JP2006165338A - 集積型薄膜太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができる集積型薄膜太陽電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 基板(10)と、基板(10)上に順次積層された第１電極膜(11)、半導体膜(12)及び第２電極膜(13)とを含み、複数のユニットセル(20)のそれぞれは、第１分割溝(11a)により分割された第１電極膜(11)と、第２分割溝(12a)により分割された半導体膜(12)と、第３分割溝(13a)により分割された第２電極膜(13)とを含む積層体から構成されており、第１分割溝(11a)内において、少なくとも第２分割溝(12a)側に位置する側端部(111a)は、基板(10)の一部が除去されている集積型薄膜太陽電池(1)とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜状の光吸収層を含む薄膜太陽電池が直列接続された集積型薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。

従来、複数の薄膜太陽電池（ユニットセル）が直列接続された集積型薄膜太陽電池が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の集積型薄膜太陽電池の製造方法について、図７Ａ〜Ｅを参照して説明する。まず、図７Ａに示すように、ガラス基板等からなる基板１０１上に、スパッタリング法等によりＭｏ等からなる第１電極膜１０２を形成する。続いて、レーザ等を用いて、第１電極膜１０２を貫通する分割溝１０２ａを形成する。

次に、図７Ｂに示すように、第１電極膜１０２上及び分割溝１０２ａ内に、蒸着法、スパッタリング法、化学析出法等の手段により、半導体膜１０３を形成する。半導体膜１０３としては、例えばIｂ族元素、IIIｂ族元素及びVIｂ族元素を含む化合物半導体（カルコパイライト構造半導体）であるＣｕＩｎＳｅ_２（以下、「ＣＩＳ」ともいう）や、これにＧａを固溶させたＣｕＩｎ_{（１−Ｘ）}Ｇａ_ＸＳｅ_２（Ｘは０＜Ｘ＜１の間の実数、以下、「ＣＩＧＳ」ともいう）を含むものが使用できる。

次に、図７Ｃに示すように、メカニカルパターニング法等により、半導体膜１０３を貫通し、かつ分割溝１０２ａに沿って分割溝１０３ａを形成する。

続いて、図７Ｄに示すように、半導体膜１０３上及び分割溝１０３ａ内に、スパッタリング法等により第２電極膜１０４を形成する。

そして、図７Ｅに示すように、メカニカルパターニング法等により、第２電極膜１０４及び半導体膜１０３を貫通し、かつ分割溝１０３ａに沿って分割溝１０４ａを形成する。これにより、各ユニットセル１０５の第２電極膜１０４と、これに隣接するユニットセル１０５の第１電極膜１０２とが接続され、複数のユニットセル１０５が直列接続された集積型薄膜太陽電池１００が得られる。
特公平４−７２３９２号公報

しかしながら、上述した製造方法では、分割溝１０３ａを形成する際（図７Ｃ参照）、分割溝１０２ａを塞ぐ半導体膜１０３の一部１０３ｂが剥離する場合がある。特にＣＩＳやＣＩＧＳを含む半導体膜１０３を使用する場合は、メカニカルパターニング法で半導体膜１０３の一部（分割溝１０３ａに相当する部分）を除去するため、チッピングによる剥離が起きやすい。分割溝１０２ａを塞ぐ半導体膜１０３の一部１０３ｂが剥離すると、第２電極膜１０４を積層した際に、隣接する第１電極膜１０２同士が、第２電極膜１０４を介して短絡したり、隣接する第２電極膜１０４同士が、第１電極膜１０２を介して短絡したりする場合がある。前記短絡を避けるため、通常は、分割溝１０３ａを形成する際に、マージンを設けて半導体膜１０３の一部を除去している。そのため、従来の集積型薄膜太陽電池１００では、非発電領域が増加し、単位面積当たりの光電変換効率の向上が妨げられていた。

本発明は、前記課題を解決するために、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができる集積型薄膜太陽電池及びその製造方法を提供する。

本発明の集積型薄膜太陽電池は、直列接続された複数のユニットセルと、前記複数のユニットセルが設けられた基板とを含む集積型薄膜太陽電池であって、
前記基板上に順次積層された第１電極膜、半導体膜及び第２電極膜を含み、
前記複数のユニットセルのそれぞれは、第１分割溝により分割された前記第１電極膜と、第２分割溝により分割された前記半導体膜と、第３分割溝により分割された前記第２電極膜とを含む積層体から構成されており、
前記第１分割溝は、前記第１電極膜を貫通し、かつ前記基板の一部を除去して形成されており、
前記第２分割溝は、前記半導体膜を貫通し、かつ前記第１分割溝に沿って形成されており、
前記第３分割溝は、前記第２電極膜を貫通し、かつ前記第２分割溝に沿って形成されており、
前記第１分割溝内において、少なくとも前記第２分割溝側に位置する側端部は、前記基板の一部が除去されていることを特徴とする。

本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、
基板上に第１電極膜を形成し、
前記第１電極膜を貫通し、かつ前記基板の一部を除去して、少なくとも側端部の一方において前記基板の一部が除去された第１分割溝を形成し、
前記第１電極膜上及び前記第１分割溝内に半導体膜を形成し、
前記半導体膜を貫通し、かつ前記第１分割溝内において前記基板の一部が除去された側端部に沿って第２分割溝を形成し、
前記半導体膜上及び前記第２分割溝内に第２電極膜を形成し、
前記第２電極膜を貫通し、かつ前記第２分割溝に沿って第３分割溝を形成する集積型薄膜太陽電池の製造方法である。

本発明の集積型薄膜太陽電池及びその製造方法によれば、第２分割溝を形成する際、第１分割溝内に形成された半導体膜の一部の剥離を防止することができるため、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができる集積型薄膜太陽電池を提供できる。これにより、例えば集積型薄膜太陽電池の単位面積当たりの光電変換効率を向上させることができる。

本発明の集積型薄膜太陽電池は、直列接続された複数のユニットセルと、複数のユニットセルが設けられた基板とを含む集積型薄膜太陽電池であって、基板上に順次積層された第１電極膜、半導体膜及び第２電極膜を含む。

基板としては、第１電極膜や半導体膜との間で電気的な絶縁を保つことができる限り特に限定されず、例えばガラス基板、金属層の表面に電気絶縁膜が形成された基板、金属層の表面が電気絶縁処理された基板等が使用できる。金属層の表面に電気絶縁膜が形成された基板の具体例としては、ステンレス鋼等からなる金属層上に、４００℃以上の温度で融解したＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機材料をコーティングすることによって、ガラス質の電気絶縁膜を形成したもの等が挙げられる。また、金属層の表面が電気絶縁処理された基板の具体例としては、ゾル・ゲル基板や金属琺瑯基板等が挙げられる。また、基板の厚みは、例えば５０〜５００μｍとすればよい。

第１電極膜及び第２電極膜の材料としては、一般に太陽電池に使用される電極材料が使用できる。例えば、第２電極膜を光の入射側の電極とする場合は、第１電極膜の材料としてＭｏ、Ａｌ等が使用でき、第２電極膜の材料として、酸化インジウム−錫（ＩＴＯ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等を使用することができる。この場合、第１及び第２電極膜の厚みは、例えばそれぞれ０．３〜２μｍ及び０．１〜１μｍとすればよい。

半導体膜についても特に限定されず、一般に太陽電池に使用される太陽電池用半導体膜が使用できる。特に、半導体膜として、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜からなるＰ型半導体層と、IIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜からなるＮ型半導体層とが積層された積層体を使用すると、光電変換効率が高い上、光照射等による光電変換効率の劣化が少ない集積型薄膜太陽電池を形成することができるため好ましい。なお、前記Ｐ型半導体層としては、例えば、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ、ＣｕＩｎＳ_２等からなる半導体層を使用することができる。また、前記Ｎ型半導体層としては、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ）、Ｚｎ（Ｏ，ＯＨ，Ｓ）等からなる半導体層を使用することができる。また、前記Ｐ型半導体層及び前記Ｎ型半導体層の厚みは、例えばそれぞれ０．５〜３μｍ及び０．０１〜０．１μｍとすればよい。

また、本発明に使用される半導体膜としては、上述したもの以外にも、例えばアモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜等を使用してもよいし、これらをタンデムで使用してもよい。アモルファスシリコン薄膜を使用する場合、前記薄膜の厚みは、例えば０．３〜２．０μｍとすればよい。また、多結晶シリコン薄膜を使用する場合、前記薄膜の厚みは、例えば２〜２０μｍとすればよい。また、微結晶シリコン薄膜を使用する場合、前記薄膜の厚みは、例えば０．５〜２０μｍとすればよい。

また、複数のユニットセルのそれぞれは、第１分割溝により分割された第１電極膜と、第２分割溝により分割された半導体膜と、第３分割溝により分割された第２電極膜とを含む積層体から構成されている。第１分割溝は、第１電極膜を貫通し、かつ基板の一部を除去して形成されており、第２分割溝は、半導体膜を貫通し、かつ第１分割溝に沿って形成されており、第３分割溝は、第２電極膜を貫通し、かつ第２分割溝に沿って形成されている。なお、第１、第２及び第３分割溝の溝幅は、例えばそれぞれ１０〜２００μｍ、１０〜２００μｍ及び５〜１００μｍとすればよい。また、各々のユニットセルの幅は、例えば２〜１０ｍｍとすればよい。また、ユニットセルの個数は特に限定されず、要求される発電量に応じて適宜設定すればよい。

また、第１分割溝内において、少なくとも第２分割溝側に位置する側端部（以下、「第１側端部」ともいう）は、基板の一部が除去されている。これにより、集積型薄膜太陽電池の製造工程において、半導体膜を形成した際、第１分割溝における第１側端部側の外縁部に形成された半導体膜の厚みが薄くなる（又は、前記外縁部において、半導体膜が断続的に形成される）。そのため、第２分割溝を形成する際、第１分割溝内に形成された半導体膜の一部の剥離（例えば、チッピングに起因する剥離）が起きにくくなる。よって、第２分割溝を形成する際にマージンを設ける必要がなくなる。これにより、本発明の集積型薄膜太陽電池は、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができるため、例えば集積型薄膜太陽電池の単位面積当たりの光電変換効率を向上させることができる。

また、本発明の集積型薄膜太陽電池は、第１分割溝の幅方向の断面において第１分割溝の両端の溝深さが相違し、かつ第２分割溝が、第１分割溝における溝深さが深い方の側端部に沿って形成されている集積型薄膜太陽電池としてもよい。上述した効果をより確実に発揮させることができるからである。また、前記構成における第１分割溝の溝深さは、第１分割溝の幅方向の断面において、溝深さが浅い方の側端部（以下、「第２側端部」ともいう）から第１側端部に向けて連続的に深くなっていてもよい。半導体膜のうち、第１分割溝内及び第１分割溝の直上に形成された領域が、第２側端部から第１側端部に向けて傾斜する傾斜状に形成されるため、例えばチッピングに起因する半導体膜の一部の剥離を、より確実に防止することができるからである。

また、上述した効果をより確実に発揮させるため、本発明の集積型薄膜太陽電池は、第１分割溝内における第１側端部の溝深さをＤとし、第１電極膜の厚み及び第１電極膜上における半導体膜の厚みをそれぞれＴ_１及びＴ_２としたときに、（Ｄ−Ｔ_１）の値が（Ｔ_２−Ｔ_１）の値の３０％以上２００％以下であることが好ましい。

また、本発明の集積型薄膜太陽電池は、第１分割溝が、半導体膜で塞がれている集積型薄膜太陽電池としてもよい。電極間の短絡を、より確実に防止できるからである。

本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、上述した本発明の集積型薄膜太陽電池を製造するための好適な製造方法である。よって、以下に述べる各構成要素等は、上述した本発明の集積型薄膜太陽電池と同様である。

本発明の集積型薄膜太陽電池の製造方法は、まず、基板上に、例えばスパッタリング法等により第１電極膜を形成する。

続いて、第１電極膜を貫通し、かつ基板の一部を除去して、少なくとも側端部の一方において基板の一部が除去された第１分割溝を形成する。第１分割溝の形成は、例えばレーザビームの照射により行えばよい。

次に、第１電極膜上及び第１分割溝内に半導体膜を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、化学析出法等により形成する。

そして、半導体膜を貫通し、かつ第１分割溝内において基板の一部が除去された側端部（第１側端部）に沿って第２分割溝を形成する。第２分割溝の形成は、例えばメカニカルパターニング法により行えばよい。

そして、半導体膜上及び第２分割溝内に、スパッタリング法等により第２電極膜を形成した後、第２電極膜を貫通し、かつ第２分割溝に沿って第３分割溝を形成する。第３分割溝の形成は、例えばメカニカルパターニング法により行えばよい。以上の方法により、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができる本発明の集積型薄膜太陽電池を容易に製造することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池について説明する。参照する図１は、第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の断面図である。

図１に示すように、第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池１は、基板１０と、基板１０上に順次積層された第１電極膜１１、半導体膜１２及び第２電極膜１３とを含む。半導体膜１２としては、例えばIｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜からなるＰ型半導体層と、IIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜からなるＮ型半導体層とが積層された積層体を使用することができる。

そして、基板１０上に設けられた複数のユニットセル２０のそれぞれは、第１分割溝１１ａにより分割された第１電極膜１１と、第２分割溝１２ａにより分割された半導体膜１２と、第３分割溝１３ａにより分割された第２電極膜１３とを含む積層体から構成されている。また、第１分割溝１１ａは、第１電極膜１１を貫通し、かつ基板１０の一部を除去して形成されており、第２分割溝１２ａは、半導体膜１２を貫通し、かつ第１分割溝１１ａに沿って形成されており、第３分割溝１３ａは、第２電極膜１３及び半導体膜１２を貫通し、かつ第２分割溝１２ａに沿って形成されている。そして、各ユニットセル２０の第２電極膜１３と、これに隣接するユニットセル２０の第１電極膜１１とが接続され、複数のユニットセル２０が直列接続された集積型薄膜太陽電池１が形成されている。

また、集積型薄膜太陽電池１は、第１分割溝１１ａの幅方向の断面において第１分割溝１１ａの両端の溝深さが相違し、かつ第２分割溝１２ａが、第１分割溝１１ａにおける溝深さが深い方の側端部である第１側端部１１１ａに沿って形成されている。これにより、後述する集積型薄膜太陽電池１の製造工程において、半導体膜１２を形成した際、第１分割溝１１ａにおける第１側端部１１１ａ側の外縁部に形成された半導体膜１２の厚みが薄くなる（又は、前記外縁部において、半導体膜１２が断続的に形成される）。そのため、第２分割溝１２ａを形成する際、第１分割溝１１ａ内に形成された半導体膜１２の一部の剥離（例えば、チッピングに起因する剥離）が起きにくくなる。よって、第２分割溝１２ａを形成する際にマージンを設ける必要がなくなる。これにより、集積型薄膜太陽電池１は、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができるため、例えば単位面積当たりの光電変換効率を向上させることができる。

また、第１分割溝１１ａの溝深さは、第１分割溝１１ａの幅方向の断面において、溝深さが浅い方の側端部である第２側端部１１２ａから第１側端部１１１ａに向けて連続的に深くなっている。これにより、半導体膜１２のうち、第１分割溝１１ａ内及び第１分割溝１１ａの直上に形成された領域が、第２側端部１１２ａから第１側端部１１１ａに向けて傾斜する傾斜状に形成されるため、例えばチッピングに起因する半導体膜１２の一部の剥離を、より確実に防止することができる。

また、集積型薄膜太陽電池１は、第１分割溝１１ａが、半導体膜１２で塞がれている。これにより、電極間の短絡を、より確実に防止できる。

なお、上述した効果をより確実に発揮させるため、集積型薄膜太陽電池１は、第１側端部１１１ａの溝深さをＤとし、第１電極膜１１の厚み及び第１電極膜１１上における半導体膜１２の厚みをそれぞれＴ_１及びＴ_２としたときに、（Ｄ−Ｔ_１）の値が（Ｔ_２−Ｔ_１）の値の３０％以上２００％以下であることが好ましい。

以上、本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、第２電極膜を分割する第３分割溝が、半導体膜を貫通しておらず、第２電極膜のみを貫通する分割溝であってもよい。また、基板の一部が除去される箇所は、第１分割溝内において、少なくとも第２分割溝側に位置する側端部であればよい。よって、図２に示すように、第１分割溝１１ａの溝深さが、第２側端部１１２ａから第１側端部１１１ａに向けて連続的に深くなっておらず、断続的に変化する集積型薄膜太陽電池２としてもよい。

次に、第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池１の製造方法を説明する。参照する図３Ａ〜Ｅは、集積型薄膜太陽電池１の製造方法における各工程を示す断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

まず、図３Ａに示すように、基板１０上に、例えばＭｏ等の導電材料をスパッタリングして第１電極膜１１を形成する。

続いて、図３Ｂに示すように、第１電極膜１１を貫通し、かつ基板１０の一部を除去して、幅方向の断面において両端の溝深さが相違する第１分割溝１１ａを形成する。この第１分割溝１１ａの詳細な形成方法については、後述する。

次に、図３Ｃに示すように、第１電極膜１１上及び第１分割溝１１ａ内に半導体膜１２を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、化学析出法等により形成する。この際、第１分割溝１１ａにおける第１側端部１１１ａ側の外縁部ＥＤに形成された半導体膜１２の厚みが薄くなる（又は、外縁部ＥＤにおいて、半導体膜１２が断続的に形成される）。なお、半導体膜１２として、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層とが積層された積層体を使用する場合は、光吸収層となるＰ型半導体層を積層した後、Ｐ型半導体層上に窓層となるＮ型半導体層を積層すればよい。

そして、図３Ｄに示すように、半導体膜１２を貫通し、かつ第１分割溝１１ａにおける第１側端部１１１ａに沿って第２分割溝１２ａを形成する。第２分割溝１２ａの形成は、例えばメカニカルパターニング法により行えばよい。この際、上述したように、図３Ｃに示す外縁部ＥＤに形成された半導体膜１２の厚みが薄いため（又は、外縁部ＥＤにおいて、半導体膜１２が断続的に形成されているため）、第１分割溝１１ａ内に形成された半導体膜１２の一部の剥離（例えば、チッピングに起因する剥離）が起きにくくなる。

そして、図３Ｅに示すように、半導体膜１２上及び第２分割溝１２ａ内に、例えばＩＴＯ等の透明導電材料をスパッタリングして、第２電極膜１３を形成した後、第２電極膜１３及び半導体膜１２を貫通し、かつ第２分割溝１２ａに沿って第３分割溝１３ａを形成する。第３分割溝１３ａの形成は、例えばメカニカルパターニング法により行えばよい。以上の方法により、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができる集積型薄膜太陽電池１を容易に製造することができる。

次に、上述した集積型薄膜太陽電池１の製造方法の図３Ｂに示す工程において、第１分割溝１１ａを形成する方法について、図面を参照して説明する。参照する図４Ａは、レーザビームの照射により第１分割溝１１ａを形成する工程を示す模式図である。

図４Ａに示すように、レーザ発振器３０により出射されたレーザビームＬＢを、エキスパンダレンズ３１で整形し、スリット３２でその一部をカットする。そして、カットされたレーザビームＬＢを、ミラー３３によって反射し、更に加工用レンズ３４で集光した後、第１電極膜１１上に照射する。この際、カットされた後のレーザビームＬＢは、図４Ｂに示すように、非対称のレーザ出力分布（ハッチを付した部分）を有する。よって、例えば、レーザビームＬＢのうちエネルギーの高い部分（図４ＢのＬＢｈ）を用いて、第１分割溝１１ａにおける第１側端部１１１ａに相当する部分を除去すれば、図３Ｂに示すような形状の第１分割溝１１ａを形成することができる。なお、第１分割溝１１ａの形成方法は、これに限定されず、例えば、２つのレーザビームを重ね合わせて照射する方法や、レーザビームを斜めに照射する方法等を用いてもよい。

また、第１分割溝１１ａの別の形成方法として、図５Ａに示すように、第１電極膜１１上の第１分割溝１１ａを形成する領域ＡＲの一部に、レーザビームＬＢの波長に合わせた光吸収材料４０（例えばカーボン等）を塗布した後、図５Ｂに示すように、光吸収材料４０上及び第１電極膜１１上にレーザビームＬＢを照射する方法を用いてもよい。

次に、（Ｄ−Ｔ_１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）×１００の値（以下、ＴＡという）を変化させた場合の集積型薄膜太陽電池１の実施例について説明する。まず、基板１０として１０ｃｍ角の基板を用いて、上述した方法で実施例１〜３の集積型薄膜太陽電池１を作製した。この際、ユニットセル２０の個数は、いずれも１８個とした。また、実施例１についてはＴＡを２０％とし、実施例２についてはＴＡを１００％とし、実施例３についてはＴＡを３００％とした。なお、実施例１については、第２分割溝１２ａを形成する際、半導体膜１２が剥離しないように、第１分割溝１１ａとの間に５０μｍのマージンを設けた。実施例２及び実施例３についてはマージンを設けずに作製した。

次に、作製した実施例１〜３の集積型薄膜太陽電池１について、短絡電流（Ｉｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（ＦＦ）及び光電変換効率（Ｅｆｆ）を測定した。なお、測定はエア・マス（ＡＭ）１．５の１００ｍＷ／ｃｍ^２の疑似太陽光を用いて行った。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１は実施例２に比べ、Ｉｓｃ及びＥｆｆが低下した。実施例１は、第２分割溝１２ａを形成する際にマージンを設けたため、実施例２に比べ非発電領域が大きくなり（即ち、発電領域が小さくなり）、Ｉｓｃ及びＥｆｆが低下したものと考えられる。一方、実施例３は実施例２に比べ、ＦＦ及びＥｆｆが低下した。実施例３は、実施例２に比べ第１側端部１１１ａの溝深さＤが深いため、第２電極膜１３が第１分割溝１１ａを跨ぐ領域の一部において、第２電極膜１３の膜厚が薄くなる。そのため、直列抵抗が大きくなり、ＦＦ及びＥｆｆが低下したものと考えられる。以上の結果から、集積型薄膜太陽電池１は、（Ｄ−Ｔ_１）の値が（Ｔ_２−Ｔ_１）の値の３０％以上２００％以下であることが好ましい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る集積型薄膜太陽電池について説明する。参照する図６は、第２実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図６に示すように、第２実施形態に係る集積型薄膜太陽電池３は、半導体膜として、アモルファスシリコン薄膜５１と多結晶シリコン薄膜５２とをタンデムで用いた集積型薄膜太陽電池であって、透明なガラス基板等からなる基板１０と、基板１０上に順次積層された第１電極膜５０、アモルファスシリコン薄膜５１、多結晶シリコン薄膜５２及び第２電極膜５３とを含む。なお、アモルファスシリコン薄膜５１と多結晶シリコン薄膜５２との間に、中間層として透明な高電気抵抗膜が配置されていてもよい。

アモルファスシリコン薄膜５１及び多結晶シリコン薄膜５２は、いずれもＰＩＮ接合を有する半導体薄膜である。また、第１電極膜５０としては、例えばＳｎＯ_２やＩＴＯ等からなる透明電極膜を使用することができる。また、第２電極膜５３としては、例えばＡｌ等からなる電極膜を使用することができる。その他の構成は、前述した第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池１（図１参照）と同様である。よって、第２実施形態に係る集積型薄膜太陽電池３は、集積型薄膜太陽電池１と同様に、電極間の短絡を防止した上で、非発電領域を低減させることができるため、例えば単位面積当たりの光電変換効率を向上させることができる。

なお、第２実施形態に係る集積型薄膜太陽電池３は、前述した第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池１の製造方法の図３Ｄの工程において、第２分割溝を形成する際、波長０．５３２μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を用いること以外は、第１実施形態の場合と同様の方法によって製造できる。第２分割溝を形成する際は、基板１０側からＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を照射して、アモルファスシリコン薄膜５１及び多結晶シリコン薄膜５２のみを貫通させればよい。この場合も、第１実施形態と同様に、第１分割溝における第１側端部側の外縁部に形成された前記薄膜５１，５２の厚みが薄いため（又は、前記外縁部において、前記薄膜５１，５２が断続的に形成されているため）、第１分割溝内に形成された前記薄膜５１，５２の一部の剥離が起きにくくなる。

本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の変形例を示す断面図である。 Ａ〜Ｅは、本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造方法における各工程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の製造方法における一部の工程を説明するための図で、Ａは、レーザビームの照射により第１分割溝を形成する工程を示す模式図であり、Ｂは、第１電極膜上に照射するレーザビームのレーザ出力分布を示すグラフである。 Ａ，Ｂは、本発明の第１実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の第１分割溝を形成する工程を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る集積型薄膜太陽電池の断面図である。 Ａ〜Ｅは、従来の集積型薄膜太陽電池の製造方法における各工程を示す断面図である。

符号の説明

１，２，３ 集積型薄膜太陽電池
１０ 基板
１１，５０ 第１電極膜
１１ａ 第１分割溝
１２ 半導体膜
１２ａ 第２分割溝
１３，５３ 第２電極膜
１３ａ 第３分割溝
２０ ユニットセル
３０ レーザ発振器
３１ エキスパンダレンズ
３２ スリット
３３ ミラー
３４ 加工用レンズ
４０ 光吸収材料
５１ アモルファスシリコン薄膜
５２ 多結晶シリコン薄膜
１１１ａ 第１側端部
１１２ａ 第２側端部
ＬＢ レーザビーム

Claims (9)

1. 直列接続された複数のユニットセルと、前記複数のユニットセルが設けられた基板とを含む集積型薄膜太陽電池であって、
   前記基板上に順次積層された第１電極膜、半導体膜及び第２電極膜を含み、
   前記複数のユニットセルのそれぞれは、第１分割溝により分割された前記第１電極膜と、第２分割溝により分割された前記半導体膜と、第３分割溝により分割された前記第２電極膜とを含む積層体から構成されており、
   前記第１分割溝は、前記第１電極膜を貫通し、かつ前記基板の一部を除去して形成されており、
   前記第２分割溝は、前記半導体膜を貫通し、かつ前記第１分割溝に沿って形成されており、
   前記第３分割溝は、前記第２電極膜を貫通し、かつ前記第２分割溝に沿って形成されており、
   前記第１分割溝内において、少なくとも前記第２分割溝側に位置する側端部は、前記基板の一部が除去されていることを特徴とする集積型薄膜太陽電池。
2. 前記第１分割溝の幅方向の断面において、前記第１分割溝の両端の溝深さが相違しており、
   前記第２分割溝は、前記第１分割溝における溝深さが深い方の側端部に沿って形成されている請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
3. 前記第１分割溝の幅方向の断面において、前記第１分割溝の溝深さは、溝深さが浅い方の側端部から溝深さが深い方の側端部に向けて連続的に深くなっている請求項２に記載の集積型薄膜太陽電池。
4. 前記第１分割溝内における前記第２分割溝側に位置する側端部の溝深さをＤとし、前記第１電極膜の厚み及び前記第１電極膜上における前記半導体膜の厚みをそれぞれＴ_１及びＴ_２としたときに、（Ｄ−Ｔ_１）の値が（Ｔ_２−Ｔ_１）の値の３０％以上２００％以下である請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
5. 前記第１分割溝は、前記半導体膜で塞がれている請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
6. 前記半導体膜は、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層とからなる積層体であり、
   前記Ｐ型半導体層は、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜からなり、
   前記Ｎ型半導体層は、IIｂ族元素とVIｂ族元素とを含む化合物半導体膜からなる請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
7. 前記半導体膜は、アモルファスシリコン薄膜、多結晶シリコン薄膜及び微結晶シリコン薄膜から選ばれる少なくとも１つの太陽電池用半導体膜を含む請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
8. 基板上に第１電極膜を形成し、
   前記第１電極膜を貫通し、かつ前記基板の一部を除去して、少なくとも側端部の一方において前記基板の一部が除去された第１分割溝を形成し、
   前記第１電極膜上及び前記第１分割溝内に半導体膜を形成し、
   前記半導体膜を貫通し、かつ前記第１分割溝内において前記基板の一部が除去された側端部に沿って第２分割溝を形成し、
   前記半導体膜上及び前記第２分割溝内に第２電極膜を形成し、
   前記第２電極膜を貫通し、かつ前記第２分割溝に沿って第３分割溝を形成する集積型薄膜太陽電池の製造方法。
9. 前記第１分割溝を形成する際、レーザビームの照射によって行う請求項８に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。

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