(57)【要約】【課題】  製造時における短絡部の発生が防止されるとともに、逆バイアス電圧の印加による短絡部の修復が可能なタンデム型の太陽電池、それを備えた太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することおよびタンデム型の太陽電池の修復方法を提供することである。【解決手段】  裏面電極６に複数の第１の分離溝Ｈ１を形成する。第１の分離溝Ｈ１内の第２の光電変換層５および中間反射層４を除去することにより第１の分離溝Ｈ１よりも小さな幅を有する第２の分離溝Ｈ２を形成する。第２の分離溝Ｈ２内の第１の光電変換層３および受光面電極２を除去することにより第２の分離溝Ｈ２よりも小さな幅を有する第３の分離溝Ｈ３を形成する。プラズマエッチングを行うことにより分離溝Ｈ１〜Ｈ３内に露出した第１の光電変換層３および第２の光電変換層５の角部を除去し、中間反射層４の側端部の上面を露出させる。【選択図】        図２
2006013403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第１の光電変換層と、
導電性の中間反射層と、
第２の光電変換層と、
第２の電極とを順に備え、
前記中間反射層は、一部の光を反射するとともに残りの光を透過し、
前記中間反射層の側端部が前記第２の電極の側端部よりも側方へ突出し、
前記第１の電極の側端部が前記中間反射層の側端部よりも側方へ突出し、
前記中間反射層の前記側端部の上面が前記第２の光電変換層から露出していることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記第１の電極の前記側端部の上面が前記第１の光電変換層から露出していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記第１の電極の前記中間反射層よりも側方へ突出する部分の長さが前記第１の光電変換層の厚さよりも大きく、
前記中間反射層の前記第２の電極の側端部よりも側方へ突出する部分の長さが前記第２の光電変換層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に並ぶように形成された複数の太陽電池とを備え、
前記複数の太陽電池は、溝部により互いに分離され、
前記複数の太陽電池の各々は、
第１の電極と、
第１の光電変換層と、
導電性の中間反射層と、
第２の光電変換層と、
第２の電極とを順に備え、
前記中間反射層は、一部の光を反射するとともに残りの光を透過し、
前記溝部内で前記中間反射層の側端部が前記第２の電極の側端部よりも側方へ突出し、
前記溝部内で前記第１の電極の側端部が前記中間反射層の側端部よりも側方へ突出し、
前記中間反射層の前記側端部の上面が前記第２の光電変換層から露出しており、
前記複数の太陽電池のうち一の太陽電池の前記第２の電極と前記複数の太陽電池のうち他の太陽電池の前記第１の電極とが接続片により電気的に接続されたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
第１の電極、第１の光電変換層、導電性の中間反射層、第２の光電変換層および第２の電極を順に形成するステップと、
前記第２の電極の所定幅の領域を除去することにより第１の溝部を形成するステップと、
前記第１の溝部内の前記第２の光電変換層および前記中間反射層を除去することにより前記第１の溝部よりも小さな幅を有する第２の溝部を形成するステップと、
前記第２の溝部内の前記第１の光電変換層および前記第１の電極を除去することにより前記第２の溝部よりも小さな幅を有する第３の溝部を形成するステップと、
前記中間反射層の側端部の上面が露出するように前記第２の溝部の縁部における前記第２の光電変換層を除去するとともに前記第３の溝部の縁部における前記第１の光電変換層を除去するステップとを備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第１の光電変換層を除去するステップは、前記第１の電極の側端部の上面が露出するように前記第３の溝部における第１の光電変換層を除去するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第２の溝部を形成するステップは、前記第２の電極の側端部と前記第２の光電変換層の側端部との間の距離が前記第２の光電変換層の厚さよりも大きくなるように前記第２の溝部を形成するステップを含み、
前記第３の溝部を形成するステップは、前記中間反射層の側端部と前記第１の光電変換層の側端部との間の距離が前記第１の光電変換層の厚さよりも大きくなるように前記第３の溝部を形成するステップを含むことを特徴とする請求項５または６記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池または請求項４記載の太陽電池モジュールにおける太陽電池の修復方法であって、
前記第１および第２の電極の一方と前記中間反射層の露出した上面との間に逆バイアス電圧を印加することを特徴とする太陽電池の修復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム型の太陽電池、それを備えた太陽電池モジュール、その製造方法およびその修復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換効率の向上のために、タンデム型太陽電池が開発されている。図１２は従来のタンデム型光電変換セルを備えた薄膜光電変換モジュールの一例を示す断面図である（特許文献１）。図１２に示す薄膜光電変換モジュールは、複数の光電変換セル１２０を有する。各光電変換セル１２０は、透明基板１２１上に透明前面電極層１２２、非晶質光電変換層１２３、中間反射層１２４、結晶質光電変換層１２５および裏面電極層１２６が順に積層されたタンデム構造を有する。隣接する光電変換セル１２０は分離溝１２７で互いに分離されている。各光電変換セル１２０の透明前面電極層１２２は、隣接する他の光電変換セル１２０の裏面電極１２６に接続されている。それにより、複数の光電変換セル１２０が直列に接続されている。
【特許文献１】特開２００２−２６１３０８号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなタンデム型光電変換セル１２０では、非晶質光電変換層１２３および結晶質光電変換層１２５により広い波長領域の光を吸収することができるので、高い変換効率が得られる。また、中間反射層１２４を設けることにより非晶質光電変換層１２３へ入射する光の量を増加させることができる。それにより、非晶質光電変換層１２３での発電量を増加させることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、本発明者は、中間反射層を有する薄膜光電変換モジュールにおいては、分離溝をエッチングにより形成する場合に次のような問題が生じることを見出した。
【０００５】
図１３は、分離溝の形成時の問題を説明するための図である。図１３に示される薄膜光電変換モジュールにおいて、分離溝１３２をエッチングにより形成する場合、中間反射層１３１および裏面電極１３３は第１の光電変換層１３４および第２の光電変換層１３５に比べてエッチングされにくいので、第１の光電変換層１３４および第２の光電変換層１３５にサイドエッチングが生じる。それにより、図１３に示すように第１の光電変換層１３４および第２の光電変換層１３５の側面が凹状になり、中間反射層１３１および裏面電極１３３の側端部が分離溝１３２側に梁状に残留する。これらの中間反射層１３１および裏面電極１３３の梁状に残留した部分が折れ曲がることにより受光面電極１３６および中間反射層１３１に接触すると、第１の光電変換層１３４および第２の光電変換層１３５に短絡が生じる。
【０００６】
また、薄膜光電変換モジュールの製造工程で、光電変換セルの光電変換層にピンホールが生じることにより、電極間に短絡が生じることもある。
【０００７】
単層型光電変換セルを備えた薄膜光電変換モジュールにおいては、製造工程で光電変換セルの電極間に短絡が生じた場合、それらの電極間に逆バイアス電圧を印加することによって短絡部を修復する方法が提案されている（特許文献２）。以下、この修復方法を逆バイアスリペアと呼ぶ。
【０００８】
図１４は、単層型光電変換セルにおける逆バイアスリペア時の等価回路を示す図である。光電変換層はダイオードと等価であるので、逆バイアス電圧を印加した場合にはキャパシタＣ３として働く。また、短絡部は抵抗と等価であり、Ｒで表す。
【０００９】
電極間に逆バイアス電圧を印加すると、短絡部Ｒに選択的に電流が流れ、ジュール熱が発生する。このジュール熱により短絡部Ｒの金属が酸化されて絶縁体となり、あるいは金属が飛散し、短絡部Ｒが修復される。
【００１０】
しかしながら、このような逆バイアスリペアをタンデム型光電変換セルに適用することはできない。以下にその理由を説明する。
【００１１】
図１５は、２つの光電変換層を備えたタンデム型光電変換セルに逆バイアス電圧を印加した場合の等価回路を示す図である。タンデム型光電変換セルの各光電変換層はダイオードと等価であるので、逆バイアス電圧を印加した場合にはそれぞれキャパシタＣ４，Ｃ５として働く。また、短絡部は抵抗と等価であり、Ｒで表す。
【００１２】
一方の電極と短絡部Ｒとの間にキャパシタＣ４が存在するため、電極間に逆バイアス電圧を印加した場合、短絡部Ｒに電流を流すことができない。そのため、タンデム型光電変換セルには逆バイアスリペアを適用できない。したがって、タンデム型光電変換セルを備えた光電変換モジュールにおいては、短絡部の修復が困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、製造時における短絡部の発生が防止されるとともに、逆バイアス電圧の印加による短絡部の修復が可能なタンデム型の太陽電池、それを備えた太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、タンデム型の太陽電池の修復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明に係る太陽電池は、第１の電極と、第１の光電変換層と、導電性の中間反射層と、第２の光電変換層と、第２の電極とを順に備え、中間反射層は、一部の光を反射するとともに残りの光を透過し、中間反射層の側端部が第２の電極の側端部よりも側方へ突出し、第１の電極の側端部が中間反射層の側端部よりも側方へ突出し、中間反射層の側端部の上面が第２の光電変換層から露出しているものである。
【００１６】
第１の発明に係る太陽電池においては、中間反射層の側端部が第２の電極の側端部よりも側方に突出し、第１の電極の側端部が中間反射層の側端部よりも側方へ突出し、さらに中間反射層の側端部の上面が露出している。
【００１７】
この場合、第２の光電変換層の側端部が第２の電極よりも側方に突出しているので、第２の光電変換層の側端部をエッチングにより除去する際に、第２の光電変換層がサイドエッチングされても第２の電極の側端部が梁状に残留することがない。また、第１の光電変換層の側端部が中間反射層よりも側方に突出しているので、第１の光電変換層の側端部をエッチングにより除去する際に、第１の光電変換層がサイドエッチングされても中間反射層の側端部が梁状に残留することがない。それにより、第２の電極および中間反射層の側端部が折れ曲がることにより中間反射層および第１の電極に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層および第１の光電変換層に短絡が生じることを防止することができる。
【００１８】
また、中間反射層の側端部の露出した上面を電極として用いることができるので、第１の電極と中間反射層との間および中間反射層と第２の電極との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができる。それにより、たとえ第１の光電変換層および第２の光電変換層に短絡が生じた場合でも、逆バイアス電圧の印加により短絡部を修復することができる。
【００１９】
第１の電極の側端部の上面が第１の光電変換層から露出していてもよい。
【００２０】
この場合、第１の電極の側端部の露出した上面に接続片を容易かつ確実に接続することができる。
【００２１】
第１の電極の中間反射層よりも側方へ突出する部分の長さが第１の光電変換層の厚さよりも大きく、中間反射層の第２の電極の側端部よりも側方へ突出する部分の長さが第２の光電変換層の厚さよりも大きくてもよい。
【００２２】
この場合、第２の電極よりも側方に突出している第２の光電変換層の側端部の長さが第２の光電変換層の厚さよりも大きいので、エッチングにより第２の光電変換層の側端部を中間反射層の側端部の上面が露出するまで除去しても第２の電極の側端部が梁状に残留することがない。また、第１の中間反射層よりも側方に突出している第１の光電変換層の側端部の長さが第１の光電変換層の厚さよりも大きいので、エッチングにより第１の光電変換層の側端部を第１の電極の側端部の上面が露出するまで除去しても中間反射層の側端部が梁状に残留することがない。それにより、第２の電極および中間反射層の側端部が折れ曲がることにより中間反射層および第１の電極に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層および第１の光電変換層に短絡が生じることを防止することができる。
【００２３】
第２の発明に係る太陽電池モジュールは、基板と、基板上に並ぶように形成された複数の太陽電池とを備え、複数の太陽電池は、溝部により互いに分離され、複数の太陽電池の各々は、第１の電極と、第１の光電変換層と、導電性の中間反射層と、第２の光電変換層と、第２の電極とを順に備え、中間反射層は、一部の光を反射するとともに残りの光を透過し、溝部内で中間反射層の側端部が第２の電極の側端部よりも側方へ突出し、溝部内で第１の電極の側端部が中間反射層の側端部よりも側方へ突出し、中間反射層の側端部の上面が第２の光電変換層から露出しており、複数の太陽電池のうち一の太陽電池の第２の電極と複数の太陽電池のうち他の太陽電池の第１の電極とが接続片により電気的に接続されたものである。
【００２４】
第２の発明に係る太陽電池モジュールにおいては、一の太陽電池の第２の電極と他の太陽電池の第１の電極とが接続片により電気的に接続され、各太陽電池の中間反射層の側端部は第２の電極の側端部よりも側方に突出し、第１の電極の側端部は中間反射層の側端部よりも側方へ突出し、さらに中間反射層の側端部の上面が露出している。
【００２５】
この場合、第２の光電変換層の側端部が第２の電極よりも側方に突出しているので、第２の光電変換層の側端部をエッチングにより除去する際に、第２の光電変換層がサイドエッチングされても第２の電極の側端部が梁状に残留することがない。また、第１の光電変換層の側端部が中間反射層よりも側方に突出しているので、第１の光電変換層の側端部をエッチングにより除去する際に、第１の光電変換層がサイドエッチングされても中間反射層の側端部が梁状に残留することがない。それにより、第２の電極および中間反射層の側端部が折れ曲がることにより中間反射層および第１の電極に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層および第１の光電変換層に短絡が生じることを防止することができる。
【００２６】
また、中間反射層の側端部の露出した上面を電極として用いることができるので、第１の電極と中間反射層との間および中間反射層と第２の電極との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができる。それにより、たとえ第１の光電変換層および第２の光電変換層に短絡が生じた場合でも、逆バイアス電圧の印加により短絡部を修復することができる。
【００２７】
第３の発明に係る太陽電池の製造方法は、第１の電極、第１の光電変換層、導電性の中間反射層、第２の光電変換層および第２の電極を順に形成するステップと、第２の電極の所定幅の領域を除去することにより第１の溝部を形成するステップと、記第１の溝部内の第２の光電変換層および中間反射層を除去することにより第１の溝部よりも小さな幅を有する第２の溝部を形成するステップと、第２の溝部内の第１の光電変換層および第１の電極を除去することにより第２の溝部よりも小さな幅を有する第３の溝部を形成するステップと、中間反射層の側端部の上面が露出するように第２の溝部の縁部における第２の光電変換層を除去するとともに第３の溝部の縁部における第１の光電変換層を除去するステップとを備えたものである。
【００２８】
第３の発明に係る太陽電池の製造方法によれば、第２の溝部の幅が第１の溝部の幅よりも小さいので、中間反射層の側端部が第２の電極の側端部よりも側方に突出する。また、第３の溝部の幅が第２の溝部の幅よりも小さいので、第１の電極の側端部が中間反射層の側端部よりも側方へ突出する。さらに中間反射層の側端部の上面が露出する。
【００２９】
この場合、第２の光電変換層の側端部が第２の電極よりも側方に突出しているので、第２の光電変換層の側端部をエッチングにより除去する際に、第２の光電変換層がサイドエッチングされても第２の電極の側端部が梁状に残留することがない。また、第１の光電変換層の側端部が中間反射層よりも側方に突出しているので、第１の光電変換層の側端部をエッチングにより除去する際に、第１の光電変換層がサイドエッチングされても中間反射層の側端部が梁状に残留することがない。それにより、第２の電極および中間反射層の側端部が折れ曲がることにより中間反射層および第１の電極に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層および第１の光電変換層に短絡が生じることを防止することができる。
【００３０】
また、中間反射層の側端部の露出した上面を電極として用いることができるので、第１の電極と中間反射層との間および中間反射層と第２の電極との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができる。それにより、たとえ第１の光電変換層および第２の光電変換層に短絡が生じた場合でも、逆バイアス電圧の印加により短絡部を修復することができる。
【００３１】
第１の光電変換層を除去するステップは、第１の電極の側端部の上面が露出するように第３の溝部における第１の光電変換層を除去するステップを含んでもよい。
【００３２】
この場合、第１の電極の側端部の露出した上面に接続片を容易かつ確実に接続することができる。
【００３３】
第２の溝部を形成するステップは、第２の電極の側端部と第２の光電変換層の側端部との間の距離が第２の光電変換層の厚さよりも大きくなるように第２の溝部を形成するステップを含み、第３の溝部を形成するステップは、中間反射層の側端部と第１の光電変換層の側端部との間の距離が第１の光電変換層の厚さよりも大きくなるように第３の溝部を形成するステップを含んでもよい。
【００３４】
この場合、第２の電極よりも側方に突出している第２の光電変換層の側端部の長さが第２の光電変換層の厚さよりも大きいので、エッチングにより第２の光電変換層の側端部を中間反射層の側端部の上面が露出するまで除去しても第２の電極の側端部が梁状に残留することがない。また、第１の中間反射層よりも側方に突出している第１の光電変換層の側端部の長さが第１の光電変換層の厚さよりも大きいので、エッチングにより第１の光電変換層の側端部を第１の電極の側端部の上面が露出するまで除去しても中間反射層の側端部が梁状に残留することがない。それにより、第２の電極および中間反射層の側端部が折れ曲がることにより中間反射層および第１の電極に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層および第１の光電変換層に短絡が生じることを防止することができる。
【００３５】
第４の発明に係る太陽電池の修復方法は、第１の発明に係る太陽電池または第２の発明に係る太陽電池モジュールの修復方法であって、第１および第２の電極の一方と中間反射層の露出した上面との間に逆バイアス電圧を印加するものである。
【００３６】
この場合、第１の電極と中間反射層との間および中間反射層と第２の電極との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができるので、たとえ第１の光電変換層および第２の光電変換層に短絡が生じた場合でも、逆バイアス電圧の印加により短絡部を修復することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、第２の電極および中間反射層の側端部が折れ曲がることにより中間反射層および第１の電極に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層および第１の光電変換層に短絡が生じることを防止することができる。
【００３８】
また、たとえ第１の光電変換層および第２の光電変換層に短絡が生じた場合でも、逆バイアス電圧の印加により短絡部を修復することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係るタンデム型太陽電池モジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【００４１】
初めに、図１（ａ）に示すように、透明基板１上に受光面電極２、第１の光電変換層３、中間反射層４、第２の光電変換層５および裏面電極６を順に形成する。
【００４２】
透明基板１としては、ガラス板、透明樹脂フィルム等を用いることができる。受光面電極２は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電性酸化物からなる。第１の光電変換層３は、受光面電極２側からｐ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｎ型非晶質シリコン層の積層構造を有する。
【００４３】
中間反射層４は、例えばＺｎＯ等の透明導電性酸化物からなる。第２の光電変換層５は、中間反射層４側からｐ型結晶質シリコン層、ｉ型結晶質シリコン層およびｎ型結晶質シリコン層の積層構造を有する。裏面電極６は、例えば銀、アルミニウム、チタン、銅等の金属材料とＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 等の金属酸化物との積層膜からなる。
【００４４】
次に、図１（ｂ）に示すように、レーザ光ＬＢ１を用いて裏面電極６の所定幅の領域を除去することにより複数の第１の分離溝Ｈ１を形成する。
【００４５】
次に、図１（ｃ）に示すように、レーザ光ＬＢ２を用いて各第１の分離溝Ｈ１内の第２の光電変換層５および中間反射層４を除去することにより第１の分離溝Ｈ１よりも小さな幅を有する第２の分離溝Ｈ２を形成する。このとき、第２の分離溝Ｈ２の縁部から第１の分離溝Ｈ１の縁部までの距離ａが第２の光電変換層５の厚さｂよりも大きくなるように第２の分離溝Ｈ２の幅および位置が設定される。
【００４６】
さらに、図２（ｄ）に示すように、レーザ光ＬＢ３を用いて各第２の分離溝Ｈ２内の第１の光電変換層３および受光面電極２を除去することにより第２の分離溝Ｈ２よりも小さな幅を有する第３の分離溝Ｈ３を形成する。このとき、第３の分離溝Ｈ３の縁部から第２の分離溝Ｈ２の縁部までの距離ｃが第１の光電変換層３の厚さｄよりも大きくなるように第３の分離溝Ｈ３の幅および位置が設定される。これにより、透明基板１上に複数のタンデム型光電変換セル（太陽電池）１０が形成される。
【００４７】
レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ光が用いられる。
【００４８】
次に、図２（ｅ）に示すように、プラズマエッチングを行うことにより、分離溝Ｈ１〜Ｈ３内に露出した第１の光電変換層３および第２の光電変換層５の角部を除去する。プラズマエッチングは、中間反射層４の両側の上面が露出するまで行う。エッチングガスとしては、例えばＣＦ4 およびＯ2 の混合ガス（９５：５）が用いられる。
【００４９】
次に、図２（ｆ）に示すように、受光面電極２、第１の光電変換層３、中間反射層４、第２の光電変換層５および裏面電極６の一方側の側面を覆うように絶縁性ペースト７を形成する。さらに、各タンデム型光電変換セル１０の裏面電極６とそれに隣接するタンデム型光電変換セル１０の受光面電極２とを電気的に接続するように絶縁性ペースト７上に格子電極８を形成する。これにより、複数のタンデム型光電変換セル１０が直列接続される。
【００５０】
本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、透明基板１側から各タンデム型光電変換セル１０の第１の光電変換層３および第２の光電変換層５に光が入射する。短波長の光は第１の光電変換層３により吸収され、長波長の光は第２の光電変換層５により吸収される。それにより、より広い波長領域の光を光電変換することが可能となる。
【００５１】
ここで、中間反射層４の働きについて説明する。第１の光電変換層３および第２の光電変換層５の厚さが等しい場合、非晶質シリコン層からなる第１の光電変換層３における発電量は第２の光電変換層５における発電量よりも少ない。そこで、第１の光電変換層３および第２の光電変換層５における発電量を等しくするためには、第１の光電変換層３の厚さを大きくする必要があるが、その場合、非晶質シリコン層からなる第１の光電変換層３は膜厚が増加すると長期使用での劣化が顕著となる。
【００５２】
本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、各タンデム型光電変換セル１０の第１の光電変換層３と第２の光電変換層５との間に中間反射層４が形成されることにより、第１の光電変換層３および第２の光電変換層５における発電量が等しくなる。中間反射層４は、透明基板１側から入射した光の一部を第１の光電変換層３に反射し、残りの光を透過する。それにより、第１の光電変換層３に入射する光の量が第２の光電変換層５に入射する光の量に比べて多くなる。その結果、第１の光電変換層３の厚さを増加させることなく、第１の光電変換層３における発電量と第２の光電変換層５における発電量とをほぼ等しくすることができる。
【００５３】
図３は、図２（ｅ）の工程の詳細を説明するための図である。図３（ａ）に示すように、第２の光電変換層５の露出する部分の距離ａが第２の光電変換層５の厚さｂよりも大きく、第１の光電変換層３の露出する部分の距離ｃが第１の光電変換層３の厚さｄよりも大きく設定されている。それにより、図３（ｂ）に示すように、第１の光電変換層３および第２の光電変換層５は、両側の角部を中心として円弧状に徐々に除去される。第２の光電変換層５の側面および第１の光電変換層３の側面がそれぞれ裏面電極６および中間反射層４の側面に達すると、エッチングを停止する。それにより、図３（ｃ）に示すように中間反射層４および受光面電極２の側端部の上面が露出する。
【００５４】
このように、第２の分離溝Ｈ２の縁部から第１の分離溝Ｈ１の縁部までの距離ａが第２の光電変換層５の厚さｂよりも大きく、第３の分離溝Ｈ３の縁部から第２の分離溝Ｈ２の縁部までの距離ｃが第１の光電変換層３の厚さｄよりも大きく設定されているので、中間反射層４および受光面電極２の側端部の上面が露出するまでエッチングを行っても、裏面電極６および中間反射層４の側端部が梁状に残留することがない。これにより、裏面電極６および中間反射層４の側端部が折れ曲がることにより中間反射層４および受光面電極２に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層５および第１の光電変換層３に短絡が生じることを防止することができる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る太陽電池モジュールでは、第１の光電変換層３または第２の光電変換層５にたとえ短絡が生じた場合でも、以下に説明する逆バイアスリペアにより短絡部を修復することができる。
【００５６】
図４は各光電変換セル１０に逆バイアス電圧を印加する方法を説明するための図である。中間反射層４側端部の上面はエッチングにより露出している。この露出した部分は電極として用いることができる。これにより、格子電極８を介して受光面電極２と中間反射層４との間に直流電源Ｅ１を接続することができる。また、中間反射層４と裏面電極６との間に直流電源Ｅ２を接続することができる。この結果、受光面電極２と中間反射層４との間および中間反射層４と裏面電極層６との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができる。
【００５７】
図５（ａ）は、第１の光電変換層３に短絡が生じた場合の逆バイアスリペア時の等価回路を示す図である。また、図５（ｂ）は、第２の光電変換層５に短絡が生じた場合の逆バイアスリペア時の等価回路を示す図である。第１の光電変換層３および第２の光電変換層５はダイオードと等価であるので、逆バイアス電圧を印加した場合にはそれぞれキャパシタＣ１およびＣ２として働く。また、短絡部は抵抗と等価であり、Ｒ１およびＲ２で表す。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、受光面電極２と中間反射層４との間に逆バイアス電圧を印加することにより、キャパシタＣ２の影響を受けることなく短絡部Ｒ１に電流を流すことができる。これにより、短絡部Ｒ１にジュール熱を発生させることができる。このジュール熱により短絡部Ｒ１の金属が酸化されて絶縁体となり、あるいは金属が飛散し、短絡部Ｒ１が修復される。
【００５９】
図５（ｂ）に示すように、中間反射層４と裏面電極６との間に逆バイアス電圧を印加することにより、キャパシタＣ１の影響を受けることなく短絡部Ｒ２に電流を流すことができる。これにより、短絡部Ｒ２にジュール熱を発生させることができる。このジュール熱により短絡部Ｒ２の金属が酸化されて絶縁体となり、あるいは金属が飛散し短絡部Ｒ２が修復される。
【００６０】
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、受光面電極２と中間反射層４との間および中間反射層４と裏面電極６との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができるので、逆バイアスリペアによる短絡部の修復が可能となる。
【００６１】
本実施の形態においては、透明基板１が基板に相当し、受光面電極２が第１の電極に相当し、第１の光電変換層３が第１の光電変換層に相当し、中間反射層４が中間反射層に相当し、第２の光電変換層５が第２の光電変換層に相当し、裏面電極６が第２の電極に相当し、第１の溝部Ｈ１が第１の溝部に相当し、第２の溝部Ｈ２が第２の溝部に相当し、第３の溝部Ｈ３が第３の溝部に相当し、格子電極８が接続片に相当する。
【００６２】
（第２の実施の形態）
図６および図７は、本発明の第２の実施の形態に係るタンデム型太陽電池モジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【００６３】
初めに、図６（ａ）に示すように、基板２１上に裏面電極２２、第１の光電変換層２３、中間反射層２４、第２の光電変換層２５および受光面電極２６を順に形成する。
【００６４】
基板２１としては、例えばステンレス薄板にＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＩ（ポリイミド）等を被着させたものを用いることができる。裏面電極２２は、例えば銀、アルミニウム、チタン、銅等の金属材料とＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 等の金属酸化物との積層膜からなる。第１の光電変換層２３は、裏面電極２２側からｎ型結晶質シリコン層、ｉ型結晶質シリコン層およびｐ型結晶質シリコン層の積層構造を有する。
【００６５】
中間反射層２４は、例えばＺｎＯ等の透明導電性酸化物からなる。第２の光電変換層２５は、中間反射層２４側からｎ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層の積層構造を有する。受光面電極２６は、例えばＩＴＯ等の透明導電性酸化物からなる。
【００６６】
次に、図６（ｂ）に示すように、レーザ光ＬＢ４を用いて受光面電極２６の所定幅の領域を除去することにより複数の第１の分離溝Ｈ４を形成する。
【００６７】
次に、図６（ｃ）に示すように、レーザ光ＬＢ５を用いて各第１の分離溝Ｈ４内の第２の光電変換層２５および中間反射層２４を除去することにより第１の分離溝Ｈ４よりも小さな幅を有する第２の分離溝Ｈ５を形成する。このとき、第２の分離溝Ｈ５の縁部から第１の分離溝Ｈ４の縁部までの距離ｅが第２の光電変換層２５の厚さｆよりも大きくなるように第２の分離溝Ｈ５の幅および位置が設定される。
【００６８】
さらに、図７（ｄ）に示すように、レーザ光ＬＢ６を用いて各第２の分離溝Ｈ５内の第１の光電変換層２３および裏面電極２２を除去することにより第２の分離溝５よりも小さな幅を有する第３の分離溝Ｈ６を形成する。このとき、第３の分離溝Ｈ６の縁部から第２の分離溝Ｈ５の縁部までの距離ｇが第１の光電変換層２３の厚さｈよりも大きくなるように第３の分離溝Ｈ６の幅および位置が設定される。これにより、基板２１上に複数のタンデム型光電変換セル（太陽電池）３０が形成される。
【００６９】
レーザ光ＬＢ４〜ＬＢ６としては、例えばＹＡＧレーザ光が用いられる。
【００７０】
次に、図７（ｅ）に示すように、プラズマエッチングを行うことにより、分離溝Ｈ４〜Ｈ６内に露出した第２の光電変換層２５および第１の光電変換層２３の角部を除去する。プラズマエッチングは、中間反射層２４の両側の上面が露出するまで行う。エッチングガスとしては、例えばＣＦ4 およびＯ2 の混合ガス（９５：５）が用いられる。
【００７１】
次に、図７（ｆ）に示すように、裏面電極２２、第１の光電変換層２３、中間反射層２４、第２の光電変換層２５および受光面電極２６の一方側の側面を覆うように絶縁性ペースト２７を形成する。さらに、各タンデム型光電変換セル３０の受光面電極２６とそれに隣接するタンデム型光電変換セル３０の裏面電極２２とを電気的に接続するように絶縁性ペースト２７上に格子電極２８を形成する。これにより、複数のタンデム型光電変換セル３０が直列接続される。
【００７２】
本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、受光面電極２６側から各タンデム光電変換セル３０の第２の光電変換層２５および第１の光電変換層２３に光が入射する。短波長の光は第２の光電変換層２５により吸収され、長波長の光は第１の光電変換層２３により吸収される。それにより、より広い波長領域の光を光電変換することが可能となる。
【００７３】
本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、各タンデム型光電変換セル３０の第２の光電変換層２５と第１の光電変換層２３との間に中間反射層２４が形成されることにより、第２の光電変換層２５および第１の光電変換層２３における発電量が等しくなる。中間反射層２４は、受光面電極２６側から入射した光の一部を第２の光電変換層２５に反射し、残りの光を透過する。それにより、第２の光電変換層２５に入射する光の量が第１の光電変換層２３に入射する光の量に比べて多くなる。その結果、第２の光電変換層２５の厚さを増加させることなく、第２の光電変換層２５における発電量と第１の光電変換層２３における発電量とをほぼ等しくすることができる。
【００７４】
図８は、図７（ｅ）の工程の詳細を説明するための図である。図８（ａ）に示すように、第２の光電変換層２５の露出する部分の距離ｅが第２の光電変換層２５の厚さｆよりも大きく、第１の光電変換層２３の露出する部分の距離ｇが第２の光電変換層２３の厚さｈよりも大きく設定されている。それにより、図８（ｂ）に示すように、第２の光電変換層２５および第１の光電変換層２３は、両側の角部を中心として円弧状に徐々に除去される。第２の光電変換層２５の側面および第１の光電変換層２３の側面がそれぞれ受光面電極２６および中間反射層２４の側面に達すると、エッチングを停止する。それにより、図８（ｃ）に示すように中間反射層２４および裏面電極２２の側端部の上面が露出する。
【００７５】
このように、第２の分離溝Ｈ５の縁部から第１の分離溝Ｈ４の縁部までの距離ｅが第２の光電変換層２５の厚さｆよりも大きく、第３の分離溝Ｈ６の縁部から第２の分離溝Ｈ５の縁部までの距離ｇが第１の光電変換層２３の厚さｈよりも大きく設定されているので、中間反射層２４および裏面電極２２の側端部の上面が露出するまでエッチングを行っても、受光面電極２６および中間反射層２４の側端部が梁状に残留することがない。これにより、受光面電極２６および中間反射層２４の側端部が折れ曲がることにより中間反射層２４および裏面電極２２に接触することを防ぐことができ、第２の光電変換層２５および第１の光電変換層２３に短絡が生じることを防止することができる。
【００７６】
また、本実施の形態に係る太陽電池モジュールでは、第２の光電変換層２５または第１の光電変換層２３にたとえ短絡部が生じた場合でも、以下に説明する逆バイアスリペアにより短絡部を修復することができる。
【００７７】
図９は各光電変換セル３０に逆バイアス電圧を印加する方法を説明するための図である。中間反射層２４側端部の上面はエッチングにより露出している。この露出した部分は電極として用いることができる。これにより、中間反射層２４と受光面電極２６との間に直流電源Ｅ３を接続することができる。また、格子電極２８を介して裏面電極２２と中間反射層２４との間に直流電源Ｅ４を接続することができる。この結果、中間反射層２４と受光面電極２６との間および裏面電極２２と中間反射層２４との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができる。
【００７８】
図１０（ａ）は、第２の光電変換層２５に短絡が生じた場合の逆バイアスリペア時の等価回路を示す図である。また、図１０（ｂ）は、第１の光電変換層２３に短絡が生じた場合の逆バイアスリペア時の等価回路を示す図である。第２の光電変換層２５および第１の光電変換層２３はダイオードと等価であるので、逆バイアス電圧を印加した場合にはそれぞれキャパシタＣ２１およびＣ２２として働く。また、短絡部は抵抗と等価であり、Ｒ３およびＲ４で表す。
【００７９】
図１０（ａ）に示すように、中間反射層２４と受光面電極２６との間に逆バイアス電圧を印加することにより、キャパシタＣ２２の影響を受けることなく短絡部Ｒに電流を流すことができる。これにより、短絡部Ｒ３にジュール熱を発生させることができる。このジュール熱により短絡部Ｒ３の金属が酸化されて絶縁体となり、あるいは金属が飛散し短絡部Ｒ３が修復される。
【００８０】
図１０（ｂ）に示すように、裏面電極２２と中間反射層２４との間に逆バイアス電圧を印加することにより、キャパシタＣ２１の影響を受けることなく短絡部Ｒに電流を流すことができる。これにより、短絡部Ｒ４にジュール熱を発生させることができる。このジュール熱により短絡部Ｒ４の金属が酸化されて絶縁対となり、あるいは金属が飛散し短絡部Ｒ４が修復される。
【００８１】
以上のように、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、中間反射層２４と受光面電極２６との間および裏面電極２２と中間反射層２４との間にそれぞれ逆バイアス電圧を印加することができるので、逆バイアスリペアによる短絡部の修復が可能となる。
【００８２】
本実施の形態においては、基板２１が基板に相当し、裏面電極２２が第１の電極に相当し、第１の光電変換層２３が第１の光電変換層に相当し、中間反射層２４が中間反射層に相当し、第２の光電変換層２５が第２の光電変換層に相当し、受光面電極２６が第２の電極に相当し、第１の溝部Ｈ４が第１の溝部に相当し、第２の溝部Ｈ５が第２の溝部に相当し、第３の溝部Ｈ６が第３の溝部に相当し、格子電極２８が接続片に相当する。
【００８３】
（他の変形例）
上記実施の形態においては、タンデム型光電変換セル１０，３０は第１の光電変換層３，２３および第２の光電変換層５，２５の２層からなる構造を有するが、各タンデム型光電変換セルが２層以上の光電変換層からなる構造を有してもよい。また、上記実施の形態では、受光面電極２および裏面電極２２の側端部の上面をエッチングにより露出させたが、露出させなくてもよい。この場合には、格子電極８および格子電極２８を受光面電極２および裏面電極２２の側面に電気的に接続する。
【実施例】
【００８４】
実施例においては、図６および図７に示す手順により以下の条件で太陽電池モジュールを作製した。
【００８５】
基板２１として、厚さ０．２ｍｍのステンレス薄板にＰＥＳを被着させたものを用いた。裏面電極２２としては、厚さ２００ｎｍの銀および厚さ１００ｎｍのＺｎＯの積層膜を用いた。第１の光電変換層２３としては、基板２１側からｎ型結晶質シリコン層、ｉ型結晶質シリコン層およびｐ型結晶質シリコン層を含む厚さ３μｍの結晶質シリコン層を用いた。中間反射層２４としては、厚さ４０ｎｍのＺｎＯを用いた。第２の光電変換層２５としては、中間反射層２４側からｎ型非晶質シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層およびｐ型非晶質シリコン層を含む厚さ３００ｎｍの非晶質シリコン層を用いた。受光面電極２６としては、厚さ７５ｎｍのＩＴＯを用いた。
【００８６】
また、レーザＬＢ４として波長３５５ｎｍ、発振周波数１０ｋＨｚ、平均パワー０．４５ＷのＹＡＧレーザ光の３倍高調波を用いた。レーザＬＢ５としては、平均パワーが１．２Ｗである点を除いてレーザＬＢ４と同じ条件のレーザ光を用いた。レーザＬＢ６としては、波長１０６４ｎｍ、発振周波数１０ｋＨｚ、平均パワー４．２ＷのＹＡＧレーザ光を用いた。図７（ｅ）の工程におけるプラズマエッチングは、ＣＦ4 ：Ｏ2 ＝９５：５の混合ガス中で２分間行った。
【００８７】
以上の条件により、図６および図７に示す距離ｅおよび距離ｇが１０μｍ、３０μｍ、５０μｍおよび１００μｍの４種類の太陽電池モジュールを作製し、ＪＩＳ  Ｃ  ８９１８に記載の耐湿試験により、それらの太陽電池モジュールの最大出力の変化を調べた。
【００８８】
図１１は耐湿試験における最大出力（Ｐｍａｘ）の経時変化の測定結果を示す図である。図１１においては、試験開始時の各太陽電池モジュールの最大出力を１００として、各太陽電池モジュールの最大出力の経時変化を表している。図１１に示すように、距離ｅおよび距離ｇが１０μｍの太陽電池モジュールでは大幅な出力低下が見られたが、距離ｅおよび距離ｇが３０μｍ以上の太陽電池モジュールでは、ＪＩＳで耐湿性の判定基準とされている１０００時間後の出力低下率が５％以下であった。この結果、距離ｅおよび距離ｇは３０μｍ以上が望ましいことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係るタンデム型の太陽電池およびそれを備えた太陽電池モジュールは、種々の電源等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタンデム型太陽電池モジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るタンデム型太陽電池モジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図３】図２（ｅ）の工程の詳細を説明するための図である。
【図４】図２の光電変換セルに逆バイアス電圧を印加する方法を説明するための図である。
【図５】図４で説明した方法により逆バイアス電圧を印加した場合の等価回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るタンデム型太陽電池モジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るタンデム型太陽電池モジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図８】図７（ｅ）の工程の詳細を説明するための図である。
【図９】図７の光電変換セルに逆バイアス電圧を印加する方法を説明するための図である。
【図１０】図９で説明した方法により逆バイアス電圧を印加した場合の等価回路を示す図である。
【図１１】実施例における耐湿試験の測定結果を示す図である。
【図１２】薄膜光電変換モジュールの従来例を示す断面図である。
【図１３】薄膜光電変換モジュールに分離溝を形成する時の問題点を説明する図である。
【図１４】単層型光電変換セルに逆バイアス電圧を印加する場合の等価回路を示す図である。
【図１５】２つの光電変換層を備えたタンデム型光電変換セルに逆バイアス電圧を印加する場合の等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  透明基板
２，２６  受光面電極
３，２３  第１の光電変換層
４，２４  中間反射層
５，２５  第２の光電変換層
６，２２  裏面電極
８  格子電極
１０，３０  光電変換セル（太陽電池）
ＬＢ１〜ＬＢ６  レーザ光
Ｈ１〜Ｈ６  分離溝
Ｃ１〜Ｃ５，Ｃ２１，Ｃ２２  キャパシタ
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  短絡部
【図１】
2006013403.tif 000003
【図２】
2006013403.tif 000004
【図３】
2006013403.tif 000005
【図４】
2006013403.tif 000006
【図５】
2006013403.tif 000007
【図６】
2006013403.tif 000008
【図７】
2006013403.tif 000009
【図８】
2006013403.tif 000010
【図９】
2006013403.tif 000011
【図１０】
2006013403.tif 000012
【図１１】
2006013403.tif 000013
【図１２】
2006013403.tif 000014
【図１３】
2006013403.tif 000015
【図１４】
2006013403.tif 000016
【図１５】
2006013403.tif 000017