JP2011198784A - Thin film solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は薄膜光電変換素子およびその製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、透明電極層の抵抗を減少させた薄膜光電変換素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film photoelectric conversion element and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a thin film photoelectric conversion element having a reduced resistance of a transparent electrode layer and a method for manufacturing the same.
近年、生産のための環境負荷が小さい太陽電池として薄膜太陽電池が注目されている。薄膜太陽電池は一般的に、複数の光電変換素子を基板の一方の面の上に複数形成し、各光電変換素子をその基板上にて直列に接続して使用される。このような構成は、集積型の薄膜太陽電池と呼ばれている。そのような集積型の薄膜太陽電池の例が、特許文献1(特公平5−72113号公報)に提案されている。 In recent years, thin film solar cells have attracted attention as solar cells with a low environmental load for production. A thin-film solar cell is generally used by forming a plurality of photoelectric conversion elements on one surface of a substrate and connecting the photoelectric conversion elements in series on the substrate. Such a configuration is called an integrated thin film solar cell. An example of such an integrated thin film solar cell is proposed in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 5-72113).
集積型薄膜太陽電池は、主としてスーパーストレート型pin構造の場合と、サブストレート型nip構造の場合とに大別される。スーパーストレート型の太陽電池においては、発電のための光は基板を通過してから発電層すなわち半導体層に入射する。このため、スーパーストレート型太陽電池においては、透明または透光性の基板が採用され、形成される発電層にとって基板が光の入射側(以下「前面側」という)に配置される。この場合の半導体層には、基板側からp層、i層、n層の順に積層されるpin構造が採用される。これに対して、サブストレート型の太陽電池においては、発電のための光は、基板を通過せずに半導体層に入射する。このため、サブストレート型の太陽電池においては、不透明な基板や透光性に乏しい基板を採用することが可能であり、形成される半導体層にとって基板は光の入射側とは逆の側(「裏面側」)に配置される。この場合の半導体層には、基板側からn層、i層、p層の順に積層されるnip構造が採用される。サブストレート型nip構造の直列接続構造を実現するためのパターニング加工を容易にする手法が特許文献2(特許4248351号明細書)に提案されている。 Integrated thin film solar cells are roughly classified into a super straight type pin structure and a substrate type nip structure. In a super straight type solar cell, light for power generation passes through a substrate and then enters a power generation layer, that is, a semiconductor layer. For this reason, in the super straight type solar cell, a transparent or translucent substrate is employed, and the substrate is disposed on the light incident side (hereinafter referred to as “front side”) for the power generation layer to be formed. The semiconductor layer in this case employs a pin structure in which a p layer, an i layer, and an n layer are stacked in this order from the substrate side. On the other hand, in a substrate type solar cell, light for power generation enters the semiconductor layer without passing through the substrate. For this reason, in a substrate type solar cell, it is possible to employ an opaque substrate or a substrate with poor translucency, and the substrate is formed on the side opposite to the light incident side (“ “Back side”). The semiconductor layer in this case employs a nip structure in which an n layer, an i layer, and a p layer are stacked in this order from the substrate side. Patent Document 2 (Japanese Patent No. 4248351) proposes a technique for facilitating a patterning process for realizing a series connection structure of a substrate type nip structure.
上述の各提案の集積型の薄膜太陽電池の構成を子細にみると、裏面電極層・半導体層・前面透明電極層が積層された光電変換層が基板に形成されており、そのような光電変換層は光電変換素子または光電変換部の各単位(以下、単位光電変換部という)に区切られている。そして、このような単位光電変換部は、基板上において隣接する単位光電変換部同士が相互に接続されて、直列接続された集積型の薄膜太陽電池をなしている。その際の直列接続は、隣接する二つの単位光電変換部のうち、一方の単位光電変換部の前面透明電極層と、他方の単位光電変換部の裏面電極とが互いに電気的に接続して行われる。 Looking closely at the configuration of each of the proposed integrated thin film solar cells, a photoelectric conversion layer in which a back electrode layer, a semiconductor layer, and a front transparent electrode layer are stacked is formed on a substrate. The layer is divided into units (hereinafter referred to as unit photoelectric conversion units) of the photoelectric conversion element or photoelectric conversion unit. Such unit photoelectric conversion units constitute integrated thin film solar cells connected in series by connecting unit photoelectric conversion units adjacent to each other on the substrate. In this case, the series connection is performed by electrically connecting the front transparent electrode layer of one unit photoelectric conversion unit and the back electrode of the other unit photoelectric conversion unit to each other among two adjacent unit photoelectric conversion units. Is called.
集積型の薄膜太陽電池を作製する場合には、いくつかの技術課題を克服することが求められている。その課題のひとつに前面透明電極層の電気抵抗に関する課題がある。 When manufacturing an integrated thin film solar cell, it is required to overcome several technical problems. One of the problems is related to the electrical resistance of the front transparent electrode layer.
具体的には、薄膜光電変換素子には、前面透明電極層の材料としてITO(スズドープ酸化インジウム)などの透明導電性材料が採用されている。しかし一般に、透明導電性材料は金属と比較して電気抵抗が高い。実際、金属の抵抗率が2〜20μΩ・cm程度であるのに対し、透明電極層に用いる透明導電性材料の抵抗率は400μΩ・cm程度である。電気抵抗が高い前面透明電極層を用いて太陽電池を作製しても、太陽電池特性の曲線因子(FF)が低下してしまい、光電変換効率(Eff)も低下してしまう。 Specifically, a transparent conductive material such as ITO (tin-doped indium oxide) is employed as a material for the front transparent electrode layer in the thin film photoelectric conversion element. However, generally, the transparent conductive material has a higher electrical resistance than a metal. Actually, the resistivity of the metal is about 2 to 20 μΩ · cm, whereas the resistivity of the transparent conductive material used for the transparent electrode layer is about 400 μΩ · cm. Even if a solar cell is manufactured using a front transparent electrode layer having a high electric resistance, the curve factor (FF) of the solar cell characteristics is lowered, and the photoelectric conversion efficiency (Eff) is also lowered.
前面透明電極層の電気抵抗を低減させる最も単純な解決策は、前面透明電極層の膜厚を増すことである。しかし、前面透明電極層の膜厚を増大させる手法は太陽電池においては採用しがたい。というのも、前面透明電極層に求められる技術的要件には電気的要件に加えて光学的要件もあるためである。具体的には、太陽電池の光電変換効率を高めるためには、発電に用いる波長域(おおむね400nm〜1200nm)の光を損失無く半導体層に吸収させることが必要となる。このため、半導体層より前面側に配置される前面透明電極層にはその波長域の光をできるだけ多く透過させることが要求される。すなわち、前面透明電極層には、約500nm〜約700nmの波長域において反射を抑えること、および、約700nmより長波長側(近赤外域も含む)において吸収を抑えることが求められる。一方、透明導電性材料を用いる前面透明電極層を配置すると、前面透明電極層の両面は、一般には周囲の媒体と屈折率が整合しない界面または表面となる。そのような屈折率の不整合の面における反射を抑制するため、前面透明電極層それ自体の薄膜の干渉による低反射の条件が成立するように、前面透明電極層の膜厚は注意深く決定される。また、透明導電性材料はその材質自体の吸収も避けられない。これらの要因により、現実の透明導電性材料を用いる限り、前面透明電極層の膜厚を増大させる手法による電気抵抗の低減は必然的に太陽電池に活用できる光量の減少を伴うものとなる。このため、この手法を採用することはできない。なお、上述の発電に用いる波長域は、単数あるいは複数の半導体層の分光感度特性が敏感な範囲である。 The simplest solution for reducing the electrical resistance of the front transparent electrode layer is to increase the thickness of the front transparent electrode layer. However, the method of increasing the film thickness of the front transparent electrode layer is difficult to employ in solar cells. This is because the technical requirements for the front transparent electrode layer include optical requirements in addition to electrical requirements. Specifically, in order to increase the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, it is necessary to absorb light in a wavelength region (generally 400 nm to 1200 nm) used for power generation into the semiconductor layer without loss. For this reason, the front transparent electrode layer disposed on the front side of the semiconductor layer is required to transmit as much light in the wavelength region as possible. That is, the front transparent electrode layer is required to suppress reflection in a wavelength range of about 500 nm to about 700 nm and to suppress absorption on a longer wavelength side (including the near infrared range) than about 700 nm. On the other hand, when a front transparent electrode layer using a transparent conductive material is disposed, both surfaces of the front transparent electrode layer are generally interfaces or surfaces that do not match the refractive index of the surrounding medium. The thickness of the front transparent electrode layer is carefully determined so as to satisfy the condition of low reflection due to the interference of the thin film of the front transparent electrode layer itself in order to suppress the reflection on the surface of such refractive index mismatch. . Moreover, absorption of the transparent conductive material itself is inevitable. Due to these factors, as long as an actual transparent conductive material is used, the reduction in electrical resistance by the method of increasing the film thickness of the front transparent electrode layer inevitably involves a reduction in the amount of light that can be utilized for solar cells. For this reason, this method cannot be adopted. Note that the wavelength region used for power generation described above is a range in which the spectral sensitivity characteristics of one or more semiconductor layers are sensitive.
また、電気抵抗の課題を解決する手法として、前面透明電極層に代えて、または前面透明電極層に加えるようにしてごく薄い金属層を形成し、金属層を光が透過するようにする手法も考えられる。しかし、実際にはこの手法も採用し得ない。例えば、抵抗率の低い銀(Ag)を10nm程度の小さい膜厚に形成した場合であっても、透過率は70%前後となってしまう。それ以外の30%ほどの光は、光電変換に寄与しない。そうすると、前面透明電極層の抵抗によるロスを軽減させるよりも光量の減少による影響が大きくなるため、同じ照射光量に対する発電量すなわち光電変換効率(Eff)はかえって低下してしまう。 In addition, as a technique for solving the problem of electrical resistance, there is a technique in which a very thin metal layer is formed instead of or added to the front transparent electrode layer so that light can pass through the metal layer. Conceivable. However, this method cannot actually be adopted. For example, even when silver (Ag) having a low resistivity is formed to a film thickness as small as about 10 nm, the transmittance is about 70%. The other 30% of light does not contribute to photoelectric conversion. Then, since the influence by the decrease in the light amount becomes larger than the loss due to the resistance of the front transparent electrode layer is reduced, the power generation amount, that is, the photoelectric conversion efficiency (Eff) with respect to the same irradiation light amount is decreased.
全く別の手法として、前面透明電極層よりも前面側に金属層のグリッド電極を形成する手法が知られている。この手法の一つに、金属コロイド溶液などを透明電極層の面に印刷してグリッド電極やバスバー電極を形成する方法が提案されている(特許文献3:特開2003−297158号公報)。しかしながら、印刷によってグリッド電極やバスバー電極を形成しようとすると、印刷の塗布や乾燥工程が一様となりにくくムラが生じやすい。そのムラは出力のばらつきを増大させる。したがって、この提案の手法は量産性を高めにくい問題点がある。また、このような印刷を用いて集積型の太陽電池を作製する場合には、単位光電変換部を集積するための配線を接続するための精密な位置合わせも必要となる。加えて、印刷によって精細なパターンとなるように電極を形成することは、それ自体が困難である。さらには、特許文献3にて提案される金属コロイド溶液は、その溶液が非常に高価であるという課題もある。
As a completely different method, a method of forming a metal layer grid electrode on the front side of the front transparent electrode layer is known. As one of the methods, a method of forming a grid electrode or a bus bar electrode by printing a metal colloid solution or the like on the surface of a transparent electrode layer has been proposed (Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-297158). However, when the grid electrode or the bus bar electrode is formed by printing, the printing application and drying processes are difficult to be uniform, and unevenness is likely to occur. The unevenness increases output variation. Therefore, this proposed method has a problem that it is difficult to increase mass productivity. Further, when an integrated solar cell is manufactured using such printing, precise alignment for connecting wirings for integrating the unit photoelectric conversion units is also required. In addition, it is difficult in itself to form electrodes so as to have a fine pattern by printing. Furthermore, the metal colloid solution proposed in
ところで、サブストレート型の薄膜太陽電池において、直列接続のための構成として、いわゆるSCAF(Series Connection through Apertures on Film)構造の薄膜太陽電池が提案されている(例えば、特許文献4:特開2002−57357号公報)。この構成においては、ある単位光電変換部の前面透明電極層からの電流を隣合う単位光電変換部の裏面の電極に接続するため、多数の集電孔が設けられる。このような集電孔の配置を利用する場合にも、上述の前面透明電極層の電気抵抗は問題となる。このような集電孔を用いる場合に検討される工夫としては、前面透明電極層の各部から集電孔までの距離が可能な限り一定になるように集電孔を配置することが考えられる。この工夫のためには、集電孔の数を増大させたり、また、集電孔それ自体のサイズを大きくしたりすることが望ましい。というのは、そのような構成を用いると、前面透明電極層を電荷が移動する距離が短くなって前面透明電極層の透明導電性材料の電気抵抗を低減させたのと同様の効果があるためである。この電気抵抗の低減は、発電領域における曲線因子および光電変換効率を向上させる。しかし、この工夫にともなって発電領域の面積は減少せざるを得ない。この面積の減少は、太陽電池セルの光電変換効率を低下させる要因となる。このため、集電孔の配置、数、サイズの工夫による性能の改善効果には限界がある。 By the way, in a substrate type thin film solar cell, a thin film solar cell having a so-called SCAF (Series Connection through Arts on Film) structure has been proposed as a configuration for series connection (for example, Patent Document 4: JP-A-2002-2002) 57357). In this configuration, a large number of current collecting holes are provided in order to connect the current from the front transparent electrode layer of a certain unit photoelectric conversion unit to the electrode on the back surface of the adjacent unit photoelectric conversion unit. Even when such an arrangement of current collecting holes is used, the electrical resistance of the front transparent electrode layer described above becomes a problem. As a device to be considered when using such current collecting holes, it is conceivable to arrange the current collecting holes so that the distance from each part of the front transparent electrode layer to the current collecting hole is as constant as possible. For this idea, it is desirable to increase the number of current collecting holes or increase the size of the current collecting holes themselves. This is because using such a configuration has the same effect as reducing the electrical resistance of the transparent conductive material of the front transparent electrode layer by reducing the distance that the charge moves through the front transparent electrode layer. It is. This reduction in electrical resistance improves the fill factor and photoelectric conversion efficiency in the power generation region. However, the area of the power generation region is inevitably reduced with this device. This decrease in area becomes a factor that reduces the photoelectric conversion efficiency of the solar battery cell. For this reason, there is a limit to the performance improvement effect by devising the arrangement, number, and size of the current collecting holes.
本発明は、以上の各課題の少なくともいくつかを解決することを課題とする。 An object of the present invention is to solve at least some of the above problems.
上述の各課題を解決するために、本出願の発明者らは、前面透明電極層の電気抵抗を実質的に低減させる手法を種々検討した。その結果、光の透過領域を確保するようにしながら、前面透明電極層に接するように金属層を形成することが、実用性が高く有用な解決手段であることを本出願の発明者らは見出した。それらの知見を活かしたパターンの金属層を用いれば、透明電極層の集電距離を実質的に低減させることが可能となって、薄膜太陽電池において曲線因子および光電変換効率を高めることが可能となる。しかも、光の透過領域が設けられることにより、発電領域の面積の減少はごく少なくすることができる。本発明は、このような考えに基づいて創出された。 In order to solve the above-described problems, the inventors of the present application have studied various methods for substantially reducing the electrical resistance of the front transparent electrode layer. As a result, the inventors of the present application have found that forming a metal layer so as to be in contact with the front transparent electrode layer while ensuring a light transmission region is a practical and useful solution. It was. By using a metal layer with a pattern that makes use of these findings, it is possible to substantially reduce the collection distance of the transparent electrode layer, and it is possible to increase the fill factor and photoelectric conversion efficiency in a thin film solar cell. Become. In addition, since the light transmission region is provided, the reduction in the area of the power generation region can be minimized. The present invention was created based on such an idea.
本発明のある態様においては薄膜太陽電池が提供される。すなわち、本発明のある態様においては、第1面と第2面とを有する電気絶縁性の基板と、裏面電極層とnip接合構造を含む半導体層と前面透明電極層とが前記基板の前記第1面の上に該第1面の側からこの順に配置される光電変換層と、前記基板の前記第2面の側に配置される接続配線層とを備え、前記光電変換層および前記接続配線層は、それぞれ、いくつかの単位光電変換部およびいくつかの単位接続配線部をなすよう区切られており、前記第1面において互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記基板を貫通する集電孔を通じて前記第2面のいずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記基板を貫通する接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、互いに直列接続されており、前記前面透明電極層に接して配置され、前記光電変換層へ光を透過させる光透過領域が設けられたパターンをなす金属層をさらに備える薄膜太陽電池が提供される。 In one embodiment of the present invention, a thin film solar cell is provided. That is, in an aspect of the present invention, an electrically insulating substrate having a first surface and a second surface, a back electrode layer, a semiconductor layer including a nip junction structure, and a front transparent electrode layer are formed on the substrate. A photoelectric conversion layer disposed on the first surface in this order from the first surface side; and a connection wiring layer disposed on the second surface side of the substrate, the photoelectric conversion layer and the connection wiring Each of the layers is divided so as to form several unit photoelectric conversion units and several unit connection wiring units, and any two unit photoelectric conversion units adjacent to each other on the first surface have one unit photoelectric conversion unit. The front transparent electrode layer of the conversion part is electrically connected to any one unit connection wiring part of the second surface through a current collecting hole penetrating the substrate, and the back electrode layer of the other unit photoelectric conversion part is the substrate. Through the connection hole that penetrates A pattern provided with a light transmission region that is connected in series to each other by being electrically connected to the position connection wiring portion, is disposed in contact with the front transparent electrode layer, and transmits light to the photoelectric conversion layer. A thin film solar cell further comprising a formed metal layer is provided.
本発明のある態様においては、薄膜太陽電池の製造方法が提供される。すなわち、本発明のある態様においては、電気絶縁性を有する基板を貫通する接続孔を形成する工程と、該基板の第1面の側に裏面電極層を形成する工程と、該基板の第2面の側に接続配線層を形成する工程と、前記基板を貫通する集電孔を形成する工程と、前記裏面電極層の上にnip接合構造を有する半導体層を形成する工程、および前面透明電極層を形成する工程をこの順に含む光電変換層形成工程と、前記光電変換部への光を透過させる光透過領域が設けられたパターンをなすようにして前記前面透明電極層に接する金属層を形成する工程と、いくつかの単位光電変換部をなすように前記光電変換層を区切る工程と、いくつかの単位接続配線部をなすように前記接続配線層を区切る工程と、を含み、前記第1面において互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記集電孔を通じて前記第2面のいずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、互いに直列接続されている、薄膜太陽電池の製造方法が提供される。 In one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a thin film solar cell is provided. That is, in one aspect of the present invention, a step of forming a connection hole penetrating an electrically insulating substrate, a step of forming a back electrode layer on the first surface side of the substrate, and a second of the substrate Forming a connection wiring layer on the surface side, forming a current collecting hole penetrating the substrate, forming a semiconductor layer having a nip junction structure on the back electrode layer, and a front transparent electrode Forming a metal layer in contact with the front transparent electrode layer so as to form a pattern provided with a photoelectric conversion layer forming step including a layer forming step in this order, and a light transmission region for transmitting light to the photoelectric conversion portion A step of partitioning the photoelectric conversion layer so as to form several unit photoelectric conversion portions, and a step of partitioning the connection wiring layer so as to form several unit connection wiring portions. Next to each other in plane In any two unit photoelectric conversion units, the front transparent electrode layer of one unit photoelectric conversion unit is electrically connected to any one unit connection wiring unit on the second surface through the current collecting hole, and the other unit photoelectric conversion unit The back electrode layer of the photoelectric conversion part is electrically connected to the one unit connection wiring part through the connection hole, thereby providing a method for manufacturing a thin film solar cell connected in series with each other.
本発明のいくつかの態様によれば、前面透明電極層に接するように金属層を配置することにより、前面透明電極層のシート抵抗の値を実質的に低減させることが可能となる。この際、金属層を配置する位置合わせ精度は、前面透明電極層の形成される範囲に含まれるように金属層の存在する範囲を位置合わせする程度の粗いものとしてもその効果を達成することが可能である。 According to some aspects of the present invention, the value of the sheet resistance of the front transparent electrode layer can be substantially reduced by disposing the metal layer so as to be in contact with the front transparent electrode layer. At this time, the alignment accuracy for arranging the metal layer can achieve the effect even if the accuracy is such that the range in which the metal layer exists is aligned so as to be included in the range in which the front transparent electrode layer is formed. Is possible.
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the following description, unless otherwise specified, common parts or elements are denoted by common reference numerals throughout the drawings. In the drawings, each element of each embodiment is not necessarily shown in a scale ratio.
<第1実施形態>
図1は、本実施形態の薄膜太陽電池の構成を示す平面図(図1(a))および拡大平面図(図1(b))であり、図2は、本実施形態の薄膜太陽電池の構成を示す概略断面図であり、図3は、本実施形態において薄膜太陽電池を製造する工程を説明する工程フロー図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view (FIG. 1 (a)) and an enlarged plan view (FIG. 1 (b)) showing the configuration of the thin film solar cell of the present embodiment, and FIG. 2 shows the thin film solar cell of the present embodiment. It is a schematic sectional drawing which shows a structure, and FIG. 3 is a process flowchart explaining the process of manufacturing a thin film solar cell in this embodiment.
本実施形態においては、SCAF(Series Connection through Apertures on Film)構造の集積型の薄膜太陽電池100を作製する。なお、使用時には、例えば耐候性を確実にするため付加的な部材(封止部材など)も適宜用いられる。これらの付加的な部材については、本実施形態を明確に説明するために記載および図示が省略されている。
In the present embodiment, an integrated thin film
SCAF構造の薄膜太陽電池100においては、図1(a)に示すように、集電孔1と接続孔2が形成されている基板5の一方の面(第1面)において、光を電気に変換する光電変換層が分離線3によって単位光電変換部1201、1202、・・・120Nの列となるように、各単位へと電気的に分離されて区切られている。基板のもう一方の面(第2面)に配置される接続配線層も、分離線4によって単位接続配線部1401、1402、・・・140Nの列となるように各単位へと区切られている。以下、単位光電変換部や単位接続配線部に用いる符号については、総称する際には添え字を略した符号により示し、これらの個別のものを指す場合には添え字を付して示す。なお、基板5の第1面と第2面は、基板5の厚みをなす両面からそれぞれ選択される。ここでは、基板の両面のうち、光電変換層が配置または形成される面を第1面としている。また、薄膜太陽電池100を説明する各図面において、断面を記載する各図面においては上方に向く面が第1面として描かれ、平面を記載する各図面においては紙面が第1面となるように描かれている。
In the thin film
薄膜太陽電池100においては、図1(b)に示すように、分離線3と分離線4とは同様のものが複数繰り返して一方向に並んでいるが、分離線3と分離線4は、基板の各面において互いに位置が異なるようにずらされている。こうして、単位光電変換部120をなす区切りの位置と単位接続配線部140をなす区切りの位置とが互い違いになるようにされている。単位接続配線部140は、一つひとつの単位接続配線部すなわち単位接続配線部140iをみると、基板の第1面にて隣り合う二つの単位光電変換部120iおよび120i+1に電気的に接続可能な領域に対して基板5を介して重なるようになっている。
In the thin film
図2は、図1(b)の拡大平面図においてA−A’部における断面図(図2(b))とB−B’部における断面図(図2(b))である。基板5に開口として形成される集電孔1および接続孔2は、その基板5を貫通するようになっていて、この集電孔1および接続孔2を通じて第1の面の単位光電変換部のそれぞれが直列接続されるように構成されている。すなわち、例えば、薄膜太陽電池100の中央部を見ると、分離線4、4によって区切られている単位接続配線部140iは、その単位接続配線部140iと重なる一方の単位光電変換部120iの前面透明電極層9に対して、集電孔1を通じて接続されている。さらに単位接続配線部140iは、その同じ単位接続配線部と重なるもう一方の単位光電変換部120i+1の裏面電極層6に対しても接続孔2を通じて接続されている。この接続構成が繰りかえされることによって、第2面の単位接続配線部1401、1402、・・・140Nのそれぞれを配線として、第1の面における単位光電変換部1201、1202、・・・120Nがその並びの順に直列接続されている。
2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ (FIG. 2B) and a cross-sectional view taken along the line BB ′ (FIG. 2B) in the enlarged plan view of FIG. The current collecting holes 1 and the connection holes 2 formed as openings in the
単位光電変換部120は、光電変換層が分離線3、3によって区切られたものである。ここで、接続孔2が設けられる両端部以外は、裏面電極層6とnip接合構造を含む半導体層8と前面透明電極層9とが、基板5の第1面にこの順に備えて構成されている。一方、接続孔2が設けられる両端部には、前面透明電極層9が形成されていない(図2(a)の接続孔2付近参照)。このため、接続孔2が設けられる両端部においては、露出された半導体層8と、その基板側の裏面電極層6とが接続孔2にまで延びている。
In the unit photoelectric conversion unit 120, the photoelectric conversion layer is divided by the
本実施形態の薄膜太陽電池100においては、前面透明電極層9の上すなわち前面側の面の上には、半導体層8への光を透過させる光透過領域が設けられたパターンをなす金属層11がさらに備えられている。図1(b)に示すように、この金属層11のパターンは、薄膜太陽電池100においては分離線3に直交する向きに延びて金属層11に覆われているライン部と、各ライン部の間に設けられ、金属層11に覆われていないスペース部とを有している。この金属層11が配置されないスペース部は光の通過領域となる。薄膜太陽電池100の金属層11をこのようなパターンをなすようにして配置するためには、マスクを用いる蒸着法が用いられる。その詳細については後述する。
In the thin film
次に、このような構造の薄膜太陽電池100を作製する工程について、図3を参照して説明する。まず、薄膜太陽電池100を作製する基板としては、絶縁性の基板5(以下、「基板5」という)を採用する。具体的には、例えばポリイミドフィルムを用いる。他に採用することができる基板の材質の例としては、PET、PEN、PES、アクリル、アラミド等の他の絶縁性プラスチックフィルムが挙げられる。
Next, a process of manufacturing the thin film
基板5にはまず、接続孔2のための開口が形成される。このために打ち抜き金型(パンチ)によって基板5の所定の位置に開口が設けられる(接続孔形成工程S102)。次いで、減圧下において加熱することにより、基板5の材質のポリイミドフィルムから放出されるガスを除去する脱ガス処理S104が行われる。なお、この脱ガス処理S104は接続孔形成工程S102の前後いずれかもしくは両方において実施してもかまわない。
First, an opening for the
その後、基板5の一方の面(第1面)に裏面電極層6が形成され(裏面電極層形成工程S106)、次いで、基板5の面のもう一方の面(第2面)に第1接続配線層7が形成される(第1接続配線層形成工程S108)。裏面電極層6は、例えば銀(Ag)を膜厚200nmとなるようにスパッタリング法によって形成する。また、第1接続配線層7の材質は、裏面電極層6と同じくAgを採用する。なお、これら裏面電極層6および第1接続配線層7の材料としては、これら以外にAg合金、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタニウム(Ti)等の金属を用いることができる。また、裏面電極層6には、金属層と透明電極層との多層構造からなる膜などを用いることもできる。これら裏面電極層6および第1接続配線層7を形成する際の成膜法はスパッタリング法に限られず、真空蒸着法やスプレー成膜法、印刷法、塗布法、めっき法を採用することもできる。
Thereafter, the
裏面電極層形成工程S106と第1接続配線層形成工程S108とを終えると、基板5の第1面に形成した裏面電極層6と基板5の第2面に形成した第1接続配線層7とは接続孔2の内側壁付近において直接重なり、互いに電気的に接続される。
When the back electrode layer formation step S106 and the first connection wiring layer formation step S108 are finished, the
第1接続配線層形成工程S108を終えると、接続孔2の場合とは別の打ち抜き金型を用いて基板5に集電孔1が形成される(集電孔形成工程S110)。この際には、基板5のみならず、その段階において基板5に形成されている裏面電極層6および第1接続配線層7も貫通するようにして集電孔1が形成される。さらに、基板5の第1面側には半導体層8が形成される(半導体層形成工程S112)。この半導体層8は、例えばアモルファスシリコンのn層、i層、およびp層を基板5側から配置するnip構造のシリコン(Si)層が形成され、その成膜のためには、例えば高周波容量結合プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法が用いられる。なお本実施形態において半導体層8を形成する際の成膜手法は特段限定されない。上述のように高周波容量結合プラズマCVD法を用いること、さらには、そのための成膜装置として平行平板型のシャワーヘッド電極を放電電極とする装置を利用することは成膜法の好ましい例である。半導体層8の他の構成としては、微結晶Siをi層に用いた光電変換層としてもよいし、また、アモルファスSiのnip構造と微結晶Siのnip構造とを積層するような多接合型(タンデム型)の光電変換層としてもよい。n層およびp層の構成材料の別例としては、アモルファスSiOなどの合金を用いるように本実施形態を変形することも可能である。また、各種の技術的改良を施すために、界面層やトンネル接合層としてSiOやアモルファスSi、微結晶Si層を追加することも可能である。
When the first connection wiring layer forming step S108 is completed, the current collecting
また、本実施形態における半導体層8の形成の際には、成膜処理の処理効率を高めるための他の工夫も有用である。例えば、基板5を連続搬送させながら連続成膜するロール・ツー・ロール方式は、本実施形態のための好ましい工程として採用することができる。これ以外にも、搬送モードと成膜モードとを繰りかえすように動作して、成膜モードにおいては基板を停止させた状態となるようにして成膜処理を進める手法(ステッピングロール法)もまた本実施形態の好ましい工程として採用することができる。
Further, when the
半導体層形成工程S112によって光電変換層が形成された後、さらに、前面透明電極層9として基板5の第1面の側に透明導電性材料を堆積させる(透明導電層形成工程S114)。この際、光電変換層の両側端部、すなわち、接続孔2が設けられる部分には、マスクを掛けて透明導電性材料を堆積させないようにする。結果として、この部分には半導体層8が露出される(図2(b))。上述の直列接続された単位光電変換部120を複数の列をなすように設ける場合(図示しない)にも、各列の間には、透明導電性材料を堆積させない。こうして、透明導電層9が接続孔2の領域に形成されないようにしておく。
After the photoelectric conversion layer is formed in the semiconductor layer forming step S112, a transparent conductive material is further deposited on the first surface side of the
本実施形態の前面透明電極層9のための透明導電性材料には各種の透明導電性材料を用いることが可能であり、その材質は特に限定されない。この透明導電性材料は、典型的には、ITO、SnO2、TiO2、ZnO、IZO(In2O3−ZnO、登録商標)などの金属酸化物の透明導電性材料のいずれかまたはその組み合わせ(積層体または混合物)が選択される。さらに、透明導電層形成工程S114の成膜方法としてはRFスパッタリング、DCスパッタリング、印刷法、塗布法なども採用することができる。
Various transparent conductive materials can be used as the transparent conductive material for the front
次いで、基板5の第2面側の全面に、第2接続配線層10が形成される(第2接続配線層形成工程S116)。この第2接続配線層10としては、金属材料などの低抵抗の導電層が形成される。第2接続配線層形成工程S116を終えると、基板5の第1面に形成した前面透明電極層9と基板5の第2面に形成した第2接続配線層10とが集電孔1の内側壁付近において直接重なり、互いに電気的に接続される。なお、第2接続配線層10は基板5の第2面において第1接続配線層7にも接するように形成されるため、第2面におけるこれらの接続配線層は互いに接続されて電気的には一体化された接続配線層をなしている。
Next, the second
第2接続配線層形成工程S116の後、基板5の第1面側の前面透明電極層9の面の上に、マスクを用いて所定のパターンが形成されるようにして、金属層11が形成される(金属層形成工程S118)。この金属層11の材質には、銀(Ag)などの金属材料を採用することができる。これ以外にも、Ag合金、Al、Cu、Ti等の金属材料を用いて多層構造からなる膜などを用いることもできる。ここで、金属層の材質の選択の際に考慮される要因は、蒸着が可能であること、太陽電池の製品(モジュール)に期待される使用期間の間に劣化が生じないこと等である。
After the second connection wiring layer formation step S116, the
ここで、図3に基づく説明を一旦離れ、金属層形成工程S118において用いられるマスクについて詳述する。本実施形態において利用されるマスクには、種々のマスクを採用することができるが、好ましくは金属製のメタルマスクが用いられる。その材質を例示すれば、各種ステンレス鋼(SUS)、36%Ni−Fe(インバー鋼)や42%Ni−Fe(DF−42)など用いることができる。なお、メタルマスクの材質としては、上述のインバー鋼が低膨張金属であるため好ましい。ただし、本実施形態においてはSUS製マスクを採用しても十分に目的を達することができる。その理由は、SUS製マスクであっても、10μm程度以上の高精細な開口部を形成することが可能であり局所的な寸法精度に問題は生じにくいためである。加えて、本実施形態において位置合わせのために必要な精度が高くないこともこのようなマスクの材質の選択に影響している。すなわち、一般に基板全面にわたるような長距離にわたる寸法精度が要求されるのは、マスクによって形成される層または膜を基板全面にわたって精度良く位置合わせする必要がある場合といえる。本実施形態においては、そのような長距離の寸法精度を担保する必要がないため、各種の層の形成時の熱の影響を考慮して低膨張金属のマスクを採用する必然性は高くはない。 Here, the description based on FIG. 3 will be left, and the mask used in the metal layer forming step S118 will be described in detail. Various masks can be adopted as the mask used in the present embodiment, but a metal metal mask is preferably used. For example, various stainless steels (SUS), 36% Ni—Fe (Invar steel), 42% Ni—Fe (DF-42), etc. can be used. In addition, as a material of a metal mask, since the above-mentioned Invar steel is a low expansion metal, it is preferable. However, in this embodiment, even if a SUS mask is used, the object can be sufficiently achieved. The reason is that even with a SUS mask, it is possible to form a high-definition opening of about 10 μm or more and it is difficult to cause a problem in local dimensional accuracy. In addition, the fact that the accuracy required for alignment in this embodiment is not high also affects the selection of the mask material. That is, the reason why dimensional accuracy over a long distance such as the entire surface of the substrate is generally required is when the layer or film formed by the mask needs to be accurately aligned over the entire surface of the substrate. In the present embodiment, since it is not necessary to ensure the dimensional accuracy of such a long distance, it is not necessarily necessary to adopt a low expansion metal mask in consideration of the influence of heat when forming various layers.
金属層11として形成されるパターンは、各種のパターンとすることができる。具体的には、メタルマスクによって金属層が形成される所定のパターンの典型例は、ある方向に延びた幅の狭いライン部の繰り返しのパターンすなわちストライプパターンである。そのライン部の延びる方向は、縦・横・斜めのいずれの方向でもかまわない。この場合、個々のライン部の幅としては、例えば1mm以下とすることが望ましく、さらには、200μm以下とすることが好ましい。また、ライン部の幅の下限は、10μm以上であれば、上述のメタルマスクによってパターンを形成することができるため好ましい。また、各ライン部の繰り返しの周期(ピッチ)は、ライン部の幅より大きく10mm以下とされる。なお、本実施形態においてはこの繰り返しのピッチは必ずしも一定のピッチであることが必須とされてはいない。しかしながら、一定したピッチによって等間隔に配列されるライン部は、金属層11のパターンとして典型的なものの一例である。
The pattern formed as the
金属層11がストライプパターンとされる場合に、ライン部のピッチp(図2(b))として望ましい値は、集電孔のピッチやそのサイズとの兼ね合いによって決定される。集電孔1に対して電流が流れることによって電気抵抗を低減させる趣旨に適う限り、そのピッチの値は種々の観点から設定される。例えば、図1のように、ある方向に一定した間隔をおいて並ぶように集電孔1が列をなして形成されているとする。そのような集電孔1の列に対して、その列の向きにライン部の並びをたどったライン部の繰り返しのピッチが集電孔1のピッチよりも小さいようなラインを用いることが好ましい。なお、図1とは異なり、集電孔の列とライン部の列とが平行でないときには、ライン部のピッチを集電孔の列の向きにたどるようにして規定するものとする。このような平行でない場合であっても、平行の場合と同様に、ライン部のピッチを集電孔のピッチよりも小さくするのが好ましい。前述のようなピッチの関係に構成すると、集電孔一つひとつに対して金属層11のライン部が一つ以上となる比率によって対応付けされ、前面透明電極層9の電気抵抗を低減させる効果や、各集電孔の集電の際の抵抗値が、各集電孔に対して均一化される効果が得られる。より具体的な例を挙げれば、直径約1mmの集電孔1が5mmピッチにより並んで列をなしている場合において、図1(a)のように金属層11のライン部の並びがその列の向きに平行となっている場合には、ライン部の繰り返しのピッチは5mm以下とすることが好ましい。さらには、金属層が形成される所定のパターンが1mmのピッチとされることによって、集電孔のひとつに少なくとも一つ以上のラインが対応することになるため、さらに好ましい。
When the
上述の各種の技術要件が勘案されて選択される金属層11のパターンの典型例を一つあげるとすれば、集電孔が直径約1mmであり5mmピッチになるように配列されている場合には、金属層11を50μm幅のラインを1mmのピッチにて繰りかえすストライプパターンとする。
A typical example of the pattern of the
なお、集電孔と金属層11のライン部の並びとの関係については、上述のように、一つには、ライン部が集電孔1の周縁部に通じているようにすることが好ましい。このように構成すると、集電孔1に対して前面透明電極層の電気抵抗を低減させる効果が得られるためである。それ以外にも、ライン部が集電孔1に通じていないような構成も好ましい構成である。というのは、金属層11の機能として期待しているのが前面透明電極層の電気抵抗値を低減させることによって光電変換効率を改善することにあるためである。集電孔1に至る経路を金属層によって形成して電気抵抗の低い経路が確立されることはもちろん好ましいが、金属層11に期待しているのはむしろ、前面透明電極層のシート抵抗を低減させる効果である。また、より積極的な理由としては、集電孔1に通じないようなライン部を設けることは、金属層11のライン部の位置合わせの位置ずれの許容範囲を広く設定することであり、金属層11を設けることによって薄膜太陽電池の製造歩留まりが低下することが防止されるからでもある。
In addition, as for the relationship between the current collection holes and the arrangement of the line portions of the
このような金属層11のパターンを形成する際に考慮される技術的要因としては、一つには性能上の要因として前面透明電極層9のうち光電変換に寄与する面積に対する金属層11が被覆する面積の割合、すなわち被覆率が挙げられる。また、前面透明電極層9に対する電気抵抗の低減の効果も考慮される。被覆率が考慮されるのは、金属層によって光電変換層への到達する光の光量の減少が避けられないためである。この被覆率を小さくすると光量が増加するものの、金属層11による電気抵抗の低減効果も限定される。その逆に被覆率を大きくすると金属層11による電気抵抗の低減効果の観点では有利となるが、光量が減少する。これらを考慮すると、被覆率は10%以下にすることが好ましい。なお、電気抵抗の低減効果は、金属層11の層厚にも依存する。電気抵抗の低減効果を高めるためには金属層11の層厚を増大させることも好ましい。これに対して、金属層11がごく薄い膜である場合には光が透過する点を考慮すれば、金属層11の層厚を減少させることも好ましい。
One of the technical factors considered when forming the pattern of the
このような性能上の要因以外にも、本実施形態のようにメタルマスクを用いてパターニングする場合には、形成手法に起因する制約、例えば、メタルマスクの作製の容易さ、メタルマスクの固定の容易さも考慮される。 In addition to these performance factors, when patterning using a metal mask as in the present embodiment, restrictions caused by the formation method, for example, ease of fabrication of the metal mask, fixing of the metal mask, etc. Ease is also considered.
以下、本実施形態において用いられるメタルマスクについてさらに詳述する。図4は、本実施形態において薄膜太陽電池を製造する際に用いられるメタルマスクの構成を示す構成図である。 Hereinafter, the metal mask used in this embodiment will be described in more detail. FIG. 4 is a configuration diagram showing the configuration of a metal mask used when manufacturing a thin-film solar cell in the present embodiment.
具体的には、図4には、図1(b)に示した金属層11のパターンを形成するためのメタルマスク200を示している。図4(a)はこのメタルマスク200の全体図である。メタルマスク200は、例えばSUS等の適当な材質の金属板22から作製される。その金属板22には、微細な開口26によるパターンが形成されている。図4(b)には、メタルマスク200の中央部分24の拡大図が示されている。メタルマスク200には、開口26としてスリット状の開口部が形成されている。このようなメタルマスクが基板5の第1面の前面透明電極層9の上に配置されて形成されることにより、金属層形成工程S118において図1(b)に記載したようなライン状の金属層11が形成される。
Specifically, FIG. 4 shows a
本実施形態において好ましい金属層11の形成方法である蒸着方法は、一つにはフラッシュ蒸着である。フラッシュ蒸着においては、金属層材料を断続的に供給して蒸着が行われる。このため、例えば金属層11が合金によって形成される時に、金属層11の成分に組成のずれが生じにくくなる利点がある。また、シャッター機構を備える蒸着装置を用いて間欠的に蒸着を行うことも有用である。完結的に蒸着を行うと高精細のパターンによって金属層11を形成することが可能となる。
A vapor deposition method that is a preferable method for forming the
再び図3に戻ると、金属層形成工程S118の後に、基板5の第1面側に分離線3によるパターニングが行われる(第1面パターニング処理S120)。このパターニングによって、半導体層8が裏面電極層9と同一の形状を有するようにされる。前面透明電極層9は、接続孔2の付近には形成されていないが、分離線3の付近は裏面電極と同じ位置において区切られる。その結果、分離線3に囲われる形状のうち、端部の接続孔2の付近を除き、裏面電極層6、半導体層8(半導体層)、前面透明電極層9がこの順に積層された単位光電変換部120が形成される。
Returning to FIG. 3 again, after the metal layer forming step S118, patterning is performed on the first surface side of the
本実施形態の薄膜太陽電池100においては、この第1面パターニング処理S120によって、前面透明電極層9に加えて、前面透明電極層9に接するように形成したパターン化された金属層11も同時に分離される(図2(b))。このため、基板5の第1面において隣接するように位置することになる二つの単位光電変換部120iおよび120i+1は、金属層11が一旦は両者をつなぐように形成されたとしても、基板5の第1面の側において分離線3によって電気的に分離されている。
In the thin film
なお、単位光電変換部120を形成する工程をより確実に行うため、ここに示した第1面パターニング処理S120に加えて予備的なパターニング処理を行うことも好ましい。この予備的なパターニング処理は、例えば、裏面電極層形成工程S106よりも後であって、半導体層形成工程S112よりも前となるいずれかの段階において実施される。この予備的なパターニング処理の際にも、裏面電極層6を区切るようにパターニングされるのは分離線3の位置とされる。
In addition, in order to perform the process of forming the unit photoelectric conversion part 120 more reliably, it is also preferable to perform a preliminary patterning process in addition to the first surface patterning process S120 shown here. This preliminary patterning process is performed, for example, at any stage after the back electrode layer forming step S106 and before the semiconductor layer forming step S112. Also in this preliminary patterning process, the patterning is performed so as to separate the
最後に、基板5の第2面の側に対しても分離線4の位置にレーザー加工が施される(第2面パターニング処理S122)。この第2面パターニング処理S122においては、第2接続配線層10と第1接続配線層7とが同時に分離される。これにより、基板5の第2面に単位接続配線部140が形成される。なお、この第2面パターニング処理S122においては、同時に電力取り出し電極(図示しない)の電気的な分離すなわち個別化が行われ、基板5の周縁部に第1面の側の分離線と重なるようにレーザー加工により分離線が描かれる(いずれも図示しない)。このようにして、形成された第2面の分離線をみると、全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周縁、および二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界(周縁導電部の内側)には分離線がある。分離線4を含めて分離線の中にはどの層も残らないようにされている。
Finally, laser processing is applied to the position of the
こうして、形成された単位光電変換部の直列接続の列において電気的な経路を図1(a)の紙面の左側から順に追ってみる。まず、図1(a)の左側の第1の単位光電変換部1201(前面透明電極層9、半導体層8、裏面電極6)から、縦に並んだ集電孔1を通じて第1の単位接続配線部1401に接続される。そして、第1の単位接続配線部1401から接続孔2を通じて第2の単位光電変換部1202に接続される。以下、この繰り返しによって、第Nの単位光電変換部120Nまで接続されて第Nの単位接続配線部140Nまでつながっている。ここで、直列接続された単位光電変換層120全体からの出力を取り出すためには、例えば、第Nの単位接続配線部140Nが電力を取り出すための電極としても利用され、第1の単位光電変換部1201の裏面電極6またはその裏面電極6に接続された配線部も電力を取り出すための電極として利用される。
In this way, the electrical paths in the series-connected columns of the unit photoelectric conversion units thus formed are sequentially traced from the left side of the paper surface of FIG. First, the first unit connection from the first unit photoelectric converter 120 1 (front
薄膜太陽電池モジュールの実用性を一層高めるために、封止材やバックシートなどが外装としてラミネートされる。この封止材やバックシートとしては、例えばEVA、PE、PET、ETFE、などの各種の樹脂材料が採用される。ここではこれらの材質は図示していない。 In order to further enhance the practicality of the thin film solar cell module, a sealing material, a back sheet, and the like are laminated as an exterior. As the sealing material and the back sheet, various resin materials such as EVA, PE, PET, and ETFE are employed. Here, these materials are not shown.
なお、金属層11は、前面透明電極層9の前面に配置している。このような配置であっても光電変換層に入射する光量が減少することによる発電量の低下の影響は抑制することができる。というのは、金属層11のライン部の線幅を極細にすることにより、そのようなライン部の陰となる部分に対しても光が回折して光が侵入する効果が期待できるためである。このような効果が得られる線幅は、例えば200μm以下、好ましくは100μm以下であれば十分な効果が期待できる。なお、金属層11によってライン部を形成する場合には、線幅には作製上の下限値をも考慮する必要がある。特に、マスクの開口を通して形成されるライン部には、マスクを形成することが可能な線幅によって線幅の下限値が決定される。その具体的な値は、マスクの製造技術が通常のものであれば10μm程度となる。
The
また、金属層11の層厚についても、電気抵抗を低減させる効果はごく小さな層厚であっても達成される。具体的には、金属層11の層厚は、10nm以上1μm以下とすることが好ましく、さらに好ましくは、100nm以下とされる。特に100nm以下のようなごく薄い層厚であれば、金属層であっても金属層状に入射した光のうちには透過する光が生じる場合がある。このような透過光は光電変換層に入射するため、光電変換層に入射する光が減少することそれ自体による悪影響を緩和することができる。
In addition, regarding the layer thickness of the
なお、本実施形態に示した薄膜太陽電池100は、高精細にパターニングした金属層に電気伝導を負担させることによって、前面透明電極層の見かけのシート抵抗を低減させてその効果を発揮するものである。このため、金属層の局所的なパターンは高精細なパターンとするために高精細マスクを使用する。ここで留意されるべきは、このように金属層11を高精細にパターニングして形成することと、その形成の際に実行される位置合わせに必要な精度とは別であることである。すなわち、本実施形態において実現される前面透明電極層の見かけ上のシート抵抗が低減される効果は、金属層の各ラインが精細に作製されていることにより達成されるのである。この際には、例えばそのような各ラインを他の特定の配線や他の要素に精密に位置合わせして配置することは必ずしも要しない。このため、前面透明電極層の見かけ上のシート抵抗を低減させるためには、金属層11の配置される領域全体が前面透明電極層の範囲に適合されている程度とすることができる。このように、パターニングされているμm単位での位置合わせが必要とされないことは製造上の大きな利点といえる。金属層11を配置するために利用される製造装置または手法を簡易なものとしうるためである。
In addition, the thin film
そして、図5を参照して、金属層11によって前面透明電極層9の電気抵抗すなわちシート抵抗の低減の原因について、本出願の発明者らがその理由と考えるものを以下に説明する。図5は本実施形態において前面透明電極層において電気抵抗が減少する原理を説明するための模式説明図である。図5(a)は、比較のために示す金属層11を用いない薄膜太陽電池500の集電孔付近を拡大して示す平面図であり、図5(b)は、薄膜太陽電池100の集電孔1の付近の構成を拡大して示す平面図である。薄膜太陽電池500の構成は、金属層11が無いこと以外は薄膜太陽電池100と同様の構成である。
Then, the reason why the inventors of the present application consider the reason why the
まず、金属層11が形成されているかいないかにかかわらず、前面透明電極層9の各位置において発電された電流は、集電孔1から基板5の裏面側に配置される単位接続配線部140(図5において図示しない)に伝わる。したがって、電流の経路において薄膜太陽電池100と薄膜太陽電池500との間で相違するのは、集電孔1までの経路である。ここで、薄膜太陽電池500(図5(a))においては、位置12から集電孔1までの集電のための主な電流の経路は、集電孔1までの直線の経路となる。この経路は、図5(a)に示したように位置12から集電孔1の周縁部までの最も近い位置までのデカルト座標(x、y)の値によって幾何学的に求めることができる。
First, regardless of whether the
これに対して、薄膜太陽電池100においては、金属層11が形成されていてそれがライン部となっている。このため、その金属層11が前面透明電極層9よりも十分に低い抵抗値を示すならば、図5(b)に示す構成において位置12から集電孔1までの抵抗を主として決めるのはデカルト座標のyとなる。つまり、ライン部の金属層11を配置すると、前面透明電極層の各位置から集電孔1までの経路における電気抵抗は、最も近いライン部までの距離によって電気抵抗がほとんど決定されることなる。このため、前面透明電極層9を流れる電荷に影響を及ぼす実質的な電気抵抗はその距離の短縮化に応じて低減される。もちろん、ここに述べた説明は簡略化された説明に過ぎない。薄膜のシート抵抗の起源を説明するために用いられる広がった経路による電気伝導は考慮されておらず、さらには、実際の金属層11には零でない抵抗が生じる。したがってより詳細な機構によって本実施形態の金属層11の効果を説明することが可能である。しかしながら、本実施形態において実現される前面透明電極層の電気抵抗を低減する機構の本質は、この説明によって端的に示されるものと発明者らは考えている。
On the other hand, in the thin film
メタルマスクを用いて金属層11のパターンが形成される際には、メタルマスクは基板5に対して相対的に静止された状態を保って金属層11の蒸着が行われる。このため、メタルマスクは何らかの手法によって保持または固定される。この際、保持または固定の際、メタルマスクの板材やメタルマスク自体の性質によってはメタルマスクに張力が印加される。このような固定を確実に行うためには、マスクは、例えば適当な保持具(図示しない)にスポット溶接される。
When the pattern of the
以上に説明した薄膜太陽電池100によって太陽電池の性能が改善されるかどうかを確認するために、薄膜太陽電池100の実施例サンプルを作製した。また、薄膜太陽電池100の実施例サンプルを、上述の薄膜太陽電池500と同様に作製した比較例サンプルと比較した結果を以下に説明する。
In order to confirm whether or not the performance of the solar cell is improved by the thin film
[実施例サンプル]
実施例サンプルとして、実施形態1の薄膜太陽電池100の構成を有する薄膜太陽電池セルを作製した。作製した工程は図3に基づいて説明した通りである。具体的な条件は以下の通りとした。まず、基板5として厚さ50μmのポリイミドフィルムを用いた。接続孔形成工程S102にてパンチを用いて、接続孔2を開口させ、脱ガス処理S104として10Pa以下の減圧下で基板温度が350°Cとなるように加熱し基板のポリイミドフィルムの脱ガス処理を行った。裏面電極層形成工程S106の裏面電極層として、銀(Ag)を膜厚200nmになるようにスパッタリングにより形成した。この際の圧力は1Paとした。
[Example sample]
As an example sample, a thin-film solar battery cell having the configuration of the thin-film
第1接続配線層形成工程S108として、基板5の第2面にAgを2Paの圧力でArガスのスパッタリング法により、第1接続配線層7を形成した。第1接続配線層形成後、第1面パターニング工程S110として、第1面の裏面電極6を所定の形状になるようレーザー加工を実行した。この際、裏面電極6は裏面電極を分離する分離線4とともに他の周縁部にも分離線を配し、分離線により囲まれるようにした。集電孔形成工程S110としては、パンチにより直径1mmの5mmピッチとなるように集電孔1を多数形成した。
As the first connection wiring layer forming step S108, the first
次に、半導体層形成工程S112として単接合のアモルファスSi太陽電池をプラズマCVD法により半導体層8を形成した。半導体層8の各層の層厚は、n層20nm、i層300nm、p層20nmとした。この際、容量結合プラズマ法を用いて掲載した。具体的には、プラズマCVD装置の放電電極として平行平板型のシャワーヘッド電極を用いて電極間距離20mmにおいて放電周波数を27.12MHzとして半導体層8を形成した。なお、半導体層8の形成時には、基板5を静止させた状態とした。
Next, as a semiconductor layer forming step S112, a
さらに詳細な条件は以下のとおりである。まず、SiH4ガス、H2ガス、PH3ガスの混合ガスを用いて、n型アモルファスSi層を形成した。このときの放電パワーは5W、成膜温度(基板の設定温度)は300℃とした。次に、SiH4ガス、H2ガスの混合ガスを用いて、i型アモルファスSi層を形成した。このときの放電パワーは20Wとし成膜温度を280℃とした。さらに、SiH4ガス、H2ガス、B2H6ガスの混合ガスを用いて、p型アモルファスSi層を形成した。このときの放電パワーは5W、成膜温度160℃とした。 Further detailed conditions are as follows. First, an n-type amorphous Si layer was formed using a mixed gas of SiH 4 gas, H 2 gas, and PH 3 gas. At this time, the discharge power was 5 W, and the film formation temperature (set temperature of the substrate) was 300 ° C. Next, an i-type amorphous Si layer was formed using a mixed gas of SiH 4 gas and H 2 gas. The discharge power at this time was 20 W, and the film formation temperature was 280 ° C. Further, a p-type amorphous Si layer was formed using a mixed gas of SiH 4 gas, H 2 gas, and B 2 H 6 gas. The discharge power at this time was 5 W and the film formation temperature was 160 ° C.
その後、透明導電層形成工程S114として、作製したアモルファスSiからなるnip単接合構造の上に前面透明電極層9を基板5の第1面の側に形成した。この前面透明電極層9の透明導電性材料にはITOを採用した。その形成条件は、本実施例ではArガスによるRFスパッタリング法により0.7Paとし、その層厚が70nmとした。この際、接続孔2の付近はマスクして接続孔2に前面透明電極層9が形成されないようにした。
Thereafter, as the transparent conductive layer forming step S114, the front
次いで第2接続配線層形成工程S116として、第2面の全面に第2接続配線層10となるニッケル(Ni)層を形成した。ニッケル(Ni)層の形成は、2Paの圧力でArガスによるスパッタリング法により実施された。
Next, as a second connection wiring layer formation step S116, a nickel (Ni) layer to be the second
さらに、金属層形成工程S118として、前面透明電極層9(ITO層)の上に金属層11を形成した。この際、開口幅50μmの1mmピッチのスリットが形成されているSUS製メタルマスクを用いて、真空蒸着法で10nm厚にAg層を形成した。この真空蒸着法には、フラッシュ蒸着法を採用した。最後に、第1面パターニング処理S120と第2面パターニング処理S122とを行った。
Furthermore, as the metal layer forming step S118, the
[従来例サンプル]
前面透明電極層(ITO層)の上に金属層の形成を行わない以外は実施例サンプルと同様にして、薄膜太陽電池500と同様の構造の比較例サンプルを作製した。
[Conventional sample]
A comparative example sample having the same structure as the thin film
上述の実施例サンプルおよび従来例サンプルの太陽電池セルをそれぞれ5セルずつ作製した。各セルを対象にしてソーラーシミュレータを用いて電流−電圧特性を測定し、太陽電池の光電変換効率(Eff)を求めた。光の照射条件は100mW/cm2とした。その結果を表1に示す。
表1には、太陽電池セルサンプルそれぞれにおいて測定された実際の光電変換効率の測定値(単位:%)と、各サンプルの測定値から算出される実施例内および従来例内における光電変換効率の平均値とを示している。実施例サンプルおよび従来例サンプルともに測定値にはばらつきがみられるものの、本実施形態を実際に適用した実施例サンプルの光電変換効率の平均値は、従来例サンプルの場合に比べて0.28%向上することが確認された。このように、本実施形態の薄膜太陽電池100の構成を採用する太陽電池において、薄膜太陽電池500との比較において、光電変換効率(Eff)を向上させうることを確認した。
Table 1 shows the measured value (unit:%) of the actual photoelectric conversion efficiency measured in each solar cell sample, and the photoelectric conversion efficiency in Examples and Conventional Examples calculated from the measured values of each sample. The average value is shown. Although the measurement values vary in both the example sample and the conventional sample, the average value of the photoelectric conversion efficiency of the example sample to which the present embodiment is actually applied is 0.28% compared to the case of the conventional sample. It was confirmed to improve. Thus, in the solar cell which employ | adopts the structure of the thin film
ここで、図5に示した比較例サンプルに対して実施例サンプルの光電変換効率(Eff)が向上したのは、その構成上の相異点である前面透明電極層の有無が影響しているものと本出願の発明者らは判断している。すなわち、実施例サンプルでは前面透明電極層を電荷が移動する距離(集電距離)が比較例サンプルに比して実質的に短くなっている。このため、前面透明電極層の抵抗成分による太陽電池特性の曲線因子(FF)の低下が生じにくくなって、光電変換効率(Eff)が向上している。なお、本出願の発明者らは、金属層11の付加によって生じる光量の減少は問題となっておらず、薄膜太陽電池セル全体としてみても光電変換効率が改善していると推測している。
Here, the photoelectric conversion efficiency (Eff) of the example sample is improved with respect to the comparative sample shown in FIG. 5 because of the presence or absence of the front transparent electrode layer, which is a structural difference. The inventors of the present application have determined. That is, in the example sample, the distance (current collection distance) that the charge moves through the front transparent electrode layer is substantially shorter than that in the comparative example sample. For this reason, it is difficult for the curve factor (FF) of the solar cell characteristics to decrease due to the resistance component of the front transparent electrode layer, and the photoelectric conversion efficiency (Eff) is improved. In addition, the inventors of this application are estimating that the reduction of the light quantity which arises by addition of the
<第1実施形態:変形例>
以上の第1実施形態は、その利点を維持したまま様々に変形することができる。例えば、金属層が形成される位置は、前面透明電極層に接しているような金属層11の位置以外に他の位置とすることができる(図示しない)。典型的には、前面透明電極層と半導体層の間、すなわち、前面透明電極層の裏面側に金属層を配置しても、同様の効果を奏することが可能となる。この場合には、これまで説明してきた図2に示したような前面透明電極層の前面側に金属層を配置する場合と同様に分離線3によって金属層も区切られる。なお、このような構成を採用する場合には、半導体層8の光電変換特性に悪影響が及ぼされないような金属層の材質や形成方法が選択される。
<First Embodiment: Modification>
The above first embodiment can be variously modified while maintaining its advantages. For example, the position where the metal layer is formed can be other than the position of the
さらに、図4(b)に示したメタルマスクの開口パターン、すなわち金属層のパターンを他のパターンにして変形することも可能である。図6には、上述のメタルマスク200に代えて採用しうる他のパターンを有するメタルマスクの構成を示す。図6(a)に中央部分24Aの拡大図を示すマスクは、スリット状の開口26Aに直交する向きに延びる開口28が、各開口26Aの間の膜または板に設けられているようなマスクである。このような少なくとも二つの方向に延びるライン部を有するようなパターンを用いることも本実施形態として採用することができる。なお、例えば図6(a)に示した構成では、開口26Aと開口28とがつながっていない。このようにする理由は、一つには、メタルマスクによって形成可能なパターンがメタルマスク自体の板または膜が島状に独立した遮蔽部を形成できないという事情があるためである。またもう一つには、仮にそのようなパターンとされて必ずしも金属層が互いに連続するように形成されていなくとも、十分に前面透明電極層の見かけ上のシート抵抗が低減されて光電変換効率を向上させる効果が得られるためでもある。
Further, the opening pattern of the metal mask shown in FIG. 4B, that is, the pattern of the metal layer can be changed to another pattern. FIG. 6 shows a configuration of a metal mask having another pattern that can be used in place of the above-described
なお、図6(a)に示したマスクでは、例えば開口26Aの開口幅と開口28の開口幅を異なる幅とすることによって、開口26Aによって形成されるライン部の線幅を広く、開口28によって形成されるライン部の線幅を狭くすることも可能である。このようにライン部の線幅を方向によって異ならせることによって、幅の広い主ライン部と幅の狭い副ライン部とを形成することも好ましい。このようにライン部を構成することによって、数の多いラインを小さい線幅で形成することによって光電変換効率への影響を抑制しつつ、電気抵抗を効果的に低減することが可能となる。
In the mask shown in FIG. 6A, for example, by making the opening width of the
また、図6(b)に中央部分24Bの拡大図として示すマスクは、スリット状の開口26Bが延びる方向において互いに分離されている。このように分離された開口26Bを用いる場合には、その分離された部分30に対応する領域には金属層は形成されず、金属層のパターンは互いに分離されたパターンとなる。この場合にも、開口を形成するためのメタルマスクはより簡易に作製することができる。さらには、この延びる方向において互いに分離されたパターンの金属層を用いても前面透明電極層9の見かけ上のシート抵抗が低減される効果は十分に得られる。したがって、このようなマスクも本実施形態の薄膜太陽電池100のために用いることができる。
Further, the masks shown as an enlarged view of the
また、図6(c)に中央部分24Cの拡大図として示すマスクは、スリット状の開口26Cも、また、の開口26Cに直交するように延びる開口28Cもともに延びる方向において分離されている。このように分離された開口26Cおよび28Cを用いるような構成は、図6(a)示したマスクの構成と図6(b)に示したマスクの構成の特徴を兼ね備えるものであり、このようなマスクも本実施形態の薄膜太陽電池100のために用いることができる。
Further, the mask shown as an enlarged view of the
加えて、図3に示した金属層形成工程S118において、複数のマスクを用いることようにして金属層11を形成することも好ましい。単一のマスクとしては、金属層11の付着を防ぐ遮蔽部が島状に独立した遮蔽部を形成できないため、例えば、縦横の格子またはグリッド状に連続するようなパターンは形成することができない。しかし、複数のマスクを採用すると、例えばメタルマスクなどにおいては、このようなパターンを形成することも可能になるため、金属層の配置のパターンの選択肢が広がる利点がある。
In addition, it is also preferable to form the
さらに、接続孔付近に金属層のライン部が形成されないようにすることも好ましい変形例である。このような構成は、例えば図4に示したマスクの開口の設けられる範囲を適宜制限することによって容易に実現される。この変形例が好ましい理由は、一つには、接続孔付近に前面透明電極層自体が形成されていていない構成を採用すると、その必要性が低いからである。また、他の理由として、接続孔は光電変換層の裏面電極と基板背面の接続配線とが接続されているため、そこに導電性の金属層が配置された場合、その金属層の他の部分が前面透明電極層とつながると、ショートしてしまう可能性が高まるためである。 Furthermore, it is also a preferred modification that the line portion of the metal layer is not formed near the connection hole. Such a configuration can be easily realized, for example, by appropriately limiting the range in which the mask opening shown in FIG. 4 is provided. The reason why this modification is preferable is that, if a configuration in which the front transparent electrode layer itself is not formed in the vicinity of the connection hole is adopted, the necessity thereof is low. Further, as another reason, since the connection hole is connected to the back electrode of the photoelectric conversion layer and the connection wiring on the back of the substrate, when a conductive metal layer is arranged there, the other part of the metal layer This is because the possibility of short-circuiting increases when the is connected to the front transparent electrode layer.
以上、本発明のいくつかの実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および実施例は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。 The embodiments of the present invention have been specifically described above. The above-described embodiments and examples are described for explaining the invention, and the scope of the invention of the present application should be determined based on the description of the claims. Moreover, the modification which exists in the scope of the present invention including other combinations of each embodiment is also included in a claim.
本発明は、曲線因子および光電変換効率が向上された太陽電池を提供することにより、そのような太陽電池を一部に含むような任意の電力機器または電気機器の普及または高性能化に大きく貢献する。 The present invention provides a solar cell with improved fill factor and photoelectric conversion efficiency, thereby greatly contributing to the spread or high performance of any power device or electrical device that includes such a solar cell in part. To do.
100、500 薄膜太陽電池
1 集電孔
2 接続孔
3、4 分離線
5 基板
6 裏面電極層
7 第1接続配線層
8 半導体層
9 前面透明電極層
10 第2接続配線層
11 金属層
12 位置
120 単位光電変換部
140 単位接続配線部
200 マスク(メタルマスク)
22 金属板
24、24A、24B、24C 中央部
26、26A、26B、26C、28、28C 開口
DESCRIPTION OF
Claims (36)
裏面電極層と、nip接合構造を含む半導体層と、前面透明電極層とが前記基板の前記第1面の上に該第1面の側からこの順に配置される光電変換層と、
前記基板の前記第2面の側に配置される接続配線層と
を備え、
前記光電変換層および前記接続配線層は、それぞれ、いくつかの単位光電変換部およびいくつかの単位接続配線部をなすよう区切られており、
前記第1面において互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記基板を貫通する集電孔を通じて前記第2面のいずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記基板を貫通する接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、互いに直列接続されており、
前記前面透明電極層に接して配置され、前記光電変換層へ光を透過させる光透過領域が設けられたパターンをなす金属層をさらに備える
薄膜太陽電池。 An electrically insulating substrate having a first surface and a second surface;
A photoelectric conversion layer in which a back electrode layer, a semiconductor layer including a nip junction structure, and a front transparent electrode layer are arranged in this order from the first surface side on the first surface of the substrate;
A connection wiring layer disposed on the second surface side of the substrate,
The photoelectric conversion layer and the connection wiring layer are partitioned to form several unit photoelectric conversion units and several unit connection wiring units, respectively.
Any two unit photoelectric conversion units adjacent to each other on the first surface are connected to any one unit connection of the second surface through a current collecting hole through which the front transparent electrode layer of one unit photoelectric conversion unit penetrates the substrate. The back electrode layer of the other unit photoelectric conversion unit is electrically connected to the one unit connection wiring unit through a connection hole penetrating the substrate, thereby being connected in series with each other. And
A thin-film solar cell further comprising a metal layer that is disposed in contact with the front transparent electrode layer and forms a pattern provided with a light transmission region that transmits light to the photoelectric conversion layer.
請求項1に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 1, wherein the metal layer has a pattern having several line portions that are repeatedly arranged with a space portion serving as the light transmission region interposed therebetween.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein a width of the line portion is 10 μm or more and 1 mm or less.
請求項3に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 3, wherein a width of the line portion is 200 μm or less.
請求項1に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 10 nm to 1 μm.
請求項5に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 5, wherein the metal layer has a thickness of 100 nm or less.
請求項1に記載の薄膜太陽電池。 The ratio of the area covered by the metal layer in the range is greater than 0% and 10% or less with respect to the area of the range where photoelectric conversion is performed in the front transparent electrode layer.
The thin film solar cell according to claim 1.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein the metal layer has a pattern having line portions separated from each other in the extending direction.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein the metal layer has a pattern having a large number of main line portions extending in a first direction and a large number of sub line portions extending in a direction different from the first direction. .
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein the metal layer has a pattern having a large number of line portions extending in at least two directions.
前記いくつかのライン部の前記一つの向きのピッチが、前記集電孔の配列のピッチよりも小さくされている
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 A plurality of the current collecting holes are arranged in at least one direction,
The thin film solar cell according to claim 2, wherein the pitch in the one direction of the several line portions is smaller than the pitch of the array of the current collecting holes.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein at least one of the line portions of the metal layer communicates with a peripheral portion of the current collecting hole.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein at least one of the line portions of the metal layer does not communicate with a peripheral portion of the current collecting hole.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein a line portion of the metal layer is not formed near the connection hole.
請求項2に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to claim 2, wherein the line portion of the metal layer is separated by a separation line that divides the photoelectric conversion layer into the unit photoelectric conversion portions.
請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar according to any one of claims 1 to 15, wherein the metal layer is formed by an evaporation method using a mask having an opening, and a pattern of the metal layer is formed according to a shape of the opening. battery.
請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to any one of claims 1 to 16, wherein the metal layer is disposed on a front side of the front transparent electrode layer.
請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池。 The thin film solar cell according to any one of claims 1 to 16, wherein the metal layer is disposed on a back surface side of the front transparent electrode layer.
該基板の第1面の側に裏面電極層を形成する工程と、
該基板の第2面の側に接続配線層を形成する工程と、
前記基板を貫通する集電孔を形成する工程と、
前記裏面電極層の上にnip接合構造を有する半導体層を形成する工程、および前面透明電極層を形成する工程をこの順に含む光電変換層形成工程と、
前記光電変換部への光を透過させる光透過領域が設けられたパターンをなすようにして前記前面透明電極層に接する金属層を形成する工程と、
いくつかの単位光電変換部をなすように前記光電変換層を区切る工程と、
いくつかの単位接続配線部をなすように前記接続配線層を区切る工程と、
を含み、
前記第1面において互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記集電孔を通じて前記第2面のいずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、互いに直列接続されている、薄膜太陽電池の製造方法。 Forming a connection hole penetrating the substrate having electrical insulation;
Forming a back electrode layer on the first surface side of the substrate;
Forming a connection wiring layer on the second surface side of the substrate;
Forming a current collecting hole penetrating the substrate;
A step of forming a semiconductor layer having a nip junction structure on the back electrode layer, and a step of forming a front transparent electrode layer in this order, a photoelectric conversion layer forming step;
Forming a metal layer in contact with the front transparent electrode layer so as to form a pattern provided with a light transmission region that transmits light to the photoelectric conversion unit;
Dividing the photoelectric conversion layer to form several unit photoelectric conversion parts;
Dividing the connection wiring layer so as to form several unit connection wiring parts;
Including
In any two unit photoelectric conversion units adjacent to each other on the first surface, the front transparent electrode layer of one unit photoelectric conversion unit is electrically connected to any one unit connection wiring unit on the second surface through the current collecting hole. Thin film solar cell manufacturing method in which the back electrode layer of the other unit photoelectric conversion part is electrically connected to the one unit connection wiring part through the connection hole and thus connected in series to each other. .
請求項19に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 20. The step of forming the metal layer forms the metal layer so as to form a pattern having several line portions that are repeatedly arranged with a space portion serving as the light transmission region interposed therebetween. Manufacturing method of a thin film solar cell.
請求項21に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a thin-film solar cell according to claim 21, wherein a width of the line portion is 10 µm or more and 1 mm or less.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for producing a thin-film solar cell according to claim 20, wherein the step of forming the metal layer is such that the width of the line portion is 200 μm or less.
請求項19に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for producing a thin-film solar cell according to claim 19, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer so as to have a thickness of 10 nm or more and 1 µm or less.
請求項23に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for producing a thin-film solar cell according to claim 23, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer so as to have a film thickness of 100 nm or less.
請求項19に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 In the step of forming the metal layer, the ratio of the area covered by the metal layer to the area of the front transparent electrode layer in which photoelectric conversion is performed is greater than 0% and 10% or less. The method for manufacturing a thin-film solar cell according to claim 19, wherein the metal layer is formed as follows.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a thin-film solar cell according to claim 20, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer so as to form a pattern having line portions separated from each other in the extending direction.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The step of forming the metal layer is such that the metal layer forms a pattern having a plurality of main line portions extending in a first direction and a plurality of sub line portions extending in a direction different from the first direction. The method for manufacturing a thin-film solar cell according to claim 20, wherein the metal layer is formed.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a thin-film solar cell according to claim 20, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer so as to form a pattern having a large number of line portions extending in at least two directions.
前記金属層を形成する工程は、前記いくつかのライン部の前記一つの向きのピッチが、前記集電孔の配列のピッチよりも小さくなるパターンをなすように前記金属層を形成するものである
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 A plurality of the current collecting holes are formed by repeating in at least one direction,
In the step of forming the metal layer, the metal layer is formed so that the pitch in the one direction of the several line portions forms a pattern smaller than the pitch of the array of current collecting holes. The manufacturing method of the thin film solar cell of Claim 20.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 21. The thin film solar according to claim 20, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer such that at least one of the line portions of the metal layer communicates with a peripheral portion of the current collecting hole. Battery manufacturing method.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 21. The thin film according to claim 20, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer so that at least one of the line portions of the metal layer does not communicate with a peripheral edge of the current collecting hole. A method for manufacturing a solar cell.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a thin-film solar cell according to claim 20, wherein the step of forming the metal layer forms the metal layer so that a line portion of the metal layer is not formed near the connection hole.
請求項20に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method of manufacturing a thin-film solar cell according to claim 20, wherein the step of dividing the photoelectric conversion layer is a step of dividing the line portion of the metal layer by a separation line that divides the photoelectric conversion layer into the unit photoelectric conversion portion.
請求項19乃至請求項33のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 34. The step of forming the metal layer, the metal layer is formed by an evaporation method using a mask having an opening, and a pattern of the metal layer is formed according to the shape of the opening. The manufacturing method of the thin film solar cell of any one.
請求項19乃至請求項34のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a thin-film solar cell according to any one of claims 19 to 34, wherein the step of forming the metal layer is performed subsequent to the step of forming the front transparent electrode layer.
請求項19乃至請求項34のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 The method for manufacturing a thin-film solar cell according to any one of claims 19 to 34, wherein a step of forming a front transparent electrode layer is performed subsequent to the step of forming the metal layer.
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