JPH09260704A

JPH09260704A - 太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH09260704A
Application number: JP8071698A
Authority: JP
Inventors: Kei Kajiwara; 慶梶原; Hitoshi Sannomiya; 仁三宮
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、太陽電池素子毎に分離し、集積する方
法として、レーザでスクライブする方法が用いられてき
た。しかし、この方法では、スクライブの加工時間が掛
かり、また加工装置も大型で、高価なものが要求され
る。従って、太陽電池のコストアップの要因となってい
た。そこで、本発明は、低コストでしかも高速に加工で
きる方法を用いた太陽電池の製造方法を提供することを
目的とする。【解決手段】本発明に係る太陽電池の製造方法は、太
陽電池素子に分離するスクライブラインを形成するの
に、スクライブラインとなる領域を開口部とするように
導電膜をマスクし、前記マスクの上から砥粒を吹き付け
て、前記スクライブラインを挟む前記導電膜の間の絶縁
分離がなされるまで前記開口部の導電膜を削り取る方法
で行うことを特徴とする。本発明によって、スクライブ
を行う装置の低コスト化、小型化が図れ、またスクライ
ブラインを作製する時間が短縮できるので、太陽電池の
生産の低コスト化に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は、細長い短冊状の太陽電池素
子を直列接続し、集積化することで効率化を図ってい
る。従来、太陽電池素子に分離する方法としては、特公
平４−７２３９２号公報に開示されている方法が用いら
れている。

【０００３】この方法では、まず、透明導電膜の製膜
後、素子毎に透明導電膜を分離するためにレーザでスク
ライブする（以下、第１スクライブラインと記す）。

【０００４】次に、透明導電膜上に光電変換層を製膜
し、光電変換層のみを選択的にレーザでスクライブする
（以下、第２スクライブラインと記す）。この光電変換
層の素子分離は、第１スクライブラインの近傍で、第１
スクライブラインと平行に行う。

【０００５】次に、裏面電極を蒸着することで、第２ス
クライブラインを通して、透明導電膜と裏面電極は接触
する。その後、裏面電極のみを選択的にレーザスクライ
ブする（以下、第３スクライブラインと記す）。この裏
面電極の素子分離は、第１、２スクライブラインの近傍
で行い、第２スクライブラインを挟んで第１スクライブ
ラインと反対側で、第１、２スクライブラインと平行に
第３スクライブラインを形成する。第３スクライブライ
ンは、光電変換層と裏面電極の両方を同時に分離するこ
ともある。

【０００６】このように、レーザでスクライブすること
によって素子毎に分離を行ないながら、複数の太陽電池
素子を直列接続して、太陽電池を製造している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、太陽電池素子
の集積化の際、太陽電池素子毎に分離を行う方法がレー
ザでスクライブする製造方法においては、レーザの走査
に要する時間が掛かるという問題点があった。なぜな
ら、レーザでスクライブする方法において、レーザの走
査は、通常、基板を可動ステージ上で動かすことによっ
て行うが、基板が大きくなればなるほど精密な位置精度
を保ったまま可動ステージを高速で動かすことが困難に
なるからである。

【０００８】また、レーザでスクライブするのに用いる
装置は高価であり、更に、透明電極膜と光電変換層部分
では、光の吸収率の高い波長が異なっているため、レー
ザスクライブを行うのに必要なレーザ光源は少なくとも
２種類必要とした。これらは太陽電池の製造コストアッ
プの要因となっていた。

【０００９】そこで、本発明は、太陽電池素子の分離、
集積するのに、低コストでしかも高速にスクライビング
を行う太陽電池の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池の
製造方法は、スクライブラインとなる領域を開口部とす
るように導電膜をマスクし、前記マスクの上から砥粒を
吹き付けて、前記スクライブラインを挟む前記導電膜の
間の絶縁分離がなされるまで前記スクライブラインとな
る部分の導電膜を削り取ることで、前記スクライブライ
ンを形成することを特徴とする。

【００１１】また、請求項１に記載の太陽電池の製造方
法は、前記導電膜が透明導電膜、光電変換層、裏面電極
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に掛かる実施の形態の一例
として太陽電池の製造方法を図１に示す。

【００１３】まず、長方形をしたガラス等の硬い基板１
の片面に、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の透明導電膜２
をスパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の方法で基板１に全
面に製膜する。ＩＴＯのみを透明導電膜に用いた場合に
は、太陽電池の特性上好ましくないので、ＩＴＯの上に
ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等で表面を薄くコーティングしておく
必要がある。通常、透明導電膜２を受光面電極として用
いる場合には、表面に凹凸を形成する条件にて製膜す
る。

【００１４】蒸着時に温度の上昇した基板１を室温まで
下げた後、サンドブラスト加工チャンバーに入れ、透明
導電膜２に第１スクライブライン３を形成するためにマ
スク４を密着させる。

【００１５】サンドブラスト加工チャンバーは、数枚の
マスク４をサンドブラスト加工チャンバー内に用意して
おり、基板１がチャンバーに送られてきた時にマスク４
と透明導電膜２に密着できるように、また、処理終了後
にマスク４を透明導電膜２から離せるように、マスク４
を基板１に対して垂直に動かすことができる。また、砥
粒を基板１に噴射するためのノズルは、複数本用意され
ており、基板１に相対するように配置されている。ノズ
ルを複数本用意することで同時に複数本のスクライブラ
インの罫書きができるので、スクライブラインの加工を
均一に、短時間で行うことができる。

【００１６】この時、用いられる砥粒の種類としてはア
ルミナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等である。

【００１７】また、マスク４は長方形で、長辺の長さは
基板１の短辺と同じ長さであり、短辺の長さは基板１の
長辺の長さと太陽電池素子の数から決まる長さである。
このマスク４の透明導電膜２と接する面と反対側の面
は、テフロンで被覆されている。サンドブラスト法で
は、テフロンのような弾性のある被覆に対しては、研削
処理することが困難であるから、マスク４をテフロン等
の弾性のあるもので被覆することによって、サンドブラ
スト処理の際にマスク４が削れるのを防いでいる。

【００１８】基板１の両端に置いたマスク４の長辺を基
板１の短辺の端に合わせ、平行に間隔を開けてマスク４
を並べるように、基板１とマスク４を密着させた。マス
ク４の間隔が第１スクライブライン３の幅となり、本実
施の形態では１００μｍとした。スクライブラインの幅
が広いほど太陽電池モジュールの有効発電面積が減るた
め、できるだけ狭くすることが望ましい。ここまでの工
程で製造された太陽電池の断面図を図１（ａ）に示す。

【００１９】スクライブの加工を行った時の本実施の形
態における条件は、アルミナ砥粒の大きさを＃１０００
（平均粒径２５μｍ）、アルミナ砥粒の噴射量を１００
ｇｍｉｎ^-1ｃｍ^-2、ノズルと太陽電池との距離を５ｃｍ
として、透明導電膜２の膜厚が１μｍである場合、加工
時間は５秒であった。この加工によって、第１スクライ
ブライン３の幅は７５μｍとなった。マスク４の間隔
は、１００μｍであったが、砥粒自身が大きさを持つた
め、マスクの端から砥粒の大きさの半分程度の幅の領域
は研削されなかった。

【００２０】加工後、透明導電膜２とマスク４を密着さ
せたままエアーブローによって砥粒を除き、太陽電池を
サンドブラスト加工チャンバーから搬出する。その後、
純水や流水洗や超音波洗浄等の方法を用いて、太陽電池
の洗浄を行う。これはサンドブラスト法で加工した後、
アルミナ砥粒が太陽電池の表面に残っているからであ
る。洗浄後、乾燥窒素により乾燥する。ここまでの工程
で製造された太陽電池の断面図を図１（ｂ）に示す。

【００２１】次に、プラズマＣＶＤ装置にて、太陽電池
にアモルファスシリコン層５のｐ層、ｂ層、ｉ層、ｎ層
を順次形成する。ｐ層は透明導電膜の凹凸によって最適
膜厚があり、ヘイズ率１５％程度では１５ｎｍ程度でも
良いが、ヘイズ３０％程度では１８〜２０ｎｍに積層す
る必要がある。ｂ層は１０ｎｍ、ｉ層は５００ｎｍ、ｎ
層は３０ｎｍの膜厚に積層する。各層の形成条件は、表
１に示す。この形成条件は１例であって、各層の条件は
他の条件でもかまわない。

【００２２】

【表１】

【００２３】本実施の形態では光電変換層としてアモル
ファスシリコン層５を用いたが、多結晶層や結晶層でも
構わない。ここまでの工程で製造された太陽電池の断面
図を図１（ｃ）に示す。

【００２４】次に、基板を室温にした後、サンドブラス
ト加工チャンバーに入れ、アモルファスシリコン層５に
第２スクライブライン６を形成するためにマスク７を密
着させる。このマスク７は、第１スクライブライン３の
形成に用いられたマスク４と同様のものである。第１ス
クライブライン３がマスク７の陰に隠れるように、且
つ、第１スクライブライン３と平行に、５０μｍ離した
位置に各マスク７を配置した。第１スクライブライン３
と第２スクライブライン６とに囲まれた部分は発電しな
いので、第１、２スクライブライン３、６との間隔はで
きるだけ狭い方が望ましい。ここまでの工程で製造され
た太陽電池の断面図を図１（ｄ）に示す。

【００２５】本実施の形態では、マスク７の間隔は１０
０μｍ、砥粒の大きさは＃４０００（平均粒径６μｍ）
のアルミナを用いたところ、第２スクライブライン６の
幅は９４μｍとなった。これらは一例であって、マスク
７の間隔と砥粒の大きさは他の組み合わせでも構わな
い。

【００２６】アモルファスシリコン層５の膜厚が約５０
０ｎｍの場合、アルミナ砥粒の噴射量を２００ｇｍｉｎ
^-1ｃｍ^-2、ノズルと太陽電池との距離を６ｃｍとした
時、加工時間５秒であった。また、サンドブラスト法
で、アモルファスシリコン層５のみを削り取ることはで
きなく、本実施の形態では透明導電膜２は表面から０．
１μｍの深さまで削り取られたが、特性上問題はなかっ
た。

【００２７】加工後、アモルファスシリコン層５とマス
ク７を密着させたままエアーブローによって砥粒を除
き、太陽電池をサンドブラスト加工チャンバーから搬出
する。その後、純水や流水洗や超音波洗浄等の方法を用
いて、基板の洗浄を行う。これはサンドブラスト法で加
工した後、アルミナの粉が表面に残っているからであ
る。洗浄後、乾燥窒素により乾燥する。ここまでの工程
で製造された太陽電池の断面図を図１（ｅ）に示す。

【００２８】次に、裏面電極８としてスパッタ法により
太陽電池の全面にＺｎＯを１００ｎｍ、光を反射させる
ためにＡｇを５００ｎｍを順次形成する。この時スクラ
イブライン上は透明導電膜２が表面に露出しているた
め、裏面電極８と透明導電膜２とが接触することにな
る。ここまでの工程で製造された太陽電池の断面図を図
１（ｆ）に示す。

【００２９】最後に、基板１を室温にした後、基板１を
サンドブラスト加工チャンバーに入れ、裏面電極８に第
３スクライブライン９を形成するために、マスク１０を
密着させる。このマスク１０は、第１、２スクライブラ
イン３、６の形成に用いたマスクと同様なマスクであ
る。第３スクライブライン９は第２スクライブライン６
と平行になるように、且つ、第１スクライブライン３に
対して第２スクライブライン６を挟んで、反対側になる
ように配置する。各マスクは第１、２スクライブライン
３、６がマスクの陰に隠れるような位置に配置する。ス
クライブライン３、６、９とに囲まれた部分は発電しな
いので、第３スクライブライン９と第２スクライブライ
ン６との間の距離はできるだけ狭い方が望ましい。本実
施の形態ではマスク１０の端を第２スクライブライン６
から５０μｍの位置に配置した。ここまでの工程で製造
された太陽電池の断面図を図１（ｇ）に示す。

【００３０】本実施の形態ではマスク１０の間隔は１０
０μｍ、砥粒の大きさは＃１００００（平均粒径２．５
μｍ）のものを用いたところ、第２スクライブラインの
幅は９７．５μｍとなった。これらは１例であって、マ
スク１０の間隔と砥粒の大きさは他の組み合わせでも構
わない。

【００３１】裏面電極８の膜厚が６００ｎｍの場合、ア
ルミナ砥粒の噴射量を２００ｇｍｉｎ^-1ｃｍ^-2、ノズル
と太陽電池との距離を６ｃｍとした時、加工時間５秒で
あった。また、アモルファスシリコン層５は表面から
０．１μｍの深さまで削り取られるが、特性上問題はな
かった。

【００３２】加工後、裏面電極８とマスク１０を密着さ
せたままエアーブローによって砥粒を除き、太陽電池を
加工チャンバーから搬出する。その後、純水での流水洗
や超音波洗浄等の方法を用いて、太陽電池の洗浄を行
う。これはサンドブラスト法で加工した後、アルミナの
粉が表面に残っているからである。洗浄後、乾燥窒素に
より乾燥する。ここまでの工程で製造された太陽電池の
断面図を図１（ｈ）に示す。

【００３３】このようにして形成された太陽電池の特性
は、短絡電流Ｉｓｃ：１７．５ｍＡ／ｃｍ²、開放電圧
Ｖｏｃ：０．８６Ｖ、フィルファクターＦＦ：０．７
０、変換効率η：１０．５％が得られた。この特性は従
来のレーザ加工により分離する方法を用いて集積化した
セル特性と比較しても遜色ない値になっている。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、サンドブラスト法を用いて透
明導電膜、光電変換層、裏面電極を分離加工することに
よって、従来の加工方法に比べて加工時間の短縮が図れ
る。また、サンドブラスト加工に用いる装置はレーザス
クライブに用いる装置に比べて安価で、小型化が図れ
る。これらは、総じて太陽電池の生産の低コスト化に寄
与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池の製造工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ガラス基板２透明導電膜３第１スクライブライン４、７、１０マスク５アモルファスシリコン層６第２スクライブライン８裏面電極９第３スクライブライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の太陽電池素子を電気的に直列接続
させた太陽電池の製造方法において、スクライブラインとなる領域を開口部とするように導電
膜をマスクし、前記マスクの上から砥粒を吹き付けて、前記スクライブ
ラインを挟む前記導電膜の間の絶縁分離がなされるまで
前記開口部の導電膜を削り取ることで、前記スクライブ
ラインを形成することを特徴とする太陽電池の製造方
法。
【請求項２】前記導電膜が透明導電膜、光電変換層、
裏面電極の少なくともいずれか１つであることを特徴と
する請求項１に記載の太陽電池の製造方法。