(57)【要約】【課題】  歩留まり良く、製造コストを下げ、裏面電極のレーザ加工後の洗浄を必要としない太陽電池の製造方法、およびそれによって製造された太陽電池（特に、シースルー型の太陽電池）を提供する。【解決手段】  少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなる太陽電池であって、電極が、厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有することを特徴とする太陽電池、およびその製造方法。【選択図】        図１
2005116930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなる太陽電池であって、
裏面電極が、厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有することを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
光電変換層が、絶縁透光性基板側から順に、アモルファスシリコン膜および微結晶シリコン膜が積層されて形成されたものである、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
集積方向と垂直にスリット状に加工されて、その裏面側に光を透過する複数の開口部が形成され、当該開口部において光電変換層および裏面電極が分離されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。
【請求項４】
開口部において透明導電膜が分離されていないことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
【請求項５】
少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなり、
前記裏面電極が、厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有し、
集積方向と垂直にスリット状に加工されて、その裏面側に光を透過する複数の開口部が形成されてなり、
裏面電極側が接着層、透明封止材料で封止されてなることを特徴とするシースルー型太陽電池モジュール。
【請求項６】
少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続され、複数の発電領域が直列接続されてなる太陽電池を製造する方法であって、
厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有する裏面電極を形成する工程と、レーザ加工により裏面金属電極を分離する工程とを少なくとも有し、裏面金属電極の分離後に洗浄工程を行わないことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項７】
Ｎｄ:ＹＡＧあるいはＮｄ:ＹＶＯ４レーザの第二高調波をガラス面から照射することにより裏面金属電極のレーザ加工を行うことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光線から太陽電池を使って直接電気エネルギーを発生する太陽光発電システムは、近年その技術開発が急速に進歩し、実用に耐える発電方法としても技術的見通しがつきつつある。その結果、太陽光発電システムは、２１世紀の地球環境を化石エネルギーの燃焼による環境汚染から守る本格的なクリーンエネルギー技術としてその将来が期待されている。
【０００３】
ここで、太陽電池に用いられる太陽電池の材質の種類には、大きく分けて下記の４種類がある。
（ｉ）ＩＶ族半導体
（ｉｉ）化合物半導体（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族）
（ｉｉｉ）有機半導体
（ｉｖ）湿式太陽光発電に用いられるＴｉＯ２などの化合物
これらの材質の中でも、他の材質と比較して低コストでの製造が可能であるために現在最も実用化が進んでいるのが、ＩＶ族半導体である。ＩＶ族半導体は大きく（ｉ）結晶系半導体と（ｉｉ）非晶質半導体（別名、アモルファス半導体とも呼ばれる）に分けられる。太陽電池として用いられる結晶系半導体の材質としては、たとえば、単結晶シリコン、単結晶ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコンなどが挙げられる。また、太陽電池として用いられる非晶質半導体としては、たとえば、アモルファスシリコンなどが挙げられる。
【０００４】
ここで、このような半導体からなる材質を用いて製造された太陽電池は、大きく分けて、下記の３つの種類に分けられる。
（ｉ）ｐｎ接合型
（ｉｉ）ｐｉｎ接合型
（ｉｉｉ）ヘテロ接合型
これらの中でも、一般に、キャリア拡散距離の大きな結晶系半導体を用いた太陽電池ではｐｎ接合型が用いられることが多い。また、キャリア拡散距離が小さく局在準位が存在する非晶質半導体でを用いた太陽電池では、キャリアをｉ層（真性層）中の内部電界によりドリフトで移動させることが有利であるため、ｐｉｎ接合型が用いられることが多い。
【０００５】
一般に、ｐｉｎ接合型の太陽電池は、ガラスなどの絶縁透光性基板上にＳｎＯ2やＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜が形成され、その上に非晶質半導体のｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順に積層されて光電変換層が形成され、その上に金属薄膜などからなる裏面電極が積層されてなる構造を有することが多い。また、逆に、金属薄膜などからなる裏面電極の上に非晶質半導体のｎ層、ｉ層、ｐ層がこの順に積層されて光電変換層が形成されその上に透明導電膜が積層されてなる構造を有するｐｉｎ接合型の太陽電池も存在する。
【０００６】
これらのうちｐ−ｉ−ｎ層の順に積層する方法は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを兼ねることができること、また、ＳｎＯ2などの耐プラズマ性透明導電膜が開発されて、この上に非晶質半導体からなる光電変換層をプラズマＣＶＤ法で積層することが可能となったことなどの理由から多用されるようになり現在の主流となっている。
【０００７】
また、太陽電池の発電領域１箇所において発生する電圧をより高めるために、２層ないし３層の光電変換層を積層した発電領域を有する太陽電池の開発も近年盛んに行われている。さらに、太陽光線の有する異なる波長のエネルギーを有効に利用するために、上部光電変換層（表面電極側の光電変換層、以下「上部セル」とも呼称する）と下部光電変換層（裏面電極側の光電変換層、以下「下部セル」とも呼称する）とのバンドギャップが、異なるマルチバンドギャップ型の太陽電池も従来より知られている。
【０００８】
近年では、たとえば上部セル３ａとしてアモルファス（非晶質）シリコン、下部セル３ｂとして結晶シリコン薄膜を用いた積層型（いわゆる、タンデム）太陽電池の商品化開発が活発に行われ、様々な研究が行われている。
【０００９】
ここで、一般に、エレクトロニクス機器を太陽電池で駆動したり、電力用として太陽電池を用いる場合においては、発電領域１箇所において発生する電圧が１Ｖ以下であるため、複数個の発電領域を直列に接続した構造からなる大面積を有する太陽電池を用いる必要がある。たとえば、一般的な太陽電池は、絶縁性基板上にパターニングプロセスなどを用いて作成されるが、この場合、１枚のガラス基板などの透光性絶縁基板上に、透明電極、光電変換層および裏面電極を有する複数の発電領域が形成され、さらに、これらの隣接する発電領域が直列接続されたような構造が多く用いられている。
【００１０】
上記複数の発電領域が直列接続された構造の太陽電池は、通常、次のような方法で形成される。まず、ガラス基板等の絶縁透光性基板上にＳｎＯ２やＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜を形成した後、レーザ加工により短冊状に分離し、その後、超音波洗浄などの洗浄を行う。次に、その上に光電変換層を形成し、レーザ加工により光電変換層を短冊状に分離する。そして、ＺｎＯ／Ａｇなどの裏面電極を形成し、レーザ加工により裏面電極を短冊状に分離した後、超音波洗浄を行う。その後、裏面電極をＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）などの接着材料を用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどのフィルムを用いて裏面を封止する。
【００１１】
このように、光電変換層に非晶質シリコンを用いた太陽電池の製造においては、裏面電極のレーザ加工による分離の後、レーザの残骸物や、裏面電極層の残骸物を除去するため、超音波洗浄を行う工程が必要不可欠であった。すなわち、レーザ加工の後には、一例として図４に示すような裏面電極４のバリ８ａが発生しやすい。このようなバリ８ａが存在しても、図４に示すように透明導電膜２と接触していなければ、問題にはならない。しかし、図５に示すように、バリ８ａが上部セル３ａの膜厚Ｗ１と下部セル３ｂの膜厚Ｗ２と足し合わせた値（＝Ｗ１＋Ｗ２）より大きい場合、透明導電膜１に接触する可能性が高まり、つまり透明導電膜１がバリ８ａを介して裏面電極４と接触することにより、リークの原因となる。さらに図６に示すような裏面電極分離ライン７の幅Ｗ３より大きい裏面電極４の金属電極のバリ８ｂがある場合、図７のようにバリ８ｂが分離ライン７をまたぐ場合もあり、セル間でリークの原因になる。これらのリークにより、太陽電池の特性の低下を招く。また、一般的に裏面電極４の裏面金属電極の酸化防止などのために、裏面電極４側は封止されるが、封止される際に、裏面電極４のバリ８ａ，バリ８ｂは、図５、図６のような状態になりやすい。これらのバリによる不具合を防止するために、従来、レーザ加工後に洗浄方法が必ず必要であった。超音波洗浄は、通常、周波数２０〜１００ｋＨｚで行われ、その後に乾燥させる工程も要する。
【００１２】
しかしながら、非晶質シリコン／結晶シリコンを用いて光電変換層を形成する上記タンデム太陽電池の場合、光吸収係数の違いにより、上部セル３ａの膜厚Ｗ１は０.１５μｍ〜０.５μｍ程度であるが、下部セル３ｂの膜厚Ｗ２は２μｍ〜３μｍ程度とかなりの膜厚を必要とする。そのため、非晶質シリコンと同じような工程で太陽電池を作製すると、裏面電極４のレーザ加工後の洗浄工程で膜が剥離し、結果、特性の低下や外観上の問題を招いていた。
【００１３】
このような剥離を防止するため、様々な方法が考えられている。たとえば、特許文献１には、結晶シリコン薄膜の膜厚を１μｍ〜１.５μｍの範囲内とし、残留応力を減少させることにより、剥離を抑え、その後洗浄工程を行う方法が提案されている。特許文献２には、レーザ加工後の洗浄として、気体が混合されて高圧水を用いたバルブジェット超音波洗浄やメガソニックの超音波洗浄が提案されている。また、特許文献３には、レーザ加工後の残骸物除去のため、粘着テープによる洗浄方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３０８３６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７４４号公報
【特許文献３】特開平１１−３３０５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１〜３に記載されたいずれの方法においても、レーザ加工後の残骸物等の除去のために、なんらかの洗浄方法が採られている。ここでいう洗浄とは、超音波洗浄の他、噴射ガスなどの方法も含め、裏面電極のレーザ加工後になんらかの方法で残骸物を除去する方法も含む。さらに、特許文献１に記載の方法では、膜厚を薄くするために、太陽電池のエネルギー変換効率の低下を招く。
【００１５】
図８には、発電領域内において、レーザ加工により膜の一部が除去され、開口部９が設けられた光透過型太陽電池１００（以下、「シースルー型太陽電池」と呼ぶ。）の平面図を示す。このシースルー型太陽電池１００は図８のＡ−Ａ’の断面構造が、図９に示す構造または図１０に示す構造を備える太陽電池に分別できる。図９に示す構造のシースルー型太陽電池は、発電領域内において、レーザ加工により一部の光電変換層３および裏面電極４が除去され、開口部９が設けられ、透明導電膜２面が露出した構造を備える。一方、図１０に示す構造のシースルー型太陽電池は、発電領域内において、レーザ加工により一部の透明導電膜２、光電変換層３および裏面電極４が除去され、開口部９が設けられ、絶縁透光性基板１面が露出した構造を備える。
【００１６】
しかし、図９、図１０に示したいずれのシースルー型太陽電池でも、所望の開口率を得るためには、レーザにより開口部９のピッチＷ５が０.５ｍｍ〜５ｍｍ程度であるように加工されるため、レーザ加工領域（つまり、加工本数）が多く、超音波洗浄工程でさらに剥離しやすくなる。
【００１７】
また、光を透過させるために、裏面電極４はガラスなどの透明なもので封止する必要があるが、上記のような剥離が存在すると、外観に問題を生じる。そのためシースルー型太陽電池においてはなおさら、レーザ加工後のバリの発生を抑え、洗浄を行わずに太陽電池を作製するのは重要となる。
【００１８】
またさらに、図１０に示した構造を有するシースルー型太陽電池では、導電性の透明導電膜２を含めてレーザ加工を行うため、レーザ加工後の残骸物を超音波洗浄などの洗浄を必ず要する。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、歩留まり良く、製造コストを下げ、裏面電極のレーザ加工後の洗浄を必要としない太陽電池の製造方法、およびそれによって製造された太陽電池（特に、シースルー型の太陽電池）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、レーザ加工後のバリの発生原因の主要因を突き止め、裏面電極の金属電極の膜厚に注目することにより、レーザ加工後のバリの発生を抑え、洗浄を行わずに太陽電池を作製できる構造及びその製造方法を発見するに至った。
【００２１】
すなわち、本発明の太陽電池は、少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなる太陽電池であって、裏面金属電極の厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする。これにより、裏面電極のレーザ加工後のバリの発生が抑えられ、レーザ加工後の洗浄を行うことなく、しかも特性が損なわれずに製造され得る太陽電池を提供することができる。
【００２２】
本発明における光電変換層は、絶縁透光性基板側から順に、アモルファスシリコン膜および微結晶シリコン膜が積層されて形成されたものであることが好適である。これにより、膜剥離防止の効果を発揮できる。
【００２３】
また、本発明の太陽電池は、集積方向と垂直にスリット状に加工されてその裏面側に光を透過する複数の開口部が形成され、当該開口部において光電変換層および裏面電極が分離されてなることが好ましい。これにより、膜剥離防止の効果を顕著に発揮できるためである。なお、開口部において透明導電膜が分離されていないことが望ましい。
【００２４】
また、本発明は、少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続され、複数の発電領域が直列接続されてなり、前記裏面電極が、厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有し、集積方向と垂直にスリット状に加工されてその裏面側に光を透過する複数の開口部が形成されてなり、裏面電極側を接着層、透明封止材料で封止したことを特徴とするシースルー型太陽電池モジュールを提供する。かかる本発明のシースルー型太陽電池モジュールにおいても、上述した太陽電池と同様の特徴をさらに有することが好適である。
【００２５】
本発明はさらに、太陽電池を製造する方法をも提供する。かかる本発明の製造方法は、少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続され、複数の発電領域が直列接続されてなる太陽電池を製造する方法であって、厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有する裏面電極を形成する工程と、レーザ加工により裏面金属電極を分離する工程とを少なくとも有し、裏面金属電極の分離後に洗浄工程を行わないことを特徴とする。かかる本発明の製造方法によれば、従来よりも格段に効率的に、かつ低コストで太陽電池を製造することが可能である。かかる本発明の製造方法においては、Ｎｄ:ＹＡＧあるいはＮｄ:ＹＶＯ４レーザの第二高調波をガラス面から照射することにより裏面金属電極のレーザ加工を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなる基本構成に加えて、裏面電極が、厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有する構成を有することで、裏面電極のレーザによる分離ライン形成後の洗浄工程が不要になり、製造工程を簡略化しつつ提供され得、しかも特性の低下がみられない太陽電池（特には、シースルー型太陽電池）、ならびにシースルー型太陽電池モジュールを提供することができる。また、本発明によれば、従来よりも格段に簡略化された太陽電池の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の太陽電池５０を簡略化して示す断面図である。本発明の太陽電池５０は、少なくとも絶縁透光性基板１、表面電極２、半導体膜を積層した光電変換層３および裏面電極４を有する発電領域Ｓを複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなる太陽電池であって、裏面電極４が厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有することをその特徴とする。ここで、裏面金属電極の厚みは、裏面金属電極の平坦に形成された部分（すなわち、後述する開溝を充填した部分などではない）における、絶縁透光性基板の厚み方向に沿った長さを指すものとする。
【００２９】
従来の太陽電池において、裏面金属電極は、空気に暴露されている側の酸化防止のために、３００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の厚みであるのが通常であったが、本発明においては、裏面側に酸化防止処理を施すことにより、１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚み（特に好ましくは１５０ｎｍ）とすることが可能となった。これにより、裏面金属電極の付着力の向上により、後述するレーザ加工による裏面電極の分断の際のバリの発生が抑えられるため、従来レーザ加工の後に必要とされていた超音波洗浄などの洗浄工程を行うことなく、しかも特性が低下することなく、製造され得る。すなわち、裏面金属電極の厚みが１００ｎｍ未満であると、反射率の低減などの理由により、エネルギ変換効率が低下するという不具合があり、また、裏面金属電極の厚みが２００ｎｍを超えると、レーザ加工後のバリが発生し、裏面電極側の封止後に特性の低下を招きやすくなるという不具合があるため、いずれにしても本発明の上記効果を発揮することができない。
【００３０】
また、本発明の太陽電池は、裏面電極における裏面金属電極の厚みを１００ｎｍ〜２００ｎｍとすることによって、裏面電極の金属の膜厚を必要最小限にできるために、製造上の材料費を低減することができるという利点もある。
【００３１】
以下、本発明の太陽電池の各構成について詳細に説明する。
【００３２】
本発明の太陽電池５０に用いる絶縁透光性基板１は、絶縁性および透光性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽電池に用いられる基板を使用することができる。本発明に用いる絶縁透光性基板１の具体例としては、ガラス、石英、透明性を有するプラスチックなどを材質として用いた基板が挙げられる。ただし、本発明に用いる絶縁透光性基板１は、全ての部位が絶縁性を有する必要はなく、少なくとも電極形成面が絶縁されていれば使用可能である。すなわち、導電性の基板であっても、電極形成面を絶縁物で覆うことにより、本発明に用いる絶縁透光性基板として使用することができる。
【００３３】
本発明の太陽電池５０に用いる表面電極２は、絶縁透光性基板１上に形成される。ここで、本発明に用いる表面電極２は、導電性および透光性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽電池に用いられる表面電極２を使用することができる。本発明に用いる表面電極２としては、透明性および導電性を有する材質からなる膜状の電極（本明細書において、「透明導電膜」と呼称する）が好ましい。ただし、本発明に用いる表面電極２は、全ての部位が透光性を有する必要はなく、少なくとも一部の部位が透光性を有し、太陽光発電に必要とされる量の光を透過することのできる透明性を有していれば使用可能である。すなわち、金属などの透光性を有さない材質を用いた電極であっても、たとえば構造が格子状であれば透光性を有するため、本発明に用いる表面電極として使用可能である。
【００３４】
本発明に用いる表面電極２の具体例としては、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用いた透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズには、ＳｎＯ２だけでなく、ＳｍＯｎ（ここで、ｍおよびｎは正の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含まれるものとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけでなく、Ｚｎｍ’Ｏｎ’（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるものとする。また、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。ここで、ＩＴＯとＳｎＯ2とも透光性の点では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ2が優れていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べて材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ２はａ−Ｓｉ膜形成時にプラズマによる表面の還元が問題となる場合があるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が高い。またＺｎＯは長波長光の透過率も高いという利点もある。
【００３５】
また、本発明に用いる表面電極２がＺｎＯを含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物をドープしてもよい。これらのうちでは、より低抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好ましい。
【００３６】
本発明の太陽電池に用いる光電変換層３は、半導体膜を積層した構造を有し、光電変換性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽電池に用いられる光電変換層を使用することができる。ここで、本発明に用いる光電変換層の材質としては、半導体であれば、一般に太陽電池の光電変換層に用いられる材質を用いることができるが、具体例としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＳｎなどの半導体を使用することができる。これらのうちでは、シリコン系の半導体であるＳｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣなどを用いることが好ましい。
【００３７】
本発明に用いる光電変換層３の材質である半導体は、微結晶または多結晶型などの結晶半導体であってもよく、アモルファス型などの非晶質半導体であってもよい。ここで、非晶質半導体および多結晶型半導体としては、局在準位の原因となるダングリングボンドを水素で終端した化学構造を有する、水素化された半導体を用いることが好ましい。
【００３８】
さらに、本発明に用いる光電変換層の半導体膜は、ｐ型、ｉ型、ｎ型の三層構造を有するのが好ましい。ｐ型およびｎ型の半導体は、当分野にて従来より広く行われているように、所定の不純物をドープすることにより形成することができる。また、三層構造は、光入射面側から順にｐ層とｉ層とｎ層とが積層したｐ−ｉ−ｎ型の構造であることが好ましい。
【００３９】
また、本発明における光電変換層３は、上記半導体膜が複数積層された構造を有していてもよい。上記複数積層される場合、各半導体膜の材料および構造は、互いに同じであっても異なっていてもよい。
【００４０】
本発明における光電変換層３は、半導体膜の剥離を防止し得る観点から、絶縁透光性基板側から順に、アモルファスシリコン膜および微結晶シリコン膜が積層されて形成されたものであるのが好ましい。具体的には、絶縁透光性基板側から、表面電極を介して、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された上部光電変換層（上部セル）３ａと、水素化微結晶シリコン系半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された下部光電変換層（下部セル）３ｂとが積層されてなる、いわゆるタンデム構造で実現されるのが好ましい。
【００４１】
本発明における光電変換層３は、その厚みに特に制限はないが、光電変換層の成膜条件に依存し、膜の応力も関係するが、ある程度の変換効率を得るためには、その全体の厚みが１．８μｍ〜３．５μｍの範囲内であるのが好ましく、２．０μｍ〜３．０μｍの範囲内であるのがより好ましい。なお、上記のように上部セルと下部セルとを有する光電変換層を形成する場合、上部セル３ａの厚みは、使用する表面電極の形状、下部セルとの電流のバランスおよび光劣化率の設計にもよるが、安定化効率の観点からは、０．２μｍ〜０．５μｍの範囲内であるのが好ましく、０．２５μｍ〜０．３５μｍの範囲内であるのがより好ましい。また、下部セル３ｂの厚みは、光電変換層の成膜条件に依存し、膜の応力も関係するが、ある程度の変換効率を得るためには、１．５μｍ〜３．０μｍの範囲内であるのが好ましく、１．７μｍ〜２．５μｍの範囲内であるのがより好ましい。なお、ここで、光電変換層、上部セル、下部セルの「厚み」は、光電変換層、上部セル、下部セルのそれぞれ平坦に形成された部分（すなわち、後述する開溝を充填した部分などではない）における、絶縁透光性基板の厚み方向に沿った長さを指すものとする。
【００４２】
本発明に用いる裏面電極４は、光電変換層３の光入射面の反対側（本明細書において、「裏面側」とも呼称する）に形成される。本発明に用いる裏面電極４は、導電性に加えて光散乱性または光反射性を有し、厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有しているならば、特に制限されるものではない。本発明に用いる裏面金属電極の具体例としては、光反射性に優れたＡｇやＡｌやＣｒなどを材質として用いた金属膜が挙げられるが、中でも特に反射率が高いことから、Ａｇで形成された金属膜が好ましい。
【００４３】
また、本発明に用いる裏面電極４は、上記裏面金属電極のみからなるものであってもよいが、光の散乱を促して高い発電効率を得るためには、上記裏面金属電極に裏面透明電極を積層したものであることが好ましい。本発明に用いる裏面透明電極の具体例としては、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用いた透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズには、ＳｎＯ２だけでなく、ＳｎｍＯｎ（ここで、ｍおよびｎは正の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含まれるものとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけでなく、Ｚｎｍ’Ｏｎ’（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるものとする。また、ＩＴＯとは、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。ここで、ＩＴＯとＳｎＯ２とも透光性の点では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ２が優れていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べて材料コストが低いという利点がある。
【００４４】
なお、本発明における裏面電極４が裏面金属電極に加えて裏面透明電極も有する場合、裏面透明電極の厚みは、０．０３μｍ〜０．２μｍであるのが好ましい。ここで、裏面透明電極の「厚み」についても、上記裏面金属電極における「厚み」と同様、裏面透明電極のそれぞれ平坦に形成された部分（すなわち、後述する開溝を充填した部分などではない）における、絶縁透光性基板の厚み方向に沿った長さを指すものとする。
【００４５】
本発明の太陽電池５０は、絶縁透光性基板１、表面電極２、半導体膜を積層した光電変換層３および裏面電極４を有する発電領域Ｓを備え、隣接する発電領域Ｓ同士の表面電極２および裏面電極４が電気的に接続され、複数の発電領域Ｓが直列接続されている構造を基本的に有する。ここで、本発明の太陽電池５０において、このような複数の発電領域Ｓが直列接続されている構造（本明細書において、「直列積層構造」とも呼称する）を実現するためには、隣接する発電領域Ｓ間で、表面電極１同士、光電変換層３同士、裏面電極４同士がそれぞれ完全に分離されている必要がある。また、本発明の太陽電池５０が集積構造を実現するためには、隣接する発電領域Ｓ間で、表面電極２と裏面電極４が順に接続されている必要がある。それ故、本発明の太陽電池は、表面電極を分離するための開溝５（本明細書において、「表面電極分離ライン５」とも呼称する）、光電変換層を分離するための開溝６（本明細書において、「光電変換層分離ライン６」とも呼称する）、および裏面電極を分離するための開溝７（本明細書において、「裏面電極分離ライン７」とも呼称する）を有する必要がある。ここで、開溝５，６，７の内部は、空隙である場合に限られず、半導体や電極などが膜状で存在あるいは充填されている場合もあり得るが、そのような場合にも、本明細書においては、開溝と呼称することとする。また、本発明の太陽電池５０において、直列積層構造を実現するためには、表面電極と裏面電極を電気的に接続するための部材（コンタクトライン）を有する必要もある。
【００４６】
本発明の太陽電池は、集積方向と垂直にスリット状に加工されてその裏面側に光を透過する複数の開口部が形成されてなる光透過型の太陽電池（シースルー型太陽電池）に実現され、当該開口部において光電変換層および裏面電極が分離されてなるものであることが好ましい。ここで集積方向とは、絶縁透光性基板上に表面電極、光電変換層、裏面電極が順次積層されて集積化された太陽電池において、積層された各表面電極、光電変換層、裏面電極が延びる方向（たとえば、図１の例においては紙面に垂直な方向）を指す。また実施例４、比較例４を参照して後述するように、シースルー加工による特性の劣化を防止し得る観点からは、開口部において透明導電膜が分離されていない（すなわち、図９に示す断面形状を有する）必要がある。
【００４７】
本発明のシースルー型太陽電池においては、その開口部の合計面積は、有効な発電面積に対して４％〜３０％であるのが好ましく、７％〜２０％であるのがより好ましい。前記開口部の合計面積の割合が４％未満であると、開口部ピッチが大きくなり、意匠性が悪くなる傾向にあり、また、前記開口部の合計面積の割合が３０％を超えると、必要以上に太陽電池出力も減少し、加工時間がかかりコストが増加するにも関わらず、意匠性が向上しない傾向にあるためである。
【００４８】
また、本発明においては、少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続されて発電領域が直列接続されてなり、前記裏面電極が、厚み１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有し、集積方向と垂直にスリット状に加工されてその裏面側に光を透過する複数の開口部が形成されてなり、裏面電極側を接着層、透明封止材料で封止したシースルー型太陽電池モジュールをも提供する。すなわち、本発明においては、裏面電極のレーザ加工後の洗浄工程を行わずとも、上記のように太陽電池を得ることが可能であり、従来と比較して格段に高い効率かつ低いコストにてシースルー型太陽電池モジュールを得ることができる。
【００４９】
本発明のシースルー型太陽電池モジュールにおいて、裏面電極側の封止に用いられる接着層の材料としては、特に制限されるものではなく、従来公知のたとえばＥＶＡなどを用いることができる。また、裏面電極側の封止に用いられる透明封止材料にも特に制限はなく、従来公知のたとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）フィルムなどを用いることができる。
【００５０】
本発明の太陽電池の製造方法は、少なくとも絶縁透光性基板、表面電極、半導体膜を積層した光電変換層および裏面電極を有する発電領域を複数備え、隣接する発電領域同士の表面電極および裏面電極が電気的に接続され、複数の発電領域が直列接続されてなる太陽電池を製造する方法であって、厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍの裏面金属電極を有する裏面電極を形成する工程（裏面電極形成工程）と、レーザ加工により裏面金属電極を分離する工程（裏面電極パターニング工程）とを少なくとも有し、裏面金属電極の分離後に洗浄工程を行わないことを特徴とする。本発明の製造方法において、上記裏面電極形成工程および裏面電極パターニング工程以外の工程は、裏面金属電極の分離後に洗浄工程を行わないことを除いて従来の太陽電池の製造方法を適宜採用すればよく、特に制限されるものではない。たとえば、従来と同様、（１）表面電極形成工程、（２）表面電極パターニング工程、（３）光電変換層形成工程、（４）光電変換層パターニング工程を経た後、本発明の特徴である（５）裏面電極形成工程、（６）裏面電極パターニング工程を経て、洗浄工程を行うことなく、本発明の太陽電池を製造すればよい。
【００５１】
以下、本発明の製造方法の具体的な一例を、順を追って説明する。
【００５２】
（１）表面電極形成工程
まず、絶縁透光性基板上に表面電極を形成する。かかる表面電極形成工程は、表面電極が金属電極であるか透明導電膜であるかで工程が異なる。
【００５３】
本発明に用いる表面電極が金属電極である場合には、表面電極形成工程として、物理的製法を用いることができる。物理的製法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ましい。
【００５４】
また、本発明に用いる表面電極が透明導電膜である場合には、表面電極形成工程として、化学的製法または物理的製法を用いることができる。化学的製法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機金属化合物の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜を形成する方法で、プロセスコストが安いという利点を持つ。また、物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装置費用が高くなるなどの傾向を有する。
【００５５】
（２）表面電極パターニング工程
次に、上記（１）の工程で形成した表面電極をパターニングして、表面電極分離ラインを形成する。パターニングの手法は特に限定されず、正確にパターニングが可能な手法であれば、一般に金属電極あるいは透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適に使用可能である。たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを用いたエッチングによって表面電極のパターニングを行なってもよい。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパターニングが難しいなどの問題点がある。
【００５６】
そのため、表面電極パターニング工程では、レーザの照射による加熱を利用したパターニング（本明細書において、「レーザパターニング」とも呼称する）を行なうことが好ましい。このようなレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基板上に太陽電池を製造することができ、曲面状などの任意の形状の基板上に太陽電池の製造が可能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大でき、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点が得られる。ここで、レーザパターニングに用いるレーザとしては、特に限定されるものではなく、一般に太陽電池の製造方法において用いられるレーザを用いることができる。また、レーザ射出口と照射面との距離、照射面におけるレーザの径およびレーザ照射時間などは、パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが好ましい。なお、表面電極パターニング工程の後、後述する光電変換層形成工程を行なう前に、基板および表面電極を純水にて洗浄することが好ましい。
【００５７】
（３）光電変換層形成工程
続いて、上記（２）の工程でパターニングを施した表面電極上に、光電変換層を形成する。光電変換層は、従来公知の適宜の手法にて形成することができ、その形成方法は特に制限されるものではない。たとえば、化学的製法または物理的製法にて光電変換層を形成することができる。
【００５８】
光電変換層形成工程における化学的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、半導体の化学的製法は、シランガスなどの原料ガスの熱分解、プラズマ反応などによって基板上に半導体膜を形成する方法で、プロセスコストが安いという利点を持つ。
【００５９】
また光電変換層形成工程における物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装置費用が高くなるなどの傾向を有する。これらの製造方法のうちでは、品質などの面から、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００６０】
上記手法により、ｐ型、ｉ型、ｎ型の三層構造を有する半導体膜を含む光電変換層を好適に形成することができる。また、複数の半導体膜を積層する場合（たとえば、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された上部セルと、水素化微結晶シリコン系半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された下部セルとを積層する場合など）には、上記化学的製法および／または物理的製法を繰り返し行えばよい。
【００６１】
（４）光電変換層のパターニング工程
次に、上記（３）の工程で形成した光電変換層をパターニングして、光電変換層分離ラインを形成する。パターニングの手法は特に限定されず、正確にパターニングが可能な手法であれば、一般に光電変換層および透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適に使用可能である。たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを用いたエッチングによるパターニングを行なってもよい。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパターニングが難しいなどの問題点がある。
【００６２】
そのため、光電変換層のパターニング工程においては、レーザの照射による加熱を利用したパターニング（レーザパターニング）を行なうことが好ましい。このようなレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基板上に太陽電池を製造することができ、曲面状などの任意の形状の基板上に太陽電池の製造が可能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大でき、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点が得られる。
【００６３】
ここで、本発明における光電変換層パターニング工程において、レーザパターニングに用いるレーザとしては、表面電極が透明導電膜からなる場合には、透明導電膜に損傷を与えることを避けるために、透明導電膜の透過性に優れた可視光領域のレーザを用いることが好ましい。それゆえ、たとえば、ＹＡＧ  ＳＨＧレーザを用いることが好ましい。
【００６４】
なお、光電変換層のパターニング工程においては、コンタクトライン形成のための開溝を形成しておくのが好ましい。
【００６５】
（５）裏面電極形成工程
続いて、裏面電極を形成するが、この裏面電極の形成の際に、コンタクトライン形成のための開溝を導電物質にて充填し、コンタクトラインを形成するのが好ましい。かかる導電物質は、導電性を有するものであれば特に制限はなく、一般的に太陽電池に用いられる導電物質を用いることができる。なお、裏面電極が裏面金属電極および裏面透明電極からなる場合には、製造工程の簡略化の観点からは、上記の導電物質は裏面透明電極と同じ材質からなる導電物質を用いることが好ましい。コンタクトラインの形成を行なうことにより、コンタクトラインの開溝内は導電物質によって完全に充填され、表面電極と裏面電極とが完全に電気的に接続した状態となることが望まれる。
【００６６】
裏面電極における裏面金属電極の形成方法に特に制限はないが、物理的製法にて形成するのが好ましい。物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造方法のうちでは、品質などの面から、マグネトロンスパッタリング法を用いることが好ましい。本発明の製造方法においては、この裏面電極形成工程において、裏面金属電極の厚みを、１００ｎｍ〜２００ｎｍに形成することが重要である。かかる厚みの裏面金属電極は、上記各方法において条件等を適宜調整することによって、好適に形成することが可能である。
【００６７】
また、裏面金属電極に加えて裏面透明電極も形成する場合、裏面透明電極は、化学的製法または物理的製法により形成することができる。ここで、化学的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機金属化合物の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜を形成する方法で、プロセスコストが安いという利点を持つ。一方、物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装置費用が高くなるなどの傾向を有する。これらの製造方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ましい。かかる場合、まず、コンタクトラインも兼ねてまず裏面透明電極を形成し、その後裏面金属電極を形成することが好ましい。
【００６８】
（６）裏面電極パターニング工程
続いて、上記（５）の工程で形成した裏面電極をパターニングして、裏面電極分離ラインを形成する。かかる工程に用いるパターニングの手法は特に制限されるものではなく、正確にパターニングが可能な手法であれば、一般に金属電極あるいは透明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適に使用可能である。たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを用いたエッチングによるパターニングを行なってもよい。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパターニングが難しいなどの問題点がある。
【００６９】
そのため、本発明における裏面電極パターニング工程においては、レーザの照射による加熱を利用したパターニング（本明細書において、「レーザパターニング」とも呼称する）を行なうことが好ましい。このようなレーザパターニングを行なうことにより、積層構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面積の基板上に太陽電池を製造することができ、曲面状などの任意の形状の基板上に太陽電池の製造が可能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増大でき、連続一貫生産および自動化生産に適するという利点が得られる。
【００７０】
本発明における裏面電極パターニング工程において、レーザパターニングに用いるレーザとしては、Ｎｄ:ＹＡＧあるいはＮｄ:ＹＶＯ４レーザを用いることが好ましい。また、レーザは、第二高調波、第三高調波のいずれを用いてもよいが、加工後のバリの発生具合の状態より判断すると、第二高調波が好ましい。レーザ射出口と照射面との距離およびレーザ照射時間などは、パターニングの形状などに応じて適宜選択されることが好ましい。
【００７１】
そして、本発明の製造方法においては、かかる裏面電極パターニング工程の後、洗浄工程を行わないことを特徴とする。ここで、「洗浄工程」は、超音波洗浄のほか、純水による洗浄や粘着テープによる洗浄やエアーを用いた洗浄などをも含むものとする。本発明の製造方法においては。このような洗浄工程を行わずとも、バリの発生を防止することができ、得られた太陽電池に特性の低下などがみられない。
【００７２】
なお、シースルー型の太陽電池を製造する場合には、上記パターニング加工後の裏面電極を、洗浄工程を得ることなく、ガラス面よりＮｄ:ＹＡＧの第二高調波をレーザ照射することで開口部を形成する。レーザ加工条件は、透明導電膜２にダメージをつけない条件を選択するのが好ましい。
【００７３】
さらに、裏面電極側を接着層、透明封止材料にて封止することで、シースルー型の太陽電池モジュールを形成することができる。裏面電極側の封止の形成は、従来公知の方法にしたがって行えばよく、特には制限されるものではない。
【実施例１】
【００７４】
絶縁透過性基板上１として厚さ４．０ｍｍ程度のガラス基板を使用し、ガラス基板上(基板サイズ５６０ｍｍｘ９２５ｍｍ)に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法でＳｎＯ２（酸化錫）を成膜した。
【００７５】
次に、ＹＡＧレーザの基本波を用いて透明導電膜２のパターニングを行った。レーザ光をガラス面から入射させることにより、透明導電膜２は短冊状に分離され、表面電極分離ライン５が形成された。
【００７６】
この後、当該基板を純水で超音波洗浄し、その後、上部セル３ａを形成した。上部セル３ａは、ａ−Ｓｉ:Ｈｐ層、ａ−Ｓｉ:Ｈｉ層、ａ−Ｓｉ:Ｈｎ層からなり、合計の厚みＷ１は０．２５μｍ程度とした。
【００７７】
次に下部セル３ｂを形成した。下部セル３ｂは、μｃ-Ｓｉ:Ｈｐ層、μｃ-Ｓｉ:Ｈｉ層、μｃ-Ｓｉ:Ｈｎ層からなり、合計の厚みＷ２は２．４μｍ程度であった。
【００７８】
次に、ＹＡＧレーザの第二高調波を用いて、下部セル３ｂをレーザを用いてパターニングを行った。レーザ光をガラス面から入射させることにより、下部セル３ｂは短冊状に分離され、透明導電膜２と裏面電極４とを電気的に接続するためのコンタクトライン６が形成された。
【００７９】
次に、マグネトロンスパッタ法により、裏面電極４であるＺｎＯ（酸化亜鉛）／Ａｇを成膜した。この際、ＺｎＯ（裏面透明電極）の厚みは１００ｎｍとした。銀（裏面金属電極）の膜厚は１５０ｎｍとした。
【００８０】
次に、裏面電極４をレーザーを用いてパターニングを行った。レーザ光をガラス面から入射させることにより、裏面電極４は短冊状に分離され、裏面電極分離ライン７が形成される。この際、レーザによる透明導電膜２へのダメージを避けるため、レーザには、透明導電膜２の透過性の良いＮｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波を使用した。裏面電極分離ライン７の幅Ｗ１は、８５μｍであった。顕微鏡で分離ライン７上を観察したが、バリはほとんど観察されなかった。
【００８１】
その後、電極部に端子を接続し、ソーラーシュミレーターＡＭ１．５(１００ｍＷ/ｃｍ２)によって、一回目の測定を行った。続いて、洗浄工程を経ずに、裏面電極４側をＥＶＡの接着材料と、ＰＥＴフィルムを用いて裏面封止した。封止後に、ソーラーシュミレーターＡＭ１．５(１００ｍＷ/ｃｍ２)によって、２回目の測定を行った。
【００８２】
図２にこのように作製した太陽電池の平均出力Ｐａｖｅ（Ｗ）と、割合Ｐ２１＝（２回目の平均出力／１回目の平均出力)を示す。図３にモジュール化後の平均出力Ｐｍ（Ｗ）(つまりＰｍ＝Ｐａｖｅ×Ｐ２１）を示す。
【実施例２】
【００８３】
銀（裏面金属電極）の厚みを１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして行った。実施例１と同様に、顕微鏡で裏面電極分離ライン上を観察したが、バリはほとんど観察されなかった。図２にこのように作製した太陽電池の平均出力Ｐａｖｅ（Ｗ）と、割合Ｐ２１＝（２回目の平均出力／１回目の平均出力)を示す。図３にモジュール化後の平均出力Ｐｍ（Ｗ）(つまりＰｍ＝Ｐａｖｅ×Ｐ２１）を示す。
【実施例３】
【００８４】
銀（裏面金属電極）の厚みを２００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして行った。実施例１と同様に、顕微鏡で裏面電極分離ライン上を観察したが、バリはほとんど観察されなかった。図２にこのように作製した太陽電池の平均出力Ｐａｖｅ（Ｗ）と、割合Ｐ２１＝（２回目の平均出力／１回目の平均出力)を示す。図３にモジュール化後の平均出力Ｐｍ（Ｗ）(つまりＰｍ＝Ｐａｖｅ×Ｐ２１）を示す。
比較例１
銀（裏面金属電極）の厚みを７５ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして行った。実施例１と同様に、顕微鏡で裏面電極分離ライン上を観察したが、バリはほとんど観察されなかった。図２にこのように作製した太陽電池の平均出力Ｐａｖｅ（Ｗ）と、割合Ｐ２１＝（２回目の平均出力／１回目の平均出力)を示す。図３にモジュール化後の平均出力Ｐｍ（Ｗ）(つまりＰｍ＝Ｐａｖｅ×Ｐ２１）を示す。
比較例２
銀（裏面金属電極）の厚みを２５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして行った。実施例１と同様に、顕微鏡で裏面電極分離ライン上を観察したところ、図５に示したようなバリ８ｂがところどころ観察された。図２にこのように作製した太陽電池の平均出力Ｐａｖｅ（Ｗ）と、割合Ｐ２１＝（２回目の平均出力／１回目の平均出力)を示す。図３にモジュール化後の平均出力Ｐｍ（Ｗ）(つまりＰｍ＝Ｐａｖｅ×Ｐ２１）を示す。
比較例３
銀（裏面金属電極）の厚みを３００ｎｍとした以外は、実施例１と同様にして行った。実施例１と同様に、顕微鏡で裏面電極分離ライン上を観察したところ、図５に示したようなバリ８ｂがかなりの領域で観察された。図２にこのように作製した太陽電池の平均出力Ｐａｖｅ（Ｗ）と、割合Ｐ２１＝（２回目の平均出力／１回目の平均出力)を示す。図３にモジュール化後の平均出力Ｐｍ（Ｗ）(つまりＰｍ＝Ｐａｖｅ×Ｐ２１）を示す。
【００８５】
図１、２より、太陽電池を本発明の構造を用いて作製すれば、裏面電極前後の特性落ちが無く、歩留まり良く、太陽電池出力を高く生産することが可能となる。銀の膜厚が薄いと電極の抵抗成分の影響を受け、シリーズ抵抗が増え特性の低下及び十分な反射率が得れないために特性の低下が起きると考えられる。また、逆に銀の膜厚が増加すると、裏面電極層の加工性の低下により、バリが発生しやすくなり、封止前でもリークにより特性の低下も起こり、さらに封止後では特性の低下が顕著になると考えられる。
【実施例４】
【００８６】
図８のシースルー型太陽電池１００のＡ−Ａ’において図９に示すような断面図構造を有するシースルー型太陽電池を作製した。Ｂ−Ｂ’での断面は図１と同じである。
【００８７】
絶縁透過性基板上１として厚さ４．０ｍｍ程度のガラス基板を使用し、ガラス基板上(基板サイズ：５６０ｍｍｘ９２５ｍｍ)に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法でＳｎＯ２（酸化錫）を成膜した。
【００８８】
次に、ＹＡＧレーザの基本波を用いて透明導電膜２のパターニングを行った。レーザ光をガラス面から入射させることにより、透明導電膜２は短冊状に分離され、表面電極分離ライン５が形成され、この後、当該基板を純水で超音波洗浄し、その後、上部セル３ａを形成した。上部セル３ａは、ａ−Ｓｉ:Ｈｐ層、ａ−Ｓｉ:Ｈｉ層、ａ−Ｓｉ:Ｈｎ層からなり、合計の厚みＷ１は０．２５μｍ程度であった。
【００８９】
次に下部セル３ｂを形成した。下部セル３ｂは、μｃ-Ｓｉ:Ｈｐ層、μｃ-Ｓｉ:Ｈｉ層、μｃ-Ｓｉ:Ｈｎ層からなり、合計の厚みＷ２は２．４μｍ程度であった。
【００９０】
次に、ＹＡＧレーザの第二高調波を用いて、下部セル３ｂをレーザを用いてパターニングを行った。レーザ光をガラス面から入射させることにより、下部セル３ｂは短冊状に分離され、透明導電膜２と裏面電極４とを電気的に接続するためのコンタクトライン６を形成した。
【００９１】
次に、マグネトロンスパッタ法により、裏面電極４であるＺｎＯ（酸化亜鉛）/Ａｇを成膜した。ＺｎＯの厚みは、５０μｍとした。銀の膜厚は、１５０ｎｍとした。
【００９２】
次に、裏面電極４をレーザを用いてパターニングを行った。レーザ光をガラス面から入射させることにより、裏面電極４は短冊状に分離され、裏面電極分離ライン７を形成した。この際、レーザによる透明導電膜２へのダメージを避けるため、レーザには、透明導電膜２の透過性の良いＮｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波等を使用した。裏面電極分離ライン７の幅Ｗ１は、８５μｍとした。
【００９３】
その後、電極部に端子を接続し、洗浄工程を経ずに、ソーラーシュミレーターＡＭ１．５(１００ｍＷ/ｃｍ２)によって、測定を行った。その測定結果、Ｉｓｃ：１．１２４Ａ、Ｖｏｃ：６８．１１Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．７２０、Ｐｍａｘ５５．１２Ｗであった。
【００９４】
続いて、電極部は加工されないようにマスクで保護し、ガラス面よりＮｄ:ＹＡＧの第二高調波をレーザ照射することで開口部９を作製した。この際、レーザ加工条件は、裏面電極４の裏面電極分離ライン７と同じく、透明導電膜２にダメージをつけない条件を選択するのが好ましい。この時、開口部９の幅Ｗ４を１２０μｍ、開口部のピッチＷ５を１．２７ｍｍとした。このように加工することにより、有効な発電面積に対して開口部９の合計面積を１０％とした。洗浄工程を経ずに、ソーラーシュミレーターＡＭ１．５(１００ｍＷ/ｃｍ２)によって、測定を行った。その測定結果、Ｉｓｃ：１．０１１Ａ、Ｖｏｃ：６８．０６Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．７１７、Ｐｍａｘ４９．３３Ｗであった。
【００９５】
つまり、シースルー加工により特性落ちは約１０．５％とほほ開口部の面積１０％と同じ程度で、著しい特性落ちが生じなかった。
【００９６】
さらに、そのあとＥＶＡを用いて、裏面電極４側をガラスで封止を行ったが、特性の低下は見られなかった。
比較例４
図８のシースルー型太陽電池１００のＡ−Ａ’において図１０に示すような断面図構造を有するシースルー型太陽電池を作製した。Ｂ−Ｂ’での断面は図３と同じである。
【００９７】
シースルー開口部９の作製方法を除いては、実施例４と同様に行った。シースル開口部９は、ＹＡＧレーザの基本波を用いて、開口部９の幅Ｗ４を１２０μｍ、開口部９のピッチＷ５を１．２７ｍｍとし、加工を行った。
【００９８】
シースル加工前で、洗浄工程を経ずに、ソーラーシュミレーターＡＭ１．５(１００ｍＷ/ｃｍ２)によって、測定を行った結果、Ｉｓｃ：１．１２２Ａ、Ｖｏｃ：６８．３０Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．７１６、Ｐｍａｘ：５４．８６Ｗであった。
【００９９】
シースル加工後には、洗浄工程を経ずに、ソーラーシュミレーターＡＭ１．５(１００ｍＷ/ｃｍ２)によって、測定を行った結果、Ｉｓｃ：１．０１１Ａ、Ｖｏｃ：５４．６１Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．５４０、Ｐｍａｘ：２９．８１Ｗであった。
【０１００】
つまり、シースルー加工により特性落ちは約４５．６％と開口部の面積１０％より、著しい特性落ちが生じた。
【０１０１】
実施例４と比較例４より、明らかなように透明導電膜より加工し、開口部を作製する方法では、洗浄工程を経ないと、著しい特性低下が起こった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の太陽電池５０の構造を示す概略断面図である。
【図２】裏面金属電極の膜厚と裏面電極スクライブ後の出力及び裏面封止（モジュール化）前後の出力変化の関係を表すグラフである。
【図３】銀の膜厚と裏面封止（モジュール化）後の出力の関係を表すグラフである。
【図４】集積部の加工不良であるバリの一例を示す概略図である。
【図５】集積部の加工不良であるバリがセル内でリークを起こす一例を示す概略図である。
【図６】集積部の加工不良であるバリの一例を示す概略図である。
【図７】集積部の加工不良であるバリがセル間でリークを起こす一例を示す概略図である。
【図８】シースルー型太陽電池の平面図である。
【図９】シースルー型太陽電池の平面図である図８のＡ−Ａ’断面で有する構造の一例を示す概略図である。
【図１０】シースルー型太陽電池の平面図である図８のＡ−Ａ’断面で有する構造の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  絶縁透光性基板、２  透明導電膜、３  光電変換層、３ａ  上部セル、３ｂ  下部セル、４  裏面電極層、４ａ  裏面金属電極、４ｂ  裏面透明電極、５  開溝（表面電極分離ライン）、６  開溝（光電変換層分離ライン）、７  開溝（裏面電極分離ライン）、８ａ  裏面電極層の金属電極の加工後のバリ、８ｂ  裏面電極層の金属電極の加工後のバリ、９  シースルー開口部、Ｗ１  上部セルの膜厚、Ｗ２  下部セルの膜厚、Ｗ３  裏面電極分離ライン７の加工幅、Ｗ４  開口部９の幅、Ｗ５  開口部９のピッチ、５０  太陽電池、１００  シースルー型太陽電池。
【図１】
2005116930.tif 000003
【図２】
2005116930.tif 000004
【図３】
2005116930.tif 000005
【図４】
2005116930.tif 000006
【図５】
2005116930.tif 000007
【図６】
2005116930.tif 000008
【図７】
2005116930.tif 000009
【図８】
2005116930.tif 000010
【図９】
2005116930.tif 000011
【図１０】
2005116930.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月17日(2004.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
光電変換層が、絶縁透光性基板側から順に、アモルファスシリコンで形成されたｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された上部光電変換層と、微結晶シリコンで形成されたｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された下部光電変換層とが積層されて形成されたものである、請求項１に記載の太陽電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
このような剥離を防止するため、様々な方法が考えられている。たとえば、特許文献１には、結晶シリコン薄膜の膜厚を１μｍ〜１.５μｍの範囲内とし、残留応力を減少させることにより、剥離を抑え、その後洗浄工程を行う方法が提案されている。特許文献２には、レーザ加工後の洗浄として、気体が混合されて高圧水を用いたバルブジェット超音波洗浄やメガソニックの超音波洗浄が提案されている。また、特許文献３には、レーザ加工後の残骸物除去のため、粘着テープによる洗浄方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３０８３６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７４４５号公報
【特許文献３】特開平１１−３３０５１３号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明における光電変換層は、絶縁透光性基板側から順に、アモルファスシリコンで形成されたｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された上部光電変換層と、微結晶シリコンで形成されたｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された下部光電変換層とが積層されて形成されたものであることが好適である。これにより、膜剥離防止の効果を発揮できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明の太陽電池に用いる光電変換層３は、半導体膜を積層した構造を有し、光電変換性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽電池に用いられる光電変換層を使用することができる。ここで、本発明に用いる光電変換層を形成する各半導体膜の材質としては、半導体であれば、一般に太陽電池の光電変換層に用いられる材質を用いることができるが、具体例としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＳｎなどの半導体を使用することができる。これらのうちでは、シリコン系の半導体であるＳｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣなどを用いることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明に用いる光電変換層３を形成する各半導体膜の材質である半導体は、微結晶または多結晶型などの結晶半導体であってもよく、アモルファス型などの非晶質半導体であってもよい。ここで、非晶質半導体および多結晶型半導体としては、局在準位の原因となるダングリングボンドを水素で終端した化学構造を有する、水素化された半導体を用いることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
さらに、本発明に用いる光電変換層は、ｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体膜が積層された三層構造を有するのが好ましい。ｐ型およびｎ型の半導体は、当分野にて従来より広く行われているように、所定の不純物をドープすることにより形成することができる。また、三層構造は、光入射面側から順にｐ層とｉ層とｎ層とが積層したｐ−ｉ−ｎ型の構造であることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、本発明においては、光電変換層が複数積層された構造を有していてもよい。光電変換層が複数積層される場合、各光電変換層を形成する半導体膜の材料および構造は、互いに同じであっても異なっていてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明における光電変換層３は、半導体膜の剥離を防止し得る観点から、絶縁透光性基板側から順に、アモルファスシリコンで形成されたｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された上部光電変換層と、微結晶シリコンで形成されたｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された下部光電変換層とが積層されて形成されたものであるのが好ましい。具体的には、絶縁透光性基板側から、表面電極を介して、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された上部光電変換層（上部セル）３ａと、水素化微結晶シリコン系半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された下部光電変換層（下部セル）３ｂとが積層されてなる、いわゆるタンデム構造で実現されるのが好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
上記手法により、ｐ型、ｉ型、ｎ型の各半導体膜が積層された三層構造を有する光電変換層を好適に形成することができる。また、複数の光電変換層を積層する場合（たとえば、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された上部セルと、水素化微結晶シリコン系半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造で形成された下部セルとを積層する場合など）には、上記化学的製法および／または物理的製法を繰り返し行えばよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
そして、本発明の製造方法においては、かかる裏面電極パターニング工程の後、洗浄工程を行わないことを特徴とする。ここで、「洗浄工程」は、超音波洗浄のほか、純水による洗浄や粘着テープによる洗浄やエアーを用いた洗浄などをも含むものとする。本発明の製造方法においては、このような洗浄工程を行わずとも、バリの発生を防止することができ、得られた太陽電池に特性の低下などがみられない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
絶縁透過性基板１として厚さ４．０ｍｍ程度のガラス基板を使用し、ガラス基板上(基板サイズ５６０ｍｍｘ９２５ｍｍ)に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法でＳｎＯ２（酸化錫）を成膜した。