(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリア層上に、裏面電極層、及び発電層を順次積層する積層工程と、
前記バリア層の前記裏面電極層形成面と反対側の面に金属層を形成する金属層形成工程と、
前記発電層の表面から前記金属層の表面まで貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記裏面電極層と絶縁された状態で前記金属層の表面と接するように前記貫通孔内に表面電極層を形成し、更に前記表面電極層を前記発電層上に延在させる表面電極層形成工程と、を有する太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記積層工程と前記貫通孔形成工程との間に、前記バリア層、前記裏面電極層、及び前記発電層を貫通して前記金属層の表面を露出する他の貫通孔を形成する工程と、
前記他の貫通孔を形成後に、少なくとも前記他の貫通孔の内壁面を構成する前記裏面電極層の端面を覆うように、前記他の貫通孔内に絶縁層を形成する工程と、を更に有し、
前記貫通孔形成工程では、前記絶縁層が内壁面を構成するように、平面視において前記他の貫通孔よりも内側に前記貫通孔を形成する請求項１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記発電層は、少なくとも銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、及びセレン（Ｓｅ）を含有する請求項１又は２記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記発電層は、少なくとも銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、及びカルコゲン元素（セレン（Ｓｅ）又は硫黄（Ｓ））を含有する請求項１又は２記載の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、太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を複数個直列接続したグリッド型太陽電池モジュールが知られている。図１は、グリッド型太陽電池モジュールを構成する従来の太陽電池を例示する部分断面図である。図１を参照するに、太陽電池１００において、金属層１１０上に、絶縁層であるバリア層１２０、裏面電極層１３０、発電層１４０、及び表面電極層１５０が順次積層されている。
【０００３】
バリア層１２０、裏面電極層１３０、発電層１４０、及び表面電極層１５０には、金属層１１０の表面を露出する貫通孔１００ｘが形成されている。貫通孔１００ｘ内には、貫通孔１００ｘの内壁面を構成するバリア層１２０、裏面電極層１３０、発電層１４０、及び表面電極層１５０の各端面を被覆する絶縁層１６０を介して、導電材１７０が充填されている。導電材１７０は、貫通孔１００ｘ内から表面電極層１５０の表面の一部に延在している。
【０００４】
このように、太陽電池１００では、表面電極層１５０と金属層１１０とを導電材１７０を介して電気的に接続することにより、金属層１１０と裏面電極層１３０とから光起電力を取り出している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５０５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、太陽電池１００では、金属層１１０上に製膜された各層とは別に、表面電極層１５０と金属層１１０とを電気的に接続する導電材１７０を貫通孔１００ｘ内に形成する必要があり、製造工程が煩雑化する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、製造工程を簡略化できる太陽電池の製造方法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】
本太陽電池の製造方法は、バリア層上に、裏面電極層、及び発電層を順次積層する積層工程と、前記バリア層の前記裏面電極層形成面と反対側の面に金属層を形成する金属層形成工程と、前記バリア層、前記裏面電極層、及び前記発電層を貫通して前記金属層の表面を露出する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記裏面電極層と絶縁された状態で前記金属層の表面と接するように前記貫通孔内に表面電極層を形成し、更に前記表面電極層を前記発電層上に延在させる表面電極層形成工程と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、製造工程を簡略化できる太陽電池の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の太陽電池を例示する部分断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その１）である。
【図５】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その２）である。
【図６】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その３）である。
【図７】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その４）である。
【図８】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その５）である。
【図９】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その６）である。
【図１０】第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールを例示する断面図である。
【図１１】図１０のＢ部の部分断面図である。
【図１２】第１の実施の形態の変形例１に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する平面図である。
【図１３】第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する部分断面図である。
【図１４】第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その１）である。
【図１５】第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その２）である。
【図１６】第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その３）である。
【図１７】第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その４）である。
【図１８】第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図（その５）である。
【図１９】第１の実施の形態の変形例３に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する部分断面図である。
【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。なお、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必要がある。
【００１４】
〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る太陽電池の構造］
まず、第１の実施の形態に係る太陽電池の構造について、ＣＩＳ系薄膜太陽電池を例にとって説明する。図２は、第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。各図は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池の平面形状が略正方形である場合の例を示し、ＣＩＳ系薄膜太陽電池を平面視した場合（受光面側から視た場合）の1辺の方向をＸ方向、平面内でＸ方向に垂直な方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向としている。又、便宜上、各断面図において各構成要素の紙面上側の面を表面、下側の面を裏面と称する。なお、ＣＩＳ系薄膜とは、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、及びセレン（Ｓｅ）を含有する化合物からなる薄膜である。
【００１５】
図２及び図３を参照するに、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０は、金属層１１と、バリア層１２と、裏面電極層１３と、発電層１４と、表面電極層１５とを有し、金属層１１上に、バリア層１２、裏面電極層１３、発電層１４、及び表面電極層１５が順次積層されている。ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の平面形状は、例えば１０ｃｍ角〜１５ｃｍ角程度の正方形とすることができる。以下、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０を構成する各要素について説明する。
【００１６】
金属層１１は、裏面電極層１３や発電層１４等を形成する基体となる部分である。金属層１１としては、例えば、ステンレスやアルミニウム合金等からなる金属板や、銅箔やアルミ箔等の金属箔等を用いることができる。金属層１１の厚さは、例えば、数１００μｍ程度とすることができる。なお、金属層１１は薄いため、可撓性（フレキシブル性）を有する。
【００１７】
バリア層１２は、金属層１１上に形成されている。バリア層１２は、金属層１１と裏面電極層１３とを絶縁するための絶縁層としての機能を有する。又、バリア層１２は、金属層１１に含有される金属イオン等が裏面電極層１３側に移動することを防止する機能を有する。バリア層１２の材料としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ソーダライムガラス、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）等を用いることができる。バリア層１２の厚さは、例えば、１〜３μｍ程度とすることができる。
【００１８】
なお、バリア層１２は原則として絶縁材料であればどのような材料を用いてもよいが、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の場合には、ソーダライムガラスを用いることが好ましい。バリア層１２としてソーダライムガラスを用いると、ＣＩＳ系化合物からなる発電層１４を製膜する際に、ソーダライムガラスに含有されるナトリウム（Ｎａ）が裏面電極層１３を介して発電層１４に拡散し、発電層１４の結晶品質が向上するからである。
【００１９】
なお、バリア層１２は単一の層から構成されてもよいし、複数の層が積層されて構成されてもよい。複数の層が積層されてバリア層１２を構成する場合、単一の素材が複数積層された構成でもよいし、異なる素材が複数積層された構成であってもよい。例えば、金属層１１上にアルミナを製膜し、アルミナ上にソーダライムガラスを積層してバリア層１２を構成することができる。
【００２０】
裏面電極層１３は、バリア層１２上に形成されている。裏面電極層１３は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の一方の電極となる層である。裏面電極層１３の材料としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クローム（Ｃｒ）等を用いることができる。裏面電極層１３の厚さは、例えば、１〜３μｍ程度とすることができる。
【００２１】
貫通孔１０ｘは、裏面電極層１３を貫通してバリア層１２の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔であり、Ｙ軸に平行な方向に所定間隔で複数列並設されている。各貫通孔１０ｘの幅（Ｘ方向）は、例えば、１５０μｍ程度とすることができる。なお、貫通孔１０ｘは、本発明に係る他の貫通孔の代表的な一例である。
【００２２】
発電層１４は、裏面電極層１３上及び各貫通孔１０ｘ内に露出するバリア層１２上に形成されている。発電層１４は、各貫通孔１０ｘの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面を覆うように形成されている。発電層１４は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０に照射された太陽光等を光電変換する部分であり、例えばｐ型半導体からなる。
【００２３】
発電層１４としては、例えば、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、セレン（Ｓｅ）からなる化合物や、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セレン（Ｓｅ）、硫黄（Ｓ）からなる化合物等の、少なくとも銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、及びセレン（Ｓｅ）を含有する化合物を用いることができる。前記化合物の一例を挙げれば、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）２等である。発電層１４の厚さは、例えば、１〜３μｍ程度とすることができる。
【００２４】
貫通孔１０ｙは、発電層１４の表面から金属層１１の表面まで貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔であり、Ｙ軸に平行な方向に所定間隔で複数列並設されている。各貫通孔１０ｙは、平面視において、各貫通孔１０ｘに囲まれるように形成されている。換言すれば、各貫通孔１０ｙは、平面視において各貫通孔１０ｘよりも内側に形成されている。
【００２５】
平面視において、各貫通孔１０ｙの周囲には、バリア層１２が環状に露出している。各貫通孔１０ｙの幅（Ｘ方向）は、例えば、７０μｍ程度とすることができる。各貫通孔１０ｘの内壁面と各貫通孔１０ｙの内壁面の平面視における距離Ｌ１（バリア層１２の露出部分の幅）は全周において略一定であり、例えば、４０μｍ程度とすることができる。本実施の形態では、貫通孔１０ｘ及び１０ｙを4列ずつ並設しているが、並設する列数は任意に設定して構わない。なお、貫通孔１０ｙは、本発明に係る貫通孔の代表的な一例である。
【００２６】
なお、発電層１４の表面にバッファ層（図示せず）を形成してもよい。バッファ層は、発電層１４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、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（ＩｎＳ）等を用いることができる。バッファ層の厚さは、例えば、５〜５０ｎｍ程度とすることができる。
【００２７】
表面電極層１５は、ｎ型半導体からなる透明な層であり、発電層１４上（発電層１４の表面、又は、バッファ層が形成されている場合にはバッファ層の表面、以降同様。）及び各貫通孔１０ｙ内に形成されている。各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５の下端面は金属層１１の表面と接触している。つまり、表面電極層１５と金属層１１とは電気的に接続されている。表面電極層１５と発電層１４とは、ｐｎ接合を形成している。表面電極層１５は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の他方の電極となる層である。
【００２８】
各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５は、裏面電極層１３の端面と絶縁する必要がある。本実施の形態では、裏面電極層１３と絶縁するために専用の絶縁層を設けることなく、発電層１４を各貫通孔１０ｘの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面を覆うように形成して裏面電極層１３と各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５とを絶縁している。裏面電極層１３と各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５とを絶縁できれば、前述の距離Ｌ１は任意の値に設定して構わない。
【００２９】
このように、表面電極層１５は、裏面電極層１３と絶縁された状態で金属層１１の表面と接するように各貫通孔１０ｙ内に形成され、更に発電層１４上に延在している。つまり、各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５により、発電層１４上に形成された表面電極層１５と金属層１１とを電気的に接続している。
【００３０】
表面電極層１５としては、例えば、酸化亜鉛系薄膜（ＺｎＯ）やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜等の透明かつ低抵抗な膜を用いることができる。表面電極層１５として酸化亜鉛系薄膜（ＺｎＯ）を用いる場合には、硼素（Ｂ）やガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）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。発電層１４上の表面電極層１５の厚さは、例えば、２〜４μｍ程度とすることができる。
【００３１】
このように、表面電極層１５を表面電極層１５よりも低抵抗の金属層１１と電気的に接続することにより、表面電極層１５と発電層１４とで生じた光起電力を、低抵抗の金属層１１及び裏面電極層１３から取り出すことができる。
【００３２】
［第１の実施の形態に係る太陽電池の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る太陽電池の製造方法についてＣＩＳ系薄膜太陽電池を例にとって説明する。図４〜図９は、第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図である。なお、図４〜図９は、図２のＡ−Ａ断面に対応する部分断面図である。
【００３３】
まず、図４に示す工程では、金属層１１を準備し、準備した金属層１１上にバリア層１２を形成する。金属層１１としては、例えば、ステンレスやアルミニウム合金等からなる金属板や、銅箔やアルミ箔等の金属箔等を用いることができる。金属層１１の厚さは、例えば、数１００μｍ程度とすることができる。
【００３４】
バリア層１２は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ソーダライムガラス、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）等の材料を用いて、スパッタ法等により、金属層１１上に形成できる。バリア層１２の厚さは、例えば、１〜３μｍ程度とすることができる。
【００３５】
次に、図５に示す工程では、バリア層１２上に裏面電極層１３を形成する。裏面電極層１３は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クローム（Ｃｒ）等の高耐蝕性で高融点の金属材料を用いて、スパッタ法等により、バリア層１２上に形成できる。裏面電極層１３の厚さは、例えば、１〜３μｍ程度とすることができる。
【００３６】
次に、図６に示す工程では、裏面電極層１３を貫通してバリア層１２の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔１０ｘを、Ｙ軸に平行な方向に所定間隔で複数列並設する。例えば、ＹＡＧレーザ等のレーザ光を裏面電極層１３の一部に照射することにより、レーザ光が照射された部分の裏面電極層１３が除去され、各貫通孔１０ｘが形成される。各貫通孔１０ｘの幅（Ｘ方向）は、例えば、１５０μｍ程度とすることができる。
【００３７】
次に、図７に示す工程では、裏面電極層１３上及び各貫通孔１０ｘ内に露出するバリア層１２上に、発電層１４を形成する。換言すれば、裏面電極層１３を覆うと共に各貫通孔１０ｘ内を充填するようにバリア層１２上に発電層１４を積層する。発電層１４としては、例えば、前述のような銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、及びセレン（Ｓｅ）を含有する化合物を用いることができる。発電層１４は、例えば、図６に示す構造体を５００℃程度以上に加熱し、裏面電極層１３上及び各貫通孔１０ｘ内に露出するバリア層１２に銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、及びセレン（Ｓｅ）を含有する原料を適当な組合せで同時に蒸着する多源同時蒸着法によって形成できる。発電層１４は、セレン化／硫化法等により形成してもよい。
【００３８】
次に、図８に示す工程では、各貫通孔１０ｘの内側に、発電層１４の表面から金属層１１の表面まで貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔１０ｙを形成する。各貫通孔１０ｙは、各貫通孔１０ｘの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面が発電層１４により覆われるように、平面視において各貫通孔１０ｘよりも内側に形成する。例えば、ＹＡＧレーザ等のレーザ光を発電層１４及びバリア層１２の一部に照射することにより、レーザ光が照射された部分の発電層１４及びバリア層１２が除去され、各貫通孔１０ｙが形成される。但し、レーザを用いずに、機械的に各貫通孔１０ｙを形成してもよい（メカニカルスクライブ）。
【００３９】
各貫通孔１０ｙの幅（Ｘ方向）は、例えば、７０μｍ程度とすることができる。各貫通孔１０ｙは、各貫通孔１０ｘの内壁面と各貫通孔１０ｙの内壁面の平面視における距離Ｌ１が略一定となるように形成する。距離Ｌ１は、例えば、４０μｍ程度とすることができる。
【００４０】
次に、図９に示す工程では、発電層１４上及び各貫通孔１０ｙ内に、表面電極層１５を形成する。換言すれば、裏面電極層１３と絶縁された状態で金属層１１の表面と接するように各貫通孔１０ｙ内に表面電極層１５を形成し、更に各貫通孔１０ｙ内の表面電極層１５を発電層１４上に延在させる。各貫通孔１０ｘの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面は絶縁層として機能する発電層１４により覆われているため、裏面電極層１３と各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５とは絶縁される。
【００４１】
表面電極層１５は、例えば、硼素（Ｂ）やガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドーパントとして添加した酸化亜鉛系薄膜（ＺｎＯ）や、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜等の透明かつ低抵抗な膜を、ＭＯＣＶＤ法やスパッタ法等により、発電層１４上及び各貫通孔１０ｙ内に形成できる。発電層１４上の表面電極層１５の厚さは、例えば、２〜４μｍ程度とすることができる。
【００４２】
なお、図７に示す工程よりも前に、金属層１１の裏面側にモリブデン（Ｍｏ）や硫黄（Ｓ）等のＶＩ族元素に対して耐腐食性を有する耐腐食膜を形成してもよい。図７に示す工程で発電層１４を形成する際に、セレン（Ｓｅ）や硫黄（Ｓ）等のＶＩ族元素が金属層１１の裏面を腐食することを防止するためである。
【００４３】
又、図７に示す工程よりも後に、発電層１４の表面にバッファ層を形成してもよい。バッファ層は、例えば、亜鉛化合物、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（ＩｎＳ）等の材料を用いて、溶液成長法（ＣＢＤ法）等により、発電層１４の表面に形成できる。バッファ層の厚さは、例えば、５〜５０ｎｍ程度とすることができる。なお、溶液成長法（ＣＢＤ法）とは、前駆体となる化学種を含む溶液に基材を浸し、溶液と基材表面との間で不均一反応を進行させることによって薄膜を基材上に析出させる方法である。
【００４４】
［第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造］
次に、ＣＩＳ系薄膜太陽電池を複数個直接に接続したＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの構造について説明する。
【００４５】
図１０は、第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールを例示する断面図である。図１１は、図１０のＢ部の部分断面図である。
【００４６】
図１０を参照するに、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール２０は、複数のＣＩＳ系薄膜太陽電池１０を直列に接続して封止材２１で封止し、更に、封止材２１の表面を覆う表面保護材２２を形成し、封止材２１の裏面を覆う裏面保護材２３を形成したグリッド型構造を有する。
【００４７】
封止材２１の材料としては、例えば、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）やＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等を用いることができる。表面保護材２２の材料としては、強化ガラスやアクリル系樹脂等を用いることができる。裏面保護材２３の材料としては、ガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を用いることができる。
【００４８】
図１１を参照するに、各ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の端部（一端側のみ）の発電層１４及び表面電極層１５が除去されて、裏面電極層１３の表面が露出している。そして、発電層１４及び表面電極層１５から露出した裏面電極層１３の表面が、隣接して配置された他のＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の金属層１１の裏面と接して電気的に接続されている。なお、裏面電極層１３の表面と金属層１１の裏面とは直接接しても構わないし、はんだや導電性ペースト等の導電性の接合部を介して接しても構わない。
【００４９】
なお、図示はしていないが、金属層１１の一端及び裏面電極層１３の一端を、一対の外部端子として、封止材２１、表面保護材２２、及び裏面保護材２３から露出する（配線を引き出す）必要がある。一対の外部端子から、各ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０で生じた光起電力を取り出すことができる。
【００５０】
このように、複数個のＣＩＳ系薄膜太陽電池１０を直列に接続してＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール２０とすることにより、所望の起電力を得ることができる。
【００５１】
なお、図１１に示した方法以外で、複数個のＣＩＳ系薄膜太陽電池１０を直列に接続してもよい。例えば、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の発電層１４及び表面電極層１５から露出した裏面電極層１３の表面と、隣接して配置された他のＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の金属層１１の裏面とをバスバー電極リボンによって接続してもよい。
【００５２】
このように、第１の実施の形態に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池１０では、各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５により、発電層１４上に形成された表面電極層１５と金属層１１とを電気的に接続している。これにより、従来の太陽電池のように、金属層上に製膜された各層とは別に、表面電極層と金属層とを電気的に接続する専用の導電材を各貫通孔内に形成する必要がないため、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の製造工程を簡略化できる。
【００５３】
又、各貫通孔１０ｘの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面を覆うように発電層１４を形成して、裏面電極層１３と各貫通孔１０ｙ内に形成された表面電極層１５とを発電層１４により絶縁している。これにより、従来の太陽電池のように、表面電極層と金属層とを電気的に接続する導電材と裏面電極層とを絶縁する専用の絶縁層を形成する必要がないため、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０の製造工程を簡略化できる。
【００５４】
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、貫通孔１０ｘ及び１０ｙをそれぞれ貫通孔１０ｓ及び１０ｔに置換する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１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。
【００５５】
図１２は、第１の実施の形態の変形例１に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する平面図である。第１の実施の形態では、貫通孔１０ｘ及び１０ｙをそれぞれ平面形状が細長状（平面形状が細長い矩形状）の孔としたが（図２参照）、例えば、図１２に示す貫通孔１０ｓ及び１０ｔのように、それぞれの平面形状を円形としてもよい。或いは、各貫通孔の平面形状を楕円形や矩形、その他の任意の形状としてもよい。なお、図１２のＡ−Ａ線に沿う断面図は図３と同様であるため、図示は省略する。
【００５６】
貫通孔１０ｓは、裏面電極層１３を貫通し、バリア層１２の表面を露出する平面形状が円形の孔であり、所定間隔で複数個縦横に配列されている。各貫通孔１０ｓの直径は、例えば、１５０μｍ程度とすることができる。貫通孔１０ｔは、発電層１４の表面から金属層１１の表面まで貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が円形の孔であり、所定間隔で複数個縦横に配列されている。なお、貫通孔１０ｓは、本発明に係る他の貫通孔の代表的な一例である。
【００５７】
各貫通孔１０ｔは各貫通孔１０ｓよりも小径であり、各貫通孔１０ｔは、平面視において、各貫通孔１０ｓに囲まれるように略同心円状に形成されている。平面視において、各貫通孔１０ｔの周囲には、バリア層１２が円環状に露出している。各貫通孔１０ｔの直径は、例えば、７０μｍ程度とすることができる。各貫通孔１０ｓの内壁面と各貫通孔１０ｔの内壁面の平面視における距離Ｌ１（バリア層１２の露出部分の幅）は全周において略一定であり、例えば、４０μｍ程度とすることができる。なお、貫通孔１０ｔは、本発明に係る貫通孔の代表的な一例である。
【００５８】
このように、バリア層１２や発電層１４、裏面電極層１３等に形成する貫通孔の形状は任意に決定して構わない。
【００５９】
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、貫通孔１０ｘ及び１０ｙをそれぞれ貫通孔１０ｍ及び１０ｎに置換する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２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。
【００６０】
図１３は、第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する部分断面図である。なお、図１３は、図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図である。図１３を参照するに、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ａにおいて、貫通孔１０ｍは、バリア層１２、裏面電極層１３、及び発電層１４を貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔であり、Ｙ軸に平行な方向に所定間隔で複数列並設されている。各貫通孔１０ｍの幅（Ｘ方向）は、例えば、１５０μｍ程度とすることができる。
【００６１】
各貫通孔１０ｍの内壁面を構成するバリア層１２、裏面電極層１３、及び発電層１４の各端面を覆うように、絶縁層１６が形成されている。絶縁層１６としては、例えば、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン等の熱可塑性ポリマ等を用いることができる。なお、貫通孔１０ｍは、本発明に係る他の貫通孔の代表的な一例である。
【００６２】
貫通孔１０ｎは、発電層１４の表面から金属層１１の表面まで貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔であり、Ｙ軸に平行な方向に所定間隔で複数列並設されている。絶縁層１６は、各貫通孔ｎの内壁面を構成している。各貫通孔１０ｎは、平面視において、各貫通孔１０ｍに囲まれるように形成されている。換言すれば、各貫通孔１０ｎは、平面視において各貫通孔１０ｍよりも内側に形成されている。
【００６３】
各貫通孔１０ｎの幅（Ｘ方向）は、例えば、７０μｍ程度とすることができる。各貫通孔１０ｍの内壁面と各貫通孔１０ｎの内壁面の平面視における距離Ｌ２（絶縁層１６の幅）は全周において略一定であり、例えば、４０μｍ程度とすることができる。なお、貫通孔１０ｎは、本発明に係る貫通孔の代表的な一例である。
【００６４】
表面電極層１５は、発電層１４上及び各貫通孔１０ｎ内に形成されている。各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５の下端面は金属層１１の表面と接触している。つまり、表面電極層１５と金属層１１とは電気的に接続されている。
【００６５】
各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５は、裏面電極層１３の端面と絶縁する必要がある。本実施の形態では、バリア層１２、裏面電極層１３、及び発電層１４を貫通する貫通孔１０ｍを形成し、各貫通孔１０ｍの内壁面を構成する少なくとも裏面電極層１３の端面を絶縁層１６で覆うことにより、裏面電極層１３と各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５とを絶縁している。裏面電極層１３と各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５とを絶縁できれば、前述の距離Ｌ２（絶縁層１６の幅）は任意の値に設定して構わない。
【００６６】
なお、第１の実施の形態の変形例１と同様に、各貫通孔１０ｍ及び１０ｎの形状は任意に決定してよく、例えば、各貫通孔１０ｍ及び１０ｎの平面形状を円形等とすることができる。
【００６７】
［第１の実施の形態の変形例２に係る太陽電池の製造方法］
次に、第１の実施の形態の変形例２に係る太陽電池の製造方法について、ＣＩＳ系薄膜太陽電池を例にとって説明する。図１４〜図１８は、第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造工程を例示する図である。なお、図１４〜図１８は、図２のＡ−Ａ断面に対応する断面図である。
【００６８】
まず、図１４に示す工程では、第１の実施の形態の図４及び図５の工程を実行後、裏面電極層１３上に、発電層１４を形成する。発電層１４の材料や形成方法等は前述の通りである。
【００６９】
次に、図１５に示す工程では、バリア層１２、裏面電極層１３、及び発電層１４を貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔１０ｍをＹ軸に平行な方向に所定間隔で複数列並設する。例えば、ＹＡＧレーザ等のレーザ光をバリア層１２、裏面電極層１３、及び発電層１４の一部に照射することにより、レーザ光が照射された部分のバリア層１２、裏面電極層１３、及び発電層１４が除去され、各貫通孔１０ｍが形成される。但し、レーザを用いずに、機械的に各貫通孔１０ｍを形成してもよい。各貫通孔１０ｍの幅（Ｘ方向）は、例えば、１５０μｍ程度とすることができる。
【００７０】
次に、図１６に示す工程では、例えば印刷法等を用いて、各貫通孔１０ｍ内に未硬化の熱可塑性ポリマ等（例えば、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン等）を充填し、その後硬化温度以上に加熱して硬化させ、絶縁層１６を形成する。少なくとも各貫通孔１０ｍの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面は、絶縁層１６で覆われる。絶縁層１６の表面は、発電層１４の表面と略面一とすることができる。
【００７１】
次に、図１７に示す工程では、各貫通孔１０ｍの内側に、絶縁層１６を発電層１４の表面から金属層１１の表面まで貫通して金属層１１の表面を露出する平面形状が細長状の貫通孔１０ｎを形成する。各貫通孔１０ｎは、絶縁層１６が内壁面を構成するように、平面視において各貫通孔１０ｍよりも内側に形成する。例えば、ＹＡＧレーザ等のレーザ光を絶縁層１６の一部に照射することにより、レーザ光が照射された部分の絶縁層１６が除去され、各貫通孔１０ｎが形成される。但し、レーザを用いずに、機械的に各貫通孔１０ｎを形成してもよい。
【００７２】
各貫通孔１０ｎの幅（Ｘ方向）は、例えば、７０μｍ程度とすることができる。各貫通孔１０ｎは、各貫通孔１０ｍの内壁面と各貫通孔１０ｎの内壁面の平面視における距離Ｌ２が略一定となるように形成する。距離Ｌ２は、例えば、４０μｍ程度とすることができる。
【００７３】
次に、図１８に示す工程では、発電層１４上及び各貫通孔１０ｎ内に、表面電極層１５を形成する。換言すれば、裏面電極層１３と絶縁された状態で金属層１１の表面と接するように各貫通孔１０ｎ内に表面電極層１５を形成し、更に各貫通孔１０ｎ内の表面電極層１５を発電層１４上に延在させる。各貫通孔１０ｍの内壁面を構成する裏面電極層１３の端面は絶縁層１６により覆われているため、裏面電極層１３と各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５とは絶縁される。表面電極層１５の材料や形成方法等は前述の通りである。以上の工程により、図１３に示すＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ａが完成する。
【００７４】
図１９は、第１の実施の形態の変形例３に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池を例示する部分断面図である。図１３に示すＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ａを、図１９に示すに示すＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ｂのように変形してもよい。つまり、絶縁層１６は、裏面電極層１３と各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５とを絶縁するために設けているので、絶縁層１６は、少なくとも裏面電極層１３の端面を覆うように形成すればよい。ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ｂを製造するには、図１６に示す工程で、裏面電極層１３の端面を覆う程度に各貫通孔１０ｍ内に未硬化の熱可塑性ポリマ等を形成すればよい。その他の製造工程は、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ａと同様である。
【００７５】
このように、第１の実施の形態の変形例２に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ａ、又は、第１の実施の形態の変形例３に係るＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ｂでは、各貫通孔１０ｎ内に形成された表面電極層１５により、発電層１４上に形成された表面電極層１５と金属層１１とを電気的に接続している。これにより、従来の太陽電池のように、金属層上に製膜された各層とは別に、表面電極層と金属層とを電気的に接続する専用の導電材を各貫通孔内に形成する必要がないため、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０Ａ及び１０Ｂの製造工程を簡略化できる。
【００７６】
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形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その変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７７】
例えば、上述した実施の形態及びその変形例では、ＣＩＳ系薄膜太陽電池を例にとって太陽電池の説明をしたが、本発明はＣＩＳ系薄膜太陽電池以外にも適用可能である。本発明を適用可能な太陽電池の一例を挙げれば、アモルファスシリコン系太陽電池、結晶シリコン系太陽電池、ＣＩＳ系以外の化合物系太陽電池等である。ＣＩＳ系以外の化合物系太陽電池とは、例えば、発電層が銅（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系太陽電池や、発電層がカドミウム（Ｃｄ）及びテルル（Ｔｅ）を含有する化合物からなるＣｄＴｅ系太陽電池等である。
【００７８】
又、上述した実施の形態及びその変形例では、金属層１１上に、バリア層１２、裏面電極層１３、発電層１４、及び表面電極層１５を順次積層した。しかし、例えば、バリア層１２としてポリイミドフィルム等を用い、バリア層１２を構成するポリイミドフィルムを基体として、その上に裏面電極層１３、発電層１４、及び表面電極層１５を順次積層する工程としてもよい。この場合には、バリア層１２の裏面側に金属層１１を形成することができる。金属層１１としては、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等をめっき法や蒸着法等によりバリア層１２の裏面側に形成することができる。金属層１１の厚さは、例えば、数１０μｍ程度とすることができる。
【００７９】
つまり、バリア層１２上に、裏面電極層１３、及び発電層１４を順次積層する積層工程と、バリア層１２の裏面電極層１３の形成面と反対側の面に金属層１１を形成する金属層形成工程と、発電層１４の表面から金属層１１の表面まで貫通する貫通孔１０ｙを形成する貫通孔形成工程と、裏面電極層１３と絶縁された状態で金属層１１の表面と接するように貫通孔１０ｙ内に表面電極層１５を形成し、更に表面電極層１５を発電層１４上に延在させる表面電極層形成工程と、を有する太陽電池の製造方法により、ＣＩＳ系薄膜太陽電池１０等を製造できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  ＣＩＳ系薄膜太陽電池
１０ｍ、１０ｎ、１０ｓ、１０ｔ、１０ｘ、１０ｙ  貫通孔
１１  金属層
１２  バリア層
１３  裏面電極層
１４  発電層
１５  表面電極層
１６  絶縁層
２０  ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール
２１  封止材
２２  表面保護材
２３  裏面保護材
Ｌ１、Ｌ２  距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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