WO2014098146A1 - 薄膜太陽電池用透光性絶縁基板、および薄膜太陽電池 - Google Patents

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solar cell
film solar
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明 田結荘
佐々木　敏明
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株式会社カネカ
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Definitions

  • the present invention relates to a translucent insulating substrate for a thin film solar cell and a thin film solar cell including the substrate.
  • a thin film solar cell includes one or more photoelectric conversion units between a transparent electrode and a back electrode, and light enters from the transparent electrode side.
  • the transparent electrode for example, conductive metal oxides such as tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), and indium tin oxide (ITO) are used.
  • the transparent electrode layer is usually formed by chemical vapor deposition (CVD), sputtering, vapor deposition or the like.
  • a photoelectric conversion unit of a thin film solar cell is formed of a semiconductor layer including a pn junction or a pin junction.
  • a silicon-based thin film such as amorphous silicon or crystalline silicon, a compound semiconductor thin film such as CuInSe 2 (abbreviation CIS) or CdTe, or the like is used.
  • the photoelectric conversion unit includes a pin junction, the p-type layer, the i-type layer, and the n-type layer are stacked in this order or in the reverse order.
  • An amorphous i-type photoelectric conversion layer occupying the main part of the photoelectric conversion unit is called an amorphous photoelectric conversion unit, and a crystalline one is called a crystalline photoelectric conversion unit.
  • a method for improving the conversion efficiency of a thin film solar cell it is known that two or more photoelectric conversion units are stacked to form a stacked thin film solar cell.
  • a front unit including a photoelectric conversion layer having a relatively large energy band gap is disposed on the light incident side, and a rear unit including a photoelectric conversion layer having a relatively small band gap behind the unit.
  • Thin-film solar cells can make the photoelectric conversion layer thinner than solar cells that use bulk single crystal or polycrystalline silicon substrates, but do not absorb light due to the small thickness of the photoelectric conversion layer. May be sufficient. Therefore, in order to use the light incident on the photoelectric conversion unit more effectively, fine irregularities are formed on the surface of the transparent electrode or glass substrate disposed on the light incident side of the photoelectric conversion unit (texturing). It has been broken. By making the light scattered at the fine uneven interface enter the photoelectric conversion unit, it is possible to lengthen the optical path in the photoelectric conversion layer and increase the amount of light absorption. This surface unevenness (surface texture) technology is also called “light confinement” technology, and is an important basic technology for practical use of a thin film solar cell having high photoelectric conversion efficiency.
  • the light confinement of the solar cell is generally realized by the surface uneven structure of the transparent electrode and the surface uneven structure of the glass substrate.
  • the film quality of the semiconductor thin film formed on the uneven structure tends to deteriorate.
  • the height of the unevenness of the substrate is much larger than the film thickness of the semiconductor layer, problems such as leakage occur, and the open circuit voltage (Voc) and fill factor (FF) of the thin film solar cell decrease. It is known that there are cases in which this occurs (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses that a glass substrate having a hemispherical dimple having a diameter of 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m and a depth of 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m on the surface is used as a substrate for an amorphous silicon solar cell.
  • a method for forming dimples on the surface of a glass substrate a method is described in which water blasting is performed using an alumina powder having a maximum particle size of 19 ⁇ m, and then an etching treatment is performed in 25% hydrofluoric acid for 15 seconds. .
  • Patent Document 3 when a glass substrate is sandblasted using # 1000 to # 2000 abrasive grains and then immersed in hydrofluoric acid and etched, pseudo-elliptical dimples are formed. It is disclosed that the pitch of the concavo-convex shape can be controlled by changing the etching time.
  • Patent Document 1 the size of the unevenness formed on the substrate surface or the like for the purpose of enhancing the light confinement effect is often approximately the same as the main wavelength of sunlight to be scattered.
  • the period of irregularities is generally about 50 nm to 2 ⁇ m, and the period of irregularities of dimples on the substrates of Patent Documents 2 and 3 is also within this range.
  • Patent Document 2 describes that the short-circuit current density (Jsc) is improved when an amorphous silicon solar cell is fabricated using a dimple-shaped uneven glass substrate.
  • the improvement rate of Jsc is equivalent to the case where the concavo-convex structure is formed on the surface of the transparent electrode, and it cannot be said that a sufficient Jsc improvement effect is obtained.
  • Patent Document 2 there is no disclosure about an example of manufacturing a solar cell, and an improvement in conversion characteristics by forming dimples on a glass substrate has not been confirmed.
  • an object of the present invention is to provide a light-transmitting insulating substrate for a thin film solar cell having a shape suitable for light confinement of the thin film solar cell.
  • the open end voltage (Voc) and the fill factor (FF) of the thin film solar cell are not reduced.
  • the inventors have found that the short-circuit current density (Jsc) can be improved and have completed the present invention.
  • the translucent insulating substrate for a thin film solar cell of the present invention has a first main surface and a second main surface. In the manufacture of the thin film solar cell, a transparent electrode layer, a photoelectric conversion unit, and a back electrode layer are formed on the first main surface.
  • the translucent insulating substrate for a thin-film solar cell of the present invention has a concavo-convex formation region in which dimple-like concavo-convex is formed on the surface of the first main surface.
  • the unevenness formation region of the first main surface has a two-dimensionally expanded root mean square roughness Sq of 0.4 ⁇ m to 4.0 ⁇ m and an average unevenness period Rsm of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the light-transmitting insulating substrate for a thin film solar cell may have a concavo-convex formation region in which dimple-like concavo-convex is formed on the surface of the second main surface.
  • the unevenness formation region of the second main surface preferably has a root mean square roughness Sq that is two-dimensionally expanded to 0.4 ⁇ m to 4.0 ⁇ m and an average unevenness period Rsm of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the first main surface preferably has a smooth region in which no dimple-like irregularities are formed on the surface.
  • the second main surface also preferably has a smooth region in which no dimple-like irregularities are formed on the surface.
  • the smooth region of the second main surface is preferably present in the same region as the smooth region of the first main surface.
  • the smooth area of the first principal surface and the smooth area of the second principal surface both preferably have a root mean square roughness Sq that is two-dimensionally expanded less than 0.4 ⁇ m.
  • the present invention relates to a thin film solar cell comprising a transparent electrode layer, at least one photoelectric conversion unit, and a back electrode layer in this order on the first main surface of the translucent insulating substrate.
  • a transparent electrode layer of one photoelectric conversion cell and a back electrode layer of a photoelectric conversion cell adjacent thereto are electrically connected via a photoelectric conversion unit separation groove.
  • the transparent electrode layer, the photoelectric conversion unit, and the back electrode layer form a plurality of photoelectric conversion cells by the transparent electrode layer separation groove, the photoelectric conversion unit separation groove, and the back electrode layer separation groove, respectively. Thus, it is separated into a plurality of regions, and these separation grooves are formed on the smooth region of the translucent insulating substrate.
  • the transparent electrode layer has a concavo-convex structure with an average concavo-convex height difference of 0.02 ⁇ m to 0.4 ⁇ m on the photoelectric conversion unit forming surface side.
  • at least 1 photoelectric conversion unit is a crystalline photoelectric conversion unit provided with a crystalline silicon-type thin film as a photoelectric converting layer.
  • Jsc can be improved without lowering Voc and FF of the thin film solar cell by using the translucent insulating substrate of the present invention on the light incident side as a substrate for the thin film solar cell. Therefore, according to this invention, the conversion efficiency of a thin film solar cell can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a thin film solar cell provided with a translucent insulating substrate 1 of the present invention.
  • the thin film solar cell of FIG. 1 includes a transparent electrode layer 2, a front photoelectric conversion unit 3, a rear photoelectric conversion unit 4, and a back electrode layer 5 in this order on a translucent insulating substrate 1.
  • the translucent insulating substrate 1 has a first main surface and a second main surface, and a transparent electrode layer and the like are formed on the first main surface.
  • the first main surface of the translucent insulating substrate has a concavo-convex formation region 20 having a dimple-like concavo-convex formed on the surface.
  • the dimple-like unevenness may be formed on the entire first main surface.
  • the first main surface of the translucent insulating substrate has a smooth region 10 on which the dimple-like unevenness is not formed, in addition to the uneven-formed region 20 on which the dimple-like unevenness is formed. You may have.
  • the translucent insulating substrate is located on the light incident side of the thin film solar cell.
  • the light-transmitting insulating substrate is preferably as transparent as possible.
  • the material of the translucent insulating substrate is not particularly limited as long as it has translucency.
  • a glass plate, a plate-like member made of a transparent resin, a sheet-like member, or the like is preferably used.
  • a glass substrate is preferable as a material for a light-transmitting insulating substrate because it has high transmittance, is inexpensive, and can easily form dimples on the surface.
  • the unevenness formation region 20 in which dimples are formed has a root mean square roughness Sq expanded in two dimensions from 0.4 ⁇ m to 4.0 ⁇ m, and an average unevenness period Rsm is 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the Sq of the unevenness forming region is more preferably 0.5 ⁇ m to 3 ⁇ m, and further preferably 0.6 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • Rsm in the unevenness forming region is more preferably 10 ⁇ m to 25 ⁇ m, and further preferably 15 ⁇ m to 22 ⁇ m.
  • Sq and Rsm of the unevenness forming region are within the above ranges, the short-circuit current density can be improved while suppressing a decrease in the open-circuit voltage and the fill factor of the thin-film solar cell. If Sq and Rsm are too small, a sufficient light confinement effect may not be obtained. On the other hand, if Sq is too large, FF and Voc of the thin-film solar cell tend to decrease. On the other hand, if Rsm is too large, the scattering efficiency of the light having the dominant wavelength of sunlight tends to decrease, and the effect of improving Jsc tends to decrease.
  • the above Sq is obtained by extending the root mean square roughness of JIS B 0601: 2001 (ISO 4287: 1997) to two dimensions, and represents the root mean square roughness in a predetermined area.
  • Rsm is an average unevenness period of JIS B 0601: 2001 (ISO 4287: 1997), and represents an average unevenness period in a predetermined roughness curve (cross section).
  • the method for forming the dimple-like irregularities on the surface of the translucent insulating substrate is not particularly limited.
  • the dimples having the above Sq and Rsm can be formed by performing wet etching after performing mechanical treatment such as sandblasting on the first main surface. .
  • abrasive grains made of an inorganic material such as Al 2 O 3 or SiC.
  • the number of abrasive grains is preferably about # 1500 to # 400.
  • the count of the abrasive grains is excessively large (when the grain diameter of the abrasive grains is small), the size of the dimples formed becomes small, and accordingly, Sq and Rsm tend to be small. Therefore, there is a case where sufficient light scattering cannot be caused by the translucent insulating substrate, and a sufficient increase in Jsc due to light confinement may not be expected.
  • Jsc may hardly improve.
  • the etchant is preferably one that can dissolve the translucent insulating substrate.
  • hydrofluoric acid is preferable.
  • the concentration of hydrofluoric acid is preferably 1 to 10% by weight.
  • the etching time is preferably about 10 to 60 minutes.
  • the etching temperature is preferably room temperature (about 25 ° C.), but the etching may be performed in a heating or cooling environment.
  • the first main surface of the translucent insulating substrate 1 may have a smooth region 10 in which no dimple-like irregularities are formed on the surface.
  • it is good also as a smooth area
  • solar cells are integrated by forming separation grooves in the electrode layer or semiconductor layer constituting the solar cell by laser irradiation from the translucent insulating substrate side, large irregularities are formed in the region where the laser irradiation is performed. If exists, the laser beam is refracted and scattered, and the workability may be lowered. Therefore, when forming an integrated thin film solar cell, it is preferable to integrate by forming a separation groove by making a laser beam incident from the smooth region 10.
  • a smooth region can be formed by attaching a mask made of a resist material or a metal plate to the substrate surface during blasting.
  • the etching process is performed after blasting, the etching may be performed with the mask attached, or the etching process may be performed after removing the mask.
  • the smooth region of the first main surface preferably has an Sq of less than 0.4 ⁇ m.
  • Sq is more preferably less than 0.2 ⁇ m and even more preferably less than 0.1 ⁇ m.
  • Sq of the smooth region may be equal to or less than the measurement limit.
  • the measurement limit of Sq with a laser microscope is about 0.01 ⁇ m.
  • the translucent insulating substrate 1 may also have a concavo-convex formation region in which dimple-like concavo-convex is formed on the second main surface.
  • the unevenness formation region where dimples are formed preferably has a two-dimensionally expanded root mean square roughness Sq of 0.4 ⁇ m to 4 ⁇ m, and an average unevenness period Rsm of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • Sq of the unevenness forming region on the second main surface is more preferably 1 ⁇ m to 4 ⁇ m, and further preferably 2 ⁇ m to 4 ⁇ m.
  • Rsm in the unevenness forming region is more preferably 15 ⁇ m to 25 ⁇ m, and further preferably 20 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the second main surface light incident surface at the time of solar cell formation
  • the dimple-like concavo-convex reduces reflection of incident light at the translucent insulating substrate interface.
  • the conversion characteristics (especially Jsc) of solar cells tend to be improved.
  • the method for forming the dimple-like irregularities on the second main surface side is not particularly limited.
  • etching is performed after mechanical processing such as sandblasting.
  • the translucent insulating substrate 1 also has an unevenness forming region on the second main surface, Sq and Rsm of the unevenness forming region on the first main surface and Sq and Rsm of the unevenness forming region on the second main surface. And may be substantially the same or different.
  • the unevenness of the first main surface may affect the film quality of the transparent electrode layer, the photoelectric conversion unit, and the like formed on the first main surface, the Vsc and FF decrease while improving Jsc by light confinement. Therefore, it is necessary to set the size of the dimple-like unevenness so as to be suppressed.
  • the size of the dimple-shaped unevenness may be set so that light capture due to a decrease in reflectance can be optimized. Therefore, it is preferable that Sq and Rsm of the unevenness formation region of the second main surface are larger than Sq and Rsm of the unevenness formation region of the first main surface.
  • the second main surface of the translucent insulating substrate 1 has a concavo-convex formation region in which dimple-like concavo-convex is formed on the surface and a smooth region in which no dimple-like concavo-convex is formed on the surface. You may have.
  • the smooth region of the first main surface and the smooth region of the second main surface exist in the same region 10.
  • the smooth region of the first main surface and the smooth region of the second main surface are overlapped, and laser light is incident from the overlap region 10 to form a separation groove. It is preferable to perform the accumulation.
  • the Sq of the smooth region is preferably less than 0.4 ⁇ m. Sq is more preferably less than 0.2 ⁇ m and even more preferably less than 0.1 ⁇ m. Note that Sq of the smooth region may be equal to or less than the measurement limit.
  • a transparent electrode layer 2 is formed on the translucent insulating substrate 1.
  • conductive metal oxides such as SnO 2 , ZnO, and ITO are used, and among them, ZnO is preferable. Since ZnO can be formed at a low temperature of 200 ° C. or lower by low pressure thermal CVD, sputtering, or the like, a high-performance thin film solar cell can be manufactured at low cost. Moreover, since ZnO has high plasma resistance, even when a photoelectric conversion unit is formed on the transparent electrode layer 2 by a plasma CVD method, it is difficult to reduce and can maintain high conductivity.
  • a raw material gas such as diethyl zinc (DEZ), water and a doping gas is introduced into a film forming chamber together with a diluent gas such as hydrogen, It is preferable to perform film formation under conditions of a temperature (deposition temperature) of 150 ° C. or more and a pressure of 5 to 1000 Pa.
  • a fine uneven structure is formed on the surface of the transparent electrode layer 2 (see FIG. 5). This texture is unevenness that is smaller in size than the dimples on the first main surface of the translucent insulating substrate 1.
  • a relatively long wavelength light is scattered by a large uneven structure by dimples on the surface of the transparent insulating substrate 1, and a relatively short wavelength light is scattered by an uneven structure on the surface of the transparent electrode layer. It becomes possible to make it. Therefore, the light confinement effect can be exhibited over a wide range of the main wavelength range of sunlight, and in particular, a laminated thin film solar in which a plurality of photoelectric conversion units having different band gaps are laminated, such as a hybrid thin film solar cell. High conversion efficiency can be achieved in the battery.
  • the average height difference of the unevenness is preferably 0.02 ⁇ m to 0.4 ⁇ m, more preferably 0.04 ⁇ m to 0.3 ⁇ m, and further 0.06 ⁇ m to 0.2 ⁇ m. preferable.
  • the uneven height difference of the transparent electrode layer is in the above range, it is difficult for a photoelectric conversion unit (particularly a layer having a small film thickness such as a p-type layer or an n-type layer) formed thereon to leak, It becomes possible to further improve the short-circuit current density without reducing the open-circuit voltage and the fill factor of the thin-film solar cell.
  • corrugation on the surface of a transparent electrode layer is calculated
  • TEM transmission electron microscope
  • Photoelectric conversion unit At least one photoelectric conversion unit is formed on the transparent electrode layer 2.
  • the front photoelectric conversion unit 3 including an intrinsic amorphous silicon layer as the photoelectric conversion layer 32, and the photoelectric conversion
  • a hybrid thin film solar cell is shown having a rear photoelectric conversion unit 4 with an intrinsic crystalline silicon layer as layer 42.
  • the terms “crystalline” and “microcrystalline” include those partially containing amorphous.
  • the “silicon-based” material may also include silicon alloy semiconductor materials containing silicon, such as silicon carbide and silicon germanium.
  • the front photoelectric conversion unit (amorphous photoelectric conversion unit) 3 includes a one-conductivity type layer 31, an intrinsic amorphous photoelectric conversion layer 32, and a reverse conductivity type layer 33 from the transparent electrode layer 2 side.
  • the amorphous photoelectric conversion unit 3 can be formed by depositing each semiconductor layer by a plasma CVD method in the order of pin type, for example.
  • An n-type amorphous silicon-based layer 32 doped with 0.01 atomic% or more of phosphorus as a determining impurity atom may be deposited in this order.
  • an amorphous photoelectric conversion layer 32 that occupies the main part of the photoelectric conversion unit 3 is called an amorphous photoelectric conversion unit. Therefore, the one conductivity type layer 31 and the reverse conductivity type layer 33 may be crystalline.
  • the photoelectric conversion layer 32 is amorphous silicon
  • the amorphous photoelectric conversion unit 3 may employ an n-type crystalline silicon layer as the reverse conductivity type layer 33.
  • the rear photoelectric conversion unit 4 is formed on the front photoelectric conversion unit 3.
  • an intermediate transparent reflection layer may be formed between the front photoelectric conversion unit and the rear photoelectric conversion unit.
  • the rear photoelectric conversion unit (crystalline photoelectric conversion unit) 4 includes a one-conductivity type layer 41, a crystalline intrinsic photoelectric conversion layer 42, and a reverse conductivity type layer 43 from the front photoelectric conversion unit 3 side.
  • the crystalline photoelectric conversion layer 42 preferably has absorption on the long wavelength side of the main wavelength region of sunlight, for example, a crystalline silicon-based thin film is preferably used.
  • each layer constituting the photoelectric conversion unit is appropriately set depending on the material constituting the photoelectric conversion unit.
  • the film thickness of the photoelectric conversion layer is preferably about 100 nm to 600 nm.
  • the thickness of the photoelectric conversion layer is preferably about 0.8 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the film thickness of the conductive layer is preferably 3 nm to 100 nm, more preferably 5 nm to 50 nm, and more preferably 10 nm to 20 nm.
  • the film thickness of the one conductivity type layers 31 and 41 is preferably 20 nm or less.
  • the thickness of a conductive layer such as a p-type layer or an n-type layer is small. Therefore, if the unevenness of the substrate increases, the coverage of the conductive layer deteriorates, causing problems such as leakage. It is known to occur easily. For this reason, in the prior art, in order to suppress the deterioration of the coverage of the p-type layer and the n-type layer, the formation of large unevenness on the substrate or the transparent electrode layer has not been performed.
  • the root mean square roughness Sq and the average irregularity period Rsm of the substrate are extremely large compared to the film thickness of the conductive type layer, the irregularities on the substrate surface are dimple-shaped. Therefore, defects such as leakage are suppressed, and a thin film solar cell excellent in conversion efficiency can be obtained.
  • a back electrode layer 5 is formed on the photoelectric conversion unit.
  • the back electrode layer 5 for example, a metal film made of a metal such as Al, Ag, Au, Cu, Pt, or Cr, or an alloy thereof is used.
  • a back electrode layer in which a conductive oxide layer such as ITO, SnO 2 , ZnO or the like and a metal film are stacked can be used.
  • the conductive oxide layer between the photoelectric conversion unit and the metal film improves adhesion between the photoelectric conversion unit 4 and the back electrode layer 5, suppresses chemical changes in the photoelectric conversion unit, and reflects light by the back electrode layer. It can contribute to improvement.
  • the conductive oxide or metal film constituting the back electrode can be formed by sputtering, vacuum deposition, CVD, or the like.
  • the example of the tandem thin film solar cell including the amorphous photoelectric conversion unit as the front photoelectric conversion unit 3 and the crystalline photoelectric conversion unit as the rear photoelectric conversion unit 4 has been mainly described.
  • One having only one photoelectric conversion unit or three or more photoelectric conversion units stacked may be used.
  • the configuration of the photoelectric conversion unit is not limited to a pin junction or a nip junction, and may be a pn or np junction.
  • the semiconductor material constituting the photoelectric conversion unit is not limited to a silicon-based material, and a compound semiconductor such as CIS or CdTe can also be used.
  • the above thin film solar cell is put to practical use as a high voltage, high output solar cell module by connecting and integrating a plurality of cells in series.
  • the thin film photoelectric conversion unit formed on a large-area substrate is divided into a plurality of cells, and these cells are connected in series by patterning to be integrated. It is common.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the integrated thin film solar cell.
  • the transparent electrode layer 2, the photoelectric conversion units 3 and 4, and the back electrode layer 5 are made of transparent electrode layer separation grooves 101, respectively.
  • the photoelectric conversion unit separation groove 102 and the back electrode layer separation groove 103 are separated into a plurality of regions so as to form a plurality of photoelectric conversion cells.
  • the transparent electrode layer 2 of one photoelectric conversion cell and the back electrode layer 5 of the photoelectric conversion cell adjacent thereto are electrically connected via a photoelectric conversion unit separation groove 102.
  • the transparent electrode layer 2 In the formation of such an integrated thin film solar cell, after forming the transparent electrode layer 2 on the translucent insulating substrate 1, laser light is incident from the substrate 1 side, and the transparent electrode layer 2 receives the transparent electrode layer 2. A separation groove 101 is formed. Thereafter, the photoelectric conversion units 3 and 4 are formed on the transparent electrode layer 2. At this time, the transparent electrode layer separation groove 101 is filled with the material constituting the photoelectric conversion units 3 and 4.
  • photoelectric conversion unit separation grooves 102 are formed in the photoelectric conversion units 3 and 4. At this time, by using laser light having a wavelength that is not absorbed by the transparent electrode layer 2, only the photoelectric conversion units 3 and 4 can be selectively separated without separating the transparent electrode layer 2.
  • the back electrode layer 5 is formed on the photoelectric conversion unit 4.
  • the photoelectric conversion unit separation groove 102 is filled with the conductive material constituting the back electrode layer, the transparent electrode layer 2 and the back electrode layer 5 are electrically connected via the photoelectric conversion unit separation groove 102. Connected. That is, the photoelectric conversion unit separation groove 102 functions as a connection groove for electrically connecting the transparent electrode layer 2 and the back electrode layer 5.
  • the back electrode layer 5 After the back electrode layer 5 is formed, laser light is incident from the substrate 1 side, and the back electrode layer separation grooves 103 are formed in the photoelectric conversion units 3 and 4 and the back electrode layer 5. At this time, by using laser light having a wavelength that is not absorbed by the transparent electrode layer 2, the photoelectric conversion units 3 and 4 and the back electrode layer 5 are separated without separating the transparent electrode layer 2.
  • the laser light for forming each separation groove is preferably irradiated from the smooth region 10 of the translucent insulating substrate 1.
  • the smooth region By irradiating the smooth region with laser light, refraction and scattering of the laser light are suppressed, and laser processing accuracy is increased. That is, in the case of manufacturing an integrated thin film solar cell, the translucent insulating substrate 1 is formed with irregularities having dimple-shaped irregularities with a smooth region as a region (non-power generation region) for forming separation grooves for integration.
  • the region is preferably a power generation region.
  • Example 1 (Production of substrate) A mask having a 9.4 mm square opening was attached to one side of a borosilicate glass substrate having a thickness of 0.7 mm, and the surface with the mask was sandblasted with # 1500 abrasive grains. The glass substrate after the sandblast treatment was immersed in 3% hydrofluoric acid for 30 minutes, and the sandblast treatment region was etched. The mask was removed after immersion in hydrofluoric acid.
  • a zinc oxide transparent electrode layer was formed on the uneven surface of the substrate at a deposition temperature of 160 ° C. by low pressure thermal CVD.
  • a p-type layer composed of a p-type microcrystalline silicon layer having a thickness of 10 nm and a p-type amorphous silicon carbide layer having a thickness of 15 nm, an i-type amorphous silicon photoelectric layer having a thickness of 300 nm.
  • a conversion layer and an n-type microcrystalline silicon layer having a thickness of 15 nm were sequentially deposited by a plasma CVD method to form an amorphous silicon photoelectric conversion unit (front photoelectric conversion unit).
  • a p-type microcrystalline silicon layer having a thickness of 15 nm, an i-type crystalline silicon photoelectric conversion layer having a thickness of 3.0 ⁇ m, and an n-type microcrystalline silicon layer having a thickness of 15 nm are formed on the front photoelectric conversion unit by plasma CVD.
  • the crystalline silicon photoelectric conversion unit (rear photoelectric conversion unit) was formed by sequentially depositing.
  • a ZnO layer having a thickness of 30 nm is deposited on the rear photoelectric conversion unit by a thermal CVD method, and an Al-doped ZnO layer having a thickness of 90 nm and an Ag layer having a thickness of 200 nm are sequentially deposited thereon by a sputtering method.
  • An electrode layer was formed.
  • the YAG laser second harmonic (wavelength of 532 nm) is incident from the area where the substrate is not sandblasted (smooth area), leaving the transparent electrode layer, and the inner circumference penetrating the photoelectric conversion unit and the back electrode layer A separation groove was formed.
  • a region (effective power generation region) surrounded by the inner circumferential separation groove was a 10 mm square, and surrounded a 9.4 mm square sandblasting region.
  • a second harmonic of a YAG laser was incident on the outside of the inner peripheral separation groove from the substrate side, and an outer peripheral separation groove penetrating the photoelectric conversion unit and the back electrode layer was formed while leaving the transparent electrode layer.
  • the area surrounded by the outer circumferential separation groove was a 15 mm square.
  • Solder was poured into the outer peripheral separation groove to obtain a tandem silicon thin film solar cell for evaluation having an effective power generation area of 10 mm square.
  • This evaluation solar cell was irradiated with AM1.5 light at a light amount of 100 mW / cm 2 to measure the output characteristics.
  • Example 1 A thin film solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 using the glass substrate as it was without performing the sandblast treatment and etching with hydrofluoric acid.
  • Examples 2 to 8 Comparative Examples 2 to 4
  • the number of abrasive grains used for sandblasting and the immersion time in hydrofluoric acid were changed as shown in Table 1.
  • Example 9 Masks having 9.4 mm square openings were attached to both sides of a 0.7 mm thick borosilicate glass substrate. At this time, the masks were aligned so that the positions of the openings of the masks on both sides coincided. One surface was sandblasted with # 1000 abrasive and the other surface was sandblasted with # 400 abrasive. The glass substrate after the sandblast treatment was immersed in 3% hydrofluoric acid for 30 minutes, and the sandblast treatment regions on both sides were etched. The mask was removed after immersion in hydrofluoric acid.
  • the density (Jsc) increase rate is shown in Table 1.
  • the Jsc increase rate is the increase rate with respect to Jsc of Comparative Example 1.
  • Table 2 shows the short-circuit current density (Jsc), fill factor (FF), open circuit voltage (Voc), and conversion efficiency (Eff) of the thin-film solar cells of Comparative Example 1, Example 8, and Example 9.
  • Example 9 When the substrate of Example 9 having dimple-like irregularities on both sides of the substrate is used, it can be seen that a thin film solar cell with higher conversion efficiency can be obtained because Jsc further increases while holding Voc and FF. .
  • FIG. 4 shows a microscope observation image of the cross section of the solar cell of Example 3.
  • the lower gray portion is a glass substrate (translucent insulating substrate)
  • the white portion is a photoelectric conversion unit (mainly crystalline silicon)
  • the upper black portion is a background.
  • the order (size) of the unevenness of the translucent insulating substrate for thin-film solar cells of the present invention is larger than the thickness of each layer constituting the silicon thin-film solar cell, and the p-type layer and n-type layer It can be seen that it is extremely large compared to the thickness order.
  • FIG. 5 A transmission electron microscope observation image of the cross section of the solar cell of Example 3 is shown in FIG.
  • the lower gray spot is the glass substrate
  • the black spot is the transparent electrode layer
  • the upper white spot is the photoelectric conversion unit.
  • the zinc oxide transparent electrode layer has a conical concavo-convex structure with a height difference of about 0.04 ⁇ m to 0.2 ⁇ m (average unevenness difference of about 0.1 ⁇ m) on the photoelectric conversion unit forming surface side.
  • the size of the unevenness of the dimples formed on the light-transmitting insulating substrate may be an order of magnitude larger than the size of the unevenness (height difference or distance between vertices) formed on the surface of the transparent electrode layer. Recognize.
  • Example 10 As Example 10, as shown in FIG. 6, an integrated thin film solar cell module in which a plurality of cells were connected in series was produced.
  • a mask having 10 openings arranged in a row was attached to one surface of a borosilicate glass substrate having a thickness of 0.7 mm. Each opening of this mask was a rectangle of 97 mm ⁇ 7.9 mm, and the interval between adjacent openings was 1 mm.
  • the masked surface of the glass substrate was sandblasted with # 1500 abrasive grains.
  • the glass substrate after the sandblast treatment was immersed in 3% hydrofluoric acid for 30 minutes, and the sandblast treatment region was etched. The mask was removed after immersion in hydrofluoric acid.
  • a zinc oxide transparent electrode layer was formed on the uneven surface of the substrate in the same manner as in Example 1.
  • a YAG laser fundamental wave (wavelength: 1064 nm) is incident from a smooth region of the light-transmitting insulating substrate (region having a width of 1 mm between the openings, which was covered with the mask during sandblasting), and the separation groove 101 is incident on the transparent electrode layer 2 Formed. After forming the separation groove, the substrate with the transparent electrode layer was washed and dried.
  • the front photoelectric conversion unit 3 and the rear photoelectric conversion unit 4 were formed in the same manner as in Example 1 on the transparent electrode layer in which the separation groove was formed by laser processing. Thereafter, a second harmonic of a YAG laser is incident from a smooth region of the translucent insulating substrate to form a photoelectric conversion unit separation groove (connection groove) 102 that penetrates the front photoelectric conversion unit 3 and the rear photoelectric conversion unit 4. did.
  • a back electrode layer was formed in the same manner as in Example 1 on the photoelectric conversion unit in which the connection groove was formed by laser processing.
  • the inside of the connection groove 102 was filled with a conductive material constituting the back electrode layer, and the transparent electrode layer 2 and the back electrode layer 5 were electrically connected.
  • the second harmonic of the YAG laser is incident from the smooth region of the translucent insulating substrate to form the separation groove 103 penetrating the photoelectric conversion units 3 and 4 and the back electrode layer 5, and having a width of 8.
  • An integrated thin film solar cell module in which 10 rows of 9 mm cells were connected in series was obtained.
  • Example 10 improved Voc-0.7%, Jsc 3.1%, FF 2.2%, and Eff 4.6% over Comparative Example 5.
  • the region corresponding to the power generation region of the solar cell has dimple-shaped irregularities, and the separation groove forming region for the integration of the solar cell is a smooth region. Also in the battery, conversion characteristics (particularly Jsc) can be improved.

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Abstract

　本発明の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板（１）は、第一の主面と第二の主面とを有し、第一の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域を有する。第一の主面の凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍである。本発明の透光性絶縁基板を用いることで、ＶｏｃおよびＦＦの低下を抑制しつつ、薄膜太陽電池のＪｓｃを向上できる。

Description

薄膜太陽電池用透光性絶縁基板、および薄膜太陽電池
　本発明は、薄膜太陽電池用の透光性絶縁基板、および当該基板を備える薄膜太陽電池に関する。
　太陽電池の中でも、低コスト化、高効率化を両立するために、使用原料が少ない薄膜太陽電池が注目されている。薄膜太陽電池は、透明電極と裏面電極との間に１以上の光電変換ユニットを含み、透明電極側から光が入射される。透明電極としては、たとえば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物が用いられる。透明電極層は、通常、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、スパッタ法、蒸着法等により形成される。
　薄膜太陽電池の光電変換ユニットは、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を含む半導体層で形成されている。光電変換ユニットを構成する半導体層としては、非晶質シリコンや結晶質シリコン等のシリコン系薄膜や、ＣｕＩｎＳｅ２（略称ＣＩＳ）やＣｄＴｅ等の化合物半導体薄膜等が用いられる。光電変換ユニットがｐｉｎ接合を含む場合、ｐ型層、ｉ型層、およびｎ型層がこの順、または逆順に積層される。光電変換ユニットの主要部を占めるｉ型の光電変換層が非晶質のものは非晶質光電変換ユニットと呼ばれ、結晶質のものは結晶質光電変換ユニットと呼ばれる。
　薄膜太陽電池の変換効率を向上させる方法として、２つ以上の光電変換ユニットを積層して積層型薄膜太陽電池にすることが知られている。積層型薄膜太陽電池では、光入射側に相対的に大きなエネルギバンドギャップを有する光電変換層を含む前方ユニットを配置し、その後ろに、相対的に小さなバンドギャップを有する光電変換層を含む後方ユニットを配置することにより、入射光の広い波長範囲にわたる光電変換を可能にして、太陽電池全体としての変換効率の向上が図られている。積層型薄膜太陽電池の中でも、非晶質光電変換ユニットと結晶質光電変換ユニットを積層したものはハイブリッド型薄膜太陽電池と称されている。
　薄膜太陽電池では、バルクの単結晶や多結晶のシリコン基板を利用する太陽電池に比べて光電変換層を薄くすることが可能である反面、光電変換層の膜厚が小さいために光吸収が不十分となる場合がある。そこで、光電変換ユニットに入射した光をより有効に利用するために、光電変換ユニットの光入射側に配置される透明電極やガラス基板の表面に微細な凹凸を形成すること（テクスチャ化）が行われている。微細な凹凸の界面で散乱された光を光電変換ユニット内へ入射させることによって、光電変換層内での光路を長くして光吸収量を増加させることができる。この表面凹凸（表面テクスチャ）技術は「光閉じ込め」技術とも呼ばれており、高い光電変換効率を有する薄膜太陽電池を実用化する上で重要な基本的技術となっている。
　太陽電池の光閉じ込めは、一般に、透明電極の表面凹凸構造やガラス基板の表面凹凸構造により実現されている。しかし、凹凸の形状によっては（例えば、アスペクト比が大きい場合等）、凹凸構造上に形成される半導体薄膜の膜質が低下する傾向がある。また、基板の凹凸の高さが半導体層の膜厚に比して遥かに大きくなると、リークが発生する等の不具合が生じ、薄膜太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）や曲線因子（ＦＦ）が低下する場合があることが知られている（例えば特許文献１参照）。
　そこで、基板の凹凸形状に起因する不具合の発生を抑制する目的で、ディンプル形状の凹凸を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２および特許文献３）。なお、「ディンプル」とは細かい凹みを意味する。
　特許文献２では、表面に、直径が０．５μｍ～５μｍ、深さが０．１μｍ～１μｍの半球状ディンプルを有するガラス基板を、アモルファスシリコン太陽電池用の基板として用いることが開示されている。ガラス基板表面へのディンプルの形成方法としては、最大粒径１９μｍのアルミナ粉末を用いてウォーターブラストを行った後、２５％のフッ化水素酸中で１５秒エッチング処理を行う方法が記載されている。また、特許文献３では、ガラス基板に＃１０００～＃２０００の砥粒を用いてサンドブラスト処理を施した後、フッ化水素酸に浸漬してエッチング処理を行うと、擬楕円形のディンプルが形成されること、および、エッチング時間を変化させることによって、凹凸形状のピッチを制御できることが開示されている。
ＷＯ２０１１／１０２３４５号国際公開パンフレット 特開２０００－２２３７２４号公報 特開２００３－０６９０５９号公報
　特許文献１等に示されているように、光閉じ込め効果を高める目的で基板表面等に形成される凹凸の大きさは、散乱させるべき太陽光の主波長と略同程度のものが多い。例えば、凹凸の周期は、一般に５０ｎｍ～２μｍ程度であり、特許文献２，３の基板のディンプルの凹凸周期もこの範囲内である。特許文献２では、ディンプル状凹凸付きガラス基板を用いてアモルファスシリコン太陽電池を作製した際に、短絡電流密度（Ｊｓｃ）が向上した旨が記載されている。しかしながら、Ｊｓｃの向上率は、透明電極の表面に凹凸構造を形成した場合と同等であり、十分なＪｓｃ向上効果が得られているとは言い難い。特許文献２では、太陽電池の作製例についての開示がなく、ガラス基板にディンプルを形成することによる変換特性の向上は確認されていない。
　本発明者らが、特許文献２や特許文献３に記載のディンプル付き基板を用いて薄膜太陽電池の形成を試みたところ、十分な変換効率の向上はみられず、特に、ハイブリッド型薄膜太陽電池のように、結晶質光電変換ユニットを備える薄膜太陽電池では、特性の向上が不十分であった。
　上記に鑑み、本発明は、薄膜太陽電池の光閉じ込めに適した形状を有する、薄膜太陽電池用透光性絶縁基板の提供を目的とする。
　本発明者らが上記に鑑みて検討の結果、基板表面に、所定形状のディンプルを有する基板を用いることで、薄膜太陽電池の開放端電圧（Ｖｏｃ）や曲線因子（ＦＦ）を低下させることなく、短絡電流密度（Ｊｓｃ）を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　本発明の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板は、第一の主面と第二の主面とを有する。薄膜太陽電池の製造においては、第一の主面上に、透明電極層、光電変換ユニット、および裏面電極層が形成される。本発明の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板は、第一の主面の表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域を有する。第一の主面の凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍである。
　薄膜太陽電池用透光性絶縁基板は、第二の主面の表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域を有していてもよい。第二の主面の凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍであることが好ましい。
　透光性絶縁基板が集積型薄膜太陽電池の形成に用いられる場合、第一の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域を有することが好ましい。また、第二の主面も、表面にディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域を有することが好ましい。第二の主面の平滑領域は、第一の主面の平滑領域と同一の領域に存在することが好ましい。第一の主面の平滑領域および第二の主面の平滑領域は、いずれも２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ未満であることが好ましい。
　さらに、本発明は上記透光性絶縁基板の第一の主面上に、透明電極層、少なくとも１つの光電変換ユニット、および裏面電極層をこの順に備える、薄膜太陽電池に関する。本発明の薄膜太陽電池の一実施形態は、１つの光電変換セルの透明電極層と、それに隣接する光電変換セルの裏面電極層とが、光電変換ユニット分離溝を介して電気的に接続されることにより、隣接する光電変換セルが互いに電気的に直列に接続された、集積型薄膜太陽電池である。集積型薄膜太陽電池では、透明電極層、光電変換ユニット、および裏面電極層は、それぞれ、透明電極層分離溝、光電変換ユニット分離溝、および裏面電極層分離溝によって、複数の光電変換セルを形成するように複数の領域に分離されており、これらの分離溝は、透光性絶縁基板の平滑領域上に形成されている。
　本発明の薄膜太陽電池において、透明電極層は、光電変換ユニット形成面側に、凹凸の平均高低差が０．０２μｍ～０．４μｍの凹凸構造を有することが好ましい。また、少なくとも１つの光電変換ユニットは、光電変換層として結晶質シリコン系薄膜を備える結晶質光電変換ユニットであることが好ましい。
　本発明の透光性絶縁基板を、薄膜太陽電池用の基板として光入射側に用いることで、薄膜太陽電池のＶｏｃおよびＦＦを低下させることなくＪｓｃを向上できる。そのため、本発明によれば、薄膜太陽電池の変換効率を向上させることができる。
本発明の透光性絶縁基板を備える薄膜太陽電池の一実施形態を示す模式的断面図である。 本発明の透光性絶縁基板を備える薄膜太陽電池の一実施形態を示す模式的断面図である。 一実施形態の集積型薄膜太陽電池を表す模式的断面図である。 実施例の薄膜太陽電池の断面顕微鏡写真である。 実施例の薄膜太陽電池の断面ＴＥＭ写真である。 実施例の集積型薄膜太陽電池の構成を示す模式的平面図である。
　図１は、本発明の透光性絶縁基板１を備える薄膜太陽電池の一実施形態を模式的に表す断面図である。図１の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板１上に、透明電極層２、前方光電変換ユニット３、後方光電変換ユニット４および裏面電極層５をこの順に備える。
［透光性絶縁基板］
　透光性絶縁基板１は、第一の主面と第二の主面とを有し、第一の主面上に、透明電極層等が形成される。透光性絶縁基板の第一の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域２０を有する。ディンプル状の凹凸は、第一の主面の全面に形成されていてもよい。また、図１に示すように、透光性絶縁基板の第一の主面は、ディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域２０の他に、ディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域１０を有していてもよい。
　透光性絶縁基板は、薄膜太陽電池の光入射側に位置する。より多くの太陽光を透過させて光電変換層に光を到達させるために、透光性絶縁基板はできる限り透明であることが好ましい。透光性絶縁基板の材料は、透光性を有するものであれば特に限定されず、例えば、ガラス板や、透明樹脂からなる板状部材やシート状部材等が好適に用いられる。特に、ガラス基板は、高い透過率を有しかつ安価であり、かつ表面へのディンプルの形成が容易であるため、透光性絶縁基板の材料として好ましい。
　透光性絶縁基板の第一の主面において、ディンプルが形成された凹凸形成領域２０は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍである。凹凸形成領域のＳｑは、０．５μｍ～３μｍがより好ましく、０．６μｍ～２μｍがさらに好ましい。凹凸形成領域のＲｓｍは、１０μｍ～２５μｍがより好ましく、１５μｍ～２２μｍがさらに好ましい。凹凸形成領域のＳｑおよびＲｓｍが上記範囲内であれば、薄膜太陽電池の開放端電圧や曲線因子の低下を抑制しつつ、短絡電流密度を向上できる。ＳｑおよびＲｓｍが小さ過ぎると、十分な光閉じ込め効果が得られない場合がある。一方、Ｓｑが大き過ぎると、薄膜太陽電池のＦＦおよびＶｏｃが低下する傾向がある。また、Ｒｓｍが大き過ぎると、太陽光の主波長の光の散乱効率が低下し、Ｊｓｃ向上効果が低減する傾向がある。
　上記Ｓｑは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１（ＩＳＯ　４２８７：１９９７）の二乗平均平方根粗さを２次元に拡張したものであり、所定面積における二乗根平均平方根粗さを表す。上記Ｒｓｍは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１（ＩＳＯ　４２８７：１９９７）の平均凹凸周期であり、所定の粗さ曲線（断面）における平均凹凸周期を表す。本明細書の各例において、上記ＳｑおよびＲｓｍは、２５９μｍ×２５９μｍの領域を、カットオフ：λｓ＝２．５μｍ、およびλｃ＝５０μｍの条件で、レーザー顕微鏡を用いて観察し、三次元表面形状を解析することにより求められる。
　透光性絶縁基板の表面にディンプル状の凹凸を形成する方法は、特に限定されない。例えば、ガラス基板のような剛性の基板が用いられる場合、第一の主面にサンドブラスト等の機械的処理を行った後、ウェットエッチングを行うことにより、上記のＳｑおよびＲｓｍを有するディンプルを形成できる。
　ガラス基板の表面にサンドブラスト処理を行う場合、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＣ等の無機材料からなる砥粒を用いることが好ましい。砥粒の番手は、♯１５００番～♯４００程度が好ましい。砥粒の番手が過度に大きいと（砥粒の粒径が小さい場合）、形成されるディンプルのサイズが小さくなり、これに伴って、ＳｑやＲｓｍも小さくなる傾向がある。そのため、透光性絶縁基板によって、十分な光散乱を生じさせることができず、光閉じ込めによるＪｓｃの十分な増加を期待できない場合があり、特に、結晶質シリコン光電変換ユニットを備える薄膜太陽電池では、Ｊｓｃがほとんど向上しない場合がある。一方、砥粒の番手が過度に小さいと（砥粒の粒径が大きい場合）、緩やかで大きなディンプルが形成される傾向があり、これに伴ってＳｑやＲｓｍ（特にＲｓｍ）が大きくなる傾向がある。この場合も、透光性絶縁基板の界面で十分な光散乱を生じさせることができず、Ｊｓｃがほとんど向上しない場合がある。
　サンドブラスト等の機械的処理を行った後にウェットエッチングを行うことで、ブラストによって基板表面に生じたるマイクロクラック等の構造欠陥を溶解除去することができる。また、リークの要因になる凸部の尖鋭箇所を鈍角化し、滑らかなディンプル状の凹凸を形成することができる。エッチング液は、透光性絶縁基板を溶解できるものが好ましい。ガラス基板のエッチング液としては、フッ化水素酸が好ましい。フッ化水素酸によりエッチングを行う場合、フッ化水素酸の濃度は１重量％～１０重量％が好ましい。エッチング時間は、１０分～６０分程度が好ましい。エッチング温度は室温（２５℃程度）が好ましいが、加熱あるいは冷却環境下でエッチングが行われてもよい。
　ウェットエッチングの条件が弱い場合（酸の濃度が低い場合や、エッチング時間が短い場合）は、マイクロクラック等の構造欠陥の溶解除去や凸部の尖鋭箇所の鈍角化が不十分となり、薄膜太陽電池のＶｏｃやＦＦを低下させる原因となる場合がある。一方、ウェットエッチング条件が強い場合（酸の濃度が高い場合や、エッチング時間が長い場合）は、急激な等方エッチングにより、凹凸周期が過度に大きくなり、十分な光閉じ込めが発揮できない場合がある。
　図１に示すように、透光性絶縁基板１の第一の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域１０を有していてもよい。例えば、太陽電池の光電変換に寄与しない領域（非発電領域）に凹凸を形成せず、平滑領域としてもよい。また、透光性絶縁基板側からのレーザー照射により、太陽電池を構成する電極層や半導体層に分離溝を形成して、太陽電池の集積化を行う場合、レーザー照射が行われる領域に大きな凹凸が存在すると、レーザー光が屈折・散乱して、加工性が低下する場合がある。そのため、集積型薄膜太陽電池を形成する場合には、平滑領域１０からレーザー光を入射させて分離溝を形成し、集積を行うことが好ましい。
　例えば、ブラスト処理時に、基板表面に、レジスト材料や金属板等からなるマスクを付設することにより、平滑領域を形成できる。ブラスト後にエッチング処理が行われる場合、マスクを付設したままの状態でエッチングを行ってもよく、マスクを外した後にエッチング処理を行ってもよい、
　第一の主面の平滑領域は、Ｓｑが０．４μｍ未満であることが好ましい。Ｓｑは、０．２μｍ未満がより好ましく、０．１μｍ未満がさらに好ましい。なお、平滑領域のＳｑは、測定限界以下でもよい。レーザー顕微鏡によるＳｑの測定限界は０．０１μｍ程度である。平滑領域のＳｑが小さい場合、レーザーの散乱が抑制され、レーザー加工精度が高められる。そのため、リーク等の不具合の少ない集積型薄膜太陽電池が得られる。
　図２に示すように、透光性絶縁基板１は、第二の主面にも、表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域を有していてもよい。第二の主面において、ディンプルが形成された凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４μｍであることが好ましく、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍであることが好ましい。第二の主面における凹凸形成領域のＳｑは、１μｍ～４μｍがより好ましく、２μｍ～４μｍがさらに好ましい。凹凸形成領域のＲｓｍは、１５μｍ～２５μｍがより好ましく、２０μｍ～２５μｍがさらに好ましい。第二の主面（太陽電池形成時の光入射面）に、上記ＳｑおよびＲｓｍを有する凹凸形成領域を有する場合、ディンプル状の凹凸により、透光性絶縁基板界面での入射光の反射が低減され、太陽電池の変換特性（特にＪｓｃ）が向上する傾向がある。
　第二の主面側へのディンプル状の凹凸の形成方法は特に限定されない。例えば、第一の主面側と同様に、サンドブラスト等の機械的処理後にエッチングが行われることが好ましい。
　透光性絶縁基板１が、第二の主面にも凹凸形成領域を有する場合、第一の主面の凹凸形成領域のＳｑおよびＲｓｍと、第二の主面の凹凸形成領域のＳｑおよびＲｓｍとは、それぞれ略同一でもよく、異なっていてもよい。なお、第一の主面の凹凸は、その上に形成される透明電極層や光電変換ユニット等の膜質に影響を与える場合があるため、光閉じ込めによりＪｓｃを向上させつつ、ＶｏｃやＦＦの低下が抑制されるように、ディンプル状の凹凸の大きさを設定する必要がある。一方、第二の主面の凹凸には、このような制約がないため、反射率低下による光取り込みを最適化できるように、ディンプル状の凹凸の大きさを設定すればよい。そのため、第二の主面の凹凸形成領域のＳｑおよびＲｓｍは、第一の主面の凹凸形成領域のＳｑおよびＲｓｍよりも大きいことが好ましい。
　図２に示すように、透光性絶縁基板１の第二の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成されている凹凸形成領域と、表面にディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域とを有していてもよい。この場合、第一の主面の平滑領域と第二の主面の平滑領域とが同一の領域１０に存在することが好ましい。特に、集積型薄膜太陽電池の形成においては、第一の主面の平滑領域と第二の主面の平滑領域とを重複させ、その重複領域１０からレーザー光を入射させて分離溝を形成し、集積を行うことが好ましい。
　第二の主面に、凹凸形成領域と平滑領域とが存在する場合、平滑領域のＳｑは０．４μｍ未満であることが好ましい。Ｓｑは、０．２μｍ未満がより好ましく、０．１μｍ未満がさらに好ましい。なお、平滑領域のＳｑは、測定限界以下でもよい。
［透明電極層］
　透光性絶縁基板１上には、透明電極層２が形成される。透明電極層の材料としては、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物が用いられ、中でもＺｎＯが好ましい。ＺｎＯは、低圧熱ＣＶＤ法やスパッタ法等により、２００℃以下の低温での形成が可能であるため、低コストで高性能の薄膜太陽電池を製造できる。また、ＺｎＯは耐プラズマ性が高いため、透明電極層２上にプラズマＣＶＤ法により光電変換ユニットを形成する場合でも、還元され難く、高い導電性を保持できる。
　低圧熱ＣＶＤ法により、ＺｎＯ透明電極層を形成する場合、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）、水およびドーピングガス等の原料ガスを、水素等の希釈ガスとともに製膜室内に導入し、下地であるガラス基板の温度（堆積温度）が１５０℃以上、圧力５～１０００Ｐａの条件で製膜を行うことが好ましい。上記条件でＺｎＯを製膜することにより、透明電極層２の表面には、微細な凹凸構造（テクスチャ）が形成される（図５参照）。このテクスチャは、透光性絶縁基板１の第一の主面のディンプルよりもサイズの小さな凹凸である。このような構成では、透光性絶縁基板１表面のディンプルによる大きな凹凸構造により、相対的に長波長の光を散乱させ、透明電極層表面の凹凸構造により、相対的に短波長の光を散乱させることが可能となる。そのため、太陽光の主波長域の広範囲にわたって、光閉じ込め効果を発揮することができ、特に、ハイブリッド型薄膜太陽電池のように、バンドギャップの異なる複数の光電変換ユニットが積層された積層型薄膜太陽電池において、高い変換効率を達成できる。
　透明電極層が、表面に凹凸構造を有する場合、凹凸の平均高低差は、０．０２μｍ～０．４μｍが好ましく、０．０４μｍ～０．３μｍがより好ましく、０．０６μｍ～０．２μｍがさらに好ましい。本発明の透光性絶縁基板上に、上記の高低差を有する透明電極層を備えることにより、より広波長範囲の太陽光を効率的に散乱させ、光閉じ込め効果を高めることができる。また、透明電極層の凹凸高低差が上記範囲であれば、その上に形成される光電変換ユニット（特に、ｐ型層やｎ型層等の膜厚の小さい層）のリークが生じ難いため、薄膜太陽電池の開放端電圧や曲線因子を低下させることなく、短絡電流密度をさらに向上することが可能となる。
　なお、透明電極層表面の凹凸の高低差は、断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察することにより求められる。具体的には、ＴＥＭ像において、凹凸構造の隣接する２つの凸部の頂点を選択し、２つの頂点間に存在する谷（凹部）から、２つの頂点を結ぶ直線に下した垂線の長さを、凹凸高低差と定義できる。隣接する２つの頂点を無作為に１０組抽出し、それぞれの凹凸の高低差を測定し、平均することにより、平均高低差が求められる。
［光電変換ユニット］
　透明電極層２上には、少なくとも１つの光電変換ユニットが形成される、図１および図２においては、光電変換層３２として真性の非晶質シリコン層を備える前方光電変換ユニット３、および光電変換層４２として真性の結晶質シリコン層を備える後方光電変換ユニット４を有する、ハイブリッド薄膜太陽電池が図示されている。
　なお、本願明細書において、「結晶質」および「微結晶」の用語は、部分的に非晶質を含んでいるものも包含する。また、「シリコン系」の材料には、シリコンに加え、シリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等、シリコンを含むシリコン合金半導体材料も含まれ得る。
　前方光電変換ユニット（非晶質光電変換ユニット）３は、透明電極層２側から、一導電型層３１、真性非晶質光電変換層３２および逆導電型層３３を有する。非晶質光電変換ユニット３は、例えば、ｐｉｎ型の順にプラズマＣＶＤ法により各半導体層を堆積して形成され得る。具体的には、導電型決定不純物原子であるボロンが０．０１原子％以上ドープされたｐ型非晶質シリコン系層３１、光電変換層となる真性非晶質シリコン系層３２、および導電型決定不純物原子であるリンが０．０１原子％以上ドープされたｎ型非晶質シリコン系層３２をこの順に堆積すればよい。
　なお、前述のように、光電変換ユニット３の主要部を占める光電変換層３２が非晶質のものは非晶質光電変換ユニットと呼ばれる。そのため、一導電型層３１や逆導電型層３３は、結晶質のものでもよい。非晶質光電変換ユニット３は、例えば、光電変換層３２が非晶質シリコンであれば、逆導電型層３３として、ｎ型結晶質シリコン層を採用したものであってもよい。
　前方光電変換ユニット３上に後方光電変換ユニット４が形成される。なお、変換効率の高い薄膜太陽電池を得るために、前方光電変換ユニットと後方光電変換ユニットの間に、中間透明反射層を形成してもよい。
　後方光電変換ユニット（結晶質光電変換ユニット）４は、前方光電変換ユニット３側から、一導電型層４１、結晶質真性光電変換層４２および逆導電型層４３を有する。結晶質光電変換層４２としては、太陽光の主波長域の長波長側に吸収を有するものが好ましく、例えば結晶質シリコン系薄膜が好ましく用いられる。
　光電変換ユニットを構成する各層の膜厚は、光電変換ユニットを構成する材料等により適宜に設定される。例えば、光電変換層が非晶質シリコン等からなる非晶質光電変換ユニットでは、光電変換層の膜厚は１００ｎｍ～６００ｎｍ程度が好ましい。また、光電変換層が結晶質シリコン等からなる結晶質光電変換ユニットでは、光電変換層の膜厚は、０．８μｍ～５μｍ程度が好ましい。
　一方、導電型層（ｐ型層およびｎ型層）の膜厚は、３ｎｍ～１００ｎｍが好ましく、５ｎｍ～５０ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ～２０ｎｍがより好ましい。光電変換層３２，４２への光入射量を増大させるためには、光入射側に配置される一導電型層３１，４１による光吸収が小さいことが好ましい。そのため、一導電型層３１，４１の膜厚は、２０ｎｍ以下が好ましい。
　上記のように、薄膜太陽電池では、ｐ型層やｎ型層等の導電型層の膜厚が小さいため、基板の凹凸が大きくなると、導電型層のカバレッジが悪化し、リーク等の不具合を生じ易いことが知られている。そのため、従来技術では、ｐ型層やｎ型層のカバレッジの悪化を抑制するために、基板や透明電極層に、サイズの大きな凹凸を形成することは行われていなかった。これに対して、本発明では、導電型層の膜厚に比べて、基板の二乗平均平方根粗さＳｑや平均凹凸周期Ｒｓｍが極端に大きいにも関わらず、基板表面の凹凸がディンプル形状であるため、リーク等の不具合が抑制され、変換効率に優れる薄膜太陽電池が得られる。
［裏面電極層］
　光電変換ユニット上には、裏面電極層５が形成される。裏面電極層５としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属やこれらの合金等からなる金属膜が用いられる。また、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性酸化物層と金属膜とを積層した裏面電極層を用いることもできる。光電変換ユニットと金属膜との間の導電性酸化物層は、光電変換ユニット４と裏面電極層５との間の密着性向上、光電変換ユニットの化学変化の抑制、裏面電極層による光反射率向上等に寄与し得る。裏面電極を構成する導電性酸化物や金属膜は、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等により形成できる。
　上記では、前方光電変換ユニット３として非晶質光電変換ユニット、後方光電変換ユニット４として結晶質光電変換ユニットを備えるタンデム型薄膜太陽電池の例を中心に説明したが、本発明の薄膜太陽電池は、１つの光電変換ユニットのみを有するものでもよく、３以上の光電変換ユニットが積層されたものでもよい。また、光電変換ユニットの構成はｐｉｎ接合やｎｉｐ接合に限定されず、ｐｎあるいはｎｐ接合でもよい。光電変換ユニットを構成する半導体材料は、シリコン系材料に限定されず、ＣＩＳやＣｄＴｅ等の化合物半導体を用いることもできる。
［太陽電池の集積化］
　上記の薄膜太陽電池は、複数のセルを直列に接続して集積化することにより、高電圧で高出力の太陽電池モジュールとして実用に供される。薄膜太陽電池においては、歩留まりをよくするために、大面積の基板上に形成された薄膜光電変換ユニットを複数のセルに分割し、それらのセルをパターニングによって直列接続して、集積化するのが一般的である。
　図３は、集積型薄膜太陽電池の一形態を模式的に表す断面図であり、透明電極層２、光電変換ユニット３，４、および裏面電極層５は、それぞれ、透明電極層分離溝１０１、光電変換ユニット分離溝１０２、および裏面電極層分離溝１０３によって、複数の光電変換セルを形成するように複数の領域に分離されている。１つの光電変換セルの透明電極層２と、それに隣接する光電変換セルの裏面電極層５とは、光電変換ユニット分離溝１０２を介して電気的に接続されている。
　このような、集積型薄膜太陽電池の形成においては、透光性絶縁基板１上に透明電極層２を形成した後、基板１側からレーザー光が入射され、透明電極層２に、透明電極層分離溝１０１が形成される。その後、透明電極層２上に、光電変換ユニット３，４が形成される。この際、透明電極層分離溝１０１内には、光電変換ユニット３，４を構成する材料が充填される。
　光電変換ユニットを形成後、基板１側からレーザー光が入射され、光電変換ユニット３，４に、光電変換ユニット分離溝１０２が形成される。この際、透明電極層２に吸収されない波長のレーザー光を用いることにより、透明電極層２を分離することなく、光電変換ユニット３，４のみを選択的に分離することができる。
　その後、光電変換ユニット４上に、裏面電極層５が形成される。この際、光電変換ユニット分離溝１０２内には、裏面電極層を構成する導電性材料が充填されるため、透明電極層２と裏面電極層５とが、光電変換ユニット分離溝１０２を介して電気的に接続される。すなわち、光電変換ユニット分離溝１０２は、透明電極層２と裏面電極層５とを電気的に接続するための接続溝として機能する。
　裏面電極層５を形成後、基板１側からレーザー光が入射され、光電変換ユニット３，４、および裏面電極層５に、裏面電極層分離溝１０３が形成される。この際、透明電極層２に吸収されない波長のレーザー光を用いることにより、透明電極層２を分離することなく、光電変換ユニット３，４および裏面電極層５が分離される。
　このような、レーザースクライブによる分離溝の形成において、各分離溝を形成するためのレーザー光は、透光性絶縁基板１の平滑領域１０から照射されることが好ましい。平滑領域にレーザー光を照射することにより、レーザー光の屈折や散乱が抑制され、レーザー加工精度が高められる。すなわち、集積型薄膜太陽電池を作製する場合、透光性絶縁基板１は、集積のための分離溝を形成するための領域（非発電領域）を平滑領域とし、ディンプル状の凹凸を有する凹凸形成領域を発電領域とすることが好ましい。
　以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（基板の作製）
　厚さ０．７ｍｍのホウ珪酸ガラス基板の片面に、９．４ｍｍ角の正方形の開口を有するマスクを付設し、マスク付設面を＃１５００の砥粒でサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理後のガラス基板を、３％フッ化水素酸に３０分間浸漬し、サンドブラスト処理領域をエッチングした。マスクは、フッ化水素酸浸漬の後に取り外した。
　サンドブラスト処理領域の表面を、レーザー顕微鏡（オリンパス製、型番：ＯＬＳ４０００－ＬＡＴ）により、測定領域２５９μｍ×２５９μｍの領域で観察したところ、ディンプル形状の凹凸が観察された。レーザー顕微鏡の観察像から得られた二乗平均平方根粗さＳｑ、および平均凹凸周期Ｒｓｍを表１に示す。なお、これらの表面形状は、カットオフ：λｓ＝２．５μｍ、λｃ＝５０μｍの条件で算出した。
（薄膜太陽電池の作製）
　原料ガスとしてジエチル亜鉛（ＤＥＺ）および水、ドーパントガスとしてジボランガスを用い、低圧熱ＣＶＤ法により、堆積温度１６０℃で、上記基板の凹凸形成面上に酸化亜鉛透明電極層を製膜した。
　透明電極層上に、厚さ１０ｎｍのｐ型微結晶シリコン層と厚さ１５ｎｍのｐ型非晶質シリコンカーバイト層との積層からなるｐ型層、厚さ３００ｎｍのｉ型非晶質シリコン光電変換層、および厚さ１５ｎｍのｎ型微結晶シリコン層を、プラズマＣＶＤ法により順次堆積して、非晶質シリコン光電変換ユニット（前方光電変換ユニット）を形成した。前方光電変換ユニット上に、厚さ１５ｎｍのｐ型微結晶シリコン層、厚さ３．０μｍのｉ型結晶質シリコン光電変換層、および厚さ１５ｎｍのｎ型微結晶シリコン層を、プラズマＣＶＤ法により順次堆積して、結晶質シリコン光電変換ユニット（後方光電変換ユニット）を形成した。後方光電変換ユニット上に、厚さ３０ｎｍのＺｎＯ層を熱ＣＶＤ法により堆積し、その上に、厚さ９０ｎｍのＡｌドープＺｎＯ層と厚さ２００ｎｍのＡｇ層をスパッタ法により順次堆積して、裏面電極層を形成した。
（評価用セルの作製および評価）
　基板のサンドブラスト処理をしていない領域（平滑領域）からＹＡＧレーザーの第二高調波（波長５３２ｎｍ）を入射して、透明電極層を残したままで、光電変換ユニットおよび裏面電極層を貫通する内周分離溝を形成した。内周分離溝に囲まれる領域（有効発電領域）は、１０ｍｍ角の正方形であり、９．４ｍｍ角のサンドブラスト処理領域を囲んでいた。内周分離溝の外側に、基板側からＹＡＧレーザーの第二高調波を入射して、透明電極層を残したままで、光電変換ユニットおよび裏面電極層を貫通する外周分離溝を形成した。外周分離溝に囲まれる領域は１５ｍｍ角の正方形であった。この外周分離溝内に半田を流し込み、１０ｍｍ角の有効発電領域を有する評価用タンデム型シリコン系薄膜太陽電池を得た。この評価用太陽電池に、ＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で照射して出力特性を測定した。
［比較例１］
　サンドブラスト処理およびフッ化水素酸によるエッチングを行わず、ガラス基板をそのまま用い、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を作製し、評価を行った。
［実施例２～８、比較例２～４］
　基板の作製において、サンドブラストに用いる砥粒の番手、およびフッ化水素酸への浸漬時間を、表１に示すように変更した。それ以外は実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を作製し、評価を行った。
［実施例９］
　厚さ０．７ｍｍのホウ珪酸ガラス基板の両面に、９．４ｍｍ角の正方形の開口を有するマスクを付設した。この際、両面のマスクの開口部の位置が一致するように、マスクの位置合わせを行った。一方の面を＃１０００の砥粒でサンドブラスト処理し、他方の面を＃４００の砥粒でサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理後のガラス基板を、３％フッ化水素酸に３０分間浸漬し、両面のサンドブラスト処理領域をエッチングした。マスクは、フッ化水素酸浸漬の後に取り外した。
　サンドブラスト処理領域の表面を、レーザー顕微鏡により観察したところ、＃１０００の砥粒でサンドブラスト処理した面、および＃４００の砥粒でサンドブラスト処理した面のそれぞれに、ディンプル形状の凹凸が観察された。＃１０００の砥粒でサンドブラスト処理した面上に、実施例１と同様にして、薄膜太陽電池を作製し、評価を行った。
　上記の各実施例および比較例の基板の凹凸形成条件（サンドブラストに用いた砥粒の番手、フッ化水素酸でのエッチング時間）、および表面形状（Ｓｑ、Ｒｓｍ）、ならびに評価用セルの短絡電流密度（Ｊｓｃ）上昇率を表１に示す。なお、Ｊｓｃ上昇率は、比較例１のＪｓｃに対する上昇率である。また、比較例１、実施例８、および実施例９の薄膜太陽電池の短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、開放端電圧（Ｖｏｃ）および変換効率（Ｅｆｆ）を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１によれば、ガラス基板のセル形成面側のＳｑおよびＲｓｍを所定範囲とすることにより、薄膜太陽電池のＪｓｃが大幅に向上することがわかる。また、実施例９の結果から、ガラス基板の光入射面側にもディンプル状の凹凸を形成することにより、Ｊｓｃをさらに向上できることがわかる。
　実施例８と、基板に凹凸が形成されていない比較例１と対比すると、両者のＦＦおよびＶｏｃはほぼ同等であり、実施例８のＪｓｃが大幅に上昇しているため、変換効率（Ｅｆｆ）が２．５％向上していることがわかる。この結果から、本発明の透光性絶縁基板を用いることにより、薄膜太陽電池のＶｏｃやＦＦを大幅に低下させることなく、Ｊｓｃを向上可能であるため、変換効率の高い薄膜太陽電池が得られることがわかる。
　基板の両面にディンプル状の凹凸を備える実施例９の基板を用いた場合、ＶｏｃおよびＦＦを保持したままで、Ｊｓｃがさらに上昇するため、より変換効率の高い薄膜太陽電池が得られることが分かる。
　実施例３の太陽電池の断面の顕微鏡観察像を図４に示す。図４において、下部の灰色の箇所はガラス基板（透光性絶縁基板）、白色の箇所は光電変換ユニット（主に結晶質シリコン）、上部の黒色の箇所は背景である。図４によれば、本発明の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板の凹凸のオーダー（大きさ）は、シリコン薄膜太陽電池を構成する各層の厚みよりも大きく、ｐ型層やｎ型層の厚みのオーダーに比べると、極端に大きいことがわかる。
　実施例３の太陽電池の断面の透過型電子顕微鏡観察像を図５に示す。図５において、下部の灰色の箇所はガラス基板、黒色の箇所は透明電極層、上部の白色の箇所は光電変換ユニットである。図５によれば、酸化亜鉛透明電極層は、光電変換ユニット形成面側に、高低差０．０４μｍ～０．２μｍ程度（平均凹凸高低差が約０．１μｍ）の錐形状の凹凸構造を有していることが分かる。また、透光性絶縁基板に形成されたディンプルの凹凸の大きさは、透明電極層の表面に形成された凹凸の大きさ（高低差や頂点間距離）と比べると、１桁オーダー大きいことがわかる。このように、基板表面に大きな凹凸サイズのディンプル状の凹凸を形成し、透明電極層表面に小さな凹凸サイズのテクスチャを形成することにより、より広い波長範囲の光を散乱させ、高い光閉じ込め効果を発揮し得る太陽電池が得られる。
［実施例１０］
　実施例１０として、図６に示されているように、複数のセルが直列接続された集積型薄膜太陽電池モジュールを作製した。
（基板の作製）
　厚さ０．７ｍｍのホウ珪酸ガラス基板の片面に、一列に並んだ１０個の開口を有するマスクを付設した。このマスクの各開口は、９７ｍｍ×７．９ｍｍの矩形であり、隣接する開口の間隔は１ｍｍであった。ガラス基板のマスク付設面を＃１５００の砥粒でサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理後のガラス基板を、３％フッ化水素酸に３０分間浸漬し、サンドブラスト処理領域をエッチングした。マスクは、フッ化水素酸浸漬後に取り外した。
（集積型薄膜太陽電池の作製）
　上記基板の凹凸形成面上に、実施例１と同様にして、酸化亜鉛透明電極層を製膜した。透光性絶縁基板の平滑領域（サンドブラスト時にマスク被覆されていた、開口間の幅１ｍｍの領域）から、ＹＡＧレーザーの基本波（波長：１０６４ｎｍ）を入射して、透明電極層２に分離溝１０１を形成した。分離溝形成後に、透明電極層付きの基板の洗浄および乾燥を行なった。
　レーザー加工により分離溝が形成された透明電極層上に、実施例１と同様にして、前方光電変換ユニット３および後方光電変換ユニット４を形成した。その後、透光性絶縁基板の平滑領域から、ＹＡＧレーザーの第二高調波を入射して、前方光電変換ユニット３および後方光電変換ユニット４を貫通する光電変換ユニット分離溝（接続溝）１０２を形成した。
　レーザー加工により接続溝が形成された光電変換ユニット上に、実施例１と同様にして、裏面電極層を形成した。裏面電極層が形成される際に、接続溝１０２内は、裏面電極層を構成する導電性材料によって充填され、透明電極層２と裏面電極層５とが電気的に接続された。
　最後に、透光性絶縁基板の平滑領域から、ＹＡＧレーザーの第二高調波を入射して、光電変換ユニット３，４、および裏面電極層５を貫通する分離溝１０３を形成し、幅８．９ｍｍのセルが１０列直列接続された、集積型薄膜太陽電池モジュールが得られた。
［比較例５］
　サンドブラスト処理およびフッ化水素酸によるエッチングを行わず、ガラス基板をそのまま用い、実施例１０と同様にして、集積型薄膜太陽電池モジュールを作製した。
　実施例１０および比較例５の集積型薄膜太陽電池モジュールに、ＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で照射して出力特性を測定した。その結果、実施例１０は比較例５に対して、Ｖｏｃ－０．７％、Ｊｓｃ３．１％、ＦＦ２．２％、Ｅｆｆ４．６％の向上が観察された。このように、太陽電池の発電領域に対応する領域にはディンプル状の凹凸を有し、太陽電池の集積化のための分離溝形成領域は平滑領域である基板を用いることで、集積化薄膜太陽電池においても、変換特性（特にＪｓｃ）を向上できる。
１　　透光性絶縁基板
２　　透明電極層
３　　前方光電変換ユニット
３１　一導電型層
３２　真性光電変換層
３３　逆導電型層
４　　後方光電変換ユニット
４１　一導電型層
４２　真性光電変換層
４３　逆導電型層
５　　裏面電極層
１０　　平滑領域
２０　　凹凸形成領域
１００　スクライブ範囲
１０１　分離溝
１０２　分離溝（接続溝）
１０３　分離溝

Claims (8)

  1. 　第一の主面と第二の主面とを有する薄膜太陽電池用透光性絶縁基板であって、
    　前記第一の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域を有し、
    　前記第一の主面の前記凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍである、薄膜太陽電池用透光性絶縁基板。
  2. 　前記第一の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域を有し、
    　前記第一の主面の前記平滑領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ未満である、請求項１に記載の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板。
  3. 　前記第二の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域を有し、
    　前記第二の主面の前記凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍである、請求項１に記載の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板。
  4. 　前記第二の主面は、表面にディンプル状の凹凸が形成された凹凸形成領域と、表面にディンプル状の凹凸が形成されていない平滑領域とを有し、
    　前記第二の主面の前記凹凸形成領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ～４．０μｍであり、平均凹凸周期Ｒｓｍが５μｍ～３０μｍであり、
    　前記第二の主面の前記平滑領域は、２次元に拡張された二乗平均平方根粗さＳｑが０．４μｍ未満であり、
    　前記第一の主面の平滑領域と前記第二の主面の平滑領域とが同一の領域に存在する、請求項２に記載の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板の第一の主面上に、透明電極層；少なくとも１つの光電変換ユニット；および裏面電極層、をこの順に備える、薄膜太陽電池。
  6. 　請求項２または４に記載の薄膜太陽電池用透光性絶縁基板を備える薄膜太陽電池であって、
    　前記透光性絶縁基板の前記第一の主面上に、透明電極層；少なくとも１つの光電変換ユニット；および裏面電極層、を備え、
    　前記透明電極層、前記光電変換ユニット、および前記裏面電極層は、それぞれ、透明電極層分離溝、光電変換ユニット分離溝、および裏面電極層分離溝によって、複数の光電変換セルを形成するように複数の領域に分離されており、
    　１つの光電変換セルの透明電極層と、それに隣接する光電変換セルの裏面電極層とが、前記光電変換ユニット分離溝を介して電気的に接続されることにより、隣接する光電変換セルが互いに電気的に直列に接続されており、
    　前記透明電極層分離溝、光電変換ユニット分離溝、および裏面電極層分離溝は、いずれも前記平滑領域上に形成されている、薄膜太陽電池。
  7. 　前記透明電極層は、光電変換ユニット形成面側に、凹凸の平均高低差が０．０２μｍ～０．４μｍの凹凸構造を有する、請求項５または６に記載の薄膜太陽電池。
  8. 　前記少なくとも１つの光電変換ユニットは、光電変換層として結晶質シリコン系薄膜を備える結晶質光電変換ユニットを含む、請求項５～７のいずれか１項に記載の集積型薄膜太陽電池。
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