(57)【要約】【課題】  薄膜太陽電池による修正のためのレーザー加工を容易にする。【解決手段】  本発明のある態様の太陽電池１００においては、基板５の一方の面に、接続のためまたは電極のための導電体の層として、金属からなる第１接続配線層７と中間透光層１１と金属からなる第２接続配線層１０とを含む積層構成の接続配線層か形成される。第２接続配線層１０は、好ましくは一部透過性、一部反射性とされる。集積型の太陽電池を形成する加工用のレーザーの波長に対する接続配線層の反射率が低減するため、レーザーのパワーを弱めても接続配線層を除去する加工が可能になり、分離部４にて露出する基板５に対するレーザーの影響が軽減される。【選択図】図４
2012004334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを有する基板と、
該第１面の上に配置される光電変換層と、
該第２面の上に配置される接続配線層と
を備え、
該接続配線層が、金属からなる第１接続配線層と、透光性を示す中間透光層と、金属からなる第２接続配線層とを前記第２面からこの順に積層した積層構成にされており、
レーザー光によって前記接続配線層が除去されている分離部が前記基板の前記第２面に形成されている
薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記レーザー光の波長の垂直入射光に対する前記接続配線層の反射率が５０％未満である
請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
各波長の垂直入射光に対する前記接続配線層の分光反射率は、前記レーザー光の波長における値を超える値が、前記レーザー光の波長よりも短波長側と長波長側との両側に見出されるものである
請求項１または請求項２に記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記レーザー光の波長の垂直入射光に対する前記接続配線層の反射率が２０％を超える
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】
前記レーザー光の波長を含むある波長範囲において垂直入射光に対する前記接続配線層の分光反射率スペクトルの谷の半値全幅が１００ｎｍ以上である
請求項４に記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記第１接続配線層の金属層が反射性を示す膜厚に形成されており、
前記第２接続配線層の金属層が一部透過性かつ一部反射性を示す膜厚に形成されている
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項７】
前記中間透光層の膜厚は、前記第１接続配線層と前記第２接続配線層との間において前記レーザー光が定在波を形成する膜厚にされている
請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項８】
前記中間透光層が透明導電体からなる
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項９】
前記分離部によって区切られた前記接続配線層がいくつかの単位接続配線部を含む単位接続配線部の列をなしており、
前記光電変換層が単位光電変換部の列をなしており、
前記接続配線部によって互いに電気的に接続されることにより各単位光電変換部が直列接続されている
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池。
【請求項１０】
前記基板が電気絶縁性を示す可撓性の基板であり、
前記光電変換層は、裏面電極層と、半導体層と、前面透明電極層とが前記基板の前記第１面の上に該第１面の側からこの順に配置されるものであり、
前記単位光電変換部は、前記光電変換層が区切られたものであり、
前記基板の前記第１面において互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記基板を貫通する集電孔を通じて前記第２面のいずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記基板を貫通する接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、互いに直列接続されている
請求項９に記載の薄膜太陽電池。
【請求項１１】
基板の第１面の上に光電変換層を形成する工程と、
前記基板の第２面の上に反射性を示す膜厚の金属の第１接続配線層を形成する工程と、
該第１接続配線層の上に透光性を示す中間透光層を形成する工程と、
該中間透光層の上に一部反射性かつ一部透過性を示す膜厚の金属の第２接続配線層を形成する工程と、
前記第１接続配線層、前記中間透光層、および前記第２接続配線層を含む積層構成の接続配線層に向かってレーザー光を照射することにより、前記接続配線層が部分的に除去された分離部を形成する工程と
を含む
太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記レーザー光の波長の垂直入射光に対する前記接続配線層の反射率が５０％未満であるように前記積層構成の前記第１接続配線層と前記中間透光層と前記第２接続配線層とが形成される
請求項１１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記レーザー光の波長の垂直入射光に対する前記接続配線層の反射率が２０％を超えるように前記積層構成の前記第１接続配線層と前記中間透光層と前記第２接続配線層とが形成される
請求項１１または請求項１２に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記分離部を形成する工程が、照射位置を走査しながら、少なくとも二つの入射角によって前記レーザー光を前記接続配線層へ照射する工程であり、
前記レーザー光の波長を含むある波長範囲において垂直入射光に対する前記接続配線層の分光反射率の谷の半値全幅が１００ｎｍ以上である
請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記基板が電気絶縁性の可撓性の基板であり、
前記分離部を形成する工程が、前記接続配線層から単位接続配線部の列を形成する形成する工程であり、
前記光電変換層を形成する工程は、
前記基板の前記第１面の上に裏面電極層を形成する副工程と、
該裏面電極層の上に半導体層を形成する副工程と、
該半導体層の上に前面透明電極層を形成する副工程と
を含む工程であり、
前記光電変換層を区切って単位光電変換部の列を形成する工程をさらに含み、
互いに隣り合ういずれか二つの単位光電変換部は、一方の単位光電変換部の前面透明電極層が前記基板を貫通する集電孔を通じていずれか一の単位接続配線部に電気的に接続され、他方の単位光電変換部の裏面電極層が前記基板を貫通する接続孔を通じて当該一の単位接続配線部に電気的に接続されることにより、直列接続されている
請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池およびその製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、レーザー加工を利用する太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産のための環境負荷が小さい太陽電池として薄膜太陽電池が注目されている。薄膜太陽電池には、複数の光電変換素子を基板の一方の面の上に形成し、各光電変換素子をその基板上にて直列接続して集積される、集積型薄膜太陽電池と呼ばれているものがある。集積型薄膜太陽電池は、スーパーストレート型とサブストレート型とに大別される。スーパーストレート型の太陽電池においては、発電のための光は基板を通過してから発電層すなわち半導体層に入射する。これに対して、サブストレート型の太陽電池においては、発電のための光は基板を通過せずに半導体層に入射する。このため、サブストレート型の太陽電池における基板は、半導体層にとって光の入射側（「前面側」）とは逆の側（「裏面側」）に配置される。その場合の半導体層に採用される構造は、基板側からｎ層、ｉ層、ｐ層の順に積層されるｎｉｐ構造である。サブストレート型ｎｉｐ構造の直列接続構造を実現するためのパターニング加工を容易にする手法が特許文献１（特許４２４８３５１号明細書）に提案されている。
【０００３】
上記提案における集積型の薄膜太陽電池の構成を詳細にみると、裏面電極層・半導体層・前面透明電極層からなる光電変換層が光電変換部の各単位（以下、単位光電変換部という）に区切られている。単位光電変換部は、基板上において隣接する単位光電変換部同士を相互に接続することにより直列接続されている。その際の直列接続は、隣接する二つの単位光電変換部のうち、一方の単位光電変換部の前面透明電極層と、他方の単位光電変換部の裏面電極層とが互いに電気的に接続して行われる。このような構成では、単位光電変換部それぞれが直列接続される要素となるため、各単位光電変換部に対応して、裏面電極層も単位裏面電極に電気的に切り離されて分離されている。この裏面電極は、光の反射性と電気伝導性とを併せ持つ必要があるため、通常は金属層によって形成される。
【０００４】
サブストレート型の集積型の薄膜太陽電池において、単位光電変換部を要素として直列接続を構成するＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）構造と呼ばれる薄膜太陽電池が提案されている（例えば、特許文献２：特開２００２−５７３５７号公報）。ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池においては可撓性の基板が採用されている。単位光電変換部同士を直列接続するために、基板を貫通する集電孔と接続孔とが用いられ、基板の背面（単位光電変換部が形成されている面からみて逆の面）には、接続孔と貫通孔とに接続している導電体の層が形成されている。この導電体の層は、単位光電変換部の列を直列接続するための配線としての役割を果たすため各単位接続配線部の間で切り離されて分離されている。この導電体の層は、良好な電気伝導性を持つ必要があることから金属層によって形成されている。
【０００５】
上述した各提案におけるサブストレート型の薄膜太陽電池においては、金属層は電極または配線のいずれかまたはその両方として利用される。この金属層の分離処理は、処理コストや精度の点から通常はレーザー加工によって行われている。図１はそのレーザーによる分離処理の様子を模式的に示す説明図である。この分離処理においては、基板５に形成されている金属層に向かってレーザー光が照射され、レーザーの熱の作用によって金属層が除去されて分離部が形成される。レーザーの照射位置が走査されるとその走査された位置には線状の分離部が形成される。分離部の形状は通常は直線状とされる。
【０００６】
図１に示すように、この分離処理では基板５に向かう空間に配置されるガルバノミラー５２が利用される。ガルバノミラー５２には固定されているレーザー光源５４からのレーザー光が入射されており、そのガルバノミラー５２は、例えば基板５の幅方向に照射部を移動させるように制御されている。基板５は、例えばある走査と次の走査の間に所定の距離だけ長手方向に送られてゆき、基板５にはレーザーの照射跡としてスキャンライン５６が形成されてゆく。各スキャンライン５６は金属層が除去された分離部となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４２４８３５１号明細書（特開２００５−９３９０３号公報）
【特許文献２】特開２００２−５７３５７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「新版物理定数表」、飯田ほか４名、朝倉書店、１９７９年、第１７２頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、一般に金属層はレーザー光に対して大きな光反射率を示す。そのため、金属層を除去するために必要なレーザー光の照射パワーはその光反射率の大きさを見込んだ値に設定される。特に、サブストレート型の太陽電池の可撓性基板として、樹脂フィルム等の熱の影響を受けやすい材質の基板を採用する場合には、とりわけ大きな課題を生じさせる。以下その課題について説明する。
【００１０】
まず、所期の目的どおりに分離処理を行なうためには、適切な波長のレーザーを金属層の除去が行えるだけのパワーにして基板の上の金属層に照射する必要がある。可撓性基板上の金属層の除去のために利用されるレーザーの一例を挙げれば、パルス発振されたＮｄ−ＹＡＧレーザーの第２高調波（ＳＨＧ、波長５３２ｎｍ）である。このＮｄ−ＹＡＧレーザーの光は、例えば１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の繰り返し周波数によって繰りかえしパルス出力され、照射位置をオーバーラップさせながら線を描くように走査される。このとき、ビーム径、照射パワー等の他の条件は、基板に対する悪影響を可能な限り防止しつつ分離処理が適切に行えるように決定される。なお、パルスレーザーの照射パワーは、１パルス分のエネルギー量を指すものとして説明する。
【００１１】
図２は、基板上に形成された金属層がパルス発振するレーザーによって除去されている途中の様子を示す模式斜視図（図２（ａ））、その平面図（図２（ｂ））、各部のレーザーによる強度を示す説明図（図２（ｃ））、および一つのレーザーパルスによって除去される領域と照射領域の関係を示す拡大平面図（図２（ｄ））である。パルス発振するレーザーによる照射位置が走査されて分離処理が行われる場合、各パルスによる照射範囲は、一部をオーバーラップさせているようにして列をなしている。以下説明のため、整数ｋを用いて各パルスをパルスｋ等と区別し、その整数ｋは時間を追って、１、２、・・・というように値を増加させてゆくように付す。そうすると、パルス発振されながら照射位置が走査される様子は、図２（ｂ）に模式的に示されるように、レーザー光の各パルスｋが照射される範囲（照射範囲Ｒｋ）の列として示すことができる。説明のためさらに時刻も同一の整数によって区別し、パルスｋまで照射した直後の時点を時刻ｔｋとする。
【００１２】
図２（ｂ）は時刻ｔｋにおける金属層に形成された分離部の様子を示している。図２（ｂ）に示したように、照射範囲Ｒｋは照射範囲Ｒｋ−１とオーバーラップしている。図２（ｃ）に示すように、パルスｋ−１による照射範囲Ｒｋ−１とパルスｋによる照射範囲Ｒｋは互いに中心がずれていて、それぞれ山型の強度分布を有している。その山型の強度の裾の部分が互いに一部重なって上記のオーバーラップが形成されている。なお、その強度分布のために、各照射範囲に含まれるすべての位置において金属層が除去されるわけではないことには注意が必要である。各パルスの示す強度分布はレーザービームの光学系を工夫することによってある程度は防止されるが、完全に防げるわけではない。そして、レーザーの照射範囲のうち、金属層が除去されるのは強度の強い位置のみに限定される。
【００１３】
このような照射範囲の列と金属層に形成される分離部の様子を図２（ｄ）によって説明する。図２（ｄ）は時刻ｔｋ−１と時刻ｔｋとについて金属層が除去されていく各段階を追って示す図である。パルスｋ−１が照射領域Ｒｋ−１に照射された後の時刻ｔｋ−１と比較すると、パルスｋが照射領域Ｒｋに照射された後の時刻ｔｋにおいてはレーザーの走査に伴いパルスｋの１パルス分だけ分離部が延びる。ここで、図２（ｄ）においてハッチングにより示した領域Ａｋと隣接する部分Ｂｋとに注目する。領域Ａｋは、時刻ｔｋ−１には金属層が残存しており、パルスｋが照射領域Ｒｋに照射されて初めて金属層が除去される部分である。つまり、領域Ａｋはパルスｋの１パルスによって新たに形成された分離部である。しかし、領域Ａｋに近接する部分Ｂｋは、時刻ｔｋ−１においてすでに金属層が除去されて基板表面が露出していた部分である。それにもかかわらず、領域ＡＫの金属層を除去しうる程度に設定される、大きな強度のパルスｋが部分Ｂｋにも照射されてしまう。このため、基板の露出している部分Ｂｋにはレーザーによる悪影響（ダメージ）が及んでしまう。実際には、レーザーの照射位置が走査されて繰り返しパルスが照射されるため、分離部の形成とともにその内部においてダメージが及ぶ基板表面も線状に延びていく。
【００１４】
このような課題に対処するため、上述したＳＣＡＦ構造においては、低反射性の金属が利用される。図３に、ＳＣＡＦ構造の場合における薄膜太陽電池７００の概略の層構成を断面図により示す。ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池７００には、基板７５の第１面７５Ａに、例えば裏面電極層７６、半導体層７８、前面透明電極層７９が配置される。そして、薄膜太陽電池７００において基板７５の第２面７５Ｂには配線のために用いる金属層として第１接続配線層７７および第２接続配線層８０が形成されている。ここで、第２接続配線層８０は、低反射の金属層とされる。つまり、第１接続配線層７７は例えば銀（Ａｇ）によって形成される層である一方、第２接続配線層８０は例えばニッケル（Ｎｉ）によって形成され低反射性の層となっている。なお、非特許文献１（「新版物理定数表」、飯田ほか４名、朝倉書店、１９７９年、第１７２頁）によれば、銀とニッケルの薄膜の反射率の値はそれぞれ、９７．９％（波長５５０ｎｍ）と５４．９％（波長５４６ｎｍ）である。
【００１５】
このような低反射率の金属層（第２接続配線層８０）を用いれば、反射率が高い金属層（例えば第１接続配線層７７）に直接レーザーを照射する場合に比べて照射パワーを低減しても分離部７４を形成することが可能である。このため、上記の基板に対する悪影響（図３におけるダメージＤ）はある程度は軽減される。しかし、基板７５の第２面７５Ｂのうち分離部７４にて露出している部分に照射されるレーザーのパルスは、第１接続配線層７７および第２接続配線層８０をいずれも除去しうる強度であることには変わりない。このため、第２接続配線層８０を低反射金属とするのみでは、ダメージＤ（図３）を完全に防止することはできない。
【００１６】
上述した基板露出部へのレーザー照射による影響を軽減するより効果的な手法はこれまで知られておらず、レーザーパワーをより低減させた場合であっても分離部を形成しうる基板と金属層との積層体の構成が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の各課題を解決するために、本出願の発明者らは、金属層による反射率を低減させる新たな構成を見出した。その構成は、金属層の除去に用いられるレーザーが、加工のための熱を発生させるエネルギー供給手段である一方で、単一の波長を有する単色光であることに注目して見出されたものである。この点について以下説明する。
【００１８】
従来、レーザーパルスによる金属層の除去メカニズムは、概略以下のような説明がなされていた。すなわち、まず、レーザーが光金属層に向かって入射する。その金属層に入射する光の光量のうちある量は反射によって失われ、残りの光が金属層に伝わる。その光による熱が十分な照射位置の金属層が一瞬のうちに除去される、というものである。この説明は、ＳＣＡＦ構造において低反射率の金属層（ニッケルの層、以下Ｎｉ層）を採用することによって照射パワーを低減させうることとも矛盾しない。つまり、Ｎｉ層を採用すると最表面の反射率が低くなる分だけ吸収されて温度上昇に寄与する入射光が増大する。その結果、Ｎｉ層を形成しない場合に比べてより少ないパワーのレーザーパルスを用いても同等の温度に達するようになり、除去に必要な照射パワーが小さくなっている、と理解することができる。
【００１９】
発明者は、このようなメカニズムをさらに詳細に検討した。その手がかりとして特に注目したのは、ＳＣＡＦ構造におけるＡｇ層（第１接続配線層７７、図３）とＮｉ層（第２接続配線層８０）との関係である。というのは、ニッケルの沸点および融点が銀のものに比べて大幅に高いためである。実際、ニッケルの沸点および融点は、それぞれ、約２８３７℃および約１４５３℃であるのに対し、銀ではそれぞれ約２１５０℃および約９５０℃である。このような関係があるにもかかわらず、Ｎｉ層を積層するとＮｉ層とＡｇ層の両金属層を除去して分離部を形成するために必要なレーザーパワー（「最小レーザーパワー」という）が小さくなっている。このことから、Ｎｉ層を積層した金属層の除去のメカニズムに強く関わっているのはＮｉ層より下の層の熱に対する挙動といえる。しかも、熱に対してより強い層（ここではＮｉ層）がレーザーの入射する面にあったとしても、それより熱に弱い下の層（ここではＡｇ層を含むＮｉ層より下の層）へのレーザーによる熱の影響は増大されているのである。つまり、接続配線層の反射率を低減することが、その分だけ最小レーザーパワーを低減することに直結するのである。
【００２０】
また、膜厚については、主に電気的な要件を考慮する必要がある。具体的には、第１接続配線層には直列構造によって構成される集積型太陽電池の直列抵抗の増大を防ぐ役割がある。このため、例えば２００ｎｍの厚み以下に薄くすることは難しい。これに対して、その上に配置される第２接続配線層のＮｉ層についてはそこまで強い電気的な制約はない。
【００２１】
さて、これらの熱の作用および電気的な制約を前提に、分離処理の光学的な側面を再検討してみる。まず、上記の第１接続配線層７７のＡｇ層の厚み（２００ｎｍ）は十分に厚く、この厚みの場合には光は透過せず高い光反射率の金属層となる。また、第２接続配線層８０のＮｉ層の厚みは、材質自体の低い反射率が表れる厚み、例えば１００ｎｍ厚となるように形成されている。このため、例えばＮｉ層の厚みをこれ以上増大させても、第１接続配線層７７と第２接続配線層８０という積層構成の金属層に対する反射率はほとんど変動しない。
【００２２】
そこで発明者はレーザーが単色光であることに注目した。反射率を低減させるために考慮する波長は、レーザー光の波長の光のみで十分である。しかも、単色の光を対象とすれば、フォトニックバンドの概念により説明される物理現象を適用することが可能となる。そして、発明者は、接続配線層の積層構成を適切に設定することによって、特定の波長の光に対する反射率が低下するばかりか、第１接続配線層の近傍においてレーザー光が熱エネルギーに変換されることを見出した。
【００２３】
すなわち、本発明のある態様においては、第１面と第２面とを有する基板と、該第１面の上に配置される光電変換層と、前記第２面の上に配置される接続配線層とを備え、該接続配線層が、金属からなる第１接続配線層と、透光性を示す中間透光層と、金属からなる第２接続配線層とを前記第２面からこの順に積層した積層構成にされており、レーザー光によって前記接続配線層が除去されている分離部が前記基板の前記第２面に形成されている薄膜太陽電池が提供される。
【００２４】
本出願における透光性は、光学分野において誘電体と通常呼ばれている物質の示す光透過性を一般に指している。ここで、例えば透明導電体は、波長領域によっては、光透過性を示したり光反射性を示したりする。このため、光学分野以外の一般の分野においては透明導電体を誘電体と呼ぶことは希である。このため、本出願においては、加工に用いるレーザーの波長域において光学的に誘電体として動作する任意の物質の光に対する性質を透光性と呼び、その透光性を示す層を透光層と呼ぶこととする。この透光性はレーザーの波長において光束を通過させる任意の性質を指しており、光を散乱させずに透過させる透明性、光に散乱を生じさせながら光を透過させる光透過性などを含む。このため、本発明の各態様における中間透光層は、光学的な面から見ると、光をほぼ透過させる媒体として振る舞う任意の物体の膜または層である。なお、実際の物質において完全に吸収のない物質が存在しないのと同様に、この中間透光層にも光の吸収は想定されている。
【００２５】
中間透光層は、第１接続配線層と第２接続配線層とによって挟まれる位置に配置されている。このため、基板から周囲の空間まで考慮した場合の第２面の層構成は、基板／第１接続配線層／中間透光層／第２接続配線層／空間（雰囲気または空気）となる。レーザーによって分離部が形成される段階においては、第２接続配線層は空間に露出しており、その第２接続配線層に対して空間側からレーザーが照射される。なお、製品として完成後の薄膜太陽電池においては、付加的な部材によって被覆される場合があるため、必ずしも第２接続配線層が空間に露出しているとは限らない。
【００２６】
本出願において、スラッシュ（／）によっていくつかの層の組み合わせを記載する場合には、その記載の順に積層された多層膜の構成を示すものとし、必要に応じて基板または周囲の空間といった一方の界面のみが光学的な作用を持つ媒体をその位置に記載する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のいくつかの態様によれば、分離処理を行う際の最小レーザーパワーを低減することが可能となるため、基板に及ぶレーザーの影響を軽減させた薄膜太陽電池を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】レーザーを用いて行われる分離処理の様子を示す説明図である。
【図２】分離処理によって金属層がレーザーによって除去されている処理を示す説明図であり、その様子を示す模式斜視図（図２（ａ））、平面図（図２（ｂ））、各部のレーザーによる強度を示す説明図（図２（ｃ））、およびレーザーパルスによって除去される領域と照射領域の関係を示す拡大平面図（図２（ｄ））である。
【図３】従来のＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池の概略の層構成を示す断面図である。
【図４】本発明のある実施形態における薄膜太陽電池の概略の構成を示す断面図である。
【図５】本発明のある実施形態においてＳＣＡＦ構造を有する薄膜太陽電池の概略構成を示す平面図（図５（ａ））および拡大平面図（図５（ｂ））である。
【図６】本発明のある実施形態においてＳＣＡＦ構造を採用する薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明のある実施形態においてＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池を製造する工程の概略を説明する工程フロー図である。
【図８】本発明のある実施形態において、従来例、実施例、および比較例の層構成に対して求められた反射率の計算値を示すグラフである。
【図９】本発明のある実施形態のある実施例の層構成に対して求められた垂直入射における分光反射率の計算値を示すグラフである。
【図１０】本発明のある実施形態のある実施例の層構成に対して求められた単一波長の光に対する反射率の計算値を示すグラフであり、中間透光層の膜厚に対する垂直方向の反射率の依存性（図１０（ａ））と、特定の中間透光層の膜厚の場合の入射角に対する反射率の依存性（図１０（ｂ））である。
【図１１】本発明のある実施形態のある実施例の層構成に対して求められた垂直入射における分光反射率の計算値を示すグラフである。
【図１２】本発明のある実施形態のある実施例の層構成に対して求められた単一波長の光に対する反射率の計算値を示すグラフであり、中間透光層の膜厚に対する垂直方向の反射率の依存性（図１２（ａ））と、特定の中間透光層の膜厚の場合の入射角に対する反射率の依存性（図１２（ｂ））である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
【００３０】
＜第１実施形態＞
図４は、本発明の第１実施形態の薄膜太陽電池１００の概略構成を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、薄膜太陽電池１００に用いる基板５は第１面５Ａと第２面５Ｂとを有している。薄膜太陽電池１００は、その基板５に加え、第１面５Ａの上に配置される光電変換層と、第２面５Ｂの上に配置される接続配線層とを備えている。ここで、光電変換層は裏面電極層６と半導体層８と前面透明電極層９とを有しており、接続配線層は第１接続配線層７と中間透光層１１と第２接続配線層１０とを備えている。この接続配線層の典型的な構成としては、第１接続配線層７を厚さ２００ｎｍの銀の層とし、中間透光層１１を厚さ８６ｎｍの酸化亜鉛（アルミニウムをドープしたＺｎＯ：Ａｌ、以下単に「ＺｎＯ」と記す）の層とし、さらに第２接続配線層１０を厚さ３０ｎｍの銀の層とする積層構成である。このように、第１接続配線層７と第２接続配線層１０との間には中間透光層１１が配置されており、典型例として示した構成ではその中間透光層１１が導電体のＺｎＯであるため、第１接続配線層７と第２接続配線層１０とが互いに電気的に接続される。
【００３１】
この薄膜太陽電池１００と同様の構成を適用するＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池１５０について、その詳細を図５〜図７を参照して説明する。図５は、ＳＣＡＦ構造を採用する本実施形態の薄膜太陽電池１５０の概略の構成を示す平面図（図５（ａ））および拡大平面図（図５（ｂ））であり、図６は、本実施形態の薄膜太陽電池の構成を示す断面図であり、そして、図７は、本実施形態において薄膜太陽電池を製造する工程を説明する工程フロー図である。
【００３２】
本実施形態においては、ＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）構造を有する集積型の薄膜太陽電池１５０が作製される。この薄膜太陽電池１５０を実際に使用する際には、例えば耐候性を確実にするため付加的な部材（封止部材など）も適宜用いられる。これらの付加的な部材については、本実施形態を明確に説明するために記載および図示が省略されている。
【００３３】
ＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池１５０においては、図５（ａ）に示すように、基板５の一方の面（第１面５Ａ）において、光を電気に変換する光電変換層が単位光電変換部１２０１、１２０２、・・・１２０Ｎの列となるように、分離部３によって区切られて電気的に分離されている。基板のもう一方の面（第２面５Ｂ）に配置される接続配線層も、単位接続配線部１４０１、１４０２、・・・１４０Ｎの列となるように分離部４によって区切られて電気的に分離されている。以下、単位光電変換部や単位接続配線部に用いる符号については、総称する際には添え字を略した符号により示し、これらの個別のものを指す場合には添え字を付して示す。なお、基板５の第１面５Ａと第２面５Ｂは、基板５の厚みをなす両面からそれぞれ選択される。ここでは、基板の両面のうち、光電変換層が配置または形成される面を第１面５Ａとしている。また、薄膜太陽電池１５０を説明する各図面において、断面を記載する各図面においては上方に向く面が第１面５Ａとして描かれ、平面を記載する各図面においては紙面が第１面５Ａとなるように描かれている。また、基板５の平面内の方向を区別する際には、図５（ａ）および（ｂ）における紙面上の左右方向を長手方向、上下方向を幅方向と呼ぶ。
【００３４】
薄膜太陽電池１５０においては、図５（ｂ）に示すように、分離部３と分離部４とのそれぞれは同様のものが複数繰り返して一方向に並んでいるが、分離部３と分離部４は、基板５の各面において互いに位置が異なるようにずらされている。こうして、単位光電変換部１２０をなす区切りの位置と単位接続配線部１４０をなす区切りの位置とが互い違いになるようにされている。単位接続配線部１４０は、一つひとつの単位接続配線部すなわち単位接続配線部１４０ｉをみると、基板５の第１面５Ａにて隣り合う二つの単位光電変換部１２０ｉおよび１２０ｉ＋１に電気的に接続可能な領域に対して基板５を介して重なるようになっている。
【００３５】
図６は、図５（ｂ）の拡大平面図においてＡ−Ａ’部における断面図（図６（ａ））とＢ−Ｂ’部における断面図（図６（ｂ））である。基板５に開口として形成される集電孔１および接続孔２は基板５を貫通するようになっていて、この集電孔１および接続孔２を通じて第１面５Ａの単位光電変換部のそれぞれが直列接続されるように構成されている。すなわち、例えば、薄膜太陽電池１５０の中央部を見ると、分離部４、４によって区切られている単位接続配線部１４０ｉは、その単位接続配線部１４０ｉと重なる一方の単位光電変換部１２０ｉの前面透明電極層９に対して、集電孔１を通じて接続されている（図６（ａ）、集電孔１付近のＡ１部参照）。さらに単位接続配線部１４０ｉは、その同じ単位接続配線部と重なるもう一方の単位光電変換部１２０ｉ＋１の裏面電極層６に対しても接続孔２を通じて接続されている（図６（ａ）、接続孔２付近のＡ３部参照）。この接続構成が繰りかえされることによって、第２面５Ｂの単位接続配線部１４０１、１４０２、・・・１４０Ｎのそれぞれを配線として、第１面５Ａにおける単位光電変換部１２０１、１２０２、・・・１２０Ｎがその並びの順に直列接続されている。単位接続配線部１４０ｉは分離部４、４によって区切られているので、接続配線層をなす第１接続配線層７、中間透光層１１、および第２接続配線層１０はすべて第２面５Ｂの分離部４において区切られる。
【００３６】
また、単位光電変換部１２０は、光電変換層が分離部３によって区切られたものである。ここで、接続孔２が設けられる基板５の幅方向の両端部以外は、基板５の第１面５Ａの上に、裏面電極層６とｎｉｐ接合構造を含む半導体層８と前面透明電極層９とをこの順に備えて構成されている。一方、接続孔２が設けられる両端部には、前面透明電極層９が形成されていない（図６（ａ）の接続孔２付近のＡ３部参照）。このため、接続孔２が設けられる両端部においては、露出された半導体層８とその基板側の裏面電極層６とが接続孔２にまで延びている。
【００３７】
次に、このような構造の薄膜太陽電池１５０を作製する工程について、図７を参照して説明する。まず、薄膜太陽電池１５０を作製する基板としては絶縁性の基板５（以下、「基板５」という）を採用する。具体的には、例えばポリイミド樹脂のフィルム基板を用いる。他に採用することができる基板の材質の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、アクリル、アラミド等の他の絶縁性プラスチックフィルムが挙げられる。
【００３８】
基板５にはまず、接続孔２のための開口が形成される（接続孔形成工程Ｓ１０２）。このためには、打ち抜き金型（パンチ）によって基板５の所定の位置に開口が設けられる。次いで、減圧下において加熱することにより、基板５の材質のポリイミドフィルムから放出されるガスが除去される（脱ガス処理Ｓ１０４）。なお、この脱ガス処理Ｓ１０４は接続孔形成工程Ｓ１０４の前後いずれかもしくは両方において実施してもかまわない。
【００３９】
その後、基板５の一方の面（第１面５Ａ）に裏面電極層６が形成され（裏面電極層形成工程Ｓ１０６）、次いで、基板５の面のもう一方の面（第２面５Ｂ）の上に第１接続配線層７が形成される（第１接続配線層形成工程Ｓ１０８）。裏面電極層６は、例えばＡｇ層を膜厚２００ｎｍとなるようにスパッタリング法によって形成する。また、第１接続配線層７の材質は、裏面電極層６と同じくＡｇを採用する。なお、これら裏面電極層６および第１接続配線層７の材料としては、これら以外にＡｇ合金、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタニウム（Ｔｉ）等の金属を用いることができる。また、裏面電極層６には、金属層と透明電極層との多層構造からなる膜などを用いることもできる。これら裏面電極層６および第１接続配線層７を形成する際の成膜法はスパッタリング法に限られず、真空蒸着法やスプレー成膜法、印刷法、塗布法、めっき法を採用することもできる。
【００４０】
裏面電極層形成工程Ｓ１０６と第１接続配線層形成工程Ｓ１０８とを終えると、基板５の第１面に形成した裏面電極層６と基板５の第２面に形成した第１接続配線層７とは接続孔２の内側壁付近において直接重なり、互いに電気的に接続される。
【００４１】
第１接続配線層形成工程Ｓ１０８に次いで中間透光層形成工程Ｓ１１０が行われる。中間透光層形成工程Ｓ１１０は、第１接続配線層７の上に透明導電体の中間透光層１１を形成する工程である。中間透光層１１として採用される透明導電性材料は、典型的には、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ、登録商標）などの金属酸化物の透明導電性材料のいずれかまたはその組み合わせ（積層体または混合物）が選択される。
【００４２】
次いで、接続孔２の場合とは別の打ち抜き金型を用いて基板５に集電孔１が形成される（集電孔形成工程Ｓ１１２）。この際には、基板５のみならず、その段階において基板５に形成されている裏面電極層６、第１接続配線層７、中間透光層１１も貫通するようにして集電孔１が形成される。さらに基板５の第１面側には半導体層８が形成される（半導体層形成工程Ｓ１１４）。この半導体層８は、例えばアモルファスシリコンのｎ層、ｉ層、およびｐ層を基板５側から配置するｎｉｐ構造のシリコン（Ｓｉ）層である。その形成のためには、例えば高周波容量結合プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。なお本実施形態において半導体層８を形成する際の成膜手法は特段限定されない。上述のように高周波容量結合プラズマＣＶＤ法を用いること、さらには、そのための成膜装置として平行平板型のシャワーヘッド電極を放電電極とする装置を利用することは成膜法の好ましい例である。半導体層８の他の構成としては、微結晶Ｓｉをｉ層に用いた光電変換層としてもよいし、また、アモルファスＳｉのｎｉｐ構造と微結晶Ｓｉのｎｉｐ構造とを積層するような多接合型（タンデム型）の光電変換層としてもよい。
【００４３】
また、本実施形態における半導体層８の形成の際には、成膜処理の処理効率を高めるための他の工夫も有用である。例えば、基板５を連続搬送させながら連続成膜するロール・ツー・ロール方式は、本実施形態のための好ましい工程として採用することができる。これ以外にも、搬送モードと成膜モードとを繰りかえすように動作して、成膜モードにおいては基板を停止させた状態となるようにして成膜処理を進める手法（ステッピングロール法）もまた本実施形態の好ましい工程として採用することができる。
【００４４】
半導体層形成工程Ｓ１１４によって半導体層が形成された後、さらに、前面透明電極層９として基板５の第１面５Ａの側に透明導電性材料を堆積させる（透明導電層形成工程Ｓ１１６）。この際、光電変換層の両側端部、すなわち、接続孔２が設けられる部分（図５（ｂ）Ａ２、Ａ３付近）には、マスクを掛けて透明導電性材料を堆積させないようにする。結果として、この部分には半導体層８が露出される（図６（ａ））。上述の直列接続された単位光電変換部１２０を複数の列をなすように設ける場合（図示しない）にも、各列の間には、透明導電性材料を堆積させない。こうして、透明導電層９が接続孔２の領域に形成されないようにしておく。
【００４５】
本実施形態の前面透明電極層９のための透明導電性材料には各種の透明導電性材料を用いることが可能であり、その材質は特に限定されない。この透明導電性材料は、典型的には、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＩＺＯなどの金属酸化物の透明導電性材料のいずれかまたはその組み合わせ（積層体または混合物）が選択される。さらに、透明導電層形成工程Ｓ１１６の成膜方法としてはＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、印刷法、塗布法なども採用することができる。
【００４６】
次いで、基板５の第２面側の全面すなわち中間透光層１１の上に、第２接続配線層１０が形成される（第２接続配線層形成工程Ｓ１１８）。第２接続配線層形成工程Ｓ１１８を終えると、基板５の第１面に形成した前面透明電極層９と基板５の第２面５Ｂに形成した第２接続配線層１０とが集電孔１の内側壁付近において直接重なり、互いに電気的に接続される。なお、第２接続配線層１０は基板５の第２面５Ｂにおいて中間透光層１１にも接するように形成されるため、第２面５Ｂにおいて第１接続配線層７、中間透光層１１、および第２接続配線層１０は互いに接続されて電気的に一体化された接続配線層となっている。
【００４７】
第２接続配線層形成工程Ｓ１１８の後に、基板５の第１面５Ａの側に分離部３を形成するパターニングが行われる（第１面パターニング処理Ｓ１２０）。このパターニングによって、半導体層８が裏面電極層６とともに分離部３によって区切られる。前面透明電極層９は、接続孔２の付近には形成されていないが、分離部３の付近は裏面電極層６と同じ位置において区切られる。その結果、分離部３に囲われる形状のうち、端部の接続孔２の付近を除き、裏面電極層６、半導体層８、前面透明電極層９がこの順に積層された単位光電変換部１２０が形成される。
【００４８】
なお、単位光電変換部１２０を形成する工程をより確実に行うため、ここに示した第１面パターニング処理Ｓ１２０に加えて予備的なパターニング処理を行うことも好ましい。この予備的なパターニング処理は、例えば、裏面電極層形成工程Ｓ１０６よりも後であって、半導体層形成工程Ｓ１１４よりも前となるいずれかの段階において実施される。この予備的なパターニング処理の際にも、裏面電極層６を区切るようにパターニングされるのは分離部３の位置とされる。
【００４９】
最後に、基板５の第２面５Ｂの側に対しても分離部４の位置にレーザー加工が施される（第２面パターニング処理Ｓ１２２）。この第２面パターニング処理Ｓ１２２においては、第２接続配線層１０、中間透光層１１、および第１接続配線層７が同時に分離され、分離部４が形成される。ここで、第２面パターニング処理Ｓ１２２におけるレーザー加工については、ＹＡＧレーザーのＳＨＧ波（波長５３２ｎｍ）を用いてパターニングが実施される。この際の照射条件は、中間透光層１１を採用しない場合を出発点にして調整して決定される。その条件には種々の条件が含まれており、例えば、円形パルスか矩形パルスか、照射範囲などのビームの形状に関する条件、パルス周波数やオーバーラップ、走査速度といった走査に関する条件、そして、照射パワーに関する条件が調整の対象となり得る。こうして、基板５の第２面５Ｂに単位接続配線部１４０が形成される。
【００５０】
なお、この第２面パターニング処理Ｓ１２２においては、同時に電力取り出し電極（図示しない）の電気的な分離すなわち個別化が行われ、基板５の周縁部に第１面の側の分離部と重なるようにレーザー加工により分離部が描かれる（いずれも図示しない）。形成された第２面５Ｂの分離部をみると、全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周縁、および二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界（周縁導電部の内側）には分離部がある。分離部４を含めて分離部の中にはどの層も残らないようにされている。
【００５１】
このようにして形成された単位光電変換部が直列接続の列をなしていることは、電気的な経路を図５（ａ）の紙面の左側から順に追うことにより明らかとなる。電気的な経路はまず、図５（ａ）の左側の第１の単位光電変換部１２０１（前面透明電極層９、半導体層８、裏面電極６）から、縦に並んだ集電孔１を通じて第１の単位接続配線部１４０１に接続される。そして、第１の単位接続配線部１４０１から接続孔２を通じて第２の単位光電変換部１２０２に接続される。以下、この繰り返しによって、第Ｎの単位光電変換部１２０Ｎまで接続されて第Ｎの単位接続配線部１４０Ｎまでつながっている。ここで、直列接続された単位光電変換層１２０全体からの出力を取り出すためには、例えば、第Ｎの単位接続配線部１４０Ｎが電力を取り出すための電極としても利用され、第１の単位光電変換部１２０１の裏面電極６またはその裏面電極６に接続された配線部も電力を取り出すための電極として利用される。
【００５２】
薄膜太陽電池１５０の薄膜太陽電池モジュールとしての実用性を一層高めるために、さらに封止材やバックシートなどが外装としてラミネートされる。この封止材やバックシートとしては、例えばＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）、などの各種の樹脂材料が採用される。ここではこれらの材質は図示していない。
【００５３】
本実施形態の薄膜太陽電池１５０の奏する効果は、中間透光層１１を採用していない従来のＳＣＡＦ構造の場合と比較して、同じ材質の第１接続配線層７および第２接続配線層１０を採用したとしても、より小さい照射パワーのレーザー光によって分離部４を形成することが可能となることである。このため、分離部４において露出している基板５の部分がレーザーによってダメージを受ける確率が小さくなる。
【００５４】
本実施形態の薄膜太陽電池１５０においてはさらに追加の効果ももたらされる。それは、中間透光層１１を設けることにより、これまで採用しにくかった種類の金属を接続配線層に採用することが可能になる点である。具体的には、分離部のためのレーザー加工による分離処理を行うと基板へのダメージが大きく採用しにくかったような光反射率の高い金属を例えば第２接続配線層１０として採用することが可能となる。なぜなら、従来は反射率が高く採用することが難しかった種類の金属であっても、中間透光層１１を用いることによって小さい照射パワーによって第１接続配線層７と第２接続配線層１０とを除去することが可能となるためである。
【００５５】
次に、上述した第１実施形態において分離処理の際の最小レーザーパワーがどの程度低減されるかを実測するためのサンプルを作製した。すなわち、第１実施形態のＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池における中間透光層１１の効果を確認するために、第１実施形態の薄膜太陽電池１５０として説明した通りに中間透光層１１を採用して作製した実施例サンプル１と、中間透光層１１を採用しないで作製した比較例サンプル１とを対象に、分離処理（第２面パターニング処理Ｓ１２２）が適切に行える最小レーザーパワーを調査した。以下各サンプルの作製の条件とその比較結果について説明する。
【００５６】
［実施例サンプル１］
実施例サンプル１として、薄膜太陽電池１５０の構成を有する薄膜太陽電池セルを作製した。作製したのは単接合のアモルファスＳｉ太陽電池である。作製した工程は図７に基づいて説明した通りである。具体的な条件は以下の通りとした。まず、基板５として厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを用いた。接続孔形成工程Ｓ１０２においては、パンチを用いて接続孔２を開口させ、脱ガス処理Ｓ１０４として１０Ｐａ以下の減圧下で基板温度が３５０°Ｃとなるように加熱し基板５の脱ガス処理を行った。裏面電極層形成工程Ｓ１０６の裏面電極層として、Ａｇ層を膜厚２００ｎｍになるようにスパッタリングにより形成した。
【００５７】
第１接続配線層形成工程Ｓ１０８として、基板５の第２面にＡｇを２Ｐａの圧力でＡｒガスのスパッタリング法により２００ｎｍ形成して第１接続配線層７とした。次いで、中間透光層形成工程Ｓ１１０として、ＺｎＯ＋２ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３ターゲットを用いたスパッタリングにより、ＺｎＯを８６ｎｍ厚となるように形成した。集電孔形成工程Ｓ１１２としては、直径１ｍｍの５ｍｍピッチとなるように集電孔１をパンチにより多数形成した。
【００５８】
次に、半導体層形成工程Ｓ１１４としてプラズマＣＶＤ法により半導体層８を形成した。半導体層８の各層は、容量結合プラズマ法を用いて層厚が２０ｎｍ（ｎ層）、３００ｎｍ（ｉ層）、および２０ｎｍ（ｐ層）となるように形成した。具体的には、プラズマＣＶＤ装置の放電電極として平行平板型のシャワーヘッド電極を用いて電極間距離２０ｍｍにおいて放電周波数を２７．１２ＭＨｚとして半導体層８を形成した。なお、半導体層８の形成時には、基板５を静止させた状態とした。
【００５９】
さらに詳細な条件は以下のとおりである。まず、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、ＰＨ３ガスの混合ガスを用いて、ｎ型アモルファスＳｉ層を形成した。このときの放電パワーは５Ｗ、成膜温度（基板の設定温度）は３００℃とした。次に、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスの混合ガスを用いて、ｉ型アモルファスＳｉ層を形成した。このときの放電パワーは２０Ｗとし成膜温度を２８０℃とした。さらに、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガスの混合ガスを用いて、ｐ型アモルファスＳｉ層を形成した。このときの放電パワーは５Ｗ、成膜温度１６０℃とした。
【００６０】
その後、透明導電層形成工程Ｓ１１６として、基板５の第１面の側に作製したアモルファスＳｉからなるｎｉｐ単接合構造の上に前面透明電極層９を形成した。この前面透明電極層９の透明導電性材料にはＩＴＯを採用した。その形成条件は、本実施例ではＡｒガスによるＲＦスパッタリング法により０．７Ｐａとし、その層厚が７０ｎｍとした。この際、接続孔２の付近はマスクして接続孔２に前面透明電極層９が形成されないようにした。
【００６１】
次いで第２接続配線層形成工程Ｓ１１８として、第２面の中間透光層１１の上に第２接続配線層１０となるＡｇ層を形成した。Ａｇ層の形成は、２Ｐａの圧力でＡｒガスによるスパッタリング法により実施された。Ａｇ層の厚みは３０ｎｍとした。最後に、第１面パターニング工程Ｓ１２０と第２面パターニング処理Ｓ１２２とを行った。第２面パターニング処理Ｓ１２２の際には、第１接続配線層７、中間透光層１１、および第２接続配線層１０が除去された分離部４が形成されるように条件を決定した。
【００６２】
［従来例サンプル１］
中間透光層１１を形成しない構成の薄膜太陽電池の比較例サンプル１を作製した。比較例サンプル１は中間透光層形成工程Ｓ１１０を行わず、第１接続配線層７および第２接続配線層１０を、それぞれ、２００ｎｍ厚のＡｇ、１００ｎｍ厚のＮｉとした。従来例サンプル１の第２面パターニング処理Ｓ１２２の際には、第１接続配線層７および第２接続配線層１０とともに除去された分離部４が形成されるようにレーザーの照射条件を決定した。これら以外の構成および処理は、実施例サンプル１と同様とした。
【００６３】
［実施例サンプル１と従来例サンプル１との比較］
第２面パターニング処理Ｓ１２２の際に良好な分離部４を形成しうる照射パワーの最小値（最小レーザーパワー）は、実施例サンプル１においては、各パルス当たり１．１ｍＪであったのに対し、比較例サンプル１においては、２．１ｍＪであった。このように、第１実施形態にて説明したＳＣＡＦ構造の薄膜太陽電池においては、中間透光層１１を採用することにより、分離処理の最小レーザーパワーが約２分の１となった。この時、その他のレーザー照射条件は、加工幅４００μｍ、繰返し周波数５ｋＨｚ、加工速度９００ｍｍ／ｓである。
【００６４】
［数値計算による検討］
以上のような各サンプルにおいて得られた実験結果を踏まえ、基板５の第２面側の接続配線層の層構成を種々変更した場合に対する光反射率を求める数値計算を行い、接続配線層の構成を検討した。この数値計算による検討は、具体的には二段階に分けて行った。その第一段階としては、基板５に垂直な法線方向から基板５の第２面の上の第２接続配線層１０に向かって入射する光、すなわち図４の下方から入射する光に対する計算を行って技術的知見を得た。そして、第二段階として、中間透光層１１の厚みや入射角を変更して詳細な反射特性を検討した。いずれの数値計算においても、計算手法は誘電体多層膜の反射率を求める際に用いられるマトリックス計算によって行い、計算に使用する各層の材質の光学定数（複素屈折率の実部および虚部）の値としては、エリプソメータによって別途測定しておいた実測値を用いた。
【００６５】
［第一段階の検討：垂直入射による層構成と反射の関係］
数値計算による第一段階の検討は、従来例、実施例１〜実施例４、比較例１および比較例２の合計７種の層構成を対象とした。計算に用いる層構成の各層の順序は、従来例以外は図４の層構成と同様である。なお、数値計算の対象は分離部４が形成される前の層構成としている。従来例は中間透光層１１を形成せず、第１接続配線層７に第２接続配線層１０が直接接して配置される構成である。従来例を含めて、各実施例および比較例の層構成の詳細を表１に示す。
【表１】
2012004334.tif 000003
【００６６】
表１に示したように、従来例の層構成は、実験に用いた従来例サンプル１の構成としており、同様に、実施例１の層構成は実施例サンプル１の構成としている。また、従来例には中間透光層１１を採用していないが、それ以外のすべての構成、すなわち各実施例および各比較例の層構成にはすべて中間透光層１１を採用している。より具体的には、数値計算に用いた層構成のすべてにおいて、第１接続配線層７は２００ｎｍ厚のＡｇ層としている。第１接続配線層７をこの厚み程度またはそれ以上の厚みのＡｇ層とすると、第１接続配線層７を透過して基板側の界面に達するレーザー光は無視できる程度に小さくなる。そのため、反射等の光学的な特性は、基板５の材質および基板５の第１面５Ａの構成によって影響されない。そして、中間透光層１１の材質はＺｎＯとして計算を行っている。
【００６７】
各実施例と各比較例の間において相異する条件は、数値計算に用いた中間透光層１１の膜厚、第２接続配線層１０の材質および膜厚である。第２接続配線層１０の材質は、比較例１、比較例２および実施例２はニッケル（Ｎｉ）、実施例３は銅（Ｃｕ）、実施例４は金（Ａｕ）としている。計算に用いた各層の膜厚は、表１の各欄の括弧内に示したとおりである。
【００６８】
このような数値計算によって各層構成に対して得られた分光反射率の数値計算結果を図８に示す。図８は波長域４００〜８００ｎｍのグラフである。図８（ａ）にプロットしているのは表１の第１および第２列に示した従来例と実施例１の数値計算結果であり、図８（ｂ）にプロットしているのは表１の第３〜第７列に示した比較例１、比較例２、実施例２〜実施例４の数値計算結果である。また、各層構成の分光反射率のうち加工用のレーザーの波長である５３２ｎｍに対する値を表２に示している。
【表２】
2012004334.tif 000004
【００６９】
まず、図８（ａ）のグラフおよび表２に示した計算結果と、実験において従来例サンプル１および実施例サンプル１の間に観察された最小レーザーパワーの相違との間の関係について説明する。なお、数値計算の従来例は実験の従来例サンプル１に相当し、数値計算の実施例１は実験の実施例サンプル１に相当する。数値計算によって求めた反射率計算値の波長５３２ｎｍの値は、従来例では６０％、実施例１では１７％であり、従来例と実施例１の比が約４対１となっている。ここで、第１接続配線層７を透過する光は無視できるので、反射する以外の光はいずれかの層の消衰係数（屈折率の虚部）に関連している吸収に変換される。このような吸収が起きるのは、実施例１では第１接続配線層７、中間透光層１１、および第２接続配線層１０のうちのいずれか１以上の層であり、また、従来例では第１接続配線層７および第２接続配線層１０のいずれかまたはその両方である。したがって、波長５３２ｎｍに対する数値計算からは、照射されるレーザー光のうち従来例においては４０％が、また実施例１においては８３％が吸収に寄与していることとなる。この吸収への寄与分は、実験において得られた、従来例サンプル１と実施例サンプル１との間の最小レーザーパワーの２：１という比の逆比に相応する。したがって、図８（ａ）および表８に示される数値計算結果は、実施例１が比較例に比して大きく反射率が低減されるという定性的な面に加えて、実施例サンプル１において必要なレーザーパワーの最小値が従来例サンプル１の場合の約２分の１となったという定量的な面においても、実験結果を説明するような計算結果と言える。なお、このような反射率の低減は、従来例サンプル（従来例）と実施例サンプル１（実施例１）との層構成の違いに起因して起きていることは確かである。ただしこれらの比較のみでは、中間透光層１１や第２接続配線層１０の構成をどのように設定すれば目的の波長で反射率が低減されるかは必ずしも判然としない。
【００７０】
そこで次に、従来例に採用していたＮｉ層を第２接続配線層１０として用いながら、中間透光層１１を用いる構成を検討したのが、比較例１、比較例２、および実施例２である。まず、比較例１においては、第２接続配線層１０のＮｉ層の厚みを従来例と同様に１００ｎｍとし、中間透光層１１としてＺｎＯを３０ｎｍ厚として計算を実施した。しかし、図８（ｂ）に示したように、比較例１は、従来例（図８（ａ））と比較して反射率計算値に大きな変化はなかった。数値を厳密に比較すると、表２に示したように従来例（５９．４％）と比較例１（６０．１％）には若干の相違はあるものの、実施例１が従来例との間で示したような明瞭な違いは得られていない。なお、比較例１において中間透光層１１（ＺｎＯ）の厚みを８６ｎｍ（実施例１）から３０ｎｍへと変更した理由は、実際に中間透光層１１（ＺｎＯ）の厚みを変更して反射率を算出したところ、中間透光層１１の厚みにかかわらず比較例１（第２接続配線層１０の膜厚が１００ｎｍの場合）においては変化が見られなかったため、代表として計算の初期値である３０ｎｍのみの結果を記載したためである。
【００７１】
この結果を受けて、実施例１においてＡｇ層の厚みが小さいことに着目して、比較例１においても第２接続配線層１０のＮｉ層の厚みを薄くしていって計算を行なった。このために、比較例２（第２接続配線層１０のＮｉ層の厚み５０ｎｍ）および実施例２（同、３０ｎｍ）の層構成に対する反射率の数値計算を行った。その結果、比較例２においては、比較例１とほぼ同様の分光反射率となり、中間透光層１１（ＺｎＯ）の厚みを変更して分光反射率を算出しても比較例１と同様に変化はみられなかった。ところが、第２接続配線層１０（Ｎｉ層）の厚みを比較例２の５０ｎｍからさらに減じたところ、明瞭に分光反射率が変化した。そのため、第２接続配線層１０（Ｎｉ層）の厚みを３０ｎｍとしさらに中間透光層１０（ＺｎＯ層）の厚みを３０ｎｍから調整して７２ｎｍにしたものが実施例２である。実施例２の構成では、５３２ｎｍの波長における反射率が４３％へと低減された。これは、反射しないレーザー光が吸収に寄与して温度上昇に結びつく点を考慮すると反射率の低減効果としては十分といえる。つまり、実施例２の構成では反射率が５０％以下となっているので、照射されるレーザーのうち反射する割合よりも吸収される割合が多くなっている。さらに、比較例１および比較例２の６０％前後の反射率つまり４０％前後の吸収からの変化としてみた場合にも、実施例２の構成では吸収が約１．５倍に増大している。
【００７２】
なお、実施例２において、中間透光層１０（ＺｎＯ層）の厚みを３０ｎｍから調整して７２ｎｍに変更する過程では、中間透光層１０の厚みの調整によって分光反射率の谷となる波長も変更されることも確認している（図示しない）。特に、中間透光層１０（ＺｎＯ層）の厚みを増大させると、分光反射率の谷の波長が長波長側にシフトする。このため、発明者は、中間透光層１０（ＺｎＯ層）が、第１接続配線層７と第２接続配線層１０との間の往復のミラーによるフォトニックバンドの光閉じ込め効果を発現する波長を選択する役割を果たしているものと考えている。
【００７３】
ちなみに、第２接続配線層１０のＮｉ層の厚みを１００ｎｍ（比較例１）から５０ｎｍ（比較例２）へ減じても変化が乏しかった分光反射率が、その厚みをさらに減じて例えば３０ｎｍ（実施例２）へと変更することによって大きく変化している。この物理的な意義は、この５０ｎｍ程度の厚みより薄い第２接続配線層１０（Ｎｉ層）が光透過性を示し始めることにあると考えている。つまり、一部の光が透過する程度の厚みに第２接続配線層１０を形成することにより、中間透光層１１を追加した効果が発揮されている。なお、計算によるＮｉ層の中間透光層１１（ＺｎＯ層）への透過率は、波長５３２ｎｍの垂直入射の光に対して、０．０６％（厚み１００ｎｍ）、２．３％（５０ｎｍ）、および９．６％（３０ｎｍ）である。
【００７４】
ここで、上述した各数値計算結果のうち、特に実施例２と実施例１との関係に着目する。実施例２を実施例１と比較すると、図８（ａ）および（ｂ）のグラフならびに表２に示したように、実施例２の構成では実施例１のような顕著な波長選択性を示す分光反射率は得られていない。そこで、実施例１にて得られた反射率低減効果の原因を調査するため、第２接続配線層１０の材質を実施例２から変更して計算を実施した。それが銅（Ｃｕ）を用いた実施例３と、金（Ａｕ）を用いた実施例４である。実施例３および実施例４は、第２接続配線層１０を、それぞれ、４０ｎｍ厚の銅（実施例３）および５０ｎｍ厚の金（実施例４）に設定した上で、波長５３２ｎｍの光に対する反射率が最小となるような中間透光層１１（ＺｎＯ層）の膜厚を用いて計算した結果である。第２接続配線層１０として銅を採用する実施例３においては、その層にニッケルを採用した実施例２に比較して波長依存性の大きい分光反射率つまり狭い半値全幅（ＦＷＨＭ）が得られている。しかも、実施例３は波長５３２ｎｍの光に対する反射率の値も２４％と低く、反射率低減効果としても良好である。第２接続配線層１０として金を採用する実施例４においては、実施例３に比べてもさらに波長依存性の大きい反射率変化（狭い半値全幅）を示し、５３２ｎｍの反射率の値も１７％と低く、良好な反射率低減効果が得られている。これらの結果は、実施例２の第２接続配線層１０として採用した３０ｎｍ厚のニッケルに比べて、４０ｎｍ厚の銅（実施例３）や５０ｎｍ厚の金（実施例４）が高い透過率を示すことに起因しており、比較例１・比較例２・実施例２の間における第２接続配線層１０の透過率がもたらす作用とも整合している。しかも、４０ｎｍ厚の銅（実施例３）や５０ｎｍ厚の金（実施例４）は、実施例２に用いた３０ｎｍ厚のニッケルに比べて電気抵抗値が低減されることも期待できる。このため、実施例３および実施例４においては、接続配線層全体としての電気抵抗を低減する効果も達成される。
【００７５】
このように、数値検討の第１段階の検討においては、いくつかの実施例および比較例について数値計算を行い、以下の知見が得られた。まず、実験における最小レーザーパワーの値の変化は計算によっても定量的に再現される。また、第２接続配線層１０の金属に一部透過性を持たせることにより、中間透光層１１の効果、特にフォトニックバンドの光閉じ込め効果を発現させることが可能となる。この効果は、金属の厚みを変更しても、また、金属の種類を変更しても達成される。そして、第２接続配線層１０の選択によって、分光反射率の波長依存性や特定の波長の反射率を調整することが可能となる。
【００７６】
［第二段階の検討：中間透光層の膜厚およびレーザー入射角に対する反射率の変化］
さらに中間透光層１１と第２接続配線層１０の積層構成における好ましい構成を求めて、第二段階の検討として詳細な数値計算を行った。検討のテーマとしたのは、中間透光層１１の膜厚およびレーザー入射角に対し、反射率がどのような変化をするかである。そこから導き出されるいくつかの知見は、より実用性の高い接続配線層の積層構成を与えるものである。
【００７７】
第二段階の検討は、実施例５および実施例６を対象とした。実施例５および実施例６の層構成は図４に示したものと同様であり、各層の具体的構成は表３に与えたとおりとした。なお、各実施例において、中間透光層１１の膜厚を変化させているためその範囲を表３に明示している。
【表３】
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【００７８】
まず、中間透光層１１の膜厚に対する反射率の変化を調べるため、実施例５の層構成によって計算を行った。実施例５は、第２接続配線層１０の膜厚を実施例３（表１）の３０ｎｍから４０ｎｍへと変更し、中間透光層１１の膜厚を８４ｎｍから９１ｎｍまで１ｎｍ刻みに変化させて計算したものである。第２接続配線層１０の膜厚を４０ｎｍとした理由は、予備的な数値計算において、フォトニックバンドとしての中間透光層１１への光の閉じ込めの作用がより顕著に発現し、分光反射率の谷がより深くなる第２接続配線層１０の膜厚を採用したためである。なお、第２接続配線層１０のＡｇ層の膜厚を３０ｎｍから４０ｎｍに増加させる程度では、第２接続配線層１０は一部透過性を維持している。
【００７９】
図９は、実施例５の層構成において、中間透光層１１（ＺｎＯ層）の膜厚を８８ｎｍとした場合の垂直入射光に対する分光反射率の計算結果を示すグラフである。図９より、実施例５の層構成において、中間透光層１１（ＺｎＯ層）の膜厚を調整すれば特定の波長においてほとんど反射が生じないような接続配線層の層構成を作製しうることがわかる。ここで、この実施例５においては非常に狭い反射率の谷が得られている。分光反射率における５３２ｎｍ付近の谷においては、半値全幅が２０ｎｍ未満となっている。
【００８０】
また、図１０は、実施例５の層構成に対して求められた波長５３２ｎｍの光に対する反射率の計算値を示すグラフであり、中間透光層１１であるＺｎＯ層の膜厚に対する垂直入射の反射率の依存性（図１０（ａ））と、中間透光層１１（ＺｎＯ層）の膜厚を８８ｎｍとした場合の入射角に対する反射率の依存性（図１０（ｂ））とが示されている。図１０（ａ）より、実施例５の層構成において、中間透光層１１（ＺｎＯ層）の膜厚に対して波長５３２ｎｍの光に対する反射率が大きく変化することがわかる。この結果は、中間透光層１１の膜厚を十分に制御して形成することが可能であれば、透過光は殆ど無いのでレーザーの光のほぼすべてを熱に変換することができることを意味している。この結果は他方で、中間透光層１１の膜厚が目標値から外れた場合には、従来例あるいは比較例１および比較例２と大差のない反射率となってしまうことも意味している。図１０（ａ）に示されているグラフからその中間透光層１１の厚みの許容値を読み取ると、例えば反射率を５０％以下としうる中間透光層１１の膜厚の範囲は８６〜９０ｎｍである。この膜厚の範囲は、中心値８８ｎｍに対して±約２．３％の範囲であり、成膜プロセスの膜厚のばらつきの許容値としては何らかの工夫が必要となる程度に狭い範囲といえる。
【００８１】
さらに実施例５において垂直入射の際にほとんど反射が生じていない中間透光層１１の厚み（８８ｎｍ厚）を用いた場合において、レーザー光が垂直入射しない斜入射の場合の５３２ｎｍの単一波長での反射率を計算した。斜入射での反射率は、Ｐ偏光とＳ偏光のそれぞれの反射率を算出して平均した値としている。図１０（ｂ）は、波長５３２ｎｍの光に対する実施例５の層構成の反射率を入射角０°〜４５°の範囲において計算した反射率のグラフである。このグラフからわかるように、レーザー光の入射角に対しても反射率は変化する。この理由は、中間透光層１１の膜厚の変化の場合（図１０（ａ））と同様に、実施例５の構成では、中間透光層１１内を進む距離（光路長）に対して反射率が鋭敏になっているためと推測している。なお、光路長の変化に対する反射率の鋭敏さは、中間透光層１１の厚みが例えば８６ｎｍであったり９０ｎｍである場合、つまり、５０％前後の反射率を与える中間透光層１１の厚みである場合には、中間透光層１１の厚みが８８ｍｍのときよりも助長される（図示しない）。つまり、中間透光層１１の厚みによっては、図１０（ｂ）に示される以上に反射率の入射角依存性が急峻となる点には留意する必要がある。
【００８２】
次に実施例５の結果を考慮に入れて、中間透光層１１の膜厚の変化や加工時のレーザーの傾斜といったより実際的な状況に適応させやすい接続配線層の構成を検討した。ここで改めて図８を参照すると、実施例３（図８（ｂ））の分光反射率の波長依存性は、実施例１（図８（ａ））との比較において緩やかとなっていることがわかる。そこで、十分な低反射性と緩やかな反射特性との両立を目指して、実施例３に基づいて構成する層構成（実施例６）を対象にして実施例５と同様の計算を実行した。実施例６の層構成は上記表３に示した通りである。また、実施例６の計算の細部は実施例５と同様である。
【００８３】
図１１は、実施例６において中間透光層１１の膜厚を７７ｎｍとした場合の垂直入射における分光反射率を示すグラフである。また、図１２は、実施例６の層構成に対して求められた波長５３２ｎｍの光に対する反射率の計算値を示しており、中間透光層１１の膜厚に対する反射率の依存性（図１２（ａ））と、中間透光層１１の膜厚が７７ｎｍの場合の入射角に対する反射率の依存性（図１２（ｂ））とである。
【００８４】
図１１の実施例６に対する分光反射率と図９の実施例５に対する分光反射率とを比較すればわかるように、実施例６では、波長５３２ｎｍの光の反射率は実施例５ほど小さくはない。また、実施例６の分光反射率における５３２ｎｍ付近の谷の半値全幅は約１００ｎｍである。さらに、図１２（ａ）に示すように、実施例６においては、ＺｎＯの膜厚を７０ｎｍ〜８４ｎｍの範囲において変化させても反射率は２０〜４０％の範囲に収まっている。ここで、中間透光層１１の膜厚７０ｎｍ〜８４ｎｍという範囲は、その中心値７７ｎｍに対して±約９．１％の範囲である。また、図１２（ｂ）に示すように、実施例６の中間透光層１１の膜厚が７７ｎｍの場合の斜入射に対する反射率は、入射角０°〜４５°の範囲において、２０〜４０％の範囲に含まれていた。
【００８５】
実施例６の計算結果から、中間透明層１１の膜厚に対して鋭敏でなく、かつ入射角に対しても鋭敏でない反射率特性を示すような接続電極層を製作しうることがわかる。そしてそのような特性を示す接続電極層の層構成は、実施例５の層構成に比較して実用性が高い構成といえる。というのは、形成される中間透明層１１の厚みを形成する実際の工程に、高度な繰り返し再現性や面内一様性が要求されないためである。加えて、実施例６の積層構成は、レーザー加工の特性上も実用性が高い構成といえる。レーザー加工機には、例えば図１に示したようなガルバノミラー５２や、必要に応じてｆ−θレンズ系をそこに付加して、基板５に対し垂直入射以外の方向からレーザーを照射するような光学系を採用するものがある。そのようなガルバノミラーを用いるレーザー加工機は、走査速度が速く高い実用性を誇っている。しかし、最低レーザーパワーが入射角に対して鋭敏な依存性を示すような層構成の接続電極層を加工対象とする場合には、ガルバノミラーを用いるレーザー加工機の入射方向が傾斜する点が問題となる。ガルバノミラーを用いるレーザー加工機を採用するためには、入射角を垂直方向に限定するための追加の技術的工夫が必要となる。しかし、実施例６の層構成では最小レーザーパワーは入射角には大きくは依存しないため、ガルバノミラーを利用するレーザー加工機の加工対象として適する構成である。
【００８６】
上述した実施形態において、基板５の第２面５Ｂの側において接続配線層の積層構成をなしている各層のいくつかの属性を調整して反射率の波長依存性とその振る舞いを計算した。その計算によって得られた結果、特に、反射率低減の程度を考慮すると、本発明のフォトニックバンドの効果を利用する態様として以下のような知見が得られた。
【００８７】
第一に、接続配線層の層構成は、中間透光層を金属の第１接続配線層と金属の第２接続配線層との間に配置する構成とすれば目的の波長に対して選択的に反射率を低減することが可能となることである。これは従来例を他の実施例および比較例と比較すればわかるように、中間透光層を形成しない構成（従来例）によって実現される反射率低減効果は、第２接続配線層の材質が示す低反射の効果にとどまる。そしてその反射率の波長依存性も緩慢である。これに対し、金属の第１接続配線層と金属の第２接続配線層との間に中間透光層を配置する構成（実施例および比較例）においては、単一波長の光を対象にする場合は、反射率を低減させる十分な効果を期待することができる。
【００８８】
ここで、レーザー光の波長（５３２ｎｍ）付近の波長において、代表的な金属の材質の示す反射率は、非特許文献１によれば、銀（９７．９％）、ニッケル（５４．９％）、銅（６６．９％）、および金（８１．７％）である。ここで、各金属の反射率は、ニッケルは波長５４６ｎｍ、他は波長５５０ｎｍでの値である。また、従来例１の計算においても、銀に直接ニッケルを積層した層構成では反射率は６０％である（表２）。したがって、基板側から、金属の第１接続配線層／中間透光層／金属の第２接続配線層、という層構成によって得られる反射率をそのレーザーの波長において５０％未満とすることにより、レーザー光の過半を吸収させることが可能となって、十分な反射低減効果が得られる。
【００８９】
特に、各波長の垂直入射光に対する接続配線層の分光反射率をみると、レーザー光の波長における分光反射率を低下させる場合には特徴的な反射率の曲線が得られる。つまり、そのレーザーの波長における分光反射率の値を超えるような値が、レーザー光の波長よりも短波長側と長波長側との両側に見出される。すなわち、レーザー光の波長付近は分光反射率の谷となる。このような分光反射率は、基板／第１接続配線層／中間透光層／第２接続配線層、という層構成において光の閉じ込め効果が生じていることを意味している。
【００９０】
第二に、第２接続配線層は、一部透過性かつ一部反射性を示すように構成されることにより、中間透光層において光の閉じ込め効果が生じることである。ここで、第２接続配線層の透過性や反射性の程度については、目的の反射特性がえられる限り任意である。つまり、上述したレーザー光の波長の垂直入射光に対する反射率を５０％未満とすることや、レーザーの波長付近に谷を有する分光反射率を実現することによって、レーザーによる分離処理の際の最小レーザーパワーを低減させることが可能となる。第２接続配線層が透過性と反射性を併せ持つ場合には、最小レーザーパワーの低減効果は、光の閉じ込め効果によって生じている。
【００９１】
具体的には、比較例１、比較例２、および実施例２の比較から、第２接続配線層は、透過性がある程度期待できる膜厚とするのが好ましい。付随的な知見としては、実施例１〜実施例４の比較から、第２接続配線層に採用される金属は、その金属材料の反射性が高く、吸収が低いほどその波長において低反射となり、また、波長選択性の高い反射となることもわかる。さらに実施例２、実施例３、実施例４、実施例１の順に反射率のグラフを見ると、波長選択性の高い反射特性の場合に、５３２ｎｍの反射率が低くなっている。上述した分光反射率の谷において、谷の底の部分の波長の反射率を低下させるには、波長選択性を大きく、つまり分光反射率の谷を狭くすることとなる。
【００９２】
第三に、実用面を考えると、波長選択性の高い分光反射率は必ずしも好ましいとは限らないことである。レーザー光の波長の垂直入射光に対する接続配線層の反射率は、実施例５のようにほぼ０％にまで低減させることが可能である。しかし、実施例６に関連して説明したように、レーザー光の波長の垂直入射光に対する反射率には２０％を超える程度の値を許容することによって、中間透光層の膜厚や入射角に対する反射率の依存性を抑制することが可能となる。なお、中間透光層の膜厚や入射角に対する反射率は、分光反射率の谷の幅（半値全幅）を調整することによっても制御することが可能である。具体的には、図１１に示したように、レーザー光の波長を含むある波長範囲において垂直入射光に対する接続配線層の分光反射率の谷の幅を広くすることによって、中間透光層の膜厚や入射角に対する反射率の依存性を抑制することが可能となる。中間透光層の膜厚や入射角に対する反射率の依存性が抑制された接続配線層の層構成は、生産上の観点から実用性の高い接続配線層の層構成といえる。
【００９３】
また、中間透光層の膜厚は、上述した実施例等の説明に示したように、適宜調整することによって好ましい接続配線層の層構成を得ることが可能である。この調整は、中間透光層の層厚を、第１接続配線層と第２接続配線層との間においてレーザー光が定在波を形成するような厚みとすることによって行われるのが好ましい。例えば、図１０（ａ）に示したように、膜厚に対して反射率が変化する。この状態では、中間透光層においては、レーザーの光が定在波を形成していてあたかも光が局在化したかのような状態になっていると推察される。この場合、その定在波の部分に光電場すなわち光のエネルギーが集中している。したがって、第１接続配線層に近接した位置で光から熱エネルギーへの転換すなわち発熱が生じるはずである。よって、中間透光層は、その膜厚は定在波を形成するように決定されることが好ましい。
【００９４】
なお、レーザーとの間の光学的な側面だけを考える場合には、中間透光層は一定程度の透光性のある媒体とする。現実の媒体は多少なりとも吸収があるため、上述した定在波による光の熱エネルギーへの変換が生じる。中間透光層が特に透明導電体からなる場合には、第１接続電極層と第２接続電極層との間の電気的な接続が実現される。
【００９５】
＜第１実施形態の変形例＞
以上に本発明の実施形態として第１実施形態を説明した。これらの実施形態は、その利点を維持したまま様々に変形することができる。この利点には、これまでレーザー加工により分離部を形成すると基板が受けるダメージが大きいため、あるいは、光反射率が高いために採用しにくかった種類の金属層を採用することが可能になるという利点が含まれる。例えば、これまではＳＣＡＦ構造の場合に第１接続配線層７としてＡｇ層を、第２接続配線層１０としてＮｉ層を採用していた。この構成に代えて、例えば、第１接続配線層７の銀の層の厚みを薄くしておいて、ニッケルではなく透光性を示す程度の厚みのアルミニウムによって第２接続配線層を形成すれば、導電性や耐久性といった性能面とコストとのバランスに一層優れた薄膜太陽電池を実現することが可能となる。
【００９６】
また、例えば、裏面電極層が透明導電体層を有する多層膜である場合には、工程の途中における基板の両面の膜の構成が対称になるため、処理中の基板の取り扱いが容易になるという副次的な効果ももたらされる。
【００９７】
上述した第１実施形態は、いずれも薄膜太陽電池を作製する全体の処理を通して説明したが、本発明のある態様においては、太陽電池用の基板を製造する方法も提供される。この場合であっても、後に太陽電池を製造する際に上述した利点の少なくともいずれかが得られるような太陽電池用の基板が作製されるため、第１接続配線層と中間透光層と第２接続配線層との積層構成を備える基板それ自体がレーザー加工に適する基板となる。
【００９８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態および実施例は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、レーザー加工を行う際の基板への影響を軽減させた太陽電池を提供することにより、そのような太陽電池を一部に含む任意の電力機器または電気機器の普及または高性能化に大きく貢献する。
【符号の説明】
【０１００】
１００、１５０、７００  薄膜太陽電池
１  集電孔
２  接続孔
３、４、７４  分離部
５、７５  基板
５Ａ、７５Ａ  第１面
５Ｂ、７５Ｂ  第２面
６、７６  裏面電極層
７、７７  第１接続配線層
８、７６  半導体層
９、７９  前面透明電極層
１０、８０  第２接続配線層
１１  中間透光層
１２  位置
１２０  単位光電変換部
１４０  単位接続配線部
５２  ガルバノミラー
５４  レーザー光源
５６  スキャンライン
【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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【図１１】
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【図１２】
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