(57)【要約】【課題】光電変換効率を低下させずに、１枚の樹脂基板から複数個を得られる光電変換装置の製造方法を提供すること。【解決手段】支持基板上に固着された樹脂基板に光電変換素子を形成した後に、支持基板を除去して得られる光電変換装置の製造方法において、支持基板の表面から順に、表面が平滑化された第１の密着層と、樹脂フィルムからなる保護フィルムと、表面が平滑化された第２の密着層とを積層配置する工程と、第２の密着層の表面に樹脂基板を貼り付ける工程と、この樹脂基板上に複数個の光電変換素子を形成する工程と、第１の密着層と保護フィルムの界面を境に、光電変換素子片と支持基板片とに分離する工程と、光電変換素子片における複数個の光電変換素子の所望の形状に合わせて、保護フィルムと第２の密着層を切断する工程と、光電変換素子片から光電変換装置を分離する工程とを有する製造方法を採用した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に固着した樹脂基板に光電変換素子を形成した後に、前記支持基板を除去して得られる光電変換装置の製造方法において、
前記支持基板の表面から順に、表面が平滑化された第１の密着層と、樹脂フィルムからなる保護フィルムと、表面が平滑化された第２の密着層とを積層して配置する工程と、
前記第２の密着層の表面に前記樹脂基板を貼り付ける工程と、
前記樹脂基板上に複数個の前記光電変換素子を形成する工程と、
前記第１の密着層と前記保護フィルムとの界面を境に、光電変換素子片と支持基板片とに分離する工程と、
前記光電変換素子片における前記複数個の光電変換素子の外形形状に合わせて、前記保護フィルムと前記第２の密着層を個々に切断する工程と、
前記光電変換素子片から前記光電変換装置を分離する工程と、
を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の密着層と前記第２の密着層は、ともにシリコーン樹脂材料により形成された樹脂膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の密着層と前記第２の密着層は、硬化後に所定の軟性を持ち、かつ未硬化状態で表面を平滑とした樹脂層を前記支持基板の表面に形成した後に、この樹脂層を完全に硬化させて得られる膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の密着層の表面に前記保護フィルムを貼り付けた後と、前記第２の密着層の表面に前記樹脂基板を貼り付けた後に、それぞれ脱気処理を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の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、支持基板上に樹脂基板を固着させた後に光電変換層を形成する光電変換装置を製造するにあたって、光電変換効率を低下させることなく、１枚の樹脂基板から複数個の光電変換装置を同時に得ることができる光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン膜からなる光電変換層が樹脂基板上に形成された光電変換装置は、ガラス基板や金属基板を用いて形成されたものに比べて、軽量、薄型であるうえに可撓性を有している点に優れており、この特性を生かして、腕時計などの小型携帯機器に使用されている。
【０００３】
この様な光電変換装置は、装置を構成する光電変換層、その光電変換層を挟持する透明電極層、裏面電極層を有するため、各層を加熱処理しながら形成しなくてはならない。そこで、この加熱処理を踏まえた製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図３は、従来の製造工程を示す図面である。図３（ａ）は、硬化後に所定の軟性を持ち、かつ未硬化状態で表面を平滑とした密着層２を支持基板１に形成後、完全に硬化させ、この密着層２を介して、支持基板１上に樹脂基板４を貼り付ける工程を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）で得た構造体に、光電変換素子を形成する工程を示す図面であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）で得た構造体から目的の光電変換装置を得る工程を示す図面である。
【０００５】
はじめに、液状のシリコーンゴムを、スピンコータを使用して支持基板１上に５０μｍ程度の厚さに塗布した後、２００℃に設定したドライオーブンにて６０分間加熱し、このシリコーンゴムを完全に硬化させ、支持基板１に確実に固着された密着層２を形成する。
【０００６】
次に、フィルム状の樹脂基板４を支持基板１の端部から徐々に密着層２に貼っていくと、樹脂基板４と密着層２の界面から空気が押し出されて、その界面はほぼ真空に近い状態になる。そして、まだ僅かに残存している空気を完全に取り除くために、支持基板１ごと真空中で加熱して脱気処理を行う。すると、樹脂基板４と密着層２とは密着して、支持基板１に固着される。
【０００７】
さらに、図３（ｂ）に示すように、樹脂基板４の表面に透明電極層５、アモルファスシリコン膜からなる光電変換層６、裏面電極層７を順次積層して、光電変換素子８を形成する。そして、この光電変換素子８の表面を保護膜９で被覆する。
【０００８】
光電変換層６となるアモルファスシリコン膜の形成には、概してプラズマＣＶＤ法が用いられ、ＣＶＤ装置内に生成したプラズマにより原料ガスを分解し、Ｐ型、Ｉ型、Ｎ型の順にアモルファスシリコン膜を積層する。P型アモルファスシリコン膜はシラン（ＳｉＨ
４）ガスとジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを、Ｉ型アモルファスシリコン膜はＳｉＨ４ガスを、Ｎ型アモルファスシリコン膜はＳｉＨ４ガスとホスフィン（ＰＨ３）ガスを原料ガスとして装置内に導入して形成する。そして、この成膜工程において良質のアモルファスシリコン膜を形成するためには、ＣＶＤ装置内で基板温度を１５０℃以上にして成膜することが必須となる。
【０００９】
最後に、図３（ｃ）に示す様に、樹脂基板４の端部に図示しない粘着テープを貼り付けて、その粘着テープを支点として樹脂基板４の端部から剥がし、密着層２と樹脂基板４と
の界面に空気を侵入させれば、樹脂基板４は支持基板１から容易に分離して、光電変換装置１３を製造することができる。
【００１０】
このように従来の製造方法においては、樹脂基板４と支持基板１とを、シリコーンゴムを用いた完全に硬化させた密着層２を介して真空吸着により強固に密着させているので、光電変換素子８の製造過程で加熱処理を行う際に、両基板の線膨張係数の違いによる応力がこの樹脂基板４に掛かっても、樹脂基板４が支持基板１から分離することを極力防止することができる。また、密着層２を支持基板１上に設けた後に、完全に硬化させてから樹脂基板４を貼り付けているので、光電変換層６の形成時に密着層２からアウトガスが発生することがなく、光電変換素層６の膜質の低下を防止することができる。さらに、支持基板１と樹脂基板４の分離が容易なので、この工程における製造時間を大幅に短縮することができるだけでなく、この樹脂基板１を貼り付ける際には何度でも貼り直しが可能となる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２９４８０７号公報（第６−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前述した従来の製造方法は、１枚の樹脂基板４上に複数個の光電変換素子８を一度に製造する際には下記に示す問題点を有している。
【００１３】
複数個の光電変換素子８が形成されている樹脂基板４を、支持基板１から分離した後に、個々の光電変換装置１３を得るためには、各光電変換素子８を樹脂基板４毎に切断する切断工程が必要となる。まず、この切断工程では、プレスやカッターなど切断用の機械装置の冶具（ステージ）に、光電変換素子８が形成されていない樹脂基板４を載置して、光電変換素子８の外形形状に合わせて、樹脂基板４を切断するための位置調整をする必要がある。その位置調整の際に、樹脂基板４表面と冶具等とが擦れて、光電変換素子８の光入射側となる樹脂基板４の裏面を傷つけてしまう場合がある。この様に、樹脂基板４の裏面に傷が付くと、その部分では光電変換素子に入射する入射光が散乱してしまい、光電変換層６への入射光量は減少する。その結果として、この様にして製造された光電変換素子は、光電変換量が減少することとなる。
【００１４】
そこで、本発明は上記課題を解決し、光電変換効率を低下させることなく、１枚の樹脂基板から複数個の光電変換装置を同時に形成することができる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】
【００１５】
本発明の光電変換装置の製造方法は、上記した目的を達成するため、基本的には、以下に記載された製造方法を採用するものである。
【００１６】
即ち、本発明の光電変換装置の製造方法は、支持基板上に固着した樹脂基板に光電変換素子を形成した後に、支持基板を除去して得られる光電変換装置の製造方法において、支持基板の表面から順に、表面が平滑化された第１の密着層と、樹脂フィルムからなる保護フィルムと、表面が平滑化された第２の密着層とを積層配置する工程と、第２の密着層の表面に樹脂基板を貼り付ける工程と、この樹脂基板上に複数個の光電変換素子を形成する工程と、第１の密着層と保護フィルムとの界面を境に、光電変換素子片と支持基板片とに分離する工程と、光電変換素子片における複数個の光電変換素子の外形形状に合わせて、保護フィルムと第２の密着層を個々に切断する工程と、光電変換素子片から光電変換装置を分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光電変換装置の製造方法は、前述した第１の密着層と第２の密着層が、ともにシリコーン樹脂材料により形成された樹脂膜であることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の光電変換装置の製造方法は、前述した第１の密着層と第２の密着層が、硬化後に所定の軟性を持ち、かつ未硬化状態で表面を平滑とした樹脂膜を支持基板に形成した後に、この樹脂膜を完全に硬化させて得られる膜であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の光電変換装置の製造方法は、第１の密着層の表面に保護フィルムを貼り付けた後と、第２の密着層の表面に樹脂基板を貼り付けた後に、それぞれ脱気処理を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光電変換装置の製造方法によれば、複数個の光電変換装置を同時に形成したとしても、光電変換素子が形成された面とは反対側の樹脂基板の表面に傷が発生することはない。したがって、光電変換装置の製造工程において、樹脂基板の裏面に付く傷を極力少なくし、光利用効率の高い光電変換装置を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の光電変換装置の製造方法は、支持基板上に固着した樹脂基板に光電変換素子を形成した後に、支持基板を除去して得られる光電変換装置の製造方法において、支持基板の表面から順に、第１の密着層と保護フィルムと第２の密着層とを積層配置する工程と、第２の密着層の表面に樹脂基板を貼り付ける工程と、この樹脂基板上に複数個の光電変換素子を形成する工程と、第１の密着層と保護フィルムとの界面を境に、光電変換素子片と支持基板片とに分離する工程と、光電変換素子片における複数個の光電変換素子の外形形状に合わせて、保護フィルムと第２の密着層を個々に切断する工程と、光電変換素子片から光電変換装置を分離する工程とを有することを特徴とする製造方法である。以下に、本発明の実施の形態を上記に示した工程順に図面に基づいて詳細に説明する。なお、従来技術で使用した同じ部材については、同じ符号を付して説明する。
【００２２】
まず、本発明の光電変換装置の製造方法について、図１の工程断面図にしたがって説明する。図１（ａ）は、支持基板１の表面から順に、第１の密着層２ａと保護フィルム３と第２の密着層２ｂとを積層配置する工程を示している。
【００２３】
先ず、図１（ａ）に示す様に、従来の工程と同様にして、ガラス製の支持基板１における一方の面の全面に、硬化後のゴム硬度が２０〜５０（ＪＩＳ  Ａ）となる液状のシリコーンゴム（例えばジーイー東芝シリコーン社製、製品名：ＴＳＥ３０３３）を、スピンコータを使用して５０μｍ程度の厚さに塗布する。
【００２４】
その後、２００℃に設定したドライオーブンに、この液状のシリコーンゴムが塗布された支持基板１を投入して６０分間加熱し、このシリコーンゴムを完全に硬化させ、支持基板１に確実に固着された第１の密着層２ａを形成する。
【００２５】
この際、第１の密着層２ａの表面は平滑に形成されていることが必要である。この平滑化は、次に支持基板１上に第１の密着層２ａを介して保護フィルム３を貼り付ける際に、保護フィルム３と第１の密着層２ａとを確実に真空吸着させて固定するために必要となる。
【００２６】
上記のようにして、支持基板１上に第１の密着層２ａを形成したら、次に、保護フィルム３を支持基板１上に第１の密着層２ａを介して貼り付ける。保護フィルム３の材料は限
定しないが、可撓性を有すること、後の光電変換素子の作成工程における加熱に耐えうることと、その際に光電変換層の特性を低下させるようなアウトガスを発生しないことを満たしていることが肝要である。例えば、後の工程で使用する樹脂基板と同素材のポリエチレンテレフタレート基板、ポリエチレン基板を用いてもよい。保護フィルム３を支持基板１の端部から徐々に第１の密着層２ａに貼っていくと、保護フィルム３と第１の密着層２ａの界面から空気が徐々に押し出されて、その界面はほぼ真空に近い状態になる。すると、保護フィルム３と第１の密着層２ａとは密着して、支持基板１に固着される。
【００２７】
なお、保護フィルム３を第１の密着層２ａに貼り付ける際に保護フィルム３を貼り損ねたとしても、保護フィルム３の端部に粘着テープを貼って、この部分を支点にして保護フィルム３を剥がし、再び所望の位置に貼り直すことが可能である。ここで、保護フィルム３の貼り直しができるのは、保護フィルム３が可撓性のフィルムであることと、保護フィルム３と密着層２ａとの界面に接着剤などを介在させずに単に真空吸着をさせて固定しているからである。
【００２８】
この段階では、支持基板１上に貼り付けられた保護フィルム３と第１の密着層２ａの界面には、まだ僅かに空気（図示せず）が残存している。そこで、この残存する空気を完全に取り除くために、支持基板１ごと真空中で加熱して脱気処理を行う。すると、基板周辺からこの残存する空気が抜けて、保護フィルム３と第１の密着層２ａを強固に密着（真空吸着）させることができる。なお、この脱気処理は、加熱をせずに真空とするだけでも行うことができるが、この界面から完全に空気を脱気させるのに時間を要する。そのため、この工程は、真空中で加熱して行うことが好ましい。
【００２９】
次に、保護フィルム３上に、第２の密着層２ｂを形成するが、上述の、支持基板１上に第１の密着層２ａを形成した際と同様の材料と方法を用いればよい。具体的には、保護フィルム３上に、液状のシリコーンゴムを塗布後、加熱硬化して、第２の密着層２ｂを保護フィルム３に確実に固着させる。
【００３０】
この際も、第２の密着層２ｂの表面は平滑に形成されていることが必要である。この平滑化は、次の工程で、支持基板１上に、樹脂基板を第２の密着層２ｂを介して貼り付ける際に、樹脂基板と第２の密着層２ｂとを確実に真空吸着させて固定するために必要となる。
【００３１】
図１（ｂ）は、第２の密着層２ｂ上に樹脂基板４を貼り付ける工程を示している。
上記のようにして、支持基板１上に第１の密着層２ａと保護フィルム３と第２の密着層２ｂとを積層配置したら、次に、図１（ｂ） に示すように、フィルム状の樹脂基板４を、支持基板１上に、第１の密着層２ａと保護フィルム３と第２の密着層２ｂを介して貼り付ける。樹脂基板４をその端部から徐々に第２の密着層２ｂに貼っていくと、樹脂基板４と第２の密着層２ｂの界面から空気（図示せず）が徐々に押し出されて、その界面はほぼ真空に近い状態になる。すると、樹脂基板４と第２の密着層２ｂとは密着して、支持基板１に固着される。
【００３２】
また、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す様に、本発明の太陽電池装置の製造方法は、支持基板１表面が露出するように、第１の密着層２ａと保護フィルム３と第２の密着層２ｂのサイズを支持基板１よりも小さくし、さらに、第２の密着層２ｂ表面が露出するように、樹脂基板４のサイズを第２の密着層２ｂよりも小さくなるようにしてある。それは、樹脂基板４上に光電変換素子を形成した後に、第１の密着層２ａと保護フィルム３の界面を境に、光電変換素子片を分離する工程、および個々に切断された光電変換素子片から第２の密着層２ｂと樹脂基板４の界面を境に光電変換装置を分離する工程において、分離する各片の端部に粘着テープを貼って剥がす作業が容易になるからである。
【００３３】
なお、樹脂基板４を第２の密着層２ｂに貼り付ける際に樹脂基板４を貼り損ねたとしても、第１の密着層２ａと保護フィルム３との貼り直しと同様に、樹脂基板４の端部に粘着テープを貼って、この部分を支点にして樹脂基板４を剥がし、再び所望の位置に貼り直すことが可能である。
【００３４】
また、この段階では、支持基板１上に貼り付けられた樹脂基板４と第２の密着層２の界面には、まだ僅かに空気（図示せず）が残存しているので、先と同様にして脱気処理を行う。
【００３５】
次に、この脱気処理の後に行う工程について説明をする。図１（ｃ）は、樹脂基板４上に複数個の光電変換素子８を形成する工程を示している。
図１（ｃ）に示すように、樹脂基板４の上層にＩＴＯ等の透明電極層５、アモルファスシリコン膜からなる光電変換層６、ＴｉやＡｌ等の反射性の金属材料からなる裏面電極層７を、従来例と同様に順次積層して所望のパターンに形成して、複数個の光電変換素子８を得た後、光電変換素子８の表面を保護膜９で被覆する。図１（ｃ）では３個の光電変換素子８が図示されているが、光電変換素子８の個数やパターンは適宜変えられるものである。
【００３６】
なお、第１の密着層２ａと第２の密着層２ｂに用いたシリコーンゴムは耐熱性に優れており、上述の製造過程において、室温から１５０℃以上の温度で処理しても組成分解や組成変性することがない。この条件を満たした材料を用いれば、光電変換素子８を形成する工程を経ても樹脂基板４と第２の密着層２ｂの密着性と保護フィルム３と第１の密着層２ａは維持される。
【００３７】
次に、図１（ｄ）を用いて、光電変換素子片１０と支持基板片１１を分離する工程について説明をする。
第２の密着層２ｂの端部に図示しない粘着テープを貼り付けて、その粘着テープを支点として、保護フィルム３と第１の密着層の界面に徐々に空気を入れながら、光電変換素子片１０を支持基板片１１から分離する。この際に、先述したように、第１の密着層２ａと保護フィルム３と第２の密着層２ｂの積層部分を、支持基板１よりも小さく形成しておけば、光電変換素子片１０と支持基板片１１を容易に分離できる。なお、この光電変換素子片１０は、保護フィルム３、第２の密着層２ｂ、樹脂基板４、光電変換素子８と保護膜９からなる光電変換装置１３からなる素子片に相当する。また、支持基板片１１は、支持基板１と第１の密着層２ａからなる基板片に相当する。
【００３８】
さらに、図２（ａ）に示すように、光電変換素子片１０をプレス切断用の機械装置の冶具（ステージ）に載置して、プレス切断により光電変換素子８の外形形状に合わせて、図中の一点鎖線の部分で切断して、光電変換素子片１０を個々（本実施例の場合は３個）に分割する。
【００３９】
この工程では、密着層２ｂを介して樹脂基板４と保護フィルム３が強固に固着した状態で光電変換素子片１０の切断が行われるから、樹脂基板４の光電変換素子８への光入射面４ａに傷が付くことがない。
【００４０】
図２（ｂ）は、上記したように光電変換素子片１０を切断して得られた、個々の光電変換素子片１２の内のひとつを示す。
上記のようにして個々に分割された光電変換素子片１２の端部に粘着テープを貼って、第２の密着層２ｂと樹脂基板４の界面を境に分離し、図２（ｃ）に示すような目的とする光電変換装置１３を得る。第２の密着層２ｂを介して樹脂基板４に固着させた保護フィル
ム３が、前工程まで樹脂基板４の光入射面４ａを保護していたので、光入射面４ａの表面に傷が付くことがない。
【００４１】
以上、述べたように、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、樹脂基板１から、複数個の光電変換装置１３を同時に生産でき、かつ個々の光電変換装置１３の光電変換効率を低下させることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】図１の続きの工程を示す工程断面図である。
【図３】従来の光電変換装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  支持基板
２  密着層
２ａ  第１の密着層
２ｂ  第２の密着層
３  保護フィルム
４  樹脂基板
４ａ  光入射面
５  透明電極層
６  光電変換層
７  裏面電極層
８  光電変換素子
９  保護膜
１０  光電変換素子片
１１  支持基板片
１２  光電変換素子片
１３  光電変換装置
【図１】
2007258428.tif 000003
【図２】
2007258428.tif 000004
【図３】
2007258428.tif 000005