(57)【要約】【課題】短い加工時間で精度よく分割工程を行うことができる薄膜太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】基板上の裏面電極層を成膜する工程と、裏面電極層に分割溝を形成して複数の裏面電極層に分割する第１分割工程と、複数の裏面電極層上に光吸収層を成膜する工程と、光吸収層に分割溝を形成して複数の光吸収層に分割する第２分割工程と、を備え、第２分割工程において、第１分割工程において形成された裏面電極層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出手段により検出し、検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて光吸収層における分割溝の加工位置を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の裏面電極層を成膜する工程と、前記裏面電極層に分割溝を形成して複数の裏面電極層に分割する第１分割工程と、前記複数の裏面電極層上に光吸収層を成膜する工程と、前記光吸収層に分割溝を形成して複数の光吸収層に分割する第２分割工程と、を備え、
前記第２分割工程は、前記第１分割工程において形成された前記裏面電極層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出手段により検出し、前記検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて前記光吸収層における分割溝の加工位置を決定することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
基板上の裏面電極層を成膜する工程と、前記裏面電極層に分割溝を形成して複数の裏面電極層に分割する第１分割工程と、前記複数の裏面電極層上に光吸収層を成膜する工程と、前記光吸収層に分割溝を形成して複数の光吸収層に分割する第２分割工程と、前記複数の光吸収層上に透明電極層を成膜する工程と、前記透明電極層に分割溝を形成して複数の透明電極層に分割する第３分割工程と、を備え
前記第３分割工程は、前記第２分割工程において形成された前記光吸収層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出手段により検出し、前記検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて前記透明電極層における分割溝の加工位置を決定することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光吸収層がカルコパイライト系化合物からなるカルコパイライト型薄膜太陽電池などの薄膜太陽電池の製造方法に係り、特に、薄膜太陽電池の分割工程の精度を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、シリコンなどの単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、薄膜太陽電池などの種類に大別され、これらのうち薄膜型のものは、同出力の他の太陽電池と比較して原料の使用量が少なく、また、製造プロセスが簡易かつ低エネルギーで済むという利点から、商品化開発が進められている。
【０００３】
薄膜型太陽電池の一種であるカルコパイライト型薄膜太陽電池は、カルコパイライト系化合物（例えばＣｕ（Ｉｎ１−ＸＧａＸ）Ｓｅ２、以下ＣＩＧＳと略称する）からなるＣＩＧＳ層をｐ型の光吸収層として有し、基本的な構造として、基板、裏面電極層、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層、透明電極層からなり、光を照射することによって裏面電極層と透明電極層から電気を取り出すことができる。
【０００４】
このようなＣＩＧＳ層を光吸収層として備えた一般的なカルコパイライト型薄膜太陽電池（単電池）の層構造を、図２（ｇ）に示す。この電池は、基板上１０に、スパッタリング等により、正極として機能する裏面電極層１１（１１ａおよび１１ｂ）が形成されている。裏面電極層１１上には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅを含む光吸収層１２（１２ａおよび１２ｂ）（以下、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層の両者を併せて単に光吸収層と称する場合がある）が形成され、その上にＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３（１３ａおよび１３ｂ）が形成されている。なお、図２（ｇ）は、単電池（１１ａ、１２ａおよび１３ａ）と、単電池（１１ｂ、１２ｂおよび１３ｂ）が直列接続された部分の構造を示す。
【０００５】
このような所望の電圧を得るために単電池が複数直列接続された薄膜太陽電池の積層工程を図２（ａ）〜（ｇ）に示す。まず、図２（ａ）〜（ｂ）において、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）等からなる基板上１０に、正極として機能する金属Ｍｏ等からなる裏面電極層１１がスパッタリング等により形成され、図２（ｃ）において、裏面電極層１１が、金属針等による物理的なスクライブ等の切削手段により複数の領域１１ａおよび１１ｂに分割される。次に、図２（ｄ）において、裏面電極層１１上に直接的に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサが成膜され、続いてセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層が形成される。さらに、光吸収層の上に化学析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂａｔｈ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、以下、ＣＢＤと略称する）によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層が形成される。これらｐ型光吸収層およびバッファ層から構成される光吸収層１２が積層された状態が図２（ｄ）に示されている。続いて、図２（ｅ）において、切削手段により光吸収層１２が複数の領域１２ａおよび１２ｂに分割される。最後に、図２（ｆ）において、光吸収層１２上に、ＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３が形成され、図２（ｇ）において、切削手段により透明電極層１３および光吸収層１２を共に切削し、透明電極層１３が複数の領域１３ａおよび１３ｂに分割され、単電池が複数直列接続された、公知の薄膜太陽電池が得られる。
【０００６】
このような製造方法によれば、積層工程と分割工程を繰り返すことにより、図２（ｇ）に示すように、分割された裏面電極層１１ａを正極とし、分割された透明電極層１３ａを負極として、その間に分割された光吸収層１２ａを保持した単電池および、分割された裏面電極層１１ｂを正極とし、分割された透明電極層１３ｂを負極として、その間に分割された光吸収層１２ｂを保持した単電池が形成され、透明電極層１３ａのＬ字状下端部が隣接する単電池の裏面電極層１１ｂに接続される形で、これら単電池が直列接続された構造が得られる。さらに、同様にして、所望の数の単電池が直列に接続された薄膜太陽電池を形成することができる。
【０００７】
このように薄膜太陽電池の製造においては、先端に刃部を有するニードルを用いてスクライブ等の手段によって、裏面電極層、光吸収層および透明電極層をそれぞれ切削し、複数に分割している。ところが、環境温度の変化に伴う基板の膨張または収縮や加工誤差によって、各層における分割溝（加工ライン）の設計位置と加工位置との間にズレが生じ、特に、複数に分割した際の最終本目の分割溝においては非常に大きなズレが生じ、良好な分割溝の位置精度が得られず、全体の発電効率が低下するといった問題を有している。
【０００８】
この問題に対しては、裏面電極層の加工ライン（分割溝）の位置を測定し、この測定位置に基づいてその加工ラインに対応する第２加工ライン（光吸収層の分割溝）の位置決めを行い、この測定と位置決めを繰り返すことにより、加工位置の精度を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、この技術では、裏面電極層の溝ごとに位置を測定し光吸収層の分割溝位置を決定するため、位置精度は高まるものの、加工に非常に多くの時間を要してしまうといった問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−４８８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、短い加工時間で精度よく分割工程を行うことができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、基板上の裏面電極層を成膜する工程と、前記裏面電極層に分割溝を形成して複数の裏面電極層に分割する第１分割工程と、前記複数の裏面電極層上に光吸収層を成膜する工程と、前記光吸収層に分割溝を形成して複数の光吸収層に分割する第２分割工程と、を備え、前記第２分割工程は、前記第１分割工程において形成された前記裏面電極層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出手段により検出し、前記検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて前記光吸収層における分割溝の加工位置を決定することを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、第１分割工程で形成した１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出することにより、第１分割工程における環境温度の変化に伴う基板の膨張または収縮や加工誤差による加工位置のズレを算出し、第２分割工程において当初決まっていた所定の加工位置、すなわち設計位置に対して上記ズレを補正することにより、精度よく分割加工を行うことができるといった効果を奏する。また、上記特許文献１における技術のように、第１分割工程で形成した分割溝を１本づつ測定することがないため、加工時間を短縮することができるといった効果も奏する。
【００１４】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法の他の態様は、基板上の裏面電極層を成膜する工程と、前記裏面電極層に分割溝を形成して複数の裏面電極層に分割する第１分割工程と、前記複数の裏面電極層上に光吸収層を成膜する工程と、前記光吸収層に分割溝を形成して複数の光吸収層に分割する第２分割工程と、前記複数の光吸収層上に透明電極層を成膜する工程と、前記透明電極層に分割溝を形成して複数の透明電極層に分割する第３分割工程と、を備え、前記第３分割工程は、前記第２分割工程において形成された前記光吸収層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出手段により検出し、前記検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて前記透明電極層における分割溝の加工位置を決定することを特徴としている。
【００１５】
本発明の他の態様によっても、第２分割工程で形成した１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出することにより、第２分割工程における環境温度の変化に伴う基板の膨張または収縮や加工誤差による加工位置のズレを算出し、第３分割工程において当初決まっていた所定の加工位置、すなわち設計位置に対して上記ズレを補正することにより、精度よく分割加工を行うことができるといった効果を奏する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、短い加工時間で精度よく分割工程を行うことができる薄膜太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の薄膜太陽電池の製造工程において形成された分割溝を検出する工程を示す模式断面図である。
【図２】本発明の薄膜太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら更に詳細に説明する。
本発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を説明する。すなわち、まず、図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）等からなる基板上１０に、正極として機能する金属Ｍｏ等からなる裏面電極層１１が金属Ｍｏターゲット等を用いてスパッタリング法等により成膜される。
【００１９】
裏面電極層は、第１分割工程において、先端にスクライブ刃を有するか、あるいはレーザにより切削を行う切削手段によって切削され、図２（ｃ）に示すように、分離溝によって複数に分割された裏面電極層１１ａおよび１１ｂに分割される。次に、図２（ｄ）に示すように、裏面電極層１１上に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサが成膜され、続いてセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層が形成される。さらに、光吸収層の上にＣＢＤ法によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層が形成される。これらｐ型光吸収層およびバッファ層から構成される光吸収層１２が積層された状態が図２（ｄ）に示されている。
【００２０】
ここで、本発明の薄膜太陽電池の製造方法の第１の態様では、光吸収層に分割溝を形成して複数の光吸収層に分割する第２分割工程において、第１分割工程において形成された裏面電極層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出手段により検出し、検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて光吸収層における分割溝の加工位置を決定することを最大の特徴としている。
【００２１】
図１を参照してより詳細に説明すると、上記のようにして得られた光吸収層１は、第１分割工程において例えばｎ本の分割溝２により分割されたｎ＋１個の裏面電極層上に成膜されている。このような光吸収層１は、第２分割工程において、ｎ本の分割溝によりｎ＋１個の光吸収層に分割されるが、この際、当初決まっていた所定の加工位置、すなわち設計位置にしたがって分割溝を形成すると、第１分割工程における環境温度の変化に伴う基板の膨張または収縮や加工誤差によって実際の加工位置と設計位置との間にズレが生じる問題があった。
【００２２】
そこで、本発明においては、第１分割工程で形成した１本目の分割溝の形成位置Ａを検出手段３により検出して基準点とし、次いで、最終本目であるｎ本目の分割溝の形成位置Ｅを検出手段４により検出する。そして、基準点Ａからｎ本目の分割溝の設計位置Ｄまでの距離と、基準点Ａからｎ本目の分割溝の形成位置Ｅまでの距離とを比較してズレαを算出する。このズレαに基づき、光吸収層１上のｎ本の分割溝の設計位置Ｄがそれぞれの加工位置Ｃに補正される。具体的には、例えば５本目の分割溝の加工位置Ｃは、設計位置Ｄから（５−１）／（ｎ−１）×αのズレを引くことにより求められる。そして、このようにして得られた光吸収層１上の加工位置Ｃにおいて、切削手段５により分割溝が形成され、図２（ｅ）に示されるように、光吸収層１２が複数の領域１２ａおよび１２ｂに分割される。
【００２３】
その後、図２（ｆ）において、光吸収層１２上に、ＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１３が形成される。最後に、図２（ｇ）において、切削手段により透明電極層１３および光吸収層１２を共に切削し、透明電極層１３が複数の領域１３ａおよび１３ｂに分割され、単電池が複数直列接続された薄膜太陽電池が得られる。なお、前記透明電極層１３および光吸収層１２を共に切削する際、その切削位置の位置決めを、第２分割工程と同様に、第１分割工程において形成された裏面電極層の分割溝の１本目と最終本目の位置に基づいて決定することができる。
【００２４】
このように、本発明では、第１分割工程において形成された裏面電極層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出し、第１分割工程における環境温度の変化に伴う基板の膨張または収縮や加工誤差による加工位置のズレαを算出し、このズレαに基づいて光吸収層における分割溝の加工位置を補正することにより、精度よく分割加工を行うことができる。また、本発明によれば、ズレαを求めることにより各分割溝の加工位置が補正されるため、第１分割工程で形成した分割溝を１本づつ測定する必要がなく、加工時間を短縮することができる。
【００２５】
さらに、本発明の薄膜太陽電池の製造方法の第２の態様では、透明電極層に分割溝を形成して複数の透明電極層に分割する第３分割工程において、第２分割工程において形成された光吸収層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を、上記第１態様と同様にして、検出手段により検出し、検出した１本目と最終本目の分割溝の位置に基づいて透明電極層における分割溝の加工位置を決定することを最大の特徴としている。この場合、第２分割工程における光吸収層の分割溝の形成位置は、上記第１態様の構成を併用してもよい。
【００２６】
このような態様によれば、第２分割工程において形成された光吸収層の分割溝のうち１本目と最終本目の分割溝の形成位置を検出し、第１分割工程および／または第２分割工程における環境温度の変化に伴う基板の膨張または収縮や加工誤差による加工位置のズレを算出し、このズレに基づいて透明電極層における分割溝の加工位置を補正することにより、精度よく分割加工を行うこともできる。
【符号の説明】
【００２７】
１…複数の裏面電極層上に成膜された光吸収層、
２…裏面電極層上に形成された分割溝、
３…１本目の分割溝を検出するための検出手段、
４…最終本目の分割溝を検出するための検出手段、
５…切削手段、
１０…基板、
１１…裏面電極層、
１１ａ、１１ｂ…分割された裏面電極層、
１２…光吸収層、
１２ａ、１２ｂ…分割された光吸収層、
１３…透明電極層、
１３ａ、１３ｂ…分割された透明電極層、
１３ｃ…コンタクト電極部。
【図１】
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【図２】
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