JPWO2012095954A1 - 太陽電池用金属基板および太陽電池用金属基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

太陽電池セルの欠陥に起因して太陽電池セルの発電効率が低下するのを抑制することが可能な太陽電池用金属基板を提供する。この太陽電池用金属基板（１）は、太陽電池セル（２）が形成される第１表面（１１ａ）を有する第１金属層（１１）と、第１表面とは反対側の第２表面（１１ｂ）側で第１金属層に接合された第２金属層（１２）とを含むクラッド材を備え、第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である。

Description

この発明は、太陽電池用金属基板および太陽電池用金属基板の製造方法に関し、特に、太陽電池セルが形成される表面を有する太陽電池用金属基板および太陽電池用金属基板の製造方法に関する。
従来、太陽電池セルが形成される表面を有する太陽電池用金属基板が知られている。このような太陽電池セルが形成される表面を有する太陽電池用金属基板は、たとえば、特公平４−７８０３０号公報および特開２００９−１１７７８３号公報に開示されている。
上記特公平４−７８０３０号公報には、ステンレス鋼板または冷間圧延された鋼板（第２金属層）の表面上に、Ｎｉ板、Ａｌ板またはステンレス鋼板のいずれか１つ（第１金属層）を圧接した太陽電池用金属基板材が開示されている。この特公平４−７８０３０号公報に記載された太陽電池用金属基板材では、第１金属層の表面上にアモルファスシリコン薄膜（太陽電池セル）を含む太陽電池が形成されている。また、特公平４−７８０３０号公報に記載された太陽電池用金属基板材では、第１金属層内に存在する非金属介在物に起因してアモルファスシリコン薄膜が不均一に形成されることを抑制するために、第１金属層内に存在する非金属介在物の大きさが１．０μｍ以下になるように処理されている。
また、上記特開２００９−１１７７８３号公報には、Ｎｉ金属層（第２金属層）の表面上にＡｌ金属層（第１金属層）を所定の圧力で接合（クラッド）した金属基板と、Ａｌ金属層の表面上に形成されたシリコン薄膜（太陽電池セル）とを備える太陽電池が開示されている。この特開２００９−１１７７８３号公報に記載された太陽電池では、金属基板をリン酸、氷酢酸および硝酸からなる混合液に浸して金属基板の表面をエッチングした後に、金属基板の表面上にシリコン薄膜を形成するように構成されている。なお、特開２００９−１１７７８３号公報には、シリコン薄膜を形成する直前（エッチング後）の金属基板の表面の状態については記載されていない。
特公平４−７８０３０号公報 特開２００９−１１７７８３号公報
しかしながら、上記特公平４−７８０３０号公報に開示された太陽電池用金属基板材では、第１金属層内に存在する金属介在物の大きさが１．０μｍ以下であったとしても、第１金属層の表面に鋭角状に尖った非金属介在物や楔状に窪む溝部などが存在する場合には、アモルファスシリコン薄膜が十分に形成されていない部分（ピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥）が生じやすいと考えられる。このため、アモルファスシリコン薄膜（太陽電池セル）の欠陥に起因して、太陽電池の発電効率が低下しやすいという問題点がある。
また、上記特開２００９−１１７７８３号公報に開示された太陽電池では、エッチングした後の金属基板の表面の状態について記載されていないため、金属基板の表面に鋭角状に尖った異物や楔状に窪む溝部などが存在する場合には、シリコン薄膜が十分に形成されていない部分（ピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥）が生じやすいと考えられる。このため、シリコン薄膜（太陽電池セル）の欠陥に起因して、太陽電池の発電効率が低下しやすいという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、太陽電池セルの欠陥に起因して太陽電池セルの発電効率が低下するのを抑制することが可能な太陽電池用金属基板および太陽電池用金属基板の製造方法を提供することである。
 課題を解決するための手段および発明の効果
上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、太陽電池セルが形成される第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（尖り度合い）を７以下に制御することによって、太陽電池セルが十分に形成されていない部分（ピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥）が生じるのを抑制することができることを見出した。すなわち、この発明の第１の局面による太陽電池用金属基板は、太陽電池セルが形成される第１表面を有する第１金属層と、第１表面とは反対側の第２表面側で第１金属層に接合された第２金属層とを含むクラッド材を備え、第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である。
この発明の第１の局面による太陽電池用金属基板では、上記のように、太陽電池セルが形成される第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下であることによって、第１金属層の第１表面に異物が形成（残留）されたり、溝部などが形成されたりすることにより、第１表面が凹凸形状を有している場合においても、第１金属層の第１表面はクルトシスが７以下の状態でなだらかに形成されているので、太陽電池セルを第１表面上に略一様に形成することができる。これにより、太陽電池セルにピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥が生じるのを抑制することができるので、太陽電池セルの欠陥に起因して太陽電池セルの発電効率が低下するのを抑制することができる。なお、本発明において、第１表面が有するクルトシスは、第１表面が第１金属層からなるのみならず、第１表面上に第１金属層以外の異物が付着している場合の異物の表面も含む第１金属層の第１表面が有するクルトシスを示す広い概念である。
上記第１の局面による太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層の第１表面は、第２金属層の表面よりもクルトシス（Ｒｋｕ）が小さく、第２金属層は、第１金属層よりも剛性が高い。このように構成すれば、第１金属層の第１表面が第２金属層の表面よりもクルトシスが小さいことにより、太陽電池用金属基板が第２金属層のみからなる場合と比べて、太陽電池セルを太陽電池用金属基板の表面（第１表面）上により略一様に形成することができる。また、第２金属層が第１金属層よりも剛性が高いことにより、太陽電池用金属基板が第１金属層のみからなる場合と比べて、太陽電池用金属基板の剛性を向上させることができる。これにより、太陽電池の製造時などにおいて、太陽電池用金属基板の自重などに起因して、太陽電池用金属基板に撓みなどが生じるのを抑制することができる。
上記第１の局面による太陽電池用金属基板において、好ましくは、第２金属層の熱膨張係数と太陽電池セルの熱膨張係数との差は、第１金属層の熱膨張係数と太陽電池セルの熱膨張係数との差よりも小さい。このように構成すれば、太陽電池用金属基板が熱変形する際に、第１金属層が太陽電池セルに対して変形することに起因して太陽電池用金属基板全体が変形するのを、太陽電池セルの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する第２金属層によって抑制することができる。したがって、この構成によれば、太陽電池用金属基板が熱変形するのを抑制しながら、太陽電池セルの欠陥に起因する太陽電池セルの発電効率の低下を抑制することができる。なお、「太陽電池セルの熱膨張係数」とは、金属基板を含まない状態における太陽電池セルの熱膨張係数のことである。
この場合、好ましくは、第２金属層の熱膨張係数と太陽電池セルの熱膨張係数との差は、５×１０−６／℃以下である。このように構成すれば、第２金属層の熱膨張係数を太陽電池セルの熱膨張係数により近づけることができるので、確実に、太陽電池用金属基板が熱変形するのを抑制することができる。
上記第１の局面による太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層は、第２金属層よりも延性が大きい。このように構成すれば、太陽電池用金属基板を形成する際の圧延時に第１金属層を第２金属層よりも延性が大きく塑性変形しやすいので、介在物が第１金属層の第１表面に存在する場合であっても、予め第１金属層の第１表面をある程度平滑にすることができる。これにより、容易に、第１金属層の第１表面におけるＲｋｕを７以下にすることができる。なお、「延性」とは、弾性変形可能な限界を超えた力が物質に加えられた場合であっても、その物質が破壊されずに引き伸ばされる性質のことである。また、「延性が大きい」とは、より引き伸ばされやすい性質を有しているということであり、具体的には、引張り試験で伸びが大きいことを示す。また、「介在物」とは、金属を塊（インゴット）として鋳造した際にすでにインゴットに内在している異物のことである。
上記第１の局面による太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなり、第２金属層は、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる。このように構成すれば、第１金属層に延性に優れたＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つを用いることによって、太陽電池用金属基板を形成する際の圧延時に第１金属層が延びやすいので、予め第１金属層の第１表面をある程度平滑にすることができる。これにより、容易に、第１金属層の第１表面におけるＲｋｕを７以下にすることができる。また、第１金属層に電気抵抗が比較的小さいＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つを用いることによって、太陽電池セルにおいて発生した電力を送電する際の損失を小さくすることができる。また、第２金属層に剛性の高いＦｅまたはフェライト系ステンレスを用いることによって、容易に、太陽電池用金属基板の剛性を高めることができる。
この場合、好ましくは、第２金属層の厚みは、第１金属層の厚みと第２金属層の厚みとを少なくとも含む合計の厚みの６０％以上である。このように構成すれば、第２金属層を構成する剛性の高いＦｅまたはフェライト系ステンレスの比率が６０％以上になるので、確実に、太陽電池用金属基板の剛性を高めることができる。
上記第１金属層がＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなり、第２金属層がＦｅまたはフェライト系ステンレスからなる太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層の厚みは、１．５μｍ以上である。このように構成すれば、太陽電池用金属基板の表面上に太陽電池セルを構成する層を成長させる際に生じる熱が太陽電池用金属基板に加えられた場合に、第２金属層のＦｅ成分が第１金属層側に拡散して第１金属層の第１表面に到達するのを抑制することができる。なお、本願発明者はこの点も実験により確認済みである。
上記第１金属層がＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなり、第２金属層がＦｅまたはフェライト系ステンレスからなる太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層は、Ａｌの含有率が９９．７質量％以上である。このように構成すれば、太陽電池用金属基板を形成する際の圧延時に第１金属層がより延びやすいので、第１金属層の第１表面をより平滑にすることができる。これにより、より容易に、第１表面におけるクルトシスを７以下にすることができる。また、第１金属層内の不純物が０．３％未満であるので、第１金属層内の不純物が太陽電池セル側に拡散するのを抑制することができる。
上記第１金属層がＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなり、第２金属層がＦｅまたはフェライト系ステンレスからなる太陽電池用金属基板において、好ましくは、第２金属層は、フェライト系ステンレスからなる。このように構成すれば、外部環境に対する耐食性を太陽電池用金属基板に付与しつつ、太陽電池用金属基板の剛性を高めることができる。
上記第１の局面による太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層の第１表面上には、太陽電池セルのＳｉ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４またはＣｄＴｅのいずれか１つからなる半導体層が成長されている。このようにＳｉ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４またはＣｄＴｅのいずれか１つからなる半導体層を有する太陽電池セルにおいて、太陽電池セルが形成される第１表面のクルトシスを７以下にすることによって、太陽電池セルを第１金属層の第１表面上に略一様に形成することができる。
上記第１の局面による太陽電池用金属基板において、好ましくは、第１金属層の第１表面には、異物、谷部および山部の少なくともいずれか１つが存在しており、異物、谷部および山部の少なくともいずれか１つが存在する第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である。このように第１金属層の第１表面に異物、谷部および山部の少なくともいずれか１つが存在している場合であっても、太陽電池セルが形成される第１表面のクルトシスを７以下にすることによって、ピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥が生じるのが抑制された太陽電池セルを第１金属層の第１表面上に形成することができる。
この発明の第２の局面による太陽電池用金属基板の製造方法は、第１金属板と第２金属板とを接合することによって、太陽電池セルが形成される第１表面を有する第１金属層と、第１表面とは反対側の第２表面側で第１金属層に接合された第２金属層とを含むクラッド材を備える太陽電池用金属基板を形成する工程と、第１金属層の第１表面を研磨することにより、第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程とを備える。
この発明の第２の局面による太陽電池用金属基板の製造方法では、上記のように、第１金属層の第１表面を研磨することにより、第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程を備えることによって、第１金属層の第１表面に異物が形成（残留）されたり、溝部などが形成されたりすることにより、第１表面が凹凸形状を有する場合においても、第１金属層の第１表面はクルトシスが７以下の状態でなだらかに形成されているので、太陽電池セルを第１表面上に略一様に形成することができる。これにより、太陽電池セルにピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥が生じるのを抑制することができるので、太陽電池セルの欠陥に起因して太陽電池セルの発電効率が低下するのを抑制することができる。
上記第２の局面による太陽電池用金属基板の製造方法において、好ましくは、第１金属層の第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程は、化学研磨によって第１金属層の第１表面を研磨する工程を含む。このように構成すれば、容易に、第１金属層の第１表面のクルトシスを７以下にすることができる。
この場合、好ましくは太陽電池用金属基板を形成する工程は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる第１金属板と、第２金属板とを接合することによって、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる第１金属層と、第２金属層とを含むクラッド材を備える太陽電池用金属基板を形成する工程を含み、化学研磨によって第１金属層の第１表面を研磨する工程は、リン酸を含有する化学研磨液に太陽電池用金属基板を浸すことによって、第１金属層の第１表面を研磨する工程を有する。このように構成すれば、リン酸を含有する化学研磨液に太陽電池用金属基板を浸すことによって、容易に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる第１金属層の第１表面のクルトシスを７以下にすることができる。
上記第２の局面による太陽電池用金属基板の製造方法において、好ましくは、太陽電池用金属基板を形成する工程は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる第１金属板と、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる第２金属板とを接合することによって、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる第１金属層と、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる第２金属層とを含むクラッド材を備える太陽電池用金属基板を形成する工程を含む。このように構成すれば、第１金属層に延性に優れたＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つを用いることによって、太陽電池用金属基板を形成する際の圧延時に第１金属層が延びやすいので、予め第１金属層の第１表面をある程度平滑にすることができる。これにより、第１金属層の第１表面を研磨する工程において、容易に、第１金属層の第１表面におけるＲｋｕを７以下にすることができる。また、第１金属層に電気抵抗が比較的小さいＡｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つを用いることによって、太陽電池セルにおいて発生した電力を送電する際の損失を小さくすることができる。また、第２金属層に剛性の高いＦｅまたはフェライト系ステンレスを用いることによって、容易に、太陽電池用金属基板の剛性を高めることができる。
この場合、好ましくは、太陽電池用金属基板を形成する工程は、第２金属層の厚みが、第１金属層の厚みと第２金属層の厚みとを少なくとも含む合計の厚みの６０％以上になるように、太陽電池用金属基板を形成する工程を含む。このように構成すれば、第２金属層を構成する剛性の高いＦｅまたはフェライト系ステンレスの比率が６０％以上になるので、確実に、太陽電池用金属基板の剛性を高めることができる。
上記Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる第１金属層と、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる第２金属層とを含むクラッド材を備えた太陽電池用金属基板を形成する工程を備える太陽電池用金属基板の製造方法において、好ましくは、太陽電池用金属基板を形成する工程は、第１金属層の厚みが１．５μｍ以上になるように、太陽電池用金属基板を形成する工程を含む。このように構成すれば、太陽電池用金属基板の表面上に太陽電池セルを構成する層を成長させる際に生じる熱が太陽電池用金属基板に加えられた場合に、第２金属層のＦｅ成分が第１金属層側に拡散して第１金属層の第１表面に到達するのを抑制することができる。
上記第２の局面による太陽電池用金属基板の製造方法において、好ましくは、太陽電池用金属基板を形成する工程は、第２金属板よりも延性が大きい第１金属板と、第２金属板とを接合してクラッド材を形成した後に、クラッド材を冷間で圧延する工程を含む。このように構成すれば、クラッド材を冷間で圧延することにより、第１金属層を第２金属層よりも延ばすことができるので、予め第１金属層の第１表面をある程度平滑にすることができる。これにより、第１金属層の第１表面を研磨する工程において、容易に、第１金属層の第１表面におけるＲｋｕを７以下にすることができる。
上記第１表面のクルトシスを７以下にする工程が化学研磨によって第１表面を研磨する工程を含む太陽電池用金属基板の製造方法において、好ましくは、太陽電池用金属基板を形成する工程は、ロール状の第１金属板とロール状の第２金属板とを接合することによって、クラッド材を連続的に形成する工程を含み、第１金属層の第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程は、連続的に形成されたクラッド材の第１金属層の第１表面を化学研磨する工程を含む。このように構成すれば、第１金属層の第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である太陽電池用金属基板を連続的に製造することができるので、太陽電池用金属基板の生産性を向上させることができる。
本発明の一実施形態によるＣＩＧＳ太陽電池の構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態による金属基板の上面に異物、谷部および山部が存在する場合の金属基板および太陽電池セルの層構造を示した断面図である。 本発明の比較例による金属基板の上面に異物、谷部および山部が存在する場合の金属基板および太陽電池セルの層構造を示した断面図である。 本発明の効果を確認するために行った金属基板の表面粗さおよびＣＩＧＳ太陽電池の発電効率に関する実験結果を示した図である。 本発明の効果を確認するために行った金属基板の表面粗さに関する実験結果を示した図である。 本発明の効果を確認するために行った金属基板のＦｅの拡散距離に関する実験結果を示した図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるＣＩＧＳ太陽電池１００の構造について説明する。
本発明の一実施形態によるＣＩＧＳ太陽電池１００は、図１に示すように、金属基板１と、金属基板１の上面１１ａ上（Ｚ１側）に形成された薄膜からなる複数の太陽電池セル２とを備えている。また、金属基板１は、約１００μｍの厚みｔ１を有するとともに、太陽電池セル２は、約３μｍの厚みｔ２を有する。なお、金属基板１は、本発明の「クラッド材」および「太陽電池用金属基板」の一例である。
複数の太陽電池セル２の各々は、下方側（Ｚ２側）から順に、下部電極２１と、光吸収層２２と、バッファ層２３と、上部電極２４とが、上方向（Ｚ１方向）に積層されて形成されている。下部電極２１は、横方向（Ｘ方向）に所定の間隔を隔てて金属基板１の上面１１ａ上に形成されている。光吸収層２２は、対応する太陽電池セル２の下部電極２１の表面上だけでなく、対応する太陽電池セル２に隣接する太陽電池セル２の下部電極２１の表面上の一部にも形成されている。バッファ層２３は、光吸収層２２の表面上に形成されている。上部電極２４は、バッファ層２３の上面と、光吸収層２２およびバッファ層２３の側面と、隣接する太陽電池セル２の下部電極２１の表面とを覆うように形成されている。
下部電極２１は、約５００ｎｍの厚みを有するＭｏ金属膜からなる。光吸収層２２は、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）の組成を有する半導体からなる。この光吸収層２２が光を吸収した際に電子を放出することによって、太陽電池セル２において発電されるように構成されている。また、バッファ層２３は、ＣｄＳからなるとともに、上部電極２４は、光を透過可能なＺｎＯからなる。また、太陽電池セル２全体の熱膨張係数は、約１０×１０−６／℃である。ここで、太陽電池セル２全体の熱膨張係数とは、金属基板１を含まない状態における太陽電池セル２全体の熱膨張係数のことである。なお、光吸収層２２は、本発明の「半導体層」の一例である。
また、複数の太陽電池セル２では、隣接する一方側（Ｘ１側）の太陽電池セル２における上部電極２４と、他方側（Ｘ２側）の太陽電池セル２の下部電極２１とが電気的に接続されている。これにより、複数の太陽電池セル２は、金属基板１の上面１１ａ上で、Ｘ方向に沿って直列に接続されている。
また、Ｘ１側の端部に位置する太陽電池セル２の下部電極２１と、Ｘ２側の端部に位置する太陽電池セル２の下部電極２１とには、それぞれ、複数の太陽電池セル２において発生した電力を取り出すための端子３が接続されている。
金属基板１は、Ａｌ層１１とステンレス層１２とが上下方向（Ｚ方向）に接合されたクラッド材からなる。具体的には、Ａｌ層１１の下面１１ｂ側と、ステンレス層１２の上面１２ａ側とが所定の圧力で接合されることによって、Ａｌ層１１とステンレス層１２とからなるクラッド材が形成されている。なお、Ａｌ層１１は、本発明の「第１金属層」の一例であり、ステンレス層１２は、本発明の「第２金属層」の一例である。また、上面１１ａは、本発明の「第１表面」の一例であり、下面１１ｂは、本発明の「第２表面」の一例である。
Ａｌ層１１は、Ａｌの含有率が約９９．７％以上であるとともに、残り０．３未満のＦｅを主成分とする不純物を含む。また、Ａｌ層１１の熱膨張係数は、約２３×１０−６／℃であり、太陽電池セル２の熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）に比べて大きい。また、Ａｌ層１１の厚みｔ３は、約１５μｍである。すなわち、Ａｌ層１１の厚みｔ３は、金属基板１の厚みｔ１（＝約１００μｍ）の約１５％である。
また、ステンレス層１２は、外部環境（湿気など）に対する耐食性を有するＳＵＳ４３０（ＪＩＳ規格）からなる。具体的には、ステンレス層１２は、約１６％以上約１８％以下のＣｒを含むＦｅ合金（フェライト系ステンレス）からなる。また、ステンレス層１２の熱膨張係数は、２０℃から５５０℃の温度範囲において、約１１×１０−６／℃である。すなわち、Ａｌ層１１の熱膨張係数（約２３×１０−６／℃）と太陽電池セル２の熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）との間には、約１３×１０−６／℃の差がある一方、ステンレス層１２の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃）と太陽電池セル２の熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）との間には、約１×１０−６／℃の差がある。また、ステンレス層１２の厚みｔ４は、約８５μｍである。つまり、ステンレス層１２の厚みｔ４は、金属基板１の厚みｔ１（＝約１００μｍ）の約８５％である。
また、ＳＵＳ４３０からなるステンレス層１２は、Ａｌ層１１に比べて剛性が高く、外力に対して変形しにくい。一方、Ａｌ層１１は、ステンレス層１２に比べて延性が大きく、延びやすい。
ここで、本実施形態では、Ａｌ層１１の上面１１ａは、クルトシス（Ｒｋｕ）が約７以下になるような表面処理が施されている。
ここで、クルトシス（Ｒｋｕ）について説明する。クルトシスとは、表面粗さを示す指標の一種であって、表面に形成された凹凸形状の尖り度合いを示す指標のことである。具体的には、クルトシスは、下記の式（１）に示すように、基準長さ（Ｌｒ）における高さＺの４乗を、表面粗さの標準偏差を意味する二乗平均根高さ（Ｒｑ）の４乗で除算した指標である。クルトシスが小さい場合には、表面の凹凸形状がなだらかになっている状態であることを意味する。一方、クルトシスが大きい場合には、表面の凹凸形状が鋭角状に尖った状態であることを意味する。
Figure 2012095954
したがって、クルトシスが約７以下の場合には、図２に示すように、金属基板１（Ａｌ層１１の上面１１ａ）に異物２００や谷部（溝部）３００ａおよび山部３００ｂが存在する場合であっても、異物２００や谷部３００ａおよび山部３００ｂが存在しない上面１１ａのみならず、異物２００の表面や、異物２００と上面１１ａとの界面部分、谷部３００ａが形成されている部分の上面１１ａ、山部３００ｂが形成されている部分の上面１１ａを含む全体がなだらかになっている。これにより、異物２００や谷部３００ａおよび山部３００ｂが存在しない上面１１ａのみならず、異物２００の表面上や、異物２００と上面１１ａとの界面部分、谷部３００ａが形成されている部分の上面１１ａ、山部３００ｂが形成されている部分の上面１１ａの全体に渡って、太陽電池セル２は、略一様な層構造を有するように形成されている。なお、異物２００には、金属を塊（インゴット）として鋳造した後に外部から表面に付着した異物（狭義の異物）と、金属を塊（インゴット）として鋳造した際にすでにインゴットに内在している異物（介在物）とが含まれている。
一方、クルトシスが約７よりも大きい場合には、図３に示すように、金属基板１（Ａｌ層１１の上面１１ａ）上に鋭角状に尖った異物４００が付着したり、鋭角状に尖った谷部（溝部）５００ａおよび山部５００ｂが形成されたりすることに起因して、太陽電池セル２には、異物４００の位置で穴形状（溝形状）を有する欠陥６００ａが形成されるとともに、谷部５００ａおよび山部５００ｂの位置で太陽電池セル２の層構造が不完全である欠陥６００ｂおよび６００ｃが形成される。この場合、上部電極２４が欠陥６００ａの内側面を沿うように形成されることによって、上部電極２４が金属基板１の上面１１ａに接触するように形成されている。これにより、上部電極２４と金属基板１とが短絡することに起因して、太陽電池セル２で発電が行われなくなる。また、欠陥６００ｂおよび６００ｃの位置においては、太陽電池セル２の層構造が不完全であるため、欠陥６００ｂおよび６００ｃの位置における太陽電池セル２では発電が十分に行われない。
また、ステンレス層１２の上面１２ａおよび裏面１２ｂのクルトシスは、Ａｌ層１１の上面１１ａのクルトシスよりも大きい。なお、Ａｌ層１１の上面１１ａのクルトシスは、上面１１ａの面内方向のうち、Ａｌ層１１とステンレス層１２とを接合する際の圧延方向（圧延加工時に被圧延材が搬送される方向）と直交する方向（図示せず）におけるクルトシスである。これにより、圧延方向と直交する方向に測定する場合には、圧延方向に測定する場合と比べて、上面１１ａの異物や谷部（溝部）が測定されやすいので、より確実に、Ａｌ層１１の上面１１ａの状態（尖り度合い）を示す指標を得ることが可能である。
次に、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＣＩＧＳ太陽電池１００の製造プロセスについて説明する。
まず、約９９．７％以上のＡｌを含有するロール状のＡｌ板（図示せず）と、ＳＵＳ４３０からなるロール状のステンレス板（図示せず）とを準備する。なお、Ａｌ板の厚みは、Ａｌ板の厚みとステンレス板の厚みとの合計の厚みの約１５％であるとともに、ステンレス板の厚みは、Ａｌ板の厚みとステンレス板の厚みとの合計の厚みの約８５％である。
そして、ロール状のＡｌ板とロール状のステンレス板とをロールを解いて図示しない圧延機によって連続的に接合する。この際、Ａｌ板とステンレス板とを、共に圧延方向（図示せず）に搬送しながら、所定の圧力を加えて圧接する。その後、圧接されたＡｌ板とステンレス板とを、冷間で圧延する。これにより、約１５μｍの厚みｔ３を有するＡｌ層１１と、約８５μｍの厚みｔ４を有するステンレス層１２とが接合（クラッド）されて約１００μｍの厚みｔ１を有するクラッド材が連続的に形成される。この際、ステンレス板では、ステンレスは延性が劣っており塑性変形しにくいため、表面に介在物（図示せず）がある場合、圧延時に介在物周辺のステンレスが割れて介在物の周辺に窪みが形成されてしまう場合がある。一方、Ａｌ板では、Ａｌは延性が優れており塑性変形しやすいため、介在物（図示せず）がＡｌ板の上面に存在している場合であっても、圧延時に介在物周辺のＡｌが塑性変形することによって、介在物の周辺に窪みが形成されにくい。この結果、Ａｌ層１１の上面１１ａがある程度平坦な面に形成される。
ここで、本実施形態では、連続的に形成されたクラッド材のＡｌ層１１側の上面１１ａを化学研磨する。具体的には、約９０℃以上約１２０℃以下の温度範囲に保たれた約４％の硝酸を含むリン酸溶液からなる化学研磨液に、クラッド材を約１０秒以上約１２０秒以下浸漬することによって、化学研磨を行う。これにより、Ａｌ層１１の上面１１ａにおけるクルトシスが約７以下であるクラッド材が連続的に形成される。その後、化学研磨されたクラッド材が所定の大きさに切断されることによって、Ａｌ層１１の上面１１ａにおけるクルトシスが約７以下である金属基板１が形成される。なお、クラッド材のＡｌ層１１側の上面１１ａを化学研磨する前に、上面１１ａに対して機械研磨などの研磨は行っていない。
そして、Ａｌ層１１の上面１１ａ上に、スパッタ法などにより、約５００ｎｍの厚みを有し、Ｍｏ金属膜からなる下部電極２１を形成する。この際、下部電極２１を構成するＭｏ金属膜の厚みは非常に小さいため、クルトシスが約７以下である下地のＡｌ層１１の上面１１ａのなだらかさが下部電極２１に反映される。これにより、下部電極２１の上面はなだらかに形成されるので、下部電極２１の上面上に形成される光吸収層２２、バッファ層２３および上部電極２４を一様に形成することが可能である。
その後、約３５０℃以上約５００℃以下の温度条件下で、多元蒸着法などにより、下部電極２１の表面上の所定の領域にＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）の組成を有する半導体からなる光吸収層２２を形成する。なお、後述するＦｅの拡散距離測定において、４００℃の温度条件下で１０時間保持した際に、ステンレス層１２のＦｅの一部が、Ａｌ層１１の下面１１ｂ側からＡｌ層１１の内部に拡散した。このため、上記約３５０℃以上約５００℃以下の温度条件に起因して、金属基板１におけるステンレス層１２のＦｅの一部は、Ａｌ層１１の下面１１ｂ側からＡｌ層１１の内部に、Ｚ１方向に距離約１．５μｍ分、拡散すると考えられる。
そして、化学析出法などにより、光吸収層２２の表面上にＣｄＳからなるバッファ層２３を形成する。最後に、スパッタ法などにより、バッファ層２３の上面と、光吸収層２２およびバッファ層２３の側面と、隣接する太陽電池セル２の下部電極２１の表面とを覆うように、ＺｎＯからなる上部電極２４を形成する。これにより、金属基板１の上面１１ａ上に、互いに約３μｍの厚みｔ２を有し、上部電極２４を介して直列に接続された複数の太陽電池セル２が形成される。
そして、Ｘ１側の端部に位置する太陽電池セル２の下部電極２１と、Ｘ２側の端部に位置する太陽電池セル２の下部電極２１とにそれぞれ端子３を接続することによって、図１に示すＣＩＧＳ太陽電池１００が製造される。
本実施形態では、上記のように、異物２００や谷部（溝部）３００ａおよび山部３００ｂが存在するＡｌ層１１の上面１１ａを、クルトシスが約７以下になるように、リン酸を含有する化学研磨液によって化学研磨することによって、Ａｌ層１１の上面１１ａに異物２００が形成（残留）されたり、溝部３００などが形成されたりすることにより、上面１１ａに凹凸が形成されている場合においても、Ａｌ層１１の上面１１ａはクルトシスが約７以下の状態でなだらかに形成されているので、太陽電池セル２を上面１１ａ上に略一様に形成することができる。これにより、太陽電池セル２にピンホール、クラックおよび未成膜部などの欠陥（欠陥６００ａ、６００ｂおよび６００ｃ）が生じるのを抑制することができるので、太陽電池セル２の欠陥に起因して太陽電池セル２の発電効率が低下するのを抑制することができる。この結果、ＣＩＧＳ太陽電池１００の歩止まりを向上させることができる。また、リン酸を含有する化学研磨液に金属基板１を浸すことによって、容易に、Ａｌ層１１の上面１１ａのクルトシスを約７以下にすることができる。
また、本実施形態では、上記のように、Ａｌ層１１の上面１１ａのクルトシスを、ステンレス層１２の上面１２ａおよび裏面１２ｂのクルトシスよりも小さくすれば、金属基板１がステンレス層１２のみからなる場合と比べて、太陽電池セル２を金属基板１の表面（上面１１ａ）上により略一様に形成することができる。
また、本実施形態では、上記のように、ＳＵＳ４３０からなるステンレス層１２の剛性を、Ａｌの含有率が約９９．７％以上であるＡｌ層１１に比べて高くすれば、金属基板１がＡｌ層１１のみからなる場合と比べて、金属基板１の剛性を向上させることができる。これにより、ＣＩＧＳ太陽電池１００の製造時などにおいて、金属基板１の自重などに起因して、金属基板１に撓みなどが生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、ステンレス層１２の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃）と太陽電池セル２の熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）との差（約１×１０−６／℃）を５×１０−６／℃以下にするとともに、Ａｌ層１１の熱膨張係数（約２３×１０−６／℃）と太陽電池セル２の熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）との差（＝約１３×１０−６／℃）よりも小さくすれば、金属基板１が熱変形する際にＡｌ層１１が太陽電池セル２に対して変形することに起因して金属基板１全体が変形するのを、太陽電池セル２の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するステンレス層１２によって抑制することができる。したがって、確実に金属基板１が熱変形するのを抑制しながら、太陽電池セル２の欠陥に起因する太陽電池セル２の発電効率の低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、Ａｌ層１１を、ステンレス層１２に比べて延性が大きく、延びやすいように構成するとともに、Ａｌの含有率が約９９．７％以上であるように構成すれば、クラッド材を冷間で圧延することにより、Ａｌ層１１をステンレス層１２よりも延性が大きく塑性変形しやすいので、介在物がＡｌ層１１の上面１１ａに存在する場合であっても、予めＡｌ層１１の上面１１ａをある程度平滑にすることができる。これにより、Ａｌ層１１の上面１１ａを化学研磨する際に、容易に、Ａｌ層１１の上面１１ａにおけるクルトシスを約７以下にすることができる。また、Ａｌ層１１に、電気抵抗が比較的小さいＡｌを用いれば、太陽電池セル２において発生した電力を送電する際の損失を小さくすることができる。また、Ａｌ層１１の不純物（主にＦｅ）が０．３％未満でありＦｅの含有量が少ないので、Ａｌ層１１内の不純物が太陽電池セル２側に拡散するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、ステンレス層１２がＳＵＳ４３０からなるように構成すれば、容易に、金属基板１の剛性を向上させることができる。また、ステンレス層１２に耐食性を有するＳＵＳ４３０を用いれば、外部環境に対する耐食性を金属基板１に対して付与することができる。
また、本実施形態では、上記のように、ステンレス層１２の厚みｔ４を、金属基板１の厚みｔ１（＝約１００μｍ）の約８５％である約８５μｍにすれば、ステンレス層１２を構成する剛性の高いＳＵＳ４３０の比率が約８５％であるので、確実に、金属基板１の剛性を高めることができる。また、金属基板１が熱変形する際に、Ａｌ層１１が太陽電池セル２に対して変形することに起因して金属基板１全体が変形するのを、太陽電池セル２の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するステンレス層１２によって抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、Ａｌ層１１の厚みｔ３を約１５μｍにすれば、金属基板１の上面１１ａ上に太陽電池セル２を構成する光吸収層２２などを成長させる際に生じる熱が金属基板１に加えられた場合に、ステンレス層１２のＦｅ成分がＡｌ層１１側に拡散してＡｌ層１１の上面１１ａに到達するのを抑制することができる。これにより、ステンレス層１２のＦｅ成分が、厚みが非常に小さい下部電極２１を通過して、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）の組成を有する半導体からなる光吸収層２２に到達するのを抑制することができる。この結果、Ｆｅ成分に起因して光吸収層２２に欠陥が生じることを抑制することができるので、光吸収層２２においてアクセプタの濃度が低下して発電効率などが低下するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、Ａｌ層１１の上面１１ａ上に、太陽電池セル２のＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２からなる半導体層を成長させた場合においても、太陽電池セル２が形成されるＡｌ層１１の上面１１ａのクルトシスを約７以下にすることによって、太陽電池セル２をＡｌ層１１の上面１１ａ上に略一様に形成することができる。
また、本実施形態では、上記のように、ロール状のＡｌ板とロール状のステンレス板とを圧延機によって連続的に接合することによりクラッド材を連続的に形成するとともに、連続的に形成されたクラッド材のＡｌ層１１側の上面１１ａを化学研磨するように構成すれば、Ａｌ層１１側の上面１１ａのクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である金属基板１を連続的に製造することができるので、金属基板１の生産性を向上させることができる。
[実施例]
次に、図１および図４〜図６を参照して、上記実施形態による金属基板の効果を確認するために行った金属基板の表面粗さ測定と、ＣＩＧＳ太陽電池の発電効率測定と、Ａｌ層へのステンレス層のＦｅの拡散距離の測定とについて説明する。
（表面粗さ測定）
まず、表面粗さ測定について説明する。この表面粗さ測定では、Ａｌの含有率が９９．８５％であるＡｌ層と、ＳＵＳ４３０からなるステンレス層とが接合されたクラッド材を準備した。ここで、Ａｌ層の厚みはクラッド材の厚み（１００μｍ）の１５％（１５μｍ）であり、ステンレス層の厚みはクラッド材の厚みの８５％（８５μｍ）である。そして、上記クラッド材からなる金属基板のＡｌ層側の上面を研磨することによって、実施例１〜７と比較例１〜４とを作製した。また、上記したクラッド材からなる金属基板において、Ａｌ層側の上面に対して研磨を行わない比較例５を作製した。
具体的には、実施例１〜７として、９０℃以上１１０℃以下の温度範囲に保たれた４％の硝酸を含むリン酸溶液からなる化学研磨液に、金属基板を６０秒以上１２０秒以下浸漬することによって、Ａｌ層側の上面を化学研磨した。ここで、実施例１の金属基板１は、１１０℃に保たれた化学研磨液に１２０秒間浸漬させた。また、実施例２の金属基板１は、１１０℃に保たれた化学研磨液に６０秒間浸漬させた。また、実施例３の金属基板１は、１００℃に保たれた化学研磨液に１２０秒間浸漬させた。また、実施例４の金属基板１は、１００℃に保たれた化学研磨液に６０秒間浸漬させた。また、実施例５の金属基板１は、９０℃に保たれた化学研磨液に１２０秒間浸漬させた。
一方、比較例１および４としては、Ａｌ層側の上面を電解複合研磨することによって金属基板を作製した。ここで、電解複合研磨とは、電解研磨液内でＡｌ層側の上面のＡｌを電解によって溶解させながら、機械研磨を行う方法である。なお、機械研磨とは、砥粒を分散させた研磨材をラップ盤とＡｌ層側の上面との間に介在させた状態で、ラップ盤とＡｌ層側の上面とを機械的に摺り合わせることによって、Ａｌ層側の上面を研磨する方法である。
また、比較例２および３としては、Ａｌ層側の上面に対して機械研磨のみを行うことによって金属基板を作製した。
そして、実施例１〜７と比較例１〜５とのＡｌ層側の上面における表面粗さを、表面粗さ測定機（Ｓｕｒｆｃｏｍ ４８０Ａ、株式会社東京精密製）を用いて測定した。この際、金属基板の圧延方向と直交する方向（図示せず）における表面粗さを測定した。そして、実施例１〜７と比較例１〜５とにおいて、クルトシス（Ｒｋｕ）と算術平均高さＲａとを算出した。なお、クルトシスは、上記した式（１）から算出した。また、算術平均高さＲａは、下記の式（２）を用いて、基準長さ（Ｌｒ）における高さＺ（ｘ）の絶対値の平均から算出した。ここで、Ｒａが小さい場合には、表面における凹凸形状の高さ（深さ）が平均的に小さい状態を意味する。一方、Ｒａが大きい場合には、表面における凹凸形状の高さ（深さ）が平均的に大きい状態を意味する。
Figure 2012095954
また、実施例６および７と比較例３〜５とにおいては、クルトシスおよび算術平均高さＲａに加えて、最大高さＲｚと、十点平均粗さＲｚｊｉｓとをさらに算出した。なお、最大高さＲｚは、基準長さ内の最大の山の高さの絶対値と、最大の谷の深さの絶対値との和から算出した。また、十点平均粗さＲｚｊｉｓは、基準長さ内における山のうち、高さが大きい順に１番目から５番目までの高さの絶対値の平均と、基準長さ内における谷のうち、深さが大きい順に１番目から５番目までの深さの絶対値の平均との和から算出した。
図４および図５に示した表面粗さ測定の実験結果としては、化学研磨を行った実施例１〜７において、クルトシス（Ｒｋｕ）が７以下になった。具体的には、実施例１において、Ｒｋｕが３．６になり、Ｒａが０．０３５になった。実施例２において、Ｒｋｕが４．８になり、Ｒａが０．０２４になった。実施例３において、Ｒｋｕが６．３になり、Ｒａが０．０２１になった。実施例４において、Ｒｋｕが６．５になり、Ｒａが０．００６になった。実施例５において、Ｒｋｕが７．０になり、Ｒａが０．００７になった。実施例６において、Ｒｋｕが５．２になり、Ｒａが０．０３２になった。また、実施例６において、Ｒｚが０．２７４になり、Ｒｚｊｉｓが０．２３７になった。実施例７において、Ｒｋｕが３．５になり、Ｒａが０．０６５になった。また、実施例７において、Ｒｚが０．４６４になり、Ｒｚｊｉｓが０．３４７になった。
一方、電解複合研磨を行った比較例１および４と、機械研磨を行った比較例２および３と、研磨を行っていない比較例５とにおいて、クルトシスが７よりも大きくなった。具体的には、電解複合研磨を行った比較例１において、Ｒｋｕが７．７になり、Ｒａが０．０１１になった。機械研磨を行った比較例２において、Ｒｋｕが８．９になり、Ｒａが０．０１８になった。機械研磨を行った比較例３において、Ｒｋｕが１６．７になり、Ｒａが０．００９になった。また、比較例３において、Ｒｚが０．１７７になり、Ｒｚｊｉｓが０．１５３になった。また、電解複合研磨を行った比較例４において、Ｒｋｕが１０．８になり、Ｒａが０．００５になった。また、比較例４において、Ｒｚが０．０９８になり、Ｒｚｊｉｓが０．０６９になった。また、研磨を行っていない比較例５において、Ｒｋｕが９．０になり、Ｒａが０．０１８になった。また、比較例５において、Ｒｚが０．３０２になり、Ｒｚｊｉｓが０．２４４になった。
図４および図５に示す実施例１〜７と比較例１〜５との結果から、Ａｌ層の上面に対して化学研磨を行うことによって、Ａｌ層の上面のクルトシスを７以下に制御できることが分かった。これは、金属基板を化学研磨液に浸漬した際に、Ａｌ層の上面の鋭角状に尖った凸部（図３の異物４００など）の先端部や、鋭角状に尖った凹部の周辺部などが十分に溶解されて、凹凸形状がなだらかになったからであると考えられる。
また、図５に示す実施例６および７と比較例３〜５との結果から、クルトシスとＲａ、ＲｚおよびＲｚｊｉｓとの間に相関関係を見出すことができなかった。
（発電効率測定）
また、上記した表面粗さ測定で用いた研磨後の実施例１〜５の金属基板と、比較例１および２の金属基板とのＡｌ層側の上面上に、上記実施形態におけるＣＩＧＳ太陽電池１００の製造方法と同様の製造方法を用いて複数の太陽電池セルを作製することによって、実施例１〜５と比較例１および２とに対応するＣＩＧＳ太陽電池をそれぞれ作製した。
そして、実施例１〜５と比較例１および２とのＣＩＧＳ太陽電池に対して所定のエネルギーの光を照射した際の、ＣＩＧＳ太陽電池における発電エネルギーを測定して、発電効率を算出した。この際、発電効率が１０％以上である場合には、十分な発電効率を有していると判断した（図４における丸印）。一方、発電効率が１０％未満である場合には、十分な発電効率を有していないと判断した（図４における三角印）。また、発電状況が確認できなかった場合には、発電を行っていないと判断した（図４におけるバツ印）。
図４に示した発電効率測定の実験結果としては、クルトシスが７以下である実施例１〜５において、ＣＩＧＳ太陽電池の発電効率が１０％以上になった。具体的には、化学研磨を行った実施例１（Ｒｋｕ＝３．６）、実施例２（Ｒｋｕ＝４．８）、実施例３（Ｒｋｕ＝６．３）、実施例４（Ｒｋｕ＝６．５）および実施例５（Ｒｋｕ＝７．０）のいずれにおいても、ＣＩＧＳ太陽電池の発電効率が１０％以上であることが確認された。
一方、クルトシスが７よりも大きい比較例１および２において、ＣＩＧＳ太陽電池の発電効率は１０％未満であった。具体的には、電解複合研磨を行った比較例１（Ｒｋｕ＝７．７）では、ＣＩＧＳ太陽電池の発電効率は１０％未満であった。また、機械研磨を行った比較例２（Ｒｋｕ＝８．９）では、ＣＩＧＳ太陽電池での発電が確認できなかった。
実施例１〜５と比較例１および２との結果から、クルトシスが７以下の場合には、発電効率が１０％以上になる一方、クルトシスが７よりも大きい場合には、発電効率が１０％未満になることが判明した。これは、クルトシスが７以下の場合には、金属基板の上面に異物や谷部（溝部）が存在する場合であっても、異物や谷部が存在しない上面のみならず、異物の表面や、異物と上面との界面部分、谷部が形成されている部分の上面を含む全体がなだらかになるので、太陽電池セルが略一様な層構造を有するように形成されて、太陽電池セルの発電効率の低下が抑制されたと考えられる。一方、クルトシスが７よりも大きい場合には、金属基板の上面に鋭角状に尖った異物や楔状に窪む溝部などが存在することに起因して、金属基板の上面上に形成された太陽電池セルに欠陥が生じたため、太陽電池セルの発電効率が低下したと考えられる。
また、実施例１〜５と比較例１および２との結果から、クルトシスと発電効率との間には、クルトシスが７以下の場合には発電効率が１０％以上になり、クルトシスが７より大きい場合には発電効率が１０％未満になるという相関関係が確認できた。一方、算術平均高さＲａと発電効率との間の相関関係を確認することはできなかった。これは、金属基板の上面が有する凹凸形状の高さ（深さ）が平均的に小さい状態（Ｒａが小さい状態）であっても、金属基板の上面が有する凹凸形状が鋭角状に尖った状態（Ｒｋｕが大きい状態）では、金属基板の上面上に形成された太陽電池セルに欠陥が生じやすい。このため、算術平均高さＲａはクルトシスに比べて発電効率に対する影響が小さいと考えられるため、Ｒａと発電効率との間の相関関係を得るに至らなかったと考えられる。
（Ｆｅの拡散距離測定）
次に、Ｆｅの拡散距離の測定について説明する。このＦｅの拡散距離の測定では、上記実施形態におけるＡｌ層１１とステンレス層１２とからなる金属基板１を、窒素雰囲気下で、かつ、４００℃の温度条件下で１０時間保持することによって熱処理を行った。そして、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて元素（ＦｅおよびＡｌ）の分布を示す画像を作成した。そして、作成した画像からＡｌ層１１内へのステンレス層１２のＦｅの拡散距離を求めた。
Ｆｅの拡散距離の測定の実験結果としては、図６に示したように、金属基板１においてＡｌ層１１にステンレス層１２が有するＦｅが拡散している領域（拡散領域１１２）が確認できた。さらに、拡散領域１１２は、Ａｌ層１１の下面１１ｂからＺ１方向に向かって１．４μｍ（距離Ｌ１）の高さを有して形成されていた。この結果から、Ａｌ層１１を少なくとも１．５μｍの厚みｔ３（図１参照）を有するように形成することによって、ステンレス層１２のＦｅがＡｌ層１１の上面１１ａ（図１参照）に到達するのを抑制することが可能であると考えられることが判明した。
なお、今回開示された実施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、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
上記実施形態では、金属基板１がＡｌ層１１とステンレス層１２とが接合されたクラッド材からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、金属基板は、ステンレス層のＡｌ層とは反対側の表面にさらに他の金属層を備えていてもよいし、Ａｌ層とステンレス層との間に他の金属層を備えていてもよい。
また、上記実施形態では、光吸収層２２が、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）の組成を有する半導体からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、光吸収層は、Ｓｉ、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４（ＣＺＴＳ）またはＣｄＴｅの組成を有する半導体からなるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、Ａｌ層１１（第１金属層）の厚みｔ３を、約１５μｍにした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１金属層の厚みは、約１５μｍよりも大きくてもよいし、約１５μｍ未満であってもよい。この際、第１金属層の厚みは約１．５μｍ以上であるのが、第２金属層のＦｅが第１金属層の第１表面に到達するのを抑制することが可能な点から好ましい。
また、上記実施形態では、ステンレス層１２（第２金属層）の厚みｔ４を、約８５μｍにした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２金属層の厚みは、約８５μｍよりも大きくてもよいし、約８５μｍ未満であってもよい。この際、第２金属層の厚みは約６０μｍ（金属基板の厚み（約１００μｍ）の約６０％）以上であるのが、確実に金属基板の剛性を高めることが可能な点から好ましい。
また、上記実施形態では、第２金属層としてステンレス層１２を用いることによって、ステンレス層１２（第２金属層）の熱膨張係数（約１１×１０−６／℃）と太陽電池セル２の熱膨張係数（約１０×１０−６／℃）との差を約１×１０−６／℃にした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２金属層の熱膨張係数と太陽電池セルの熱膨張係数との差は、約１×１０−６／℃よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。この際、第２金属層の熱膨張係数は、約５×１０−６／℃以上約１５×１０−６／℃以下であるのが、太陽電池用金属基板全体が変形するのを抑制することが可能な点から好ましい。
また、上記実施形態では、Ａｌ層１１（第１金属層）を、Ａｌの含有率が約９９．７％以上になるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１金属層を、約９９．７％未満のＡｌを含む延性に優れたＡｌ合金からなるように構成してもよい。また、第１金属層を、延性に優れたＣｕまたはＣｕ合金からなるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、ステンレス層１２（第２金属層）が、ＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス）からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２金属層を、ＳＵＳ４３０よりも安価な純鉄（Ｆｅ）からなるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、リン酸を主成分とするとともに、約４％の硝酸を含んでいる化学研磨液によって化学研磨を行った例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、化学研磨液を、約３％以上約９％以下の硝酸と、約６６％以上約９０％以下のリン酸とを含む水溶液からなるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、化学研磨する前に、金属基板１の上面１１ａに対して機械研磨などの研磨は行っていない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、化学研磨の前段階として、金属基板の上面に対して機械研磨などによる研磨を行ってもよい。
また、上記実施形態では、連続的に形成されたクラッド材を化学研磨することによって、Ａｌ層１１の上面１１ａにおけるクルトシスが約７以下であるクラッド材を連続的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、クルトシスが約７以下であるクラッド材を連続的に形成しなくてもよい。たとえば、連続的に形成されたクラッド材を所定の大きさに予め切断した後に、切断されたクラッド材に対してそれぞれ化学研磨を行うように構成してもよい。

Claims (20)

  1. 太陽電池セル（２）が形成される第１表面（１１ａ）を有する第１金属層（１１）と、前記第１表面とは反対側の第２表面（１１ｂ）側で前記第１金属層に接合された第２金属層（１２）とを含むクラッド材を備え、
    前記第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である、太陽電池用金属基板（１）。
  2. 前記第１金属層の第１表面は、前記第２金属層の表面よりも前記クルトシス（Ｒｋｕ）が小さく、
    前記第２金属層は、前記第１金属層よりも剛性が高い、請求項１に記載の太陽電池用金属基板。
  3. 前記第２金属層の熱膨張係数と前記太陽電池セルの熱膨張係数との差は、前記第１金属層の熱膨張係数と前記太陽電池セルの熱膨張係数との差よりも小さい、請求項１に記載の太陽電池用金属基板。
  4. 前記第２金属層の熱膨張係数と前記太陽電池セルの熱膨張係数との差は、５×１０−６／℃以下である、請求項３に記載の太陽電池用金属基板。
  5. 前記第１金属層は、前記第２金属層よりも延性が大きい、請求項１に記載の太陽電池用金属基板。
  6. 前記第１金属層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなり、
    前記第２金属層は、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる、請求項１に記載の太陽電池用金属基板。
  7. 前記第２金属層の厚みは、前記第１金属層の厚みと前記第２金属層の厚みとを少なくとも含む合計の厚みの６０％以上である、請求項６に記載の太陽電池用金属基板。
  8. 前記第１金属層の厚みは、１．５μｍ以上である、請求項６に記載の太陽電池用金属基板。
  9. 前記第１金属層は、Ａｌの含有率が９９．７質量％以上である、請求項６に記載の太陽電池用金属基板。
  10. 前記第２金属層は、フェライト系ステンレスからなる、請求項６に記載の太陽電池用金属基板。
  11. 前記第１金属層の第１表面上には、前記太陽電池セルのＳｉ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４またはＣｄＴｅのいずれか１つからなる半導体層が成長されている、請求項１に記載の太陽電池用金属基板。
  12. 前記第１金属層の第１表面には、異物（２００）、谷部（３００ａ）および山部（３００ｂ）の少なくともいずれか１つが存在しており、
    前記異物、前記谷部および前記山部の少なくともいずれか１つが存在する前記第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）が７以下である、請求項１に記載の太陽電池用金属基板。
  13. 第１金属板と第２金属板とを接合することによって、太陽電池セルが形成される第１表面を有する第１金属層と、前記第１表面とは反対側の第２表面側で前記第１金属層に接合された第２金属層とを含むクラッド材を備える太陽電池用金属基板を形成する工程と、
    前記第１金属層の第１表面を研磨することにより、前記第１表面の表面粗さを示す指標としてのクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程とを備える、太陽電池用金属基板の製造方法。
  14. 前記第１金属層の第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程は、化学研磨によって前記第１金属層の第１表面を研磨する工程を含む、請求項１３に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
  15. 前記太陽電池用金属基板を形成する工程は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる前記第１金属板と、前記第２金属板とを接合することによって、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる前記第１金属層と、前記第２金属層とを含む前記クラッド材を備える前記太陽電池用金属基板を形成する工程を含み、
    前記化学研磨によって前記第１金属層の第１表面を研磨する工程は、リン酸を含有する化学研磨液に前記太陽電池用金属基板を浸すことによって、前記第１金属層の第１表面を研磨する工程を有する、請求項１４に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
  16. 前記太陽電池用金属基板を形成する工程は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる前記第１金属板と、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる前記第２金属板とを接合することによって、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金またはＣｕ合金のいずれか１つからなる前記第１金属層と、Ｆｅまたはフェライト系ステンレスからなる前記第２金属層とを含む前記クラッド材を備える前記太陽電池用金属基板を形成する工程を含む、請求項１３に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
  17. 前記太陽電池用金属基板を形成する工程は、前記第２金属層の厚みが、前記第１金属層の厚みと前記第２金属層の厚みとを少なくとも含む合計の厚みの６０％以上になるように、前記太陽電池用金属基板を形成する工程を含む、請求項１６に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
  18. 前記太陽電池用金属基板を形成する工程は、前記第１金属層の厚みが１．５μｍ以上になるように、前記太陽電池用金属基板を形成する工程を含む、請求項１６に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
  19. 前記太陽電池用金属基板を形成する工程は、前記第２金属板よりも延性が大きい前記第１金属板と、前記第２金属板とを接合して前記クラッド材を形成した後に、前記クラッド材を冷間で圧延する工程を含む、請求項１３に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
  20. 前記太陽電池用金属基板を形成する工程は、ロール状の前記第１金属板とロール状の前記第２金属板とを接合することによって、前記クラッド材を連続的に形成する工程を含み、
    前記第１金属層の第１表面のクルトシス（Ｒｋｕ）を７以下にする工程は、連続的に形成された前記クラッド材の第１金属層の第１表面を化学研磨する工程を含む、請求項１４に記載の太陽電池用金属基板の製造方法。
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