JP2009065076A - 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2009065076A
JP2009065076A JP2007233750A JP2007233750A JP2009065076A JP 2009065076 A JP2009065076 A JP 2009065076A JP 2007233750 A JP2007233750 A JP 2007233750A JP 2007233750 A JP2007233750 A JP 2007233750A JP 2009065076 A JP2009065076 A JP 2009065076A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
photoelectric conversion
separation groove
conversion unit
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007233750A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Murata
村田正義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2007233750A priority Critical patent/JP2009065076A/ja
Priority to PCT/JP2008/065529 priority patent/WO2009034858A1/ja
Priority to US12/733,573 priority patent/US20110041889A1/en
Priority to CN200880106201A priority patent/CN101803036A/zh
Priority to EP08830437A priority patent/EP2200090A1/en
Publication of JP2009065076A publication Critical patent/JP2009065076A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • H01L31/077—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type the devices comprising monocrystalline or polycrystalline materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

Abstract

【課題】
導電性を有し、光透過性及び光反射性を有する中間層を介した電流リークが抑制され、且つ、発電に寄与しない無効面積の拡大が抑制された高い光変換効率を有する多接合薄膜シリコン太陽電池のモジュール及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】
導電性を有し、光透過性及び光反射性を有する中間層と、接続溝の間に分離溝を設け、該分離溝は結晶質シリコン膜で埋め込まれるとともに、該分離溝と該接続溝の間には前記中間層の分離部材が存在しないという構造を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの構造及びその製造方法に関する。特には、中間層を有する集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
光電変換機能をもつ半導体光電変換ユニットを複数積層した多接合型光電変換素子は、例えば太陽電池において、波長吸収帯域の異なるトップセルとボトムセルを組み合わせることは発電変換効率を高める上で非常に有効であることが知られている。
これは、透明中間層に入射光エネルギーの各接合ユニットへのスペクトル分配の機能、例えば、短波長の光を反射し、長波長の光を透過させる機能を持たせることにより、より一層の発電変換効率の向上を図ろうとするものである。
具体的には、集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池は、光透過性の基板（例えばガラス）に、透明電極層、非晶質シリコン光電変換ユニット層、短波長の光を反射し、長波長の光を透過させる機能を持たせた中間層、結晶質シリコン光電変換ユニット層及び裏面電極層を、順次積層することにより形成される。
なお、上記非晶質シリコン光電変換ユニット層はｐ型半導体層、ｉ型半導体層及びｎ型半導体層等で構成される。また、上記結晶質シリコン光電変換ユニット層は、ｐ型微結晶半導体層、ｉ型微結晶半導体層及びｎ型微結晶半導体層等で構成される。
この集積化タンデム型薄膜太陽電池と呼ばれる非晶質シリコンと結晶質シリコンを組み合わせた太陽電池は、実用生産ラインにおいて、光電変換効率１０〜１５％級の高効率化が可能であると期待されている。
集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの代表的な例は、例えば特許文献３に示されている。
これは、透明基板上に順次積層された透明電極層と、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニットと、導電性を有し、かつ、光透過性及び光反射性を有する中間層と、結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニットと、裏面電極層と、前記透明電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットの界面に開口を有し、該透明電極層と前記透明基板の界面に底面を有する第１の分離溝と、前記裏面電極層と前記第２の薄膜光電変換ユニットの界面に開口を有し、前記第１の薄膜光電変換ユニットと前記透明電極層の界面に底面を有し、かつ、前記裏面電極層を構成する材料が充填されている接続溝と、前記接続溝から離れた位置に、前記裏面電極層の上面に開口を有し、前記第１の薄膜光電変換ユニットと前記透明電極層の界面に底面を有する第２の分離溝から構成されるタンデム型薄膜太陽電池セルが複数個並置され、且つ、互いに電気的に直列に接続されている集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールである。
しかしながら、上記の代表的な構造では、導電性の高い中間層と裏面電極を構成する導電性材料が充填された接続溝が接触するので、電気的に短絡状態となるという問題がある。即ち、発電された電流が中間層から接続溝にリークし、光電変換効率の向上は極めて困難という問題がある。
最近、上記の問題を改善する試みとして、新しい構造の集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュールが、例えば、特許文献１、特許文献２に提案されている。
特許文献１には、透明基板と前記透明基板の一方の主面上に並置され且つ互いに直列接続された複数のハイブリッド型薄膜光電変換セルとを具備し、前記複数の薄膜光電変換セルは、前記透明基板の一方の主面上に順次積層された透明前面電極層、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット、導電性を有するのとともに光透過性及び光反射性の双方を有する中間反射層、結晶質光電変換層を備えた第２の光電薄膜変換ユニット、及び裏面電極層で構成され、前記複数の薄膜光電変換セルのそれぞれの隣り合う２つの間で、前記透明前面電極層は第１の分離溝によって分割され、この第１の分離溝は前記第１の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれ、前記第１の分離溝から離れた位置に、前記裏面電極層の上面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された第２の分離溝が設けられ、前記第１の分離溝と前記第２の分離溝との間に、前記第２の薄膜光電変換セルと前記裏面電極層との界面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された接続溝が設けられ、この接続溝は前記裏面電極層を構成する材料で埋め込まれることによって前記隣り合う２つの薄膜光電変換セルの一方の裏面電極層と他方の透明前面電極層とを電気的に接続し、前記中間反射層と前記第２の薄膜光電変換ユニットとの界面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された第３の分離溝が、前記第１の分離溝と前記接続溝との間に前記第３の分離溝が位置するように或いは前記接続溝と前記第３の分離溝との間に前記第１の分離溝が位置するように設けられ、この第３の分離溝は前記第２の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれたことを特徴とする薄膜光電変換モジュールが示されている。
また、特許文献１には、透明基板と前記透明基板の一方の主面上に並置され且つ互いに直列接続された複数のハイブリッド型薄膜光電変換セルとを具備し、前記複数の薄膜光電変換セルは、前記透明基板の一方の主面上に順次積層された透明前面電極層、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット、導電性を有するのとともに光透過性及び光反射性の双方を有する中間反射層、結晶質光電変換層を備えた第２の光電薄膜変換ユニット、及び裏面電極層で構成され、前記複数の薄膜光電変換セルのそれぞれの隣り合う２つの間で、前記透明前面電極層は互いに離間された第１及び第４の分離溝によって分割され、これら第１及び第４の分離溝は前記第１の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれ、前記裏面電極層の上面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された第２の分離溝が前記第１の分離溝と前記第２分離溝との間に前記第４の分離溝が位置するように設けられ、前記第４の分離溝と前記第２の分離溝との間に、前記第２の薄膜光電変換セルと前記裏面電極層との界面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された接続溝が設けられ、この接続溝は前記裏面電極層を構成する材料で埋め込まれることによって前記隣り合う２つの薄膜光電変換セルの一方の裏面電極層と他方の透明前面電極層とを電気的に接続し、前記第１の分離溝と前記第４の分離溝との間に、前記中間反射層と前記第２の薄膜光電変換ユニットとの界面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された第３の分離溝が設けられ、この第３の分離溝は前記第２の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれたことを特徴とする薄膜光電変換モジュールが示されている。
また、特許文献１には、透明基板と前記透明基板の一方の主面上に並置され且つ互いに直列接続された複数のハイブリッド型薄膜光電変換セルとを具備し、前記複数の薄膜光電変換セルは、前記透明基板の一方の主面上に順次積層された透明前面電極層、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット、導電性を有するのとともに光透過性及び光反射性の双方を有する中間反射層、結晶質光電変換層を備えた第２の光電薄膜変換ユニット、及び裏面電極層で構成され、前記複数の薄膜光電変換セルのそれぞれの隣り合う２つの間で、前記透明前面電極層は第１の分離溝によって分割され、この第１の分離溝は前記第１の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれ、前記第１の分離溝から離れた位置に、前記裏面電極層の上面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された第２の分離溝が設けられ、前記第１の分離溝と前記第２の分離溝との間に、前記第２の薄膜光電変換セルと前記裏面電極層との界面に開口を有し且つ底面が前記透明前面電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットとの界面で構成された接続溝が設けられ、この接続溝は前記裏面電極層を構成する材料で埋め込まれることによって前記隣り合う２つの薄膜光電変換セルの一方の裏面電極層と他方の透明前面電極層とを電気的に接続し、前記中間反射層と前記第２の薄膜光電変換ユニットとの界面に開口を有し且つ底面が前記透明基板と前記透明前面電極層との界面で構成された第３の分離溝が、前記第１の分離溝と前記接続溝との間に前記第３の分離溝が位置するように或いは前記接続溝と前記第３の分離溝との間に前記第１の分離溝が位置するように設けられ、この第３の分離溝は前記第２の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれたことを特徴とする薄膜光電変換モジュールが示されている。
また、特許文献１には、従来技術の問題点として、透明電極の分離溝及びその周りに製膜される結晶質に起因する残留応力（膜の剥離の原因）及び電気的短絡（結晶質である場合、非晶質である場合に比べて導電性が高いこと）が指摘されている。
特許文献２には、光透過性基板と、前記光透過性基板の上に形成され互いに直列に接続された複数の太陽電池セルと、を具備し、前記複数の太陽電池セルの各々は、前記光透過性基板の上に形成された透明導電膜と、前記透明導電膜の上に形成された第１薄膜光変換ユニットと、前記第１薄膜光変換ユニットの上に形成された中間層と、前記中間層の上に形成された第２薄膜光変換ユニットと、前記第２薄膜光変換ユニットの上に形成された裏面電極と、前記透明導電膜を分割する第１分離溝と、前記裏面電極の上部に開口を有し前記第１薄膜光変換ユニット、前記中間層、及び前記第２薄膜光変換ユニットを分割する第２分離溝と、前記裏面電極と前記第２薄膜光変換ユニットとの界面に開口を有し、前記第１薄膜光変換ユニットと前記透明導電膜との界面に底面を有し、前記裏面電極を構成する材料が充填されている接続溝と、前記中間層が除去されるか又は変質して導電性を失った中間層分離部とを有する薄膜太陽電池モジュールが示されている。
また、特許文献２には、前記中間層分離部により中間層が導電性を失っている部分の幅は、前記接続溝の面方向の幅の３倍以上であることが示されている。
また、特許文献２には、前記中間層分離部は、前記中間層を構成する成分が凝集して不連続となった部分であることが示されている。
特開２００２−２６１３０８（図２〜図４） 特開２００６−３１３８７２（図１〜図４、図７〜図９） 特許第３７５５０４８号（図２）
本発明者は、従来の集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池には、発電変換効率向上に関する問題として、上記特許文献１及び特許文献２に指摘された漏洩電流の問題点以外に、モジュール構造上の問題があることを発見した。
即ち、上記特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術は、上記集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池の光電変換ユニット層で発生される電力の一部が中間層を介して漏洩するという問題の解決はなされているが、太陽電池モジュールとしての発電に寄与する面積の損失、即ち無効面積の増大という発電機能に係わる問題がある。
したがって、従来技術を生産ラインに応用する際には、モジュールとしての発電効率の向上が、依然として困難である。
上記特許文献１に記載の従来技術は、第１の薄膜光電変換ユニットと第２の薄膜光電変換ユニットの接合部において、第１の分離溝、第２の分離溝、第３の分離溝、及び接続溝という４つの溝が透明基板の面に沿って並置される構造になっている。そのため、レーザエッチング加工の際には、第１の分離溝と、第２の分離溝と、第３の分離溝と、接続溝が占めるその幅方向の距離は合計で、少なくとも３６０μｍが必要である。
ただし、第１の分離溝の幅：６０μｍ、第２の分離溝の幅：６０μｍ、第３の分離溝の幅：６０μｍ、接続溝の幅：６０μｍ、第１の分離溝と第３の分離溝の中心間距離：１００μｍ、第３の分離溝と接続溝の中心間距離：１００μｍ、接続溝と第２の分離溝の中心距離：１００μｍの場合である。
これは、太陽電池モジュールを構成する帯状のセルの幅が１０ｍｍの場合、３．６％である。即ち、発電に寄与できない無効面積は、従来のアモルファスシリコン太陽電池の場合（レーザエッチング加工の際の加工幅：２４０μｍ程度、２．４％）に比べ、非常に大きいということを示している。
仮に、太陽電池モジュールの生産が年産４０ＭＷでは、発電に寄与できない無効面積による損失は１．４４ＭＷと膨大になる。
上記特許文献２に記載の従来技術は、第１の薄膜光電変換ユニットと第２の薄膜光電変換ユニットの接合部において、第１の分離溝、第２の分離溝、中間層分離部、及び接続溝という４つの溝が透明基板の面に沿って並置される構造になっている。そのため、レーザエッチング加工の際には、第１の分離溝と、第２の分離溝と、中間層分離部（中間層が導電性を失っている部分の幅は、前記接続溝の面方向の幅の３倍以上＝１８０μｍ程度）と、接続溝が占めるその幅方向の距離は合計で、少なくとも５６０μｍ程度が必要である。なお、中間層分離部でのレーザ加工の際、中間層材料及び非晶質層の熱による変質がレーザビームの幅以上の広い範囲に広がっていく場合には、接続溝が占めるその幅方向の距離は上記の数値よりも増大することが考えられる。
ただし、第１の分離溝の幅：６０μｍ、第２の分離溝の幅：６０μｍ、中間層の分離溝の幅：１８０μｍ、接続溝の幅：６０μｍ、第１の分離溝と中間層の分離溝の中心間距離：２００μｍ、第３の分離溝と接続溝の中心間距離：２００μｍ、接続溝と第２の分離溝の中心距離：１００μｍの場合である。
これは、太陽電池モジュールを構成する帯状のセルの幅が１０ｍｍのの場合、無効面積の割合はモジュール全体の面積の５．６％である。即ち、発電に寄与できない無効面積は、従来のアモルファスシリコン太陽電池の場合（レーザエッチング加工の際の加工幅：２４０μｍ程度）に比べ、非常に大きいということを示している。
仮に、太陽電池モジュールを構成する帯状のセルの幅が１０ｍｍの場合、年産４０ＭＷでは、発電に寄与できない無効面積による損失は２．２４ＭＷと膨大になる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、中間層を有する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールに関し、中間層を介しての漏洩電流の防止、及び発電に寄与しない面積、即ち無効面積の減少化を効果的に実現できる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に、本発明に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールは、透明基板上に順次積層された透明電極層と、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニットと、導電性を有し、かつ、光透過性及び光反射性を有する中間層と、結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニットと、裏面電極層と、前記透明電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットの界面に開口を有し、該透明電極層と前記透明基板の界面に底面を有する第１の分離溝と、前記裏面電極層と前記第２の薄膜光電変換ユニットの界面に開口を有し、前記第１の薄膜光電変換ユニットと前記透明電極層の界面に底面を有し、かつ、前記裏面電極層を構成する材料が充填されている接続溝と、前記接続溝から離れた位置に、前記裏面電極層の上面に開口を有し、前記第１の薄膜光電変換ユニットと前記透明電極層の界面に底面を有する第２の分離溝から構成されるタンデム型薄膜太陽電池セルが複数個並置され、且つ、互いに電気的に直列に接続されている集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記中間層の前記接続溝側の端部と該接続溝との間に、前記第２の薄膜光電変換ユニットと該中間層の界面に開口を有し、該中間層と前記第１の薄膜光電変換ユニットの界面に底面を有する第３の分離溝を設け、且つ、該第３の分離溝は前記第２の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれ、且つ、該第３の分離溝と前記接続溝の間に前記中間層の分離部材が存在しないという構造を有することを特徴とする。
同様に、上記目的を達成する為に、本発明に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールは、前記第３の分離溝を挟んで隣り合う前記中間層間の電気抵抗は、１００ＫΩ以上、好ましくは５００ＫΩ以上であることを特徴とする。
同様に、上記目的を達成する為に、本発明に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールは、前記中間層が、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化インジユーム錫（ＩＴＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニューム（Ａｌ２Ｏ３）の酸化物から選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする。
同様に、上記目的を達成する為に、本発明に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法は、透明基板上に透明電極層を形成する工程と、前記第１の分離溝を形成する工程と、前記透明電極層上及び前記第１の分離溝とに第１の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記第１の薄膜光電変換ユニット上に中間層を形成する工程と、前記第３の分離溝を形成する工程と、前記中間層上及び前記第３の分離溝とに第２の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記接続溝を形成する工程と、前記第２の薄膜光電変換ユニットの上部及び前記接続溝とに裏面電極を形成する工程と、前記第２の分離溝を形成する工程とからなる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法であって、前記第３の分離溝の前記接続溝側の側面と該接続溝の一方の側面は同じ界面を共有するように加工することを特徴とする。
同様に、上記目的を達成する為に、本発明に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法は、透明基板上に透明電極層を形成する工程と、前記第１の分離溝を形成する工程と、前記透明電極層上及び前記第１の分離溝とに第１の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記第１の薄膜光電変換ユニット上に中間層を形成する工程と、前記第３の分離溝を形成する工程と、前記中間層上及び前記第３の分離溝とに第２の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記接続溝を形成する工程と、前記第２の薄膜光電変換ユニットの上部及び前記接続溝とに裏面電極を形成する工程と、前記第２の分離溝を形成する工程とからなる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法であって、前記第３の分離溝をレーザ加工する際に、該第３の分離溝と前記接続溝の間に前記中間層の分離部材が残存しないようにすることを特徴とする。
本発明よれば、中間層を介した漏洩電流を抑制し、且つ、隣り合うタンデム型薄膜太陽電池セルの電気的接合部での無効面積増大を抑制した高効率発電機能を有する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法が提供される。
本発明により、集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池の発電のより一層の高効率化が可能となることから、薄膜シリコン太陽電池業界における生産性向上および製品コストの低減に関する貢献度が著しく大きい。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
先ず、本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールを図１及び図２（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの断面を概略的に示す構造図である。図２（ａ）〜図２（ｇ）は、本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。
図１及び図２（ａ）〜（ｇ）において、符号１は、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールである。
符号１２はタンデム型薄膜太陽電池セルで、後述の透明基板２の上に、後述の透明電極層３、後述の非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット４、後述の中間層５、後述の結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニット６、及び後述の裏面電極層７を順次積層した構造を有する。
なお、タンデム型薄膜太陽電池セル１２は、後述の第２の分離溝９で、紙面に対して垂直な方向に分割され、複数個が並置されている。
符号２は透明基板で、例えばガラス基板である。
符号３は透明電極層で、透明で、かつ導電性のある材料が用いられる。この透明電極層３は、ＳｎＯ２膜、ＺｎＯ膜、ＩＴＯ（酸化インジューム錫）膜等の酸化物が用いられ、例えば、熱ＣＶＤ法、スパッター法あるいは物理的蒸着法で形成することができる。ここでは、スパッター法でアルミニウムをドープしたＺｎＯ膜を形成する。この透明電極層３の表面は、微細な凹凸を含むテクスチャ構造を形成することが好ましい。なお、透明電極層３の凹凸構造は、後述の非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット及び結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニットに入射する太陽光を閉じ込める効果があり、光電変換効率向上に寄与することが知られている。透明電極３の厚みは、一般に、０．２μｍ〜１．０μｍで、例えば、０．５μｍが好ましい。
符号４は非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニットであり、非晶質光電変換層を備えており、例えば、ｐ型シリコン系半導体層、非晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型シリコン系半導体層が順次積層された構造を有する。なお、これらｐ型シリコン系半導体層、非晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型シリコン系半導体層はいずれも、プラズマＣＶＤ法で形成することができる。第１の薄膜光電変換ユニット４の厚みは、一般に、０．１μｍ〜０．６μｍで、例えば、０．３μｍが好ましい。
符号５は中間層で、導電性を有し、かつ、光透過性及び光反射性を有する材料が用いられる。中間層５は、ＳｎＯ２膜、ＺｎＯ膜、ＩＴＯ（酸化インジューム錫）膜等の酸化物が用いられ、例えば、熱ＣＶＤ法、スパッター法あるいは物理的蒸着法で形成することができる。ここでは、スパッター法でアルミニウムをドープしたＺｎＯ膜を形成する。この中間層５の表面は、微細な凹凸を含むテクスチャ構造を形成することが好ましい。なお、中間層５の凹凸構造は、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット４及び後述の結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニットに入射する太陽光を閉じ込める効果があり、光電変換効率向上に寄与することが知られている。中間層５の厚みは、一般に、２０ｎｍ〜９０ｎｍで、例えば，４０ｎｍ〜６０ｎｍが好ましい。
符号６は結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニットで、結晶質光電変換層を備えており、例えば、ｐ型シリコン系半導体層、結晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型シリコン系半導体層が順次積層された構造を有する。なお、これらｐ型シリコン系半導体層、結晶質シリコン系光電変換層、及びｎ型シリコン系半導体層はいずれも、プラズマＣＶＤ法で形成することができる。第２の薄膜光電変換ユニット６の厚みは、一般に、１．５μｍ〜６μｍで、例えば、２μｍが好ましい。
符号７は裏面電極層で、銀及びアルミニュウム等の金属材の薄膜で、電極としての機能だけではなく、光反射層としての機能を有する。この裏面電極層６は、物理的蒸着法あるいはスパッター法で形成することができる。その厚みは、１００ｎｍ〜４００ｎｍで、例えば３００ｎｍが好ましい。
符号８は第１の分離溝で、紙面に対して垂直な方向に延在している。この第１の分離溝８は透明電極層３を、タンデム型薄膜太陽電池セル１２に対応して分割する。この第１の分離溝８は、前記透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に開口を有し、且つ、透明基板２の表面に底面を有している。この第１の分離溝８は、第１の薄膜光電変換ユニット４を構成する非晶質シリコン系膜で埋め込まれる。該非晶質シリコン系膜は電気的絶縁性の高い膜であるので、隣り合うタンデム型薄膜太陽電池セル１２を構成の透明電極３間は、該第１の分離溝により電気的に絶縁される。
符号８ａは、前記第１の分離溝８を構成の一方の側面である。側面８ａは紙面に対して垂直な方向に延在している。
符号９は第２の分離溝で、第１の分離溝８から離れた位置に設けられ、裏面電極層７の上面に開口を有し、かつ、前記透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有している。この第２の分離溝は、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７を、タンデム型薄膜太陽電池セル１２に対応して、紙面に対して垂直な方向に分割している。
符号１０は第１の中間層の分離溝で、後述の接続溝１１の側面１１ａと前記第１の分離溝８の側面８ａを透明基板の上面法線方向へ延在した面との間の領域において、前記中間層５と前記第２の薄膜光電変換ユニット６との界面に開口を有し、かつ、前記第１の中間層５と前記第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有する空間的構造を有する。そして、接続溝１１の一方の側面１１ａと該第１の中間層の分離溝１０の一方の端面は同じ界面を共有している。
なお、該分離溝１０は、中間層５と後述の接続溝１１との間を紙面に対して垂直な方向に設けられる。
該第１の中間層の分離溝１０は、前記第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する結晶質シリコン系膜で埋め込まれる。この結晶質シリコン系膜は電気的絶縁性が高いので、前期中間層５と前記接続溝１１の間が電気的に絶縁される。
また、該中間層の分離溝１０の形成の際、後述のように、前記中間層５と前記接続溝１１の間に前記中間層５の分割部分が残存しないように、レーザエッチング加工されるので、前記中間層５と前記接続溝１１の間の電気的絶縁性を確実に保つ事が可能である。
なお、上記事項は、従来技術では中間層５の分割部分が残るので、その影響により前記中間層５と前記接続溝１１の間の電気的絶縁性を確実に保つ事は困難であるが、それに対して、本発明は該中間層５の分割部分が残らないので、その影響はないということを意味している。
符号１１は接続溝で、第２の薄膜光電変換ユニット６と裏面電極層７との界面に開口を有し、かつ、透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有する。接続溝１１は裏面電極層７を構成する材料で埋め込まれることによって隣り合う２つのタンデム型薄膜太陽電池セル１２の一方の裏面電極層７と他方の透明電極層３とを電気的に接続する。
符号１１ａは前記接続溝１１を構成の一方の側面である。接続溝１１の一方の側面１１ａは、紙面に対して垂直な方向に延在している。
本発明の第１の実施形態によると、上述した集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１は、以下に示す方法により製造することができる。
先ず、透明基板２として、例えばサイズ１１０ｃｍｘ１４０ｃｍｘ厚み０．５ｃｍのガラスを用意し、その透明基板２上に透明電極層３として、ＳｎＯ２膜あるいはＺｎＯ膜を、例えばＡｌドープのＺｎＯ膜を、熱ＣＶＤ装置、或いはスパッター装置等で、例えば、図示しないスパッター装置で形成する。
次に、透明電極層３に、図２（ａ）に示す第１の分離溝８を形成する。同図において、透明基板２の１１０ｃｍの辺に平行に、符号８の部分をその中心間隔、例えば、１０ｍｍｍ、溝幅、例えば４０μｍで、図示しないパルス発振型ＹＡＧ
レーザを用いたレーザエッチングにより形成する。
レーザの波長は、例えば、１．０６μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数２５ＫＨｚ、平均出力１０Ｗを用いる。
次に、透明電極層３に、図２（ｂ）に示すように、第１の薄膜光電変換ユニット４を図示しないプラズマＣＶＤ装置で製膜する。
この第１の薄膜光電変換ユニット４の製膜により、透明電極層３に形成された第１の分離溝８は、第１の薄膜光電変換ユニット４を構成する非晶質シリコン系膜で埋め込まれる。この非晶質シリコン系膜は電気的絶縁性が高いので、第１の分離溝８で分離された互いに隣り合う透明電極層３間の電気抵抗は非常に、高い。
次に、第１の薄膜光電変換ユニット４の上に、図２（ｂ）に示すように、中間層５として、例えばＡｌドープのＺｎＯ膜を、図示しないスパッター装置で形成する。なお、中間層５の厚みは、２０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲で、例えば５０ｎｍとする。
次に、図２（ｃ）に示す第１の中間層５の分離溝１０を、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成する。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
ここで、中間層５のレーザ加工条件として該中間層５のレーザ加工残渣が発生しないような条件を選定するとともに、分離溝１０を挟んで隣り合う中間層５間の電気抵抗を図示しないテスターで測定し、その測定値が１００ＫΩ以上、好ましくは５００ＫΩ以上であることを確認する。この測定値は、製造する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１の発電性能の重要なパラメータであるシャント抵抗と密接に関係があり、発電された電流の漏洩を防止する上で重要な意味がある。なお、レーザ加工の際に発生するレーザ加工残渣が取り除かれていない場合には、測定値を１００ＫΩ以上に保つことは困難である。
図２（ｃ）において、中間層５の膜面側より、図示しないレーザエッチング装置のレーザビームを、その中心位置を例えば第１の分離溝８の中心点から、例えば４０μｍとし、そのレーザビームの幅を８０μｍとして、前記第１の分離溝８の溝に沿った方向に稼動させる。そうすると、図２（ｃ）図示のように、第１の分離溝８と中間層５の分離溝１０の中心位置間の距離が４０μｍで、幅８０μｍの帯状の中間層５の分離溝１０が得られる。
なお、レーザエッチングによる中間層５の幅８０μｍを一度で加工することが困難な場合は、例えば幅４０μｍでのレーザエッチングを２度行うことで容易に、加工できる。
また、前記第１の分離溝８と第１の中間層５の分離溝１０の中心間距離は、任意に選定できるし、該第１の中間層５の分離溝１０の幅も任意に選定できる。
また、上記レーザビームの照射方向は、中間層５の膜面側からでなく、逆方向からでも加工ができる。
次に、図２（ｄ）に示すように、中間層５の上及び第１の中間層５の分離溝１０に、第２の薄膜光電変換ユニット６を形成する。
この第２の薄膜光電変換ユニット６の製膜により、第１の中間層５の分離溝１０は、第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する材料（結晶質シリコン膜で、中間層の材料より電気的絶縁性が非常に高い）で埋め込まれる。
なお、ここで製膜される結晶質シリコン膜は、中間層５の上の方はその堆積成長の初期膜段階でも結晶性の高い膜が形成されるが、第１の中間層５の分離溝１０の上では、結晶質シリコン膜の堆積成長の初期膜、即ち、非晶質幕で埋め込まれる傾向にある。
次に、図２（ｅ）に示すように、接続溝１１を図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成する。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
この接続溝１１は、第２の薄膜光電変換ユニット６の上面に開口を有し、かつ、透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有する。溝幅は、４０μｍ〜８０μｍで、例えば６０μｍとする。
なお、第１の分離溝８の中心と接続溝１１の中心の距離は、例えば１１０μｍとする。
ここで、上記接続溝１１の加工条件が、中間層５と接続溝１１の側面１１ａの間にレーザ加工の際に発生する該中間層５の分離部材及び残渣が残らないような加工条件でなされていることを確認する。また、光学顕微鏡で、該接続溝１１の側面１１ａを観察し、該中間層５の分離部材及び残渣が残っていないことを確認する。
次に、図２（ｆ）に示すように、第２の薄膜光電変換ユニット６の上及び接続溝１１に、裏面電極層７として、Ａｇを、例えば、図示しないスパッター装置で厚み３００ｎｍ製膜する。
この裏面電極７の製膜により、接続溝１１は裏面電極層７を構成する材料で埋め込まれる。その結果、隣り合う２つのタンデム型薄膜太陽電池セル１２の一方の裏面電極層７と他方の透明電極層３とが電気的に接続される。
次に、図２（ｇ）に示すように、第２の分離溝９が、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成される。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力２０Ｗを用いる。
この第２の分離溝９は、図２（ｇ）に示すように、第１の分離溝８から離れた位置に設けられ、裏面電極層７の上面に開口を有し、かつ、前記透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有している。この第２の分離溝は、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７を、タンデム型薄膜太陽電池セル１２に対応して、紙面に対して垂直な方向に分割している。
溝幅は、４０μｍ〜８０μｍで、例えば６０μｍとする。接続溝１１の中心と第２の分離溝９の中心の距離は、例えば７０μｍとする。
なお、図２（ｇ）では、接続溝１１と第２の分離溝９の境界部分には、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７の加工残り部分が示されていない。この加工残り部分の有無は、上記レーザエッチング装置の加工精度に依存するが、仮にその加工残り部分が残っていたとしても、集積化多接合薄膜シリコン太陽電池モジュール１の発電性能に影響はない。
次に、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により、透明基板２の周辺に、図示しない周辺溝を形成し、発電領域を確定する。
この場合、レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
ここで、無効な面積の比率をみると、次のようになる。即ち、モジュールを構成する帯状のタンデム型薄膜シリコン太陽電池のセルの幅は、例えば１０ｍｍであり、第１の分離溝８の幅が４０μｍ、第２の分離溝９の幅が６０μｍで、第１の分離溝８の中心と接続溝１１の中心の距離は１１０μｍ、接続溝１１の中心と第２の分離溝９の中心の距離は７０μｍであるので、無効な幅の合計は、２０μｍ＋１１０μｍ＋７０μｍ＋３０μｍ＝２３０μｍとなる。
したがって、無効面積は、上記幅１０ｍｍの帯状のセルの面積の２．３％である。即ち、特許文献１に記載の技術の場合の無効面積は３．６％及び特許文献２に記載の技術の場合の無効面積は５．６％に比べて、格段に小さい数値が達成可能である。
以上説明した第１の実施形態に関する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１では、透明電極３を分離する第１の分離溝８と第１の中間層５の分離溝１０が、第１の分離溝８の幅方向で見て重ね合わさっている部分があるので、即ち、透明基板の面の法線方向から見たそれらの投影の一部分あるいは全部分が重ね合わせられる位置関係に配置されているので、発電に寄与しない面積を最小限度に抑えることが可能である。
また、中間層５が、接続溝１１との間を第１の中間層５の分離溝１０により分離され、かつ、その分離溝には第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する結晶質シリコンが埋め込まれているので、漏洩電流の発生を防止することが可能である。
即ち、本第１の実施形態によれば、中間層を介した漏洩電流を抑制し、且つ、隣り合うタンデム型薄膜太陽電池セルの電気的接合部での無効面積増大を抑制した高効率発電機能を有する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することが可能である。
また、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの発電のより一層の高効率化が可能となることから、薄膜シリコン太陽電池業界における生産性向上および製品コストの低減に関する貢献度が著しく大きい。
次に、本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールを図３及び図４（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの断面を概略的に示す構造図である。図４（ａ）〜図４（ｇ）は、本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。
図３及び図４（ａ）〜図４（ｇ）において、符号１３は第２の中間層の分離溝で、接続溝１１の側面１１ａと前記第１の分離溝８の側面８ａを透明基板２の上面の法線方向へ延在した面の外側（接続溝１１の側面１１ａから遠ざかる方向）の領域において、前記中間層５と前記第２の薄膜光電変換ユニット６との界面に開口を有し、かつ、前記第１の中間層５と前記第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有する空間的構造を有する。そして、接続溝１１の一方の側面１１ａと該第２の中間層の分離溝１３の一方の端面は同じ界面を共有している。
なお、該第２の中間層の隙間１３は、中間層５と接続溝１１との間を紙面に対して垂直な方向に設けられる。
該第２の中間層の分離溝１３は、前記第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する結晶質シリコン系膜で埋め込まれる。この結晶質シリコン系膜は電気的絶縁性が高いので、前記中間層５と前記接続溝１１の間が電気的に絶縁される。
また、該第２の中間層の分離溝１３の形成の際、後述のように、前記中間層５と前記接続溝１１の間に前記中間層５の分割部分が残存しないように、レーザエッチング加工されるので、前記中間層５と前記接続溝１１の間の電気的絶縁性を確実に保つ事が可能である。
なお、上記事項は、従来技術では中間層５の分割部分が残るので、その影響により前記中間層５と前記接続溝１１の間の電気的絶縁性を確実に保つ事は困難であるが、それに対して、本発明は該中間層５の分割部分が残らないので、その影響はないということを意味している。
符号２〜符号１２は、図１、図２（ａ）〜図２（ｇ）に示した本発明の第１の実施形態に係わる集積化多接合薄膜シリコン太陽電池のモジュールの断面を概略的に示す図、即ち、図１、図２（ａ）〜図２（ｇ）に示したで説明したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
本発明の第２の実施形態によると、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１は、以下に示す方法により製造することができる。
先ず、透明基板２として、例えばサイズ１１０ｃｍｘ１４０ｃｍｘ厚み０．５ｃｍのガラスを用意し、その透明基板２上に透明電極層３として、ＳｎＯ２膜あるいはＺｎＯ膜を、例えばＡｌドープのＺｎＯ膜を、熱ＣＶＤ装置、或いはスパッター装置等で、例えば、図示しないスパッター装置で形成する。
次に、透明電極層３に、図４（ａ）に示す第１の分離溝８を形成する。同図において、透明基板２の１１０ｃｍの辺に平行に、符号８の部分をその中心間隔、例えば、１０ｍｍｍ、溝幅、例えば４０μｍで、図示しないパルス発振型ＹＡＧ
レーザを用いたレーザエッチングにより形成する。
レーザの波長は、例えば、１．０６μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数２５ＫＨｚ、平均出力１０Ｗを用いる。
次に、透明電極層３に、図４（ｂ）に示すように、第１の薄膜光電変換ユニット４を図示しないプラズマＣＶＤ装置で製膜する。
この第１の薄膜光電変換ユニット４の製膜により、透明電極層３に形成された第１の分離溝８は、第１の薄膜光電変換ユニット４を構成する非晶質シリコン系膜で埋め込まれる。この非晶質シリコン系膜は電気的絶縁性が高いので、第１の分離溝８で分離された互いに隣り合う透明電極層３間の電気抵抗は非常に、高い。
次に、第１の薄膜光電変換ユニット４の上に、図４（ｂ）に示すように、中間層５として、例えばＡｌドープのＺｎＯ膜を、図示しないスパッター装置で形成する。なお、中間層５の厚みは、２０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲で、例えば５０ｎｍとする。
次に、図４（ｃ）に示す第２の中間層の分離溝１３を、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成する。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
ここで、中間層５のレーザ加工条件として該中間層５のレーザ加工残渣が発生しないような条件を選定するとともに、分離溝１３を挟んで隣り合う中間層５間の電気抵抗を図示しないテスターで測定し、その測定値が１００ＫΩ以上、好ましくは５００ＫΩ以上であることを確認する。この測定値は、製造する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１の発電性能の重要なパラメータであるシャント抵抗と密接に関係があり、発電された電流の漏洩を防止する上で重要な意味がある。なお、レーザ加工の際に発生するレーザ加工残渣が取り除かれていない場合には、測定値を１００ＫΩ以上に保つことは困難である。
図４（ｃ）において、中間層５の膜面側より、図示しないレーザエッチング装置のレーザビームを、その中心位置を、例えば第１の分離溝８の中心点と同じ位置とし、そのレーザビームの幅を８０μｍとして、前記第１の分離溝８の溝に沿った方向に稼動させる。そうすると、図４（ｃ）図示のように、第１の分離溝８と同じ中心位置を有する幅８０μｍの帯状の第２の中間層の分離溝１３が得られる。
なお、レーザエッチングによる中間層５の幅８０μｍを一度で加工することが困難な場合は、例えば幅４０μｍでのレーザエッチングを２度行うことで容易に、加工できる。
また、前記第１の分離溝８と第２の中間層５の分離溝１０の中心間距離は、任意に選定できるし、該第２の中間層の分離溝１３の幅も任意に選定できる。
また、上記レーザビームの照射方向は、中間層５の膜面側からでなく、逆方向からでも加工ができる。
次に、図４（ｄ）に示すように、中間層５の上及び第２の中間層の分離溝１３に、第２の薄膜光電変換ユニット６を形成する。
この第２の薄膜光電変換ユニット６の製膜により、第２の中間層５の分離溝１３は、第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する材料（結晶質シリコン膜で、中間層の材料より電気的絶縁性が非常に高い）で埋め込まれる。
次に、図４（ｅ）に示すように、接続溝１１を図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成する。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
この接続溝１１は、第２の薄膜光電変換ユニット６の上面に開口を有し、かつ、透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有する。溝幅は、４０μｍ〜８０μｍで、例えば６０μｍとする。
なお、第１の分離溝８の中心と接続溝１１の中心の距離は、例えば７０μｍとする。
ここで、上記接続溝１１の加工条件が、中間層５と接続溝１１の側面１１ａの間にレーザ加工の際に発生する該中間層５の分離部材及び残渣が残らないような加工条件でなされていることを確認する。また、光学顕微鏡で、該接続溝１１の側面１１ａを観察し、該中間層５の分離部材及び残渣が残っていないことを確認する。
次に、図４（ｆ）に示すように、第２の薄膜光電変換ユニット６の上及び接続溝１１に、裏面電極層７として、Ａｇを、例えば、図示しないスパッター装置で厚み３００ｎｍ製膜する。
この裏面電極７の製膜により、接続溝１１は裏面電極層７を構成する材料で埋め込まれる。その結果、隣り合う２つのタンデム型薄膜太陽電池セル１２の一方の裏面電極層７と他方の透明電極層３とが電気的に接続される。
次に、図４（ｇ）に示すように、第２の分離溝９が、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成される。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力２０Ｗを用いる。
この第２の分離溝９は、図４（ｇ）に示すように、第１の分離溝８から離れた位置に設けられ、裏面電極層７の上面に開口を有し、かつ、前記透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有している。この第２の分離溝は、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７を、タンデム型薄膜太陽電池セル１２に対応して、紙面に対して垂直な方向に分割している。
溝幅は、４０μｍ〜８０μｍで、例えば６０μｍとする。接続溝１１の中心と第２の分離溝９の中心の距離は、例えば７０μｍとする。
なお、図４（ｇ）では、接続溝１１と第２の分離溝９の境界部分には、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７の加工残り部分が示されていない。この加工残り部分の有無は、上記レーザエッチング装置の加工精度に依存するが、仮にその加工残り部分が残っていたとしても、集積化多接合薄膜シリコン太陽電池モジュール１の発電性能に影響はない。
次に、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により、透明基板２の周辺に、図示しない周辺溝を形成し、発電領域を確定する。
この場合、レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
ここで、無効な面積の比率をみると、次のようになる。即ち、モジュールを構成する帯状のタンデム型薄膜シリコン太陽電池のセルの幅は、例えば１０ｍｍであり、第１の分離溝８の幅が４０μｍ、第２の中間層の分離溝１３の幅が８０μｍ、第２の分離溝９の幅が６０μｍで、第１の分離溝８の中心と接続溝１１の中心の距離は７０μｍ、接続溝１１の中心と第２の分離溝９の中心の距離は７０μｍであるので、無効な幅の合計は、４０μｍ＋７０μｍ＋７０μｍ＋３０μｍ＝２１０μｍとなる。
したがって、無効面積は、上記幅１０ｍｍの帯状のセルの面積の２．１％である。即ち、特許文献１に記載の技術の場合の無効面積は３．６％及び特許文献２に記載の技術の場合の無効面積は５．６％に比べて、格段に小さい数値が達成可能である。
以上説明した第２の実施形態に関する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１では、透明電極３を分離する第１の分離溝８と第２の中間層の分離溝１３が、第１の分離溝８の幅方向で見て重ね合わさっているので、即ち、透明基板の面の法線方向から見たそれらの投影の一部分あるいは全部分が重ね合わせられる位置関係に配置されているので、発電に寄与しない面積を最小限度に抑えることが可能である。
また、中間層５が、接続溝１１との間を第２の中間層の分離溝１３で分離され、かつ、その分離溝には第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する結晶質シリコンが埋め込まれているので、漏洩電流の発生を防止することが可能である。
即ち、本第２の実施形態によれば、中間層を介した漏洩電流を抑制し、且つ、隣り合うタンデム型薄膜太陽電池セルの電気的接合部での無効面積増大を抑制した高効率発電機能を有する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することが可能である。
また、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの発電のより一層の高効率化が可能となることから、薄膜シリコン太陽電池業界における生産性向上および製品コストの低減に関する貢献度が著しく大きい。
次に、本発明の第３の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールを図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの断面を概略的に示す構造図である。
図５において、符号１４は第３の中間層の分離溝で、前記中間層５と前記第２の薄膜光電変換ユニット６との界面に開口を有し、かつ、前記第１の中間層５と前記第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有し、かつ、前記第１の分離溝８の２つの側面８ａ、８ｂを透明基板２の上面の法線方向へ延在した面で囲われるという空間的構造を有する。そして、接続溝１１の側面１１ａと該第３の中間層の隙間１４の一方の端面は同じ界面を共有している。
なお、該第３の中間層の分離溝１４は、中間層５と接続溝１１との間を紙面に対して垂直な方向に設けられる。
該第３の中間層の分離溝１４は、前記第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する結晶質シリコン系膜で埋め込まれる。この結晶質シリコン系膜は電気的絶縁性が高いので、前記中間層５と前記接続溝１１の間が電気的に絶縁される。
また、該第３の中間層の分離溝１４の形成の際、後述のように、前記中間層５と前記接続溝１１の間に前記中間層５の分割部分が残存しないように、レーザエッチング加工されるので、前記中間層５と前記接続溝１１の間の電気的絶縁性を確実に保つ事が可能である。
なお、上記事項は、従来技術では中間層５の分割部分が残るので、その影響により前記中間層５と前記接続溝１１の間の電気的絶縁性を確実に保つ事は困難であるが、それに対して、本発明は該中間層５の分割部分が残らないので、その影響はないということを意味している。
また、後述するように、該第３の中間層の分離溝１４の一方の端面と第２の分離溝の一方の端面の間隔は、例えば、第１の分離溝８の幅４０μｍ、接続溝の幅６０μｍ、第２の分離溝９の幅６０μｍと設定できるので、無効面積の幅は、４０μｍ＋６０μｍ＋６０μｍ＝１４０μｍと、上述の本発明の第１及び第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池のモジュールの場合よりも、短くすることが可能である。
符号２〜符号１２は、図１、図２（ａ）〜図２（ｇ）に示した本発明の第１の実施形態に係わる集積化多接合薄膜シリコン太陽電池のモジュールの断面を概略的に示す図、即ち、図１、図２（ａ）〜図２（ｇ）に示したで説明したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
本発明の第３の実施形態によると、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１は、以下に示す方法により製造することができる。
先ず、透明基板２として、例えばサイズ１１０ｃｍｘ１４０ｃｍｘ厚み０．５ｃｍのガラスを用意し、その透明基板２上に透明電極層３として、ＳｎＯ２膜あるいはＺｎＯ膜を、例えばＡｌドープのＺｎＯ膜を、熱ＣＶＤ装置、或いはスパッター装置等で、例えば、図示しないスパッター装置で形成する。
次に、透明電極層３に、図５に示す第１の分離溝８を形成する。同図において、透明基板２の１１０ｃｍの辺に平行に、符号８の部分をその中心間隔、例えば、１０ｍｍｍ、溝幅、例えば４０μｍで、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチングにより形成する。
レーザの波長は、例えば、１．０６μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数２５ＫＨｚ、平均出力１０Ｗを用いる。
次に、透明電極層３に、図５図示の、第１の薄膜光電変換ユニット４を図示しないプラズマＣＶＤ装置で製膜する。
この第１の薄膜光電変換ユニット４の製膜により、透明電極層３に形成された第１の分離溝８は、第１の薄膜光電変換ユニット４を構成する非晶質シリコン系膜で埋め込まれる。この非晶質シリコン系膜は電気的絶縁性が高いので、第１の分離溝８で分離された互いに隣り合う透明電極層３間の電気抵抗は非常に、高い。
次に、第１の薄膜光電変換ユニット４の上に、図５図示の、中間層５として、例えばＡｌドープのＺｎＯ膜を、図示しないスパッター装置で形成する。なお、中間層５の厚みは、２０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲で、例えば５０ｎｍとする。
次に、図５に示す第３の中間層の分離溝１４を、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成する。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
図５において、中間層５の膜面側より、図示しないレーザエッチング装置のレーザビームを、その中心位置を、例えば第１の分離溝８の中心点と同じ位置とし、そのレーザビームの幅を、上記第１の分離溝８の場合と同じ幅、ここでは、４０μｍとして、前記第１の分離溝８の溝に沿った方向に稼動させる。そうすると、図５図示のように、第１の分離溝８と同じ中心位置を有する幅４０μｍの帯状の第３の中間層の分離溝１４が得られる。
なお、上記レーザビームの照射方向は、中間層５の膜面側からでなく、逆方向からでも加工ができる。
次に、図５に図示の中間層５の上及び第３の中間層の分離溝１４に、第２の薄膜光電変換ユニット６を形成する。
この第２の薄膜光電変換ユニット６の製膜により、第３の中間層５の分離溝１４は、第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する材料（結晶質シリコン膜で、中間層の材料より電気的絶縁性が非常に高い）で埋め込まれる。
次に、図５図示の接続溝１１を図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成する。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
この接続溝１１は、第２の薄膜光電変換ユニット６の上面に開口を有し、かつ、透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有する。
溝幅は、前期４０μｍ〜８０μｍで、例えば６０μｍとする。
なお、第１の分離溝８の中心と接続溝１１の中心の距離は、上記第３の中間層の分離溝１４の一方の端面と該接続溝１１の一方の側面１１ａとの間に隙間ができないように、例えば、５０μｍとする。
次に、図５図示の裏面電極層７として、第２の薄膜光電変換ユニット６の上及び接続溝１１に、例えばＡｇを、例えば、図示しないスパッター装置で厚み３００ｎｍ製膜する。
この裏面電極７の製膜により、接続溝１１は裏面電極層７を構成する材料で埋め込まれる。その結果、隣り合う２つのタンデム型薄膜太陽電池セル１２の一方の裏面電極層７と他方の透明電極層３とが電気的に接続される。
次に、図５図示の第２の分離溝９が、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により形成される。
レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力２０Ｗを用いる。
この第２の分離溝９は、図５に示すように、第１の分離溝８から離れた位置に設けられ、裏面電極層７の上面に開口を有し、かつ、前記透明電極層３と第１の薄膜光電変換ユニット４との界面に底面を有している。この第２の分離溝は、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７を、タンデム型薄膜太陽電池セル１２に対応して、紙面に対して垂直な方向に分割している。
溝幅は、４０μｍ〜８０μｍで、例えば６０μｍとする。接続溝１１の中心と第２の分離溝９の中心の距離は、例えば７０μｍとする。
なお、図５では、接続溝１１と第２の分離溝９の境界部分には、第１及び第２の薄膜光電変換ユニット４、６、中間層５、及び裏面電極層７の加工残り部分が示されていない。この加工残り部分の有無は、上記レーザエッチング装置の加工精度に依存するが、仮にその加工残り部分が残っていたとしても、集積化多接合薄膜シリコン太陽電池モジュール１の発電性能に影響はない。
次に、図示しないパルス発振型ＹＡＧレーザを用いたレーザエッチング装置により、透明基板２の周辺に、図示しない周辺溝を形成し、発電領域を確定する。
この場合、レーザの波長は、例えば、０．５３２μｍを選定する。レーザの出力は、予め、加工試験を行い、そのデータで選定した条件、例えば、パルス幅３５ｎｓ、繰り返し発振周波数１０ＫＨｚ、平均出力１５Ｗを用いる。
ここで、無効な面積の比率をみると、次のようになる。即ち、モジュールを構成する帯状の多接合薄膜シリコン太陽電池のセルの幅は、例えば１０ｍｍであり、第１の分離溝８の幅が４０μｍ、第２の分離溝９の幅が６０μｍで、第１の分離溝８の中心と接続溝１１の中心の距離は５０μｍ、接続溝１１の中心と第２の分離溝９の中心の距離は７０μｍであるので、無効領域の幅の合計は、２０μｍ＋５０μｍ＋７０μｍ＋３０μｍ＝１７０μｍとなる。
したがって、無効面積は、上記幅１０ｍｍの帯状のセルの面積の１．７％である。即ち、特許文献１に記載の技術の場合の無効面積は３．６％及び特許文献２に記載の技術の場合の無効面積は５．６％に比べて、格段に小さい数値が達成可能である。
以上説明した第３の実施形態に関する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール１では、透明電極３を分離する第１の分離溝８と第３の中間層の分離溝１４が、第１の分離溝８の幅方向で見て重ね合わさっているので、即ち、透明基板の面の法線方向から見たそれらの投影の一部分あるいは全部分が重ね合わせられる位置関係に配置されているので、発電に寄与しない面積を最小限度に抑えることが可能である。
また、中間層５が、接続溝１１との間を第３の中間層の分離溝１４で分離され、かつ、その隙間には第２の薄膜光電変換ユニット６を構成する結晶質シリコンが埋め込まれているので、漏洩電流の発生を防止することが可能である。
即ち、本第３の実施形態によれば、中間層を介した漏洩電流を抑制し、且つ、隣り合うタンデム型薄膜太陽電池セルの電気的接合部での無効面積増大を抑制した高効率発電機能を有する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することが可能である。
また、集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの発電のより一層の高効率化が可能となることから、薄膜シリコン太陽電池業界における生産性向上および製品コストの低減に関する貢献度が著しく大きい。
以上説明した本発明の第１、第２及び第３の実施形態によれば、本発明の集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールは、それを構成する中間層と接続溝の間に中間層の分離溝が設けられ、かつ、該中間層の分離溝及び透明電極に設けられる分離溝の配置される位置が、それぞれ、透明電極面の法線方向において重ね合わせられる関係で配置され、かつ、該透明電極の分離溝は非晶質シリコン膜で、該中間層の隙間は結晶質シリコン膜の堆積成長の初期膜で埋め込まれるという構造を有することを特徴とする。
その結果、中間層を介した漏洩電流が抑制され、且つ、隣り合うタンデム型薄膜太陽電池セルの電気的接合部での無効面積増大が抑制された高効率発電機能を有する集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法の提供が可能となった。
本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの断面を概略的に示す構造図。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第１の分離溝の形成。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第１の薄膜光電変換ユニットの形成及び中間膜の形成。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：中間膜の隙間の形成。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第２の薄膜光電変換ユニットの形成。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：接続溝の形成。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：裏面電極の形成。 本発明の第１の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第２の分離溝の形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの断面を概略的に示す構造図。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第１の分離溝の形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第１の薄膜光電変換ユニットの形成及び中間膜の形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：中間膜の隙間の形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第２の薄膜光電変換ユニットの形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：接続溝の形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：裏面電極の形成。 本発明の第２の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの製造工程を示す図：第２の分離溝の形成。 本発明の第３の実施形態に係わる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールの断面を概略的に示す構造図。
符号の説明
１ 集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール、
２ 透明基板、
３ 透明電極層、
４ 非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニット、
５ 中間層、
６ 結晶質光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニット、
７ 裏面電極層、
８ 第１の分離溝、
９ 第２の分離溝、
１０ 第１の中間層の分離溝、
１１ 接続溝、
１２ タンデム型薄膜太陽電池セル、
１３ 第２の中間層の分離溝
１４ 第３の中間層の分離溝。

Claims (5)

  1. 透明基板上に順次積層された透明電極層と、非晶質光電変換層を備えた第１の薄膜光電変換ユニットと、導電性を有し、かつ、光透過性及び光反射性を有する中間層と、結晶質の光電変換層を備えた第２の薄膜光電変換ユニットと、裏面電極層と、前記透明電極層と前記第１の薄膜光電変換ユニットの界面に開口を有し、該透明電極層と前記透明基板の界面に底面を有する第１の分離溝と、前記裏面電極層と前記第２の薄膜光電変換ユニットの界面に開口を有し、前記第１の薄膜光電変換ユニットと前記透明電極層の界面に底面を有し、かつ、前記裏面電極層を構成する材料が充填されている接続溝と、前記接続溝から離れた位置に、前記裏面電極層の上面に開口を有し、前記第１の薄膜光電変換ユニットと前記透明電極層の界面に底面を有する第２の分離溝から構成されるタンデム型薄膜太陽電池セルが複数個並置され、且つ、互いに電気的に直列に接続されている集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記中間層の前記接続溝側の端部と該接続溝との間に、前記第２の薄膜光電変換ユニットと該中間層の界面に開口を有し、該中間層と前記第１の薄膜光電変換ユニットの界面に底面を有する第３の分離溝を設け、且つ、該第３の分離溝は前記第２の薄膜光電変換ユニットを構成する材料で埋め込まれ、且つ、該第３の分離溝と前記接続溝の間に前記中間層の分離部材が存在しないという構造を有することを特徴とする集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール。
  2. 前記第３の分離溝を挟んで隣り合う前記中間層間の電気抵抗は、１００ＫΩ以上、好ましくは５００ＫΩ以上であることを特徴とする請求項１記載の集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール。
  3. 前記中間層は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化インジユーム錫（ＩＴＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニューム（Ａｌ２Ｏ３）の酸化物から選ばれる少なくとも一つを含む請求項１あるいは２に記載の集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール。
  4. 透明基板上に透明電極層を形成する工程と、前記第１の分離溝を形成する工程と、前記透明電極層上及び前記第１の分離溝とに第１の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記第１の薄膜光電変換ユニット上に中間層を形成する工程と、前記第３の分離溝を形成する工程と、前記中間層上及び前記第３の分離溝とに第２の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記接続溝を形成する工程と、前記第２の薄膜光電変換ユニットの上部及び前記接続溝とに裏面電極を形成する工程と、前記第２の分離溝を形成する工程とからなる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法であって、前記第３の分離溝の前記接続溝側の側面と該接続溝の一方の側面は同じ界面を共有するように加工することを特徴とする集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法。
  5. 透明基板上に透明電極層を形成する工程と、前記第１の分離溝を形成する工程と、前記透明電極層上及び前記第１の分離溝とに第１の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記第１の薄膜光電変換ユニット上に中間層を形成する工程と、前記第３の分離溝を形成する工程と、前記中間層上及び前記第３の分離溝とに第２の薄膜光電変換ユニットを形成する工程と、前記接続溝を形成する工程と、前記第２の薄膜光電変換ユニットの上部及び前記接続溝とに裏面電極を形成する工程と、前記第２の分離溝を形成する工程とからなる集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法であって、前記第３の分離溝をレーザ加工する際に、該第３の分離溝と前記接続溝の間に前記中間層の分離部材が残存しないようにすることを特徴とする集積化タンデム型薄膜太陽電池モジュール製造方法。
JP2007233750A 2007-09-10 2007-09-10 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法 Pending JP2009065076A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007233750A JP2009065076A (ja) 2007-09-10 2007-09-10 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法
PCT/JP2008/065529 WO2009034858A1 (ja) 2007-09-10 2008-08-29 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法
US12/733,573 US20110041889A1 (en) 2007-09-10 2008-08-29 Integrated tandem-type thin film solar cell module and method for manufacturing the same
CN200880106201A CN101803036A (zh) 2007-09-10 2008-08-29 集成化串联型薄膜硅太阳能电池模块及其制造方法
EP08830437A EP2200090A1 (en) 2007-09-10 2008-08-29 Integrated tandem-type thin film silicon solar cell module and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007233750A JP2009065076A (ja) 2007-09-10 2007-09-10 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009065076A true JP2009065076A (ja) 2009-03-26

Family

ID=40451867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007233750A Pending JP2009065076A (ja) 2007-09-10 2007-09-10 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110041889A1 (ja)
EP (1) EP2200090A1 (ja)
JP (1) JP2009065076A (ja)
CN (1) CN101803036A (ja)
WO (1) WO2009034858A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010278148A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置およびその製造方法
KR20110070558A (ko) * 2009-12-18 2011-06-24 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그의 제조 방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008015807A1 (de) * 2008-03-27 2009-10-22 Schott Solar Gmbh Verfahren zur Strukturierung der Zinkoxid-Frontelektrodenschicht eines photovoltaischen Moduls
KR101028971B1 (ko) * 2009-05-26 2011-04-19 한국과학기술원 집적형 박막 태양전지 및 그의 제조 방법
WO2011114761A1 (ja) * 2010-03-18 2011-09-22 富士電機システムズ株式会社 薄膜太陽電池及びその製造方法
TWI451580B (zh) * 2011-09-26 2014-09-01 Ind Tech Res Inst 薄膜太陽能電池之製法
CN102832287B (zh) * 2011-11-10 2015-11-25 郭磊 一种半导体直流光电变压器
CN102427094B (zh) * 2011-11-10 2013-08-28 郭磊 一种半导体直流光电变压器
US9391226B2 (en) 2011-11-10 2016-07-12 Lei Guo Semiconductor DC transformer
KR101332297B1 (ko) * 2011-11-24 2013-11-22 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 탄뎀형 집적 광기전력 모듈 및 이의 제조방법
US9130102B2 (en) * 2012-05-22 2015-09-08 Intellectual Discovery Co., Ltd. Integrated thin film photovoltaic module and manufacturing method thereof
CN103617888B (zh) * 2013-11-14 2016-12-07 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种微波薄膜电容集成方法
WO2015151422A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 国立研究開発法人科学技術振興機構 太陽電池および太陽電池の製造方法
CN104103703B (zh) * 2014-06-23 2016-06-01 深圳先进技术研究院 薄膜太阳能电池模组及其制备方法
CN104124288B (zh) * 2014-06-23 2016-11-02 深圳先进技术研究院 薄膜太阳能电池模组及其制备方法
CN106206950A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 松下电器产业株式会社 太阳能电池以及太阳能电池模块
CN105489678B (zh) * 2015-12-11 2017-03-22 奥特斯维能源（太仓）有限公司 一种优化光伏组件封装损失的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63157484A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 半導体装置
JP2003273383A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Sharp Corp 太陽電池素子およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010278148A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置およびその製造方法
KR20110070558A (ko) * 2009-12-18 2011-06-24 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그의 제조 방법
KR101667631B1 (ko) 2009-12-18 2016-10-20 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2200090A1 (en) 2010-06-23
US20110041889A1 (en) 2011-02-24
WO2009034858A1 (ja) 2009-03-19
CN101803036A (zh) 2010-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009065076A (ja) 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法
JP5400946B2 (ja) 集積型薄膜光電変換装置とその製造方法
JP5171490B2 (ja) 集積型薄膜太陽電池
EP1583155A1 (en) Transparent thin-film solar cell module and its manufacturing method
JP2006013403A (ja) 太陽電池、太陽電池モジュール、その製造方法およびその修復方法
JP2007324633A (ja) 集積化タンデム型薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2002261308A (ja) 薄膜光電変換モジュール
US8507310B2 (en) Method for manufacturing thin-film photoelectric conversion device
TWI453932B (zh) 光伏模組和製造ㄧ具有電極擴散層之光伏模組的方法
JP2005277113A (ja) 積層型太陽電池モジュール
JP4579436B2 (ja) 薄膜光電変換モジュール
JP5209017B2 (ja) 薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法
JP2009049227A (ja) 集積化多接合薄膜シリコン太陽電池モジュール及びその製造方法
JP4568531B2 (ja) 集積型太陽電池及び集積型太陽電池の製造方法
JP2010067752A (ja) 光起電力装置および光起電力装置の製造方法
JP2010141192A (ja) 薄膜太陽電池セルおよび薄膜太陽電池
KR20090080171A (ko) 집적화 박막 태양전지의 광기전력 발생면적 증가를 위한광전변환 모듈 구조 및 제조방법
US8445310B2 (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
JP2002280580A (ja) 集積型光起電力装置及びその製造方法
JP2001267613A (ja) 集積型薄膜太陽電池とその製造方法
JP2012182328A (ja) 薄膜太陽電池セルおよびその製造方法、薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2009295943A (ja) 薄膜光電変換装置およびその製造方法
JP2011138951A (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2009259926A (ja) 太陽電池
JP4358493B2 (ja) 太陽電池