JP2016201486A - 薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016201486A JP2016201486A JP2015081413A JP2015081413A JP2016201486A JP 2016201486 A JP2016201486 A JP 2016201486A JP 2015081413 A JP2015081413 A JP 2015081413A JP 2015081413 A JP2015081413 A JP 2015081413A JP 2016201486 A JP2016201486 A JP 2016201486A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- layer
- translucent film
- region
- translucent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
【課題】歩留まりの改善及び発電効率の向上を図ることができる薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法を得る。【解決手段】透光性基板2の基板面2aには、透明電極4が、凹凸領域4aと平坦領域4bとに分けられた電極面を透光性基板2とは反対側に向けて重なっている。平坦領域4bには、透光性膜7が凹凸領域4aを避けて重なっている。凹凸領域4aには、光電変換部5が重なっている。互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの透明電極4は、基板面2aの一部を底面とする第1の分離溝11で互いに分離されている。互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6は、平坦領域4bの一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離されている。【選択図】図2
Description
この発明は、透光性基板に複数の光電変換セルが設けられている薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法に関するものである。
従来、複数の光電変換セルを透明絶縁基板上に形成するために、透明電極層、光電変換ユニット層及び裏面電極層を透明絶縁基板上に順次積層した後、透明絶縁基板側からスクライブ用レーザビームを照射して光電変換ユニット層及び裏面電極層に分離溝を形成する集積型薄膜太陽電池の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に示されている従来の集積型薄膜太陽電池の製造方法では、透明電極層の表面に凹凸が存在すると、透明絶縁基板側から光電変換ユニット層へ照射されたスクライブ用レーザビームが透明電極層の表面の凹凸で散乱してしまい、スクライブ用レーザビームのエネルギの分布に偏りが生じてしまう。これにより、ビームのエネルギが弱い箇所では光電変換ユニット層を十分に除去することができず、ビームの強い箇所では光電変換ユニット層を除去するに留まらず透明電極層に熱的なダメージを与えてしまう。従って、分離溝の加工精度が低下してしまったり、集積型薄膜太陽電池の特性が低下したりしてしまう。
一方、透明電極層の表面に凹凸が存在すれば、発電用の光が透明電極層から光電変換ユニット層へ入射するときに光が透明電極層の凹凸によって散乱及び屈折し、光電変換ユニット層内での実質的な光路長を長くすることができ、光電変換ユニット層における光の吸収量を増加させることができる。これにより、集積型薄膜太陽電池の発電効率を向上させることができる。従って、スクライブ用レーザビームによる加工の不具合をなくすために透明電極層の表面の凹凸をなくしてしまうと、集積型薄膜太陽電池の発電効率の向上を図ることができなくなってしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、歩留まりの改善及び発電効率の向上を図ることができる薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
この発明による薄膜太陽電池は、基板面が形成された透光性基板、及び基板面に設けられた複数の光電変換セルを備え、互いに隣り合う光電変換セルは、凹凸領域と平坦領域とに分けられた電極面を透光性基板とは反対側に向けて基板面に重なる透明電極と、凹凸領域に重なる光電変換部と、光電変換部に重なる裏面電極とを有し、平坦領域には、透光性膜が凹凸領域を避けて重なっており、互いに隣り合う光電変換セルのそれぞれの透明電極は、基板面の一部を底面とする第1の分離溝で互いに分離され、互いに隣り合う光電変換セルのそれぞれの光電変換部及び裏面電極は、透明電極の平坦領域の一部を底面とする第2の分離溝で互いに分離されている。
この発明による薄膜太陽電池の製造方法は、透光性基板の基板面に透明導電層を形成する透明導電層工程、透明導電層工程後、基板面を底面とする第1の分離溝を透明導電層に形成することにより透明導電層を複数の透明電極に分離する第1の分離溝工程、第1の分離溝工程後、透明電極の基板面と反対側の面である電極面の一部に重なる透光性膜を形成する透光性膜工程、透光性膜工程後、透明電極及び透光性膜に対して表面処理を行うことにより、透明電極の電極面のうち、透光性膜が形成されている領域が平坦領域となり、平坦領域以外の領域が凹凸領域となる表面処理工程、表面処理工程後、凹凸領域、透光性膜及び第1の分離溝をまとめて覆う光電変換層を形成する光電変換層工程、光電変換層工程後、平坦領域の一部を底面とする接続用溝をレーザビームの照射によって光電変換層及び透光性膜に形成する接続用溝工程、接続用溝工程後、光電変換層に重なる裏面電極層を形成するとともに、裏面電極層から透明電極の平坦領域に達する接続導電部を接続用溝内に形成する裏面電極層工程、及び裏面電極層工程後、光電変換層、裏面電極層及び透光性膜に、平坦領域の一部を底面とする第2の分離溝をレーザビームの照射によって形成することにより、光電変換層を複数の光電変換部に分離し、かつ裏面電極層を複数の裏面電極に分離する第2の分離溝工程を備えている。
この発明による薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法によれば、平坦領域を通過したレーザビームで第2の分離溝を形成することができる。これにより、レーザビームの散乱等を抑制することができ、第2の分離溝の加工精度を向上させることができる。従って、第2の分離溝の加工精度の向上を図ることができ、薄膜太陽電池の歩留まりの改善を図ることができる。また、第2の分離溝の幅寸法の狭小化を図ることができるとともに、光電変換部に入射する光の凹凸領域による散乱及び屈折によって光電変換部での光の吸収量を多くすることができる。これにより、薄膜太陽電池の発電効率の向上を図ることができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による薄膜太陽電池を示す模式的な斜視図である。図において、薄膜太陽電池1は、基板面2aが形成された透光性基板2と、透光性基板2の基板面2aに設けられた複数の光電変換セル3とを有している。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による薄膜太陽電池を示す模式的な斜視図である。図において、薄膜太陽電池1は、基板面2aが形成された透光性基板2と、透光性基板2の基板面2aに設けられた複数の光電変換セル3とを有している。
透光性基板2は、電気絶縁性を持つ基板である。透光性基板2を構成する材料としては、例えばガラス、透光性樹脂、プラスチック、石英等が用いられている。また、透光性基板2の基板面2aは、平坦面になっている。各光電変換セル3は、透光性基板2の基板面2aに並べて設けられている。この例では、各光電変換セル3の形状が、基板面2aと直交する方向に沿って光電変換セル3を見たとき、短冊のような概ね細長い矩形状になっている。また、この例では、各光電変換セル3が並ぶ方向が各光電変換セル3の矩形状の短辺方向と一致している。薄膜太陽電池1では、互いに隣り合う光電変換セル3が互いに電気的に接続されることにより、各光電変換セル3が直列接続されている。
薄膜太陽電池1のサイズとしては種々のサイズが可能である。屋外に設置する薄膜太陽電池1では、例えば一辺が1m〜2mの正方形の透光性基板2が用いられ、例えば短辺が5mm〜10mmの細長い矩形状の光電変換セル3が用いられる。また、薄膜太陽電池1は、複数の光電変換セル3をまとめて覆う透湿性の低い樹脂製のシート等(図示せず)が複数の光電変換セル3上に接着されることにより一体のモジュールとなっている。
各光電変換セル3は、基板面2aに重なる透明電極4と、透明電極4に重なる光電変換部5と、光電変換部5に重なる裏面電極6とを有している。
図2は、図1の光電変換セル3の要部を示す拡大正面図である。各透明電極4は、透光性基板2の基板面2aに重なっている。また、各透明電極4は、導電性材料で構成されている。これにより、各透明電極4は、光電変換セル3の集電電極としての役割を持ち、透光性基板2の基板面2aに沿った方向への導電性を有している。また、この例では、近赤外線領域のエネルギ吸収率が透光性基板2よりも高い材料で透明電極4が構成されている。互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの透明電極4は、基板面2aの一部を底面とする第1の分離溝11で互いに分離されている。
各透明電極4には、凹凸領域4aと平坦領域4bとに分けられた電極面が形成されている。また、各透明電極4は、凹凸領域4aと平坦領域4bとに分けられた電極面を透光性基板2と反対側に向けて基板面2aに重なっている。凹凸領域4aは、平坦領域4bよりも広い領域である。また、凹凸領域4aは複数の凹凸が形成された凹凸面とされ、平坦領域4bは平坦面とされている。平坦領域4bである平坦面には、完全に平らな面だけでなく、凹凸領域4aの凹凸よりも小さい微小な凹凸が形成されている面も含まれる。各透明電極4は、透光性基板2から入射した光を凹凸領域4aで散乱させて光電変換部5へ透過させる。
各透明電極4の平坦領域4bには、透光性膜7が重なっている。透光性膜7は、凹凸領域4aには重なっておらず凹凸領域4aを避けて平坦領域4bにのみ重なっている。また、この例では、可視光領域のエネルギ吸収率が透明電極4よりも高い材料で透光性膜7が構成されている。
光電変換部5は、透光性基板2及び透明電極4を通過した光を電力に変換する発電部となっている。各光電変換セル3では、透明電極4の凹凸領域4aに光電変換部5が重なっている。また、各光電変換部5は、互いに隣り合う透明電極4に跨って形成されている。これにより、互いに隣り合う光電変換セル3のうち、一方の光電変換セル3において透明電極4の凹凸領域4aに重なる光電変換部5が、他方の光電変換セル3の透明電極4にも透光性膜7を介して重なっている。さらに、各光電変換部5は、第1の分離溝11内にも充填されている。
裏面電極6は、光電変換部5を通過した光を反射する反射率を持つ導電性材料で構成されている。この例では、光電変換部5の透明電極4側と反対側の面の全体に裏面電極6が重なっている。
光電変換部5及び透光性膜7には、平坦領域4bの一部を底面とする接続用溝12が形成されている。接続用溝12の内面には、導電性材料で構成された接続導電部13が設けられている。これにより、接続導電部13は、一方の光電変換セル3の裏面電極6から一方の光電変換セル3の光電変換部5と透光性膜7とを貫通して、他方の光電変換セル3の透明電極4の平坦領域4bに達している。互いに隣り合う光電変換セル3は、一方の光電変換セル3の裏面電極6から他方の光電変換セル3の平坦領域4bに達する接続導電部13を介して、互いに電気的に接続されている。
また、互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6は、平坦領域4bの一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離されている。第2の分離溝14は、裏面電極6の光電変換部5側とは反対側の露出面で開放され、裏面電極6、光電変換部5及び透光性膜7のそれぞれの積層位置を通って透明電極4の平坦領域4bに達する溝である。第2の分離溝14の深さ方向は、裏面電極6、光電変換部5及び透光性膜7の厚さ方向と一致している。共通の透明電極4の平坦領域4bにそれぞれ達している接続用溝12及び第2の分離溝14は、基板面2aに沿った方向について互いに異なる位置に形成されている。この例では、可視光領域のエネルギ吸収率が透光性基板2及び透明電極4よりも高い材料で透光性膜7、光電変換部5及び裏面電極6が構成されている。
即ち、互いに隣り合う光電変換セル3は、第1の分離溝11及び第2の分離溝14によって互いに分離され、かつ、一方の光電変換セル3の裏面電極6から他方の光電変換セル3の透明電極4に達する接続導電部13を介して互いに電気的に接続されている。
次に、動作について説明する。透光性基板2に発電用の光が入射すると、光は、透光性基板2から透明電極4を通過した後、凹凸領域4a及び平坦領域4bが形成された電極面に達する。凹凸領域4aに達した光は、凹凸領域4aの位置で散乱及び屈折して光電変換部5に入射する。凹凸領域4aを通って光電変換部5に入射した光は、散乱及び屈折により光電変換部5で吸収されやすくなり、光電変換部5によって効率良く電力に変換される。一方、平坦領域4bに達した光は、散乱及び屈折が抑制されたまま透光性膜7に入射した後、透光性膜7で一部が吸収されながら光電変換部5に入射することになるが、光電変換部5のうち、透光性膜7を介して平坦領域4bに重なる領域の大部分は、接続導電部13及び第2の分離溝14が設けられた非発電領域となっている。従って、平坦領域4bを通過する光の大部分は元々光電変換部5の非発電領域に入射する光に相当するため、平坦領域4bを形成することは発電量の低下には寄与しない。
次に、薄膜太陽電池1の製造方法について説明する。図3〜図11は、図2の光電変換セル3を製造するときの手順を示す拡大正面図である。薄膜太陽電池1を製造するときには、図3に示すように、平坦な基板面2aが形成された透光性基板2を準備する。
(透明導電層工程)
この後、図4に示すように、透光性基板2の基板面2aに透明導電層21を形成する。透明導電層21を構成する材料としては、例えばZnO、SnO、In2O3等の導電性酸化物を単独で用いた材料、又はこれらの導電性酸化物を混合してできた材料が用いられる。また、これらの材料に導電性を持つドーピング材料を添加した材料を、透明導電層21を構成する材料とすることもできる。ZnOに添加するドーピング材料としては例えばAl、Ga、B、P、Sb、F、In等が挙げられ、SnOに添加するドーピング材料としては例えばF等が挙げられ、In2O3に添加するドーピング材料としては例えばSn、Ti、W、Mo、Si、Ce等が挙げられる。
この後、図4に示すように、透光性基板2の基板面2aに透明導電層21を形成する。透明導電層21を構成する材料としては、例えばZnO、SnO、In2O3等の導電性酸化物を単独で用いた材料、又はこれらの導電性酸化物を混合してできた材料が用いられる。また、これらの材料に導電性を持つドーピング材料を添加した材料を、透明導電層21を構成する材料とすることもできる。ZnOに添加するドーピング材料としては例えばAl、Ga、B、P、Sb、F、In等が挙げられ、SnOに添加するドーピング材料としては例えばF等が挙げられ、In2O3に添加するドーピング材料としては例えばSn、Ti、W、Mo、Si、Ce等が挙げられる。
透明導電層21は、公知の方法で基板面2aに形成する。具体的には、例えばスパッタリング法、MOCVD法、イオンプレーティング法、ゾルゲル法、PLD法等の方法によって、透明導電層21を基板面2aに形成する。特に、これらの方法のうち、スパッタリング法、MOCVD法、イオンプレーティング法は、大面積化が容易であるため好ましい。透明導電層21を基板面2aに形成する各方法における条件は、特に限定されず、使用する原料等の種類に応じて適宜設定される。
(第1の分離溝工程)
この後、図5に示すように、基板面2aの一部を底面とする第1の分離溝11を透明導電層21に形成する。これにより、透明導電層21が第1の分離溝11によって複数の透明電極4に分離される。第1の分離溝11は、レーザビームを用いたレーザスクライブ法によって透明導電層21に形成する。即ち、透明導電層21にレーザビームを照射して透明導電層21の一部を除去することにより、レーザビームの照射で除去された部分を第1の分離溝11として透明導電層21に形成する。このとき、基板面2aの位置まで透明導電層21を除去する必要があるため、透光性基板2側から透明導電層21へレーザビームを照射することが好ましい。
この後、図5に示すように、基板面2aの一部を底面とする第1の分離溝11を透明導電層21に形成する。これにより、透明導電層21が第1の分離溝11によって複数の透明電極4に分離される。第1の分離溝11は、レーザビームを用いたレーザスクライブ法によって透明導電層21に形成する。即ち、透明導電層21にレーザビームを照射して透明導電層21の一部を除去することにより、レーザビームの照射で除去された部分を第1の分離溝11として透明導電層21に形成する。このとき、基板面2aの位置まで透明導電層21を除去する必要があるため、透光性基板2側から透明導電層21へレーザビームを照射することが好ましい。
第1の分離溝11を形成するときに照射されるレーザビームとしては、透光性基板2にとって透明で透明導電層21が吸収を持つ波長のレーザビームを用いる。具体的には、第1の分離溝11の形成のために照射されるレーザビームとして、例えば1000nm以上の波長を持つ近赤外線レーザビーム等を用い、好ましくは波長が1064nmのNd:YAGレーザビームを用いる。これにより、透光性基板2及び透明導電層21にレーザビームを照射すると、透明導電層21ではレーザビームのエネルギの吸収量が透光性基板2よりも多くなり、透光性基板2及び透明導電層21のうち、透明導電層21のレーザビーム照射部分のみを除去することができる。第1の分離溝11の幅寸法は、10μm〜100μmとし、より好ましくは20μm〜50μmとする。また、各第1の分離溝11同士の間隔は、10mm程度が好ましい。
(透光性膜工程)
この後、図6に示すように、基板面2aに形成された透明電極4の電極面の一部にのみ透光性膜7を形成する。透光性膜7は、第1の分離溝11を避けて透明電極4の電極面に形成する。また、透光性膜7を形成する範囲は、後の工程で形成される図2の接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面が収まる範囲とする。透光性膜7は、透明電極4の電極面に凹凸領域4aと平坦領域4bとを作り分けるために形成される。透光性膜7を構成する材料としては、可視光領域にエネルギの吸収領域を持ち、後の工程での表面処理に対する耐性が透明電極4よりも高い材料であればよく、例えばアモルファス(即ち、非晶質)のシリコン(Si)及び微結晶化したシリコン等が挙げられる。また、シリコン単体の代わりに、例えば炭化シリコン(SiC)、酸化シリコン(SiO)、シリコンゲルマニウム(SiGe)等を、透光性膜7を構成する材料として用いてもよい。
この後、図6に示すように、基板面2aに形成された透明電極4の電極面の一部にのみ透光性膜7を形成する。透光性膜7は、第1の分離溝11を避けて透明電極4の電極面に形成する。また、透光性膜7を形成する範囲は、後の工程で形成される図2の接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面が収まる範囲とする。透光性膜7は、透明電極4の電極面に凹凸領域4aと平坦領域4bとを作り分けるために形成される。透光性膜7を構成する材料としては、可視光領域にエネルギの吸収領域を持ち、後の工程での表面処理に対する耐性が透明電極4よりも高い材料であればよく、例えばアモルファス(即ち、非晶質)のシリコン(Si)及び微結晶化したシリコン等が挙げられる。また、シリコン単体の代わりに、例えば炭化シリコン(SiC)、酸化シリコン(SiO)、シリコンゲルマニウム(SiGe)等を、透光性膜7を構成する材料として用いてもよい。
図2の薄膜太陽電池1では、透光性膜7に重なる光電変換部5の領域の大部分が非発電部分になる。従って、透光性膜7の範囲が広すぎると、透光性膜7への光のエネルギの吸収量が多くなったり、凹凸領域4aが狭くなることによる光散乱性能の低下が生じたりして、各光電変換セル3の発電効率が低下してしまう。一方、透光性膜7の範囲が狭すぎると、接続用溝12及び第2の分離溝14を形成することが困難になってしまう。このようなことから、第1の分離溝11の幅方向と同じ方向ついての透光性膜7の寸法、即ち透光性膜7の幅寸法は、70μm〜1mmとし、好ましくは100μm〜300μmとする。透光性膜7の幅寸法がこの範囲内であれば、透光性膜7の形成による発電効率への影響を無視することができ、接続用溝12及び第2の分離溝14の形成も可能になる。
透光性膜7の形成方法としては、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、スパッタリング法又は蒸着法等を用いてもよいし、プラズマCVD法、熱CVD法、スパッタリング法又はイオンプレーティング法にマスクパターニングを合わせた方法等を用いてもよい。また、上記の形成方法で透明電極4の電極面の全面に透光性膜層を形成し、透光性膜層のうち透光性膜7として残す部分をレーザの照射によりアニールして結晶化させた後、アモルファス部分をエッチングにより除去する方法を、透光性膜7の形成方法として用いてもよい。さらに、レーザ転写法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法等を透光性膜7の形成方法として用いてもよい。大面積で精度の高い製膜を行うためには、レーザ転写法又はインクジェット印刷法が好ましい。
(表面処理工程)
この後、図7に示すように、透明電極4及び透光性膜7に対して表面処理を行う。これにより、透明電極4の電極面にテクスチャ構造が形成される。即ち、透明電極4及び透光性膜7に対して表面処理を行うことにより、透明電極4の電極面のうち、透光性膜7が形成された領域を平坦領域4bとし、平坦領域4b以外の領域を凹凸領域4aとする。
この後、図7に示すように、透明電極4及び透光性膜7に対して表面処理を行う。これにより、透明電極4の電極面にテクスチャ構造が形成される。即ち、透明電極4及び透光性膜7に対して表面処理を行うことにより、透明電極4の電極面のうち、透光性膜7が形成された領域を平坦領域4bとし、平坦領域4b以外の領域を凹凸領域4aとする。
透明電極4及び透光性膜7に対する表面処理としては、特に限定されず、例えば酸又はアルカリ溶液によるウェットエッチング処理、ドライエッチング処理、ブラスト処理、又はこれらを組み合わせた処理等を用いる。特に、透明電極4及び透光性膜7に対するエッチング処理を行う場合、透明電極4を構成する材料と比較してエッチングレートが遅い材料を、透光性膜7を構成する材料として用いることにより、エッチング処理による透光性膜7の凹凸面の形成を抑制しながら、透明電極4の電極面のうち、透光性膜7で保護された平坦面の領域を平坦領域4bとして残し、透光性膜7で保護されずにエッチング処理で凹凸面となった領域を凹凸領域4aとして残すことができる。
具体的には、透明電極4を構成する材料としてZnO系材料(例えばZnO等)を用いるとともに、透光性膜7を構成する材料としてSi系材料(例えばアモルファスのSi等)を用い、エッチング液であるHCl溶液によって透明電極4及び透光性膜7に対してウェットエッチング処理を行うことにより、透光性膜7の凹凸面の形成を抑制しながら、透明電極4の電極面に凹凸領域4aと平坦領域4bとを容易に形成することができる。
(光電変換層工程)
この後、図8に示すように、凹凸領域4a、透光性膜7及び第1の分離溝11をまとめて覆う光電変換層22を形成する。光電変換層22は、薄膜半導体層が1層以上積層されて構成されている。光電変換層22に含まれる薄膜半導体層は、pn接合又はpin接合を有し、薄膜半導体層に入射する光により発電する。
この後、図8に示すように、凹凸領域4a、透光性膜7及び第1の分離溝11をまとめて覆う光電変換層22を形成する。光電変換層22は、薄膜半導体層が1層以上積層されて構成されている。光電変換層22に含まれる薄膜半導体層は、pn接合又はpin接合を有し、薄膜半導体層に入射する光により発電する。
光電変換層22が単一の薄膜半導体層である場合、Si系薄膜、例えばアモルファスのSi薄膜又は微結晶のSi薄膜等を、光電変換層22として用いる。アモルファスのSi薄膜は、未結合手に水素を結合させた水素化アモルファスのSi薄膜である。また、微結晶のSi薄膜は、アモルファスのSiを部分的に含む微細な結晶質のSi薄膜である。光電変換層22を構成する薄膜半導体層の材料としては、これらの他に、例えばCIS、CIGS、GaAs、CdTe等の化合物系材料、又は有機系材料等を用いてもよい。
光電変換層22が複数の薄膜半導体層を積層して構成される場合には、バンドギャップの異なる複数の薄膜半導体層を積層することにより、より幅広い光スペクトルを高効率に光電変換可能な光電変換層22を得ることができる。なお、光電変換層22が複数の薄膜半導体層を積層して構成される場合には、ZnO、SnO2、In2O3、SiO2、TiO2等の導電性酸化物材料を含む中間層を、互いに異なる薄膜半導体層間に挿入して、互いに異なる薄膜半導体層間の電気的及び光学的な接続状態を改善してもよい。
光電変換層22の形成方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、プラズマCVD法又は熱CVD法等が光電変換層22の形成方法として用いられる。
また、光電変換層22における各層の接合特性を改善するために、p型半導体層とi層との間、i層とn型半導体層との間のそれぞれに、各層のバンドギャップの中間又は同等の大きさのバンドギャップを持つ非単結晶Si層、非単結晶SiC層、非単結晶SiO層又は非単結晶SiGe層等の半導体層を介在させてもよい。
(接続用溝工程)
この後、図9に示すように、透明電極4の平坦領域4bの一部を底面とする接続用溝12を、レーザスクライブ法によって透光性膜7及び光電変換層22に形成する。即ち、透光性膜7及び光電変換層22にレーザビームを照射して透光性膜7及び光電変換層22のそれぞれの一部を除去することにより、レーザビームで除去された部分を接続用溝12として透光性膜7及び光電変換層22に形成する。このとき、第1の分離溝工程と同様に、透光性基板2側から透光性膜7及び光電変換層22へレーザビームを照射する。接続用溝12は、第1の分離溝11の幅方向について第1の分離溝11と異なる位置に形成する。
この後、図9に示すように、透明電極4の平坦領域4bの一部を底面とする接続用溝12を、レーザスクライブ法によって透光性膜7及び光電変換層22に形成する。即ち、透光性膜7及び光電変換層22にレーザビームを照射して透光性膜7及び光電変換層22のそれぞれの一部を除去することにより、レーザビームで除去された部分を接続用溝12として透光性膜7及び光電変換層22に形成する。このとき、第1の分離溝工程と同様に、透光性基板2側から透光性膜7及び光電変換層22へレーザビームを照射する。接続用溝12は、第1の分離溝11の幅方向について第1の分離溝11と異なる位置に形成する。
透光性基板2側から照射されたレーザビームは、平坦領域4bを通過した後、透光性膜7及び光電変換層22に順次入射する。レーザビームが凹凸領域4aではなく平坦領域4bを通過するため、透光性膜7及び光電変換層22に入射したレーザビームの散乱及び屈折が抑制される。これにより、透光性膜7及び光電変換層22の中の接続用溝12を形成する部分にレーザビームが集束しやすくなる。
接続用溝12を形成するときに照射されるレーザビームとしては、透光性基板2及び透明電極4にとって透明で透光性膜7及び光電変換層22が吸収を持つ波長のレーザビームを用いる。具体的には、接続用溝12を形成するためのレーザビームとして、例えば350nm〜780nmの波長を持つ可視光レーザビーム等を用い、好ましくは波長が532nmのNd:YAGレーザの第2高調波のビームを用いる。これにより、透光性基板2側から透明電極4、透光性膜7及び光電変換層22にレーザビームを照射すると、透光性膜7及び光電変換層22ではレーザビームのエネルギの吸収量が透光性基板2及び透明電極4よりも多くなり、透光性基板2、透明電極4、透光性膜7及び光電変換層22のうち、透光性膜7及び光電変換層22のそれぞれのレーザビーム照射部分のみを除去することができる。接続用溝12の幅寸法は、10μm〜100μmとし、より好ましくは20μm〜50μmとする。また、第1の分離溝11と接続用溝12との中心線間距離は、30μm〜500μmとし、より好ましくは50μm〜200μmとする。
(裏面電極層工程)
この後、図10に示すように、光電変換層22に重なる裏面電極層23を形成する。このとき、裏面電極層23を構成する材料と同じ材料で接続導電部13を接続用溝12内に形成する。これにより、裏面電極層23には接続導電部13の一端部が接続され、透明電極4には接続導電部13の他端部が接続される。裏面電極層23及び接続導電部13を構成する材料は、光を反射する高い反射率を持ちかつ導電性を持つ材料である。裏面電極層23及び接続導電部13を構成する材料としては、例えばAg、Al、Au、Cu、Ni、Rh、Pt、Pr、Ti、Cr、Mo等から選択される少なくとも1以上の元素又は合金等が挙げられる。また、裏面電極層23及び接続導電部13のそれぞれの形成方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、印刷法、塗布法等が、裏面電極層23及び接続導電部13の形成方法として用いられる。
この後、図10に示すように、光電変換層22に重なる裏面電極層23を形成する。このとき、裏面電極層23を構成する材料と同じ材料で接続導電部13を接続用溝12内に形成する。これにより、裏面電極層23には接続導電部13の一端部が接続され、透明電極4には接続導電部13の他端部が接続される。裏面電極層23及び接続導電部13を構成する材料は、光を反射する高い反射率を持ちかつ導電性を持つ材料である。裏面電極層23及び接続導電部13を構成する材料としては、例えばAg、Al、Au、Cu、Ni、Rh、Pt、Pr、Ti、Cr、Mo等から選択される少なくとも1以上の元素又は合金等が挙げられる。また、裏面電極層23及び接続導電部13のそれぞれの形成方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、印刷法、塗布法等が、裏面電極層23及び接続導電部13の形成方法として用いられる。
また、裏面電極層23は、導電性を持つ透明層と、光を反射する反射層との積層体であってもよい。透明層は、ZnO、SnO2、In2O3、TiO2のうち少なくとも1つを主材料とする層である。反射層は、上記の元素又は合金からなる層である。この場合、透明層を光電変換層22に接触させた状態で裏面電極層23が光電変換層22に重なる。
裏面電極層23が積層体である場合、透明層の形成方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、原子層堆積法、CVD法、低圧CVD法、MOCVD法、ゾルゲル法、印刷法、塗布法等が、裏面電極層23の透明層の形成方法として用いられる。
また、裏面電極層23の透明層には、ドーピング材料として、例えばAl、Ga、B、P、Sb、F、In、Sn、Ti、W、Mo、Si、Ce等から選択される少なくとも1種以上の元素を添加してもよい。さらに、裏面電極層23の透明層のシート抵抗が20Ω/□以下である場合、裏面電極層23の反射層は高反射率を有していればよく、反射層には導電性がなくてもよい。
裏面電極層23の反射層の代わりに、例えばTiO2、ZnO又はSiO2等の微粒子を主材料とする白色塗料等によって塗膜を透明層に形成してもよい。このようにすれば、光を反射する機能だけでなく、光を散乱させる機能も裏面電極層23に持たせることができ、薄膜太陽電池1での光電変換部5の光吸収率を高めることができる。
(第2の分離溝工程)
この後、図11に示すように、透明電極4の平坦領域4bの一部を底面とする第2の分離溝14を、レーザスクライブ法によって透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23に形成する。即ち、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23にレーザビームを照射して透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23のそれぞれの一部を除去することにより、レーザビームで除去された部分を第2の分離溝14として透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23に形成する。これにより、光電変換層22が複数の光電変換部5に分離され、かつ裏面電極層23が複数の裏面電極6に分離される。このとき、第1の分離溝工程及び接続用溝工程と同様に、透光性基板2側から、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23へレーザビームを照射する。
この後、図11に示すように、透明電極4の平坦領域4bの一部を底面とする第2の分離溝14を、レーザスクライブ法によって透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23に形成する。即ち、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23にレーザビームを照射して透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23のそれぞれの一部を除去することにより、レーザビームで除去された部分を第2の分離溝14として透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23に形成する。これにより、光電変換層22が複数の光電変換部5に分離され、かつ裏面電極層23が複数の裏面電極6に分離される。このとき、第1の分離溝工程及び接続用溝工程と同様に、透光性基板2側から、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23へレーザビームを照射する。
第2の分離溝14を形成するときにも、接続用溝12の形成時と同様に、レーザビームが凹凸領域4aではなく平坦領域4bを通過するため、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23に入射したレーザビームの散乱及び屈折が抑制される。これにより、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23の中の第2の分離溝14を形成する部分にレーザビームが集束しやすくなる。
第2の分離溝14を形成するときに照射されるレーザビームとしては、透光性基板2及び透明電極4にとって透明で透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23が吸収を持つ波長のレーザビームを用いる。この例では、接続用溝工程で用いたレーザビームと同じレーザビームを用いる。即ち、第2の分離溝14を形成するためのレーザビームとして、例えば350nm〜780nmの波長を持つ可視光レーザビーム等を用い、好ましくは波長が532nmのNd:YAGレーザの第2高調波のビームを用いる。これにより、透光性基板2側から透明電極4、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23にレーザビームを照射すると、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23ではレーザビームのエネルギの吸収量が透光性基板2及び透明電極4よりも多くなり、透光性基板2、透明電極4、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23のうち、透光性膜7、光電変換層22及び裏面電極層23のそれぞれのレーザビーム照射部分のみを除去することができる。第2の分離溝14の幅寸法は、10μm〜100μmとし、より好ましくは20μm〜50μmとする。また、接続用溝12と第2の分離溝14との中心線間距離は、30μm〜500μmとし、より好ましくは50μm〜200μmとする。このようにして、透光性基板2の基板面2aに複数の光電変換セル3を設け、薄膜太陽電池1を製造する。
このような薄膜太陽電池1では、透明電極4の電極面が凹凸領域4aと平坦領域4bとに分けられ、互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6が、平坦領域4bの一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離されているので、第2の分離溝14を形成するためのレーザビームを平坦領域4bに通過させることができる。これにより、レーザビームの散乱及び屈折を抑制することができ、第2の分離溝14を形成する位置にレーザビームをより確実に集束させることができる。従って、第2の分離溝14の加工精度の向上を図ることができ、薄膜太陽電池1の歩留まりの改善を図ることができる。また、第2の分離溝14の幅寸法の狭小化を図ることもでき、光電変換部5のうちの非発電領域の縮小化を図ることができる。さらに、光電変換部5に入射する光を凹凸領域4aによって散乱及び屈折させることができ、光電変換部5での光の吸収量を多くすることができる。このようなことから、薄膜太陽電池1の発電効率の向上を図ることができる。
また、互いに隣り合う光電変換セル3は、一方の光電変換セル3の裏面電極6から他方の光電変換セル3の透明電極4の平坦領域4bに達する接続導電部13を介して互いに電気的に接続されているので、各光電変換セル3を容易に直列接続することができる。
また、透明電極4の平坦領域4bの一部を底面とする接続用溝12が光電変換部5に形成され、接続導電部13が接続用溝12内に設けられているので、接続用溝12を形成するためのレーザビームを平坦領域4bに通過させることができ、接続用溝12を形成する位置にレーザビームをより確実に集束させることができる。これにより、薄膜太陽電池1の歩留まりの改善と、光電変換部5のうちの非発電領域の縮小化とをさらに図ることができる。
また、透明電極4の平坦領域4bに重なる透光性膜7は、可視光領域のエネルギ吸収率が透明電極4よりも高い材料で構成されているので、接続用溝12及び第2の分離溝14を可視光レーザビームで形成することにより、接続用溝12及び第2の分離溝14を透光性膜7にも形成することができる。
また、このような薄膜太陽電池1の製造方法では、透明電極4の平坦領域4bの一部を底面とする第2の分離溝14を光電変換層22及び裏面電極層23にレーザビームの照射によって形成することにより、光電変換層22を複数の光電変換部5に分離し、かつ裏面電極層23を複数の裏面電極6に分離するので、第2の分離溝14を形成するときに、レーザビームを平坦領域4bに通過させることができる。これにより、レーザビームの散乱を抑制することができ、第2の分離溝14を形成する位置にレーザビームをより確実に集束させることができる。このようなことから、第2の分離溝14の加工精度の向上を図ることができ、薄膜太陽電池1の歩留まりの改善と、薄膜太陽電池1の発電効率の向上とを図ることができる。
実施の形態2.
図12は、この発明の実施の形態2による薄膜太陽電池の光電変換セル3の要部を示す正面図である。本実施の形態では、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面が、透光性膜7の透明電極4とは反対側の面の一部となっている。即ち、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれは、透光性膜7を貫通しておらず、透明電極4の平坦領域4bに達していない。
図12は、この発明の実施の形態2による薄膜太陽電池の光電変換セル3の要部を示す正面図である。本実施の形態では、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面が、透光性膜7の透明電極4とは反対側の面の一部となっている。即ち、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれは、透光性膜7を貫通しておらず、透明電極4の平坦領域4bに達していない。
これにより、互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6は、透光性膜7の面の一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離されている。また、透光性膜7の面の一部を底面とする接続用溝12内には、裏面電極6から光電変換部5を貫通して透光性膜7に達する接続導電部13が設けられている。接続導電部13は、透光性膜7を介して透明電極4に電気的に接続されている。即ち、互いに隣り合う光電変換セル3は、一方の光電変換セル3の裏面電極6から他方の光電変換セル3の平坦領域4bに重なる透光性膜7に達する接続導電部13を介して互いに電気的に接続されている。
透光性膜7は、可視光領域のエネルギ吸収率が光電変換部5及び裏面電極6よりも低い材料で構成されている。透光性膜7を構成する材料としては、例えばSnO2、In2O3、ZnO、TiO、MgO、SiO、MoO等の酸化物材料が用いられている。また、透光性膜7のキャリア濃度は、透明電極4のキャリア濃度よりも高くなっている。これにより、透光性膜7の導電性が透明電極4の導電性よりも高くなっている。他の構成は実施の形態1と同様である。
本実施の形態で薄膜太陽電池1を製造するときの各工程は、接続用溝工程での接続用溝12を形成する範囲と、第2の分離溝工程での第2の分離溝14を形成する範囲とが実施の形態1と異なることを除いて、実施の形態1と同様である。
本実施の形態では、可視光領域のエネルギ吸収率が光電変換層22及び裏面電極層23よりも低い材料で透光性膜7が構成されていることから、接続用溝工程では、透光性基板2側からのレーザビームの照射により、光電変換層22のレーザビーム照射部分が除去され、透光性膜7は除去されずに残る。これにより、レーザビームで除去された部分が接続用溝12として光電変換層22に形成され、透光性膜7の透明電極4とは反対側の面の一部が接続用溝12の底面となる。従って、接続用溝12は透光性膜7には形成されず、接続用溝工程後の裏面電極工程で接続用溝12内に形成される接続導電部13は、裏面電極層23から透光性膜7に達するが、透明電極4の平坦領域4bには達しない。
また、第2の分離溝工程でも、透光性基板2側からのレーザビームの照射により、光電変換層22及び裏面電極層23のレーザビーム照射部分が除去され、透光性膜7は除去されずに残る。これにより、レーザビームで除去された部分が第2の分離溝14として光電変換層22及び裏面電極層23に形成され、透光性膜7の透明電極4とは反対側の面の一部が第2の分離溝14の底面となる。従って、第2の分離溝14も透光性膜7には形成されない。即ち、第2の分離溝工程では、透光性膜7の面の一部を底面とする第2の分離溝14を光電変換層22及び裏面電極層23にレーザビームの照射によって形成することにより、光電変換層22を複数の光電変換部5に分離し、かつ裏面電極層23を複数の裏面電極6に分離する。
このような薄膜太陽電池では、互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6が、透光性膜7の面の一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離されているので、第2の分離溝14を形成するためのレーザビームを平坦領域4bに通過させてレーザビームの散乱を抑制することができる。これにより、第2の分離溝14の加工精度の向上を図ることができ、薄膜太陽電池1の歩留まりの改善を図ることができる。また、第2の分離溝14の幅寸法の狭小化により光電変換部5のうちの非発電領域の縮小化を図ることができるとともに、凹凸領域4aによる光の散乱及び屈折により光電変換部5での光の吸収量を多くすることができることから、薄膜太陽電池1の発電効率の向上を図ることができる。さらに、透明電極4と第2の分離溝14との間に透光性膜7が介在しているので、第2の分離溝14を形成するときのレーザビームによる加熱から透明電極4を透光性膜7で保護することができる。これにより、第2の分離溝14を形成するときの透明電極4の熱的なダメージを抑制することができ、薄膜太陽電池1の特性の低下を抑制することができる。
また、透光性膜7の可視光領域のエネルギ吸収率は、光電変換部5の可視光領域のエネルギ吸収率よりも高いので、可視光を透光性膜7で吸収しにくくすることができる。これにより、薄膜太陽電池1の使用時に、透光性膜7を通過して光電変換部5へ入射する光の量を増加させることができ、薄膜太陽電池1の発電効率の向上を図ることができる。
また、透光性膜7のキャリア濃度は、透明電極4のキャリア濃度よりも高いので、透光性膜7の抵抗を透明電極4の抵抗よりも低くすることができる。これにより、接続導電部13と透明電極4の平坦領域4bとが互いに直接接続される場合よりも、接続導電部13と透明電極4との間での接続抵抗を低減させることができ、各光電変換セル3間の接続抵抗を低減させることができる。
また、このような薄膜太陽電池の製造方法では、透光性膜7の面の一部を底面とする第2の分離溝14を光電変換層22及び裏面電極層23にレーザビームの照射によって形成することにより、光電変換層22を複数の光電変換部5に分離し、かつ裏面電極層23を複数の裏面電極6に分離するので、第2の分離溝14を形成するときに、レーザビームの散乱を抑制することができ、第2の分離溝14を形成する位置にレーザビームをより確実に集束させることができる。これにより、第2の分離溝14の加工精度の向上を図ることができ、薄膜太陽電池1の歩留まりの改善と、薄膜太陽電池1の発電効率の向上とを図ることができる。また、第2の分離溝14を形成するときの透明電極4の熱的なダメージを透光性膜7によって抑制することができ、薄膜太陽電池1の特性の低下を抑制することができる。
実施の形態3.
図13は、この発明の実施の形態3による薄膜太陽電池の光電変換セル3の要部を示す正面図である。各透明電極4の電極面には、第1の分離溝11の幅方向両側で平坦領域4bが第1の分離溝11に連続して形成されている。透光性膜7は、平坦領域4bだけでなく、第1の分離溝11も覆っている。透光性膜7を構成する材料としては、光電変換部5よりも導電性の低い材料が用いられる。例えば、透光性膜7を構成する材料として実施の形態1で挙げられている材料のうち導電性の低い材料が、透光性膜7を構成する材料として用いられる。透光性膜7の電気伝導率は、1S/cm以下とされ、より好ましくは10−1S/cmとされる。透光性膜7の幅寸法は、100μm〜1.5mmとされ、より好ましくは100μm〜500μmとされる。他の構成は実施の形態1と同様である。
図13は、この発明の実施の形態3による薄膜太陽電池の光電変換セル3の要部を示す正面図である。各透明電極4の電極面には、第1の分離溝11の幅方向両側で平坦領域4bが第1の分離溝11に連続して形成されている。透光性膜7は、平坦領域4bだけでなく、第1の分離溝11も覆っている。透光性膜7を構成する材料としては、光電変換部5よりも導電性の低い材料が用いられる。例えば、透光性膜7を構成する材料として実施の形態1で挙げられている材料のうち導電性の低い材料が、透光性膜7を構成する材料として用いられる。透光性膜7の電気伝導率は、1S/cm以下とされ、より好ましくは10−1S/cmとされる。透光性膜7の幅寸法は、100μm〜1.5mmとされ、より好ましくは100μm〜500μmとされる。他の構成は実施の形態1と同様である。
本実施の形態で薄膜太陽電池1を製造するときの各工程は、透光性膜工程での透光性膜7を形成する範囲が実施の形態1と異なることを除いて、実施の形態1と同様である。
本実施の形態の透光性膜工程では、透明導電層21の一部と第1の分離溝11とをまとめて覆う透光性膜7を形成する。透光性膜7を形成する範囲は、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面と第1の分離溝11とがすべて収まる範囲とする。この後の工程は、実施の形態1と同様である。
このような薄膜太陽電池では、透光性膜7が第1の分離溝11を覆っているので、互いに隣り合う透明電極4間に透光性膜7を介在させることができ、第1の分離溝11の位置において光電変換部5と透明電極4との接触を防止することができる。これにより、例えば光電変換部5のp型半導体層に導電性の高い材料(例えば微結晶のSi等)を用いた場合でも、透光性膜7の導電性を光電変換部5よりも低くすることにより、互いに隣り合う透明電極4間で電流が第1の分離溝11を通ってリークすることを抑制することができる。このようなことから、シャント抵抗の優れた薄膜太陽電池を得ることができる。
実施の形態4.
図14は、この発明の実施の形態4による薄膜太陽電池の光電変換セル3の要部を示す正面図である。本実施の形態では、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれが形成される範囲が実施の形態2と同様であり、その他の構成は実施の形態3と同様である。従って、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面が、透光性膜7の透明電極4側とは反対側の面の一部となっている。即ち、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれは、透光性膜7を貫通しておらず、透明電極4の平坦領域4bに達していない。
図14は、この発明の実施の形態4による薄膜太陽電池の光電変換セル3の要部を示す正面図である。本実施の形態では、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれが形成される範囲が実施の形態2と同様であり、その他の構成は実施の形態3と同様である。従って、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面が、透光性膜7の透明電極4側とは反対側の面の一部となっている。即ち、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれは、透光性膜7を貫通しておらず、透明電極4の平坦領域4bに達していない。
互いに隣り合う光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6は、透光性膜7の面の一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離されている。また、透光性膜7の面の一部を底面とする接続用溝12内には、裏面電極6から光電変換部5を貫通して透光性膜7に達する接続導電部13が設けられている。接続導電部13は、透光性膜7を介して透明電極4に電気的に接続されている。即ち、互いに隣り合う光電変換セル3は、一方の光電変換セル3の裏面電極6から透光性膜7に達する接続導電部13を介して互いに電気的に接続されている。
透光性膜7は、可視光領域のエネルギ吸収率が光電変換部5及び裏面電極6よりも低くかつ光電変換部5よりも導電性の低い材料で構成されている。透光性膜7を構成する材料としては、例えばSnO2、In2O3、ZnO、TiO、MgO、SiO、MoO等の酸化物材料が用いられている。
透光性膜7は、透光性膜7の膜厚方向へ結晶が成長することにより形成されている。これにより、透光性膜7では、透光性膜7の膜厚方向、即ち結晶成長方向の導電性が、膜厚方向に直交する面方向の導電性よりも高くなっている。また、透光性膜7の面方向の電気伝導率は、1S/cm以下とされ、より好ましくは10−1S/cmとされている。さらに、透光性膜7の膜厚寸法は、5nm〜100nmとされ、より好ましくは10nm〜50nmとされている。従って、透光性膜7の膜厚寸法がこの範囲内であれば、透光性膜7が透明電極4と接続導電部13との間に介在していても接続抵抗の影響は小さい。他の構成は実施の形態3と同様である。
本実施の形態で薄膜太陽電池1を製造するときの各工程は、透光性膜工程での透光性膜7を形成する範囲が実施の形態2と異なることを除いて、実施の形態2と同様である。
本実施の形態の透光性膜工程では、透明電極4の電極面の一部と第1の分離溝11とをまとめて覆う透光性膜7を形成する。透光性膜7を形成する範囲は、接続用溝12及び第2の分離溝14のそれぞれの底面と第1の分離溝11とがすべて収まる範囲とする。この後の工程は、実施の形態2と同様である。
このような薄膜太陽電池では、互いに異なる光電変換セル3のそれぞれの光電変換部5及び裏面電極6が、透光性膜7の面の一部を底面とする第2の分離溝14で互いに分離され、透光性膜7が第1の分離溝11を覆っているので、第2の分離溝14を形成するときの透明電極4の熱的なダメージを透光性膜7によって抑制することができるとともに、互いに隣り合う透明電極4間で電流が第1の分離溝11を通ってリークすることを抑制することができる。これにより、薄膜太陽電池1の特性の低下を抑制することができるとともに、シャント抵抗の優れた薄膜太陽電池を得ることができる。
1 薄膜太陽電池、2 透光性基板、2a 基板面、3 光電変換セル、4 透明電極、4a 凹凸領域、4b 平坦領域、5 光電変換部、6 裏面電極、7 透光性膜、11 第1の分離溝、14 第2の分離溝、21 透明導電層、22 光電変換層、23 裏面電極層。
Claims (8)
- 基板面が形成された透光性基板、及び
前記基板面に設けられた複数の光電変換セル
を備え、
互いに隣り合う前記光電変換セルは、
凹凸領域と平坦領域とに分けられた電極面を前記透光性基板とは反対側に向けて前記基板面に重なる透明電極と、
前記凹凸領域に重なる光電変換部と、
前記光電変換部に重なる裏面電極と
を有し、
前記平坦領域には、透光性膜が前記凹凸領域を避けて重なっており、
互いに隣り合う前記光電変換セルのそれぞれの前記透明電極は、前記基板面の一部を底面とする第1の分離溝で互いに分離され、
互いに隣り合う前記光電変換セルのそれぞれの前記光電変換部及び前記裏面電極は、前記透明電極の前記平坦領域の一部を底面とする第2の分離溝で互いに分離されている薄膜太陽電池。 - 前記透光性膜は、可視光領域のエネルギ吸収率が前記透明電極よりも高い材料で構成されている請求項1に記載の薄膜太陽電池。
- 基板面が形成された透光性基板、及び
前記基板面に設けられた複数の光電変換セル
を備え、
互いに隣り合う前記光電変換セルは、
凹凸領域と平坦領域とに分けられた電極面を前記透光性基板とは反対側に向けて前記基板面に重なる透明電極と、
前記凹凸領域に重なる光電変換部と、
前記光電変換部に重なる裏面電極と
を有し、
前記平坦領域には、透光性膜が前記凹凸領域を避けて重なっており、
互いに隣り合う前記光電変換セルのそれぞれの前記透明電極は、前記基板面の一部を底面とする第1の分離溝で互いに分離され、
互いに隣り合う前記光電変換セルのそれぞれの前記光電変換部及び前記裏面電極は、前記透光性膜の面の一部を底面とする第2の分離溝で互いに分離されている薄膜太陽電池。 - 前記透光性膜は、可視光領域のエネルギ吸収率が前記光電変換部よりも低い材料で構成されている請求項3に記載の薄膜太陽電池。
- 前記透光性膜のキャリア濃度は、前記透明電極のキャリア濃度よりも高くなっている請求項3又は請求項4に記載の薄膜太陽電池。
- 前記透光性膜は、前記第1の分離溝を覆っている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池。
- 透光性基板の基板面に透明導電層を形成する透明導電層工程、
前記透明導電層工程後、前記基板面を底面とする第1の分離溝を前記透明導電層に形成することにより前記透明導電層を複数の透明電極に分離する第1の分離溝工程、
前記第1の分離溝工程後、前記透明電極の前記基板面と反対側の面である電極面の一部に重なる透光性膜を形成する透光性膜工程、
前記透光性膜工程後、前記透明電極及び前記透光性膜に対して表面処理を行うことにより、前記電極面のうち、前記透光性膜が形成されている領域が平坦領域となり、前記平坦領域以外の領域が凹凸領域となる表面処理工程、
前記表面処理工程後、前記凹凸領域、前記透光性膜及び前記第1の分離溝をまとめて覆う光電変換層を形成する光電変換層工程、
前記光電変換層工程後、前記平坦領域の一部を底面とする接続用溝をレーザビームの照射によって前記光電変換層及び前記透光性膜に形成する接続用溝工程、
前記接続用溝工程後、前記光電変換層に重なる裏面電極層を形成するとともに、前記裏面電極層から前記透明電極の前記平坦領域に達する接続導電部を前記接続用溝内に形成する裏面電極層工程、及び
前記裏面電極層工程後、前記光電変換層、前記裏面電極層及び前記透光性膜に、前記平坦領域の一部を底面とする第2の分離溝をレーザビームの照射によって形成することにより、前記光電変換層を複数の光電変換部に分離し、かつ前記裏面電極層を複数の裏面電極に分離する第2の分離溝工程
を備えている薄膜太陽電池の製造方法。 - 透光性基板の基板面に透明導電層を形成する透明導電層工程、
前記透明導電層工程後、前記基板面を底面とする第1の分離溝を前記透明導電層に形成することにより前記透明導電層を複数の透明電極に分離する第1の分離溝工程、
前記第1の分離溝工程後、前記透明電極の前記基板面と反対側の面である電極面の一部に重なる透光性膜を形成する透光性膜工程、
前記透光性膜工程後、前記透明電極及び前記透光性膜に対して表面処理を行うことにより、前記電極面のうち、前記透光性膜が形成された領域が平坦領域となり、前記平坦領域以外の領域が凹凸領域となる表面処理工程、
前記表面処理工程後、前記凹凸領域、前記透光性膜及び前記第1の分離溝をまとめて覆う光電変換層を形成する光電変換層工程、
前記光電変換層工程後、前記透光性膜の面の一部を底面とする接続用溝をレーザビームの照射によって前記光電変換層に形成する接続用溝工程、
前記接続用溝工程後、前記光電変換層に重なる裏面電極層を形成するとともに、前記裏面電極層から前記透光性膜に達する接続導電部を前記接続用溝内に形成する裏面電極層工程、及び
前記裏面電極層工程後、前記光電変換層及び前記裏面電極層に、前記透光性膜の面の一部を底面とする第2の分離溝をレーザビームの照射によって形成することにより、前記光電変換層を複数の光電変換部に分離し、かつ前記裏面電極層を複数の裏面電極に分離する第2の分離溝工程
を備えている薄膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015081413A JP2016201486A (ja) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015081413A JP2016201486A (ja) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016201486A true JP2016201486A (ja) | 2016-12-01 |
Family
ID=57423092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015081413A Pending JP2016201486A (ja) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016201486A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018160657A (ja) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | 株式会社東芝 | 太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム |
WO2020188778A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社 東芝 | 光電変換素子とその製造方法 |
JP7372965B2 (ja) | 2018-07-25 | 2023-11-01 | ネーデルランドセ オルガニサティエ フォール トエゲパスト-ナトールヴェテンシャッペリク オンデルゾエク ティエヌオー | 光起電デバイス及びその製造方法 |
-
2015
- 2015-04-13 JP JP2015081413A patent/JP2016201486A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018160657A (ja) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | 株式会社東芝 | 太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽光発電システム |
JP7372965B2 (ja) | 2018-07-25 | 2023-11-01 | ネーデルランドセ オルガニサティエ フォール トエゲパスト-ナトールヴェテンシャッペリク オンデルゾエク ティエヌオー | 光起電デバイス及びその製造方法 |
WO2020188778A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社 東芝 | 光電変換素子とその製造方法 |
CN112514082A (zh) * | 2019-03-19 | 2021-03-16 | 株式会社东芝 | 光电转换元件及其制造方法 |
JPWO2020188778A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2021-04-01 | 株式会社東芝 | 光電変換素子とその製造方法 |
JP7102532B2 (ja) | 2019-03-19 | 2022-07-19 | 株式会社東芝 | 光電変換素子とその製造方法 |
EP3944341A4 (en) * | 2019-03-19 | 2022-11-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
US11502210B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-11-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photoelectric conversion element and method of manufacturing thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6640174B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
JP5328363B2 (ja) | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 | |
JP4999937B2 (ja) | 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法 | |
WO2011115206A1 (ja) | 太陽電池、その太陽電池を用いた太陽電池モジュール及び太陽電池の製造方法 | |
JP5901656B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法{solarcellandmanufacturingmethodofthesame} | |
JPWO2010087388A1 (ja) | 光電変換セルおよび光電変換モジュール | |
JPWO2010087333A1 (ja) | 光電変換セル、光電変換モジュールおよび光電変換セルの製造方法 | |
US20110011443A1 (en) | Solar battery module and manufacturing method thereof | |
TW201448245A (zh) | 光發電裝置 | |
JP5554409B2 (ja) | 光電変換装置 | |
US10600926B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
JP2016201486A (ja) | 薄膜太陽電池、及び薄膜太陽電池の製造方法 | |
JP4579436B2 (ja) | 薄膜光電変換モジュール | |
JP2011124474A (ja) | 多接合型太陽電池、該多接合型太陽電池を備えた太陽電池モジュール、及び該多接合型太陽電池の製造方法 | |
WO2013057978A1 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法、光電変換モジュール | |
US8642881B2 (en) | Thin film solar cell and method of manufacturing the same | |
JP2005322707A (ja) | 集積型太陽電池 | |
JPWO2012160862A1 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
KR20120034964A (ko) | 기판, 상기 기판을 포함하는 태양 전지 및 이들의 제조 방법 | |
JP2012234856A (ja) | 光電変換装置 | |
JP5885677B2 (ja) | 太陽電池モジュール及びその製造方法 | |
JP4358493B2 (ja) | 太陽電池 | |
KR101291277B1 (ko) | 박막형 태양전지 모듈 및 그 제조방법 | |
JP4173692B2 (ja) | 太陽電池素子およびその製造方法 | |
JP2009231499A (ja) | 光電変換装置 |