(57)【要約】【課題】絶縁基板と被覆層との密着部分からの水分の侵入を阻止することができる耐久性に優れた光電変換装置と、このような光電変換装置の製造方法を提供することである。【解決手段】絶縁透光性基板１上に少なくとも第一電極層２、光電変換層５及び第二電極層７を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板１の表面の周部１６には積層体が存在しない裸地部３０があり、前記裸地部３０の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルム１７が設けられた光電変換装置１０において、前記裸地部３０は鏡面状の平滑面である。【選択図】図１
2007273622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置において、前記裸地部は鏡面状の平滑面であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置において、前記裸地部は平均粗さＲａが１０μｍ以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置において、前記裸地部はレーザスクライブによって積層体が除去されたものであることを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置を製造する方法において、積層体をレーザスクライブすることによって前記裸地部を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５】
絶縁透光性基板側を上、積層体側を下向きに設置し、絶縁透光性基板側からレーザ光を入射してレーザスクライブすることを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置を製造する方法において、積層体を切削または研削することによって前記裸地部を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７】
絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置を製造する方法において、積層体に平均粒径が１０μｍ以下の研摩材を吹きつけることによって前記裸地部を形成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、電極層と発電層とを薄膜状に積層して構成した光電変換装置及び光電変換装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。今日実用化されている太陽電池に、集積型と称される構造のものがある。
以下、集積型太陽電池について説明する。
【０００３】
図１１は、太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図の一例である。太陽電池１００は、図１１に示すように、ガラス基板１０１に透明導電膜１０２と半導体層１０３及び裏面側電極膜１０４が順次積層されたものであり、透明導電膜１０２と裏面側電極膜１０４の間に電位差が生じる。
しかしながら、一個の太陽電池が発生させる電圧は極めて低いものであり、一つの太陽電池だけでは実用的な電圧に達しない。そこで太陽電池の薄膜に複数の溝を設けて多数の単体電池（セル）に分割し、この多数の太陽電池のセルを電気的に直列接続し、実用的な電圧にまで高める工夫がなされている。この様な太陽電池は集積型太陽電池と称され、例えば特許文献１等に構造と製造方法が開示されている。
【０００４】
図１２は、集積型太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図である。
集積型太陽電池１０５の層構成は、前記した基本構成の太陽電池１００と同一であり、ガラス基板１０１に透明導電膜１０２と半導体層１０３及び裏面側電極膜１０４が順次積層されたものであるが、各層に溝１１０，１１１，１１３が形成されている。
【０００５】
すなわち透明導電膜１０２に第一溝１１０が形成され、透明導電膜１０２が複数に分割されている。また半導体層１０３には第二溝（電気接続溝）１１１が形成され、半導体層１０３が複数に分割され、さらに当該第二溝１１１の中に裏面側電極膜１０４の一部が進入して溝底部で透明導電膜１０２と接している。
さらに裏面側電極膜１０４と半導体層１０３を切除して透明導電膜１０２の表面に至る第三溝１１３が設けられている。
【０００６】
また集積型太陽電池の端部近傍には、裏面側電極膜１０４と半導体層１０３を切除して透明導電膜１０２に至る３列の電極接続溝１１６が設けられている。電極接続溝１１６には半田１１７が流し込まれ、積層体の上部に配されたリード１１８が接続されている。リード１１８は半田１１７を介して透明導電膜１０２と連通している。図示していないが、裏面側電極膜１０４も別のリード１１８と半田１１７を介して電気的に連通している。
【０００７】
また電極接続溝１１６の外側には、分離溝１１９が形成されている。
さらにガラス基板１０１の最も外側の部位は、積層体が除去された裸地部１２０となっている。
また集積型太陽電池１０５の表面には図示しない被覆フィルムによって覆われている。
【０００８】
集積型太陽電池１０５は、透明導電膜１０２に設けられた第一溝１１０と、半導体層１０３（具体的にはｐ層、ｉ層、ｎ層を持つ）及び裏面側電極膜１０４に設けられた第三溝１１３によって各薄膜が区画され、独立したセルが形成されている。そして前記した様に、第二溝１１１の中に裏面側電極膜１０４の一部が進入し、裏面側電極膜１０４の一部が透明導電膜１０２と接しており、一つのセルは隣接するセルと電気的に直列に接続されている。
すなわち半導体層（太陽電池膜）１０３で発生した電流は、透明導電膜１０２側から裏面側電極膜１０４側に向かって流れるが、裏面側電極膜１０４の一部が第二溝１１１を介して透明導電膜１０２と接しており、最初のセルで発生した電流が隣のセルの透明導電膜１０２に流れる。そのため電圧が順次加算されてゆく。
そして電力は、端部に設けられたリード１１８によって外部に取り出される。
【０００９】
上記した各溝の形成は、レーザ加工機を使用したレーザスクライブによって形成されている。また裸地部１２０の形成には、サンドブラストが採用されている。
即ち裸地部１２０は、ガラス基板１０１に積層された積層体（透明導電膜１０２と半導体層１０３及び裏面側電極膜１０４）を除去して形成されているが、従来技術においては、積層体のサンドブラストによって裸地部１２０を形成していた。
ここでサンドブラストとは、砂粒やガラス粉等の研摩材をノズルから高速で吹き出して被加工物に当てる加工技術である。
従来技術においては、粒径が０．０１〜０．１ｍｍ程度のガラス粉等を研摩材として使用していた。
そのため従来技術の集積型太陽電池１０５では、サンドブラスト加工によって積層体だけでなくガラス基盤１０１の表面も削られ、裸地部１２０は、梨地状を呈していた。
【特許文献１】特開２００４−３３６０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
太陽電池は、多くの場合、屋外に置かれる。従って太陽電池は過酷な環境にさらされることとなる。また太陽電池は、長期に渡って使用されるべきものである。
そこで本発明者らは、太陽電池の耐久性を検査するために恒温恒湿槽等を使用して過酷な環境試験を行った。その結果、太陽電池の辺部に白化が見られる場合があった。
この原因を検討した結果、太陽電池の被覆フィルム内に水が侵入したものであると考えられた。
即ち太陽電池は前記した様に屋外で使用するものであるから、積層体を保護するために積層体の表面に被覆フィルムが設けられている。
しかしながら何らかの原因で被覆フィルムの中に水が侵入し、さらに外部と積層体とが電気的に連通すると、外部との電位差によって水が電気分解されてアルカリイオンが発生し、積層体の半導体層１０３を溶解してしまう場合があるようであった。
また本発明者らの研究によると、単に被覆フィルムの中に水が侵入しただけでは積層体の損傷は小さいが、水によって被覆フィルム内の積層体と外部が繋がると積層体の損傷が大きくなる場合があることが判った。
さらに従来技術の太陽電池では、裸地部１２０が梨地状であるから、水が連通し易い構造ではないかと予想された。また従来技術の太陽電池はサンドブラストを行っているので、研摩材が裸地部１２０に残留して被覆フィルムと裸地部の間に隙間を形成しているのではないかと疑われる。
【００１１】
そこで本発明は、絶縁基板と被覆フィルムとの密着部分からの水分の侵入を阻止することができ、水によって被覆フィルム内の積層体と外部が繋がることがなく、耐久性に優れた光電変換装置と、このような光電変換装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する請求項１の発明は、絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置において、前記裸地部は鏡面状の平滑面であることを特徴とする光電変換装置である。
【００１３】
従来技術においては裸地部が梨地状であったのに対し、本発明の光電変換装置では裸地部は鏡面状の平滑面である。そのため本発明の光電変換装置では、裸地部における絶縁透光性基板と被覆フィルムとの密着性が高い。そのため絶縁透光性基板と被覆フィルムとの間に水が侵入しにくい。また仮に絶縁透光性基板と被覆フィルムとの間に水が侵入したとしても、水によって被覆フィルム内の積層体と外部が繋がる可能性は低い。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置において、前記裸地部は平均粗さＲａが１０μｍ以下であることを特徴とする光電変換装置である。
【００１５】
従来技術においては裸地部が梨地状であったのに対し、本発明の光電変換装置では裸地部の平均粗さＲａが１０μｍ以下である。
そのため本発明の光電変換装置では、裸地部における絶縁透光性基板と被覆フィルムとの密着性が高く水が侵入しにくい。また仮に絶縁透光性基板と被覆フィルムとの間に水が侵入したとしても、水によって被覆フィルム内の積層体と外部が繋がる可能性は低い。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置において、前記裸地部はレーザスクライブによって積層体が除去されたものであることを特徴とする光電変換装置である。
【００１７】
レーザスクライブは、レーザ光線を当てて積層体等を除去する技術である。レーザスクライブは光によって積層体等を除去するものであるが、絶縁透光性基板は光の透過性が高いのでレーザ光線の照射を受けてもレーザ光線が素通りする。そのためレーザスクライブを行うと、積層体だけが除去され、絶縁透光性基板は変形も変質もしない。従ってレーザスクライブによって積層体が除去されると絶縁透光性基板はそれ自体の平滑性を取り戻し、裸地部における絶縁透光性基板と被覆フィルムとの密着性が向上して水が侵入しにくいものとなる。また仮に絶縁透光性基板と被覆フィルムとの間に水が侵入したとしても、水によって被覆フィルム内の積層体と外部が繋がる可能性は低い。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置を製造する方法において、積層体をレーザスクライブすることによって前記裸地部を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法である。
【００１９】
本発明の光電変換装置の製造方法は、積層体をレーザスクライブすることによって前記裸地部を形成するので、積層体だけが除去され、絶縁透光性基板は変形も変質もしない。従ってレーザスクライブによって積層体が除去されると絶縁透光性基板はそれ自体の平滑性を取り戻し、裸地部における絶縁透光性基板と被覆フィルムとの密着性が向上して水が侵入しにくいものとなる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、絶縁透光性基板側を上、積層体側を下向きに設置し、絶縁透光性基板側からレーザ光を入射してレーザスクライブすることを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置の製造方法である。
【００２１】
本発明の光電変換装置の製造方法では、絶縁透光性基板側からレーザ光を入射してレーザスクライブする。絶縁透光性基板は、レーザの透過性が高いので、レーザ光は絶縁透光性基板を素通りし、絶縁透光性基板は変形も変質もしない。
一方、絶縁透光性基板側から入射したレーザ光は、第一電極層に吸収されて第一電極層を蒸発させる。そしてその時の圧力によって他の層が剥離する。従って本発明の方法によると、少ないエネルギーで積層体を除去することができ、且つ絶縁透光性基板を傷めない。
また本発明では、絶縁透光性基板側を上、積層体側を下向きに設置して積層体の除去作業を行うので、除去された積層体は、下に落下し、絶縁透光性基板に戻ることはない。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置を製造する方法において、積層体を切削または研削することによって前記裸地部を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法である。
【００２３】
本発明の光電変換装置の製造方法では、積層体を切削または研削することによって前記裸地部を形成するので、裸地部を平滑に保つことができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、絶縁透光性基板上に少なくとも第一電極層、光電変換層及び第二電極層を有する積層体が積層され、前記絶縁透光性基板の表面の周部には積層体が存在しない裸地部があり、前記裸地部の一部又は全部と積層体とを被覆する被覆フィルムが設けられた光電変換装置を製造する方法において、積層体に平均粒径が１０μｍ以下の研摩材を吹きつけることによって前記裸地部を形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法である。
【００２５】
本発明の光電変換装置の製造方法では、１０μｍ以下の微粒子を吹き付けることによって絶縁透光性基板を露出させ且つ平滑化するので、絶縁透光性基板の周辺部分と被覆層との間が確実に密着されて水分の侵入を阻止することができ、耐久性に優れた光電変換装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明を実施すると、絶縁基板の周辺部分と被覆層とが密着して水分の侵入を防止することができ、光電変換装置の内部と外部とを水分を介して電気的につながることを回避することができる。よって、耐久性の高い光電変換装置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】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態の集積型太陽電池の斜視図である。図２は、図１の集積型太陽電池の基板と被覆フィルムとの関係を示す斜視図である。
本実施形態の集積型太陽電池（以下、単に太陽電池と呼ぶ）１０は、ガラス基板等の絶縁透光性基板１に透明導電膜（第一電極層）２と光電変換膜５と、裏面側電極膜（第二電極層）７を積層したものである。
また太陽電池１０は、図１のように複数の光電変換セル４に分割されている。そして太陽電池１０を図１のように平面的に観察した時、対向する辺部にリード取付け部５０，５１が設けられ、当該リード取付け部５０，５１に各々帯状のリード５２が取り付けられている。
【００２８】
またリード取付け部５０の外側には、分離溝３７が形成されている。
さらに絶縁透光性基板１の最も外側の部位は、積層体が除去された裸地部３０となっている。
絶縁透光性基板１上の積層体（詳しくは後述する透明導電膜２と光電変換膜５と、裏面側電極膜７）及び裸地部３０は被覆フィルム８で被覆されている。
【００２９】
図２に示すように被覆フィルム８は、裏面フィルム３１と下地フィルム３２によって構成されている。
裏面フィルム３１は、例えばＰＥＴ／Ａｌ／Ｔｅｄの積層体である。また下地フィルム３２は、ＥＶＡである。
裏面フィルム３１と、下地フィルム３２の面積は、絶縁透光性基板１の面積と等しい。
【００３０】
本実施形態では、積層体及び裸地部３０に下地フィルム３２が接し、その上に裏面フィルム３１が重ねられている。
【００３１】
従来技術の太陽電池１０５では、裸地部１２０が梨地状であったのに対し、本実施形態の太陽電池１０では裸地部３０が平滑であり、鏡面状である。また裸地部３０の平均粗さＲａが１０μｍ以下である。
【００３２】
本実施形態では、裸地部３０は、絶縁透光性基板１上の積層体（詳しくは後述する透明導電膜２と光電変換膜５と、裏面側電極膜７）を除去することによって形成されている。
裸地部３０は、レーザスクライブによって形成することが推奨される。
即ち絶縁透光性基板１側からレーザ光を照射し、積層体（透明導電膜２と光電変換膜５と、裏面側電極膜７）を蒸発させて除去する。裸地部３０を設ける際のレーザ光は、ＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザ等を採用することができる。
またレーザ光は、パルス状に発光するものが採用され、照射面におけるパルス光の直径は、１０μｍ〜１０ｍｍ程度である。レーザ光の出力は、２Ｗ以上のものが採用されることが多い。
【００３３】
次に本実施形態の光電変換装置の製造方法について説明する。図３は、本実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を示す基板の断面図である。図４は、本実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図３に示した工程に続く工程を示すものである。
【００３４】
本発明の実施形態の光電変換装置の製造方法では、最初の工程として図３（ａ）のように絶縁透光性基板１の上に透明導電膜２を成膜する。
【００３５】
絶縁透光性基板１としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどを用いることができる。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で透明性、絶縁性が高い、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。
透明導電膜２は、ＩＴＯ膜、酸化錫（ＳｎＯ2 ）膜、或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜のような透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明導電膜２は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。
【００３６】
そして続いて、透明導電膜２に対してレーザスクライブによって第一溝３を形成する。例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜２を短冊状に分割する第一溝３を形成する。
レーザスクライブを行うレーザ加工機は、図５（ａ）に示すファイバーレーザが推奨される。図５（ａ）に示すように、ファイバーレーザではレーザ発生装置１１からレーザ光２９の照射対象物の近傍に至るまで光ファイバ２８が配置され、レーザ光２９が絶縁透光性基板１側から透明導電膜２に照射される。光ファイバ２８の先端には照射ノズル（図示せず）が設けてある。
【００３７】
また、レーザ発生装置１１は、図５（ｂ）に示すようなレーザ発生装置１１と光学系３４によって構成されたものであってもよい。
光学系３４は、凹レンズ５５、凸レンズ５６、反射ミラー５７、マスク部材５８、及び凸レンズ５９が順次配置されたものである。
すなわちレーザ発生装置１１から発せられたレーザ光は、凹レンズ５５によって拡大され、凸レンズ５６に入射される。そしてレーザ光２９は、当該凸レンズ５６で平行ビームに変更される。
【００３８】
平行ビームは、反射ミラー５７で方向転換され、基板１に向かい、凸レンズ（対物レンズ）５９で集光されて絶縁透光性基板１側から照射されるが、反射ミラー５７と凸レンズ（対物レンズ）５９の間にマスク部材５８が挿入されている。なおマスク部材５８の位置は凸レンズ５６と反射ミラー５７の間でもよい。また、レーザ発生装置１１と凹レンズ５５の間に光ファイバを配置し、光ファイバでレーザ光を伝送すると、装置の安定性が向上し、なお良い。
【００３９】
レーザ発生装置１１は、前記したＹＡＧの他、公知のＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦ等を発生させるレーザ発生装置を使用可能である。本実施形態では、前記した様にＹＡＧ基本波レーザ光を使用するが、これらの第二高調波を利用してもよい。
レーザ発生装置１１は、レーザ光を間欠的に発生させるものであり、パルス光が絶縁透光性基板１側から照射される。
【００４０】
続いて透明導電膜２の上に、光電変換機能を備えた半導体からなる光電変換膜５を設ける。
即ち第一溝３が形成された透明導電膜２全体に渡って、光電変換膜５としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンの半導体を、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層する。
【００４１】
このように光電変換膜５はアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換層を備えており、例えば、透明導電膜２側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。
また、光電変換膜５は、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。
【００４２】
光電変換膜５を構成するｐ型半導体層は、例えば、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン（水素化シリコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。また、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、ｎ型半導体層は、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。
【００４３】
本実施形態では、ｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈと記す）、ｉ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）、ｎ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）の３層を順次堆積し、図３（ｃ）のように光電変換膜５を形成する。
【００４４】
その後、レーザ光を用いたスクライブによって光電変換膜５の一部を除去して図３（ｄ）のように第二溝（電気接続用溝）６を設け光電変換膜５を短冊状に分割する。電気接続用溝６を設ける際のレーザ光は任意であるが、ＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。
【００４５】
続いて、図３（ｅ）のように光電変換膜５の上に、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる裏面側電極膜７を形成する。
【００４６】
裏面側電極膜７は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板１から光電変換膜５に入射し裏面側電極膜７に到着した光を反射して光電変換膜５に再入射させる反射層としての機能も有している。
また裏面側電極膜７は、光電変換セル４同士を電気的に接続する機能も果たす。即ち裏面側電極膜７の一部は、電気接続用溝６の中にも形成され、電気接続用溝６の中で透明導電膜２と接する。従って裏面側電極膜７は、電気接続用溝６の中に導入された裏面側電極膜７の一部によって隣接する光電変換セル４の透明導電膜２と電気的に接続される。
【００４７】
裏面側電極膜７は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパック法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。
なお、裏面側電極膜７と光電変換膜５との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるために、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような非金属材料からなる透明電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。
【００４８】
さらに、図３（ｆ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極膜７と光電変換膜５の双方に共通溝３５を形成する。共通溝３５を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。
【００４９】
さらに図４（ａ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極膜７と光電変換膜５を切除し、透明導電膜２に至る３列の電極接続用溝６（第二溝）を設ける。
【００５０】
また積層体の４辺と平行に分離溝３７を設ける。分離溝３７の形成についてもレーザ光を用いたスクライブによる。分離溝３７を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。
【００５１】
続いて絶縁透光性基板１の周部１６（絶縁領域）に裸地部３０を形成する。
本実施形態では、裸地部３０の形成についてもレーザ光を用いたスクライブによる。分離溝３７を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。
【００５２】
裸地部３０を形成する際には、図５のようにＸ−Ｙテーブル３８に基板を乗せ、上方からレーザ光を照射するが、本実施形態では、基板側を上にし、積層体側を下に向けた姿勢でＸ−Ｙテーブル３８上に基板を乗せる。
【００５３】
図８（ａ）は、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の周部１６（裸地部３０）に照射されている状態を示す側面図である。ただし、図８（ａ）では、Ｘ−Ｙテーブル３８と光電変換膜５及び裏面側電極膜７の描写を省略してある。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、レーザ光２９は絶縁透光性基板１側から照射（入射）される。レーザ光２９は、絶縁透光性基板１を素通りするので絶縁透光性基板１を変質させたり変形させることはない。そしてレーザ光２９は、絶縁透光性基板１を通過して透明導電膜２に照射され、透明導電膜２を瞬間的に蒸発させる。その時の圧力上昇によって透明導電膜２と共に光電変換膜５と裏面側電極膜７が剥離する。
また剥離した膜は、Ｘ−Ｙテーブル３８上に落下する。
【００５５】
続いて、Ｘ−Ｙテーブル３８上の未完成の太陽電池１０を基板側が下に、積層体側が上となるようにひっくり返し、先の工程で形成した電極接続溝３６に半田３９を流し込み、積層体の上部にリード５２を接続する。
【００５６】
続いて基板の上に被覆フィルム８を設ける。被覆フィルム８は、積層体を保護するものであり、裏面側電極膜７側を封止する。被覆フィルム８は、加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る封止樹脂を介して薄膜状の太陽電池１０に強固に接着される。
【００５７】
このような被覆フィルム８の例としては、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造を有する積層フィルムである。また、加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る封止樹脂としては、例えば、エチレン／ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）等の熱可塑樹脂に、パーオキサイド化合物等の架橋剤を添加したものである。
【００５８】
被覆フィルム８は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して基板に取り付けられる。
図６（ａ）は、真空ラミネータ４０内に基板（太陽電池１０）を配置した状態を示す断面図であり、図６（ｂ）は、基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図であり、図６（ｃ）は、基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。
真空ラミネータ４０の、上チャンバー４１は、ダイアフラム４４を有し、空隙内の圧力によってダイアフラム４４を膨張・収縮させることができる。下チャンバー４２は、真空引き用の小孔（図示せず）を有する。
また下チャンバー４２は加熱機能（ヒータ４３）を備えている。
【００５９】
本実施形態では、下チャンバー４２に基板を設置し、基板の上に被覆フィルム８を被せ、下チャンバー４２を真空引きして基板の上に被覆フィルム８の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で被覆フィルム８を基板側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。
その結果、基板表面に被覆フィルム８が接合される。
【００６０】
本実施形態の製造方法で作られた太陽電池１０は、裸地部３０の平滑度が高く、被覆フィルム８の密着性が高い。そのため過酷な環境下で使用しても被覆フィルム８と絶縁透光性基板１の間から水が侵入することはなく、積層体の白化が生じない。
【００６１】
なお、裸地部３０にレーザ２９を照射する代わりに、粒径（平均）が１０μｍ以下の研磨材２３を吹き付けて裸地部３０を研磨してもよい。図８（ｂ）は、裸地部３０に研磨材２３を吹き付けている研磨材噴射装置２４の部分側面図である。図８（ｂ）に示すように研磨材噴射装置２４は、内筒２５と外筒２６とを備えており、内筒２５の先端に設けたノズル２５ａからは高圧の空気（圧縮空気）が噴射され、圧縮空気は、外筒２６の先端のノズル２６ａを介して外部へ噴射可能になっている。一方、外筒２６の側壁には研磨材取入口２７が設けてある。この研磨材取入口２７からは研磨材２３が取り入れられ、研磨材２３は、圧縮空気と共にノズル２６ａから噴射される。
【実施例１】
【００６２】
次に本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
本発明の実施例として上記した製造方法に則って積層型太陽電池１０を製造した。
まず、９８０ｍｍ×９５０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有する絶縁透光性基板１上に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍの二酸化錫（ＳｎＯ2）膜を成膜した。この透明導電膜２に対して、ＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第一溝３をパターンニング加工形成した。
【００６３】
次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、絶縁透光性基板１をプラズマＣＶＤ成膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換膜５を成膜した。ＣＶＤ装置から絶縁透光性基板１を搬出した後、光電変換膜５に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して電極接続用溝（第二溝）６を形成した。
【００６４】
次に裏面側電極膜７として、厚さ約８０ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜と厚さ約２００ｎｍの銀（Ａｇ）膜をこの順でスパッタ法で光電変換膜５上に成膜した。さらに、裏面側電極膜７に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し共通溝３５を形成した。
【００６５】
セル領域と接続領域とを絶縁透光性基板１周囲から絶縁するために、絶縁透光性基板１の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換膜５、及び裏面側電極膜７を除去し、分離溝３７を形成した。
【００６６】
続いて絶縁透光性基板１の辺部に絶縁透光性基板１側からＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換膜５、及び裏面側電極膜７を除去し、裸地部３０を形成した。
裸地部３０は鏡面状であった。
【００６７】
さらに続いて被覆フィルム８を設けた。被覆フィルム８はＰＥＴ／Ａｌ／Ｔｅｄの積層体である。
【００６８】
被覆フィルム８は、前述したように、真空ラミネータ４０で加熱圧着させ、その後キュアオーブン（図示せず）で加熱処理して密着させる。
【００６９】
以上のようにして、面積がほぼ８２．６７ｃｍ2の光電変換セル４が１０８個直列接続した集積型薄膜太陽電池１０を得た。
【００７０】
一方、比較例としてサンドブラストを利用して裸地部を形成した積層型太陽電池を製造した。
比較例においては、裸地部は梨地状であった。
【００７１】
実施例及び比較例の積層型太陽電池をそれぞれ２個製造し、これらをNCPV and Solar Program Review Meeting 2003 においてBP Solar 社によって報告された試験条件で試験を行った。すなわち、加速腐食試験として、加熱塩水槽（温水槽）に浸漬し、ＳｎＯ2側（プラス極側）にマイナス１００Ｖを印加した。
そして白化が発生するまでの時間を測定した。
その結果は、表１の通りであり、比較例の積層型太陽電池では、１０６日で一枚の積層型太陽電池に白化が見られ、残る積層型太陽電池も１１６日で白化した。
これに対して実施例の積層型太陽電池１０では、２００日経過後に一枚目の積層型太陽電池１０に白化したが、残る積層型太陽電池１０は、２００日経過した後にも白化は認められない。このように本発明を実施すると、耐久性が向上することがわかる。
【００７２】
【表１】
2007273622.tif 000003
【００７３】
また、本発明の積層型太陽電池１０の耐湿性を検討するための加湿試験として、実施例及び比較例の積層型太陽電池を温度８５℃、湿度８５％の雰囲気中に暴露し、時間の経過と、出力の低下の度合いを調査した。
その結果は、図７のグラフの通りであり、実施例の積層型太陽電池１０は、３０００時間経過後も初期の出力に対して９５％以上の出力を維持することができた。しかも、従来品よりも出力（発電量）が向上する結果が得られた。すなわち、今までは、これ以上の出力向上は無理であると思われていたところ、本発明を実施することにより、従来品の出力をさらに上回る出力結果が得られた。
【００７４】
本発明を実施して形成された絶縁透光性基板１の裸地部３０（周部１６）と、従来の手法により形成されたガラス基板１０１の裸地部１２０とを拡大して比較してみる。図９（ａ）は、本発明を実施して形成された裸地部３０にフィルム膜１７が密着した状態を示す断面図である。また、図９（ｂ）は、従来の手法により形成された裸地部１２０にフィルム膜１７を付着させた状態を示す断面図である。
【００７５】
図９（ｂ）に示すように、従来の手法では、絶縁透光性基板１の表面の凹凸が大きく、裸地部１２０とフィルム膜１７との間には隙間２１が生じており、この隙間２１には水分２０が侵入する余地がある。しかし、本発明を実施すると、図９（ａ）に示すように、裸地部３０が良好に平滑化され、裸地部３０とフィルム膜１７の間には隙間がほとんどなく、水分が介在する余地がない。よって、太陽電池１０（光電変換装置）の内部と外部とが電気的に繋がることを回避することができ、白化を防止することができる。
【００７６】
以上、説明した構成は、図１０（ａ）、（ｂ）のいずれの形態の集積型太陽電池１０、１２においても実施することができる。
図１０（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池１０の層構成を示す概念図である。図１０（ａ）に示した光電変換膜５は、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層３４（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。光電変換膜５の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層３４の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。
【００７７】
反射層３４は、Ｃａｐ層とも称されるものであり、シリコンオキサイドが代表的に用いられる。反射層３４には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【００７８】
また、反射層３４としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。
【００７９】
次に本発明の第二の実施形態について説明する。
上記した実施形態は、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される光電変換膜５を一層だけ設けた例であったが、これを複数設ける太陽電池（光電変換装置）に本発明を適用することもできる。
即ち前記したｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造に本発明を適用してもよい。またハイブリッド構造と称される様な構成の光電変換装置に本発明を適用することもできる。
ただし、この場合には、パルス光は前記した場合に比べて強力なものとする必要がある。
以下説明する。
【００８０】
図１０（ｂ）は、光電変換膜が二つ設けられた例の太陽電池１２の層構成を示す概念図である。
本実施形態の太陽電池１２では、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される下部側光電変換膜４５と、同じくｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される上部側光電変換膜４６とが積層されたものである。
また下部側光電変換膜４５と上部側光電変換膜４６との間に中間層１８（反射層）が設けられている。
【００８１】
より詳細に説明すると、下部側光電変換膜４５は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）によって構成された光電変換膜である。一方、上部側光電変換膜４６は、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）によって構成された光電変換膜である。上部側光電変換膜４６は、四層構造であり、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層１９（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。上部側光電変換膜４６の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層１９の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。
【００８２】
中間層１８は、反射層として機能するものであり、シリコンオキサイド（ＳｉＯ）が代表的に用いられる。反射層１８には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【００８３】
また、反射層１８としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。
【００８４】
本実施形態の製造方法で製造せんとする太陽電池１２（光電変換装置）は、周部１６の裸地部３０にフィルム膜１７が密着して耐久性が向上すると共に、絶縁性基板１側から侵入した光が、中間層１８と反射層１９（Ｃａｐ層）で主に反射され、ａ−Ｓｉのｉ層とｐ−Ｓｉのｉ層の中を光が往復する。これにより発電効率が向上する。
本実施形態の製造方法によって作られた集積型太陽電池１０、１２は、いずれも従来のものに比べて出力が高いものであった。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態の集積型太陽電池の斜視図である。
【図２】図１の集積型太陽電池の基板と被覆フィルムとの関係を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、太陽電池（光電変換装置）の製造の各工程を示す基板の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の光電変換装置の製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図３に示した工程に続く工程を示すものである。
【図５】（ａ）は、基板に光ファイバでレーザ光を導く例を示す概念図である。（ｂ）は、基板に光学系によってレーザ光を導く例を示す概念図である。
【図６】（ａ）は、真空ラミネータ内に基板（太陽電池）を配置した状態を示す断面図である。（ｂ）は、基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図である。（ｃ）は、基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。
【図７】実施例及び比較例の積層型太陽電池の性能を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、レーザ光が絶縁透光性基板の周部（裸地部）に照射されている状態を示す側面図である。（ｂ）は、基板の周辺部を機械的に表面処理加工している状態を示す太陽電池の断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明を実施して形成された裸地部にフィルム膜が密着した状態を示す断面図である。（ｂ）は、従来の手法により形成されて裸地部にフィルム膜を付着させた状態を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池の層構成を示す概念図である。（ｂ）は、光電変換膜が二つ設けられた例の太陽電池の層構成を示す概念図である。
【図１１】太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図の一例である。
【図１２】集積型太陽電池の層構成を簡単に説明する太陽電池の概念図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  絶縁透光性基板
２  透明導電膜（第一電極層）
５  光電変換膜
６  第二溝（電極接続用溝）
７  裏面側電極膜（第二電極層）
８  被覆フィルム
１０  集積型太陽電池（光電変換装置）
１１  レーザ発生装置
１６  周辺領域（絶縁領域）
１７  フィルム膜（被覆層）
【図１】
2007273622.tif 000004
【図２】
2007273622.tif 000005
【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】
2007273622.tif 000010
【図８】
2007273622.tif 000011
【図９】
2007273622.tif 000012
【図１０】
2007273622.tif 000013
【図１１】
2007273622.tif 000014
【図１２】
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