(57)【要約】【課題】ガラス絶縁層を形成する工程を経ても金属基板の反りが十分に抑制された薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】本薄膜太陽電池は、金属基板と、前記金属基板上に形成されたガラス絶縁層と、前記ガラス絶縁層上に製膜された第１の電極層と、前記第１の電極層上に製膜された薄膜光吸収層と、前記薄膜光吸収層上に製膜された第２の電極層と、を有し、前記ガラス絶縁層の線膨張係数は、前記金属基板の線膨張係数よりも所定の値だけ大きい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
前記金属基板上に形成されたガラス絶縁層と、
前記ガラス絶縁層上に製膜された第１の電極層と、
前記第１の電極層上に製膜された薄膜光吸収層と、
前記薄膜光吸収層上に製膜された第２の電極層と、を有し、
前記ガラス絶縁層の線膨張係数は、前記金属基板の線膨張係数よりも所定の値だけ大きい薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記ガラス絶縁層は、焼成によって形成された層である請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記所定の値は、０．０３×１０−６（１／Ｋ）以上０．７８×１０−６（１／Ｋ）以下である請求項１又は２記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記金属基板の厚さは０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、前記ガラス絶縁層の厚さは１６μｍ以上４０μｍ以下である請求項１乃至３の何れか一項記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】
前記金属基板は、鉄を主成分としクロム（Ｃｒ）を含有している請求項１乃至４の何れか一項記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記金属基板は、ステンレス基板である請求項５記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
前記金属基板は、フェライト系ステンレス基板である請求項６記載の薄膜太陽電池。
【請求項８】
前記金属基板は、更にアルミニウム（Ａｌ）を含有している請求項５乃至７の何れか一項記載の薄膜太陽電池。
【請求項９】
前記薄膜光吸収層は、化合物系薄膜である請求項１乃至８の何れか一項記載の薄膜太陽電池。
【請求項１０】
前記薄膜光吸収層は、ＣＩＳ系化合物系薄膜である請求項９記載の薄膜太陽電池。
【請求項１１】
前記薄膜光吸収層は、熱処理工程を経て形成された層である請求項１乃至１０の何れか一項記載の薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属基板にガラス絶縁層を介して薄膜光吸収層等を形成した構造の薄膜太陽電池が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。このような金属基板上にガラス絶縁層が形成された構造には、熱による反りの発生という問題がある。なお、従来は問題とならなかった小さな曲率の反りであっても、金属基板の大型化に伴ってその絶対量が大きくなるため、その抑制が新たな課題となっている。
【０００３】
反りの発生は、金属基板とガラス絶縁層それぞれの線膨張係数が異なることに起因するもので、一般的には金属基板上にガラス絶縁層を形成する工程で発生する反りとして認識されている。
【０００４】
金属基板に反りが発生した場合、以下のような問題が生じる。 反りをそのままにした場合、ハンドリングが困難になるうえ、更にその上に製膜を行った場合、その層の膜質が不均一になってしまう。又、金属基板の反りは矯正処理によって補正することも可能ではあるが、矯正を施すと、製膜済みの膜にクラックが発生し、膜の剥がれや特性低下をもたらす。更に、その上に製膜を行った場合、その層の膜質をも低下させてしまう。すなわち、金属基板上へのガラス絶縁層形成に伴って発生する反りは、他の太陽電池にはない、薄膜太陽電池固有の課題であり、反りの発生自体を可能な限り抑制することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８０３７０号公報
【特許文献２】特表２００７−５０２５３６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４０６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガラス絶縁層の形成に伴う反りを抑制するために、金属基板とガラス絶縁層それぞれの線膨張係数をできるだけ近づける方法がある（例えば、特許文献２参照）。又、ガラス絶縁層は引っ張り応力に弱く、引っ張り応力がかかるとクラックが発生しやすいので、ガラス絶縁層に圧縮応力が残るように、ガラス絶縁層の線膨張係数を金属基板の線膨張係数よりも僅かに小さくしておく方法もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
なお、特許文献３の例とは逆に、ガラス絶縁層に引っ張り応力が残るように、ガラス絶縁層の線膨張係数を金属基板の線膨張係数よりも大きくすることは通常行われていない。
【０００８】
上記のように、金属基板の反りを低減する様々な検討がなされているが、ガラス絶縁層形成後の金属基板の反りが十分に抑制されるには至っていない。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ガラス絶縁層を形成する工程を経ても金属基板の反りが十分に抑制された薄膜太陽電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本薄膜太陽電池は、金属基板と、前記金属基板上に形成されたガラス絶縁層と、前記ガラス絶縁層上に製膜された第１の電極層と、前記第１の電極層上に製膜された薄膜光吸収層と、前記薄膜光吸収層上に製膜された第２の電極層と、を有し、前記ガラス絶縁層の線膨張係数は、前記金属基板の線膨張係数よりも所定の値だけ大きいことを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、ガラス絶縁層を形成する工程を経ても金属基板の反りが十分に抑制された薄膜太陽電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池を例示する断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造工程を例示する図である。
【図３】第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池を例示する断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造工程を例示する図である。
【図５】金属基板の反り量と、ガラス絶縁層の線膨張係数と金属基板の線膨張係数との差との関係を例示する図である。
【図６】金属基板の反りの状態を例示する写真である。
【図７】金属基板の厚さとガラス絶縁層の厚さの組み合わせを例示する図である。
【図８】ガラス絶縁層厚を３０μｍとし金属基板厚を変えたときのＬ＜±１０ｍｍになるΔの範囲を例示する図である。
【図９】金属基板厚を０．３ｍｍとしガラス絶縁層厚を変えたときのＬ＜±１０ｍｍになるΔの範囲を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１４】
なお、以下の実施の形態等では、主にＣＩＳ系化合物系薄膜太陽電池を例にとって説明するが、本発明は、ＣＩＳ系以外の化合物系薄膜太陽電池や、一般的な薄膜太陽電池にも適用可能である。本発明を適用可能なＣＩＳ系以外の化合物系薄膜太陽電池の一例として、薄膜光吸収層が銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、及びカルコゲン元素（セレン（Ｓｅ）又は硫黄（Ｓ））を含有する化合物からなるＣＺＴＳ系の化合物系薄膜太陽電池や、薄膜光吸収層がカドミウム（Ｃｄ）及びテルル（Ｔｅ）を含有する化合物からなるＣｄＴｅ系の化合物系薄膜太陽電池等を挙げることができる。又、本発明を適用可能な一般的な薄膜太陽電池の一例として、薄膜光吸収層がノンドープ又はドーパントをドープされたアモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン薄膜太陽電池等を挙げることができる。
【００１５】
〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池の構造］
図１は、第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池を例示する断面図である。図１を参照するに、薄膜太陽電池１０は、金属基板１１と、耐腐食層１２と、ガラス絶縁層１３と、第１の電極層１４と、薄膜光吸収層１５と、第２の電極層１６とを有する。薄膜太陽電池１０において、金属基板１１の一方の側には、ガラス絶縁層１３、第１の電極層１４、薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６が順次積層されており、他方の側には耐腐食層１２が形成されている。但し、耐腐食層１２の有無は本実施の形態の目的においては任意である。以下、薄膜太陽電池１０を構成する各要素について説明する。
【００１６】
なお、本願では、薄膜太陽電池１０を構成する基板及び各層において、受光側の面を上面、その反対面を下面、と称する場合がある。又、金属基板１１の上面を特に表面と称し、金属基板１１の下面を特に裏面と称する場合がある。又、金属基板１１の薄膜光吸収層１５等が形成される側を素子形成面側と称する場合がある。
【００１７】
金属基板１１は、ガラス絶縁層１３、第１の電極層１４、薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６を形成する基体となる部分である。金属基板１１は、例えば、鉄を主成分としクロム（Ｃｒ）を含有する基板であり、裏面は耐腐食層１２に被覆されている。金属基板１１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度とすることができる。
【００１８】
金属基板１１の一例としては、ステンレス基板を挙げることができる。更に、他の金属基板１１の一例として、フェライト系ステンレス基板を挙げることができる。フェライト系ステンレス基板は、その線膨張係数が後述するＣＩＳ系化合物の線膨張係数である１０×１０−６  （１／Ｋ）に近くて好適である。なお、金属基板１１は、アルミニウムを含有してもよい。
【００１９】
なお、ステンレス基板とは、ステンレス鋼から作製された基板である。ステンレス鋼とは、クロム（Ｃｒ）又はクロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｉ）を含有させた合金鋼であって、クロム（Ｃｒ）の含有量が１０．５％以上であるものをいう。
【００２０】
但し、金属基板１１は、上記ステンレス基板には限定されず、例えば、鉄を主成分とし１０．５％未満のクロム（Ｃｒ）を含有する基板を用いてもよい。この場合、更にニッケル（Ｎｉ）を含有させてもよい。
【００２１】
換言すれば、鉄を主成分としクロム（Ｃｒ）を含有する基板とは、フェライト系ステンレス基板を含む各種のステンレス基板、及び、ステンレス基板と同一種類の金属を含有する基板であって、クロム（Ｃｒ）の含有量が１０．５％未満であるものを含む概念である。
【００２２】
但し、クロム（Ｃｒ）の含有量が少なすぎると、金属基板１１の線膨張係数が大きくなったり、表面粗さが粗くなったりするおそれがあり、太陽電池用基板としては使いにくくなるため、クロム（Ｃｒ）は最低でも８％程度含有されていることが好ましい。
【００２３】
耐腐食層１２は、例えば、薄膜太陽電池１０が化合物系で、その製造工程で高温で腐食性のセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスや硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスを使用する場合、それらのガスによる腐食から、金属基板１１を保護するために設けられる層である。セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスや硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスによる処理は例えば４００℃〜６００℃の高温下で行われるため、素材としては、シリカやアルミナ等の無機物が好適であり、スパッタ法等で形成することが好ましい。
【００２４】
なお、ここで要求される耐腐食性は、上記工程の作業時間内（概ね１時間以内）のみに限定されるため、耐腐食層１２の厚さは２０〜１００ｎｍ程度と薄いもので十分である。よって、耐腐食層１２の有無による、金属基板１１の反りへの影響は無視できる。
【００２５】
ガラス絶縁層１３は、金属基板１１の上面に形成されている。薄膜太陽電池１０が化合物系である場合、複数のセルを直列に集積化して高電圧出力とするのが通常であること、及び、金属基板１１の上面にリークの原因となるオイルピットやスクラッチ等の欠陥が残存すること等を考慮すると、同様な絶縁性を有するとはいえ、金属基板１１の上面に耐腐食層１２で用いるような薄い絶縁層を設けることは好ましくない。
【００２６】
そこで、金属基板１１を使用する場合は、厚い絶縁層にすることが好ましい。厚い膜でオイルピットやスクラッチを覆うことにより、それらの影響を除去できると共に、高い絶縁耐力を得ることが可能となるからである。このような用途には、ガラス絶縁層は好適である。更に、薄膜太陽電池１０では、薄膜光吸収層１５を形成する際に高温の熱処理が施されるため有機材料が使用できないことも、ガラス絶縁層を用いる他の理由である。
【００２７】
このように、金属基板１１の上面に形成する絶縁層の材料としては、ガラスを用いることが好ましい。ガラスの一例としては、シリカ（ＳｉＯ２）、ＣａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＭｇＯのうちの少なくとも一つを成分とするガラスや低融点ガラスを挙げることができる。
【００２８】
なお、ガラス絶縁層１３を上記材料を組み合わせた複数の層から構成してもよく、その場合には、アルカリバリア機能を有する層を有してもよい。アルカリバリア機能とは、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）等のアルカリ金属成分が薄膜光吸収層１５に過剰に拡散することを防止する機能である。アルカリバリア機能を有する層の厚さは、例えば、５〜１００ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
ガラス絶縁層１３の厚さは、１６μｍ以上かつ４０μｍ以下とすることが好ましい。なお、発明者らの検討により、ガラス絶縁層１３の厚さが１０μｍ未満となると、薄膜太陽電池１０の変換効率が低下することがわかっている。
【００３０】
これは、上記オイルピットやスクラッチ等による金属基板１１の表面粗さが、ガラス絶縁層１３上に形成する各層の平坦性に影響を及ぼすためであると考えられる。又、ガラス絶縁層１３の厚さが５０μｍよりも大きくなると、ガラス絶縁層１３の機械的強度が低下したり、金属基板１１から剥離しやすくなるため好ましくない。
【００３１】
又、ガラス絶縁層１３の線膨張係数は、金属基板１１の線膨張係数よりも所定の値だけ大きくすることが好ましい。ここで、所定の値は、０．４×１０−６  （１／Ｋ）である。但し、実際に使用が想定される金属基板１１の厚さ（０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下）やガラス絶縁層１３の厚さ（１６μｍ以上４０μｍ以下）、線膨張係数の測定誤差、金属基板１１の反り量の許容範囲（±１０ｍｍ未満）等を考慮すると、所定の値は０．０３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．７８×１０−６  （１／Ｋ）以下とすればよい。この数値の根拠については、後述する。
【００３２】
なお、ガラス絶縁層１３の線膨張係数を金属基板１１の線膨張係数よりも所定の値だけ大きくすることが好ましい理由は、ガラス絶縁層１３を形成する工程（６００℃〜８００℃程度）において、金属基板１１の反り量を抑制できるからである。
【００３３】
第１の電極層１４は、ガラス絶縁層１３上に形成されている。第１の電極層１４の材料としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。第１の電極層１４の材料としてセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）や硫化水素（Ｈ２Ｓ）に対する耐食性が高い他の金属、例えば、チタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）等を用いてもよい。第１の電極層１４の厚さは、数１０ｎｍ〜数μｍ程度とすると好適であるが、例えば、０．５μｍとすることができる。
【００３４】
なお、ガラス絶縁層１３と第１の電極層１４との間にアルカリバリア層を形成してもよい。アルカリバリア層は、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）等のアルカリ金属成分が薄膜光吸収層１５に過剰に拡散することを防止するために設ける層である。アルカリバリア層の材料としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）等を用いることができる。アルカリバリア層の厚さは、例えば、５〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００３５】
薄膜光吸収層１５は、ｐ型半導体からなる層であり、第１の電極層１４上に形成されている。薄膜光吸収層１５は、照射された太陽光を電気エネルギーに変換する部分である。薄膜光吸収層１５が光電変換することにより生じた光電流は、第１の電極層１４と第２の電極層１６の何れか一方又は双方にはんだ等で取り付けられた図示しない電極リボン（銅箔リボン）から外部に電流として取り出すことができる。薄膜光吸収層１５の厚さは、使用する薄膜材料に応じて異なるが、例えばＣＩＳ系化合物系薄膜の場合には０．数μｍ〜数１０μｍ程度とすると好適で、例えば１．５μｍとしてもよい。
【００３６】
薄膜光吸収層１５は半導体薄膜であり、アモルファスシリコン薄膜や、ＣｄＴｅ系或いはＣＺＴＳ系やＣＩＳ系の化合物系薄膜等で形成できる。例えば、IB-IIIB-VIB族元素からなるＣＩＳ系化合物系薄膜の場合、その材料は、Ｃｕ及びＡｇからなる群より選択された少なくとも１種類のIB族元素と、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群より選択された少なくとも１種類のIIIB族元素と、Ｓ及びＳｅからなる群から選択された少なくとも１種類のVIB族元素とを含む、少なくとも１種類の化合物半導体とすることができる。
【００３７】
具体的な化合物の一例を挙げれば、２セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、２イオウ化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２）、２セレン・イオウ化銅インジウム（ＣｕＩｎ（ＳＳｅ）２）、２セレン化銅ガリウム（ＣｕＧａＳｅ２）、２イオウ化銅ガリウム（ＣｕＧａＳ２）、２セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２）、２イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓ２）、２セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２）等である。
【００３８】
なお、薄膜光吸収層１５として、例えば、銅（Ｃｕ），亜鉛（Ｚｎ），錫（Ｓｎ），カルコゲン元素からなるＣＺＴＳ系の化合物を用いてもよい。具体的な化合物の一例を挙げれば、４セレン化２銅スズ・亜鉛（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳｅ４）、４イオウ化２銅スズ・亜鉛（Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４）、４セレン・イオウ化２銅スズ・亜鉛（Ｃｕ２ＺｎＳｎ（ＳＳｅ）４）等である。
【００３９】
薄膜光吸収層１５上にバッファ層（図示せず）を形成してもよい。バッファ層は、薄膜光吸収層１５が化合物系の場合、薄膜光吸収層１５からの電流の漏出を防止する機能を有する高抵抗の層である。バッファ層の材料としては、例えば、亜鉛化合物（Ｚｎ（Ｓ，Ｏ，ＯＨ））等を用いることができる。バッファ層の材料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、硫化インジウム（ＩｎＳ）、インジウム化合物（Ｉｎ（Ｓ，Ｏ，ＯＨ））、硫化カドミウム（ＣｄＳ）等を用いてもよい。バッファ層の厚さは、例えば、数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度とすることができる。
【００４０】
第２の電極層１６は、ｎ型半導体からなる透明な層であり、薄膜光吸収層１５上に形成されている。第２の電極層１６は、ｐ型半導体からなる薄膜光吸収層１５との間でｐｎ接合を形成し、更に低抵抗の導体としても機能する。第２の電極層１６としては、例えば、酸化亜鉛系薄膜（ＺｎＯ）やＩＴＯ薄膜、酸化錫（ＳｎＯ２）等の透明導電膜を用いることができる。酸化亜鉛系薄膜（ＺｎＯ）を用いる場合には、硼素（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等をドーパントとして添加することにより、低抵抗化でき好適である。第２の電極層１６の厚さは、例えば、０．５μｍ〜２．５μｍ程度とすることができる。
【００４１】
なお、薄膜太陽電池１０を複数のセルが直列に接続された集積構造としてもよい。
【００４２】
［第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造方法について説明する。ここでは、一例として、薄膜光吸収層１５としてＣＩＳ系化合物系薄膜を用いたＣＩＳ系の化合物系薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造工程を例示する図である。
【００４３】
まず、図２（ａ）に示す工程では、金属基板１１を準備する。金属基板１１としては、例えば、鉄を主成分としクロム（Ｃｒ）を含有する基板である、フェライト系ステンレス基板（ＳＵＳ４３０、線膨張係数は１０．４×１０−６  （１／Ｋ））を用いることができる。金属基板１１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
次に、図２（ｂ）に示す工程では、金属基板１１の裏面に、例えば、シリカをスパッタ法で製膜して耐腐食層１２を形成する。耐腐食層１２の厚さは、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすることができる。なお、耐腐食層１２は本実施の形態の目的においては、必ずしも設けずともよい。
【００４５】
次に、図２（ｃ）に示す工程では、金属基板１１の上面にガラス絶縁層１３を形成する。本実施の形態では、線膨張係数が金属基板１１の線膨張係数よりも所定の値だけ大きく、軟化点が６００℃〜８００℃の範囲にあるガラスペーストを、金属基板１１の表面にスリットコーターで塗布した。なお、所定の値の最適値は０．４×１０−６  （１／Ｋ）であるが、実際に使用が想定される金属基板１１の厚さ（０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下）やガラス絶縁層１３の厚さ（１６μｍ以上４０μｍ以下）、線膨張係数の測定誤差、金属基板１１の反り量の許容範囲（±１０ｍｍ未満）等を考慮し、所定の値は０．０３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．７８×１０−６  （１／Ｋ）以下とすればよい。
【００４６】
ガラス絶縁層１３となるガラスペーストに使用するガラス材料は前述の通りである。ガラスペーストは、スリットコーターに代えて、スプレーコーター、スクリーン印刷、ディップコーター、スピンコーター等によって塗布してもよい。
【００４７】
次に、塗布したガラスペーストを大気雰囲気中で１００℃〜２００℃程度に加熱し、ガラスペーストを乾燥させてガラスペースト中の有機溶剤を揮発させる。更に、乾燥させたガラスペーストを上記軟化点以上の温度に加熱して焼成することによりガラス絶縁層１３を形成することができる。焼成後のガラス絶縁層１３の厚さは、例えば、３０μｍ程度とすることができる。なお、ガラスペーストを乾燥させる工程と加熱・焼成する工程とは温度が大きく異なるため、各々を別々の装置で行ってもよい。
【００４８】
なお、ガラス絶縁層１３は、金属基板１１との間で上記線膨張係数の関係が満たされていれば、スパッタ等の非加熱プロセスによって形成してもよい。
【００４９】
図２（ｃ）の工程後、ガラス絶縁層１３上に、第１の電極層１４、ＣＩＳ系化合物系薄膜からなる薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６を順次積層することにより、図１に示す本実施の形態に係る薄膜太陽電池１０の一例であるＣＩＳ系の化合物系薄膜太陽電池が完成する。
【００５０】
具体的には、ガラス絶縁層１３上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法等により、第１の電極層１４を製膜する。第１の電極層１４の材質は例えばモリブデン（Ｍｏ）で、厚さは例えば０．５μｍ程度である。なお、製膜にあたっては、電子ビーム蒸着法等を用いて製膜してもよい。
【００５１】
次に、第１の電極層１４上に薄膜光吸収層１５として、例えば、２セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２）を製膜する。２セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２）は、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法や蒸着法等により銅（Ｃｕ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ）等を含むプリカーサ膜を形成し、その後、例えば４００〜６００℃程度の温度中でセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）によるセレン化及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）による硫化を行うことにより製膜できる（セレン化／硫化過程）。薄膜光吸収層１５の厚さは、例えば、１．５μｍ程度とすることができる。
【００５２】
なお、薄膜光吸収層１５として、２セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２）に代えて、前述の２セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、２イオウ化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ２）等を製膜してもよい。この場合、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）等を含むプリカーサ膜を形成し、その後、４００〜６００℃程度の温度中でセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）によるセレン化又は硫化水素（Ｈ２Ｓ）による硫化を行うことにより製膜できる。
【００５３】
又、薄膜光吸収層１５は、銅（Ｃｕ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），及びセレン（Ｓｅ）を蒸着することにより製膜してもよい。又、薄膜光吸収層１５は、銅（Ｃｕ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），及び硫黄（Ｓ）を蒸着することにより製膜してもよい。又、薄膜光吸収層１５は、銅（Ｃｕ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），及びセレン（Ｓｅ）と硫黄（Ｓ）を蒸着することにより製膜してもよい。又、薄膜光吸収層１５は、これら以外に、スパッタ法、メカノケミカルプロセス法、スクリーン印刷法、近接昇華法等によって製膜してもよいが、何れの方法においても、金属基板１１への加熱を伴うものである。
【００５４】
金属基板１１の裏面が耐腐食層１２により被覆されている場合には、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）や硫化水素（Ｈ２Ｓ）等による金属基板１１の全表面の腐食が抑制される。
【００５５】
なお、薄膜光吸収層１５を製膜後、必要に応じ、薄膜光吸収層１５上にバッファ層を製膜してもよい。バッファ層は、例えば、溶液成長法（ＣＢＤ法）や有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、アトミックレイヤーデポジション法（ＡＬＤ法）等により、薄膜光吸収層１５上に製膜できる。バッファ層の材料や厚さ等は、前述の通りである。
【００５６】
次に、薄膜光吸収層１５上に、ＭＯＣＶＤ法等により、第２の電極層１６を製膜する。第２の電極層１６は、スパッタ法や蒸着法、アトミックレイヤーデポジション法（ＡＬＤ法）等を用いて薄膜光吸収層１５上に製膜してもよい。第２の電極層１６の材料としては、例えばIII族元素をドープしたＺｎＯを用いることができ、その厚さは例えば１．０μｍ程度とすることができる。
【００５７】
以上の工程により、図１に示す本実施の形態に係る薄膜太陽電池１０の一例であるＣＩＳ系の化合物系薄膜太陽電池が完成する。なお、第１の電極層１４、薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６に分離溝を形成し、分離溝によってストリップ状に分離・形成されたセルが直列に接続された集積構造としてもよい。
【００５８】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、表面にアルミナ層を形成した金属基板（アルミニウム含有ステンレス基板）を用いた薄膜太陽電池の例を示す。アルミニウム含有ステンレス基板は、表面の熱酸化という簡単な方法によって、表面に均一なアルミナ層を形成することが可能である。このようにして形成されたアルミナ層は、前述した第１の実施の形態に係る薄膜太陽電池１０の一例であるＣＩＳ系の化合物系薄膜太陽電池の製造工程で使用される腐食性ガスに対して安定であるため、先に述べたシリカによる耐腐食層１２に代わる新しい耐腐食層として有望である。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
【００５９】
［第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池の構造］
図３は、第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池を例示する断面図である。図３を参照するに、薄膜太陽電池２０は、金属基板１１及び耐腐食層１２が金属基板２１及びアルミナ層２２に置換された点が、薄膜太陽電池１０（図１参照）と相違する。
【００６０】
薄膜太陽電池２０において、アルミニウムを含有する金属基板２１（以下では、特に断りのない限り、単に金属基板２１という）の全面にアルミナ層２２が形成されている。金属基板２１の上面に、アルミナ層２２を介して、ガラス絶縁層１３、第１の電極層１４、薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６が順次積層されている。
【００６１】
金属基板２１は、ガラス絶縁層１３、第１の電極層１４、薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６を形成する基体となる部分である。金属基板２１は、鉄を主成分としアルミニウム（Ａｌ）及びクロム（Ｃｒ）を含有する基板であり、基板全面が熱酸化によって形成されたアルミナ層２２に被覆されている。なお、アルミナ層２２は、第１の実施の形態で述べたシリカ等による耐腐食層１２に相当する耐腐食層として使用されるものである。金属基板２１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度とすることができる。
【００６２】
金属基板２１におけるアルミニウム（Ａｌ）の含有量は、０．１重量％以上かつ６．０重量％以下とすると好適である。金属基板２１におけるアルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．１重量％未満であると、アルミナ層２２が十分に形成されないため好ましくない。又、金属基板２１におけるアルミニウム（Ａｌ）の含有量が６．０重量％を超えると、金属基板２１の線膨張係数が大きくなるため好ましくない。
【００６３】
金属基板２１の一例としては、アルミニウム（Ａｌ）を含有したステンレス基板を挙げることができる。更に、他の金属基板２１の一例として、アルミニウム（Ａｌ）を含有したフェライト系ステンレス基板を挙げることができる。フェライト系ステンレス基板は、その線膨張係数がＣＩＳ系化合物の線膨張係数である１０×１０−６  （１／Ｋ）に近くて好適である。
【００６４】
但し、金属基板２１は、アルミニウム（Ａｌ）を含有した上記ステンレス基板には限定されず、例えば、鉄を主成分としアルミニウム（Ａｌ）及び１０．５％未満のクロム（Ｃｒ）を含有する基板を用いてもよい。この場合、更にニッケル（Ｎｉ）を含有させてもよい。
【００６５】
換言すれば、鉄を主成分としアルミニウム（Ａｌ）及びクロム（Ｃｒ）を含有する基板とは、アルミニウム（Ａｌ）を含有したフェライト系ステンレス基板を含む各種のアルミニウム（Ａｌ）を含有したステンレス基板、及び、アルミニウム（Ａｌ）を含有したステンレス基板と同一種類の金属を含有する基板であって、クロム（Ｃｒ）の含有量が１０．５％未満であるものを含む概念である。
【００６６】
又、更に緻密なアルミナ層２２の形成のために、金属基板２１にシリコン（Ｓｉ）を含有させてもよい。
【００６７】
アルミナ層２２は、金属基板２１の全面を被覆している。アルミナ層２２は、金属基板２１に含有されたアルミニウム（Ａｌ）が、所定条件で金属基板２１の全表面に拡散して形成された層である。アルミナ層２２の厚さは、ガラス絶縁層１３との密着性向上の観点からは３０ｎｍ〜１μｍとすることが好ましい。又、アルミナ層２２の厚さは薄いので、この層の有無による金属基板２１への反りの影響は無視できる。
【００６８】
次に、このように表面全体にアルミナ層２２を形成した金属基板２１上に、ガラス絶縁層１３、第１の電極層１４、薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６が順次積層されるが、それぞれの内容は第１の実施の形態で述べた通りであるので、ここでは省略する。
【００６９】
［第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造方法］
次に、第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造方法について説明する。ここでは、一例として、薄膜光吸収層１５としてＣＩＳ系化合物系薄膜を用いたＣＩＳ系の化合物系薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池の製造工程を例示する図である。
【００７０】
まず、図４（ａ）に示す工程では、金属基板２１を準備する。金属基板２１としては、例えば、鉄を主成分としアルミニウム（Ａｌ）及びクロム（Ｃｒ）を含有する基板を用いることができる。具体的には、金属基板２１として、例えば、５．５％のアルミニウムを含有したフェライト系ステンレス基板（ＪＦＥ２０−５ＵＳＲ、線膨張係数は１１．０×１０−６  （１／Ｋ））を用いることができる。金属基板２１の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度とすることができる。
【００７１】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、大気中若しくは酸素含有雰囲気中において、金属基板２１を７００℃以上かつ８５０℃未満の温度（この温度を前処理温度と称する場合がある）で加熱して熱酸化し、金属基板２１に含有されたアルミニウム（Ａｌ）を金属基板２１の全面に拡散させ、アルミナ層２２を形成する。この時のアルミナ層２２の厚さは、３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。
【００７２】
なお、７００℃以上かつ８５０℃未満の前処理温度が好適である点は、発明者らが実験的に見出したものである。発明者らの検討によれば、前処理温度が７００℃より低いと、金属基板２１の上面にアルミナ層２２が十分に形成されないため、ガラス絶縁層１３との密着性が低下する。又、前処理温度が８５０℃以上であると、金属基板２１の熱変形量が大きくなり、平面度を要求される化合物系薄膜太陽電池用の基板としては不適となる。
【００７３】
次に、図４（ｃ）に示す工程では、金属基板２１の上面に形成されたアルミナ層２２上にガラス絶縁層１３を形成する。本実施の形態では、線膨張係数が金属基板２１の線膨張係数よりも所定の値だけ大きく、軟化点が６００℃〜８００℃の範囲にあるガラスペーストを、金属基板２１の表面にスリットコーターで塗布した。なお、所定の値の最適値は０．４×１０−６  （１／Ｋ）であるが、実際に使用が想定される金属基板２１の厚さ（０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下）やガラス絶縁層１３の厚さ（１６μｍ以上４０μｍ以下）、線膨張係数の測定誤差、金属基板２１の反り量の許容範囲（±１０ｍｍ未満）等を考慮し、所定の値は０．０３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．７８×１０−６  （１／Ｋ）以下とすればよい。
【００７４】
ガラス絶縁層１３となるガラスペーストに使用するガラス材料は前述の通りである。ガラスペーストは、スリットコーターに代えて、スプレーコーター、スクリーン印刷、ディップコーター、スピンコーター等によって塗布してもよい。
【００７５】
次に、塗布したガラスペーストを大気雰囲気中で１００℃〜２００℃程度に加熱し、ガラスペーストを乾燥させてガラスペースト中の有機溶剤を揮発させる。更に、乾燥させたガラスペーストを上記軟化点以上の温度に加熱して焼成することにより、ガラス絶縁層１３を形成する。焼成後のガラス絶縁層１３の厚さは、例えば、３０μｍ程度とすることができる。なお、ガラスペーストを乾燥させる工程と加熱・焼成する工程とは温度が大きく異なるため、各々を別々の装置で行ってもよい。
【００７６】
なお、ガラス絶縁層１３は、金属基板１１との間で上記線膨張係数の関係が満たされていれば、スパッタ等の非加熱プロセスによって形成してもよい。
【００７７】
図４（ｃ）の工程後、ガラス絶縁層１３上に、第１の電極層１４、ＣＩＳ系化合物系薄膜からなる薄膜光吸収層１５、及び第２の電極層１６を順次積層することにより、図３に示す本実施の形態に係る薄膜太陽電池２０の一例であるＣＩＳ系の化合物系薄膜太陽電池が完成する。具体的な内容については、第１の実施の形態で説明した通りである。
【００７８】
〈実施例１〉
第１又は第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池において、金属基板としてステンレス基板を使用した場合における反りの抑制について検討した。
【００７９】
ここでは、焼成温度が６００℃〜８００℃若しくはそれ以上になるガラス絶縁層の形成工程に主眼をおいて検討した。
【００８０】
具体的には、金属基板にフェライト系ステンレス基板（ＳＵＳ４３０）を用い、その上に形成するガラス絶縁層の線膨張係数を異ならせ、それぞれの場合のガラス絶縁層付き金属基板の反り量Ｌを実測した。使用した金属基板の大きさは長さ約１２００ｍｍ幅約９４５ｍｍ厚さ約０．３ｍｍである。又、ガラス絶縁層の厚さは約３０μｍである。なお、反り量Ｌの測定には金属スケール（ものさし）を用いた。
【００８１】
その結果を表１及び図５中の●印で示す。なお、表１及び図５中のガラス絶縁層の線膨張係数αｉは、ＪＩＳ Ｒ ３１０２に基づいて測定した値である。又、表１及び図５中の金属基板の線膨張係数αsは、ＪＩＳ Ｚ ２２８５に基づいて測定した値である。
【００８２】
【表１】
2014203936.tif 000003
【００８３】
図５において横軸には、使用した金属基板の線膨張係数（αs＝１０．４×１０−６  （１／Ｋ））に対するガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）の差（Δ＝αｉ−αｓ）をプロットした。つまり、横軸のゼロは、両者の線膨張係数αが等しい場合、正方向はガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）が金属基板の線膨張係数（αｓ）より大きい場合、すなわちガラス絶縁層に引っ張り応力がかかった状態を示す。縦軸はガラス絶縁層付き金属基板の反り量Ｌを示す。なお、図５中に示すように、金属基板の反りはその幅方向に発生する。又、反り量Ｌは、図５中に示すように、金属基板の素子形成面側の中央部が基板端部に対して凸になる方向を正としてミリメートル単位で表示した。
【００８４】
表１及び図５より、金属基板の反りは、ガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）と金属基板の線膨張係数（αs）の差（Δ＝αｉ−αｓ）が負の場合には上に凸になるように反るが、Δが減少するに従って抑制されはじめ、Δが０．４×１０−６  （１／Ｋ）になった時点で最小（ゼロ）となり、その後は逆の下に凸となるように反ることがわかる。
【００８５】
図６は、金属基板の反りの状態を例示する写真である。図６において、Ａは定盤、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は金属基板を示している。金属基板Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は、長さ約１２００ｍｍ幅約９４５ｍｍ厚さ約０．３ｍｍの基板に３０μｍのガラス絶縁層を形成したもので、図６は、ガラス絶縁層（素子形成面側）を上にした状態で金属基板Ｂ１、Ｂ２及びＢ３を定盤Ａ上に載置し、短辺に平行な方向から反りの状態を撮影したものである。なお、金属基板Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は鏡面状態なので、背景が写り込んでいる。又、画面中にはスケールを置いている。
【００８６】
図６（ａ）は、Δが０．４×１０−６  （１／Ｋ）よりも大きい場合であり、金属基板Ｂ１の短辺側から視て、素子形成面側が凹の状態で反っている。図６（ｃ）は、Δが０．４×１０−６  （１／Ｋ）よりも小さい場合であり、金属基板Ｂ３の短辺側から視て、素子形成面側が凸の状態で反っている。図６（ａ）及び図６（ｃ）に示す金属基板Ｂ１、Ｂ３の反りは大きく、水平に寝かせた状態にしたにもかかわらず２０ｍｍ程度の反りが残っている。一方、図６（ｂ）は、Δが０．4×１０−６（１／Ｋ）の場合であり、金属基板Ｂ２に反りは見られず、定盤Ａに置くと定盤Ａに密着した状態となっている。
【００８７】
なお、図６では、金属基板を定盤上に水平に置いているが、図５や表１等で示した反り量Ｌは、重力の影響を避けるため、金属基板を定盤上に垂直に置いた状態（金属基板の短辺が定盤に接し、長辺が定盤に垂直になった状態）で測定した値である。金属基板を定盤上に垂直に置いた状態での反り量が±１０ｍｍ未満であれば、金属基板を定盤上に水平に置くと、金属基板が自重により変形するため、図６（ｂ）のように反り量がほぼゼロとなり、金属基板が定盤に密着した状態となる。但し、図６（ｂ）はΔが０．4×１０−６（１／Ｋ）の場合であるから、金属基板を定盤上に垂直に置いた状態でも反り量はほぼゼロである。
【００８８】
図６（ｂ）のように反り量がほぼゼロの状態になれば、例えば、ガラス絶縁層１３上にＤＣマグネトロンスパッタ法等により第１の電極層１４を製膜する場合に、均一な膜質の第１の電極層１４を製膜できる。一方、金属基板を定盤上に垂直に置いた状態での反り量が±１０ｍｍ以上になると、金属基板を定盤上に水平に置いても反りが十分に矯正されない。これは、第１の電極層１４の製膜時に、スパッタターゲットと金属基板との距離が場所により異なることを意味し、その結果均一な膜質の第１の電極層１４を製膜できない。
【００８９】
このように、表１等で示した反り量Ｌが±１０ｍｍ未満になるようにΔ＝αｉ−αｓを設定することは極めて重要である。
【００９０】
〈実施例２〉
第１又は第２の実施の形態に係る薄膜太陽電池において、金属基板としてアルミニウム含有ステンレス基板を使用した場合における反りの抑制について検討した。
【００９１】
具体的には、金属基板にアルミニウムを含有したフェライト系ステンレス基板（ＪＦＥ２０−５ＵＳＲ）を用い、その上に形成するガラス絶縁層の線膨張係数を異ならせ、それぞれの場合のガラス絶縁層付き金属基板の反り量を実測した。使用した金属基板の大きさは長さ約１２００ｍｍ幅約９４５ｍｍ厚さ約０．３ｍｍである。又、ガラス絶縁層の厚さは約３０μｍである。なお、反り量Ｌの測定には金属スケール（ものさし）を用いた。
【００９２】
その結果を表２及び図５中の■印で示す。なお、表２及び図５中のガラス絶縁層の線膨張係数αｉは、ＪＩＳ Ｒ ３１０２に基づいて測定した値である。又、表２及び図５中の金属基板の線膨張係数αsは、ＪＩＳ Ｚ ２２８５に基づいて測定した値である。
【００９３】
【表２】
2014203936.tif 000004
【００９４】
表２及び図５より、金属基板の反りは、ガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）と金属基板の線膨張係数（αs）の差（Δ＝αｉ−αｓ）が負の場合には上に凸になるように反るが、Δが減少するに従って抑制されはじめ、Δが０．４×１０−６  （１／Ｋ）になった時点で最小（ゼロ）となり、その後は逆の下に凸となるように反ることがわかる。これは金属基板にＳＵＳ４３０を使用した実施例１の場合と同様な結果であった。
【００９５】
従来の知見では、ガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）と金属基板の線膨張係数（αs）の差（Δ＝αｉ−αｓ）がゼロの時に基板の反り量Ｌが最小になるはずである。しかし、上記実施例１及び２の結果はそれとは全く異なるもので、２つの材質の異なる金属基板のどちらの場合においても、Δが０．４×１０−６  （１／Ｋ）の時に最小になった。つまり、ガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）を金属基板の線膨張係数（αs）よりも０．４×１０−６  （１／Ｋ）大きくすることで、金属基板の反りを抑制できる（ほぼゼロにできる）ことがわかった。
【００９６】
この理由については、現時点では、ガラス絶縁層と金属基板とが接着状態になる温度や両者の実際の伸び量、及び金属基板のヤング率の温度特性等が複合した結果として得られるもので、それらが線膨張係数の差として見出されたと推定している。詳細については、現在鋭意検討中である。
【００９７】
なお、実際の製膜における金属基板の反り量Ｌの許容範囲が±１０ｍｍ未満であること、及び素材のガラス絶縁層や金属基板自体が有する線膨張係数のロット間ばらつきや、線膨張係数の測定誤差等を考慮すると、金属基板の厚さが０．３ｍｍ、ガラス絶縁層の厚さが３０μｍの場合には、Δ＝αｉ−αｓを（０．４±０．２）×１０−６  （１／Ｋ）、すなわち、０．２×１０−６  （１／Ｋ）以上０．６×１０−６  （１／Ｋ）以下の範囲とすることが望ましいと解される。
【００９８】
従来の金属基板にガラス絶縁層を形成する際の両者の線膨張係数に関する知見は、（１）両者の線膨張係数の差Δはなるべくゼロに近づける、或いは、（２）クラック発生防止の観点から、差Δを負にして、ガラス絶縁層に圧縮応力がかかるようにしておく、というものである。
【００９９】
しかし、本願は、それらの何れとも異なり、差Δを正、すなわち０．２×１０−６  （１／Ｋ）以上０．６×１０−６  （１／Ｋ）の範囲にすることで、金属基板の反りを抑制することができることを示したものである。この知見は、薄膜太陽電池という特定の構造における反りの抑制、という独自の課題を解決するために検討を行った結果得られたものであり、従来にない独自の構成を提示するものである。
【０１００】
〈実施例３〉
実施例１及び２では、厚さ約０．３ｍｍの金属基板と厚さ約３０μｍのガラス絶縁層の組み合わせについて検討したが、例えばガラス絶縁層の厚さを半分にすれば、反り量は約半分になる（但し、反りの理論式からの近似値として）。つまり、同じ反り量（の限界値）を確保できるΔの範囲は、実施例１及び２の場合よりも広くなる。そこで、実施例３では、金属基板とガラス絶縁層の厚さの組み合わせを変えた場合の好適なΔの範囲について検討した。
【０１０１】
具体的には、実施例１及び２とは異なる厚さの金属基板とガラス絶縁層を組み合わせた場合について、Ｌ＜±１０ｍｍになるΔの範囲を計算した。計算に用いた両者の厚みの組み合わせは、図７に示すＢ、Ｃ、Ｄ、及びＥである。Ｂは厚さ約０．２ｍｍの金属基板と厚さ約３０μｍのガラス絶縁層の組み合わせ、Ｃは厚さ約０．３ｍｍの金属基板と厚さ約１６μｍのガラス絶縁層の組み合わせ、Ｄは厚さ約０．４ｍｍの金属基板と厚さ約３０μｍのガラス絶縁層の組み合わせ、Ｅは厚さ約０．３ｍｍの金属基板と厚さ約４０μｍのガラス絶縁層の組み合わせである。
【０１０２】
金属基板の厚さの最小値を０．２ｍｍとした理由は、金属基板の厚さが０．２ｍｍ未満（例えば、０．１ｍｍ）では薄すぎて実用化が困難なためである。又、ガラス絶縁層の厚さの最小値を１６μｍとした理由は、ガラス絶縁層の厚さが２０μｍ未満になると絶縁能力が低下し、１６μｍが絶縁能力を考慮した使用可能な限界の厚さであると考えられるためである。
【０１０３】
なお、Ａは実施例１及び２で示した厚さ約０．３ｍｍの金属基板と厚さ約３０μｍのガラス絶縁層の組み合わせである。又、Ｆのような厚さ約０．２ｍｍの金属基板と厚さ約１６μｍのガラス絶縁層の組み合わせも考えられるが、ＣよりもΔの範囲が狭くなるので、特に考慮する必要はない。
【０１０４】
計算結果を表３、図８、及び図９に示す。図８は、ガラス絶縁層厚を３０μｍとし金属基板厚を変えたときのＬ＜±１０ｍｍになるΔの範囲を示している。又、図９は、金属基板厚を０．３ｍｍとしガラス絶縁層厚を変えたときのＬ＜±１０ｍｍになるΔの範囲を示している。なお、図８及び図９は、Δの数値範囲の最小値（Δmin）と最大値（Δmax）を作図したものであり、各図中のΔminとΔmaxで囲まれた範囲がＬ＜±１０ｍｍになるΔの範囲である。
【０１０５】
なお、反りが０になるのがΔ＝０．４０×１０−６  （１／Ｋ）の場合であるのは、どの組み合わせにおいても同じであった。又、Δ＜０．４０×１０−６  （１／Ｋ）の場合は金属基板は素子形成面側が凸に反り、Δ＞０．４０×１０−６  （１／Ｋ）の場合は素子形成面側が凹に反る。
【０１０６】
【表３】
2014203936.tif 000005
【０１０７】
表３及び図８からわかるように、厚さ０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの金属基板に厚さ３０μｍのガラス絶縁層を設ける場合には、Δが０．１３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．６７×１０−６  （１／Ｋ）以下であれば、Ｌ＜±１０ｍｍにすることができる。又、表３及び図９からわかるように、厚さ０．３ｍｍの金属基板に厚さ１６〜４０μｍのガラス絶縁層を設ける場合には、Δが０．０３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．７８×１０−６  （１／Ｋ）以下であれば、Ｌ＜±１０ｍｍにすることができる。これらを合わせて考えると、厚さ０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの金属基板に厚さ１６〜４０μｍのガラス絶縁層を設ける場合には、Δが０．０３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．７８×１０−６  （１／Ｋ）以下であれば、Ｌ＜±１０ｍｍにすることができる。
【０１０８】
以上のように、金属基板上にガラス絶縁層を形成した場合の反りの量を小さくするためには、金属基板の厚さやガラス絶縁層の厚さにかかわらず、金属基板の線膨張係数（αs）とガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）との差（Δ＝αｉ−αｓ）を０．４×１０−６  （１／Ｋ）とすることが最適である。
【０１０９】
但し、実際に使用が想定される金属基板の厚さ（０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下）やガラス絶縁層の厚さ（１６μｍ以上４０μｍ以下）、線膨張係数の測定誤差、金属基板の反り量の許容範囲（１０ｍｍ未満）等を考慮すると、金属基板の線膨張係数（αs）とガラス絶縁層の線膨張係数（αｉ）との差（Δ＝αｉ−αｓ）を０．０３×１０−６  （１／Ｋ）以上０．７８×１０−６  （１／Ｋ）以下とすればよいといえる。
【０１１０】
もちろん、金属基板の厚さやガラス絶縁層の厚さの仕様が決定されれば、それに対応したΔ＝αｉ−αｓの範囲を設定すればよい。例えば、金属基板の厚さが０．３ｍｍ、ガラス絶縁層の厚さが３０μｍであれば、Δ＝αｉ−αｓを０．２×１０−６  （１／Ｋ）以上０．６×１０−６  （１／Ｋ）以下とすればよい。又、反り量Ｌを±１０ｍｍよりも更に狭い範囲に抑えたい場合等には、適宜、０．４×１０−６  （１／Ｋ）を中心に上記よりも狭い範囲内の値を設定すればよい。
【０１１１】
以上、好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、２０  薄膜太陽電池
１１、２１  金属基板
１２  耐腐食層
１３  ガラス絶縁層
１４  第１の電極層
１５  薄膜光吸収層
１６  第２の電極層
２２  アルミナ層
【図１】
2014203936.tif 000006
【図２】
2014203936.tif 000007
【図３】
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【図４】
2014203936.tif 000009
【図５】
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【図７】
2014203936.tif 000011
【図８】
2014203936.tif 000012
【図９】
2014203936.tif 000013
【図６】
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