JP4245131B2 - 薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用いた薄膜太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
太陽光のような光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。それらの中で、軽量で、かつフレキシビリティーを有する薄膜太陽電池が開発されている。
【０００３】
一般に薄膜太陽電池は、▲１▼ガラスなどの透光性絶縁基板上に、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜、アモルファスシリコン薄膜半導体または結晶性シリコン薄膜半導体のｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された光電変換層、および金属薄膜の裏面電極層が順次積層された構造のものと、▲２▼金属基板電極の上に、アモルファスシリコン薄膜半導体または結晶性シリコン薄膜半導体のｎ層、ｉ層およびｐ層が順次積層された光電変換層、および透明導電膜が順次積層された構造のものがある。
【０００４】
これらのうち、構造▲１▼の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを兼ね、太陽電池を外界から保護できること、ＳｎＯ2などの耐プラズマ性透明導電膜が開発され、この上に半導体の光電変換層をプラズマＣＶＤ法で積層できるようになったことなどから多用され、現在、主流の構造になっている。
【０００５】
また、裏面電極層にＡｇ、Ａｌなどの反射率の高い金属材料を使用したり、光電変換層と裏面電極層との間にＺｎＯ、ＩＴＯなどからなる透明電極層を形成したりして、太陽電池の光電変換効率を向上させる技術も併用されている。
【０００６】
このような太陽電池の製造方法として、特開昭６１−８５８７２号公報（特許文献１）には、ガラスなどの支持基体の表面に金属膜を真空蒸着したものを準備し、この金属膜上に裏面電極層、アモルファスシリコン薄膜半導体および表面電極層（透明電極層）からなる薄膜太陽電池を形成した後、上記支持基体と金属膜とを剥離する方法が開示されている。
【０００７】
また、特開平１−１０５５８１号公報（特許文献２）には、ガラスなどの支持基板上に、透明ポリイミド膜のような透光性、絶縁性かつ可撓性の第１樹脂層、アモルファスシリコンからなる薄膜太陽電池、およびＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）のような絶縁性かつ可撓性の第２樹脂層を形成した後、上記支持基板から第１樹脂層を剥離する方法が開示されている。類似の方法が、特開平４−１９６３６６号公報（特許文献３）にも開示されている。
【０００８】
さらに、特開平４−２９９８７３号公報（特許文献４）には、支持基板上に、鉛のような剥離性の良好な金属層、アモルファスシリコンからなる薄膜太陽電池を形成した後、上記支持基板から薄膜太陽電池を剥離する方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６１−８５８７２号公報
【特許文献２】
特開平１−１０５５８１号公報
【特許文献３】
特開平４−１９６３６６号公報
【特許文献４】
特開平４−２９９８７３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法では、金属膜を形成した後に透明電極層を形成するので、半導体薄膜に熱的なダメージを与えない低温条件で透明電極層を形成しなければならない。しかしながら、低温条件では高透過率で、かつ低抵抗の透明電極層の形成は困難であり、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率の向上は期待できない。また、透明電極層の表面に微細な凹凸を形成する、例えばＳｎＯ2膜を６００℃の温度条件で凹凸を形成することにより、光電変換効率の向上を図ることも考えられるが、上記の低温条件ではこの方法を適用できない。
【００１１】
特許文献２に記載の方法では、３００℃程度の耐熱性を有するポリイミド樹脂を用いているので、低抵抗の透明電極層を形成することは可能であるが、微細な凹凸を有するＳｎＯ2膜を形成することは困難であり、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率の向上は期待できない。また、ポリイミド樹脂は、ガラスのように透過率が高くなく、光の吸収損失があるので、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率が低下するという問題点がある。また、特許文献３に記載の方法でも、同様の問題がある。
【００１２】
特許文献４に記載の方法は、特許文献１に記載の方法と同様に、剥離層として金属層を用いている。このような方法では、支持基板から薄膜太陽電池を機械的に剥離するので、形成膜に力が掛かり、形成膜に亀裂が生じるという問題がある。また、この方法でもガラス基板上に金属膜を形成するので、透明電極層の表面に微細な凹凸を形成して光電変換効率の向上を図ることができない。
【００１３】
本発明は、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用い、光電変換効率向上に必要不可欠な微細な凹凸を透明電極層の表面に形成することができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層との間に、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な金属からなる剥離層を設け、ガラス基板から薄膜太陽電池構成層のみを太陽電池用基材に転写することにより、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用いることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１５】
かくして、本発明によれば、
（ａ）ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、
（ｂ）前記被除去金属層上に、前記透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、
（ｃ）裏面電極層に端子を接続する工程、
（ｄ）前記薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および
（ｅ）選択エッチングにより前記被除去金属層を除去し、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と前記薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、（ａ）ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、（ｂ）前記被除去金属層上に、前記透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、（ｃ）裏面電極層に端子を接続する工程、（ｄ）前記薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および（ｅ）選択エッチングにより前記被除去金属層を除去し、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と前記薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の特徴の１つは、工程（ａ）における透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層の形成と工程（ｅ）における選択エッチングによる被除去金属層の除去とにある。したがって、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板および薄膜太陽電池構成層の透明電極層が、ＩＴＯの単層構造、ＳｎＯ2の単層構造、ＩＴＯとＺｎＯの積層構造またはＩＴＯとＳｎＯ2の積層構造であり、被除去金属層が、Ａｌ層またはＡｇ層からなるのが好ましい。
本発明の薄膜太陽電池の構成およびその製造方法を、実施形態１および２に基づいて具体的に説明するが、これらの説明により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
実施形態１
図１は、本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態１）を示す概略断面図であり、工程（ｄ）の完了時点の状態を示している。図中、１はガラス基板、２は透明電極層、３は被除去金属層、４は透明電極層、５は光電変換層、６は裏面電極層、７は接着層、８は太陽電池用基材を示す。図番４〜６を合せて、薄膜太陽電池構成層という。なお、裏面電極層６に接続する端子は図示していない。
【００２０】
まず、工程（ａ）では、ガラス基板１上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層３を形成する。
ガラス基板上にその表面に光を散乱させる微小な凹凸を有する薄膜（透明電極層２）が形成されている基板を用いてもよい。
透明電極層付きガラス基板としては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法によりガラス基板上に透明電極層を形成したものでもよいが、当該分野における市販品を用いてももよい。
透明電極層の構成材料としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯなどが好ましく、耐プラズマ性の点でＳｎＯ2が特に好ましい。
【００２１】
また、透明電極層は、その表面に光を散乱させる微小な凹凸を有しているのが好ましい。微小な凹凸が薄膜太陽電池構成層の形成に反映されることにより、薄膜太陽電池の光電変換効率が向上する。その凹凸はＲａ２０〜３０ｎｍ程度、Ｒｍａｘ２００〜３００ｎｍ程度が好ましい。常圧ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法などの公知の方法により、透明電極層の表面に凹凸を形成してもよいが、適当な市販品を用いてもよい。
【００２２】
透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層の構成材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅなどが挙げられる。これらの材料を用いることにより、光電変換層に対する不純物混入の影響を抑えることができる。
また、工程（ｅ）におけるガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離（剥離）し易さの点でＡｌ、Ａｇが特に好ましい。
【００２３】
また、次工程（ｂ）において、レーザを用いて、透明電極層を集積化する場合には、可視光から近赤外光に対して反射率の高い金属を用いて被除去金属層を形成するのが好ましい。反射率が低いとレーザによるダメージで被除去金属層が切断されてしまい、工程（ｅ）におけるガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離（剥離）が困難になるので好ましくない。このような点からも、被除去金属層の構成材料としては、Ａｌ、Ａｇが特に好ましい。
被除去金属層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、０．０５〜０．５μｍ程度が好ましい。
【００２４】
従来技術ではガラス基板上に何らかの剥離層を設け、その界面に対して物理的な力を加えてガラス基板から薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材を剥離させていたので亀裂などの問題があったが、本発明では特定の金属からなる剥離層を設け、この剥離層を物理的な力を加えることなしに、エッチングにより除去するので、上記の問題を回避できる。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、従来技術のように、剥離層として樹脂材料を用いないので、吸着ガスによる光電変換層への不純物混入の影響を回避できる。
【００２５】
次いで、工程（ｂ）では、被除去金属層３上に、透明電極層４、光電変換層５および裏面電極層６を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する。
透明電極層は、ＩＴＯの単層構造またはＳｎＯ2の単層構造であるのが好ましく、比抵抗が低く、薄膜化が容易で、かつ製造コストの低いＩＴＯの単層構造が特に好ましい。但し、ＩＴＯは半導体層に拡散すると薄膜太陽電池の特性を低下させることがあるため、ＺｎＯもしくはＳｎＯ2で拡散ブロック層を形成する、すなわち透明電極層をＩＴＯとＺｎＯの積層構造またはＩＴＯとＳｎＯ2の積層構造とするのが好ましい。
【００２６】
また、透明電極層が１ｃｍ2程度の小面積であれば集電極を設ける必要はないが、大面積の透明電極層を形成する場合には、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料で予め集電極を形成しておくか、あるいは集積化構造にするのが好ましい。
透明電極層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、ＩＴＯであれば６０〜２００ｎｍ程度、ＺｎＯであれば２００〜６００ｎｍ程度、ＳｎＯ2であれば７００ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００２７】
光電変換層は、アモルファスシリコン薄膜半導体、結晶性シリコン薄膜半導体のｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造が好ましく、プラズマＣＶＤ法などの公知の方法により形成することができる。例えば、アモルファスシリコン太陽電池の場合の各膜厚は、それぞれ１０〜２０ｎｍ程度、２００〜４００ｎｍ程度、５〜３０ｎｍ程度が好ましく、全膜厚は２００〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【００２８】
裏面電極層は、ＺｎＯとＡｇの積層構造またはＩＴＯとＡｇの積層構造であるのが好ましい。
裏面電極層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、０．３〜０．５μｍ程度が好ましい。
【００２９】
次いで、工程（ｃ）では、裏面電極層６に端子（図示せず）を接続する。
端子の構成材料としては、当該分野で用いられる公知の材料（例えば銅、はんだで被覆された銅など）が挙げられ、公知の方法により接続することができる。
【００３０】
次いで、工程（ｄ）では、薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層７を形成し、太陽電池用基材８を接着する。
接着層の構成材料としては、ＥＶＡ、シリコーン、ポリブチルビニルアルコールなどが挙げられ、コストの点でＥＶＡが特に好ましい。
太陽電池用基材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、フッ素系フィルム、ポリカーボネート基板、ステンレス基板などが挙げられる。薄膜太陽電池の使用形態を考慮して、太陽電池用基材の材質を適宜選択すればよく、例えば、屋外で使用する場合には、耐環境性に優れた材料を選択するのが好ましい。
上記の材料を用いて、ラミネートなどの公知の方法により、太陽電池用基材を接着する。
【００３１】
工程（ｂ）における薄膜太陽電池構成層の形成が、薄膜太陽電池構成層の周囲に被除去金属層が露出するように行われ、工程（ｄ）における接着層の形成が、薄膜太陽電池構成層を少なくとも覆い、かつその周囲に被除去金属層が露出するように行われるのが好ましい。図１においては、薄膜太陽電池構成層を覆う接着層の周囲に露出した被除去金属層が設けられている。このように被除去金属層を接着層から露出させることにより、次工程（ｅ）の選択エッチングが促進される。
さらに、レーザ加工により、露出した被除去金属層に開口部を形成するのが好ましい。開口部を設けることにより、次工程（ｅ）の選択エッチングがより促進される。開口部の大きさは、例えば、φ４０〜２００μｍ程度が好ましく、その深さは被除去金属層の膜厚以下、１００〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【００３２】
次いで、工程（ｅ）では、選択エッチングにより被除去金属層３を除去する、もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がすことにより、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板１と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する。
選択エッチングは、被除去金属層の種類により適宜選択した酸またはアルカリのエッチング液に、工程（ｄ）の形成物、すなわち薄膜太陽電池構成層および接着層を形成し、太陽電池用基材を接着した透明電極層付きガラス基板を浸漬することにより行うことができる。
例えば、被除去金属層がＡｌ層からなる場合には希硫酸からなるエッチング液、被除去金属層がＡｇ層からなる場合には硫酸鉄を主成分とするエッチング液を用いて選択エッチングを行うのが好ましい。浸漬時間は、１〜５分間程度（例えば、３分間）が好ましい。また、エッチング液としては、上記以外に水酸化ナトリウム、塩酸などが挙げられる。
【００３３】
上記のようにして透明電極層付きガラス基板と分離した薄膜太陽電池構成層の表面側に、ＰＥＴフィルム、フッ素系フィルム、ポリカーボネート基板などをＥＶＡなどでラミネートし、モジュール化することにより、フレキシビリティーを有する薄膜太陽電池モジュールを形成することができる。フッ素系フィルムは耐湿性に優れているので、屋外などで使用するモジュールに適している。
上記の樹脂フィルムの代わりに、強化ガラスを用いることもできる。従来技術では、例えば、厚さ４ｍｍものフロートガラスを用いていたが、強化ガラスを用いることにより、薄膜太陽電池モジュールの軽量化が可能となる。また、フロートガラスは表面が鏡面であり、光の反射が眩しかったが、型板強化ガラスを用いることにより、表面の反射による眩しさを抑制することができる。。
【００３４】
実施形態２
図２は、本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態２）を示す概略断面図であり、工程（ｄ）の完了時点の状態を示している。透明電極層２と被除去金属層３との間に、アモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜９が形成されていること以外は、実施形態１と同様である。その他の図番は図１と同様である。
【００３５】
実施形態２では、工程（ａ）において、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する前に、予めアモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜９を形成する。
この薄膜は、プラズマＣＶＤ法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、０．１〜０．５μｍ程度が好ましい。
この薄膜を設けることにより、ガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離（剥離）がより容易になる。
【００３６】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、工程（ｅ）において分離したアモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板を工程（ａ）において繰り返し再利用するのが好ましい。透明電極層付きガラス基板は、破損しない限り何度でも再利用ができる。
薄膜太陽電池の前半工程（裏面電極層形成まで）における材料費で最も高価なものは、透明電極層付きガラス基板であり、材料費の６割程度を占める。本発明ではフレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板に薄膜太陽電池を転写できるという効果だけではなく、高価な透明電極層付きガラス基板を凹凸形成手段として用いた場合には、直接材料として用いず、複数回使用することにより、コストダウンを図ることができるという効果をも有する。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、ガラス基板を用いたスーパーストレート型の薄膜太陽電池のプロセスと同様に、大面積の薄膜太陽電池モジュールを形成することができる。
【００３７】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、薄膜太陽電池のみならず、ガラス基板に薄膜デバイスを形成する、液晶デバイスやプラズマディスプレーなどのあらゆる分野に応用できる。
本発明によれば、上記の薄膜太陽電池の製造方法により得られた薄膜太陽電池が提供される。
本発明の薄膜太陽電池は、太陽電池用基材と反対側に接着層でガラス、フィルムおよびステンレスから選択された封止材料が設けられ、薄膜太陽電池の表面側と裏面側のいずれにも接着層が設けられているのが好ましい。
【００３８】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
以下の工程により、図１の薄膜太陽電池を作製した。
表面に微小な凹凸（Ｒａ２０ｎｍ程度、Ｒｍａｘ２００ｎｍ程度）を有する、ＳｎＯ2からなる透明電極層２付きガラス基板１（５６０ｍｍ×９２５ｍｍ）の透明電極層２上に、スパッタリング法により、被除去金属層３として膜厚１００ｎｍのＡｌ層を形成した（工程（ａ））。
【００４０】
次いで、スパッタリング法により、透明電極層４として膜厚７０ｎｍのＩＴＯ層を形成した。
次いで、プラズマＣＶＤ法により、光電変換層５として膜厚１５ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｐ層、膜厚２００ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層および膜厚３０ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を順次形成した。ここで、ａ−Ｓｉ：Ｈはアモルファスシリコンを意味する。
次いで、スパッタリング法により、裏面電極層６として膜厚５０ｎｍのＺｎＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成した（工程（ｂ））。
【００４１】
次いで、バスバーを用いて、裏面電極層から端子（図示せず）を取り出した（工程（ｃ））。
次いで、接着層７としてＥＶＡを用い、裏面の太陽電池用基材８として厚さ０．２ｍｍのＰＥＴフィルムを用い、ラミネートにより接着を行った（工程（ｄ））。
【００４２】
次いで、薄膜太陽電池構成層および接着層７を形成し、太陽電池用基材８を接着した透明電極層２付きガラス基板１を希硫酸に３分間浸漬することにより、被除去金属層３のＡｌ層を除去して、透明電極層２付きガラス基板１と薄膜太陽電池構成層とを分離した（工程（ｅ））。
次いで、表面側に厚さ０．５ｍｍのフッ素系フィルムをＥＶＡでラミネートし、モジュール化して、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、軽量で、かつフレキシビリティーを有するものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４３】
実施例２
裏面電極層６として、膜厚５０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、軽量で、かつフレキシビリティーを有するものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４４】
実施例３
裏面の太陽電池用基材として、ＰＥＴフィルムの代わりに厚さ１ｍｍのポリカーボネート基板を用いること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４５】
実施例４
裏面電極層６として、膜厚５０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例３と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４６】
実施例５
表面側に厚さ３．２ｍｍの強化ガラスをＥＶＡでラミネートし、モジュール化すること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、厚さ４ｍｍで、フロートガラスを用いた従来品より軽量で、光の反射が抑制されたものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。さらに、高価なＳｎＯ2基板を材料として直接用いないため、コストダウンを図ることができた。
【００４７】
実施例６
裏面電極層６として膜厚５０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例５と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、厚さ３．２ｍｍで、フロートガラスを用いた従来品より軽量で、光の反射が抑制されたものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。さらに、高価なＳｎＯ2基板を材料として直接用いないため、コストダウンを図ることができた。
【００４８】
実施例７
裏面電極層を形成した後、レーザ加工により、太陽電池の周囲部分の露出した被除去金属層に開口部を形成すること、およびＰＥＴフィルムの代わりに厚さ１ｍｍのポリカーボネート基板を用いること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を得た。なお、開口部の大きさはφ８０μｍ程度であった。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
被除去金属層に開口部を形成することにより、選択エッチングが促進された。
【００４９】
実施例８
裏面電極層６として膜厚７０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例７と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
被除去金属層に開口部を形成することにより、選択エッチングが促進された。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用い、光電変換効率向上に必要不可欠な微細な凹凸を透明電極層の表面に形成することができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することができる。
このように、本発明によれば、フレキシビリティーを有するフィルムや樹脂基板などの様々な基板に薄膜太陽電池を転写することができるので、薄膜太陽電池の応用範囲を広げることができ、また基板サイズに限定されず、複数のガラス基板から薄膜太陽電池を１つの基板に転写することができるので、薄膜太陽電池モジュールの大型化が可能になる。
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、薄膜太陽電池のみならず、ガラス基板に薄膜デバイスを形成する、液晶デバイスやプラズマディスプレーなどのあらゆる分野に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態１）を示す概略断面図である。
【図２】本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態２）を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 透明電極層
３ 被除去金属層
４ 透明電極層
５ 光電変換層
６ 裏面電極層
７ 接着層
８ 太陽電池用基材
９ アモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用いた薄膜太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
太陽光のような光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、地球環境問題に対する関心が高まるにつれ、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。それらの中で、軽量で、かつフレキシビリティーを有する薄膜太陽電池が開発されている。
【０００３】
一般に薄膜太陽電池は、▲１▼ガラスなどの透光性絶縁基板上に、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜、アモルファスシリコン薄膜半導体または結晶性シリコン薄膜半導体のｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された光電変換層、および金属薄膜の裏面電極層が順次積層された構造のものと、▲２▼金属基板電極の上に、アモルファスシリコン薄膜半導体または結晶性シリコン薄膜半導体のｎ層、ｉ層およびｐ層が順次積層された光電変換層、および透明導電膜が順次積層された構造のものがある。
【０００４】
これらのうち、構造▲１▼の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを兼ね、太陽電池を外界から保護できること、ＳｎＯ2などの耐プラズマ性透明導電膜が開発され、この上に半導体の光電変換層をプラズマＣＶＤ法で積層できるようになったことなどから多用され、現在、主流の構造になっている。
【０００５】
また、裏面電極層にＡｇ、Ａｌなどの反射率の高い金属材料を使用したり、光電変換層と裏面電極層との間にＺｎＯ、ＩＴＯなどからなる透明電極層を形成したりして、太陽電池の光電変換効率を向上させる技術も併用されている。
【０００６】
このような太陽電池の製造方法として、特開昭６１−８５８７２号公報（特許文献１）には、ガラスなどの支持基体の表面に金属膜を真空蒸着したものを準備し、この金属膜上に裏面電極層、アモルファスシリコン薄膜半導体および表面電極層（透明電極層）からなる薄膜太陽電池を形成した後、上記支持基体と金属膜とを剥離する方法が開示されている。
【０００７】
また、特開平１−１０５５８１号公報（特許文献２）には、ガラスなどの支持基板上に、透明ポリイミド膜のような透光性、絶縁性かつ可撓性の第１樹脂層、アモルファスシリコンからなる薄膜太陽電池、およびＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）のような絶縁性かつ可撓性の第２樹脂層を形成した後、上記支持基板から第１樹脂層を剥離する方法が開示されている。類似の方法が、特開平４−１９６３６６号公報（特許文献３）にも開示されている。
【０００８】
さらに、特開平４−２９９８７３号公報（特許文献４）には、支持基板上に、鉛のような剥離性の良好な金属層、アモルファスシリコンからなる薄膜太陽電池を形成した後、上記支持基板から薄膜太陽電池を剥離する方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６１−８５８７２号公報
【特許文献２】
特開平１−１０５５８１号公報
【特許文献３】
特開平４−１９６３６６号公報
【特許文献４】
特開平４−２９９８７３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法では、金属膜を形成した後に透明電極層を形成するので、半導体薄膜に熱的なダメージを与えない低温条件で透明電極層を形成しなければならない。しかしながら、低温条件では高透過率で、かつ低抵抗の透明電極層の形成は困難であり、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率の向上は期待できない。また、透明電極層の表面に微細な凹凸を形成する、例えばＳｎＯ2膜を６００℃の温度条件で凹凸を形成することにより、光電変換効率の向上を図ることも考えられるが、上記の低温条件ではこの方法を適用できない。
【００１１】
特許文献２に記載の方法では、３００℃程度の耐熱性を有するポリイミド樹脂を用いているので、低抵抗の透明電極層を形成することは可能であるが、微細な凹凸を有するＳｎＯ2膜を形成することは困難であり、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率の向上は期待できない。また、ポリイミド樹脂は、ガラスのように透過率が高くなく、光の吸収損失があるので、得られる薄膜太陽電池の光電変換効率が低下するという問題点がある。また、特許文献３に記載の方法でも、同様の問題がある。
【００１２】
特許文献４に記載の方法は、特許文献１に記載の方法と同様に、剥離層として金属層を用いている。このような方法では、支持基板から薄膜太陽電池を機械的に剥離するので、形成膜に力が掛かり、形成膜に亀裂が生じるという問題がある。また、この方法でもガラス基板上に金属膜を形成するので、透明電極層の表面に微細な凹凸を形成して光電変換効率の向上を図ることができない。
【００１３】
本発明は、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用い、光電変換効率向上に必要不可欠な微細な凹凸を透明電極層の表面に形成することができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と薄膜太陽電池構成層との間に、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な金属からなる剥離層を設け、ガラス基板から薄膜太陽電池構成層のみを太陽電池用基材に転写することにより、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用いることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１５】
かくして、本発明によれば、
（ａ）ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、
（ｂ）前記被除去金属層上に、前記透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、
（ｃ）裏面電極層に端子を接続する工程、
（ｄ）前記薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および
（ｅ）選択エッチングにより前記被除去金属層を除去し、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と前記薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、（ａ）ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、（ｂ）前記被除去金属層上に、前記透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、（ｃ）裏面電極層に端子を接続する工程、（ｄ）前記薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および（ｅ）選択エッチングにより前記被除去金属層を除去し、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と前記薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の特徴の１つは、工程（ａ）における透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層の形成と工程（ｅ）における選択エッチングによる被除去金属層の除去とにある。したがって、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板および薄膜太陽電池構成層の透明電極層が、ＩＴＯの単層構造、ＳｎＯ2の単層構造、ＩＴＯとＺｎＯの積層構造またはＩＴＯとＳｎＯ2の積層構造であり、被除去金属層が、Ａｌ層またはＡｇ層からなるのが好ましい。
本発明の薄膜太陽電池の構成およびその製造方法を、実施形態１および２に基づいて具体的に説明するが、これらの説明により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
実施形態１
図１は、本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態１）を示す概略断面図であり、工程（ｄ）の完了時点の状態を示している。図中、１はガラス基板、２は透明電極層、３は被除去金属層、４は透明電極層、５は光電変換層、６は裏面電極層、７は接着層、８は太陽電池用基材を示す。図番４〜６を合せて、薄膜太陽電池構成層という。なお、裏面電極層６に接続する端子は図示していない。
【００２０】
まず、工程（ａ）では、ガラス基板１上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層３を形成する。
ガラス基板上にその表面に光を散乱させる微小な凹凸を有する薄膜（透明電極層２）が形成されている基板を用いてもよい。
透明電極層付きガラス基板としては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法によりガラス基板上に透明電極層を形成したものでもよいが、当該分野における市販品を用いてももよい。
透明電極層の構成材料としては、ＳｎＯ2、ＩＴＯなどが好ましく、耐プラズマ性の点でＳｎＯ2が特に好ましい。
【００２１】
また、透明電極層は、その表面に光を散乱させる微小な凹凸を有しているのが好ましい。微小な凹凸が薄膜太陽電池構成層の形成に反映されることにより、薄膜太陽電池の光電変換効率が向上する。その凹凸はＲａ２０〜３０ｎｍ程度、Ｒｍａｘ２００〜３００ｎｍ程度が好ましい。常圧ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法などの公知の方法により、透明電極層の表面に凹凸を形成してもよいが、適当な市販品を用いてもよい。
【００２２】
透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層の構成材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅなどが挙げられる。これらの材料を用いることにより、光電変換層に対する不純物混入の影響を抑えることができる。
また、工程（ｅ）におけるガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離（剥離）し易さの点でＡｌ、Ａｇが特に好ましい。
【００２３】
また、次工程（ｂ）において、レーザを用いて、透明電極層を集積化する場合には、可視光から近赤外光に対して反射率の高い金属を用いて被除去金属層を形成するのが好ましい。反射率が低いとレーザによるダメージで被除去金属層が切断されてしまい、工程（ｅ）におけるガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離（剥離）が困難になるので好ましくない。このような点からも、被除去金属層の構成材料としては、Ａｌ、Ａｇが特に好ましい。
被除去金属層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、０．０５〜０．５μｍ程度が好ましい。
【００２４】
従来技術ではガラス基板上に何らかの剥離層を設け、その界面に対して物理的な力を加えてガラス基板から薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材を剥離させていたので亀裂などの問題があったが、本発明では特定の金属からなる剥離層を設け、この剥離層を物理的な力を加えることなしに、エッチングにより除去するので、上記の問題を回避できる。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、従来技術のように、剥離層として樹脂材料を用いないので、吸着ガスによる光電変換層への不純物混入の影響を回避できる。
【００２５】
次いで、工程（ｂ）では、被除去金属層３上に、透明電極層４、光電変換層５および裏面電極層６を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する。
透明電極層は、ＩＴＯの単層構造またはＳｎＯ2の単層構造であるのが好ましく、比抵抗が低く、薄膜化が容易で、かつ製造コストの低いＩＴＯの単層構造が特に好ましい。但し、ＩＴＯは半導体層に拡散すると薄膜太陽電池の特性を低下させることがあるため、ＺｎＯもしくはＳｎＯ2で拡散ブロック層を形成する、すなわち透明電極層をＩＴＯとＺｎＯの積層構造またはＩＴＯとＳｎＯ2の積層構造とするのが好ましい。
【００２６】
また、透明電極層が１ｃｍ2程度の小面積であれば集電極を設ける必要はないが、大面積の透明電極層を形成する場合には、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料で予め集電極を形成しておくか、あるいは集積化構造にするのが好ましい。
透明電極層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、ＩＴＯであれば６０〜２００ｎｍ程度、ＺｎＯであれば２００〜６００ｎｍ程度、ＳｎＯ2であれば７００ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００２７】
光電変換層は、アモルファスシリコン薄膜半導体、結晶性シリコン薄膜半導体のｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造が好ましく、プラズマＣＶＤ法などの公知の方法により形成することができる。例えば、アモルファスシリコン太陽電池の場合の各膜厚は、それぞれ１０〜２０ｎｍ程度、２００〜４００ｎｍ程度、５〜３０ｎｍ程度が好ましく、全膜厚は２００〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【００２８】
裏面電極層は、ＺｎＯとＡｇの積層構造またはＩＴＯとＡｇの積層構造であるのが好ましい。
裏面電極層は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、０．３〜０．５μｍ程度が好ましい。
【００２９】
次いで、工程（ｃ）では、裏面電極層６に端子（図示せず）を接続する。
端子の構成材料としては、当該分野で用いられる公知の材料（例えば銅、はんだで被覆された銅など）が挙げられ、公知の方法により接続することができる。
【００３０】
次いで、工程（ｄ）では、薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層７を形成し、太陽電池用基材８を接着する。
接着層の構成材料としては、ＥＶＡ、シリコーン、ポリブチルビニルアルコールなどが挙げられ、コストの点でＥＶＡが特に好ましい。
太陽電池用基材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、フッ素系フィルム、ポリカーボネート基板、ステンレス基板などが挙げられる。薄膜太陽電池の使用形態を考慮して、太陽電池用基材の材質を適宜選択すればよく、例えば、屋外で使用する場合には、耐環境性に優れた材料を選択するのが好ましい。
上記の材料を用いて、ラミネートなどの公知の方法により、太陽電池用基材を接着する。
【００３１】
工程（ｂ）における薄膜太陽電池構成層の形成が、薄膜太陽電池構成層の周囲に被除去金属層が露出するように行われ、工程（ｄ）における接着層の形成が、薄膜太陽電池構成層を少なくとも覆い、かつその周囲に被除去金属層が露出するように行われるのが好ましい。図１においては、薄膜太陽電池構成層を覆う接着層の周囲に露出した被除去金属層が設けられている。このように被除去金属層を接着層から露出させることにより、次工程（ｅ）の選択エッチングが促進される。
さらに、レーザ加工により、露出した被除去金属層に開口部を形成するのが好ましい。開口部を設けることにより、次工程（ｅ）の選択エッチングがより促進される。開口部の大きさは、例えば、φ４０〜２００μｍ程度が好ましく、その深さは被除去金属層の膜厚以下、１００〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【００３２】
次いで、工程（ｅ）では、選択エッチングにより被除去金属層３を除去する、もしくは太陽電池用基材に力を加えて引き剥がすことにより、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板１と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する。
選択エッチングは、被除去金属層の種類により適宜選択した酸またはアルカリのエッチング液に、工程（ｄ）の形成物、すなわち薄膜太陽電池構成層および接着層を形成し、太陽電池用基材を接着した透明電極層付きガラス基板を浸漬することにより行うことができる。
例えば、被除去金属層がＡｌ層からなる場合には希硫酸からなるエッチング液、被除去金属層がＡｇ層からなる場合には硫酸鉄を主成分とするエッチング液を用いて選択エッチングを行うのが好ましい。浸漬時間は、１〜５分間程度（例えば、３分間）が好ましい。また、エッチング液としては、上記以外に水酸化ナトリウム、塩酸などが挙げられる。
【００３３】
上記のようにして透明電極層付きガラス基板と分離した薄膜太陽電池構成層の表面側に、ＰＥＴフィルム、フッ素系フィルム、ポリカーボネート基板などをＥＶＡなどでラミネートし、モジュール化することにより、フレキシビリティーを有する薄膜太陽電池モジュールを形成することができる。フッ素系フィルムは耐湿性に優れているので、屋外などで使用するモジュールに適している。
上記の樹脂フィルムの代わりに、強化ガラスを用いることもできる。従来技術では、例えば、厚さ４ｍｍものフロートガラスを用いていたが、強化ガラスを用いることにより、薄膜太陽電池モジュールの軽量化が可能となる。また、フロートガラスは表面が鏡面であり、光の反射が眩しかったが、型板強化ガラスを用いることにより、表面の反射による眩しさを抑制することができる。。
【００３４】
実施形態２
図２は、本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態２）を示す概略断面図であり、工程（ｄ）の完了時点の状態を示している。透明電極層２と被除去金属層３との間に、アモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜９が形成されていること以外は、実施形態１と同様である。その他の図番は図１と同様である。
【００３５】
実施形態２では、工程（ａ）において、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する前に、予めアモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜９を形成する。
この薄膜は、プラズマＣＶＤ法などの公知の方法により形成することができ、その膜厚は、０．１〜０．５μｍ程度が好ましい。
この薄膜を設けることにより、ガラス基板と薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材との分離（剥離）がより容易になる。
【００３６】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法では、工程（ｅ）において分離したアモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板を工程（ａ）において繰り返し再利用するのが好ましい。透明電極層付きガラス基板は、破損しない限り何度でも再利用ができる。
薄膜太陽電池の前半工程（裏面電極層形成まで）における材料費で最も高価なものは、透明電極層付きガラス基板であり、材料費の６割程度を占める。本発明ではフレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板に薄膜太陽電池を転写できるという効果だけではなく、高価な透明電極層付きガラス基板を凹凸形成手段として用いた場合には、直接材料として用いず、複数回使用することにより、コストダウンを図ることができるという効果をも有する。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、ガラス基板を用いたスーパーストレート型の薄膜太陽電池のプロセスと同様に、大面積の薄膜太陽電池モジュールを形成することができる。
【００３７】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、薄膜太陽電池のみならず、ガラス基板に薄膜デバイスを形成する、液晶デバイスやプラズマディスプレーなどのあらゆる分野に応用できる。
本発明によれば、上記の薄膜太陽電池の製造方法により得られた薄膜太陽電池が提供される。
本発明の薄膜太陽電池は、太陽電池用基材と反対側に接着層でガラス、フィルムおよびステンレスから選択された封止材料が設けられ、薄膜太陽電池の表面側と裏面側のいずれにも接着層が設けられているのが好ましい。
【００３８】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
以下の工程により、図１の薄膜太陽電池を作製した。
表面に微小な凹凸（Ｒａ２０ｎｍ程度、Ｒｍａｘ２００ｎｍ程度）を有する、ＳｎＯ2からなる透明電極層２付きガラス基板１（５６０ｍｍ×９２５ｍｍ）の透明電極層２上に、スパッタリング法により、被除去金属層３として膜厚１００ｎｍのＡｌ層を形成した（工程（ａ））。
【００４０】
次いで、スパッタリング法により、透明電極層４として膜厚７０ｎｍのＩＴＯ層を形成した。
次いで、プラズマＣＶＤ法により、光電変換層５として膜厚１５ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｐ層、膜厚２００ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｉ層および膜厚３０ｎｍのａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を順次形成した。ここで、ａ−Ｓｉ：Ｈはアモルファスシリコンを意味する。
次いで、スパッタリング法により、裏面電極層６として膜厚５０ｎｍのＺｎＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成した（工程（ｂ））。
【００４１】
次いで、バスバーを用いて、裏面電極層から端子（図示せず）を取り出した（工程（ｃ））。
次いで、接着層７としてＥＶＡを用い、裏面の太陽電池用基材８として厚さ０．２ｍｍのＰＥＴフィルムを用い、ラミネートにより接着を行った（工程（ｄ））。
【００４２】
次いで、薄膜太陽電池構成層および接着層７を形成し、太陽電池用基材８を接着した透明電極層２付きガラス基板１を希硫酸に３分間浸漬することにより、被除去金属層３のＡｌ層を除去して、透明電極層２付きガラス基板１と薄膜太陽電池構成層とを分離した（工程（ｅ））。
次いで、表面側に厚さ０．５ｍｍのフッ素系フィルムをＥＶＡでラミネートし、モジュール化して、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、軽量で、かつフレキシビリティーを有するものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４３】
実施例２
裏面電極層６として、膜厚５０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、軽量で、かつフレキシビリティーを有するものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４４】
実施例３
裏面の太陽電池用基材として、ＰＥＴフィルムの代わりに厚さ１ｍｍのポリカーボネート基板を用いること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４５】
実施例４
裏面電極層６として、膜厚５０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例３と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
【００４６】
実施例５
表面側に厚さ３．２ｍｍの強化ガラスをＥＶＡでラミネートし、モジュール化すること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、厚さ４ｍｍで、フロートガラスを用いた従来品より軽量で、光の反射が抑制されたものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。さらに、高価なＳｎＯ2基板を材料として直接用いないため、コストダウンを図ることができた。
【００４７】
実施例６
裏面電極層６として膜厚５０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例５と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、厚さ３．２ｍｍで、フロートガラスを用いた従来品より軽量で、光の反射が抑制されたものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。さらに、高価なＳｎＯ2基板を材料として直接用いないため、コストダウンを図ることができた。
【００４８】
実施例７
裏面電極層を形成した後、レーザ加工により、太陽電池の周囲部分の露出した被除去金属層に開口部を形成すること、およびＰＥＴフィルムの代わりに厚さ１ｍｍのポリカーボネート基板を用いること以外は、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を得た。なお、開口部の大きさはφ８０μｍ程度であった。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
被除去金属層に開口部を形成することにより、選択エッチングが促進された。
【００４９】
実施例８
裏面電極層６として膜厚７０ｎｍのＩＴＯ層を形成し、続いて膜厚３００ｎｍのＡｇ層を形成すること以外は、実施例７と同様にして、薄膜太陽電池モジュールを得た。
得られた薄膜太陽電池モジュールは、従来品より軽量なものであった。また、電池性能については、従来品と同等であった。
被除去金属層に開口部を形成することにより、選択エッチングが促進された。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシビリティーを有し、耐熱性を有さない樹脂などの軽量基板を用い、光電変換効率向上に必要不可欠な微細な凹凸を透明電極層の表面に形成することができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することができる。
このように、本発明によれば、フレキシビリティーを有するフィルムや樹脂基板などの様々な基板に薄膜太陽電池を転写することができるので、薄膜太陽電池の応用範囲を広げることができ、また基板サイズに限定されず、複数のガラス基板から薄膜太陽電池を１つの基板に転写することができるので、薄膜太陽電池モジュールの大型化が可能になる。
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、薄膜太陽電池のみならず、ガラス基板に薄膜デバイスを形成する、液晶デバイスやプラズマディスプレーなどのあらゆる分野に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態１）を示す概略断面図である。
【図２】本発明の薄膜太陽電池の製造方法（実施形態２）を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 透明電極層
３ 被除去金属層
４ 透明電極層
５ 光電変換層
６ 裏面電極層
７ 接着層
８ 太陽電池用基材
９ アモルファスシリコン薄膜または結晶性シリコン薄膜
Claims (9)
- （ａ）ガラス基板上に、アモルファスシリコンを含む薄膜を形成し、透明電極層に対して選択エッチングにより除去可能な被除去金属層を形成する工程、
（ｂ）前記被除去金属層上に、前記透明電極層、光電変換層および裏面電極層を順次形成して薄膜太陽電池構成層を形成する工程、
（ｃ）裏面電極層に端子を接続する工程、
（ｄ）前記薄膜太陽電池構成層を覆うように接着層を形成し、太陽電池用基材を接着する工程、および
（ｅ）選択エッチングにより前記被除去金属層を除去し、アモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板と前記薄膜太陽電池構成層が形成された太陽電池用基材とを分離する工程
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 前記薄膜太陽電池構成層の透明電極層が、ＩＴＯの単層構造、ＳｎＯ2の単層構造、ＩＴＯとＺｎＯの積層構造またはＩＴＯとＳｎＯ2の積層構造であり、前記被除去金属層が、Ａｌ層またはＡｇ層からなる請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 請求項１のガラス基板の代わりに、ガラス基板上にその表面に光を散乱させる微小な凹凸を有する薄膜が形成されている基板を用いる請求項１または２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 前記工程（ｂ）における薄膜太陽電池構成層の形成が、前記薄膜太陽電池構成層の周囲に前記被除去金属層が露出するように行われ、前記工程（ｄ）における接着層の形成が、前記薄膜太陽電池構成層を少なくとも覆い、かつその周囲に前記被除去金属層が露出するように行われる請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- さらに、レーザ加工により、前記露出した被除去金属層に開口部を形成する請求項４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 前記工程（ｅ）の選択エッチングが、酸またはアルカリのエッチング液への前記工程（ｄ）の形成物の浸漬により行われる請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 前記被除去金属層がＡｌ層からなるとき、前記工程（ｅ）の選択エッチングが、希硫酸からなるエッチング液を用いて行われる請求項６に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 前記被除去金属層がＡｇ層からなるとき、前記工程（ｅ）の選択エッチングが、硫酸鉄を主成分とするエッチング液を用いて行われる請求項６に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
- 前記工程（ｅ）において分離したアモルファスシリコンを含む薄膜付きガラス基板を前記工程（ａ）において再利用する請求項１〜８のいずれか１つに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
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