(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体と、該第１導体上の光起電力層と、該光起電力層上に透明導電膜、透明導電膜の少なくとも１部を除去した切断部、該切断部上に設けた絶縁部材、該絶縁部材上に設けた該光起電力層から発生する電力を集電するべく配置された第２導体とを有する光起電力素子の製造方法であって、
i)前記第１導体上に前記光起電力層を形成する工程と
ii)前記光起電力層上に前記透明導電膜を形成し、その少なくとも一部を除去し切断部を設ける工程と
iii)前記切断部上に前記絶縁部材を配置し固定する工程と
iv)前記絶縁部材及び前記光起電力層上に前記光起電力層から発生する電力を集電すべく配置される前記第２導体を形成する工程と
v)前記第１導体、前記光起電力層、前記絶縁部材及び前記第２導体を同時に切断する工程とを有し、
前記絶縁性部材は、厚みが１５μｍ以上であることを特徴とする光起電力素子の製造方法。
【請求項２】
前記切断にシャー刃切断機を用いることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光起電力素子及びその製造方法に係わり、特に様々なサイズ及び出力の光起電力素子を効率よく生産できる光起電力素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光起電力装置の出力は６Ｖ系、１２Ｖ系が主流となっており、それに応じた光起電力素子の組立、更にバッテリー及びインバーターとの連動等のシステム化が行われている。
【０００３】
様々な用途に対応するためには、サイズや出力の異なる光起電力素子の組立てが必要となる。様々なサイズ及び出力の光起電力素子が目的に応じ組立てられ、ラミネーションなどの表面保護が施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、様々なサイズの光起電力素子を量産するには、そのサイズに応じてそれぞれ量産ラインが必要となる。それらを１つのラインで製造しようとすると、例えば搬送機構及び各部材供給のアライメント機構の変更などが、その度必要となることから生産性は悪くなる。
【０００５】
また、量産ラインのタクトは限界があり、大サイズの光起電力素子でも小サイズの光起電力素子の場合でも同じタクトとなり、生産面積で考えた生産効率は悪くなる。
【０００６】
このように、従来の方法で種々の大きさの光起電力素子を生産しようとすると、生産性は低下せざるを得ず、その結果、光起電力素子の高価格化を招いているのが現状である。
【０００７】
かかる状況において、本発明は、様々な大きさの光起電力素子を、１つの生産ラインで且つ高い生産性で製造可能とする光起電力素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明が解決するための手段】
本発明の光起電力素子の製造方法は、第１導体と、該第１導体上の光起電力層と、該光起電力層上に透明導電膜、透明導電膜の少なくとも１部を除去した切断部、該切断部上に設けた絶縁部材、該絶縁部材上に設けた該光起電力層から発生する電力を集電するべく配置された第２導体とを有する光起電力素子の製造方法であって、
i)前記第１導体上に前記光起電力層を形成する工程と
ii)前記光起電力層上に前記透明導電膜を形成し、その少なくとも一部を除去し切断部を設ける工程と
iii)前記切断部上に前記絶縁部材を配置し固定する工程と
iv)前記絶縁部材及び前記光起電力層上に前記光起電力層から発生する電力を集電すべく配置される前記第２導体を形成する工程と
v)前記第１導体、前記光起電力層、前記絶縁部材及び前記第２導体を同時に切断する工程とを有し、
前記絶縁性部材は、厚みが１５μｍ以上であることを特徴とする。
【０００９】
また、前記切断は、シャー刃切断機を用いることが好ましい。
【００１２】
【作用】
本発明による光起電力素子の製造方法は様々なサイズの光起電力素子が必要である場合でも、光起電力素子をサイズ別に製造する必要がなく、大サイズの光起電力素子を量産し、その後で必要に応じた切断分割を行うことによって、所望のサイズの光起電力素子が得られることから、非常に生産性がある光起電力素子の製造方法である。つまり本発明による光起電力素子は大サイズの光起電力素子の切断分割により得た光起電力素子である。
【００１３】
そして、本発明者らは、切断分割の際に発生するバリ等により基板と導電性電極とが短絡し、それが光起電力素子特性の低下及び歩留まり低下の原因であることを見いだし、この知見を基に本発明を完成した。即ち、切断部に予め絶縁部材を設けておくことにより、特性低下及び歩留まり低下の原因となる上記短絡の防止が可能となったのである。
【００１４】
以下に、切断分割を可能にした光起電力素子の構造をより詳細に説明する。
【００１５】
従来の光起電力素子は導電性基板のような第１導体上に光起電力層を設け、その直接上に導電性ペーストのような第２導体を設けた構成となっていた。しかし従来の光起電力素子を切断分割しようとすると、切断分割する際に発生する第１導体と第２導体のバリにより、互いにショートしてしまう。一方、本発明による光起電力素子は、第１導体、光起電力層、絶縁部材、第２導体からなり、切断する部分の第２導体と光起電力層との間に絶縁部材を設けた大サイズ光起電力素子を切断分割して得られる。得られた光起電力素子は周縁部で第２導体と光起電力層の間に絶縁部材が配置された構成となる。この絶縁部材は、切断分割した際の第１導体と第２導体から発生するバリによる互いのショートを防止する。
【００１６】
以上のように、本発明は、１つの量産ラインで搬送機構及び各部材供給のアライメント機構の変更等をすることなしに大サイズの光起電力素子を共通して製造し、その後シャー刃切断機などによる簡単な切断分割によって種々のサイズの光起電力層が得られることになる。
【００１７】
本発明の絶縁部材には、例えばポリエステルテープ、ポリイミドテープ、ウレタンテープ等が用いられるが、特にコストが安く、且つ透明であるポリエステルテープを用いるのが望ましい。絶縁部材とその上の第２導体の配置はそのアライメントが難しいため絶縁部材は第２導体よりも大きめにすることが多い。しかし、透明な絶縁部材を用いることにより、光起電力層の上に第２導体よりもはみ出して配置してもシャドウロスを生じないので、従来の構成の光起電力素子と同等の発電効率が得られる。
【００１８】
また、絶縁部材の厚みは第１導体及び第２導体の材質と厚みによって決定するものである。例えば、第１導体に厚み１００μｍのステンレス基板を第２導体に厚み１００μｍの軟質銅を用いた一般的な構成の時、ステンレス基板側からシャー刃が入った方の切断面ではショートに関わるステンレス基板の軟質銅に向かうバリは約１０μｍ、軟質銅側からシャー刃が入った方の切断面では短絡に関わる軟質銅のステンレス基板に向かうバリは約１０〜１５μｍであり、いずれも切断面でも絶縁部材の厚みは１５μｍ以上であれば絶縁性は保てることになる。
【００１９】
歩留の良い切断分割を行うために絶縁部材を厚くすると、ショート率は小さくなるが、光起電力層と絶縁部材がつくる段差が大きくなると、その上の第２導体の劣化が促進し易くなるため、絶縁部材の厚みは、第１導体及び第２導体の材質と厚みによって適当な厚みを選択して用いる。
【００２０】
本発明において、第１導体としてはステンレス、アルミニウム、銅などの導電性基板が使用可能であるが、ステンレス基板が好ましく、特に切断分割時のバリの小さなステンレス基板を用いることが望ましい。
【００２１】
本発明の光起電力層は、非晶質半導体、結晶半導体等いずれも用いることができるが、結晶性半導体は厚く固いので切断時に破壊し易いため、アモルファスシリコンのような薄膜非晶質半導体が好ましい。光起電力層は、第１導体基板上にプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法あるいはＲＦプラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いて形成される。
【００２２】
本発明の第２導体は、例えばアルミニウム、銀、ニッケル、銅等の導電性金属粒子をフィラーに持つ導電性ペーストを用い印刷法、塗布法により前記光起電力層上に形成したり、あるいは例えばアルミニウム、銀、ニッケル、銅、ＩＴＯ等の金属単体及び透明導電性酸化物等を用い、メッキ、蒸着、スパッタ等の方法により形成する。
【００２３】
光起電力素子の切断分割は、シャー刃切断、ノコ刃切断、レーザー切断等によって行うことができる。しかし、レーザー切断は切断時に高熱がかかり、耐熱性のない絶縁部材を用いると、絶縁部材が溶融し絶縁性を確保できなくなる。レーザー加工時の高温度に絶え得る耐熱性のある絶縁部材は一般に少なく、またはコストも高い。また、ノコ刃切断では、発生する切り粉が光起電力素子を汚し、傷をつける場合があり、これらの欠点のないシャー刃切断が最も好適に用いられる。シャー刃切断は装置も簡単で安く、切断工程も単純なことからコスト面も含め生産性がよい。シャー刃切断は、第１導体及び第２導体の材質と光起電力素子の厚みによって最適なクリアランス調整を行い、第１導体及び第２導体のバリを最小にして行われる。
【００２４】
【実施例】
本発明の光起電力素子及びその製造方法を実施例に基づいて詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
図１に本発明の光起電力素子の概略図を示す。図は、大サイズの光起電力素子を分割切断することにより得られた光起電力素子の正面図及び断面図である。
【００２６】
第１導体であるステンレス基板１０１上にアモルファスシリコン半導体１０２、透明導電膜（ＴＣＯ）１０３が形成され、その上に第２導体である銅箔１０８と導電性ぺーストからなるグリッド１０９が形成されている。
【００２７】
切断線Ａ、Ｂで分割された光起電力層はその切断部ではＴＣＯが除去されており且つ、第２導体である銅箔１０８及びグリッド１０９と光起電力層との間に、絶縁部材であるポリエステルテープ１０５、１０７が設けられている。ここで用いたポリエステルテープは基材が厚み１００μｍの透明テープである。ポリエステルテープ１０５、１０７により切断時の第１導体（ステンレス基板１０１）と第２導体（銅箔１０８及びグリッド１０９）との短絡が防止される。ポリエステルテープの厚さ１００μｍは、切断時に切断面に発生するバリによる第１導体（ステンレス基板１０１）と第２導体（銅箔１０８及びグリッド１０９）の接触を防ぐのに十分の厚さである。即ち、銅箔（軟質銅１００μｍ）１０８の切断時のバリは約１０μｍ、グリッド（導電性ぺースト）１０９の切断時のダレは数μｍであった。また、ステンレス基板１０１はステンレス４３０ＢＡ製基板を用いており切断時のバリは数μｍ程度であった。
【００２８】
作製した光起電力素子について開放電圧、変換効率等を測定したところ、切断せず個別に作製した光起電力素子の特性と同程度となり、切断時の短絡が防止されていることが分かった。
【００２９】
（実施例２）
絶縁部材の厚みを５０、３０、１５、１０μｍとし、その他は実施例１と同構成とした光起電力素子を作製し、同様の測定を行った。その結果、絶縁部材の厚さが１０μｍのものについては、部分的にショートが起こり、開放電圧等の特性が低下したが、絶縁部材の厚さが１５μｍ以上では、特性の低下はみられず、実用上問題となるショートは起こっていないことが分かった。
【００３０】
（実施例３）
図２〜６に本発明における光起電力素子の製造方法の実施例を示す。
【００３１】
まず、ロール・ツー・ロール式の蒸着法により、第１導体であるステンレス基板２０１上にアモルファスＳｉ２０２からなる光起電力層、透明導電膜（ＴＣＯ）２０３が積層され、続いてモジューリング量産ラインの搬送系に応じたサイズにロールから大サイズ光起電力素子がカットされ、搬送系に投入される。このカットにより、光起電力素子端部のＴＣＯ２０３と第１導体２０１とが短絡し特性が低下するのを修復するために、ＴＣＯ２０３に分離溝２０４を設ける。これにより実力通りの特性が出る光起電力素子が得られる。また、光起電力素子はＴＣＯ２０３に分離溝２０４を設けることによって、複数の電気的に独立した光起電力層を持つことができる。分離溝２０４は塩化鉄を含んだエッチングペーストを自動スクリーン印刷により塗布し、加熱後水洗浄することで形成される（以上、図２参照）。
【００３２】
次に、絶縁部材であるポリエステルテープ２０５、２０６、２０７を自動供給する。ポリエステルテープ２０５、２０６、２０７は基材厚が１００μｍ、粘着材のアクリル樹脂が３０μｍからなるテープである。ポリエステルテープ２０７は、後の切断工程時における第１導体（ステンレス基板２０１）と第２導体（銅箔２０８及びグリッド２０９）のバリによる短絡を防止する。ポリエステルテープ２０５、２０６は、テープ２０７と同様に、後の切断工程時の第１導体（ステンレス基板２０１）と第２導体（銅箔２０８及びグリッド２０９）のバリによる短絡を防止すると共に、分離溝２０４の外側での短絡の影響を取り除く、つまりモジューリング量産ライン投入時のカットによる光起電力素子端部のＴＣＯ２０３と第１導体（ステンレス基板２０１）との短絡により光起電力特性が出ない領域での第１導体（ステンレス基板２０１）と第２導体（銅箔２０８及びグリッド２０９）の短絡を防止するものである（以上、図３参照）。
【００３３】
続いて、第２の導体である銅箔２０８とグリッド２０９を形成する。銅箔２０８は、厚さが１００μｍの軟質銅テープをポリエステルテープ２０５、２０６上に自動供給する。グリッド２０９は、自動印刷により導電性ペーストを分離溝２０４内の有効エリア及び銅箔上に供給し、加熱して形成する（以上、図４参照）。
【００３４】
第２の導体が形成された光起電力素子基板を予め設けた分離溝２０４部でシャー刃切断機で分割切断し、適当な大きさとする。例えば図５では６分割、図６では３分割に切断して光起電力素子が得られる。本実施例では、シャー刃のクリアランスは１０μｍとした。
【００３５】
作製した光起電力素子の特性は、個別に作製した光起電力素子と同等の特性となることを確認した。
【００３６】
その後、直列化、並列化などの組立をし、フッ素樹脂フィルム、ＥＶＡなどを用い表面被覆した後、デザイン加工して光起電力装置とする。
【００３７】
（実施例４）
図７〜１１に本発明における光起電力素子の製造方法の他の実施例を示す。
【００３８】
ロール・ツー・ロール式の蒸着により、第１導体であるステンレス基板３０１上にアモルファスＳｉからなる光起電力層３０２と透明導電膜（ＴＣＯ）３０３が積層され、続いてモジューリング量産ラインの搬送系に応じたサイズにロールより大サイズ光起電力素子がカットされ搬送系に投入される。このカットにより光起電力素子端部のＴＣＯ３０３と第１導体３０１とが短絡し特性が低下するため、これを修復するためＴＣＯ３０３に分離溝３０４を設ける。これにより実力通りの特性が出る光起電力素子が得られる。また、光起電力層基板はＴＣＯ３０３に分離溝３０４を設けることによって、複数の電気的に独立した光起電力層とすることができる。分離溝３０４は塩化鉄を含んだエッチングペーストを自動スクリーン印刷により塗布し、加熱後水洗浄することで形成する（以上、図７参照）。
【００３９】
この工程は、実施例３と同じモジューリング量産ラインでエッチングペーストの自動スクリーン印刷のスクリーン版の取替えて行えばよい。
【００４０】
次に、絶縁部材であるポリエステルテープ３０５、３０６を自動供給する。ポリエステルテープは、基材厚が１００μｍ、粘着材のアクリル樹脂が３０μｍからなるテープである。ポリエステルテープ３０５、３０６は、後の切断工程時の第１導体（ステンレス基板３０１）と第２導体（銅箔３０８及びグリッド３０９）のバリによる短絡を防止し、且つ分離溝３０４の外側での短絡防止、つまりモジューリング量産ライン投入時のカットによる光起電力素子端部のＴＣＯ３０３と第１導体（ステンレス基板３０１）との短絡により光起電力特性が出ない領域での第１導体（ステンレス基板３０１）と第２導体（銅箔３０８及びグリッド３０９）の短絡を防止する（以上、図８参照）。
【００４１】
この工程は、実施例３と同じモジューリング量産ラインで基板中央部のポリエステルテープ２０７の供給装置を作動しないことで行うことができる。
【００４２】
続いて、第２の導体である銅箔３０８とグリッド３０９を形成する。銅箔３０８は、銅テープ（厚さ１００μｍの軟質銅）をポリエステルテープ３０５、３０６上に自動供給する。グリッド３０９は、自動印刷により導電性ペーストを分離溝内の有効エリア及び銅箔上に供給し、加熱して形成する（以上、図９参照）。
【００４３】
第２の導体が形成された光起電力素子を予め設けた分離溝部でシャー刃切断機で分割切断し適当な大きさの光起電力層とする。例えば図１０に示すように３分割にした光起電力素子が得られる。また、図１１に示すように分割しないでそのまま光起電力素子としても良い。本実施例では、切断用シャー刃のクリアランスは１０μｍとした。
【００４４】
得られた光起電力素子は、個別に作製した光起電力素子と同等の特性をもつことが確認された。
【００４５】
その後、直列化、並列化などの組立をし、フッ素樹脂フィルム、ＥＶＡなどを用い表面被覆した後、デザイン加工を施し光起電力装置とする。
【００４６】
【発明の効果】
切断分割部に絶縁部材を配置することで、切断分割の際のショートが防止され、高い特性の光起電力素子を高い歩留まりで得ることができる。
【００４７】
これにより、大サイズの光起電力素子を簡単な切断分割によって様々なサイズの光起電力素子が得られる。
【００４８】
即ち、サイズ毎の量産ラインは必要なく、搬送機構及び各部材供給のアライメント機構の変更などをする事なしに、同一のモジューリング量産ラインで、種々の大きさの光起電力素子を製造でき、生産効率を大きく改善でき、光起電力素子の大幅なコストダウンを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光起電力素子の一例を示す概略図である。
【図２】実施例３の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図３】実施例３の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図４】実施例３の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図５】実施例３の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図６】実施例３の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図７】実施例４の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図８】実施例４の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図９】実施例４の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図１０】実施例４の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【図１１】実施例４の光起電力素子の製造方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１  ステンレス基板、
１０２、２０２、３０２  アモルファスＳｉ半導体、
１０３、２０３、３０３  透明導電膜（ＴＣＯ）、
２０４、３０４  分離溝、
１０５、１０７、２０５、２０６、２０７、３０５、３０６  ポリエステルテープ、
１０８、２０８、３０８  銅箔、
１０９、２０９、３０９  グリッド。
【図１】
0003774483.tif 000002
【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】
0003774483.tif 000008
【図８】
0003774483.tif 000009
【図９】
0003774483.tif 000010
【図１０】
0003774483.tif 000011
【図１１】
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