JP3749015B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3749015B2 JP3749015B2 JP07396898A JP7396898A JP3749015B2 JP 3749015 B2 JP3749015 B2 JP 3749015B2 JP 07396898 A JP07396898 A JP 07396898A JP 7396898 A JP7396898 A JP 7396898A JP 3749015 B2 JP3749015 B2 JP 3749015B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- film
- resin
- solar cell
- substrate
- 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.)
- Expired - Fee Related
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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、非晶質シリコン太陽電池には、２種類の構造のものがある。その一つは、ガラス等の透光性基板上に、ＳｎＯ2やＩＴＯ等の透明電導膜が形成され、その上に非晶質半導体（Ｓｉ）のｐ層，ｉ層，ｎ層がこの順に積層されて成る構造のものである。もう一つは、金属基板電極の上に、非晶質半導体（Ｓｉ）のｎ層，ｉ層，ｐ層がこの順に積層されて光電変換活性層が形成され、更にその上に透明電導膜が積層され成る構造のものである。
【０００３】
これらのうち前者の構造のものでは、非晶質半導体をｐ−ｉ−ｎ層の順に形成するのに、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを兼ねることができること、また、ＳｎＯ2等の耐プラズマ性透明電導膜が開発されて、この上に非晶質半導体光電変換活性層をプラズマＣＶＤ法で形成することが可能になったことなどから、多用されるようになり、現在の主流になっている。なお、これらの用いられる非晶質半導層の形成に、原料ガスのグロー放電分解によるプラズマＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法による気相成長法を用いることができ、これらの方法によれば大面積の薄膜形成が可能であるという利点も有する。
【０００４】
非晶質Ｓｉ太陽電池は、１００℃〜２００℃程度の比較的低温で形成できるので、その非晶質Ｓｉ太陽電池を形成するための基板として、様々な材質の基板を用いることが可能であるが、通常よく用いられるものはガラス基板やステンレス基板である。
【０００５】
また、非晶質Ｓｉ太陽電池は、変換効率が最大となるときの光吸収層の膜厚が５００ｎｍ程度と厚いため、その変換効率を向上させるには光吸収層の膜厚内で光の吸収量を増大させることが重要なポイントとなる。そのため、ガラス基板上の表面に凹凸のある透明導電膜を形成したり、ステンレス基板上の表面に凹凸のある金属膜を形成したりすることにより、光吸収層中での光の光路長を増加させることが従来より行われてきた。
【０００６】
このような方法で、光吸収層中での光路長を増加させた太陽電池の場合、その表面に凹凸がない平坦な基板上に非晶質Ｓｉ太陽電池を形成した場合と比較して、３０％以上短絡電流が向上することが知られている。
【０００７】
ところで、ガラス基板の表面上に凹凸を形成する一般的な方法としては、常圧ＣＶＤ法により透明電極であるＳｎＯ2膜を形成する方法があげられる。また、ステンレス等の金属基板上に凹凸を形成する方法としては、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法により形成する際に、その形成条件を調整したり、その形成後に熱処理を行ったりする方法が用いられていた。
【０００８】
ここで、従来の薄膜太陽電池の具体的な一例について、その概略構造を示す要部断面図である図５を用いて説明する。図５に示すように、この薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板１の上に、透明導電膜４、水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）ｐ層５、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｉ層６、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｎ層７、透明導電膜８、及び裏面電極９が順次形成されて構成されるものである。そして、前述のようにして、透明導電膜４の表面に凹凸形状が形成され、これによりその上部に形成された各層が凹凸構造を有するというものである。
【０００９】
また、薄膜太陽電池等の半導体素子を可撓性基板あるいは軽量基板上に形成したい場合、耐熱性の高いポリイミド樹脂が用いられてきた。このような樹脂に凹凸を形成する方法は、特開平４−６１２８５号公報、特開平４−１９６３６４号公報等に開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の太陽電池やその製造方法では、以下のような課題があった。
【００１１】
まず、ガラス基板上に常圧ＣＶＤ法によりＳｎＯ2膜を形成する方法は、プロセス的にも、簡便な方法ではあるが、その形成温度として５００℃程度の高温を必要とするため、ＳｎＯ2膜を強化ガラス上に形成できない、即ち強化ガラスを用いた太陽電池には適さないという問題点があった。これは、強化ガラスが３００℃以上の高温では、強化が鈍ってしまうからである。この強化ガラスは、住宅用等の屋外設置の太陽電池を構成するには、表面の保護という観点から必要なものである。
【００１２】
また、基板として強化ガラスを用いずに、従来の強化していない通常のガラス基板を用いると、太陽電池モジュールは強化ガラスと通常のガラスとの２重構造の構成を採らざるを得ず、製造コストが増大するという問題さえ生じてしまう。
【００１３】
さらに、光を十分散乱させるためには、上記のような透明電極を１ｍｍ程度の厚さに形成する必要があり、太陽電池用基板の形成に時間を要する点と原材料費がかさむという点で問題となっていた。
【００１４】
一方、太陽電池用基板としてステレンス等の金属基板を用いる場合にも、その表面の凹凸は、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法により堆積する際に、形成条件を調整したり形成後の熱処理を行ったりして形成していた。しかし、このようにＡｇによる凹凸を形成する処理では、３５０℃以上の高温が必要となるため、基板の昇温、降温に時間がかかったり、基板の反りが発生したりするといった問題があった。さらに、この方法では、別途処理を施す必要があり、コストアップの要因となっていた。
【００１５】
また、前述のとおり、薄膜太陽電池等の半導体素子を可撓性基板あるいは軽量基板上に形成したい場合、耐熱性の高い高価なポリイミド樹脂が用いられてきた。他の高分子材料の上に形成できれば透明な材料や低価格のものを用いることができるが、ほとんどの材料は耐熱性が１５０℃と低く、耐熱温度として２００℃程度を必要とする薄膜太陽電池、液晶パネル等の半導体素子のプロセスには適さなかった。
【００１６】
耐熱温度を越えて加熱すると、これらの高分子材料が変形する。したがって、耐熱温度以下の成膜温度で形成した場合においても、非晶質半導体素子を形成するプラズマＣＶＤプロセスでは、プロセスによる温度上昇があるため、高分子材料の上に非晶質半導体を形成するのは困難であった。
【００１７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、非晶質半導体を用いた太陽電池に好適で、高温プロセスを用いても高性能の凹凸形状の散乱反射面が形成可能な太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、太陽電池の製造方法において、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布した後、該透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着し、前記樹脂フィルム上に、透明導電膜、半導体層、及び裏面電極を順次形成する工程を含むこととしている。
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布して、その透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着するので、太陽電池の製造プロセスにおける温度に耐えることが可能となる。
【００２０】
なお、透光性接着樹脂材料に用いるシリコーン樹脂としては、ゴム系のシリコーン樹脂が好ましい。それは、その粘度が数千ｃｐｓと適当な粘度であるので、ロールコータを用いても、例えば５０ｃｍ角以上の比較的大面積の基板にも均一に容易に塗布することができるからである。また、ゴム系のシリコーン樹脂は、トルエン、キシレン等の有機溶剤を含まないので、樹脂が硬化する前にその上に樹脂フィルムを密着させても、シリコーン樹脂を硬化させることが可能であり、その上に接着する樹脂フィルムがシリコーン樹脂の溶剤に侵されることがない。
【００２１】
また、シリコーン樹脂から成る透光性接着層を用いた基板と樹脂フィルムとの接着においては、シリコーン樹脂が完全に硬化する前に、透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを配置した後、一対のローラを通してこれらを密着させれば、しわや気泡の発生を防止できるので好ましい。
【００２２】
また、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を用いた基板と樹脂フィルムとの接着においては、透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを密着させた後、１００℃程度の温度で、シリコーン樹脂を硬化させることができる。
【００２３】
さらに、請求項２に記載の発明では、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布した後、該透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着し、前記樹脂フィルム上に、裏面電極、半導体層、透明電極膜、及び集電極を順次形成する工程を含むこととしている。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、シリコーン樹脂として２液混合硬化型のシリコーン樹脂を用い、そのシリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板へ塗布する直前に２液を混合することとしているので、シリコーン樹脂が塗布前にそれを容れた容器内で硬化するなどの塗布工程前でのシリコーン樹脂の硬化を防止することができ、良好な作業性を実現できる。
【００２５】
さらに、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２の太陽電池の製造方法において、樹脂フィルムが凹凸構造を有することとしている。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、樹脂フィルムが凹凸構造を有することとしているので、良好な凹凸散乱反射面を有する太陽電池を製造することができ、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増大させることが可能となる。
【００２７】
なお、樹脂フィルムの凹凸形状としては、Ｖ溝構造等の断面形状が規則的なＶ字形状、又は規則的な三角錐、四角錐、円錐等のくさび型形状で、その凹凸の山と谷との高さ及びピッチが可視光領域の光の波長よりも十分に大きいことが好ましい。それは、樹脂フィルムの上部に形成される透明電極と非晶質半導体層との界面で反射された光を高効率に再入射させることが可能となり、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増大させることができるからである。
【００２８】
また、樹脂フィルムの凹凸形状としては、その凹凸の山と谷との高さ及びピッチの平均的な大きさが、可視光領域の光の波長の半分程度であることが好ましい。それは、樹脂フィルムの上部に非晶質半導体層中における光の光路長を増加させ、それにより非晶質半導体層での光の吸収量を増加させることができ、太陽電池の出力電流を増大させることができるからである。
【００２９】
また、樹脂フィルムの凹凸形状としては、Ｖ溝構造等の断面形状が規則的なＶ字形状、又は規則的な三角錐、四角錐、円錐等のくさび型形状で、その凹凸の山と谷との高さ及びピッチが可視光領域の光の波長よりも十分大きく、さらにその凹凸に重畳して山と谷との高さ及びピッチが平均的な大きさが可視光領域の光の波長の半分程度の凹凸が形成されていることが好ましい。それは、樹脂フィルムの上部に形成される透明電極と非晶質半導体層との界面で反射された光を高効率に再入射させることと、非晶質半導体層での光の光路長増加との両方の効果により、より光の有効利用が図れ、より太陽電池の出力電流を増大させることができるからである。
【００３０】
また、樹脂フィルムの凹凸形状としては、上記のような形状で、凹凸の山と谷の頂点部分が、尖ったような形状ではなく、滑らかな曲線状に形成されることが好ましい。これは、太陽電池を構成する電極間（表面電極と裏面電極との間など）での短絡を防止し、製造での歩留まりを向上させることができるからである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、前述の従来技術と同じ構成には、同一の符号を付与する。
【００３９】
〔第１の実施形態〕
図１に、第１の実施形態の薄膜太陽電池の概略構造を示す。図１に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板１上に、透光性接着樹脂層２、樹脂フィルム３、透明導電膜４、水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）ｐ層５、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｉ層６、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｎ層７、透明導電膜８、及び裏面電極９が順次形成されて構成されるものである。そして、本実施形態の薄膜太陽電池では、樹脂フィルム３に凹凸形状が形成されたものを用いることにより、凹凸乱反射面を構成するものである。
【００４０】
次に、本実施形態の薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
まず、透光性絶縁基板１として、厚さが１ｍｍ〜４ｍｍ程度のガラス基板を用い、この上に、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を数十μｍ塗布して透光性接着樹脂層２を形成する。この透光性接着樹脂層２の上に、凹凸形状が形成された樹脂フィルム３を接着し積層する。
【００４１】
ここで、透光性接着樹脂層２に貼り合わせる樹脂フィルム３の凹凸形状は、規則的なＶ字型の溝、あるいは三角錐、四角錐、円錐等のくさび型の凹凸形状が形成されている。そして、その凹凸の山と谷の高さ及びピッチは、可視光領域の光の波長よりも十分に大きくすることにより、透明導電膜（透明電極）４とａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層との界面で反射された光を再入射させることができ、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増加させることが可能となる。
【００４２】
なお、樹脂フィルム３の凹凸の山と谷との高さは５μｍ〜１０μｍが望ましく、凹凸の山又は谷のピッチは１０μｍ〜２０μｍ程度が望ましい。また、凹凸の角度は３０度〜９０度程度が望ましいが、あまり鋭角になると樹脂フィルム３に凹凸形状を形成するように加工することが困難となるので、５０度〜９０度程度がより望ましい。
【００４３】
また、樹脂フィルム３の形成は、例えば、基材の高分子フィルム上に、紫外線硬化型の樹脂を塗布して、転写したい金型（凹凸形状が形成されたもの）に押し付けて硬化することにより形成することができる。また、樹脂フィルム３の素材としては、基材としてポリエステル、ポリカーボネート等の高分子フィルムを用い、凹凸形状が形成される部分には紫外線硬化型のアクリル樹脂を用いることができる。
【００４４】
このように樹脂フィルム３に用いる透光性高分子材料は、耐熱性が１５０℃以下と低く、耐熱温度として２００℃程度を必要とする薄膜太陽電池の製造プロセスには従来より適さないとされていた。すなわち、このような高分子材料を用いて、その耐熱温度を越えたプロセスを施した場合、これらの高分子材料が変形してしまった。また、非晶質半導体膜の形成時において、高分子材料の耐熱温度以下の成膜温度で形成した場合においても、成膜にプラズマＣＶＤプロセスを用いると、プラズマによる温度上昇のために、そのような高分子材料の上に非晶質半導体膜を形成することは困難であった。
【００４５】
また、これらのために、従来では、樹脂フィルム等の高分子材料として耐熱温度が高いポリイミド樹脂が用いられていたが、これは透明でないために、ガラスと同様の集積プロセスを用いることが困難であった。さらに、ポリイミド樹脂が高価であるため、コストアップの要因になるという問題もあった。
【００４６】
これに対して、本発明によれば、透光性接着樹脂層２としてシリコーン樹脂から成るものを用い、これによりガラス基板、ステンレス基板等の基板に、上記のような樹脂フィルム３を貼り付けるようにしているので、耐熱温度の低い高分子材料からなる樹脂フィルム３を用いても高性能の薄膜太陽電池を製造することが可能となる。すなわち、ガラス基板、ステンレス基板等の基板上に、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂層２を介して、樹脂フィルム３を貼り付けることにより、製造プロセスにおいて樹脂フィルム３の高分子材料の耐熱温度を越えても樹脂フィルム３の変形を抑止することができ、また非晶質半導体膜の形成時においてプラズマによる温度上昇が基板に伝わり高温になることを抑止できる。
【００４７】
したがって、樹脂フィルム３として、それを構成する高分子材料の融点近くまで、製造プロセスにおける温度が達するようなものを用いることができ、ポリエステル系、アクリル系、ポリカーボネート系等のほとんどの高分子材料を樹脂フィルム３として用いて、高性能の薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、上記のようにして樹脂フィルム３を接着した後、この樹脂フィルム３上に、透明導電膜４を約１μｍの膜厚で形成する。この透明導電膜４は、樹脂フィルム３の凹凸形状を反映する凹凸構造をもち、また、その材料としてはＺｎＯ，ＳｎＯ2，ＩＴＯ等を用いることができる。
【００４９】
次に、透明導電膜４の上に、ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６、及びａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７を順次形成する。なお、これらの膜厚は、ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５が２０ｎｍ、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６が４００ｎｍ、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７が３０ｎｍ程度とすれば良い。
【００５０】
また、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６の代わりに、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）ｉ層、水素化アモルファスシリコンカーボネート（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）ｉ層等を用いることができ、またａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｉ層、及びａ−ＳｉＣ：Ｈ ｉ層のうちの２つ以上の合金状のものを用いても良い。
【００５１】
次に、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７上に、透明導電膜８及び裏面電極９を形成する。透明導電膜８は、裏面での光の反射を向上させるために設けた層であり、その膜厚としては５０ｎｍ程度にすれば良い。そして、裏面電極９は、反射率の比較的高い金属材料であるアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等を用いることができ、その膜厚としては５００ｎｍ程度までとすれば良い。
【００５２】
以上のようにして作製した本実施形態の単層構造の薄膜太陽電池の特性は、光スペクトルＡＭ（エアマス）１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）において、短絡電流Ｉｓｃ＝１．９１ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖｏｃ＝０．９２Ｖ、曲線因子（フィル・ファクター）Ｆ．Ｆ．＝０．７３、最大出力Ｐｍａｘ＝１２．８ｍＷ／ｃｍ2であった。
【００５３】
なお、上記実施形態においては、光電変換層（ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６、及びａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７）を単層構造としたが、本発明がこれに限定されるものではなく、タンデム構造のように積層されたものでも良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、透光性絶縁基板１／透光性接着樹脂層２／樹脂フィルム３／透明導電膜４／ｐ層５／ｉ層６／ｎ層７／透明導電膜８／裏面電極９構造としたが、本発明がこれに限定されるものではない。この構造のものの他に、不透明基板／透光性接着樹脂層／樹脂フィルム／ｎ層／ｉ層／ｐ層／透明導電膜（透明電極）／集電極構造の太陽電池においても、上記実施形態とほぼ同様にして製造可能なことは明らかであり、即ち本発明は不透明基板／透光性接着樹脂層／樹脂フィルム／ｎ層／ｉ層／ｐ層／透明導電膜（透明電極）／集電極構造の太陽電池にも適用可能なものである。
【００５５】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態として、上記第１の実施形態の薄膜太陽電池の製造方法の詳細について、図２のフローチャート及び図３の要部断面図を用いて説明する。
【００５６】
まず、透光性絶縁基板１として、厚さ１ｍｍ〜４ｍｍのガラス基板を用意し、その洗浄を行う（図２Ｓ１）。次に、図３（ａ）に示すように、透光性絶縁基板１の上に、ロールコータを用いて、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を数十ｍｍ塗布し、透光性接着樹脂層２を形成する（図２Ｓ２）。
【００５７】
ここで、本実施形態では、シリコーン樹脂材料として、２液混合熱硬化型のゴム系シリコーン樹脂を用いたので、これを用いたときの詳細について説明する。この工程において、まずこのゴム系シリコーン樹脂を混練機にセットする。２液混合型のシリコーン樹脂は２つの原料を適量混ぜ合わせることで硬化するので、混練機ではロールコータに配置した透光性絶縁基板１上に透光性接着樹脂材料をたらす直前に、これらシリコーン樹脂の２つの原料を混ぜ合わせることにより、混練機の中で硬化する等、塗布工程前に透光性接着樹脂材料が硬化してしまうことを抑止することができる。
【００５８】
このようにして、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を透光性絶縁基板１上に滴下した後、ロールコータでその透光性接着樹脂材料を、透光性絶縁基板１上に均一に塗布する。
【００５９】
次に、透光性接着樹脂層２上に、樹脂フィルム３を付着させて、透光性接着樹脂材料を硬化させて、樹脂フィルム３の接着（貼付け）を行う（図２Ｓ３）。
【００６０】
ここで、本実施形態では、透光性接着樹脂層２上に樹脂フィルム３を付着させるとき、図３（ｂ）に示すように、透光性接着樹脂層２と樹脂フィルム３との間に空気が入って気泡やしわが発生するのを防止するために、これを一対のロールの間を通して、透光性接着樹脂層２上に樹脂フィルム３に密着させる。
【００６１】
そして、前述のとおり、本実施形態では、熱硬化型のシリコーン樹脂を用いたので、上記のようにして透光性接着樹脂層２上に樹脂フィルム３に密着させた後、図３（ｃ）に示すように、８０℃〜１００℃程度の温度で加熱して透光性接着樹脂材料を硬化させることにより、樹脂フィルム３の接着を行うことができる。なお、このときの基板加熱は、連続的にインライン方式で行っても良いし、バッチ方式で複数をまとめて行っても良い。また、透光性接着樹脂材料の中に、硬化抑制剤をその量を制御して混入させることにより、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を、数分から３０分程度で硬化させることができる。
【００６２】
次に、上記のようにして樹脂フィルム３の接着した後、この樹脂フィルム３上に、透明導電膜４を約１μｍの膜厚で形成する（図２Ｓ４）。この透明導電膜４は、樹脂フィルム３の凹凸形状を反映する凹凸構造をもち、また、その材料としてはＺｎＯ，ＳｎＯ2，ＩＴＯ等を用いることができる。なお、透明導電膜４には、短冊状の形状に、それぞれが分離されるように、第一の開溝部を形成する（図２Ｓ５）。この短冊の幅は、透明導電膜４の面抵抗による抵抗ロスを考慮すると、１ｃｍ程度が望ましい。また、このような短冊状にパターニングするには、レーザスクライブを用いることができる。
【００６３】
その後、これをプラズマＣＶＤ装置にセットして、基板加熱温度を２００℃に昇温する。そして、ＳｉＨ4：１ｓｃｃｍ、Ｈ2：１００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6濃度：１％、圧力：０．１５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー：２００Ｗという条件で、膜厚１２ｎｍのａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５の成膜を行う。引き続いて、ＳｉＨ4：１０ｓｃｃｍ、Ｈ2：１０ｓｃｃｍ、圧力：０．１０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー：２０Ｗという条件で、膜厚４００ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６の成膜を行う。さらに続いて、ＳｉＨ4：１０ｓｃｃｍ、Ｈ2：１０ｓｃｃｍ、ＰＨ3濃度：０．３％、圧力：０．２０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー：１０Ｗという条件で、膜厚３０ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６の成膜を行う（図２Ｓ６）。
【００６４】
次に、これをプラズマＣＶＤ装置のチャンバー外に取り出して、レーザスクライブにより第二の開溝を形成する（図２Ｓ７）。この第二の開溝は、第一の開溝より１００μｍ離れた位置に、４０μｍ程度の幅で形成する。このとき透明導電膜４を全て切断してしまうと、コンタクトを取りにくくなるので、透明導電膜４の一部を残すように切断条件を選ぶ。
【００６５】
次に、これをスパッタ装置内にセットし、基板加熱温度を２００℃に昇温する。そして、スパッタによってＡｇ膜を成膜して、裏面電極９を形成する（図２Ｓ９）。この裏面電極９は、反射率の比較的高い金属材料であれば良くＡｇの他にＡｌ等を用いることができる。また、形成方法については、真空蒸着やスクリーン印刷等の方法を用いることができるが、付着強度が大きいスパッタ法が望ましい。
【００６６】
なお、ここでは、上記第１の実施形態の透明導電膜８を形成しないものを説明したが、光を散乱させて有効に利用するために、上記第１の実施形態と同様に、透明導電膜８を形成してから、裏面電極９を形成しても良い（図２Ｓ８）。
【００６７】
次に、レーザスクライブにより第三の開溝を形成する（図２Ｓ１０）。第三の開溝は、第二の開溝より１００μｍ程度離れた位置に、４０μｍ程度の幅で形成する。
【００６８】
以上のようにして、透光性絶縁基板１／透光性接着樹脂層２／樹脂フィルム３／透明導電膜４／ｐ層５／ｉ層６／ｎ層７／裏面電極９構造の集積型アモルファス太陽電池が製造できる（図２Ｓ１１）。
【００６９】
なお、本実施形態により製造した太陽電池の特性は、上記第１の実施形態で述べた通りである。
【００７０】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態として、上記第２の実施形態と同様にして製造した、透光性絶縁基板／透光性接着樹脂層／樹脂フィルム／透明導電膜／ｐ層／ｉ層／ｎ層／裏面電極構造の集積型アモルファス太陽電池を用い、樹脂フィルムを樹脂基板とした太陽電池について、図４の要部断面図を用いて説明する。
【００７１】
上記第２の実施形態と同様に、まず、図４（ａ）に示すように、図２のＳ１〜Ｓ３のようにして、透光性絶縁基板１上に、透光性接着樹脂層２により樹脂フィルム３を接着する。そして、図４（ｂ）に示すように、図２のＳ３〜Ｓ１１のようにして、上記第２の実施形態と同様の透光性絶縁基板１／透光性接着樹脂層２／樹脂フィルム３／薄膜太陽電池層１０（透明導電膜／ｐ層／ｉ層／ｎ層／裏面電極）構造のものを作製する。
【００７２】
その後、図４（ｃ）に示すように、樹脂フィルム３及び薄膜太陽電池層１０を透光性絶縁基板１及び透光性接着樹脂層２から剥離させることにより、樹脂フィルム３を樹脂基板とした樹脂フィルム３／薄膜太陽電池層１０（透明導電膜／ｐ層／ｉ層／ｎ層／裏面電極）構造の集積型アモルファス太陽電池を製造することができる。
【００７３】
この剥離工程において、小面積のものであれば比較的容易に剥離させることができるが、面積が大きくなるに従って剥離させることが困難となる。そこで、そのような場合には、接着樹脂材料の接着力をコントロールすれば良く、そのために、ロールコータでシリコーン樹脂から成る接着樹脂材料を塗布する際に、基板の全面に塗布せずに、メッシュ状や線状など部分的な均一なパターンで塗布するようにして、接着樹脂材料の接着力をコントロールすることができる。
【００７４】
本実施形態では、３０ｃｍ角の基板から剥離するのに、接着面積が約半分になるようにして、接着樹脂材料の塗布を行った結果、問題なく樹脂フィルム３及び太陽電池層１０の剥離が可能であった。なお、本実施形態では、さらに外周部分が剥がれ易くなるので、外周部分約２ｃｍをベタ塗りの状態になるように、接着樹脂材料の塗布を行った。
【００７５】
本実施形態によれば、従来、ポリイミド基板を樹脂基板として、単にその上に太陽電池を形成したものではポリイミド基板が内部応力のために反ってしまうような問題があったが、本実施形態ではそのような問題は発生しなかった。
【００７６】
なお、本実施形態では、透光性絶縁基板１を仮基板として用いたものであり、当然ガラス基板である必要はなく、前述したような、構成が形成できるものであれば、特に限定されるものではない。また、接着樹脂層２については、本実施形態のような場合、特に透光性である必要はないものである。
【００７７】
以上の各実施形態で製造した、それぞれの薄膜太陽電池の凹凸乱反射面の凹凸形状は、従来のものより非常に規則的な凹凸形状が得られた。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布して、その透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着するので、太陽電池の製造プロセスにおける温度に耐えることが可能となる。
【００７９】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、シリコーン樹脂として２液混合硬化型のシリコーン樹脂を用い、そのシリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板へ塗布する直前に２液を混合することとしているので、シリコーン樹脂が塗布前にそれを容れた容器内で硬化するなどの塗布工程前でのシリコーン樹脂の硬化を防止することができ、良好な作業性を実現できる。
【００８０】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、樹脂フィルムが凹凸構造を有することとしているので、良好な凹凸散乱反射面を有する太陽電池を製造することができ、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の薄膜太陽電池の概略構造を示す要部断面図である。
【図２】第２の実施形態の太陽電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】第２の実施形態の太陽電池の製造方法における樹脂フィルムの接着工程を説明するための要部断面図である。
【図４】第３の実施形態の太陽電池の製造方法における樹脂フィルム及び太陽電池層の剥離工程を説明するための要部断面図である。
【図５】従来の太陽電池の概略構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 透光性絶縁基板
２ 透光性接着樹脂層
３ 樹脂フィルム
４，８ 透明導電膜
５ ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層
６ ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層
７ ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層
９ 裏面電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、非晶質シリコン太陽電池には、２種類の構造のものがある。その一つは、ガラス等の透光性基板上に、ＳｎＯ2やＩＴＯ等の透明電導膜が形成され、その上に非晶質半導体（Ｓｉ）のｐ層，ｉ層，ｎ層がこの順に積層されて成る構造のものである。もう一つは、金属基板電極の上に、非晶質半導体（Ｓｉ）のｎ層，ｉ層，ｐ層がこの順に積層されて光電変換活性層が形成され、更にその上に透明電導膜が積層され成る構造のものである。
【０００３】
これらのうち前者の構造のものでは、非晶質半導体をｐ−ｉ−ｎ層の順に形成するのに、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを兼ねることができること、また、ＳｎＯ2等の耐プラズマ性透明電導膜が開発されて、この上に非晶質半導体光電変換活性層をプラズマＣＶＤ法で形成することが可能になったことなどから、多用されるようになり、現在の主流になっている。なお、これらの用いられる非晶質半導層の形成に、原料ガスのグロー放電分解によるプラズマＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法による気相成長法を用いることができ、これらの方法によれば大面積の薄膜形成が可能であるという利点も有する。
【０００４】
非晶質Ｓｉ太陽電池は、１００℃〜２００℃程度の比較的低温で形成できるので、その非晶質Ｓｉ太陽電池を形成するための基板として、様々な材質の基板を用いることが可能であるが、通常よく用いられるものはガラス基板やステンレス基板である。
【０００５】
また、非晶質Ｓｉ太陽電池は、変換効率が最大となるときの光吸収層の膜厚が５００ｎｍ程度と厚いため、その変換効率を向上させるには光吸収層の膜厚内で光の吸収量を増大させることが重要なポイントとなる。そのため、ガラス基板上の表面に凹凸のある透明導電膜を形成したり、ステンレス基板上の表面に凹凸のある金属膜を形成したりすることにより、光吸収層中での光の光路長を増加させることが従来より行われてきた。
【０００６】
このような方法で、光吸収層中での光路長を増加させた太陽電池の場合、その表面に凹凸がない平坦な基板上に非晶質Ｓｉ太陽電池を形成した場合と比較して、３０％以上短絡電流が向上することが知られている。
【０００７】
ところで、ガラス基板の表面上に凹凸を形成する一般的な方法としては、常圧ＣＶＤ法により透明電極であるＳｎＯ2膜を形成する方法があげられる。また、ステンレス等の金属基板上に凹凸を形成する方法としては、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法により形成する際に、その形成条件を調整したり、その形成後に熱処理を行ったりする方法が用いられていた。
【０００８】
ここで、従来の薄膜太陽電池の具体的な一例について、その概略構造を示す要部断面図である図５を用いて説明する。図５に示すように、この薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板１の上に、透明導電膜４、水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）ｐ層５、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｉ層６、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｎ層７、透明導電膜８、及び裏面電極９が順次形成されて構成されるものである。そして、前述のようにして、透明導電膜４の表面に凹凸形状が形成され、これによりその上部に形成された各層が凹凸構造を有するというものである。
【０００９】
また、薄膜太陽電池等の半導体素子を可撓性基板あるいは軽量基板上に形成したい場合、耐熱性の高いポリイミド樹脂が用いられてきた。このような樹脂に凹凸を形成する方法は、特開平４−６１２８５号公報、特開平４−１９６３６４号公報等に開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の太陽電池やその製造方法では、以下のような課題があった。
【００１１】
まず、ガラス基板上に常圧ＣＶＤ法によりＳｎＯ2膜を形成する方法は、プロセス的にも、簡便な方法ではあるが、その形成温度として５００℃程度の高温を必要とするため、ＳｎＯ2膜を強化ガラス上に形成できない、即ち強化ガラスを用いた太陽電池には適さないという問題点があった。これは、強化ガラスが３００℃以上の高温では、強化が鈍ってしまうからである。この強化ガラスは、住宅用等の屋外設置の太陽電池を構成するには、表面の保護という観点から必要なものである。
【００１２】
また、基板として強化ガラスを用いずに、従来の強化していない通常のガラス基板を用いると、太陽電池モジュールは強化ガラスと通常のガラスとの２重構造の構成を採らざるを得ず、製造コストが増大するという問題さえ生じてしまう。
【００１３】
さらに、光を十分散乱させるためには、上記のような透明電極を１ｍｍ程度の厚さに形成する必要があり、太陽電池用基板の形成に時間を要する点と原材料費がかさむという点で問題となっていた。
【００１４】
一方、太陽電池用基板としてステレンス等の金属基板を用いる場合にも、その表面の凹凸は、Ａｇを蒸着法やスパッタリング法により堆積する際に、形成条件を調整したり形成後の熱処理を行ったりして形成していた。しかし、このようにＡｇによる凹凸を形成する処理では、３５０℃以上の高温が必要となるため、基板の昇温、降温に時間がかかったり、基板の反りが発生したりするといった問題があった。さらに、この方法では、別途処理を施す必要があり、コストアップの要因となっていた。
【００１５】
また、前述のとおり、薄膜太陽電池等の半導体素子を可撓性基板あるいは軽量基板上に形成したい場合、耐熱性の高い高価なポリイミド樹脂が用いられてきた。他の高分子材料の上に形成できれば透明な材料や低価格のものを用いることができるが、ほとんどの材料は耐熱性が１５０℃と低く、耐熱温度として２００℃程度を必要とする薄膜太陽電池、液晶パネル等の半導体素子のプロセスには適さなかった。
【００１６】
耐熱温度を越えて加熱すると、これらの高分子材料が変形する。したがって、耐熱温度以下の成膜温度で形成した場合においても、非晶質半導体素子を形成するプラズマＣＶＤプロセスでは、プロセスによる温度上昇があるため、高分子材料の上に非晶質半導体を形成するのは困難であった。
【００１７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、非晶質半導体を用いた太陽電池に好適で、高温プロセスを用いても高性能の凹凸形状の散乱反射面が形成可能な太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、太陽電池の製造方法において、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布した後、該透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着し、前記樹脂フィルム上に、透明導電膜、半導体層、及び裏面電極を順次形成する工程を含むこととしている。
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布して、その透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着するので、太陽電池の製造プロセスにおける温度に耐えることが可能となる。
【００２０】
なお、透光性接着樹脂材料に用いるシリコーン樹脂としては、ゴム系のシリコーン樹脂が好ましい。それは、その粘度が数千ｃｐｓと適当な粘度であるので、ロールコータを用いても、例えば５０ｃｍ角以上の比較的大面積の基板にも均一に容易に塗布することができるからである。また、ゴム系のシリコーン樹脂は、トルエン、キシレン等の有機溶剤を含まないので、樹脂が硬化する前にその上に樹脂フィルムを密着させても、シリコーン樹脂を硬化させることが可能であり、その上に接着する樹脂フィルムがシリコーン樹脂の溶剤に侵されることがない。
【００２１】
また、シリコーン樹脂から成る透光性接着層を用いた基板と樹脂フィルムとの接着においては、シリコーン樹脂が完全に硬化する前に、透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを配置した後、一対のローラを通してこれらを密着させれば、しわや気泡の発生を防止できるので好ましい。
【００２２】
また、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を用いた基板と樹脂フィルムとの接着においては、透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを密着させた後、１００℃程度の温度で、シリコーン樹脂を硬化させることができる。
【００２３】
さらに、請求項２に記載の発明では、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布した後、該透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着し、前記樹脂フィルム上に、裏面電極、半導体層、透明電極膜、及び集電極を順次形成する工程を含むこととしている。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、シリコーン樹脂として２液混合硬化型のシリコーン樹脂を用い、そのシリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板へ塗布する直前に２液を混合することとしているので、シリコーン樹脂が塗布前にそれを容れた容器内で硬化するなどの塗布工程前でのシリコーン樹脂の硬化を防止することができ、良好な作業性を実現できる。
【００２５】
さらに、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２の太陽電池の製造方法において、樹脂フィルムが凹凸構造を有することとしている。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、樹脂フィルムが凹凸構造を有することとしているので、良好な凹凸散乱反射面を有する太陽電池を製造することができ、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増大させることが可能となる。
【００２７】
なお、樹脂フィルムの凹凸形状としては、Ｖ溝構造等の断面形状が規則的なＶ字形状、又は規則的な三角錐、四角錐、円錐等のくさび型形状で、その凹凸の山と谷との高さ及びピッチが可視光領域の光の波長よりも十分に大きいことが好ましい。それは、樹脂フィルムの上部に形成される透明電極と非晶質半導体層との界面で反射された光を高効率に再入射させることが可能となり、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増大させることができるからである。
【００２８】
また、樹脂フィルムの凹凸形状としては、その凹凸の山と谷との高さ及びピッチの平均的な大きさが、可視光領域の光の波長の半分程度であることが好ましい。それは、樹脂フィルムの上部に非晶質半導体層中における光の光路長を増加させ、それにより非晶質半導体層での光の吸収量を増加させることができ、太陽電池の出力電流を増大させることができるからである。
【００２９】
また、樹脂フィルムの凹凸形状としては、Ｖ溝構造等の断面形状が規則的なＶ字形状、又は規則的な三角錐、四角錐、円錐等のくさび型形状で、その凹凸の山と谷との高さ及びピッチが可視光領域の光の波長よりも十分大きく、さらにその凹凸に重畳して山と谷との高さ及びピッチが平均的な大きさが可視光領域の光の波長の半分程度の凹凸が形成されていることが好ましい。それは、樹脂フィルムの上部に形成される透明電極と非晶質半導体層との界面で反射された光を高効率に再入射させることと、非晶質半導体層での光の光路長増加との両方の効果により、より光の有効利用が図れ、より太陽電池の出力電流を増大させることができるからである。
【００３０】
また、樹脂フィルムの凹凸形状としては、上記のような形状で、凹凸の山と谷の頂点部分が、尖ったような形状ではなく、滑らかな曲線状に形成されることが好ましい。これは、太陽電池を構成する電極間（表面電極と裏面電極との間など）での短絡を防止し、製造での歩留まりを向上させることができるからである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、前述の従来技術と同じ構成には、同一の符号を付与する。
【００３９】
〔第１の実施形態〕
図１に、第１の実施形態の薄膜太陽電池の概略構造を示す。図１に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板１上に、透光性接着樹脂層２、樹脂フィルム３、透明導電膜４、水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）ｐ層５、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｉ層６、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）ｎ層７、透明導電膜８、及び裏面電極９が順次形成されて構成されるものである。そして、本実施形態の薄膜太陽電池では、樹脂フィルム３に凹凸形状が形成されたものを用いることにより、凹凸乱反射面を構成するものである。
【００４０】
次に、本実施形態の薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
まず、透光性絶縁基板１として、厚さが１ｍｍ〜４ｍｍ程度のガラス基板を用い、この上に、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を数十μｍ塗布して透光性接着樹脂層２を形成する。この透光性接着樹脂層２の上に、凹凸形状が形成された樹脂フィルム３を接着し積層する。
【００４１】
ここで、透光性接着樹脂層２に貼り合わせる樹脂フィルム３の凹凸形状は、規則的なＶ字型の溝、あるいは三角錐、四角錐、円錐等のくさび型の凹凸形状が形成されている。そして、その凹凸の山と谷の高さ及びピッチは、可視光領域の光の波長よりも十分に大きくすることにより、透明導電膜（透明電極）４とａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層との界面で反射された光を再入射させることができ、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増加させることが可能となる。
【００４２】
なお、樹脂フィルム３の凹凸の山と谷との高さは５μｍ〜１０μｍが望ましく、凹凸の山又は谷のピッチは１０μｍ〜２０μｍ程度が望ましい。また、凹凸の角度は３０度〜９０度程度が望ましいが、あまり鋭角になると樹脂フィルム３に凹凸形状を形成するように加工することが困難となるので、５０度〜９０度程度がより望ましい。
【００４３】
また、樹脂フィルム３の形成は、例えば、基材の高分子フィルム上に、紫外線硬化型の樹脂を塗布して、転写したい金型（凹凸形状が形成されたもの）に押し付けて硬化することにより形成することができる。また、樹脂フィルム３の素材としては、基材としてポリエステル、ポリカーボネート等の高分子フィルムを用い、凹凸形状が形成される部分には紫外線硬化型のアクリル樹脂を用いることができる。
【００４４】
このように樹脂フィルム３に用いる透光性高分子材料は、耐熱性が１５０℃以下と低く、耐熱温度として２００℃程度を必要とする薄膜太陽電池の製造プロセスには従来より適さないとされていた。すなわち、このような高分子材料を用いて、その耐熱温度を越えたプロセスを施した場合、これらの高分子材料が変形してしまった。また、非晶質半導体膜の形成時において、高分子材料の耐熱温度以下の成膜温度で形成した場合においても、成膜にプラズマＣＶＤプロセスを用いると、プラズマによる温度上昇のために、そのような高分子材料の上に非晶質半導体膜を形成することは困難であった。
【００４５】
また、これらのために、従来では、樹脂フィルム等の高分子材料として耐熱温度が高いポリイミド樹脂が用いられていたが、これは透明でないために、ガラスと同様の集積プロセスを用いることが困難であった。さらに、ポリイミド樹脂が高価であるため、コストアップの要因になるという問題もあった。
【００４６】
これに対して、本発明によれば、透光性接着樹脂層２としてシリコーン樹脂から成るものを用い、これによりガラス基板、ステンレス基板等の基板に、上記のような樹脂フィルム３を貼り付けるようにしているので、耐熱温度の低い高分子材料からなる樹脂フィルム３を用いても高性能の薄膜太陽電池を製造することが可能となる。すなわち、ガラス基板、ステンレス基板等の基板上に、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂層２を介して、樹脂フィルム３を貼り付けることにより、製造プロセスにおいて樹脂フィルム３の高分子材料の耐熱温度を越えても樹脂フィルム３の変形を抑止することができ、また非晶質半導体膜の形成時においてプラズマによる温度上昇が基板に伝わり高温になることを抑止できる。
【００４７】
したがって、樹脂フィルム３として、それを構成する高分子材料の融点近くまで、製造プロセスにおける温度が達するようなものを用いることができ、ポリエステル系、アクリル系、ポリカーボネート系等のほとんどの高分子材料を樹脂フィルム３として用いて、高性能の薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、上記のようにして樹脂フィルム３を接着した後、この樹脂フィルム３上に、透明導電膜４を約１μｍの膜厚で形成する。この透明導電膜４は、樹脂フィルム３の凹凸形状を反映する凹凸構造をもち、また、その材料としてはＺｎＯ，ＳｎＯ2，ＩＴＯ等を用いることができる。
【００４９】
次に、透明導電膜４の上に、ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６、及びａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７を順次形成する。なお、これらの膜厚は、ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５が２０ｎｍ、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６が４００ｎｍ、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７が３０ｎｍ程度とすれば良い。
【００５０】
また、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６の代わりに、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）ｉ層、水素化アモルファスシリコンカーボネート（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）ｉ層等を用いることができ、またａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｉ層、及びａ−ＳｉＣ：Ｈ ｉ層のうちの２つ以上の合金状のものを用いても良い。
【００５１】
次に、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７上に、透明導電膜８及び裏面電極９を形成する。透明導電膜８は、裏面での光の反射を向上させるために設けた層であり、その膜厚としては５０ｎｍ程度にすれば良い。そして、裏面電極９は、反射率の比較的高い金属材料であるアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）等を用いることができ、その膜厚としては５００ｎｍ程度までとすれば良い。
【００５２】
以上のようにして作製した本実施形態の単層構造の薄膜太陽電池の特性は、光スペクトルＡＭ（エアマス）１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）において、短絡電流Ｉｓｃ＝１．９１ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖｏｃ＝０．９２Ｖ、曲線因子（フィル・ファクター）Ｆ．Ｆ．＝０．７３、最大出力Ｐｍａｘ＝１２．８ｍＷ／ｃｍ2であった。
【００５３】
なお、上記実施形態においては、光電変換層（ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５、ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６、及びａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層７）を単層構造としたが、本発明がこれに限定されるものではなく、タンデム構造のように積層されたものでも良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、透光性絶縁基板１／透光性接着樹脂層２／樹脂フィルム３／透明導電膜４／ｐ層５／ｉ層６／ｎ層７／透明導電膜８／裏面電極９構造としたが、本発明がこれに限定されるものではない。この構造のものの他に、不透明基板／透光性接着樹脂層／樹脂フィルム／ｎ層／ｉ層／ｐ層／透明導電膜（透明電極）／集電極構造の太陽電池においても、上記実施形態とほぼ同様にして製造可能なことは明らかであり、即ち本発明は不透明基板／透光性接着樹脂層／樹脂フィルム／ｎ層／ｉ層／ｐ層／透明導電膜（透明電極）／集電極構造の太陽電池にも適用可能なものである。
【００５５】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態として、上記第１の実施形態の薄膜太陽電池の製造方法の詳細について、図２のフローチャート及び図３の要部断面図を用いて説明する。
【００５６】
まず、透光性絶縁基板１として、厚さ１ｍｍ〜４ｍｍのガラス基板を用意し、その洗浄を行う（図２Ｓ１）。次に、図３（ａ）に示すように、透光性絶縁基板１の上に、ロールコータを用いて、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を数十ｍｍ塗布し、透光性接着樹脂層２を形成する（図２Ｓ２）。
【００５７】
ここで、本実施形態では、シリコーン樹脂材料として、２液混合熱硬化型のゴム系シリコーン樹脂を用いたので、これを用いたときの詳細について説明する。この工程において、まずこのゴム系シリコーン樹脂を混練機にセットする。２液混合型のシリコーン樹脂は２つの原料を適量混ぜ合わせることで硬化するので、混練機ではロールコータに配置した透光性絶縁基板１上に透光性接着樹脂材料をたらす直前に、これらシリコーン樹脂の２つの原料を混ぜ合わせることにより、混練機の中で硬化する等、塗布工程前に透光性接着樹脂材料が硬化してしまうことを抑止することができる。
【００５８】
このようにして、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を透光性絶縁基板１上に滴下した後、ロールコータでその透光性接着樹脂材料を、透光性絶縁基板１上に均一に塗布する。
【００５９】
次に、透光性接着樹脂層２上に、樹脂フィルム３を付着させて、透光性接着樹脂材料を硬化させて、樹脂フィルム３の接着（貼付け）を行う（図２Ｓ３）。
【００６０】
ここで、本実施形態では、透光性接着樹脂層２上に樹脂フィルム３を付着させるとき、図３（ｂ）に示すように、透光性接着樹脂層２と樹脂フィルム３との間に空気が入って気泡やしわが発生するのを防止するために、これを一対のロールの間を通して、透光性接着樹脂層２上に樹脂フィルム３に密着させる。
【００６１】
そして、前述のとおり、本実施形態では、熱硬化型のシリコーン樹脂を用いたので、上記のようにして透光性接着樹脂層２上に樹脂フィルム３に密着させた後、図３（ｃ）に示すように、８０℃〜１００℃程度の温度で加熱して透光性接着樹脂材料を硬化させることにより、樹脂フィルム３の接着を行うことができる。なお、このときの基板加熱は、連続的にインライン方式で行っても良いし、バッチ方式で複数をまとめて行っても良い。また、透光性接着樹脂材料の中に、硬化抑制剤をその量を制御して混入させることにより、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を、数分から３０分程度で硬化させることができる。
【００６２】
次に、上記のようにして樹脂フィルム３の接着した後、この樹脂フィルム３上に、透明導電膜４を約１μｍの膜厚で形成する（図２Ｓ４）。この透明導電膜４は、樹脂フィルム３の凹凸形状を反映する凹凸構造をもち、また、その材料としてはＺｎＯ，ＳｎＯ2，ＩＴＯ等を用いることができる。なお、透明導電膜４には、短冊状の形状に、それぞれが分離されるように、第一の開溝部を形成する（図２Ｓ５）。この短冊の幅は、透明導電膜４の面抵抗による抵抗ロスを考慮すると、１ｃｍ程度が望ましい。また、このような短冊状にパターニングするには、レーザスクライブを用いることができる。
【００６３】
その後、これをプラズマＣＶＤ装置にセットして、基板加熱温度を２００℃に昇温する。そして、ＳｉＨ4：１ｓｃｃｍ、Ｈ2：１００ｓｃｃｍ、Ｂ2Ｈ6濃度：１％、圧力：０．１５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー：２００Ｗという条件で、膜厚１２ｎｍのａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層５の成膜を行う。引き続いて、ＳｉＨ4：１０ｓｃｃｍ、Ｈ2：１０ｓｃｃｍ、圧力：０．１０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー：２０Ｗという条件で、膜厚４００ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６の成膜を行う。さらに続いて、ＳｉＨ4：１０ｓｃｃｍ、Ｈ2：１０ｓｃｃｍ、ＰＨ3濃度：０．３％、圧力：０．２０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー：１０Ｗという条件で、膜厚３０ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層６の成膜を行う（図２Ｓ６）。
【００６４】
次に、これをプラズマＣＶＤ装置のチャンバー外に取り出して、レーザスクライブにより第二の開溝を形成する（図２Ｓ７）。この第二の開溝は、第一の開溝より１００μｍ離れた位置に、４０μｍ程度の幅で形成する。このとき透明導電膜４を全て切断してしまうと、コンタクトを取りにくくなるので、透明導電膜４の一部を残すように切断条件を選ぶ。
【００６５】
次に、これをスパッタ装置内にセットし、基板加熱温度を２００℃に昇温する。そして、スパッタによってＡｇ膜を成膜して、裏面電極９を形成する（図２Ｓ９）。この裏面電極９は、反射率の比較的高い金属材料であれば良くＡｇの他にＡｌ等を用いることができる。また、形成方法については、真空蒸着やスクリーン印刷等の方法を用いることができるが、付着強度が大きいスパッタ法が望ましい。
【００６６】
なお、ここでは、上記第１の実施形態の透明導電膜８を形成しないものを説明したが、光を散乱させて有効に利用するために、上記第１の実施形態と同様に、透明導電膜８を形成してから、裏面電極９を形成しても良い（図２Ｓ８）。
【００６７】
次に、レーザスクライブにより第三の開溝を形成する（図２Ｓ１０）。第三の開溝は、第二の開溝より１００μｍ程度離れた位置に、４０μｍ程度の幅で形成する。
【００６８】
以上のようにして、透光性絶縁基板１／透光性接着樹脂層２／樹脂フィルム３／透明導電膜４／ｐ層５／ｉ層６／ｎ層７／裏面電極９構造の集積型アモルファス太陽電池が製造できる（図２Ｓ１１）。
【００６９】
なお、本実施形態により製造した太陽電池の特性は、上記第１の実施形態で述べた通りである。
【００７０】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態として、上記第２の実施形態と同様にして製造した、透光性絶縁基板／透光性接着樹脂層／樹脂フィルム／透明導電膜／ｐ層／ｉ層／ｎ層／裏面電極構造の集積型アモルファス太陽電池を用い、樹脂フィルムを樹脂基板とした太陽電池について、図４の要部断面図を用いて説明する。
【００７１】
上記第２の実施形態と同様に、まず、図４（ａ）に示すように、図２のＳ１〜Ｓ３のようにして、透光性絶縁基板１上に、透光性接着樹脂層２により樹脂フィルム３を接着する。そして、図４（ｂ）に示すように、図２のＳ３〜Ｓ１１のようにして、上記第２の実施形態と同様の透光性絶縁基板１／透光性接着樹脂層２／樹脂フィルム３／薄膜太陽電池層１０（透明導電膜／ｐ層／ｉ層／ｎ層／裏面電極）構造のものを作製する。
【００７２】
その後、図４（ｃ）に示すように、樹脂フィルム３及び薄膜太陽電池層１０を透光性絶縁基板１及び透光性接着樹脂層２から剥離させることにより、樹脂フィルム３を樹脂基板とした樹脂フィルム３／薄膜太陽電池層１０（透明導電膜／ｐ層／ｉ層／ｎ層／裏面電極）構造の集積型アモルファス太陽電池を製造することができる。
【００７３】
この剥離工程において、小面積のものであれば比較的容易に剥離させることができるが、面積が大きくなるに従って剥離させることが困難となる。そこで、そのような場合には、接着樹脂材料の接着力をコントロールすれば良く、そのために、ロールコータでシリコーン樹脂から成る接着樹脂材料を塗布する際に、基板の全面に塗布せずに、メッシュ状や線状など部分的な均一なパターンで塗布するようにして、接着樹脂材料の接着力をコントロールすることができる。
【００７４】
本実施形態では、３０ｃｍ角の基板から剥離するのに、接着面積が約半分になるようにして、接着樹脂材料の塗布を行った結果、問題なく樹脂フィルム３及び太陽電池層１０の剥離が可能であった。なお、本実施形態では、さらに外周部分が剥がれ易くなるので、外周部分約２ｃｍをベタ塗りの状態になるように、接着樹脂材料の塗布を行った。
【００７５】
本実施形態によれば、従来、ポリイミド基板を樹脂基板として、単にその上に太陽電池を形成したものではポリイミド基板が内部応力のために反ってしまうような問題があったが、本実施形態ではそのような問題は発生しなかった。
【００７６】
なお、本実施形態では、透光性絶縁基板１を仮基板として用いたものであり、当然ガラス基板である必要はなく、前述したような、構成が形成できるものであれば、特に限定されるものではない。また、接着樹脂層２については、本実施形態のような場合、特に透光性である必要はないものである。
【００７７】
以上の各実施形態で製造した、それぞれの薄膜太陽電池の凹凸乱反射面の凹凸形状は、従来のものより非常に規則的な凹凸形状が得られた。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布して、その透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着するので、太陽電池の製造プロセスにおける温度に耐えることが可能となる。
【００７９】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、シリコーン樹脂として２液混合硬化型のシリコーン樹脂を用い、そのシリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板へ塗布する直前に２液を混合することとしているので、シリコーン樹脂が塗布前にそれを容れた容器内で硬化するなどの塗布工程前でのシリコーン樹脂の硬化を防止することができ、良好な作業性を実現できる。
【００８０】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、樹脂フィルムが凹凸構造を有することとしているので、良好な凹凸散乱反射面を有する太陽電池を製造することができ、光の有効利用が図れ、太陽電池の出力電流を増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の薄膜太陽電池の概略構造を示す要部断面図である。
【図２】第２の実施形態の太陽電池の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】第２の実施形態の太陽電池の製造方法における樹脂フィルムの接着工程を説明するための要部断面図である。
【図４】第３の実施形態の太陽電池の製造方法における樹脂フィルム及び太陽電池層の剥離工程を説明するための要部断面図である。
【図５】従来の太陽電池の概略構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 透光性絶縁基板
２ 透光性接着樹脂層
３ 樹脂フィルム
４，８ 透明導電膜
５ ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｐ層
６ ａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層
７ ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層
９ 裏面電極
Claims (3)
- シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布した後、該透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着し、前記樹脂フィルム上に、透明導電膜、半導体層、及び裏面電極を順次形成する工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
- シリコーン樹脂から成る透光性接着樹脂材料を基板上に塗布した後、該透光性接着樹脂材料上に樹脂フィルムを接着し、前記樹脂フィルム上に、裏面電極、半導体層、透明電極膜、及び集電極を順次形成する工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
- 請求項１又は２の太陽電池の製造方法において、前記樹脂フィルムが凹凸構造を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07396898A JP3749015B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07396898A JP3749015B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274533A JPH11274533A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3749015B2 true JP3749015B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=13533397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07396898A Expired - Fee Related JP3749015B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3749015B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008146896A1 (ja) | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Teijin Dupont Films Japan Limited | 太陽電池基材用多層フィルム |
| WO2009096610A1 (ja) | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Teijin Dupont Films Japan Limited | 太陽電池用基材 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4578065B2 (ja) * | 2003-05-07 | 2010-11-10 | 大日本印刷株式会社 | 有機薄膜太陽電池の製造方法および転写シート |
| JP4653441B2 (ja) * | 2004-08-19 | 2011-03-16 | リコー光学株式会社 | 積層構造体、光学素子、及び光学製品 |
| JP2008034687A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Toppan Printing Co Ltd | 光電変換素子 |
| WO2010029751A1 (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | 株式会社アルバック | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 |
| EP2339645A4 (en) | 2008-10-03 | 2014-03-26 | Toppan Printing Co Ltd | SOLAR BATTERY MODULE |
| WO2010129163A2 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Thinsilicon Corporation | Photovoltaic cells and methods to enhance light trapping in semiconductor layer stacks |
| KR20120053403A (ko) * | 2010-11-17 | 2012-05-25 | 삼성전자주식회사 | 박막형 태양전지 및 그 제조방법 |
| US9495462B2 (en) | 2012-01-27 | 2016-11-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Re-ranking search results |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP07396898A patent/JP3749015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008146896A1 (ja) | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Teijin Dupont Films Japan Limited | 太陽電池基材用多層フィルム |
| WO2009096610A1 (ja) | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Teijin Dupont Films Japan Limited | 太陽電池用基材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11274533A (ja) | 1999-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2190901C2 (ru) | Способ производства фотоэлектрической фольги и фольга, полученная этим способом | |
| US8106290B2 (en) | Method for manufacturing single crystal silicon solar cell and single crystal silicon solar cell | |
| NL1013900C2 (nl) | Werkwijze voor de vervaardiging van een zonnecelfolie met in serie geschakelde zonnecellen. | |
| EP2157621B1 (en) | Heterojunction solar cell and process for manufacturing the same | |
| WO2011036802A1 (ja) | 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール用駆体 | |
| EP0421133A2 (en) | Manufacturing method of a flexible photovoltaic device | |
| EP1926141A2 (en) | Method of manufacturing single crystal silicon solar cell and single crystal silicon solar cell | |
| JP2002083990A (ja) | 光起電力素子集合体及びそれを用いた太陽電池モジュールと太陽電池モジュールの製造方法 | |
| JP3749015B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP3653800B2 (ja) | 集積化薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP3267738B2 (ja) | 太陽電池モジュール | |
| KR100687369B1 (ko) | 하이브리드 지붕 덮개 소자 | |
| JP5001722B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP2005129713A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2680582B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| JP2012019128A (ja) | 薄膜光電変換装置 | |
| JP2889719B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| JP2001257369A (ja) | 光電変換素子及びその製造方法 | |
| JPH0945946A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP4287560B2 (ja) | 薄膜光電変換モジュールの製造方法 | |
| JP3278535B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2951023B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| JPH0758351A (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP2000312014A (ja) | 薄膜光電変換装置 | |
| JP2698189B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051104 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051130 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121209 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121209 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |