JP2013149773A - 薄膜化合物太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズが大きい基板であっても犠牲層のエッチングレートが低下することなく短時間でエッチングでき、大量生産に適した薄膜化合物太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１上に犠牲層３を形成し、犠牲層上に化合物半導体層を形成し、化合物半導体層の一部をエッチングにより除去することにより犠牲層を部分的に露出させ、裏面電極１０を形成し、穴１１ａと裏面絶縁膜１１を形成し、穴を通してエッチャントを供給して犠牲層を除去することにより化合物半導体層から基板を剥離し、化合物半導体層の裏面絶縁膜側に粘着シートを貼り合わせた後に補強基板を貼り合わせ、基板を剥離した後の太陽電池セル領域表面に構成されたエッチングストップ層４を除去し、化合物半導体層を構成する第１コンタクト層５をパターニングし、パターニングされた第１コンタクト層上に表面電極を形成し、補強基板および粘着シートを剥離する。
【選択図】図６

Description

本発明は、薄膜化合物太陽電池の製造方法に関し、特に、１以上のｐｎ接合が形成された化合物半導体層を有する薄膜化合物太陽電池の製造方法に関する。

従来の薄膜化合物太陽電池は、以下のようにして製造される。図１５〜図２１は、従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。

まず、図１５に示されるように、基板１０１上に、化合物半導体層１２０としてバッファ層１０２、エッチングストップ層１０３、第１コンタクト層１０４、エミッタ層１０５、ベース層１０６、および第２コンタクト層１０７をこの順に積層する。このようにして形成される各層のうち、第１コンタクト層１０４、エミッタ層１０５、ベース層１０６、第２コンタクト層１０７が最終的に太陽電池を構成する層となる。

次に、図１６に示されるように、第２コンタクト層１０７の全面に裏面電極１０８を形成する。そして、図１７に示されるように、裏面電極１０８上に裏面絶縁膜１０９を形成した後、図１８のように両面粘着型の粘着シート１１０を貼り合わせ、さらに補強基板１１１としてガラス基板を貼り合わせる。

そして、図１９に示されるように、基板１０１、バッファ層１０２およびエッチングストップ層１０３をエッチングにより除去し、第１コンタクト層１０４を露出させる。次に、図２０に示すように第１コンタクト層１０４をパターニングした後、セルの領域を確定し、さらにセルを電気的に分離するためのメサエッチングを行なう。そして最後に、図２１のようにパターニングされた第１コンタクト層１０４上に表面電極１１２を形成することにより、セル化を行なう。

このように従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法は、基板をエッチングにより除去していたため、基板の厚みが厚みほど製造コストが高くなるという問題があった。このような問題を解決するための手法として、エピタキシャルリフトオフと呼ばれる技術がある。

エピタキシャルリフトオフとは、基板と化合物半導体層との間にＡｌＡｓからなる犠牲層を作製し、かかる犠牲層をエッチャントによって除去することにより、基板と化合物半導体層とを分割するというものである。たとえば、特許文献１、特許文献２および非特許文献１には、エピタキシャルリフトオフにより基板と化合物半導体層とを分割する方法が開示されている。

特開２０００−０５８５６２号公報 特開２００６−０３２７８４号公報

Ｊ． Ｊ． Ｓｃｈｅｒｍｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ｐｈｙｓｉｃａ Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄ （ａ） ２０２， Ｎｏ．４，ｐ．５０１−５０８ （２００５）

特許文献１に記載のエピタキシャルリフトオフは、ＡｌＡｓからなる犠牲層にエッチャントが染み込むための領域が非常に狭い。このため、犠牲層のエッチングが進行して犠牲層の中心部にいくにつれて新鮮なエッチャントが犠牲層の側面に行渡りにくくなり、特にウエハの中心部ではエッチングレートが極端に遅くなる。

したがって、ウエハのサイズが大きくなると、基板と化合物半導体層とを分割するための時間が相当長くなるという問題がある。しかも、一度犠牲層によって分割した基板が、化合物半導体層と接触すると、接触した箇所が付着して剥離できないという問題もあった。

また、非特許文献１には、化合物半導体層にフィルムを貼り付け、かかるフィルムに錘を取り付けることにより、犠牲層の界面に強制的に隙間を形成した上でエピタキシャルリフトオフをする技術が開示されている。このように錘付のフィルムを化合物半導体層に貼り付けることにより、エッチャントが犠牲層の側面に染み込みやすくなる。

しかしながら、非特許文献１のエピタキシャルリフトオフでは、犠牲層のエッチングが進むと化合物半導体層が割れるという問題があった。この原因はおそらく、エッチングが進んだときに犠牲層にかかる応力が大きくなることによるものと考えられる。すなわち、エッチングの前後で錘や化合物半導体層の自重は常に一定であるが、犠牲層がエッチングによ側面から除去されるにつれて、犠牲層の断面積は徐々に小さくなるため、犠牲層にかかる単位面積あたりの応力は徐々に増加し、この応力に耐えられなくなったときに化合物半導体層が割れるものと推察される。

特許文献２に開示されるエピタキシャルリフトオフも、化合物半導体層の自重により、犠牲層に隙間を作り、もってその隙間からエッチャントを染み込ませるというものである。しかし、上述の非特許文献１と同様の理由により、化合物半導体層が割れやすいという問題があった。

また、特許文献１、２のいずれのエピタキシャルリフトオフも、化合物半導体層を水平にしてエッチングを行なう必要があることから、量産するには広い場所を必要とし、大量生産には適していなかった。

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サイズが大きい基板であっても、犠牲層のエッチングレートが低下することなく短時間でエッチングでき、しかも大量生産に適した薄膜化合物太陽電池の製造方法を提供することである。

本発明は、基板上に、直接または他の層を介してエッチャントを用いて除去することのできる犠牲層を形成し、上記犠牲層上に１以上のｐｎ接合を有する化合物半導体層を形成するステップと、
上記化合物半導体層の太陽電池セルとなる領域以外の領域の少なくとも一部をエッチングにより除去することにより、上記犠牲層を部分的に露出させるステップと、
上記化合物半導体層上の領域に裏面電極を形成するステップと、
上記化合物半導体層上の領域と、上記犠牲層の露出した領域とに、上記犠牲層にエッチャントを供給するための穴を有するように、耐熱性のある裏面絶縁膜を形成するステップと、
上記穴を通してエッチャントを上記犠牲層に供給し、上記犠牲層を除去することにより、上記化合物半導体層から上記基板を剥離するステップと、
上記基板が剥離された上記化合物半導体層の上記裏面絶縁膜側に補強材を貼り合わせ、さらに補強基板を貼り合わせるステップと、
上記基板を剥離した後の太陽電池セル領域表面に構成されたエッチングストップ層を除去するステップと、
上記化合物半導体層を構成する第１コンタクト層をパターニングするステップと、
パターニングされた上記第１コンタクト層上に表面電極を形成するステップと、
上記補強基板および上記補強材を剥離するステップとを含む、薄膜化合物太陽電池の製造方法である。

上記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
上記裏面絶縁膜は、上記犠牲層の外周部上には形成されないことが好ましい。

上記裏面絶縁膜は、感光基を有する感光性材料から構成されることが好ましい。上記感光性材料は感光性ポリイミドであることが好ましい。

上記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
上記化合物半導体層上の領域の全部と、上記犠牲層の露出した領域の少なくとも一部とに、樹脂状の上記感光性材料を塗布した後にプリベークを行い、
レジストを用いてフォトプロセスによりパターニングした後、エッチャントで不要部分の上記感光性材料を除去し、最後に本硬化させることにより上記裏面絶縁膜が形成されることが好ましい。

上記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
上記犠牲層の露出した領域のうち、上記犠牲層の外周部上には上記感光性材料を塗布しないことが好ましい。

上記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
上記化合物半導体層上の領域の全部と、上記犠牲層の露出した領域の少なくとも一部とに、耐熱性のある裏面絶縁膜を形成した後に、
この形成された上記裏面絶縁膜をパターニングすることが好ましい。

上記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
上記犠牲層の露出した領域のうち、上記犠牲層の外周部上には上記裏面絶縁膜が形成されないことが好ましい。

上記裏面絶縁膜のパターニングはエッチングにより行われることが好ましい。

本発明は上記のような構成を有することにより、犠牲層を短時間でエッチングでき、かつ化合物半導体層が割れにくく、しかも大量生産に適した薄膜化合物太陽電池の製造方法を提供することができる。

基板上に化合物半導体層を形成した後の状態を示す模式的な断面図である。 化合物半導体層における太陽電池セルとアライメントマーク形成領域以外の領域をエッチングで除去した後の状態を示す模式的な断面図である。 第２コンタクト層上である太陽電池セル領域とアライメントマーク形成領域に裏面電極を形成した後の状態を示す模式的な断面図である。 裏面電極上に裏面絶縁膜を形成した後の状態を示す模式的な断面図である。 裏面絶縁膜をパターニングした後の状態を示す模式的な断面図である。 犠牲層をエッチングし、基板を剥離している途中の状態を示す模式的な断面図である。 基板を剥離した後の状態を示す模式的な断面図である。 粘着シートを貼り合わせた後の状態を示す模式的な断面図である。 粘着シートに補強基板を貼り合わせた後の状態を示す模式的な断面図である。 エッチングストップ層をエッチングにより除去した後の状態を示す模式的な断面図である。 第１コンタクト層をパターニングした後の状態を示す模式的な断面図である。 パターニングした第１コンタクト層上に表面電極を形成した後の状態を示す模式的な断面図である。 粘着シートおよび補強基板を剥離した後の状態を示す模式的な断面図である。 太陽電池セルを分離した後の状態を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。 従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法の工程の一部を示す模式的な断面図である。

以下、本発明の薄膜化合物太陽電池の製造方法を、図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表わすものではない。

＜薄膜化合物太陽電池の製造方法＞
本発明の薄膜化合物太陽電池の製造方法は、基板１上に、犠牲層３および１以上のｐｎ接合を有する化合物半導体層２０を形成するステップと（図１）、該化合物半導体層２０における太陽電池セル領域とアライメントマーク形成領域以外の領域をエッチングにより除去し、犠牲層３を露出させるステップと（図２）、該化合物半導体層２０上の領域に裏面電極１０を形成するステップと（図３）、該裏面電極１０上に裏面絶縁膜１１を形成し（図４）、裏面絶縁膜をパターニングするステップと（図５）、犠牲層３をエッチングを用いて除去することにより、基板１を剥離するステップと（図６、図７）、基板１を剥離した化合物半導体層２０の裏面絶縁膜側に粘着シート１２を貼り合わせるステップと（図８）、粘着シート１２上に補強基板１３を貼り合わせるステップと（図９）、化合物半導体層２０を構成するエッチングストップ層４を除去するステップと、化合物半導体層２０を構成する第１コンタクト層５をパターニングするステップと、パターニングされた第１コンタクト層５上に表面電極１４を形成するステップと（図１２）、粘着シート１２と補強基板１３を剥離するステップと（図１３）を含むことを特徴とする。

上記のような各ステップを用いて薄膜化合物太陽電池を作製することにより、犠牲層３のエッチングを効率的に行なうことができる。

本発明の製造方法は、従来技術のように、化合物半導体層の重みを利用したり、重りをつけたりすることがないことから、犠牲層の界面に過度な応力がかからないので、基板から剥離した化合物半導体層が割れにくい。以下においては、図面を参照しつつ本発明の薄膜化合物太陽電池の製造方法を構成する各ステップを説明する。

（化合物半導体層を形成するステップ）
図１は、基板上に化合物半導体層を形成した後の状態を示す模式的な断面図である。図１に示されるように、基板１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いて、バッファ層２、犠牲層３、エッチングストップ層４、第１コンタクト層５、エミッタ層６、ベース層７および第２コンタクト層８を、この順に結晶成長させる。以下において、エッチングストップ層４、第１コンタクト層５、エミッタ層６、ベース層７、および第２コンタクト層８のことを総称して「化合物半導体層２０」と記す。

ここで、本発明における基板１は、その上に形成するバッファ層２の下地となるものである。このため、基板１は、バッファ層２と格子定数が近いことが好ましい。このような基板の材料としては、たとえばゲルマニウム（Ｇｅ）や、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）等を挙げることができる。

また、本発明における犠牲層３は、エッチングされやすい半導体であればいかなるものをも用いることができる。ここで、本発明の「犠牲層」は、基板と化合物半導体層との間に設けられるものであって、その層をエッチングなどで除去することにより、基板と化合物半導体層とを分割するために設けられるものである。このような犠牲層３に用いる半導体としては、たとえばＡｌＡｓを挙げることができる。ＡｌＡｓからなる犠牲層３をエッチングするためのエッチャントとしては、たとえばフッ酸と水とを１対１０の比率で混合したフッ酸水溶液を用いることが好ましい。後述するステップで、犠牲層３をエッチングして除去することにより、基板１と化合物半導体層２０とを分離する。

本発明におけるエッチングストップ層４は、犠牲層３がエッチングされるときに化合物半導体層２０の太陽電池を構成する各層がエッチャントに曝されないようにするために保護するものである。このようなエッチングストップ層４を構成する材料としては、たとえばＩｎＧａＰを挙げることができる。

本発明におけるエミッタ層６およびベース層７は、化合物半導体層２０の構成のうちのｐｎ接合の構造をなすものである。この部分に太陽光が照射されることにより、キャリアが生じて電流が発生する。

（化合物半導体層の一部をエッチングにより除去するステップ）
図２は、化合物半導体層のうち、太陽電池セルとなる領域（太陽電池セル領域）と、セルのフォトプロセスを行うにあたって必要なアライメントマーク等を形成する領域（アライメントマーク形成領域）とを残して、それら以外の不要な領域をエッチングで除去した後の状態を示す模式的な断面図である。エッチングは、たとえばエッチング液を用いて行われ、図２に示されるように、エッチングで除去された領域においては、犠牲層３の表面が露出している。

ここで、化合物半導体層２０の一部をエッチングする方法としては、まず、図１の状態の第２コンタクト層８上の全面に保護膜９を塗布し、太陽電池セル領域よりも若干広い領域とアライメントマーク形成領域の保護膜９をフォトリソグラフィにより残し、それ以外の保護膜９を取り除くという方法がある。そして、保護膜９でマスキングした領域以外の化合物半導体層２０をエッチング液でエッチングすることにより、図２に示されるように、化合物半導体層２０の所望の部分をエッチングすることができる。その後、保護膜９を有機溶剤等を用いて除去する。

（裏面電極を形成するステップ）
図３は、第２コンタクト層８上に裏面電極１０を形成した後の状態を示す模式的な断面図である。図２に示されるように第２コンタクト層８上に再度、別の保護膜９を塗布し、化合物半導体層２０をエッチングした際に形成したアライメントマークを基に、上記の太陽電池セル領域より２０μｍ程度内側に裏面電極１０が形成されるように、保護膜９をフォトプロセスによりパターニングする。そして、パターニングされた保護膜を通して、第２コンタクト層８上に電極材料を蒸着することにより、第２コンタクト層８上に裏面電極１０を形成する。ここで、裏面電極に用いられる電極材料としては、たとえばＡｕ／Ａｇ、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇを挙げることができる。

（裏面絶縁膜を形成するステップ）
裏面絶縁膜１１を形成する材料としては、たとえば、感光基を含んだ感光性の耐熱材料や、レジスト等によりマスキングすることでパターニングできる耐熱材料が挙げられる。これらの中でも、感光性樹脂等の感光基を有する感光性材料を用いることが望ましい。感光性樹脂としては、たとえば、感光性ポリイミドが挙げられる。

裏面絶縁膜１１の材料として感光性樹脂を用いる場合は、たとえば、基板１の裏面電極１０を形成した側の全面に該感光性樹脂材料を塗布した後、プリベークを行う（図４）。次に、レジストを用いてフォトプロセスによりパターニングした後、エッチャントで不要部分の感光性樹脂材料を除去し、最後に感光性樹脂材料を本硬化させることにより、穴１１ａの部分や犠牲層３の外周部３ａ上の部分が除去された図５に示すような形状の裏面絶縁膜１１を形成することができる。

また、裏面絶縁膜１１の材料として感光性樹脂以外の樹脂を用いる場合は、たとえば、まず、基板１の裏面電極１０を形成した側の全面に該樹脂を塗布した後、焼成を行うことにより、裏面絶縁膜を形成する（図４）。この裏面絶縁膜１１上に保護膜（図示せず）を塗布した後、フォトリソグラフィにより該保護膜をパターニングし、保護膜が存在しないところの裏面絶縁膜１１をエッチングにより除去することで、穴１１ａの部分や犠牲層３の外周部３ａ上の部分が除去された図５に示すような形状の裏面絶縁膜１１を形成することができる。

次に、裏面絶縁膜１１に形成される穴の配置・大きさについて述べる。エッチング液の浸透する速度を上げる為に、基板外周部以外の箇所からもエッチング液が浸透するように、犠牲層３にエッチャントを供給するための穴１１ａを有するような裏面絶縁膜１１（図５）を形成することが望ましい。例えば太陽電池セル領域と太陽電池セル領域の間に穴を形成するとより速く基板から剥離することが可能となる。しかし、あまりに裏面絶縁膜１１の穴１１ａが大きすぎると、基板１から剥離した後の化合物半導体層の強度が落ちてしまうため、穴の直径が数百μｍ程度の穴１１ａを数ｍｍ間隔で形成することが望ましい。また、犠牲層３の外周部３ａ上には、裏面絶縁膜１１が形成されないことが望ましい。これは通常、樹脂状の材料を塗布・焼成して裏面絶縁膜を形成する場合、樹脂を塗布した時に基板の側面にまで樹脂が回り込んでしまいエッチング液が浸透しないからである。

（基板を剥離するステップ）
図６は、エッチングにより犠牲層３をエッチングし、基板を剥離している途中の状態を示す模式的な断面図である。図６に示されるように、化合物半導体層２０および基板１等をエッチング液に浸漬させることにより、犠牲層３の外側の側面、および、裏面絶縁膜１１の穴１１ａから、エッチング液が供給され、犠牲層３のエッチングが進行する。そして、犠牲層３のエッチングが進行することにより、化合物半導体層２０から基板１が剥離される。なお、エッチャントとしては、上述したように、フッ酸と水とを１対１０の比率で混合したフッ酸水溶液を用いることが好ましい。

図７は、エッチングにより犠牲層３を除去した後の状態を示す模式的な断面図である。図７に示されるように、犠牲層３のエッチングが完了したときに、基板１と化合物半導体層２０とが分離される。

（粘着シートを貼り合わせるステップ）
図８は、粘着シート１２を貼り合わせた後の状態を示す模式的な断面図である。基板１から剥離した後の化合物半導体層２０を真空吸着させ、図８に示すように粘着シート１２を貼り合わせる。粘着シート１２としては、たとえば、両面熱発泡シートのような自己剥離性のあるテープが挙げられる。

（補強基板を貼り合わせるステップ）
図９は、粘着シート１２に補強基板１３を貼り合わせた後の状態を示す模式的な断面図である。図９に示されるように、粘着シート１２（両面熱発泡シート）を貼り付けた上で、さらに両面熱発泡シート１２に補強基板１３を貼り合わせる。このようにして補強基板１３を貼り合わせることにより、後の第１コンタクト層５をパターニングするステップなどでの作業性を向上させることができる。ここで、補強基板１３としては、たとえばガラス板を用いることができる。

（エッチングストップ層を除去するステップ）
図１０に示されるように上記で補強基板１３を貼り合わせた上で、図９に示されるエッチングストップ層４をエッチング液を用いて除去する。これにより第１コンタクト層５を露出させる。

（第１コンタクト層をパターニングするステップ）
次に、図１１に示されるように第１コンタクト層５に対し、エッチングを行なうことにより、第１コンタクト層５を一定のパターンにパターニングする。

（表面電極を形成するステップ）
そして、図１２に示されるようにパターニングされた第１コンタクト層５上に、表面電極１４を形成することによりセル化を行なう。ここで、表面電極１４に用いられる材料としては、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ等を挙げることができる。

（補強基板を剥離するステップ）
図１３は、補強基板１３および両面熱発泡シート１２を剥離した後の状態を示す模式的な断面図である。最後に、粘着シート１２（両面熱発泡シート）および補強基板１３を剥離することにより、図１３に示される状態となる。

（表面電極を焼成するステップ）
上記の補強基板１３を剥離するステップの後に、表面電極１４を焼成するステップを含むことが好ましい。ここで、焼成は、３５０℃で３０分行なうことが好ましい。このように表面電極１４を焼成することにより、表面電極１４の電極抵抗を低減することができる。

（太陽電池セルを分離するステップ）
最後に、図１４に示すように太陽電池セルを分離することにより、本発明の化合物半導体太陽電池を作製する。分離は、たとえばカッターやトムソン刃等の刃物でセルを切断することにより行われる。

本発明の化合物半導体太陽電池の製造方法は、上記のような各ステップを含むことにより、サイズが大きい基板であっても、犠牲層のエッチングレートが低下することなく短時間でエッチングでき、かつ化合物半導体層が割れにくい。また、水平にしてエッチングを行なう必要がなく、量産するのに広い場所を必要としないため、大量生産に適している。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（化合物半導体層を形成するステップ）
本実施例では、図１に示されるように、厚みが６５０μｍまたは３５０μｍ程のＧａＡｓからなる基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用いてＡｌＧａＡｓからなるバッファ層２、１０ｎｍの厚みのＡｌＡｓからなる犠牲層３、化合物半導体層２０を形成した。ここで、化合物半導体層２０は、厚みが１０〜５０ｎｍでＩｎＧａＰからなるエッチングストップ層４、ＧａＡｓからなる第１のコンタクト層５、ＩｎＧａＰからなるエミッタ層６とベース層７、ＡｌＧａＡｓからなる第２のコンタクト層８をこの順に形成したものである。ここで、エミッタ層６とベース層７との接合面がｐｎ接合となる。

（化合物半導体層の一部をエッチングにより除去するステップ）
次に、図１に示される化合物半導体層２０の第２コンタクト層８の表面に、レジスト材料である保護膜９を塗布し、フォトリソグラフィを用いて太陽電池セル領域よりも若干広い領域と、今後セル加工していく上で必要となるアライメントマーク形成領域だけ保護膜９を残し、それ以外の領域の保護膜９を取り除く。そして、保護膜９でマスキングした領域以外の化合物半導体層２０の側面をエッチング液でエッチングすることにより、犠牲層３を露出させる（図２）。その後、保護膜９を有機溶剤等を用いて除去する。

（裏面電極を形成するステップ）
次に、図２に示されるように第２コンタクト層８上に再度、別の保護膜９を塗布し、化合物半導体層２０をエッチングした際に形成したアライメントマークを基に、上記の太陽電池セルの領域に裏面電極１０が形成されるように、保護膜９をフォトプロセスによりパターニングする。そして、パターニングされた保護膜を通して、第２コンタクト層８上に電極材料を蒸着することにより第２コンタクト層８上に裏面電極１０を形成する（図３）。ここで、裏面電極１０を構成する電極材料としてＡｕ／Ａｇを使用し、第２コンタクト層８上に厚み３μｍの裏面電極を形成した。

（裏面絶縁膜を形成するステップ）
次に、図４に示されるように、基板１の裏面電極１０を形成した側に、焼成することで感光性ポリイミド膜となる樹脂を塗布し、最終膜厚は１０μｍとした。次に、焼成された感光性ポリイミド膜にＵＶ光を照射し、ポリイミド膜をパターニングすることで余分な部分のポリイミド膜を除去する。ここで、図５に示されるように、基板１の外周部（犠牲層３の外周部３ａ）のポリイミド膜を除去し、かつ、太陽電池セル領域およびアライメントマーク形成領域以外の領域に２００μｍ程度の穴１１ａを１．５ｍｍ間隔で作製し、エッチング液が犠牲層３へ浸み込みやすいように、ポリイミド膜をパターニングした。

（基板を剥離するステップ）
次に、化合物半導体層２０および基板１等をエッチング液に浸漬させた（図６）。エッチング液としては、フッ酸と水とを１対１０の比率で混合したフッ酸水溶液を用い、エッチング液の液温を４０℃とした。ここで、感光性ポリイミド膜は、金属膜に比べて化合物半導体膜との密着性の方が弱いため、基板全面に裏面電極を形成した場合に比べて、犠牲層のエッチングされるスピードが速い。

図７は、エッチングにより犠牲層を除去した後の状態を示す模式的な断面図である。図７に示されるように、犠牲層３のエッチングが完了したときに、基板１と化合物半導体層２０とが分離される。

（補強材を貼り合わせるステップ）
そして、図８に示されるように、粘着シート１２（両面熱発泡シート、製品名：熱発泡シート（日東電工社製））を化合物半導体層の裏面保護膜が形成された側に貼り付けた上で、さらに図９のように粘着シート１２に補強基板１３（ガラス基板）を貼り合わせた。

（エッチングストップ層を除去するステップ）
図１０のように上記で補強基板１３を貼り合わせた上で、図９に示されるエッチングストップ層４をエッチングを用いて除去した。

（第１コンタクト層をパターニングするステップ）
次に、図１１のように、第１コンタクト層５に対し、キャップエッチングを行なうことにより、第１コンタクト層５を一定のパターンにパターニングした。

（表面電極を形成するステップ）
そして、図１２のように、パターニングされた第１コンタクト層５上に、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇからなる表面電極１４を形成することによりセル化を行なった。

（補強基板を剥離するステップ）
そして、粘着シート（両面熱発泡シート）１２および補強基板１３を剥離し、図１３に示される状態とした。

（表面電極を焼成するステップ）
次に、表面電極１４を３５０℃で３０分間焼成した。これにより、表面電極１４の電極抵抗を低減した。

（太陽電池セルを分離するステップ）
最後に、図１４に示すように、カッターあるいはトムソン刃でセルを切断し太陽電池セルを分離した。以上の各ステップにより、本発明の化合物半導体太陽電池を作製した。

以上の各ステップからなる本実施例の化合物半導体太陽電池の製造方法は、従来の化合物半導体太陽電池よりも、犠牲層を短時間でエッチングでき、かつ化合物半導体層が割れにくく、しかも大量生産に適していた。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１０１ 基板、２，１０２ バッファ層、３ 犠牲層、４，１０３ エッチングストップ層、５，１０４ 第１コンタクト層、６，１０５ エミッタ層、７，１０６ ベース層、８，１０７ 第２コンタクト層、９ 保護膜、１０，１０８ 裏面電極、１１，１０９ 裏面絶縁膜、１１ａ 穴、１２，１１０ 粘着シート（両面熱発泡シート）、１３，１１１ 補強基板、１４，１１２ 表面電極、２０，１１３ 化合物半導体層。

Claims (9)

1. 基板上に、直接または他の層を介してエッチャントを用いて除去することのできる犠牲層を形成し、前記犠牲層上に１以上のｐｎ接合を有する化合物半導体層を形成するステップと、
   前記化合物半導体層の太陽電池セルとなる領域以外の領域の少なくとも一部をエッチングにより除去することにより、前記犠牲層を部分的に露出させるステップと、
   前記化合物半導体層上の領域に裏面電極を形成するステップと、
   前記化合物半導体層上の領域と、前記犠牲層の露出した領域とに、前記犠牲層にエッチャントを供給するための穴を有するように、耐熱性のある裏面絶縁膜を形成するステップと、
   前記穴を通してエッチャントを前記犠牲層に供給し、前記犠牲層を除去することにより、前記化合物半導体層から前記基板を剥離するステップと、
   前記基板が剥離された前記化合物半導体層の前記裏面絶縁膜側に粘着シートを貼り合わせ、さらに補強基板を貼り合わせるステップと、
   前記基板を剥離した後の太陽電池セル領域表面に構成されたエッチングストップ層を除去するステップと、
   前記化合物半導体層を構成する第１コンタクト層をパターニングするステップと、
   パターニングされた前記第１コンタクト層上に表面電極を形成するステップと、
   前記補強基板および前記粘着シートを剥離するステップとを含む、薄膜化合物太陽電池の製造方法。
2. 前記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
   前記裏面絶縁膜は、前記犠牲層の外周部上には形成されない、請求項１に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
3. 前記裏面絶縁膜は、感光基を有する感光性材料から構成される、請求項１または２に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
4. 前記感光性材料は感光性ポリイミドである、請求項３に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
5. 前記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
   前記化合物半導体層上の領域の全部と、前記犠牲層の露出した領域の少なくとも一部とに、樹脂状の前記感光性材料を塗布した後にプリベークを行い、
   レジストを用いてフォトプロセスによりパターニングした後、エッチャントで不要部分の前記感光性材料を除去し、最後に本硬化させることにより前記裏面絶縁膜が形成される、請求項３に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
6. 前記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
   前記犠牲層の露出した領域のうち、前記犠牲層の外周部上には前記感光性材料を塗布しない、請求項５に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
7. 前記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
   前記化合物半導体層上の領域の全部と、前記犠牲層の露出した領域の少なくとも一部とに、耐熱性のある裏面絶縁膜を形成した後に、
   この形成された前記裏面絶縁膜をパターニングする、請求項１または２に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
8. 前記裏面絶縁膜を形成するステップにおいて、
   前記犠牲層の露出した領域のうち、前記犠牲層の外周部上には前記裏面絶縁膜を形成しない、請求項７に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
9. 前記裏面絶縁膜のパターニングはエッチングにより行われる、請求項７または８に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。

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