(57)【要約】【課題】  シースルー溝内部での短絡を防止し、かつ、一定の溝幅で加工することができるシースルー型太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】  まず、レーザ光を照射して第一電極層２、光電変換層３、第二電極層４を貫通して絶縁基板１まで達するレーザ加工溝Ｍ’を、加工すべきシースルー溝Ｍの設定寸法より小さな溝幅で形成するレーザスクライブを行い、次いで、シースルー溝Ｍの設定寸法と同幅の刃先を有する溝加工ツール８をレーザ加工溝Ｍ’の上に重なるように圧接移動させて、設定寸法の溝幅まで削り取ってシースルー溝Ｍを加工するメカニカルスクライブを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な絶縁基板上に第一電極層、光電変換層、第二電極層が順次積層された太陽電池モジュールに採光用のシースルー溝が形成されたシースルー型太陽電池の製造方法であって、
前記シースルー溝を形成する際に、まず、レーザ光を照射して第一電極層、光電変換層、第二電極層を貫通し絶縁基板まで達するレーザ加工溝を、加工すべきシースルー溝の設定寸法より小さな溝幅で形成するレーザスクライブを行い、
次いで、シースルー溝の設定寸法と同幅の刃先を有する溝加工ツールを前記レーザ加工溝の上に重なるように圧接移動させて、当該レーザ加工溝の溝内壁面の少なくとも一部を設定寸法の溝幅まで削り取ってシースルー溝を加工するメカニカルスクライブを行うシースルー型太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ加工溝の溝幅は、シースルー溝の設定寸法よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ小さい溝幅に加工される請求項１に記載のシースルー型太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記シースルー溝の設定寸法が１ｍｍ〜３ｍｍである請求項１又は請求項２に記載のシースルー型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、採光性のためのシースルー溝を有するシースルー型太陽電池の製造方法に関し、さらに詳細には、シースルー溝の製造工程を改良したシースルー型太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に集積型の薄膜太陽電池モジュールは、多くの場合、図５（ａ）に示すように、ガラスなどの絶縁性の透明基板１１上に第一電極層１２、光電変換層１３、第二電極層１４が順次積層されている。
よく知られた薄膜太陽電池モジュールのうち、光電変換層１３（光吸収層ともいう）にカルコパイライト化合物を用いたものをカルコパイライト太陽電池といい、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いたものをアモルファスシリコン太陽電池という。カルコパイライト化合物には、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２）の他に、ＣＩＧＳＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２）、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ２）等がある。
【０００３】
これらの太陽電池では、光入射側の電極に透明電極が使用され、反対側電極に金属電極が使用されるが、光入射側が基板側になるか反対側になるかは太陽電池の種類によって異なる。
【０００４】
一般に、カルコパイライト太陽電池では、基板１１とは異なる側が光入射側となる。そのため、第一電極層１２が金属電極側、第二電極層１４が透明電極側となる。具体的には、第一電極層１２には金属であるＭｏ電極が使用され（下部電極とも呼ばれる）、第二電極層１４にはＺｎＯ：Ａｌ薄膜等の透明電極（上部電極とも呼ばれる）が使用される。
【０００５】
一方、アモルファスシリコン太陽電池では、基板１１側が光入射側となる。そのため、第一電極層１２が透明電極側、第二電極層１４が金属電極側となる。具体的には、第一電極層１２には酸化錫（ＳｎＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明電極が使用され（表面電極とも呼ばれる）、第二電極層１４にアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）などが用いられる（裏面電極とも呼ばれる）。
【０００６】
ところで、このような薄膜太陽電池モジュール内の発電領域の一部に、第二電極層１４、光電変換層１３、第一電極層１２を貫通して透明基板１１まで達する溝Ｍ（以下シースルー溝Ｍという）を形成し、光が当該シースルー溝Ｍを透過するようにして採光性をもたせた構造の太陽電池をシースルー型太陽電池といい、住宅の屋根以外にも壁面や窓などに取り付けて使用されている（特許文献１参照）。
【０００７】
上記シースルー溝Ｍは、従来、レーザ光を用いたレーザスクライブ（アブレーション）により形成されている。すなわち、レーザ光を、絶縁性の透明基板１１側から、もしくは反対側の第二電極層１４側から照射してレーザスクライブすることにより、第二電極層１４、光電変換層１３、第一電極層１２を貫通するシースルー溝Ｍが形成されている。これは、硬い金属電極層に対して加工治具を用いたメカニカルスクライブを行おうとすると、スクライブする際に大きな荷重をかけなければならず、その結果、加工領域に剥離や透明基板の損傷等が生じやすくなるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１７１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、シースルー溝Ｍの加工において、第二電極層１４から第一電極層１２まで達する深い溝を、一度のレーザスクライブ（アブレーション）で加工するには、強いレーザ光の照射が必要とされる。そのため、図５（ｂ）に示すように、シースルー溝Ｍ内部の相対する内壁面（側壁）の一部が溶融して粗雑な凹凸面が形成されてしまう。
【００１０】
このとき、例えばカルコパイライト太陽電池の場合では、第二電極層１４の透明電極と第一電極層１２の金属電極とは、シースルー溝Ｍ内部の露出する部分がレーザ照射による加熱で溶融し、その溶融塊を介して電極間を短絡してしまうことがあった。
短絡現象が生じると、光電変換効率が著しく低下して高品質の太陽電池を得ることができない。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決し、シースルー溝内部での短絡を防止し、かつ、一定の溝幅で加工することができるシースルー型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】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明のシースルー型太陽電池の製造方法は、透明な絶縁基板上に第一電極層、光電変換層、第二電極層が順次積層された太陽電池モジュールに採光用のシースルー溝が形成されたシースルー型太陽電池の製造方法であって、シースルー溝を形成する際に、まず、レーザ光を照射して第一電極層、光電変換層、第二電極層を貫通し絶縁基板まで達するレーザ加工溝を、加工すべきシースルー溝の設定寸法より小さな溝幅で形成するレーザスクライブを行い、次いで、シースルー溝の設定寸法と同幅の刃先を有する溝加工ツールをレーザ加工溝の上に重なるように圧接移動させて、当該レーザ加工溝の溝内壁面の少なくとも一部を設定寸法の溝幅まで削り取ってシースルー溝を加工するメカニカルスクライブを行うようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法は上記のごとく構成したものであるから、レーザスクライブによって形成された溝の相対する内壁面の粗雑な凹凸部分や溶融塊部分は、続いて行われる溝加工ツールによるメカニカルスクライブによって削り取られる。これにより、溶融塊による電極間の短絡現象が確実に防止されたシースルー溝が形成され、光電変換効率を高く維持できるとともに、一定した溝幅のシースルー溝が形成できて見栄えのよい太陽電池を得ることが可能となる。また、溝加工ツールによって削り取られる部分は、仕上げられるシースルー溝の溝幅からレーザスクライブによって形成された溝の溝幅を差し引いた僅かな部分であるので、小さな荷重で簡単に加工できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るシースルー太陽電池の製造方法の一実施例を示す図。
【図２】図１の工程中におけるシースルー溝の状態を示す拡大図。
【図３】本発明においてシースルー溝の加工に使用される溝加工ツールの一例を示す斜視図。
【図４】本発明に係るシースルー太陽電池の製造方法の他の一実施例を示す図。
【図５】従来の一般的なシースルー型太陽電池を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本発明に係るシースルー型太陽電池の製造方法を、図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、シースルー溝を加工する直前の一般的な集積型薄膜太陽電池モジュールを示す。この太陽電池モジュールＷは、既述のように、ガラス基板１上に第一電極層２、光電変換層３、第二電極層４が順次積層するように形成してある。なお、以下の説明ではカルコパイライト太陽電池を例にとって説明する。
【００１６】
光電変換層３にはカルコパイライト化合物（ＣＩＧＳ、ＣＩＧＳＳ、ＣＩＳ）が用いられ、第一電極層２（下部電極層）はＭｏ（モリブデン）からなる金属電極、第二電極層４（上部電極層）にはＺｎＯ：Ａｌ（酸化亜鉛）からなる透明電極が形成されている。
【００１７】
この太陽電池モジュールＷに対し、以下の手順で第二電極層４から第一電極層２まで貫通するシースルー溝Ｍを加工する。
まず、図１（ｂ）に示すように、第二電極層４側から（もしくはガラス基板１の表面側）からレーザ光を照射してレーザスクライブ（アブレーション）することにより、第二電極層４、光電変換層３、第一電極層２を貫通して絶縁基板１まで達する溝Ｍ’を、設定寸法より小さな溝幅で形成する。この溝Ｍ’をレーザ加工溝Ｍ’と呼ぶ。
ここで、「設定寸法」とは、最終的に加工されるシースルー溝Ｍの溝幅の寸法であって、１ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましく、さらには２ｍｍが特に好ましい。
レーザ加工溝Ｍ’の溝幅は、シースルー溝Ｍの溝幅より０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度小さい溝幅に加工するのが好ましく、特に０．２ｍｍ程度小さくするのが好ましい。
したがって、最終的に加工されるシースルー溝の幅が２ｍｍである場合は、レーザ加工溝Ｍ’の溝幅は０．２ｍｍ小さい１．８ｍｍ程度にするのが好ましい。
【００１８】
上記加工に用いるレーザ光には、例えば赤外線レーザ、グリーンレーザ、ＹＡＧレーザやＹＶＯ２レーザ光が用いられる。なお、レーザ加工溝の溝幅の調整は、レーザ光を照射するレンズ光学系で光束を絞ったり、レーザ出力を調整したりすることにより行われる。
【００１９】
次いで、図１（ｃ）に示すように、レーザ加工溝Ｍ’に対し、シースルー溝Ｍの溝幅と同じ刃先幅を有する溝加工ツール８を用いて、中心線を一致させて圧接移動するメカニカルスクライブを行い、所望のシースルー溝Ｍを加工する。
【００２０】
図３はシースルー溝Ｍの加工に用いられる溝加工ツールの一例を示す。この溝加工ツール８は、棒状のボディ８１と、その先端部分に一体的に形成された刃先領域８２とからなり、刃先領域８２は超硬合金又は焼結ダイヤモンド等の硬質材料で造られている。
刃先領域８２は、長方形の底面８３と、底面８３の短手方向の端辺から直角に立ち上がった前面８４並びに後面８５と、底面８３の長手方向の端辺から直角に立ち上がって互いに平行な面をなす左、右側面８８、８９とからなる。底面８３と前、後面８４、８５とによって形成される角部がそれぞれ刃先８６、８７となり、前、後面８４、８５の幅Ｌが刃先幅となる。この刃先幅は、加工されるシースルー溝Ｍの溝幅と同じ寸法で形成されている。
【００２１】
溝加工ツール８を、レーザスクライブによって形成されたレーザ加工溝Ｍ’に（中心線を合わせて）当接して、斜めに傾斜させた状態でスクライブさせることにより、レーザ加工溝Ｍ’の左右の内壁面を仕上げ寸法の溝幅まで削り取ってシースルー溝Ｍを加工する。この溝加工ツール８によって削られる寸法（削り代）は、仕上げられるシースルー溝Ｍの溝幅からレーザスクライブによって形成された溝Ｍ’の溝幅を差し引いた寸法となる。上記実施例でいえば、シースルー溝の溝幅２ｍｍからレーザスクライブによって形成された溝幅１．８ｍｍを差し引いた０．２ｍｍが削り代となる。すなわち、レーザ加工溝Ｍ’の相対する左右の内壁面でそれぞれ０．１ｍｍずつとなる。
【００２２】
溝加工ツール８によるメカニカルスクライブによって、図２（ａ）の拡大図で示すように、レーザスクライブ時に形成されたレーザ加工溝Ｍ’の壁面の粗雑な凹凸部分や溶融塊部分７が削り取られて、図２（ｂ）に示すように直線的できれいな壁面をもつシースルー溝Ｍを形成することができる。これにより、溶融塊による第一電極層２、第二電極層４間の短絡現象を確実になくすことができ、一定した溝幅のシースルー溝Ｍが形成できて、高品質で見栄えのよい太陽電池を得ることができる。
【００２３】
上記実施例において、シースルー溝Ｍを形成する太陽電池モジュールは、カルコパイライト化合物系太陽電池としたが、アモルファスシリコン系太陽電池でも同様に加工することが可能である。
【００２４】
また、上記実施例において、レーザ加工溝Ｍ’の溝幅をシースルー溝Ｍの溝幅まで拡大する加工は、第一電極層２から第二電極層４まで一様に拡大したが、短絡を防ぐにはいずれか一方の電極層の露出した壁面から確実に溶融塊が除去できれば足りるので、少なくとも第二電極層４の露出する壁面部分についてメカニカルスクライブによって拡大しておけば、本発明の短絡防止の効果を奏することができる。
【００２５】
例えば図４に示すように、図４（ａ）、（ｂ）までは図１（ａ）、（ｂ）と同じ工程であるが、図４（ｃ）の工程において第二電極層４と光電変換層３だけを溝加工ツール８で拡大し、第一電極層２ａについてはレーザ加工溝Ｍ’の状態を維持するようにした。このような溝加工であっても短絡現象を防止することが可能である。
具体的には、第一電極層２が非常に硬い金属電極である場合、溝加工ツールの材質によってはメカニカルスクライブが困難な場合がある。そのような場合に第一電極層２を残すようにメカニカルスクライブを行えばよい。
【００２６】
また、使用する溝加工ツール８の形状についても図３に示した形状に限られるものではなく、シースルー溝Ｍの溝幅で加工できるツールであればよい。
【００２７】
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例の構造のみに特定されるものでなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明方法は、シースルー型太陽電池の製造方法におけるシースルー溝の形成工程に適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
Ｗ  シースルー溝形成前の太陽電池モジュール
Ｍ  シースルー溝
Ｍ’レーザ加工溝
１  基板
２  第一電極層
３  光電変換層
４  第二電極層
８  溝加工ツール
【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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