JP2006041351A

JP2006041351A - 光起電力素子の製造方法

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Publication number: JP2006041351A
Application number: JP2004221730A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Shimomura; 直史下村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】光起電力素子の電極構造において、光起電力素子上のワイヤ電極の被覆層を除去することにより、発電ロスの少ない集電電極形態を提供でき、さらには高い変換効率を有する光起電力素子の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性被覆層で被覆された金属ワイヤからなるワイヤ電極を有する光起電力素子の製造方法において、光起電力体上に前記ワイヤ電極を配設した後、前記光起電力体上に配設された前記ワイヤ電極の接着部以外の前記導電性被覆層の一部もしくは全てを除去する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光起電力素子の製造方法に関する。より詳細には、従来よりも高効率を得るための集電電極構造を有する光起電力素子の製造方法に関する。

光起電力素子を応用した太陽電池は、火力発電、水力発電などの既存の発電方法の問題を解決する代替エネルギー源として注目されている。

太陽電池の種類としては、結晶系太陽電池、アモルファス系太陽電池、化合物半導体太陽電池等、多種にわたる太陽電池が研究開発されているが、中でもアモルファス系太陽電池は、大面積化が容易、かつ光吸収係数が大きく、また薄膜で動作するなどの結晶系太陽電池にはない優れた特徴をもっており、将来を有望視されている太陽電池の一つである。

さらに、前記受光面電極の表面上には、電流を集めるための細い金属からなるワイヤ電極が配設される。前記ワイヤ電極は、太陽電池の光入射面側に設けられるため、その面積がいわゆるシャドウロスとなり、太陽電池の発電に寄与する有効面積が減少することとなる。この理由から、前記ワイヤ電極は、比較的細い櫛状に形成されることが多い。

アモルファスシリコン太陽電池の構成としては、例えば、ステンレス等からなる導電性基板の表面上に、裏面電極、半導体層、受光面電極を順次積層した構造が公知である。この受光面電極は、例えば透明導電性酸化物によって形成される。

上記ワイヤ電極の例としては、特開平０８−２３６７９６号公報（特許文献１）に金属ワイヤを使用したワイヤ電極が開示されている。図１２にその一例の概略図を示す。図１２（ａ）は光起電力素子の正面図、（ｂ）はＡＡ'断面図を示している。

図１２（ａ）、（ｂ）において、１０１は光起電力体であり、例えばステンレス基板上に裏面電極層、半導体層、透明電極層が順次形成されており、１０３は光起電力体エッジでのショートの影響を回避するために透明電極層を除去したラインである。１０２はワイヤ電極であり、直径５０〜３００μｍの金属ワイヤ１０７の周囲を導電性ペースト１０６等でコーティングしたものが、透明電極層上に圧着されている。ここで導電性ペースト１０６としては、光起電力体１０１面のピンホールなどに直接接触しても出力低下につながるようなショートの無きこと、及び金属マイグレーションしないことという制約から、比抵抗１０−１〜１０２Ωｃｍ程度のカーボンペーストや導電性酸化物ペーストなどが必須である。また、１０４はワイヤ電極を仮固定するための絶縁性仮固定部材である。１０５はさらなる集電のための金属バスバーと呼ばれるもので、ワイヤ電極で集められた電流を光起電力素子外に取り出す目的で設置されており、材質としては例えば銅の箔材が使用されている。

従来、シャドウロスを低減させた光起電力素子の製造方法としては、特開平１０−９３１１７号公報（特許文献２）が挙げられる。ここで開示された光起電力素子の製造方法は、集電電極の表面の少なくとも一部および前記光起電力素子の電極形成面の少なくとも光起電力素子の受光面にストライプ状の集電電極を備えており、前記集電電極の側面で入射光を受光面に向けて反射させることを特徴としている。

また、前記ワイヤ電極を用いてシャドウロスを低減させた光起電力素子の製造方法としては、特開平３−６８６７号公報（特許文献３）が挙げられる。ここで開示された光起電力素子は、金属ワイヤと光起電力素子との接着部のみに導電性被覆層を塗布することで、シャドウロスを低減し光起電力素子のアクティブエリアを大きくしている。ここで開示された光起電力素子の製造方法は、あらかじめ金属ワイヤもしくは光起電力素子の接着部のみに導電性被覆層を塗布し、前記金属ワイヤを光起電力素子上に圧着することを特徴としている。
特開平０８−２３６７９６号公報特開平１０−９３１１７号公報特開平３−６８６７号公報

しかし、上記特開平１０−９３１１７号公報に挙げられたストライプ状の集電電極の形態をワイヤ電極に応用した場合、ワイヤ電極を光起電力体上に配設する際に、ワイヤ電極に蛇行やねじれが生じるため、所望の反射面持つ集電電極を形成することは困難である。

また、上記特開平３−６８６７号公報に挙げられた光起電力素子の製造方法でワイヤ電極を配設すると、圧着する際に、ワイヤ電極に蛇行やねじれが生じるため、光起電力体とワイヤ電極が接着されない箇所が生じるという問題があった。

次に、ワイヤ電極によるシャドウロスを低減する方法として、導電性被覆層の厚みを薄くする方法や、金属ワイヤを細くする方法がある。しかし、導電性被覆層の厚みを薄くすることは、ワイヤ電極と光起電力体の接着力を低下させ、剥がれが生じるという可能性がある。また、金属ワイヤを細くすることは、金属ワイヤの抵抗を増加させ、発電ロスが生じるという可能性がある。

以上の問題点に鑑み、本発明は、ワイヤ電極に求められる接着力及び抵抗を維持したまま、ワイヤ電極を配設する際に蛇行やねじれが生じた場合でも、シャドウロスを低減することができる光起電力素子の製造方法を提供することを目的としたものである。

本発明者は、上述した問題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、以下のような光電力素子の製造方法が有効であることを見出した。

本発明では、導電性被覆層で被覆された金属ワイヤからなるワイヤ電極を有する光起電力素子の製造方法において、光起電力体上にワイヤ電極を配設した後、光起電力体上に配設されたワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層の一部もしくは全てを除去する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法である。

光起電力体上にワイヤ電極を配設した後、光起電力体上に配設されたワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層の一部もしくは全てを除去することで、ワイヤ電極に蛇行やねじれが生じた場合でも、必ず光起電力素子に接着することができ、ワイヤ電極と光起電力体との間で接着不良を生じることが無い。また、導電性被覆層を除去することにより、除去部の露出した金属ワイヤによりワイヤ電極上に入射した光を光起電力素子上に反射することができる。さらに、導電性被覆層を除去することにより、ワイヤ電極の短手方向の幅を導電性被覆層の厚み分小さくすることができ、シャドウロスを低減し光起電力素子のアクティブエリアを大きくすることができる。

また、光起電力体上に配設されるワイヤ電極の金属ワイヤは光起電力体との接着部以外にも導電性被覆層により被覆されていることを特徴とする光起電力素子の製造方法である。

光起電力素子上に配設されるワイヤ電極の金属ワイヤが光起電力素子との接着部以外にも導電性被覆層により被覆されていることで、ワイヤ電極にねじれや蛇行が生じた場合でも、必ず光起電力素子に接着することができ、ワイヤ電極と光起電力体との間で接着不良を生じることが無い。

また、光起電力体上に配設されたワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層を除去する工程でワイヤ電極の配設位置を読み取った後にワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層を除去することを特徴とする光起電力素子の製造方法である。

光起電力体上に配設されたワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層を除去する工程でワイヤ電極の配設位置を読み取ることにより、光起電力体を傷つけることなくワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層を除去することができる。

これまで述べてきたように、本発明の光起電力素子の製造方法により、ワイヤ電極を配設する際に蛇行やねじれが生じた場合でも、ワイヤ電極上に入射した光を光起電力素子上に反射させ再入射することができ、更に光起電力素子のアクティブエリアを大きくすることでシャドウロスを低減することができる光起電力素子の製造方法を提供することができた。

次に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明の光起電力素子を図１を用いて詳述する。

図１（ａ）は、本発明のワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層が除去された光起電力素子を示す一例の概略図である。図１（ｂ）は、ＡＡ'断面図である。また、図1（ｃ）は、光起電力体上に配設されたワイヤ電極の接着部以外の導電性被覆層を除去する工程を示す一例の概略図である。

図中１０１は光起電力素子、１０２はワイヤ電極であり、金属ワイヤ１０７の周囲を導電性被覆層１０６でコーティングされたものが用いられている。本発明においては、図１（ｃ）に示す、接着部以外の前記導電性被覆層１０６の一部もしくは全てをグラインダー１０９等を用いて除去する工程を有している。また、１０５はワイヤ電極１０２を流れる電流をさらに一端に集めるための集電部である金属バスバーを示す。

以下に、各項目毎に説明を加える。

（光起電力体）
本発明に係る光起電力体とは、光電変換機能を有する基板である。光電変換層としては、単結晶、薄膜単結晶、多結晶、薄膜多結晶、アモルファスが利用できる。

ここでは代表例として、アモルファスシリコン系の光起電力体１０１について詳述する。その一例の断面図を図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、基板２０１と反対側の表面から光入射させるタイプのアモルファスシリコン系の光起電力体１０１の模式的断面図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、２０１は基板、２０２は下部電極、２０３はｎ型半導体層、２０４はｉ型半導体層、２０５はｐ型半導体層、２０６は透明導電膜からなる上部電極を表す。

基板２０１はアモルファスシリコンのような薄膜の光起電力体１０１の場合に、半導体層２０３、２０４、２０５を機械的に支持する部材であり導電性のものでも電気絶縁性のものでもよい。より好ましくは電極としても使われるため導電性のものがよい。また、基板２０１は、半導体層２０３、２０４、２０５を成膜する時の加熱温度に耐える耐熱性が要求される。

導電性の材料としては、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｔｉ等の金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその複合体やカーボンシート、亜鉛メッキ鋼板等が挙げられ、電気絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフィルムまたはシート又はこれらとガラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面に異種材質の金属薄膜及び／またはＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行ったもの及びガラス、セラミックスなどが挙げられる。

下部電極２０２は、半導体層２０３、２０４、２０５で発生した電力を取り出す為の一方の電極であり、半導体層２０３に対してはオーミックコンタクトとなる仕事関数を持つことが要求される。材料としては例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、ニクロム、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＩＴＯ等のいわゆる金属体または合金及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等が用いられる。下部電極２０２の表面は平滑であることが好ましいが、光の乱反射を起こさせる場合にはテクスチャー化してもよい。また、基板２０１が導電性である場合、下部電極２０２を設けなくても良い。下部電極２０２は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタ等の公知の方法で形成することができる。

アモルファス半導体層は、図２（ａ）に示す、ｎ層２０３、ｉ層２０４、ｐ層２０５を一組としたシングル構成だけでなく、図２（ｂ）に示す、ｐｉｎ接合またはｐｎ接合を２組または３組重ねたダブル構成や、図２（ｃ）に示す、トリプル構成も好適に用いられる。特に、ｉ層である２０４を構成する半導体材料としては、ａ−Ｓｉの他に、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣ等のいわゆるＩＶ族及びＩＶ族合金系アモルファス半導体が挙げられる。アモルファス半導体層の成膜方法としては、例えば、蒸着法、スパッタ法、高周波プラズマＣＶＤ法、マイクロプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等公知の方法を所望に応じて用いる。成膜装置としては、バッチ式の装置や連続成膜装置等が所望に応じて使用できる。

透明導電膜からなる上部電極２０６は、アモルファスシリコンのようにシート抵抗が高い場合必要であり、かつ、光入射側に位置する為に透明であることが必要である。上部電極２０６の材料としては、例えば、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＣｄＳｎＯ_４、ＩＴＯ等の金属酸化物が挙げられる。

また、上記の構成に関わらず同様の機能を実現する構成はすべて含みうる。

（光起電力素子）
前記光起電力体に後述する集電電極(ワイヤ電極)及び金属バスバーを取り付け、光起電力体から電力を取り出せるようにしたものである。

（ワイヤ電極）
本発明に係るワイヤ電極としては、例えば、図３に示したものが挙げられる。

図３（ａ）のワイヤ電極１０２は、金属ワイヤ１０７が１種類の導電性被覆層１０６でコーティングされた場合である。図３（ｂ）のワイヤ電極１０２は、金属ワイヤ１０７が２種類の導電性被覆層、すなわち、第１被覆層１０６ａと第２被覆層１０６ｂでコーティングされた場合である。

金属ワイヤ１０７は、線材として工業的に安定に供給されているものが好ましい。また、金属ワイヤ１０７の材質としては、比抵抗率が１０-４Ωｃｍ以下の金属を用いることが望ましい。例えば、銅、銀、金、白金、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の材料が、電気抵抗の低いため好適に用いられる。中でも、銅、銀、金は電気抵抗が低く、望ましい。また、前記金属ワイヤ１０７の表面に腐食防止、酸化防止、導電性樹脂との接着性向上、電気的導通の改良などの目的から、薄い金属層を形成しても良い。金属ワイヤ１０７の表面に設ける金属層としては、例えば銀、パラジウム、銀とパラジウムの合金、金などの腐食されにくい貴金属や、ニッケル、錫などの耐食性の良い金属が挙げられる。中でも、金、銀、錫が湿度などの影響を受けにくいため、金属層として好適に用いられる。金属ワイヤ１０７の表面に設ける金属層の形成方法としては、例えば、メッキ法、クラッド法が好適に用いられる。

前記金属ワイヤ１０７の断面形状は、円または一つ以上の角を持つ多角形で、光起電力体１０１に好適に反射光を入射できる形状が好ましい。また、金属ワイヤ１０７の最も大きな幅は、電気抵抗ロスとシャドウロスの和が最小となる様に設計して選択される値である。具体的には、例えばＪＩＳ−Ｃ−３２０２に示されるエナメル線用の円形断面の直径２５μｍから1ｍｍまでの銅線が好適に用いられる。より好ましくは、その直径を２５μｍ以上２００μｍ以下とすることで光電変換効率の良い光起電力素子１０１が得られる。２５μｍより細い場合は、金属ワイヤ１０７が切れやすく製造が困難となり、また、電気抵抗ロスも大きくなる。

前記金属ワイヤ１０７は、公知の伸線機によって所望の形状に成形して作られる。伸線機を通過した金属ワイヤ１０７は硬質であるが、伸びやすさや曲げやすさなどは所望の特性に応じて公知の方法でアニールし、軟質にしてもよい。

一方、図３（ａ）で示す導電性被覆層１０６は単層構成の被覆層であり、熱硬化性導電性接着剤あるいは熱可塑性導電性接着剤により形成される。これらはワイヤ電極１０２と光起電力素子１０１と機械的、電気的に接続する機能を持つ。

また、図３（ｂ）で示す導電性被覆層１０６は、２層構成の被覆層であり、第１被覆層１０６ａと第２被覆層１０６ｂから成る。第１被覆層１０６ａは熱硬化性導電性接着剤により形成され、金属ワイヤ１０７の保護、機械的、電気的な接続を行う。また、金属ワイヤ１０７によるマイグレーションを防止し、さらにワイヤ電極１０２から光起電力素子１０１の欠陥部分に流れ込む電流を抑制する機能を持つ。第２被覆層１０６ｂもまた熱硬化性導電性接着剤により形成され、ワイヤ電極１０２と光起電力素子１０１と機械的、電気的に接続する機能を持つ。第２被覆層１０６ｂを構成する導電性接着剤は被覆後に未硬化の状態としておき、接着工程を経た後、処理をする方が望ましい。

導電性被覆層１０６は、導電性接着剤から成り、導電性粒子と高分子樹脂とを分散して得られる。

導電性粒子は、導電性を付与するための顔料であり、その材料としては、例えば、カーボンブラック、グラファイトなどやＩｎ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＩＴＯ、ＺｎＯ及び前記材料に適当なドーパントを添加した酸化物半導体材料等が好適に用いられる。これらの材料はマイグレーション性が少ない為、例えば薄膜系の半導体層を有する光起電力体においても使用可能である。

高分子樹脂としては、金属ワイヤ１０７に塗膜を形成しやすく、作業性に優れ、柔軟性があり、耐候性が優れた樹脂が好ましい。このような特性をもつ高分子樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂がある。

熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン、エポキシ、フェノール、ポリビニルホルマール、アルキド樹脂あるいはこれらを変性した樹脂等が好適な材料として挙げられる。とりわけ、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂はエナメル線用絶縁被覆材料として用いられており柔軟性は生産性の面で優れた材料である。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール、フェノキシ、ポリアミド、ポリアミドイミド、メラミン、ブチラール、アクリル、スチレン、ポリエステル、フッ素などが好適な樹脂として挙げられる。とりわけ、ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が、柔軟性、耐湿性、接着性の面で優れた材料であり、ワイヤ電極１０２の材料として好適に用いられる。

尚、導電性接着剤中には、金属との密着性を向上させる等の目的で、例えばカップリング剤のような添加剤が混入してあっても何ら構わない。

前記導電性粒子と前記高分子樹脂とは、好適な比率で混合されるが、導電性粒子を増加すると塗膜としての安定性は悪くなる。また、高分子樹脂を増加すると導電性粒子同士の接触が不良となり、高抵抗化する。従って、良好な比率は、用いる高分子樹脂と導電性粒子及び所望の物性値によって適宜選択されるものである。具体的には、導電性粒子が５体積％から９５体積％とすることで良好な導電性被覆層１０６が得られる。

導電性被覆層１０６の厚みとしては、適宜選択して構わないが、５μｍ以上２５μｍ以下の範囲が好ましい。５μｍより薄い厚みの場合は、均一にコーティングすることが難しくピンホールが発生しやすくなると同時に、接着層としての機能が不足することがある。好ましくは、前記金属ワイヤ１０７の形状によらずワイヤ電極の断面形状が略円状に形成されることが望ましい。

（製造方法）
本発明に係る光起電力素子の製造方法の一例を、アモルファスシリコンの光起電力体の場合を例に挙げて図４（ａ）〜（ｄ）を用いて詳述する。図４（ａ）〜（ｄ）は光起電力体を光入射側から見た場合の正面図である。

（ａ）上述の光起電力体１０１を任意の大きさで準備する。

（ｂ）最表面に位置する透明導電膜を除去したライン（所謂エッチングライン）１０３を形成する。これは、光起電力体１０１の周辺に存在する短絡箇所が、素子効率に影響を及ぼさないようにする場合に行う処理であって、短絡箇所が無い場合や短絡の程度が無視できるような場合については設ける必要はない。

また、光起電力体１０１の端部に、例えば両面テープのような絶縁性の絶縁性仮固定部材１０４を配置する。絶縁性は、後にワイヤ電極１０２が、光起電力体１０１の短絡部と接触してショートすることを防止するための機能であり、ショートの危険性がない場合についてはエッチングライン同様、設ける必要はない。

（ｃ）そして、光起電力体１０１上にワイヤ電極１０２を載置する。この時点では、光起電力体１０１の端部の絶縁性仮固定部材１０４上のみでワイヤ電極１０２は固定されている（仮固定）。

（ｄ）次に、金属バスバー１０５を絶縁性仮固定部材１０４上に配置し、所望の温度で加熱硬化を行う。また上記加熱の工程と同時に、光起電力体１０１全面を加熱することが望ましい。加熱をすることによって、透明導電層上でのワイヤ電極１０２の接着力が向上し信頼性がアップする。具体的に、圧力は１.１×１０５Ｐａ〜６.０×１０５Ｐａ程度が好適である。

（ｅ）そして、配設されたワイヤ電極１０２の長手方向にグラインダー１０９を沿わせ、接着部以外の導電性被覆層の一部もしくは全てを研磨除去する。除去され光起電力体１０１上に付着した導電性被覆層は、エアーで噴き飛ばす。

（ｆ）上記工程により、接着部以外の導電性被覆層の一部もしくは全てが除去されたワイヤ電極1０２が配設された光起電力素子１０８が得られた。

（導電性被覆層の一部もしくは全てを除去する工程）
本発明に係るワイヤ電極１０２の接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去する手段としては、例えば、下記に示したものが挙げられる。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、配設されたワイヤ電極１０２をグラインダー１０９により、接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを研磨除去する。好ましくは、配設後の研磨の際にワイヤ電極１０２に過剰な負荷が掛からないようにワイヤ電極の長手方向に沿う溝５０１を持ったグラインダー１０９を用い、ワイヤ電極１０２の長手方向に動かし接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを研磨除去することが望ましい。また、グラインダー１０９の溝５０１は、金属ワイヤ１０７の形状に応じて決められることが望ましい。

また、同様にワイヤ電極1０２に接触して接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを研磨除去する手段として、湿式サンドブラスト、乾式サンドブラスト、カッターなどが挙げられるが、上記の構成に関わらず同様の機能を実現する構成はすべて含みうる。

次に、図６に示すように、配設されたワイヤ電極１０２をＹＡＧレーザー６０１により、接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去する。好ましくは、ワイヤ電極１０２からレーザー６０１が外れて光起電力体１０１を傷つけないために、あらかじめ配設されたワイヤ電極１０２の位置をセンサーで読み取ってから、図７に示すフィードバック制御を行った手段により、接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去することが望ましい。さらに、除去された導電性被覆層１０６は光起電力素子上に付着するため、エアーで噴き飛ばす。

また、同様にワイヤ電極１０２に接触せずに接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去する手段として、ランプ集光、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、炭素ガスレーザーなどが挙げられるが、上記の構成に関わらず同様の機能を実現する構成はすべて含みうる。

次に、図８に示すように、配設されたワイヤ電極1０２に溶剤８０１を噴射エッチングすることで、接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去する。好ましくは、溶剤８０１がワイヤ電極１０２から外れて光起電力体１０１に付着することにより、光起電力体１０７に影響がある場合には、あらかじめ接着部と光起電力体上にマスキング８０２を行うことが望ましい。マスキング８０２としては、溶剤８０１に対して非溶解性で、溶剤塗布後に水洗できることが望ましいため、親水性樹脂を主成分とするものが好ましい。

溶剤８０１としては、導電性被覆層１０６を溶解し、光起電力体１０１に悪影響を及ぼさないものが好ましく、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、アセトンなどが挙げられるが、上記の構成に関わらず同様の機能を実現する構成はすべて含みうる。

以下に上記請求項に沿った実施例について記載するが、本発明の実質的内容は下記実施例の具備する具体的な記述に限定されるものではない。

まず、本実施例で使用したワイヤ電極１０２の作成について説明する。

ワイヤ電極1０２として、図３（ｂ）で示すように金属ワイヤ１０７の周囲に導電性被覆層１０６が２層コートされたものを作成した。

金属ワイヤ１０７として、直径１００μｍの銀クラッド銅ワイヤ（直径９８μｍの周囲に銀を１μｍの厚みでクラッドしたもの）を準備した。

次に、第１被覆層２２aとして、カーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を金属ワイヤ１０７の周囲に５μｍ±１μｍの厚みで塗布した。第１被覆層１０６aについては、塗布後にＩＲオーブンにて標準硬化条件である２８０℃、１分の履歴を通すことによって、完全な硬化膜を作成した。

次に、別のカーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を使用して、第２被覆層１０６bを形成した。第２被覆層１０６bは、２０μｍ±１μｍの厚みで塗布を行い、１２０℃、１分の条件で乾燥した。

この条件は、ペースト中に存在する硬化剤の解離温度以下であって、第２被覆層１０６ｂは単に溶剤が揮発してタックが無くなった状態にある。

このようにして、図９のワイヤ電極1０２を作成した。

次に、本実施例では、図２（ｃ）に示す層構成でｐｉｎ型トリプル構成の光起電力体(アモルファスシリコン系)１０１を作成した。

まず、十分に脱脂、洗浄したＳＵＳ４３０ＢＡ基板２０１を不図示のＤＣスパッタ装置に入れ４５０ｎｍ堆積し、その後ＺｎＯを１０００ｎｍ堆積して下部電極２０２を形成した。基板２０１を取り出し、不図示のマイクロ波プラズマＣＶＤ成膜装置に入れ、ｎ層２０３にシリコン層、ｉ層２０４にシリコンゲルマニウム層、ｐ層２０５にシリコン層の順でボトム層を形成した。次に、同様にしてｎ層にシリコン層、ｉ層にシリコンゲルマニウム層、ｐ層にシリコン層の順でミドル層を順次形成し、更に、ｎ層、ｉ層、ｐ層の順で全てシリコン層のトップ層を形成し、半導体層を堆積した。次に、不図示のスパッタ装置に入れ、反射防止効果を兼ねた機能を有する透明導電膜からなる上部電極２０６としてＩＴＯを７０ｎｍ成膜した。以上のようにして下部電極２０２、光起電力層(半導体層)２０３、２０４、２０５および上部電極２０６を堆積した光起電力体１０１を作成した。

その後、大きさが３０ｃｍ×３０ｃｍで光起電力体１０１の有効面積が９００ｃｍ２となるように塩化第２鉄を主成分とするエッチングペーストと市販の印刷機を用い不要部分の上部電極２０６を除去した。

このようにして、図９の光起電力体１０１を作成した。

次に、図９（ａ）のように、前述の光起電力体１０１の有効面積外であって、対向する第1の端部９０６と第2の端部９０７の位置に、絶縁性の絶縁性仮固定部材１０４を設けた。絶縁性仮固定部材１０４としては、厚み１００μｍのポリイミド基材両面粘着テープを添付することによって形成した。

前述のワイヤ電極１０２が布線機を使用して光起電力体１０１上に配設される動作について、図９（ｂ）〜（ｈ）を参照して説明する。

布線動作を開始する準備工程として、図９（ｂ）に示すように、ワイヤ電極１０２をボビン９０１から巻き出してグリッパ９０４に把持させるとともに、ワイヤ電極を段差ローラ機構９０３の部分にプールしておく。また、弛み取り機構９０２により、弛みを取っておく。なお、ワイヤ電極１０２の先端はグリッパ９０４から１０ｍｍ程度突出した状態で、グリッパ９０４に把持させる。

その後、図９（ｃ）に示すように、ワークベット９０５上に上述の光起電力体１０１を供給し、吸引機構Ｂ１により光起電力体１０１をワークベッド９０５上に吸着する。

次に、図９（ｄ）に示すように、グリッパ９０４を前進させ、ワイヤ電極１０２の先端を５ｍｍの間隔で光起電力体１０１の第１の端部９０６にまで搬送する。このとき、弛み取り機構９０２は閉じられた状態にあるので、この部分ではワイヤ電極１０２はクランプされた状態にあり、グリッパ９０４が前進するにつれて、段差ローラ機構９０３でのワイヤ電極１０２のプール量は次第に減少する。プール量が減少するとき、ワイヤ電極１０２には、重りとバランス重りの重さの差分だけの重さがかかり、一定の張力が与えられる。これにより、ワイヤ電極１０２が光起電力体１０１上に弛みのない状態で張り渡されることとなる。次に、前端押さえ９０８のバネのバネ力により５０〜１００ｇの力でワイヤ電極１０２の先端を絶縁性仮固定部材１０４に押さえつける（仮固定）。

そして、図９（ｅ）に示すように、ワイヤ電極１０２の先端を前端押さえ９０８で光起電力体１０１上に押さえつけた状態で、エアシリンダを動作させてグリッパ９０４を開き、元の位置まで後退させる。

さらに、仮固定されたワイヤ電極１０２上に１００μｍの厚みの銀メッキ銅を用いた金属バスバー１０５を戴置した後、図９（ｆ）に示すように、ヒータープレート９１０とカッター９０９を一体的に下降させる。これにより、ワイヤ電極１０２と金属バスバー１０５はヒータープレート９１０により光起電力体１０１上に押さえつけられる。

ヒータープレート９１０とカッター９０９の下降が終了すると、ヒータープレート９１０は、ワイヤ電極１０２を２５０℃で５秒間加熱し、ワイヤ電極１０２を光起電力体１０１と金属バスバー１０５に配設する。

この配設動作の間に、ワイヤ電極１０２の切断に備えて、グリッパ９０４を閉じてワイヤ電極１０２をクランプした状態とする。また、カッター９０９を金属バスバー１０５に略接する位置までシフトさせ切断を行う。

ワイヤ電極１０２の配設及び切断が終了すると、図９（ｇ）に示すように、ヒータープレート及びカッターを上昇させる。

その後、図９（ｈ）に示すように、グラインダー１０９に設けた溝を、配設されたワイヤ電極１０２の長手方向に沿うように設ける。そして、グラインダー１０９をワイヤ電極１０２の長手方向に微動させ導電性被覆層１０６を研磨除去する。研磨除去が終了すると、除去された導電性被覆層１０６を光起電力体１０１上から、エアーで噴き飛ばす。

以上の工程によって、光起電力素子１０８を作成した。

図１０に本発明の第２の実施例を示す。

ワイヤ電極１０２を光起電力体１０１上に配設した後、図１０（ａ）に示すように、配設されたワイヤ電極１０２の位置をセンサー１００１で読み取り、図１０（ｂ）に示すように、フィードバック制御を行ったＹＡＧレーザー７０１により接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去する。さらに、除去された導電性被覆層１０６を光起電力体１０１上から、エアーで噴き飛ばす。
上記以外の工程、構成、材料、機能、作用は実施例１と同様であるので省略する。

図１１に本発明の第３の実施例を示す。

ワイヤ電極１０２を光起電力体１０１上に配設した後、図１１（ａ）に示すように、接着部と光起電力体１０１上に有機溶剤の遮蔽性に優れた水溶性マスキングインキ８０２を塗布する。その後、図１１（ｂ）に示すように、配設されたワイヤ電極１０２に溶剤８０１としてＭＩＢＫを噴射エッチングすることで、接着部以外の導電性被覆層１０６の一部もしくは全てを除去する。除去後、光起電力体１０１を温水により洗浄することで、マスキングインキ８０２を除去する。

上記以外の工程、構成、材料、機能、作用は実施例１と同様であるので省略する。

本発明の光起電力素子を説明する図。光起電力素子を説明する図。ワイヤ電極を説明する図。本発明の光起電力素子の作成方法を説明する図。ワイヤ電極の導電性被覆層を除去する方法を説明する図（１）。ワイヤ電極の導電性被覆層を除去する方法を説明する図（２）。フィードバック制御を説明する図。ワイヤ電極の導電性被覆層を除去する方法を説明する図（３）。本発明第１の実施例を説明する図。本発明第２の実施例を説明する図。本発明第３の実施例を説明する図。従来例を説明する図。

符号の説明

101 光起電力体
102 ワイヤ電極
103 エッチングライン
104 絶縁性仮固定部材
105 金属バスバー
106 導電性被覆層
106a 第一被覆層
106b 第二被覆層
107 金属ワイヤ
108 光起電力素子
109 グラインダー
201 基板
202 下部電極
203 ｎ型半導体
204 ｉ型半導体
205 ｐ型半導体
206 上部電極
601 レーザー
801 溶剤
802 マスキング
901 ボビンカセット
902 弛み取り機構
903 段差ローラ機構
904 グリッパ
905 ワークベット
906 第一の端部
907 第二の端部
908 前端押さえ
909 カッター
910 ヒータプレート
1001 センサー

Claims

導電性被覆層で被覆された金属ワイヤからなるワイヤ電極を有する光起電力素子の製造方法において、光起電力体上に前記ワイヤ電極を配設した後、前記光起電力体上に配設された前記ワイヤ電極の接着部以外の前記導電性被覆層の一部もしくは全てを除去する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法。
前記光起電力体上に配設される前記ワイヤ電極の金属ワイヤは前記光起電力体との接着部以外にも前記導電性被覆層により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の製造方法。
前記光起電力体上に配設された前記ワイヤ電極の接着部以外の前記導電性被覆層を除去する工程で前記ワイヤ電極の配設位置を読み取った後に前記ワイヤ電極の接着部以外の前記導電性被覆層を除去することを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の製造方法。