JP2014007236A - 集積化太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集積化太陽電池において、発電面積の減少を抑制することができ、かつ十分に高い導電率の接続部を備える。
【解決手段】少なくとも表面が絶縁性である基板１０と、その基板１０上に形成された、第１の電極層１２、光電変換層１３および第２の電極層１６がこの順に積層されてなる複数の光電変換素子Ｃと、隣接する光電変換素子Ｃのうち一方の第２の電極層１６と他方の第１の電極層１２とを電気的に接続する接続部４０とを有する集積化太陽電池において、接続部４０を、一方の第２の電極層１６から他方の第１の電極層１２に亘っああて金属インクが塗布されて形成された金属導電層４１と、金属導電層４１を覆うように透明導電インクが塗布されて形成された透明導電層４２とからなるものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、１枚の基板上に直列接続された複数の光電変換素子が配列されて構成される集積化太陽電池およびその製造方法に関するものである。

下部電極（下部電極）と光吸収により電荷を発生する光電変換半導体層と上部電極との積層構造を有する光電変換素子が、太陽電池等の用途に使用されている。

従来、バルクの単結晶Ｓｉまたは多結晶Ｓｉ、あるいは薄膜のアモルファスＳｉを用いたＳｉ系太陽電池が主流であったが、Ｓｉに依存しない化合物半導体系太陽電池の研究開発がなされている。化合物半導体系太陽電池としては、ＧａＡｓ系等のバルク系と、IＢ族元素とIIIＢ族元素とVIＢ族元素とからなるＣＩＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｅ）系あるいはＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ）系等の薄膜系とが知られている。ＣＩＳ系あるいはＣＩＧＳ系は、光吸収率が高く、高エネルギー変換効率であることが報告されている。

太陽電池の高出力化を図るためには、１枚の基板上に複数の光電変換素子を多数直列接続して配列する集積化が必要である。

化合物半導体系太陽電池の集積化方法としては、絶縁基板上に下部電極層を成膜した後、その電極層をスクライブして第１のスクライブラインＰ１を形成し、その上に光電変換層、バッファ層および窓層を順次成膜してこれらを貫通して電極層表面に至るスクライブラインＰ２を形成し、透光性導電層（上部電極）を積層し、透光性導電層から下部電極層表面に至るスクライブラインＰ３を形成する、三段階にスクライブ処理を行う方法がよく知られている。隣接セル間はスクライブラインＰ３により分離され、隣接セル間は、スクライブラインＰ２に埋め込まれた透光性導電層材料により直列接続される。

しかしながら、このような集積化構造では、各層の成膜工程と、スクライブ処理工程が交互に生じることから、生産性を十分高めることができない。また、透明導電層材料により素子間を直列接続する構成であり、一般に透明導電層材料は金属と比較して抵抗が高いことから、接続部における光電変換ロスが比較的大きい。

一方、特許文献１には、直列接続するための接続部（接続電極）として、カーボンペーストやＩＴＯペーストなどを用いることが提案されている。しかしながら、カーボンペーストやＩＴＯペーストは、電極としては比較的抵抗が高めであるために、効率低下に繋がる。
他方、特許文献２、３等では、集積化太陽電池の接続部として、Ａｇペースト（インク）を用いることが提案されている。Ａｇペーストであれば、カーボンペーストやＩＴＯペーストと比較して抵抗が低く、導電率が高いため、接続部でのロスを抑制することができると考えられる。

特開２０１２−０２３３５７号公報 特表２００９−５１２１９７号公報

しかしながら、Ａｇインクが塗布されてなる接続部は、光を透過しないため、各素子上の接続部の形成領域は非発電領域となり、結果として発電面積を低減してしまうとい問題がある。また、この発電面積の減少を抑制するために、塗布するインク量を減らすと抵抗率の抑制効果が低下してしまうことになる。

本発明は、上記事情に鑑みて、発電面積の減少を抑制することができ、かつ十分に高い導電率の接続部を備えた集積化太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の集積化太陽電池は、基板上に複数の光電変換素子が配列され直列接続されてなる集積化太陽電池であって、
少なくとも表面が絶縁性である基板と、
その基板上に形成された、第１の電極層、光電変換層および第２の電極層がこの順に積層されてなる複数の光電変換素子と、
隣接する光電変換素子のうち一方の第２の電極層と他方の第１の電極層とを電気的に接続する接続部とを有し、
接続部が、前記一方の第２の電極層から前記他方の第１の電極層に亘って金属インクが塗布されて形成された金属導電層と、該金属導電層を覆うように透明導電インクが塗布されて形成された透明導電層とからなるものであることを特徴とする。

接続部に金属インクにより塗布されて形成された金属導電層を構成する金属は、銀、金、銅、ニッケル又はアルミニウムを含むことが好ましく、銀、金又は銅であることがさらに好ましく、銀であることが最も好ましい。

透明導電層はインジウムまたは亜鉛を含むものであることが好ましい。

本発明の集積化太陽電池の製造方法は、基板上に複数の光電変換素子が配列され直列接続されてなる集積化太陽電池の製造方法であって、
少なくとも表面が絶縁性である基板上に、第１の電極層、光電変換層および第２の電極層がこの順に積層してなる光電変換素子を複数形成し、
隣接する光電変換素子のうち一方の第２の電極層から他方の第１の電極層に亘って金属性インクを塗布し、該金属性インクを覆うように透明導電インクを塗布することにより、前記一方の第２の電極層と前記他方の第１の電極層とを電気的に接続する接続部を形成することを特徴とする。

金属インクとして、銀、金または銅、ニッケル、アルミニウムを含む金属インクを好適に用いることができる。

透明導電インクとして、インジウムまたは亜鉛を含む透明導電インクを好適に用いることができる。

金属インクおよび透明導電インクの塗布する方法は特に限定されないが、たとえばインクジェット法またはディスペンサー法で行うことができ、金属インクと透明導電インクを同じ方法で塗布してもよく、必要に応じて異なる方法で塗布しても良い。

本発明の集積化太陽電池の製造方法においては、複数の光電変換素子を、基板上に第１の電極層を形成し、該第１の電極層に基板の表面が底部に露出した分離溝を形成して第１の電極層を複数の領域に分離し、第１の電極層および分離溝に露出された基板の表面を覆うように、光電変換層および第２の電極層を順次積層して積層体を形成し、分離溝に平行かつ第１の電極層表面位置に至る深さの開口溝部を形成し、開口溝部に接続部を形成することが好ましい。

集積化太陽電池の断面模式図 集積化太陽電池の製造工程を示す断面模式図（その１） 集積化太陽電池の製造工程を示す断面模式図（その２） 集積化太陽電池の製造工程におけるレーザスクライブ工程を示す断面図 スクライブにより生じたセル断面をセル上方やや斜め方向から撮影した電子顕微鏡写真

本発明の集積化太陽電池の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。各図において、各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。

図１は、本発明の実施形態に係る集積化太陽電池１の平面模式図であり、図２は断面模式図である。
図１および図２に示すように、集積化太陽電池１は基板１０上に短冊状の複数の光電変換素子（セル）Ｃが複数配列され、これらが直列接続されてなる。また、直列接続されたセルの一端および他端には、太陽電池セルで発生した電力を外部に取り出すために、それぞれ第１の導電部材５０および第２の導電部材５２が備えられている。

集積化太陽電池１は、表層が絶縁層１０ａである基板１０上に、第１の電極層としての下部電極層１２、化合物半導体からなる光電変換層１３、バッファ層１４および第２の電極層としての透明電極層１６が順に積層され、その積層体に設けられた２本のストライプ状の溝部２２、２３により、複数のセルＣに分離され、２本の溝部２２、２３を挟んで隣り合うセルＣの一方のセルの透明電極層１６と、他方のセルの下部電極層１２とを電気的に接続する接続部４０が一方の溝部２２に形成されることにより、セルＣが直列接続されて集積化されている。各セルＣにおいて、光電変換層１３の構成によっては、必ずしもバッファ層１４を設ける必要はない。また、バッファ層１４と透明電極層１６との間に窓層が備えられて入れもよい。

下部電極層１２は、基板１０の長手方向Ｌに、所定の間隔に複数設けられた分離溝２１により、隣り合う下部電極層１２と互いに分離されている。なお、分離溝２１は、基板１０の表面（絶縁層１０ａ）に達する溝であり、その幅は、例えば、５０μｍである。この分離溝２１には光電変換層１３が埋め込まれている。

溝部２２、２３は、分離溝２１に平行にかつ、ほぼ下部電極層１２の表面位置となる深さに形成されている。２つの溝部２２、２３の間には、積層体の一部が後述するストッパ部２４として残置されている。溝部２２、２３の幅は、同じ幅であっても、大きく異なっていてもよいが、例えば、両者共に５０μｍである。

なお、分離溝２１は、光電変換に寄与しないロス部分を抑制するためにはセル間の電気的に切断が確保できている範囲でできるだけ幅が狭く壁面近傍に位置していることが望まれる。同様に、分離溝２２及び２３の幅も分離溝２２と２３の間隔も電気的な接続及び切断が確保できている範囲でできるだけ狭くすることが望まれる。

図２に示すように、溝部２２に形成されている接続部４０は、金属導電層４１と、金属導電層４１を覆うように形成された透明導電層４２とから構成されている。

金属導電層４１は、透明導電層と比較して高い導率を有する金属からなるものであればよい。特には金、銀、銅、ニッケルまたはアルミニウムを含むことが好ましく、金、銀、または銅を含むことが更に好ましい。金属導電層４１は、これらの金属を含有する金属インク（金属ペースト）を塗布することにより形成される。

透明導電層４２は、透明な金属酸化物からなるものであることが好ましい。特にインジウム、あるいは亜鉛を含むものであることが好ましく、具体的には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、ドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを用いることができる。

直列接続された複数の太陽電池セルＣの両端に配置されている第１の導電部材５０および第２の導電部材５２は、太陽電池セルで発生した電力を外部に取り出すためのものである。

第１の導電部材５０および第２の導電部材５２は、例えば、細長い帯状の部材であり、基板１０の幅方向に略直線状に伸びて、それぞれ右端、あるいは左端の下部電極層１２上に接続されている。また、図２に示すように、第１の導電部材５０および第２の導電部材５２は、例えば、銅リボン５０ａ、５２ａがインジウム銅合金の被覆材５０ｂ、５２ｂで被覆されたものである。第１の導電部材５０および第２の導電部材５２は、超音波半田、導電性接着剤、あるいは導電性テープ等により下部電極層１２に接続されている。
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。

本構成の集積化太陽電池１では、太陽電池セルＣに、透明電極層１６側から光が入射されると、この光が透明電極層１６およびバッファ層１４を通過し、光電変換層１３で起電力が発生し、例えば、透明電極層１６から下部電極層１２に向かう電流が発生する。集積化太陽電池１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、太陽電池１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Ｃの層構成、接続構成等に応じて適宜変わるものである。

以下に、集積化太陽電池の製造方法の実施形態を図３および図４に基づいて説明する。図３および図４は製造工程を示す一部の模式断面図であり、２つのセルＣの一部およびその間の溝部２２，２３を含む集積化構造の要部を示している。

まず、所定の大きさの少なくとも表面が絶縁性である基板１０を用意する。この基板１０は、例えば、アルミニウム基材の表面に陽極酸化膜１０ａを備えたものである。
その形状および大きさ等は適用される集積化太陽電池１の大きさ等に応じて適宜決定すればよく、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。

最初に、図３のａに示すように、基板１０の表面に第１の電極層として下部電極層１２を形成する。

次に図３のｂに示すように、下部電極層１２に基板１０の表面が底部に露出する分離溝２１を形成し、下部電極層１２を複数の領域に分離する。この分離溝２１の形成はレーザスクライブにより行うことが好ましい。
下部電極層１２が熱履歴を受ける前（光電変換層を形成する前）に分離溝２１を形成するので、下部電極層がＭｏ等の熱履歴により硬化する材料からなる場合であっても、比較的低いパワーでスクライブを行うことができる。レーザを用いた場合には、比較的大きいパワーを用いる場合には基板を損傷させてしまうという問題があるが、このように、光電変換層を形成する前に分離溝２１を形成すれば、基板を損傷させるという問題は生じない。

次に図３のｃに示すように、下部電極層１２および分離溝２１の底部に露出した基板１０の表面を覆うように、光電変換層１３、バッファ層１４および第２の電極層としての透明電極層１６を順次積層して積層体Ｓを形成する。
このように、光電変換層１３から透明電極層１６の積層工程中にスクライブ工程が不要であることから、製造工程を煩雑化させることなく、生産効率を向上させることができる。

次に、図４のｄに示すように、分離溝２１に平行かつ下部電極層１２の表面位置に至る深さの溝部２２および溝部２３を形成する。このとき、溝部２２、２３間の積層体Ｓの一部がストッパ部２４となる。例えば、所望の開口溝部形成位置に、積層体Ｓ上方から所定の間隔で下部電極層１２の表面位置に至る深さの２本の溝部２２、２３を形成することにより、この２本の溝部２２、２３間に積層体Ｓの一部が残置された構成とすることができる。なお、形成された溝部２２、２３の底部には、下部電極層１２が露出している。この溝部２２、２３はいかなる方法で形成しても良いが、例えば、メカニカルスクライブにより形成することができる。

なお、本実施形態においては、溝部２２、２３の間に積層体の一部からなるストッパ部２４として光電変換層１３、バッファ層１４および透明電極層１６が残されたものとなっているが、このストッパ部２４は、光電変換層１３のみであってもよく、隣接したセル間が電気的に絶縁されていれば一方の溝部２２のみとし、他方の溝部２３およびストッパ部２４を備えない構成としてもよい。

次に、図４のｅに示すように、例えば、インクジェット法を用いて、金属インク（金属ペースト）を、一方のセルＣの肩部分（壁面位置の上方）にインクを打滴することにより、一方の太陽電池セルＣの透明電極層１６から、第１の溝部２２内に露出されている他方の太陽電池セルＣの下部電極層１２に及ぶ範囲に金属インクを塗布する。

次に、金属導電層４１を覆うように透明導電層４２を形成する。例えば、インクジェット法を用いて、透明導電インクを金属導電層４１上に打滴し、透明導電性インクに応じた熱硬化処理または光硬化処理を施す。これにより透明導電層４２を形成することができる。
このようにして、金属導電層４１および透明導電層４２からなる接続部４０が形成される。

透明導電インク打滴時に、透明導電インクは、ストッパ部２４により堰きとめられて第２の溝部２３側に広がるのを抑制される。すなわち、接続部４０は第１の溝部２２内に形成されて、第２の溝部２２側には広がることがないので、接続部４０は他方の太陽電池セルＣの壁面に接触しない。したがって隣接するセル間の短絡（ショート）は防止されている。

金属導電層４１が付与された部分は光の透過率が格段に落ち、光電変換に寄与しない部分となることから、金属導電層４１は、セルの透明電極１６の表面にはなるべく形成しないことが望まれる。あるいは、セルの透明電極１６上に形成される場合であっても、なるべく範囲を狭めることが望まれる。

このように、光電変換に寄与する面積（発電面積）を狭めないように、セル並び方向（セルの長さ方向に垂直な方向）の金属導電層の線幅の広がりを抑制するためには、インク使用量自体を減らす必要がある。一方で、インク使用量を減らすと直列抵抗が増すという問題がある。

上述の通り、素子分離の溝部２２を形成するためにメカニカルスクライブを行うと、そのスクライブ溝（溝部）の壁面には荒れが生じる。図５は、ＣＩＧＳ系太陽電池の製造工程におけるスクライブ溝の壁面の電子顕微鏡写真である。スクライブ溝の壁面は微視的には決して滑らかな面ではなく、多数の凹凸を有する非常に荒れた面となっている様子が分かる。図５において、平坦に見える部分はＭｏからなる下部電極層表面である。図５の下部電極層上に立設する壁面のうち下層の大きめの凹凸部分がＣＩＧＳからなる光電変換層であり、その上の断面柱状であり表面部分に見える小さい凹凸面はＡＺＯからなる透明電極層である。

接続部として、セル表面の肩部に沿って壁面を覆うように金属導電層を形成する場合、スクライブ溝の壁面にはメカニカルスクライブにより生じた凹凸が存在することおよび金属導電層が細かい粒状層からなることにより、金属導電層が部分的に断線して金属導電層の直列抵抗が高くなったり、断線したりすることがある。

特に、金属導電層の線幅の広がりを抑えるために、金属ペーストの使用量を抑えようとすると、この金属導電層の部分断線による抵抗の増加が大きくなり、より断線する確率が高くなってしまう。
この金属導電層を覆うように、透明導電層を形成することにより、金属導電層の断線部を透明導電層によりカバーすることができ、全体的な抵抗を下げることができる。透明導電材料はＡｇ等の金属と比較してやや導電率が低いが、線幅を広くしても光を透過するため、発電面積を低下させる要因とはならない。

このように、本発明の集積化太陽電池は、接続部を導電性の高い金属導電層と、透光性の高い透明導電層とから構成しており、その製造において、金属導電層はインク使用量を少なくして線幅の広がりを抑制し、発電面積を低減させないように形成するものとし、透明導電層は、その金属導電層を覆うように配置して金属導電層の断線部分を補完するように十分なインク量で塗布形成している。

従って、本発明の集積化太陽電池は、接続部を透明導電層のみで形成していた場合と比較して抵抗率を下げることができ、また、接続部を金属層のみで形成していた場合と比較して発電面積を増加させることができるので、結果としていずれの場合と比較しても光電変換効率を増加させることができる。

なお、メカニカルスクライブにより形成される溝は、上述の通り、壁面が平面視において直線でなく凹凸を有するものとなることから、スクリーン印刷などによるインク塗布より、マスクを用いないインクジェットあるいはディスペンサー法などの印刷法の方が各溝の形状に合わせて調整しながら壁面に沿ってインクを塗布できるため適する。

なお、金属導電層４１を透明導電層４２で覆うことにより金属粒子のマイグレーションを防止することができ、マイグレーションによる効率の低下を防止することができる。特に金属粒子が銀（Ａｇ）である場合、マイグレーションの発生が顕著であり、マイグレーションを防止することにより効率低下防止の効果は高い。

また、上述の本実施形態の製造方法においては、下部電極のスクライブ工程後、太陽電池セルを構成する他の層を有する積層体Ｓを連続的に形成し、溝部２２、２３およびストッパ部２４を形成して太陽電池セルに分離して、各太陽電池セルを電気的に接続することにより、比較的少ない工程で集積化構造を実現することができ、従来の３つのスクライブ工程を成膜工程と交互に行う場合と比較して、生産効率を高くすることができる。また、光電変換層の形成前に下部電極のスクライブを行うようにしたことから、下部電極のスクライブに必要なパワーを抑制することができ、高出力パワーによる基板の損傷を防止することができるため、歩留まりを向上させることができる。

上記製造方法により、集積化太陽電池、所謂太陽電池サブモジュールを製造することができる。
その後、集積化太陽電池の両端のセルに電力取出し配線を形成し、カバーガラス、保護フィルム等を取り付けて、太陽電池モジュールを製造することができる。

以下に上述の各実施形態に好適な基板および各層の具体例について説明する。

（基板）
基板１０としては、ガラス、ポリイミド等の絶縁基板、表面に絶縁層が形成されたステンレス等の金属基板など、少なくとも表面が絶縁層であれば特に制限されない。
可撓性基板としては、Ａｌを主成分とするＡｌ基材の少なくとも一方の面側にＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする陽極酸化膜（絶縁膜）が形成された陽極酸化基板、Ｆｅを主成分とするＦｅ材の少なくとも一方の面側にＡｌを主成分とするＡｌ材が複合された複合基材の少なくとも一方の面側にＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板、Ｆｅを主成分とするＦｅ材の少なくとも一方の面側にＡｌを主成分とするＡｌ膜が成膜された基材の少なくとも一方の面側にＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板などが好ましい。さらに、陽極酸化膜上に、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）層が設けられたものであってもよい。ソーダライムガラス層を備えることにより、光電変換層にＮａを拡散させることができる。光電変換層がＮａを含むことにより、光電変換効率をさらに向上させることができる。

（下部電極層）
下部電極層１２の主成分としては特に制限されず、Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，及びこれらの組合せが好ましく、Ｍｏが特に好ましい。下部電極層１２の膜厚は制限されず、２００〜１０００ｎｍ程度が好ましい。例えば、基板上にスパッタ法により成膜することができる。
この下部電極層１２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、下部電極層１２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。

（光電変換層）
光電変換層１３の主成分としては特に制限されず、高い光電変換効率が得られることから、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であることが好ましく、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種の化合物半導体であることがより好ましい。

光電変換層１３の主成分としては、
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種の化合物半導体であることが好ましい。

上記化合物半導体としては、
ＣｕＡｌＳ₂，ＣｕＧａＳ₂，ＣｕＩｎＳ₂，
ＣｕＡｌＳｅ₂，ＣｕＧａＳｅ₂，
ＡｇＡｌＳ₂，ＡｇＧａＳ₂，ＡｇＩｎＳ₂，
ＡｇＡｌＳｅ₂，ＡｇＧａＳｅ₂，ＡｇＩｎＳｅ₂，
ＡｇＡｌＴｅ₂，ＡｇＧａＴｅ₂，ＡｇＩｎＴｅ₂，
Ｃｕ（Ｉｎ，Ａｌ）Ｓｅ₂，Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）₂，
Ｃｕ_1-zＩｎ_1-xＧａ_xＳｅ_2-yＳ_y（式中、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦２，０≦ｚ≦１）（ＣＩ（Ｇ）Ｓ），
Ａｇ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂，およびＡｇ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）₂等が挙げられる。

また、Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳ_４，Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳｅ_４，Ｃｕ_２ＺｎＳｎ（Ｓ，Ｓｅ）_４であってもよい。
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,（Ｃｄ，Ｚｎ）Ｔｅ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１３の膜厚は特に制限されず、１．０〜４．０μｍが好ましく、１．５〜３．５μｍが特に好ましい。

光電変換層１３の成膜方法も特に制限はなく、真空蒸着法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法等により成膜することができる。

（バッファ層）
バッファ層１４は、化学浴析出法（ＣＢＤ法）により好適に形成することができる。バッファ層１４の膜厚は特に制限されず、１０ｎｍ〜２μｍが好ましく、１５〜２００ｎｍがより好ましい。バッファ層１４は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、Ｚｎ（Ｓ、Ｏ）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。

（窓層）
既述の通り、上記実施形態においては、バッファ層１４と透明電極層１６との間に絶縁層（所謂、窓層）を備えていてもよい。この絶縁層は、光励起された電子、ホールの再結合を阻害し、発電効率向上に寄与するものである。絶縁層の組成も特に制限ないが、ｉ−ＺｎＯ等が好ましい。膜厚は特に制限されず、１０ｎｍ〜２μｍが好ましく、１５〜２００ｎｍがより好ましい。成膜方法は、特に制限されないが、スパッタ法やＭＯＣＶＤ法が適している。一方で、バッファ層１４を液相法により製造する場合、製造プロセスを簡易にするためには液相法を用いることも好ましい。

（透明電極層）
透明電極層１６は、光を取り込むと共に、下部電極層１２と対になって、光電変換層１３で生成された電流が流れる電極として機能する層である。透明電極層１６の組成は特に制限されず、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｇａ、ＺｎＯ：Ｂ等のｎ−ＺｎＯ等が好ましい。透明電極層１６の膜厚は特に制限されず、５０ｎｍ〜２μｍが好ましい。透明電極層１６の成膜方法としては特に制限されないが、窓層と同様、スパッタ法やＭＯＣＶＤ法が適している。一方で、製造プロセスを簡易にするためには液相法を用いることも好ましい。

以上は、主として太陽電池セルの光電変換層として、化合物半導体を用いた場合に適する材料および層構成について説明した。
本発明は、太陽電池セルの光電変換層として、上述のような化合物半導体系以外を用いてもよい。例えば、光電変換層として、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）、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を用いてもよい。そして、光電変換層の種類に応じた層構成の太陽電池セルを構成すればよい。

上記実施形態においては、基板上に設けられる第１の電極層を下部電極として不透明な材料から構成し、光電変換層の上に形成される第２の電極が透明な構造のサブサブストレート型と呼ばれる構造の太陽電池について説明したが、第１の電極層を透明電極とし、第２の電極層を不透明な電極で構成するスーパーストレート型の太陽電池に対しても本発明は適用可能である。
但し、本発明の製造方法は、第１の電極層が金属等からなり、熱履歴により硬化するようなものである構成のサブストレート型の構造の太陽電池の製造の際に、高い効果を奏するものである。

以下、本発明の集積化太陽電池の実施例および比較例を説明する。

１００μｍ厚ステンレス（ＳＵＳ）−３０μｍ厚Ａｌ複合基材上のＡｌ表面にアルミニウム陽極酸化膜（ＡＡＯ）が形成された陽極酸化基板１０のＡＡＯ表面にソーダライムガラス（ＳＬＧ）層が形成された基板を用いた。

まず、上記基板１０上に、スパッタ法で下部電極層１２としてＭｏ電極層を形成した。次に、３ｍｍ間隔でＭｏ電極層をレーザスクライブ法でスクライブして幅３０μｍの分離溝２１を形成した。

Ｍｏ電極層および分離溝に露出する基板上に膜厚２．５μｍのＣｕ（Ｉｎ_0.7Ｇａ_0.3）Ｓｅ₂層を３段階法により成膜した。
次に、ＫＣＮ１０％水溶液の入った反応槽を用意し、基板上に成膜されたＣＩＧＳ層の表面を室温にて３分間ＫＣＮ水溶液に浸漬させてＣＩＧＳ層表面の不純物除去を行った。
取り出した後に十分に水洗を行った。ＣＢＤ法によりＣｄＳ層を５０ｎｍ形成したのち、ＺｎＯ：Ａｌ膜をスパッタ法により形成した。

次に、メカニカルスクライブ法で分離溝に平行な２本の溝部２２、２３を形成した。溝部２２、２３の幅は、共に５０μｍとした。分離溝２１と２２の間隔は５μｍとし、分離溝２２と２３の間隔は５０μｍとした。

インクジェット法により、金属インクの塗布を行った。金属インクとしては、ハリマ化成社製銀インクＮＰＳ−ＪＬを使用した。
その後、１５０℃×３０分焼成を行い、金属導電層を形成した。

さらに、金属導電層上に金属導電層を覆うように透明導電インクをインクジェット法により塗布した。透明導電インクとしてアルバック社製ＩＴＯナノメタルインクを用いた。
その後、減圧下（８Ｐａ）で２５０℃×３０分焼成し、その後大気中で２５０℃×３０分焼成し、金属導電層とそれを覆う透明導電層からなる接続部を形成した。

以上の工程により実施例および比較例の集積化太陽電池を作製した。

実施例１では、上記において透明導電インクに含有される透明な金属酸化物をＩＴＯとした。

比較例１では、金属接続部を形成することなく、透明導電接続部のみからなる接続部を形成した。また、このとき、透明導電インクに含有される透明な金属酸化物をＩＴＯとした。
比較例２では、金属接続部のみからなり、透明導電接続部を備えない接続部を形成した。
いずれにおいても金属インクとしては、ハリマ化成社製銀インクＮＰＳ−ＪＬを用いた。

なお、参考例として、上記作製工程において、ＣＢＤ法によるＣｄＳ層成膜後、分離溝２１（スクライブラインＰ１）に平行に下部電極層表面に至るスクライブラインＰ２を形成し、ＺｎＯ：Ａｌ膜からなる透光性導電層を積層し、透光性導電層から下部電極層表面に至るスクライブラインＰ３を形成する、３段階のスクライブ処理を行う方法により集積化光電変換素子を作製した。

実施例１、比較例１、２および参考例についてそれぞれ３素子作製した。

＜光電変換効率の測定方法＞
各実施例および比較例の太陽電池について、ソーラーシミュレーターを用いて、Ａｉｒ Ｍａｓｓ（ＡＭ）＝１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の擬似太陽光を用いた条件下で、光電変換効率を測定した。なお、光電変換効率の測定は光照射を３０分実施した後に行った。各実施例および比較例についての変換効率を評価した結果を表１に示す。参考例の３素子についての光電変換率の平均値に対し、実施例、比較例の各素子毎に評価した。参考例の光電変換率平均値に対して９０％以上であれば良（Ａ）、６０〜９０％であれ不良（Ｂ）、６０％未満であれば極めて不良（Ｃ）と評価した。

実施例１は、いずれの素子についても透明導電層のみの比較例１および金属導電層のみの比較例２の素子と比較して光電変換効率の増加が認められた。

１ 集積化太陽電池（太陽電池サブモジュール）
１０ 基板
１０ａ 絶縁層
１２ 下部電極層（第１の電極）
１３ 光電変換層
１４ バッファ層
１５ 窓層
１６ 透光性導電層（第２の電極）
２１ 下部電極分離溝
２２、２３ 溝部
４０ 接続部
４１ 金属導電層
４２ 透明導電層
Ｃ セル（光電変換素子）

Claims (8)

1. 基板上に複数の光電変換素子が配列され直列接続されてなる集積化太陽電池であって、
   少なくとも表面が絶縁性である基板と、
   該基板上に形成された、第１の電極層、光電変換層および第２の電極層がこの順に積層されてなる複数の光電変換素子と、
   隣接する前記光電変換素子のうち一方の第２の電極層と他方の第１の電極層とを電気的に接続する接続部とを有し、
   前記接続部が、前記一方の第２の電極層から前記他方の第１の電極層に亘って金属インクが塗布されて形成された金属導電層と、該金属導電層を覆うように透明導電インクが塗布されて形成された透明導電層とからなるものであることを特徴とする集積化太陽電池。
2. 前記金属導電層を構成する金属が銀、金または銅であることを特徴とする請求項１記載の集積化太陽電池。
3. 前記透明導電層がインジウムまたは亜鉛を含むものであることを特徴とする請求項１または２記載の集積化太陽電池。
4. 基板上に複数の光電変換素子が配列され直列接続されてなる集積化太陽電池の製造方法であって、
   少なくとも表面が絶縁性である基板上に、第１の電極層、光電変換層および第２の電極層がこの順に積層してなる光電変換素子を複数形成し、
   隣接する前記光電変換素子のうち一方の第２の電極層から他方の第１の電極層に亘って金属インクを塗布し、該金属インクを覆うように透明導電インクを塗布することにより、前記一方の第２の電極層と前記他方の第１の電極層とを電気的に接続する接続部を形成することを特徴とする集積化太陽電池の製造方法。
5. 前記金属インクとして、銀、金または銅を含む金属インクを用いることを特徴とする請求項４記載の集積化太陽電池の製造方法。
6. 前記透明導電インクとして、インジウムまたは亜鉛を含む透明導電インクを用いることを特徴とする請求項４または５記載の集積化太陽電池の製造方法。
7. 前記金属インクおよび前記透明導電インクの塗布をインクジェットまたはディスペンサーで行うことを特徴とする請求項４から６いずれか１項記載の集積化太陽電池の製造方法。
8. 前記複数の光電変換素子を、前記基板上に前記第１の電極層を形成し、該第１の電極層に前記基板の表面が底部に露出した分離溝を形成して該第１の電極層を複数の領域に分離し、前記第１の電極層および前記分離溝に露出された前記基板の表面を覆うように、前記光電変換層および前記第２の電極層を順次積層して積層体を形成し、前記分離溝に平行かつ前記第１の電極層表面位置に至る深さの溝部をメカニカルスクライブにより形成することにより形成し、
   前記溝部に前記接続部を形成することを特徴とする請求項４から７いずれか１項記載の集積化太陽電池の製造方法。