JP2009065022A - 薄膜太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔における背後電極層と透明電極層との絶縁、及び接続電極層と透明電極層との絶縁を一段と簡単かつ確実に行うことができる薄膜太陽電池及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】絶縁性を有する可撓性の基板１８の一面上に、該基板側から背後電極層１９、非晶質光電変換層２１及び透明電極層１３が積層されてなる複数の光電変換領域１５が配列され、基板１８の他面上に、隣接する二つの光電変換領域の互いに近接した部分に対向して接続電極層２０が形成され、一つの光電変換領域１５の背後電極層１９と接続電極層２０とが、背後電極層１９、基板１８、及び接続電極層２０を貫通する第一貫通孔１１の内壁に被着した背後電極層１９及び接続電極層２０の各延長部を介して接続される薄膜太陽電池１０であって、第一貫通孔１１が接続電極層２０側から絶縁性樹脂１７によって封止される構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁性を有し可撓性のある基板上に光電変換層を形成した薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。

地球環境保護の観点から、環境に優しいエネルギー源の導入が進んでいる。中でも太陽電池は太陽の持つ光エネルギーから直接電気エネルギーを得る発電方法であるため、非常にクリーンなエネルギーとして注目を集めている。最近では技術開発の進展や国の導入促進政策などもあり、導入量も大幅に増加している。

薄膜太陽電池は、光電変換層を電極層で挟み込む形で基板上に形成される。この電極層の内、受光面側の最上層に配置される電極層は、ＩＴＯなどの透明導電材料より成る透明電極層であるが、一般にこの透明電極層は抵抗が大きいために、電流が透明電極層を流れることによる電力ロスが大きくなってしまう。これに対して、特許文献１に記載された薄膜太陽電池では、非受光面側（受光面の裏面側）にある絶縁性基板に孔をあけ、この孔を利用して基板表面（受光面側）の透明電極層を非受光面側の基板裏面の接続電極層と接続することにより、高シート抵抗の透明電極層を流れる電流の経路の距離を短縮することができる。

これにより寸法の限定された単位太陽電池に分割することなく低電圧、大電流型にも構成でき、ジュール損失が少なく、デッドスペース（発電に関与しないユニットセル間の直線状部分）の部分が縮小しても有効発電面積が増加した薄膜太陽電池を得ることができる。従って、低電圧、大電流型の薄膜太陽電池を構成する場合に極めて有効である。

また、ＳＣＡＦ（Series Connection through Apertures on Film）と呼ばれる構造を有する薄膜太陽電池がある。この構造では、絶縁性基板の一面上に該絶縁性基板から順次、背後電極層、光電変換層、透明電極層が積層されると共に、該絶縁性基板の他面上に接続電極層が設けられる。絶縁性基板には、該絶縁性基板、背後電極層、光電変換層を貫通する孔が形成され、接続電極層は、この孔を通じて、背後電極層と実質的に絶縁された導体により透明電極層と接続される。このような単位太陽電池が、絶縁性基板を共通にして複数個形成され、一つの単位太陽電池の背後電極層の延長部が、隣接する単位太陽電池の透明電極層の延長部と、基板を貫通する接続孔を通じて、その単位太陽電池の透明電極層と実質的に絶縁された導体により接続されるように構成することで精密なパターニング技術を用いることなく直列接続構造も容易に形成できる。

また、このＳＣＡＦ構造を改良した構造が特許文献２に開示されている。この構造では見かけの面積に対する有効面積をさらに拡大するために、隣接する単位太陽電池を直列接続する直列接続孔周辺の改良がなされている。つまり、特許文献１に示された構成では直列接続孔において透明電極層と接続電極層の間の絶縁を確保するために、透明電極層製膜時に、単位太陽電池の直列接続孔周辺部分にマスクを配置するなどの方法で実質的に直列接続孔周辺に透明電極層が製膜されないようにしていた。しかし、この構造では透明電極層が製膜されていない部分は実質的に太陽電池として動作せず、この部分の面積が無駄に消費されていた。

そこで、特許文献２では、単位太陽電池の受光面側全面に透明電極層を製膜し、全面が発電に寄与できる構造とした。この場合においても隣接する単位太陽電池との直列接続するための直列接続孔では、透明電極層と接続電極層の間の絶縁を確保する必要がある。

そこで、特許文献２では、この絶縁を確保するため、実質的に絶縁層として機能する非晶質光電変換層を基板の裏面に積極的に回りこませ、光電変換層の上に製膜する透明電極層が、この基板の裏面に回りこんだ非晶質光電変換層を乗り越えて、接続電極層と導通しないように慎重に製膜条件を選択する必要があった。そこで、発電する面積を極力大きく維持した構造で、しかも確実に直列接続孔付近における透明電極層と背後電極層あるいは透明電極層と接続電極層の短絡を防止する構造が特許文献３に開示されている。特許文献３においては、この目的を達成するために、直列接続孔の周辺の接続電極層の表面上から直列接続孔の内壁上の背後電極層あるいは接続電極層の延長部の表面上にかけてシリコンや銀などの酸化物や窒化物などの絶縁層で覆うことで、直列接続孔付近において透明電極層と接続電極層が短絡することを阻止しようとしている。
特開平６−３４２９２４号公報 特開平８−１８６２７９号公報 特開平８−３０６９４３号公報

ところで特許文献３においては、直列接続孔において接続されている背後電極層と接続電極層が透明電極層と絶縁を保つために、直列接続孔の周辺の接続電極層の表面上から直列接続孔の内壁上の背後電極層あるいは接続電極層の延長部の表面上にかけてシリコンや銀などの酸化物や窒化物などの絶縁層で覆うことで、直列接続孔付近において透明電極層と接続電極層が短絡することを阻止しようとしている。しかし、貫通孔の部分は層構成が複雑であり、絶縁性の材料を接続電極層側の孔からＣＶＤ等の方法で拡散させて直列接続孔内部にある背後電極層あるいは接続電極層の延長部の表面上に均一に堆積させることは非常に難しい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、貫通孔における背後電極層と透明電極層との絶縁、及び接続電極層と透明電極層との絶縁を一段と簡単かつ確実に行うことができる薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の薄膜太陽電池は、絶縁性を有する可撓性の基板の一面上に、該基板側から背後電極層、非晶質光電変換層及び透明電極層が積層されてなる複数の光電変換領域が配列され、前記基板の他面上に、隣接する二つの前記光電変換領域の互いに近接した部分に対向して接続電極層が形成され、一つの前記光電変換領域の前記背後電極層と前記接続電極層とが、前記背後電極層、前記基板、及び前記接続電極層を貫通する第一貫通孔の内壁に被着した前記背後電極層及び前記接続電極層の各延長部を介して接続され、隣接する前記光電変換領域の透明電極層と前記接続電極層とが、前記透明電極層、前記非晶質光電変換層、前記背後電極層、前記基板及び前記接続電極層を貫通する第二貫通孔の内壁に被着した前記透明電極層及び前記接続電極層の延長部を介して接続されることにより、各光電変換領域が直列接続される薄膜太陽電池であって、前記第一貫通孔が前記接続電極層側から絶縁性樹脂によって封止されていることを特徴とする。

この構成によれば、第一貫通孔を接続電極層側（非受光面側）から封止する絶縁性樹脂と、第一貫通孔の内部に回り込んだ非晶質光電変換層とによって接続電極層及び背後電極層が被覆されることにより、非晶質光電変換層の上から形成される透明電極層と接続電極層との短絡、及び透明電極層と背後電極層との短絡が防止される。

また本発明は、上記薄膜太陽電池において、前記絶縁性樹脂は、前記第一貫通孔の内部に充填されていることを特徴とする。

この構成によれば、第一貫通孔の内部に絶縁性樹脂が充填されることにより、基板の一面上において、該絶縁性樹脂が充填された第一貫通孔を含む領域に非晶質光電変換層及び透明電極層を順次形成しても、これらの層は第一貫通孔内部へ回り込まなくなる。これにより、複雑な構造の第一貫通孔内部での絶縁構造が不要となり、透明電極層と接続電極層との短絡、及び透明電極層と背後電極層との短絡を容易に防止することができる。

また本発明は、上記薄膜太陽電池において、前記絶縁性樹脂は、フッ素樹脂、メタクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂よりなることを特徴とする。

この構成によれば、製造が容易でかつ良好な絶縁性能を得ることができる。

また本発明は、上記薄膜太陽電池において、前記第二貫通孔において前記透明電極層と接続される前記接続電極層の延長部は、付加接続電極層であることを特徴とする。

この構成によれば、接続電極層の延長部として、該接続電極層を形成した後に付加電極を形成するといった簡単な方法で延長部を形成することができる。

また本発明は、上記薄膜太陽電池において、前記接続電極層の表面に前記絶縁性樹脂の層が形成された前記第一貫通孔周辺の領域には前記付加接続電極層を形成しないことを特徴とする。

この構成によれば、第二貫通孔及びその周辺の必要な部分のみに付加接続電極層が形成される。

また本発明は、上記薄膜太陽電池において、前記接続電極層の表面に前記絶縁性樹脂の層が形成された前記第一貫通孔周辺の領域にも前記付加接続電極層を形成することを特徴とする。

この構成によれば、接続電極層の表面全体に付加接続電極層を形成することにより、マスク等を用いて選択的に付加接続電極層を形成する場合に比べて、一段と製造工程を簡単にすることができる。これにより、薄膜太陽電池の生産性が向上する。

また本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、絶縁性を有する可撓性の基板に複数の第一貫通孔を開ける第１の孔開け工程と、前記基板の一面上に背後電極層を形成すると共に、前記基板の他面上に接続電極層を形成し、それぞれの延長部を前記第一貫通孔の内部で連結させる連結工程と、前記第一貫通孔を前記接続電極層側から絶縁性樹脂で封止する封止工程と、前記背後電極層、前記基板及び前記接続電極層を貫通する複数の第二貫通孔を開ける第２の孔開け工程と、前記背後電極層と、前記第一貫通孔の内壁に形成されている前記背後電極層の延長部及び前記接続電極層の延長部と、前記第二貫通孔の内壁とをそれぞれ被覆するように非晶質光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、前記非晶質光電変換層の表面に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、前記接続電極層の表面に付加接続電極層を形成し、前記第二貫通孔において前記透明電極層と前記接続電極層とを電気的に接続させる接続工程とを具備したことを特徴とする。

この製造方法によれば、第一貫通孔を接続電極層側（非受光面側）から封止する絶縁性樹脂と、第一貫通孔の内部に回り込んだ非晶質光電変換層とによって接続電極層及び背後電極層が被覆されることにより、非晶質光電変換層の上から形成される透明電極層と接続電極層との短絡、及び透明電極層と背後電極層との短絡が防止される。

また本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、絶縁性を有する可撓性の基板に複数の第一貫通孔を開ける第１の孔開け工程と、前記基板の一面上に背後電極層を形成すると共に、前記基板の他面上に接続電極層を形成し、それぞれの延長部を前記第一貫通孔の内部で連結させる連結工程と、前記連結工程の後に、前記第一貫通孔に絶縁性樹脂を充填する充填工程と、前記背後電極層、前記基板及び前記接続電極層を貫通する複数の第二貫通孔を開ける第２の孔開け工程と、前記背後電極層と、前記第二貫通孔の内壁とをそれぞれ被覆するように非晶質光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、前記非晶質光電変換層の表面に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、前記接続電極層の表面に付加接続電極層を形成し、前記第二貫通孔において前記透明電極層と前記接続電極層とを電気的に接続させる接続工程とを具備したことを特徴とする。

この製造方法によれば、第一貫通孔の内部に絶縁性樹脂が充填されることにより、基板の一面上において、該絶縁性樹脂が充填された第一貫通孔を含む領域に非晶質光電変換層及び透明電極層を順次形成しても、これらの層は第一貫通孔内部へ回り込まなくなる。これにより、複雑な構造の第一貫通孔内部での絶縁構造が不要となり、透明電極層と接続電極層との短絡、及び透明電極層と背後電極層との短絡を容易に防止することができる。

また本発明は、上記薄膜太陽電池の製造方法において、前記接続工程では、前記第一貫通孔周辺部を含めた前記接続電極層の表面に前記付加接続電極層が形成されることを特徴とする。

この製造方法によれば、接続電極層の表面全体に付加接続電極層を形成することにより、マスク等を用いて選択的に付加接続電極層を形成する場合に比べて、一段と製造工程を簡単にすることができる。これにより、薄膜太陽電池の生産性が向上する。

本発明によれば、貫通孔における背後電極層と透明電極層との絶縁、及び接続電極層と透明電極層との絶縁を一段と簡単かつ確実に行うことができる薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる薄膜太陽電池を示し、（Ａ）は受光面側を示す上面図、（Ｂ）は非受光面側を示す下面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ線を断面にとって示す断面図である。この薄膜太陽電池１０においては、図１（Ｃ）に示すように、絶縁性のフィルム基板１８に第一貫通孔（直列接続孔）１１及び第二貫通孔（集電孔）１２が形成されており、受光面側に背後電極層１９、光電変換層２１、透明電極層１３が設けられ、受光面の裏面側である非受光面側に接続電極層２０、付加接続電極層２２、絶縁層１７が設けられている。また図１（Ａ）に示すように、受光面側には、光電領域を複数のユニットセル（光電変換領域）１５に分割するための分割溝１４が形成されており、また、図１（Ｂ）に示すように、非受光面側には、接続電極層２０を分離するための分割溝１６が形成されている。なお、図１（Ｂ）において、絶縁層１７には斜線を付して示している。

第一貫通孔１１は、光電変換層２１の下にある背後電極層１９と接続電極層２０とを、該第一貫通孔１１の内壁に付着する背後電極層１９の延長部及び接続電極層２０の延長部により接続するもので、各層成膜前にフィルム基板１８に開けられる。第二貫通孔１２は、透明電極層１３と接続電極層２０とを、第二貫通孔１２の内壁に付着する透明電極層１３及び接続電極層２０の延長部（付加接続電極層２２）により接続するもので、背後電極層１９及び接続電極層２０の成膜後に開けられる。なお、第二貫通孔１２において、透明電極層１３と接続される接続電極層２０の延長部は、該接続電極層２０と同一の材料、例えばクロム、モリブデン、ニッケルまたはチタン等からなる付加接続電極層２２によって形成される。すなわち、第二貫通孔１２においては、付加接続電極層２２を介して、透明電極層１３と接続電極層２０とが接続される。

かくして、各ユニットセル１５は、第一貫通孔１１、第二貫通孔１２及び接続電極層２０を介して直列接続される。

次に、薄膜太陽電池１０の製造方法について図２及び図３を参照しながら説明する。まず、厚さ50μｍのポリイミドフィルムをフィルム基板１８として用い、このフィルム基板１８の両端付近に第一貫通孔１１をパンチを用いて形成する（図２（Ａ））。なお、本実施の形態ではフィルム基板１８としてポリイミドを用いたが、他にポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの絶縁性プラスチックフィルムを用いることも可能である。また、第一貫通孔１１の形成方法としてパンチを用いたが、この他にレーザ光を用いてもよい。第一貫通孔１１を形成した後に、フィルム基板１８の受光面側に背後電極層１９を形成すると共に非受光面側に接続電極層２０を形成する（図２（Ｂ））。背後電極層１９及び接続電極層２０は、第一貫通孔１１内に回り込むため、第一貫通孔１１を通じてフィルム基板１８の表面と裏面が電気的に接続される。

次いで、第一貫通孔１１周辺の接続電極層２０表面に絶縁性樹脂でなる絶縁層１７を形成し、第一貫通孔１１を接続電極層２０側から封止する（図２（Ｃ））。本実施の形態では、絶縁層１７を形成する絶縁樹脂としてフッ素系の樹脂を用いて、グラビアコート法にて第一貫通孔１１を封止するが、フッ素樹脂に代えて、メタクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを用いても良い。絶縁層１７の形成方法についても、前述のグラビアコート法に限定するものではなく、目的が達成できる方法であればロールコート法、スプレー法など別の手段を用いても差し支えない。

この後、フィルム基板１８に第二貫通孔１２をパンチを用いて形成する（図２（Ｄ））。第二貫通孔１２は背後電極層１９、フィルム基板１８、接続電極層２０を貫通するように形成されるため、第二貫通孔１２周辺では背後電極層１９と接続電極層２０は接続されていない状態になる。

さらに、フィルム基板１８の受光面側に光電変換層２１及び透明電極層１３を形成する（図３（Ａ））。この時、第二貫通孔１２においては光電変換層２１が孔内壁に回りこみ、背後電極層１９と透明電極層１３が短絡することを防止している。また、第一貫通孔１１においても、光電変換層２１が孔内壁に回り込むことで、透明電極層１３が背後電極層１９または接続電極層２０と短絡することを防止している。本実施の形態では、光電変換層２１は、アモルファスシリコン等よりなるｐｉｎ構造の非晶質半導体層（非晶質光電変換層）である。また、透明電極層１３としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が用いられる。

これらの工程を経た後、接続電極層２０の上に付加接続電極層２２を形成する（図３（Ｂ））。尚、この時、第一貫通孔１１の周辺にはマスクを行い、付加接続電極層２２が形成されないようにした。最後に、受光面側の分割溝１４及び非受光面側の分割溝１６をレーザを用いて形成する（図３（Ｃ））。以上の工程により、薄膜太陽電池１０が製造される。

以上説明した薄膜太陽電池１０においては、第一貫通孔１１の内壁において、背後電極層１９及び接続電極層２０が電気的に接続された状態で、第一貫通孔１１を接続電極層２０側（非受光面側）から絶縁性樹脂でなる絶縁層１７によって封止することにより、その後の工程において、光電変換層２１を形成すると、光電変換層２１が第一貫通孔１１の内壁に回り込む。この場合、第一貫通孔１１の接続電極層２０側（非受光面側）は、絶縁層１７によって封止されていることにより、内壁に回り込んだ光電変換層２１と絶縁層１７とが内壁内で接触して一体の被覆層が形成される。これにより、背後電極層１９及び接続電極層２０が被覆された状態となる。この状態において、透明電極層１３が形成されることにより、透明電極層１３と背後電極層１９との短絡、及び透明電極層１３と接続電極層２０との短絡がそれぞれ防止される。

このように、第一貫通孔１１が形成されたフィルム基板１８に対して、その他方の面側（非受光面側）から絶縁性樹脂でなる絶縁層１７を形成するという簡単な製造方法によって、透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁、及び透明電極層１３と接続電極層２０との絶縁を行うことができることにより、貫通孔の複雑な層構成においても容易かつ確実に絶縁を行うことができる。

以上説明した本実施の形態にかかる薄膜太陽電池１０及びその製造方法によれば、第一貫通孔１１における透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁構造、及び透明電極層１３と接続電極層２０との絶縁構造を容易かつ確実に実現することができる。かくして、セルの信頼性が高い薄膜太陽電池１０を容易に製造することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態にかかる薄膜太陽電池及びその製造方法では、上述の第１の実施の形態にかかる薄膜太陽電池１０及びその製造方法と比べて、付加接続電極層２２の形成領域が異なる。

図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる薄膜太陽電池１００を示し、図４（Ａ）は受光面側を示す上面図、図４（Ｂ）は非受光面側を示す下面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ線を断面にとって示す断面図である。なお、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）において、図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）と同一の部分には同一符号を付して、重複した説明は省略する。

図１について上述した薄膜太陽電池１０では、非受光面側における第一貫通孔１１の周辺には、マスクを行いて付加接続電極層２２が形成されないようにしたが、図４に示す薄膜太陽電池１００では、非受光面側における第一貫通孔１１の周辺にも付加接続電極層２２を形成する。

本実施の形態にかかる薄膜太陽電池１００の製造工程は、図２及び図３に示した第１の実施の形態にかかる薄膜太陽電池１０の製造工程のうち、図３（Ｂ）における付加接続電極層２２の形成工程のみが異なり、その他の製造工程は同様となる。すなわち、非受光面側における第一貫通孔１１の周辺領域における付加接続電極層２２の形成工程は、図３（Ｂ）における付加接続電極層２２の形成工程において、第一貫通孔１１の周辺に対して、マスクを使用せずに付加電極層２２を形成する。この場合、その前工程（図２（Ｄ））において絶縁層１７が非受光面側に形成されていることにより、付加接続電極層２２が形成されても、透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁状態、または透明電極層１３と接続電極層２０との絶縁状態が保たれることになる。

このように、フィルム基板１８の非受光面側において、第一貫通孔１１の周辺の接続電極層２０の表面に絶縁層１７が形成された領域を含めて接続電極層２０の形成領域全面に付加接続電極層２２を形成するようにしたことにより、マスクを用いない分、製造工程を一段と簡略化することができ、一段と生産性の高い薄膜太陽電池１００を得ることができる。かくして、セルの信頼性が高い薄膜太陽電池１００を容易に製造することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態にかかる薄膜太陽電池及びその製造方法では、上述の第１の実施の形態にかかる薄膜太陽電池１０及びその製造方法と比べて、第一貫通孔１１を絶縁層１７により封止する構成に代えて、第一貫通孔１１の内部に絶縁性樹脂を充填する点が異なる。

図５は、本発明の第３の実施の形態にかかる薄膜太陽電池２００を示し、図５（Ａ）は受光面側を示す上面図、図５（Ｂ）は非受光面側を示す下面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ線を断面にとって示す断面図である。なお、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）において、図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）と同一の部分には同一符号を付して、重複した説明は省略する。

図１について上述した薄膜太陽電池１０では、非受光面側から第一貫通孔１１を覆うように絶縁層１７を形成することにより、該絶縁層１７によって第一貫通孔１１を封止したが、図５に示す薄膜太陽電池２００では、第一貫通孔１１内に絶縁性樹脂を充填することにより、非受光面側から第一貫通孔１１の内部に亘って絶縁層１７を形成する。

このように、第一貫通孔１１内に絶縁性樹脂を充填することにより、その後の工程において光電変換層２１及び透明電極層１３を形成した場合に、透明電極層１３が第一貫通孔１１内に回り込むことがなくなり、この結果、透明電極層１３と背後電極層１９との短絡、及び透明電極１３と接続電極層２０との短絡防止することができる。

本実施の形態にかかる薄膜太陽電池２００の製造工程は、図２及び図３に示した第１の実施の形態にかかる薄膜太陽電池１０の製造工程のうち、図２（Ｃ）における絶縁層１７の形成工程における絶縁層１７の形成部位が異なる（本実施の形態の場合、第一貫通孔１１の内部にも充填される）。そして、該絶縁層１７の違いにより、その後の工程で形成される光電変換層２１及び透明電極層１３の成膜位置が異なる。その他の製造工程は、第１の実施の形態と同様である。

すなわち、図６及び図７は、本実施の形態にかかる薄膜太陽電池２００の製造工程を示し、図６（Ａ）及び（Ｂ）は、図２（Ａ）及び（Ｂ）と同様の工程である。図６（Ｃ)において、非受光面側の第一貫通孔１１周辺の接続電極層２０表面に絶縁性樹脂でなる絶縁層１７を形成すると共に、第一貫通孔１１の内部にも絶縁性樹脂を充填することにより、非受光面における第一貫通孔１１の周辺から内部に亘って絶縁層１７を形成する。

そして、第２の貫通孔１２を形成した後（図６（Ｄ））、図７（Ａ）に示すように、絶縁層１７が内部に形成された第一貫通孔１１を含む受光面側の領域に対して、光電変換層２１及び透明電極層１３を順次形成する。このように、内部に絶縁性樹脂が充填されて絶縁層１７が形成された第一貫通孔１１に対しては、透明電極層１３が第一貫通孔１１内に回り込むことがなくなり、この結果、透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁状態、及び透明電極１３と接続電極層２０との絶縁状態が確保される。

図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）の工程は、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）と同様の工程であり、非受光面側に付加電極層２２を形成し（図７（Ｂ））、最後に、受光面側の分割溝１４及び非受光面側の分割溝１６をレーザを用いて形成する（図７（Ｃ））。以上の工程により、薄膜太陽電池２００が製造される。

以上説明した薄膜太陽電池２００においては、第一貫通孔１１の内壁において、背後電極層１９及び接続電極層２０が電気的に接続された状態で、第一貫通孔１１に絶縁性樹脂を充填し絶縁層１７を形成することにより、その後の工程において、光電変換層２１及び透明電極層１３を形成すると、光電変換層２１及び透明電極層１３は、第一貫通孔１１の内部には入り込むことがなくなる。これにより、透明電極層１３は、第一貫通孔１１を含む領域において、受光面側で光電変換層２１の表面に形成されるのみとなる。この結果、構造的に不安定な第一貫通孔１１において、透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁の保持、及び透明電極層１３と接続電極層２０との絶縁の保持を行うための構成が不要となる。

このように、第一貫通孔１１が形成されたフィルム基板１８に対して、該第一貫通孔１１の内部に絶縁性樹脂を充填するという簡単な製造方法によって、その後の工程で受光面側に形成される透明電極層１３が背後電極層１９と短絡すること、及び透明電極層１３が接続電極層２０と短絡することを防止することができることにより、貫通孔の複雑な層構成においても容易かつ確実に絶縁を行うことができる。

以上説明した本実施の形態にかかる薄膜太陽電池２００及びその製造方法によれば、第一貫通孔１１における透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁構造、及び透明電極層１３と接続電極層２０との絶縁構造を容易かつ確実に実現することができる。かくして、セルの信頼性が高い薄膜太陽電池２００を容易に製造することができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態にかかる薄膜太陽電池及びその製造方法では、上述の第３の実施の形態にかかる薄膜太陽電池２００及びその製造方法と比べて、付加接続電極層２２の形成領域が異なる。

図８は、本発明の第４の実施の形態にかかる薄膜太陽電池３００を示し、図８（Ａ）は受光面側を示す上面図、図８（Ｂ）は非受光面側を示す下面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ線を断面にとって示す断面図である。なお、図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）において、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）と同一の部分には同一符号を付して、重複した説明は省略する。

図５について上述した薄膜太陽電池２００では、非受光面側における第一貫通孔１１の周辺には、マスクを行いて付加接続電極層２２が形成されないようにしたが、図８に示す薄膜太陽電池３００では、非受光面側における第一貫通孔１１の周辺にも付加接続電極層２２を形成する。

本実施の形態にかかる薄膜太陽電池３００の製造工程は、図６及び図７に示した第３の実施の形態にかかる薄膜太陽電池２００の製造工程のうち、図７（Ｂ）における付加接続電極層２２の形成工程のみが異なり、その他の製造工程は同様となる。すなわち、非受光面側における第一貫通孔１１の周辺領域における付加接続電極層２２の形成工程は、図７（Ｂ）における付加接続電極層２２の形成工程において、第一貫通孔１１の周辺に対して、マスクを使用せずに付加電極層２２を形成する。この場合、その前工程（図６（Ｄ））において絶縁層１７が非受光面側及び第一貫通孔１１内部に形成されていることにより、付加接続電極層２２が形成されても、透明電極層１３と背後電極層１９との絶縁状態、または透明電極層１３と接続電極層２０との絶縁状態が保たれることになる。

このように、フィルム基板１８の非受光面側において、第一貫通孔１１の周辺の接続電極層２０の表面に絶縁層１７が形成された領域を含めて接続電極層２０の形成領域全面に付加接続電極層２２を形成するようにしたことにより、マスクを用いない分、製造工程を一段と簡略化することができ、一段と生産性の高い薄膜太陽電池３００を得ることができる。かくして、セルの信頼性が高い薄膜太陽電池３００を容易に製造することができる。

本発明は、可撓性のあるフィルム基板上に光電変換層を形成してなる薄膜太陽電池及びその製造方法に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態にかかる薄膜太陽電池の構成を示す上面図、下面図及び断面図 図１の薄膜太陽電池の製造工程を示す断面図 図１の薄膜太陽電池の製造工程を示す断面図 本発明の第２の実施の形態にかかる薄膜太陽電池の構成を示す上面図、下面図及び断面図 本発明の第３の実施の形態にかかる薄膜太陽電池の構成を示す上面図、下面図及び断面図 図５の薄膜太陽電池の製造工程を示す断面図 図５の薄膜太陽電池の製造工程を示す断面図 本発明の第４の実施の形態にかかる薄膜太陽電池の構成を示す上面図、下面図及び断面図

符号の説明

１０、１００、２００、３００…薄膜太陽電池、１１…第一貫通孔、１２…第二貫通孔、１３…透明電極層、１４、１６…分割溝、１５…ユニットセル（光電変換領域）、１７…絶縁層、１８…基板、１９…背後電極層、２０…接続電極層、２１…光電変換層、２２…付加接続電極層

Claims (9)

1. 絶縁性を有する可撓性の基板の一面上に、該基板側から背後電極層、非晶質光電変換層及び透明電極層が積層されてなる複数の光電変換領域が配列され、前記基板の他面上に、隣接する二つの前記光電変換領域の互いに近接した部分に対向して接続電極層が形成され、一つの前記光電変換領域の前記背後電極層と前記接続電極層とが、前記背後電極層、前記基板、及び前記接続電極層を貫通する第一貫通孔の内壁に被着した前記背後電極層及び前記接続電極層の各延長部を介して接続され、隣接する前記光電変換領域の透明電極層と前記接続電極層とが、前記透明電極層、前記非晶質光電変換層、前記背後電極層、前記基板及び前記接続電極層を貫通する第二貫通孔の内壁に被着した前記透明電極層及び前記接続電極層の延長部を介して接続されることにより、各光電変換領域が直列接続される薄膜太陽電池であって、前記第一貫通孔が前記接続電極層側から絶縁性樹脂によって封止されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
2. 前記絶縁性樹脂は、前記第一貫通孔の内部に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池。
3. 前記絶縁性樹脂は、フッ素樹脂、メタクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂よりなる請求項１または請求項２に記載の薄膜太陽電池。
4. 前記第二貫通孔において前記透明電極層と接続される前記接続電極層の延長部は、付加接続電極層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の薄膜太陽電池。
5. 前記接続電極層の表面に前記絶縁性樹脂の層が形成された前記第一貫通孔周辺の領域には前記付加接続電極層を形成しないことを特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池。
6. 前記接続電極層の表面に前記絶縁性樹脂の層が形成された前記第一貫通孔周辺の領域にも前記付加接続電極層を形成することを特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池。
7. 絶縁性を有する可撓性の基板に複数の第一貫通孔を開ける第１の孔開け工程と、
   前記基板の一面上に背後電極層を形成すると共に、前記基板の他面上に接続電極層を形成し、それぞれの延長部を前記第一貫通孔の内部で連結させる連結工程と、
   前記第一貫通孔を前記接続電極層側から絶縁性樹脂で封止する封止工程と、
   前記背後電極層、前記基板及び前記接続電極層を貫通する複数の第二貫通孔を開ける第２の孔開け工程と、
   前記背後電極層と、前記第一貫通孔の内壁に形成されている前記背後電極層の延長部及び前記接続電極層の延長部と、前記第二貫通孔の内壁とをそれぞれ被覆するように非晶質光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、
   前記非晶質光電変換層の表面に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、
   前記接続電極層の表面に付加接続電極層を形成し、前記第二貫通孔において前記透明電極層と前記接続電極層とを電気的に接続させる接続工程とを具備したことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
8. 絶縁性を有する可撓性の基板に複数の第一貫通孔を開ける第１の孔開け工程と、
   前記基板の一面上に背後電極層を形成すると共に、前記基板の他面上に接続電極層を形成し、それぞれの延長部を前記第一貫通孔の内部で連結させる連結工程と、
   前記連結工程の後に、前記第一貫通孔に絶縁性樹脂を充填する充填工程と、
   前記背後電極層、前記基板及び前記接続電極層を貫通する複数の第二貫通孔を開ける第２の孔開け工程と、
   前記背後電極層と、前記第二貫通孔の内壁とをそれぞれ被覆するように非晶質光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、
   前記非晶質光電変換層の表面に透明電極層を形成する透明電極層形成工程と、
   前記接続電極層の表面に付加接続電極層を形成し、前記第二貫通孔において前記透明電極層と前記接続電極層とを電気的に接続させる接続工程とを具備したことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
9. 前記接続工程では、前記第一貫通孔周辺部を含めた前記接続電極層の表面に前記付加接続電極層が形成されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の薄膜太陽電池の製造方法。

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