JP2012023070A - Solar cell, multilayer substrate for solar cell, and manufacturing method thereof - Google Patents

Solar cell, multilayer substrate for solar cell, and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce damage to a substrate for integrated type thin-film solar cells caused by laser processing thereof.SOLUTION: In some embodiment of the present invention, a thin-film solar cell 100 is provided which includes, on one surface of a substrate 5, a ground layer 11 containing a material which exhibits a lower thermal decomposition temperature or evaporation start temperature than the thermal decomposition temperature of the substrate. Disposed above the ground layer 11 as conductive layers for connection or electrode purposes are connection wiring layers 7 and 10. To form an integrated type solar cell, a separation part 4 which has had the connection wiring layers 7 and 10 removed by laser processing is formed. If the ground layer 11 which has such properties is used, since the connection wiring layers 7 and 10 are removed by a weaker laser beam than otherwise, it is possible to reduce damage by a laser beam to the substrate 5 which is exposed to the separation part 4.

Description

本発明は太陽電池、太陽電池用積層基板およびそれらの製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、レーザー加工を利用する太陽電池、その太陽電池のための積層基板、およびそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell, a laminated substrate for solar cells, and a method for producing them. More specifically, the present invention relates to a solar cell using laser processing, a laminated substrate for the solar cell, and a method for manufacturing them.

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。薄膜太陽電池には、複数の光電変換素子を基板の一方の面の上に形成し、各光電変換素子をその基板上にて直列接続して集積される、集積型薄膜太陽電池と呼ばれているものがある。集積型薄膜太陽電池は、スーパーストレート型とサブストレート型とに大別される。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ける基板は、半導体層にとって光の入射側(「前面側」)とは逆の側(「裏面側」)に配置される。その場合のアモルファスシリコン(a−Si)半導体層を用いた太陽電池では、半導体層に採用される構造は、基板側からn層、i層、p層の順に積層されるnip構造である。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1(特許4248351号明細書)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 called an integrated thin film solar cell in which a plurality of photoelectric conversion elements are formed on one surface of a substrate, and each photoelectric conversion element is connected in series on the substrate and integrated. There is something. Integrated thin film solar cells are roughly classified into a super straight type and a substrate type. 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. In contrast, in a substrate type solar cell, light for power generation enters the semiconductor layer without passing through the substrate. For this reason, the substrate in the substrate type solar cell is disposed on the side opposite to the light incident side (“front side”) (“back side”) for the semiconductor layer. In the solar cell using an amorphous silicon (a-Si) semiconductor layer in that case, the structure employed for the semiconductor layer is 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 1 (Japanese Patent No. 4248351) proposes a technique for facilitating a patterning process for realizing a series connection structure of a substrate type nip structure.

上記提案における集積型の薄膜太陽電池の構成を詳細にみると、裏面電極層・半導体層・前面透明電極層からなる光電変換層が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。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を相互に接続することにより直列接続されている。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層とが互いに電気的に接続して行われる。このような構成では、単位光電変換部それぞれが直列接続される要素となるため、各単位光電変換部に対応して、裏面電極層も単位裏面電極に電気的に切り離されて分離されている。この裏面電極は、光の反射性と電気伝導性とを併せ持つ必要があるため、通常は金属層によって形成される。   Looking at the configuration of the integrated thin-film solar cell in the above proposal in detail, a photoelectric conversion layer composed of a back electrode layer, a semiconductor layer, and a front transparent electrode layer is in each unit of the photoelectric conversion unit (hereinafter referred to as a unit photoelectric conversion unit). It is delimited. The unit photoelectric conversion units are connected in series by connecting adjacent unit photoelectric conversion units on the substrate. In this case, in series connection, among the two adjacent unit photoelectric conversion units, the front transparent electrode layer of one unit photoelectric conversion unit and the back electrode layer of the other unit photoelectric conversion unit are electrically connected to each other. Done. In such a configuration, each of the unit photoelectric conversion units is an element connected in series, so that the back electrode layer is also electrically separated and separated from the unit back electrode corresponding to each unit photoelectric conversion unit. Since the back electrode needs to have both light reflectivity and electrical conductivity, it is usually formed of a metal layer.

サブストレート型の集積型の薄膜太陽電池において、単位光電変換部を要素として直列接続を構成するSCAF(Series Connection through Apertures on Film)構造と呼ばれる薄膜太陽電池が提案されている(例えば、特許文献2:特開2002−57357号公報)。SCAF構造の薄膜太陽電池においては可撓性の基板が採用されている。単位光電変換部同士を直列接続するために、基板を貫通する集電孔と接続孔とが用いられ、基板の背面(単位光電変換部が形成されている面からみて逆の面)には、接続孔と貫通孔とに接続している導電体の層が形成されている。この導電体の層は、単位光電変換部の列を直列接続するための配線としての役割を果たすため各単位接続配線部の間で切り離されて分離されている。この導電体の層は、良好な電気伝導性を持つ必要があることから金属層によって形成されている。   In a substrate type integrated thin film solar cell, a thin film solar cell called a SCAF (Series Connection through Arts on Film) structure in which a unit photoelectric conversion unit is used as an element to form a serial connection has been proposed (for example, Patent Document 2). : JP 2002-57357 A). A flexible substrate is used in the thin film solar cell having the SCAF structure. In order to connect the unit photoelectric conversion units in series, a current collecting hole and a connection hole penetrating the substrate are used, and on the back surface of the substrate (the opposite surface as viewed from the surface on which the unit photoelectric conversion unit is formed) A conductor layer connected to the connection hole and the through hole is formed. This conductor layer is separated and separated between the unit connection wiring portions in order to serve as wiring for connecting the columns of the unit photoelectric conversion portions in series. The conductor layer is formed of a metal layer because it needs to have good electrical conductivity.

上述した各提案におけるサブストレート型の薄膜太陽電池においては、金属層は電極または配線のいずれかまたはその両方として利用される。この金属層の分離処理は、処理コストや精度の点から通常はレーザー加工によって行われている。図1はそのレーザーによる分離処理の様子を模式的に示す説明図である。この分離処理においては、基板5に形成されている金属層に向かってレーザー光が照射され、レーザーの熱の作用によって金属層が除去されて分離部が形成される。レーザーの照射位置が走査されるとその走査された位置には線状の分離部が形成される。分離部の形状は通常は直線状とされる。   In the substrate type thin film solar cell in each proposal mentioned above, a metal layer is utilized as either an electrode or a wiring, or both. This metal layer separation processing is usually performed by laser processing from the viewpoint of processing cost and accuracy. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the state of separation processing by the laser. In this separation process, laser light is irradiated toward the metal layer formed on the substrate 5, and the metal layer is removed by the action of the heat of the laser to form a separation portion. When the laser irradiation position is scanned, a linear separation portion is formed at the scanned position. The shape of the separation part is usually a straight line.

図1に示すように、この分離処理では基板5に向かう空間に配置されるガルバノミラー52が利用される。ガルバノミラー52には固定されているレーザー光源54からのレーザー光が入射されており、そのガルバノミラー52は、例えば基板5の幅方向に照射部を移動させるように制御されている。基板5は、例えばある走査と次の走査の間に所定の距離だけ長手方向に送られてゆき、基板5にはレーザーの照射跡としてスキャンライン56が形成されてゆく。各スキャンライン56は金属層が除去された分離部となる。   As shown in FIG. 1, in this separation process, a galvano mirror 52 disposed in a space toward the substrate 5 is used. Laser light from a fixed laser light source 54 is incident on the galvanometer mirror 52, and the galvanometer mirror 52 is controlled so as to move the irradiation unit in the width direction of the substrate 5, for example. For example, the substrate 5 is sent in a longitudinal direction by a predetermined distance between one scan and the next scan, and a scan line 56 is formed on the substrate 5 as a laser irradiation trace. Each scan line 56 becomes a separation part from which the metal layer is removed.

特許4248351号明細書(特開2005−93903号公報)Japanese Patent No. 4248351 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-93903) 特開2002−57357号公報JP 2002-57357 A

「新版物理定数表」、飯田ほか4名、朝倉書店、1979年、第172頁"New edition physical constant table", Iida et al., 4 people, Asakura Shoten, 1979, p.172 「プラスチックの熱重量測定方法」(JIS K 7120)"Method for thermogravimetric measurement of plastics" (JIS K 7120) 「プラスチックの転移温度測定方法」(JIS K 7121)"Measurement method of plastic transition temperature" (JIS K 7121)

しかし、一般に金属層はレーザー光に対して大きな光反射率を示す。そのため、金属層を除去するために必要なレーザー光の照射パワーはその光反射率の大きさを見込んだ値に設定される。特に、サブストレート型の太陽電池の可撓性基板として、樹脂フィルム等の熱の影響を受けやすい材質の基板を採用する場合には、とりわけ大きな課題を生じさせる。以下その課題について説明する。   However, generally a metal layer shows a large light reflectance with respect to a laser beam. For this reason, the irradiation power of the laser beam necessary for removing the metal layer is set to a value that allows for the magnitude of the light reflectance. In particular, when a substrate made of a material that is easily affected by heat, such as a resin film, is employed as the flexible substrate of the substrate type solar cell, a particularly large problem is caused. The problem will be described below.

まず、所期の目的どおりに分離処理を行なうためには、適切な波長のレーザーを金属層の除去が行えるだけのパワーにして基板の上の金属層に照射する必要がある。可撓性基板上の金属層の除去のために利用されるレーザーの一例を挙げれば、パルス発振されたNd−YAGレーザーの第2高調波(SHG、波長532nm)である。このNd−YAGレーザーの光は、例えば1kHz〜100kHz程度の繰り返し周波数によって繰りかえしパルス出力され、照射位置をオーバーラップさせながら線を描くように走査される。このとき、ビーム径、照射パワー等の他の条件は、基板に対する悪影響を可能な限り防止しつつ分離処理が適切に行えるように決定される。なお、パルスレーザーの照射パワーは、1パルス分のエネルギー量を指すものとして説明する。   First, in order to perform the separation process as intended, it is necessary to irradiate the metal layer on the substrate with a laser having an appropriate wavelength with a power sufficient to remove the metal layer. An example of a laser used for removing a metal layer on a flexible substrate is a second harmonic (SHG, wavelength 532 nm) of a pulsed Nd-YAG laser. The light of the Nd-YAG laser is repeatedly output at a repetition frequency of about 1 kHz to 100 kHz, for example, and scanned so as to draw a line while overlapping the irradiation positions. At this time, other conditions such as the beam diameter and irradiation power are determined so that the separation process can be performed appropriately while preventing adverse effects on the substrate as much as possible. Note that the irradiation power of the pulse laser is described as indicating the energy amount for one pulse.

図2は、基板上に形成された金属層がパルス発振するレーザーによって除去されている途中の様子を示す模式斜視図(図2(a))、その平面図(図2(b))、各部のレーザーによる強度を示す説明図(図2(c))、および一つのレーザーパルスによって除去される領域と照射領域の関係を示す拡大平面図(図2(d))である。パルス発振するレーザーによる照射位置が走査されて分離処理が行われる場合、各パルスによる照射範囲は、一部をオーバーラップさせているようにして列をなしている。以下説明のため、整数kを用いて各パルスをパルスk等と区別し、その整数kは時間を追って、1、2、・・・というように値を増加させてゆくように付す。そうすると、パルス発振されながら照射位置が走査される様子は、図2(b)に模式的に示されるように、レーザー光の各パルスkが照射される範囲(照射範囲R)の列として示すことができる。説明のためさらに時刻も同一の整数によって区別し、パルスkまで照射した直後の時点を時刻tとする。 FIG. 2 is a schematic perspective view (FIG. 2 (a)), a plan view (FIG. 2 (b)) showing a state in which a metal layer formed on a substrate is being removed by a pulsed laser, and each part It is explanatory drawing (FIG.2 (c)) which shows the intensity | strength by laser, and an enlarged plan view (FIG.2 (d)) which shows the relationship between the area | region removed by one laser pulse, and an irradiation area | region. When separation processing is performed by scanning the irradiation position by a pulsed laser, the irradiation range by each pulse forms a line so as to partially overlap each other. For the following explanation, an integer k is used to distinguish each pulse from a pulse k or the like, and the integer k is attached so as to increase in value such as 1, 2,... Over time. Then, the state in which the irradiation position is scanned while the pulse is oscillated is shown as a column of the range (irradiation range R k ) to which each pulse k of the laser beam is irradiated, as schematically shown in FIG. be able to. Further time for explanation also distinguished by the same integer, a time point immediately after irradiation until a pulse k and the time t k.

図2(b)は時刻tにおける金属層に形成された分離部の様子を示している。図2(b)に示したように、照射範囲Rは照射範囲Rk−1とオーバーラップしている。図2(c)に示すように、パルスk−1による照射範囲Rk−1とパルスkによる照射範囲Rは互いに中心がずれていて、それぞれ山型の強度分布を有している。その山型の強度の裾の部分が互いに一部重なって上記のオーバーラップが形成されている。なお、その強度分布のために、各照射範囲に含まれるすべての位置において金属層が除去されるわけではないことには注意が必要である。各パルスの示す強度分布はレーザービームの光学系を工夫することによってある程度は防止されるが、完全に防げるわけではない。そして、レーザーの照射範囲のうち、金属層が除去されるのは強度の強い位置のみに限定される。 Figure 2 (b) shows a state of separating portions formed in the metal layer at time t k. As shown in FIG. 2B, the irradiation range R k overlaps with the irradiation range R k−1 . As shown in FIG. 2 (c), the irradiation range R k-1 by the pulse k -1 and the irradiation range R k by the pulse k are shifted from each other and each has a mountain-shaped intensity distribution. The overlapping portions are formed by overlapping the chevron-shaped hem portions with each other. Note that due to the intensity distribution, the metal layer is not removed at all positions included in each irradiation range. The intensity distribution indicated by each pulse can be prevented to some extent by devising the optical system of the laser beam, but it cannot be completely prevented. In the laser irradiation range, the metal layer is removed only at a position where the strength is strong.

このような照射範囲の列と金属層に形成される分離部の様子を図2(d)によって説明する。図2(d)は時刻tk−1と時刻tとについて金属層が除去されていく各段階を追って示す図である。パルスk-1が照射領域Rk−1に照射された後の時刻tk−1と比較すると、パルスkが照射領域Rに照射された後の時刻tにおいてはレーザーの走査に伴いパルスkの1パルス分だけ分離部が延びる。ここで、図2(d)においてハッチングにより示した領域Aと隣接する部分Bとに注目する。領域Aは、時刻tk−1には金属層が残存しており、パルスkが照射領域Rに照射されて初めて金属層が除去される部分である。つまり、領域Aはパルスkの1パルスによって新たに形成された分離部である。しかし、領域Aに近接する部分Bは、時刻tk−1においてすでに金属層が除去されて基板表面が露出していた部分である。それにもかかわらず、領域Aの金属層を除去しうる程度に設定される、大きな強度のパルスkが部分Bにも照射されてしまう。このため、基板の露出している部分Bにはレーザーによる悪影響(ダメージ)が及んでしまう。実際には、レーザーの照射位置が走査されて繰り返しパルスが照射されるため、分離部の形成とともにその内部においてダメージが及ぶ基板表面も線状に延びていく。 The state of the separation part formed in the row of the irradiation range and the metal layer will be described with reference to FIG. FIG. 2 (d) is a diagram illustrating the stages in which the metal layer is removed at time t k−1 and time t k . When the pulse k-1 is compared with the irradiation region R k-1 time t k-1 after being irradiated, at the time t k after the pulse k is irradiated to the irradiation region R k are due to the scanning of the laser pulses The separation part extends by one pulse of k. Here, attention is paid to a region A k indicated by hatching in FIG. 2D and an adjacent portion B k . The region A k is a portion where the metal layer remains at the time t k−1 and the metal layer is removed only after the irradiation region R k is irradiated with the pulse k. That is, the region Ak is a separation part newly formed by one pulse k. However, the portion B k close to the region A k is a portion where the metal layer has already been removed and the substrate surface is exposed at the time t k−1 . Nevertheless, is set to the extent that can remove the metal layer in the region A K, the pulse k of greater strength will also be irradiated to the portion B k. Therefore, thus it extends adverse effects (damage) by laser in the portion B k exposed substrate. Actually, since the laser irradiation position is scanned and the pulse is repeatedly irradiated, the substrate surface that is damaged in the inside thereof is linearly extended along with the formation of the separation portion.

このような課題に対処するため、上述したSCAF構造においては、低反射性の金属が利用される。図3に、SCAF構造の場合における薄膜太陽電池700の概略の層構成を断面図により示す。SCAF構造の薄膜太陽電池700には、基板75の第1面75Aに、例えば裏面電極層76、半導体層78、前面透明電極層79が配置される。そして、薄膜太陽電池700において基板75の第2面75Bには配線のために用いる金属層として第1接続配線層77および第2接続配線層80が形成されている。ここで、第2接続配線層80は、低反射の金属層とされる。つまり、第1接続配線層77は例えば銀(Ag)によって形成される層である一方、第2接続配線層80は例えばニッケル(Ni)によって形成され低反射性の層となっている。なお、非特許文献1(「新版物理定数表」、飯田ほか4名、朝倉書店、1979年、第172頁)によれば、銀とニッケルの薄膜の反射率の値はそれぞれ、97.9%(波長550nm)と54.9%(波長546nm)である。   In order to cope with such a problem, a low reflective metal is used in the above-described SCAF structure. FIG. 3 is a sectional view showing a schematic layer structure of a thin film solar cell 700 in the case of the SCAF structure. In the thin film solar cell 700 having the SCAF structure, for example, a back electrode layer 76, a semiconductor layer 78, and a front transparent electrode layer 79 are disposed on the first surface 75A of the substrate 75. In the thin film solar cell 700, a first connection wiring layer 77 and a second connection wiring layer 80 are formed on the second surface 75B of the substrate 75 as metal layers used for wiring. Here, the second connection wiring layer 80 is a low reflection metal layer. That is, the first connection wiring layer 77 is a layer formed of, for example, silver (Ag), while the second connection wiring layer 80 is formed of, for example, nickel (Ni) and is a low-reflective layer. In addition, according to Non-Patent Document 1 ("New Edition Physical Constant Table", Iida et al., 4 people, Asakura Shoten, 1979, p. 172), the reflectance values of the silver and nickel thin films are 97.9%, respectively. (Wavelength 550 nm) and 54.9% (wavelength 546 nm).

このような低反射率の金属層(第2接続配線層80)を用いれば、反射率が高い金属層(例えば第1接続配線層77)に直接レーザーを照射する場合に比べて照射パワーを低減しても分離部74を形成することが可能である。このため、上記の基板に対する悪影響(図3におけるダメージD)はある程度は軽減される。しかし、基板75の第2面75Bのうち分離部74にて露出している部分に照射されるレーザーのパルスは、第1接続配線層77および第2接続配線層80をいずれも除去しうる強度であることには変わりない。このため、第2接続配線層80を低反射金属とするのみでは、ダメージD(図3)を完全に防止することはできない。   When such a low-reflectance metal layer (second connection wiring layer 80) is used, the irradiation power is reduced as compared with a case where a metal layer with high reflectivity (for example, the first connection wiring layer 77) is directly irradiated with a laser. Even in this case, the separation portion 74 can be formed. For this reason, the adverse effect on the substrate (damage D in FIG. 3) is reduced to some extent. However, the intensity of the laser pulse applied to the portion of the second surface 75B of the substrate 75 exposed at the separation portion 74 can remove both the first connection wiring layer 77 and the second connection wiring layer 80. It remains the same. For this reason, the damage D (FIG. 3) cannot be completely prevented only by using the second connection wiring layer 80 as a low reflection metal.

上述した基板露出部へのレーザー照射による影響を軽減するより効果的な手法はこれまで知られておらず、レーザーパワーをより低減させた場合であっても分離部を形成しうる基板と金属層との積層体の構成が求められている。   A more effective method for reducing the influence of the laser irradiation on the substrate exposed portion described above has not been known so far, and a substrate and a metal layer that can form a separation portion even when the laser power is further reduced. The structure of the laminated body is required.

本出願の発明者らは、基板の厚み方向の位置において金属層が接する位置に、ある種の下地層を形成しておくことがレーザーパワーをより低減させるために有効であることを見出した。この解決策は、金属層がレーザーによって除去されるメカニズムを詳細に検討することによって見出されたものである。この点について以下説明する。   The inventors of the present application have found that it is effective to further reduce the laser power by forming a certain base layer at a position where the metal layer is in contact with the position in the thickness direction of the substrate. This solution has been found by examining in detail the mechanism by which the metal layer is removed by the laser. This point will be described below.

従来、レーザーパルスによる金属層の除去メカニズムは、概略以下のような説明がなされていた。すなわち、まず、レーザーが光金属層に向かって入射する。その金属層に入射する光の光量のうちある量は反射によって失われ、残りの光が金属層に伝わる。その光による熱が十分な照射位置の金属層が一瞬のうちに除去される、というものである。この説明は、SCAF構造において低反射率の金属層(ニッケルの層、以下Ni層)を採用することによって照射パワーを低減させうることとも矛盾しない。つまり、Ni層を採用すると最表面の反射率が低くなる分だけ、吸収されて温度上昇に寄与する入射光が増大する。その結果、Ni層を形成しない場合に比べてより少ないパワーのレーザーパルスを用いても同等の温度に達するようになり、除去に必要な照射パワーが小さくなっている、と理解することができる。   Conventionally, a mechanism for removing a metal layer by a laser pulse has been generally described as follows. That is, first, a laser is incident on the photometal layer. A certain amount of the amount of light incident on the metal layer is lost due to reflection, and the remaining light is transmitted to the metal layer. The metal layer at the irradiation position where the heat by the light is sufficient is removed in an instant. This explanation is consistent with the fact that the irradiation power can be reduced by adopting a low reflectance metal layer (nickel layer, hereinafter referred to as Ni layer) in the SCAF structure. In other words, when the Ni layer is employed, incident light that is absorbed and contributes to an increase in temperature is increased by the amount that the reflectance of the outermost surface is lowered. As a result, it can be understood that the same temperature is reached even when a laser pulse with less power is used than when the Ni layer is not formed, and the irradiation power required for removal is reduced.

発明者は、このようなメカニズムをさらに詳細に検討した。その手がかりとして特に注目したのは、SCAF構造におけるAg層(第1接続配線層77、図3)とNi層(第2接続配線層80)との関係である。というのは、ニッケルの沸点および融点が銀のものに比べて大幅に高いためである。実際、ニッケルの沸点および融点は、それぞれ、約2837℃および約1453℃であるのに対し、銀ではそれぞれ約2150℃および約950℃である。このような関係があるにもかかわらず、Ni層を積層する図3の構成では、Ni層とAg層の両金属層を除去して分離部を形成するために必要なレーザーパワー(「最小レーザーパワー」という)がNi層のない場合よりも小さくなっている。このことから、Ni層を積層した金属層の除去のメカニズムに強く関わっているのはNi層より下の層の熱に対する挙動といえる。しかも、熱に対してより強い層(ここではNi層)がレーザーの入射する面にあったとしても、それより熱に弱い下の層(ここではAg層を含むNi層より下の層)へのレーザーによる熱の影響は増大されているのである。つまり、接続配線層の反射率を低減することが、その分だけ最小レーザーパワーを低減することに直結するのである。   The inventor examined such a mechanism in more detail. A particular focus as a clue is the relationship between the Ag layer (first connection wiring layer 77, FIG. 3) and the Ni layer (second connection wiring layer 80) in the SCAF structure. This is because the boiling point and melting point of nickel are significantly higher than those of silver. In fact, the boiling point and melting point of nickel are about 2837 ° C. and about 1453 ° C., respectively, while that of silver is about 2150 ° C. and about 950 ° C., respectively. In spite of this relationship, in the configuration of FIG. 3 in which the Ni layer is stacked, the laser power (“minimum laser” required to form the separation portion by removing both the Ni layer and the Ag layer) "Power") is smaller than that without the Ni layer. From this, it can be said that the behavior of the layer below the Ni layer with respect to the heat is strongly related to the mechanism of removing the metal layer in which the Ni layer is laminated. Moreover, even if there is a layer that is more resistant to heat (here, the Ni layer) on the surface on which the laser is incident, the lower layer (here, the layer below the Ni layer including the Ag layer) that is more susceptible to heat. The effect of heat from the laser is increasing. That is, reducing the reflectance of the connection wiring layer is directly linked to reducing the minimum laser power accordingly.

発明者はこの考えをさらに推し進めた。この際にさらに注目したのは、Ag層の除去に際してレーザーによる熱によって銀が完全に昇華したり蒸発しているとは限らないことである。結論を先に述べると、発明者は、金属層に接している近傍の基板の薄層部分(界面部分)がAg層に何らかの影響を与えることによってAg層が除去されているのではないか、と推測している。この点を以下説明する。まず、例えば第1接続配線層77(図3)のAg層は電気伝導の観点から設定される厚さ、例えば200nm厚に形成されている。このAg層の厚みは、熱伝導率が十分に大きいAg層にとっては熱の伝導の点からはごく薄い層といえる。このため、レーザーによる熱はAg層を瞬時に伝わってゆき、レーザーパルスの照射とほぼ同時に基板にもその熱が到達しているはずである。そうすると、Ag層それ自体が蒸発するような温度に達する前に、基板の界面部分の材質が何らかの形で熱の影響を受けはじめているといえる。このため、基板のうちAg層の近傍の部分である界面部分がAg層の除去に何らかの影響を与えている可能性が高いと推測している。具体的には、上記の銀の沸点および融点を考慮すれば、Ag層に接する基板の界面部分は例えば熱分解、蒸発、または昇華などの熱による作用によってガスを放出する、といった挙動をしていると考えるのが自然である。そして、Ag層やNi層は、そのような基板の界面部分の挙動によって、例えば吹き飛ばされる、といったより直接的な影響を受けている可能性が高い。このように、金属層に接する基板の部分はAg層の除去に重要な役割を果たしていると発明者は推測している。   The inventor took this idea further. Further attention was paid to the fact that the silver is not completely sublimated or evaporated by the heat of the laser when the Ag layer is removed. To conclude the conclusion, the inventor suggested that the thin layer portion (interface portion) of the substrate in contact with the metal layer has some influence on the Ag layer, so that the Ag layer is removed. I guess. This point will be described below. First, for example, the Ag layer of the first connection wiring layer 77 (FIG. 3) is formed to a thickness set from the viewpoint of electrical conduction, for example, 200 nm. The thickness of this Ag layer can be said to be a very thin layer from the viewpoint of heat conduction for an Ag layer having a sufficiently large thermal conductivity. For this reason, the heat from the laser should be transmitted instantaneously through the Ag layer, and the heat should reach the substrate almost simultaneously with the irradiation of the laser pulse. In this case, it can be said that the material of the interface portion of the substrate has begun to be affected by heat in some form before reaching a temperature at which the Ag layer itself evaporates. For this reason, it is estimated that there is a high possibility that the interface portion in the vicinity of the Ag layer of the substrate has some influence on the removal of the Ag layer. Specifically, considering the above-described boiling point and melting point of silver, the interface portion of the substrate in contact with the Ag layer behaves such as releasing gas by the action of heat such as thermal decomposition, evaporation, or sublimation. It is natural to think that The Ag layer and the Ni layer are likely to be more directly affected by the behavior of the interface portion of the substrate, for example, blown away. Thus, the inventor presumes that the portion of the substrate in contact with the metal layer plays an important role in the removal of the Ag layer.

実際に、分離処理直後の分離部付近を顕微鏡観察した結果もこの推測をサポートしている。つまり、分離部の部分には内部に金属層の残渣が残っていない一方で、除去された金属層によるものと推測される固形物があたかも分離部から飛散したかのようにして分離部の周囲の金属層の上に付着している。このことから、除去される金属層の材質のうちには固体のまま飛散しているものもあると考えられる。加えて、実験的には、基板の厚みを変化させた場合において、薄い基板を用いる場合に基板が受けるレーザーによる影響が大きいことも観察されている。現時点においてこの現象の原因は必ずしも定かではない。基板が厚いか薄いかに関わらず同等の作用が基板に及んでいて基板が薄いために相対的にその作用の影響が大きく観察されるのか、それとも、薄い基板の場合のほうが大きい作用が及んでいるのかは特定できていない。しかし少なくとも、この基板の厚みに依存して基板がダメージを受けていること自体が、分離処理のメカニズムに対して基板が一定程度の役割を果たしている証拠であると発明者は考えている。   Actually, the result of microscopic observation of the vicinity of the separation portion immediately after the separation processing also supports this assumption. In other words, while there is no metal layer residue in the separation part, the solid matter presumed to be due to the removed metal layer is scattered around the separation part as if it were scattered from the separation part. On the metal layer. From this, it is considered that some of the material of the metal layer to be removed is scattered as a solid. In addition, it has been experimentally observed that when the thickness of the substrate is changed, the influence of the laser on the substrate is great when a thin substrate is used. At present, the cause of this phenomenon is not always clear. Regardless of whether the substrate is thick or thin, the equivalent effect is exerted on the substrate and the effect of the effect is relatively large because the substrate is thin, or the effect is greater in the case of a thin substrate I have not been able to identify it. However, the inventor believes that the fact that the substrate is damaged at least depending on the thickness of the substrate itself is evidence that the substrate plays a certain role in the mechanism of the separation process.

このような実験事実を踏まえた検討の結果、本出願の発明者は、基板に対するダメージを軽減しうるようなレーザーの照射パワーの低減を達成するためには、金属層の下地を工夫することが有用であると考えた。具体的には、基板と金属層とを含む積層体においてレーザーによる照射パワーの低減に有効な構成を得るためには、まず、その工夫を施す位置は金属層の下地とすべきと考えた。しかも、その下地の位置においては、基板よりも熱的に弱いような材質を積極的に形成することが良いはずである。熱的に強い材質ではなく、熱的に弱い層を基板の保護に役立てるのである。   As a result of examination based on such experimental facts, the inventor of the present application can devise the base of the metal layer in order to achieve reduction in laser irradiation power that can reduce damage to the substrate. I thought it was useful. Specifically, in order to obtain a configuration effective for reducing the irradiation power by a laser in a laminate including a substrate and a metal layer, it was first considered that the position to be devised should be the base of the metal layer. Moreover, it should be good to positively form a material that is thermally weaker than the substrate at the base position. This is because a thermally weak layer, not a thermally strong material, helps protect the substrate.

次に、下地として採用する材質が熱的に「強い」あるいは「弱い」とは、本発明の課題に即した状況においてどういった属性によって規定するべきかを検討した。その際考慮した要素は3つである。第一に、レーザー加工が熱加工であり、レーザーによって照射された部位はごく高い温度となっていることである。第二に、その温度が下地層に伝わる際には、レーザーが下地層に直接入射するのではなく、金属層によって生成された熱が伝導していることである。そして、第三に、レーザーによって照射された後は少なくとも金属層に接している下地層は除去されるべきことである。これらの要素から発明者は、下地層として適する材質は、レーザーによって基板よりも容易にガスを放出するような材質であると考えている。すなわち、下地層として適する材質は、温度を上昇させていったときに、熱分解によってガスが放出され始める温度、または蒸発もしくは昇華といった熱の作用によってガスが放出され始める温度が基板の熱分解温度よりも低いような材質であるとの結論に至った。そして、特に、レーザーが照射されたときのガスを放出する温度のための指標として、下地層の熱分解温度および気化開始温度に着目した。   Next, an examination was made as to what attribute should be specified in the situation according to the problem of the present invention that the material used as the substrate is thermally “strong” or “weak”. There are three factors considered in this case. First, laser processing is thermal processing, and the portion irradiated by the laser is at a very high temperature. Second, when the temperature is transmitted to the underlayer, the laser is not directly incident on the underlayer, but the heat generated by the metal layer is conducted. Thirdly, after the irradiation with the laser, at least the underlayer in contact with the metal layer should be removed. Based on these factors, the inventor considers that a material suitable for the underlayer is a material that emits gas more easily than a substrate by a laser. That is, the material suitable for the underlayer is the temperature at which the gas begins to be released by thermal decomposition when the temperature is raised, or the temperature at which the gas starts to be released by the action of heat such as evaporation or sublimation is the thermal decomposition temperature of the substrate. It came to the conclusion that the material is lower. In particular, attention was paid to the thermal decomposition temperature and the vaporization start temperature of the underlayer as an index for the temperature at which the gas is emitted when the laser is irradiated.

そこで、本発明のある態様においては、第1面と第2面とを有する基板と、該第1面の上に配置される光電変換層と、前記第2面の上に配置され、前記基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、該下地層の上に配置される接続配線層とを備え、該下地層の少なくとも一部と該接続配線層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第2面に形成されている薄膜太陽電池が提供される。   Therefore, in one aspect of the present invention, a substrate having a first surface and a second surface, a photoelectric conversion layer disposed on the first surface, and a substrate disposed on the second surface, A base layer containing a material exhibiting a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than the thermal decomposition temperature of the material, and a connection wiring layer disposed on the base layer, and at least a part of the base layer, There is provided a thin film solar cell in which a separation portion from which the connection wiring layer is removed by laser light is formed on the second surface of the substrate.

この態様においては、基板の第1面に光電変換層が形成され、第2面に接続配線層が形成される。接続配線層の分離処理にはレーザーが用いられる。   In this aspect, the photoelectric conversion layer is formed on the first surface of the substrate, and the connection wiring layer is formed on the second surface. A laser is used for the separation process of the connection wiring layer.

同様に、本発明のある態様においては、第1面と第2面とを有する基板と、該第1面の上に配置され、該基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、裏面電極層を備えるとともに、該裏面電極層を該下地層に接して配置される光電変換層とを備え、該下地層の少なくとも一部と前記裏面電極層とがレーザーによって除去されている分離部が前記基板の前記第1面に形成されている薄膜太陽電池が提供される。   Similarly, in one aspect of the present invention, a substrate having a first surface and a second surface, and a thermal decomposition temperature or vaporization start that is disposed on the first surface and is lower than the thermal decomposition temperature of the material of the substrate. A base layer containing a material indicating temperature; a back electrode layer; and a photoelectric conversion layer disposed in contact with the back electrode layer, wherein at least a part of the base layer and the back surface There is provided a thin film solar cell in which a separation portion from which an electrode layer is removed by a laser is formed on the first surface of the substrate.

この態様においては、基板の第1面に光電変換層が形成され、その面に形成される金属層がレーザーによって分離処理される。特にこの構成では、金属層が光電変換層の裏面電極として用いられる層であることから、その金属層の上に低反射率の金属層を形成することができない。したがって、分離処理時の最小レーザーパワーを減少させるための手法を提供する本態様はとりわけ有用である。   In this embodiment, the photoelectric conversion layer is formed on the first surface of the substrate, and the metal layer formed on the surface is separated by the laser. Particularly in this configuration, since the metal layer is a layer used as the back electrode of the photoelectric conversion layer, a metal layer having a low reflectance cannot be formed on the metal layer. Thus, this aspect of providing a technique for reducing the minimum laser power during the separation process is particularly useful.

本発明の各態様においては、下地層を選択する際の指標として熱分解温度と気化開始温度とを用いる。このうちの熱分解温度は、いくつかの測定方法および定義に基づいて決定することが可能である。そのため、本発明の各態様に記載される熱分解温度による判定においては、いくつかの測定方法および定義のいずれかにおいて得られる熱分解温度を用いることが意図されている。以下、その熱分解温度に関して例示して説明する。   In each aspect of the present invention, a thermal decomposition temperature and a vaporization start temperature are used as indices for selecting an underlayer. Of these, the pyrolysis temperature can be determined based on several measurement methods and definitions. Therefore, in the determination by the pyrolysis temperature described in each aspect of the present invention, it is intended to use the pyrolysis temperature obtained in any of several measurement methods and definitions. Hereinafter, the thermal decomposition temperature will be exemplified and described.

熱分解温度としては第1に、熱重量測定(TG)によって計測した質量変化温度を採用することができる。熱重量測定は、例えば非特許文献2(「プラスチックの熱重量測定方法」(JIS K 7120))に規定される手法であり、熱天秤を使用して昇温させながら試料の質量の変化を調べる方法である。その手法には等温加熱法と等速昇温法があり、本発明の各態様においてはいずれを用いることも可能である。測定される基板の試料と下地層の試料とはともに粉砕された試料または粉末とし、雰囲気として例えば乾燥空気などの中で加熱する。試料の条件や雰囲気の条件は、比較対象となる試料、例えば基板の試料と下地層の試料とが同一の条件とされる。ここで、例えば上記規格が当事者間の協定に任せているように、試料の条件や雰囲気の条件は特定の条件に限定されるものではなく、比較対象との間で対比可能な程度に同一とされていれば任意である。本発明の各態様に即している条件を強いて挙げるなら、金属層に覆われた位置でのレーザーによる分離処理の指標とするため、酸素のない不活性ガス雰囲気とすることである。ただし他の雰囲気中でまたは真空中で測定することが排除されるものではない。   First, as the thermal decomposition temperature, a mass change temperature measured by thermogravimetry (TG) can be employed. Thermogravimetry is a technique prescribed in, for example, Non-Patent Document 2 (“Plastic Thermogravimetry Method” (JIS K 7120)), and the change in the mass of a sample is examined while the temperature is raised using a thermobalance. Is the method. There are an isothermal heating method and an isothermal temperature raising method, and any of them can be used in each aspect of the present invention. The substrate sample and the underlayer sample to be measured are both crushed samples or powders, and heated in an atmosphere such as dry air. The sample condition and the atmosphere condition are the same for the sample to be compared, for example, the substrate sample and the underlayer sample. Here, for example, as the above standards leave to the agreement between the parties, the conditions of the sample and the atmosphere are not limited to specific conditions, but are the same to the extent that they can be compared with the comparison target. It is optional if it is done. If the conditions according to each aspect of the present invention are enumerated, an inert gas atmosphere without oxygen is used in order to serve as an index for the separation process by laser at the position covered with the metal layer. However, measurement in other atmospheres or in vacuum is not excluded.

熱重量測定によって計測される質量変化温度は、測定されたTG曲線から算出される質量変化の開始温度、中点温度、終了温度のいずれかである。比較される試料には、これらのうち同一の種類の温度を用いる。例えば質量変化の開始温度としては、5%熱重量減少温度を用いることができる。なお、上記規格には、多段階に質量減少を示す場合のために、各段階を第一次、第二次・・・と区別すること、および、各段階において開始温度、中点温度、終了温度を決定することが規定される。本発明の各態様においては、レーザーによる分離処理の際の熱に対する耐性の指標として用いるため、基板および下地層ともに、多段階の熱分解が観測された場合には、第一次すなわち最も低い温度における質量減少を比較対象とする。   The mass change temperature measured by thermogravimetry is any of the start temperature, the midpoint temperature, and the end temperature of the mass change calculated from the measured TG curve. Of these, the same type of temperature is used for the sample to be compared. For example, a 5% thermogravimetric decrease temperature can be used as the mass change start temperature. In the above standard, in order to indicate mass reduction in multiple stages, each stage is distinguished from primary, secondary, etc., and the start temperature, midpoint temperature, and end in each stage. It is prescribed to determine the temperature. In each aspect of the present invention, since it is used as an index of heat resistance during the separation process by laser, the first or lowest temperature is observed when multi-step pyrolysis is observed for both the substrate and the underlayer. The reduction in mass is taken as a comparison target.

採用しうる熱分解温度の第2の決定手法は、示差熱分析(DTA)によって下地層の材質と基板の材質との昇温時の熱分解のピークを測定することである。示差熱分析による測定は、転移温度のための手法が、例えば非特許文献3(「プラスチックの転移温度測定方法」(JIS K 7121))に規定されている。ここで、この規格にて規定されるのは、一般の転移温度(融解温度、結晶化温度、ガラス転移温度等)であり、熱分解温度の直接的な決定手法ではない。しかし、例えば窒素雰囲気中において昇温させながら基板と下地層の材質の間の温度差を比較すると、熱分解のピークが吸熱側のピークとして観察される。このため、このような吸熱側ピークが出現する温度が基板よりも低い材質が金属層の下地層であれば、その下地層の熱分解温度が基板よりも低い下地層であるといえる。このような測定によって、基板と下地層の材質の熱分解温度を比較することが可能である。   A second determination method of the thermal decomposition temperature that can be adopted is to measure the peak of thermal decomposition at the time of temperature rise of the material of the base layer and the material of the substrate by differential thermal analysis (DTA). For measurement by differential thermal analysis, a technique for the transition temperature is defined in, for example, Non-Patent Document 3 (“Method for Measuring Transition Temperature of Plastic” (JIS K 7121)). Here, what is defined by this standard is a general transition temperature (melting temperature, crystallization temperature, glass transition temperature, etc.), and is not a direct determination method of the thermal decomposition temperature. However, for example, when the temperature difference between the material of the substrate and the underlayer is compared while raising the temperature in a nitrogen atmosphere, the peak of thermal decomposition is observed as the peak on the endothermic side. For this reason, if the material in which the temperature at which such an endothermic peak appears is lower than that of the substrate is a base layer of the metal layer, it can be said that the base layer has a lower thermal decomposition temperature than that of the substrate. By such measurement, it is possible to compare the thermal decomposition temperatures of the materials of the substrate and the underlayer.

熱分解温度の第3の決定手法は発生気体分析である。熱分解によって生成される気体の種類は基板材質に依存する。このため、基板および下地層の材質に対する熱分解温度として採用しうる指標には、例えば昇温していって発生する気体が最も多量に発生する温度、各試料の材質の分解生成ガスの量がピークとなる温度、気体の発生が開始する温度といったガスの放出に関連する各種の温度指標が含まれている。ガスの定量分析には、公知の手法(例えばガスクロマトグラフィー法)を採用することができる。   A third method for determining the pyrolysis temperature is evolved gas analysis. The type of gas generated by pyrolysis depends on the substrate material. For this reason, indices that can be adopted as the thermal decomposition temperature for the material of the substrate and the underlayer include, for example, the temperature at which the gas generated by raising the temperature is the most abundant and the amount of decomposition product gas of the material of each sample. Various temperature indicators related to gas release, such as a peak temperature and a temperature at which gas generation starts, are included. A known method (for example, gas chromatography method) can be employed for the quantitative analysis of the gas.

これらの決定手法以外にも、他の手法によって決定される温度指標を熱分解温度として採用することも本発明の各態様に含まれる。本発明の各態様の熱分解温度として採用される例には、昇温させて測定する真空中における揮発率に基づいて決定される揮発の生じる温度、所定時間(例えば30分)だけ真空中で加熱したときに重量が半減する温度、ならびに熱重量測定(TG)によって得られる微分熱分解温度および積分熱分解温度が含まれる。さらに、示差熱と熱重量を同時測定するTG/DTA測定を行ってもよい。これらの手法においても、酸素が存在しない状態において決定される温度指標が本発明の各態様の熱分解温度として好ましい。   In addition to these determination methods, the use of a temperature index determined by another method as the thermal decomposition temperature is also included in each aspect of the present invention. Examples of the thermal decomposition temperature employed in each aspect of the present invention include a temperature at which volatilization occurs, which is determined based on the volatilization rate in a vacuum measured by raising the temperature, in a vacuum for a predetermined time (for example, 30 minutes). Includes the temperature at which the weight is halved when heated, as well as the differential and integral pyrolysis temperatures obtained by thermogravimetry (TG). Furthermore, you may perform the TG / DTA measurement which measures a differential heat and a thermogravimetry simultaneously. Also in these methods, the temperature index determined in the absence of oxygen is preferable as the thermal decomposition temperature of each aspect of the present invention.

さらに、本発明の各態様においては、熱分解温度ではなくもう一つの指標、すなわち気化開始温度に基づいて下地層の材質を選択することも提案される。本出願において気化開始温度とは、蒸発および昇華(以下、総称して「気化現象」という)を含む物質相の変化によって、固体であった物質が液体を経由して、または液体を経由することなく、それ自体がガスとなる相変化が生じる温度範囲の下限値をいう。なお、このガスには、固体物質の組成を変化させずに気体となったとなったガスばかりではなく、何らかの化学変化を伴って生じたガスが含まれることもある。つまり、本出願の気化現象からは、例えば熱分解といった化学変化によるガスの放出が排除されている訳ではない。   Furthermore, in each aspect of the present invention, it is also proposed to select the material of the underlayer based on another index, that is, the vaporization start temperature, instead of the thermal decomposition temperature. In this application, the vaporization start temperature means that a solid substance passes through a liquid or a liquid due to a change in a material phase including evaporation and sublimation (hereinafter collectively referred to as “vaporization phenomenon”). The lower limit of the temperature range in which the phase change that itself becomes a gas occurs. The gas may include not only a gas that has become a gas without changing the composition of the solid substance, but also a gas that is generated with some chemical change. In other words, the gasification phenomenon of the present application does not exclude the release of gas due to chemical changes such as thermal decomposition.

この気化開始温度も熱分解温度と同様にいくつかの測定方法および定義に基づいて決定することが可能である。そのため、本発明の各態様に記載される気化開始温度による判定においては、いくつかの測定方法および定義のいずれかにおいて得られる気化開始温度を用いることが意図されている。例えば、熱分解温度の第1の決定手法として上述した熱重量測定(TG)により、気化に伴う質量減少の測定を採用することができる。また、熱分解温度の第2の決定手法として上述した示差熱分析(DTA)によって、気化に伴う吸熱のピークを求める手法を採用することができる。さらには、熱分解温度の第3の決定手法として上述した発生気体分析によって、気体の発生が開始する温度として決定される温度を気化開始温度とすることもできる。   This vaporization start temperature can be determined based on several measurement methods and definitions as well as the thermal decomposition temperature. Therefore, in the determination based on the vaporization start temperature described in each aspect of the present invention, it is intended to use the vaporization start temperature obtained in any of several measurement methods and definitions. For example, the measurement of the mass reduction accompanying vaporization can be adopted by the thermogravimetry (TG) described above as the first determination method of the thermal decomposition temperature. Moreover, the method of calculating | requiring the endothermic peak accompanying vaporization by the differential thermal analysis (DTA) mentioned above as a 2nd determination method of thermal decomposition temperature is employable. Furthermore, the temperature determined as the temperature at which gas generation starts by the generated gas analysis described above as the third method for determining the thermal decomposition temperature can be used as the vaporization start temperature.

上述した熱分解温度の場合と同様に、これらの決定手法以外の他の手法によって決定される温度指標も気化開始温度として採用することができる。その中には、昇温させて測定する真空中における揮発率に基づいて決定される揮発の生じる温度、所定時間(例えば30分)だけ真空中で加熱したときに重量が半減する温度、ならびに熱重量測定(TG)によって得られる微分熱分解温度および積分熱分解温度が含まれる。熱分解温度の場合と同様に、気化開始温度の決定のために、示差熱と熱重量を同時測定するTG/DTA測定を行ってもよい。酸素が存在しない状態において決定される温度指標が本発明の各態様の気化開始温度として好ましい点も、熱分解温度と同様である。   As in the case of the thermal decomposition temperature described above, a temperature index determined by a method other than these determination methods can also be employed as the vaporization start temperature. Among them, the temperature at which volatilization is determined based on the volatilization rate in vacuum measured by raising the temperature, the temperature at which the weight is reduced by half when heated in vacuum for a predetermined time (for example, 30 minutes), and the heat Differential pyrolysis temperature and integral pyrolysis temperature obtained by gravimetric measurement (TG) are included. As in the case of the pyrolysis temperature, TG / DTA measurement in which differential heat and thermogravimetry are simultaneously measured may be performed in order to determine the vaporization start temperature. The point that the temperature index determined in the absence of oxygen is preferable as the vaporization start temperature of each aspect of the present invention is the same as the thermal decomposition temperature.

なお、本発明の各態様において下地層の材料による金属層の除去には、主として下地層の熱分解または気化現象(蒸発または昇華)によるガスの放出が作用していると推測している。この熱分解または気化現象によって引き起こされる典型的な除去の態様は、次の通りである。基板に形成されている下地層に熱が伝わると、その下地層のうちのある厚みの部分(界面部分)が熱によって分解したり気化したりする。それに伴って、下地層の直上に位置する金属層は、基板に対する付着力を失う。さらに、下地層の分解生成物に含まれるガスまたは下地層それ自体のガスは、金属層を下から持ち上げたり吹き飛ばしたりするように作用する。こうして、レーザーの熱によって金属層が除去される。このような除去の態様を実現させるために、本発明の各態様においては、基板の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す下地層が基板と金属層との間に形成される。なお、金属層が除去された位置においては下地層のうちの一部のみが除去され、他の一部が残る場合も想定される。このような現象が想定されるのは、主として二つの場合である。一つは、下地層が厚い場合である。この場合には、金属層を除去させるために分解または気化してしまった下地層の部分の下に依然として下地層が残っている。もう一つの場合は、熱分解または気化の態様が、組成の異なる気体と固体(融体)とに分解する現象、つまり非相合蒸発(incongruent vaporization)である場合である。この熱分解または気化の態様では下地層が除去された跡に何らかの固体成分が残留する。いずれにしても、金属層が除去された分離部において下地層が完全に除去されていることは本発明の各態様において必須とはされない。   In each aspect of the present invention, it is presumed that gas release mainly due to thermal decomposition or vaporization phenomenon (evaporation or sublimation) of the underlayer acts on the removal of the metal layer by the material of the underlayer. A typical mode of removal caused by this thermal decomposition or vaporization phenomenon is as follows. When heat is transmitted to the base layer formed on the substrate, a certain thickness portion (interface portion) of the base layer is decomposed or vaporized by the heat. Along with this, the metal layer located immediately above the base layer loses adhesion to the substrate. Further, the gas contained in the decomposition product of the underlayer or the gas of the underlayer itself acts to lift or blow off the metal layer from below. Thus, the metal layer is removed by the heat of the laser. In order to realize such a removal mode, in each mode of the present invention, an underlayer showing a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than the thermal decomposition temperature of the substrate is formed between the substrate and the metal layer. . Note that it is also assumed that only a part of the base layer is removed and the other part remains at the position where the metal layer is removed. Such a phenomenon is assumed mainly in two cases. One is when the underlayer is thick. In this case, the underlayer still remains under the portion of the underlayer that has been decomposed or vaporized to remove the metal layer. The other case is a case where the thermal decomposition or vaporization is a phenomenon of decomposition into a gas having a different composition and a solid (melt), that is, incongruent vaporization. In this thermal decomposition or vaporization mode, some solid component remains on the trace after the underlayer is removed. In any case, it is not essential in each aspect of the present invention that the underlayer is completely removed in the separation portion from which the metal layer has been removed.

本発明のいくつかの態様によれば、分離処理を行う際の最小レーザーパワーを低減することが可能となるため、基板に及ぶレーザーの影響を軽減させた薄膜太陽電池を作製することが可能となる。   According to some aspects of the present invention, it is possible to reduce the minimum laser power when performing the separation process, and thus it is possible to produce a thin film solar cell in which the influence of the laser on the substrate is reduced. Become.

レーザーを用いて行われる分離処理の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the separation process performed using a laser. 分離処理において金属層が除去される様子を示す説明図であり、その様子を示す模式斜視図(図2(a))、平面図(図2(b))、各部のレーザーによる強度を示す説明図(図2(c))、およびレーザーパルスによって除去される領域と照射領域の関係を示す拡大平面図(図2(d))である。It is explanatory drawing which shows a mode that a metal layer is removed in isolation | separation processing, the model perspective view (FIG. 2 (a)) which shows the mode, a top view (FIG. 2 (b)), and description which shows the intensity | strength by the laser of each part It is a figure (FIG.2 (c)) and an enlarged plan view (FIG.2 (d)) which shows the relationship between the area | region removed by a laser pulse, and an irradiation area | region. 従来のSCAF構造の薄膜太陽電池の概略の層構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general | schematic layer structure of the thin film solar cell of the conventional SCAF structure. 本発明のある実施形態における薄膜太陽電池の概略の構成を示す断面図であり、接続配線層が2層の金属層を含む構成(図4(a))と、接続配線層が1層の金属層を含む構成(図4(b))である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the thin film solar cell in one embodiment of this invention, the connection wiring layer contains the metal layer of two layers (FIG.4 (a)), and the connection wiring layer is one layer of metal. It is the structure (FIG.4 (b)) containing a layer. 本発明のある実施形態においてSCAF構造を有する薄膜太陽電池の概略構成を示す平面図(図5(a))および拡大平面図(図5(b))である。It is a top view (Drawing 5 (a)) and an enlarged plan view (Drawing 5 (b)) showing a schematic structure of a thin film solar cell which has a SCAF structure in an embodiment of the present invention. 本発明のある実施形態においてSCAF構造を有する薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the thin film solar cell which has a SCAF structure in one embodiment of this invention. 本発明のある実施形態においてSCAF構造の薄膜太陽電池を製造する工程の概略を説明する工程フロー図である。It is a process flow figure explaining an outline of a process of manufacturing a thin film solar cell of SCAF structure in a certain embodiment of the present invention. 本発明のある実施形態の薄膜太陽電池の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the thin film solar cell of embodiment with this invention. 本発明のある実施形態における薄膜太陽電池を製造する工程の概略を説明する工程フロー図である。It is a process flow figure explaining an outline of a process of manufacturing a thin film solar cell in an embodiment with the present invention.

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4は、本発明の第1実施形態の薄膜太陽電池100の概略構成を示す概略断面図である。図4(a)に示すように、薄膜太陽電池100に用いる基板5は第1面5Aと第2面5Bとを有している。薄膜太陽電池100は、その基板5に加え、第1面5Aの上に配置される光電変換層と、第2面5Bの上に配置される下地層11と、下地層11の上に配置される接続配線層とを備えている。ここで、光電変換層は裏面電極層6と半導体層8と前面透明電極層9とからなり、接続配線層は第1接続配線層7と第2接続配線層10とを備えている。この接続配線層の典型的な構成としては、第1接続配線層7を厚さ200nmのAg層とし、第2接続配線層10を厚さ50nmのNi層とする積層構成である。第1接続配線層7と第2接続配線層10とは互いに直接積層されている。この構成においては、第2接続配線層10は第1接続配線層7に電気的に接続され、また、第2接続配線層10の光反射率は第1接続配線層7のものよりも小さくなる。なお、ここでの光反射率は、少なくとも加工に用いるレーザーの波長の光が空気中から各層に垂直入射する際の反射率である。
<First Embodiment>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the thin-film solar cell 100 according to the first embodiment of the present invention. As shown to Fig.4 (a), the board | substrate 5 used for the thin film solar cell 100 has the 1st surface 5A and the 2nd surface 5B. In addition to the substrate 5, the thin-film solar cell 100 is disposed on the photoelectric conversion layer disposed on the first surface 5 </ b> A, the foundation layer 11 disposed on the second surface 5 </ b> B, and the foundation layer 11. And a connection wiring layer. Here, the photoelectric conversion layer includes a back electrode layer 6, a semiconductor layer 8, and a front transparent electrode layer 9, and the connection wiring layer includes a first connection wiring layer 7 and a second connection wiring layer 10. A typical configuration of the connection wiring layer is a stacked configuration in which the first connection wiring layer 7 is an Ag layer having a thickness of 200 nm and the second connection wiring layer 10 is an Ni layer having a thickness of 50 nm. The first connection wiring layer 7 and the second connection wiring layer 10 are directly stacked on each other. In this configuration, the second connection wiring layer 10 is electrically connected to the first connection wiring layer 7, and the light reflectance of the second connection wiring layer 10 is smaller than that of the first connection wiring layer 7. . Here, the light reflectance is a reflectance when light having a wavelength of a laser used for processing is perpendicularly incident on each layer from the air.

本実施形態の薄膜太陽電池は、必ずしも二層の接続配線層すなわち第1接続配線層と第2接続配線層の両方を用いるものに限定されず、図4(b)に示す薄膜太陽電池110のように、第1接続配線層7のみを用いる構成とすることもできる。薄膜太陽電池110はこの点以外は薄膜太陽電池100と同一の構成を有しているため、以下、薄膜太陽電池100の説明をもって薄膜太陽電池100と薄膜太陽電池110の説明を行うものとする。   The thin film solar cell of the present embodiment is not necessarily limited to one using two connection wiring layers, that is, both the first connection wiring layer and the second connection wiring layer. The thin film solar cell 110 shown in FIG. As described above, a configuration using only the first connection wiring layer 7 may be employed. Since the thin film solar cell 110 has the same configuration as the thin film solar cell 100 except for this point, the thin film solar cell 100 and the thin film solar cell 110 will be described below with the description of the thin film solar cell 100.

薄膜太陽電池100に採用される下地層11は、図4(a)の紙面上の基板5の下方に向く面の上、すなわち基板5の第2面5Bの上に配置される。この下地層11は、基板5の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる。この下地層11の詳細については後述する。また、基板5の第2面5Bには、第1接続配線層7および第2接続配線層10が除去され、下地層11も少なくとも一部が除去された分離部4が形成されている。そして、この除去を行う分離処理は、第2面5B側から照射されるレーザー加工によって行われる。このため、図1に示したレーザー加工の時点において、少なくとも、下地層11、第1接続配線層7、および第2接続配線層10が基板5の第2面5Bに形成されている。   The underlayer 11 employed in the thin film solar cell 100 is disposed on the surface of the paper 5 in FIG. 4A that faces the lower side of the substrate 5, that is, on the second surface 5 </ b> B of the substrate 5. The underlayer 11 includes a material exhibiting a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than the thermal decomposition temperature of the material of the substrate 5. Details of the underlayer 11 will be described later. Further, the separation surface 4 from which the first connection wiring layer 7 and the second connection wiring layer 10 are removed and at least a part of the base layer 11 is removed is formed on the second surface 5B of the substrate 5. And the separation process which performs this removal is performed by the laser processing irradiated from the 2nd surface 5B side. Therefore, at the time of laser processing shown in FIG. 1, at least the base layer 11, the first connection wiring layer 7, and the second connection wiring layer 10 are formed on the second surface 5 </ b> B of the substrate 5.

この薄膜太陽電池100と同様の構成を適用するSCAF構造の薄膜太陽電池150について、その詳細を図5〜図7を参照して説明する。図5は、SCAF構造を採用する本実施形態の薄膜太陽電池150の概略の構成を示す平面図(図5(a))および拡大平面図(図5(b))であり、図6は、本実施形態の薄膜太陽電池の構成を示す断面図であり、そして、図7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。   The details of the thin film solar cell 150 having the SCAF structure to which the same configuration as that of the thin film solar cell 100 is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view (FIG. 5 (a)) and an enlarged plan view (FIG. 5 (b)) showing a schematic configuration of the thin film solar cell 150 of the present embodiment adopting the SCAF structure, and FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the thin film solar cell of this embodiment, and FIG. 7 is a process flow figure 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)構造を有する集積型の薄膜太陽電池150が作製される。この薄膜太陽電池150を実際に使用する際には、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 solar cell 150 having a SCAF (Series Connection through Arts on Film) structure is manufactured. When this thin-film solar cell 150 is actually used, for example, an additional member (such as a sealing member) is appropriately used to ensure weather resistance. These additional members are omitted from the illustration and illustration in order to clearly explain the present embodiment.

SCAF構造の薄膜太陽電池150においては、図5(a)に示すように、基板5の一方の面(第1面5A)において、光を電気に変換する光電変換層が単位光電変換部120、120、・・・120の列となるように、分離部3によって区切られて電気的に分離されている。基板のもう一方の面(第2面5B)に配置される接続配線層も、単位接続配線部140、140、・・・140の列となるように分離部4によって区切られて電気的に分離されている。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5Aと第2面5B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5Aとしている。また、薄膜太陽電池150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5A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5Aとなるように描かれている。そして、基板5の平面内の方向を区別する際には、図5(a)および(b)における紙面上の左右方向を長手方向、上下方向を幅方向と呼ぶ。 In the thin film solar cell 150 having the SCAF structure, as shown in FIG. 5A, on one surface (first surface 5A) of the substrate 5, the photoelectric conversion layer that converts light into electricity is a unit photoelectric conversion unit 120 1. , 120 2 ,... 120 N are separated by the separation unit 3 and electrically separated. Connection wiring layer disposed on the other side of the substrate (second surface 5B) also, the unit connection wiring portion 140 1, 140 2, are separated by the separating unit 4 so that the column of · · · 140 N electrical Separated. Hereinafter, the symbols used for the unit photoelectric conversion unit and the unit connection wiring unit are indicated by symbols with abbreviations when collectively referred to, and suffixes are added when referring to these individual components. The first surface 5 </ b> A and the second surface 5 </ b> B of the substrate 5 are respectively selected from both surfaces forming the thickness of the substrate 5. Here, of both surfaces of the substrate, the surface on which the photoelectric conversion layer is disposed or formed is defined as the first surface 5A. Moreover, in each drawing explaining the thin film solar cell 150, in each drawing describing the cross section, a surface facing upward is drawn as the first surface 5A, and in each drawing describing the plane, the paper surface becomes the first surface 5A. It is drawn as follows. When distinguishing the directions in the plane of the substrate 5, the horizontal direction on the paper surface in FIGS. 5A and 5B is referred to as the longitudinal direction, and the vertical direction is referred to as the width direction.

薄膜太陽電池150においては、図5(b)に示すように、分離部3と分離部4とのそれぞれは同様のものが複数繰り返して一方向に並んでおり、分離部3と分離部4は、基板5の各面において互いの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の配置は、一つひとつの単位接続配線部すなわち単位接続配線部140をみると、基板5の第1面5Aにて隣り合う二つの単位光電変換部120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 solar cell 150, as shown in FIG.5 (b), each of the isolation | separation part 3 and the isolation | separation part 4 has repeated the same thing several times, and was located in one direction. The respective positions of the substrate 5 are shifted so that their positions are different. Thus, the position of the partition that forms the unit photoelectric conversion unit 120 and the position of the partition that forms the unit connection wiring unit 140 are staggered. The unit connection wiring unit 140 is arranged in such a way that when each unit connection wiring unit, that is, the unit connection wiring unit 140 i is viewed, two unit photoelectric conversion units 120 i and 120 i + 1 adjacent to each other on the first surface 5A of the substrate 5 It overlaps with the area | region which can be connected through the board | substrate 5. FIG.

図6は、図5(b)の拡大平面図においてA−A’部における断面図(図6(a))とB−B’部における断面図(図6(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面5A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150の中央部を見ると、分離部4によって区切られている単位接続配線部140は、その単位接続配線部140と重なる一方の単位光電変換部120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(図6(a)、集電孔1付近のA部参照)。それと同時に単位接続配線部140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(図6(a)、接続孔2付近のA部参照)。この接続構成が繰りかえされることによって、第2面5Bの単位接続配線部140、140、・・・140のそれぞれを配線として、第1面5Aにおける単位光電変換部120、120、・・・120がその並びの順に直列接続されている。 6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ (FIG. 6A) and a cross-sectional view taken along the line BB ′ (FIG. 6B) in the enlarged plan view of FIG. 5B. The current collecting holes 1 and the connection holes 2 formed as openings in the substrate 5 pass through the substrate 5, and each of the unit photoelectric conversion portions on the first surface 5 </ b> A passes through the current collection holes 1 and the connection holes 2. It is configured to be connected in series. That is, for example, when the central portion of the thin film solar cell 150 is viewed, the unit connection wiring part 140 i partitioned by the separation unit 4 is in front of one unit photoelectric conversion unit 120 i that overlaps the unit connection wiring part 140 i. the transparent electrode layer 9, and is connected via current collection holes 1 (FIG. 6 (a), the reference a 1 part near current collection holes 1). At the same time, the unit connection wiring part 140 i is also connected through the connection hole 2 to the back electrode layer 6 of the other unit photoelectric conversion part 120 i + 1 overlapping the same unit connection wiring part (FIG. 6A). see a 3 parts near the connection hole 2). By repeating this connection configuration, unit photoelectric conversion units 120 1 , 120 2 on the first surface 5A using the unit connection wiring portions 140 1 , 140 2 ,... 140 N of the second surface 5B as wirings, respectively. ,... 120 N are connected in series in the order of arrangement.

単位光電変換部120は、光電変換層が分離部3によって区切られたものである。ここで、接続孔2が設けられる基板5の幅方向の両端部以外は、基板5の第1面5Aの上に、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とを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6(a)の接続孔2付近のA部参照)。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。 The unit photoelectric conversion unit 120 is obtained by dividing the photoelectric conversion layer by the separation unit 3. Here, the semiconductor layer 8 and the front transparent electrode layer 9 including the back electrode layer 6 and the nip junction structure are formed on the first surface 5A of the substrate 5 except for both ends in the width direction of the substrate 5 where the connection holes 2 are provided. Are arranged in this order. On the other hand, the opposite ends connection hole 2 is provided, the front transparent electrode layer 9 is not formed (see A 3 parts near the connection hole 2 in FIG. 6 (a)). For this reason, the exposed semiconductor layer 8 and the back electrode layer 6 on the substrate side extend to the connection hole 2 at both ends where the connection hole 2 is provided.

次に、このような構造の薄膜太陽電池150を作製する工程について、図7を参照して説明する。まず、薄膜太陽電池150を作製する基板としては絶縁性の可撓性基板5(以下、「基板5」という)を採用する。具体的には、例えばポリイミド樹脂のフィルム基板を用いる。他に採用することができる基板の材質の例としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、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 for manufacturing the thin film solar cell 150 having such a structure will be described with reference to FIG. First, an insulating flexible substrate 5 (hereinafter referred to as “substrate 5”) is employed as a substrate for manufacturing the thin film solar cell 150. Specifically, for example, a polyimide resin film substrate is used. Other examples of the substrate material that can be used include other insulating plastic films such as PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyethersulfone), acrylic, and aramid. .

基板5にはまず、一方の面である第2面5Bに下地層11が形成される(下地層形成工程S102)。この下地層11を形成する工程の具体例を説明すると、まず、下地層11の前駆体溶液を基板5に対して印刷または塗布して、前駆体溶液の層を基板5の第2面5Bの上に形成する。そして、その前駆体溶液の層を乾燥、硬化、重合等させて固形化し下地層11を形成する。この乾燥、硬化、重合といった固形化の処理条件は、下地層11に用いる材質に応じて適宜に決定される。形成される下地層11はいくつかの技術的要求を満たすようにされている。本実施形態においては、下地層11の熱分解温度または気化開始温度が基板の熱分解温度よりも低くなるようにされる。これ以外の下地層11に対する技術的要件は任意選択的なものであり、例えば、後の各工程の温度に耐えられること、各工程や使用時において、基板5とその上の導電体層(例えば第1接続配線層7)との間の十分な密着性を確保しうること、基板5の可撓性を妨げない程度の柔軟性を持つこと等を挙げることができる。下地層形成工程S102としては上述した工程例以外にも、例えば、基板5を帯状のフィルムに成形する段階において、下地層11となる層をラミネートしておいて下地層11を基板5の少なくとも一方の面に形成するような処理を行っても良い。このような下地層11の形成処理は、下地層11として採用する具体的な材質に依存して種々の手法を採用することが可能となる。以下、下地層11の材質毎にその工程の概略をさらに説明する。   First, the base layer 11 is formed on the second surface 5B which is one surface of the substrate 5 (base layer forming step S102). A specific example of the step of forming the base layer 11 will be described. First, the precursor solution of the base layer 11 is printed or applied to the substrate 5, and the layer of the precursor solution is applied to the second surface 5 </ b> B of the substrate 5. Form on top. Then, the layer of the precursor solution is dried, cured, polymerized, etc., and solidified to form the base layer 11. Solidification processing conditions such as drying, curing, and polymerization are appropriately determined according to the material used for the underlayer 11. The underlying layer 11 to be formed is adapted to satisfy several technical requirements. In the present embodiment, the thermal decomposition temperature or vaporization start temperature of the base layer 11 is made lower than the thermal decomposition temperature of the substrate. Other technical requirements for the underlying layer 11 are optional, for example, being able to withstand the temperature of each subsequent process, and in each process or use, the substrate 5 and a conductor layer thereon (for example, For example, sufficient adhesion with the first connection wiring layer 7) can be ensured, and flexibility of the substrate 5 is not disturbed. In addition to the above-described process examples, for example, the base layer forming step S102 is performed by laminating a layer that becomes the base layer 11 in the step of forming the substrate 5 into a belt-like film, and the base layer 11 is at least one of the substrates 5. You may perform the process which forms in the surface. Such a formation process of the underlayer 11 can employ various methods depending on a specific material employed as the underlayer 11. Hereinafter, the outline of the process will be further described for each material of the underlayer 11.

まず、下地層11としてアクリル樹脂を採用する場合について説明する。この場合の典型的なアクリル樹脂としては、塗料などに用いられるアクリル系の樹脂を採用することができる。より具体的には、例えば、有機溶剤系、水系、無溶剤系のいずれかのアクリル樹脂を用いることができる。これらの各系統に含まれるアクリル樹脂を例示すれば、有機溶剤系アクリル樹脂には、非架橋型のアクリルラッカーならびに架橋型のアミノアクリルおよびアクリルウレタンが含まれる。また、水系アクリル樹脂には、水溶性アクリル、アクリルヒドロゾル、アクリルエマルジョンが含まれる。そして、無溶剤系アクリル樹脂には、粉体アクリル、UV(紫外線)・EB(電子線)硬化アクリルが含まれる。これらの各種の樹脂は、各材料の硬化方法に応じた工程によって溶液の前駆体を硬化させて下地層11として形成される。例えば、アミノアクリルや粉体アクリルは加熱によって熱硬化され、アクリルラッカー、アクリルウレタン、アクリルエマルジョンなどは溶媒を揮発させることによって硬化され、また、UV硬化アクリルは紫外線を照射して硬化され、EB硬化アクリルは電子線を照射して硬化される。   First, a case where an acrylic resin is employed as the base layer 11 will be described. As a typical acrylic resin in this case, an acrylic resin used for paint or the like can be employed. More specifically, for example, an organic solvent-based, water-based, or solvent-free acrylic resin can be used. If the acrylic resin contained in each of these systems is exemplified, the organic solvent-based acrylic resin includes non-crosslinked acrylic lacquer and crosslinked aminoacrylic and acrylic urethane. The water-based acrylic resin includes water-soluble acrylic, acrylic hydrosol, and acrylic emulsion. The solventless acrylic resin includes powder acrylic, UV (ultraviolet ray) / EB (electron beam) cured acrylic. These various resins are formed as the base layer 11 by curing the precursor of the solution by a process corresponding to the curing method of each material. For example, amino acrylic and powder acrylic are thermally cured by heating, acrylic lacquer, acrylic urethane, acrylic emulsion, etc. are cured by volatilizing the solvent, and UV cured acrylic is cured by irradiating with ultraviolet rays, and EB curing. Acrylic is cured by irradiation with an electron beam.

このようなアクリル樹脂の前駆体には、例えばモノマーやオリゴマーとなるような各種のアクリレート(アクリル酸エステル)やメタクリレート(メタクリル酸エステル)が用いられる。その前駆体は、硬化の必要に応じてさらに重合開始剤が適量混入された溶液とされていて、その前駆体溶液が基板5に薄層をなすように配置される。その後、重合開始剤に合わせた刺激(熱、光、電子線など)を前駆体溶液の薄層に作用させることによって固形化された下地層11が形成される。以上のようなアクリル樹脂においては、化学構造や固形化の条件を調整することにより、熱分解温度または気化開始温度を調整することが可能となる。発明者は、その熱分解温度の調整のために特に重要なパラメータとして重合度に着目している。したがって、固形化後の下地層11の材質の重合度に影響する要素であるラジカルの濃度、酸素濃度、温度などの各要素が適宜制御される。この重合度に影響を及ぼすために適切に制御される条件には、下地層11のための前駆体溶液や下地層11それ自体が基板5から受ける影響や、後の第2面パターニング処理S122直前までの各工程において下地層11が受ける熱などが含まれる。具体的には、各種の重合反応による硬化においては、熱による反応の結果として下地層11の重合度が高まりすぎることは好ましいとはいえない。そのため、例えば、熱をきっかけにして重合反応を起こさせる熱重合開始剤を用いることなく、光重合開始剤を含んでいて光による重合によって固形化するような前駆体溶液から下地層11を形成することは、本実施形態の下地層を形成する手法の好ましい一例である。   As the precursor of such an acrylic resin, for example, various acrylates (acrylic acid esters) and methacrylates (methacrylic acid esters) that become monomers and oligomers are used. The precursor is a solution in which an appropriate amount of a polymerization initiator is further mixed according to the need for curing, and the precursor solution is disposed so as to form a thin layer on the substrate 5. Then, the solidified underlayer 11 is formed by applying a stimulus (heat, light, electron beam, etc.) according to the polymerization initiator to the thin layer of the precursor solution. In the acrylic resin as described above, it is possible to adjust the thermal decomposition temperature or the vaporization start temperature by adjusting the chemical structure and solidification conditions. The inventor pays attention to the degree of polymerization as a particularly important parameter for adjusting the thermal decomposition temperature. Therefore, each element such as radical concentration, oxygen concentration, and temperature, which are factors affecting the degree of polymerization of the material of the base layer 11 after solidification, is appropriately controlled. Conditions appropriately controlled to influence the degree of polymerization include the influence of the precursor solution for the underlayer 11 and the underlayer 11 itself from the substrate 5, and just before the subsequent second surface patterning process S 122. The heat received by the base layer 11 in each process up to is included. Specifically, in curing by various polymerization reactions, it is not preferable that the degree of polymerization of the underlayer 11 is too high as a result of the reaction by heat. Therefore, for example, the base layer 11 is formed from a precursor solution that contains a photopolymerization initiator and is solidified by polymerization by light, without using a thermal polymerization initiator that causes a polymerization reaction by using heat. This is a preferable example of the technique for forming the underlayer of the present embodiment.

下地層11の別の材料としては、ポリイミド樹脂を挙げることができる。この場合には、下地層11の前駆体溶液として、ポリアミック酸(ポリアミド酸)を適切な溶媒(例えば、N−メチル−2−ピロリドン、キシレン、ガンマ・ブチロラクトン)に溶解させたものを採用することができる。このような前駆体溶液を層状に形成した基板5を、例えば300℃程度の温度になるように加熱焼成してイミド化させることにより、ポリイミド樹脂を含む下地層11を得ることが可能である。それ以外にも、感光性ポリイミド樹脂の前駆体を塗布して露光して硬化することや、予めイミド化されている可溶性ポリイミドを溶媒に溶かして塗布し、乾燥することによってポリイミド樹脂の下地層11を形成することも可能である。なお、基板5それ自体も例えばポリイミドのフィルム基板とする場合には、例えば350℃程度の基板到達温度を伴う熱処理に耐えられる基板とすることが好ましい。また、下地層11と基板5の両方をポリイミド樹脂によって形成する場合であっても、下地層11の材質を基板5の材質よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示すように調製することは十分に可能である。   Another material for the underlayer 11 may be a polyimide resin. In this case, as the precursor solution of the underlayer 11, a solution obtained by dissolving polyamic acid (polyamide acid) in an appropriate solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone, xylene, gamma-butyrolactone) should be adopted. Can do. The substrate 5 on which such a precursor solution is formed in a layered form is heated and fired so as to have a temperature of, for example, about 300 ° C. to imidize it, whereby the base layer 11 containing a polyimide resin can be obtained. In addition, the polyimide resin base layer 11 can be obtained by applying a precursor of a photosensitive polyimide resin and exposing and curing it, or dissolving and applying a preliminarily-immobilized soluble polyimide in a solvent and drying. It is also possible to form In addition, when the substrate 5 itself is a polyimide film substrate, for example, it is preferable that the substrate 5 be a substrate that can withstand heat treatment with a substrate temperature of about 350 ° C., for example. Further, even when both the base layer 11 and the substrate 5 are formed of a polyimide resin, it is possible to prepare the material of the base layer 11 so as to exhibit a lower thermal decomposition temperature or vaporization start temperature than the material of the substrate 5. It is possible enough.

上述した各種の前駆体溶液によって下地層11を形成する場合には、その下地層11が前駆体溶液を乾燥、硬化または重合して得られるものである場合にも、また、その下地層11が前駆体溶液を経ずに形成される場合にも、種々の手法によって基板5の一方の面の上に薄層状または薄膜状になるように配置または形成される。そのためには、印刷やコンバーティングのための任意の手法を採用することができる。すなわち、下地層11の前駆体溶液を基板5の少なくとも一方の面に前駆体溶液の層として形成するための手法には、スクリーン印刷などの印刷の手法や、スリットコータ−、ロールコーター、エアーナイフコーター、バーコーターなどのコーティングの手法を採用することが可能である。さらには、スプレーによって前駆体溶液を散布したり、例えば基板5を前駆体溶液に浸漬して引き上げるといった手法によって基板5に前駆体溶液の層を形成することもできる。さらには、例えば粉体塗装のように、静電的に基板5に下地層11の前駆体溶液の微粒子を薄層状に形成することができる。   In the case where the underlayer 11 is formed using the various precursor solutions described above, the underlayer 11 is also formed when the underlayer 11 is obtained by drying, curing, or polymerizing the precursor solution. Even when formed without the precursor solution, it is arranged or formed on the one surface of the substrate 5 so as to be a thin layer or a thin film by various methods. For this purpose, any method for printing or converting can be employed. That is, as a method for forming the precursor solution of the underlayer 11 on at least one surface of the substrate 5 as a layer of the precursor solution, a printing method such as screen printing, a slit coater, a roll coater, an air knife is used. Coating methods such as coater and bar coater can be employed. Furthermore, the layer of the precursor solution can be formed on the substrate 5 by spraying the precursor solution by spraying or by, for example, immersing and lifting the substrate 5 in the precursor solution. Further, the fine particles of the precursor solution of the underlayer 11 can be electrostatically formed in a thin layer on the substrate 5 as in powder coating, for example.

また、本実施形態を含む本発明の各態様において、下地層11の材質は、上述した各種の材料や、または、上述した材料のいずれかを含む混合物から選択することもできる。この混合物は、例えば相分離する複数の高分子材料の混合物や、何らかのフィラーを混入した高分子層とすることも可能である。   Moreover, in each aspect of the present invention including this embodiment, the material of the underlayer 11 can also be selected from the various materials described above or a mixture including any of the materials described above. This mixture can be, for example, a mixture of a plurality of polymer materials to be phase-separated or a polymer layer mixed with some filler.

下地層11の材質選択のために考慮される技術的要件には、すでに説明したように、下地層11の熱分解温度(または気化開始温度)が基板5の材質の熱分解温度よりも低いかどうかが含まれる。熱分解温度(または気化開始温度)の決定手段は、実際に下地層形成工程S102を経た後のいずれかの段階の下地層11および基板5の材質を対象にして決定される。最も典型的には、レーザーによる分離処理である第2面パターニング工程(S122、後述)の直前の段階においてこの下地層11が示す熱分解温度(または気化開始温度)を下地層11の材質の熱分解温度(または気化開始温度)とし、その段階での基板5の材質の熱分解温度と比較される。こうして、下地層11の材質が本発明の各態様の思想を反映するものといえるかどうかが決定される。ただし、下地層11や基板5の材質の熱分解温度(または気化開始温度)を決定するのは必ずしもその段階のみには限られず、他の段階においてまたは同じ材料を用いた測定のための標本試料を利用して決定することも可能である。なお、下地層11に対する技術的要件には、太陽電池を作製する工程において到達する基板の温度に耐えうる程度の耐熱性も含まれる。したがって、下地層11のためには、上述したアクリル樹脂、ポリイミド樹脂以外にも、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の、熱分解温度または気化開始温度が基板の熱分解温度より低い他の種類の材質を用いることが可能である。   As described above, the technical requirement considered for selecting the material of the underlayer 11 is that the thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) of the underlayer 11 is lower than the thermal decomposition temperature of the material of the substrate 5. Please include. The means for determining the thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) is determined for the material of the base layer 11 and the substrate 5 at any stage after the base layer formation step S102 is actually performed. Most typically, the thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) indicated by the underlayer 11 immediately before the second surface patterning step (S122, which will be described later), which is a separation process using a laser, is the heat of the material of the underlayer 11. The decomposition temperature (or vaporization start temperature) is used, and compared with the thermal decomposition temperature of the material of the substrate 5 at that stage. In this way, it is determined whether or not the material of the base layer 11 reflects the idea of each aspect of the present invention. However, the determination of the thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) of the material of the underlayer 11 and the substrate 5 is not necessarily limited to that stage, but a sample sample for measurement at another stage or using the same material. It is also possible to determine using The technical requirements for the base layer 11 include heat resistance that can withstand the temperature of the substrate reached in the process of manufacturing the solar cell. Therefore, for the underlayer 11, in addition to the above-mentioned acrylic resin and polyimide resin, other types of materials such as polystyrene, polypropylene, polyethylene, etc. whose thermal decomposition temperature or vaporization start temperature is lower than the thermal decomposition temperature of the substrate are used. It is possible to use.

下地層11が形成された後には、接続孔2のための開口が形成される(接続孔形成工程S104)。このためには、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。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や下地層11から放出されるガスが除去される(脱ガス処理S106)。なお、この脱ガス処理S106は接続孔形成工程S104の前後のいずれかもしくは両方において実施してもかまわない。また、この脱ガス処理工程S106は基板5ばかりではなく下地層11もともに加熱される工程であることから、下地層11の材質に対して例えば重合度を高めるといった影響を及ぼすことを想定しておくことも可能である。   After the foundation layer 11 is formed, an opening for the connection hole 2 is formed (connection hole forming step S104). For this purpose, an opening is provided at a predetermined position of the substrate 5 by a punching die (punch). Next, by heating under reduced pressure, the gas released from the polyimide film or the base layer 11 made of the material of the substrate 5 is removed (degassing process S106). The degassing process S106 may be performed either before or after the connection hole forming step S104. In addition, since the degassing step S106 is a step in which not only the substrate 5 but also the underlayer 11 is heated, it is assumed that the material of the underlayer 11 has an effect of increasing the degree of polymerization, for example. It is also possible to leave.

その後、基板5の一方の面(第1面5A)に裏面電極層6が形成され(裏面電極層形成工程S108)、次いで、基板5の面のもう一方の面(第2面5B)の下地層11の上に第1接続配線層7が形成される(第1接続配線層形成工程S110)。裏面電極層6は、例えばAg層を膜厚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 back electrode layer 6 is formed on one surface (first surface 5A) of the substrate 5 (back electrode layer forming step S108), and then below the other surface (second surface 5B) of the substrate 5 surface. The first connection wiring layer 7 is formed on the ground layer 11 (first connection wiring layer forming step S110). The back electrode layer 6 is formed by sputtering, for example, so that an Ag layer has a thickness of 200 nm. Further, Ag is used as the material of the first connection wiring layer 7 in the same manner as the back electrode layer 6. As materials for the back electrode layer 6 and the first connection wiring layer 7, metals such as an Ag alloy, aluminum (Al), copper (Cu), and titanium (Ti) can be used in addition to these. The back electrode layer 6 may be a film having a multilayer structure of a metal layer and a transparent electrode layer. The film formation method for forming the back electrode layer 6 and the first connection wiring layer 7 is not limited to the sputtering method, and a vacuum deposition method, a spray film formation method, a printing method, a coating method, or a plating method can also be employed. .

裏面電極層形成工程S108と第1接続配線層形成工程S110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 S108 and the first connection wiring layer formation step S110 are finished, the back electrode layer 6 formed on the first surface of the substrate 5 and the first connection wiring layer 7 formed on the second surface of the substrate 5 Are directly overlapped in the vicinity of the inner wall of the connection hole 2 and are electrically connected to each other.

第1接続配線層形成工程S110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S112)。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、下地層11、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S114)。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)層である。その形成のためには、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。   When the first connection wiring layer formation step S110 is completed, the current collection holes 1 are formed in the substrate 5 using a punching die different from the case of the connection holes 2 (current collection hole formation step S112). At this time, the current collecting hole 1 is formed so as to penetrate not only the substrate 5 but also the back electrode layer 6, the base layer 11, and the first connection wiring layer 7 formed in the substrate 5 at that stage. The Further, the semiconductor layer 8 is formed on the first surface side of the substrate 5 (semiconductor layer forming step S114). The semiconductor layer 8 is a silicon (Si) layer having a nip structure in which, for example, an amorphous silicon n-layer, i-layer, and p-layer are arranged from the substrate 5 side. For this formation, for example, a high frequency capacitively coupled plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method is used. In the present embodiment, the film forming method for forming the semiconductor layer 8 is not particularly limited. As described above, it is a preferable example of the film forming method to use the high frequency capacitively coupled plasma CVD method, and further to use a device having a parallel plate type showerhead electrode as a discharge electrode as a film forming device therefor. Other configurations of the semiconductor layer 8 may be a photoelectric conversion layer using microcrystalline Si as an i layer, or a multi-junction type in which an amorphous Si nip structure and a microcrystalline Si nip structure are stacked. A (tandem type) photoelectric conversion layer may be used.

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 semiconductor layer 8 is formed in the present embodiment, another device for increasing the processing efficiency of the film forming process is also useful. For example, a roll-to-roll method of continuously forming a film while continuously transporting the substrate 5 can be adopted as a preferable process for this embodiment. In addition to this, there is also a method (stepping roll method) that operates so as to repeat the transfer mode and the film formation mode and advances the film formation process so that the substrate is stopped in the film formation mode. It can be employed as a preferred process of the embodiment.

半導体層形成工程S114によって半導体層が形成された後、さらに、前面透明電極層9として基板5の第1面5A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S116)。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(図5(b)A、A付近)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6(a))。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 semiconductor layer is formed in the semiconductor layer forming step S114, a transparent conductive material is further deposited on the first surface 5A side of the substrate 5 as the front transparent electrode layer 9 (transparent conductive layer forming step S116). At this time, the transparent conductive material is not deposited by applying a mask to both side end portions of the photoelectric conversion layer, that is, the portions where the connection holes 2 are provided (in the vicinity of A 2 and A 3 in FIG. 5B). . As a result, the semiconductor layer 8 is exposed in this portion (FIG. 6A). Even when the unit photoelectric conversion units 120 connected in series are provided so as to form a plurality of columns (not shown), the transparent conductive material is not deposited between the columns. Thus, the transparent conductive layer 9 is prevented from being formed in the region of the connection hole 2.

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、SnO、TiO、ZnO、IZO(In−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S116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 transparent electrode layer 9 of the present embodiment, and the material is not particularly limited. This transparent conductive material is typically any one or combination of transparent conductive materials of metal oxides such as ITO, SnO 2 , TiO 2 , ZnO, IZO (In 2 O 3 —ZnO, registered trademark). (Laminate or mixture) is selected. Furthermore, RF sputtering, DC sputtering, printing method, coating method, etc. can be employed as the film forming method in the transparent conductive layer forming step S116.

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S118)。第2接続配線層形成工程S118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5B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5B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5B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一体化された接続配線層となっている。   Next, the second connection wiring layer 10 is formed on the entire second surface side of the substrate 5 (second connection wiring layer forming step S118). When the second connection wiring layer forming step S118 is completed, the front transparent electrode layer 9 formed on the first surface of the substrate 5 and the second connection wiring layer 10 formed on the second surface 5B of the substrate 5 They overlap directly near the inner wall and are electrically connected to each other. Since the second connection wiring layer 10 is formed on the second surface 5B of the substrate 5 so as to be in contact with the first connection wiring layer 7, these connection wiring layers on the second surface 5B are connected to each other and electrically connected. The connection wiring layer is integrated with the wiring.

第2接続配線層形成工程S118の後に、基板5の第1面5Aの側に分離部3を形成す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6とともに分離部3によって区切られる。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、分離部3の付近は裏面電極層6と同じ位置において区切られる。その結果、分離部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、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。   After the second connection wiring layer forming step S118, patterning for forming the separation portion 3 on the first surface 5A side of the substrate 5 is performed (first surface patterning process S120). By this patterning, the semiconductor layer 8 is separated by the separation part 3 together with the back electrode layer 6. The front transparent electrode layer 9 is not formed in the vicinity of the connection hole 2, but the vicinity of the separation portion 3 is partitioned at the same position as the back electrode layer 6. As a result, the unit photoelectric conversion unit 120 in which the back electrode layer 6, the semiconductor layer 8, and the front transparent electrode layer 9 are stacked in this order except for the vicinity of the connection hole 2 at the end of the shape surrounded by the separation unit 3. It is formed.

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S108よりも後であって、半導体層形成工程S114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部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 S108 and before the semiconductor layer forming step S114. Also in this preliminary patterning process, it is the position of the separation portion 3 that is patterned so as to divide the back electrode layer 6.

最後に、基板5の第2面5Bの側に対しても分離部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、分離部4が形成される。つまり、この処理において、第2接続配線層10および第1接続配線層7は分離部4から除去される。この際、下地層11については、その厚みのうち、第1接続配線層7側のある一部分、またはすべての厚みが除去される。ここで、第2面パターニング処理S122におけるレーザー加工については、例えばYAGレーザーのSHG波(波長532nm)を用いてパターニングが実施される。加工に用いられるレーザーは、加工に必要なレーザーパワーが確保できる限りにおいて、この他にYAG−THG波(355nm)、YAG−FHG波(266nm)、KrFエキシマレーザー(248nm)等を用いることもできる。この際の照射の条件は、下地層11を採用しない場合の条件を出発点にして調整して決定される。その条件には種々の条件が含まれており、例えば、円形パルスか矩形パルスか、照射範囲などのビームの形状に関する条件、パルス周波数やオーバーラップ、走査速度といった走査に関する条件、そして、照射パワーに関する条件が調整の対象となり得る。こうして、基板5の第2面5Bに単位接続配線部140が形成される。   Finally, laser processing is performed on the second surface 5B side of the substrate 5 at the position of the separation portion 4 (second surface patterning process S122). In the second surface patterning process S122, the second connection wiring layer 10 and the first connection wiring layer 7 are simultaneously separated, and the separation portion 4 is formed. That is, in this process, the second connection wiring layer 10 and the first connection wiring layer 7 are removed from the separation portion 4. At this time, with respect to the base layer 11, a part or all of the thickness on the first connection wiring layer 7 side is removed. Here, for the laser processing in the second surface patterning process S122, patterning is performed using, for example, a SHG wave (wavelength: 532 nm) of a YAG laser. As long as the laser power required for processing can be secured, YAG-THG wave (355 nm), YAG-FHG wave (266 nm), KrF excimer laser (248 nm), etc. can be used. . The irradiation conditions at this time are determined by adjusting the conditions when the base layer 11 is not employed as a starting point. The conditions include various conditions. For example, circular pulses or rectangular pulses, conditions related to the beam shape such as irradiation range, conditions related to scanning such as pulse frequency, overlap, scanning speed, and irradiation power. Conditions can be subject to adjustment. Thus, the unit connection wiring part 140 is formed on the second surface 5B of the substrate 5.

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面の側の分離部と重なるようにレーザー加工により分離部が描かれる(いずれも図示しない)。形成された第2面5Bの分離部をみると、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)には分離部がある。分離部4を含めて分離部の中においては、少なくとも第2接続配線層10および第1接続配線層7が残らないようにされ、下地層11はその厚みのうち少なくとも一部が除去されている。   In the second surface patterning process S122, the power extraction electrode (not shown) is simultaneously electrically separated, that is, individualized, so that the peripheral portion of the substrate 5 overlaps with the separation portion on the first surface side. A separation part is drawn by laser processing (none is shown). Looking at the separation part of the formed second surface 5B, it is separated at the periphery that encloses all the thin-film solar cell elements at once and the adjacent boundary (inside of the peripheral conductive part) of the two series-connected solar cell elements. There is a department. In the separation part including the separation part 4, at least the second connection wiring layer 10 and the first connection wiring layer 7 are not left, and at least a part of the thickness of the base layer 11 is removed. .

このようにして形成された単位光電変換部が直列接続の列をなしていることは、電気的な経路を図5(a)の紙面の左側から順に追うことにより明らかとなる。電気的な経路はまず、図5(a)の左側の第1の単位光電変換部120(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140に接続される。そして、第1の単位接続配線部140から接続孔2を通じて第2の単位光電変換部120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120まで接続されて第Nの単位接続配線部140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140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120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。 The fact that the unit photoelectric conversion units formed in this way form a series-connected column becomes clear by following the electrical path sequentially from the left side of the sheet of FIG. 5 (a). First, the electrical path is from the first unit photoelectric conversion unit 120 1 (front transparent electrode layer 9, semiconductor layer 8, back electrode 6) on the left side of FIG. It is connected to the first unit connection wiring portion 140 1. The coupled first from the unit connection wiring portion 140 1 to the connection hole 2 through the second unit photoelectric conversion unit 120 2. Hereinafter, this repetition has led is connected to a unit photoelectric conversion unit 120 N of the N to the unit connection wiring portion 140 N of the N. Here, in order to take out the output from the overall unit photoelectric conversion layer 120 which are connected in series, for example, the unit connection wiring portion 140 N of the N also be used as an electrode for taking out the power, first unit Photoelectric It connected to the wiring portion on the back surface electrode 6 or the back electrode 6 that the conversion unit 120 1 is also used as an electrode for taking out electric power.

薄膜太陽電池150の薄膜太陽電池モジュールとしての実用性を一層高めるために、さら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(エチレンビニールアセテート)、PE(ポリエチレン)、PET、ETFE(エチレンテトラフルオロエチレン)、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 150 as a thin film solar cell module, a sealing material, a back sheet and the like are further laminated as an exterior. As the sealing material and the back sheet, various resin materials such as EVA (ethylene vinyl acetate), PE (polyethylene), PET, ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) are employed. Here, these materials are not shown.

本実施形態の薄膜太陽電池150の奏する効果は、下地層11を採用していない従来のSCAF構造の場合と比較して、同じ材質の第1接続配線層7および第2接続配線層10を採用したとしても、より小さい照射パワーのレーザー光によって分離部4を形成することが可能となることである。このため、分離部4において露出している基板5の部分がレーザーによってダメージを受ける可能性が小さくなる。   The effect of the thin film solar cell 150 of the present embodiment is that the first connection wiring layer 7 and the second connection wiring layer 10 of the same material are employed as compared with the case of the conventional SCAF structure in which the base layer 11 is not employed. Even if it does, it will become possible to form the isolation | separation part 4 with the laser beam of smaller irradiation power. For this reason, the possibility that the portion of the substrate 5 exposed in the separation portion 4 is damaged by the laser is reduced.

本実施形態の薄膜太陽電池150においてはさらに追加の効果ももたらされる。それは、下地層11を設けることにより、これまで採用しにくかった種類の金属を接続配線層に採用することが可能になる点である。具体的には、分離部のためのレーザー加工による分離処理を行うと基板へのダメージが大きく採用しにくかったような光反射率の高い金属を例えば第2接続配線層10として採用することが可能となる。例えば、SCAF構造の太陽電池において、第1接続配線層7のAg層の厚みを薄くしておいて、第2接続配線層10としてアルミニウムを第2接続配線層10として採用すれば、導電性や耐久性といった性能面とコストとのバランスに一層優れた薄膜太陽電池を実現することが可能となる。なぜなら、従来は反射率が高く採用することが難しかった種類の金属であっても、下地層11を用いることによって第2接続配線層10として採用することが可能となるためである。   In the thin film solar cell 150 of this embodiment, an additional effect is also brought about. That is, by providing the base layer 11, it is possible to employ a kind of metal that has been difficult to employ in the connection wiring layer. Specifically, it is possible to employ, for example, a metal having a high light reflectivity as the second connection wiring layer 10 such that when the separation process by laser processing for the separation portion is performed, it is difficult to employ the damage to the substrate. It becomes. For example, in a solar cell having a SCAF structure, if the thickness of the Ag layer of the first connection wiring layer 7 is reduced and aluminum is used as the second connection wiring layer 10, the conductivity and It is possible to realize a thin film solar cell that is further excellent in balance between performance such as durability and cost. This is because, even if it is a kind of metal that has been difficult to adopt in the past due to its high reflectance, it can be employed as the second connection wiring layer 10 by using the base layer 11.

<第2実施形態>
次に、基板の一方の面のみにおいて直列接続を実現する薄膜太陽電池の実施形態として第2実施形態を説明する。第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, 2nd Embodiment is described as embodiment of the thin film solar cell which implement | achieves serial connection only in one side of a board | substrate. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.

図8は、本発明の第2実施形態のある概略構成を有する薄膜太陽電池200の断面図である。図8に示すように、薄膜太陽電池200に用いる基板5も第1面5Aと第2面5Bとを有している。加えて、薄膜太陽電池200は、その基板5の第1面5Aの上に配置される下地層11と、下地層11の上に配置される光電変換層とを備えている。ここで、光電変換層は、裏面電極層6と半導体層8と前面透明電極層9とを有していてその裏面電極層6を下地層11に接するようにして配置されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view of a thin-film solar cell 200 having a schematic configuration according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the substrate 5 used in the thin film solar cell 200 also has a first surface 5A and a second surface 5B. In addition, the thin-film solar cell 200 includes a base layer 11 disposed on the first surface 5 </ b> A of the substrate 5 and a photoelectric conversion layer disposed on the base layer 11. Here, the photoelectric conversion layer has the back electrode layer 6, the semiconductor layer 8, and the front transparent electrode layer 9, and is arranged so that the back electrode layer 6 is in contact with the base layer 11.

上記各要素のうち、下地層11の少なくとも一部と裏面電極層6は、第1面5Aの上の分離部(P1部)23において除去されている。薄膜太陽電池200に採用される下地層11は、基板5の第1面5Aの上に、すなわち、図8の紙面上の上方に向く基板5の面に配置される。そして、第2実施形態においてもこの下地層11は、第1実施形態と同様に基板5の材質の熱分解温度より低い熱分解温度(または気化開始温度)を示す材質を含んでいる。下地層11の材質および形成方法についても第1実施形態において説明したものと同様である。   Among the above elements, at least a part of the base layer 11 and the back electrode layer 6 are removed at the separation portion (P1 portion) 23 on the first surface 5A. The underlayer 11 employed in the thin film solar cell 200 is disposed on the first surface 5A of the substrate 5, that is, on the surface of the substrate 5 facing upward on the paper surface of FIG. Also in the second embodiment, the underlying layer 11 includes a material having a thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) lower than the thermal decomposition temperature of the material of the substrate 5 as in the first embodiment. The material and forming method of the underlayer 11 are the same as those described in the first embodiment.

本実施形態において作製される太陽電池200は、サブストレート型の太陽電池である。つまり、太陽電池200は図8の上方から入射する光を発電に用いるように構成されている。この薄膜太陽電池200を実際に使用する際には、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)も適宜用いられるが、第1実施形態と同様に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。   The solar cell 200 manufactured in the present embodiment is a substrate type solar cell. That is, the solar cell 200 is configured to use light incident from above in FIG. 8 for power generation. When this thin-film solar cell 200 is actually used, for example, an additional member (such as a sealing member) is used as appropriate in order to ensure weather resistance. However, the additional member is the same as in the first embodiment. Are omitted from the illustration and illustration to clearly describe the present embodiment.

この薄膜太陽電池200は、基板5の第1面5Aのみに電気的な要素が作製されて直列接続の集積型太陽電池とされている。その構成を具体的にみると、光電変換部を区切って形成された単位光電変換部220、220、・・・220が互いに直列に接続されている。図8にはこのうちの単位光電変換部220i−1、220i、220i+1(iは2〜N−1の整数)を示している。単位光電変換部220i−1の前面透明電極層9は、コンタクト部(P2部)24において単位光電変換部220における裏面電極層6と接続される。この接続構成は、単位光電変換部220における前面透明電極層9と単位光電変換部220i+1の裏面電極層6との間においても同様である。分離部23においては、単位光電変換部220に対応する裏面電極層6と単位光電変換部220i+1に対応する裏面電極層6とが互いに電気的に短絡することがないように、裏面電極層6および下地層11の少なくとも一部が除去されている。こうして、各単位光電変換部220、220、・・・220の直列接続が基板5の第1面5Aにおいて実現されている。このような直列接続を実現するために、コンタクト部(P2部)24においては、裏面電極層6と下地層11とを残しつつ半導体層8が除去され、その後に前面透明電極層9が形成されている。同様に、分離部(P3部)25においては、裏面電極層6と下地層11とを残して前面透明電極層9と半導体層8が除去されている。なお、分離部23、コンタクト部24、分離部25は、慣用上、P1(パターン1)、P2(パターン2)、およびP3(パターン3)ともよばれるため、適宜併記している。 This thin-film solar cell 200 is an integrated solar cell in which electrical elements are produced only on the first surface 5A of the substrate 5 and connected in series. Specifically, the unit photoelectric conversion units 220 1 , 220 2 ,... 220 N formed by dividing the photoelectric conversion units are connected in series to each other. FIG. 8 shows unit photoelectric conversion units 220 i−1 , 220 i, and 220 i + 1 (i is an integer of 2 to N−1) among them. The front transparent electrode layer 9 of the unit photoelectric conversion part 220 i-1 is connected to the back electrode layer 6 in the unit photoelectric conversion part 220 i at the contact part (P2 part) 24. The connection configuration is the same as in between the back electrode layer 6 of the front transparent electrode layer 9 and the unit photoelectric conversion unit 220 i + 1 in the unit photoelectric conversion unit 220 i. In the separation unit 23, so as not to the back electrode layer 6 corresponding to the back electrode layer 6 and the unit photoelectric conversion unit 220 i + 1 corresponding to the unit photoelectric conversion unit 220 i is electrically short-circuited to each other, the back electrode layer 6 and at least a part of the base layer 11 are removed. In this way, series connection of the unit photoelectric conversion units 220 1 , 220 2 ,... 220 N is realized on the first surface 5 A of the substrate 5. In order to realize such a series connection, in the contact portion (P2 portion) 24, the semiconductor layer 8 is removed while leaving the back electrode layer 6 and the base layer 11, and then the front transparent electrode layer 9 is formed. ing. Similarly, in the separation part (P3 part) 25, the front transparent electrode layer 9 and the semiconductor layer 8 are removed, leaving the back electrode layer 6 and the base layer 11. In addition, since the separation part 23, the contact part 24, and the separation part 25 are also called P1 (Pattern 1), P2 (Pattern 2), and P3 (Pattern 3) conventionally, they are written together as appropriate.

このような下地層11を採用する薄膜太陽電池200を作製する工程について以下説明する。図9は、本実施形態において薄膜太陽電池200を製造する工程を説明する工程フロー図である。まず、薄膜太陽電池200を作製する基板5は、絶縁性の可撓性基板とされる。典型的には、第1実施形態と同様に、例えばポリイミドフィルムを用いる。他に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を採用しうることも第1実施形態と同様である。   A process for manufacturing the thin film solar cell 200 employing such an underlayer 11 will be described below. FIG. 9 is a process flow diagram illustrating a process of manufacturing the thin-film solar cell 200 in the present embodiment. First, the substrate 5 on which the thin-film solar cell 200 is manufactured is an insulating flexible substrate. Typically, for example, a polyimide film is used as in the first embodiment. Other insulating plastic films such as PET, PEN, PES, acrylic, and aramid can also be used as in the first embodiment.

基板5にはまず、一方の面である第1面5Aに下地層11が形成される(下地層形成工程S202)。形成される面が光電変換層を形成する第1面5Aであること以外、この下地層11を形成する詳細な工程については第1実施形態と同様である。   First, the base layer 11 is formed on the first surface 5A, which is one surface, of the substrate 5 (base layer forming step S202). Except that the surface to be formed is the first surface 5A on which the photoelectric conversion layer is formed, the detailed steps for forming the foundation layer 11 are the same as in the first embodiment.

下地層11が形成された後には、基板5の材質のポリイミドフィルムや下地層11から放出されるガスが除去される(脱ガス処理S204)。なお、この脱ガス処理S204を下地層11に対する熱の影響を想定した条件としておくことも第1実施形態と同様に可能である。   After the foundation layer 11 is formed, the gas emitted from the polyimide film or the foundation layer 11 of the material of the substrate 5 is removed (degassing process S204). Note that it is possible to set the degassing process S204 as a condition assuming the influence of heat on the underlayer 11 as in the first embodiment.

次いで、基板5の一方の面(第1面5A)における下地層11の上に裏面電極層6を形成する(裏面電極層形成工程S206)。裏面電極層6は、例えば銀の層(Ag層)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。なお、裏面電極層6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。裏面電極層6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。   Next, the back electrode layer 6 is formed on the base layer 11 on the one surface (first surface 5A) of the substrate 5 (back electrode layer forming step S206). The back electrode layer 6 is formed by sputtering, for example, so that a silver layer (Ag layer) has a thickness of 200 nm. In addition, as a material for the back electrode layer 6, metals such as an Ag alloy, aluminum (Al), copper (Cu), and titanium (Ti) can be used. The back electrode layer 6 may be a film having a multilayer structure of a metal layer and a transparent electrode layer. The film formation method for forming the back electrode layer 6 is not limited to the sputtering method, and a vacuum deposition method, a spray film formation method, a printing method, a coating method, or a plating method can also be employed.

裏面電極層形成工程S206を終えると、パターン1形成工程S208を行う。このパターン1形成工程S208は、分離部23を形成する工程である。分離部23を形成するためには、図1に示したようなレーザーによるパターニング処理が行われる。この際のレーザー光のパワーは調整して照射される。用いられるレーザーおよび波長は、例えばYAGレーザーのSHG波であり、波長は532nmである。   When the back electrode layer forming step S206 is completed, a pattern 1 forming step S208 is performed. This pattern 1 forming step S208 is a step of forming the separation part 23. In order to form the separation part 23, a patterning process using a laser as shown in FIG. 1 is performed. In this case, the power of the laser beam is adjusted for irradiation. The laser and wavelength used are, for example, YAG laser SHG waves, and the wavelength is 532 nm.

次に、基板5の第1面5Aの側の裏面電極層6の上には、半導体層8が形成される(半導体層形成工程S210)。この半導体層8は、第1実施形態と同様に、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)層である。その形成のためには、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も半導体層8を形成する際の成膜手法は特段限定されないこと、微結晶Siをi層に用いた光電変換層としうること、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)の光電変換層としうること、そして、ロール・ツー・ロール方式やステッピングロール法を採用しうることも第1実施形態と同様である。   Next, the semiconductor layer 8 is formed on the back electrode layer 6 on the first surface 5A side of the substrate 5 (semiconductor layer forming step S210). The semiconductor layer 8 is a silicon (Si) layer having a nip structure in which, for example, an n layer, an i layer, and a p layer of amorphous silicon are arranged from the substrate 5 side, as in the first embodiment. For this formation, for example, a high frequency capacitively coupled plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method is used. Also in the present embodiment, the film forming method for forming the semiconductor layer 8 is not particularly limited, can be a photoelectric conversion layer using microcrystalline Si as an i layer, a nip structure of amorphous Si and a nip of microcrystalline Si. As in the first embodiment, a multi-junction type (tandem type) photoelectric conversion layer can be formed by laminating the structure, and a roll-to-roll method or a stepping roll method can be adopted.

半導体層形成工程S210によって半導体層8が形成された後、パターン2形成工程S212を行う。このパターン2形成工程S212は、半導体層8にコンタクト部24を形成する処理である。この処理のためには、半導体8によって吸収されやすく、裏面電極6が高反射性を有する波長のレーザー、例えばYAGレーザーのSHG波(532nm)を採用することができる。YAGレーザーのSHG波を採用する場合には、レーザーパワーが裏面電極6の加工に必要なレーザーパワーよりも小さくても、コンタクト部24を形成するパターニング処理を行うことができる。また、下地層11がそのパターニング処理に耐えられずに裏面電極層6の除去が引き起こされるような場合には、例えば金属の針によって半導体層8を機械的に除去するメカニカルスクライビング法を採用することも可能である。   After the semiconductor layer 8 is formed by the semiconductor layer forming step S210, the pattern 2 forming step S212 is performed. This pattern 2 formation step S212 is a process for forming the contact portion 24 in the semiconductor layer 8. For this treatment, a laser having a wavelength that is easily absorbed by the semiconductor 8 and the back electrode 6 has high reflectivity, for example, a SHG wave (532 nm) of a YAG laser can be employed. When the SAG wave of the YAG laser is employed, the patterning process for forming the contact portion 24 can be performed even if the laser power is smaller than the laser power necessary for processing the back electrode 6. Further, when the underlying layer 11 cannot withstand the patterning process and the back electrode layer 6 is removed, for example, a mechanical scribing method of mechanically removing the semiconductor layer 8 with a metal needle is employed. Is also possible.

次いで、コンタクト部24が形成された半導体層8の上に前面透明電極層9として透明導電性材料を堆積させる(透明導電層形成工程S214)。前面透明電極層9は、コンタクト部24を埋めて裏面電極層6と電気的に接続される。本実施形態においても、第1実施形態と同様に前面透明電極層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、その成膜方法も各種の手法を採用することが可能となる。   Next, a transparent conductive material is deposited as the front transparent electrode layer 9 on the semiconductor layer 8 on which the contact portion 24 is formed (transparent conductive layer forming step S214). The front transparent electrode layer 9 fills the contact portion 24 and is electrically connected to the back electrode layer 6. Also in the present embodiment, various transparent conductive materials can be used as the transparent conductive material for the front transparent electrode layer 9 as in the first embodiment, and various film forming methods can be used. It becomes possible to adopt.

最後にパターン3形成工程S216を行う。このパターン3形成工程S216は、分離部25を形成する処理である。この処理も、パターン2形成工程S212と同様に、半導体層8の吸光度が大きく、裏面電極6による反射が強い波長(532nm)のレーザー光を用いるパターニングとすることが好ましく、また、メカニカルスクライビング法を採用することも可能である。   Finally, pattern 3 formation step S216 is performed. This pattern 3 formation step S216 is a process of forming the separation portion 25. Similarly to the pattern 2 formation step S212, this treatment is also preferably patterning using a laser beam having a wavelength (532 nm) at which the absorbance of the semiconductor layer 8 is large and the back electrode 6 is strongly reflected, and mechanical scribing is used. It is also possible to adopt.

本実施形態においても、第1実施形態と同様に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。   Also in this embodiment, in order to further enhance the practicality of the thin-film solar cell module as in the first embodiment, 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.

本実施形態においても、特にパターン1形成工程S208において第1実施形態と同様にレーザーのパワーを低下させうるという利点がある。この利点は、パターン1形成工程S208の際に分離部23において露出する基板5の部分に対するダメージが軽減されることにつながる。また、金属の選択範囲が広がる点も第1実施形態と同様である。   Also in this embodiment, there is an advantage that the power of the laser can be lowered in the pattern 1 formation step S208 as in the first embodiment. This advantage leads to a reduction in damage to the portion of the substrate 5 exposed in the separation portion 23 during the pattern 1 formation step S208. Moreover, the point which the selection range of a metal spreads is the same as that of 1st Embodiment.

次に、上述した第1実施形態および第2実施形態において、分離処理の際の最小レーザーパワーがどの程度低減されるかを実測するためのサンプルを作製した。まず、第1実施形態のSCAF構造における下地層11の効果を確認するために、第1実施形態として説明した通りに下地層11を採用して作製した実施例サンプル1と、下地層11を採用しないで作製した比較例サンプル1とを比較した。この際、分離処理(第2面パターニング処理S122)が適切に行える最小レーザーパワーを調査した。次に、第2実施形態における分離処理(パターン3形成工程S216)に対する下地層11の効果を確認するために同様に最小レーザーパワーを調査した。つまり、下地層11を採用して第2実施形態として説明した通りに作製した実施例サンプル2と、下地層11を採用せず、それ以外は第2実施形態として説明した通りに作製した比較例サンプル2とを対象にした。以下各サンプルの作製の条件とその比較結果について説明する。なお、実施例および比較例において「熱分解温度」と記載した温度指標の呼称およびその値は、いずれも、実際に起きている現象が熱分解であると限定するために用いられてはいない。むしろ、実際に生じている現象には、可能性として気化現象(蒸発または昇華)も含んでいる。このため、以下の実施例および比較例の記載中に「熱分解温度」とした記載箇所は、気化開始温度とも理解されるべきである。   Next, a sample for actually measuring how much the minimum laser power during the separation process is reduced in the first embodiment and the second embodiment described above was produced. First, in order to confirm the effect of the underlayer 11 in the SCAF structure of the first embodiment, the example sample 1 manufactured using the underlayer 11 as described in the first embodiment and the underlayer 11 are adopted. Comparative Example Sample 1 produced without comparison was compared. At this time, the minimum laser power capable of appropriately performing the separation process (second surface patterning process S122) was investigated. Next, the minimum laser power was similarly investigated in order to confirm the effect of the foundation layer 11 on the separation process (pattern 3 formation step S216) in the second embodiment. That is, the example sample 2 manufactured as described in the second embodiment using the base layer 11 and the comparative example manufactured as described in the second embodiment except that the base layer 11 is not used. Sample 2 was targeted. Hereinafter, conditions for producing each sample and comparison results thereof will be described. In addition, the name of the temperature index described as “thermal decomposition temperature” in the examples and comparative examples and the value thereof are not used to limit that the phenomenon actually occurring is thermal decomposition. Rather, the phenomenon actually occurring includes a vaporization phenomenon (evaporation or sublimation) as a possibility. For this reason, in the description of the following examples and comparative examples, the description part referred to as “thermal decomposition temperature” should be understood as the vaporization start temperature.

[実施例サンプル1]
実施例サンプル1として、薄膜太陽電池150の構成を有する薄膜太陽電池セルを作製した。作製したのは単接合のアモルファスSi太陽電池である。作製した工程は図7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。また、アクリル樹脂の下地層11として、UV硬化アクリルを採用した。このため、下地層形成工程S102においては、まず、アクリレートに光重合開始剤を混入して得た前駆体溶液の薄層をスリットコータ−によって基板5の第2面5Bに塗布した。そして、その前駆体溶液を紫外線によって重合硬化させ、下地層11を形成した。なお、この下地層11の第2面パターニング処理S122の直前の段階での熱分解温度は、おおむね280〜320℃であった。これに対して同じ段階での基板5のポリイミド樹脂の熱分解温度はおおむね500〜550℃であった。なお、これらの熱分解温度は、図7の第2面パターニング処理S122の直前までと同じ熱履歴を経た下地層および基板の測定試料を対象にして計測したTG曲線に基づく質量変化の開始温度を採用している。
[Example Sample 1]
As Example Sample 1, a thin-film solar battery cell having the configuration of the thin-film solar battery 150 was produced. A single-junction amorphous Si solar cell was produced. The manufactured process is as described based on FIG. Specific conditions were as follows. First, a polyimide film having a thickness of 50 μm was used as the substrate 5. Further, UV curable acrylic was adopted as the base layer 11 of acrylic resin. For this reason, in the underlayer forming step S102, first, a thin layer of a precursor solution obtained by mixing a photopolymerization initiator in acrylate was applied to the second surface 5B of the substrate 5 by a slit coater. Then, the precursor solution was polymerized and cured with ultraviolet rays to form the base layer 11. The thermal decomposition temperature in the stage immediately before the second surface patterning process S122 of the base layer 11 was approximately 280 to 320 ° C. On the other hand, the thermal decomposition temperature of the polyimide resin of the substrate 5 at the same stage was approximately 500 to 550 ° C. These thermal decomposition temperatures are the start temperatures of mass changes based on TG curves measured for the measurement samples of the underlayer and the substrate that have undergone the same thermal history as those immediately before the second surface patterning process S122 in FIG. Adopted.

接続孔形成工程S104にてパンチを用いて接続孔2を開口させ、脱ガス処理S106として10Pa以下の減圧下で基板温度が250°Cとなるように加熱し基板5と下地層11の脱ガス処理を行った。裏面電極層形成工程S108の裏面電極層として、Ag層を膜厚200nmになるようにスパッタリングにより形成した。   The connection hole 2 is opened using a punch in the connection hole forming step S104, and the substrate 5 and the base layer 11 are degassed by heating the substrate 5 to 250 ° C. under a reduced pressure of 10 Pa or less as a degassing process S106. Processed. As the back electrode layer in the back electrode layer forming step S108, an Ag layer was formed by sputtering so as to have a film thickness of 200 nm.

第1接続配線層形成工程S110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200nm形成して第1接続配線層7とした。集電孔形成工程S112としては、直径1mmの5mmピッチとなるようにパンチにより集電孔1を多数形成した。   In the first connection wiring layer formation step S110, Ag was formed to 200 nm on the second surface of the substrate 5 by Ar gas sputtering at a pressure of 2 Pa to form the first connection wiring layer 7. In the current collecting hole forming step S112, a large number of current collecting holes 1 were formed by punching so as to obtain a 5 mm pitch with a diameter of 1 mm.

次に、半導体層形成工程S114としてプラズマCVD法により半導体層8を形成した。半導体層8の各層は、容量結合プラズマ法を用いて層厚が20nm(n層)、300nm(i層)、および20nm(p層)となるように形成した。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。使用したガス等の条件については、SiHガス、Hガス、PH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250℃とした。次に、SiHガス、H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250℃とした。さらに、SiHガス、Hガス、B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。 Next, the semiconductor layer 8 was formed by plasma CVD method as semiconductor layer formation process S114. Each layer of the semiconductor layer 8 was formed using a capacitive coupling plasma method so that the layer thicknesses were 20 nm (n layer), 300 nm (i layer), and 20 nm (p layer). Specifically, a parallel plate type shower head electrode was used as the discharge electrode of the plasma CVD apparatus, and the semiconductor layer 8 was formed with a discharge frequency of 27.12 MHz at an electrode distance of 20 mm. Note that the substrate 5 was kept stationary when the semiconductor layer 8 was formed. Regarding conditions such as the gas used, an n-type amorphous Si layer was formed using a mixed gas of SiH 4 gas, H 2 gas, and PH 3 gas. The discharge power at this time was 5 W, and the film formation temperature (set temperature of the substrate) was 250 ° 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 250 ° 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S116として、基板5の第1面の側に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 S116, the front transparent electrode layer 9 was formed on the nip single junction structure made of amorphous Si formed on the first surface side of the substrate 5. ITO was adopted as the transparent conductive material for the front transparent electrode layer 9. In this embodiment, the formation conditions are set to 0.7 Pa by an RF sputtering method using Ar gas, and the layer thickness is set to 70 nm. At this time, the vicinity of the connection hole 2 was masked so that the front transparent electrode layer 9 was not formed in the connection hole 2.

次いで第2接続配線層形成工程S118として、第2面の全面に第2接続配線層10となるNi層を形成した。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。Ni層の厚みは50nmとした。最後に、第1面パターニング工程S120と第2面パターニング処理S122とを行った。第2面パターニング処理S122の際には、下地層11の少なくとも一部がその上の第1接続配線層7および第2接続配線層10とともに除去された分離部4が形成されるように条件を決定した。   Next, as a second connection wiring layer formation step S118, a Ni layer to be the second connection wiring layer 10 was formed on the entire second surface. The Ni layer was formed by sputtering with Ar gas at a pressure of 2 Pa. The thickness of the Ni layer was 50 nm. Finally, the first surface patterning step S120 and the second surface patterning process S122 were performed. In the second surface patterning process S122, conditions are set so that the separation portion 4 is formed in which at least a part of the base layer 11 is removed together with the first connection wiring layer 7 and the second connection wiring layer 10 thereon. Were determined.

[従来例サンプル1]
基板5の第2面5Bに下地層11を形成する下地層形成工程S102を行わない以外は実施例サンプル1と同様にして、薄膜太陽電池の比較例サンプル1を作製した。この場合には、第2面パターニング処理S122の際には、第1接続配線層7および第2接続配線層10とともに除去された分離部4が形成されるようにYAGレーザーの照射条件を決定した。その照射条件は、実施例サンプル1の照射条件から照射パワーのみを変更したものとした。
[Conventional sample 1]
A comparative example sample 1 of a thin-film solar cell was produced in the same manner as the example sample 1 except that the base layer forming step S102 for forming the base layer 11 on the second surface 5B of the substrate 5 was not performed. In this case, during the second surface patterning process S122, the YAG laser irradiation conditions were determined so that the separation portion 4 removed together with the first connection wiring layer 7 and the second connection wiring layer 10 was formed. . The irradiation conditions were changed from the irradiation conditions of Example Sample 1 only in irradiation power.

[実施例サンプル1と従来例サンプル1との比較]
第2面パターニング処理S122の際に良好な分離部4を形成しうる照射パワーの最小値(最小レーザーパワー)は、実施例サンプル1においては、各パルス当たり1.0mJであったのに対し、比較例サンプル1においては、2.1mJであった。このように、第1実施形態にて説明したSCAF構造の薄膜太陽電池においては、下地層11を採用することにより、分離処理に必要なレーザーのパワーが2分の1以下となった。この時、その他のレーザー照射条件は、加工幅400μm、繰返し周波数5kHz、加工速度900mm/sとした。
[Comparison between Example Sample 1 and Conventional Sample 1]
The minimum value (minimum laser power) of irradiation power that can form a good separation portion 4 during the second surface patterning process S122 was 1.0 mJ for each pulse in Example Sample 1, whereas In Comparative Example Sample 1, it was 2.1 mJ. As described above, in the thin film solar cell having the SCAF structure described in the first embodiment, the laser power necessary for the separation process is reduced to half or less by employing the base layer 11. At this time, the other laser irradiation conditions were a processing width of 400 μm, a repetition frequency of 5 kHz, and a processing speed of 900 mm / s.

[実施例サンプル2]
実施例サンプル2は、第2実施形態の薄膜太陽電池200(図8)の構成によって作製した。作製した工程は図9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。下地層形成工程S202においては、実施例サンプル1と同様の材料および手法によって下地層11を形成した。なお、この下地層11のパターン1形成工程S208の直前の段階での熱分解温度は、おおむね280〜320℃、基板5のポリイミド樹脂の熱分解温度はおおむね500〜550℃であった。これらの熱分解温度の値はTG曲線から測定した質量変化の開始温度の値である。
[Example Sample 2]
The example sample 2 was produced by the structure of the thin film solar cell 200 (FIG. 8) of 2nd Embodiment. The manufactured steps are as described based on FIG. Specific conditions were as follows. First, a polyimide film having a thickness of 50 μm was used as the substrate 5. In the underlayer forming step S202, the underlayer 11 was formed by the same material and method as in the example sample 1. In addition, the thermal decomposition temperature in the stage immediately before pattern 1 formation process S208 of this base layer 11 was about 280-320 degreeC, and the thermal decomposition temperature of the polyimide resin of the board | substrate 5 was about 500-550 degreeC. These thermal decomposition temperature values are values of the onset temperature of mass change measured from the TG curve.

次いで脱ガス処理S204として10Pa以下の減圧下で基板温度が350°Cとなるように加熱することにより基板5と下地層11の脱ガス処理を行った。裏面電極層形成工程S206の裏面電極層6として、Ag層を膜厚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。   Next, as the degassing process S204, the substrate 5 and the base layer 11 were degassed by heating so that the substrate temperature became 350 ° C. under a reduced pressure of 10 Pa or less. As the back electrode layer 6 in the back electrode layer forming step S206, an Ag layer was formed by sputtering so as to have a film thickness of 200 nm. The pressure at this time was 1 Pa.

次にパターン1形成工程S208を行った。その際、下地層11の少なくとも一部がその上の裏面電極層6とともに除去された分離部23が形成されるように条件を決定した。   Next, pattern 1 formation process S208 was performed. At that time, the conditions were determined so that the separation part 23 in which at least a part of the base layer 11 was removed together with the back electrode layer 6 thereon was formed.

次に、半導体層形成工程S210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の各層の層厚は実施例サンプル1と同様とした。半導体層8の形成時には、基板5を静止させたのも同様である。   Next, as a semiconductor layer forming step S210, a single-junction amorphous Si solar cell was formed with the semiconductor layer 8 by plasma CVD. The layer thickness of each layer of the semiconductor layer 8 was the same as that of Example Sample 1. Similarly, when the semiconductor layer 8 is formed, the substrate 5 is stationary.

その後、パターン2形成工程S212を行った。その際には、YAGレーザーのSHG波(532nm)のパルスを利用し、下地層11があることによって裏面電極層6が除去されることがないように条件を決定した。次いで、透明導電層形成工程S214を行った。最後に、パターン3形成工程S216を行った。パターン3形成工程S216においても、パターン2形成工程S212と同様に、YAGレーザーのSHG波(532nm)のパルスを利用して条件を決定した。以上のようにして実施例サンプル2を作製した。   Then, pattern 2 formation process S212 was performed. At that time, using a pulse of a SHG wave (532 nm) of a YAG laser, conditions were determined so that the back electrode layer 6 would not be removed due to the presence of the base layer 11. Subsequently, transparent conductive layer formation process S214 was performed. Finally, pattern 3 formation step S216 was performed. Also in the pattern 3 formation step S216, the condition was determined using the pulse of the SHG wave (532 nm) of the YAG laser as in the pattern 2 formation step S212. Example sample 2 was produced as described above.

[従来例サンプル2]
基板5の第1面5Aに下地層11を形成する下地層形成工程S202を行わない以外は実施例サンプル2と同様にして、薄膜太陽電池の比較例サンプル2を作製した。従来例サンプル2のパターン1形成工程S208の際には、裏面電極層6が除去された分離部23が形成されるようにYAGレーザーの照射条件を決定した。その照射条件は、実施例サンプ21の照射条件から照射パワーのみを変更したものとした。
[Conventional sample 2]
A comparative sample 2 of a thin-film solar cell was produced in the same manner as the example sample 2 except that the base layer forming step S202 for forming the base layer 11 on the first surface 5A of the substrate 5 was not performed. In the pattern 1 formation step S208 of the conventional sample 2, the YAG laser irradiation conditions were determined so that the separation part 23 from which the back electrode layer 6 was removed was formed. The irradiation conditions were changed from the irradiation conditions of the example sump 21 only in the irradiation power.

[実施例サンプル2と従来例サンプル2との比較]
良好な分離部23を形成しうる最小レーザーパワーは、実施例サンプル2においては、各パルス当たり1.8mJであり、比較例サンプル2においては、3.6mJであった。このように、第2実施形態にて説明したサブストレート型の薄膜太陽電池においては、下地層11を採用することにより、分離処理の最小レーザーパワーが2分の1となった。
[Comparison between Example Sample 2 and Conventional Sample 2]
The minimum laser power capable of forming a good separation portion 23 was 1.8 mJ for each pulse in the example sample 2, and 3.6 mJ in the comparative sample 2. As described above, in the substrate-type thin film solar cell described in the second embodiment, the minimum laser power of the separation process is reduced to one half by employing the base layer 11.

<各実施形態の変形例>
以上に本発明の実施形態として第1実施形態および第2実施形態を説明した。これらの実施形態は、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、第1実施形態に関連するSCAF構造の構成において下地層11は、基板5の第2面5Bのみに形成する構成を説明した。この構成において同様の下地層は、例えば第1面5Aにも形成することも可能である。この場合、下地層形成工程S102において基板5の両面に下地層が形成される。このようにすると、第1面パターニング処理S120のパターニング処理を行う際の第1面5Bに対するダメージをも軽減することが可能となる。さらには、例えば基板の片面のみに下地層を形成した場合に比べると基板が反りにくくなるため、太陽電池を製造するプロセスにおいて基板のハンドリングが容易になる。
<Modification of each embodiment>
The first embodiment and the second embodiment have been described above as the embodiments of the present invention. These embodiments can be variously modified while maintaining the advantages. For example, in the configuration of the SCAF structure related to the first embodiment, the configuration in which the base layer 11 is formed only on the second surface 5B of the substrate 5 has been described. In this configuration, a similar underlayer can also be formed on the first surface 5A, for example. In this case, a base layer is formed on both surfaces of the substrate 5 in the base layer forming step S102. If it does in this way, it will become possible to also reduce the damage with respect to the 1st surface 5B at the time of performing the patterning process of 1st surface patterning process S120. Furthermore, since the substrate is less likely to warp than when the base layer is formed only on one side of the substrate, for example, the substrate can be easily handled in the process of manufacturing the solar cell.

上述した第1実施形態および第2実施形態は、いずれも薄膜太陽電池を作製する全体の処理を通して説明したが、本発明の別の態様においては、太陽電池用の積層基板やその基板を製造する方法も提供される。すなわち、電気絶縁性の基板と、該基板の少なくとも一方の面の上に形成され、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度(または気化開始温度)を示す材質を含む下地層とを備える上述した薄膜太陽電池のための積層基板も本発明の実施形態に含まれる。そして、電気絶縁性の基板の少なくとも一方の面の上に、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度(または気化開始温度)を示す材質を含む下地層を形成する工程を含む上述したいずれかの薄膜太陽電池のための積層基板の製造方法も本発明の実施形態に含まれる。これらのいずれの場合であっても、後に太陽電池を製造する際に上述した利点の少なくともいずれかが得られるような太陽電池用の基板が作製されるため、下地層を形成した積層基板それ自体がレーザー加工を伴う太陽電池の製造に適する基板となる。   The first embodiment and the second embodiment described above have been described through the entire process for producing a thin film solar cell. However, in another aspect of the present invention, a laminated substrate for a solar cell and its substrate are produced. A method is also provided. That is, an electrically insulating substrate, and an underlayer containing a material that is formed on at least one surface of the substrate and exhibits a thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) lower than the thermal decomposition temperature of the material of the substrate; A laminated substrate for the above-described thin film solar cell including the above is also included in the embodiment of the present invention. And a step of forming a base layer including a material having a thermal decomposition temperature (or vaporization start temperature) lower than a thermal decomposition temperature of the material of the substrate on at least one surface of the electrically insulating substrate. A method for manufacturing a laminated substrate for any of the thin film solar cells is also included in the embodiment of the present invention. In any of these cases, since a substrate for a solar cell that can obtain at least one of the advantages described above when a solar cell is manufactured later is produced, the laminated substrate itself on which an underlayer is formed Becomes a substrate suitable for the manufacture of solar cells involving laser processing.

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、レーザー加工を行う際の基板への影響を軽減させ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 in which the influence on the substrate when performing laser processing is reduced, thereby spreading or improving the performance of any power device or electric device partially including such a solar cell. Contribute greatly.

100、110、150、200、700 薄膜太陽電池
1 集電孔
2 接続孔
3、4、74 分離部
5、75 基板
5A、75A 第1面
5B、75B 第2面
6、76 裏面電極層
7、77 第1接続配線層
8、76 半導体層
9、79 前面透明電極層
10、80 第2接続配線層
11 下地層
12 位置
120、220 単位光電変換部
140 単位接続配線部
23 分離部(P1部)
24 コンタクト部(P2部)
25 分離部(P3部)
52 ガルバノミラー
54 レーザー光源
56 スキャンライン
100, 110, 150, 200, 700 Thin film solar cell 1 Current collecting hole 2 Connection hole 3, 4, 74 Separating part 5, 75 Substrate 5A, 75A First surface 5B, 75B Second surface 6, 76 Back electrode layer 7, 77 First connection wiring layer 8, 76 Semiconductor layer 9, 79 Front transparent electrode layer 10, 80 Second connection wiring layer 11 Underlayer 12 Position 120, 220 Unit photoelectric conversion unit 140 Unit connection wiring unit 23 Separating unit (P1 unit)
24 Contact part (P2 part)
25 Separation part (P3 part)
52 Galvano mirror 54 Laser light source 56 Scan line

Claims (13)

第1面と第2面とを有する基板と、
該第1面の上に配置される光電変換層と、
前記第2面の上に配置され、前記基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、
該下地層の上に配置される接続配線層と
を備え、
該下地層の少なくとも一部と該接続配線層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第2面に形成されている
薄膜太陽電池。
A substrate having a first surface and a second surface;
A photoelectric conversion layer disposed on the first surface;
An underlayer including a material disposed on the second surface and exhibiting a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than a thermal decomposition temperature of the material of the substrate;
A connection wiring layer disposed on the base layer,
A thin film solar cell, wherein a separation portion from which at least a part of the base layer and the connection wiring layer are removed by laser light is formed on the second surface of the substrate.
前記分離部によって区切られた前記接続配線層がいくつかの単位接続配線部を含む単位接続配線部の列をなしており、
前記光電変換層が単位光電変換部の列をなしており、
前記接続配線部によって互いに電気的に接続されることにより各単位光電変換部が直列接続されている
請求項1に記載の薄膜太陽電池。
The connection wiring layer partitioned by the separation part forms a row of unit connection wiring parts including several unit connection wiring parts;
The photoelectric conversion layer forms a row of unit photoelectric conversion units,
The thin film solar cell according to claim 1, wherein the unit photoelectric conversion units are connected in series by being electrically connected to each other through the connection wiring unit.
前記基板の前記材質および前記下地層の前記材質のいずれもが電気絶縁性を示す可撓性の材質であり、
前記光電変換層は、裏面電極層と、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ものであり、
前記単位光電変換部は、前記光電変換層が区切られたものであり、
前記基板の前記第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いる
請求項2に記載の薄膜太陽電池。
Both of the material of the substrate and the material of the base layer are flexible materials that exhibit electrical insulation,
In the photoelectric conversion layer, a back electrode layer, a semiconductor layer, and a front transparent electrode layer are disposed in this order from the first surface side on the first surface of the substrate,
The unit photoelectric conversion unit is obtained by dividing the photoelectric conversion layer,
Any one of the two unit photoelectric conversion units adjacent to each other on the first surface of the substrate is one of the second surfaces through a current collecting hole through which the front transparent electrode layer of one unit photoelectric conversion unit penetrates the substrate. Are electrically connected to the unit connection wiring part, and the back electrode layer of the other unit photoelectric conversion part is electrically connected to the unit connection wiring part through the connection hole penetrating the substrate, so that The thin film solar cell according to claim 2 connected.
前記接続配線層が
前記下地層の上に配置される第1接続配線層と、
該第1接続配線層の上に配置され、該第1接続配線層に対して電気的に接続される第2接続配線層と
を含み、
該第2接続配線層が、前記第1接続配線層に比べて小さい光反射率を示す
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池。
A first connection wiring layer disposed on the base layer;
A second connection wiring layer disposed on the first connection wiring layer and electrically connected to the first connection wiring layer;
The thin film solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the second connection wiring layer exhibits a light reflectance that is smaller than that of the first connection wiring layer.
第1面と第2面とを有する基板と、
該第1面の上に配置され、該基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、
裏面電極層を備えるとともに、該裏面電極層を該下地層に接して配置される光電変換層と
を備え、
該下地層の少なくとも一部と前記裏面電極層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第1面に形成されている
薄膜太陽電池。
A substrate having a first surface and a second surface;
An underlayer containing a material disposed on the first surface and exhibiting a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than a thermal decomposition temperature of the material of the substrate;
A backside electrode layer, and a photoelectric conversion layer disposed in contact with the backside electrode layer,
A thin film solar cell, wherein a separation portion from which at least a part of the base layer and the back electrode layer are removed by laser light is formed on the first surface of the substrate.
前記光電変換層が単位光電変換部の列をなしており、
該単位光電変換部は、各単位光電変換部に対応する単位前面透明電極部を備えており、
前記裏面電極層が前記分離部によって区切られて、前記単位光電変換部それぞれに対応させて単位裏面電極部が並ぶ単位裏面電極部の列をなしており、
前記単位裏面電極部のそれぞれが、各単位裏面電極部が属している単位光電変換部の一方の側に隣接する別の単位光電変換部に属している単位前面透明電極部に対して電気的に接続されることにより、前記単位光電変換部の前記列が直列接続となっている
請求項5に記載の薄膜太陽電池。
The photoelectric conversion layer forms a row of unit photoelectric conversion units,
The unit photoelectric conversion unit includes a unit front transparent electrode unit corresponding to each unit photoelectric conversion unit,
The back electrode layer is divided by the separation part, and forms a column of unit back electrode parts in which unit back electrode parts are arranged corresponding to each of the unit photoelectric conversion parts,
Each of the unit back electrode parts is electrically connected to a unit front transparent electrode part belonging to another unit photoelectric conversion part adjacent to one side of the unit photoelectric conversion part to which each unit back electrode part belongs. The thin film solar cell according to claim 5, wherein the columns of the unit photoelectric conversion units are connected in series by being connected.
前記基板の前記材質および前記下地層の前記材質のいずれもが可撓性の材質である
請求項5または請求項6に記載の薄膜太陽電池。
The thin film solar cell according to claim 5, wherein both the material of the substrate and the material of the base layer are flexible materials.
前記下地層の材質が、前記基板の少なくとも一方の面の上に溶液の状態で塗布され、その後に硬化される成分を含む
請求項1乃至請求項7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 7, wherein a material of the base layer includes a component that is applied in a solution state on at least one surface of the substrate and then cured. .
前記下地層の材質が、光硬化性の成分または光重合開始剤を含むとともに、熱重合開始剤を含んでいない前駆体から硬化したものである
請求項8に記載の薄膜太陽電池。
The thin film solar cell according to claim 8, wherein the material of the underlayer is a material that is cured from a precursor that includes a photocurable component or a photopolymerization initiator and does not include a thermal polymerization initiator.
前記基板の材質がポリイミド樹脂であり、
前記下地層の材質が、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、およびポリプロピレン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の樹脂を含む
請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池。
The substrate material is polyimide resin,
The material of the said foundation | substrate layer contains at least 1 or more types of resin chosen from the group which consists of an acrylic resin, a polyimide resin, a polystyrene resin, a polyethylene resin, and a polypropylene resin. Thin film solar cell.
電気絶縁性の基板と、
該基板の少なくとも一方の面の上に形成され、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含む下地層と
を備える
請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池のための積層基板。
An electrically insulating substrate;
The underlayer including a material formed on at least one surface of the substrate and exhibiting a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than a thermal decomposition temperature of the material of the substrate. A laminated substrate for the thin film solar cell according to claim 1.
電気絶縁性の基板の少なくとも一方の面の上に、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含む下地層を形成する工程と、
該下地層の上に導電体層を形成する工程と、
前記基板の前記一方の面の側の空間から、該導電体層に向かってレーザー光を照射して、前記下地層の少なくとも一部と前記導電体層とを部分的に除去する工程と
を含む
太陽電池の製造方法。
Forming a base layer including a material having a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than a thermal decomposition temperature of the material of the substrate on at least one surface of the electrically insulating substrate;
Forming a conductor layer on the underlayer;
Irradiating a laser beam toward the conductor layer from the space on the one surface side of the substrate to partially remove at least a part of the base layer and the conductor layer. A method for manufacturing a solar cell.
電気絶縁性の基板の少なくとも一方の面の上に、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含む下地層を形成する工程
を含む
請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池のための積層基板の製造方法。
Forming a base layer containing a material having a thermal decomposition temperature or a vaporization start temperature lower than a thermal decomposition temperature of the material of the substrate on at least one surface of the electrically insulating substrate; Item 11. A method for manufacturing a laminated substrate for a thin film solar cell according to any one of Items 10 to 10.
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