(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極と光電変換層と第２電極とが順に積層された複数の薄膜光電変換セルが互いに直列接続された薄膜光電変換装置の製造方法であって、
第１溝を有する前記第１電極上に前記光電変換層と前記第２電極とを積層する積層工程と、
前記第１電極上の前記光電変換層と前記第２電極との一部を除去して第２溝を形成して複数の薄膜光電変換セルに分割する第２溝工程と、
導電性転写膜と前記薄膜光電変換セルとが間隔をあけて対向するように前記導電性転写膜が形成された転写材料を保持した状態で、前記導電性転写膜にレーザを照射することにより前記第２溝の一方の側部に前記導電性転写膜をレーザ転写して前記第２電極の一部と前記第２溝の底部の前記第１電極と電気的に接続する接続工程と、
を有することを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記接続工程において前記導電性転写膜と前記薄膜光電変換セルとの間隔は樹脂部材を前記薄膜光電変換セルに当接することで保たれることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記樹脂部材は前記転写材料を保持する転写ヘッドに設置され、
前記樹脂部材は前記薄膜光電変換セルに当接したまま前記転写材料とともに前記第２溝の延在方向に沿って移動されて、前記レーザ転写が繰り返されることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記樹脂部材はフッ素樹脂からなることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記転写材料は透明基板の上に前記導電性転写膜が形成された材料であって、前記樹脂部材は前記導電性転写膜の表面の一部に形成され、
前記薄膜光電変換装置の基板と前記転写材料の前記透明基板とが前記樹脂部材を挟んで重ねあわされた状態で、前記レーザ転写が行われることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記転写材料は透明基板の上に前記導電性転写膜が形成された材料であって、樹脂部材が前記薄膜光電変換セルの前記第２電極の上の一部に形成され、
前記接続工程において前記薄膜光電変換装置の基板と前記転写材料の前記透明基板とが前記樹脂部材を挟んで重ねあわされた状態で、前記レーザ転写が行われることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記転写材料の前記透明基板を前記薄膜光電変換装置の基板側に押圧することを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記第２溝の一方の側部に転写された前記導電性転写膜が前記第２分離溝に沿って断続的となるように前記レーザ転写が行われることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記導電性転写膜と前記薄膜光電変換セルとの間に不活性ガスが供給された状態で前記レーザ転写が繰り返されることを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の薄膜光電変換装置の製造方法であって、
前記接続工程の前に
絶縁性転写膜と前記薄膜光電変換セルとが間隔をあけて対向するように前記絶縁性転写膜が形成された転写材料を保持した状態で、前記絶縁性転写膜にレーザを照射することにより、前記導電性転写膜が転写される前記第２溝の一方の側部と反対側の他方の側部に前記絶縁性転写膜をレーザ転写して絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする薄膜光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜光電変換装置の製造方法に関するものであり、特に、セル間の電気的接続部分を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜光電変換装置は、例えば基板の一面側に、透明電極と、光電変換層としての薄膜半導体層と、裏面電極としての反射導電膜と、が順次形成され、基板の他面側からの光入射により薄膜半導体層で光起電力を発生する薄膜太陽電池セルを備える。そして、このような複数の薄膜太陽電池セルが隣り合うセル同士で所定の距離を隔てて配置され、電気的に直列に接続されて薄膜光電変換装置（薄膜太陽電池モジュール）を形成している。また、隣り合う薄膜太陽電池セル間の光電変換層は分離溝により電気的に分離されている。
【０００３】
このような薄膜光電変換装置では、隣り合う薄膜太陽電池セル間の分離溝を介して行われる。たとえば、特許文献１には透光性絶縁基板上に透明導電膜、半導体薄膜および金属膜をそれぞれ全面被着後に分離溝を形成して積層する製造方法が示されている。各分離溝の位置を順次ずらすことによって、透明電極、半導体活性層および金属電極よりなり、互いに直列接続された複数の薄膜太陽電池セルが形成される。透明導電膜の分離溝と金属膜の分離溝に挟まれた半導体薄膜の分離溝で透明導電膜に金属膜が接することで隣接する薄膜太陽電池セルの透明電極と金属電極とが直列接続される。
【０００４】
また、特許文献２には、下部電極と、半導体層と、上部電極とを有する複数の太陽電池を接続した集積化太陽電池において、複数の太陽電池の端部を絶縁する絶縁物質を有し、隣接する太陽電池の一方の上部電極と他方の下部電極とが、絶縁物質をまたぐ導電性物質によって接続された構造が示されている。絶縁物質によってリーク電流がなく、半導体層と上部電極とを同時にパターン加工するので工程が簡単で、導電性物質を上部電極と独立に設けることで段差による断線をなくす等の効果がある。絶縁物質は膜形成後に部分除去する方法やスクリーン印刷で形成する方法により下部電極が露出するように形成される。導電性物質は、その下部電極の露出部に金属ペーストのスクリーン印刷やマスク蒸着を用いて形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１７００７７号公報
【特許文献２】特開平４−１１６９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１のように透明導電膜、半導体薄膜および金属膜のそれぞれに、互いにずれた分離溝を形成する方法では、各分離溝間に十分な間隔を確保することが必要である。これらの分離溝が形成される領域は光発電に寄与しない非発電領域であるので、間隔を開けて分離溝をあけて形成すると非発電領域が増加して、発電効率が低下する。
【０００７】
一方、特許文献２のように導体層と、上部電極とを同時にパターン加工すると分離溝の本数は少なくなる。しかしながら特許文献２では下部電極と上部電極とを接続する導電性物質をマスク蒸着やスクリーン印刷を用いているので、微細な接続構造を実現することは困難で、分離の溝の幅を十分に大きくしなければならなかった。このため非発電領域が増加するという問題がった。また写真製版を用いたプロセスを用いると微細な接続構造を実現できるが工程が非常に複雑となる。
【０００８】
そこで、本発明では分離溝の領域を狭くして非発電領域を減少するとともに、薄膜光電変換装置の製造を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の薄膜光電変換装置の製造方法は、基板上に、第１電極と光電変換層と第２電極とが順に積層された複数の薄膜光電変換セルが互いに直列接続された薄膜光電変換装置の製造方法であって、第１溝を有する前記第１電極上に前記光電変換層と前記第２電極とを積層する積層工程と、前記第１電極上の前記光電変換層と前記第２電極との一部を除去して第２溝を形成して複数の薄膜光電変換セルに分割する第２溝工程と、導電性転写膜と前記薄膜光電変換セルとが間隔をあけて対向するように前記導電性転写膜が形成された転写材料を保持した状態で、前記導電性転写膜にレーザを照射することにより前記第２溝の一方の側部に前記導電性転写膜をレーザ転写して前記第２電極の一部と前記第２溝の底部の前記第１電極と電気的に接続する接続工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
第２電極の一部と第２溝の底部の第２電極と電気的に接続する接続工程を、導電性転写膜にレーザを照射することにより前記第２溝の一方の側部にレーザ転写して行うので、分離溝の領域を狭くして非発電領域を減少するとともに、薄膜光電変換装置の製造を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の方法で製造される薄膜光電変換装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１の薄膜光電変換装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の薄膜光電変換装置の製造方法を説明する斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１の薄膜光電変換装置の製造方法に使用する製造装置の構成を説明する概略図である。
【図５】本発明の実施の形態１の薄膜光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２の方法で製造される薄膜光電変換装置の斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態２の薄膜光電変換装置の製造方法に使用する製造装置の構成を説明する概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２の薄膜光電変換装置の製造方法で製造された薄膜光電変換装置の上面図と、使用された転写材料の上面図及び断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３の方法で製造される薄膜光電変換装置の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の薄膜光電変換装置の製造方法に使用する製造装置の構成を説明する概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の薄膜光電変換装置の製造方法で製造された薄膜光電変換装置の上面図と断面図、使用された転写材料の上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の薄膜光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４の薄膜光電変換装置の製造方法の手順を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる薄膜光電変換装置の製造方法の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。さらに、実施の形態において同じ構成要素は同じ符号を付し、ある実施の形態において説明した構成要素については、別の実施の形態においてその詳細な説明を略すものとする。
【００１３】
＜実施の形態１．＞
図１は本発明の実施の形態１の方法で製造される薄膜光電変換装置の概略構成を示す斜視図である。この薄膜光電変換装置９０は基板１上に、第１電極２と光電変換層４と第２電極６とが順に積層された複数の薄膜光電変換セル１０が互いに直列接続された装置である。薄膜光電変換セル１０は概ね短冊のような細長矩形状で、その短辺方向に多数の薄膜光電変換セル１０が配列されている。図では基板１の辺に沿った方向（Ｘ軸方向）に配列されている。
【００１４】
第１電極２は、第１電極２の材料からなる層に第１溝３を形成することでセルごとに分割されて隣接する薄膜光電変換セル１０間で分離されている。第１溝３は第１電極２の表面から基板１に達する溝である。このように分離された第１電極２の上に光電変換層４と第２電極６とが積層されている。光電変換層４および第２電極６のそれぞれの層は、第２溝９を形成することでセルごとに分割されて隣接する薄膜光電変換セル１０間で分離されている。第２溝９は第２電極６の表面から第１電極２に達する溝である。なお、第２溝９において第２電極６の側部の位置と光電変換層４の側部の位置とは図のように完全に一致する必要はない。たとえば第２電極６の両側部の間隔が光電変換層４の両側部の間隔よりも大きくても良い。
【００１５】
基板１の主面に垂直なＺ軸方向からみると第２溝９と第１溝３とは少しずれて、互いに概ね平行である。第２溝９の底部には、隣接する一方の薄膜光電変換セル１０の第１電極２が光電変換層４の下部から延在する。
【００１６】
第２溝９の第１溝３に近い一方の側部を覆うように導電膜７が形成されている。導電膜７はその側部に加えて、隣接する他方の薄膜光電変換セル１０の第２電極６の上の一部と第２溝９の底部の一方の薄膜光電変換セル１０の第１電極２に接するように形成されている。この導電膜７によって隣接する薄膜光電変換セル１０間の直列接続が実現される。また、導電膜７は第２溝９の一方の側部近傍に局所的に形成され、第２溝９の他方の側部に接しないように形成されている。
【００１７】
薄膜光電変換装置９０のサイズは種々のものが可能であるが、屋外に設置する太陽電池では大型の基板１を使用して１辺が１〜２ｍなどである。薄膜光電変換セル１０は、たとえば短辺が５〜１０ｍｍの細長矩形である。ｍサイズの大型の基板１上に５〜１０ｍｍ程度の短冊状の多数のセルが５〜１０ｍｍ間隔で第２溝９を挟んで平行に並ぶ構造などである。図には示さないが、薄膜光電変換セル１０の上には透湿性の小さい樹脂シートなどが接着されて薄膜太陽電池モジュールとなる。
【００１８】
薄膜光電変換セル１０の光電変換層４に光が入射すると自由キャリアが生成され、起電力が発生して第１電極２と第２電極６間に電流が発生する。直列接続した薄膜光電変換セル１０の両端に図示しないリード線を接続して電力を外部に取り出す。
【００１９】
本発明ではレーザ転写を用いて局所的な導電膜７を形成するようにした。図２は本発明の実施の形態１のレーザ転写法を説明する断面図である。また、図３は本発明の実施の形態１のレーザ転写法を説明する斜視図である。
【００２０】
レーザ転写法では、被転写物に近接させた転写膜に被転写物と反対側からレーザ光Ｌを照射して、そのレーザ光Ｌのエネルギーを利用して被転写物上に転写膜を飛ばして付着させる。図２のように、透明基材２２に転写膜２１が形成された転写材料２０を、転写膜２１と被転写物である基板１とがわずかな間隔をあけて対向するように保持した状態で、透明基材２２側から転写膜２１にレーザを照射する。転写膜２１と透明基材２２との界面が高温となることにより、転写膜２１は透明基材２２から剥離して基板１側に付着する。
【００２１】
また、図２のように、転写膜２１と透明基材２２との間に、転写膜２１よりもレーザ光の吸収率が高く、かつ、その発熱によって剥離や蒸発する剥離層２３があるとよい。剥離層２３によって転写に必要なレーザの出力を低下することができ、転写速度や精度の向上も可能となる。
【００２２】
図３は図１の薄膜光電変換セル１０の第２溝９の一方の側部に転写膜２１を形成する例を示している。なお、この図では透明基材２２を省略して転写材料２０のうち転写膜２１のみを示した。図は金属などの導電材料からなる転写膜２１をＸ軸方向に移動するとともに、薄膜光電変換セル１０を第２溝９が延在するＹ軸方向に移動しながら、レーザ転写を繰り返すことで、第２溝９の一方の側部に導電膜７を形成する様子を示す。転写後には転写膜２１に転写開口部２５が形成される。ここでレーザ光Ｌの発振源としてＹＡＧレーザのように繰り返しパルス照射するレーザを用いる。転写膜２１および薄膜光電変換セル１０の相対的な移動速度や、レーザ光Ｌのパルス周波数を調整することで、第２溝９の一方の側部に導電膜７が連続するように形成することができる。また、転写膜２１にできる転写開口部２５はパルスごとに間隔をおいて形成されようにした。このため、レーザ光Ｌが直接に薄膜光電変換セル１０に照射されることはない。パルスの周期に比べて転写膜２１の移動速度が遅いと、レーザ光Ｌは一旦できた転写開口部２５の位置を通って、転写開口部２５の下の薄膜光電変換セル１０に照射されてしまう。レーザ光Ｌの出力にもよるが、薄膜光電変換セル１０に高出力のレーザ光Ｌが照射されることは特性劣化の恐れがあり好ましくない。
【００２３】
なお、図３ではレーザ光Ｌが導電性の転写膜２１に矩形に集光して、概ねその形状の導電膜７が転写される場合を示したが、転写の形状は円形や溝に沿った細長の形状でもよく、レーザ光Ｌは必ずしも集光されなくても良い。また第２溝９にできる導電膜７の形状が、レーザ光Ｌの集光形状と多少異なっていても良い。転写膜２１の移動方向と薄膜光電変換セル１０の移動方向とを交差するようにしたが、平行としても良い。転写膜２１が図のようなテープ状でなくてもよく、幅広の平面を有する場合は、転写膜２１上の第２溝９の延在方向（Ｙ軸方向）に複数の転写開口部２５が開くようにしても良い。複数箇所のレーザ転写を同時に行うようにしても良い。
【００２４】
図４は本発明の実施の形態１の方法に使用するレーザ転写装置６０の構成を説明する概略図である。なお、図の装置は１例であって、種々の変更が可能である。このレーザ転写装置は透明基材２２が透明テープ状の転写材料２０を使用する。たとえば透明樹脂テープの片面に金属膜が形成された転写材料２０が使用できる。
【００２５】
レーザ光源３２からのレーザ光を集光レンズ３３で集光して透明基材２２側から転写材料２０に照射する。１回のレーザ照射が済むと次の照射時に照射位置に未照射の転写膜２１が来るように、転写材料２０が連続的に移動される。２個のテープローラ３８、３９間に巻かれた転写材料２０は所定の速度で走行する。転写材料２０はレーザ照射位置に開口部３６を有するガイド３５表面に沿って走行するようにテンションがかけられ、開口部３６ではほぼ平面に保たれている。ガイド３５の開口部３６から外れた部分の表面は滑らかな凸曲面を有する。転写材料２０はガイド３５の凸曲面に沿って転写膜２１が外側になるように走行する。開口部３６の位置にレーザ光が透過する透明な窓を設けて、その窓に転写材料２０が接するようにしても良い。ガイド３５と集光レンズ３３の位置が所定の間隔に固定されるので、距離が一定となり、繰り返し照射精度に優れる。
【００２６】
ガイド３５の開口部３６と距離をおいて被転写物である基板１がＸＹステージ４６に保持される。基板１は１回のレーザ転写が完了するとＸＹステージ４６によって次の転写位置に移動される。転写位置の制御のためにＸＹステージ４６の下部のベース４５に位置検出器４３が設置される。このベース４５はレーザ照射位置に対して固定されている。位置検出器４３は基板１を通して薄膜光電変換セル１０の第２溝９の位置を反射率の変化などで光学的に検出する。この検出結果をもとにＸＹステージ４６を移動して基板１の位置調整を行う。
【００２７】
基板１上には薄膜光電変換セル１０が形成され、レーザ照射位置の転写膜２１と僅かな隙間を保つようにされる。ガイド３５の開口部３６の転写材料２０と基板１とは概ね平行である。本発明の実施の形態１では薄膜光電変換セル１０の上に接触ヘッド４０を当接させて薄膜光電変換セル１０と転写膜２１との間隔を一定に保つようにした。接触ヘッド４０はレーザ転写位置の周囲に配置される。接触ヘッド４０の先端はたとえば樹脂製の滑らかな表面を持つ材料からなる。本実施の形態１ではレーザ転写時において薄膜光電変換セル１０の最上面は第２電極６であるので、転写時に接触ヘッド４０の先端は第２電極６に接する。ガイド３５の開口部の位置と接触ヘッド４０の先端の位置の高さの差が転写材料の厚みよりわずかに大きくなるように調整される。
【００２８】
ガイド３５、接触ヘッド４０、集光レンズ３３は転写ヘッド３１としてＸＹステージ４６に対して垂直なＺ軸方向に移動可動に保持される。図には示さないが、たとえば転写ヘッド３１はＺ軸方向に移動可動な直動機構に保持されて、接触ヘッド４０にかかる荷重を小さくする機構が備えられる。
【００２９】
レーザ転写が繰り返される際に、基板１が載置されたＸＹステージ４６は、ガイド３５の開口部３６開口面に対して平行に移動する。移動の際に接触ヘッド４０は第２電極６に接触した状態で転写膜２１と第２電極６との間隔を保ち続ける。第２電極６の破損を防ぐために、間隔を保つ接触材料には樹脂材料が好ましい。また、接触させた状態で滑らすようにしたので、摩擦抵抗が低い材料が望ましく、フッ素樹脂が好ましい。
【００３０】
なお、図では簡略のためガイド３５の紙面後方に２つの接触ヘッド４０を配置した図を示したが、手前にも配するようにすると良い。接触部分はレーザ転写位置を挟んで２箇所以上であることが望ましい。接触ヘッド４０の先端をリング状にしてレーザ転写位置を囲むようにしても良い。
【００３１】
レーザ転写装置６０を以上のような構成にしたので、レーザ転写の繰り返周期や、ＸＹステージ４６の早い移動に対しても追随性がよく、大型の基板１を使用する薄膜光電変換装置などの高速処理に適する。特に、基板１が面内に反りや厚みが異なる部分を有する場合に面内で精度の転写を実現するのに有効である。接触ヘッド４０のかわりにローラを第２電極６に当接させて間隔を保つようにしても良い。
【００３２】
また、転写位置周辺に窒素などの不活性ガスをノズル４８から供給するようにした。特に転写膜が比較的酸化されやすい金属を用いる場合に、接触部の酸化を防いで抵抗増加を防ぐことができる。また、剥離層２３の蒸気を追い出して、被転写物表面や転写膜２１の未転写部が汚れることを防止する。ガスは転写膜２１の未転写部側から供給するとよい。さらにガスによって転写部の周辺を冷却して、熱による劣化を防止する効果もある。
【００３３】
次に、以上のようなレーザ転写を用いた薄膜光電変換装置９０の製造方法を説明する。なお以下では基板１側から光を入射するスーパーストレート型の薄膜光電変換装置９０の製造方法を説明するが、構成や手順を変更することでサブストレート型にレーザ転写を適用することも可能である。
【００３４】
図５は本発明の実施の形態１の製造方法の手順を説明する断面図である。図は図１の薄膜光電変換セルを１０ＸＺ面で切断した場合の部分断面図に相当する。まず図５（ａ）のように基板１の上に第１電極２を形成する。スーパーストレート型の薄膜光電変換装置９０では、基板１として透光性絶縁基板が使用され、第１電極２として透明電極膜が使用される。透光性絶縁基板材料としては、透明なガラスや樹脂、また、それらの材料の上に不純物の阻止層として、スパッタ法などで酸化珪素などのアンダーコート層を設けたものが使用できる。透明電極膜としては酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、酸化スズ（ＳｎＯ２）などの透明導電膜や、これらにアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）から選択した少なくとも１種類以上の元素を添加した透明導電膜を使用することができる。透明電極膜の製膜方法は、スパッタ法や熱ＣＶＤ法を用いることができる。
【００３５】
第１電極２はセルごとに第１溝３で分割される。図５の断面図において第１溝３は紙面に対して垂直に延在する。第１溝３を形成する方法として、基板１の上に第１溝３部分のみを遮蔽するマスクを介して透明電極膜を堆積する方法や、基板１の一方の全面に透明電極膜を形成した後にレーザースクライブ法やウェットエッチングなどで加工して第１溝３を形成する方法がある。
【００３６】
また、第１電極２の表面には凹凸が形成されたテクスチャ構造を有するようにすると良い。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４での光利用効率を高めることができる。テクスチャ構造は透明電極膜の表面処理や、下地の基板１への凹凸付与で実現できる。ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電膜では製膜時の条件によって表面に凹凸が生成するようにしてもよい。
【００３７】
次いで、図５（ｂ）のように第１電極２の上に光電変換層４と第２電極６とを形成する。光電変換層４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４として、たとえば、第１電極２側から、第１導電型半導体層であるｐ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層、第２導電型半導体層であるｉ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層、第３導電型半導体層であるｎ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層が積層された積層膜としてもよい。なお、他の光電変換層４としては、例えば第１電極２側から第１導電型半導体層であるｐ型の水素化アモルファス炭化シリコン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）層、第２導電型半導体層であるｉ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層、第３導電型半導体層であるｎ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層が積層された積層膜が挙げられる。
【００３８】
また光電変換層４は、第１導電型半導体層であるｐ型の水素化アモルファス炭化シリコン（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）層、第２導電型半導体層であるｉ型の水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層、第３導電型半導体層であるｎ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層、第１導電型半導体層であるｐ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層、第２導電型半導体層であるｉ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層、第３導電型半導体層であるｎ型の水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層からなる二段のＰＩＮ接合の構成としてもよい。また、タンデム構造の場合は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、第３導電型半導体層が積層された単位光電変換層が２層以上積層されたタンデム構造としても良い。また、上記の二段のＰＩＮ接合のように複数の薄膜半導体層が積層されて光電変換層４が構成される場合には、それぞれのＰＩＮ接合間に一酸化微結晶シリコン（μｃ−ＳｉＯ）やアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）などの中間層を挿入して、ＰＩＮ接合間の電気的、光学的接続を改善してもよい。
【００３９】
以上のような、半導体層からなる光電変換層４は、プラズマＣＶＤ法などによって形成することができる。光電変換層４の厚みは、その材料や層構成で適切に選択すれば良く、たとえば０．３〜５ミクロン等である。
【００４０】
光電変換層４の上の第２電極６は、スーパーストレート型の構造では裏面電極とも呼ばれる。その場合、第２電極６は、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）やそれらの合金など、電気抵抗が低く、かつ反射率の高い金属膜を用いると良い。また、金属膜の光電変換層４側に透明導電層が形成された第２電極６としても良い。この透明導電層として例えば酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩＴＯ、またはこれらの組み合わせを用いることができる。透明導電層は半導体からなる光電変換層４と金属膜との界面での拡散を抑制して光電変換性能が劣化することを防止する。反射率の高い金属膜は光電変換層４を透過した光を再び光電変換層４に反射するので光電変換効率を高める効果がある。また、透明導電層の厚みを適当に選ぶと、その膜厚による干渉効果で光電変換に適した波長の光の反射をさらに高めることができる。
【００４１】
第２電極６の金属膜はスパッタ法や真空蒸着法、また透明導電層はスパッタ法や熱ＣＶＤ法などで形成することができる。金属膜の厚みとしてたとえば銀（Ａｇ）やその合金であれば０．１〜０．５ミクロン、透明導電層の厚みとしてたとえば０．０１〜０．２ミクロンとすることができる。
【００４２】
次いで図５（ｃ）のように、光電変換層４および第２電極６に第２溝９を形成して隣接する薄膜光電変換セル１０間を分離する。第２溝９は、基板１に垂直な方向から見た場合に第１溝３にほぼ平行で、第１溝３に対して少しずれた位置に形成される。また、第２溝９の底部には、一方の薄膜光電変換セル１０の第１電極２が光電変換層４の下から延在する。第２溝９の幅は例えば５０〜１００ミクロンなどである。
【００４３】
このような第１溝３の形成方法として、レーザースクライブ法を使用することができる。ここでのレーザースクライブ法は光電変換層４と反対側の基板１面側から、透明な基板１および第１電極２を通してレーザ光を光電変換層４に照射し、そのエネルギーで光電変換層４を蒸発させて、底部の第２電極６を残した状態で光電変換層４とその上の第２電極６とをともに除去する。この方法により、第２電極６の表面から第１電極２に達する第２溝９ができる。なお、第２溝９の形成方法は他の方法でも可能であり、たとえば第２電極６の上にレジストマスクを形成して、第２電極６や光電変換層４を順次エッチングする方法を用いても可能である。また、第２溝９の溝側部の光電変換層４の表面に絶縁性の高い酸化層を形成してもよい。光電変換層４表面に絶縁膜を形成すると、この側部から導電膜７を介して各電極に流れるリーク電流の発生を防止できる。
【００４４】
次に図５（ｄ）のように第２溝９の第１溝３に近い一方の側部に導電膜７を形成する。この導電膜７はその側部を覆うとともに、第２溝９のすぐ脇の第２電極６の一部から第２溝９の底部の第１電極２まで連続して、これらの電極に接する。これにより隣接する薄膜光電変換セル１０の一方の第１電極２と他方の第２電極６とが電気的に接続される。なお、導電膜７は第２溝９の一方の側部と反対側の他方の側部には接しないようにする。他方の側部に接すると、導電膜７による電流リークが生じるからである。
【００４５】
導電膜７は上で述べたように、透明基材２２に導電性の転写膜２１が形成された転写材料２０を、転写膜２１と薄膜光電変換セル１０とが間隔をあけて対向するように保持した状態で、透明基材２２側からレーザを照射して転写膜２１を第２溝９の一方の側部とその近傍に転写するレーザ転写法によって行われる。これにより図１で示した薄膜光電変換装置９０が完成する。
【００４６】
導電性の転写膜２１として、金属材料である銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）やそれらを主成分とする合金等を使用することができる。特に第２電極６と同種の金属材料を用いると、第２電極６との電気的な接続が良好な導電膜７を形成できる。また、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩＴＯ、などの透明導電材料を用いた場合も第１電極２と電気的な接続が良好な導電膜７を形成できる。金属シリサイドなどの比較的電気伝導度の大きな化合物材料を用いても良い。
【００４７】
転写膜２１の厚みは０．１〜１ミクロンなどとするとよい。また、透明基材２２として、たとえば厚み３０〜１５０ミクロンの透明ポリエステル系フィルム、たとえば（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム等を用いることができる。透明基材２２には転写に使用するレーザ光にとって透明な材料であればよい。
【００４８】
また、転写を容易にする剥離層２３は転写膜２１の材料によっては必須ではないが、レーザ光のエネルギーで溶融したり、レーザアブレーションのように分解、蒸発、気化等を生じたりして透明基材２２との接着力を失うとともに、その上の転写膜２１を被転写物側に噴射させる材料を含有することが好ましい。剥離層２３の材料として、たとえばレーザ光を吸収する感光性樹脂や色素等の材料を混入させた昇華性の樹脂、パラフィンワックス等からなる層でとしてもよい。
【００４９】
レーザ光の光源として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）や、その２次高調波（波長５３２ｎｍ）、３次高調波（波長３５５ｎｍ）を用いると、パルスの繰り返し周波数や、レーザ光の出力を高めることが比較的容易であり生産性が良い。他の固体レーザ、半導体レーザ、ガスレーザ、たとえば紫外線のエキシマレーザを使用しても良い。
【００５０】
導電膜７のサイズはレーザ転写での転写膜２１に集光されるレーザ光のサイズでほぼ決まる。上記のようなレーザを使用すると、導電膜７の基板１と平行な方向のサイズを数〜１０ミクロンと小さくすることが可能である。分離溝の領域を狭くして非発電領域を減少するという本発明の課題の観点から、サイズを小さくすることが望ましいが、量産性、位置合せの精度、歩留まりを考慮すれば、導電膜７の第２溝９に直交する方向の幅は１０〜１００ミクロン程度とするとよい。導電膜７は第２電極６の上の一部から第２溝９の一方の側部から底部の途中まで形成され、第２溝９の他方の側部には接しないようにする。たとえば第２溝９の側部を中心とすると、概ね半分の５〜５０ミクロンの幅が一方のセルの第２電極６に接して、残り半分が第２溝９内で第１電極２に接する。導電膜７と各電極との接触抵抗を考慮して、これらの幅や位置は適当に選択するとよい。
【００５１】
また、第２溝９の他方の側部に導電膜７が接しないようにためには、この第２溝９内にはみ出す導電膜７の幅を考慮して、そのはみ出す幅よりも第２溝９を十分大きくしておくとよい。
【００５２】
また、導電膜７の第２電極６の上に形成される領域は、基板１に垂直方向から見た場合に第２溝９の一方の側部から、それに近接する第１溝３までを含む範囲内に形成すると良い。この溝間の領域は発電に対する寄与があまりないので、転写時に導電膜７が形成される領域が温度上昇して、その下の光電変換層４の性能劣化が生じる場合にも、その影響を小さくすることができる。
【００５３】
第２溝９には光電変換層４と第２電極６との厚みによる段差があるため、転写膜２１に集光されるレーザ光のサイズはその段差よりも３倍以上大きくするなど、十分に大きいことが好ましい。導電膜７の密着性を向上するため、第２溝９の側部を傾斜面にするようにしても良い。
【００５４】
レーザ転写時における転写膜２１と第２電極６との間隔は、たとえば５〜１００ミクロンなどとすることができる。完全に密着させると第２電極６によって転写膜２１が透明基材２２側に押さえられるため、転写が不完全となる問題が生じやすい。また、本実施の形態１のように転写膜２１と第２電極６とを相互に移動することが困難となる。
【００５５】
この間隔は転写材料２０の厚みの精度やばらつきを考慮すると、５ミクロン以上であることが望ましい。一方、この間隔を大きくすると、導電膜７の形成する位置精度が悪くなるので、のぞましくは５０ミクロン以下とする。また、被転写物との密着性も間隔が狭い方が強くなる傾向があるので好ましい。また、間隔によって付着強度や接触抵抗が変化するので、基板１面内で複数の箇所を処理する際に、間隔を一定に保つようにすることが望ましい。
【００５６】
以上のように本実施の形態１では、基板上１に、第１電極２と光電変換層４と第２電極６とが順に積層された複数の薄膜光電変換セル１０が直列接続された薄膜光電変換装置９０を製造する。第１溝３を有する第１電極２上に光電変換層４と第２電極６とを積層する積層工程と、その第１電極２上の光電変換層４と第２電極６との一部を除去して第１溝３とずれた第２溝９を形成して複数の薄膜光電変換セル１０に分割する第２溝工程とを有する。さらに透明基材２２に導電性の転写膜２１が形成された転写材料２０を、転写膜２１と第２電極６とが間隔をあけて対向するように保持した状態で、透明基材２２側からレーザを照射して転写膜２１を第２溝９の一方の側部にレーザ転写する。転写されてできた導電膜７は第２溝９の一方の側部を覆って、その溝の脇の第２電極６の一部と第２溝９の底部の第１電極２の一部に接する。この導電膜７によって隣接する薄膜光電変換セル１０間が直列接続される。
【００５７】
レーザ転写を用いたことにより、セル間を直列接続する導電膜７を所望の小領域に局所的に形成することができる。転写された膜は被転写物上でほとんど流動性を有さないため、転写された膜の形状は転写膜２１に照射したレーザ光の形状とおおむね同様の形状を有する。その形状はレーザ光の光学系によって数〜数１０ミクロン程度の微小なサイズとすることが可能であり、またその形状も比較的自由に変えることができる。たとえば細長の長尺領域に一括して転写することもできる。また、写真製版などの薬液処理が不要であり、高真空にする必要もなく大気中で形成が可能であるので生産性が非常に優れている。レーザ転写の設備を用意すれば、従来のプロセスを大きく変更する必要がないので従来のデバイス構造にそのまま適用することが容易である。
【００５８】
また、導電膜７を局所的に形成するので、従来のように直列接続する導電膜に溝を形成してセル間で分離する必要が無く、セル間の分離溝本数を少なくできる。レーザ転写を使用したことにより導電膜７の幅を小さくできるので第２溝９の幅も細くすることができる。溝本数やその幅の減少によって発電に寄与しない領域を減少させ、薄膜光電変換装置９０の発電効率を向上させることができる。従来と同じ発電量を得る場合にも小型化を図ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態１では導電性の転写膜２１と薄膜光電変換セル１０との間隔は樹脂部材からなる接触ヘッド４０を薄膜光電変換セル１０の最上面である第２電極６に当接することで保つようにした。なお、第２電極６が他の膜で覆われているなどの場合も、その最上面に当接させ手間隔を保つようにすることができる。大型の基板１に対して、その位置によらず間隔が一定となり、付着強度や接触抵抗が均一な複数の導電膜７を形成することができる。
【００６０】
樹脂部材からなる接触ヘッド４０は転写材料２０を保持する転写ヘッド４０に設置される。この接触ヘッド４０は薄膜光電変換セル１０に当接したまま転写材料２０とともに第２溝９の延在方向に沿って移動されて、レーザ転写が繰り返されるようにしたので、転写材料２０と薄膜光電変換セル１０との間隔が大面積の基板１に対して面内で一定に保たれるとともに、転写位置の高速移動が可能となり生産性を高めることができる。接触ヘッド４０の樹脂部材として摩擦小さいフッ素樹脂を用いたので、摩擦で薄膜光電変換セル１０にダメージを与えることも抑制できる。
【００６１】
さらに、レーザ転写の際に転写位置に不活性ガスを供給するので、転写膜２１や導電膜７が酸化されるなどの変質を防止し、また、剥離層２３の蒸発物による汚染も抑制できる。他方側に蒸発ガスなどを吸引する吸引ノズルを設置しても良い。
【００６２】
＜実施の形態２．＞
図６は本発明の実施の形態２の方法で製造される薄膜光電変換装置の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態２の薄膜光電変換装置１９０は基本的に図１の薄膜光電変換装置９０と同じだが、第２溝９に形成される導電膜７が、相互に連続せずに分断して付着する点で異なる。
【００６３】
図７は本実施の形態２の方法に使用するレーザ転写装置１６０の構成およびそれを使用したレーザ転写を説明する概略図である。実施の形態１ではフィルム状の透明基材２２を用いた転写材料２０を使用したが、本実施の形態２では被転写物である基板１とおおむね同形状の透明基板からなる透明基材１２２に転写膜２１が形成された転写材料１２０を使用する。たとえばガラス基板の片面に金属膜が形成された転写材料２０が使用できる。
【００６４】
実施の形態１では転写材料２０を薄膜光電変換セル１０に対して移動させながらレーザ転写を行ったが本実施の形態２では転写材料１２０の転写膜２１を薄膜光電変換セル１０に対向させ保持した状態で、レーザ転写の位置のみをＸＹステージ４６によって移動させる。転写膜２１と薄膜光電変換セル１０との間隔は、間に樹脂材料からなるスペーサ５０を挟むことで保たれるようにした。レーザ転写装置１６０の転写ヘッド３１にはローラ４１を取り付け、レーザ転写の位置周辺の転写材料２０を薄膜光電変換セル１０側に押圧するようにした。不活性ガスは基板１と転写材料１２０との側部の合せ面の隙間からノズル４８により供給されるようにした。なお、不活性ガスの供給は必須でなく、また、供給する際には、その圧力で基板１と転写材料１２０との間隔が開かないように調整する。
【００６５】
図８は本発明の実施の形態２の方法で製造される薄膜光電変換装置１６０の上面図と、使用された転写材料１２０の上面図及び断面図である。なお、この図は５個の薄膜光電変換セルが直列接続される場合を示すが、セルの個数や配置は適宜変更可能である。図８（ａ）は薄膜光電変換装置１６０の上面図で、第２溝９の一方の側部に間隔をあけて導電膜７が形成されている様子を示す。図８（ｂ）は（ａ）の薄膜光電変換装置１６０を製造するのに使用した後の転写材料１２０の上面図であり、基板状の透明基材１２２の上の転写膜２１には図８（ａ）の導電膜７に対応する位置に転写開口部２５が列をなして形成されている。転写膜２１にはレーザ光をパルス照射して転写を行う。あるパルス照射による転写と次のパルス照射で転写開口部２５が繋がらないようにしている。その結果、第２溝９の一方の側部に断続的に導電膜７が形成される。
【００６６】
また、本実施の形態２では、転写膜２１と薄膜光電変換セル１０との間隔を保つスペーサ５０を転写膜２１の上に形成した。スペーサ５０は図のように、平行な複数の直線部を有するように形成した。このスペーサ５０の隣り合う直線部分の間隔は第２溝９の間隔とほぼ同じとしたが、整数倍としても良い。このスペーサ５０の直線部が薄膜光電変換セル１０の第２溝９と平行なずれた位置となるように転写材料１２０が薄膜光電変換セル１０の上に載置される。そして図７のようにスペーサ５０間の転写膜２１が第２溝９の一方の側部に転写される。なお、スペーサ５０の直線部の形状は必ずしも連続した線でなくてもよく、点線状としても良い。
【００６７】
隣り合うスペーサ５０の間隔にくらべて、スペーサ５０の幅を十分に小さくすると良い。第２溝９の幅に比べて隣り合うスペーサ５０の間隔が大きいので、図８（ｂ）のように１枚の薄膜光電変換装置１６０を製造した後にも、未転写領域が多く残る。従って、使用後の転写材料１２０を再び次の基板１の上に少し位置をずらして載置すれば、別の薄膜光電変換装置１６０を製造することが可能である。図８（ｂ）の未転写領域５５が第２溝９の一方の側部の上に位置するようにすると良い。
【００６８】
図８（ｃ）は図８（ｂ）の転写材料１２０のＡ１−Ａ２部分の断面図である。スペーサ５０は転写膜２１の上に形成されている。転写材料１２０はガラス基板からなる透明基材１２２の上に、スパッタ法や蒸着法で金属材料などの導電性の転写膜２１を形成したものである。スペーサ５０は、この転写膜２１の上にディスペンサやスクリーン印刷により樹脂材料からなる直線状のスペーサ５０を塗布し、これを加熱固化するなどの方法で形成する。スペーサ５０の幅は例えば１００〜２００ミクロンであり、転写膜２１からの高さは５〜２０ミクロンなどである。スペーサ５０の樹脂材料はレジスト等を用いてもいが、基板１上に載置する際に変形やしないように十分に固化していることが望ましい。また、転写工程後に転写材料１２０を基板１上から取り除く際に薄膜光電変換セル１０に汚染やダメージを与えないように、接着性がほとんどない様にしておくことが望ましい。
【００６９】
透明基材１２２は基板１上に載置する際に、自重で位置がずれない程度の厚さのものを用いると良い。また透明基材１２２を薄膜光電変換セル１０側に軽く押圧してもほとんど変形しないものが好ましい。ただし、透明基材１２２が厚すぎると、薄膜光電変換セル１０にスペーサ５０を介して重力がかかり、薄膜光電変換セル１０にダメージを与える恐れがあるので、適度な厚みのものを用いると良い。なお、上記は転写材料１２０を基板１上に載置した簡単な構成であるが、上下を反対にして下部からレーザを照射するなどの構成にしてもよい。転写材料１２０と基板１とは相互に一定の間隔をあけて保持できるようにすれば良い。
【００７０】
透明基材１２２と転写膜２１との間に剥離層２３を有する１枚の転写材料１２０を上記で述べたように複数の薄膜光電変換装置１９０の製造に繰り返して使用する場合は、転写処理後に未転写領域表面を有機溶剤で拭くなど清浄化工程を入れても良い。蒸発した剥離層２３成分が未転写領域に付着した場合に、それを清浄化工程で除去するので、次に形成される導電膜７の接着強度や接触抵抗の劣化を防止できる。
【００７１】
複数の薄膜光電変換装置１９０の製造に繰り返して使用した転写材料１２０については、その透明基材１２２の上の転写膜２１を剥離して、再び転写膜２１を被覆し直すことで、新たな転写材料１２０として再生して利用することが可能である。
【００７２】
以上のように本実施の形態２も実施の形態１と同様にセル間を直列接続する導電膜７をレーザ転写で形成するので、溝の領域を狭くして非発電領域を減少するとともに、薄膜光電変換装置の製造を容易とすることができる。
【００７３】
連続的に導電膜７が形成すると、導電膜７どうしが重なりあう部分が生じたり、導電膜７が連続することで、下地の基板１との熱膨張差などの応力が蓄積されたりして、剥離が生じる場合がある。本実施の形態２では導電膜７が第２溝９の一方の側部に断続して形成するようにしたので導電膜７の付着の信頼性が向上する。
【００７４】
また、転写の位置が重ならないようにしたので、一旦レーザ照射して生じた転写膜２１の転写開口部２５には再度レーザが照射されず、下地の薄膜光電変換セル１０に直接レーザが照射されてダメージを与えてしまうことを防止できる。
【００７５】
転写材料１２０の透明基材１２２は透明基板であり、樹脂部材からなるスペーサ５０が転写膜２１の表面の一部に形成され、これが薄膜光電変換セル１０に当接するように薄膜光電変換装置の基板１と転写材料の透明基板とが樹脂部材からなるスペーサ５０を挟んで重ねあわされた状態でレーザ転写が行われるので、異なる基板１に対しても一定の間隔が保たれ、かつ載置が容易であるので、歩留まりや生産性に優れている。
【００７６】
また、スペーサ５０は基板１とほぼ同サイズの転写材料１２０の表面に概ね一定の間隔をおいて平行な直線部に形成されるので、大面積の基板１に対しても均一な間隔を容易に保つことができる。さらに、転写材料１２０を基板１側に向けて押圧するようにしたので、基板１や転写材料１２０の反りにより、局所的にスペーサ５０が薄膜光電変換セル１０の表面から浮き上がって隙間が広くなる問題も防止することができる。なお、この押圧方法として、転写ヘッド３１に設置したローラ４１のかわりに、他の機構で押す方法や、気圧差を利用する方法でも可能である。たとえば、転写材料１２０と薄膜光電変換セル１０との間の空間を外部に比べて減圧するようにしても良い。
【００７７】
＜実施の形態３．＞
図９は本発明の実施の形態３の方法で製造される薄膜光電変換装置の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態３の薄膜光電変換装置２９０は実施の形態１や２の薄膜光電変換装置９０、１９０と同様だが、薄膜光電変換セル１０の第２電極６の上に、スペーサ５１が形成されている点で異なる。このスペーサ５１は実施の形態１や２のようなレーザ転写の工程において、転写膜２１と薄膜光電変換セル１０との間隔を保つものである。
【００７８】
本実施の形態３の薄膜光電変換装置２９０の製造方法手順は実施の形態１の図５と同様であるが、図５（ｄ）のレーザ転写で導電膜７を形成する接続工程の前に、薄膜光電変換セル１０の第２電極６の上に、スペーサ５１を形成するスペーサ形成工程を有する。このスペーサ５１は実施の形態２で転写膜２１の上に形成したものと同様に、樹脂材料をディスペンサやスクリーン印刷で塗布後に加熱固化したものを使用することができる。塗布の際に第２溝９を覆わないように、第２電極６よりも幅が細いパターンとした。なお、図では第２電極６の上に一体のパターンで形成しているが、断続するパターンであってもよく、導電膜７の形成に影響のない第２溝９の一部を覆っていてもよい。
【００７９】
図１０は本実施の形態３の薄膜光電変換装置の製造方法に使用する製造装置の構成を説明する概略図である。装置は実施の形態２の構成と基本的に同じものを使用できる。実施の形態２では、この装置で用いる転写材料としてスペーサ５０を形成したものを使用したが、本実施の形態３では転写材料としてスペーサ５０のないものを使用して、被転写物である基板１上にスペーサ５１を形成したものを使用する。
【００８０】
図１１は本実施の形態３の薄膜光電変換装置の製造方法で製造された薄膜光電変換装置の上面図と断面図、使用された転写材料の上面図である。図１１（ａ）は薄膜光電変換装置２９０の上面図で、第２電極６の上の一部にスペーサ５１が形成されていることを示す。また図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＢ１−Ｂ２の断面図である。スペーサ５１の高さはたとえば５〜２０ミクロンである。図１１（ｂ）は図１１（ａ）の薄膜光電変換装置の製造で使用した後の転写材料１２０の上面図である。本実施の形態３では転写材料１２０の上にスペーサを有さない。
【００８１】
以上のように本実施の形態３では実施の形態１や２と同様にセル間を直列接続する導電膜７をレーザ転写で形成するので、溝の領域を狭くして非発電領域を減少するとともに、薄膜光電変換装置の製造を容易とすることができる。また、樹脂部材であるスペーサ５１が薄膜光電変換セル１０の第２電極６の上の一部に形成され、接続工程において薄膜光電変換装置の基板１と転写材料の透明基板とがスペーサ５１を挟んで重ねあわされた状態でレーザ転写が行われるので、薄膜光電変換セル１０との間が一定の間隔が保たれ、歩留まりや生産性に優れている。転写材料１２０の上にスペーサ５１がないので、転写材料１２０転写有効面積が大きく、多数の薄膜光電変換装置２９０の製造に繰り返し利用できる。また、使用後の転写材料１２０の再生も簡単である。
【００８２】
なお、本実施の形態３の薄膜光電変換装置２９０をサブストレート型の太陽電池として使用する場合、スペーサ５１を通して光電変換層４に光が入射するのでスペーサ５１に透明な材料を使用するか、転写工程後にスペーサ５１を除去するとよい。基板１側から光を入射するスーパーストレート型の太陽電池として使用する場合はスペーサ５１が長期間使用に耐える材料であれば付着したままとしてもよく、その材料として透光性も不要である。
【００８３】
＜実施の形態４．＞
図１２は本発明の実施の形態４の方法で製造される薄膜光電変換装置の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態４の薄膜光電変換装置３９０は基本的に実施の形態１や２の薄膜光電変換装置９０、１９０と同様だが、第２溝９の導電膜７が形成された側部と反対側の他方の側部に絶縁膜８が付着する点で異なる。なお、図では導電膜７が図６のように断続的に形成されているが、図１と同様に溝に沿って連続する構造であってもよい。第２溝９の底部において絶縁膜８は他方の側部からの溝の途中まで延在して第１電極２の上の一部を覆うが、一方の側部近傍の第１電極２は覆わない。そして絶縁膜８で覆われない第１電極２の領域に導電膜７が接する構造となっている。
【００８４】
本実施の形態４での絶縁膜８は上記で述べた導電性の転写膜２１を有する転写材料に替えて、絶縁性の転写膜２１を有する転写材料を用いたレーザ転写によって形成する。転写材料の透明基材としてフィルム状や基板状のものを使用して、上記で述べたレーザ転写装置を用いて転写する。絶縁性の転写膜２１の材料は、樹脂材料や酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機材料を使用することができる。また、絶縁性の転写膜２１として、完全に絶縁性でなくても、電気抵抗率の大きい材料、たとえば電気抵抗率が１００オームメートル以上などの半導体材料を用いても良い。
【００８５】
図１３は本実施の形態４の方法の手順を説明する断面図である。第２溝９を形成する図１３（ｂ）までの工程は上の図５で述べた手順と同様である。本実施の形態４では導電膜７を形成する工程の前に、図１３（ｄ）のように導電膜７が形成される第２溝９の一方の側部とは反対側の他方の側部に絶縁膜８を形成する工程を有する。他方の側部は第１溝３から遠い側の側部である。絶縁膜８も上で述べたレーザ転写によって導電膜７と同様に局所的に形成する。絶縁膜８は第２溝９の側部と第２溝９の底部の第１電極２の一部を覆う。その後、図１３（ｅ）のように絶縁膜８が形成された側部と反対の側部に導電膜７をレーザ転写で形成する。導電膜７は第２溝９の底部の第１電極２の一部に接して、隣接する薄膜光電変換セル１０を直列接続する。
【００８６】
絶縁膜８は図１２のように他方の側部の全体を覆うことが望ましいが、必須ではなく、溝に沿って断続的に形成されても良い。たとえば、後の工程で第２溝９の一方の側部に断続的に導電膜７を形成する場合は、溝をはさんでその導電膜７に対向する側部に絶縁膜８を形成するようにしても良い。このように断続的に導電膜７と絶縁膜８とが形成される場合に、その形成する部分の第２溝９の幅を形成されない部分より広くするようにしてもよい。
【００８７】
以上のように本実施の形態４では導電膜７を形成する接続工程の前に透明基材に絶縁性の転写膜が形成された転写材料を、その絶縁性転写膜と薄膜光電変換セルとが間隔をあけて対向するように保持した状態で、透明基材側からレーザを照射して絶縁性転写膜を第２電極側に転写するレーザ転写によって、前記導電性転写膜が転写される前記第２溝の一方の側部と反対側の第２溝９の他方の側部を覆うように絶縁膜８を形成する。このように導電膜７を形成する前に第２溝９の他方の側部を絶縁するので、導電膜７を転写する際に飛散した導電性の粒子が他方の側部に付着して生じるリーク電流の発生を防止できる。また、導電膜７が他方の側部まで延在するように形成することも可能である。その場合は、第２溝９の底部の一部に絶縁膜８の上を導電膜７が覆う形状となる。
【００８８】
以上のように本実施の形態４も実施の形態１や２と同様にセル間を直列接続する導電膜７とリーク防止用の絶縁膜８とをレーザ転写で形成するので、溝の領域を狭くして非発電領域を減少するとともに、リーク電流の少ない高性能の薄膜光電変換装置の製造を容易とすることができる。
【００８９】
また、第２溝９に幅の異なる部分を形成して、幅が広い部分のみ導電膜７や絶縁膜８を形成して、幅の狭い部分に導電膜７や絶縁膜８を形成しない構造とすると、第２溝９の平均的な幅を狭くできるので、非発電領域をさらに低減することができる。
【００９０】
なお、以上のいずれかの実施の形態で述べた一部の構成を、技術的な矛盾が生じなければ他の実施の形態に置き換えたり組み合わせたりしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、高性能の薄膜光電変換装置の製造を容易とすることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  基板、２  第１電極、３  第１溝、４  光電変換層、６  第２電極、７  導電膜、８  絶縁膜、９  第２溝、１０  薄膜光電変換セル、２０、１２０  転写材料、２１  転写膜、２２、１２２  透明基材、２３  剥離層、２５  転写開口部、３１  転写ヘッド、３２  レーザ光源、３３  集光レンズ、３５  ガイド、３６  開口部、３８、３９  テープローラ、４０  接触ヘッド、４１  ローラ、４３  位置検出器、４５  ベース、４６  ＸＹステージ、４８  ノズル、５０、５１  スペーサ、５５  未転写領域、６０、１６０、２６０  レーザ転写装置、９０、１９０、２９０、３９０  薄膜光電変換装置、Ｌ  レーザ光。
【図１】
0005440439.tif 000002
【図２】
0005440439.tif 000003
【図３】
0005440439.tif 000004
【図４】
0005440439.tif 000005
【図５】
0005440439.tif 000006
【図６】
0005440439.tif 000007
【図７】
0005440439.tif 000008
【図８】
0005440439.tif 000009
【図９】
0005440439.tif 000010
【図１０】
0005440439.tif 000011
【図１１】
0005440439.tif 000012
【図１２】
0005440439.tif 000013
【図１３】
0005440439.tif 000014