JP2003298090A

JP2003298090A - 太陽電池素子およびその製造方法

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Publication number: JP2003298090A
Application number: JP2002101260A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sannomiya; 仁三宮; Shinsuke Tachibana; 伸介立花
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】光の散乱を増加させる効果に優れ、単位面積
当たりの発電効率に優れ、製造工程が簡単なため低コス
トでの製造が可能な、直列積層構造を有する太陽電池素
子を提供する。【解決手段】絶縁透光性基板上に表面電極を形成する
工程と、表面電極をパターニングする工程と、表面電極
上に積層された２以上の光電変換層および中間透明導電
膜を形成する工程と、積層された２以上の光電変換層お
よび中間透明導電膜をパターニングする工程と、酸性溶
液またはアルカリ性溶液からなるエッチング溶液により
エッチングすることにより中間透明導電膜を一部除去す
る工程と、裏面電極膜を形成する工程と、裏面電極をパ
ターニングする工程とを含む太陽電池素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池素子に関
する。より詳細には、本発明は、絶縁透光性基板、表面
電極、透明導電膜、シリコン系半導体膜を積層した光電
変換層、および、裏面電極膜を有する発電領域を備えた
太陽電池素子に関する。また、本発明は、上記の太陽電
池素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光線から太陽電池を使って直接電気
エネルギーを発生する太陽光発電システムは、近年その
技術開発が急速に進歩し、実用に耐える発電方法として
も技術的見通しがつきつつある。その結果、太陽光発電
システムは、２１世紀の地球環境を化石エネルギーの燃
焼による環境汚染から守る本格的なクリーンエネルギー
技術としてその将来が期待されている。

【０００３】ここで、太陽電池に用いられる太陽電池素
子の材質の種類には、大きく分けて下記の４種類があ
る。（ｉ）ＩＶ族半導体（ｉｉ）化合物半導体（ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、
Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族）（ｉｉｉ）有機半導体（ｉｖ）湿式太陽光発電に用いられるＴｉＯ₂などの化
合物これらの材質の中でも、他の材質と比較して低コストで
の製造が可能であるために現在最も実用化が進んでいる
のが、ＩＶ族半導体である。ＩＶ族半導体は大きく
（ｉ）結晶系半導体と（ｉｉ）非晶質半導体（別名、ア
モルファス半導体とも呼ばれる）に分けられる。

【０００４】太陽電池素子として用いられる結晶系半導
体の材質としては、たとえば、単結晶シリコン、単結晶
ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコンなどが
挙げられる。

【０００５】また、太陽電池素子として用いられる非晶
質半導体としては、たとえば、アモルファスシリコンな
どが挙げられる。

【０００６】ここで、このような半導体からなる材質を
用いて製造された太陽電池素子は、大きく分けて、下記
の３つの種類に分けられる。（ｉ）ｐｎ接合型（ｉｉ）ｐｉｎ接合型（ｉｉｉ）ヘテロ接合型これらの中でも、一般に、キャリア拡散距離の大きな結
晶系半導体を用いた太陽電池素子ではｐｎ接合型が用い
られることが多い。また、キャリア拡散距離が小さく局
在準位が存在する非晶質半導体でを用いた太陽電池素子
では、キャリアをｉ層（真性層）中の内部電界によりド
リフトで移動させることが有利であるため、ｐｉｎ接合
型が用いられることが多い。

【０００７】そして、一般に、ｐｉｎ接合型の太陽電池
素子は、ガラスなどの絶縁透光性基板上にＳｎＯ₂やＩ
ＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜が形成され、その上に非
晶質半導体のｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順に積層されて光
電変換層が形成され、その上に金属薄膜などからなる裏
面電極が積層されてなる構造を有することが多い。ま
た、逆に、金属薄膜などからなる裏面電極の上に非晶質
半導体のｎ層、ｉ層、ｐ層がこの順に積層されて光電変
換層が形成されその上に透明導電膜が積層されてなる構
造を有するｐｉｎ接合型の太陽電池素子も存在する。

【０００８】これらのうちｐ−ｉ−ｎ層の順に積層する
方法は、透光性絶縁基板が太陽電池表面カバーガラスを
兼ねることができること、また、ＳｎＯ₂などの耐プラ
ズマ性透明導電膜が開発されて、この上に非晶質半導体
からなる光電変換層をプラズマＣＶＤ法で積層すること
が可能となったことなどの理由から多用されるようにな
り現在の主流となっている。

【０００９】ここで、上記のような太陽電池素子を用い
て製造された太陽電池のエネルギー変換効率は、入力と
なる太陽輻射光エネルギーと、太陽電池の端子から出て
くる電気出力エネルギーの比を％で表したものである。

【００１０】すなわち、変換効率ηは、 η＝（太陽電池の電気出力）／（太陽電池に入った太陽
エネルギー）×１００％と定義することができる。

【００１１】また、国際電気規格標準化委員会では、変
換効率の測定基準を統一するため、太陽輻射の空気質量
通過条件がＡＭ（ａｉｒｍａｓｓ：通過空気質量）
１．５で、１００ｍＷ／ｃｍ²という入力光パワーに対
して、負荷条件を変えた場合の最大電気出力との比を百
分率で表わしたものを効率と定義している。

【００１２】そして、太陽電池の効率η_nは、上記の条
件に基づく太陽電池の出力測定法から求められる最大出
力点電圧Ｖ_max、最大出力点電流Ｉ_max、開放電圧Ｖ_ocお
よび短絡光電流密度Ｉ_scなどから導くことができる。

【００１３】すなわち、太陽光線の入力光パワーをＰ_in
で表わし、太陽電池の有効受光面積をＳ（ｃｍ²）とす
ると、 η_n＝（Ｖ_max・Ｉ_max）／（Ｐ_in・Ｓ）×１００％＝（Ｖ_oc・Ｉ_sc・ＦＦ）／１００（ｍＷ・ｃｍ^-2）×１００％＝Ｖ_oc（Ｖ）・Ｉ_sc（ｍＡ・ｃｍ^-2）ＦＦ（％）で表わすことができる。ただし、上記の式で、ＦＦ＝
（Ｖ_max・Ｉ_max）／（Ｖ_oc・Ｉ_sc）であるものとする。

【００１４】ここで、ＦＦは曲線因子（ｆｉｌｌｆａ
ｃｔｏｒ）と呼ばれ、太陽電池の性能のよさを示す重要
な指数として扱われている。

【００１５】また、上記の式を見れば分かるように、入
力パワーを１００ｍＷ／ｃｍ^-2に規格化した測定では、
実験で求められるＶ_ocならびにＩ_scとＦＦが分かれば、
それらの積を求めることにより、太陽電池の効率を求め
ることができる。

【００１６】また、太陽電池の基板上により多くの光電
変換層を設ける集積化の高度化により、太陽電池の効率
を向上させようという取り組みも行なわれている。

【００１７】たとえば、多重接合型とよばれる太陽電池
素子においては、多数の光電変換層を光の進行方向に積
層することにより、短波長側の光から順次各光電変換層
に吸収され、それぞれの禁止帯幅Ｅｇに見合った電圧を
発生するように構造が設計されている。

【００１８】また、光電変換層における光の吸収効率を
高めるために、太陽電池素子の裏面電極膜として、Ａ
ｇ、Ａｌなど反射率の高い材料を使用し、また光電変換
層と裏面電極の間に透明電極を挟むことで光を散乱さ
せ、光電変換層中における入射光の光路長を大きくし
て、太陽電池の変換効率を向上させる方法も併せて用い
られることが多い。この際、透明電極としては、たとえ
ば、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、ＩＴＯなどを含む材質が使用さ
れることが多い。

【００１９】ここで、一般に、エレクトロニクス機器を
太陽電池で駆動したり、電力用として太陽電池を用いる
場合においては、発電領域１箇所において発生する電圧
が１Ｖ以下であるため、複数個の発電領域を直列に接続
した構造からなる大面積を有する太陽電池素子を用いる
必要がある。

【００２０】たとえば、一般的な太陽電池素子において
は、１枚の絶縁性基板上にレーザーパターニングプロセ
スを用いて、ガラス基板などの透光性絶縁基板上に透明
電極を短冊状に形成し、その上に光電変換層および裏面
電極を形成し、隣接する発電領域が直列接続するような
構造が多く用いられている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このような光電変換層
を積層した発電領域を有する太陽電池素子（本明細書に
おいて、積層型太陽電池素子とも呼称する）において
は、上部光電変換層（本明細書において、上部セルとも
呼称する）と下部光電変換層（本明細書において、下部
セルとも呼称する）の電流値が同じ値になったときに、
その積層型太陽電池素子の発電効率は最大になるのが一
般的である。

【００２２】しかし、このような太陽電池素子の上部セ
ルの膜厚を大きくしていくと、上部セルと下部セルで発
生する電流値のバランスは取れるが、上部セルの膜厚が
大きくなるために上部セルにおける光劣化が大きくな
り、かえって太陽電池素子の発電効率が低下するという
問題があった。

【００２３】そして、上記の問題を克服するには、この
ような太陽電池素子の上部セルと下部セルの間に上部セ
ルおよび下部セルと光の屈折率の異なる透明導電膜（本
明細書において、中間透明導電膜とも呼称する）を挿入
することにより、中間透明導電膜で光を反射させ、上部
セルの膜厚が小さくても上部セルにおいて高い電流値を
発生させることが考えられる。

【００２４】ここで、積層型太陽電池が十分な電圧を発
生させるためには、複数の光電変換層を積層した発電領
域が直列接続した形状の積層構造（本明細書において、
直列積層構造とも呼称する）を有することが必要であ
る。ところが、上部セルと下部セルの間に透明導電膜を
有する構造を備えた積層型太陽電池素子においては、レ
ーザーの照射による加熱を利用したパターニング（本明
細書において、レーザーパターニングとも呼称する）な
どの従来公知の方法によって直列積層構造を形成するこ
とが困難になるという問題がある。

【００２５】上部セルと下部セルの間に中間透明導電膜
が形成された構造を有する太陽電池素子において、直列
積層構造を形成するには、裏面電極と表面電極を導電性
材料で接続して、隣接する発電領域間を直列接続するこ
とが必要である。しかし、このような構造を有する太陽
電池素子では、レーザーパターニングなどの従来公知の
方法により直列積層構造を形成すると、裏面電極と中間
透明導電膜とが直接的に接触してしまう。そのため、下
部セルが短絡状態になってしまい、直列積層構造を形成
しても太陽電池素子の発生する電圧を十分に高めること
ができないという問題がある。

【００２６】そして、このような問題を克服するべく、
現在、多くの方面において多大な研究開発の努力が払わ
れている。たとえば、特開２０００−１１４５５５公報
においては、ＺｎＯからなる透明導電膜に熱的な加工に
よるパターニング加工を行ない、その後に化学的なエッ
チングを行なうことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方
法が開示されている。しかし、この技術は、透明導電膜
のパターニング間の分離を目的とするものであり、裏面
電極と中間透明導電膜との分離を目的とするものではな
い。

【００２７】また、特開２０００−１３３８２８公報に
おいては、透光性基板上にマスクを用いて酸化亜鉛膜を
形成し、マスク除去後酸化亜鉛膜を所定厚さエッチング
することにより透明電極をマスクで覆われていない領域
にのみ形成することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方
法が開示されている。しかし、この技術は、薄膜太陽電
池の基板周辺部に透明電極が存在しない構成を形成する
ことを目的とするものであり、裏面電極と中間透明導電
膜との分離を目的とするものではない。

【００２８】さらに、特開２００１−１３５８４４公報
においては、裏面電極分離溝内で露出された結晶質シリ
コン系光電変換ユニット層のうちでレーザービームによ
る熱影響部をシリコン可溶液でエッチング除去すること
を特徴とする集積型薄膜太陽電池の製造方法が開示され
ている。しかし、この技術は、裏面電極分離溝内におけ
るレーザービームによる熱影響部を除去することを目的
としており、裏面電極と中間透明導電膜との分離を目的
とするものではない。

【００２９】そして、特開２００１−２７４４４７公報
においては、透明電極層の自由表面側からスクライブ用
レーザービームを照射することによって少なくともその
透明電極層の厚さを貫通する透明電極分離溝を形成し、
その後、少なくとも透明電極層に隣接している導電型半
導体層を透明電極分離溝内でドライエッチングによって
完全に分離する工程を含むことを特徴とする集積型薄膜
太陽電池の製造方法が開示されている。しかし、この技
術は透明電極層を複数の透明電極層に完全に分離するこ
とを目的としており、裏面電極と中間透明導電膜との分
離を目的とするものではない。

【００３０】上記のように、上部セルと下部セルの間に
中間透明導電膜が形成された構造を有する太陽電池素子
において直列積層構造を形成しようとすると、裏面電極
と中間透明導電膜が短絡状態になることを完全には防ぎ
きれず、直列積層構造を形成しても太陽電池素子の発生
する電圧を十分満足いく水準にまで高めることができな
いのが現状である。

【００３１】そこで、上記の現状に基づき、本発明の課
題は、光の散乱を増加させる効果に優れ、単位面積当た
りの発電効率に優れ、製造工程が簡単なため低コストで
の製造が可能な、直列積層構造を有する太陽電池素子を
提供することである。

【００３２】また、本発明の別の課題は、光の散乱を増
加させる効果に優れ、単位面積当たりの発電効率に優れ
た、直列積層構造を有する太陽電池素子の簡単で低コス
トな製造方法を提供することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するには、複数の光電変換層の間に中間透明導
電膜を設けて光の散乱を増加させた直列積層構造を形成
して、太陽電池素子の発電効率を向上させればよいとの
着想を得、そのような形状の直列積層構造の形成を可能
とするために、多くの製造プロセスの組合せによる実験
を行ない、鋭意検討を重ねた。

【００３４】そして、検討の末に、本発明者らは、積層
された２以上の光電変換層および中間透明導電膜をパタ
ーニングする工程と、酸性溶液またはアルカリ性溶液か
らなるエッチング溶液によりエッチングすることにより
中間透明導電膜を一部除去する工程とを組合わせること
により、複数の光電変換層の間に中間透明導電膜を有
し、かつ、裏面電極と中間透明導電膜が完全に分離した
形状の直列積層構造を有する太陽電池素子を形成するこ
とができ、このような構造を有する太陽電池素子は、単
位面積当たりの発電効率に優れていることを見出した。

【００３５】さらに、本発明者らは、複数の光電変換層
の間に設けられた中間透明導電膜の表面に凹凸を形成す
ることにより、さらに光の散乱を増加させることがで
き、より一層単位面積当たりの発電効率に優れた太陽電
池素子を製造し得ることを見出し、本発明を完成させ
た。

【００３６】すなわち、本発明の太陽電池素子は、絶縁
透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導体膜を積
層した光電変換層、および、裏面電極膜を有する発電領
域を備えた太陽電池素子であって、複数の発電領域が直
列接続されており、隣接する発電領域同士が表面電極と
裏面電極を電気的に接続する部材により直列接続されて
おり、発電領域は積層された２以上の光電変換層を有
し、積層された２以上の光電変換層の間には中間透明導
電膜が挿入されており、中間透明導電膜が、表面電極と
裏面電極とを電気的に接続する部材に接触しない形状を
有する。

【００３７】ここで、この半導体膜は、結晶シリコン系
半導体膜または非晶質シリコン系半導体膜であることが
好ましい。また、この表面電極は、透明導電膜からなる
ことが望ましい。

【００３８】そして、この半導体膜を積層した光電変換
層は、ａ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる
光電変換層および／またはμｃ−Ｓｉ：のｐ−ｉ−ｎ型
の三層構造からなる光電変換層であることが推奨され
る。

【００３９】さらに、この裏面電極は、透明導電膜およ
び金属膜を積層した構造であることが好ましい。また、
この表面電極と裏面電極を電気的に接続する部材は、裏
面電極の一部であることが望ましい。そして、この中間
透明導電膜は、酸化亜鉛またはＩＴＯを含む材質からな
ることが望ましい。

【００４０】また、この中間透明導電膜の表面には、凹
凸が形成されていることが推奨される。さらに、この中
間透明導電膜の膜厚は、２０〜１００ｎｍの範囲にある
ことが好ましい。また、この中間透明導電膜と表面電極
と裏面電極を電気的に接続する部材の距離は、１０００
〜３０００ｎｍの範囲にあることが望ましい。

【００４１】そして、本発明の太陽電池素子の製造方法
は、上記の太陽電池素子の製造方法であって、絶縁透光
性基板上に表面電極を形成する工程と、表面電極をパタ
ーニングする工程と、表面電極上に積層された２以上の
光電変換層および中間透明導電膜を形成する工程と、積
層された２以上の光電変換層および中間透明導電膜をパ
ターニングする工程と、酸性溶液またはアルカリ性溶液
からなるエッチング溶液によりエッチングすることによ
り中間透明導電膜を一部除去する工程と、裏面電極膜を
形成する工程と、裏面電極をパターニングする工程とを
含む。

【００４２】ここで、本発明の太陽電池素子の製造方法
においては、レーザーを照射して熱的な加工を施すこと
によりパターニングを行なうことが望ましい。さらに、
本発明の太陽電池素子の製造方法においては、透明導電
膜はスパッタリング法を用いて形成されることが推奨さ
れる。

【００４３】また、本発明の太陽電池素子の製造方法に
おいては、中間透明導電膜が酸化亜鉛を含む材質からな
る場合には、エッチング溶液として、酢酸、塩酸、硫
酸、硝酸よりなる群から選ばれる化合物を含む酸性溶液
または水酸化ナトリウム、水酸化カリウムよりなる群か
ら選ばれる化合物を含むアルカリ性溶液を用いることが
好ましい。さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法に
おいては、中間透明導電膜がＩＴＯを含む材質からなる
場合には、エッチング溶液として、塩酸を用いることが
望ましい。

【００４４】そして、本発明の太陽電池素子の製造方法
は、エッチング溶液によりエッチングすることにより中
間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工程を含むことが
推奨される。

【００４５】さらに、本発明の太陽電池素子の製造方法
においては、中間透明導電膜と接触する光電変換層であ
って、かつ中間透明導電膜よりも光入射面側に設けられ
る光電変換層である上部光電変換層を形成する工程と、
上部光電変換層上に中間透明導電膜を形成する工程と、
エッチング溶液によりエッチングすることにより中間透
明導電膜の表面に凹凸を形成する工程と、中間透明導電
膜上に中間透明導電膜と接触する光電変換層であって、
かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側に設けられ
る光電変換層である下部光電変換層を形成する工程と
を、この順番で実施することが好ましい。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示して本発明
をより詳細に説明する。

【００４７】＜太陽電池素子＞本発明の太陽電池素子
は、絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導
体膜を積層した光電変換層、および、裏面電極膜を有す
る発電領域を備えた太陽電池素子であって、複数の発電
領域が直列接続されており、隣接する発電領域同士が表
面電極と裏面電極を電気的に接続する部材により直列接
続されており、発電領域は積層された２以上の光電変換
層を有し、積層された２以上の光電変換層の間には中間
透明導電膜が挿入されており、中間透明導電膜が、表面
電極と裏面電極とを電気的に接続する部材に接触しない
形状を有する。

【００４８】＜絶縁透光性基板＞本発明の太陽電池素子
に用いる絶縁透光性基板は、絶縁性および透光性を有し
ていれば、特に限定されず、一般に太陽電池素子に用い
られる基板を使用することができる。本発明に用いる絶
縁透光性基板の具体例としては、ガラス、石英、透明性
を有するプラスチックなどを材質として用いた基板が挙
げられる。

【００４９】ただし、本発明に用いる絶縁透光性基板
は、全ての部位が絶縁性を有する必要はなく、少なくと
も電極形成面が絶縁されていれば使用可能である。すな
わち、導電性の基板であっても、電極形成面を絶縁物で
覆うことにより、本発明に用いる絶縁透光性基板として
使用することができる。

【００５０】＜表面電極＞本発明の太陽電池素子に用い
る表面電極は、透光性基板上に形成される。ここで、本
発明に用いる表面電極は、導電性および透光性を有して
いれば、特に限定されず、一般に太陽電池素子に用いら
れる表面電極を使用することができる。本発明に用いる
表面電極としては、透明性および導電性を有する材質か
らなる膜状の電極（本明細書において、透明導電膜とも
呼称する）が好ましい。

【００５１】ただし、本発明に用いる表面電極は、全て
の部位が透明性を有する必要はなく、少なくとも一部の
部位が透明性を有し、太陽光発電に必要とされる量の光
を透過することのできる透明性を有していれば使用可能
である。すなわち、金属などの透明性を有さない材質を
用いた電極であっても、たとえば形状が格子状であれば
透光性を有するため、本発明に用いる表面電極として使
用可能である。

【００５２】本発明に用いる表面電極の具体例として
は、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用い
た透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズには、Ｓ
ｎＯ₂だけでなく、Ｓｎ_mＯ_n（ここで、ｍおよびｎは正
の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含まれるも
のとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけでなく、Ｚ
ｎ_m'Ｏ_n'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整数）で表わ
される各種組成の酸化亜鉛が含まれるものとする。ま
た、ＩＴＯとは、ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅの
略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。

【００５３】ここで、ＩＴＯとＳｎＯ₂とも透光性の点
では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩ
ＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ₂が優れ
ていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べ
て材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ
₂はａ−Ｓｉ膜形成時にプラズマによる表面の還元が問
題となる場合があるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が
高い。また、ＺｎＯには長波長光の透過率も高いという
利点もある。

【００５４】また、本発明に用いる表面電極がＺｎＯを
含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透明導
電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物をドー
プしてもよい。これらの不純物のうちでは、より低抵抗
化する性質に優れたＧａをドープすることが好ましい。

【００５５】ここで、本発明に用いる表面電極の抵抗
は、太陽電池素子１個あたり１０Ω以下であることが好
ましい。この比抵抗が低ければ低いほど太陽電池の面積
損失を減少させることができる。また、本発明に用いる
表面電極の透光性は、高いほど好ましい。

【００５６】さらに、本発明に用いる表面電極が透明導
電膜の場合には、その表面に凹凸が形成されていること
が好ましい。中間透明導電膜の表面に微小な凹凸を形成
することにより、太陽電池素子に設けられた発電領域内
において光を散乱させることができ、光の光路長が伸び
ることとなる。そのため、中間透明導電膜の表面に凹凸
がない場合に比べて、太陽電池素子の発電効率を向上さ
せることができる。

【００５７】ここで、本発明に用いる表面電極としての
透明導電膜の表面の凹凸は、後述するエッチング溶液に
よるエッチングを用いることにより、他のパターニング
手法を用いるよりも遥かに簡便かつ正確に形成すること
が可能である。

【００５８】＜光電変換層＞本発明の太陽電池素子に用
いる光電変換層は、半導体膜を積層した構造を有し、光
電変換性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽
電池素子に用いられる光電変換層を使用することができ
る。

【００５９】ここで、本発明に用いる光電変換層の材質
としては、半導体であれば、一般に太陽電池素子の光電
変換層に用いられる材質を用いることができるが、具体
例としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、
ＧａＡｓ、ＳｉＳｎなどの半導体を使用することができ
る。これらのうちでは、シリコン系の半導体であるＳ
ｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣなどを用いることが好ましい。

【００６０】また、本発明に用いる光電変換層の材質で
ある半導体は、単結晶型または多結晶型などの結晶半導
体であってもよく、アモルファス型などの非晶質半導体
であってもよい。ここで、非晶質半導体および多結晶型
半導体としては、局在準位の原因となるダブリングボン
ドを水素で終端した化学構造を有する、水素化された半
導体を用いることが好ましい。

【００６１】さらに、本発明に用いる光電変換層の半導
体膜は、一般に、ｐ型およびｎ型の二層構造、またはｐ
型、ｉ型、ｎ型の三層構造からなる。ここで、ｐ型およ
びｎ型の半導体は、所定の不純物をドープすることによ
り形成することができる。これらの構造のうちでは、変
換効率の良好な三層構造からなる光電変換層を使用する
ことが望ましい。また、三層構造は、光入射面側から順
にｐ層とｉ層とｎ層とが積層したｐ−ｉ−ｎ型の構造で
あることが好ましい。

【００６２】また、シリコン系のｐ型半導体にドープす
る不純物としては、たとえば、Ｂ（ボロン）などが好ま
しい。そして、シリコン系のｎ型半導体にドープする不
純物としては、たとえば、Ｐ（リン）などが好ましい。

【００６３】本発明の太陽電池素子に用いる光電変換層
としては、水素化アモルファスシリコン系半導体（ａ−
Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換
層が特に好ましい。

【００６４】また、本発明の太陽電池素子に用いる光電
変換層としては、水素化多結晶シリコン系半導体（μｃ
−Ｓｉ：Ｈ）のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変
換層も特に好ましい。

【００６５】さらに、本発明の太陽電池素子に設けられ
た発電領域は積層された２以上の光電変換層を有してい
る。ここで、本発明の太陽電池素子に設けられた発電領
域は、２つの光電変換層が中間透明導電膜を介して積層
した、いわゆるタンデム構造であってもよいし、３つ以
上の光電変換層が中間透明導電膜を介して積層した構造
であってもよい。また、積層された２以上の光電変換層
は、同じ構造および材質の光電変換層であってもよい
が、異なる構造および材質の光電変換層であってもよ
い。

【００６６】ここで、本発明の太陽電池素子に設けられ
た発電領域は２つの光電変換層が中間透明導電膜を介し
て積層した構造であることが好ましい。また、このよう
な構造を有する太陽電池素子においては、中間透明導電
膜と接触する光電変換層であって、かつ中間透明導電膜
よりも光入射面側に設けられる光電変換層である上部光
電変換層（本明細書において、上部セルとも呼称する）
は、ａ−Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造であること
が好ましい。

【００６７】また、このような構造を有する太陽電池素
子においては、中間透明導電膜と接触する光電変換層で
あって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側に
設けられる光電変換層である下部光電変換層（本明細書
において、下部セルとも呼称する）は、μｃ−Ｓｉ：Ｈ
のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造であることが好ましい。

【００６８】＜中間透明導電膜＞本発明の太陽電池素子
に設けられた発電領域は、積層された２以上の光電変換
層を有し、積層された２以上の光電変換層の間には中間
透明導電膜が挿入されており、中間透明導電膜が、表面
電極と裏面電極とを電気的に接続する部材に接触しない
形状を有する。

【００６９】ここで、本発明に用いる中間透明導電膜
は、積層された２以上の光電変換層の間に形成される。
ここで、本発明に用いる中間透明導電膜は、導電性およ
び透光性を有していれば、特に限定されず、一般に太陽
電池素子に用いられる透明導電膜を使用することができ
る。

【００７０】本発明に用いる中間透明導電膜の具体例と
しては、酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質として用いた透明
導電膜が挙げられる。ここで、酸化亜鉛には、ＺｎＯだ
けでなく、Ｚｎ_m'Ｏ_n'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の
整数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるもの
とする。また、ＩＴＯとは、ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘ
ｉｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味す
る。

【００７１】ここで、一般的に、ＩＴＯは比抵抗の低さ
の点では優れている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べて材
料コストが低いという利点がある。さらに、ＺｎＯは耐
プラズマ性が高く、長波長光の透過率も高いという利点
がある。

【００７２】また、本発明に用いる中間透明導電膜がＺ
ｎＯを含む材質を用いた透明導電膜からなる場合には、
透明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物
をドープしてもよい。これらの不純物のうちでは、より
低抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好ま
しい。

【００７３】ここで、本発明に用いる中間透明導電膜の
比抵抗は、５×１０^-3Ωｃｍ以下であることが好まし
い。

【００７４】さらに、本発明に用いる中間透明導電膜の
厚さは、２０ｎｍ以上であることが好ましく、特に３０
ｎｍ以上であることがより好ましい。そして、この中間
透明導電膜の厚さは、１００ｎｍ以下であることが好ま
しく、特に５０ｎｍ以下であることがより好ましい。

【００７５】この中間透明導電膜の厚さが２０ｎｍ未満
の場合には、光の散乱効果があまり得られない傾向があ
り、この中間透明導電膜の厚さが１００ｎｍを超える
と、光の吸収損失が増加し、かつ材料費が高くなり、製
膜時間が長くなるというデメリットが生じる傾向があ
る。

【００７６】ここで、本発明に用いる太陽電池素子に設
けられた発電領域は、中間透明導電膜が裏面電極膜と接
触しない形状を有する。

【００７７】具体的には、本発明に用いる太陽電池素子
は、図１に示すような構造を有しており、中間透明導電
膜１と、裏面電極６との間にわずかな空隙が存在する構
造を有している。そのため、中間透明導電膜１と、裏面
電極６とが直接的に接触して短絡状態になることがな
い。その結果、本発明の太陽電池素子は、発電領域内に
おける短絡状態の発生により単位面積当たりの発電効率
が低下することがない。

【００７８】ここで、本発明の太陽電池素子に設けられ
た発電領域内において、中間透明導電膜と、裏面電極と
の間に存在する空隙の幅（すなわち、中間透明導電膜
と、裏面電極との距離）は、１０００ｎｍ以上であるこ
とがより好ましい。また、この空隙の幅は、３０００ｎ
ｍ以下であることが好ましく、特に２０００ｎｍ以下で
あることがより好ましい。

【００７９】この空隙の幅が１０００ｎｍ未満の場合に
は、発電領域内の短絡が発生しやすくなる傾向があり、
この空隙の幅が３０００ｎｍを超えて大きくなるほど発
電領域内の電力の損失が大きくなる傾向がある。

【００８０】また、この中間透明導電膜と、裏面電極と
の間に存在する空隙は、従来公知のパターニング手法を
用いて形成してもよいが、後述するエッチング溶液によ
るエッチングを用いることにより、従来公知のパターニ
ング手法を用いるよりも遥かに簡便かつ正確に形成する
ことが可能である。

【００８１】さらに、本発明に用いる中間透明導電膜
は、その表面に凹凸が形成されていることが好ましい。
中間透明導電膜の表面に微小な凹凸を形成することによ
り、太陽電池素子に設けられた発電領域内において光を
散乱させることができ、光の光路長が伸びることとな
る。そのため、中間透明導電膜の表面に凹凸がない場合
に比べて、太陽電池素子の発電効率を向上させることが
できる。

【００８２】ここで、本発明に用いる中間透明導電膜の
表面の凹凸は、後述するエッチング溶液によるエッチン
グを用いることにより、他のパターニング手法を用いる
よりも遥かに簡便かつ正確に形成することが可能であ
る。

【００８３】なお、本発明に用いる表面電極が透明導電
膜の場合に、表面電極としての透明導電膜の表面に凹凸
が形成されている場合には、中間透明導電膜の表面にエ
ッチングを施さなくとも、自然に凹凸ができるとの考え
もあり得る。しかし、そのような場合であっても、表面
電極としての透明導電膜の上に半導体膜を積層した光電
変換層を形成していくと、次第に表面の凹凸が鈍ってく
る。それゆえ、中間透明導電膜においても、その表面に
凹凸が形成されていることがやはり好ましい。

【００８４】＜裏面電極＞本発明の太陽電池素子は、絶
縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導体膜を
積層した光電変換層、および、裏面電極膜を有する発電
領域を備える。

【００８５】ここで、本発明に用いる裏面電極は、積層
された２以上の光電変換層の光入射面の反対側に形成さ
れる。また、本発明に用いる裏面電極は、導電性に加え
て光散乱性または光反射性を有していれば、特に限定さ
れず、一般に太陽電池素子に用いられる裏面電極を使用
することができる。

【００８６】さらに、本発明に用いる裏面電極は、裏面
透明電極および裏面金属電極を積層したものであること
が好ましい。また、本発明に用いる裏面電極は、裏面金
属電極のみからなるものであってもよく、裏面透明電極
は割愛してもよいが、光の散乱を促して高い発電効率を
得るためには、裏面透明電極もあった方が望ましい。

【００８７】そして、本発明に用いる裏面金属電極の具
体例としては、光反射性に優れたＡｇやＡｌやＣｒなど
を材質として用いた金属膜が挙げられる。

【００８８】また、本発明に用いる裏面金属電極の光反
射性は、１００％に近い方が好ましく、その面からは、
材質としてＡｇを用いることが好ましい。

【００８９】さらに、本発明に用いる裏面金属電極の厚
さは、３００ｎｍ程度であることが好ましい。

【００９０】また、本発明に用いる裏面透明電極の具体
例としては、酸化スズや酸化亜鉛やＩＴＯなどを材質と
して用いた透明導電膜が挙げられる。ここで、酸化スズ
には、ＳｎＯ₂だけでなく、Ｓｎ_mＯ_n（ここで、ｍおよ
びｎは正の整数）で表わされる各種組成の酸化スズが含
まれるものとする。また、酸化亜鉛には、ＺｎＯだけで
なく、Ｚｎ_m'Ｏ_n'（ここで、ｍ’およびｎ’は正の整
数）で表わされる各種組成の酸化亜鉛が含まれるものと
する。また、ＩＴＯとは、ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉ
ｄｅの略称であり、インジウムスズ酸化物を意味する。

【００９１】ここで、ＩＴＯとＳｎＯ₂とも透光性の点
では特に差異は少ないが、一般的に比抵抗の低さではＩ
ＴＯが優れており、化学的な安定性ではＳｎＯ₂が優れ
ていると考えられている。また、ＺｎＯはＩＴＯに比べ
て材料コストが低いという利点がある。さらに、ＳｎＯ
₂はプラズマなどによる表面の還元が問題となる場合が
あるのに対してＺｎＯは耐プラズマ性が高い。また、Ｚ
ｎＯには長波長光の透過率も高いという利点もある。

【００９２】また、本発明に用いる裏面透明電極がＺｎ
Ｏを含む材質からなる透明導電膜からなる場合には、透
明導電膜の低抵抗化のためにＡｌ、Ｇａなどの不純物を
ドープしてもよい。これらの不純物のうちでは、より低
抵抗化する性質に優れたＧａをドープすることが好まし
い。

【００９３】さらに、本発明に用いる裏面透明電極の厚
さは、５００ｎｍ程度であることが好ましい。

【００９４】ここで、本発明に用いる中間透明導電膜の
表面に凹凸を形成すると、その上に積層した半導体膜を
積層した光電変換層および裏面透明電極の表面にも必然
的に凹凸が形成されることになる。そのため、本発明に
用いる中間透明導電膜の表面に後述するエッチング溶液
によるエッチングを用いることにより凹凸を形成した場
合には、裏面透明電極に特にエッチングなどの処理を施
さなくとも、その表面に凹凸を形成することができる。

【００９５】＜直列接続構造＞本発明の太陽電池素子
は、絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導電膜、半導
体膜を積層した光電変換層、および、裏面電極膜を有す
る発電領域を備えた太陽電池素子であって、複数の発電
領域が直列接続されており、隣接する発電領域同士が表
面電極と裏面電極を電気的に接続する部材により直列接
続されており、発電領域は積層された２以上の光電変換
層を有し、積層された２以上の光電変換層の間には中間
透明導電膜が挿入されており、中間透明導電膜が、表面
電極と裏面電極とを電気的に接続する部材に接触しない
形状を有する。

【００９６】ここで、本発明の太陽電池素子において、
複数の発電領域が直列接続されている構造（本明細書に
おいて、集積構造とも呼称する）を実現するためには、
隣接する発電領域間で、表面電極同士、中間透明導電膜
同士、光電変換層同士、裏面電極同士がそれぞれ完全に
分離されている必要がある。また、本発明の太陽電池素
子が集積構造を実現するためには、隣接する発電領域間
で、表面電極と裏面電極が順に接続されている必要があ
る。

【００９７】それゆえ、本発明の太陽電池素子は、図１
に示すように、表面電極を分離するための開溝８（本明
細書において、第一の開溝と呼称する）、光電変換層お
よび中間透明導電膜を分離するための開溝９（本明細書
において、第二の開溝と呼称する）、および裏面電極を
分離するための開溝１０（本明細書において、第三の開
溝と呼称する）を有する必要がある。

【００９８】なお、開溝の内部には、半導体や電極など
が膜状で存在あるいは充填されている場合もあり得る
が、そのような場合にも、本明細書においては、開溝と
呼称することとする。

【００９９】ここで、第一の開溝の幅は、５０μｍ以上
であることが好ましい。また、この第一の開溝の幅は、
１００μｍ以下であることが好ましい。そして、第一の
開溝同士の間隔は、シングルセルでは、７ｍｍ以上であ
ることが好ましい。また、この間隔は、１０ｍｍ以下で
あることが好ましい。

【０１００】また、第二の開溝の幅は、５０μｍ以上で
あることが好ましい。さらに、この第二の開溝の幅は、
１００μｍ以下であることが好ましい。そして、第一の
開溝と第二の開溝との間隔は、特に設ける必要はなく、
両者が半分程度重なる状態であってもよい。

【０１０１】また、第三の開溝の幅は、５０μｍ以上で
あることが好ましい。また、この第三の開溝の幅は、１
００μｍ以下であることが好ましい。そして、第二の開
溝と第三の開溝との間隔は、５０μｍ以上であることが
好ましい。

【０１０２】さらに、本発明の太陽電池素子において
は、光電変換層および中間導電膜を分離するための開溝
内に、表面電極と裏面電極を電気的に接続するための部
材を設ける必要がある。

【０１０３】ここで、表面電極と裏面電極を電気的に接
続するための部材としては、製造工程の簡略化の面から
は、光電変換層および中間導電膜を分離するための開溝
内に設けることが好ましい。そして、さらに製造工程を
簡略化するためには、この表面電極と裏面電極を電気的
に接続するための部材は、裏面電極の一部であることが
好ましい。また、光の散乱を促進して、より一層発電効
率を向上させるためには、この表面電極と裏面電極を電
気的に接続するための部材は、裏面透明電極の一部であ
ることが特に好ましい。

【０１０４】＜太陽電池素子の製造方法＞本発明の太陽
電池素子の製造方法は、絶縁透光性基板上に表面電極を
形成する工程と、表面電極をパターニングする工程と、
表面電極上に積層された２以上の光電変換層および中間
透明導電膜を形成する工程と、積層された２以上の光電
変換層および中間透明導電膜をパターニングする工程
と、酸性溶液またはアルカリ性溶液からなるエッチング
溶液によりエッチングすることにより中間透明導電膜を
一部除去する工程と、裏面電極膜を形成する工程と、裏
面電極をパターニングする工程とを含む。

【０１０５】＜表面電極形成工程＞本発明の太陽電池素
子の製造方法のうち、絶縁透光性基板上に表面電極を形
成する工程（本明細書において、表面電極形成工程とも
呼称する）においては、表面電極が金属電極であるか透
明導電膜であるかで工程が異なる。

【０１０６】ここで、本発明に用いる表面電極が金属電
極である場合には、表面電極形成工程として、物理的製
法を用いることができる。

【０１０７】そして、物理的製法としては、特に限定さ
れるものではないが、たとえば、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパ
ッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造
方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法
を用いることが好ましい。

【０１０８】また、本発明に用いる表面電極が透明導電
膜からなる場合には、表面電極形成工程として、化学的
製法または物理的製法を用いることができる。

【０１０９】ここで、化学的製法としては、特に限定さ
れるものではないが、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、化学
的製法は、塩化物や有機金属化合物の熱分解、酸化反応
によって基板上に酸化膜を形成する方法で、プロセスコ
ストが安いという利点を持つ。

【０１１０】一方で、物理的製法としては、たとえば、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。

【０１１１】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。

【０１１２】また、本発明における表面電極形成工程に
おいては、絶縁透明性基板の少なくとも片側表面の全面
および全周囲端面に表面電極が形成されることが好まし
い。

【０１１３】＜表面電極パターニング工程＞本発明の太
陽電池素子の製造方法のうち、表面電極をパターニング
する工程（本明細書において、表面電極パターニング工
程とも呼称する）においては、パターニングの手法は特
に限定されず、正確にパターニングが可能な手法であれ
ば、一般に金属電極あるいは透明導電膜のパターニング
に用いられる手法を好適に使用可能である。

【０１１４】本発明における表面電極パターニング工程
においては、たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを
用いたエッチングによるパターニングを行なってもよ
い。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多
くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法
に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積
が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換
層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパター
ニングが難しいなどの問題点を有している。

【０１１５】そのため、本発明における表面電極パター
ニング工程においては、レーザーの照射による加熱を利
用したパターニング（本明細書において、レーザーパタ
ーニングとも呼称する）を行なうことが好ましい。この
ようなレーザーパターニングを行なうことにより、積層
構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面
積の基板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面
状などの任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可
能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増
大でき、完全ドライプロセスの確立ができ、連続一貫生
産および自動化生産に適するという利点が得られる。

【０１１６】ここで、本発明における表面電極パターニ
ング工程において、レーザーパターニングに用いるレー
ザーとしては、特に限定されるものではなく、一般に太
陽電池素子の製造方法において用いられるレーザーを用
いることができる。

【０１１７】また、レーザー射出口と照射面との距離、
照射面におけるレーザーの径およびレーザー照射時間な
どは、パターニングの形状などに応じて適宜選択される
ことが好ましい。

【０１１８】なお、本発明における表面電極パターニン
グ工程の後、光電変換層および中間透明導電膜の形成工
程を行なう前に、基板および表面電極を純水にて洗浄す
ることが好ましい。

【０１１９】＜光電変換層および中間透明導電膜の形成
工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、表面電
極上に積層された２以上の光電変換層を形成する工程
（本明細書において、光電変換層形成工程とも呼称す
る）においては、化学的製法または物理的製法を用いる
ことができる。

【０１２０】ここで、光電変換層形成工程における化学
的製法としては、たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法などが挙げられる。一般に、半導体の化
学的製法は、シランガスなどの原料ガスの熱分解、プラ
ズマ反応などによって基板上に半導体膜を形成する方法
で、プロセスコストが安いという利点を持つ。

【０１２１】一方、物理的製法としては、たとえば、真
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。

【０１２２】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。

【０１２３】本発明の太陽電池素子の製造方法のうち、
中間透明導電膜を形成する工程（本明細書において、中
間透明導電膜形成工程とも呼称する）においても、化学
的製法または物理的製法を用いることができる。

【０１２４】ここで、中間透明導電膜形成工程における
化学的製法としては、特に限定されるものではないが、
たとえば、スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法な
どが挙げられる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機
金属化合物の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜
を形成したり、シランガスなどのする方法で、プロセス
コストが安いという利点を持つ。

【０１２５】一方で、物理的製法としては、たとえば、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。

【０１２６】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。

【０１２７】また、中間透明導電膜の表面に凹凸を形成
する場合には、エッチング溶液によりエッチングするこ
とにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工程
（テクスチャーエッチング工程）を行なう必要がある。

【０１２８】ここで、テクスチャーエッチング工程にお
いて用いられるエッチング液は、特に限定されず、中間
透明導電膜を溶解して表面に凹凸を形成することのでき
る溶液であればよいが、たとえば、良好な溶解性という
観点からは、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いるこ
とが好ましい。

【０１２９】ここで、このような酸性溶液またはアルカ
リ性溶液の種類、濃度、エッチング時間は、中間透明導
電膜の材質および形成条件などにより適切な種類および
範囲が異なるため、一概に定めることはできない。

【０１３０】しかし、中間透明導電膜が酸化亜鉛を含む
材質からなる場合には、良好な溶解性という観点から
は、エッチング溶液として、酢酸、塩酸、硫酸、硝酸な
どの酸性溶液または水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
などのアルカリ性溶液を用いることが特に好ましい。ま
た、これらのエッチング溶液の中でも、とりわけ酢酸が
好ましい。

【０１３１】そして、この場合には、酸性溶液またはア
ルカリ性溶液の濃度は、０．５％（ｗ／ｗ）以上である
ことが好ましい。また、この濃度は、５％（ｗ／ｗ）以
下であることが好ましい。

【０１３２】さらに、この場合には、エッチング時間
は、１分以上であることが好ましい。さらに、このエッ
チング時間は、２分以下であることが好ましい。また、
中間透明導電膜がＩＴＯを含む材質からなる場合には、
良好な溶解性という観点からは、エッチング溶液とし
て、塩酸を用いることが特に望ましい。

【０１３３】そして、この場合には、塩酸の濃度は、
０．５％（ｗ／ｗ）以上であることが好ましい。また、
この濃度は、５％（ｗ／ｗ）以下であることが好まし
い。

【０１３４】また、この場合には、エッチング時間は、
０．５分以上であることが好ましく、特に１分以上であ
ることがより好ましい。さらに、このエッチング時間
は、２分以下であることが好ましい。

【０１３５】そして、このような中間透明導電膜のテク
スチャーエッチング工程を設ける場合には、本発明の太
陽電池素子の製造方法において、中間透明導電膜と接触
する光電変換層であって、かつ中間透明導電膜よりも光
入射面側に設けられる光電変換層である上部光電変換層
を形成する工程と、上部光電変換層上に中間透明導電膜
を形成する工程と、エッチング溶液によりエッチングす
ることにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工
程と、中間透明導電膜上に中間透明導電膜と接触する光
電変換層であって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面
の反対側に設けられる光電変換層である下部光電変換層
を形成する工程とを設け、この順番で各工程を実施する
ことが必要となる。

【０１３６】＜光電変換層および中間透明導電膜のパタ
ーニング工程＞本発明の太陽電池素子の製造方法のう
ち、光電変換層および中間透明導電膜をパターニングす
る工程（本明細書において、光電変換層および中間透明
導電膜のパターニング工程とも呼称する）においては、
パターニングの手法は特に限定されず、正確にパターニ
ングが可能な手法であれば、一般に金属電極あるいは透
明導電膜のパターニングに用いられる手法を好適に使用
可能である。

【０１３７】また、本発明の太陽電池素子の製造方法に
おいては、光電変換層および中間透明導電膜は、別々に
パターニングしてもよいが、製造工程を簡略化して製造
コストを削減するためには、一括してパターニングを行
うことが好ましい。

【０１３８】本発明における光電変換層および中間透明
導電膜のパターニング工程においては、たとえば、樹脂
マスクや金属マスクなどを用いたエッチングによるパタ
ーニングを行なってもよい。しかし、このような方法で
は、積層構造の形成に多くのプロセスを必要とし、しか
も取扱い得る基板の寸法に制約があり、太陽電池の基板
内の発電領域の有効面積が小さくなりやすく、ウェット
プロセスのため光電変換層中にピンホールが発生しやす
く、曲面基板ではパターニングが難しいなどの問題点を
有している。

【０１３９】そのため、本発明における光電変換層およ
び中間透明導電膜のパターニング工程においては、レー
ザーの照射による加熱を利用したパターニング（本明細
書において、レーザーパターニングとも呼称する）を行
なうことが好ましい。このようなレーザーパターニング
を行なうことにより、積層構造の形成に要する工程の減
少を図ることができ、大面積の基板上に太陽電池素子を
製造することができ、曲面状などの任意の形状の基板上
に太陽電池素子の製造が可能であり、太陽電池の基板内
の発電領域の有効面積が増大でき、完全ドライプロセス
の確立ができ、連続一貫生産および自動化生産に適する
という利点が得られる。

【０１４０】ここで、本発明における光電変換層および
中間透明導電膜パターニング工程において、レーザーパ
ターニングに用いるレーザーとしては、表面電極が透明
導電膜からなる場合には、透明導電膜に悪影響を与える
ことを避けるために、透明導電膜の透過性に優れた可視
光領域のレーザーを用いることが好ましく、たとえば、
ＹＡＧＳＨＧレーザーを用いることが好ましい。

【０１４１】また、レーザー射出口と照射面との距離、
照射面におけるレーザーの径およびレーザー照射時間な
どは、パターニングの形状などに応じて適宜選択される
ことが好ましい。

【０１４２】なお、本発明における光電変換層および中
間透明導電膜のパターニング工程の後、中間透明導電膜
末端エッチング工程を行なう前に、基板および表面電極
を純水にて洗浄することが好ましい。

【０１４３】＜中間透明導電膜末端エッチング工程＞本
発明の太陽電池素子の製造方法のうち、酸性溶液または
アルカリ性溶液からなるエッチング溶液によりエッチン
グすることにより中間透明導電膜を一部除去する工程
（本明細書において、中間透明導電膜末端エッチング工
程とも呼称する）においても、テクスチャーエッチング
工程において用いられるエッチング液と同様のエッチン
グ液によるエッチングを行なう必要がある。

【０１４４】ここで、中間透明導電膜末端エッチング工
程において用いられるエッチング液は、特に限定され
ず、中間透明導電膜を溶解してその末端を一部除去する
ことのできる溶液であればよいが、たとえば、良好な溶
解性という観点からは、酸性溶液またはアルカリ性溶液
を用いることが好ましい。

【０１４５】ここで、このような酸性溶液またはアルカ
リ性溶液の種類、濃度、エッチング時間は、中間透明導
電膜の材質および形成条件などにより適切な種類および
範囲が異なるため、一概に定めることはできない。

【０１４６】しかし、中間透明導電膜が酸化亜鉛を含む
材質からなる場合には、良好な溶解性という観点から
は、エッチング溶液として、酢酸、塩酸、硫酸、硝酸な
どの酸性溶液または水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
などのアルカリ性溶液を用いることが特に好ましい。ま
た、これらのエッチング溶液の中でも、とりわけ酢酸が
好ましい。

【０１４７】そして、この場合には、酸性溶液またはア
ルカリ性溶液の濃度は、０．５％（ｗ／ｗ）以上である
ことが好ましい。また、この濃度は、５％（ｗ／ｗ）以
下であることが好ましい。また、この場合には、エッチ
ング時間は、１分以上であることが好ましい。さらに、
このエッチング時間は、２分以下であることが好まし
い。

【０１４８】また、中間透明導電膜がＩＴＯを含む材質
からなる場合には、良好な溶解性という観点からは、エ
ッチング溶液として、塩酸を用いることが特に望まし
い。

【０１４９】そして、この場合には、塩酸の濃度は、
０．５％（ｗ／ｗ）以上であることが好ましい。また、
この濃度は、５％（ｗ／ｗ）以下であることが好まし
い。また、この場合には、エッチング時間は、１分以上
であることが好ましい。さらに、このエッチング時間
は、２分以下であることが好ましい。

【０１５０】このようにして、中間透明導電膜末端エッ
チング工程を設けることにより、本発明に用いる太陽電
池素子に設けられた発電領域は、中間透明導電膜が裏面
電極膜と接触しない形状を有することとなる。

【０１５１】具体的には、本発明に用いる太陽電池素子
は、図１に示すような構造をすることとなり、中間透明
導電膜１と、裏面電極６との間にわずかな空隙が存在す
る構造を有することとなる。そのため、中間透明導電膜
１と、裏面電極６とが直接的に接触して短絡状態になる
ことがない。その結果、本発明の太陽電池素子は、発電
領域内における短絡状態の発生により単位面積当たりの
発電効率が低下することがない。

【０１５２】このような構造は、本発明の太陽電池素子
の製造方法によって初めて簡便かつ正確に形成すること
が可能になった構造であり、レーザーパターニングの
み、またはエッチングのみでは簡便かつ正確に形成する
ことはできない。また、本発明の太陽電池素子の製造方
法において推奨している中間透明導電膜とエッチング溶
液の組合せを用いれば、半導体層を積層した光電変換層
などには悪影響を与えることなく、中間透明導電膜を選
択的に除去することができる。

【０１５３】＜裏面電極形成工程＞本発明の太陽電池素
子の製造方法のうち、裏面電極膜を形成する工程（本明
細書において、裏面電極形成工程とも呼称する）は、裏
面電極の材質および構造によって異なるものとなる。

【０１５４】ここで、前述のように、本発明に用いる裏
面電極は、裏面透明電極および裏面金属電極を積層した
ものであることが好ましい。また、本発明に用いる裏面
電極は、裏面金属電極のみからなるものであってもよ
く、裏面透明電極は割愛してもよいが、光の散乱を促し
て高い発電効率を得るためには、裏面透明電極もあった
方が望ましい。

【０１５５】そして、本発明に用いる裏面金属電極の製
造方法としては、物理的製法を用いることが好ましい。
物理的製法としては、たとえば、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法、スパッタリング法、マグネトロンスパ
ッタリング法などが挙げられる。そして、これらの製造
方法のうちでは、品質などの面から、スパッタリング法
を用いることが好ましい。

【０１５６】また、本発明に用いる裏面透明電極の製造
方法としては、化学的製法または物理的製法を用いるこ
とができる。

【０１５７】ここで、化学的製法としては、たとえば、
スプレー法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが挙げら
れる。一般に、化学的製法は、塩化物や有機金属化合物
の熱分解、酸化反応によって基板上に酸化膜を形成する
方法で、プロセスコストが安いという利点を持つ。

【０１５８】一方、物理的製法としては、たとえば、真
空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
一般に、物理的製法は、化学的製法に比べ基板温度が低
く、良質の膜形成が可能であるが、成膜速度が遅く、装
置費用が高くなるなどの傾向を有する。

【０１５９】そして、これらの製造方法のうちでは、品
質などの面から、スパッタリング法を用いることが好ま
しい。

【０１６０】＜裏面電極パターニング工程＞本発明の太
陽電池素子の製造方法のうち、裏面電極をパターニング
する工程（本明細書において、裏面電極パターニング工
程とも呼称する）においては、パターニングの手法は特
に限定されず、正確にパターニングが可能な手法であれ
ば、一般に金属電極あるいは透明導電膜のパターニング
に用いられる手法を好適に使用可能である。

【０１６１】本発明における裏面電極パターニング工程
においては、たとえば、樹脂マスクや金属マスクなどを
用いたエッチングによるパターニングを行なってもよ
い。しかし、このような方法では、積層構造の形成に多
くのプロセスを必要とし、しかも取扱い得る基板の寸法
に制約があり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積
が小さくなりやすく、ウェットプロセスのため光電変換
層中にピンホールが発生しやすく、曲面基板ではパター
ニングが難しいなどの問題点を有している。

【０１６２】そのため、本発明における裏面電極パター
ニング工程においては、レーザーの照射による加熱を利
用したパターニング（本明細書において、レーザーパタ
ーニングとも呼称する）を行なうことが好ましい。この
ようなレーザーパターニングを行なうことにより、積層
構造の形成に要する工程の減少を図ることができ、大面
積の基板上に太陽電池素子を製造することができ、曲面
状などの任意の形状の基板上に太陽電池素子の製造が可
能であり、太陽電池の基板内の発電領域の有効面積が増
大でき、完全ドライプロセスの確立ができ、連続一貫生
産および自動化生産に適するという利点が得られる。

【０１６３】ここで、本発明における裏面電極パターニ
ング工程において、レーザーパターニングに用いるレー
ザーとしては、透明導電膜からなる表面電極に悪影響を
与えることを避けるために、透明導電膜の透過性に優れ
た可視光領域のレーザーを用いることが好ましく、たと
えば、ＹＡＧＳＨＧレーザーを用いることが好まし
い。

【０１６４】また、レーザー射出口と照射面との距離、
照射面におけるレーザーの径およびレーザー照射時間な
どは、パターニングの形状などに応じて適宜選択される
ことが好ましい。なお、本発明における裏面電極パター
ニング工程の後、基板および表面電極を純水にて洗浄す
ることが好ましい。

【０１６５】そして、上記の製造方法を用いて製造され
た本発明の太陽電池素子は、単独あるいは複数を組合わ
せて、または他の太陽電池素子と組合せて、太陽電池の
主要部材として好適に用いられる。

【０１６６】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【０１６７】＜実施例１＞以下、図１を用いて本発明の
実施例１を説明する。図１は、本発明の太陽電池素子の
一例の断面の概要を示す模式図である。

【０１６８】まず、あらかじめ表面電極５を形成した、
厚さ４ｍｍのガラス基板４（基板サイズ６５０ｍｍ×９
１０ｍｍ）を用意した。このガラス基板には表面電極５
がガラス片側表面の全面と全周囲端面に形成されてい
る。また、この表面電極５はＳｎＯ₂を材質として用い
た透明導電膜であり、厚さ１μｍ、太陽電池素子１個あ
たりの抵抗１０Ω、光の透過率８２％という特性を有し
ている。

【０１６９】次に、ＹＡＧレーザーをガラス基板の反対
側から表面電極５の表面に照射して、表面電極５のパタ
ーニングをおこなった。その結果、表面電極５は短冊状
に分離されて第一の開溝８が形成された。ここで、第一
の開溝８は、幅８０μｍであり、第一の開溝８同士の間
隔は、７ｍｍであった。

【０１７０】この後、ガラス基板４および表面電極５を
純水で洗浄し、上部セル２を形成した。そして、上部セ
ル２は、ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｐ層、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの半導体膜からなるｉ層、ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体
膜からなるｎ層を順に積層した三層構造であって、ｐ−
ｉ−ｎ層の合計の厚みが０．２μｍ程度となるように形
成した。また、上部セル２の形成においては、Ｐ−ＣＶ
Ｄ法により各半導体膜を形成した。

【０１７１】続いて、中間透明導電膜１を形成した。こ
こで、この中間透明導電膜１はＺｎＯを材質として用い
た透明導電膜であり、厚さ２０ｎｍである。中間透明導
電膜１の形成においては、スパッタリング法により透明
導電膜を形成した。なお、実施例１においては、中間透
明導電膜１の表面にテクスチャーエッチングを行なわな
かった。

【０１７２】さらに、下部セル３を形成した。そして、
下部セル３は、μｃ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｐ
層、μｃ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｉ層、μｃ−Ｓ
ｉ：Ｈの半導体膜からなるｎ層を順に積層した三層構造
であって、ｐ−ｉ−ｎ層の合計の厚みが２μｍ程度とな
るように形成した。また、下部セル３の形成において
は、Ｐ−ＣＶＤ法により各半導体膜を形成した。

【０１７３】次に、レーザーを用いて上部セル２、中間
透明導電膜１および下部セル３を貫通する第二の開溝９
を形成した。この際、レーザーによる表面電極５への影
響を避けるため、レーザーには透明導電膜の透過性の良
い可視光領域のレーザーであるＳＨＧＹＡＧレーザー
を用いた。ここで、第二の開溝９は、第一の開溝８と一
部重なるような位置に、幅８０μｍとなるように形成し
た。なお、上部セル２、中間透明導電膜１および下部セ
ル３のレーザーパターニングは、ＳＨＧＹＡＧレーザ
ーをガラス基板の反対側から上部セル２、中間透明導電
膜１および下部セル３の表面に照射することにより行な
った。

【０１７４】そして、第二の開溝９を形成した後に、続
いてエッチングにより中間透明導電膜１の端部を除去し
た。このとき、エッチング溶液としては、１％（ｗ／
ｗ）濃度の酢酸を用いて、１分間エッチングを行なっ
た。このような条件でエッチングすることにより、図１
のように、中間透明導電膜１の端部が上部セル２および
下部セル３の端部よりも奥に引っ込み、後述するように
裏面透明電極６を形成した際に、中間透明導電膜１およ
び裏面透明電極６が直接的に接触することがなくなり、
下部セル３の短絡を防止することができる構造となっ
た。

【０１７５】さらに、エッチングの後、裏面電極とし
て、裏面透明電極６および裏面金属電極７を形成した。
ここで、裏面透明電極６には、材質として比抵抗が小さ
く透光性が高いＺｎＯを用いた。また、裏面金属電極７
には材質として光の反射率の高い金属であるＡｌやＡｇ
を用いた。

【０１７６】次に、レーザーを用いて上部セル２、中間
透明導電膜１、下部セル３、裏面透明電極６および裏面
金属電極７を貫通する第三の開溝１０を形成した。この
際、レーザーによる表面電極５への影響を避けるため、
レーザーには透明導電膜の透過性の良い可視光領域のレ
ーザーであるＳＨＧＹＡＧレーザーを用いた。ここ
で、第三の開溝１０は、第二の開溝９と５０μｍ離れた
場所に、幅８０μｍとなるように形成した。なお、上部
セル２、中間透明導電膜１、下部セル３、裏面透明電極
６および裏面金属電極７のレーザーパターニングは、Ｓ
ＨＧＹＡＧレーザーを、ガラス基板４の光入射面側か
ら、上部セル２、中間透明導電膜１、下部セル３、裏面
透明電極６および裏面金属電極７の表面に照射すること
により行なった。

【０１７７】そして、以上の工程を経て、実施例１のタ
ンデム構造を有する太陽電池素子（基板サイズ６５０ｍ
ｍ×９１０ｍｍ）を得た。

【０１７８】＜比較例１＞以下、図２を用いて本発明の
比較例１を説明する。図２は、本発明の太陽電池素子の
比較例の一例の断面の概要を示す模式図である。

【０１７９】まず、第二の開溝９を形成した後に、エッ
チングにより中間透明導電膜１の端部を除去する工程を
除くこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の太
陽電池素子を形成した。

【０１８０】そして、以上の工程を経て、比較例１のタ
ンデム構造を有する太陽電池素子（基板サイズ６５０ｍ
ｍ×９１０ｍｍ）を得た。

【０１８１】ここで、比較例１においては、第二の開溝
９を形成した後に、エッチングにより中間透明導電膜１
の端部を除去することなく、裏面透明電極６および裏面
金属電極７を実施例１と同様にして形成するため、図２
に示すように、裏面電極６が、中間透明電極層１に直接
的に接触することとなった。その結果、下部セル３の裏
面電極６と中間透明導電膜１が短絡することになり、後
述の太陽電池素子の評価結果に示すように、比較例１の
太陽電池素子の出力は、実施例１の太陽電池素子の出力
の半分以下になってしまった。

【０１８２】＜実施例２＞以下、図３を用いて本発明の
実施例２を説明する。図３は、本発明の太陽電池素子の
一例の断面の概要を示す模式図である。なお、図１およ
び図２と図３とは、参照上の便宜のため、光の入射方向
および上下が逆になっていることに注意されたい。

【０１８３】まず、中間透明導電膜１を形成した後、そ
の膜の表面をテクスチャーエッチングにより微細な凹凸
を有する状態にすることにより、光の散乱効果を高めた
こと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の太陽電
池素子を形成した。

【０１８４】ここで、実施例２の太陽電池素子において
は、ガラス基板４上には、表面電極５が形成されてお
り、その上にａ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｐ層１
１、ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｉ層１２、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの半導体膜からなるｎ層１３が順次形成され、併
せてｐ−ｉ−ｎ型の上部セル２を構成している。

【０１８５】また、実施例２の太陽電池素子において
は、中間透明導電膜１上には、μ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜
からなるｐ層１４、μ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｉ
層１５、μ−Ｓｉ：Ｈの半導体膜からなるｎ層１６が順
次形成され、併せてｐ−ｉ−ｎ型の下部セル３を構成し
ている。

【０１８６】ここで、実施例２においても、実施例１の
場合と同様に、表面電極のパターニングをする前に、光
の散乱を促進するために、表面電極５の表面を、濃度１
％（ｗ／ｗ）の酢酸により、１分間テクスチャーエッチ
ングして、表面電極５の表面に、図３に示したような微
細な凹凸を設けている。しかし、上部セル２、中間透明
導電膜１、下部セル３を積層していくと、次第に表面の
微細な凹凸が鈍ってくるという問題がある。この問題を
解決するために、実施例２のように、透明導電膜１の表
面に改めて微細な凹凸を設けることが有効である。この
ようにして、中間透明導電膜１の表面に改めて微細な凹
凸を設けることにより、図３に示すように下部セル３お
よび裏面透明電極６の表面にも微細な凹凸を形成するこ
とができ、下部セル３においても十分な光の散乱を行う
ことが可能となるため、太陽電池素子の発電効率が向上
する。

【０１８７】ここで、実施例２においては、中間透明導
電膜１として厚みが４００ｎｍの透明導電膜を用いた。
そして、中間透明導電膜１の形成後、上部セル３の形成
前に、中間透明導電膜１の表面のテクスチャーエッチン
グを行なった。この際、濃度０．５％の酢酸を用いて、
１分間テクスチャーエッチングすることによって、透明
導電膜１の表面に微細な凹凸を形成した。

【０１８８】そして、以上の工程を経て、実施例２のタ
ンデム構造を有する太陽電池素子（基板サイズ６５０ｍ
ｍ×９１０ｍｍ）を得た。

【０１８９】＜分析方法＞上記のようにして得られた実
施例１、実施例２および比較例１の太陽電池素子の特性
評価を、ソーラーシミュレータを用いて評価した。

【０１９０】＜評価結果＞（ｉ）実施例１の太陽電池素子の評価結果実施例１の薄膜太陽電池素子の特性の評価結果は、Ｉｓ
ｃ：０．７６Ａ、Ｖｏｃ：１２３Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．７
１、Ｐｍａｘ：６６．４Ｗであった。結果を表１にまと
める。

【０１９１】（ｉｉ）比較例１の太陽電池素子の評価結
果比較例１の薄膜太陽電池素子の特性の評価結果は、Ｉｓ
ｃ：０．７０Ａ、Ｖｏｃ：７３Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．６
７、Ｐｍａｘ：３４．２Ｗであった。結果を表１にまと
める。

【０１９２】（ｉｉｉ）実施例２の太陽電池素子の評価
結果実施例２の薄膜太陽電池素子の特性の評価結果は、Ｉｓ
ｃ：０．７９Ａ、Ｖｏｃ：１２３Ｖ、Ｆ．Ｆ．：０．７
１、Ｐｍａｘ：６９．３Ｗであった。結果を表１にまと
める。

【０１９３】

【表１】

【０１９４】表１にまとめた結果より、本発明の実施例
１および２で作製した太陽電池素子は、比較例１で作製
した太陽電池素子に比べて、単位面積当たりの発電効率
に優れているということがわかる。

【０１９５】今回開示された実施の形態および実施例は
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。

【０１９６】

【発明の効果】本発明の太陽電池素子は、太陽電池素子
の発電領域における光電変換層の間に中間透明導電膜を
形成した集積型太陽電池であって、エッチングにより中
間透明導電膜の端部が除去されて下部セルの短絡が防止
されているため、光の散乱を増加させる効果に優れ、単
位面積当たりの発電効率に優れ、製造工程が簡単なため
低コストでの製造が可能な、直列積層構造を有する太陽
電池素子である。

【０１９７】また、本発明の太陽電池素子の中でも、太
陽電池素子の発電領域における光電変換層の間に中間透
明導電膜を形成した集積型太陽電池であって、中間透明
導電膜がテクスチャーエッチングされてその表面に微細
な凹凸が設けられており、エッチングにより中間透明導
電膜の端部が除去されて下部セルの短絡が防止されてい
る、直列積層構造を有する太陽電池素子は、光の散乱を
増加させる効果に特に優れ、単位面積当たりの発電効率
にも特に優れ、製造工程が簡単なため低コストでの製造
が可能な太陽電池素子である。

【０１９８】また、本発明の太陽電池素子の製造方法に
より、太陽電池素子の発電領域における光電変換層の間
に中間透明導電膜を形成した集積型太陽電池において、
エッチングにより中間透明導電膜の端部を除去する工程
を設けることにより、下部セルの短絡を防止することが
可能となり、光の散乱を増加させる効果に優れ、単位面
積当たりの発電効率に優れた、直列積層構造を有する太
陽電池素子の簡単で低コストな製造方法を提供すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池素子の一例の断面の概要を
示す模式図である。

【図２】本発明の太陽電池素子の比較例の一例の断面
の概要を示す模式図である。

【図３】本発明の太陽電池素子の別の一例の断面の概
要を示す模式図である。

【符号の説明】

１中間透明導電膜、２上部セル、３下部セル、
４ガラス基板、５表面電極、６裏面透明電極、７
裏面金属電極、８第一の開溝、９第二の開溝、１０
第三の開溝、１１ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体からなるｐ
層、１２ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体からなるｉ層、１３
ａ−Ｓｉ：Ｈの半導体からなるｎ層、１４ μｃ−Ｓ
ｉ：Ｈの半導体からなるｐ層、１５ μｃ−Ｓｉ：Ｈの
半導体からなるｉ層、１６ μｃ−Ｓｉ：Ｈの半導体か
らなるｎ層。

フロントページの続きＦターム(参考） 5F043 AA21 BB14 GG04 5F051 AA02 AA05 DA04 DA18 EA09 EA10 EA11 EA16 FA03 FA04 FA13 FA15 FA19 GA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁透光性基板、表面電極、中間透明導
電膜、半導体膜を積層した光電変換層、および、裏面電
極膜を有する発電領域を備えた太陽電池素子であって、
複数の発電領域が直列接続されており、隣接する発電領
域同士が表面電極と裏面電極を電気的に接続する部材に
より直列接続されており、発電領域は積層された２以上
の光電変換層を有し、積層された２以上の光電変換層の
間には中間透明導電膜が挿入されており、中間透明導電
膜が、表面電極と裏面電極とを電気的に接続する部材に
接触しない形状を有する太陽電池素子。
【請求項２】半導体膜は、結晶シリコン系半導体膜ま
たは非晶質シリコン系半導体膜であることを特徴とする
請求項１に記載の太陽電池素子。
【請求項３】表面電極は、透明導電膜からなることを
特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池素子。
【請求項４】半導体膜を積層した光電変換層は、ａ−
Ｓｉ：Ｈのｐ−ｉ−ｎ型の三層構造からなる光電変換層
および／またはμｃ−Ｓｉ：のｐ−ｉ−ｎ型の三層構造
からなる光電変換層であることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の太陽電池素子。
【請求項５】裏面電極は、透明導電膜および金属膜を
積層した構造であることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載の太陽電池素子。
【請求項６】表面電極と裏面電極を電気的に接続する
部材は、裏面電極の一部であることを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載の太陽電池素子。
【請求項７】中間透明導電膜は、酸化亜鉛またはＩＴ
Ｏを含む材質からなることを特徴とする請求項１〜６の
いずれかに記載の太陽電池素子。
【請求項８】中間透明導電膜の表面に凹凸が形成され
ていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
の太陽電池素子。
【請求項９】中間透明導電膜の膜厚は、２０〜１００
ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいず
れかに記載の太陽電池素子。
【請求項１０】中間透明導電膜と、表面電極と裏面電
極とを電気的に接続する部材との距離は、１０００〜３
０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜９
のいずれかに記載の太陽電池素子。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の太
陽電池素子の製造方法であって、絶縁透光性基板上に表
面電極を形成する工程と、表面電極をパターニングする
工程と、表面電極上に積層された２以上の光電変換層お
よび中間透明導電膜を形成する工程と、積層された２以
上の光電変換層および中間透明導電膜をパターニングす
る工程と、酸性溶液またはアルカリ性溶液からなるエッ
チング溶液によりエッチングすることにより中間透明導
電膜を一部除去する工程と、裏面電極膜を形成する工程
と、裏面電極をパターニングする工程とを含む太陽電池
素子の製造方法。
【請求項１２】レーザーを照射して熱的な加工を施す
ことによりパターニングを行なうことを特徴とする請求
項１１に記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１３】透明導電膜はスパッタリング法を用い
て形成されることを特徴とする請求項１１または１２に
記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１４】中間透明導電膜は酸化亜鉛を含む材質
からなることを特徴とする太陽電池素子の製造方法であ
って、エッチング溶液として、酢酸、塩酸、硫酸、硝酸
よりなる群から選ばれる化合物を含む酸性溶液または水
酸化ナトリウム、水酸化カリウムよりなる群から選ばれ
る化合物を含むアルカリ性溶液を用いることを特徴とす
る請求項１１〜１３のいずれかに記載の太陽電池素子の
製造方法。
【請求項１５】中間透明導電膜はＩＴＯを含む材質か
らなることを特徴とする太陽電池素子の製造方法であっ
て、エッチング溶液として、塩酸を用いることを特徴と
する請求項１１〜１４のいずれかに記載の太陽電池素子
の製造方法。
【請求項１６】エッチング溶液によりエッチングする
ことにより中間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに
記載の太陽電池素子の製造方法。
【請求項１７】中間透明導電膜と接触する光電変換層
であって、かつ中間透明導電膜よりも光入射面側に設け
られる光電変換層である上部光電変換層を形成する工程
と、上部光電変換層上に中間透明導電膜を形成する工程
と、エッチング溶液によりエッチングすることにより中
間透明導電膜の表面に凹凸を形成する工程と、中間透明
導電膜上に中間透明導電膜と接触する光電変換層であっ
て、かつ中間透明導電膜よりも光入射面の反対側に設け
られる光電変換層である下部光電変換層を形成する工程
とを、この順番で実施することを特徴とする請求項１６
に記載の太陽電池素子の製造方法。