(57)【要約】本発明の目的は、透明電極層の有効面積を広げて薄膜太陽電池の出力を増加させるとともに、第２の貫通孔における絶縁性を確保して薄膜太陽電池を製造する際の不良率を低下させることが可能な薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。本発明の薄膜太陽電池１では、絶縁性基板２の一方の面２ａには、裏面電極層３ａと光電変換層４と透明電極層５とが当該順で積層され、絶縁性基板２の他方の面２ｂには、第１の背面電極層３ｂと第２の背面電極層６とが当該順で積層されている。また、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、絶縁性基板２を貫通する第１の貫通孔７を介して電気的に接続され、裏面電極層３ａと第１の背面電極層３ｂとが、絶縁性基板２を貫通する第２の貫通孔８を介して電気的に接続されている。本発明では、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５が、溝１１により分離され、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、電気的に絶縁されている。
2012105079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記透明電極層の前記溝は、パルスレーザを照射することにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記透明電極層の前記溝は、波長が紫外線領域にあるレーザを照射することにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記絶縁性基板が、ポリイミド又はポリアミドイミド又はポリエチレンナフタレートの耐熱性フィルムから形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】
絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されており、前記溝は、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記透明電極層の前記溝は、ビーム形状が円形や矩形のもの、更にビームプロファイルがガウシアンのものやトップハットのレーザを用いて形成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
前記透明電極層の前記溝は、パルス幅が２０ｐｓ以下のレーザを用いて形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜太陽電池。
【請求項８】
前記絶縁性基板が、ポリイミド又はポリアミドイミド又はポリエチレンナフタレートの耐熱性フィルムから形成されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項９】
絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、
前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを電気的に絶縁するステップと
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、パルスレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項９に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、波長が紫外線領域にあるレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項９又は１０に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を照射することにより行われることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、ビーム形状が円形や矩形のもの、更にビームプロファイルがガウシアンのものやトップハットのレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、パルス幅が２０ｐｓ以下のレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム基板上に金属電極層と光電変換層と透明電極層とを積層してなる薄膜太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来の薄膜太陽電池の平面図である。また、図９は、図８のＡ−Ａ線断面図であり、図１０は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。
図９及び図１０に示すように、従来の薄膜太陽電池２１は、絶縁性基板２２を備えている。絶縁性基板２２の両面２２ａ，２２ｂには、金属電極層２３が形成されている。ここで、絶縁性基板２２の一方の面２２ａ上の金属電極層２３は、裏面電極層２３ａとして機能し、絶縁性基板２２の他方の面２２ｂ上の金属電極層２３は、第１の背面電極層２３ｂとして機能する。【０００３】
また、図９及び図１０に示すように、裏面電極層２３ａには、光電変換層２４と透明電極層２５とが当該順で積層されている。一方、第１の背面電極層２３ｂには、第２の背面電極層２６が積層されている。
また、図８及び図９に示すように、絶縁性基板２２には、絶縁性基板２２を貫通する第１の貫通孔２７が設けられ、透明電極層２５と第２の背面電極層２６とが、第１の貫通孔２７を介して電気的に接続されている。また、図８及び図１０に示すように、絶縁性基板２２には、絶縁性基板２２を貫通する第２の貫通孔２８が設けられ、裏面電極層２３ａと第１の背面電極層２３ｂとが、第２の貫通孔２８を介して電気的に接続されている。【０００４】
図９に示す絶縁性基板２２の一方の面２２ａに積層された層は、図８に示すように、第１のパターニングライン２９で分割され、図１０に示す絶縁性基板２２の他方の面２２ｂに積層された層は、図８，図１０に示すように、第２のパターニングライン３０で分割されている。これにより、絶縁性基板２２上の積層された層が、複数のユニットセルに分割される。
ここで、第１のパターニングライン２９及び第２パターニングライン３０は、絶縁性基板２２において互い違いに配置されている。絶縁性基板２２の両面２２ａ，２２ｂの電極層の分離位置を互いにずらし、且つ絶縁性基板２２の両面２２ａ，２２ｂの電極層を第２の貫通孔２８で接続することにより、隣接するユニットセルが直列で接続される構造となっている。【０００５】
一方、特許文献１には、従来の薄膜太陽電池の別の例が開示されている。特許文献１の薄膜太陽電池において、電気絶縁性樹脂からなるフィルム基板の一方の面には、第１電極層と、光電変換層と、第２電極層とが積層され、フィルム基板の反対側（裏面）には、第３電極層と、第４電極層とが積層されている。【０００６】
特許文献２には、従来の薄膜太陽電池の更に別の例が開示されている。特許文献２の薄膜太陽電池においては、接続孔が、導電性の材料からなる印刷電極で塞がれている（特に、段落００３５及び図２７参照）。【０００７】
また、特許文献３では、透明電極層が光電変換層の全幅にわたって形成されている。この透明電極層には、接続孔（第２の貫通孔）の近傍領域と、集電孔（第１の貫通孔）を含む領域とを電気的に分離する領域分離ラインが形成されている（特に、段落００４６及び図１参照）。【０００８】
また、非特許文献１には、薄膜太陽電池を製造する際のレーザパターニングについて記載されている。非特許文献１では、波長２４８ｎｍかつパルス幅４０ｎｓのエキシマレーザが使用されている（３９頁）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２９８２０３号公報
【特許文献２】特開平６−３４２９２４号公報
【特許文献３】特開２００３−６０２１９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＳＡＮＹＯ  ＴＥＣＨＩＮＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ，ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．２，ＤＥＣ．２００４，ｐ３４−ｐ４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の図８ないし図１０の構成では、以下のような問題が生じる。
従来の構成においては、第２の貫通孔２８において透明電極層２５と第２の背面電極層２６とが接触しないように、透明電極層２５を形成する際には、第２の貫通孔２８の近傍においてメタルマスクによるマスク処理を行っていた。メタルマスクを用いる場合、マスク処理の際の製造条件や、成膜時の膜の回り込みのための余裕の確保などを考慮する必要があり、メタルマスクの面積は、第２の貫通孔２８よりも大幅に大きい面積となる。したがって、図１０（ｂ）に示すように、第２の貫通孔２８の近傍では、透明電極層２５が形成されない部分が大きくなり、透明電極層２５の有効面積が制限されていた。
したがって、透明電極層２５の有効面積を確保する構造が必要となる。【００１２】
また、第２の貫通孔２８の近傍をマスク処理する場合、絶縁性基板２２上の透明電極層２５とマスクとが接触することにより絶縁性基板２２上の透明電極層２５などが損傷する可能性があった。特に、特許文献３では、細い線状のマスクを用いているので、透明電極層２５とマスクとが接触して透明電極層２５損傷する可能性が高かった。
このように絶縁性基板２２上にある層が損傷すると、リーク電流などが増加することになり、薄膜太陽電池２１を製造する際の不良率が増加してしまうという問題があった。【００１３】
また、特許文献２に開示された技術では、接続孔を導電性のある材料で塞いでいるので、そもそも接続孔における絶縁性が十分でなく、リーク電流が増加してしまうという問題があった。【００１４】
さらに、特許文献３では、接続孔を絶縁性樹脂、ポリイミドやポリアミドの樹脂で塞いでいるが、半導体層を成膜する前に絶縁性樹脂を塗布している。したがって、大気から絶縁性樹脂に吸着した水分等が、半導体層を成膜する際に放出され、薄膜太陽電池の特性が低下するという問題があった。また、絶縁性樹脂の硬化に長い時間がかかるために、製造コストが増大するという問題もあった。また、樹脂の厚さ分だけ基板が局所的に厚くなるので、基板を搬送する際に問題が生じやすい。【００１５】
また、非特許文献１には、レーザパターニングを行う際のレーザの波長やパルス幅が記載されているが、エネルギー密度に関する条件が記載されていない。したがって、非特許文献１の条件でレーザパターニングを行ったとしても、レーザ加工を行う周辺の発電層（光電変換層など）の変質を抑えることができないという問題があった。【００１６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、透明電極層の有効面積を広げて薄膜太陽電池の出力を増加させるとともに、第２の貫通孔における絶縁性を確保して薄膜太陽電池を製造する際の不良率を低下させることが可能な薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されている。【００１８】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、パルスレーザを照射することにより形成されている。【００１９】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、波長が紫外線領域にあるレーザを照射することにより形成されている。【００２０】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記絶縁性基板が、ポリイミド又はポリアミドイミド又はポリエチレンナフタレートの耐熱性フィルムから形成されている。【００２１】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されており、前記溝は、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されている。【００２２】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、ビーム形状が円形や矩形のもの、更にビームプロファイルがガウシアンのものやトップハットのレーザを用いて形成されている。【００２３】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、パルス幅が２０ｐｓ以下のレーザを用いて形成されている。【００２４】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記絶縁性基板が、ポリイミド又はポリアミドイミド又はポリエチレンナフタレートの耐熱性フィルムから形成されている。【００２５】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを電気的に絶縁するステップとを含む。【００２６】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、パルスレーザを照射することにより行われる。【００２７】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、波長が紫外線領域にあるレーザを照射することにより行われる。【００２８】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を照射することにより行われる。【００２９】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、ビーム形状が円形や矩形のもの、更にビームプロファイルがガウシアンのものやトップハットのレーザを照射することにより行われる。【００３０】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、パルス幅が２０ｐｓ以下のレーザを照射することにより行われる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る薄膜太陽電池によれば、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されている。従来では、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行ったり又は絶縁性樹脂を配置したりしていたが、本発明によれば、このような処理を行わなくても、透明電極層と第２の背面電極層との間の絶縁性を確保することができる。しかも、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行なわず、透明電極層を除去するだけの構成になっているので、マスク処理に比べて、透明電極層が形成されない領域が小さくなり、透明電極層の有効面積を広げることができる。これにより、薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。【００３２】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、パルスレーザを照射することにより形成されているので、光電変換層などの発電層の結晶化によるショートを抑制することができる。【００３３】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、波長が紫外線領域にあるレーザを照射することにより形成されているので、透明電極層での光吸収が大きくなり、発電層への熱的ダメージを小さくすることができる。  【００３４】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されており、前記溝は、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されているので、レーザ加工を行う周辺の光電変換層などの発電層の変質（すなわち、結晶化など）を抑えることができる。
また、加工用レーザに、紫外線領域（波長４００ｎｍ以下）のレーザを使用しているので、透明電極層での光吸収が大きくなり、発電層への熱的ダメージを小さくすることができる。【００３５】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、前記透明電極層の前記溝は、パルス幅が２０ｐｓ以下のレーザを用いて形成されているので、レーザのパルスの時間幅が短くなり、熱の影響を抑えることができる【００３６】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを電気的に絶縁するステップとを含む。従来では、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行ったり又は絶縁性樹脂を配置する処理が必要だったが、本発明によれば、従来のように第２の貫通孔の近傍にマスク処理などを行う必要がなくなり、薄膜太陽電池１の製造時の歩留まりが向上する。加えて、第２の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと絶縁性基板２上の層とが接触して絶縁性基板２上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池１においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池１を製造する際の不良率を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２におけるＣの拡大図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図４におけるＤの拡大図であり、（ａ）は、透明電極層を除去する前の断面図であり、（ｂ）は、透明電極層を除去した後の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池を製造する際のフローチャートである。
【図７】レーザを照射して透明電極層を加工する際のエネルギー密度と結晶化率との関係を示した図である。
【図８】従来の薄膜太陽電池の平面図である。
【図９】（ａ）は図８のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣの拡大図である。
【図１０】（ａ）は図８のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池を、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図２におけるＣの拡大図である。また、図４は、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図５は、図４におけるＣの拡大図である。
【００３９】
［第１実施形態］
図１ないし図５に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２（図３及び図５参照）を備えている。この絶縁性基板２は、フィルム材料から形成されており、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート、あるいはアラミド等の材料から形成されている。
【００４０】
図３に示すように、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂには、Ａｇ／ＺｎＯ等の金属からなる金属電極層３が形成されている。ここで、絶縁性基板２の一方の面２ａ上の金属電極層３は、裏面電極層３ａとして機能し、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上の金属電極層３は、第１の背面電極層３ｂとして機能する。
【００４１】
また、図３及び図５に示すように、絶縁性基板２の一方の面２ａ上にある裏面電極層３ａには、光電変換層４と透明電極層５とが当該順で積層されている。ここで、光電変換層４としては、アモルファス半導体或いは微結晶を含むアモルファス半導体、色素増感形太陽電池、有機太陽電池、又はＣＩＧＳ系有機太陽電池を用いることができる。一方、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上にある第１の背面電極層３ｂには、第２の背面電極層６が積層されている。
【００４２】
図１に示すように、絶縁性基板２には、絶縁性基板２を貫通する複数の第１の貫通孔７が設けられており、複数の第１の貫通孔７は、一定の間隔をおいて配置されている。また、図３に示すように、透明電極層５と第２の背面電極層６とは、第１の貫通孔７の側壁部７ａ上で互いに重なり合うような形で接続している。
【００４３】
また、図１に示すように、絶縁性基板２には、絶縁性基板２を貫通する複数の第２の貫通孔８が設けられている。本実施形態において、第２の貫通孔８は、薄膜太陽電池１の絶縁性基板２の幅方向の両端部に配置されている。そして、図５に示すように、裏面電極層３ａと第１の背面電極層３ｂとは、第２の貫通孔８の側壁部８ａを介して電気的に接続されている。
このように、第１及び第２の貫通孔７，８は、第１及び第２の背面電極層３ｂ，６→第１の貫通孔７→透明電極層５→光電変換層４→裏面電極層３ａ→第２の貫通孔８→第１の背面電極層３ｂの順に接続するために利用されている。
【００４４】
図１に示すように、絶縁性基板２の一方の面２ａ上に積層された層（裏面電極層３ａ、光電変換層４、透明電極層５）は、レーザ加工による第１のパターニングライン９により複数に分割されている。
また、図１及び図５に示すように、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上に積層された層（第１の背面電極層３ｂ、第２の背面電極層６）も同様に、レーザ加工による第２のパターニングライン１０により複数に分割されている。ここで、第１のパターニングライン９及び第２のパターニングライン１０は、絶縁性基板２において互い違いに配置されている。
このような第１及び第２のパターニングライン９，１０によって、絶縁性基板２の一方の面２ａ上の各層と他方の面２ｂ上の各層とからなるユニットセル（単位太陽電池）に分割されている。薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂの電極層の分離位置を互いにずらし、且つ絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂの電極層を第２の貫通孔２８で接続することにより、隣接するユニットセルが直列で接続される構造となっている。
【００４５】
本実施形態の特徴としては、図１及び図５（ｂ）に示すように、第２の貫通孔８の周辺には、透明電極層５を除去する加工が施されている。詳細には、図１及び図５（ｂ）に示すように、第２の貫通孔８の周辺には、分離溝１１が設けられており、分離溝１１は、第２の貫通孔８の径方向外側に形成されている。すなわち、図５（ｂ）に示すように、分離溝１１は、第２の貫通孔８の側壁部８ａに対して径方向外側に位置している。
【００４６】
図１に示すように、分離溝１１は、第２の貫通孔８と同心状に形成されており、平面視で環状に形成されている。また、図５（ｂ）に示すように、分離溝１１の深さは、光電変換層４まで達しており、透明電極層５と第２の透明電極層６とが、電気的に絶縁されている。
【００４７】
次に、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法について図面を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る薄膜太陽電池１を製造する際のフローチャートである。
【００４８】
本実施形態に係る薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２として上述したようなフィルム材料を用いる。薄膜太陽電池１を製造する方法としては、ロールツーロール方式やインクジェットによる印刷技術を用いる。例えば、ロールツーロール方式は、フィルム材料の基板が複数のローラー（搬送手段）によって搬送され、連続して配置された成膜室内において基板上に連続的に薄膜を成膜する方式である。
【００４９】
薄膜太陽電池１を製造する際には、図６に示すように、まずステップＳ１において、絶縁性基板２の前処理を行う。具体的には、絶縁性基板２を加熱しながら張力をかけることによって基板の変形を飽和させる前処理を行なう。
【００５０】
次に、ステップＳ２において、絶縁性基板２に第２の貫通孔８を形成する。第２の貫通孔８はパンチング（穿孔法）により形成する。第２の貫通孔８の形状としては、直径が１ｍｍの円形としている。第２の貫通孔８は、円形の直径を０．０５−１ｍｍの範囲で設定され、第２の貫通孔８の穿孔数は設計に応じて調整することができる。
【００５１】
次に、ステップＳ３において、スパッタリング処理を行うことにより絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに裏面電極層３ａ及び第１の背面電極層３ｂを形成する。この際、裏面電極層３ａ及び第１の背面電極層３ｂが第２の貫通孔８を介して電気的に接続することになる。
その後、ステップＳ４において、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに形成した層をレーザ加工により除去して１次パターニングライン（図示せず）を形成する。この際、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに形成するラインは、互いにずらして形成される。
そして、ステップＳ５において、絶縁性基板２に第１の貫通孔７を形成する。第１の貫通孔７はパンチングにより形成する。
【００５２】
そして、ステップＳ６において、絶縁性基板２の裏面電極層３ａ上に光電変換層４を形成し、その後、ステップＳ７において、光電変換層４上に更に透明電極層５を形成する。
次に、ステップＳ８において、絶縁性基板２の第１の背面電極層３ｂ上に第２の背面電極層６を形成する。
【００５３】
次に、ステップＳ９において、ステップＳ４で形成した１次パターニングライン上の光電変換層４及び透明電極層５を、レーザ加工により再度除去して第１のパターニングライン９を形成する。
さらに、ステップＳ１０において、ステップＳ４で形成した１次パターニングライン上の第２の背面電極層６を、レーザ加工により再度除去して第２のパターニングライン１０を形成する。これら第１及び第２のパターニングライン９，１０により絶縁性基板２上の層が複数のユニットセルに分離される。
【００５４】
次に、ステップＳ１１において、第２の貫通孔８の周辺の透明電極層５に対してレーザ加工を行い、第２の貫通孔８の周辺に分離溝（第３のパターニングライン）１１を形成する。分離溝１１は、第２の貫通孔８と同心状で、且つ第２の貫通孔８の径方向外側に形成される（図１参照）。また、分離溝１１の深さは、光電変換層４まで達している（図５（ｂ）参照）。これにより、分離溝１１の外側の透明電極層５と、裏面電極層６や第１の背面電極層３ｂとが、分離溝１１によって分離され、その結果、透明電極層５と裏面電極層６とが、電気的に絶縁される。
【００５５】
ここで、分離溝１１を形成するレーザとしては、パルスレーザを用いることができる。パルスレーザを用いることにより、発電層の結晶化によるショートを抑制することができる。また、パルスレーザの波長を紫外線領域にするとよい。波長を紫外線領域に設定することにより、熱の影響が小さくしつつ、分子を切断して除去するアブレーションの効果が大きくすることができる。
また、パルスレーザのパルスの時間幅を短くすると、熱の影響を抑えることができる。パルスレーザのパルスの時間幅としては、１００ｐｓ以下、好ましくは、２０ｐｓ以下に設定するとよい。
以上により、薄膜太陽電池１の直列接続が完成する。
【００５６】
本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池１によれば、絶縁性基板２の一方の面２ａには、裏面電極層３ａと光電変換層４と透明電極層５とが当該順で積層され、絶縁性基板２の他方の面２ｂには、第１の背面電極層３ｂと第２の背面電極層６とが当該順で積層され、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに積層した層に対して互い違いに第１及び第２のパターニングライン９，１０を形成することにより絶縁性基板２が複数のユニットセルに分割され、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、絶縁性基板２を貫通する第１の貫通孔７を介して電気的に接続され、裏面電極層３ａと第１の背面電極層３ｂとが、絶縁性基板２を貫通する第２の貫通孔８を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池１において、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５が、分離溝１１により分離され、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、電気的に絶縁されている。従来では、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行ったり又は絶縁性樹脂を配置したりしていたが、本発明によれば、このような処理を行わなくても、第２の貫通孔８において透明電極層５と第２の背面電極層６との間の絶縁性を確保することができる。しかも、第２の貫通孔８の周辺にマスク処理を行なわず、透明電極層５をレーザで除去するだけの構成になっているので、マスク処理に比べて、透明電極層５が形成されない領域が小さくなり、従来に比べて透明電極層５の有効面積を広げることができる。これにより、薄膜太陽電池１の出力を増加させることができる。
【００５７】
また、本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池１によれば、分離溝１１を形成するレーザとして、パルスレーザを用いているので、光電変換層４などの発電層の結晶化によるショートを抑制することができる。
また、パルスレーザのパルスの時間幅を短く設定している（１００ｐｓ以下）ので、レーザ加工する際の熱の影響を抑えることができる。
【００５８】
本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池１の製造方法によれば、絶縁性基板２に第２の貫通孔８を形成するステップと、絶縁性基板２の一方の面２ａに裏面電極層３ａを形成するとともに、絶縁性基板２の他方の面２ｂに第１の背面電極層３ｂを形成するステップと、裏面電極層３ａ及び第１の背面電極層３ｂを形成した後に、絶縁性基板２に第１の貫通孔７を形成するステップと、絶縁性基板２の一方の面２ａ側から光電変換層４と透明電極層５とを当該順で積層するとともに、絶縁性基板２の他方の面２ｂ側から第２の背面電極層６を積層するステップと、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに積層した層に対して互い違いにパターニングライン９，１０を形成して、絶縁性基板２を複数のユニットセルに分割するステップと、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５に分離溝１１を形成して、透明電極層５と第２の背面電極層６とを電気的に絶縁するステップとを含むので、従来のように第２の貫通孔の近傍にマスク処理などを行う必要がなくなり、薄膜太陽電池１の製造時の歩留まりが向上する。加えて、第２の貫通孔８の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと絶縁性基板２上の層とが接触して絶縁性基板２上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池１においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池１を製造する際の不良率を低下させることができる。
【００５９】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る薄膜太陽電池１を説明する。なお、第２実施形態に係る薄膜太陽電池１において、分離溝１１（図５（ｂ）参照）を形成するまでの製造工程は、第１実施形態と同様である。したがって、重複する説明は省略する。
【００６０】
図７は、レーザを照射して透明電極層５（図５（ｂ）参照）を加工する際のエネルギー密度と結晶化率との関係を示した図である。ここで、結晶化率は、ラマン分光法で測定されたピーク強度比を用いて計算されている。結晶Ｓｉのピーク強度をＩｃ、非結晶Ｓｉのピーク強度をＩａとすると、Ｉｃ／Ｉａが結晶化率である。なお、レーザ照射前の発電層の結晶化率を１とし、レーザ照射後の結晶化率との相対値を求めている。
【００６１】
図７に示すように、エネルギー密度が大きくなると、発電層へ熱的なダメージが加わり、結晶化が進んでいく（すなわち、結晶化率が大きくなる）。まず、エネルギー密度が小さすぎると、透明電極層５の加工ができなくなるため、レーザ加工においてエネルギー密度は、０．２Ｊ／ｃｍ２は必要となる。ここで、結晶化率の上限の閾値を２（相対値）とすると、図７に示すように、エネルギー密度の上限値は、０．３１Ｊ／ｃｍ２となる。
【００６２】
この第２実施形態においては、透明電極層５を加工して分離溝１１を形成する手段として、ＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いる。そして、図７の結果を用いて、ＹＡＧ−ＴＨＧレーザのエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２の範囲に設定する。
また、レーザのエネルギー密度は、０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２の範囲内であれば、円形ガウシアン分布のビームを用いることができる。なお、好ましくは、エネルギー分布が良好な矩形形状のビーム（トップハット）を用いるとよい。
【００６３】
また、第１実施形態と同様に、レーザのパルスの時間幅を短くすると、熱の影響を抑えることができる。パルスレーザのパルスの時間幅としては、１００ｐｓ以下、より好ましくは、２０ｐｓ以下に設定するとよい。
【００６４】
本発明の第２実施形態に係る薄膜太陽電池１の製造方法によれば、分離溝１１が、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されるので、レーザ加工を行う周辺の光電変換層などの発電層の変質（すなわち、結晶化など）を抑えることができる。
また、加工用レーザに、紫外線領域（波長４００ｎｍ以下）のレーザを使用しているので、透明電極層５での光吸収が大きくなり、発電層への熱的ダメージを小さくすることができる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【００６６】
上述の実施形態では、分離溝１１は、平面視で環状に形成されているが、透明電極層５と第２の透明電極層６とが電気的に絶縁されればよく、別の形状でもよい。例えば、分離溝１１を第２の貫通孔８の周囲に平面視で矩形状に形成してもよい。
【００６７】
上述の実施形態では、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５に対してレーザ加工を行うステップ（Ｓ１１）は、最後に行っているが、ステップＳ８の実施以降であればよく、ステップＳ１１の順序を入れ替えることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  薄膜太陽電池
２  絶縁性基板
３  金属電極層
３ａ  裏面電極層
３ｂ  第１の背面電極層
４  光電変換層
５  透明電極層
６  第２の背面電極層
７  第１の貫通孔
８  第２の貫通孔
９  第１のパターニングライン
１０  第２のパターニングライン
１１  分離溝
【図１】
2012105079.tif 000003
【図２】
2012105079.tif 000004
【図３】
2012105079.tif 000005
【図４】
2012105079.tif 000006
【図５】
2012105079.tif 000007
【図６】
2012105079.tif 000008
【図７】
2012105079.tif 000009
【図８】
2012105079.tif 000010
【図９】
2012105079.tif 000011
【図１０】
2012105079.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月8日(2013.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、光電変換層まで達する環状の溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、光電変換層まで達する環状の溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されており、前記溝は、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項３】
絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、
前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に光電変換層まで達する環状の溝を形成して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを電気的に絶縁するステップと
を含むことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、パルスレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項３に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、波長が紫外線領域にあるレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項３又は４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を照射することにより行われることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、ビーム形状が円形や矩形のもの、更にビームプロファイルがガウシアンのものやトップハットのレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に溝を形成するステップは、パルス幅が２０ｐｓ以下のレーザを照射することにより行われることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、光電変換層まで達する環状の溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、光電変換層まで達する環状の溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されており、前記溝は、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、  絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、
前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に光電変換層まで達する環状の溝を形成して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを電気的に絶縁するステップと
を含む。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明に係る薄膜太陽電池によれば、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、光電変換層まで達する環状の溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されている。従来では、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行ったり又は絶縁性樹脂を配置したりしていたが、本発明によれば、このような処理を行わなくても、透明電極層と第２の背面電極層との間の絶縁性を確保することができる。しかも、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行なわず、透明電極層を除去するだけの構成になっているので、マスク処理に比べて、透明電極層が形成されない領域が小さくなり、透明電極層の有効面積を広げることができる。これにより、薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が、光電変換層まで達する環状の溝により分離され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、電気的に絶縁されており、前記溝は、ビームエネルギー密度を０．２〜０．３Ｊ／ｃｍ２に調節したＹＡＧ−ＴＨＧレーザ（波長３５５ｎｍ）を用いて形成されているので、レーザ加工を行う周辺の光電変換層などの発電層の変質（すなわち、結晶化など）を抑えることができる。
また、加工用レーザに、紫外線領域（波長４００ｎｍ以下）のレーザを使用しているので、透明電極層での光吸収が大きくなり、発電層への熱的ダメージを小さくすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層に光電変換層まで達する環状の溝を形成して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを電気的に絶縁するステップとを含む。従来では、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行ったり又は絶縁性樹脂を配置する処理が必要だったが、本発明によれば、従来のように第２の貫通孔の近傍にマスク処理などを行う必要がなくなり、薄膜太陽電池１の製造時の歩留まりが向上する。加えて、第２の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと絶縁性基板２上の層とが接触して絶縁性基板２上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池１においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池１を製造する際の不良率を低下させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池を、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図２におけるＣの拡大図である。また、図４は、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図５は、図４におけるＤの拡大図である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１に示すように、絶縁性基板２の一方の面２ａ上に積層された層（裏面電極層３ａ、光電変換層４、透明電極層５）は、レーザ加工による第１のパターニングライン９により複数に分割されている。
また、図１及び図５に示すように、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上に積層された層（第１の背面電極層３ｂ、第２の背面電極層６）も同様に、レーザ加工による第２のパターニングライン１０により複数に分割されている。ここで、第１のパターニングライン９及び第２のパターニングライン１０は、絶縁性基板２において互い違いに配置されている。
このような第１及び第２のパターニングライン９，１０によって、絶縁性基板２の一方の面２ａ上の各層と他方の面２ｂ上の各層とからなるユニットセル（単位太陽電池）に分割されている。薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂの電極層の分離位置を互いにずらし、且つ絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂの電極層を第２の貫通孔８で接続することにより、隣接するユニットセルが直列で接続される構造となっている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
次に、ステップＳ１１において、第２の貫通孔８の周辺の透明電極層５に対してレーザ加工を行い、第２の貫通孔８の周辺に分離溝（第３のパターニングライン）１１を形成する。分離溝１１は、第２の貫通孔８と同心状で、且つ第２の貫通孔８の径方向外側に形成される（図１参照）。また、分離溝１１の深さは、光電変換層４まで達している（図５（ｂ）参照）。これにより、分離溝１１の外側の透明電極層５と、第２の背面電極層６や第１の背面電極層３ｂとが、分離溝１１によって分離され、その結果、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、電気的に絶縁される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
上述の実施形態では、分離溝１１は、平面視で環状に形成されているが、透明電極層５と第２の背面電極層６とが電気的に絶縁されればよく、別の形状でもよい。例えば、分離溝１１を第２の貫通孔８の周囲に平面視で矩形状に形成してもよい。
【国際調査報告】
2012105079.tif 000013
2012105079.tif 000014
2012105079.tif 000015
2012105079.tif 000016