(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に第１の電極層、半導体層、第２の電極層が順次形成された１又は複数の太陽電池セルから成る太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に対し、逆方向に耐電圧以下の電圧を印加し、短絡部を除去する太陽電池の短絡部除去方法において、該太陽電池セルの隣接する正負の電極にそれぞれ、複数の点状の接触部を有する印加部材、若しくは１又は複数の線状の接触部を有する印加部材、または１又は複数の面状の接触部を有する印加部材から選ばれる１種又は２種の印加部材を接触させることにより逆電圧を印加して短絡部を除去することを特徴とする太陽電池の短絡部除去方法。
【請求項２】
絶縁基板上に第１の電極層、半導体層、第２の電極層が順次形成された１又は複数の太陽電池セルから成る太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に対し、逆方向に耐電圧以下の電圧を印加し、短絡部を除去する太陽電池の短絡部除去装置において、該太陽電池セルの隣接する正負の電極にそれぞれ、複数の点状の接触部を有する印加部材、１又は複数の線状の接触部を有する印加部材、及び１又は複数の面状の接触部を有する印加部材から選ばれる１種又は２種の印加部材を接触させるようにしたことを特徴とする太陽電池の短絡部除去装置。
【請求項３】
太陽電池セルの長手方向の長さに対して、前記１又は複数の線状又は面状の接触部を有する印加部材の前記長手方向における接触長さが、約５０％以上であることを特徴とする請求項２に記載する太陽電池の短絡部除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池特に非晶質太陽電池の短絡部除去方法及び短絡部除去装置に関するものであり、さらに詳しくは、発電層を挟持する基板側電極と裏面側電極との電極間に短絡部が発生した場合に、耐電圧以下の逆方向電圧を印加して、その際に発生したジュール熱により短絡部を除去あるいは酸化して絶縁する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、非晶質太陽電池の基板側の電極と裏面側の電極との短絡による欠陥をなくす方法として、種々の方法が採られている。その一つは、図９に示すように、基板１側の電極２ｂと同電位の電極３ｃと、裏面側の電極３ｂとの間にプローブ４を接触させ、その間に介在するｐｉｎ接合などの起電力半導体層５に対して、逆方向にバイアス電圧を印加する方法である。こうすることにより、短絡部（以下ピンホールと呼ぶ）に電流が集中し、その結果、ジュール熱が発生して短絡部の金属が酸化して絶縁層となるか、あるいはその際の熱によって、その部分の金属が飛散してしまうことにより、ピンホール部の欠陥を消滅させることができるのである。
【０００３】
しかしながら、この方法はコスト的に安価で且つ簡便であるが、ジュール熱によってピンホール部を酸化あるいは飛散させることにより、短絡箇所が絶縁した状態になるものの、電圧の印加時間、印加電圧値などの条件により、飛散した箇所の残りの部分において、飛散の状況が必ずしも絶縁状況を作り出すものではなかった。たとえば挟持された半導体層５である発電層が飛散させられる一方、裏面金属３ｂ部分が残ってしまい、その結果、裏面金属３ｂが基板１側の電極２ｂと接触してしまい、依然短絡状態のままになるということがよく見られた。更に、そのピンホール部をジュール熱により酸化または飛散させるために電圧を印加していく過程で、耐電圧以上の電圧を印加してしまい、太陽電池の素子を破壊してしまったり、あるいは発熱が大きすぎて、飛散が発電層にのみ偏り、いっそうピンホール部を大きくしてしまうという欠陥があった。
【０００４】
２つ目の短絡部除去方法は、微小な短絡部をセル上部から見つけだし、レーザービームを用いてその部分にレーザーを照射することにより、ピンホール部を加熱し、飛散させる方法である。この方法においては、ピンホール部を除去するために用いるレーザー発生装置が高価であることに加え、ピンホールの部位を検出するための装置が高価であるため、太陽電池のコストアップにつながってしまうという問題があった。
【０００５】
３つ目の短絡部除去方法は、レジストを用いてピンホール部を予め埋めてしまうという方法である。この方法は非晶質層を蒸着した後、レジストを塗布し、その後ピンホ─ル部分にのみ光が通過することを利用してレジストを硬化させ、そのピンホ─ル部分にのみ絶縁層を作り出すのである。その後、塗布されたレジスト膜の未反応部分をリムーバーで除去し、洗浄乾燥を経た後、裏面金属層を蒸着して、短絡部のない太陽電池を製造するのである。
【０００６】
このレジストを用いる方法は、裏面金属層を蒸着する前に、レジストの現像工程やリムーブ工程などの所謂ウエット工程があるため、発電層である半導体層と裏面金属層との間に、良好なオーミック接合を作り難いという欠点があった。しかも、工程数が多くなるため、太陽電池のコストアップにつながってしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明者らは短絡部除去方法としてコスト的にも安価であり、簡便に処理が可能な上記１番目の方法、すなわち太陽電池を構成する電極３間に逆方向のバイアス電圧を印加する方法を採用し、その方法を改良することとした。この方法は、先に述べたように、バイアス電圧の印加時間や印加する電圧の値によりピンホール部をジュール熱により完全に酸化させ、あるいは飛散させ、導通部をなくし絶縁状態を作り出すという方法である。しかしながら、この方法は、ピンホール部に電流を流し、その部分を酸化あるいは飛散させる前に、電圧を印加し過ぎることにより、逆に絶縁箇所で、しかもその絶縁間距離が特に短い部分に電界が集中してしまい、その部分で放電が起こり、その際の熱で新たな短絡箇所を作る恐れがある。また、不適切な印加電圧により、ピンホール部に電流が流れその部分が飛散しても、非晶質半導体層５部分のみが飛散して、裏面の金属電極３ｂ部分が充分に飛散しないため、裏面金属電極３ｂと透明電極２ｂ側が短絡するという事態もある。更に、逆方向に電圧を印加し過ぎてしまい、太陽電池素子６そのものを破壊してしまうという恐れもある。
【０００８】
本発明者らはこれら問題点を解決するために鋭意研究し検討した結果、本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置を発明するに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法の要旨とするところは、絶縁基板上に第１の電極層、半導体層、第２の電極層が順次形成された１又は複数の太陽電池セルから成る太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に対し、逆方向に耐電圧以下の電圧を印加し、短絡部を除去する太陽電池の短絡部除去方法において、該太陽電池セルの隣接する正負の電極にそれぞれ、複数の点状の接触部を有する印加部材、若しくは１又は複数の線状の接触部を有する印加部材、または１又は複数の面状の接触部を有する印加部材から選ばれる１種又は２種の印加部材を接触させることにより逆電圧を印加して短絡部を除去することにある。
【００１０】
次に、本発明に係る太陽電池の短絡部除去装置の要旨とするところは、絶縁基板上に第１の電極層、半導体層、第２の電極層が順次形成された１又は複数の太陽電池セルから成る太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に対し、逆方向に耐電圧以下の電圧を印加し、短絡部を除去する太陽電池の短絡部除去装置において、該太陽電池セルの隣接する正負の電極にそれぞれ、複数の点状の接触部を有する印加部材、１又は複数の線状の接触部を有する印加部材、及び１又は複数の面状の接触部を有する印加部材から選ばれる１種又は２種の印加部材を接触させるようにしたことにある。
【００１１】
また、かかる太陽電池の短絡部除去装置において、太陽電池セルの長手方向の長さに対して、前記１又は複数の線状又は面状の接触部を有する印加部材の前記長手方向における接触長さが、約５０％以上であることにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及び装置は、逆バイアス電圧印加処理を行う際に、各太陽電池セル毎の電極にそれぞれ、複数個のプローブなどから成る印加部材や、線状あるいは面状の印加部材を接触させることにより、プローブから短絡部までの電圧降下を小さくすることができる。その結果、ピンホール部に電流を流す際に、印加部材によりピンホール部の近傍部から逆方向の耐電圧以下の電圧で、ピンホール部を飛散あるいは酸化させるのに充分な電流を適切に制御して流すことができるようになる。
【００１３】
すなわち、ピンホールが存在する箇所は、各太陽電池セルにおいて、特に製膜時などに問題がなければ、全くランダムに発生するものであり、しかもピンホール自身も複数個存在することが多い。このようにピンホールを有する太陽電池セルに一つのプローブを当てて電圧を印加した場合、ピンホール箇所とプローブ箇所が近ければ容易にピンホールを酸化あるいは飛散により除去することが可能であるが、距離が遠くなればピンホール箇所までの距離が長くなるため、その箇所までの電圧降下が大きくなる。この結果、ピンホール部分にかかる電圧を充分な電圧にするためには、プローブ間にかかる電圧をより大きな電圧としなければならない。この様な過剰な電圧は、素子の破壊や、正常部での放電を誘発し、ピンホール部における導通箇所を適切に除去できなくなると言う問題点があった。そこで、各太陽電池セルに電圧を印加する際に、複数個のプローブなどから成る印加部材や線状又は面状の印加部材を用いて、その印加部材に電圧を印加させることにより、ピンホールまで最近接の印加部材から、ピンホールに印加することができる。したがって、電圧降下は小さなものとなり、同じ電圧を印加した場合においても、ピンホール部分により多くの電圧がかかるようになる。この結果、ピンホールを除去するのに当たり、必要以上の電圧を印加させることがなくなり、安定的にピンホールを除去することが可能となる。
【００１４】
また、印加部材を線状又は面状に形成することができ、特に印加部材を面状に形成した場合、太陽電池セルの金属電極は、接触面においては電圧降下がなく印加されることになり、また、接触面以外の面においても、電圧降下がほとんどない状態で印加されることになる。したがって、電圧を印加する際に、幅方向に太陽電池セルとほぼ同じ長さ、あるいは少なくとも５割以上の長さを持つ平滑な面を有する接触面を持つ印加部材に電圧を印加することにより、ピンホールまでの距離が一つのプローブを用いて行う場合に比べ大幅に短縮でき、それにより金属電極及び透明電極部分の電圧降下は小さなものとなり、同じだけ電圧をかけた場合においても、ピンホール部分により多くの電圧がかかるようになる。この結果、ピンホールを除去するのにあたり、必要以上の電圧がかかることがなくなり、安定的にピンホールのみを除去することが可能となる。
【００１５】
次に、本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及び短絡部除去装置の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１６】
まず本発明が適用される太陽電池はたとえば図１に示すように、絶縁基板１０上に複数の太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……が集積された太陽電池１４を挙げることができる。太陽電池１４は、絶縁基板１０上に所定のパターンで複数の第１の電極層１６ａ，１６ｂ……と半導体層１８ａ，１８ｂ……及び第２の電極層２０ａ，２０ｂ……が順次形成されて成る複数の太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……が集積化されたものである。
【００１７】
この太陽電池１４において、絶縁基板１０としてガラス基板や透明樹脂基板などの透光性の基板を用いた場合、通常、第１の電極層１６ａ，１６ｂ……として透明電極、第２の電極層２０ａ，２０ｂ……として金属電極が形成され、また、絶縁基板１０として金属板などの透光性を有しない基板を用いた場合、第１の電極層１６ａ，１６ｂ……として金属電極、第２の電極層２０ａ，２０ｂ……として透明電極が形成される。これら透明電極や金属電極は常法により１層又は２層以上から形成され、いずれも公知の材質が用いられ、特に限定されない。
【００１８】
また、半導体層１８ａ，１８ｂ……についても特に限定されるものではなく、たとえば非晶質シリコン系半導体層の場合、非晶質シリコン、水素化非晶質シリコン、水素化非晶質シリコンカーバイド、非晶質シリコンナイトライドなどの他、シリコンと炭素、ゲルマニウム、スズなどの他の元素との合金から成る非晶質シリコンなどが用いられ、さらにこれら非晶質又は微結晶をｐｉｎ型、ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｐｎ型、ＭＩＳ型、ヘテロ接合型、ホモ接合型、ショットキーバリアー型あるいはこれらを組み合わせた型などに構成した半導体層が用いられる。更にその他、半導体層１８はシリコン系に限られず、ＣｄＳ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系などであっても良く、なんら限定されない。
【００１９】
太陽電池１４が形成された後、図２に示すように、絶縁基板１０の両端部には太陽電池１４の正負の電極部に取出し電極２２，２４が半田２６により取り付けられる。取出し電極２２，２４は半田メッキされた銅箔などが用いられ、この取出し電極２２，２４の半田付けは、たとえば太陽電池１４の正負の電極部に予備半田付けした半田を超音波半田付け法などにより溶融させて行われるが、その他の方法でも良く、特に限定されない。取出し電極２２，２４を取り付けた後、封止樹脂により封止してモジュール化する前に、太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……に生じたピンホールなどによる短絡部の除去が行われる。
【００２０】
太陽電池の短絡部の除去は次のようにして行われる。すなわち、製造された太陽電池１４は複数の太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……が直列に集積されていて、任意の太陽電池セル１２ｃの第２の電極層（以下、金属電極という）２０ｃは隣接する一方の太陽電池セル１２ｂの第１の電極層（以下、透明電極という）１６ｂと半導体層１８ｂのスクライブ線２８によって電気的に接続されている。したがって、任意の太陽電池セル１２ｂの透明電極１６ｂはその太陽電池セル１２ｂに隣接する太陽電池セル１２ｃの金属電極２０ｃと同電位であり、短絡部を除去するためのプローブ３０，３２の接続は隣接する２つの太陽電池セル１２ｂ，１２ｃの金属電極２０ｂ，２０ｃに対して行われる。
【００２１】
プローブ３０，３２は図１及び図３に示すように、ほぼ等間隔に複数配設されていて、電気的に良導体により形成され、プローブ３０，３２の先端が金属電極２０ｂ，２０ｃの表面に接触させられたとき、複数のプローブ３０，３２の先端がそれぞれほぼ均等な圧力で接触させられ、且つ金属電極２０ｂ，２０ｃやその下の半導体層１８ｂ，１８ｃなどを損傷させないように構成されている。したがって、プローブ３０，３２は銅やアルミニウムなどの金属のほか、弾力性、柔軟性を有する材料たとえば導電性樹脂などで形成されても良く、特に限定されない。なお、個々のプローブ３０，３２を取り付けるとともに電流を導くフレーム３４，３６に、個々のプローブ３０，３２の接触圧力をほぼ一定にするためのバネやスポンジなどの緩衝部材又は緩衝装置を組み込んでおくのが好ましい。
【００２２】
プローブ３０と３２はそれぞれ相隣合う太陽電池セル１２ｂ，１２ｃの金属電極２０ｂ，２０ｃの表面に接触するように配設されていて、プローブ３０と３２には太陽電池セル１２ｂ，１２ｃの正負の両極に対して逆方向に、すなわちバイアス電圧の印加方向とは逆方向に電圧が印加される。図１に基づいてより詳しく説明するため、たとえば、ガラス基板１０の上に被着形成した透明電極１６ａ，１６ｂ……上に、非晶質シリコン半導体をｐ、ｉ、ｎの順に積層して半導体層１８ａ，１８ｂ……を形成し、更にその上に金属電極２０ａ，２０ｂ……を被着形成した構造の太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……が集積された太陽電池１４を例に説明する。
【００２３】
この太陽電池１４における任意の太陽電池セル１２ｂについて、短絡部を除去するために、まずプローブ３０はその太陽電池セル１２ｂのｎ側に接した金属電極２０ｂに接触させられ、またプローブ３２はｐ側に接した透明電極１６ｂと同電位である隣接する太陽電池セル１２ｃの金属電極２０ｃに接触させられ、ｐｉｎと逆方向の電圧が印加される。その際、各太陽電池セル１２ａ，ｂ……にそれぞれプローブ３０，３２を当てて電圧を印加するのであるが、各太陽電池セル１２に当てるプローブ３０，３２の本数を複数個用いることにより、ランダムに発生する短絡部とプローブ３０，３２との距離が最も短い箇所に電流が流れ、電圧降下を極力低くすることができる。したがって、プローブ３０，３２における印加電圧の制御が容易となり、太陽電池セル１２における絶縁部分、特に集積部分に電界がかかりすぎることによって素子が破壊したり、あるいは素子そのものに耐電圧以上の逆方向電圧がかかることにより、素子が破壊したりすることがなくなる。
【００２４】
以上、本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置における一実施の形態を詳述したが、本発明は上述の形態に限定されるものではない。
【００２５】
たとえば、複数のプローブに代えて、図４に示すように、１又は複数の線状の印加部材３８で短絡部除去装置４０を構成することができる。印加部材３８を線状に形成することにより、太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……の金属電極２０ａ，２０ｂ……との接触部が線で接触するため、ランダムに生ずる短絡部との距離を極力短くすることができる。また、線状の印加部材３８を複数ほぼ並行して配設することにより、短絡部との距離を更に短くすることができる。特に、短絡部を除去しようとする太陽電池セル１２ｂの金属電極２０ｂに接触させられる印加部材３８については複数配設されていることが好ましい。一方、短絡部を除去しようとする太陽電池セル１２ｂの透明電極１６ｂを介して隣接する太陽電池セル１２ｃの金属電極２０ｃに接触させられる印加部材３８については、１本でも良いが、印加部材３８は特に、透明電極１６ｂと金属電極２０ｃとが接続されるスクライブ線２８の近傍部で金属電極２０ｃと接触させるようにするのが、電圧降下を最小限にすることができて好ましい。
【００２６】
ここで、印加部材３８は銅などの電気的良導体である金属や導電性樹脂などによって形成され、断面形状は円形、楕円形、多角形など、いずれでも良く、特に限定されない。また、印加部材３８の線径などについても限定されず、線状の印加部材３８が安定且つ平均して金属電極２０の表面に接触し、更に金属電極２０などにダメージを与えないように弾力性・柔軟性を備えて構成されるのが好ましい。
【００２７】
この線状の印加部材３８が図５(a) に示すように単一の部材で構成されている場合、太陽電池セル１２の長手方向の長さＬに対して、その長手方向における印加部材３８の接触長さｎは、長さＬより短いのが好ましいが、ほぼ同じ程度の長さであるのが最も好ましい。また、この印加部材３８の接触長さｎは、太陽電池セル１２の金属電極２０における電圧降下を考慮すれば、長さＬの約５割以上であるのが最も好ましい。
【００２８】
また、図５(b) に示すように、線状の印加部材３９が太陽電池セル１２の長手方向に対して複数（ｍ個）に分割されて構成されている場合、印加部材３９の全長は太陽電池セル１２の長さＬよりも短いのが好ましい。また、この印加部材３９の長さ（ｎ1 ＋ｎ2 ＋ｎ3 ＋……＋ｎm-1 ＋ｎm ）は、前述と同様に、太陽電池セル１２の金属電極２０における電圧降下を考慮すれば、長さＬの約５割以上であるのが最も好ましい。
【００２９】
次に、図７に示すように、印加部材４２を金属電極２０の表面に対して面状に接触し得るように構成するのも好ましい。すなわち、印加部材４２は太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……の金属電極２０ａ，２０ｂ……の形状を縮小したような平滑な接触面で形成されるのが好ましい。より具体的には、印加部材４２の接触面は矩形に形成されるのが好ましく、この印加部材４２の材質は導電性に優れた金属で形成し、金属電極２０ａ，２０ｂ……との接触面となる表面に金などの接触抵抗が小さい金属をメッキなどにより被覆するのが好ましい。太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……の金属電極２０ａ，２０ｂ……を傷つけないためである。
【００３０】
印加部材４２の金属電極２０ａ，２０ｂ……との接触面の形状は、太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……の幅（長手）方向に伸びた接触面を有しているのが好ましく、金属電極２０ａ，２０ｂ……から食み出さない大きさであれば良いが、より大きな効果を得るためには、印加部材４２の長さが少なくとも太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……の幅（長手方向の長さ）の５割以上の長さを有する接触面を有する形状であるのが好ましく、より好ましくは幅方向の接触面の長さが９割以上のものが好ましい。また、印加部材４２の長さは太陽電池セル１２の幅の５割以上の長さを有することが好ましいが、この際、幅方向に伸びた印加部材４２は単一である必要はなく、図６の例と同様に複数個に分割されていても良い。
【００３１】
印加部材が金属製である場合、接触時に太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……を傷つける可能性があるため、図６に示すように、少なくとも金属電極２０ａ，２０ｂ……との接触部を導電性エラストマーを用いて印加部材４４を構成するのが好ましい。導電性エラストマーはエラストマーにカーボン又は金、銀、あるいは銅などの金属の微粉を混ぜて導電性を有するようにした高分子をいう。この結果、エラストマー自身に高い導電性を与えることができる。更に、高い導電性を保持するためにエラストマー内部に、金細線などを保持した導電性エラストマーを用いることも可能である。
【００３２】
このような印加部材４４を用いることにより、太陽電池セル１２ａ，１２ｂ……における絶縁部分、特に集積部分に電界がかかりすぎることによって素子が破壊したり、あるいは素子そのもの耐電圧以上の逆方向電圧がかかることにより素子が破壊したりすることがなくなる。
【００３３】
以上、本発明に係る短絡部除去方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて説明したが、本発明は図示した例示に限定されるものではないのは言うまでもない。
【００３４】
たとえば図１に示す複数のプローブ３０，３２は直線状に配設されているだけでなく、格子状あるいは千鳥状に配設されていても良く、特に限定されない。また、プローブ３０，３２の先端は球面又は平面であるのが好ましく、金属電極２０との接触時における面圧を極力下げるようにするのが好ましい。
【００３５】
また、上述の各種の印加部材を適宜組み合わせて用いることも可能であり、印加部材の構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で組み合わせる構成することが可能である。
【００３６】
次に、印加部材を通して印加される電圧は、直流だけでなく交流であっても良く、直流電圧をパルス状にして印加することは可能であり、パルスの間隔などは特に限定されない。また、印加電圧は一定であっても良いが、連続的にあるいは断続的に電圧を増加又は減少させ、あるいは増加と減少を繰り返して印加するように構成することも可能である。これら印加される電圧，電流の大きさ、パルスの有無などの条件は太陽電池セルによって決定される。
【００３７】
その他、太陽電池セルの集積方法や構造などは上述の実施の形態に限定されるものではないなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。
【００３８】
【実施例１】
まず、本発明が適用される非晶質太陽電池を作製した。図１に示すように、基板サイズ４００ｍｍ×３００ｍｍ、厚み４ｍｍのガラス基板１０上に熱ＣＶＤ法により透明導電膜層（１６）を被着形成した後、波長０．５３μｍのＹＡＧレーザーの第二高調波を用いて、その透明導電膜層（１６）を膜面側からスクライブし、短冊状に電気的に分離して透明電極１６ａ，１６ｂ…を作製した。その後、純水で超音波洗浄を行い、透明電極１６ａ，１６ｂ…が形成された面側に、基板温度を２００℃、反応圧力を０．５Ｔｏｒｒから１．０Ｔｏｒｒに設定して、モノシラン、メタン、ジボランから成る混合ガス、モノシラン、水素から成る混合ガス、モノシラン、水素、ホスフィンから成る混合ガスをこの順序にて容量結合型グロー放電分解装置内で分解することにより、Ｐ型、Ｉ型、Ｎ型の非晶質半導体層の膜（１８）を形成した。この後、先程のレーザーによるスクライブ線より僅かにずれた位置を、透明電極１６ａ，１６ｂ…にダメージがないように波長０．５３μｍのＹＡＧレーザーの第二高調波をガラス面側から入射させて分離し、非晶質半導体層１８ａ，１８ｂ…を形成した。引き続いて、非晶質半導体層１８ａ，１８ｂ…の面側に金属層（２０）としてアルミニウムをスパッタリング法により、厚み３００ｎｍを形成した後、この金属層（２０）を波長０．５３μｍのＹＡＧレーザーの第二高調波を用いて、透明電極１６のスクライブ線とは反対方向で、非晶質半導体層１８ａ，１８ｂ…のスクライブ線よりわずかにずれた位置にスクライブ線を入れて電気的に分離して金属電極２０ａ，２０ｂ…を形成することにより、集積型非晶質シリコン太陽電池１４を作製した。
【００３９】
次に、図２に示すように、この太陽電池１４の両端に正負の取り出し電極２２，２４を設けた。この取り出し電極２２，２４は半田メッキされた銅箔を用いており、ガラス基板１０との接着は超音波半田付け法により、予備半田付けされた半田２６によってガラス基板１０との接着を行った。
【００４０】
このようにして作製された太陽電池は複数の太陽電池セルが集積されたものであり、個々の太陽電池セルを以下、ユニットセル１２ａ，１２ｂ…と呼ぶ。図１に示されるように、この隣接した２つのユニットセル１２ｂ，１２ｃにおける一方の電位はｐｉｎ接合のｎ側に接した金属電極２０ｂの電位であり、他方のユニットセル１２ｃの金属電極２０ｃの電位はｐ側に接した透明電極１６ｂの電位と同電位となっている。したがって、逆方向に電圧を印加するためには、ｎ側に接する金属電極２０ｂに（＋）、透明電極１６ｂと同電位である金属電極２０ｃには（−）の電圧を印加することになる。
【００４１】
ここで、上記の手法によって製造された太陽電池１４は、長さが０．７５ｃｍ、幅が３８．８ｃｍの細長い短冊状のユニットセル１２ａ，１２ｂ…が４０段、集積化された構造となっている。そこで、図１及び図３に示すように、プローブ３０，３２を４ｃｍ間隔で１０本ずつ平行に２列配置し、１列目のプローブ３０と２列目のプローブ３２をそれぞれ隣合うユニットセル１２ｂ，１２ｃの金属電極２０ｂ，２０ｃに接触させ、それぞれユニットセル１２ｂ，１２ｃに対して逆方向にバイアス電圧を印加して、ピンホールの除去を行った。このようにして集積化された４０段の全てのユニットセル１２ａ，１２ｂ…に逆方向バイアスを印加して行き、この集積型太陽電池のピンホール部の除去を行った。なお、電圧の印加は２回行い、１回目は６Ｖ、２回目は８Ｖの電圧をそれぞれ０．５秒ずつの矩形波で印加した。
【００４２】
まず、製造された１０枚の太陽電池１４について、何らの処理も施さずに特性として出力を測定した。測定条件は、１００ｍＷ／ｃｍ2 エアーマス１．５の条件であった。その結果の平均値を初期値として表１に示した。次いで、上記短絡部除去方法によりその太陽電池１４について特性回復を行った後、特性を測定した。その結果の平均値を処理後として表１に示した。
【００４３】
【表１】
0003740618.tif 000002
【００４４】
【実施例２】
実施例１と同様にして製造された１０枚の太陽電池１４について、まず何らの処理も施さずに特性として出力を測定した。測定条件は実施例１と同様である。次いで、この太陽電池１４を用いて、図７に示すように、長さ０．２ｍｍ、幅３８．０ｃｍの接触面を有する面状の印加部材４２を２列に配置し、１列目と２列目に、それぞれ太陽電池セル１２ｂ，１２ｃ金属電極２０ｂ，２０ｃに対して逆方向にバイアス電圧を印加して、ピンホールの除去を行った。このようにして集積化された４０段全ての太陽電池セル１２ａ，１２ｂ…に逆方向バイアス電圧を印加して行き、この集積型セルのピンホール部の除去を行った。尚、電圧の印加は２回行い、１回目は６Ｖ、２回目は８Ｖの電圧をそれぞれ０．５秒ずつの矩形波で印加した。このようにして特性回復を行った太陽電池１０枚の平均の初期値と処理後の特性比較を表１に示す。
【００４５】
【実施例３】
実施例１と同様にして製造された１０枚の太陽電池１４について、まず何らの処理も施さずに特性として出力を測定した。測定条件は実施例１と同様である。次いで、この太陽電池１４を用いて、図５に示すように、長さ０．２ｍｍ、幅１０．０ｃｍの接触面を有する面状の印加部材４２を２列に配置して、実施例２と同様にしてピンホールの除去を行った。このようにして特性回復を行った太陽電池１０枚の平均の初期値と処理後の特性比較を表１に示す。
【００４６】
【比較例１】
実施例１と同様にして製造された１０枚の太陽電池１４について、何らの処理も施さずに特性を測定し、その平均値を初期値として表１に示した。次に、従来どおり図９に示すように、１本のプローブ４で逆方向バイアス電圧を印加する処理による太陽電池の特性回復を行った。得られた太陽電池について特性を測定し、その平均値を処理後として表１に併せて示した。
【００４７】
表１からも分かるように、実施例１に示す複数のプローブによる短絡部除去方法では、初期値に対して処理後は出力が約１．４６倍に向上していた。また、実施例２に示す面状の印加部材による短絡部除去方法では、初期値に対して出力が約１．４５倍に向上していた。一方、従来方法では、出力が１．１６倍までにしか特性が回復していなかった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置は、複数のプローブから成る印加部材や、１又は複数の線状あるいは面状の印加部材により短絡部までの距離を短くし、第１の電極及び第２の電極における電圧降下が少なくなるように構成したため、印加電圧の設定と制御が容易且つ安定したものとなり、短絡部の除去を確実に行うことができる。その結果、この方法を用いることにより、太陽電池の最大出力が大幅に改善され、太陽電池そのものの歩留まりを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の１実施の形態を示す要部拡大斜視説明図である。
【図２】本発明に用いられる太陽電池の１例を示す説明図であり、同図(a) は要部拡大正面説明図、同図(b) は平面説明図である。
【図３】図１に示す太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の実施の形態を示す要部斜視説明図である。
【図４】本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の他の実施の形態を示す要部拡大斜視説明図である。
【図５】図４に示す太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の全体の構成を示す斜視説明図である。
【図６】本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の他の実施の形態を示す斜視説明図である。
【図７】本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の更に他の実施の形態を示す要部拡大斜視説明図である。
【図８】本発明に係る太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の更に他の実施の形態を示す要部拡大斜視説明図である。
【図９】従来の太陽電池の短絡部除去方法及びその装置の１例を示す要部拡大斜視説明図である。
【符号の説明】
１０：絶縁基板（ガラス基板）
１２：太陽電池セル
１４：太陽電池
１６：第１の電極層（透明電極）
１８：半導体層
２０：第１の電極層（金属電極）
３０，３２：プローブ（印加部材）
３８，３９，４２，４４，４６：印加部材
４０：短絡部除去装置
【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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【図９】
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