(57)【要約】【課題】透明表面電極層の低電気抵抗と低光吸収とを両立した光電変換効率に優れた薄膜太陽電池を得ること。【解決手段】  透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１と、半導体膜からなり光電変換を行う光電変換層１２と、裏面電極層１３とがこの順で積層されるとともに前記透光性絶縁基板１０上の層が分離溝により分割された複数の薄膜太陽電池セル２−１、２−２、２−３が所定の配列方向に配設され、隣接する前記薄膜太陽電池セル同士が電気的に直列接続された薄膜太陽電池であって、前記薄膜太陽電池セル内における前記透明表面電極層１１の電気抵抗率と光透過率とが、前記透明表面電極層１１における前記所定の配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に低くなる。【選択図】図１−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性絶縁基板上に、透明表面電極層と、半導体膜からなり光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層とがこの順で積層されるとともに前記透光性絶縁基板上の層が分離溝により分割された複数の薄膜太陽電池セルが所定の配列方向に配設され、隣接する前記薄膜太陽電池セル同士が電気的に直列接続された薄膜太陽電池であって、
前記薄膜太陽電池セル内における前記透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とが、前記透明表面電極層における前記所定の配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に低くなること、
を特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記透明表面電極層の導電性を向上させるために前記透明表面電極層に含有される不純物の濃度が、前記透明表面電極層の面方向において略均一であり、
前記透明表面電極層の膜厚が、前記所定の配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に厚くなること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】
前記透明表面電極層の膜厚が、前記透明表面電極層の面方向において略均一であり、
前記透明表面電極層の導電性を向上させるために前記透明表面電極層に含有される不純物の濃度が、前記所定の配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に高くなること、
を特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
透光性絶縁基板上に、透明表面電極層と、半導体膜からなり光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層とがこの順で積層されるとともに前記透光性絶縁基板上の層が分離溝により短冊状に分割された複数の薄膜太陽電池セルが所定の配列方向に配設され、隣接する前記薄膜太陽電池セル同士が電気的に直列接続された薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記薄膜太陽電池セルの領域内における前記透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とが、前記透明表面電極層における前記所定の配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に低くなるように前記透光性絶縁基板上に前記透明表面電極層を形成する透明表面電極層形成工程を含むこと、
を特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記透明表面電極層形成工程では、前記透明表面電極層を物理的気相成長法または化学的気相成長法により成膜形成し、
前記透明表面電極層の成膜を部分的に複数回繰り返して前記透明表面電極層の膜厚を前記所定の配列方向において階段状に変化させることにより前記透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とを制御すること、
を特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記透明表面電極層形成工程では、前記透明表面電極層を物理的気相成長法または化学的気相成長法により成膜形成し、
前記透明表面電極層を略均一な膜厚に成膜した後に、前記透明表面電極層の膜厚を前記所定の配列方向において階段状または傾斜状に変化させる加工を行うことにより前記透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とを制御すること、
を特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記透明表面電極層形成工程では、前記透明表面電極層の導電性を向上させるために前記透明表面電極層に含有させる不純物の濃度を前記所定の配列方向において段階的または連続的に制御することにより前記透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とを制御すること、
を特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記透明表面電極層を前記不純物の濃度が異なる複数の領域を有するスパッタリングターゲットを使用したスパッタリング法により成膜形成し、
移動速度を変動させて前記透光性絶縁基板を移動させながら成膜を行うことにより前記透明表面電極層中の前記不純物の濃度分布を制御すること、
を特徴とする請求項７に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記透明表面電極層形成工程の後に、
前記透明表面電極層を第１分離溝で分離して複数に分割する工程と、
前記透明表面電極層上および前記第１分離溝内に光電変換層を形成する工程と、
前記光電変換層に第２分離溝を形成して前記光電変換層を短冊状に分割する工程と、
前記第２分離溝内および前記光電変換層上に裏面電極層を形成する工程と、
前記裏面電極層に第３分離溝を形成して前記裏面電極層を短冊状に分割して所定の配列方向に配設された薄膜太陽電池セルに分割する工程と、
を含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１つ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、薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、２１世紀の地球環境を化石エネルギーの燃焼による二酸化炭素（ＣＯ２）ガスの増加から守るクリーンエネルギーとして期待されており、その生産量は世界中で爆発的に増加している。そして、現在の太陽電池の主流は、シリコンの塊をスライスした基板を太陽電池用基板として用いるバルク型太陽電池である。このため、世界中でシリコンウェハが不足するという事態が発生している。そこで、近年では、光電変換層（半導体層）が、シリコンウェハの供給量に律速されない薄膜からなる薄膜太陽電池の生産量が急速に伸びつつある。
【０００３】
薄膜太陽電池では光の入射する側の透明表面電極層には透明導電性酸化物材料が一般的に用いられる。しかしながら、薄膜太陽電池の面積が大きくなると、透明表面電極層での直列抵抗成分が増大し、これがジュール損失となり太陽電池の発電効率を低下させる。
【０００４】
そこで薄膜太陽電池では、複数の幅の狭い短冊状に分離された薄膜太陽電池セルを各々の長手方向が一致するように配置し、隣接する薄膜太陽電池セルの透明表面電極と裏面電極とを接触させることで電気的に直列接続して集積化する。これにより、全体として薄膜太陽電池モジュールとして動作させることで、透明表面電極層での電流密度を下げてジュール損失の増大を低減し、太陽電池の発電効率の低下を抑制している。
【０００５】
薄膜太陽電池の集積化では、レーザ光を用いたレーザスクライブ法により、透明表面電極層、光電変換層、裏面金属電極層のそれぞれに分離溝を形成して、薄膜太陽電池セルの分離および直列接続を行うことが一般的である（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６５３８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術を用いたとしても、透明表面電極層におけるジュール損失を無視することはできない。透明表面電極層でのジュール損失を低減するためには、電気抵抗を低減する必要がある。電気抵抗を低減する手段としては、透明表面電極層の厚さを増やすか、あるいはその材料となる透明導電性酸化物材料の導電率を高める必要がある。
【０００８】
しかしながら、透明表面電極層の厚さを増やした場合は、透明表面電極層での光吸収量が増大して光電変換層に導かれる光量が減少するため、光電変換層で発生する電流量が減少する。また、透明導電性酸化物材料の導電率を高めるためには、アルミニウムやガリウム等の不純物濃度を高めることが一般的である。しかし、透明導電性酸化物材料の不純物濃度を高めると光吸収量が増大し、透明表面電極層の厚さを増やした場合と同様に光電変換層で発生する電流量が減少する。このように透明表面電極層の電気抵抗の低減と光吸収率の増大とはトレードオフの関係にあり、透明表面電極層の低電気抵抗と低光吸収とを両立させることは困難である、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、透明表面電極層の低電気抵抗と低光吸収とを両立した光電変換効率に優れた薄膜太陽電池およびその製造方法を得ること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板上に、透明表面電極層と、半導体膜からなり光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層とがこの順で積層されるとともに前記透光性絶縁基板上の層が分離溝により分割された複数の薄膜太陽電池セルが所定の配列方向に配設され、隣接する前記薄膜太陽電池セル同士が電気的に直列接続された薄膜太陽電池であって、前記薄膜太陽電池セル内における前記透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とが、前記透明表面電極層における前記所定の配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に低くなること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、透明表面電極層におけるジュール損失低減と光電変換層へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、光電変換効率に優れた薄膜太陽電池およびその製造方法を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの概略構成を模式的に示す平面図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールを構成する薄膜太陽電池セルの短手向（配列方向）における断面構造および透明表面電極層中の電流密度分布を説明するための図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−２】図２−２は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−３】図２−３は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−４】図２−４は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−５】図２−５は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−６】図２−６は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−７】図２−７は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図２−８】図２−８は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの断面構造および透明表面電極層中の電流密度分布を説明するための図である。
【図４−１】図４−１は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図４−２】図４−２は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図４−３】図４−３は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図４−４】図４−４は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図４−５】図４−５は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図４−６】図４−６は、本発明の実施の形態２にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図５】図５は、透光性絶縁基板上に形成した酸化亜鉛膜に対するサンドブラスト法による傾斜加工の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの断面構造および透明表面電極層中の電流密度分布を説明するための図である。
【図７−１】図７−１は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図７−２】図７−２は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図７−３】図７−３は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図７−４】図７−４は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図７−５】図７−５は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図７−６】図７−６は、本発明の実施の形態３にかかる薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一例を説明するための要部断面図である。
【図８】図８は、透明表面電極層の成膜方法の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる薄膜太陽電池およびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。すなわち、以下の実施の形態で用いられる断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１４】
実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１にかかる薄膜太陽電池である薄膜太陽電池モジュール（以下、モジュールと呼ぶ）１の概略構成を模式的に示す平面図である。図１−２は、モジュール１を構成する薄膜太陽電池セル（以下、セルと呼ぶ場合がある）２の短手向（配列方向）における断面構造および透明表面電極層中の電流密度分布を説明するための図である。図１−２における断面構造は、図１−１の線分Ａ−Ａにおける要部断面図である。
【００１５】
図１−１および図１−２に示すように、本実施の形態にかかるモジュール１は、短冊状（矩形状）のスクライブ部３をはさむ形で、透光性絶縁基板１０上に短冊状（矩形状）のセル２（図１−２においては、セル２−１、セル２−２、セル２−３を記載）が、それぞれの長手方向を一致させる形で複数配置された構造を持つ。そして、これらの配列されたセル２が電気的に直列に接続されることにより、全体として薄膜太陽電池モジュールとして機能する。
【００１６】
セル２は、図１−２に示すように透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１と、光電変換層１２と、裏面電極層１３と、が順に積層された構成を有する。ここで、光入射側（透光性絶縁基板１０側）の面を表面といい、表面とは反対側（裏面電極層１３側）の面を裏面とする。
【００１７】
透光性絶縁基板１０は、例えば高光透過率のガラス基板や、ポリイミドなどの透光性の有機フィルム材料などの透光性及び絶縁性を有する材料によって構成される。
【００１８】
透明表面電極層１１は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）などの透明導電性酸化物材料や、これらの透明導電性酸化物材料にアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）などの金属を添加した材料などによって構成される。また、透明表面電極層１１は、ドーパントとしてアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、フッ素（Ｆ）、窒素（Ｎ）から選択した少なくとも１種類以上の元素を用いたＺｎＯ膜、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ２膜、またはこれらを積層して形成した透明導電膜であってもよく、光透過性を有している透明導電膜であればよい。また、透明表面電極層１１は、表面に凹凸が形成された表面テクスチャ構造を有することが好ましい。このテクスチャ構造は、入射した太陽光を散乱させ、光電変換層１２での光利用効率を高める機能を有する。
【００１９】
ここで、本実施の形態にかかる透明表面電極層１１は、その膜厚が透光性絶縁基板１０の面方向における矩形状のセル２の長手方向（図１−１および図１−２におけるＸ方向）において、電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって徐々に厚くなる階段状とされている。すなわち、透明表面電極層１１の膜厚は、各セル２内において、セル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって段階的に徐々に厚くなる。例えば、図１−２に示すセル２−２においては、透明表面電極層１１の膜厚は、セル２−３側からセル２−１側に向かって階段状に徐々に厚く形成されている。
【００２０】
このような構成とすることにより、各セル２内において、透明表面電極層１１の電気抵抗率はセル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かって階段状に徐々に低くなる。また、各セル２内において、透明表面電極層１１の光透過率はセル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かって階段状に徐々に低くなる。なお、導電性を向上させるために添加される金属不純物の濃度は、透明表面電極層１１の面方向において略均一である。ここで、上流側とは、各セル２の透明表面電極層１１を電流が流れる際の電流の流れの上流側を意味する。
【００２１】
透明表面電極層１１を構成する透明導電性酸化物材料は一般的にその導電率と光透過率とがトレードオフの関係にあり、高導電率と高光透過率とを両立させることは困難である。一方、透明表面電極層１１を流れる電流の電流密度は、図１−２に示すようにセル２の短手方向（セル２の配列方向）において電流の流れ方向４の上流側では低く、下流側に向かって高くなっていく。
【００２２】
そこで、本実施の形態にかかる透明表面電極層１１では、膜厚をセル２の短手方向（セル２の配列方向）において階段状に変化させて、透明表面電極層１１の電気抵抗と光吸収量とを電流の流れ方向４において変化させる。すなわち、各セル２の透明表面電極層１１において、電流密度が相対的に低くジュール損失による光電変換効率低下への影響が小さい上流側の領域では、透明表面電極層１１の膜厚を薄くすることで透明表面電極層１１での光吸収量を少なくして、光電変換層１２に導かれる光量を増大させる。一方、各セル２の透明表面電極層１１において、電流密度が相対的に高くジュール損失による効率低下への影響が大きくなる下流側の領域では、透明表面電極層１１の膜厚を厚くして電気抵抗を低減させる。これにより、セル２を一体として見た場合のジュール損失低減と光電変換層１２へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、モジュール１の光電変換効率の向上を実現することができる。
【００２３】
光電変換層１２は、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有し、入射する光により発電を行う薄膜半導体層が１層または複数層以上積層されて構成される。このような光電変換層１２としては、水素化アモルファスシリコン、水素化微結晶シリコン、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム、水素化微結晶シリコンゲルマニウム、水素化アモルファス炭化シリコン、水素化微結晶炭化シリコン、水素化アモルファス酸化シリコン、水素化微結晶酸化シリコン、などを用いることができる。また、これらの薄膜半導体層の積層体を用いることができる。
【００２４】
光電変換層１２として複数の薄膜半導体層を積層する場合には、表面側からバンドギャップが大きい順番に積層していく必要がある。さらに異なる薄膜半導体層の層間には、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯなどの透明導電性酸化物材料や、これらの透明導電性酸化物材料にアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）といった金属を添加した材料や、ホウ素（Ｂ）やリン（Ｐ）などの不純物をドーピングして導電性を向上させた水素化微結晶シリコンや水素化微結晶炭化シリコンや水素化微結晶酸化シリコンなどのシリコン化合物、あるいは上記材料の積層体を中間層として挿入してもよい。
【００２５】
裏面電極層１３は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ネオジウム（Ｎｄ）、クロム（Ｃｒ）等の高い導電性と光反射性とを併せ持つ金属材料、および金属材料の混合物を、単層あるいは積層して使用することができる。また、反射率を向上させるため、上記金属材料と光電変換層１２との層間に酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯなどの透明導電性酸化物材料や、これらの透明導電性酸化物材料にアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）といった金属を添加した材料からなる透明導電層を挿入してもよい。
【００２６】
透光性絶縁基板１０上に形成された透明表面電極層１１には、透光性絶縁基板１０の短手方向（図１−１におけるＹ方向）と略平行な方向に延在するとともに透光性絶縁基板１０に達するストライプ状（線形状）の第１分離溝２０が形成されている。そして、この第１分離溝２０の部分に光電変換層１２が埋め込まれることで、透明表面電極層１１が隣接するセル２に跨るように分離されて形成されている。
【００２７】
また、透明表面電極層１１上に形成された光電変換層１２には、第１分離溝２０と異なる箇所において透光性絶縁基板１０の短手方向（図１−１におけるＹ方向）と略平行な方向に延在するとともに透明表面電極層１１に達するストライプ状（線形状）の第２分離溝２１が形成されている。
【００２８】
また、裏面電極層１３および光電変換層１２には、第１分離溝２０および第２分離溝２１とは異なる箇所で、透明表面電極層１１に達するストライプ状（線形状）の第３分離溝２２が形成されて、各セル２（例えば、セル２−１、セル２−２、セル２−３）が分離されている。そして、第２分離溝２１の部分に裏面電極層１３が埋め込まれることで、裏面電極層１３が透明表面電極層１１に接続される。そして、透明表面電極層１１が隣接するセル２に跨っているため、隣り合う２つのセル２の一方の裏面電極層１３と他方の透明表面電極層１１とが電気的に接続されている。このように、セル２の透明表面電極層１１が、隣接するセル２の裏面電極層１３と接続することによって、隣接するセル２同士が電気的に直列接続している。これにより、例えば隣接するセル２−１、セル２−２、セル２−３の順で電気的に直列接続されている。
【００２９】
また、上述した透明表面電極層１１を分離する第１分離溝２０と、光電変換層１２を分離する第２分離溝２１と、光電変換層１２および裏面電極層１３を分離する第３分離溝２２との３本の分離溝から、短冊状（矩形状）のスクライブ部３（例えば、スクライブ部３−１、スクライブ部３−２）が構成されている。
【００３０】
このように、モジュール１は、短冊状（矩形状）のセル２が、同じく短冊状（矩形状）のスクライブ部３にはさまれた形でそれぞれの長手方向（延在方向）を一致させる形態で複数配置された構造を持つ。そして、このように配列されたセル２が電気的に直列に接続されることにより、全体としてモジュール１として機能する。なお、モジュール１においては、セル２の長手方向、セル２の延在方向および透光性絶縁基板１０の短手方向は同一方向であり、図１−１におけるＹ方向である。同様に、セル２の短手方向（セル２の配列方向）および透光性絶縁基板１０の長手方向は同一方向であり、図１−１におけるＸ方向である。
【００３１】
このような本実施の形態にかかるモジュール１の動作の概略について説明する。透光性絶縁基板１０の裏面（セル２が形成されていない方の面）から太陽光が入射すると、光電変換層１２で自由キャリアが生成され、電流が発生する。各セル２で発生した電流はセル２内およびスクライブ部３内を図１−２に示す電流の流れ方向４に流れ、透明表面電極層１１と裏面電極層１３とを介して隣接するセル２に流れ込み、モジュール１全体の発電電流を生成する。
【００３２】
次に、上記のように構成された本実施の形態にかかるモジュール１の製造方法について説明する。図２−１〜図２−８は、実施の形態１にかかるモジュール１の製造工程の一例を説明するための要部断面図である。図２−１〜図２−８は、図１−２の要部断面図に対応している。
【００３３】
まず、透光性絶縁基板１０を用意する。ここでは、透光性絶縁基板１０として例えば縦１．１メートル、横１．４メートル、厚さ４ミリのガラス基板を用いる。
【００３４】
つぎに、透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１として、たとえば導電率向上のためにアルミニウム（Ａｌ）を不純物として添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜をスパッタリング法などの物理的気相成長法や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜する。この際、透光性絶縁基板１０上の全面に略均一な膜厚で酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を成膜した後、成膜工程を複数回に分け、かつマスク等を使用することにより酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を部分毎に成膜することで、透明表面電極層１１が階段形状となるようにする（図２−１、図２−２、図２−３）。添加するアルミニウム濃度はたとえば０．５〜５重量％の範囲とし、最終的な透明表面電極層１１の膜厚はたとえば２００ｎｍ〜１μｍ程度とすることが望ましい。
【００３５】
透明表面電極層１１には、表面に小さな凹凸を形成して表面テクスチャ構造を形成することが好ましい。小さな凹凸は、溶媒を用いたウェットエッチング法やプラズマエッチング方法を用いて形成される。ただし、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明表面電極層１１をＣＶＤ法により形成した場合には自己組織的に透明表面電極層１１の表面に凹凸が形成されるため、エッチング等による凹凸の形成は必要ない。
【００３６】
次に、透明表面電極層１１の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、透明表面電極層１１を短冊状にパターニングし、複数の透明表面電極層１１に分離する（図２−４）。透明表面電極層１１のパターニングは、レーザ光３０を用いたレーザスクライブ法により、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透光性絶縁基板１０に達するストライプ状（線形状）の第１分離溝２０を形成することで行う。レーザ光３０には、たとえば波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザを用いる。スクライブ幅は、例えば３０μｍ〜１００μｍとする。また短冊状（矩形状）のセル２の短手方向（セル２の配列方向）の幅がたとえば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度になるようにスクライブラインのピッチを調整する。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００３７】
次に、第１分離溝２０内および透明表面電極層１１上に、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有する１層または複数層の薄膜半導体層からなる光電変換層１２をＣＶＤ法により形成する（図２−５）。また、光電変換層１２として複数の薄膜半導体層を積層する場合は、異なる薄膜半導体層の層間にスパッタリングまたはＣＶＤ法により中間導電体層を形成してもよい。たとえば光電変換層１２を水素化アモルファスシリコンや水素化アモルファスシリコンゲルマニウム等のアモルファス系膜とした場合は、その膜厚は５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度とし、水素化微結晶シリコンや水素化微結晶シリコンゲルマニウム等の微結晶系膜とした場合は、その膜厚は５００ｎｍ〜３μｍ程度とすることが望ましい。また、異なる光電変換層を積層する場合、光電変換層間に中間導電体層として例えば屈折率1.５〜２．０、導電率１．０×１０−７〜１．０−５Ｓ／ｃｍ、膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の微結晶酸化シリコン層を挿入してもよい。
【００３８】
次に、光電変換層１２の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、光電変換層１２を短冊状にパターニングし、複数の光電変換層１２に分離する（図２−６）。光電変換層１２のパターニングは、レーザ光３１を用いたレーザスクライブ法により、第１分離溝２０と異なる箇所に、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透明表面電極層１１に達するストライプ状（線形状）の第２分離溝２１を形成することで行う。レーザ光３１には、たとえば波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザの２次高調波である５３２ｎｍのレーザ光を用いる。スクライブ幅は、たとえば３０μｍ〜１００μｍとする。隣接する第２分離溝２１と第２分離溝２１との間隔は、たとえば３０μｍ〜１００μｍとする。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００３９】
つぎに、第２分離溝２１内および光電変換層１２上に裏面電極層１３として例えば銀（Ａｇ）をスパッタリング法により成膜する（図２−７）。裏面電極層１３の膜厚は、たとえば１００ｎｍ〜５００ｎｍとする。このとき、第２分離溝２１内が裏面電極層１３により埋め込まれる条件で裏面電極層１３を形成する。これにより、第２分離溝２１内に裏面電極層１３が形成されて、光電変換層１２上の裏面電極層１３と透明表面電極層１１との電気的な接続が確保される。
【００４０】
ここで、光電変換層１２と裏面電極層１３との層間に、スパッタリング法やＣＶＤ法によって形成された透明導電層を挿入してもよい。すなわち、光電変換層１２の形成後に、透明導電層としてアルミニウムを不純物として添加した酸化亜鉛膜をスパッタリング法により成膜し、裏面電極層１３と光電変換層１２の層間に配置してもよい。添加するアルミニウム濃度はたとえば０．５〜５重量％の範囲とし、最終的な透明導電層の膜厚は５０ｎｍ〜１００ｎｍとする。この場合は、透明導電層上に裏面電極層１３を形成する。
【００４１】
最後に、光電変換層１２および裏面電極層１３の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、光電変換層１２および裏面電極層１３を短冊状にパターニングし、分離する（図２−８）。光電変換層１２および裏面電極層１３のパターニングは、レーザ光３２を用いたレーザスクライブ法により、第１分離溝２０および第２分離溝２１と異なる箇所に、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透明表面電極層１１に達するストライプ状（線形状）の第３分離溝２２を形成することで行う。加工方法は第２分離溝２１の形成と同様であり、隣接する第３分離溝２２と第３分離溝２２との間隔は、たとえば３０μｍ〜１００μｍとする。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００４２】
以上により、図１−１および図１−２に示すような本実施の形態にかかるモジュール１が完成する。
【００４３】
上述したように、実施の形態１にかかるモジュール１では、透明表面電極層１１の膜厚をセル２の短手方向（セル２の配列方向）に対して階段状に変化させて、透明表面電極層１１の電気抵抗と光吸収量とを電流の流れ方向４において変化させる。すなわち、各セル２の透明表面電極層１１において、電流密度が相対的に低くジュール損失による光電変換効率低下への影響が小さい上流側の領域では、透明表面電極層１１の膜厚を薄くすることで透明表面電極層１１での光吸収量を少なくして、光電変換層１２に導かれる光量を増大させる。一方、各セル２の透明表面電極層１１において、電流密度が相対的に高くジュール損失による効率低下への影響が大きくなる下流側の領域では、透明表面電極層１１の膜厚を厚くして電気抵抗を低減させる。これにより、セル２を一体として見た場合のジュール損失低減と光電変換層１２へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、光電変換効率の向上を実現することができる。
【００４４】
したがって、実施の形態１にかかるモジュール１によれば、透明表面電極層１１の低電気抵抗と低光吸収とを両立した、光電変換効率に優れた薄膜太陽電池モジュールが得られる。
【００４５】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２にかかるモジュール１０１の断面構造および透明表面電極層中の電流密度分布を説明するための図である。図３における断面構造は、実施の形態１における図１−２に対応する。また、実施の形態２にかかるモジュール１０１の平面図は、図１−１を参照することとする。なお、図３においては図１−２と同じ部材については、同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。実施の形態２にかかるモジュール１０１が実施の形態１にかかるモジュール１と異なる点は、透明表面電極層１１の代わりに、その膜厚が電流の流れ方向４の下流側に向かうにしたがって連続的に徐々に厚くなる傾斜形状を有する透明表面電極層１１ａを有する点である。
【００４６】
すなわち、図３に示すように、本実施の形態にかかるモジュール１０１は、短冊状（矩形状）のスクライブ部３をはさむ形で、透光性絶縁基板１０上に短冊状（矩形状）のセル２ａ（図３においては、セル２ａ−１、セル２ａ−２、セル２ａ−３を記載）が、それぞれの長手方向を一致させる形で複数配置された構造を持つ。そして、これらの配列されたセル２ａが電気的に直列に接続されることにより、全体として薄膜太陽電池モジュールとして機能する。セル２ａは、図３に示すように透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１ａと、光電変換層１２と、裏面電極層１３と、が順に積層された構成を有する。
【００４７】
透明表面電極層１１ａは、透明表面電極層１１と同様の材料により構成されるが、その膜厚方向における形状が透明表面電極層１１と異なる。透明表面電極層１１ａは、その膜厚が透光性絶縁基板１０の面方向におけるセル２の長手方向（図３におけるＸ方向）において、電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって連続的に徐々に厚くなる傾斜形状とされている。
【００４８】
このような構成とすることにより、各セル２内において、透明表面電極層１１ａの電気抵抗率はセル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かって連続的に徐々に低くなる。また、各セル２内において、透明表面電極層１１ａの光透過率はセル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かって連続的に徐々に低くなる。なお、導電性を向上させるために添加される金属不純物の濃度は、透明表面電極層１１ａの面方向において略均一である。
【００４９】
本実施の形態にかかる透明表面電極層１１ａでは、膜厚をセル２の短手方向（セル２の配列方向）において連続的に変化させて、透明表面電極層１１ａの電気抵抗と光吸収量とを電流の流れ方向４において変化させる。すなわち、各セル２の透明表面電極層１１ａにおいて、電流密度が相対的に低くジュール損失による光電変換効率低下への影響が小さい上流側の領域では、透明表面電極層１１ａの膜厚を薄くすることで透明表面電極層１１ａでの光吸収量を少なくして、光電変換層１２に導かれる光量を増大させる。一方、各セル２の透明表面電極層１１ａにおいて、電流密度が相対的に高くジュール損失による効率低下への影響が大きくなる下流側の領域では、透明表面電極層１１ａの膜厚を厚くして電気抵抗を低減させる。これにより、セル２を一体として見た場合のジュール損失低減と光電変換層１２へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、モジュール１０１の光電変換効率の向上を実現することができる。
【００５０】
次に、上記のように構成された本実施の形態にかかるモジュール１０１の製造方法について説明する。図４−１〜図４−６は、実施の形態２にかかるモジュール１０１の製造工程の一例を説明するための要部断面図である。図４−１〜図４−６は、図３の要部断面図に対応している。
【００５１】
まず、透光性絶縁基板１０を用意する。ここでは、透光性絶縁基板１０として例えば縦１．１メートル、横１．４メートル、厚さ４ミリのガラス基板を用いる。
【００５２】
つぎに、透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１ａとして、たとえば導電率向上のためにアルミニウム（Ａｌ）を不純物として添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜をスパッタリング法や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜する。この際、透光性絶縁基板１０上の全面に略均一な膜厚で酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を成膜した後、この酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜に対してサンドブラスト法により傾斜加工を施して、透明表面電極層１１ａがセル２の短手方向（セル２の配列方向）（図３におけるＸ方向）において、傾斜形状となるようにする（図４−１）。
【００５３】
図５は、透光性絶縁基板１０上に形成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜に対するサンドブラスト法による傾斜加工の一例を模式的に示す断面図である。図５に示すように、透光性絶縁基板１０上に形成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜１１ａ’に対して、研磨剤５を透光性絶縁基板１０の短手方向（図３における紙面と垂直方向）と同一方向に延在するカーテン状にして吹きつけ、これと同時に透光性絶縁基板１０または研磨剤５を透光性絶縁基板１０の長手方向（図３におけるＸ方向）において部分的に揺動させる。これにより、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜１１ａ’に対して吹き付けられる研磨剤５の量を透光性絶縁基板１０の長手方向（図３におけるＸ方向）で周期的に変化させて酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜１１ａ’を所望の傾斜形状に加工することができる。
【００５４】
また、上述した加工方法において、研磨剤５の吹き付け量を透光性絶縁基板１０の長手方向（図３におけるＸ方向）において階段状に変化させることで、実施の形態１の透明表面電極層１１と同様の階段形状に加工することができる。また、サンドブラスト法に代わり、溶媒を用いたウェットエッチング法により透明表面電極層１１ａの形状を加工してもよい。なお、この後、溶媒を用いたウェットエッチング法やプラズマエッチング法を用いて、透明表面電極層１１ａの表面に表面テクスチャ構造を形成してもよい。
【００５５】
次に、透明表面電極層１１ａの一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、透明表面電極層１１ａを短冊状にパターニングし、複数の透明表面電極層１１ａに分離する（図４−２）。透明表面電極層１１ａのパターニングは、実施の形態１の場合と同様にして、レーザ光３０を用いたレーザスクライブ法により、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透光性絶縁基板１０に達するストライプ状（線形状）の第１分離溝２０を形成することで行う。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００５６】
次に、第１分離溝２０内および透明表面電極層１１ａ上に、実施の形態１の場合と同様にして、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有する１層または複数層の薄膜半導体層からなる光電変換層１２をＣＶＤ法により形成する（図４−３）。また、光電変換層１２として複数の薄膜半導体層を積層する場合は、異なる薄膜半導体層の層間にスパッタリングまたはＣＶＤ法により中間導電体層を形成してもよい。
【００５７】
次に、光電変換層１２の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、光電変換層１２を短冊状にパターニングし、複数の光電変換層１２に分離する（図４−４）。光電変換層１２のパターニングは、実施の形態１の場合と同様にして、レーザ光３１を用いたレーザスクライブ法により、第１分離溝２０と異なる箇所に、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透明表面電極層１１ａに達するストライプ状（線形状）の第２分離溝２１を形成することで行う。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００５８】
つぎに、実施の形態１の場合と同様にして、第２分離溝２１内および光電変換層１２上に裏面電極層１３として例えば銀（Ａｇ）をスパッタリング法により成膜する（図４−５）。なお、光電変換層１２と裏面電極層１３との層間に、スパッタリング法やＣＶＤ法によって形成された透明導電層を挿入してもよい。
【００５９】
最後に、光電変換層１２および裏面電極層１３の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、光電変換層１２および裏面電極層１３を短冊状にパターニングし、分離する（図４−６）。光電変換層１２および裏面電極層１３のパターニングは、実施の形態１の場合と同様にして、レーザ光３２を用いたレーザスクライブ法により、第１分離溝２０および第２分離溝２１と異なる箇所に、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透明表面電極層１１ａに達するストライプ状（線形状）の第３分離溝２２を形成することで行う。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００６０】
以上により、図３に示すような本実施の形態にかかるモジュール１０１が完成する。なお、各層を構成する材料および各層の形成方法については実施の形態１と同じであるため、実施の形態２においてはその詳細な説明を省略する。
【００６１】
上述したように、実施の形態２にかかるモジュール１０１では、透明表面電極層１１ａの膜厚をセル２の短手方向（セル２の配列方向）に対して連続的に変化させて、透明表面電極層１１ａの電気抵抗と光吸収量とを電流の流れ方向４において変化させる。すなわち、各セル２の透明表面電極層１１ａにおいて、電流密度が相対的に低くジュール損失による光電変換効率低下への影響が小さい上流側の領域では、透明表面電極層１１ａの膜厚を薄くすることで透明表面電極層１１ａでの光吸収量を少なくして、光電変換層１２に導かれる光量を増大させる。一方、各セル２の透明表面電極層１１ａにおいて、電流密度が相対的に高くジュール損失による効率低下への影響が大きくなる下流側の領域では、透明表面電極層１１ａの膜厚を厚くして電気抵抗を低減させる。これにより、セル２を一体として見た場合のジュール損失低減と光電変換層１２へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、光電変換効率の向上を実現することができる。
【００６２】
したがって、実施の形態２にかかるモジュール１０１によれば、透明表面電極層１１ａの低電気抵抗と低光吸収とを両立した、光電変換効率に優れた薄膜太陽電池モジュールが得られる。
【００６３】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３にかかるモジュール２０１の断面構造および透明表面電極層中の電流密度分布を説明するための図である。図６における断面構造は、実施の形態１における図１−２に対応する。また、実施の形態３にかかるモジュール２０１の平面図は、図１−１を参照することとする。なお、図６においては図１−２と同じ部材については、同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。実施の形態３にかかるモジュール２０１が実施の形態１にかかるモジュール１と異なる点は、透明表面電極層１１の代わりに、導電性を向上させるために透明表面電極層１１を構成する透明導電性酸化物材料に添加される金属不純物の濃度が電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって段階的にまたは連続的に徐々に高くなる濃度分布を有する透明表面電極層１１ｂを備える点である。
【００６４】
すなわち、図６に示すように、本実施の形態にかかるモジュール２０１は、短冊状（矩形状）のスクライブ部３をはさむ形で、透光性絶縁基板１０上に短冊状（矩形状）のセル２ｂ（図６においては、セル２ｂ−１、セル２ｂ−２、セル２ｂ−３を記載）が、それぞれの長手方向を一致させる形で複数配置された構造を持つ。そして、これらの配列されたセル２ｂが電気的に直列に接続されることにより、全体として薄膜太陽電池モジュールとして機能する。セル２ｂは、図６に示すように透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１ｂと、光電変換層１２と、裏面電極層１３と、が順に積層された構成を有する。ここで、光入射側（透光性絶縁基板１０側）の面を表面といい、表面とは反対側（裏面電極層１３側）の面を裏面とする。
【００６５】
透明表面電極層１１ｂは、透明表面電極層１１と同様の材料により構成されるが、その膜厚方向における形状および不純物の濃度分布が透明表面電極層１１と異なる。透明表面電極層１１ｂは、その膜厚が透光性絶縁基板１０の面方向において略均一である。また、透明表面電極層１１ｂは、導電性を向上させるために透明表面電極層１１ｂを構成する透明導電性酸化物材料に添加されるアルミニウムやガリウムなどの金属不純物の濃度が、透光性絶縁基板１０の面方向におけるセル２の短手方向（セル２の配列方向）（図３におけるＸ方向）において、電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって段階的にまたは連続的に徐々に高くなる濃度分布を有する。すなわち、透明表面電極層１１ｂは、各セル２ｂ内において、セル２ｂの短手方向での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって段階的にまたは連続的に徐々に高くなる濃度分布を有する。
【００６６】
このような構成とすることにより、各セル２内において、透明表面電極層１１ｂの電気抵抗率はセル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かって連続的に徐々に低くなる。また、各セル２内において、透明表面電極層１１ｂの光透過率はセル２の短手方向（セル２の配列方向）での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かって連続的に徐々に低くなる。
【００６７】
本実施の形態にかかる透明表面電極層１１ｂでは、上述した金属不純物の濃度をセル２の短手方向（セル２の配列方向）において連続的に変化させて、透明表面電極層１１ｂの電気抵抗と光吸収量とを電流の流れ方向４において変化させる。すなわち、各セル２の透明表面電極層１１ｂにおいて、電流密度が相対的に低くジュール損失による光電変換効率低下への影響が小さい上流側の領域では、透明表面電極層１１ｂの金属不純物の濃度を低くすることで透明表面電極層１１ｂでの光吸収量を少なくして、光電変換層１２に導かれる光量を増大させる。一方、各セル２の透明表面電極層１１ｂにおいて、電流密度が相対的に高くジュール損失による効率低下への影響が大きくなる下流側の領域では、透明表面電極層１１ａの金属不純物の濃度を高くして電気抵抗を低減させる。これにより、セル２を一体として見た場合のジュール損失低減と光電変換層１２へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、モジュール２０１の光電変換効率の向上を実現することができる。なお、透明表面電極層１１ｂにおける金属不純物の濃度をセル２の短手方向（セル２の配列方向）に対して階段状に変化させてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００６８】
次に、上記のように構成された本実施の形態にかかるモジュール２０１の製造方法について説明する。図７−１〜図７−６は、実施の形態３にかかるモジュール２０１の製造工程の一例を説明するための要部断面図である。図７−１〜図７−６は、図６の要部断面図に対応している。
【００６９】
まず、透光性絶縁基板１０を用意する。ここでは、透光性絶縁基板１０として例えば縦１．１メートル、横１．４メートル、厚さ４ミリのガラス基板を用いる。
【００７０】
つぎに、透光性絶縁基板１０上に、透明表面電極層１１ｂとして、たとえば導電率向上のためにアルミニウム（Ａｌ）を不純物として添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜をスパッタリング法や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜する（図７−１）。この際、透光性絶縁基板１０上の全面に略均一な膜厚で酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を成膜する。また、各セル２ｂ内において、セル２ｂの短手方向での電流の流れ方向４の上流側から下流側に向かうにしたがって連続的にアルミニウムの濃度が徐々に高くなるように透明表面電極層１１ｂを形成する。
【００７１】
図８は、透明表面電極層１１ｂの成膜方法の一例を模式的に示す断面図である。図８に示す透明表面電極層１１ｂの成膜においてはプラズマスパッタリング法を使用し、スパッタリングターゲット６としてアルミニウム濃度が異なる透明導電性酸化物材料をアレイ状に配置する。図８におけるスパッタリングターゲット６では、透光性絶縁基板１０の長手方向（図８におけるＸ方向）に対して、第１ターゲット部６ａ、第２ターゲット部６ｂ、第３ターゲット部６ｃがこの順で配置されている。また、スパッタリングターゲット６はアルミニウム濃度が異なる酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなり、第１ターゲット部６ａ、第２ターゲット部６ｂ、第３ターゲット部６ｃの順でアルミニウム濃度が高くなっている。
【００７２】
そして、透光性絶縁基板１０を長手方向に移動させながら成膜を行う移動成膜法により成膜を行う。この際、透光性絶縁基板１０の移動速度を摂動させることで、不純物濃度が異なるターゲット下を通過する時間が変わるようにして、不純物濃度が透光性絶縁基板１０の長手方向において所定のパターンで繰り返し変化するように透明表面電極層１１ｂを形成する。ここでの所定のパターンとは、透光性絶縁基板１０の長手方向（図８におけるＸ方向）において、矢印Ｂの方向に連続的に透明表面電極層１１ｂのアルミニウムの濃度が徐々に高くなるパターンである。
【００７３】
ここで、透光性絶縁基板１０がスパッタリングターゲット６に対向する領域のプラズマ７中を移動する際に透光性絶縁基板１０の表面に透明表面電極層１１ｂが成膜されるが、透光性絶縁基板１０の移動速度を周期的に変動させることで、成膜される透明表面電極層１１ｂ中のアルミニウム濃度が透光性絶縁基板１０を長手方向において連続的に変化するように制御する。
【００７４】
また、コリメーションスパッタリング法等を用いることで、透光性絶縁基板１０の表面に入射するスパッタリング粒子の速度成分のうち、透光性絶縁基板１０に対する垂直成分が大きくなるよう指向させることで、不純物濃度分布をより精細に制御することが好ましい。なお、この後、溶媒を用いたウェットエッチング法やプラズマエッチング法を用いて、透明表面電極層１１ａの表面に表面テクスチャ構造を形成してもよい。
【００７５】
次に、透明表面電極層１１ｂの一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、透明表面電極層１１ｂを短冊状にパターニングし、複数の透明表面電極層１１ｂに分離する（図７−２）。透明表面電極層１１ｂのパターニングは、実施の形態１の場合と同様にして、レーザ光３０を用いたレーザスクライブ法により、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透光性絶縁基板１０に達するストライプ状（線形状）の第１分離溝２０を形成することで行う。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００７６】
次に、第１分離溝２０内および透明表面電極層１１ｂ上に、実施の形態１の場合と同様にして、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有する１層または複数層の薄膜半導体層からなる光電変換層１２をＣＶＤ法により形成する（図７−３）。また、光電変換層１２として複数の薄膜半導体層を積層する場合は、異なる薄膜半導体層の層間にスパッタリングまたはＣＶＤ法により中間導電体層を形成してもよい。
【００７７】
次に、光電変換層１２の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、光電変換層１２を短冊状にパターニングし、複数の光電変換層１２に分離する（図７−４）。光電変換層１２のパターニングは、実施の形態１の場合と同様にして、レーザ光３１を用いたレーザスクライブ法により、第１分離溝２０と異なる箇所に、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透明表面電極層１１ｂに達するストライプ状（線形状）の第２分離溝２１を形成することで行う。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００７８】
つぎに、実施の形態１の場合と同様にして、第２分離溝２１内および光電変換層１２上に裏面電極層１３として例えば銀（Ａｇ）をスパッタリング法により成膜する（図７−５）。なお、実施の形態１の場合と同様に、光電変換層１２と裏面電極層１３との層間に、スパッタリング法やＣＶＤ法によって形成された透明導電層を挿入してもよい。
【００７９】
最後に、光電変換層１２および裏面電極層１３の一部を透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向のストライプ状に切断・除去して、光電変換層１２および裏面電極層１３を短冊状にパターニングし、分離する（図７−６）。光電変換層１２および裏面電極層１３のパターニングは、実施の形態１の場合と同様にして、レーザ光３２を用いたレーザスクライブ法により、第１分離溝２０および第２分離溝２１と異なる箇所に、透光性絶縁基板１０の短手方向と略平行な方向に延在して透明表面電極層１１ｂに達するストライプ状（線形状）の第３分離溝２２を形成することで行う。レーザスクライブの後、加工残渣やレーザによる変質層除去のため洗浄工程を用いてもよい。
【００８０】
以上により、図６に示すような本実施の形態にかかるモジュール２０１が完成する。なお、各層を構成する材料および各層の形成方法については実施の形態１と同じであるため、実施の形態２においてはその詳細な説明を省略する。
【００８１】
上述したように、実施の形態３にかかるモジュール２０１では、透明表面電極層１１ｂにおける金属不純物の濃度をセル２の短手方向（セル２の配列方向）に対して連続的に変化させて、透明表面電極層１１ｂの電気抵抗と光吸収量とを電流の流れ方向４において変化させる。すなわち、各セル２の透明表面電極層１１ｂにおいて、電流密度が相対的に低くジュール損失による光電変換効率低下への影響が小さい上流側の領域では、透明表面電極層１１ｂの金属不純物の濃度を低くすることで透明表面電極層１１ｂでの光吸収量を少なくして、光電変換層１２に導かれる光量を増大させる。一方、各セル２の透明表面電極層１１ｂにおいて、電流密度が相対的に高くジュール損失による効率低下への影響が大きくなる下流側の領域では、透明表面電極層１１ａの金属不純物の濃度を高くして電気抵抗を低減させる。これにより、セル２を一体として見た場合のジュール損失低減と光電変換層１２へ取り込む光量の増大とを両立させることができ、光電変換効率の向上を実現することができる。
【００８２】
したがって、実施の形態３にかかるモジュール２０１によれば、透明表面電極層１１ｂの低電気抵抗と低光吸収とを両立した、光電変換効率に優れた薄膜太陽電池モジュールが得られる。
【００８３】
なお、透明表面電極層１１ｂにおける金属不純物の濃度をセル２の短手方向（セル２の配列方向）に対して階段状に変化させてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００８４】
上述した実施の形態では、透光性絶縁基板上に短冊状（矩形状）のセルがそれぞれの長手方向を一致させる形で複数配置された場合について説明したが、セル内における透明表面電極層の電気抵抗率と光透過率とが、透明表面電極層におけるセルの配列方向での電流の流れ方向の上流側から下流側に向かって段階的または連続的に低くなる構造であれば、上述した本発明の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかる薄膜太陽電池は、透明表面電極層１１ｂの低電気抵抗と低光吸収とを両立した、光電変換効率に優れた薄膜太陽電池の実現に有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１  薄膜太陽電池モジュール（モジュール）
２、２−１、２−２、２−３  薄膜太陽電池セル（セル）
２ａ、２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３  薄膜太陽電池セル（セル）
２ｂ、２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３  薄膜太陽電池セル（セル）
３  スクライブ部
４  電流の流れ方向
５  研磨剤
６  スパッタリングターゲット
６ａ  第１ターゲット部
６ｂ  第２ターゲット部
６ｃ  第３ターゲット部
７  プラズマ
１０  透光性絶縁基板
１１  透明表面電極層
１１ａ  透明表面電極層
１１ａ’  酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜
１１ｂ  透明表面電極層
１２  光電変換層
１３  裏面金属電極層
２０  第１分離溝
２１  第２分離溝
２２  第３分離溝
３０、３１、３２  レーザ光
１０１  薄膜太陽電池モジュール（モジュール）
２０１  薄膜太陽電池モジュール（モジュール）
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図２−７】
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【図２−８】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図７−４】
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【図７−５】
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【図７−６】
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【図８】
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