JP2013026339A - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率および生産効率の観点から優れた構造を有する薄膜太陽電池、および集積化構造を少ない工程で形成でき、生産効率が優れた薄膜太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁性基板上に裏面電極、光電変換層および電極を形成して積層体を得る工程と、積層体において開口溝部となる領域に、積層体の一部が残るように絶縁性基板に達する溝を含む２つの溝を所定の間隔を設けて形成し、開口溝部を形成する工程と、絶縁性基板に達する溝の少なくとも側壁に絶縁層を残された積層体の一部をストッパ部として形成する工程と、絶縁層を覆うようにして絶縁性基板に達する溝が形成された側の電極と他方の溝の裏面電極とを電気的に接続する導電層を形成する工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、集積化構造を有する薄膜太陽電池およびその製造方法に関し、特に、発電効率および生産効率の観点から優れた構造を有する薄膜太陽電池、および集積化構造を少ない工程で形成でき、生産効率が優れた薄膜太陽電池の製造方法に関する。

現在、太陽電池の研究が盛んに行われている。太陽電池においては、光吸収により電流を発生する半導体の光電変換層を裏面電極と透明電極とで挟んだ積層構造の太陽電池セルが絶縁性基板上に多数直列に接続されて構成されている。
従来の薄膜太陽電池として、例えば、図６に示す構成のものが知られている。この従来の薄膜太陽電池１００では、３回のスクライブ工程を経て集積化構造とされる。

図６に示す薄膜太陽電池１００においては、金属基材１１０ａ上に絶縁層１１０ｂが形成されてなる絶縁性基板１１０の絶縁層１１０ｂの表面に、例えば、レーザースクライブにより第１の分離溝Ｐ１が形成されて互いに分離された裏面電極１１２が形成されている。この裏面電極１１２は、例えば、真空成膜法により形成されたモリブデン（Ｍｏ）膜である。
第１の分離溝Ｐ１および裏面電極１１２を覆うように、ＣＩＧＳからなる光電変換層１１４が形成されている。この光電変換層１１４上に、ＣｄＳ層からなるバッファ層１１６が形成されている。バッファ層１１６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバスデポジション）法により形成される。
このバッファ層１１６上にｉ型のＡＺＯ層１１８が形成されている。このｉ型のＡＺＯ層１１８は、例えば、ＲＦスパッタ法で形成される。

次に、光電変換層１１４、バッファ層１１６およびｉ型のＡＺＯ層１１８をまとめて、第１の分離溝Ｐ１とは異なる位置に、メカニカルスクライブまたはレーザースクライブにより、裏面電極１１２に達する第２の分離溝Ｐ２が形成されている。この第２の分離溝Ｐ２により、光電変換層１１４、バッファ層１１６およびｉ型のＡＺＯ層１１８が分割されている。

ｉ型のＡＺＯ層１１８を覆い、かつ第２の分離溝Ｐ２を埋めるようにして、ＡＺＯ（Ａｌ_２Ｏ_３：ＺｎＯ）からなる透明電極１２０が形成されている。第１の分離溝Ｐ１および第２の分離溝Ｐ２とは異なる位置に、裏面電極１１２に達する第３の分離溝Ｐ３が、例えば、メカニカルスクライブにより形成されている。
第３の分離溝Ｐ３により分離された裏面電極１１２、光電変換層１１４、バッファ層１１６、ｉ型のＡＺＯ層１１８および透明電極１２０により、太陽電池セル１２２が構成される。

従来の薄膜太陽電池１００においては、絶縁基板１１０上に裏面電極１１２となるモリブデン（Ｍｏ）膜を形成した後、第１の分離溝Ｐ１を形成するために、例えば、大気中でレーザースクライブを行う。この場合、削りくずが発生するので、洗浄する。その後、再び真空中で光電変換層１１４を形成し、更にバッファ層１１６を大気中で湿式で形成し、ｉ型のＡＺＯ層１１８を真空中で形成する。その後、例えば、大気中でメカニカルスクライブを行い、第２の分離溝Ｐ２を形成する。この場合も、削りくずが発生するので、洗浄する。
その後、再度真空中で透明電極１２０として、ＡＺＯ膜を形成し、大気中でメカニカルスクライブを行い、第３の分離溝Ｐ３を形成し、集積化構造としている。

しかしながら、従来の薄膜太陽電池１００では、第１の分離溝Ｐ１〜第３の分離溝Ｐ３を形成するためのスクライブ毎に発生するくずにより品質が劣化するという問題点がある。また、真空雰囲気と、大気雰囲気とを何度も繰り返すため、製造工程が煩雑になるという問題点がある。
また、第３の分離溝Ｐ３を形成する際に、透明電極１２０をスクライブすると、透明電極１２０を構成するＡＺＯ膜が光電変換層１１４に付着し、内部リーク電流が発生し、発電効率が低下するという問題点がある。
さらには、第１の分離溝Ｐ１〜第３の分離溝Ｐ３が必要であるため、太陽電池セル１２２の接続に必要なセル間の距離を長くしなければならず、単位面積当たりの発電効率が低下するという問題点がある。そこで、他の集積化方法が提案されている（例えば、特許文献１、２）。

特許文献１には、基板上に下地電極、光電変換層、透明電極を一括して成膜し、それぞれ深さの異なる３つのスクライビングを一括して行う集積化光電変換装置の製造方法が開示されている。この特許文献１には、一括成膜および一括スクライビングが一層ごとにスクライビングを行う方法に比べて簡単であり、工程数が少なくてすみ、従って、製造に要する時間を短縮することが出来ることが記載されている。

特許文献２には、光起電力モジュールにおいて相互接続を形成するための方法が開示されている。
特許文献２においては、金属フォイルに絶縁体を堆積させた基板またはガラスのような絶縁体の基板上に全導体及び半導体スタックが形成される。このスタック堆積は、クラスタツール又はインライン塗布装置のような単一真空堆積システムで行うことができる。このスタックにおける３つ以上の層の全ては、従来行われているように、スクライブ工程を介在させることなく、このようなシステムにより順次堆積させていくことができるので、このシステムで必要とされるロードロック移行は１回のみである。
次に、全導体及び半導体スタックのうち、底部導体に対するスクライブを形成する。これらスクライブに続いて、絶縁体が一方の壁部に堆積される。最後に、左側のセルの上部を右側のセルの底部へ接続するため、導体が絶縁体の上に堆積される。これにより、左側のセルと右側のセルとの間の直列接続が与えられることが開示されている。
特許文献２では、絶縁体にポリイミド又はフォトレジストのような感光性ポリマーが用いられることが開示されている。

特許文献２では、全ての活性層の堆積後の単一カッティング処理を含むものであり、こうすることにより、１組の真空工程に続いて１組の相互接続工程を行うというようにその全処理を簡単化することができ、モジュールの品質及び歩留りを相当に改善することができることが開示されている。
また、特許文献２では、単一カッティング処理（単一スクライブ工程）でモジュール相互接続を形成することができるため、接続に必要なセル間の距離を短くすることができ、単位面積当たりの発電効率を高くすることができることが開示されている。

特開２００１−７３５９号公報 特開２００９−５１２１９７号公報

しかしながら、特許文献１においては、溝を３つ形成しており、溝の数が多く加工が煩雑になる。更には、溝の数が多くセル間の距離も広くなるため、単位面積当たりのセルの面積が小さくなり、発電効率が低下するという問題点がある。
特許文献２においては、絶縁体の形成に用いられる感光性ポリマーが広がるため、スクライブの幅を広くする必要がある。このため、単位面積当たりのセルの面積が小さくなり、発電効率が低下するという問題点がある。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、発電効率および生産効率の観点から優れた構造を有する薄膜太陽電池、および集積化構造を少ない工程で形成でき、生産効率が優れた薄膜太陽電池の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成され、開口溝部を挟んで電気的に直列接続された複数の太陽電池セルとを有し、前記太陽電池セルは、裏面電極と、前記裏面電極上に形成され、受光した光を電気に変換する光電変換層と、前記光電変換層上に形成された電極とを備え、前記複数の太陽電池セルは、各太陽電池セルの前記電極が、隣接する太陽電池セルの裏面電極に導電層により電気的に接続されることにより、直列接続されており、前記裏面電極に前記導電層が接続される太陽電池セルは、前記開口溝部に前記裏面電極が露出し、前記裏面電極の露出部にストッパ部が設けられており、前記導電層が前記電極に接続される太陽電池セルは、前記光電変換層および前記電極の前記開口溝部側の側面が絶縁層に覆われ、前記絶縁層は前記ストッパ部で規制されており、前記導電層は、前記絶縁層を覆うようにして設けられていることを特徴とする薄膜太陽電池を提供するものである。

前記ストッパ部は、前記光電変換層および前記電極の順で積層されたもののうち、少なくとも前記光電変換層で構成されることが好ましい。
前記導電層は、前記ストッパ部を超えて前記隣接する太陽電池セルの前記裏面電極と接続されることが好ましい。
前記絶縁層は、感光性材料により構成されることが好ましい。
前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルの配列方向と直交する方向に延在するものであり、前記絶縁層および前記導電層は、前記延在方向において少なくとも一部に設けられていることが好ましい。

前記光電変換層は、ＣＩＳ系薄膜型光電変換層、ＣＩＧＳ系薄膜型光電変換層、薄膜シリコン系薄膜型光電変換層、ＣｄＴｅ系薄膜型光電変換層、III−Ｖ属系薄膜型光電変換層、色素増感系薄膜型光電変換層、および有機系薄膜型光電変換層のいずれか１つの薄膜型光電変換層を有することが好ましい。
前記光電変換層は、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体が主成分であることが好ましい。
前記光電変換層は、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とからなる少なくとも１種が主成分であることが好ましい。
前記Iｂ族元素は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種であり、
前記IIIｂ族元素は、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎからなる群より選択された少なくとも１種であり、前記VIｂ族元素は、Ｓ，Ｓｅ，及びＴｅからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。

前記絶縁性基板は、陽極酸化処理されたアルミニウム基板からなり、絶縁層が陽極酸化膜で構成されることが好ましい。
前記アルミニウム基板は、複合材料からなる複合アルミニウム基板であることが好ましい。
前記複合アルミニウム基板は、鋼板を２枚のアルミニウム板で挟んだクラッド板、またはステンレス板とアルミニウム板とのクラッド板であることが好ましい。

本発明は、絶縁性基板上に形成され、開口溝部を挟んで電気的に直列接続された複数の太陽電池セルを有し、前記太陽電池セルは、裏面電極と光電変換層と電極とを備えており、前記複数の太陽電池セルは、各太陽電池セルの前記電極が、隣接する太陽電池セルの裏面電極に導電層により電気的に接続されることにより、直列接続されている薄膜太陽電池の製造方法であって、前記絶縁性基板上に前記裏面電極を形成し、前記裏面電極層上に前記光電変換層を形成し、前記光電変換層上に前記電極を形成して積層体を得る工程と、前記積層体において、前記開口溝部となる領域に前記積層体の一部が残るように、前記絶縁性基板に達する溝を含む２つの溝を所定の間隔を設けて形成し、前記開口溝部を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法を提供するものである。

さらに、前記絶縁性基板に達する溝の少なくとも側壁に絶縁層を、前記残された積層体の一部をストッパ部として形成する工程と、前記絶縁層を覆うようにして、前記絶縁性基板に達する溝が形成された側の電極と他方の溝の裏面電極とを電気的に接続する導電層を形成する工程とを有することが好ましい。
前記絶縁性基板に達する溝は、前記裏面電極層に達する凹部が形成された後、前記凹部の底部の前記裏面電極層の少なくとも一部を取り除くことにより形成されることが好ましい。
前記２つ溝の形成には、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブが用いられることが好ましい。
前記絶縁層および前記導電層は、インクジェット法を用いて形成されることが好ましい。
前記２つの溝が並設する方向と直交する方向に前記２つの溝は延在するものであり、前記絶縁層および前記導電層は、前記延在方向において少なくとも一部に設けられていることが好ましい。
前記裏面電極層、前記光電変換層および前記電極層は、ロールトゥーロール方式および枚葉式を組み合わせて形成されることが好ましい。

本発明によれば、発電効率および生産効率の観点から優れた構造を有する薄膜太陽電池を得ることができる。
さらには、薄膜太陽電池の製造方法によれば、集積化構造を少ない工程ででき、優れた生産効率を実現することができる。

本発明の実施形態の薄膜太陽電池を示す模式的断面図である。 （ａ）は、図１に示す薄膜太陽電池の要部の模式的平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池の他の例の要部の模式的平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池の第１の変形例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池の第２の変形例の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。 従来の薄膜太陽電池を示す模式的断面図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の薄膜太陽電池およびその製造方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池を示す模式的断面図である。図２（ａ）は、図１に示す薄膜太陽電池の要部の模式的平面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態の薄膜太陽電池の他の例の要部の模式的平面図である。

図１に示すように、薄膜太陽電池１０は、例えば、略長方形状の金属基材１４および金属基材１４上に形成された電気的な絶縁層１６を有する絶縁性基板１２（以下、単に基板１２ともいう）と、基板１２の絶縁層１６上に形成され、ライン状の開口溝部３２を挟んで、基板１２の長手方向Ｌに電気的に直列に接続された複数の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄと、複数の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄの列の一方に端部の太陽電池セル２０ａに接続される第１の導電部材５０と、複数の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄの列の他方の端部の太陽電池セル２０ｄに接続される第２の導電部材５２とを有する。
なお、本実施形態では、便宜的に４つの太陽電池セル２０ａ〜２０ｄが直列接続されたものを例にして説明するが、太陽電池セルの接続数は、特に限定されるものではない。

本実施形態の基板１２は、その形状および大きさ等は適用される薄膜太陽電池１０の大きさ等に応じて適宜決定されるものであり、例えば、一辺の長さが１ｍを超える四角形状または矩形状である。

太陽電池セル２０ａ〜２０ｄは、開口溝部３２により分離されており、裏面電極２２、光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０を有する。
なお、太陽電池セル２０ａ〜２０ｄは、基板１２の長手方向Ｌ（配列方向）と直交する幅方向Ｗ（延在方向）に長く伸びて形成されている。このため、裏面電極２２、光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０も基板１０の幅方向Ｗに長く伸びているものであり、第１の導電部材５０および第２の導電部材５２も幅方向Ｗに長く伸びている。

裏面電極２２は、例えば、基板１２の長手方向Ｌに、所定の間隔に複数設けられた分離溝３４により、隣り合う裏面電極２２と互いに分離されている。なお、分離溝３４は、絶縁性基板１２（絶縁層１６）に達する溝であり、その幅は、例えば、５０μｍである。
光電変換層２４は、互いに分離された各裏面電極２２の上に形成されている。この光電変換層２４上にバッファ層２６が形成されている。このバッファ層２６上にｉ型のＡＺＯ層２８が形成されている。このｉ型のＡＺＯ層２８上に透明電極３０が形成されている。なお、ｉ型のＡＺＯ層２８は、必ずしも設ける必要はない。バッファ層２６も、光電変換層２４の構成によっては、必ずしも設ける必要はない。透明電極３０も、太陽電池の構成よっては、必ずしも透明である必要はない。

太陽電池セル２０ａ〜２０ｄは、各太陽電池セル２０ａ〜２０ｄの透明電極３０が、隣接する太陽電池セル２０ａ〜２０ｄの裏面電極２２に導電層４２により電気的に接続されることにより直列接続されている。
裏面電極２２に導電層４２が接続される太陽電池セルは、開口溝部３２に裏面電極２２が露出しており、裏面電極２２の露出部にストッパ部３６が設けられている。例えば、太陽電池セル２０ａと太陽電池セル２０ｂとでは、太陽電池セル２０ａの透明電極３０と太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２とが導電層４２により電気的に接続されている。

導電層４２が透明電極３０に接続される太陽電池セル２０ａは、光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０の開口溝部３２側の側面α（側壁）が絶縁層４０に覆われるとともに、絶縁層４０は、分離溝３４およびストッパ部３６で規制されている。太陽電池セル２０ａの側面αの絶縁層４０により、太陽電池セル２０ａの内部リーク電流の発生が防止される。
一方、太陽電池セル２０ｂは、光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０の開口溝部３２側の側面β（側壁）には何も形成されていない。
導電層４２は、絶縁層４０を覆うように設けられるとともに、裏面電極２２の露出部に接続されている。
この場合、太陽電池セル２０ａおよび太陽電池セル２０ｂを例にして説明するが、図２（ａ）に示すように、絶縁層４０は、太陽電池セル２０ａの基板１２の幅方向Ｗ全域に亘り形成されている。この絶縁層４０を覆うようにして導電層４２も、基板１２の幅方向Ｗ全域に亘り形成されている。

なお、本実施形態においては、太陽電池セル２０ａ〜２０ｄを電気的に直列に接続することができれば、基板１２の幅方向Ｗ全域に亘り形成することに限定されるものではない。例えば、図２（ｂ）に示すように、太陽電池セル２０ａに対して、幅方向Ｗで、例えば、３箇所絶縁層４０ａを形成し、各絶縁層４０ａを覆うように導電層４２ａが形成されるものであってもよい。このように、太陽電池セル２０ａ〜２０ｄを電気的に直列に接続するには、幅方向Ｗにおいて少なくとも一部で、絶縁層４０ａおよび導電層４２を用いて接続されていればよい。

図１に示す本実施形態の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄは、集積型の太陽電池セルと呼ばれるものであり、例えば、裏面電極２２がモリブデン電極で構成され、光電変換層２４が、光電変換機能を有する半導体化合物、例えば、ＣＩＧＳ層で構成され、バッファ層２６がＣｄＳ等のＩＩ−ＶＩ族半導体で構成され、透明電極３０がＡＺＯ（ＺｎＯ：Ａｌ_２Ｏ_３）で構成される。太陽電池セル２０ａ〜２０ｄの光電変換層２４は、ＣＩＧＳ系薄膜型光電変換層で構成される。

本実施形態において、裏面電極２２および透明電極３０は、いずれも光電変換層２４で発生した電流を取り出すためのものである。裏面電極２２および透明電極３０は、いずれも導電性材料からなり、かつ光入射側の透明電極３０およびｉ型のＡＺＯ層２８は透光性を有する必要がある。

図１に示すように、右側の端の裏面電極２２上に第１の導電部材５０が接続されている。この第１の導電部材５０は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより、裏面電極２２を表出させている。

第１の導電部材５０は、例えば、細長い帯状の部材であり、基板１２の幅方向に略直線状に伸びて、右端の裏面電極２２上に接続されている。また、図１に示すように、第１の導電部材５０は、例えば、銅リボン５０ａがインジウム銅合金の被覆材５０ｂで被覆されたものである。この第１の導電部材５０は、例えば、超音波半田により裏面電極２２に接続される。

第２の導電部材５２は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのものである。第２の導電部材５２も、第１の導電部材５０と同様に細長い帯状の部材であり、基板１２の幅方向に略直線状に伸びて、左端の裏面電極２２に接続されている。例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより裏面電極２２を表出させている。

第２の導電部材５２は、第１の導電部材５０と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン５２ａがインジウム銅合金の被覆材５２ｂで被覆されたものである。
第１の導電部材５０と第２の導電部材５２とは、錫メッキ銅リボンでもよい。また、第１の導電部材５０および第２の導電部材５２、それぞれの接続も超音波半田に限定されるものではなく、例えば、導電性接着剤、導電性テープを用いて接続してもよい。

なお、本実施形態の太陽電池セル２０の光電変換層２４は、例えば、上述のようにＣＩＧＳで構成されるものであり、公知のＣＩＧＳ系の太陽電池の製造方法により製造することができる。この光電変換層２４については、後に詳細に説明する。
また、開口溝部３２および裏面電極２２の分離溝３４は、後述するようにレーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより形成することができる。

薄膜太陽電池１０では、太陽電池セル２０に、透明電極３０側から光が入射されると、この光が透明電極３０、ｉ型のＡＺＯ層２８およびバッファ層２６を通過し、光電変換層２４で起電力が発生し、例えば、透明電極３０から裏面電極２２に向かう電流が発生する。なお、太陽電池セル２０では、図１中、左端の裏面電極２２が正極（プラス極）になり、右端の裏面電極２２が負極（マイナス極）になる。

本実施形態において、薄膜太陽電池１０で発生した電力を、第１の導電部材５０と第２の導電部材５２から、薄膜太陽電池１０の外部に取り出すことができる。
なお、本実施形態において、第１の導電部材５０が負極であり、第２の導電部材５２が正極であるが、第１の導電部材５０と第２の導電部材５２とは極性が逆であってもよく、太陽電池セル２０の構成、薄膜太陽電池１０構成等に応じて適宜変わるものである。

薄膜太陽電池１０に用いられる絶縁性基板１２は、上述のように、金属基材１４とその上に形成された絶縁層１６とを有する絶縁層付き金属板である。絶縁性基板１２としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）板の少なくとも一方の面側を陽極酸化して陽極酸化膜を絶縁層１６として形成し、陽極酸化されなかったＡｌ板を金属基材１４とすることにより得られたものであることが好ましい。
ここで、金属基材１４としては、絶縁層１６を形成することができ、絶縁層付き金属板である基板１２とした時に光電変換層２４を支持することができれば特に制限はないが、少なくとも片側表面がＡｌ層であるＡｌ基板が好ましく、例えば、Ａｌ基板、及びＡｌと他の金属との複合材料からなる複合Ａｌ基板などを挙げることができる。
金属基材１４の厚さは、薄膜太陽電池１０全体の強度の観点により適宜選択できるが、絶縁層付き金属板である絶縁性基板１２とした形体において０．１〜１０ｍｍであるのが好ましい。なお、Ａｌ基板や複合Ａｌ基板などから絶縁性基板１２を製造する際には、陽極酸化、及び陽極酸化の事前洗浄や研磨により厚さの減少を見越した厚さとしておく必要がある。

本発明では、Ａｌ基板としては、例えば日本工業規格（ＪＩＳ）の１０００系純Ａｌ板であってもよいし、Ａｌ合金板、例えばＡｌ−Ｍｎ系合金板、Ａｌ−Ｍｇ系合金板、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板、Ａｌ−Ｚｒ系合金板、Ａｌ−Ｓｉ系合金板、及びＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金板等のＡｌと他の金属元素との合金板であってもよい。
また、複合Ａｌ基板としては、Ａｌ板と他の金属板とのクラッド板、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）板とのクラッド板、種々の鋼板を２枚のＡｌ板で挟み込んだクラッド板であっても良い。なお、本発明では、Ａｌ板とのクラッド板を構成する他の金属板は、各種のステンレス鋼板の他、例えば、軟鋼等の鋼、４２インバー合金、コバール合金、または３６インバー合金からなる板材を用いることができるし、また、本発明の太陽電池モジュールを屋根材一体型太陽電池パネルとして用いることができるように、家屋や建物等の屋根材や壁材として使用可能な金属板を用いてもよい。
ここで用いられるＡｌ板やＡｌ合金板には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、及びＴｉ等の各種微量金属元素が含まれていてもよい。

金属基材１４上に形成される絶縁層１６は、電気絶縁性とハンドリング時の機械衝撃による損傷を防止するためのものであり、例えば、陽極酸化膜（アルミニウム陽極酸化膜（アルミナ膜））により構成される。絶縁層１６としては、特に制限的ではないが、金属基材１４がＡｌ基板又は複合Ａｌ基板である場合には、Ａｌ基板又は複合Ａｌ基板を陽極酸化することによりその表面に形成された陽極酸化膜であるのが好ましい。なお、Ａｌ基板又は複合Ａｌ基板の陽極酸化は、Ａｌ基板又は複合Ａｌ基板を陽極とし、陰極と共に電解液に浸漬させ、陽極陰極間に電圧を印加して電解処理することにより実施できる。
なお、絶縁層１６となる陽極酸化膜は、金属基材１４となるＡｌ基板や複合Ａｌ基板のＡｌ層の片側表面に形成されていればよいが、Ａｌ基板や２枚のＡｌ板で挟んだクラッド板の場合には、光電変換層２４の形成工程等において、Ａｌ層と陽極酸化膜との熱膨張係数差に起因した反りや陽極酸化膜に発生するクラック等を抑制するために、両側のＡｌ層表面に陽極酸化膜を設けるのが好ましい。

また、こうして形成される絶縁層１６の厚さ、すなわち、陽極酸化膜の厚さは、特に制限的ではないが、絶縁性とハンドリング時の機械衝撃による損傷等を防止する表面硬度を有しておれば良いが、絶縁層１６の厚さが過度に厚い場合、可撓性が低下する等、可撓性の観点で問題を生じる場合がある。更には、絶縁層１６の形成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。このことから、絶縁層１６の厚さは５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。現実的には、絶縁層１６の厚さは、最大５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。このため、絶縁層１６の好ましい厚さは、０．５〜５０μｍである。絶縁層１６の厚さの制御は定電流電解や定電圧電解とともに、電解時間により制御することができる。

また、絶縁層１６の種類としては、Ａｌの陽極酸化被膜以外に、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂ、Ｐ、Ｔｉ等の元素を含んだガラスなどの各種酸化物層を蒸着、ゾルゲル法等の各種方法で形成したものであっても良い。さらには、絶縁層１６は、陽極酸化膜に限定されるものではなく、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法により形成されたものであってもよい。

なお、基板１２は、金属基材１４および絶縁層１６のいずれも可撓性を有するもの、すなわち、フレキシブルなものとすることにより、基板１２全体として、フレキシブルなものになる。これにより、例えば、ロール・ツー・ロール方式を利用することができる。
基板１２はポリイミドのような一層のフレキシブルな絶縁材料でも良く、ガラスのような可撓性の小さい絶縁材料でも良い。可撓性のない絶縁材料の場合、製造には枚葉方式を使う。

基板１２において、金属基材はＡｌ基板に限定されるものではなく、陽極酸化により表面、裏面に生成される金属酸化膜が絶縁体である材料を利用することができる。具体的には、金属基材として、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）ならびにそれらの合金等を用いることができる。コスト、および薄膜太陽電池に要求される特性の観点から、金属基材として、Ａｌ基材を用いることが最も好ましい。

裏面電極２２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この裏面電極２２は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。裏面電極２２は、Ｍｏで構成することが好ましい。
また、裏面電極２２の形成方法は、特に制限されるものではなく、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等の気相成膜法により形成することができる。

裏面電極２２は、一般的に厚さが８００ｎｍ程度であるが、裏面電極２２は、厚さが４００ｎｍ〜１０００ｎｍ（１μｍ）であることが好ましい。このように裏面電極２２の膜厚を一般的なものよりも薄くすることにより、裏面電極２２の材料費を削減でき、さらには裏面電極２２の形成速度も速くすることができる。

バッファ層２６は、透明電極３０の形成時の光電変換層２４を保護すること、透明電極３０に入射した光を光電変換層２４まで透過させるために形成されたものである。
バッファ層２６は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、又はＺｎＳ（Ｏ、ＯＨ）およびこれらの組み合わせたものにより構成される。
バッファ層２６は、その厚さが、０．０３〜０．１μｍであることが好ましい。また、このバッファ層２６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバスデポジション）法、溶液成長法等により形成される。

ｉ型のＡＺＯ層２８は、Ａｌがほとんど含まれていないＺｎＯで構成される。このｉ型のＡＺＯ層２８があることにより、光励起された電子、ホールの再結合が阻害され、発電効率向上に寄与する。

透明電極３０は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ等がドープされたＺｎＯ、ＡＺＯ（Ａｌ_２Ｏ_３：ＺｎＯ）、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはＳｎＯ_２およびこれらを組み合わせたものにより構成される。この透明電極３０は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、透明電極３０の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
また、透明電極３０の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等の気相成膜法により形成することができる。
なお、透明電極３０上に、ＭｇＦ_２等の反射防止膜が形成されていても良い。

また、絶縁層４０は、例えば、感光材料を用いて形成されるものである。この絶縁層４０は、例えば、絶縁性インクをインクジェット法により打滴し、その後、熱硬化処理、光硬化処理等の処理を施すことにより形成されるものである。絶縁性インクとしては、例えば、絶縁インクＩＪＰＲ（太陽インキ）、インクジェット対応ポリイミドインク リクソンコート（ＪＮＣ）、インクジェット対応ＵＶ硬化インク リクソンコート（ＪＮＣ）、絶縁インクＤＰＥＩ（ダイセル化学工業）を用いることができる。

また、導電層４２は、例えば、導電性インクをインクジェット法により絶縁層４０を覆うようにして打滴し、その後、熱硬化処理、光硬化処理等の処理を施すことにより形成されるものである。導電性インクとしては、例えば、銀ペースト（ＮＰＳ−Ｊ（品番、ハリマ化成社製）、透明導電性インク（ＣｌｅａｒＯｈｍ（登録商標）（ＪＮＣ）、銀ナノインク（ダイセル化学工業）、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｉｎｋ ＣＣＩ−３００を用いることができる。

次に、光電変換層２４について説明する。
光電変換層２４は、透明電極３０およびバッファ層２６を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層であり、光電変換機能を有する。本実施形態において、光電変換層２４の構成は、特に制限されるものではなく、例えば、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体が主成分である。また、光電変換層２４は、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体を主成分とするものであってもよい。

さらに光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、光電変換層２４は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のＩｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のＩＩＩｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体を主成分とすることが好ましい。この化合物半導体としては、ＣｕＡｌＳ_２、ＣｕＧａＳ_２、ＣｕＩｎＳ_２、ＣｕＡｌＳｅ_２、ＣｕＧａＳｅ_２、ＣｕＩｎＳｅ_２（ＣＩＳ）、ＡｇＡｌＳ_２、ＡｇＧａＳ_２、ＡｇＩｎＳ_２、ＡｇＡｌＳｅ_２、ＡｇＧａＳｅ_２、ＡｇＩｎＳｅ_２、ＡｇＡｌＴｅ_２、ＡｇＧａＴｅ_２、ＡｇＩｎＴｅ_２、Ｃｕ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）Ｓｅ_２（ＣＩＧＳ）、Ｃｕ（Ｉｎ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｓｅ_２、Ｃｕ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）（Ｓ、Ｓｅ）_２、Ａｇ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）Ｓｅ_２、およびＡｇ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）（Ｓ、Ｓｅ）_２等が挙げられる。

光電変換層２４は、ＣｕＩｎＳｅ_２（ＣＩＳ）、および／又はこれにＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ_２（ＣＩＧＳ）を含むことが特に好ましい。ＣＩＳおよびＣＩＧＳはカルコパイライト結晶構造を有する半導体であり、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。また、光照射等による効率の劣化が少なく、耐久性に優れている。

光電変換層２４には、所望の半導体導電型を得るための不純物が含まれる。不純物は隣接する層からの拡散、および／又は積極的なドープによって、光電変換層２４中に含有させることができる。光電変換層２４中において、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の構成元素および／又は不純物には濃度分布があってもよく、ｎ型、ｐ型、およびｉ型等の半導体性の異なる複数の層領域が含まれていても構わない。
例えば、ＣＩＧＳ系においては、光電変換層２４中のＧａ量に厚み方向の分布を持たせると、バンドギャップの幅／キャリアの移動度等を制御でき、光電変換効率を高く設計することができる。

光電変換層２４は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の１種又は２種以上の半導体を含んでいてもよい。Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の半導体としては、ＧａＡｓ等のＩＩＩｂ族元素およびＶｂ族元素からなる半導体（ＩＩＩ−Ｖ族半導体）、およびＣｄＴｅ等のＩＩｂ族元素およびＶＩｂ族元素からなる半導体（ＩＩ−ＶＩ族半導体）等が挙げられる。光電変換層２４には、特性に支障のない限りにおいて、半導体、所望の導電型とするための不純物以外の任意成分が含まれていても構わない。
また、光電変換層２４中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、特に制限されるものではない。光電変換層２４中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、７５質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が特に好ましい。
なお、本実施形態における元素の族の記載は、短周期型周期表に基づくものである。

光電変換層２４を構成するＣＩＧＳ層の成膜方法としては、１）多源同時蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、および５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。

１）多源同時蒸着法としては、
３段階法（J.R.Tuttle et.al,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.426(1996)p.143.等）と、ＥＣグループの同時蒸着法（L.Stolt et al.：Proc.13th ECPVSEC(1995,Nice)1451.等）とが知られている。
前者の３段階法は、高真空中で最初にＩｎ、Ｇａ、及びＳｅを基板温度３００℃で同時蒸着し、次に５００〜５６０℃に昇温してＣｕ及びＳｅを同時蒸着後、Ｉｎ、Ｇａ、及びＳｅをさらに同時蒸着する方法である。後者のＥＣグループの同時蒸着法は、蒸着初期にＣｕ過剰ＣＩＧＳ、後半でＩｎ過剰ＣＩＧＳを蒸着する方法である。

ＣＩＧＳ膜の結晶性を向上させるため、上記方法に改良を加えた方法として、
ａ）イオン化したＧａを使用する方法（H.Miyazaki, et.al, phys.stat.sol.(a),Vol.203（2006）p.2603.等）、
ｂ）クラッキングしたＳｅを使用する方法（第６８回応用物理学会学術講演会 講演予稿
集（２００７秋 北海道工業大学）７Ｐ−Ｌ−６等）、
ｃ）ラジカル化したＳｅを用いる方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集
（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１０等）、
ｄ）光励起プロセスを利用した方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１４等）等が知られている。

２）セレン化法は２段階法とも呼ばれ、最初にＣｕ層／Ｉｎ層または（Ｃｕ−Ｇａ）層／Ｉｎ層等の積層膜の金属プリカーサをスパッタ法、蒸着法、または電着法などで成膜し、これをセレン蒸気またはセレン化水素中で４５０〜５５０℃程度に加熱することにより、熱拡散反応によってＣｕ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）Ｓｅ_２等のセレン化合物を生成する方法である。この方法を気相セレン化法と呼ぶ。このほか、金属プリカーサ膜の上に固相セレンを堆積し、この固相セレンをセレン源とした固相拡散反応によりセレン化させる固相セレン化法がある。

セレン化法においては、セレン化の際に生ずる急激な体積膨張を回避するために、金属プリカーサ膜に予めセレンをある割合で混合しておく方法（T.Nakada et.al,, Solar Energy Materials and Solar Cells 35(1994)209-214.等）、及び金属薄層間にセレンを挟み（例えば、Ｃｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層…Ｃｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層と積層する）多層化プリカーサ膜を形成する方法（T.Nakada et.al,, Proc. of 10th European Photovoltaic Solar Energy Conference(1991)887-890. 等）が知られている。

また、グレーデッドバンドギャップＣＩＧＳ膜の成膜方法として、最初にＣｕ−Ｇａ合金膜を堆積し、その上にＩｎ膜を堆積し、これをセレン化する際に、自然熱拡散を利用してＧａ濃度を膜厚方向で傾斜させる方法がある（K.Kushiya et.al, Tech.Digest 9th Photovoltaic Science and Engineering Conf. Miyazaki, 1996，pp. 143-144）。

３）スパッタ法としては、
ＣｕＩｎＳｅ_２多結晶をターゲットとした方法、Ｃｕ_２ＳｅとＩｎ_２Ｓｅ_３をターゲットとし、スパッタガスにＨ_２Ｓｅ／Ａｒ混合ガスを用いる２源スパッタ法（J.H.Ermer,et.al, Proc.18th IEEE Photovoltaic Specialists Conf.(1985)1655-1658.等）、および
Ｃｕターゲットと、Ｉｎターゲットと、ＳｅまたはＣｕＳｅターゲットとをＡｒガス中でスパッタする３源スパッタ法（T.Nakada,et.al, Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)L1169-L1172.等）が知られている。

４）ハイブリッドスパッタ法としては、前述のスパッタ法において、ＣｕとＩｎ金属は直流スパッタで、Ｓｅのみは蒸着とするハイブリッドスパッタ法（T.Nakada,et.al., Jpn.Appl.Phys.34(1995)4715-4721.等）が知られている。

５）メカノケミカルプロセス法は、ＣＩＧＳの組成に応じた原料を遊星ボールミルの容器に入れ、機械的なエネルギーによって原料を混合してＣＩＧＳ粉末を得、その後、スクリーン印刷によって基板上に塗布し、アニールを施して、ＣＩＧＳの膜を得る方法である（T.Wada et.al, Phys.stat.sol.(a), Vol.203（2006）p2593等）。

その他のＣＩＧＳ成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、及びスプレー法（ウェット成膜法）などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法（ウェット成膜法）またはスプレー法（ウェット成膜法）等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、及びVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。

本実施形態においては、集積型のＣＩＧＳ系薄膜型光電変換層を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。太陽電池セルの光電変換層としては、例えば、ＣＩＳ系薄膜型光電変換層、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系薄膜型光電変換層、タンデム構造系薄膜型光電変換層（ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅタンデム構造光電変換層）、直列接続構造（ＳＣＡＦ）系薄膜型光電変換層（ａ−Ｓｉ直列接続構造光電変換層）、ＣｄＴｅ（カドミウム・テルル）系薄膜型光電変換層、薄膜シリコン系薄膜型光電変換層、色素増感系薄膜型光電変換層、または有機系薄膜型光電変換層であってもよい。
更には、透明な基板を使用する場合、裏面電極に透明電極を利用し、光電変換層の後に不透明な電極を使う構成のスーパーストレート構造と呼ばれるものであってもよい。基板側の裏面電極が不透明で光電変換層の上に形成される電極が透明な構造のサブストレート型と呼ばれるものであってもよい。さらには、両方の電極共に透明な構造の両面型と呼ばれるものであってもよい。

例えば、タンデム構造系薄膜型光電変換層（ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅタンデム構造光電変換層）を用いる場合には、例えば、裏面電極２２として、Ａｇ（銀）及びＺｎＯが積層された電極を、透明電極３０としてＩＴＯを用い、光電変換層２４として、例えば、ｎ型半導体層、微結晶シリコンやアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）等の真性半導体層、ｐ型半導体層が積層され、さらにその上に、ｎ型半導体層、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の真性半導体層、ｐ型半導体層が積層された光電変換層を用いることができる。
また、ＣｄＴｅ系薄膜型光電変換層を用いる場合には、光電変換層２４として、例えば、ＣｄＴｅ（カドミウム・テルル）型と呼ばれる光電変換層を用いる。

本実施形態の薄膜太陽電池１０においては、開口溝部３２を設けて隣接する太陽電池セルを電気的に接続する構成とすることにより、単位面積当たりの太陽電池セルの面積を大きくすることができ、薄膜太陽電池１０の発電効率を向上させることができる。
また、開口溝部３２において露出された裏面電極２２にストッパ部３６を設け、絶縁層４０および導電層４２を用いて隣接する太陽電池セルを電気的に接続する構成とすることにより、薄膜太陽電池１０の構成を簡素化することができる。

なお、薄膜太陽電池の構成は、図１に示す薄膜太陽電池１０の構成に限定されるものではない。例えば、図４（ｄ）に太陽電池セル２０ａと太陽電池セル２０ｂとの接続の要部を示す第１の変形例のように、図１に示す薄膜太陽電池１０に比して、ストッパ部３６の位置を太陽電池セル２０ａに近づけてもよい。この場合、絶縁層４０は、分離溝３４およびストッパ部３６で規制される。また、導電層４２は、ストッパ部３６を超えて、太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に接続される。
さらには、図５（ｄ）に太陽電池セル２０ａと太陽電池セル２０ｂとの接続の要部を示す第２の変形例のように、図１に示す薄膜太陽電池１０に比して、分離溝３４の幅を広げ、ストッパ部３６の位置を太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２の端部に設けてもよい。この場合、絶縁層４０は側面αを覆うとともに分離溝３４内に形成され、導電層４２も、分離溝３４内に形成され、太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２とは端面で接する。なお、導電層４２は、ストッパ部３６を超えて、太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に接続されことが好ましい。

次に、本実施形態の薄膜太陽電池１０の製造方法について、図３（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
まず、所定の大きさの基板１２を用意する。この基板１２は、例えば、金属基材１４がＡｌで構成され、絶縁層１６がアルミニウムの陽極酸化膜で構成されるものである。
図３（ａ）に示すように、基板１２の表面に、例えば、成膜装置を用いてＤＣスパッタ法により、裏面電極２２となる裏面電極層６０として、例えば、Ｍｏ膜を４００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成する。
次に、裏面電極層６０上に、例えば、光電変換層２４となるＣＩＧＳ層６２（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２層）を真空成膜法により形成する。

次に、ＣＩＧＳ層６２上に、例えば、バッファ層２６となるＣｄＳ層６４（ｎ型半導体層）を、例えば、厚さ０．０３〜０．１μｍに、ＣＢＤ（ケミカルバスデポジション）法により形成する。

次に、ＣｄＳ層６４（バッファ層２６）上にｉ型のＡＺＯ層６６を、例えば、厚さ５〜２０ｎｍに、ＲＦスパッタ法により形成する。次に、透明電極３０となる透明電極層６８（電極層）として、例えば、ＡＺＯ層を、ＤＣスパッタ法により、例えば、厚さ８００ｎｍに形成する。これにより、積層体Ｓが得られる。
積層体Ｓにおいては、ＣｄＳ層６４以外は、いずれも真空中で成膜することができる。裏面電極層６０およびＣＩＧＳ層６２は大気開放することなく真空中で連続的に形成することができ、ｉ型のＡＺＯ層６６および透明電極層６８も、大気開放することなく真空中で連続的に形成することができる。これにより、大気開放等が不要となり製造工程を簡略化でき、しかも、生産効率を高くできる。

次に、図３（ｂ）に示すように、開口溝部３２の形成予定領域に積層体Ｓの一部が残るように、レーザースクライブ法またはメカニカルスクライブ法により、積層体Ｓに対して透明電極層６８の表面から裏面電極層６０の表面に達する第１の溝３２ａを形成するとともに、この第１の溝３２ａと所定の間隔をあけて第２の溝３２ｂを形成する。これにより、開口溝部３２が形成され、ストッパ部３６が形成されるとともに、裏面電極層６０が露出される。この場合、第１の溝３２ａの幅を第２の溝３２ｂよりも広くすることが好ましい。

次に、図３（ｃ）に示すように、第１の溝３２ａ（凹部）の裏面電極層６０の少なくとも一部を、レーザースクライブ法またはメカニカルスクライブ法により除去し、裏面電極層６０に、分離溝３４を形成する。分離溝３４により、基板１２の絶縁層１６が露出され、絶縁性基板１２に達する溝が形成される。これにより、裏面電極層６０が互いに分離されて裏面電極２２が形成され、２つの太陽電池セル２０ａ、２０ｂが得られる。

次に、例えば、インクジェット法を用いて、絶縁層４０となる絶縁性インクを太陽電池セル２０ａにおける光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０の開口溝部３２側の側面αを覆うように打滴する。この場合、分離溝３４が絶縁性インクの濡れ広がりを抑制する。このため、太陽電池セル２０ｂ側の側面βに絶縁性インクが接触することが抑制される。これにより、太陽電池セル２０ａ、２０ｂのショート（短絡）が防止される。
次に、絶縁性インクに応じた熱硬化処理、光硬化処理を施す。これにより、絶縁層４０が形成される。太陽電池セル２０ａの側面αの絶縁層４０により、太陽電池セル２０ａの内部リーク電流の発生が防止される。

次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、インクジェット法を用いて、導電層４２となる導電性インクを、絶縁層４０を覆うようにして、太陽電池セル２０ａの透明電極３０から、第１の溝３２ａ内にある太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に及ぶ範囲に打滴する。この場合、導電性インクは、第１の溝３２ａ内に打滴されるため、ストッパ部３６により第２の溝３２ｂに広がることが抑制され、太陽電池セル２０ｂの側面βに接触することはない。これにより、太陽電池セル２０ｂの内部リーク電流の発生が防止される。

次に、導電性インクに応じた熱硬化処理、光硬化処理を施す。これにより、太陽電池セル２０ａの透明電極３０と太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２とを電気的に接続する導電層４２が形成される。このようにして、集積化工程を行い、図１に示すように複数の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄが接続された集積化構造を有する薄膜太陽電池１０を製造することができる。
なお、絶縁層４０は、図２（ａ）に示すように幅方向Ｗの全域形成するものであってもよく、図２（ｂ）に示すように幅方向Ｗの全域に設けることなく、幅方向Ｗで、複数、例えば、３箇所絶縁層４０ａを形成するものであってよい。

本実施形態の製造方法においては、太陽電池セルを構成する各層を有する積層体Ｓを形成した後、開口溝部３２およびストッパ部３６を形成して、太陽電池セルに分離し、各太陽電池セルを接続することにより、集積化構造を少ない工程で実現することができ、これにより、生産効率を高くすることができる。

次に、本実施形態の薄膜太陽電池の第１の変形例の製造方法について、図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。なお、図４（ａ）に示す積層体Ｓは、図３（ａ）に示す積層体Ｓと同じ製造方法で製造したものであるため、その詳細な説明は省略する。このため、図４（ｂ）の工程から説明する。

図４（ｂ）に示すように、開口溝部３２の形成予定領域に積層体Ｓの一部が残るように、レーザースクライブ法またはメカニカルスクライブ法により、積層体Ｓに対して透明電極層６８の表面から裏面電極層６０の表面に達する第１の溝３２ａを形成するとともに、この第１の溝３２ａと所定の間隔をあけて第２の溝３２ｂを形成する。これにより、開口溝部３２が形成され、ストッパ部３６が形成されるとともに、裏面電極層６０が露出される。この場合、第２の溝３２ｂの幅を第１の溝３２ａよりも広くする。

次に、図４（ｃ）に示すように、第１の溝３２ａ（凹部）の裏面電極層６０を、レーザースクライブ法またはメカニカルスクライブ法により除去し、分離溝３４を形成する。分離溝３４により、基板１２の絶縁層１６が露出され、絶縁性基板１２に達する溝が形成される。これにより、裏面電極層６０が互いに分離されて裏面電極２２が形成され、２つの太陽電池セル２０ａ、２０ｂが得られる。

次に、例えば、インクジェット法を用いて、絶縁層４０となる絶縁性インクを太陽電池セル２０ａにおける光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０の開口溝部３２側の側面αを覆うように打滴する。この場合、分離溝３４およびストッパ部３６により絶縁性インクの濡れ広がりが抑制される。
次に、絶縁性インクに応じた熱硬化処理、光硬化処理を施す。これにより、絶縁層４０が形成される。

次に、図４（ｄ）に示すように、例えば、インクジェット法を用いて、導電層４２となる導電性インクを、絶縁層４０を覆うようにして、太陽電池セル２０ａの透明電極３０から、ストッパ部３６を超えて第２の溝３２ｂ内にある太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に及ぶ範囲に打滴する。この場合、第２の溝３２ｂは第１の溝３２ａよりも広いため、導電性インクは太陽電池セル２０ｂの側面βまで広がることが抑制され、太陽電池セル２０ｂの側面βに接触することはない。これにより、太陽電池セル２０ｂの内部リークが防止される。

次に、導電性インクに応じた熱硬化処理、光硬化処理を施す。これにより、太陽電池セル２０ａの透明電極３０と太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２とを電気的に接続する導電層４２が形成される。導電層４２はストッパ部３６を超えて太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に接続される。このようにしても、集積化工程を実施でき、図１に示すような複数の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄが接続された集積化構造を有する薄膜太陽電池１０を製造することができる。
なお、第１の変形例においても、絶縁層４０は、図２（ａ）に示すように幅方向Ｗの全域形成するものであってもよく、図２（ｂ）に示すように幅方向Ｗの全域に設けることなく、幅方向Ｗで、例えば、３箇所絶縁層４０ａを形成するものであってよい。

次に、本実施形態の薄膜太陽電池の第２の変形例の製造方法について、図５（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。なお、図５（ａ）に示す積層体Ｓは、図３（ａ）に示す積層体Ｓと同じ製造方法で製造したものであるため、その詳細な説明は省略する。このため、図５（ｂ）の工程から説明する。

図５（ｂ）に示すように、開口溝部３２の形成予定領域に積層体Ｓの一部が残るように、レーザースクライブ法またはメカニカルスクライブ法により、積層体Ｓに対して透明電極３０の表面から絶縁性基板１２の絶縁層１６に達する第１の溝３２ｃを形成するとともに、この第１の溝３２ｃと所定の間隔をあけて第２の溝３２ｂを形成する。これにより、開口溝部３２が形成され、ストッパ部３６が形成されるとともに、裏面電極２２が形成され、２つの太陽電池セル２０ａ、２０ｂが得られる。この場合、第１の溝３２ｃの幅を第２の溝３２ｂよりも広くする。

次に、図５（ｃ）に示すように、例えば、インクジェット法を用いて、絶縁層４０となる絶縁性インクを太陽電池セル２０ａにおける光電変換層２４、バッファ層２６、ｉ型のＡＺＯ層２８および透明電極３０の開口溝部３２側の側面αを覆うように打滴する。この場合、第１の溝３２ｃの幅が広いため、絶縁性インクが濡れ広がっても、太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に接触することが抑制される。
次に、絶縁性インクに応じた熱硬化処理、光硬化処理を施す。これにより、絶縁層４０が形成される。

次に、図５（ｄ）に示すように、例えば、インクジェット法を用いて、導電層４２となる導電性インクを、絶縁層４０を覆うようにして、太陽電池セル２０ａの透明電極３０から第１の溝３２ｃ内面にある太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２に及ぶ範囲に打滴する。この場合、導電層４２の接触面積を大きくするため、導電性インクは、ストッパ部３６を超えて第２の溝３２ｂ内の太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２にまで打滴することが好ましい。
次に、導電性インクに応じた熱硬化処理、光硬化処理を施す。これにより、太陽電池セル２０ａの透明電極３０と太陽電池セル２０ｂの裏面電極２２とを電気的に接続する導電層４２が形成される。このようにしても、集積化工程を実施でき、図１に示すような複数の太陽電池セル２０ａ〜２０ｄが接続された薄膜太陽電池１０を製造することができる。
なお、第２の変形例においても、絶縁層４０は、図２（ａ）に示すように幅方向Ｗの全域形成するものであってもよく、図２（ｂ）に示すように幅方向Ｗの全域に設けることなく、幅方向Ｗで、例えば、３箇所絶縁層４０ａを形成するものであってよい。

なお、上述のいずれの製造方法においても、ストッパ部３６を、ＣＩＧＳ層６２により構成したが、これに限定されるものではない。例えば、積層体Ｓにおいて、ＣＩＧＳ層６２よりも上層に積層されているＣｄＳ層６４、ｉ型のＡＺＯ層６６および透明電極層６８を有するものであってもよい。

なお、レーザスクライビングに用いられるレーザビームは、例えば、パルス発振されたものである。このとき、除去部端が盛り上がらないために、レーザビームのパルス幅は１００ｎｓ以下が好ましく、より好ましくは４０ｎｓ以下である。レーザスクライビングに用いられるレーザビームは、波長が１．０６μｍでパルス幅が４０ｎｓ以下のレーザダイオード励起によるＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＮｄ：ＹＶＯ_４レーザを用いることができる。
更に、レーザスクライビングに用いられるレーザビームには、レーザ結晶にＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４を用いたレーザダイオード励起によるレーザの高調波（第２高調波（波長が約０．５３μｍ）、第３高調波（波長が約０．３５５μｍ））を用いることもできる。
なお、メカニカルスクライビングには、メカニカルスクライビングに用いられる公知の装置を利用することができる。

本実施形態において、積層体Ｓを形成する場合、例えば、裏面電極層６０、ＣＩＧＳ層６２（光電変換層６２）、ＣｄＳ層６４（バッファ層２６）、ｉ型のＡＺＯ層６６および透明電極層６８（透明電極３０）は、ロールトゥーロール方式および枚葉式を組み合わせて形成することができる。
例えば、絶縁性基板１２上に裏面電極層６０およびＣＩＧＳ層６２（光電変換層６２）をロールトゥーロール方式形成した後、絶縁性基板１２を所定の大きさに切断し、ＣｄＳ層６４（バッファ層２６）、ｉ型のＡＺＯ層６６および透明電極層６８（透明電極３０）の形成を枚葉式で実施する。
また、例えば、絶縁性基板１２上に裏面電極層６０、ＣＩＧＳ層６２（光電変換層６２）およびＣｄＳ層６４（バッファ層２６）をロールトゥーロール方式形成した後、絶縁性基板１２を所定の大きさに切断し、ｉ型のＡＺＯ層６６および透明電極層６８（透明電極３０）の形成を枚葉式で実施する。
さらには、例えば、絶縁性基板１２上に裏面電極層６０、ＣＩＧＳ層６２（光電変換層６２）、ＣｄＳ層６４（バッファ層２６）、ｉ型のＡＺＯ層６６および透明電極層６８（透明電極３０）をロールトゥーロール方式で形成した後、絶縁性基板１２を所定の大きさに切断し、上述の集積化工程を枚葉式で実施する。
なお、絶縁性基板１２に、フレキシブル基板を使用しない場合、すべての工程は枚用式で行う。

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の薄膜太陽電池およびその製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 薄膜太陽電池
１２ 基板
１４ 基材
１６ 絶縁層
２０ａ〜２０ｄ 太陽電池セル
２２ 裏面電極
２４ 光電変換部
２６ バッファ層
２８ ｉ型のＡＺＯ層
３０ 透明電極
３２ 開口溝部
３４ 分離溝
３６ ストッパ部
４０ 絶縁層
４２ 導電層
Ｓ 積層体

Claims (19)

1. 絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板上に形成され、開口溝部を挟んで電気的に直列接続された複数の太陽電池セルとを有し、
   前記太陽電池セルは、
   裏面電極と、
   前記裏面電極上に形成され、受光した光を電気に変換する光電変換層と、
   前記光電変換層上に形成された電極とを備え、
   前記複数の太陽電池セルは、各太陽電池セルの前記電極が、隣接する太陽電池セルの裏面電極に導電層により電気的に接続されることにより、直列接続されており、
   前記裏面電極に前記導電層が接続される太陽電池セルは、前記開口溝部に前記裏面電極が露出し、前記裏面電極の露出部にストッパ部が設けられており、
   前記導電層が前記電極に接続される太陽電池セルは、前記光電変換層および前記電極の前記開口溝部側の側面が絶縁層に覆われ、前記絶縁層は前記ストッパ部で規制されており、
   前記導電層は、前記絶縁層を覆うようにして設けられていることを特徴とする薄膜太陽電池。
2. 前記ストッパ部は、前記光電変換層および前記電極の順で積層されたもののうち、少なくとも前記光電変換層で構成される請求項１に記載の薄膜太陽電池。
3. 前記導電層は、前記ストッパ部を超えて前記隣接する太陽電池セルの前記裏面電極と接続される請求項１または２に記載の薄膜太陽電池。
4. 前記絶縁層は、感光性材料により構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
5. 前記太陽電池セルは、前記太陽電池セルの配列方向と直交する方向に延在するものであり、前記絶縁層および前記導電層は、前記延在方向において少なくとも一部に設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
6. 前記光電変換層は、ＣＩＳ系薄膜型光電変換層、ＣＩＧＳ系薄膜型光電変換層、薄膜シリコン系薄膜型光電変換層、ＣｄＴｅ系薄膜型光電変換層、III−Ｖ属系薄膜型光電変換層、色素増感系薄膜型光電変換層、および有機系薄膜型光電変換層のいずれか１つの薄膜型光電変換層を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
7. 前記光電変換層は、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体が主成分である請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
8. 前記光電変換層は、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とからなる少なくとも１種が主成分である請求項７に記載の薄膜太陽電池。
9. 前記Iｂ族元素は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種であり、
   前記IIIｂ族元素は、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎからなる群より選択された少なくとも１種であり、
   前記VIｂ族元素は、Ｓ，Ｓｅ，及びＴｅからなる群から選択された少なくとも１種である請求項８に記載の薄膜太陽電池。
10. 前記絶縁性基板は、陽極酸化処理されたアルミニウム基板からなり、絶縁層が陽極酸化膜で構成される請求項１〜９のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
11. 前記アルミニウム基板は、複合材料からなる複合アルミニウム基板である請求項１０に記載の薄膜太陽電池。
12. 前記複合アルミニウム基板は、鋼板を２枚のアルミニウム板で挟んだクラッド板、またはステンレス板とアルミニウム板とのクラッド板である請求項１１に記載の薄膜太陽電池。
13. 絶縁性基板上に形成され、開口溝部を挟んで電気的に直列接続された複数の太陽電池セルを有し、前記太陽電池セルは、裏面電極と光電変換層と電極とを備えており、前記複数の太陽電池セルは、各太陽電池セルの前記電極が、隣接する太陽電池セルの裏面電極に導電層により電気的に接続されることにより、直列接続されている薄膜太陽電池の製造方法であって、
    前記絶縁性基板上に前記裏面電極を形成し、前記裏面電極層上に前記光電変換層を形成し、前記光電変換層上に前記電極を形成して積層体を得る工程と、
    前記積層体において、前記開口溝部となる領域に前記積層体の一部が残るように、前記絶縁性基板に達する溝を含む２つの溝を所定の間隔を設けて形成し、前記開口溝部を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
14. さらに、前記絶縁性基板に達する溝の少なくとも側壁に絶縁層を、前記残された積層体の一部をストッパ部として形成する工程と、
    前記絶縁層を覆うようにして、前記絶縁性基板に達する溝が形成された側の電極と他方の溝の裏面電極とを電気的に接続する導電層を形成する工程とを有する請求項１３に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
15. 前記絶縁性基板に達する溝は、前記裏面電極層に達する凹部が形成された後、前記凹部の底部の前記裏面電極層の少なくとも一部を取り除くことにより形成される請求項１３または１４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
16. 前記２つ溝の形成には、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブが用いられる請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
17. 前記絶縁層および前記導電層は、インクジェット法を用いて形成される請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
18. 前記２つの溝が並設する方向と直交する方向に前記２つの溝は延在するものであり、前記絶縁層および前記導電層は、前記延在方向において少なくとも一部に設けられている請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
19. 前記裏面電極層、前記光電変換層および前記電極層は、ロールトゥーロール方式および枚葉式を組み合わせて形成される請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。

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