JP3584750B2 - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単位太陽電池の両極を基板を貫通する孔を利用して基板の反対面の電極に導通して、複数の単位太陽電池の直列接続が形成されてなる薄膜太陽電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜太陽電池としては、当発明者等による特開平６−３４２９２４号公報等に開示さたように、フィルム基板上に多数の単位太陽電池が直列接続された薄膜太陽電池とその製造方法が知られている。フィルム等の絶縁基板を用い、絶縁基板に開けた貫通孔を利用して直列接続を行うことを特長としている。このような薄膜太陽電池はＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｆｉｌｍ の略記である）型薄膜太陽電池として知られている。
【０００３】
図１７は従来のＳＣＡＦ型薄膜太陽電池の１例を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
基板Ｓの１面には基板側から第１電極１ａ、光電変換層Ｐおよび第２電極２ａの順に積層され、少なくとも第１電極１ａおよび第２電極２ａは単一領域である単位太陽電池が複数形成されている。隣接する単位太陽電池は第１の分離線Ｌ１により分離個別化されている。基板の反対面（以降裏面とする）には第３電極３ａおよび第３電極４ａが積層された後、第２の分離線Ｌ２により分離個別化されて背面電極が形成されている。基板Ｓには接続孔Ｈ１および集電孔Ｈ２の２種の貫通孔が開けられている。接続孔Ｈ１の内面では第１電極１ａと集電電極３ａの孔内への延長部（接続導体の１種である）が重ねられ接続導通しており、集電孔Ｈ２の内面では第２電極２ａと第４電極４ａの孔内への延長部（接続導体の１種である）が重ねられ接続導通している。
【０００４】
このようにして、任意の単位太陽電池の第１電極１ａは接続孔Ｈ１を通じて集電電極３ａに接続され、重ねられている第４電極４ａに接続され、第２電極２ａは集電孔Ｈ２を通して隣接する第４電極４ａに接続されることにより、隣接する単位太陽電池は次々と直列接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような薄膜太陽電池の製造においては、基板の両面に形成された薄膜（第１、２、３および４電極層）を単位太陽電池や個別の電極に分離分割するために、片面の薄膜を除去して分離線を形成する必要があり、薄膜の除去にはレーザ加工を利用している。しかし、基板の両面に薄膜が成膜されているため、レーザ加工の際に、レーザ光パワーが一定以上基板を透過すると、基板の反対面に既に形成されている他の薄膜にダメージを与えるという問題があった。そのため、基板を透過しない波長のレーザを選ぶか、または、レーザの透過しない基板を選定する必要があった。また、基板の両面を別々に加工するため、加工に時間を要するといった問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、基板上の電極にレーザ加工損傷が生じず、加工時間の短い薄膜太陽電池の製造方法を提供し、またそのような加工に適した構造の薄膜太陽電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の上記の目的を達成するため、絶縁性基板の一面上に、基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる単位太陽電池が設けられており、また基板の他面上には、基板、第１電極および光電変換層を貫通する集電孔を通じて第２電極に直接接続された第４電極と、基板を貫通する接続孔を通じて隣接する単位太陽電池の第１電極に直接接続された第３電極との一部が積層されてなる背面電極が複数設けられており、単位太陽電池と背面電極の組が順次配列されることにより単位太陽電池が直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第３電極は分離線によって分離個別化され、この分離線の一部と、単位太陽電池を分離個別化しており少なくとも第１電極を分離個別化する分離線の一部とは、基板を挟んで同じ位置で対向している部分を有しており、少なくとも第４電極は第３電極の分離線の対向している部分の一部を被覆していることとする。
【０００８】
前記絶縁性基板はポリイミド、アラミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリカーボネートからなると良い。絶縁性基板の一面上に太陽電池を構成する第１電極層、光電変換層および第２電極層を、他の面上に背面電極を構成する第３電極層および第４電極層を成膜する工程、およびこれらの層をパターニングして電極を分離個別化するパターニング工程を含む上記の薄膜太陽電池の製造方法であって、前記パターニング工程は基板の一面上の第１電極層、光電変換層、第２電極層、および他の面上の第３電極層および第４電極層のいずれかの単層または幾つかの層の積層の一部をレーザ加工により細線状に除去した分離線を形成して、単層または積層を分割する工程を含み、レーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はないように行うこととする。また、レーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うこととする。
【０００９】
絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、次にその一面上に第３電極層を成膜し、第３電極層を細線状に除去してなり、基板の他面上の同様のどの分離線とも全てが重なることはない第１の分離線を形成してから、第１電極層を成膜し、その後に、第２電極と第４電極を接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、また、第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分離個別化の一部および第３電極層の第３電極の分離個別化と集電孔のみを含む補助電極部の分離を行ない、次に第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜し、また第４電極層を形成し、最後に第２の分離線間を結んで少なくとも第２電極層、および光電変換層を細線状に除去して第３の分離線を形成して、単位太陽電池を分離個別化すると共に単位太陽電池の直列接続を完成すると良い。
【００１０】
絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、その一面上に第３電極層を成膜した後、第３電極層を細線状に除去して、第１の分離線を形成して第３電極の分離個別化と集電孔のみを含む補助電極領域の分離を行い、次に、第１電極層を成膜した後、第２電極と第４電極を接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、また、第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分離個別化および補助電極の分離個別化を行ない、次に、第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜し、た後、第２電極層および光電変換層を細線状に除去して第３の分離線を形成し第２電極を分離個別化し単位太陽電池を完成し、最後に、隣接単位太陽電池の集電孔と接続孔を覆い、第２の分離線の一部を被覆する第４電極を形成し、単位太陽電池の直列接続を完成すると良い。
【００１１】
絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、その一面上に第３電極層を形成し、第３電極層を細線状に除去して、同じ単位太陽電池の接続孔を含む領域を分離個別化する第１の分離線を形成し、次に、第１電極層を成膜し、その後に、第２電極と第４電極とを接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜した後、少なくとも第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分割個別化し、先の領域の第３電極および集電孔のみを含む補助電極への２分割を行ない単位太陽電池を完成し、次に第４電極を形成して単位太陽電池の直列接続を完成すると良い。
【００１２】
マスク成膜による蒸着またはスパッタリングにより前記第４電極を形成すると良い。前記第４電極を印刷により形成すると良い。本発明によれば、薄膜太陽電池の第１電極と第３電極の分離線を、上記のように、基板を挟んで対向するように配したため、その部分のレーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はないように行うことが可能になり、またレーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うことが可能となり、従来は生じていたレーザ加工における反対面の薄膜に損傷は、生じなくなった。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例１
本発明に係る薄膜太陽電池を製造工程順に説明する。
図１は本発明に係る薄膜太陽電池の第２電極の成膜後迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００１４】
ポリイミド、アラミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）またはポリカーボネート等の絶縁性基板Ｓ（この実施例では厚さ５０μｍ ）上に接続孔Ｈ１（直径約１ ｍｍ）を開け、その後、基板Ｓの一方の面（背面）に、ＡｇまたはＡｌからなる厚さ１００ 〜３００ｎｍ の第３電極層３をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。その後、ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ または０．５３μｍ ）を用いたレーザ加工により第３電極層３を細線状に除去して、Ｌ字型の第１の分離線Ｌ１を形成する。分離線の幅は０．１ 〜 ０．４ｍｍとした。第１の分離線Ｌ１は集電孔を通して第１電極に接続されている補助電極３ａと接続孔を有する接続電極３ｂとを分離する分離線の一部であり、後工程で基板の両面一括パターニングで形成される他の分離線に連なる。そして、基板Ｓの他方の面（受光面）に、Ａｇまたは／およびＡｌからなる厚さ１００ 〜３００ｎｍ の第１電極層１をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。そして、接続孔Ｈ１の内壁では第３電極層３と第１電極層１は重ねられ、導通される。
【００１５】
図２は本発明に係る薄膜太陽電池の集電孔開口迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
次に、第１電極層１と第３電極層３の重なる領域内に集電孔Ｈ２（直径約１ｍｍ）を開ける。続いて、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１および第３電極層３に、一括して、第２の分離線Ｌ２を入れ、第３電極３ｂと後工程で補助電極に分割される仮電極３ａａとを分離する。第２の分離線Ｌ２は、また第１電極（図４の符号１ａ）および補助電極（図４の符号３ａ）の分離にも用いられる。
【００１６】
第２の分離線Ｌ２の形成すなわち両面の薄膜の細線状の除去はどちらの基板面からも行うことが可能であるが、第１電極側（受光面側）から加工を行う方が、後で光電変換層が被覆する第１電極の加工形状が良好であり、薄膜太陽電池の製造方法には適していることを確認した。
図３は本発明に係る薄膜太陽電池の第４電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００１７】
さらに、基板Ｓの受光面全面に（第１電極層１上も）に、非晶質シリコン系半導体等からなりｐ−ｎ 接合またはｐ−ｉ−ｎ 接合を少なくとも一つ有する光電変換層Ｐ（厚さ ４００ｎｍ）をプラズマＣＶＤにより形成する。さらに、同じ面に、マスク等により、接続孔Ｈ１を避けてＩＴＯ等の透明導電材料からなる第２電極層２（厚さ６０ｎｍ）をスパッタにより形成する。その後で、背面に、マスクを用いたスパッタリまたは蒸着により、補助電極４ｂおよび後工程で分割され第４電極４ａとなる仮電極４ａａ（全体が第４電極層）を同時に成膜形成する。補助電極４ｂは第２の分離線Ｌ２の一部を被覆して、補助電極３ａと接続電極３ｂとにまたがりこれらを接続している。また、集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と仮電極４ａａとが重なり、導通する。
【００１８】
第２電極層２と、第４電極層の形成順を逆にすることも可能であるが、本形成順の方が欠陥発生部の接触抵抗が高くなり製造歩留まりが高いことを確認した。図４は本発明に係る完成した薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００１９】
最後に、離れている２つの第２の分離線Ｌ２を結んで、第３の分離線Ｌ３を基板の両面にレーザ加工により一括形成し、第１電極１ａおよび第２電極２ａを分離個別化し単位太陽電池を形成し、同時に仮電極３ａａと仮電極４ａａとを分割して、それぞれ補助電極３ａおよび第４電極４ａを形成し、背面電極とする。
以上の製造工程を経て、・・−第４電極−単位薄膜太陽電池の集電孔−第２電極−光電変換層−第１電極−接続孔−接続電極−補助電極−接続電極−隣接単位薄膜太陽電池の集電孔−第２電極−・・なる単位薄膜太陽電池の直列接続が成立する。
【００２０】
上記のように、本発明によれば、レーザ加工においては、レーザ光は常に基板を透過しており、基板両面に形成された複数の薄膜を同時に除去する状態か、または、加工面の反対面に薄膜はない状態であるように、各薄膜の形状を定めている。従って、レーザ加工を行っても、レーザ光による薄膜の損傷を引き起こすことなく直列接続構造が形成できるばかりでなく、各電極の分離を一括して同時に行うことが可能となり、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
実施例２
図５は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の集電孔形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２１】
絶縁性基板Ｓに接続孔Ｈ１を開け、その後、基板Ｓの一方の面（背面）に、第３電極層をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。その後、レーザ加工により第３電極層にＬ字型を縦に連結した形状の第１の分離線Ｌ１を形成して、後で第３電極となる仮電極３ａａと、後で接続電極およびダミー電極となる仮電極３ｂｃを分離する。
【００２２】
そして、基板Ｓの他方の面（受光面）に、第１電極層１をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。こうして、接続孔Ｈ１の内壁では第３電極層３と第１電極層１は重なり、導通する。
そして、基板Ｓ、第１電極層１および第３電極層３に貫通した集電孔Ｈ２を開ける。
【００２３】
図６は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の一括分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
次に、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１および第３電極層３に、一括して、第２の分離線Ｌ２を入れ、第１電極１ａを分離個別化し、また補助電極３ａおよび、補助電極３ａ、接続電極３ｂおよびダミー電極３ｃとを分離個別化する。
【００２４】
第２の分離線Ｌ２の形成に際しては、実施例１と同様に、第１電極側（受光面側）からレーザ光を照射して加工を行う方が、後で光電変換層が被覆する第１電極の加工形状が良好であり、薄膜太陽電池には適していることを確認した。
図７は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第４電極の形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２５】
さらに、基板Ｓの受光面全面に光電変換層Ｐを形成する。さらに、同じ面に、マスク等により、接続孔Ｈ１を避けて第２電極層２を形成する。その後で、背面に、マスクを用いたスパッタリングまたは蒸着により、第４電極４ａを成膜形成する。第４電極４ａは第１の分離線Ｌ１を被覆して、補助電極３ａと補助電極３ｃとを接続し、さらに第２の分離線Ｌ２を被覆して、補助電極３ｃと隣接する単位太陽電池側の接続電極３ｂとを接続している。また、集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と第４電極層４とが重なり、導通する。
【００２６】
第２電極層２と、第４電極層４の形成順を逆にすることも可能であるが、本形成順の方が欠陥発生部の接触抵抗が高くなり製造歩留まりが高いことは実施例例１に同じである。
図８は本発明に係る別の実施例の完成した薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００２７】
最後に、第２の分離線Ｌ２に重ねて、離れている２つの第１の分離線Ｌ１を結んで、第３の分離線Ｌ３を基板の両面にレーザ加工により一括形成し、第１電極１ａおよび第２電極２ａを分離個別化して、単位太陽電池を形成する。
以上の製造工程を経て、複数の単位薄膜太陽電池の直列接続が成立する。
実施例１と同様に、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
実施例３
図９は本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第１の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２８】
接続孔Ｈ１を開けた基板Ｓの一方の面に第３電極層を成膜し、レーザ加工により第１の分離線Ｌ１を形成し、後工程で１つの単位太陽電池の補助電極と接続電極に分割される仮電極３ａｂに分割する。そして、反対面に第１電極層１を成膜する。接続孔Ｈ１の内壁では第１電極層と第３電極層とは重なり、導通する。
図１０は本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第２の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２９】
次に、集電孔Ｈ２を開ける。そして、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１および仮電極３ａｂに一括して第２の分離線Ｌ２を形成し、第１電極１ａの個別化、および補助電極３ａと接続電極３ｂの個別化を行う。
図１１は本発明に係る他の実施例の太陽電池の第２電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３０】
次に、集電孔Ｈ２を開けてから、光電変換層Ｐを基板Ｓの全面に、次いで第２電極層２を接続孔Ｈ１に懸からないように光電変換層Ｐ上に成膜する。
図１２は本発明に係る他の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３１】
次に、第２の分離線Ｌ２の一部に重ねて、レーザ加工により第３の分離線Ｌ３を形成し、第２電極２ａを個別化する。最後に、マスク成膜により個別化された第４電極４ａを成膜する。第４電極４ａは補助電極３ａと隣接する単位太陽電池の第３電極３ｂとを導通させる。また集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と第４電極層４とは重なり、導通する。こうにして、単位太陽電池とその直列接続が完成する。
【００３２】
第３の分離線Ｌ３の形成の際、この例では、第２の分離線Ｌ２を幅広く形成しておき、第２電極層、光電変換層を除去したが、第１電極層および／または第３電極層を同時に除去することも可能である。いずれにしても、レーザ光は基板を充分に透過しており、透過レーザ光は基板に形成されている薄膜を除去することができるように設定されていればよい。
【００３３】
また、第４電極は成膜後でパターニングしないので、マスク等で、スパッタリングや蒸着等のマスク成膜により形成することも可能であるが、また印刷などにより形成することも可能である。
実施例１と同様に、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
実施例４
図１３は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第１分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００３４】
接続孔Ｈ１を開けた基板Ｓの一方の面に第３電極層を成膜し、レーザ加工により第１の分離線Ｌ１を形成し、後工程で補助電極と接続電極に分割される仮電極３ａｂに分割する。そして、反対面に第１電極層１を成膜する。接続孔Ｈ１の内壁では第１電極層と第３電極層とは重なり導通する。
図１４は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第２電極層成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００３５】
次に、集電孔Ｈ２を開けてから、光電変換層Ｐを基板Ｓの全面に、次いで第２電極層２を接続孔Ｈ１に懸からないように光電変換層Ｐ上に成膜する。
図１５は本発明に係る別の実施例の太陽電池の第２の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３６】
そして、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１、光電変換層Ｐおよび第２電極層２、および第３電極層３に一括して第２の分離線Ｌ２を形成し、第１電極１ａおよび第２電極２ａの個別化による単位太陽電池の形成、および補助電極３ａと接続電極３ｂの個別化を行う。
図１６は本発明に係る他の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３７】
最後に、Ａｇ、Ｃ 、 Ｎｉ などの導電性フィラーを含むペーストを印刷、乾燥して、個別化された第４電極４ａを形成する。第４電極４ａは補助電極３ａと隣接する単位太陽電池の第３電極３ｂとを導通させる。また集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と第４電極層４とは重なり、導通する。こうにして、単位太陽電池とその直列接続が完成する。マスク成膜による蒸着によって、第４電極４ａを形成することも可能である。
【００３８】
実施例２と異なる点は、基板の両面の薄膜への分離線形成は第２電極まで成膜が終了した後に１回だけ行うことである。この一括パターニングは、第３電極側から加工する方が好ましいことは実施例１に同じである。
実施例１と同様に、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、絶縁性基板の一面上に、基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる単位太陽電池が設けられており、また基板の他面上には、基板、第１電極および光電変換層を貫通する集電孔を通じて第２電極に直接接続された第４電極と、基板を貫通する接続孔を通じて隣接する単位太陽電池の第１電極に直接接続された第３電極との一部が積層されてなる背面電極が複数設けられており、単位太陽電池と背面電極の組が順次配列されることにより単位太陽電池が直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第３電極は分離線によって分離個別化され、この分離線の一部と、単位太陽電池を分離個別化しており少なくとも第１電極を分離個別化する分離線の一部とは、基板を挟んで同じ位置で対向している部分を有しており、少なくとも第４電極は第３電極の分離線の対向している部分の一部を被覆している第３電極の間の分離線の一部は第４電極によって被覆されて、単位太陽電池の直列接続が行われているような構造にしたため、パターニング工程は基板の一面上の第１電極層、光電変換層、第２電極層、および他の面上の第３電極層および第４電極層のいずれかの単層または幾つかの層の積層の一部をレーザ加工により細線状に除去した分離線を形成して、単層または積層を分割する工程を含み、レーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はなく、またはレーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うようなパターニング工程を行うことができるようになる。すなわち、レーザ加工においては、レーザ光は常に基板を透過しており、基板両面に形成された複数の薄膜を同時に除去する状態か、または、加工面の反対面に薄膜はない状態であるように、各薄膜の形状を定めている。従って、レーザ加工を行っても、レーザ光による薄膜の損傷を引き起こすことなく直列接続構造が形成できるばかりでなく、各電極の分離を一括して同時に行うことが可能となり、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜太陽電池の第２電極の成膜後迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図２】本発明に係る薄膜太陽電池の集電孔開口迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜太陽電池の第４電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図４】本発明に係る完成した薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図５】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の集電孔形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図６】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の一括分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図７】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第４電極の形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図８】本発明に係る別の完成した実施例の薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図９】本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第１の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１０】本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第２の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１１】本発明に係る他の実施例の太陽電池の第２電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１２】本発明に係る他の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１３】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第１分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１４】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第２電極の成膜後迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１５】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第２分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であるり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１６】本発明に係る別の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１７】従来のＳＣＡＦ型薄膜太陽電池の１例を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【符号の説明】
Ｓ 基板
１ 第１電極層
１ａ 第１電極
２ 第２電極層
２ａ 第２電極
３ 第３電極層
３ａ 補助電極
３ｂ 接続電極
３ｃ ダミー電極
３ａａ仮電極
３ａｂ仮電極
３ｂｃ仮電極
Ｐ 光電変換層
４ 第４電極層
４ａ 接続電極
４ｂ 補助電極
４ａａ仮電極
Ｈ２ 集電孔
Ｈ１ 接続孔
Ｌ１ 第１の分離線
Ｌ２ 第２の分離線
Ｌ３ 第３の分離線
【発明の属する技術分野】
本発明は、単位太陽電池の両極を基板を貫通する孔を利用して基板の反対面の電極に導通して、複数の単位太陽電池の直列接続が形成されてなる薄膜太陽電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜太陽電池としては、当発明者等による特開平６−３４２９２４号公報等に開示さたように、フィルム基板上に多数の単位太陽電池が直列接続された薄膜太陽電池とその製造方法が知られている。フィルム等の絶縁基板を用い、絶縁基板に開けた貫通孔を利用して直列接続を行うことを特長としている。このような薄膜太陽電池はＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｆｉｌｍ の略記である）型薄膜太陽電池として知られている。
【０００３】
図１７は従来のＳＣＡＦ型薄膜太陽電池の１例を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
基板Ｓの１面には基板側から第１電極１ａ、光電変換層Ｐおよび第２電極２ａの順に積層され、少なくとも第１電極１ａおよび第２電極２ａは単一領域である単位太陽電池が複数形成されている。隣接する単位太陽電池は第１の分離線Ｌ１により分離個別化されている。基板の反対面（以降裏面とする）には第３電極３ａおよび第３電極４ａが積層された後、第２の分離線Ｌ２により分離個別化されて背面電極が形成されている。基板Ｓには接続孔Ｈ１および集電孔Ｈ２の２種の貫通孔が開けられている。接続孔Ｈ１の内面では第１電極１ａと集電電極３ａの孔内への延長部（接続導体の１種である）が重ねられ接続導通しており、集電孔Ｈ２の内面では第２電極２ａと第４電極４ａの孔内への延長部（接続導体の１種である）が重ねられ接続導通している。
【０００４】
このようにして、任意の単位太陽電池の第１電極１ａは接続孔Ｈ１を通じて集電電極３ａに接続され、重ねられている第４電極４ａに接続され、第２電極２ａは集電孔Ｈ２を通して隣接する第４電極４ａに接続されることにより、隣接する単位太陽電池は次々と直列接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような薄膜太陽電池の製造においては、基板の両面に形成された薄膜（第１、２、３および４電極層）を単位太陽電池や個別の電極に分離分割するために、片面の薄膜を除去して分離線を形成する必要があり、薄膜の除去にはレーザ加工を利用している。しかし、基板の両面に薄膜が成膜されているため、レーザ加工の際に、レーザ光パワーが一定以上基板を透過すると、基板の反対面に既に形成されている他の薄膜にダメージを与えるという問題があった。そのため、基板を透過しない波長のレーザを選ぶか、または、レーザの透過しない基板を選定する必要があった。また、基板の両面を別々に加工するため、加工に時間を要するといった問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、基板上の電極にレーザ加工損傷が生じず、加工時間の短い薄膜太陽電池の製造方法を提供し、またそのような加工に適した構造の薄膜太陽電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の上記の目的を達成するため、絶縁性基板の一面上に、基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる単位太陽電池が設けられており、また基板の他面上には、基板、第１電極および光電変換層を貫通する集電孔を通じて第２電極に直接接続された第４電極と、基板を貫通する接続孔を通じて隣接する単位太陽電池の第１電極に直接接続された第３電極との一部が積層されてなる背面電極が複数設けられており、単位太陽電池と背面電極の組が順次配列されることにより単位太陽電池が直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第３電極は分離線によって分離個別化され、この分離線の一部と、単位太陽電池を分離個別化しており少なくとも第１電極を分離個別化する分離線の一部とは、基板を挟んで同じ位置で対向している部分を有しており、少なくとも第４電極は第３電極の分離線の対向している部分の一部を被覆していることとする。
【０００８】
前記絶縁性基板はポリイミド、アラミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリカーボネートからなると良い。絶縁性基板の一面上に太陽電池を構成する第１電極層、光電変換層および第２電極層を、他の面上に背面電極を構成する第３電極層および第４電極層を成膜する工程、およびこれらの層をパターニングして電極を分離個別化するパターニング工程を含む上記の薄膜太陽電池の製造方法であって、前記パターニング工程は基板の一面上の第１電極層、光電変換層、第２電極層、および他の面上の第３電極層および第４電極層のいずれかの単層または幾つかの層の積層の一部をレーザ加工により細線状に除去した分離線を形成して、単層または積層を分割する工程を含み、レーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はないように行うこととする。また、レーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うこととする。
【０００９】
絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、次にその一面上に第３電極層を成膜し、第３電極層を細線状に除去してなり、基板の他面上の同様のどの分離線とも全てが重なることはない第１の分離線を形成してから、第１電極層を成膜し、その後に、第２電極と第４電極を接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、また、第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分離個別化の一部および第３電極層の第３電極の分離個別化と集電孔のみを含む補助電極部の分離を行ない、次に第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜し、また第４電極層を形成し、最後に第２の分離線間を結んで少なくとも第２電極層、および光電変換層を細線状に除去して第３の分離線を形成して、単位太陽電池を分離個別化すると共に単位太陽電池の直列接続を完成すると良い。
【００１０】
絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、その一面上に第３電極層を成膜した後、第３電極層を細線状に除去して、第１の分離線を形成して第３電極の分離個別化と集電孔のみを含む補助電極領域の分離を行い、次に、第１電極層を成膜した後、第２電極と第４電極を接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、また、第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分離個別化および補助電極の分離個別化を行ない、次に、第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜し、た後、第２電極層および光電変換層を細線状に除去して第３の分離線を形成し第２電極を分離個別化し単位太陽電池を完成し、最後に、隣接単位太陽電池の集電孔と接続孔を覆い、第２の分離線の一部を被覆する第４電極を形成し、単位太陽電池の直列接続を完成すると良い。
【００１１】
絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、その一面上に第３電極層を形成し、第３電極層を細線状に除去して、同じ単位太陽電池の接続孔を含む領域を分離個別化する第１の分離線を形成し、次に、第１電極層を成膜し、その後に、第２電極と第４電極とを接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜した後、少なくとも第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分割個別化し、先の領域の第３電極および集電孔のみを含む補助電極への２分割を行ない単位太陽電池を完成し、次に第４電極を形成して単位太陽電池の直列接続を完成すると良い。
【００１２】
マスク成膜による蒸着またはスパッタリングにより前記第４電極を形成すると良い。前記第４電極を印刷により形成すると良い。本発明によれば、薄膜太陽電池の第１電極と第３電極の分離線を、上記のように、基板を挟んで対向するように配したため、その部分のレーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はないように行うことが可能になり、またレーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うことが可能となり、従来は生じていたレーザ加工における反対面の薄膜に損傷は、生じなくなった。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例１
本発明に係る薄膜太陽電池を製造工程順に説明する。
図１は本発明に係る薄膜太陽電池の第２電極の成膜後迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００１４】
ポリイミド、アラミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）またはポリカーボネート等の絶縁性基板Ｓ（この実施例では厚さ５０μｍ ）上に接続孔Ｈ１（直径約１ ｍｍ）を開け、その後、基板Ｓの一方の面（背面）に、ＡｇまたはＡｌからなる厚さ１００ 〜３００ｎｍ の第３電極層３をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。その後、ＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ または０．５３μｍ ）を用いたレーザ加工により第３電極層３を細線状に除去して、Ｌ字型の第１の分離線Ｌ１を形成する。分離線の幅は０．１ 〜 ０．４ｍｍとした。第１の分離線Ｌ１は集電孔を通して第１電極に接続されている補助電極３ａと接続孔を有する接続電極３ｂとを分離する分離線の一部であり、後工程で基板の両面一括パターニングで形成される他の分離線に連なる。そして、基板Ｓの他方の面（受光面）に、Ａｇまたは／およびＡｌからなる厚さ１００ 〜３００ｎｍ の第１電極層１をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。そして、接続孔Ｈ１の内壁では第３電極層３と第１電極層１は重ねられ、導通される。
【００１５】
図２は本発明に係る薄膜太陽電池の集電孔開口迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
次に、第１電極層１と第３電極層３の重なる領域内に集電孔Ｈ２（直径約１ｍｍ）を開ける。続いて、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１および第３電極層３に、一括して、第２の分離線Ｌ２を入れ、第３電極３ｂと後工程で補助電極に分割される仮電極３ａａとを分離する。第２の分離線Ｌ２は、また第１電極（図４の符号１ａ）および補助電極（図４の符号３ａ）の分離にも用いられる。
【００１６】
第２の分離線Ｌ２の形成すなわち両面の薄膜の細線状の除去はどちらの基板面からも行うことが可能であるが、第１電極側（受光面側）から加工を行う方が、後で光電変換層が被覆する第１電極の加工形状が良好であり、薄膜太陽電池の製造方法には適していることを確認した。
図３は本発明に係る薄膜太陽電池の第４電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００１７】
さらに、基板Ｓの受光面全面に（第１電極層１上も）に、非晶質シリコン系半導体等からなりｐ−ｎ 接合またはｐ−ｉ−ｎ 接合を少なくとも一つ有する光電変換層Ｐ（厚さ ４００ｎｍ）をプラズマＣＶＤにより形成する。さらに、同じ面に、マスク等により、接続孔Ｈ１を避けてＩＴＯ等の透明導電材料からなる第２電極層２（厚さ６０ｎｍ）をスパッタにより形成する。その後で、背面に、マスクを用いたスパッタリまたは蒸着により、補助電極４ｂおよび後工程で分割され第４電極４ａとなる仮電極４ａａ（全体が第４電極層）を同時に成膜形成する。補助電極４ｂは第２の分離線Ｌ２の一部を被覆して、補助電極３ａと接続電極３ｂとにまたがりこれらを接続している。また、集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と仮電極４ａａとが重なり、導通する。
【００１８】
第２電極層２と、第４電極層の形成順を逆にすることも可能であるが、本形成順の方が欠陥発生部の接触抵抗が高くなり製造歩留まりが高いことを確認した。図４は本発明に係る完成した薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００１９】
最後に、離れている２つの第２の分離線Ｌ２を結んで、第３の分離線Ｌ３を基板の両面にレーザ加工により一括形成し、第１電極１ａおよび第２電極２ａを分離個別化し単位太陽電池を形成し、同時に仮電極３ａａと仮電極４ａａとを分割して、それぞれ補助電極３ａおよび第４電極４ａを形成し、背面電極とする。
以上の製造工程を経て、・・−第４電極−単位薄膜太陽電池の集電孔−第２電極−光電変換層−第１電極−接続孔−接続電極−補助電極−接続電極−隣接単位薄膜太陽電池の集電孔−第２電極−・・なる単位薄膜太陽電池の直列接続が成立する。
【００２０】
上記のように、本発明によれば、レーザ加工においては、レーザ光は常に基板を透過しており、基板両面に形成された複数の薄膜を同時に除去する状態か、または、加工面の反対面に薄膜はない状態であるように、各薄膜の形状を定めている。従って、レーザ加工を行っても、レーザ光による薄膜の損傷を引き起こすことなく直列接続構造が形成できるばかりでなく、各電極の分離を一括して同時に行うことが可能となり、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
実施例２
図５は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の集電孔形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２１】
絶縁性基板Ｓに接続孔Ｈ１を開け、その後、基板Ｓの一方の面（背面）に、第３電極層をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。その後、レーザ加工により第３電極層にＬ字型を縦に連結した形状の第１の分離線Ｌ１を形成して、後で第３電極となる仮電極３ａａと、後で接続電極およびダミー電極となる仮電極３ｂｃを分離する。
【００２２】
そして、基板Ｓの他方の面（受光面）に、第１電極層１をスパッタリングまたは蒸着等により成膜する。こうして、接続孔Ｈ１の内壁では第３電極層３と第１電極層１は重なり、導通する。
そして、基板Ｓ、第１電極層１および第３電極層３に貫通した集電孔Ｈ２を開ける。
【００２３】
図６は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の一括分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
次に、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１および第３電極層３に、一括して、第２の分離線Ｌ２を入れ、第１電極１ａを分離個別化し、また補助電極３ａおよび、補助電極３ａ、接続電極３ｂおよびダミー電極３ｃとを分離個別化する。
【００２４】
第２の分離線Ｌ２の形成に際しては、実施例１と同様に、第１電極側（受光面側）からレーザ光を照射して加工を行う方が、後で光電変換層が被覆する第１電極の加工形状が良好であり、薄膜太陽電池には適していることを確認した。
図７は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第４電極の形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２５】
さらに、基板Ｓの受光面全面に光電変換層Ｐを形成する。さらに、同じ面に、マスク等により、接続孔Ｈ１を避けて第２電極層２を形成する。その後で、背面に、マスクを用いたスパッタリングまたは蒸着により、第４電極４ａを成膜形成する。第４電極４ａは第１の分離線Ｌ１を被覆して、補助電極３ａと補助電極３ｃとを接続し、さらに第２の分離線Ｌ２を被覆して、補助電極３ｃと隣接する単位太陽電池側の接続電極３ｂとを接続している。また、集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と第４電極層４とが重なり、導通する。
【００２６】
第２電極層２と、第４電極層４の形成順を逆にすることも可能であるが、本形成順の方が欠陥発生部の接触抵抗が高くなり製造歩留まりが高いことは実施例例１に同じである。
図８は本発明に係る別の実施例の完成した薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００２７】
最後に、第２の分離線Ｌ２に重ねて、離れている２つの第１の分離線Ｌ１を結んで、第３の分離線Ｌ３を基板の両面にレーザ加工により一括形成し、第１電極１ａおよび第２電極２ａを分離個別化して、単位太陽電池を形成する。
以上の製造工程を経て、複数の単位薄膜太陽電池の直列接続が成立する。
実施例１と同様に、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
実施例３
図９は本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第１の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２８】
接続孔Ｈ１を開けた基板Ｓの一方の面に第３電極層を成膜し、レーザ加工により第１の分離線Ｌ１を形成し、後工程で１つの単位太陽電池の補助電極と接続電極に分割される仮電極３ａｂに分割する。そして、反対面に第１電極層１を成膜する。接続孔Ｈ１の内壁では第１電極層と第３電極層とは重なり、導通する。
図１０は本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第２の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００２９】
次に、集電孔Ｈ２を開ける。そして、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１および仮電極３ａｂに一括して第２の分離線Ｌ２を形成し、第１電極１ａの個別化、および補助電極３ａと接続電極３ｂの個別化を行う。
図１１は本発明に係る他の実施例の太陽電池の第２電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３０】
次に、集電孔Ｈ２を開けてから、光電変換層Ｐを基板Ｓの全面に、次いで第２電極層２を接続孔Ｈ１に懸からないように光電変換層Ｐ上に成膜する。
図１２は本発明に係る他の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３１】
次に、第２の分離線Ｌ２の一部に重ねて、レーザ加工により第３の分離線Ｌ３を形成し、第２電極２ａを個別化する。最後に、マスク成膜により個別化された第４電極４ａを成膜する。第４電極４ａは補助電極３ａと隣接する単位太陽電池の第３電極３ｂとを導通させる。また集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と第４電極層４とは重なり、導通する。こうにして、単位太陽電池とその直列接続が完成する。
【００３２】
第３の分離線Ｌ３の形成の際、この例では、第２の分離線Ｌ２を幅広く形成しておき、第２電極層、光電変換層を除去したが、第１電極層および／または第３電極層を同時に除去することも可能である。いずれにしても、レーザ光は基板を充分に透過しており、透過レーザ光は基板に形成されている薄膜を除去することができるように設定されていればよい。
【００３３】
また、第４電極は成膜後でパターニングしないので、マスク等で、スパッタリングや蒸着等のマスク成膜により形成することも可能であるが、また印刷などにより形成することも可能である。
実施例１と同様に、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
実施例４
図１３は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第１分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００３４】
接続孔Ｈ１を開けた基板Ｓの一方の面に第３電極層を成膜し、レーザ加工により第１の分離線Ｌ１を形成し、後工程で補助電極と接続電極に分割される仮電極３ａｂに分割する。そして、反対面に第１電極層１を成膜する。接続孔Ｈ１の内壁では第１電極層と第３電極層とは重なり導通する。
図１４は本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第２電極層成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００３５】
次に、集電孔Ｈ２を開けてから、光電変換層Ｐを基板Ｓの全面に、次いで第２電極層２を接続孔Ｈ１に懸からないように光電変換層Ｐ上に成膜する。
図１５は本発明に係る別の実施例の太陽電池の第２の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３６】
そして、レーザ加工により基板の両面の第１電極層１、光電変換層Ｐおよび第２電極層２、および第３電極層３に一括して第２の分離線Ｌ２を形成し、第１電極１ａおよび第２電極２ａの個別化による単位太陽電池の形成、および補助電極３ａと接続電極３ｂの個別化を行う。
図１６は本発明に係る他の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【００３７】
最後に、Ａｇ、Ｃ 、 Ｎｉ などの導電性フィラーを含むペーストを印刷、乾燥して、個別化された第４電極４ａを形成する。第４電極４ａは補助電極３ａと隣接する単位太陽電池の第３電極３ｂとを導通させる。また集電孔Ｈ２の内壁では第２電極層２と第４電極層４とは重なり、導通する。こうにして、単位太陽電池とその直列接続が完成する。マスク成膜による蒸着によって、第４電極４ａを形成することも可能である。
【００３８】
実施例２と異なる点は、基板の両面の薄膜への分離線形成は第２電極まで成膜が終了した後に１回だけ行うことである。この一括パターニングは、第３電極側から加工する方が好ましいことは実施例１に同じである。
実施例１と同様に、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、絶縁性基板の一面上に、基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる単位太陽電池が設けられており、また基板の他面上には、基板、第１電極および光電変換層を貫通する集電孔を通じて第２電極に直接接続された第４電極と、基板を貫通する接続孔を通じて隣接する単位太陽電池の第１電極に直接接続された第３電極との一部が積層されてなる背面電極が複数設けられており、単位太陽電池と背面電極の組が順次配列されることにより単位太陽電池が直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第３電極は分離線によって分離個別化され、この分離線の一部と、単位太陽電池を分離個別化しており少なくとも第１電極を分離個別化する分離線の一部とは、基板を挟んで同じ位置で対向している部分を有しており、少なくとも第４電極は第３電極の分離線の対向している部分の一部を被覆している第３電極の間の分離線の一部は第４電極によって被覆されて、単位太陽電池の直列接続が行われているような構造にしたため、パターニング工程は基板の一面上の第１電極層、光電変換層、第２電極層、および他の面上の第３電極層および第４電極層のいずれかの単層または幾つかの層の積層の一部をレーザ加工により細線状に除去した分離線を形成して、単層または積層を分割する工程を含み、レーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はなく、またはレーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うようなパターニング工程を行うことができるようになる。すなわち、レーザ加工においては、レーザ光は常に基板を透過しており、基板両面に形成された複数の薄膜を同時に除去する状態か、または、加工面の反対面に薄膜はない状態であるように、各薄膜の形状を定めている。従って、レーザ加工を行っても、レーザ光による薄膜の損傷を引き起こすことなく直列接続構造が形成できるばかりでなく、各電極の分離を一括して同時に行うことが可能となり、レーザ加工の回数の低減が行える。また、レーザのパターニングラインが重ならないために、各薄膜へのレーザダメージが少なく歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜太陽電池の第２電極の成膜後迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図２】本発明に係る薄膜太陽電池の集電孔開口迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜太陽電池の第４電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図４】本発明に係る完成した薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図５】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の集電孔形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図６】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の一括分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図７】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第４電極の形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図８】本発明に係る別の完成した実施例の薄膜太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図９】本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第１の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１０】本発明に係る他の実施例の薄膜太陽電池の第２の分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１１】本発明に係る他の実施例の太陽電池の第２電極層の成膜迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１２】本発明に係る他の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１３】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第１分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１４】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第２電極の成膜後迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図１５】本発明に係る別の実施例の薄膜太陽電池の第２分離線形成迄の状態を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であるり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１６】本発明に係る別の実施例の完成した太陽電池を示し、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図１７】従来のＳＣＡＦ型薄膜太陽電池の１例を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【符号の説明】
Ｓ 基板
１ 第１電極層
１ａ 第１電極
２ 第２電極層
２ａ 第２電極
３ 第３電極層
３ａ 補助電極
３ｂ 接続電極
３ｃ ダミー電極
３ａａ仮電極
３ａｂ仮電極
３ｂｃ仮電極
Ｐ 光電変換層
４ 第４電極層
４ａ 接続電極
４ｂ 補助電極
４ａａ仮電極
Ｈ２ 集電孔
Ｈ１ 接続孔
Ｌ１ 第１の分離線
Ｌ２ 第２の分離線
Ｌ３ 第３の分離線
Claims (9)
- 絶縁性基板の一面上に、基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる単位太陽電池が設けられており、また基板の他面上には、基板、第１電極および光電変換層を貫通する集電孔を通じて第２電極に直接接続された第４電極と、基板を貫通する接続孔を通じて隣接する単位太陽電池の第１電極に直接接続された第３電極との一部が積層されてなる背面電極が複数設けられており、単位太陽電池と背面電極の組が順次配列されることにより単位太陽電池が直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第３電極は分離線によって分離個別化され、この分離線の一部と、単位太陽電池を分離個別化しており少なくとも第１電極を分離個別化する分離線の一部とは、基板を挟んで同じ位置で対向している部分を有しており、少なくとも第４電極は第３電極の分離線の対向している部分の一部を被覆していることを特徴とする薄膜太陽電池。
- 前記絶縁性基板はポリイミド、アラミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートまたはポリカーボネートからなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池。
- 絶縁性基板の一面上に太陽電池を構成する第１電極層、光電変換層および第２電極層を、他の面上に背面電極を構成する第３電極層および第４電極層を成膜する工程、およびこれらの層をパターンニングして電極を分離個別化するパターニング工程を含む請求項１または２に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、前記パターニング工程は基板の一面上の第１電極層、光電変換層、第２電極層、および他の面上の第３電極層および第４電極層のいずれかの単層または幾つかの層の積層の一部をレーザ加工により細線状に除去した分離線を形成して、単層または積層を分割する工程を含み、レーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の片面の層のみに行う場合は基板の他の面の加工部分には他の層はないように行うことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
- 絶縁性基板の一面上に太陽電池を構成する第１電極層、光電変換層および第２電極層を、他の面上に背面電極を構成する第３電極層および第４電極層を成膜する工程、およびこれらの層をパターンニングして電極を分離個別化するパターニング工程を含む請求項１または２に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、前記パターニング工程は基板の一面上の第１電極層、光電変換層、第２電極層、および他の面上の第３電極層および第４電極層のいずれかの単層または幾つかの層の積層の一部をレーザ加工により細線状に除去した分離線を形成して、単層または積層を分割する工程を含み、レーザ加工を基板の両面の層を一括除去できる強度で行い、レーザ加工を基板の両面の層に行う場合はその部分の全層に同時に一括して行うことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
- 絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、次にその一面上に第３電極層を成膜し、第３電極層を細線状に除去してなり、基板の他面上の同様のどの分離線とも全てが重なることはない第１の分離線を形成してから、第１電極層を成膜し、その後に、第２電極と第４電極を接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、また、第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分離個別化の一部および第３電極層の第３電極の分離個別化と集電孔のみを含む補助電極部の分離を行い、次に第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜し、また第４電極層を形成し、最後に第２の分離線間を結んで少なくとも第２電極層、および光電変換層を細線状に除去して第３の分離線を形成して、単位太陽電池を分離個別化すると共に単位太陽電池の直列接続を完成することを特徴とする請求項３または４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を設け、その一面上に第３電極層を成膜した後、第３電極層を細線状に除去して、第１の分離線を形成して第３電極の分割個別化と集電孔のみを含む補助電極領域の分離を行い、次に、第１電極層を成膜した後、第２電極と第４電極を接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、また、第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分離個別化および補助電極の分離個別化を行い、次に、第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜した後、第２電極層および光電変換層を細線状に除去して第３の分離線を形成し第２電極を分離個別化し単位太陽電池を完成し、最後に、隣接単位太陽電池の集電孔と接続孔を覆い、第２の分離線の一部を被覆する第４電極を形成し、単位太陽電池の直列接続を完成することを特徴とする請求項３または４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 絶縁性基板に第１電極と第３電極とを接続するための接続孔を開け、その一面上に第３電極を形成し、第３電極層を細線状に除去して、同じ単位太陽電池の接続孔を含む領域を分離個別化する第１の分離線を形成し、次に、第１電極層を成膜し、その後に、第２電極と第４電極とを接続するための集電孔を基板、第１電極層および第３電極層に開け、第１電極上に光電変換層続いて光電変換層の一部に第２電極層を成膜した後、少なくとも第１電極層と第３電極層を一括して細線状に除去した第２の分離線を形成して第１電極の分割個別化し、先の領域の第３電極および集電孔のみを含む補助電極への２分割を行い単位太陽電池を完成し、次に第４電極を形成して単位太陽電池の直列接続を完成することを特徴とする請求項３または４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- マスク成膜による蒸着またはスパッタリングにより前記第４電極を形成することを特徴とする請求項３ないし７に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 前記第４電極を印刷することにより形成することを特徴とする請求項３ないし７に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
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