(57)【要約】【課題】本発明の目的は、透明電極層の有効面積を広げ、かつ、配線抵抗の増加を抑えて薄膜太陽電池の出力を増加させるとともに、第２の貫通孔における絶縁性を確保して薄膜太陽電池を製造する際の不良率を低下させることが可能な薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の薄膜太陽電池１では、絶縁性基板２の一方の面２ａには、裏面電極層３ａと光電変換層４と透明電極層５とが当該順で積層され、絶縁性基板２の他方の面２ｂには、第１の背面電極層３ｂと第２の背面電極層６とが当該順で積層されている。また、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、絶縁性基板２を貫通する第１の貫通孔７を介して電気的に接続され、裏面電極層３ａと第１の背面電極層３ｂとが、絶縁性基板２を貫通する第２の貫通孔８を介して電気的に接続されている。そして、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５が除去され、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、第２の貫通孔８において電気的に絶縁されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が除去され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記第２の貫通孔において電気的に絶縁されていることを特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層の除去は、サンドブラスト加工を用いて行われ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】
前記互い違いに配置されたパターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に延びており、
前記第２の貫通孔が、前記互い違いに配置されたパターニングラインの間に等間隔で複数配置されており、
前記絶縁性基板の幅方向の端部から該端部に一番近い第２の貫通孔の中心までの距離が、前記第２の貫通孔の間隔の距離の半分であり、
前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記互い違いに配置されたパターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に延びており、
前記第２の貫通孔は、前記互い違いに配置されたパターニングラインの間に１つ配置され、
前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の一方の端部までの距離と、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の他方の端部までの距離とは同じになっており、
前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】
絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、
前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、
前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、
前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層を除去して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを前記第２の貫通孔において電気的に絶縁するステップと
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６】
前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層を除去するステップは、サンドブラスト加工を用いて行われることを特徴とする請求項５に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記第２の貫通孔を形成するステップは、前記互い違いのパターニングラインが形成される位置の間に複数の第２の貫通孔を等間隔で形成することであり、
前記パターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に形成され、
前記絶縁性基板の幅方向の端部から該端部に一番近い第２の貫通孔の中心までの距離が、前記第２の貫通孔の間隔の距離の半分であり、
前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっていることを特徴とする請求項５又は６に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記第２の貫通孔を形成するステップは、前記互い違いのパターニングラインが形成される位置の間に１つの第２の貫通孔を形成することであり、
前記パターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に形成され、
前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の一方の端部までの距離と、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の他方の端部までの距離とは同じになっており、
前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっていることを特徴とする請求項５又は６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、フィルム基板上に金属電極層と光電変換層と透明電極層とを積層してなる薄膜太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の薄膜太陽電池の平面図である。また、図８は、図７のＡ−Ａ線断面図であり、図９は、図７のＢ−Ｂ線断面図である。
図８及び図９に示すように、従来の薄膜太陽電池２１は、絶縁性基板２２を備え、絶縁性基板２２の両面２２ａ，２２ｂに、金属電極層２３が形成されている。ここで、絶縁性基板２２の一方の面２２ａ上の金属電極層２３は、裏面電極層２３ａとして機能し、絶縁性基板２２の他方の面２２ｂ上の金属電極層２３は、第１の背面電極層２３ｂとして機能する。
【０００３】
また、図８及び図９に示すように、裏面電極層２３ａには、光電変換層２４と透明電極層２５とが当該順で積層されている。一方、第１の背面電極層２３ｂには、第２の背面電極層２６が積層されている。
また、図７及び図８に示すように、絶縁性基板２２には、絶縁性基板２２を貫通する第１の貫通孔２７が設けられ、透明電極層２４と第２の背面電極層２６とが、第１の貫通孔２７を介して電気的に接続されている。また、図７及び図９に示すように、絶縁性基板２２には、絶縁性基板２２を貫通する第２の貫通孔２８が設けられ、裏面電極層２３ａと第１の背面電極層２３ｂとが、第２の貫通孔２８を介して電気的に接続されている。
【０００４】
図７に示すように、絶縁性基板２２の一方の面２２ａに積層された層は、第１のパターニングライン２９で分割され、絶縁性基板２２の他方の面２２ｂに積層された層は、第２のパターニングライン３０で分割されている。これにより、絶縁性基板２２上の積層された層が、複数のユニットセルに分割される。
ここで、第１のパターニングライン２９及び第２パターニングライン３０は、絶縁性基板２２において互い違いに配置されている。絶縁性基板２２の両面２２ａ，２２ｂの電極層の分離位置を互いにずらし、且つ絶縁性基板２２の両面２２ａ，２２ｂの電極層を第２の貫通孔２８で接続することにより、隣接するユニットセルが直列で接続される構造となっている。
【０００５】
一方、特許文献１には、従来の薄膜太陽電池の別の例が開示されている。特許文献１の薄膜太陽電池において、電気絶縁性樹脂からなるフィルム基板の一方の面には、第１電極層と、光電変換層と、第２電極層とが積層され、フィルム基板の反対側（裏面）には、第３電極層と、第４電極層とが積層されている。
【０００６】
また、特許文献２には、従来の薄膜太陽電池の更に別の例が開示されている。特許文献２の薄膜太陽電池においては、接続孔が、導電性の材料からなる印刷電極で塞がれている（特に、段落００３５及び図２７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９８２０３号公報
【特許文献２】特開平６−３４２９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の図７ないし図９の構成では、以下のような問題が生じる。
従来の構成においては、第２の貫通孔２８において透明電極層２５と第２の背面電極層２６とが接触しないように、透明電極層２６を形成する際には、第２の貫通孔２８の近傍においてメタルマスクによるマスク処理を行っていた。メタルマスクを用いる場合、マスク処理の際の製造条件や、成膜時の膜の回り込みのための余裕の確保などを考慮する必要があり、メタルマスクの面積は、第２の貫通孔２８よりも大幅に大きい面積となる。したがって、図９（ｂ）に示すように、第２の貫通孔２８の近傍では、透明電極層２５が形成されない部分が大きくなり、透明電極層２５の有効面積が制限されていた。
したがって、透明電極層２５の有効面積を確保する構造が必要となる。
【０００９】
また、第２の貫通孔２８を１つのユニットセルに対して複数設ける場合、第２の貫通孔２８は、第１及び第２の背面電極層２３ｂ，２６の電気抵抗を考慮しつつ、一定間隔をあけて配置される。したがって、絶縁性基板２２上において透明電極層２５が形成できない領域が一定の間隔で設けられることになる。ここで、第２の貫通孔２８の数を多くすると、これに比例して透明電極層２５の有効面積が小さくなり、薄膜太陽電池２１の出力も低下してしまう。
また、透明電極層２５の有効面積を相対的に増やそうとして、隣接する第２の貫通孔２８の数を減らして間隔を大きくすると、ユニットセルにおける配線距離が長くなって、電気抵抗が増大してしまう。加えて、１つの第２の貫通孔に対する電流の集中が大きくなる。その結果、電圧降下が増大して、薄膜太陽電池の出力がロスしてしまうという問題があった。
したがって、透明電極層の有効面積を確保しつつ、第２の貫通孔２８における電流の集中や電気抵抗の増加を防ぐ構造が必要となる。
【００１０】
また、第２の貫通孔２８の近傍をマスク処理する場合、絶縁性基板２２上の透明電極層２５などとマスクとが接触することにより絶縁性基板２２上の透明電極層２５などが損傷する可能性があった。このように絶縁性基板２２上にある層が損傷すると、リーク電流などが増加することになり、薄膜太陽電池２１を製造する際の不良率が増加してしまうという問題もあった。
【００１１】
また、特許文献２に開示された技術では、接続孔を導電性のある材料で塞いでいるので、そもそも接続孔における絶縁性が十分でなく、リーク電流が増加してしまうという問題があった。加えて、接続孔に埋められた材料の平坦性を確保することも課題であった。
【００１２】
ところで、絶縁性基板２２の一方の面２２ａ上の光電変換層２４を背面側まで回り込ませるとともに、絶縁性基板２２の他方の面２２ｂ上の第２の背面電極層２６にマスク処理を行う構成にすれば、透明電極層２５を成膜する際にマスク処理を行う必要がなくなり、有効面積を拡大できるように考えられる。
しかしながら、第２の貫通孔２８はパンチング（穿孔法）などの機械的な加工により形成されるものであり、孔の縁の部分には鋭角状の突起などができてしまう。したがって、第２の貫通孔２８の縁の部分まで光電変換層２４を形成しても、光電変換層２４が損傷してしまう。特に、光電変換層２４が損傷していると、電位差が大きい透明電極層２６と裏面電極層２３ａとの間でリーク電流が発生してしまう。
したがって、透明電極層２５に対してマスク処理を行う代わりに、第２の背面電極層２６にマスク処理を行っても、リーク電流などが増加することになり、薄膜太陽電池２１を製造する際の不良率が増加してしまう。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、透明電極層の有効面積を広げ、かつ、配線抵抗の増加を抑えて薄膜太陽電池の出力を増加させるとともに、第２の貫通孔における絶縁性を確保して薄膜太陽電池を製造する際の不良率を低下させることが可能な薄膜太陽電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が除去され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記第２の貫通孔において電気的に絶縁されている。
【００１５】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層の除去は、サンドブラスト加工を用いて行われる。
【００１６】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記互い違いに配置されたパターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に延びており、前記第２の貫通孔が、前記互い違いに配置されたパターニングラインの間に等間隔で複数配置されており、前記絶縁性基板の幅方向の端部から該端部に一番近い第２の貫通孔の中心までの距離が、前記第２の貫通孔の間隔の距離の半分であり、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。
【００１７】
また、本発明の薄膜太陽電池によれば、前記互い違いに配置されたパターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に延びており、前記第２の貫通孔は、前記互い違いに配置されたパターニングラインの間に１つ配置され、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の一方の端部までの距離と、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の他方の端部までの距離とは同じになっており、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。
【００１８】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層を除去して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを前記第２の貫通孔において電気的に絶縁するステップとを含む。
【００１９】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層を除去するステップは、サンドブラスト加工を用いて行われる。
【００２０】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔を形成するステップは、前記互い違いのパターニングラインが形成される位置の間に複数の第２の貫通孔を等間隔で形成することであり、前記パターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に形成され、前記絶縁性基板の幅方向の端部から該端部に一番近い第２の貫通孔の中心までの距離が、前記第２の貫通孔の間隔の距離の半分であり、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。
【００２１】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔を形成するステップは、前記互い違いのパターニングラインが形成される位置の間に１つの第２の貫通孔を形成することであり、前記パターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に形成され、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の一方の端部までの距離と、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の他方の端部までの距離とは同じになっており、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る薄膜太陽電池によれば、絶縁性基板の一方の面には、裏面電極層と光電変換層と透明電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の他方の面には、第１の背面電極層と第２の背面電極層とが当該順で積層され、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成することにより前記絶縁性基板が複数のユニットセルに分割され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第１の貫通孔を介して電気的に接続され、前記裏面電極層と前記第１の背面電極層とが、前記絶縁性基板を貫通する第２の貫通孔を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池において、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層が除去され、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とが、前記第２の貫通孔において電気的に絶縁されているので、従来のように第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行わなくても、第２の貫通孔において透明電極層と第２の背面電極層との間の絶縁性を確保することができる。しかも、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行なわず、透明電極層を除去するだけの構成になっているので、マスク処理に比べて、透明電極層が形成されない領域が小さくなり、透明電極層の有効面積を広げることができる。これにより、薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、前記互い違いに配置されたパターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に延びており、前記第２の貫通孔が、前記互い違いに配置されたパターニングラインの間に等間隔で複数配置されており、前記絶縁性基板の幅方向の端部から該端部に一番近い第２の貫通孔の中心までの距離が、前記第２の貫通孔の間隔の距離の半分であり、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。本発明によれば、マスク処理に比べて、透明電極層が形成されない領域が小さくなるので、第２の貫通孔を従来より短い間隔で且つ複数配置することができる。これにより、ユニットセルにおける配線距離が短くなる。しかも、第２の貫通孔への電流の集中も効率的に分散され、電圧降下を低減できて、薄膜太陽電池の出力ロスを抑えることができる。したがって、第２の貫通孔を１つのユニットセルに対して複数設けた場合でも、従来に比べて薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。
【００２４】
また、本発明に係る薄膜太陽電池によれば、前記互い違いに配置されたパターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に延びており、前記第２の貫通孔は、前記互い違いに配置されたパターニングラインの間に１つ配置され、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の一方の端部までの距離と、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の他方の端部までの距離とは同じになっており、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。本発明は、絶縁性基板の幅方向の長さを短くし、複数のセルを絶縁性基板の幅方向に並べて構成する薄膜太陽電池に対して特に有益である。本発明の構成によれば、第２の貫通孔周囲の透明電極層を除去するだけなので、透明電極層の有効面積を広げることができる。
【００２５】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、絶縁性基板に第２の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面に裏面電極層を形成するとともに、前記絶縁性基板の他方の面に第１の背面電極層を形成するステップと、前記裏面電極層及び前記第１の背面電極層を形成した後に、前記絶縁性基板に第１の貫通孔を形成するステップと、前記絶縁性基板の一方の面側から光電変換層と透明電極層とを当該順で積層するとともに、前記絶縁性基板の他方の面側から第２の背面電極層を積層するステップと、前記絶縁性基板の両面に積層した層に対して互い違いにパターニングラインを形成して、前記絶縁性基板を複数のユニットセルに分割するステップと、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層を除去して、前記透明電極層と前記第２の背面電極層とを前記第２の貫通孔において電気的に絶縁するステップとを含むので、従来のように第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行わなくても、第２の貫通孔において透明電極層と第２の背面電極層との間の絶縁性を確保することができる。しかも、第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行なわず、透明電極層を除去するだけの処理になるので、マスク処理に比べて、透明電極層が形成されない領域が小さくなり、透明電極層の有効面積を広げることができる。これにより、薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。
また、第２の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと絶縁性基板上の層とが接触して絶縁性基板上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池を製造する際の不良率を低下させることができる。
【００２６】
また、本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔の周囲の前記透明電極層を除去するステップは、サンドブラスト加工を用いて行われるので、第２の貫通孔の周辺を精密に加工することができる。
【００２７】
また、本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔を形成するステップは、前記互い違いのパターニングラインが形成される位置の間に複数の第２の貫通孔を等間隔で形成することであり、前記パターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に形成され、前記絶縁性基板の幅方向の端部から該端部に一番近い第２の貫通孔の中心までの距離が、前記第２の貫通孔の間隔の距離の半分であり、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。本発明によれば、マスク処理に比べて、透明電極層が形成されない領域が小さくなるので、第２の貫通孔を従来より短い間隔で且つ複数配置することができる。これにより、ユニットセルにおける配線距離が短くなる。しかも、第２の貫通孔への電流の集中も効率的に分散され、薄膜太陽電池の出力ロスを抑えることができる。したがって、第２の貫通孔を１つのユニットセルに対して複数設けた場合でも、従来に比べて薄膜太陽電池の出力を増加させることができる。
【００２８】
また、本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法によれば、前記第２の貫通孔を形成するステップは、前記互い違いのパターニングラインが形成される位置の間に１つの第２の貫通孔を形成することであり、前記パターニングラインは、直線状に形成されるとともに、前記絶縁性基板の幅方向に対して平行方向に形成され、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の一方の端部までの距離と、前記第２の貫通孔の中心から前記絶縁性基板の幅方向の他方の端部までの距離とは同じになっており、前記第２の貫通孔の中心から一方のパターニングラインまでの距離と前記第２の貫通孔の中心から他方のパターニングラインまでの距離とは同じになっている。本発明は、絶縁性基板の幅方向の長さを短くし、複数のセルを絶縁性基板の幅方向に並べて構成する薄膜太陽電池に対して特に有益である。本発明の構成によれば、第２の貫通孔周囲の透明電極層を除去するだけなので、透明電極層の有効面積を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図であり、（ａ）は裏面電極層側から見た平面図であり、（ｂ）は第１及び第２の背面電極層側から見た平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図であり、（ａ）は、透明電極層を除去する前の断面図であり、（ｂ）は、透明電極層を除去した後の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池を製造する際のフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図であり、（ａ）は裏面電極層側から見た平面図であり、（ｂ）は第１及び第２の背面電極層側から見た平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図であり、（ａ）は裏面電極層側から見た平面図であり、（ｂ）は第１及び第２の背面電極層側から見た平面図である。
【図７】従来の薄膜太陽電池の平面図である。
【図８】（ａ）は図７のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＣの拡大図である。
【図９】（ａ）は図７のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＤの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池を、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３１】
［第１実施形態］
図１ないし図３に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２を備えている。この絶縁性基板２は、フィルム材料から形成されており、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート、あるいはアラミド等の材料から形成されている。
【００３２】
図２に示すように、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂには、金属を含む金属電極層３が形成されている。ここで、絶縁性基板２の一方の面２ａ上の金属電極層３は、裏面電極層３ａとして機能し、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上の金属電極層３は、第１の背面電極層３ｂとして機能する。
【００３３】
また、図２及び図３に示すように、絶縁性基板２の一方の面２ａ上にある裏面電極層３ａには、光電変換層４と透明電極層５とが当該順で積層されている。ここで、光電変換層４としては、アモルファス半導体やアモルファス化合物半導体、色素増感形太陽電池、又はＣＩＧＳ系有機太陽電池を用いることができる。一方、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上にある第１の背面電極層３ｂには、第２の背面電極層６が積層されている。
【００３４】
図１に示すように、絶縁性基板２には、絶縁性基板２を貫通する第１の貫通孔７が設けられている。また、図２に示すように、透明電極層５と第２の背面電極層６とは、第１の貫通孔７の側壁部７ａ上で互いに重なり合うような形で接続している。
また、図１に示すように、絶縁性基板２には、絶縁性基板２を貫通する第２の貫通孔８が設けられている。本実施形態において、第２の貫通孔８は、薄膜太陽電池１の絶縁性基板２の幅方向の両端部において２つずつ等間隔で形成されている。そして、図３に示すように、裏面電極層３ａと第１の背面電極層３ｂとは、第２の貫通孔８の側壁部８ａを介して電気的に接続されている。
このように、第１及び第２の貫通孔７，８は、第１及び第２の背面電極層３ｂ，６→第１の貫通孔７→透明電極層５→光電変換層４→裏面電極層３ａ→第２の貫通孔８→第１の背面電極層３ｂの順に接続するために利用されている。
【００３５】
図１に示すように、絶縁性基板２の一方の面２ａ上に積層された層（裏面電極層３ａ、光電変換層４、透明電極層５）は、レーザ加工による第１のパターニングライン９により複数に分割されている。
また、図１及び図３に示すように、絶縁性基板２の他方の面２ｂ上に積層された層（第１の背面電極層３ｂ、第２の背面電極層６）も同様に、レーザ加工による第２のパターニングライン１０により複数に分割されている。ここで、第１のパターニングライン９及び第２のパターニングライン１０は、絶縁性基板２において互い違いに配置されている。
このような第１及び第２のパターニングライン９，１０によって、絶縁性基板２の一方の面２ａ上の各層と他方の面２ｂ上の各層とからなるユニットセル（単位太陽電池）に分割されている。すなわち、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂの電極層の分離位置を互いにずらし、且つ絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂの電極層を第２の貫通孔２８で接続することにより、隣接するユニットセルが直列で接続される構造となっている。
図１では、絶縁性基板２の背面側の各層が除去された第２のパターニングライン１０は、屈曲部を有して形成されている。具体的には、本実施形態において９０°の方向に２回折れ曲がった屈曲構造を有している。本実施形態では、各ユニットセル（単位太陽電池）を構成する単位光電変換部の位置と単位裏面電極層の位置とを、絶縁性基板２を挟んでほぼ一致させるように形成している。これにより、各ユニットセルにおいて第１の貫通孔７の形成位置が制限されることなく（片寄ることなく）、薄膜太陽電池の製造条件等に応じて所望の位置に所望の個数の第１の貫通孔７を形成することが可能となり、集電効率を向上させることができる。
なお、第２のパターニングライン１０の形状は、本実施形態の形状に限るものではなく、例えば斜め方向に折れ曲がった屈曲構造を有するようにしたり、曲線を含んだ形状としたりしてもよい。また、第２のパターニングライン１０を直線状に形成し、第１のパターニングライン９が屈曲部を有するようにしてもよく、第１のパターニングライン９及び第２のパターニングライン１０が屈曲部を有するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態の特徴としては、図３に示すように、第２の貫通孔８の周辺には、透明電極層５を除去する加工が施されている。これにより、透明電極層５と第２の透明電極層６とが、第２の貫通孔８において電気的に絶縁されている。これにより、透明電極層５と第１の透明電極層３ｂとが、第２の貫通孔８において電気的に絶縁されることになる。
第２の貫通孔８の周辺の加工方法としては、精密加工という点でサンドブラスト加工が有効である。なお、加工方法は、薄膜太陽電池１の特性劣化が生じないものであればよく、サンドブラスト加工に限定されない。加工方法は、光電変換層４に対して、熱変性が生じずにザグリ加工ができればよく、例えば、切削加工や、ドライエッチング又はウェットエッチング加工を用いることもできる。また、サンドブラスト加工における加工範囲の限定は、マスクを使わず、スポット的に砂を吹き付けることで行うことができる。
【００３７】
本実施形態に係る薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２として上述したようなフィルム材料を用いる。薄膜太陽電池１を製造する方法としては、ロールツーロール方式やインクジェットによる印刷技術を用いる。例えば、ロールツーロール方式は、フィルム材料の基板が複数のローラー（搬送手段）によって搬送され、連続して配置された成膜室内において基板上に連続的に薄膜を成膜する方式である。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法について図面を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る薄膜太陽電池１を製造する際のフローチャートである。
【００３９】
薄膜太陽電池１を製造する際には、図４に示すように、まずステップＳ１において、絶縁性基板２の前処理を行う。具体的には、絶縁性基板２をプラズマ中に曝す事によって表面を洗浄する等の前処理を行なう。
【００４０】
次に、ステップＳ２において、絶縁性基板２に第２の貫通孔８を形成する。第２の貫通孔８はパンチング（穿孔法）により形成する。第２の貫通孔８の形状としては、直径が１ｍｍの円形としている。第２の貫通孔８は、円形の直径を０．０５−１ｍｍの範囲で設定される。本実施形態では、第２の貫通孔８は、薄膜太陽電池１の絶縁性基板２の幅方向の両端部において２つずつ等間隔で形成される。なお、第２の貫通孔８の穿孔数は設計に応じて調整することができる。
【００４１】
次に、ステップＳ３において、スパッタリング処理を行うことにより絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに裏面電極層３ａ及び第１の背面電極層３ｂを形成する。この際、裏面電極層３ａ及び第１の背面電極層３ｂが第２の貫通孔８を介して電気的に接続することになる。
その後、ステップＳ４において、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに形成した層をレーザ加工により除去して１次パターングライン（図示せず）を形成する。この際、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに形成するラインは、互いにずらして形成される。
そして、ステップＳ５において、絶縁性基板２に第１の貫通孔７を形成する。第１の貫通孔７はパンチングにより形成する。次に、絶縁性基板２を、後段のステップ（光電変換層４や透明電極層５を形成するステップＳ６）で使用される温度以上に加熱する。具体的には、２５０℃以上に、好ましくは、３００℃以上に加熱する。これにより、以降のステップにおいて形成される各層の剥離を防止することができる。
【００４２】
そして、ステップＳ６において、絶縁性基板２の裏面電極層３ａ上に光電変換層４を形成し、その後、ステップＳ７において、光電変換層４上に更に透明電極層５を形成する。
次に、ステップＳ８において、絶縁性基板２の第１の背面電極層３ｂ上に第２の背面電極層６を形成する。
【００４３】
次に、ステップＳ９において、ステップＳ４で形成した１次パターニングライン上の光電変換層４及び透明電極層５を、レーザ加工により再度除去して第１のパターニングライン９を形成する。
さらに、ステップＳ１０において、ステップＳ４で形成した１次パターニングライン上の第２の背面電極層６を、レーザ加工により再度除去して第２のパターニングライン１０を形成する。これら第１及び第２のパターニングライン９，１０により絶縁性基板２上の層が複数のユニットセルに分離される。
【００４４】
次に、ステップＳ１１において、第２の貫通孔８の周辺に対してサンドブラスト加工を施し、透明電極層５を含む導電性膜を除去する。この際、図示はされていないが、透明電極層５の上に第２の背面電極層６が回り込んでいる場合もあるため、この第２の背面電極層６も除去する。このサンドブラスト加工によって、第２の貫通孔８の周辺に、第２の貫通孔８の径より０．１〜１ｍｍ程度大きいザグリ径が形成される。加工の深さは、光電変換層４が残るように、光電変換層４の途中まで行った時点で終了する。加工処理によって光電変換層４を全て削り取ってもよいが、裏面電極層３ａは、抵抗が増えないように、できる限り傷つけずに全部残した方が好ましい。
以上により、薄膜太陽電池１の直列接続が完成する。
【００４５】
本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池１によれば、絶縁性基板２の一方の面２ａには、裏面電極層３ａと光電変換層４と透明電極層５とが当該順で積層され、絶縁性基板２の他方の面２ｂには、第１の背面電極層３ｂと第２の背面電極層６とが当該順で積層され、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに積層した層に対して互い違いに第１及び第２のパターニングライン９，１０を形成することにより絶縁性基板２が複数のユニットセルに分割され、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、絶縁性基板２を貫通する第１の貫通孔７を介して電気的に接続され、裏面電極層３ａと第１の背面電極層３ｂとが、絶縁性基板２を貫通する第２の貫通孔８を介して電気的に接続され、隣接するユニットセルが直列接続されている薄膜太陽電池１において、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５が除去され、透明電極層５と第２の背面電極層６とが、第２の貫通孔８において電気的に絶縁されているので、従来のように第２の貫通孔の周辺にマスク処理を行わなくても、第２の貫通孔８において透明電極層５と第２の背面電極層６との間の絶縁性を確保することができる。しかも、第２の貫通孔８の周辺にマスク処理を行なわず、透明電極層５を除去するだけの構成になっているので、マスク処理に比べて、透明電極層５が形成されない領域が小さくなり、従来に比べて透明電極層５の有効面積を広げることができる。これにより、薄膜太陽電池１の出力を増加させることができる。
【００４６】
本発明の第１実施形態に係る薄膜太陽電池１の製造方法によれば、絶縁性基板２に第２の貫通孔８を形成するステップと、絶縁性基板２の一方の面２ａに裏面電極層３ａを形成するとともに、絶縁性基板２の他方の面２ｂに第１の背面電極層３ｂを形成するステップと、裏面電極層３ａ及び第１の背面電極層３ｂを形成した後に、絶縁性基板２に第１の貫通孔７を形成するステップと、絶縁性基板２の一方の面２ａ側から光電変換層４と透明電極層５とを当該順で積層するとともに、絶縁性基板２の他方の面２ｂ側から第２の背面電極層６を積層するステップと、絶縁性基板２の両面２ａ，２ｂに積層した層に対して互い違いに第１及び第２のパターニングライン９，１０を形成して、絶縁性基板２を複数のユニットセルに分割するステップと、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５を除去して、透明電極層５と第２の背面電極層６とを第２の貫通孔８において電気的に絶縁するステップとを含むので、従来のように第２の貫通孔の近傍にマスク処理を行う必要がなくなり、薄膜太陽電池１の製造時の歩留まりが向上する。加えて、第２の貫通孔８の近傍にマスク処理を行う必要がなくなるので、マスクと絶縁性基板２上の層とが接触して絶縁性基板２上の層が損傷することもなくなる。これにより、薄膜太陽電池１においてリーク電流が増加することもなくなり、薄膜太陽電池１を製造する際の不良率を低下させることができる。
【００４７】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る薄膜太陽電池１を、図面を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図であり、（ａ）は裏面電極層側から見た平面図であり、（ｂ）は第１及び第２の背面電極層側から見た平面図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４８】
この第２実施形態においては、図５に示すように、第１のパターニングライン９と第２のパターニングライン１０とは、直線状に形成されるとともに、絶縁性基板２の幅方向に対して平行方向に延びている。また、複数の第２の貫通孔８が、互い違いに配置された第１のパターニングライン９と第２のパターニングライン１０との間に一列に配置されている。
ここで、複数の第２の貫通孔８は、間隔ｄ１で配置されている。また、絶縁性基板２の幅方向の端部からこの端部に一番近い第２の貫通孔８の中心までの距離ｄ２が、第２の貫通孔の間隔ｄ１の距離の半分である。
【００４９】
また、図５に示すように、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５が除去された領域は、互い違いに配置された第１のパターニングライン９と第２のパターニングライン１０との間の範囲内にある。また、第２の貫通孔８の中心から第１のパターニングライン９までの距離Ｓ１と第２の貫通孔８の中心から第２のパターニングライン１０までの距離Ｓ２とは同じになっている。
【００５０】
従来の構成では、マスク処理や電気抵抗などを考慮して、隣接する第２の貫通孔の間隔が大きくなっていたので、ユニットセルにおける配線距離が長くなっていた。加えて、第２の貫通孔の間隔が大きいため、１つの第２の貫通孔に対して電流の集中が大きくなり、電圧降下が生じ、薄膜太陽電池の出力がロスしてしまうという問題があった。
この第２実施形態の薄膜太陽電池１によれば、第２の貫通孔８の周辺の透明電極層５が形成されない領域が、従来に比べて小さくなるので、図５に示すように、第２の貫通孔を従来より短い間隔で且つ複数配置することができる。これにより、第２の貫通孔８への電流の集中も分散され、薄膜太陽電池１の出力ロスを抑えることができる。したがって、第２の貫通孔８を１つのユニットセルに対して複数設けた場合でも、従来に比べて薄膜太陽電池１の出力を増加させることができる。また、配線距離が短くなるので、配線材料を薄くして、コストを削減することもできる。
【００５１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る薄膜太陽電池１を、図面を参照しながら説明する。図６は、第３実施形態に係る薄膜太陽電池の平面図であり、（ａ）は裏面電極層側から見た平面図であり、（ｂ）は第１及び第２の背面電極層側から見た平面図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５２】
この第３実施形態においては、図６に示すように、第１のパターニングライン９と第２のパターニングライン１０とは、直線状に形成されるとともに、絶縁性基板２の幅方向に対して平行方向に延びている。また、第２の貫通孔８が、互い違いに配置された第１のパターニングライン９と第２のパターニングライン１０との間に１つだけ配置されている。
ここで、第２の貫通孔８の中心から絶縁性基板２の幅方向の一方の端部までの距離ｌ１と、第２の貫通孔８の中心から絶縁性基板２の幅方向の他方の端部までの距離ｌ２とは同じになっている。また、第２の貫通孔８の中心から第１のパターニングライン９までの距離Ｓ１と第２の貫通孔８の中心から第２のパターニングライン１０までの距離Ｓ２とは同じになっている。
【００５３】
この第３実施形態の薄膜太陽電池１は、絶縁性基板２の幅方向の長さを短くし、複数のセルを絶縁性基板２の幅方向に並べて構成する薄膜太陽電池に対して特に有益である。この構成によれば、第２の貫通孔８の周囲の透明電極層５が除去されるだけなので、透明電極層５の有効面積を広げることができる。しかも、複数のセルを絶縁性基板２の幅方向に並べて構成することもできるので、第１及び第２の背面電極層３ｂ，６の電気抵抗等も抑えることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【００５５】
上述の実施形態では、透明電極層５を含む導電性膜を除去するステップ（Ｓ１１）は、最後に行っているが、ステップＳ８の実施以降であればよく、ステップＳ１１の順序を入れ替えることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  薄膜太陽電池
２  絶縁性基板
３  金属電極層
３ａ  裏面電極層
３ｂ  第１の背面電極層
４  光電変換層
５  透明電極層
６  第２の背面電極層
７  第１の貫通孔
８  第２の貫通孔
９  第１のパターニングライン
１０  第２のパターニングライン
【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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