(57)【要約】【課題】半導体発電層の加工端面における電流リークの発生を抑制するとともに、半導体発電層の膜残りを防ぐことが可能な薄膜型太陽電池、及び、この薄膜型太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板１１の主面上で複数の領域毎に形成された透明薄膜電極１２と、透明薄膜電極１２上に形成された薄膜シリコン膜１３と、薄膜シリコン膜１３上に形成された金属電極膜１４とを備えた薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００が、透明薄膜電極１２上に形成された薄膜シリコン膜１３の一部が除去された部分に、透明薄膜電極１２と金属電極膜１４とを接続する接続領域１３ａを備え、接続領域１３ａに隣接する薄膜シリコン膜１３の部分の結晶化率が、薄膜シリコン膜１３の他の部分に比べて低い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上で複数の領域毎に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された半導体発電層と、前記半導体発電層上に形成された第２電極とを備えた薄膜型太陽電池であって、
前記第１電極上に形成された前記半導体発電層の一部が除去された部分に、前記第１電極と前記第２電極とを接続する接続領域を備え、
前記接続領域に隣接する前記半導体発電層の部分の結晶化率は、前記半導体発電層の他の部分に比べて低いことを特徴とする薄膜型太陽電池。
【請求項２】
前記第１電極上に形成された前記半導体発電層の一部が除去された部分で、前記半導体発電層及び前記第２電極を複数の領域に分離する分離領域を備え、
前記分離領域に隣接する前記半導体発電層の部分の結晶化率は、前記半導体発電層の他の部分に比べて低いことを特徴とする請求項１に記載の薄膜型太陽電池。
【請求項３】
前記半導体発電層の結晶化率は、前記接続領域及び前記分離領域から離れるに従って高まることを特徴とする請求項２に記載の薄膜型太陽電池。
【請求項４】
前記半導体発電層は、シリコン及び水素を主元素とする結晶系Ｓｉ膜であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜型太陽電池。
【請求項５】
基板の一の主面上で複数の領域毎に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された半導体発電層と、前記半導体発電層上に形成された第２電極とを備えた薄膜型太陽電池の製造方法であって、
前記基板を支持するアノード電極と前記アノード電極に対向して配置されたカソード電極とを有しており、前記アノード電極には前記カソード電極に向けて突出するライン状のアノード側凸部が設けられたプラズマＣＶＤ装置を用いて、前記半導体発電層を形成する発電層形成ステップを含み、
前記発電層形成ステップは、前記一の主面とは反対側に設けられた前記基板の他の主面に対して、前記アノード電極に設けられた前記アノード側凸部の先端を押し当てるステップを含むことを特徴とする薄膜型太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記カソード電極には、前記アノード電極側にガスを供給する供給孔を有し、前記アノード電極側に突出するライン状のカソード側凸部と、前記ガスを排気する排気孔を有するカソード側凹部とが設けられており、
前記発電層形成ステップでは、前記アノード側凸部と前記カソード側凹部とが前記基板を挟んで対向して配置されることを特徴とする請求項５に記載の薄膜型太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記発電層形成ステップにおいて前記アノード側凸部が押し当てられていた前記基板の部分に対して、前記基板を挟んで反対側に形成された前記半導体発電層の部分にレーザービームを照射し、前記半導体発電層を除去する発電層除去ステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の薄膜型太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１電極膜と第２電極膜との間に半導体発電層を有する薄膜型太陽電池、及び、この薄膜型太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油資源の枯渇に対する危機意識の高揚や地球環境問題に対する意識の高揚などを背景として、クリーンなエネルギー源である太陽電池のビジネスが急速に拡大している。
【０００３】
太陽電池は、半導体発電層の材料に応じて、シリコン系の太陽電池と非シリコン系の太陽電池とに大別される。
【０００４】
非シリコン系の太陽電池は、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどのように、III−Ｖ族化合物半導体、ＣＩＧＳ（銅−インジウム−ガリウム−セレン）系と略されるＣｕＩｎＳｅ２やＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２など半導体発電層の材料として有している。非シリコン系の太陽電池には、希少元素であるＩｎが半導体発電層の材料として用いられるため、非シリコン系の太陽電池が高コスト化してしまう。
【０００５】
これに対して、シリコン系の太陽電池では、地表面付近で酸素の次に割合が高いＳｉが半導体発電層の材料として用いられる。Ｓｉの価格は、ＧａやＩｎなどに比べて格段に安いため、シリコン系の太陽電池は、非シリコン系の太陽電池よりも低コストで製造することができる。
【０００６】
このようなシリコン系の太陽電池の中でも、バルク型と呼ばれる単結晶Ｓｉ（ｃ−Ｓｉ）や多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）が半導体発電層の材料として用いられたシリコン系の太陽電池が主力となっている。
【０００７】
一方で、新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）などで議論されている太陽光発電の技術開発に係るロードマップでは、２０１０年の生産レベルにおける製造原価目標として、１００円／Ｗ程度の製造原価が求められている。上述したバルク型のシリコン系の太陽電池では、Ｓｉ基板のコストが低コスト化の障壁となっている。従って、材料の使用量が少ない太陽電池の開発が求められる。
【０００８】
このように、材料の使用量が少ない太陽電池としては、アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）や薄膜結晶Ｓｉを半導体発電層に用いた薄膜型Ｓｉ系太陽電池が挙げられる。ａ−Ｓｉとａ−ＳｉＧｅ（アモルファスシリコンゲルマニウム）とが積層された半導体層を有しており、単一の基板上においてレーザパターニングによって集積化された大面積モジュール（面積：８２５２ｃｍ２）を備えた薄膜型Ｓｉ系太陽電池が提案されている。また、この薄膜型Ｓｉ系太陽電池の初期モジュール効率は、世界最高の初期モジュール効率である１１．２％に達するという報告がなされている（例えば、非特許文献１）。
【０００９】
上述した薄膜型Ｓｉ系太陽電池では、透明電極膜、ａ−Ｓｉ膜及び金属電極膜が単一の基板上に設けられている。単一の基板上に設けられた透明電極膜、ａ−Ｓｉ膜及び金属電極膜をそれぞれ分離する方法としては、公知のレーザを用いたレーザパターニング法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【非特許文献１】丸山等、「Toward stabilized 10% efficiency of large-area (>5000cm2) a-Si/a-SiGe tandem solar cells using high-rate deposition」
【特許文献１】特公平４−６４４７３号公報
【特許文献２】特許第３０９１１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、薄膜型Ｓｉ系太陽電池がａ−Ｓｉ膜ではなくて結晶系Ｓｉ膜を半導体発電層として有している場合には、結晶系Ｓｉ膜に含まれる水素の含有量がａ−Ｓｉ膜に比べて少ない。従って、上述したレーザパターニング法によって、透明電極膜、結晶系Ｓｉ膜及び金属電極膜をそれぞれ分離しようとした場合に、レーザの出力による破裂的な切削が充分に行われないことに起因して、結晶系Ｓｉ膜が充分に除去されずに膜残りが生じる場合があった。このように、半導体発電層（結晶系Ｓｉ膜）の膜残りが生じると、透明電極膜と金属電極膜との電気的接触が阻害されるという課題があった。
【００１１】
また、半導体発電層の膜残りを防ぐためにレーザの出力を上げると、半導体発電層の加工端面の温度が上昇し、半導体発電層の加工端面で電流リークが生じるという課題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、半導体発電層の加工端面における電流リークの発生を抑制するとともに、半導体発電層の膜残りを防ぐことが可能な薄膜型太陽電池、及び、この薄膜型太陽電池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】
【００１３】
本発明の一の特徴は、基板（ガラス基板１１）の主面上で複数の領域毎に形成された第１電極（透明薄膜電極１２）と、前記第１電極上に形成された半導体発電層（薄膜シリコン膜１３）と、前記半導体発電層上に形成された第２電極（金属電極膜１４）とを備えた薄膜型太陽電池が、前記第１電極上に形成された前記半導体発電層の一部が除去された部分に、前記第１電極と前記第２電極とを接続する接続領域（接続領域１３ａ）を備え、前記接続領域に隣接する前記半導体発電層の部分の結晶化率が、前記半導体発電層の他の部分に比べて低いことを要旨とする。
【００１４】
かかる特徴によれば、第１電極と前記第２電極とを接続する接続領域に隣接する半導体発電層の部分の結晶化率が、半導体発電層の他の部分に比べて低い。すなわち、第１電極と前記第２電極とを接続するための接続領域を形成するために除去される半導体発電層の部分の結晶化率が低く抑えられていると考えられる。
【００１５】
従って、レーザービームを照射して薄膜シリコン膜１３の一部を除去し、接続領域を形成する際に、半導体発電層の膜残りが生じることを防ぐことができる。また、半導体発電層の膜残りを防ぐためにレーザの出力を高める必要がないため、半導体発電層の加工端面における電流リークの発生を抑制することもできる。
【００１６】
本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記第１電極上に形成された前記半導体発電層の一部が除去された部分で、前記半導体発電層及び前記第２電極を複数の領域に分離する分離領域（分離領域１３ｂ）を薄膜型太陽電池が備え、前記分離領域に隣接する前記半導体発電層の部分の結晶化率が、前記半導体発電層の他の部分に比べて低いことを要旨とする。
【００１７】
本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記半導体発電層の結晶化率が、前記接続領域及び前記分離領域から離れるに従って高まることを要旨とする。
【００１８】
本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記半導体発電層は、シリコン及び水素を主元素とする結晶系Ｓｉ膜であることを要旨とする。
【００１９】
本発明の一の特徴は、基板（ガラス基板１１）の一の主面上で複数の領域毎に形成された第１電極（透明薄膜電極１２）と、前記第１電極上に形成された半導体発電層（薄膜シリコン膜１３）と、前記半導体発電層上に形成された第２電極（金属電極膜１４）とを備えた薄膜型太陽電池の製造方法が、前記基板を支持するアノード電極（上部アノード電極８０）と前記アノード電極に対向して配置されたカソード電極（下部カソード電極７０）とを有しており、前記アノード電極には前記カソード電極側に向けて突出するライン状のアノード側凸部（アノード側凸部８０ａ）が設けられたプラズマＣＶＤ装置（プラズマＣＶＤ装置１００）を用いて、前記半導体発電層を形成する発電層形成ステップ（ステップ２０）を含み、前記発電層形成ステップが、前記一の主面とは反対側に設けられた前記基板の他の主面に対して、前記アノード電極に設けられた前記アノード側凸部の先端を押し当てるステップを含むことを要旨とする。
【００２０】
かかる特徴によれば、発電層形成ステップが、第１電極が形成された基板の一の主面とは反対側に設けられた基板の他の主面に対して、アノード電極に設けられたアノード側凸部の先端を押し当てるステップを含む。
【００２１】
従って、アノード側凸部の先端が押し当てられた基板の部分に対して基板を挟んで反対側に形成された半導体発電層の部分の結晶化率が、薄膜シリコン膜の他の部分に比べて低い薄膜シリコン膜を形成することができる。
【００２２】
このように、結晶化率が低い部分を有する半導体発電層を形成できた理由は、アノード電極に設けられたアノード側凸部の先端が押し当てられた部分では、半導体発電層が形成される基板の主面へのチャージアップが抑制されて、アノード側凸部の先端が押し当てられた部分に負イオンや電子が集中して流入したためであると推測される。
【００２３】
本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記カソード電極には、前記アノード電極側にガスを供給する供給孔（供給孔７０ａ）を有しており、前記アノード電極側に突出するライン状のカソード側凸部（カソード側凸部７０ｃ）と、前記ガスを排気する排気孔（排気孔７０ｂ）を有するカソード側凹部（カソード側凹部７０ｄ）とが設けられており、前記発電層形成ステップでは、前記アノード側凸部と前記カソード側凹部とが前記基板を挟んで対向して配置されることを要旨とする。
【００２４】
本発明の一の特徴は、本発明の上述した特徴において、前記発電層形成ステップにおいて前記アノード側凸部が押し当てられていた前記基板の部分に対して、前記基板を挟んで反対側に形成された前記半導体発電層の部分にレーザービームを照射し、前記半導体発電層を除去する発電層除去ステップ（ステップ５０及びステップ７０）を薄膜型太陽電池の製造方法がさらに含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、半導体発電層の加工端面における電流リークの発生を抑制するとともに、半導体発電層の膜残りを防ぐことが可能な薄膜型太陽電池、及び、この薄膜型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】
【００２６】
以下において、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
【００２７】
［第１実施形態］
（プラズマＣＶＤ装置の構成）
本発明の第１実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、プラズマＣＶＤ装置１００は、真空チャンバー２０と、複数のガスボンベ３０（ガスボンベ３０ａ及びガスボンベ３０ｂ）と、複数のマスフローコントローラ４０（マスフローコントローラ４０ａ及びマスフローコントローラ４０ｂ）と、高真空排気ポンプ５０と、圧力調整バルブ５５と、高周波電源６０と、マッチングボックス６５と、下部カソード電極７０と、上部アノード電極８０とを有している。
【００２９】
なお、プラズマＣＶＤ装置１００は、透明薄膜電極１２が複数の領域毎にガラス基板１１上に形成された電極付き基板１０上に、結晶性Ｓｉ膜を含む半導体発電層である薄膜シリコン膜１３をプラズマ放電によって形成する装置である。
【００３０】
真空チャンバー２０は、電極付き基板１０、下部カソード電極７０及び上部アノード電極８０を収容するチャンバーである。
【００３１】
ガスボンベ３０は、下部カソード電極７０を通じて真空チャンバー２０内に供給されるガスを収容する。例えば、ガスボンベ３０ａは、ＳｉＨ４を主成分とするガスを収容しており、ガスボンベ３０ｂは、Ｈ２を主成分とするガスを収容している。
【００３２】
マスフローコントローラ４０は、真空チャンバー２０内に供給されるガスの流量を制御する。例えば、マスフローコントローラ４０ａは、ガスボンベ３０ａに収容されたＳｉＨ４の流量を約１００ｓｃｃｍに制御し、マスフローコントローラ４０ｂは、ガスボンベ３０ｂに収容されたＨ４２の流量を約５０００ｓｃｃｍに制御する。
【００３３】
高真空排気ポンプ５０は、真空チャンバー２０内の空気を排気するポンプであり、圧力調整バルブ５５は、高真空排気ポンプ５０を制御することによって真空チャンバー２０内の空気圧を制御する。
【００３４】
高周波電源６０は、マッチングボックス６５を介して下部カソード電極７０に接続されており、下部カソード電極７０と上部アノード電極８０との間でプラズマ放電を行うように構成されている。例えば、高周波電源６０に投入される電力は約２ｋＷであり、下部カソード電極７０と上部アノード電極８０との間における放電圧力は約１０００Ｐａである。
【００３５】
下部カソード電極７０は、マッチングボックス６５を介して高周波電源６０に接続された板状電極である。また、下部カソード電極７０には、複数の供給孔７０ａ及び複数の排気孔７０ｂが交互に設けられている。
【００３６】
供給孔７０ａは、ガスボンベ３０に収容されたガスを真空チャンバー２０内に供給するための孔であり、スリット状の形状を有している。排気孔７０ｂは、真空チャンバー２０内に供給されたガスを排気するための孔であり、スリット状の形状を有している。
【００３７】
上部アノード電極８０は、複数のアノード側凸部８０ａを有する電極である。例えば、下部カソード電極７０と上部アノード電極８０との間には、約１５ｍｍの間隔が設けられている。
【００３８】
アノード側凸部８０ａの高さｈは、約５００μｍであり、アノード側凸部８０ａの先端の曲率半径ｒは、約５０μｍである。また、アノード側凸部８０ａの先端は、電極付き基板１０上に薄膜シリコン膜１３を形成する際に、薄膜シリコン膜１３が形成される電極付き基板１０の主面とは反対側に設けられた電極付き基板１０の他の主面に押し当てられる。
【００３９】
以下において、上述した上部アノード電極８０について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る上部アノード電極８０の一部を示す図である。なお、図２に示す上部アノード電極８０の向きは、図１に示した上部アノード電極８０の向きと上下が反転している。
【００４０】
図２に示すように、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａは、ライン状の形状を有しており、間隔Ａ毎に設けられている。ここで、間隔Ａは、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子の間隔と同じであり、約１０ｍｍである。なお、間隔Ａは、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子の出力電流密度に依存しており、約１０ｍｍに限定されるものではない。
【００４１】
（薄膜型太陽電池の構成）
以下において、本発明の第１実施形態に係る薄膜型太陽電池の構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の断面を示す図である。
【００４２】
図３に示すように、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００は、ガラス基板１１と、透明薄膜電極１２と、薄膜シリコン膜１３と、金属電極膜１４とを有する。
【００４３】
ガラス基板１１は、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の単一基板であり、ガラス基板１１の主面上には、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子が形成される。
【００４４】
透明薄膜電極１２は、ガラス基板１１の主面上に複数の領域毎に形成された第１電極である。なお、上述したように、電極付き基板１０は、ガラス基板１１及び透明薄膜電極１２によって構成される。
【００４５】
薄膜シリコン膜１３は、透明薄膜電極１２上に形成された結晶系Ｓｉ膜であり、半導体発電層を構成する。なお、薄膜シリコン膜１３は、上述したプラズマＣＶＤ装置１００を用いて形成される。また、金属電極膜１４は、薄膜シリコン膜１３上に形成された第２電極である。
【００４６】
ここで、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００では、薄膜シリコン膜１３の一部が除去されることによって形成された接続領域１３ａで、透明薄膜電極１２と金属電極膜１４とが電気的に接続されている。
【００４７】
また、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００では、薄膜シリコン膜１３の一部が除去されることによって形成された分離領域１３ｂで、薄膜シリコン膜１３及び金属電極膜１４が複数の領域（素子）毎に分離されている。すなわち、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子は、分離領域１３ｂで互いに分離されている。
【００４８】
さらに、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂに隣接する薄膜シリコン膜１３の部分の結晶化率は、薄膜シリコン膜１３の他の部分に比べて低い。具体的には、薄膜シリコン膜１３の結晶化率は、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂから離れるに従って高まっている。すなわち、薄膜シリコン膜１３の結晶化率は、部分（１）から部分（４）の順に高まっている。
【００４９】
また、上述した上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａは、接続領域１３ａと分離領域１３ｂとの間で電極付き基板１０の他の主面に押し当てられる。具体的には、図４では、アノード側凸部８０ａは、薄膜シリコン膜１３が形成される電極付き基板１０の主面とは反対側に設けられた電極付き基板１０の他の主面上における位置Ｃに押し当てられる。
【００５０】
さらに、上述したように、アノード側凸部８０ａが設けられる間隔Ａは、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子の間隔Ｄと同じである。
【００５１】
（薄膜型太陽電池の製造方法）
以下において、本発明の第１実施形態に係る薄膜型太陽電池の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る薄膜型太陽電池の製造方法を示すフロー図である。
【００５２】
図４に示すように、ステップ１０において、ガラス基板１１を準備する。ステップ２０において、ガラス基板１１の主面上に透明薄膜電極を形成する。
【００５３】
ステップ３０において、ガラス基板１１の主面上に透明薄膜電極にレーザービームを照射することによって透明薄膜電極の一部を除去する。これによって、ガラス基板１１の主面上に透明薄膜電極１２が複数の領域毎に形成された電極付き基板１０を取得する。
【００５４】
ステップ４０において、プラズマＣＶＤ装置１００を用いて、ガラス基板１１の主面上に形成された透明薄膜電極１２上に薄膜シリコン膜を形成する。具体的には、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａの先端を、透明薄膜電極１２が形成される電極付き基板１０の主面とは反対側に設けられた電極付き基板１０の他の主面に押し当る。続いて、下部カソード電極７０に設けられた供給孔７０ａからガスを供給しながら、下部カソード電極７０とアノード側凸部８０ａとの間でプラズマ放電を行うことによって、結晶系Ｓｉ膜の半導体発電層である薄膜シリコン膜を形成する。なお、薄膜シリコン膜は、ステップ３０で透明薄膜電極の一部が除去された領域にも形成される。
【００５５】
ステップ５０において、薄膜シリコン膜の一部にレーザービームを照射することによって、薄膜シリコン膜の一部を除去する。
【００５６】
なお、レーザービームは、ステップ４０でアノード側凸部８０ａが押し当てられたガラス基板１１の部分に対して、ガラス基板１１を挟んで反対側に形成された薄膜シリコン膜の部分に照射される。
【００５７】
ステップ６０において、透明薄膜電極１２上に金属電極膜を形成する。また、金属電極膜は、ステップ５０で薄膜シリコン膜の一部が除去された領域にも形成される。これによって、透明薄膜電極１２と金属電極膜１４とを電気的に接続する接続領域１３ａが形成される。
【００５８】
ステップ７０において、薄膜シリコン膜の一部にレーザービームを照射することによって、薄型シリコン膜及び金属電極膜を除去する。これによって、薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子を互いに分離する分離領域１３ｂを形成する。
【００５９】
なお、ステップ４０でアノード側凸部８０ａが押し当てられたガラス基板１１の部分に対して、ガラス基板１１を挟んで反対側に形成された薄膜シリコン膜の部分に照射される。
【００６０】
このようにして、ガラス基板１１、透明薄膜電極１２、薄膜シリコン膜１３及び金属電極膜１４を有する薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００が形成される。
【００６１】
（作用及び効果）
本発明の第１実施形態に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００によれば、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂに隣接する薄膜シリコン膜１３の部分の結晶化率は、薄膜シリコン膜１３の他の部分に比べて低い。すなわち、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂを形成するために除去される薄膜シリコン膜１３の部分の結晶化率が低く抑えられていると考えられる。
【００６２】
従って、レーザービームを照射して薄膜シリコン膜１３の一部を除去し、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂを形成する際に、薄膜シリコン膜１３の膜残りが生じることを防ぐことができる。また、薄膜シリコン膜１３の膜残りを防ぐためにレーザの出力を高める必要がないため、薄膜シリコン膜１３の加工端面における電流リークの発生を抑制することもできる。
【００６３】
特に、第１実施形態のように、薄膜シリコン膜（半導体発電層）が結晶系Ｓｉ膜である場合には、薄膜シリコン膜がａ−Ｓｉ膜である場合に比べて、薄膜シリコン膜に含まれる水素の量が少ない。
【００６４】
従って、一般的には、レーザの出力を上げなければ、薄膜シリコン膜の膜残りが生じてしまうが、本発明の第１実施形態によれば、レーザ加工によって除去する薄膜シリコン膜の部分の結晶化率が、薄膜シリコン膜の他の部分に比べて低いため、薄膜シリコン膜の膜残りが生じることを防ぐことができる。
【００６５】
また、本発明の第１実施形態に係る薄膜型太陽電池の製造方法によれば、透明薄膜電極１２が設けられたガラス基板１１の主面の反対側に設けられたガラス基板１１の他の主面に、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａの先端を押し当てながら、下部カソード電極７０とアノード側凸部８０ａとの間でプラズマ放電を行うことによって、結晶系Ｓｉ膜の半導体発電層である薄膜シリコン膜を形成する。
【００６６】
従って、アノード側凸部８０ａの先端が押し当てられたガラス基板１１の部分に対してガラス基板１１を挟んで反対側に形成された薄膜シリコン膜の結晶化率が、薄膜シリコン膜の他の部分に比べて低い薄膜シリコン膜を形成することができる。
【００６７】
このように、結晶化率が低い部分を有する薄膜シリコン膜を形成できた理由は、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａの先端が押し当てられた部分では、薄膜シリコン膜１３が形成される電極付き基板１０の主面へのチャージアップが抑制されて、アノード側凸部８０ａの先端が押し当てられた部分に負イオンや電子が集中して流入したためであると推測される。
【００６８】
また、本発明の第１実施形態に係る薄膜型太陽電池の製造方法によれば、アノード側凸部８０ａの先端が押し当てられたガラス基板１１の部分に対して、ガラス基板１１を挟んで反対側に形成された薄膜シリコン膜の部分にレーザービームを照射し、薄膜シリコン膜の一部を除去することによって、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂを形成する。
【００６９】
従って、結晶化率が低い薄膜シリコンの部分を除去することによって、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂで薄膜シリコンの膜残りが生じることを防ぐことができる。
【００７０】
（実施例）
以下において、本発明の一実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の評価結果について、図面を参照しながら説明する。
【００７１】
最初に、各素子を分離する溝幅と分離抵抗との関係について説明する。図５は、本発明の一実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の評価結果を示す図であり、図６は、比較例に係る薄膜Ｓｉ系太陽電池の評価結果を示す図である。
【００７２】
なお、図５及び図６において、薄膜シリコン膜を除去するレーザとして、発振周波数が８ｋＨｚであり、レーザのパワーが２７０ｍＷであり、送り速度が毎秒６００ｍｍである矩形型パルスレーザを用いた。
【００７３】
また、本発明の一実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００については、上部アノード電極８０にアノード側凸部８０ａが設けられたプラズマＣＶＤ装置１００を用いて薄膜シリコン膜１３を形成した。一方、比較例に係る薄膜Ｓｉ系太陽電池については、上部アノード電極が平板電極であるプラズマＣＶＤ装置を用いて薄膜シリコン膜を形成した。
【００７４】
図５に示すように、本発明の一実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の評価結果では、光を薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００に当てない場合（暗時）場合は当然として、実使用条件である１０００００Ｌｕｘの光を薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００に当てた場合において、レーザの光学的な絞り限界である５０μｍの溝幅であっても、１００００Ω以上という充分に高い分離抵抗が得られることが確認された。
【００７５】
一方、図６に示すように、比較例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池の評価結果では、実使用時における分離抵抗の最低値である１０００Ω以上の分離抵抗を得るためには、３００μｍの溝幅が必要であることが確認された。
【００７６】
このように、本発明の一実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００によれば、比較例に係る薄型Ｓｉ系太陽電池に比べて、溝幅を小さくすることができることが確認された。すなわち、溝幅を小さくすることによって有効発電面積の拡大を図るとともに、溝幅を小さくすることに起因して電流リークが生じることを充分に抑制できることが確認された。また、開放電圧及び曲線因子（シャント抵抗）が向上するため、発電効率が約１〜２割向上することが確認された。
【００７７】
次に、薄膜シリコン膜１３の結晶化率について説明する。図７は、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂに近い順に薄膜シリコン膜１３の顕微ラマン観察（Ｘ＝５０μｍ）を行った結果を示す図である。
【００７８】
なお、薄膜シリコン膜１３の部分については、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂに近い順に、部分（１）、部分（２）、部分（３）及び部分（４）と称する（図３を参照）。また、部分（１）−部分（２）、部分（２）−部分（３）及び部分（３）−部分（４）の間隔は、それぞれ約１００μｍである。
【００７９】
図７に示すように、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂに最も近い部分（１）は、４８０ｃｍ−１をピークとするアモルファスＳｉであるのに対して、接続領域１３ａ及び分離領域１３ｂから離れるに従って（すなわち、部分（２）、部分（３）及び部分（４）の順に）、５２０ｃｍ−１をピークとする結晶系Ｓｉに移行していることが確認された。
【００８０】
なお、比較例に係る薄型Ｓｉ系太陽電池では、薄膜シリコン膜は、一様に、図７に示す部分（２）に近い構造を有しており、アモルファス部分が図７に示す部分（１）に比べて少なかった。
【００８１】
このように、薄膜シリコン膜の構造に差異が生じた理由は、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａの先端が押し当てられた部分では、薄膜シリコン膜１３が形成される電極付き基板１０の主面のチャージアップが抑制されて、アノード側凸部８０ａの先端が押し当てられた部分に負イオンや電子が集中して流入したためであると推測される。
【００８２】
［第２実施形態］
以下において、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との差異について主として説明する。
【００８３】
具体的には、上述した第１実施形態は、プラズマＣＶＤ装置の下部カソード電極は平板電極であったが、第２実施形態では、プラズマＣＶＤ装置の下部カソード電極は、凹凸を有する電極である。
【００８４】
（プラズマＣＶＤ装置の構成）
以下において、本発明の第２実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の構成を示す図である。
【００８５】
図８に示すように、プラズマＣＶＤ装置１００は、図１に示した構成に加えて、下部カソード電極７０に設けられたカソード側凸部７０ｃを有している。
【００８６】
カソード側凸部７０ｃは、上部アノード電極８０側に突出する形状を有している。また、カソード側凸部７０ｃは、アノード側凸部８０ａと同様に、ライン状の形状を有している。さらに、カソード側凸部７０ｃの先端には、真空チャンバー２０内にガスを供給する供給孔７０ａが設けられている。なお、供給孔７０ａは、スリット状の形状を有している。また、排気孔７０ｂは、カソード側凹部７０ｄに設けられており、スリット状の形状を有している。
【００８７】
ここで、上述した上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａは、カソード側凹部７０ｄに設けられた排気孔７０ｂと電極付き基板１０を挟んで対向して配置されている。すなわち、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａと下部カソード電極７０に設けられたカソード側凸部７０ｃとは、電極付き基板１０を挟んで互い違いに配置されている。
【００８８】
（作用及び効果）
本発明の第２実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、上部アノード電極８０に設けられたアノード側凸部８０ａは、カソード側凹部７０ｄに設けられた排気孔７０ｂと電極付き基板１０を挟んで対向して配置されている。
【００８９】
従って、上述した第１実施形態と同様に、このプラズマＣＶＤ装置１００を用いることによって、レーザ加工によって除去される薄膜シリコン膜の部分の結晶化率がレーザ加工によって除去されない薄膜シリコン膜の部分に比べて低い薄膜シリコン膜を形成することができる。
【００９０】
これに加えて、レーザ加工によって除去されない薄膜シリコン膜の部分について、結晶化率の向上を図ることができる。
【００９１】
なお、レーザ加工によって除去される薄膜シリコン膜の部分とは、透明薄膜電極１２と金属電極膜１４と接続するために除去される薄膜シリコン膜の部分及び薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の各素子を分離するために除去される薄膜シリコン膜の部分である。
【００９２】
（評価結果）
以下において、第１実施形態に係る薄膜シリコン膜１３及び第２実施形態に係る薄膜シリコン膜１３の評価結果について、図面を参照しながら説明する。図９は、第１実施形態に係る薄膜シリコン膜１３について、レーザ加工によって除去されない薄膜シリコン膜１３の部分のＸ線解析ピークを示す図であり、図１０は、第２実施形態に係る薄膜シリコン膜１３について、レーザ加工によって除去されない薄膜シリコン膜１３の部分のＸ線解析ピークを示す図である。
【００９３】
図９及び図１０に示すように、第２実施形態に係る薄膜シリコン膜１３では、第１実施形態に係る薄膜シリコン膜１３に比べて、太陽電池用の膜構造として好適な（２２０）配向が達成されていることが確認された。
【００９４】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００９５】
例えば、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、半導体発電層は、シリコン及び水素を主元素とする結晶系Ｓｉ膜（薄膜シリコン膜１３）であったが、これに限定されるものではない。具体的には、半導体発電層は、ゲルマニウムや炭素、ホウ素やリンなどの元素を混入したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る上部アノード電極８０の一部を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の断面を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る薄膜型太陽電池の製造方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の評価結果を示す図である。
【図６】比較例に係る薄膜Ｓｉ系太陽電池の評価結果を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例に係る薄膜シリコン膜１３の結晶化率に関する評価結果を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の構成を示す図である。
【図９】本発明の第１実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の評価結果を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例に係る薄膜型Ｓｉ系太陽電池２００の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…電極付き基板、１１…ガラス基板、１２…透明薄膜電極、１３…薄膜シリコン膜、１３ａ…接続領域、１３ｂ…分離領域、１４…金属電極膜、２０…真空チャンバー、３０…ガスボンベ、４０…マスフローコントローラ、５０…高真空排気ポンプ、５５…圧力調整バルブ、６０…高周波電源、６５…マッチングボックス、７０…下部カソード電極、７０ａ…供給孔、７０ｂ…排気孔、７０ｃ…カソード側凸部、７０ｄ…カソード側凹部、８０…上部アノード電極、８０ａ…アノード側凸部、１００…プラズマＣＶＤ装置、２００…薄膜型Ｓｉ系太陽電池
【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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【図９】
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【図１０】
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