JP2009283544A - 薄膜太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、集電孔を形成する際に発生する機械的又は熱的な歪みを防止し、光電変換層の膜厚の差異により発生する電極間のショートを防止できる薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】基板２の表面２ａには第１の電極層３と光電変換層４と第３の電極層５とが積層され、基板２の裏面２ｂには第２の電極層８と第４の電極層９とが積層され、基板２には接続孔１３及び集電孔１１が形成された薄膜太陽電池１の製造方法において、基板２に接続孔１３と集電孔１１とを同一工程で形成した後に、基板２の表面２ａに第１の電極層３を積層するとともに基板２の裏面２ｂに第２の電極層８を積層するステップと、集電孔１１の周縁１１ａ近傍の第１の電極層３のみを除去することにより、集電孔１１を介した第１の電極層３と第２の電極層８との間の電気的な接続を絶縁するステップとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光を利用して電力を発生させる太陽電池及びその製造方法に関し、特に、複数のユニットセル（単位太陽電池）が多段直列接続された薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。

従来、プラスチックフィルム等の可撓性を有する基板上に薄膜太陽電池を形成する場合、基板の両面に電極層を積層し、基板を貫通する集電孔等を形成し、そして、この集電孔を通して基板両面の各電極層を接続して形成している。このような構成とすることにより、薄膜太陽電池は基板の面積に対して太陽電池の面積の割合が大きくなり、太陽光の利用効率が高くなる。

図６は、従来の薄膜太陽電池の製造工程を示す断面図である。
図６に示すように、薄膜太陽電池３０は、可撓性を有する絶縁性基板３１からなり、絶縁性基板３１は、厚さが５０μｍのポリイミド系のフィルムにより構成されている。この絶縁性基板３１は、別の形態として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はアラミド系のフィルム等を用いることができる。

以下に従来の薄膜太陽電池３０の製造方法を工程順に説明する。
図６（ａ）に示すように、第１の工程として、絶縁性基板３１に複数の接続孔３２を形成する。ここで、接続孔３２の直径は１ｍｍのオーダーとなっている。
次に、第２の工程として、図６（ｂ）に示すように、絶縁性基板３１の表面３１ａに第１の電極層３３を成膜し、その後、絶縁性基板３１の裏面３１ｂに第２の電極層３４を成膜する。この際、接続孔３２の内周面３２ａでは第１の電極層３３と第２の電極層３４とが重なり、互いに導通することになる。また、第１の電極層３３及び第２の電極層３４は、銀（Ａｇ）の層で構成され、この銀の層は、数百ｎｍの厚さとなるようにスパッタリングにより形成される。なお、第１の電極層３３及び第２の電極層３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）等の金属をスパッタリング又は電子ビーム蒸着等により成膜してもよい。また、第１の電極層３３及び第２の電極層３４は、金属酸化膜と金属とからなる多層膜としてもよい。
そして、第３の工程として、図６（ｃ）に示すように、絶縁性基板３１に複数の集電孔３５を形成する。

その後、第４の工程として、図６（ｄ）に示すように、絶縁性基板３１上の第１の電極層３３を分割手段（図示せず）により分割し、切断部３６を形成する。
次に、第５の工程として、図６（ｅ）に示すように、絶縁性基板３１の表面３１ａ側から光電変換層３７を成膜する。この光電変換層３７は、薄膜半導体層であり、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の膜が用いられる。
そして、第６の工程として、図６（ｆ）に示すように、光電変換層３７上に第３の電極層３８を成膜する。この第３の電極層３８は、透明電極層であり、例えばインジウムスズキオキサイド（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物導電体が用いられる。なお、この際、接続孔３２の周縁３２ｂ近傍はマスク等で覆い、第３の電極層３８が成膜されないようにする。以上の工程により、絶縁性基板３１の表面３１ａに必要な全ての層が積層されることになる。

次に、第７の工程として、図６（ｇ）に示すように、絶縁性基板３１の裏面３１ｂ側から第４の電極層３９を成膜する。ここで、第４の電極層３９は、金属膜からなる低抵抗導電膜で構成されている。この際、集電孔３５の内周面３５ａでは、第３の電極層３８と第４の電極層３９とが重なり、互いに導通することになる。以上の工程により、絶縁性基板３１の表面３１ａ側には、第１の電極層３３と光電変換層３７と第３の電極層３８とからなる表面電極層４０が形成され、一方、絶縁性基板３１の裏面３１ｂ側には、第２の電極層３４と第４の電極層３９とからなる裏面電極層４１が形成される。
最後に、第８の工程として、図６（ｈ）に示すように、絶縁性基板３１の両面３１ａ，３１ｂに形成された各層を所定の形状に分割し、切断部３６を形成する。これにより、複数のユニットセル（光電変換領域）４２が形成される。ここで、第３電極層３８と第４電極層３９とが集電孔３５を通して接続されるとともに、第１の電極層３３と裏面電極層４１とが接続孔３２を通して接続されることにより、隣接し合うユニットセル４２が電気的に接続されている。詳細には、薄膜太陽電池３０は、裏面電極層４１の第４の電極層３９→集電孔３５→表面電極層４０の第３の電極層３８→光電変換層３７→第１の電極層３３→接続孔３２→裏面電極層４１の第２の電極層３４の順で直列接続している。

一方、特許文献１には、可撓性を有する基板の表面及び裏面の両方に電極層を積層し、基板を貫通する集電孔を通して基板の両面の電極層を接続するようにした薄膜太陽電池の製造方法が開示されている。
特許文献１では、図６の方法とは異なり、基板１に第１の電極層ｋ及び第３の電極層（本願の第２の電極層に相当）ｓ３を成膜する場合、まず基板１に表面側から裏面側へ貫通する接続孔ｈ１及び集電孔ｈ２を形成し、その後、基板１の表面側に第１の電極層ｋを成膜するとともに、基板１の裏面側の集電孔ｈ２周縁近傍及び集電孔ｈ２の内周面以外の領域に第３の電極層ｓ３を成膜している。
特開２００１−１５６３０５号公報

上述の図６の従来の薄膜太陽電池の製造方法では、絶縁性基板３１に第１の電極層３３及び第２の電極層３４を全面形成した後に、絶縁性基板３１に集電孔３５を形成していたので、パンチ等の機械的な手段で集電孔３５を形成する場合、裏面側にバリ等が発生しやすかった。加えて、集電孔３５の周縁近傍の第１の電極層３３に機械的歪みが発生し、その結果、絶縁性基板３１と第１の電極層３３とが剥離しやすくなり、ピンホールの発生原因となっていた。

一方、特許文献１では、基板１に第３の電極層（本願の第２の電極層に相当）ｓ３を成膜する際に、基板１の裏面側の集電孔ｈ２周縁近傍及び集電孔ｈ２の内周面をマスクし、これにより、第１の電極層ｋと第３の電極層ｓ３とが集電孔ｈ２内で導通しないようにしている。
しかしながら、このような構成とすると、基板１の表面側の集電孔ｈ２の周縁近傍には第１の電極層ｋが成膜されているので、この状態で集電孔ｈ２の内周面に光電変換層ａを成膜すると、光電変換層ａの膜厚が基板１の表面側に比べて薄くなる。このように基板１上で光電変換層ａの膜厚に差異があると、電極間でショートする確率が高くなってしまう。
また、特許文献１では、最初に基板１に接続孔ｈ１及び集電孔ｈ２を形成した後に、第１の電極層ｋ及び第３の電極層ｓ３を基板１に成膜しているが、この際、例えば、機械的な手段で接続孔ｈ１及び集電孔ｈ２を形成する場合には、基板１に機械的な歪みが残ることになる。その結果、基板１と第１の電極層ｋとが剥離しやすくなり、ピンホールの発生原因となるという問題があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、接続孔及び集電孔を形成する際に発生する機械的あるいは熱的な歪みを防止し、且つ光電変換層の膜厚の差異によって発生する電極間のショートを防止することが可能な薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、請求項１の本発明では、可撓性を有する絶縁性基板の表面には第１の電極層と光電変換層と第３の電極層とを当該順に積層してなる表面変換層が形成されるとともに、前記絶縁性基板の裏面には第２の電極層と第４の電極層とを当該順に積層してなる裏面電極層が形成され、前記絶縁性基板には表面から裏面まで貫通する接続孔及び集電孔が形成され、前記絶縁性基板の両面側に形成された各層を分割することにより前記絶縁性基板内には複数の光電変換領域が形成され、隣接する前記光電変換領域の前記第３の電極層と前記裏面電極層とが前記接続孔及び前記集電孔を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶縁性基板に前記接続孔と前記集電孔とを同一工程で形成した後に、前記絶縁性基板の表面に前記第１の電極層を積層するとともに前記絶縁性基板の裏面に前記第２の電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の前記集電孔の周縁近傍の前記第１の電極層のみを除去することにより、前記集電孔を介した前記第１の電極層と前記第２の電極層との間の電気的な接続を絶縁するステップとを含む。

請求項２の本発明では、前記絶縁性基板に前記接続孔と前記集電孔とを同一工程で形成した後で、且つ前記絶縁性基板に前記第１の電極層と前記第２の電極層とを積層する前に、前記絶縁性基板を１００℃以上４００℃以下の温度で加熱処理するステップを含む。

請求項３の本発明では、可撓性を有する絶縁性基板の表面には第１の電極層と光電変換層と第３の電極層とを当該順に積層してなる表面変換層が形成されるとともに、前記絶縁性基板の裏面には第２の電極層と第４の電極層とを当該順に積層してなる裏面電極層が形成され、前記絶縁性基板には表面から裏面まで貫通する接続孔及び集電孔が形成され、前記絶縁性基板の両面側に形成された各層を分割することにより前記絶縁性基板内には複数の光電変換領域が形成され、隣接する前記光電変換領域の前記第３の電極層と前記裏面電極層とが前記接続孔及び前記集電孔を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池において、前記絶縁性基板の前記表面上の前記第１の電極層は、前記集電孔の周縁近傍を覆わないように形成されており、前記集電孔の周縁近傍は、前記光電変換層で覆われている。

上述の如く、本発明によれば、可撓性を有する絶縁性基板の表面には第１の電極層と光電変換層と第３の電極層とを当該順に積層してなる表面変換層が形成されるとともに、前記絶縁性基板の裏面には第２の電極層と第４の電極層とを当該順に積層してなる裏面電極層が形成され、前記絶縁性基板には表面から裏面まで貫通する接続孔及び集電孔が形成され、前記絶縁性基板の両面側に形成された各層を分割することにより前記絶縁性基板内には複数の光電変換領域が形成され、隣接する前記光電変換領域の前記第３の電極層と前記裏面電極層とが前記接続孔及び前記集電孔を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶縁性基板に前記接続孔と前記集電孔とを同一工程で形成した後に、前記絶縁性基板の表面に前記第１の電極層を積層するとともに前記絶縁性基板の裏面に前記第２の電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の前記集電孔の周縁近傍の前記第１の電極層のみを除去することにより、前記集電孔を介した前記第１の電極層と前記第２の電極層との間の電気的な接続を絶縁するステップとを含むので、絶縁性基板に第１の電極層及び第２の電極層を成膜した後に接続孔及び集電孔を形成することがなくなり、従来のように第１の電極層にバリが発生することがなくなる。また、接続孔及び集電孔を形成する際に、第１の電極層に機械的な歪みが発生することもなくなるので、絶縁性基板と第１の電極層とが剥離しにくくなる。これにより、第１の電極層と絶縁性基板との間の付着力が向上することになり、信頼性の高い薄膜太陽電池を提供することができる。
また、従来の特許文献１の方法では、基板の表面側において、集電孔の内周面に形成される光電変換層の膜厚が基板の表面側に比べて薄くなり、電極間でショートする確率が高くなるという問題があった。これに対し、本発明では、絶縁性基板の集電孔の周縁近傍の第１の電極層を除去するので、第１の電極層を除去した部分に光電変換層を積層することになり、その結果、集電孔の周縁近傍の光電変換層を従来に比べて厚く形成することができる。これにより、集電孔の内周面に形成される光電変換層の膜厚と、基板の表面側に形成される光電変換層の膜厚との差異が小さくなるので、電極間でショートするのを防止することができる。

更に、本発明によれば、前記絶縁性基板に前記接続孔と前記集電孔とを同一工程で形成した後で、且つ前記絶縁性基板に前記第１の電極層と前記第２の電極層とを積層する前に、前記絶縁性基板を１００℃以上４００℃以下の温度で加熱処理するステップを含むので、絶縁性基板に接続孔及び集電孔を形成する際に発生するバリを小さくすることができる。これにより、絶縁性基板と第１の電極層とが剥離しにくくなり、ピンホールの発生を防止することができる。

更に、本発明によれば、可撓性を有する絶縁性基板の表面には第１の電極層と光電変換層と第３の電極層とを当該順に積層してなる表面変換層が形成されるとともに、前記絶縁性基板の裏面には第２の電極層と第４の電極層とを当該順に積層してなる裏面電極層が形成され、前記絶縁性基板には表面から裏面まで貫通する接続孔及び集電孔が形成され、前記絶縁性基板の両面側に形成された各層を分割することにより前記絶縁性基板内には複数の光電変換領域が形成され、隣接する前記光電変換領域の前記第３の電極層と前記裏面電極層とが前記接続孔及び前記集電孔を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池において、前記絶縁性基板の前記表面上の前記第１の電極層は、前記集電孔の周縁近傍を覆わないように形成されており、前記集電孔の周縁近傍は、前記光電変換層で覆われているので、集電孔の内周面に形成される光電変換層の膜厚と、基板の表面側に形成される光電変換層の膜厚との差異が小さくなり、電極間でショートするのを防止することができる。

以下、本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池１の平面図を示した図である。
図１に示すように、薄膜太陽電池１は、可撓性を有する絶縁性基板２を備え、該基板２の表面（すなわち、光入射面）２ａには、第１の電極層３と光電変換層４と透明な第３の電極層５とを当該順に積層してなる表面電極層６が形成されている。そして、基板２の光入射面２ａ上の表面電極層６は、パターニングライン７により複数に分割されている。
また、基板２の裏面２ｂ上には、第２の電極層８と第４の電極層９とを当該順で積層してなる裏面電極層１０が形成されており、該裏面電極層１０も同様に、パターニングライン（図示せず）により複数に分割されている（図２参照）。
また、基板２には、基板２を貫通する略円状の集電孔１１が設けられており、第３の電極層５と裏面電極層１０とが集電孔１１を通して接続されている。これにより、基板２の光入射面２ａ上の各層と基板２の裏面２ｂ上の裏面電極層１０とからなるユニットセル（光電変換領域）１２が形成されている。
また、基板２には、基板２を貫通する略円状の接続孔１３が設けられており、第１の電極層３と裏面電極層１０とを接続孔１３を通して接続することにより、隣接し合うユニットセル１２が電気的に接続されている。詳細には、集電孔１１及び接続孔１３は、裏面電極層１０の第４の電極層９→集電孔１１→第３の電極層５→光電変換層４→第１の電極層３→接続孔１３→裏面電極層１０の第２の電極層８の順に直列接続するために利用されている。
以上のように、隣接し合うユニットセル１２を電気的に直列接続することにより、薄膜太陽電池１が構成されている。

以下に、本実施形態に係る薄膜太陽電池１の基板２及び各電極層について説明する。
本実施形態において、基板２は、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムで構成されている。ここで、基板２については、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはアラミド等の絶縁性のプラスチックフィルムも用いることもできる。また、本実施形態では、膜厚は５０μｍのものを用いているが、膜厚はこの厚さに限定されるものではない。
また、基板２上には、３個一列の集電孔１１の列が５ｍｍ間隔で複数形成されている。この間隔は、薄膜太陽電池１のパターンにより任意の値に変更することができる。また、集電孔１１の形状は必ずしも円である必要はなく、別の形状としてもよい。例えば、集電孔１１は、薄膜太陽電池の特性を向上させるために、集電孔１１の面積はできるだけ小さくしつつ、且つ周辺の長さができるだけ長くなるような形状が良い。

本実施形態において、第１の電極層３は、基板２上から銀（Ａｇ）ターゲット（図示せず）と、銀を主成分とする銀合金ターゲット（図示せず）と、透明導電性ターゲット（図示せず）とを当該順で積層してなる。本実施形態では、銀合金ターゲットとしてはアルミニウム（Ａｌ）を０．５ｗｔ％含むターゲットを用い、透明導電性ターゲットとしてはアルミニウムを０．３ｗｔ％含んだ酸化亜鉛（ＺｎＯ）ターゲットを用いている。なお、第１の電極層３の構成は、これに限定されるものでなく、例えば、基板２の表面２ａ側にある銀合金ターゲットに対し外側にある透明導電性ターゲットの方をアルミニウムの添加量を多くしてもよい。
また、本実施形態において、銀合金ターゲットは、上述のようにアルミニウムを０．５ｗｔ％含むものであるが、アルミニウムの代わりにクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）を同時に含んでもよい。アルミニウム、クロム、チタン等の元素の添加量は、０．０３ｗｔ％〜１ｗｔ％程度がよい。なぜなら、添加量が少ないと耐食性等の向上の効果が得られず、多すぎると、銀ターゲットの反射率が低下したり、添加した元素が酸化亜鉛ターゲットへ拡散してしまう等の問題が発生してしまうためである。
また、本実施形態では、透明導電性ターゲットは、酸化亜鉛ターゲットであるが、酸化亜鉛に限定されるものでなく、他の材料を用いることもできる。

本実施形態において、光電変換層４は、薄膜半導体層により構成されており、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）系の材料から形成されている。この光電変換層４には１つ以上のｎ−ｉ−ｐ接合が形成されている。
また、透明電極層５は、スパッタリング成膜したインジウムスズキオキサイド（ＩＴＯ）を用いている。なお、本実施形態では、透明電極層５としてインジウムスズキオキサイドを用いているが、これに限定されるものでなく、酸化亜鉛等の酸化導電膜を用いることもできる。
そして、第４の電極層９は、金属膜からなる低抵抗導電膜であり、本実施形態では、スパッタリング成膜したニッケル（Ｎｉ）を用いている。なお、本実施形態では、第４の電極層９としてニッケルを用いているが、これに限定されるものでなく、ニッケル以外の材料も使用することもできる。

次に、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池１の製造工程を工程順に示した図である。

第１の工程として、図２（ａ）に示すように、ポリイミドフィルムの基板２に所定の数の集電孔１１及び接続孔１３を形成する。本実施形態では、金型を基板２上にプレスすることで集電孔１１及び接続孔１３を形成する。なお、本実施形態では、金型を使用しているが、これに限定されるものではなく、他の方法でも集電孔１１及び接続孔１３を形成することもできる。
さらに、集電孔１１及び接続孔１３を形成した後に基板２に加熱処理を施す。本実施形態では、加熱温度を３５０℃として行っており、これにより、基板２に残存している水分を除去し、且つ基板２上のバリが熱による応力緩和により小さくなる。また、本実施形態において、加熱処理時間は１〜５分が好ましい。より好ましくは２〜３分である。これは、加熱処理時間が短すぎると所定の処理による効果が十分ではなくなり、また、加熱処理時間が長すぎるとフィルムにダメージが発生することになるためである。また、基板２は、ロールツーロール方式により搬送されるが、加熱処理は、巻取ロール（図示せず）に巻取りながら行われる。なお、加熱温度については、基板２の耐熱温度によって設定されることになるが、高い方が好ましく、２００℃〜４００℃の範囲に設定するのが良い。更に好ましくは、３５０℃〜４００℃の範囲に設定するのが良い。

第２の工程として、図２（ｂ）に示すように、基板２の表面２ａに第１の電極層３を成膜するとともに、裏面２ｂに第２の電極層８を成膜する。この際、集電孔１１及び接続孔１３では第１の電極層３と第２の電極層８とが重なり、互いに導通することになる。なお、第１の電極層３と第２の電極層８の成膜順はどちらが先でもよいが、好ましくは第１の電極層３が先の方が良い。ここで、第１の電極層３と第２の電極層８とは、ロールツーロール方式のスパッタリング装置（図示せず）を用いて成膜され、第１の電極層３及び第２の電極層８の厚さの合計は数百ｎｍの厚さとなる。
本実施形態では、上述のように、基板２に加熱処理を行う場合と、基板２に第１の電極層３及び第２の電極層８を成膜する場合とで別々の装置を使用しているが、例えば、真空槽内で基板の加熱処理を行い、その後、第１の電極層３及び第２の電極層８を成膜するように、同一の真空槽内で２つの工程を実施することも可能である。

次に、第３の工程として、図２（ｃ）に示すように、基板２の集電孔１１の周縁１１ａ近傍の第１の電極層３のみを除去する。詳細には、集電孔１１の周縁１１ａにおける基板２上の第１の電極層３と、集電孔１１の周縁１１ａにおける内周面１１ｂ上の第１の電極層３を除去する。これにより、集電孔１１を介した第１の電極層３と第２の電極層８との間の電気的な接続が絶縁される。ここで、除去される第１の電極層３は、集電孔１１の周縁１１ａの極めて近傍のみが好ましい。除去される第１の電極層３が大きくなると、発電有効面積が減少することになり、その結果、出力が低下してしまうためである。また、本実施形態では、第１の電極層３の除去は、ＹＡＧ（ヤグ）の第２高周波レーザを用いて行う。なお、レーザの種類はこれに限定されるものでなく、他のレーザを使用してもよい。
さらに、この工程では、集電孔１１の周縁１１ａ近傍の第１の電極層３を除去するとともに、基板２上の第１の電極層３を分割手段（図示せず）により所定の形状に分割する。これにより、第１の電極層３にはパターニングライン（切断部）３ａが形成される。

次に、第４の工程として、図２（ｄ）に示すように、基板２の表面２ａ側から光電変換層４を成膜する。これにより、第１の電極層３上に光電変換層４が形成されることになる。この際、第３の工程において、集電孔１１の周縁１１ａの第１の電極層３が除去されているので、集電孔１１の周縁１１ａにおける基板２上と集電孔１１の周縁１１ａにおける内周面１１ｂ上とが、光電変換層４で覆われることになる。この光電変換層４は、上述したように水素化アモルファスシリコン膜からなり、本実施形態では、水素化アモルファスシリコン膜はグロー放電分解法により成膜される。

また、第５の工程として、図２（ｅ）に示すように、基板２の表面２ａ側からスパッタリングにより透明電極層５を成膜する。これにより、光電変換層４の上に透明電極層５が形成されることになる。この際、接続孔１３の周縁１３ａ近傍にはマスクを施し、接続孔１３の周縁１３ａ近傍に光電変換層４が成膜されないようにする。

次に、第６の工程として、図２（ｆ）に示すように、基板２の裏面２ｂ側から第４の電極層９を成膜する。これにより、第３の電極層５の上に第４の電極層９が形成されることになる。この際、集電孔１１の内周面１１ｂでは、第３の電極層５と第４の電極層９とが重なり、互いに導通することになる。

そして、最後の工程として、図２（ｇ）に示すように、基板２の両面２ａ，２ｂに形成された各層を所定の分割手段（図示せず）により分割する。これにより、表面電極層６及び裏面電極層１０とが複数に分割され、複数のユニットセル１２が形成される。
以上の工程によって、薄膜太陽電池１が完成することになる。

以下に、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法において、加熱処理前後のバリの高さを測定した結果を示す。
図３は、図２（ａ）の工程において集電孔１１の周縁１１ａに形成されたバリの高さを示しており、（ａ）が集電孔１１を形成した直後のバリの高さであり、（ｂ）が加熱処理を行った直後のバリの高さである。
図３に示すように、バリの裾部から頂部までの距離Ｘが、加熱処理前では２９．６μｍであるのに対し、加熱処理後では１６．１μｍとなっている。また、バリの高さＹも、加熱処理前では９．４μｍであるのに対し、加熱処理後では１．３μｍとなっている。このように、基板２に集電孔１１及び接続孔１３を形成した後に加熱処理を行うことで、バリが小さくなっている。
また、図４は、加熱処理の際の熱処理温度を変化させた場合において、集電孔１１の周縁１１ａに形成されるバリの高さの平均値を示した図である。図４に示すように、熱処理温度を２００℃以上に設定することにより、バリの高さは５μｍより小さくなる。特に、熱処理温度を３５０〜４００℃に設定した場合においては、バリがほとんど残らないことがわかる。

次に、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池と従来の薄膜太陽電池とについて、リーク電流と変換効率の２種類の特性を測定して結果を示す。
図５は、本実施形態に係る薄膜太陽電池の２種類の特性を測定した結果を示しており、（ａ）は本実施形態に係る薄膜太陽電池で発生したリーク電流の電流値をヒストグラムで示しており、（ｂ）は本実施形態に係る薄膜太陽電池の変換効率をヒストグラムで示している。一方、図７は、従来の薄膜太陽電池の２種類の特性を測定した結果を示しており、（ａ）は従来の薄膜太陽電池で発生したリーク電流の電流値をヒストグラムで示しており、（ｂ）は従来の薄膜太陽電池の変換効率をヒストグラムで示している。
リーク電流に関しては、図５（ａ）及び図７（ａ）が示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池で発生するリーク電流の電流値は、従来に比べて低い値に偏っている。また、変換効率に関しては、図５（ｂ）及び図７（ｂ）が示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池の変換効率は、従来に比べて高い値（８％以上）に偏っている。
これは、本実施形態では、従来のように第１の電極層３に機械的な歪みが発生することがなくなるので、ピンホール等が発生することが少なくなり、リーク電流の発生が抑えられることによると考えられる。加えて、本実施形態では、基板２に集電孔１１及び接続孔１３を形成する際に形成されるバリも加熱処理により小さくなるので、第１の電極層３と基板２とが剥離しにくくなり、ピンホール等の発生を防止することができることによると考えられる。

上述のように、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法によれば、可撓性を有する絶縁性基板２の表面２ａには第１の電極層３と光電変換層４と第３の電極層５とを当該順に積層してなる表面変換層６が形成されるとともに、基板２の裏面２ｂには第２の電極層８と第４の電極層９とを当該順に積層してなる裏面電極層１０が形成され、基板２には表面２ａから裏面２ｂまで貫通する接続孔１３及び集電孔１１が形成され、基板２の両面２ａ，２ｂ側に形成された各層を分割することにより基板２内には複数の光電変換領域１１が形成され、隣接する光電変換領域１１の第３の電極層５と裏面電極層１０とが接続孔１３及び集電孔１１を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池１の製造方法において、基板２に接続孔１３と集電孔１１とを同一工程で形成した後に、基板２の表面２ａに第１の電極層３を積層するとともに基板２の裏面２ｂに第２の電極層８を積層するステップと、基板２の集電孔１１の周縁１１ａ近傍の第１の電極層３のみを除去することにより、集電孔１１を介した第１の電極層３と第２の電極層８との間の電気的な接続を絶縁するステップとを含むので、基板２に第１の電極層３及び第２の電極層８を成膜する後に集電孔１１及び接続孔１３を形成することがなくなり、従来のように第１の電極層３あるいは第２の電極層８にバリが発生することがなくなる。また、集電孔１１及び接続孔１３を形成する際に、第１の電極層３に機械的な歪みが発生することもなくなるので、基板２と第１の電極層３とが剥離しにくくなる。これにより、第１の電極層３と基板２との間の付着力が向上することになり、信頼性の高い薄膜太陽電池１を提供することができる。
また、従来の特許文献１の方法では、基板の表面側において、集電孔の内周面に形成される光電変換層の膜厚が基板の表面側に比べて薄くなり、電極間でショートする確率が高くなるという問題があった。これに対し、本発明では、基板２の集電孔１１の周縁１１ａ近傍の第１の電極層３を除去するので、第１の電極層３を除去した部分に光電変換層４を積層することになり、その結果、集電孔１１の周縁１１ａ近傍の光電変換層４を従来に比べて厚く形成することができる。これにより、集電孔１１の内周面１１ｂに形成される光電変換層４の膜厚と、基板２の表面２ａ側に形成される光電変換層４の膜厚との差異が小さくなるので、電極間でショートするのを防止することができる。

また、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法によれば、基板２に接続孔１３と集電孔１１とを同一工程で形成した後で、且つ基板２に第１の電極層３と第２の電極層８とを積層する前に、基板２を１００℃以上４００℃以下の温度で加熱処理するステップを含むので、基板２に集電孔１１及び接続孔１３を形成する際に発生するバリ等の機械的な歪みを小さくすることができる。これにより、基板２と第１の電極層３とが剥離しにくくなり、ピンホールの発生を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造工程を工程順に示した図であり、図１におけるＡ−Ａ線断面図を工程順に示した図である。 図２（ａ）の工程において集電孔の周縁に形成されたバリの高さを示した図であり、（ａ）が集電孔を形成した直後のバリの高さであり、（ｂ）が加熱処理を行った直後のバリの高さを示している。 加熱処理の際の熱処理温度を変化させた場合において、集電孔の周縁に形成されるバリの高さの平均値を示した図である。 本実施形態に係る薄膜太陽電池の２種類の特性を測定した結果を示した図であり、（ａ）は本実施形態に係る薄膜太陽電池で発生したリーク電流の電流値をヒストグラムで示し、（ｂ）は本実施形態に係る薄膜太陽電池の変換効率をヒストグラムで示している。 従来の薄膜太陽電池の製造工程を工程順に示した図であり、図１におけるＡ−Ａ線断面図を工程順に示した図である。 従来の薄膜太陽電池の２種類の特性を測定した結果を示した図であり、（ａ）は従来の薄膜太陽電池で発生したリーク電流の電流値をヒストグラムで示し、（ｂ）は従来の薄膜太陽電池の変換効率をヒストグラムで示している。

符号の説明

１ 薄膜太陽電池
２ 基板
２ａ 基板の表面
２ｂ 基板の裏面
３ 第１の電極層
４ 光電変換層
５ 第３の電極層
６ 表面電極層
７ パターニングライン
８ 第２の電極層
９ 第４の電極層
１０ 裏面電極層
１１ 集電孔
１１ａ 集電孔の周縁
１１ｂ 集電孔の内周面
１２ ユニットセル
１３ 接続孔
１３ａ 接続孔の周縁

Claims (3)

1. 可撓性を有する絶縁性基板の表面には第１の電極層と光電変換層と第３の電極層とを当該順に積層してなる表面変換層が形成されるとともに、前記絶縁性基板の裏面には第２の電極層と第４の電極層とを当該順に積層してなる裏面電極層が形成され、前記絶縁性基板には表面から裏面まで貫通する接続孔及び集電孔が形成され、前記絶縁性基板の両面側に形成された各層を分割することにより前記絶縁性基板内には複数の光電変換領域が形成され、隣接する前記光電変換領域の前記第３の電極層と前記裏面電極層とが前記接続孔及び前記集電孔を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池の製造方法において、
   前記絶縁性基板に前記接続孔と前記集電孔とを同一工程で形成した後に、前記絶縁性基板の表面に前記第１の電極層を積層するとともに前記絶縁性基板の裏面に前記第２の電極層を積層するステップと、
   前記絶縁性基板の前記集電孔の周縁近傍の前記第１の電極層のみを除去することにより、前記集電孔を介した前記第１の電極層と前記第２の電極層との間の電気的な接続を絶縁するステップと
   を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
2. 前記絶縁性基板に前記接続孔と前記集電孔とを同一工程で形成した後で、且つ前記絶縁性基板に前記第１の電極層と前記第２の電極層とを積層する前に、前記絶縁性基板を１００℃以上４００℃以下の温度で加熱処理するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
3. 可撓性を有する絶縁性基板の表面には第１の電極層と光電変換層と第３の電極層とを当該順に積層してなる表面変換層が形成されるとともに、前記絶縁性基板の裏面には第２の電極層と第４の電極層とを当該順に積層してなる裏面電極層が形成され、前記絶縁性基板には表面から裏面まで貫通する接続孔及び集電孔が形成され、前記絶縁性基板の両面側に形成された各層を分割することにより前記絶縁性基板内には複数の光電変換領域が形成され、隣接する前記光電変換領域の前記第３の電極層と前記裏面電極層とが前記接続孔及び前記集電孔を介して電気的に接続されている薄膜太陽電池において、
   前記絶縁性基板の前記表面上の前記第１の電極層は、前記集電孔の周縁近傍を覆わないように形成されており、前記集電孔の周縁近傍は、前記光電変換層で覆われていることを特徴とする薄膜太陽電池。

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