JP2001068714A

JP2001068714A - シリコン系薄膜光電変換モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001068714A
Application number: JP23871099A
Authority: JP
Inventors: Toru Sawada; 徹澤田; Toshinobu Nakada; 年信中田
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】高い歩留まり及び十分な長期信頼性を実現する
ことが可能なシリコン系薄膜光電変換モジュール及びそ
の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明のシリコン系薄膜光電変換モジュー
ル１は、長手方向の長さが２０ｃｍ以上の基板２及び該
基板２上に順次形成された第１の電極層と膜厚０．７μ
ｍ以上の非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットと第
２の電極層とをそれぞれ分割してなる複数の薄膜光電変
換セル１０を具備し、前記第１の電極層と前記非単結晶
シリコン系薄膜光電変換ユニットと前記第２の電極層と
は第１の方向に延びた溝部１１によりそれぞれ分割さ
れ、前記非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットに、
その膜厚の５０％以上の深さを有する溝部１２が前記第
１の方向と４５°〜９０°の角度をなす第２の方向に平
行に設けられたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の薄膜光電変
換セルを有する薄膜光電変換モジュール及びその製造方
法に係り、特には、それぞれの薄膜光電変換セルが非単
結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットを有するシリコン
系薄膜光電変換モジュール及びその製造方法に関する。
なお、本明細書において、用語「非単結晶」は、「多結
晶」と「微結晶」と「非晶質」とを包含する。また、用
語「多結晶」及び「微結晶」は、いずれも部分的に非晶
質を含むものを意味することとする。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数の薄膜光電変換セルを直列
接続してなるシリコン系薄膜光電変換モジュールは、帯
状の薄膜光電変換セルがその短軸方向に集積された構造
を有しており、例えば、以下の方法により製造される。

【０００３】まず、一方の主面に透明電極層を有する長
方形状のガラス基板を準備する。次に、この透明電極層
にレーザスクライブを施して、複数の帯状の薄膜パター
ンが基板の短軸方向に並置された構造を形成する。その
後、パターニングされた透明電極層上に、ｐ型、ｉ型、
及びｎ型のシリコン系薄膜を順次成膜する。次に、これ
らシリコン系薄膜をレーザスクライブにより帯状にパタ
ーニングして複数のシリコン系薄膜光電ユニットを形成
する。さらに、これらシリコン系薄膜光電ユニット上に
金属電極層等を成膜し、これについてもレーザスクライ
ブを施す。以上のようにして、複数の帯状の薄膜光電変
換セルが基板の短軸方向に集積された構造のシリコン系
薄膜光電変換モジュールを得る。

【０００４】上記シリコン系薄膜光電変換モジュールの
製造においては、シリコン系薄膜の成膜にプラズマＣＶ
Ｄ法が用いられる。プラズマＣＶＤ法による成膜は、原
料ガスと基板とが加熱された状態で行われる。そのた
め、成膜直後のシリコン系薄膜及びガラス基板はともに
熱膨脹状態にある。したがって、冷却されたシリコン系
薄膜には、シリコン系薄膜とガラス基板との間の熱膨張
係数の差に応じた圧縮応力が残留する。

【０００５】このような残留応力は、熱膨張係数の差が
小さい場合、ガラス基板のサイズが小さい場合、ガラス
基板が十分に厚い場合、或いはシリコン系薄膜の膜厚が
薄い場合には、特に問題となることはない。

【０００６】しかしながら、一般に、シリコン系薄膜と
ガラス基板との間の熱膨張係数の差は大きく、冷却され
たシリコン系薄膜には相当な大きさの応力が残留する。
また、通常、モジュールは大きなサイズに形成され、一
方、モジュール全体の重量にはガラス基板の厚さが大き
く影響するので、ガラス基板としては比較的厚さの薄い
ものが用いられる。

【０００７】そのため、シリコン系薄膜を厚く形成した
場合、シリコン系薄膜側が凸となるようにガラス基板が
変形するか或いはシリコン系薄膜が剥離するおそれがあ
る。すなわち、歩留まりや長期信頼性が低下するという
問題を生ずる。

【０００８】このような問題は、シリコン系薄膜光電変
換モジュールに特有の問題であり、他系統のモジュール
で大きな問題となることはない。例えば、特開昭５７−
５３９８６号公報には、薄膜光電変換ユニットがＣｄＳ
やＣｄＴｅ等で構成されたモジュールが開示されてい
る。特開昭５７−５３９８６号公報は、短絡による電力
損失を減少させること等を目的として、直列接続された
複数の薄膜光電変換セルを分割して複数の直列アレイを
形成し、これら直列アレイを並列接続することを記載し
ているが、ＣｄＳやＣｄＴｅ等からなる薄膜光電変換ユ
ニットを厚く形成した場合に剥離等が生じ易いことは記
載していない。実際、これら材料からなる薄膜は、シリ
コン系薄膜とは異なり、残留応力による剥離等を生じに
くいものである。

【０００９】したがって、シリコン系薄膜光電変換モジ
ュールに関しては、厚いシリコン系薄膜光電変換ユニッ
トを残留応力による剥離等を生ずることなく形成可能と
する技術が求められている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、非単結晶シリコン系薄膜光
電変換ユニットを厚く形成した場合においても高い歩留
まり及び十分な長期信頼性を実現することが可能なシリ
コン系薄膜光電変換モジュール及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するに当たり、まず、非単結晶シリコン系薄膜光
電変換ユニットの残留応力は、その表面に溝部を形成す
ることにより緩和することができるものと考え、次に以
下の事実に着目した。

【００１２】上述したように、複数の薄膜光電変換セル
が集積されたシリコン系薄膜光電変換モジュールは、一
般に、複数の帯状の薄膜光電変換セルをそれらの短軸方
向に集積した構造を有している。このような構造では、
個々のセルの集積方向の長さは比較的短いため、この方
向に関して薄膜光電変換ユニットの残留応力は比較的小
さいものと考えられる。それに対し、個々のセルの集積
方向に垂直な方向の長さは比較的長い。そのため、この
方向に関する応力は緩和されず、薄膜光電変換ユニット
には大きな応力が残されたままとなる。

【００１３】本発明者らは、このような応力は、薄膜光
電変換ユニットに上記集積方向と所定の角度をなす方向
に平行な所定の深さの溝部を設けることにより緩和する
ことができ、それにより、上記剥離等を防止して、高い
歩留まり及び十分な長期信頼性を実現することが可能で
あることを見出した。

【００１４】すなわち、本発明によると、長手方向の長
さが２０ｃｍ以上の基板及び該基板上に順次形成された
第１の電極層と膜厚０．７μｍ以上の非単結晶シリコン
系薄膜光電変換ユニットと第２の電極層とをそれぞれ分
割してなる複数の薄膜光電変換セルを具備し、前記第１
の電極層と前記非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニッ
トと前記第２の電極層とは第１の方向に延びた溝部によ
りそれぞれ分割され、前記非単結晶シリコン系薄膜光電
変換ユニットに、その膜厚の５０％以上の深さを有する
溝部が前記第１の方向と４５°〜９０°の角度をなす第
２の方向に平行に設けられたことを特徴とするシリコン
系薄膜光電変換モジュールが提供される。

【００１５】また、本発明によると、長手方向の長さが
２０ｃｍ以上の基板、及び該基板上に順次形成された第
１の電極層と膜厚０．７μｍ以上の非単結晶シリコン系
薄膜光電変換ユニットと第２の電極層とをそれぞれ分割
してなる複数の薄膜光電変換セルを有するシリコン系薄
膜光電変換モジュールの製造方法であって、前記非単結
晶シリコン系薄膜光電変換ユニットを、第１の方向に延
びた溝部を形成することにより分割する工程と、前記非
単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットに、その膜厚の
５０％以上の深さを有する溝部を前記第１の方向と４５
°〜９０°の角度をなす第２の方向に平行に形成する工
程とを具備することを特徴とするシリコン系薄膜光電変
換モジュールの製造方法が提供される。

【００１６】本発明において、通常、基板としては５ｍ
ｍ以下の厚さを有するものが用いられる。また、本発明
において、第２の方向に延びた溝部は、非単結晶シリコ
ン系薄膜光電変換ユニットの基板側に設けてもよく、そ
の裏面側に設けてもよい。

【００１７】第２の方向に延びた溝部が非単結晶シリコ
ン系薄膜光電変換ユニットの表面領域にのみ形成された
場合、すなわち、第２の方向に延びた溝部が非単結晶シ
リコン系薄膜光電変換ユニットを分割しない場合、通
常、薄膜光電変換セルは第１の方向に長い帯状に形成さ
れ、第１の方向に垂直な方向に集積される。

【００１８】また、第２の方向に延びた溝部は、上記非
単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットを分割するよう
に設けることもできる。この場合、さらに、第１及び第
２の電極層も前記第２の方向に延びた溝部で分割しても
よい。すなわち、複数の薄膜光電変換セルが、縦横に配
列された構造を形成することができる。

【００１９】本発明において、第１の方向と第２の方向
とは垂直であることが好ましい。この場合、最も効果的
に薄膜光電変換ユニットの剥離等を防止することができ
る。

【００２０】上記シリコン系薄膜光電変換ユニットに
は、通常、第１及び第２の方向にそれぞれ複数の溝部が
設けられる。第１の方向に延びた溝部の数、すなわち溝
部の間隔は、主にモジュールに要求される出力特性に依
存して決定される。第１の方向に延びた溝部の間隔は、
例えば、３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定される。

【００２１】また、第２の方向に延びた溝部の数、すな
わち溝部の間隔は、主に緩和すべき残留応力の大きさに
依存して決定される。例えば、これら溝部を１５０ｍｍ
以下の間隔で設けることにより、残留応力を十分に緩和
することができる。

【００２２】本発明において、シリコン系薄膜光電変換
モジュールは、様々な構造をとることができる。例え
ば、基板及び第１の電極層が光透過性を有し、第２の電
極層が金属反射層を含む構造とすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図に
おいて同様の部材には同一の参照符号を付し、重複する
説明は省略する。

【００２４】図１は、本発明の第１の実施形態に係るシ
リコン系薄膜光電変換モジュールを概略的に示す上面図
である。図１に示すシリコン系薄膜光電変換モジュール
１は、透明基板２上に複数の薄膜光電変換セル１０を集
積した構造を有している。なお、図１において、参照番
号１１は各薄膜光電変換セル１０を分割する第１の方向
に延びた溝部の一部を示し、参照番号１２は非単結晶シ
リコン系薄膜光電変換ユニット（図示せず）に形成さ
れ、第２の方向に延びた溝部を示している。また、図１
に示すモジュール１において、これら薄膜光電変換セル
１０は横方向に直列接続されており、その両端部には、
リボン状の銅箔等からなる一対の電極バスバー１３がそ
れぞれ接続されている。

【００２５】図１に示すモジュール１の薄膜光電変換セ
ル１０について、図２を参照しながら説明する。図２
は、図１に示すシリコン系薄膜光電変換モジュール１の
Ａ−Ａ線に沿った断面図である。なお、図２には、モジ
ュール１の一部のみが描かれている。

【００２６】図２に示すように、薄膜光電変換セル１０
は、透明基板２上に、透明前面電極層３、非単結晶シリ
コン系薄膜光電変換ユニット４、金属裏面電極層５、封
止樹脂層（図示せず）、及び有機保護フィルム（図示せ
ず）を順次積層した構造を有している。この薄膜光電変
換セル１０は、透明基板２側から入射する光を非単結晶
シリコン系光電変換ユニット４により光電変換するもの
である。

【００２７】図１及び図２に示す光電変換モジュール１
において、透明基板２は、ガラス板や透明樹脂フィルム
等により構成することができる。透明基板２はその長手
方向の長さが２０ｃｍ以上であればどのような形状でも
よいが、通常は図１に示すように長方形である。

【００２８】また、モジュール１において、通常、透明
基板２の厚さは５ｍｍ以下である。基板２の厚さが５ｍ
ｍ以下である場合、薄膜光電変換ユニット４との間の熱
膨張係数の違いに基づく変形を生じ易い。したがって、
この場合、本発明はより有効に適用される。

【００２９】透明基板２上に形成される透明前面電極層
３は、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ₂膜、或いはＺｎＯ膜のような
透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明前
面電極層３は単層構造でも多層構造であってもよい。透
明前面電極層３は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタ
リング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成する
ことができる。

【００３０】透明前面電極層３の表面は、微細な凹凸を
含む表面テクスチャ構造を有することが好ましい。透明
前面電極層３の表面にこのようなテクスチャ構造を形成
することにより、非単結晶シリコン系光電変換ユニット
４への光の入射効率を向上させることができる。

【００３１】透明前面電極層３の上に形成される非単結
晶シリコン系薄膜光電変換ユニット４は、例えば、図２
に示すように、透明前面電極層３上にｐ型非単結晶シリ
コン系半導体層４１、非単結晶シリコン系薄膜光電変換
層４２、及びｎ型非単結晶シリコン系半導体層４３を順
次積層した構造を有する。これらｐ型半導体層４１、光
電変換層４２およびｎ型半導体層４３はいずれも、例え
ば基板２の温度を５５０℃以下としたプラズマＣＶＤ法
により形成することができる。

【００３２】本実施形態に係るモジュール１において、
この薄膜光電変換ユニット１の膜厚は０．７μｍ以上で
ある。本発明を適用しない場合、非単結晶シリコン系薄
膜光電変換ユニット１の剥離等は、一般に、その膜厚が
０．７μｍ以上である場合に生じ、０．８μｍ以上であ
る場合により顕著となり、１．０μｍ以上である場合に
最も顕著となる。したがって、薄膜光電変換ユニット４
の膜厚がこのような範囲内にある場合に、本発明は有効
に適用される。

【００３３】ｐ型シリコン系半導体層４１は、シリコン
またはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等の
シリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決
定不純物原子をドープすることにより形成されている。

【００３４】ｐ型半導体層４１上に形成される光電変換
層４２は、非単結晶シリコン系半導体材料で形成され、
そのような材料には、真性半導体のシリコン（水素化シ
リコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニ
ウム等のシリコン合金等が含まれる。また、光電変換機
能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含
む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用い
られ得る。

【００３５】光電変換層４２上に形成されるｎ型シリコ
ン系半導体層４３は、シリコンまたはシリコンカーバイ
ドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐等の
ｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成さ
れている。

【００３６】光電変換ユニット上４上に形成される金属
裏面電極層５は電極としての機能を有するだけでなく、
透明基板２から光電変換ユニット４に入射し裏面電極層
５に到達した光を反射して光電変換ユニット４内に再入
射させる反射層としての機能も有している。金属裏面電
極層５は、銀等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等
により形成することができる。

【００３７】なお、金属裏面電極層５と光電変換ユニッ
ト４との間には、例えば両者の間の接着性を向上させる
ために、ＺｎＯのような非金属材料からなる透明導電性
薄膜を設けることができる。また、金属裏面電極層５上
には、例えば金属裏面電極層５の劣化を防止すること等
を目的として、Ｔｉ等からなる薄膜を設けてもよい。

【００３８】上述した透明前面電極層３、非単結晶シリ
コン系薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５
は、それぞれの成膜後にＹＡＧレーザ等を用いたレーザ
スクライブにより分割され、図１に示すように複数の薄
膜光電変換セル１０を形成している。なお、図１におい
ては、透明前面電極層３、非単結晶シリコン系薄膜光電
変換ユニット４、及び金属裏面電極層５を図中横方向に
分割する溝部として溝部１１のみが描かれているが、通
常は、これらはそれぞれ横方向に僅かにずれた溝部で分
割される。

【００３９】透明前面電極層３、非単結晶シリコン系薄
膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５は、溝部
１１のみによって分割されてもよく、溝部１１と溝部１
２とで分割されてもよい。例えば、これらが溝部１１に
より図中横方向にｎ個に分割される場合、すなわち、溝
部１２が透明前面電極層３及び金属裏面電極層５の双方
を分割しない場合は、薄膜光電変換セル１０は１×ｎの
配列構造をとる。この場合、透明基板２の長手方向の長
さにほぼ等しい長さを有する帯状のｎ個の薄膜光電変換
セル１０が横方向に直列接続される。

【００４０】また、透明前面電極層３、非単結晶シリコ
ン系薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５
が、溝部１１により図中横方向にｎ個に分割され、溝部
１２により図中縦方向にｍ個に分割された場合、薄膜光
電変換セル１０はｍ×ｎの配列構造をとる。この場合、
透明基板２の長手方向の長さのほぼ１／ｍの長さを有す
る短冊状の薄膜光電変換セル１０が形成される。薄膜光
電変換セル１０がこのような配列構造をとる場合、横方
向に配列した薄膜光電変換セル１０は直列接続され、縦
方向には電極バスバー１３によってのみ接続される。す
なわち、この場合、ｎ個の薄膜光電変換セル１０を直列
接続してなる直列アレイが並列にｍ個接続された構造を
得ることができる。

【００４１】また、この場合、例えば、電極バスバー１
３を省略する或いは電極バスバー１３も横方向に配列し
た薄膜光電変換セル１０に対応して分割された形状とす
れば、ｎ個の薄膜光電変換セル１０を直列接続してなる
ｍ個の直列アレイは相互に並列接続されないため、これ
ら直列アレイからの出力を別々に取り出し、それぞれ異
なる用途に利用することができる。なお、要求される出
力電流に応じて、ｍ個の直列アレイの一部を並列接続し
てもよい。

【００４２】このように、透明前面電極層３、非単結晶
シリコン系薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極
層５を溝部１１と溝部１２とで分割することにより、モ
ジュール１の用途の自由度を高めることができる。

【００４３】上述した溝部１１の間隔はモジュール１に
要求される出力特性等に依存して決定され、例えば、３
ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内に設定される。また、溝部１２
の間隔は、主に緩和すべき残留応力の大きさに依存して
決定され、例えば、１５０ｍｍ以下の間隔で設けること
により、残留応力を十分に緩和することができる。な
お、溝部１１，１２の間隔が狭いほど残留応力を良好に
緩和することができるが、その反面で有効な発電領域が
減少してしまう。したがって、溝部１１，１２の間隔、
特に溝部１２の間隔は、２０ｍｍ以上であることが好ま
しい。

【００４４】また、溝部１１と溝部１２とがなす角度は
４５°〜９０°の範囲内であり、好ましくは約９０°で
ある。薄膜光電変換ユニット４の残留応力を緩和する効
果は、溝部１１と溝部１２との双方によりもたらされ
る。したがって、溝部１１と溝部１２とがなす角度が９
０°に近いほど、より効率的に残留応力を緩和すること
ができる。

【００４５】上記モジュール１において、溝部１２の深
さは、薄膜光電変換ユニット４の膜厚の５０％以上に設
定される。一般に、溝部１２の深さを薄膜光電変換ユニ
ット４の膜厚の５０％以上とすることにより、溝部１２
の間隔を過剰に狭くすることなく残留応力を十分に緩和
することができる。

【００４６】溝部１２の形成は、薄膜光電変換ユニット
４を形成した直後から行うことができるが、通常は、金
属裏面電極層５を成膜した後に行われる。金属裏面電極
層５を成膜した後に溝部１２を形成する場合、薄膜光電
変換ユニット４だけでなく、透明前面電極層３や金属裏
面電極層５までも同時に分割することができる。したが
って、上記複数の直列アレイが並列に接続された構造を
容易に得ることができる。

【００４７】上述したモジュール１には、通常、その裏
面側に、封止樹脂層（図示せず）を介して有機保護フィ
ルム（図示せず）が設けられる。この封止樹脂層は、透
明基板２上に形成された各薄膜光電変換セル１０を封止
するものであり、有機保護フィルムをこれらセル１０に
接着することが可能な樹脂が用いられる。そのような樹
脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化
性樹脂等を挙げることができ、例えば、ＥＶＡ（エチレ
ン・ビニルアセテート共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニル
ブチラール）、ＰＩＢ（ポリイソブチレン）、及びシリ
コーン樹脂等を用いることができる。

【００４８】有機保護フィルムとしては、ポリフッ化ビ
ニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標
名））のようなフッ素樹脂系フィルム或いはＰＥＴフィ
ルムのように耐湿性や耐水性に優れた絶縁性フィルムが
用いられる。有機保護フィルムは、単層構造でもよく、
これらを積層した積層構造であってもよい。さらに、有
機保護フィルムは、アルミニウム等からなる金属箔がこ
れらフィルムで挟持された構造を有してもよい。アルミ
ニウム箔のような金属箔は耐湿性や耐水性を向上させる
機能を有するので、有機保護フィルムをこのような構造
とすることにより、薄膜光電変換セル１０をより効果的
に水分から保護することができる。

【００４９】これら封止樹脂／有機保護フィルムは、真
空ラミネート法により薄膜光電変換モジュール１の裏面
側に同時に貼着することができる。

【００５０】以上説明した第１の実施形態においては、
溝部１１と溝部１２とは格子状パターンを形成したが、
図３に示すようなパターンを形成してもよい。なお、図
３は、本発明の第２の実施形態に係るシリコン系薄膜光
電変換モジュール１を示す上面図である。

【００５１】図３に示すモジュール１において、溝部１
１は図１に示したのと同様のパターンを形成している
が、溝部１２は図１に示したのとは全く異なるパターン
を形成している。このように、薄膜光電変換ユニット４
の残留応力を均一且つ十分に緩和することができれば、
溝部１２のパターンに特に制限はない。

【００５２】なお、上述した各実施形態は、透明基板２
上に、透明電極層３、ｐ−ｉ−ｎ接合を有する非単結晶
シリコン系薄膜光電変換ユニット４、及び金属電極層５
を順次積層した構造に関するものであるが、他の構造を
採用することもできる。例えば、基板上に、金属電極
層、ｎ−ｉ−ｐ接合を有する非単結晶シリコン系薄膜光
電変換ユニット、及び透明電極層を順次積層した構造を
採用することができる。また、非単結晶シリコン系薄膜
光電変換ユニット４をタンデム型とすることも可能であ
る。

【００５３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。（実施例１）図１及び２に示す薄膜光電変換モジュール
１を以下に示す方法により作製した。なお、本例におい
ては、電極バスバー１３は設けなかった。

【００５４】まず、寸法４００×３００ｍｍ、厚さ３ｍ
ｍの青板ガラス基板２の一方の主面に、ＣＶＤ法を用い
てＳｎＯ₂膜３を形成した。次に、ＹＡＧレーザを用い
て基板１の長辺に平行にレーザスキャンすることによ
り、このＳｎＯ₂膜３のスクライブを行い、ＳｎＯ₂膜３
をそれぞれの幅が１０ｍｍである２８個の帯状パターン
に分割した。

【００５５】その後、シリコン系薄膜成膜用のチャンバ
内で、プラズマＣＶＤ法により、ＳｎＯ₂膜３上に、厚
さ６ｎｍのｐ型微結晶シリコン層４１、厚さ２．８μｍ
のノンドープの多結晶シリコン層４２、及び厚さ７ｎｍ
のｎ型微結晶シリコン層４３を順次成膜した。すなわ
ち、ｐ−ｉ−ｎ接合を有する薄膜光電変換ユニット４を
形成した。なお、このときの成膜温度は２５０℃とし
た。

【００５６】次に、ＹＡＧレーザを用いて基板１の長辺
に平行にレーザスキャンすることにより、この薄膜光電
変換ユニット４のスクライブを行い、薄膜光電変換ユニ
ット４を幅１０ｍｍの複数の帯状パターンに分割した。

【００５７】次に、薄膜光電変換ユニット４上に、スパ
ッタ法により、厚さ９０ｎｍのＺｎＯ膜（図示せず）、
厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５、及び厚さ１０ｎｍのＴｉ膜
（図示せず）を順次成膜して裏面電極層を形成した。こ
の裏面電極層についても、同様に、ＹＡＧレーザを用い
たレーザスクライブを行い、幅１０ｍｍの複数の帯状パ
ターンに分割した。なお、ＳｎＯ₂膜３、薄膜光電変換
ユニット４、及び裏面電極層間では、レーザスクライブ
することにより形成された溝部１１の位置は基板１の短
辺方向に僅かにずれている。以上のようにして、帯状の
薄膜光電変換セル１０が基板２の短辺方向に直列接続さ
れた薄膜光電変換モジュール１を作製した。

【００５８】続いて、ＹＡＧレーザを用いて溝部１１に
垂直な方向にレーザスクライブを行い、ＳｎＯ₂膜３、
薄膜光電変換ユニット４、及び裏面電極層をそれぞれ基
板２の長辺方向に１９個に分割する溝部１２を２０ｍｍ
の間隔で形成した。以上のようにして、縦２０ｍｍ×横
１０ｍｍの薄膜光電変換セル１０を２８×１９個作製し
た。すなわち、２０ｍｍ×１０ｍｍの薄膜光電変換セル
１０を横方向に２８個直列接続してなる直列アレイを１
９個作製した。すなわち、それぞれ独立した負荷に接続
して使用することが可能な１９個の直列アレイを作製し
た。

【００５９】その後、モジュール１の裏面に、ＥＶＡ層
（図示せず）を介してフッ素樹脂系シート（商標名：テ
ドラー；図示せず）をラミネートした。

【００６０】以上説明した方法で、４０枚のモジュール
１を製造し、それぞれについて、ＥＶＡ層及びフッ素樹
脂系シートのラミネート前後で欠陥の有無を調べた。下
記表１にその結果を示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】上記表１に示すように、本実施例による
と、良好な製造歩留まりを実現することができた。

【００６３】次に、良品モジュール１について出力特性
を調べ、それらの平均値を求めた。その結果、薄膜光電
変換セル１０を横方向に２８個直列接続してなる直列ア
レイを１９個並列接続した場合、開放電圧は１３．０Ｖ
であり、短絡電流は０．８４Ａであり、曲線因子は０．
６８であり、出力は７．４３Ｗであった。また、それぞ
れの直列アレイについては、開放電圧が１２．９Ｖであ
り、短絡電流は４３ｍＡであった。

【００６４】また、モジュール１の完成後に、１０枚の
サンプルを用いてヒートサイクル試験（１００℃から−
４０℃への冷却を２００サイクル）を行った。その結
果、いずれのサンプルにおいても、出力特性の低下や膜
の剥離等の外観上の変化は見られなかった。

【００６５】（比較例１）溝部１２を形成しなかったこ
と以外は、実施例１に示したのと同様の方法により薄膜
光電変換モジュールを４０枚製造した。これらモジュー
ルについても、ＥＶＡ層及びフッ素樹脂系シートのラミ
ネート前後で欠陥の有無を調べた。下記表２にその結果
を示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】上記表２に示すように、比較例１による
と、実施例１ほどの良好な製造歩留まりを実現すること
はできなかった。

【００６８】次に、良品モジュールについて実施例１と
同条件で出力特性を調べ、それらの平均値を求めた。そ
の結果、薄膜光電変換セルを横方向に２８個直列接続し
てなる直列アレイを１９個並列接続した場合、開放電圧
は１２．９Ｖであり、短絡電流は０．８５Ａであり、曲
線因子は０．６７であり、出力は７．３５Ｗであった。
また、モジュールの完成後に、１０枚のサンプルを用い
てヒートサイクル試験（１００℃から−４０℃への冷却
を２００サイクル）を行った。その結果、１つのサンプ
ルにおいて、レーザースクライブ線の周辺部に僅かな剥
離が観測され、出力が約２％低下した。

【００６９】（実施例２）図４は、本発明の実施例２に
係るシリコン系薄膜光電変換モジュール１を概略的に示
す断面図である。図４に示す薄膜光電変換モジュール１
を以下に示す方法により作製した。なお、本例において
は、実施例１と同様に、溝部１１，１２を図１に示す格
子状パターンに形成した。

【００７０】まず、寸法４００×３００ｍｍ、厚さ３ｍ
ｍの青板ガラス基板２の一方の主面に、ＣＶＤ法を用い
てＳｎＯ₂膜３を形成した。次に、ＹＡＧレーザを用い
て基板１の長辺に平行にレーザスキャンすることによ
り、このＳｎＯ₂膜３のスクライブを行い、ＳｎＯ₂膜３
をそれぞれの幅が１０ｍｍである２８個の帯状パターン
に分割した。

【００７１】その後、プラズマＣＶＤ法により、ＳｎＯ
₂膜３上に、厚さ１０ｎｍのｐ型非晶質シリコンカーバ
イド層４１ａ、厚さ２５０ｎｍのノンドープの非晶質シ
リコン層４２ａ、及び厚さ１０ｎｍのｎ型非晶質シリコ
ン層４３ａを順次成膜して第１の薄膜光電変換ユニット
を形成した。さらに引き続き、この第１の薄膜光電変換
ユニットの上に、厚さ１０ｎｍのｐ型微結晶シリコン層
４１ｂ、厚さ２０００ｎｍのノンドープの微結晶シリコ
ン層４２ｂ、及び厚さ１０ｎｍのｎ型微結晶シリコン層
４３ｂを順次成膜して第２の薄膜光電変換ユニットを形
成した。すなわち、第１の薄膜光電変換ユニットと第２
の薄膜光電変換ユニットとを積層してなる厚さ２．３μ
ｍのタンデム型の薄膜光電変換ユニット４を形成した。
なお、このときの成膜温度は２５０℃以下とした。

【００７２】次に、ＹＡＧレーザを用いて基板１の長辺
に平行にレーザスキャンすることにより、この薄膜光電
変換ユニット４のスクライブを行い、薄膜光電変換ユニ
ット４を幅１０ｍｍの複数の帯状パターンに分割した。

【００７３】次に、薄膜光電変換ユニット４上に、スパ
ッタ法により、厚さ９０ｎｍのＺｎＯ膜（図示せず）、
厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５、及び厚さ１０ｎｍのＴｉ膜
（図示せず）を順次成膜して裏面電極層を形成した。こ
の裏面電極層についても、同様に、ＹＡＧレーザを用い
たレーザスクライブを行い、幅１０ｍｍの複数の帯状パ
ターンに分割した。なお、ＳｎＯ₂膜３、薄膜光電変換
ユニット４、及び裏面電極層間では、レーザスクライブ
することにより形成された溝部１１の位置は基板１の短
辺方向に僅かにずれている。以上のようにして、帯状の
薄膜光電変換セル１０が基板２の短辺方向に直列接続さ
れた薄膜光電変換モジュール１を作製した。

【００７４】続いて、ＹＡＧレーザを用いて溝部１１に
垂直な方向にレーザスクライブを行い、ＳｎＯ₂膜３、
薄膜光電変換ユニット４、及び裏面電極層をそれぞれ基
板２の長辺方向に１９個に分割する溝部１２を２０ｍｍ
の間隔で形成した。以上のようにして、縦２０ｍｍ×横
１０ｍｍの薄膜光電変換セル１０を２８×１９個作製し
た。すなわち、２０ｍｍ×１０ｍｍの薄膜光電変換セル
１０を横方向に２８個直列接続してなる直列アレイを１
９個作製した。すなわち、それぞれ独立した負荷に接続
して使用することが可能な１９個の直列アレイを作製し
た。

【００７５】その後、モジュール１の裏面に、ＥＶＡ層
（図示せず）を介してフッ素樹脂系シート（商標名：テ
ドラー；図示せず）をラミネートした。

【００７６】以上説明した方法で、４０枚のモジュール
１を製造し、それぞれについて、ＥＶＡ層及びフッ素樹
脂系シートのラミネート前後で欠陥の有無を調べた。下
記表３にその結果を示す。

【００７７】

【表３】

【００７８】上記表３に示すように、本実施例による
と、良好な製造歩留まりを実現することができた。

【００７９】次に、良品モジュール１について実施例１
と同条件で出力特性を調べ、それらの平均値を求めた。
その結果、薄膜光電変換セル１０を横方向に２８個直列
接続してなる直列アレイを１９個並列接続した場合、開
放電圧は３６．３Ｖであり、短絡電流は０．３８５Ａで
あり、曲線因子は０．７１であり、出力は９．９２Ｗで
あった。また、それぞれの直列アレイについては、開放
電圧が３６．３Ｖであり、短絡電流は２０．３ｍＡであ
った。

【００８０】（比較例２）溝部１２を形成しなかったこ
と以外は、実施例２に示したのと同様の方法により薄膜
光電変換モジュールを４０枚製造した。これらモジュー
ルについても、ＥＶＡ層及びフッ素樹脂系シートのラミ
ネート前後で欠陥の有無を調べた。下記表４にその結果
を示す。

【００８１】

【表４】

【００８２】上記表４に示すように、比較例２による
と、実施例２ほどの良好な製造歩留まりを実現すること
はできなかった。

【００８３】次に、良品モジュールについて実施例２と
同条件で出力特性を調べ、それらの平均値を求めた。そ
の結果、薄膜光電変換セルを横方向に２８個直列接続し
てなる直列アレイを１９個並列接続した場合、開放電圧
は３６．５Ｖであり、短絡電流は０．３７２Ａであり、
曲線因子は０．７０５であり、出力は９．５７Ｗであっ
た。

【００８４】

【発明の効果】以上示したように、本発明においては、
各薄膜光電変換セルを分割する第１の方向に延びた溝部
だけでなく、これに対して所定の角度をなす第２の方向
に延びた所定の深さの溝部が非単結晶シリコン系薄膜光
電変換ユニットに形成される。そのため、非単結晶シリ
コン系薄膜光電変換ユニットの残留応力を十分に緩和す
ることができ、非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニッ
トの剥離等を防止することができる。すなわち、本発明
によると、非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットを
厚く形成した場合においても高い歩留まり及び十分な長
期信頼性を実現することが可能なシリコン系薄膜光電変
換モジュール及びその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るシリコン系薄膜
光電変換モジュールを概略的に示す上面図。

【図２】図１に示すシリコン系薄膜光電変換モジュール
のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】本発明の第２の実施形態に係るシリコン系薄膜
光電変換モジュールを概略的に示す上面図。

【図４】本発明の実施例２に係るシリコン系薄膜光電変
換モジュールを概略的に示す断面図。

【符号の説明】

１…シリコン系薄膜光電変換モジュール２…透明基板３…透明前面電極層４…非単結晶シリコン系光電変換ユニット５…裏面金属電極層１０…薄膜光電変換セル１１，１２…溝部１３…電極バスバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向の長さが２０ｃｍ以上の基板及
び該基板上に順次形成された第１の電極層と膜厚０．７
μｍ以上の非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットと
第２の電極層とをそれぞれ分割してなる複数の薄膜光電
変換セルを具備し、前記第１の電極層と前記非単結晶シリコン系薄膜光電変
換ユニットと前記第２の電極層とは第１の方向に延びた
溝部によりそれぞれ分割され、前記非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットに、その
膜厚の５０％以上の深さを有する溝部が前記第１の方向
と４５°〜９０°の角度をなす第２の方向に平行に設け
られたことを特徴とするシリコン系薄膜光電変換モジュ
ール。
【請求項２】前記非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユ
ニットは、前記第２の方向に設けられた溝部により分割
されたことを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄
膜光電変換モジュール。
【請求項３】前記第１及び第２の電極層は、前記第２
の方向に延びた溝部により分割されたことを特徴とする
請求項２に記載のシリコン系薄膜光電変換モジュール。
【請求項４】前記基板は５ｍｍ以下の厚さを有するこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載
のシリコン系薄膜光電変換モジュール。
【請求項５】前記第１の方向と前記第２の方向とは垂
直である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシリ
コン系薄膜光電変換モジュール。
【請求項６】前記第１の方向に延びた溝部が３ｍｍ〜
３０ｍｍの間隔で設けられたことを特徴とする請求項１
ないし５のいずれか１項に記載のシリコン系薄膜光電変
換モジュール。
【請求項７】前記第２の方向に延びた溝部が１５０ｍ
ｍ以下の間隔で設けられたことを特徴とする請求項１な
いし６のいずれか１項に記載のシリコン系薄膜光電変換
モジュール。
【請求項８】前記基板及び前記第１の電極層は光透過
性を有し、前記第２の電極層は金属反射層を含むことを
特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシ
リコン系薄膜光電変換モジュール。
【請求項９】長手方向の長さが２０ｃｍ以上の基板、
及び該基板上に順次形成された第１の電極層と膜厚０．
７μｍ以上の非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニット
と第２の電極層とをそれぞれ分割してなる複数の薄膜光
電変換セルを有するシリコン系薄膜光電変換モジュール
の製造方法であって、前記非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットを、第１
の方向に延びた溝部を形成することにより分割する工程
と、前記非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットに、その
膜厚の５０％以上の深さを有する溝部を前記第１の方向
と４５°〜９０°の角度をなす第２の方向に平行に形成
する工程と、を具備することを特徴とするシリコン系薄
膜光電変換モジュールの製造方法。