(57)【要約】【課題】  発電面積の減少を抑制するとともに、必要な絶縁耐電圧を確保することが可能な薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】  薄膜太陽電池の製造方法は、透光性絶縁基板１０１の主面１０７に、透明電極層１０３、光電変換層１０４および裏面電極層１０５を積層する成膜工程に先立って、透光性絶縁基板１０１の各辺の延在方向の端部１０９の形状を識別する端部形状識別工程を有し、端部形状識別工程において、主面１０７の側に面取り１１０があると識別された場合、堆積膜除去工程において、面取り１１０に堆積した透明電極層１０３’、光電変換層１０４’および裏面電極層１０５’からなる堆積膜に向かって、主面１０７側から光軸を傾斜させたレーザ光１１２を照射して堆積膜を除去する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性絶縁基板の主面に透明電極層、光電変換層および裏面電極層をこの順に積層する成膜工程と、前記透光性絶縁基板の外周縁に堆積した前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層からなる堆積膜を除去する堆積膜除去工程を含む薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記成膜工程に先立って前記透光性絶縁基板の各辺の延在方向の端部形状を識別する端部形状識別工程を有し、
前記端部形状識別工程において、前記主面側の外周縁に面取りが識別された場合、
前記堆積膜除去工程において、前記主面側から前記主面側の外周縁の前記堆積膜に向かって光軸を傾斜させたレーザ光を照射して前記堆積膜を除去する
ことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ光の波長が、前記透明電極層への吸収率が高い波長である
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２の製造方法を用いて製造された薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電に用いられる薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板の主面に透明電極層、光電変換層および裏面電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続された発電部を備え、この発電部を含む透光性絶縁基板の主面の全面が、樹脂層および保護フィルムで封止された構造を有している。（例えば、特許文献１）
図６は従来の薄膜太陽電池５００の上面図である。薄膜太陽電池５００は、透光性絶縁基板５０１の外周縁から漏電しないように絶縁耐電圧が要求される。このため、薄膜太陽電池５００には、透光性絶縁基板５０１の主面の外周縁に形成されていた薄膜光電変換素子部分を、膜除去装置にて外周縁に沿って帯状に除去することにより、透光性絶縁基板５０１の表面が露出してなる非導電性表面領域５０６が形成される。なお、非導電性表面領域５０６の内側は、複数の薄膜光電変換素子からなる発電部５０２である。
【０００３】
この薄膜太陽電池５００が製造される過程について図７、８を参照して説明する。図７、８は、図６の一点鎖線矢印Ａ−Ａ’における、丸破線部内の断面拡大図である。
【０００４】
まず、図７に示すように、透光性絶縁基板５０１の主面５０７全体にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタ、蒸着等の方法により透明電極層５０３を積層し、レーザスクライブ法によって透明電極層５０３に所定間隔で第１の分離溝（図示せず）を形成することにより複数に分割する。
【０００５】
次に、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、複数の透明電極層５０３を覆うようにアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層を順次積層して光電変換層５０４を形成し、レーザスクライブ法によって光電変換層５０４に所定間隔でコンタクトライン（図示せず）を形成することにより複数に分割する。なお、第１の分離溝は光電変換層５０４にて埋められる。
【０００６】
次に、光電変換層５０４を覆うようにＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法により裏面電極層５０５を積層する。これにより、コンタクトラインが裏面電極層５０５にて埋められる。
【０００７】
次に、レーザスクライブ法によって、光電変換層５０４および裏面電極層５０５に所定間隔で第２の分離溝（図示せず）を形成することにより、互いに電気的に直列接続された複数個の薄膜光電変換素子（図示せず）が形成される。
【０００８】
続いて、図８に示すように、レーザスクライブ装置または研磨装置を用い、透光性絶縁基板５０１の外周縁に形成されている薄膜光電変換素子部分を、幅Ｌにわたって除去することにより非導電性表面領域５０６を形成する。
【０００９】
次に、発電部５０２における直列接続方向の一端側と他端側の薄膜光電変換素子上には、電流取り出し用の電極（図示せず）を電気的に接続する。
【００１０】
そして最後に、裏面電極層５０５の表面上にＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate copolymer）シート（図示せず）を設置し、そのＥＶＡシート上に保護フィルムを設置して加熱圧着することにより、薄膜太陽電池５００が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１０９０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１の場合、ＣＶＤ、スパッタ、蒸着といった成膜方法を行う成膜装置のチャンバー内に透光性絶縁基板５０１を設置して透明電極層５０３、光電変換層５０４および裏面電極層５０５を透光性絶縁基板５０１の主面５０７に積層するが、これらの各層は、実際には図７に示すように、透光性絶縁基板５０１の端部５０９にも堆積する。
【００１３】
一方で、図８のように、非導電性表面領域５０６を透光性絶縁基板５０１の主面５０７の外周縁に形成した場合でも、端部５０９には、透明電極層５０３’、光電変換層５０４’および裏面電極層５０５’からなる堆積膜が残存したままであり、このままでは絶縁耐電圧が低下する場合がある。なぜなら、堆積膜は、端部５０９に沿って主面５０７の方向へ突出して残存しているので、なんらかの原因で、この突出部分が主面５０７の側へ傾いたりすると、発電部５０２との距離が狭まり、絶縁抵抗が低下するからである。
【００１４】
ところで、この絶縁耐電圧は、非導電性表面領域５０６の幅Ｌと関連付けられて規格化されており、この規格の幅は、例えば、薄膜太陽電池のシステム電圧が３０１〜６００Ｖでは６．４ｍｍ以上、システム電圧が６０１〜１０００Ｖでは８．４ｍｍ以上必要とされている（ＩＥＣ：６１７３０やＪＩＳ：Ｃ８９９２）。
【００１５】
したがって、端部５０９への堆積膜の残存を考慮して、非導電性表面領域５０６の幅Ｌを規格の幅よりも広くしていたが、これにより発電面積を減少させることになっていた。さらに、透光性絶縁基板の外周縁の欠けや割れを抑制するために、外周縁の角部を切削した面取りを有する透光性絶縁基板を用いることがあるが、面取りは、その幅分が基板表面に入り込むため、堆積膜が堆積しやすくなる。
【００１６】
また、個々の透光性絶縁基板によって、面取りの仕上がり形状にはばらつきがあり、このばらつきによって堆積膜の堆積状態にもばらつきが生じてしまう。このため、これらのばらつきをも考慮して非導電性表面領域を形成する必要があり、この結果、発電面積の減少がさらに助長されていた。
【００１７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、発電面積を減少させることなく、必要な絶縁耐電圧を確保することが可能な薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池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】
【００１８】
本発明による薄膜太陽電池の製造方法は、透光性絶縁基板の主面に透明電極層、光電変換層および裏面電極層をこの順に積層する成膜工程と、前記透光性絶縁基板の外周縁に堆積した前記透明電極層、前記光電変換層および前記裏面電極層からなる堆積膜を除去する堆積膜除去工程を含む薄膜太陽電池の製造方法であって、前記成膜工程に先立って前記透光性絶縁基板の各辺の延在方向の端部形状を識別する端部形状識別工程を有し、前記端部形状識別工程において、前記主面の側に面取りが識別された場合、前記堆積膜除去工程において、前記主面の裏面側から前記堆積膜に向かって光軸を傾斜させたレーザ光を照射して前記堆積膜を除去することを特徴とする。
【００１９】
また、前記レーザ光の波長が、前記透明電極層への吸収率が高い波長であっても良いし、上記製造方法を用いて製造された薄膜太陽電池であっても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の薄膜太陽電池の製造方法によれば、絶縁耐電圧を劣化させることなく発電面積の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る端部形状識別工程を説明する斜視図である。
【図２】一実施形態に係る端部形状識別工程を説明する要部拡大図である。
【図３】一実施形態に係る成膜工程を説明する断面図である。
【図４】一実施形態に係る積層膜除去工程を説明する断面図である。
【図５】一実施形態に係る堆積膜除去工程を説明する断面図である。
【図６】従来の薄膜太陽電池の上面図である。
【図７】従来の薄膜太陽電池の成膜状態を説明する断面図である。
【図８】従来の薄膜太陽電池の非導電性表面領域形成状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜５を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る透光性絶縁基板の端部形状識別工程を説明する斜視図、図２は端部形状識別工程を説明する要部拡大図、図３は成膜工程を説明する断面図、図４は積層膜除去工程を説明する断面図、図５は堆積膜除去工程を説明する断面図である。
【００２３】
始めに、図１、２を参照して端部形状識別工程について説明する。図１に示すように、端部形状識別工程では、透光性絶縁基板１０１の主面１０７と他面１０８とに接する端部１０９の形状を、画像認識装置などを用いて識別する。
【００２４】
図２は、端部形状の識別結果であり、他面１０８の側に面取りが無く、主面１０７の側に面取り１１０が有ると識別された状態を示している。この識別結果は、後述する堆積膜除去工程に用いられる。なお、図示は省略するが、端部形状の識別は、主面１０７と他面１０８に接する端部の全てにおいて実施される。
【００２５】
次に、図３を参照して成膜工程について説明する。図３は、図１に示した透光性絶縁基板１０１において、同じく図１中に示した一点鎖線矢印Ａ−Ａ’方向の、端部１０９と平行な位置の断面を示している。成膜工程では、主面１０７に、透明電極層１０３、光電変換層１０４、裏面電極層１０５をこの順に積層する。この際、図示のとおり、これらの各層が、端部１０９にも堆積する。
【００２６】
次に、図４を参照して積層膜除去工程について説明する。積層膜除去工程では、成膜工程の後、透光性絶縁基板１０１の外周縁に積層された透明電極層１０３、光電変換層１０４および裏面電極層１０５が、端部１０９から面取り１１０の傾斜部分を差し引いた主面１０７の領域について幅Ｌにわたって除去される。これにより、非導電性表面領域１０６が形成される。
【００２７】
具体的には、透明電極層１０３への吸収率が高い波長をもつレーザ光１１１を、透光性絶縁基板１０１の他面１０８側から幅Ｌにわたって照射する。これにより、透明電極層１０３の蒸散にともなって光電変換層１０４および裏面電極層１０５が一括して除去されて形成される。この際、図示のとおり、端部１０９、面取り１１０には、透明電極層１０３’、光電変換層１０４’および裏面電極層１０５’からなる堆積膜が残存している。また、非導電性表面領域１０６の内側（図に向かって左側）の積層膜は発電部１０２となる。
【００２８】
次に、図５を参照して堆積膜除去工程について説明する。堆積膜除去工程では、積層膜除去工程の後、透光性絶縁基板１０１の面取り１１０に残存していた透明電極層１０３’、光電変換層１０４’および裏面電極層１０５’からなる堆積膜が、前述した端部形状識別工程での識別結果に基いて、以下の手順で除去される。
【００２９】
透明電極層１０３’への吸収率が高い波長のレーザ光１１２を、透光性絶縁基板１０１の主面１０７の側から、面取り１１０に堆積した透明電極層１０３’に向かって、光軸を傾斜させて照射する。
【００３０】
これにより、面取り１１０に堆積している透明電極層１０３’が蒸散する。すると、光電変換層１０４’は、透明電極層１０３’による支持を失い、透明電極層１０３’の蒸散とともに剥離する。また、裏面電極層１０５’は、光電変換層１０４’が剥離することにより、支持を失うので同様に剥離する。以上により、面取り１１０に沿って堆積していた上記の各層が除去される。また、面取り１１０に沿って堆積していた各層が、透明電極層１０３’の蒸散にともなって一括して除去されるので、端部１０９から発電部１０２までの空間距離として幅Ｌ’が確保される。すなわち、積層膜除去工程で形成された非導電性表面領域１０６の幅Ｌが、実質的に拡げられる。なお、堆積膜除去は、透光性絶縁基板１０１の全ての外周縁について実施される。
【００３１】
以上に述べたように、一実施形態によれば、透光性絶縁基板の外周縁に堆積した透明電極層、光電変換層および裏面電極層からなる堆積膜を適切に除去できるため、非導電性表面領域の幅を規格の幅と同等とすることが可能となる。したがって、絶縁耐電圧を劣化させることなく発電面積の減少を最小限に抑えた薄膜太陽電池を製造することができる。
【００３２】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０１  透光性絶縁基板
１０２  発電部
１０３、１０３’  透明電極層
１０４、１０４’  光電変換層
１０５、１０５’  裏面電極層
１０６  非導電性表面領域
１０７  主面
１０８  他面
１０９  端部
１１０  面取り
１１１、１１２  レーザ光
【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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