JPH058872B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(イ) 産業上の利用分野 本発明は単一基板上への太陽電池の連続形成を
可能とした太陽電池の製造方法に関する。 (ロ) 従来の技術 一般に太陽電池は、米国特許第4281208号に開
示された如くガラス等を用いた透光性絶縁基板上
に透明電極、非晶質半導体を主体とする半導体光
活性層、裏面電極をこの順序に積層形成してなる
光起電力素子を通常複数個直列接続したものとし
て構成されるが、このような太陽電池は従来次の
ようにして製造されている。即ち透光性絶縁縁基
板としてのガラス板を帯状に形成し、このガラス
基板を単一の太陽電池に必要な長さに切断した
後、透明電極形成工程、透明電極パターニング工
程、半導体光活性層形成工程、半導体光活性層パ
ターニング工程、裏面電極形成工程、裏面パター
ニング工程を順次的に経て製造する、所謂バツチ
方式が採られていた。 しかしこの方式ではガラス基板の取扱いを容易
とするためのトレーを必要とする外、各工程毎に
精細な位置決めを行わねばならず、無駄時間が多
く製造能率が低いという問題があつた。 一方、前記透明電極としてスズ酸化物（SnO₂）
やインジニウムスズ酸化物（ITO）に代表される
透光性同電酸化物（TCO）を使用した場合、そ
の形成工程において前記絶縁基板を約400℃〜600
℃程度に加熱保持しなければならず、また非晶質
半導体を主体とする半導体光活性層の形成工程時
にも絶縁基板を約200℃〜350℃程度に加熱する必
要がある。従つて、各形成工程において絶縁基板
を例えば前記所定温度に保持するための熱源を必
要とし、斯る熱源において多大なエネルギを消費
することになる。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明製造方法の前述の如く従来の透光性絶縁
基板上に透明電極、半導体光活性層及び裏面電極
を順次積層形成してなる太陽電池を製造する方法
において、無駄時間が多く製造能率が低いという
問題点と、透明電極及び半導体光活性層の各形成
工程において絶縁基板を所定温度に保持するため
に多大なエネルギを消費する点とを同時に解決し
ようとするものである。 (ニ) 問題点を解決するためための手段 本発明は前記問題点を解決すべく、帯状の透光
性絶縁基板を製造してこれを長手方向に移動しつ
つその一面に透光性導電酸化物の透明電極、非晶
質半導体を主体とする半導体光活性層、及び裏面
電極を夫々順次積層形成する各工程と、裏面電極
形成後、前記絶縁基板を太陽電池毎に切断する工
程と、を含み、前記透明電極及び半導体光活性層
の各形成工程における前記絶基板を所定温度に保
持する主熱源として、該絶縁基板の製造潜熱を利
用したことを特徴とする。 (ホ) 作用 前述の如く、透光性絶縁基板から裏面電極に至
るまで帯状に連続して形成され、その後各太陽電
池毎に絶縁基盤が切断されることによつて、製造
能率の向上が図れ、また絶縁基板から一貫して製
造することによつて、この絶縁基板の製造潜熱を
次工程の透明電極及び半導体活性層の形成時の主
熱源として有効利用することができる。 (ヘ) 実施例 以下本発明をその実施状態を示す図面に基づき
具体的に説明する。第１図は本発明方法の実施設
備を示す模式縦断面図、第２図イ〜ヘは各製造工
程を示す模式的断面図であり、図中１１はガラス
製造のための熔解窯、１２はガラス基板製造のた
めの溶融金属窯、１３は徐冷窯を示している。ガ
ラス原料を溶解窯１１に投入して1500℃前後に加
熱溶解し、清澄した後、これを軟化状態で連続的
に溶融状態のガラス原料１２ａを収容した溶融金
属窯１２上に送出し、ここで上、下面を平滑化さ
れ、帯状のガラス基板１として徐冷窯１３に導入
され所定温度まで徐冷したあと洗滌装置１４に送
出されていく。 洗滌装置１４は槽内が前、後に２分割され、入
口側の溝１４ａには洗滌液が満たされ、また出口
側の槽１４ｂには洗滌液が満たされ、また出口側
の槽１４ｂ内では超音波を照射するように構成さ
れており、第２図イに示す如きガラス基板１は先
ず洗滌液にて洗滌された後、槽１４ｂを通過する
過程で超音波により乾燥せしめられ、熱CVD
（Chemical Vapor Deposition）装置へ導入され
る。熱CVD装置１５はガラス基板１の通過域上
方に補助ヒータ１５ａが、また下方にノズル１５
ｂが配設され、このノズル１５ｂは原料ガスであ
るSuCl₄、Sn（CH₃）₄等の比較的低温で分解し易
く、且つ蒸気圧の高いガスを収容した図示しない
ボンベに連結されており、このような熱CVD装
置１５内を通過する過程で、第２図ロに示す如く
SnO₂製の透明電極２がガラス基板１の下面全域
に形成される。即ち、ガラス基板１は、該基板１
の製造時に加えられその後の徐冷により前記原料
ガスを分解するに好適に所定温度にまで到達した
製造潜熱を主熱源とし、前記補助ヒータ１５ａを
従熱源として約400℃〜600℃の所定温度に保持さ
れており、この状態でノズル１５ｂからSnCl₄、
Sn（CH₃）₄等の原料ガスが当該ガラス基板１の下
面に吹き付けられることによつて、該基板１の下
面全域に亘つてSnO₂製の透明電極２が形成され
る。 透明電極２を形成されたガラス基板１は次にレ
ーザ発生器１６上を通過する過程で透明電極２の
みが各光起電極素子Ａ，Ｂ……を構成する部分毎
に長手方向に一定間隔でレーザスクライブされ、
第２図ハに示す如く分割される。 分割された透明電極２を有するガラス基板１は
次いでペン先状ノズル１７ａ，１７ａ上を通過す
る過程でペン描画法によつて各透明電極２におけ
る長手方向と直交する方向の一側縁近傍に沿つて
導電体ペースト、絶縁体ペーストを条状に付着せ
しめられ、次いでガラス基板１の通過域の上下に
夫々ヒータ１８ａ，１８ｂを備えた焼成炉１８を
通過す過程で焼成され、これによつて第２図ニに
示す如く、導電体３、絶縁体４が相隣接した状態
で所要高さの条状に形成される。 導電体３、絶縁対４を形成されたガラス基板１
は次いで洗滌装置１９に導入される。洗滌装置１
９は内部が前、後に２分されており、入口側の槽
１９ａにはフロン液が満たされ、また出口側の槽
１９ｂには図示しないヒータが設けられており、
ここを通過するガラス基板１はフロン液中を通過
する過程で、レーザスクライブに際して飛散した
SnO₂粉、焼成炉１８内で付着した不純物を除去
され、槽１９ｂを通過する過程で乾燥せしめら
れ、次いで、ｐ型、ｉ型、ｎ型の各非晶質半導体
からなる半導体光活槽５、裏面電極６を形成すべ
く、各形成質２２，２４，２６及び裏面電極形成
室２８を含む半導体光活性槽及び裏面電極形成装
置２０に通される。 斯る半導体光活性層及び裏面電極形成装置２０
は入側端に取込室２１を備え、以下順次、これに
連ねてｐ型非晶質半導体層の形成室２２、中間室
２３、ｉ型非晶質半導体層の形成室２４、中間室
２５、ｎ型非晶質半導体層の形成室２６、中間室
２７、裏面電極の形成室２８、取出室２９を一例
に連設配置して構成されている。 取込室２１、中間室２３，２５，２７は構造的
にはいずれも略同様であつて、底壁に図示しない
真空ポンプに連らなる排気孔２１ａ，２３ａ，２
５ａ，２７ａを備えると共に、夫々の内部にはガ
ラス基板１の通過域の上、下に臨ませて補助ヒー
タ２１ｂ，２１ｃ，２３ｂ，２３ｃ，２５ｂ，２
５ｃ，２７ｂ，２７ｃを備えており、真空ポンプ
によつて常時夫々所定の真空度に設定維持しつつ
通過するガラス基板１を該基板１の製造潜熱を主
熱源とし、上記補助ヒートを従熱源として所要の
温度に加熱保温するようになつている。 取込室２１、取出室２９は、各形成室２２，２
４，２６，２８内のへの外気の侵入を制御するた
めものであり、また中間室２３，２５，２７は
夫々そのガラス基板１の移動方向上流側に位置す
る形成室２２，２４，２６，２８の原料ガス等が
相臨する他の形成室へ侵入するのを遮断するため
のものである。 一方形成質２２，２４，２６の構造は夫々底壁
に図示しない真空ポンプに連なる排気口２２ａ，
２４ａ，２６ａを備えると共にはガラス基板１の
通過域の上、下に臨ませて補助ヒータ２２ｂ，２
２ｃ，２４ｂ，２４ｃ，２６ｂ，２６ｃ及び上、
下電極２２ｄ，２２ｅ，２４ｄ，２４ｅ，２６
ｄ，２６ｅが夫々配設され、更に底壁にはガスボ
ンベ２２ｆ，２４ｆ，２６ｆに連なる原料ガスの
供給管が接続されている。透明電極２上に導電体
３、絶縁体４を形成したガラス基板１はその製造
潜熱を主熱源とし、上記した各形成質２２，２
４，２６を通る過程で上、下の補助ヒータ２２
ｂ，２２ｃ等にて約200℃〜400℃の所定温度に保
持されると共に上、下の電極２２ｄ，２２ｅ間の
グロー放電により原料ガスの分解によりｐ型の非
晶半導体層、ｉ型非晶質半導体層、ｎ型非晶質半
導体層が順次的に積層され、第２図ホ示す如く半
導体光活性層５が形成される。 裏面電極形成室２８はガラス基板１の移動域上
方に補助ヒータ28bを備え、また下方には電極２
８ｃ上にAl金属ターゲツト２８ｄが配設されて
おり、ここを通過する間にガラス基板１の非晶質
半導体層５表面に第２図ヘに示す如くスパツタリ
ングにてAl製の裏面電極６が形成される。 そして取出室２９を出たガラス基板１はレーザ
発生器３０上を移動する過程で、前述した導電体
３、絶縁体４の頂部に積層形成された裏面電極
６、半導体光活性層５がレーザクライブされ、第
２図ト，チに示す如く、導電体３、絶縁体４上の
半導体活性層５、裏面電極６を蒸着せしめて分断
すると共に、この分断された電極の縁部を溶融状
態で夫々導電体３絶縁体４表面に溶接固化せしめ
る。 これによつて相隣する光起電力素子における半
導体光活性層５、裏面電極６は夫々導電体３、絶
縁体４上にて相互に分断され、且つ一方の光起電
力素子の裏面電極６は他方の光起電力素子におけ
る導電体３を介して透明電極２と電気的に接続せ
しめられて、各光起電力素子が直列接続された太
陽電池が構成され、カツタ３１下が通過する過程
で、各太陽電池毎に分離される。前述したｐ、
ｉ、ｎ型の非晶質半導体層の形成条件についてそ
の一例を示すと表１に示すとおりである。

【表】

【表】 而して上述した如き本発明方法にあつては、ガ
ラス基板１上に連続的に太陽電池を形成してゆく
ため、ガラス基盤１を太陽電池毎に個別に分割し
た状態で取扱う場合に比較して大幅な工程の省略
が図れ設備も簡略化されて安価となり、全体の自
動化も図れて製造コストの大幅な低減が図れ、ま
た生産性も高まる。 しかもCVD法によつて半導体光活性層５を形
成する場合、各形成質においてプラズマを連続的
に発生させておくことが可能となつて放電制御が
容易となり、また各膜質の均一化が図れ、生産歩
留りも向上する。更に半導体光活性層５はこの上
に裏面電極６を形成した後でこれを分割するた
め、レーザスクライブに際しての膜損傷が防止さ
れ、光電変換効率の低下を抑制出来る外、太陽電
池を構成する個々の光起電力素子の個数を任意に
設定できる。 なお、上述の実施例においては、半導体光活性
層として非晶質シリコン系半導体光活性層５を形
成する場合につき説明したが何らこれに限るもの
ではなく微結晶半導体層を含むものであつてもよ
い。また上述の実施例ではガラス基板１上に複数
個の光起電力素子を直列接続してなる太陽電池を
一列に形成する場合につき説明したが、複数列並
列形成する構成としてよい。 更に複数の光起電力素子を連続的に直列接続し
た状態で形成する代りに所定数の光起電力素子毎
にガラス基板１上に若干の間隙を形成して、切断
しろを形成するようにしてもよい。 尚、米国特許第3880633号には太陽電池をガラ
ス原料から製造する方法が提案されているが、こ
の方法は、透明電極、半導体層の形成を帯状のガ
ラス基板上において連続的に行うようにしてある
ため、この間での製造能率は高いが、その後はガ
ラス基板を各太陽電池毎に切断して扱うため、全
体として若干の能率向上は認めれられるものの十
分な製造能率が得られてはいない。 また、斯る米国特許にはガラス基板の製造潜熱
を透明電極及び半導体光活性層の各形成工程にお
ける主熱源として利用する開示はなく本質的に本
発明と異なるものである。 (ト) 発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如
く、透光性絶縁基板はこの上に透明電極、半導体
光活性層、裏面電極を積層し終えた後に各太陽電
池毎に切断するようにしてあるから、製造工程の
殆どを連続した帯状物として扱うことが可能とな
つて、各工程での位置決めが容易となり、また連
続的に製造が可能となつて、無駄時間がなく、製
造能率が飛躍的に向上する。また、絶縁基板から
一貫して製造することによつて、この絶縁基板の
製造潜熱を次工程の透明電極及び半導体光活性層
の形成時の主熱源として有効利用することができ
るので、前記各形成工程において絶縁基板を所定
温度に保持するための多大なエネルギ消費を極め
て低減せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法の実施設備を示す模式
的縦断面図、第２図イ〜チは本発明製造方法の各
工程を示す模式的断面図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、５……半
導体光活性層、６……裏面電極、１１……溶解
窯、１２……溶解金属窯、１５……熱CVD装置、
１６……レーザ発生器、２０……半導体光活性層
及び裏面電極形成装置、３０……レーザ発生器、
３１……カツタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性絶縁基板上に透明電極、半導体光活性
   層及び裏面電極を順次積層形成してなる太陽電池
   を製造する方法において、帯状の透光性絶縁基板
   を製造してこれを長手方向に移動しつつその一面
   に透光性導電酸化物の透明電極、非晶質半導体を
   主体とする半導体光活性層、及び裏面電極を夫々
   順次積層形成する各工程と、裏面電極形成後、前
   記絶縁基板を太陽電池毎に切断する工程と、を含
   み、前記透明電極及び半導体光活性層の各形成工
   程における前記絶縁基板を所定温度に保持する主
   熱源として、該絶縁基板の製造潜熱を利用したこ
   とを特徴とする太陽電池の製造方法。