙げられる。

しかしながら、バッファタンク自体の容量増加は、フットプリント増大及びコスト増大を招いてしまう。また、１００％セレン化水素ガスは液化高圧ガスであるため、バッファタンクの上限圧力には一定の制限がある。そして、太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給には一定以上の圧力が必要であるため、バッファタンクの下限圧力にも一定の制限がある。従って、バッファタンクの圧力許容範囲については、一定量の拡大しか見込めない。また、バッファタンクの圧力許容範囲の拡大は、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスのそれぞれのガスの流量を制御するマスフローコントローラの出口圧力の変化を増大させ、流量制御の誤差を生じさせる。さらに、太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給圧力変動により、太陽電池製造装置側のセレン化水素混合ガスの流量制御に悪影響を与えてしまう問題がある。

また、ドリフト現象を抑えても生じるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差を低減する方法として、バッファタンクから太陽電池製造装置に供給するセレン化水素混合ガスの流量を測定する流量測定器を設置し、流量測定器からの流量信号に応じて不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとの混合流量を調整する方法が挙げられる。しかしながら、その方法では流量測定器を追加しなければならず、セレン化水素混合ガスの供給装置の構成が煩雑になる。また、セレン化水素混合ガスの充填パターンが太陽電池製造装置のセレン化水素混合ガスの消費パターンと一致するため、マスフローコントローラもこの充填パターンに同期して不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始と供給停止とを繰り返し、バッファタンク内のセレン化水素濃度が安定しなくなる問題がある。

そこで本発明は、低容量のバッファタンクであっても、ドリフト現象を抑えつつ、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始と供給停止の頻度を低減させ、さらに流量制御後の不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始直後におけるセレン化水素混合ガスのセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差を低減し、安定したセレン化水素濃度のセレン化水素混合ガスを供給可能な太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、ベースガス供給流路から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスをバッファタンクに貯留し、前記バッファタンクより前記セレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素ガスの供給方法であって、前記不活性ガスと前記１００％セレン化水素ガスとを混合した後の混合ガスの濃度を測定し、測定した濃度に応じて前記不活性ガス及び前記１００％セレン化水素ガスの一方または両方の流量を制御するとともに、前記混合ガスが貯留された前記バッファタンク内の圧力を測定し、測定した圧力に応じて前記不活性ガス及び前記１００％セレン化水素ガスの流量を制御することを特徴とする太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法が提供される。

また、請求項２に係る発明によれば、前記不活性ガス及び前記１００％セレン化水素ガスの流量をマスフローコントローラで制御することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法が提供される。

本発明によれば、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとを混合した後の混合ガスのセレン化水素濃度に応じて１００％セレン化水素ガスと不活性ガスの一方または両方の流量を制御することにより、ドリフト現象を抑えることができる。さらに、混合ガスが貯留されたバッファタンク内の圧力を測定し、測定した圧力に応じて１００％セレン化水素ガス及び不活性ガスの流量を制御することにより、測定した圧力に応じて流量制御しない場合に比べて１００％セレン化水素ガスと不活性ガスの供給開始、供給停止の頻度を低下させるとともに、供給開始直後における各ガスの大きな流量変動を緩和することができる。従って、ドリフト現象を抑えつつ、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始直後におけるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差を低減でき、安定した濃度のセレン化水素混合ガスを供給することができる。

本発明の一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置を示す模式図である。本発明の一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法を示すフローチャートである。従来の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置を示す模式図である。従来の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した一実施形態である太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法について、これに用いる太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置とともに、図面を用いて詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本明細書中で用いる単位については、濃度は体積濃度、圧力はゲージ圧力、流量は体積流量を表している。さらに、本明細書中に示す体積は、基準状態（０℃、１ａｔｍ（大気圧））での体積である。

先ず、本実施形態の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給装置（以下、単に「供給装置」という）の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、供給装置１００は、太陽電池製造装置（図示略）の生産状況に応じて、所定の濃度に調製したセレン化水素混合ガスを供給する装置である。具体的には、供給装置１００は、ベースガスを供給するためのベースガス供給流路Ｌ１と、原料ガスを供給するための原料ガス供給流路Ｌ２と、混合されたベースガスと原料ガスとのセレン化水素混合ガスを貯留するためのバッファタンク２と、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定するためのセレン化水素濃度計１４と、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力を測定する圧力計１２と、圧力計１２で測定された圧力に応じてベースガス及び原料ガスの混合流量補正係数Ａを算出するＰＩＤ演算手段１５と、セレン化水素濃度計１４及びＰＩＤ演算手段１５からの情報を受け取ってベースガス及び原料ガスの流量補正値を算出する演算手段１６と、を備えて概略構成されている。

ベースガス供給流路Ｌ１は、一端が図示略のベースガス供給源に接続されており、他端が混合器１７に接続されている。ベースガスは、希釈用途の不活性ガスであれば特に限定されるものではない。このような不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等が挙げられる。

ベースガス供給流路Ｌ１には、上流側から下流側に向かって、開閉バルブ３、圧力調整器４、マスフローコントローラ５、自動弁６が順次設けられている。なお、必要に応じて、圧力調整器４の上流側及び下流側に、図示略の圧力計が設けられていてもよい。この圧力計の設置により、圧力調整器４の前後の圧力を視認することができる。

圧力調整器４は、ベースガス供給源から供給される不活性ガスの圧力を所望の圧力へと減圧するために設けられている。本実施形態の供給装置１００では、圧力調整器４がベースガス供給流路Ｌ１に１つだけ設けられているが、１つに限定されるものではなく、圧力調整器４が２以上設けられていてもよい。
なお、マスフローコントローラ５の直前の圧力は、太陽電池製造装置への供給圧力に応じて適宜設定することができる。例えば、マスフローコントローラ５の直前の圧力としては、０．５〜０．７ＭＰａの範囲とすることができる。

マスフローコントローラ５は、不活性ガスの質量流量を計測して流量制御を行う流量制御機器であり、高精度な流量計測及び制御をするために設けられている。また、後に説明するように、マスフローコントローラ５は、配線Ｅ４を介して演算手段１６に接続されている。これにより、演算手段１６からの流量制御信号がマスフローコントローラ５に伝達され、演算手段１６からの流量制御信号のベースガス流量補正値と等しくなるになるようにベースガスの流量が制御される。
マスフローコントローラ５に搭載される質量流量センサは、特に限定されるものではなく、例えば、熱式質量流量センサや差圧式質量流量センサ等の一般的なものを用いることができる。

自動弁６は、マスフローコントローラ５で流量制御された不活性ガスを混合器１７に供給するか否かを制御するために設けられている。自動弁６が開状態であるときは、流量制御された不活性ガスが自動弁６の下流側に排出され、混合器１７に供給される。一方、自動弁６が閉状態であるときは、自動弁６の下流側への不活性ガスの供給が停止され、混合器１７に不活性ガスが供給されない。自動弁６の開閉状態は、後に説明する圧力計１２で計測されるバッファタンク２の圧力（圧力実測値）によって切り替えられる。自動弁６は、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力実測値が下限圧力より高いときに、閉状態になり、それ以外のときには開状態となる。

なお、マスフローコントローラ５と自動弁６との間のベースガス供給流路Ｌ１には、逆止弁１９が設けられている。逆止弁１９は、マスフローコントローラ５で流量制御された不活性ガスを上流側から下流側のみに流すとともに、下流側から上流側への不活性ガスの逆流を防止する。これにより、ベースガス供給流路Ｌ１内のベースガス流量の変動を防ぐことができる。

原料ガス供給流路Ｌ２は、一端が図示略の原料ガス供給源に接続されており、他端が混合器１７に接続されている。原料ガスは、濃度１００％のセレン化水素（Ｈ_２Ｓｅ）ガス（以降では、単に「１００％セレン化水素ガス」と記載する）である。

原料ガス供給流路Ｌ２には、上流側から下流側に向かって、自動弁７、圧力調整器８、マスフローコントローラ９、逆止弁２０、自動弁１０が順次設けられている。ベースガス供給流路Ｌ１と同様、必要に応じて、圧力調整器４の上流側及び下流側に、図示略の圧力計が設けられていてもよい。圧力計の設置により、圧力調整器８の前後の圧力を視認することができる。

自動弁７、圧力調整器８、マスフローコントローラ９、逆止弁２０、自動弁１０に関する説明は、ベースガス供給流路Ｌ１の開閉バルブ３、圧力調整器４、マスフローコントローラ５、自動弁６の説明における不活性ガスを１００％セレン化水素ガスに置き換えたものと同一であるため、省略する。

混合器１７は、ベースガス供給流路Ｌ１と原料ガス供給流路Ｌ２が合流する位置に設けられている。混合器１７は、ベースガス供給流路Ｌ１を通って供給される不活性ガスと原料ガス供給流路Ｌ２を通って供給される１００％セレン化水素ガスとを混合し、所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを下流側に供給できるものであれば、特に限定されない。例えば、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度は、５〜２０ｖｏｌ％とすることができる。混合器１７により、原料ガス供給流路Ｌ２への不活性ガスの流入及びベースガス供給流路Ｌ１への１００％セレン化水素ガスの流入が防止される。

混合器１７とバッファタンク２の図示しない供給口とは、流路Ｌ３により接続されている。なお、流路Ｌ３に図示略の開閉バルブが設けられていてもよい。

流路Ｌ３には、流路Ｌ５が分岐して設けられている。流路Ｌ５は、一端が流路Ｌ３に接続されており、他端が図示略の排気ダクトに接続されている。流路Ｌ５には、セレン化水素濃度計１４が設けられている。セレン化水素濃度計１４の上流側及び下流側には、図示略の開閉バルブが設けられていてもよい。この構成により、バッファタンク２に供給される前のセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度Ｑ［％］をセレン化水素濃度計１４により測定することができる。

セレン化水素濃度計１４には、配線Ｅ１によって演算手段１６が接続されており、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度Ｑ［％］の測定結果（濃度実測値）をセレン化水素濃度計１４から演算手段１６へと送信可能とされている。演算手段１６については、後に詳しく説明する。

流路Ｌ３の末端に接続されたバッファタンク２は、混合器１７によって所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスを貯留するための貯留槽である。バッファタンク２の容積は、特に限定されるものではなく、太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量に応じて適宜選択することができる。太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量は、例えば１００Ｌ／ｍｉｎより多く、５００Ｌ／ｍｉｎ以下とすることができる。

なお、本実施形態の供給装置１００では、後に詳しく説明するようにバッファタンク２の貯留量が太陽電子製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量に比べて小さい場合であっても、安定してセレン化水素混合ガスのセレン化水素濃度が設定値になるように不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスが流量制御される。バッファタンク２におけるセレン化水素混合ガスの貯留量が太陽電子製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量に比べて小さい場合を具体的に言い換えると、１分間のバッファタンク２から太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量［Ｌ／ｍｉｎ］がバッファタンク２の容量［Ｌ］より大きい場合である。
これにより、バッファタンク２のセレン化水素混合ガスの貯留量は、太陽電子製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量に比べて小さくてもよく、例えば１００Ｌ／ｍｉｎより多く、５００Ｌ／ｍｉｎ以下とすることができる。

バッファタンク２の上限圧力及び下限圧力は、特に限定されるものではなく、バッファタンク２の貯留量及び太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給量に応じて適宜選択することができる。例えば、バッファタンク２のセレン化水素混合ガスの貯留圧力としては、０．１〜０．５ＭＰａの範囲とすることができる。

バッファタンク２の図示しない排出口には、流路Ｌ４の一端が接続されており、流路Ｌ４の他端が太陽電池製造装置に接続されている。これにより、バッファタンク２から太陽電池製造装置へとセレン化水素混合ガスを供給可能となっている。流路Ｌ４には、開閉バルブ１１が設けられている。開閉バルブ１１は通常開いているが、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力がバッファタンク２の下限圧力より低く、または、上限圧力より高くなったときに閉じられる。開閉バルブ１１が閉じられると、バッファタンク２から太陽電池製造装置へのセレン化水素混合ガスの供給が停止する。

また、バッファタンク２には、流路Ｌ６の一端が接続されており、流路Ｌ６の他端が圧力計１２に接続されている。圧力計１２により、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力を計測することができる。また、流路Ｌ５には、開閉バルブ１３が設けられている。開閉バルブ１３は通常開いているが、圧力計１２によりバッファタンク２の圧力異常等が検出された際には閉じられる。

圧力計１２には、配線Ｅ２によってＰＩＤ演算手段１５が接続されており、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力実測値を圧力計１２からＰＩＤ演算手段１５へと送信可能とされている。また、ＰＩＤ演算手段１５の上流側及び下流側には、図示略の開閉バルブがそれぞれ設けられていてもよい。

ＰＩＤ演算手段１５は、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの流量を制御するために必要な混合流量補正係数Ａ［単位なし］を算出するために設けられている。混合流量補正係数Ａは、圧力計１２により計測されたバッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力実測値と、予め設定されたバッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力（圧力設定値）との偏差に応じて、算出される。ＰＩＤ演算手段１５は、混合流量補正係数Ａを算出可能なものであれば、特に限定されるものではない。このようなＰＩＤ演算手段１５としては、一般的なコンピュータ等を用いることができる。

ＰＩＤ演算手段１５には、配線Ｅ３によって演算手段１６が接続されており、ＰＩＤ演算手段１５で算出された混合流量補正係数ＡをＰＩＤ演算手段１５から演算手段１６へと送信可能とされている。

演算手段１６は、ベースガス流量補正係数Ｂ_１［単位なし］と原料ガス流量補正係数Ｂ_２［単位なし］を算出するとともに、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの流量補正値を算出してマスフローコントローラ５及び９に伝達するために設けられている。なお、ベースガス流量補正係数Ｂ_１及び原料ガス流量補正係数Ｂ_２は、セレン化水素濃度計１４から受信したセレン化水素混合ガス中の濃度実測値と、予め設定されたセレン化水素濃度（濃度設定値）との偏差に応じて、算出されるものである。

演算手段１６は、ベースガス及び原料ガスの流量補正値を算出可能なものであれば、特に限定されるものではない。このような演算手段１６としては、一般的なコンピュータ等を用いることができる。

次に、供給装置１００を用いた本実施形態の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法（以下、単に「供給方法」という）について説明する。なお、以下の供給方法の説明ではドリフト現象を抑えるために、不活性ガス、１００％セレン化水素ガスのうち、不活性ガスのみの流量制御を行うこと（即ち、Ｂ_２＝１）とする。

以下、図２を参照しながら、本実施形態の供給方法について詳細に説明する。
先ず、太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給準備を行う。具体的には、図１に示す供給装置１００において、開閉バルブ３,１１，１３及び自動弁７を開閉操作しながら、流路Ｌ１〜Ｌ６内のパージを行う。上記パージを完了した後、全ての開閉バルブ３,１１，１３及び自動弁７を開状態にして供給準備を完了する。

（第１ステップ）
次に、図２中のステップＳ０，Ｓ１−１及びステップＳ１−２に示すように、不活性ガスの流量と１００％セレン化水素ガスの流量とを、太陽電池製造装置に供給するセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の設定値から決定された流量（即ち、流量初期値Ｖ_１，Ｖ_２［Ｌ／ｍｉｎ］）にそれぞれ制御する。このようにして、ベースガス供給流路Ｌ１から不活性ガスを、原料ガス供給流路Ｌ２から１００％セレン化水素ガスを、それぞれ混合器１７へと供給する。

具体的には、不活性ガスは、ベースガス供給源からベースガス供給流路Ｌ１に供給される。このベースガス供給流路Ｌ１において、圧力調整器４により所定の圧力へと減圧された後、マスフローコントローラ５内へ導入される。マスフローコントローラ５には、演算手段１６からの流量制御信号に応じた流量値が設定されており、マスフローコントローラ５により不活性ガスの流量が制御される。この流量制御信号に応じた流量値は、供給装置１００の稼動開始時（第１〜第６ステップの繰り返しの１回目）にはベースガス流量初期値Ｖ_１とし、その後、演算手段１６からの流量制御信号を受けてベースガス流量補正値とする。そして、自動弁６が開状態の場合に、マスフローコントローラ５を介して所定の流量（流量初期値Ｖ_１、またはベースガス流量補正値）の不活性ガスが混合器１７へと供給される。

１００％セレン化水素ガスは、原料ガス供給源から原料ガス供給流路Ｌ２に供給される。この原料ガス供給流路Ｌ２において、圧力調整器８により所定の圧力へと減圧された後、マスフローコントローラ９内へ導入される。マスフローコントローラ９には、演算手段１６からの流量制御信号に応じた流量値が設定されており、マスフローコントローラ９により１００％セレン化水素ガスの流量が制御される。この流量制御信号に応じた流量値は、供給装置１００の稼動開始時（第１〜第６ステップの繰り返しの１回目）には原料ガス流量初期値Ｖ_２とし、その後、演算手段１６からの流量制御信号を受けて原料ガス流量補正値とする。そして、自動弁１０が開状態の場合に、マスフローコントローラ９を介して所定の流量（流量初期値Ｖ_２、またはベースガス流量補正値）の不活性ガスが混合器へと供給される。

（第２ステップ）
次に、図２中のステップＳ２に示すように、所定の流量で供給された不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスを混合器１７によって混合し、所定の濃度のセレン化水素混合ガスを調製する。
ここで、セレン化水素混合ガスの濃度は、特に限定されるものではなく、太陽電池製造装置の要求に応じて適宜選択することができる。具体的には、例えば、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度を、５〜２０ｖｏｌ％とすることができる。

（第３ステップ）
次に、図２中のステップＳ３に示すように、混合器１７で調製されたセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定する。具体的には、図１に示すように、経路Ｌ３から分岐された経路Ｌ５にセレン化水素混合ガスの一部を採取し、経路Ｌ５に設けられたセレン化水素濃度計１４により測定する。

続いて、図２中のステップＳ３Ｃに示すように、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との誤差に基づいて、ベースガス流量補正係数Ｂ_１を算出する。具体的には、先ず、ステップＳ３においてセレン化水素濃度計１４により得られたセレン化水素の濃度実測値を、配線Ｅ１を介して演算手段１６に伝達する。その後、演算手段１６において、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度が濃度設定値となるようなベースガス流量補正係数Ｂ_１を算出する。

（第４ステップ）
次に、図２中のステップＳ４に示すように、セレン化水素濃度を測定したセレン化水素混合ガスをバッファタンク２に貯留する。

（第５ステップ）
次に、図２中のステップＳ５に示すように、バッファタンク２に供給されたセレン化水素混合ガスの圧力を測定する。具体的には、図１に示すように、経路Ｌ６に設けられた圧力計１２により測定する。

続いて、図２中のステップＳ６に示すように、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力実測値と圧力設定値との誤差に基づいて、混合流量補正係数Ａを算出する。
具体的には、先ず、ＰＩＤ演算手段１５により、ステップＳ５において圧力計１２により得られたバッファタンク２内の圧力実測値を、配線Ｅ２を介して受信し、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力実測値と圧力設定値との偏差に応じて混合流量補正係数Ａを算出する。算出した混合流量補正係数Ａは、配線Ｅ３を介してＰＩＤ演算手段１５から演算手段１６に伝達する。

上記説明した図２中のステップＳ０〜Ｓ６の実施によって、演算手段１６においては、ベースガス流量補正係数Ｂ_１が求められるとともに、ＰＩＤ演算手段１５から混合流量補正係数Ａが伝達された状態となっている。そこで、セレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との差が緩やかに縮まるように、演算手段１６で、ベースガス流量補正係数Ｂ_１と、各ガスについて予め設定された流量初期値Ｖ_１，Ｖ_２［Ｌ／ｍｉｎ］と、セレン化水素濃度設定値Ｑ［％］と、ＰＩＤ演算手段１５から受信した混合流量補正係数Ａを用いて、次式、
ベースガス流量補正値・・・Ｖ_１×Ｂ_１×（（１００−Ｑ）／１００）×Ａ［Ｌ／ｍｉｎ］、
原料ガス流量補正値・・・Ｖ_２×（Ｑ／１００）×Ａ［Ｌ／ｍｉｎ］
によりベースガス及び原料ガスの流量補正値を算出する。

次に、算出したベースガス及び原料ガスの流量補正値を、配線Ｅ４，Ｅ５のそれぞれを介してマスフローコントローラ５，９へ流量制御信号として送信する。そのようにして、マスフローコントローラ５の不活性ガスの流量をベースガス流量補正値に修正するとともに、マスフローコントローラ９の１００％セレン化水素ガスの流量を原料ガス流量補正値に修正する。

これにより、セレン化水素濃度設定値のセレン化水素混合ガスがバッファタンク２に供給されるようにベースガス流量補正係数Ｂ_１に基づいて補正された不活性ガスの流量と、１００％セレン化水素ガスの流量とが、混合流量補正係数Ａによってさらに補正される。即ち、バッファタンク２へのセレン化水素混合ガス供給開始直後に発生する大きなセレン化水素濃度の変動が混合流量補正係数Ａにより緩和される。ここで、セレン化水素混合ガス供給開始直後とは、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの一時的な供給停止後における供給再開直後、演算手段１６による流量制御後の不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの供給開始直後等を示す。

次に、図２中のステップＳ７，８に示すように、セレン化水素混合ガスのバッファタンク２内における圧力がバッファタンク２の下限圧力以上かつ上限圧力以下の範囲内であることを圧力計１２で確認し、セレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置へ供給する。ただし、供給装置１００内の各ガスの流量異常発生等の非常事態において、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力が上限圧力より高いことが圧力計１２により検出された際には、図２中のステップＳ７，９に示すように供給装置１００に設けられた開閉バルブ３及び自動弁７を適宜閉じて不活性ガス、１００％セレン化水素ガスの供給を停止する。これにより、バッファタンク２の破損を防止することができる。また、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力が花弁圧力より低いことが圧力計１２により検出された際には、図２中のステップＳ７，９に示すように供給装置１００に設けられた開閉バルブ１１を適宜閉じて、太陽電池製造装置にセレン化水素混合ガスを供給しないようにする。

このようにして、セレン化水素濃度が安定したセレン化水素混合ガスを太陽電池製造装置に連続的に供給する。

本実施形態の供給方法は、上記説明した第１〜第６ステップを１回以上繰り返す構成を備えている。この構成では、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスとを混合したセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度を測定し、セレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との差からベースガス流量補正係数Ｂ_１を算出した（第３ステップ）後に、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力を測定して、圧力実測値と圧力設定値との差により混合流量補正係数Ａを算出し、マスフローコントローラ５，９に流量制御信号を伝達してバッファタンク２に供給する不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの流量制御（第５ステップ）を行うことを特徴とする。

上記構成により、バッファタンク２に供給されるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との比から決定されるベースガス及び原料ガスの流量補正係数Ｂ_１，Ｂ_２に加えて、混合流量補正係数Ａによって、マスフローコントローラ５から供給される不活性ガスの流量とマスフローコントローラ９から供給される１００％セレン化水素ガスの流量制御を行うことができる。そのため、不活性ガスと１００％セレン化水素ガスをベースガス及び原料ガスの流量補正係数Ｂ_１，Ｂ_２により補正された各ガスの流量補正値で供給し始めた直後に発生する大きな流量変動を混合流量補正係数Ａによって緩和することができる。
その結果、供給装置１００から供給されるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素ガス濃度を濃度設定値と同程度に安定させ、かつ、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの流量を変更した直後に生じる大きな流量変動及びその流量変動によるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素ガス濃度の変動を低減することができる。

従って、本実施形態の供給方法によれば、バッファタンク２のセレン化水素混合ガス貯留量を増加させなくても、ドリフト現象が抑えられ、かつ、流量制御後の供給開始直後のセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の変動が緩和される。結果として、供給装置１００から長時間安定したセレン化水素濃度のセレン化水素混合ガスを供給することができる。

また、本実施形態の供給装置１００では、バッファタンク２に接続された圧力計１２と演算手段１６とが、ＰＩＤ演算手段１５を介して配線Ｅ２，Ｅ３で接続されていることを特徴としている。これにより、バッファタンク２に供給されるセレン化水素混合ガス中のセレン化水素の濃度実測値と濃度設定値との比から決定されるベースガス及び原料ガスの流量補正係数Ｂ_１，Ｂ_２に加えて、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスの圧力実測値と圧力設定値との偏差に応じて決定される混合流量補正係数Ａにより、マスフローコントローラ５から供給される不活性ガスの流量とマスフローコントローラ９から供給される１００％セレン化水素ガスの流量の双方が制御される。そのため、不活性ガス及び１００％セレン化水素ガスの流量は、バッファタンク２内のセレン化水素混合ガスのセレン化水素濃度が設定値になるように緩やかに調整される。従って、バッファタンク２のセレン化水素混合ガス貯留量を増加させなくても、ドリフト現象が抑えられ、かつ、供給開始直後のセレン化水素混合ガス中のセレン化水素濃度の変動が緩和される。結果として、低容量のバッファタンク２を備えた供給装置１００であっても安定したセレン化水素濃度のセレン化水素混合ガスが供給される。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態の供給装置１００では、ベースガス供給流路Ｌ１と原料ガス供給流路Ｌ２のそれぞれにおいて、マスフローコントローラ５，９のそれぞれを用いて不活性ガスと１００％セレン化水素ガスの流量制御を行う構成としているが、マスフローコントローラ５，９に代えて、他の流量制御手段を用いて流量制御を行う構成としてもよい。

また、前述したようにドリフト現象を抑えるためには、ベースガスである不活性ガスの供給流量と原料ガスである１００％セレン化水素ガスの供給流量のうち一方のみが制御されてもよく、不活性ガスの供給流量と１００％セレン化水素ガスの供給流量の両方が制御されてもよい。従って、上記説明した第３ステップ（図１に示す流れにおいてはステップＳ３Ｃ）において、ベースガス及び原料ガスの流量補正係数Ｂ_１，Ｂ_２の両方を算出（即ち、Ｂ_１≠１、かつ、Ｂ_２≠１）してもよい。

上記のようにベースガス及び原料ガスの流量補正係数Ｂ_１，Ｂ_２の両方を算出した場合は、上述した第５ステップにおいて、ベースガス及び原料ガスの流量補正値を次式、
ベースガス流量補正値・・・Ｖ_１×Ｂ_１×（（１００−Ｑ）／１００）×Ａ［Ｌ／ｍｉｎ］、
原料ガス流量補正値・・・Ｖ_２×Ｂ_２×（Ｑ／１００）×Ａ［Ｌ／ｍｉｎ］
により算出する。

２，１０２…バッファタンク、３，１１，１３，１０３，１１１，１１３…開閉バルブ、４，８，１０４，１０８…圧力調整計、５，９，１０５，１０９…マスフローコントローラ、６，７，１０，１０６，１０７，１１０…自動弁、１２，１１２…圧力計、１４，１１４…セレン化水素濃度計、１５，１１５…ＰＩＤ演算手段、１６…演算手段、１７，１１７…混合器、Ｌ１，Ｌ１０１…ベースガス供給流路、Ｌ２，Ｌ１０２…原料ガス供給流路、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ１０３，Ｌ１０４，Ｌ１０５，Ｌ１０６…流路、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ１０１，Ｅ１０２…配線、１００，２００…供給装置

Claims

ベースガス供給流路から供給される不活性ガスと、原料ガス供給流路から供給される１００％セレン化水素ガスと、を混合して所定の濃度に調整されたセレン化水素混合ガスをバッファタンクに貯留し、前記バッファタンクより前記セレン化水素混合ガスを供給する太陽電池用セレン化水素ガスの供給方法であって、
前記不活性ガスと前記１００％セレン化水素ガスとを混合した後の混合ガスの濃度を測定し、測定した濃度に応じて前記不活性ガス及び前記１００％セレン化水素ガスの一方または両方の流量を制御するとともに、
前記混合ガスが貯留された前記バッファタンク内の圧力を測定し、測定した圧力に応じて前記不活性ガス及び前記１００％セレン化水素ガスの流量を制御することを特徴とする太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。
前記不活性ガス及び前記１００％セレン化水素ガスの流量をマスフローコントローラで制御することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法。