(57)【要約】【課題】直列接続構造でモジュールを作製する際に、半導体膜が積層する部分の洩れ電流を低減した集積型薄膜太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】絶縁性基板(10)上に順次積層された第１の電極膜(11)、半導体膜(12)及び第２の電極膜(13)を含み、第１の電極膜(11)に基板を露出するようにストライプ状に分割し(13p)、半導体膜を積層して第１の電極膜の分割溝と隣接・平行に第１の電極膜表面を露出するようにストライプ状に分割し(12p)、第２の電極膜を積層した上に半導体膜の分割溝に隣接・平行に分割して第１の電極膜(11)と第２の電極膜(13)とを電気的に直列接続させ、少なくとも第１の電極膜の分割溝(13p)上に積層された半導体膜の抵抗率ρ１をユニットセル(14)上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜の抵抗率ρ２よりも大きくする。【選択図】  図１
2006222384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池において、
前記絶縁性基板上に順次積層された第１の電極膜、半導体膜及び第２の電極膜を含み、
前記第１の電極膜に基板を露出するようにストライプ状に分割し、
半導体膜を積層して第１の電極膜の分割溝と隣接しかつ平行に第１の電極膜表面を露出するようにストライプ状に分割し、
第２の電極膜を積層した上に半導体膜の分割溝に隣接しかつ平行に分割して第１の電極膜と第２の電極膜とを電気的に直列接続させ、
少なくとも第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜の抵抗率ρ１がユニットセル上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜の抵抗率ρ２よりも大きいことを特徴とする集積型薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記半導体膜が単体膜又は複数の膜で積層されており、複数の膜で積層されている場合は、少なくとも第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜の抵抗率ρ１がユニットセル上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜の抵抗率ρ２よりも大きい請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜のキャリア密度が１×１０15／ｃｍ3以下である請求項１又は２に記載の集積型薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜の移動度が５ｃｍＶ・ｓ以下である請求項１又は２に記載の集積型薄膜太陽電池。
【請求項５】
前記半導体膜が、Ｉｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜、II族とVI族元素とを含む化合物半導体膜、アモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、及び微結晶シリコン薄膜から選ばれる少なくとも一つの太陽電池用薄膜である請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
【請求項６】
直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池の製造方法において、
前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、
前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記半導体膜の一部をストライプ状に除去することによって前記半導体膜を短冊状に分割する第２の工程と、
前記半導体膜上及び前記半導体膜が除去されて露出した前記第１の電極膜上に第２の電極膜を形成したのち前記第２の電極膜の一部をストライプ状に除去することによって前記第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程を含み、
第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜を、半導体膜を短冊状に分割する前に高抵抗化することを特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記半導体膜がＩｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜であり、Ｚｎ又はＡｌを含む膜を前記絶縁性基板上と第１の電極膜の間に形成し、前記第１の電極膜にＺｎ又はＡｌを含む膜を露出するようにストライプ状に分割し、さらに半導体膜を形成する際に前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜を高抵抗化する請求項６に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記半導体膜がＩｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜であり、前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜にレーザビームを照射しながら酸素ガス（Ｏ2）を同時にあてて酸化物を形成する請求項６記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法
【請求項９】
前記レーザビームを照射の照射が基板側からであり、前記酸素ガス（Ｏ2）の噴射が半導体膜側からである請求項８に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体膜がアモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、及び微結晶シリコン薄膜から選ばれる少なくとも一つの半導体薄膜であり、
前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、
さらに半導体膜を形成する際に前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜の部分のみ集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって、半導体層の表面側がｎ型の場合はＢイオン又はＡｌイオンを、ｐ型の場合は窒素（Ｎ）イオン又はリン（Ｐ）イオンを打ち込み高抵抗化する請求項６に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体膜がアモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、及び微結晶シリコン薄膜から選ばれる少なくとも一つの半導体薄膜であり、
第１電極膜に接する面がＰ型の場合はＮ又はＰからなるＶ族元素を含む膜、Ｎ型の場合はＢ又はＡｌからなるIII族元素を含む膜を前記絶縁性基板上と第１の電極膜の間に形成し、前記第１の電極膜に前記の膜を露出するようにストライプ状に分割し、さらに半導体膜を形成する際に前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜を高抵抗化する請求項６に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池において、
前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、
前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記半導体膜の一部をストライプ状に除去することによって前記半導体膜を短冊状に分割する第２の工程と、
前記半導体膜上及び前記半導体膜が除去されて露出した前記第１の電極膜上に第２の電極膜を形成したのち前記第２の電極膜の一部をストライプ状に除去することによって前記第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程を含み、
第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜を、半導体膜を短冊状にレーザビームを照射して分割する時に酸素ガス（Ｏ2）を同時にあてて酸化物を形成して、高抵抗化することを特徴とする集積型薄膜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、太陽電池に関し、例えば半導体層が薄膜の光吸収層とする集積型の直列接続した太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜で作製された太陽電池の場合は、従来からガラス基板等の絶縁性基板に薄膜を積層し、短冊状に分割して直列接続を行い、高電圧な集積型太陽電池の作製を行ってきた。第１の電極膜をストライプ状に分割し、その上に半導体膜を積層して第１の電極膜の溝に隣接して分割し、さらに第２の電極膜を積層し半導体膜の分割した溝に隣接して分割し、電極膜同士の接触によって直列接続を行っている（特許文献１）。
【０００３】
従来の集積型直列接続太陽電池の構造と製造方法について、Ｉｂ族、IIIｂとVIｂ族元素からなる化合物半導体薄膜（カルコパイライト構造半導体薄膜）であるＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）又はＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）、あるいはＣｕＩｎＳ2を光吸収層に用いた場合の例を図４Ａ−Ｅにより説明する。図４Ａに示すように、絶縁性基板１上に第１の電極膜２となるＭｏ膜などをスパッタリング法によって形成した後、上記Ｍｏ膜等にパターニングで短冊状の第１の電極膜２を形成する。パターニング後、図４Ｂに示すように、蒸着法、スパッタリング法又は化学析出法などによってｐ型Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2薄膜と、ｎ型II族とVI族を含む化合物薄膜との積層膜からなる半導体膜３を形成する。その後、図４Ｃに示すように、第１の電極膜の分割溝に隣接し同じくストライプ状に半導体膜３のパターニングを行う。その後、図４Ｄに示すように、第２の電極膜４として透明導電膜、例えばＺｎＯ膜やＩＴＯ膜を形成する。そして、図４Ｅに示すように、半導体膜の分割溝に隣接して、第２の電極膜４をパターニングによって短冊状に分割する。図４Ｅの集積型薄膜太陽電池では、各ユニットセル５の第２の電極膜４が、隣接するユニットセル５の第１の電極膜２と接続することによって、各ユニットセル５が直列接続している。図４Ａ，Ｃ及び図４Ｅの工程において、薄膜のパターニングはレーザビームの照射による除去や、カッターナイフやニードルのようなものでのメカニカルパターニングが行われている。半導体膜３がアモルファスシリコン膜の場合は、第１の電極膜２が透明導電膜であり、第２の電極膜４には金属電極膜が用いられる。
【特許文献１】特公平4-72392号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では直列接続構造でモジュールを作製する際に、第１の電極膜を分割した溝に半導体膜が積層するため、その半導体膜が積層する部分に洩れ電流が発生し、完全なセルより多くの洩れ電流が流れる。直接接続部は発電に寄与しない非発電領域なため、できる限り小さくすることが求められるが、第１の電極膜の分割溝の幅は、洩れ電流を低減するために一定の幅以下には低減できなかった。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、第１の電極膜を分割した溝に積層された半導体膜を流れる洩れ電流を低減し、さらに第１の電極膜の溝幅を現状よりも狭くすることで非発電領域を低減して、変換効率を向上させた太陽電池及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の集積型薄膜太陽電池は、直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池において、前記絶縁性基板上に順次積層された第１の電極膜、半導体膜及び第２の電極膜を含み、前記第１の電極膜に基板を露出するようにストライプ状に分割し、半導体膜を積層して第１の電極膜の分割溝と隣接しかつ平行に第１の電極膜表面を露出するようにストライプ状に分割し、第２の電極膜を積層した上に半導体膜の分割溝に隣接しかつ平行に分割して第１の電極膜と第２の電極膜とを電気的に直列接続させ、
少なくとも第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜の抵抗率ρ１がユニットセル上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜の抵抗率ρ２よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記半導体膜の一部をストライプ状に除去することによって前記半導体膜を短冊状に分割する第２の工程と、前記半導体膜上及び前記半導体膜が除去されて露出した前記第１の電極膜上に第２の電極膜を形成したのち前記第２の電極膜の一部をストライプ状に除去することによって前記第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程を含み、第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜を、半導体膜を短冊状に分割する前に高抵抗化することを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池において、前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記半導体膜の一部をストライプ状に除去することによって前記半導体膜を短冊状に分割する第２の工程と、前記半導体膜上及び前記半導体膜が除去されて露出した前記第１の電極膜上に第２の電極膜を形成したのち前記第２の電極膜の一部をストライプ状に除去することによって前記第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程を含み、第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜を、半導体膜を短冊状にレーザビームを照射して分割する時に酸素ガス（Ｏ2）を同時にあてて酸化物を形成して、高抵抗化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、第１の電極膜を分割した溝に積層した部分の半導体膜を高抵抗化するため、第１の電極溝間の半導体膜に流れる洩れ電流が低減することができる。さらに洩れ電流の低減が可能なため、第１の電極溝の溝幅が低減可能なため、非発電領域が低減され、発電される電流が増える。これら２つの効果でモジュールの変換効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の太陽電池は、半導体膜が複数積層されて状態で形成されている場合には第１の電極膜に接して形成されている半導体膜ａについて、第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜ａの抵抗率ρ１がユニットセル上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜ａの抵抗率ρ２よりも大きい。
【００１１】
本発明の太陽電池においては、前記第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜ａのキャリア密度は、１×１０15／ｃｍ3以下であることが好ましい。現在の太陽電池のキャリア密度は１×１０16／ｃｍ3以上であることが多いため、１×１０15／ｃｍ3以下では移動度が同じ場合には抵抗が１０倍となり第１の電極溝の幅は１／１０にすることが可能になる。そのため、非発電領域の低減が可能であり、発電領域が増加し、エネルギー変換効率は向上する。以上の理由によりキャリア密度は×１０15／ｃｍ3以下であることが好ましい。また第１の電極溝の幅を低減できない場合でも、第１の電極膜の溝間を流れる洩れ電流が１／１０になるため、シャント抵抗（並列抵抗）が改善されるため、電流−電圧特性が改善され、並列抵抗が２００Ω・ｃｍ2の時は２０００Ω・ｃｍ2となり、変換効率は０．２〜０．５％程度改善される。
【００１２】
また、前記第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜ａの移動度が５ｃｍＶ・ｓ以下であることが好ましい。現在の薄膜太陽電池のＰ形の半導体層の移動度は１０〜２０ｃｍＶ・ｓ以上であることが多い。キャリア密度を一定とすると、移動度は５ｃｍＶ・ｓ以下である場合は、抵抗はキャリア密度と移動度の積であるため、抵抗は２倍となる。抵抗が２倍となり第１の電極溝の幅は１／２にすることが可能になる。そのため、非発電領域の低減が可能であり、発電領域が増加し、エネルギー変換効率は向上する。そのためにそのため移動度は５ｃｍＶ・ｓ以下であることが望ましい。
【００１３】
また、半導体膜がＩｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜、II族とVI族元素とを含む化合物半導体膜、アモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜の内の少なくとも１つの太陽電池用薄膜であることが好ましい。特に光電変換効果がある光吸収性のより高い半導体材料、例えば可視域での光吸収係数が１×１０3（ｃｍ-1）以上の材料が望ましい。
【００１４】
本発明の太陽電池の製造方法では、前記半導体膜がＩｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜の場合に、前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜にレーザビームを照射しながら酸素ガス（Ｏ2）を同時にあてて酸化物を形成することが好ましい。この時、レーザビームの熱による酸化反応で高抵抗な酸化物が形成される。一般的に酸化膜は高バンドギャップになるため、高抵抗になりやすい。
【００１５】
本発明の太陽電池の製造方法では、前記半導体膜がアモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、又は微結晶シリコン薄膜の場合に、前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、さらに半導体膜を形成する際に前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜の部分のみ集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって、半導体層の表面側がＮ型ならばＢイオンやＡｌイオンを、Ｐ型ならばＮイオンやＰイオンを打ち込み高抵抗化することが好ましい。Ｎ型の半導体層の場合はＰ型用添加物をドーピングすることで高抵抗のＩ型にしている。同じくＰ型の半導体層の場合はＮ型用添加物をドーピングすることで同じく高抵抗のＩ型にしている。
【００１６】
本発明の太陽電池の製造方法では、前記半導体膜がアモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜の場合に、第１電極膜に接する面がｐ型ならばＮやＰなどＶ族元素を含む膜を、ｎ型ならばＢやＡｌなどIII族元素を含む膜を前記絶縁性基板上と第１の電極膜の間に形成し、前記第１の電極膜に前記の膜を露出するようにストライプ状に分割し、さらに半導体膜を形成する際に前記第１の電極膜の溝上に積層された半導体膜を高抵抗化することが好ましい。同じ工程で高抵抗化することが低コスト化になる。
【００１７】
また、直列接続された２以上のユニットセルを絶縁性基板に形成する集積型薄膜太陽電池において、前記絶縁性基板上に第１の電極膜を形成した後、前記第１の電極膜の一部をストライプ状に除去して前記第１の電極膜を短冊状に分割する第１の工程と、前記第１の電極膜上にｐｎ接合を含む半導体膜を形成したのち、前記半導体膜の一部をストライプ状に除去することによって前記半導体膜を短冊状に分割する第２の工程と、前記半導体膜上及び前記半導体膜が除去されて露出した前記第１の電極膜上に第２の電極膜を形成したのち前記第２の電極膜の一部をストライプ状に除去することによって前記第２の電極膜を短冊状に分割する第３の工程を含み、第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜を、半導体膜を短冊状にレーザビームを照射して分割する時に酸素ガス（Ｏ2）を同時にあてて酸化物を形成して、高抵抗化させることか好ましい。この時、レーザビームの熱による酸化反応で高抵抗な酸化物が形成される。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の太陽電池の構造と製造方法についての一例として、光吸収層としてＩｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜を用いた場合について説明する。図１に構造の断面図を示す。
【００２０】
絶縁性基板１０は従来のガラス基板だけでなく、表面に高抵抗の絶縁膜が形成された基板又は表面が絶縁処理された基板でもよい。図１に示すように、絶縁性基板１０上に第１の電極膜１１として例えばＭｏ膜を形成され、ユニットセル幅に合わせて分割されている。その上にｐ型半導体膜として、カルコパイライト構造半導体薄膜、例えばＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）膜あるいはＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）膜が積層されている。さらにｎ型半導体膜として、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ）、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）等の少なくともII族とVI族の元素を含む化合物層を薄く形成し、ｐｎ接合を含む半導体膜１２とする。半導体膜１２の分割溝１２ｐをストライプ状に第１の電極膜１１の分割溝１１ｐに隣接して形成されている。第２の電極膜１３の分割溝１３ｐは溝１２ｐに隣接するように形成される。このようにして、各太陽電池ユニットの第２の電極膜は、隣接する太陽電池ユニットセル１４の第１の電極膜と接続されており、これによって隣接する太陽電池ユニットが直接接続されている。
【００２１】
この時、本実施形態では第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜１２ａ１の抵抗率ρ１がユニットセル上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜１２ａ２の抵抗率ρ２よりも大きくなっている。さらに、ｐ型のＣＩＳ膜もしくはＣＩＧＳ膜は、キャリア密度が第１の電極膜の分割溝上に積層された領域では１×１０15／ｃｍ3以下、移動度が５ｃｍＶ・ｓ以下となっている。この時、第１の電極膜上に積層したｐ型のＣＩＳ膜もしくはＣＩＧＳ膜はキャリア密度が１×１０16／ｃｍ3、移動度は１０ｃｍＶ・ｓ程度である。
【００２２】
次に製造方法の１例について、説明する（図２Ａ−Ｄ参照）。まず絶縁性基板１０上にＺｎやＡｌを含む膜１０ａを形成する。この膜としては例としては、高抵抗なＺｎＯ膜やＡｌ2Ｏ3膜が考えられる。さらに第１の電極膜１１として例えばＭｏ膜をスパッタリング法によって形成する。このときの膜厚は０．３〜２．０μｍである。その後、連続発振するレーザビームを照射してＭｏ膜の一部を除去して溝１１ｐを形成することにより、短冊状の第１の電極膜１１を分割する（図２Ａ）。第１の電極膜１１を覆うように、ｐ型半導体膜として、カルコパイライト構造半導体薄膜、例えばＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）膜あるいはＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）膜を蒸着法又はスパッタリング法により成膜する。ＣＩＳ膜やＣＩＧＳ膜は５００℃以上の温度で形成する際に第１の電極膜の下に形成したＺｎやＡｌを含む膜からＺｎイオンやＡｌイオンが拡散し、Ｐ型のＣＩＳ膜又はＣＩＧＳ膜がＩ型になり、高抵抗化する。Ｐ型のＣＩＳ膜又はＣＩＧＳ膜は、Ｃｕの空孔があることにより、Ｐ型の半導体になっているが、例えばＺｎイオンがＣｕの空孔に入るとＩ型もしくはＮ型になり、高抵抗化する。このとき、キャリア密度は１×１０15／ｃｍ3以下、移動度が５ｃｍＶ・ｓ以下となっている。
【００２３】
さらにｎ型半導体膜として、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ）、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）等の少なくともII族とVI族の元素を含む化合物層を化学析出法もしくはスパッタリング法で成膜することにより、ｐｎ接合を含む半導体膜１２とする（図２Ｂ）。
【００２４】
その後、半導体膜１２をストライプ状に第１の電極膜１１の分割溝に隣接してレーザパターニングもしくはメカニカルパターニングをすることで溝１２ｐを形成する（図２Ｃ）。
【００２５】
その後、半導体膜１２上に第２の電極膜１３を形成後、第２の電極膜１３の一部をメカニカルパターニングやレーザパターニングによって、ストライプ状に除去して分割溝１３ｐを形成する（図２Ｄ）。溝１３ｐは溝１２ｐに隣接するように形成される。なお、このとき第２の電極膜１３の一部とともに、半導体膜１２の一部もストライプ状に除去してもよい。このようにして、直列接続された２以上の太陽電池ユニットセル１４が基板上に集積され集積型薄膜太陽電池を形成できる。各太陽電池ユニットの第２の電極膜１３は、隣接する太陽電池ユニットセル１４の第１の電極膜１１と接続されており、これによって隣接する太陽電池ユニットが直接接続されている。
【００２６】
上記で説明したように第１の電極膜を分割した溝に積層した部分の半導体膜を高抵抗化するため、第１の電極溝間の半導体膜に流れる洩れ電流が低減することができる。さらに洩れ電流の低減が可能なため、第１の電極溝の溝幅が低減可能なため、非発電領域が低減され、発電される電流が増える。これら２つの効果でモジュールの変換効率が向上する。
【００２７】
（実施形態２）
実施形態２では、本発明の太陽電池の構造と製造方法についての一例として、光吸収層としてアモルファスシリコン層と薄膜多結晶シリコン層のタンデムで用いた場合について説明する（図３Ａ−Ｂ）。
【００２８】
図３Ａに示すようにガラス基板などの透光性絶縁性基板２０１上に透明電極膜２０２を形成されており、透明電極膜２０２には例えばＳｎＯ2膜やインジウム−錫酸化物合金（ＩＴＯ）膜などが用いられる。透明電極膜２０２を等間隔にパターニングによって分割溝を形成している。
【００２９】
次に透明電極膜２０２上にＰＩＮ接合を有するアモルファスシリコン半導体膜２０３ａをＰ層、Ｉ層、Ｎ層の順に成膜する。さらに薄膜多結晶シリコン半導体膜２０３ｂをＰ層、Ｉ層、Ｎ層の順に成膜する。アモルファスシリコン半導体膜と薄膜多結晶シリコン半導体膜の間に中間層として高抵抗な透明膜を用いてもよい。この２層の半導体膜２０３を透明電極膜２０２の分割溝２０２ｐに隣接してパターニングを行い、溝２０３ｐを形成する。図３Ｂで示すように、パターニングは基板の裏面から波長０．５３２μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波２１０を照射し、ガラス基板と透明電極を透過して半導体膜２０３のみを選択的に除去する。２１１は集光レンズである。この時に透明電極膜の分割溝２０２ｐ側から、酸素ガス２２０を供給して、分割溝２０２ｐ上の半導体膜２０３を高抵抗化する。２２１は酸素ガス供給パイプである。
【００３０】
その後、金属電極膜２０４の一部をレーザパターニングによって、ストライプ状に除去して分割溝２０４ｐを形成し、金属電極膜２０４を短冊状に分割する。溝２０４ｐは溝２０３ｐに隣接するように形成される。なお、このとき金属電極膜２０４の一部とともに、半導体膜２０３の一部もストライプ状に除去してもよい。このようにして、直列接続された２以上の太陽電池ユニットセルが基板上に集積され集積型薄膜太陽電池を形成できる。各太陽電池ユニットの金属電極膜２０４は、隣接する太陽電池ユニットセルの透明電極膜２０２と接続されており、これによって隣接する太陽電池ユニットが直接接続されている。
【００３１】
（実施形態３）
実施形態３では、光吸収層としてＩｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜を用いた場合について、従来例と本発明の比較例について示す。従来例として実施形態１で第１の電極膜の分割溝上に積層された半導体膜ａの抵抗率ρ１がユニットセル上の第１の電極膜に接して積層された半導体膜ａの抵抗率ρ２と同じサンプルと、ρ１＞ρ２となって、第１の電極膜溝幅が従来の１００μｍから１０μｍになったサンプルを作製した。１０ｃｍサイズのサブモジュールでピッチ幅が３ｍｍ幅で、有効面積が８１ｃｍ2で作製した。ＡＭ１．５の１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を用いて、温度２５℃で電流−電圧特性の測定を行い、表１の結果となった。
【００３２】
【表１】
2006222384.tif 000003
【００３３】
（備考１）Ｅｆｆとはエネルギー変換効率である。
（備考２）Ｉｓｃとは光照射下での短絡電流である。
（備考３）Ｖｏｃとは開放状態で発生する電圧（開放端電圧）である。
（備考４）ＦＦとは曲線因子である。
【００３４】
従来と比較して、まず電流が改善されているがこれは第１の電極溝間の半導体膜に流れる洩れ電流が低減したため、非発電領域が低減されたためである。さらにＦＦが改善しているがこれは第１の電極膜を分割した溝に積層した部分の半導体膜を高抵抗化するため、第１の電極溝間の半導体膜に流れる洩れ電流が低減した結果である。このように本発明の集積型太陽電池では洩れ電流が小さく、高効率な太陽電池を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明の太陽電池の一例を示す断面図である。
【図２】図２Ａ−Ｄは本発明の一例における太陽電池の製造方法の工程断面図である。
【図３】図３Ａ−Ｂは本発明の一例における太陽電池の製造方法の工程断面図である。
【図４】従来の太陽電池の製造方法についての一例を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  絶縁性基板
１１  第１の電極膜
１２  ｐｎ接合を含む半導体膜
１３  第２の電極膜
１４  太陽電池ユニットセル
１１ｐ，１２ｐ，１３ｐ  分割溝
２０１  透光性絶縁性基板２０１
２０２  透明電極膜
２０３ａ  アモルファスシリコン半導体膜
２０３ｂ  多結晶シリコン半導体膜
【図１】
2006222384.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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