JP3111820B2 - 薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池の製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
等を主成分とする薄膜半導体を用いた直列接続型の薄膜
太陽電池の製造方法に関する。
等を主成分とする薄膜半導体を用いた直列接続型の薄膜
太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原料ガスのグロー放電分解や光ＣＶＤに
より形成されるアモルファス半導体薄膜は、気相成長法
で形成できるために、大面積化が容易であること、また
形成温度が低いために樹脂フィルムのような可とう性を
有する基板を用いることができることなどの特徴を有し
ている。こうしたアモルファス半導体薄膜を用いたアモ
ルファス太陽電池サブモジュールは、単位アモルファス
太陽電池を電気的に直列接続することにより取出し電圧
を設定している。この直列接続の形成は、基板の片面上
に成膜したアモルファス太陽電池を構成するアモルファ
ス半導体薄膜とそれを挟む金属、透明電極層よりなる各
層をＹＡＧレーザ光により分離加工し、分離された金属
電極層と隣接した透明電極層を電気的に接続することに
より形成していた。
より形成されるアモルファス半導体薄膜は、気相成長法
で形成できるために、大面積化が容易であること、また
形成温度が低いために樹脂フィルムのような可とう性を
有する基板を用いることができることなどの特徴を有し
ている。こうしたアモルファス半導体薄膜を用いたアモ
ルファス太陽電池サブモジュールは、単位アモルファス
太陽電池を電気的に直列接続することにより取出し電圧
を設定している。この直列接続の形成は、基板の片面上
に成膜したアモルファス太陽電池を構成するアモルファ
ス半導体薄膜とそれを挟む金属、透明電極層よりなる各
層をＹＡＧレーザ光により分離加工し、分離された金属
電極層と隣接した透明電極層を電気的に接続することに
より形成していた。
【０００３】さらに、本出願人の出願にかかる特願平５
−２２０８７０号明細書に記載されたアモルファス太陽
電池では、絶縁性基板の片面上に形成された各層からな
る単位アモルファス太陽電池の接続を、基板の貫通孔を
通じて表面側の電極層と接続された基板裏面の対面電極
層を用いて行っている。
−２２０８７０号明細書に記載されたアモルファス太陽
電池では、絶縁性基板の片面上に形成された各層からな
る単位アモルファス太陽電池の接続を、基板の貫通孔を
通じて表面側の電極層と接続された基板裏面の対面電極
層を用いて行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、絶縁性基板の片
面に薄膜を積層し形成する薄膜太陽電池の分離加工に用
いていたＹＡＧレーザ加工法は、安定性が良く生産性が
高い。しかし、生産性が高く多用途に使用できる優れた
直列接続構造として、上記の明細書に記載されているよ
うに、基板に貫通孔を開け、この貫通孔を介して絶縁性
基板の両面に形成される電極を接続する構造のものを作
製する場合、従来のＹＡＧレーザ加工法を適用すること
が困難であることがわかった。それは、基板に用いてい
た耐熱性高分子基板を、分離加工に用いていたＹＡＧレ
ーザの基本波および第二高調波の波長の光が透過してし
まい、片面を加工除去している際に反対面も透過したレ
ーザ光により損傷するという問題が起こったからであ
る。図２に示すように、可視光に対して透光性を有する
高分子基板１上に形成されたＩＴＯ層６、アモルファス
シリコン (以下ａ−Ｓｉと記す) 層５、金属電極層４
に、ＹＡＧレーザの基本波(波長1.０６μｍ) あるいは
第二高調波 (波長0.５３μｍ) を用いて同時に溝８を加
工すると、このレーザ光により対面電極層７に損傷９が
生じたりする。逆に対面電極層７を加工する際に反対面
にある太陽電池構造が損傷され、太陽電池の特性が低下
する。これは、パルスレーザで分離加工を行うと必ずレ
ーザパルスを重ねる必要があり、加工レーザ光を透過す
る基板を用いると、この重複部のレーザ光が基板の反対
側に達し、基板の反対面にある膜を損傷するからであ
る。
面に薄膜を積層し形成する薄膜太陽電池の分離加工に用
いていたＹＡＧレーザ加工法は、安定性が良く生産性が
高い。しかし、生産性が高く多用途に使用できる優れた
直列接続構造として、上記の明細書に記載されているよ
うに、基板に貫通孔を開け、この貫通孔を介して絶縁性
基板の両面に形成される電極を接続する構造のものを作
製する場合、従来のＹＡＧレーザ加工法を適用すること
が困難であることがわかった。それは、基板に用いてい
た耐熱性高分子基板を、分離加工に用いていたＹＡＧレ
ーザの基本波および第二高調波の波長の光が透過してし
まい、片面を加工除去している際に反対面も透過したレ
ーザ光により損傷するという問題が起こったからであ
る。図２に示すように、可視光に対して透光性を有する
高分子基板１上に形成されたＩＴＯ層６、アモルファス
シリコン (以下ａ−Ｓｉと記す) 層５、金属電極層４
に、ＹＡＧレーザの基本波(波長1.０６μｍ) あるいは
第二高調波 (波長0.５３μｍ) を用いて同時に溝８を加
工すると、このレーザ光により対面電極層７に損傷９が
生じたりする。逆に対面電極層７を加工する際に反対面
にある太陽電池構造が損傷され、太陽電池の特性が低下
する。これは、パルスレーザで分離加工を行うと必ずレ
ーザパルスを重ねる必要があり、加工レーザ光を透過す
る基板を用いると、この重複部のレーザ光が基板の反対
側に達し、基板の反対面にある膜を損傷するからであ
る。
【０００５】また、耐熱性高分子基板に貫通孔を開ける
のにＹＡＧレーザ加工法を適用すると、ＹＡＧレーザの
基本波および第二高調波は、使用している高分子材料に
よる吸収率が小さく、例えばＹＡＧレーザの第二高調波
(波長0.５３μｍ) を最大0.４ｍＪ／パルスの加工レー
ザ出力で約２秒照射し、図３に示すように高分子基板１
に直径１００μｍの貫通孔１１の孔開け加工を行うと、
孔開け形状が傾斜面１２を有する摺り鉢状になってしま
う。そのため、太陽電池セルの短絡が発生したり、貫通
孔を通じて接続される、金属電極層とＩＴＯ層、金属電
極層と対面電極層の接続が悪くなり接続抵抗が高くな
る。また、摺り鉢状の部分でａ−Ｓｉ層が金属電極層を
十分に被覆できないために、金属電極層とＩＴＯ層が短
絡するといった不良がおこるという問題があった。
のにＹＡＧレーザ加工法を適用すると、ＹＡＧレーザの
基本波および第二高調波は、使用している高分子材料に
よる吸収率が小さく、例えばＹＡＧレーザの第二高調波
(波長0.５３μｍ) を最大0.４ｍＪ／パルスの加工レー
ザ出力で約２秒照射し、図３に示すように高分子基板１
に直径１００μｍの貫通孔１１の孔開け加工を行うと、
孔開け形状が傾斜面１２を有する摺り鉢状になってしま
う。そのため、太陽電池セルの短絡が発生したり、貫通
孔を通じて接続される、金属電極層とＩＴＯ層、金属電
極層と対面電極層の接続が悪くなり接続抵抗が高くな
る。また、摺り鉢状の部分でａ−Ｓｉ層が金属電極層を
十分に被覆できないために、金属電極層とＩＴＯ層が短
絡するといった不良がおこるという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題を解決し、高
分子基板に円柱状貫通孔を開けることのできる薄膜太陽
電池の製造方法、および高分子基板の一面上の層を分離
加工する際に、他面上の層を損傷することのない薄膜太
陽電池の製造方法を提供することにある。
分子基板に円柱状貫通孔を開けることのできる薄膜太陽
電池の製造方法、および高分子基板の一面上の層を分離
加工する際に、他面上の層を損傷することのない薄膜太
陽電池の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁性高分子基板の一面上に順次積層
された下部電極層、半導体薄膜よりなる光電変換層およ
び透明電極層から構成される単位太陽電池の接続が、高
分子基板の他面上に形成され、前記下部電極層および透
明電極層と基板に開けられた貫通孔を通る導体によって
接続された対面電極層を介して行われる薄膜太陽電池の
製造方法において、高分子基板に貫通孔を開ける加工
に、基板の高分子材料を実質的に透過しないレーザ光を
用いるものとする。あるいは、下部電極層、光電変換層
および透明電極層からなる積層体の単位太陽電池への分
離加工ならびに対面電極層の分離加工に、高分子基板を
実質的に透過しないレーザ光を用いるものとする。高分
子材料あるいは高分子基板を実質的に透過しないレーザ
光として波長の短いレーザ光を用いることが有効で、そ
のようなレーザ光としてＹＡＧレーザの第四高長波を用
いるのがよい。分離加工の場合には、基板の厚さを基板
の高分子材料のレーザ光の透過率に対応してレーザ光が
実質的に透過しないために必要な厚さ以上にすることが
良い。レーザ光の加工レーザ出力をレーザ光が高分子基
板を実質的に透過しない程度に低くすることも良い。高
導電率よりなる電極層を加工する際に、予め電極層の表
面を反射率の低い導電層によって覆っておくのが良く、
その反射率の低い導電層がＣｒあるいは酸化金属よりな
ることが良い。
めに、本発明は、絶縁性高分子基板の一面上に順次積層
された下部電極層、半導体薄膜よりなる光電変換層およ
び透明電極層から構成される単位太陽電池の接続が、高
分子基板の他面上に形成され、前記下部電極層および透
明電極層と基板に開けられた貫通孔を通る導体によって
接続された対面電極層を介して行われる薄膜太陽電池の
製造方法において、高分子基板に貫通孔を開ける加工
に、基板の高分子材料を実質的に透過しないレーザ光を
用いるものとする。あるいは、下部電極層、光電変換層
および透明電極層からなる積層体の単位太陽電池への分
離加工ならびに対面電極層の分離加工に、高分子基板を
実質的に透過しないレーザ光を用いるものとする。高分
子材料あるいは高分子基板を実質的に透過しないレーザ
光として波長の短いレーザ光を用いることが有効で、そ
のようなレーザ光としてＹＡＧレーザの第四高長波を用
いるのがよい。分離加工の場合には、基板の厚さを基板
の高分子材料のレーザ光の透過率に対応してレーザ光が
実質的に透過しないために必要な厚さ以上にすることが
良い。レーザ光の加工レーザ出力をレーザ光が高分子基
板を実質的に透過しない程度に低くすることも良い。高
導電率よりなる電極層を加工する際に、予め電極層の表
面を反射率の低い導電層によって覆っておくのが良く、
その反射率の低い導電層がＣｒあるいは酸化金属よりな
ることが良い。
【０００８】
【作用】レーザ加工により開けられる貫通孔が摺り鉢状
になるのは、レーザ光が照射部分の高分子材料を加熱す
るばかりでなく、高分子材料に吸収されないで散乱する
光が透過して照射部分近傍の高分子材料も加熱するため
である。従って、高分子材料を実質的に透過しないレー
ザ光を用いれば円柱状の貫通孔が得られる。またレーザ
による分離加工の際に、他面上の層が損傷するのは、高
分子基板を透過して基板の反対側にレーザ光が到達する
からである。従って、高分子基板を実質的にレーザ光が
透過しなければ、他面上の層が損傷することはない。
になるのは、レーザ光が照射部分の高分子材料を加熱す
るばかりでなく、高分子材料に吸収されないで散乱する
光が透過して照射部分近傍の高分子材料も加熱するため
である。従って、高分子材料を実質的に透過しないレー
ザ光を用いれば円柱状の貫通孔が得られる。またレーザ
による分離加工の際に、他面上の層が損傷するのは、高
分子基板を透過して基板の反対側にレーザ光が到達する
からである。従って、高分子基板を実質的にレーザ光が
透過しなければ、他面上の層が損傷することはない。
【０００９】高分子基板の透過率は、図４に示すように
波長に依存する。図の線４１は５０μｍの厚さのポリイ
ミドフィルム、線４２は厚さ１００μｍのポリエチレン
ナフタレートフィルムにおけるデータである。このよう
に短波長の光に対しては透過率は低下する。例えば、図
に示した0.５３μｍの波長のＹＡＧレーザ第二高調波の
半分の0.２６μｍの波長のＹＡＧレーザ第四高調波を用
いれば、円柱状の貫通孔が得られ、反対側の面の層の損
傷も生じない。
波長に依存する。図の線４１は５０μｍの厚さのポリイ
ミドフィルム、線４２は厚さ１００μｍのポリエチレン
ナフタレートフィルムにおけるデータである。このよう
に短波長の光に対しては透過率は低下する。例えば、図
に示した0.５３μｍの波長のＹＡＧレーザ第二高調波の
半分の0.２６μｍの波長のＹＡＧレーザ第四高調波を用
いれば、円柱状の貫通孔が得られ、反対側の面の層の損
傷も生じない。
【００１０】一面上の層の分離加工の際に他面上の層の
損傷を防ぐために高分子基板をレーザ光が実質的に透過
しないようにして損傷するエネルギーが到達しないよう
にすることは、レーザ光に対して透過率の高い材料の場
合には厚い基板を用いればよく、レーザ光の加工出力を
下げてもよい。後者の場合、被加工面の反射率が小さい
方が有利なので、高反射率、高導電率の金属電極層の加
工の際に表面を表面反射率の低い導電層によって覆って
も良い。
損傷を防ぐために高分子基板をレーザ光が実質的に透過
しないようにして損傷するエネルギーが到達しないよう
にすることは、レーザ光に対して透過率の高い材料の場
合には厚い基板を用いればよく、レーザ光の加工出力を
下げてもよい。後者の場合、被加工面の反射率が小さい
方が有利なので、高反射率、高導電率の金属電極層の加
工の際に表面を表面反射率の低い導電層によって覆って
も良い。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１ (ａ) 〜 (ｃ) は、本発明により得られた薄
膜太陽電池サブモジュールの断面構造図、 (ａ) は平面
図、 (ｂ) および (ｃ) はそれぞれ (ａ) のＡ−Ａ線、
Ｂ−Ｂ線断面図である。本実施例では、高分子基板１に
可とう性を有する膜厚５０μｍのポリイミドフィルムを
用いた。この基板を波長0.２６μｍで１ｋＨｚ以上の高
速発振ができるＹＡＧレーザの第四高調波により加工
し、金属電極を対面電極と接続するための第一貫通孔２
１，２２，２３，２４を開け、次いで銀 (Ａｇ) のスパ
ッタ法により基板１の表面に下部電極層４を、反対面に
対面電極層７を形成した。その後、透明電極を対面電極
と接続するための第二貫通孔３１、３２、３３、３４を
再度ＹＡＧレーザの第四高調波を用いるレーザ法により
開け、次いでプラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ層５、酸
化インジウム (以下ＩＴＯと記す) よりなる透明電極層
６を順次形成した。この結果、第一貫通孔２１〜２４を
埋めるＡｇにより下部電極層４が対面電極層７と接続さ
れ、第二貫通孔３１〜３４を埋めるＩＴＯにより透明電
極層６と対面電極層７が接続される。こうして積層した
薄膜太陽電池の透明電極層６、ａ−Ｓｉ層５、下部電極
層４の三層を同時に、再度ＹＡＧレーザの第四高調波を
用いたレーザスクライブ法による溝８１、８２によって
短冊状に分離し、その後、対面電極層７を前記と同様の
レーザスクライブ法による溝８３、８４によって短冊状
に分離した。これにより、直列接続型ａ−Ｓｉ太陽電池
サブモジュールを形成した。
する。図１ (ａ) 〜 (ｃ) は、本発明により得られた薄
膜太陽電池サブモジュールの断面構造図、 (ａ) は平面
図、 (ｂ) および (ｃ) はそれぞれ (ａ) のＡ−Ａ線、
Ｂ−Ｂ線断面図である。本実施例では、高分子基板１に
可とう性を有する膜厚５０μｍのポリイミドフィルムを
用いた。この基板を波長0.２６μｍで１ｋＨｚ以上の高
速発振ができるＹＡＧレーザの第四高調波により加工
し、金属電極を対面電極と接続するための第一貫通孔２
１，２２，２３，２４を開け、次いで銀 (Ａｇ) のスパ
ッタ法により基板１の表面に下部電極層４を、反対面に
対面電極層７を形成した。その後、透明電極を対面電極
と接続するための第二貫通孔３１、３２、３３、３４を
再度ＹＡＧレーザの第四高調波を用いるレーザ法により
開け、次いでプラズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉ層５、酸
化インジウム (以下ＩＴＯと記す) よりなる透明電極層
６を順次形成した。この結果、第一貫通孔２１〜２４を
埋めるＡｇにより下部電極層４が対面電極層７と接続さ
れ、第二貫通孔３１〜３４を埋めるＩＴＯにより透明電
極層６と対面電極層７が接続される。こうして積層した
薄膜太陽電池の透明電極層６、ａ−Ｓｉ層５、下部電極
層４の三層を同時に、再度ＹＡＧレーザの第四高調波を
用いたレーザスクライブ法による溝８１、８２によって
短冊状に分離し、その後、対面電極層７を前記と同様の
レーザスクライブ法による溝８３、８４によって短冊状
に分離した。これにより、直列接続型ａ−Ｓｉ太陽電池
サブモジュールを形成した。
【００１２】上記の実施例で用いたＹＡＧレーザの第四
高調波 (波長0.２６μｍ) の光は、ポリイミド基板１を
透過しないので、レーザエネルギーを孔開け加工に有効
に活用できる。また、短波長のレーザ光は、加工表面付
近において吸収されるために、小さい空間に大きなエネ
ルギーを集中できる。このため、エキシマレーザ等の短
波長レーザと同様に熱加工でない、アブレーション (研
磨) 加工が行える。
高調波 (波長0.２６μｍ) の光は、ポリイミド基板１を
透過しないので、レーザエネルギーを孔開け加工に有効
に活用できる。また、短波長のレーザ光は、加工表面付
近において吸収されるために、小さい空間に大きなエネ
ルギーを集中できる。このため、エキシマレーザ等の短
波長レーザと同様に熱加工でない、アブレーション (研
磨) 加工が行える。
【００１３】図５は、このような短波長レーザで加工し
た加工孔の例の第一貫通孔２１を示す。この図でわかる
ように、図３に示した従来のＹＡＧレーザの第二高調波
で開けた加工孔１１に比べ、アブレーション加工で開け
た加工孔２１は、加工端部が綺麗で、基板１の面に対し
垂直に加工できる。第二貫通孔３１〜３４の場合も同様
であった。高分子基板１としては、ポリイミド基板の他
に、同じ効果が得られる基板としては、ポリエーテルサ
ルフォン (ＰＥＳ) 基板やアラミド基板がある。
た加工孔の例の第一貫通孔２１を示す。この図でわかる
ように、図３に示した従来のＹＡＧレーザの第二高調波
で開けた加工孔１１に比べ、アブレーション加工で開け
た加工孔２１は、加工端部が綺麗で、基板１の面に対し
垂直に加工できる。第二貫通孔３１〜３４の場合も同様
であった。高分子基板１としては、ポリイミド基板の他
に、同じ効果が得られる基板としては、ポリエーテルサ
ルフォン (ＰＥＳ) 基板やアラミド基板がある。
【００１４】ＹＡＧレーザの第四高調波のほかに、高分
子基板を透過しない短波長のレーザとしては、エキシマ
レーザが考えられるが、エキシマレーザの発振周波数
は、本実施例で用いたＹＡＧレーザの第四高調波の１／
１０〜１／１００程度であり、それだけ孔開け加工時間
が必要となる。これらのことからフィルム基板に孔開け
加工を行うには、本試作で用いたＹＡＧレーザの第四高
調波のような、使用する高分子基板がレーザ光を透過し
ない波長を有し、高速発振できるレーザを用いることが
必要である。
子基板を透過しない短波長のレーザとしては、エキシマ
レーザが考えられるが、エキシマレーザの発振周波数
は、本実施例で用いたＹＡＧレーザの第四高調波の１／
１０〜１／１００程度であり、それだけ孔開け加工時間
が必要となる。これらのことからフィルム基板に孔開け
加工を行うには、本試作で用いたＹＡＧレーザの第四高
調波のような、使用する高分子基板がレーザ光を透過し
ない波長を有し、高速発振できるレーザを用いることが
必要である。
【００１５】また、このＹＡＧレーザの第四高調波の波
長の光は、本実施例で用いたポリイミド等の可視光に対
し透光性を有する高分子基板を透過しないため、このよ
うな可視光に対し透光性を有する高分子基板の両面に薄
膜を形成する構造の片面に形成した膜のレーザ加工にお
いて特に有効である。図１に示す構造の分離溝８１〜８
４を加工するのに、ＹＡＧレーザの基本波 (波長1.０６
μｍ) あるいは第二高調波 (波長0.５３μｍ) を用いる
と、図１と同様の平面図、断面図である図６に示すよう
に、基板１の反対側に損傷９を生ずるが、上述のように
ＹＡＧレーザの第四高調波を用いると、レーザ光がポリ
イミド等の可視光に対し透光性を有する高分子基板を透
過しないため、反対面の薄膜の損傷９が生ずることがな
い。また、従来のＹＡＧレーザと同様に高速発振できる
ためにパターニング速度も速く、短時間でレーザ加工が
行える。このＹＡＧレーザの第四高調波に薄膜を形成す
る構造の太陽電池の製作が可能となった。
長の光は、本実施例で用いたポリイミド等の可視光に対
し透光性を有する高分子基板を透過しないため、このよ
うな可視光に対し透光性を有する高分子基板の両面に薄
膜を形成する構造の片面に形成した膜のレーザ加工にお
いて特に有効である。図１に示す構造の分離溝８１〜８
４を加工するのに、ＹＡＧレーザの基本波 (波長1.０６
μｍ) あるいは第二高調波 (波長0.５３μｍ) を用いる
と、図１と同様の平面図、断面図である図６に示すよう
に、基板１の反対側に損傷９を生ずるが、上述のように
ＹＡＧレーザの第四高調波を用いると、レーザ光がポリ
イミド等の可視光に対し透光性を有する高分子基板を透
過しないため、反対面の薄膜の損傷９が生ずることがな
い。また、従来のＹＡＧレーザと同様に高速発振できる
ためにパターニング速度も速く、短時間でレーザ加工が
行える。このＹＡＧレーザの第四高調波に薄膜を形成す
る構造の太陽電池の製作が可能となった。
【００１６】しかし、ＹＡＧレーザの第二高調波を用い
ても反対面の薄膜を損傷させずに加工できる方法があ
る。図７はそのような方法を用いた実施例を示し、高分
子基板として膜厚１００μｍのポリイミドフィルムを用
い、対面電極層７に溝８をレーザ光１０により形成し
た。図８は、この場合の加工幅とレーザ加工出力との関
係を示し、○印は対面電極層７の加工幅であり、□印は
基板１の反対面上の下部電極層４、ａ−Ｓｉ層５、透明
電極層６の加工幅である。図に示すように反対面の各層
には影響がない。これは、ＹＡＧレーザの第二高調波に
対するポリイミドの透過率が３％と低く、また膜厚が１
００μｍと十分厚いため、基板の透過率が微小になるか
らである。比較のため、図９に示すように同じ光に対す
る透過率が７０％と高く、厚さが５０μｍと薄いアラミ
ド基板１１を用いた場合には、対面電極層７に0.１５ｍ
Ｊ／パルスおよび0.２ｍＪ／パルスのレーザ加工出力で
レーザ光１０を照射した場合、反対面上の下部電極層
４、ａ−Ｓｉ層５、透明電極層７が加工され、溝８０が
形成された。従って透過率が高い場合には、それに対応
して基板の厚さを厚くする必要がある。
ても反対面の薄膜を損傷させずに加工できる方法があ
る。図７はそのような方法を用いた実施例を示し、高分
子基板として膜厚１００μｍのポリイミドフィルムを用
い、対面電極層７に溝８をレーザ光１０により形成し
た。図８は、この場合の加工幅とレーザ加工出力との関
係を示し、○印は対面電極層７の加工幅であり、□印は
基板１の反対面上の下部電極層４、ａ−Ｓｉ層５、透明
電極層６の加工幅である。図に示すように反対面の各層
には影響がない。これは、ＹＡＧレーザの第二高調波に
対するポリイミドの透過率が３％と低く、また膜厚が１
００μｍと十分厚いため、基板の透過率が微小になるか
らである。比較のため、図９に示すように同じ光に対す
る透過率が７０％と高く、厚さが５０μｍと薄いアラミ
ド基板１１を用いた場合には、対面電極層７に0.１５ｍ
Ｊ／パルスおよび0.２ｍＪ／パルスのレーザ加工出力で
レーザ光１０を照射した場合、反対面上の下部電極層
４、ａ−Ｓｉ層５、透明電極層７が加工され、溝８０が
形成された。従って透過率が高い場合には、それに対応
して基板の厚さを厚くする必要がある。
【００１７】同様に、反対面側の薄膜に影響を与えない
方法として、加工レーザ出力を低出力化する方法があ
る。対面電極層７は、通常下部電極層４と導電率の高い
Ａｇなどで同時に形成される。しかし、Ａｇは反射率が
約９０％であるため、このＡｇに溝８３、８４を形成す
るのに要する加工レーザ出力が大きくなる。そこで、図
１０に示す実施例では、アラミド基板１１の裏面に形成
した厚さ２０００ÅのＡｇ対面電極層７の上を厚さ５０
０Åのクロム膜７１により覆った。これにより表面反射
率が約４０％に低下した。この結果、クロム膜７１を形
成しないときには、Ａｇ層７に、５０μｍの加工幅の溝
８３、８４を形成するのに、0.１５ｍＪ／パルスの加工
レーザ出力が必要であったが、低反射率Ｃｒ膜を形成す
ることにより0.０２５ｍＪ／パルスの低いレーザ出力が
加工できにようになった。図１１は、クロム膜７１を形
成しない場合と形成した場合の加工幅とレーザ加工出力
との関係をそれぞれ線１２、１３で示す。このように低
いレーザ出力で加工できるため、パルスを重ねたとき
に、反対面に達するレーザエネルギーが微小になり、片
面だけを選択加工することができた。また、この効果
は、クロム等の金属電極の他に、酸化亜鉛や酸化インジ
ウム等の透明電極でも同様の効果がある。特に、透明電
極膜は、ａ−Ｓｉ層５の下の金属よりなる下部電極層４
の上に形成しても薄膜太陽電池の性能を損なうことがな
いため、金属電極層４を透明導電膜で覆うことも下部電
極層をレーザ加工するときには有効である。
方法として、加工レーザ出力を低出力化する方法があ
る。対面電極層７は、通常下部電極層４と導電率の高い
Ａｇなどで同時に形成される。しかし、Ａｇは反射率が
約９０％であるため、このＡｇに溝８３、８４を形成す
るのに要する加工レーザ出力が大きくなる。そこで、図
１０に示す実施例では、アラミド基板１１の裏面に形成
した厚さ２０００ÅのＡｇ対面電極層７の上を厚さ５０
０Åのクロム膜７１により覆った。これにより表面反射
率が約４０％に低下した。この結果、クロム膜７１を形
成しないときには、Ａｇ層７に、５０μｍの加工幅の溝
８３、８４を形成するのに、0.１５ｍＪ／パルスの加工
レーザ出力が必要であったが、低反射率Ｃｒ膜を形成す
ることにより0.０２５ｍＪ／パルスの低いレーザ出力が
加工できにようになった。図１１は、クロム膜７１を形
成しない場合と形成した場合の加工幅とレーザ加工出力
との関係をそれぞれ線１２、１３で示す。このように低
いレーザ出力で加工できるため、パルスを重ねたとき
に、反対面に達するレーザエネルギーが微小になり、片
面だけを選択加工することができた。また、この効果
は、クロム等の金属電極の他に、酸化亜鉛や酸化インジ
ウム等の透明電極でも同様の効果がある。特に、透明電
極膜は、ａ−Ｓｉ層５の下の金属よりなる下部電極層４
の上に形成しても薄膜太陽電池の性能を損なうことがな
いため、金属電極層４を透明導電膜で覆うことも下部電
極層をレーザ加工するときには有効である。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、高分子基板の孔開け加
工あるいは高分子基板上の層の分離加工する際に、高分
子材料あるいは高分子基板を透過しないレーザ光を用い
ることにより、貫通孔の形状の円柱状化や、反対面の層
の損傷防止が可能になった。この結果、絶縁性高分子基
板を用いた薄膜太陽電池の接続孔を１秒／個以下の短時
間で形成することができ、薄膜太陽電池の製造時間を短
縮できた。また、両面に薄膜を形成する構造の薄膜太陽
電池の高品質、高速加工が可能となった。
工あるいは高分子基板上の層の分離加工する際に、高分
子材料あるいは高分子基板を透過しないレーザ光を用い
ることにより、貫通孔の形状の円柱状化や、反対面の層
の損傷防止が可能になった。この結果、絶縁性高分子基
板を用いた薄膜太陽電池の接続孔を１秒／個以下の短時
間で形成することができ、薄膜太陽電池の製造時間を短
縮できた。また、両面に薄膜を形成する構造の薄膜太陽
電池の高品質、高速加工が可能となった。
【図１】本発明の一実施例による薄膜太陽電池の一部分
を示し、 (ａ) が平面図、 (ｂ) が (ａ) のＡ−Ａ線断
面図、 (ｃ) が (ａ) のＢ−Ｂ線断面図
を示し、 (ａ) が平面図、 (ｂ) が (ａ) のＡ−Ａ線断
面図、 (ｃ) が (ａ) のＢ−Ｂ線断面図
【図２】従来の薄膜太陽電池の製造方法により生ずる欠
陥を示す断面図
陥を示す断面図
【図３】従来の薄膜太陽電池の製造方法により加工され
た貫通孔の斜視図
た貫通孔の斜視図
【図４】高分子基板の透過率と光の波長との関係線図
【図５】本発明の実施例の方法で加工された貫通孔の斜
視図
視図
【図６】従来の方法で製造された薄膜太陽電池を示し、
(ａ) が平面図、 (ｂ) が (ａ) のＣ−Ｃ線断面図、
(ｃ) が (ａ) のＤ−Ｄ線断面図
(ａ) が平面図、 (ｂ) が (ａ) のＣ−Ｃ線断面図、
(ｃ) が (ａ) のＤ−Ｄ線断面図
【図７】本発明の実施例の方法で対面電極層の分離加工
を施したあとの断面図
を施したあとの断面図
【図８】図７の加工の際の加工幅とレーザ加工出力の関
係線図
係線図
【図９】反対面上の層の切断を生ずる比較例の分離加工
を施したあとの断面図
を施したあとの断面図
【図１０】本発明の別の実施例による薄膜太陽電池の断
面図
面図
【図１１】図１０の実施例と比較例の方法における加工
幅とレーザ加工出力との関係線図
幅とレーザ加工出力との関係線図
１ 高分子基板 １１ アラミド基板 ２１、２２、２３、２４ 第一貫通孔 ３１、３２、３３、３４ 第二貫通孔 ４ 下部電極層 ５ ａ−Ｓｉ層 ６ 透明電極層 ７ 対面電極層 ７１ クロム膜 ８１、８２、８３、８４ 溝 １０ レーザ光
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−97474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−123073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−94194（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−142370（ＪＰ，Ａ) 独国特許出願公開3529341（ＤＥ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (10)
- 【請求項１】絶縁性高分子基板の一面上に順次積層され
た下部電極層、半導体薄膜よりなる光電変換層および透
明電極層から構成される単位太陽電池の接続が、高分子
基板の他面上に形成され、前記下部電極層および透明電
極層と基板に開けられた貫通孔を通る導体によって接続
された対面電極層を介して行われる薄膜太陽電池の製造
方法において、高分子基板に貫通孔を開ける加工に基板
の高分子材料を実質的に透過しないレーザ光を用いるこ
とを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】基板の高分子材料を実質的に透過しないレ
ーザ光として波長の短いレーザ光を用いる請求項１記載
の薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】絶縁性高分子基板の一面上に順次積層され
た下部電極層、半導体薄膜よりなる光電変換層および透
明電極層から構成される単位太陽電池の接続が、高分子
基板の他面上に形成され、前記下部電極層および透明電
極層と基板に開けられた貫通孔を通る導体によって接続
された対面電極層を介して行われる薄膜太陽電池の製造
方法において、下部電極層、光電変換層および透明電極
層からなる積層体の単位太陽電池への分離加工ならびに
対面電極層の分離加工に高分子基板を実質的に透過しな
いレーザ光を用いることを特徴とする薄膜太陽電池の製
造方法。 - 【請求項４】高分子基板を実質的に透過しないレーザ光
として波長の短いレーザ光を用いる請求項３記載の薄膜
太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】レーザ光としてＹＡＧレーザの第四高長波
を用いる請求項２あるいは４記載の薄膜太陽電池の製造
方法。 - 【請求項６】基板の厚さを基板の高分子材料のレーザ光
透過率に対応してレーザ光が実質的に透過しないために
必要な厚さ以上にする請求項３記載の薄膜太陽電池の製
造方法。 - 【請求項７】レーザ光の加工レーザ出力をレーザ光が高
分子基板を実質的に透過しない程度に低くする請求項３
記載の薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項８】高導電率の金属よりなる電極層を加工する
際に、予め電極層の表面を反射率の低い導電層によって
覆っておく請求項７記載の薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項９】反射率の低い導電層がクロムよりなる請求
項７記載の薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項10】反射率の低い導電層が酸化金属よりなる請
求項７記載の薄膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06189148A JP3111820B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06189148A JP3111820B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856005A JPH0856005A (ja) | 1996-02-27 |
| JP3111820B2 true JP3111820B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=16236234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06189148A Expired - Lifetime JP3111820B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111820B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3436858B2 (ja) | 1997-02-27 | 2003-08-18 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP2000353814A (ja) * | 1999-06-10 | 2000-12-19 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池の製造方法及び同薄膜の成膜状態監視装置 |
| JP4432236B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2010-03-17 | 富士電機システムズ株式会社 | 薄膜太陽電池 |
| DE10155346C1 (de) * | 2001-11-10 | 2003-06-12 | Fraunhofer Ges Forschung | Solarzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung |
| JP2012033526A (ja) | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| KR101642159B1 (ko) * | 2011-02-16 | 2016-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 및 태양 전지 모듈 |
| CN114597290B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-07-21 | 通威太阳能（安徽）有限公司 | 异质结太阳能电池的制备方法 |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP06189148A patent/JP3111820B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0856005A (ja) | 1996-02-27 |
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