JP4340246B2 - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は薄膜太陽電池およびその製造方法に関し、特に歩留りが高く、光電変換層に短絡が生じた場合でも変換効率の低下を抑制することができる薄膜太陽電池とその製造方法に関する。
図７に、従来の薄膜太陽電池の一部の模式的な斜視断面図を示す。この薄膜太陽電池においては、ガラス基板などの絶縁透光性基板１上に短冊状の透明導電膜２が形成されており、この透明導電膜２上に公知のプラズマＣＶＤ法などにより順次積層されたアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層からなる短冊状の光電変換層３と、裏面電極４とを含む太陽電池セル１０、１１が形成されている。また、透明導電膜２は第１分離溝５によって分離されており、光透過用の第１開口溝７を挟んで第１太陽電池セル１０と第２太陽電池セル１１とが隣接し、第１太陽電池セル１０の透明導電膜２と第２太陽電池セル１１の裏面電極４とが接続用溝６を介して電気的に直列に接続されている。
このような構成の薄膜太陽電池は、絶縁透光性基板１によってその表面の保護を図ることができ、またＳｎＯ2などの耐プラズマ性透明導電膜が開発され、プラズマＣＶＤ法によるアモルファスシリコン薄膜の生成が可能になったことから、多用されるようになり、現在の主流となっている。
図６の模式的斜視図に、図７に示す薄膜太陽電池の外観を示す。このような薄膜太陽電池においては、光の透過性をさらに向上させるために、図３の模式的斜視図に示すように、第１開口溝７と直交する第２開口溝８をさらに設けることができる。この図３に示す薄膜太陽電池においては、導線９によって電流が取り出される。
特開２００２−２９９６６３号公報 特開２００２−１２４６９０号公報
図６および図７に示すような薄膜太陽電池は、たとえば特許文献１に開示されているが、光電変換層に短絡が生じた場合には、その短絡箇所に光電流が集中しやすくなるため、透明導電膜によって複数の太陽電池セルが直列に接続されている図６および図７に示す薄膜太陽電池全体の変換効率が大きく低下するという問題があった。
そこで、たとえば特許文献２には、図３に示す構造の薄膜太陽電池において、第２開口溝８を挟んで隣接する太陽電池セルの間の透明導電膜をすべて分離することにより、太陽電池セルの光電変換層に短絡が生じた場合でも薄膜太陽電池全体の変換効率の低下に与える影響を少なくする方法が開示されている。しかしながら、特許文献２の方法おいては、レーザスクライブに用いられるＹＡＧ（Yttrium-Aluminum-Garnet）基本波レーザ光の出力を微妙に調整し透明導電膜の昇華による残渣を残さないようにして透明導電膜、光電変換層および裏面電極を一度に分離して第２開口溝を形成しているが、ＹＡＧ基本波レーザ光の出力の調整が難しいため加工条件が非常に厳しく、歩留りが悪くなるという問題があった。すなわち、透明導電膜、光電変換層および裏面電極を一度に分離することができるＹＡＧ基本波レーザ光の条件は非常に厳しいため第２開口溝の形成が非常に困難であり、ＹＡＧ基本波レーザ光の出力が高すぎると昇華した透明導電膜が再付着して短絡を生じ、低すぎると第２開口溝を形成することができない。また、予め透明導電膜をＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブにより分離しておき、光電変換層の形成後に可視レーザ光で光電変換層を分離する方法も考えられるが、加工時間が長くなり、異なるレーザ加工装置で細い分離線を一致させるように位置合わせするのが非常に難しい。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、歩留りが高く、光電変換層に短絡が生じた場合でも変換効率の低下を抑制することができる薄膜太陽電池とその製造方法を提供することにある。
本発明は、絶縁透光性基板上に設置された透明導電膜と、絶縁透光性基板上において互いに直交し透明導電膜を複数に分離している、第１分離溝と、第２分離溝と、絶縁透光性基板上において互いに直交している、第１分離溝に平行な少なくとも１本の第１開口溝と、第２分離溝に平行な少なくとも２本の第２開口溝と、を含み、第１開口溝を挟んで隣接する位置および第２開口溝を挟んで隣接する位置のそれぞれに絶縁透光性基板上に形成された、光電変換層と、裏面電極と、を含む太陽電池セルが設置されており、第１開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルにおいては、一方の太陽電池セルの光電変換層と他方の太陽電池セルの裏面電極とがそれぞれ透明導電膜と接触することによって電気的に接続され、第２開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルにおいては、一方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜と他方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜とが第２分離溝により分離されておらず電気的に接続されているものと、一方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜と他方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜とが第２分離溝により分離されており電気的に絶縁されているものとが混在しており、透明導電膜を分離している第２分離溝が所定の間隔で配置されている薄膜太陽電池である。
ここで、本発明の薄膜太陽電池においては、光電変換層が微結晶シリコンからなる層を含むことができる。
また、本発明の薄膜太陽電池においては、光電変換層がアモルファスシリコンからなる層と微結晶シリコンからなる層とのタンデム構造からなることができる。
また、本発明の薄膜太陽電池においては、第１分離溝と第１開口溝とはその設置位置が互いに重複しておらず、第２分離溝と第２開口溝とはその設置位置が互いに重複していることができる。
また、本発明の薄膜太陽電池においては、第２分離溝の幅と、第２開口溝の幅と、が異なっていてもよい。
また、本発明は、上記のいずれかの薄膜太陽電池を製造する方法であって、絶縁透光性基板上に透明導電膜を形成する工程と、透明導電膜の一部を互いに直交する複数の短冊状に除去して第１分離溝および第２分離溝を形成する工程と、透明導電膜上、第１分離溝上および第２分離溝上に光電変換層と裏面電極とをこの順序で形成する工程と、光電変換層の一部および裏面電極の一部を互いに直交する複数の短冊状に除去することによって第１開口溝および第２開口溝を形成する工程と、を含む、薄膜太陽電池の製造方法である。
ここで、本発明の薄膜太陽電池の製造方法においては、第２分離溝の幅を第２開口溝の幅よりも広くすることができる。
さらに、本発明は、上記のいずれかの薄膜太陽電池を製造する方法であって、絶縁透光性基板上に透明導電膜を形成する工程と、透明導電膜の一部を短冊状に除去して第１分離溝を形成する工程と、透明導電膜上および第１分離溝上に光電変換層と裏面電極とをこの順序で形成する工程と、光電変換層の一部および裏面電極の一部を互いに直交する複数の短冊状に除去することによって第１開口溝および第２開口溝を形成する工程と、第２開口溝おいて露出した透明導電膜の表面の少なくとも一部を短冊状に除去することによって第２分離溝を形成する工程と、を含む、薄膜太陽電池の製造方法である。
ここで、本発明の薄膜太陽電池の製造方法においては、第２分離溝の幅を第２開口溝の幅よりも狭くすることができる。
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法においては、透明導電膜の除去はＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブによって行なうことができ、光電変換層および裏面電極の除去はＹＡＧ第２高調波レーザ光を用いたレーザスクライブによって行なうことができる。
本発明によれば、歩留りが高く、光電変換層に短絡が生じた場合でも変換効率の低下を抑制することができる薄膜太陽電池とその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
図１に、本発明の薄膜太陽電池の好ましい一例の一部の模式的な斜視断面図を示す。この薄膜太陽電池は、絶縁透光性基板１と、絶縁透光性基板１上に形成された透明導電膜２とを含んでいる。そして、絶縁透光性基板１上には互いに直交しており透明導電膜２を複数に分離している第１分離溝５（図１の矢印Ｂ方向に形成）と第２分離溝１２（図１の矢印Ａ方向に形成）とが形成されている。また、絶縁透光性基板１上には第１分離溝５に平行な第１開口溝７と、第２分離溝１２に平行な第２開口溝８ａ、８ｂとが形成されている。ここで、第１開口溝７と第２開口溝８ａ、８ｂとは互いに直交している。
また、第１開口溝７を挟んで隣接する位置には太陽電池セル１０と太陽電池セル１１とが設置されている。さらに、第２開口溝８ａを挟んで隣接する位置には太陽電池セル１０と太陽電池セル１３とが設置されており、第２開口溝８ｂを挟んで隣接する位置には太陽電池セル１３と太陽電池セル１４とが設置されている。ここで、太陽電池セル１０、１１、１３、１４はそれぞれ絶縁透光性基板１上に形成された光電変換層３と裏面電極４とから形成されている。
第１開口溝７を挟んで隣接している一対の太陽電池セル１０、１１においては、太陽電池セル１０の光電変換層３と太陽電池セル１１の裏面電極４とがそれぞれ透明導電膜２と接触することによって電気的に接続されている。ここで、太陽電池セル１１の裏面電極４は接続用溝６を通して透明導電膜２と接触している。
また、第２開口溝８ａを挟んで隣接している一対の太陽電池セル１０、１３においては、太陽電池セル１０の光電変換層３に接触している透明導電膜２と太陽電池セル１３の光電変換層３に接触している透明導電膜２とが第２分離溝１２により分離されており電気的に絶縁されている。また、第２開口溝８ｂを挟んで隣接している一対の太陽電池セル１３、１４においては、太陽電池セル１３の光電変換層３に接触している透明導電膜２と太陽電池セル１４の光電変換層３に接触している透明導電膜２とが第２分離溝により分離されておらず電気的に接続されている。したがって、この薄膜太陽電池においては、第２開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルについて、透明導電膜が第２分離溝により分離されておらず電気的に接続されているものと、透明導電膜が第２分離溝により分離されており電気的に絶縁されているものとが混在していることになる。
従来の特許文献２に記載の薄膜太陽電池においては、第２開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルの間の透明導電膜が第２分離溝によりすべて分離されて電気的に絶縁されている。しかしながら、本発明者は、第２開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルの間の透明導電膜の一部のみを分離することによって光電変換層に短絡が生じた場合の変換効率の低下が特許文献２に記載の薄膜太陽電池と同等程度であることを見い出し、本発明を完成した。これにより、歩留りの低下の大きな要因となっていた分離溝の形成本数を特許文献２に記載の場合と比べて減少させることができるため、本発明の薄膜太陽電池は特許文献２の薄膜太陽電池と比べて歩留りが高くなる。
なお、図１に示す本発明の薄膜太陽電池においては、第１分離溝５と第１開口溝７とはその設置位置が重複していないが、第２分離溝１２と第２開口溝８ａとは第２分離溝１２の内部に第２開口溝８ａが形成されているためその設置位置が重複している。また、第２分離溝１２の幅Ｄは、第２開口溝８ａの幅ｄよりも広くなっている。また、第１分離溝５および第２分離溝１２はそれぞれ透明導電膜２の断面をその側壁としており、第１開口溝７および第２開口溝８ａ、８ｂはそれぞれ光電変換層３と裏面電極４の断面をその側壁としている。
ここで、絶縁透光性基板１は絶縁性と透光性とを兼ね備えた基板であって、絶縁透光性基板１としてはたとえばガラス基板を用いることができる。また、透明導電膜２としては、たとえばＳｎＯ2（酸化スズ）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＺｎＯ（酸化亜鉛）などを用いることができる。
また、光電変換層３としては、たとえばアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造、微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造、またはアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造と微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造とを組み合わせたタンデム構造などを用いることができる。
また、裏面電極４としては、たとえば銀若しくはアルミニウムなどの金属薄膜またはＺｎＯなどの透明導電膜を公知のスパッタリング法などによって形成したものなどを用いることができる。
図４（ａ）〜（ｄ）の模式的側面図に、図１に示す薄膜太陽電池の製造工程の一例を示す。図４（ａ）〜（ｄ）は図１の矢印Ａ方向から見た模式的な側面図である。まず、図４（ａ）に示すように、絶縁透光性基板１上に透明導電膜２を形成する。ここで、透明導電膜２の形成方法は特に限定されず、たとえば公知のスパッタリング法などを用いることができる。次に、図４（ｂ）に示すように、ＹＡＧ基本波レーザ光（波長；１０６４ｎｍ）を絶縁透光性基板１側から照射することによって、透明導電膜２の一部をレーザスクライブによって短冊状に除去して透明導電膜２を分離して第２分離溝１２を形成する。ここで、図１の矢印Ｂ方向についてもＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブによって透明導電膜２の一部を短冊状に除去して透明導電膜２を分離する図１に示す第１分離溝５を形成する。
次いで、図４（ｃ）に示すように、透明導電膜２上、第１分離溝５上および第２分離溝１２上に光電変換層３と裏面電極４とを順次形成する。ここで、図１の矢印Ｂ方向については、光電変換層３の形成後で裏面電極４の形成前に光電変換層３の一部がＹＡＧ第２高調波レーザ光（波長；５３２ｎｍ）を用いたレーザスクライブによって短冊状に除去されて図１に示す接続用溝６が形成される。また、光電変換層３の形成方法および裏面電極４の形成方法は特に限定されず、光電変換層３の形成方法としてはたとえば高周波グロー放電プラズマＣＶＤ法などの公知のプラズマＣＶＤ法などを用いることができ、裏面電極４の形成方法としてはたとえばＤＣマグネトロンスパッタリング法などの公知のスパッタリング法などを用いることができる。
そして、図４（ｄ）に示すように、ＹＡＧ第２高調波レーザ光を絶縁透光性基板１側から照射することによって、光電変換層３および裏面電極４の一部をレーザスクライブにより短冊状に除去して透明導電膜２の表面を露出させて光電変換層３および裏面電極４をそれぞれ分離する。これにより、第２開口溝８ａ、８ｂが形成される。最後に、これらの第２開口溝８ａ、８ｂに直交するようにＹＡＧ第２高調波レーザ光を絶縁透光性基板１側から照射することによって、光電変換層３および裏面電極４の一部をさらに短冊状に除去して光電変換層３および裏面電極４をそれぞれ分離する。これにより、図１に示す第２開口溝８ａ、８ｂに直交する第１開口溝７が形成されて、図１に示す薄膜太陽電池が製造される。
このように、本発明においては、特許文献２に記載の方法のように、ＹＡＧ基本波レーザ光だけで第１分離溝、第２分離溝、第１開口溝および第２開口溝を形成することがないので、透明導電膜の昇華により発生した残滓が光電変換層または裏面電極の断面に付着する確率が減少し、透明導電膜と光電変換層との間および光電変換層と裏面電極との間における絶縁不良の発生率を減少させることができる。
図２に、本発明の薄膜太陽電池の好ましい他の一例の一部の模式的な斜視断面図を示す。この薄膜太陽電池は、第２分離溝１２の幅Ｄが、第２開口溝８ａの幅ｄよりも狭くなっている点に特徴がある。ここで、第２分離溝１２上に第２開口溝８ａが形成されているため、第２開口溝８ａと第２分離溝１２とはその設置位置が重複している。
図５（ａ）〜（ｄ）の模式的側面図に、この薄膜太陽電池の製造工程の一例を示す。この図５（ａ）〜（ｄ）は図２の矢印Ａ方向から見た模式的な側面図である。まず、図５（ａ）に示すように、絶縁透光性基板１上に透明導電膜２を形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、透明導電膜２上に光電変換層３と裏面電極４とを順次形成する。ここで、図２の矢印Ｂ方向については、透明導電膜２の形成後で光電変換層３の形成前に透明導電膜２の一部がＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブにより短冊状に除去されて透明導電膜２を分離する図１に示す第１分離溝５が形成され、さらに光電変換層３の形成後で裏面電極４の形成前には光電変換層３の一部がＹＡＧ第２高調波レーザ光を用いたレーザスクライブによって短冊状に除去されて接続用溝６が形成される。
次いで、図５（ｃ）に示すように、ＹＡＧ第２高調波レーザ光を絶縁透光性基板１側から照射することによって、光電変換層３および裏面電極４の一部をレーザスクライブにより短冊状に除去して透明導電膜２の表面を露出させて光電変換層３および裏面電極４をそれぞれ分離する。これにより、第２開口溝８ａ、８ｂが形成される。続いて、これらの第２開口溝８ａ、８ｂに直交するようにＹＡＧ第２高調波レーザ光を絶縁透光性基板１側から照射することによって、光電変換層３および裏面電極４の一部を短冊状に除去して透明導電膜２の表面を露出させて光電変換層３および裏面電極４をそれぞれ分離する。これにより、図１に示す第２開口溝８ａ、８ｂに直交する第１開口溝７が形成される。
最後に、図５（ｄ）に示すように、ＹＡＧ基本波レーザ光を絶縁透光性基板１側から照射することによって、図１の矢印Ａ方向に露出した透明導電膜２の表面の一部をレーザスクライブによって短冊状に除去して透明導電膜２を分離して第２分離溝１２を形成し、図２に示す薄膜太陽電池が製造される。
（実施例１）
幅５６０ｍｍ×長さ９２５ｍｍのＳｎＯ2からなる透明導電膜付のガラス基板（旭硝子Ｕタイプ）を用意し、ＹＡＧ基本波レーザ光をガラス基板側から照射することによって、透明導電膜の一部をレーザスクライブによりガラス基板の幅方向に短冊状に除去して透明導電膜を分離する第２分離溝を形成した。第２分離溝の幅は３００μｍであり、第２分離溝は１５０ｍｍピッチで５本設けられた。また、第２分離溝の形成方向と直交する方向（ガラス基板の長さ方向）にもＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブにより透明導電膜の一部を短冊状に除去して透明導電膜を分離する第１分離溝を形成した。第１分離溝の幅は１００μｍであり、第１分離溝は１５０ｍｍピッチで３本設けられた。
次いで、透明導電膜上、第１分離溝上および第２分離溝上に光電変換層を形成した。光電変換層はアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層と微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層とをガラス基板側から順次積層したタンデム構造とした。ここで、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層並びに微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層はそれぞれモノシラン（ＳｉＨ4）を原料ガスとした高周波グロー放電プラズマＣＶＤ法により形成した。また、アモルファスシリコン薄膜からなるｉ層の厚みは０．３μｍであって、微結晶シリコン薄膜からなるｉ層の厚みは２μｍであった。そして、この光電変換層の形成後に、ＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブにより光電変換層の一部を除去してガラス基板の長さ方向に接続用溝を形成した。
続いて、光電変換層上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、酸化亜鉛層と銀薄膜とを積層して裏面電極を形成した。
最後に、ＹＡＧ第２高調波レーザ光を用いたレーザスクライブによって光電変換層および裏面電極の一部をそれぞれ複数の直交する短冊状に除去して透明導電膜の表面が露出した第１開口溝および第２開口溝を形成した。これにより、図１に示す構造と同一の構造を有する実施例１の薄膜太陽電池が製造された。ここで、ガラス基板の幅方向に伸びる第２開口溝の幅は１５０μｍで、第２開口溝は１．５ｍｍピッチで６００本形成された。また、このガラス基板の幅方向に伸びる第２開口溝の開口率はガラス基板の表面の面積の１０％になるように設定された。
この実施例１の薄膜太陽電池の初期効率（薄膜太陽電池の製造直後の変換効率）は、光電変換層の形成前に透明導電膜の一部をレーザスクライブにより除去してガラス基板の幅方向に５本の第２分離溝を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして作製した太陽電池の初期効率と比べて１．１３倍となっていた。これは、特許文献２の記載の薄膜太陽電池の初期効率と同等程度であった。
なお、実施例１において、ＹＡＧ基本波レーザ光の照射条件は、ビーム径１００μｍ、出力７Ｗ、パルス周波数５ｋＨｚおよび掃引速度２００ｍｍ／秒であった。なお、分離幅３００μｍにおける透明導電膜の分離はＹＡＧ基本波レーザ光を４回掃引することによって形成された。また、ＹＡＧ第２高調波レーザ光の照射条件は、ビーム径１５０μｍ、出力０．８Ｗ、パルス周波数９ｋＨｚおよび掃引速度５００ｍｍ／秒であった。
（実施例２）
幅５６０ｍｍ×長さ９２５ｍｍのＳｎＯ2からなる透明導電膜付のガラス基板（旭硝子Ｕタイプ）を用意し、ＹＡＧ基本波レーザ光をガラス基板側から照射することによって、透明導電膜の一部をレーザスクライブによりガラス基板の長さ方向に短冊状に除去して透明導電膜を分離する第１分離溝を形成した。この第１分離溝の幅は８０μｍであり、第１分離溝は１５０ｍｍピッチで４本設けられた。
次に、透明導電膜上および第１分離溝上に光電変換層を形成した。光電変換層はアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層と微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層とをガラス基板側から順次積層したタンデム構造とした。ここで、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層並びに微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層はそれぞれモノシラン（ＳｉＨ4）を原料ガスとした高周波グロー放電プラズマＣＶＤ法により形成した。また、アモルファスシリコン薄膜からなるｉ層の厚みは０．３μｍであって、微結晶シリコン薄膜からなるｉ層の厚みは２μｍであった。そして、光電変換層の形成後に、ＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブにより光電変換層の一部を除去してガラス基板の長さ方向に伸びる接続用溝を形成した。
続いて、光電変換層上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、酸化亜鉛層と銀薄膜とを積層して裏面電極を形成した。
次いで、ＹＡＧ第２高調波レーザ光を用いたレーザスクライブによって光電変換層および裏面電極の一部をそれぞれ複数の直交する短冊状に除去して透明導電膜の表面を露出させて第１開口溝および第２開口溝を形成した。ここで、第２開口溝はガラス基板の幅方向に形成され、幅１５０μｍで、１．５ｍｍピッチで６００本形成された。また、第２開口溝の開口率はガラス基板の表面の面積の１０％になるように設定された。さらに、これらの６００本の第２開口溝のうち１５０ｍｍ間隔の５本の第２開口溝についてＹＡＧ基本波レーザ光をガラス基板側から照射して透明導電膜の一部を除去して幅８０μｍの第２分離溝を形成した。
最後に、ＹＡＧ第２高調波レーザ光を用いたレーザスクライブによって光電変換層および裏面電極の一部をそれぞれ短冊状に除去して透明導電膜の表面の一部を露出させガラス基板の長さ方向に伸びる第１開口溝を形成した。これにより、図２に示す構造と同一の構造の実施例２の薄膜太陽電池が製造された。
この実施例２の薄膜太陽電池の初期効率（薄膜太陽電池の製造直後の変換効率）は、第２分離溝を形成しなかったこと以外は実施例２と同様にして作製した太陽電池の初期効率と比べて１．１１倍となっていた。これは、特許文献２の記載の薄膜太陽電池の初期効率と同等程度であった。
なお、実施例２において、ＹＡＧ基本波レーザ光の照射条件は、ビーム径８０μｍ、出力７Ｗ、パルス周波数５ｋＨｚおよび掃引速度２００ｍｍ／秒であった。また、ＹＡＧ第２高調波レーザ光の照射条件は、ビーム径１５０μｍ、出力０．８Ｗ、パルス周波数９ｋＨｚおよび掃引速度５００ｍｍ／秒であった。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明によれば、絶縁透光性基板上に設置された透明導電膜と、絶縁透光性基板上において互いに直交し透明導電膜を複数に分離している、第１分離溝と、第２分離溝と、絶縁透光性基板上において互いに直交している、第１分離溝に平行な少なくとも１本の第１開口溝と、第２分離溝に平行な少なくとも２本の第２開口溝と、を含み、第１開口溝を挟んで隣接する位置および第２開口溝を挟んで隣接する位置のそれぞれに絶縁透光性基板上に形成された、光電変換層と、裏面電極と、を含む太陽電池セルが設置されており、第１開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルにおいては、一方の太陽電池セルの光電変換層と他方の太陽電池セルの裏面電極とがそれぞれ透明導電膜と接触することによって電気的に接続され、第２開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルにおいては、一方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜と他方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜とが第２分離溝により分離されておらず電気的に接続されているものと、一方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜と他方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜とが第２分離溝により分離されており電気的に絶縁されているものとが混在している薄膜太陽電池を提供することができるので、歩留りが高く、光電変換層に短絡が生じた場合でも変換効率の低下を抑制することができる。このような本発明の薄膜太陽電池は、絶縁透光性基板側から入射した光を第１開口溝および第２開口溝を通して透過することができるシースルー型の薄膜太陽電池に好適に利用することができる。
本発明の薄膜太陽電池の好ましい一例の一部の模式的な斜視断面図である。 本発明の薄膜太陽電池の好ましい他の一例の一部の模式的な斜視断面図である。 従来の薄膜太陽電池の外観を示す模式的な斜視図である。 本発明の薄膜太陽電池の製造工程の一例を示す模式的な側面図である。 本発明の薄膜太陽電池の製造工程の一例を示す模式的な側面図である。 従来の薄膜太陽電池の外観を示す模式的な斜視図である。 従来の薄膜太陽電池の一部の模式的な斜視断面図である。
符号の説明
１ 絶縁透光性基板、２ 透明導電膜、３ 光電変換層、４ 裏面電極、５ 第１分離溝、６ 接続用溝、７ 第１開口溝、８，８ａ，８ｂ 第２開口溝、９ 導線、１０，１１，１３，１４ 太陽電池セル、１２ 第２分離溝。

Claims (10)

  1. 絶縁透光性基板上に設置された透明導電膜と、
    前記絶縁透光性基板上において互いに直交し前記透明導電膜を複数に分離している、第１分離溝と、第２分離溝と、
    前記絶縁透光性基板上において互いに直交している、前記第１分離溝に平行な少なくとも１本の第１開口溝と、前記第２分離溝に平行な少なくとも２本の第２開口溝と、を含み、
    前記第１開口溝を挟んで隣接する位置および前記第２開口溝を挟んで隣接する位置のそれぞれに前記絶縁透光性基板上に形成された、光電変換層と、裏面電極と、を含む太陽電池セルが設置されており、
    前記第１開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルにおいては、一方の太陽電池セルの光電変換層と他方の太陽電池セルの裏面電極とがそれぞれ透明導電膜と接触することによって電気的に接続され、
    前記第２開口溝を挟んで隣接している一対の太陽電池セルにおいては、一方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜と他方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜とが前記第２分離溝により分離されておらず電気的に接続されているものと、一方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜と他方の太陽電池セルの光電変換層に接触している透明導電膜とが前記第２分離溝により分離されており電気的に絶縁されているものとが混在しており、
    前記透明導電膜を分離している前記第２分離溝が所定の間隔で配置されていることを特徴とする、薄膜太陽電池。
  2. 前記光電変換層が微結晶シリコンからなる層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜太陽電池。
  3. 前記光電変換層がアモルファスシリコンからなる層と微結晶シリコンからなる層とのタンデム構造からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜太陽電池。
  4. 前記第１分離溝と前記第１開口溝とはその設置位置が互いに重複しておらず、前記第２分離溝と前記第２開口溝とはその設置位置が互いに重複していることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の薄膜太陽電池。
  5. 前記第２分離溝の幅と、前記第２開口溝の幅と、が異なることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の薄膜太陽電池。
  6. 請求項１から５のいずれかに記載の薄膜太陽電池を製造する方法であって、前記絶縁透光性基板上に前記透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の一部を互いに直交する複数の短冊状に除去して前記第１分離溝および前記第２分離溝を形成する工程と、前記透明導電膜上、前記第１分離溝上および前記第２分離溝上に光電変換層と裏面電極とをこの順序で形成する工程と、前記光電変換層の一部および前記裏面電極の一部を互いに直交する複数の短冊状に除去することによって前記第１開口溝および前記第２開口溝を形成する工程と、を含む、薄膜太陽電池の製造方法。
  7. 前記第２分離溝の幅が前記第２開口溝の幅よりも広いことを特徴とする、請求項６に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
  8. 請求項１から５のいずれかに記載の薄膜太陽電池を製造する方法であって、前記絶縁透光性基板上に前記透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜の一部を短冊状に除去して前記第１分離溝を形成する工程と、前記透明導電膜上および前記第１分離溝上に光電変換層と裏面電極とをこの順序で形成する工程と、前記光電変換層の一部および前記裏面電極の一部を互いに直交する複数の短冊状に除去することによって前記第１開口溝および前記第２開口溝を形成する工程と、前記第２開口溝おいて露出した前記透明導電膜の表面の少なくとも一部を短冊状に除去することによって前記第２分離溝を形成する工程と、を含む、薄膜太陽電池の製造方法。
  9. 前記第２分離溝の幅が前記第２開口溝の幅よりも狭いことを特徴とする、請求項８に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
  10. 前記透明導電膜の除去はＹＡＧ基本波レーザ光を用いたレーザスクライブによって行なわれ、前記光電変換層および前記裏面電極の除去はＹＡＧ第２高調波レーザ光を用いたレーザスクライブによって行なわれることを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載の薄膜太陽電池の製造方法。
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