JP2000340816A - 薄膜太陽電池の製造方法及び薄膜基板貫通孔加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続孔や集電孔での接続抵抗が低減されて良
好な太陽電池特性を有し、かつ簡便で量産性に優れた薄
膜太陽電池の製造方法、及び同太陽電池，半導体，感光
体などの機能性薄膜基板に複数個の所定の貫通孔を形成
する上で好適な薄膜基板貫通孔加工装置を提供する。 【解決手段】 接続孔および集電孔を、ポンチP1の外径
をダイの開口部D2の内径より大としたポンチとダイによ
る薄膜基板貫通孔加工装置により形成することとする。
最適な実施態様としては、ポンチの外径とダイの開口部
内径との差Ｃは、０．００５〜０．０１mmとする。ま
た、ポンチは、中空円筒状としかつ先端部を剣先状と
し、その剣先突端部の幅は、０．０１mm以下とする。さ
らに、ポンチの損傷を防止するために、ダイ上、３μm
以下のところでポンチを停止させるように制御して開孔
部形成を行い、基板の加工残滓をダイの開口部より吸引
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜太陽電池の
製造方法ならびに、同薄膜太陽電池や半導体，感光体な
どの機能性薄膜および電極層や保護層などの薄膜を積層
形成してなる薄膜機能素子の基板または少なくとも一部
の薄膜を形成した基板に，複数個の所定の貫通孔を形成
するための薄膜基板貫通孔加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。同一基板上に形成され
た複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池
（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。

【０００３】薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コスト
の安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太
陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建
物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用，一般
住宅用にも需要が広がってきている。

【０００４】従来の薄膜太陽電池はガラス基板を用いて
いたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチック
フィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究
開発がすすめられている。このフレキシブル性を生か
し、ロールツーロール方式の製造方法により大量生産が
可能となった。

【０００５】上記の薄膜太陽電池は、フレキシブルな電
気絶縁性フィルム基板上に第１電極（以下、下電極とも
いう）、薄膜半導体層からなる光電変換層および第２電
極（以下、透明電極ともいう）が積層されてなる光電変
換素子（またはセル）が複数形成されている。ある光電
変換素子の第１電極と隣接する光電変換素子の第２電極
を電気的に接続することを繰り返すことにより、最初の
光電変換素子の第１電極と最後の光電変換素子の第２電
極とに必要な電圧を出力させることができる。例えば、
インバータにより交流化し商用電力源として交流１００
Ｖを得るためには、薄膜太陽電池の出力電圧は１００Ｖ
以上が望ましく、実際には数１０個以上の素子が直列接
続される。

【０００６】このような光電変換素子とその直列接続
は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニングお
よびそれらの組み合わせ手順により形成される。少数の
光電変換素子を直列接続した薄膜太陽電池により従来技
術を説明する（特願平９−３７２０７号参照）。

【０００７】図４は、上記特許出願明細書に記載された
薄膜太陽電池の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）における線ＡＢＣＤおよびＢＱＣに沿っての断面
図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＥＥ断面図を示す。

【０００８】電気絶縁性でフレキシブルな樹脂からなる
長尺のフィルム基板上に、順次、第１電極層、光電変換
層、第２電極層が積層され、フィルム基板の反対側（裏
面）には第３電極層、第４電極層が積層され、裏面電極
が形成されている。光電変換層は例えばアモルファスシ
リコンのpin接合である。フィルム基板用材料として
は、ポリイミドのフィルム、例えば厚さ５０μｍのフィ
ルムが用いられている。

【０００９】フィルムの材質としては、他に、ポリエチ
レンナフタレート（PEN）、ポリエーテルサルフォン（P
ES）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、またはア
ラミド系のフィルムなどを用いることができる。

【００１０】次に、製造工程の概要につき以下に説明す
る。

【００１１】先ず、フィルム基板にパンチを用いて、接
続孔ｈ１を開け、基板の片側（表側とする）に第１電極
層として、スパッタにより銀を、例えば１００ｎｍの厚
さに成膜し、これと反対の面（裏側とする）には、第３
電極層として、同じく銀電極を成膜する。接続孔ｈ１の
内壁で第１電極層と第３電極層とは重なり、導通する。

【００１２】電極層としては、銀（Ag）以外に、Al，C
u，Ti等の金属をスパッタまたは電子ビーム蒸着等によ
り製膜しても良く、金属酸化膜と金属の多層膜を電極層
としても良い。

【００１３】成膜後、表側では、第１電極層を所定の形
状にレーザ加工して、下電極ｌ１〜ｌ６をパターニング
する。下電極ｌ１〜ｌ６の隣接部は一本の分離線ｇ２
を、二列の直列接続の光電変換素子間および周縁導電部
ｆとの分離のためには二本の分離線ｇ２を形成し、下電
極ｌ１〜ｌ６は分離線により囲まれるようにする。再度
パンチを用いて、集電孔ｈ２を開けた後、表側に、光電
変換層ｐとしてa-Si層をプラズマＣＶＤにより成膜す
る。マスクを用いて幅Ｗ２の成膜とし、レーザ加工によ
り二列素子の間だけに第１電極層と同じ分離線を形成す
る。

【００１４】さらに第２電極層として表側に透明電極層
（ＩＴＯ層）を成膜する。但し、二つの素子列の間とこ
れに平行な基板の両側端部にはマスクを掛け接続孔ｈ１
には成膜しないようにし、素子部のみに成膜する。透明
電極層としては、ITO（インシ゛ウムスス゛オキサイト゛）以外に、SnO
2、ZnOなどの酸化物導電層を用いることができる。

【００１５】次いで裏面全面に第４電極層として銀電極
を成膜する。第４電極の成膜により、集電孔ｈ２の内壁
で第２電極と第４電極とが重なり、導通する。表側で
は、レーザ加工により下電極と同じパターンの分離線を
入れ、個別の第２電極ｕ１〜ｕ６を形成し、裏側では第
３電極と第４電極とを同時にレーザ加工し、接続電極ｅ
１２〜ｅ５６、および電力取り出し電極ｏ１，ｏ２を個
別化し、基板の周縁部では表側の分離線ｇ３と重なるよ
うに分離線ｇ２を形成し、隣接電極間には一本の分離線
を形成する。

【００１６】全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周
縁、および二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界
には（周縁導電部ｆの内側）分離線ｇ３がある。分離線
ｇ３の中にはどの層も無い。裏側では、全ての電極を一
括して囲う周縁、および二列の直列接続電極の隣接する
境界には（周縁導電部ｆの内側）分離線ｇ２がある。分
離線ｇ２の中にはどの層も無い。

【００１７】こうして、電力取り出し電極ｏ１−集電孔
ｈ２−上電極ｕ１、光電変換層、下電極ｌ１−接続孔ｈ
１−接続電極ｅ１２−上電極ｕ２、光電変換層、下電極
ｌ２−接続電極ｅ２３−・・・−上電極ｕ６、光電変換
層、下電極ｌ６−接続孔ｈ１−電力取出し電極ｏ２の順
の光電変換素子の直列接続が完成する。

【００１８】なお、第３電極層と第４電極層は電気的に
は同一の電位であるので、以下の説明においては説明の
便宜上、併せて一層の接続電極層として扱うこともあ
る。

【００１９】さらに続いて、前述の薄膜太陽電池の構造
と製造方法に関し、この発明の説明の便宜上、この発明
に関係の深い部分に限定かつ簡略化して、以下に述べ
る。

【００２０】図５は、プラスチックフィルムを基板とし
た可撓性薄膜太陽電池の斜視図を示す。基板６１の表面
に形成した単位光電変換素子６２および基板６１の裏面
に形成した接続電極層６３はそれぞれ複数の単位ユニッ
トに完全に分離され、それぞれの分離位置をずらして形
成されている。このため、素子６２のアモルファス半導
体部分である光電変換層６５で発生した電流は、まず透
明電極層６６に集められ、次に該透明電極層領域に形成
された集電孔６７（ｈ２）を介して背面の接続電極層６
３に通じ、さらに該接続電極層領域で素子の透明電極層
領域の外側に形成された直列接続用の接続孔６８（ｈ
１）を介して上記素子と隣り合う素子の透明電極層領域
の外側に延びている下電極層６４に達し、両素子の直列
接続が行われている。

【００２１】上記薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を
図６（a）から（g）に示す。プラスチックフィルム７１
を基板として（工程（a））、これに接続孔７８を形成
し（工程（b））、基板の両面に第１電極層（下電極）
７４および第３電極層（接続電極の一部）７３を形成
（工程（c））した後、接続孔７８と所定の距離離れた
位置に集電孔７７を形成する（工程（d））。次に、第
１電極層７４の上に、光電変換層となる半導体層７５お
よび第２電極層である透明電極層７６を順次形成すると
ともに（工程（e））および工程（f））、第３電極層７
３の上に第４電極層（接続電極層）７９を形成する（工
程（g））。この後、レーザビームを用いて、基板７１
の両側の薄膜を分離加工して図５に示すような直列接続
構造を形成する。

【００２２】なお、図６においては、集電孔ｈ２内にお
ける透明電極層７６と第４電極層７９との接続をそれぞ
れの層を重ねて２層で図示しているが、前記図４および
図５においては、電気的に一層として扱い、１層で図示
している。

【００２３】前記薄膜太陽電池の製造工程において、接
続孔７８を形成する工程（b）および集電孔７７を形成
する工程（d）は、従来、パンチを用いる打抜き加工ま
たはレーザー光などのエネルギービームを用いるレーザ
ー加工によっていた。しかし、レーザー加工においては
YAGレーザーなどの赤外レーザーの場合は、熱加工であ
るため、熱により凹凸が孔の内面と周辺に形成され、電
極層が分離してしまうことがあった。一方、エキシマレ
ーザーなど短波長レーザーの場合は、凹凸の形成されな
い加工が可能ではあるが、量産性に劣り、運転コストが
高いことなどから適用が困難であった。

【００２４】パンチを用いた打抜き加工に関して、本件
出願人は、量産性に富む連続開孔加工装置を提案した
（特開平８−１３９３５２号公報参照）。図７は、前記
公報に記載された薄膜太陽電池の製造装置における開孔
装置の断面模式図であり、基板搬送手段と貫通孔加工手
段と加工位置検出孔加工手段とを備える。巻出しロール
R1から送り出された基板1aは、順次、加工位置検出用の
孔開孔部P3、集電孔開孔部P2、および接続孔開孔部P1に
より、所定位置に所定数の加工位置検出孔、集電孔およ
び接続孔が開けられ、洗浄装置で洗浄された後、巻取り
ロールR2に巻き取られる。各種の孔位置に対応して、加
工位置検出用の孔を基準として、基板1aの搬送方向およ
び搬送距離が制御される。

【００２５】図８は従来の開孔装置の開孔部の拡大模式
図である。開孔部は断面が基板の孔形状のポンチPとポ
ンチPと同じ断面形状の開孔部を有するストリッパープ
レートPsと同じ開口部を有するダイDとからなる。ダイD
とストリッパープレートPsとの間に搬送され停止した基
板1aは、ストリッパープレートPsにより押さえられ、こ
の状態でポンチPが基板1aを打抜き(貫通し)、基板1aに
孔が開けられる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
薄膜太陽電池の各種の貫通孔を、前記のようにパンチを
用いて打抜き加工する方法においては、下記のような問
題があった。

【００２７】上記パンチによる開孔の場合には、基板の
孔内周面のダイ側に複数個の円周方向の溝が形成され、
第３電極層および第4電極層が溝を被覆できず切れ目を
生じ、即ち、接続電極層の適正な形成ができず、孔を介
した第１電極層と第３電極層、あるいは第２電極層（透
明電極層）と第４電極層の接続抵抗が著しく高くなるこ
とがあった。その結果、太陽電池の内部ロスが増大し出
力電力がその分減少する、即ち電池特性である曲線因子
が低下する問題があった。

【００２８】上記のように円周方向の溝が形成される理
由は、下記のとおりであると推定される。従来の開孔装
置の開孔部（図８）において、ダイの開口部の内壁面と
上面との稜、およびポンチの側面と底面との稜は、切断
が容易に行えるように、拡大した円に示すとおり、鋭く
刀状に形成されている。従って、被加工物は切断時には
ポンチとダイの両面から同時に切れ目が入るが、切断孔
径はポンチの径により定まる。そのため、ダイ側の切れ
目は切断に至らず、切断孔の外側に切断面が溝として残
る。その結果、前述のように接続電極層の被覆に切れ目
が生じ、接続抵抗が上がってしまう。

【００２９】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、本発明の課題は、接続孔や集
電孔での接続抵抗が低減されて良好な太陽電池特性を有
し、かつ簡便で量産性に優れた薄膜太陽電池の製造方
法、及び同太陽電池，半導体，感光体などの基板に複数
個の所定の貫通孔を形成する上で好適な薄膜基板貫通孔
加工装置を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、電気絶縁性を有するフィルム基
板の表面に下電極層としての第１電極層，光電変換層，
透明電極層（第２電極層）を順次積層してなる光電変換
部と、前記基板の裏面に形成した接続電極層としての第
３電極層および第４電極層とを備え、前記光電変換部お
よび接続電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離
してなり、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的
直列接続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に
形成した集電孔を介して，前記表面上の互いに分離され
た隣合う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してな
る薄膜太陽電池の製造方法において、前記接続孔および
集電孔を、ポンチの外径をダイの開口部内径より大とし
たポンチとダイによる薄膜基板貫通孔加工装置により形
成することとする。

【００３１】また、上記の方法を実施するための薄膜基
板貫通孔加工装置は、電気絶縁性を有するフィルム基板
の表面に、半導体，太陽電池，感光体などの機能性薄膜
ならびに電極層や保護層などの薄膜を、積層形成してな
る薄膜機能素子の基板または少なくとも一部の薄膜を形
成した基板に、複数個の所定の貫通孔をポンチとダイに
より形成する薄膜基板貫通孔加工装置であって、前記ポ
ンチの外径をダイの開口部内径より大としたものとする
（請求項２）。

【００３２】上記装置において、前記ポンチの外径とダ
イの開口部内径との差は、０．０５mm以内（請求項３）
とし、好ましくは、０．００３〜０．０５mm（請求項
４）とし、より好ましくは、０．００５〜０．０１mmと
（請求項５）とする。

【００３３】上記によれば、ポンチ外径をダイ開口部内
径よりも大きくしたため、ダイ側に切れ目は生じるが、
切断穴径はポンチで決まる為に、電極層の被覆に発生し
た切れ目は基板より分離された方に残り基板側には残ら
ない。その結果、電池の接続抵抗の悪化が防止できる。

【００３４】また、上記のものにおいて、請求項６の発
明のように、前記ポンチを、中空円筒状で，かつ薄膜基
板を加工する先端部の中空円筒断面形状を剣先状とした
ものとすることにより、加工性が良好となる。ポンチ先
端部の剣先突端部の幅は、０．０１mm以下（請求項７）
が好適である。なお、中空円筒状とせず、ポンチの先端
に切断用の刃先のみを突出させるものでもよいが、上記
構成の方がシンプルである。

【００３５】ところで、ポンチ外径をダイ開口部内径よ
りも大きくしたために、ポンチを直接、ダイに当てると
摩耗が激しくなり、量産に使用できない。そのため、本
発明の請求項１０のように、ダイの材質をポンチ材質よ
りも柔らかい材料にすることにより摩耗を少なくするこ
とが望ましい。また、ポンチを直接ダイに接触させるこ
とがないようにすることにより、一掃摩耗が減少する。

【００３６】そのため、請求項８の発明のように、貫通
孔加工時にポンチの先端を、ダイの基板載置面に接触さ
せずに，載置面と近接微小距離を残して停止させるため
のポンチ直前停止手段を備えたものとすることが望まし
く、前記ポンチの近接微小距離は、３μm以下（請求項
９）とするのが好適である。ダイ上、３μm以下のとこ
ろでポンチを停止させるように制御して開孔部形成を行
うことにより、ポンチは基板のみを加工することとな
り、従来の方式よりもポンチ，ダイのクリアランスなど
の金型作製上の制約が少なくなる。また、片当たりなど
によるポンチ摩耗がなくなり、飛躍的に金型寿命が延び
る。

【００３７】さらに、ダイ側に開孔部が存在することを
を利用して、加工した際に発生する基板より分離された
ものを下方に吸引することにより、加工した際に発生す
る基板より分離されたものの除去が容易に行え、装置が
簡便で量産性を上げることが可能となる。即ち、請求項
１１の発明のように、貫通孔の加工に伴って基板から切
り離される残滓を、ダイの開口部から吸引除去するため
の基板残滓吸引除去手段を備えたものとする。

【００３８】この発明は、太陽電池以外に、半導体や感
光体などの薄膜機能素子にも適用でき、量産性をさらに
向上するために、薄膜機能素子が必要とする所定の貫通
孔を加工する加工手段と、基板搬送手段と、前記貫通孔
の加工位置検出用の孔を加工する加工位置検出用の孔加
工手段とを備えたものとする（請求項１２）。

【００３９】

【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下に述べる。

【００４０】図１は、本発明に係る薄膜基板貫通孔加工
装置におけるポンチとダイの部分の拡大模式図を示す。
薄膜基板貫通孔加工装置は、図７に示すものと同様に、
基板搬送手段と貫通孔加工手段と加工位置検出孔加工手
段とを備え、孔加工手段の要部である前記ポンチとダイ
の部分が、従来の図８に示すものとは異なる。

【００４１】図１が図８に示す従来の装置と異なる点に
ついて、以下に説明する。まず、ダイD1の開孔部D2は、
ポンチP1の外形よりもクリアランスC分だけ小さく形成
されている。また、前記ポンチの先端形状は剣先状で、
ポンチの中が空洞の円筒状としてあり、その剣先突端の
幅Ｓは０．０１mm以下としてある。この幅がこれ以上大
きくなるとその幅でフィルムを押すことになり、良好な
加工が実施できない。加工技術上、先端幅ゼロというの
は極めて難しいため、０．００３〜０．００７mm以内が
好ましい。本実施例では０．００５mmで、その材質は超
硬合金製のものを用いた。

【００４２】次に、図１に示す装置を用いて、薄膜太陽
電池を製造した実施例について以下に説明する。基板1a
としては、本実施例では、膜厚50μmのポリイミドフィ
ルムを用いたが、前述のように、PEN,PES,PETまたはア
ラミドなどの絶縁性プラスチックフィルムを用いること
もできる。また、膜厚は実施例では50μmのものを用い
たがこの厚さに限定されるものではない。

【００４３】図２は、本発明の実施例における基板の位
置検出用孔と接続孔の配置を示す平面図である。基板1a
には位置検出孔h3，接続孔h1の順に開孔される。位置検
出孔h3は太陽電池の所定のユニットパターンの長さ間隔
に開けられ、以降の搬送の位置決めに用いられる。

【００４４】先ず、位置検出孔h3を開け、以降基板1aを
所定の距離づつ搬送して停止し、フィルムの幅方向に1
回のポンチ操作で複数個の接続孔h1の列を形成した。こ
の際に発生する基板1aから分離された残滓を、ダイ上に
形成された開孔部を介して、下方から吸引することによ
り除去する。この接続孔h1形成の際にポンチの動作を、
ダイ上、数μm上のところで停止させるようにポンチ操
作を行う。このポンチ操作は、金型にストッパーなどを
設けることにより、下死点を機械的に決める方法、また
はプレス装置の下死点制御により制御する方法などによ
り可能である。

【００４５】さらにダイの材質をポンチの材質よりも柔
らかくしておく事により、事故などによりポンチがダイ
に接触した場合でもその摩耗を最小限に抑えることがで
きる。材質としては、本実施例では、ポンチP1に超硬合
金，ダイD1にハイス鋼を使用し、焼き入れ条件をHRC55
としたものを用いたが、これに限定されるものではな
い。

【００４６】下死点を何処に設定するかは、用いられる
基板1aにより決定されるものである。それは基板により
切断が完了する位置が異なるためである。本実施例で用
いたポリイミドフィルム基板の場合、ダイ上10μm以
下、好ましくは3μm以下に下死点を設定した場合に良好
な接続孔h1を形成することができた。また、ダイD1とポ
ンチP1のクリアランスCは、ゼロから0.05mm以下が好ま
しい。0.05mm以上だと切断した際に発生する基板1aより
分離されたものを下方から吸引する際に吸引できなくな
り、ダイの開孔部内に残ってしまい、そのまま加工を継
続すると、ひいては加工が出来なくなってしまう。ま
た、クリアランスCがゼロだと金型を組み上げる際の、
加工精度，組上げ精度により、偏芯が生じた場合に偏芯
した逆側は従来方式と同じ加工となってしまい、電極層
に切れ目が生じてしまう。そのため、クリアランスCは
0.003mm〜0.05mmの範囲が好ましい。更に0.005mm〜0.01
mmの範囲が好ましい。

【００４７】これを所定の回数繰り返した後、次の位置
検出孔h3を開ける。最初の位置検出用孔h3から次の位置
検出用孔h3までの間の距離を1基本パターンの長さと
し、この繰り返しにより長尺の基板1aに多数の基本パタ
ーンを形成することができる。開孔後、同一の装置内で
粘着ロールまたは非接触の超音波などによるブローによ
り基板1aの表面を清浄にした。

【００４８】この面に第１電極層７４、およびそれと反
対側の面に第３電極層７３としてAgをスパッタにより数
百nm厚で形成した（図６(c)参照）。材料としては、こ
の他AlやAg/透明導電層などの多層構造膜などを用いる
こともできる。第１電極層７４，第２電極層７３のどち
らを先に形成しても良いが、好ましくは第１電極層７４
が先の方が良い。

【００４９】この後、同じ基板貫通加工装置に装着し、
位置検出用孔h3を位置検出センサにより検知し停止した
後、集電孔h2（図６の７７）の列を所定数開けた（図６
(d)参照）。この場合も前記、接続孔h1形成と同じ方法
により形成することはいうまでもない。図３は本実施例
においてさらに集電孔が開けられた基板の平面図であ
る。実施例では集電孔列の間隔を5mmとしたが、この間
隔は太陽電池パターンにより任意の値とすることができ
る。

【００５０】なお、この場合の孔形状は必ずしも円であ
る必要はなく、例えば太陽電池特性を向上させる為には
集電孔h2の面積はできるだけ小さく、しかも周辺の長さ
ができる限り長くなる形状が良い。

【００５１】実施例中では、1動作で基板幅方向に1ライ
ンの孔形成を行ったが、複数ライン数として、その量産
性を向上させることができる。

【００５２】上記工程を経た上で、光電変換層７５とし
て薄膜半導体層を形成した。本実施例では通常のグロー
放電分解法により堆積される水素化アモルファスシリコ
ン(a-Si:H)系の材料を用いて、1つ以上のn-i-p接合を形
成した（図６(e)参照）。その上に第２電極層としての
透明電極層を形成した。この層にはITO，ZnOなどの酸化
物導電膜を用いることができるが、本実施例ではスパッ
タによるITO膜を製膜した（図６(f)参照）。このとき、
膜形成時にマスクで覆うなどして接続孔h1には膜が形成
されないようにする。

【００５３】次に太陽電池を形成した面とは反対側の基
板面に金属膜などからなる第4電極層を最終的に製膜し
た。本実施例では材料としてNiを用いたが、Niに限定さ
れるものではない。製膜方法はスパッタである（図６
(g)参照）。

【００５４】最後に、直列構造を形成するため、YAGレ
ーザーにより、表面の第１電極層から第２電極層までの
３層と、裏面の第３，４電極層の２層を切断し、所定の
パターンとした（図５参照）。

【００５５】本実施例により作製した接続孔，集電孔は
背面側の溝の発生がなく、接続抵抗が平均値で0.2Ωと
小さく良好な孔形成が可能となり、その結果太陽電池特
性の曲線因子も従来0.5程度だったものが安定して0.6程
度以上に向上させることができた。また、ポンチがダイ
に接触しないことから、従来の方式と比較してポンチ，
ダイの摩耗を減少させることが可能となり、金型の寿命
を延ばすことも可能となった。

【００５６】また従来の金型では、加工するフィルム
厚，フィルム硬さにより、ポンチとダイのクリアランス
を変化させて最適なクリアランスにより加工しなけらば
ならず、基板厚，基板硬さにより金型をかえる必要があ
ったが、本発明によればフィルム厚，フィルム硬さによ
らず同じ金型で良い。例えば、基板が薄くなるとクリア
ランスは狭くなる必要がある。つまり、フィルム厚50μ
m程度で片側3μm以下であるのに対して、フィルム厚25
μmでは片側1.5μm以下である必要がある。そのため金
型の製造コストが上がるばかりか技術的にも非常に困難
になってきてしまう。しかし、本発明によれば、フィル
ム厚，フィルム硬さによらず同じ金型であること、ポン
チがダイ開孔部内に入らないため、従来ほどクリアラン
スを気にせず金型が作製可能であることなどにより、金
型の製造コストを下げることが可能となる。ひいては太
陽電池のコストを下げることが可能となり、低コストの
太陽電池を容易に量産性良く安定して作製することが可
能となる。

【００５７】

【発明の効果】この発明によれば前述のように、電気絶
縁性を有するフィルム基板の表面に下電極層としての第
１電極層，光電変換層，透明電極層（第２電極層）を順
次積層してなる光電変換部と、前記基板の裏面に形成し
た接続電極層としての第３電極層および第４電極層とを
備え、前記光電変換部および接続電極層は互いに位置を
ずらして単位部分に分離してなり、前記透明電極層形成
領域外に形成した電気的直列接続用の接続孔および前記
透明電極層形成領域内に形成した集電孔を介して，前記
表面上の互いに分離された隣合う単位光電変換部分を電
気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の製造方法にお
いて、前記接続孔および集電孔を、ポンチの外径をダイ
の開口部内径より大としたポンチとダイによる薄膜基板
貫通孔加工装置により形成することとした（請求項１）
ので、基板のダイ側には切れ目が入らず、電極層の被覆
は損なわれなくなった。

【００５８】従って、接続孔や集電孔での接続抵抗は低
くなり、曲線因子の低下もなく太陽電池特性の良好な薄
膜太陽電池を量産性良く安定して製造できる。

【００５９】さらに、この発明の前記請求項２ないし１
２の発明による薄膜基板貫通孔加工装置は、太陽電池以
外に、半導体や感光体などの薄膜機能素子の基板貫通孔
の加工に好適に用いることができ、品質と量産性の向上
に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関わる薄膜基板貫通孔加工装
置の一例の要部構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における基板の位置検出孔と接
続孔の配置の一例を示す図である。

【図３】本発明の実施例において、図２にさらに集電孔
の配置を追加して示す図である。

【図４】従来の薄膜太陽電池の基板表裏面への電極層形
成プロセスを示す示す図である。

【図５】従来の薄膜太陽電池の概略構成を示す斜視図で
ある。

【図６】従来の薄膜太陽電池の製造工程の概略を示す図
である。

【図７】従来の薄膜基板貫通孔加工装置の概略構成を示
す図である。

【図８】従来の薄膜基板貫通孔加工装置の一例の要部構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１a：基板、Ｃ：クリアランス、D1：ダイ、D2：開口
部、P1：ポンチ、Ps：ストリッパープレート、Ｓ：ポン
チ先端部の剣先端部の幅。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性を有するフィルム基板の表面
   に下電極層としての第１電極層，光電変換層，透明電極
   層（第２電極層）を順次積層してなる光電変換部と、前
   記基板の裏面に形成した接続電極層としての第３電極層
   および第４電極層とを備え、前記光電変換部および接続
   電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離してな
   り、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接
   続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に形成し
   た集電孔を介して，前記表面上の互いに分離された隣合
   う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜
   太陽電池の製造方法において、前記接続孔および集電孔
   を、ポンチの外径をダイの開口部内径より大としたポン
   チとダイによる薄膜基板貫通孔加工装置により形成する
   ことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
2. 【請求項２】 電気絶縁性を有するフィルム基板の表面
   に、半導体，太陽電池，感光体などの機能性薄膜ならび
   に電極層や保護層などの薄膜を、積層形成してなる薄膜
   機能素子の基板または少なくとも一部の薄膜を形成した
   基板に、複数個の所定の貫通孔をポンチとダイにより形
   成する薄膜基板貫通孔加工装置であって、前記ポンチの
   外径をダイの開口部内径より大としたことを特徴とする
   薄膜基板貫通孔加工装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のものにおいて、前記ポ
   ンチの外径とダイの開口部内径との差を０．０５mm以内
   としたことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のものにおいて、前記ポ
   ンチの外径とダイの開口部内径との差を０．００３〜
   ０．０５mmとしたことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工
   装置。
5. 【請求項５】 請求項２に記載のものにおいて、前記ポ
   ンチの外径とダイの開口部内径との差を０．００５〜
   ０．０１mmとしたことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工
   装置。
6. 【請求項６】 請求項２ないし５のいずれかに記載のも
   のにおいて、前記ポンチは、中空円筒状で，かつ薄膜基
   板を加工する先端部の中空円筒断面形状を剣先状とした
   ことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のものにおいて、前記ポ
   ンチ先端部の剣先突端部の幅を、０．０１mm以下とした
   ことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
8. 【請求項８】 請求項２ないし７のいずれかに記載のも
   のにおいて、貫通孔加工時に前記ポンチの先端を、ダイ
   の基板載置面に接触させずに，載置面と近接微小距離を
   残して停止させるためのポンチ直前停止手段を備えたこ
   とを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のものにおいて、前記ポ
   ンチの近接微小距離を、３μm以下としたことを特徴と
   する薄膜基板貫通孔加工装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載のものにおい
    て、前記ダイの材料の硬度を、ポンチの材料の硬度より
    小としたことを特徴とする薄膜基板貫通孔加工装置。
11. 【請求項１１】 請求項２ないし１０のいずれかに記載
    のものにおいて、貫通孔の加工に伴って基板から切り離
    される残滓を、ダイの開口部から吸引除去するための基
    板残滓吸引除去手段を備えたことを特徴とする薄膜基板
    貫通孔加工装置。
12. 【請求項１２】 請求項２ないし１１のいずれかに記載
    のものにおいて、前記薄膜機能素子が必要とする所定の
    貫通孔を加工する加工手段と、基板搬送手段と、前記貫
    通孔の加工位置検出用の孔を加工する加工位置検出用の
    孔加工手段とを備えたことを特徴とする薄膜基板貫通孔
    加工装置。