JP5209017B2 - 薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents

薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法に関する。
太陽光のエネルギを直接電気エネルギに変換する太陽電池の種類としては各種のものが実用化されている。なかでも、アモルファスシリコン薄膜または微結晶シリコン薄膜を用いた薄膜太陽電池は、低温プロセスおよび大面積化が容易であるという特徴から低コストで製造可能であるため開発が進められている。
図10に、従来の特許文献1(WO2008/152865号公報)に記載の薄膜太陽電池の一例の模式的な断面図を示す。薄膜太陽電池100は、透光性絶縁基板101上に、透明導電膜102、アモルファスシリコン薄膜からなる光電変換層103および裏面電極層104がこの順序で積層された構成を有している。
透明導電膜102は、光電変換層103で埋められた分離ライン105,105aによって短冊状に分離されており、光電変換層103および裏面電極層104は分離ライン107によって短冊状に分離されている。そして、レーザ光等を用いたパターンニングによって光電変換層103が除去された部分であるコンタクトライン106を介して隣り合うセル110が電気的に直列に接続されてセルストリング111が構成されている。
セル110の直列接続方向におけるセルストリング111の裏面電極層104の表面の両端にはそれぞれ導電性テープ108を介してバスバー109が設置されている。
以下、図10に示す従来の薄膜太陽電池100の製造方法について説明する。まず、透光性絶縁基板101上に透明導電膜102を積層する。次に、レーザスクライブ法によって、透明導電膜102を短冊状に除去して分離ライン105,105aを形成する。
次に、プラズマCVD法により、分離ライン105,105aで短冊状に分離された透明導電膜102を覆うようにアモルファスシリコン薄膜からなるp層、i層およびn層を順次積層して光電変換層103を形成する。その後、レーザスクライブ法により光電変換層103を短冊状に除去してコンタクトライン106を形成する。
次に、光電変換層103を覆うようにして裏面電極層104を積層する。これにより、コンタクトライン106が裏面電極層104で埋められる。
次に、レーザスクライブ法によって、光電変換層103および裏面電極層104を分離する分離ライン107を形成する。これにより、透光性絶縁基板101上において、透明導電膜102、光電変換層103および裏面電極層104がこの順序で積層されてなるセル110の複数が電気的に直列に接続されたセルストリング111が形成される。セル110の電気的な接続は、隣り合うセル110の一方のセル110の透明導電膜102と、他方のセル110の裏面電極層104とをコンタクトライン106を通して接触させることにより行なわれている。
その後、裏面電極層104の表面のセル110の直列接続方向の両端にそれぞれ導電性テープ108を貼り付けた後にバスバー109を設置する。これにより、従来の薄膜太陽電池100が作製される。
WO2008/152865号公報
薄膜太陽電池100の周縁部分においては、安全性の観点から、漏電しないように絶縁領域を設けている。
そのため、薄膜太陽電池100の周縁部分の所定の領域においては、透明導電膜102、光電変換層103および裏面電極層104が除去されて透光性絶縁基板101の表面が露出した領域である絶縁領域112が設けられる。
しかしながら、薄膜太陽電池100においては、絶縁領域112の形成ために、透明導電膜102、光電変換層103および裏面電極層104を研磨により除去した後に、透光性絶縁基板101の表面を洗浄しなければならず、薄膜太陽電池100の製造コストが高くなるという問題があった。
また、上述した研磨および洗浄を用いた方法の代わりに、透明導電膜102、光電変換層103および裏面電極層104にレーザ光を照射して、これらの層を一度に除去して絶縁領域112を形成する方法(レーザスクライブ法)も用いられている。レーザスクライブ法によれば、研磨および洗浄を用いた方法よりも効率的に絶縁領域112を形成することができることから、薄膜太陽電池100の製造コストを低減することができる。
レーザスクライブ法を用いた場合には、たとえば図11に記載の模式的拡大断面図に示すように、レーザ光114の照射により蒸散した透明導電膜102の一部が光電変換層103に付着してしまい、これがリークパスとなって、そのリークパスに電流が流れ、薄膜太陽電池100の出力が低下してしまう。
そのため、薄膜太陽電池100においては、図10に示すように、セル110の直列接続方向の端部に位置するセル110の透明導電膜102に分離ライン105aを形成している。これにより、バスバー109の下方の領域については発電が行なわれない無効領域113として、リークパスによる薄膜太陽電池100の出力の低下を抑制している。
しかしながら、薄膜太陽電池100のバスバー109の下方の領域をすべて無効領域113とした場合には、薄膜太陽電池100全体としての発電領域を広くすることができず、出力が不十分になるという問題があった。
そこで、上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、端部のリークを防止し、かつ有効発電領域を広く設けることで出力を向上することができる薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法を提供することにある。
本発明は、透明絶縁基板上に透明電極層と光電変換層と裏面電極層とが積層されたセルを設け、複数のセルを直列に接続してセルストリングを構成し、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層上にバスバーが配置され、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルは、セルストリングの直列接続方向端部の発電領域であり、透明電極層の直列接続方向端部上に光電変換層を有し、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの光電変換層と透明電極層の直列接続方向端部上の光電変換層とが分離されている薄膜太陽電池であって、平面視において、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層の直列接続方向端部と、透明電極層の直列接続方向端部とが重ならず、バスバーと、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層とが、少なくとも一部重なる、薄膜太陽電池である。
さらに、本発明は、透明絶縁基板上に積層された透明電極層を分離する第1の分離溝を形成する工程と、第1の分離溝が形成された透明電極層上に光電変換層を積層する工程と、光電変換層を分離するコンタクトラインを形成する工程と、コンタクトラインが形成された光電変換層に裏面電極層を積層する工程と、光電変換層および裏面電極層を分離する第2の分離溝を形成することによって直列に接続された複数のセルを含むセルストリングを形成する工程と、透明絶縁基板の周縁に位置する、透明電極層、光電変換層および裏面電極層をレーザ光の照射により除去する工程と、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層上にバスバーを配置する工程と、を含み、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルは、セルストリングの直列接続方向端部の発電領域であり、除去する工程は、透明電極層の直列接続方向端部上に光電変換層が位置するように行なわれ、配置する工程は、平面視において、バスバーが、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層と少なくとも一部重なるようにして行なわれ、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの光電変換層と透明電極層の直列接続方向端部上の光電変換層とを分離する工程をさらに含む、薄膜太陽電池の製造方法である。
また、本発明は、透明絶縁基板上に積層された透明電極層を分離する第1の分離溝を形成する工程と、第1の分離溝が形成された透明電極層上に光電変換層を積層する工程と、光電変換層を分離するコンタクトラインを形成する工程と、コンタクトラインが形成された光電変換層に裏面電極層を積層する工程と、光電変換層および裏面電極層を分離する第2の分離溝を形成することによって直列に接続された複数のセルを含むセルストリングを形成する工程と、透明絶縁基板の周縁に位置する、透明電極層、光電変換層および裏面電極層をレーザ光の照射により除去する工程と、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層上にバスバーを配置する工程と、を含み、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルは、セルストリングの直列接続方向端部の発電領域であり、除去する工程は、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層の直列接続方向端部上に光電変換層が位置するとともに、平面視において、裏面電極層の直列接続方向端部とセルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層の直列接続方向端部とが重ならないように行なわれ、配置する工程は、平面視において、バスバーが、セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層と少なくとも一部重なるようにして行なわれ、除去する工程においては、透明電極層の直列接続方向の最端に位置する第1の分離溝よりも外側に透明電極層を残さないようにして、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を除去する、薄膜太陽電池の製造方法である。
本発明によれば、端部のリークを防止し、かつ有効発電領域を広く設けることで出力を向上することができる薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法を提供することができる。
実施の形態1の薄膜太陽電池のセルの直列接続方向端部の模式的な断面図である。 (a)は図1に示す実施の形態1の薄膜太陽電池の端部セル近傍の模式的な拡大断面図であり、(b)は(a)に示す端部セル近傍の模式的な拡大平面図である。 (a)〜(h)は、実施の形態1の薄膜太陽電池の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。 実施の形態2の薄膜太陽電池のセルの直列接続方向端部の模式的な断面図である。 (a)は図4に示す実施の形態2の薄膜太陽電池の端部セル近傍の模式的な拡大断面図であり、(b)は(a)に示す端部セル近傍の模式的な拡大平面図である。 (a)〜(h)は、実施の形態2の薄膜太陽電池の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。 実施の形態3の薄膜太陽電池のセルの直列接続方向端部の模式的な断面図である。 (a)は図7に示す実施の形態3の薄膜太陽電池の端部セル近傍の模式的な拡大断面図であり、(b)は(a)に示す端部セル近傍の模式的な拡大平面図である。 (a)〜(h)は、実施の形態3の薄膜太陽電池の製造方法の一例について図解する模式的な断面図である。 従来の特許文献1に記載の薄膜太陽電池の一例の模式的な断面図である。 レーザ光の照射により蒸散した透明導電膜の一部の光電変換層への付着を図解する模式的な拡大断面図である。
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。
(実施の形態1)
図1に、実施の形態1の薄膜太陽電池のセルの直列接続方向(以下、単に「直列接続方向」ということもある。)端部の模式的な断面図を示す。実施の形態1の薄膜太陽電池は、透明絶縁基板1と、透明絶縁基板1上に設けられたセルストリング11と、を備えている。
セルストリング11は、電気的に直列に接続された複数のセル10を含むとともに、セルストリング11を構成する端部のセルとして端部セル10aを含んでいる。
セル10および端部セル10aは、それぞれ、透明絶縁基板1側から順次積層された、透明電極層2と、光電変換層3と、裏面電極層4と、を含んでいる。
透明電極層2は第1の分離溝5によって分離されてセルごとに透明電極層2を有する構成となっている。
光電変換層3および裏面電極層4は、それぞれ、第2の分離溝7によって分離されてセルごとに光電変換層3および裏面電極層4を有する構成となっている。
セル10の透明電極層2はそのセル10に隣り合うセル10の裏面電極層4とコンタクトライン6を通して電気的に接続されており、これによりセル10同士が直列接続方向に順次電気的に直列に接続されてセルストリング11が形成される。なお、セルストリング11の直列接続方向端部においては、端部セル10aの透明電極層2が、端部セル10aに隣り合うセル10の裏面電極層4とコンタクトライン6を通して電気的に接続されることによって、端部セル10aと端部セル10aに隣り合うセル10とが電気的に直列に接続されている。
端部セル10aの裏面電極層4上には導電性部材からなるバスバー9が配置されており、バスバー9は端部セル10aの透明電極層2の上方に位置している。バスバー9は、薄膜太陽電池で発電した電力を外部に取り出すために設けられており、端部セル10aの裏面電極層4と電気的に接続されている。
直列接続方向における端部セル10aの光電変換層3のさらに外側には、光電変換層3と裏面電極層4との積層体13が配置されており、積層体13は端部セル10aの透明絶縁基板1上に設けられた透明電極層2上に設けられている。すなわち、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置している。
端部セル10aの光電変換層3と、積層体13の光電変換層3とは、周縁溝7aを挟んで、互いに離れて配置されており、端部セル10aの裏面電極層4と、積層体13の裏面電極層4とは、周縁溝7aを挟んで、互いに離れて配置されている。すなわち、セルストリング11を構成する端部セル10aの光電変換層3とセルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2a上の光電変換層3とが分離されている。
直列接続方向における積層体13のさらに外側には透明絶縁基板1の表面が露出した領域である絶縁領域12が設けられている。
図2(a)に図1に示す実施の形態1の薄膜太陽電池の端部セル近傍の模式的な拡大断面図を示し、図2(b)に図2(a)に示す端部セル近傍の模式的な拡大平面図を示す。
図2(b)に示す平面視において、実施の形態1の薄膜太陽電池においては、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aと、セルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aと、が重なっていない。また、図2(b)に示す平面視において、バスバー9と、端部セル10aの透明電極層2とが、少なくとも一部重なっている。
以下、図3(a)〜図3(h)の模式的断面図を参照して、実施の形態1の薄膜太陽電池の製造方法の一例について説明する。
まず、図3(a)に示すように、透明絶縁基板1上に透明電極層2を積層する。透明絶縁基板1としては、たとえばガラス基板などを用いることができる。透明電極層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)からなる層等を用いることができる。透明電極層2の形成方法は特に限定されず、たとえば従来から公知の熱CVD法、スパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。なお、透明絶縁基板1上に透明電極層2を積層する代わりに、透明電極層2が予め積層された透明絶縁基板1を用いてもよい。
次に、図3(b)に示すように、透明電極層2を短冊状に分離する第1の分離溝5を形成する。
第1の分離溝5は、たとえば、透明絶縁基板1側から透明電極層2に対して、直列接続方向に直交する方向にレーザ光を移動しながら照射して透明電極層2を短冊状に除去することによって形成することができる。
第1の分離溝5の形成に用いられるレーザ光としては、たとえばYAG(Yttrium Aluminum garnet)レーザ光の基本波(波長:1064nm)またはYVO4(Yttrium Orthovanadate)レーザ光の基本波(波長:1064nm)などを用いることができる。
次に、図3(c)に示すように、第1の分離溝5が形成された透明電極層2上に光電変換層3を積層する。光電変換層3は、第1の分離溝5を埋めるようにして、たとえばプラズマCVD法により積層することができる。光電変換層3は、たとえば、透明電極層2側からアモルファスシリコン薄膜からなるp層、i層およびn層をこの順序で積層した後に、微結晶シリコン薄膜からなるp層、i層およびn層をこの順序で積層することによって形成することができる。
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、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、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の間にZnO等からなる中間層が挿入された構造などを用いることができる。また、アモルファスシリコン薄膜からなるp層およびi層と微結晶シリコン薄膜からなるn層とを組み合わせた構造のように、p層、i層およびn層のうち少なくとも1層をアモルファスシリコン薄膜から構成し、残りの層を微結晶シリコン薄膜から構成して、p層、i層およびn層にアモルファスシリコン薄膜からなる層と微結晶シリコン薄膜からなる層とを混在させてもよい。
アモルファスシリコン薄膜としては、シリコンの未結合手(ダングリングボンド)が水素で終端された水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなる薄膜を用いることができ、微結晶シリコン薄膜としてはシリコンの未結合手(ダングリングボンド)が水素で終端された水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなる薄膜を用いることができる。
光電変換層3の厚みは、たとえば200nm以上5μm以下とすることができる。
また、上記においては、光電変換層3の形成方法としてプラズマCVD法を採用した場合について説明したが、光電変換層3の形成方法は特に限定されるものではない。
次に、図3(d)に示すように、光電変換層3を短冊状に分離するようにコンタクトライン6を形成する。
コンタクトライン6は、たとえば、透明絶縁基板1側から光電変換層3に対して、直列接続方向に直交する方向にレーザ光を移動しながら照射して光電変換層3を短冊状に除去することによって形成することができる。なお、コンタクトライン6は第1の分離溝5とは重複しない位置に形成される。
コンタクトライン6の形成に用いられるレーザ光としては、たとえばYAGレーザ光の第2高調波(波長:532nm)またはYVO4レーザ光の第2高調波(波長:532nm)などを用いることができる。
次に、図3(e)に示すように、コンタクトライン6が形成された光電変換層3上に裏面電極層4を積層する。裏面電極層4は、たとえばスパッタリング法などにより積層することができる。
裏面電極層4の構成は特に限定されないが、たとえば、透明絶縁基板1側からZnO等の透明導電膜と銀またはアルミニウム等の金属薄膜とがこの順序に積層された積層体などを用いることができる。ここで、透明導電膜の厚みはたとえば20nm以上200nm以下とすることができ、金属薄膜の厚みはたとえば100nm以上1μm以下とすることができる。
また、裏面電極層4としては、たとえば、単層または複数層の金属薄膜のみを用いてもよい。
しかしながら、裏面電極層4としては、上記のように、透明絶縁基板1側から透明導電膜と金属薄膜とをこの順序で積層した積層体を用いることが好ましい。この場合には、金属薄膜から光電変換層3に金属原子が拡散するのを防止することができ、さらには裏面電極層4による太陽光の反射率を向上することができる傾向にある。
次に、図3(f)に示すように、光電変換層3および裏面電極層4を分離する第2の分離溝7を形成する。これにより、セル10および端部セル10aが直列接続方向に電気的に直列に接続されてなるセルストリング11が形成される。また、セルストリング11の周縁を取り囲む周縁溝7aが形成される。
第2の分離溝7は、たとえば、透明絶縁基板1側から光電変換層3および裏面電極層4に対して、直列接続方向に直交する方向にレーザ光を移動しながら照射して光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去することによって形成することができる。
周縁溝7aは、たとえば、透明絶縁基板1側から光電変換層3および裏面電極層4に対して、直列接続方向および直列接続方向に直交する方向にそれぞれレーザ光を移動しながら照射してセルストリング11の周縁を取り囲むように光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去することによって形成することができる。
第2の分離溝7および周縁溝7aの形成に用いられるレーザ光としては、たとえばYAGレーザ光の第2高調波(波長:532nm)またはYVO4レーザ光の第2高調波(波長:532nm)などを用いることができる。
次に、図3(g)に示すように、絶縁領域12および積層体13を形成する。絶縁領域12および積層体13は、たとえば、透明絶縁基板1の周縁に位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4をレーザ光の照射により除去することによって形成することができる。
絶縁領域12および積層体13の形成は、周縁溝7aから外側に所定の距離を空けて位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4にレーザ光を照射し、レーザ光の照射部分の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を除去することによって行なうことができる。
すなわち、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の除去部分が絶縁領域12となり、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の非除去部分が積層体13となる。
上記のレーザ光の照射による除去工程は、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置するとともに、図2(b)に示す平面視において、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aとセルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならないようにして行なわれる。
絶縁領域12および積層体13の形成に用いられるレーザ光としては、たとえばYAGレーザ光の基本波(波長:1064nm)またはYVO4レーザ光の基本波(波長:1064nm)などを用いることができる。
絶縁領域12および積層体13の形成時におけるレーザ光の照射により蒸散した透明電極層2の一部は、積層体13の光電変換層3等の側面に付着するため、端部セル10aの光電変換層3の側面への透明電極層2の付着を抑制することができる。
したがって、積層体13を残すように絶縁領域12を設けることによって、端部セル10aの光電変換層3の側面に付着した透明電極層2がリークパスになることによる薄膜太陽電池の出力の低下を抑制することができる。
次に、図3(h)に示すように、端部セル10aの裏面電極層4上にバスバー9を配置することによって実施の形態1の薄膜太陽電池を製造することができる。なお、バスバー9の配置工程は、図2(b)に示す平面視において、バスバー9が、端部セル10aの透明電極層2と少なくとも一部重なるようにして行なわれる。
その後、たとえば、裏面電極層4の表面上にEVA(エチレンビニルアセテート)シートを設置し、EVAシート上にPET(ポリエステル)/Al(アルミニウム)/PETの3層積層フィルムからなる保護フィルムを設置した後に、透明絶縁基板1と保護フィルムとの間に圧力を加えながら加熱することによって、実施の形態1の薄膜太陽電池をEVA中に封止してもよい。
上記のようにして製造された実施の形態1の薄膜太陽電池においては、その製造過程において、レーザ光の照射により蒸散した透明電極層2の端部セル10aの光電変換層3の側面への付着を抑制できるため、端部セル10aのバスバー9の下方の領域に透明電極層2を分離する分離溝を設けて無効領域を形成する必要がない。そのため、実施の形態1の薄膜太陽電池においては、従来の特許文献1に記載の薄膜太陽電池と比べて、発電領域を広く設けることができるため、出力を向上することができる。
(実施の形態2)
図4に、実施の形態2の薄膜太陽電池のセルの直列接続方向端部の模式的な断面図を示す。図5(a)に図4に示す実施の形態2の薄膜太陽電池の端部セル近傍の模式的な拡大断面図を示し、図5(b)に図5(a)に示す端部セル近傍の模式的な拡大平面図を示す。
実施の形態2の薄膜太陽電池においては、図4および図5(a)に示す破線15よりも左側の領域が端部セル10aとなり、図4および図5(a)に示す破線15よりも右側の領域が積層体13となる。すなわち、実施の形態2の薄膜太陽電池は、セルストリング11の端部セル10aの光電変換層3と積層体13とが接する構成を有している。
ここで、積層体13は、透明絶縁基板1上に設けられた光電変換層3と、光電変換層3上に設けられた裏面電極層4と、を含んでいる。また、積層体13は、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aと間隔を空けて配置された透明電極層2bを含んでいる。
実施の形態2の薄膜太陽電池においては、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2a上には、裏面電極層4の直列接続方向端部4aが位置していない。また、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2a上には光電変換層3が位置している。また、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aが光電変換層3で覆われている。
以下、図6(a)〜図6(h)の模式的断面図を参照して、実施の形態2の薄膜太陽電池の製造方法の一例について説明する。
まず、図6(a)に示すように、透明絶縁基板1上に透明電極層2を積層する。次に、図6(b)に示すように、透明電極層2を短冊状に分離する第1の分離溝5,5aを形成する。
第1の分離溝5aも、たとえば、透明絶縁基板1側から透明電極層2に対して、直列接続方向に直交する方向にレーザ光を移動しながら照射して透明電極層2を短冊状に除去することによって形成することができる。
第1の分離溝5aの形成に用いられるレーザ光としては、たとえばYAGレーザ光の基本波(波長:1064nm)またはYVO4レーザ光の基本波(波長:1064nm)などを用いることができる。
次に、図6(c)に示すように、第1の分離溝5,5aが形成された透明電極層2上に光電変換層3を積層する。次に、図6(d)に示すように、光電変換層3を短冊状に分離するようにコンタクトライン6を形成する。
次に、図6(e)に示すように、コンタクトライン6が形成された光電変換層3上に裏面電極層4を積層する。次に、図6(f)に示すように、光電変換層3および裏面電極層4を分離する第2の分離溝7を形成する。
次に、図6(g)に示すように、絶縁領域12および積層体13を形成する。絶縁領域12および積層体13は、たとえば、第1の分離溝5aから直列接続方向の外側に所定の距離を空けて位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を直列接続方向と直交する方向にレーザ光の照射により除去することによって形成することができる。ここで、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の除去は、透明電極層2の直列接続方向の最端に位置する第1の分離溝5aよりも外側に一部の透明電極層2bを残すようにして、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を除去することにより行なわれる。
絶縁領域12および積層体13の形成は、第1の分離溝5aから直列接続方向の外側に所定の距離を空けて位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4にレーザ光を照射し、レーザ光の照射部分の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を除去することによって行なうことができる。
すなわち、第1の分離溝5aの端部セル10a側の端から直列接続方向の外側の領域において、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の除去部分が絶縁領域12となり、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の非除去部分が積層体13となる。
このとき、レーザ光の照射により蒸散した透明電極層2の一部は、積層体13の光電変換層3等の側面に付着するため、端部セル10aの光電変換層3の側面への透明電極層2の付着を防止することができる。
そのため、絶縁領域12とともに積層体13を設けることによって、端部セル10aの光電変換層3の側面に付着した透明電極層2がリークパスになることによる薄膜太陽電池の出力の低下を抑制することができる。
次に、図6(h)に示すように、端部セル10aの裏面電極層4上にバスバー9を配置することによって実施の形態2の薄膜太陽電池を製造することができる。
上記のようにして製造された実施の形態2の薄膜太陽電池においては、その製造過程において、レーザ光の照射により蒸散した透明電極層2の端部セル10aの光電変換層3の側面への付着を端部セル10aの側面に接するようにして設けられた積層体13により防止できるため、端部セル10aのバスバー9の下方の領域に透明電極層2を分離する分離溝を設けて無効領域を形成する必要がない。そのため、実施の形態2の薄膜太陽電池においては、従来の特許文献1に記載の薄膜太陽電池と比べて、発電領域を広く設けることができるため、出力を向上することができる。
本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態1と同様であるため、ここではその説明については省略する。
(実施の形態3)
図7に、実施の形態3の薄膜太陽電池のセルの直列接続方向端部の模式的な断面図を示す。図8(a)に図7に示す実施の形態3の薄膜太陽電池の端部セル近傍の模式的な拡大断面図を示し、図8(b)に図8(a)に示す端部セル近傍の模式的な拡大平面図を示す。
実施の形態3の薄膜太陽電池においては、積層体13は、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aと離れて設置された透明電極層を含んでおらず、透明絶縁基板1に接して設けられた光電変換層3と、光電変換層3に接して設けられた裏面電極層4とのみからなっている。
また、実施の形態3の薄膜太陽電池においては、図7および図8(a)に示す破線15よりも左側の領域が端部セル10aとなり、図7および図8(a)に示す破線15よりも右側の領域が積層体13となる。すなわち、実施の形態3の薄膜太陽電池も、セルストリング11の端部セル10aの光電変換層3と、積層体13とが接する構成を有している。
また、実施の形態3の薄膜太陽電池においては、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2a上には、裏面電極層4の直列接続方向端部4aが位置していない。また、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2a上には光電変換層3が位置している。さらに、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aが光電変換層3で覆われている。
以下、図9(a)〜図9(h)の模式的断面図を参照して、実施の形態3の薄膜太陽電池の製造方法の一例について説明する。
まず、図9(a)に示すように、透明絶縁基板1上に透明電極層2を積層する。次に、図9(b)に示すように、透明電極層2を短冊状に分離する第1の分離溝5,5aを形成する。
次に、図9(c)に示すように、第1の分離溝5,5aが形成された透明電極層2上に光電変換層3を積層する。次に、図9(d)に示すように、光電変換層3を短冊状に分離するようにコンタクトライン6を形成する。
次に、図9(e)に示すように、コンタクトライン6が形成された光電変換層3上に裏面電極層4を積層する。次に、図9(f)に示すように、光電変換層3および裏面電極層4を分離する第2の分離溝7を形成する。ここまでの工程は、実施の形態2と同様である。
次に、図9(g)に示すように、絶縁領域12および積層体13を形成する。絶縁領域12および積層体13は、たとえば、第1の分離溝5aから直列接続方向の外側に所定の距離を空けて位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を直列接続方向と直交する方向にレーザ光の照射により除去することによって形成することができる。ここで、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の除去は、透明電極層2の直列接続方向の最端に位置する第1の分離溝5aよりも外側に透明電極層2を残さないようにして行なわれる。
絶縁領域12および積層体13の形成は、第1の分離溝5aから直列接続方向の外側に位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4にレーザ光を照射し、レーザ光の照射部分の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を除去することによって行なうことができる。
この場合にも、レーザ光の照射により蒸散した透明電極層2の一部は、積層体13の光電変換層3等の側面に付着するため、端部セル10aの光電変換層3の側面への透明電極層2の付着を防止することができる。
そのため、絶縁領域12とともに積層体13を設けることによって、端部セル10aの光電変換層3の側面に付着した透明電極層2がリークパスになることによる薄膜太陽電池の出力の低下を抑制することができる。
次に、図9(h)に示すように、端部セル10aの裏面電極層4上にバスバー9を配置することによって実施の形態3の薄膜太陽電池を製造することができる。
上記のようにして製造された実施の形態3の薄膜太陽電池においては、その製造過程において、レーザ光の照射により蒸散した透明電極層2の端部セル10aの光電変換層3の側面への付着を端部セル10aの側面に接するようにして設けられた積層体13により防止できるため、端部セル10aのバスバー9の下方の領域に透明電極層2を分離する分離溝を設けて無効領域を形成する必要がない。そのため、実施の形態3の薄膜太陽電池においても、従来の特許文献1に記載の薄膜太陽電池と比べて、発電領域を広く設けることができるため、出力を向上することができる。
本実施の形態における上記以外の説明は、実施の形態1および実施の形態2と同様であるため、ここではその説明については省略する。
<実施例1>
まず、図3(a)に示すように、SnO2からなる透明電極層2が形成された幅560mm×長さ925mmの矩形状の表面を有するガラス基板からなる透明絶縁基板1を用意した。
次に、透明絶縁基板1側からYAGレーザ光の基本波を直列接続方向と直交する方向に移動しながら照射することによって、図3(b)に示すように、透明電極層2を短冊状に除去して、1本当たり0.08mmの幅の第1の分離溝5を50本形成した。ここで、第1の分離溝5は、セルストリングの形成領域のみ、隣り合う第1の分離溝5間の距離が等間隔となるように形成された。そして、透明絶縁基板1について、純水により超音波洗浄を行なった。
次に、プラズマCVD法により、ボロンがドープされた水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなるp層、ノンドープの水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなるi層およびリンがドープされた水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるn層ならびに水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるp層、水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるi層および水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるn層をこの順序で形成することによって、図3(c)に示すように、光電変換層3を積層した。
次に、透明絶縁基板1側から、YAGレーザ光の第2高調波を直列接続方向と直交する方向に移動しながら透明電極層2にダメージを与えない強度で照射することによって、光電変換層3の一部を短冊状に除去し、図3(d)に示すように、コンタクトライン6を形成した。
次に、ZnOからなる透明導電膜および銀からなる金属薄膜をスパッタリング法により順次積層することによって、図3(e)に示すように、裏面電極層4を形成した。
次に、透明絶縁基板1側からYAGレーザ光の第2高調波を透明電極層2にダメージを与えない強度で照射することによって、光電変換層3および裏面電極層4の一部を短冊状に除去し、図3(f)に示すように、第2の分離溝7および周縁溝7aを形成した。これにより、セル10および端部セル10aが直列接続方向に電気的に直列に接続されてなるセルストリング11が形成された。
第2の分離溝7は、透明絶縁基板1側から光電変換層3および裏面電極層4に対して、直列接続方向に直交する方向にYAGレーザ光の第2高調波を移動しながら照射して光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去することによって形成した。
周縁溝7aは、透明絶縁基板1側から光電変換層3および裏面電極層4に対して、直列接続方向および直列接続方向に直交する方向にそれぞれYAGレーザ光の第2高調波を移動しながら照射してセルストリング11の周縁を取り囲むように光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去することによって形成した。
次に、透明絶縁基板1側から直列接続方向と直交する方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、図3(g)に示すように、周縁溝7aよりも外側の領域の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去し、周縁溝7aの外側に直列接続方向と直交する方向に伸長する幅1mmの光電変換層3と裏面電極層4との積層体13を透明絶縁基板1上に形成するとともに、積層体13の外側に、直列接続方向と直交する方向に伸長する幅10mmの絶縁領域12を形成した。
上記のレーザ光の照射による除去工程は、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置するとともに、図2(b)に示す平面視において、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aとセルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならないようにして行なわれた。
また、直列接続方向における周縁溝7aの形成側と反対側の端についても、透明絶縁基板1側から直列接続方向と直交する方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の積層体を短冊状に除去し、幅11mmの絶縁領域12を形成した。
さらに、透明絶縁基板1側から直列接続方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、直列接続方向と直交する方向の両端の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4の積層体をそれぞれ短冊状に除去することによって、直列接続方向と直交する方向の両端において直列接続方向に伸長する幅11mmの絶縁領域12を形成した。
次に、図3(h)に示すように、直列接続方向の一方の端部に位置する端部セル10aの裏面電極層4の表面上に銅箔に錫−銀−銅メッキをした直列接続方向に直交する方向に伸長するバスバー9を形成するとともに、直列接続方向の他方の端部の裏面電極層4の表面上にもバスバーを形成した。これにより、端部セル10aの透明電極層2の上方にバスバー9を位置させた。なお、バスバー9の配置工程は、図2(b)に示す平面視において、バスバー9が、端部セル10aの透明電極層2と少なくとも一部重なるようにして行なわれた。
その後、裏面電極層4の表面上にEVAシートを設置し、EVAシート上にPET/Al/PETの3層積層フィルムからなる保護フィルムを設置した後に、透明絶縁基板1と保護フィルムとの間に圧力を加えながら加熱することによって透明絶縁基板1とセルストリング11とをEVA中に封止して実施例1の薄膜太陽電池を作製した。
実施例1の薄膜太陽電池においては、図1に示すように、直列接続方向における端部セル10aの光電変換層3のさらに外側に積層体13が配置されていた。積層体13は、透明絶縁基板1上に設けられた光電変換層3と、光電変換層3上に設けられた裏面電極層4との積層体であり、端部セル10aの光電変換層3と周縁溝7aの幅の分だけ間隔を空けて配置されていた。すなわち、セルストリング11を構成する端部セル10aの光電変換層3とセルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2a上の光電変換層とが分離していた。
また、実施例1の薄膜太陽電池においては、図2(a)に示すように、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に積層体13の光電変換層3が位置していた。また、実施例1の薄膜太陽電池においては、図2(b)に示す平面視のように、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aと、セルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならず、また、バスバー9と、端部セル10aの透明電極層2とが、少なくとも一部重なっていた。
そして、ソーラシミュレータを用いてAM1.5の擬似太陽光を100mW/cm2のエネルギ密度で25℃のもとで照射することによって実施例1の薄膜太陽電池のI−V曲線を求め、そのI−V曲線から実施例1の薄膜太陽電池の出力(短絡電流(Isc)×開放電圧(Voc)×フィルファクタ(FF))を算出した。その結果、実施例1の薄膜太陽電池の出力は54Wであった。
<実施例2>
まず、図6(a)に示すように、SnO2からなる透明電極層2が形成された幅560mm×長さ925mmの矩形状の表面を有するガラス基板からなる透明絶縁基板1を用意した。
次に、透明絶縁基板1側からYAGレーザ光の基本波を直列接続方向と直交する方向に移動しながら照射することによって、図6(b)に示すように、透明電極層2を短冊状に除去して、1本当たり0.08mmの幅の第1の分離溝5を49本形成するとともに、直列接続方向の端部に0.08mmの幅の第1の分離溝5aを1本形成した。ここで、第1の分離溝5,5aは、セルストリングの形成領域のみ、隣り合う第1の分離溝5,5a間の距離が等間隔となるように形成した。そして、透明絶縁基板1について、純水により超音波洗浄を行なった。
次に、プラズマCVD法により、ボロンがドープされた水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなるp層、ノンドープの水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなるi層およびリンがドープされた水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるn層ならびに水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるp層、水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるi層および水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるn層をこの順序で形成することによって、図6(c)に示すように、光電変換層3を積層した。
次に、透明絶縁基板1側から、YAGレーザ光の第2高調波を直列接続方向と直交する方向に移動しながら透明電極層2にダメージを与えない強度で照射することによって、光電変換層3の一部を短冊状に除去し、図6(d)に示すように、コンタクトライン6を形成した。
次に、ZnOからなる透明導電膜および銀からなる金属薄膜をスパッタリング法により順次積層することによって、図6(e)に示すように、裏面電極層4を形成した。
次に、透明絶縁基板1側からYAGレーザ光の第2高調波を透明電極層2にダメージを与えない強度で照射することによって、光電変換層3および裏面電極層4の一部を短冊状に除去し、図6(f)に示すように、第2の分離溝7を形成した。これにより、セル10および端部セル10aが直列接続方向に電気的に直列に接続されてなるセルストリング11が形成された。
次に、透明絶縁基板1側から直列接続方向と直交する方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、図6(g)に示すように、透明電極層2の直列接続方向の最端に位置する第1の分離溝5aよりも外側の領域の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を透明電極層2の一部を残すようにして短冊状に除去した。これにより、第1の分離溝5aの外側に、直列接続方向と直交する方向に伸長する幅1mmの積層体13を透明絶縁基板1上に形成するとともに、積層体13の外側に、直列接続方向と直交する方向に伸長する幅10mmの絶縁領域12を形成した。ここで、積層体13は端部セル10aと接しており、積層体13の外側に絶縁領域12が位置していた。
上記のレーザ光の照射による除去工程は、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置するとともに、図5(b)に示す平面視において、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aとセルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならないようにして行なわれた。
また、直列接続方向における第1の分離溝5aの形成側と反対側の端についても、透明絶縁基板1側から直列接続方向と直交する方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去し、幅11mmの絶縁領域12を形成した。
さらに、透明絶縁基板1側から直列接続方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、直列接続方向と直交する方向の両端の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4をそれぞれ短冊状に除去することによって、直列接続方向と直交する方向の両端において、直列接続方向に伸長する幅11mmの絶縁領域12を形成した。
次に、図6(h)に示すように、直列接続方向の一方の端部に位置する端部セル10aの裏面電極層4の表面上に銅箔に錫−銀−銅メッキをした直列接続方向に直交する方向に伸長するバスバー9を形成するとともに、直列接続方向の他方の端部の裏面電極層4の表面上にもバスバーを形成した。これにより、端部セル10aの透明電極層2の上方にバスバー9を位置させた。なお、バスバー9の配置工程は、図5(b)に示す平面視において、バスバー9が、端部セル10aの透明電極層2と少なくとも一部重なるようにして行なわれた。
その後、裏面電極層4の表面上にEVAシートを設置し、EVAシート上にPET/Al/PETの3層積層フィルムからなる保護フィルムを設置した後に、透明絶縁基板1と保護フィルムとの間に圧力を加えながら加熱することによって透明絶縁基板1とセルストリング11とをEVA中に封止して実施例2の薄膜太陽電池を作製した。
実施例2の薄膜太陽電池においては、図4に示すように、直列接続方向における端部セル10aの光電変換層3のさらに外側に積層体13が配置されていた。積層体13は、透明絶縁基板1に接して設けられた光電変換層3と、光電変換層3に接して設けられた裏面電極層4との積層体であり、端部セル10aの光電変換層3に接して配置されていた。また、セルストリング11を構成する端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aが光電変換層3で覆われていた。また、端部セル10aの裏面電極層4の直列接続方向端部4aの下方に、光電変換層3を介して、端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aと分離された透明電極層2bが形成されていた。
また、実施例2の薄膜太陽電池においては、図5(a)に示すように、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置していた。また、実施例2の薄膜太陽電池においては、図5(b)に示す平面視のように、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aと、セルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならず、また、バスバー9と、端部セル10aの透明電極層2とが、少なくとも一部重なっていた。
そして、ソーラシミュレータを用いてAM1.5の擬似太陽光を100mW/cm2のエネルギ密度で25℃のもとで照射することによって実施例2の薄膜太陽電池のI−V曲線を求め、そのI−V曲線から実施例2の薄膜太陽電池の出力(短絡電流(Isc)×開放電圧(Voc)×フィルファクタ(FF))を算出した。その結果、実施例2の薄膜太陽電池の出力は54Wであった。
<実施例3>
まず、図9(a)に示すように、SnO2からなる透明電極層2が形成された幅560mm×長さ925mmの矩形状の表面を有するガラス基板からなる透明絶縁基板1を用意した。
次に、透明絶縁基板1側からYAGレーザ光の基本波を直列接続方向と直交する方向に移動しながら照射することによって、図9(b)に示すように、透明電極層2を短冊状に除去して、1本当たり0.08mmの幅の第1の分離溝5を49本形成するとともに、直列接続方向の端部に0.08mmの幅の第1の分離溝5aを1本形成した。ここで、第1の分離溝5,5aは、セルストリングの形成領域のみ、隣り合う第1の分離溝5,5a間の距離が等間隔となるように形成した。そして、透明絶縁基板1について、純水により超音波洗浄を行なった。
次に、プラズマCVD法により、ボロンがドープされた水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなるp層、ノンドープの水素化アモルファスシリコン系半導体(a−Si:H)からなるi層およびリンがドープされた水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるn層ならびに水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるp層、水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるi層および水素化微結晶シリコン系半導体(μc−Si:H)からなるn層をこの順序で形成することによって、図9(c)に示すように、光電変換層3を積層した。
次に、透明絶縁基板1側から、YAGレーザ光の第2高調波を直列接続方向と直交する方向に移動しながら透明電極層2にダメージを与えない強度で照射することによって、光電変換層3の一部を短冊状に除去し、図9(d)に示すように、コンタクトライン6を形成した。
次に、ZnOからなる透明導電膜および銀からなる金属薄膜をスパッタリング法により順次積層することによって、図9(e)に示すように、裏面電極層4を形成した。
次に、透明絶縁基板1側からYAGレーザ光の第2高調波を透明電極層2にダメージを与えない強度で照射することによって、光電変換層3および裏面電極層4の一部を短冊状に除去し、図9(f)に示すように、第2の分離溝7を形成した。これにより、セル10および端部セル10aが直列接続方向に電気的に直列に接続されてなるセルストリング11が形成された。
次に、透明絶縁基板1側から直列接続方向と直交する方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、図9(g)に示すように、透明電極層2の直列接続方向の最端に位置する第1の分離溝5aの端部セル10a側とは反対側の端よりも外側の領域の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を透明電極層2を残さないようにして短冊状に除去した。これにより、第1の分離溝5aの外側に直列接続方向と直交する方向に伸長する幅0.08mmの積層体13を透明絶縁基板1上に形成するとともに、積層体13の外側に、直列接続方向と直交する方向に伸長する幅10.92mmの絶縁領域12を形成した。ここで、積層体13は端部セル10aと接しており、積層体13の外側に絶縁領域12が位置していた。
上記のレーザ光の照射による除去工程は、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置するとともに、図8(b)に示す平面視において、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aとセルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならないようにして行なわれた。
また、直列接続方向における第1の分離溝5aの形成側と反対側の端についても、透明絶縁基板1側から直列接続方向と直交する方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4を短冊状に除去し、幅11mmの絶縁領域12を形成した。
さらに、透明絶縁基板1側から直列接続方向にYAGレーザ光の基本波を移動しながら照射することによって、直列接続方向と直交する方向の両端の透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4をそれぞれ短冊状に除去することによって、直列接続方向と直交する方向の両端において、直列接続方向に伸長する幅11mmの絶縁領域12を形成した。
次に、図9(h)に示すように、直列接続方向の一方の端部に位置する端部セル10aの裏面電極層4の表面上に銅箔に錫−銀−銅メッキをした直列接続方向に直交する方向に伸長するバスバー9を形成するとともに、直列接続方向の他方の端部の裏面電極層4の表面上にもバスバーを形成した。これにより、端部セル10aの透明電極層2の上方にバスバー9を位置させた。なお、バスバー9の配置工程は、図8(b)に示す平面視において、バスバー9が、端部セル10aの透明電極層2と少なくとも一部重なるようにして行なわれた。
その後、裏面電極層4の表面上にEVAシートを設置し、EVAシート上にPET/Al/PETの3層積層フィルムからなる保護フィルムを設置した後に、透明絶縁基板1と保護フィルムとの間に圧力を加えながら加熱することによって透明絶縁基板1とセルストリング11とをEVA中に封止して実施例3の薄膜太陽電池を作製した。
実施例3の薄膜太陽電池においては、図7に示すように、直列接続方向における端部セル10aの光電変換層3のさらに外側に積層体13が配置されていた。積層体13は、透明絶縁基板1に接して設けられた光電変換層3と、光電変換層3に接して設けられた裏面電極層4との積層体からなり、端部セル10aの光電変換層3に接して配置されていた。また、セルストリング11を構成する端部セル10aの透明電極層2の直列接続方向端部2aが光電変換層3で覆われていた。また、端部セル10aの裏面電極層4の直列接続方向端部4aの下方には、透明電極層2が形成されていなかった。
また、実施例3の薄膜太陽電池においては、図8(a)に示すように、透明電極層2の直列接続方向端部2a上に光電変換層3が位置していた。また、実施例3の薄膜太陽電池においては、図8(b)に示す平面視のように、セルストリング11端部の裏面電極層4の直列接続方向端部4aと、セルストリング11端部の透明電極層2の直列接続方向端部2aとが重ならず、また、バスバー9と、端部セル10aの透明電極層2とが、少なくとも一部重なっていた。
そして、ソーラシミュレータを用いてAM1.5の擬似太陽光を100mW/cm2のエネルギ密度で25℃のもとで照射することによって実施例3の薄膜太陽電池のI−V曲線を求め、そのI−V曲線から実施例3の薄膜太陽電池の出力(短絡電流(Isc)×開放電圧(Voc)×フィルファクタ(FF))を算出した。その結果、実施例3の薄膜太陽電池の出力は54Wであった。
<比較例1>
端部セル10aの裏面電極層4の表面上に配置されたバスバー9の下方の透明電極層2の領域に分離溝5を設けたこと、およびYAGレーザ光の基本波の照射により端部セル10aの外側に位置する、透明電極層2、光電変換層3および裏面電極層4のすべてを短冊状に除去して幅11mmの絶縁領域12を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の薄膜太陽電池を作製した。すなわち、比較例1の薄膜太陽電池は、図10に示すような構成を有しており、端部セル10aに隣接するように絶縁領域12が配置されていた。
そして、ソーラシミュレータを用いてAM1.5の擬似太陽光を100mW/cm2のエネルギ密度で25℃のもとで照射することによって比較例1の薄膜太陽電池のI−V曲線を求め、そのI−V曲線から比較例1の薄膜太陽電池の出力(短絡電流(Isc)×開放電圧(Voc)×フィルファクタ(FF))を算出した。その結果、比較例1の薄膜太陽電池の出力は53.5Wであった。
<評価>
上記の結果から、実施例1〜3の薄膜太陽電池の出力は、比較例1の薄膜太陽電池の出力よりも向上することが確認された。これは、実施例1〜3の薄膜太陽電池においては、比較例1の薄膜太陽電池と比べて、YAGレーザ光の基本波の照射による透明電極層の端部セル10aへの付着を積層体13で防止することができるため、端部セル10aのバスバー9の下方の透明電極層2の領域に第1の分離溝5を設ける必要がなく、端部セル10aにおける発電領域を大きくすることができたためであると考えられる。
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。
本発明は、薄膜太陽電池および薄膜太陽電池の製造方法に利用することができる。
1 透明絶縁基板、2 透明電極層、2a 端部、3 光電変換層、4 裏面電極層、4a 端部、5,5a 第1の分離溝、6 コンタクトライン、7 第2の分離溝、7a 周縁溝、9 バスバー、10 セル、10a 端部セル、11 セルストリング、12 絶縁領域、13 積層体、15 破線、100 薄膜太陽電池、101 透光性絶縁基板、102 透明導電膜、103 光電変換層、104 裏面電極層、105 分離ライン、106 コンタクトライン、107 分離ライン、108 導電性テープ、109 バスバー、110 セル、111 セルストリング、112 絶縁領域、113 無効領域、114 レーザ光。

Claims (3)

  1. 透明絶縁基板上に透明電極層と光電変換層と裏面電極層とが積層されたセルを設け、
    複数の前記セルを直列に接続してセルストリングを構成し、
    該セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層上にバスバーが配置され、前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルは、前記セルストリングの直列接続方向端部の発電領域であり、
    前記透明電極層の直列接続方向端部上に光電変換層を有し、前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの光電変換層と前記透明電極層の直列接続方向端部上の光電変換層とが分離されている薄膜太陽電池であって、
    平面視において、
    前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層の直列接続方向端部と、前記透明電極層の直列接続方向端部とが重ならず、
    前記バスバーと、前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層とが、少なくとも一部重なる、薄膜太陽電池。
  2. 透明絶縁基板上に積層された透明電極層を分離する第1の分離溝を形成する工程と、
    前記第1の分離溝が形成された前記透明電極層上に光電変換層を積層する工程と、
    前記光電変換層を分離するコンタクトラインを形成する工程と、
    前記コンタクトラインが形成された前記光電変換層に裏面電極層を積層する工程と、
    前記光電変換層および前記裏面電極層を分離する第2の分離溝を形成することによって直列に接続された複数のセルを含むセルストリングを形成する工程と、
    前記透明絶縁基板の周縁に位置する、前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層をレーザ光の照射により除去する工程と、
    前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層上にバスバーを配置する工程と、を含み、
    前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルは、前記セルストリングの直列接続方向端部の発電領域であり、
    前記除去する工程は、前記透明電極層の直列接続方向端部上に前記光電変換層が位置するように行なわれ、
    前記配置する工程は、平面視において、前記バスバーが、前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層と少なくとも一部重なるようにして行なわれ、
    前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの光電変換層と前記透明電極層の直列接続方向端部上の光電変換層とを分離する工程をさらに含む、薄膜太陽電池の製造方法。
  3. 透明絶縁基板上に積層された透明電極層を分離する第1の分離溝を形成する工程と、
    前記第1の分離溝が形成された前記透明電極層上に光電変換層を積層する工程と、
    前記光電変換層を分離するコンタクトラインを形成する工程と、
    前記コンタクトラインが形成された前記光電変換層に裏面電極層を積層する工程と、
    前記光電変換層および前記裏面電極層を分離する第2の分離溝を形成することによって直列に接続された複数のセルを含むセルストリングを形成する工程と、
    前記透明絶縁基板の周縁に位置する、前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層をレーザ光の照射により除去する工程と、
    前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの裏面電極層上にバスバーを配置する工程と、を含み、
    前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルは、前記セルストリングの直列接続方向端部の発電領域であり、
    前記除去する工程は、前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層の直列接続方向端部上に前記光電変換層が位置するとともに、平面視において、前記裏面電極層の直列接続方向端部と前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層の直列接続方向端部とが重ならないように行なわれ、
    前記配置する工程は、平面視において、前記バスバーが、前記セルストリングを構成する直列接続方向端部のセルの透明電極層と少なくとも一部重なるようにして行なわれ、
    前記除去する工程においては、前記透明電極層の直列接続方向の最端に位置する第1の分離溝よりも外側に前記透明電極層を残さないようにして、前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層を除去する、薄膜太陽電池の製造方法。
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