(57)【要約】【課題】ワイヤ電極の断面の光起電力体と接する部分の導電性被覆層の幅を、前記ワイヤ電極の断面の最も幅の大きな部分よりも小さくすることで、光起電力素子のシャドウロスを低減し、発電に寄与するアクティブエリアを大きくして、発電ロスが少なく初期発電効率の高い光起電力素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】未硬化の導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が、前記導電性被覆層を介して光起電力体に配設された光起電力素子の製造方法において、前記導電性被覆層の厚みが前記金属ワイヤの半径の０. １３倍以下である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程と、前記ワイヤ電極上に前記金属バスバーを戴置する工程と、配設された前記金属ワイヤを前記光起電力体上に熱圧着する工程を有する。【選択図】図１
2005150570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化の導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が、前記導電性被覆層を介して光起電力体に配設された光起電力素子の製造方法において、
前記導電性被覆層の厚みが前記金属ワイヤの半径の０. １３倍以下である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程と、前記ワイヤ電極上に前記金属バスバーを戴置する工程と、配設された前記金属ワイヤを前記光起電力体上に熱圧着する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法。
【請求項２】
前記導電性被覆層の厚みが前記金属ワイヤの半径の０. ０２７倍以上である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程を有することを特徴する請求項１記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項３】
導電性被覆層が少なくとも２層以上であり、且つ、未硬化の最外層の導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が前記導電性被覆層を介して光起電力体に配設された光起電力素子の製造方法において、
最外層の前記導電性被覆層の厚みが最外層以外の前記導電性被覆層の厚みと前記金属ワイヤの半径の和の０. １３倍以下である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程と、前記ワイヤ電極上に前記金属バスバーを戴置する工程と、配設された前記金属ワイヤを前記光起電力体上に熱圧着する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法。
【請求項４】
最外層の前記導電性被覆層の厚みが最外層以外の前記導電性被覆層の厚みと前記金属ワイヤの半径の和の０. ０２７倍以上である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程を有することを特徴する請求項１記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項５】
導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が配設された光起電力素子において、
前記ワイヤ電極の断面の前記光起電力体と接する部分の前記導電性被覆層の幅が、前記ワイヤ電極の断面の最も幅の大きな部分よりも小さいことを特徴とする光起電力素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力素子及びその製造方法に関するものであり、特に光起電力素子のシャドウロスを低減し、発電に寄与するアクティブエリアを大きくすることによって、変換効率を向上させた光起電力素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電力素子を応用した太陽電池は、火力発電、水力発電等の既存の発電方法の問題を解決する代替エネルギー源として注目されている。
【０００３】
太陽電池の種類としては、結晶系太陽電池、アモルファス系太陽電池、化合物半導体太陽電池等、多種に渡る太陽電池が研究開発されているが、中でもアモルファス系太陽電池は、変換効率こそ結晶系の太陽電池に及ばないものの、大面積化が容易、且つ、光吸収係数が大きく、又、薄膜で動作する等の結晶系太陽電池にはない優れた特徴を持っており、将来を有望視されている太陽電池の１つである。
【０００４】
アモルファスシリコン太陽電池の構成としては、例えば、ステンレス等から成る導電性基板の表面上に、裏面電極、半導体層、受光面電極を順次積層した構造が公知である。この受光面電極は、例えば透明導電性酸化物によって形成される。
【０００５】
前記透明導電膜の抵抗値は１００Ω／□程度であり、通常、太陽電池では抵抗値を下げるため受光面電極上に集電電極が形成される。特許文献１には、このような集電電極の一例として金属ワイヤを使用したワイヤ電極について開示されている。前記ワイヤ電極は、太陽電池の光入射面側に設けられるため、その面積は所謂シャドウロスとなり、太陽電池の発電に寄与するアクティブエリアが減少することとなる。
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２３６７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のワイヤ電極１０２を光起電力体１０１上に熱圧着した光起電力素子を図８に示す。図８に示すように、未硬化の最外層の導電性被覆層１０３ａが光起電力体１０１の受光面に広がり、ワイヤ電極１０２の断面の光起電力体１０１と接する部分の幅がワイヤ電極１０２の断面の最も大きな幅の大きさ以上になり、発電に寄与するアクティブエリアが減少する。
【０００８】
以上の問題点に鑑み、本発明は、ワイヤ電極の断面の光起電力体と接する部分の導電性被覆層の幅を、前記ワイヤ電極の断面の最も幅の大きな部分よりも小さくすることで、光起電力素子のシャドウロスを低減し、発電に寄与するアクティブエリアを大きくして、発電ロスが少なく初期発電効率の高い光起電力素子及びその製造方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上述した問題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、以下のような光起電力素子及びその製造方法が、光起電力素子の発電ロスを低減でき初期発電効率を高くすることができる方法として有効であることを見出した。
【００１０】
本発明では、未硬化の導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が、前記導電性被覆層を介して光起電力体に配設された光起電力素子の製造方法において、前記導電性被覆層の厚みが前記金属ワイヤの半径の０. １３倍以下である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程と、前記ワイヤ電極上に前記金属バスバーを戴置する工程と、配設された前記金属ワイヤを前記光起電力体上に熱圧着する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法である。
【００１１】
導電性被覆層の厚みが金属ワイヤの半径の０. １３倍以下であるワイヤ電極を光起電力体上に配設する工程を有することにより、ワイヤ電極の断面の光起電力体と接する部分の導電性被覆層の幅がワイヤ電極の最も幅の大きな部分よりも小さい光起電力素子を製造することができる。
【００１２】
又、前記導電性被覆層の厚みが前記金属ワイヤの半径の０. ０２７倍以上である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程を有することを特徴する光起電力素子の製造方法である。
【００１３】
導電性被覆層の厚みが金属ワイヤの半径の０. ０２７倍以上であるワイヤ電極を光起電力体上に配設する工程を有することにより、導電性被覆層が光起電力素子とワイヤ電極を接着する接着層としての機能を充分に果たすことができる。
【００１４】
又、導電性被覆層が少なくとも２層以上であり、且つ、未硬化の最外層の導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が前記導電性被覆層を介して光起電力体に配設された光起電力素子の製造方法において、最外層の前記導電性被覆層の厚みが最外層以外の前記導電性被覆層の厚みと前記金属ワイヤの半径の和の０. １３倍以下である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程と、前記ワイヤ電極上に前記金属バスバーを戴置する工程と、配設された前記金属ワイヤを前記光起電力体上に熱圧着する工程を有することを特徴とする光起電力素子の製造方法である。
【００１５】
導電性被覆層が少なくとも２層以上あるワイヤ電極を光起電力体上に配設する場合、前記導電性被覆層のうち少なくとも最外層の導電性被覆層の厚みが最外層以外の導電性被覆層の厚みと金属ワイヤの半径の和の０. １３倍以下であるワイヤ電極を光起電力体上に配設する工程を有することにより、ワイヤ電極の断面の光起電力体と接する部分の最外層の被覆層の幅がワイヤ電極の最も幅の大きな部分よりも小さい光起電力素子を製造することができる。
【００１６】
又、最外層の前記導電性被覆層の厚みが最外層以外の前記導電性被覆層の厚みと前記金属ワイヤの半径の和の０. ０２７倍以上である前記ワイヤ電極を前記光起電力体上に配設する工程を有することを特徴する光起電力素子の製造方法である。
【００１７】
導電性被覆層が少なくとも２層以上あるワイヤ電極を光起電力体上に配設する場合、前記導電性被覆層のうち少なくとも最外層の導電性被覆層の厚みが最外層以外の導電性被覆層の厚みと金属ワイヤの半径の和の０. ０２７倍以上であるワイヤ電極を光起電力体上に配設する工程を有することにより、最外層の導電性被覆層が光起電力体とワイヤ電極を接着する接着層としての機能を充分に果たすことができる。
【００１８】
又、導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極が配設された光起電力素子において、前記ワイヤ電極の断面の前記光起電力体と接する部分の前記導電性被覆層の幅が、前記ワイヤ電極の断面の最も幅の大きな部分よりも小さいことを特徴とする光起電力素子である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ワイヤ電極が配設された光起電力素子において、ワイヤ電極の断面の光起電力体と接する部分の導電性被覆層の幅が、ワイヤ電極の断面の最も幅の大きな部分よりも小さいことにより、光起電力素子のシャドウロスを低減し、発電に寄与するアクティブエリアを大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
先ず、図６（ｄ）に光起電力素子６０４を示す。図１は光起電力素子６０４の概略断面図であり、本発明の光起電力体上に熱圧着されたワイヤ電極を示す一例である。図１において、１０２はワイヤ電極、１０１は光起電力体である。本発明においてワイヤ電極１０２は、金属ワイヤ１０４の周囲を導電性被覆層１０３でコーティングしたものが用いられている。
【００２２】
以下に、各項目毎に説明を加える。
（光起電力体）
本発明に係る光起電力体とは、光電変換機能を有する基板である。光電変換層としては、単結晶、薄膜単結晶、多結晶、薄膜多結晶、アモルファスが利用できる。
【００２３】
ここでは代表例として、アモルファスシリコン系の光起電力体１０１について詳述する。その一例の断面図を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００２４】
図５（ａ）〜（ｃ）は基板５０１と反対側の表面から光入射させるタイプのアモルファスシリコン系の光起電力体１０１の模式的断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）において、５０１は基板、５０２は下部電極、５０３はｎ型半導体層、５０４はｉ型半導体層、５０５はｐ型半導体層、５０６は透明導電膜から成る上部電極を表す。
【００２５】
基板５０１はアモルファスシリコンのような薄膜の光起電力体１０１の場合に、半導体層５０３，５０４，５０５を機械的に支持する部材であり、導電性のものでも電気絶縁性のものでもよい。より好ましくは電極としても使われるため導電性のものが良い。又、基板５０１は、半導体層５０３，５０４，５０５を成膜する時の加熱温度に耐える耐熱性が要求される。
【００２６】
導電性の材料としては、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｔｉ等の金属又はこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその複合体やカーボンシート、亜鉛メッキ鋼板等が挙げられ、電気絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフィルム又はシート又はこれらとガラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面に異種材質の金属薄膜及び／又はＳｉＯ２
、Ｓｉ３ Ｎ４ 、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＡｌＮ等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行ったもの及びガラス、セラミックス等が挙げられる。
【００２７】
下部電極５０２は、半導体層５０３，５０４，５０５で発生した電力を取り出すための一方の電極であり、半導体層５０３に対してはオーミックコンタクトとなる仕事関数を持つことが要求される。材料としては例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ、ニクロム、ＳｎＯ２
、Ｉｎ２ Ｏ３ 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の所謂金属体又は合金及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等が用いられる。下部電極５０２の表面は平滑であることが好ましいが、光の乱反射を起こさせる場合にはテクスチャー化しても良い。又、基板５０１が導電性である場合、下部電極５０２を設けなくても良い。下部電極５０２は、例えば、メッキ、蒸着、スパッタ等の公知の方法で形成することができる。
【００２８】
アモルファス半導体層は、ｎ層５０３、ｉ層５０４、ｐ層５０５を一組としたシングル構成( 図４（ａ）) だけでなく、ｐｉｎ接合又はｐｎ接合を２組又は３組重ねたダブル構成( 図４（ｂ）) やトリプル構成( 図４（ｃ）) も好適に用いられる。特に、ｉ層である５０４を構成する半導体材料としては、ａ−Ｓｉの他に、ａ−ＳｉＧｅ、ａ−ＳｉＣ等の所謂ＩＶ族及びＩＶ族合金系アモルファス半導体が挙げられる。
【００２９】
アモルファス半導体層の成膜方法としては、例えば、蒸着法、スパッタ法、高周波プラズマＣＶＤ法、マイクロプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等公知の方法を所望に応じて用いる。成膜装置としては、バッチ式の装置や連続成膜装置等が所望に応じて使用できる。
【００３０】
透明導電膜から成る上部電極５０６は、アモルファスシリコンのようにシート抵抗が高い場合必要であり、且つ、光入射側に位置するために透明であることが必要である。上部電極４６の材料としては、例えば、ＳｎＯ２
、Ｉｎ２ Ｏ３ 、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＣｄＳｎＯ４
、ＩＴＯ等の金属酸化物が挙げられる。
【００３１】
又、上記の構成に拘らず同様の機能を実現する構成は全て含み得る。
（光起電力素子）
前記光起電力体に後述する集電電極（ワイヤ電極）及び金属バスバーを取り付け、 光起電力体から電力を取り出せるようにしたものである。
（ワイヤ電極）
本発明に係るワイヤ電極としては、例えば、図２に示したものが挙げられる。
【００３２】
図２（ａ）のワイヤ電極１０２は、金属ワイヤ１０４が１種類の導電性被覆層１０３でコーティングされた場合である。図２（ｂ）のワイヤ電極１０２は、金属ワイヤ１０４が２種類の導電性被覆層１０３、即ち、第１被覆層１０３ａと第２被覆層１０３ｂでコーティングされた場合である。
【００３３】
金属ワイヤ１０４は、線材として工業的に安定に供給されているものが好ましい。又、金属ワイヤ１０４の材質としては、比抵抗率が１０−４Ωｃｍ以下の金属を用いることが望ましい。
例えば、銅、銀、金、白金、アルミニウム、モリブデン、タングステン等の材料が電気抵抗が低いため好適に用いられる。中でも、銅、銀、金の電気抵抗は低く、望ましい。又、前記金属ワイヤ１０４の表面に腐食防止、酸化防止、導電性樹脂との接着性向上、電気的導通の改良等の目的から、薄い金属層を形成しても良い。金属ワイヤ１０４の表面に設ける金属層としては、例えば銀、パラジウム、銀とパラジウムの合金、金等の腐食されにくい貴金属や、ニッケル、錫等の耐食性の良い金属が挙げられる。中でも、金、銀、錫が湿度等の影響を受けにくいため、金属層として好適に用いられる。金属ワイヤ１０４の表面に設ける金属層の形成方法としては、例えば、メッキ法、クラッド法が好適に用いられる。
【００３４】
前記金属ワイヤ１０４の断面形状は、所望に応じて適宜選択される。前記金属ワイヤ１０４の半径は、電気抵抗ロスとシャドウロスの和が最小となるように設計して選択される値である。具体的には、例えばＪＩＳ−Ｃ−３２０２に示されるエナメル線用の半径１２. ５μｍ〜０. ５ｍｍまでの銅線が好適に用いられる。より好ましくは、その半径を１２. ５μｍ以上１００μｍ以下とすることで光電変換効率の良い光起電力素子６０４が得られる。因に、１２. ５μｍより細い場合は、金属ワイヤ１０４が切れ易く製造が困難となり、又、電気ロスも大きくなる。
【００３５】
前記金属ワイヤ１０４は、公知の伸線機によって所望の半径に成形して作られる。伸線機を通過した金属ワイヤ１０４は硬質であるが、伸び易さや曲げ易さ等は所望の特性に応じて公知の方法でアニールし、軟質にしても良い。
【００３６】
一方、図２（ａ）で示す導電性被覆層１０３は単層構成の被覆層であり、熱硬化性導電性接着剤或は熱可塑性導電性接着剤により形成される。これらは熱圧着工程によりワイヤ電極１０２と光起電力体１０１とを機械的、電気的に接続する機能を持つ。導電性被覆層１０３を構成する導電性接着剤は、被覆後に未硬化の状態としておき、接着工程を経た後、処理する。好ましくは、接着機能を有する程度に半硬化の状態にすることが望ましい。
【００３７】
又、図２（ｂ）で示す導電性被覆層１０３は、２層構成の被覆層であり、第１被覆層１０３ａと第２被覆層１０３ｂから成る。第１被覆層１０３ａは熱硬化性導電性接着剤により形成され、金属ワイヤ１０４の保護、機械的、電気的な接続を行う。又、金属ワイヤ１０４によるマイグレーションを防止し、更にワイヤ電極１０２から光起電力体１０１の欠陥部分に流れ込む電流を抑制する機能を持つ。第２被覆層１０３ｂも又熱硬化性導電性接着剤により形成され、熱圧着工程によりワイヤ電極１０２と光起電力体１０１と機械的、電気的に接続する機能を持つ。最外層である第２被覆層１０３ｂを構成する導電性接着剤は、被覆後に未硬化の状態としておき、接着工程を経た後、処理する。好ましくは、接着機能を有する程度に半硬化の状態にすることが望ましい。
【００３８】
導電性被覆層１０３は、導電性接着剤から成り、導電性粒子と高分子樹脂とを分散して得られる。
【００３９】
導電性粒子は、導電性を付与するための顔料であり、その材料としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト等やＩｎ２
Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＳｎＯ２ 、ＩＴＯ、ＺｎＯ及び前記材料に適当なドーパントを添加した酸化物半導体材料等が好適に用いられる。これらの材料はマイグレーション性が少ないため、例えば薄膜系の半導体層を有する光起電力体１０１においても使用可能である。
【００４０】
高分子樹脂としては、金属ワイヤ１０４に塗膜を形成し易く、作業性に優れ、柔軟性があり、耐候性が優れた樹脂が好ましい。このような特性を持つ高分子樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂がある。
【００４１】
熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン、エポキシ、フェノール、ポリビニルホルマール、アルキド樹脂或はこれらを変性した樹脂等が好適な材料として挙げられる。取り分け、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂はエナメル線用絶縁被覆材料として用いられており、柔軟性は生産性の面で優れた材料である。
【００４２】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール、フェノキシ、ポリアミド、ポリアミドイミド、メラミン、ブチラール、アクリル、スチレン、ポリエステル、フッ素等が好適な樹脂として挙げられる。取り分け、ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が、柔軟性、耐湿性、接着性の面で優れた材料であり、ワイヤ電極１０２の材料として好適に用いられる。
【００４３】
尚、導電性接着剤中には、金属との密着性を向上させる等の目的で、例えばカップリング剤のような添加剤が混入してあっても何ら構わない。
【００４４】
前記導電性粒子と前記高分子樹脂とは、好適な比率で混合されるが、導電性粒子を増加すると塗膜としての安定性は悪くなる。又、高分子樹脂を増加すると導電性粒子同士の接触が不良となり、高抵抗化する。従って、良好な比率は、用いる高分子樹脂と導電性粒子及び所望の物性値によって適宜選択されるものである。具体的には、導電性粒子が５体積％〜９５体積％とすることで良好な導電性被覆層１０３が得られる。
【００４５】
ワイヤ電極１０２の熱圧着後の断面図を図３に示す。
【００４６】
光起電力体１０１上にワイヤ電極１０２を熱圧着すると、図３に示すように、ワイヤ電極１０２の最外層の導電性被覆層１０３ｂが光起電力体１０１上に広がるため、その接着した幅ｔ１
が光起電力素子６０４のシャドウロスとなる。従って、発電に寄与するアクティブエリアを大きくして発電ロスを低減するためには、熱圧着後の光起電力体１０１と接する最外層の導電性被覆層１０３ｂの幅ｔ１
を、ワイヤ電極１０２の断面の最も大きな幅ｔ２ より小さくしなければならない。
【００４７】
熱圧着後のワイヤ電極１０２を上述の形状にするためには、図４に示すように、金属ワイヤ１０４の半径をＤ、未硬化の最外層の導電性被覆層１０３ｂの厚みをｄ１
、それ以外の導電性被覆層１０３ａの厚みをｄ２ とすると、
ｄ１ ＝ｋ×（Ｄ＋ｄ２ ）
で表せる関係式のｋが０. １３以下となる関係が望ましい。好適には、ｋが０. ０２７以上０. １３以下であり、０. ０２７より小さい場合には、接着層としての機能が不足することがあるため、０. ０２７以上が望ましい。
【００４８】
上述の式でｋが０. ０２７以上０. １３以下の場合に規定される厚みを持つ半硬化の最外層の導電性被覆層１０３ｂを有したワイヤ電極１０２を光起電力体１０１上に所定の圧力で熱圧着すると、ワイヤ電極１０２の断面の光起電力体１０１と接する部分の最外層の導電性被覆層１０３ｂの幅をワイヤ電極１０２の断面の最も大きな幅の大きさより小さくすることができ、シャドウロスを低減しアクティブエリアを大きくした光起電力素子６０４を作製することができる。
【００４９】
又、上記の構成に拘らず同様の機能を実現する構成は全て含み得る。
（金属バスバー）
本発明に係る金属バスバー６０３は、ワイヤ電極１０２を流れる電流を更に一端に集めるための集電部である。このような観点から、金属バスバー６０３に使用する材料としては、比抵抗が低く、且つ、工業的に安定して供給される材料が望ましい。
【００５０】
このような材料としては、加工性が良く、安価な銅が好適に用いられる。又、銅を用いる場合には、腐食防止、酸化防止等の目的で、表面に薄い金属層を設けても良い。この表面金属層としては、例えば、銀、パラジウム、パラジウムと銀の合金、又は金等の腐食されにくい貴金属や、ニッケル、半田、錫等の耐食性の良い金属が好適に用いられる。表面金属層の形成方法としては、例えば作製が比較的容易な蒸着法、メッキ法、クラッド法が好適に用いられる。
【００５１】
金属バスバー６０３の厚みは、５０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。５０μｍ以上とすることで、光起電力素子６０４の発生電流密度に充分対応できるだけの断面積を確保できるとともに、実質上機械的結合部材として使用することができる。
【００５２】
金属バスバー６０３は、光起電力素子６０４の形態によっては何枚設けても良く、特に１枚と限定されるものではない。又、ここで用いる金属バスバー６０３は、設ける対象となる光起電力体１０１の大きさとほぼ同程度の長さを有するものが好ましい。形状に関しても特に制限はなく、箔状、円柱状等を用いることができる。
（製造方法）
次に、光起電力体１０１上にワイヤ電極１０２を配設する方法の一例を図６（ａ）〜（ｄ）を用いて詳述する。図６（ａ）〜（ｄ）は光起電力体１０１を光入射側から見た場合の正面図である。
（ａ）上述の光起電力体１０１を任意の大きさで準備する。
（ｂ）最表面に位置する透明導電膜を除去したライン（所謂エッチングライン）６０２を形成する。これは、光起電力体１０１の周辺に存在する短絡箇所が、素子効率に影響を及ぼさないようにする場合に行う処理であって、短絡箇所が無い場合や短絡の程度が無視できるような場合については設ける必要はない。
【００５３】
又、光起電力体１０１の端部に、例えば両面テープのような絶縁性の仮固定部材６０１を配置する。仮固定部材６０１は、後にワイヤ電極１０２を、光起電力体１０１上で仮固定を行うための部材であり、光起電力素子の端部等の裏面電極とのショートの危険性を考えれば、絶縁性の部材であることが好ましい。
（ｃ）次に、導電性被覆層を有する金属ワイヤから成るワイヤ電極１０２を適当なピッチ間隔で光起電力体１０１上に載置する。この時点では、光起電力体１０１の端部の仮固定部材６０１上のみでワイヤ電極１０２は固定されている。
（ｄ）金属バスバー６０３を仮固定部材６０１上に配置する。その後、所望の温度で加熱硬化を行う。このときに、光起電力体１０１全面を加熱しても良く、導電性被覆層１０３を硬化してワイヤ電極１０２を透明導電層上に固定すると同時に、金属バスバー６０３とワイヤ電極１０２を接着固定する。
【００５４】
又、上記加熱の工程と同時に、光起電力体１０１全面を加熱することが望ましい。加熱することによって、透明導電層上でのワイヤ電極１０２の接着力が向上して信頼性がアップする。圧力は、ワイヤ電極１０２の導電性被覆層１０３の厚みによって決定され、光起電力体１０１と接する部分の導電性被覆層１０３の幅がワイヤ電極１０２の最も大きな幅よりも小さくなり、又、光起電力体１０１を破壊しない程度の圧力以下でなければならない。具体的には、１. １×１０５ Ｐａ〜６. ０×１０５ Ｐａ程度の圧力が好適である。又、上記の構成に拘らず同様の機能を実現する構成は全て含み得る。
【００５５】
以下に本願請求項に沿った実施例について説明するが、本発明の実質的内容は下記実施例の具体的な記述に限定されるものではない。
【実施例１】
【００５６】
図６に本発明の第１の実施例を示す。
【００５７】
先ず、本実施例で使用したワイヤ電極１０２について説明する。
【００５８】
ワイヤ電極１０２として、図３（ｂ）で示すように金属ワイヤ１０４の周囲に導電性被覆層１０３が２層コートされたものを作製した。
【００５９】
金属ワイヤ１０４として、半径４０μｍの銀クラッド銅ワイヤ（半径３９μｍの周囲に銀を１μｍの厚みでクラッドしたもの）を準備した。
【００６０】
次に、第１被覆層１０３ａとして、カーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を金属ワイヤ１０４の周囲に５μｍ±１μｍの厚みで塗布した。第１被覆層１０３ａについては、塗布後にＩＲオーブンにて標準硬化条件である２８０℃、１分の履歴を通すことによって、完全な硬化膜を作製した。
【００６１】
次に、別のカーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を使用して、第２被覆層１０３ｂを形成した。第２被覆層１０３ｂは、５. ８μｍ±１μｍの厚みで塗布を行い、１２０℃、１分の条件で乾燥した。この条件は、ペースト中に存在する硬化剤の解離温度以下であって、第２被覆層１０３ｂは単に溶剤が揮発してタックが無くなった状態にある。
【００６２】
このようにして、最外層の第２被覆層１０３ｂの厚みが、第１被覆層１０３ａの厚みと金属ワイヤ１０４の半径の和の０. ０２７以上であり０. １３倍以下であるφ１０２μｍのワイヤ電極１０２を作製した。
【００６３】
次に、本実施例では、図４（ｃ）に示す層構成でｐｉｎ型トリプル構成の光起電力体（アモルファスシリコン系）１０１を作製した。
【００６４】
先ず、十分に脱脂、洗浄したＳＵＳ４３０ＢＡ基板を不図示のＤＣスパッタ装置に入れ４５０ｎｍ堆積し、その後、ＺｎＯを１０００ｎｍ堆積して下部電極５０２を形成した。基板５０１を取り出し、不図示のマイクロ波プラズマＣＶＤ成膜装置に入れ、ｎ層５０３にシリコン層、ｉ層５０４にシリコンゲルマニウム層、ｐ層５０５にシリコン層の順でボトム層を形成した。次に、同様にしてミドル層、トップ層を形成し、半導体層を堆積した。次に、不図示のスパッタ装置に入れ、反射防止効果を兼ねた機能を有する透明導電膜から成る上部電極５０６としてＩＴＯを７０ｎｍ成膜した。
【００６５】
以上のようにして基板５０１に下部電極５０２、光起電力層( 半導体層) ５０３，５０４，５０５及び上部電極５０６を堆積した光起電力体１０１を作製した。
【００６６】
その後、大きさが３０ｃｍ×３０ｃｍで光起電力体１０１の有効面積が９００ｃｍ２ となるように塩化第２鉄を主成分とするエッチングペーストと市販の印刷機を用い不要部分の上部電極５０６を除去した。次に、前述の光起電力体１０１の有効面積外であって、対向する第１の端部７０６と第２の端部７０７の位置に、絶縁性の仮固定部材６０１を設けた。仮固定部材６０１としては、厚み１００μｍのポリイミド基材両面粘着テープを添付することによって形成した。
【００６７】
次に、前述のワイヤ電極１０２が布線機を使用して仮固定部材を設けた光起電力体７１１上に配設される動作について、図７（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００６８】
先ず、布線動作を開始する準備工程として、図７（ａ）に示すように、ワイヤ電極１０２をボビン７０１から巻き出して５ｍｍの間隔でグリッパ７０４に把持させるとともに、ワイヤ電極１０２を段差ローラ機構７０３の部分にプールしておく。又、弛み取り機構７０２により弛みを取っておく。尚、ワイヤ電極１０２の先端はグリッパ７０４から１０ｍｍ程度突出した状態で、グリッパ７０４に把持させるようにしておく。
【００６９】
その後、図７（ｂ）に示すように、ワークベット７０５上に上述の光起電力体７１１を供給し、吸引機構Ｂ１により光起電力体７１１をワークベッド７０５上に吸着する。
【００７０】
次に、図７（ｃ）に示すように、グリッパ７０４を前進させ、ワイヤ電極１０２の先端を光起電力体７１１の前端部にまで搬送する。このとき、弛み取り機構７０２は閉じられた状態にあるので、この部分ではワイヤ電極１０２はクランプされた状態にあり、グリッパ７０４が前進するに連れて段差ローラ機構７０３でのワイヤ電極１０２のプール量は次第に減少する。プール量が減少するとき、ワイヤ電極１０２には、重りとバランス重りの重さの差分だけの重さが掛かり、一定の張力が与えられる。これにより、ワイヤ電極１０２が光起電力体７１１上に弛みのない状態で張り渡されることとなる。
【００７１】
グリッパ７０４によりワイヤ電極１０２の先端が光起電力体７１１の前端部まで搬送されると、エアシリンダを動作させ、図７（ｄ）に示すように、前端押さえのバネ７０８のバネ力により５０〜１００ｇの力でワイヤ電極１０２の先端を光起電力体７１１上に押さえ付ける（仮固定）。そして、図７（ｅ）に示すように、ワイヤ電極１０２の先端を前端押さえで光起電力体７１１上に押さえ付けた状態で、エアシリンダを動作させてグリッパ７０４を開き、元の位置まで後退させる。
【００７２】
次に、金属バスバー６０３を仮固定部材６０１上に配置し、図７（ｆ）に示すように、ヒータープレート７１０とカッター７０９を一体的に下降させる。これにより、ワイヤ電極１０２と金属バスバー６０１は、ヒータープレート７１０により光起電力体７１１上に押させ付けられる。
【００７３】
ヒータープレート７１０とカッター７０９の下降が終了すると、ヒータープレート７１０は、ワイヤ電極１０２を２５０℃で４５秒間加熱し、ワイヤ電極１０２を光起電力体７１１上と金属バスバー６０３に熱圧着する。
【００７４】
この熱圧着動作の間に、ワイヤ電極１０２の切断に備えて、グリッパを閉じてワイヤ電極１０２をクランプした状態とする。又、カッターを金属バスバー６０３に略接する位置までシフトさせ切断を行う。
【００７５】
図６（ｇ）に示すように、ワイヤ電極１０２の熱圧着及び切断が終了すると、ヒータープレート７１０及びカッター７０９を上昇させる。
【００７６】
以上の工程により、光起電力素子６０４を得た。
【００７７】
本実施例で作成された光起電力素子６０４のワイヤ電極１０２の断面において、最外層の導電性被覆層１０３ｂの光起電力体１０１と接する部分の幅が、前記ワイヤ電極１０２の断面の最も幅の大きな部分よりも小さくすることができた。
（比較例１）
金属ワイヤ１０４として、半径５０μｍの銀クラッド銅ワイヤ（半径４９μｍの周囲に銀を１μｍの厚みでクラッドしたもの）を準備した。
【００７８】
次に、第１被覆層１０３ａとして、カーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を金属ワイヤ１０４の周囲に５μｍ±１μｍの厚みで塗布した。第１被覆層１０３ａについては、塗布後にＩＲオーブンにて標準硬化条件である２８０℃、１分の履歴を通すことによって、完全な硬化膜を作製した。
【００７９】
次に、別のカーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を使用して、第２被覆層１０３ｂを形成した。第２被覆層１０３ｂは、２０μｍ±１μｍの厚みで塗布を行い、１２０℃、１分の条件で乾燥した。この条件は、ペースト中に存在する硬化剤の解離温度以下であって、第２被覆層１０３ｂは単に溶剤が揮発してタックが無くなった状態にある。このようにして、最外層の第２被覆層１０３ｂの厚みが、第１被覆層１０３ａの厚みと金属ワイヤ１０４の半径の和の０. １３倍より大きい０. ３６倍のφ１５０μｍのワイヤ電極１０２を作製した。
【００８０】
上記以外の工程、構成、材料、機能、作用は実施例１と同様であるので省略する。
【００８１】
本比較例で作製された光起電力素子６０４のワイヤ電極１０２の断面において、最外層の導電性被覆層１０３ｂの光起電力体１０１と接する部分の幅が、前記ワイヤ電極１０２の断面の最も幅の大きな部分よりも大きくなる。
（比較例２）
金属ワイヤ１０４として、半径４０μｍの銀クラッド銅ワイヤ（半径３９μｍの周囲に銀を１μｍの厚みでクラッドしたもの）を準備した。
【００８２】
次に、第１被覆層１０３ａとして、カーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を金属ワイヤ１０４の周囲に５μｍ±１μｍの厚みで塗布した。第１被覆層１０３ａについては、塗布後にＩＲオーブンにて標準硬化条件である２８０℃、１分の履歴を通すことによって、完全な硬化膜を作製した。
【００８３】
次に、別のカーボン入りウレタン系樹脂ペースト（自社製）を使用して、第２被覆層１０３ｂを形成した。第２被覆層１０３ｂは、１. ２μｍ±１μｍの厚みで塗布を行い、１２０℃、１分の条件で乾燥した。この条件は、ペースト中に存在する硬化剤の解離温度以下であって、第２被覆層１０３ｂは単に溶剤が揮発してタックが無くなった状態にある。このようにして、最外層の第２被覆層１０３ｂの厚みが、第１被覆層１０３ａの厚みと金属ワイヤ１０４の半径の和の０. ０２７倍より小さい０. ０２６倍のφ９２. ４μｍのワイヤ電極１０２を作製した。
【００８４】
上記以外の工程、構成、材料、機能、作用は実施例１と同様であるので省略する。
【００８５】
本比較例で作製された光起電力素子６０４のワイヤ電極１０２の断面において、最外層の導電性被覆層１０３ｂの光起電力体１０１と接する部分の幅が、前記ワイヤ電極１０２の断面の最も幅の大きな部分よりも小さくなるが、光起電力体１０１上に熱圧着されたワイヤ電極１０２が剥がれ易くなり信頼性に問題が生じる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、光起電力素子とその製造方法に適用して、アクティブエリアを大きくし、シャドウロスによる発電ロスを低減することができ、高い変換効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る光起電力素子の断面図である。
【図２】ワイヤ電極を説明する図である。
【図３】本発明に係る光起電力素子上に熱圧着されたワイヤ電極の断面図である。
【図４】本発明に係るワイヤ電極を説明する図である。
【図５】光起電力体を説明する図である。
【図６】本発明に係る光起電力素子とその製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施例を説明する図である。
【図８】従来の光起電力素子の断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０１    光起電力体
１０２    ワイヤ電極
１０３    導電性被覆層
１０３ａ  第１被覆層
１０３ｂ  第２被覆層
１０４    金属ワイヤ
１０５    表面保護層
１０６    入射光
５０１    基板
５０２    下部電極
５０３    ｎ型半導体
５０４    ｉ型半導体
５０５    ｐ型半導体
５０６    上部電極
６０１    仮固定部材
６０２    エッチングライン
６０３    金属バスバー
６０４    光起電力素子
７０１    ボビンカセット
７０２    弛み取り機構
７０３    段差ローラ機構
７０４    グリッパ
７０５    ワームベット
７０６    第１の端部
７０７    第２の端部
７０８    押さえバネ
７０９    カッター
７１０    ヒータプレート
７１１    光起電力素子
【図１】
2005150570.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005150570.tif 000007
【図６】
2005150570.tif 000008
【図７】
2005150570.tif 000009
【図８】
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