JP2004228141A - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、(b)被除去金属層上に、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、(c)裏面電極層に端子を接続する工程、(d)薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および(e)選択エッチングにより被除去金属層を除去もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がし、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法により、上記課題を解決する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用いた薄膜太陽電池の製造方法およびそれにより得られた薄膜太陽電池に関する。
【従来の技術】
【0002】
太陽光のような光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。それらの中で、軽量で、かつフレキシビリティーを有する薄膜太陽電池が開発されている。
【0003】
一般に薄膜太陽電池は、▲1▼ガラスなどの透光性絶縁基板上に、SnO2、ITO、ZnOなどの透明導電膜、アモルファスシリコン薄膜半導体または結晶性シリコン薄膜半導体のp層、i層およびn層が順次積層された光電変換層、および金属薄膜の裏面電極層が順次積層された構造のものと、▲2▼金属基板電極の上に、アモルファスシリコン薄膜半導体または結晶性シリコン薄膜半導体のn層、i層およびp層が順次積層された光電変換層、および透明導電膜が順次積層された構造のものがある。
【0004】
これらのうち、構造▲1▼の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを兼ね、太陽電池を外界から保護できること、SnO2などの耐プラズマ性透明導電膜が開発され、この上に半導体の光電変換層をプラズマCVD法で積層できるようになったことなどから多用され、現在、主流の構造になっている。
【0005】
また、裏面電極層にAg、Alなどの反射率の高い金属材料を使用したり、光電変換層と裏面電極層との間にZnO、ITOなどからなる透明電極層を形成したりして、太陽電池の光電変換効率を向上させる技術も併用されている。
【0006】
このような太陽電池の製造方法として、特開昭61−85872号公報(特許文献1)には、ガラスなどの支持基体の表面に金属膜を真空蒸着したものを準備し、この金属膜上に裏面電極層、アモルファスシリコン薄膜半導体および表面電極層(透明電極層)からなる薄膜太陽電池を形成した後、上記支持基体と金属膜とを剥離する方法が開示されている。
【0007】
また、特開平1−105581号公報(特許文献2)には、ガラスなどの支持基板上に、透明ポリイミド膜のような透光性、絶縁性かつ可撓性の第1樹脂層、アモルファスシリコンからなる薄膜太陽電池、およびEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)のような絶縁性かつ可撓性の第2樹脂層を形成した後、上記支持基板から第1樹脂層を剥離する方法が開示されている。類似の方法が、特開平4−196366号公報(特許文献3)にも開示されている。
【0008】
さらに、特開平4−299873号公報(特許文献4)には、支持基板上に、鉛のような剥離性の良好な金属層、アモルファスシリコンからなる薄膜太陽電池を形成した後、上記支持基板から薄膜太陽電池を剥離する方法が開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開昭61−85872号公報
【特許文献2】
特開平1−105581号公報
【特許文献3】
特開平4−196366号公報
【特許文献4】
特開平4−299873号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載の方法では、金属膜を形成した後に透明電極層を形成するので、半導体薄膜に熱的なダメージを与えない低温条件で透明電極層を形成しなければならない。しかしながら、低温条件では高透過率で、かつ低抵抗の透明電極層の形成は困難であり、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率の向上は期待できない。また、透明電極層の表面に微細な凹凸を形成する、例えばSnO2膜を600℃の温度条件で凹凸を形成することにより、光電変換効率の向上を図ることも考えられるが、上記の低温条件ではこの方法を適用できない。
【0011】
特許文献2に記載の方法では、300℃程度の耐熱性を有するポリイミド樹脂を用いているので、低抵抗の透明電極層を形成することは可能であるが、微細な凹凸を有するSnO2膜を形成することは困難であり、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率の向上は期待できない。また、ポリイミド樹脂は、ガラスのように透過率が高くなく、光の吸収損失があるので、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率が低下するという問題点がある。また、特許文献3に記載の方法でも、同様の問題がある。
【0012】
特許文献4に記載の方法は、特許文献1に記載の方法と同様に、剥離層として金属層を用いている。このような方法では、支持基板から薄膜太陽電池を機械的に剥離するので、形成膜に力が掛かり、形成膜に亀裂が生じるという問題がある。また、この方法でもガラス基板上に金属膜を形成するので、透明電極層の表面に微細な凹凸を形成して光電変換効率の向上を図ることができない。
【0013】
本発明は、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用い、光電変換効率向上に必要不可欠な微細な凹凸を透明電極層の表面に形成することができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層との間に、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な金属からなる剥離層を設け、ガラス基板から薄膜太陽電池構成層のみを太陽電池用基材に転写することにより、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用いることを見出し、本発明を完成するに到った。
【0015】
かくして、本発明によれば、
(a)ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、
(b)被除去金属層上に、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、
(c)裏面電極層に端子を接続する工程、
(d)薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および
(e)選択エッチングにより被除去金属層を除去もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がし、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【0016】
また、本発明によれば、上記の薄膜太陽電池の製造方法により得られた薄膜太陽電池が提供される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、(a)ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、(b)被除去金属層上に、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、(c)裏面電極層に端子を接続する工程、(d)薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および(e)選択エッチングにより被除去金属層を除去もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がし、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程を含むことを特徴とする。
【0018】
本発明の特徴の1つは、工程(a)における透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層の形成と工程(e)における選択エッチングによる被除去金属層の除去とにある。したがって、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板および薄膜太陽電池構成層の透明電極層が、ITOの単層構造、SnO2の単層構造、ITOとZnOの積層構造またはITOとSnO2の積層構造であり、被除去金属層が、Al層またはAg層からなるのが好ましい。
本発明の薄膜太陽電池の構成およびその製造方法を、実施形態1および2に基づいて具体的に説明するが、これらの説明により本発明が限定されるものではない。
【0019】
実施形態1
図1は、本発明の薄膜太陽電池の製造方法(実施形態1)を示す概略断面図であり、工程(d)の完了時点の状態を示している。図中、1はガラス基板、2は透明電極層、3は被除去金属層、4は透明電極層、5は光電変換層、6は裏面電極層、7は接着層、8は太陽電池用基材を示す。図番4〜6を合せて、薄膜太陽電池構成層という。なお、裏面電極層6に接続する端子は図示していない。
【0020】
まず、工程(a)では、ガラス基板1上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層3を形成する。
ガラス基板上にその表面に光を散乱させる微小な凹凸を有する薄膜(透明電極層2)が形成されている基板を用いてもよい。
透明電極層付きガラス基板としては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法によりガラス基板上に透明電極層を形成したものでもよいが、当該分野における市販品を用いてももよい。
透明電極層の構成材料としては、SnO2、ITOなどが好ましく、耐プラズマ性の点でSnO2が特に好ましい。
【0021】
また、透明電極層は、その表面に光を散乱させる微小な凹凸を有しているのが好ましい。微小な凹凸が薄膜太陽電池構成層の形成に反映されることにより、薄膜太陽電池の光電変換効率が向上する。その凹凸はRa20〜30nm程度、Rmax200〜300nm程度が好ましい。常圧CVD法、スパッタリング法、蒸着法などの公知の方法により、透明電極層の表面に凹凸を形成してもよいが、適当な市販品を用いてもよい。
【0022】
透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層の構成材料としては、Al、Ag、Zn、Sn、Ni、Feなどが挙げられる。これらの材料を用いることにより、光電変換層に対する不純物混入の影響を抑えることができる。
また、工程(e)におけるガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離(剥離)し易さの点でAl、Agが特に好ましい。
【0023】
また、次工程(b)において、レーザを用いて、透明電極層を集積化する場合には、可視光から近赤外光に対して反射率の高い金属を用いて被除去金属層を形成するのが好ましい。反射率が低いとレーザによるダメージで被除去金属層が切断されてしまい、工程(e)におけるガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離(剥離)が困難になるので好ましくない。このような点からも、被除去金属層の構成材料としては、Al、Agが特に好ましい。
被除去金属層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、0.05〜0.5μm程度が好ましい。
【0024】
従来技術ではガラス基板上に何らかの剥離層を設け、その界面に対して物理的な力を加えてガラス基板から薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材を剥離させていたので亀裂などの問題があったが、本発明では特定の金属からなる剥離層を設け、この剥離層を物理的な力を加えることなしに、エッチングにより除去するので、上記の問題を回避できる。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、従来技術のように、剥離層として樹脂材料を用いないので、吸着ガスによる光電変換層への不純物混入の影響を回避できる。
【0025】
次いで、工程(b)では、被除去金属層3上に、透明電極層4、光電変換層5および裏面電極層6を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する。
透明電極層は、ITOの単層構造またはSnO2の単層構造であるのが好ましく、比抵抗が低く、薄膜化が容易で、かつ製造コストの低いITOの単層構造が特に好ましい。但し、ITOは半導体層に拡散すると薄膜太陽電池の特性を低下させることがあるため、ZnOもしくはSnO2で拡散ブロック層を形成する、すなわち透明電極層をITOとZnOの積層構造またはITOとSnO2の積層構造とするのが好ましい。
【0026】
また、透明電極層が1cm2程度の小面積であれば集電極を設ける必要はないが、大面積の透明電極層を形成する場合には、Al、Agなどの金属材料で予め集電極を形成しておくか、あるいは集積化構造にするのが好ましい。
透明電極層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、ITOであれば60〜200nm程度、ZnOであれば200〜600nm程度、SnO2であれば700nm〜1μm程度が好ましい。
【0027】
光電変換層は、アモルファスシリコン薄膜半導体、結晶性シリコン薄膜半導体のp層、i層およびn層が順次積層された構造が好ましく、プラズマCVD法などの公知の方法により形成することができる。例えば、アモルファスシリコン太陽電池の場合の各膜厚は、それぞれ10〜20nm程度、200〜400nm程度、5〜30nm程度が好ましく、全膜厚は200〜500nm程度が好ましい。
【0028】
裏面電極層は、ZnOとAgの積層構造またはITOとAgの積層構造であるのが好ましい。
裏面電極層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、0.3〜0.5μm程度が好ましい。
【0029】
次いで、工程(c)では、裏面電極層6に端子(図示せず)を接続する。
端子の構成材料としては、当該分野で用いられる公知の材料(例えば銅、はんだで被覆された銅など)が挙げられ、公知の方法により接続することができる。
【0030】
次いで、工程(d)では、薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層7を形成し、太陽電池用基材8を接着する。
接着層の構成材料としては、EVA、シリコーン、ポリブチルビニルアルコールなどが挙げられ、コストの点でEVAが特に好ましい。
太陽電池用基材としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、フッ素系フィルム、ポリカーボネート基板、ステンレス基板などが挙げられる。薄膜太陽電池の使用形態を考慮して、太陽電池用基材の材質を適宜選択すればよく、例えば、屋外で使用する場合には、耐環境性に優れた材料を選択するのが好ましい。
上記の材料を用いて、ラミネートなどの公知の方法により、太陽電池用基材を接着する。
【0031】
工程(b)における薄膜太陽電池構成層の形成が、薄膜太陽電池構成層の周囲に被除去金属層が露出するように行われ、工程(d)における接着層の形成が、薄膜太陽電池構成層を少なくとも覆い、かつその周囲に被除去金属層が露出するように行われるのが好ましい。図1においては、薄膜太陽電池構成層を覆う接着層の周囲に露出した被除去金属層が設けられている。このように被除去金属層を接着層から露出させることにより、次工程(e)の選択エッチングが促進される。
さらに、レーザ加工により、露出した被除去金属層に開口部を形成するのが好ましい。開口部を設けることにより、次工程(e)の選択エッチングがより促進される。開口部の大きさは、例えば、φ40〜200μm程度が好ましく、その深さは被除去金属層の膜厚以下、100〜500nm程度が好ましい。
【0032】
次いで、工程(e)では、選択エッチングにより被除去金属層3を除去する、もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がすことにより、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板1と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する。
選択エッチングは、被除去金属層の種類により適宜選択した酸またはアルカリのエッチング液に、工程(d)の形成物、すなわち薄膜太陽電池構成層および接着層を形成し、太陽電池用基材を接着した透明電極層付きガラス基板を浸漬することにより行うことができる。
例えば、被除去金属層がAl層からなる場合には希硫酸からなるエッチング液、被除去金属層がAg層からなる場合には硫酸鉄を主成分とするエッチング液を用いて選択エッチングを行うのが好ましい。浸漬時間は、1〜5分間程度(例えば、3分間)が好ましい。また、エッチング液としては、上記以外に水酸化ナトリウム、塩酸などが挙げられる。
【0033】
上記のようにして透明電極層付きガラス基板と分離した薄膜太陽電池構成層の表面側に、PETフィルム、フッ素系フィルム、ポリカーボネート基板などをEVAなどでラミネートし、モジュール化することにより、フレキシビリティーを有する薄膜太陽電池モジュールを形成することができる。フッ素系フィルムは耐湿性に優れているので、屋外などで使用するモジュールに適している。
上記の樹脂フィルムの代わりに、強化ガラスを用いることもできる。従来技術では、例えば、厚さ4mmものフロートガラスを用いていたが、強化ガラスを用いることにより、薄膜太陽電池モジュールの軽量化が可能となる。また、フロートガラスは表面が鏡面であり、光の反射が眩しかったが、型板強化ガラスを用いることにより、表面の反射による眩しさを抑制することができる。。
【0034】
実施形態2
図2は、本発明の薄膜太陽電池の製造方法(実施形態2)を示す概略断面図であり、工程(d)の完了時点の状態を示している。透明電極層2と被除去金属層3との間に、アモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜9が形成されていること以外は、実施形態1と同様である。その他の図番は図1と同様である。
【0035】
実施形態2では、工程(a)において、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する前に、予めアモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜9を形成する。
この薄膜は、プラズマCVD法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、0.1〜0.5μm程度が好ましい。
この薄膜を設けることにより、ガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離(剥離)がより容易になる。
【0036】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、工程(e)において分離したアモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板を工程(a)において繰り返し再利用するのが好ましい。透明電極層付きガラス基板は、破損しない限り何度でも再利用ができる。
薄膜太陽電池の前半工程(裏面電極層形成まで)における材料費で最も高価なものは、透明電極層付きガラス基板であり、材料費の6割程度を占める。本発明ではフレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板に薄膜太陽電池を転写できるという効果だけではなく、高価な透明電極層付きガラス基板を凹凸形成手段として用いた場合には、直接材料として用いず、複数回使用することにより、コストダウンを図ることができるという効果をも有する。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、ガラス基板を用いたスーパーストレート型の薄膜太陽電池のプロセスと同様に、大面積の薄膜太陽電池モジュールを形成することができる。
【0037】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、薄膜太陽電池のみならず、ガラス基板に薄膜デバイスを形成する、液晶デバイスやプラズマディスプレーなどのあらゆる分野に応用できる。
本発明によれば、上記の薄膜太陽電池の製造方法により得られた薄膜太陽電池が提供される。
本発明の薄膜太陽電池は、太陽電池用基材と反対側に接着層でガラス、フィルムおよびステンレスから選択された封止材料が設けられ、薄膜太陽電池の表面側と裏面側のいずれにも接着層が設けられているのが好ましい。
【0038】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【0039】
実施例1
以下の工程により、図1の薄膜太陽電池を作製した。
表面に微小な凹凸(Ra20nm程度、Rmax200nm程度)を有する、SnO2からなる透明電極層2付きガラス基板1(560mm×925mm)の透明電極層2上に、スパッタリング法により、被除去金属層3として膜厚100nmのAl層を形成した(工程(a))。
【0040】
次いで、スパッタリング法により、透明電極層4として膜厚70nmのITO層を形成した。
次いで、プラズマCVD法により、光電変換層5として膜厚15nmのa−Si:H p層、膜厚200nmのa−Si:H i層および膜厚30nmのa−Si:H n層を順次形成した。ここで、a−Si:Hはアモルファスシリコンを意味する。
次いで、スパッタリング法により、裏面電極層6として膜厚50nmのZnO層を形成し、続いて膜厚300nmのAg層を形成した(工程(b))。
【0041】
次いで、バスバーを用いて、裏面電極層から端子(図示せず)を取り出した(工程(c))。
次いで、接着層7としてEVAを用い、裏面の太陽電池用基材8として厚さ0.2mmのPETフィルムを用い、ラミネートにより接着を行った(工程(d))。
【0042】
次いで、薄膜太陽電池構成層および接着層7を形成し、太陽電池用基材8を接着した透明電極層2付きガラス基板1を希硫酸に3分間浸漬することにより、被除去金属層3のAl層を除去して、透明電極層2付きガラス基板1と薄膜太陽電池構成層とを分離した(工程(e))。
次いで、表面側に厚さ0.5mmのフッ素系フィルムをEVAでラミネートし、モジュール化して、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、軽量で、かつフレキシビリティーを有するものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【0043】
実施例2
裏面電極層6として、膜厚50nmのITO層を形成し、続いて膜厚300nmのAg層を形成すること以外は、実施例1と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、軽量で、かつフレキシビリティーを有するものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【0044】
実施例3
裏面の太陽電池用基材として、PETフィルムの代わりに厚さ1mmのポリカーボネート基板を用いること以外は、実施例1と同様にして、薄膜太陽電池を得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【0045】
実施例4
裏面電極層6として、膜厚50nmのITO層を形成し、続いて膜厚300nmのAg層を形成すること以外は、実施例3と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【0046】
実施例5
表面側に厚さ3.2mmの強化ガラスをEVAでラミネートし、モジュール化すること以外は、実施例1と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、厚さ4mmで、フロートガラスを用いた従来品より軽量で、光の反射が抑制されたものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。さらに、高価なSnO2基板を材料として直接用いないため、コストダウンを図ることができた。
【0047】
実施例6
裏面電極層6として膜厚50nmのITO層を形成し、続いて膜厚300nmのAg層を形成すること以外は、実施例5と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、厚さ3.2mmで、フロートガラスを用いた従来品より軽量で、光の反射が抑制されたものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。さらに、高価なSnO2基板を材料として直接用いないため、コストダウンを図ることができた。
【0048】
実施例7
裏面電極層を形成した後、レーザ加工により、太陽電池の周囲部分の露出した被除去金属層に開口部を形成すること、およびPETフィルムの代わりに厚さ1mmのポリカーボネート基板を用いること以外は、実施例1と同様にして、薄膜太陽電池を得た。なお、開口部の大きさはφ80μm程度であった。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
被除去金属層に開口部を形成することにより、選択エッチングが促進された。
【0049】
実施例8
裏面電極層6として膜厚70nmのITO層を形成し、続いて膜厚300nmのAg層を形成すること以外は、実施例7と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
被除去金属層に開口部を形成することにより、選択エッチングが促進された。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用い、光電変換効率向上に必要不可欠な微細な凹凸を透明電極層の表面に形成することができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することができる。
このように、本発明によれば、フレキシビリティーを有するフィルムや樹脂基板などの様々な基板に薄膜太陽電池を転写することができるので、薄膜太陽電池の応用範囲を広げることができ、また基板サイズに限定されず、複数のガラス基板から薄膜太陽電池を1つの基板に転写することができるので、薄膜太陽電池モジュールの大型化が可能になる。
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、薄膜太陽電池のみならず、ガラス基板に薄膜デバイスを形成する、液晶デバイスやプラズマディスプレーなどのあらゆる分野に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜太陽電池の製造方法(実施形態1)を示す概略断面図である。
【図2】本発明の薄膜太陽電池の製造方法(実施形態2)を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 透明電極層
3 被除去金属層
4 透明電極層
5 光電変換層
6 裏面電極層
7 接着層
8 太陽電池用基材
9 アモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜
Claims (11)
- (a)ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、
(b)被除去金属層上に、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、
(c)裏面電極層に端子を接続する工程、
(d)薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および
(e)選択エッチングにより被除去金属層を除去もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がし、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 薄膜太陽電池構成層の透明電極層が、ITOの単層構造、SnO2の単層構造、ITOとZnOの積層構造またはITOとSnO2の積層構造であり、被除去金属層が、Al層またはAg層からなる請求項1に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 請求項1のガラス基板の代わりに、ガラス基板上にその表面に光を散乱させる微小な凹凸を有する薄膜が形成されている基板を用いる請求項1または2に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 工程(b)における薄膜太陽電池構成層の形成が、薄膜太陽電池構成層の周囲に被除去金属層が露出するように行われ、工程(d)における接着層の形成が、薄膜太陽電池構成層を少なくとも覆い、かつその周囲に被除去金属層が露出するように行われる請求項1〜3のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- さらに、レーザ加工により、露出した被除去金属層に開口部を形成する請求項4に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 工程(e)の選択エッチングが、酸またはアルカリのエッチング液への工程(d)の形成物の浸漬により行われる請求項1〜5のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 被除去金属層がAl層からなるとき、工程(e)の選択エッチングが、希硫酸からなるエッチング液を用いて行われる請求項6に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 被除去金属層がAg層からなるとき、工程(e)の選択エッチングが、硫酸鉄を主成分とするエッチング液を用いて行われる請求項6に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 工程(e)において分離したアモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板を工程(a)において再利用する請求項1〜8のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池の製造方法により得られた薄膜太陽電池。
- 太陽電池用基材と反対側に接着層でガラス、フィルムおよびステンレスから選択された封止材料が設けられ、薄膜太陽電池の表面側と裏面側のいずれにも接着層が設けられている請求項10に記載の薄膜太陽電池。
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