JP2002280579A - 集積化薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
集積化薄膜太陽電池の製造方法Info
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Abstract
下、ひいては歩留りの低下を防止できる集積化薄膜太陽
電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板(1)上に形成された透明電
極層(2)をスクライブして分離する工程と、透明電極
層(2)上に光電変換半導体層(4,5)を成膜した
後、光電変換半導体層をスクライブして接続用溝を形成
する工程と、光電変換半導体層(4,5)上に裏面電極
層(7)を成膜した後、裏面電極層および光電変換半導
体層をスクライブして分離する工程とを有する集積化薄
膜太陽電池の製造方法において、光電変換半導体層
(4,5)を成膜する前に、ガラス基板(1)の周縁部
に形成されている透明電極層(2)を除去する。
Description
の製造方法に関する。
陽電池は、ガラス基板の裏面に積層された透明電極層、
光電変換半導体層および裏面電極層からなるストリング
状の複数段の太陽電池セルを直列に接続した構造を有す
る。また、光電変換半導体層に用いられるシリコンの保
護などを目的として、太陽電池セルの裏面は架橋剤を含
むエチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、EVAと記
す)などを主成分とする封止樹脂とテドラーなどを用い
た保護シートで封止している。
減するためには、窓ガラス用として大量に生産されてい
る安価なフロート板ガラスを使用する必要がある。フロ
ート板ガラスを使用した場合でも、フロートガラス引き
とはオフラインで特にマスクを利用して透明導電膜(T
CO)からなる透明電極層を形成すると、コスト増が避
けられない。現実的な選択として、フロートガラス引き
とオンラインでマスクを使用せずにTCOを成膜する必
要がある。この場合、ガラス基板の一方の面には全面に
TCOが付いている。
ガラス基板を用いて太陽電池モジュールを作製した場
合、最終的にはモジュールの側面に裏面電極層、光電変
換半導体層および透明電極層が存在するためモジュール
の耐絶縁性が損なわれる。このため、太陽電池モジュー
ルの長期信頼性を向上する観点から、ガラス基板の周縁
部を研磨する、いわゆる縁研磨が行われている。
4号公報に示されているように、ガラス基板上の透明電
極層をスクライブして分離し、透明電極層上に光電変換
半導体層を成膜し、光電変換半導体層をスクライブして
接続用溝を形成し、光電変換半導体層上に裏面電極層を
成膜し、裏面電極層および光電変換半導体層をスクライ
ブして分離した後に、ガラス基板の周縁部に形成されて
いる裏面電極層、光電変換半導体層および透明電極層
を、例えばブラスト処理により一度に除去(縁研磨)す
る方法が用いられていた。
ラズマ耐性の高いFドープSnO2が用いられる。この
FドープSnO2は非常に硬く、またエッチングが困難
である(還元剤として金属粉を要し、塩酸を使用する)
という問題がある。このため、ブラスト処理による研磨
速度を15cm/sec以下に設定して厳しい条件でT
COを確実に除去するようにしている。
処理を行うと、太陽電池セルのセル面から3mm以上離
した位置でブラスト処理を行っているにもかかわらずセ
ル面に損傷が生じてセル性能の低下を招き、歩留りが低
下するという問題が生じていた。
磨に伴うセル面の損傷、セル性能の低下、ひいては歩留
りの低下を防止できる集積化薄膜太陽電池の製造方法を
提供することにある。
電池の製造方法は、透明絶縁基板上に形成された透明電
極層をスクライブして分離する工程と、前記透明電極層
上に光電変換半導体層を成膜した後、光電変換半導体層
をスクライブして接続用溝を形成する工程と、前記光電
変換半導体層上に裏面電極層を成膜した後、裏面電極層
および光電変換半導体層をスクライブして分離する工程
とを有する集積化薄膜太陽電池の製造方法において、前
記光電変換半導体層を成膜する前に、前記透明絶縁基板
の周縁部に形成されている透明電極層を除去することを
特徴とする。
処理によって行うことが好ましい。また、基板周縁部の
透明電極層のブラスト処理を行う前に、透明電極層のス
クライブを行うことが好ましい。
最初に透明絶縁基板の周縁部に形成されている透明電極
層を除去(縁研磨)しておき、その後に光電変換半導体
層の成膜・加工、裏面電極層の成膜・加工を行う。この
ため、これらの工程の後に再び縁研磨を行う際には透明
電極層が残っていないので、従来透明電極層を含んで一
括で行っていた縁研磨よりも、条件の緩やかな方法を用
いることができる。したがって、再度の縁研磨の際に、
太陽電池セルのセル面の損傷が低減され、セル性能の低
下を防止でき、従来よりも歩留りを向上できる。
された透明電極層のスクライブを行った後に、基板周縁
部の透明電極層のブラスト処理を行うことが好ましい。
これは、ブラスト処理→スクライブの順序で加工する
と、縁研磨残滓によってスクライブが阻害されるのでそ
れぞれの処理の後に合計2度の洗浄が必要になり、また
スクライブ時にレーザー光が縁研磨された領域からTC
Oが存在する領域へ移る境界でスクライブが確実に行わ
れない部分が生じるためである。スクライブ→ブラスト
処理の順序で加工すると、どの領域でもスクライブを確
実に行うことができ、洗浄はブラスト処理後に1度だけ
行えばよい。
ルを作製した後、各種モジュールに適応したサイズに分
割する場合には、透明絶縁基板の周縁部に加えて中央部
の分割領域に対してもブラスト処理を行う。
ブ、透明電極層の縁研磨および洗浄を行った後、CVD
による光電変換半導体層の成膜が行われるが、洗浄とC
VD成膜との間に加熱処理を行ってもよい。この加熱処
理の温度は、80℃〜500℃、好ましくは200〜4
00℃、さらに好ましくは300〜350℃に設定され
る。80℃以上であれば水分を高速に除去することがで
きる。200℃以上であればCVDにおいて不純物が発
生しにくくなる。150℃以上であればブラスト処理お
よびレーザースクライブによって生じたマイクロクラッ
クを減少してガラス強度を高めることができ、特に30
0℃以上でこの効果が顕著になる。しかし、350℃を
超えると装置コストが増大し、ガラス熱歪みが発生する
ようになる。また、400℃を超えると歪みが増大し、
500℃を超えると歪みが顕著になる。
ず、例えばpin型アモルファスシリコン層でもよい
し、pin型アモルファスシリコン層とpin型ポリシ
リコン層とからなるハイブリッド型でもよい。
・加工、裏面電極層の成膜・加工を行った後には再び縁
研磨が行われる。この際、少なくとも基板周縁部の裏面
電極層を除去すれば、太陽電池モジュールの絶縁性を確
保することができる。また、基板周縁部の裏面電極層お
よび光電変換半導体層を除去して基板面を露出させれ
ば、裏面の封止に用いられるEVAが良好に付着するよ
うになるので、信頼性を向上できる。
極層よりも除去しやすい裏面電極層および光電変換半導
体層に対するものなので、条件の緩やかな方法により行
うことができる。例えば、研磨速度を30cm/sec
以上に設定した弱いブラスト処理を用いることができ
る。また、平面回転歯を有する研磨機(ホイール)を用
いてもよい。さらに、レーザー加工を用いてもよい。こ
れらの方法を用いれば、再度の縁研磨の際に、太陽電池
セルのセル面の損傷が低減され、セル性能の低下を防止
でき、従来よりも歩留りを向上できる。
説明する。 実施例 図1(A)〜(E)を参照して本実施例に係るハイブリ
ッド型の集積化薄膜太陽電池の製造方法を説明する。図
1(A)〜(E)はガラス基板の周縁部を示す断面図で
ある。本実施例では、910mm×910mmのガラス
基板を用いて太陽電池セルを形成し、最終的に2分割し
て910mm×455mmの2枚の太陽電池モジュール
を製造する。
10mm、厚み4mmのガラス基板1上に厚さ約0.8
μmのSnO2からなる透明電極層2が形成されてお
り、この透明電極層2にスクライブライン3を設けるこ
とにより単位セルごとに分離した。図示しないが、ガラ
ス基板1の光入射面には反射防止膜(ARコート)が施
されている。透明電極層2のレーザースクライブ工程
は、レーザースクライバーのX−Yテーブル上に透明電
極層2を上向きにしてガラス基板1を載置し、上方から
レーザー光を照射することによって行った。このとき、
YAGレーザーの基本波を用い、加工点出力を13Wに
設定して、線幅約80μmのスクライブライン3を形成
した。
周縁部11に形成されている透明電極層2を周囲から約
5mmの幅でブラスト処理して除去した。図2にこの工
程に対応する平面図を示す。本実施例においては、最終
的にガラス基板1を2分割するので、図2に示すように
周縁部11に加えて中央部12の透明電極層2もブラス
ト処理により除去した。このとき、ブラスト処理による
研磨速度は15cm/secに設定した。
に、厚さ約0.25μmのpin型アモルファスシリコ
ン層4および厚さ約2μmのpin型ポリシリコン層5
を成膜した。その後、アモルファスシリコン層4および
ポリシリコン層5に接続溝となるスクライブライン6を
設けた。半導体層(ポリシリコン層5とアモルファスシ
リコン層4)のレーザースクライブ工程は、レーザース
クライバーのX−Yテーブル上に膜面を下向きにしてガ
ラス基板1を載置し、上方からガラス基板1を通してレ
ーザー光を照射することによって行った。このとき、Y
AGレーザーの第二高調波を用い、出力0.55W、1
0kHz、加工速度400mm/sに設定して、線幅約
80μmのスクライブライン6を形成した。
厚さ約0.1μmのZnOと厚さ約0.3μmのAgと
の積層膜からなる裏面電極層7を成膜した。その後、裏
面電極層7および半導体層(ポリシリコン層5、アモル
ファスシリコン層4)にスクライブライン8を設けて単
位セルごとに分離した。このレーザースクライブ工程
は、レーザースクライバーのX−Yテーブル上に膜面を
下向きにしてガラス基板1を載置し、上方からガラス基
板1を通してレーザー光を照射することによって行っ
た。このとき、YAGレーザーの第二高調波を用い、出
力0.40W、6kHz、加工速度400mm/sに設
定して、線幅約100μmのスクライブライン8を形成
した。
周縁部11に形成されている裏面電極層7および半導体
層(ポリシリコン層5、アモルファスシリコン層4)を
周囲から約5mmの幅でブラスト処理して除去した。こ
のとき、ブラスト処理による研磨速度は30cm/se
cに設定した。
910mm×455mmの2枚の太陽電池モジュールを
製造した。
わち、図1(B)に対応する工程においてガラス基板1
の周縁部11に形成されている透明電極層2のブラスト
処理を行わず、図1(E)に対応する工程でガラス基板
1の周縁部11に形成されている裏面電極層7、半導体
層(ポリシリコン層5、アモルファスシリコン層4)お
よび透明電極層2を一括してブラスト処理により除去し
た。このとき、ブラスト処理による研磨速度は15cm
/secに設定した。
10mm×455mmの2枚の太陽電池モジュールを製
造した。
造された太陽電池モジュールについて、開放端電圧(V
OC)、フィルファクター(FF)および変換効率(ef
fi)を評価した結果を表1に示す。
用いれば、比較例の方法よりも特性の良好な太陽電池モ
ジュールが得られることがわかる。また、実施例の方法
を用いた場合、比較例よりも収率が向上した。
研磨に伴うセル面の損傷、セル性能の低下、ひいては歩
留りの低下を防止できる集積化薄膜太陽電池の製造方法
を提供できる。
化薄膜太陽電池の製造方法を示す断面図。
Claims (3)
- 【請求項1】 透明絶縁基板上に形成された透明電極層
をスクライブして分離する工程と、前記透明電極層上に
光電変換半導体層を成膜した後、光電変換半導体層をス
クライブして接続用溝を形成する工程と、前記光電変換
半導体層上に裏面電極層を成膜した後、裏面電極層およ
び光電変換半導体層をスクライブして分離する工程とを
有する集積化薄膜太陽電池の製造方法において、前記光
電変換半導体層を成膜する前に、前記透明絶縁基板の周
縁部に形成されている透明電極層を除去することを特徴
とする集積化薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項2】 基板周縁部の透明電極層の除去をブラス
ト処理によって行うことを特徴とする請求項1記載の集
積化薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項3】 基板周縁部の透明電極層のブラスト処理
を行う前に、透明電極層のスクライブを行うことを特徴
とする請求項2または3に記載の集積化薄膜太陽電池の
製造方法。
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