(57)【要約】【課題】  薄膜太陽電池の周辺膜除去の工程においてガラス基板に対するダメージを低減し、周辺領域の基板上に残る積層膜の粒子を減少し、隣接するセル間の短絡を防止する。【解決手段】  第１電極層２と光電変換層４と第２電極層６とを積層した積層膜７を有する薄膜太陽電池の単位セルがガラス材料からなる基板１上に複数配設された薄膜太陽電池の製造方法であって、基板１の外周部に耐熱樹脂層８を形成する工程と、耐熱樹脂層８を形成した基板１に積層膜７を積層する工程と、積層膜７を複数の単位セルに分割する複数の分離溝（９１、９３）を基板１の外周部の耐熱樹脂層８の上まで連続するように形成する分離溝形成工程と、分離溝を形成した耐熱樹脂層８の上の積層膜７を部分的に残し、その外側の積層膜７を耐熱樹脂層８とともに除去する工程を含む外周膜除去工程と、を有する薄膜太陽電池の製造方法、とした。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層と光電変換層と第２電極層とを積層した積層膜を有する薄膜太陽電池の単位セルがガラス材料からなる基板上に複数配設された薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記基板の外周部に耐熱樹脂層を形成する工程と、
前記耐熱樹脂層を形成した前記基板に前記積層膜を積層する工程と、
前記積層膜を複数の単位セルに分割する複数の分離溝を前記外周部の前記耐熱樹脂層の上まで延長して形成する分離溝形成工程と、
前記分離溝を形成した前記耐熱樹脂層の上の前記積層膜を部分的に残し、その外側の前記積層膜を前記耐熱樹脂層とともに除去する外周膜除去工程と、
を有する薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記外周膜除去工程は
前記分離溝を形成した前記耐熱樹脂層の上の前記積層膜を前記耐熱樹脂層とともに除去して前記分離溝と交差する外周溝を形成する第１工程と、
前記外周溝よりも外側の前記積層膜を前記耐熱樹脂層とともに除去する第２工程と、を有する薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記第１工程において前記外周溝は、前記積層膜を前記耐熱樹脂層とともに除去するレーザスクライブ法で形成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１から３のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記耐熱樹脂層を形成する工程において、前記耐熱樹脂層の端部に傾斜面を形成し、
前記分離溝形成工程において前記分離溝は前記耐熱樹脂層の形成されなかった領域から前記耐熱樹脂層の前記傾斜面上まで連続して形成され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１または４に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記外周膜除去工程は、前記基板を介して前記耐熱樹脂層が吸収するレーザ光を照射して、前記耐熱樹脂層とともに前記積層膜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６】
請求項２から４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記第２工程は、前記外周溝の外側の前記耐熱樹脂層に前記基板を介して光を照射して前記耐熱樹脂層と前記基板との接着力を低下させる工程と、前記基板との接着力が低下した前記耐熱樹脂層をその上の前記積層膜とともに前記基板から除去する工程と、を有することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
請求項２から４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記第２工程は、前記耐熱樹脂層の一部が残るように前記積層膜を機械的に加工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８】
請求項２から４のいずれかに１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記第２工程は、前記耐熱樹脂層をエッチングして、前記耐熱樹脂層の上部の前記積層膜を除去することを特徴とする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、薄膜太陽電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、１枚のガラス基板に多数の薄膜太陽電池セルを有する集積型の薄膜太陽電池では、透明絶縁基板上に、透明電極層からなる第１電極層、薄膜半導体からなる光電変換層、金属層からなる第２電極層が順に形成される。この隣接する薄膜太陽電池セル間を絶縁分離するための方法として、コスト、および安定性などからレーザビームによる加工が用いられることが多い。
【０００３】
このような薄膜太陽電池のモジュールとして、外部との電気的絶縁性を良好とするために基板の周辺の導電膜が除去された構造が一般的である。例えば、特許文献１では薄膜太陽電池はガラス基板の中央に設けられて、周囲領域では基板が露出されるようにされる。透明絶縁基板の周辺部における透明電極層、半導体層および裏面電極層を研磨等の機械的除去手段により除去すると共に、除去した領域より内側にレーザ加工等の手段により透明電極層、半導体層および裏面電極層を除去するものである。このような加工を施すことによって、研磨等の手段により除去した領域の研磨が不十分でも確実に絶縁できる。薄膜太陽電池を保護するために、バックシート等がＥＶＡ接着シートなどを使用して取りつけられる。特許文献１ではガラス基板の表面まで機械加工で除去することで、基板の周囲領域をバックシートとの良好な接着・シール面としている。
【０００４】
また、特許文献２には、工程が簡単で基板が損傷のない電極パターンの形成方法が示されている。電極の形状に抜いたレジストパターンを基板上に形成して、その上に電極膜を形成して、レジストパターンを機械的に剥離して電極を形成する。これによって基板全外周部の電極膜を除去する。
【０００５】
また、特許文献３には基板の周縁から所定の領域を覆うマスクを設けて、第１電極層、光電変換層、第２電極層を順次堆積して、その後マスクを除去する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５０９４４号公報
【特許文献２】特開平１０−２７５９２０号公報
【特許文献３】特開２００８−３００７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、周辺膜の剥離の際に基板まで機械的に加工すると、基板周辺の傷を起点として基板が破損するなどの問題がある。また、特許文献２や３の方法では、基板の破損は防止できるが、第１電極層、光電変換層および第２電極層を積層する構造に対して適用するとレジストパターンやマスクの端部において積層構造の乱れや破損などが生じて、表面電極層と裏面電極層との接触や隣接するセル間で短絡が生じやすいなどの問題がある。また、基板に直接形成した積層膜をレーザスクライブで周辺膜除去すると積層膜の粒子が基板上に残りやすいといった問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は薄膜太陽電池の周辺膜除去の工程においてガラス基板に対するダメージを低減し、周辺領域の基板上に残る積層膜の粒子を減少し、隣接するセル間の短絡を防止する薄膜太陽電池の製造方法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】
【０００９】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、第１電極層と光電変換層と第２電極層とを積層した積層膜を有する薄膜太陽電池の単位セルがガラス材料からなる基板上に複数配設された薄膜太陽電池の製造方法であって、前記基板の外周部に耐熱樹脂層を形成する工程と、
前記耐熱樹脂層を形成した前記基板に前記積層膜を積層する工程と、前記積層膜を複数の単位セルに分割する複数の分離溝を前記基板の外周部の前記耐熱樹脂層の上まで連続するように形成する分離溝形成工程と、前記分離溝を形成した前記耐熱樹脂層の上の前記積層膜を部分的に残し、その外側の前記積層膜を前記耐熱樹脂層とともに除去する工程を含む外周膜除去工程と、を有する薄膜太陽電池の製造方法、とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、外周膜除去工程において、分離溝を形成した耐熱樹脂層の上の前記積層膜を部分的に残し、積層膜は前記耐熱樹脂層とともに除去されるので、ガラス基板に対するダメージを低減し、周辺領域の基板上に残る積層膜の粒子を減少することができる。また、単位セルに分割する複数の分離溝を前記基板の外周部の前記耐熱樹脂層の上まで連続するように形成するので、耐熱樹脂層の端部で発生しやすい隣接するセル間の短絡を防止するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の概略構造を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の概略構造を示す断面図である。
【図３】本実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの構造を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の薄膜太陽電池の概略構造を示す上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の薄膜太陽電池の製造工程を説明する断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの構造を説明する断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３の薄膜太陽電池の製造途中を説明する上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の薄膜太陽電池の製造途中を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる薄膜太陽電池の製造方法の実施の形態を図面を用いて説明する。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。さらに、実施の形態において同じ構成要素は同じ符号を付し、ある実施の形態において説明した構成要素については、別の実施の形態においてその詳細な説明を略すものとする。
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の概略構造を示す上面図である。図２は本発明の実施の形態１の薄膜太陽電池の概略構造を示す断面図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ’線間の断面図、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線間の断面図に相当する。本実施の形態１の薄膜太陽電池１００は、基板１の上に複数の単位セル１０が配設されたものである。単位セル１０は第１電極層２と光電変換層４と第２電極層６とを含む積層膜７が分離溝９１、９３によって複数の単位セル１０に分割されて形成されている。積層膜７が形成された基板１の主面の外周領域４０は導電性の積層膜７が除去されて、積層膜７が残留する発電領域３０を基板１の外縁から電気的絶縁に絶縁する。電気的絶縁性を高めるため、発電領域３０と基板１の外縁との間が５ｍｍ以上離れるように外周領域４０を形成することが望ましい。一方、発電領域３０が狭くなると発電量が低下するので発電領域３０と基板１の外縁との間は２０ｍｍ以下とすると良い。
【００１４】
図１で発電領域３０内であって外周領域４０に近い領域には、積層膜７と基板１間に耐熱樹脂層８がある。図１において点線で示した部分は、耐熱樹脂層８の端部２９の位置を示し、この端部２９より外周側に耐熱樹脂層８が存在する。この耐熱樹脂層８が存在する領域では発電領域３０の中央部の大部分である耐熱樹脂層８が形成されなかった領域と比べて積層膜７が基板１から離れている。耐熱樹脂層８は、第１電極層２と光電変換層４と第２電極層６などを形成するプロセス温度に耐える耐熱性を有し、例えば電気的に絶縁性のポリイミド樹脂やポリベンゾイミダゾール樹脂などからなる。
【００１５】
この薄膜太陽電池１００は、積層膜７と反対側の基板１の主面から光を入射するスーパーストレート型の薄膜太陽電池である。基板１は可視から近赤外領域までの吸収が小さい透明絶縁性のガラス材料からなる。ガラスからなる基板１の上に透明な酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜などの下地層が形成されていても良い。第１電極層２は酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、酸化スズ（ＳｎＯ２）などを主成分とする透明導電膜からなる。これらの透明導電膜にはアルミニウム（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）から選択した少なくとも１種類以上の元素がドーパントとして含有されていてもよい。第１電極層２はこれらの複数の材料からなる透明導電膜を積層して形成した層であってもよい。また第１電極層２は表面に凹凸のテクスチャ構造を有していてもよい。このテクスチャ構造は、入射した太陽光を散乱させて光電変換層４での光利用効率を高める。
【００１６】
光電変換層４は例えば、非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質炭素含有シリコン、微結晶シリコン、微結晶シリコンゲルマニウムなどのシリコンを主成分とする半導体材料からなる。光電変換層４は半導体導電性が異なるｐ型、ｉ型、ｎ型が積層された半導体接合構造（ｐｉｎ構造）を有し、入射した光を電気に変換する。ｐ型、ｎ型が積層されたｐｎ構造としてもよい。この接合の順序は上下反対のｎｉｐ構造や、ｎｐ構造にしても良い。光電変換層４は異なる半導体材料の接合構造が複数積層されたタンデム型の構造を有していても良い。第２電極層６は例えばＡｇなどの反射率の高い金属からなる電極層とするとよい。また、第２電極層６は光電変換層４の上に透明電極層と金属層とを順次積層した構造としても良い。また、第２電極層６を透明電極層のみとして、その背面に反射材を配置しても良い。
【００１７】
典型的な基板１の形状は矩形であり、単位セル１０は基板１の辺に平行な方向に細長い矩形である。単位セル１０は第１電極層２と光電変換層４と第２電極層６とを含む積層膜を溝で分離することで形成される。図２（ａ）において第１溝９１は紙面に垂直方向にのびて単位セル１０間の第１電極層２を分離する。また、第２溝９２は第１溝９１の近傍の位置に形成され、第１溝９１と平行にのびる溝である。第２溝９２は第１電極層２の上の光電変換層４を除去して形成される。第２溝９２の内部に第２電極層６が形成されて、第２溝９２の底部では第２電極層６と第１電極層２とが電気的に接続される。なお、第２溝９２は必ずしも連続した溝である必要はない。さらに、第３溝９３は第２溝９２の近傍の第１溝９１と反対側の位置に、第１電極層２の上の光電変換層４と第２電極層６とを除去して形成され、単位セル１０間の光電変換層４と第２電極層６とを分離する。これによって、隣接する一方の単位セル１０の第２電極層６と他方の単位セル１０の第１電極層２とが電気的に直列接続される。複数の単位セル１０が直列接続されて、それらの両端から電力を外部に取り出して利用される。なお、基板１の上の単位セル１０の数、配列形状、接続形態は適宜変更可能である。
【００１８】
図１のように、隣接する単位セル１０間を分離する第１溝９１、第３溝９３は導電性の積層膜が除去された外周領域４０と発電領域３０の境界まで達するように形成されている。つまり、第１溝９１、第３溝９３の各分離溝は端部２９より外周側、基板１と積層膜の間に耐熱樹脂層８が存在する部分まで連続して形成される。なお、第２溝９２についても耐熱樹脂層８が存在する部分まで連続して形成されるとよいが必須ではない。端部２９の内周側において第３溝９３は第１電極層２が残るように形成されるが、端部２９より外周側では第１電極層２、光電変換層４、第２電極層６の全ての積層膜が除去されていても良い。以上により、端部２９より外周側で隣接する単位セル１０間が短絡することが防止できる。また、耐熱樹脂層８は外周領域４０から端部２９に近づくにつれて厚みが薄くなる傾斜面を有している。このため、第１溝９１、第３溝９３の各分離溝が端部２９で途切れることなく連続して形成することが容易である。
【００１９】
次に、本実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する。図３〜図８は本実施の形態１の薄膜太陽電池の製造方法を説明する断面図および上面図である。各図において（ｂ）は上面図で、（ａ）は（ｂ）の線Ａ−Ａ’部分の断面図に相当する。
【００２０】
まず、図３のようにガラス材料からなる基板１の主面の周辺に耐熱樹脂層８を形成する。耐熱樹脂層８としてポリイミドを使用する場合はポリアミド酸（ポリアミック酸）の溶液を基板１の周辺に塗布して、乾燥後に３００〜５００℃などの温度で熱処理してイミド化して耐熱樹脂層８を形成する。溶液の塗布方法は凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法や、ダイコート法、ディップコート法、吐出コート法、ロールコート法、バーコート法等の塗布法を使用できる。後に形成する耐熱樹脂層８の上の光電変換層４で光電変換する場合や、以後の工程で基板１を介して積層膜にレーザ照射などを行う場合は、耐熱樹脂層８として透明な材料を用いることが望ましい。また、耐熱樹脂層８を形成する前に、密着性を向上させるために、基板１の表面を超音波洗浄処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理などの表面処理を施してから形成するとより好ましい。
【００２１】
耐熱樹脂層８の厚みは、塗布方法、原料となる溶液の成分や粘度で調整可能である。例えば、固形分の成分として５〜３０質量％を含み、３０℃で０．１〜１０パスカル秒の粘度の溶液を塗布すると、熱処理後に１〜４０ミクロン程度の耐熱樹脂層８を形成することができる。このように適度の粘性を有する溶液を塗布して形成すると、内側の端部２９付近では溶液が少し流れて、基板面に達するなだらかな斜面が耐熱樹脂層８の端部２９の近傍に形成される。基板１の主面と端部２９付近の傾斜面とがなす角度は例えば２０〜７０度などであり、４５度以下とするとさらによい。
【００２２】
端部２９と外周領域４０との間隔、つまり発電領域３０の外周に部分的に残る耐熱樹脂層８の幅は、たとえば０．５〜３ｍｍなどである。耐熱樹脂層８を塗布する基板１の縁からの幅は、外周領域４０の基板１の縁からの幅と、部分的に残る耐熱樹脂層８の幅とを加えた幅になり、たとえば５．５〜２３ｍｍなどである。耐熱樹脂層８の塗布領域は、図３（ａ）のように基板１の全周に形成することが望ましいが部分的であっても良い。例えば、後の工程で形成される第１溝９１、第３溝９３を延長した先にある基板１の対向する２辺に沿った領域のみとしても良い。
【００２３】
次いで、図４のように周辺に耐熱樹脂層８が形成された基板１の上にスパッタ法や蒸着法、ＣＶＤ法などで、ＺｎＯやＳｎＯ２などの第１電極層２を形成して、さらにレーザスクライブ法などで第１電極層２を単位セル１０間で分離する第１溝９１を形成する。第１電極層２の厚みは０．３〜１ミクロン程度であり、第１電極層２の表面に凹凸が形成されていても良い。凹凸にするためには、塩酸（ＨＣｌ）などのエッチング水溶液中に浸して粗面化する方法や、ＣＶＤ法などの製膜時の条件によって粗面化する方法などがある。第１電極層２には第１溝９１が基板中央から耐熱樹脂層８の端部２９を超えて周辺の耐熱樹脂層８の上まで連続して形成される。耐熱樹脂層８が透明であれば、第１溝９１をレーザスクライブで形成する際に膜面と反対側の基板１から光を入射しても良い。また、膜面からレーザを照射するレーザスクライブ法や、レジストマスクを使用したエッチング加工などでも良い。ＺｎＯなどの透明導電材料を加工するにはＮｄ:ＹＡＧレーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）を用いると良い。
【００２４】
次いで、図５のように第１電極層２が形成された基板１の上にＣＶＤ法などで例えばＳｉを主成分とする光電変換層４を形成して、さらにレーザスクライブ法などで光電変換層４に第２溝９２を形成する。光電変換層４はｐ層、ｉ層、ｎ層を順にまたは逆順に堆積して半導体接合を形成する。光電変換層４は非晶質シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコンゲルマニウムの材料などからなり、トータルの厚みは０．３〜５ミクロンなどである。透明導電材料からなる第１電極層２を残したままでＳｉを主成分とする光電変換層４を除去するようにレーザスクライブ加工するにはＮｄ:ＹＡＧレーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）を用いると良い。第２溝９２は第１溝９１からわずかにずれた位置で、第１溝９１と略平行に形成すると良い。第２溝９２も第１溝９１と同様に基板中央から周辺の耐熱樹脂層８の上まで連続して第１溝９１が形成されるとよい。
【００２５】
次いで、図６のように光電変換層４が形成された基板１の上にスパッタ法などで例えばＡｇを主成分とする第２電極層６を形成して、さらにレーザスクライブ法などで光電変換層４と第２電極層６とに第３溝９３を形成する。第１電極層２、光電変換層４、第２電極層６が積層され積層膜７ができる。第２電極層６はＺｎＯなどの透明導電膜とＡｇなどの金属膜とを順に積層した構造としても良い。第２電極層６は光電変換層４の上から第２溝９２の内部に連続して形成され、光電変換層４の上と第１電極層２と電気的に接続する。第３溝９３の形成では第１電極層２を残したままで光電変換層４と第２電極層６とを除去するようにレーザスクライブ加工する。その加工には第１電極層２の透過率が高いＮｄ:ＹＡＧレーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）を用いて、基板１側から照射すると良い。光電変換層４がレーザスクライブで除去されると同時に、その上の第２電極層６も除去される。この第３溝９３も第１溝９１と同様に基板中央から周辺の耐熱樹脂層８の上まで連続して形成する。
【００２６】
次いで、外周膜除去工程を説明する。まず図７のように、耐熱樹脂層８の端部２９よりも外周側に、積層膜７を除去した外周溝１９を形成する。外周溝１９は基板１の縁に沿って、単位セル１０の複数の分離溝と交差する。この外周溝１９は基板１側からレーザを照射するレーザスクライブ法により耐熱樹脂層８を除去することで、その上の積層膜７をともに除去する方法で形成する。耐熱樹脂層８をレーザスクライブ加工するにはＮｄ:ＹＡＧレーザの３倍波（波長３５５ｎｍ）やＸｅＦエキシマレーザ（波長３５３ｎｍ）など樹脂加工に適した近紫外〜紫（波長２００〜４３０ｎｍ）のレーザを用いると良い。基板１のガラス材料が３５０ｎｍ以下の紫外領域で吸収が大きい材料の場合は、３５０ｎｍより大きな波長のレーザを使用すると良い。発電領域３０の積層膜７の端部がレーザスクライブにより形成されるので、端部に機械的な変形が生じにくく、積層膜７の構造の乱れが少ない。また、外周溝１９を形成する際に、Ｎｄ:ＹＡＧレーザの２倍波（波長５３２ｎｍ）を用いて光電変換層４と第２電極層６とを除去した後に、Ｎｄ:ＹＡＧレーザの３倍波（波長３５５ｎｍ）を用いて耐熱樹脂層８と第１電極層２とを除去するように２段階としてもよい。除去する層ごとに波長の異なるレーザを使用してレーザスクライブすることによりスクライブ端部における積層膜７の構造の乱れをさらに防止できる。図７（ｂ）で外周溝１９は矩形としたが、矩形の各辺のスクライブ線が矩形の角から外側に伸びるまでスクライブ線を長めに延長してもよい。
【００２７】
なお、耐熱樹脂層８をレーザスクライブ加工すると積層膜の端部に樹脂が分解してできた炭素を主成分とする膜が付着する場合がある。その場合は、酸化ガスを供給しながらレーザスクライブ加工や、加工後に酸素プラズマ処理や酸化処理を行なうことで炭素を主成分とする膜を除去できる。
【００２８】
また、図７（ａ）の矢印Ｌで示したように、外周溝１９の外側の耐熱樹脂層８に対して近紫外〜紫（波長２００〜４３０ｎｍ）の光を基板１と耐熱樹脂層８との界面に照射して、耐熱樹脂層８の接着力を低下させる処理を行う。基板１のガラス材料が３５０ｎｍ以下の紫外領域で吸収が大きい材料の場合は、３５０ｎｍより大きな波長の光を使用すると良い。そのような光源として例えばＮｄ:ＹＡＧレーザの３倍波（波長３５５ｎｍ）を用いることができる。光源としてレーザを使用する場合は外周溝１９をレーザ照射で形成する場合に比べて低いパワー密度の条件として、外周溝１９の外側の耐熱樹脂層８全てに対して照射を行う。なお、外周溝１９より内側の耐熱樹脂層８に対しては照射しないようにする。
【００２９】
その後、図８のように、外周溝１９の外側の積層膜７を接着力が低下した耐熱樹脂層８ごと基板１から剥離する。図のように外周領域４０の積層膜７は耐熱樹脂層８とともに連続した剥離膜４５として除去される。以上により、図２で示した本実施の形態１の薄膜太陽電池が完成する。
【００３０】
図９は本実施の形態１の薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの構造を説明する断面図である。直列接続した単位セル１０の両端の電極の上に配線１５が取り付けられ、全ての単位セル１０を覆うように封止材２１が接着層２２で接着される。封止材２１は例えばポチエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などのシートであり、接着層２２は例えば厚みが０．１〜０．６ｍｍなどのエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）である。配線１５は図示しない封止材２１の穴などから外部に引き出される。本実施の形態１の薄膜太陽電池では、発電領域３０の外周付近に耐熱樹脂層８の厚みの分だけ積層膜７の基板１からの高さが高くなった領域が存在するが、この領域も外周領域４０とともに耐熱樹脂層８に比べて十分に厚い接着層２２で覆われて、封止材２１の裏面側はほぼ平滑となる。このように発電領域３０の外周付近で積層膜７がわずかに高くても太陽電池モジュール化の際の影響はほとんどない。図には示さないが、封止材２１の上に端子箱、基板１の外周にフレーム等が取り付けられる。
【００３１】
以上のように本実施の形態１の薄膜太陽電池は第１電極層２と光電変換層４と第２電極層６とを積層した積層膜７を有する薄膜太陽電池の単位セル１０がガラス材料からなる基板１上に複数配設された薄膜太陽電池１００である。その製造方法は、基板１の主面の外周部に耐熱樹脂層８を形成する工程と、外周部の耐熱樹脂層８を形成した領域と中央部の耐熱樹脂層８を形成しなかった領域とを覆うように基板１上に積層膜７を積層する工程と、積層膜７を複数の単位セルに分割する複数の分離溝（第１溝９１、第３溝９３）を基板１の外周部の耐熱樹脂層８の上まで連続するように形成する分離溝形成工程と、分離溝を形成した耐熱樹脂層８の上の積層膜７を部分的に残し、その外側（基板１中心から見て外側で、基板１の縁に近い側）の積層膜７を耐熱樹脂層８とともに除去する工程を含む外周膜除去工程と、を有している。積層膜７が付着する発電領域３０のうち、外周領域４０に近い外周部付近に、積層膜７と基板１との間に耐熱樹脂層８を有するので、その耐熱樹脂層８の厚みの分、内周部分に比べて積層膜と基板１との間に間隔がある。また、分離溝を形成した耐熱樹脂層８の上の積層膜７を部分的に残し、その外側の積層膜７を耐熱樹脂層８とともに除去するので、外周領域４０の積層膜７を除去する工程において、除去される積層膜７は基板１から耐熱樹脂層８の厚み分だけ離れているので、除去加工の影響が基板１の表面に及びにくい。従って基板１にほとんどダメージを与えることなく外周領域４０の積層膜７を除去することが容易となる。基板１に傷等が発生しないのでモジュール化の際に接着層２２との接着が良好となり、シール性能が向上する。また、積層膜７をレーザスクライブ法により耐熱樹脂層８とともに除去するので、積層膜７の端部に機械的変形が生じにくく、その積層構造が保たれるので端部で短絡が生じにくい。耐熱樹脂層８のない外周領域４０に対してレーザスクライブ法により積層膜７を除去すると、積層膜７の微粒子等が基板１に残留しやすいが、本実施の形態１の方法では耐熱樹脂層８とともに除去するので基板１に積層膜７の微粒子等が残留しにくい。このため基板１外部との電気絶縁性も良好にすることができる。また、隣接する単位セル１０を電気的に分離する第１溝９１、第３溝９３は耐熱樹脂層８が形成された領域の積層膜にまで形成されているので、隣接する単位セル１０間の短絡が防止できる。
【００３２】
また、本実施の形態１では、外周膜除去工程は耐熱樹脂層８の内周側の端部２９の位置よりも外周側に、積層膜７を除去して分離溝と交差する外周溝１９を形成する工程と、その外周溝１９より外側の積層膜７を除去する工程とに分けて行うので積層膜７の端部の構造の乱れを防止できる。
【００３３】
また、この外周溝１９は耐熱樹脂層８に耐熱樹脂層８が吸収する波長のレーザ光を照射して、耐熱樹脂層８とともに積層膜を除去するレーザスクライブ法を用いたので、無機材料からなる積層膜７のみをレーザ光で除去する場合に比べて低パワー密度のレーザ光で加工が可能であり、積層膜７の端部で熱による劣化が生じにくい。
【００３４】
また、耐熱樹脂層８を形成する工程において、耐熱樹脂層８の端部２９は基板１の中心皮になるほど膜厚が薄くなるような傾斜面を有するので、単位セル１０間の分離溝（第１溝９１、第２溝９３）を形成する工程において、レーザスクライブ法によって連続した分離溝を容易に形成することができる。特に傾斜面は基板面に達する傾斜面であると基板１との急激な段差がなくなるので良い。耐熱樹脂層８が端部２９までほぼ同じ厚みで形成されて、端部２９が基板１の主面と垂直である場合は、その垂直の端部の面にも第１電極層２、光電変換層４、第２電極層６の各膜が付着するので、基板１に垂直な方向で見た各膜の膜厚は端部の高さ分大きくなる。このように局所的に厚い各膜に対して連続した溝を加工することが難しくなる。端部を傾斜面とすると、その上に形成された第１電極層２、光電変換層４、第２電極層６は耐熱樹脂層８の端部２９での膜厚変化が小さくなる。このため耐熱樹脂層８の形成されなかった基板中央の領域から耐熱樹脂層８の傾斜面上まで連続して第１溝９１、第２溝９２、第３溝９３を形成することが容易となる。
【００３５】
また、外周溝１９よりも外側の積層膜７を耐熱樹脂層８とともに除去する工程は、外周溝１９の外側の耐熱樹脂層８に基板１を介して近紫外〜紫（波長２００〜４３０ｎｍ）の波長の光を照射して耐熱樹脂層８と基板１との接着力を低下させる工程と、基板１との接着力が低下した耐熱樹脂層８をその耐熱樹脂層８の上の積層膜７とともに基板１から除去する工程とを有する。このため、積層膜７が一括して連続膜として除去でき、導電性の微粒子などのゴミが生じにくい。積層膜７の端部にこのような導電性のゴミが付着して短絡することを防止できる。また、ゴミの発生やその再付着もほとんどなくなるので加工後の洗浄工程も省略したり簡略化したりできる。
【００３６】
なお、上記の実施の形態１で、外周膜除去工程はレーザスクライブで外周溝１９を形成する工程と、その外周溝１９より外側の積層膜７を耐熱樹脂層８の剥離とともに除去する工程としたが、全ての外周の積層膜７を耐熱樹脂層８とともにレーザスクライブで除去してもかまわない。例えばＮｄ:ＹＡＧレーザの３倍波（波長３５５ｎｍ）を耐熱樹脂層８に照射して、分解蒸発現象を発生させて耐熱樹脂層８ごと積層膜７を除去する。この場合レーザの照射位置を外周領域４０で走査して、外周領域４０全面の積層膜７を除去する。レーザの走査の順序は適宜変更すればよく、分離溝１９の形成は必要ではない。この場合でも、ガラス基板に対するダメージを低減し、周辺領域の基板上に残る積層膜の粒子を減少し、積層膜の端部の短絡を防止する薄膜太陽電池を製造することができる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
図１０は本発明の実施の形態２の薄膜太陽電池２００の上面図である。本実施の形態２の薄膜太陽電池２００実施の形態１と同様に、発電領域３０の外周付近の積層膜７と基板１との間に耐熱性樹脂８を有する薄膜太陽電池であるが、外周領域４０に表面が微細な凹凸を有する耐熱性樹脂４８が残留する点で異なる。
【００３８】
本実施の形態２の薄膜太陽電池の製造工程は実施の形態１と同様に基板１の外周部に耐熱樹脂層８を形成する工程と、耐熱樹脂層８を形成した基板１に積層膜７を積層する工程と、積層膜７を複数の単位セルに分割する複数の分離溝（第１溝９１、第３溝９３）を基板１の外周部の耐熱樹脂層８の上まで連続するように形成する分離溝形成工程と、分離溝を形成した耐熱樹脂層８の上の積層膜７を部分的に残し、その外側の積層膜７をレーザスクライブ法により耐熱樹脂層８とともに除去する工程を含む外周膜除去工程と、を有している。外周膜除去工程はレーザスクライブ法により外周溝１９を形成するまでは実施の形態１と同様であるが、外周溝１９より外の積層膜７を除去する工程が異なる。
【００３９】
図１１は本発明の実施の形態２の薄膜太陽電池２００の製造工程を説明する断面図であり、外周溝１９より外の積層膜７を除去する工程を説明する断面図である。本実施の形態２で、外周溝１９よりも外側の積層膜７を耐熱樹脂層８とともに除去する工程は、耐熱樹脂層８の一部が残るように積層膜７を機械的に加工除去ことで行う。ブラスト加工では機械的に加工除去する方法として、たとえば図１１（ａ）に示すブラスト加工を用いる。発電領域３０と外周溝１９の途中までを、マスク５３で覆って保護した状態で、ノズル５１から砥粒５２を外周領域４０に吹きつけて積層膜７を除去する。積層膜７と基板１との間に耐熱樹脂層８があり、耐熱樹脂層８が部分的に削れるまでブラスト処理を行う。これにより外周領域４０の積層膜７を完全に除去できる。そして、図１１（ｂ）のように外周領域４０に表面が微細な凹凸を有する耐熱性樹脂４８が残留する。
【００４０】
本実施の形態２では機械的な加工の際に、加工深さが基板１まで達しないように、耐熱樹脂層８の厚みをある程度厚くすることが望ましい。機械的な加工としてブラスト加工を用いる場合、外周溝１９よりも外側の耐熱樹脂層８の厚みが２０ミクロン以上であることが望ましく、３０ミクロン以上とするとより望ましい。また、ブラスト加工の砥粒として絶縁性の材料を使用すると加工後に砥粒が外周領域４０の耐熱性樹脂４８の表面に在留しても短絡の問題が発生ないので望ましい。絶縁性の砥粒として例えばアルミナ粒子などを使用すると良い。
【００４１】
図１２は本実施の形態２の外周領域４０の耐熱性樹脂４８が残留する薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの断面図である。実施の形態１の図９で示した太陽電池モジュールと外周部のみ異なる。外周領域４０に表面が微細な凹凸を有する耐熱性樹脂４８があるため表面積が増加して、平坦な基板１との表面に比べて接着層２２との接着力が増す。
【００４２】
上記は機械的な加工としてブラスト加工を用いたが、ブラシで積層膜７を掻き落とすブラシ加工や砥石による加工なども使用することができる。
【００４３】
本実施の形態２の薄膜太陽電池の製造方法によればレーザスクライブ法により外周溝１９が形成され、その端部の積層構造が保たれているので、端部による短絡が生じにくい。外周溝１９より外側の積層膜７を機械的な加工で除去するので、除去速度が早くできる。また、外周溝１９よりも外側の積層膜７は基板１との間に耐熱樹脂層８があり、この耐熱樹脂層８によって基板１が保護されているので基板１が受けるダメージが小さい。
【００４４】
＜実施の形態３＞
本実施の形態３の薄膜太陽電池も実施の形態１と同様に、発電領域３０の外周付近の積層膜７と基板１との間に間隔を有するが、積層膜７と基板１との間の耐熱性樹脂８が一部または全部が除去されている。
【００４５】
本実施の形態３の薄膜太陽電池の製造方法は実施の形態１と同様に基板１の外周部に耐熱樹脂層８を形成する工程と、耐熱樹脂層８を形成した基板１に積層膜７を積層する工程と、積層膜７を複数の単位セルに分割する複数の分離溝（第１溝９１、第３溝９３）を基板１の外周部の耐熱樹脂層８の上まで連続するように形成する分離溝形成工程と、分離溝を形成した耐熱樹脂層８の上の積層膜７を部分的に残し、その外側の積層膜７をレーザスクライブ法により耐熱樹脂層８とともに除去する工程を含む外周膜除去工程と、を有している。外周膜除去工程はレーザスクライブ法により外周溝１９を形成するまでは実施の形態１と同様であるが、外周溝１９より外の積層膜７を除去する工程が異なる。
【００４６】
本実施の形態３では耐熱樹脂層８をエッチングすることで外周溝１９より外の積層膜７を除去する。図１３は本実施の形態３の薄膜太陽電池の製造途中を説明する上面図であり、外周溝１９より外の積層膜７を除去する工程でエッチング処理前の上面図である。図１３のように外周部には断続的な溝６１が複数本形成されている。
【００４７】
図１４は本実施の形態３の薄膜太陽電池の製造途中を説明する断面図であり、図１４（ａ）は図１３の基板周辺部の構造を示している。図１４（ａ）のように、外周部の断続的な溝６１は、外周溝１９と同様な方法で耐熱樹脂層８と積層膜７とが除去されて形成されている。そして、図１４（ｂ）のように、耐熱樹脂層８を外周溝１９または複数の溝６１を介してエッチングすると、その上の積層膜７が剥離して除去できる。なお、実施の形態１と異なり、本実施の形態３では基板１の側面１１にも耐熱樹脂層８が形成されているので側面１１の積層膜７も容易に除去できる。このように基板１の側面１１に積層膜７が形成されてしまう場合には耐熱樹脂層８を形成する工程において、基板１の側面１１にも耐熱樹脂層８を形成しておくと良い。基板１の側面１１に積層膜７が形成されない場合には基板１の側面１１の耐熱樹脂層８も不要である。
【００４８】
エッチングは例えば酸素プラズマなどを使用することができる。耐熱樹脂層８が酸化されて気体となって除去される。エッチングに用いるガスや薬品は耐熱樹脂層８の材料により適宜選択すればよく、たとえば、耐熱樹脂層８がアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、シリコン樹脂の何れか一種以上を含む有機物材料である場合に、四フッ化メタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）、八フッ化プロパン（Ｃ３Ｆ８）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、フッ素（Ｆ）系ガス、塩素（Ｃｌ）系ガスのいずれかと酸素（Ｏ２）との混合ガスをエッチングガスとして用いてもよい。これらのドライエッチング法として平行平板型ＲＩＥ法や常圧プラズマ法を用いることができる。耐熱樹脂層８がポリイミド樹脂のような有機材料の場合は、酸素ガスの供給ガス比を調整することによりエッチングレートを容易に調整することが可能であり制御性が良い。また、エッチング後に高圧水洗浄、メガソニック洗浄、あるいはブラシ洗浄等のウエット洗浄をしてもよい。耐熱樹脂層８と基板１との間に他の材料、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム錫を含む透過性膜を有して、耐熱樹脂層８をエッチングする際に下地の透過性膜が同時にエッチングされるようにしても良い。また基板や透過性膜の表面に微細な凸凹を形成するなど、下地に微細な凸凹があると耐熱樹脂層８の接着力が良好となり、外周膜除去工程前に耐熱樹脂層８が剥離することを防止できる。
【００４９】
断続的な溝６１はエッチング剤やエッチングガスが耐熱樹脂層８に達しやすくする開口部であり、形状は溝でなくても良い。外周溝１９自体がエッチング開口部となるので、溝６１は必須ではないが、図１４（ａ）のように溝６１を多数形成すると耐熱樹脂層８を除去する時間を大幅に低減できる。また、図１３のように開口部である複数の溝６１を断続的に形成したので、外周領域４０の積層膜７が連続した剥離膜４６として除去でき、剥離した積層膜７の除去作業が容易となる。なお、複数の溝６１は針を使用するスクライブ法などメカニカルパターニングで形成してもよい。また、断続的な溝に限らず、相互に網目状に繋がった溝としてもかまわない。
【００５０】
上記の実施の形態１〜３では発電領域３０の単位セル１０の端部を耐熱樹脂層８の端部２９としたが、端部２９よりも少し内側に積層膜７を除去した分離溝を設けて、その部位分を単位セル１０の端部としても良い。その場合、耐熱樹脂層８の上の積層膜７は発電に寄与しなくなるが、この場合でもガラス基板に対するダメージを低減し、周辺領域の基板上に残る積層膜の粒子を減少し、積層膜の端部の短絡を防止するという効果が得られる。多数が直列接続する単位セル１０間の端部のすぐ近傍に連続した導電膜があると、この導電膜を介して単位セル１０間で短絡が起こりやすいが、本発明によれば耐熱樹脂層８の上の積層膜７には単位セル１０の分離溝に連続する分離溝が形成されているので、耐熱樹脂層８の上の積層膜７を介した短絡が生じにくい。
【００５１】
以上の各実施の形態で形成された薄膜太陽電池は、基板の外周に取り付けた金属製のフレームと薄膜太陽電池に接続した取り出し配線との間の絶縁抵抗は１０００Ｍオーム以上であり、良好な絶縁特性が確認できた。また、モジュール化後に浸水しても絶縁特性に変化がなく、良好な封止性能を示した。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の製造方法によれば信頼性の高い薄膜太陽電池を容易に製造できる。
【符号の説明】
【００５３】
１  基板、２  第１電極層、４  光電変換層、６  第２電極層、７  積層膜、８  耐熱樹脂層、１０  単位セル、１１  （基板の）側面、１５  配線、１９  外周溝、２１  封止材、２２接着層、２９  （耐熱樹脂層の）端部、３０  発電領域、４０  外周領域、４５、４６  剥離膜、４８  耐熱樹脂層、５１  ノズル、５２  砥粒、５３  マスク、６１  溝、９１  第１溝、９２  第２溝、９３  第３溝、１００、２００  薄膜太陽電池。
【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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【図１３】
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【図１４】
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