JP2003273383A - 太陽電池素子およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の散乱を増加させる効果に優れ、単位面積
当たりの発電効率に優れ、製造工程における信頼性およ
び歩留まりが高い、直列積層構造を有する太陽電池素子
を提供する。 【解決手段】 絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導
電膜、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を
有する発電領域と、隣接する発電領域同士の表面電極お
よび裏面電極を電気的に接続するコンタクトラインとを
備え、複数の発電領域が直列接続されている太陽電池素
子であって、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に
挟んで積層された２以上の光電変換層を有し、中間透明
導電膜とコンタクトラインとの間に不導体および／また
は半導体からなる単一または複数の部材を備え、中間透
明導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を
有することを特徴とする太陽電池素子。
当たりの発電効率に優れ、製造工程における信頼性およ
び歩留まりが高い、直列積層構造を有する太陽電池素子
を提供する。 【解決手段】 絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導
電膜、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を
有する発電領域と、隣接する発電領域同士の表面電極お
よび裏面電極を電気的に接続するコンタクトラインとを
備え、複数の発電領域が直列接続されている太陽電池素
子であって、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に
挟んで積層された２以上の光電変換層を有し、中間透明
導電膜とコンタクトラインとの間に不導体および／また
は半導体からなる単一または複数の部材を備え、中間透
明導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を
有することを特徴とする太陽電池素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池素子に関
する。より詳細には、本発明は、絶縁透光性基板、表面
電極、中間透明導電膜、半導体膜を積層した光電変換層
および裏面電極を有する複数の発電領域が直列接続され
ている太陽電池素子に関する。
する。より詳細には、本発明は、絶縁透光性基板、表面
電極、中間透明導電膜、半導体膜を積層した光電変換層
および裏面電極を有する複数の発電領域が直列接続され
ている太陽電池素子に関する。
【０００２】また、本発明は、上記の太陽電池素子の製
造方法に関する。より詳細には、本発明は、絶縁透光性
基板、表面電極、中間透明導電膜、半導体膜を積層した
光電変換層および裏面電極を有する複数の発電領域が直
列接続されている太陽電池素子の製造方法に関する。
造方法に関する。より詳細には、本発明は、絶縁透光性
基板、表面電極、中間透明導電膜、半導体膜を積層した
光電変換層および裏面電極を有する複数の発電領域が直
列接続されている太陽電池素子の製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】太陽光線から太陽電池を使って直接電気
エネルギーを発生する太陽光発電システムは、近年その
技術開発が急速に進歩し、実用に耐える発電方法として
も技術的見通しがつきつつある。その結果、太陽光発電
システムは、２１世紀の地球環境を化石エネルギーの燃
焼による環境汚染から守る本格的なクリーンエネルギー
技術としてその将来が期待されている。
エネルギーを発生する太陽光発電システムは、近年その
技術開発が急速に進歩し、実用に耐える発電方法として
も技術的見通しがつきつつある。その結果、太陽光発電
システムは、２１世紀の地球環境を化石エネルギーの燃
焼による環境汚染から守る本格的なクリーンエネルギー
技術としてその将来が期待されている。
【０００４】ここで、太陽電池に用いられる太陽電池素
子の材質の種類には、大きく分けて下記の４種類があ
る。 （ｉ）ＩＶ族半導体 （ｉｉ）化合物半導体（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、
Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族） （ｉｉｉ）有機半導体 （ｉｖ）湿式太陽光発電に用いられるＴｉＯ2などの化
合物 これらの材質の中でも、他の材質と比較して低コストで
の製造が可能であるために現在最も実用化が進んでいる
のが、ＩＶ族半導体である。ＩＶ族半導体は大きく
（ｉ）結晶系半導体と（ｉｉ）非晶質半導体（別名、ア
モルファス半導体とも呼ばれる）に分けられる。
子の材質の種類には、大きく分けて下記の４種類があ
る。 （ｉ）ＩＶ族半導体 （ｉｉ）化合物半導体（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、
Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族） （ｉｉｉ）有機半導体 （ｉｖ）湿式太陽光発電に用いられるＴｉＯ2などの化
合物 これらの材質の中でも、他の材質と比較して低コストで
の製造が可能であるために現在最も実用化が進んでいる
のが、ＩＶ族半導体である。ＩＶ族半導体は大きく
（ｉ）結晶系半導体と（ｉｉ）非晶質半導体（別名、ア
モルファス半導体とも呼ばれる）に分けられる。
【０００５】太陽電池素子として用いられる結晶系半導
体の材質としては、たとえば、単結晶シリコン、単結晶
ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコンなどが
挙げられる。
体の材質としては、たとえば、単結晶シリコン、単結晶
ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコンなどが
挙げられる。
【０００６】また、太陽電池素子として用いられる非晶
質半導体としては、たとえば、アモルファスシリコンな
どが挙げられる。
質半導体としては、たとえば、アモルファスシリコンな
どが挙げられる。
【０００７】ここで、このような半導体からなる材質を
用いて製造された太陽電池素子は、大きく分けて、下記
の３つの種類に分けられる。 （ｉ）ｐｎ接合型 （ｉｉ）ｐｉｎ接合型 （ｉｉｉ）ヘテロ接合型 これらの中でも、一般に、キャリア拡散距離の大きな結
晶系半導体を用いた太陽電池素子ではｐｎ接合型が用い
られることが多い。また、キャリア拡散距離が小さく局
在準位が存在する非晶質半導体でを用いた太陽電池素子
では、キャリアをｉ層（真性層）中の内部電界によりド
リフトで移動させることが有利であるため、ｐｉｎ接合
型が用いられることが多い。
用いて製造された太陽電池素子は、大きく分けて、下記
の３つの種類に分けられる。 （ｉ）ｐｎ接合型 （ｉｉ）ｐｉｎ接合型 （ｉｉｉ）ヘテロ接合型 これらの中でも、一般に、キャリア拡散距離の大きな結
晶系半導体を用いた太陽電池素子ではｐｎ接合型が用い
られることが多い。また、キャリア拡散距離が小さく局
在準位が存在する非晶質半導体でを用いた太陽電池素子
では、キャリアをｉ層（真性層）中の内部電界によりド
リフトで移動させることが有利であるため、ｐｉｎ接合
型が用いられることが多い。
【０００８】そして、一般に、ｐｉｎ接合型の太陽電池
素子は、ガラスなどの絶縁透光性基板上にＳｎＯ2やＩ
ＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜が形成され、その上に非
晶質半導体のｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順に積層されて光
電変換層が形成され、その上に金属薄膜などからなる裏
面電極が積層されてなる構造を有することが多い。ま
た、逆に、金属薄膜などからなる裏面電極の上に非晶質
半導体のｎ層、ｉ層、ｐ層がこの順に積層されて光電変
換層が形成されその上に透明導電膜が積層されてなる構
造を有するｐｉｎ接合型の太陽電池素子も存在する。
素子は、ガラスなどの絶縁透光性基板上にＳｎＯ2やＩ
ＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜が形成され、その上に非
晶質半導体のｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順に積層されて光
電変換層が形成され、その上に金属薄膜などからなる裏
面電極が積層されてなる構造を有することが多い。ま
た、逆に、金属薄膜などからなる裏面電極の上に非晶質
半導体のｎ層、ｉ層、ｐ層がこの順に積層されて光電変
換層が形成されその上に透明導電膜が積層されてなる構
造を有するｐｉｎ接合型の太陽電池素子も存在する。
【０００９】これらのうちｐ−ｉ−ｎ層の順に積層する
方法は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを
兼ねることができること、また、ＳｎＯ2などの耐プラ
ズマ性透明導電膜が開発されて、この上に非晶質半導体
からなる光電変換層をプラズマＣＶＤ法で積層すること
が可能となったことなどの理由から多用されるようにな
り現在の主流となっている。
方法は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを
兼ねることができること、また、ＳｎＯ2などの耐プラ
ズマ性透明導電膜が開発されて、この上に非晶質半導体
からなる光電変換層をプラズマＣＶＤ法で積層すること
が可能となったことなどの理由から多用されるようにな
り現在の主流となっている。
【００１０】ここで、上記のような太陽電池素子を用い
て製造された太陽電池のエネルギー変換効率は、入力と
なる太陽輻射光エネルギーと、太陽電池の端子から出て
くる電気出力エネルギーの比を％で表したものである。
て製造された太陽電池のエネルギー変換効率は、入力と
なる太陽輻射光エネルギーと、太陽電池の端子から出て
くる電気出力エネルギーの比を％で表したものである。
【００１１】すなわち、変換効率ηは、
η＝（太陽電池の電気出力）／（太陽電池に入った太陽
エネルギー）×１００％ と定義することができる。
エネルギー）×１００％ と定義することができる。
【００１２】また、国際電気規格標準化委員会では、変
換効率の測定基準を統一するため、太陽輻射の空気質量
通過条件がＡＭ（ａｉｒ ｍａｓｓ：通過空気質量）
１．５で、１００ｍＷ／ｃｍ2という入力光パワーに対
して、負荷条件を変えた場合の最大電気出力との比を百
分率で表わしたものを公称効率と定義している。
換効率の測定基準を統一するため、太陽輻射の空気質量
通過条件がＡＭ（ａｉｒ ｍａｓｓ：通過空気質量）
１．５で、１００ｍＷ／ｃｍ2という入力光パワーに対
して、負荷条件を変えた場合の最大電気出力との比を百
分率で表わしたものを公称効率と定義している。
【００１３】そして、太陽電池の公称効率ηnは、上記
の条件に基づく太陽電池の出力測定法から求められる最
大出力点電圧Ｖmax、最大出力点電流Ｉmax、開放電圧Ｖ
ocおよび短絡光電流密度Ｉscなどから導くことができ
る。
の条件に基づく太陽電池の出力測定法から求められる最
大出力点電圧Ｖmax、最大出力点電流Ｉmax、開放電圧Ｖ
ocおよび短絡光電流密度Ｉscなどから導くことができ
る。
【００１４】すなわち、太陽光線の入力光パワーをＰin
で表わし、太陽電池の有効受光面積をＳ（ｃｍ2）とす
ると、 ηn＝（Ｖmax・Ｉmax）／（Ｐin・Ｓ）×１００％ ＝（Ｖoc・Ｉsc・ＦＦ）／１００（ｍＷ・ｃｍ-2）×１００％ ＝Ｖoc（Ｖ）・Ｉsc（ｍＡ・ｃｍ-2）ＦＦ（％） で表わすことができる。ただし、上記の式で、ＦＦ＝
（Ｖmax・Ｉmax）／（Ｖoc・Ｉsc）であるものとする。
で表わし、太陽電池の有効受光面積をＳ（ｃｍ2）とす
ると、 ηn＝（Ｖmax・Ｉmax）／（Ｐin・Ｓ）×１００％ ＝（Ｖoc・Ｉsc・ＦＦ）／１００（ｍＷ・ｃｍ-2）×１００％ ＝Ｖoc（Ｖ）・Ｉsc（ｍＡ・ｃｍ-2）ＦＦ（％） で表わすことができる。ただし、上記の式で、ＦＦ＝
（Ｖmax・Ｉmax）／（Ｖoc・Ｉsc）であるものとする。
【００１５】ここで、ＦＦは曲線因子（ｆｉｌｌ ｆａ
ｃｔｏｒ）と呼ばれ、太陽電池の性能のよさを示す重要
な指数として扱われている。
ｃｔｏｒ）と呼ばれ、太陽電池の性能のよさを示す重要
な指数として扱われている。
【００１６】また、上記の式を見れば分かるように、入
力パワーを１００ｍＷ／ｃｍ-2に規格化した測定では、
実験で求められるＶocならびにＩscとＦＦが分かれば、
それらの積を求めることにより、太陽電池の公称効率を
求めることができる。
力パワーを１００ｍＷ／ｃｍ-2に規格化した測定では、
実験で求められるＶocならびにＩscとＦＦが分かれば、
それらの積を求めることにより、太陽電池の公称効率を
求めることができる。
【００１７】一般に、上記のようにして求められる太陽
電池の公称効率は１０〜２０％程度であるのが現状であ
る。すなわち、太陽エネルギーの８０〜９０％程度は電
気エネルギーに変換されず、どこかに消えているわけで
ある。その理由としては、下記のような原因が考えられ
ている。
電池の公称効率は１０〜２０％程度であるのが現状であ
る。すなわち、太陽エネルギーの８０〜９０％程度は電
気エネルギーに変換されず、どこかに消えているわけで
ある。その理由としては、下記のような原因が考えられ
ている。
【００１８】（ｉ）太陽光がセル表面で反射する。たと
えば、シリコン太陽電池のシリコン板の表面は、黒っぽ
い鏡のようであるが、これはセル表面で光が反射するか
らである。一般にこれらの反射を減らすためにセル表面
に反射を防止する膜が施されている。
えば、シリコン太陽電池のシリコン板の表面は、黒っぽ
い鏡のようであるが、これはセル表面で光が反射するか
らである。一般にこれらの反射を減らすためにセル表面
に反射を防止する膜が施されている。
【００１９】（ｉｉ）太陽光の全波長を吸収できない。
太陽光線の大部分は波長０．２〜３μｍ（紫外線、可視
光線、赤外線）からなっているが、太陽光線はこれらの
全波長域を吸収することはできない。どの波長をより効
率よく電気エネルギーに変換するかは、太陽電池の材
質、作り方などにより影響される。
太陽光線の大部分は波長０．２〜３μｍ（紫外線、可視
光線、赤外線）からなっているが、太陽光線はこれらの
全波長域を吸収することはできない。どの波長をより効
率よく電気エネルギーに変換するかは、太陽電池の材
質、作り方などにより影響される。
【００２０】（ｉｉｉ）自由電子、自由ホール発生率が
１００％にならない。光が当たっても自由電子、自由ホ
ールが発生しないことがあり、発生しても寿命があるた
め、電気エネルギーとして取出される前にすぐに消滅し
てしまうことがある。
１００％にならない。光が当たっても自由電子、自由ホ
ールが発生しないことがあり、発生しても寿命があるた
め、電気エネルギーとして取出される前にすぐに消滅し
てしまうことがある。
【００２１】（ｉｖ）自由電子、自由ホールの収量が１
００％にならない。ｐｎ接合面などで発生、分離された
自由電子、自由ホールは、電極方向に移動中にある程度
消滅する。
００％にならない。ｐｎ接合面などで発生、分離された
自由電子、自由ホールは、電極方向に移動中にある程度
消滅する。
【００２２】（ｖ）太陽電池内部に抵抗がある。シリコ
ン材料や電極部などに電気抵抗があり、発生した電気を
全部外部に取出すことができないため、ＦＦが低下す
る。
ン材料や電極部などに電気抵抗があり、発生した電気を
全部外部に取出すことができないため、ＦＦが低下す
る。
【００２３】すなわち、これらの原因を除去あるいは低
減することにより、現在の太陽電池の公称効率をさらに
向上させることができるといえる。
減することにより、現在の太陽電池の公称効率をさらに
向上させることができるといえる。
【００２４】また、これらの努力に加えて、太陽電池の
基板上により多くの光電変換層を設ける集積化の高度化
により、太陽電池の公称効率を向上させようという取り
組みも行なわれている。
基板上により多くの光電変換層を設ける集積化の高度化
により、太陽電池の公称効率を向上させようという取り
組みも行なわれている。
【００２５】たとえば、多重接合型とよばれる太陽電池
素子においては、多数の光電変換層を光の進行方向に積
層することにより、短波長側の光から順次各光電変換層
に吸収され、それぞれの禁止帯幅Ｅｇに見合った電圧を
発生するように構造が設計されている。
素子においては、多数の光電変換層を光の進行方向に積
層することにより、短波長側の光から順次各光電変換層
に吸収され、それぞれの禁止帯幅Ｅｇに見合った電圧を
発生するように構造が設計されている。
【００２６】また、光電変換層における光の吸収効率を
高めるために、太陽電池素子の裏面電極として、Ａｇ、
Ａｌなど反射率の高い材料を使用し、また光電変換層と
裏面電極の間に透明電極を挟むことで光を散乱させ、光
電変換層中における入射光の光路長を大きくして、太陽
電池の変換効率を向上させる方法も併せて用いられるこ
とが多い。この際、透明電極としては、たとえば、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯ、ＩＴＯなどを含む材質が使用されること
が多い。
高めるために、太陽電池素子の裏面電極として、Ａｇ、
Ａｌなど反射率の高い材料を使用し、また光電変換層と
裏面電極の間に透明電極を挟むことで光を散乱させ、光
電変換層中における入射光の光路長を大きくして、太陽
電池の変換効率を向上させる方法も併せて用いられるこ
とが多い。この際、透明電極としては、たとえば、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯ、ＩＴＯなどを含む材質が使用されること
が多い。
【００２７】また、太陽電池素子の発電領域１箇所にお
いて発生する電圧をより高めるために、２層ないし３層
に光電変換層を積層した発電領域を有する太陽電池素子
の開発も近年盛んに行なわれている。さらに、太陽光線
の有する異なる波長のエネルギーを有効に利用するため
に、上部光電変換層と下部光電変換層のバンドギャップ
が異なる、マルチバンドギャップ型の発電領域を有する
太陽電池素子の開発も進められている。
いて発生する電圧をより高めるために、２層ないし３層
に光電変換層を積層した発電領域を有する太陽電池素子
の開発も近年盛んに行なわれている。さらに、太陽光線
の有する異なる波長のエネルギーを有効に利用するため
に、上部光電変換層と下部光電変換層のバンドギャップ
が異なる、マルチバンドギャップ型の発電領域を有する
太陽電池素子の開発も進められている。
【００２８】ここで、一般に、エレクトロニクス機器を
太陽電池で駆動したり、電力用として太陽電池を用いる
場合においては、発電領域１箇所において発生する電圧
が１Ｖ以下であるため、複数個の発電領域を直列に接続
した構造からなる大面積を有する太陽電池素子を用いる
必要がある。
太陽電池で駆動したり、電力用として太陽電池を用いる
場合においては、発電領域１箇所において発生する電圧
が１Ｖ以下であるため、複数個の発電領域を直列に接続
した構造からなる大面積を有する太陽電池素子を用いる
必要がある。
【００２９】たとえば、一般的な太陽電池素子は、絶縁
性基板上にパターニングプロセスなどを用いて作成され
るが、この場合、１枚のガラス基板などの透光性絶縁基
板上に、透明電極、光電変換層および裏面電極を有する
複数の発電領域が形成され、さらに、これらの隣接する
発電領域が直列接続されたような構造が多く用いられて
いる。
性基板上にパターニングプロセスなどを用いて作成され
るが、この場合、１枚のガラス基板などの透光性絶縁基
板上に、透明電極、光電変換層および裏面電極を有する
複数の発電領域が形成され、さらに、これらの隣接する
発電領域が直列接続されたような構造が多く用いられて
いる。
【００３０】また、上記の太陽電池素子のパターニング
プロセスにおいては、従来は樹脂マスクなどを用いたエ
ッチングによるパターニングが行なわれてきた。しか
し、このような方法では、積層構造の形成に多くのプロ
セスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法に制約が
あり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が小さく
なりやすく、ウェットプロセスのため光電変換層中にピ
ンホールが発生しやすく、曲面基板ではパターニングが
難しいなどの問題点を有している。
プロセスにおいては、従来は樹脂マスクなどを用いたエ
ッチングによるパターニングが行なわれてきた。しか
し、このような方法では、積層構造の形成に多くのプロ
セスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法に制約が
あり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が小さく
なりやすく、ウェットプロセスのため光電変換層中にピ
ンホールが発生しやすく、曲面基板ではパターニングが
難しいなどの問題点を有している。
【００３１】これに対して、レーザの照射による加熱を
利用したパターニングが近年開発され、盛んに用いられ
ている。このレーザを用いたパターニング方式は、積層
構造の形成プロセスの減少を図ることができ、大面積の
基板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面状な
どの任意の構造の基板上に太陽電池素子の製造が可能で
あり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大で
き、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点
を有する。
利用したパターニングが近年開発され、盛んに用いられ
ている。このレーザを用いたパターニング方式は、積層
構造の形成プロセスの減少を図ることができ、大面積の
基板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面状な
どの任意の構造の基板上に太陽電池素子の製造が可能で
あり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大で
き、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点
を有する。
【００３２】特に、従来の樹脂マスクなどを用いたエッ
チングによるパターニングにおいては隣接する発電領域
との距離が３ｍｍ程度必要であったところ、レーザの照
射による加熱を利用したパターニングを採用することに
よって該距離を０．５ｍｍ以下に短縮することができ
る。そのため、レーザの照射による加熱を利用したパタ
ーニングを採用することによって、太陽電池の基板内の
発電領域の有効面積の増大を通じて、太陽電池素子の単
位面積当たりの出力を３０％以上向上させることができ
る。
チングによるパターニングにおいては隣接する発電領域
との距離が３ｍｍ程度必要であったところ、レーザの照
射による加熱を利用したパターニングを採用することに
よって該距離を０．５ｍｍ以下に短縮することができ
る。そのため、レーザの照射による加熱を利用したパタ
ーニングを採用することによって、太陽電池の基板内の
発電領域の有効面積の増大を通じて、太陽電池素子の単
位面積当たりの出力を３０％以上向上させることができ
る。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】このような光電変換層
を積層した発電領域を有する太陽電池素子（本明細書に
おいて、積層型太陽電池素子とも呼称する）において
は、たとえば該発電領域が上部光電変換層（本明細書に
おいて、上部セルとも呼称する）と下部光電変換層（本
明細書において、下部セルとも呼称する）からなる二層
構造の発電領域で有る場合には、上部セルと下部セルの
電流値が同じ値になったときに、その積層型太陽電池素
子の発電効率は最大になるのが一般的である。
を積層した発電領域を有する太陽電池素子（本明細書に
おいて、積層型太陽電池素子とも呼称する）において
は、たとえば該発電領域が上部光電変換層（本明細書に
おいて、上部セルとも呼称する）と下部光電変換層（本
明細書において、下部セルとも呼称する）からなる二層
構造の発電領域で有る場合には、上部セルと下部セルの
電流値が同じ値になったときに、その積層型太陽電池素
子の発電効率は最大になるのが一般的である。
【００３４】ここで、上部セルとしてアモルファスシリ
コン薄膜の積層体、下部セルとして微結晶シリコン薄膜
の積層体を有する発電領域を備えた太陽電池素子を用い
て太陽光発電を行なった場合、太陽電池素子の発電効率
を向上させるためには、上部セルの膜厚を増加させて、
上部セルで発生する電流値を増大させることにより、上
部セルと下部セルの電流値のバランスを取ることが考え
られる。
コン薄膜の積層体、下部セルとして微結晶シリコン薄膜
の積層体を有する発電領域を備えた太陽電池素子を用い
て太陽光発電を行なった場合、太陽電池素子の発電効率
を向上させるためには、上部セルの膜厚を増加させて、
上部セルで発生する電流値を増大させることにより、上
部セルと下部セルの電流値のバランスを取ることが考え
られる。
【００３５】しかし、このような太陽電池素子の上部セ
ルの膜厚を大きくしていくと、上部セルと下部セルで発
生する電流値のバランスは取れるが、上部セルの膜厚が
大きくなるために上部セルにおける光劣化が大きくな
り、かえって太陽電池素子の発電効率が低下するという
問題があった。
ルの膜厚を大きくしていくと、上部セルと下部セルで発
生する電流値のバランスは取れるが、上部セルの膜厚が
大きくなるために上部セルにおける光劣化が大きくな
り、かえって太陽電池素子の発電効率が低下するという
問題があった。
【００３６】そして、上記の問題を克服するには、この
ような太陽電池素子の上部セルと下部セルの間に上部セ
ルおよび下部セルと光の屈折率の異なる透明導電膜（本
明細書において、中間透明導電膜とも呼称する）を挿入
することにより、中間透明導電膜で光を反射させ、上部
セルの膜厚が小さくても上部セルにおいて高い電流値を
発生させることが考えられる。
ような太陽電池素子の上部セルと下部セルの間に上部セ
ルおよび下部セルと光の屈折率の異なる透明導電膜（本
明細書において、中間透明導電膜とも呼称する）を挿入
することにより、中間透明導電膜で光を反射させ、上部
セルの膜厚が小さくても上部セルにおいて高い電流値を
発生させることが考えられる。
【００３７】ここで、このような積層型太陽電池が十分
な電圧を発生させるためには、複数の光電変換層を積層
した発電領域が直列接続した構造の積層構造（本明細書
において、直列積層構造とも呼称する）を有することが
必要である。ところが、上部セルと下部セルの間に透明
導電膜を有する構造を備えた積層型太陽電池素子におい
ては、レーザの照射による加熱を利用したパターニング
（本明細書において、レーザパターニングとも呼称す
る）などの従来公知の方法によって直列積層構造を形成
すると、上部セルにおいて短絡が生じ、積層型太陽電池
素子の出力が低下するという問題があった。
な電圧を発生させるためには、複数の光電変換層を積層
した発電領域が直列接続した構造の積層構造（本明細書
において、直列積層構造とも呼称する）を有することが
必要である。ところが、上部セルと下部セルの間に透明
導電膜を有する構造を備えた積層型太陽電池素子におい
ては、レーザの照射による加熱を利用したパターニング
（本明細書において、レーザパターニングとも呼称す
る）などの従来公知の方法によって直列積層構造を形成
すると、上部セルにおいて短絡が生じ、積層型太陽電池
素子の出力が低下するという問題があった。
【００３８】すなわち、上部セルと下部セルの間に中間
透明導電膜が形成された構造を有する太陽電池素子にお
いて直列積層構造を形成するには、裏面電極と表面電極
を導電性材料を充填したコンタクトラインで接続して隣
接する発電領域間を直列接続することが必要である。し
かし、このような構造を有する太陽電池素子では、レー
ザパターニングなどの従来公知の方法を用いてこのよう
なコンタクトラインを形成すると、コンタクトラインと
中間透明導電膜とが直接に接触してしまう場合が多い。
透明導電膜が形成された構造を有する太陽電池素子にお
いて直列積層構造を形成するには、裏面電極と表面電極
を導電性材料を充填したコンタクトラインで接続して隣
接する発電領域間を直列接続することが必要である。し
かし、このような構造を有する太陽電池素子では、レー
ザパターニングなどの従来公知の方法を用いてこのよう
なコンタクトラインを形成すると、コンタクトラインと
中間透明導電膜とが直接に接触してしまう場合が多い。
【００３９】たとえば、中間透明導電膜１を挿入しない
場合と同様の、一般的な直列積層構造で上部セルと下部
セルの二層構造からなる発電領域を有する直列積層型太
陽電池を作製した場合、図５に示したような構造にな
る。ところが、このような直列積層構造にした場合、上
部セル２と下部セル３の間に中間透明導電膜１が形成さ
れているため、裏面電極６と表面電極５を電気的に接続
するコンタクトラインの開溝９を形成して隣接する発電
領域間を接続すると、中間透明導電膜１とコンタクトラ
インの開溝９とが直接に接触することとなる。そのた
め、上部セル２が短絡状態になり、この直列積層型太陽
電池素子の出力が、本来の出力の半分以下になってしま
うという問題が生じる。
場合と同様の、一般的な直列積層構造で上部セルと下部
セルの二層構造からなる発電領域を有する直列積層型太
陽電池を作製した場合、図５に示したような構造にな
る。ところが、このような直列積層構造にした場合、上
部セル２と下部セル３の間に中間透明導電膜１が形成さ
れているため、裏面電極６と表面電極５を電気的に接続
するコンタクトラインの開溝９を形成して隣接する発電
領域間を接続すると、中間透明導電膜１とコンタクトラ
インの開溝９とが直接に接触することとなる。そのた
め、上部セル２が短絡状態になり、この直列積層型太陽
電池素子の出力が、本来の出力の半分以下になってしま
うという問題が生じる。
【００４０】そして、このような問題を克服するべく、
現在、多くの方面において多大な研究開発の努力が払わ
れている。たとえば、特開平９−１２９９０３号公報に
は、図６に示したような直列積層構造が開示されてい
る。しかし、図６に示したような直列積層構造にした場
合、表面電極１と上部セル２と中間透明導電膜１を同時
にレーザパターニングした場合、表面電極１が十分に加
工されないと、表面電極１同士は発電領域間で分離がで
きた場合でも、上部セル２の側面に昇華された表面電極
５が再付着し、その後、超音波洗浄等の洗浄を行った場
合でも、中間透明導電膜１と表面電極５との間に短絡が
生じて太陽電池素子の出力の低下を招く場合があり、太
陽電池素子の製造工程における歩留まりの低下の原因と
なるという問題があった。
現在、多くの方面において多大な研究開発の努力が払わ
れている。たとえば、特開平９−１２９９０３号公報に
は、図６に示したような直列積層構造が開示されてい
る。しかし、図６に示したような直列積層構造にした場
合、表面電極１と上部セル２と中間透明導電膜１を同時
にレーザパターニングした場合、表面電極１が十分に加
工されないと、表面電極１同士は発電領域間で分離がで
きた場合でも、上部セル２の側面に昇華された表面電極
５が再付着し、その後、超音波洗浄等の洗浄を行った場
合でも、中間透明導電膜１と表面電極５との間に短絡が
生じて太陽電池素子の出力の低下を招く場合があり、太
陽電池素子の製造工程における歩留まりの低下の原因と
なるという問題があった。
【００４１】さらに、図６に示したような直列積層構造
を有する太陽電池素子においては、下部セル３の材質と
して微結晶シリコンを含む材質を用いて、ＣＶＤ法によ
り下部セル３を形成する場合には下部セル３は２μｍ以
上の分厚い膜厚を必要とし、その上、下部セル３と絶縁
透光性基板４とが直接接触する部位が存在するため、下
部セル３の形成工程において、下部セル３の成膜条件に
よっては、下部セル３の剥離が高い頻度で生じ、信頼性
に乏しくなり、太陽電池素子の製造工程における歩留ま
りが低下し、素子の効率を向上させるのに制約を受ける
という問題点がある。
を有する太陽電池素子においては、下部セル３の材質と
して微結晶シリコンを含む材質を用いて、ＣＶＤ法によ
り下部セル３を形成する場合には下部セル３は２μｍ以
上の分厚い膜厚を必要とし、その上、下部セル３と絶縁
透光性基板４とが直接接触する部位が存在するため、下
部セル３の形成工程において、下部セル３の成膜条件に
よっては、下部セル３の剥離が高い頻度で生じ、信頼性
に乏しくなり、太陽電池素子の製造工程における歩留ま
りが低下し、素子の効率を向上させるのに制約を受ける
という問題点がある。
【００４２】さらに、通常、表面電極５のレーザースク
ライブ後にセル間の分離抵抗を測定し、分離が取れてい
ない場合、その後の工程に流れないようにしたり、加工
不良場所をリペア―することにより、材料の有効利用を
図ったり、平均出力の向上を図るが、図６の構造のプロ
セスでは確認及びリペアーができないため、問題点とな
る。
ライブ後にセル間の分離抵抗を測定し、分離が取れてい
ない場合、その後の工程に流れないようにしたり、加工
不良場所をリペア―することにより、材料の有効利用を
図ったり、平均出力の向上を図るが、図６の構造のプロ
セスでは確認及びリペアーができないため、問題点とな
る。
【００４３】また、特開平９−１２９９０６号公報に
は、図７に示したような直列積層構造が開示されてい
る。図７に示したような直列積層構造を有する太陽電池
素子においても、下部セル３の材質として微結晶シリコ
ンを含む材質を用いて、ＣＶＤ法により下部セル３を形
成する場合には下部セルは２μｍ以上の分厚い膜厚を必
要とし、その上、下部セル３と絶縁透光性基板４とが直
接接触する部位が存在するため、下部セル３の形成工程
において、下部セル３の成膜条件によっては、下部セル
３の剥離が高い頻度で生じ、信頼性に乏しくなり、太陽
電池素子の製造工程における歩留まりが低下し、素子の
効率を向上させるのに制約を受けるという問題点があ
る。
は、図７に示したような直列積層構造が開示されてい
る。図７に示したような直列積層構造を有する太陽電池
素子においても、下部セル３の材質として微結晶シリコ
ンを含む材質を用いて、ＣＶＤ法により下部セル３を形
成する場合には下部セルは２μｍ以上の分厚い膜厚を必
要とし、その上、下部セル３と絶縁透光性基板４とが直
接接触する部位が存在するため、下部セル３の形成工程
において、下部セル３の成膜条件によっては、下部セル
３の剥離が高い頻度で生じ、信頼性に乏しくなり、太陽
電池素子の製造工程における歩留まりが低下し、素子の
効率を向上させるのに制約を受けるという問題点があ
る。
【００４４】上記のように、上部セルと下部セルの間に
中間透明導電膜が形成された直列積層構造を有する太陽
電池素子を形成しようとすると、裏面電極と中間透明導
電膜が短絡状態になることを防ぐためには、特定の構造
を採用する必要があるが、従来公知の構造においては、
太陽電池素子の信頼性が低下したり、太陽電池素子の製
造工程の歩留まりが低下するという問題が生じるという
問題は克服できていない。
中間透明導電膜が形成された直列積層構造を有する太陽
電池素子を形成しようとすると、裏面電極と中間透明導
電膜が短絡状態になることを防ぐためには、特定の構造
を採用する必要があるが、従来公知の構造においては、
太陽電池素子の信頼性が低下したり、太陽電池素子の製
造工程の歩留まりが低下するという問題が生じるという
問題は克服できていない。
【００４５】そこで、上記の現状に基づき、本発明の課
題は、光の散乱を増加させる効果に優れ、単位面積当た
りの発電効率に優れ、製造工程における信頼性および歩
留まりが高い、直列積層構造を有する太陽電池素子を提
供することである。
題は、光の散乱を増加させる効果に優れ、単位面積当た
りの発電効率に優れ、製造工程における信頼性および歩
留まりが高い、直列積層構造を有する太陽電池素子を提
供することである。
【００４６】また、本発明の別の課題は、光の散乱を増
加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率に優れ
た、直列積層構造を有する太陽電池素子の信頼性および
歩留まりが高い製造方法を提供することである。
加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率に優れ
た、直列積層構造を有する太陽電池素子の信頼性および
歩留まりが高い製造方法を提供することである。
【００４７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するには、複数の光電変換層の間に中間透明導
電膜を挿入するとともに、該中間透明導電膜とコンタク
トラインとが直接接触しないような構造を形成すればよ
いとの着想を得、そのような構造の直列積層構造を形成
することができ、かつ信頼性および歩留まりが高い太陽
電池素子の構造および製造方法を見出すべく、多くの新
規な直列積層構造について、多くの製造プロセスの組合
せによる実験を行ない、鋭意検討を重ねた。
題を解決するには、複数の光電変換層の間に中間透明導
電膜を挿入するとともに、該中間透明導電膜とコンタク
トラインとが直接接触しないような構造を形成すればよ
いとの着想を得、そのような構造の直列積層構造を形成
することができ、かつ信頼性および歩留まりが高い太陽
電池素子の構造および製造方法を見出すべく、多くの新
規な直列積層構造について、多くの製造プロセスの組合
せによる実験を行ない、鋭意検討を重ねた。
【００４８】そして、検討の末に、本発明者らは、中間
透明導電膜とコンタクトラインとの間に不導体および／
または半導体からなる単一または複数の部材を備え、中
間透明導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構
造を有する直列積層型の太陽電池素子は、光の散乱を増
加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率に優
れ、かつ製造工程における信頼性および歩留まりが高い
ことを見出した。
透明導電膜とコンタクトラインとの間に不導体および／
または半導体からなる単一または複数の部材を備え、中
間透明導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構
造を有する直列積層型の太陽電池素子は、光の散乱を増
加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率に優
れ、かつ製造工程における信頼性および歩留まりが高い
ことを見出した。
【００４９】さらに、本発明者らは、加工面でのビーム
断面の最大直径を変えることにより、上記の構造を有す
る太陽電池素子の製造工程において、さらに高い信頼性
および歩留まりを実現することができることを見出し、
本発明を完成した。
断面の最大直径を変えることにより、上記の構造を有す
る太陽電池素子の製造工程において、さらに高い信頼性
および歩留まりを実現することができることを見出し、
本発明を完成した。
【００５０】すなわち、本発明の太陽電池素子は、絶縁
透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導体膜を積
層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域と、
隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極を電気
的に接続するコンタクトラインとを備え、複数の発電領
域が直列接続されている太陽電池素子であって、１つの
発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで積層された２
以上の光電変換層を有し、中間透明導電膜とコンタクト
ラインとの間に不導体および／または半導体からなる単
一または複数の部材を備え、中間透明導電膜とコンタク
トラインとは直接接触しない構造を有することを特徴と
する。
透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導体膜を積
層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域と、
隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極を電気
的に接続するコンタクトラインとを備え、複数の発電領
域が直列接続されている太陽電池素子であって、１つの
発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで積層された２
以上の光電変換層を有し、中間透明導電膜とコンタクト
ラインとの間に不導体および／または半導体からなる単
一または複数の部材を備え、中間透明導電膜とコンタク
トラインとは直接接触しない構造を有することを特徴と
する。
【００５１】ここで、本発明の太陽電池素子において
は、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで積
層された２つの光電変換層を有することが好ましい。
は、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで積
層された２つの光電変換層を有することが好ましい。
【００５２】また、本発明の太陽電池素子においては、
中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えられた
不導体および／または半導体からなる単一または複数の
部材は、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光
電変換層の一部と同一の組成の材質からなる部材である
ことが望ましい。
中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えられた
不導体および／または半導体からなる単一または複数の
部材は、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光
電変換層の一部と同一の組成の材質からなる部材である
ことが望ましい。
【００５３】さらに、本発明の太陽電池素子において
は、中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えら
れた不導体および／または半導体からなる単一または複
数の部材は、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられ
た光電変換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電
変換層中において最も光入射側に設けられた半導体膜と
同一の組成の半導体からなる部材であることが推奨され
る。
は、中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えら
れた不導体および／または半導体からなる単一または複
数の部材は、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられ
た光電変換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電
変換層中において最も光入射側に設けられた半導体膜と
同一の組成の半導体からなる部材であることが推奨され
る。
【００５４】そして、本発明の太陽電池素子において
は、中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えら
れた不導体および／または半導体からなる単一または複
数の部材は、該中間透明導電膜よりも入光側に設けられ
た光電変換層の一部と同一の組成の材質からなる部位
と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変
換層の一部と同一の組成の材質とからなる部位との複合
した部材であってもよい。
は、中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えら
れた不導体および／または半導体からなる単一または複
数の部材は、該中間透明導電膜よりも入光側に設けられ
た光電変換層の一部と同一の組成の材質からなる部位
と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変
換層の一部と同一の組成の材質とからなる部位との複合
した部材であってもよい。
【００５５】また、本発明の太陽電池素子においては、
中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えられた
不導体および／または半導体からなる単一または複数の
部材は、該中間透明導電膜よりも入光側に設けられた光
電変換層に含まれる単一または複数の半導体膜と同一の
組成の単一または複数の半導体からなる部位と、該中間
透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変換層に含ま
れる半導体膜であって、かつ該光電変換層中において最
も光入射側に設けられた半導体膜と同一の組成の半導体
からなる部位との複合した部材であってもよい。
中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に備えられた
不導体および／または半導体からなる単一または複数の
部材は、該中間透明導電膜よりも入光側に設けられた光
電変換層に含まれる単一または複数の半導体膜と同一の
組成の単一または複数の半導体からなる部位と、該中間
透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変換層に含ま
れる半導体膜であって、かつ該光電変換層中において最
も光入射側に設けられた半導体膜と同一の組成の半導体
からなる部位との複合した部材であってもよい。
【００５６】ここで、本発明の太陽電池素子において
は、光電変換層を構成する半導体膜は、結晶シリコン系
半導体膜または非晶質シリコン系半導体膜であることが
好ましい。また、本発明の太陽電池素子においては、表
面電極は、酸化亜鉛、酸化スズまたはＩＴＯを含む材質
を用いた透明導電膜からなることが望ましい。
は、光電変換層を構成する半導体膜は、結晶シリコン系
半導体膜または非晶質シリコン系半導体膜であることが
好ましい。また、本発明の太陽電池素子においては、表
面電極は、酸化亜鉛、酸化スズまたはＩＴＯを含む材質
を用いた透明導電膜からなることが望ましい。
【００５７】さらに、本発明の太陽電池素子において
は、半導体膜を積層した光電変換層は、ａ−Ｓｉ：Ｈの
ｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換層および／ま
たはμｃ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる
光電変換層であることが推奨される。そして、本発明の
太陽電池素子においては、裏面電極は、酸化亜鉛、酸化
スズまたはＩＴＯを含む材質を用いた透明導電膜と、Ａ
ｇまたはＡｌを含む材質を用いた金属膜とを積層した構
造であることが好ましい。
は、半導体膜を積層した光電変換層は、ａ−Ｓｉ：Ｈの
ｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換層および／ま
たはμｃ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる
光電変換層であることが推奨される。そして、本発明の
太陽電池素子においては、裏面電極は、酸化亜鉛、酸化
スズまたはＩＴＯを含む材質を用いた透明導電膜と、Ａ
ｇまたはＡｌを含む材質を用いた金属膜とを積層した構
造であることが好ましい。
【００５８】また、本発明の太陽電池素子においては、
コンタクトラインは、裏面電極の一部と同一の組成から
なる材質を用いた部材であることが望ましい。そして、
本発明の太陽電池素子においては、中間透明導電膜は、
酸化亜鉛、酸化スズまたはＩＴＯを含む材質を用いた透
明導電膜からなることが好ましい。
コンタクトラインは、裏面電極の一部と同一の組成から
なる材質を用いた部材であることが望ましい。そして、
本発明の太陽電池素子においては、中間透明導電膜は、
酸化亜鉛、酸化スズまたはＩＴＯを含む材質を用いた透
明導電膜からなることが好ましい。
【００５９】ここで、本発明は、上記の太陽電池素子の
製造方法であって、Ａ工程として、光電変換層を形成
し、該光電変換層の裏面側に該光電変換層に接触するよ
うに中間透明導電膜を形成する工程と、Ｂ工程として、
該中間透明導電膜および該中間透明導電膜と表面電極と
に挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側の表面に至
る中間透明導電膜分離ラインを形成する工程と、Ｃ工程
として、該中間透明導電膜の裏面側および該中間透明導
電膜分離ライン内に、該中間透明導電膜および該中間透
明導電膜分離ラインの外郭に接触するように別の光電変
換層を形成する工程と、Ｄ工程として、裏面電極と表面
電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側の表
面に至るコンタクトラインの開溝を形成する工程を含
み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面による前記
中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面または曲面
による該コンタクトラインの開溝の断面を包含すること
を特徴とする太陽電池素子の製造方法を含む。
製造方法であって、Ａ工程として、光電変換層を形成
し、該光電変換層の裏面側に該光電変換層に接触するよ
うに中間透明導電膜を形成する工程と、Ｂ工程として、
該中間透明導電膜および該中間透明導電膜と表面電極と
に挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側の表面に至
る中間透明導電膜分離ラインを形成する工程と、Ｃ工程
として、該中間透明導電膜の裏面側および該中間透明導
電膜分離ライン内に、該中間透明導電膜および該中間透
明導電膜分離ラインの外郭に接触するように別の光電変
換層を形成する工程と、Ｄ工程として、裏面電極と表面
電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側の表
面に至るコンタクトラインの開溝を形成する工程を含
み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面による前記
中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面または曲面
による該コンタクトラインの開溝の断面を包含すること
を特徴とする太陽電池素子の製造方法を含む。
【００６０】また、本発明は、上記の太陽電池素子の製
造方法であって、Ａ工程として、光電変換層を形成し、
該光電変換層の裏面側に該光電変換層に接触するように
中間透明導電膜を形成する工程と、Ｂ工程として、該中
間透明導電膜を貫通し、かつ前記光電変換層を一部除去
する中間透明導電膜分離ラインを形成する工程と、Ｃ工
程として、該中間透明導電膜の裏面側および該中間透明
導電膜分離ライン内に、該中間透明導電膜および該中間
透明導電膜分離ラインの外郭に接触するように別の光電
変換層を形成する工程と、Ｄ工程として、裏面電極と表
面電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側の
表面に至るコンタクトラインの開溝を形成する工程を含
み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面による前記
中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面または曲面
による該コンタクトラインの開溝の断面を包含すること
を特徴とする太陽電池素子の製造方法も含む。
造方法であって、Ａ工程として、光電変換層を形成し、
該光電変換層の裏面側に該光電変換層に接触するように
中間透明導電膜を形成する工程と、Ｂ工程として、該中
間透明導電膜を貫通し、かつ前記光電変換層を一部除去
する中間透明導電膜分離ラインを形成する工程と、Ｃ工
程として、該中間透明導電膜の裏面側および該中間透明
導電膜分離ライン内に、該中間透明導電膜および該中間
透明導電膜分離ラインの外郭に接触するように別の光電
変換層を形成する工程と、Ｄ工程として、裏面電極と表
面電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側の
表面に至るコンタクトラインの開溝を形成する工程を含
み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面による前記
中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面または曲面
による該コンタクトラインの開溝の断面を包含すること
を特徴とする太陽電池素子の製造方法も含む。
【００６１】そして、本発明の太陽電池素子の製造方法
においては、レーザを照射することにより中間透明導電
膜分離ラインおよびコンタクトラインの開溝を形成する
ことが好ましい。
においては、レーザを照射することにより中間透明導電
膜分離ラインおよびコンタクトラインの開溝を形成する
ことが好ましい。
【００６２】また、本発明の太陽電池素子の製造方法に
おいては、Ｄ工程において用いるレーザのビーム断面の
最大直径は、Ｂ工程において用いるレーザのビーム断面
の最大直径より小さいことが望ましい。
おいては、Ｄ工程において用いるレーザのビーム断面の
最大直径は、Ｂ工程において用いるレーザのビーム断面
の最大直径より小さいことが望ましい。
【００６３】また、本発明の太陽電池素子の製造方法に
おいては、中間透明導電膜はスパッタリング法を用いて
形成されることが望ましい。さらに、本発明の太陽電池
素子の製造方法においては、光電変換層はプラズマＣＶ
Ｄ法を用いて形成されることが推奨される。
おいては、中間透明導電膜はスパッタリング法を用いて
形成されることが望ましい。さらに、本発明の太陽電池
素子の製造方法においては、光電変換層はプラズマＣＶ
Ｄ法を用いて形成されることが推奨される。
【００６４】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示して本発明
をより詳細に説明する。
をより詳細に説明する。
【００６５】＜太陽電池素子の構造＞本発明の太陽電池
素子は、絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、
半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する
発電領域と、隣接する発電領域同士の表面電極および裏
面電極を電気的に接続するコンタクトラインとを備え、
複数の発電領域が直列接続されている太陽電池素子であ
って、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで
積層された２以上の光電変換層を有し、中間透明導電膜
とコンタクトラインとの間に不導体および／または半導
体からなる単一または複数の部材を備え、中間透明導電
膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を有する
ことを特徴とする。
素子は、絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、
半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する
発電領域と、隣接する発電領域同士の表面電極および裏
面電極を電気的に接続するコンタクトラインとを備え、
複数の発電領域が直列接続されている太陽電池素子であ
って、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで
積層された２以上の光電変換層を有し、中間透明導電膜
とコンタクトラインとの間に不導体および／または半導
体からなる単一または複数の部材を備え、中間透明導電
膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を有する
ことを特徴とする。
【００６６】＜絶縁透光性基板＞本発明の太陽電池素子
に用いる絶縁透光性基板は、絶縁性および透光性を有し
ていれば、特に限定されず、一般に太陽電池素子に用い
られる基板を使用することができる。本発明に用いる絶
縁透光性基板の具体例としては、ガラス、石英、透明性
を有するプラスチックなどを材質として用いた基板が挙
げられる。
に用いる絶縁透光性基板は、絶縁性および透光性を有し
ていれば、特に限定されず、一般に太陽電池素子に用い
られる基板を使用することができる。本発明に用いる絶
縁透光性基板の具体例としては、ガラス、石英、透明性
を有するプラスチックなどを材質として用いた基板が挙
げられる。
【００６７】ただし、本発明に用いる絶縁透光性基板
は、全ての部位が絶縁性を有する必要はなく、少なくと
も電極形成面が絶縁されていれば使用可能である。すな
わち、導電性の基板であっても、電極形成面を絶縁物で
覆うことにより、本発明に用いる絶縁透光性基板として
使用することができる。
は、全ての部位が絶縁性を有する必要はなく、少なくと
も電極形成面が絶縁されていれば使用可能である。すな
わち、導電性の基板であっても、電極形成面を絶縁物で
覆うことにより、本発明に用いる絶縁透光性基板として
使用することができる。
【００６８】＜表面電極＞本発明の太陽電池素子に用い
る表面電極は、透光性基板上に形成される。ここで、本
発明に用いる表面電極は、導電性および透光性を有して
いれば、特に限定されず、一般に太陽電池素子に用いら
れる表面電極を使用することができる。本発明に用いる
表面電極としては、透明性および導電性を有する材質か
らなる膜状の電極（本明細書において、透明導電膜とも
呼称する）が好ましい。
る表面電極は、透光性基板上に形成される。ここで、本
発明に用いる表面電極は、導電性および透光性を有して
いれば、特に限定されず、一般に太陽電池素子に用いら
れる表面電極を使用することができる。本発明に用いる
表面電極としては、透明性および導電性を有する材質か
らなる膜状の電極（本明細書において、透明導電膜とも
呼称する）が好ましい。
【００６９】ただし、本発明に用いる表面電極は、全て
の部位が透明性を有する必要はなく、少なくとも一部の
部位が透明性を有し、太陽光発電に必要とされる量の光
を透過することのできる透明性を有していれば使用可能
である。すなわち、金属などの透明性を有さない材質を
用いた電極であっても、たとえば構造が格子状であれば
透光性を有するため、本発明に用いる表面電極として使
用可能である。
の部位が透明性を有する必要はなく、少なくとも一部の
部位が透明性を有し、太陽光発電に必要とされる量の光
を透過することのできる透明性を有していれば使用可能
である。すなわち、金属などの透明性を有さない材質を
用いた電極であっても、たとえば構造が格子状であれば
透光性を有するため、本発明に用いる表面電極として使
用可能である。
【００７０】本発明に用いる表面電極の具体例として
は、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用い
た透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズには、Ｓ
ｎＯ2だけでなく、ＳｎmＯn（ここで、ｍおよびｎは正
の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含まれるも
のとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけでなく、Ｚ
ｎm'Ｏn'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整数）で表わ
される各種組成の酸化亜鉛が含まれるものとする。ま
た、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅの
略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。
は、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用い
た透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズには、Ｓ
ｎＯ2だけでなく、ＳｎmＯn（ここで、ｍおよびｎは正
の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含まれるも
のとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけでなく、Ｚ
ｎm'Ｏn'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整数）で表わ
される各種組成の酸化亜鉛が含まれるものとする。ま
た、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅの
略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。
【００７１】ここで、ＩＴＯとＳｎＯ2とも透光性の点
では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩ
ＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ2が優れ
ていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べ
て材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ
2はａ−Ｓｉ膜形成時にプラズマによる表面の還元が問
題となる場合があるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が
高い。また、ＺｎＯには長波長光の透過率も高いという
利点もある。
では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩ
ＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ2が優れ
ていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べ
て材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ
2はａ−Ｓｉ膜形成時にプラズマによる表面の還元が問
題となる場合があるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が
高い。また、ＺｎＯには長波長光の透過率も高いという
利点もある。
【００７２】また、本発明に用いる表面電極がＺｎＯを
含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透明導
電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物をドー
プしてもよい。これらの不純物のうちでは、より低抵抗
化する性質に優れたＧａをドープすることが好ましい。
含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透明導
電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物をドー
プしてもよい。これらの不純物のうちでは、より低抵抗
化する性質に優れたＧａをドープすることが好ましい。
【００７３】さらに、本発明に用いる表面電極が透明導
電膜の場合には、その表面に凹凸が形成されていること
が好ましい。表面透明導電膜の表面に微小な凹凸を形成
することにより、太陽電池素子に設けられた発電領域内
において光を散乱させることができ、光の光路長が伸び
ることとなる。そのため、表面透明導電膜の表面に凹凸
がない場合に比べて、太陽電池素子の発電効率を向上さ
せることができる。
電膜の場合には、その表面に凹凸が形成されていること
が好ましい。表面透明導電膜の表面に微小な凹凸を形成
することにより、太陽電池素子に設けられた発電領域内
において光を散乱させることができ、光の光路長が伸び
ることとなる。そのため、表面透明導電膜の表面に凹凸
がない場合に比べて、太陽電池素子の発電効率を向上さ
せることができる。
【００７４】＜光電変換層＞本発明の太陽電池素子に用
いる光電変換層は、半導体膜を積層した構造を有し、光
電変換性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽
電池素子に用いられる光電変換層を使用することができ
る。
いる光電変換層は、半導体膜を積層した構造を有し、光
電変換性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽
電池素子に用いられる光電変換層を使用することができ
る。
【００７５】ここで、本発明に用いる光電変換層の材質
としては、半導体であれば、一般に太陽電池素子の光電
変換層に用いられる材質を用いることができるが、具体
例としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、
ＧａＡｓ、ＳｉＳｎなどの半導体を使用することができ
る。これらのうちでは、シリコン系の半導体であるＳ
ｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣなどを用いることが好ましい。
としては、半導体であれば、一般に太陽電池素子の光電
変換層に用いられる材質を用いることができるが、具体
例としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、
ＧａＡｓ、ＳｉＳｎなどの半導体を使用することができ
る。これらのうちでは、シリコン系の半導体であるＳ
ｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣなどを用いることが好ましい。
【００７６】また、本発明に用いる光電変換層の材質で
ある半導体は、微結晶または多結晶型などの結晶半導体
であってもよく、アモルファス型などの非晶質半導体で
あってもよい。ここで、非晶質半導体および多結晶型半
導体としては、局在準位の原因となるダングリングボン
ドを水素で終端した化学構造を有する、水素化された半
導体を用いることが好ましい。
ある半導体は、微結晶または多結晶型などの結晶半導体
であってもよく、アモルファス型などの非晶質半導体で
あってもよい。ここで、非晶質半導体および多結晶型半
導体としては、局在準位の原因となるダングリングボン
ドを水素で終端した化学構造を有する、水素化された半
導体を用いることが好ましい。
【００７７】さらに、本発明に用いる光電変換層の半導
体膜は、ｐ型、ｉ型、ｎ型の三層構造からなる。ここ
で、ｐ型およびｎ型の半導体は、所定の不純物をドープ
することにより形成することができる。また、三層構造
は、光入射面側から順にｐ層とｉ層とｎ層とが積層した
ｐ−ｉ−ｎ型の構造であることが好ましい。
体膜は、ｐ型、ｉ型、ｎ型の三層構造からなる。ここ
で、ｐ型およびｎ型の半導体は、所定の不純物をドープ
することにより形成することができる。また、三層構造
は、光入射面側から順にｐ層とｉ層とｎ層とが積層した
ｐ−ｉ−ｎ型の構造であることが好ましい。
【００７８】本発明の太陽電池素子に用いる光電変換層
としては、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換
層が特に好ましい。
としては、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換
層が特に好ましい。
【００７９】また、本発明の太陽電池素子に用いる光電
変換層としては、水素化多結晶シリコン系半導体（μｃ
−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変
換層も特に好ましい。
変換層としては、水素化多結晶シリコン系半導体（μｃ
−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変
換層も特に好ましい。
【００８０】さらに、本発明の太陽電池素子に設けられ
た発電領域は積層された２以上の光電変換層を有してい
る。ここで、本発明の太陽電池素子に設けられた発電領
域は、２つの光電変換層が中間透明導電膜を介して積層
した、いわゆるタンデム構造であってもよいし、３つ以
上の光電変換層が中間透明導電膜を介して積層した構造
であってもよい。また、積層された２以上の光電変換層
は、同じ構造および材質の光電変換層であってもよい
が、異なる構造および材質の光電変換層であってもよ
い。
た発電領域は積層された２以上の光電変換層を有してい
る。ここで、本発明の太陽電池素子に設けられた発電領
域は、２つの光電変換層が中間透明導電膜を介して積層
した、いわゆるタンデム構造であってもよいし、３つ以
上の光電変換層が中間透明導電膜を介して積層した構造
であってもよい。また、積層された２以上の光電変換層
は、同じ構造および材質の光電変換層であってもよい
が、異なる構造および材質の光電変換層であってもよ
い。
【００８１】ここで、本発明の太陽電池素子に設けられ
た発電領域は２つの光電変換層が中間透明導電膜を介し
て積層した構造であることが好ましい。また、このよう
な構造を有する太陽電池素子においては、中間透明導電
膜と接触する光電変換層であって、かつ中間透明導電膜
よりも光入射面側に設けられる光電変換層である上部光
電変換層（本明細書において、上部セルとも呼称する）
は、ａ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造であること
が好ましい。
た発電領域は２つの光電変換層が中間透明導電膜を介し
て積層した構造であることが好ましい。また、このよう
な構造を有する太陽電池素子においては、中間透明導電
膜と接触する光電変換層であって、かつ中間透明導電膜
よりも光入射面側に設けられる光電変換層である上部光
電変換層（本明細書において、上部セルとも呼称する）
は、ａ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造であること
が好ましい。
【００８２】また、このような構造を有する太陽電池素
子においては、中間透明導電膜と接触する光電変換層で
あって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側に
設けられる光電変換層である下部光電変換層（本明細書
において、下部セルとも呼称する）は、μｃ−Ｓｉ：Ｈ
のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造であることが好ましい。
子においては、中間透明導電膜と接触する光電変換層で
あって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側に
設けられる光電変換層である下部光電変換層（本明細書
において、下部セルとも呼称する）は、μｃ−Ｓｉ：Ｈ
のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造であることが好ましい。
【００８３】＜中間透明導電膜＞本発明に用いる中間透
明導電膜は、積層された２以上の光電変換層の間に形成
される。ここで、本発明に用いる中間透明導電膜は、導
電性および透光性を有していれば、特に限定されず、一
般に太陽電池素子に用いられる透明導電膜を使用するこ
とができる。
明導電膜は、積層された２以上の光電変換層の間に形成
される。ここで、本発明に用いる中間透明導電膜は、導
電性および透光性を有していれば、特に限定されず、一
般に太陽電池素子に用いられる透明導電膜を使用するこ
とができる。
【００８４】本発明に用いる中間透明導電膜の具体例と
しては、酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用いた透明
導電膜が挙げられる。ここで、酸化亜鉛には、ＺｎＯだ
けでなく、Ｚｎm'Ｏn'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の
整数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるもの
とする。また、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯｘ
ｉｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味す
る。
しては、酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用いた透明
導電膜が挙げられる。ここで、酸化亜鉛には、ＺｎＯだ
けでなく、Ｚｎm'Ｏn'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の
整数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるもの
とする。また、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯｘ
ｉｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味す
る。
【００８５】ここで、一般的に、ＩＴＯは比抵抗の低さ
の点では優れている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べて材
料コストが低いという利点がある。さらに、ＺｎＯは耐
プラズマ性が高く、長波長光の透過率も高いという利点
がある。
の点では優れている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べて材
料コストが低いという利点がある。さらに、ＺｎＯは耐
プラズマ性が高く、長波長光の透過率も高いという利点
がある。
【００８６】また、本発明に用いる中間透明導電膜がＺ
ｎＯを含む材質を用いた透明導電膜からなる場合には、
透明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物
をドープしてもよい。これらの不純物のうちでは、より
低抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好ま
しい。
ｎＯを含む材質を用いた透明導電膜からなる場合には、
透明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物
をドープしてもよい。これらの不純物のうちでは、より
低抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好ま
しい。
【００８７】さらに、本発明に用いる中間透明導電膜
は、その表面に凹凸が形成されていることが好ましい。
中間透明導電膜の表面に微小な凹凸を形成することによ
り、太陽電池素子に設けられた発電領域内において光を
散乱させることができ、光の光路長が伸びることとな
る。そのため、中間透明導電膜の表面に凹凸がない場合
に比べて、太陽電池素子の発電効率を向上させることが
できる。
は、その表面に凹凸が形成されていることが好ましい。
中間透明導電膜の表面に微小な凹凸を形成することによ
り、太陽電池素子に設けられた発電領域内において光を
散乱させることができ、光の光路長が伸びることとな
る。そのため、中間透明導電膜の表面に凹凸がない場合
に比べて、太陽電池素子の発電効率を向上させることが
できる。
【００８８】ここで、本発明に用いる中間透明導電膜の
表面の凹凸は、一般的なエッチング溶液によるエッチン
グを用いることにより、簡便かつ正確に形成することが
可能である。
表面の凹凸は、一般的なエッチング溶液によるエッチン
グを用いることにより、簡便かつ正確に形成することが
可能である。
【００８９】なお、本発明に用いる表面電極が透明導電
膜の場合に、表面電極としての透明導電膜の表面に凹凸
が形成されている場合には、中間透明導電膜の表面にエ
ッチングを施さなくとも、自然に凹凸ができるとの考え
もあり得る。しかし、そのような場合であっても、表面
電極としての透明導電膜の上に半導体膜を積層した光電
変換層を形成していくと、次第に表面の凹凸が鈍ってく
る。それゆえ、中間透明導電膜においても、その表面に
凹凸が形成されていることがやはり好ましい。
膜の場合に、表面電極としての透明導電膜の表面に凹凸
が形成されている場合には、中間透明導電膜の表面にエ
ッチングを施さなくとも、自然に凹凸ができるとの考え
もあり得る。しかし、そのような場合であっても、表面
電極としての透明導電膜の上に半導体膜を積層した光電
変換層を形成していくと、次第に表面の凹凸が鈍ってく
る。それゆえ、中間透明導電膜においても、その表面に
凹凸が形成されていることがやはり好ましい。
【００９０】＜裏面電極＞本発明に用いる裏面電極は、
積層された２以上の光電変換層の光入射面の反対側（本
明細書において、裏面側とも呼称する）に形成される。
また、本発明に用いる裏面電極は、導電性に加えて光散
乱性または光反射性を有していれば、特に限定されず、
一般に太陽電池素子に用いられる裏面電極を使用するこ
とができる。
積層された２以上の光電変換層の光入射面の反対側（本
明細書において、裏面側とも呼称する）に形成される。
また、本発明に用いる裏面電極は、導電性に加えて光散
乱性または光反射性を有していれば、特に限定されず、
一般に太陽電池素子に用いられる裏面電極を使用するこ
とができる。
【００９１】さらに、本発明に用いる裏面電極は、裏面
透明電極および裏面金属電極を積層したものであること
が好ましい。また、本発明に用いる裏面電極は、裏面金
属電極のみからなるものであってもよく、裏面透明電極
は割愛してもよいが、光の散乱を促して高い発電効率を
得るためには、裏面透明電極もあった方が望ましい。
透明電極および裏面金属電極を積層したものであること
が好ましい。また、本発明に用いる裏面電極は、裏面金
属電極のみからなるものであってもよく、裏面透明電極
は割愛してもよいが、光の散乱を促して高い発電効率を
得るためには、裏面透明電極もあった方が望ましい。
【００９２】そして、本発明に用いる裏面金属電極の具
体例としては、光反射性に優れたＡｇやＡｌやＣｒなど
を材質として用いた金属膜が挙げられる。
体例としては、光反射性に優れたＡｇやＡｌやＣｒなど
を材質として用いた金属膜が挙げられる。
【００９３】また、本発明に用いる裏面透明電極の具体
例としては、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質と
して用いた透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズ
には、ＳｎＯ2だけでなく、ＳｎmＯn（ここで、ｍおよ
びｎは正の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含
まれるものとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけで
なく、Ｚｎm'Ｏn'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整
数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるものと
する。また、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯｘｉ
ｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。
例としては、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質と
して用いた透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズ
には、ＳｎＯ2だけでなく、ＳｎmＯn（ここで、ｍおよ
びｎは正の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含
まれるものとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけで
なく、Ｚｎm'Ｏn'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整
数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるものと
する。また、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯｘｉ
ｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。
【００９４】ここで、ＩＴＯとＳｎＯ2とも透光性の点
では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩ
ＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ2が優れ
ていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べ
て材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ
2はプラズマなどによる表面の還元が問題となる場合が
あるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が高い。また、Ｚ
ｎＯには長波長光の透過率も高いという利点もある。
では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩ
ＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ2が優れ
ていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べ
て材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ
2はプラズマなどによる表面の還元が問題となる場合が
あるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が高い。また、Ｚ
ｎＯには長波長光の透過率も高いという利点もある。
【００９５】また、本発明に用いる裏面透明電極がＺｎ
Ｏを含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透
明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物を
ドープしてもよい。これらの不純物のうちでは、より低
抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好まし
い。
Ｏを含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透
明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物を
ドープしてもよい。これらの不純物のうちでは、より低
抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好まし
い。
【００９６】さらに、本発明に用いる裏面透明電極は、
その表面に凹凸が形成されていることが好ましい。裏面
透明電極の表面に微小な凹凸を形成することにより、太
陽電池素子に設けられた発電領域内において光を散乱さ
せることができ、光の光路長が伸びることとなる。その
ため、裏面透明電極の表面に凹凸がない場合に比べて、
太陽電池素子の発電効率を向上させることができる。
その表面に凹凸が形成されていることが好ましい。裏面
透明電極の表面に微小な凹凸を形成することにより、太
陽電池素子に設けられた発電領域内において光を散乱さ
せることができ、光の光路長が伸びることとなる。その
ため、裏面透明電極の表面に凹凸がない場合に比べて、
太陽電池素子の発電効率を向上させることができる。
【００９７】そして、本発明に用いる裏面透明電極の表
面の凹凸は、一般的なエッチング溶液によるエッチング
を用いることにより、簡便かつ正確に形成することが可
能である。
面の凹凸は、一般的なエッチング溶液によるエッチング
を用いることにより、簡便かつ正確に形成することが可
能である。
【００９８】＜直列積層構造＞本発明の太陽電池素子
は、絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導
体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電
領域と、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電
極を電気的に接続するコンタクトラインとを備え、複数
の発電領域が直列接続されている太陽電池素子であっ
て、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで積
層された２以上の光電変換層を有し、中間透明導電膜と
コンタクトラインとの間に不導体および／または半導体
からなる単一または複数の部材を備え、中間透明導電膜
とコンタクトラインとは直接接触しない構造を有するこ
とを特徴とする。
は、絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導
体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電
領域と、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電
極を電気的に接続するコンタクトラインとを備え、複数
の発電領域が直列接続されている太陽電池素子であっ
て、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に挟んで積
層された２以上の光電変換層を有し、中間透明導電膜と
コンタクトラインとの間に不導体および／または半導体
からなる単一または複数の部材を備え、中間透明導電膜
とコンタクトラインとは直接接触しない構造を有するこ
とを特徴とする。
【００９９】ここで、本発明の太陽電池素子において、
このような複数の発電領域が直列接続されている構造
（本明細書において、直列積層構造とも呼称する）を実
現するためには、隣接する発電領域間で、表面電極同
士、中間透明導電膜同士、光電変換層同士、裏面電極同
士がそれぞれ完全に分離されている必要がある。また、
本発明の太陽電池素子が集積構造を実現するためには、
隣接する発電領域間で、表面電極と裏面電極が順に接続
されている必要がある。
このような複数の発電領域が直列接続されている構造
（本明細書において、直列積層構造とも呼称する）を実
現するためには、隣接する発電領域間で、表面電極同
士、中間透明導電膜同士、光電変換層同士、裏面電極同
士がそれぞれ完全に分離されている必要がある。また、
本発明の太陽電池素子が集積構造を実現するためには、
隣接する発電領域間で、表面電極と裏面電極が順に接続
されている必要がある。
【０１００】それゆえ、本発明の太陽電池素子は、表面
電極を分離するための開溝（本明細書において、表面電
極分離ラインとも呼称する）、光電変換層を分離するた
めの開溝（本明細書において、光電変換層分離ラインと
も呼称する）、中間透明導電膜を分離するための開溝
（本明細書において、中間透明導電膜分離ラインとも呼
称する）、および裏面電極を分離するための開溝（本明
細書において、裏面電極分離ラインとも呼称する）を有
する必要がある。
電極を分離するための開溝（本明細書において、表面電
極分離ラインとも呼称する）、光電変換層を分離するた
めの開溝（本明細書において、光電変換層分離ラインと
も呼称する）、中間透明導電膜を分離するための開溝
（本明細書において、中間透明導電膜分離ラインとも呼
称する）、および裏面電極を分離するための開溝（本明
細書において、裏面電極分離ラインとも呼称する）を有
する必要がある。
【０１０１】ここで、開溝の内部は、空隙である場合に
限られず、半導体や電極などが膜状で存在あるいは充填
されている場合もあり得るが、そのような場合にも、本
明細書においては、開溝と呼称することとする。
限られず、半導体や電極などが膜状で存在あるいは充填
されている場合もあり得るが、そのような場合にも、本
明細書においては、開溝と呼称することとする。
【０１０２】また、本発明の太陽電池素子において、直
列積層構造を実現するためには、表面電極と裏面電極を
電気的に接続するための部材（本明細書において、コン
タクトラインとも呼称する）を有する必要もある。
列積層構造を実現するためには、表面電極と裏面電極を
電気的に接続するための部材（本明細書において、コン
タクトラインとも呼称する）を有する必要もある。
【０１０３】さらに、本発明の太陽電池素子において、
直列積層構造を実現し、かつ中間透明導電膜とコンタク
トラインとの短絡による太陽電池素子の出力の低下を防
止するためには、中間透明導電膜とコンタクトラインと
の間に不導体および／または半導体からなる単一または
複数の部材（本明細書において、中間透明導電膜／コン
タクトライン隔離部材とも呼称する）を備え、中間透明
導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を有
する必要もある。
直列積層構造を実現し、かつ中間透明導電膜とコンタク
トラインとの短絡による太陽電池素子の出力の低下を防
止するためには、中間透明導電膜とコンタクトラインと
の間に不導体および／または半導体からなる単一または
複数の部材（本明細書において、中間透明導電膜／コン
タクトライン隔離部材とも呼称する）を備え、中間透明
導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を有
する必要もある。
【０１０４】ここで、この中間透明導電膜分離ライン
は、中間透明導電膜および光電変換層をともに完全に分
離する形状であってもよいが、中間透明導電膜は完全に
分離するが、光電変換層を完全には分離しない構造であ
ってもよい。ただし、この場合には、後述するように、
中間透明導電膜分離ラインの内側に設けられるコンタク
トラインが光電変換層を完全に分離する必要がある。
は、中間透明導電膜および光電変換層をともに完全に分
離する形状であってもよいが、中間透明導電膜は完全に
分離するが、光電変換層を完全には分離しない構造であ
ってもよい。ただし、この場合には、後述するように、
中間透明導電膜分離ラインの内側に設けられるコンタク
トラインが光電変換層を完全に分離する必要がある。
【０１０５】ここで、隣接する発電領域同士の表面電極
と裏面電極を電気的に接続する上記のコンタクトライン
は、中間透明導電膜分離ラインの内側に設けることが好
ましい。そして、このコンタクトラインは、裏面電極の
一部と同一の組成からなる材質であることが好ましい。
また、このコンタクトラインは、上記のように光電変換
層を完全に分離するような形状を有することが好まし
い。
と裏面電極を電気的に接続する上記のコンタクトライン
は、中間透明導電膜分離ラインの内側に設けることが好
ましい。そして、このコンタクトラインは、裏面電極の
一部と同一の組成からなる材質であることが好ましい。
また、このコンタクトラインは、上記のように光電変換
層を完全に分離するような形状を有することが好まし
い。
【０１０６】ここで、上記の中間透明導電膜／コンタク
トライン隔離部材は、中間透明導電膜とコンタクトライ
ンとの短絡による太陽電池素子の出力の低下を防止する
ためには、中間透明導電膜分離ラインの内側に設けら
れ、かつ中間透明導電膜とコンタクトラインとは直接接
触しないように中間透明導電膜とコンタクトラインの間
に挿入された形状で設けることが好ましい。
トライン隔離部材は、中間透明導電膜とコンタクトライ
ンとの短絡による太陽電池素子の出力の低下を防止する
ためには、中間透明導電膜分離ラインの内側に設けら
れ、かつ中間透明導電膜とコンタクトラインとは直接接
触しないように中間透明導電膜とコンタクトラインの間
に挿入された形状で設けることが好ましい。
【０１０７】そして、この中間透明導電膜／コンタクト
ライン隔離部材の材質は、製造工程の簡略化の観点から
は、図１に示すように、該中間透明導電膜よりも裏面側
に設けられた光電変換層の一部と同一の組成の材質であ
ることが好ましい。
ライン隔離部材の材質は、製造工程の簡略化の観点から
は、図１に示すように、該中間透明導電膜よりも裏面側
に設けられた光電変換層の一部と同一の組成の材質であ
ることが好ましい。
【０１０８】さらに、この中間透明導電膜／コンタクト
ライン隔離部材の材質は、製造工程の簡略化の観点から
は、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変
換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電変換層中
において最も光入射側に設けられた半導体膜と同一の組
成の材質であることが特に好ましい。
ライン隔離部材の材質は、製造工程の簡略化の観点から
は、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変
換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電変換層中
において最も光入射側に設けられた半導体膜と同一の組
成の材質であることが特に好ましい。
【０１０９】また、この中間透明導電膜／コンタクトラ
イン隔離部材は、単一の材質からなる必要はなく、たと
えば、図２に示すように、該中間透明導電膜よりも入光
側に設けられた光電変換層の一部と同一の組成の材質か
らなる部位と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けら
れた光電変換層の一部と同一の組成の材質とからなる部
位との複合した部材であってもよい。
イン隔離部材は、単一の材質からなる必要はなく、たと
えば、図２に示すように、該中間透明導電膜よりも入光
側に設けられた光電変換層の一部と同一の組成の材質か
らなる部位と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けら
れた光電変換層の一部と同一の組成の材質とからなる部
位との複合した部材であってもよい。
【０１１０】そして、この中間透明導電膜／コンタクト
ライン隔離部材は、該中間透明導電膜よりも入光側に設
けられた光電変換層に含まれる単一または複数の半導体
膜と同一の組成の単一または複数の半導体からなる部位
と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変
換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電変換層中
において最も光入射側に設けられた半導体膜と同一の組
成の半導体からなる部位との複合した部材であってもよ
い。
ライン隔離部材は、該中間透明導電膜よりも入光側に設
けられた光電変換層に含まれる単一または複数の半導体
膜と同一の組成の単一または複数の半導体からなる部位
と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光電変
換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電変換層中
において最も光入射側に設けられた半導体膜と同一の組
成の半導体からなる部位との複合した部材であってもよ
い。
【０１１１】すなわち、この中間透明導電膜／コンタク
トライン隔離部材の材質としては、たとえば、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＳｎな
どの半導体を使用することができる。これらのうちで
は、シリコン系の半導体であるＳｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ
などを用いることが好ましい。
トライン隔離部材の材質としては、たとえば、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＳｎな
どの半導体を使用することができる。これらのうちで
は、シリコン系の半導体であるＳｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ
などを用いることが好ましい。
【０１１２】また、この中間透明導電膜／コンタクトラ
イン隔離部材の材質である半導体は、多結晶型や微結晶
などの結晶半導体であってもよく、アモルファス型など
の非晶質半導体であってもよい。ただし、中間透明導電
膜とコンタクトラインにリーク電流を生じさせない程度
の隔離材でなければならない。ここで、非晶質半導体お
よび多結晶型半導体としては、局在準位の原因となるダ
ングリングボンドを水素で終端した化学構造を有する、
水素化された半導体を用いることが好ましい。
イン隔離部材の材質である半導体は、多結晶型や微結晶
などの結晶半導体であってもよく、アモルファス型など
の非晶質半導体であってもよい。ただし、中間透明導電
膜とコンタクトラインにリーク電流を生じさせない程度
の隔離材でなければならない。ここで、非晶質半導体お
よび多結晶型半導体としては、局在準位の原因となるダ
ングリングボンドを水素で終端した化学構造を有する、
水素化された半導体を用いることが好ましい。
【０１１３】さらに、この中間透明導電膜／コンタクト
ライン隔離部材の材質である半導体は、ｐ型、ｉ型、ｎ
型のいずれであってもよい。ここで、ｐ型およびｎ型の
半導体は、所定の不純物をドープすることにより形成す
ることができる。
ライン隔離部材の材質である半導体は、ｐ型、ｉ型、ｎ
型のいずれであってもよい。ここで、ｐ型およびｎ型の
半導体は、所定の不純物をドープすることにより形成す
ることができる。
【０１１４】また、本発明の太陽電池素子において、１
つの発電領域が中間透明導電膜を中間に挟んで積層され
た２つの光電変換層を有する場合には、上記の中間透明
導電膜／コンタクトライン隔離部材は、図１に示すよう
に単層で設けられることが好ましい。
つの発電領域が中間透明導電膜を中間に挟んで積層され
た２つの光電変換層を有する場合には、上記の中間透明
導電膜／コンタクトライン隔離部材は、図１に示すよう
に単層で設けられることが好ましい。
【０１１５】一方、本発明の太陽電池素子において、１
つの発電領域が中間透明導電膜を中間に挟んで積層され
た３以上の光電変換層を有する場合には、上記の中間透
明導電膜／コンタクトライン隔離部材は、光電変換層の
厚みにもよるが、工程の簡略化を考慮すると、２つの光
電変換層の場合と同じく、図８に示すように単層で設け
られることが好ましい。
つの発電領域が中間透明導電膜を中間に挟んで積層され
た３以上の光電変換層を有する場合には、上記の中間透
明導電膜／コンタクトライン隔離部材は、光電変換層の
厚みにもよるが、工程の簡略化を考慮すると、２つの光
電変換層の場合と同じく、図８に示すように単層で設け
られることが好ましい。
【０１１６】＜太陽電池素子の製造方法＞本発明の太陽
電池素子の製造方法は、上記の太陽電池素子の製造方法
であって、Ａ工程として、光電変換層を形成し、該光電
変換層の裏面側に該光電変換層に接触するように中間透
明導電膜を形成する工程と、Ｂ工程として、該中間透明
導電膜および該中間透明導電膜と表面電極とに挟まれた
部材を貫通して表面電極の裏面側の表面に至る中間透明
導電膜分離ラインを形成する工程と、Ｃ工程として、該
中間透明導電膜の裏面側および該中間透明導電膜分離ラ
イン内に、該中間透明導電膜および該中間透明導電膜分
離ラインの外郭に接触するように別の光電変換層を形成
する工程と、Ｄ工程として、裏面電極および該裏面電極
と表面電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面
側の表面に至るコンタクトラインを形成する工程を含
み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面による前記
中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面または曲面
による該コンタクトラインの断面を包含することを特徴
とする。
電池素子の製造方法は、上記の太陽電池素子の製造方法
であって、Ａ工程として、光電変換層を形成し、該光電
変換層の裏面側に該光電変換層に接触するように中間透
明導電膜を形成する工程と、Ｂ工程として、該中間透明
導電膜および該中間透明導電膜と表面電極とに挟まれた
部材を貫通して表面電極の裏面側の表面に至る中間透明
導電膜分離ラインを形成する工程と、Ｃ工程として、該
中間透明導電膜の裏面側および該中間透明導電膜分離ラ
イン内に、該中間透明導電膜および該中間透明導電膜分
離ラインの外郭に接触するように別の光電変換層を形成
する工程と、Ｄ工程として、裏面電極および該裏面電極
と表面電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面
側の表面に至るコンタクトラインを形成する工程を含
み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面による前記
中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面または曲面
による該コンタクトラインの断面を包含することを特徴
とする。
【０１１７】＜表面電極形成工程＞本発明の太陽電池素
子の製造方法のうち、絶縁透光性基板上に表面電極を形
成する工程（本明細書において、表面電極形成工程とも
呼称する）においては、表面電極が金属電極であるか透
明導電膜であるかで工程が異なる。
子の製造方法のうち、絶縁透光性基板上に表面電極を形
成する工程（本明細書において、表面電極形成工程とも
呼称する）においては、表面電極が金属電極であるか透
明導電膜であるかで工程が異なる。
【０１１８】ここで、本発明に用いる表面電極が金属電
極である場合には、表面電極形成工程として、物理的製
法を用いることができる。
極である場合には、表面電極形成工程として、物理的製
法を用いることができる。
【０１１９】そして、物理的製法としては、特に限定さ
れるものではないが、たとえば、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパ
ッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造
方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法
を用いることが好ましい。
れるものではないが、たとえば、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパ
ッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造
方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法
を用いることが好ましい。
【０１２０】また、本発明に用いる表面電極が透明導電
膜からなる場合には、表面電極形成工程として、化学的
製法または物理的製法を用いることができる。
膜からなる場合には、表面電極形成工程として、化学的
製法または物理的製法を用いることができる。
【０１２１】ここで、化学的製法としては、特に限定さ
れるものではないが、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、化学
的製法は、塩化物や有機金属化合物の熱分解、酸化反応
によって基板上に酸化膜を形成する方法で、プロセスコ
ストが安いという利点を持つ。
れるものではないが、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、化学
的製法は、塩化物や有機金属化合物の熱分解、酸化反応
によって基板上に酸化膜を形成する方法で、プロセスコ
ストが安いという利点を持つ。
【０１２２】一方で、物理的製法としては、たとえば、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
【０１２３】＜表面電極パターニング工程＞本発明の太
陽電池素子の製造方法のうち、表面電極をパターニング
して表面電極分離ラインを形成する工程（本明細書にお
いて、表面電極パターニング工程とも呼称する）におい
ては、パターニングの手法は特に限定されず、正確にパ
ターニングが可能な手法であれば、一般に金属電極ある
いは透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適
に使用可能である。
陽電池素子の製造方法のうち、表面電極をパターニング
して表面電極分離ラインを形成する工程（本明細書にお
いて、表面電極パターニング工程とも呼称する）におい
ては、パターニングの手法は特に限定されず、正確にパ
ターニングが可能な手法であれば、一般に金属電極ある
いは透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適
に使用可能である。
【０１２４】本発明における表面電極パターニング工程
においては、たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを
用いたエッチングによるパターニングを行なってもよ
い。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多
くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法
に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積
が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換
層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパター
ニングが難しいなどの問題点を有している。
においては、たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを
用いたエッチングによるパターニングを行なってもよ
い。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多
くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法
に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積
が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換
層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパター
ニングが難しいなどの問題点を有している。
【０１２５】そのため、本発明における表面電極パター
ニング工程においては、レーザの照射による加熱を利用
したパターニング（本明細書において、レーザパターニ
ングとも呼称する）を行なうことが好ましい。このよう
なレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の
形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基
板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面状など
の任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可能であ
り、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大で
き、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点
が得られる。
ニング工程においては、レーザの照射による加熱を利用
したパターニング（本明細書において、レーザパターニ
ングとも呼称する）を行なうことが好ましい。このよう
なレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の
形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基
板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面状など
の任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可能であ
り、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大で
き、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点
が得られる。
【０１２６】ここで、本発明における表面電極パターニ
ング工程において、レーザパターニングに用いるレーザ
としては、特に限定されるものではなく、一般に太陽電
池素子の製造方法において用いられるレーザを用いるこ
とができる。
ング工程において、レーザパターニングに用いるレーザ
としては、特に限定されるものではなく、一般に太陽電
池素子の製造方法において用いられるレーザを用いるこ
とができる。
【０１２７】また、レーザ射出口と照射面との距離、照
射面におけるレーザの径およびレーザ照射時間などは、
パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが
好ましい。
射面におけるレーザの径およびレーザ照射時間などは、
パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが
好ましい。
【０１２８】なお、本発明における表面電極パターニン
グ工程の後、光電変換層および中間透明導電膜の形成工
程を行なう前に、基板および表面電極を純水にて洗浄す
ることが好ましい。
グ工程の後、光電変換層および中間透明導電膜の形成工
程を行なう前に、基板および表面電極を純水にて洗浄す
ることが好ましい。
【０１２９】＜光電変換層および中間透明導電膜の形成
工程：Ａ工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のう
ち、表面電極上に積層された２以上の光電変換層を形成
する工程（本明細書において、光電変換層形成工程とも
呼称する）においては、化学的製法または物理的製法を
用いることができる。
工程：Ａ工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のう
ち、表面電極上に積層された２以上の光電変換層を形成
する工程（本明細書において、光電変換層形成工程とも
呼称する）においては、化学的製法または物理的製法を
用いることができる。
【０１３０】ここで、光電変換層形成工程における化学
的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、半導体の化
学的製法は、シランガスなどの原料ガスの熱分解、プラ
ズマ反応などによって基板上に半導体膜を形成する方法
で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、半導体の化
学的製法は、シランガスなどの原料ガスの熱分解、プラ
ズマ反応などによって基板上に半導体膜を形成する方法
で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
【０１３１】一方、物理的製法としては、たとえば、真
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
【０１３２】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ま
しい。
質などの面から、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ま
しい。
【０１３３】本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、
中間透明導電膜を形成する工程（本明細書において、中
間透明導電膜形成工程とも呼称する）においても、化学
的製法または物理的製法を用いることができる。
中間透明導電膜を形成する工程（本明細書において、中
間透明導電膜形成工程とも呼称する）においても、化学
的製法または物理的製法を用いることができる。
【０１３４】ここで、中間透明導電膜形成工程における
化学的製法としては、特に限定されるものではないが、
たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法な
どが挙げられる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機
金属化合物の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜
を形成したり、シランガスなどのする方法で、プロセス
コストが安いという利点を持つ。
化学的製法としては、特に限定されるものではないが、
たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法な
どが挙げられる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機
金属化合物の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜
を形成したり、シランガスなどのする方法で、プロセス
コストが安いという利点を持つ。
【０１３５】一方で、物理的製法としては、たとえば、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
【０１３６】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。
【０１３７】また、中間透明導電膜の表面に凹凸を形成
する場合には、エッチング溶液によりエッチングするこ
とにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工程
（テクスチャーエッチング工程）を行なう必要がある。
する場合には、エッチング溶液によりエッチングするこ
とにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工程
（テクスチャーエッチング工程）を行なう必要がある。
【０１３８】ここで、テクスチャーエッチング工程にお
いて用いられるエッチング液は、特に限定されず、中間
透明導電膜を溶解して表面に凹凸を形成することのでき
る溶液であればよいが、たとえば、良好な溶解性という
観点からは、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いるこ
とが好ましい。
いて用いられるエッチング液は、特に限定されず、中間
透明導電膜を溶解して表面に凹凸を形成することのでき
る溶液であればよいが、たとえば、良好な溶解性という
観点からは、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いるこ
とが好ましい。
【０１３９】ここで、このような酸性溶液またはアルカ
リ性溶液の種類、濃度、エッチング時間は、中間透明導
電膜の材質および形成条件などにより適切な種類および
範囲が異なるため、一概に定めることはできない。
リ性溶液の種類、濃度、エッチング時間は、中間透明導
電膜の材質および形成条件などにより適切な種類および
範囲が異なるため、一概に定めることはできない。
【０１４０】しかし、中間透明導電膜が酸化亜鉛を含む
材質からなる場合には、良好な溶解性という観点から
は、エッチング溶液として、酢酸、塩酸、硫酸、硝酸な
どの酸性溶液または水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
などのアルカリ性溶液を用いることが特に好ましい。ま
た、これらのエッチング溶液の中でも、とりわけ酢酸が
好ましい。
材質からなる場合には、良好な溶解性という観点から
は、エッチング溶液として、酢酸、塩酸、硫酸、硝酸な
どの酸性溶液または水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
などのアルカリ性溶液を用いることが特に好ましい。ま
た、これらのエッチング溶液の中でも、とりわけ酢酸が
好ましい。
【０１４１】そして、この場合には、酸性溶液またはア
ルカリ性溶液の濃度は、０．５％（ｗ／ｗ）以上である
ことが好ましい。また、この濃度は、５％（ｗ／ｗ）以
下であることが好ましい。
ルカリ性溶液の濃度は、０．５％（ｗ／ｗ）以上である
ことが好ましい。また、この濃度は、５％（ｗ／ｗ）以
下であることが好ましい。
【０１４２】さらに、この場合には、エッチング時間
は、１分以上であることが好ましい。さらに、このエッ
チング時間は、２分以下であることが好ましい。
は、１分以上であることが好ましい。さらに、このエッ
チング時間は、２分以下であることが好ましい。
【０１４３】そして、このような中間透明導電膜のテク
スチャーエッチング工程を設ける場合には、本発明の太
陽電池素子の製造方法において、中間透明導電膜と接触
する光電変換層であって、かつ中間透明導電膜よりも光
入射面側に設けられる光電変換層である上部光電変換層
を形成する工程と、上部光電変換層上に中間透明導電膜
を形成する工程と、エッチング溶液によりエッチングす
ることにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工
程と、中間透明導電膜分離ラインを形成する工程と、中
間透明導電膜上に中間透明導電膜と接触する光電変換層
であって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側
に設けられる光電変換層である下部光電変換層を形成す
る工程とを設け、この順番で各工程を実施することが必
要となる。
スチャーエッチング工程を設ける場合には、本発明の太
陽電池素子の製造方法において、中間透明導電膜と接触
する光電変換層であって、かつ中間透明導電膜よりも光
入射面側に設けられる光電変換層である上部光電変換層
を形成する工程と、上部光電変換層上に中間透明導電膜
を形成する工程と、エッチング溶液によりエッチングす
ることにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工
程と、中間透明導電膜分離ラインを形成する工程と、中
間透明導電膜上に中間透明導電膜と接触する光電変換層
であって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側
に設けられる光電変換層である下部光電変換層を形成す
る工程とを設け、この順番で各工程を実施することが必
要となる。
【０１４４】＜光電変換層および中間透明導電膜のパタ
ーニング工程：Ｂ工程＞本発明の太陽電池素子の製造方
法のうち、光電変換層および中間透明導電膜をパターニ
ングして中間透明導電膜分離ラインを形成する工程（本
明細書において、光電変換層および中間透明導電膜のパ
ターニング工程とも呼称する）においては、パターニン
グの手法は特に限定されず、正確にパターニングが可能
な手法であれば、一般に光電変換層および透明導電膜の
パターニングに用いられる手法を好適に使用可能であ
る。
ーニング工程：Ｂ工程＞本発明の太陽電池素子の製造方
法のうち、光電変換層および中間透明導電膜をパターニ
ングして中間透明導電膜分離ラインを形成する工程（本
明細書において、光電変換層および中間透明導電膜のパ
ターニング工程とも呼称する）においては、パターニン
グの手法は特に限定されず、正確にパターニングが可能
な手法であれば、一般に光電変換層および透明導電膜の
パターニングに用いられる手法を好適に使用可能であ
る。
【０１４５】また、本発明の太陽電池素子の製造方法に
おいては、光電変換層および中間透明導電膜は、別々に
パターニングしてもよいが、製造工程を簡略化して製造
コストを削減するためには、一括してパターニングを行
うことが好ましい。
おいては、光電変換層および中間透明導電膜は、別々に
パターニングしてもよいが、製造工程を簡略化して製造
コストを削減するためには、一括してパターニングを行
うことが好ましい。
【０１４６】本発明における光電変換層および中間透明
導電膜のパターニング工程においては、たとえば、樹脂
マスクや金属マスクなどを用いたエッチングによるパタ
ーニングを行なってもよい。しかし、このような方法で
は、積層構造の形成に多くのプロセスを必要とし、しか
も取扱い得る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板
内の発電領域の有効面積が小さくなりやすく、ウェット
プロセスのため光電変換層中にピンホールが発生しやす
く、曲面基板ではパターニングが難しいなどの問題点を
有している。
導電膜のパターニング工程においては、たとえば、樹脂
マスクや金属マスクなどを用いたエッチングによるパタ
ーニングを行なってもよい。しかし、このような方法で
は、積層構造の形成に多くのプロセスを必要とし、しか
も取扱い得る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板
内の発電領域の有効面積が小さくなりやすく、ウェット
プロセスのため光電変換層中にピンホールが発生しやす
く、曲面基板ではパターニングが難しいなどの問題点を
有している。
【０１４７】そのため、本発明における光電変換層およ
び中間透明導電膜のパターニング工程においては、レー
ザの照射による加熱を利用したパターニング（本明細書
において、レーザパターニングとも呼称する）を行なう
ことが好ましい。このようなレーザパターニングを行な
うことにより、積層構造の形成に要する工程の減少を図
ることができ、大面積の基板上に太陽電池素子を製造す
ることができ、曲面状などの任意の形状の基板上に太陽
電池素子の製造が可能であり、太陽電池の基板内の発電
領域の有効面積が増大でき、連続一貫生産および自動化
生産に適するという利点が得られる。
び中間透明導電膜のパターニング工程においては、レー
ザの照射による加熱を利用したパターニング（本明細書
において、レーザパターニングとも呼称する）を行なう
ことが好ましい。このようなレーザパターニングを行な
うことにより、積層構造の形成に要する工程の減少を図
ることができ、大面積の基板上に太陽電池素子を製造す
ることができ、曲面状などの任意の形状の基板上に太陽
電池素子の製造が可能であり、太陽電池の基板内の発電
領域の有効面積が増大でき、連続一貫生産および自動化
生産に適するという利点が得られる。
【０１４８】ここで、本発明における光電変換層および
中間透明導電膜パターニング工程において、レーザパタ
ーニングに用いるレーザとしては、表面電極が透明導電
膜からなる場合には、透明導電膜に悪影響を与えること
を避けるために、透明導電膜の透過性に優れた可視光領
域のレーザを用いることが好ましい。それゆえ、たとえ
ば、ＹＡＧ ＳＨＧレーザを用いることが好ましい。
中間透明導電膜パターニング工程において、レーザパタ
ーニングに用いるレーザとしては、表面電極が透明導電
膜からなる場合には、透明導電膜に悪影響を与えること
を避けるために、透明導電膜の透過性に優れた可視光領
域のレーザを用いることが好ましい。それゆえ、たとえ
ば、ＹＡＧ ＳＨＧレーザを用いることが好ましい。
【０１４９】また、レーザ射出口と照射面との距離およ
びレーザ照射時間などは、パターニングの形状などに応
じて適宜選択されることが好ましい。
びレーザ照射時間などは、パターニングの形状などに応
じて適宜選択されることが好ましい。
【０１５０】そして、たとえば、図１に示すような太陽
電池素子を製造する場合には、上記のようなレーザを用
いて中間透明導電膜分離ラインを形成する際に、中間透
明導電膜分離ラインが該中間透明導電膜および該中間透
明導電膜と表面電極に挟まれた部材を貫通して表面電極
の裏面側の表面に至るラインとなるように、レーザの加
工条件を選択することが好ましい。
電池素子を製造する場合には、上記のようなレーザを用
いて中間透明導電膜分離ラインを形成する際に、中間透
明導電膜分離ラインが該中間透明導電膜および該中間透
明導電膜と表面電極に挟まれた部材を貫通して表面電極
の裏面側の表面に至るラインとなるように、レーザの加
工条件を選択することが好ましい。
【０１５１】また、たとえば、図２に示すような太陽電
池素子を製造する場合には、上記のようなレーザを用い
て中間透明導電膜分離ラインを形成する際に、中間透明
導電膜分離ラインが該中間透明導電膜を貫通し、かつ該
中間透明導電膜の光入射側に設けられた光電変換層を一
部除去するラインとなるように、レーザの加工条件を選
択することが好ましい。なお、この場合には、後述する
コンタクトラインが、該光電変換層を完全に分離するよ
うな形状を有する必要がある。
池素子を製造する場合には、上記のようなレーザを用い
て中間透明導電膜分離ラインを形成する際に、中間透明
導電膜分離ラインが該中間透明導電膜を貫通し、かつ該
中間透明導電膜の光入射側に設けられた光電変換層を一
部除去するラインとなるように、レーザの加工条件を選
択することが好ましい。なお、この場合には、後述する
コンタクトラインが、該光電変換層を完全に分離するよ
うな形状を有する必要がある。
【０１５２】＜さらなる光電変換層の形成工程：Ｃ工程
＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、上記の工程
により中間透明導電膜分離ラインにより分離された中間
透明導電膜の裏面側および該中間透明導電膜分離ライン
内に、該中間透明導電膜および該中間透明導電膜分離ラ
インの外郭に接触するように別の光電変換層を形成する
工程（本明細書において、さらなる光電変換層の形成工
程とも呼称する）においては、化学的製法または物理的
製法を用いることができる。
＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、上記の工程
により中間透明導電膜分離ラインにより分離された中間
透明導電膜の裏面側および該中間透明導電膜分離ライン
内に、該中間透明導電膜および該中間透明導電膜分離ラ
インの外郭に接触するように別の光電変換層を形成する
工程（本明細書において、さらなる光電変換層の形成工
程とも呼称する）においては、化学的製法または物理的
製法を用いることができる。
【０１５３】ここで、光電変換層形成工程における化学
的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、半導体の化
学的製法は、シランガスなどの原料ガスの熱分解、プラ
ズマ反応などによって基板上に半導体膜を形成する方法
で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、半導体の化
学的製法は、シランガスなどの原料ガスの熱分解、プラ
ズマ反応などによって基板上に半導体膜を形成する方法
で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
【０１５４】一方、物理的製法としては、たとえば、真
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
【０１５５】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ま
しい。
質などの面から、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ま
しい。
【０１５６】また、この中間透明導電膜分離ラインの内
側に形成されるのは、この光電変換層の一部のみでよ
く、たとえば、この光電変換層の最も光入射側に設けら
れた半導体膜のみであってもよい。
側に形成されるのは、この光電変換層の一部のみでよ
く、たとえば、この光電変換層の最も光入射側に設けら
れた半導体膜のみであってもよい。
【０１５７】さらに、この中間透明導電膜分離ラインの
内側は、この光電変換層の形成工程により該中間透明導
電膜分離ラインの外郭のすべてがこの光電変換層の一部
で被覆されていてもよいし、該中間透明導電膜分離ライ
ンの内側がすべてこの光電変換層の一部で充填された状
態であってもよい。
内側は、この光電変換層の形成工程により該中間透明導
電膜分離ラインの外郭のすべてがこの光電変換層の一部
で被覆されていてもよいし、該中間透明導電膜分離ライ
ンの内側がすべてこの光電変換層の一部で充填された状
態であってもよい。
【０１５８】ここで、上記のＡ工程、Ｂ工程、Ｃ工程
は、この順番で連続して行なわれることが好ましく、Ａ
工程、Ｂ工程、Ｃ工程を１回ずつ行なうことにより、図
１に示すような、１つの発電領域が中間透明導電膜を中
間に挟んで積層された２つの光電変換層を有する太陽電
池素子を製造することができる。
は、この順番で連続して行なわれることが好ましく、Ａ
工程、Ｂ工程、Ｃ工程を１回ずつ行なうことにより、図
１に示すような、１つの発電領域が中間透明導電膜を中
間に挟んで積層された２つの光電変換層を有する太陽電
池素子を製造することができる。
【０１５９】＜コンタクトラインおよび裏面電極形成工
程：Ｄ工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、
コンタクトラインの形成工程は、コンタクトラインの形
成に必要な開溝（本明細書において、コンタクトライン
の開溝とも呼称する）を形成する工程と、コンタクトラ
インの開溝内に導電物質（本明細書において、この導電
物質の材質をコンタクトラインの材質と呼称する）を充
填する工程とに分けて考えることができる。
程：Ｄ工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、
コンタクトラインの形成工程は、コンタクトラインの形
成に必要な開溝（本明細書において、コンタクトライン
の開溝とも呼称する）を形成する工程と、コンタクトラ
インの開溝内に導電物質（本明細書において、この導電
物質の材質をコンタクトラインの材質と呼称する）を充
填する工程とに分けて考えることができる。
【０１６０】ここで、本発明において、コンタクトライ
ンの開溝を形成するために、光電変換層および中間透明
導電膜をパターニングする工程（本明細書において、コ
ンタクトラインの開溝形成工程とも呼称する）において
は、パターニングの手法は特に限定されず、正確にパタ
ーニングが可能な手法であれば、一般に光電変換層およ
び透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適に
使用可能である。
ンの開溝を形成するために、光電変換層および中間透明
導電膜をパターニングする工程（本明細書において、コ
ンタクトラインの開溝形成工程とも呼称する）において
は、パターニングの手法は特に限定されず、正確にパタ
ーニングが可能な手法であれば、一般に光電変換層およ
び透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適に
使用可能である。
【０１６１】また、本発明におけるコンタクトラインの
開溝形成工程においては、光電変換層および中間透明導
電膜は、別々にパターニングしてもよいが、製造工程を
簡略化して製造コストを削減するためには、一括してパ
ターニングを行うことが好ましい。
開溝形成工程においては、光電変換層および中間透明導
電膜は、別々にパターニングしてもよいが、製造工程を
簡略化して製造コストを削減するためには、一括してパ
ターニングを行うことが好ましい。
【０１６２】そして、本発明におけるコンタクトライン
の開溝形成工程においては、たとえば、樹脂マスクや金
属マスクなどを用いたエッチングによるパターニングを
行なってもよい。しかし、このような方法では、積層構
造の形成に多くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得
る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板内の発電領
域の有効面積が小さくなりやすく、ウェットプロセスの
ため光電変換層中にピンホールが発生しやすく、曲面基
板ではパターニングが難しいなどの問題点を有してい
る。
の開溝形成工程においては、たとえば、樹脂マスクや金
属マスクなどを用いたエッチングによるパターニングを
行なってもよい。しかし、このような方法では、積層構
造の形成に多くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得
る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板内の発電領
域の有効面積が小さくなりやすく、ウェットプロセスの
ため光電変換層中にピンホールが発生しやすく、曲面基
板ではパターニングが難しいなどの問題点を有してい
る。
【０１６３】そのため、本発明におけるコンタクトライ
ンの開溝形成工程においては、レーザの照射による加熱
を利用したパターニング（本明細書において、レーザパ
ターニングとも呼称する）を行なうことが好ましい。こ
のようなレーザパターニングを行なうことにより、積層
構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面
積の基板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面
状などの任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可
能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増
大でき、連続一貫生産および自動化生産に適するという
利点が得られる。
ンの開溝形成工程においては、レーザの照射による加熱
を利用したパターニング（本明細書において、レーザパ
ターニングとも呼称する）を行なうことが好ましい。こ
のようなレーザパターニングを行なうことにより、積層
構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面
積の基板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面
状などの任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可
能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増
大でき、連続一貫生産および自動化生産に適するという
利点が得られる。
【０１６４】ここで、本発明におけるコンタクトライン
の開溝形成工程において、レーザパターニングに用いる
レーザとしては、表面電極が透明導電膜からなる場合に
は、透明導電膜に悪影響を与えることを避けるために、
透明導電膜の透過性に優れた可視光領域のレーザを用い
ることが好ましい。それゆえ、たとえば、ＹＡＧ ＳＨ
Ｇレーザを用いることが好ましい。
の開溝形成工程において、レーザパターニングに用いる
レーザとしては、表面電極が透明導電膜からなる場合に
は、透明導電膜に悪影響を与えることを避けるために、
透明導電膜の透過性に優れた可視光領域のレーザを用い
ることが好ましい。それゆえ、たとえば、ＹＡＧ ＳＨ
Ｇレーザを用いることが好ましい。
【０１６５】なお、ここで用いるレーザのビーム断面の
最大直径は、Ｂ工程において用いるレーザのビーム断面
より小さいことが好ましい。ここで用いるレーザのビー
ム断面の最大直径が、Ｂ工程において用いるレーザのビ
ーム断面より大きいと、中間透明導電膜とコンタクトラ
インの分離を取るためには、Ｂ工程において、中間透明
導電膜分離ラインを形成するのに、複数回のレーザ加工
が必要となり、生産性を落とすことになる場合がある。
最大直径は、Ｂ工程において用いるレーザのビーム断面
より小さいことが好ましい。ここで用いるレーザのビー
ム断面の最大直径が、Ｂ工程において用いるレーザのビ
ーム断面より大きいと、中間透明導電膜とコンタクトラ
インの分離を取るためには、Ｂ工程において、中間透明
導電膜分離ラインを形成するのに、複数回のレーザ加工
が必要となり、生産性を落とすことになる場合がある。
【０１６６】また、レーザ射出口と照射面との距離、照
射面におけるレーザの径およびレーザ加工条件などは、
パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが
好ましい。
射面におけるレーザの径およびレーザ加工条件などは、
パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが
好ましい。
【０１６７】ただし、レーザ加工条件に関しては、コン
タクトラインの開溝が裏面電極と表面電極に挟まれた部
材を貫通して表面電極の裏面側の表面に至るまで、レー
ザの加工条件を選択することが好ましい。
タクトラインの開溝が裏面電極と表面電極に挟まれた部
材を貫通して表面電極の裏面側の表面に至るまで、レー
ザの加工条件を選択することが好ましい。
【０１６８】そして、本発明におけるコンタクトライン
の開溝は、中間透明導電膜分離ラインの内側に設けられ
ることが好ましい。すなわち、本発明におけるコンタク
トラインの開溝形成工程においては、透光性絶縁基板に
平行な平面または曲面による中間透明導電膜分離ライン
の断面が、該平面または曲面による該コンタクトライン
の開溝の断面を包含することとなるような位置に、レー
ザの照準を合わせてレーザパターニングを行なうことが
好ましい。
の開溝は、中間透明導電膜分離ラインの内側に設けられ
ることが好ましい。すなわち、本発明におけるコンタク
トラインの開溝形成工程においては、透光性絶縁基板に
平行な平面または曲面による中間透明導電膜分離ライン
の断面が、該平面または曲面による該コンタクトライン
の開溝の断面を包含することとなるような位置に、レー
ザの照準を合わせてレーザパターニングを行なうことが
好ましい。
【０１６９】＜コンタクトライン充填および裏面電極形
成工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、コン
タクトラインの開溝を導電物質により充填する工程（本
明細書において、コンタクトライン充填工程とも呼称す
る）において用いられる導電物質は、導電性を有するも
のであれば特に限定されず、一般的に太陽電池素子に用
いられる導電物質を用いることができる。
成工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、コン
タクトラインの開溝を導電物質により充填する工程（本
明細書において、コンタクトライン充填工程とも呼称す
る）において用いられる導電物質は、導電性を有するも
のであれば特に限定されず、一般的に太陽電池素子に用
いられる導電物質を用いることができる。
【０１７０】なお、裏面電極が裏面金属電極および裏面
透明電極からなる場合には、製造工程の簡略化の観点か
らは、上記の導電物質は裏面透明電極と同じ材質からな
る導電物質を用いることが好ましい。
透明電極からなる場合には、製造工程の簡略化の観点か
らは、上記の導電物質は裏面透明電極と同じ材質からな
る導電物質を用いることが好ましい。
【０１７１】それゆえ、本発明におけるコンタクトライ
ン充填工程は、裏面電極の形成工程において、裏面透明
電極を形成する工程と同じ工程であることが好ましい。
なお、コンタクトライン充填工程を行なうことにより、
コンタクトラインの開溝内は導電物質によって完全に充
填され、表面電極と裏面電極とが完全に電気的に接続し
た状態となることが望まれる。
ン充填工程は、裏面電極の形成工程において、裏面透明
電極を形成する工程と同じ工程であることが好ましい。
なお、コンタクトライン充填工程を行なうことにより、
コンタクトラインの開溝内は導電物質によって完全に充
填され、表面電極と裏面電極とが完全に電気的に接続し
た状態となることが望まれる。
【０１７２】そして、本発明の太陽電池素子の製造方法
のうち、裏面電極を形成する工程（本明細書において、
裏面電極形成工程とも呼称する）は、裏面電極の材質お
よび構造によって異なるものとなる。
のうち、裏面電極を形成する工程（本明細書において、
裏面電極形成工程とも呼称する）は、裏面電極の材質お
よび構造によって異なるものとなる。
【０１７３】ここで、前述のように、本発明に用いる裏
面電極は、裏面透明電極および裏面金属電極を積層した
ものであることが好ましい。また、本発明に用いる裏面
電極は、裏面金属電極のみからなるものであってもよ
く、裏面透明電極は割愛してもよいが、光の散乱を促し
て高い発電効率を得るためには、裏面透明電極もあった
方が望ましい。
面電極は、裏面透明電極および裏面金属電極を積層した
ものであることが好ましい。また、本発明に用いる裏面
電極は、裏面金属電極のみからなるものであってもよ
く、裏面透明電極は割愛してもよいが、光の散乱を促し
て高い発電効率を得るためには、裏面透明電極もあった
方が望ましい。
【０１７４】そして、本発明に用いる裏面金属電極の製
造方法としては、物理的製法を用いることが好ましい。
物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパ
ッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造
方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法
を用いることが好ましい。
造方法としては、物理的製法を用いることが好ましい。
物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパ
ッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造
方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法
を用いることが好ましい。
【０１７５】また、本発明に用いる裏面透明電極の製造
方法としては、化学的製法または物理的製法を用いるこ
とができる。
方法としては、化学的製法または物理的製法を用いるこ
とができる。
【０１７６】ここで、化学的製法としては、たとえば、
スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げら
れる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機金属化合物
の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜を形成する
方法で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げら
れる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機金属化合物
の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜を形成する
方法で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
【０１７７】一方、物理的製法としては、たとえば、真
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。
【０１７８】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。
【０１７９】＜裏面電極パターニング工程＞本発明の太
陽電池素子の製造方法のうち、裏面電極をパターニング
して裏面電極分離ラインを形成する工程（本明細書にお
いて、裏面電極パターニング工程とも呼称する）におい
ては、パターニングの手法は特に限定されず、正確にパ
ターニングが可能な手法であれば、一般に金属電極ある
いは透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適
に使用可能である。
陽電池素子の製造方法のうち、裏面電極をパターニング
して裏面電極分離ラインを形成する工程（本明細書にお
いて、裏面電極パターニング工程とも呼称する）におい
ては、パターニングの手法は特に限定されず、正確にパ
ターニングが可能な手法であれば、一般に金属電極ある
いは透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適
に使用可能である。
【０１８０】本発明における裏面電極パターニング工程
においては、たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを
用いたエッチングによるパターニングを行なってもよ
い。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多
くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法
に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積
が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換
層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパター
ニングが難しいなどの問題点を有している。
においては、たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを
用いたエッチングによるパターニングを行なってもよ
い。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多
くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法
に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積
が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換
層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパター
ニングが難しいなどの問題点を有している。
【０１８１】そのため、本発明における裏面電極パター
ニング工程においては、レーザの照射による加熱を利用
したパターニング（本明細書において、レーザパターニ
ングとも呼称する）を行なうことが好ましい。このよう
なレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の
形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基
板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面状など
の任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可能であ
り、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大で
き、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点
が得られる。
ニング工程においては、レーザの照射による加熱を利用
したパターニング（本明細書において、レーザパターニ
ングとも呼称する）を行なうことが好ましい。このよう
なレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の
形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基
板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面状など
の任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可能であ
り、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大で
き、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点
が得られる。
【０１８２】ここで、本発明における裏面電極パターニ
ング工程において、レーザパターニングに用いるレーザ
としては、透明導電膜からなる表面電極に悪影響を与え
ることを避けるために、透明導電膜の透過性に優れた可
視光領域のレーザを用いることが好ましく、たとえば、
ＹＡＧ ＳＨＧレーザを用いることが好ましい。
ング工程において、レーザパターニングに用いるレーザ
としては、透明導電膜からなる表面電極に悪影響を与え
ることを避けるために、透明導電膜の透過性に優れた可
視光領域のレーザを用いることが好ましく、たとえば、
ＹＡＧ ＳＨＧレーザを用いることが好ましい。
【０１８３】また、レーザ射出口と照射面との距離、照
射面におけるレーザの径およびレーザ加工条件などは、
パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが
好ましい。なお、本発明における裏面電極パターニング
工程の後、基板および表面電極を純水中にて超音波洗浄
することが好ましい。
射面におけるレーザの径およびレーザ加工条件などは、
パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが
好ましい。なお、本発明における裏面電極パターニング
工程の後、基板および表面電極を純水中にて超音波洗浄
することが好ましい。
【０１８４】そして、上記の製造方法を用いて製造され
た本発明の太陽電池素子は、単独あるいは複数を組合わ
せて、または他の太陽電池素子と組合せて、太陽電池の
主要部材として好適に用いられる。
た本発明の太陽電池素子は、単独あるいは複数を組合わ
せて、または他の太陽電池素子と組合せて、太陽電池の
主要部材として好適に用いられる。
【０１８５】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１８６】＜実施例１＞以下、図１を用いて、実施例
１について説明する。ここで、図１は、実施例１で作製
する太陽電池素子の断面概要図である。
１について説明する。ここで、図１は、実施例１で作製
する太陽電池素子の断面概要図である。
【０１８７】まず、絶縁透光性基板４として厚さ約４．
０ｍｍ、基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍのガラス基
板を用意し、熱ＣＶＤ法を用いて絶縁透光性基板４上に
ＳｎＯ2（酸化スズ）を材質とする透明導電膜からなる
表面電極５を成膜した。
０ｍｍ、基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍのガラス基
板を用意し、熱ＣＶＤ法を用いて絶縁透光性基板４上に
ＳｎＯ2（酸化スズ）を材質とする透明導電膜からなる
表面電極５を成膜した。
【０１８８】次に、ＹＡＧレーザの基本波を用いて、表
面電極５のパターニングを行った。すなわち、レーザ光
を絶縁透光性基板４側から入射させることにより、表面
電極５を短冊状に分離し、表面電極分離ライン７を形成
した。
面電極５のパターニングを行った。すなわち、レーザ光
を絶縁透光性基板４側から入射させることにより、表面
電極５を短冊状に分離し、表面電極分離ライン７を形成
した。
【０１８９】この後、該基板を純水で超音波洗浄し、続
いて、表面電極５上および表面電極分離ライン７の内側
に半導体膜を積層した光電変換層からなる上部セル２を
プラズマＣＶＤ法により形成した。ここで、上記のよう
にして形成された上部セル２は、ａ−Ｓｉ：Ｈからなる
ｐ層、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｈからな
るｎ層を絶縁透光性基板４側から順に積層した光電変換
層であり、合計の厚みは約０．２μｍであった。
いて、表面電極５上および表面電極分離ライン７の内側
に半導体膜を積層した光電変換層からなる上部セル２を
プラズマＣＶＤ法により形成した。ここで、上記のよう
にして形成された上部セル２は、ａ−Ｓｉ：Ｈからなる
ｐ層、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｈからな
るｎ層を絶縁透光性基板４側から順に積層した光電変換
層であり、合計の厚みは約０．２μｍであった。
【０１９０】次に、マグネトロンスパッタ法により、上
部セル２上にＺｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする中間透明
導電膜１を、厚みが約４５ｎｍとなるように成膜した。
部セル２上にＺｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする中間透明
導電膜１を、厚みが約４５ｎｍとなるように成膜した。
【０１９１】続いて、上部セル２および中間透明導電膜
１を、ＹＡＧレーザの第二高調波を絶縁透光性基板４側
から入射させてパターニングした。その結果、上部セル
２および中間透明導電膜１は短冊状に分離され、中間透
明導電膜１および上部セル２を貫通して表面電極５の裏
面側の表面にまで至る中間透明導電膜分離ライン８が形
成された。この時、図３に示すように、中間透明導電膜
分離ライン８の幅１５は、１５０μｍ程度となるように
した。
１を、ＹＡＧレーザの第二高調波を絶縁透光性基板４側
から入射させてパターニングした。その結果、上部セル
２および中間透明導電膜１は短冊状に分離され、中間透
明導電膜１および上部セル２を貫通して表面電極５の裏
面側の表面にまで至る中間透明導電膜分離ライン８が形
成された。この時、図３に示すように、中間透明導電膜
分離ライン８の幅１５は、１５０μｍ程度となるように
した。
【０１９２】次に、プラズマＣＶＤ法により、中間透明
導電膜１上および中間透明導電膜分離ライン８の内側
に、半導体膜を積層した光電変換層からなる下部セル３
を形成した。ここで、上記のようにして形成された下部
セル３は、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｐ層、μｃ−Ｓｉ：
Ｈからなるｉ層、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ層を絶縁透
光性基板４側から順に積層した光電変換層であり、合計
の厚みは約２μｍであった。
導電膜１上および中間透明導電膜分離ライン８の内側
に、半導体膜を積層した光電変換層からなる下部セル３
を形成した。ここで、上記のようにして形成された下部
セル３は、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｐ層、μｃ−Ｓｉ：
Ｈからなるｉ層、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ層を絶縁透
光性基板４側から順に積層した光電変換層であり、合計
の厚みは約２μｍであった。
【０１９３】次に、ＹＡＧレーザの第二高調波を絶縁透
光性基板４側から入射させて、下部セル３をパターニン
グした。その結果、下部セル３は短冊状に分離され、表
面透明電極５と裏面電極６とを電気的に接続するための
コンタクトラインの開溝９が形成された。
光性基板４側から入射させて、下部セル３をパターニン
グした。その結果、下部セル３は短冊状に分離され、表
面透明電極５と裏面電極６とを電気的に接続するための
コンタクトラインの開溝９が形成された。
【０１９４】この時、図３を参照すると分かるように、
コンタクトラインの開溝９の幅１３を、中間透明導電膜
分離ライン８の幅１５より小さくせずに、裏面電極６を
形成すると、図５に示すように裏面電極６が、中間透明
導電膜１に直接接触することとなる。その結果、上部セ
ル２が短絡状態になり、太陽電池素子の出力が半分以下
に低下するという問題が生じる。
コンタクトラインの開溝９の幅１３を、中間透明導電膜
分離ライン８の幅１５より小さくせずに、裏面電極６を
形成すると、図５に示すように裏面電極６が、中間透明
導電膜１に直接接触することとなる。その結果、上部セ
ル２が短絡状態になり、太陽電池素子の出力が半分以下
に低下するという問題が生じる。
【０１９５】そのため、本実施例では、図３に示すよう
に、コンタクトラインの開溝９の幅１３が中間透明導電
膜分離ライン８の幅１５より小さくなるように、コンタ
クトラインの開溝９を形成した。コンタクトラインの開
溝９の幅１３を小さくすることにより、下部セル３と同
一の組成の材質からなる中間透明導電膜／コンタクトラ
イン隔離部材が中間透明導電膜分離ライン８の一部を埋
めることとなり、中間透明導電膜１と裏面電極６と同一
の組成の材質からなるコンタクトラインの開溝９に充填
された導電物質を分離することができ、その結果、上部
セル２が短絡することを防ぐことができた。
に、コンタクトラインの開溝９の幅１３が中間透明導電
膜分離ライン８の幅１５より小さくなるように、コンタ
クトラインの開溝９を形成した。コンタクトラインの開
溝９の幅１３を小さくすることにより、下部セル３と同
一の組成の材質からなる中間透明導電膜／コンタクトラ
イン隔離部材が中間透明導電膜分離ライン８の一部を埋
めることとなり、中間透明導電膜１と裏面電極６と同一
の組成の材質からなるコンタクトラインの開溝９に充填
された導電物質を分離することができ、その結果、上部
セル２が短絡することを防ぐことができた。
【０１９６】この際、コンタクトラインの開溝９の幅１
３を約８０μｍとなるようにし、中間透明導電膜１から
コンタクトラインの開溝９までの距離１７ａは約５０μ
ｍとなるようにした。また、距離１７ａとは反対側の中
間透明導電膜１からコンタクトラインの開溝９までの距
離１７ｂは約２０μｍとなるようにした。
３を約８０μｍとなるようにし、中間透明導電膜１から
コンタクトラインの開溝９までの距離１７ａは約５０μ
ｍとなるようにした。また、距離１７ａとは反対側の中
間透明導電膜１からコンタクトラインの開溝９までの距
離１７ｂは約２０μｍとなるようにした。
【０１９７】次に、マグネトロンスパッタ法により、Ｚ
ｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする裏面透明電極およびＡｇ
を材質とする裏面金属電極からなる裏面電極６を成膜し
た。この際、裏面電極６の厚みは、約３５０ｎｍであっ
た。また、このときコンタクトラインの開溝９の内側
は、裏面電極６と同一の組成の材質で充填されるように
した。
ｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする裏面透明電極およびＡｇ
を材質とする裏面金属電極からなる裏面電極６を成膜し
た。この際、裏面電極６の厚みは、約３５０ｎｍであっ
た。また、このときコンタクトラインの開溝９の内側
は、裏面電極６と同一の組成の材質で充填されるように
した。
【０１９８】次に、レーザによる表面電極５へのダメー
ジを避けるため、表面電極５の透過性の良いＹＡＧレー
ザの第二高調波を絶縁透光性基板４側から入射させて、
裏面電極６をパターニングした。その結果、裏面電極６
は短冊状に分離され、裏面電極分離ライン１０が形成さ
れた。その後、純水中で該基板の超音波洗浄を行い、乾
燥後、バスバーを正極負極に取り付け、本実施例の太陽
電池素子（Ｉ）を作製した。
ジを避けるため、表面電極５の透過性の良いＹＡＧレー
ザの第二高調波を絶縁透光性基板４側から入射させて、
裏面電極６をパターニングした。その結果、裏面電極６
は短冊状に分離され、裏面電極分離ライン１０が形成さ
れた。その後、純水中で該基板の超音波洗浄を行い、乾
燥後、バスバーを正極負極に取り付け、本実施例の太陽
電池素子（Ｉ）を作製した。
【０１９９】上記のようにして作製した太陽電池素子
（Ｉ）（基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍ）の特性を
ソーラーシミュレータを用いて評価したところ、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）の条件下において、Ｉｓ
ｃ：０．９３６Ａ、Ｖｏｃ：７５．６Ｖ、Ｆ．Ｆ．：
０．７１、Ｐｍａｘ５０．２Ｗという測定結果を得た。
（Ｉ）（基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍ）の特性を
ソーラーシミュレータを用いて評価したところ、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）の条件下において、Ｉｓ
ｃ：０．９３６Ａ、Ｖｏｃ：７５．６Ｖ、Ｆ．Ｆ．：
０．７１、Ｐｍａｘ５０．２Ｗという測定結果を得た。
【０２００】＜実施例２＞中間透明導電膜分離ライン８
の形状を曲面に変えたことを除いては、実施例１と同様
にして太陽電池素子を作製したところ、図２に示す構造
を有する太陽電池素子（ＩＩ）を得た。
の形状を曲面に変えたことを除いては、実施例１と同様
にして太陽電池素子を作製したところ、図２に示す構造
を有する太陽電池素子（ＩＩ）を得た。
【０２０１】上記のようにして作製した太陽電池素子
（ＩＩ）（基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍ）の特性
をソーラーシミュレータを用いて評価したところ、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）の条件下において、Ｉｓ
ｃ：０．９３６Ａ、Ｖｏｃ：７５．６Ｖ、Ｆ．Ｆ．：
０．７１、Ｐｍａｘ５０．２Ｗという測定結果を得た。
（ＩＩ）（基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍ）の特性
をソーラーシミュレータを用いて評価したところ、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）の条件下において、Ｉｓ
ｃ：０．９３６Ａ、Ｖｏｃ：７５．６Ｖ、Ｆ．Ｆ．：
０．７１、Ｐｍａｘ５０．２Ｗという測定結果を得た。
【０２０２】＜比較例１＞以下、図６を用いて、比較例
１について説明する。ここで、図６は、比較例１で作製
する太陽電池素子の断面概要図である。また、この太陽
電池素子は、特開平９−１２９９０３号公報に開示され
た集積構造と同一の構造を有するものである。
１について説明する。ここで、図６は、比較例１で作製
する太陽電池素子の断面概要図である。また、この太陽
電池素子は、特開平９−１２９９０３号公報に開示され
た集積構造と同一の構造を有するものである。
【０２０３】まず、絶縁透光性基板４として厚さ約４．
０ｍｍ、基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍのガラス基
板を用意し、熱ＣＶＤ法を用いて絶縁透光性基板４上に
ＳｎＯ2（酸化スズ）を材質とする透明導電膜からなる
表面電極５を成膜した。
０ｍｍ、基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍのガラス基
板を用意し、熱ＣＶＤ法を用いて絶縁透光性基板４上に
ＳｎＯ2（酸化スズ）を材質とする透明導電膜からなる
表面電極５を成膜した。
【０２０４】次に、表面電極５上に半導体膜を積層した
光電変換層からなる上部セル２をプラズマＣＶＤ法によ
り形成した。ここで、上記のようにして形成された上部
セル２は、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｐ層、ａ−Ｓｉ：Ｈか
らなるｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ層を絶縁透光性基
板４側から順に積層した光電変換層であり、合計の厚み
は約０．２μｍであった。
光電変換層からなる上部セル２をプラズマＣＶＤ法によ
り形成した。ここで、上記のようにして形成された上部
セル２は、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｐ層、ａ−Ｓｉ：Ｈか
らなるｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ層を絶縁透光性基
板４側から順に積層した光電変換層であり、合計の厚み
は約０．２μｍであった。
【０２０５】続いて、マグネトロンスパッタ法により、
上部セル２上にＺｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする中間透
明導電膜１を、厚みが約４５ｎｍとなるように成膜し
た。
上部セル２上にＺｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする中間透
明導電膜１を、厚みが約４５ｎｍとなるように成膜し
た。
【０２０６】その後、ＹＡＧレーザの基本波を用いて、
表面電極５、上部セル２および中間透明導電膜１のパタ
ーニングを一括して行った。すなわち、レーザ光を絶縁
透光性基板４側から入射させることにより、表面電極
５、上部セル２および中間透明導電膜１を短冊状に分離
し、表面電極分離ライン７を形成した。
表面電極５、上部セル２および中間透明導電膜１のパタ
ーニングを一括して行った。すなわち、レーザ光を絶縁
透光性基板４側から入射させることにより、表面電極
５、上部セル２および中間透明導電膜１を短冊状に分離
し、表面電極分離ライン７を形成した。
【０２０７】続いて、該基板を純水で超音波洗浄し、プ
ラズマＣＶＤ法により、中間透明導電膜１上および表面
電極分離ライン７の内側に、半導体膜を積層した光電変
換層からなる下部セル３を形成した。ここで、上記のよ
うにして形成された下部セル３は、μｃ−Ｓｉ：Ｈから
なるｐ層、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ層、μｃ−Ｓｉ：
Ｈからなるｎ層を絶縁透光性基板４側から順に積層した
光電変換層であり、合計の厚みは約２μｍであった。
ラズマＣＶＤ法により、中間透明導電膜１上および表面
電極分離ライン７の内側に、半導体膜を積層した光電変
換層からなる下部セル３を形成した。ここで、上記のよ
うにして形成された下部セル３は、μｃ−Ｓｉ：Ｈから
なるｐ層、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ層、μｃ−Ｓｉ：
Ｈからなるｎ層を絶縁透光性基板４側から順に積層した
光電変換層であり、合計の厚みは約２μｍであった。
【０２０８】次に、上部セル２、中間透明導電膜１およ
び下部セル３を、ＹＡＧレーザの第二高調波を絶縁透光
性基板４側から入射させてパターニングした。その結
果、上部セル２、中間透明導電膜１および下部セル３は
短冊状に分離され、上部セル２、中間透明導電膜１およ
び下部セル３を貫通して表面電極５の裏面側の表面にま
で至り、かつ表面透明電極５と裏面電極６とを電気的に
接続するためのコンタクトラインの開溝９が形成され
た。
び下部セル３を、ＹＡＧレーザの第二高調波を絶縁透光
性基板４側から入射させてパターニングした。その結
果、上部セル２、中間透明導電膜１および下部セル３は
短冊状に分離され、上部セル２、中間透明導電膜１およ
び下部セル３を貫通して表面電極５の裏面側の表面にま
で至り、かつ表面透明電極５と裏面電極６とを電気的に
接続するためのコンタクトラインの開溝９が形成され
た。
【０２０９】次に、マグネトロンスパッタ法により、Ｚ
ｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする裏面透明電極およびＡｇ
を材質とする裏面金属電極からなる裏面電極６を成膜し
た。この際、裏面電極６の厚みは、約３５０ｎｍであっ
た。また、このときコンタクトラインの開溝９の内側
は、裏面電極６と同一の組成の材質で充填されるように
した。
ｎＯ（酸化亜鉛）を材質とする裏面透明電極およびＡｇ
を材質とする裏面金属電極からなる裏面電極６を成膜し
た。この際、裏面電極６の厚みは、約３５０ｎｍであっ
た。また、このときコンタクトラインの開溝９の内側
は、裏面電極６と同一の組成の材質で充填されるように
した。
【０２１０】次に、レーザによる表面電極５へのダメー
ジを避けるため、表面電極５の透過性の良いＹＡＧレー
ザの第二高調波を絶縁透光性基板４側から入射させて、
裏面電極６をパターニングした。その結果、裏面電極６
は短冊状に分離され、裏面電極分離ライン１０が形成さ
れた。その後、純水中で該基板の超音波洗浄を行い、乾
燥後、バスバーを正極負極に取り付け、本比較例の太陽
電池素子（ＩＩＩ）を作製した。
ジを避けるため、表面電極５の透過性の良いＹＡＧレー
ザの第二高調波を絶縁透光性基板４側から入射させて、
裏面電極６をパターニングした。その結果、裏面電極６
は短冊状に分離され、裏面電極分離ライン１０が形成さ
れた。その後、純水中で該基板の超音波洗浄を行い、乾
燥後、バスバーを正極負極に取り付け、本比較例の太陽
電池素子（ＩＩＩ）を作製した。
【０２１１】上記のようにして作製した太陽電池素子
（ＩＩＩ）（基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍ）の特
性をソーラーシミュレータを用いて評価した。
（ＩＩＩ）（基板サイズ６５０ｍｍ×９１０ｍｍ）の特
性をソーラーシミュレータを用いて評価した。
【０２１２】ここで、図４に、実施例１で作製した太陽
電池素子（Ｉ）と比較例１で作製した太陽電池素子（Ｉ
ＩＩ）の出力の分布を示すヒストグラフを示す。図４よ
り、実施例１で作製した太陽電池素子（Ｉ）は、歩留ま
り良く生産できていることがわかる。一方で、比較例１
で作製した太陽電池素子（ＩＩＩ）の歩留まりが実施例
１で作製した太陽電池素子（Ｉ）の歩留まりよりも低い
こともわかる。
電池素子（Ｉ）と比較例１で作製した太陽電池素子（Ｉ
ＩＩ）の出力の分布を示すヒストグラフを示す。図４よ
り、実施例１で作製した太陽電池素子（Ｉ）は、歩留ま
り良く生産できていることがわかる。一方で、比較例１
で作製した太陽電池素子（ＩＩＩ）の歩留まりが実施例
１で作製した太陽電池素子（Ｉ）の歩留まりよりも低い
こともわかる。
【０２１３】その理由は、図６を参照すると分かるよう
に、比較例１で作製した太陽電池素子（ＩＩＩ）の表面
電極分離ライン７は、表面電極５、上部セル２および中
間透明導電膜１を一括してレーザパターニングして形成
されるため、表面電極５が隣接する発電領域間で完全に
分離できたとしても、上部セル２の側面に昇華された表
面電極５が再付着し、中間透明電極１と表面電極５との
間で短絡が高い頻度で生じる傾向があるためであると解
される。すなわち、その結果、上部セル２が短絡状態に
なり、太陽電池素子の出力が低下するためであると解さ
れる。
に、比較例１で作製した太陽電池素子（ＩＩＩ）の表面
電極分離ライン７は、表面電極５、上部セル２および中
間透明導電膜１を一括してレーザパターニングして形成
されるため、表面電極５が隣接する発電領域間で完全に
分離できたとしても、上部セル２の側面に昇華された表
面電極５が再付着し、中間透明電極１と表面電極５との
間で短絡が高い頻度で生じる傾向があるためであると解
される。すなわち、その結果、上部セル２が短絡状態に
なり、太陽電池素子の出力が低下するためであると解さ
れる。
【０２１４】また、ガラス基板上に下部セルが直接成膜
された領域で、膜の剥離が一部見られ、外観上に問題点
があり、さらにそのようなセルでは特性の低下が見られ
た。
された領域で、膜の剥離が一部見られ、外観上に問題点
があり、さらにそのようなセルでは特性の低下が見られ
た。
【０２１５】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【０２１６】
【発明の効果】上記の結果に基づき、本発明の太陽電池
素子は、中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に不
導体および／または半導体からなる単一または複数の部
材を備え、中間透明導電膜とコンタクトラインとは直接
接触しない、新規な直列積層構造を有するため、光の散
乱を増加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率
に優れ、製造工程における信頼性および歩留まりが高
い。
素子は、中間透明導電膜とコンタクトラインとの間に不
導体および／または半導体からなる単一または複数の部
材を備え、中間透明導電膜とコンタクトラインとは直接
接触しない、新規な直列積層構造を有するため、光の散
乱を増加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率
に優れ、製造工程における信頼性および歩留まりが高
い。
【０２１７】また、本発明の太陽電池素子の製造方法を
用いることにより、高い信頼性および歩留まりで、光の
散乱を増加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効
率に優れた、直列積層構造を有する太陽電池素子を製造
することができる。
用いることにより、高い信頼性および歩留まりで、光の
散乱を増加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効
率に優れた、直列積層構造を有する太陽電池素子を製造
することができる。
【図１】 本発明の実施例１で作製した太陽電池素子の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】 本発明の実施例２で作製した太陽電池素子の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】 本発明の実施例１で作製した太陽電池素子の
コンタクトラインの近傍を拡大して示した概略断面図で
ある。
コンタクトラインの近傍を拡大して示した概略断面図で
ある。
【図４】 本発明の実施例１で作製した太陽電池素子の
出力分布と比較例１で作製した太陽電池素子の出力分布
を表すヒストグラフである。
出力分布と比較例１で作製した太陽電池素子の出力分布
を表すヒストグラフである。
【図５】 従来公知の一般的な直列積層型の太陽電池素
子の一例の概略断面図である。
子の一例の概略断面図である。
【図６】 比較例１で作製した太陽電池素子の概略断面
図である。
図である。
【図７】 特開平９−１２９９０６号公報に開示された
太陽電池素子の概略断面図である。
太陽電池素子の概略断面図である。
【図８】 本発明の太陽電池素子の別の一例の概略断面
図である。
図である。
１ 中間透明導電膜、２，３ 光電変換層、４ 絶縁透
光性基板、５ 表面電極、６ 裏面電極、７ 表面電極
分離ライン、８ 中間透明導電膜分離ライン、９ コン
タクトラインの開溝、１０ 裏面電極分離ライン、１３
コンタクトラインの幅、１５ 中間透明導電膜分離ラ
インの幅、１７ａ，１７ｂ 中間透明導電膜とコンタク
トラインとの距離、１８ 中間透明導電膜／コンタクト
ライン隔離部材、２１ 中間透明導電膜、２３ 光電変
換層、３８ 表面電極／中間透明導電膜隔離部材。
光性基板、５ 表面電極、６ 裏面電極、７ 表面電極
分離ライン、８ 中間透明導電膜分離ライン、９ コン
タクトラインの開溝、１０ 裏面電極分離ライン、１３
コンタクトラインの幅、１５ 中間透明導電膜分離ラ
インの幅、１７ａ，１７ｂ 中間透明導電膜とコンタク
トラインとの距離、１８ 中間透明導電膜／コンタクト
ライン隔離部材、２１ 中間透明導電膜、２３ 光電変
換層、３８ 表面電極／中間透明導電膜隔離部材。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F051 AA02 AA04 AA05 BA14 CA15
CB15 DA04 DA15 DA18 EA03
EA08 EA16 FA02 FA03 FA04
GA03
Claims (18)
- 【請求項１】 絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導
電膜、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を
有する発電領域と、隣接する発電領域同士の表面電極お
よび裏面電極を電気的に接続するコンタクトラインとを
備え、複数の発電領域が直列接続されている太陽電池素
子であって、１つの発電領域は中間透明導電膜を中間に
挟んで積層された２以上の光電変換層を有し、中間透明
導電膜とコンタクトラインとの間に不導体および／また
は半導体からなる単一または複数の部材を備え、中間透
明導電膜とコンタクトラインとは直接接触しない構造を
有することを特徴とする太陽電池素子。 - 【請求項２】 １つの発電領域は中間透明導電膜を中間
に挟んで積層された２つの光電変換層を有することを特
徴とする請求項１に記載の太陽電池素子。 - 【請求項３】 中間透明導電膜とコンタクトラインとの
間に備えられた不導体および／または半導体からなる単
一または複数の部材は、該中間透明導電膜よりも裏面側
に設けられた光電変換層の一部と同一の組成の材質から
なる部材であることを特徴とする請求項１または２に記
載の太陽電池素子。 - 【請求項４】 中間透明導電膜とコンタクトラインとの
間に備えられた不導体および／または半導体からなる単
一または複数の部材は、該中間透明導電膜よりも裏面側
に設けられた光電変換層に含まれる半導体膜であって、
かつ該光電変換層中において最も光入射側に設けられた
半導体膜と同一の組成の半導体からなる部材であること
を特徴とする請求項３に記載の太陽電池素子。 - 【請求項５】 中間透明導電膜とコンタクトラインとの
間に備えられた不導体および／または半導体からなる単
一または複数の部材は、該中間透明導電膜よりも入光側
に設けられた光電変換層の一部と同一の組成の材質から
なる部位と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられ
た光電変換層の一部と同一の組成の材質とからなる部位
との複合した部材であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の太陽電池素子。 - 【請求項６】 中間透明導電膜とコンタクトラインとの
間に備えられた不導体および／または半導体からなる単
一または複数の部材は、該中間透明導電膜よりも入光側
に設けられた光電変換層に含まれる単一または複数の半
導体膜と同一の組成の単一または複数の半導体からなる
部位と、該中間透明導電膜よりも裏面側に設けられた光
電変換層に含まれる半導体膜であって、かつ該光電変換
層中において最も光入射側に設けられた半導体膜と同一
の組成の半導体からなる部位との複合した部材であるこ
とを特徴とする請求項５に記載の太陽電池素子。 - 【請求項７】 光電変換層を構成する半導体膜は、結晶
シリコン系半導体膜または非晶質シリコン系半導体膜で
あることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
太陽電池素子。 - 【請求項８】 表面電極は、酸化亜鉛、酸化スズまたは
ＩＴＯを含む材質を用いた透明導電膜からなることを特
徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池素
子。 - 【請求項９】 半導体膜を積層した光電変換層は、ａ−
Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換層
および／またはμｃ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構
造からなる光電変換層であることを特徴とする請求項１
〜８のいずれかに記載の太陽電池素子。 - 【請求項１０】 裏面電極は、酸化亜鉛、酸化スズまた
はＩＴＯを含む材質を用いた透明導電膜と、Ａｇまたは
Ａｌを含む材質を用いた金属膜とを積層した構造である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の太陽
電池素子。 - 【請求項１１】 コンタクトラインは、裏面電極の一部
と同一の組成からなる材質を用いた部材であることを特
徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の太陽電池素
子。 - 【請求項１２】 中間透明導電膜は、酸化亜鉛、酸化ス
ズまたはＩＴＯを含む材質を用いた透明導電膜からなる
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の太
陽電池素子。 - 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれかに記載の太
陽電池素子の製造方法であって、Ａ工程として、光電変
換層を形成し、該光電変換層の裏面側に該光電変換層に
接触するように中間透明導電膜を形成する工程と、Ｂ工
程として、該中間透明導電膜および該中間透明導電膜と
表面電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の裏面側
の表面に至る中間透明導電膜分離ラインを形成する工程
と、Ｃ工程として、該中間透明導電膜の裏面側および該
中間透明導電膜分離ライン内に、該中間透明導電膜およ
び該中間透明導電膜分離ラインの外郭に接触するように
別の光電変換層を形成する工程と、Ｄ工程として、裏面
電極と表面電極とに挟まれた部材を貫通して表面電極の
裏面側の表面に至るコンタクトラインの開溝を形成する
工程を含み、透光性絶縁基板に平行な平面または曲面に
よる前記中間透明導電膜分離ラインの断面は、該平面ま
たは曲面による該コンタクトラインの開溝の断面を包含
することを特徴とする太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１〜１２のいずれかに記載の太
陽電池素子の製造方法であって、Ａ工程として、光電変
換層を形成し、該光電変換層の裏面側に該光電変換層に
接触するように中間透明導電膜を形成する工程と、Ｂ工
程として、該中間透明導電膜を貫通し、かつ前記光電変
換層を一部除去する中間透明導電膜分離ラインを形成す
る工程と、Ｃ工程として、該中間透明導電膜の裏面側お
よび該中間透明導電膜分離ライン内に、該中間透明導電
膜および該中間透明導電膜分離ラインの外郭に接触する
ように別の光電変換層を形成する工程と、Ｄ工程とし
て、裏面電極と表面電極とに挟まれた部材を貫通して表
面電極の裏面側の表面に至るコンタクトラインの開溝を
形成する工程を含み、透光性絶縁基板に平行な平面また
は曲面による前記中間透明導電膜分離ラインの断面は、
該平面または曲面による該コンタクトラインの開溝の断
面を包含することを特徴とする太陽電池素子の製造方
法。 - 【請求項１５】 レーザを照射することにより中間透明
導電膜分離ラインおよびコンタクトラインの開溝を形成
することを特徴とする請求項１３または１４に記載の太
陽電池素子の製造方法。 - 【請求項１６】 Ｄ工程において用いるレーザのビーム
断面の最大直径は、Ｂ工程において用いるレーザのビー
ム断面の最大直径より小さいことを特徴とする請求項１
５に記載の太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項１７】 中間透明導電膜はスパッタリング法を
用いて形成されることを特徴とする請求項１３〜１６の
いずれかに記載の太陽電池素子の製造方法。 - 【請求項１８】 光電変換層はプラズマＣＶＤ法を用い
て形成されることを特徴とする請求項１３〜１７のいず
れかに記載の太陽電池素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002072593A JP2003273383A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 太陽電池素子およびその製造方法 |
| US10/385,567 US6870088B2 (en) | 2002-03-15 | 2003-03-12 | Solar battery cell and manufacturing method thereof |
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|---|---|---|---|
| JP2002072593A JP2003273383A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 太陽電池素子およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003273383A true JP2003273383A (ja) | 2003-09-26 |
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|---|---|---|---|
| JP2002072593A Pending JP2003273383A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 太陽電池素子およびその製造方法 |
Country Status (2)
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