JP3242452B2 - 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜太陽電池の製造
方法に関し、特に発電に寄与する薄膜状半導体層を耐熱
性基板からガラス等の支持母体に張り換える工程を含む
方法に関するものである。
方法に関し、特に発電に寄与する薄膜状半導体層を耐熱
性基板からガラス等の支持母体に張り換える工程を含む
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池では光キャリアの大部分が活性
層の表面部分で発生されることから、近年、発電に寄与
する活性層を薄い膜状に形成し、活性層の材料費や形成
時間を抑えてコストの低減を図った薄膜太陽電池が開発
されている。
層の表面部分で発生されることから、近年、発電に寄与
する活性層を薄い膜状に形成し、活性層の材料費や形成
時間を抑えてコストの低減を図った薄膜太陽電池が開発
されている。
【０００３】図９はこのような従来の薄膜太陽電池の構
造を示す斜視図であり、図において１００は入射光を光
電変換して発電を行う薄膜太陽電池セルで、導電性の支
持基板５０上に形成され、ｐｎ接合を含み発電に寄与す
る厚さ数十ミクロン程度の活性層２０と、該活性層２０
上に形成され、入射光の活性層表面での反射を抑える反
射防止膜３０と、該反射防止膜３０上に形成された上部
電極４０と、上記導電性基板５０の裏面に形成された下
部電極６０とを備えている。またここで上記上部電極４
０は、活性層２０の表面上にストライプ状に配置され、
該活性層２０で発生した光電流を収集するグリッド電極
４０ａと、上記グリッド電極４０ａと一体に形成され、
該グリッド電極４０ａが収集した電流を一箇所に集める
バス電極部４０ｂとからなっている。
造を示す斜視図であり、図において１００は入射光を光
電変換して発電を行う薄膜太陽電池セルで、導電性の支
持基板５０上に形成され、ｐｎ接合を含み発電に寄与す
る厚さ数十ミクロン程度の活性層２０と、該活性層２０
上に形成され、入射光の活性層表面での反射を抑える反
射防止膜３０と、該反射防止膜３０上に形成された上部
電極４０と、上記導電性基板５０の裏面に形成された下
部電極６０とを備えている。またここで上記上部電極４
０は、活性層２０の表面上にストライプ状に配置され、
該活性層２０で発生した光電流を収集するグリッド電極
４０ａと、上記グリッド電極４０ａと一体に形成され、
該グリッド電極４０ａが収集した電流を一箇所に集める
バス電極部４０ｂとからなっている。
【０００４】このような構成の薄膜太陽電池セル１００
では、発電に寄与する活性層２０が数十ミクロンと薄
く、その膜自体では機械的に自己保持できないため、該
薄膜状の活性層２０を支持するなんらかの支持基板が必
要になるが、この支持基板には次の条件が要求される。
では、発電に寄与する活性層２０が数十ミクロンと薄
く、その膜自体では機械的に自己保持できないため、該
薄膜状の活性層２０を支持するなんらかの支持基板が必
要になるが、この支持基板には次の条件が要求される。
【０００５】第１に薄膜を機械的に支持することがで
き、しかもその支持基板自体を自己保持できるだけの強
度が必要である。第２に、その支持基板上には熱ＣＶＤ
等でＳｉ薄膜活性層を成膜するため、その成膜時のプロ
セス温度（１０００℃程度）に耐える耐熱性が必要であ
る。第３に、この支持基板自体が下部電極を兼ねるた
め、導電性が必要である。ただ、導電性がなくとも薄膜
太陽電池は作製可能であるが、その場合、支持基板上に
導電性の膜を挿入したり、薄膜太陽電池セルの側面から
下部電極を取り出したりする必要があり、薄膜太陽電池
セルの構造が複雑になる。第４に、支持基板自体は発電
に寄与する必要はなく、ただ単に活性層の支持の役割を
果たせばよいため、なるべく低コストの材料を用い、低
コストの方法で作製することが望ましい。
き、しかもその支持基板自体を自己保持できるだけの強
度が必要である。第２に、その支持基板上には熱ＣＶＤ
等でＳｉ薄膜活性層を成膜するため、その成膜時のプロ
セス温度（１０００℃程度）に耐える耐熱性が必要であ
る。第３に、この支持基板自体が下部電極を兼ねるた
め、導電性が必要である。ただ、導電性がなくとも薄膜
太陽電池は作製可能であるが、その場合、支持基板上に
導電性の膜を挿入したり、薄膜太陽電池セルの側面から
下部電極を取り出したりする必要があり、薄膜太陽電池
セルの構造が複雑になる。第４に、支持基板自体は発電
に寄与する必要はなく、ただ単に活性層の支持の役割を
果たせばよいため、なるべく低コストの材料を用い、低
コストの方法で作製することが望ましい。
【０００６】ところが、充分な機械的強度と、上記のよ
うな高温プロセスの温度に耐える耐熱性とを有する基板
材料は、高価であり、さらに導電性を有するものとなる
と、上記薄膜太陽電池の基板材料の選択は極めて困難と
なる。
うな高温プロセスの温度に耐える耐熱性とを有する基板
材料は、高価であり、さらに導電性を有するものとなる
と、上記薄膜太陽電池の基板材料の選択は極めて困難と
なる。
【０００７】そこで従来の薄膜太陽電池の製造方法に
は、その製造プロセス中に、高温での半導体薄膜の形成
を耐熱性基板上で行った後、該半導体薄膜を通常の廉価
な支持基板上に張り換える工程を有し、耐熱性基板につ
いては繰り返して使用するようにした方法（特願平２−
１４２１５６号）がある。このような薄膜太陽電池の製
造方法の実際のプロセスは若干複雑であるので、まずそ
の基本概念を図１０を用いて簡単に説明する。
は、その製造プロセス中に、高温での半導体薄膜の形成
を耐熱性基板上で行った後、該半導体薄膜を通常の廉価
な支持基板上に張り換える工程を有し、耐熱性基板につ
いては繰り返して使用するようにした方法（特願平２−
１４２１５６号）がある。このような薄膜太陽電池の製
造方法の実際のプロセスは若干複雑であるので、まずそ
の基本概念を図１０を用いて簡単に説明する。
【０００８】図１０(a) に示すように耐熱性基板１の表
面上に窒化珪素粉末の焼結体からなる剥離層４を形成し
（図１０(a) ）、この上に高温処理により半導体薄膜２
を形成する（図１０(b) ）。続いて該半導体薄膜２に対
してアニール，再結晶化，接合形成などの処理を必要に
応じて施した後、半導体薄膜２にガラス母体３を接着す
る（図１０(c) ）。
面上に窒化珪素粉末の焼結体からなる剥離層４を形成し
（図１０(a) ）、この上に高温処理により半導体薄膜２
を形成する（図１０(b) ）。続いて該半導体薄膜２に対
してアニール，再結晶化，接合形成などの処理を必要に
応じて施した後、半導体薄膜２にガラス母体３を接着す
る（図１０(c) ）。
【０００９】その後上記剥離層４を破壊して上記半導体
薄膜２と耐熱性基板１とを分離する（図１０(d) ）。こ
こで、上記剥離層４は窒化珪素粉末の焼結体からなって
いるため、その結合は粒子同士間の弱い結合力によって
いる。従って、上記耐熱性基板１及びガラス母体３に対
し、これらを引き離すよう機械的応力を加えることによ
り、上記剥離層４のみを破壊することができる。
薄膜２と耐熱性基板１とを分離する（図１０(d) ）。こ
こで、上記剥離層４は窒化珪素粉末の焼結体からなって
いるため、その結合は粒子同士間の弱い結合力によって
いる。従って、上記耐熱性基板１及びガラス母体３に対
し、これらを引き離すよう機械的応力を加えることによ
り、上記剥離層４のみを破壊することができる。
【００１０】このようにして製造プロセス中に半導体薄
膜２の張り換えを行い、以後の処理は、該半導体薄膜２
をガラス母体３上に支持した状態で行う。
膜２の張り換えを行い、以後の処理は、該半導体薄膜２
をガラス母体３上に支持した状態で行う。
【００１１】次に上記概説した薄膜太陽電池の製造方法
を、実際のプロセスに従って具体的に詳述する。図１１
(a) 〜図１１(k) は従来の薄膜太陽電池セルを製造する
方法における各工程を説明するための断面図であり、図
において、１はシリコンからなる耐熱性Ｓｉ基板で、こ
の基板１上の剥離層４は、上記耐熱性Ｓｉ基板１上に窒
化珪素粉末からなるペーストを塗布して焼結させたもの
である。また上記剥離層４上の半導体薄膜２ａは、上記
剥離層４上に気相成長法等によりｐ形多結晶Ｓｉを成長
させてなるｐ形多結晶Ｓｉ薄膜であり、この多結晶Ｓｉ
薄膜２ａを覆っているキャップ層５は、該薄膜２ａの溶
融再結晶中に、薄膜２ａの溶融した部分が水滴状になる
のを防止して、その溶融再結晶化を膜状態のまま行うた
めのものである。
を、実際のプロセスに従って具体的に詳述する。図１１
(a) 〜図１１(k) は従来の薄膜太陽電池セルを製造する
方法における各工程を説明するための断面図であり、図
において、１はシリコンからなる耐熱性Ｓｉ基板で、こ
の基板１上の剥離層４は、上記耐熱性Ｓｉ基板１上に窒
化珪素粉末からなるペーストを塗布して焼結させたもの
である。また上記剥離層４上の半導体薄膜２ａは、上記
剥離層４上に気相成長法等によりｐ形多結晶Ｓｉを成長
させてなるｐ形多結晶Ｓｉ薄膜であり、この多結晶Ｓｉ
薄膜２ａを覆っているキャップ層５は、該薄膜２ａの溶
融再結晶中に、薄膜２ａの溶融した部分が水滴状になる
のを防止して、その溶融再結晶化を膜状態のまま行うた
めのものである。
【００１２】２は上記多結晶Ｓｉ薄膜２ａの溶融再結晶
化によりその結晶粒塊を大きくしたｐ形半導体薄膜で、
その表面部分には、ｎ形接合層６として、リン，砒素，
あるいはアンチモン等のドーパントを上記半導体薄膜２
に拡散してなるｎ+ 拡散層が形成されており、このｎ形
接合層６と上記ｐ形半導体薄膜２のｐ形領域との境界部
分にはｐｎ接合が形成されている。上記拡散層６の厚み
は１００オングストローム以上，１μｍ以下の範囲で適
宜設定される。なお、ここでは上記接合層６としてｎ+
拡散層を用いているが、その代わりに上記リン等の不純
物を含むシリコンを上記半導体薄膜２上に堆積してなる
ｎ型微結晶膜を用いてもよい。また上記接合層６上に
は、上記半導体薄膜２への入射光の反射を低減するため
の導電性の反射防止膜７が形成されており、その上に
は、図９に示すグリッド電極４０ａと同様、半導体薄膜
２で発生した光電流を収集するグリッド電極８が配設さ
れている。
化によりその結晶粒塊を大きくしたｐ形半導体薄膜で、
その表面部分には、ｎ形接合層６として、リン，砒素，
あるいはアンチモン等のドーパントを上記半導体薄膜２
に拡散してなるｎ+ 拡散層が形成されており、このｎ形
接合層６と上記ｐ形半導体薄膜２のｐ形領域との境界部
分にはｐｎ接合が形成されている。上記拡散層６の厚み
は１００オングストローム以上，１μｍ以下の範囲で適
宜設定される。なお、ここでは上記接合層６としてｎ+
拡散層を用いているが、その代わりに上記リン等の不純
物を含むシリコンを上記半導体薄膜２上に堆積してなる
ｎ型微結晶膜を用いてもよい。また上記接合層６上に
は、上記半導体薄膜２への入射光の反射を低減するため
の導電性の反射防止膜７が形成されており、その上に
は、図９に示すグリッド電極４０ａと同様、半導体薄膜
２で発生した光電流を収集するグリッド電極８が配設さ
れている。
【００１３】また３は上記半導体薄膜２の表面側に、エ
チレンビニレンアセテート（ＥＶＡ：Ethlene Vinyl Ac
etate)等の樹脂９により接着されたカバーガラスで、こ
れは上記半導体薄膜２を耐熱性基板１から分離した後、
該耐熱性基板１に代わって上記薄膜２を支持する支持母
体である。また上記半導体薄膜２は裏面上にはＡｇから
なる裏面電極１１が形成されており、上記薄膜２の、該
裏面電極１１と接触する部分には、ｐ+ 型ＢＳＦ（Back
Surface Field) 層１０が形成されている。ここでこの
ｐ+ 型ＢＳＦ層１０は、上記半導体薄膜２内の裏面電極
１１近傍部分に、光キャリアに対するエネルギー障壁を
形成して、光キャリアが上記半導体薄膜２と裏面電極１
１との界面部分に到達するのを阻止するもので、これに
より上記界面部分での光キャリアの消滅が回避されるよ
うになっている。
チレンビニレンアセテート（ＥＶＡ：Ethlene Vinyl Ac
etate)等の樹脂９により接着されたカバーガラスで、こ
れは上記半導体薄膜２を耐熱性基板１から分離した後、
該耐熱性基板１に代わって上記薄膜２を支持する支持母
体である。また上記半導体薄膜２は裏面上にはＡｇから
なる裏面電極１１が形成されており、上記薄膜２の、該
裏面電極１１と接触する部分には、ｐ+ 型ＢＳＦ（Back
Surface Field) 層１０が形成されている。ここでこの
ｐ+ 型ＢＳＦ層１０は、上記半導体薄膜２内の裏面電極
１１近傍部分に、光キャリアに対するエネルギー障壁を
形成して、光キャリアが上記半導体薄膜２と裏面電極１
１との界面部分に到達するのを阻止するもので、これに
より上記界面部分での光キャリアの消滅が回避されるよ
うになっている。
【００１４】次に製造方法について説明する。まず、図
１１(a) に示す耐熱性基板１上に窒化珪素粉末ペースト
を塗布し、これを焼結させて厚さ１００μｍ程度の剥離
層４を形成する（図１１(b) ）。次に該剥離層４上に例
えばｐ形多結晶Ｓｉを気相成長法により成長させて厚さ
３０μｍ程度のｐ形多結晶Ｓｉ薄膜２ａを形成し（図１
１(c) ）、さらにこの上にＳｉＯ2 を堆積して、上記多
結晶Ｓｉ薄膜２ａを覆うキャップ層５を形成する（図１
１(d) ）。その後レーザ光の照射等により多結晶Ｓｉ薄
膜２ａの一部に溶融部分を形成し、この溶融部分を移動
させて、多結晶Ｓｉ薄膜２ａの帯域溶触再結晶化を行い
（図１１(e) ）、その後キャップ層５を除去する（図１
１(f) ）。
１１(a) に示す耐熱性基板１上に窒化珪素粉末ペースト
を塗布し、これを焼結させて厚さ１００μｍ程度の剥離
層４を形成する（図１１(b) ）。次に該剥離層４上に例
えばｐ形多結晶Ｓｉを気相成長法により成長させて厚さ
３０μｍ程度のｐ形多結晶Ｓｉ薄膜２ａを形成し（図１
１(c) ）、さらにこの上にＳｉＯ2 を堆積して、上記多
結晶Ｓｉ薄膜２ａを覆うキャップ層５を形成する（図１
１(d) ）。その後レーザ光の照射等により多結晶Ｓｉ薄
膜２ａの一部に溶融部分を形成し、この溶融部分を移動
させて、多結晶Ｓｉ薄膜２ａの帯域溶触再結晶化を行い
（図１１(e) ）、その後キャップ層５を除去する（図１
１(f) ）。
【００１５】次に上記再結晶化により形成された半導体
薄膜２中にｐｎ接合が形成されるよう、該半導体薄膜２
の表面部分にリン等のｎ形ドーパントを拡散して、例え
ば厚さ数千オングストロームのｎ+ 拡散層（接合層）６
を形成し、続いて該接合層６上に厚さ数μｍの反射防止
膜７を形成し、さらに、下側のＴｉ層及び上側のＡｇ層
からなる２層構造のグリッド電極８を形成して、薄膜太
陽電池セルの表面側工程を完了する（図１１(g) ）。こ
こで上記反射防止膜７はＩＴＯ（インジウムとスズの酸
化物）よりなる透光性電極となっている。
薄膜２中にｐｎ接合が形成されるよう、該半導体薄膜２
の表面部分にリン等のｎ形ドーパントを拡散して、例え
ば厚さ数千オングストロームのｎ+ 拡散層（接合層）６
を形成し、続いて該接合層６上に厚さ数μｍの反射防止
膜７を形成し、さらに、下側のＴｉ層及び上側のＡｇ層
からなる２層構造のグリッド電極８を形成して、薄膜太
陽電池セルの表面側工程を完了する（図１１(g) ）。こ
こで上記反射防止膜７はＩＴＯ（インジウムとスズの酸
化物）よりなる透光性電極となっている。
【００１６】しかる後、太陽電池のモジュール形成に用
いるカバーガラスであるガラス母体３を、ＥＶＡなどの
樹脂９を介して薄膜太陽電池セルの表面側に接着する
（図１１(h) ）。なおこのカバーガラス３は加熱して直
接薄膜太陽電池セルの表面側に融着してもよい。そして
上記耐熱性基板１及びガラス母体３に、これらを引き離
すよう機械的応力を加え、剥離層４を破壊して耐熱性基
板１と半導体薄膜２とを分離する（図１１(i) ）。
いるカバーガラスであるガラス母体３を、ＥＶＡなどの
樹脂９を介して薄膜太陽電池セルの表面側に接着する
（図１１(h) ）。なおこのカバーガラス３は加熱して直
接薄膜太陽電池セルの表面側に融着してもよい。そして
上記耐熱性基板１及びガラス母体３に、これらを引き離
すよう機械的応力を加え、剥離層４を破壊して耐熱性基
板１と半導体薄膜２とを分離する（図１１(i) ）。
【００１７】すなわち、図１２(a) に示すように上記耐
熱性基板１上の半導体薄膜２表面にガラス母体３を接着
したデバイスを作業台７０上に配置し、該デバイスの一
端側を作業台７０上の固定用突起７１に当接させる。こ
の状態でデバイスの他端側の剥離層４が露出する部分に
くさび部材７２を打ち込んで、図１２(b) に示すように
上記デバイスの、剥離層４の上側の部分を若干持ち上げ
る。そして押え部材７３によりデバイスの耐熱性基板１
の他端側を上記固定用突起７１側に押圧して耐熱性基板
１を固定し、この状態でピンセット７４により上記ガラ
ス母体３を挟み、これを捲り上げるようにして半導体薄
膜２を耐熱性基板１から分離する。
熱性基板１上の半導体薄膜２表面にガラス母体３を接着
したデバイスを作業台７０上に配置し、該デバイスの一
端側を作業台７０上の固定用突起７１に当接させる。こ
の状態でデバイスの他端側の剥離層４が露出する部分に
くさび部材７２を打ち込んで、図１２(b) に示すように
上記デバイスの、剥離層４の上側の部分を若干持ち上げ
る。そして押え部材７３によりデバイスの耐熱性基板１
の他端側を上記固定用突起７１側に押圧して耐熱性基板
１を固定し、この状態でピンセット７４により上記ガラ
ス母体３を挟み、これを捲り上げるようにして半導体薄
膜２を耐熱性基板１から分離する。
【００１８】次に熱燐酸を用いたエッチングなどによ
り、半導体薄膜２の裏面に残っている剥離層４の破片４
ａを除去した後、今度は半導体薄膜２の裏面部分にｐ形
不純物のアルミを含むペーストを塗布して焼結すること
により、上記アルミを半導体薄膜２の表面に拡散させて
厚さ数μｍのｐ+ 型ＢＳＦ層１０を形成する。ここで上
記アルミを含むペーストの焼結体は除去してもしなくて
もどちらでもよい。そして該ｐ+ 型ＢＳＦ層１０表面に
Ａｇからなる裏面電極１１を形成して、太陽電池セルの
裏面側工程を完了する（図１１(k) ）。以上の工程によ
り、薄膜太陽電池セル１２０が形成される。
り、半導体薄膜２の裏面に残っている剥離層４の破片４
ａを除去した後、今度は半導体薄膜２の裏面部分にｐ形
不純物のアルミを含むペーストを塗布して焼結すること
により、上記アルミを半導体薄膜２の表面に拡散させて
厚さ数μｍのｐ+ 型ＢＳＦ層１０を形成する。ここで上
記アルミを含むペーストの焼結体は除去してもしなくて
もどちらでもよい。そして該ｐ+ 型ＢＳＦ層１０表面に
Ａｇからなる裏面電極１１を形成して、太陽電池セルの
裏面側工程を完了する（図１１(k) ）。以上の工程によ
り、薄膜太陽電池セル１２０が形成される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の薄膜
太陽電池の製造方法では、剥離層４の構成材料として絶
縁性の窒化珪素を用いているため、耐熱性基板１と半導
体薄膜２とを分離した後、半導体薄膜２の裏面に残存し
ている剥離層４の破片４ａを除去する工程が必要であ
り、また上記剥離層４は、上記窒化珪素粉末のペースト
を焼結したものであるため、剥離層４の組成は均一では
なく、ある部分では窒化珪素であるが、ある部分では窒
化珪素が他の物質と反応して他の化合物となっている場
合があり、通常窒化珪素の除去に用いる熱燐酸によるエ
ッチング処理では、上記半導体薄膜２の裏面に残った剥
離層４の破片４ａを完全に除去することが困難であると
いう問題があった。
太陽電池の製造方法では、剥離層４の構成材料として絶
縁性の窒化珪素を用いているため、耐熱性基板１と半導
体薄膜２とを分離した後、半導体薄膜２の裏面に残存し
ている剥離層４の破片４ａを除去する工程が必要であ
り、また上記剥離層４は、上記窒化珪素粉末のペースト
を焼結したものであるため、剥離層４の組成は均一では
なく、ある部分では窒化珪素であるが、ある部分では窒
化珪素が他の物質と反応して他の化合物となっている場
合があり、通常窒化珪素の除去に用いる熱燐酸によるエ
ッチング処理では、上記半導体薄膜２の裏面に残った剥
離層４の破片４ａを完全に除去することが困難であると
いう問題があった。
【００２０】さらに、上記剥離層４は、半導体薄膜２の
形成時の応力などに耐え得る機械的強度を持ち、かつ耐
熱性基板１と半導体薄膜２との分離時には容易に破壊さ
れるという相反する要求を満足する必要があるが、通
常、物質はその破壊応力がこれを印加する方向によって
異なるものではなく、つまりある１つの方向の破壊応力
が大きいものでは、他の方向の破壊応力も大きく、これ
は窒化珪素粉末の焼結体からなる剥離層４についても言
えることで、該剥離層の充分な機械的強度を保持しつつ
剥離方向の力に対する強度を小さくするということは極
めて困難であり、このため半導体薄膜と耐熱性基板との
固着強度と、半導体薄膜と耐熱性基板との分離しやすさ
はトレードオフの関係となってしまう。
形成時の応力などに耐え得る機械的強度を持ち、かつ耐
熱性基板１と半導体薄膜２との分離時には容易に破壊さ
れるという相反する要求を満足する必要があるが、通
常、物質はその破壊応力がこれを印加する方向によって
異なるものではなく、つまりある１つの方向の破壊応力
が大きいものでは、他の方向の破壊応力も大きく、これ
は窒化珪素粉末の焼結体からなる剥離層４についても言
えることで、該剥離層の充分な機械的強度を保持しつつ
剥離方向の力に対する強度を小さくするということは極
めて困難であり、このため半導体薄膜と耐熱性基板との
固着強度と、半導体薄膜と耐熱性基板との分離しやすさ
はトレードオフの関係となってしまう。
【００２１】つまり半導体薄膜の形成を耐熱性基板１上
で良好に行い、しかも半導体薄膜と耐熱性基板との分離
を簡単にすることは困難であり、高品質の薄膜太陽電池
を低コストで安定に製造することができないという問題
点があった。
で良好に行い、しかも半導体薄膜と耐熱性基板との分離
を簡単にすることは困難であり、高品質の薄膜太陽電池
を低コストで安定に製造することができないという問題
点があった。
【００２２】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、半導体薄膜の形成工程では、半
導体薄膜を充分な機械的強度でもって耐熱性基板上に保
持して、上記半導体薄膜の形成を良好に行うことができ
るとともに、耐熱性基板と半導体薄膜との分離工程で
は、分離作業を簡単に行うことができ、しかも半導体薄
膜表面に残った剥離層の破片を簡単に除去することがで
き、これにより高品質の薄膜太陽電池を低コストで安定
に製造することができる薄膜太陽電池の製造方法を得る
ことを目的とする。
ためになされたもので、半導体薄膜の形成工程では、半
導体薄膜を充分な機械的強度でもって耐熱性基板上に保
持して、上記半導体薄膜の形成を良好に行うことができ
るとともに、耐熱性基板と半導体薄膜との分離工程で
は、分離作業を簡単に行うことができ、しかも半導体薄
膜表面に残った剥離層の破片を簡単に除去することがで
き、これにより高品質の薄膜太陽電池を低コストで安定
に製造することができる薄膜太陽電池の製造方法を得る
ことを目的とする。
【００２３】またこの発明は、耐熱性基板上での半導体
薄膜の支持強度の確保、及び耐熱性基板と半導体薄膜と
の分離作業の作業性向上に加えて、半導体薄膜表面に残
った剥離膜の破片を除去する工程を省略することができ
る薄膜太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
薄膜の支持強度の確保、及び耐熱性基板と半導体薄膜と
の分離作業の作業性向上に加えて、半導体薄膜表面に残
った剥離膜の破片を除去する工程を省略することができ
る薄膜太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る薄膜太陽
電池の製造方法は、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な
方向の破壊応力より小さい鱗状黒鉛からなる剥離層を耐
熱性基板上に形成する第１の工程と、入射光の光電変換
により光起電力を発生する半導体薄膜を上記耐熱性基板
上に該剥離層を介して高温処理により形成する第２の工
程と、上記半導体薄膜表面に該半導体薄膜を支持する支
持母体を接着する第３の工程と、上記耐熱性基板及び支
持母体に対して、上記剥離層にその厚み方向の破壊応力
が作用するよう機械的応力を印加して上記剥離層を破壊
し、上記耐熱性基板と半導体薄膜とを分離する第４の工
程とを含むものである。また、上記剥離層は、上記鱗状
黒鉛の発泡体を加圧成形したものであってもよい。
電池の製造方法は、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な
方向の破壊応力より小さい鱗状黒鉛からなる剥離層を耐
熱性基板上に形成する第１の工程と、入射光の光電変換
により光起電力を発生する半導体薄膜を上記耐熱性基板
上に該剥離層を介して高温処理により形成する第２の工
程と、上記半導体薄膜表面に該半導体薄膜を支持する支
持母体を接着する第３の工程と、上記耐熱性基板及び支
持母体に対して、上記剥離層にその厚み方向の破壊応力
が作用するよう機械的応力を印加して上記剥離層を破壊
し、上記耐熱性基板と半導体薄膜とを分離する第４の工
程とを含むものである。また、上記剥離層は、上記鱗状
黒鉛の発泡体を加圧成形したものであってもよい。
【００２５】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体半導
体とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残存する剥
離層の破片を、研削により除去するものである。
おいて、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体半導
体とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残存する剥
離層の破片を、研削により除去するものである。
【００２６】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜
とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記
剥離層の破片を、化学反応によりエッチング除去するも
のである。
おいて、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜
とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記
剥離層の破片を、化学反応によりエッチング除去するも
のである。
【００２７】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜
とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記
剥離層の破片を含んだ裏面電極を該半導体薄膜に形成す
るものである。
おいて、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜
とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記
剥離層の破片を含んだ裏面電極を該半導体薄膜に形成す
るものである。
【００２８】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上記剥離層を、炭素を素材とする接着材により
耐熱性基板上に接着して形成するものである。
おいて、上記剥離層を、炭素を素材とする接着材により
耐熱性基板上に接着して形成するものである。
【００２９】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上記剥離層を、セラミックを素材とする接着材
により耐熱性基板上に接着して形成するものである。
おいて、上記剥離層を、セラミックを素材とする接着材
により耐熱性基板上に接着して形成するものである。
【００３０】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、上記支持母体として、透光性の板を用い、上記
半導体薄膜の、該支持母体側の面を受光面とするもので
ある。
おいて、上記支持母体として、透光性の板を用い、上記
半導体薄膜の、該支持母体側の面を受光面とするもので
ある。
【００３１】この発明に係る薄膜太陽電池の別の製造方
法は、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応
力より小さい鱗状黒鉛からなる剥離層を耐熱性基板上に
形成する第１の工程と、上記耐熱性基板上に該剥離層を
介して上記半導体薄膜を高温処理により形成する第２の
工程と、上記半導体薄膜の表面に裏面電極を形成する第
３の工程と、上記裏面電極表面上に支持母体を接着する
第４の工程と、上記剥離層にその厚さ方向の破壊応力が
作用するよう機械的応力を印加して上記剥離層を破壊
し、上記耐熱性基板を、上記半導体薄膜から分離する第
５の工程と上記半導体薄膜表面に接合層、反射防止膜、
及びグリッド電極を順次形成する第６の工程と、を含
み、上記半導体薄膜の、該支持母体とは反対側の面を受
光面とするものである。また、上記支持母体として、ス
テンレス板を用いることができる。また、上記剥離層
が、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形したものであって
もよい。
法は、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応
力より小さい鱗状黒鉛からなる剥離層を耐熱性基板上に
形成する第１の工程と、上記耐熱性基板上に該剥離層を
介して上記半導体薄膜を高温処理により形成する第２の
工程と、上記半導体薄膜の表面に裏面電極を形成する第
３の工程と、上記裏面電極表面上に支持母体を接着する
第４の工程と、上記剥離層にその厚さ方向の破壊応力が
作用するよう機械的応力を印加して上記剥離層を破壊
し、上記耐熱性基板を、上記半導体薄膜から分離する第
５の工程と上記半導体薄膜表面に接合層、反射防止膜、
及びグリッド電極を順次形成する第６の工程と、を含
み、上記半導体薄膜の、該支持母体とは反対側の面を受
光面とするものである。また、上記支持母体として、ス
テンレス板を用いることができる。また、上記剥離層
が、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形したものであって
もよい。
【００３２】この発明に係る薄膜太陽電池の別の製造方
法は、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応
力より小さい鱗状黒鉛からなる耐熱性基板上に上記半導
体薄膜を高温処理により形成する第１の工程と、上記半
導体薄膜表面に該半導体薄膜を支持する支持母体を接着
する第２の工程と、上記耐熱性基板にその厚さ方向の破
壊応力が作用するよう機械的応力を印加して該耐熱性基
板を２つに分離し、上記耐熱性基板と半導体薄膜とを分
ける第３の工程とを含むものである。上記耐熱性基板
は、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形したものであって
もよい。
法は、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応
力より小さい鱗状黒鉛からなる耐熱性基板上に上記半導
体薄膜を高温処理により形成する第１の工程と、上記半
導体薄膜表面に該半導体薄膜を支持する支持母体を接着
する第２の工程と、上記耐熱性基板にその厚さ方向の破
壊応力が作用するよう機械的応力を印加して該耐熱性基
板を２つに分離し、上記耐熱性基板と半導体薄膜とを分
ける第３の工程とを含むものである。上記耐熱性基板
は、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形したものであって
もよい。
【００３３】
【作用】この発明においては、耐熱性基板表面上にその
厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より
小さい剥離層を形成し、高温処理を伴う半導体薄膜の形
成を上記剥離層上で行い、該半導体薄膜表面に支持母体
を接着した後、上記剥離層に上記厚さ方向の破壊応力を
与えて半導体薄膜と耐熱性基板とを分離するようにした
から、半導体薄膜の高温形成工程では、半導体薄膜を強
固に耐熱性基板に固定保持することができ、しかも耐熱
性基板と半導体薄膜とを分離する工程では、上記剥離層
の破壊による上記耐熱性基板と半導体薄膜との分離を簡
単に行うことができる。
厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より
小さい剥離層を形成し、高温処理を伴う半導体薄膜の形
成を上記剥離層上で行い、該半導体薄膜表面に支持母体
を接着した後、上記剥離層に上記厚さ方向の破壊応力を
与えて半導体薄膜と耐熱性基板とを分離するようにした
から、半導体薄膜の高温形成工程では、半導体薄膜を強
固に耐熱性基板に固定保持することができ、しかも耐熱
性基板と半導体薄膜とを分離する工程では、上記剥離層
の破壊による上記耐熱性基板と半導体薄膜との分離を簡
単に行うことができる。
【００３４】また、剥離層は上記のように破壊応力につ
いて異方性を有しているため、分離後の半導体薄膜の表
面に付着している剥離層の破片も簡単に除去することが
できる。これにより耐熱性基板上での半導体薄膜の形成
が良好に行われ、しかも半導体薄膜と耐熱性基板との分
離作業が簡単になって、高品質の薄膜太陽電池を低コス
トで安定に製造することができる。
いて異方性を有しているため、分離後の半導体薄膜の表
面に付着している剥離層の破片も簡単に除去することが
できる。これにより耐熱性基板上での半導体薄膜の形成
が良好に行われ、しかも半導体薄膜と耐熱性基板との分
離作業が簡単になって、高品質の薄膜太陽電池を低コス
トで安定に製造することができる。
【００３５】この発明においては、上記剥離層を破壊し
て耐熱性基板と半導体薄膜とを分離した後、上記半導体
薄膜表面上に残存する剥離層の破片を、研削により除去
するので、剥離層の残渣の除去に特別な処理装置を用い
る必要がなく、製造に用いる設備の費用や管理等の上で
有利である。
て耐熱性基板と半導体薄膜とを分離した後、上記半導体
薄膜表面上に残存する剥離層の破片を、研削により除去
するので、剥離層の残渣の除去に特別な処理装置を用い
る必要がなく、製造に用いる設備の費用や管理等の上で
有利である。
【００３６】この発明においては、上記剥離層を破壊し
て耐熱性基板と半導体薄膜とを分離した後、上記半導体
薄膜表面上に残存する上記剥離層の破片を、化学反応に
よりエッチング除去するので、半導体薄膜表面に付着し
ている剥離層の残渣をきれいに除去できる。
て耐熱性基板と半導体薄膜とを分離した後、上記半導体
薄膜表面上に残存する上記剥離層の破片を、化学反応に
よりエッチング除去するので、半導体薄膜表面に付着し
ている剥離層の残渣をきれいに除去できる。
【００３７】またこの発明においては、上記剥離層とし
て、鱗状黒鉛からなる導電性のシート状部材を用いるよ
うにしたので、耐熱性基板から剥がした半導体薄膜の表
面に付着している剥離層の破片を除去する必要がなくな
り、このため製造工程の簡略化を図ることができる。
て、鱗状黒鉛からなる導電性のシート状部材を用いるよ
うにしたので、耐熱性基板から剥がした半導体薄膜の表
面に付着している剥離層の破片を除去する必要がなくな
り、このため製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３８】この発明においては、上記シート状部材の
厚みを上記高温処理の際上記半導体薄膜を保持できる機
械的強度が得られる程度に増大して、剥離層としてのシ
ート状部材が上記耐熱性基板を兼ねるようにしたので、
製造プロセスで用いる部品の１つ，つまり耐熱性基板が
不要となり、部品管理における負担や部品コストの軽減
を図ることができる。
厚みを上記高温処理の際上記半導体薄膜を保持できる機
械的強度が得られる程度に増大して、剥離層としてのシ
ート状部材が上記耐熱性基板を兼ねるようにしたので、
製造プロセスで用いる部品の１つ，つまり耐熱性基板が
不要となり、部品管理における負担や部品コストの軽減
を図ることができる。
【００３９】この発明においては、上記支持母体とし
て、透光性の板を用い、上記半導体薄膜の、該支持母体
側の面を受光面とするので、半導体薄膜の、剥離層の残
渣の研削やエッチング等の処理によるダメージを受けな
い面が受光面となり、入射光の吸収や光キャリアの発生
等を効果的に行うことができ、これにより品質のよい薄
膜太陽電池を形成することができる。
て、透光性の板を用い、上記半導体薄膜の、該支持母体
側の面を受光面とするので、半導体薄膜の、剥離層の残
渣の研削やエッチング等の処理によるダメージを受けな
い面が受光面となり、入射光の吸収や光キャリアの発生
等を効果的に行うことができ、これにより品質のよい薄
膜太陽電池を形成することができる。
【００４０】この発明においては、上記支持母体とし
て、ステンレス板を用いるので、半導体薄膜を耐熱性基
板から支持母体に張り換えた後も多少の熱処理が可能と
なり、例えば半導体薄膜の表面に拡散により接合層を形
成する工程等で、拡散プロファイルの制御等における処
理温度の制約が緩和される。
て、ステンレス板を用いるので、半導体薄膜を耐熱性基
板から支持母体に張り換えた後も多少の熱処理が可能と
なり、例えば半導体薄膜の表面に拡散により接合層を形
成する工程等で、拡散プロファイルの制御等における処
理温度の制約が緩和される。
【００４１】この発明においては、剥離層であるシート
状部材を、炭素を素材とする接着材により耐熱性基板上
に接着するようにしたので、剥離層の破壊後、半導体薄
膜表面に付着した剥離層の残渣を除去せずに、その上に
裏面電極を形成する場合、接着材の残渣が光電流の収集
の妨げとなるのを回避することができる。
状部材を、炭素を素材とする接着材により耐熱性基板上
に接着するようにしたので、剥離層の破壊後、半導体薄
膜表面に付着した剥離層の残渣を除去せずに、その上に
裏面電極を形成する場合、接着材の残渣が光電流の収集
の妨げとなるのを回避することができる。
【００４２】この発明は上記薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、剥離層であるシート状部材を、セラミックを素
材とする接着材により耐熱性基板上に接着するようにし
たので、耐熱性基板上での半導体薄膜の処理温度が高い
場合に有効である。
おいて、剥離層であるシート状部材を、セラミックを素
材とする接着材により耐熱性基板上に接着するようにし
たので、耐熱性基板上での半導体薄膜の処理温度が高い
場合に有効である。
【００４３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は本発明の薄膜太陽電池の製造方法の基本概念
を説明するための断面図で、従来の説明で用いた図１０
に対応している。図において、図１０と同一符号は同一
のものを示し、ここでは、剥離層として、その厚さ方向
の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より小さい、
鱗状黒鉛からなるグラファイトシート１４を用いている
点が従来の方法と異なっている。
る。図１は本発明の薄膜太陽電池の製造方法の基本概念
を説明するための断面図で、従来の説明で用いた図１０
に対応している。図において、図１０と同一符号は同一
のものを示し、ここでは、剥離層として、その厚さ方向
の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より小さい、
鱗状黒鉛からなるグラファイトシート１４を用いている
点が従来の方法と異なっている。
【００４４】すなわち、耐熱性基板１上に上記グラファ
イトシート１４を張り付けて剥離層を形成する（図１
(a) ）。そしてこの上に高温処理により半導体薄膜２を
形成し図１(b) ）、その後従来と同様アニール，再結晶
化，接合形成などの処理を経て、半導体薄膜２にガラス
母体３を接着する（図１(c) ）。そして上記耐熱性基板
１及びガラス部材３に、上記剥離層１４にその厚さ方向
の破壊応力が作用するよう機械的応力を加えて該剥離層
１４のみを破壊し、耐熱性基板１と半導体薄膜２とを分
離する（図１(d) ）。残った剥離層の破片１４ａは必要
に応じて除去し、以後の処理は、上記半導体薄膜２をガ
ラス母体３上に支持した状態で行う。
イトシート１４を張り付けて剥離層を形成する（図１
(a) ）。そしてこの上に高温処理により半導体薄膜２を
形成し図１(b) ）、その後従来と同様アニール，再結晶
化，接合形成などの処理を経て、半導体薄膜２にガラス
母体３を接着する（図１(c) ）。そして上記耐熱性基板
１及びガラス部材３に、上記剥離層１４にその厚さ方向
の破壊応力が作用するよう機械的応力を加えて該剥離層
１４のみを破壊し、耐熱性基板１と半導体薄膜２とを分
離する（図１(d) ）。残った剥離層の破片１４ａは必要
に応じて除去し、以後の処理は、上記半導体薄膜２をガ
ラス母体３上に支持した状態で行う。
【００４５】ここで、上記剥離層に用いたグラファイト
シート１４について簡単に説明する。上記グラファイト
シートの原料は天然に産出される鱗状黒鉛であり、その
結晶構造は図２(a) に示すように炭素原子が平面上にな
らび６炭素環が連なった層状構造をしており、隣接する
上下の層Ａ，Ｂでは、６炭素環の配置が若干ずれてい
る。このため、同一平面内での炭素結合は強いが、上下
の層間の結合はファン・デア・ワールス力によるため、
その結合力が弱く容易に層状にへき開される。この結晶
構造は微視的に見れば従来のグラファイト粉と同様であ
るが、鱗状黒鉛はグラファイト粉に比べ大きな結晶粒塊
で構成されており、場合によっては数ｍｍ程度の大きな
結晶粒塊もある。
シート１４について簡単に説明する。上記グラファイト
シートの原料は天然に産出される鱗状黒鉛であり、その
結晶構造は図２(a) に示すように炭素原子が平面上にな
らび６炭素環が連なった層状構造をしており、隣接する
上下の層Ａ，Ｂでは、６炭素環の配置が若干ずれてい
る。このため、同一平面内での炭素結合は強いが、上下
の層間の結合はファン・デア・ワールス力によるため、
その結合力が弱く容易に層状にへき開される。この結晶
構造は微視的に見れば従来のグラファイト粉と同様であ
るが、鱗状黒鉛はグラファイト粉に比べ大きな結晶粒塊
で構成されており、場合によっては数ｍｍ程度の大きな
結晶粒塊もある。
【００４６】次に図３及び図４を用いてグラファイトシ
ートの作製方法について説明する。鱗状黒鉛をＮＨ4 Ｏ
ＨとＨ2 ＳＯ4 との混合液で酸処理し、３００℃程度で
酸を加熱蒸発させると、鱗状黒鉛が発砲し体積膨張して
綿状になる。図３に示すように、この発砲した鱗状黒鉛
２４ｂをローラー３１で連続的に加圧成形することによ
り薄いグラファイトシート２４が得られる。このグラフ
ァイトシートの厚みは数十μｍ〜数ｍｍ程度で自在に調
整できる。
ートの作製方法について説明する。鱗状黒鉛をＮＨ4 Ｏ
ＨとＨ2 ＳＯ4 との混合液で酸処理し、３００℃程度で
酸を加熱蒸発させると、鱗状黒鉛が発砲し体積膨張して
綿状になる。図３に示すように、この発砲した鱗状黒鉛
２４ｂをローラー３１で連続的に加圧成形することによ
り薄いグラファイトシート２４が得られる。このグラフ
ァイトシートの厚みは数十μｍ〜数ｍｍ程度で自在に調
整できる。
【００４７】このようにして作製された薄いグラファイ
トシート２４は、イメージとしては紙に近く、非常に柔
らかい素材で、破ることも容易にできるものである。特
に、原料である鱗状黒鉛の結晶構造やその加圧による形
成方法のために、グラファイトシートでは、結晶粒塊２
４ａはシート表面と平行な方向に細長い形状をしてお
り、該シートの層構造は上記結晶粒塊２４ａが複数重ね
合わさった積層構造となっており（図２(b) 参照）、つ
まり、シートの厚さ方向の破壊応力により上記結晶粒塊
２４ａを剥がし易い構造になっている。これは剥離層と
して非常に適した特性である。これに加えて、元来の材
料がグラファイト（カーボン）であるため、耐熱性に優
れている。また、必要に応じて純化が必要な場合でも、
通常のカーボン製品の純化と同様の処理を行えばよい。
また、図４に示すように上記グラファイトシート２４を
複数枚重ね、これをさらにローラ３２により加圧成形し
て新たな一枚の積層グラファイトシート３４を形成し、
厚みを増加させたり層構造の層数を増大したりすること
もできる。
トシート２４は、イメージとしては紙に近く、非常に柔
らかい素材で、破ることも容易にできるものである。特
に、原料である鱗状黒鉛の結晶構造やその加圧による形
成方法のために、グラファイトシートでは、結晶粒塊２
４ａはシート表面と平行な方向に細長い形状をしてお
り、該シートの層構造は上記結晶粒塊２４ａが複数重ね
合わさった積層構造となっており（図２(b) 参照）、つ
まり、シートの厚さ方向の破壊応力により上記結晶粒塊
２４ａを剥がし易い構造になっている。これは剥離層と
して非常に適した特性である。これに加えて、元来の材
料がグラファイト（カーボン）であるため、耐熱性に優
れている。また、必要に応じて純化が必要な場合でも、
通常のカーボン製品の純化と同様の処理を行えばよい。
また、図４に示すように上記グラファイトシート２４を
複数枚重ね、これをさらにローラ３２により加圧成形し
て新たな一枚の積層グラファイトシート３４を形成し、
厚みを増加させたり層構造の層数を増大したりすること
もできる。
【００４８】以上のように、グラファイトシート２４，
３４は剥離層として用いるにあたり、優れた特性を有し
ている。従って、これを用いれば、高品質の半導体薄膜
２を形成でき、かつこれを容易に耐熱性基板１からガラ
ス母体３へと張り換えることができる。従って、薄膜太
陽電池のより一層の低コスト化、高性能化を図ることが
できる。以上、この発明による薄膜太陽電池の製造方法
の基本概念を示した。
３４は剥離層として用いるにあたり、優れた特性を有し
ている。従って、これを用いれば、高品質の半導体薄膜
２を形成でき、かつこれを容易に耐熱性基板１からガラ
ス母体３へと張り換えることができる。従って、薄膜太
陽電池のより一層の低コスト化、高性能化を図ることが
できる。以上、この発明による薄膜太陽電池の製造方法
の基本概念を示した。
【００４９】次に、本発明の第１の実施例による薄膜太
陽電池の製造方法を、実際のプロセスに従って具体的に
詳述する。
陽電池の製造方法を、実際のプロセスに従って具体的に
詳述する。
【００５０】図５(a) 〜図５(k) は上記薄膜太陽電池の
製造方法の各工程の説明図であり、これは従来の説明で
用いた図１１(a) 〜図１１(k) に対応している。
製造方法の各工程の説明図であり、これは従来の説明で
用いた図１１(a) 〜図１１(k) に対応している。
【００５１】まず、図５(a) に示す単結晶Ｓｉからなる
耐熱性基板１上に接着剤１５を用いて、厚さ１００μｍ
程度のグラファイトシート１４を貼り付け、剥離層を形
成する（図５(b) ）。ここで上記グラファイトシート１
４には、上記加圧成形により得られたグラファイトシー
ト２４を、薄膜太陽電池の製造に適した寸法形状に切断
したものを用い、また接着剤１５には、カーボン（炭
素）をベースとした耐熱性のものを用いる。
耐熱性基板１上に接着剤１５を用いて、厚さ１００μｍ
程度のグラファイトシート１４を貼り付け、剥離層を形
成する（図５(b) ）。ここで上記グラファイトシート１
４には、上記加圧成形により得られたグラファイトシー
ト２４を、薄膜太陽電池の製造に適した寸法形状に切断
したものを用い、また接着剤１５には、カーボン（炭
素）をベースとした耐熱性のものを用いる。
【００５２】次に上記グラファイトシート１４上に気相
成長法等によりｐ型多結晶Ｓｉ薄膜を厚さ３０μｍ程度
成長し（図５(c) ）、その後従来の方法と同様に、Ｓｉ
Ｏ2キャップ層５の形成（図５(d) ）、上記ｐ型多結晶
Ｓｉ薄膜の帯域溶触再結晶化（図５(e) ）、及びキャッ
プ層５の除去（図５(f) ）を行い、さらに接合層６、反
射防止膜７、及びＴｉ層，Ａｇ層の２層構造のグリッド
電極８を順次形成して、薄膜太陽電池セルの表面側の処
理工程を完了する（図５(g) ）。
成長法等によりｐ型多結晶Ｓｉ薄膜を厚さ３０μｍ程度
成長し（図５(c) ）、その後従来の方法と同様に、Ｓｉ
Ｏ2キャップ層５の形成（図５(d) ）、上記ｐ型多結晶
Ｓｉ薄膜の帯域溶触再結晶化（図５(e) ）、及びキャッ
プ層５の除去（図５(f) ）を行い、さらに接合層６、反
射防止膜７、及びＴｉ層，Ａｇ層の２層構造のグリッド
電極８を順次形成して、薄膜太陽電池セルの表面側の処
理工程を完了する（図５(g) ）。
【００５３】そして、太陽電池のモジュール形成に用い
るカバーガラスであるガラス母体３を上記半導体薄膜２
の表面にＥＶＡ樹脂９を介して接着した後（図５(h)
）、上記耐熱性基板１とカバーガラス３に対して、上
記グラファイトシート１４に該シート厚さ方向の破壊応
力が作用するよう機械的応力を印加して該グラファイト
シート１４を破壊し、耐熱性基板１と半導体薄膜２とを
分離する（図５(i) ）。この分離の方法は、従来と同様
図１２(a) 及び(b) に示すようにして行う。その後半導
体薄膜２の表面に残ったグラファイトシート１４の破片
１４ａを除去する（図５(j) ）。このグラファイトシー
ト１４の破片１４ａの除去はグラファイトシート１４が
前述の通り非常に柔らかく、剥離しやすい材質なので、
ブラシなどを用いて鱗を剥がすようにして行う。
るカバーガラスであるガラス母体３を上記半導体薄膜２
の表面にＥＶＡ樹脂９を介して接着した後（図５(h)
）、上記耐熱性基板１とカバーガラス３に対して、上
記グラファイトシート１４に該シート厚さ方向の破壊応
力が作用するよう機械的応力を印加して該グラファイト
シート１４を破壊し、耐熱性基板１と半導体薄膜２とを
分離する（図５(i) ）。この分離の方法は、従来と同様
図１２(a) 及び(b) に示すようにして行う。その後半導
体薄膜２の表面に残ったグラファイトシート１４の破片
１４ａを除去する（図５(j) ）。このグラファイトシー
ト１４の破片１４ａの除去はグラファイトシート１４が
前述の通り非常に柔らかく、剥離しやすい材質なので、
ブラシなどを用いて鱗を剥がすようにして行う。
【００５４】その後は従来の方法と同様、上記半導体薄
膜２の裏面側にｐ+ 型ＢＳＦ(BackSurface Field)層１
０及びＡｌあるいはＡｇからなる裏面電極１１を順次形
成して、太陽電池セル１０１の裏面側処理工程を完了す
る（図５(k) ）。以上の工程により、薄膜太陽電池セル
１０１が形成される。また半導体薄膜２を分離した後の
耐熱性基板１は上記薄膜太陽電池の製造方法において繰
り返し使用する。
膜２の裏面側にｐ+ 型ＢＳＦ(BackSurface Field)層１
０及びＡｌあるいはＡｇからなる裏面電極１１を順次形
成して、太陽電池セル１０１の裏面側処理工程を完了す
る（図５(k) ）。以上の工程により、薄膜太陽電池セル
１０１が形成される。また半導体薄膜２を分離した後の
耐熱性基板１は上記薄膜太陽電池の製造方法において繰
り返し使用する。
【００５５】このように本実施例では、耐熱性基板１表
面上に剥離層として、その厚さ方向の破壊応力がこれと
垂直な方向の破壊応力より小さいグラファイトシート１
４を形成し、その上に高温処理により半導体薄膜２を形
成した後、該半導体薄膜表面にガラス母体３を接着し、
上記グラファイトシート１４にその厚さ方向の破壊応力
を与えてこれを破壊し、半導体薄膜２と耐熱性基板１と
を分離するようにしたので、半導体薄膜２の高温形成工
程では、半導体薄膜２を強固に耐熱性基板１に固定保持
することができ、しかも耐熱性基板１と半導体薄膜２と
を分離する工程では、上記グラファイトシート１４の破
壊による上記耐熱性基板１と半導体薄膜２との分離を簡
単に行うことができる。
面上に剥離層として、その厚さ方向の破壊応力がこれと
垂直な方向の破壊応力より小さいグラファイトシート１
４を形成し、その上に高温処理により半導体薄膜２を形
成した後、該半導体薄膜表面にガラス母体３を接着し、
上記グラファイトシート１４にその厚さ方向の破壊応力
を与えてこれを破壊し、半導体薄膜２と耐熱性基板１と
を分離するようにしたので、半導体薄膜２の高温形成工
程では、半導体薄膜２を強固に耐熱性基板１に固定保持
することができ、しかも耐熱性基板１と半導体薄膜２と
を分離する工程では、上記グラファイトシート１４の破
壊による上記耐熱性基板１と半導体薄膜２との分離を簡
単に行うことができる。
【００５６】また、剥離層としてのグラファイトシート
１４は上記のように破壊応力について異方性を有してい
るため、耐熱性基板１から剥がした半導体薄膜２の表面
に付着しているグラファイトシート１４の破片１４ａも
ブラシ等で剥がすようにして簡単に除去することができ
る。この場合グラファイトシート１４の破片１４ａの除
去に特別な処理装置を用いる必要がなく、製造に用いる
設備や管理等の上で有利である。
１４は上記のように破壊応力について異方性を有してい
るため、耐熱性基板１から剥がした半導体薄膜２の表面
に付着しているグラファイトシート１４の破片１４ａも
ブラシ等で剥がすようにして簡単に除去することができ
る。この場合グラファイトシート１４の破片１４ａの除
去に特別な処理装置を用いる必要がなく、製造に用いる
設備や管理等の上で有利である。
【００５７】これにより耐熱性基板１上での半導体薄膜
２の形成が良好に行われ、しかも半導体薄膜２と耐熱性
基板１との分離作業が簡単になって、高品質の薄膜太陽
電池を低コストで安定に製造することができる。
２の形成が良好に行われ、しかも半導体薄膜２と耐熱性
基板１との分離作業が簡単になって、高品質の薄膜太陽
電池を低コストで安定に製造することができる。
【００５８】なお、上記実施例では、グラファイトシー
ト１４の破片１４ａをブラシ等で除去する方法を示した
が、除去方法はこれに限るものではなく、例えばグラフ
ァイトシート１４の材質が基本的にカーボンなので、酸
素含有雰囲気中で加熱あるいはプラズマ処理などを行
い、酸素と反応させて化学的にエッチング除去するよう
にしてもよく、この場合半導体薄膜表面に付着している
グラファイトシート１４の破片１４ａをきれいに除去す
ることができる。
ト１４の破片１４ａをブラシ等で除去する方法を示した
が、除去方法はこれに限るものではなく、例えばグラフ
ァイトシート１４の材質が基本的にカーボンなので、酸
素含有雰囲気中で加熱あるいはプラズマ処理などを行
い、酸素と反応させて化学的にエッチング除去するよう
にしてもよく、この場合半導体薄膜表面に付着している
グラファイトシート１４の破片１４ａをきれいに除去す
ることができる。
【００５９】なお、上記実施例では、耐熱性接着材１５
として、カーボンをベースとするものを用いたが、これ
はセラミックをベースとするものでもよく、この場合耐
熱性基板１上での半導体薄膜２の処理温度が高い場合等
に有効である。
として、カーボンをベースとするものを用いたが、これ
はセラミックをベースとするものでもよく、この場合耐
熱性基板１上での半導体薄膜２の処理温度が高い場合等
に有効である。
【００６０】次に本発明の第２の実施例による薄膜太陽
電池の製造方法について説明する。図６(a) 〜(j) はこ
の実施例の薄膜太陽電池の製造方法を実際のプロセスに
従って説明するための工程図であり、図６(a) 〜(i) に
示す各工程は上記図５(a)〜(i) に示す各工程と全く同
一である。この実施例では、グラファイトシートはカー
ボンを主成分とし、導電性があるため、剥離層の破壊後
残った剥離層の破片は除去せず、これを裏面電極の一部
として用いるようにしている点が上記実施例と異なって
いる。
電池の製造方法について説明する。図６(a) 〜(j) はこ
の実施例の薄膜太陽電池の製造方法を実際のプロセスに
従って説明するための工程図であり、図６(a) 〜(i) に
示す各工程は上記図５(a)〜(i) に示す各工程と全く同
一である。この実施例では、グラファイトシートはカー
ボンを主成分とし、導電性があるため、剥離層の破壊後
残った剥離層の破片は除去せず、これを裏面電極の一部
として用いるようにしている点が上記実施例と異なって
いる。
【００６１】つまり、上記図６(a) 〜(i) に示す工程を
経て、グラファイトシート１４を破壊して半導体薄膜２
と耐熱性基板１とを分離した後、最後に、半導体薄膜２
の裏面に残ったグラファイトシート１４の破片１４ａ上
に、ＡｌあるいはＡｇからなる裏面電極１１を形成し
（図６(j) ）、これにより薄膜太陽電池セル１０２を形
成する。
経て、グラファイトシート１４を破壊して半導体薄膜２
と耐熱性基板１とを分離した後、最後に、半導体薄膜２
の裏面に残ったグラファイトシート１４の破片１４ａ上
に、ＡｌあるいはＡｇからなる裏面電極１１を形成し
（図６(j) ）、これにより薄膜太陽電池セル１０２を形
成する。
【００６２】このような構成の第２の実施例では、上記
第１実施例の効果に加えて、グラファイトシート１４が
導電性を有することから、半導体薄膜の裏面に残ったグ
ラファイトシート１４の破片１４ａを除去する工程を省
略しているので、さらに薄膜太陽電池１０２の生産性を
高めることができる。
第１実施例の効果に加えて、グラファイトシート１４が
導電性を有することから、半導体薄膜の裏面に残ったグ
ラファイトシート１４の破片１４ａを除去する工程を省
略しているので、さらに薄膜太陽電池１０２の生産性を
高めることができる。
【００６３】なお、上記各実施例では、上記半導体薄膜
の、耐熱性基板とは反対側の面を受光面とする薄膜太陽
電池の製造方法を示したが、本発明の薄膜太陽電池の製
造方法では、半導体薄膜の耐熱性基板側の面を受光面と
することも可能である。
の、耐熱性基板とは反対側の面を受光面とする薄膜太陽
電池の製造方法を示したが、本発明の薄膜太陽電池の製
造方法では、半導体薄膜の耐熱性基板側の面を受光面と
することも可能である。
【００６４】つまりこの発明による太陽電池の製造方法
は、従来技術の説明からも判るように、発電に直接寄与
する半導体薄膜２を耐熱性基板１から支持母体３へ貼り
換えることを基本概念としており、言い換えるとこの方
法は、その製造プロセス中に半導体薄膜の両面が一度は
露出するという点に特徴があり、そのため両面の加工に
対する自由度が広がるという利点にある。従ってこの特
徴を利用して、上記各実施例とは逆に、半導体薄膜の耐
熱性基板側の面を受光面とする構造の薄膜太陽電池を製
造することも可能である。
は、従来技術の説明からも判るように、発電に直接寄与
する半導体薄膜２を耐熱性基板１から支持母体３へ貼り
換えることを基本概念としており、言い換えるとこの方
法は、その製造プロセス中に半導体薄膜の両面が一度は
露出するという点に特徴があり、そのため両面の加工に
対する自由度が広がるという利点にある。従ってこの特
徴を利用して、上記各実施例とは逆に、半導体薄膜の耐
熱性基板側の面を受光面とする構造の薄膜太陽電池を製
造することも可能である。
【００６５】以下本発明の第３の実施例として、半導体
薄膜の、耐熱性基板側の面を受光面とする薄膜太陽電池
の製造方法について説明する。図７(a) 〜(k) は上記第
３の実施例の薄膜太陽電池の製造方法を説明するための
図であり、図７(a) 〜(f) は、それぞれ図５(a) 〜(f)
で示す工程と同一の工程を示しているのでその説明は省
略し、キャップ層５の除去後の工程から説明する。
薄膜の、耐熱性基板側の面を受光面とする薄膜太陽電池
の製造方法について説明する。図７(a) 〜(k) は上記第
３の実施例の薄膜太陽電池の製造方法を説明するための
図であり、図７(a) 〜(f) は、それぞれ図５(a) 〜(f)
で示す工程と同一の工程を示しているのでその説明は省
略し、キャップ層５の除去後の工程から説明する。
【００６６】上記図７(a) 〜(f) に示す工程を経て上記
キャップ層５を除去した後、半導体薄膜２の表面に上記
ｐ型ＢＳＦ（Back Surface Field) 層１０、及びＡｌあ
るいはＡｇからなる裏面電極１１を順次形成して、薄膜
太陽電池セルの裏面側工程を完了する（図７(g) ）。
キャップ層５を除去した後、半導体薄膜２の表面に上記
ｐ型ＢＳＦ（Back Surface Field) 層１０、及びＡｌあ
るいはＡｇからなる裏面電極１１を順次形成して、薄膜
太陽電池セルの裏面側工程を完了する（図７(g) ）。
【００６７】その後、ステンレス板からなる支持母体１
３を例えばＡｇペースト１６を介して裏面電極１１の表
面に接着する（図７(h) ）。そして、上記耐熱性基板１
とステンレス板１３に対して、上記グラファイトシート
１４に該シート厚さ方向の破壊応力が作用するよう機械
的応力を印加して該グラファイトシート１４を破壊し、
耐熱性基板１と半導体薄膜２とを分離する（図７(i)
）。ここでの分離の方法も上記第１実施例や従来の方
法と同様、図１２(a) ，(b) に示すようにくさび部材や
ピンセットを用いて行う。そして残ったグラファイトシ
ート１４の破片１４ａを上記第１実施例と同様ブラシ等
により鱗を剥がすようにして除去する（図７(j) ）。
３を例えばＡｇペースト１６を介して裏面電極１１の表
面に接着する（図７(h) ）。そして、上記耐熱性基板１
とステンレス板１３に対して、上記グラファイトシート
１４に該シート厚さ方向の破壊応力が作用するよう機械
的応力を印加して該グラファイトシート１４を破壊し、
耐熱性基板１と半導体薄膜２とを分離する（図７(i)
）。ここでの分離の方法も上記第１実施例や従来の方
法と同様、図１２(a) ，(b) に示すようにくさび部材や
ピンセットを用いて行う。そして残ったグラファイトシ
ート１４の破片１４ａを上記第１実施例と同様ブラシ等
により鱗を剥がすようにして除去する（図７(j) ）。
【００６８】このようにして露出した半導体薄膜２の裏
面上にｎ+ 拡散あるいはｎ型微結晶等により接合層６を
設けてｐｎ接合を形成し、続いて接合層６上にＩＴＯ反
射防止膜７、及びＴｉ層，Ａｇ層の２層構造のグリッド
電極８を形成し、薄膜太陽電池セルの表面工程を完了す
る（図７(k) ）。以上の工程により、薄膜太陽電池セル
１０３が形成される。
面上にｎ+ 拡散あるいはｎ型微結晶等により接合層６を
設けてｐｎ接合を形成し、続いて接合層６上にＩＴＯ反
射防止膜７、及びＴｉ層，Ａｇ層の２層構造のグリッド
電極８を形成し、薄膜太陽電池セルの表面工程を完了す
る（図７(k) ）。以上の工程により、薄膜太陽電池セル
１０３が形成される。
【００６９】このような構成の第３の実施例では、上記
第１実施例の効果に加えて、上記支持母体として、ステ
ンレス板１３を用いるので、半導体薄膜２を耐熱性基板
１から支持母体に張り換えた後も多少の熱処理が可能と
なり、例えば半導体薄膜２の表面に拡散により接合層６
を形成する工程等で、拡散プロファイルの制御等におけ
る処理温度による制約が緩和されるという効果がある。
第１実施例の効果に加えて、上記支持母体として、ステ
ンレス板１３を用いるので、半導体薄膜２を耐熱性基板
１から支持母体に張り換えた後も多少の熱処理が可能と
なり、例えば半導体薄膜２の表面に拡散により接合層６
を形成する工程等で、拡散プロファイルの制御等におけ
る処理温度による制約が緩和されるという効果がある。
【００７０】なお、上記第１〜第３の実施例では、グラ
ファイトシート１４が薄い紙状のもので、自己保持でき
ないという前提にたっており、従って半導体薄膜２等を
支持するために耐熱性基板１を用いているが、グラファ
イトシートの厚みを、それだけで自己保持できる程度の
機械的強度が得られるよう増大することにより、剥離層
としてのグラファイトシートが耐熱性基板１の役割を兼
ねることができる。
ファイトシート１４が薄い紙状のもので、自己保持でき
ないという前提にたっており、従って半導体薄膜２等を
支持するために耐熱性基板１を用いているが、グラファ
イトシートの厚みを、それだけで自己保持できる程度の
機械的強度が得られるよう増大することにより、剥離層
としてのグラファイトシートが耐熱性基板１の役割を兼
ねることができる。
【００７１】最後に、本発明の第４の実施例としてこの
ようにグラファイトシートに剥離層と耐熱性基板の役割
を持たせる薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
図８(a) 〜(j) はこの第４実施例による薄膜太陽電池の
製造方法を工程順に説明するための図であり、この第４
実施例では、図８(a) に示すように第１実施例の耐熱性
基板１及びグラファイトシート（剥離層）１４の代わり
に、上記半導体薄膜形成工程における高温状態で自己保
持できる機械的強度を有する厚いグラファイトシート４
４を用いている点が上記第１実施例と異なっている。
ようにグラファイトシートに剥離層と耐熱性基板の役割
を持たせる薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
図８(a) 〜(j) はこの第４実施例による薄膜太陽電池の
製造方法を工程順に説明するための図であり、この第４
実施例では、図８(a) に示すように第１実施例の耐熱性
基板１及びグラファイトシート（剥離層）１４の代わり
に、上記半導体薄膜形成工程における高温状態で自己保
持できる機械的強度を有する厚いグラファイトシート４
４を用いている点が上記第１実施例と異なっている。
【００７２】すなわち厚さ数百ミクロン程度の上記厚い
グラファイトシート４４上に気相成長法等によりｐ型多
結晶Ｓｉ薄膜を厚さ３０μｍ程度成長する（図８(b)
）。その後は上記第１実施例と同様図８(c) 〜図８(f)
に示す工程，つまりそれぞれ図５(b) 〜図５(g) に示
す工程と同一の工程を経て薄膜太陽電池セルの表面側の
処理工程を終え、上記半導体薄膜２の表面にＥＶＡ樹脂
９によりガラス母体３を接着した後、上記厚いグラファ
イトシート４４の、半導体薄膜２との界面の近傍部分
に、厚み方向の破壊応力を印加してこの部分を破壊し、
グラファイトシートの大部分を除去し、さらに半導体薄
膜２の表面に残ったグラファイトシート４４の破片４４
ａを上記第１実施例と同様ブラシ等により除去する（図
８(i) ）。
グラファイトシート４４上に気相成長法等によりｐ型多
結晶Ｓｉ薄膜を厚さ３０μｍ程度成長する（図８(b)
）。その後は上記第１実施例と同様図８(c) 〜図８(f)
に示す工程，つまりそれぞれ図５(b) 〜図５(g) に示
す工程と同一の工程を経て薄膜太陽電池セルの表面側の
処理工程を終え、上記半導体薄膜２の表面にＥＶＡ樹脂
９によりガラス母体３を接着した後、上記厚いグラファ
イトシート４４の、半導体薄膜２との界面の近傍部分
に、厚み方向の破壊応力を印加してこの部分を破壊し、
グラファイトシートの大部分を除去し、さらに半導体薄
膜２の表面に残ったグラファイトシート４４の破片４４
ａを上記第１実施例と同様ブラシ等により除去する（図
８(i) ）。
【００７３】その後は上記第１実施例と同様、上記半導
体薄膜２の裏面側にｐ+ 型ＢＳＦ(Back Surface Field)
層１０及びＡｌあるいはＡｇからなる裏面電極１１を順
次形成して、太陽電池セルの裏面側処理工程を完了する
（図８(j) ）。
体薄膜２の裏面側にｐ+ 型ＢＳＦ(Back Surface Field)
層１０及びＡｌあるいはＡｇからなる裏面電極１１を順
次形成して、太陽電池セルの裏面側処理工程を完了する
（図８(j) ）。
【００７４】このように本実施例では、上記第１実施例
のグラファイトシート１４に代えて、半導体薄膜形成時
の高温状態で自己保持できる厚いグラファイトシート４
４を用い、この上に半導体薄膜２を形成するようにした
ので、第１実施例の効果に加えて、上記厚いグラファイ
トシート４４が耐熱性基板１と剥離層１４とを兼ねるこ
ととなり、製造プロセスで用いる部品の１つである耐熱
性基板が不要となり、部品管理における負担や部品コス
トの軽減を図ることができる効果がある。
のグラファイトシート１４に代えて、半導体薄膜形成時
の高温状態で自己保持できる厚いグラファイトシート４
４を用い、この上に半導体薄膜２を形成するようにした
ので、第１実施例の効果に加えて、上記厚いグラファイ
トシート４４が耐熱性基板１と剥離層１４とを兼ねるこ
ととなり、製造プロセスで用いる部品の１つである耐熱
性基板が不要となり、部品管理における負担や部品コス
トの軽減を図ることができる効果がある。
【００７５】なお上記第１〜第３の実施例では、剥離層
として薄いグラファイトシート２４を用いているが、こ
れは図４に示すようにこの薄いグラファイトシート２４
を多数重ねて加圧成形した積層グラファイトシート３４
を用いてもよく、この場合さらに剥離層の層構造が強調
されることとなり、耐熱性基板１と半導体薄膜２の分離
をよりスムーズに行うことができる。
として薄いグラファイトシート２４を用いているが、こ
れは図４に示すようにこの薄いグラファイトシート２４
を多数重ねて加圧成形した積層グラファイトシート３４
を用いてもよく、この場合さらに剥離層の層構造が強調
されることとなり、耐熱性基板１と半導体薄膜２の分離
をよりスムーズに行うことができる。
【００７６】
【発明の効果】以上のように本発明に係る薄膜太陽電池
の製造方法によれば、耐熱性基板表面上にその厚さ方向
の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より小さい剥
離層を形成し、高温処理を伴う半導体薄膜の形成を上記
剥離層上で行い、該半導体薄膜表面に支持母体を接着し
た後、上記剥離層にその厚さ方向の破壊応力を与えて半
導体薄膜と耐熱性基板とを分離するようにしたので、半
導体薄膜の高温形成工程では、半導体薄膜を強固に耐熱
性基板に固定保持することができ、しかも耐熱性基板と
半導体薄膜とを分離する工程では、上記剥離層の破壊に
よる上記耐熱性基板と半導体薄膜との分離を簡単に行う
ことができる効果がある。
の製造方法によれば、耐熱性基板表面上にその厚さ方向
の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より小さい剥
離層を形成し、高温処理を伴う半導体薄膜の形成を上記
剥離層上で行い、該半導体薄膜表面に支持母体を接着し
た後、上記剥離層にその厚さ方向の破壊応力を与えて半
導体薄膜と耐熱性基板とを分離するようにしたので、半
導体薄膜の高温形成工程では、半導体薄膜を強固に耐熱
性基板に固定保持することができ、しかも耐熱性基板と
半導体薄膜とを分離する工程では、上記剥離層の破壊に
よる上記耐熱性基板と半導体薄膜との分離を簡単に行う
ことができる効果がある。
【００７７】また、剥離層は上記のように破壊応力につ
いて異方性を有しているため、耐熱性基板から剥がした
半導体薄膜の表面に付着している剥離層の破片も簡単に
除去することができる効果がある。これにより従来トレ
ードオフの関係にあった、半導体薄膜の形成工程での歩
留りと、剥離層の破壊工程での作業性とを共に向上する
ことができ、高品質の薄膜太陽電池を低コストで安定に
製造することができる効果がある。
いて異方性を有しているため、耐熱性基板から剥がした
半導体薄膜の表面に付着している剥離層の破片も簡単に
除去することができる効果がある。これにより従来トレ
ードオフの関係にあった、半導体薄膜の形成工程での歩
留りと、剥離層の破壊工程での作業性とを共に向上する
ことができ、高品質の薄膜太陽電池を低コストで安定に
製造することができる効果がある。
【００７８】またこの発明によれば上記薄膜太陽電池の
製造方法において、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と
半導体薄膜とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残
存する剥離層の破片を、研削により除去するので、剥離
層の残渣の除去に特別な処理装置を用いる必要がなく、
製造に用いる設備の費用や管理等の上で有利であるとい
う効果がある。
製造方法において、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と
半導体薄膜とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残
存する剥離層の破片を、研削により除去するので、剥離
層の残渣の除去に特別な処理装置を用いる必要がなく、
製造に用いる設備の費用や管理等の上で有利であるとい
う効果がある。
【００７９】またこの発明によれば上記薄膜太陽電池の
製造方法において、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と
半導体薄膜とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残
存する上記剥離層の破片を、化学反応によりエッチング
除去するので、半導体薄膜表面に付着している剥離層の
残渣をきれいに除去できる効果がある。
製造方法において、上記剥離層を破壊して耐熱性基板と
半導体薄膜とを分離した後、上記半導体薄膜表面上に残
存する上記剥離層の破片を、化学反応によりエッチング
除去するので、半導体薄膜表面に付着している剥離層の
残渣をきれいに除去できる効果がある。
【００８０】またこの発明によれば上記薄膜太陽電池の
製造方法において、上記剥離層として、鱗状黒鉛からな
る導電性のシート状部材を用いるようにしたので、耐熱
性基板から剥がした半導体薄膜の表面に付着している剥
離層の破片を除去する必要がなくなり、さらに製造プロ
セスにおける作業性を向上することができる効果があ
る。
製造方法において、上記剥離層として、鱗状黒鉛からな
る導電性のシート状部材を用いるようにしたので、耐熱
性基板から剥がした半導体薄膜の表面に付着している剥
離層の破片を除去する必要がなくなり、さらに製造プロ
セスにおける作業性を向上することができる効果があ
る。
【００８１】この発明によれば上記薄膜太陽電池の製造
方法において、上記シート状部材の厚みを上記高温処理
の際上記半導体薄膜を保持できる機械的強度が得られる
程度に増大して、剥離層としてのシート状部材が上記耐
熱性基板を兼ねるようにしたので、製造プロセスで用い
る部品の１つ，つまり耐熱性基板が不要となり、部品管
理における負担や部品コストの軽減を図ることができる
効果がある。
方法において、上記シート状部材の厚みを上記高温処理
の際上記半導体薄膜を保持できる機械的強度が得られる
程度に増大して、剥離層としてのシート状部材が上記耐
熱性基板を兼ねるようにしたので、製造プロセスで用い
る部品の１つ，つまり耐熱性基板が不要となり、部品管
理における負担や部品コストの軽減を図ることができる
効果がある。
【００８２】この発明によれば上記薄膜太陽電池の製造
方法において、上記支持母体として、透光性の板を用
い、上記半導体薄膜の、該支持母体側の面を受光面とす
るので、半導体薄膜の、剥離層の残渣のための研削やエ
ッチング等の処理によるダメージを受けない面が受光面
となり、入射光の吸収や光キャリアの発生等を効果的に
行うことができ、これにより品質のよい薄膜太陽電池を
形成することができる効果がある。
方法において、上記支持母体として、透光性の板を用
い、上記半導体薄膜の、該支持母体側の面を受光面とす
るので、半導体薄膜の、剥離層の残渣のための研削やエ
ッチング等の処理によるダメージを受けない面が受光面
となり、入射光の吸収や光キャリアの発生等を効果的に
行うことができ、これにより品質のよい薄膜太陽電池を
形成することができる効果がある。
【００８３】この発明によれば上記薄膜太陽電池の製造
方法において、上記支持母体として、ステンレス板を用
いるので、半導体薄膜を耐熱性基板から支持母体に張り
換えた後も多少の熱処理が可能となり、例えば半導体薄
膜の表面に拡散により接合層を形成する工程等で、拡散
プロファイルの制御等における処理温度による制約が緩
和されるという効果がある。
方法において、上記支持母体として、ステンレス板を用
いるので、半導体薄膜を耐熱性基板から支持母体に張り
換えた後も多少の熱処理が可能となり、例えば半導体薄
膜の表面に拡散により接合層を形成する工程等で、拡散
プロファイルの制御等における処理温度による制約が緩
和されるという効果がある。
【００８４】この発明によれば上記薄膜太陽電池の製造
方法において、剥離層であるシート状部材を、炭素を素
材とする接着材により耐熱性基板上に接着するようにし
たので、剥離層の破壊後、半導体薄膜表面に付着した剥
離層の残渣を除去せずに、その上に裏面電極を形成する
場合、接着材の残渣が光電流を阻害するのを低減するこ
とができる効果がある。
方法において、剥離層であるシート状部材を、炭素を素
材とする接着材により耐熱性基板上に接着するようにし
たので、剥離層の破壊後、半導体薄膜表面に付着した剥
離層の残渣を除去せずに、その上に裏面電極を形成する
場合、接着材の残渣が光電流を阻害するのを低減するこ
とができる効果がある。
【００８５】この発明によれば上記薄膜太陽電池の製造
方法において、剥離層であるシート状部材を、セラミッ
クを素材とする接着材により耐熱性基板上に接着するよ
うにしたので、耐熱性基板上での半導体薄膜の処理温度
が高い場合に有効であるという効果がある。
方法において、剥離層であるシート状部材を、セラミッ
クを素材とする接着材により耐熱性基板上に接着するよ
うにしたので、耐熱性基板上での半導体薄膜の処理温度
が高い場合に有効であるという効果がある。
【図１】本発明の薄膜太陽電池の製造方法の基本概念を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図２】上記薄膜太陽電池の製造方法に用いるグラファ
イトシートを構成する鱗状黒鉛の結晶構造を示す図であ
る。
イトシートを構成する鱗状黒鉛の結晶構造を示す図であ
る。
【図３】上記グラファイトシートの製法の一例を示す図
である。
である。
【図４】上記グラファイトのシートの製法の他の例を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の第１の実施例による薄膜太陽電池の製
造方法の実際のプロセスを工程順に詳しく説明するため
の断面図である。
造方法の実際のプロセスを工程順に詳しく説明するため
の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例による薄膜太陽電池の製
造方法を工程順に説明するための断面図である。
造方法を工程順に説明するための断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例による薄膜太陽電池の製
造方法を工程順に説明するための断面図である。
造方法を工程順に説明するための断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例による薄膜太陽電池の製
造方法を工程順に説明するための断面図である。
造方法を工程順に説明するための断面図である。
【図９】従来の薄膜太陽電池の構造を示す斜視図であ
る。
る。
【図１０】従来の薄膜太陽電池の製造方法の基本概念を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１１】従来の薄膜太陽電池の製造方法の実際のプロ
セスを工程順に詳しく説明するための断面図である。
セスを工程順に詳しく説明するための断面図である。
【図１２】上記プロセスの一部をさらに詳しく説明する
ための外観図である。
ための外観図である。
１ 耐熱性基板（耐熱性Ｓｉ基板） ２ 半導体薄膜 ２ａ ｐ形多結晶Ｓｉ薄膜 ３ ガラス母体（支持母体） ５ Ｓｉキャップ層 ６ ｎ+ 拡散層（接合層） ７ 反射防止膜 ８ グリッド電極 ９ 接着用樹脂 １０ ｐ+ 型ＢＳＦ層 １１ Ａｇ裏面電極 １３ ステンレス板 １４ グラファイトシート（剥離層） １４ａ グラファイトシートの破片 １５ 耐熱性接着材 １６ Ａｇペースト ２４ グラファイトシート ３１，３２ 加圧成形ローラ ３４ 積層グラファイトシート ４４ 厚いグラファイトシート ４４ａ 厚いグラファイトシートの破片 ７０ 作業台 ７１ 固定用突起 ７２ くさび部材 ７３ 押え部材 ７４ ピンセット １０１，１０２，１０３ 薄膜太陽電池セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−111211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261761（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−104173（ＪＰ，Ａ) 特表 昭57−500670（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (13)
- 【請求項１】 入射光を光電変換して光起電力を発生す
る半導体薄膜を高温処理により形成する工程を有する薄
膜太陽電池の製造方法において、厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より
小さい鱗状黒鉛からなる剥離層を耐熱性基板上に 形成す
る第１の工程と、 上記耐熱性基板上に該剥離層を介して上記半導体薄膜を
高温処理により形成する第２の工程と、 上記半導体薄膜表面に該半導体薄膜を支持する支持母体
を接着する第３の工程と、 上記耐熱性基板及び支持母体に対して、上記剥離層にそ
の厚さ方向の破壊応力が作用するよう機械的応力を印加
して上記剥離層を破壊し、上記耐熱性基板と半導体薄膜
とを分離する第４の工程とを含むことを特徴とする薄膜
太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法
において、 上記剥離層は、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形したも
のであることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の薄膜太陽電池の
製造方法において、 上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜とを分離
した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記剥離層の
破片を、研削により除去することを特徴とする薄膜太陽
電池の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の薄膜太陽電池の
製造方法において、 上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜とを分離
した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記剥離層の
破片を、化学反応によりエッチング除去することを特徴
とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１または２記載の薄膜太陽電池の
製造方法において、 上記剥離層を破壊して耐熱性基板と半導体薄膜とを分離
した後、上記半導体薄膜表面上に残存する上記剥離層の
破片を含んだ裏面電極を該半導体薄膜に形成することを
特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の薄膜
太陽電池の製造方法 において、 上記第１の工程は、上記剥離層を、炭素を素材とする接
着剤により上記耐熱性基板上に接着する工程を含むこと
を特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１から５のいずれかに記載の薄膜
太陽電池の製造方法において、 上記第１の工程は、上記剥離層を、セラミックを素材と
する接着剤により耐熱性基板上に接着する工程を含むこ
とを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の薄膜
太陽電池の製造方法において、 上記支持母体として、透光性の板を用い、 上記半導体薄膜の、該支持母体側の面を受光面とするこ
とを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項９】 入射光を光電変換して光起電力を発生す
る半導体薄膜を高温処理により形成する工程を有する薄
膜太陽電池の製造方法において、 厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より
小さい鱗状黒鉛からなる剥離層を耐熱性基板上に形成す
る第１の工程と、 上記耐熱性基板上に該剥離層を介して上記半導体薄膜を
高温処理により形成する第２の工程と、 上記半導体薄膜の表面に裏面電極を形成する第３の工程
と、 上記裏面電極表面上に支持母体を形成する第４の工程
と、 上記剥離層にその厚さ方向の破壊応力が作用するよう機
械的応力を印加して上記剥離層を破壊し、上記耐熱性基
板を、上記半導体薄膜から分離する第５の工程と上記半
導体薄膜表面に接合層、反射防止膜、及びグリッド電極
を順次形成する第６の工程と、 を含み、 上記半導体薄膜の、該支持母体とは反対側の面を受光面
とすることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の薄膜太陽電池の製造方
法において、 上記支持母体として、ステンレス板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１１】 請求項９記載の薄膜太陽電池の製造方
法において、 上記剥離層は、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形したも
のであることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項１２】 入射光を光電変換して光起電力を発生
する半導体薄膜を高温処理により形成する工程を有する
薄膜太陽電池の製造方法において、 厚さ方向の破壊応力がこれと垂直な方向の破壊応力より
小さい鱗状黒鉛からなる耐熱性基板上に上記半導体薄膜
を高温処理により形成する第１の工程と、 上記半導体薄膜表面に該半導体薄膜を支持する支持母体
を接着する第２の工程と、 上記耐熱性基板にその厚さ方向の破壊応力が作用するよ
う機械的応力を印加して該耐熱性基板を２つに分離し、
上記耐熱性基板と半導体薄膜とを分ける第３の工程とを
含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の薄膜太陽電池の製造
方法において、 上記耐熱性基板は、上記鱗状黒鉛の発泡体を加圧成形し
たものであることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方
法。
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