(57)【要約】【課題】  パターニングのためのレーザーを照射した反対の面の膜への影響を軽減する。【解決手段】  本発明のある実施形態の薄膜太陽電池１０００では、可撓性基板１００の両面の間で互い違いとなる部分を有するようにずらしてパターニングされている（ＳＬ１、ＳＬ２）。可撓性基板は、少なくとも第１面１００Ｂの一部に凹凸１２０が形成されるとともに、レーザーＬ１を厚み方向に少なくとも一部透過させるものである。可撓性基板の第１面の凹凸に接して第１層４１２が形成され、第２面１００Ａに接して第２層２００が形成されている。第２層は、第２面の側の空間から第２面に向けて可撓性基板を透過する照射条件のレーザーＬ１を照射する第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されている。凹凸と凹凸に接している第１層とが、第２面レーザーパターニングにおいて可撓性基板を透過してレーザーＬ１が到来する位置の少なくとも一部に形成されている。【選択図】図２
2014060208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池であって、
前記可撓性基板は、少なくとも前記第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものであり、
前記膜のうちの一の層である第１層が、前記可撓性基板の前記第１面の前記第１面凹凸に接して形成されたものであり、
前記膜のうちの他の層である第２層が、前記可撓性基板の前記第２面に接して形成されるとともに、該第２面の側の空間から該第２面に向けて前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものであり、
前記第１面凹凸と該第１面凹凸に接している前記第１層とが、前記第２面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである
薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記可撓性基板は、少なくとも前記第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸がさらに形成されたものであり、
前記第２層が該第２面凹凸に接して形成されたものであり、
前記第１層は、前記第１面の側の空間から該第１面に向けて前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第１面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものであり、
前記第２面凹凸と該第２面凹凸に接している前記第２層とが、前記第１面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第２面の位置となるべき第２面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである
請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記可撓性基板の前記第２面のうち、前記第２面パターニングにおいて前記レーザーが照射される位置の少なくとも一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されており、
前記第２層が該第２面凹凸に接して形成されているものであり、
前記第２面レーザーパターニングが、前記第２層に対し前記第２面の側の空間から前記レーザーを照射するものである
請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池であって、
前記可撓性基板は、少なくとも前記第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものであり、
前記膜のうちの一の層である第１層が、前記可撓性基板の前記第１面に接して形成されたものであり、
前記膜のうちの他の層である第２層が、前記可撓性基板の前記第２面の前記第２面凹凸に接して形成されたものであり、
前記第２面凹凸が、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第２面の側の空間から該第２面に向けて照射する第２面レーザーパターニングにおいて前記レーザーが照射される前記第２面の位置となるべき第２面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されたものであり、
前記第２層が、該第２面レーザー入射位置において前記第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されており、
前記第１層が、前記第２面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の平面位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである
薄膜太陽電池。
【請求項５】
前記可撓性基板は、少なくとも前記第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸がさらに形成されたものであり、
前記第１層が該第１面凹凸に接して形成されたものであり、
前記第１層は、前記第１面の側の空間から該第１面に向けて前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第１面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものであり、
前記第１面凹凸と該第１面凹凸に接している前記第１層とが、前記第１面レーザーパターニングにおいて前記レーザーが照射される前記第１面の位置となるべき第１面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されたものである
請求項４に記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記可撓性基板のいずれかの面に形成されている表面凹凸のうち、前記レーザーが照射される位置または該可撓性基板を通過して前記レーザーが到来する位置のＲａが０．０９μｍ以上である
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
可撓性基板の前面に形成された光電変換素子と、該前面の逆の背面に形成された背面電極とが両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池であって、
前記可撓性基板は、少なくとも前記背面の一部に表面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものであり、
前記背面電極が前記可撓性基板の前記表面凹凸に接して形成されており、
前記光電変換素子の裏面電極が、前記可撓性基板の前記前面に接して形成されるとともに、該前面の側の空間から該前面に向けて前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射するレーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものであり、
前記表面凹凸と該表面凹凸に接している前記背面電極とが、前記レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記背面の位置となるべき背面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである
薄膜太陽電池。
【請求項８】
可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池の製造方法であって、
少なくとも前記第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸が形成されており、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させる前記可撓性基板を準備する工程と、
該可撓性基板の前記第１面の前記第１面凹凸に接して前記膜のうちの一の層である第１層を形成する第１層形成工程と、
前記可撓性基板の前記第２面に接して前記膜のうちの他の層である第２層を形成する第２層形成工程と、
前記第１層形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第２面の側の空間から該第２面に向けて照射することにより前記第２層を位置選択的に除去する第２面レーザーパターニング工程と
を含み、
前記第１面凹凸は、該第２面レーザーパターニング工程において前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されているものであり、
前記第１層形成工程が、前記第１面レーザー到来位置において前記第１面凹凸に接する部分を有するように前記第１層を形成する工程である
薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記第２層形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第１面の側の空間から該第１面に向けて照射することにより前記第１層を位置選択的に除去する第１面レーザーパターニング工程
をさらに含んでおり、
前記可撓性基板は少なくとも前記第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されたものであり、
該第２面凹凸は、前記第１面レーザーパターニング工程において前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第２面の位置となるべき第２面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されているものであり、
前記第２層形成工程が、前記第２面凹凸に接する部分を有するように前記第２層を形成する工程である
請求項８に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記可撓性基板の前記第２面のうち、前記第２面レーザーパターニング工程において前記レーザーが照射される位置の少なくとも一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されており、
前記第２層が該第２面凹凸に接して形成されているものであり、
前記第２面レーザーパターニング工程が前記第２層に対し前記第２面の側の空間から前記レーザーを照射する工程である
請求項８に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池の製造方法であって、
少なくとも前記第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されており、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させる前記可撓性基板を準備する工程と、
該可撓性基板の前記第１面に接して前記膜のうちの一の層である第１層を形成する第１層形成工程と、
前記可撓性基板の前記第２面の前記第２面凹凸に接して前記膜のうちの他の層である第２層を形成する第２層形成工程と、
前記第１層形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第２面の側の空間から該第２面に向けて照射することにより、前記第２層を位置選択的に除去する第２面レーザーパターニング工程と
を含み、
前記第２面凹凸が、該第２面レーザーパターニング工程において前記レーザーが照射される前記第２面の位置となるべき第２面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されているものであり、
前記第２層形成工程が、前記第２面レーザー入射位置において前記第２面凹凸に接する部分を有するように前記第２層を形成する工程であり、
前記第１層形成工程が、前記第２面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の平面位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に前記第１層を形成するものである
薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記第２層形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第１面の側の空間から該第１面に向けて照射することにより前記第１層を位置選択的に除去する第１面レーザーパターニング工程
をさらに含んでおり、
前記可撓性基板は少なくとも前記第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸が形成されたものであり、
該第１面凹凸は、前記第１面レーザーパターニング工程において前記レーザーが照射される前記第１面の位置となるべき第１面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されているものであり、
前記第１層形成工程が、第１面レーザー入射位置において前記第１面凹凸に接する部分を有するように前記第１層を形成する工程である
請求項１１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記可撓性基板のいずれかの面に形成されている表面凹凸のうち、前記レーザーが照射される位置または該可撓性基板を通過して到来する位置のＲａが０．０９μｍ以上である
請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
可撓性基板の前面に形成された光電変換素子と、該前面の逆の背面に形成された背面電極とが両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池の製造方法であって、
少なくとも前記背面の一部に表面凹凸が形成されており、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させる前記可撓性基板を準備する工程と、
該可撓性基板の前記表面凹凸に接して前記背面電極を形成する背面電極形成工程と、
前記可撓性基板の前記前面に接して前記光電変換素子の裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、
前記背面電極形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記前面の側の空間から前記前面に向けて照射することにより前記裏面電極を位置選択的に除去するレーザーパターニング工程と
を含み、
前記表面凹凸は、該レーザーパターニング工程において前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記背面の位置となるべき背面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されているものであり、
前記背面電極形成工程が、前記背面レーザー到来位置において前記表面凹凸に接する部分を有するように前記背面電極を形成する工程である
薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。さらに詳細には本発明は、レーザーパターニングを利用する薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜太陽電池において、フレキシブル（可撓性）基板を利用して、光が入射される一方の面（前面）に光電変換のための発電領域をなす層を形成する可撓性薄膜太陽電池が開発されている。その発電領域をなす層の典型的な構成は、光入射側から、透明導電性酸化物層（ＴＣＯ層）、アモルファスシリコンや微結晶シリコン、または、アモルファスシリコンゲルマニウムなどの半導体層により構成されるｎ型、ｉ型、ｐ型の各層、裏面電極、そして可撓性基板となる。これらのシリコン系の薄膜太陽電池とは異なり、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族元素を利用した化合物半導体層を採用することにより、カルコパイライト（chalcopyrite）系光電変換素子の薄膜太陽電池が可撓性基板を利用して作製される場合もある。この化合物半導体層の代表的な半導体の組成は、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ２）、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）、ＣＩＧＳＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２）とも呼ばれる組成である。これらの可撓性薄膜太陽電池は、発電の単位となるユニットセルを発電領域において互いに分離するようにパターニングされているタイプのものがある。
【０００３】
上記可撓性薄膜太陽電池には、可撓性基板としてプラスチックフィルムを用いたＳＣＡＦ（Series-Connection through Apertures formed on Film）構造の薄膜太陽電池が提案されている（例えば特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３３５１７号公報
【特許文献２】特開２０００−２２３７２７号公報
【特許文献３】特開２００３−０６０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可撓性薄膜太陽電池において、可撓性基板の厚みをより薄い可撓性基板に変更したいという要請が近年高まっている。その主な理由は部材の資源量を削減するためである。副次的には部材の低コスト化も実現される。部材の資源量を削減すれば可撓性薄膜太陽電池の製造時の環境負荷が軽減される。また可撓性薄膜太陽電池が低コストで供給されれば、コスト面から導入が難しかった用途に対しても太陽光発電が採用される可能性が広がる。これらの理由から、より薄い可撓性基板を採用するとより広汎に太陽電池が利用されることとなって、光エネルギーの有効利用が促進される。
【０００６】
ここで、可撓性薄膜太陽電池のうちＳＣＡＦ構造のものでは、光の入射側であり発電領域が設けられる前面には、パターニングして互いに分離されたユニットセルが配置される。これに対し前面とは逆の他方の面（背面）には、隣接するユニットセル同士の直列接続を確立するための背面電極が配置される。この背面電極も可撓性基板の背面においてパターニングされている。このように可撓性基板の両面を利用するＳＣＡＦ構造の太陽電池では、可撓性基板に形成された貫通孔を利用して両面をつなぐ電気的接続が確立される。このため、ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池では、前面のユニットセルの分離ラインと背面の分離ラインは各面における相互の位置がずらされていて、両面の膜が互い違いとなる部分を有するように作製される。上記前面および背面におけるパターニング処理は主としてレーザービームにより行われる。
【０００７】
ところが、ＳＣＡＦ構造の太陽電池において、上述した可撓性基板の厚みを薄型化する検討をしたところ、可撓性基板の厚みを減少させると、レーザーパターニングに悪影響が生じることが判明した。ＳＣＡＦ構造の太陽電池のように、両面の間で互い違いとなる部分を有している場合、前面側と背面側の分離ラインの位置がずれるために、一方の面（例えば背面）のレーザー光による加工の際にレーザー光が薄型化した可撓性基板を透過してしまい、他方の面（例えば前面）に形成されている膜が損傷する場合がある。従来は、可撓性基板のプラスチックフィルムにおいて、例えば厚みと光の透過率が調整されて対処されていた。例えばポリイミドフィルムでは、厚みが５０μｍ程度にされていれば、パターニングに必要な条件で一方の面に向けてレーザーを照射しても、他方の面の膜には実質的な影響が及びにくい。これには、ポリイミドフィルムがある程度光を吸収する褐色のフィルムであることとも関連している。しかし、従来の５０μｍの厚みを例えば２５μｍなどへと薄型化すると、レーザーパターニングにおいて透過するレーザーが問題となる。
【０００８】
レーザーによる影響は、具体的には、レーザー照射面の反対面が前面であり、損傷する膜が例えば光電変換を担う発電領域の膜であれば、太陽電池特性の低下や甚だしくは剥離に結び付く。また、レーザー照射面の反対面が背面であり、損傷する膜が背面電極のための金属膜であれば、レーザーによる影響はその金属膜の付着力の劣化や剥離となって現われる。
【０００９】
本発明は、上記課題の少なくともいくつかを解決することを課題とする。すなわち本発明は、レーザーパターニングを利用する薄膜太陽電池において、一方の面のレーザーパターニングが他方の面の膜に影響を与えにくい手法を提供することにより、可撓性基板の薄型化を可能にし、資源量が削減される薄膜太陽電池の製造の容易化に貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の発明者は、可撓性基板を対象とする加工のためのレーザーが及ぼす影響を調査するうちに、可撓性基板の両面の少なくともどちらか一方の表面（surface）に形成した凹凸（表面凹凸という）によって、可撓性基板を透過するレーザーの強度が変化することに気づいた。つまり、表面凹凸を形成した可撓性基板にレーザーを照射すると、その厚みを伝わって出射する際にレーザーの強度が弱まるのである。そして、両面に膜が形成されて互い違いにパターニングされる太陽電池を作製する可撓性基板に表面凹凸を設けることは、レーザーの透過を抑制したい目的に合致していることに思い至った。
【００１１】
本発明のある態様は、パターニングのためのレーザーを入射する面とは反対側の面に表面凹凸を形成する製造方法および薄膜太陽電池である。すなわち、本発明のある態様においては、可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池であって、前記可撓性基板は、少なくとも前記第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものであり、前記膜のうちの一の層である第１層が、前記可撓性基板の前記第１面の前記第１面凹凸に接して形成されたものであり、前記膜のうちの他の層である第２層が、前記可撓性基板の前記第２面に接して形成されるとともに、該第２面の側の空間から該第２面に向けて前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものであり、前記第１面凹凸と該第１面凹凸に接している前記第１層とが、前記第２面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである薄膜太陽電池が提供される。
【００１２】
また本発明のある態様においては、可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池の製造方法であって、少なくとも前記第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸が形成されており、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させる前記可撓性基板を準備する工程と、該可撓性基板の前記第１面の前記第１面凹凸に接して前記膜のうちの一の層である第１層を形成する第１層形成工程と、前記可撓性基板の前記第２面に接して前記膜のうちの他の層である第２層を形成する第２層形成工程と、前記第１層形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第２面の側の空間から該第２面に向けて照射することにより前記第２層を位置選択的に除去する第２面レーザーパターニング工程とを含み、前記第１面凹凸は、前記第２面レーザーパターニング工程において前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されているものであり、前記第１層形成工程が、前記第１面レーザー到来位置において前記第１面凹凸に接する部分を有するように前記第１層を形成する工程である薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様は、パターニングのためのレーザーを入射する面に表面凹凸が形成される製造方法および薄膜太陽電池である。すなわち、本発明のある態様においては、可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池であって、前記可撓性基板は、少なくとも前記第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものであり、前記膜のうちの一の層である第１層が、前記可撓性基板の前記第１面に接して形成されたものであり、前記膜のうちの他の層である第２層が、前記可撓性基板の前記第２面の前記第２面凹凸に接して形成されたものであり、前記第２面凹凸が、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第２面の側の空間から該第２面に向けて照射する第２面レーザーパターニングにおいて前記レーザーが照射される前記第２面の位置となるべき第２面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されたものであり、前記第２層が、該第２面レーザー入射位置において前記第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されており、前記第１層が、前記第２面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の平面位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである薄膜太陽電池が提供される。
【００１４】
また本発明のある態様においては、可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間でずらしてパターニングされている薄膜太陽電池の製造方法であって、少なくとも前記第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されており、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させる前記可撓性基板を準備する工程と、該可撓性基板の前記第１面に接して前記膜のうちの一の層である第１層を形成する第１層形成工程と、前記可撓性基板の前記第２面の前記第２面凹凸に接して前記膜のうちの他の層である第２層を形成する第２層形成工程と、前記第１層形成工程より後に、前記可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを前記第２面の側の空間から該第２面に向けて照射することにより、前記第２層を位置選択的に除去する第２面レーザーパターニング工程とを含み、前記第２面凹凸が、該第２面レーザーパターニング工程において前記レーザーが照射される前記第２面の位置となるべき第２面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されているものであり、前記第２層形成工程が、前記第２面レーザー入射位置において前記第２面凹凸に接する部分を有するように前記第２層を形成する工程であり、前記第１層形成工程が、前記第２面レーザーパターニングにおいて前記可撓性基板を透過して前記レーザーが到来する前記第１面の平面位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に前記第１層を形成するものである薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【００１５】
本発明の各態様において可撓性基板は、第１面および第２面として互いに他から区別される両面を有している。各態様における典型的な可撓性基板はプラスチックフィルムである。そして、可撓性基板の両面に形成された膜が、各面の間で互い違いとなる部分を有するようにずらしてパターニングされている。
【００１６】
また、本出願の説明において、太陽電池が形成される可撓性基板または薄膜太陽電池の各面を記述するために、発電のための光入射側の面を前面、その逆の面を背面と呼ぶ。ここで、レーザーパターニングは、前面と背面の双方が処理対象となりうるため、発明を特定するためには、より一般的に説明する目的の下、可撓性基板の両面のそれぞれを第１面および第２面として区別して説明する。第１面および第２面により説明することにより、それぞれが前面および背面である場合も、逆にそれぞれが背面および前面である場合も包括して説明する。
【００１７】
また、何らかの膜または層が何らかの面の上に形成されている（formed on or over a surface）状態やその処理は、当該膜または層が、その面に接して形成される状態や処理と、他の層を介して当該面の側に形成される状態や処理との双方を含んでいる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のいずれかの態様においては、レーザーパターニングにおいてレーザーの照射面とは逆の反対面に形成された膜にレーザーの影響が及ぶことを未然に防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のある実施形態の薄膜太陽電池の一例であるＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池の構造を示す平面図である。
【図２】本発明のある実施形態の薄膜太陽電池の一例であるＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池の構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明のある実施形態の薄膜太陽電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例におけるサンプルの光透過率を分光光度計により測定した透過率のグラフである。
【図５】本発明の実施例の測定のための測定系のセットアップを示す配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る薄膜太陽電池およびその製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。当該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してはいない。
【００２１】
［第１実施形態］
本実施形態においては、薄膜太陽電池とその製造方法の実施形態を説明する。また、本実施形態では、アモルファスシリコンを光電変換層として利用するＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池を説明する。
【００２２】
本実施形態の薄膜太陽電池は、可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面にて互い違いとなる部分を有するようにずらしてパターニングされている。この可撓性基板は、少なくとも第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものである。また、膜のうちの一の層である第１層が、可撓性基板の第１面の第１面凹凸に接して形成されたものである。上記膜のうちの他の層である第２層が、可撓性基板の第２面に接して形成されるとともに、第２面の側の空間から第２面に向けて可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されている。そして、第１面凹凸と第１面凹凸に接している第１層とが、第２面レーザーパターニングにおいて可撓性基板を透過してレーザーが到来する第１面の位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものである。
【００２３】
本実施形態の薄膜太陽電池は、発電のための光が入射する側であり光電変換素子が形成される前面を上記第２面に、また、その逆の背面を上記第１面に当てはめた構造では次のような構成となる。本実施形態の薄膜太陽電池は、可撓性撓性基板の前面に形成された光電変換素子と、前面の逆の背面に形成された背面電極とが両面の間でずらしてパターニングされている。この可撓性基板は、少なくとも背面の一部に表面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものである。背面電極は、可撓性基板の表面凹凸に接して形成されている。光電変換素子の裏面電極が、可撓性基板の前面に接して形成されるとともに、前面の側の空間から前面に向けて可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射するレーザーパターニングにより位置選択的に除去されている。そして、表面凹凸と表面凹凸に接している背面電極とが、レーザーパターニングにおいて可撓性基板を透過してレーザーが到来する背面の位置となるべき背面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものとなる。
【００２４】
図１および図２は、本実施形態の薄膜太陽電池の一例であるＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池（以下、「ＳＣＡＦ太陽電池」という）１０００の構造を示す平面図、および概略断面図である。なお、ＳＣＡＦ太陽電池１０００の説明において、先述した本発明の態様における説明におけるレーザーの照射と関連する面の区別も層の区別との対応を適宜明示する。
【００２５】
本実施形態の一例であるＳＣＡＦ太陽電池１０００は可撓性基板１００の両面を利用して形成されている。つまり、可撓性基板１００の前面１００Ａ（第２面）の上に配置された裏面電極２００と光電変換層３００と透明電極層３４０とを備えている。光電変換層３００は、例えばアモルファスシリコンのｎ層、ｉ層、ｐ層が前面１００Ａの側から形成された半導体層である。可撓性基板１００は、例えば２５μｍのポリイミドフィルムの可撓性基板である。背面１００Ｂ（第１面）には金属膜である背面電極４００が形成されている。
【００２６】
ＳＣＡＦ太陽電池１０００は、前面１００Ａ側がパターニングラインＳＬ１、背面１００Ｂ側がパターニングラインＳＬ２により、両面が互い違いとなるように互いにずらしてパターニングされている。また、第１貫通孔１０２と第２貫通孔１０４（図１）により、パターニングされた両側の層が接続されて直列接続が確立されている。パターニングラインＳＬ１、ＳＬ２は、それぞれ前面１００Ａ（第２面）および背面１００Ｂ（第１面）をレーザーパターニングにより位置選択的に除去することにより形成したものである。これらのレーザーパターニングは、それぞれの加工対象の面の側の空間から加工対象の表面に向けてレーザーを照射することにより実施される。このうち、少なくとも前面１００Ａ側のパターニングラインＳＬ１のためのレーザーパターニング（第２面レーザーパターニング）は、可撓性基板１００を透過する条件のレーザーを照射して行なわれる。この第２面レーザーパターニングの動作を中心に説明する。
【００２７】
その第２面レーザーパターニングにおいて、パターニングラインＳＬ１のためのレーザーＬ１が到来する位置となるべき位置（第１面レーザー到来位置）が可撓性基板１００の背面１００Ｂ（第１面）に存在する。本実施形態のＳＣＡＦ太陽電池１０００ではその背面１００Ｂ（第１面）の少なくとも一部に表面凹凸１２０（第１面凹凸）が形成されている。第１面レーザー到来位置における表面凹凸１２０には、背面電極４００となる第１背面金属層４１２が接して形成されている。なお、図２に図示しているように、典型的な表面凹凸１２０は、背面１００Ｂの全面に形成されている。
【００２８】
図２に示したＳＣＡＦ太陽電池１０００の断面構造に対して本発明の第１実施形態の薄膜太陽電池の構成を説明すれば、上述したように、前面１００Ａを第２面、背面１００Ｂを第１面と対応させることとなる。つまり、表面凹凸１２０が第１面凹凸となり、パターニングラインＳＬ１を形成するための前面１００Ａの側のレーザーパターニングが第２面レーザーパターニングとなる。この際に利用されている現象は、可撓性基板１００を透過して背面１００Ｂ（第１面）に到来するレーザーＬ１が、その背面１００Ｂの表面凹凸１２０（第１面凹凸）の影響により弱まる、という現象である。
【００２９】
次に、図３に示す製造方法のフローチャートを参照してＳＣＡＦ太陽電池１０００の一例の製造工程を説明する。（１）まず、ポリイミドフィルムの２５μｍ厚の可撓性基板１００として準備する（基板準備工程Ｓ０２）。この可撓性基板１００には、あらかじめ背面１００Ｂ（第１面）となる側の表面に表面凹凸１２０（第１面凹凸）を形成する。この表面凹凸１２０を形成するための手法は特に問わないが、例えば平滑な面をブラスト法により粗面化する手法を採用することができる。それ以外にも、可撓性基板それ自体をフィルム化する時点で表面を凹凸に成形したり、フィルム基材の平滑な面に追加の膜を配置し、その追加の層を型押しして凹凸を形成したり、その他の任意の手段を採用することができる。なお、本出願における可撓性基板は、必ずしも１種類の材質による単層の基板である必要はなく、積層構造のものや複合された構造のものを含んでいる。
【００３０】
（２）次に、可撓性基板１００にパンチ打ち抜き装置により例えば直径１．５ｍｍの第１貫通孔１０２（接続孔）を形成する（第１貫通孔形成工程Ｓ０４）。
【００３１】
（３）続けて、可撓性基板１００の前面１００Ａ（第２面）に裏面電極２００を形成する（裏面電極形成工程Ｓ０６、第２層形成工程）。
【００３２】
（４）その後、背面１００Ｂ（第１面）に背面電極４００の一部となる第１背面金属層４１２を形成する（第１背面金属層形成工程Ｓ０８、第１層形成工程の一部）。これらの層の材質は、裏面電極２００および第１背面金属層４１２の両層とも例えばＡｇとし、スパッタ法により３００ｎｍの厚さで形成する。これにより、裏面電極２００と第１背面金属層４１２は第１貫通孔１０２の内部で接触し、電気的に接続される。
【００３３】
（５）その状態でパンチ打ち抜き装置により直径１ｍｍの第２貫通孔１０４（集電孔）を複数個形成する（第２貫通孔形成工程Ｓ１０）。
【００３４】
（６）また、光電変換層３００としてプラズマＣＶＤ装置により光電変換層となる非晶質シリコン半導体層を、例えばｎ層、ｉ層、ｐ層の順に総厚約１μｍの厚さに形成する（光電変換層形成工程Ｓ１２、第２層形成工程の一部）。
【００３５】
（７）次に、透明電極層３４０を形成する（透明電極層形成工程Ｓ１４）。透明電極層３４０は、第２貫通孔１０４が配列する位置を覆うような帯状の開口部を有するメタルマスクによりマスク越しに成膜する。こうすることにより、同一のユニットセル内の第１貫通孔１０２と第２貫通孔１０４が互いに分離されるようにして透明電極層３４０を形成する。透明電極、例えばＩＴＯ（スズドープインジウム酸化物）とし、スパッタ法により成膜する。
【００３６】
（８）さらに第２背面金属層４１４としてＮｉ膜をスパッタ法により形成する（第２背面電極層形成工程Ｓ１６、第１層形成工程の残り）。第２背面金属層４１４は、第１背面金属層４１２と直接重なり、背面電極４００の一部となる。
【００３７】
（９）そして、前面１００Ａ（第２面）の表面に形成されている透明電極層３４０、光電変換層３００、および裏面電極２００をレーザー光によりスクライブ処理する（前面パターニング工程Ｓ１８、第２面レーザーパターニング工程）。この処理は、透明電極層３４０、光電変換層３００、および裏面電極２００が位置選択的に除去された部分となるパターニングラインＳＬ１によりユニットセルを分離する処理である。このときレーザー光は、パターニングラインＳＬ１として除去される部分を通して、可撓性基板１００を少なくとも一部が透過して背面１００Ｂ（第１面）の側にパターニングラインＳＬ１を射影した位置に到来する。その位置は、本出願において第１面レーザー到来位置と呼ぶ位置であり、そこには表面凹凸１２０（第１面凹凸）と背面電極４００（第１背面金属層４１２および第２背面金属層４１４）とが形成されている。
【００３８】
ＳＣＡＦ太陽電池１０００において可撓性基板１００に付与された表面凹凸１２０を形成しておくと、第１背面金属層４１２に対するダメージを軽減することが可能である。この理由に関連する事実として、本願発明者は、実施例として後述するように、表面凹凸１２０を形成することにより可撓性基板１００の透過率が変化することを確認している。ただし、透過率の変化によるレーザー光強度の低下以外の表面凹凸１２０がもたらす作用も、第１背面金属層４１２が受ける影響を抑制することに寄与する場合があるとも考えている。本願発明者による推測では、一つの作用として、表面凹凸１２０によってその界面でそこに到来したレーザーの一部が反射される作用が寄与する。別の作用として、表面凹凸１２０が形成されて実効的な表面積が増大しレーザーのパワー密度が低下することも寄与する。さらに別の作用として、表面凹凸による密着性の向上によって、第１背面金属層４１２の剥離が防止できることも寄与する。これらの作用のすべては、レーザーから第１背面金属層４１２が受ける作用を軽減する寄与をもつ可能性がある。
【００３９】
（１０）最後に、パターニングラインＳＬ２において、背面１００Ｂ（第１面）側の背面電極４００（第１背面金属層４１２、第２背面金属層４１４）をレーザー光により位置選択的に除去する（背面パターニング工程Ｓ２０）。こうして、ユニットセル同士を互いに分離する。
【００４０】
以上がＳＣＡＦ太陽電池１０００の製造方法である。この際に形成されるパターニングラインＳＬ１とパターニングラインＳＬ２は両面において位置がずれている。この製造方法により製造されるＳＣＡＦ太陽電池１０００において、可撓性基板１００の前面１００Ａに形成される、裏面電極２００、光電変換層３００、透明電極層３４０のなす光電変換素子と、前面１００Ａの逆の背面１００Ｂに形成された背面電極４００とが両面の間で互い違いになるようずらしてパターニングされていることとなる。このため、上記基板準備工程Ｓ０２は、背面１００Ｂの一部に表面凹凸１２０が形成されており、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させる可撓性基板１００を準備する工程である。ここで、上記裏面電極形成工程Ｓ０６は、可撓性基板の前面に接して光電変換素子の裏面電極２００を形成する工程である。これに対し、第１背面金属層形成工程Ｓ０８および第２背面電極層形成工程Ｓ１６は、可撓性基板１００の表面凹凸１２０に接して背面電極４００を形成する工程である。前面パターニング工程Ｓ１８は、可撓性基板１００を透過する照射条件のレーザーを前面１００Ａの側の空間から前面１００Ａに向けて照射することにより裏面電極２００を位置選択的に除去する工程である。この前面パターニング工程Ｓ１８は、第１背面金属層形成工程Ｓ０８および第２背面電極層形成工程Ｓ１６より後に実施される工程である。なお、表面凹凸１２０は、レーザーパターニング工程において可撓性基板１００を透過してレーザーが到来する背面１００Ｂの位置となるべき背面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されている。また、第１背面金属層形成工程Ｓ０８および第２背面電極層形成工程Ｓ１６においては、背面レーザー到来位置において表面凹凸１２０に接する部分を有するように背面電極を形成する工程である。
【００４１】
［実施例］
次に、上述した表面凹凸１２０によるレーザーの影響を調査するために行なった実施例について説明する。実施例１は透過率の測定例であり、実施例２はレーザーによる透過光強度の測定例である。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順、要素または部材の向きや具体的配置等は本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することかできる。したがって、本発明の範囲は以下の具体例に限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
実施例１の測定のために、厚み２５μｍのポリイミドフィルムの片面に表面凹凸を形成した。表面凹凸は形状制御性の十分に高いブラスト法により形成し、表面粗さの指標Ｒａが９０、１６０、２５０ｎｍとなるようなサンプルを作製した。なお表面粗さの指標Ｒａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１、４．２．２「輪郭曲線の二乗平均平方根高さ」において、輪郭曲線を粗さ曲線とする場合の評価指標である。もう一方の面は製造されたフィルムそのものの表面とした。こうして作製したサンプルの光透過率を波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で分光光度計により測定した。そのときの透過率を測定した結果を図４に示す。なお、比較例サンプルとして、ブラスト処理による表面凹凸１２０を形成しないサンプル（「形状付与なし」）も測定した。図４は、波長を横軸に、またブランクに対する透過率を縦軸にとった各サンプルの透過率のグラフである。ここで、パターニングのためのレーザーの波長は典型例として１０６４ｎｍと５３２ｎｍである。このため、図４を得たデータからこれらの波長における透過率を抜粋したものを表１に示す。
【表１】
2014060208.tif 000003
【００４３】
図４のグラフから、表面凹凸１２０が、約５４０ｎｍ以下の短波長領域の透過率を上昇させるのに対し、それ以上の長波長領域の透過率を減少させることを確認した。さらに、表１に示したように表面粗さの指標Ｒａの値を増大させることによりレーザーの波長においては透過率が低下することを確認した。
【００４４】
［実施例２］
そこで実施例２として、実際に５３２ｎｍの波長のレーザーを用いて可撓性基板を透過する光のパワーと表面凹凸１２０との関係を調べた。図５は、実施例２の測定のための測定系のセットアップを示す配置図である。このセットアップによりレーザー発振器、可撓性基板、パワーメーターを設置して、透過してくるレーザー光の出力を測定した。なお図５においては、可撓性基板のサンプルとパワーメーターとの間に距離をおいて描いているが、実際には、可撓性基板の入射面とは反対面に対してパワーメーターを密着させることにより、散乱しながら透過する光のすべてをパワーメーターにより受光した。可撓性基板のサンプルは厚み２５μｍのポリイミドフィルムを使用した。また、測定した可撓性基板は３種類とし、ポリイミドフィルムの片面にＲａ＝８９ｎｍと２４８ｎｍになるようにブラスト処理により表面凹凸を付与した２種類のサンプルと、表面凹凸を形成していない（「形状付与なし」）サンプルとした。レーザー波長は５３２ｎｍ、パルス幅６０ｎｓ、出力は２．２Ｗとした。レーザー光が入射する面は凹凸形状を付与していない面とした。
【００４５】
実施例２の結果を表２に示す。なお、レーザーの出力をそのまま測定したもの（基板有無について「なし」、かつ凹凸について「なし」の欄）も示している。凹凸形状を付与しない比較例サンプルの可撓性基板では、透過したレーザー光パワーは１．１Ｗとなった（同、「あり」、「なし」の欄）。これに対し、表面凹凸１２０を付与した可撓性基板のサンプルを透過した後には、０．９Ｗ（（「あり」、「あり（Ｒａ８９ｎｍ）」）および０．７Ｗ（同「あり」、「あり（Ｒａ２４８ｎｍ）」）となった。つまり、片面への表面凹凸の付与のみにより、約２０％〜６０％程度、透過光パワーが低下することを確認した。こうして可撓性基板の表面凹凸１２０によりレーザー光の透過を抑制できることを確認した。
【表２】
2014060208.tif 000004
【００４６】
［第１実施形態の変形例］
上述した説明においては、レーザーパターニングが施される一方の面である第２面とは逆の第１面に第１面凹凸が形成されているＳＣＡＦ太陽電池１０００の構成および製造方法を説明した。第１面の第１面凹凸に加え、本実施形態においては、レーザーパターニングが行なわれるもう一つの面である第２面にも、表面凹凸（第２面凹凸）を追加して形成すると好適である。これは、両面ともレーザーパターニングを施す場合、第１面のレーザーパターニングも行なわれ、その際に可撓性基板を透過してレーザーが第２面に到来する可能性があるためである。すなわち、上記第１実施形態の薄膜太陽電池の構成において、可撓性基板は、第２面の少なくとも一部に表面凹凸である第２面凹凸がさらに形成されたものとする。また、第２層が第２面凹凸に接して形成されたものとする。この場合、第１層は、第１面の側の空間から第１面に向けて可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第１面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものとなる。そして、第２面凹凸と第２面凹凸に接している第２層とが、第１面レーザーパターニングにおいて可撓性基板を透過してレーザーが到来する第２面の位置となるべき第２面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されたものとなる。
【００４７】
この詳細を図２を参照して説明すれば、第１面レーザーパターニングは、第１面である背面１００Ｂに形成された膜、例えば背面電極４００にパターニングラインＳＬ２を形成するための背面１００Ｂの側のレーザーパターニングである。その際に、パターニングラインＳＬ２を通るレーザーＬ２が到来する前面１００Ａの位置に表面凹凸である第２面凹凸（図示しない）がさらに形成されていれば、両面をレーザーパターニングする薄膜太陽電池において両側の膜に対するレーザーの影響を軽減することが可能となる。
【００４８】
次に、上記実施例１、２に示したＲａの違いによる影響について説明する。図４および表１に示したとおり、表面凹凸１２０を形成した可撓性基板の透過率は波長によってＲａに対する依存性が異なる。本実施形態においては、レーザーの波長において、僅かでも透過率の低減が達成される条件を採用することにより、透過後に照射面とは反対の反対面に形成されている膜に対する影響を低減することが可能となる。したがって、レーザーとして５３２ｎｍの波長のものを採用する場合には、Ｒａが９０ｎｍ（０．０９μｍ）以上とすると好適である。ただし、表面凹凸１２０のＲａの上限は特段定めない。一般にＲａが大きいほど表面凹凸が粗くなるといえるが、それと同時に、可撓性基板の厚みから自ずと決まる上限も存在する。さらに、表面凹凸１２０をレーザーパターニングする領域のみでなく、電気的な機能を果たすべき膜が形成される位置にも設ける場合、その電気的機能を損なわない範囲でＲａを調整することができる。
【００４９】
［第２実施形態］
本発明は、レーザーが照射される側の面に表面凹凸を形成する構成の薄膜太陽電池およびその製造方法である第２実施形態として実施することもできる。第２実施形態おける薄膜太陽電池は、第１実施形態と同様に、可撓性基板の両面をなす第１面および第２面それぞれの上に形成された膜が両面の間で互い違いとなる部分を有するようにずらしてパターニングされている。ただし、可撓性基板は、少なくとも第２面の一部に表面凹凸である第２面凹凸が形成されるとともに、レーザーパターニングのためのレーザーを厚み方向に少なくとも一部透過させるものである。そして、上記膜のうちの一の層である第１層が、可撓性基板の第１面に接して形成され、上記膜のうちの他の層である第２層が、可撓性基板の第２面の第２面凹凸に接して形成されている。第２面凹凸は、可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを第２面の側の空間から第２面に向けて照射する第２面レーザーパターニングにおいてレーザーが照射される第２面の位置となるべき第２面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されたものである。また第２層は、第２面レーザー入射位置において第２面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されている。そして、第１層が、第２面レーザーパターニングにおいて可撓性基板を透過してレーザーが到来する第１面の平面位置となるべき第１面レーザー到来位置の少なくとも一部に形成されている。
【００５０】
この第２実施形態の構成を図２に示したＳＣＡＦ太陽電池１０００の断面構造に即して説明すれば、前面１００Ａを第１面、背面１００Ｂを第２面のように第１実施形態とは逆に対応させることとなる。つまり、表面凹凸１２０が第２面凹凸となり、パターニングラインＳＬ２を形成するための背面１００Ｂの側のレーザーパターニングが第２面レーザーパターニングとなる。つまり、可撓性基板１００を透過して前面１００Ａ（第１面）に到来するレーザーＬ２が、第２面である背面１００Ｂの表面凹凸１２０（第２面凹凸）の影響により弱まる現象が利用される。
【００５１】
具体的には、表面凹凸１２０（第２面凹凸）を形成しておくと、裏面電極２００に対するダメージを軽減することが可能である。この理由については、本願発明者は、実施例として説明した表面凹凸１２０による可撓性基板１００の透過率の変化が光の入射方向を反転させた場合にも成り立つことから、透過率の低減が寄与していると考えている。これ以外の表面凹凸１２０がもたらす作用を原因として、裏面電極２００が受ける影響が抑制される可能性もある。本願発明者による推測では、表面凹凸１２０の界面でそこに到来したレーザーの一部が反射される作用が寄与する。別の作用として、表面凹凸１２０により、可撓性基板１００の厚み分を透過する際に光が散乱されて光が広がり、前面１００Ａに到達する位置での実効的な照射面積（光束の断面積）が増大してレーザーのパワー密度が低下することも寄与する。これらの作用のすべては、レーザーから裏面電極２００が受ける作用を軽減させる可能性がある。
【００５２】
上述した説明においては、第２面に形成された第２面凹凸が形成されている場合の構成をＳＣＡＦ太陽電池１０００により説明した。これに加え本実施形態においては、レーザーパターニングが行なわれる第２面とは逆の第１面にも、表面凹凸（第１面凹凸）を追加して形成すると好適である。これは、両面をパターニングする薄膜太陽電池においては、第１面のレーザーパターニングもおこなわれ、その際に、可撓性基板を透過してレーザーが第２面に到来する可能性があるためである。すなわち、上記第２実施形態の薄膜太陽電池の構成において、可撓性基板を、少なくとも第１面の一部に表面凹凸である第１面凹凸がさらに形成されたものとする。そして、第１層が第１面凹凸に接して形成されたものとする。この場合、第１層は、第１面の側の空間から第１面に向けて可撓性基板を透過する照射条件のレーザーを照射する第１面レーザーパターニングにより位置選択的に除去されているものとなる。そして、第１面凹凸と第１面凹凸に接している第１層とが、第１面レーザーパターニングにおいてレーザーが照射される第１面の位置となるべき第１面レーザー入射位置の少なくとも一部に形成されたものとなる。
【００５３】
この構成を図２を参照して説明すれば、第１面レーザーパターニングは、第１面である前面１００Ａに形成された膜、例えば裏面電極２００、光電変換層３００、透明電極層３４０をパターニングしてパターニングラインＳＬ１を形成するための前面１００Ａの側のレーザーパターニングである。その際に、ＳＬ１の範囲の前面１００Ａに表面凹凸である第１面凹凸（図示しない）がさらに形成されていれば、両面をレーザーパターニングする薄膜太陽電池において両側の膜に対するレーザーの影響を軽減することが可能となる。
【００５４】
［その他の変形例］
上述した本発明の各実施形態は、他の変形を行なうこともできる。上述した第１および第２実施形態においては、いずれも、可撓性基板のいずれか一方の面に形成されている表面凹凸が形成されている状況に基づいて説明したものである。実はこの効果は、可撓性基板の両面に表面凹凸が形成されており、レーザーが両面の表面凹凸を通って照射面とは反対側の面の膜に到達する場合にも達成される。
【００５５】
例えば本発明の第１実施形態において、可撓性基板の第２面のうち、第２面パターニングにおいてレーザーが照射される位置の少なくとも一部に表面凹凸である第２面凹凸を形成する。そして、第２層が第２面凹凸に接して形成されているものであり、第２面レーザーパターニングにより第２層に対し第２面の側の空間からレーザーを照射する。この場合、第２面パターニングをパターニングするためのレーザーが第１面凹凸と第２面凹凸の両方の作用によって弱まるため、基板を透過した後のレーザーが透過した後で膜に与える影響を軽減することが可能となる。
【００５６】
また、第２実施形態においても、Ｒａの値による透過率変化は図４に示したもののようになる。したがって、第２実施形態における表面凹凸のＲａも、０．０９μｍ以上とすることが好適である。
【００５７】
また別の変形例として、本実施形態は他の材料を利用する薄膜太陽電池に対して適用することもできる。その一例が、カルコパイライト系光電変換層を採用する薄膜太陽電池である。カルコパイライト系光電変換層を採用する場合、前面において光電変換層の光の入射側と逆の面の裏面電極には、Ｍｏ膜が採用される。そして、カルコパイライト系太陽電池においても、基板の両面の膜をレーザーによりパターニングするようにしてモノリシック型の薄膜太陽電池を作製することができる。その場合に、上述した本実施形態の工夫を適用することにより、レーザー光が入射する面とは逆の面に形成された膜に対して当該レーザーが悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００５８】
以上、本発明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】
【００５９】
本発明の薄膜太陽電池は太陽光などの光により発電を行なう任意の装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０００  ＳＣＡＦ太陽電池
１００  可撓性基板
１００Ａ  前面
１００Ｂ  背面
１０２  第１貫通孔
１０４  第２貫通孔
１２０  表面凹凸
２００  裏面電極
３００  光電変換層
３４０  透明電極層
４００  背面電極
４１２  第１背面金属層
４１４  第２背面金属層
ＳＬ１、ＳＬ２  パターニングライン
Ｌ１、Ｌ２  レーザー
【図１】
2014060208.tif 000005
【図２】
2014060208.tif 000006
【図３】
2014060208.tif 000007
【図４】
2014060208.tif 000008
【図５】
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