(57)【要約】【課題】発電領域を有効に利用した薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】基板を貫通する接続孔内壁の第二電極層の抵抗を、他の第二電極層の領域よりも高抵抗化することにより、電極間の短絡を低減する。これにより、従来不活性領域となっていた接続孔及びその周辺領域を発電領域として活用できるようになり、出力向上を達成できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性基板の表面側に、第一電極層、光電変換層および透明な第二電極層が積層された光電変換部と、前記絶縁性基板の背面側に積層された第三電極層とを有し、これらの電極層の積層体は、レーザーパターニングラインにより、複数の単位太陽電池に分離され、
前記絶縁性基板を貫通する少なくとも一つの接続孔を有し、
前記接続孔部の少なくとも一部で、隣接する二つの単位太陽電池のうちの一方の単位太陽電池の第一電極層と、他方の単位太陽電池の背面側にある第三電極層とを電気的に接続して、複数の前記単位太陽電池を直列接続している薄膜太陽電池において、
前記接続孔の内壁にある第二電極層の電気抵抗が、他の第二電極層の領域よりも高いことを特徴とする、薄膜太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜太陽電池において、前記接続孔の内壁にある第二電極層は、酸素プラズマを放電させて高抵抗化されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項３】
電気絶縁性基板の表面側に、第一電極層、光電変換層および透明な第二電極層が積層された光電変換部と、前記絶縁性基板の背面側に積層された第三電極層とを有し、これらの電極層の積層体は、レーザーパターニングラインにより、複数の単位太陽電池に分離され、
前記絶縁性基板を貫通する少なくとも一つの接続孔を有し、
前記接続孔部の少なくとも一部で、隣接する二つの単位太陽電池のうちの一方の単位太陽電池の第一電極層と、他方の単位太陽電池の背面側にある第三電極層とを電気的に接続して、複数の前記単位太陽電池を直列接続している薄膜太陽電池の製造方法において、
前記基板を貫通する接続孔内壁の第二電極層を、背面側から除去することにより、接続孔内での短絡を防止することを特徴とする、薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池の製造方法において、前記第ニ電極層を製膜した後、前記背面電極側にて、プラズマを放電させ、基板を貫通する接続孔内の第ニ電極層を除去することを特徴とする、薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４の方法で製造することを特徴とする、薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスシリコン等を主成分とする半導体膜を光電変換層とする薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やアモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）あるいは微結晶シリコンを主材料にした薄膜シリコン系太陽電池は、すでに量産段階にあり、同時にさらなる低コスト化に向けた開発が活発に進められている。
【０００３】
薄膜シリコン太陽電池の基板の材料としては、ガラス、プラスチックフィルム、ステンレスホイル等が考えられる。中でも、プラスチックフィルム基板は、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式やステッピングロール方式の製造方法により大量生産が可能となっている。上記の薄膜太陽電池の構成と製造工程の一例が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
図２に、特許文献１に記載された従来の薄膜太陽電池の構成を簡略化した図を示す。図２において、絶縁材料からなる基板５の一方の面には、第一電極層６、アモルファスシリコンからなる光電変換層８および第二電極層９が積層され（この積層部を光電変換部とする）、基板５の他方の面には、第三電極層７が積層されている。なお、更に導電性を向上させるため、第三電極７に、図示していない第四電極層を積層する場合もある。第三電極層７のみ、または第三電極層７と第四電極層をあわせて、背面電極と呼ぶ。これらの電極層の積層体は、光電変換部はレーザーパターニングライン３、背面電極はレーザーパターニングライン４により、複数の単位太陽電池に分離され、それぞれの分離位置をずらして単位太陽電池が形成されている。集電孔１は第二電極層領域に形成され、接続孔２はマスクにより第二電極層が形成されていない領域に形成されている。集電孔１の内壁では、第二電極層９が回りこみ第三電極層７と重なり、導通している。接続孔２の内壁では第一電極層６と第三電極層７とが重なり、導通している。
【０００５】
太陽電池の光電変換部に光が照射されると、光電変換層８で発生した電流は、まず第二電極層９に集められ、集電孔１を介して背面の第三電極層７に通じる。更に、第三電極層７から接続孔２の第三電極層７を介して上記単位太陽電池と隣り合う単位太陽電池の第一電極層６に達し、単位太陽電池の直列接続が行われる。
第一電極層６と第二電極層９は、光電変換層８により絶縁される。しかし実際は、光電変換層の膜厚が１００ｎｍ未満と薄くなっているために、接続孔２の面内全域にわたって第一電極層６と第ニ電極層９を電気的に絶縁するには、実質的に不十分である。
【０００６】
接続孔２の内壁においては、の第一電極層６と第二電極層９の短絡を防止するため、接続孔２の周辺にマスクを施すことにより、接続孔２及びその周辺には第二電極層９を製膜しない構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０―２３３５１７号公報
【特許文献２】特開２００３―１０１０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
接続孔２及びその周辺には第二電極層９を製膜しない構造とするため、接続孔２の受光面側周辺にマスクを用いると、発電に寄与しない面積が増加することになる。また、マスクによる面積減少をできるだけ小さくするために、マスクと基板との高精度な位置あわせが必要となる。また、マスクを薄膜太陽電池の受光面側に密着させるため、マスク端が太陽電池の受光面を損傷することがある。また、フィルム基板に生じるシワ、たるみの影響によりマスクと基板との間に間隙が生じ、間隙部に透明電極が回りこむことによりマスク端がぼけて外観を損ねるという問題があった。
受光面側にマスクを用いない方法の一つとして、受光面側全面に第二電極を成膜し、その後、接続孔内壁周囲で短絡を防止する処理をするという方法がある。短絡防止のためには、接続孔内壁部の第二電極層の抵抗を上げる、接続孔内壁部の第二電極層を除去する、などの方法がある。
【０００９】
特許文献２では、酸素プラズマにより透明電極を高抵抗化させる内容が開示されているが、接続孔内壁などの局所的な部分の抵抗を高める方法は開示されていない。
本発明は、接続孔内壁部での短絡を低減し、発電可能面積を効率よく利用する薄膜太陽電池の構造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】
【００１０】
本発明では、酸素プラズマを背面電極側で放電させ、直列ホール内壁表面に形成された第二電極を選択的に酸化させることで、基板を貫通する接続孔の内壁にある第二電極層の電気抵抗が、他の第二電極層の領域よりも高抵抗化することを特徴とする。
【００１１】
また、接続孔の内壁表面に形成された第二電極を選択的に除去して短絡を防止する。この場合、プラズマを背面側で発生させて除去する。
【発明の効果】
【００１２】
接続孔での短絡を低減することにより、受光面の接続孔周辺にマスクを形成する必要がなく、これにより、発電領域を有効利用した薄膜太陽電池を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す。
【図２】従来の薄膜太陽電池の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図1に、本発明の実施形態を示す。
図１において、絶縁材料からなる基板５の一方の面には、第一電極層６、アモルファスシリコンからなる光電変換層８および第二電極層９を順次積層する。第一電極層６は、主に金属電極または酸化金属電極を用いる。第二電極層９は、酸化錫金属錯体や酸化亜鉛金属錯体などの透明電極である。本発明では、受光面側全面に第二電極層９を成膜するため、全面が発電可能領域となる。
基板５の他方の面、すなわち背面側には、第三電極層７を積層する。第三電極層７は、第一電極層６と同様に、主に金属電極または酸化金属電極を用いる。なお、更に導電性を向上させるため、第三電極７に、図示していない第四電極層を積層する場合もある。
これらの電極層の積層体は、レーザーパターニングラインにより、複数の単位太陽電池に分離され、それぞれの分離位置をずらして単位太陽電池が形成され、隣り合う単位太陽電池は、接続孔２を通じて接続している。
【００１５】
光電変換層８において発生した電子を集める集電孔１、隣り合う単位太陽電池を接続する接続孔２の内壁は、受光面側から第二電極層９が成膜されている。
次に、接続孔２内壁でのリーク発生を抑えるため、接続孔２内壁の第二電極層９の電気抵抗が、他の第二電極層の領域よりも高くなる処理を行う。高抵抗化を行う際は、第三電極層７側の集電孔１の範囲を保護するようにマスクを設置する。このとき、第三電極層７にマスクが直接触れても特性には問題無い。薄膜太陽電池の背面側で酸素プラズマを発生させ、接続孔の内壁の第二電極層９を酸化させ、第二電極層９の他の領域よりも抵抗を高くする処理を行う。抵抗値としては、１×１０４Ω／ｃｍ２以上が望ましい。
【００１６】
第二電極層９を高抵抗化する際、第三電極層７も部分的に酸素プラズマに曝されるが、第三電極層７の厚さは接続孔内壁の第二電極層９に比べて厚いため、  第二電極層９が処理される時間内に第三電極層７が高抵抗化することは無く、特性への影響は無い。
また、マスクを用いずに、高抵抗化する方法としては、酸素雰囲気中でエキシマレーザービームなどのエネルギービームを高抵抗化領域にスポット状に照射する方法、局所的に酸素プラズマを発生させる方法がある。
【００１７】
また、接続孔２の内壁の第二電極層９を除去することでも、同様の効果を得ることが可能である。背面側の集電孔１の範囲を保護するようにマスクを設置し、背面側でプラズマを発生させ、接続孔２の内壁の第二電極層９を除去する。
（実施例１）
絶縁性基板の両面上に銀よりなる厚さ２４０ｎｍの第一電極層、ｐｉｎ接合を有する厚さ４５０ｎｍのアモルファス半導体層、第二電極層として酸化錫金属錯体よりなる厚さ７０ｎｍの透明電極層を積層し、背面上にニッケルよりなる厚さ１００ｎｍの第三電極を形成し、薄膜太陽電池を製造した。ここで、第一電極、高抵抗のアモルファス半導体層、第ニ電極層である透明電極は、基板に開けられた接続孔の面内に共に延びている。
次に、上記の薄膜太陽電池の背面側に接続孔周囲以外にマスクを設置し、酸素プラズマ処理を行った。このとき、酸素ガス圧力は８〜１０Ｐａとした。
（実施例２）
実施例１と同様の積層構造の薄膜太陽電池を製造した。
【００１８】
次に、上記の薄膜太陽電池の背面側に接続孔周囲以外にマスクを設置し、アルゴンガス中でプラズマを発生させて、接続孔の面内の第ニ電極層をプラズマにより除去した。
（比較例１）
従来方法で、薄膜太陽電池を製造し、接続孔周囲には、第二電極層は形成しなかった。膜を構成する材料や膜厚は、実施例１と同じとした。
実施例１と実施例２、比較例１の単位太陽電池当たりの発電面積と発電効率を表１に示す。実施例１と実施例２は、比較例１よりも発電面積が広くなり、高い発電効率が得られた。
【００１９】
【表１】
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【符号の説明】
【００２０】
１  集電孔
２  接続孔
３  レーザーパターニングライン（光電変換部側）
４  レーザーパターニングライン（背面電極側）
５  基板
６  第一電極層
７  第三電極層
８  光電変換層
９  第二電極層
１０  高抵抗化処理または第二電極層除去部
【図１】
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【図２】
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