(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜からなる基材と、
前記基材上に位置する裏面電極と、
前記裏面電極上に位置する光電変換層と、
前記裏面電極の上方に位置し、前記裏面電極と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極と、
前記光電変換層上に位置して前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極と
を備え、
前記基材の縁が、平面視において前記裏面電極の縁と離間しつつ外側に位置することにより前記裏面電極の縁に沿いつつ前記裏面電極の全周を取り囲んでいる、薄膜化合物太陽電池。
【請求項２】
前記基材がフィルム状の樹脂からなる、請求項１に記載の薄膜化合物太陽電池。
【請求項３】
前記樹脂がポリイミドである、請求項２に記載の薄膜化合物太陽電池。
【請求項４】
薄膜からなる基材と、
前記基材上に位置する裏面電極と、
前記裏面電極上に位置する光電変換層と、
前記裏面電極の上方に位置し、前記裏面電極と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極と、
前記光電変換層上に位置して前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極とを備える、薄膜化合物太陽電池の製造方法であって、
前記裏面電極および前記光電変換層が形成された前記基材を準備する工程と、
前記基材の縁が、平面視において前記裏面電極の縁と離間しつつ外側に位置することにより前記裏面電極の縁に沿いつつ前記裏面電極の全周を取り囲むように、前記基材を切断する工程と
を備える、薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記基材を切断する工程において、前記基材をトムソン刃で切断することにより、前記基材の縁を、トムソン刃で切断された切断面で構成し、
前記基材を準備する工程において、前記裏面電極の材料を蒸着した後、エッチングすることにより、前記裏面電極の縁を、前記裏面電極の材料がエッチングされて露出した腐食面で構成する、または、レジスト上に前記裏面電極の材料を蒸着した後、前記レジストおよび前記レジスト上に蒸着した前記裏面電極の材料をともに除去することにより、前記裏面電極の縁を、前記裏面電極の材料が蒸着されて堆積した堆積面で構成する、請求項４に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項６】
基板上に光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層上に裏面電極を形成する工程と、
前記裏面電極をパターニングして前記基板が露出するように溝を形成する工程と、
パターニングした前記裏面電極上に薄膜からなる基材を形成する工程と、
前記基材を形成する工程の後、前記基板を除去する工程と、
前記基板を除去する工程の後、前記裏面電極から見て前記光電変換層側に、前記裏面電極と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極を形成する工程と、
前記第１表面電極を形成する工程の後、前記光電変換層の前記裏面電極側とは反対側に前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極を形成する工程と、
前記第２表面電極を形成する工程の後、前記溝の位置にトムソン刃を押し付けて切断する工程と
を備える、薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記溝を形成する工程において、前記裏面電極上にレジストを形成してエッチングする、請求項６に記載の薄膜化合物太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記裏面電極を形成する工程は、前記光電変換層上において前記溝が形成されるべき位置にレジストを形成する工程と、前記レジスト上に前記裏面電極の材料を蒸着させる工程とを含み、
前記溝を形成する工程において、前記レジストおよび前記レジスト上に蒸着した前記裏面電極の前記材料をともに除去する、請求項６に記載の薄膜化合物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、薄膜化合物太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜化合物太陽電池の製造方法を開示した先行文献として、国際公開第２０１０−０９８２９３号(特許文献１)がある。特許文献１に記載された薄膜化合物太陽電池の製造方法で製造された薄膜化合物太陽電池においては、フィルム状のポリイミドからなる基材上に裏面電極、光電変換層および表面電極が形成されている。
【０００３】
また、太陽電池アレイの構成を開示した先行文献として、特開２００９−４４０４９号公報(特許文献２)がある。特許文献２に記載された太陽電池アレイにおいては、少なくとも１つのｐｎ接合を有する半導体単結晶層の受光面上に形成された第１の極性を有する第１電極と、半導体単結晶層の受光面側で、第１電極とは異なる表面上に形成された第２の極性を有する第２電極とを備えている。複数個の太陽電池セルのうちの第１の太陽電池セルの第１電極と、第２の太陽電池セルの第２電極とがインターコネクタにより接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０−０９８２９３号
【特許文献２】特開２００９−４４０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薄膜化合物太陽電池の太陽電池セルは、基材上に間隔を置いて形成された複数の光電変換層同士の間をトムソン刃で切断することにより個片化される。基材上には裏面電極が一面に形成されていたため、太陽電池セルを個片化する際に、基材と裏面電極とが一緒にトムソン刃で切断されていた。
【０００６】
このように個片化された太陽電池セルの縁には、切断不良部である糸状部が発生する場合がある。この糸状部は、基材の一部と裏面電極の一部とから構成されている。糸状部を有する太陽電池セルをインターコネクタにより他の太陽電池セルと接続して太陽電池アレイを構成した場合、糸状部に含まれる裏面電極の一部によって短絡が生じて、太陽電池アレイの出力が低下することがある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、糸状部によって短絡が生じることを防止して安定した出力を得られる、薄膜化合物太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づく薄膜化合物太陽電池は、薄膜からなる基材と、基材上に位置する裏面電極と、裏面電極上に位置する光電変換層と、裏面電極の上方に位置し、裏面電極と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極と、光電変換層上に位置して第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極とを備える。基材の縁が、平面視において裏面電極の縁と離間しつつ外側に位置して裏面電極の全周を取り囲んでいる。
【０００９】
本発明の一形態においては、基材の縁は、トムソン刃で切断された切断面で構成されている。裏面電極の縁は、裏面電極の材料がエッチングされて露出した腐食面、または、裏面電極の材料が蒸着されて堆積した堆積面で構成されている。
【００１０】
本発明の一形態においては、基材がフィルム状の樹脂からなる。
本発明の一形態においては、上記樹脂がポリイミドである。
【００１１】
本発明に基づく薄膜化合物太陽電池の製造方法は、基板上に光電変換層を形成する工程と、光電変換層上に裏面電極を形成する工程と、裏面電極をパターニングして基板が露出するように溝を形成する工程と、パターニングした裏面電極上に薄膜からなる基材を形成する工程と、基材を形成する工程の後、基板を除去する工程と、基板を除去する工程の後、裏面電極から見て光電変換層側に、裏面電極と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極を形成する工程と、第１表面電極を形成する工程の後、光電変換層の裏面電極側とは反対側に第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極を形成する工程と、第２表面電極を形成する工程の後、上記溝の位置にトムソン刃を押し付けて切断する工程とを備える。
【００１２】
本発明の一形態においては、上記溝を形成する工程において、裏面電極上にレジストを形成してエッチングする。
【００１３】
本発明の一形態においては、裏面電極を形成する工程は、光電変換層上において上記溝が形成されるべき位置にレジストを形成する工程と、このレジスト上に裏面電極の材料を蒸着させる工程とを含む。上記溝を形成する工程において、上記レジストおよび上記レジスト上に蒸着した裏面電極の材料をともに除去する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、糸状部によって短絡が生じることを防止して安定した出力を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜化合物太陽電池を含む太陽電池アレイの構成を示す一部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図３】基板上に化合物半導体層を形成した状態を示す断面図である。
【図４】化合物半導体層上に裏面電極を形成した状態を示す断面図である。
【図５】裏面電極上にレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図６】裏面電極をエッチングした状態を示す断面図である。
【図７】裏面電極上に基材を設けた状態を示す断面図である。
【図８】基材上に補強材を貼り付けた状態を示す断面図である。
【図９】基板をエッチングして除去した状態を示す断面図である。
【図１０】エッチングストップ層をエッチングして除去した状態を示す断面図である。
【図１１】コンタクト層上にレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図１２】化合物半導体層をエッチングした状態を示す断面図である。
【図１３】第１表面電極となる電極材料を設けた状態を示す断面図である。
【図１４】第１表面電極を形成した状態を示す断面図である。
【図１５】コンタクト層上の一部および第１表面電極上にレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図１６】コンタクト層をエッチングした状態を示す断面図である。
【図１７】レジストを除去した状態を示す断面図である。
【図１８】コンタクト層上以外の位置にレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図１９】第２表面電極となる電極材料を設けた状態を示す断面図である。
【図２０】第２表面電極を形成した状態を示す断面図である。
【図２１】補強材を除去した状態を示す断面図である。
【図２２】化合物半導体層上にレジストを形成した状態を示す断面図である。
【図２３】裏面電極となる電極材料を設けた状態を示す断面図である。
【図２４】個片化される前の複数の薄膜化合物太陽電池の構造を示す平面図である。
【図２５】トムソン刃を押し付ける状態を示す断面図である。
【図２６】個片化された薄膜化合物太陽電池の太陽電池セルの構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る薄膜化合物太陽電池およびその製造方法について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜化合物太陽電池を含む太陽電池アレイの構成を示す一部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。なお、図１においては、光電変換層を図示していない。
【００１８】
図１，２に示すように、本発明の一実施形態に係る薄膜化合物太陽電池の太陽電池セル１００は、基材１８０と、基材１８０上に位置する裏面電極１６０と、裏面電極１６０上に位置する光電変換層とを備えている。光電変換層は、後述する第１コンタクト層１３０、エミッタ層１４０、ベース層１４１および第２コンタクト層１５０を含む。
【００１９】
また、太陽電池セル１００は、裏面電極１６０の上方に位置し、裏面電極１６０と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極１９０と、光電変換層上に位置して第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極１９１とを備えている。本実施形態においては、第１の極性はｐ型であり、第２の極性はｎ型である。ただし、第１の極性がｎ型であり、第２の極性がｐ型でもよい。
【００２０】
基材１８０は、平面視六角形状の外形を有している。ただし、基材１８０の外形は、六角形に限られず、矩形または円形などでもよい。裏面電極１６０も、平面視六角形状の外形を有している。ただし、裏面電極１６０の外形は、六角形に限られず、矩形または円形などでもよい。
【００２１】
基材１８０の縁は、平面視において裏面電極１６０の縁と離間しつつ外側に位置して裏面電極１６０の全周を取り囲んでいる。すなわち、平面視において、基材１８０の縁より内側に裏面電極１６０の縁が位置している。
【００２２】
太陽電池アレイにおいては、隣接して配置される太陽電池セル１００同士の第１表面電極１９０と第２表面電極１９１とがインターコネクタ１０により電気的に接続されることにより、複数の太陽電池セル１００が直列に接続されている。
【００２３】
以下、薄膜化合物太陽電池の太陽電池セル１００の製造方法について説明する。
図３は、基板上に化合物半導体層を形成した状態を示す断面図である。図３に示すように、基板１１０上に、エッチングストップ層１２０、第１コンタクト層１３０、第１の化合物半導体からなるエミッタ層１４０、エミッタ層１４０とｐｎ接合を形成するベース層１４１、および、第２コンタクト層１５０をこの順に積層することにより、単結晶薄膜からなる化合物半導体層を形成する。なお、エッチングストップ層１２０は、基板１１０をエッチングする第１のエッチング液に対してエッチングストッパとなる層である。
【００２４】
基板１１０は、たとえば、ウエハ状の形態を有している。エッチングストップ層１２０、第１コンタクト層１３０、エミッタ層１４０、ベース層１４１および第２コンタクト層１５０を含む化合物半導体層は、たとえば、有機金属気相成長法などによってエピタキシャル成長させて積層することができる。
【００２５】
具体的には、基板１１０の材料として、Ｇｅ、ＧａＰまたはＧａＡｓなどを用いることができる。エッチングストップ層１２０の材料として、ＩｎＧａＰを用いることができる。第１コンタクト層１３０の材料として、ＧａＡｓを用いることができる。エミッタ層１４０の材料として、ｎ型のＩｎＧａＰを用いることができる。ベース層１４１の材料として、ｐ型のＩｎＧａＰを用いることができる。第２コンタクト層１５０の材料として、ＧａＡｓを用いることができる。
【００２６】
なお、本実施形態においては化合物半導体層を５層構造としたが、化合物半導体層の積層数はこれに限られず、たとえば、４層または６層であってもよい。また、化合物半導体層が、裏面電界層、窓層、多接合型太陽電池のトンネル接合層、多接合型太陽電池の他のエミッタ層、または、他のベース層などを含んでもよい。
【００２７】
すなわち、化合物半導体層は、少なくとも１つのｐｎ接合を含んでいればよい。また、化合物半導体層は、少なくとも第１コンタクト層１３０をエッチングする第２のエッチング液に対してエッチングされ易く、かつ、メサエッチング用の第３のエッチング液に対してエッチングされ難い層と、第２のエッチング液に対してエッチングされ難く、かつ、第３のエッチング液に対してエッチングされ易い層とを含むものであればよい。前者の層は第１コンタクト層１３０であり、後者の層はエミッタ層１４０およびベース層１４１である。
【００２８】
図４は、化合物半導体層上に裏面電極を形成した状態を示す断面図である。図４に示すように、第２コンタクト層１５０上に裏面電極１６０を形成する。裏面電極１６０は、ＡｌまたはＡｇなどの金属ペーストをスクリーン印刷により第２コンタクト層１５０の上面全体に塗布した後、熱処理を施して焼成することにより形成される。または、裏面電極１６０をＡｌまたはＡｇなどの電極材料を蒸着させて形成してもよい。
【００２９】
このように裏面電極１６０を形成することにより、化合物半導体層の表面と裏面電極１６０との間の接触抵抗を低減するとともに、化合物半導体層の表面と裏面電極１６０との密着力を向上させることができる。
【００３０】
図５は、裏面電極上にレジストを形成した状態を示す断面図である。図５に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされたレジスト１７０を裏面電極１６０上に形成する。
【００３１】
図６は、裏面電極をエッチングした状態を示す断面図である。図６に示すように、レジスト１７０を形成した状態でエッチングすることにより、レジスト１７０で覆われていない部分の裏面電極１６０が除去される。このように、裏面電極１６０は、溝を有するようにパターニングされる。その後、レジスト１７０を除去する。
【００３２】
図７は、裏面電極上に基材を設けた状態を示す断面図である。図７に示すように、図７に示すように、基材１８０は裏面電極１６０の上面全体を覆うように設けられる。本実施形態においては、基材１８０はフィルム状の樹脂からなる。
【００３３】
樹脂としては、３００℃以上の耐熱性を有する材料を用いることができ、本実施形態においてはポリイミドを用いている。基材１８０は、常温においてワニス状の樹脂をスピンコート法などにより裏面電極１６０の上面全体に塗布した後、焼成することにより形成される。
【００３４】
ポリイミドのワニスを塗布および焼成して基材１８０を形成する場合、ポリイミドの膜厚を制御する必要がある。なぜなら、ポリイミドの膜厚が２０μｍ以上の場合、ポリイミド膜中に気泡が混入して平坦な膜が焼成できなくなるとともに、ポリイミド膜の反りが大きくなって化合物半導体層にダメージを与えるためである。
【００３５】
ポリイミドの膜厚を薄くしていくと、２０μｍ以下の範囲内では、気泡の混入がなくなり、かつ、膜の反りも小さくなる。ポリイミドの膜厚が７μｍ程度において、反り量が最も小さくなり、それより膜厚が薄くなると、反りの方向が逆転し、再び反り量が大きくなる。
【００３６】
したがって、ポリイミドの反り量と基材としての弾性を考慮した結果、ポリイミドの膜厚として、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲が好適であり、特に７μｍ程度が好ましい。
【００３７】
なお、本実施形態においては、ワニス状のポリイミドを焼成することにより基材１８０を形成したが、基材１８０の形成方法はこれに限られず、たとえば、熱融着型のフィルムを加熱しつつ圧着する方法を用いてもよい。
【００３８】
上記の方法で基材１８０を形成することにより、基材１８０が薄膜太陽電池の支持体として機能する。また、基材１８０の膜厚を１５μｍ以下にすることにより、基材１８０の反りが低減するのに伴って、薄膜太陽電池全体の反りを低減することができる。
【００３９】
図８は、基材上に補強材を貼り付けた状態を示す断面図である。補強材１１１は、製造プロセス中において化合物半導体層を補強する部材である。補強材１１１としては、紫外線を照射されると粘着力が低下する粘着材を一方の面に塗布されたＰＥＴ(Polyethylene terephthalate)フィルムなどを用いることができる。
【００４０】
ＰＥＴフィルムの粘着材が塗布された側の面と基材１８０の上面とを接触させることにより、図８に示すように、補強材１１１を基材１８０上に取り付けることができる。
【００４１】
図９は、基板をエッチングして除去した状態を示す断面図である。図９に示すように、補強材１１１を取り付けた後、第１のエッチング液を用いて、基板１１０をエッチングして除去する。
【００４２】
第１のエッチング液としては、基板１１０の種類によって異なるが、基板１１０がＧｅからなる場合、フッ酸、過酸化水素水、水をそれぞれ１：１：４の割合で含む溶液を用いる。
【００４３】
第１のエッチング液を用いてエッチングすると、エッチングストップ層１２０は第１のエッチング液によりエッチングされ難い層であるため、基板１１０がエッチングされてエッチングストップ層１２０が露出した段階で、エッチングの進行が止まる。これにより、化合物半導体層のみを残して基板１１０だけを除去することができる。
【００４４】
図１０は、エッチングストップ層をエッチングして除去した状態を示す断面図である。図１０に示すように、基板１１０を除去した後、第２のエッチング液を用いて、エッチングストップ層１２０を除去する。その結果、第１コンタクト層１３０の上面が露出する。
【００４５】
図１１は、コンタクト層上にレジストを形成した状態を示す断面図である。図１１に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされたレジスト１７１を第１コンタクト層１３０上に形成する。
【００４６】
図１２は、化合物半導体層をエッチングした状態を示す断面図である。図１２に示すように、レジスト１７１を形成した状態でエッチングすることにより、レジスト１７１で覆われていない部分の化合物半導体層が除去される。本実施形態においては、第２コンタクト層１５０が僅かに残っている段階でエッチングを止めている。ただし、裏面電極１６０の上面が露出するまでエッチングを行なってもよい。
【００４７】
図１３は、第１表面電極となる電極材料を設けた状態を示す断面図である。図１３に示すように、化合物半導体層をエッチングした後、エッチングされて露出した第２コンタクト層１５０上の一部にレジスト１７１ａを形成する。その後、レジスト１７１，１７１ａ上および第２コンタクト層１５０上に電極材料を設ける。本実施形態においては、ＡｌまたはＡｇなどの電極材料を蒸着させたが、たとえば、スクリーン印刷法により塗布してもよい。
【００４８】
図１４は、第１表面電極を形成した状態を示す断面図である。電極材料を堆積させた化合物半導体層をアセトンなどの有機溶剤に浸漬させる。すると、レジスト１７１，１７１ａが有機溶剤に溶解し、レジスト１７１，１７１ａ上に堆積した電極材料がレジスト１７１，１７１ａとともに除去される。
【００４９】
その結果、図１４に示すように、第２コンタクト層１５０上にのみ選択的に電極材料が堆積して第１表面電極１９０が形成される。すなわち、裏面電極１６０から見て光電変換層側に、裏面電極１６０と電気的に接続されて第１の極性を有する第１表面電極１９０を形成する。第１表面電極１９０は、裏面電極１６０を介してベース層１４１と電気的に接続されているため、ｐ型電極となる。
【００５０】
図１５は、コンタクト層上の一部および第１表面電極上にレジストを形成した状態を示す断面図である。図１５に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされたレジスト１７２を第１コンタクト層１３０上の一部および第１表面電極１９０上に形成する。
【００５１】
図１６は、コンタクト層をエッチングした状態を示す断面図である。図１６に示すように、レジスト１７２を形成した状態でエッチングすることにより、レジスト１７２で覆われていない部分の第１コンタクト層１３０が除去される。エッチング液は、アルカリ溶液を用いることができる。第１コンタクト層１３０の一部が除去されて、エミッタ層１４０の上面の一部が露出する。
【００５２】
図１７は、レジストを除去した状態を示す断面図である。図１７に示すように、レジスト１７２を除去することにより、パターニングされた第１コンタクト層１３０が現れる。
【００５３】
図１８は、コンタクト層上以外の位置にレジストを形成した状態を示す断面図である。図１８に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされたレジスト１７３を第１コンタクト層１３０上以外の位置に形成する。
【００５４】
図１９は、第２表面電極となる電極材料を設けた状態を示す断面図である。図１９に示すように、レジスト１７３上に電極材料を設ける。本実施形態においては、ＡｌまたはＡｇなどの電極材料を蒸着させたが、たとえば、スクリーン印刷法により塗布してもよい。
【００５５】
図２０は、第２表面電極を形成した状態を示す断面図である。電極材料を堆積させた光電変換層をアセトンなどの有機溶剤に浸漬させる。すると、レジスト１７３が有機溶剤に溶解し、レジスト１７３上に堆積した電極材料がレジスト１７３とともに除去される。
【００５６】
その結果、図２０に示すように、第１コンタクト層１３０上にのみ選択的に電極材料が堆積して第２表面電極１９１が形成される。すなわち、光電変換層の裏面電極１６０側とは反対側に第１の極性とは異なる第２の極性を有する第２表面電極１９１を形成する。第２表面電極１９１は、エミッタ層１４０と接触しているため、ｎ型電極となる。
【００５７】
その後、エミッタ層１４０上に、太陽電池素子の領域を確定するための開口部を有するようにパターニングされた図示しないレジストが形成される。次に、光電変換層をエッチングできる第３のエッチング液に光電変換層を浸漬してメサエッチングする。
【００５８】
第３のエッチング液は、アルカリ溶液および酸溶液から構成されている。メサエッチングにより太陽電池素子領域を確定することができる。
【００５９】
図２１は、補強材を除去した状態を示す断面図である。図２１に示すように、薄膜化合物太陽電池と補強材１１１とを剥離する。剥離方法としては、粘着材に紫外線硬化型の材料を用いている場合、紫外線照射装置により紫外線を補強材１１１に照射することにより粘着材の粘着力を低下させて、補強材１１１を剥離させる。
【００６０】
補強材１１１の剥離後、第１表面電極１９０および第２表面電極１９１を焼成する。熱処理を施すことにより、第１表面電極１９０と第２コンタクト層１５０との接触抵抗、および、第２表面電極１９１と第１コンタクト層１３０との接触抵抗を低減できる。また、第１表面電極１９０と第２コンタクト層１５０との密着性、および、第２表面電極１９１と第１コンタクト層１３０との密着性を向上することができる。
【００６１】
上記の方法により、薄膜化合物太陽電池の太陽電池セル１００を作製することができる。なお、上記の薄膜化合物太陽電池の製造方法においては、裏面電極１６０に溝を形成する工程において、裏面電極１６０上にレジストを形成してエッチングしたが、いわゆるリフトオフ法により溝を形成してもよい。
【００６２】
以下、リフトオフ法を用いた変形例について説明する。
図２２は、化合物半導体層上にレジストを形成した状態を示す断面図である。図３に示す状態から図２２に示すように、裏面電極１６０を形成する前に、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされたレジスト１７４を第２コンタクト層１５０上の一部に形成する。
【００６３】
図２３は、裏面電極となる電極材料を設けた状態を示す断面図である。図２３に示すように、レジスト１７４を形成した後、レジスト１７４上および第２コンタクト層１５０上に電極材料を設ける。変形例においては、ＡｌまたはＡｇなどの電極材料を蒸着させる。
【００６４】
電極材料を堆積させた化合物半導体層をアセトンなどの有機溶剤に浸漬させる。すると、レジスト１７４が有機溶剤に溶解し、レジスト１７４上に堆積した電極材料がレジスト１７４とともに除去される。その結果、図６に示すように、裏面電極１６０が溝を有するように裏面電極１６０をパターニングすることができる。
【００６５】
すなわち、変形例においては、裏面電極１６０を形成する工程は、光電変換層上において溝が形成されるべき位置にレジスト１７４を形成する工程と、レジスト１７４上に裏面電極１６０の材料を蒸着させる工程とを含み、溝を形成する工程において、レジスト１７４およびレジスト１７４上に蒸着した裏面電極１６０の材料をともに除去している。
【００６６】
図２４は、個片化される前の複数の薄膜化合物太陽電池の構造を示す平面図である。なお、図２４においては、光電変換層および第１および第２表面電極１９０，１９１を図示していない。
【００６７】
図２４に示すように、裏面電極１６０はパターニングされて溝１６１が形成されている。溝１６１は、メサエッチングにより確定された太陽電池素子領域の外縁に形成されている。薄膜化合物太陽電池の太陽電池セル１００を個片化するには、溝１６１の位置にトムソン刃を押し付けて切断する。
【００６８】
図２５は、トムソン刃を押し付ける状態を示す断面図である。図２６は、個片化された薄膜化合物太陽電池の太陽電池セルの構造を示す平面図である。なお、図２６においては、光電変換層を図示していない。
【００６９】
図２５に示すように、溝１６１の位置にトムソン刃２０を押し付けて切断することにより、薄膜化合物太陽電池の太陽電池セル１００を個片化する。トムソン刃２０は、先端に幅がＬ1の平坦面を有している。裏面電極１６０の溝１６１の幅はＬ2であり、Ｌ2＞Ｌ1である。
【００７０】
たとえば、幅Ｌ1は、３０μｍ以上５０μｍ以下である。溝１６１の幅Ｌ2は、トムソン刃２０と太陽電池セル１００とのアライメント精度を考慮して、たとえば、(Ｌ1＋１００)μｍとする。
【００７１】
図２６に示すように、基材１８０の縁が、平面視において裏面電極１６０の縁と離間しつつ外側に位置して裏面電極１６０の全周を取り囲んでいる。基材１８０の縁と裏面電極１６０の縁との距離Ｌ3は、トムソン刃２０と太陽電池セル１００とのアライメント精度により変化する。
【００７２】
たとえば、距離Ｌ3は、５μｍ以上１ｍｍ以下である。上記のように、溝１６１の幅Ｌ2が(Ｌ1＋１００)μｍである場合、アライメント精度が良好であれば距離Ｌ3が略５０μｍとなる。
【００７３】
基材１８０の縁は、トムソン刃２０で切断された切断面で構成されている。本実施形態においては、裏面電極１６０の縁は、裏面電極１６０の材料がエッチングされて露出した腐食面で構成されている。上記の変形例においては、裏面電極１６０の縁は、裏面電極１６０の材料が蒸着されて堆積した堆積面で構成されている。
【００７４】
このように、太陽電池セル１００を個片化する際に基材１８０および第２コンタクト層１５０のみを切断して裏面電極１６０は切断しないようにする。そうすることにより、仮に、図２６に示すように、太陽電池セル１００の縁に切断不良部である糸状部１８１が発生した場合であっても、この糸状部１８１は基材１８０の一部および第２コンタクト層１５０の一部のみから構成されることになる。
【００７５】
その結果、糸状部１８１を有する太陽電池セル１００を図１に示すようにインターコネクタ１０により他の太陽電池セル１００と接続して太陽電池アレイを構成した場合、糸状部１８１によって短絡が生じることを防止することができる。よって、糸状部１８１によって短絡が生じることを防止して、安定して太陽電池アレイの出力を得ることができる。
【００７６】
なお、第２コンタクト層１５０は結晶からなり延性をほとんど有さず、トムソン刃２０により切断された部分の第２コンタクト層１５０は、粉々に砕けて連続した結晶になっていない。また、第２コンタクト層１５０と基材１８０との密着性は、裏面電極１６０と基材１８０との密着性に比べて高くなく、砕けて破片となった第２コンタクト層１５０の一部は糸状部１８１に含まれる基材１８０から容易に剥離する。さらに、第２コンタクト層１５０の面内方向における電気抵抗は、厚さ方向における電気抵抗に比べて高い。そのため、糸状部１８１に含まれる第２コンタクト層１５０の一部によって短絡が生じる可能性はほとんどない。
【００７７】
このように、太陽電池セル１００の短絡を防止することにより、太陽電池セル１００の歩留まりを改善して生産性を向上することができる。
【００７８】
なお、本実施形態に係る太陽電池セル１００においては、平面視において、光電変換層の内側に裏面電極１６０が位置しているが、これに限られず、裏面電極１６０がトムソン刃２０による切断箇所に位置していなければよく、光電変換層の外側に裏面電極１６０の一部が位置していてもよい。
【００７９】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１０  インターコネクタ、２０  トムソン刃、１００  太陽電池セル、１１０  基板、１１１  補強材、１２０  エッチングストップ層、１３０  第１コンタクト層、１４０  エミッタ層、１４１  ベース層、１５０  第２コンタクト層、１６０  裏面電極、１６１  溝、１７０，１７１，１７１ａ，１７２，１７３，１７４  レジスト、１８０  基材、１８１  糸状部、１９０  第１表面電極、１９１  第２表面電極。
【図１】
0005840544.tif 000002
【図２】
0005840544.tif 000003
【図３】
0005840544.tif 000004
【図４】
0005840544.tif 000005
【図５】
0005840544.tif 000006
【図６】
0005840544.tif 000007
【図７】
0005840544.tif 000008
【図８】
0005840544.tif 000009
【図９】
0005840544.tif 000010
【図１０】
0005840544.tif 000011
【図１１】
0005840544.tif 000012
【図１２】
0005840544.tif 000013
【図１３】
0005840544.tif 000014
【図１４】
0005840544.tif 000015
【図１５】
0005840544.tif 000016
【図１６】
0005840544.tif 000017
【図１７】
0005840544.tif 000018
【図１８】
0005840544.tif 000019
【図１９】
0005840544.tif 000020
【図２０】
0005840544.tif 000021
【図２１】
0005840544.tif 000022
【図２２】
0005840544.tif 000023
【図２３】
0005840544.tif 000024
【図２４】
0005840544.tif 000025
【図２５】
0005840544.tif 000026
【図２６】
0005840544.tif 000027