JP2010092893A - 薄膜太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁透光性基板の太陽電池が形成されない面側に汚れが存在すると、レーザスクライブにより裸地部を形成した際、裸地部に導電性膜の取れ残りが生じる。上記課題を解決し、耐久性に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換ユニット及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部にはレーザスクライブすることによって積層体が除去された裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する封止層が設けられた光電変換装置の製造方法において、前記レーザスクライブ前に前記絶縁透光性基板を洗浄する洗浄工程と洗浄された前記絶縁透光性基板を乾燥させる乾燥工程を具備することにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁透光性基板に電極層と発電層とを積層して得られる薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。

無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。
特に絶縁透光性基板に透明な第一の電極と光電変換ユニットと第二の電極を積層して得られる薄膜太陽電池は、使用している材料が少なく、資源枯渇の問題が少ないために注目されている。

図１は、薄膜太陽電池の層構成を簡単に説明する概念図の一例である。

薄膜太陽電池１０５の層構成は、絶縁透光性基板１０１に第一電極層１０２と光電変換ユニット１０３（具体的にはｐ層、ｉ層、ｎ層を持つ。ｉ層を一般に光電変換層と呼ぶ。）及び第二電極層１０４が順次積層されたものであるが、各層に溝１１０，１１１，１１３が形成されている。

すなわち第一電極層１０２に第一溝１１０が形成され、第一電極層１０２が複数に分割されている。また光電変換ユニット１０３には第二溝１１１が形成され、光電変換ユニット１０３が複数に分割され、さらに当該第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入して溝底部で第一電極層１０２と接している。

さらに第二電極層１０４と光電変換ユニット１０３を切除して第一電極層１０２の表面に至る第三溝１１３が設けられている。

また薄膜太陽電池１０５の端部近傍には、第二電極層１０４と光電変換ユニット１０３を切除して第一電極層１０２に至る３列の電極接続溝１１６が設けられている。電極接続溝１１６には半田１１７が流し込まれ、積層体の上部に配されたリード１１８が接続されている。リード１１８は半田１１７を介して第一電極層１０２と連通している。図示していないが、第二電極層１０４も別のリード１１８と半田１１７を介して電気的に連通している。

また電極接続溝１１６の外側には、分離溝１１９が形成されている。

さらに絶縁透光性基板１０１の最も外側の部位は、積層体が除去された裸地部１２０となっている。

また薄膜太陽電池１０５の表面は充填材とバックシートが覆い外部環境から湿度や水分の浸入、応力から太陽電池セルを保護している。

薄膜太陽電池１０５は、第一電極層１０２に設けられた第一溝１１０と、光電変換ユニット１０３及び第二電極層１０４に設けられた第三溝１１３によって各薄膜が区画され、独立したセルが形成されている。そして前記した様に、第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入し、第二電極層１０４の一部が第一電極層１０２と接しており、一つのセルは隣接するセルと電気的に直列に接続されている。

すなわち光電変換ユニット１０３で発生した電流は、第一電極層１０２側から第二電極層１０４側に向かって流れるが、第二電極層１０４の一部が第二溝１１１を介して第一電極層１０２と接しており、最初のセルで発生した電流が隣のセルの第一電極層１０２に流れる。そのため電圧が順次加算されてゆく。

そして電力は、端部に設けられたリード１１８によって外部に取り出される。

このような構成に、適宜枠等の構造材料や端子ボックス、ケーブルを付加して薄膜太陽電池モジュールを完成させる。

上記した各溝の形成は、レーザ加工機を使用したレーザスクライブによって形成されている。

また、裸地部１２０は、絶縁透光性基板の周囲とセルとの間の絶縁と、前記、充填材とバックシートと作用して太陽電池セルへの湿度や水分の侵入を防止する働きをする。
太陽電池は、多くの場合、屋外に置かれる。従って太陽電池は過酷な環境にさらされることとなる。また太陽電池は、長期に渡って使用されるべきものである。

そこで本発明者らは、太陽電池の耐久性を検査するために恒温恒湿槽等を使用して過酷な環境試験を行った。その結果、太陽電池の辺部が白く変色する場合があった。

この原因を検討した結果、太陽電池の被覆フィルム（詳しくは後述するバックシートと充填材）内に水が侵入したものであると考えられた。

すなわち、何らかの原因で被覆フィルムの中に水が侵入し、さらに外部と積層体とが電気的に連通すると、外部との電位差によって水が電気分解されてアルカリイオンが発生し、積層体の光電変換ユニット１０３を溶解する現象と考えられる。

また本発明者らの研究によると、単に封止層の中に水が侵入しただけでは積層体の損傷は小さいが、水によって被覆フィルム内の積層体と外部が繋がると積層体の損傷が大きくなる場合があることが判った。

このような損傷は、裸地部１２０の形成方法や構造に大きく依存することが発明者らの研究の結果判明し、従来はサンドブラスト法による形成が成されていたのを特許文献１に開示されているように、レーザスクライブにより形成し、略鏡面状にする技術を開発した。

この工程では、上記セルを直列接続する集積工程の直後に、絶縁透光性基板の太陽電池セルが形成されない面側からレーザスクライブ処理を行っていた。
特開２００７−２７３６２２号

しかしながら、特許文献１の技術では、裸地部形成前に洗浄工程がなく、絶縁透光性基板の太陽電池が形成されない面側からレーザ光照射を行なっているため、絶縁透光性基板の太陽電池が形成されない面側に汚れが存在すると、レーザ光が散乱される。すると裸地部１２０に導電性膜の取れ残りが生じる場合が有ることが判った。取れ残り膜は導電性であり不安定な膜であるため、この裸地部１２０での絶縁機能を低下させるばかりでなく、上記の通りに被覆した状態で被覆フィルムと裸地部とを充填材を介して完全に密着させるという観点においても取れ残りがある場合には問題となる可能性が有る。この問題の原因は長らく不明であった。本発明では、上記の課題を解決し、絶縁透光性基板とバックフィルムとを充填材を介しての水密性を更に再現性よく得ることができ、結果として一層耐久性に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的としている。

本発明の第１は、
第１の主面とその反対側である第２の主面とを備える０．５ｍ²以上の面積を備える絶縁透光性基板の第１の主面上に、少なくとも第一電極層と光電変換ユニットと第二電極層とを配置してなる積層体を形成する工程と、
前記積層体付きの絶縁透光性基板の第１の主面の周部をレーザスクライブすることによって前記積層体の一部を除去してなる裸地部を形成する工程と、
前記一部が除去されてなる前記積層体と前記裸地部の一部又は全部とを被覆する封止層を形成する工程とを備える薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記裸地部を形成する工程の前に、
前記第２の主面上の周部であって、前記第１の主面上の前記裸地部が形成される予定の部分の絶縁透光性基板の厚さ方向において反対側に位置する部分を、洗浄する洗浄工程と、当該洗浄工程を経た前記絶縁透光性基板を乾燥させる乾燥工程と、
を備える、薄膜太陽電池モジュールの製造方法、である。

従来技術において、裸地部形成のためにレーザスクライブを行った際、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側に汚れが存在するとレーザ光が散乱され、裸地部１２０に導電性膜の取れ残りが生じる。従来技術に対し、本発明はレーザスクライブ前後どちらかもしくは両方に絶縁透光性基板を洗浄する洗浄工程と洗浄された絶縁透光性基板を乾燥させる乾燥工程を具備するので、本発明の太陽電池モジュールでは、上記課題を解決し、絶縁透光性基板とバックフィルムとを充填材を介しての水密性を更に再現性よく得ることができる。また仮に絶縁透光性基板と封止層との間に水が侵入したとしても、水によって封止層内の積層体と外部が繋がる可能性は非常に低い。

裸地部形成のためにレーザスクライブを行った際生じた導電性膜の取れ残りを絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成される面側から洗浄すると、太陽電池積層体膜にダメージを与える可能性が高く、太陽電池モジュールの性能低下の原因になる。

上記課題を克服するため、本発明では、絶縁透光性基板の太陽電池が形成されない面側を洗浄し、レーザスクライブのレーザ光をその面から照射する。絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側の汚れが裸地部形成前に除去されるため、レーザースクライブのレーザーが汚れ等によって乱反射されたりすることなく、適切な位置に適切にレーザーが照射されるため、裸地部に導電性膜の取れ残りが生じるという課題が解決される。よって、絶縁透光性基板とバックフィルムとを充填材を介しての水密性を更に再現性よく得ることができる。また仮に絶縁透光性基板と封止層との間に水が侵入したとしても、水によって封止層内の積層体と外部が繋がる可能性は低い。

ここで、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側に付着する汚れとしてＥＶＡ、塩化ビニル、ポリカーボネイト、ポリエチレンが挙げられ、金属製ものさしで軽く２、３往復させると除去できる粘着度合いである。

また、本発明は、絶縁透光性基板の太陽電池が形成されない面側に反射防止膜等の膜が形成されていない場合、生産性、装置構成、洗浄効率の面で特に効力を発揮する
本発明は、また、前記洗浄工程は、前記裸地部にあたる領域（前記第２の主面上の周部であって、前記第１の主面上の前記裸地部が形成される予定の部分の絶縁透光性基板の厚さ方向において反対側に位置する部分）のみを洗浄することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法で、ある。

本発明では、絶縁透光性基板の太陽電池が形成されない面側の裸地部にあたる領域のみを洗浄することで、裸地部に導電性膜の取れ残りが生じる課題を解決する。
絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側の裸地部にあたる領域のみを洗浄することで、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側に反射防止膜等の膜が積層されていたとしても、ダメージを与えることなく、洗浄を行なうことができ、太陽電池モジュールの性能低下を防ぐことができる。

本発明は、また、前記洗浄工程と前記乾燥工程との後に、さらに外観検査工程を備える、薄膜太陽電池モジュールの製造方法、である。

本発明は、また、前記外観検査工程の後に、さらに、あらかじめ設定した洗浄済み基準に満たさない領域を再度洗浄し乾燥する工程とを備える、薄膜太陽電池モジュールの製造方法、である。

本発明では、絶縁透光性基板を洗浄・乾燥し、その後（または同時に行うことも好ましいが）外観検査工程を行い、設定した洗浄済み基準に満たない領域について再度洗浄・乾燥を行なうことで、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側の汚れをさらに確実に除去することもでき、裸地部に導電性膜の取れ残りが生じる課題を克服する。ここで、外観検査工程は、少なくとも、撮像素子（カメラなど）及び画像の記憶と読み込みを行なう素子（ハードディスクや、フラッシュメモリや、シリコンディスクや、光磁気ディスクや、フロッピー（登録商標）ディスク等が例示されるが、同様の機能を有するものに置換してもよい）等から構成される外観検査装置あるいは装備によって、外観を検査する。裸地部に導電性膜取れ残りがない状態を基準画像、外観検査実施時の画像を検査画像として、基準画像と検査画像を比較し、検査画像が基準画像と異なっていれば基準に満たさないと判断し、再度洗浄を行なう。

本発明は、また、前記洗浄工程は、ナイフ洗浄、摩擦洗浄、ブラシ洗浄、ディスク洗浄、および超音波洗浄からなる群から選択される１以上である、薄膜太陽電池モジュールの製造方法、である。

本発明の太陽電池モジュールの洗浄工程は、液晶分野で利用されているこれらの洗浄方法を用いることが、技術的な完成度の面で望ましい。このなかでナイフ洗浄と摩擦洗浄ブラシ洗浄は装置構成が簡易で効率の良く洗浄ができることが可能であるが一方で汚れが再付着しやすい欠点を有している。また、ディスク洗浄は、洗浄効率は良いが洗浄した面に傷を与えやすい欠点を有している。また、超音波洗浄は汚れの除去能力には優れているが装置のコストが高く、場合によっては必要な部分の膜まで剥がしてしまう欠点を有している。これらの内、洗浄方法として℃の方法を選択するかについては、汚れの特性、あるいは太陽電池積層体の性質を考慮して適宜選択することが好ましい。

本発明は、また、前記洗浄工程は、その洗浄方向が前記透光性絶縁基板の辺と平行である、薄膜太陽電池モジュールの製造方法、である。

本発明の太陽電池モジュールの洗浄方法は、洗浄方向を絶縁透光性基板の辺と平行にすることにより、洗浄後異物が残ったとしてもその異物は基板辺と平行に残っており、仮に絶縁透光性基板と封止層との間に水が侵入したとしても、水によって封止層内の積層体と外部が繋がる可能性は低い。

本発明は、また、前記乾燥工程は、エアーナイフを使用する、薄膜太陽電池モジュールの製造方法、である。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法では、エアーナイフにより液切り処理を行なう。液切りを行なうことでレーザスクライブ前に液を完全に除去し、液によるレーザ光散乱を防ぐ。また、エアーナイフによる乾燥法は短時間に終了するので工程を負荷が少なく、また、検査と修復の確認を短時間に済ませることを可能にしている。

本発明では、絶縁透光性基板の薄膜太陽電池が形成されない面側（第２の主面側）を洗浄し、レーザスクライブのレーザ光をその面から照射する。絶縁透光性基板の薄膜太陽電池積層体が形成されない面側の汚れが裸地部形成前に除去されるため、レーザースクライブのレーザーが汚れ等によって乱反射されたりすることなく、適切な位置に適切にレーザーが照射されるため、裸地部に導電性膜の取れ残りが生じるという課題が解決される。よって、絶縁透光性基板とバックフィルムとを充填材を介しての水密性を更に再現性よく得ることができる。また仮に絶縁透光性基板と封止層との間に水が侵入したとしても、水によって封止層内の積層体と外部が繋がる可能性は非常に低い。

本発明によって、裸地部に導電性膜の取れ残りが生じるという課題を解決し、絶縁透光性基板とバックフィルムとを充填材を介しての水密性を更に再現性よく得ることができる。結果として一層耐久性に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。

本発明の薄膜太陽電池は、一般的には図１の通りであり、前記した記号・符合は同一の意味として用いる。なお、本発明においては、ｐ層、ｉ層、ｎ層、それぞれは２層以上であっても良く、また、それぞれのｐ／ｉ界面、ｉ／ｎ界面に、何らかの層が存在していても良い。また、光電変換ユニット自体が、２つ以上の光電変換ユニットを備えていても良い。

図２は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池の斜視図である。図３は、図２の薄膜太陽電池の絶縁透光性基板と封止層との関係を示す斜視図である。

本実施形態の薄膜太陽電池（以下、単に太陽電池と呼ぶ）１０は、図１で説明したように絶縁透光性基板に第一電極層と光電変換ユニットと、第二電極層を積層したものである。

また太陽電池１０は、図２のように複数の光電変換セル４に分割されている。そして太陽電池１０を図２のように平面的に観察した時、対向する辺部にリード取付け部５０，５１が設けられ、当該リード取付け部５０，５１に各々帯状のリード５２が取り付けられている。またリード取付け部５０の外側には、分離溝３７が形成されている。

さらに絶縁透光性基板１の最も外側の部位は、積層体（詳しくは後述する第一電極層２と光電変換ユニット５と、第二電極層７）が完全に除去された裸地部３０となっている。

絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０は封止層８で被覆されている。

図３に示すように封止層８は、バックシート３１と充填材３２によって構成されている。

バックシート３１は、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造を有する積層フィルムである。また、加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る充填材３２としては、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）等の熱可塑樹脂に、パーオキサイド化合物等の架橋剤を添加したものがある。

バックシート３１と、充填材３２の面積は、絶縁透光性基板１の面積と等しい。 本実施形態では、積層体及び裸地部３０に充填材３２が接し、その上にバックシート３１が重ねられている。
ここで、裸地部３０は、レーザスクライブによって形成することを推奨する。

即ち絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側からレーザ光を照射し、積層体を蒸発させて除去する。裸地部３０を設ける際のレーザ光は、ＹＡＧ、ＹＶＯ₄ （ワイ・ブイ・オーフォー）、ＹＬＦやファイバーレーザ等を採用することができる。

またレーザ光は、パルス状に発光するものが採用され、照射面におけるパルス光の直径は、１０μｍ〜１０ｍｍ程度である。レーザ光の出力は、２Ｗ以上のものが採用されることが多い。
次に本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。図４は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図である。図５は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図４に示した工程に続く工程を示すものである。

本発明の実施形態の太陽電池モジュールの製造方法では、最初の工程として図４（ａ）のように絶縁透光性基板１の上に第一電極層として透明導電膜２を成膜する。 絶縁透光性基板１としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどを用い、好ましくは、０．５ｍ²以上、より好ましくは、９１０ｍｍ×４５５ｍｍ以上、さらに好ましくは、１ｍ角（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）以上、１．２ｍ角（１２００ｍｍ×１２００ｍｍ）以上、１０００ｍｍ×１３００ｍｍ以上、１０００ｍｍ×１４００ｍｍ以上、最も好ましくは１４００ｍｍ×１４００ｍｍ以上の面積と５ｍｍの厚さを有する。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で透明性、絶縁性が高い、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。

なお、０．５ｍ²以上といった大面積のガラス基板に対して、レーザー照射予定
位置近傍を洗浄・乾燥、場合によって外観検査する、といった煩雑な工程は、これまで当業者がやろうとしなかったことである。大面積になればなるほど、本発明の効果は大きくなる。

なお本発明を適用すると、従来の製造方法に比べて、良品の収率向上は、著しい。

透明導電膜２は、ＩＴＯ膜、酸化錫（ＳｎＯ₂）膜、或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜のような透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明導電膜２は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。

そして続いて、透明導電膜２に対してレーザスクライブによって第一溝３を形成する。例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜２を短冊状に分割する第一溝３を形成する。

レーザスクライブを行うレーザ加工機は、図６（ａ）に示すファイバーレーザが推奨される。図６（ａ）に示すように、ファイバーレーザではレーザ発生装置１１からレーザ光２９の照射対象物の近傍に至るまで光ファイバ２８が配置され、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から透明導電膜２に照射される。光ファイバ２８の先端には照射ノズル（図示せず）が設けてある。 また、レーザ発生装置１１は、図６（ｂ）に示すようなレーザ発生装置１１と光学系３４によって構成されたものであってもよい。

光学系３４は、凹レンズ５５、凸レンズ５６、反射ミラー５７、マスク部材５８、及び凸レンズ５９が順次配置されたものである。

すなわちレーザ発生装置１１から発せられたレーザ光は、凹レンズ５５によって拡大され、凸レンズ５６に入射される。そしてレーザ光２９は、当該凸レンズ５６で平行ビームに変更される。

平行ビームは、反射ミラー５７で方向転換され、絶縁透光性基板１に向かい、凸レンズ（対物レンズ）５９で集光されて絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射されるが、反射ミラー５７と凸レンズ（対物レンズ）５９の間にマスク部材５８が挿入されている。なおマスク部材５８の位置は凸レンズ５６と反射ミラー５７の間でもよい。また、レーザ発生装置１１と凹レンズ５５の間に光ファイバを配置し、光ファイバでレーザ光を伝送すると、更に装置の安定性が向上する。

レーザ発生装置１１は、前記したＹＡＧの他、公知のＹＶＯ₄ （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦ等を発生させるレーザ発生装置を使用可能である。本実施形態では、前記した様にＹＡＧ基本波レーザ光を使用するが、これらの第二高調波を利用してもよい。

レーザ発生装置１１は、レーザ光を間欠的に発生させるものであり、パルス光が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射される。

続いて透明導電膜２の上に、光電変換機能を備えた半導体からなる光電変換ユニット５を設ける。

即ち第一溝３が形成された透明導電膜２全体に渡って、光電変換ユニット５としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンの半導体を、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層する。

このように光電変換ユニット５はアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換ユニットを備えており、例えば、透明導電膜２側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。

また、光電変換ユニット５は、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。

光電変換ユニット５を構成するｐ型半導体層は、例えば、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン（水素化シリコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。また、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、ｎ型半導体層は、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。

本実施形態では、ｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈと記す）、ｉ型の水素化非晶質シリコン（以下ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）、ｎ型の水素化非晶質シリコン（以下ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）の３層を順次堆積し、図４（ｃ）のように光電変換ユニット５を形成する。

その後、レーザ光を用いたスクライブによって光電変換ユニット５の一部を除去して図４（ｄ）のように第二溝６を設け光電変換ユニット５を短冊状に分割する。第二溝６を設ける際のレーザ光は任意であるが、ＹＡＧ、ＹＶＯ₄ （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。

続いて、図４（ｅ）のように光電変換ユニット５の上に、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる裏面側電極層７を形成する。

裏面側電極層７は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から光電変換ユニット５に入射し裏面側電極層７に到着した光を反射して光電変換ユニット５に再入射させる反射層としての機能も有している。

また裏面側電極層７は、光電変換セル４同士を電気的に接続する機能も果たす。即ち裏面側電極層７の一部は、第二溝６の中にも形成され、第二溝６の中で透明導電膜２と接する。従って裏面側電極層７は、第二溝６の中に導入された裏面側電極層７の一部によって隣接する光電変換セル４の透明導電膜２と電気的に接続される。

裏面側電極層７は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタ法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。

なお、裏面側電極層７と光電変換ユニット５との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるために、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような非金属材料からなる透明電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。

さらに、図４（ｆ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換ユニット５の双方に第三溝３５を形成する。第三溝３５を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ₄ （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。

さらに図５（ａ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換ユニット５を切除し、透明導電膜２に至る３列の電極接続用溝３６を設ける。

また太陽電池積層体の４辺と平行に分離溝３７を設ける。分離溝３７の形成についてもレーザ光を用いたスクライブによる。分離溝３７を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ₄ （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。

続いて絶縁透光性基板１の周部（絶縁領域）にレーザ光を用いたスクライブによる裸地部３０を形成する。裸地部３０を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ₄ （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。

裸地部３０を形成する際には、図６のようにＸ−Ｙテーブル３８に絶縁透光性基板を乗せ、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側を上にし、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側を下に向けた姿勢でＸ−Ｙテーブル３８上に絶縁透光性基板を乗せ、上方からレーザ光を照射する。

図８は、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の周部１６（裸地部３０）に照射されている状態を示す側面図である。ただし、図８では、Ｘ−Ｙテーブル３８と光電変換膜層５及び裏面側電極層７の描写を省略してある。

図８に示すように、レーザ光２９は絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射（入射）される。レーザ光２９は、絶縁透光性基板１を素通りするので絶縁透光性基板１を変質させたり変形させることはない。そしてレーザ光２９は、絶縁透光性基板１を通過して透明導電膜２に照射され、透明導電膜２を瞬間的に蒸発させる。その時の圧力上昇によって透明導電膜２と共に光電変換ユニット５と裏面側電極層７が剥離する。

また剥離した膜は、Ｘ−Ｙテーブル３８上に落下する。

本実施形態では、レーザ光を用いたスクライブによる裸地部形成の前に、絶縁透光性基板を洗浄する洗浄工程と洗浄された基板を乾燥させる乾燥工程を具備することを特徴とする。

洗浄工程において、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側を洗浄し、裸地部にあたる領域のみを洗浄する。洗浄方向は、図９の矢印のように絶縁透光性基板の辺と平行に洗浄する。洗浄方法は、ナイフ洗浄、摩擦洗浄、ディスク洗浄、超音波洗浄のいずれかの採用が推奨される。

乾燥工程は、図１０のように搬送される基板２００の太陽電池が形成される面と太陽電池が形成されない面とに対向して設けられた一対のエアーナイフ２０１からなる。このエアーナイフ２０１には清浄な圧縮気体として例えばアルパフィルタによって浄化された圧縮空気が供給されるようになっている。なお、圧縮空気の圧力は５ｋｇ／ｃｍ²程度に設定される。各エアーナイフ２０１は図１０に示すように基板２００の幅寸法よりも長尺であって、基板２００の太陽電池が形成される面及び形成されない面に対向する端面には長さ方向ほぼ全長にわたってスリット孔２０２が形成されている。それによってエアーナイフ２０１は基板２００の搬送方向と交差する水平方向に対して所定の角度で傾斜させ、かつスリット孔２０２を垂直方向に対して基板２００の搬送方向後方に傾斜させて配置されている。

続いて、Ｘ−Ｙテーブル３８上の太陽電池１０を太陽電池が形成されない面側が下に、太陽電池が形成される面側が上となるようにひっくり返し、先の工程で形成した電極接続溝３６に半田３９を流し込み、積層体の上部にリード５２を接続する。
続いて太陽電池が形成される面側の上に封止層８を設ける。封止層８は、外部環境から湿度や水分の浸入、応力から太陽電池を保護するものであり、裏面側電極層７側を封止する。封止層８は、バックフィルムが加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る充填材を介して太陽電池１０に強固に接着される。

封止層８は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。

図７（ａ）は、真空ラミネータ４０内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図であり、図７（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。

真空ラミネータ４０の、上チャンバー４１は、ダイアフラム４４を有し、空隙内の圧力によってダイアフラム４４を膨張・収縮させることができる。下チャンバー４２は、真空引き用の小孔（図示せず）を有する。

また下チャンバー４２は加熱機能（ヒータ４３）を備えている。

本実施形態では、下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層８を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板と封止層８の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層８を絶縁透光性基板側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。

その結果、絶縁透光性基板表面に封止層８が接合される。

本実施形態の製造方法で作られた太陽電池１０は、裸地部３０上に導電性膜の取れ残りをなくすことができ、封止層８の密着性がさらに高くなる。そのため過酷な環境下で使用しても封止層８と絶縁透光性基板１の間から水が侵入することはなく、積層体が白く変色することは無い。

次に本発明の具体的な構成と効果を実施例で説明する。

本発明の実施例として上記した製造方法に則ってアモルファスシリコン太陽電池１０を製造した。

（実施例）
まず、９８０ｍｍ×９５０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有する絶縁透光性基板１上に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍの二酸化錫（ＳｎＯ₂）膜を成膜した。この透明導電膜２に対して、ＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第一溝３をパターンニング加工形成した。

次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、絶縁透光性基板１をプラズマＣＶＤ成膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換ユニット５を成膜した。ＣＶＤ装置から絶縁透光性基板１を搬出した後、光電変換ユニット５に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して電極接続用溝として第二溝６を形成した。

次に裏面側電極層７として、厚さ約８０ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜と厚さ約２００ｎｍの銀（Ａｇ）膜をこの順でスパッタ法で光電変換ユニット５上に成膜した。さらに、裏面側電極層７に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し第三溝３５を形成した。

セル領域と接続領域とを絶縁透光性基板１周囲から絶縁するために、絶縁透光性基板１の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ₂膜）２、アモルファスシリコン光電変換ユニット５、及び裏面側電極層７を除去し、分離溝３７を形成し太陽電池積層体を完成させた。

次に絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側の裸地部にあたる領域を洗浄し、その後乾燥させる。洗浄方法は、液晶用の研磨シートを使用した摩擦洗浄を使用する。

洗浄は、液晶パネル製造に用いられるのと同様な摩擦洗浄装置を用いて、前述の裸地部に相当する部分について、研磨シートヘッドを基板の辺に平行な方向に往復運動で振動させて全周を走査させることにより行った。ここで、前述の振動は上下運動と同時に前後運動するオービタル運動を利用し、使用する研磨シートの番数は８００番台、面圧は０．５ｋｇｆ／ｃｍ、移動速度は１２０ｍｍ／ｓｅｃの摩擦条件で洗浄を行った。

乾燥は、前述の方法でエアナイフ式の乾燥装置で行った。
続いて絶縁透光性基板１の辺部に絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側からＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ₂膜）２、アモルファスシリコン光電変換ユニット５、及び裏面側電極層７を除去し、裸地部３０を形成した。

裸地部３０は鏡面状であった。
さらに続いて封止層８を設けた。封止層８はバックシートと充填材で構成されており、バックシートとしてＰＥＴ／Ａｌ／ＰＶＦの積層体を、充填材としてＥＶＡを使用する。

封止層８は、前述したように、真空ラミネータ４０で加熱圧着させ、その後キュアオーブン（図示せず）で加熱処理して密着させる。
以上のようにして、面積がほぼ８２．６７ｃｍ²の光電変換セル４が１０８個直列接続した太陽電池１０を得た。

（比較例）
一方、比較例として裸地部３０形成前の洗浄及び乾燥を行なわずに形成した太陽電池を製造した。

比較例においては、裸地部に一部導電性膜の取れ残りが存在していた。

実施例及び比較例の太陽電池をそれぞれ２個製造し、これらをＮＣＰＶ ａｎｄ Ｓｏｌａｒ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｒｅｖｉｅｗ Ｍｅｅｔｉｎｇ ２００３ においてＢＰ Ｓｏｌａｒ 社によって報告された試験条件で試験を行った。すなわち、加速腐食試験として、加熱塩水槽（温水槽）に浸漬し、ＳｎＯ₂側（プラス極側）にマイナス１００Ｖを印加した。

そして白く変色（白化）するまでの時間を測定した。

その結果は、表１の通りであり、比較例の太陽電池では、２００日経過後に一枚の太陽電池に白化が見られ、残る太陽電池は２００日経過後にも白化は認められない。

これに対して実施例の太陽電池では、２００日経過後に１枚も白化は認められない。このように本発明を実施すると、耐久性が向上することがわかる。
本実施形態の製造方法で製造せんとする太陽電池１２は、周部１６の裸地部３０にフィルム膜１７が密着して耐久性が向上する。

薄膜太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図である。 本発明の実施形態の薄膜太陽電池の斜視図である。 図２の薄膜太陽電池の基板と封止層との関係を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は、太陽電池モジュールの製造の各工程を示す基板の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図４に示した工程に続く工程を示すものである。 （ａ）は、絶縁透光性基板に光ファイバでレーザ光を導く例を示す概念図である。（ｂ）は、絶縁透光性基板に光学系によってレーザ光を導く例を示す概念図である。 （ａ）は、真空ラミネータ内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図である。（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図である。（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。 レーザ光が絶縁透光性基板の周部（裸地部）に照射されている状態を示す側面図である。 本発明の洗浄方向の概念図。 本発明の一実施の形態に係る太陽電池モジュール装置の製造装置の乾燥工程概略的構成図。

符号の説明

１ 絶縁透光性基板
２ 透明導電膜（第一電極層）
５ 光電変換ユニット
６ 第二溝（電極接続用溝）
７ 裏面側電極層（第二電極層）
８ 封止層
１０ 薄膜太陽電池
１１ レーザ発生装置
１６ 周辺領域（絶縁領域）
２０４ 搬送ローラー

Claims (6)

1. 第１の主面とその反対側である第２の主面とを備える０．５ｍ²以上の面積を備える絶縁透光性基板の第１の主面上に、少なくとも第一電極層と光電変換ユニットと第二電極層とを配置してなる積層体を形成する工程と、
   前記積層体付きの絶縁透光性基板の第１の主面の周部をレーザスクライブすることによって前記積層体の一部を除去してなる裸地部を形成する工程と、
   前記一部が除去されてなる前記積層体と前記裸地部の一部又は全部とを被覆する封止層を形成する工程とを備える薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記裸地部を形成する工程の前に、
   前記第２の主面上の周部であって、前記第１の主面上の前記裸地部が形成される予定の部分の絶縁透光性基板の厚さ方向において反対側に位置する部分を、洗浄する洗浄工程と、当該洗浄工程を経た前記絶縁透光性基板を乾燥させる乾燥工程と、
   を備える、薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記洗浄工程と前記乾燥工程との後に、さらに外観検査工程を備える、請求項１記載の、薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
3. 前記外観検査工程の後に、さらに、あらかじめ設定した洗浄済み基準に満たさない領域を再度洗浄し乾燥する工程とを備える、請求項２記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記洗浄工程は、ナイフ洗浄、摩擦洗浄、ブラシ洗浄、ディスク洗浄、および超音波洗浄からなる群から選択される１以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記洗浄工程は、その洗浄方向が前記透光性絶縁基板の辺と平行である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記乾燥工程は、エアーナイフを使用する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。

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