JP2014060356A - Thin film solar cell and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルム基板上に金属電極層と光電変換層と透明電極層とを積層してなる薄膜太陽電池とその製造方法に関するものであり、特に金属電極層の少なくとも一部にモリブデンを用いた薄膜太陽電池に関する。 The present invention relates to a thin film solar cell in which a metal electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode layer are laminated on a film substrate, and a method for producing the same, and in particular, molybdenum is used for at least a part of the metal electrode layer. The present invention relates to a thin film solar cell.
薄膜太陽電池には、SCAF(Series Connection through Apertures formed on Film)と呼ばれる直列接続構造を用いたものがある。この直列接続構造では、レーザーパターニング処理により複数の領域に分割された薄膜太陽電池が形成され、基板を貫通する複数の貫通孔によって分割された複数の薄膜太陽電池を直列接続するようになっている。
図5は、従来のSCAF型薄膜太陽電池の平面図である。また、図6は、図5のA−A線断面図であり、図7は、図5のB−B線断面図である。
Some thin film solar cells use a series connection structure called SCAF (Series Connection through Structures formed on Film). In this series connection structure, a thin film solar cell divided into a plurality of regions is formed by laser patterning, and a plurality of thin film solar cells divided by a plurality of through holes penetrating the substrate are connected in series. .
FIG. 5 is a plan view of a conventional SCAF type thin film solar cell. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
図6及び図7に示すように、従来のSCAF型薄膜太陽電池21は、絶縁性基板22を備えている。絶縁性基板22の両面22a,22bには、金属電極層23が形成されている。ここで、絶縁性基板22の一方の面22a上の金属電極層23は、裏面電極層23aとして機能し、絶縁性基板22の他方の面22b上の金属電極層23は、第1の背面電極層23bとして機能する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the conventional SCAF type thin film
また、図6及び図7に示すように、裏面電極層23aには、光電変換層24と透明電極層25とが当該順で積層されている。一方、第1の背面電極層23bには、第2の背面電極層26が積層されている。
Moreover, as shown in FIG.6 and FIG.7, the
また、図6及び図7に示すように、絶縁性基板22には、絶縁性基板22を貫通する第1の貫通孔27が設けられ、透明電極層24と第2の背面電極層26とが、第1の貫通孔27を介して電気的に接続されている。また、図6に示すように、絶縁性基板22には、絶縁性基板22を貫通する第2の貫通孔28が設けられ、裏面電極層23aと第1の背面電極層23bとが、第2の貫通孔28を介して電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図5に示すように、絶縁性基板22の一方の面22aに積層された層は、第1のパターニングライン29で分割され、絶縁性基板22の他方の面22bに積層された層は、第2のパターニングライン30で分割されている。これにより、絶縁性基板22上の積層された層が、複数のユニットセルに分割される。
As shown in FIG. 5, the layer stacked on one
ここで、第1のパターニングライン29及び第2パターニングライン30は、絶縁性基板22において互い違いに配置されている。絶縁性基板22の両面22a,22bの電極層の分離位置を互いにずらし、且つ絶縁性基板22の両面22a,22bの電極層を第2の貫通孔28で接続することにより、隣接するユニットセルが直列で接続される構造となっている。
Here, the
一方、特許文献1には、従来のSCAF型薄膜太陽電池の別の例が開示されている。特許文献1の薄膜太陽電池において、電気絶縁性樹脂からなるフィルム基板の一方の面には、第1電極層と、光電変換層と、第2電極層とが積層され、フィルム基板の反対側(裏面)には、第3電極層と、第4電極層とが積層されている。そして接続孔の周囲において、透明電極が接続孔を囲う形で、レーザ光の照射により、分離溝が形成されている。
On the other hand,
特許文献2には、薄膜太陽電池を歩留まりよく製造するために、刃先により電極分離用の溝を加工することが記載されている。
しかしながら、上述の図5及び特許文献1の構成では、以下のような問題が生じる。
まず、図5の構成では、第2の貫通孔28において透明電極層25と第2の背面電極層26とが接触しないように、透明電極層26を形成する際には、第2の貫通孔28の近傍にマスク処理を行っていた。したがって、図7(b)に示すように、第2の貫通孔28の近傍には、透明電極層25が形成されない。そのため、従来の構成では、透明電極層25の有効面積が制限されていた。第2の貫通孔28は、第1及び第2の背面電極層23b,26の電気抵抗を考慮して一定間隔をあけて配置される。よって、絶縁性基板22上において透明電極層25が形成できない領域が一定の間隔で設けられることになる。したがって、透明電極層25の有効面積が小さくなり、これに比例して薄膜太陽電池21の出力も低下してしまうという問題があった。
However, in the configuration of FIG. 5 and
First, in the configuration of FIG. 5, when forming the
また、第2の貫通孔28の近傍をマスク処理するので、絶縁性基板22上の透明電極層25などと、マスクとが接触することにより、絶縁性基板22上の透明電極層25などが損傷する可能性があった。このように絶縁性基板22上にある層が損傷すると、リーク電流などが増加することになり、薄膜太陽電池21を製造する際の不良率が増加してしまうという問題もあった。
Further, since the vicinity of the second through
また、特許文献1に開示された構成では、接続孔の周囲にレーザで分離溝を形成している。このレーザで分離溝を形成する場合、透明電極の厚さが100nm以下と薄い場合には加工は可能である。しかし、例えば化合物系の太陽電池のように膜厚が厚くなり、200〜2000nmになると必要なレーザのエネルギーが高くなり加工装置の価格が高くなる、制御するエネルギーの精度を高くする必要が生じる、などの問題が生ずる。
In the configuration disclosed in
一方でCIGS太陽電池については特許文献2に示すように、分離ラインの加工を刃状の加工部を走査して行われてきたが、直線状の加工にのみ使用されてきた。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、接続孔周囲の透明電極層に分離溝を形成して有効面積を広げて薄膜太陽電池の出力を増加させる手段として、簡易的に構成できる薄膜太陽電池とその製造方法を提供することにある。
On the other hand, as shown in
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is as means for increasing the output of a thin-film solar cell by forming a separation groove in the transparent electrode layer around the connection hole to increase the effective area. An object of the present invention is to provide a thin-film solar cell that can be simply configured and a method for manufacturing the same.
上記の課題を解決するために、本発明によれば、
絶縁性基板の一方の面には、少なくとも一部にモリブデンを含む裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第1の背面電極層と第2の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第2の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第1の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第1の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第2の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、
前記第2の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、刃体の走査(回転)による溝により分離されており、前記透明電極層と前記第2の背面電極層とが、電気的に絶縁されていることとする。
In order to solve the above problems, according to the present invention,
On one surface of the insulating substrate, a back electrode layer containing at least part of molybdenum, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode layer are laminated in this order, and the other surface of the insulating substrate has a first electrode A back electrode layer and a second back electrode layer are stacked in this order, and the insulating substrate is formed into a plurality of unit cells by alternately forming patterning lines on the layers stacked on both sides of the insulating substrate. The transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically connected via a first through hole penetrating the insulating substrate, and the back electrode layer and the first back electrode are divided. In a thin film solar cell in which layers are electrically connected via a second through hole penetrating the insulating substrate, and adjacent unit cells are connected in series,
The transparent electrode layer around the second through-hole is separated by a groove formed by scanning (rotation) of a blade, and the transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically insulated. Suppose that
また、本発明によれば、
絶縁性基板に第2の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面に少なくとも一部にモリブデンを含む裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第1の背面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層及び前記第1の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第1の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第2の背面電極層を積層するステップと、
前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、
少なくとも前記透明電極層に刃体を走査(回転)させて、該透明電極層を前記第2の貫通孔の周囲で分割し、前記透明電極と前記第2の背面電極とを電気的に絶縁するステップと、
を含むこととする。
この製造方法は、従来のレーザを用いた方法ではなく、刃体を貫通孔周囲を走査することによって透明電極を除去して行うものである。刃体はモリブデンが硬いため(モリブデンのビッカース硬度は1530MPaである)に電極上部の透明電極及び発電層のみを一部除去して加工できる。
Moreover, according to the present invention,
Forming a second through hole in the insulating substrate;
Forming a back electrode layer containing molybdenum at least in part on one surface of the insulating substrate, and forming a first back electrode layer on the other surface of the insulating substrate;
After forming the back electrode layer and the first back electrode layer, forming a first through hole in the insulating substrate;
Laminating a photoelectric conversion layer and a transparent electrode layer in this order from one surface side of the insulating substrate, and laminating a second back electrode layer from the other surface side of the insulating substrate;
Forming alternating patterning lines for layers laminated on both sides of the insulating substrate, and dividing the insulating substrate into a plurality of unit cells;
At least the transparent electrode layer is scanned (rotated) with a blade, the transparent electrode layer is divided around the second through hole, and the transparent electrode and the second back electrode are electrically insulated. Steps,
Is included.
This manufacturing method is not a method using a conventional laser, but is performed by removing a transparent electrode by scanning a blade body around a through hole. Since the blade is hard in molybdenum (molybdenum has a Vickers hardness of 1530 MPa), it can be processed by removing only a part of the transparent electrode and the power generation layer above the electrode.
また本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記刃体を刃体ツールの軸の周囲を回転させると共に、太陽電池に押し付けて行う。
更に本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記刃体が複数、刃体ツールの同一の軸の周囲に設置されていることを特徴とする。
According to the method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention, the blade is rotated around the axis of the blade tool and pressed against the solar cell.
Furthermore, according to the method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention, a plurality of the blade bodies are provided around the same axis of the blade body tool.
また本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、刃体ツールを複数個備えた加工部を設け、複数の加工を同時にすることで処理を更に高速化する。
また、加工部を、加工部の移動用の軸を用いて、ステッピングロール方式により、間歇的に移動させることにより、溝の穿孔を行う。なお、間歇的に移動する際には、加工部が絶縁性基板にぶつからないように、加工部を退避させておく。
Moreover, according to the manufacturing method of the thin film solar cell of this invention, the processing part provided with two or more blade tools is provided, and a process is further speeded up by carrying out several processes simultaneously.
Further, the processing unit is intermittently moved by a stepping roll method using a shaft for moving the processing unit, thereby piercing the groove. In addition, when moving intermittently, the processed part is retracted so that the processed part does not hit the insulating substrate.
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記光電変換層は、アモルファス半導体或いは微結晶を含むアモルファス半導体、化合物系(カルコパイライト系)の太陽電池のいずれかである。 According to the thin film solar cell of the present invention, the photoelectric conversion layer is either an amorphous semiconductor, an amorphous semiconductor containing microcrystals, or a compound (chalcopyrite) solar cell.
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記絶縁性基板が、フィルム材料から形成されている。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記フィルム材料が、ポリイミド又はポリアミドイミド又はポリエチレンナフタレートの耐熱性フィルムである。
Moreover, according to the manufacturing method of the thin film solar cell of this invention, the said insulating substrate is formed from the film material.
Moreover, according to the manufacturing method of the thin film solar cell of this invention, the said film material is a heat resistant film of a polyimide, a polyamideimide, or a polyethylene naphthalate.
本発明に係る薄膜太陽電池によれば、透明電極を、第2の貫通孔の周囲で、刃体を用いて分離することで、透明電極層の有効面積を広げて薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。 According to the thin film solar cell according to the present invention, the transparent electrode is separated around the second through-hole by using a blade, so that the effective area of the transparent electrode layer is increased and the output of the thin film solar cell is increased. Can be made.
この構成を採用することで加工溝を裏面電極部分で止めることが容易に出来る。また更にレーザ光で加工溝を形成する場合のような、光電変換層の熱ダメージによるショートも防ぐこともできる。 By adopting this configuration, the processing groove can be easily stopped at the back electrode portion. Furthermore, a short circuit due to thermal damage of the photoelectric conversion layer as in the case of forming a processing groove with a laser beam can also be prevented.
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記絶縁性基板が、フィルム材料から形成されているので、搬送用のロールで絶縁性基板を搬送する方式(例えば、ロールツーロール方式、ステッピングロール方式)で製造することができ、効率的に薄膜太陽電池の製造を行うことができる。 Moreover, according to the thin film solar cell of the present invention, since the insulating substrate is formed of a film material, a method of transporting the insulating substrate with a transporting roll (for example, a roll-to-roll method, a stepping roll method) The thin film solar cell can be efficiently manufactured.
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、透明電極が第2の貫通孔を囲う形で分離されることで、透明電極と裏面電極が絶縁する工程を含むので、従来のように第2の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなり、薄膜太陽電池の製造時の発電面積拡大効果が向上する。 加えて、第2の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと基板上の層とが接触して基板上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池を製造する際の不良率を低下させることができる。 In addition, according to the method for manufacturing a thin film solar cell of the present invention, since the transparent electrode is separated so as to surround the second through-hole, the transparent electrode and the back electrode are insulated. It is not necessary to perform mask processing in the vicinity of the second through hole, and the power generation area expansion effect at the time of manufacturing the thin film solar cell is improved. In addition, since it is not necessary to perform mask processing in the vicinity of the second through hole, the mask and the layer on the substrate do not come into contact with each other and the layer on the substrate is not damaged. Thereby, leak current does not increase in the thin film solar cell, and the defect rate when manufacturing the thin film solar cell can be reduced.
しかも、第2の貫通孔の周囲で透明電極が分離されて、発電領域下における透明電極層と背面電極層が分離されるため、第2の貫通孔における絶縁性も確保することができる。
加工には刃体を用いることで溝を発電層までで止め、更に発電層への熱によるダメージを抑制することができる。
In addition, since the transparent electrode is separated around the second through hole and the transparent electrode layer and the back electrode layer under the power generation region are separated, the insulating property in the second through hole can be ensured.
By using a blade for processing, the groove can be stopped up to the power generation layer, and damage to the power generation layer due to heat can be suppressed.
また穴の周囲を分離するため、軸の周りを刃体を回転させて加工すると良い。更には複数の刃体を同一の軸の周りに設けた刃体ツールを回転させて加工時間を短縮することができる。 Moreover, in order to isolate | separate the circumference | surroundings of a hole, it is good to process by rotating a blade body around an axis | shaft. Furthermore, the machining time can be shortened by rotating a blade tool provided with a plurality of blades around the same axis.
刃体ツールを複数個設けることでも加工時間を短縮することができる。
加えて、刃体ツールを複数個備えた加工部を、加工部の移動用の軸を用いて、ステッピングロール方式により、間歇的に移動させることにより、多数の溝の穿孔を、より短時間で行うことが可能になる。
The machining time can also be shortened by providing a plurality of blade tools.
In addition, drilling a large number of grooves in a shorter time can be achieved by intermittently moving a processing unit equipped with a plurality of blade tools by a stepping roll method using a shaft for moving the processing unit. It becomes possible to do.
以下、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池を、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図である。図2は、図1のA−A線断面図であり、(b)は、(a)におけるCの拡大図である。また、図3は、図1のB−B線断面図であり、(b)は、(a)におけるDの拡大図である。
[第1実施形態]
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池1は、絶縁性基板2を備えている。この絶縁性基板2は、フィルム材料から形成されており、例えば、ポリイミドやポリアミドイミド又はポリエチレンナフタレート、あるいはアラミド等の材料から形成されている。
Hereinafter, a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the thin-film solar cell according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and (b) is an enlarged view of C in (a). 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, and (b) is an enlarged view of D in (a).
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the thin-film
図2に示すように、絶縁性基板2の表面2aには、Mo/Ag/ZnO等の少なくとも一部にMo層を備える、金属からなる裏面電極層3aが形成されている。また反対面の2bにはAg、Ag/ZnOやAl/ZnOなどからなる背面電極層3bが形成されている。裏面電極層3aがモリブデンのみから成る場合、その厚さは、必要な抵抗を基に設計する必要があるが、0.1μm〜1.0μmである。ただ、CIGS太陽電池のように、モリブデンの一部がセレン化されている時は、セレン化されている部分の厚さは0.2μm程度なので、モリブデン電極の厚さは、0.3μm〜1.2μm程度である。金属電極層3aがMo/Ag/ZnO等の場合は、CIGS太陽電池の場合、その総厚は0.5μm〜1.0μmであり、その場合のモリブデン部分の厚さは0.3μm〜0.5μmである。モリブデン層のうち、セレン化された部分は強度的に弱いので、刃体12により除去される。金属電極層3aは、太陽電池がCIGSではない場合には、総厚は0.3μm〜1.0μmで、モリブデン部分の厚さは0.1μm〜0.3μmである。
As shown in FIG. 2, on the
以下の実施例では、裏面電極が、平面視で見て、薄膜太陽電池の全ての領域にモリブデン層が存在する場合について述べる。
また、図2に示すように、絶縁性基板2の一方の面2a上にある裏面電極層3aには、光電変換層4と透明電極層5とが当該順で積層されている。ここで、光電変換層4としては、アモルファス半導体や化合物半導体、色素増感形太陽電池、又は有機太陽電池を用いることができる。
In the following examples, a case will be described in which the back surface electrode has a molybdenum layer in all regions of the thin film solar cell as viewed in a plan view.
As shown in FIG. 2, the
一方、絶縁性基板2の他方の面2b上にある第1の背面電極層3bには、第2の背面電極層6が積層されている。
図1に示すように、絶縁性基板2の一方の面2a上に積層された層(裏面電極層3a、光電変換層4、透明電極層5)は、レーザ加工による第1のパターニングライン9により複数に分割されている。
On the other hand, the second
As shown in FIG. 1, the layers (back
また、図1及び図3に示すように、絶縁性基板2の他方の面2b上に積層された層(第1の背面電極層3b、第2の背面電極層6)も同様に、レーザ加工による第2のパターニングライン10により複数に分割されている。ここで、第1のパターニングライン9及び第2パターニングライン10は、絶縁性基板2において互い違いに配置されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the layers (first
図1及び図2に示すように、絶縁性基板2には、絶縁性基板2を貫通する第1の貫通孔7が設けられている。透明電極層5と第2の背面電極層6とは、第1の貫通孔7の側壁部7a上で互いに重なり合うような形で接続している。これにより、絶縁性基板2の一方の面2a上の各層と他方の面2b上の各層とからなるユニットセル(単位太陽電池)が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the insulating
また、図1及び図3に示すように、絶縁性基板2には、絶縁性基板2を貫通する第2の貫通孔8が設けられている。裏面電極層3aと第1の背面電極層3bとは、第2の貫通孔8の側壁部8aを介して電気的に接続されている。すなわち、隣接し合うユニットセルが第2の貫通孔8により電気的に接続されている。詳細には、第1及び第2の貫通孔7,8は、第1及び第2の背面電極層3b,6→第1の貫通孔7→透明電極層5→光電変換層4→裏面電極層3a→第2の貫通孔8→第1の背面電極層3bの順に接続するために利用されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the insulating
以上のように、隣接し合うユニットセルを電気的に直列接続することにより、SCAF構造の薄膜太陽電池1が構成されている。
本実施形態の特徴としては、図3に示すように、透明電極5の発電部は第2の貫通孔8の周囲において刃体12により形成された分離溝11において分離されている。
As described above, the thin film
As a feature of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power generation portion of the
以上のような構成から、透明電極層5と第2の背面電極層6とは、第2の貫通孔8周囲の透明電極5に設けられた分離溝11により電気的に絶縁されている。
次に、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法について図面を参照して説明する。図4は、本実施形態に係る薄膜太陽電池1を製造する際のフローチャートである。
From the above configuration, the
Next, the manufacturing method of the thin film solar cell which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 4 is a flowchart when manufacturing the thin-film
本実施形態に係る薄膜太陽電池1は、絶縁性基板2として上述したようなフィルム材料を用いる。薄膜太陽電池1を製造する方法としては、ロールツーロール方式やインクジェットによる印刷技術を用いる。例えば、ロールツーロール方式は、フィルム材料の基板が複数のロール(搬送手段)によって搬送され、連続して配置された成膜室内において基板上に連続的に薄膜を成膜する方式である。
The thin film
薄膜太陽電池1を製造する際には、図4に示すように、まずステップS1において、絶縁性基板2の前処理を行う。具体的には、絶縁性基板2をプラズマ中に曝す事によって表面を洗浄する等の前処理を行なう。
When the thin film
次に、ステップS2において、絶縁性基板2に第2の貫通孔8を形成する。第2の貫通孔8はパンチング(穿孔法)により形成する。第2の貫通孔8の形状としては、直径が1mmの円形としている。第2の貫通孔8は、円形の直径を0.05〜1mmの範囲で設定され、穿孔数は設計に応じて調整することができる。
Next, in step S <b> 2, the second through
次に、ステップS3において、スパッタリング処理を行うことにより絶縁性基板2の両面2a,2bに裏面電極層3a及び第1の背面電極層3bを形成する。この際、裏面電極層3a及び第1の背面電極層3bが第2の貫通孔8を介して電気的に接続することになる。
Next, in step S3, a
その後、ステップS4において、絶縁性基板2の受光面側に形成した層をレーザ加工により直線状に除去して1次パターニングライン(図示せず)を形成する。この際、絶縁性基板2の両面2a,2bに形成するラインは、互いにずらして形成される。
Thereafter, in step S4, the layer formed on the light receiving surface side of the insulating
そして、ステップS5において、絶縁性基板2に第1の貫通孔7を形成する。第1の貫通孔7はパンチングにより形成する。
そして、ステップS6において、絶縁性基板2の裏面電極層3a上に光電変換層4を形成し、その後、ステップS7において、光電変換層4上に更に透明電極層5を形成する。
In step S <b> 5, the first through
In step S6, the
次に、ステップS8において、絶縁性基板2の第1の背面電極層3b上に第2の背面電極層6を形成する。
次に、ステップS9において、ステップS4で形成した1次パターニングライン上の光電変換層4及び透明電極層5を、レーザ加工により再度直線状に除去して第1のパターニングライン9を形成する。
Next, in step S <b> 8, the second
Next, in step S9, the
さらに、ステップS10において、第2の背面電極層6を、レーザ加工により直線状に除去して第2のパターニングライン10を形成する。 第1のパターニングラインと第2のパターニングラインとは、互い違いに形成されている。
更に、ステップS11において、ステップS7において形成した透明電極をステップS2で形成した第2貫通孔周囲において、刃体12により分離することで、分離溝11で囲われた部分の外側の透明電極と電極3が分離され、第1及び第2のパターニングライン9,10により絶縁性基板2上の層が複数のユニットセルに分離され、薄膜太陽電池1の直列接続が完成する。
刃体12による分離溝11の加工について、図8と図9により説明する。
刃体12により第2の貫通孔の周囲に形成される溝11の幅は、30〜100μmである。刃体12の刃先の幅もこの幅と同程度である。
この溝は貫通孔の周囲を囲って設けるため、加工は刃体ツール13の軸の周りを回転させて行うと良い。更には図8に示すように同一の軸の周りに複数の刃体12(図8の例では、刃体ツール13は、円周上に刃体12が3個設けられたものである)を設けた刃体ツール13を設けることで、加工速度を上げることができる。
Further, in step S10, the second
Further, in step S11, the transparent electrode formed in step S7 is separated by the
Processing of the
The width of the
Since this groove is provided so as to surround the periphery of the through hole, the machining is preferably performed by rotating around the axis of the
更に図9に示すように刃体ツール13を複数個設けた加工部14を設けることで加工速度をより向上させることができ、一度に複数の穿溝を行うことができる。
図9においては、複数の刃体ツール13を備えた加工部14が存在し、その加工部14が加工部の移動用軸15により移動できるように構成されている。したがって、この加工部の移動用軸15を間歇的に駆動(ステッピングロール方式)すれば、第2の貫通孔の周囲に穿溝を連続的に形成することができる。
Further, as shown in FIG. 9, by providing the
In FIG. 9, there is a
本発明の第1実施形態に係わる薄膜太陽電池によれば、刃体12により、透明電極層5が第2の貫通孔8の周囲において、刃体12により分割されて成るので、従来のようなレーザやマスクの使用が不要になり、薄膜太陽電池の有効発電面積が向上する。本構成は裏面電極3aの少なくとも一部にモリブデンを含んでいるので、特にCIGS太陽電池やCIS薄膜太陽電池において有用である。
According to the thin film solar cell according to the first embodiment of the present invention, the
アモルファス系薄膜太陽電池などの場合は、裏面電極3aを、平面視で見て、第2の貫通孔8の周囲の部分のみ、モリブデン層で形成するようにしても良いが、実際に部分的にモリブデン層を形成することは難しい。
In the case of an amorphous thin film solar cell or the like, the
本発明の第1実施形態に係る薄膜太陽電池1の製造方法によれば、透明電極層5を貫通孔8の周囲で、刃体12により分離する工程を含むので、従来のように第2の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなり、薄膜太陽電池1の製造時の歩留まりが向上する。本方法も裏面電極の少なくとも一部にモリブデンを含んでいるので、特にCIGS太陽電池の製造方法において有用である。
加えて、第2の貫通孔8の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと絶縁性基板2上の層とが接触して絶縁性基板2上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池1においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池1を製造する際の不良率を低下させることができる。
According to the method for manufacturing the thin-film
In addition, since it is not necessary to perform mask processing in the vicinity of the second through-
本発明では、第2の貫通孔の周囲に刃体12を走査して行うので、周囲の層の熱によるダメージを抑制し、更には、ビッカース硬度が1530MPaである硬いモリブデンにおいて刃体12が止まることから、容易に加工ができるという利点も有る。
In the present invention, since the
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
1 薄膜太陽電池
2 絶縁性基板
3 金属電極層
3a 裏面電極層
3b 第1の背面電極層
4 光電変換層
5 透明電極層
6 第2の背面電極層
7 第1の貫通孔
8 第2の貫通孔
9 第1のパターニングライン
10 第2のパターニングライン
11 溝
12 刃体
13 刃体ツール
14 加工部
15 加工部の移動用軸
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第2の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、刃体の走査による溝により分離されており、前記透明電極層と前記第2の背面電極層とが、電気的に絶縁されていることを特徴とする薄膜太陽電池。 On one surface of the insulating substrate, a back electrode layer containing at least part of molybdenum, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode layer are laminated in this order, and the other surface of the insulating substrate has a first electrode A back electrode layer and a second back electrode layer are stacked in this order, and the insulating substrate is formed into a plurality of unit cells by alternately forming patterning lines on the layers stacked on both sides of the insulating substrate. The transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically connected via a first through hole penetrating the insulating substrate, and the back electrode layer and the first back electrode are divided. In a thin film solar cell in which layers are electrically connected via a second through hole penetrating the insulating substrate, and adjacent unit cells are connected in series,
The transparent electrode layer around the second through hole is separated by a groove formed by scanning a blade, and the transparent electrode layer and the second back electrode layer are electrically insulated. A thin film solar cell characterized by
前記絶縁性基板の一方の面に少なくとも一部にモリブデンを含む裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第1の背面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層及び前記第1の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第1の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第2の背面電極層を積層するステップと、
前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと
少なくとも前記透明電極層に刃体を走査させて、該透明電極層を前記第2の貫通孔の周囲で分割し、前記透明電極と前記第2の背面電極とを電気的に絶縁するステップと、
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 Forming a second through hole in the insulating substrate;
Forming a back electrode layer containing molybdenum at least in part on one surface of the insulating substrate, and forming a first back electrode layer on the other surface of the insulating substrate;
After forming the back electrode layer and the first back electrode layer, forming a first through hole in the insulating substrate;
Laminating a photoelectric conversion layer and a transparent electrode layer in this order from one surface side of the insulating substrate, and laminating a second back electrode layer from the other surface side of the insulating substrate;
Alternately forming patterning lines on the layers laminated on both sides of the insulating substrate, dividing the insulating substrate into a plurality of unit cells, and scanning at least the transparent electrode layer with a blade, Dividing the transparent electrode layer around the second through hole to electrically insulate the transparent electrode from the second back electrode;
The manufacturing method of the thin film solar cell characterized by including.
A blade tool provided with a plurality of blade bodies around the center of the shaft, a processing unit provided with a plurality of the blade tool, and a shaft for moving the processing unit provided with the processing unit, 3. The thin-film solar cell according to claim 2, wherein a groove is provided around the second through hole provided in the thin-film solar cell by intermittently moving the moving shaft of the processed portion. Method.
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