WO2009139390A1 - 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 Download PDF

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WO2009139390A1
WO2009139390A1 PCT/JP2009/058855 JP2009058855W WO2009139390A1 WO 2009139390 A1 WO2009139390 A1 WO 2009139390A1 JP 2009058855 W JP2009058855 W JP 2009058855W WO 2009139390 A1 WO2009139390 A1 WO 2009139390A1
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layer
electrode layer
connection
terminal
film solar
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PCT/JP2009/058855
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内田　寛人
遊子 田口
上田　仁
道寛 高山
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株式会社アルバック
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    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a thin film solar cell module having an external connection terminal and a manufacturing method thereof.
  • a thin film solar cell module is an integrated body of a plurality of solar cells fabricated on a light-transmitting substrate.
  • a solar battery cell includes a first electrode layer made of a transparent conductive oxide formed on a translucent substrate, a semiconductor layer made of amorphous silicon or the like formed on the first electrode layer, and the semiconductor layer And a second electrode layer (back electrode) made of metal or the like formed on the substrate (see Patent Documents 1 and 2).
  • the first electrode layer, the semiconductor layer, and the second electrode layer are formed by a vapor phase growth method such as a CVD method or a sputtering method.
  • a vapor phase growth method such as a CVD method or a sputtering method.
  • each layer is laser scribed on the surface of the light-transmitting substrate in order to separate the element into a plurality of cells, and adjacent solar cells are connected in series (or in parallel). Thereafter, the entire surface of each layer is sealed with a resin filler or the like to constitute a thin film solar cell module.
  • Such a thin-film solar cell module includes an external connection terminal for taking out the voltage generated by the solar cell on the translucent substrate.
  • the external connection terminals are respectively formed on the positive and negative electrode portions having the largest potential difference in the solar battery cell. These external connection terminals are generally formed through film formation and patterning of a thin film material used in the process of forming solar cells.
  • Patent Documents 1 and 2 after forming the first electrode layer, the semiconductor layer, and the second electrode layer, the second electrode layer and the semiconductor layer are read by laser scribing at a depth reaching the surface of the first electrode layer.
  • each lead connection groove is formed on the surface of the first electrode layer from the second electrode layer with respect to the laminated film including the first electrode layer, the semiconductor layer, and the second electrode layer. It is formed with the depth to reach. As a result, any structure formed between the lead connection grooves is a laminate of the semiconductor layer and the second electrode layer.
  • the semiconductor layer has a characteristic of relatively low adhesion with a metal layer or a conductive oxide layer. Therefore, in the configurations described in Patent Documents 1 and 2, since the structure formed between the lead connection grooves is a laminated structure of the semiconductor layer and the second electrode layer, the connection reliability of the external connection terminals is improved. Is difficult. In addition, since any structure includes a semiconductor layer, there is a problem that it is difficult to reduce the connection resistance of the external connection terminal.
  • an object of the present invention is to provide a thin-film solar cell module capable of improving connection reliability of external connection terminals and reducing connection resistance, and a method for manufacturing the same.
  • a thin-film solar battery module includes an insulating transparent substrate, solar battery cells, and external connection terminals.
  • the solar cell includes a first electrode layer formed on the surface of the transparent substrate, a semiconductor layer formed on the surface of the first electrode layer, and a second electrode formed on the surface of the semiconductor layer.
  • the external connection terminal includes a connection layer formed on a surface of the first electrode layer and made of a single metal material layer, and a terminal layer laminated on the connection layer, and is adjacent to the solar battery cell. Has been placed.
  • a method for manufacturing a thin-film solar cell module includes forming a first electrode layer on an insulating transparent substrate.
  • a semiconductor layer is formed on the first electrode layer.
  • a first connection groove having a depth reaching the surface of the first electrode layer is formed in the semiconductor layer.
  • a second electrode layer is formed on the semiconductor layer including the first connection groove.
  • a pair of second connection grooves having a depth reaching the surface of the first electrode layer is formed in the second electrode layer so as to sandwich the second electrode layer filled in the first connection groove. Is done.
  • a conductive material is stacked in a region of the second electrode layer sandwiched between the pair of second connection grooves.
  • FIG. 1 is a plan view showing the process shown in FIG. 1 (A), and (B) and (C) are [B]-[B] line and [C]-[C] line directions in (A), respectively. It is sectional drawing.
  • A) is a plan view showing the process shown in FIG. 1 (C), and (B), (C) and (D) are [B]-[B] lines and [C]- [C] and [D]-[D] line direction sectional drawing.
  • A) is a plan view showing the process shown in FIG.
  • (E), and (B), (C), (D) and (E) are [B]-[B] lines in (A), [C]-[C] line, [D]-[D] line and [E]-[E] line direction sectional view.
  • (A) is a plan view showing insulating separation grooves (second separation grooves) formed in the long-side peripheral region of the transparent substrate, and (B), (C), (D) and (E) are [B]-[B] line, [C]-[C] line, [D]-[D] line and [E]-[E] line direction sectional views in (A), respectively.
  • (A) is a plan view of FIG.
  • FIG. 1 (F), and (B) and (C) are cross-sectional views in the [B]-[B] line and [C]-[C] line direction in (A), respectively. .
  • FIG.1 (G) It is a top view of FIG.1 (G). It is sectional drawing which shows the structure of the external connection terminal of the thin film solar cell module by other embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows the structure of the external connection terminal of the thin film solar cell module by other embodiment of this invention.
  • a thin-film solar battery module includes an insulating transparent substrate, a solar battery cell, and an external connection terminal.
  • the solar cell includes a first electrode layer formed on the surface of the transparent substrate, a semiconductor layer formed on the surface of the first electrode layer, and a second electrode formed on the surface of the semiconductor layer.
  • the external connection terminal includes a connection layer formed on a surface of the first electrode layer and made of a single metal material layer, and a terminal layer laminated on the connection layer, and is adjacent to the solar battery cell. Has been placed.
  • connection layer is composed of a single metal material layer
  • the first electrode layer and the terminal are compared with the case where the connection layer is composed of a semiconductor material.
  • the adhesion between the first electrode layer and the terminal layer can be reduced while the adhesion between the first electrode layer and the terminal layer can be reduced. Thereby, it becomes possible to improve the connection reliability of the external connection terminals and reduce the connection resistance.
  • the external connection terminals can be formed respectively on positive and negative electrode portions in the solar battery cell. Note that the number of connection layers formed is not particularly limited, and the external connection terminals can be formed of one or more connection layers.
  • connection layer can be made of a constituent material of the second electrode layer.
  • connection layer when forming the second electrode layer in the manufacturing process of the solar battery cell.
  • the external connection terminal may have a terminal connection groove that connects the terminal layer to the first electrode layer.
  • the first electrode layer and the terminal layer can be in direct contact with each other, it is possible to further reduce the connection resistance between them.
  • the bonding strength of the terminal layer in the external connection terminal is increased, and it is possible to further improve the bonding reliability.
  • a pair of the terminal connection grooves may be formed so as to sandwich the connection layer.
  • a method for manufacturing a thin-film solar cell module includes forming a first electrode layer on an insulating transparent substrate.
  • a semiconductor layer is formed on the first electrode layer.
  • a first connection groove having a depth reaching the surface of the first electrode layer is formed in the semiconductor layer.
  • a second electrode layer is formed on the semiconductor layer including the first connection groove.
  • a pair of second connection grooves having a depth reaching the surface of the first electrode layer is formed in the second electrode layer so as to sandwich the second electrode layer filled in the first connection groove. Is done.
  • a conductive material is stacked in a region of the second electrode layer sandwiched between the pair of second connection grooves.
  • connection layer in the thin film solar cell module according to the present invention is configured by filling the first connection groove with the second electrode layer.
  • This connection layer is formed of the constituent material of the second electrode layer. Therefore, if a metal material is used for the constituent material of the second electrode layer, the connection layer is made of a metal material. Thereby, it becomes possible to improve the connection reliability of the external connection terminals and reduce the connection resistance.
  • the conductive material may be filled in the second connection groove so as to straddle the region of the second electrode layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of each step for explaining a method of manufacturing a thin film solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • a transparent electrode layer 11 is formed as a first electrode layer on an insulating transparent substrate 10.
  • the transparent substrate 10 has a rectangular shape and is typically a glass substrate. In addition to the glass substrate, a plastic substrate or a ceramic substrate can be used.
  • the transparent electrode layer 11 (TCO: Transparent Conductive Oxide) is made of a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide), SnO 2 , or ZnO.
  • the transparent electrode layer 11 is formed with a predetermined film thickness over the entire surface of the transparent substrate 10 by CVD, sputtering, coating, or the like.
  • FIG. 2 (A) is a plan view of FIG. 1 (A).
  • the transparent electrode layer 11 is laser scribed to form electrode separation grooves 14, region separation grooves 21X and 21Y, and insulation separation grooves 22a.
  • 2B and 2C are cross-sectional views taken along the lines [B]-[B] and [C]-[C] in FIG. 2A, respectively.
  • the region separation groove 21X is intended to reduce the influence of the processing damage on the peripheral region on the module characteristics.
  • the number of region separation grooves 21X formed may be one on each long side of the substrate 10, or two or more. Increasing the number has an effect of reducing the influence of processing damage on the module characteristics in the peripheral region, but reduces the cell area effective for power generation.
  • a plurality of electrode separation grooves 14 are formed in parallel at an arbitrary interval along the Y direction of the transparent substrate 10 (the short side direction of the transparent substrate 10).
  • One region separation groove 21X is for separating the peripheral region 30X on each long side of the transparent substrate 10 from the power generation region 50 inside the peripheral region 30X, and is in the X direction (the length of the transparent substrate 10). (Side direction).
  • the other region separation groove 21Y is for separating the peripheral region 30Y on each short side of the transparent substrate 10 from the power generation region 50 inside the peripheral region 30Y. (Side direction).
  • These region separation grooves 21X and 21Y are formed to a depth reaching the surface of the transparent substrate 10.
  • the insulating isolation groove 22a is formed so as to be located closer to the peripheral region 30Y than the region isolation groove 21Y.
  • the insulating separation groove 22 a is formed with a depth reaching the surface of the transparent substrate 10.
  • the formation position of the insulating separation groove 22a is not particularly limited as long as it is within the peripheral region 30Y.
  • Laser scribing is to remove a predetermined region of the transparent electrode layer 11 by irradiating a light beam from the front surface side or the back surface side of the transparent substrate 10, and the laser wavelength and oscillation output are appropriately set according to the type of material to be removed. Is done.
  • the laser beam may be a continuous laser beam or a pulsed laser beam with little thermal damage to the element. The above description is the same for laser scribing of the semiconductor layer 13 and the back electrode layer 12 described later.
  • Step of FIG. 1B Next, as shown in FIG. 1B, a semiconductor layer 13 is formed over the entire surface of the transparent substrate 10 on which the transparent electrode layer 11 is formed. The semiconductor layer 13 is also embedded inside the electrode separation groove 14 formed in the transparent electrode layer 11.
  • the semiconductor layer 13 is composed of a stacked body of a p-type semiconductor film, an i-type semiconductor film, and an n-type semiconductor film.
  • the p-type semiconductor film is a p-type amorphous silicon film
  • the i-type semiconductor film is an i-type amorphous silicon film
  • the n-type semiconductor film is an n-type microcrystalline silicon film.
  • the amorphous silicon film can be appropriately changed to a microcrystalline silicon film
  • the microcrystalline silicon film can be appropriately changed to an amorphous silicon film.
  • the semiconductor layer 13 may be a tandem type or a triple type in which a plurality of units (pin, pinp, npin,...) Of a plurality of power generation layers are stacked, and an intermediate layer may be provided between the power generation layers.
  • the semiconductor film can be formed by a plasma CVD method.
  • the film thickness of each semiconductor film is not particularly limited, and is appropriately set according to specifications.
  • connection groove 15 having a depth reaching the surface of the underlying transparent electrode layer 11 is formed in a predetermined region of the semiconductor layer 13.
  • the connection groove 15 corresponds to the “first connection groove” according to the present invention.
  • FIG. 3 (A) is a plan view of FIG. 1 (C).
  • the connection groove 15 is formed by laser scribing the semiconductor layer 13 after the formation of the semiconductor layer 13.
  • 3 (B), (C) and (D) are cross-sections in the [B]-[B] line, [C]-[C] line and [D]-[D] line direction in FIG. 3 (A), respectively.
  • a back electrode layer 12 is formed as a second electrode layer over the entire surface of the transparent substrate 10 on which the transparent electrode layer 11 and the semiconductor layer 13 are formed.
  • the back electrode layer 12 is also embedded in the connection groove 15 formed in the semiconductor layer 13.
  • the back electrode layer 12 is composed of a ZnO layer and an Ag layer having good light reflection characteristics, but other metal or alloy film such as Al, Cr, Mo, W, Ti, etc., instead of the Ag layer. Can also be configured.
  • the transparent electrode layer 11 is formed with a predetermined film thickness over the entire surface of the transparent substrate 10 by CVD, sputtering, coating, or the like.
  • Step of FIG. 1 (E) Subsequently, as shown in FIG. 1E, predetermined regions of the back electrode layer 12 are laser scribed to form element isolation grooves 16, terminal connection grooves 17, insulation isolation grooves 22Y, and boundary isolation grooves 23, respectively.
  • FIG. 4A is a plan view of FIG. 4B, 4C, 4D, and 4E are respectively the [B]-[B] line, the [C]-[C] line, and the [D]-[D in FIG. 4A. ] And [E]-[E] direction sectional view.
  • the terminal connection groove 17 is a connection groove for connecting a terminal layer 19 described later to the transparent electrode layer 11 formed at a predetermined position facing the peripheral region 30Y of the transparent substrate 10 in the power generation region 50.
  • This terminal connection groove 17 is a depth that reaches the surface of the transparent electrode layer 11 by laser scribing the back electrode layer 12 and the semiconductor layer 13 so as to sandwich the connection groove 15 formed in the semiconductor layer 13 and embedded with the back electrode material. A pair is formed.
  • the terminal connection groove 17 is formed not only on the one peripheral region 30Y side shown in the figure but also on the other peripheral region side not shown.
  • the terminal connection groove 17 corresponds to a “second connection groove” according to the present invention.
  • the terminal connection layer 18 made of the back electrode material sandwiched between the terminal connection grooves 17 is formed.
  • the terminal connection layer 18 is made of a structure that is linearly formed parallel to the short side direction of the transparent substrate 10.
  • the width of the terminal connection layer 18 is not particularly limited, and the number of terminal connection layers 18 formed is not limited to one as illustrated, and may be two or more (see FIG. 9).
  • the insulating separation groove 22Y is formed by laser scribing the back electrode layer 12 and the semiconductor layer 13 at the same position as the insulating separation groove 22a (FIG. 1A) in the peripheral region 30Y formed in the transparent electrode layer 11. .
  • the insulating separation grooves 22 ⁇ / b> Y are formed in each of the short-side peripheral regions 30 ⁇ / b> Y of the transparent substrate 10 with a depth reaching the surface of the transparent substrate 10.
  • FIG. 5A is a plan view showing insulating separation grooves 22 ⁇ / b> X formed in the long-side peripheral region 30 ⁇ / b> X of the transparent substrate 10.
  • 5 (B), (C), (D) and (E) are respectively the [B]-[B] line, [C]-[C] line, [D]-in FIG. 5 (A). [D] line and [E]-[E] line direction sectional drawing.
  • the insulating separation groove 22 ⁇ / b> X is formed with a depth reaching the surface of the transparent substrate 10.
  • the boundary separation groove 23 is formed by laser scribing the back electrode layer 12 and the semiconductor layer 13 at predetermined positions inside the insulation separation groove 22Y in the peripheral region 30Y of the transparent substrate 10.
  • the boundary separation groove 23 is formed with a depth reaching the surface of the transparent electrode layer 11, but is not limited thereto, and may be formed with a depth reaching the surface of the transparent substrate 10.
  • the boundary separation groove 23 forms a boundary line between a blast region and a non-blast region in a blasting process described later.
  • a plurality of solar cells 51 are formed in the power generation region 50 by the above-described formation process of the insulating separation grooves 22X and 22Y.
  • the back electrode layer 12 is electrically connected to the transparent electrode layer 11 of another adjacent cell via the connection groove 15.
  • the module configuration in which the solar cells 51 are connected in series as in the present embodiment can be applied to a power generation module that has a sufficient generated current but a relatively low generated voltage.
  • the module configuration in which the solar cells are connected in parallel can be applied to a power generation module that generates a sufficient voltage but generates a relatively low current.
  • Step of FIG. 1 (F) Next, as shown in FIGS. 1F and 6, the peripheral regions 30X and 30Y of the transparent substrate 10 are blasted. Thereby, the transparent electrode layer 11, the semiconductor layer 13, and the back electrode layer 12 on the peripheral regions 30X and 30Y are removed.
  • 6A is a plan view of FIG. 1F
  • FIGS. 6B and 6C are respectively a [B]-[B] line and a [C]-[ C] A cross-sectional view in the line direction.
  • the blasting conditions are not particularly limited as long as the transparent electrode layer 11, the semiconductor layer 13, and the back electrode layer 12 on the peripheral regions 30X and 30Y can be appropriately removed.
  • the blast particles are not limited to ceramic particles such as alumina particles and silica particles, and metal particles or plant particles may be used.
  • masking may be performed on the surface of the transparent substrate 10 so that blast particles are not scattered in the power generation region 50.
  • the semiconductor layer 13 embedded in the region separation grooves 21X and 21Y that separate the peripheral regions 30X and 30Y and the power generation region 50 is not completely removed, as shown in FIG.
  • the transparent electrode layer 11 is left to cover the periphery. This prevents the peripheral edge of the transparent electrode layer 11 from being directly exposed to the outside.
  • a terminal layer 19 is formed by embedding a conductive material in the terminal connection groove 17.
  • the terminal layer 19 is laminated on the terminal connection layer 18 so as to straddle the terminal connection layer 18.
  • the terminal layer 19 is formed at a plurality of intervals along the extending direction of the terminal connection layer 18.
  • the terminal layers 19 are respectively formed on both side portions on the short side of the transparent substrate 10.
  • the terminal layer 19 may be formed continuously over the entire region where the terminal connection layer 18 is formed.
  • the terminal layer 19 includes a method of applying a molten solder, a method of reflowing after applying a solder paste, a method of using a conductive adhesive, a method of forming a metal plating layer such as copper, and a metal block on a substrate. It can be formed using an appropriate method such as a pressure contact method.
  • the external connection terminal 52 for taking out the voltage generated by the solar cells 51 to the outside is produced on the surface of the transparent substrate 10.
  • the external connection terminals 52 are respectively produced as positive and negative electrode portions at two positions where the potential difference is greatest in the integrated solar battery cell.
  • these external connection terminals 52 are disposed adjacent to the solar cells on both sides on the short side of the transparent substrate 10 and are connected to electrode portions of external devices such as a capacitor (not shown), for example. Is done.
  • the solar cells 51 on the transparent substrate 10 are sealed by forming a sealing layer 25 (FIG. 1G) made of an insulating resin that covers the entire surface of the transparent substrate 10. Moreover, the corner
  • the surface of the external connection terminal 52 can be exposed from the surface of the sealing layer 25 in order to connect the external connection terminal 52 to the outside.
  • the sealing layer 25 may be formed in a state where a part of the bonding wire is exposed to the outside.
  • the thin-film solar battery module 1 in which a plurality of solar battery cells 51 are integrated on the transparent substrate 10 is manufactured.
  • the thin film solar cell module 1 is installed with the transparent substrate 10 side as the light incident surface. Sunlight incident from the transparent substrate 10 enters the semiconductor layer 13 through the transparent electrode layer 11, and the semiconductor layer 13 performs a photoelectric conversion action according to incident light.
  • the voltage generated in the semiconductor layer 13 is taken out by the transparent electrode layer 11 and the back electrode layer 12 and supplied to an external capacitor (not shown) via the external connection terminal 52.
  • the terminal connection layer 18 constituting the external connection terminal 52 is constituted by a single metal material layer, compared with the case where the terminal connection layer 18 is constituted by including a semiconductor material, The adhesion between the transparent electrode layer 11 and the terminal connection layer 18 can be improved, and the contact resistance between the transparent electrode layer 11 and the terminal connection layer 18 can be reduced. As a result, it is possible to improve the connection reliability of the external connection terminal 52 and reduce the connection resistance.
  • the terminal connection layer 18 is composed of the constituent material of the back electrode layer 12. Thereby, the terminal connection layer 18 can be formed when the back electrode layer 12 is formed in the manufacturing process of the solar battery cell 51.
  • the external connection terminal 52 has a terminal connection groove 17 that connects the terminal layer 19 to the transparent electrode layer 11.
  • a pair of terminal connection grooves 17 are formed so as to sandwich the terminal connection layer 18. As a result, it is possible to further improve the joint reliability of the external connection terminal 52 and the effect of reducing the connection resistance.
  • terminal layer 19 is formed so as to straddle these terminal connection layers 18, it is possible to ensure electrical connection between the terminal layer 19 and the transparent electrode layer 11, and between these The contact resistance can be reduced. And in the serial connection type thin film solar cell module 1, it becomes possible to greatly reduce the loss of the generated voltage.
  • the peripheral region 30X including the insulation separation grooves 22X and 22Y is formed.
  • 30Y is blasted to remove the transparent electrode layer 11, the semiconductor layer 13, and the back electrode layer 12 on the peripheral region. Accordingly, even when the insulating separation grooves 22X and 22Y are not properly formed or when a residue of the conductive material exists in the insulating separation grooves 22X and 22Y, the peripheral regions 30X and 30Y The withstand voltage between the power generation regions 50 can be ensured.
  • the separation groove 22a is formed in advance at the corresponding position of the transparent electrode layer 11. This eliminates the need to remove the transparent electrode layer 11 that is difficult to remove by laser scribing as compared with the semiconductor layer 13 when forming the insulating separation groove 22Y, and thus it is possible to stably form the highly reliable insulating separation groove 22X. It becomes.
  • the boundary separation groove 23 is formed between the region separation groove 21Y and the insulation separation groove 22Y.
  • the semiconductor layer 13 embedded in the region separation groove 21Y that separates the peripheral region 30Y and the power generation region 50 is not completely removed, and a transparent electrode layer is formed as shown in FIG. 11 is left so as to cover the periphery. Thereby, the peripheral edge of the transparent electrode layer 11 is prevented from being exposed to the outside, and the semiconductor layer 13 has a higher resistance than the transparent electrode layer 11. It is possible to further improve the withstand voltage between 30Y.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the external connection terminal 53 of the thin film solar cell module according to another embodiment of the present invention.
  • portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the external connection terminal 53 of the present embodiment has a configuration in which the terminal layer 19 is laminated on the terminal connection layer 18 without forming the terminal connection groove 17 after the terminal connection layer 18 is formed. Also in this example, since the terminal layer 19 is connected to the transparent electrode layer 11 via the terminal connection layer 18 made of a single metal material layer, it is excellent in connection reliability as described above, and has low electric power. It is possible to obtain the external connection terminal 53 having resistance characteristics. Further, since the step of forming the terminal connection groove 17 can be omitted, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and the manufacturing cost of the external connection terminal 53.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the external connection terminal 54 of the thin film solar cell module according to still another embodiment of the present invention.
  • portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the external connection terminal 54 of the present embodiment has two terminal connection layers 18 at intervals.
  • the number of terminal connection layers 18 formed can be arbitrarily set by simply changing the number of terminal connection grooves 17 formed.
  • the terminal layer 19 is connected to the transparent electrode layer 11 via the terminal connection layer 18 made of a single metal material layer, it is excellent in connection reliability as described above and has a low electric power. It is possible to obtain the external connection terminal 53 having resistance characteristics. In particular, since a plurality of terminal connection layers 18 are formed, the connection resistance between the terminal layer 19 and the transparent electrode layer 11 can be reduced as compared with the embodiment of FIG. As a result, the resistance of the external connection terminal 54 can be reduced.
  • each of the electrode separation groove 14, the connection groove 15, the element separation groove 16, the terminal connection groove 17, the region separation grooves 21 ⁇ / b> X and 21 ⁇ / b> Y, the insulating separation grooves 22 a, 22 ⁇ / b> X, and 22 ⁇ / b> Y and the boundary separation groove 23 is formed.
  • these groove widths can be appropriately set depending on the specifications of the thin-film solar cell module 1 and the laser oscillation conditions of the laser scribe.
  • the manufacturing method of the thin film solar cell module 1 in which the solar cells 51 are connected in series with each other has been described as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and the solar cells are parallel to each other.
  • the present invention is also applicable to the manufacture of connected thin film solar cell modules.

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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。

Description

薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法
　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）、ＳｎＯ２、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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