(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上に設けられ、夫々が独立し隣接配置された第１の下層電極および第２の下層電極と、
前記第１の下層電極の一端が露出するように前記第１の下層電極に積層された第１の半導体光活性層と、
前記第１の半導体光活性層と離間部を介して、前記第１の下層電極の露出部分と前記第２の下層電極に積層された第２の半導体光活性層と、
前記第１の半導体光活性層に積層 された第１の上層電極と、
前記第２の半導体光活性層に積層された第２の上層電極と、
前記第１の下層電極の一端が露出する領域に位置し、前記前記第２の上層電極及び前記 第２の半導体光活性層を縦方向に延在し、前記第２の上層電極と前記第１の下層電極を電気的に接続する導電手段とから成り、
前記第１の下層電極、第１の半導体光活性層および第１の上層電極から成る第１の発電セルと前記第２の下層電極、第２の半導体光活性層および第２の上層電極から成る第２の発電セルを直列に接続した集積型の太陽電池であり、
前記離間部は、レーザにより切断され、その切断部の領域、前記切断部の領域と隣接する第１の半導体光活性層の下面および第２の半導体光活性層の下面に、絶縁粉末が分散された絶縁ペーストの硬化物を配置し、
前記レーザによる切断の際に、硬化物の隙間へ導電性金属が浸入するのを抑止するために、前記絶縁粉末の平均粒径を１〜１５μｍとした事を特徴とした集積型の太陽電池。
【請求項２】
前記絶縁ペーストは、透明な絶縁粉末を透明なバインダーに分散させたものである請求項1に記載の集積型の太陽電池。
【請求項３】
前記絶縁基板は、ガラス、プラスチックまたはフイルム状のプラスチックから成る請求項１または請求項２に記載の集積型の太陽電池。
【請求項４】
絶縁基板に下層電極材から成る第１の層を形成し、
前記第１の層をレーザによる切断またはエッチングにより取り除いて絶縁溝を設け、第１の下層電極と第２の下層電極を形成し、
前記絶縁溝に沿って平行に、前記第１の下層電極上に絶縁ペーストを塗布硬化して絶縁手段を配置し、
前記半導体光活性層材料から成る第２の層および上層電極材料から成る第３の層を積層し、
前記絶縁手段に沿ってレーザにより、前記第３の層および前記第２の層を切断し、第１の下層電極上には、第１の半導体光活性層と第２の上層電極を形成し、前記第２の下層電極上には、第２の半導体光活性層と第２の上層電極を形成し、
レーザにより第１の上層電極と第１の下層電極を接続するとともに、第２の上層電極と第２の下層電極を接続する集積型の太陽電池の製造方法に於いて、
前記絶縁手段は、平均粒径が１〜１５μｍの絶縁粉末が分散され、前記レーザによる切断の際に、前記絶縁手段の隙間へ導電性金属が浸入するのを抑止した事を特徴とする集積型の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁ペーストは、透明な絶縁粉末を透明なバインダーに分散させたものである請求項４に記載の集積型の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁基板は、ガラス、プラスチックまたはフイルム状のプラスチックから成る請求項４または請求項５に記載の集積型の太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の発電セルを直列に接続して出力電圧を高くしている太陽電池に関する。とくに、本発明はレーザーを照射して電極を切断しているレーザースクライブ部分に絶縁ペーストを塗布して、隣接する発電セルの電極間を絶縁している集積型の太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積型の太陽電池は、隣接して配設される発電セルを、充分に高い抵抗で絶縁する必要がある。発電セルの絶縁抵抗が小さいと、漏れ電流が流れて発電電力を有効に出力として取り出しできないからである。とくに、低照度のときに発電出力が著しく減少する欠点がある。それは、低照度のときは、発電電力は著しく減少するが、漏れ電流はそれほど減少しないからである。
【０００３】
集積型の太陽電池は、図１に示すように、発電セル２の電極間の電気抵抗Ｒがある。この抵抗Ｒは、無限大にすることができない。隣接する電極間の抵抗Ｒは、発電セル２の対向電極をショートさせる方向に漏れ電流を流す。集積型の太陽電池は、隣接する発電セル２を直列に接続しているからである。
【０００４】
集積型の太陽電池は、図２の断面図に示すように、電極間の抵抗を大きくするために、レーザースクライブ部分１で分割する電極の境界に絶縁ペースト３を塗布している。図に示す太陽電池は、金属電極である第一電極９とａ−Ｓｉ層５とをレーザースクライブ部分１で切断している。レーザースクライブ部分１で分割されるａ−Ｓｉ層５と、透明電極である第二電極１０の間に、絶縁ペースト３を塗布している。絶縁ペースト３は、レーザースクライブ部分１の幅よりも広く、レーザースクライブ部分１で切断されたとなりどうしのａ−Ｓｉ層５と、となりどうしの第一電極９をそれぞれ絶縁している。絶縁ペースト３は、ガラス粉末等の絶縁粉末をバインダーに分散させたもので、印刷等の方法で、透明電極である第二電極１０の表面に塗布される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、硬化した絶縁ペーストは、充分に高い電気抵抗があると考えていた。それは、極めて電気抵抗の大きいガラス等の粉末を、極めて電気抵抗の大きいプラスチック製のバインダーで硬化したものであるからである。実際に、硬化した絶縁ペーストの電気抵抗を測定すると、極めて大きい値を示した。ところが、図２に示す構造の集積型の太陽電池は、低照度のときの電圧−電流特性を測定すると、図３に示すように、電圧が高くなるにしたがって電流が次第に低下するカーブとなり、低照度のときの発電出力が著しく弱くなって、ＦＦ値（＝Ｐmax／（ＶOC×ISC））が低下する特性を示した。ＦＦ値とは、ある照度において、太陽電池から取り出せる最大出力Ｐmaxの値を、解放電圧ＶOCの最大値と無負荷電流ISCの最大値の積で割った値であり、この値が小さいほど効率が悪くなる。図３のグラフは、照度が２００ｌｘのときの電圧−電流特性を示す。実線で示す曲線は、絶縁ペーストに含まれる絶縁粉末の粒度の平均値が７μｍ、最大値が１２μｍである本発明の太陽電池、破線は、粒度の平均値が２０μｍ、最大値が３０μｍである従来の太陽電池をそれぞれ示している。
【０００６】
本発明者等は、この特性を示す原因が、電極間の漏れ電流にあると推測したが、その原因が究明できなかった。レーザースクライブで金属電極である第一電極が切断されており、切断された電極間は、極めて電気抵抗の大きい絶縁ペーストで絶縁されているからである。原因を究明するために、レーザーの照射パワーを調整して太陽電池を試作し、試作した太陽電池の低照度における電圧−電流特性を測定した。その結果、レーザーの照射パワーで太陽電池の電圧−電流特性が変化することを見いだした。レーザーの照射パワーを弱くして製作した太陽電池は、電圧−電流特性が悪くなった。第一電極である金属電極とａ−Ｓｉ層を完全に切断できないことが原因と考えて、レーザーの照射パワーを強くすると、低照度における電圧−電流特性が改善された。しかしながら、不思議なことに、レーザーの照射パワーをさらに強くして試作した太陽電池は、電圧−電流特性が再び低下した。レーザーが、第一電極である金属電極とａ−Ｓｉ層とを完全に切断しているのに、どうして電圧−電流特性が低下するのかが究明できなかった。
【０００７】
さらに、実験を繰り返した結果、電気抵抗が大きいと考えていた絶縁ペーストの電気抵抗が、レーザーが照射されることによって著しく低下していることが究明された。本発明者等は、絶縁ペーストが透明であるためにレーザーを吸収しないと考えていた。さらに、レーザーは、図２の矢印で示すように、ａ−Ｓｉ層５を短時間に加熱して、瞬間的に膨張させて第一電極９である金属電極を吹き飛ばす方向に照射するので、金属電極が原因で絶縁ペースト３の抵抗が低下することなど想像もできなかった。しかしながら、不思議なことに、絶縁ペーストの電気抵抗は、レーザースクライブをした後に測定すると著しく低下した。絶縁ペーストの電気抵抗が低下する原因を究明するために、絶縁ペーストに直接にレーザーを照射した。ところが、この実験によっては、絶縁ペーストの電気抵抗は低下しなかった。にもかかわらず、実際に絶縁ペーストを第二電極である透明電極の表面に塗布し、その上にａ−Ｓｉ層と透明電極とを積層して、第一電極である金属電極を除去するようにレーザーを照射すると、絶縁ペーストの電気抵抗は著しく低下した。本発明者等は、絶縁ペーストの電気抵抗の低下は、絶縁ペーストの物性が変化するのではなくて、上に積層されるａ−Ｓｉ層と金属電極とに原因があると考えて、さらに種々の実験を繰り返した。その結果、レーザースクライブによって絶縁ペーストの電気抵抗が低下するのは、レーザーのエネルギーで金属電極が溶融気化され、これが、絶縁ペーストの極めて微細な空隙に侵入することが原因であることを突き止めた。金属電極が浸透するのを阻止するために、絶縁ペーストの微細な空隙を少なくしたところ、絶縁ペーストの電気抵抗を一挙に数桁も高くすることに成功した。
【０００８】
したがって、本発明の重要な目的は、極めて簡単な方法で、絶縁ペーストの電気抵抗を著しく大きくして、低照度における発電出力を増大できる集積型の太陽電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池は、前述の目的を達成するために下記の構成を備える。集積型の太陽電池は、レーザースクライブで分割された発電セル２の境界に絶縁ペースト３を塗布している。絶縁ペースト３は、絶縁粉末をバインダーに分散させたものである。バインダーの硬化した絶縁ペースト３が、隣接する発電セル２の境界を絶縁している。
【００１０】
本発明の請求項１記載される集積型の太陽電池は、絶縁ペースト３のレーザースクライブに起因する電気抵抗の低下を阻止するために、絶縁ペースト３に分散される絶縁粉末に、硬化した絶縁ペースト３の電気抵抗を３ＭΩ以上とする粒度のものを使用することを特徴とする。
【００１１】
本明細書において絶縁ペーストの「電気抵抗」とは、図１に示すように、硬化した絶縁ペーストで絶縁されている電極間の電気抵抗Ｒを意味するものとする。
【００１２】
本発明の請求項２に記載される集積型の太陽電池は、絶縁ペースト３のレーザースクライブに起因する電気抵抗の低下を阻止するために、硬化した絶縁ペースト３の表面粗さを１〜５μｍとする。
【００１３】
本明細書において絶縁ペーストの「表面粗さ」とは、塗布された絶縁ペーストが硬化した状態で、粗さ計を１ｃｍ移動させて、最も低い部分と最も高い部分の差を意味するものとする。
【００１４】
さらに、本発明の請求項３記載される集積型の太陽電池は、絶縁ペースト３のレーザースクライブに起因する電気抵抗の低下を阻止するために、絶縁ペースト３に使用する絶縁粉末の粒度の平均値を１〜１５μｍとすることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の請求項４に記載される集積型の太陽電池は、絶縁ペースト３のレーザースクライブに起因する電気抵抗の低下を阻止するために、絶縁ペースト３に含まれる絶縁粉末の粒度の最大値を２〜２０μｍとすることを特徴とする。
【００１６】
本明細書において絶縁粉末の「粒度」は、ＪＩＳ  Ｋ−５４００の線条法で測定した値を意味するものとする。さらに、絶縁粉末の粒度は、バインダーに混合した状態の粒度を意味するものとする。
【００１７】
ここで、本明細書で使用した線条法について説明する。図５に示すように、つぶゲージ１３の溝１５に試料を注ぎ、スクレーバー１４を用いて、しごき溝の中に厚さが連続して変化した試料層を作る。試料中の粗粒子による線条が、３本以上現れ始めた箇所での層の厚さを読みとり、試料の顔料分散度の目安とする。
【００１８】
つぶゲージ１３は、図５に示すような形状の本体と、図６に示すスクレーバー１４で構成され、材質は焼き入れをした鋼である。本体の上面とスクレーバー１４の刃先は、平らに仕上げてあり、スクレーバー１４の刃をつぶゲージ１３の上面に直角に当てて滑らせたときに、溝１５以外の部分に隙間ができてはならない。
【００１９】
線条法による測定は、以下の手順で行う。
（ａ）  水平で丈夫な台の上に、清浄にしたつぶゲージ１３を、試験者に対して最大目盛が先方で、目盛０が手前になるように固定する。
（ｂ）  試料をよくかき混ぜた後、直ちにつぶゲージ１３の溝１５の最も深い位置に、溝１５からわずかにあふれる程度に試料を流し込む。
（ｃ）  スクレーバー１４の長辺の端を両手の指先で持ち、反対側の刃先がつぶゲージ１３の最大目盛のところで溝１５の長辺を直角に横切り、スクレーバー１４がつぶゲージ１３の上面に対してほぼ垂直になるように当て、刃先を軽く押し付けたまま、目盛０の方向（手前側）に、均等な速さで約１秒間かけて一気に引く。
（ｄ）  スクレーバー１４を引き終わってから５秒以内に、溝１５にしごき付けられた試料面のつぶの分布密度を、つぶゲージ１３の長辺に対して直角方向で、上面に対して２０〜３０度斜め上から観察する。
（ｅ）  測定後、つぶゲージ１３の上面を柔らかいはけを用いて試料の薄め液で洗い、清浄にする。
（ｆ）  以上の測定を３回繰り返す。
【００２０】
線条法による評価は、以下の通りである。試料面に１０ｍｍ以上連続した線条が、一つの溝１５について３本以上並んで現れた箇所の目盛を読み取る。ただし、密集したつぶの境界線が目盛と目盛の中間に現れたとき、また、２本の溝１５の数値が異なるときは、数値の大きい方の目盛を読み取り、３回の測定値の中央値を試料の分散度とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための太陽電池を例示するものであって、本発明は太陽電池の構造や製造方法を下記のものに特定しない。
【００２２】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。
【００２３】
図２に示す太陽電池は、絶縁基板７の上に、順番に第二電極１０、ａ−Ｓｉ層５、第一電極９を積層している。この太陽電池は、第二電極１０を絶縁溝８で切断し、ａ−Ｓｉ層５と第一電極９をレーザースクライブ部分１で切り離して複数の発電セル２に分割している。第二電極１０とａ−Ｓｉ層５の境界面には、レーザースクライブ部分１に絶縁ペースト３を塗布している。
【００２４】
図２に示す太陽電池は、絶縁基板７と第二電極１０を透過した光をａ−Ｓｉ層５に入射させる順タイプのもので、絶縁基板７と第二電極１０を透明とし、第一電極９を金属電極としている。ただし、本発明の太陽電池は、第一電極９からａ−Ｓｉ層５に光が入射する逆タイプとすることもできる。逆タイプの太陽電池は、第一電極９を透明電極として第二電極１０を金属電極とする。
【００２５】
絶縁基板７は、太陽電池全体を補強するものであって、順タイプの太陽電池は入射光をこの層に透過させてａ−Ｓｉ層５に入射させる。したがって、順タイプの太陽電池は、絶縁基板７に透光性のあるガラスやプラスチックを使用する。逆タイプの太陽電池は、絶縁基板７に透光性が要求されない。絶縁基板７にプラスチックフィルムを使用する太陽電池は、全体をフィルム状として任意に曲げて割れないようにできる。
【００２６】
第二電極１０は、透光性と導電性とを有する薄膜で、ＩＴＯとＳｎＯ2が使用される。第二電極１０は、スパッタ法や真空蒸着法等の物理的製法、あるいはＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法等の化学的製法で絶縁基板７の表面に積層して接着される。化学的製法は、有機金属化合物の熱分解、酸化反応で絶縁基板７に第二電極１０を成膜する。物理的製法は、化学的製法に比較して温度を低くできるので、絶縁基板７をプラスチックフィルムとする場合に適している。
【００２７】
第二電極１０は、絶縁溝８で切断されている。第二電極１０を絶縁溝８で切断する方法は、レーザーを照射して第二電極１０を切断する方法と、絶縁溝８を設ける部分をエッチングして除去する方法とがある。
【００２８】
第二電極１０の上面には絶縁ペースト３を塗布している。絶縁ペースト３は、図２の断面図で示すように、第二電極１０とａ−Ｓｉ層５の境界面であって、ａ−Ｓｉ層５と第一電極９とを分割するレーザースクライブ部分１の位置に塗布されている。いいかえると、絶縁ペースト３を塗布している部分にレーザーを照射して、ａ−Ｓｉ層５と第一電極９をレーザースクライブ部分１で分割する。絶縁ペースト３は、レーザースクライブ部分１の幅に比較して充分に広く塗布される。レーザースクライブ部分１の幅を３０〜６０μｍとするとき、絶縁ペースト３の幅は、たとえば３００〜６００μｍ、好ましくは４００〜５００μｍである。
【００２９】
絶縁ペースト３は、透明の絶縁粉末を透明のバインダーに分散させたもので、バインダーが未硬化の状態では液状ないしペースト状である。絶縁粉末には、ガラス粉末等の絶縁性と透光性に優れた微粉末が使用される。バインダーには、ポリイミド樹脂系、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系等の接着材が使用される。絶縁ペースト３は、硬化したときの隙間をできるかぎり少なくすることが大切である。硬化した状態で隙間があると、レーザースクライブするときに導電性の金属が侵入して、電気抵抗を小さくするからである。レーザースクライブ後の絶縁ペースト３の電気抵抗を大きく保つために、硬化した絶縁ペースト３の隙間を少なくする。硬化した絶縁ペースト３の隙間は、絶縁粉末の粒子の大きさで変化する。絶縁粉末の粒子を小さくすると、硬化した絶縁ペースト３が緻密になって隙間は少なくなる。したがって、絶縁ペースト３の絶縁粉末には、平均粒子径の小さいものを使用する。平均粒子径の小さい絶縁粉末は、硬化した状態で絶縁粉末の間にできる隙間が狭いので、ここに金属電極等が侵入して電気抵抗が低下するのを有効に阻止できる。
【００３０】
ただ、絶縁ペースト３に添加される絶縁粉末は完全に分散された状態とは限らない。実際には、複数の粒子が凝集して、大きな粒子となっている。凝集した絶縁粉末はバインダーに分散されるが、凝集を完全になくすることは難しい。凝集した絶縁粉末は、複数の粒子が集合して大きな粒子となっている。凝集粒子を、単一に分散された粒子とすることは極めて難しい。このため、絶縁粉末は、凝集している状態でバインダーに結合される。この状態で硬化した絶縁ペースト３は、凝集していない大きな絶縁粉末をバインダーに分散させた絶縁ペースト３と同じように、硬化した状態では、凝集して大きくなった粒子の間に隙間ができる。したがって、レーザースクライブするときに、凝集粒子の隙間に金属等が侵入して、絶縁ペースト３の電気抵抗を低下させる。
【００３１】
レーザースクライブ後における絶縁ペースト３の電気抵抗を大きく保持するためには、分散させた絶縁粉末の１個の平均粒子径を小さくするよりは、凝集している絶縁粉末の粒子の大きさ、すなわち絶縁粉末の「粒度」を小さく調整する必要がある。粒度は、平均値を小さくし、あるいは、最大値を小さくして、硬化した絶縁ペースト３の隙間を少なくする。
【００３２】
絶縁粉末の粒度を小さくするほど、絶縁ペースト３の電気抵抗は小さくなる。本発明の太陽電池は、好ましくは、絶縁ペースト３の絶縁粉末の粒度を、電気抵抗が３ＭΩ以上となる粒度に調整する。電気抵抗とは、絶縁ペースト３で絶縁されている電極間の電気抵抗であるから、絶縁ペースト３の電気抵抗を３ＭΩ以上とする本発明の太陽電池は、発電セル２の発電電圧を０．８〜０．９Ｖとして、漏れ電流を０．３μＡ以下にできる。
【００３３】
本発明者等は、絶縁粉末の粒度の平均値を２０μｍとする絶縁ペースト３を使用して太陽電池を製作した。この太陽電池は、絶縁ペースト３の電気抵抗の平均値が、３０ＫΩと、２．５ＭΩとなった。絶縁ペースト３の電気抵抗が３０ＫΩとなった太陽電池は、絶縁粉末の粒度の最大値を５０μｍとしたもので、絶縁ペースト３の電気抵抗が２．５ＭΩと大きくなったのは、絶縁粉末の粒度の最大値を４０μｍとしたものである。
【００３４】
これに対して、絶縁粉末の粒度の平均値を１５μｍとする本発明の太陽電池は、絶縁ペースト３の電気抵抗の平均値が、８ＭΩと、３０ＭΩとなり、著しく大きくなった。絶縁ペースト３の電気抵抗が８ＭΩとなった太陽電池は、絶縁粉末の粒度の最大値を３０μｍとしたもので、絶縁ペースト３の電気抵抗が３０ＭΩと大きくなった太陽電池は、絶縁粉末の粒度の最大値を２０μｍとしたものである。本発明の集積型の太陽電池は、絶縁粉末の粒度の平均値を１５μｍ以下として、絶縁ペースト３の電気抵抗を著しく大きくする。絶縁ペースト３の電気抵抗が３０ＭΩである太陽電池は、発電セル２の発電電圧を０．８〜０．９Ｖとして、漏れ電流を約０．０３μＡに極限できる。
【００３５】
絶縁ペースト３を緻密に硬化させることからすれば、絶縁粉末の粒度は小さくするのが良い。ただ、絶縁粉末の粒度を小さくすると、絶縁粉末の製造コストが高くなると共に、塗布される絶縁ペースト３の膜圧が薄くなる。絶縁粉末の粒度を１μｍ以下にすると、絶縁粉末の製造コストが著しく高くなり、また、絶縁ペースト３の膜圧が薄くなってしまう。粒度の小さい絶縁粉末は、小さく粉砕するためのコストが高くなり、さらに、微細な絶縁粉末の凝集を阻止するために特別な処理を必要とするからである。本発明の太陽電池は、製造コストと絶縁ペースト３の塗布厚さとを考慮して、絶縁ペースト３の絶縁粉末の粒度の平均値を１〜１５μｍに特定している。
【００３６】
さらに、絶縁粉末は、粒度の最大値で電気抵抗を調整できる。たとえば、絶縁粉末の粒度の最大値を５０μｍ（平均値２０μｍ）とする絶縁ペースト３は、絶縁ペースト３の電気抵抗の平均値が３０ＫΩであるが、粒度の最大値を３０μｍ（平均値２０μｍ）とする絶縁ペースト３は、電気抵抗の平均値が２．５ＭΩに増加する。さらに、絶縁粉末の粒度の最大値を２０μｍ（平均値１５μｍ）とする絶縁ペースト３は、硬化した状態における電気抵抗の平均値が３０ＭΩと著しく大きくなる。したがって、本発明の太陽電池は、絶縁粉末に、粒度の最大値を２０μｍ以下とするものを使用して、電極間の電気抵抗を大きくできる。
【００３７】
絶縁粉末の粒度の最大値も、平均値と同じように、小さすぎると製造コストが高騰して、塗布膜の膜圧が薄くなる。したがって、絶縁粉末の粒度の最大値は、２〜２０μｍの範囲とする。
【００３８】
さらに、絶縁ペースト３の硬化状態における電気抵抗は、塗布した絶縁ペースト３の表面粗さによっても特定される。絶縁ペースト３の表面粗さを調整するために、絶縁ペースト３をボールミルした。ボールミルは、絶縁粉末とバインダーとアルミナ球とを一緒に円筒状の密閉容器に入れて、容器をローラーに載せて回転させて、絶縁粉末を粉砕した。アルミナ球は直径が１ｃｍで、絶縁粉末とほぼ同じ重量を入れた。容器の回転速度は６０ｒｐｍ、容器の直径は３０ｃｍとした。密閉容器を回転させる時間を長くするにしたがって、絶縁粉末の凝集は少なくなり、硬化した絶縁ペースト３の表面粗さは小さくなった。このように処理した絶縁ペースト３を硬化させて表面粗さと電気抵抗とを測定すると、次のようになった。
【００３９】
粒度の平均値が２０μｍ、最大値が３０μｍである絶縁粉末を使用した絶縁ペースト３は、ボールミルしないで塗布したものでは、表面粗さが８μｍとなった。この絶縁ペースト３を使用した太陽電池は、絶縁ペースト３の電気抵抗の平均値が２．５ＭΩとなった。絶縁ペースト３の電気抵抗が１ＭΩ以上である太陽電池を良品とする歩留は、３０％であった。
【００４０】
同じ粒度の絶縁粉末を使用し、これをバインダーと一緒に密閉容器に入れてボールミルした。絶縁ペースト３をボールミルする時間は、硬化状態における絶縁ペースト３の表面粗さが５μｍとなる時間とした。この絶縁ペースト３は、電気抵抗の平均値が３．６ＭΩとなった。そして、絶縁ペースト３の電気抵抗を１ＭΩ以上とする歩留は８５％であった。さらに絶縁ペースト３をボールミルする時間を長くして、絶縁ペースト３の硬化状態における表面粗さが３μｍとなるまで絶縁ペースト３をボールミルした。この絶縁ペースト３は、電気抵抗の平均値が４．１ＭΩ、電気抵抗を１ＭΩ以上とする太陽電池の歩留は１００％であった。さらにまた、絶縁ペースト３をボールミルする時間をさらに長くして、硬化状態における表面粗さを２μｍとした絶縁ペースト３は、電気抵抗の平均値が４．５ＭΩ、電気抵抗を１ＭΩ以上とする太陽電池の歩留は１００％であった。
【００４１】
絶縁ペースト３に隣接して、第二電極１０の表面に線状に導電ペースト１１が塗布されている。導電ペースト１１は、絶縁ペースト３と絶縁溝８との間に塗布される。導電ペースト１１は、レーザーウェルディング部１２を介して第一電極９を第二電極１０に接続する。レーザーウェルディング部１２では、レーザーで第一電極９が溶融されて、第一電極９を導電ペースト１１に接続する。導電ペースト１１は、Ａｇ等の導電性の粉末をバインダーに分散させたもので、硬化した状態で充分な導電性を有する。
【００４２】
絶縁ペースト３を塗布した第二電極１０の上には、ａ−Ｓｉ層５を積層している。ａ−Ｓｉ層５と第二電極１０との間には、たとえば膜厚を６００〜９００オングストロームとするＩＴＯを介在させることもできる。ここに配設されるＩＴＯは、ａ−Ｓｉ層５を成膜するときに、ａ−Ｓｉ層５と第二電極１０とが合金化するのを防止して、良質のａ−Ｓｉ層５を成膜させる。
【００４３】
ａ−Ｓｉ層５は、従来の太陽電池と同じように、グロー放電分解法等の方法で成膜できる。この方法は、たとえばプラズマ反応条件を下記のようにして、ａ−Ｓｉ層５を成膜させる。
基板温度…………１５０〜３５０℃
高周波パワー……０．０１〜０．５Ｗ・ｃｍ-2
ガス圧力…………０．１〜２トール
ガス流量…………１０〜１００ｃｍ3・ｍｉｎ-1
成膜速度…………１〜３オングストローム・Ｓ-1
【００４４】
本発明の太陽電池は、ａ−Ｓｉ層の成膜方法を特定しない。ａ−Ｓｉ層は、たとえば、光ＣＶＤ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＣＰＭ法等、現在すでに開発されている方法、またこれから開発される全ての方法で第二電極の上に成膜できる。ａ−Ｓｉ層の膜厚は、たとえば２０００〜６０００オングストロームである。
【００４５】
ａ−Ｓｉ層５の上に第一電極９が成膜される。第一電極９は、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｗ等の金属膜である。第一電極９は、ａ−Ｓｉ層５を透過した光を反射させて、発電効率を改善する。このため、第一電極９には反射率の高い金属が適している。Ａｇは、反射率の点で最も優れた第一電極９である。第一電極９は、複数の金属膜を積層構造として設けることもできる。たとえば、Ａｌ層の上にＡｇ層を積層して設けることもできる。第一電極９は、スパッタ法や真空蒸着法等の方法で成膜される。第一電極９は、充分な導電性と反射特性とを有するように、たとえば、膜厚を２０００〜１００００オングストローム、好ましくは３０００〜１００００オングストロームとする。
【００４６】
第一電極９とａ−Ｓｉ層５は、発電セル２に分割するために、絶縁ペースト３の上方に沿って設けられたレーザースクライブ部分１で切断されている。レーザースクライブは、絶縁基板７を透過するレーザーを、図において下から上に照射して、第一電極９とａ−Ｓｉ層５を切断する。
【００４７】
レーザー加工して、レーザースクライブ部分１を設ける工程で、導電ペースト１１の部分にもレーザーを照射して、レーザーウェルディング部１２を設ける。レーザーウェルディングは、図において上から下にレーザーを照射する。レーザーは、第一電極９を溶融して導電ペースト１１に接続する。導電ペースト１１は第二電極１０に接続されている。このため、第二電極１０は導電ペースト１１とレーザーウェルディング部１２を介して第一電極９に接続される。レーザーウェルディング部１２は、絶縁ペースト３と絶縁溝８の間に配設されている。ここに配設されているレーザーウェルディング部１２は、隣接する発電セル２の第一電極９を第二電極１０に接続して、発電セル２を直列に接続する。
【００４８】
図２に示す太陽電池は、図４の工程で下記のようにして製造される。
▲１▼  絶縁基板７の表面に第二電極１０を成膜する。第二電極１０をレーザーで切断して絶縁溝８を設ける。レーザーにかわってエッチングで第二電極１０を分割して絶縁溝８を設けることもできる。
▲２▼  絶縁溝８に沿って、絶縁ペースト３と導電ペースト１１を平行に第二電極１０の表面に塗布する。導電ペースト１１は、絶縁ペースト３と絶縁溝８の間に塗布する。
▲３▼  図２に示すように、第二電極１０と絶縁ペースト３の上に、ａ−Ｓｉ層５と第一電極９とを成膜する。
【００４９】
▲４▼  絶縁基板７を透過する方向に、下から上にレーザーを照射して、第一電極９とａ−Ｓｉ層５をレーザースクライブ部分１で切断する。レーザースクライブは、絶縁ペースト３を透過する位置に照射する。レーザースクライブは、隣接する発電セル２の第一電極９とａ−Ｓｉ層５を切断する。
▲５▼  上から下にレーザーを照射して、レーザーウェルディング部１２で第一電極９を導電ペースト１１に接続する。レーザーウェルディングするレーザーは、導電ペースト１１の上に照射する。レーザーは、第一電極９を溶融して、ａ−Ｓｉ層５を透過して導電ペースト１１に接続する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の太陽電池は、絶縁ペースを緻密にするという極めて簡単な方法で、絶縁ペーストの電気抵抗を著しく大きくして、低照度における発電出力を増大できる優れた特長を実現する。本発明の太陽電池は、このことを実現するために、絶縁ペーストに含まれる絶縁粉末に、特定の粒度のものを使用し、あるいは、硬化状態で特定の表面粗さとなるものを使用する。絶縁粉末に小さい粒度のものを使用すると、絶縁粉末の間にできる隙間が減少する。絶縁粉末の間に隙間のない絶縁ペーストは、レーザースクライブを設けるときに、第一電極が浸透して電気抵抗を低下させることがない。また、表面粗さが小さくなる絶縁ペーストも、緻密に硬化して隙間が少なく、レーザースクライブするときに第一電極が浸透して電気抵抗が低下することがない。このように、本発明の集積型の太陽電池は、簡単な構造で絶縁ペーストの電気抵抗を著しく大きくできるので、漏れ電流が少なく、発電セルの発電電力を効率よく出力できる特長がある。とくに、低照度における発電電力を効率よく出力できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】集積型の太陽電池における発電セル間の電気抵抗を示す概念図
【図２】本発明の太陽電池を示す断面図
【図３】低照度のときの太陽電池の電圧−電流特性を示すグラフ
【図４】図２に示す太陽電池の製造工程を示す工程図
【図５】線条法に用いるつぶゲージを示す平面図および縦断面図
【図６】図５に示すスクレーバーの平面図および断面図
【符号の説明】
１…レーザースクライブ部分
２…発電セル
３…絶縁ペースト
５…ａ−Ｓｉ層
７…絶縁基板
８…絶縁溝
９…第一電極
１０…第二電極
１１…導電ペースト
１２…レーザーウェルディング部
１３…つぶゲージ
１４…スクレーバー
１５…溝
【図１】
0003685525.tif 000002
【図２】
0003685525.tif 000003
【図３】
0003685525.tif 000004
【図４】
0003685525.tif 000005
【図５】
0003685525.tif 000006
【図６】
0003685525.tif 000007