(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基板上に、透明導電性材料からなる膜を形成し、各セル間を分離する第１の電極層分離溝を形成して前記各セルの第１の電極層を形成する第１工程と、
前記第１の電極層を形成した前記基板上に、薄膜半導体層を含む光電変換層を形成する第２工程と、
前記光電変換層上に透明導電膜を形成する第３工程と、
前記透明導電膜と前記光電変換層とを前記セルごとに分離する前記第１の電極層分離溝と平行なセル接続溝を形成する第４工程と、
前記セル接続溝の形成位置では、前記セル接続溝の底部で前記第１の電極層と接続されるように、前記透明導電膜上および前記セル接続溝内に線状の金属膜を形成する第５工程と、
前記金属膜、前記透明導電膜および前記光電変換層を前記セルごとに分離する前記第１の電極層分離溝と平行な第２の電極層分離溝を形成する第６工程と、
前記セル接続溝内の前記金属膜が製膜されていない領域および前記第２の電極層分離溝内と、前記金属膜が形成された前記基板上とに、白色絶縁層からなる反射膜を形成する第７工程と、
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２】
前記第３工程では、前記第１の電極層分離溝が延在する第１の方向に所定のピッチで、前記第１の方向に垂直な第２の方向に延在する線状構造の前記透明導電膜を形成し、
前記第５工程では、前記線状の前記透明導電膜上に線状の前記金属膜を形成するとともに、前記線状の金属膜と前記セル接続溝との交差位置で前記セル接続溝を前記金属膜で埋め込むように、前記金属膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程では、前記透明導電膜を前記光電変換層上の全面に形成し、
前記第５工程では、前記第１の電極層分離溝が延在する第１の方向に所定のピッチで、前記第１の方向に垂直な第２の方向に延在する線状構造の前記金属膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第５工程では、前記線状構造の金属膜を形成した後、前記線状構造の金属膜をマスクとして前記透明導電膜をエッチングする処理をさらに行う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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄膜太陽電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に集積型薄膜太陽電池は、受光面となるガラス基板などの透光性絶縁基板上に透明導電膜からなる表面電極層、結晶または非晶質の半導体層からなる光電変換層および反射板を兼ねた金属薄膜からなる裏面電極層を順に積層して形成される。このような薄膜太陽電池は、光電変換層を薄くすると光の変換量が低下するため、入射側の表面電極層や裏面電極層を利用して光を散乱させて光電変換層内での光路長を長くして変換量を増加させている。【０００３】
また、上記の構造の薄膜太陽電池において、裏面電極層として金属薄膜を用いずに、透明導電膜のみを用い、さらにその裏側に白色の高反射絶縁層を配置し、裏面反射に高い光散乱効果を持たせた構造の薄膜太陽電池が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。さらに、光電変換層上の全面に透明導電膜を形成し、その上に櫛型の金属電極を配置して裏面電極層を形成し、櫛型の金属電極上に透光性絶縁膜を形成し、さらにその上に裏面反射膜を形成する構造の薄膜太陽電池も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０７６３７０号
【特許文献２】特開平８−５１２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２では、櫛型の金属電極上に透光性絶縁膜を介して裏面反射膜を金属膜で形成しているが、金属膜では鏡面反射となるため光を拡散させて光路長を増加させる効果は少ないという問題点があった。また、特許文献１，２では、隣接するセル（光電変換素子）間の接続を、裏面電極層を構成する透明導電膜で行うので、接続抵抗を下げるためには裏面の透明導電膜を厚くしなければならないが、透明導電膜の厚膜化によって裏面反射光の吸収が大きくなってしまうという問題点もあった。【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、光電変換層の裏面側に透過した光を光電変換に適するように光電変換層へ反射させるとともに、隣接するセル間の接続抵抗を低く保つことができる薄膜太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる薄膜太陽電池の製造方法は、透光性の基板上に、透明導電性材料からなる膜を形成し、各セル間を分離する第１の電極層分離溝を形成して前記各セルの第１の電極層を形成する第１工程と、前記第１の電極層を形成した前記基板上に、薄膜半導体層を含む光電変換層を形成する第２工程と、前記光電変換層上に透明導電膜を形成する第３工程と、前記透明導電膜と前記光電変換層とを前記セルごとに分離する前記第１の電極層分離溝と平行なセル接続溝を形成する第４工程と、前記セル接続溝の形成位置では、前記セル接続溝の底部で前記第１の電極層と接続されるように、前記透明導電膜上および前記セル接続溝内に線状の金属膜を形成する第５工程と、前記金属膜、前記透明導電膜および前記光電変換層を前記セルごとに分離する前記第１の電極層分離溝と平行な第２の電極層分離溝を形成する第６工程と、前記セル接続溝内の前記金属膜が製膜されていない領域および前記第２の電極層分離溝内と、前記金属膜が形成された前記基板上とに、白色絶縁層からなる反射膜を形成する第７工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、光電変換層上の第２の電極層を透明導電膜と金属膜と積層膜で構成し、少なくとも金属膜が線状にパターニングし、第２の電極層上に白色絶縁層からなる反射膜を設けたので、第２の電極層による光の吸収を大幅に低減することができる。また、線状にパターニングした第２の電極層間の白色絶縁層の散乱反射によって一旦光電変換層を透過した光を再び光電変換層に戻す際の白色絶縁層と光電変換層との間に存在する層における吸収ロスを低減することができる。また、白色絶縁層は光電変換層の裏面側だけでなく、隣接するセル間の金属膜以外の領域にも充填されるため、従来の構造では光電変換層に入射した後、セルの側面へと透過していた光を、光電変換層内へと散乱反射し、光電変換層での変換量を増加させることができる。さらに、隣接するセル間を線状の金属膜で接続するのでセル間の接続抵抗を、透明導電膜で接続する従来例に比して低く保つことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４−１】図４−１は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である（その１）。
【図４−２】図４−２は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である（その２）。
【図４−３】図４−３は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である（その３）。
【図５】図５は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の製造方法の他の例を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、この発明の実施の形態２による薄膜太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、実施例と比較例による薄膜太陽電池の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる薄膜太陽電池およびその製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる薄膜太陽電池の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による薄膜太陽電池の構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１の一部を拡大した斜視図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２は、図１のＣの部分を切り出して拡大した図である。
【００１２】
実施の形態１による薄膜太陽電池は、透明絶縁基板１１の上に、光電変換素子である複数の単位太陽電池セル１０が直列に接続されて集積化されることで、全体として薄膜太陽電池モジュールとして機能する。なお、ここでは図示していないが、直列に接続された単位太陽電池セル１０の両端には、外部に電流を取り出す電流取出部が設けられる。ここで、各単位太陽電池セル１０間、および単位太陽電池セル１０と電流取出部との間は、溝であるスクライブライン２０によって分離される。また、隣接するスクライブライン２０同士は略平行に配置されている。
【００１３】
単位太陽電池セル１０は、透明絶縁基板１１の上に順に積層された表面電極層１２、光電変換層１３および裏面電極層１４の積層体が、所定の位置に設けられたスクライブライン２０によって分離されることで形成される。また、裏面電極層１４上には、反射層である白色絶縁層１７が設けられる。
【００１４】
ここで、透明絶縁基板１１は、透明度が高く絶縁性の材料からなり、その上に各薄膜を堆積することが可能であれば特に制限はなく、たとえば白板ガラスなどの高光透過率のガラス材料やポリイミドなどの透光性の有機フィルム材料を用いることができる。また、表面電極層１２は、光透過性を有している透明導電膜であればよく、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウムドープ酸化錫（Indium  Tin  Oxide：以下、ＩＴＯという）などの透明導電性酸化物材料などを用いることができる。さらに、表面電極層１２は、表面に凹凸が形成された表面テクスチャ構造を有することが好ましい。このテクスチャ構造は、入射した太陽光を散乱させ、光電変換層１３での光利用効率を高める機能を有する。
【００１５】
光電変換層１３は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有し、入射する光により発電を行う薄膜半導体層が１層以上積層されて構成される。光電変換層１３がシリコン系薄膜からなる場合には、光電変換層１３として非晶質シリコン薄膜や微結晶シリコン薄膜が用いられる。非晶質シリコン薄膜は、通常水素で未結合手が終端された水素化非晶質シリコンと呼ばれ、微結晶シリコンは部分的に非晶質シリコンを含んだ微細な結晶質シリコンを含んだ薄膜である。複数の薄膜半導体層を積層して光電変換層１３を構成する場合には、バンドギャップの異なる複数の薄膜半導体層を積層することで、より幅広い光スペクトルを高効率に光電変換可能な構成とすることができる。
【００１６】
なお、複数の薄膜半導体層が積層されて光電変換層１３が構成される場合には、異なる薄膜半導体層間にＳｎＯ2，ＺｎＯ，ＩＴＯなどの導電性酸化物材料などの中間層を挿入して、異なる薄膜半導体層間の電気的、光学的接続を改善してもよい。
【００１７】
裏面電極層１４は、光電変換層１３上に１０μｍ〜１ｍｍの幅を有する線状構造を有する。図１〜図３の例では、裏面電極層１４は、光電変換層１３上にスクライブライン２０と略直交する方向に延在する導電性材料からなる複数の細線が、スクライブライン２０の延在方向に所定の間隔で配置されることによって構成される。たとえば、裏面電極層１４は、１０μｍ〜１ｍｍの電極幅を有し、１０μｍ〜１ｍｍのピッチで形成される櫛型電極構造を有する。また、この裏面電極層１４は、少なくとも光電変換層１３との界面にＳｎＯ2，ＺｎＯ，ＩＴＯなどの透明導電性酸化物材料を含む導電性材料によって構成される。実施の形態１では、光電変換層１３上に厚さ１０〜１，０００ｎｍのＳｎＯ2，ＺｎＯ，ＩＴＯなどの透明導電膜１５と、厚さ１００〜１，０００ｎｍの厚さの金属膜１６と、が積層された構造を有する。
【００１８】
透明導電膜１５は、拡散防止膜としての機能を有する。つまり、金属膜１６が光電変換層１３上に直接接して形成されると、金属膜１６を構成する金属が光電変換層１３を構成するシリコン層中に拡散し、光電変換特性が悪化してしまうので、これを防ぐために、光電変換層１３と金属膜１６との間に設けられる。また、金属膜１６は、導電性が高く、電極による反射率の低下を抑えるために反射率の高い金属材料からなることが望ましく、たとえばＡｇを用いることができる。
【００１９】
白色絶縁層１７は、裏面電極層１４が形成された光電変換層１３上に１０μｍ〜１ｍｍの厚さで形成される。白色絶縁層１７は酸化チタンや硫酸バリウムなどの粒子からなる白色顔料とバインダ樹脂を含む。バインダ樹脂としては、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ビニル系、ポリエステル系、ポリアミド系、ゴム系などの合成樹脂を用いることができる。
【００２０】
図１と図２に示されるように、スクライブライン２０は、実際には、表面電極層１２を分離する第１スクライブライン２１と、光電変換層１３を分離する第２スクライブライン２２と、光電変換層１３および裏面電極層１４を分離する第３スクライブライン２３から構成されている。
【００２１】
第１スクライブライン２１は、隣接する単位太陽電池セル１０間の表面電極層１２を分離するために設けられており、光電変換層１３によって埋め込まれている。また、第２スクライブライン２２は、裏面電極層１４を隣接する単位太陽電池セル１０の表面電極層１２と接続するコンタクトを形成するために設けられており、金属膜１６が、第２スクライブライン２２内の裏面電極層１４の形成位置の底部で露出した表面電極層１２と接続するように埋め込まれ、その他の位置では白色絶縁層１７が埋め込まれる。つまり、金属膜１６によって隣接する単位太陽電池セル１０の裏面電極層１４と表面電極層１２とが接続され、単位太陽電池セル１０が直列に接続された構造となる。さらに、第３スクライブライン２３は、隣接する単位太陽電池セル１０間の光電変換層１３と裏面電極層１４とを分離するために設けられており、白色絶縁層１７によって埋め込まれ、隣接する単位太陽電池セル１０間を電気的に絶縁している。
【００２２】
ここで、このような構造の薄膜太陽電池における動作の概略について説明する。透明絶縁基板１１の裏面（単位太陽電池セル１０が形成されていない方の面）から太陽光が入射すると、光電変換層１３のｉ型半導体層で自由キャリアが生成される。生成された自由キャリアは、光電変換層１３のｐ型半導体層とｎ型半導体層によって形成される内蔵電界によって輸送され、電流が発生する。各単位太陽電池セル１０で発生した電流は、第２スクライブライン２２内の表面電極層１２と裏面電極層１４の接続部１６ａを通って、隣接する単位太陽電池セル１０へと流れ込み、薄膜太陽電池モジュール全体の発電電流を生成する。なお、接続部１６ａは金属膜１６によって構成されているため単位太陽電池セル１０間の接続抵抗を、接続部１６ａを透明導電膜で構成した場合に比して低くすることができる。
【００２３】
また、このとき、透明絶縁基板１１の裏面から入射した太陽光のうち光電変換されなかった太陽光は光電変換層１３を通過し、白色絶縁層１７へと到達するが、白色絶縁層１７で散乱反射され再び光電変換層１３へと戻される。また、白色絶縁層１７は光電変換層１３の裏面側だけでなく、第２スクライブライン２２内の金属膜１６以外の領域と第３スクライブライン２３にも充填されるため、従来の構造では光電変換層１３に入射した後スクライブライン２０へと透過していた光を、光電変換層１３内に散乱反射する。このように、光電変換層１３内に戻された光は、上述したように光電変換層１３で光電変換される。
【００２４】
つぎに、上記した構造を有する薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図４−１〜図４−３は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。これらの図では、薄膜太陽電池の一部の範囲のみを示している。
【００２５】
まず、図４−１（ａ）に示されるように、透明絶縁基板１１を用意する。透明絶縁基板１１として、たとえば透明ガラス基板が用いられる。ついで、図４−１（ｂ）に示されるように、透明絶縁基板１１上に表面電極層１２を低圧ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法やスパッタ法などの成膜法によって形成する。表面電極層１２として、たとえばＳｎＯ2，ＺｎＯ，ＩＴＯなどの透明導電性酸化物材料を含む層を用いることができる。スパッタ法で表面電極層１２を形成する場合には、希塩酸などを用いたエッチングによって表面電極層１２の上面を粗面化して、入射光を光電変換層１３に閉じこめるように作用する微細な凹凸表面構造を形成してもよい。また、ＣＶＤ法で表面電極層１２を形成すると、自己組織的に透明導電膜１５の表面に微細な凹凸表面構造が形成されるので、希塩酸などでのエッチング処理による粗面化処理の必要はない。
【００２６】
ついで、レーザスクライビング法によって表面電極層１２上の所定の位置にレーザ光を照射して第１スクライブライン２１を形成して、単位太陽電池セル１０ごとに表面電極層１２を分離するようにパターニングを行う。なお、表面電極層１２のパターニングは、フォトリソグラフィ法とエッチング法との組み合わせや、機械加工などを用いて行ってもよい。また、透明絶縁基板１１への表面電極層１２の成膜時に、透明絶縁基板１１上の表面電極層１２の形成位置に対応して開口が設けられたメタルマスクを用いて、透明絶縁基板１１上に単位太陽電池セル１０ごとに分離された表面電極層１２を形成してもよい。
【００２７】
ついで、図４−１（ｄ）に示されるように、表面電極層１２を形成した透明絶縁基板１１上に、光電変換層１３を形成する。光電変換層１３は、たとえば透明絶縁基板１１側からｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層を順に積層した薄膜半導体層によって構成される。なお、ｐ型半導体層とｎ型半導体層は逆に配置することもできるし、半導体の種類によってはｉ型層を使用しなくてもよい。また、バンドギャップの異なる薄膜半導体層を複数積層させて光電変換層１３を構成することもできる。光電変換層１３として、たとえば非晶質シリコン膜または微結晶シリコン膜を用いることができ、プラズマＣＶＤ法などの成膜法で形成することができる。
【００２８】
その後、図４−２（ａ）に示されるように、光電変換層１３上に、第１スクライブライン２１の延在方向と直交する方向に延在し、第１スクライブライン２１の延在方向に所定のピッチで配置される透明導電膜１５を、たとえば１０〜１，０００ｎｍの厚さで形成する。たとえば、第１スクライブライン２１の延在方向と直交する方向に延在し、第１スクライブライン２１の延在方向に所定のピッチで配置された開口パターンを有するマスクを用いて、スパッタ法などの成膜法によってＳｎＯ2，ＺｎＯ，ＩＴＯなどの透明導電性酸化物材料を形成することができる。これによって、光電変換層１３上に第１スクライブライン２１に直交する方向に延在する櫛型の透明導電膜１５が形成される。この透明導電膜１５の幅は１０μｍ〜１ｍｍであり、透明導電膜１５間のピッチは１０μｍ〜１ｍｍとすることができる。なお、ここでは、マスクパターニングによるスパッタ法によって櫛型の透明導電膜１５を形成する方法を説明したが、マスクパターニングによる低圧ＣＶＤ法などを用いてもよい。また、透明導電膜１５の形状として、櫛型以外に格子状のものやハニカム構造状のものなどを用いることができる。
【００２９】
ついで、図４−２（ｂ）に示されるように、レーザスクライビング法によって透明導電膜１５と光電変換層１３の所定の位置にレーザ光を照射して、第２スクライブライン２２を形成する。第２スクライブライン２２は、第１スクライブライン２１の形成位置とは異なる位置に、第１スクライブライン２１と平行に形成される。
【００３０】
その後、図４−２（ｃ）に示されるように、透明導電膜１５上に金属膜１６を形成し、透明導電膜１５と金属膜１６との積層構造からなる裏面電極層１４を形成する。金属膜１６は、たとえば第１スクライブライン２１の延在方向と直交する方向に延在し、第１スクライブライン２１の延在方向に透明導電膜１５と同じピッチで配置された開口パターンを有するマスクを用いて、蒸着法などの成膜法によって透明導電膜１５上に形成することができる。このとき、第２スクライブライン２２のマスクの開口パターンと交差位置には金属膜１６が埋め込まれ、裏面電極層１４と表面電極層１２とを接続する接続部１６ａが形成される。金属膜１６として、１００〜１，０００ｎｍの厚さの銀薄膜を用いることができる。なお、金属膜１６の透明導電膜１５上への積層方法として、他にマスクパターニングによるスパッタ法やスクリーン印刷法などを用いることができる。
【００３１】
ついで、図４−３（ａ）に示されるように、レーザスクライビング法によって光電変換層１３、透明導電膜１５および金属膜１６の所定の位置にレーザ光を照射して、第３スクライブライン２３を形成する。第３スクライブライン２３は、第１と第２スクライブライン２１，２２の形成位置とは異なる位置に、第１と第２スクライブライン２１，２２と平行に形成される。これによって、隣接する単位太陽電池セル１０間の裏面電極層１４と光電変換層１３とは電気的に絶縁される。
【００３２】
そして、図４−３（ｂ）に示されるように、裏面電極層１４が形成された光電変換層１３上に白色絶縁層１７をスクリーン印刷法やスプレー塗布法などの方法を用いて１０〜１，０００μｍの厚さで形成する。このとき、第２スクライブライン２２の金属膜１６が形成されていない領域内と、第３スクライブライン２３内に白色絶縁層１７が埋め込まれる。白色絶縁層１７として、酸化チタンや硫酸バリウムなどの粒子からなる白色顔料と、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系、ビニル系、ポリエステル系、ポリアミド系、ゴム系などの合成樹脂からなるバインダ樹脂とによって構成される。以上によって、図１〜図３に示される薄膜太陽電池が製造される。
【００３３】
なお、透明導電膜１５に塩酸等で容易にエッチング可能なＺｎＯ系材料を用いた場合には、上記した製造方法とは異なる方法で薄膜太陽電池を製造することもできる。図５は、この発明の実施の形態１による薄膜太陽電池の製造方法の他の例を模式的に示す斜視図である。なお、図４−１（ｄ）までは、上記した製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【００３４】
図４−１（ｄ）に示されるように透明絶縁基板１１上に光電変換層１３を形成した後、図５（ａ）に示されるように、光電変換層１３上に透明導電膜１５を全面に形成し、レーザスクライビング法によって透明導電膜１５と光電変換層１３の所定の位置にレーザ光を照射して、第２スクライブライン２２を形成する。透明導電膜１５として、塩酸等でエッチング可能な、１０〜１，０００ｎｍの厚さのＺｎＯ系の膜を用いることができる。また、第２スクライブライン２２は、第１スクライブライン２１の形成位置とは異なる位置に、第１スクライブライン２１と略平行に形成される。
【００３５】
ついで、図５（ｂ）に示されるように、透明導電膜１５上に金属膜１６を形成する。金属膜１６は、第１スクライブライン２１の延在方向に所定のピッチで、第１スクライブライン２１の延在方向と直交する方向に延在する線状のパターンに形成される。金属膜１６として、後の透明導電膜１５のウェットエッチング処理時に使用されるエッチング液に溶解し難い材料が用いられる。金属膜１６として、たとえば１００〜１，０００ｎｍの厚さの銀薄膜を用いることができる。このような線状構造の金属膜１６は、上記したように、マスクパターニングを用いた蒸着法やスパッタ法などの成膜法や、スクリーン印刷法などを用いて形成することができる。なお、第２スクライブライン２２と交差する位置では、金属膜１６が第２スクライブライン２２内に埋め込まれ、裏面電極層１４と表面電極層１２とを接続する接続部１６ａが形成される。
【００３６】
その後、図５（ｃ）に示されるように、線状構造の金属膜１６をマスクとして、ウェットエッチングによって透明導電膜１５をエッチングする。エッチング液として、たとえば塩酸等を用いることができる。これによって、透明導電膜１５も金属膜１６と同様に線状構造となる。その結果、線状の透明導電膜１５と金属膜１６との積層構造からなる裏面電極層１４が形成される。このとき、第２スクライブライン２２の金属膜１６ａが接していない（形成されていない）領域から表面電極層１２がエッチング液に接触することになるが、表面電極層１２として塩酸等に溶解し難いＳｎＯ2やＩＴＯを用いることで、表面電極層１２はエッチングされないため影響はない。また、表面電極層１２にＺｎＯを用いる場合でも、裏面側の透明導電膜１５に対して十分に厚く形成されていれば、エッチング時間を調整することで表面電極層１２への影響をほとんどなくすことができる。
【００３７】
その後は、図４−３に示される手順によって、図１〜図３に示される薄膜太陽電池が製造される。このようなプロセスを用いることで、図４−１〜図４−３に示した方法に比して、線状の透明導電膜１５と金属膜１６との積層構造からなる裏面電極層１４を容易に作製することができる。
【００３８】
実施の形態１によれば、光電変換層１３上に裏面電極層１４として細線の金属膜１６を用いて単位太陽電池セル１０（光電変換素子）間を直列に接続してシリーズ抵抗を低く抑えつつ、細線の金属膜１６以外では白色絶縁層１７を光電変換層１３の直上に設けるようにしたので、光電変換層１３よりも上の層への太陽光の入射は細線状の裏面電極層１４となり、太陽光の吸収が抑制され、光の利用効率が高くなる。また、白色絶縁層１７は光電変換層１３の裏面側だけでなく、第１および第２スクライブライン２１，２２に埋め込まれた金属膜１６からなる接続部１６ａ以外の領域にも充填されるため、従来の構造では光電変換層１３に入射した後、単位太陽電池セル１０の側面へと透過していた光を、光電変換層１３内へと散乱反射し、光電変換層１３での変換量を増加させることができる。その結果、従来の構造に比してより多くの太陽光が光電変換層１３へと戻るため光電変換効率が向上するという効果を有する。
【００３９】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による薄膜太陽電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。この例では、裏面電極層１４は、光電変換層１３上の全面に形成される厚さ１０〜５００ｎｍの透明導電膜１５Ａと、透明導電膜１５Ａ上に形成される細線状の金属膜１６と積層構造によって構成される。金属膜１６は、実施の形態１と同様にスクライブライン２０に直交する方向に延在して設けられる。また、金属膜１６の幅は１０〜１，０００μｍであり、細線状の金属膜１６間のピッチは１００μｍ〜１０ｍｍである。ここで、透明導電膜１５Ａの厚さが１０ｎｍより薄いと、金属膜１６を構成する金属元素の光電変換層１３中への拡散を効果的に抑制することができず、透明導電膜１５Ａの厚さが５００ｎｍよりも厚いと、太陽光の透明導電膜１５Ａでの減衰量が従来の構造の薄膜太陽電池と同程度となってしまうので、透明導電膜１５Ａの厚さは上記範囲であることが望ましい。減衰量をさらに減少するために透明導電膜１５Ａの厚さを１０〜３００ｎｍとしてもよい。
【００４０】
このように、実施の形態２では、裏面電極層１４を構成する透明導電膜１５Ａを光電変換層１３上の全面に薄く設け、その上に細線状の金属膜１６を設けるようにして、透明導電膜１５Ａで吸収される太陽光の割合を抑制するようにしている。
【００４１】
なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。また、このような構造の薄膜太陽電池は、裏面電極層１４を構成する透明導電膜１５Ａを光電変換層１３上の全面に形成する点以外、実施の形態１と同様の方法で製造することができるので、その説明を省略する。
【００４２】
実施の形態２では、裏面電極層１４を構成する透明導電膜１５Ａを極めて薄く製膜したので、白色絶縁層１７が光電変換層１３の直上にあるのと同様の効果が得られる。また、透明導電膜１５Ａは光電変換層１３と比較して積層方向に垂直な方向の導電性が高いため、光電変換層１３上に直接細線状の透明導電膜１５Ａを用いる実施の形態１の場合と比較すると、微細なパターニングを必要とせずにシリーズ抵抗を低下させることができるという効果を有する。また、透明導電膜１５Ａを細線状にパターニングする必要がないため、透明導電膜１５Ａの成膜が容易になるという効果も有する。
【００４３】
ここで、この発明の実施の形態による薄膜太陽電池の実施例について、比較例とともに示す。
【００４４】
＜構造＞
実施例１にかかる薄膜太陽電池として、実施の形態１の図２と図３に示される構造のものを用い、実施例２にかかる薄膜太陽電池として、実施の形態２の図６に示される構造のものを用いる。透明絶縁基板１１としてガラス基板を使用し、表面電極層１２として厚さ１μｍのＡｌドープＺｎＯ（以下、ＡＺＯという）を用い、光電変換層１３として膜厚１μｍの微結晶シリコン膜を用いる。実施例１では裏面電極層１４を構成する透明導電膜１５として厚さ９０ｎｍのＡＺＯを用い、実施例２では裏面電極層１４を構成する透明導電膜１５Ａとして厚さ３００ｎｍのＡＺＯを用いる。また、裏面電極層１４を構成する金属膜１６として、厚さ３００ｎｍのＡｇを用い、白色絶縁層１７として、酸化チタンをアクリル系のバインダ樹脂に混合させたものを用いる。
【００４５】
比較例による薄膜太陽電池として、実施の形態１の図２と図３において、裏面電極層１４が１．５μｍの膜厚の透明導電膜のＡＺＯのみで構成される（金属膜１６は形成されない）構造のものを用いる。その他の構造は、実施例１と同様である。
【００４６】
＜評価方法＞
作製された薄膜太陽電池について、透明絶縁基板１１側から擬似太陽光をソーラシュミレータで照射し電流−電圧特性を測定し、短絡電流密度、開放電圧、曲線因子および変換効率を求める。
【００４７】
＜評価結果＞
図７は、実施例と比較例による薄膜太陽電池の特性を示す図である。比較例による薄膜太陽電池の短絡電流は１７．８ｍＡであるのに対し、実施例１，２の薄膜太陽電池の短絡電流はそれぞれ１９．１ｍＡ，１８．３ｍＡとなり、それぞれ比較例に比べて増加している。また、実施例１，２の開放電圧は、比較例の開放電圧の値（０．５３Ｖ）とほとんど差がない。曲線因子（ＦＦ）は、実施例１では、比較例の値（０．７２５）と比較して若干低い０．６９８となっているが、実施例２では、比較例と同程度となっている。そして、実施例１，２の光電変換効率は、それぞれ６．９３％、６．９８％となり、比較例の６．８４％に比して増加している。
【００４８】
このように実施例１の薄膜太陽電池では、細線状の裏面電極層１４を設けた光電変換層１３上に白色絶縁層１７を設け、実施例２の薄膜太陽電池では、全面に透明導電膜１５Ａが形成された光電変換層１３上に細線状の金属膜１６を設け、さらにその上に白色絶縁層１７を設けたので、入射した太陽光の光電変換層１３中での光路長が長くなり、比較例に比較して、変換効率を高めることができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、この発明にかかる薄膜太陽電池の製造方法は、光電変換層が薄膜で形成される太陽電池の製造において有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  単位太陽電池セル
１１  透明絶縁基板
１２  表面電極層
１３  光電変換層
１４  裏面電極層
１５，１５Ａ  透明導電膜
１６  金属膜
１６ａ  接続部
１７  白色絶縁層
２０  スクライブライン
２１  第１スクライブライン
２２  第２スクライブライン
２３  第３スクライブライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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