JPH0856004A - 太陽電池モジュール - Google Patents
太陽電池モジュールInfo
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- JPH0856004A JPH0856004A JP6189478A JP18947894A JPH0856004A JP H0856004 A JPH0856004 A JP H0856004A JP 6189478 A JP6189478 A JP 6189478A JP 18947894 A JP18947894 A JP 18947894A JP H0856004 A JPH0856004 A JP H0856004A
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- thin film
- back electrode
- solar cell
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- transparent conductive
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 透明基板上に透明導電膜、非晶質シリコン
層、裏面電極の順に構成された太陽電池において、裏面
電極に昇華性の高い薄膜と、Ａｇとの積層薄膜からなる
裏面電極をもつ構成において、高エネルギ−密度を有し
たレ−ザ−光の照射によってパタ−ニング加工すること
により構成された太陽電池モジュ−ル。 【効果】 本発明により、高効率太陽電池モジュ−ル
を再現良くかつ高速に製造するのに有効なパタ−ニング
方法であるレ−ザ−スクライブ方式の操作範囲を広げる
ことにより、再現良く高効率の太陽電池モジュ−ルの製
造が行えるようになる。
層、裏面電極の順に構成された太陽電池において、裏面
電極に昇華性の高い薄膜と、Ａｇとの積層薄膜からなる
裏面電極をもつ構成において、高エネルギ−密度を有し
たレ−ザ−光の照射によってパタ−ニング加工すること
により構成された太陽電池モジュ−ル。 【効果】 本発明により、高効率太陽電池モジュ−ル
を再現良くかつ高速に製造するのに有効なパタ−ニング
方法であるレ−ザ−スクライブ方式の操作範囲を広げる
ことにより、再現良く高効率の太陽電池モジュ−ルの製
造が行えるようになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池モジュールの
製造に関する。さらに詳しくは、パターニング加工を容
易ならしめる昇華性裏面電極を形成することにより、パ
ターニング加工の適用性を広げるとともに、パターニン
グの高速化を図ることを目的とした太陽電池モジュール
の製造に関する。
製造に関する。さらに詳しくは、パターニング加工を容
易ならしめる昇華性裏面電極を形成することにより、パ
ターニング加工の適用性を広げるとともに、パターニン
グの高速化を図ることを目的とした太陽電池モジュール
の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】非晶質シリコンの光電変換特性を利用し
た非晶質シリコン太陽電池は、発電に必要な非晶質シリ
コン層の厚みが１μｍ以下と極めて薄く、また非晶質シ
リコン層を挟む２層の電極も夫々１μｍ以下である上、
基板として安価なガラスを用いることにより原料コスト
の占める割合が小さく、量産効果により大幅なコストダ
ウンが期待される。また、プラズマを利用した化学気相
蒸着法やスパッタリング等を利用した膜形成方法によっ
て形成されるため、大面積の基板上に形成することも容
易である。さらに、基板材料の選択により、自由な形状
を持つ太陽電池モジュールを形成することもできる。し
かして、地球環境問題が大きな関心を集める中で、安価
なガラス基板を用いた非晶質シリコン太陽電池モジュー
ルは低コストでの量産が可能であることから、大電力用
途へ需要が期待されている。
た非晶質シリコン太陽電池は、発電に必要な非晶質シリ
コン層の厚みが１μｍ以下と極めて薄く、また非晶質シ
リコン層を挟む２層の電極も夫々１μｍ以下である上、
基板として安価なガラスを用いることにより原料コスト
の占める割合が小さく、量産効果により大幅なコストダ
ウンが期待される。また、プラズマを利用した化学気相
蒸着法やスパッタリング等を利用した膜形成方法によっ
て形成されるため、大面積の基板上に形成することも容
易である。さらに、基板材料の選択により、自由な形状
を持つ太陽電池モジュールを形成することもできる。し
かして、地球環境問題が大きな関心を集める中で、安価
なガラス基板を用いた非晶質シリコン太陽電池モジュー
ルは低コストでの量産が可能であることから、大電力用
途へ需要が期待されている。
【０００３】ガラス基板を用いた非晶質シリコン太陽電
池のモジュールは、ガラス基板上に形成した透明導電
膜、非晶質シリコン層、裏面電極の３層からなる構成が
通常の構成方法である。しかしながら、ガラス基板の面
積が大きくなるにつれて、透明導電膜の導電性の低さが
問題となり、透明導電膜中に流れる電流の損失が無視で
きなくなってしまう。そこで、この問題に対処するため
に、透明導電膜、非晶質シリコン層、裏面電極の３層が
直列に接続するようにパターニング形成する手法が通常
取られている。この方法は図１に示すように、透明導電
膜21〜24、非晶質シリコン層31〜34および裏面電極41〜
44の各層に溝を形成することにより成される。
池のモジュールは、ガラス基板上に形成した透明導電
膜、非晶質シリコン層、裏面電極の３層からなる構成が
通常の構成方法である。しかしながら、ガラス基板の面
積が大きくなるにつれて、透明導電膜の導電性の低さが
問題となり、透明導電膜中に流れる電流の損失が無視で
きなくなってしまう。そこで、この問題に対処するため
に、透明導電膜、非晶質シリコン層、裏面電極の３層が
直列に接続するようにパターニング形成する手法が通常
取られている。この方法は図１に示すように、透明導電
膜21〜24、非晶質シリコン層31〜34および裏面電極41〜
44の各層に溝を形成することにより成される。
【０００４】これらのパターニングには、マスク蒸着や
スクリーン印刷とエッチング除去を組み合わせた方法
や、高密度レーザー照射による加工等の手法が取られて
きた。しかしながら、マスク蒸着法は、ユニットセル分
割のために要するパターニング幅が大きくなるために、
発電面積が縮小し、結果的に発生電流の低下を招いてし
まう。
スクリーン印刷とエッチング除去を組み合わせた方法
や、高密度レーザー照射による加工等の手法が取られて
きた。しかしながら、マスク蒸着法は、ユニットセル分
割のために要するパターニング幅が大きくなるために、
発電面積が縮小し、結果的に発生電流の低下を招いてし
まう。
【０００５】またスクリーン印刷による方法では、同じ
く発電面積が縮小する上、エッチング工程等が加わるた
めに工程が多くなってしまうという欠点がある。そこ
で、高密度エネルギーレーザーの連続照射によるパター
ニング加工方法が提案され、太陽電池製造のために開発
されてきた。
く発電面積が縮小する上、エッチング工程等が加わるた
めに工程が多くなってしまうという欠点がある。そこ
で、高密度エネルギーレーザーの連続照射によるパター
ニング加工方法が提案され、太陽電池製造のために開発
されてきた。
【０００６】太陽電池の製造において、ガラス基板の上
に、まず透明導電膜を形成し、集光レンズ等により高エ
ネルギー密度状態に加工したパルスレーザー光を連続的
に照射することにより、基板上の透明導電膜を幾つかの
ユニットに分割形成する。この工程を、透明導電膜のパ
ターニングと称する。
に、まず透明導電膜を形成し、集光レンズ等により高エ
ネルギー密度状態に加工したパルスレーザー光を連続的
に照射することにより、基板上の透明導電膜を幾つかの
ユニットに分割形成する。この工程を、透明導電膜のパ
ターニングと称する。
【０００７】さらに非晶質シリコン層を形成し、再び集
光レンズ等により高エネルギー密度状態に加工したパル
スレーザー光を、透明導電膜のパターニング工程の際に
形成した溝に沿って照射することにより、非晶質シリコ
ン層の選択的な除去を行う。この工程は、非晶質シリコ
ン層のパターニングと称する。
光レンズ等により高エネルギー密度状態に加工したパル
スレーザー光を、透明導電膜のパターニング工程の際に
形成した溝に沿って照射することにより、非晶質シリコ
ン層の選択的な除去を行う。この工程は、非晶質シリコ
ン層のパターニングと称する。
【０００８】続いて、裏面電極を形成する。形成された
裏面電極により、非晶質シリコン層上に形成された溝を
介して裏面電極と透明導電膜が接触し、電気的な導通状
態を形成する。続いて、同じく高エネルギー密度状態に
加工したパルスレーザー光を照射することによって裏面
電極の選択切断を実行する。このことにより全てのパタ
ーニングを完結させ、隣接のユニットセル同士が電流が
一方向にのみ流れる状態を形成させることによって、所
望の太陽電池モジュールを完成するに至るのである。
裏面電極により、非晶質シリコン層上に形成された溝を
介して裏面電極と透明導電膜が接触し、電気的な導通状
態を形成する。続いて、同じく高エネルギー密度状態に
加工したパルスレーザー光を照射することによって裏面
電極の選択切断を実行する。このことにより全てのパタ
ーニングを完結させ、隣接のユニットセル同士が電流が
一方向にのみ流れる状態を形成させることによって、所
望の太陽電池モジュールを完成するに至るのである。
【０００９】このように、裏面電極のパターニングを含
めて全てのパターニング工程を高密度パルスレーザー光
の連続照射により行うことにより、太陽電池モジュール
を高速に製造することができる。しかしながら、裏面電
極のパルスレーザー光の連続照射によるパターニングに
よって太陽電池モジュールの製造を再現良く行うことは
従来困難とされてきた。その理由は、高エネルギー密度
を有したパルスレーザー光が薄膜にレーザーが照射され
ることによって生じる物理現象のメカニズムが充分解明
されていなかったために、裏面電極の良好なパターニン
グを行わせるための方法が見出せなかったためである。
めて全てのパターニング工程を高密度パルスレーザー光
の連続照射により行うことにより、太陽電池モジュール
を高速に製造することができる。しかしながら、裏面電
極のパルスレーザー光の連続照射によるパターニングに
よって太陽電池モジュールの製造を再現良く行うことは
従来困難とされてきた。その理由は、高エネルギー密度
を有したパルスレーザー光が薄膜にレーザーが照射され
ることによって生じる物理現象のメカニズムが充分解明
されていなかったために、裏面電極の良好なパターニン
グを行わせるための方法が見出せなかったためである。
【００１０】レーザーによる裏面電極のパターニング加
工においては、下地層となる透明導電膜に損傷を与えず
に、レーザー照射面において少なくとも裏面電極を除去
することが必要となる。この場合において照射されるパ
ルスレーザー光はわずか数十ｎｓの寿命をもち、かつ集
光レンズ通過後焦点付近において１×１０7 Ｊ／cm2以
上のエネルギー量を持つ。この結果照射面上の薄膜に急
激な温度上昇をもたらす。この温度上昇が極めて急速
で、沸点もしくは昇華点を越えるような状態に至ると固
体薄膜の内面において沸騰によく似た状態が生じ、分子
及びクラスター状物質の瞬時的な飛散現象が生じる。こ
れが、レーザーアブレーションと言われる現象であり、
照射面における薄膜の除去がこの現象を有効に利用する
ことによって成されるのである。
工においては、下地層となる透明導電膜に損傷を与えず
に、レーザー照射面において少なくとも裏面電極を除去
することが必要となる。この場合において照射されるパ
ルスレーザー光はわずか数十ｎｓの寿命をもち、かつ集
光レンズ通過後焦点付近において１×１０7 Ｊ／cm2以
上のエネルギー量を持つ。この結果照射面上の薄膜に急
激な温度上昇をもたらす。この温度上昇が極めて急速
で、沸点もしくは昇華点を越えるような状態に至ると固
体薄膜の内面において沸騰によく似た状態が生じ、分子
及びクラスター状物質の瞬時的な飛散現象が生じる。こ
れが、レーザーアブレーションと言われる現象であり、
照射面における薄膜の除去がこの現象を有効に利用する
ことによって成されるのである。
【００１１】しかしながら、照射レーザー光のエネルギ
ー強度が弱すぎる場合には、レーザーアブレーションに
よる裏面電極の除去が不完全のために、裏面電極が残存
することになる。このような場合には、切断されるべき
隣接セル間の電気的導通性は高いままに維持され、電気
的な短絡状態にあることになる。このようにセル間が電
気的な短絡状態にあると、太陽電池の並列抵抗の低下と
なり、開放端電圧の低下及び曲線因子の低下を生じさせ
てしまい、高効率の太陽電池モジュールを製造すること
が出来なくなってしまう。
ー強度が弱すぎる場合には、レーザーアブレーションに
よる裏面電極の除去が不完全のために、裏面電極が残存
することになる。このような場合には、切断されるべき
隣接セル間の電気的導通性は高いままに維持され、電気
的な短絡状態にあることになる。このようにセル間が電
気的な短絡状態にあると、太陽電池の並列抵抗の低下と
なり、開放端電圧の低下及び曲線因子の低下を生じさせ
てしまい、高効率の太陽電池モジュールを製造すること
が出来なくなってしまう。
【００１２】一方、逆に、照射レーザー光のエネルギー
が強すぎる場合には、下地層となる透明導電膜にまで損
傷等の影響を及ぼし、さらには切断にまで到ることにな
ってしまう。このようにして形成された太陽電池モジュ
ールは、損傷を受けた透明導電膜の部分において電流の
流れを阻害する直列抵抗となり、短絡光電流の低下及び
曲線因子の低下を招いてしまう。
が強すぎる場合には、下地層となる透明導電膜にまで損
傷等の影響を及ぼし、さらには切断にまで到ることにな
ってしまう。このようにして形成された太陽電池モジュ
ールは、損傷を受けた透明導電膜の部分において電流の
流れを阻害する直列抵抗となり、短絡光電流の低下及び
曲線因子の低下を招いてしまう。
【００１３】さらに事態を複雑にしているのは、このよ
うなパターニング加工における不充分な分離形成は、照
射されるレーザーエネルギーの強弱によってのみ発生す
るものでは無く、照射される積層薄膜の構造及び物性に
よっても左右されるということである。たとえば、中間
に位置する非晶質シリコン層が、レーザー照射により急
激な温度上昇を伴う結果、結晶化することによってその
抵抗率を著しく低下させてしまい、電気的な短絡状態を
発生させてしまう。これは、レーザーアブレーションに
よる薄膜の除去がレーザー照射面に渡って一様に行われ
ないため、結晶化し導通性を持つに至った残存シリコン
層が電気的な短絡状態を生じさせるためであると考えら
れる。
うなパターニング加工における不充分な分離形成は、照
射されるレーザーエネルギーの強弱によってのみ発生す
るものでは無く、照射される積層薄膜の構造及び物性に
よっても左右されるということである。たとえば、中間
に位置する非晶質シリコン層が、レーザー照射により急
激な温度上昇を伴う結果、結晶化することによってその
抵抗率を著しく低下させてしまい、電気的な短絡状態を
発生させてしまう。これは、レーザーアブレーションに
よる薄膜の除去がレーザー照射面に渡って一様に行われ
ないため、結晶化し導通性を持つに至った残存シリコン
層が電気的な短絡状態を生じさせるためであると考えら
れる。
【００１４】シリコンは融点が１４２０℃であり、沸点
は３１７０℃とである。一方、太陽電池の裏面電極とし
て一般に用いられているＡｌは、融点が６７０℃と低
く、沸点は２４６０℃となっている。このような特性を
もつＡｌを裏面電極として用い、パルスレーザーによる
パターニング加工を試みる場合、我々の見いだしたとこ
ろによると、おそらく、Ａｌは沸点が高くかつ融点が低
いために、パルスレーザーの照射により溶融し易い。溶
融したＡｌは、シリコン層に溶け込んで導電性の高い合
金を形成するに到り、この部分において電気的短絡状態
を生じせしめる至ると考えられる。
は３１７０℃とである。一方、太陽電池の裏面電極とし
て一般に用いられているＡｌは、融点が６７０℃と低
く、沸点は２４６０℃となっている。このような特性を
もつＡｌを裏面電極として用い、パルスレーザーによる
パターニング加工を試みる場合、我々の見いだしたとこ
ろによると、おそらく、Ａｌは沸点が高くかつ融点が低
いために、パルスレーザーの照射により溶融し易い。溶
融したＡｌは、シリコン層に溶け込んで導電性の高い合
金を形成するに到り、この部分において電気的短絡状態
を生じせしめる至ると考えられる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる裏面
電極のレーザー照射によるパターニングにおけるレーザ
ーアブレーション現象を有効に生じさせることにより、
良好な選択切断行わせることを目的とし、かつパターニ
ング操作を再現良く行わせることを可能にすることを目
的とするものである。即ち、本発明者は、太陽電池モジ
ュールの製造の安定化を図りかつ高速化を達成するため
の方法を提供するものである。
電極のレーザー照射によるパターニングにおけるレーザ
ーアブレーション現象を有効に生じさせることにより、
良好な選択切断行わせることを目的とし、かつパターニ
ング操作を再現良く行わせることを可能にすることを目
的とするものである。即ち、本発明者は、太陽電池モジ
ュールの製造の安定化を図りかつ高速化を達成するため
の方法を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、透
明絶縁基板上に形成された、透明導電膜、非晶質シリコ
ン層、裏面電極からなる太陽電池モジュールの裏面電極
のパターニングをレーザー光により行うことにより製造
される太陽電池モジュールにおいて、該裏面電極が昇華
性薄膜とＡｇ薄膜の積層から成ることを特徴とする太陽
電池モジュールであり、さらには、ここで昇華性薄膜が
ＺｎＯ，ＳｎＯ2 ，ＩＴＯ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｎの内
の１つあるいは複数の組み合わせの中から選ばれた薄膜
である太陽電池モジュールである。
明絶縁基板上に形成された、透明導電膜、非晶質シリコ
ン層、裏面電極からなる太陽電池モジュールの裏面電極
のパターニングをレーザー光により行うことにより製造
される太陽電池モジュールにおいて、該裏面電極が昇華
性薄膜とＡｇ薄膜の積層から成ることを特徴とする太陽
電池モジュールであり、さらには、ここで昇華性薄膜が
ＺｎＯ，ＳｎＯ2 ，ＩＴＯ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｎの内
の１つあるいは複数の組み合わせの中から選ばれた薄膜
である太陽電池モジュールである。
【００１７】透明絶縁基板上に形成された、透明導電
膜、非晶質シリコン層、裏面電極からなる太陽電池モジ
ュールの裏面電極のパターニングをレーザー光により行
うことにより製造される太陽電池モジュールにおいて、
該裏面電極が昇華性薄膜とＡｇ薄膜の積層から成ること
を特徴とする太陽電池モジュールであって、昇華性薄膜
がＺｎＯ，ＳｎＯ2 ，ＩＴＯ、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｎの内の
１つあるいは複数の組み合わせの中から選ばれた薄膜で
あることを特徴とする太陽電池モジュールに関するもの
である。
膜、非晶質シリコン層、裏面電極からなる太陽電池モジ
ュールの裏面電極のパターニングをレーザー光により行
うことにより製造される太陽電池モジュールにおいて、
該裏面電極が昇華性薄膜とＡｇ薄膜の積層から成ること
を特徴とする太陽電池モジュールであって、昇華性薄膜
がＺｎＯ，ＳｎＯ2 ，ＩＴＯ、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｎの内の
１つあるいは複数の組み合わせの中から選ばれた薄膜で
あることを特徴とする太陽電池モジュールに関するもの
である。
【００１８】本発明における昇華性薄膜とは、常圧下に
おいて２０００℃以下の昇華点をもつか３０００℃以下
の沸点を持つと同時に沸点と融点の温度差が１０００℃
以下であるものを言う。本発明で規定する昇華性透明導
電薄膜に該当する、酸化インジウムと酸化錫の化合物で
ある酸化インジウム錫化合物（ＩＴＯ）、あるいは酸化
亜鉛（ＺｎＯ）あるいは酸化錫（ＳｎＯ2 ）は、２００
０℃以下の昇華点を有する。ちなみにこれらの膜の昇華
点はＩＴＯが１５００℃〜１６００℃、ＺｎＯは１７２
０℃、ＳｎＯ2 は１８５０℃の昇華点を有する。
おいて２０００℃以下の昇華点をもつか３０００℃以下
の沸点を持つと同時に沸点と融点の温度差が１０００℃
以下であるものを言う。本発明で規定する昇華性透明導
電薄膜に該当する、酸化インジウムと酸化錫の化合物で
ある酸化インジウム錫化合物（ＩＴＯ）、あるいは酸化
亜鉛（ＺｎＯ）あるいは酸化錫（ＳｎＯ2 ）は、２００
０℃以下の昇華点を有する。ちなみにこれらの膜の昇華
点はＩＴＯが１５００℃〜１６００℃、ＺｎＯは１７２
０℃、ＳｎＯ2 は１８５０℃の昇華点を有する。
【００１９】一方Ｃｒの沸点は２９４５℃であるのに対
し融点は２１３０℃であり、Ｍｎの沸点は２３３５℃で
あるのに対し融点は１５１７℃である。また、Ｚｎの沸
点は１１８０℃であるのに対し、融点は６９３℃であ
る。これらの、昇華性薄膜は、高エネルギー密度を持つ
レーザー光を照射することにより、容易に揮発あるいは
飛散し、表面から除去することができる。
し融点は２１３０℃であり、Ｍｎの沸点は２３３５℃で
あるのに対し融点は１５１７℃である。また、Ｚｎの沸
点は１１８０℃であるのに対し、融点は６９３℃であ
る。これらの、昇華性薄膜は、高エネルギー密度を持つ
レーザー光を照射することにより、容易に揮発あるいは
飛散し、表面から除去することができる。
【００２０】この時用いる高エネルギー密度を有するレ
ーザー光を得るために、Ｑスイッチ操作によりパルス状
に発振させ、極めて短い時間ではあるが高い瞬時出力を
持つパルスレーザー光を発生させる。用いるレーザーの
波長は３００ｎｍから２０００ｎｍまでの範囲にあるも
のが好ましく、Ｑスイッチ周波数は１００Ｈｚから２０
ｋＨｚまでの範囲のものを用いることが好ましい。１パ
ルス当たりの寿命は数十ｎ秒のオーダーである。さら
に、この高エネルギーレーザー光を対物レンズを用いて
集光することにより、１×１０7 J/cm2 以上の高エネル
ギー密度を有するパルスレーザー光を得ることができ、
薄膜表面に照射することができる。
ーザー光を得るために、Ｑスイッチ操作によりパルス状
に発振させ、極めて短い時間ではあるが高い瞬時出力を
持つパルスレーザー光を発生させる。用いるレーザーの
波長は３００ｎｍから２０００ｎｍまでの範囲にあるも
のが好ましく、Ｑスイッチ周波数は１００Ｈｚから２０
ｋＨｚまでの範囲のものを用いることが好ましい。１パ
ルス当たりの寿命は数十ｎ秒のオーダーである。さら
に、この高エネルギーレーザー光を対物レンズを用いて
集光することにより、１×１０7 J/cm2 以上の高エネル
ギー密度を有するパルスレーザー光を得ることができ、
薄膜表面に照射することができる。
【００２１】その結果、上述の酸化物薄膜は昇華性であ
るため、高エネルギー密度を有したパルスレーザー光の
照射により、急激な温度上昇を生じ、その結果気化もし
くはクラスター状になって飛散することになる。このよ
うに昇華性薄膜が飛散するアブレーションが生じ、透明
導電膜を損傷せずに、Ａｇ金属電極をも巻き込んで、一
気に飛散することにより、レーザー照射面における裏面
電極の除去が行われる。この時、レーザー照射条件やレ
ーザー照射形状に留意することにより、非晶質シリコン
層の結晶化を最小限に押さえることができ、良好な選択
切断が行える。さらに、昇華性金属は溶融状態になる可
能性が低く、金属が溶融してシリコン層に溶け込むこと
も起こりにくく、従って、良好なパターニングが行われ
るのである。
るため、高エネルギー密度を有したパルスレーザー光の
照射により、急激な温度上昇を生じ、その結果気化もし
くはクラスター状になって飛散することになる。このよ
うに昇華性薄膜が飛散するアブレーションが生じ、透明
導電膜を損傷せずに、Ａｇ金属電極をも巻き込んで、一
気に飛散することにより、レーザー照射面における裏面
電極の除去が行われる。この時、レーザー照射条件やレ
ーザー照射形状に留意することにより、非晶質シリコン
層の結晶化を最小限に押さえることができ、良好な選択
切断が行える。さらに、昇華性金属は溶融状態になる可
能性が低く、金属が溶融してシリコン層に溶け込むこと
も起こりにくく、従って、良好なパターニングが行われ
るのである。
【００２２】昇華性薄膜である、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｓｎ
Ｏ2 、Ｃｒ、ＭｎあるいはＺｎ等の薄膜は、電子ビーム
蒸着法やスパッタ法により形成することができる。薄膜
の膜厚は２０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましく、さらに好ま
しくは４０ｎｍ〜１００ｎｍである。膜厚の測定には、
触針粗さ計、繰り返し反射干渉計、マイクロバランスな
どがあり、さらに水晶振動子法は成膜中に膜厚測定が可
能なので、所望の膜厚を得るのに適している。また、あ
らかじめ成膜時間と膜厚の時間を求めておき、それに合
わせて成膜に要する時間をきめても良い。また、昇華性
の高い薄膜上に形成するＡｇの積層金属電極も同様に電
子ビーム蒸着法やスパッタ法により形成することができ
る。
Ｏ2 、Ｃｒ、ＭｎあるいはＺｎ等の薄膜は、電子ビーム
蒸着法やスパッタ法により形成することができる。薄膜
の膜厚は２０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましく、さらに好ま
しくは４０ｎｍ〜１００ｎｍである。膜厚の測定には、
触針粗さ計、繰り返し反射干渉計、マイクロバランスな
どがあり、さらに水晶振動子法は成膜中に膜厚測定が可
能なので、所望の膜厚を得るのに適している。また、あ
らかじめ成膜時間と膜厚の時間を求めておき、それに合
わせて成膜に要する時間をきめても良い。また、昇華性
の高い薄膜上に形成するＡｇの積層金属電極も同様に電
子ビーム蒸着法やスパッタ法により形成することができ
る。
【００２３】Ａｇ薄膜の膜厚は５０ｎｍから５００ｎｍ
の範囲にあることが望ましく、さらに望ましくは１００
ｎｍから３００ｎｍであることが望ましい。なお本発明
において、Ａｇ薄膜は、光を反射させる機能をも有し、
従って、Ａｇ薄膜を備えない場合は、裏面電極としての
役目を果たすことができないのである。
の範囲にあることが望ましく、さらに望ましくは１００
ｎｍから３００ｎｍであることが望ましい。なお本発明
において、Ａｇ薄膜は、光を反射させる機能をも有し、
従って、Ａｇ薄膜を備えない場合は、裏面電極としての
役目を果たすことができないのである。
【００２４】また、Ａｇ薄膜の劣化等を防止するため、
所望によりＡｇ薄膜の上にＡｌ薄膜を形成してもよい。
この場合、Ａｌ薄膜の膜厚は２０ｎｍから５００ｎｍの
範囲にあることが望ましく、さらに望ましくは５０ｎｍ
から３００ｎｍ範囲にあることが望ましい。また、素子
を保護するため、封止材を使用することもできる。
所望によりＡｇ薄膜の上にＡｌ薄膜を形成してもよい。
この場合、Ａｌ薄膜の膜厚は２０ｎｍから５００ｎｍの
範囲にあることが望ましく、さらに望ましくは５０ｎｍ
から３００ｎｍ範囲にあることが望ましい。また、素子
を保護するため、封止材を使用することもできる。
【００２５】
実施例１ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、実施
例においては、透光性であるガラス基板を用いた例を図
１に基づいて説明する。ガラス基板１上に酸化錫からな
る透明導電膜２を減圧プラズマ化学気相蒸着法により厚
み１μｍの膜を形成したものを１０cm×１０cmのサイズ
に切り出し、基板表面をブラシ洗浄により洗浄し付着の
異物を除去する。この後、洗浄した透明導電膜付きのガ
ラス基板を水平ＸＹ軸方向に可動なステージにのせる。
パルスレーザー光を発振させると同時に、可動ステージ
を直線的に移動させてレーザーを基板表面に連続照射さ
せて、透明導電膜２を分離分割させることにより、透明
導電膜ユニット21，22，23，24を形成する。この時に用
いるレーザーは基板１に対して殆ど吸収のない波長を持
つものを選択する。実施例１にあたっては、波長約１０
６０ｎｍのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザーを用い
た。照射レーザーのパルス当たりのレンズ集光後のエネ
ルギーは約３×１０8 Ｊ／cm2 とし、長焦点レンズによ
り透明導電膜上に結像するように位置合わせを行い、基
板表面に照射幅は４０から５０μｍになるように設定し
た。Ｑスイッチ周波数は５ｋＨｚとし、可動ステージの
移動速度は１００mm/sとした。
例においては、透光性であるガラス基板を用いた例を図
１に基づいて説明する。ガラス基板１上に酸化錫からな
る透明導電膜２を減圧プラズマ化学気相蒸着法により厚
み１μｍの膜を形成したものを１０cm×１０cmのサイズ
に切り出し、基板表面をブラシ洗浄により洗浄し付着の
異物を除去する。この後、洗浄した透明導電膜付きのガ
ラス基板を水平ＸＹ軸方向に可動なステージにのせる。
パルスレーザー光を発振させると同時に、可動ステージ
を直線的に移動させてレーザーを基板表面に連続照射さ
せて、透明導電膜２を分離分割させることにより、透明
導電膜ユニット21，22，23，24を形成する。この時に用
いるレーザーは基板１に対して殆ど吸収のない波長を持
つものを選択する。実施例１にあたっては、波長約１０
６０ｎｍのＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザーを用い
た。照射レーザーのパルス当たりのレンズ集光後のエネ
ルギーは約３×１０8 Ｊ／cm2 とし、長焦点レンズによ
り透明導電膜上に結像するように位置合わせを行い、基
板表面に照射幅は４０から５０μｍになるように設定し
た。Ｑスイッチ周波数は５ｋＨｚとし、可動ステージの
移動速度は１００mm/sとした。
【００２６】さらに、このようにして透明導電膜の分割
形成を行ったガラス基板を、プラズマ化学気相蒸着法に
より、真空中にてシラン等の水素化珪素系ガスを用いて
非晶質シリコン層を２００〜１０００ｎｍの厚みになる
ように形成した。形成後、透明導電膜の分割形成を行っ
たのと同様のレーザー装置を用い可動ステージに載せ、
同じくパルスレーザーを、透明導電膜の分割形成溝の僅
かにずらした位置に連続的に照射させ、31a 、32a 、33
a に示す新たな分割溝を形成することにより、31，32，
33，34のようにユニットに分離分割する。この時、用い
るレーザー波長は非晶質シリコン層に吸収が高くかつ透
明導電膜及びガラス基板に吸収の低い波長である５３２
ｎｍのものを選択した。本実施例においては、Ｑスイッ
チ周波数を３ｋＨｚとし、可動ステージの移動速度は６
０mm/sとしたが、何もこの条件に限定されるものではな
い。さらに、このようにして非晶質シリコン層までにパ
ターニングを施した基板に、ＩＴＯ薄膜とＡｇの積層裏
面電極４をＥＢ蒸着法により、得られる薄膜と同一の組
成をもつターゲットを用いて形成した。なお、ＩＴＯ薄
膜の形成においては酸素雰囲気にて行った。本実施例に
おいては、ＩＴＯ薄膜の膜厚を４０ｎｍとし、Ａｇの膜
厚は３００ｎｍとした。
形成を行ったガラス基板を、プラズマ化学気相蒸着法に
より、真空中にてシラン等の水素化珪素系ガスを用いて
非晶質シリコン層を２００〜１０００ｎｍの厚みになる
ように形成した。形成後、透明導電膜の分割形成を行っ
たのと同様のレーザー装置を用い可動ステージに載せ、
同じくパルスレーザーを、透明導電膜の分割形成溝の僅
かにずらした位置に連続的に照射させ、31a 、32a 、33
a に示す新たな分割溝を形成することにより、31，32，
33，34のようにユニットに分離分割する。この時、用い
るレーザー波長は非晶質シリコン層に吸収が高くかつ透
明導電膜及びガラス基板に吸収の低い波長である５３２
ｎｍのものを選択した。本実施例においては、Ｑスイッ
チ周波数を３ｋＨｚとし、可動ステージの移動速度は６
０mm/sとしたが、何もこの条件に限定されるものではな
い。さらに、このようにして非晶質シリコン層までにパ
ターニングを施した基板に、ＩＴＯ薄膜とＡｇの積層裏
面電極４をＥＢ蒸着法により、得られる薄膜と同一の組
成をもつターゲットを用いて形成した。なお、ＩＴＯ薄
膜の形成においては酸素雰囲気にて行った。本実施例に
おいては、ＩＴＯ薄膜の膜厚を４０ｎｍとし、Ａｇの膜
厚は３００ｎｍとした。
【００２７】このようにして裏面電極を形成したサンプ
ルを、パルスレーザー光の照射により選択切断を試み
た。用いたレーザー波長は、非晶質シリコン層に吸収が
高くかつ透明導電膜及びガラス基板に吸収の低い波長で
ある５３２ｎｍを選択した。本実施例においては、Ｑス
イッチ周波数を２ｋＨｚとし、可動ステージの移動速度
は６０mm/sとしたが、何もこの条件に限定されるもので
はない。このように、パルスレーザーを連続的に照射す
ることにより41a 、42a ，43a に示す分割溝を形成で
き、41，42，43，44のようにユニットに分離分割するこ
とによって集積型太陽電池素子が形成できる。この時、
この太陽電池に光が照射された時に発生する電流は１つ
の部分に注目して見れば、33→23→42a →42→32→22→
41a →41というように流れ、図１に示す集積型太陽電池
素子に関して、電極41が陽極、電極44が負極に相当する
端子に電流電圧測定器を接続することにより、その電流
電圧特性を評価することができる。このようにして作製
した１０cm角サブモジュールの性能を、ＡＭ１．５のソ
ーラーシュミレーターにて評価した結果、得られた１０
cm角太陽電池サブモジュールの変換効率は再現良く９％
以上のものが得られ、最も良いものは９．７％であっ
た。また、各ユニットセルの並列抵抗を評価すると、５
００Ω以上の範囲にあった。
ルを、パルスレーザー光の照射により選択切断を試み
た。用いたレーザー波長は、非晶質シリコン層に吸収が
高くかつ透明導電膜及びガラス基板に吸収の低い波長で
ある５３２ｎｍを選択した。本実施例においては、Ｑス
イッチ周波数を２ｋＨｚとし、可動ステージの移動速度
は６０mm/sとしたが、何もこの条件に限定されるもので
はない。このように、パルスレーザーを連続的に照射す
ることにより41a 、42a ，43a に示す分割溝を形成で
き、41，42，43，44のようにユニットに分離分割するこ
とによって集積型太陽電池素子が形成できる。この時、
この太陽電池に光が照射された時に発生する電流は１つ
の部分に注目して見れば、33→23→42a →42→32→22→
41a →41というように流れ、図１に示す集積型太陽電池
素子に関して、電極41が陽極、電極44が負極に相当する
端子に電流電圧測定器を接続することにより、その電流
電圧特性を評価することができる。このようにして作製
した１０cm角サブモジュールの性能を、ＡＭ１．５のソ
ーラーシュミレーターにて評価した結果、得られた１０
cm角太陽電池サブモジュールの変換効率は再現良く９％
以上のものが得られ、最も良いものは９．７％であっ
た。また、各ユニットセルの並列抵抗を評価すると、５
００Ω以上の範囲にあった。
【００２８】実施例２ 実施例２においても、透光性であるガラス基板を用いた
例を図１に基づいて説明する。また、太陽電池モジュー
ルの製造方法については、裏面電極形成までの工程につ
いては実施例１と全く同様である。昇華性電極として、
Ｃｒ金属をターゲットとして２５ｎｍの薄膜を形成し、
さらに、Ａｇの薄膜を３００ｎｍ形成し、パルスレーザ
ー光の照射により選択切断を試みた。用いたレーザー及
びレーザー操作条件は実施例１における場合と同様であ
る。この時、得られた１０cm角太陽電池サブモジュール
の変換効率は約８％であった。また、各ユニットセルの
並列抵抗を評価すると、５００Ω以上の範囲にあった。
例を図１に基づいて説明する。また、太陽電池モジュー
ルの製造方法については、裏面電極形成までの工程につ
いては実施例１と全く同様である。昇華性電極として、
Ｃｒ金属をターゲットとして２５ｎｍの薄膜を形成し、
さらに、Ａｇの薄膜を３００ｎｍ形成し、パルスレーザ
ー光の照射により選択切断を試みた。用いたレーザー及
びレーザー操作条件は実施例１における場合と同様であ
る。この時、得られた１０cm角太陽電池サブモジュール
の変換効率は約８％であった。また、各ユニットセルの
並列抵抗を評価すると、５００Ω以上の範囲にあった。
【００２９】比較例１ 比較例１について、上記と同様に、非晶質シリコン層の
パターニングを施したサンプルを、ＥＢ蒸着器に投入
し、ＥＢ蒸着法によりＡｌ金属をターゲットとして３０
０ｎｍの薄膜形成を行い、パルスレーザー光の照射によ
り選択切断を試みた。Ａｌ金属は、従来の技術の項にお
いても述べたように、２４６０℃と沸点が高く、かつ６
７０℃と融点が低いことからパルスレーザーの照射によ
って溶融しやすい問題がある。用いたレーザー及びレー
ザー操作条件は実施例１、実施例２における場合と同様
である。この時、得られた１０cm角太陽電池サブモジュ
ールの変換効率は７％未満であった。また、各ユニット
セルの並列抵抗を評価すると、１００〜３００Ω程度の
水準にあった。また、同様にＡｌ薄膜３００ｎｍの上に
Ａｇ電極１００ｎｍを形成した系において、同様の手順
にて各ユニットセルの並列抵抗を評価したところ、１０
０〜３００Ωの低い水準にあった。
パターニングを施したサンプルを、ＥＢ蒸着器に投入
し、ＥＢ蒸着法によりＡｌ金属をターゲットとして３０
０ｎｍの薄膜形成を行い、パルスレーザー光の照射によ
り選択切断を試みた。Ａｌ金属は、従来の技術の項にお
いても述べたように、２４６０℃と沸点が高く、かつ６
７０℃と融点が低いことからパルスレーザーの照射によ
って溶融しやすい問題がある。用いたレーザー及びレー
ザー操作条件は実施例１、実施例２における場合と同様
である。この時、得られた１０cm角太陽電池サブモジュ
ールの変換効率は７％未満であった。また、各ユニット
セルの並列抵抗を評価すると、１００〜３００Ω程度の
水準にあった。また、同様にＡｌ薄膜３００ｎｍの上に
Ａｇ電極１００ｎｍを形成した系において、同様の手順
にて各ユニットセルの並列抵抗を評価したところ、１０
０〜３００Ωの低い水準にあった。
【００３０】
【発明の効果】太陽電池モジュールの製造に際して、昇
華性薄膜とＡｇの金属電極の積層薄膜からなる裏面電極
を形成することにより、高エネルギー密度を有したパル
スレーザー光によるパターニング形成を容易たらしめる
とともに、再現良く高効率太陽電池モジュールの形成を
可能にすることができる。
華性薄膜とＡｇの金属電極の積層薄膜からなる裏面電極
を形成することにより、高エネルギー密度を有したパル
スレーザー光によるパターニング形成を容易たらしめる
とともに、再現良く高効率太陽電池モジュールの形成を
可能にすることができる。
【図１】本発明により製造した太陽電池モジュールの実
施例の断面図
施例の断面図
【図２】本発明により製造した非晶質太陽電池モジュー
ルの光照射時の電流電圧特性図
ルの光照射時の電流電圧特性図
１ ガラス基板 ２ 透明導電膜 21 透明導電膜 22 透明導電膜 ３ 非晶質シリコン層 31 非晶質シリコン層ユニットセル 32 非晶質シリコン層ユニットセル 33 非晶質シリコン層ユニットセル 34 非晶質シリコン層ユニットセル ４ 裏面金属電極 41 裏面金属電極ユニットセル 42 裏面金属電極ユニットセル 43 裏面金属電極ユニットセル 44 裏面金属電極ユニットセル
Claims (2)
- 【請求項１】 透明絶縁基板上に形成された、透明導電
膜、非晶質シリコン層、裏面電極からなる太陽電池モジ
ュールの裏面電極のパターニングをレーザー光により行
うことにより製造される太陽電池モジュールにおいて、
該裏面電極が昇華性薄膜とＡｇ薄膜の積層から成ること
を特徴とする太陽電池モジュール。 - 【請求項２】 昇華性薄膜がＺｎＯ，ＳｎＯ2 ，ＩＴ
Ｏ、Ｃｒ、ＭｎおよびＺｎの内の１つあるいは複数の組
み合わせの中から選ばれた薄膜であることを特徴とする
請求項１の太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6189478A JPH0856004A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6189478A JPH0856004A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 太陽電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856004A true JPH0856004A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16241938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6189478A Pending JPH0856004A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0856004A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6168968B1 (en) | 1997-02-27 | 2001-01-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of fabricating integrated thin film solar cells |
| US6344608B2 (en) | 1998-06-30 | 2002-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element |
| JP2010212336A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Fujifilm Corp | 光電変換素子とその製造方法、及び太陽電池 |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP6189478A patent/JPH0856004A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6168968B1 (en) | 1997-02-27 | 2001-01-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of fabricating integrated thin film solar cells |
| US6344608B2 (en) | 1998-06-30 | 2002-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element |
| JP2010212336A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Fujifilm Corp | 光電変換素子とその製造方法、及び太陽電池 |
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