(57)【要約】【課題】太陽電池の裏面電極に一様な凹凸構造を容易に形成する。【解決手段】  本発明のある態様においては、基板９に形成される第１金属層１と、ナノ粒子などの微粒子３と、その微粒子３を覆う第２金属層２とを備える太陽電池用裏面電極１０が提供される。第２金属層２は第１金属層１と導通してその面２Ｆが凹凸構造を有する。微粒子３は好ましくは、原料溶液が供給されるスプレーノズル１１０と第１金属層１との間に印加された電圧の作用によって、噴霧されて原料溶液の液滴としてまたはその液滴に含めて放たれて第１金属層１の面の上に到達した微粒子とされる。マスク５により微粒子３を選択的に配置すると凹凸構造の寸法・形状・配列が制御され好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する基板の一方の面の上に形成される第１金属層と、
前記第１金属層の面の上に配置されている複数の微粒子と、
前記複数の微粒子の少なくともいくつかを覆って形成され、凹凸構造を有する導電性反射面をなす第２金属層と
を備える太陽電池用裏面電極。
【請求項２】
前記複数の微粒子は、前記基板の前記一方の面に向かう空間に噴射口が配置され原料溶液が供給されるスプレーノズルと前記第１金属層との間に印加された電圧の作用によって、前記噴射口から噴霧される前記原料溶液の液滴としてまたは該液滴に含めて前記空間に放たれ、前記第１金属層の面の上に到着するものである
請求項１に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項３】
前記複数の微粒子が、開口が設けられた電気絶縁体のマスクを用いて前記第１金属層の上に配置され、前記第１金属層の上の該開口の形状に応じた位置に選択的に配置されている
請求項２に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項４】
前記マスクに設けられている前記開口が繰りかえす並びにされていて、
前記複数の微粒子が選択的に配置される領域が繰りかえし並べられている
請求項３に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項５】
前記複数の微粒子が前記第１金属層の上に散在している
請求項１または請求項２に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項６】
前記第１金属層が、金、白金、アルミニウム、銀、および亜鉛からなる群から選択される一の単体金属、または該単体金属を含む合金からなる金属層である
請求項１または請求項２に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項７】
前記第２金属層の前記導電性反射面の上に形成された透明導電性材料を含む裏面透明導電層をさらに備える
請求項１または請求項２に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項８】
前記微粒子が、金、銀、白金、および銅からなる群から選択される一の金属元素を含む金属微粒子である
請求項１または請求項２に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項９】
前記微粒子が、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、および酸化アルミニウムからなる群から選択される一の酸化物組成物を含む酸化物微粒子である
請求項１または請求項２に記載の太陽電池用裏面電極。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の太陽電池用裏面電極を用いる薄膜太陽電池であって、
ｎｉｐ接合構造を単数あるいは複数有する半導体層と、
透明導電性材料を含む前面透明電極層と
をさらに備え、
前記太陽電池用裏面電極の導電性反射面の上に直接または他の層を介して、前記半導体層と前記前面透明電極層とが該導電性反射面の側からこの順に形成される
薄膜太陽電池。
【請求項１１】
電気絶縁性を有する基板の一方の面の上に形成されている第１金属層の面の上に複数の微粒子を配置する工程と、
前記複数の微粒子の少なくともいくつかを覆い、凹凸構造を有する導電性反射面をなす第２金属層を形成する第２金属層形成工程と
を含む
太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１２】
前記複数の微粒子を配置する工程は微粒子の散布工程を含むものであり、
該散布工程は、
前記第１金属層に対する電気的導通を確保する工程と、
前記基板の前記一方の面に向かう空間に噴射口が配置されたスプレーノズルに原料溶液を供給する工程と、
前記第１金属層と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する工程と
を含み、前記スプレーノズルの前記噴射口から噴霧される前記原料溶液の液滴としてまたは該液滴に含めて前記複数の微粒子が前記空間に放たれ、放たれた前記複数の微粒子が前記第１金属層の面の上に到着する工程である
請求項１１に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１３】
開口が設けられた電気絶縁体のマスクを前記空間にまたは前記第１金属層の上に配置しながら前記散布工程が実行される
請求項１２に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１４】
前記マスクに設けられている前記開口が繰りかえす並びにされている
請求項１３に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１５】
前記基板が帯状の可撓性基板であり、
該基板を長手方向に搬送しながら前記散布工程が実行される
請求項１２または請求項１３に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１６】
前記基板が帯状の可撓性基板であり、
該基板を静止させながら前記散布工程が実行され、
該基板を長手方向に搬送する搬送工程をさらに含む
請求項１２または請求項１３に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１７】
前記基板の前記一方の面の上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程をさらに含み、
該第１金属層形成工程および前記第２金属層形成工程のうちの少なくともいずれかの工程と前記散布工程とを、前記基板を静止させながら、該基板の別々の領域に実行する処理工程と、
前記搬送工程と
を繰りかえし実行することにより、前記帯状の可撓性基板に、前記第１金属層形成工程と、前記散布工程と、前記第２金属層形成工程とがこの順に施される
請求項１６に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１８】
前記第２金属層形成工程より後に、透明導電性材料を含む裏面透明導電層を前記第２金属層の面の上に形成する裏面透明導電層形成工程をさらに含む
請求項１１または請求項１２に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項１９】
前記電気的導通を確保する工程が、前記第１金属層に接触されるプレスロールまたはガイドロールを接触電極として機能させる工程である
請求項１２に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項２０】
前記散布工程より後に乾燥工程が実行される
請求項１２に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項２１】
前記乾燥工程が、基板を１００℃以上２００℃以下に到達させる加熱工程を含む工程である
請求項２０に記載の太陽電池用裏面電極の製造方法。
【請求項２２】
請求項１１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された太陽電池用裏面電極を用いて薄膜太陽電池を製造する方法であって、
前記太陽電池用裏面電極の前記導電性反射面の上に直接または他の層を介して、ｎｉｐ接合構造を単数あるいは複数有する半導体層を形成する工程と、
透明導電性材料を含む前面透明電極層を形成する工程と
をさらに含み、
前記半導体層を形成する工程と前記前面透明電極層を形成する工程とがこの順に実行される
薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２３】
電気絶縁性を有する基板の一方の面の上に形成された第１金属層に接触させるための接触電極と、
該第１金属層に向かう空間に噴射口が配置され、原料溶液が供給されるスプレーノズルと、
前記接触電極と前記スプレーノズルとのいずれかまたは両方に接続されており、前記接触電極に接続している前記第１金属層と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加するための電圧印加手段と
を備え、前記スプレーノズルの前記噴射口から前記原料溶液を噴霧し、前記原料溶液の液滴としてまたは該液滴に含めて前記空間に放たれた複数の微粒子を前記第１金属層の面の上に到着させる
太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項２４】
前記複数の微粒子の少なくともいくつかを覆い、前記第１金属層と導通し凹凸構造を有する導電性反射面を形成する第２金属層を形成する第２金属層形成部
をさらに備える
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項２５】
開口が設けられた電気絶縁体のマスクを前記空間または前記第１金属層の上にさらに備える
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項２６】
前記マスクに設けられる前記開口が繰りかえす並びにされている
請求項２５に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項２７】
前記基板が帯状の可撓性基板であり、
前記電圧印加手段を動作させて前記スプレーノズルの前記噴射口から前記原料溶液を噴霧しながら、該基板を長手方向に搬送するための搬送手段をさらに備える
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項２８】
前記基板が帯状の可撓性基板であり、
前記電圧印加手段を動作させて前記スプレーノズルの前記噴射口から前記原料溶液を噴霧しながら、前記基板を静止させて保持する保持手段と、
該基板を長手方向に搬送する搬送手段と
をさらに備える
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項２９】
前記基板の前記一方の面の上に第１金属層を形成する第１金属層形成部と、
基板を搬送する搬送手段と
をさらに備え、
該第１金属層形成部および前記第２金属層形成部のうちの少なくともいずれかの成膜部と前記電圧印加手段とを、前記基板を静止させながら、該基板の別々の領域を対象にして動作させる処理動作と、
搬送動作と
を繰りかえし実行することにより、前記帯状の可撓性基板に、前記第１金属層と、前記複数の微粒子と、前記第２金属層とをこの順に形成する
請求項２８に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項３０】
透明導電性材料を含む裏面透明導電層を前記第２金属層の面の上に形成する裏面透明導電層形成部をさらに含む
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項３１】
前記接触電極が、前記第１金属層に接触されるプレスロールまたはガイドロールである
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項３２】
プレスロールまたはガイドロールである前記接触電極が、該基板を長手方向に搬送するための搬送手段、または、前記基板を静止させて保持する保持手段として用いられる
請求項３１に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【請求項３３】
前記複数の微粒子が配置された基板を乾燥するための乾燥部をさらに備える
請求項２３に記載の太陽電池用裏面電極の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面電極および太陽電池ならびにその製造方法および製造装置に関する。さらに詳細には、本発明は、凹凸構造を有する導電性反射面が形成された太陽電池の裏面電極およびその裏面電極を備える太陽電池ならびにそれらの製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電のための主要な電気・電子部品装置（デバイス）として、太陽電池が広く用いられている。太陽電池には単結晶及び多結晶シリコンが用いられている。しかし、シリコンウエハー等の太陽電池の原料素材は、製造するための環境負荷が高いばかりか供給量が不足すると価格の高騰を招いているのが実情である。このため、低い環境負荷を実現するとともに省資源で製造することが可能な薄膜太陽電池が注目されている。このような薄膜太陽電池には、非晶質（アモルファス）、微結晶（マイクロクリスタル）、多結晶といった種々の結晶性を有する薄膜の光電変換層すなわち発電層を用いるものが知られている。これらの薄膜太陽電池に用いられる発電層は、その光電変換量が主として膜厚によって制限されるという特質を有している。しかし、発電層の膜厚を増大させることにより光電変換効率を高めようとすると、環境負荷が低い利点が失われ、また、製造工程の処理時間を増大させてしまう。このため、薄膜太陽電池において発電層の膜厚を増すことなく光電変換効率を高めることが求められている。
【０００３】
このような要求の下、太陽電池には導電性光反射膜が広く用いられている。この導電性光反射膜は、光の入射側からみて発電層の背面（裏面）に位置する電極を光反射率の高い金属層とすることにより、電極膜と光反射膜との役割を兼務させるものである。以下、基板または発電層から見て光が入射される側を「前面側」といい、その逆側を「裏面側」という。この導電性光反射膜を発電層から見て裏面側に配置し裏面電極とすることにより、発電に寄与しなかった光を再度発電層に戻すことが可能となって発電効率の向上を望むことができる。
【０００４】
さらなる発電効率の向上のための手法も検討されている。特に、光の利用効率を一層高めるために、裏面電極の反射面となる面（前面側の界面または境界面）にテクスチャーまたは凹凸構造を形成することが検討されている。そのような凹凸構造が形成されると、裏面電極への入射光は散乱反射または拡散反射される。すると、裏面電極の前面側の面に入射した光のうち、太陽電池から出射してしまう反射光の成分を減少させながら光電変換層に有効に戻すことが可能となる。その結果、拡散反射された光の多くが薄膜太陽電池内に閉じ込められて再び光電変換に寄与するため、薄膜太陽電池全体の光電変換量が増大される。このような閉じ込め効果を獲得するための裏面電極への凹凸形成手法に関し、数多くの手法が提案されている（例えば、特許文献１：特開２０００−５８８９２号公報、および、特許文献２：特開２００４−３３５９９１号公報参照）。
【０００５】
このような従来の薄膜太陽電池に対して近年はそれ以外の付加価値も求められている。とりわけ、施工の簡便さ（施工性）や軽量性が実用面の付加価値をさらに付与する要素として重視されてきている。このような施工性・軽量性を同時に実現することを目的として、従来多用されてきたガラス基板に代えて、プラスチックフィルムまたは金属箔等のフレキシブル（可撓性）基板を用いるフレキシブル太陽電池の研究が進められている（例えば、特許文献３：特開２０００−３０７１３９号公報）。ここで、可撓性基板を採用する薄膜太陽電池においては、長尺形状または帯状に形成された基板を利用することが可能となる。すると、ロール・ツー・ロール法やステッピングロール法による製造が可能となるため、大量生産にも適するものとなる。このように可撓性基板を薄膜太陽電池において採用すると、長尺形状または帯状に形成された基板を用いることと相まって、施工性および軽量性のみならず、高い量産性をも視野に入れることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５８８９２号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５９９１号公報
【特許文献３】特開２０００−３０７１３９号公報
【特許文献４】特開２００９−１６４６４４号公報
【特許文献５】特開２００８−２８８５６８号公報
【特許文献６】特開２００９−１９７３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、可撓性基板を利用してロール・ツー・ロール法やステッピングロール法によって薄膜太陽電池の大量生産を行う場合には特有の技術的課題が生じてしまう。それは、生産される薄膜太陽電池に、信頼性・安定性の面からの悪影響がしばしば生じてしまうことである。その課題の一つとして、従来の凹凸構造の形成方法では、裏面電極にモルフォロジーや反射率が異なる箇所が生じてしまい、裏面電極に形成される凹凸構造を一様に作製しにくいことが挙げられる。薄膜太陽電池を製造する際に裏面電極の凹凸構造の形状の制御性が不十分である場合には、良好な光閉じ込め効果が安定して得られない。凹凸構造が急峻になり過ぎた場合には、甚だしくは、太陽電池として動作する半導体層（光電変換層）等に電気的なリークが生じることもある。そのような課題に対して成膜中に混合ガスを用いる方法が提案されている（特許文献４：特開２００９−１６４６４４号公報）。
【０００８】
また、電極となる金属層を大面積の基板に形成する手法も提案されている。特に、液体または薬液を利用して行われる湿式法の電極形成方法が数多く報告されている（例えば、特許文献５：特開２００８−２８８５６８号公報、および、特許文献６：特開２００９−１９７３２５号公報）。しかし、上述の湿式法による電極形成手法は、薄膜太陽電池に求められる裏面電極の形成手法とは言い難い。というのは、これらの湿式法には、金属を焼結させる処理が含まれており、電極を形成するために好ましくない高温下での長時間の焼成処理が必要となるためである。特にプラスチック基板を用いた薄膜太陽電池や大面積薄膜太陽電池においては、このような焼成処理を要する電極形成手法を採用することは適切ではない。
【０００９】
可撓性基板に形成した薄膜太陽電池などの大面積のサブストレート型の太陽電池のための裏面電極の形成法において、十分に制御性のよい簡易な凹凸構造の形成法、すなわち、一様性な凹凸構造を形成することができる簡易な手法は知られていない。本発明は、上述の課題の少なくともいくつかを解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願の発明者は、薄膜太陽電池において光閉じ込め効果を達成するための裏面電極の形成手法を鋭意検討した。その結果、発明者は、従来の裏面電極の形成手法の問題点の一つに、凹凸構造の形状を決定する技術要素と裏面電極の形成の技術要素とが渾然となって切り分けられていないことがあると考えた。微細な構造である凹凸構造を形成するために採用される条件は、裏面電極の最表面の特性または膜質が反射率やモルフォロジーを通して最終的な太陽電池の特性に影響する。それにもかかわらず、従来の裏面電極の形成手法においては、凹凸構造の形状を決定する技術要素と裏面電極を形成するための技術要素とが密接に影響を及ぼしあっている。特に大面積の太陽電池においては、裏面電極の形成が大面積での処理となる以上、微細な凹凸構造を形成する処理を同時に行おうとすると面内均一性等の困難が避けられない。このため、本出願の発明者は、凹凸構造の形状を決定する技術要素と裏面電極を形成するための技術要素とを適切に切り分けること、あるいは、裏面電極を光反射性かつ光導電性の膜として形成する構造または処理と、凹凸構造を決定するような構造または処理とを別々のものとすることが肝要であると考えた。
【００１１】
次に、発明者はそのような凹凸構造を決定するような構造または処理として適切なものがどのようなものであるかについてさらに検討を重ねた。その結果、これまでにない新たな構成として、金属層の形成の際に例えばナノ粒子などの微細な構造を持つ物体（以下、微粒子という）を配置することが有用であることを見出した。すなわち、微粒子は、その個別の粒子はそれ自体が微細であったり微細な構造を有したりしている。そのため、その微粒子を適切に選択すれば、凹凸構造の形状を決定するためにその微粒子を利用することが可能となる。しかも、そのような微粒子を金属層により覆うことによって、微粒子の粒状性をその金属層の凹凸構造に反映させつつ、その金属層を光反射性の電極としても機能させることができる。こうして形成した裏面電極には、光閉じ込め効果をもたらす凹凸構造を形成しうるばかりか、その微粒子の種類や配置を適宜制御すれば、凹凸構造を十分に制御して形成することが可能となる。しかも、微粒子を配置する処理は、それ自体が大がかりなものにはならず、また、適用される面積にも制限は生じにくい。つまり、このような裏面電極は大面積の太陽電池のための裏面電極としても適するものとなる。本発明は以上のような考えに基づいて創出された。
【００１２】
すなわち、本発明のある態様においては、電気絶縁性を有する基板の一方の面の上に形成される第１金属層と、前記第１金属層の面の上に配置されている複数の微粒子と、前記複数の微粒子の少なくともいくつかを覆って形成され、凹凸構造を有する導電性反射面をなす第２金属層とを備える太陽電池用裏面電極が提供される。この態様の太陽電池用裏面電極においては、好ましくは、前記複数の微粒子は、前記基板の前記一方の面に向かう空間に噴射口が配置され原料溶液が供給されるスプレーノズルと前記第１金属層との間に印加された電圧の作用によって、前記噴射口から噴霧される前記原料溶液の液滴としてまたは該液滴に含めて前記空間に放たれ、前記第１金属層の面の上に到着するものである。
【００１３】
また、本発明のある態様においては、太陽電池も提供される。すなわち、本発明のある態様においては、上述の太陽電池用裏面電極を用いる薄膜太陽電池であって、ｎｉｐ接合構造を単数あるいは複数有する半導体層と、透明導電性材料を含む前面透明電極層とをさらに備え、前記太陽電池用裏面電極の導電性反射面の上に直接または他の層を介して、前記半導体層と前記前面透明電極層とが該導電性反射面の側からこの順に形成される薄膜太陽電池が提供される。
【００１４】
加えて、本発明のある態様においては、裏面電極の製造方法も提供される。すなわち、本発明のある態様においては、電気絶縁性を有する基板の一方の面の上に形成されている第１金属層の面の上に複数の微粒子を配置する工程と、前記複数の微粒子の少なくともいくつかを覆い、凹凸構造を有する導電性反射面をなす第２金属層を形成する第２金属層形成工程とを含む太陽電池用裏面電極の製造方法が提供される。本態様の製造方法において、好ましくは、前記複数の微粒子を配置する工程は微粒子の散布工程を含むものであり、該散布工程は、前記第１金属層に対する電気的導通を確保する工程と、前記基板の前記一方の面に向かう空間に噴射口が配置されたスプレーノズルに原料溶液を供給する工程と、前記第１金属層と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する工程とを含み、前記スプレーノズルの前記噴射口から噴霧される前記原料溶液の液滴としてまたは該液滴に含めて前記複数の微粒子が前記空間に放たれ、放たれた前記複数の微粒子が前記第１金属層の面の上に到着する工程である。
【００１５】
加えて、本発明のある態様においては、太陽電池の製造方法も提供される。すなわち、本発明のある態様においては、上述の態様の製造方法によって製造された太陽電池用裏面電極を用いて薄膜太陽電池を製造する方法であって、前記太陽電池用裏面電極の前記導電性反射面の上に直接または他の層を介して、ｎｉｐ接合構造を単数あるいは複数有する半導体層を形成する工程と、透明導電性材料を含む前面透明電極層を形成する工程とをさらに含み、前記半導体層を形成する工程と前記前面透明電極層を形成する工程とがこの順に実行される薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【００１６】
そして、本発明のある態様においては、裏面電極の製造装置も提供される。すなわち、本発明においては、電気絶縁性を有する基板の一方の面の上に形成された第１金属層に接触させるための接触電極と、該第１金属層に向かう空間に噴射口が配置され、原料溶液が供給されるスプレーノズルと、前記接触電極と前記スプレーノズルとのいずれかまたは両方に接続されており、前記接触電極に接続している前記第１金属層と前記スプレーノズルとの間に電圧を印加するための電圧印加手段とを備え、前記スプレーノズルの前記噴射口から前記原料溶液を噴霧し、前記原料溶液の液滴としてまたは該液滴に含めて前記空間に放たれた複数の微粒子を前記第１金属層の面の上に到着させる太陽電池用裏面電極の製造装置が提供される。
【００１７】
上述の本発明の各態様において、微粒子とは微細な構造を持つ物体をいう。典型的には、微粒子は、複数または多数が集まると全体として不定形の粉末または粉粒体などとして認識されるような微細な固体または固形物であって、個別の粒子の大きさや形状が視認できない程度に小さなものを一般に指している。本発明の各態様にとって好ましい微粒子の例を挙げるなら、ナノレベルからサブミクロンレベルの範囲すなわち約１ｎｍ以上約１μｍ以下の範囲のいずれかの粒子径または粒径を有するような形態の粒子を含む。このうち特に好ましいのは、ナノレベル（１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）のいずれかの粒径の粒子、つまり、いわゆるナノ粒子である。より詳細には、本発明の各態様において用いられる微粒子の粒径の下限値は、好ましくは１ｎｍであり、さらに好ましくは１０ｎｍとされる。また、本発明の各態様において用いられる粒子の粒径の上限値は、好ましくは１μｍであり、さらに好ましくは１００ｎｍとされる。なお、微粒子の粒径は、動的光散乱法、レーザー回折法等の種々の測定法によって決定される。何らかの測定法によって測定される粒径分布から定まる値によって粒径を決定することもできる。その例としては平均粒径が挙げられる。
【００１８】
本発明の各態様において用いられる微粒子の形状には特段限定はない。例えば、概略の形状が球となる個別にみても不定形の粒子や、立方体や直方体、柱状、板状などの各種の結晶の形状を示す粒子に加え、ファイバー、ワイア、ウィスカ、ネイル、フレーク、櫛歯、ロッド、テトラピラミッドなどの形状を備える粒子を用いることができる。典型的には、その微粒子自体の凹凸構造、径、幅などの粒子の形状または構造を特徴付けるサイズ（特徴サイズ）が、好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍ程度となるような任意の形状の微粒子が本発明の各態様の微粒子として採用される。
【００１９】
また、本発明の各態様の微粒子は必ずしも単一の材質からなるものである必要はない。例えば、散布されるまでの液体中での分散安定性を確保するために表面に何らかの表面改質が施されている粒子などを用いることができる。また、何らかの修飾物質と複合化されているような粒子や、マイクロカプセルに封入されているような粒子を採用することができる。さらには、多孔性の粒子も本発明の各態様に用いることができる。
【００２０】
上述の原料溶液は、適当な条件下にて噴霧されると最終的に微粒子が生成されるような液体を一般に規定している。原料溶液は、例えば、微粒子を保持する媒質（分散媒）に微粒子を分散させた液体や、それ以外にも、例えば何らかの気体と反応して固化する液体（微粒子のプリカーサーとなる液体）や、冷却されると固化する液体を用いることもできる。また、雰囲気と化学反応して微粒子が形成されるような液体を本発明の各態様の原料溶液として採用することも可能である。分散液の場合には、例えば、懸濁液（スラリー）または乳濁液（エマルジョン）といった種々の性状を呈する場合もある。
【００２１】
スプレーノズルは、例えば、導管とその出口としての噴出口を有し、電圧の印加が可能な任意のスプレーノズルを用いることができる。例えば、引き延ばしたガラス管やステンレス管のキャピラリーを形成する導管および噴射口とすることが好ましい。このような噴射口では電界集中の作用によって、そこに供給されている原料溶液が噴霧される。なお、本発明の各態様においては、電圧または電界の作用のみによって噴霧が行われるもの以外にも、例えば主として印加された電圧によって微粒子が噴霧されるが、例えば原料溶液をスプレーノズルに供給するために補助的にガスを用いるようにして動作するものも含まれる。このようなガスとしては、例えば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
【００２２】
さらには微粒子自体の生成方法も、いわゆるトップダウン（ブレークダウン）法による形成方法も、ボトムアップ（ビルドアップ）法による形成方法も採用することが可能である。すなわち、トップダウン法としては、超音速ジェット流を用いる方法、微細な粉砕媒体を用いた液中粉砕法等を採用することができる。また、ボトムアップ法としては気相法や液相法を用いることができる。その気相法としては、プラズマＣＶＤ法、静電噴霧ＣＶＤ法、イオン化ＣＶＤ法を用いることができる。また、液相法としては、反応速度を制御する核生成法などを用いることができる。特に本発明の各態様において、微粒子の生成は、予め微粒子を製造して原料溶液に混合されるもののほか、原料溶液の液滴が噴霧されて基板の第１金属電極に到達するまでの間に形成されるような態様も採用することができる。
【００２３】
上述のスプレーノズルを用いる各態様においては、開口を設けた電気絶縁体のマスクを用いて微粒子が配置されることも好ましい態様である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のいくつかの態様によれば、太陽電池において光閉じ込めを実現する凹凸構造を形成された裏面電極を効率よく製造することが可能となる。すなわち、製造時の環境負荷の低減が実現され、また、種々の付加価値を与えうる薄膜太陽電池が高性能化され、そのために多大なコストを要するものとはなりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のある実施形態において形成される凹凸構造を有する裏面電極の構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明のある実施形態において行われる裏面電極の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】凹凸構造を形成するために用いる裏面電極製造装置の構成を示す概略構成図である。
【図４】基板の金属層に配置された微粒子の詳細な様子を示す断面模式図である。
【図５】本発明のある実施形態に用いられるマスクの構成例を示す模式平面図（図５（ａ））と、当該マスクを利用して微粒子の付着位置を制御して作製される裏面電極の構成を示す断面模式図であり、図５（ｂ）は作製途中のもの、図５（ｃ）は裏面電極完成後の状態である。
【図６】本発明のある実施形態に用いられるマスクの他の構成例を示す模式平面図である。
【図７】本発明のある実施形態において作製される太陽電池セルの構成を示す断面模式図である。
【図８】本発明のある実施形態において用いられる裏面電極形成装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
【００２７】
＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施形態として太陽電池用裏面電極の形成処理を説明する。図１は、本実施形態において形成される凹凸構造を有する裏面電極１０の構成を示す断面模式図である。また、図２は、本実施形態において行われる裏面電極の製造工程を示すフローチャートである。加えて、図３は、凹凸構造を形成するために用いる裏面電極製造装置１００の構成を示す概略構成図である。
【００２８】
図１には、本実施形態において作製される裏面電極１０が断面模式図として示されている。この裏面電極１０は基板９の一方の面に形成されるいくつかの導電性の層または膜を有している。この基板９としては各種の材質の基板が採用される。例えば、電気絶縁性を有するような材質の基板は、一般にこの基板９の候補となる。その具体例を挙げれば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、および各種の液晶ポリマーを用いることができる。ここで、基板９は、基板全体として電気絶縁性を示すものであれば任意である。このため、上に例示したもの以外にも例えば、ステンレス箔上に何らかの絶縁膜をコーティングして絶縁表面を形成したものを基板９として採用することもできる。この基板９は、その形状も特に限定されるものではない。したがって以下において、例示のため、基板９としてフィルム状の帯状のポリイミド基板を採用して説明する。なお、このような基板は可撓性（フレキシブル）の基板の代表例である。
【００２９】
裏面電極１０の構造をより詳細にみると、裏面電極１０は、基板９の一方の面の上に形成される第１金属層１と、第２金属層２とを備えている。また、裏面電極１０は、第２金属層２によって、第１金属層１の面の上に配置される複数の微粒子３の少なくともいくつかを覆うように構成されている。第２金属層２の両方の面のうち図１の紙面において上方に向く面２Ｆは、第２金属層２の下方の第１金属層側に微粒子３が配置されている高い部分２ｈと、微粒子３の無い低い部分２ｂと、その間をつなぐスロープの部分２ｓとを有するような凹凸構造をなす導電性の光反射面である。このような凹凸構造を有する裏面電極１０の面２Ｆが導電性反射面として活用されるため、裏面電極１０は、発電に寄与する光を拡散反射させて光閉じ込め効果を発揮することができる。
【００３０】
以上のような導電性かつ光反射性の凹凸構造を面２Ｆに形成するために、本実施形態においては図２に示す裏面電極の製造工程（Ｓ１０２〜Ｓ１１４）が実行される。この裏面電極の製造工程においては、主として微粒子散布装置１００が用いられる。なお、この図２には、太陽電池を製造するための後の工程（Ｓ１１６〜Ｓ１２０）についても記載している。また、図３においては、第１金属層１が形成されている基板９の面を上方に描いていており、基板９やそこに形成される各層の厚みは描いていない。
【００３１】
［裏面電極の製造工程（概要）］
まず、基板９を対象に第１金属層形成処理Ｓ１０２が施されることにより、第１金属層１が形成される。任意選択として、第１金属層１が予め形成されているような基板を用いることも本実施形態に含まれる。この第１金属層１が予め形成されている基板を用いる場合には、第１金属層形成処理Ｓ１０２は実行されない。
【００３２】
その第１金属層１に対しては接触電極を接触させる（Ｓ１０４）。なお、図２において接触を確保する段階として工程Ｓ１０４が記載されているが、この接触は、後の電圧を印加する工程Ｓ１０８を終えるまで維持される。微粒子散布装置１００のスプレーノズル１１０（図３）には、微粒子を形成するための原料溶液（図示しない）が供給される（Ｓ１０６）。そして、接触電極を通じて第１金属層１とスプレーノズル１１０との間には電圧が印加される（Ｓ１０８）。この電圧が印加されると、スプレーノズル１１０の噴射口１１０Ａから、原料溶液が噴霧されて原料溶液に含まれる微粒子３が放たれる。しかも、その電圧によって帯電するため、微粒子３は第１金属層１の面の上に到着するまで静電力によって飛行してゆく。微粒子を配置する一連の処理（Ｓ１０４〜Ｓ１１０）の詳細については別途後述する。
【００３３】
微粒子３が第１金属電極１に配置された後、第２金属層２が形成される（Ｓ１１２）。この第２金属層２は、複数の微粒子３の少なくともいくつかを覆うように形成される。このため、複数の微粒子３は、それらのうちの少なくともいくつかが第１金属層１と第２金属層２とによって挟まれる位置に配置される。ここで、第２金属層２は、第１金属層１に対して電気的に導通するように形成することも本実施形態に含まれる。この電気的な導通は典型的には、第２金属層２と第１金属層１とが接することよって実現される。それ以外にも、例えば複数ある微粒子３のうちのいく分かの粒子が導電性を有していれば、たとえ第２金属層２と第１金属層１とが直接接していない場合であっても、第１金属層１と第２金属層２とを電気的に導通した状態とすることができる。以上のような工程によって、面２Ｆが、高い部分２ｈ、低い部分２ｂ、およびスロープの部分２ｓを備える導電性反射面として形成される。すなわち、面２Ｆの導電性反射面が凹凸構造を有することになる。
【００３４】
なお、上述の第１金属層１および第２金属層２に用いられる金属材料は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、および亜鉛（Ｚｎ）などの単体材料、もしくはこれらを主成分とした合金材料を用いることができる。また、第１金属層１および第２金属層２の形成方法には、スパッタリング、蒸着法またはこれらの組み合わせによるいずれかの手法を用いることが好ましい。
【００３５】
さらに、面２Ｆの上には、透明導電性材料による裏面透明導電層４が形成される（Ｓ１１４）。この裏面透明導電層４は、後に太陽電池の一部となって裏面電極１０が利用される際に、光電変換層（半導体層）よりも裏面側すなわち光の入射側とは反対側に位置する透明導電体の層である。この裏面透明導電層４は、第２金属層２の何らかの構成元素や成分が光電変換層の内部に拡散してゆき太陽電池としての性能や長期間の動作安定性を損なう現象を未然に防止するために設けられる。この裏面透明導電層４を構成する透明導電性材料は、例えば、透明導電性酸化物を採用することができる。裏面透明導電層４の材料としての具体例を挙げれば、ＩＴＯ（スズをドープした酸化インジウム）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ、登録商標）、ＡＺＯ（アルミニウムをドープした酸化亜鉛）などを用いることができる。裏面透明導電層４を形成する処理には、スパッタリング、蒸着法またはこれらの組み合わせによるいずれかの手法を用いることが好ましい。
【００３６】
［エレクトロスプレー法による微粒子の形成（Ｓ１０４〜Ｓ１１０）］
次に、微粒子を配置する一連の処理（Ｓ１０４〜Ｓ１１０）についてその詳細を説明する。ここに説明する電圧を利用して微粒子を配置する処理をエレクトロスプレー法と呼び、また、単に散布処理または散布工程とも呼ぶ。このエレクトロスプレー法は、図３に示す微粒子散布装置１００を用いて行われる。微粒子散布装置１００には、第１金属層形成処理Ｓ１０２を形成するための機構は図示されていない。
【００３７】
微粒子散布装置１００は大別して、散布処理部１３０と乾燥処理部１４０とに分かれている。このうち散布処理部１３０は、第１金属層１が形成されている基板９を処理対象としており、複数の微粒子３が散布されて第１金属層１に配置される。乾燥処理部１４０においてはその後に乾燥処理が行われる。
【００３８】
微粒子散布装置１００の散布処理部１３０は、第１金属層１との接触をとるために接触電極を備えている。この接触電極として用いられるのは、図３の紙面において、散布処理部１３０において基板９の上方の位置に装備される導電性のローラー１１２である。この導電性のローラー１１２は、基板９からみて図３の下方に設置されたローラー１１１とともに基板９をくわえる（ニップする）または把持するようになっている。つまり、接触電極へ接触させる工程Ｓ１０４においては、基板９に形成されている第１金属層１との電気的な導通を確保するために基板９の第１金属層１に対してローラー１１２がその周面を当接させている。
【００３９】
これらのローラー１１１、１１２の具体例としては、プレスロールまたはガイドロールとよぶロールまたはローラーを挙げることができる。ここで、プレスロールとは、基板の幅方向を全幅に差し渡すように延びていて、基板の全幅をくわえるようになっているものをいう。このようなプレスロールは適宜作製することができる。プレスロールの典型例は、基板をニップする両ローラーのうち、一方が回転自在にされ、他方には回転力が付与されるようなローラーである。また、ガイドロールとは、基板の幅方向端部のみを把持するロールまたはローラーである。プレスロールおよびガイドロールのいずれを採用する場合であっても、接触電極として機能するのは第１金属層１に周面が当接されるローラー１１２であり、ローラー１１１は電極として機能しない。このため、例えば、ローラー１１２は周面に金属面を露出させているのに対し、ローラー１１１は例えば周面が絶縁体の面となっていてもよい。
【００４０】
また、上述のローラー１１１、１１２は、プレスロールまたはガイドロールのいずれであっても、基板９が静止される際には基板９の保持を担うとともに、基板９が搬送される際には基板９の搬送を担うように動作する。つまり、上述のローラー１１１、１１２は可撓性基板を適切に平面状態に維持するために必要に応じて回転力により駆動され、または、回転トルクが印加されて基板９に張力を付与するようにされている。こうして、ローラー１１１、１１２は、基板９を静止させた際には、基板９を保持する保持手段として利用される一方、基板９を長手方向に搬送するための搬送手段としても機能する。
【００４１】
散布処理部１３０は、微粒子を散布するためのスプレーノズル１１０を備えている。スプレーノズル１１０が配置されるのは第１金属層１に臨む位置である。より詳細には、スプレーノズル１１０は、スプレーノズル１１０のうちの少なくとも噴射口１１０Ａが第１金属層１に向かう空間５０に位置することとなるような向きおよび位置に固定される。この空間５０は、基板９の基板面が仕切っている二つの半空間のうちの一方であり、第１電極１が形成された側の基板９の面に向かう半空間である。空間５０は、図３において基板９の上方に記載されている。なお、図３の紙面においては、この空間５０が基板９の上方に記載されているが、これは、そこに配置されるスプレーノズル１０が、基板９からみて鉛直上向きに配置されることを限定するものではない。基板９の配置は、第１金属層１の面が鉛直下向きに配置されていても、また、その面が鉛直方向に平行になるように配置されていても、より一般には、基板９の面の法線が鉛直線と任意の角度をなしているように微粒子散布装置１００が構成されていても微粒子３を配置する動作に支障はない。
【００４２】
スプレーノズル１１０には、微粒子３の原料となる薬液が供給される（Ｓ１０６）。なお、このスプレーノズル１１０への実際の原料溶液の供給は、図２に示したタイミング以外のタイミングにおいても実行することができる。例えば、スプレーノズル１１０による噴霧の動作を安定させるために原料溶液が常時供給されていることが好ましいような場合には、その動作の準備段階から薬液が供給されている。このような動作の具体的細部は、スプレーノズル１１０のタイプにも依存して適宜に決定される。さらに、スプレーノズル１１０は、それ自体の方式や数やその配列といった具体的な構成が限定されるものではない。例えば図３においては、説明の便宜のためスプレーノズル１１０を単数のみ用いた説明としているが、基板の大きさや処理量、微粒子の配置の均一性や効率等の観点からその数や配置は適宜に決定される。
【００４３】
そして、その時点において基板９に形成されている第１金属層１とスプレーノズル１１０との間に電圧が印加される（Ｓ１０８）。この電圧によって、スプレーノズル１１０の噴射口１１０Ａから薬液が噴霧され、液滴となって空間５０に放たれて、最終的に基板９の第１金属電極層１に微粒子３が配置される。なお、このエレクトロスプレー法の一連の処理（Ｓ１０４、Ｓ１０６、およびＳ１０８）の各処理は、必ずしもこの順序にて行う必要はない。その順序に関わりなく、これらの３つの処理が行われた状態になるとエレクトロスプレー法が実行される。このエレクトロスプレー法における詳細な噴霧・放出・配置のメカニズムについては必ずしも詳細は明らかではない。本実施形態の技術的意義を説明する目的の下、以下に本願発明者の推測するメカニズムを説明する。
【００４４】
原料溶液は、噴出されると、空間５０を満たす気体と混ざってエアロゾルの噴流となる。そのエアロゾルは、微細に見ると、初期には原料溶液の個々の液滴（ドロプレット）となっていると想像される。そしてスプレーノズル１１０に与えられた電圧にしたがって各ドロプレットには電荷がチャージされている。ここで、原料溶液には微粒子を保持する分散媒（水など）に例えばナノ粒子が分散されているとする。この場合には、多数のドロプレットが空間５０に広がってゆくと同時に、そのようなドロプレットの原料溶液に含まれる分散媒が噴霧されたドロプレットから蒸発または揮発してゆく。そのため、空間に放たれたドロプレットは多数の微粒子３が雰囲気に混じったエアロゾルとなる。
【００４５】
ここで、依然としてこの微粒子３が電荷を保持していること、しかも、各微粒子３の電荷が同一の極性であることに留意されたい。このため、空間５０中の個々の微粒子３は、クーロン反発力（斥力）によって互いに反発し合う。そうすると、分散媒としての液体が液滴から微粒子３のみとなる揮発の段階と、その後の段階も含めて、微粒子３は互いに凝集していても孤立して空間中に散ってゆく。上述の現象は、実際には異なる順序にて起きている可能性もある。例えば、分散媒が蒸発する前に斥力によって個々の微粒子が孤立していて、その後に分散媒が揮発するのかもしれない。また、これらの現象は同時進行する可能性もある。具体的な条件（例えば雰囲気中の分散媒の蒸気圧や温度）によってこれらの順序やタイミングが制御されている可能性もある。なお、上述の説明は、空間５０は、例えば常圧にされており、例えば清浄にされた大気または窒素などのガスに満たされていることを仮定したものである。
【００４６】
以上のような分散媒を用いる場合以外にも、原料溶液を用いて微粒子を生成することも可能である。そのような場合には、例えば、原料溶液が雰囲気と化学反応して微粒子となったり、また、原料溶液の温度が融点以下となって微粒子となるものも含まれる。いずれにしても、原料溶液は、最終的に噴霧等によって微細化されると微粒子を生成するようなものから適宜選択される。そして、分散媒を用いない場合には、各ドロプレットが微粒子をなす。このときも、上述と同様に電圧が印加され、噴霧が行われることによってエアロゾルの噴流となり、空間に放たれ、そして第１金属１に到着する。
【００４７】
以上の説明は、微細かつ高速移動する対象物の静電現象である性質上、推測を含むものである。しかし、分散媒を用いる場合もそうでない場合にも、微粒子３を第１金属層１に配置するためにいくつかの現象が利用される。すなわち、原料溶液が供給されるスプレーノズル１１０と第１金属層１との間に電圧が印加されること、微粒子３は、スプレーノズル１１０の噴射口１１０Ａから噴霧される原料溶液の液滴としてまたは液滴に含めて空間に放たれること、そして、微粒子３は第１金属層１の面の上に到着することが利用されている。
【００４８】
また、微粒子３が空間５０を飛行していって第１金属層１に達する際にも、静電現象が役に立っている可能性が高いと本願の発明者は推測している。この第１金属層１にはスプレーノズル１１０からみて逆の電位が与えられているため、その空間５０のエアロゾル中の微粒子３は、第１金属層１にクーロン引力によって引き寄せられて飛行している可能性が高い。
【００４９】
こうして、第１金属層１の図１における上面には、時間の経過とともに到着する微粒子３が堆積してゆく。単位時間当たりの微粒子３の散布量が少ない場合や堆積時間が短い場合には、第１金属層１の面において複数の微粒子３が散在した状態、すなわち、ほとんどの微粒子３は互いに孤立した状態になって配置され、凝集する微粒子が少なくなる。なお、散在した状態は、典型的には、静電気力によって第１金属層１の面において均一性が高くなるように分散されている状態である。これに加え、微粒子の近接配置による凝集がみられる場合であっても、その凝集が、純粋に統計的にランダムに配置された結果生じているといえる場合には、本実施形態における散在した状態に含まれる。
【００５０】
図４に、基板の金属層に配置された微粒子の詳細な様子を示す断面模式図を示す。図４（ａ）には、散在している微粒子３の詳細な様子が示されている。この図は、基板９の一方の面に形成されている第１金属層１の上に微粒子３が配置された様子を基板９の断面方向からみた図である。第１金属層１に配置された微粒子３は、互いに重なったり凝集したりすることはほとんどなく、その粒子もほとんどが孤立した状態の粒子となって第１金属層１の面の上に配置される。このような複数の微粒子３が散在する配置は、例えば、微粒子３が配置された第１金属層１の面を細かく区切って単位面積当たりの微粒子３のカウント数の統計をとることにより、例えば数学的にランダムな配置の場合の分布よりもばらつきの少ない分布として確認することができる。
【００５１】
逆に、単位時間当たりの微粒子３の散布量が多い場合や堆積時間が長い場合には、より多量の微粒子が第１金属層１に到着する。その場合には、第１金属層１の面において複数の微粒子３が粒径以上の厚みの層をなす状態が得られる。図４（ｂ）は、この状態を示している。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）と同様に描かれた前述の状態の模式図である。このように、微粒子３の詳細な様子は、図４（ａ）とは異なり、微粒子３が複数個積み重なることもある。この場合であっても、クーロン力によって均一されながら到着する微粒子３は、高い一様性を面内にて保っている。この微粒子３も、後に第２金属層２によって覆うことによって凹凸構造が形成される限りは本実施形態の一つとなる。
【００５２】
散布処理部１３０には、エレクトロスプレー法を実行するためにスプレーノズル１１０と第１金属層１に電気的に接続している接触電極となるローラー１１２の少なくとも一方に接続される直流電源１１４（電圧印加手段）が備えられる。直流電源１１４は、スプレーノズル１１０と第１金属層１との間に、１．０ｋＶ〜２０ｋＶ程度の直流電圧を印加する。この直流電源１１４は、出力動作を実行するか停止するかを適宜制御することができるように適当な制御を受けるか、または図示したように出力ラインにスイッチ１１６を備えている。また、出力電圧の電圧値の大きさを適宜調整することができる。直流電源１１４によって第１金属層１とスプレーノズル１１０との間に電圧が印加されると、スプレーノズル１１０の噴射口から空間に向けて原料溶液が噴霧される。したがって、微粒子の散布処理は、例えばこの出力電圧を出力しない状態から出力電圧を出力し始めることによって開始し、その出力を継続する間継続する。なお、原料溶液はキャピラリー背面からの圧力によって押し出されて、電圧の印加によって噴霧（散布）される。原料溶液がキャピラリー背面からの圧力によって押し出されても電圧の印加が行われない場合には、原料溶液はノズル先端に液滴となって溜まり、空間に対しては噴霧（散布）されない。
【００５３】
本実施形態において利用される微粒子３は、様々な材質・粒径・形状のものを採用することができる。すなわち、微粒子３のための材質は、金属や酸化物を用いることができる。また、その電気特性も、導電性材料のみならず絶縁材料も用いることができる。微粒子３を構成する材料の具体例を挙げれば、金、銀、白金、銅からなる群から選択される一の金属元素を含む金属微粒子とすることができる。また、別例として、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウムからなる群から選択される一の酸化物組成物を含む酸化物ナノ粒を採用することも望ましい。加えて、例えば、ボリスチレン粒子などの樹脂の粒子を微粒子３として用いることもできる。粒径としては、好ましくは、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ（１．０μｍ）以下の平均粒径の微粒子が望ましい。さらに粒子の形状も、典型例として球形として説明してきたが、それ以外にも種々の形状とすることができる。
【００５４】
これらの材質・粒径・形状を選択する際には種々の要因が考慮される。その要因としては以下のものが挙げられる。まず、最終的な太陽電池において光閉じ込め効果を獲得したい光の波長が考慮される。一般に、長い波長に対する光閉じ込め効果を期待する場合には大きな粒径の微粒子が用いられ、逆に、短い波長に対する光閉じ込め効果を期待する場合には小さな粒径の微粒子が用いられる。第２金属層２の性質や膜厚も考慮される。第２金属層２が被覆性の良い金属層（ステップカバレッジの良い金属層）であるときには、凹凸構造が平滑化されることがあるため、比較的大きな粒径の微粒子が選択される。また、第２金属層２の膜厚が厚い場合にも、平滑化の作用が強く働くため、膜厚が薄い場合に比して粒径の大きな微粒子が選択される。もちろん、可能な限り一様に配置されるかどうかについても十分に考慮される。さらには、第１金属層１や第２金属層２との組み合わせについても調査されて決定される。これらの金属層の材質との組み合わせによっては、散布直後に微粒子３に十分な付着力が得られない場合もあるからである。さらには、微粒子３の散布量が少ない場合と多い場合との間でも別々の条件が適する場合がある。以上のように、材質・粒径・形状を選択する際には、製造上の観点、性能上の観点など種々の観点からの要因が考慮される。
【００５５】
また、散布される微粒子は必ずしも一種類の微粒子に限定される必要はない。例えば波長の異なる光に対する拡散反射性を得るために複数の粒径の微粒子を散布することも採用される。また、絶縁粒子に導電粒子を追加することによって粒子を多量に散布しても第１金属層１と第２金属層２との導通を確保すること、第１金属層１と第２金属層２との付着力に優れた粒子を一定量散布すること、といった変形も本実施形態の範囲内にて実施される。
【００５６】
また、以上のような微粒子３は、典型的には、上述の原料溶液として分散媒に分散された状態によってスプレーノズル１１０に供給される。この原料溶液は、微粒子３が液体に分散された任意の状態のものである。そして分散媒は本実施形態において特段限定されるものではないが、上述の水のほか、例えばエタノール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などを用いることができる。これらの分散媒の選択に際しては、微粒子の分散性に優れること、容易に蒸発されまた後に太陽電池の性能に悪影響を与える物質を含まないことなど種々の要因が勘案される。
【００５７】
上述のエレクトロスプレー法による微粒子の散布は、原則として、常温および常圧の条件において実施される。ここで、常温とは、積極的に加熱も冷却も行わない成り行きの温度、製造装置の可動範囲として想定される温度のいずれかの温度（例えば２０℃以上２５℃以下）等である。また、常圧とは、例えば製造を行う状態での大気圧、１気圧、あるいは、積極的に排気も加圧も行わない気圧を含む。なお、積極的に雰囲気の条件を制御して行うエレクトロスプレー法による微粒子の散布も、本実施形態には含まれる。その例としては、温度を、成り行きではないものの熱による特段の影響が起こらない温度に均一化するように加熱したり冷却すること、圧力を一定となるように制御することが挙げられる。また、真空容器の内部においた内部容器の内部を、外側の真空容器の気圧よりも高い気圧にしておいて、その内部容器を用いること等もその例として挙げられる。
【００５８】
なお、エレクトロスプレー法の原理上は、スプレーノズル１１０が配置される空間は、必ずしも気密に保たれる必要はない。ただし、その空間は、処理の再現性を高めるために好ましくは制御された環境にされる。こうして、分散媒の蒸発速度の再現性を高めることによって散布される微粒子の配置の均一性の乱れが防止され、さらに、作製される裏面電極の汚染を防止するようにして微粒子が散布される。
【００５９】
スプレーノズル１１０は、電圧の印加が行えるような導電性部分を少なくとも有するアセンブリとして実現される。例えば、噴出口１１０Ａおよび導管１１０Ｃをなすガラス製のキャピラリーによって形成され、そのキャピラリーを金属のホルダーによって保持する構造のアセンブリとしてスプレーノズル１１０を作製することができる。
【００６０】
以上のようにして微粒子３が第１金属層１に配置されると、基板９は乾燥処理部１４０によって乾燥処理される（Ｓ１１０）。なお、本出願の発明者は、微粒子３が第１金属層１に到着する時点において、原料溶液における分散媒はあらかた蒸発または揮発してしまっていると推測している。したがって、この乾燥処理は、その後に分散媒が残留することによる悪影響の抑止を確実にするために、念のため実行される工程である。この乾燥処理Ｓ１１０は、基板を十分な温度に到達させる処理であり、図３のヒーター８４Ａおよび８４Ｂによる加熱によって実施される。その際の基板９の温度は、一例としては、１００℃以上２００℃以下とする。以上のようにして基板９の上には微粒子３が配置される。
【００６１】
微粒子３が配置されると、その基板９に対して、上述のように第２金属層２が形成され（Ｓ１１２）、続いて裏面透明導電層４が形成される（Ｓ１１４）。こうして図１に示した裏面電極１０が完成する。このような裏面電極１０の面２Ｆに形成される凹凸構造は、微粒子３を配置したことにより生じる構造である。特に、エレクトロスプレー法によって配置される微粒子は、高い一様性をもって配置される。この配置の一様性は、面２Ｆの凹凸構造の一様性に反映されるため、形成される凹凸構造もまた、高い一様性を備えることとなる。
【００６２】
以上に説明したように、裏面電極１０またはそれを用いる太陽電池を大量生産する際において、製造される裏面電極の品質を一定させ、そのような裏面電極を採用する太陽電池の信頼性および性能の安定性を確保することが可能となる。ひいては、例えば太陽電池の製造歩留まりを高めることができる。
【００６３】
＜第１実施形態：変形例＞
次に、マスクを用いることによって微粒子を選択的に配置する変形例の構成について説明する。図５は、本発明のある実施形態に用いられるマスクの構成を示す模式平面図（図５（ａ））と、当該マスクを利用して微粒子の付着位置を制御して作製される裏面電極の構成を示す断面模式図（図５（ｂ）、（ｃ））である。これらの断面模式図のうち、図５（ｂ）は作製途中のものであり、図５（ｃ）は裏面電極完成後の状態である。エレクトロスプレー法においては、上述のように第１金属層１とスプレーノズル１１０との間に電圧を印加して第１金属層１微粒子３が配置される。この際、適当な電気絶縁体の膜または板によって第１金属層１の一部を覆うと、その覆われた部分には微粒子は付着しない。そして、この電気絶縁体の膜に適当な開口を設けると、その粒子が通過可能な開口の位置の第１金属層１上の領域のみに微粒子が付着する。この性質を利用して、マスクを用いた付着位置の制御を行って裏面電極１２（図５）を作製することができる。
【００６４】
本変形例の処理においては、所望のパターンの開口を設けた電気絶縁体の膜（マスク５
が利用される。それ以外の処理や微粒子散布装置１００の構成は第１実施形態と同様にしてエレクトロスプレー法による微粒子の散布処理が行われる。図３においてマスク５が配置される位置は、基板９の第１金属層１に向かう空間の第１金属層１の上方である。マスク５として利用する電気絶縁体の膜または板の材質は特段限定されないが、例えば、ガラス、プラスチック、マイカなど、高い絶縁性の膜または板が好ましい。マスク５に設ける開口５Ａは、基体の膜が完全に除去されている部分であり、マスク５の両面をつなぐ通路となっている。
【００６５】
マスク５を配置するのは、電圧を印加して微粒子を散布する工程Ｓ１０８（図２）の時点まで、つまり、微粒子の散布が実際に開始される時点までである。そしてマスク５の配置は、第１金属層１を形成した基板９に合わせて決定される。その際、第１金属層１の面とマスク５の基板側の面とは、互いに接触させて配置するか、または所定の空隙（プロキシミティギャップＤ、図５（ｂ））をもって離間させて配置する。この配置を実現するために、微粒子散布装置１００の散布処理部１３０には、マスクを保持するマスクホルダーが備えられる（図示しない）。
【００６６】
マスク５の開口５Ａは、例えば、図５（ａ）に記載した構成のマスクでは、縦横同一のピッチでグリッド状に繰りかえす並びに配列されている。その個々の開口５Ａは、配列のピッチより小さい直径の円形の周縁を有している。このマスク５を用いて配置された微粒子３は、マスクの開口５Ａの位置に対応して第１金属層１の制御された領域に配置される（図５（ｂ））。つまり、第１金属層１の上には、マスク５の開口５Ａに対応する領域にのみ微粒子３が付着し、それ以外のマスク５の絶縁性の膜によって遮蔽される領域には、微粒子３は付着していない。その後に、図２の第２金属層２を形成する処理Ｓ１１２と同様の工程によって第２金属層２２を形成すると、裏面電極１２の断面構成は図５（ｃ）のようになる。
【００６７】
マスクを用いる場合の微粒子の散布量は、種々の観点から決定されるべき条件である。微粒子の散布量は、マスクを用いない場合とは別の設定を採用することもある。例えば、マスクを用いない場合に比べて微粒子３の散布量を増加させて、マスク５の開口５Ａに対応する領域において微粒子３が積層されて微粒子層３２をなすようにされる。このように微粒子３の散布量が増加され、かつ配置される領域がマスク５によって制限されると、それによって作製される裏面電極１２においては、第１金属層１に微粒子層３２が配置されていない部分の第２金属層２２は、図５（ｃ）における下面が第１金属層１に接しており面２２Ｆは平滑になる。これに対して、第１金属層１に微粒子３が配置されている部分の第２金属２２は、図５（ｃ）の下面は微粒子層３２の個々の微粒子３に接している一方、上の面にはそれに伴って微粒子層３２の厚み分だけ高い位置に第２金属２２の面２２Ｆが形成される。微粒子層３２の厚みに応じて、微粒子層３２のある高い部分２２ｈと、微粒子層３２のない低い部分２２ｂと、その間をつなぐスロープの部分２２ｓとの形状が決まる。なお高い部分２２ｈは、微粒子層３２の個々の微粒子３の形状を反映する凸部が形成されている。
【００６８】
図５（ｃ）に示したような微粒子３が微粒子層３２をなすように配置された場合の裏面電極１２の構成では、面２２Ｆの高い部分２２ｈと低い部分２２ｂとの高さの差は個々の微粒子３の粒径ではなく微粒子層３２の厚みで定まる。さらに、スロープの部分２２ｓの傾斜は、開口５Ａの形状と、微粒子層３２のパターン境界部分の傾斜とによって決まる。このような性質を考慮して微粒子３の散布条件は決定され、典型的には、微粒子層３２の厚みが微粒子３の粒径以上、おおむね１μｍ以下の厚みになるように決定される。また、マスク５を第１金属層１から離間させるプロキシミティギャップＤ（図５（ｂ））が大きくなると、配置される粒子のパターン境界がなだらかになって、スロープの部分２２ｓの傾斜が緩慢になる。
【００６９】
以上のようにマスク５を利用して形成された裏面電極１２は、第２金属層２２の面２２Ｆに意図的に凹凸構造を形成する点において、また、その他の点において種々の技術的意義を有する。まず、凹凸構造については、第２金属層２２の面２２Ｆの凹凸構造はマスク５の開口パターンを反映させたものとなる。また、第２金属層２２の面２２Ｆの高い部分２２ｈと低い部分２２ｂとの高さの差は、マスクを用いることにより比較的大きくすることができる。というのは、一つには、マスクを用いない場合には、微粒子３が粒子であることに起因する凹凸構造による高さの差が実現するのに対して、マスクを用いると微粒子層３２全体の高さの差が反映されるためであり、また一つには、微粒子層３２の厚みは微粒子３の散布量によって調整が可能となるからである。さらには、マスクを用いる場合にはプロキシミティギャップＤによってスロープの部分２２ｓの傾斜も調整することができる。このように、マスクを採用すると凹凸構造の形状に対する調整可能な要因が格段に増えるため、金属層２２の面２２Ｆによる拡散反射性の調整幅つまり調整の自由度が飛躍的に大きくなる。
【００７０】
加えて、凹凸構造とは直接関係ない事項に関してもマスク５を利用することによる技術的意義は大きい。端的には、マスク５を利用すると、第１金属層１と第２金属層２２との間に直接接している部分を意図的に設けることが可能となり、その副次的効果として、微粒子の材質についての選択肢が広がる。一例として、微粒子３の材質が第１金属層１と第２金属層２２との間の付着力を低下させるような材質であると想定する。当然、微粒子３が微粒子層３２をなすほどの散布量で配置されると第２金属層２２が剥離しかねない。ところがマスクを用いると、少なくとも一部は第１金属層１と接しているため、第２金属層２２は第１金属層１に対する付着力を維持しやすくなる。さらに、電気的な面を見ても類似の効果がある。マスクを用いることによって第１金属層１と接する部分を設けることによって、例えば微粒３が絶縁性であって、しかも微粒子層３２をなすほど配置されているとしても、第２金属層２２と第１金属層１との間の導通が微粒子層３２の無い部分によって確保されるため、第１金属層１と第２金属層２との両方が各領域において電気伝導に寄与することとなり電極としての動作の信頼性を高めることが可能となる。
【００７１】
また、マスクの開口の寸法、配列、および形状を決定するための要因としては、上述の凹凸構造および電気的な効果が勘案される。それ以外にも、基板が可撓性である場合には、曲げに対する影響その他の要因も考慮される。以上の要因を勘案して決定される開口の典型的な寸法は、その直径が、散布する微粒子の粒径を下限とし、上限を１００μｍとする範囲の値から選択される。また、配列は、図５（ａ）に示した正方格子のグリッド状のほか、三角格子など種々の配列とすることができる。また、開口の形状は、図に示した円に限定されるものではなく、他の形状も採用される。その例として、図６には、別の形状の開口を有するマスク５２も示している。このマスク５２には、図６において上下に列をなし、互いに同一の方向（左右方向）に延びる、矩形の周縁のスリット形状の開口５２Ａが４列設けられていて、列毎に、半ピッチだけ開口と遮蔽のパターンがずらされた配列（スタガー配列）となった開口のパターンが形成されている。このようなスリット状の開口に応じて形成される凹凸構造を採用する裏面電極においては、拡散反射特性を方位によって変更することができる。このような拡散反射特性の変更によって、太陽電池の光閉じ込め効果が光の入射方向に依存して表れるようになるため、例えば、実際に光の入射方向が予測できるような設置環境においては、方位の依存性のない場合に比べて実質的な発電効率の改善を図ることが可能となる。特に、フレキシブルな薄膜太陽電池を曲率を有する面に設置する際には、拡散反射特性を方位に応じて変更する構成が有効となる。
【００７２】
以上の第１実施形態変形例として説明したように、本実施形態の裏面電極１２においては、開口５Ａが設けられた電気絶縁体のマスク５を用いて、複数の微粒子が第１金属層１の上に配置され、その開口５Ａの形状に応じた第１金属層の上の位置に選択的に配置されている。これにより、本実施形態の変形例においては、第２金属層２２の下地として微粒子３を配置する領域の寸法、配列、および形状を、マスク５に形成される開口５Ａの寸法、配列、および形状のみならず、プロキシミティギャップＤおよび微粒子自体の散布量によっても制御することが可能となる。その結果、裏面電極１２の第２金属層２２の面２２Ｆには、微粒子が配置された領域の凹凸構造の形成された高い部分２２ｈと、微粒子が配置されていない領域の部分２２ｂと、そして、凹凸領域と平滑領域の中間に位置するスロープの部分２２ｓとを制御しながら形成することが可能となる。高い部分２２ｈには、個々の微粒子を反映する凹凸構造も形成することができる。
【００７３】
＜第２実施形態＞
次に、第１実施形態として説明した裏面電極１０（図１）を利用して太陽電池セルを製造する場合の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態として説明する太陽電池セル１４の構成を示す断面模式図である。また、裏面電極が完成した後の処理については図２に示した残りの工程を用いて説明する。形成された裏面電極１０には、さらに、平行平板型プラズマＣＶＤ法によって半導体層形成処理（図２、Ｓ１１６）が行われて半導体層６が形成される。ここでは、その半導体層６によって微結晶（マイクロクリスタル）シリコン（μｃ−Ｓｉ）の単接合型の光電変換層を形成するため、透明導電層４の側から順に、ｎ型シリコン層、ｉ型μｃ−Ｓｉ層、およびｐ型シリコン層を積層する構造を採用することができる。なお、第１実施形態の裏面電極１０を適用する太陽電池である第２実施形態の半導体層６としては、μｃ−Ｓｉの単接合の構造とするばかりではなく、その結晶性はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を採用することができ、また、多接合の構造とすることもできる。これらの層は、まず、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、水素（Ｈ２）ガス、およびホスフィン（ＰＨ３）ガスの混合ガスを用いて、ｎ層を成膜する。次に、ＳｉＨ４ガス、およびＨ２ガスの混合ガスを用いてｉ層を成膜する。さらに、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、およびジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスの混合ガスを用いてｐ層を成膜する。このような層構成の半導体層を形成するために高周波プラズマＣＶＤ装置が用いられる。なお、半導体層６の形成には、平行平板電極を用いる容量結合型プラズマＣＶＤ法による成膜処理のみならず、他の任意の手法の成膜処理に対しても適用することができる。この成膜処理には、表面波プラズマＣＶＤ成膜装置やＥＣＲプラズマＣＶＤ成膜装置、触媒プラズマＣＶＤ成膜装置、ＩＣＰプラズマＣＶＤ成膜装置等の各種のプラズマＣＶＤ法を採用することができる。
【００７４】
さらに、前面透明導電層形成処理Ｓ１１８（図２）を実行して、このように形成した半導体層６の上に前面透明導電層７が形成される。本実施例ではスパッタリング法によりＩＴＯを前面透明導電層７として成膜する。前面透明導電層７の構成材料としては、他に、ＩＺＯ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＩＧＯ、ＩＧＺＯなどの透明導電性酸化物を用いることができる。さらにこの前面透明導電層７の成膜法はスパッタリング法には限定されず、例えば、真空蒸着法、ミストＣＶＤ法、スプレー蒸着法、印刷法、塗布法、めっき法などの任意の形成手法を用いることが可能である。
【００７５】
最後に、集電極層形成処理Ｓ１２０（図２）において、メタルマスクを用いて電子ビーム蒸着法によりＴｉ／Ａｇ電極が集電極層８として形成される。集電極層８の成膜方法は電子ビーム蒸着法に限らず、スパッタリング法や真空蒸着法、スプレー蒸着法、印刷法、めっき法などの手法も本実施形態として用いることができる。以上のようにして、裏面電極１０を採用する太陽電池セル１４が作製される。
【００７６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態として、裏面電極を製造するために採用される裏面電極形成装置２００の構成について説明する。この裏面電極形成装置２００は、微粒子散布装置１００（図３）を、第１金属層１、第２金属層２、および裏面透明電極４を形成する各成膜処理部と組み合わせて構成する装置である。なお、処理の流れは、図２に示した第１実施形態の処理のＳ１１４までと変わるところはない。また、形成される裏面電極の構成は図１の裏面電極１０である。既述の内容から明らかなように、軽微な変更によってマスクを用いる裏面電極１２の作製に裏面電極形成装置２００を用いることが可能となる。
【００７７】
裏面電極形成装置２００の構成を説明するにあたり、微粒子３が配置された直後の基板の状況について追加して説明する。図４（ａ）のように微粒子３が配置された直後の基板においては、微粒子３が基板９の第１金属層１の面に配置されている。そして、上述のように、必要に応じて乾燥処理Ｓ１１０が施されている。この段階では、第２金属層２は未だ形成されていない。このような状態でも、微粒子３は、第１金属層１から離脱または脱落しにくい場合がある。そのような状態が得られる条件については必ずしも定かではない。しかし実際には微粒子３が離脱しにくい性質を有する場合が少なくない。例えば、乾燥処理Ｓ１１０を終えて微粒子が散布された状態の基板を用いてその直後に第２金属層形成処理（Ｓ１１２）を行う場合と、微粒子３を配置させ乾燥処理Ｓ１１０を終えて特段の定着処理を行なうことなく基板９をロール状に巻取ってしまい、そのロール状の基板９を再び巻出してから第２金属層形成処理（Ｓ１１２）を再開する場合との間に、微粒子３の位置、量、分散の状況、および不良につながるダストの影響、ならびにこれらが影響を与えかねない最終的な太陽電池の性能や歩留まりには、実質的に差が無いことが多い。
【００７８】
この性質は、エレクトロスプレー法が原則として常圧において実行されることを考慮すれば、裏面電極の形成処理全体に大きな実用性をもたらすものである。その理由は以下のとおりである。第１金属層１、第２金属層２、および裏面透明電極１０を形成する成膜処理（図２におけるＳ１０２、Ｓ１１２、およびＳ１１４）は、典型的には蒸着やスパッタリングを用いる。これらの処理は、通例は真空槽または減圧槽に基板９を配置して施される。これに対し、エレクトロスプレー法の一連の処理（Ｓ１０４、Ｓ１０６、およびＳ１０８）は、通常は常圧にて実施される。ここで、もし、微粒子３が容易に脱落する等の理由によってエレクトロスプレー法の直後に第２金属層形成処理Ｓ１１２の実行が必要であるとすれば、常圧の条件によってエレクトロスプレー法の処理をしつつ、その処理後の基板を直ちに真空槽に送って処理する必要が生じてしまう。この際には、処理条件の圧力差を克服しつつ、処理間の間隔を短くすることが求められる。しかし、上述したように、実際にはその時点で微粒子３は単に第１金属層１の上に位置しているだけであるにも関わらず、ロール状に基板を巻取る程度では、微粒子３が失われるような特段の不具合は生じない。このため、エレクトロスプレー法は、その直後に真空または減圧を用いる処理を行わず、帯状の基板９の１ロール分をまとめて処理してしまうことが可能となる。したがって、上述の微粒子３が離脱しにくい性質は実用上の観点からは大きな利点となる。典型的には、図３に示した微粒子散布装置１００を用いて微粒子を配置した基板を一旦ロール状に巻取って保管し、その後の処理を実行することが可能となる。
【００７９】
それ以外にも、この利点は本実施形態の処理にも生かすことができる。本実施形態として説明する処理の範囲は、図２の第１金属層形成処理Ｓ１０２から裏面透明導電層形成処理Ｓ１１４までの処理である。また、この処理に用いる裏面電極形成装置２００の概略構成図を図８に示す。裏面電極形成装置２００は、大別すると、第１金属層形成部１２０、散布処理部１３０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０に分かれている。このうち、散布処理部１３０と乾燥処理部１４０は、図３に示された構成のものである。
【００８０】
第１金属層形成部１２０について説明すると、基板９の通路において、図８の紙面の上方にスパッタリングターゲット９２が配置され、下方には基板ヒーター８２が配置される。同様に、第２金属層形成部１５０では基板９の上方にスパッタリングターゲット９６が配置され、下方には基板ヒーター８６が配置される。裏面透明導電層形成部１６０についても、上方にスパッタリングターゲット９８が配置され、下方に基板ヒーター８８が配置される。第１金属層形成部１２０、散布処理部１３０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０それぞれには、各処理が他の処理に影響しないようにするために、空間を仕切る分離壁１２０Ｓ、１３０Ｓ、１４０Ｓ、１５０Ｓ、および１６０Ｓが設けられている。そして、これらは装置室２５０に収納されている。
【００８１】
次に、裏面電極形成装置２００を用いて裏面電極を形成する処理（図２のＳ１０２〜Ｓ１１４）を行う際の装置の動作について説明する。まず、基板９は、帯状の基板とする。この基板９は、最初は巻出し部２２０にロール状にして準備される。このロール状の基板９を巻出しながら、第１金属層形成部１２０にて第１金属層１が形成される（図２、第１金属層形成処理Ｓ１０２）。第１金属層１が形成された基板９は、他の成膜部、すなわち、散布処理部１３０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０を素通りさせて巻き取り部２４０に巻取られる。第１金属層１の成膜処理は、装置室２５０内を真空引きまたは減圧して行われる。
【００８２】
その後、一旦巻取ったロール状の基板９を、巻出し部２２０に再び搭載して、今度はエレクトロスプレー法による微粒子の散布を行う一連の処理（Ｓ１０４、Ｓ１０６、およびＳ１０８）ならびに乾燥処理Ｓ１１０を行う。この際には、装置室２５０が常圧に保たれながら前述の処理が行われる。第１金属層１の上への微粒子３の散布を終えた後に、その基板９は巻き取り部２４０に巻取られる。
【００８３】
最後に、第２金属層形成部１５０と裏面透明導電層形成部１６０とを用いて、第２金属層２と裏面透明電極５とが形成される。このためには、基板を巻出し部２２０に再び搭載し、装置室２５０を真空引きまたは減圧させてから処理が行われる。処理後の基板は巻き取り部２４０に巻取られる。
【００８４】
以上のような裏面電極形成装置２００による処理の流れを採用すれば、例えば第１金属層形成部１２０による第１金属層１の形成処理Ｓ１０２（図２）、散布処理部１３０によるエレクトロスプレー法による微粒子の散布処理（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）、乾燥処理部１４０による乾燥処理Ｓ１１０、第２金属層形成部１５０による第２金属層２の形成処理Ｓ１１２、および裏面透明導電層形成部１６０による裏面透明電極の形成処理Ｓ１１４が、各処理の段階では連続的に、すなわち、ロール・ツー・ロール法によって処理することが可能となる。このような処理によって裏面電極を形成する場合の全体の処理効率を高めることができる。
【００８５】
なお、ロール・ツー・ロール法よって上述の処理を実行するため、散布処理部１３０は、直流電源１１４（電圧印加手段）を動作させてスプレーノズル１１０の噴射口から原料溶液を噴霧しながら、基板９を長手方向に搬送するための搬送手段を備えている。この搬送手段としては、ローラー１１１、１１２（プレスロールまたはガイドロール）を用いることができる。このローラー１１１、１１２は、エレクトロスプレー法による微粒子３の散布処理の際、直流電源１１４を動作させてスプレーノズル１１０の噴射口から原料溶液を噴霧するための接触電極としても用いられる。
【００８６】
ロール・ツー・ロール法の処理において実行されるエレクトロスプレー法による微粒子３の散布処理は、基板９が帯状の可撓性基板である場合に、基板９を長手方向に搬送しながら実行されている。そして、エレクトロスプレー法による微粒子３の形成処理においては、電圧印加手段を動作させてスプレーノズルの噴射口から原料溶液を噴霧しながら、基板９を長手方向に搬送することによって実現される。
【００８７】
なお、基板９の流れをすべて図面上の左から右に移動させるように統一した説明としたために、各処理の説明において、基板９を図面上の左の巻出し部２２０から巻出し、処理後の基板を右の巻き取り部２４０に巻取っているが、このような配置は適宜変更することができる。例えば、最初は、装置室２５０を真空引きまたは減圧させてから、第１金属層形成部１２０第１金属層１が形成される際には図面上の左から右に基板９を搬送しながら処理を行う。次に、右の巻き取り部２４０に巻取った基板をそのまま用いて、常圧の条件に変更しながら、今度は基板９を右から左に搬送しながらエレクトロスプレー法による微粒子の散布処理と乾燥処理を行う。なお、その場合には、散布処理部１３０および乾燥処理部１４０の位置が反転される（図示しない）。そして、最後に、装置室２５０を真空引きまたは減圧させてから、再び基板９を左から右に移動させながら、第２金属層形成部１５０と裏面透明導電層形成部１６０を用いて、第２金属層２と裏面透明電極４とが形成される。このように処理すると、基板９のロールを移動させる回数を削減することが可能となる。
【００８８】
なお、上述のマスクを用いる場合にロール・ツー・ロール法を採用するためには、マスクを基板とともに移動させることも有用である。
【００８９】
＜第３実施形態：変形例１＞
次に、エレクトロスプレー法による微粒子を散布する処理をステッピングロール法によって処理する変形例について説明する。なお、ステッピングロール法は、帯状の基板を長手方向に並ぶ同一形状の多数の領域（コマ）に区切って毎の処理を行う手法であり、基板を静止させておく処理モードと、次のコマを処理対象にするために基板を長手方向に搬送する搬送モードとを交互に設けて基板の各コマに処理を順次施す手法である。各コマに着目すると、図２の裏面透明導電層形成処理Ｓ１１４までの処理が順を追って行われる。
【００９０】
この処理において利用される裏面電極形成装置２１０の概略構成は、ほぼ図８に示した裏面電極形成装置２００と同様である。したがって、図８に基づいて裏面電極形成装置２１０の動作を説明する。この裏面電極形成装置２１０において、帯状の基板９には、ロール状にして巻出し部２２０に準備される。このロール状の基板９は、図８のように配列された第１金属層形成部１２０、散布処理部１３０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０の間を通して裏面電極形成装置２１０にロードされる。
【００９１】
まず、処理モードにおける裏面電極形成装置２１０の動作について説明する。この処理モードにおいては、第１金属層形成部１２０にて第１金属層１が形成される。その際、散布処理部１３０においてはエレクトロスプレー法による微粒子３の散布が行われ、乾燥処理部１４０においては乾燥が行われ、第２金属層形成部１５０においては第２金属層２が形成され、そして、裏面透明導電層形成部１６０において裏面透明電極４が形成される。散布処理部１３０には、ローラー１１１、１１２（プレスロールまたはガイドロール）が用いられる。このうちのローラー１１２は、エレクトロスプレー法による微粒子３の散布の際、直流電源１１４（電圧印加手段）を動作させてスプレーノズル１１０の噴射口１１０Ａから原料溶液を噴霧するための接触電極として用いられ、また、基板９を静止させて保持する保持手段としても用いられる。
【００９２】
処理モードにおける各処理は可能な限り一斉に行われるが、必要な時間が必ずしも同一とはならないため、各処理は完全に同時に処理が行われていないこともありうる。これらの第１金属層形成部１２０、散布処理部１３０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０は、基板に並ぶ別々のコマを処理対象にしている。この際、第１金属層形成部１２０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０における処理は真空引きされた状態にて実行されるのに対し、エレクトロスプレー法による微粒子の形成が行われる散布処理部１３０における処理は真空引きが行われない。このため、装置室２５０は減圧され、分離壁１３０Ｓは高い気密構造とされて内部が常圧となるように窒素が送られている。他の分離壁１２０Ｓ、１４０Ｓ、１５０Ｓ、および１６０Ｓは、他の処理部とのクロスコンタミネーションを防止する程度の気密構造となっている。なお、乾燥処理部１４０は真空引きを必須とはしないが、ここでは、真空引きすることとして説明する。
【００９３】
次に、搬送モードの動作について説明する。搬送モードでは、コマを進めるために基板を長手方向に搬送する。この搬送送り量（距離）はコマを少なくとも一つ進めるのに必要な距離である。ここで、エレクトロスプレー法による微粒子の形成は原則として常圧において実行される。そのため、搬送モードに移行する直前には、散布処理部１３０のみが常圧であり、他の第１金属層形成部１２０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０は減圧されている。この圧力差を緩和するために、搬送モードの開始時に、これらの処理部の圧力を少なくともある程度そろえる必要がある。このためには、主として、第１金属層形成部１２０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０を常圧としてから搬送する手法と、散布処理部１３０を減圧してから搬送する手法とがある。このどちらを採用するかは、種々の観点から決定される。例えば、排気すべき容積、排気ポンプ（真空ポンプ）の能力、常圧にされる領域内部の気流を安定させるために要する時間、等が考慮される。当然ながら、圧力はどちらか一方に他方を一致させる必要はなく、第１金属層形成部１２０、散布処理部１３０、乾燥処理部１４０、第２金属層形成部１５０、および裏面透明導電層形成部１６０の各部の圧力が搬送に支障が出ない程度にそろってさえいればよい。
【００９４】
以上のような処理モードと搬送モードとを繰りかえして実行することによって、基板の各コマには順次、図２の裏面透明導電層形成処理Ｓ１１４までの処理が実現される。各コマを見ると、第１金属層形成部１２０による第１金属層１の形成処理、散布処理部１３０によるエレクトロスプレー法による微粒子の散布処理、乾燥処理部１４０による乾燥処理、第２金属層形成部１５０による第２金属層２の形成処理、そして裏面透明導電層形成部１６０による裏面透明電極４の形成処理が行われる。このようにして、エレクトロスプレー法による粒子の散布処理をステッピングロール法による他の成膜処理と組み合わせることにより、裏面電極を形成する処理全体の処理効率を高めることができる。
【００９５】
以上のような処理において実行されるエレクトロスプレー法による微粒子の散布処理は、基板が帯状の可撓性基板である場合に、基板を静止させながら散布工程が実行されており、また、基板を長手方向に搬送する搬送工程も実行される。その際、第１金属層形成工程および第２金属層形成工程のうちの少なくともいずれかの工程と、散布工程とが、いずれも基板を静止させながら基板の別々の領域に実行され、それらが繰りかえし実行される。帯状の基板の各コマを見ると、第１金属層形成工程と、散布工程と、第２金属層形成工程とがこの順に施されることとなる。
【００９６】
＜その他の実施形態＞
以上に述べた各実施形態の他に、本発明は種々変更された実施形態によって実施される。例えば、上に述べた各実施形態は基板が可撓性のものとしていた。本発明においては、裏面電極に形成する凹凸構造を微粒子を用いて作製することによって制御性を高めて低コストで作製するものである。このため、例えばガラス基板を用いてサブストレート型太陽電池を作製するような実施形態としても本発明は実施される。
【００９７】
さらには、上述の説明において基板が帯状の場合を取り上げて説明した。しかし、本発明はこのような形状の基板のみに限定して適用されるものではない。例えば、いわゆる枚葉式の基板を対象とする場合であっても、裏面電極に形成する凹凸構造を微粒子を用いて作製すれば高い制御性をもって低コストで裏面電極を作製することができる。
【００９８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、形状が制御された凹凸構造を簡易に得ることにより、薄膜太陽電池に用いる凹凸構造を有する導電性反射面が形成された裏面電極、その裏面電極を用いて製造される太陽電池ならびにそれらの製造方法および製造装置の作製により、これらを用いる電力機器または電気機器の普及または高性能化に大きく貢献する。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１２  裏面電極
１  第１金属層
２  第２金属層
２Ｆ、２２Ｆ  面
２ｈ、２ｓ、２ｂ  高い部分、低い部分、およびスロープの部分
２００、２１０  裏面電極形成装置
２２０  巻出し部
２４０  巻き取り部
２５０  装置室
３  微粒子
３２  微粒子層
４  裏面透明導電層
５０  空間
４  透明導電層
５、５２  絶縁性マスク
６  巻出しロール
７  巻取りロール
９  基板
１０  スプレーノズル
１１  プレスロールまたはガイドロール
１２  ガイドロール
１４  太陽電池セル
１００  微粒子散布装置
１１０  スプレーノズル
１１１、１１２  ローラー
１１４  直流電源
１１６  スイッチ
１２０  第１金属層形成部
１３０  散布処理部
１４０  乾燥処理部
１５０  第２金属層形成部
１６０  裏面透明導電層形成部
１２０Ｓ、１３０Ｓ、１４０Ｓ、１５０Ｓ、１６０Ｓ    分離壁
８２、８４Ａ、８４Ｂ、８６、８８  ヒーター
９２、９６、９８  ターゲット
【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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