(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを有する基板と、
該第１面の上に配置される光電変換層と、
前記第２面の上に配置され、前記基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、
該下地層の上に配置される接続配線層と
を備え、
該下地層の少なくとも一部と該接続配線層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第２面に形成されている
薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記分離部によって区切られた前記接続配線層がいくつかの単位接続配線部を含む単位接続配線部の列をなしており、
前記光電変換層が単位光電変換部の列をなしており、
前記接続配線部によって互いに電気的に接続されることにより各単位光電変換部が直列接続されている
請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記基板の前記材質および前記下地層の前記材質のいずれもが電気絶縁性を示す可撓性の材質であり、
前記光電変換層は、裏面電極層と、半導体層と、前面透明電極層とが前記基板の前記第１面の上に該第１面の側からこの順に配置されるものであり、
前記単位光電変換部は、前記光電変換層が区切られたものであり、
前記基板の前記第１面において互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記基板を貫通する集電孔を通じて前記第２面のいずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記基板を貫通する接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、互いに直列接続されている
請求項２に記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記接続配線層が
前記下地層の上に配置される第１接続配線層と、
該第１接続配線層の上に配置され、該第１接続配線層に対して電気的に接続される第２接続配線層と
を含み、
該第２接続配線層が、前記第１接続配線層に比べて小さい光反射率を示す
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】
前記下地層の材質が、前記基板の少なくとも前記第２面の上に溶液の状態で塗布され、その後に硬化される成分を含む
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記下地層の材質が、光硬化性の成分または光重合開始剤を含むとともに、熱重合開始剤を含んでいない前駆体から硬化したものである
請求項５に記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
前記基板の材質がポリイミド樹脂であり、
前記下地層の材質が、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、およびポリプロピレン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の樹脂を含む
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池のための積層基板であって、
第１面と第２面とを有する電気絶縁性の基板と、
該基板の少なくとも該第２面の上に形成され、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含む前記下地層と
を備え、薄膜太陽電池を作製する際に、前記第１面の上に光電変換層が配置され、前記第２面の前記下地層の上に接続配線層が形成され、該下地層の少なくとも一部と該接続配線層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第２面に形成されることとなる
積層基板。
【請求項９】
第１面と第２面とを有する電気絶縁性の基板の少なくとも該第２面の上に、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含む下地層を形成する工程と、
該第２面の該下地層の上に接続配線層を形成する工程と、
前記基板の該第２面の側の空間から、該接続配線層に向かってレーザー光を照射して、前記下地層の少なくとも一部と前記接続配線層とを部分的に除去して分離部を形成する工程と
を含む、
前記第１面の上に光電変換層が配置される太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池のための積層基板の製造方法であって、
第１面と第２面とを有する電気絶縁性の基板の少なくとも該第２面の上に、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含む下地層を形成する工程
を含み、薄膜太陽電池を作製する際に、前記第１面の上に光電変換層が配置され、前記第２面の前記下地層の上に接続配線層が形成され、該下地層の少なくとも一部と該接続配線層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第２面に形成されることとなる
積層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池、太陽電池用積層基板およびそれらの製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、レーザー加工を利用する太陽電池、その太陽電池のための積層基板、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産のための環境負荷が小さい太陽電池として薄膜太陽電池が注目されている。薄膜太陽電池には、複数の光電変換素子を基板の一方の面の上に形成し、各光電変換素子をその基板上にて直列接続して集積される、集積型薄膜太陽電池と呼ばれているものがある。集積型薄膜太陽電池は、スーパーストレート型とサブストレート型とに大別される。スーパーストレート型の太陽電池においては、発電のための光は基板を通過してから発電層すなわち半導体層に入射する。これに対して、サブストレート型の太陽電池においては、発電のための光は基板を通過せずに半導体層に入射する。このため、サブストレート型の太陽電池における基板は、半導体層にとって光の入射側（「前面側」）とは逆の側（「裏面側」）に配置される。その場合のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）半導体層を用いた太陽電池では、半導体層に採用される構造は、基板側からｎ層、ｉ層、ｐ層の順に積層されるｎｉｐ構造である。サブストレート型ｎｉｐ構造の直列接続構造を実現するためのパターニング加工を容易にする手法が特許文献１（特許４２４８３５１号明細書）に提案されている。
【０００３】
上記提案における集積型の薄膜太陽電池の構成を詳細にみると、裏面電極層・半導体層・前面透明電極層からなる光電変換層が光電変換部の各単位（以下、単位光電変換部という）に区切られている。単位光電変換部は、基板上において隣接する単位光電変換部同士を相互に接続することにより直列接続されている。その際の直列接続は、隣接する二つの単位光電変換部のうち、一方の単位光電変換部の前面透明電極層と、他方の単位光電変換部の裏面電極層とが互いに電気的に接続して行われる。このような構成では、単位光電変換部それぞれが直列接続される要素となるため、各単位光電変換部に対応して、裏面電極層も単位裏面電極に電気的に切り離されて分離されている。この裏面電極は、光の反射性と電気伝導性とを併せ持つ必要があるため、通常は金属層によって形成される。
【０００４】
サブストレート型の集積型の薄膜太陽電池において、単位光電変換部を要素として直列接続を構成するＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）構造と呼ばれる薄膜太陽電池が提案されている（例えば、特許文献２：特開２００２−５７３５７号公報）。ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池においては可撓性の基板が採用されている。単位光電変換部同士を直列接続するために、基板を貫通する集電孔と接続孔とが用いられ、基板の背面（単位光電変換部が形成されている面からみて逆の面）には、接続孔と貫通孔とに接続している導電体の層が形成されている。この導電体の層は、単位光電変換部の列を直列接続するための配線としての役割を果たすため各単位接続配線部の間で切り離されて分離されている。この導電体の層は、良好な電気伝導性を持つ必要があることから金属層によって形成されている。
【０００５】
上述した各提案におけるサブストレート型の薄膜太陽電池においては、金属層は電極または配線のいずれかまたはその両方として利用される。この金属層の分離処理は、処理コストや精度の点から通常はレーザー加工によって行われている。図１はそのレーザーによる分離処理の様子を模式的に示す説明図である。この分離処理においては、基板５に形成されている金属層に向かってレーザー光が照射され、レーザーの熱の作用によって金属層が除去されて分離部が形成される。レーザーの照射位置が走査されるとその走査された位置には線状の分離部が形成される。分離部の形状は通常は直線状とされる。
【０００６】
図１に示すように、この分離処理では基板５に向かう空間に配置されるガルバノミラー５２が利用される。ガルバノミラー５２には固定されているレーザー光源５４からのレーザー光が入射されており、そのガルバノミラー５２は、例えば基板５の幅方向に照射部を移動させるように制御されている。基板５は、例えばある走査と次の走査の間に所定の距離だけ長手方向に送られてゆき、基板５にはレーザーの照射跡としてスキャンライン５６が形成されてゆく。各スキャンライン５６は金属層が除去された分離部となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４２４８３５１号明細書（特開２００５−９３９０３号公報）
【特許文献２】特開２００２−５７３５７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「新版物理定数表」、飯田ほか４名、朝倉書店、１９７９年、第１７２頁
【非特許文献２】「プラスチックの熱重量測定方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２０）
【非特許文献３】「プラスチックの転移温度測定方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、一般に金属層はレーザー光に対して大きな光反射率を示す。そのため、金属層を除去するために必要なレーザー光の照射パワーはその光反射率の大きさを見込んだ値に設定される。特に、サブストレート型の太陽電池の可撓性基板として、樹脂フィルム等の熱の影響を受けやすい材質の基板を採用する場合には、とりわけ大きな課題を生じさせる。以下その課題について説明する。
【００１０】
まず、所期の目的どおりに分離処理を行なうためには、適切な波長のレーザーを金属層の除去が行えるだけのパワーにして基板の上の金属層に照射する必要がある。可撓性基板上の金属層の除去のために利用されるレーザーの一例を挙げれば、パルス発振されたＮｄ−ＹＡＧレーザーの第２高調波（ＳＨＧ、波長５３２ｎｍ）である。このＮｄ−ＹＡＧレーザーの光は、例えば１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の繰り返し周波数によって繰りかえしパルス出力され、照射位置をオーバーラップさせながら線を描くように走査される。このとき、ビーム径、照射パワー等の他の条件は、基板に対する悪影響を可能な限り防止しつつ分離処理が適切に行えるように決定される。なお、パルスレーザーの照射パワーは、１パルス分のエネルギー量を指すものとして説明する。
【００１１】
図２は、基板上に形成された金属層がパルス発振するレーザーによって除去されている途中の様子を示す模式斜視図（図２（ａ））、その平面図（図２（ｂ））、各部のレーザーによる強度を示す説明図（図２（ｃ））、および一つのレーザーパルスによって除去される領域と照射領域の関係を示す拡大平面図（図２（ｄ））である。パルス発振するレーザーによる照射位置が走査されて分離処理が行われる場合、各パルスによる照射範囲は、一部をオーバーラップさせているようにして列をなしている。以下説明のため、整数ｋを用いて各パルスをパルスｋ等と区別し、その整数ｋは時間を追って、１、２、・・・というように値を増加させてゆくように付す。そうすると、パルス発振されながら照射位置が走査される様子は、図２（ｂ）に模式的に示されるように、レーザー光の各パルスｋが照射される範囲（照射範囲Ｒｋ）の列として示すことができる。説明のためさらに時刻も同一の整数によって区別し、パルスｋまで照射した直後の時点を時刻ｔｋとする。
【００１２】
図２（ｂ）は時刻ｔｋにおける金属層に形成された分離部の様子を示している。図２（ｂ）に示したように、照射範囲Ｒｋは照射範囲Ｒｋ−１とオーバーラップしている。図２（ｃ）に示すように、パルスｋ−１による照射範囲Ｒｋ−１とパルスｋによる照射範囲Ｒｋは互いに中心がずれていて、それぞれ山型の強度分布を有している。その山型の強度の裾の部分が互いに一部重なって上記のオーバーラップが形成されている。なお、その強度分布のために、各照射範囲に含まれるすべての位置において金属層が除去されるわけではないことには注意が必要である。各パルスの示す強度分布はレーザービームの光学系を工夫することによってある程度は防止されるが、完全に防げるわけではない。そして、レーザーの照射範囲のうち、金属層が除去されるのは強度の強い位置のみに限定される。
【００１３】
このような照射範囲の列と金属層に形成される分離部の様子を図２（ｄ）によって説明する。図２（ｄ）は時刻ｔｋ−１と時刻ｔｋとについて金属層が除去されていく各段階を追って示す図である。パルスｋ-１が照射領域Ｒｋ−１に照射された後の時刻ｔｋ−１と比較すると、パルスｋが照射領域Ｒｋに照射された後の時刻ｔｋにおいてはレーザーの走査に伴いパルスｋの１パルス分だけ分離部が延びる。ここで、図２（ｄ）においてハッチングにより示した領域Ａｋと隣接する部分Ｂｋとに注目する。領域Ａｋは、時刻ｔｋ−１には金属層が残存しており、パルスｋが照射領域Ｒｋに照射されて初めて金属層が除去される部分である。つまり、領域Ａｋはパルスｋの１パルスによって新たに形成された分離部である。しかし、領域Ａｋに近接する部分Ｂｋは、時刻ｔｋ−１においてすでに金属層が除去されて基板表面が露出していた部分である。それにもかかわらず、領域ＡＫの金属層を除去しうる程度に設定される、大きな強度のパルスｋが部分Ｂｋにも照射されてしまう。このため、基板の露出している部分Ｂｋにはレーザーによる悪影響（ダメージ）が及んでしまう。実際には、レーザーの照射位置が走査されて繰り返しパルスが照射されるため、分離部の形成とともにその内部においてダメージが及ぶ基板表面も線状に延びていく。
【００１４】
このような課題に対処するため、上述したＳＣＡＦ構造においては、低反射性の金属が利用される。図３に、ＳＣＡＦ構造の場合における薄膜太陽電池７００の概略の層構成を断面図により示す。ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池７００には、基板７５の第１面７５Ａに、例えば裏面電極層７６、半導体層７８、前面透明電極層７９が配置される。そして、薄膜太陽電池７００において基板７５の第２面７５Ｂには配線のために用いる金属層として第１接続配線層７７および第２接続配線層８０が形成されている。ここで、第２接続配線層８０は、低反射の金属層とされる。つまり、第１接続配線層７７は例えば銀（Ａｇ）によって形成される層である一方、第２接続配線層８０は例えばニッケル（Ｎｉ）によって形成され低反射性の層となっている。なお、非特許文献１（「新版物理定数表」、飯田ほか４名、朝倉書店、１９７９年、第１７２頁）によれば、銀とニッケルの薄膜の反射率の値はそれぞれ、９７．９％（波長５５０ｎｍ）と５４．９％（波長５４６ｎｍ）である。
【００１５】
このような低反射率の金属層（第２接続配線層８０）を用いれば、反射率が高い金属層（例えば第１接続配線層７７）に直接レーザーを照射する場合に比べて照射パワーを低減しても分離部７４を形成することが可能である。このため、上記の基板に対する悪影響（図３におけるダメージＤ）はある程度は軽減される。しかし、基板７５の第２面７５Ｂのうち分離部７４にて露出している部分に照射されるレーザーのパルスは、第１接続配線層７７および第２接続配線層８０をいずれも除去しうる強度であることには変わりない。このため、第２接続配線層８０を低反射金属とするのみでは、ダメージＤ（図３）を完全に防止することはできない。
【００１６】
上述した基板露出部へのレーザー照射による影響を軽減するより効果的な手法はこれまで知られておらず、レーザーパワーをより低減させた場合であっても分離部を形成しうる基板と金属層との積層体の構成が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本出願の発明者らは、基板の厚み方向の位置において金属層が接する位置に、ある種の下地層を形成しておくことがレーザーパワーをより低減させるために有効であることを見出した。この解決策は、金属層がレーザーによって除去されるメカニズムを詳細に検討することによって見出されたものである。この点について以下説明する。
【００１８】
従来、レーザーパルスによる金属層の除去メカニズムは、概略以下のような説明がなされていた。すなわち、まず、レーザーが光金属層に向かって入射する。その金属層に入射する光の光量のうちある量は反射によって失われ、残りの光が金属層に伝わる。その光による熱が十分な照射位置の金属層が一瞬のうちに除去される、というものである。この説明は、ＳＣＡＦ構造において低反射率の金属層（ニッケルの層、以下Ｎｉ層）を採用することによって照射パワーを低減させうることとも矛盾しない。つまり、Ｎｉ層を採用すると最表面の反射率が低くなる分だけ、吸収されて温度上昇に寄与する入射光が増大する。その結果、Ｎｉ層を形成しない場合に比べてより少ないパワーのレーザーパルスを用いても同等の温度に達するようになり、除去に必要な照射パワーが小さくなっている、と理解することができる。
【００１９】
発明者は、このようなメカニズムをさらに詳細に検討した。その手がかりとして特に注目したのは、ＳＣＡＦ構造におけるＡｇ層（第１接続配線層７７、図３）とＮｉ層（第２接続配線層８０）との関係である。というのは、ニッケルの沸点および融点が銀のものに比べて大幅に高いためである。実際、ニッケルの沸点および融点は、それぞれ、約２８３７℃および約１４５３℃であるのに対し、銀ではそれぞれ約２１５０℃および約９５０℃である。このような関係があるにもかかわらず、Ｎｉ層を積層する図３の構成では、Ｎｉ層とＡｇ層の両金属層を除去して分離部を形成するために必要なレーザーパワー（「最小レーザーパワー」という）がＮｉ層のない場合よりも小さくなっている。このことから、Ｎｉ層を積層した金属層の除去のメカニズムに強く関わっているのはＮｉ層より下の層の熱に対する挙動といえる。しかも、熱に対してより強い層（ここではＮｉ層）がレーザーの入射する面にあったとしても、それより熱に弱い下の層（ここではＡｇ層を含むＮｉ層より下の層）へのレーザーによる熱の影響は増大されているのである。つまり、接続配線層の反射率を低減することが、その分だけ最小レーザーパワーを低減することに直結するのである。
【００２０】
発明者はこの考えをさらに推し進めた。この際にさらに注目したのは、Ａｇ層の除去に際してレーザーによる熱によって銀が完全に昇華したり蒸発しているとは限らないことである。結論を先に述べると、発明者は、金属層に接している近傍の基板の薄層部分（界面部分）がＡｇ層に何らかの影響を与えることによってＡｇ層が除去されているのではないか、と推測している。この点を以下説明する。まず、例えば第１接続配線層７７（図３）のＡｇ層は電気伝導の観点から設定される厚さ、例えば２００ｎｍ厚に形成されている。このＡｇ層の厚みは、熱伝導率が十分に大きいＡｇ層にとっては熱の伝導の点からはごく薄い層といえる。このため、レーザーによる熱はＡｇ層を瞬時に伝わってゆき、レーザーパルスの照射とほぼ同時に基板にもその熱が到達しているはずである。そうすると、Ａｇ層それ自体が蒸発するような温度に達する前に、基板の界面部分の材質が何らかの形で熱の影響を受けはじめているといえる。このため、基板のうちＡｇ層の近傍の部分である界面部分がＡｇ層の除去に何らかの影響を与えている可能性が高いと推測している。具体的には、上記の銀の沸点および融点を考慮すれば、Ａｇ層に接する基板の界面部分は例えば熱分解、蒸発、または昇華などの熱による作用によってガスを放出する、といった挙動をしていると考えるのが自然である。そして、Ａｇ層やＮｉ層は、そのような基板の界面部分の挙動によって、例えば吹き飛ばされる、といったより直接的な影響を受けている可能性が高い。このように、金属層に接する基板の部分はＡｇ層の除去に重要な役割を果たしていると発明者は推測している。
【００２１】
実際に、分離処理直後の分離部付近を顕微鏡観察した結果もこの推測をサポートしている。つまり、分離部の部分には内部に金属層の残渣が残っていない一方で、除去された金属層によるものと推測される固形物があたかも分離部から飛散したかのようにして分離部の周囲の金属層の上に付着している。このことから、除去される金属層の材質のうちには固体のまま飛散しているものもあると考えられる。加えて、実験的には、基板の厚みを変化させた場合において、薄い基板を用いる場合に基板が受けるレーザーによる影響が大きいことも観察されている。現時点においてこの現象の原因は必ずしも定かではない。基板が厚いか薄いかに関わらず同等の作用が基板に及んでいて基板が薄いために相対的にその作用の影響が大きく観察されるのか、それとも、薄い基板の場合のほうが大きい作用が及んでいるのかは特定できていない。しかし少なくとも、この基板の厚みに依存して基板がダメージを受けていること自体が、分離処理のメカニズムに対して基板が一定程度の役割を果たしている証拠であると発明者は考えている。
【００２２】
このような実験事実を踏まえた検討の結果、本出願の発明者は、基板に対するダメージを軽減しうるようなレーザーの照射パワーの低減を達成するためには、金属層の下地を工夫することが有用であると考えた。具体的には、基板と金属層とを含む積層体においてレーザーによる照射パワーの低減に有効な構成を得るためには、まず、その工夫を施す位置は金属層の下地とすべきと考えた。しかも、その下地の位置においては、基板よりも熱的に弱いような材質を積極的に形成することが良いはずである。熱的に強い材質ではなく、熱的に弱い層を基板の保護に役立てるのである。
【００２３】
次に、下地として採用する材質が熱的に「強い」あるいは「弱い」とは、本発明の課題に即した状況においてどういった属性によって規定するべきかを検討した。その際考慮した要素は３つである。第一に、レーザー加工が熱加工であり、レーザーによって照射された部位はごく高い温度となっていることである。第二に、その温度が下地層に伝わる際には、レーザーが下地層に直接入射するのではなく、金属層によって生成された熱が伝導していることである。そして、第三に、レーザーによって照射された後は少なくとも金属層に接している下地層は除去されるべきことである。これらの要素から発明者は、下地層として適する材質は、レーザーによって基板よりも容易にガスを放出するような材質であると考えている。すなわち、下地層として適する材質は、温度を上昇させていったときに、熱分解によってガスが放出され始める温度、または蒸発もしくは昇華といった熱の作用によってガスが放出され始める温度が基板の熱分解温度よりも低いような材質であるとの結論に至った。そして、特に、レーザーが照射されたときのガスを放出する温度のための指標として、下地層の熱分解温度および気化開始温度に着目した。
【００２４】
そこで、本発明のある態様においては、第１面と第２面とを有する基板と、該第１面の上に配置される光電変換層と、前記第２面の上に配置され、前記基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、該下地層の上に配置される接続配線層とを備え、該下地層の少なくとも一部と該接続配線層とがレーザー光によって除去されている分離部が前記基板の前記第２面に形成されている薄膜太陽電池が提供される。
【００２５】
この態様においては、基板の第１面に光電変換層が形成され、第２面に接続配線層が形成される。接続配線層の分離処理にはレーザーが用いられる。
【００２６】
同様に、本発明のある態様においては、第１面と第２面とを有する基板と、該第１面の上に配置され、該基板の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる下地層と、裏面電極層を備えるとともに、該裏面電極層を該下地層に接して配置される光電変換層とを備え、該下地層の少なくとも一部と前記裏面電極層とがレーザーによって除去されている分離部が前記基板の前記第１面に形成されている薄膜太陽電池が提供される。
【００２７】
この態様においては、基板の第１面に光電変換層が形成され、その面に形成される金属層がレーザーによって分離処理される。特にこの構成では、金属層が光電変換層の裏面電極として用いられる層であることから、その金属層の上に低反射率の金属層を形成することができない。したがって、分離処理時の最小レーザーパワーを減少させるための手法を提供する本態様はとりわけ有用である。
【００２８】
本発明の各態様においては、下地層を選択する際の指標として熱分解温度と気化開始温度とを用いる。このうちの熱分解温度は、いくつかの測定方法および定義に基づいて決定することが可能である。そのため、本発明の各態様に記載される熱分解温度による判定においては、いくつかの測定方法および定義のいずれかにおいて得られる熱分解温度を用いることが意図されている。以下、その熱分解温度に関して例示して説明する。
【００２９】
熱分解温度としては第１に、熱重量測定（ＴＧ）によって計測した質量変化温度を採用することができる。熱重量測定は、例えば非特許文献２（「プラスチックの熱重量測定方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２０））に規定される手法であり、熱天秤を使用して昇温させながら試料の質量の変化を調べる方法である。その手法には等温加熱法と等速昇温法があり、本発明の各態様においてはいずれを用いることも可能である。測定される基板の試料と下地層の試料とはともに粉砕された試料または粉末とし、雰囲気として例えば乾燥空気などの中で加熱する。試料の条件や雰囲気の条件は、比較対象となる試料、例えば基板の試料と下地層の試料とが同一の条件とされる。ここで、例えば上記規格が当事者間の協定に任せているように、試料の条件や雰囲気の条件は特定の条件に限定されるものではなく、比較対象との間で対比可能な程度に同一とされていれば任意である。本発明の各態様に即している条件を強いて挙げるなら、金属層に覆われた位置でのレーザーによる分離処理の指標とするため、酸素のない不活性ガス雰囲気とすることである。ただし他の雰囲気中でまたは真空中で測定することが排除されるものではない。
【００３０】
熱重量測定によって計測される質量変化温度は、測定されたＴＧ曲線から算出される質量変化の開始温度、中点温度、終了温度のいずれかである。比較される試料には、これらのうち同一の種類の温度を用いる。例えば質量変化の開始温度としては、５％熱重量減少温度を用いることができる。なお、上記規格には、多段階に質量減少を示す場合のために、各段階を第一次、第二次・・・と区別すること、および、各段階において開始温度、中点温度、終了温度を決定することが規定される。本発明の各態様においては、レーザーによる分離処理の際の熱に対する耐性の指標として用いるため、基板および下地層ともに、多段階の熱分解が観測された場合には、第一次すなわち最も低い温度における質量減少を比較対象とする。
【００３１】
採用しうる熱分解温度の第２の決定手法は、示差熱分析（ＤＴＡ）によって下地層の材質と基板の材質との昇温時の熱分解のピークを測定することである。示差熱分析による測定は、転移温度のための手法が、例えば非特許文献３（「プラスチックの転移温度測定方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１））に規定されている。ここで、この規格にて規定されるのは、一般の転移温度（融解温度、結晶化温度、ガラス転移温度等）であり、熱分解温度の直接的な決定手法ではない。しかし、例えば窒素雰囲気中において昇温させながら基板と下地層の材質の間の温度差を比較すると、熱分解のピークが吸熱側のピークとして観察される。このため、このような吸熱側ピークが出現する温度が基板よりも低い材質が金属層の下地層であれば、その下地層の熱分解温度が基板よりも低い下地層であるといえる。このような測定によって、基板と下地層の材質の熱分解温度を比較することが可能である。
【００３２】
熱分解温度の第３の決定手法は発生気体分析である。熱分解によって生成される気体の種類は基板材質に依存する。このため、基板および下地層の材質に対する熱分解温度として採用しうる指標には、例えば昇温していって発生する気体が最も多量に発生する温度、各試料の材質の分解生成ガスの量がピークとなる温度、気体の発生が開始する温度といったガスの放出に関連する各種の温度指標が含まれている。ガスの定量分析には、公知の手法（例えばガスクロマトグラフィー法）を採用することができる。
【００３３】
これらの決定手法以外にも、他の手法によって決定される温度指標を熱分解温度として採用することも本発明の各態様に含まれる。本発明の各態様の熱分解温度として採用される例には、昇温させて測定する真空中における揮発率に基づいて決定される揮発の生じる温度、所定時間（例えば３０分）だけ真空中で加熱したときに重量が半減する温度、ならびに熱重量測定（ＴＧ）によって得られる微分熱分解温度および積分熱分解温度が含まれる。さらに、示差熱と熱重量を同時測定するＴＧ／ＤＴＡ測定を行ってもよい。これらの手法においても、酸素が存在しない状態において決定される温度指標が本発明の各態様の熱分解温度として好ましい。
【００３４】
さらに、本発明の各態様においては、熱分解温度ではなくもう一つの指標、すなわち気化開始温度に基づいて下地層の材質を選択することも提案される。本出願において気化開始温度とは、蒸発および昇華（以下、総称して「気化現象」という）を含む物質相の変化によって、固体であった物質が液体を経由して、または液体を経由することなく、それ自体がガスとなる相変化が生じる温度範囲の下限値をいう。なお、このガスには、固体物質の組成を変化させずに気体となったとなったガスばかりではなく、何らかの化学変化を伴って生じたガスが含まれることもある。つまり、本出願の気化現象からは、例えば熱分解といった化学変化によるガスの放出が排除されている訳ではない。
【００３５】
この気化開始温度も熱分解温度と同様にいくつかの測定方法および定義に基づいて決定することが可能である。そのため、本発明の各態様に記載される気化開始温度による判定においては、いくつかの測定方法および定義のいずれかにおいて得られる気化開始温度を用いることが意図されている。例えば、熱分解温度の第１の決定手法として上述した熱重量測定（ＴＧ）により、気化に伴う質量減少の測定を採用することができる。また、熱分解温度の第２の決定手法として上述した示差熱分析（ＤＴＡ）によって、気化に伴う吸熱のピークを求める手法を採用することができる。さらには、熱分解温度の第３の決定手法として上述した発生気体分析によって、気体の発生が開始する温度として決定される温度を気化開始温度とすることもできる。
【００３６】
上述した熱分解温度の場合と同様に、これらの決定手法以外の他の手法によって決定される温度指標も気化開始温度として採用することができる。その中には、昇温させて測定する真空中における揮発率に基づいて決定される揮発の生じる温度、所定時間（例えば３０分）だけ真空中で加熱したときに重量が半減する温度、ならびに熱重量測定（ＴＧ）によって得られる微分熱分解温度および積分熱分解温度が含まれる。熱分解温度の場合と同様に、気化開始温度の決定のために、示差熱と熱重量を同時測定するＴＧ／ＤＴＡ測定を行ってもよい。酸素が存在しない状態において決定される温度指標が本発明の各態様の気化開始温度として好ましい点も、熱分解温度と同様である。
【００３７】
なお、本発明の各態様において下地層の材料による金属層の除去には、主として下地層の熱分解または気化現象（蒸発または昇華）によるガスの放出が作用していると推測している。この熱分解または気化現象によって引き起こされる典型的な除去の態様は、次の通りである。基板に形成されている下地層に熱が伝わると、その下地層のうちのある厚みの部分（界面部分）が熱によって分解したり気化したりする。それに伴って、下地層の直上に位置する金属層は、基板に対する付着力を失う。さらに、下地層の分解生成物に含まれるガスまたは下地層それ自体のガスは、金属層を下から持ち上げたり吹き飛ばしたりするように作用する。こうして、レーザーの熱によって金属層が除去される。このような除去の態様を実現させるために、本発明の各態様においては、基板の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す下地層が基板と金属層との間に形成される。なお、金属層が除去された位置においては下地層のうちの一部のみが除去され、他の一部が残る場合も想定される。このような現象が想定されるのは、主として二つの場合である。一つは、下地層が厚い場合である。この場合には、金属層を除去させるために分解または気化してしまった下地層の部分の下に依然として下地層が残っている。もう一つの場合は、熱分解または気化の態様が、組成の異なる気体と固体（融体）とに分解する現象、つまり非相合蒸発（incongruent vaporization）である場合である。この熱分解または気化の態様では下地層が除去された跡に何らかの固体成分が残留する。いずれにしても、金属層が除去された分離部において下地層が完全に除去されていることは本発明の各態様において必須とはされない。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のいくつかの態様によれば、分離処理を行う際の最小レーザーパワーを低減することが可能となるため、基板に及ぶレーザーの影響を軽減させた薄膜太陽電池を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】レーザーを用いて行われる分離処理の様子を示す説明図である。
【図２】分離処理において金属層が除去される様子を示す説明図であり、その様子を示す模式斜視図（図２（ａ））、平面図（図２（ｂ））、各部のレーザーによる強度を示す説明図（図２（ｃ））、およびレーザーパルスによって除去される領域と照射領域の関係を示す拡大平面図（図２（ｄ））である。
【図３】従来のＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池の概略の層構成を示す断面図である。
【図４】本発明のある実施形態における薄膜太陽電池の概略の構成を示す断面図であり、接続配線層が２層の金属層を含む構成（図４（ａ））と、接続配線層が１層の金属層を含む構成（図４（ｂ））である。
【図５】本発明のある実施形態においてＳＣＡＦ構造を有する薄膜太陽電池の概略構成を示す平面図（図５（ａ））および拡大平面図（図５（ｂ））である。
【図６】本発明のある実施形態においてＳＣＡＦ構造を有する薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明のある実施形態においてＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池を製造する工程の概略を説明する工程フロー図である。
【図８】本発明のある実施形態の薄膜太陽電池の概略の構成を示す断面図である。
【図９】本発明のある実施形態における薄膜太陽電池を製造する工程の概略を説明する工程フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
【００４１】
＜第１実施形態＞
図４は、本発明の第１実施形態の薄膜太陽電池１００の概略構成を示す概略断面図である。図４（ａ）に示すように、薄膜太陽電池１００に用いる基板５は第１面５Ａと第２面５Ｂとを有している。薄膜太陽電池１００は、その基板５に加え、第１面５Ａの上に配置される光電変換層と、第２面５Ｂの上に配置される下地層１１と、下地層１１の上に配置される接続配線層とを備えている。ここで、光電変換層は裏面電極層６と半導体層８と前面透明電極層９とからなり、接続配線層は第１接続配線層７と第２接続配線層１０とを備えている。この接続配線層の典型的な構成としては、第１接続配線層７を厚さ２００ｎｍのＡｇ層とし、第２接続配線層１０を厚さ５０ｎｍのＮｉ層とする積層構成である。第１接続配線層７と第２接続配線層１０とは互いに直接積層されている。この構成においては、第２接続配線層１０は第１接続配線層７に電気的に接続され、また、第２接続配線層１０の光反射率は第１接続配線層７のものよりも小さくなる。なお、ここでの光反射率は、少なくとも加工に用いるレーザーの波長の光が空気中から各層に垂直入射する際の反射率である。
【００４２】
本実施形態の薄膜太陽電池は、必ずしも二層の接続配線層すなわち第１接続配線層と第２接続配線層の両方を用いるものに限定されず、図４（ｂ）に示す薄膜太陽電池１１０のように、第１接続配線層７のみを用いる構成とすることもできる。薄膜太陽電池１１０はこの点以外は薄膜太陽電池１００と同一の構成を有しているため、以下、薄膜太陽電池１００の説明をもって薄膜太陽電池１００と薄膜太陽電池１１０の説明を行うものとする。
【００４３】
薄膜太陽電池１００に採用される下地層１１は、図４（ａ）の紙面上の基板５の下方に向く面の上、すなわち基板５の第２面５Ｂの上に配置される。この下地層１１は、基板５の材質の熱分解温度より低い熱分解温度または気化開始温度を示す材質を含んでいる。この下地層１１の詳細については後述する。また、基板５の第２面５Ｂには、第１接続配線層７および第２接続配線層１０が除去され、下地層１１も少なくとも一部が除去された分離部４が形成されている。そして、この除去を行う分離処理は、第２面５Ｂ側から照射されるレーザー加工によって行われる。このため、図１に示したレーザー加工の時点において、少なくとも、下地層１１、第１接続配線層７、および第２接続配線層１０が基板５の第２面５Ｂに形成されている。
【００４４】
この薄膜太陽電池１００と同様の構成を適用するＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池１５０について、その詳細を図５〜図７を参照して説明する。図５は、ＳＣＡＦ構造を採用する本実施形態の薄膜太陽電池１５０の概略の構成を示す平面図（図５（ａ））および拡大平面図（図５（ｂ））であり、図６は、本実施形態の薄膜太陽電池の構成を示す断面図であり、そして、図７は、本実施形態において薄膜太陽電池を製造する工程を説明する工程フロー図である。
【００４５】
本実施形態においては、ＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）構造を有する集積型の薄膜太陽電池１５０が作製される。この薄膜太陽電池１５０を実際に使用する際には、例えば耐候性を確実にするため付加的な部材（封止部材など）も適宜用いられる。これらの付加的な部材については、本実施形態を明確に説明するために記載および図示が省略されている。
【００４６】
ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池１５０においては、図５（ａ）に示すように、基板５の一方の面（第１面５Ａ）において、光を電気に変換する光電変換層が単位光電変換部１２０１、１２０２、・・・１２０Ｎの列となるように、分離部３によって区切られて電気的に分離されている。基板のもう一方の面（第２面５Ｂ）に配置される接続配線層も、単位接続配線部１４０１、１４０２、・・・１４０Ｎの列となるように分離部４によって区切られて電気的に分離されている。以下、単位光電変換部や単位接続配線部に用いる符号については、総称する際には添え字を略した符号により示し、これらの個別のものを指す場合には添え字を付して示す。なお、基板５の第１面５Ａと第２面５Ｂは、基板５の厚みをなす両面からそれぞれ選択される。ここでは、基板の両面のうち、光電変換層が配置または形成される面を第１面５Ａとしている。また、薄膜太陽電池１５０を説明する各図面において、断面を記載する各図面においては上方に向く面が第１面５Ａとして描かれ、平面を記載する各図面においては紙面が第１面５Ａとなるように描かれている。そして、基板５の平面内の方向を区別する際には、図５（ａ）および（ｂ）における紙面上の左右方向を長手方向、上下方向を幅方向と呼ぶ。
【００４７】
薄膜太陽電池１５０においては、図５（ｂ）に示すように、分離部３と分離部４とのそれぞれは同様のものが複数繰り返して一方向に並んでおり、分離部３と分離部４は、基板５の各面において互いの位置が異なるようにずらされている。こうして、単位光電変換部１２０をなす区切りの位置と単位接続配線部１４０をなす区切りの位置とが互い違いになるようにされている。単位接続配線部１４０の配置は、一つひとつの単位接続配線部すなわち単位接続配線部１４０ｉをみると、基板５の第１面５Ａにて隣り合う二つの単位光電変換部１２０ｉおよび１２０ｉ＋１に電気的に接続可能な領域に対して基板５を介して重なるようになっている。
【００４８】
図６は、図５（ｂ）の拡大平面図においてＡ−Ａ’部における断面図（図６（ａ））とＢ−Ｂ’部における断面図（図６（ｂ））である。基板５に開口として形成される集電孔１および接続孔２は基板５を貫通するようになっていて、この集電孔１および接続孔２を通じて第１面５Ａの単位光電変換部のそれぞれが直列接続されるように構成されている。すなわち、例えば、薄膜太陽電池１５０の中央部を見ると、分離部４によって区切られている単位接続配線部１４０ｉは、その単位接続配線部１４０ｉと重なる一方の単位光電変換部１２０ｉの前面透明電極層９に対して、集電孔１を通じて接続されている（図６（ａ）、集電孔１付近のＡ１部参照）。それと同時に単位接続配線部１４０ｉは、その同じ単位接続配線部と重なるもう一方の単位光電変換部１２０ｉ＋１の裏面電極層６に対しても接続孔２を通じて接続されている（図６（ａ）、接続孔２付近のＡ３部参照）。この接続構成が繰りかえされることによって、第２面５Ｂの単位接続配線部１４０１、１４０２、・・・１４０Ｎのそれぞれを配線として、第１面５Ａにおける単位光電変換部１２０１、１２０２、・・・１２０Ｎがその並びの順に直列接続されている。
【００４９】
単位光電変換部１２０は、光電変換層が分離部３によって区切られたものである。ここで、接続孔２が設けられる基板５の幅方向の両端部以外は、基板５の第１面５Ａの上に、裏面電極層６とｎｉｐ接合構造を含む半導体層８と前面透明電極層９とをこの順に備えて構成されている。一方、接続孔２が設けられる両端部には、前面透明電極層９が形成されていない（図６（ａ）の接続孔２付近のＡ３部参照）。このため、接続孔２が設けられる両端部においては、露出された半導体層８とその基板側の裏面電極層６とが接続孔２にまで延びている。
【００５０】
次に、このような構造の薄膜太陽電池１５０を作製する工程について、図７を参照して説明する。まず、薄膜太陽電池１５０を作製する基板としては絶縁性の可撓性基板５（以下、「基板５」という）を採用する。具体的には、例えばポリイミド樹脂のフィルム基板を用いる。他に採用することができる基板の材質の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、アクリル、アラミド等の他の絶縁性プラスチックフィルムが挙げられる。
【００５１】
基板５にはまず、一方の面である第２面５Ｂに下地層１１が形成される（下地層形成工程Ｓ１０２）。この下地層１１を形成する工程の具体例を説明すると、まず、下地層１１の前駆体溶液を基板５に対して印刷または塗布して、前駆体溶液の層を基板５の第２面５Ｂの上に形成する。そして、その前駆体溶液の層を乾燥、硬化、重合等させて固形化し下地層１１を形成する。この乾燥、硬化、重合といった固形化の処理条件は、下地層１１に用いる材質に応じて適宜に決定される。形成される下地層１１はいくつかの技術的要求を満たすようにされている。本実施形態においては、下地層１１の熱分解温度または気化開始温度が基板の熱分解温度よりも低くなるようにされる。これ以外の下地層１１に対する技術的要件は任意選択的なものであり、例えば、後の各工程の温度に耐えられること、各工程や使用時において、基板５とその上の導電体層（例えば第１接続配線層７）との間の十分な密着性を確保しうること、基板５の可撓性を妨げない程度の柔軟性を持つこと等を挙げることができる。下地層形成工程Ｓ１０２としては上述した工程例以外にも、例えば、基板５を帯状のフィルムに成形する段階において、下地層１１となる層をラミネートしておいて下地層１１を基板５の少なくとも一方の面に形成するような処理を行っても良い。このような下地層１１の形成処理は、下地層１１として採用する具体的な材質に依存して種々の手法を採用することが可能となる。以下、下地層１１の材質毎にその工程の概略をさらに説明する。
【００５２】
まず、下地層１１としてアクリル樹脂を採用する場合について説明する。この場合の典型的なアクリル樹脂としては、塗料などに用いられるアクリル系の樹脂を採用することができる。より具体的には、例えば、有機溶剤系、水系、無溶剤系のいずれかのアクリル樹脂を用いることができる。これらの各系統に含まれるアクリル樹脂を例示すれば、有機溶剤系アクリル樹脂には、非架橋型のアクリルラッカーならびに架橋型のアミノアクリルおよびアクリルウレタンが含まれる。また、水系アクリル樹脂には、水溶性アクリル、アクリルヒドロゾル、アクリルエマルジョンが含まれる。そして、無溶剤系アクリル樹脂には、粉体アクリル、ＵＶ（紫外線）・ＥＢ（電子線）硬化アクリルが含まれる。これらの各種の樹脂は、各材料の硬化方法に応じた工程によって溶液の前駆体を硬化させて下地層１１として形成される。例えば、アミノアクリルや粉体アクリルは加熱によって熱硬化され、アクリルラッカー、アクリルウレタン、アクリルエマルジョンなどは溶媒を揮発させることによって硬化され、また、ＵＶ硬化アクリルは紫外線を照射して硬化され、ＥＢ硬化アクリルは電子線を照射して硬化される。
【００５３】
このようなアクリル樹脂の前駆体には、例えばモノマーやオリゴマーとなるような各種のアクリレート（アクリル酸エステル）やメタクリレート（メタクリル酸エステル）が用いられる。その前駆体は、硬化の必要に応じてさらに重合開始剤が適量混入された溶液とされていて、その前駆体溶液が基板５に薄層をなすように配置される。その後、重合開始剤に合わせた刺激（熱、光、電子線など）を前駆体溶液の薄層に作用させることによって固形化された下地層１１が形成される。以上のようなアクリル樹脂においては、化学構造や固形化の条件を調整することにより、熱分解温度または気化開始温度を調整することが可能となる。発明者は、その熱分解温度の調整のために特に重要なパラメータとして重合度に着目している。したがって、固形化後の下地層１１の材質の重合度に影響する要素であるラジカルの濃度、酸素濃度、温度などの各要素が適宜制御される。この重合度に影響を及ぼすために適切に制御される条件には、下地層１１のための前駆体溶液や下地層１１それ自体が基板５から受ける影響や、後の第２面パターニング処理Ｓ１２２直前までの各工程において下地層１１が受ける熱などが含まれる。具体的には、各種の重合反応による硬化においては、熱による反応の結果として下地層１１の重合度が高まりすぎることは好ましいとはいえない。そのため、例えば、熱をきっかけにして重合反応を起こさせる熱重合開始剤を用いることなく、光重合開始剤を含んでいて光による重合によって固形化するような前駆体溶液から下地層１１を形成することは、本実施形態の下地層を形成する手法の好ましい一例である。
【００５４】
下地層１１の別の材料としては、ポリイミド樹脂を挙げることができる。この場合には、下地層１１の前駆体溶液として、ポリアミック酸（ポリアミド酸）を適切な溶媒（例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、キシレン、ガンマ・ブチロラクトン）に溶解させたものを採用することができる。このような前駆体溶液を層状に形成した基板５を、例えば３００℃程度の温度になるように加熱焼成してイミド化させることにより、ポリイミド樹脂を含む下地層１１を得ることが可能である。それ以外にも、感光性ポリイミド樹脂の前駆体を塗布して露光して硬化することや、予めイミド化されている可溶性ポリイミドを溶媒に溶かして塗布し、乾燥することによってポリイミド樹脂の下地層１１を形成することも可能である。なお、基板５それ自体も例えばポリイミドのフィルム基板とする場合には、例えば３５０℃程度の基板到達温度を伴う熱処理に耐えられる基板とすることが好ましい。また、下地層１１と基板５の両方をポリイミド樹脂によって形成する場合であっても、下地層１１の材質を基板５の材質よりも低い熱分解温度または気化開始温度を示すように調製することは十分に可能である。
【００５５】
上述した各種の前駆体溶液によって下地層１１を形成する場合には、その下地層１１が前駆体溶液を乾燥、硬化または重合して得られるものである場合にも、また、その下地層１１が前駆体溶液を経ずに形成される場合にも、種々の手法によって基板５の一方の面の上に薄層状または薄膜状になるように配置または形成される。そのためには、印刷やコンバーティングのための任意の手法を採用することができる。すなわち、下地層１１の前駆体溶液を基板５の少なくとも一方の面に前駆体溶液の層として形成するための手法には、スクリーン印刷などの印刷の手法や、スリットコータ−、ロールコーター、エアーナイフコーター、バーコーターなどのコーティングの手法を採用することが可能である。さらには、スプレーによって前駆体溶液を散布したり、例えば基板５を前駆体溶液に浸漬して引き上げるといった手法によって基板５に前駆体溶液の層を形成することもできる。さらには、例えば粉体塗装のように、静電的に基板５に下地層１１の前駆体溶液の微粒子を薄層状に形成することができる。
【００５６】
また、本実施形態を含む本発明の各態様において、下地層１１の材質は、上述した各種の材料や、または、上述した材料のいずれかを含む混合物から選択することもできる。この混合物は、例えば相分離する複数の高分子材料の混合物や、何らかのフィラーを混入した高分子層とすることも可能である。
【００５７】
下地層１１の材質選択のために考慮される技術的要件には、すでに説明したように、下地層１１の熱分解温度（または気化開始温度）が基板５の材質の熱分解温度よりも低いかどうかが含まれる。熱分解温度（または気化開始温度）の決定手段は、実際に下地層形成工程Ｓ１０２を経た後のいずれかの段階の下地層１１および基板５の材質を対象にして決定される。最も典型的には、レーザーによる分離処理である第２面パターニング工程（Ｓ１２２、後述）の直前の段階においてこの下地層１１が示す熱分解温度（または気化開始温度）を下地層１１の材質の熱分解温度（または気化開始温度）とし、その段階での基板５の材質の熱分解温度と比較される。こうして、下地層１１の材質が本発明の各態様の思想を反映するものといえるかどうかが決定される。ただし、下地層１１や基板５の材質の熱分解温度（または気化開始温度）を決定するのは必ずしもその段階のみには限られず、他の段階においてまたは同じ材料を用いた測定のための標本試料を利用して決定することも可能である。なお、下地層１１に対する技術的要件には、太陽電池を作製する工程において到達する基板の温度に耐えうる程度の耐熱性も含まれる。したがって、下地層１１のためには、上述したアクリル樹脂、ポリイミド樹脂以外にも、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の、熱分解温度または気化開始温度が基板の熱分解温度より低い他の種類の材質を用いることが可能である。
【００５８】
下地層１１が形成された後には、接続孔２のための開口が形成される（接続孔形成工程Ｓ１０４）。このためには、打ち抜き金型（パンチ）によって基板５の所定の位置に開口が設けられる。次いで、減圧下において加熱することにより、基板５の材質のポリイミドフィルムや下地層１１から放出されるガスが除去される（脱ガス処理Ｓ１０６）。なお、この脱ガス処理Ｓ１０６は接続孔形成工程Ｓ１０４の前後のいずれかもしくは両方において実施してもかまわない。また、この脱ガス処理工程Ｓ１０６は基板５ばかりではなく下地層１１もともに加熱される工程であることから、下地層１１の材質に対して例えば重合度を高めるといった影響を及ぼすことを想定しておくことも可能である。
【００５９】
その後、基板５の一方の面（第１面５Ａ）に裏面電極層６が形成され（裏面電極層形成工程Ｓ１０８）、次いで、基板５の面のもう一方の面（第２面５Ｂ）の下地層１１の上に第１接続配線層７が形成される（第１接続配線層形成工程Ｓ１１０）。裏面電極層６は、例えばＡｇ層を膜厚２００ｎｍとなるようにスパッタリング法によって形成する。また、第１接続配線層７の材質は、裏面電極層６と同じくＡｇを採用する。なお、これら裏面電極層６および第１接続配線層７の材料としては、これら以外にＡｇ合金、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタニウム（Ｔｉ）等の金属を用いることができる。また、裏面電極層６には、金属層と透明電極層との多層構造からなる膜などを用いることもできる。これら裏面電極層６および第１接続配線層７を形成する際の成膜法はスパッタリング法に限られず、真空蒸着法やスプレー成膜法、印刷法、塗布法、めっき法を採用することもできる。
【００６０】
裏面電極層形成工程Ｓ１０８と第１接続配線層形成工程Ｓ１１０とを終えると、基板５の第１面に形成した裏面電極層６と基板５の第２面に形成した第１接続配線層７とは接続孔２の内側壁付近において直接重なり、互いに電気的に接続される。
【００６１】
第１接続配線層形成工程Ｓ１１０を終えると、接続孔２の場合とは別の打ち抜き金型を用いて基板５に集電孔１が形成される（集電孔形成工程Ｓ１１２）。この際には、基板５のみならず、その段階において基板５に形成されている裏面電極層６、下地層１１、および第１接続配線層７も貫通するようにして集電孔１が形成される。さらに基板５の第１面側には半導体層８が形成される（半導体層形成工程Ｓ１１４）。この半導体層８は、例えばアモルファスシリコンのｎ層、ｉ層、およびｐ層を基板５側から配置するｎｉｐ構造のシリコン（Ｓｉ）層である。その形成のためには、例えば高周波容量結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。なお本実施形態において半導体層８を形成する際の成膜手法は特段限定されない。上述のように高周波容量結合プラズマＣＶＤ法を用いること、さらには、そのための成膜装置として平行平板型のシャワーヘッド電極を放電電極とする装置を利用することは成膜法の好ましい例である。半導体層８の他の構成としては、微結晶Ｓｉをｉ層に用いた光電変換層としてもよいし、また、アモルファスＳｉのｎｉｐ構造と微結晶Ｓｉのｎｉｐ構造とを積層するような多接合型（タンデム型）の光電変換層としてもよい。
【００６２】
また、本実施形態における半導体層８の形成の際には、成膜処理の処理効率を高めるための他の工夫も有用である。例えば、基板５を連続搬送させながら連続成膜するロール・ツー・ロール方式は、本実施形態のための好ましい工程として採用することができる。これ以外にも、搬送モードと成膜モードとを繰りかえすように動作して、成膜モードにおいては基板を停止させた状態となるようにして成膜処理を進める手法（ステッピングロール法）もまた本実施形態の好ましい工程として採用することができる。
【００６３】
半導体層形成工程Ｓ１１４によって半導体層が形成された後、さらに、前面透明電極層９として基板５の第１面５Ａの側に透明導電性材料を堆積させる（透明導電層形成工程Ｓ１１６）。この際、光電変換層の両側端部、すなわち、接続孔２が設けられる部分（図５（ｂ）Ａ２、Ａ３付近）には、マスクを掛けて透明導電性材料を堆積させないようにする。結果として、この部分には半導体層８が露出される（図６（ａ））。上述の直列接続された単位光電変換部１２０を複数の列をなすように設ける場合（図示しない）にも、各列の間には、透明導電性材料を堆積させない。こうして、透明導電層９が接続孔２の領域に形成されないようにしておく。
【００６４】
本実施形態の前面透明電極層９のための透明導電性材料には各種の透明導電性材料を用いることが可能であり、その材質は特に限定されない。この透明導電性材料は、典型的には、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ、登録商標）などの金属酸化物の透明導電性材料のいずれかまたはその組み合わせ（積層体または混合物）が選択される。さらに、透明導電層形成工程Ｓ１１６の成膜方法としてはＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、印刷法、塗布法なども採用することができる。
【００６５】
次いで、基板５の第２面側の全面に、第２接続配線層１０が形成される（第２接続配線層形成工程Ｓ１１８）。第２接続配線層形成工程Ｓ１１８を終えると、基板５の第１面に形成した前面透明電極層９と基板５の第２面５Ｂに形成した第２接続配線層１０とが集電孔１の内側壁付近において直接重なり、互いに電気的に接続される。なお、第２接続配線層１０は基板５の第２面５Ｂにおいて第１接続配線層７にも接するように形成されるため、第２面５Ｂにおけるこれらの接続配線層は互いに接続されて電気的に一体化された接続配線層となっている。
【００６６】
第２接続配線層形成工程Ｓ１１８の後に、基板５の第１面５Ａの側に分離部３を形成するパターニングが行われる（第１面パターニング処理Ｓ１２０）。このパターニングによって、半導体層８が裏面電極層６とともに分離部３によって区切られる。前面透明電極層９は、接続孔２の付近には形成されていないが、分離部３の付近は裏面電極層６と同じ位置において区切られる。その結果、分離部３に囲われる形状のうち、端部の接続孔２の付近を除き、裏面電極層６、半導体層８、前面透明電極層９がこの順に積層された単位光電変換部１２０が形成される。
【００６７】
なお、単位光電変換部１２０を形成する工程をより確実に行うため、ここに示した第１面パターニング処理Ｓ１２０に加えて予備的なパターニング処理を行うことも好ましい。この予備的なパターニング処理は、例えば、裏面電極層形成工程Ｓ１０８よりも後であって、半導体層形成工程Ｓ１１４よりも前となるいずれかの段階において実施される。この予備的なパターニング処理の際にも、裏面電極層６を区切るようにパターニングされるのは分離部３の位置とされる。
【００６８】
最後に、基板５の第２面５Ｂの側に対しても分離部４の位置にレーザー加工が施される（第２面パターニング処理Ｓ１２２）。この第２面パターニング処理Ｓ１２２においては、第２接続配線層１０と第１接続配線層７とが同時に分離され、分離部４が形成される。つまり、この処理において、第２接続配線層１０および第１接続配線層７は分離部４から除去される。この際、下地層１１については、その厚みのうち、第１接続配線層７側のある一部分、またはすべての厚みが除去される。ここで、第２面パターニング処理Ｓ１２２におけるレーザー加工については、例えばＹＡＧレーザーのＳＨＧ波（波長５３２ｎｍ）を用いてパターニングが実施される。加工に用いられるレーザーは、加工に必要なレーザーパワーが確保できる限りにおいて、この他にＹＡＧ−ＴＨＧ波（３５５ｎｍ）、ＹＡＧ−ＦＨＧ波（２６６ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）等を用いることもできる。この際の照射の条件は、下地層１１を採用しない場合の条件を出発点にして調整して決定される。その条件には種々の条件が含まれており、例えば、円形パルスか矩形パルスか、照射範囲などのビームの形状に関する条件、パルス周波数やオーバーラップ、走査速度といった走査に関する条件、そして、照射パワーに関する条件が調整の対象となり得る。こうして、基板５の第２面５Ｂに単位接続配線部１４０が形成される。
【００６９】
なお、この第２面パターニング処理Ｓ１２２においては、同時に電力取り出し電極（図示しない）の電気的な分離すなわち個別化が行われ、基板５の周縁部に第１面の側の分離部と重なるようにレーザー加工により分離部が描かれる（いずれも図示しない）。形成された第２面５Ｂの分離部をみると、全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周縁、および二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界（周縁導電部の内側）には分離部がある。分離部４を含めて分離部の中においては、少なくとも第２接続配線層１０および第１接続配線層７が残らないようにされ、下地層１１はその厚みのうち少なくとも一部が除去されている。
【００７０】
このようにして形成された単位光電変換部が直列接続の列をなしていることは、電気的な経路を図５（ａ）の紙面の左側から順に追うことにより明らかとなる。電気的な経路はまず、図５（ａ）の左側の第１の単位光電変換部１２０１（前面透明電極層９、半導体層８、裏面電極６）から、縦に並んだ集電孔１を通じて第１の単位接続配線部１４０１に接続される。そして、第１の単位接続配線部１４０１から接続孔２を通じて第２の単位光電変換部１２０２に接続される。以下、この繰り返しによって、第Ｎの単位光電変換部１２０Ｎまで接続されて第Ｎの単位接続配線部１４０Ｎまでつながっている。ここで、直列接続された単位光電変換層１２０全体からの出力を取り出すためには、例えば、第Ｎの単位接続配線部１４０Ｎが電力を取り出すための電極としても利用され、第１の単位光電変換部１２０１の裏面電極６またはその裏面電極６に接続された配線部も電力を取り出すための電極として利用される。
【００７１】
薄膜太陽電池１５０の薄膜太陽電池モジュールとしての実用性を一層高めるために、さらに封止材やバックシートなどが外装としてラミネートされる。この封止材やバックシートとしては、例えばＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）、などの各種の樹脂材料が採用される。ここではこれらの材質は図示していない。
【００７２】
本実施形態の薄膜太陽電池１５０の奏する効果は、下地層１１を採用していない従来のＳＣＡＦ構造の場合と比較して、同じ材質の第１接続配線層７および第２接続配線層１０を採用したとしても、より小さい照射パワーのレーザー光によって分離部４を形成することが可能となることである。このため、分離部４において露出している基板５の部分がレーザーによってダメージを受ける可能性が小さくなる。
【００７３】
本実施形態の薄膜太陽電池１５０においてはさらに追加の効果ももたらされる。それは、下地層１１を設けることにより、これまで採用しにくかった種類の金属を接続配線層に採用することが可能になる点である。具体的には、分離部のためのレーザー加工による分離処理を行うと基板へのダメージが大きく採用しにくかったような光反射率の高い金属を例えば第２接続配線層１０として採用することが可能となる。例えば、ＳＣＡＦ構造の太陽電池において、第１接続配線層７のＡｇ層の厚みを薄くしておいて、第２接続配線層１０としてアルミニウムを第２接続配線層１０として採用すれば、導電性や耐久性といった性能面とコストとのバランスに一層優れた薄膜太陽電池を実現することが可能となる。なぜなら、従来は反射率が高く採用することが難しかった種類の金属であっても、下地層１１を用いることによって第２接続配線層１０として採用することが可能となるためである。
【００７４】
＜第２実施形態＞
次に、基板の一方の面のみにおいて直列接続を実現する薄膜太陽電池の実施形態として第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００７５】
図８は、本発明の第２実施形態のある概略構成を有する薄膜太陽電池２００の断面図である。図８に示すように、薄膜太陽電池２００に用いる基板５も第１面５Ａと第２面５Ｂとを有している。加えて、薄膜太陽電池２００は、その基板５の第１面５Ａの上に配置される下地層１１と、下地層１１の上に配置される光電変換層とを備えている。ここで、光電変換層は、裏面電極層６と半導体層８と前面透明電極層９とを有していてその裏面電極層６を下地層１１に接するようにして配置されている。
【００７６】
上記各要素のうち、下地層１１の少なくとも一部と裏面電極層６は、第１面５Ａの上の分離部（Ｐ１部）２３において除去されている。薄膜太陽電池２００に採用される下地層１１は、基板５の第１面５Ａの上に、すなわち、図８の紙面上の上方に向く基板５の面に配置される。そして、第２実施形態においてもこの下地層１１は、第１実施形態と同様に基板５の材質の熱分解温度より低い熱分解温度（または気化開始温度）を示す材質を含んでいる。下地層１１の材質および形成方法についても第１実施形態において説明したものと同様である。
【００７７】
本実施形態において作製される太陽電池２００は、サブストレート型の太陽電池である。つまり、太陽電池２００は図８の上方から入射する光を発電に用いるように構成されている。この薄膜太陽電池２００を実際に使用する際には、例えば耐候性を確実にするため付加的な部材（封止部材など）も適宜用いられるが、第１実施形態と同様に付加的な部材については、本実施形態を明確に説明するために記載および図示が省略されている。
【００７８】
この薄膜太陽電池２００は、基板５の第１面５Ａのみに電気的な要素が作製されて直列接続の集積型太陽電池とされている。その構成を具体的にみると、光電変換部を区切って形成された単位光電変換部２２０１、２２０２、・・・２２０Ｎが互いに直列に接続されている。図８にはこのうちの単位光電変換部２２０ｉ−１、２２０ｉ、２２０ｉ＋１（ｉは２〜Ｎ−１の整数）を示している。単位光電変換部２２０ｉ−１の前面透明電極層９は、コンタクト部（Ｐ２部）２４において単位光電変換部２２０ｉにおける裏面電極層６と接続される。この接続構成は、単位光電変換部２２０ｉにおける前面透明電極層９と単位光電変換部２２０ｉ＋１の裏面電極層６との間においても同様である。分離部２３においては、単位光電変換部２２０ｉに対応する裏面電極層６と単位光電変換部２２０ｉ＋１に対応する裏面電極層６とが互いに電気的に短絡することがないように、裏面電極層６および下地層１１の少なくとも一部が除去されている。こうして、各単位光電変換部２２０１、２２０２、・・・２２０Ｎの直列接続が基板５の第１面５Ａにおいて実現されている。このような直列接続を実現するために、コンタクト部（Ｐ２部）２４においては、裏面電極層６と下地層１１とを残しつつ半導体層８が除去され、その後に前面透明電極層９が形成されている。同様に、分離部（Ｐ３部）２５においては、裏面電極層６と下地層１１とを残して前面透明電極層９と半導体層８が除去されている。なお、分離部２３、コンタクト部２４、分離部２５は、慣用上、Ｐ１（パターン１）、Ｐ２（パターン２）、およびＰ３（パターン３）ともよばれるため、適宜併記している。
【００７９】
このような下地層１１を採用する薄膜太陽電池２００を作製する工程について以下説明する。図９は、本実施形態において薄膜太陽電池２００を製造する工程を説明する工程フロー図である。まず、薄膜太陽電池２００を作製する基板５は、絶縁性の可撓性基板とされる。典型的には、第１実施形態と同様に、例えばポリイミドフィルムを用いる。他にＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、アクリル、アラミド等の他の絶縁性プラスチックフィルムを採用しうることも第１実施形態と同様である。
【００８０】
基板５にはまず、一方の面である第１面５Ａに下地層１１が形成される（下地層形成工程Ｓ２０２）。形成される面が光電変換層を形成する第１面５Ａであること以外、この下地層１１を形成する詳細な工程については第１実施形態と同様である。
【００８１】
下地層１１が形成された後には、基板５の材質のポリイミドフィルムや下地層１１から放出されるガスが除去される（脱ガス処理Ｓ２０４）。なお、この脱ガス処理Ｓ２０４を下地層１１に対する熱の影響を想定した条件としておくことも第１実施形態と同様に可能である。
【００８２】
次いで、基板５の一方の面（第１面５Ａ）における下地層１１の上に裏面電極層６を形成する（裏面電極層形成工程Ｓ２０６）。裏面電極層６は、例えば銀の層（Ａｇ層）を膜厚２００ｎｍとなるようにスパッタリング法によって形成する。なお、裏面電極層６の材料としては、これら以外にＡｇ合金、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタニウム（Ｔｉ）等の金属を用いることができる。また、裏面電極層６には、金属層と透明電極層との多層構造からなる膜などを用いることもできる。裏面電極層６を形成する際の成膜法はスパッタリング法に限られず、真空蒸着法やスプレー成膜法、印刷法、塗布法、めっき法を採用することもできる。
【００８３】
裏面電極層形成工程Ｓ２０６を終えると、パターン１形成工程Ｓ２０８を行う。このパターン１形成工程Ｓ２０８は、分離部２３を形成する工程である。分離部２３を形成するためには、図１に示したようなレーザーによるパターニング処理が行われる。この際のレーザー光のパワーは調整して照射される。用いられるレーザーおよび波長は、例えばＹＡＧレーザーのＳＨＧ波であり、波長は５３２ｎｍである。
【００８４】
次に、基板５の第１面５Ａの側の裏面電極層６の上には、半導体層８が形成される（半導体層形成工程Ｓ２１０）。この半導体層８は、第１実施形態と同様に、例えばアモルファスシリコンのｎ層、ｉ層、およびｐ層を基板５側から配置するｎｉｐ構造のシリコン（Ｓｉ）層である。その形成のためには、例えば高周波容量結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。なお本実施形態においても半導体層８を形成する際の成膜手法は特段限定されないこと、微結晶Ｓｉをｉ層に用いた光電変換層としうること、アモルファスＳｉのｎｉｐ構造と微結晶Ｓｉのｎｉｐ構造とを積層するような多接合型（タンデム型）の光電変換層としうること、そして、ロール・ツー・ロール方式やステッピングロール法を採用しうることも第１実施形態と同様である。
【００８５】
半導体層形成工程Ｓ２１０によって半導体層８が形成された後、パターン２形成工程Ｓ２１２を行う。このパターン２形成工程Ｓ２１２は、半導体層８にコンタクト部２４を形成する処理である。この処理のためには、半導体８によって吸収されやすく、裏面電極６が高反射性を有する波長のレーザー、例えばＹＡＧレーザーのＳＨＧ波（５３２ｎｍ）を採用することができる。ＹＡＧレーザーのＳＨＧ波を採用する場合には、レーザーパワーが裏面電極６の加工に必要なレーザーパワーよりも小さくても、コンタクト部２４を形成するパターニング処理を行うことができる。また、下地層１１がそのパターニング処理に耐えられずに裏面電極層６の除去が引き起こされるような場合には、例えば金属の針によって半導体層８を機械的に除去するメカニカルスクライビング法を採用することも可能である。
【００８６】
次いで、コンタクト部２４が形成された半導体層８の上に前面透明電極層９として透明導電性材料を堆積させる（透明導電層形成工程Ｓ２１４）。前面透明電極層９は、コンタクト部２４を埋めて裏面電極層６と電気的に接続される。本実施形態においても、第１実施形態と同様に前面透明電極層９のための透明導電性材料には各種の透明導電性材料を用いることが可能であり、その成膜方法も各種の手法を採用することが可能となる。
【００８７】
最後にパターン３形成工程Ｓ２１６を行う。このパターン３形成工程Ｓ２１６は、分離部２５を形成する処理である。この処理も、パターン２形成工程Ｓ２１２と同様に、半導体層８の吸光度が大きく、裏面電極６による反射が強い波長（５３２ｎｍ）のレーザー光を用いるパターニングとすることが好ましく、また、メカニカルスクライビング法を採用することも可能である。
【００８８】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に薄膜太陽電池モジュールの実用性を一層高めるために、封止材やバックシートなどが外装としてラミネートされる。この封止材やバックシートとしては、例えばＥＶＡ、ＰＥ、ＰＥＴ、ＥＴＦＥ、などの各種の樹脂材料が採用される。ここではこれらの材質は図示していない。
【００８９】
本実施形態においても、特にパターン１形成工程Ｓ２０８において第1実施形態と同様にレーザーのパワーを低下させうるという利点がある。この利点は、パターン１形成工程Ｓ２０８の際に分離部２３において露出する基板５の部分に対するダメージが軽減されることにつながる。また、金属の選択範囲が広がる点も第１実施形態と同様である。
【００９０】
次に、上述した第１実施形態および第２実施形態において、分離処理の際の最小レーザーパワーがどの程度低減されるかを実測するためのサンプルを作製した。まず、第１実施形態のＳＣＡＦ構造における下地層１１の効果を確認するために、第１実施形態として説明した通りに下地層１１を採用して作製した実施例サンプル１と、下地層１１を採用しないで作製した比較例サンプル１とを比較した。この際、分離処理（第２面パターニング処理Ｓ１２２）が適切に行える最小レーザーパワーを調査した。次に、第２実施形態における分離処理（パターン３形成工程Ｓ２１６）に対する下地層１１の効果を確認するために同様に最小レーザーパワーを調査した。つまり、下地層１１を採用して第２実施形態として説明した通りに作製した実施例サンプル２と、下地層１１を採用せず、それ以外は第２実施形態として説明した通りに作製した比較例サンプル２とを対象にした。以下各サンプルの作製の条件とその比較結果について説明する。なお、実施例および比較例において「熱分解温度」と記載した温度指標の呼称およびその値は、いずれも、実際に起きている現象が熱分解であると限定するために用いられてはいない。むしろ、実際に生じている現象には、可能性として気化現象（蒸発または昇華）も含んでいる。このため、以下の実施例および比較例の記載中に「熱分解温度」とした記載箇所は、気化開始温度とも理解されるべきである。
【００９１】
［実施例サンプル１］
実施例サンプル１として、薄膜太陽電池１５０の構成を有する薄膜太陽電池セルを作製した。作製したのは単接合のアモルファスＳｉ太陽電池である。作製した工程は図７に基づいて説明した通りである。具体的な条件は以下の通りとした。まず、基板５として厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを用いた。また、アクリル樹脂の下地層１１として、ＵＶ硬化アクリルを採用した。このため、下地層形成工程Ｓ１０２においては、まず、アクリレートに光重合開始剤を混入して得た前駆体溶液の薄層をスリットコータ−によって基板５の第２面５Ｂに塗布した。そして、その前駆体溶液を紫外線によって重合硬化させ、下地層１１を形成した。なお、この下地層１１の第２面パターニング処理Ｓ１２２の直前の段階での熱分解温度は、おおむね２８０〜３２０℃であった。これに対して同じ段階での基板５のポリイミド樹脂の熱分解温度はおおむね５００〜５５０℃であった。なお、これらの熱分解温度は、図７の第２面パターニング処理Ｓ１２２の直前までと同じ熱履歴を経た下地層および基板の測定試料を対象にして計測したＴＧ曲線に基づく質量変化の開始温度を採用している。
【００９２】
接続孔形成工程Ｓ１０４にてパンチを用いて接続孔２を開口させ、脱ガス処理Ｓ１０６として１０Ｐａ以下の減圧下で基板温度が２５０°Ｃとなるように加熱し基板５と下地層１１の脱ガス処理を行った。裏面電極層形成工程Ｓ１０８の裏面電極層として、Ａｇ層を膜厚２００ｎｍになるようにスパッタリングにより形成した。
【００９３】
第１接続配線層形成工程Ｓ１１０として、基板５の第２面にＡｇを２Ｐａの圧力でＡｒガスのスパッタリング法により２００ｎｍ形成して第１接続配線層７とした。集電孔形成工程Ｓ１１２としては、直径１ｍｍの５ｍｍピッチとなるようにパンチにより集電孔１を多数形成した。
【００９４】
次に、半導体層形成工程Ｓ１１４としてプラズマＣＶＤ法により半導体層８を形成した。半導体層８の各層は、容量結合プラズマ法を用いて層厚が２０ｎｍ（ｎ層）、３００ｎｍ（ｉ層）、および２０ｎｍ（ｐ層）となるように形成した。具体的には、プラズマＣＶＤ装置の放電電極として平行平板型のシャワーヘッド電極を用いて電極間距離２０ｍｍにおいて放電周波数を２７．１２ＭＨｚとして半導体層８を形成した。なお、半導体層８の形成時には、基板５を静止させた状態とした。使用したガス等の条件については、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、ＰＨ３ガスの混合ガスを用いて、ｎ型アモルファスＳｉ層を形成した。このときの放電パワーは５Ｗ、成膜温度（基板の設定温度）は２５０℃とした。次に、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスの混合ガスを用いて、ｉ型アモルファスＳｉ層を形成した。このときの放電パワーは２０Ｗとし成膜温度を２５０℃とした。さらに、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガスの混合ガスを用いて、ｐ型アモルファスＳｉ層を形成した。このときの放電パワーは５Ｗ、成膜温度１６０℃とした。
【００９５】
その後、透明導電層形成工程Ｓ１１６として、基板５の第１面の側に作製したアモルファスＳｉからなるｎｉｐ単接合構造の上に前面透明電極層９を形成した。この前面透明電極層９の透明導電性材料にはＩＴＯを採用した。その形成条件は、本実施例ではＡｒガスによるＲＦスパッタリング法により０．７Ｐａとし、その層厚が７０ｎｍとした。この際、接続孔２の付近はマスクして接続孔２に前面透明電極層９が形成されないようにした。
【００９６】
次いで第２接続配線層形成工程Ｓ１１８として、第２面の全面に第２接続配線層１０となるＮｉ層を形成した。Ｎｉ層の形成は、２Ｐａの圧力でＡｒガスによるスパッタリング法により実施された。Ｎｉ層の厚みは５０ｎｍとした。最後に、第１面パターニング工程Ｓ１２０と第２面パターニング処理Ｓ１２２とを行った。第２面パターニング処理Ｓ１２２の際には、下地層１１の少なくとも一部がその上の第１接続配線層７および第２接続配線層１０とともに除去された分離部４が形成されるように条件を決定した。
【００９７】
［従来例サンプル１］
基板５の第２面５Ｂに下地層１１を形成する下地層形成工程Ｓ１０２を行わない以外は実施例サンプル１と同様にして、薄膜太陽電池の比較例サンプル１を作製した。この場合には、第２面パターニング処理Ｓ１２２の際には、第１接続配線層７および第２接続配線層１０とともに除去された分離部４が形成されるようにＹＡＧレーザーの照射条件を決定した。その照射条件は、実施例サンプル１の照射条件から照射パワーのみを変更したものとした。
【００９８】
［実施例サンプル１と従来例サンプル１との比較］
第２面パターニング処理Ｓ１２２の際に良好な分離部４を形成しうる照射パワーの最小値（最小レーザーパワー）は、実施例サンプル１においては、各パルス当たり１．０ｍＪであったのに対し、比較例サンプル１においては、２．１ｍＪであった。このように、第１実施形態にて説明したＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池においては、下地層１１を採用することにより、分離処理に必要なレーザーのパワーが２分の１以下となった。この時、その他のレーザー照射条件は、加工幅４００μｍ、繰返し周波数５ｋＨｚ、加工速度９００ｍｍ／ｓとした。
【００９９】
［実施例サンプル２］
実施例サンプル２は、第２実施形態の薄膜太陽電池２００（図８）の構成によって作製した。作製した工程は図９に基づいて説明した通りである。具体的な条件は以下の通りとした。まず、基板５として厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを用いた。下地層形成工程Ｓ２０２においては、実施例サンプル１と同様の材料および手法によって下地層１１を形成した。なお、この下地層１１のパターン１形成工程Ｓ２０８の直前の段階での熱分解温度は、おおむね２８０〜３２０℃、基板５のポリイミド樹脂の熱分解温度はおおむね５００〜５５０℃であった。これらの熱分解温度の値はＴＧ曲線から測定した質量変化の開始温度の値である。
【０１００】
次いで脱ガス処理Ｓ２０４として１０Ｐａ以下の減圧下で基板温度が３５０°Ｃとなるように加熱することにより基板５と下地層１１の脱ガス処理を行った。裏面電極層形成工程Ｓ２０６の裏面電極層６として、Ａｇ層を膜厚２００ｎｍになるようにスパッタリングにより形成した。この際の圧力は１Ｐａとした。
【０１０１】
次にパターン１形成工程Ｓ２０８を行った。その際、下地層１１の少なくとも一部がその上の裏面電極層６とともに除去された分離部２３が形成されるように条件を決定した。
【０１０２】
次に、半導体層形成工程Ｓ２１０として単接合のアモルファスＳｉ太陽電池をプラズマＣＶＤ法により半導体層８を形成した。半導体層８の各層の層厚は実施例サンプル１と同様とした。半導体層８の形成時には、基板５を静止させたのも同様である。
【０１０３】
その後、パターン２形成工程Ｓ２１２を行った。その際には、ＹＡＧレーザーのＳＨＧ波（５３２ｎｍ）のパルスを利用し、下地層１１があることによって裏面電極層６が除去されることがないように条件を決定した。次いで、透明導電層形成工程Ｓ２１４を行った。最後に、パターン３形成工程Ｓ２１６を行った。パターン３形成工程Ｓ２１６においても、パターン２形成工程Ｓ２１２と同様に、ＹＡＧレーザーのＳＨＧ波（５３２ｎｍ）のパルスを利用して条件を決定した。以上のようにして実施例サンプル２を作製した。
【０１０４】
［従来例サンプル２］
基板５の第１面５Ａに下地層１１を形成する下地層形成工程Ｓ２０２を行わない以外は実施例サンプル２と同様にして、薄膜太陽電池の比較例サンプル２を作製した。従来例サンプル２のパターン１形成工程Ｓ２０８の際には、裏面電極層６が除去された分離部２３が形成されるようにＹＡＧレーザーの照射条件を決定した。その照射条件は、実施例サンプ２１の照射条件から照射パワーのみを変更したものとした。
【０１０５】
［実施例サンプル２と従来例サンプル２との比較］
良好な分離部２３を形成しうる最小レーザーパワーは、実施例サンプル２においては、各パルス当たり１．８ｍＪであり、比較例サンプル２においては、３．６ｍＪであった。このように、第２実施形態にて説明したサブストレート型の薄膜太陽電池においては、下地層１１を採用することにより、分離処理の最小レーザーパワーが２分の１となった。
【０１０６】
＜各実施形態の変形例＞
以上に本発明の実施形態として第１実施形態および第２実施形態を説明した。これらの実施形態は、その利点を維持したまま様々に変形することができる。例えば、第１実施形態に関連するＳＣＡＦ構造の構成において下地層１１は、基板５の第２面５Ｂのみに形成する構成を説明した。この構成において同様の下地層は、例えば第１面５Ａにも形成することも可能である。この場合、下地層形成工程Ｓ１０２において基板５の両面に下地層が形成される。このようにすると、第１面パターニング処理Ｓ１２０のパターニング処理を行う際の第１面５Ｂに対するダメージをも軽減することが可能となる。さらには、例えば基板の片面のみに下地層を形成した場合に比べると基板が反りにくくなるため、太陽電池を製造するプロセスにおいて基板のハンドリングが容易になる。
【０１０７】
上述した第１実施形態および第２実施形態は、いずれも薄膜太陽電池を作製する全体の処理を通して説明したが、本発明の別の態様においては、太陽電池用の積層基板やその基板を製造する方法も提供される。すなわち、電気絶縁性の基板と、該基板の少なくとも一方の面の上に形成され、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度（または気化開始温度）を示す材質を含む下地層とを備える上述した薄膜太陽電池のための積層基板も本発明の実施形態に含まれる。そして、電気絶縁性の基板の少なくとも一方の面の上に、前記基板の材質の熱分解温度よりも低い熱分解温度（または気化開始温度）を示す材質を含む下地層を形成する工程を含む上述したいずれかの薄膜太陽電池のための積層基板の製造方法も本発明の実施形態に含まれる。これらのいずれの場合であっても、後に太陽電池を製造する際に上述した利点の少なくともいずれかが得られるような太陽電池用の基板が作製されるため、下地層を形成した積層基板それ自体がレーザー加工を伴う太陽電池の製造に適する基板となる。
【０１０８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および実施例は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、レーザー加工を行う際の基板への影響を軽減させた太陽電池を提供することにより、そのような太陽電池を一部に含む任意の電力機器または電気機器の普及または高性能化に大きく貢献する。
【符号の説明】
【０１１０】
１００、１１０、１５０、２００、７００  薄膜太陽電池
１  集電孔
２  接続孔
３、４、７４  分離部
５、７５  基板
５Ａ、７５Ａ  第１面
５Ｂ、７５Ｂ  第２面
６、７６  裏面電極層
７、７７  第１接続配線層
８、７６  半導体層
９、７９  前面透明電極層
１０、８０  第２接続配線層
１１  下地層
１２  位置
１２０、２２０  単位光電変換部
１４０  単位接続配線部
２３  分離部（Ｐ１部）
２４  コンタクト部（Ｐ２部）
２５  分離部（Ｐ３部）
５２  ガルバノミラー
５４  レーザー光源
５６  スキャンライン  
【図１】
0005434827.tif 000002
【図２】
0005434827.tif 000003
【図３】
0005434827.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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