(57)【要約】  基板上に透明導電膜、光起電力層及び金属電極が形成された１つ又は複数の光起電力セルからなる光起電力装置の製造方法であって、金属電極の第１部位と、金属電極の第１部位から離れた第２部位と、の間に電圧を印加し、金属電極の少なくとも一部を除去する。
2010029880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１電極層、半導体層及び第２電極層が形成された１つ又は複数の光起電力セルからなる光起電力装置の製造方法であって、
前記第２電極層の光起電力が得られない第１部位と、前記第２電極層の前記第１部位から離れた光起電力が得られない第２部位と、の間に電圧を印加し、前記第２電極層の少なくとも一部を除去することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記第１部位は、前記半導体層側に形成された前記第２電極層の部位であり、
前記第２部位は、前記半導体層と反対に回り込んだ前記第２電極層の部位であり、
前記第２部位の少なくとも一部を除去することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記電圧を印加する際に、前記第１部位に電圧を印加する電極及び前記第２部位に電圧を印加する電極の少なくとも一方を移動させながら電圧を印加することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記電圧は、少なくとも前記光起電力セルの起電力よりも高いことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記電圧の印加は棒状の導電性部材を用いることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項６】
基板上に第１電極層、半導体層及び第２電極層が形成された１つ又は複数の光起電力セルからなる光起電力装置であって、
前記半導体層の一部が前記第２電極層によって被われていないことを特徴とする光起電力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光起電力装置であって、
前記基板端部における前記半導体層上の前記第２電極層が島状に形成されていることを特徴とする光起電力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力装置及び光起電力装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多結晶、微結晶又はアモルファスシリコンを用いた太陽電池が知られている。一般的な太陽電池作製プロセスでは、ガラス基板上に酸化錫（ＳｎＯ２）等の透明導電膜を形成した後、光起電力層となる多結晶、微結晶又はアモルファスシリコンを化学気相成長法（ＣＶＤ法）等で形成する。その後、裏面電極となる電極形成を行う。電極形成には、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性物質を真空蒸着法やスパッタ法で製膜する方法等が用いられる。【０００３】
ところが、このような電極層を形成する際に、形成面となる光起電力層の形成面とは反対側のガラス基板の裏側に金属が供給されてしまい、太陽電池の裏面電極とガラス基板表面との間の絶縁抵抗が低下してしまう等の問題を発生させる原因となっていた。【０００４】
そこで、基板の成膜面の裏側に回り込んで膜が形成されないように、基板を載せ置く基板ホルダ（トレー）と基板との隙間を小さくする方法が考えられている（特開２００７−１９７７４５号公報等）。【０００５】
ところで、電極層の形成処理を繰り返す間に基板ホルダに付着した付着物が電極層の形成処理中に剥がれ、電極層に取り込まれてしまうという問題がある。そこで、付着物が剥がれ落ちないようにするために基板ホルダを常に高温に保持する等の対策を取らなくてはならず、電極層を形成する際に基板ホルダ等からの不純物の持ち込みを低減するためにホルダレス方式（トレーレス方式）を採用する傾向にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ホルダレス方式を採用すると、基板ホルダで防いでいた金属層のガラス基板側への回り込みが発生し、光起電力層の製膜面の裏側に電極層が形成されてしまう。例えば、図９に示すように、ローラー１０，１２により光起電力層が形成された基板１４をローラー１０，１２の延設方向と直交する方向に搬送しつつ電極層をスパッタリング等で形成する場合、基板１４の搬送方向に沿った縁１４ａ，１４ｂにおいてガラス基板側へ回り込むように電極層が形成されてしまうことがある。【０００７】
このように電極層が回り込んで形成されると、電極層とガラス基板との間の絶縁耐圧特性を低下させる原因となる場合がある。【０００８】
また、光起電力層側に形成された電極層であっても、基板の端部付近に形成された電極部はモジュール化した場合にモジュールの構造体である金属製のフレームの近傍に位置することとなり、モジュールの絶縁耐圧を低下させる原因となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様は、基板上に第１電極層、半導体層及び第２電極層が形成された１つ又は複数の光起電力セルからなる光起電力装置の製造方法であって、前記第２電極層の光起電力が得られない第１部位と、前記第２電極層の前記第１部位から離れた光起電力が得られない第２部位と、の間に電圧を印加し、前記第２電極層の少なくとも一部を除去することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における送受信装置を用いた通信セッションを説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における通信システムの送受信装置の別例の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における送受信装置の環境側電極、生体側電極及び回路基板の配置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における送受信装置の環境側電極、生体側電極及び回路基板の配置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における送受信装置の環境側電極、生体側電極及び回路基板の等価回路を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における送受信装置の受信信号の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における通信システムの受信装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における通信システムの受信装置の別例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態における光起電力装置の製造方法について以下に説明する。本実施の形態ではアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）及び微結晶シリコン膜（μｃ−Ｓｉ膜）を用いたタンデム型薄膜光起電力装置を例に説明する。ただし、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、単層，多層又は薄膜型、バルク型等の様々な光起電力装置に適用することができる。
【００１２】
まず、基板２０に第１電極として透明導電膜２２を形成する（図１（ａ））。基板２０としてはガラス、プラスチック等の透明絶縁材料を用いることができる。透明導電膜２２は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を熱化学気相成長法（熱ＣＶＤ法）等で形成する。
【００１３】
次に、レーザ分離加工により透明導電膜２２にスリット２２ａを形成し、透明導電膜２２を短冊状に分離加工する（図１（ｂ）：スリット２２ａは紙面に垂直な方向に形成）。このレーザ分離加工には、例えば、波長約１．０６μｍ、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ３、パルス周波数３ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザを使用することが好適である。
【００１４】
レーザ分離加工後、透明導電膜２２上に光起電力層（発電層）となるａ−Ｓｉ膜２４及びμｃ−Ｓｉ膜２６の順にそれぞれｐ層，ｉ層，ｎ層を形成する（図１（ｃ））。ａ−Ｓｉ膜及びμｃ−Ｓｉ膜はプラズマ化学気相成長法（Ｐ−ＣＶＤ法）により形成することができる。このときの成膜条件の例を表１に示す。
【００１５】
【表１】
2010029880.tif 000003
【００１６】
次に、短冊状に加工した透明導電膜２２のスリット２２ａの横の箇所の光起電力層２４，２６にレーザ分離加工を施してスリット２６ａを形成し、光起電力層２４，２６を短冊状に分離加工する（図１（ｄ））。例えば、透明導電膜２２のスリット２２ａから５０μｍ離れた位置を透明導電膜２２のスリット２２ａに沿って分離加工する。このレーザ分離加工には、例えば、波長約１．０６μｍ、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ３、パルス周波数３ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザを使用することが好適である。
【００１７】
続いて、光起電力層２６上に第２電極として金属電極２８を形成する（図１（ｅ））。金属電極２８としては、例えば、銀（Ａｇ）を主材料とすることが好適である。金属電極２８は、スパッタリングにより形成することかできる。金属電極２８の膜厚は、例えば、２００ｎｍとすることが好適である。
【００１８】
このとき、基板２０を基板ホルダに装着してスパッタリング処理を行うと、基板ホルダに付着した付着物が金属電極２８に取り込まれてしまう可能性がある。そこで、図９に示したように、ローラー１０，１２により基板２０を搬送しつつ金属電極２８を形成するホルダレス方式（トレーレス方式）を採用することが好適である。
【００１９】
次に、短冊状に加工した光起電力層２６のスリット２６ａの横の箇所の金属電極２８にレーザ分離加工を施してスリット２８ａを形成し、金属電極２８を短冊状に分離加工する（図１（ｆ））。例えば、光起電力層２６のスリット２６ａから透明導電膜２２のスリット２２ａと逆側に５０μｍ離れた位置を光起電力層２６のスリット２６ａに沿って分離加工する。このレーザ分離加工には、例えば、波長約１．０６μｍ、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ３、パルス周波数４ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザを使用することが好適である。
【００２０】
また、基板２０の端部付近にレーザ分離加工を施してスリット２８ｂを形成する。スリット２８ｂは、透明導電膜２２、光起電力層２４，２６及び金属電極２８を貫くように設ける。スリット２８ｂを設けることによって、基板２０の端部の領域に発電に寄与しない無効部分が形成される。
【００２１】
以上の工程によりスリット２８ａで分離された複数の太陽電池セルが直列に接続された集積型光起電力装置の基本構造が完成する。
【００２２】
ところで、金属電極２８を形成する際にホルダレス方式（トレーレス方式）を採用した場合等において、図２の基板端部の断面図に示すように、金属電極２８が基板２０側に回り込み基板２０の側面及び表面にまで金属電極２８が形成されてしまうことがある。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、基板２０の表面側に回り込んで形成された金属電極２８を除去する処理を行う。図３に示すように、導電性部材である電極棒３０を光起電力装置の取出電極領域Ａから少しはみ出し、無効領域Ｂに接触する位置に配置する。また、別の電極棒３２を基板２０の表面に回り込んだ金属電極２８から離れた位置に配置する。
【００２４】
電極棒３０，３２は、導電性部材で形成すればよいが、例えば、銅製とすることが好適である。また、電極棒３０，３２は、基板２０の辺に亘って配置できることが望ましいので、その長さは基板２０の幅以上とすることが好適である。また、電極棒３０，３２は例えば、円柱状、円筒状、角柱状とすることができるが、金属電極２８と線状に接触するような曲面を有する形状とすることがより好適である。
【００２５】
次に、電極棒３０，３２間に電圧を印加する。印加する電圧は、少なくとも太陽電池セル（光起電力セル）の起電力よりも高いことが好適である。すなわち、電極棒３０，３２に流れる電流によって生ずるジュール熱によって金属電極２８が蒸発する程度の電圧とすることが好適である。例えば、１００Ｖ以上５０００Ｖ以下とすることが好適である。
【００２６】
電圧の印加には、例えば耐電圧試験装置等のように、供給電流をセンシングして所定の値よりも大きな電流が流れた場合に電圧の印加を停止させる保護回路を備える装置を用いることが好適である。
【００２７】
この状態から、図４に示すように、電極棒３２を基板２０の表面又は回り込んで形成された金属電極２８の表面に接触させつつ少しずつ基板２０の端部に向けて移動させる。これにより、電極棒３０，３２間に電流が流れ、その電流によって発生したジュール熱によって金属電極２８が蒸発する。これを、基板２０の表面側から端部側面、端部側面から光起電力層２６側へと続けることによって、図４及び図５に示すように、余分な金属電極２８を除去することができる。
【００２８】
電極棒３０，３２間には電圧を印加しているので、電極棒３０，３２が接触しない程度まで電極棒３２を移動させることが好適である。したがって、図６の斜視図に示すように、光起電力装置の基板２０の端部において光起電力層２６の表面の一部が金属電極２８に被われず、電極棒３０，３２の間隙に相当するだけ金属電極２８ｃが島状に残るが、光起電力装置の絶縁耐圧は向上させることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、電極棒３２を移動させる場合について説明したが、電極棒３２を固定し電極棒３０を移動させてもよい。また、電極棒３０及び３２の両方を互いに近づけるように移動させてもよい。
【００３０】
また、電極棒３０，３２に高電圧を印加して金属電極２８を除去する方法に代えてレーザ光を用いて金属電極２８を除去してもよい。例えば、薄膜太陽電池モジュールを形成する際に使用するレーザを用いて金属電極２８を除去することができる。具体的には、波長５３２ｎｍ、周波数１０ｋＨｚ、パワー０．７Ｗの条件で光起電力層２６側からレーザ光を照射し、レーザ光の照射領域が重なるようにレーザ光が走査されるように基板２０を縦横に移動させることによって、任意の領域の金属電極２８を除去することができる。
【００３１】
また、ブラスト加工により金属電極２８を除去してもよい。ブラスト加工では、ノズルから微小な粒子を吹き付けることによって機械的なエネルギーを利用して金属電極２８を除去する。粒子は、タングステン、アルミナ、シリカ、酸化ジルコニウム等を用いることが好ましい。粒子の粒径は、研磨剤の＃１０００（１０００番）程度のものを用いることが好適である。例えば、タングステンの粒子を噴射圧力０．１５ＭＰａ、８０Ｈｚ（６８ｇ／分）の条件で噴射し、基板２０に対して相対速度１．０ｍ／分の速さで動かすことによって、粒子を当てた領域の金属電極２８を除去することができる。
【００３２】
また、エッチングにより金属電極２８を除去してもよい。例えば、２８％希釈の水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）とを２：１の割合で混合させた水溶液に浸漬させることによって金属電極２８がエッチングされて除去される。エッチングで除去する領域以外は、適切なレジスト剤等で保護することが好ましい。
【００３３】
次に、図７を参照して、光起電力装置をモジュール化する処理について説明する。基板２０の端部に形成された取出電極部Ａに銅箔リード（図示しない）を超音波半田で取出電極として取り付ける。次に、ＥＶＡ／裏面フィルム（ポリエチルテレフタレート：ＰＥＴ等）を順にラミネータにより真空加熱圧着して充填部４０を形成する。裏面フィルムは、ＰＥＴ以外にも、フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ，ＰＶＤＦ），ＰＣ，ガラス等が金属箔を挟んだ構造及び単体やステンレスやガルバリウム等の金属（鋼板）としてもよい。真空加熱圧着は、例えば１５０℃で行うことが好適である。さらに、１５０℃で３０分以上の加熱処理を行い、ＥＶＡを架橋させて安定化させる。充填部４０上にさらにバックシート４２を設けてもよい。次に、端子ボックス４４を裏面に取り付けて、端子ボックス４４に銅箔リードを半田付けして、光起電力装置から電力を取り出せるようにする。場合によっては、ゴム等の緩衝部材４６を挟んで、アルミニウム、鉄、ステンレス等のフレーム４８に取り付けてモジュールが完成する。
【００３４】
本実施の形態における金属電極２８の除去処理を施したモジュールと施さなかったモジュールについて耐圧試験を行い、それぞれのモジュールについての耐圧について調べた。耐圧試験はＪＩＳ  Ｃ  ８９１７に準じて行った。
【００３５】
金属電極２８の除去処理を施したモジュールでは耐圧試験において問題はなかった。一方、金属電極２８の除去処理を施さなかったモジュールでは、電圧印加中に過電流が流れて、耐圧条件をクリアすることができなかった。試験後、モジュールを調査した結果、取出電極部と無効部との間が黒くなっており、この部分に電流が流れたものと推測された。
【００３６】
なお、本実施の形態では、金属電極２８にレーザ分離加工を施してスリット２８ａを形成した後に金属電極２８の除去処理を行ったが、スリット２８ａを形成する前に除去処理を行ってもよい。すなわち、図８に示すように、電極棒３０を光起電力装置の無効領域Ｂとなる位置に接触させると共に、電極棒３２を基板２０の表面に回り込んだ金属電極２８から離れた位置に配置して、電圧を印加しつつ徐々に電極棒３２を移動させてもよい。
【００３７】
通常、スリット２８ａは基板２０側からレーザを入射させることによって形成する。基板２０の端部に不要な金属電極２８が形成されていた場合、その金属電極２８に邪魔されてレーザを所望の条件で透明導電膜２２や光起電力膜２４，２６等に照射することができなくなる場合がある。このような場合、スリット２８ａを形成する前に不要な金属電極２８を除去しておくことが好適である。
【００３８】
また、本実施の形態では、光起電力装置の正電極（＋電極）側の端部に対して金属電極２８の除去処理を適用する場合を示したが、負電極（−電極）側の端部又は基板２０のスリット２２ａ，２６ａ，２８ａに沿った方向の端部の金属電極２８に対して処理を適用することもできる。
【００３９】
また、本実施の形態では、基板２０の表面側に回り込んだ金属電極２８を除去する方法を示したが、基板２０の表面側への金属電極２８の回り込みがない場合にも本実施の形態における金属除去方法を適用することができる。
【００４０】
例えば、金属電極２８の回り込みがない場合においても基板２０の端部の無効領域Ｂにおける光起電力層２６上の金属電極２８を除去することによって、モジュール化後のフレーム４８と光起電力装置との間の耐圧特性を向上させることができる。
【図１】
2010029880.tif 000004
【図２】
2010029880.tif 000005
【図３】
2010029880.tif 000006
【図４】
2010029880.tif 000007
【図５】
2010029880.tif 000008
【図６】
2010029880.tif 000009
【図７】
2010029880.tif 000010
【図８】
2010029880.tif 000011
【図９】
2010029880.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月19日(2010.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における光起電力装置の構造を示す拡大斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態における光起電力装置の全体構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態における光起電力装置の製造方法の別例を説明する図である。
【図９】背景技術における光起電力装置の製造方法を説明する図である。
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月22日(2011.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１電極層、半導体層及び第２電極層が形成された１つ又は複数の光起電力セルからなる光起電力装置の製造方法であって、
前記第２電極層の光起電力が得られない第１部位と、前記第２電極層の前記第１部位から離れた光起電力が得られない第２部位と、の間に電圧を印加し、前記第２電極層の少なくとも一部を除去することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記第１部位は、前記半導体層側に形成された前記第２電極層の部位であり、
前記第２部位は、前記半導体層と反対に回り込んだ前記第２電極層の部位であり、
前記第２部位の少なくとも一部を除去することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記電圧を印加する際に、前記第１部位に電圧を印加する電極及び前記第２部位に電圧を印加する電極の少なくとも一方を移動させながら電圧を印加することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記電圧は、少なくとも前記光起電力セルの起電力よりも高いことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずか１つに記載の光起電力装置の製造方法であって、
前記電圧の印加は棒状の導電性部材を用いることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項６】
基板上に第１電極層、半導体層及び第２電極層が形成された１つ又は複数の光起電力セルからなる光起電力装置であって、
前記基板の端部の発電に寄与しない領域において、前記半導体層の一部が前記第２電極層によって被われていないことを特徴とする光起電力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光起電力装置であって、
前記基板端部における前記半導体層上の前記第２電極層が島状に形成されていることを特徴とする光起電力装置。
【国際調査報告】
2010029880.tif 000013
2010029880.tif 000014