(57)【要約】【課題】本発明は、光電変換セルを形成後に、光電変換セルの出力特性を低下させることなく複数の領域に分離した光電変換装置の製造方法を提供する。【解決手段】第１の電極、光電変換層、第２の電極を順に積層し、光電変換素子を形成する第１の工程と、光電変換層、第２の電極を除去し、第１のスリットを形成する第２の工程と、第１のスリットと重なる領域において第１の電極を除去して第２のスリットを形成し、光電変換素子を複数の領域に分割する第３の工程と、を含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極、光電変換層、第２の電極を順に積層し、光電変換素子を形成する第１の工程と、
前記第２の電極、前記光電変換層を除去し、第１のスリットを形成する第２の工程と、
前記第１のスリットと重なる領域において前記第１の電極を除去して第２のスリットを形成し、前記光電変換素子を複数の領域に分割する第３の工程と、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２の工程は、前記光電変換層及び前記第２の電極を第１の幅だけ除去する工程であり、
前記第３の工程は、前記第１の電極を前記第１の幅より小さい第２の幅だけ除去する工程である
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
第１の電極、光電変換層、第２の電極を順に積層し、光電変換素子を形成する第１の工程と、
前記第１の電極、前記光電変換層、前記第２の電極を除去し、第３のスリットを形成し、光電変換素子を複数の領域に分割する第２の工程と、
前記第３のスリットを含む領域において、前記第２の電極、前記光電変換層を除去して第４のスリットを形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２の工程は、前記第１の電極、前記光電変換層及び前記第２の電極を第３の幅だけ除去する工程であり、
前記第３の工程は、前記光電変換層及び前記第２の電極を前記第３の幅より大きい第４の幅だけ除去する工程である
ことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第１の工程で形成される光電変換素子を、絶縁表面を有する基板上に形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第２の工程及び前記第３の工程において、前記第１の電極、前記光電変換層、前記第２の電極をレーザを用いて除去することを特徴とする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】
多結晶、微結晶またはアモルファスシリコンを用いた光電変換装置が知られている。特に、微結晶またはアモルファスシリコンの薄膜を積層した構造を有する光電変換装置は、資源消費の観点、コストの低下の観点および効率化の観点から注目されている。
【０００３】
図５（ｅ）に、光電変換装置２００の基本構成の断面模式図を示す。光電変換装置２００は、一般的に、ガラス等の透明基板１０上に透明電極１２、光電変換ユニット１４及び裏面電極１６を積層した構造を有し、透明基板１０から光を入射させることによって電力を発生させる。このような光電変換装置を分割するための製造方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図５（ａ）〜図５（ｅ）に、従来の光電変換装置２００の製造工程を示す。図５（ａ）〜図５（ｅ）では、光電変換装置２００の製造工程の各ステップにおける断面図を模式的に示している。  ステップＳ２０では、図５（ａ）に示すように、透明基板１０上に透明電極１２を形成する。ステップＳ２２では、図５（ｂ）に示すように、レーザ加工により透明電極１２を分割するスリットＳ３を形成する。ステップＳ２２では、図５（ｃ）に示すように、透明電極１２を被うように光電変換層１４を成膜する。光電変換層１４としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）光電変換層、微結晶（μｃ−Ｓｉ）光電変換層又はそれらのタンデム構造が挙げられる。ステップＳ２６では、図５（ｄ）に示すように、光電変換層１４を被うように裏面電極１６を形成する。ステップＳ２８では、図５（ｅ）に示すように、レーザ加工によりスリットＳ３内に形成された光電変換層１４及び裏面電極１６を分割するスリットＳ４を形成する。これにより、隣接する光電変換セル間が電気的に分離され、複数の光電変換セルからなる領域が複数並設された構造が得られる。そして、これらの光電変換セルからなる領域は最終的に並列に接続され、光電変換装置２００を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８６５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光電変換装置の製造方法では、透明電極１２を分離するスリットＳ３をレーザ加工により形成した後、光電変換層１４、裏面電極１６を順次、スリットＳ３を含む透明基板１０上に積層する。そして、スリットＳ４をレーザ加工によりスリットＳ３と重畳するように形成して隣接する光電変換セル間を電気的に分離していた。このため、電気的に分離するためにはスリット３とスリット４を重畳させる必要があり、スリットＳ３を形成する工程以降においては、光電変換セルを分離する溝の配置を自由に決めることができなかった。
【０００７】
したがって、従来技術では製造工程の順番を前後を変えることができず、製造の自由度が低いという問題が発生していた。
【０００８】
本発明は、光電変換セルを形成した後に光電変換セルを分割することを可能とし、製造の自由度を向上させた光電変換装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における薄膜太陽電池モジュールは、第１の電極、光電変換層、第２の電極を順に積層し、光電変換素子を形成する第１の工程と、光電変換層、第２の電極を除去し、第１のスリットを形成する第２の工程と、第１のスリットと重なる領域において第１の電極を除去して第２のスリットを形成し、光電変換素子を複数の領域に分割する第３の工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光電変換層を形成した後に、所望の特性となるように光電変換セルを複数の領域に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるスリットＳ１及びＳ２の形成を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるスリットＳ１´及びＳ２´の形成を説明する図である。
【図５】従来技術に係る光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１（ａ）〜図１（ｅ）及び図２に、本実施の形態における光電変換装置１００の製造工程を示す。図１（ａ）〜図１（ｅ）は、光電変換装置１００の製造工程の各ステップにおける断面図を模式的に示している。
【００１３】
ステップＳ１０では、図１（ａ）に示すように、透明基板１０上に透明電極１２を形成する。透明基板１０は、光電変換装置において光電変換に利用される波長の光を透過し絶縁表面を有するものとし、例えば、ガラス、プラスチック等を用いる。透明電極１２は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いることができる。
【００１４】
ステップＳ１２では、図１（ｂ）に示すように、透明電極１２を被うように光電変換層１４を成膜する。光電変換層１４は、特に限定されるものではないが、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）光電変換層、微結晶（μｃ−Ｓｉ）光電変換層又はそれらのタンデム構造が挙げられる。光電変換層１４は、プラズマＣＶＤ等を用いて形成することができる。
【００１５】
ステップＳ１４では、図１（ｃ）に示すように、光電変換層１４を形成する。裏面電極１６は、反射性金属とすることが好適である。また、反射性金属と透明導電性酸化物（ＴＣＯ）との積層構造とすることも好適である。金属電極としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等が使用できる。また、透明導電性酸化膜（ＴＣＯ）としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等が使用できる。
【００１６】
ステップＳ１６では、図１（ｄ）に示すように、レーザ加工により光電変換層１４及び裏面電極１６を分割するスリットＳ１を形成する。スリットＳ１は、光電変換層１４及び裏面電極１６を分割するように透明電極１２の表面まで形成する。
【００１７】
スリットＳ１を形成するためのレーザ装置は、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ（２倍波）を用いることが好適である。レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明基板１０側から照射し、スリット３の方向に走査することによってスリットＳ１を形成することができる。
【００１８】
ステップＳ１８では、図１（ｅ）に示すように、レーザ加工により透明電極１２を分割するスリットＳ２を形成する。すなわち、光電変換層１４及び裏面電極１６からなる光電変換セルを複数の領域に分割するようにスリットＳ１と重畳するように透明電極１２の表面までスリットＳ２を形成する。
【００１９】
スリットＳ２は、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ（基本波）を用いて、レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明基板１０側から透明電極１２の表面に焦点されるように照射し、所望の方向に走査することによって形成することができる。
【００２０】
このとき、図２の拡大断面図に示すように、スリットＳ２の全幅Ｌ２はスリットＳ１の全幅Ｌ１より小さくなるように、レーザ光の幅及び照射位置を調整してスリットＳ２を形成する。
【００２１】
以上のように、スリットＳ１及びＳ２の方向に沿って隣接する光電変換セル間が電気的に分離され、光電変換セルからなる複数の領域が並設された構造が得られる。これら光電変換セルの複数の領域は最終的に並列に接続され、光電変換装置１００が構成される。
【００２２】
上記の実施形態では、基板１０上に透明電極１２、光電変換層１４、裏面電極１６を積層して光電変換セルを形成した後に自由に光電変換セルを分割することができる。従来技術では、光電変換層１４を積層する前に、透明電極１２を分離するスリットＳ３を形成しなくてはならず、光電変換セルが完成する前に分離する位置を決めなくてはならなかった。つまり、基板１０上に透明電極１２、光電変換層１４、裏面電極１６を積層して光電変換セルを形成した後に、光電変換セルを任意の領域に分割することができなかった。一方、上記の実施形態では、光電変換セルを完成させた後に、この光電変換セルを任意の領域で分割することができるため、複数の光電変換セルを併設した構造にすることができ、製造の自由度を向上させることができる。光電変換発電装置においては、光電変換セル中にピンホール等の低抵抗部が形成された場合、透明電極１２と裏面電極１６にリークが生じ、リーク箇所を含む光電変換セルにおいては電界が生じない。このため、この光電変換セル一段の全領域を発電に寄与させることができず、出力が小さくなってしまう問題が生じている。この問題の対策として、周知の欠陥検出手段（特許第３０９８９５０号公報など）を用いてリーク箇所等の欠陥を特定し、欠陥を含む光電変換セルを小さくするように光電変換素子を分離することによりことにより、発電に寄与しない光電変換セル領域を小さくし、光電変換装置の出力を向上させること知られている。上記の実施形態においては、光電変換装置が完成した後に、任意の領域で分割して複数の光電変換セルが併設した構造に分離して光電変換装置の出力を改善する方法を適応することが可能になるという効果がある。
【００２３】
また、上記の実施形態では、スリットＳ２を除いた基板１０上に透明電極１２が接するように形成され、スリットＳ２の側壁からスリットＳ１の側壁までの間においても、透明電極１２が基板１０と接触する。これにより、従来技術に記載されたスリットＳ４の側壁からスリットＳ３の側壁までの間において、光電変換層１４と基板１０とが接触するものに比べ、接着強度を強くすることができる。このため、スリットＳ２がレーザで形成され、スリットＳ２の側壁に凹凸があるような形状であっても、製造工程や屋外に設置された際に加えられる熱サイクルによって発生する応力が掛ったときに、膜が剥がれることを防止することができる。さらに、膜が剥がれることにより、有効な発電面積が減少したり、透明電極１２と基板１０との間に水分が侵入して発電効率が低下し、光電変換装置１００の出力が減少することを防止することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態同様、Ｓ１０からＳ１４の工程を行い、基板１０上に透明電極１２、光電変換層１４、裏面電極１６が順に積層された積層体を形成する。
【００２５】
そしてステップＳ１６´において、図３（ｄ´）に記載されたように、基板１０上に積層された透明電極１２、光電変換層１４、裏面電極１６を除去し、スリットＳ１´を形成する。スリットＳ１´は、基板１０の表面までレーザ加工により透明電極１２、光電変換層１４及び裏面電極１６を分離するように形成し、光電変換セルを複数の領域に分割する。
【００２６】
スリットＳ１´を形成するためのレーザ装置は、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ（基本波）を用いることが好適である。レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明基板１０側から透明電極１２の表面に焦点されるように照射し、走査することによってスリットＳ１´を形成することができる。
【００２７】
続いて、ステップＳ１８´において、図３（ｅ´）に記載されたように、基板１０上に積層された光電変換層１４、裏面電極１６を除去し、スリットＳ２´を形成する。このとき、図４の拡大断面図に示すように、スリットＳ２´の全幅Ｌ２´はスリットＳ１´の全幅Ｌ１´より大きくなるようにレーザ光の幅を調整し、スリットＳ１´と重畳するように透明電極１２の表面までスリットＳ２´を形成する。つまり、スリットＳ１´によって露出した光電変換層１４と裏面電極１６の切断面を除去するよう照射位置を調整しながらスリットＳ２´を形成する。
【００２８】
スリットＳ２´は、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ（２倍波）を用いて、レーザ装置から出射されるレーザビームのパワーを調整して透明基板１０側から光電変換層１４の表面に焦点されるように照射し、所望の方向に走査することによって形成することができる。
【００２９】
第２の実施形態では、第１の実施形態同様、基板１０上に透明電極１２、光電変換層１４、裏面電極１６を積層して光電変換セルを形成した後に自由に光電変換層を分割することができ、製造の自由度を向上させることができる。その結果、光電変換装置を完成した後に、任意の領域で分割して複数の光電変換セルが併設した構造に分離して光電変換装置の出力を改善する方法を適応することが可能になるという効果がある。
【００３０】
また、上記の実施形態では、スリットＳ１´の側壁からスリットＳ２´の側壁までの間においても、透明電極１２が基板１０と直接接触する。これにより、第１実施形態と同様の作用効果を享受することができる。
【００３１】
加えて、スリットＳ１´をレーザにより形成する場合、レーザが照射された領域が加熱され、光電変換層１４において溶融して結晶化して低抵抗部が発生することがある。この低抵抗部は、光電変換層１４の他の領域に比べ電流が流れやすいため、透明電極１０と裏面電極１６において、また中間層が形成されている場合にあっては、透明電極１０と裏面電極１６、中間層の相互間において低抵抗部を介して短絡が生じ、光電変換セルの出力を低下させてしまう問題があった。一方、上記の実施形態では、スリットＳ２´を形成することにより、スリットＳ１´で形成された裏面電極１６と光電変換層１４の側壁部を除去するため、スリットＳ１´を形成した際に生じるスリットＳ１´の側壁部の光電変換層１４に生じる低抵抗部を除去することができる。これにより、低抵抗部を介して発生する短絡を防止し、光起電力装置１００の出力低下をよりよく防止することができる。
【００３２】
なお、上記各実施形態は一例に過ぎず、ステップＳ１２においては、複数のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）光電変換ユニットや微結晶（μｃ−Ｓｉ）光電変換ユニットからなるタンデム構造の場合、中間層を有する構造としてもよい。中間層としては、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等に錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）等をドープした透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いてもよい。
【００３３】
また、ステップＳ１８の後に、光電変換装置１００の外周部分を除去する工程等を設けてもよい。また、ステップＳ１８の後に、光電変換装置１００の表面を保護するためのバックシートや樹脂層を形成する工程を設けてもよい。バックシートや樹脂層は、光電変換装置１００の保護層として機能する。
【００３４】
さらに、上記実施の形態では、スリットＳ１、Ｓ２´を形成するためのレーザ装置として、波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ（２倍波）を用いたが、光電変換層１４を除去することができるエネルギーを持つものであれば良い。具体的には、光電変換層１４としてアモルファスシリコンを用いた場合では、４００〜６００ｎｍの波長を持つものであれば良く、光電変換層１４として微結晶シリコンを用いた場合では、６００〜８００ｎｍの波長を持つものであれば良い。
【００３５】
また、スリットＳ２、Ｓ１´を形成するためのレーザ装置として、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ（基本波）を用いたが、透明電極１２を除去することができるエネルギーを持つものであれば良い。具体的には、透明電極１２として透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を用いた場合では、４００ｎｍ以下の波長を持つ紫外光もしくは８００ｎｍ以上の波長を持つ赤外光であれば良い。なお、４００ｎｍ以下の紫外光を用いて透明電極を除去する場合には、基板１０の材料として用いられるガラスや樹脂も光を吸収してしまうため、レーザは透明電極１２が形成された側から照射されるのが好ましい。また、８００ｎｍ以上の波長を持つ赤外光を用いた場合のうち、８０００ｎｍ以上の遠赤外光を用いるときにおいては、基板１０の材料として用いられるガラスも透明電極１２同様、光を吸収してしまうため、レーザは透明電極１２が形成された側から照射されるのが好ましい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  透明基板、１２  透明電極、１４  光電変換ユニット、１６  裏面電極、１００，２００光電変換装置。
【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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