JP2006202919A - 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着法やスパッタリング法に比較して、大型化が容易な電解めっきを利用して安価にｐ型半導体層を形成できる太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０の一面側に形成した電極膜１２を給電層とする電解めっきを利用して、基板面が底面に露出する所定幅の第1溝１４によって分割された複数個のｐ型半導体層１６を形成した後、ｐ型半導体層１６の各表面及び第1溝１４の底面に露出する基板１０の露出面を覆う全面ｎ型半導体層１８ａを形成し、次いで、第1溝１４を介して互いに隣接するｐ型半導体層１６，１６の一方の第1溝１４近傍に形成された電極膜１２が底面に露出する第２溝２０を形成して、全面ｎ型半導体層１８ａを所定形状のｎ型半導体層１８にパターンニングした後、第２溝２０を充填すると共に、ｎ型半導体層１８の全表面を覆う全面透明電極２２ａを形成し、その後、第２溝２０が上面側に形成された電極膜１２であって、第２溝２０よりも内方に位置する電極層１２の表面が底面に露出する第３溝２４を形成することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールに関し、更に詳細には基板の一面側に電極膜、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層及び透明電極が、この順序で積層されて形成された複数個の太陽電池セルが電気的に直列に接続された太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールに関する。

太陽電池に用いられている太陽電池セルとしては、基板の一面側に電極膜、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層及び透明電極が積層されて形成された太陽電池セル、いわゆる化合物半導体太陽電池セルが知られている。
かかる化合物半導体太陽電池セルは、結晶質シリコン等の薄膜を用いた結晶質太陽電池セルに比較して、低コストで生産可能であり、略同程度の起電力を得られることも可能であることが判明しつつある。
ところで、化合物半導体太陽電池セル単独の起電力では、実用に供し得る充分な電力を得ることができないため、通常、複数個の化合物半導体太陽電池セル（以下、単に太陽電池セルと称することがある）を電気的に直列に接続した太陽電池モジュールにして用いられる。
かかる太陽電池モジュールの製造方法としては、下記特許文献１に提案されている。
特開２００２−３１９６８６号公報（図１及びその対応説明箇所）

この特許文献１に記載された太陽電池モジュールの製造方法を図７に示す。図７に示す太陽電池モジュールの製造方法では、先ず、ガラス等から成る基板１００の一面側の全面にモリブデン等から成る全面電極膜をスパッタリング法や蒸着法によって形成した後、全面電極膜にレーザ光照射やメカニカルスクライブによって、基板１００の基板面が底面に露出する溝１０４，１０４・・を形成し、各セル用の電極膜１０２，１０２・・をパターンニングする［図７（ａ）］。
この電極膜１０２，１０２・・の全面に亘って蒸着法やスパッタリング法によって形成した全面ｐ型半導体層１０５上に、化学的溶液析出法やスパッタリング法によって全面ｎ型半導体層１０７を形成する［図７（ｂ）］。
更に、形成した全面ｐ型半導体層１０５及び全面ｎ型半導体層１０７にレーザ光照射やメカニカルスクライブによって溝１１０，１１０・・を形成し、各セル用のｐ型半導体層１０６及びｎ型半導体層１０８をパターンニングする［図７（ｃ）］。この溝１１０の底面には、隣接するセルの電極膜１０２が露出している。
次いで、ｎ型半導体層１０８，１０８・・の全面に亘って、ＡｌをドープしたＺｎＯから成る全面透明電極１１１をスパッタリング法や蒸着法によって形成する［図７（ｄ）］。

その後、全面透明電極１１１、ｎ型半導体層１０８及びｐ型半導体層１０６にメカニカルスクライブによって、溝１１０よりも内方（セルの中心側）に位置する電極膜１０２の表面が底面に露出する溝１１４，１１４・・を形成し、各セル用の透明電極１１２をパターンニングすることにより、一枚の基板１００上に透明電極１１２、ｎ型半導体層１０８、ｐ型半導体層１０６及び電極膜１０２から成る複数個の太陽電池セル１１６，１１６・・を形成できる［図７（ｅ）］。
形成された太陽電池セル１１６では、その透明電極１１２の一部が、ｐ型半導体層１０６及びｎ型半導体層１０８を貫通し、隣接する太陽電池セル１１６の電極膜１０２が底面を形成する溝１１０に充填されて形成されている。このため、太陽電池セル１１６，１１６・・の各々は、その透明電極１１２の一部が隣接する太陽電池セル１１６の電極膜１０２に接続され、電気的に直列に接続されている。

図７に示す太陽電池モジュールの製造方法によれば、図８に示す様に、基板１００の一面側に複数個の太陽電池セル１１６，１１６・・が、溝１１４を介して隣接する太陽電池モジュールを得ることができる。
この溝１１４を介して隣接する太陽電池セル１１６，１１６の各々は、図８に示す太陽電池モジュールの部分断面図に示す様に、電極膜１０２と透明電極１１２との間にｐ型半導体層１０６とｎ型半導体層１０８とが形成されて成るセル本体部Ｓ₁と、セル本体部Ｓ₁と溝１１４との間に形成された連結部Ｓ₂（溝１０４〜溝１１４の区間）とから構成される。
連結部Ｓ₂では、隣接する太陽電池セル１１６，１１６の一方を構成する透明電極１１２の溝１１０に充填された部分と、他方の太陽電池セル１１６を構成する電極膜１０２の溝１１０の底面に露出する露出面とが接合され、隣接する太陽電池セル１１６，１１６を電気的に直列に接続している。

図７に示す太陽電池モジュールの製造方法では、基板１００の一面側に溝１０４によって分割された電極膜１０２，１０２・・上に、蒸着法やスパッタリング法によって全面ｐ型半導体層１０５を形成し、この全面ｐ型半導体層１０５を溝１１０によってパターンニングして、ｐ型半導体層１０６を形成している。
かかるｐ型半導体層１０６は、太陽電池モジュール内では、比較的厚い層であるため、全面ｐ型半導体層１０５もｐ型半導体層１０６と同一厚さとすることが必要である。
しかし、蒸着法やスパッタリング法によって基板１００の一面側の全面に、形成するｐ型半導体層１０６と同一厚さの全面ｐ型半導体層１０５を形成するには、基板１００の一面側を真空雰囲気等の特殊雰囲気とすることを必要とし特別な設備を要するため、最終的に得られる太陽電池モジュールの製造コストが増大する。特に、可及的に広い基板を用いて、多数個の太陽電池セルを形成することが必要な太陽電池モジュールを製造しようとする場合、蒸着法やスパッタリング法によって基板の一面側に全面ｐ型半導体層を形成する際には、設備の大型化を伴なうため、太陽電池モジュールの製造コストを更に一層増大する。

一方、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とから成る複数個の太陽電池セルが形成された太陽電池モジュールは、その普及を図るためには、安価に提供することが必要である。
このため、蒸着法やスパッタリング法に比較して大型化が容易で且つ製造コストが安価な電解めっきを利用して基板の一面側に複数個のｐ型半導体層を形成して、太陽電池モジュールを製造することが望まれている。
そこで、本発明の課題は、蒸着法やスパッタリング法に比較して、大型化が容易な電解めっきを利用して安価にｐ型半導体層を形成できる太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明者は、前記課題を解決すべく、図７（ａ）に示す基板１００が底面に露出する溝１０４でパターンニングされた電極膜１０２，１０２・・の各々に、電解めっきによってｐ型半導体層１０５を形成できないか検討したところ、電極膜１０２，１０２・・の各々を給電層とする電解めっきを利用してｐ型半導体層１０５を形成できることを知った。
更に、電解めっきを利用して形成したｐ型半導体層１０５は、溝１０４の底面を形成する基板１００の露出面上には形成できないが、この溝１０４の底面に露出する基板１００の露出面上には、ｐ型半導体層１０５上に形成されるｎ型半導体層１０８と透明電極層１１２とを形成できることを知り、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、基板の一面側に電極膜、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層及び透明電極が、この順序で積層されて形成された複数個の太陽電池セルが電気的に直列に接続された太陽電池モジュールを製造する際に、該基板の一面側に形成した電極膜を給電層とする電解めっきを利用して、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって所定形状にパターンニングされた複数個のｐ型半導体層を形成した後、前記ｐ型半導体層の各表面及び第1溝の底面を含む内壁面を覆う全面ｎ型半導体層を形成し、次いで、前記第1溝を介して互いに隣接するｐ型半導体層の一方が形成された電極膜の第１溝近傍の表面が底面に露出する第２溝を形成して、前記全面ｎ型半導体層を所定形状のｎ型半導体層にパターンニングした後、少なくとも前記第２溝の内壁面全面を覆うと共に、前記ｎ型半導体層の全表面を覆う全面透明電極膜を形成し、その後、前記第２溝が上面側に形成された電極膜であって、前記第２溝よりも内方に位置する電極膜の表面が底面に露出する第３溝を形成して、前記全面透明電極膜を所定形状の透明電極膜にパターンニングすると共に、前記第３溝を介して隣接する太陽電池セルの一方を形成する透明電極の一部と他方の太陽電池セルを形成する電極膜の一部とを直列に接続した太陽電池モジュールを製造することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法にある。

かかる本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法において、ｐ型半導体層を、基板の一面側の全面に形成した全面電極膜を、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって所定形状にパターンニングした複数個の電極膜の各上面及び前記第１溝側の端面に、前記電極膜を給電層とする電解めっきを利用してｐ型半導体層を形成することによって、電極膜の形状に倣ったｐ型半導体層を形成できる。
また、電極膜の上面及び第1溝側の端面を覆うｐ型半導体層を形成した後、前記第１溝に露出する電極膜の露出面に、前記電極膜を給電層とする電解めっきを施して、電気抵抗値が前記ｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆った後、全面ｎ型半導体層を形成することによって、電極膜と第１溝の内壁面に沿って形成された透明電極との短絡を確実に防止できる。
特に、基板の一面側の全面に形成した全面電極膜上に、前記全面電極膜を給電層とする電解めっきを利用して全面ｐ型半導体層を形成した後、前記全面電極膜及び全面ｐ型半導体層を、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって複数個の所定形状の電極膜及びｐ型半導体層にパターンニングし、次いで、前記第１溝に露出する電極膜の露出面に、前記電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値が前記ｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆った後、全面ｎ型半導体層を形成することによって、電極膜と第１溝の内壁面に沿って形成された透明電極との短絡を更に確実に防止できる。

また、本発明は、基板の一面側に電極膜、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層及び透明電極が、この順序で積層されて形成された複数個の太陽電池セルが電気的に直列に接続された太陽電池モジュールにおいて、該電極膜を給電層とする電解めっきを利用して前記電極膜上に形成されたｐ型半導体層が、前記基板が露出する第１溝を介して隣接して形成されていると共に、前記第１溝に露出する電極膜の露出面が、前記電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値が前記ｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆われており、且つ前記ｐ型半導体層及び第１溝の底面を含む内壁面に沿って形成されたｎ型半導体層が、前記第１溝を介して隣接するｐ型半導体層の一方が形成された電極膜の第１溝近傍の表面が底面に露出する第２溝によってパターンニングされ、前記ｎ型半導体層を覆い且つ少なくとも前記第２溝の内壁面全面を覆う透明電極が、前記第２溝が上面側に形成された電極膜であって、前記第２溝よりも内方に位置する電極膜の表面が底面に露出する第３溝によってパターンニングされていると共に、前記第３溝を介して隣接する太陽電池セルの一方を形成する透明電極の一部と他方の太陽電池セルを形成する電極膜の一部とが直列に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールにある。

かかる本発明に係る太陽電池モジュールにおいて、ｐ型半導体層を、基板の一面側の全面に形成した全面電極膜上に、前記全面電極膜を給電層とする電解めっきを利用して形成した全面ｐ型半導体層を、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって所定形状にパターンニングして形成できる。この場合、第１溝によって全面電極膜もパターンニングされて所定形状の電極膜に形成される。かかる電極膜の第１溝側の端面は露出面となるが、この露出面は電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値がｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆われる。
また、ｐ型半導体層を、基板の一面側に形成した第１溝によって所定形状にパターンニングした複数個の電極膜の各上面及び前記第１溝側の端面を覆うように、前記電極膜の各々を給電層とする電解めっきを利用して形成できる。この場合、電極膜の第１溝側の端面を覆うｐ型半導体層内に存在するピンホールやｐ型半導体層の部分的な剥離によって、この端面の一部が第１溝に露出する露出面となっていることがある。かかる場合であっても、電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値がｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物によってピンホール等により露出する電極膜の露出面を覆うことができる。

これらの本発明において、ｐ型半導体層としては、電極膜上に電解めっきによって形成した銅層とインジウム層との各々に硫化処理又はセレン化処理を施した後、ＫＣＮ洗浄処理を施してＩｎＣｕＳ₂又はＩｎＣｕＳｅ₂から成るｐ型半導体層を好適に形成できる。
また、ｎ型半導体層として、化学的溶液析出法によってＺｎＳ、ＩｎＳ又はＣｄＳから成るｎ型半導体層を好適に形成でき、透明電極膜として、ＡｌがドープされたＺｎＯから成る透明電極膜を好適に形成できる。

本発明によれば、太陽電池セルでは、比較的厚い層であるｐ型半導体層を電極膜を給電層とする電解めっきを利用して基板上に形成でき、底面に電極膜が露出する第３溝を介して互いに隣接する太陽電池セルの一方を形成する透明電極の一部と他方の太陽電池セルを形成する電極膜の一部とが直列に接続されて成る太陽電池モジュールを形成できる。
このため、本発明に係る太陽電池モジュールは、ｐ型半導体層を蒸着法又はスパッタリング法によって形成した太陽電池モジュールに比較して、広い基板を用いて多数個の太陽電池セルを作り込むことができ、且つその製造コストの低減も図ることができる。

また、電極膜を給電層とする電解めっきを利用して形成したｐ型半導体層を具備する太陽電池モジュールでは、給電層として用いられた電極膜の表面のみにｐ型半導体層が形成される。
しかし、電極膜は第１溝によって分割されているため、電極膜の第１溝側の端面にｐ型半導体層が形成されていても、形成されたｐ型半導体層の組成は不安定である。このため、かかる電極膜の第１溝側の端面に形成されたｐ型半導体層内にピンホールが形成されたり、ｐ型半導体層が部分的に剥離され易く、第１溝の内壁面に沿って形成される透明電極と電極膜との短絡が生じるおそれがある。
この場合、本発明では、電極膜の第１溝側の端面を覆うｐ型半導体層に存在するピンホールやｐ型半導体層の部分的な剥離によって、第１溝に露出する電極膜の露出面を、電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値がｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆うことにより、透明電極と電極膜との短絡が生じるおそれを解消できる。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の一例を図１に示す。図１に示す太陽電池モジュールの製造方法では、ガラス製又はセラミック製の基板１０の一面側全面に、蒸着法やスパッタリング法によってモリブデン（Ｍｏ）から成る全面電極膜１１を形成した後［図１（ａ）］、全面電極膜１１を第１溝１４によってパターンニングして所定形状の複数個の電極膜１２，１２・・を形成する［図１（ｂ）］。この第１溝１４は、底面に基板１０の基板面が露出する溝であって、メカニカルスクライブ又はレーザによって形成できる。
この電極膜１２，１２・・の各々を給電層とする電解めっきによって、図１（ｃ）に示す様に、各電極膜１２の全面を覆う銅めっき層１３とインジウムめっき層１５とから成る金属層１７を形成する。
かかる電解めっきの際に、電極膜１２，１２・・の各々に給電ポイントを設けてもよく、第１溝１４を形成するとき、電極膜１２，１２・・と電気的に接続する接続部を残しておいてもよい。この接続部は、太陽電池モジュールの製造工程の最終工程で切断する。
更に、金属層１７には、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）雰囲気下で硫化処理を施す。かかる硫化処理によって、金属層１７内には、ＣｕＩｎＳ₂から成るｐ型半導体層と硫化銅等の不純物が形成される。このため、ＫＣＮ溶液によって金属層１７を洗浄することによって、不純物が洗浄されてＣｕＩｎＳ₂から成るｐ型半導体層１６が形成される［図１（ｄ）］。形成されたｐ型半導体層１６は、電極膜１２の上面及び第１溝１４側の端面を覆っている。
尚、所望の結晶性を有するＣｕＩｎＳ₂から成るｐ型半導体層１６を得るためには、金属層１７のＣｕ／Ｉｎ比（銅めっき層１３とインジウムめっき層１５との膜厚比）を所定範囲にコントロールすることが必要である。

次に、形成した複数個のｐ型半導体層１６，１６・・の各表面及び第1溝１４の底面を含む内壁面に沿って全面ｎ型半導体層１８ａを形成する［図１（ｅ）］。この全面ｎ型半導体層１８ａは、化学的溶液析出法によって形成できる。
ＺｎＳから成る全面ｎ型半導体層１８ａを形成するには、ＺｎＳＯ₄（０．１ｍｏｌ／リットル）、チオ尿素（０．６ｍｏｌ／リットル）及びＮＨ₃水溶液（３ｍｏｌ／リットル）が混合されて８０℃に維持された混合液に、ｐ型半導体層１６，１６・・を形成した基板１０を約１０分間程浸漬することによって形成できる。
また、ＣｄＳから成る全面ｎ型半導体層１８ａを形成するには、ヨウ化カドミウム（０．００１５ｍｏｌ／リットル）、ＮＨ₃水溶液（１．０ｍｏｌ／リットル）及びヨウ化アンモニウム（０．０１ｍｏｌ／リットル）を混合した液に、ｐ型半導体層１６，１６・・を形成した基板１０を入れ、加温して約４０℃になったところで、チオ尿素（０．１５ｍｏｌ／リットル）を加え、８０℃で５分間浸漬することによって形成できる。

この様にして形成した全面ｎ型半導体層１８ａは、図１（ｅ）に示す様に、第1溝１４を介して互いに隣接するｐ型半導体層１６，１６の全面を覆っている。
かかるｐ型半導体層１６，１６の一方には、その第１溝１４の近傍に、図１（ｆ）に示す様に、メカニカルスクライブ又はレーザによって第２溝２０を形成し、全面ｎ型半導体層１８ａを所定形状のｎ型半導体層１８，１８・・にパターンニングする。この第２溝２０は、第２溝２０が形成されたｐ型半導体層１６の電極膜１２が底面に露出している。

更に、第２溝２０を充填すると共に、ｎ型半導体層１８，１８・・の各全表面を覆う全面透明電極２２ａを形成する［図１（ｇ）］。かかる全面透明電極２２ａは、ＡｌがドープされたＺｎＯをｎ型半導体層１８，１８・・の各全表面に蒸着又はスパッタリングすることによって形成できる。このため、第１溝１４の内壁面に沿って形成されているｎ型半導体層１８の表面も、全面透明電極２２ａによって覆われる。
この様に、全面透明電極２２ａは蒸着又はスパッタリングによって形成されるため、第２溝２０が全面透明電極２２ａで完全に充填されない場合であっても、少なくとも第２溝２０の内壁面が全面透明電極２２ａによって覆うことができる。
その後、図２に示す様に、第２溝２０よりもｐ型半導体層１６の内方（セルの中心側）にメカニカルスクライブ又はレーザによって第３溝２４を形成し、全面透明電極２２ａを所定形状の透明電極２２、２２・・にパターンニングする。この第３溝２４は、第３溝２４を形成したｐ型半導体層１６が形成された電極膜１２の表面が底面に露出するものである。
かかる第３溝２４は、基板１０上に透明電極２２、ｎ型半導体層１８、ｐ型半導体層１６及び電極膜１２から成る太陽電池セル２６，２６・・を区画するものであって、複数個の太陽電池セル２６，２６・・が、第３溝２４を介して隣接する太陽電池モジュールを得ることができる。

この第３溝２４を介して隣接する太陽電池セル２６，２６の各々には、電極膜１２と透明電極２２との間にｐ型半導体層１６とｎ型半導体層１８とが形成されて成るセル本体部Ｓ₁と、セル本体部Ｓ₁と第１溝１４との間に形成された連結部Ｓ₂（第１溝１４〜第３溝２４の区間）とから構成される。
連結部Ｓ₂では、隣接する太陽電池セル２６，２６の一方を構成し、第１溝１４の内壁面に沿って形成された透明電極２２の第２溝２０に充填された部分と、他方の太陽電池セル２６を構成する電極膜１２の第２溝２０の底面に露出する露出面とが接合され、隣接する太陽電池セル２６，２６を電気的に直列に接続している。
かかる太陽電池モジュールの部分正面図を図３に示す。図３に示す様に、セル本体部Ｓ₁，Ｓ₁・・は、第１溝１４〜第３溝２４の区間の連結部Ｓ₂を介して連結されている。

図１及び図２に示す製造方法によれば、太陽電池セル２６では、比較的厚いｐ型半導体層１６を電解めっきによって基板１０上に形成できるため、ｐ型半導体層を蒸着法又はスパッタリング法によって形成した太陽電池モジュールに比較して、可及的に広い基板を用いて多数個の太陽電池セルを作り込むことができ、且つその製造コストの低減も図ることができる。
この様にして形成した太陽電池モジュールでは、図２に示す様に、電極膜１２と透明電極２２との絶縁は、ｐ型半導体層１６とｎ型半導体層１８とによってなされているが、電極膜１２の第１溝１４側の端面では、ｐ型半導体層１６が極めて薄くなることがある。
つまり、基板１０の一面側に形成された第１溝１４によってパターンニングされた各電極膜１２上に、電極膜１２を給電層とする電解めっきを利用してｐ型半導体層１６を形成する際に、図１（ｃ）に示す様に、各電極膜１２の全面を覆う銅めっき層１３とインジウムめっき層１５とから成る金属層１７を電解めっきによって形成する。この際に、第１溝１４内には、電極膜１２の上面に比較して電解めっき液の循環が低下し易い等のため、第１溝１４の内壁面には、電極膜１２の上面に比較して金属層１７の厚さが薄くなり易い。
更に、第１溝１４の角部等には電流密度が集中し易い等のため、第１溝１４の内壁面の電流密度が不均一となり易く、第１溝１４の内壁面に形成された金属層１７を構成する銅めっき層１３とインジウムめっき層１５との層厚を一定値に制御することは容易でなく、金属層１７のＣｕ／Ｉｎ比を所定値にコントロールすることは困難である。

この様に、電極膜１２の第１溝１４側の端面に形成される金属層１７は、その厚さが薄く、金属層１７のＣｕ／Ｉｎ比のコントロールが困難でるある。このため、金属層１７に硫化処理を施した後、ＫＣＮ溶液を施して得られたｐ型半導体層１６のうち、電極膜１２の第１溝１４側の端面に形成されたｐ型半導体層１６の厚さは、図１（ｄ）又は図２に示す様に、他の部分よりも薄くなるため、ｐ型半導体層１６内に存在するピンホールやｐ型半導体層１６の一部の剥離によって、電極膜１２の端面の一部が露出する可能性もある。
この様に電極膜１２の端面の一部が露出された状態でｎ型半導体層１８を形成しても、ｎ型半導体層１８はｐ型半導体層１６よりも薄いため、ｎ型半導体層１８上に形成された透明電極２２と電極膜１２の端面とを充分に絶縁できず、両者間に短絡が生じるおそれがある。

かかる短絡は、図４（ｄ）に示す様に、ｐ型半導体層１６から露出する電極膜１２の端面が存在していても、電極膜１２を給電層とする電解めっきによって、図４（ｅ）に示す様に、電極膜１２の露出面を、電気抵抗値がｐ型半導体層１６の形成材料以上の金属酸化物（以下、絶縁性金属酸化物と称することがある）から成る絶縁層２８，２８で覆うことにより確実に防止できる。
また、図１（ｄ）に示す様に、電極膜１２の端面を薄く覆うｐ型半導体層１６内にピンホールが存在している場合であっても、電極膜１２を給電層とする電解めっきによって、絶縁性金属酸化物をピンホール内に充填でき、透明電極２２と電極膜１２との短絡を確実に防止できる。
更に、電極膜１２上に電解めっきを利用してｐ型半導体層１６を形成したとき、電極膜１２の端面がｐ型半導体層１６の部分的な剥離によって露出する箇所と、電極膜１２の端面を薄く覆うｐ型半導体層１６内にピンホールが存在している箇所とが併存する場合もある。この場合も、電極膜１２を給電層とする電解めっきによって、電極膜１２の端面の露出面を絶縁性金属酸化物から成る絶縁層２８，２８で覆うことができると共に、ｐ型半導体層１６のピンホール内に絶縁性金属酸化物を充填できる。
尚、かかる絶縁性金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化コバルトを好適に用いることができる。

図４（ｅ）に示す様に、電極膜１２を給電層とする電解めっきによって、ｐ型半導体層１６から露出する電極膜１２の露出面に絶縁性金属酸化物から成る絶縁層２８，２８を形成すると共に、ｐ型半導体層１６内の絶縁性金属酸化物をピンホール内に充填した後、図４（ｆ）に示す様に、ｐ型半導体層１６，１６・・の各表面、絶縁層２８，２８及び第1溝１４の底面に露出する基板１０の露出面を覆う全面ｎ型半導体層１８ａを形成する。この全面ｎ型半導体層１８ａは、化学的溶液析出法によって形成できる。
かかる化学的溶液析出法については、前述しているため、ここでは省略する。

次いで、かかるｐ型半導体層１６，１６の一方の第１溝１４近傍に、図４（ｇ）に示す様に、メカニカルスクライブ又はレーザによって第２溝２０を形成し、全面ｎ型半導体層１８ａを所定形状のｎ型半導体層１８，１８・・にパターンニングする。この第２溝２０は、その底面に隣接するｐ型半導体層１６，１６の一方の電極膜１２が露出している。
更に、第２溝２０を充填すると共に、ｎ型半導体層１８，１８・・の各全表面を覆う全面透明電極２２ａを形成する［図４（ｈ）］。かかる全面透明電極２２ａは、ＡｌがドープされたＺｎＯをｎ型半導体層１８，１８・・の各全表面に蒸着又はスパッタリングすることによって形成できる。このため、第１溝１４の内壁面に沿って形成されているｎ型半導体層１８の表面も、全面透明電極２２ａによって覆われる。
この様に、全面透明電極２２ａは蒸着又はスパッタリングによって形成されるため、第２溝２０が全面透明電極２２ａで完全に充填されない場合であっても、少なくとも第２溝２０の内壁面が全面透明電極２２ａによって覆うことができる。
その後、図５に示す様に、第２溝２０よりもｐ型半導体層１６の内方にメカニカルスクライブ又はレーザによって第３溝２４を形成し、全面透明電極２２ａを所定形状の透明電極２２，２２・・にパターンニングする。この第３溝２４は、第３溝２４を形成したｐ型半導体層１６が形成された電極膜１２の表面が底面に露出するものである。
かかる第３溝２４は、基板１０上に透明電極２２、ｎ型半導体層１８、ｐ型半導体層１６及び電極膜１２から成る太陽電池セル２６，２６・・を区画するものであって、複数個の太陽電池セル２６，２６・・が、第３溝２４を介して隣接する太陽電池モジュールを得ることができる。
尚、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す工程と同一工程を説明するものであるため、構成部材について同一番号を付して詳細な説明を省略した。

図５に示す第３溝２４を介して隣接する太陽電池セル２６，２６の各々には、電極膜１２と透明電極２２との間にｐ型半導体層１６とｎ型半導体層１８とが形成されて成るセル本体部Ｓ₁と、セル本体部Ｓ₁と第１溝１４との間に形成された連結部Ｓ₂（第１溝１４〜第３溝２４の区間）とから構成される。
この連結部Ｓ₂では、電極膜１２の端面の露出面を覆う絶縁性金属酸化物から成る絶縁層２８，２８及びピンホール内に絶縁性金属酸化物が充填されたｐ型半導体層１６を覆うように、隣接する太陽電池セル２６，２６の一方を構成し、第１溝１４の内壁面に沿って形成された透明電極２２の第２溝２０に充填された部分と、他方の太陽電池セル２６を構成する電極膜１２の第２溝２０の底面に露出する露出面とが接合され、隣接する太陽電池セル２６，２６を電気的に直列に接続している。
図５に示す太陽電池モジュールは、そのｐ型半導体層１６，１６・・を電解めっきによって基板１０上に形成できるため、ｐ型半導体層を蒸着法又はスパッタリング法によって形成した太陽電池モジュールに比較して、広い基板を用いて多数個の太陽電池セルを作り込むことができ、且つその製造コストの低減も図ることができる。
しかも、電極膜１２と透明電極２２との短絡を、電極膜１２の露出面を覆う絶縁層２８，２８の形成及び電極膜１２を覆うｐ型半導体層１６内に形成されたピンホール内に絶縁性金属酸化物の充填によって確実に防止でき、太陽電池モジュールの信頼性も向上できる。

図４に示す製造方法では、基板１０の一面側全面に形成した全面電極膜１１［図４（ａ）］を第１溝１４によって分割して複数の電極膜１２，１２・・を形成した後［図４（ｂ）］、各電極膜１２の全面を覆う銅めっき層１３とインジウムめっき層１５とから成る金属層１７を、各電極膜１２を給電層とする電解めっきによって形成する［図４（ｃ）］。
このため、電極膜１２の第１溝１４側の端面に形成される金属層１７の厚さ及びＣｕ／Ｉｎ比を充分にコントロールできない。
したがって、図６（ａ）に示す様に、基板１０の一面側全面に全面電極膜１１を形成した後、全面電極膜１１を給電層とする電解めっきによって全面銅めっき層１３ａと全面インジウムめっき層１５ａとから成る全面金属層１７ａを形成する［図６（ｂ）］。
更に、全面金属層１７ａには、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）雰囲気下で硫化処理を施し、ＣｕＩｎＳ₂から成るｐ型半導体層を形成した後、ＫＣＮ溶液によって硫化銅等の不純物を除去して、ＣｕＩｎＳ₂から成る全面ｐ型半導体層１６ａを形成する［図６（ｃ）］。

かかる図６（ａ）〜（ｃ）に示す工程では、全面電極膜１１に溝を形成しないため、均一厚さの全面金属層１７ａを形成できると共に、全面金属層１７ａの全面銅めっき層１３ａと全面インジウムめっき層１５ａとの層厚さを、Ｃｕ／Ｉｎ比が所望値となるようにコントロールができる。このため、基板１０の一面側に均一厚さの全面ｐ型半導体層１６ａを形成できる。
かかる全面ｐ型半導体層１６ａは、図６（ｄ）に示す様に、メカニカルスクライブ又はレーザによって基板１０の基板面が露出する第１溝１４を形成し、第１溝１４によって所定形状の電極膜１２，１２・・の各上面にｐ型半導体層１６が形成された状態にパターンニングできる。

この様に、全面ｐ型半導体層１６ａを形成した後、第１溝１４によって全面電極膜１１及び全面ｐ型半導体層１６ａをパターンニングすると、図６（ｄ）に示す様に、電極膜１２，１２・・の第１溝１４側の各端面が露出する。
このため、図４（ｄ）に示す様に、ｐ型半導体層１６から露出する電極膜１２の端面を、電極膜１２を給電層とする電解めっきによって、図４（ｅ）に示す様に、電極膜１２の露出面を、絶縁性金属酸化物から成る絶縁層２８，２８で覆うことができ、ｎ型半導体層１８上に形成される透明電極２２と電極膜１２との短絡を確実に防止できる。
尚、図６に示す製造方法では、図６（ｄ）の工程以後の工程は、図４（ｅ）〜（ｈ）及び図５に示す工程と同一であるため、以後の説明を省略した。

以上の説明では、ｐ型半導体層として、ＣｕＩｎＳ₂から成るｐ型半導体層１６について説明してきたが、ＣｕＩｎＳｅ₂から成るｐ型半導体層であってもよい。
また、ｎ型半導体層として、ＣｄＳから成るｎ型半導体層１８について説明してきたが、ＺｎＳ又はＩｎＳから成るｎ型半導体層であってもよい。

本発明に係る製造方法の一例を説明する工程図である。 本発明に係る製造方法の一例によって形成される太陽電池モジュールを説明する部分断面図である。 図２に示す太陽電池モジュールの部分正面図である。 本発明に係る製造方法の他の例を説明する工程図である。 本発明に係る製造方法の他の例によって形成される太陽電池モジュールを説明する部分断面図である。 本発明に係る製造方法の他の例を説明する工程図の一部である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明する工程図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法によって形成される太陽電池モジュールの部分正面図である。 従来の太陽電池モジュールの製造方法によって形成される太陽電池モジュールをの部分断面図である。

符号の説明

１０ 基板
１１ 全面電極膜
１２ 電極膜
１３ 銅めっき層
１３ａ 全面銅めっき層
１４ 第１溝
１５ インジウムめっき層
１５ａ 全面インジウムめっき層層
１６ ｐ型半導体層
１６ａ 全面ｐ型半導体層
１７ 金属層
１７ａ 全面金属層
１８ ｎ型半導体層
１８ａ 全面ｎ型半導体層
２０ 第２溝
２２ 透明電極
２２ａ 全面透明電極
２４ 第３溝
２６ 太陽電池セル
Ｓ₁ セル本体部
Ｓ₂ 連結部

Claims (13)

1. 基板の一面側に電極膜、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層及び透明電極が、この順序で積層されて形成された複数個の太陽電池セルが電気的に直列に接続された太陽電池モジュールを製造する際に、
   該基板の一面側に形成した電極膜を給電層とする電解めっきを利用して、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって所定形状にパターンニングされた複数個のｐ型半導体層を形成した後、前記ｐ型半導体層の各表面及び第1溝の底面を含む内壁面を覆う全面ｎ型半導体層を形成し、
   次いで、前記第1溝を介して互いに隣接するｐ型半導体層の一方が形成された電極膜の第１溝近傍の表面が底面に露出する第２溝を形成して、前記全面ｎ型半導体層を所定形状のｎ型半導体層にパターンニングした後、少なくとも前記第２溝の内壁面全面を覆うと共に、前記ｎ型半導体層の全表面を覆う全面透明電極膜を形成し、
   その後、前記第２溝が上面側に形成された電極膜であって、前記第２溝よりも内方に位置する電極膜の表面が底面に露出する第３溝を形成して、前記全面透明電極膜を所定形状の透明電極膜にパターンニングすると共に、前記第３溝を介して隣接する太陽電池セルの一方を形成する透明電極の一部と他方の太陽電池セルを形成する電極膜の一部とを直列に接続した太陽電池モジュールを製造することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 基板の一面側の全面に形成した全面電極膜を、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって所定形状にパターンニングした複数個の電極膜の各上面及び前記第１溝側の端面に、前記電極膜を給電層とする電解めっきを利用してｐ型半導体層を形成する請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
3. 電極膜の上面及び第1溝側の端面を覆うｐ型半導体層を形成した後、前記第１溝に露出する電極膜の露出面に、前記電極膜を給電層とする電解めっきを施して、電気抵抗値が前記ｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆った後、全面ｎ型半導体層を形成する請求項１又は請求項２記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 基板の一面側の全面に形成した全面電極膜上に、前記全面電極膜を給電層とする電解めっきを利用して全面ｐ型半導体層を形成した後、前記全面電極膜及び全面ｐ型半導体層を、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって複数個の所定形状の電極膜及びｐ型半導体層にパターンニングし、
   次いで、前記第１溝に露出する電極膜の露出面に、前記電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値が前記ｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆った後、全面ｎ型半導体層を形成する請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. ｐ型半導体層として、電極膜上に電解めっきによって形成した銅層とインジウム層との各々に硫化処理又はセレン化処理を施した後、ＫＣＮ洗浄処理を施してＩｎＣｕＳ₂又はＩｎＣｕＳｅ₂から成るｐ型半導体層を形成する請求項１〜４のいずれか一項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. ｎ型半導体層として、化学的溶液析出法によってＺｎＳ、ＩｎＳ又はＣｄＳから成るｎ型半導体層を形成する請求項１〜５のいずれか一項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 透明電極膜として、ＡｌがドープされたＺｎＯから成る透明電極膜を形成する請求項１〜６のいずれか一項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
8. 基板の一面側に電極膜、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層及び透明電極が、この順序で積層されて形成された複数個の太陽電池セルが電気的に直列に接続された太陽電池モジュールにおいて、
   該電極膜を給電層とする電解めっきを利用して前記電極膜上に形成されたｐ型半導体層が、前記基板が露出する第１溝を介して隣接して形成されていると共に、
   前記第１溝に露出する電極膜の露出面が、前記電極膜を給電層とする電解めっきによって、電気抵抗値が前記ｐ型半導体層の形成材料以上の金属酸化物で覆われており、
   且つ前記ｐ型半導体層及び第１溝の底面を含む内壁面に沿って形成されたｎ型半導体層が、前記第１溝を介して隣接するｐ型半導体層の一方が形成された電極膜の第１溝近傍の表面が底面に露出する第２溝によってパターンニングされ、
   前記ｎ型半導体層を覆い且つ少なくとも前記第２溝の内壁面全面を覆う透明電極が、前記第２溝が上面側に形成された電極膜であって、前記第２溝よりも内方に位置する電極膜の表面が底面に露出する第３溝によってパターンニングされていると共に、
   前記第３溝を介して隣接する太陽電池セルの一方を形成する透明電極の一部と他方の太陽電池セルを形成する電極膜の一部とが直列に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
9. ｐ型半導体層が、基板の一面側の全面に形成した全面電極膜上に、前記全面電極膜を給電層とする電解めっきを利用して形成した全面ｐ型半導体層を、前記基板面が底面に露出する所定幅の第1溝によって所定形状にパターンニングされて形成されたｐ型半導体層である請求項８記載の太陽電池モジュール。
10. ｐ型半導体層が、基板の一面側に形成した第１溝によって所定形状にパターンニングされた複数個の電極膜の各上面及び前記第１溝側の端面を覆うように、前記電極膜の各々を給電層とする電解めっきを利用して形成されたｐ型半導体層である請求項８記載の太陽電池モジュール。
11. ｐ型半導体層が、ＩｎＣｕＳ₂又はＩｎＣｕＳｅ₂から成るｐ型半導体層である請求項８〜１０のいずれか一項記載の太陽電池モジュール。
12. ｎ型半導体層が、ＺｎＳ、ＩｎＳ又はＣｄＳから成るｎ型半導体層である請求項８〜１１のいずれか一項記載の太陽電池モジュール。
13. 透明電極膜が、ＡｌがドープされたＺｎＯから成る透明電極膜である請求項８〜１２のいずれか一項記載の太陽電池モジュール。

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