(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁基板上に形成された透明電極層をスクライブして分離する工程と、
前記透明絶縁基板の周縁部に形成されている透明電極層をブラスト処理によって除去する工程と、
前記透明電極層上に光電変換半導体層を成膜した後、光電変換半導体層をスクライブして接続用溝を形成する工程と、
前記光電変換半導体層上に裏面電極層を成膜した後、裏面電極層および光電変換半導体層をスクライブして分離する工程と、
前記透明絶縁基板の周縁部に形成されている裏面電極層および光電変換半導体層をブラスト処理によって除去する工程と
を順次行うことを特徴とする集積化薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集積化薄膜太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スーパーストレート構造の集積化薄膜太陽電池は、ガラス基板の裏面に積層された透明電極層、光電変換半導体層および裏面電極層からなるストリング状の複数段の太陽電池セルを直列に接続した構造を有する。また、光電変換半導体層に用いられるシリコンの保護などを目的として、太陽電池セルの裏面は架橋剤を含むエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと記す）などを主成分とする封止樹脂とテドラーなどを用いた保護シートで封止している。
【０００３】
こうした集積化薄膜太陽電池のコストを低減するためには、窓ガラス用として大量に生産されている安価なフロート板ガラスを使用する必要がある。フロート板ガラスを使用した場合でも、フロートガラス引きとはオフラインで特にマスクを利用して透明導電膜（ＴＣＯ）からなる透明電極層を形成すると、コスト増が避けられない。現実的な選択として、フロートガラス引きとオンラインでマスクを使用せずにＴＣＯを成膜する必要がある。この場合、ガラス基板の一方の面には全面にＴＣＯが付いている。
【０００４】
このように一面全面にＴＣＯが形成されたガラス基板を用いて太陽電池モジュールを作製した場合、最終的にはモジュールの側面に裏面電極層、光電変換半導体層および透明電極層が存在するためモジュールの耐絶縁性が損なわれる。このため、太陽電池モジュールの長期信頼性を向上する観点から、ガラス基板の周縁部を研磨する、いわゆる縁研磨が行われている。
【０００５】
従来、例えば特開平２０００−１５０９４４号公報に示されているように、ガラス基板上の透明電極層をスクライブして分離し、透明電極層上に光電変換半導体層を成膜し、光電変換半導体層をスクライブして接続用溝を形成し、光電変換半導体層上に裏面電極層を成膜し、裏面電極層および光電変換半導体層をスクライブして分離した後に、ガラス基板の周縁部に形成されている裏面電極層、光電変換半導体層および透明電極層を、例えばブラスト処理により一度に除去（縁研磨）する方法が用いられていた。
【０００６】
ところで、ＴＣＯとしては一般的に水素プラズマ耐性の高いＦドープＳｎＯ2が用いられる。このＦドープＳｎＯ2は非常に硬く、またエッチングが困難である（還元剤として金属粉を要し、塩酸を使用する）という問題がある。このため、ブラスト処理による研磨速度を１５ｃｍ／ｓｅｃ以下に設定して厳しい条件でＴＣＯを確実に除去するようにしている。
【０００７】
しかし、このような厳しい条件でブラスト処理を行うと、太陽電池セルのセル面から３ｍｍ以上離した位置でブラスト処理を行っているにもかかわらずセル面に損傷が生じてセル性能の低下を招き、歩留りが低下するという問題が生じていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、縁研磨に伴うセル面の損傷、セル性能の低下、ひいては歩留りの低下を防止できる集積化薄膜太陽電池の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の集積化薄膜太陽電池の製造方法は、透明絶縁基板上に形成された透明電極層をスクライブして分離する工程と、前記透明絶縁基板の周縁部に形成されている透明電極層をブラスト処理によって除去する工程と、前記透明電極層上に光電変換半導体層を成膜した後、光電変換半導体層をスクライブして接続用溝を形成する工程と、前記光電変換半導体層上に裏面電極層を成膜した後、裏面電極層および光電変換半導体層をスクライブして分離する工程と、前記透明絶縁基板の周縁部に形成されている裏面電極層および光電変換半導体層をブラスト処理によって除去する工程とを順次行うことを特徴とする。
【００１０】
基板周縁部の透明電極層の除去はブラスト処理によって行うことが好ましい。また、基板周縁部の透明電極層のブラスト処理を行う前に、透明電極層のスクライブを行うことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記のように本発明の方法では、最初に透明絶縁基板の周縁部に形成されている透明電極層を除去（縁研磨）しておき、その後に光電変換半導体層の成膜・加工、裏面電極層の成膜・加工を行う。このため、これらの工程の後に再び縁研磨を行う際には透明電極層が残っていないので、従来透明電極層を含んで一括で行っていた縁研磨よりも、条件の緩やかな方法を用いることができる。したがって、再度の縁研磨の際に、太陽電池セルのセル面の損傷が低減され、セル性能の低下を防止でき、従来よりも歩留りを向上できる。
【００１２】
本発明においては、透明絶縁基板上に形成された透明電極層のスクライブを行った後に、基板周縁部の透明電極層のブラスト処理を行うことが好ましい。これは、ブラスト処理→スクライブの順序で加工すると、縁研磨残滓によってスクライブが阻害されるのでそれぞれの処理の後に合計２度の洗浄が必要になり、またスクライブ時にレーザー光が縁研磨された領域からＴＣＯが存在する領域へ移る境界でスクライブが確実に行われない部分が生じるためである。スクライブ→ブラスト処理の順序で加工すると、どの領域でもスクライブを確実に行うことができ、洗浄はブラスト処理後に１度だけ行えばよい。
【００１３】
なお、大面積の透明絶縁基板上に集積化セルを作製した後、各種モジュールに適応したサイズに分割する場合には、透明絶縁基板の周縁部に加えて中央部の分割領域に対してもブラスト処理を行う。
【００１４】
上述したように、透明電極層のスクライブ、透明電極層の縁研磨および洗浄を行った後、ＣＶＤによる光電変換半導体層の成膜が行われるが、洗浄とＣＶＤ成膜との間に加熱処理を行ってもよい。この加熱処理の温度は、８０℃〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃、さらに好ましくは３００〜３５０℃に設定される。８０℃以上であれば水分を高速に除去することができる。２００℃以上であればＣＶＤにおいて不純物が発生しにくくなる。１５０℃以上であればブラスト処理およびレーザースクライブによって生じたマイクロクラックを減少してガラス強度を高めることができ、特に３００℃以上でこの効果が顕著になる。しかし、３５０℃を超えると装置コストが増大し、ガラス熱歪みが発生するようになる。また、４００℃を超えると歪みが増大し、５００℃を超えると歪みが顕著になる。
【００１５】
光電変換半導体層の構造は特に限定されず、例えばｐｉｎ型アモルファスシリコン層でもよいし、ｐｉｎ型アモルファスシリコン層とｐｉｎ型ポリシリコン層とからなるハイブリッド型でもよい。
【００１６】
上述したように、光電変換半導体層の成膜・加工、裏面電極層の成膜・加工を行った後には再び縁研磨が行われる。この際、少なくとも基板周縁部の裏面電極層を除去すれば、太陽電池モジュールの絶縁性を確保することができる。また、基板周縁部の裏面電極層および光電変換半導体層を除去して基板面を露出させれば、裏面の封止に用いられるＥＶＡが良好に付着するようになるので、信頼性を向上できる。
【００１７】
上述したように、再度の縁研磨は、透明電極層よりも除去しやすい裏面電極層および光電変換半導体層に対するものなので、条件の緩やかな方法により行うことができる。例えば、研磨速度を３０ｃｍ／ｓｅｃ以上に設定した弱いブラスト処理を用いることができる。また、平面回転歯を有する研磨機（ホイール）を用いてもよい。さらに、レーザー加工を用いてもよい。これらの方法を用いれば、再度の縁研磨の際に、太陽電池セルのセル面の損傷が低減され、セル性能の低下を防止でき、従来よりも歩留りを向上できる。
【００１８】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
実施例
図１（Ａ）〜（Ｅ）を参照して本実施例に係るハイブリッド型の集積化薄膜太陽電池の製造方法を説明する。図１（Ａ）〜（Ｅ）はガラス基板の周縁部を示す断面図である。本実施例では、９１０ｍｍ×９１０ｍｍのガラス基板を用いて太陽電池セルを形成し、最終的に２分割して９１０ｍｍ×４５５ｍｍの２枚の太陽電池モジュールを製造する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、９１０ｍｍ×９１０ｍｍ、厚み４ｍｍのガラス基板１上に厚さ約０．８μｍのＳｎＯ2からなる透明電極層２が形成されており、この透明電極層２にスクライブライン３を設けることにより単位セルごとに分離した。図示しないが、ガラス基板１の光入射面には反射防止膜（ＡＲコート）が施されている。透明電極層２のレーザースクライブ工程は、レーザースクライバーのＸ−Ｙテーブル上に透明電極層２を上向きにしてガラス基板１を載置し、上方からレーザー光を照射することによって行った。このとき、ＹＡＧレーザーの基本波を用い、加工点出力を１３Ｗに設定して、線幅約８０μｍのスクライブライン３を形成した。
【００２０】
図１（Ｂ）に示すように、ガラス基板１の周縁部１１に形成されている透明電極層２を周囲から約５ｍｍの幅でブラスト処理して除去した。図２にこの工程に対応する平面図を示す。本実施例においては、最終的にガラス基板１を２分割するので、図２に示すように周縁部１１に加えて中央部１２の透明電極層２もブラスト処理により除去した。このとき、ブラスト処理による研磨速度は１５ｃｍ／ｓｅｃに設定した。
【００２１】
図１（Ｃ）に示すように、透明電極層２上に、厚さ約０．２５μｍのｐｉｎ型アモルファスシリコン層４および厚さ約２μｍのｐｉｎ型ポリシリコン層５を成膜した。その後、アモルファスシリコン層４およびポリシリコン層５に接続溝となるスクライブライン６を設けた。半導体層（ポリシリコン層５とアモルファスシリコン層４）のレーザースクライブ工程は、レーザースクライバーのＸ−Ｙテーブル上に膜面を下向きにしてガラス基板１を載置し、上方からガラス基板１を通してレーザー光を照射することによって行った。このとき、ＹＡＧレーザーの第二高調波を用い、出力０．５５Ｗ、１０ｋＨｚ、加工速度４００ｍｍ／ｓに設定して、線幅約８０μｍのスクライブライン６を形成した。
【００２２】
図１（Ｄ）に示すように、半導体層上に、厚さ約０．１μｍのＺｎＯと厚さ約０．３μｍのＡｇとの積層膜からなる裏面電極層７を成膜した。その後、裏面電極層７および半導体層（ポリシリコン層５、アモルファスシリコン層４）にスクライブライン８を設けて単位セルごとに分離した。このレーザースクライブ工程は、レーザースクライバーのＸ−Ｙテーブル上に膜面を下向きにしてガラス基板１を載置し、上方からガラス基板１を通してレーザー光を照射することによって行った。このとき、ＹＡＧレーザーの第二高調波を用い、出力０．４０Ｗ、６ｋＨｚ、加工速度４００ｍｍ／ｓに設定して、線幅約１００μｍのスクライブライン８を形成した。
【００２３】
図１（Ｅ）に示すように、ガラス基板１の周縁部１１に形成されている裏面電極層７および半導体層（ポリシリコン層５、アモルファスシリコン層４）を周囲から約５ｍｍの幅でブラスト処理して除去した。このとき、ブラスト処理による研磨速度は３０ｃｍ／ｓｅｃに設定した。
【００２４】
得られた太陽電池モジュールを２分割して９１０ｍｍ×４５５ｍｍの２枚の太陽電池モジュールを製造した。
【００２５】
比較例
上記実施例に対して以下のように工程を変更した。すなわち、図１（Ｂ）に対応する工程においてガラス基板１の周縁部１１に形成されている透明電極層２のブラスト処理を行わず、図１（Ｅ）に対応する工程でガラス基板１の周縁部１１に形成されている裏面電極層７、半導体層（ポリシリコン層５、アモルファスシリコン層４）および透明電極層２を一括してブラスト処理により除去した。このとき、ブラスト処理による研磨速度は１５ｃｍ／ｓｅｃに設定した。
【００２６】
上記の変更点以外は実施例と同様にして９１０ｍｍ×４５５ｍｍの２枚の太陽電池モジュールを製造した。
【００２７】
以上の実施例および比較例の方法により製造された太陽電池モジュールについて、開放端電圧（ＶOC）、フィルファクター（ＦＦ）および変換効率（ｅｆｆｉ）を評価した結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0004987191.tif 000002
【００２９】
表１から明らかなように、実施例の方法を用いれば、比較例の方法よりも特性の良好な太陽電池モジュールが得られることがわかる。また、実施例の方法を用いた場合、比較例よりも収率が向上した。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、縁研磨に伴うセル面の損傷、セル性能の低下、ひいては歩留りの低下を防止できる集積化薄膜太陽電池の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるハイブリッド型の集積化薄膜太陽電池の製造方法を示す断面図。
【図２】図１（Ｂ）に対応する平面図。
【符号の説明】
１…ガラス基板
２…透明電極層
３…スクライブライン
４…アモルファスシリコン層
５…ポリシリコン層
６…スクライブライン
７…裏面電極層
８…スクライブライン
１１…周縁部
１２…中央部
【図１】
0004987191.tif 000003
【図２】
0004987191.tif 000004