(57)【要約】【課題】変換効率を向上させることが可能な太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】光電変換部と、一方の面に前記光電変換部が形成された基板と、を有し、基板は、上記一方の面の裏面に凹部を有し、凹部を有する側が凸になるように湾曲している太陽電池とし、基板の一方の面に凹部を形成する凹部形成工程と、基板の上記一方の面の裏面に光電変換部を形成する光電変換部形成工程と、光電変換部が形成された基板を、凹部が形成されている側が凸になるように湾曲させる湾曲工程と、を有する太陽電池の製造方法とする。【選択図】図１
2012222267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、一方の面に前記光電変換部が形成された基板と、を有し、
前記基板は、前記一方の面の裏面に凹部を有し、
前記凹部を有する側が凸になるように、湾曲していることを特徴とする、太陽電池。
【請求項２】
前記凹部の断面が円弧状であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記基板の線膨張率は、前記光電変換部の線膨張率よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記光電変換部は、該光電変換部の厚さ方向に並列するように配置された第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極の間に配設された光電変換層と、を有し、
前記光電変換部は、発電部及び非発電部を有し、
前記第１電極及び前記第２電極は前記非発電部で接続されており、
前記第１電極及び前記第２電極の接続箇所の一方の側に、前記第１電極の厚さ方向を貫通する第１溝を有し、
前記第１電極及び前記第２電極の接続箇所の他方の側に、前記第２電極の厚さ方向を貫通する第２溝を有し、
前記非発電部は、前記第１電極及び前記第２電極の接続箇所を挟むように配置された前記第１溝及び前記第２溝によって画定され、
隣接する前記非発電部の幅方向の中央の間隔をＬ１、前記凹部の前記幅方向の長さをＬ２とするとき、Ｌ２＝ｎＬ１（ｎは正の整数）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項５】
基板の一方の面に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記基板の前記一方の面の裏面に光電変換部を形成する光電変換部形成工程と、
前記光電変換部が形成された前記基板を、前記凹部が形成されている側が凸になるように湾曲させる湾曲工程と、
を有することを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記凹部形成工程が、断面が円弧状の前記凹部を形成する工程であることを特徴とする、請求項５に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記基板の線膨張率は、前記光電変換部の線膨張率よりも小さいことを特徴とする、請求項５又は６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記光電変換部形成工程は、
前記凹部が形成された前記基板の面の裏面に第１電極を形成する第１電極形成工程と、
形成された前記第１電極の厚さ方向を貫通する第１溝を形成する第１溝形成工程と、
前記第１溝が形成された前記第１電極の表面に光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、
形成された前記光電変換層に溝を形成して前記第１電極の一部表面を露出させる露出工程と、
前記光電変換層及び一部表面が露出している前記第１電極の表面に第２電極を形成することにより、前記光電変換層の表面に前記第２電極を形成し且つ前記第１電極及び前記第２電極を接続する第２電極形成工程と、
形成された前記第２電極の厚さ方向を貫通する第２溝を形成する第２溝形成工程と、を有し、
前記第１電極及び前記第２電極の接続箇所を挟むように配置された前記第１溝及び前記第２溝によって画定される、隣接する非発電部の幅方向の中央の間隔をＬ１、前記凹部の前記幅方向の長さをＬ２とするとき、前記第２溝形成工程が、Ｌ２＝ｎＬ１（ｎは正の整数）となるように、前記第２溝を形成する工程であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の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、太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、発電量当たりの二酸化炭素排出量が少なく、発電用の燃料が不要という利点を有している。そのため、地球温暖化を抑制するエネルギー源として期待されており、実用化されている太陽電池の中では、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを用いた、一組のｐｎ接合を有する単接合太陽電池が主流となっている。
【０００３】
このような太陽電池に関する技術として、例えば特許文献１には、太陽電池セルと該太陽電池セルを封止する封止基板と、入射光を太陽電池セルに向けて反射させる反射板とを備え、封止基板に反射板が取り外し可能に固定されている太陽電池モジュールが開示されている。また、特許文献２には、半導体基板の表面に導電性材料を焼成してなる電極と、電極が存在しない残留応力緩和用の切欠部とが設けられている太陽電池が開示されている。また、Ｓｉ電界効果トランジスタに関する技術を開示した非特許文献１には、（００１）面内に引張りひずみを持つＳｉ中では、電子及び正孔の面内方向移動度が増大することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４８４２号公報
【特許文献２】特開２０００−１１４５５６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】東芝レビュー、２０００年、第５５巻、第９号、ｐ．５４−５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に開示されているように、（００１）面内に引張ひずみを持つＳｉ中では、電子及び正孔の面内方向移動度が増大する。そのため、太陽電池の光電変換層（光吸収層）で生成された電子及び正孔が移動する方向に引張ひずみを付与できれば、電子及び正孔の移動度を増大させることが可能になり、太陽電池の変換効率を向上させることが可能になると考えられる。ここで、非特許文献１に開示されているＳｉ電界効果トランジスタでは、Ｓｉよりも格子定数が大きいＳｉＧｅ上にＳｉを成長させてＳｉにひずみを付与する。ところが、太陽電池では光電変換層と電極とを接続する必要があるため、非特許文献１に開示されている技術を太陽電池へそのまま適用することは困難であった。また、特許文献１に開示されている技術によれば、封止基板に反射板が取り外し可能に固定されているので、メンテナンス性を向上させることが可能になると考えられる。特許文献１にかかる太陽電池モジュールには、薄膜系太陽電池を適用可能と考えられるが、薄膜系太陽電池に引張ひずみを付与することについて、特許文献１では検討されていない。また、特許文献２で想定している多結晶シリコンを用いた太陽電池では、ウエハが反るとウエハが損傷したり割れたりするため、特許文献２には、ウエハのひずみを低減して反りを防止するための技術が開示されている。それゆえ、特許文献１、特許文献２、及び、非特許文献１に開示されている技術を組み合わせたとしても、電子及び正孔の移動度を増大させた太陽電池を提供することは困難であり、変換効率を向上させた太陽電池を提供することは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、変換効率を向上させることが可能な太陽電池及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、光電変換部と、一方の面に光電変換部が形成された基板と、を有し、該基板は、上記一方の面の裏面に凹部を有し、該凹部を有する側が凸になるように、湾曲していることを特徴とする、太陽電池である。
【０００９】
本発明における光電変換部は、いわゆる薄膜系太陽電池の光電変換層（光吸収層）に相当する層を含んでいる。薄膜系太陽電池の光電変換層は、単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた太陽電池の光電変換層よりも厚さが薄いため、湾曲させても破損し難い。凹部を有する側が凸になるように湾曲させることにより、光電変換部の面内方向には圧縮応力を付与することが可能になり、光電変換部の厚さ方向には引張応力を付与することが可能になる。光電変換部の厚さ方向に引張応力が付与されることにより、光電変換部で発生させた電子及び正孔が光電変換部の厚さ方向へと移動する際の移動度を増大させることが可能になる。電子及び正孔の移動度を増大させることにより、変換効率を向上させることが可能になる。したがって、かかる形態とすることにより、光電変換効率を向上させることが可能な太陽電池を提供することができる。
【００１０】
また、上記本発明の第１の態様において、凹部の断面が円弧状であることが好ましい。かかる形態とすることにより、上記効果に加えて、基板の破損を抑制することが容易になる。
【００１１】
また、上記本発明の第１の態様において、基板の線膨張率は、光電変換部の線膨張率よりも小さいことが好ましい。かかる形態とすることにより、太陽電池の温度上昇時に、光電変換部の面内方向に圧縮応力を、光電変換部の厚さ方向に引張応力を付与することが可能になるので、温度上昇時の変換効率の低下を抑制することが可能になる。
【００１２】
また、上記本発明の第１の態様において、光電変換部は、該光電変換部の厚さ方向に並列するように配置された第１電極及び第２電極と、第１電極及び第２電極の間に配設された光電変換層と、を有し、光電変換部は、発電部及び非発電部を有し、第１電極及び第２電極は非発電部で接続されており、第１電極及び第２電極の接続箇所の一方の側に、第１電極の厚さ方向を貫通する第１溝を有し、第１電極及び第２電極の接続箇所の他方の側に、第２電極の厚さ方向を貫通する第２溝を有し、非発電部は、第１電極及び第２電極の接続箇所を挟むように配置された第１溝及び第２溝によって画定され、隣接する非発電部の幅方向の中央の間隔をＬ１、凹部の上記幅方向の長さをＬ２とするとき、Ｌ２＝ｎＬ１（ｎは正の整数）であることが好ましい。かかる形態とすることにより、隣接する凹部の境目に相当する部位（凸部）を非発電部の裏面側に位置させることが可能になるので、すべての発電部の厚さ方向に引張応力を付与することが可能になる。それゆえ、かかる形態とすることにより、光電変換効率を向上させることが容易になる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、基板の一方の面に凹部を形成する凹部形成工程と、基板の上記一方の面の裏面に光電変換部を形成する光電変換部形成工程と、光電変換部が形成された基板を、凹部が形成されている側が凸になるように湾曲させる湾曲工程と、を有することを特徴とする、太陽電池の製造方法である。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、上記本発明の第１の態様にかかる太陽電池を製造することが可能になる。光電変換部を形成した後に凹部側が凸になるように湾曲させることにより、光電変換部の厚さ方向に引張応力を付与することが可能になる。したがって、本発明の第２の態様によれば、光電変換効率を向上させることが可能な太陽電池の製造方法を提供することができる。
【００１５】
また、上記本発明の第２の態様において、凹部形成工程が、断面が円弧状の凹部を形成する工程であることが好ましい。かかる形態とすることにより、上記効果に加えて、基板の破損を抑制することが容易になる。
【００１６】
また、上記本発明の第２の態様において、基板の線膨張率は、光電変換部の線膨張率よりも小さいことが好ましい。このような基板及び光電変換部を用いて太陽電池を製造することにより、太陽電池の温度上昇時に、光電変換部の面内方向に圧縮応力を、光電変換部の厚さ方向に引張応力を付与することが可能になるので、温度上昇時の変換効率の低下を抑制することが可能になる。
【００１７】
また、上記本発明の第２の態様において、光電変換部形成工程は、凹部が形成された基板の面の裏面に第１電極を形成する第１電極形成工程と、形成された第１電極の厚さ方向を貫通する第１溝を形成する第１溝形成工程と、第１溝が形成された第１電極の表面に光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、形成された光電変換層に溝を形成して第１電極の一部表面を露出させる露出工程と、光電変換層及び一部表面が露出している第１電極の表面に第２電極を形成することにより、光電変換層の表面に第２電極を形成し且つ第１電極及び第２電極を接続する第２電極形成工程と、形成された第２電極の厚さ方向を貫通する第２溝を形成する第２溝形成工程と、を有し、第１電極及び第２電極の接続箇所を挟むように配置された第１溝及び第２溝によって画定される、隣接する非発電部の幅方向の中央の間隔をＬ１、凹部の上記幅方向の長さをＬ２とするとき、第２溝形成工程が、Ｌ２＝ｎＬ１（ｎは正の整数）となるように、第２溝を形成する工程であることが好ましい。かかる形態とすることにより、隣接する凹部の境目に相当する部位を非発電部の裏面側に位置させることが可能になるので、すべての発電部の厚さ方向に引張応力を付与することが可能になる。それゆえ、かかる形態とすることにより、光電変換効率を向上させることが容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、変換効率を向上させることが可能な、太陽電池及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】太陽電池１０の断面図である。
【図２】基板１’の下面図である。
【図３】基板１’及び光電変換部２’の側面図である。
【図４】図３の点線で囲んだ部位を拡大して示す図である。
【図５】基板１及び光電変換部２を説明する図である。
【図６】太陽電池１０の製造方法を説明するフロー図である。
【図７】光電変換部の曲率と変換効率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、電極が接続される太陽電池の光電変換層に引張ひずみを付与することにより、光電変換層内における電子及び正孔の移動度を増大して変換効率の向上を図る具体的な構成について検討した。その結果、（１）凹部を有する基板を用いること、（２）凹部の裏面側（又は、凹部が形成されるべき面の裏面側）に光電変換層を形成すること、及び、（３）基板へ光電変換層を形成した後に、基板の凹部側が凸になるように基板及び光電変換層を湾曲させることにより、変換効率を向上させることが可能になることを知見した。さらに、本発明者らは、（４）一対の電極を光電変換層の厚さ方向に並列するように配置することにより、電極へ向かって移動する電子及び正孔の移動度を増大させることが可能になる結果、変換効率を向上させやすくなること、及び、（５）隣接する凹部の境目（凸部）を光電変換層における非発電部の裏面側に存在させることにより、変換効率を向上させやすくなることを知見した。加えて、本発明者らは、（６）光電変換層よりも線膨張率が小さい材料によって基板を構成することにより、温度上昇時における太陽電池の変換効率低下を抑制することが可能になること、及び、（７）凹部の断面を円弧状にすることにより基板の破損を抑制することが可能になることも知見した。本発明者らは、これらの知見に基づいて、本発明を完成させた。
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。図面では、複数備えられる同様の構成の一部にのみ符号を付すことがあり、本発明に関する説明では、湾曲させる前の各構成要素の符号に「’」を付す。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の太陽電池１０を説明する断面図である。図１の紙面上下方向が、光電変換部２の厚さ方向である。本発明の全体像を理解しやすくするため、図１では、光電変換部２やフレーム３等を簡略化して示している。図１に示したように、太陽電池１０は、下側に凸になるように湾曲している基板１と、該基板１の上側に形成されている光電変換部２と、基板１及び光電変換部２の縁を支持し固定するフレーム３、３と、を有している。基板１の下面には、断面が円弧状である複数の凹部１ｘ、１ｘ、…が形成されている。光電変換部２の上側には保護フィルム４が配設されており、光電変換部２と保護フィルム４との間に充填されている封止樹脂５によって、光電変換部２及び保護フィルム４が接合されている。また、基板１の下側にはバックシート６が配設されており、基板１とバックシート６との間に充填されている封止樹脂７によって、基板１及びバックシート６が接合されている。太陽電池１０において、基板１は、光電変換部２を構成する材料よりも線膨張率が小さい材料によって構成されている。
【００２３】
図２は、湾曲させる前の基板（基板１’）の下面図である。図２の紙面奥／手前方向が、基板１’の厚さ方向である。図２に示したように、基板１’の下面に形成されている複数の凹部１ｘ、１ｘ、…は、図２の紙面上下方向に延びた溝状の形態をしている。
【００２４】
図３は、湾曲させる前の基板（基板１’）及び光電変換部（光電変換部２’）を簡略化して示す側面図である。また、図４は、点線で囲んだ図３の部位を拡大して示す図である。図３及び図４の紙面上下方向が、光電変換部２’の厚さ方向である。図３及び図４に示したように、光電変換部２’は、基板１’の上面に形成された裏面電極２ａ’と、該裏面電極２ａ’の上面に形成された光電変換層２ｂ’と、該光電変換層２ｂ’の上面に形成された透明電極２ｃ’と、を有している。裏面電極２ａ’には、該裏面電極２ａ’の厚さ方向を貫通する、図４の紙面奥／手前方向に延びた第１溝２ｄ’、２ｄ’、…が所定の間隔で形成されている。また、光電変換層２ｂ’には、該光電変換層２ｂ’の厚さ方向を貫通する、図４の紙面奥／手前方向に延びた溝２ｅ’、２ｅ’、…が所定の間隔で形成されており、該溝２ｅ’、２ｅ’、…に透明電極２ｃ’の一部が配設されることにより、裏面電極２ａ’と透明電極２ｃ’とが所定の間隔毎に接続されている。また、光電変換層２ｂ’及び透明電極２ｃ’には、これらの厚さ方向を貫通する、図４の紙面奥／手前方向に延びた第２溝２ｆ’、２ｆ’、…が所定の間隔で形成されている。裏面電極２ａ’と透明電極２ｃ’とが接続されている箇所を挟むように形成されている第１溝２ｄ’、２ｄ’、…、及び、第２溝２ｆ’、２ｆ’、…によって画定される部位が非発電部２ｇ’、２ｇ’、…であり、非発電部２ｇ’、２ｇ’、…に挟まれた部位が発電部２ｈ’、２ｈ’、…である。隣接する非発電部２ｇ’、２ｇ’の、図４の紙面左右方向（幅方向）の長さの中央同士の間隔をＬ１とし、図４の紙面左右方向（幅方向）の凹部１ｘ’の幅をＬ２とするとき、基板１’及び光電変換部２’では、Ｌ１＝Ｌ２とされている。そして、隣接する凹部１ｘ’、１ｘ’、…の境目となる凸部１ｙ’、１ｙ’、…は、図４に示したように、非発電部２ｇ’、２ｇ’、…の下側に存在している。
【００２５】
図５は、湾曲させた基板１及び光電変換部２を説明する図である。図５の紙面上下方向が、光電変換部２の厚さ方向である。図５では、光電変換部２を簡略化して示している。図３に示した基板１’及び光電変換部２’は、例えば、図５に示したように、間隔を開けて配置した部材８、８の上に置くことにより、自重によって、凹部１ｘ、１ｘ、…及び凸部１ｙ、１ｙ、…を有する側（以下において、「基板１の裏面側」ということがある。）が凸になるように湾曲させることができる。基板１の裏面側が凸になるように湾曲させると、光電変換部２の面内方向（換言すれば湾曲している基板１の上面に平行な方向。以下において同じ。）には圧縮応力が付与される。光電変換部２は弾性体なので、光電変換部２の面内方向に圧縮応力が付与されている状態下では、光電変換部２の厚さ方向に引張応力が付与される。上述したように、引張応力を付与することにより、引張応力を付与した方向への電子及び正孔の移動度を増大させることが可能になる。したがって、基板１及び光電変換部２を備えた太陽電池１０によれば、電界効果トランジスタのようにＳｉＧｅ層等の層を設けなくても、光電変換層２ｂから透明電極２ｃへと向かう正孔の移動度、及び、光電変換層２ｂから裏面電極２ａへと向かう電子の移動度を増大させることが可能になるので、変換効率を向上させることが可能になる。
【００２６】
また、一般に、太陽電池は温度上昇に伴って変換効率が低減する。ところが、太陽電池１０は、光電変換部２を構成する材料よりも線膨張率が小さい材料によって構成された基板１を有している。基板１は光電変換部２よりも膨張し難いので、太陽電池１０の温度が上昇すると、基板１によって光電変換部２の膨張が抑制され、その結果、光電変換部２の面内方向には圧縮応力が付与され、光電変換部２の厚さ方向には引張応力が付与される。ここで、光電変換部２の厚さ方向に引張応力が付与されることにより、光電変換層２ｂから透明電極２ｃへと向かう正孔の移動度、及び、光電変換層２ｂから裏面電極２ａへと向かう電子の移動度を増大させることが可能になる。したがって、太陽電池１０によれば、温度上昇に伴う変換効率の低下を抑制することが可能になる。
【００２７】
このような特徴を有する太陽電池１０は、例えば、図６に示した各工程を経て作製することができる。具体的には、凹部形成工程（Ｓ１）と、光電変換部形成工程（Ｓ２）と、湾曲工程（Ｓ３）と、バックシート配設工程（Ｓ４）と、保護フィルム配設工程（Ｓ５）と、フレーム配設工程（Ｓ６）と、を経て、太陽電池１０を製造することができる。
【００２８】
凹部形成工程（以下において、「Ｓ１」ということがある。）は、基板１’の一方の面に凹部１ｘ’、１ｘ’、…を形成する工程である。Ｓ１は、基板１’の一方の面（裏面）に凹部１ｘ’、１ｘ’、…を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ１は、例えば、厚さ数ｍｍの石英ガラス基板の裏面にレーザーを照射することにより、円弧状断面の５ｍｍ幅の凹部１ｘ’、１ｘ’、…を形成する工程、とすることができる。
【００２９】
光電変換部形成工程（以下において、「Ｓ２」ということがある。）は、上記Ｓ１終了後に、凹部１ｘ’、１ｘ’、…が形成されていない基板１’の表面（凹部１ｘ’、１ｘ’、…が形成されている面の反対側の面）に、光電変換部２’を形成する工程である。Ｓ２は、基板１’の表面に光電変換部２’を形成可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ２は、裏面電極２ａ’を形成するステップと、裏面電極２ａ’の厚さ方向を貫通する第１溝２ｄ’、２ｄ’、…を形成するステップと、第１溝２ｄ’、２ｄ’、…形成後に光電変換層２ｂ’を形成するステップと、光電変換層２ｂ’の厚さ方向を貫通する溝２ｅ’、２ｅ’、…を形成するステップと、溝２ｅ’、２ｅ’、…形成後に透明電極２ｃ’を形成するステップと、透明電極２ｃ’形成後に第２溝２ｆ’、２ｆ’、…を形成するステップと、を有している。裏面電極２ａ’は、例えば、基板１’の表面にスパッタリング法等によって形成することができる。また、第１溝２ｄ’、２ｄ’、…は、例えば、レーザースクライブ法等によって形成することができる。また、光電変換層２ｂ’は、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等によって形成することができる。また、溝２ｅ’、２ｅ’、…は、例えば、レーザースクライブ法等によって形成することができる。また、透明電極２ｃ’は、例えば、スパッタリング法等によって形成することができる。また、第２溝２ｆ’、２ｆ’、…は、例えば、メカニカルスクライブ法等によって形成することができる。なお、太陽電池１０はＬ１＝Ｌ２なので、第１溝２ｄ’、２ｄ’、…、溝２ｅ’、２ｅ’、…、及び、第２溝２ｆ’、２ｆ’、…は、５ｍｍ間隔で形成すれば良い。また、第１溝２ｄ’、２ｄ’、…、溝２ｅ’、２ｅ’、…、及び、第２溝２ｆ’、２ｆ’、…の幅は特に限定されず、例えば、数十μｍ程度とすることができる。
【００３０】
湾曲工程（以下において、「Ｓ３」ということがある。）は、上記Ｓ２終了後に、基板１’の裏面側が凸になるように、光電変換部２’が形成されている基板１’を湾曲させる工程である。Ｓ３は、光電変換部２’が形成されている基板１’の裏面側が凸になるように湾曲させることができれば、その形態は特に限定されない。Ｓ３は、例えば、所定の間隔で配置した部材８、８の上へ、基板１’の裏面側が下になるように、光電変換部２’が形成されている基板１’を配置することにより、自重によって、光電変換部２’が形成されている基板１’の裏面側が凸になるように湾曲させる工程、とすることができる。
【００３１】
バックシート配設工程（以下において、「Ｓ４」ということがある。）は、上記Ｓ３終了後に、湾曲している基板１の裏面側にバックシート６を配設する工程である。Ｓ４は、基板１の裏面側にバックシート６を配設可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ４は、例えば、断面が円弧状の凹部を上面に有し、且つ、下側からの真空引きを可能にする孔を上面に有する型の上にバックシート６を置き、このバックシート６の上に封止樹脂シートを置いた後、封止樹脂シートと基板１とが接触するように、光電変換部２が形成されている基板１を置き、次いで、真空引きしながら赤外線を用いて加熱することにより、封止樹脂７を介してバックシート６と基板１とを接合し封止する工程、とすることができる。なお、バックシート配設工程は、保護フィルム配設工程の後に、又は、保護フィルム配設工程と同時に行っても良い。
【００３２】
保護フィルム配設工程（以下において、「Ｓ５」ということがある。）は、上記Ｓ４終了後に、湾曲している基板１の表面側（光電変換部２側。以下において同じ。）に保護フィルム４を配設する工程である。Ｓ５は、基板１の表面側に保護フィルム４を配設可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ５は、例えば、光電変換部２の上面に封止樹脂シートを置き、この封止樹脂シートの上に保護フィルム４を置いた後、断面が円弧状の凹部を下面に有し、且つ、上側からの真空引きを可能にする孔を下面に有する型を保護フィルム４の上に置き、次いで、真空引きしながら赤外線を用いて加熱することにより、封止樹脂５を介して保護フィルム４と光電変換部２とを接合し封止する工程、とすることができる。なお、保護フィルム配設工程は、バックシート配設工程の前に、又は、バックシート配設工程と同時に行っても良い。
【００３３】
フレーム配設工程（以下において、「Ｓ６」ということがある。）は、上記Ｓ４及びＳ５終了後に、基板１の縁にフレーム３、３、…を配設することにより、基板１及び光電変換部２を湾曲させたまま固定する工程である。Ｓ６は、上記Ｓ１乃至Ｓ５を経て作製した湾曲させた構造体の縁にフレームを配設可能であれば、その形態は特に限定されない。Ｓ６は、例えば、保護フィルム４やバックシート６と接触すべき面に、接着剤としても機能するシール材を塗布したフレーム３、３、…を、上記Ｓ１乃至Ｓ５を経て作製した湾曲させた構造体の縁に取り付け、隣接するフレーム３、３同士をネジ締結する工程、とすることができる。
【００３４】
太陽電池１０は、例えば上記Ｓ１乃至Ｓ６を経て製造することができる。上記Ｓ１乃至Ｓ６により製造可能な太陽電池１０は、上述したように、変換効率を向上させることが可能であり、温度上昇に伴う変換効率の低下を抑制することが可能である。したがって、本発明によれば、変換効率を向上させることが可能であり、温度上昇に伴う変換効率の低下を抑制することが可能な太陽電池１０を製造し得る、太陽電池の製造方法を提供することができる。
【００３５】
本発明の太陽電池の製造方法に関する上記説明では、凹部形成工程の後に光電変換部形成工程を行う形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の太陽電池の製造方法は、光電変換部形成工程の後に凹部形成工程を行う形態、すなわち、基板の一方の面に光電変換部を形成した後に、光電変換部が形成された基板面の裏面に凹部を形成する形態とすることも可能である。ただし、変換効率を向上させやすい太陽電池を製造可能にする等の観点からは、凹部形成工程の後に光電変換部形成工程を行う形態とすることが好ましい。
【００３６】
本発明の太陽電池及びその製造方法に関する上記説明では、断面が円弧状の凹部１ｘ、１ｘ、…が備えられる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。基板の凹部の断面形状は、四角形等の多角形形状とすることも可能である。ただし、基板の破損を抑制しやすい形態にする等の観点からは、断面が円弧状の凹部が備えられる形態とすることが好ましい。
【００３７】
また、本発明の太陽電池及びその製造方法に関する上記説明では、光電変換部２よりも線膨張率が小さい材料によって構成された基板１を用いる形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の太陽電池、及び、本発明の太陽電池の製造方法によって製造される太陽電池（以下において、単に「本発明の太陽電池」という。）は、光電変換部の構成材料と線膨張率が等しい材料によって構成した基板を有していても良く、光電変換部の構成材料よりも線膨張率が大きい材料によって構成した基板を有していても良い。ただし、温度上昇時の変換効率低下を抑制・防止し得る形態にする等の観点からは、光電変換部よりも線膨張率が小さい材料によって構成された基板が備えられる形態とすることが好ましい。
【００３８】
また、本発明の太陽電池及びその製造方法に関する上記説明では、Ｌ２＝Ｌ１である形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。すべての光電変換部の発電部の厚さ方向へ引張応力を満遍なく付与可能な形態とすることにより、変換効率を向上させやすい太陽電池及びその製造方法を提供可能にする等の観点からは、Ｌ２＝ｎＬ１（ｎは正の整数）とすることが好ましい。Ｌ２＝２Ｌ１やＬ２＝５Ｌ１とした場合であっても、基板の裏面側に存在する、隣り合う凹部の境目となる凸部を、非発電部の裏面側に位置させることが可能になるので、すべての光電変換部の発電部の厚さ方向へ引張応力を満遍なく付与することが可能になり、その結果、変換効率を向上させることが容易になる。これに対し、Ｌ２≠ｎＬ１（ｎは正の整数）にすると、基板の裏面側に存在する、隣り合う凹部の境目となる凸部の少なくとも一部は、発電部の裏面側に位置することになるため、すべての発電部の厚さ方向へ引張応力を満遍なく付与し難くなる。しかしながら、かかる形態であっても、少なくとも一部の発電部には、厚さ方向へ引張応力が付与されるので、太陽電池の変換効率を向上させることが可能になる。
【００３９】
本発明において、基板１は、薄膜系太陽電池の光電変換部を形成可能な公知の基板を適宜用いることができる。そのような基板の材料としては、石英ガラスやＳｉＯ２絶縁膜をコーティングしたタングステン等を例示することができる。本発明において、光電変換部２よりも線膨張率が小さい材料によって構成された基板１とする場合、光電変換部２の形態（光電変換部２の構成材料）に応じて、基板１の構成材料を適宜選択すれば良い。例えば、光電変換層２ｂを薄膜Ｓｉとする場合、線膨張率が約３．０×１０−６［℃−１］であるＳｉよりも線膨張率が小さい物質（例えば、線膨張率が約５．６×１０−７［℃−１］である石英）を基板１の構成材料にすれば良い。このほか、例えば、光電変換層２ｂを線膨張率が約９．０×１０−６［℃−１］である化合物半導体によって構成する場合、線膨張率が約４．３×１０−６［℃−１］であるタングステン（ＳｉＯ２絶縁膜をコーティングしたタングステン）等を基板１の構成材料にすれば良い。
【００４０】
また、裏面電極２ａ’は、薄膜系太陽電池の裏面電極に用いることが可能な公知の材料によって構成することができる。そのような材料としては、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等を例示することができる。
【００４１】
また、光電変換層２ｂ’は、薄膜系太陽電池の光電変換層として公知の形態にすることができる。光電変換層２ｂ’が採り得る形態としては、ｐ型半導体として振る舞う薄膜Ｓｉのほか、元素周期律表のＩｂ族元素、ＩＩＩｂ族元素、及び、ＶＩｂ族元素を含むｐ型半導体等を用いることができる。そのようなｐ型半導体としては、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２（ＣＩＧＳＳ）、ＣｕＩｎＳ２（ＣＩＳ）、Ｃｕ（Ｉｎ、Ａｌ）Ｓｅ２（ＣＩＡＳ）、及び、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ４（ＣＺＴＳ）等を例示することができる。
【００４２】
また、透明電極２ｃ’は、薄膜系太陽電池の透明電極として用いることが可能な公知の材料によって構成することができる。そのような材料としては、ＩＩｂ族元素及びＶＩｂ族元素を含む公知のｎ型半導体（例えば、Ｂが添加されたＺｎＯ等）のほか、ＳｎＯや酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等を例示することができる。
【００４３】
また、第１溝２ｄ’は、光電変換層２ｂを電気的に直列に接続するために形成された溝である。第１溝２ｄ’の幅（図４の紙面左右方向の長さ）は特に限定されず、例えば数十μｍ程度とすることができる。また、隣接する第１溝２ｄ’、２ｄ’の間隔も特に限定されず、例えば数ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
また、溝２ｅ’は、裏面電極２ａと透明電極２ｃとを接続するために形成された溝である。溝２ｅ’の幅（図４の紙面左右方向の長さ）は特に限定されず、例えば数十μｍ程度とすることができる。また、隣接する第１溝２ｅ’、２ｅ’の間隔も特に限定されず、例えば数ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
また、第２溝２ｆ’は、光電変換層２ｂを電気的に直列に接続するために形成された溝である。第２溝２ｆ’の幅（図４の紙面左右方向の長さ）は特に限定されず、例えば数十μｍ程度とすることができる。また、隣接する第２溝２ｆ’、２ｆ’の間隔も特に限定されず、例えば数ｍｍ程度とすることができる。
【００４６】
また、フレーム３は、湾曲した基板１及び光電変換部２の形状を保持しやすくする等の目的で用いられる部材である。本発明は、フレームが用いられない形態とすることも可能だが、基板１及び光電変換部２の湾曲状態を維持しやすくすることにより変換効率を向上させやすい形態にする等の観点からは、フレームが用いられる形態とすることが好ましい。フレームは、太陽電池の使用環境に耐え得る性質（耐熱性や耐水性等）を有し、且つ、基板１及び光電変換部２の湾曲状態を維持する所定の強度を有していれば良い。フレームの構成材料としては、アルミニウムやポリカーボネート樹脂等を例示することができる。
【００４７】
また、保護フィルム４は、薄膜系太陽電池の保護フィルムに用いることが可能な公知の材料によって構成することができる。そのような材料としては、ポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタラート樹脂等を例示することができる。
【００４８】
また、封止樹脂５、７は、薄膜系太陽電池を封止する際に使用可能な公知の樹脂を適宜用いることができる。そのような樹脂としては、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂やハイミラン（「ハイミラン」は三井・デュポンポリケミカル株式会社の登録商標）等を例示することができる。
【００４９】
また、バックシート６は、薄膜系太陽電池のバックシートに用いることが可能な公知の材料によって構成することができる。そのような材料としては、ポリエチレンテレフタラート樹脂やポリフッ化ビニル樹脂等を例示することができる。
【００５０】
本発明の太陽電池及びその製造方法に関する上記説明では、光電変換層２ｂ’と透明電極２ｃ’とが直接接触し、光電変換層と透明電極との間にバッファ層が存在していない形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の太陽電池及びその製造方法は、光電変換層と透明電極との間に、薄膜系太陽電池で使用される公知のバッファ層を適宜介在させても良い。そのようなバッファ層の構成材料としては、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＩｎＳ等を例示することができる。
【００５１】
また、本発明の太陽電池は、上記構成に加えて、光電変換層へと入射する光を集める集光手段を備えていても良い。このほか、本発明の太陽電池は、光電変換層の一方の側から光が入射する形態（片面受光型）であっても良く、光電変換層の両側から光が入射する形態（両面受光型）であっても良い。両面受光型にする場合には、光電変換層を挟むように配設される一対の電極を、何れも、光を透過させる公知の導電性物質によって構成すれば良い。
【００５２】
本発明において、光電変換部が形成されている基板を湾曲させる度合い（曲率）は特に限定されない。曲率を大きくするほど変換効率を向上させることが容易になる一方、曲率を大きくし過ぎると、光電変換部や基板が破損する虞がある。曲率の大きさは、基板裏面側の凹部１ｘ、１ｘ、…の深さｈ（図４の紙面上下方向の深さ）を変更することによって、制御することが可能である。凹部１ｘ、１ｘ、…の深さｈを深くすることにより、曲率を大きくすることが容易になる。
【００５３】
また、本発明において、基板は凹部を有する側が凸になるように湾曲していれば良く、光電変換部が形成されている基板を曲げる方向（例えば、基板裏面の凸部の方向が図４の紙面左右方向となるように湾曲させるか、又は、図４の紙面奥／手前方向となるように湾曲させるか）は、特に限定されない。ただし、基板の一対の対辺にのみフレームを取り付ける場合には、フレームを備えた太陽電池の設置を容易にする等の観点から、フレームが取り付けられる一対の対辺と基板裏面の凸部の方向とが平行になるように、湾曲させることが好ましい。
【実施例】
【００５４】
板厚２ｍｍの石英ガラス（基板１’に相当。以下において同じ。）の裏面にレーザーを照射することにより、Ｌ２＝５ｍｍの溝（凹部１ｘ’、１ｘ’、…に相当。）を作製した。次いで、石英ガラスの表面に、スパッタリング法により、厚さ約１００ｎｍのＡｇ薄膜（裏面電極２ａ’に相当。以下において同じ。）を作製し、レーザースクライブ法により、Ａｇ薄膜の上面に５ｍｍ間隔でレーザーを照射する過程を経て、Ａｇ薄膜の厚さ方向を貫通する５ｍｍ間隔且つ幅約６０μｍのパターニング溝（第１溝２ｄ’、２ｄ’、…に相当。以下において同じ。）を形成した。その後、パターニング溝が形成されたＡｇ薄膜の上面に、ＣＶＤ法によって、厚さ２μｍの薄膜Ｓｉ層（光電変換層２ｂ’に相当。以下において同じ。）を作製し、レーザースクライブ法により、薄膜Ｓｉ層の上面に５ｍｍ間隔でレーザーを照射する過程を経て、薄膜Ｓｉ層の厚さ方向を貫通する５ｍｍ間隔且つ幅約６０μｍのパターニング溝（溝２ｅ’、２ｅ’、…に相当。以下において同じ。）を形成した。その後、パターニング溝が形成された薄膜Ｓｉ層の上面に、スパッタリング法によって、厚さ１μｍのＳｎＯ層（透明電極２ｃ’に相当。以下において同じ。）を作製し、メカニカルスクライブ法により、５ｍｍ間隔で、ＳｎＯ層及び薄膜Ｓｉ層の厚さ方向を貫通する幅約６０μｍのパターニング溝（第２溝２ｆ’、２ｆ’、…に相当。以下において同じ。）を形成した。こうして、ＳｎＯ層及び薄膜Ｓｉ層の厚さ方向を貫通するパターニング溝を形成することにより、基板１’の表面に光電変換部２’を形成した。
【００５５】
その後、石英ガラスの裏面側（溝を形成した側）が下になるように、所定の間隔を開けて配置した部材の上に光電変換部が形成された石英ガラスを配置し、自重によって、光電変換部が形成された石英ガラスを、下側に凸になるように湾曲させた。なお、今回の実験では、石英ガラスの裏面に形成した溝の深さｈを変更することによって、湾曲させる度合い（光電変換部の曲率）を制御した。
【００５６】
光電変換部が形成された石英ガラスを湾曲させた後、ソーラーシミュレータを用いて、ＪＩＳ  Ｃ８９９０にしたがってＩ−Ｖ測定を行った。結果を図７に示す。図７の横軸は光電変換部の曲率［１／ｍ］、縦軸は光電変換部の変換効率［％］である。図７において、曲率ゼロの結果は、光電変換部が形成された石英ガラスを湾曲させずにＩ−Ｖ測定を行った結果である。また、曲率が３［１／ｍ］の結果は、石英ガラスの裏面に形成した溝の深さｈを１．４ｍｍにした場合に相当し、曲率が４．５［１／ｍ］の結果は、石英ガラスの裏面に形成した溝の深さｈを１．５ｍｍにした場合に相当し、曲率が４．８［１／ｍ］の結果は、石英ガラスの裏面に形成した溝の深さｈを１．４２ｍｍにした場合に相当する。
【００５７】
図７に示したように、石英ガラスの裏面側が凸になるように湾曲させることにより、変換効率を向上させることができ、光電変換部の曲率を大きくするほど、変換効率が向上した。なお、今回の調査では、光電変換部の曲率を４．８［１／ｍ］以上にすると、石英ガラスが割れた。
【符号の説明】
【００５８】
１、１’…基板
１ｘ、１ｘ’…凹部
１ｙ、１ｙ’…凸部
２、２’…光電変換部
２ａ’…裏面電極
２ｂ’…光電変換層
２ｃ’…透明電極
２ｄ’…第１溝
２ｅ’…溝
２ｆ’…第２溝
２ｇ’…非発電部
２ｈ’…発電部
３…フレーム
４…保護フィルム
５、７…封止樹脂
６…バックシート
８…部材
１０…太陽電池
【図６】
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【図７】
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【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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