(57)【要約】【課題】絶縁分離領域において必要な絶縁耐電圧を安定して確保できる薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】透明電極層、光電変換層および裏面電極層が順次積層された透明絶縁基板にレーザ光を２回以上照射することにより、透明絶縁基板の周縁に位置する、透明電極層の一部、光電変換層の一部および裏面電極層の一部をそれぞれ除去して絶縁分離領域を形成する工程を含む、光電変換装置の製造方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極層、光電変換層および裏面電極層が順次積層された透明絶縁基板にレーザ光を２回以上照射することにより、前記透明絶縁基板の周縁に位置する、前記透明電極層の一部、前記光電変換層の一部および前記裏面電極層の一部をそれぞれ除去して絶縁分離領域を形成する工程を含む、光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁分離領域を形成する工程は、第１の照射条件による第１レーザ光照射工程と、第２の照射条件による第２レーザ光照射工程と、を含み、
前記第１の照射条件と前記第２の照射条件とが異なる、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の照射条件と前記第２の照射条件とは、レーザ光の焦点位置の条件が異なる、請求項２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１レーザ光照射工程および前記第２レーザ光照射工程の少なくとも一方におけるレーザ光の照射が、前記絶縁分離領域に相当する領域の一部に対して行なわれる、請求項２または３に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁分離領域を形成する工程における２回目以降のレーザ光の照射が、前記絶縁分離領域に相当する領域の一部に対して行なわれる、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記光電変換層の少なくとも一部として結晶相を含む層が積層される、請求項１から５のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜太陽電池として、たとえば特開２０００-２６１０１９号公報（特許文献１）には、透明絶縁基板の表面上において、透明電極層、光電変換層および金属電極層が順次積層されてなる発電セルの複数が電気的に直列接続されたストリングを備え、ストリングを含む透明絶縁基板の表面全面を樹脂層および裏面封止材で封止した構造の薄膜太陽電池が開示されている。
【０００３】
このような薄膜太陽電池は、外周縁に金属フレームが取り付けられて設置箇所に設置されるため、金属フレームへの落雷によって破壊されないような絶縁耐電圧を有することが要求されている。
【０００４】
たとえば特許文献１の薄膜太陽電池においては、透明絶縁基板の外周の側面から内側に０．５ｍｍ〜１５ｍｍ程度離れた領域に、透明電極層、光電変換層および金属電極層が除去されてなる絶縁分離領域が形成されており、この絶縁分離領域によって必要な絶縁耐電圧を確保している。
【０００５】
また、特許文献１には、絶縁分離領域の形成方法として、レーザ光の照射後に研磨機を用いて研磨を行なう方法、またはレーザ光の照射後にブラスト洗浄機を用いてブラスト洗浄を行なう方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、研磨機を用いて研磨を行なう方法およびブラスト洗浄機を用いてブラスト洗浄を行なう方法によって、透明電極層、光電変換層および金属電極層を機械的に除去して絶縁分離領域を形成した場合には、透明絶縁基板にダメージが与えられる。また、これらの方法においては、絶縁分離領域の形成後に、研磨屑、砥粒および微粒子などがストリングの表面に付着するため、水洗浄によりこれらを除去する工程が必要であるとともに、洗浄に使用した水の処理も必要となるため、製造工程および製造コストが増加する。
【０００７】
また、エッチングなどの方法によって、透明電極層、光電変換層および金属電極層を化学的に除去して絶縁分離領域を形成することも考えられるが、この場合には、洗浄工程の追加に加え、エッチング液の濃度および温度などの管理が必要であるため、加工装置が複雑となり、結果的に製造コストが増加する。
【０００８】
上記のような特許文献１に記載の方法おける問題点を解決するため、たとえば特開２００９-２０６２７９号公報（特許文献２）には、レーザ光の照射により絶縁分離領域を形成した後に、レーザ光が照射された領域を不織布などで拭き取ることにより、簡易な方法で必要な絶縁耐電圧を確保する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００-２６１０１９号公報
【特許文献２】特開２００９-２０６２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載の方法で形成された絶縁分離領域においては、必要な絶縁耐電圧を確保することはできるが、さらに安定して必要な絶縁耐電圧を確保できる技術が求められていた。
【００１１】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、絶縁分離領域において必要な絶縁耐電圧を安定して確保できる薄膜太陽電池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】
【００１２】
本発明は、透明電極層、光電変換層および裏面電極層が順次積層された透明絶縁基板にレーザ光を２回以上照射することにより、透明絶縁基板の周縁に位置する、透明電極層の一部、光電変換層の一部および裏面電極層の一部をそれぞれ除去して絶縁分離領域を形成する工程を含む、光電変換装置の製造方法である。
【００１３】
また、本発明の光電変換装置の製造方法においては、絶縁分離領域を形成する工程が、第１の照射条件による第１レーザ光照射工程と、第２の照射条件による第２レーザ光照射工程と、を含み、第１の照射条件と第２の照射条件とが異なることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光電変換装置の製造方法においては、第１の照射条件と第２の照射条件とは、レーザ光の焦点位置の条件が異なることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光電変換装置の製造方法においては、第１レーザ光照射工程および第２レーザ光照射工程の少なくとも一方におけるレーザ光の照射が、絶縁分離領域に相当する領域の一部に対して行なわれることが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の光電変換装置の製造方法においては、絶縁分離領域を形成する工程における２回目以降のレーザ光の照射が、絶縁分離領域に相当する領域の一部に対して行なわれることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の光電変換装置の製造方法においては、光電変換層の少なくとも一部として結晶相を含む層が積層されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、絶縁分離領域において必要な絶縁耐電圧を安定して確保できる薄膜太陽電池を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法により製造された薄膜太陽電池の一例の模式的な平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ’に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ’に沿った模式的な断面図である。
【図３】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図４】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図５】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図６】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図７】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図８】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図９】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図１０】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法の製造工程の他の一部を図解するための図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セルの長手方向）に沿った模式的な断面図であり、（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セルの長手方向に直交する方向）に沿った模式的な断面図である。
【図１１】平均的な透明絶縁基板の反りの状態と、異常な透明絶縁基板の反りの状態とを図解する模式的な拡大断面図である。
【図１２】本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法により製造された薄膜太陽電池の他の一例の模式的な断面図である。
【図１３】特許文献２に記載の方法によって製造された薄膜太陽電池の外観上問題となる箇所を図解する模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２１】
＜薄膜太陽電池の構造＞
図１に、本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法により製造された薄膜太陽電池の一例の模式的な平面図を示す。本実施の形態の薄膜太陽電池は、表面が矩形状の発電セル１１が複数接続されたストリングと、そのストリングの外側を取り囲むようにして設けられている絶縁分離領域８と、を有している。
【００２２】
図２（ａ）に図１のＡ−Ａ’に沿った模式的な断面を示し、図２（ｂ）に図１のＢ−Ｂ’に沿った模式的な断面を示す。図２（ａ）に示すように、図１に示す薄膜太陽電池においては、透明絶縁基板１の表面上に、透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４がこの順序で積層されているとともに、透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４が透明絶縁基板１側からこの順序で積層されることにより発電セル１１が構成されている。また、透明絶縁基板１の表面のうち、発電セル１１が設置されている領域の外側において露出している幅Ｗの領域が絶縁分離領域８とされる。なお、透明電極層２の両端は、それぞれ、光電変換層３および裏面電極層４よりも発電セル１１の長手方向（発電セル１１が完成していない場合でも、この方向を「発電セル１１の長手方向」という。）に突出している。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、透明電極層２は光電変換層３で埋められた第１分離溝５によって分離されており、光電変換層３は裏面電極層４で埋められたコンタクトライン６によって分離されており、光電変換層３および裏面電極層４は第２分離溝７によって分離されている。ここで、第２分離溝７を挟んで隣り合う発電セル１１のうちの一方の発電セル１１の裏面電極層４でコンタクトライン６を埋めることによって、一方の発電セル１１の裏面電極層４が他方の発電セル１１の透明電極層２と電気的に接続されている。これにより、隣り合う発電セル１１同士が順次直列に接続されていくことによりストリングが形成される。そして、透明絶縁基板１の表面のうち、ストリングが設置されている領域の外側において露出している幅Ｗの領域が絶縁分離領域８とされる。なお、絶縁分離領域８の幅Ｗは、たとえば、０．５ｍｍ〜１５ｍｍとすることができる。
【００２４】
また、図２（ｂ）に示すように、発電セル１１の長手方向に直交する方向（発電セル１１が完成していない場合でも、この方向を「発電セル１１の長手方向に直交する方向」という。以下同じ。）の両端に配置された発電セル１１の裏面電極層４の表面にはそれぞれ電流取り出し用の電極１０が形成されている。これらの電極１０はそれぞれ、発電セル１１の長手方向と平行に形成されている。
【００２５】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、透明絶縁基板１の表面上には、発電セル１１を包み込むようにして封止する透明接着材１２が設置されており、透明接着材１２の表面上には裏面封止材１３が設置されている。
【００２６】
＜薄膜太陽電池の製造方法＞
以下、図３〜図１０の模式的断面図を参照して、本実施の形態の薄膜太陽電池の製造方法について説明する。なお、図３（ａ）〜図１０（ａ）は図１に示すＡ−Ａ’方向（発電セル１１の長手方向）に沿った断面を図解しており、図３（ｂ）〜図１０（ｂ）は図１に示すＢ−Ｂ’方向（発電セル１１の長手方向に直交する方向）に沿った断面を図解している。
【００２７】
＜透明電極層の形成＞
まず、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、透明絶縁基板１上に透明電極層２を積層する。
【００２８】
透明絶縁基板１としては、たとえばガラス基板などを用いることができる。また、透明電極層２としては、たとえば、ＳｎＯ2（酸化スズ）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる層等を用いることができる。透明電極層２の形成方法は特に限定されず、たとえば従来から公知の熱ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。
【００２９】
次に、発電セル１１の長手方向にレーザ光を移動させながら透明絶縁基板１側からレーザ光を照射することによって、図４（ｂ）に示すように、レーザ光の照射部分に相当する透明電極層２の一部をストライプ状に除去して透明電極層２を分離する第１分離溝５を形成する。なお、レーザ光の移動方向は、発電セル１１の長手方向であるため、図４（ａ）には、第１分離溝５が図示されていない。
【００３０】
第１分離溝５の形成に用いられるレーザ光としては、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）またはＹＶＯ4（Yttrium Orthovanadate）レーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）を用いることが好ましい。ＹＡＧレーザ光の基本波およびＹＶＯ4レーザ光の基本波はそれぞれ透明絶縁基板１を透過し、透明電極層２に吸収される傾向にあるため、透明電極層２を選択的に加熱して蒸散させることができる傾向にある。
【００３１】
＜光電変換層の形成＞
次に、透明絶縁基板１の表面をたとえば純水を用いて超音波洗浄を行なった後、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第１分離溝５で分離された透明電極層２を覆うように光電変換層３を積層する。
【００３２】
光電変換層３としては、半導体光電変換層を用いることができ、たとえば、透明絶縁基板１側から、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層をこの順に積層したトップセル（第１光電変換層）と、トップセル上に、微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層をこの順に積層したボトムセル（第２光電変換層）と、をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層することができる。
【００３３】
また、光電変換層３としては、たとえば、透明絶縁基板１側から、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層をこの順に積層したトップセル（第１光電変換層）と、トップセル上に、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層をこの順に積層したミドルセル（第２光電変換層）と、ミドルセル上に、微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層をこの順に積層したボトムセル（第３光電変換層）と、をたとえばプラズマＣＶＤ法により積層してもよい。なお、光電変換層の数をこれ以上とすることもできる。
【００３４】
第１光電変換層から第３光電変換層の各光電変換層は、すべて同種のシリコン系半導体からなっていてもよく、互いに異なる種類のシリコン系半導体からなっていてもよい。
【００３５】
第１光電変換層から第３光電変換層の各光電変換層が、それぞれ、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層を含んでいる場合には、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層およびｎ型半導体層の各半導体層は、たとえば、シリコン系半導体からなってもよい。
【００３６】
光電変換層に含まれる各半導体層は、すべて同種のシリコン系半導体からなっていてもよく、互いに異なる種類のシリコン系半導体からなっていてもよい。たとえば、ｐ型半導体層とｉ型半導体層をアモルファスシリコンで形成し、ｎ型半導体層を微結晶シリコンで形成してもよい。また、たとえば、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とをシリコンカーバイドまたはシリコンゲルマニウムで形成し、ｉ型半導体層をシリコンで形成してもよい。
【００３７】
また、ｐ型、ｉ型およびｎ型の各半導体層は、１層構造であってもよく、複数層構造であってもよい。複数層構造である場合には、各半導体層は、互いに異なる種類のシリコン系半導体からなっていてもよい。
【００３８】
アモルファスシリコン薄膜の概念には、シリコンの未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端された水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）からなる薄膜が含まれる。微結晶シリコン薄膜の概念には、シリコンの未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端された水素化微結晶シリコン系半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなる薄膜が含まれる。光電変換層３の厚みは、特には限定されず、たとえば２００ｎｍ以上５μｍ以下とすることができる。光電変換層３の形成方法もプラズマＣＶＤ法に限定されるものではない。
【００３９】
その後、発電セル１１の長手方向にレーザ光を移動させながら透明絶縁基板１側からレーザ光を照射することによって、光電変換層３の一部をストライプ状に除去して、図６（ｂ）に示すコンタクトライン６を形成する。なお、レーザ光の移動方向は、発電セル１１の長手方向であるため、図６（ａ）には、コンタクトライン６が図示されていない。
【００４０】
コンタクトライン６の形成に用いられるレーザ光としては、ＹＡＧレーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）を用いることが好ましい。ＹＡＧレーザ光の第２高調波およびＹＶＯ4レーザ光の第２高調波はそれぞれ透明絶縁基板１および透明電極層２を透過し、光電変換層３に吸収される傾向にあるため、光電変換層３を選択的に加熱して光電変換層３を選択的に蒸散させることができる傾向にある。
【００４１】
＜裏面電極層の形成＞
次に、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、光電変換層３を覆うようにして裏面電極層４を積層する。これにより、図７（ｂ）に示すように、裏面電極層４でコンタクトライン７が埋められる。
【００４２】
裏面電極層４としては、たとえば、銀またはアルミニウムからなる金属薄膜とＺｎＯ等の透明導電膜との積層体を用いることができる。ここで、金属薄膜の厚みはたとえば１００ｎｍ以上１μｍ以下とすることができ、透明導電膜の厚みはたとえば２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。単層または複数層の金属薄膜からなる裏面電極層４と光電変換層３との間に透明導電膜を設置した場合には、金属薄膜からなる裏面電極層４から光電変換層３に金属原子が拡散するのを防止することができ、さらに裏面電極層４による太陽光の反射率が向上する傾向にある点で好ましい。裏面電極層４としては、金属薄膜の単層のみまたは金属薄膜の複数層のみを用いてもよいことは言うまでもない。裏面電極層４の形成方法は特に限定されず、たとえばスパッタリング法などを用いることができる。
【００４３】
次に、発電セル１１の長手方向にレーザ光を移動させながら透明絶縁基板１側からレーザ光を照射して、レーザ光の照射部分の光電変換層３および裏面電極層４をストライプ状に除去することによって、図８（ｂ）に示す第２分離溝７を形成する。これにより、第２分離溝７を挟んで隣り合う発電セル１１の一方の発電セル１１の裏面電極層５が他方の発電セル１１の透明電極層３と電気的に接続され、隣り合う発電セル１１同士が順次直列に接続されることにより、ストリングが形成される。なお、レーザ光の移動方向は、発電セル１１の長手方向に平行な方向であるため、図８（ａ）には、第２分離溝７が図示されていない。
【００４４】
第２分離溝７の形成に用いられるレーザ光としては、ＹＡＧレーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）を用いることが好ましい。ＹＡＧレーザ光の第２高調波およびＹＶＯ4レーザ光の第２高調波はそれぞれ透明絶縁基板１および透明電極層２を透過し、光電変換層３に吸収される傾向にあるため、光電変換層３を選択的に加熱して光電変換層３および裏面電極層４を選択的に蒸散させることができる傾向にある。
【００４５】
第２分離溝７の形成においては、透明電極層２へのダメージを最小限に抑え、かつ第２分離溝７の形成後の裏面電極４のバリの発生を抑制することが可能な形成条件を選択することが好ましい。
【００４６】
＜周縁溝の形成＞
次に、図９（ａ）に示すように、第２分離溝７の形成後の発電セル１１の長手方向の両端にそれぞれ周縁溝１４を形成する。ここで、周縁溝１４は、たとえば、発電セル１１の長手方向の両端にそれぞれ、発電セル１１の長手方向に直交する方向にレーザ光を移動させながら透明絶縁基板１側からレーザ光を照射して、レーザ光の照射部分の光電変換層３および裏面電極層４をストライプ状に除去することにより形成することができる。なお、レーザ光の移動方向は、発電セル１１の長手方向に直交する方向であるため、図９（ａ）には、第２分離溝７が図示されていない。
【００４７】
周縁溝１４の形成に用いられるレーザ光としては、ＹＡＧレーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）またはＹＶＯ4レーザ光の第２高調波（波長：５３２ｎｍ）を用いることが好ましい。ＹＡＧレーザ光の第２高調波およびＹＶＯ4レーザ光の第２高調波はそれぞれ透明絶縁基板１および透明電極層２を透過し、光電変換層３に吸収される傾向にあるため、光電変換層３を選択的に加熱して光電変換層３および裏面電極層４を選択的に蒸散させて周縁溝１４を形成することができる傾向にある。
【００４８】
周縁溝１４の形成においては、透明電極層２へのダメージを最小限に抑え、周縁溝１４の形成後の裏面電極層４のバリの発生を抑制することが可能な形成条件を選択することが好ましい。
【００４９】
なお、図８に示す第２分離溝７の形成工程および図９に示す周縁溝１４の形成工程は同一のレーザ光の照射工程で行なう方が好ましい。これは、第２分離溝７および周縁溝１４の形成には同一波長のレーザ光を用いることができるため、効率的に薄膜太陽電池を製造することができるためである。
【００５０】
＜絶縁分離領域の形成＞
次に、図１０（ａ）に示すように、発電セル１１の長手方向においては、周縁溝１４の外側の領域に位置する、透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４を除去するとともに、図１０（ｂ）に示すように、発電セル１１の長手方向に直交する方向においては、発電セル１１の長手方向に直交する方向の両端の透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４のそれぞれの部分を除去する。これにより、透明絶縁基板１の表面において、隣り合う発電セル１１同士が順次直列に接続されてなるストリングの周囲を取り囲むようにして露出する絶縁分離領域８が形成される。
【００５１】
絶縁分離領域８は、レーザ光を２回以上照射することにより、透明絶縁基板１の周縁上に位置する、透明電極層２の一部、光電変換層３の一部および裏面電極層４の一部をそれぞれ除去することによって形成される。
【００５２】
これは、本発明者らが、特許文献２に記載の方法で製造した薄膜太陽電池の絶縁分離領域の絶縁性が問題となったサンプルを調査した結果、透光性基板の反りのばらつきや、絶縁分離領域上に存在する異物などによってレーザ光の焦点の位置がずれることによる加工不良が主な絶縁不良の原因であることが判明したことに基づくものである。
【００５３】
絶縁分離領域８の形成時においては、透明絶縁基板１の反りがばらつく場合、すなわち絶縁分離領域８の反りがばらつく場合があり、特に光電変換層３の少なくとも一部に結晶相を含む層を用いた場合には、透明絶縁基板１の反りがばらつく傾向が大きくなる。具体例を挙げれば、透明絶縁基板１のサイズとして矩形の各辺が１ｍ以上で、光電変換層３のｉ型半導体層に微結晶シリコンを用いた場合には透明絶縁基板１の反りがばらつく傾向が大きくなる。
【００５４】
たとえば、図１１の模式図に示すように、平均的な透明絶縁基板１の反りの状態３１とともに、異常な透明絶縁基板１の反りの状態３２が存在する場合において、レーザ光の照射部３０と、状態３１の透明絶縁基板１に対するレーザ光の焦点位置とのＺ方向における距離をＺ１とする。このとき、状態３２の透明絶縁基板１に対するレーザ光の焦点位置の条件を、Ｚ方向のプラス方向にずらした条件に変更することにより、反りの状態３１におけるレーザ光の照射により得られる効果と、反りの状態３２におけるレーザ光の照射により得られる効果と、をほぼ同一にすることができる傾向にある。
【００５５】
すなわち、透明絶縁基板１の反りの状態が状態３１の部分（絶縁分離領域８に相当する領域の一部）については、透明絶縁基板１に対するレーザ光の焦点位置とのＺ方向における距離をＺ１とした条件（第１の照射条件）でレーザ光を照射する（第１レーザ光照射工程）。
【００５６】
そして、透明絶縁基板１の反りの状態が状態３２の部分（絶縁分離領域８に相当する領域の他の一部）については、透明絶縁基板１に対するレーザ光の焦点位置とのＺ方向における距離をＺ１＋αとした条件（第２の照射条件）でレーザ光を照射する（第２レーザ光照射工程）。
【００５７】
以上のように、焦点位置の条件が互いに異なる、第１レーザ光照射工程および第２レーザ光照射工程を経ることにより、透明絶縁基板１に反りのばらつきが生じている場合でも絶縁分離領域８の形成時におけるレーザ光による処理を均一に行なうことができることから、必要な絶縁耐電圧を担保できる絶縁分離領域８を安定して形成することができる。
【００５８】
また、絶縁分離領域８を形成する工程において、１回目のレーザ光の照射（たとえば第１レーザ光照射工程）により絶縁分離領域８の大部分を形成し、２回目以降のレーザ光の照射（たとえば第２レーザ光照射工程）を、絶縁分離領域８に相当する領域の一部（たとえば異物が付着している部分などの異常部分）のみに対して行なうことが好ましい。このような部分的なレーザ光の照射により、たとえばレーザ光の照射による異物の除去などによって異常部分を効率的に除去することができるため、絶縁分離領域８を効率的に形成することができる。
【００５９】
また、特許文献２に記載の方法により製造された薄膜太陽電池については、たとえば図１３に示すように、発電セル４１の複数が電気的に直列接続されたストリングの外側の絶縁分離領域４８に茶色に変色した部分４０が残ることがあった。そして、この茶色に変色した部分４０は、裏面封止材として白色のものを用いたときに、薄膜太陽電池を透明絶縁基板側からの外観を悪化させるという問題があった。
【００６０】
そこで、たとえば、第１レーザ光照射工程後に、茶色に変色した部分４０が残存している場合には、第２レーザ光照射工程におけるレーザ光の第２の照射条件をレーザ光の照射により茶色に変色した部分４０を除去できる条件として第２レーザ光照射工程を行なうことが好ましい。この場合には、薄膜太陽電池の外観を向上させることができる傾向にある。
【００６１】
茶色に変色した部分４０は、透明絶縁基板１の反りにより、レーザ光の焦点位置が変化することにより形成されやすい傾向にある。また、ジャストフォーカス位置から、膜面側に焦点が合う位置が来る場合にも茶色に変色した部分４０が形成されやすい傾向にある。したがって、第１レーザ光照射工程後に、茶色に変色した部分４０が残存している場合には、第１レーザ光照射工程での焦点位置と異なる焦点位置とする照射条件にて第２レーザ光照射工程を施すことにより、茶色に変色した部分４０を確実に除去することができる。
【００６２】
絶縁分離領域８の形成に用いられるレーザ光としては、ＹＡＧレーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）またはＹＶＯ4レーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）を用いることが好ましい。ＹＡＧレーザ光の基本波およびＹＶＯ4レーザ光の基本波はそれぞれ透明絶縁基板１を透過し、透明電極層２に吸収される傾向にあるため、透明電極層２を選択的に加熱して、透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４を蒸散して除去することができる傾向にある。また、絶縁分離領域８は一般的に幅広に形成されるため、レーザ光の照射幅（レーザ光の移動方向に直交する方向の長さ）は１５０μｍ以上であることが好ましく、４００μｍ以上であることがより好ましい。
【００６３】
レーザ光の照射後の絶縁分離領域８の状態を良好にするため、レーザ光の強度分布は、レーザ光の移動方向および幅方向のそれぞれについて矩形状の分布にすることが好ましい。また、この場合には、たとえばガルバノスキャンを用いた光学系や角ファイバーを用いた光学系を特に限定なく併せて用いることもできる。
【００６４】
また、図１２の模式的断面図に示すように、絶縁分離領域８の内側に絶縁分離ライン２０をたとえば数十μｍ〜数百μｍ程度の幅で形成して、発電領域と絶縁分離領域８とを完全に分離した構造としてもよく、その他の構造としてもよい。なお、絶縁分離ライン２０の形成は、たとえば、ＹＡＧレーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）またはＹＶＯ4レーザ光の基本波（波長：１０６４ｎｍ）を発電セル１１の長手方向および発電セル１１の長手方向と直交する方向にそれぞれ移動させながら透明絶縁基板１側から照射することにより形成することができる。なお、図１２においては、発電セル１１の長手方向に沿った断面構造のみが示されている。
【００６５】
＜検査工程＞
次に、絶縁分離領域８の形成後の積層体が所望の絶縁耐電圧を有しているかを検査するための検査工程を行なう。この検査工程は、透明絶縁基板１の１枚ごとに行なわれ、裏面電極層４を接地した状態で透明絶縁基板１の外周部の側面に所定の電圧を印加し、透明絶縁基板１の外周部の側面と裏面電極層４との間に流れる電流の電流値が所定値以下であれば合格と判断する。ここで、透明絶縁基板１の外周部の側面に印加される電圧は、薄膜太陽電池のシステム電圧に応じた電圧に設定され、たとえば、システム電圧が１０００Ｖの薄膜太陽電池である場合には６０００Ｖの電圧が印加され、電流値が５０μＡ未満であれば合格と判断する。
【００６６】
＜電極の形成＞
次に、図２（ｂ）に示すように、発電セル１１の長手方向に直交する方向の両端の裏面電極層４の表面上にそれぞれ、銀ペーストなどの金属ペースト９を介して発電セル１１の長手方向に伸長する電流取り出し用の電極１０を形成する。
【００６７】
＜封止工程＞
その後、電極１０の形成後の裏面電極層４の表面上にたとえばＥＶＡシートなどからなる透明接着材１２を設置し、透明接着材１２上に、たとえばＰＥＴ（ポリエステル）／Ａｌ（アルミニウム）／ＰＥＴの３層積層フィルムなどからなる裏面封止材１３を設置した後に、これらを加熱圧着することによって、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す構成の薄膜太陽電池が完成する。その後、薄膜太陽電池の裏面封止材１３に端子ボックスを接着し、端子ボックス内をシリコーンで充填し、アルミフレームを取り付けることもできる。
【００６８】
＜絶縁耐電圧の検査＞
上記のようにして作製した薄膜太陽電池については、上記の薄膜太陽電池の絶縁分離領域８に対応する箇所にアルミニウムフレームなどのフレームを取り付けた後に、フレームと薄膜太陽電池の電極１０との間に高電圧を印加した場合でも放電しない絶縁耐電圧を有するか否かを判断するための試験を行なうことができる。
【００６９】
絶縁耐電圧とは、薄膜太陽電池の外周縁に取り付けられたアルミニウムフレームと薄膜太陽電池の電極１０との間に所定の高電圧を印加しても、アルミニウムフレームと薄膜太陽電池との間で放電しない特性を意味する。たとえば国際規格（ＩＥＣ：６１７３０および６１６４６）で定められた絶縁耐電圧試験によって所定の絶縁耐電圧が得られているか調べることができる。システム電圧が１０００Ｖの薄膜太陽電池の場合には、国際規格では雷サージ耐圧６ＫＶに対する絶縁耐電圧が必要とされている。
【実施例】
【００７０】
＜実施例＞
まず、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、幅１０００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ×厚さ４ｍｍ程度のガラス基板からなる透明絶縁基板１の表面上にＳｎＯ2からなる透明電極層２を熱ＣＶＤ法により形成した。
【００７１】
次に、ＹＡＧレーザ光の基本波を発電セルの長手方向（以下、「透明絶縁基板１の長手方向」という。）に移動させながら透明絶縁基板１側から照射することにより、ＹＡＧレーザ光の基本波の照射部分の透明電極層２を除去して、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、透明電極層２を短冊状に分離する帯状の第１分離溝５を形成した。その後、第１分離溝５の形成後の透明絶縁基板１を純水で超音波洗浄した。
【００７２】
次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第１分離溝５が形成された透明電極層２を覆うようにして、光電変換層３を形成した。ここで、光電変換層３は、ｐ型の水素化アモルファスシリコン膜からなるｐ層、ｉ型の水素化アモルファスシリコン膜からなるｉ層およびｎ型の水素化アモルファスシリコン膜からなるｎ層をこの順序で積層してトップセルを形成し、その後、トップセルのｎ層上に、ｐ型の微結晶シリコンからなるｐ層、ｉ型の微結晶シリコンからなるｉ層およびｎ型の微結晶シリコンからなるｎ層をこの順序で積層してボトムセルを形成することにより形成した。
【００７３】
次に、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザ光の第２高調波を透明絶縁基板１の長手方向に移動させながら透明絶縁基板１側から照射することにより、光電変換層３を短冊状に分離する帯状のコンタクトライン６を形成した。
【００７４】
次に、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、コンタクトライン６が形成された光電変換層３を覆うようにして、裏面電極層４を形成した。ここで、裏面電極層４は、マグネトロンスパッタ法により、厚さ５０ｎｍのＺｎＯ（酸化亜鉛）膜を形成した後に厚さ１２５ｎｍのＡｇ（銀）膜を形成することによって形成した。
【００７５】
次に、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザ光の第２高調波を透明絶縁基板１の長手方向に移動させながら透明絶縁基板１側から照射することにより、光電変換層３および裏面電極層４を短冊状に分離する帯状の第２分離溝７を形成した。これにより、透明絶縁基板１の長手方向に直交する方向に電気的に直列に接続された複数の発電セル１１からなるストリングが形成された。
【００７６】
次に、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザ光の第２高調波を照射して透明絶縁基板１の長手方向に直交する方向に周縁溝を形成した後に、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、幅１２ｍｍの絶縁分離領域８を形成した。ここで、絶縁分離領域８は、ストリングの周囲を取り囲むようにしてＹＡＧレーザ光の基本波（レーザ光の照射幅：６５０μｍ）を移動させながら照射することにより、ＹＡＧレーザ光の基本波の照射部分の透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４をそれぞれ除去して形成した。
【００７７】
ここで、絶縁分離領域８の形成時におけるＹＡＧレーザ光の基本波の照射は、平均的な透明絶縁基板１の反りの状態に焦点位置を合わせた第１の照射条件による第１レーザ光の照射工程で照射幅６５０μｍのＹＡＧレーザ光の基本波の照射によって周縁から幅１２ｍｍの領域の透明電極層２、光電変換層３および裏面電極層４の積層体を除去した後に、第１レーザ光の照射工程後に異常な反りの状態となっている透明絶縁基板１の部分にそれぞれ焦点位置を合わせた第２の照射条件による第２レーザ光の照射工程を含むレーザ光の照射を実施することにより行なった。
【００７８】
ここで、第１レーザ光の照射工程および第２レーザ光の照射工程においては、それぞれ、７３ｍＪ／ｍｍ2のエネルギ密度でレーザ光の照射を行ない、第２レーザ光の照射工程においては焦点位置を鉛直上方に０．２ｍｍ移動してレーザ光の照射を行なった。
【００７９】
次に、透明絶縁基板１の外周縁にフレームを取り付け、裏面電極層４を設置した状態でフレームに６０００Ｖの電圧を印加した。その結果、上記のようにして作製した１００００個すべての積層体の電流値が５０μＡ未満であることが確認された。
【００８０】
次に、図２（ｂ）に示すように、発電セル１１の長手方向に直交する方向の両端の裏面電極層４の表面上にそれぞれ銀ペーストからなる金属ペースト９を介して発電セル１１の長手方向に伸長する電流取り出し用の電極１０を形成した。
【００８１】
次に、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、上記の積層体の裏面側に透明なＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）からなる透明接着材１２を設置し、その後、ＰＥＴ（ポリエステル）／アルミニウム／ＰＥＴの積層フィルムからなる裏面封止材１３を設置した後に、真空ラミネート装置によって、裏面封止材１３と透明絶縁基板１とを接着した。
【００８２】
その後、薄膜太陽電池の裏面封止材１３に端子ボックスを接着し、端子ボックス内をシリコーン樹脂で充填し、アルミニウムフレームを取り付けることによって、実施例の薄膜太陽電池を完成させた。
【００８３】
そして、上記のようにして実施例の薄膜太陽電池を１００００個作製し、１００００個の実施例の薄膜太陽電池について、アルミニウムフレームと、電極１０との間に６０００Ｖの電圧を印加したときの電流値が５０μＡ未満である合格率を調べた。その結果、１００００個の実施例の薄膜太陽電池の１００％が電流値が５０μＡ未満の合格品であって、それぞれの薄膜太陽電池について外観不良も発生していないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、薄膜太陽電池などの光電変換装置の製造方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  透明絶縁基板、２  透明電極層、３  光電変換層、４  裏面電極層、５  第１分離溝、６  コンタクトライン、７  第２分離溝、８  絶縁分離領域、９  金属ペースト、１０  電極、１１  発電セル、１２  透明接着材、１３  裏面封止材、１４  周縁溝、２０  絶縁分離ライン、３０  照射部、３１，３２  状態。
【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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