(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成の異なる複数の化合物半導体層によって少なくとも１つのＰＮ接合が形成されたセル本体を成す薄膜化合物太陽電池の製造方法であって、基板上に基板側からエッチング液の染み込みを押さえるエッチングストップ層、コンタクト層、第１の導電型の化合物半導体からなるエミッタ層、前記エミッタ層とＰＮ接合を形成するベース層、バッファ層を形成する工程と、化合物半導体層の表面上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極を焼成する工程と、裏面電極上に樹脂状のポリイミドを塗布、焼成することによりポリイミド膜からなる基材を形成する工程と、基材上に補強材を取り付ける工程と、セル本体から基板を分離する工程と、分離により露出したエッチングストップ層を除去する工程と、コンタクト層を所定のパターンにエッチングする工程と、メサエッチングする工程と、メサエッチング後のコンタクト層上に表面電極を形成する工程と、補強材を剥離する工程と、表面電極を焼成する工程とを順次行い、ポリイミド膜の厚さは１５μｍ以下であることを特徴とする薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項２】
組成の異なる複数の化合物半導体層によって少なくとも１つのＰＮ接合が形成されたセル本体を成す薄膜化合物太陽電池の製造方法であって、基板上に基板側からエッチング液の染み込みを押さえるエッチングストップ層、コンタクト層、第１の導電型の化合物半導体からなるエミッタ層、前記エミッタ層とＰＮ接合を形成するベース層、バッファ層を形成する工程と、化合物半導体層の表面上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極を焼成する工程と、裏面電極上に樹脂状のポリイミドを塗布、焼成することによりポリイミド膜からなる基材を形成する工程と、基材上に補強材を取り付ける工程と、セル本体から基板を分離する工程と、分離により露出したエッチングストップ層を除去する工程と、メサエッチングする工程と、コンタクト層上に表面電極を形成した後に、表面電極をマスクとしてコンタクト層をエッチングする工程と、補強材を剥離する工程と、表面電極を焼成する工程とを順次行い、ポリイミド膜の厚さは１５μｍ以下であることを特徴とする薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項３】
ポリイミド膜はポリイミド前駆体であるポリアミック酸の溶液を塗布、焼成することによって形成されることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項４】
基板上に少なくとも１つのＰＮ接合を備える化合物半導体層を形成する工程と、化合物半導体層の表面上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極上に樹脂状のポリイミドを塗布、焼成することによりポリイミド膜からなる基材を形成する工程と、基材上に補強材を取り付ける工程と、化合物半導体層から基板を分離する工程と、化合物半導体層に表面電極を形成する工程と、補強材を剥離する工程と、表面電極を焼成する工程とを順次行い、ポリイミド膜の厚さは１５μｍ以下であることを特徴とする薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項５】
ポリイミド膜の厚さは５〜１５μｍであることを特徴とする請求項５記載の薄膜化合物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、組成の異なる複数の層からなる化合物半導体層によって少なくとも１つのＰＮ接合が形成されたセル本体を有する薄膜化合物太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜化合物太陽電池では、複数の化合物半導体層が積層されたセル本体の受光面に表面電極が設けられ、セル本体の受光面とは反対の面に裏面電極が設けられた構造とされる。【０００３】
この薄膜化合物太陽電池は、以下のように製造される。図２４に示す工程Ａ１において、基板１０１上に、化合物半導体層として、エッチングストップ層１０２、ベース層１０３、エミッタ層１０４、コンタクト層１０５がこの順に積層され、セル本体が形成される。【０００４】
図２５に示す工程Ａ２において、コンタクト層１０５の表面上にフォトレジスト等の保護膜が塗布され、露光によりパターニングした領域がエッチングされる。このコンタクト層エッチングにより、コンタクト層１０５のパターニングが行われる。パターニングが完了した後、塗布したレジストが除去される。次に、表面電極の形成のために再度フォトレジストが塗布されて、保護膜が形成される。【０００５】
図２６に示す工程Ａ３において、前の工程により作成したコンタクト層１０５の領域内に含まれるようにフォトレジストが露光によりパターニングされて、保護膜開口部が形成される。表面電極が積層された後、フォトレジストが除去されて、保護膜開口部にのみ選択的に表面電極１０６が形成される。この表面電極形成工程によって、前工程により形成したコンタクト層領域に表面電極の領域が含まれるようパターニングできる。【０００６】
表面電極１０６のパターニングが完了した後、表面電極１０６とコンタクト層１０５との接触抵抗成分を下げること、および密着力を上げるために、３５０℃程度の温度で表面電極１０６が焼成される。【０００７】
図２７に示す工程Ａ４において、太陽電池素子の所定形状（チップ形状）に対応したセル形成領域を確定するように、保護膜が露光によりパターニングされる。保護膜開口部が形成され、開口部がメサエッチングされる。その後、ダイシング等の機械的手段により、所定形状（チップ形状）の太陽電池素子に分離される。【０００８】
図２８に示す工程Ａ５において、太陽電池素子の受光面側にシリコーン樹脂などの透明な樹脂が塗布され、その上から透明な表面フィルム１０７が貼り合わせられる。これにより、樹脂を介して薄膜化合物太陽電池と表面フィルム１０７とが接着され、表面フィルム１０７が薄膜化合物太陽電池の基材の役割を果たす。【０００９】
図２９に示す工程Ａ６において、表面フィルム１０７を接着した太陽電池素子の受光面側に、ワックスを介してガラスやサファイア等の補強材１０８が貼り合わせられる。【００１０】
図３０に示す工程Ａ７において、補強材１０８を貼り合わせた太陽電池素子がエッチャントに浸漬される。エッチングストップ層１０２でエッチングが止まるため、セル本体だけを残し、基板１０１のみをエッチングにより除去できる。これにより、基板１０１と化合物半導体層が分離され、太陽電池素子のフレキシブル性が発現する。【００１１】
図３１に示す工程Ａ８において、露出した化合物半導体層の裏面に電極材料が蒸着されて、裏面電極１０９が形成される。【００１２】
図３２に示す工程Ａ９において、最後に補強材１０８と太陽電池素子とを接着するワックスがアセトンなどの有機溶剤により溶解され、太陽電池素子から補強材１０８が取り外される。【００１３】
上記のように製造された薄膜化合物太陽電池は、ＰＮ接合が形成されたセル本体の受光面に基材として表面フィルムが貼り付けられた構造である。【００１４】
ところで、表面フィルムは受光面側に貼り合わされるため、太陽電池素子の変換効率を損なわないよう、表面フィルムには高透明性が要求される。高透明性のフィルムは一般的に耐熱性が低い。従来の薄膜化合物太陽電池の製造方法では、工程上、表面フィルムが太陽電池素子に貼り合わされた後に基板の除去、裏面電極の形成が行われる。裏面電極形成後に、裏面電極と化合物半導体層との接触抵抗成分の低減、密着力向上のために、裏面電極の焼成が行う必要がある。この焼成温度が表面フィルムの耐熱温度よりも高いため、表面フィルムが貼り合わされた状態では裏面電極の焼成を行うことができない。そのため、化合物半導体層から裏面電極が剥離するという問題がある。【００１５】
また、太陽電池素子と補強材を接着するワックスを有機溶剤により剥離するが、そのとき、化合物半導体層と表面フィルムとを接着する樹脂も同時に有機溶剤に曝される。この樹脂は有機溶剤や水に曝されると、樹脂が表面フィルムと樹脂との界面あるいは化合物半導体層と樹脂との界面に浸透してしまい、表面フィルムが化合物半導体層から剥離しやすいという問題がある。【００１６】
さらに、基板をエッチャントにより除去するプロセスは、電気的接続をとるための金属リボンを太陽電池素子に溶接した後に行われる。基板をエッチングするためのエッチャントは、基板材料によってはフッ酸などを用いる必要がある。しかし、フッ酸は金属リボンと反応し、金属リボンを侵してしまう。基板のエッチング時には、露出した金属リボンを耐酸性の材料で覆うといった保護が必要であった。このための工数が増えるという問題がある。【００１７】
ここで、特許文献１に記載された化合物太陽電池の製造方法では、セル本体上に裏面電極を形成し、裏面電極上に支持板を取り付け、セル本体から基板を分離して、露出したセル本体の面に表面電極を形成してから支持板を取り外す。【００１８】
特許文献１に記載された化合物太陽電池では、最初に裏面電極が形成される。そのため、裏面電極を焼成した後に、表面フィルムを貼り合わせることが可能となる。ただし、上記文献の化合物太陽電池には、基材としての表面ファイルは設けられていないので、表面フィルムが剥離する問題は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００４−３２７８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献１記載の太陽電池セルの構造では、半導体エピタキシャル層と裏面電極のみからなる構造のため、曲げなどによる外力が加わると、容易にエピタキシャル層が割れてしまう問題がある。また、半導体エピタキシャル層と裏面電極のみであると、太陽電池セルの反りをコントロールすることができなかった。【００２１】
そこで、本発明は、上記に鑑み、基材を設けても、電極の密着性を向上させることができるとともに、基材の剥離が生じることがなく、外力に耐えられる薄膜化合物太陽電池の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、組成の異なる複数の化合物半導体層によって少なくとも１つのＰＮ接合が形成されたセル本体を有する薄膜化合物太陽電池の製造方法であって、基板側からエッチング液の染み込みを押さえるエッチングストップ層、コンタクト層、第１の導電型の化合物半導体からなるエミッタ層、前記エミッタ層とＰＮ接合を形成するベース層、バッファ層を形成して、セル本体を作成する工程と、セル本体上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極を焼成する工程と、裏面電極上に基材を形成する工程と、基材上に補強材を取り付ける工程と、セル本体から基板を分離する工程と、分離されたセル本体の露出面に表面電極を形成する工程と、補強材を剥離する工程と、表面電極を焼成する工程とを備えている。そして、表面電極の焼成後に、複数の太陽電池素子に分離する工程と、各電極に金属リボンを接続する工程とを備えている。【００２３】
初期に裏面電極を形成することにより、裏面電極の焼成が可能となり、密着性の向上および接触抵抗の低減を図れる。また、最後に金属リボンを接続することにより、金属リボンに対する不要な保護をなくせる。【００２４】
セル本体は、基板側に積層されたエッチングストップ層およびコンタクト層を有し、基板を分離した後にセル本体からエッチングストップ層を除去する工程と、コンタクト層を所定のパターンにエッチングする工程と、セル本体をメサエッチングする工程とを備え、メサエッチング後のコンタクト層上に表面電極を形成する。【００２５】
あるいは、基板を分離した後にセル本体からエッチングストップ層を除去する工程と、セル本体をメサエッチングする工程と、コンタクト層上に表面電極を形成した後に、コンタクト層をエッチングする工程とを備えている。この場合、表面電極がエッチングマスクとして機能する。【００２６】
基材は、表面電極の焼成温度以上の耐熱性を有する材料とされ、例えば基材は、フィルム状のポリイミドとされる。ポリイミドフィルムは、樹脂状のポリイミドを塗布、焼成することによって形成される。あるいは、ポリイミドフィルムは、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸の溶液を塗布、焼成することによって形成される。そして、ポリイミドフィルムの厚さは１５μｍ以下とされる。【００２７】
ここで、裏面電極上に、接着剤を用いてポリイミドフィルムを貼り付けることは、接着剤自体の耐熱性の問題から技術的に不可能である。そこで、上記のような方法で基材を形成することにより、基材の形成後に表面電極の焼成を行える。【００２８】
上記の製造方法により、少なくとも１つのＰＮ接合が形成された化合物半導体層と、該化合物半導体層の一方の表面に形成された表面電極と、前記化合物半導体層の他方の表面に形成されたポリイミドフィルムと、前記化合物半導体層とポリイミドフィルムに挟持された裏面電極とを有する薄膜化合物太陽電池が製造される。なお、化合物半導体層はエピタキシャル成長による単結晶薄膜からなる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、表面電極および裏面電極が焼成されるので、各電極の密着性を高めることができるとともに、接触抵抗の低減を図ることができる。しかも、耐熱性の基材を使用しているので、補強材を取り除いた後、基材を取り付けたまま電極の焼成を行うことができる。これにより、補強材は熱処理されないので、補強材の再利用が可能となる。【００３０】
また、基材にポリイミドなどの高耐熱性のフィルムを用いることにより、フィルム自体が支持体の役目を果たす。したがって、外力が加わっても太陽電池セルは割れることはない。しかも、フィルムの厚さにより、太陽電池セルの反りが変わるため、フィルムの形成プロセス中において、セルの反りをコントロールできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の複数の化合物半導体層からなるセル本体形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２】裏面電極形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図３】裏面フィルム形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図４】補強材取付時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図５】基板除去時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図６】エッチングストップ層除去時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図７】第１の保護膜形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図８】保護膜パターニング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図９】コンタクト層エッチング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１０】保護膜剥離時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１１】第２の保護膜形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１２】保護膜パターニング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１３】メサエッチング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１４】保護膜剥離時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１５】第３の保護膜形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１６】表面電極パターニング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１７】表面電極形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１８】保護膜除去時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図１９】補強材剥離時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２０】太陽電池素子に分離時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２１】他の製造方法におけるコンタクト層エッチング前にメサエッチングした時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２２】他の製造方法における表面電極形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２３】他の製造方法におけるコンタクト層エッチング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２４】従来の製造方法におけるセル本体形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２５】コンタクト層エッチング時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２６】表面電極形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２７】太陽電池素子に分離時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２８】表面フィルム形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図２９】補強材取付時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図３０】基板除去時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図３１】裏面電極形成時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【図３２】補強材剥離時の薄膜化合物太陽電池の断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  基板
２  エッチングストップ層
３  コンタクト層
４  エミッタ層
５  ベース層
６  バッファ層
７  裏面電極
８  裏面フィルム
９  補強材
１０  第１の保護膜
１１  第２の保護膜
１２  第３の保護膜
１３  表面電極
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本実施形態の薄膜化合物太陽電池は、組成の異なる複数の化合物半導体層が積層されて、少なくとも１つのＰＮ接合が形成されたセル本体と、セル本体の受光面に形成された表面電極と、セル本体の反対面に形成された裏面電極と、薄膜太陽電池用基材とを備えた構造とされる。基材は、セル本体の反対面に形成され、裏面電極は、セル本体と基材とに挟持される。
【００３４】
この構造の太陽電池の製造方法について説明する。図１に示す工程１において、基板１の上に、基板側からエッチング液の染み込みを押さえるエッチングストップ層２、コンタクト層３、第１の化合物半導体からなるエミッタ層４、エミッタ層４とＰＮ接合を形成するベース層５、バッファ層６がこの順に積層して、単結晶薄膜からなる化合物半導体層が形成される。基板１は、例えばウエハ状の形態を有し、エッチングストップ層２、コンタクト層３、エミッタ層４、ベース層５、バッファ層６といった化合物半導体層が周知のプロセス、例えば特許文献１に記載されたエピタキシャル成長法により積層されて、セル本体が形成される。
【００３５】
基板１としては、Ｇｅ，ＧａＰ，ＧａＡｓなどのウェハを用いることができる。化合物半導体層としては、例えばＩｎＧａＰ層といったエッチングストップ層２、ＡｌＩｎＰ層といったコンタクト層３、Ｎ型のＩｎＧａＰ層といったエミッタ層４、Ｐ型のＩｎＧａＰ層といったベース層５、ＡｌＩｎＰ層といったバッファ層６とされる。
【００３６】
なお、セル本体を５層構造としたが、これに限るものでない。セル本体は、例えば４層、６層などであってもよい。また、エッチングストップ層２、コンタクト層３、エミッタ層４、ベース層５、バッファ層６の他に、ＢＳＦ（Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ：裏面電界層）や窓層、多接合型太陽電池のトンネル接合層、多接合型太陽電池の他のエミッタ層、他のベース層などの化合物半導体層を含むことができる。
【００３７】
すなわち、基板１の上に形成されたセル本体は、組成の異なる複数の化合物半導体層からなり、複数の化合物半導体層によって少なくとも１つのＰＮ接合が形成されていればよい。また、複数の化合物半導体層は、少なくともコンタクト層エッチング用の第２のエッチング液でエッチングされ易くかつメサエッチング用の第３のエッチング液でされにくい層と、第２のエッチング液でエッチングされにくくかつ第３のエッチング液でエッチングされ易い層とを含むものであればよい。前者の層はコンタクト層３であり、後者の層はエミッタ層４、ベース層５である。
【００３８】
図２に示す工程２において、積層形成された各化合物半導体層（エッチングストップ層２、コンタクト層３、エミッタ層４、ベース層５、バッファ層６）の最外表面であるバッファ層６の表面上に裏面電極７が形成される。裏面電極７は化合物半導体層全面に形成される。裏面電極７の形成方法は、Ａｌ、Ａｇ等の金属ペーストをセル本体の最外表面にスクリーン印刷によって塗布して行われる。裏面電極７が形成された後、熱処理が施され、裏面電極７が焼成される。したがって、化合物半導体層表面と裏面電極７との間の接触抵抗を低減することができ、化合物半導体層表面と裏面電極７との密着力を向上させることができる。
【００３９】
図３に示す工程３において、裏面電極７の形成後、裏面電極７上に高耐熱性の裏面フィルム８が形成される。裏面フィルム８は、３００℃以上の耐熱性を有する材料とされ、例えばポリイミドが用いられる。裏面フィルム８の形成方法としては、常温においてワニス状の樹脂をスピンコート法等により、裏面電極７上に塗布後、焼成する方法があげられる。
【００４０】
ポリイミドのワニスを塗布・焼成して形成する場合は、ポリイミドの膜厚を制御する必要がある。なぜならば、ポリイミドの膜厚が２０μｍ以上の場合、ポリイミド膜中に気泡が混入してしまい、平坦な膜が焼成できず、しかもポリイミド膜の反りも激しいため、セル本体にダメージを与えてしまうからである。ポリイミドの膜厚を薄くしていくと、２０μｍ以下の範囲内では、気泡の混入は無くなり、膜の反りも減少していく。ポリイミドの膜厚が７μｍ程度であると、反り量が最も少なくなり、それよりも薄くなると反りの方向が逆転し、再び反り量が大きくなっていく。したがって、ポリイミドの反り量とセル本体に対する基材としての弾性を考慮した結果、ポリイミドの膜厚として、５〜１５μｍの範囲がセル本体を作製する上で適当であり、特に７μｍ程度の膜厚が最適である。なお、上記では、ワニス状のポリイミドを焼成することにより膜を形成する方法をあげたが、これ以外にも熱融着型のフィルムを用いて加熱しながら圧着する方法がある。これにより、薄膜太陽電池の基材として裏面フィルム８が支持体の役目を果たすように形成される。しかも、裏面フィルムの膜厚を１５μｍ以下とすることにより、反りの少ない基材を形成でき、セル本体の反りをコントロールして、セル本体の反りが低減される。
【００４１】
図４に示す工程４において、裏面フィルム８の形成後、化合物半導体層を補強するための補強材９が裏面フィルム８の上に貼り付けられる。補強材９としては、ＵＶ光を照射することにより粘着力が低下する粘着材のついたＰＥＴフィルム等を用いるとよい。これにより、補強材９を直接裏面フィルム８に取り付けることができる。
【００４２】
図５に示す工程５において、補強材９を貼り付け後、第１のエッチング液を用いて、基板１がエッチングされて、除去される。第１のエッチング液としては、基板材料によって使い分けるが、Ｇｅの場合、フッ酸：過酸化水素水：水＝１：１：４を用いるとよい。エッチングストップ層２は第１のエッチング液によりエッチングされにくい層であるため、基板がエッチングされて、エッチングストップ層２が露出すると、エッチングの進行が止まる。これにより、化合物半導体層のみを残して基板１だけを分離することができる。
【００４３】
図６に示す工程６において、基板エッチングを行った後、エッチングストップ層２が第２のエッチング液によりエッチングされて除去される。コンタクト層３が最外表面に露出する。
【００４４】
図７に示す工程７において、セル本体の最外表面を化学処理（コンタクト層エッチング）から保護するために、コンタクト層３上に第１の保護膜１０が塗布されて形成される。保護膜１０は後の工程で化合物半導体層をエッチングする第２のエッチング液に対する耐性を有するものとされ、フォトレジストであれば、処理が容易、確実である。
【００４５】
図８に示す工程８において、保護膜１０の形成後に、ガラスマスクを用いて表面電極用のパターニングすることにより、保護膜１０に開口部が形成される。保護膜１０は、次工程のコンタクト層エッチング時にエッチングマスクとして作用する。
【００４６】
図９に示す工程９において、保護膜１０をパターニングした後、コンタクト層エッチングが行われる。化合物半導体層をエッチングできる第２のエッチング液にセル本体が浸漬され、パターニングされた保護膜１０をエッチングマスクとしてコンタクト層３がエッチングされる。第２のエッチング液はアルカリ溶液とされる。エミッタ層４の一部が最外表面に露出する。
【００４７】
図１０に示す工程１０において、コンタクト層３のエッチング後、コンタクト層エッチングのエッチングマスクとして用いた保護膜１０が剥離される。
【００４８】
図１１に示す工程１１において、セル本体の最外表面をメサエッチングから保護するために、第２の保護膜１１が塗布されて形成される。第２の保護膜１１として、フォトレジストが用いられる。
【００４９】
図１２に示す工程１２において、保護膜１１の形成後、ガラスマスクを用いてパターニングすることにより、保護膜１１に太陽電池素子の領域を確定するための開口部が形成される。保護膜１１は、後工程のメサエッチング時にエッチングマスクとして作用する。
【００５０】
図１３に示す工程１３において、保護膜１１のパターニング後、化合物半導体層をエッチングできる第３のエッチング液にセル本体が浸漬され、パターニングされた保護膜１１をエッチングマスクとしてセル本体がメサエッチングされる。パターニングに沿ってエミッタ層４およびベース層５がエッチングされる。第３のエッチング液はアルカリ溶液および酸溶液とされる。メサエッチングにより、太陽電池素子領域を確定することができる。
【００５１】
図１４に示す工程１４において、メサエッチング後、エッチングマスクとして用いた保護膜１１が剥離される。
【００５２】
図１５に示す工程１５において、表面電極のパターニングを行うために、エッチングされたセル本体の外表面全体に、フォトレジストからなる第３の保護膜１２が塗布されて形成される。
【００５３】
図１６に示す工程１６において、保護膜１２の形成後、ガラスマスクを用いてパターニングすることにより、保護膜１２に表面電極をパターニングできるよう開口部が形成される。このとき、前工程でパターニングされたコンタクト層３上に開口部が形成されるように、パターニングが行われる。
【００５４】
図１７に示す工程１７において、保護膜１２のパターニング後、補強材９を取り付けられたセル本体が電極形成装置に投入される。保護膜１２上および開口部内に表面電極１３が形成される。表面電極１３の形成は、Ａｌ、Ａｇ等の電極材料をセル本体の最外表面にスクリーン印刷によって塗布して行われる、あるいは電極材料を蒸着して行われる。
【００５５】
図１８に示す工程１８において、電極材料を積層したセル本体がアセトンなどの有機溶剤に浸漬される。保護膜１２であるフォトレジストが有機溶剤に溶解され、フォトレジスト上に付着した電極材料がフォトレジストとともに除去される。開口部にのみ選択的に電極材料が付着して、コンタクト層３上に表面電極１３が形成され、薄膜化合物太陽電池が作成される。
【００５６】
図１９に示す工程１９において、表面電極１３の形成後、薄膜化合物太陽電池と補強材９とが剥離される。剥離方法としては、粘着材にＵＶ剥離型の材料を用いている場合、ＵＶ照射装置によりＵＶ光を照射し、補強材９をセル本体から剥離する。
【００５７】
図２０に示す工程２０において、補強材９の剥離後、表面電極１３が焼成される。熱処理を施すことにより、コンタクト層３と表面電極１３との接触抵抗を低減でき、コンタクト層３と表面電極１３との密着性を向上させることができる。次に、ウエハ内に作成された薄膜化合物太陽電池が複数の太陽電池素子に分離される。分離の方法としては、薄膜化合物太陽電池がステージに真空吸着等で固定され、メサエッチングにより形成された開口部がスクライバーで切断され、複数の太陽電池素子が作成される。
【００５８】
最後に、太陽電池素子の各電極上の電極パッドに各素子間の電気的な接続を行うためのＡｇ等の金属リボンが溶接等により接続される。
【００５９】
以上のような製造方法によって製造された薄膜化合物太陽電池において、補強材９を基材としての裏面フィルム８にワックスといった接着剤を用いずに直接貼り付けることにより、補強材９を剥離するときの溶剤を不要にでき、溶剤によって裏面フィルム８が剥離するという問題は起こり得ない。裏面フィルム８は表面電極１３の焼成温度以上の耐熱性を有するので、裏面フィルム８を裏面電極７上に形成した後に表面電極１３の焼成を行うことができる。
【００６０】
表面電極１３および裏面電極７が焼成されることにより、セル本体との密着性が向上して、各電極が剥離することはない。しかも、電極と化合物半導体層との接触抵抗を低減でき、変換効率が高まる。
【００６１】
また、表面電極１３を表面フィルムで覆わない構造であるので、表面電極１３が露出している。基板１を除去した後に金属リボンを接続することができ、従来のような基板除去時の金属リボンの保護を行う必要がなくなり、工程の削減を図れる。
【００６２】
さらに、基材にポリイミドなどの高耐熱性のフィルムを用いることにより、フィルム自体が支持体の役目を果たす。したがって、外力が加わっても太陽電池セルは割れることはない。しかも、フィルムの厚さにより太陽電池セルの反りが変わるため、フィルムを形成するとき、フィルムの厚さをセル全体に厚さに応じて調節することにより、セルの反りを低減することができる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。薄膜化合物太陽電池の他の製造方法として、上記の工程４の後、図２１に示すように、セル本体から基板１が分離されて、エッチングストップ層２が除去された後、セル本体がメサエッチングされる。コンタクト層３上にフォトレジストからなる保護膜が形成され、表面電極用のパターニングが行われる。保護膜および開口部内のコンタクト層３上に電極材料が積層され、保護膜が除去されると、図２２に示すように表面電極１３が形成される。
【００６４】
この後、図２３に示すように、コンタクト層エッチングによりコンタクト層３がエッチングされる。このとき、表面電極１３がエッチングマスクと利用される。以降、補強材９がセル本体から剥離され、表面電極１３が焼成される。そして、複数の太陽電池素子に分離され、最後に金属リボンが接続される。
【００６５】
この製造方法によれば、コンタクト層エッチングにおいて、表面電極１３が保護膜の役割を果たすので、上記の製造方法に比べて、コンタクト層エッチングを行うために保護膜を形成する工程を省略することができ、工程を削減できる。
【００６６】
また、基材である裏面フィルムの他の製造方法として、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸の溶液を塗布、焼成して、裏面フィルムを形成する。すなわち、ワニス状のポリアミック酸の溶液が裏面電極上に塗布され、段階的に焼成されて、ポリイミドフィルムが形成される。
【００６７】
具体的には、スピンコート法などによりポリアミック酸溶液が裏面電極上に塗布された後、まず１２０℃で１時間焼成することにより、ポリアミック酸の溶媒が蒸発され、溶液が仮硬化される。この後、段階的に焼成する温度が上げられていく。最終的にポリアミック酸が重合し、ポリイミド膜に変化する温度まで焼成温度が上げられ、本硬化されることにより、ポリイミド膜が形成される。
【００６８】
このように段階的に焼成する理由として、最初からポリアミック酸が重合し始める温度で焼成すると、ポリアミック酸溶液の表層が内部よりも先に硬化してしまうため、焼成の際に溶液に内包された気泡が内部に残ってしまったり、残留した気泡が膨張して、裏面電極とポリイミド膜が密着しない箇所が発生する。これに加えて、急激にポリアミック酸溶液を硬化させると、形成されたポリイミド膜の表層部の収縮度合いが内部に比べて大きくなり、ポリイミド膜の反りが大きくなってしまう。そのため、太陽電池セルが大きく反ってしまう。そこで、上記のように焼成温度を段階的に上げていくことにより、内部に気泡が発生せず、しかも表層部と内部での収縮度合いに差が生じない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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