JP2013089659A - 太陽電池セルの製造方法、及び太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 太陽電池素子の切断端面において電気的な短絡が生じにくい太陽電池セルを効率的に製造できる方法を提供する。
【解決手段】 本発明の太陽電池セルの製造方法は、長尺状の可撓性基材４１と第１電極層２１１と光吸収層３１と第２電極層２２１とをこの順で有する長尺状の太陽電池素子１１から太陽電池セルを得る方法であって、前記第２電極層２２１から光吸収層３１まで、又は、前記第２電極層２２１から第１電極層２１１までを部分的に除去することによって、前記太陽電池素子１１の面内の複数箇所に、それぞれ帯状に延びる１本以上の部分除去箇所６１を形成する部分除去工程、前記部分除去箇所６１において太陽電池素子１１を切断する切断工程、を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、長尺状の太陽電池素子を切断して個々の太陽電池セルを製造する方法などに関する。
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを電気的に接合することにより構成されている。
前記複数の太陽電池セルは、例えば、基材と第１電極層と光吸収層と第２電極層とをこの順で有する長尺状の太陽電池素子を切断することにより得ることができる。
従来、太陽電池素子を切断する際、一般には、ガラス切りや超音波カッターのような工具、又は、押切刃を備えた切断機を用いて、太陽電池素子全体を厚み方向に切断している。しかしながら、太陽電池素子を切断すると、その切断面において、第１電極層と第２電極層、又は、第２電極層と導電性基材が接触してしまい、素子の短絡が生じる。素子が短絡すると、電流損失が大きくなり、太陽電池のデバイス特性や信頼性が低下する。
例えば、特許文献１には、絶縁性基材の裏面から、ガラス切りや超音波カッターのような工具を用いて力を加えることにより、基材の切断加工を行うことが開示されている。この切断方法は、基材上に積層された太陽電池素子の各層を両側に押し分けるような力によって、電極同士が接触しないように切断し、電極の短絡を防止している。しかしながら、この方法では、素子が導電性を有する金属基材を有する場合、切断時にその切断面においてバリ（切断した端面に生じる捲れ片）が生じるため、金属基材と電極間の短絡を防ぐことが困難である。
また、特許文献２には、太陽電池素子の電極の短絡を防ぐため、レーザー光線での切断加工時に複数種のガスを導入することによって、切断面に絶縁性薄膜を形成している。しかしながら、この方法では、基材が金属である場合、レーザー光線の反射係数が高いため、高精度に加工することが困難となる。
また、特許文献３には、太陽電池素子の電極の短絡を防ぐため、太陽電池素子の切断面にマイクロプラズマを照射することによって、切断面をエッチングして細線を形成している。しかしながら、この方法では、マイクロプラズマを光吸収層にも照射する必要があるため、光吸収層にプラズマダメージを与えるおそれがある。
特開平８−１１６０７８号公報 特開平８−１３９３５１号公報 特許第４１０９５８５号
本発明の目的は、切断端面において電気的な短絡が生じにくい太陽電池セルを効率的に製造できる製造方法及びそのセルを用いた太陽電池モジュールを提供することである。
本発明の１つの太陽電池セルの製造方法は、長尺状の可撓性基材と第１電極層と光吸収層と第２電極層とをこの順で有する長尺状の太陽電池素子から太陽電池セルを得る方法であって、前記第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去することによって、前記太陽電池素子に、帯状に延びる少なくとも１本の部分除去箇所を形成する部分除去工程、前記部分除去箇所において太陽電池素子を切断する切断工程、を有する。
好ましくは、前記部分除去工程において、前記部分除去箇所の幅が、切断具の幅と同じ又はそれよりも長く形成される。
本発明の他の太陽電池セルの製造方法は、長尺状の可撓性基材と第１電極層と光吸収層と第２電極層とをこの順で有する長尺状の太陽電池素子から太陽電池セルを得る方法であって、前記第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去することによって、前記太陽電池素子に、帯状に延びる少なくとも２本の部分除去箇所を形成する部分除去工程、前記２つの部分除去箇所の間において太陽電池素子を切断する切断工程、を有する。
本発明の好ましい太陽電池セルの製造方法は、前記部分除去工程の除去が、ナイフエッジ形状の刃物、回転刃による切削加工、又はレーザー光線の照射によって行われ、前記切断工程の切断が、押切刃による押圧によって行われる。
本発明の好ましい太陽電池セルの製造方法は、前記部分除去工程において、前記帯状の部分除去箇所が前記長尺状の太陽電池素子の長手方向と略直交する方向に形成される。
本発明の別の局面によれば、太陽電池モジュールを提供する。
この太陽電池モジュールは、前記いずれかの方法により得られた太陽電池セルの複数を有し、前記複数の太陽電池セルが互いに電気的に接合されている。
本発明の製造方法によれば、太陽電池素子の切断端面において短絡を防止できる。さらに、本発明によれば、長尺状の太陽電池素子から効率的に個々の太陽電池セルを得ることができる。
本発明の１つの実施形態に係る太陽電池セルの断面図。 １つの実施形態に係る長尺状の太陽電池素子の断面図。ただし、その素子の両側を省略して図示している。 部分除去工程及び切断工程の概念を示す参考図。 部分除去工程を行うことによって切断箇所に１本の部分除去箇所が形成された、１つの実施形態に係る太陽電池素子の平面図。 図４のＶ−Ｖ’線断面図。 部分除去工程を行うことによって切断箇所に１本の部分除去箇所が形成された、他の実施形態に係る太陽電池素子の平面図。 部分除去工程を行うことによって切断箇所に２本の部分除去箇所が形成された、１つの実施形態に係る太陽電池素子の断面図。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線断面図。 １つの実施形態に係る太陽電池モジュールの概略側面図。ただし、封止樹脂が充填された箇所を薄墨塗りで示している。
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。ただし、各図における層厚及び長さなどの寸法は、実際のものとは異なっていることに留意されたい。
なお、本明細書において、「ＡＡＡ〜ＢＢＢ」という記載は、「ＡＡＡ以上ＢＢＢ以下」を意味する。
［太陽電池セルの構造］
図１は、本発明の製造方法により得られる太陽電池セルの構成例を示す概略断面図である。
本発明の製造方法により作製される、薄膜の太陽電池セル１は、第１電極層２１と、第１電極層２１の一方面２１ａに設けられた光吸収層３と、光吸収層３の一方面３ａに設けられた第２電極層２２と、を有する。前記第１電極層２１は、基材４の一方面４ａに設けられている。前記光吸収層３と第２電極層２２の層間には、必要に応じて、バッファ層５が設けられていてもよい。また、必要に応じて、前記第１電極層２１と光吸収層３の間又は第１電極層２１と基材４の間の少なくとも何れか一方の間に、前記基材由来の不純物の拡散を抑制するためのバリア層（図示せず）が設けられていてもよいし、第２電極層２２の上に反射防止膜（図示せず）が設けられていてもよい。
なお、各層の一方面２１ａ，３ａ，４ａは、図１において、各層の上向きの面を指しているが、各層の下向きの面であってもよい（これは、図面の表示向きの違いに過ぎない）。
本発明の製造方法で作製される太陽電池セル１は、第１電極層２１と第２電極層２２の間に光吸収層３を有している限り、図示した構造に限定されない。例えば、本発明の製造方法で作製される太陽電池セル１は、前記バッファ層５を有さないものでもよい。或いは、前記太陽電池１は、前記各層４，２１，３，５，２２の層間から選ばれる１つの層間又は２つ以上の層間に、任意の他の層が設けられていてもよい。
前記基材４としては、特に限定されず、例えば、金属系基材、樹脂系基材などが挙げられる。
前記金属系基材としては、ステンレス基材、アルミニウム基材などが挙げられる。金属系基材は、導電性を有することが好ましい。前記樹脂系基材としては、ポリイミドシートなどの耐熱性に優れた樹脂シートが挙げられ、さらに、耐熱性に優れ且つ導電性を有する樹脂シートが好ましい。なお、基材から不純物が熱拡散することにより、太陽電池セルに悪影響を及ぼす場合は、上述のバリア層を形成してもよい。
前記基材４の厚みは特に限定されないが、金属系基材を用いる場合には、その厚みは、１０μｍ〜１００μｍであり、樹脂系基材を用いる場合には、その厚みは、２０μｍ〜５００μｍである。
前記第１電極層２１は、基材４の一方面４ａに形成される。第１電極層２１の形成材料は特に限定されないが、例えば、モリブデン、チタン、クロムなどの高耐腐性を有する高融点金属が好ましい。
第１電極層２１の厚みは特に限定されないが、通常、０．０１μｍ〜１．０μｍである。
前記基材由来の不純物を抑制するため、基材４と第１電極層２１の間などにバリア層を形成する場合、そのバリア層の形成材料は特に限定されないが、例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２、Ｃｒなどを用いることができる。前記バリア層の厚みは特に限定されないが、通常、０．０５μｍ〜５．０μｍである。
光吸収層３の形成材料は特に限定されないが、例えば、シリコン系としてはアモルファスシリコン、化合物系としてはＣｄＴｅ、カルコパイライト系などが挙げられる。
光電変換効率が高く、経年劣化が低いことから、化合物系の光吸収層が好ましく、さらに、カルコパイライト系の光吸収層がより好ましい。
例えば、上記第１電極層２１の一方面２１ａ側に形成される光吸収層３は、カルコパイライト系のｐ型光吸収層である。
前記カルコパイライト系の化合物は、元素周期律表のＩｂ族金属、ＩＩＩｂ族金属及びＶＩｂ族元素からなる、カルコパイライト型構造を成す化合物の総称である。カルコパイライト化合物としては、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＡｌＳｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ａｌ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ａｌ）（Ｓ，Ｓｅ）２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＡｌＳ２、ＡｇＩｎＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、ＡｇＧａＴｅ２などが挙げられる。本発明の光吸収層は、カルコパイライト化合物として少なくともＣｕ、Ｉｎ、及びＳｅを含んでいることが好ましい。
前記光吸収層３の厚みは特に限定されないが、通常、０．５μｍ〜３μｍである。
前記バッファ層５は、光吸収層３の一方面３ａに形成される。バッファ層５の形成材料は特に限定されないが、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｓ３、及び、これらの混晶であるＺｎ（Ｏ，Ｓ，ＯＨ）などが挙げられる。バッファ層５は、１層でもよいし、２層以上でもよい。
バッファ層５の厚みは特に限定されないが、通常、１０ｎｍ〜４００ｎｍである。
第２電極層２２は、バッファ層５の一方面５ａに形成される。バッファ層５が形成されない場合には、第２電極層２２は、光吸収層３の一方面３ａに形成される。第２電極層２２の形成材料は特に限定されないが、例えば、ＺｎＯなどの酸化亜鉛系、ＩＴＯなどが挙げられる。前記形成材料として酸化亜鉛系材料を用いる場合には、これにＩＩＩｂ族元素（Ａｌ、Ｇａ、Ｂなど）をドーパントとして添加することによって、低抵抗な第２電極層２２を形成できる。
第２電極層２２の厚みは特に限定されないが、通常、０．０５μｍ〜２．５μｍである。
［太陽電池セルの製造方法］
本発明においては、長尺状の太陽電子素子を形成し、それを切断予定線において順次切断することによって、個々の太陽電子セルを製造する。
本発明において、長尺状とは、一方向（長手方向）の長さが一方向と直交する方向の長さに比して十分に長い帯形状を意味し、その一方向の長さは前記一方向と直交する方向の長さの５倍以上、好ましくは、１０倍以上である。
（太陽電池素子の形成工程）
ロールツーロール方式で太陽電池セルを連続的に且つ高速で製造できるようになることから、本発明では、可撓性を有する長尺状の基材が用いられる。なお、可撓性を有する基材（可撓性基材）は、フレキシブル基材とも呼ばれ、ロールに巻き取り可能な基材である。前記金属系基材や樹脂系基材は、その厚みにも依るが、一般に、可撓性を有する。
基材の長手方向の長さ及び長手方向と直交する方向の長さは、特に限定されず、適宜設計できる。以下、長手方向と直交する方向を「短手方向」と記す場合がある。
例えば、製造予定の太陽電池セルの幅と同じ長さの短手方向の長さを有する基材を用いれば、長尺状の太陽電池素子を短手方向にのみ切断することによって、個々の太陽電池セルを得ることができる。
このような基材として、長手方向長さが１０ｍ〜１０００ｍ、短手方向の長さが１０ｍｍ〜１００ｍｍ、厚みが１０μｍ〜５０μｍの基材（例えば、ステンレス製の基材など）が用いられる。
太陽電池素子は、前記長尺状の可撓性基材の上に、第１電極層、光吸収層、第２電極層の少なくとも３層を順に形成することによって得られる。
ロールに巻かれた長尺状の基材を引き出し、その一方面に第１電極層を形成する。第１電極層の形成材料は、上述の通りである。
第１電極層は、従来公知の方法で形成できる。第１電極層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、印刷法などが挙げられる。
前記基材の第１電極層の一方面に、上述のカルコパイライト系などの光吸収層を形成する。光吸収層は、従来公知の方法で形成できる。光吸収層の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、セレン化／硫化法、スパッタ法などが挙げられる。
特に、カルコパイライト系の光吸収層は、モリブデンなどから形成される第１電極層に対する密着性が低いが、本発明の製造方法によれば、光吸収層と第２電極層との剥離を防止しつつ、太陽電池素子を切断できる。
前記光吸収層を形成した後、必要に応じて、その光吸収層の一方面に、バッファ層を形成してもよい。バッファ層は、従来公知の方法で形成できる。バッファ層の形成方法としては、例えば、溶液成長法（ＣＢＤ法）、スパッタ法、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などが挙げられる。
例えば、バッファ層の形成材料の前駆物質を含む溶液に、前記光吸収層を有する基材を浸漬し、溶液を加熱して前記溶液と光吸収層の一方面の間で化学反応を進行させることにより、バッファ層を形成できる（ＣＢＤ法）。
前記基材の光吸収層の一方面（前記バッファ層が形成されている場合には、その一方面）に、第２電極層を形成する。第２電極層の形成材料は、上述の通りである。
第２電極層は、従来公知の方法で形成できる。第２電極層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などが挙げられる。
なお、上記バリア層を有する太陽電池セルを得る場合には、必要に応じて、基材と第１電極層の間にバリア層を形成する。前記バリア層は、従来公知の方法で形成できる。このバリア層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法、ゾル・ゲル法、液相析出法などが挙げられる。
このようにして、図２に示すように、長尺状の可撓性基材４１、第１電極層２１１と、光吸収層３１、バッファ層５１、第２電極層２２１が、この順で積層された、長尺状の太陽電池素子１１が得られる。
（太陽電池素子の部分除去工程）
部分除去工程は、前記太陽電池素子の第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去する工程である。
この工程を行うことによって、前記太陽電池素子の短手方向に帯状に延びる、部分除去箇所が形成される。
本発明においては、切断予定線又はその近傍に沿って第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去することによって部分除去箇所を形成した後、その部分除去箇所の形成領域において太陽電池素子を厚み方向に切断することによって、個々の太陽電池セルを得ることができる。
図３は、太陽電池素子に部分除去箇所を形成し且つこれを切断する、素子から太陽電池セルを切り出す一連の工程を示す概念図である。
図３において、ロールから引き出された太陽電池素子１１は、長手方向ＭＤに搬送される。その搬送途中で、切削具Ｘを用いて、第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去することによって、部分除去箇所６を形成する。
次に、切断具Ｙを用いて、前記部分除去箇所の形成領域において太陽電池素子１１を切断することによって、太陽電池セル１が得られる。
これを順次繰り返すことにより、１つの太陽電池素子１１から、複数の太陽電池セル１を連続的に且つ効率良く製造できる。
部分除去工程においては、前記切断予定線を含んで部分除去箇所を１本形成してもよいし、或いは、切断予定線の近傍に少なくとも２本（複数本）形成してもよい。前記切断予定線は、太陽電池素子から個々の太陽電池セルを切り出すべく設計される、設計上の位置である。
本工程の説明において、１つの切断箇所に対応して部分除去箇所を１本形成する場合と、１つの切断箇所に対応して部分除去箇所を複数本形成する場合と、に分けて説明する。
＜部分除去箇所を１本形成する場合＞
図４は、部分除去工程を行った後の太陽電池素子の平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ’線断面図であって、第２電極層から第１電極層までを部分的に除去したときの断面図である。本明細書において、太陽電池素子を単に「素子」と記す場合がある。
部分除去工程においては、第２電極層２２１から光吸収層３１までを部分的に除去することによって、前記長尺状の太陽電池素子１１の面内の一部に、少なくとも１本の部分除去箇所６１が形成される（図４及び図５）。
前記部分除去箇所６１は、図４のように素子１１を平面で見て、帯状に延び、図５のように素子１１を断面で見て、凹状である。すなわち、部分除去箇所６１は、素子１１に形成された凹みが素子１１の短手方向に帯状且つ直線的に延びた部分である。
前記部分除去箇所６１は、第２電極層２２１から光吸収層３１の各端面の集合である第１端面６１１及び第２端面６１２と、第１端面６１１及び第２端面６１２の間に挟まれ且つ第１電極層２１１の一方面が露出した電極露出面６１３と、から構成されている。
前記部分除去箇所６１は、切断予定線Ａを含んで形成される。
本実施形態においては、前記部分除去箇所６１は、例えば、長尺状の太陽電池素子１１の短手方向ＴＤに延びて形成される。なお、前記部分除去箇所６１は、短手方向ＴＤと略平行に形成されていてもよく、或いは、最終的な太陽電池モジュールの形状に合わせて、短手方向に対して斜めに形成されていてもよい。
製造予定の太陽電池セルの幅と同じ長さの短手方向の長さを有する太陽電池素子１１を用いた場合には、前記部分除去箇所を短手方向のみに沿って形成すればよい。なお、短手方向において２列以上の太陽電池セルを切り出すことができる短手方向の長さを有する太陽電池素子を用いる場合には、列間を切断するために前記部分除去箇所が長手方向にも形成される（以下同じ）。
前記部分除去箇所６１の幅Ｗは、特に限定されない。もっとも、前記幅Ｗが余りに小さいと、後述する切断工程において、前記部分除去箇所６１に切断具を当てた際に、その切断具が前記第１端面６１１又は第２端面６１２を削ることにより、前記第１端面６１１又は第２端面６１２を加工方向に垂れさせるおそれがある。かかる点から、前記部分除去箇所６１の幅Ｗは、切断具の幅と同じ又はそれよりも長いことが好ましい。例えば、切削具としてレーザー光線を使用する場合、レーザー光線の線幅は小さいもので３０μｍである。もっとも、集光レンズの利用により又はＺ軸方向の上下移動により、さらに、線幅の小さいレーザー光線の使用も可能である。このため、レーザー光線を使用する場合には、前記部分除去箇所６１の幅Ｗは、３０μｍ以上が好ましく、４０μｍを越えていることがより好ましく、５０μｍ以上が特に好ましい。
他方、前記幅Ｗが余りに広いと、太陽電池セルの歩留まりが低くなる上、切断後に、比較的長い基材の縁部が外方へ突出するおそれがある。長く突出した基材の縁部を有する太陽電池セルを図９のように重ねて並べると、１つの太陽電池セルの基材の縁部に、隣接する太陽電池セルの基材の下面が接触し、短絡するおそれがある。かかる点から、前記部分除去箇所６１の幅Ｗは、２０ｍｍ以下が好ましく、さらに、１０ｍｍ以下がより好ましい。
前記第２電極層２２１から光吸収層３１までを部分的に除去する方法（前記部分除去箇所の形成方法）としては、例えば、ナイフエッジ形状の刃物による切削や回転刃による切削のような機械的な切削、或いは、レーザー光線の照射による切削などが挙げられる。これらの切削具を用いることにより、上述の部分除去箇所を形成できる。
なお、第２電極層２２１から第１電極層２１１までを部分的に除去した場合には、図６に示すように、部分除去箇所６２は、第２電極層２２１から第１電極層２１１の各端面の集合である第１端面６２１及び第２端面６２２と、第１端面６２１及び第２端面６２２の間に挟まれ且つ基材４１の一方面が露出した基材露出面６２３と、から構成される。
第２電極層２２１から第１電極層２１１までを部分的に除去する場合は、第１電極層２１１も除去されること以外、上記第２電極層２２１から光吸収層３１までを部分的に除去する場合と同様である。そのため、その詳細な説明は省略し、図６に同様の符号を援用表示する。
＜部分除去箇所を複数本形成する場合＞
図７は、部分除去工程を行った後の太陽電池素子の平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線断面図であって、第２電極層から基材までを部分的に除去したときの断面図である。
第２電極層２２１から光吸収層３１までを部分的に除去することによって、長尺状の太陽電池素子１１の面内の一部に、少なくとも２本の部分除去箇所７１，７２が形成される（図７及び図８）。
前記２本の部分除去箇所７１，７２は、図７のように素子１１を平面で見て、それぞれ帯状に延び、図８のように素子１１を断面で見て、それぞれ凹状である。すなわち、２本の部分除去箇所７１，７２は、それぞれ、素子１１の面内の一部に形成された凹みが素子１１の所定方向に帯状且つ直線的に延びた部分である。
前記第１部分除去箇所７１は、第２電極層２２１から光吸収層３１の各端面の集合である第１端面７１１及び第２端面７１２と、第１端面７１１及び第２端面７１２の間に挟まれ且つ第１電極層２１１の一方面が露出した電極露出面７１３と、から構成されている。
前記第２部分除去箇所７２は、第２電極層２２１から光吸収層３１の各端面の集合である第１端面７２１及び第２端面７２２と、第１端面７２１及び第２端面７２２の間に挟まれ且つ第１電極層２１１の一方面が露出した電極露出面７２３と、から構成されている。
前記第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２は、切断予定線Ａを挟んで形成される。
本実施形態においては、前記第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２は、例えば、長尺状の太陽電池素子１１の短手方向ＴＤに延びて形成される。なお、前記第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２は、短手方向ＴＤと略平行に形成されていてもよく、或いは、短手方向に対して斜めに形成されていてもよい。
前記第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２の幅Ｗ１，Ｗ２は、特に限定されない。前記第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２は、第２電極層２２１から光吸収層３１を部分的に分断するために形成されるので、太陽電池セルの歩留まりを考慮すると、その幅Ｗ１，Ｗ２は出来るだけ小さいことが好ましい。前記幅Ｗ１，２が余りに広いと、太陽電池セルの歩留まりが低くなるため、第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２の幅Ｗ１，Ｗ２は、３ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。
また、前記第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の形成間隔Ｗ３（第１部分除去箇所７１の第１端面７１１と第２部分除去箇所７２の第２端面７２２との間隔Ｗ３）も特に限定されない。もっとも、前記幅Ｗ３が余りに小さいと、後述する切断工程において、前記第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の間に切断具を当てた際に、その切断具が前記第１端面７１１又は第２端面７２２を削ることにより、前記第１端面７１１又は第２端面７２２を加工方向に垂れさせるおそれがある。かかる点から、前記第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の形成間隔Ｗ３は、切断具の幅と同じ又はそれよりも長いことが好ましい。例えば、切断具として押切刃を使用する場合、前記第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の形成間隔Ｗ３は、１ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍを越えていることがより好ましく、３ｍｍ以上が特に好ましい。
他方、前記幅Ｗ３が余りに広いと、太陽電池セルの歩留まりが低くなる上、得られた太陽電池セルを電気的に接合して太陽電池モジュールを構成した際に、隣接する太陽電池セルが短絡するおそれがある。かかる点から、前記第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の形成間隔Ｗ３は、２０ｍｍ以下が好ましく、さらに、１０ｍｍ以下がより好ましい。
なお、切削箇所において、３本以上の部分除去箇所を形成してもよい（図示せず）。
前記第２電極層２２１から光吸収層３１までを部分的に除去する方法（前記部分除去箇所の形成方法）は、上記＜部分除去箇所を１本形成する場合＞の欄に記載された方法と同様である。
また、第２電極層２２１から第１電極層２１１までを部分的に除去する場合も、上記＜部分除去箇所を１本形成する場合＞の欄と同様である。
部分除去工程を行うことにより、第１電極層又は基材よりも上の各層を部分的に除去して、各層を分断できる。
この除去は、ナイフエッジ形状の刃物による切削や回転刃による切削のような機械的切削、或いは、レーザー光線の照射による切削によって行われるので、各層の端面（第１端面及び第２端面）が加工方向に垂れにくい。このため、第１電極層と第２電極層の短絡が生じることを防止できる。
なお、前記機械的切削又はレーザー光線の照射による切削によれば、第２電極層から光吸収層までの間において、各層の剥離が生じることも防止できる。
（太陽電池素子の切断工程）
切断工程は、上記部分切断工程後、部分除去箇所の形成領域における切断予定線又はその近傍に沿って太陽電池素子を切断する工程である。
この工程を行うことによって、素子から個々の太陽電池セルを切り出すことができる。
＜部分除去箇所が１本形成された場合の切断＞
上記部分除去工程において、図４及び図５に示すように、部分除去箇所６１を１本形成した場合、その部分除去箇所６１において素子１１を切断する。
具体的には、切断具を用いて、部分除去箇所６１において素子１１を切断する。
切断具を、部分除去箇所６１の開口側（素子１１の第２電極層側）から当ててもよいし、或いは、部分除去箇所６１の開口側とは反対側（素子１１の基材側）から当ててもよい。また、２つの切断具を用い、その一方の切断具を部分除去箇所６１の開口側から当て且つ他方の切断具を部分除去箇所６１の開口側とは反対側から当ててもよい。
例えば、図５の二点鎖線で示すように、切断予定線Ａを含んで形成された部分除去箇所６１に嵌り込むように、切断具Ｙを当てる。この際、部分除去箇所６１の第１端面６１１及び第２端面６１２に接触しないように、切断具Ｙを部分除去箇所６１に当てることが好ましい。これは、切断具Ｙの接触によって、部分除去箇所６１の第１端面６１１又は第２端面６１２が加工方向に垂れてしまうことを防止するためである。部分除去箇所６１の幅Ｗや切断具Ｙの当て位置を適宜設定することにより、部分除去箇所６１の第１端面６１１及び第２端面６１２に接触させないで、切断具Ｙにて素子１１を切断できる。
部分除去箇所６１の中央位置が切断予定線Ａに略一致するように部分除去箇所６１を形成した場合には、切断具Ｙを切断予定線Ａに沿わせればよい。
なお、図５の二点鎖線で示す符号Ｚは、切断具Ｙを受けるカッター台である（図８も同様）。図示上では、素子１１とカッター台Ｚが離れて描かれているが、実際には、素子１１は、カッター台Ｚの上に載せられている。
切断具を用いて、部分除去箇所６１に対応する第１電極層２１１及び基材４１、又は、部分除去箇所６１に対応する基材４１を切断することにより、太陽電池セル１を素子１１から切り出すことができる。
なお、切断具Ｙの幅に比して部分除去箇所６１の幅が大きい場合には、得られた太陽電池セルの基材の縁部が少しだけ切断面から外方へ突出した状態で残存し得るが、それは太陽電池セルの特性に影響しない。
切断具としては、押切刃、回転刃などが挙げられる。
比較的短時間で素子を切断できることから、押切刃を部分切除箇所に押圧することによって、素子を切断することが好ましい。
例えば、幅（刃厚）が比較的薄く、素子の短手方向の長さよりも長い押切刃が用いられる。このような押切刃を用いれば、一度の押圧によって、素子を厚み方向に切断できる。
＜部分除去箇所が複数本形成された場合の切断＞
上記部分除去工程において、図７及び図８に示すように、部分除去箇所７１，７２を２本形成した場合、その第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の間において素子１１を切断する。
上述と同様に、切断具を、部分除去箇所７１，７２の開口側から当ててもよいし、或いは、その反対側から当ててもよいし、或いは、２つの切断具を用い、その一方の切断具を開口側から当て且つ他方の切断具を反対側から当ててもよい。
具体的には、図７及び図８に示すように、第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の間には、第２電極層２２１、光吸収層３１、第１電極層２１１及び基材４１の積層部１１ａが部分的に残っている。第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２の開口側から、前記積層部１１ａに１つの切断具Ｙを当てる（図８に切断具を二点鎖線で示す）。
この際、第１部分除去箇所７１の第１端面７１１及び第２部分除去箇所７２の第２端面７２２に接触しないように、切断具Ｙを当てることが好ましい。これは、切断具Ｙの接触によって、第１部分除去箇所７１の第１端面７１１及び第２部分除去箇所７２の第２端面７２２が垂れてしまうことを防止するためである。第１部分除去箇所７１と第２部分除去箇所７２の形成間隔Ｗ３や切断具の当て位置を適宜設定することにより、第１部分除去箇所７１の第１端面７１１及び第２部分除去箇所７２の第２端面７２２に接触させないで、切断具Ｙにて素子１１を切断できる。
積層部１１ａの中央位置が切断予定線Ａに略一致するように第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２を形成した場合には、切断具Ｙの幅方向中心部を切断予定線Ａに沿わせればよい。
切断具Ｙを用いて、第１部分除去箇所７１及び第２部分除去箇所７２の間を切断することにより、太陽電池セル１を素子１１から切り出すことができる。
切断具及び切断方法としては、上記＜部分除去箇所が１本形成された場合の切断＞の欄に記載のものと同様である。
以上の工程を経て、太陽電池素子から本発明の太陽電池セルが得られる。
ただし、本発明の太陽電池セルの製造方法は、上記各工程以外に、他の工程を有していてもよい。
上記切断工程によって素子を切断した際、切断面にバリが生じる可能性があるが、上記部分除去工程において、第２電極層から光吸収層まで又は第２電極層から第１電極層までを部分的に除去しているので、第２電極層と第１電極層の短絡が生じない太陽電池セルを得ることができる。
また、切断は、上記部分除去工程の除去処理に比して、短時間で完了するので、素子から太陽電池セルを切り出すために要する時間は、上記部分除去工程の除去に要する時間に等しくなる。このため、本発明の製造方法によれば、比較的短時間で太陽電池素子から短絡を防止しつつ、個々の太陽電池セルを効率的に切り出すことが可能となる。
［太陽電池セルの用途］
本発明の太陽電池セルは、太陽電池モジュールの構成部品として利用できる。
図９は、太陽電池セルの複数を有し、複数の太陽電池セルが互いに電気的に接合されてなる太陽電池モジュールの概略側面図である。
例えば、上記製法によって得られた太陽電池セル１の複数を、図９に示すように、保護フィルム９１，９２の間に、隣接する太陽電池セル１を電気的に接合しながら並べ、封止樹脂９３を封入することによって、太陽電池モジュール１００を構成できる。
隣接する太陽電池セル１の接合方式は、特に限定されない。
例えば、図９に示すように、１つの太陽電池セル１の第２電極層２１の一端部２１ｃの上に、隣接する太陽電池セル１の基材４の他端部４ｃを順次重ね合わせていくことによって、複数の太陽電池セル１を電気的に直列に接合してもよい。各太陽電池セル１を斜めにして重ねた図９の太陽電池モジュール１００においては、各太陽電池セル１の切断面１ａを太陽電池セル１の並設方向Ｂと略直交する方向に向けて各太陽電池セル１が並べられている。もっとも、これに限定されず、各太陽電池セル１の切断面１ａを太陽電池セル１の並設方向Ｂに向けて各太陽電池セル１が並べられていてもよい（図示せず）。
その他、隣接する太陽電池セルの接合方式として、各太陽電池セルを間隔を開けて並べていき、隣接する太陽電池セルを導線により電気的に接合してもよい（図示せず）。
以下、本発明の実施例及び比較例を示し、本発明をさらに詳述する。ただし、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（バリア層の形成）
幅２０ｍｍ、長さ１００ｍ、厚み５０μｍのＳＵＳ（ステンレス板）を基材として用いた。その基材をスパッタ装置内に装着し、前記スパッタ装置内を真空排気した。このときの到達真空度は、２．０×１０−４Ｐａであった。次に、Ａｒガスをマスフローコントローラー（ＭＦＣ）にて、０．１Ｐａの圧力になるように導入し、ＣｒターゲットからＤＣマグネトロンスパッタ方式のスパッタ製膜法で、スパッタレート３０ｎｍ・ｍｉｎ／ｍの条件下で、基材の一方面に厚み０．３μｍのＣｒ層（バリア層）を形成した。なお、前記スパッタレートは、基材を搬送させながらスパッタしたときの、単位搬送速度当たりのスパッタレートである。
（第１電極層の形成）
前記バリア層付き基材をスパッタ装置内に装着し、前記スパッタ装置内を真空排気した。このときの到達真空度は、２．０×１０−４Ｐａであった。次に、Ａｒガスをマスフローコントローラー（ＭＦＣ）にて、０．１Ｐａの圧力になるように導入し、ＭｏターゲットからＤＣマグネトロンスパッタ方式のスパッタ製膜法で、スパッタレート３０ｎｍ・ｍｉｎ／ｍの条件下で、前記バリア層の一方面に厚み０．３μｍのＭｏ層（第１電極層）を形成した。
（光吸収層の形成）
真空蒸着装置のチャンバー内に、Ｇａを入れたセル、Ｉｎを入れたセル、Ｃｕを入れたセル、Ｓｅを入れたセルをそれぞれ蒸着源として順に配置した。このチャンバー内に、前記基材を装着し、そのチャンバー内を真空度１．０×１０−４Ｐａとし、前記基材を５５０℃に加熱した。前記各蒸着源をＣｕが１１５０℃、Ｉｎが８００℃、Ｇａが９５０℃、Ｓｅが１５０℃となるように加熱して各元素を同時に蒸発させることにより、前記第１電極層の一方面にカルコパイライト化合物からなるＣＩＧＳ層（光吸収層）を形成した。基材の搬送速度は、０．１ｍ／ｍｉｎとした。
形成した光吸収層を走査型電子顕微鏡により測定したところ、その膜厚は２μｍであった。エネルギー分散型Ｘ線分析方法を用いて前記光吸収層のカルコパイライト化合物の組成を測定したところ、Ｃｕ：Ｉｎ：Ｇａ：Ｓｅ＝２３：２０：７：５０［原子数％］であった。
（バッファ層の形成）
酢酸カドミウム（Ｃｄ（ＣＨ３ＣＯＯＨ）２）０．００１ｍｏｌ／ｌ、チオ尿素（ＮＨ２ＣＳＮＨ２）０．００５ｍｏｌ／ｌ、酢酸アンモニウム０．０１ｍｏｌ／ｌ、及び、アンモニア０．４ｍｏｌ／ｌを室温にて混合した。前記混合した溶液に前記光吸収層を形成した長尺状基材を巻いたまま浸漬し、これを８０℃に加熱したウォーターバスを用いて、室温から８０℃まで１５分間、加熱することにより、前記光吸収層の一方面に、ＣｄＳ層（第１バッファ層）を形成した（ＣＢＤ法）。形成されたＣｄＳ膜をエリプソメトリという方法で測定したところ、その膜厚は約７０ｎｍであった。
その第１バッファ層の一方面が製膜されるようにスパッタ装置内に装着し、前記スパッタ装置内を真空排気した。このときの到達真空度は、２．０×１０−４Ｐａであった。次にＡｒガスをマスフローコントローラー（ＭＦＣ）にて、０．２Ｐａの圧力になるように導入し、ＺｎＯターゲットからＲＦマグネトロンスパッタ方式のスパッタ製膜法で、スパッタレート１０ｎｍ・ｍｉｎ／ｍの条件下で、厚み１００ｎｍのＺｎＯ層（第２バッファ層）を形成した。
（第２電極層の形成）
最後に、その第２バッファ層の１方面が製膜されるようにスパッタ装置（（株）アルバック製）内に装着し、前記装置内を真空排気した。このときの到達真空度は、２．０×１０−４Ｐａであった。次にＡｒガスをマスフローコントローラー（ＭＦＣ）にて、０．３Ｐａの圧力になるよう導入し、ＩＴＯターゲット（Ｉｎ２Ｏ３：９０［原子数％］、ＳｎＯ２：１０［原子数％］）からＤＣマグネトロンスパッタ方式のスパッタ製膜法で、スパッタレート５０ｎｍ・ｍｉｎ／ｍの条件下で、厚み０．５μｍのＩＴＯ層（第２電極層）を形成した。このようにして実施例１の太陽電池素子を作製した。
（太陽電池セルの作製）
作製した長尺状の太陽電池素子の切断予定線に沿って、１つの部分除去箇所を形成した。
具体的には、切削具として、人造ダイヤモンド砥粒をコーティングした円盤状の回転刃（株式会社ディスコ製、商品名：Ｚ０５−ＳＤ５０００−Ｄ１Ａ−１０５ ５４×２Ａ３×４０×４５Ｎ−Ｌ-Ｓ３）を用い、前記回転刃を回転させながら、太陽電池素子を切削し、短手方向に延びる帯状の部分除去箇所を、素子の長手方向に３００ｍｍ間隔で形成した。各部分除去箇所の幅は１ｍｍとし、ＩＴＯ層（第２電極層）からＣＩＧＳ層（光吸収層）までを切削した。
次に、切断具として、刃先角度３０度、刃幅２ｍｍの押切刃を用い、前記部分除去箇所の中央に前記押切刃を押圧し、太陽電池素子全体を厚み方向に切断することにより、幅２０ｍｍ×長さ３００ｍｍの太陽電池セルを得た。
［実施例２］
長尺状の太陽電池素子は実施例１と同様にして作製した。
部分除去箇所を形成する際に、ＩＴＯ層（第２電極層）からＭｏ層（第１電極層）までを切削したこと以外は、実施例１と同様にして、前記素子に前記部分除去箇所を形成し、前記押切刃によって切断することにより、太陽電池セルを得た。
［実施例３］
長尺状の太陽電池素子は実施例１と同様にして作製した。
作製した長尺状の太陽電池素子の切断予定線を挟んで、２つの部分除去箇所を形成した。
具体的には、切削具として、人造ダイヤモンド砥粒をコーティングした円盤状の回転刃を用い、前記回転刃を回転させながら、太陽電池素子を切削し、短手方向に延びる帯状の第１部分除去箇所を、素子の長手方向に３００ｍｍ間隔で形成した。各第１部分除去箇所の幅は１ｍｍとし、ＩＴＯ層（第２電極層）からＣＩＧＳ層（光吸収層）までを切削した。
同様に回転刃を用いて、前記第１部分除去から長手方向一方側に１０ｍｍ離れた箇所に、前記各第１部分除去箇所と平行な第２部分除去箇所をそれぞれ形成した。各第２部分除去箇所の幅は１ｍｍとし、ＩＴＯ層（第２電極層）からＣＩＧＳ層（光吸収層）までを切削した。
次に、切断具として、刃先角度３０度、刃幅２ｍｍの押切刃を用い、前記第１部分除去箇所と第２部分除去箇所に挟まれた幅１０ｍｍの中央に前記押切刃を押圧し、太陽電池素子全体を厚み方向に切断することにより、２０ｍｍ×３００ｍｍの太陽電池セルを得た。
［実施例４］
長尺状の太陽電池素子は、実施例１と同様に作製した。
第１及び第２部分除去箇所をそれぞれ形成する際に、ＩＴＯ層（第２電極層）からＭｏ層（第１電極層）までを切削したこと以外は、実施例３と同様にして、前記素子に前記第１及び第２部分除去箇所をそれぞれ形成し、前記押切刃によってそれらの間において切断することにより、太陽電池セルを得た。
［比較例］
長尺状の太陽電池素子は、実施例１と同様にして作製した。
切断具として、刃先角度３０度、刃幅２ｍｍの押切刃を用い、太陽電池素子の長手方向に３００ｍｍ間隔で、素子全体を厚み方向に切断することにより、幅２０ｍｍ×長さ３００ｍｍの太陽電池セルを得た。
［太陽電池の素子の短絡評価］
実施例１乃至４及び比較例の太陽電池セルについて、短絡の有無及び発電に関係する光吸収層の剥離の有無を評価した。その結果を表１に示す。
太陽電池セルの短絡は、太陽電池デバイス特性に基づいて評価した。
具体的には、各太陽電池セルに、Ａｉｒ Ｍａｓｓ（ＡＭ）＝１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の擬似太陽光を当て、ＩＶ計測システム（山下電装（株）製）を用いて評価した。
発電に関係する光吸収層の剥離の有無は、目視により評価した。
これらの評価は、実施例１乃至４及び比較例により作製した１００個の太陽電池セルを対象とした。表１の評価結果の分母は、対象セル数（１００個）を表し、その分子は、短絡していた太陽電池セル及び剥離していた太陽電池セルの個数を表している。
Figure 2013089659
［結果］
切削により部分除去した後、押切刃により切断して得られた実施例１乃至４の太陽電池セルは、電極層同士、又は第２電極層と導電性基材の短絡が抑制でき、光吸収層の剥離も生じていなかった。
一方、切削することなく、押切刃により切断して得られた比較例の太陽電池セルは、多数のサンプルで短絡及び光吸収層の剥離が生じた。
１…太陽電池セル、１１…太陽電池素子、１００…太陽電子モジュール、２１，２１１…第１電極層、２２，２２１…第２電極層、３，３１…光吸収層、４，４１…基材、５，５１…バッファ層、６，６１，７１，７２…部分除去箇所

Claims (6)

  1. 長尺状の可撓性基材と第１電極層と光吸収層と第２電極層とをこの順で有する長尺状の太陽電池素子から太陽電池セルを得る方法であって、
    前記第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去することによって、前記太陽電池素子に、帯状に延びる少なくとも１本の部分除去箇所を形成する部分除去工程、
    前記部分除去箇所において太陽電池素子を切断する切断工程、
    を有する太陽電池セルの製造方法。
  2. 長尺状の可撓性基材と第１電極層と光吸収層と第２電極層とをこの順で有する長尺状の太陽電池素子から太陽電池セルを得る方法であって、
    前記第２電極層から光吸収層まで、又は、前記第２電極層から第１電極層までを部分的に除去することによって、前記太陽電池素子に、帯状に延びる少なくとも２本の部分除去箇所を形成する部分除去工程、
    前記２つの部分除去箇所の間において太陽電池素子を切断する切断工程、
    を有する太陽電池セルの製造方法。
  3. 前記部分除去箇所の幅が、切断具の幅と同じ又はそれよりも長い、請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
  4. 前記部分除去工程の除去が、ナイフエッジ形状の刃物、回転刃による切削加工、又はレーザー光線の照射によって行われ、
    前記切断工程の切断が、押切刃による押圧によって行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  5. 前記部分除去工程において、前記帯状の部分除去箇所が前記長尺状の太陽電池素子の長手方向と略直交する方向に形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池セルの製造方法。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項の方法により得られた太陽電池セルの複数を有し、前記複数の太陽電池セルが互いに電気的に接合された太陽電池モジュール。
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