(57)【要約】【課題】各工程における生産管理や製作した太陽電池セルの詳細な特性解析が可能な薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを提供する。【解決手段】薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリは、透明基板１００と、太陽電池セル１０８と、検査用素子とを備える。太陽電池セル１０８は、透明基板１００上に設けられ、透明電極層、光電変換層および裏面電極層の積層体にて構成される。検査用素子は、透明基板１００のＴＥＧ形成領域１４０上に設けられ、上記透明電極層、上記光電変換層および上記裏面電極層のうちの少なくとも１層と同一の工程で同時に形成された層を含んでいる。ここで、検査用素子のパターニングは、レーザー加工によって行なわれている。【選択図】図４
2013206955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられ、透明電極層、光電変換層および裏面電極層の積層体からなる太陽電池セルと、
前記透明基板上に設けられ、前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層のうちの少なくとも１層と同一の工程で同時に形成された層を含む検査用素子とを備え、
前記検査用素子のパターニングが、レーザー加工によって行なわれている、薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリ。
【請求項２】
前記検査用素子が、前記透明基板を平面視した場合において、前記太陽電池セルが位置しない無効領域に設けられている、請求項１に記載の薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリ。
【請求項３】
前記透明基板は、前記無効領域の一部として、外部引き出し用電極が取付けられる電極取付け領域を有し、
前記検査用素子が、前記電極取付け領域に設けられている、請求項２に記載の薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリ。
【請求項４】
前記検査用素子が、前記透明電極層のシート抵抗、膜厚、透過率およびヘイズ率の少なくともいずれかを評価するためのものとして、前記透明電極層と同一の工程で同時に形成された層のみからなる素子を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリ。
【請求項５】
前記検査用素子が、前記光電変換層および前記裏面電極層からなる積層体のシート抵抗、膜厚、透過率およびヘイズ率の少なくともいずれかを評価するためのものとして、前記光電変換層と同一の工程で同時に形成された層と、前記裏面電極層と同一の工程で同時に形成された層との積層体からなる素子を含んでいる、請求項１から４のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリ。
【請求項６】
前記検査用素子が、前記太陽電池セルのＩ−Ｖ特性、ダークＩ−Ｖ特性およびＱＥ特性の少なくともいずれかを評価するためのものとして、前記透明電極層と同一の工程で同時に形成された層と、前記光電変換層と同一の工程で同時に形成された層と、前記裏面電極層と同一の工程で同時に形成された層との積層体からなる素子を含んでいる、請求項１から５のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを備えた、薄膜太陽電池モジュール。
【請求項８】
透明電極層、光電変換層および裏面電極層の積層体からなる太陽電池セルを透明基板上に形成するとともに、前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層のうちの少なくとも１層と同一の工程で同時に形成された層を含む検査用素子を前記透明基板上に形成する薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造方法であって、
前記検査用素子のパターニングが、レーザー加工によって行なわれることを特徴とする、薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明基板上に太陽電池セルが設けられてなる薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリおよびその製造方法ならびに当該薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを備えた薄膜太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題への配慮等からクリーンエネルギーへの関心が高まっており、これに伴って太陽電池モジュールの普及が進みつつある。そのような状況のもと、薄膜太陽電池モジュールの市場も拡大傾向にある。
【０００３】
一般に、薄膜太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの製造プロセスは、透明電極層（表面電極層）、光電変換層および裏面電極層といった各種層を構成する薄膜の成膜プロセスと、これら成膜された薄膜をレーザスクライブ等によって分離する分離プロセスと、製作された太陽電池セルの各種の検査を行なう検査工程との３つに大別される。
【０００４】
ここで、通常、薄膜太陽電池モジュールの太陽電池セルの製造ラインは、ターンキー型と呼ばれる方式のものが採用される場合が多く、そのため各種製造設備が一連に連なった形で構成されている場合が多い。このような背景のもと、上述した検査工程においては、ワークである薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの１つ１つにかけられる検査時間が製造ラインのタクトタイムによって支配されてしまうため、太陽電池セルのそれぞれについて行なわれることが最善である各種の検査工程が省略または簡略化されている。
【０００５】
一方、太陽電池モジュールを除く半導体装置や液晶パネル等の製造分野においては、製作される各種素子の特性評価を行なうためにＴＥＧ（Test Element Group）と呼ばれる検査用素子が利用される場合がある。たとえば、特開２００２−１２４５５４号公報（特許文献１）には、液晶パネルの製造に際して、表示領域以外の領域である周辺領域にＴＥＧを配置し、当該ＴＥＧを用いて各種の検査を行なうことにより、表示領域に製作された薄膜トランジスタの特性評価にこれを代用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２４５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の薄膜太陽電池モジュールの製造プロセスにおいては、上述したように可能な限り時間をかけずに検査工程を実施するために、上記特許文献１に開示の如くの検査用素子を別途透明基板上に設けるということは一切なかった。したがって、このような製造プロセスを採用した場合には、各工程における生産管理のアイテムに不足が生じたり、製作した太陽電池セルの詳細な特性解析のためのアイテムに不足が生じたりする結果となってしまい、その改善が求められているところである。
【０００８】
ここで、上述したように、薄膜太陽電池モジュールを除く半導体装置や液晶パネル等の製造分野においては、ＴＥＧが設けられることにより、上述した如くの問題が生じることはないが、これは、ＴＥＧのパターニングが半導体素子の形成の際のフォトリソグラフィ工程において同時に容易に行えるためであり、通常このようなフォトリソグラフィ工程を経ることなく製作される薄膜太陽電池モジュールにおいては、何らかの工夫を行なわない限り、上述した問題を解決することはできない。
【０００９】
したがって、本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、各工程における生産管理や製作した太陽電池セルの詳細な特性解析が可能な薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリおよびその製造方法ならびに当該薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを備えた薄膜太陽電池モジュール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】
本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリは、透明基板と、上記透明基板上に設けられ、透明電極層、光電変換層および裏面電極層の積層体からなる太陽電池セルと、上記透明基板上に設けられ、上記透明電極層、上記光電変換層および上記裏面電極層のうちの少なくとも１層と同一の工程で同時に形成された層を含む検査用素子とを備えており、上記検査用素子のパターニングが、レーザ加工によって行なわれていることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリにあっては、上記検査用素子が、上記透明基板を平面視した場合において、上記太陽電池セルが位置しない無効領域に設けられていることが好ましい。
【００１２】
上記本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリにあっては、上記透明基板が、上記無効領域の一部として、外部引き出し用電極が取付けられる電極取付け領域を有していることが好ましく、その場合に、上記検査用素子が、上記電極取付け領域に設けられていることが好ましい。
【００１３】
上記本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリにあっては、上記検査用素子が、上記透明電極層のシート抵抗、膜厚、透過率およびヘイズ率の少なくともいずれかを評価するためのものとして、上記透明電極層と同一の工程で同時に形成された層のみからなる素子を含んでいることが好ましい。
【００１４】
上記本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリにあっては、上記検査用素子が、上記光電変換層および上記裏面電極層からなる積層体のシート抵抗、膜厚、透過率およびヘイズ率の少なくともいずれかを評価するためのものとして、上記光電変換層と同一の工程で同時に形成された層と、上記裏面電極層と同一の工程で同時に形成された層との積層体からなる素子を含んでいることが好ましい。
【００１５】
上記本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリにあっては、上記検査用素子が、上記太陽電池セルのＩ−Ｖ特性、ダークＩ−Ｖ特性およびＱＥ特性の少なくともいずれかを評価するためのものとして、上記透明電極層と同一の工程で同時に形成された層と、上記光電変換層と同一の工程で同時に形成された層と、上記裏面電極層と同一の工程で同時に形成された層との積層体からなる素子を含んでいることが好ましい。
【００１６】
本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールは、上述した本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを備えるものである。
【００１７】
本発明に基づく薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造方法は、透明電極層、光電変換層および裏面電極層の積層体からなる太陽電池セルを透明基板上に形成するとともに、上記透明電極層、上記光電変換層および上記裏面電極層のうちの少なくとも１層と同一の工程で同時に形成された層を含む検査用素子を上記透明基板上に形成するものであって、上記検査用素子のパターニングが、レーザ加工によって行なわれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各工程における生産管理や製作した太陽電池セルの詳細な特性解析が可能な薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリおよびその製造方法ならびに当該薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを備えた薄膜太陽電池モジュールとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における薄膜太陽電池モジュールの模式背面図である。
【図２】図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った模式断面図である。
【図３】図１中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの電極取付け領域にバスバーを取付けた後の状態を示す拡大背面図である。
【図５】図４中に示すＶ−Ｖ線に沿った模式断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリのＴＥＧ形成領域の拡大図である。
【図７】図６中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った模式断面図である。
【図８】図６中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った模式断面図である。
【図９】図６中に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った模式断面図である。
【図１０】図６中に示すＸ−Ｘ線に沿った模式断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造方法を示すフロー図である。
【図１２】図１１における第１工程を示す模式断面図である。
【図１３】図１１における第２工程を示す模式断面図である。
【図１４】図１１における第３工程を示す模式断面図である。
【図１５】図１１における第４工程を示す模式断面図である。
【図１６】図１１における第５工程を示す模式断面図である。
【図１７】図１１における第６工程を示す模式断面図である。
【図１８】図１１における第７工程を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態における薄膜太陽電池モジュールの模式背面図である。図２は、図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った模式断面図であり、図３は、図１中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式断面図である。まず、これら図１ないし図３を参照して、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュール１およびこれに具備された薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの概略的な構成について説明する。なお、図２および図３においては、図１において示すフレーム１８０の図示は省略している。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュール１は、平面視略矩形状の単位太陽電池セル１０８（以下、単にセルとも称する）が複数行複数列にわたって配置されることとなるように透明基板としてのガラス基板１００上に設けられてなる薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを具備してなるものである。なお、列方向（図１中における縦方向）に並んで配置された複数のセル１０８によって１つの集積セルストリング１１０が構成されており、当該集積セルストリング１１０が行方向（図１中における横方向）に並ぶように配置されることで複数の集積セルストリング群が構成されている。
【００２３】
ここで、集積セルストリング１１０の列方向の一方端に位置するセル１０８ａは、当該部位に含まれる後述する裏面電極層１０５から外部に向けての電気的な取り出しを行なうための外部引き出し用電極が取付けられたセルであり、当該セル１０８ａは、上述したセル１０８に含まれる。
【００２４】
一方、集積セルストリング１１０の列方向の他方端の外側に位置する符号１０８ｂにて示す部位は、これら部位に隣接するセル１０８に含まれる後述する透明電極層１０１から外部に向けての電気的な取り出しを行なうための外部引き出し用電極が取付けられた電極取付け領域であり、当該電極取付け領域１０８ｂは、セル１０８には該当しない。
【００２５】
図２および図３に示すように、薄膜太陽電池モジュール１は、前面（受光面）側に位置するガラス基板１００と、ガラス基板１００の背面側に設けられた透明電極層（表面電極層）１０１と、透明電極層１０１の背面側に設けられた光電変換層１０３と、光電変換層１０３の背面側に設けられた裏面電極層１０５とを含んでいる。裏面電極層１０５は、その背面側に設けられた封止材１６０によって覆われている。
【００２６】
図２に示すように、透明電極層１０１、光電変換層１０３および裏面電極層１０５には、列方向に沿って一括して延びる第４分離ライン１０７が設けられている。当該第４分離ライン１０７は、上述した行方向に隣り合う集積セルストリング１１０を分断するものであり、これにより当該第４分離ライン１０７を挟むように集積セルストリング群が並行して配置されている。
【００２７】
図３に示すように、集積セルストリング１１０に含まれる透明電極層１０１、光電変換層１０３および裏面電極層１０５は、それぞれ所定の形状にパターニングされており、これによりこれら透明電極層１０１、光電変換層１０３および裏面電極層１０５のそれぞれには、行方向に沿って延びる第１分離ライン１０２、第２分離ライン１０４および第３分離ライン１０６が設けられている。
【００２８】
透明電極層１０１に設けられた第１分離ライン１０２は、光電変換層１０３によって埋め込まれている。光電変換層１０３に設けられた第２分離ライン１０４は、裏面電極層１０５によって埋め込まれている。また、裏面電極層１０５に設けられた第３分離ライン１０６は、封止材１６０によって埋め込まれている。
【００２９】
第２分離ライン１０４によって分断された個々の光電変換層１０３は、第１分離ライン１０２によって分断された個々の透明電極層１０１と、第３分離ライン１０６によって分断された個々の裏面電極層１０５とによって挟まれた状態にあり、透明電極層１０１とこれに隣り合う裏面電極層１０５とは、光電変換層１０３を分断する第２分離ライン１０４を埋め込むように構成された部分の裏面電極層１０５（当該部分の裏面電極層１０５は、特にコンタクトラインと称される）を介して接続されている。
【００３０】
これにより、個々の光電変換層１０３が、裏面電極層１０５および透明電極層１０１を介して相互に接続された状態となり、１つの集積セルストリング１１０に含まれる複数のセル１０８が、電気的に直列に接続されることになる。
【００３１】
図１に示すように、集積セルストリング１１０に含まれるセル１０８のうち、列方向の上記一方端に位置するセル１０８ａには、外部引き出し用電極としてのバスバー１１１が半田付け等によって接続されており、列方向の上記他方端に位置するセル１０８に隣接する電極取付け領域１０８ｂには、外部引き出し用電極としてのバスバー１１２が半田付け等によって接続されている。また、バスバー１１１の所定位置には、半田付け等によってリード線１１３が接続されており、バスバー１１２の所定位置には、半田付け等によってリード線１１４が接続されている。
【００３２】
これにより、上述した複数の集積セルストリング１１０は、バスバー１１１およびバスバー１１２を介して互いに電気的に並列に接続されることになる。
【００３３】
上述したバスバー１１１，１１２と、上述したリード線１１３，１１４の上記バスバー１１１，１１２に取付けられた方の端部とは、いずれも封止材１６０によって封止されており、上述したリード線１１３，１１４の上記バスバー１１１，１１２に取付けられていない方の端部は、封止材１６０の外部に引き出されることで露出している。なお、リード線１１３，１１４の各々は、耐熱性を有する絶縁フィルムによって覆われている。
【００３４】
封止材１６０から引き出されたリード線１１３，１１４の端部は、封止材１６０の背面側において集められ、これら端部に図示しない端子ボックスが取付けられている。端子ボックスの内部においては、リード線１１３，１１４のそれぞれの端部が、外部接続用の一対の出力端子（不図示）に対応して接続されている。
【００３５】
また、フレーム１８０は、ガラス基板１００を支持するとともに封止材１６０の背面側の部分を覆うように設けられている。上述した端子ボックスは、フレーム１８０の背面において外部に露出するように当該フレーム１８０に取付けられている。
【００３６】
ここで、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリは、上述した各種部材のうちの、封止材１６０、図示しない端子ボックス、フレーム１８０、バスバー１１１，１１２およびリード線１１３，１１４等を除く部材にて構成されたものであり、主として、ガラス基板１００、透明電極層１０１、光電変換層１０３および裏面電極層１０５によって構成されている。
【００３７】
図４は、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの電極取付け領域にバスバーを取付けた後の状態を示す拡大背面図であり、図５は、図４中に示すＶ−Ｖ線に沿った模式断面図である。次に、これら図４および図５を参照して、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの電極取付け領域１０８ｂの構成について詳説する。
【００３８】
図４に示すように、電極取付け領域１０８ｂは、平面視略矩形状の形状を有しており、集積セルストリング１１０の列方向の上記他方端の外側に位置している。電極取付け領域１０８ｂは、薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを平面視した場合において、セル１０８が位置しない無効領域に相当し、当該電極取付け領域１０８ｂ自体は、光電変換が行なわれる部分には該当しない。
【００３９】
図４および図５に示すように、電極取付け領域１０８ｂの一方の主面である背面（すなわち、封止材１６０によって封止される方の面）の所定位置には、バスバー１１２が取付けられている。より具体的には、バスバー１１２は、電極取付け領域１０８ｂに隣接するセル１０８の透明電極層１０１に電気的に接続された、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’の背面の所定位置に半田付け等によって接続されている。
【００４０】
ここで、本実施の形態においては、薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリを平面視した場合における四隅のうちの一つの隅に位置する電極取付け領域１０８ｂにＴＥＧ形成領域１４０および製造番号表記領域１５０が設けられている。ＴＥＧ形成領域１４０および製造番号表記領域１５０は、電極取付け領域１０８ｂのバスバー１１２が取付けられた領域以外の領域Ｒ（図５参照）に位置している。ＴＥＧ形成領域１４０は、後述する検査用素子としての各種のＴＥＧが設けられた領域であり、製造番号表記領域１５０は、文字や数字等によって当該薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造番号が表記された部位である。
【００４１】
図６は、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリのＴＥＧ形成領域の拡大図である。図７は、図６中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った模式断面図であり、図８は、図６中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った模式断面図である。また、図９は、図６中に示すＩＸ−ＩＸ線に沿った模式断面図であり、図１０は、図６中に示すＸ−Ｘ線に沿った模式断面図である。次に、これら図６ないし図１０を参照して、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリに設けられた検査用素子としての各種のＴＥＧについて詳説する。
【００４２】
図６ないし図１０に示すように、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリは、上述したＴＥＧ形成領域１４０に、検査用素子としてシート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ａ，１４１Ｂ、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ａ，１４２Ｂ、光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ａ，１４３Ｂおよび電気特性測定用ＴＥＧ１４４を備えている。これらシート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ａ，１４１Ｂ、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ａ，１４２Ｂ、光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ａ，１４３Ｂおよび電気特性測定用ＴＥＧ１４４は、いずれもレーザ加工によってそのパターニングが行なわれている。
【００４３】
図６および図７に示すように、シート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ａは、透明電極層１０１のシート抵抗を評価するためのものであり、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’のみからなるものである。一方、シート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ｂは、光電変換層１０３および裏面電極層１０５からなる積層体のシート抵抗を評価するためのものであり、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’との積層体からなるものである。
【００４４】
図６および図８に示すように、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ａは、透明電極層１０１の膜厚を評価するためのものであり、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’のみからなるものである。一方、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ｂは、光電変換層１０３および裏面電極層１０５からなる積層体の膜厚を評価するためのものであり、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’との積層体からなるものである。
【００４５】
図６および図９に示すように、光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ａは、透明電極層１０１の透過率およびヘイズ率を評価するためのものであり、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’のみからなるものである。一方、光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ｂは、光電変換層１０３および裏面電極層１０５からなる積層体の透過率およびヘイズ率を評価するためのものであり、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’との積層体からなるものである。
【００４６】
図６および図１０に示すように、電気特性測定用ＴＥＧ１４４は、太陽電池セルのＩ−Ｖ特性、ダークＩ−Ｖ特性（シリーズ抵抗）およびＱＥ（量子効率）特性を評価するためのものであり、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’と、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’との積層体からなるものである。
【００４７】
図１０に示すように、電気特性測定用ＴＥＧ１４４は、その層１０３’の所定位置に複数の分離ライン１０４’を有しており、当該複数の分離ライン１０４’は、層１０５’によって埋め込まれている。また、電気特性測定用ＴＥＧ１４４は、その層１０３’，１０５’の所定位置に複数の分離ライン１０６’を有している。
【００４８】
これら検査用素子としてのシート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ａ，１４１Ｂ、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ａ，１４２Ｂ、光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ａ，１４３Ｂおよび電気特性測定用ＴＥＧ１４４は、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールの製造に際して、各工程における生産管理や製作した太陽電池セル１０８の詳細な特性解析に利用されるものである。
【００４９】
より具体的には、透明電極層１０１、光電変換層１０３および裏面電極層１０５を構成する各種の膜の成膜条件等を変動させた場合に、各層のシート抵抗、膜厚、透過率およびヘイズ率等をＴＥＧを利用して検査することで生産管理に役立つ情報が得られたり、製作された太陽電池セルのＩ−Ｖ特性やダークＩ−Ｖ特性、ＱＥ特性をＴＥＧを利用して検査することで太陽電池セル１０８の詳細な特性解析が行なわれたりする。
【００５０】
なお、シート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ａ、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ａおよび光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ａは、平面視した場合における形状こそ異なるものの、それら素子を形成する層の構成は共通しており、以下、これらを第１ＴＥＧ群と称する。また、シート抵抗測定用ＴＥＧ１４１Ｂ、膜厚測定用ＴＥＧ１４２Ｂおよび光学特性測定用ＴＥＧ１４３Ｂは、平面視した場合における形状こそ異なるものの、それら素子を形成する層の構成は共通しており、以下、これらを第２ＴＥＧ群と称する。さらに、電気特性測定用ＴＥＧ１４４は、平面視した場合における形状が異なるものを複数含む素子にて構成されているが、それらを形成する層の構成は共通しており、以下、これらを第３ＴＥＧ群と称する。
【００５１】
図１１は、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造方法を示すフロー図であり、図１２ないし図１８は、図１１における第１ないし第７工程を示す模式断面図である。次に、これら図１１ないし図１８を参照して、本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製造方法について詳説する。
【００５２】
図１１および図１２に示すように、第１工程ＳＴ１においては、たとえば厚さ４ｍｍのガラス基板１００の背面上にたとえば厚さ１．５μｍのＳｎＯ2膜が常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法にて成膜される。これにより、セル形成領域においては、透明電極層１０１が全面に形成されることになり、第１ないし第３ＴＥＧ群形成領域においては、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’が全面に形成されることになる。
【００５３】
図１１および図１３に示すように、第２工程ＳＴ２においては、ＳｎＯ2膜に対してレーザ光が照射されることによりＳｎＯ2膜の一部が除去され、これにより第１レーザスクライブ兼第１レーザトリミングが行なわれる。ここで、使用するレーザ光としては、たとえばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザの基本波（波長１０６４ｎｍ）等が好適に利用できる。
【００５４】
これにより、セル形成領域においては、透明電極層１０１のレーザスクライブ処理が施され、複数の第１分離ライン１０２が形成されることになる。その際、第１分離ライン１０２の幅はたとえば３０μｍとされ、またその深さは透明電極層１０１を短冊状に完全に絶縁可能な深さとされる。なお、短冊状に分断された透明電極層１０１の個々の幅は、たとえば１ｃｍとされる。
【００５５】
一方、第１ＴＥＧ群形成領域においては、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’のレーザトリミング処理が施され、第１ＴＥＧ群が形成されることになる。また、第２ＴＥＧ群形成領域においては、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’のレーザトリミング処理が施され、当該層１０１’がすべて除去される。さらに、第３ＴＥＧ群形成領域においては、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’のレーザスクライブ処理およびレーザトリミング処理は施されない。
【００５６】
図１１および図１４に示すように、第３工程ＳＴ３においては、たとえばプラズマＣＶＤ法等を用いてＳｎＯ2膜の背面上および露出したガラス基板１００の背面上にｐ層、ｉ層およびｎ層からなる非晶質シリコン薄膜が順次成膜される。これにより、セル形成領域においては、光電変換層１０３が全面に形成されることになるとともに、第１分離ライン１０２が光電変換層１０３で埋め込まれることになり、第１ないし第３ＴＥＧ群形成領域においては、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’が全面に形成されることになる。
【００５７】
ここで、非晶質シリコン薄膜のｐ層の形成は、反応炉内においてたとえば基板が２００℃に昇温され、反応ガスとしてモノシランガスが流量３０ｓｃｃｍで、またメタンガス
が流量８０ｓｃｃｍで反応炉内に導入され、キャリアガスとして水素ガスが流量１５０ｓｃｃｍで反応炉内に導入され、ドーピングガスとして１％の水素希釈ジボランガスが流量１０ｓｃｃｍで反応炉内に流されることで行なわれる。なお、成膜される非晶質シリコン薄膜のｐ層の厚さは、たとえば１２ｎｍとされる。
【００５８】
また、非晶質シリコン薄膜のｉ層の形成は、反応炉内においてたとえば基板温度が２００℃に保持され、反応ガスとしてモノシランガスが流量６０ｓｃｃｍで反応炉内に導入され、キャリアガスとして水素ガスが流量２０ｓｃｃｍで反応炉内に導入されることで行なわれる。なお、成膜される非晶質シリコン薄膜のｉ層の厚さは、たとえば４００ｎｍとされる。
【００５９】
また、非晶質シリコン薄膜のｎ層の形成は、反応炉内においてたとえば基板温度が２００℃に保持され、反応ガスとしてモノシランガスが流量６０ｓｃｃｍで反応炉内に導入され、キャリアガスとして水素ガスが流量３ｓｃｃｍで反応炉内に導入され、ドーピングガスとして０．３％の水素希釈ホスフィンガスが流量１８ｓｃｃｍで反応炉内に流されることで行なわれる。なお、成膜される非晶質シリコン薄膜のｎ層の厚さは、たとえば１００ｎｍとされる。
【００６０】
図１１および図１５に示すように、第４工程ＳＴ４においては、非晶質シリコン薄膜に対してレーザ光がガラス基板１００側から照射されることにより非晶質シリコン薄膜の一部が除去され、これにより第２レーザスクライブが行なわれる。ここで、使用するレーザ光としては、たとえばＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）等が好適に利用できる。
【００６１】
これにより、セル形成領域においては、光電変換層１０３のレーザスクライブ処理が施され、複数の第２分離ライン１０４が形成されることになる。その際、第２分離ライン１０４の幅はたとえば４０μｍとされ、またその形成位置は、第１分離ライン１０２から溝中心でたとえば１００μｍ隔てた位置とされ、その深さは光電変換層１０３を短冊状に完全に絶縁可能な深さとされる。
【００６２】
一方、第１および第２ＴＥＧ群形成領域においては、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’のレーザスクライブ処理およびレーザトリミング処理は施されない。また、第３ＴＥＧ群形成領域においては、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’のレーザスクライブ処理が施され、複数の分離ライン１０４’が形成されることになる。
【００６３】
図１１および図１６に示すように、第５工程ＳＴ５においては、光電変換層１０３の背面上および露出した透明電極層１０１の背面上にたとえば厚さ１００ｎｍのＺｎＯ膜およびさらにその上に厚さ２０００ｎｍのＡｇ膜がＤＣマグネトロンスパッタ法にて成膜される。これにより、セル形成領域においては、ＺｎＯ膜およびＡｇ膜からなる裏面電極層１０５が全面に形成されることになるとともに、第２分離ライン１０４が裏面電極層１０５のうちのＺｎＯ膜で埋め込まれることになり、第１ないし第３ＴＥＧ群形成領域においては、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’が全面に形成されることになり、特に第３ＴＥＧ群形成領域においては、分離ライン１０２’が裏面電極層１０５のうちのＺｎＯ膜で埋め込まれることになる。
【００６４】
図１１および図１７に示すように、第６工程ＳＴ６においては、非晶質シリコン薄膜、ＺｎＯ膜およびＡｇ膜に対してレーザ光がガラス基板１００側から照射されることにより非晶質シリコン薄膜、ＺｎＯ膜およびＡｇ膜のそれぞれ一部が除去され、これにより第３レーザスクライブ兼第２レーザトリミングが行なわれる。ここで、使用するレーザ光としては、たとえばＹＡＧレーザの第２高調波等が好適に利用できる。
【００６５】
これにより、セル形成領域においては、光電変換層１０３および裏面電極層１０５のレーザスクライブ処理が施され、複数の第３分離ライン１０６が形成されることになる。その際、第３分離ライン１０６の幅はたとえば４０μｍとされ、またその形成位置は、第２分離ライン１０４から溝中心でたとえば１５０μｍ隔てた位置とされ、その深さは光電変換層１０３および裏面電極層１０５を短冊状に完全に絶縁可能な深さとされる。
【００６６】
一方、第１ＴＥＧ群形成領域においては、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’のレーザトリミング処理が施され、当該層１０３’および層１０５’がすべて除去される。また、第２ＴＥＧ群形成領域においては、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’のレーザトリミング処理が施され、第２ＴＥＧ群が形成されることになる。さらに、第３ＴＥＧ群形成領域においては、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’のレーザスクライブ処理が施され、複数の分離ライン１０６’が形成されることになる。
【００６７】
図１１および図１８に示すように、第７工程ＳＴ７においては、ＳｎＯ2膜、非晶質シリコン薄膜、ＺｎＯ膜およびＡｇ膜に対してレーザ光が照射されることによりＳｎＯ2膜、非晶質シリコン薄膜、ＺｎＯ膜およびＡｇ膜のそれぞれ一部が除去され、これにより第４レーザスクライブ兼第３レーザトリミングが行なわれる。ここで、使用するレーザ光としては、たとえばＹＡＧレーザの基本波等が好適に利用できる。
【００６８】
これにより、セル形成領域においては、透明電極層１０１、光電変換層１０３および裏面電極層１０５のレーザスクライブ処理が施され、第４分離ライン１０７が形成されることになる。その際、第４分離ライン１０７の深さは、列方向に隣り合う集積セルストリング１１０を完全に絶縁可能な深さとされる。
【００６９】
一方、第１および第２ＴＥＧ群形成領域においては、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’と、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’のレーザスクライブ処理およびレーザトリミング処理は施されない。また、第３ＴＥＧ群形成領域においては、透明電極層１０１と同一の工程で同時に形成された層１０１’と、光電変換層１０３と同一の工程で同時に形成された層１０３’と、裏面電極層１０５と同一の工程で同時に形成された層１０５’のレーザトリミング処理が施され、第３ＴＥＧ群が形成されることになる。
【００７０】
なお、当該第７工程ＳＴ７においては、上記処理に加え、セル１０８および電極取付け領域１０８ｂの周囲に沿ってレーザトリミング処理が施されることにより、ガラス基板１００の周縁部に位置するＳｎＯ2膜、非晶質シリコン薄膜、ＺｎＯ膜およびＡｇ膜の除去が行なわれる。
【００７１】
以上により、上述した各種の検査用素子を備えた本実施の形態における薄膜太陽電池モジュールサブアセンブリの製作が完了する。
【００７２】
以上において説明したように、本実施の形態においては、透明基板としてのガラス基板１００上に、セル１０８を構成する各種の層１０１，１０３，１０５と同一の工程で同時に形成された層１０１’，１０３’，１０５’を含む各種の検査用素子１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２，１４２Ｂ，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４４が設けられた構成としている。そのため、これら検査用素子１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４４を各工程における生産管理のためのアイテムや製作したセル１０８の詳細な特性解析のためのアイテムとして使用することが可能となる。
【００７３】
また、本実施の形態においては、光電変換が行なわれることのない無効領域である電極取付け領域１０８ｂ内に上述した各種の検査用素子１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４４を配置した構成であるため、製品としての薄膜太陽電池モジュール１の出力が低下することもない。
【００７４】
なお、無効領域としては、上述した電極取付け領域１０８ｂ以外にも第１ないし第４分離ライン１０２，１０４，１０６，１０７が形成される領域や、ガラス基板１００の周縁部であってかつセル１０８および電極取付け領域１０８ｂから切り離される領域等も存在する。しかしながら、製品としての最終形態において、除去されてしまう位置に検査用素子１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４４を配置した場合には、各工程における生産管理のためのアイテムや製作した太陽電池セルの詳細な特性解析のためのアイテムとして十分な役割が果たせないことも想定されるため、上述した如くの構成を採用することが最も好ましいものと言える。
【００７５】
また、本実施の形態においては、検査用素子１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４４のパターニングをレーザ加工にて行なっているため、太陽電池セル１０８の製造プロセスの範囲内においてこれら検査用素子１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４４の製作を可能にするものであり、製造プロセスが煩雑化することもない。すなわち、このようにすれば、フォトリソグラフィ工程を使用しない薄膜太陽電池モジュールの製造に適したパターニング処理とすることができる。
【００７６】
今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００７７】
１  薄膜太陽電池モジュール、１００  ガラス基板、１０１  透明電極層、１０１’  層、１０２  第１分離ライン、１０３  光電変換層、１０３’  層、１０４  第２分離ライン、１０５  裏面電極層、１０５’  層、１０６  第３分離ライン、１０７  第４分離ライン、１０８，１０８ａ  セル、１０８ｂ  電極取付け領域、１１０  集積セルストリング、１１１，１１２  バスバー、１１３，１１４  リード線、１４０  ＴＥＧ形成領域、１４１Ａ，１４１Ｂ  シート抵抗測定用ＴＥＧ、１４２Ａ，１４２Ｂ  膜厚測定用ＴＥＧ、１４３Ａ，１４３Ｂ  光学特性測定用ＴＥＧ、１４４  電気特性測定用ＴＥＧ、１５０  製造番号表記領域、１６０  封止材、１８０  フレーム。
【図１】
2013206955.tif 000003
【図２】
2013206955.tif 000004
【図３】
2013206955.tif 000005
【図４】
2013206955.tif 000006
【図５】
2013206955.tif 000007
【図６】
2013206955.tif 000008
【図７】
2013206955.tif 000009
【図８】
2013206955.tif 000010
【図９】
2013206955.tif 000011
【図１０】
2013206955.tif 000012
【図１１】
2013206955.tif 000013
【図１２】
2013206955.tif 000014
【図１３】
2013206955.tif 000015
【図１４】
2013206955.tif 000016
【図１５】
2013206955.tif 000017
【図１６】
2013206955.tif 000018
【図１７】
2013206955.tif 000019
【図１８】
2013206955.tif 000020