JPWO2009139390A1 - 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部接続端子の接続信頼性の向上と接続抵抗の低減を図ることができる薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る薄膜太陽電池モジュール１は、絶縁性の透明基板１０と、太陽電池セル５１と、外部接続端子５２とを具備する。太陽電池セル５１は、透明電極層１１と、半導体層１３と、裏面電極層１２とを含む。外部接続端子５２は、透明電極層１１の表面に形成され単一の金属材料層でなる接続層１８と、接続層１８に積層された端子層１９とを含み、太陽電池セル５１に隣接して配置されている。この構成により、当該接続層１８が半導体材料を含んで構成されている場合と比較して、透明電極層１１と端子層１９との間の密着性を高められるとともに、透明電極層１１と端子層１９との間の接触抵抗の低減を図ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、外部接続端子を有する薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

薄膜太陽電池モジュールは、透光性基板上に作製された複数の太陽電池セルの集積体である。太陽電池セルは、透光性基板上に形成された透明導電性酸化物からなる第１電極層と、この第１電極層の上に形成されたアモルファスシリコンなどからなる半導体層と、この半導体層の上に形成された金属などからなる第２電極層（裏面電極）とによって構成される（特許文献１，２参照）。

第１電極層、半導体層及び第２電極層は、ＣＶＤ法やスパッタリング法などの気相成長法により形成される。各層の形成後は、素子を複数のセルに分離するために各層を透光性基板の面上でレーザースクライブし、更に、隣り合う太陽電池セルを直列（又は並列）に接続する。その後、各層の全面を樹脂充填材などで封止することにより、薄膜太陽電池モジュールを構成している。

このような薄膜太陽電池モジュールは、透光性基板上に、太陽電池セルにて発電された電圧を外部へ取り出すための外部接続端子を備えている。外部接続端子は、太陽電池セル内の最も電位差が大きくなる正負の電極部分にそれぞれ形成される。これらの外部接続端子は、太陽電池セルの形成工程において用いられる薄膜材料の成膜、及びパターニングを経て形成されるのが一般的である。

そこで、特許文献１，２には、第１電極層、半導体層及び第２電極層の形成後、第１電極層の表面に達する深さで第２電極層及び半導体層をレーザースクライブしてリード接続溝を間隔をおいて複数本形成する工程と、これら複数本のリード接続溝を跨いではんだバンプを形成する工程と、リード接続溝の上に上記はんだバンプを介してリード線を接合する工程とを経て、外部接続用のリード取付け部を作製する方法が記載されている。

特開２００６−３１９２１５号公報 特開２００７−２７３９０８号公報

特許文献１，２に記載の方法では、リード接続溝は各々、第１電極層と半導体層と第２電極層とからなる積層膜に対して、第２電極層から第１電極層の表面に達する深さで形成されている。これにより、これらリード接続溝の間に形成される構造体は何れも半導体層と第２電極層との積層体となる。

しかしながら、半導体層は、金属層や導電性酸化物層などとの密着性が比較的低いという特性を有している。したがって、特許文献１，２に記載の構成においては、リード接続溝の間に形成される構造体が半導体層と第２電極層の積層構造であるため、外部接続端子の接続信頼性を向上させることが困難である。また、何れの構造体にも半導体層が含まれているため、外部接続端子の接続抵抗の低減を図ることが難しいという問題もある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、外部接続端子の接続信頼性の向上と接続抵抗の低減を図ることができる薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る薄膜太陽電池モジュールは、絶縁性の透明基板と、太陽電池セルと、外部接続端子とを具備する。前記太陽電池セルは、前記透明基板の表面に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層の表面に形成された半導体層と、前記半導体層の表面に形成された第２の電極層とを含む。前記外部接続端子は、前記第１の電極層の表面に形成され単一の金属材料層でなる接続層と、前記接続層に積層された端子層とを含み、前記太陽電池セルに隣接して配置されている。

一方、本発明の一形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、絶縁性の透明基板の上に第１の電極層を形成することを含む。前記第１の電極層の上に半導体層が形成される。前記半導体層に前記第１の電極層の表面に達する深さの第１の接続溝が形成される。前記第１の接続溝を含む前記半導体層の上に第２の電極層が形成される。前記第１の接続溝に充填された前記第２の電極層を挟むように、前記第２の電極層に前記第１の電極層の表面に達する深さの一対の第２の接続溝が形成される。前記一対の第２の接続溝に挟まれた前記第２の電極層の領域に導電材料が積層される。

本発明の第１の実施形態による薄膜太陽電池モジュールの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。 （Ａ）は図１（Ａ）に示した工程を示す平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線及び［Ｃ］−［Ｃ］線方向断面図である。 （Ａ）は図１（Ｃ）に示した工程を示す平面図、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線、［Ｃ］−［Ｃ］線及び［Ｄ］−［Ｄ］線方向断面図である。 （Ａ）は図１（Ｅ）に示した工程を示す平面図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）は、それぞれ、（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線、［Ｃ］−［Ｃ］線、［Ｄ］−［Ｄ］線及び［Ｅ］−［Ｅ］線方向断面図である。 （Ａ）は、透明基板の長辺側周辺領域にそれぞれ形成された絶縁分離溝（第２の分離溝）を示す平面図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）は、それぞれ、（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線、［Ｃ］−［Ｃ］線、［Ｄ］−［Ｄ］線及び［Ｅ］−［Ｅ］線方向断面図である。 （Ａ）は図１（Ｆ）の平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線及び［Ｃ］−［Ｃ］線方向断面図である。 図１（Ｇ）の平面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜太陽電池モジュールの外部接続端子の構成を示す断面図である。 本発明の更に他の実施形態による薄膜太陽電池モジュールの外部接続端子の構成を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールは、絶縁性の透明基板と、太陽電池セルと、外部接続端子とを具備する。前記太陽電池セルは、前記透明基板の表面に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層の表面に形成された半導体層と、前記半導体層の表面に形成された第２の電極層とを含む。前記外部接続端子は、前記第１の電極層の表面に形成され単一の金属材料層でなる接続層と、前記接続層に積層された端子層とを含み、前記太陽電池セルに隣接して配置されている。

上記薄膜太陽電池モジュールでは、上記接続層が単一の金属材料層で構成されているので、当該接続層が半導体材料を含んで構成されている場合と比較して、第１の電極層と端子層との間の密着性を高められるとともに、第１の電極層と端子層との間の接触抵抗の低減を図ることができる。これにより、外部接続端子の接続信頼性の向上と接続抵抗の低減を図ることが可能となる。

上記外部接続端子は、太陽電池セル内の正負の電極部分にそれぞれ形成されることができる。なお、上記接続層の形成個数は特に限定されず、単数又は複数の接続層で上記外部接続端子を構成することが可能である。

上記薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記接続層は、前記第２の電極層の構成材料で構成することができる。

これにより、太陽電池セルの製造工程における上記第２の電極層の成膜の際に、上記接続層を形成することが可能となる。

上記薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記外部接続端子は、前記端子層を前記第１の電極層へ接続する端子接続溝を有する構成とすることができる。

これにより、上記第１の電極層と上記端子層とが直に接触し得る構成となるため、これらの間の接続抵抗のさらなる低減を図ることが可能となる。また、上記外部接続端子における上記端子層の接合強度が高まり、接合信頼性のさらなる向上を図ることが可能となる。

上記薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記端子接続溝は、前記接続層を挟むように一対形成することができる。

これにより、上記外部接続端子の接合信頼性の向上及び接続抵抗の低減効果をより一層高めることが可能となる。

一方、本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、絶縁性の透明基板の上に第１の電極層を形成することを含む。前記第１の電極層の上に半導体層が形成される。前記半導体層に前記第１の電極層の表面に達する深さの第１の接続溝が形成される。前記第１の接続溝を含む前記半導体層の上に第２の電極層が形成される。前記第１の接続溝に充填された前記第２の電極層を挟むように、前記第２の電極層に前記第１の電極層の表面に達する深さの一対の第２の接続溝が形成される。前記一対の第２の接続溝に挟まれた前記第２の電極層の領域に導電材料が積層される。

上記第１の接続溝に上記第２の電極層が充填されることにより、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールにおける上記接続層が構成される。この接続層は、上記第２の電極層の構成材料で形成される。したがって、第２の電極層の構成材料に金属材料を用いれば、当該接続層は金属材料で構成される。これにより、外部接続端子の接続信頼性の向上と接続抵抗の低減を図ることが可能となる。

上記薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、前記導電材料は、前記第２の電極層の前記領域を跨ぐように、前記第２の接続溝に充填されてもよい。

これにより、上記外部接続端子の接合信頼性の向上及び接続抵抗の低減効果をより一層高めることが可能となる。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態による薄膜太陽電池モジュールの製造方法を説明する各工程の要部断面図である。

（図１（Ａ）の工程）
まず、図１（Ａ）に示すように、絶縁性の透明基板１０上に、第１の電極層として透明電極層１１を形成する。

透明基板１０は、矩形状を有し、典型的にはガラス基板である。ガラス基板以外にも、プラスチック基板やセラミック基板を用いることができる。また、透明電極層１１（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯなどの透明導電膜で構成されている。透明電極層１１は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、塗布法などによって透明基板１０の表面全域に所定の膜厚で形成される。

図２（Ａ）は、図１（Ａ）の平面図である。透明電極層１１の形成後、透明電極層１１をレーザースクライブして電極分離溝１４、領域分離溝２１Ｘ、２１Ｙ、及び絶縁分離溝２２ａを形成する。図２（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、図２（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線及び［Ｃ］−［Ｃ］線方向断面図である。領域分離溝２１Ｘは、周辺領域の加工ダメージのモジュール特性への影響の低減を目的とするものである。領域分離溝２１Ｘの形成本数は、基板１０の各長辺側にそれぞれ１本でもよいし、２本以上でもよい。本数を増やした方が周辺領域の加工ダメージのモジュール特性への影響の低減の効果はあるが、発電に有効なセル面積を減少させることになる。

電極分離溝１４は、透明基板１０のＹ方向（透明基板１０の短辺方向）に沿って任意の間隔をあけて複数本平行に形成される。

一方の領域分離溝２１Ｘは、透明基板１０の各長辺側の周辺領域３０Ｘと、この周辺領域３０Ｘよりも内側の発電領域５０とを分離するためのもので、Ｘ方向（透明基板１０の長辺方向）に沿って形成されている。

他方の領域分離溝２１Ｙは、透明基板１０の各短辺側の周辺領域３０Ｙと、この周辺領域３０Ｙよりも内側の発電領域５０とを分離するためのもので、Ｙ方向（透明基板１０の短辺方向）に沿って形成されている。

これらの領域分離溝２１Ｘ，２１Ｙは、透明基板１０の表面に達する深さで形成されている。

絶縁分離溝２２ａは、領域分離溝２１Ｙよりも周辺領域３０Ｙ側に位置するように形成される。絶縁分離溝２２ａは、透明基板１０の表面に達する深さで形成されている。絶縁分離溝２２ａの形成位置は、周辺領域３０Ｙ内であれば特に限定されない。

レーザースクライビングは、透明基板１０の表面側又は裏面側から光ビームを照射して、透明電極層１１の所定領域を除去するもので、レーザー波長や発振出力は、除去対象材料の種類などによって適宜設定される。レーザー光は連続レーザー光でもよいし、素子への熱的ダメージの少ないパルスレーザー光でもよい。なお、以上の説明は、後述する半導体層１３及び裏面電極層１２のレーザースクライビングについても同様である。

（図１（Ｂ）の工程）
次に、図１（Ｂ）に示すように、透明電極層１１が形成された透明基板１０の表面全域に半導体層１３を形成する。半導体層１３は、透明電極層１１に形成された電極分離溝１４の内部にも埋め込まれる。

半導体層１３は、ｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜及びｎ型半導体膜の積層体で構成されている。本実施形態では、ｐ型半導体膜は、ｐ型アモルファスシリコン膜、ｉ型半導体膜は、ｉ型アモルファスシリコン膜、ｎ型半導体膜は、ｎ型微結晶シリコン膜でそれぞれ構成されている。上記の例において、アモルファスシリコン膜は微結晶シリコン膜に、また、微結晶シリコン膜はアモルファスシリコン膜に、適宜変更することが可能である。この半導体層１３は、複数の発電層の単位（ｐｉｎ、ｐｉｎｐ、ｎｐｉｎ、…等）を複数積層させた、タンデム型、トリプル型でもよく、その際に発電層間に中間層を設けたものでもよい。上記半導体膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成することができる。各半導体膜の膜厚は特に限定されず、仕様に応じて適宜設定される。

（図１（Ｃ）の工程）
続いて、図１（Ｃ）に示すように、半導体層１３の所定領域に下地の透明電極層１１の表面に達する深さの接続溝１５を形成する。なお、接続溝１５は本発明に係る「第１の接続溝」に対応する。

図３（Ａ）は、図１（Ｃ）の平面図である。接続溝１５は、半導体層１３の形成後、半導体層１３をレーザースクライブして形成される。図３（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ、図３（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線、［Ｃ］−［Ｃ］線及び［Ｄ］−［Ｄ］線方向断面図である。

（図１（Ｄ）の工程）
次に、図１（Ｄ）に示すように、透明電極層１１及び半導体層１３が形成された透明基板１０の表面全域に、第２の電極層として裏面電極層１２を形成する。裏面電極層１２は、半導体層１３に形成された接続溝１５の内部にも埋め込まれる。

裏面電極層１２は、本実施形態では、ＺｎＯ層と光反射特性の良いＡｇ層で構成されるが、Ａｇ層の代わりに、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉなどの他の金属ないしは合金膜で構成することもできる。透明電極層１１は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、塗布法などによって透明基板１０の表面全域に所定の膜厚で形成される。

（図１（Ｅ）の工程）
続いて、図１（Ｅ）に示すように、裏面電極層１２の所定領域をレーザースクライブして、素子分離溝１６、端子接続溝１７、絶縁分離溝２２Ｙ及び境界分離溝２３をそれぞれ形成する。

素子分離溝１６は、透明電極層１１の表面に達する深さで形成される。図４（Ａ）は、図１（Ｅ）の平面図である。図４（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）はそれぞれ、図４（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線、［Ｃ］−［Ｃ］線、［Ｄ］−［Ｄ］線及び［Ｅ］−［Ｅ］線方向断面図である。

端子接続溝１７は、発電領域５０のうち透明基板１０の周辺領域３０Ｙに臨む所定位置に形成された、後述する端子層１９を透明電極層１１へ接続するための接続溝である。この端子接続溝１７は、半導体層１３に形成され裏面電極材料が埋め込まれた接続溝１５を挟むように裏面電極層１２及び半導体層１３をレーザースクライブして、透明電極層１１の表面に達する深さで一対形成される。端子接続溝１７は、図示する一方の周辺領域３０Ｙ側だけでなく、図示しない他方の周辺領域側にも同様に形成される。なお、端子接続溝１７は本発明に係る「第２の接続溝」に対応する。

また、端子接続溝１７の形成と同時に、端子接続溝１７に挟まれる裏面電極材料からなる端子接続層１８が形成される。端子接続層１８は、透明基板１０の短辺方向に平行に直線的に形成された構造体からなる。端子接続層１８の幅は特に限定されず、また、端子接続層１８の形成本数も図示する１本に限らず２本以上（図９参照）でも構わない。

絶縁分離溝２２Ｙは、透明電極層１１に形成した周辺領域３０Ｙ内の絶縁分離溝２２ａ（図１（Ａ））と同一位置に、裏面電極層１２及び半導体層１３をレーザースクライブして形成される。絶縁分離溝２２Ｙは、透明基板１０の表面に達する深さで、透明基板１０の短辺側周辺領域３０Ｙの各々にそれぞれ形成される。

上述した絶縁分離溝は、透明基板１０の短辺側周辺領域３０Ｙだけでなく、その長辺側周辺領域３０Ｘの各々にもそれぞれ形成される。図５（Ａ）は、透明基板１０の長辺側周辺領域３０Ｘにそれぞれ形成された絶縁分離溝２２Ｘを示す平面図である。また、図５（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）はそれぞれ、図５（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線、［Ｃ］−［Ｃ］線、［Ｄ］−［Ｄ］線及び［Ｅ］−［Ｅ］線方向断面図である。絶縁分離溝２２Ｘは、透明基板１０の表面に達する深さで形成される。

境界分離溝２３は、透明基板１０の周辺領域３０Ｙにおいて、絶縁分離溝２２Ｙよりも内側の所定位置の裏面電極層１２及び半導体層１３をレーザースクライブして形成される。境界分離溝２３は、本実施形態では、透明電極層１１の表面に達する深さで形成されるが、これに限らず、透明基板１０の表面に達する深さで形成されていてもよい。境界分離溝２３は、後述するブラスト処理工程において、ブラスト領域と非ブラスト領域との境界線を形成する。

以上の絶縁分離溝２２Ｘ，２２Ｙの形成工程によって、発電領域５０に複数の太陽電池セル５１が構成される。各々の太陽電池セル５１は、裏面電極層１２が接続溝１５を介して隣接する他のセルの透明電極層１１に電気的に接続されている。本実施形態のように太陽電池セル５１が互いに直列接続されたモジュール構成は、発生電流は充分であるが発生電圧が比較的低い発電モジュールに適用することができる。一方、各太陽電池セルを並列接続したモジュール構成は、発生電圧は充分であるが発生電流が比較的低い発電モジュールに適用することができる。

（図１（Ｆ）の工程）
次に、図１（Ｆ）及び図６に示すように、透明基板１０の周辺領域３０Ｘ，３０Ｙをブラスト処理する。これにより、周辺領域３０Ｘ，３０Ｙ上の透明電極層１１、半導体層１３及び裏面電極層１２が除去される。図６（Ａ）は、図１（Ｆ）の平面図であり、図６（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、図２（Ａ）における［Ｂ］−［Ｂ］線及び［Ｃ］−［Ｃ］線方向断面図である。

ブラスト処理条件は、周辺領域３０Ｘ，３０Ｙ上の透明電極層１１、半導体層１３及び裏面電極層１２を適切に除去することができる限度において、特に限定されない。ブラスト粒子は、アルミナ粒子やシリカ粒子などのセラミック粒子に限られず、金属系粒子や植物系粒子を用いてもよい。また、ブラスト処理に際しては、発電領域５０にブラスト粒子が散布されないように、透明基板１０の表面にマスキングを施してもよい。

また、本実施形態では、周辺領域３０Ｘ，３０Ｙと発電領域５０との間を分離する領域分離溝２１Ｘ，２１Ｙに埋め込まれた半導体層１３は完全に除去せず、図１（Ｆ）に示すように透明電極層１１の周縁を被覆するように残存させる。これにより、当該透明電極層１１の周縁が外部に直接晒されることが防止される。

（図１（Ｇ）の工程）
続いて、図１（Ｇ）及び図７に示すように、導電材料を端子接続溝１７に埋め込んで端子層１９を形成する。端子層１９は、端子接続層１８を跨ぐようにして端子接続層１８の上に積層される。本実施形態では、端子層１９は、図７に示すように、端子接続層１８の延在方向に沿って複数間隔をおいて形成される。端子層１９は、透明基板１０の短辺側の両側部に各々形成される。なお、端子層１９は、端子接続層１８の形成領域全域にわたって連続的に形成されていても構わない。

端子層１９は、溶融はんだを塗布する方法やはんだペーストを塗布した後リフローする方法のほか、導電性の接着剤を用いる方法、銅などの金属めっき層を形成する方法、金属ブロックを基板上に圧接する方法など、適宜の方法を用いて形成することができる。

以上のようにして、透明基板１０の表面に、太陽電池セル５１で発電された電圧を外部へ取り出すための外部接続端子５２が作製される。外部接続端子５２は、集積化された太陽電池セル内の最も電位差が大きくなる２つの位置に、正負の電極部分としてそれぞれ作製される。本実施形態では、これらの外部接続端子５２は、透明基板１０の短辺側の両側部に太陽電池セルに隣接して配置されており、例えば図示しない蓄電器などの外部機器の電極部分にそれぞれ接続される。

最後に、透明基板１０の表面全域を被覆する絶縁性樹脂でなる封止層２５（図１（Ｇ））を形成することにより、透明基板１０上の太陽電池セル５１を封止する。また、必要に応じて、透明基板１０の周縁の角部を面取りする。この面取り工程は、工程間におけるハンドリング時や処理時における透明基板１０の破損を防止する目的で行われる。したがって、面取り工程は、最終工程に限られず、透明電極層１１の形成工程前や、任意の工程間において行われてもよい。

なお、外部接続端子５２を外部へ接続するために、外部接続端子５２の表面を封止層２５の表面から露出させることができる。また、外部接続端子５２にボンディングワイヤを接続した後、当該ボンディングワイヤの一部を外部に露出させた状態で封止層２５を形成するようにしてもよい。

以上のようにして、透明基板１０上に複数の太陽電池セル５１を集積化させた薄膜太陽電池モジュール１が製造される。薄膜太陽電池モジュール１は、透明基板１０側を光の入射面として設置される。透明基板１０から入射した太陽光は、透明電極層１１を介して半導体層１３へ入射し、半導体層１３は、入射光に応じた光電変換作用がなされる。半導体層１３で発生した電圧は、透明電極層１１と裏面電極層１２とにより取り出され、外部接続端子５２を介して図示しない外部の蓄電器へ供給される。

本実施形態では、外部接続端子５２を構成する端子接続層１８が単一の金属材料層で構成されているので、端子接続層１８が半導体材料を含んで構成されている場合と比較して、透明電極層１１と端子接続層１８との間の密着性を高められるとともに、透明電極層１１と端子接続層１８との間の接触抵抗の低減を図ることができる。これにより、外部接続端子５２の接続信頼性の向上と接続抵抗の低減を図ることが可能となる。

本実施形態の薄膜太陽電池モジュール１において、端子接続層１８は、裏面電極層１２の構成材料で構成されている。これにより、太陽電池セル５１の製造工程における裏面電極層１２の成膜の際に、端子接続層１８を形成することが可能となる。

本実施形態の薄膜太陽電池モジュール１において、外部接続端子５２は、端子層１９を透明電極層１１へ接続する端子接続溝１７を有している。これにより、透明電極層１１と端子層１９とが直に接触し得る構成となるため、これらの間の接続抵抗のさらなる低減を図ることが可能となる。また、端子層１９の接合強度が高まり、外部接続端子５２の接合信頼性のさらなる向上を図ることが可能となる。

本実施形態の薄膜太陽電池モジュール１において、端子接続溝１７は、端子接続層１８を挟むように一対形成されている。これにより、外部接続端子５２の接合信頼性の向上及び接続抵抗の低減効果をより一層高めることが可能となる。

さらに、端子層１９はこれら端子接続層１８を跨ぐようにして形成されているので、端子層１９と透明電極層１１との間の電気的接続を確実にとることができるとともに、これらの間の接触抵抗の低減を図ることができる。そして、直列接続型の薄膜太陽電池モジュール１においては、発電電圧のロスを大きく低減させることが可能となる。

一方、本実施形態においては、領域分離溝２１Ｘ，２１Ｙの外側（周辺領域３０Ｘ，３０Ｙ側）に、さらに絶縁分離溝２２Ｘ，２２Ｙを形成した後、この絶縁分離溝２２Ｘ，２２Ｙを含む周辺領域３０Ｘ，３０Ｙをブラスト処理して当該周辺領域上の透明電極層１１、半導体層１３及び裏面電極層１２を除去するようにしている。これにより、絶縁分離溝２２Ｘ，２２Ｙが適切に形成されていない場合や絶縁分離溝２２Ｘ，２２Ｙ内に導電材料の残渣が存在している場合でも、後のブラスト処理工程において周縁領域３０Ｘ，３０Ｙと発電領域５０の間の絶縁耐圧を確保することができる。

したがって、本実施形態によれば、 薄膜太陽電池モジュール１の周辺領域３０Ｘ，３０Ｙと発電領域５０との間の電気的絶縁を確実にとることができるので、透明基板１０と封止層２５の間を介する外部からの水分などの侵入に対して、信頼性の高い絶縁耐圧特性を確保することが可能となる。

また、周辺領域３０Ｘ，３０Ｙと発電領域５０の間の電気的分離処理を、当該周辺領域に対する絶縁分離溝２２Ｘ，２２Ｙの形成工程とブラスト処理工程の２段階で行っているので、一方の処理が不完全である場合でも、他方の処理でその不完全性を補償することが可能となる。このため、両方の処理の工程管理負担の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、絶縁分離溝２２Ｘの形成に際して、あらかじめ透明電極層１１の対応位置に分離溝２２ａを形成している。これにより、半導体層１３に比べてレーザースクライブで除去しにくい透明電極層１１を絶縁分離溝２２Ｙの形成時に除去する必要がなくなるので、信頼性の高い絶縁分離溝２２Ｘを安定に形成することが可能となる。

また、本実施形態では、領域分離溝２１Ｙと絶縁分離溝２２Ｙの間に、境界分離溝２３を形成している。これにより、ブラスト処理時において周辺領域３０Ｙと発電領域５０の間の絶縁分離の信頼性を更に高められるとともに、ブラスト処理後におけるブラスト処理領域と非ブラスト領域の境界部の形状精度を高めることが可能となる。

また、本実施形態では、周辺領域３０Ｙと発電領域５０との間を分離する領域分離溝２１Ｙに埋め込まれた半導体層１３は完全に除去せず、図１（Ｆ）に示すように透明電極層１１の周縁を被覆するように残存させるようにしている。これにより、当該透明電極層１１の周縁が外部に露出されることが防止され、かつ、半導体層１３が透明電極層１１よりも高抵抗であることから、当該透明電極層１１の周縁と周辺領域３０Ｙの間の絶縁耐圧をさらに向上させることが可能となる。

図８は本発明の他の実施形態による薄膜太陽電池モジュールの外部接続端子５３の構成を示す断面図である。なお、図において図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

本実施形態の外部接続端子５３は、端子接続層１８の形成後、端子接続溝１７を形成することなく、端子接続層１８の上に端子層１９を積層した構成を有している。この例においても、端子層１９は、単一の金属材料層でなる端子接続層１８を介して透明電極層１１と接続されているので、上述と同様、接続信頼性に優れ、かつ、低電気抵抗特性を有する外部接続端子５３を得ることが可能となる。また、端子接続溝１７の形成工程を省略することができるので、外部接続端子５３の製造工数及び製造コストの低減を図ることができる。

図９は本発明の更に他の実施形態による薄膜太陽電池モジュールの外部接続端子５４の構成を示す断面図である。なお、図において図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

本実施形態の外部接続端子５４は、端子接続層１８が間隔をおいて２本有している。端子接続層１８の形成本数は、端子接続溝１７の形成本数を変えるだけで任意に設定することができる。

この例においても、端子層１９は、単一の金属材料層でなる端子接続層１８を介して透明電極層１１と接続されているので、上述と同様、接続信頼性に優れ、かつ、低電気抵抗特性を有する外部接続端子５３を得ることが可能となる。特に、端子接続層１８が複数本形成されているので、図１の実施形態と比較して、端子層１９と透明電極層１１との間の接続抵抗を低減することができる。これにより、外部接続端子５４の低抵抗化を図ることが可能となる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、電極分離溝１４、接続溝１５、素子分離溝１６、端子接続溝１７、領域分離溝２１Ｘ，２１Ｙ、絶縁分離溝２２ａ，２２Ｘ，２２Ｙ及び境界分離溝２３のそれぞれの形成幅について特に言及しなかったが、これらの溝幅は、薄膜太陽電池モジュール１の仕様やレーザースクライブのレーザー発振条件などにより適宜設定することが可能なものである。

また、以上の実施形態では、太陽電池セル５１が互いに直列的に接続された薄膜太陽電池モジュール１の製造方法を例に挙げて説明したが、これに限らず、太陽電池セルが互いに並列的に接続された薄膜太陽電池モジュールの製造にも本発明は適用可能である。

１ 薄膜太陽電池モジュール
１０ 透明基板
１１ 透明電極層（第１の電極層）
１２ 裏面電極層（第２の電極層）
１３ 半導体層
１４ 電極分離溝
１５ 接続溝
１６ 素子分離溝
１７ 端子接続溝
１８ 端子接続層
１９ 端子層
２１Ｘ，２１Ｙ 領域分離溝（第１の分離溝）
２２ａ，２２Ｘ，２２Ｙ 絶縁分離溝（第２の分離溝）
２３ 境界分離溝
３０Ｘ，３０Ｙ 周辺領域
５０ 発電領域
５１ 太陽電池セル
５２，５３，５４ 外部接続端子

Claims (7)

1. 絶縁性の透明基板と、
   前記透明基板の表面に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層の表面に形成された半導体層と、前記半導体層の表面に形成された第２の電極層とを含む太陽電池セルと、
   前記第１の電極層の表面に形成され単一の金属材料層でなる接続層と、前記接続層に積層された端子層とを含み、前記太陽電池セルに隣接して配置された外部接続端子と
   を具備する薄膜太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュールであって、
   前記接続層は、前記第２の電極の構成材料でなる
   薄膜太陽電池モジュール。
3. 請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュールであって、
   前記外部接続端子は、前記端子層を前記第１の電極層へ接続する端子接続溝を有する
   薄膜太陽電池モジュール。
4. 請求項３に記載の薄膜太陽電池モジュールであって、
   前記端子接続溝は、前記接続層を挟むように一対形成されている
   薄膜太陽電池モジュール。
5. 請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュールであって、
   前記端子層は、はんだ材料または導電性接着剤でなる
   薄膜太陽電池モジュール。
6. 絶縁性の透明基板の上に第１の電極層を形成し、
   前記第１の電極層の上に半導体層を形成し、
   前記半導体層に前記第１の電極層の表面に達する深さの第１の接続溝を形成し、
   前記第１の接続溝を含む前記半導体層の上に第２の電極層を形成し、
   前記第１の接続溝に充填された前記第２の電極層を挟むように、前記第２の電極層に前記第１の電極層の表面に達する深さの一対の第２の接続溝を形成し、
   前記一対の第２の接続溝に挟まれた前記第２の電極層の領域に導電材料を積層する
   薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
7. 請求項６に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記導電材料は、前記第２の電極層の前記領域を跨ぐように、前記第２の接続溝に充填される
   薄膜太陽電池モジュールの製造方法。

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