(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に互いに直列接続された複数個の光電変換素子を形成する工程と、
前記直列接続された複数個の光電変換素子のうちの選択された複数個の前記光電変換素子に、互いに独立した電位を有する複数の電圧をそれぞれ印加することにより、前記選択された複数個の前記光電変換素子を同時に逆バイアス処理を行なう工程とを含み、
前記逆バイアス処理を行なう工程において、前記選択された複数個の前記光電変換素子の各々の間には、１または複数個の前記光電変換素子が位置する、薄膜光電変換モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記逆バイアス処理を行なう工程は、
前記直列接続された複数個の光電変換素子のうち、前記直列接続の一方端から数えて偶数番目に位置する複数個の前記光電変換素子に前記複数の電圧を印加する工程と、
前記直列接続された複数個の光電変換素子のうち、前記一方端から数えて奇数番目に位置する複数個の前記光電変換素子に前記複数の電圧を印加する工程とを含む請求項１に記載の薄膜光電変換モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記複数の電圧は、それぞれ前記光電変換素子の耐電圧以下である請求項１に記載の薄膜光電変換モジュールの製造方法。
【請求項４】
基板上に互いに直列接続された複数個の光電変換素子を含む薄膜光電変換モジュールの製造装置であって、
互いに独立した電位を有する複数の電圧を生成することが可能に構成された電源と、
前記直列接続された複数個の光電変換素子のうちの選択された複数個の前記光電変換素子に、前記複数の電圧をそれぞれ印加することにより、前記選択された複数個の前記光電変換素子を同時に逆バイアス処理することが可能に構成された電圧供給部とを備え、
前記選択された複数個の前記光電変換素子の各々の間には、１または複数個の前記光電変換素子が位置する、薄膜光電変換モジュールの製造装置。
【請求項５】
前記電圧供給部は、前記直列接続された複数個の光電変換素子のうち、前記直列接続の
一方端から数えて偶数番目に位置する複数個の前記光電変換素子に同時に前記複数の電圧をそれぞれ印加することと、前記直列接続された複数個の光電変換素子のうち、前記一方端から数えて奇数番目に位置する複数個の前記光電変換素子に同時に前記複数の電圧をそれぞれ印加することとが可能に構成されている請求項４に記載の薄膜光電変換モジュールの製造装置。
【請求項６】
前記複数の電圧は、それぞれ前記光電変換素子の耐電圧以下である請求項４に記載の薄膜光電変換モジュールの製造装置。
【請求項７】
前記電源は、前記複数の電圧をそれぞれ出力するための複数個の端子を含み、
前記電圧供給部は、前記複数個の端子と前記直列接続された複数個の光電変換素子とを電気的に接続するための電極接続部を含む請求項４に記載の薄膜光電変換モジュールの製造装置。
【請求項８】
前記電圧供給部は、さらに、
前記複数個の端子と前記直列接続された複数個の光電変換素子との電気的な接続および非接続をそれぞれ切り替えることが可能に構成された切り替え部を含む請求項７に記載の薄膜光電変換モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置に関し、より特定的には、直列接続された光電変換素子に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行なう薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガスを原料としてプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される薄膜太陽電池が注目されている。この薄膜太陽電池の例として、シリコン系薄膜からなるシリコン系薄膜太陽電池ならびにＣＩＳ化合物薄膜太陽電池およびＣＩＧＳ化合物薄膜太陽電池等が挙げられ、開発および生産量の拡大が進められている。
【０００３】
これらの薄膜太陽電池を構成する薄膜光電変換素子は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法または真空蒸着法等により、基板上に半導体膜および電極膜を積層することにより形成される。薄膜光電変換素子では２つの電極に挟まれた半導体層の層厚が薄いため、半導体層中のピンホールによる電極間の短絡が生じ易く、これによって発電特性が低下する。
【０００４】
このような薄膜太陽電池の特性回復を目的として、特開２０００−３２３７３８号公報には、太陽電池セルの電極間に逆バイアス電圧を印加して短絡部（ピンホール）を除去する太陽電池モジュールの逆バイアス処理装置に関する発明が記載されている。
【０００５】
また、特開２０００−３２３７３８号公報に記載された太陽電池モジュールの逆バイアス処理装置は、互いに隣り合う３段以上の太陽電池セルにおける電極に接触する複数段のプローブと、複数段のプローブを一体的に昇降させる昇降手段と、複数段のプローブから隣り合う任意の１対の太陽電池セルの電極間に逆バイアス電圧を印加する１対のプローブを選択する切換スイッチとを具備したことを特徴としている。プローブを下降させて太陽電池セルの電極に接触させた後、スイッチ切り替えにより複数段の太陽電池セルの逆バイアス処理ができる。このため、最も時間のかかるプローブの下降操作の回数を従来よりも大幅に減少させることができることから、逆バイアス処理全体の効率を向上できるとされている。
【０００６】
図７および図８は、従来の光電変換素子の逆バイアス処理装置を説明するための図面である。図７は、従来の薄膜光電変換モジュールの概略断面図である。図８は従来の薄膜光電変換モジュールの等価回路図である。
【０００７】
図７に示すように、薄膜光電変換モジュールＭＤにおいて、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６は、ガラス等の透明絶縁基板Ｂ上に、ＳｎＯ２等の透明導電膜からなる表面電極層ＳＬと、光電変換層を含む半導体層Ｌと、金属および透明電極からなる裏面電極層ＲＳＬとが積層された構造を有する。
【０００８】
表面電極層ＳＬ、半導体層Ｌおよび裏面電極層ＲＳＬの一部が除去されて、表面電極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と裏面電極ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４，ＲＳ５，ＲＳ６，ＲＳ７とがそれぞれ電気的に接続される。これにより、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６が直列接続される。
【０００９】
図８の等価回路においては、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６、表面電極Ｓ１〜Ｓ６および裏面電極ＲＳ１〜ＲＳ７が示される。ここで、特開２０００−３２３７３８号公報に記載された装置では、裏面電極ＲＳ１と裏面電極ＲＳ２との間、すなわち光電変換素子Ｄ１に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行なった後、切換スイッチにより裏面電極ＲＳ２と裏面電極ＲＳ３との間、すなわち光電変換素子Ｄ２に逆バイアス電圧を印加して逆バイアス処理を行ない、その後順次光電変換素子Ｄ６まで逆バイアス処理を行なう。
【００１０】
また、特開昭６２−１７６１７３号公報には、直列接続された複数個の光電変換素子全部に同時に逆バイアス処理を行なう構成が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２３７３８号公報
【特許文献２】特開昭６２−１７６１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特開２０００−３２３７３８号公報に記載された装置では、全ての光電変換素子に逆バイアス処理を施すためには光電変換素子の数に応じた時間を要するという問題点がある。また、特開昭６２−１７６１７３号公報に記載された構成では、光電変換素子ごとに電源が必要になってしまい、薄膜光電変換モジュールの製造装置の構成が複雑化してしまうという問題点がある。
【００１２】
それゆえに、本発明の目的は、複数の直列接続された光電変換素子の逆バイアス処理を簡易な構成で短時間で行なうことが可能な薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる薄膜光電変換モジュールの製造方法は、基板上に互いに直列接続された複数個の光電変換素子を形成する工程と、１個または複数個の光電変換素子を各々の間に介して位置する複数個の光電変換素子からなる光電変換素子群に、互いに電気的に絶縁された複数の電圧をそれぞれ印加することにより、光電変換素子群を同時に逆バイアス処理する工程とを含む。
【００１４】
好ましくは、逆バイアス処理を行なう工程は、直列接続された複数個の光電変換素子のうち、直列接続の一方端から数えて偶数番目に位置する１個または複数個の光電変換素子に複数の電圧を印加する工程と、直列接続された複数個の光電変換素子のうち、一方端から数えて奇数番目に位置する１個または複数個の光電変換素子に複数の電圧を印加する工程とを含む。
【００１５】
好ましくは、複数の電圧は、それぞれ光電変換素子の耐電圧以下である。
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる薄膜光電変換モジュールの製造装置は、基板上に互いに直列接続された複数個の光電変換素子を含む薄膜光電変換モジュールの製造装置であって、互いに電気的に絶縁された複数個の電圧を生成することが可能に構成された電源と、１個または複数個の光電変換素子を各々の間に介して位置する複数個の光電変換素子からなる光電変換素子群に複数個の電圧をそれぞれ印加することにより、光電変換素子群を同時に逆バイアス処理することが可能に構成された電圧供給部とを備える。
【００１６】
好ましくは、電圧供給部は、直列接続された複数個の光電変換素子のうち、直列接続の一方端から数えて偶数番目に位置する１個または複数個の光電変換素子に同時に複数の電圧をそれぞれ印加することと、直列接続された複数個の光電変換素子のうち、一方端から数えて奇数番目に位置する１個または複数個の光電変換素子に同時に複数の電圧をそれぞれ印加することとが可能に構成されている。
【００１７】
好ましくは、複数の電圧は、それぞれ光電変換素子の耐電圧以下である。
好ましくは、電源は、複数個の電圧をそれぞれ出力するための複数個の端子を含み、電圧供給部は、複数個の端子と直列接続された複数個の光電変換素子とを電気的に接続するための電極接続部を含む。
【００１８】
より好ましくは、電圧供給部は、さらに、複数個の端子と直列接続された複数個の光電変換素子との電気的な接続および非接続をそれぞれ切り替えることが可能に構成された切り替え部を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の直列接続された光電変換素子の逆バイアス処理を簡易な構成で短時間で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
［薄膜光電変換モジュールの製造方法］
図１（ａ）〜図１（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法の一例を示す模式的な断面図である。
【００２２】
まず、図１（ａ）に示すように、透明絶縁基板Ｂ上に表面電極層ＳＬを形成する。ここで、透明絶縁基板Ｂとしては、たとえばガラス基板などを用いることができる。また、表面電極層ＳＬとしては、たとえばＳｎＯ2（酸化スズ）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＺｎＯ（酸化亜鉛）からなる層などを用いることができる。表面電極層ＳＬの形成方法は特に限定されず、たとえば従来から公知のスパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などを用いることができる。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、たとえばレーザスクライブ法などによって表面電極層ＳＬの一部を除去して第１分離溝６を形成し、表面電極層ＳＬを複数に分離する。
【００２４】
次いで、図１（ｃ）に示すように、複数に分離された表面電極層ＳＬの表面上に半導体層Ｌを形成する。このとき、第１分離溝６は半導体層Ｌによって埋められる。ここで、半導体層Ｌとしては、たとえばアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造、微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造と微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造とを組み合わせたタンデム構造、またはアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造と微結晶シリコン薄膜からなるｐ層、ｉ層およびｎ層が順次積層された構造との間にＺｎＯなどからなる中間層が挿入された構造などを用いることができる。また、アモルファスシリコン薄膜からなるｐ層およびｉ層と微結晶シリコン薄膜からなるｎ層とを組み合わせた構造のように、ｐ層、ｉ層およびｎ層のうち少なくとも１層をアモルファスシリコン薄膜から構成し、残りの層を微結晶シリコン薄膜から構成して、ｐ層、ｉ層およびｎ層にアモルファスシリコン薄膜からなる層と微結晶シリコン薄膜からなる層とを混在させてもよい。
【００２５】
ここで、アモルファスシリコン薄膜としては、シリコンの未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端された水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ）からなる薄膜を用いることができ、微結晶シリコン薄膜としてはシリコンの未結合手（ダングリングボンド）が水素で終端された水素化微結晶シリコン系半導体（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）からなる薄膜を用いることができる。
【００２６】
また、半導体層Ｌの厚みは、たとえば１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすることができる。
【００２７】
また、本発明に用いられる半導体層Ｌの形成方法は特に限定されず、たとえばプラズマＣＶＤ法などを用いることができる。
【００２８】
続いて、図１（ｄ）に示すように、たとえばレーザスクライブ法などによって半導体層Ｌの一部を除去してコンタクトライン７を形成し、半導体層Ｌを複数に分離する。
【００２９】
次いで、図１（ｅ）に示すように、半導体層Ｌの表面上に裏面電極層ＲＳＬを形成する。このとき、コンタクトライン７は裏面電極層ＲＳＬによって埋められる。ここで、裏面電極層ＲＳＬとしては、たとえば銀またはアルミニウムからなる金属薄膜とＺｎＯなどの透明導電膜との積層体など用いることができる。金属薄膜の厚みはたとえば３００ｎｍ以上１μｍ以下とすることができ、透明導電膜の厚みはたとえば５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。
【００３０】
なお、裏面電極層ＲＳＬとしては金属薄膜の単層または複数層のみを用いてもよいが、単層または複数層の金属薄膜と半導体層Ｌとの間に透明導電膜を用いた場合には、金属薄膜から半導体層Ｌに金属原子が拡散するのを防止することができ、さらに金属薄膜による太陽光の反射率が向上する傾向にある点で好ましい。また、裏面電極層ＲＳＬの形成方法は特に限定されず、たとえばスパッタリング法などを用いることができる。
【００３１】
そして、図１（ｆ）に示すように、たとえばレーザスクライブ法などによって半導体層Ｌおよび裏面電極層ＲＳＬを分離する第２分離溝８を形成する。
【００３２】
［構成および基本動作］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置の概略図である。
【００３３】
図２を参照して、薄膜光電変換モジュールの製造装置１０１は、電圧生成部１と、電圧供給部２とを備える。電圧生成部１は、互いに電気的に絶縁された電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣを含む。電源ＰＳＡは、端子ＴＡ１，ＴＡ２を含む。電源ＰＳＢは、端子ＴＢ１，ＴＢ２を含む。電源ＰＳＣは、端子ＴＣ１，ＴＣ２を含む。電圧供給部２は、電極接続部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２を含む。
【００３４】
光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６は、たとえば上述した図７に示す光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６と同じ構造を有する。
【００３５】
以下、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６の各々を光電変換素子Ｄと称する場合がある。また、裏面電極ＲＳ１〜ＲＳ７の各々を裏面電極ＲＳと称する場合がある。また、表面電極Ｓ１〜Ｓ６の各々を表面電極Ｓと称する場合がある。また、電極接続部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２の各々を電極接続部Ｃと称する場合がある。
【００３６】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの等価回路図である。
【００３７】
図３を参照して、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６の各々において、隣接する光電変換素子Ｄの表面電極Ｓに裏面電極ＲＳが電気的に接続される。すなわち、隣接する一方の光電変換素子Ｄの表面電極Ｓと他方の光電変換素子Ｄの裏面電極ＲＳとが順次接続される。これにより、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６が直列接続される。
【００３８】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置が光電変換素子に逆バイアスをかける際の動作について説明する。
【００３９】
まず、図２に示すように、裏面電極ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４，ＲＳ５，ＲＳ６にそれぞれ電極接続部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２を接触させる。
【００４０】
この場合、電極接続部ＣＡ１は、端子ＴＡ１と裏面電極ＲＳ１とを電気的に接続する。電極接続部ＣＡ２は、端子ＴＡ２と裏面電極ＲＳ２とを電気的に接続する。電極接続部ＣＢ１は、端子ＴＢ１と裏面電極ＲＳ３とを電気的に接続する。電極接続部ＣＢ２は、端子ＴＢ２と裏面電極ＲＳ４とを電気的に接続する。電極接続部ＣＣ１は、端子ＴＣ１と裏面電極ＲＳ５とを電気的に接続する。電極接続部ＣＣ２は、端子ＴＣ２と裏面電極ＲＳ６とを電気的に接続する。
【００４１】
次に、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣからたとえば３Ｖの直流電圧を光電変換モジュールＭＤへ出力する。なお、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣからそれぞれ異なる値の電圧を出力してもよい。
【００４２】
すなわち、図３に示すように、電源ＰＳＡは、電圧Ｖ１としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＡ１およびＴＡ２からそれぞれ電極接続部ＣＡ１およびＣＡ２を介して裏面電極ＲＳ１およびＲＳ２間に電圧Ｖ１を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ１の裏面電極ＲＳ１と表面電極Ｓ１との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００４３】
また、電源ＰＳＢは、電圧Ｖ２としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＢ１およびＴＢ２からそれぞれ電極接続部ＣＢ１およびＣＢ２を介して裏面電極ＲＳ３およびＲＳ４間に電圧Ｖ２を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ３の裏面電極ＲＳ３と表面電極Ｓ３との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００４４】
また、電源ＰＳＣは、電圧Ｖ３としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＣ１およびＴＣ２からそれぞれ電極接続部ＣＣ１およびＣＣ２を介して裏面電極ＲＳ５およびＲＳ６間に電圧Ｖ３を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ５の裏面電極ＲＳ５と表面電極Ｓ５との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００４５】
このような構成により、複数個の光電変換素子Ｄを同時に逆バイアス処理することができるため、光電変換素子の逆バイアス処理時間を短縮することができる。
【００４６】
ここで、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣは互いに電気的に絶縁されていることから、光電変換素子Ｄ２、Ｄ４およびＤ６の裏面電極ＲＳ２、ＲＳ４およびＲＳ６は、互いに独立した電位となっている。このため、光電変換素子Ｄ２、Ｄ４およびＤ６には順方向電圧が印加されない。
【００４７】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置が光電変換素子に逆バイアスをかける際の動作を示す回路図である。
【００４８】
図４を参照して、次に、逆バイアス電圧の印加された光電変換素子Ｄに隣接する光電変換素子Ｄを新たに逆バイアス電圧が印加されるべき光電変換素子Ｄに設定する。そして、電圧供給部２は、新たに設定された光電変換素子Ｄに逆バイアス電圧を印加する。
【００４９】
より詳細には、裏面電極ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４，ＲＳ５，ＲＳ６，ＲＳ７にそれぞれ電極接続部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２を接触させる。
【００５０】
次に、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣからたとえば３Ｖの直流電圧を光電変換モジュールＭＤへ出力する。なお、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣからそれぞれ異なる値の電圧を出力してもよい。
【００５１】
すなわち、電源ＰＳＡは、電圧Ｖ１としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＡ１およびＴＡ２からそれぞれ電極接続部ＣＡ１およびＣＡ２を介して裏面電極ＲＳ２およびＲＳ３間に電圧Ｖ１を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ２の裏面電極ＲＳ２と表面電極Ｓ２との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００５２】
電源ＰＳＢは、電圧Ｖ２としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＢ１およびＴＢ２からそれぞれ電極接続部ＣＢ１およびＣＢ２を介して裏面電極ＲＳ４およびＲＳ５間に電圧Ｖ２を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ４の裏面電極ＲＳ４と表面電極Ｓ４との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００５３】
電源ＰＳＣは、電圧Ｖ３としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＣ１およびＴＣ２からそれぞれ電極接続部ＣＣ１およびＣＣ２を介して裏面電極ＲＳ６およびＲＳ７間に電圧Ｖ３を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ６の裏面電極ＲＳ６と表面電極Ｓ６との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００５４】
ここで、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣは互いに電気的に絶縁されていることから、光電変換素子Ｄ１、Ｄ３およびＤ５の裏面電極ＲＳ１、ＲＳ３およびＲＳ５は、互いに独立した電位となっている。このため、光電変換素子Ｄ１、Ｄ３およびＤ５には順方向電圧が印加されない。
【００５５】
以上のような２工程により、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６のすべてに逆バイアス処理を行なうことができる。
【００５６】
ところで、特開昭６２−１７６１７３号公報に記載された構成では、前述のように薄膜光電変換モジュールの製造装置の構成が複雑化してしまうという問題点があるが、さらに、すべての光電変換素子を同時に逆バイアス処理する構成であるため、たとえば、隣接したセルがリークしていると正確なリーク電流値を測定することができないという問題点がある。リーク電流値は薄膜光電変換モジュールの不良解析を行なう上で重要な情報源となるため、正確なリーク電流値の把握が必要である。
【００５７】
このような問題点を解決するための方法として、特開２０００−３２３７３８号公報に記載されているように、スイッチを使用する方法がある。たとえば、特開２０００−３２３７３８号公報に記載された装置を用いて、複数の光電変換素子に逆バイアス電圧を印加して同時に処理する方法として、以下のような方法が考えられる。
【００５８】
図５は、光電変換素子の逆バイアス処理装置において複数の光電変換素子に逆バイアスをかけた状態を示す回路図である。
【００５９】
図５を参照して、特開２０００−３２３７３８号公報に記載された装置を用いて、間に１個の光電変換素子Ｄを挟む１対の光電変換素子Ｄを選択し、選択した光電変換素子を同時に逆バイアス処理する。例えば、光電変換素子Ｄ１と光電変換素子Ｄ３とを同時に逆バイアス処理する。すなわち、裏面電極ＲＳ１および裏面電極ＲＳ３に高電位ＶＨを付与し、かつ、裏面電極ＲＳ２および裏面電極ＲＳ４に低電位ＶＬを付与する。
【００６０】
この場合、光電変換素子Ｄ２のｐ側電極が高電位ＶＨとなり、かつ、ｎ側電極が低電位ＶＬとなるため、光電変換素子Ｄ２に過大な順方向電流ＩＦが流れる。そうすると、光電変換素子Ｄ２が破損し、また、逆バイアス電圧を供給する電源の電力容量以上の過大電流が流れ、各光電変換素子に印加する電圧を所望の電圧に保つことができないという問題が生じる。
【００６１】
このような問題点を解決するためには、逆バイアス処理されない光電変換素子に小さい順方向電圧を印加するための電源を用意して、１個の光電変換素子に逆バイアス処理を行なってから次の光電変換素子に逆バイアス処理を行なうか、あるいは逆バイアス処理されない光電変換素子の表面電極および裏面電極間を短絡するための切り替え回路を用意する必要がある。このため、薄膜光電変換モジュール全体の逆バイアス処理時間が増大し、逆バイアス処理装置の構成が複雑化してしまうという問題点がある。
【００６２】
しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、直列接続された複数個の光電変換素子のうち、１個または複数個の光電変換素子を各々の間に介して位置する複数個の光電変換素子を逆バイアス電圧が印加されるべき光電変換素子に設定する。そして、設定された複数個の光電変換素子の裏面電極と表面電極との間に互いに電気的に絶縁された複数の電圧をそれぞれ印加する。
【００６３】
このような構成により、複数個の光電変換素子を同時に逆バイアス処理することができるため、光電変換素子の逆バイアス処理時間を短縮することができる。また、一度に逆バイアス処理を行なう光電変換素子の数だけ電源を用意すればよく、光電変換素子ごとに電源を用意する必要がなくなる。したがって、より少ない電源で同時に複数個の光電変換素子に逆バイアス処理を行なうことができる。また、互いに電気的に絶縁された複数の電源から逆バイアス処理対象の各光電変換素子へ逆バイアス電圧を印加することで、逆バイアス処理対象ではない光電変換素子に順方向電圧が印加されないことから、過大な順方向電流が流れることを防ぐことができる。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、複数の直列接続された光電変換素子の逆バイアス処理を簡易な構成で安定して短時間で行なうことができる。また、隣接したセルがリークしていても正確なリーク電流値を測定することができる。
【００６４】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、逆バイアス電圧が３Ｖであるとしたが、これに限定するものではない。逆バイアス電圧は、光電変換素子ＤのＰＩＮ接合が破壊されて短絡状態となることを防ぐために、光電変換素子Ｄの耐電圧以下の電圧であればよい。光電変換素子の耐電圧は、半導体層の膜厚および層数等、光電変換素子の構造により異なるが、一般的には数Ｖ〜２０Ｖ程度である。
【００６５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、直列接続された複数個の光電変換素子のうち、１個の光電変換素子を各々の間に介して位置する複数個の光電変換素子に逆バイアス電圧を印加したが、これに限定するものではない。複数個の光電変換素子が間に接続された複数の光電変換素子に逆バイアス電圧を印加してもよい。
【００６６】
この場合、複数の光電変換素子を同時に逆バイアス処理した後、新たに逆バイアス電圧が印加されるべき複数の光電変換素子の設定および新たに設定された複数の光電変換素子への逆バイアス電圧印加を繰り返し行なう。すなわち、電圧供給部２は、前述の光電変換素子Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６についての設定および逆バイアス処理と同様に、逆バイアス電圧の印加された光電変換素子Ｄに隣接する光電変換素子Ｄを新たに逆バイアス電圧が印加されるべき光電変換素子Ｄに設定する動作と、新たに設定された光電変換素子Ｄに逆バイアス電圧を印加する動作とを繰り返し行なう。
【００６７】
このような動作を複数回行なうことにより、すべての光電変換素子Ｄの逆バイアス処理を行なうことができる。
【００６８】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、逆バイアス電圧の印加された光電変換素子Ｄに隣接する光電変換素子Ｄを新たに逆バイアス電圧が印加されるべき光電変換素子Ｄに設定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。逆バイアス電圧の印加されていない光電変換素子Ｄを新たに逆バイアス電圧が印加されるべき光電変換素子Ｄに設定する構成であればよい。
【００６９】
また、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣは、互いに電気的に絶縁されていればよく、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣの各々の端子における電位が、互いに独立しており相対的な関係が無ければよい。
【００７０】
また、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、電極接続部Ｃを裏面電極ＲＳに接触させているが、表面電極Ｒが露出している場合には、表面電極Ｒに電極接続部Ｃを接触させても良い。すなわち、電極接続部Ｃを裏面電極ＲＳおよび表面電極Ｒのいずれに接触させても良い。
【００７１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、透明基板を使用したスーパーストレート型の光電変換素子を例に挙げたが、不透明基板を使用したサブストレート型の光電変換素子であってもよい。
【００７２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、３個の電源を並列に用いて３個の光電変換素子の逆バイアス処理を同時に行なったが、これに限定するものではない。薄膜光電変換モジュールＭＤが含む直列接続された光電変換素子の数が多い場合、電源の数を増やすことによって逆バイアス処理時間の短縮を図ってもよい。
【００７３】
また、本実施の形態および以下の実施の形態において、「同時に逆バイアス処理する」とは、複数の光電変換素子の逆バイアス処理が同時に開始および終了される場合に限らず、異なった時刻に開始される場合および異なった時刻に終了する場合も含む。すなわち、ある時刻において、複数の光電変換素子に逆バイアス電圧が印加されて逆バイアス処理が行なわれていれば良い。
【００７４】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００７５】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置と比べて電源と光電変換素子との接続関係を切り替える機能を追加した薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置と同様である。
【００７６】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置の概略図である。
【００７７】
図６を参照して、薄膜光電変換モジュールの製造装置１０２は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置と比べて、電圧供給部２の代わりに電圧供給部５２を備える。電圧供給部５２は、切り替え部１１と、電極接続部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＳＰとを含む。
【００７８】
以下、電極接続部ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＳＰの各々を電極接続部Ｃと称する場合がある。
【００７９】
電極接続部ＣＡ１は、裏面電極ＲＳ１に接続されている。電極接続部ＣＡ２は、裏面電極ＲＳ２に接続されている。電極接続部ＣＢ１は、裏面電極ＲＳ３に接続されている。電極接続部ＣＢ２は、裏面電極ＲＳ４に接続されている。電極接続部ＣＣ１は、裏面電極ＲＳ５に接続されている。電極接続部ＣＣ２は、裏面電極ＲＳ６に接続されている。電極接続部ＣＳＰは、裏面電極ＲＳ７に接続されている。
【００８０】
切り替え部１１は、電源ＰＳと電極接続部Ｃとの間に接続されており、複数個のスイッチを含む。切り替え部１１は、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣの端子ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＣ１，ＴＣ２と裏面電極ＲＳ１〜ＲＳ７との電気的な接続および非接続をそれぞれ切り替える。
【００８１】
ここで、複数個の光電変換素子Ｄを同時に逆バイアス処理するためには、互いに電気的に絶縁された電源ＰＳが少なくとも２個必要である。電源ＰＳの各々は、電圧を出力するための端子を２個含む。すなわち、２個の電源の４個の端子と光電変換素子Ｄとの接続関係を切り替え部１１によって切り替えるためには、電極接続部Ｃは少なくとも５個必要である。
【００８２】
［動作］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置が光電変換素子に逆バイアスをかける際の動作について説明する。
【００８３】
まず、図６の実線で示されているように、切り替え部１１により、端子ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＣ１，ＴＣ２と裏面電極ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４，ＲＳ５，ＲＳ６とをそれぞれ電気的に接続する。
【００８４】
次に、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣからたとえば３Ｖの直流電圧を光電変換モジュールＭＤへ出力する。
【００８５】
すなわち、電源ＰＳＡは、電圧Ｖ１としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＡ１およびＴＡ２からそれぞれ電極接続部ＣＡ１およびＣＡ２を介して裏面電極ＲＳ１およびＲＳ２間に電圧Ｖ１を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ１の裏面電極ＲＳ１と表面電極Ｓ１との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００８６】
また、電源ＰＳＢは、電圧Ｖ２としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＢ１およびＴＢ２からそれぞれ電極接続部ＣＢ１およびＣＢ２を介して裏面電極ＲＳ３およびＲＳ４間に電圧Ｖ２を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ３の裏面電極ＲＳ３と表面電極Ｓ３との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００８７】
また、電源ＰＳＣは、電圧Ｖ３としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＣ１およびＴＣ２からそれぞれ電極接続部ＣＣ１およびＣＣ２を介して裏面電極ＲＳ５およびＲＳ６間に電圧Ｖ３を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ５の裏面電極ＲＳ５と表面電極Ｓ５との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００８８】
このような構成により、複数個の光電変換素子Ｄを同時に逆バイアス処理することができるため、光電変換素子の逆バイアス処理時間を短縮することができる。
【００８９】
ここで、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣは互いに電気的に絶縁されていることから、光電変換素子Ｄ２、Ｄ４およびＤ６の裏面電極ＲＳ２、ＲＳ４およびＲＳ６は、互いに独立した電位となっている。このため、光電変換素子Ｄ２、Ｄ４およびＤ６には順方向電圧が印加されない。
【００９０】
次に、逆バイアス電圧の印加された光電変換素子Ｄに隣接する光電変換素子Ｄを新たに逆バイアス電圧が印加されるべき光電変換素子Ｄに設定する。そして、電圧供給部２は、新たに設定された光電変換素子Ｄに逆バイアス電圧を印加する。
【００９１】
より詳細には、切り替え部１１により、端子ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＣ１，ＴＣ２と裏面電極ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４，ＲＳ５，ＲＳ６，ＲＳ７とをそれぞれ電気的に接続する。
【００９２】
次に、図６の破線で示されているように、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣからたとえば３Ｖの直流電圧を光電変換モジュールＭＤへ出力する。
【００９３】
すなわち、電源ＰＳＡは、電圧Ｖ１としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＡ１およびＴＡ２からそれぞれ電極接続部ＣＡ１およびＣＡ２を介して裏面電極ＲＳ２およびＲＳ３間に電圧Ｖ１を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ２の裏面電極ＲＳ２と表面電極Ｓ２との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００９４】
電源ＰＳＢは、電圧Ｖ２としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＢ１およびＴＢ２からそれぞれ電極接続部ＣＢ１およびＣＢ２を介して裏面電極ＲＳ４およびＲＳ５間に電圧Ｖ２を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ４の裏面電極ＲＳ４と表面電極Ｓ４との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００９５】
電源ＰＳＣは、電圧Ｖ３としてたとえば３Ｖの直流電圧を生成し、端子ＴＣ１およびＴＣ２からそれぞれ電極接続部ＣＣ１およびＣＣ２を介して裏面電極ＲＳ６およびＲＳ７間に電圧Ｖ３を印加する、すなわち光電変換素子Ｄ６の裏面電極ＲＳ６と表面電極Ｓ６との間に３Ｖの逆バイアス電圧を印加する。
【００９６】
ここで、電源ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣは互いに電気的に絶縁されていることから、光電変換素子Ｄ１、Ｄ３およびＤ５の裏面電極ＲＳ１、ＲＳ３およびＲＳ５は、互いに独立した電位となっている。このため、光電変換素子Ｄ１、Ｄ３およびＤ５には順方向電圧が印加されない。
【００９７】
以上のような２工程により、光電変換素子Ｄ１〜Ｄ６のすべてに逆バイアス処理を行なうことができる。
【００９８】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。したがって、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、複数の直列接続された光電変換素子の逆バイアス処理を簡易な構成で安定して短時間で行なうことができる。
【００９９】
また、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、切り替え部１１を用いることにより、逆バイアス処理すべき薄膜光電変換素子Ｄを選択する際に、電極接続部Ｃまたは薄膜光電変換素子Ｄの位置を移動する必要がない。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置と比べて、逆バイアス処理時間の短縮および装置の簡略化を図ることができる。
【０１００】
なお、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置では、逆バイアス処理工程として２工程を実施するが、１番目の工程を実施した後に薄膜光電変換モジュールＭＤを移動させて別の電源を用いて２番目の工程を実施することが、薄膜光電変換モジュールＭＤの製造時間短縮の観点から望ましい。
【０１０１】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの等価回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置が光電変換素子に逆バイアスをかける際の動作を示す回路図である。
【図５】光電変換素子の逆バイアス処理装置において複数の光電変換素子に逆バイアスをかけた状態を示す回路図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜光電変換モジュールの製造装置の概略図である。
【図７】従来の薄膜光電変換モジュールの概略断面図である。
【図８】従来の薄膜光電変換モジュールの等価回路図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  電圧生成部、２，５２  電圧供給部、６  第１分離溝、７  コンタクトライン、８  第２分離溝、ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＳＰ  電極接続部、ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＣ１，ＴＣ２  端子、ＰＳＡ，ＰＳＢ，ＰＳＣ  電源、ＭＤ  薄膜光電変換モジュール、１１  切り替え部、１４  端子、１０１，１０２  薄膜光電変換モジュールの製造装置、ＲＳ１〜ＲＳ７  裏面電極、Ｄ１〜Ｄ６  光電変換素子、Ｂ  透明絶縁基板、Ｓ１〜Ｓ６  表面電極、Ｌ  半導体層、ＳＬ  表面電極層、ＲＳＬ  裏面電極層。
【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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