JPH098337A - 集積化薄膜太陽電池とその製造方法 - Google Patents
集積化薄膜太陽電池とその製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】レーザースクライブ後の洗浄処理を行いなが
ら、半導体層の表面状態を良好に保つことでＦＦ値を向
上させることのできる構造を有する集積化薄膜太陽電池
と、その製造方法を提供すること。 【構成】基板上に複数の領域に分割して設けられた第一
電極層上に、二つの第一電極層にわたって、一方の第一
電極層上に開口した接続用開口部を設けた複数の半導体
層が設けられ、半導体層上の接続用開口部を除く領域に
は導電体層が設けられるとともに、この導電体層上に、
接続用開口部を介して一方の第一電極層と電気的に接続
した状態で第二電極層が設けられることにより、第二電
極層と他方の第一電極層とによって挟まれる領域からな
る単位素子が、複数個直列に接続された集積化薄膜太陽
電池とすること。
ら、半導体層の表面状態を良好に保つことでＦＦ値を向
上させることのできる構造を有する集積化薄膜太陽電池
と、その製造方法を提供すること。 【構成】基板上に複数の領域に分割して設けられた第一
電極層上に、二つの第一電極層にわたって、一方の第一
電極層上に開口した接続用開口部を設けた複数の半導体
層が設けられ、半導体層上の接続用開口部を除く領域に
は導電体層が設けられるとともに、この導電体層上に、
接続用開口部を介して一方の第一電極層と電気的に接続
した状態で第二電極層が設けられることにより、第二電
極層と他方の第一電極層とによって挟まれる領域からな
る単位素子が、複数個直列に接続された集積化薄膜太陽
電池とすること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に複数の単位素
子を接続形成するための集積化薄膜太陽電池の製造方法
と、当該方法による集積化薄膜太陽電池に関し、受光面
と反対側における半導体層と電極層との界面を改質する
ことで太陽電池としての電気特性を改善し、もって高出
力の集積化薄膜太陽電池の実現に寄与するものである。
子を接続形成するための集積化薄膜太陽電池の製造方法
と、当該方法による集積化薄膜太陽電池に関し、受光面
と反対側における半導体層と電極層との界面を改質する
ことで太陽電池としての電気特性を改善し、もって高出
力の集積化薄膜太陽電池の実現に寄与するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽光のエネルギーを直接電気エネルギ
ーに変換する太陽電池の普及が、本格的に始まってお
り、単結晶シリコンや多結晶シリコン等に代表される結
晶系太陽電池は、屋外の電力用太陽電池としてすでに実
用化されている。これに対して、非晶質シリコン等の薄
膜太陽電池は、原材料が少なくて済むために低コスト太
陽電池として注目されているが、総じてまだ開発段階に
あり、すでに普及している電卓等の民生機器の電源用途
での実績をもとに、屋外用途へと発展させるために研究
開発が進められている。薄膜太陽電池は、従来の薄膜デ
バイスと同様に、ＣＶＤ法やスパッタリング法などを用
いた薄膜の堆積とパターンニングを繰り返し、所望の構
造となるようにその製造プロセスを構築する。通常は一
枚の基板上に複数の単位素子が直並列に接続された集積
化構造が採用される。そして屋外用途のための電力用太
陽電池では、その基板サイズは例えば４００×８００
（ｍｍ）を越える大面積となる。
ーに変換する太陽電池の普及が、本格的に始まってお
り、単結晶シリコンや多結晶シリコン等に代表される結
晶系太陽電池は、屋外の電力用太陽電池としてすでに実
用化されている。これに対して、非晶質シリコン等の薄
膜太陽電池は、原材料が少なくて済むために低コスト太
陽電池として注目されているが、総じてまだ開発段階に
あり、すでに普及している電卓等の民生機器の電源用途
での実績をもとに、屋外用途へと発展させるために研究
開発が進められている。薄膜太陽電池は、従来の薄膜デ
バイスと同様に、ＣＶＤ法やスパッタリング法などを用
いた薄膜の堆積とパターンニングを繰り返し、所望の構
造となるようにその製造プロセスを構築する。通常は一
枚の基板上に複数の単位素子が直並列に接続された集積
化構造が採用される。そして屋外用途のための電力用太
陽電池では、その基板サイズは例えば４００×８００
（ｍｍ）を越える大面積となる。
【０００３】図２は、このような従来の薄膜太陽電池の
構造を、断面図として表している。これは、従来より一
般的に取られている集積化薄膜太陽電池の構造であり、
第一電極層５とアモルファスシリコン等よりなる半導体
層９と第二電極層１３を順次積層し、半導体層９に設け
られた接続用開口部７を介して、互いに隣設し合う単位
素子１５間が直列に接続されている。第一電極層５とし
ては、通常酸化錫（ＳｎＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電膜が用いら
れ、また第二電極層１３としては、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）等の金属膜が用いら
れる。
構造を、断面図として表している。これは、従来より一
般的に取られている集積化薄膜太陽電池の構造であり、
第一電極層５とアモルファスシリコン等よりなる半導体
層９と第二電極層１３を順次積層し、半導体層９に設け
られた接続用開口部７を介して、互いに隣設し合う単位
素子１５間が直列に接続されている。第一電極層５とし
ては、通常酸化錫（ＳｎＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電膜が用いら
れ、また第二電極層１３としては、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）等の金属膜が用いら
れる。
【０００４】このような従来の集積化薄膜太陽電池は、
およそ次のような方法によって作成される。以下、図２
を参照しつつ説明する。ガラス基板上３に、ＳｎＯ2 、
ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜を第一電極層５として堆
積し、集積化のためにレーザースクライブで第一電極層
５を発電領域に対応して分離する。そしてレーザースク
ライブでの溶断残滓を除去するための洗浄を行い、プラ
ズマＣＶＤ法により、ｐ−ｉ−ｎ接合構造を有する非晶
質シリコンの半導体層９を全面にわたって堆積する。続
いて第一電極層５と同様、レーザースクライブ法によっ
て半導体層９の分離を行った後、溶断残滓を除去するた
めの洗浄を行う。さらに第二電極層１３として、Ａｌ、
Ａｇ、Ｃｒ等の金属膜を単層または複層に堆積し、第一
電極層５と同様、レーザースクライブ法により分離し、
集積化された大面積薄膜太陽電池が完成する。
およそ次のような方法によって作成される。以下、図２
を参照しつつ説明する。ガラス基板上３に、ＳｎＯ2 、
ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜を第一電極層５として堆
積し、集積化のためにレーザースクライブで第一電極層
５を発電領域に対応して分離する。そしてレーザースク
ライブでの溶断残滓を除去するための洗浄を行い、プラ
ズマＣＶＤ法により、ｐ−ｉ−ｎ接合構造を有する非晶
質シリコンの半導体層９を全面にわたって堆積する。続
いて第一電極層５と同様、レーザースクライブ法によっ
て半導体層９の分離を行った後、溶断残滓を除去するた
めの洗浄を行う。さらに第二電極層１３として、Ａｌ、
Ａｇ、Ｃｒ等の金属膜を単層または複層に堆積し、第一
電極層５と同様、レーザースクライブ法により分離し、
集積化された大面積薄膜太陽電池が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の集積化薄膜太陽電池では、その出力特性のうち曲線
因子（ＦＦ値）が低いという現象が見られる。ここで、
一般に集積化薄膜太陽電池の製造においては、当然なが
ら特性の向上のために各電極層５，１３の膜厚や半導体
層９の膜質等、個別プロセス条件の最適化が図られる。
ここで、基板３が大面積になると、個別プロセス条件最
適化のための実験も煩雑となるので、通常は先行実験と
して簡易プロセスで小面積の薄膜太陽電池を作製して特
性を評価し、これによって得られる個別プロセスの最適
条件を、大面積の薄膜太陽電池の製造工程にフィードバ
ックする方法が取られる。しかし先行実験で良好な数値
が得られるものの、その最適条件を大面積の製造工程に
フィードしても先行実験どおりの良好な結果が得られ
ず、ほとんどはＦＦ値が低下してしまう。従って大面積
の集積化薄膜太陽電池においては、上述したＦＦ値の改
善が、変換効率の向上のために必要不可欠かつ急務とな
っている。
来の集積化薄膜太陽電池では、その出力特性のうち曲線
因子（ＦＦ値）が低いという現象が見られる。ここで、
一般に集積化薄膜太陽電池の製造においては、当然なが
ら特性の向上のために各電極層５，１３の膜厚や半導体
層９の膜質等、個別プロセス条件の最適化が図られる。
ここで、基板３が大面積になると、個別プロセス条件最
適化のための実験も煩雑となるので、通常は先行実験と
して簡易プロセスで小面積の薄膜太陽電池を作製して特
性を評価し、これによって得られる個別プロセスの最適
条件を、大面積の薄膜太陽電池の製造工程にフィードバ
ックする方法が取られる。しかし先行実験で良好な数値
が得られるものの、その最適条件を大面積の製造工程に
フィードしても先行実験どおりの良好な結果が得られ
ず、ほとんどはＦＦ値が低下してしまう。従って大面積
の集積化薄膜太陽電池においては、上述したＦＦ値の改
善が、変換効率の向上のために必要不可欠かつ急務とな
っている。
【０００６】このような現状のもと、本発明者らはこの
ＦＦ値の低下原因について、子細に検討した。その結
果、半導体層９と第二電極層１３との界面にその原因の
あることが判明した。図３には、前述の先行実験に用い
られる小面積薄膜太陽電池の断面構造を表している。こ
の小面積薄膜太陽電池は、基板３上にＳｎＯ2 、Ｚｎ
Ｏ、ＩＴＯ等の第一電極層５と、非晶質シリコン等の半
導体層９と、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の第二電極層１３とを
順次積層し、最後に第二電極層１３と半導体層９の周囲
をパターンニングして得られ、第一電極層５の露出部５
ａと第二電極層１３に測定用プローブを当てて特性を測
定している。この小面積薄膜太陽電池は、第一電極層
５、半導体層９、第二電極層１３が連続して形成される
ので、半導体層９を堆積してから第二電極層１３を堆積
するまでの間に洗浄処理は施されない。すなわち、洗浄
処理を施すことで半導体層９と第二電極層１３との界面
に水分等が吸着し、非晶質シリコン表面の自然酸化膜の
生成が促進され、これによってＦＦ値が低下しているこ
とが判明した。しかしながら、大面積の集積化薄膜太陽
電池の場合、パターンニングにレーザースクライブ法を
用いるため、どうしても溶断残滓が発生し、これを除去
しなければ、接続用開口部７において第二電極層１３と
第一電極層５との密着が悪くなり、太陽電池の特性と信
頼性の面で、ＦＦ値の低下以上に重大な悪影響を及ぼし
てしまう。従って、この溶断残滓の除去のための洗浄処
理は、大面積の薄膜集積化太陽電池の製造工程において
必要不可欠である。このように従来の方法では、洗浄処
理を行いながらＦＦ値を向上させることは不可能であっ
た。
ＦＦ値の低下原因について、子細に検討した。その結
果、半導体層９と第二電極層１３との界面にその原因の
あることが判明した。図３には、前述の先行実験に用い
られる小面積薄膜太陽電池の断面構造を表している。こ
の小面積薄膜太陽電池は、基板３上にＳｎＯ2 、Ｚｎ
Ｏ、ＩＴＯ等の第一電極層５と、非晶質シリコン等の半
導体層９と、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の第二電極層１３とを
順次積層し、最後に第二電極層１３と半導体層９の周囲
をパターンニングして得られ、第一電極層５の露出部５
ａと第二電極層１３に測定用プローブを当てて特性を測
定している。この小面積薄膜太陽電池は、第一電極層
５、半導体層９、第二電極層１３が連続して形成される
ので、半導体層９を堆積してから第二電極層１３を堆積
するまでの間に洗浄処理は施されない。すなわち、洗浄
処理を施すことで半導体層９と第二電極層１３との界面
に水分等が吸着し、非晶質シリコン表面の自然酸化膜の
生成が促進され、これによってＦＦ値が低下しているこ
とが判明した。しかしながら、大面積の集積化薄膜太陽
電池の場合、パターンニングにレーザースクライブ法を
用いるため、どうしても溶断残滓が発生し、これを除去
しなければ、接続用開口部７において第二電極層１３と
第一電極層５との密着が悪くなり、太陽電池の特性と信
頼性の面で、ＦＦ値の低下以上に重大な悪影響を及ぼし
てしまう。従って、この溶断残滓の除去のための洗浄処
理は、大面積の薄膜集積化太陽電池の製造工程において
必要不可欠である。このように従来の方法では、洗浄処
理を行いながらＦＦ値を向上させることは不可能であっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、洗浄処理を行
いながらＦＦ値を向上させることのできる構造を有する
集積化薄膜太陽電池と、その製造方法を提供することを
目的としている。このような本発明は、基板上に複数の
領域に分割して設けられた第一電極層上に、二つの第一
電極層にわたって、一方の第一電極層上に開口した接続
用開口部を設けた複数の半導体層が設けられ、半導体層
上の接続用開口部を除く領域には導電体層が設けられる
とともに、この導電体層上に、接続用開口部を介して一
方の第一電極層と電気的に接続した状態で第二電極層が
設けられることにより、第二電極層と他方の第一電極層
とによって挟まれる領域からなる単位素子が、複数個直
列に接続された集積化薄膜太陽電池とすることによって
実現できる。ここで、導電体層を透明導電膜材料とした
り、透明導電膜材料が酸化亜鉛または酸化錫または酸化
インジウム錫を主成分としたりするとよい。
いながらＦＦ値を向上させることのできる構造を有する
集積化薄膜太陽電池と、その製造方法を提供することを
目的としている。このような本発明は、基板上に複数の
領域に分割して設けられた第一電極層上に、二つの第一
電極層にわたって、一方の第一電極層上に開口した接続
用開口部を設けた複数の半導体層が設けられ、半導体層
上の接続用開口部を除く領域には導電体層が設けられる
とともに、この導電体層上に、接続用開口部を介して一
方の第一電極層と電気的に接続した状態で第二電極層が
設けられることにより、第二電極層と他方の第一電極層
とによって挟まれる領域からなる単位素子が、複数個直
列に接続された集積化薄膜太陽電池とすることによって
実現できる。ここで、導電体層を透明導電膜材料とした
り、透明導電膜材料が酸化亜鉛または酸化錫または酸化
インジウム錫を主成分としたりするとよい。
【０００８】また上記集積化薄膜太陽電池は、基板上に
複数の発電領域に対応した第一電極層を形成した後、こ
の複数の発電領域にわたる第一電極層上に、第一電極層
の一部が露出するような接続用開口部を設けた半導体層
と導電体層を形成し、続いて導電体層上に第二電極層を
形成した後、接続用開口部の近傍における少なくとも第
二電極層と導電体層とを除去して第二電極層を複数の発
電領域に対応して分割することで、基板上に第一電極層
と第二電極層とによって挟まれる領域からなる単位素子
を複数個直列に接続形成する、集積化薄膜太陽電池の製
造方法によって作製することができる。ここで、導電体
層の堆積源として透明導電膜材料を用いたり、この透明
導電膜材料として、酸化亜鉛または酸化錫または酸化イ
ンジウム錫を主成分とするものを用いるとよい。
複数の発電領域に対応した第一電極層を形成した後、こ
の複数の発電領域にわたる第一電極層上に、第一電極層
の一部が露出するような接続用開口部を設けた半導体層
と導電体層を形成し、続いて導電体層上に第二電極層を
形成した後、接続用開口部の近傍における少なくとも第
二電極層と導電体層とを除去して第二電極層を複数の発
電領域に対応して分割することで、基板上に第一電極層
と第二電極層とによって挟まれる領域からなる単位素子
を複数個直列に接続形成する、集積化薄膜太陽電池の製
造方法によって作製することができる。ここで、導電体
層の堆積源として透明導電膜材料を用いたり、この透明
導電膜材料として、酸化亜鉛または酸化錫または酸化イ
ンジウム錫を主成分とするものを用いるとよい。
【０００９】
【作用】このような本発明の集積化薄膜太陽電池は、第
一電極層が従来の方法によって基板上に複数の領域に分
割して設けられ、半導体層については、第一電極層上に
二つの第一電極層にわたって、一方の第一電極層上に開
口した接続用開口部を設けた構造で、複数領域に形成さ
れ、しかもこの半導体層上の接続用開口部を除く領域に
は導電体層が設けられ、さらにこの導電体層上に、接続
用開口部を介して一方の第一電極層と電気的に接続した
状態で、第二電極層が設けられた構造となる。これによ
り、第二電極層と他方の第一電極層とによって挟まれる
領域からなる単位素子が、複数個直列に接続された集積
化薄膜太陽電池構造となる。そしてこの本発明の薄膜太
陽電池は、上述のように導電体層が、半導体層上の接続
用開口部を除く領域に設けられているので、半導体層と
導電体層を連続して堆積した後に、レーザースクライブ
法によって接続用開口部を形成することができる構造で
あり、半導体層が直接洗浄用の水や外気と接することな
く作製することができる構造となっている。よって本発
明の集積化薄膜太陽電池では、半導体層の表面に、洗浄
処理に起因する自然酸化膜は生成されていない。ここ
で、導電体層としてＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明
導電膜材料を用いると、その表面には洗浄処理による自
然酸化膜は生成されず、第二電極層との界面が良好な状
態に保たれ、さらに、導電体層と半導体層との間での合
金化も発生しない。従って、半導体層と第二電極層間か
ら、ＦＦ値の低下を招く要因を完全に排除することがで
きる。
一電極層が従来の方法によって基板上に複数の領域に分
割して設けられ、半導体層については、第一電極層上に
二つの第一電極層にわたって、一方の第一電極層上に開
口した接続用開口部を設けた構造で、複数領域に形成さ
れ、しかもこの半導体層上の接続用開口部を除く領域に
は導電体層が設けられ、さらにこの導電体層上に、接続
用開口部を介して一方の第一電極層と電気的に接続した
状態で、第二電極層が設けられた構造となる。これによ
り、第二電極層と他方の第一電極層とによって挟まれる
領域からなる単位素子が、複数個直列に接続された集積
化薄膜太陽電池構造となる。そしてこの本発明の薄膜太
陽電池は、上述のように導電体層が、半導体層上の接続
用開口部を除く領域に設けられているので、半導体層と
導電体層を連続して堆積した後に、レーザースクライブ
法によって接続用開口部を形成することができる構造で
あり、半導体層が直接洗浄用の水や外気と接することな
く作製することができる構造となっている。よって本発
明の集積化薄膜太陽電池では、半導体層の表面に、洗浄
処理に起因する自然酸化膜は生成されていない。ここ
で、導電体層としてＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明
導電膜材料を用いると、その表面には洗浄処理による自
然酸化膜は生成されず、第二電極層との界面が良好な状
態に保たれ、さらに、導電体層と半導体層との間での合
金化も発生しない。従って、半導体層と第二電極層間か
ら、ＦＦ値の低下を招く要因を完全に排除することがで
きる。
【００１０】そして、このような集積化薄膜太陽電池の
製造方法は、以下のようになる。先ず基板上に複数の発
電領域に対応した第一電極層を形成する。これは従来と
同様、基板上にＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電
膜を堆積し、集積化のためにレーザースクライブ法によ
って第一電極層を、複数の発電領域に対応して溶断す
る。そしてレーザースクライブ時に発生した溶断残滓を
除去するために水洗等の洗浄処理を行う。この洗浄処理
により第一電極層上には水分が吸着するが、第一電極層
は金属酸化物であるため、自然酸化膜が生成されること
はない。次に、複数の発電領域にわたる第一電極層上
に、プラズマＣＶＤ法により、第一電極層の一部が露出
するような接続用開口部を設けた半導体層と導電体層を
形成する。この半導体層には、例えばｐ−ｉ−ｎ接合構
造を有する非晶質シリコン層が用いられ、導電体層に
は、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等が用いられる。そして
接続用開口部の形成については、半導体層と導電体層の
両方を堆積後に、レーザースクライブ法によって溶断す
ることで溝状に形成する。ここでもレーザースクライブ
時に発生した溶断残滓を除去するため、水洗等の洗浄処
理を行う。この時、半導体層は導電体層によって表面が
被われているために水と直接接触せず、洗浄処理を行っ
てもその表面に自然酸化膜が生成されることはない。一
方で導電体層上には水分が吸着するが、導電体層にＳｎ
Ｏ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の金属酸化物を用いると、自然
酸化膜が生成されることはない。従って導電体層は、半
導体層の保護膜として機能する。続いて導電体層上に、
Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の第二電極層を形成した後、接続用
開口部の近傍における少なくとも第二電極層と導電体層
とを除去して第二電極層を複数の発電領域に対応して分
割することで、基板上に第一電極層と第二電極層とによ
って挟まれる領域からなる単位素子を複数個直列に接続
形成する。この第二電極層と導電体層の除去もレーザー
スクライブ法によって行い、溶断残滓を除去するために
水洗等の洗浄処理を施す。以上説明したように、本発明
の製造方法では、半導体層が直接洗浄用の水や外気と接
しないので、半導体層と第二電極層との界面が改質され
る結果、太陽電池のＦＦ値の向上に寄与することにな
る。
製造方法は、以下のようになる。先ず基板上に複数の発
電領域に対応した第一電極層を形成する。これは従来と
同様、基板上にＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電
膜を堆積し、集積化のためにレーザースクライブ法によ
って第一電極層を、複数の発電領域に対応して溶断す
る。そしてレーザースクライブ時に発生した溶断残滓を
除去するために水洗等の洗浄処理を行う。この洗浄処理
により第一電極層上には水分が吸着するが、第一電極層
は金属酸化物であるため、自然酸化膜が生成されること
はない。次に、複数の発電領域にわたる第一電極層上
に、プラズマＣＶＤ法により、第一電極層の一部が露出
するような接続用開口部を設けた半導体層と導電体層を
形成する。この半導体層には、例えばｐ−ｉ−ｎ接合構
造を有する非晶質シリコン層が用いられ、導電体層に
は、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等が用いられる。そして
接続用開口部の形成については、半導体層と導電体層の
両方を堆積後に、レーザースクライブ法によって溶断す
ることで溝状に形成する。ここでもレーザースクライブ
時に発生した溶断残滓を除去するため、水洗等の洗浄処
理を行う。この時、半導体層は導電体層によって表面が
被われているために水と直接接触せず、洗浄処理を行っ
てもその表面に自然酸化膜が生成されることはない。一
方で導電体層上には水分が吸着するが、導電体層にＳｎ
Ｏ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の金属酸化物を用いると、自然
酸化膜が生成されることはない。従って導電体層は、半
導体層の保護膜として機能する。続いて導電体層上に、
Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の第二電極層を形成した後、接続用
開口部の近傍における少なくとも第二電極層と導電体層
とを除去して第二電極層を複数の発電領域に対応して分
割することで、基板上に第一電極層と第二電極層とによ
って挟まれる領域からなる単位素子を複数個直列に接続
形成する。この第二電極層と導電体層の除去もレーザー
スクライブ法によって行い、溶断残滓を除去するために
水洗等の洗浄処理を施す。以上説明したように、本発明
の製造方法では、半導体層が直接洗浄用の水や外気と接
しないので、半導体層と第二電極層との界面が改質され
る結果、太陽電池のＦＦ値の向上に寄与することにな
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の詳細を具体的実施例に基づい
て説明する。 〔実施例１〕図１は、本発明の集積化薄膜太陽電池１の
断面構造例を表している。図例は、基板３上に複数の領
域に分割して設けられた第一電極層５上に、二つの第一
電極層５にわたって、一方の第一電極層５上に開口した
接続用開口部７を設けた複数の半導体層９が設けられ、
半導体層９上の接続用開口部７を除く領域には導電体層
１１が設けられるとともに、この導電体層１１上に、接
続用開口部７を介して一方の第一電極層５と電気的に接
続した状態で第二電極層１３が設けられることにより、
第二電極層１３と他方の第一電極層５とによって挟まれ
る領域からなる単位素子１５が、複数個直列に接続され
た集積化薄膜太陽電池１である。
て説明する。 〔実施例１〕図１は、本発明の集積化薄膜太陽電池１の
断面構造例を表している。図例は、基板３上に複数の領
域に分割して設けられた第一電極層５上に、二つの第一
電極層５にわたって、一方の第一電極層５上に開口した
接続用開口部７を設けた複数の半導体層９が設けられ、
半導体層９上の接続用開口部７を除く領域には導電体層
１１が設けられるとともに、この導電体層１１上に、接
続用開口部７を介して一方の第一電極層５と電気的に接
続した状態で第二電極層１３が設けられることにより、
第二電極層１３と他方の第一電極層５とによって挟まれ
る領域からなる単位素子１５が、複数個直列に接続され
た集積化薄膜太陽電池１である。
【００１２】以下、本図を参照しながら、製造方法とと
もに詳細を説明する。ガラス基板３上にＳｎＯ2 、Ｚｎ
Ｏ、ＩＴＯ等の透明導電膜を第一電極層５として堆積
し、集積化のため、複数の発電領域に対応してレーザー
スクライブ法によってこの第一電極層５を溶断し、分離
溝１７を形成する。大面積の集積化薄膜太陽電池の場
合、例えば基板３の一方向に沿って、短冊状の発電領域
が形成される。ここで大面積の集積化薄膜太陽電池の場
合には、一例として９１０×４５５×４（ｍｍ）のヘイ
ズ基板が用いられ、第一電極層５の表面抵抗は１０オー
ム程度に設定される。続いて、レーザースクライブによ
って発生した溶断残滓を除去するために洗浄を行い、こ
の複数の発電領域に対応して形成された第一電極層５上
にわたって、半導体層９としてプラズマＣＶＤ法によっ
てｐ−ｉ−ｎ構造の水素化アモルファスシリコン層を堆
積する。この水素化アモルファスシリコン層は、先ず上
記基板３を１０-5Ｔｏｒｒ以下の高真空チャンバーに入
れ、１４０℃〜２００℃の基板温度下で、成膜ガスとし
てシラン（ＳｉＨ4 ）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6 ）、メタン
（ＣＨ4 ）をチャンバーに導入し、反応圧を約１．０Ｔ
ｏｒｒとしてＲＦ放電によって、ｐ型水素化アモルファ
スシリコンカーバイドを５０〜２００Åの膜厚に堆積す
る。次に成膜ガスとしてシランガスのみをチャンバーに
導入し、反応圧を０．２〜０．７ＴｏｒｒとしてＲＦ放
電によって、ｉ型水素化アモルファスシリコンを３００
０Å程度の膜厚に堆積する。さらに成膜ガスとしてシラ
ン、フォスフィン（ＰＨ3 ）、水素（Ｈ2 ）をチャンバ
ーに導入し、反応圧を約１．０ＴｏｒｒとしてＲＦ放電
によって、ｎ型微結晶シリコンを１００〜２００Å程度
の膜厚に堆積する。ここで示した半導体層９の堆積条件
はあくまで一例であり、例えば第一電極層５側からｎ−
ｉ−ｐ構造でもよく、タンデム構造としてもよい。半導
体層９の主たる材料としても、水素化アモルファスシリ
コンだけでなく、アモルファス、多結晶、または微結
晶、およびこれらの組み合わせでもよく、シリコン以外
にもシリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲル
マニウム、III −Ｖ族化合物、II−VI族化合物、Ｉ−II
I −VI族化合物等があり、さらにはこれらを組み合わせ
たものでもよい。
もに詳細を説明する。ガラス基板３上にＳｎＯ2 、Ｚｎ
Ｏ、ＩＴＯ等の透明導電膜を第一電極層５として堆積
し、集積化のため、複数の発電領域に対応してレーザー
スクライブ法によってこの第一電極層５を溶断し、分離
溝１７を形成する。大面積の集積化薄膜太陽電池の場
合、例えば基板３の一方向に沿って、短冊状の発電領域
が形成される。ここで大面積の集積化薄膜太陽電池の場
合には、一例として９１０×４５５×４（ｍｍ）のヘイ
ズ基板が用いられ、第一電極層５の表面抵抗は１０オー
ム程度に設定される。続いて、レーザースクライブによ
って発生した溶断残滓を除去するために洗浄を行い、こ
の複数の発電領域に対応して形成された第一電極層５上
にわたって、半導体層９としてプラズマＣＶＤ法によっ
てｐ−ｉ−ｎ構造の水素化アモルファスシリコン層を堆
積する。この水素化アモルファスシリコン層は、先ず上
記基板３を１０-5Ｔｏｒｒ以下の高真空チャンバーに入
れ、１４０℃〜２００℃の基板温度下で、成膜ガスとし
てシラン（ＳｉＨ4 ）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6 ）、メタン
（ＣＨ4 ）をチャンバーに導入し、反応圧を約１．０Ｔ
ｏｒｒとしてＲＦ放電によって、ｐ型水素化アモルファ
スシリコンカーバイドを５０〜２００Åの膜厚に堆積す
る。次に成膜ガスとしてシランガスのみをチャンバーに
導入し、反応圧を０．２〜０．７ＴｏｒｒとしてＲＦ放
電によって、ｉ型水素化アモルファスシリコンを３００
０Å程度の膜厚に堆積する。さらに成膜ガスとしてシラ
ン、フォスフィン（ＰＨ3 ）、水素（Ｈ2 ）をチャンバ
ーに導入し、反応圧を約１．０ＴｏｒｒとしてＲＦ放電
によって、ｎ型微結晶シリコンを１００〜２００Å程度
の膜厚に堆積する。ここで示した半導体層９の堆積条件
はあくまで一例であり、例えば第一電極層５側からｎ−
ｉ−ｐ構造でもよく、タンデム構造としてもよい。半導
体層９の主たる材料としても、水素化アモルファスシリ
コンだけでなく、アモルファス、多結晶、または微結
晶、およびこれらの組み合わせでもよく、シリコン以外
にもシリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲル
マニウム、III −Ｖ族化合物、II−VI族化合物、Ｉ−II
I −VI族化合物等があり、さらにはこれらを組み合わせ
たものでもよい。
【００１３】この半導体層９上に、洗浄処理を行うこと
なく連続してスパッタリング法により導電体層１１を堆
積する。具体的には、半導体層９を堆積した基板３をス
パッタチャンバーに入れ、１×１０-6Ｔｏｒｒ以上の高
真空に排気し、スパッタガスとしてアルゴンガス（Ａ
ｒ）を導入して１〜５ｍＴｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ
放電によって酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）をドーピ
ングしたＺｎＯを８００〜１０００Åの膜厚に堆積す
る。ここで導電体層１１の材料としては、ＺｎＯの他に
もＳｎＯ2 やＩＴＯ等の透明導電材料、あるいはＡｌ、
Ａｇ、Ｃｒ等の金属でもよく、さらにはこれらの積層体
でもよい。そしてここで重要なことは、半導体層９上に
導電体層１１を、洗浄処理を施すことなく連続的に堆積
することであり、好ましくは半導体層９の堆積後に大気
に曝すことなく、例えばＣＶＤチャンバーとスパッタチ
ャンバーをつないだ装置内で連続的に堆積するのがよ
い。続いて、レーザースクライブ法によって半導体層９
と導電体層１１を同時に溶断し、すでに形成されている
第一電極層５の分離溝１７に隣設した接続用開口部７を
形成する。そして、レーザースクライブによって発生し
た溶断残滓を除去するために洗浄を行った後、導電体層
１１上に上述と同様のスパッタリング法や真空蒸着法に
よって、第二電極層１３としてのＡｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の
金属を堆積する。続いて、接続用開口部７の近傍で、接
続用開口部７に対して第一電極層５の分離溝１７とは反
対側の少なくとも第二電極層１３と導電体層１１とｎ型
微結晶シリコン層とを、レーザースクライブ法によって
除去して上部分離溝１９を形成し、第二電極層１３を複
数の発電領域に対応して分割する。これによって、基板
３上に第一電極層５と第二電極層１３とによって挟まれ
る領域からなる単位素子１５が複数個直列に接続形成さ
れたことになる。最後に、レーザースクライブによって
発生した溶断残滓を除去するために洗浄を行い、必要に
応じてエポキシ樹脂等の適当なパシベーション層を塗布
形成しておく。
なく連続してスパッタリング法により導電体層１１を堆
積する。具体的には、半導体層９を堆積した基板３をス
パッタチャンバーに入れ、１×１０-6Ｔｏｒｒ以上の高
真空に排気し、スパッタガスとしてアルゴンガス（Ａ
ｒ）を導入して１〜５ｍＴｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ
放電によって酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）をドーピ
ングしたＺｎＯを８００〜１０００Åの膜厚に堆積す
る。ここで導電体層１１の材料としては、ＺｎＯの他に
もＳｎＯ2 やＩＴＯ等の透明導電材料、あるいはＡｌ、
Ａｇ、Ｃｒ等の金属でもよく、さらにはこれらの積層体
でもよい。そしてここで重要なことは、半導体層９上に
導電体層１１を、洗浄処理を施すことなく連続的に堆積
することであり、好ましくは半導体層９の堆積後に大気
に曝すことなく、例えばＣＶＤチャンバーとスパッタチ
ャンバーをつないだ装置内で連続的に堆積するのがよ
い。続いて、レーザースクライブ法によって半導体層９
と導電体層１１を同時に溶断し、すでに形成されている
第一電極層５の分離溝１７に隣設した接続用開口部７を
形成する。そして、レーザースクライブによって発生し
た溶断残滓を除去するために洗浄を行った後、導電体層
１１上に上述と同様のスパッタリング法や真空蒸着法に
よって、第二電極層１３としてのＡｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の
金属を堆積する。続いて、接続用開口部７の近傍で、接
続用開口部７に対して第一電極層５の分離溝１７とは反
対側の少なくとも第二電極層１３と導電体層１１とｎ型
微結晶シリコン層とを、レーザースクライブ法によって
除去して上部分離溝１９を形成し、第二電極層１３を複
数の発電領域に対応して分割する。これによって、基板
３上に第一電極層５と第二電極層１３とによって挟まれ
る領域からなる単位素子１５が複数個直列に接続形成さ
れたことになる。最後に、レーザースクライブによって
発生した溶断残滓を除去するために洗浄を行い、必要に
応じてエポキシ樹脂等の適当なパシベーション層を塗布
形成しておく。
【００１４】〔実施例２〕前述の実施例１と同様の手順
で、半導体層９の堆積までを行う。続いて、この半導体
層９上に、洗浄処理を行うことなく連続してスパッタリ
ング法により導電体層１１を堆積する。具体的には、半
導体層９を堆積した基板３をスパッタチャンバーに入
れ、１×１０-6Ｔｏｒｒ以上の高真空に排気し、スパッ
タガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を導入して１〜５ｍ
Ｔｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ放電によって酸化アルミ
ニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）をドーピングしたＺｎＯを約５０
０Åの膜厚に堆積する。ここで導電体層１１の材料とし
ては、ＺｎＯの他にもＳｎＯ2やＩＴＯ等の透明導電材
料でもよく、さらにはこれらの積層体でもよい。そして
ここでも上記同様、半導体層９上に導電体層１１を洗浄
処理を施すことなく、連続的に堆積することが重要であ
り、好ましくは半導体層９の堆積後に大気に曝すことな
く、例えばＣＶＤチャンバーとスパッタチャンバーをつ
ないだ装置内で連続的に堆積するのがよい。続いて、レ
ーザースクライブ法によって半導体層９と導電体層１１
を同時に溶断し、すでに形成されている第一電極層５の
分離溝１７に隣設した接続用開口部７を形成する。そし
て、レーザースクライブによって発生した溶断残滓を除
去するための洗浄を行った後、導電体層１１上に、上述
と同様のスパッタリング法や真空蒸着法を用いて、第二
電極層１３として、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ等の透明
導電体層と、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属層よりなる多層
膜を堆積する。具体的には、導電体層１１を堆積した基
板３をスパッタチャンバーに入れ、１×１０-6Ｔｏｒｒ
以上の高真空に排気し、スパッタガスとしてＡｒガスを
導入して１〜５ｍＴｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ放電に
よってＡｌ2 Ｏ3 をドーピングしたＺｎＯを約５００Å
の膜厚に堆積する。次にこの基板３をスパッタチャンバ
ー内において、１×１０-6Ｔｏｒｒ以上の高真空に排気
し、スパッタガスとしてＡｒガスを導入して１〜５ｍＴ
ｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ放電によって金属層として
Ａｇを約３０００Åの膜厚に堆積する。ここでＺｎＯと
Ａｇは真空を破らずに連続的に堆積することが望ましい
が、一旦真空を破り、別のチャンバーや装置で堆積して
もよい。また、金属層は例えばＡｇとＡｌの積層体等の
多層構造でもよく、膜厚については材料にもよるが、少
なくとも１０００Å以上あればよい。またＲＦスパッタ
以外にも、ＤＣスパッタでもよい。次に実施例１と同
様、接続用開口部７の近傍で、接続用開口部７に対して
第一電極層５の分離溝１７とは反対側の、少なくとも第
二電極層１３と導電体層１１とｎ型微結晶シリコン層と
を、レーザースクライブ法によって除去して上部分離溝
１９を形成し、第二電極層１３を複数の発電領域に対応
して分割する。これによって、基板３上に第一電極層５
と第二電極層１３とによって挟まれる領域からなる単位
素子１５が複数個直列に接続形成されたことになる。最
後に、レーザースクライブによって発生した溶断残滓を
除去するために洗浄を行い、必要に応じてエポキシ樹脂
等の適当なパシベーション層を塗布形成しておく。
で、半導体層９の堆積までを行う。続いて、この半導体
層９上に、洗浄処理を行うことなく連続してスパッタリ
ング法により導電体層１１を堆積する。具体的には、半
導体層９を堆積した基板３をスパッタチャンバーに入
れ、１×１０-6Ｔｏｒｒ以上の高真空に排気し、スパッ
タガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を導入して１〜５ｍ
Ｔｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ放電によって酸化アルミ
ニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）をドーピングしたＺｎＯを約５０
０Åの膜厚に堆積する。ここで導電体層１１の材料とし
ては、ＺｎＯの他にもＳｎＯ2やＩＴＯ等の透明導電材
料でもよく、さらにはこれらの積層体でもよい。そして
ここでも上記同様、半導体層９上に導電体層１１を洗浄
処理を施すことなく、連続的に堆積することが重要であ
り、好ましくは半導体層９の堆積後に大気に曝すことな
く、例えばＣＶＤチャンバーとスパッタチャンバーをつ
ないだ装置内で連続的に堆積するのがよい。続いて、レ
ーザースクライブ法によって半導体層９と導電体層１１
を同時に溶断し、すでに形成されている第一電極層５の
分離溝１７に隣設した接続用開口部７を形成する。そし
て、レーザースクライブによって発生した溶断残滓を除
去するための洗浄を行った後、導電体層１１上に、上述
と同様のスパッタリング法や真空蒸着法を用いて、第二
電極層１３として、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ等の透明
導電体層と、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ等の金属層よりなる多層
膜を堆積する。具体的には、導電体層１１を堆積した基
板３をスパッタチャンバーに入れ、１×１０-6Ｔｏｒｒ
以上の高真空に排気し、スパッタガスとしてＡｒガスを
導入して１〜５ｍＴｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ放電に
よってＡｌ2 Ｏ3 をドーピングしたＺｎＯを約５００Å
の膜厚に堆積する。次にこの基板３をスパッタチャンバ
ー内において、１×１０-6Ｔｏｒｒ以上の高真空に排気
し、スパッタガスとしてＡｒガスを導入して１〜５ｍＴ
ｏｒｒの圧力のもとで、ＲＦ放電によって金属層として
Ａｇを約３０００Åの膜厚に堆積する。ここでＺｎＯと
Ａｇは真空を破らずに連続的に堆積することが望ましい
が、一旦真空を破り、別のチャンバーや装置で堆積して
もよい。また、金属層は例えばＡｇとＡｌの積層体等の
多層構造でもよく、膜厚については材料にもよるが、少
なくとも１０００Å以上あればよい。またＲＦスパッタ
以外にも、ＤＣスパッタでもよい。次に実施例１と同
様、接続用開口部７の近傍で、接続用開口部７に対して
第一電極層５の分離溝１７とは反対側の、少なくとも第
二電極層１３と導電体層１１とｎ型微結晶シリコン層と
を、レーザースクライブ法によって除去して上部分離溝
１９を形成し、第二電極層１３を複数の発電領域に対応
して分割する。これによって、基板３上に第一電極層５
と第二電極層１３とによって挟まれる領域からなる単位
素子１５が複数個直列に接続形成されたことになる。最
後に、レーザースクライブによって発生した溶断残滓を
除去するために洗浄を行い、必要に応じてエポキシ樹脂
等の適当なパシベーション層を塗布形成しておく。
【００１５】また本実施例において重要なことは、半導
体層９の上に堆積されるＺｎＯの膜厚を、６００〜１２
００Å、好ましくは８００〜１０００Åの範囲に設定す
ることである。これは、ガラス基板３側から入射した光
を第二電極層１３側で効率よく反射させて、「光の閉じ
込め効果」を得るためである。従って、第二電極層１３
を金属のみで形成した実施例１では、導電体層１１とし
てのＺｎＯを８００〜１０００Åの膜厚に堆積し、第二
電極層１３を透明導電体層と金属層との２層構造とした
実施例２では、導電体層１１としてのＺｎＯと、第二電
極層１３としてのＺｎＯを、それぞれ５００Åずつ堆積
して合計１０００Åとなるようにしている。
体層９の上に堆積されるＺｎＯの膜厚を、６００〜１２
００Å、好ましくは８００〜１０００Åの範囲に設定す
ることである。これは、ガラス基板３側から入射した光
を第二電極層１３側で効率よく反射させて、「光の閉じ
込め効果」を得るためである。従って、第二電極層１３
を金属のみで形成した実施例１では、導電体層１１とし
てのＺｎＯを８００〜１０００Åの膜厚に堆積し、第二
電極層１３を透明導電体層と金属層との２層構造とした
実施例２では、導電体層１１としてのＺｎＯと、第二電
極層１３としてのＺｎＯを、それぞれ５００Åずつ堆積
して合計１０００Åとなるようにしている。
【００１６】以上のような本発明品と、半導体層表面が
露出した状態で洗浄処理を施した従来品とで、ＡＭ１．
５の疑似太陽光下でのＦＦ値と変換効率を比較した。そ
の結果、従来品のＦＦ値が０．６１〜０．６８、変換効
率が７．３〜９．０％であったのに対して、発明品では
ＦＦ値が０．６８〜０．７１、変換効率が８．８〜１
０．４％となり、大幅な改善効果が確認された。
露出した状態で洗浄処理を施した従来品とで、ＡＭ１．
５の疑似太陽光下でのＦＦ値と変換効率を比較した。そ
の結果、従来品のＦＦ値が０．６１〜０．６８、変換効
率が７．３〜９．０％であったのに対して、発明品では
ＦＦ値が０．６８〜０．７１、変換効率が８．８〜１
０．４％となり、大幅な改善効果が確認された。
【００１７】また本発明によれば、以下のような二次的
な効果も得られる。一般にＡｇは反射率は高いが、下地
との接着性にあまり優れておらず、本発明のように太陽
電池の第二電極層１３として用いた場合、変換効率の向
上には寄与するが、第一電極層５との間の接着強度が弱
くなる場合がある。しかし本発明の構造は、この問題を
防止するために極めて有用なものとなる。すなわち、半
導体層９上に設けられる導電体層１１の表面凹凸を大き
くすることで、その上に堆積される第二電極層１３との
間の接着強度を向上させることができる。そして本発明
の構造では、接続用開口部７の両側に半導体層９が存在
しているため、仮に接続用開口部７において、第一電極
層５と第二電極層１３との間の接着強度が弱くなったと
しても、接続用開口部７の両側において、導電体層１１
と第二電極層１３間が高い接着強度によって接着してい
るので、接続用開口部７において第一電極層５と第二電
極層１３の間の剥離が防止できる。ここで、第一電極層
５の表面に凹凸を設けることも考えられるが、第一電極
層５の表面凹凸が大きくなると、半導体層９の膜厚が３
０００〜４０００Åであるため、第一電極層５と第二電
極層１３との間でのリーク電流の増大を招く危険性が高
くなり望ましくない。そして、この導電体層１１の表面
凹凸を大きくすることは、第二電極層１３側での入射光
の乱反射に寄与でき、前述の「光の閉じ込め効果」に対
して極めて有用である。
な効果も得られる。一般にＡｇは反射率は高いが、下地
との接着性にあまり優れておらず、本発明のように太陽
電池の第二電極層１３として用いた場合、変換効率の向
上には寄与するが、第一電極層５との間の接着強度が弱
くなる場合がある。しかし本発明の構造は、この問題を
防止するために極めて有用なものとなる。すなわち、半
導体層９上に設けられる導電体層１１の表面凹凸を大き
くすることで、その上に堆積される第二電極層１３との
間の接着強度を向上させることができる。そして本発明
の構造では、接続用開口部７の両側に半導体層９が存在
しているため、仮に接続用開口部７において、第一電極
層５と第二電極層１３との間の接着強度が弱くなったと
しても、接続用開口部７の両側において、導電体層１１
と第二電極層１３間が高い接着強度によって接着してい
るので、接続用開口部７において第一電極層５と第二電
極層１３の間の剥離が防止できる。ここで、第一電極層
５の表面に凹凸を設けることも考えられるが、第一電極
層５の表面凹凸が大きくなると、半導体層９の膜厚が３
０００〜４０００Åであるため、第一電極層５と第二電
極層１３との間でのリーク電流の増大を招く危険性が高
くなり望ましくない。そして、この導電体層１１の表面
凹凸を大きくすることは、第二電極層１３側での入射光
の乱反射に寄与でき、前述の「光の閉じ込め効果」に対
して極めて有用である。
【００１８】また、本発明における第二電極層１３を透
明導電膜と金属層との二層構造とする構造は、特公昭６
０−４１８７８号公報に記載されているが、その第一の
目的は本発明と全く異なるものであり、またその構造か
ら見ても、上記第一電極層５と第二電極層１３との間の
接着強度の向上に寄与するものでもない。
明導電膜と金属層との二層構造とする構造は、特公昭６
０−４１８７８号公報に記載されているが、その第一の
目的は本発明と全く異なるものであり、またその構造か
ら見ても、上記第一電極層５と第二電極層１３との間の
接着強度の向上に寄与するものでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下のよ
うな優れた効果が得られる。本発明の薄膜太陽電池は、
上述のように導電体層が、半導体層上の接続用開口部を
除く領域に設けられているので、半導体層と導電体層を
連続して堆積した後に、レーザースクライブ法によって
接続用開口部を形成することができる構造であり、従来
と異なり、半導体層が直接洗浄用の水や外気と接するこ
となく作製することができる構造となっている。よって
本発明の集積化薄膜太陽電池では、半導体層の表面に、
洗浄処理に起因する自然酸化膜は生成されないため、Ｆ
Ｆ値が従来の集積型薄膜太陽電池に比べて大幅に改善さ
れ、変換効率の大幅な向上が実現できる。ここで、導電
体層としてＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜材
料を用いると、その表面には洗浄処理による自然酸化膜
は生成されず、第二電極層との界面も良好な状態に保た
れ、さらに、導電体層と半導体層との間での合金化も発
生しないため、半導体層と第二電極層間から、ＦＦ値の
低下を招く要因をより完全に排除することができ、上記
変換効率の向上がより確実に達成できる。
うな優れた効果が得られる。本発明の薄膜太陽電池は、
上述のように導電体層が、半導体層上の接続用開口部を
除く領域に設けられているので、半導体層と導電体層を
連続して堆積した後に、レーザースクライブ法によって
接続用開口部を形成することができる構造であり、従来
と異なり、半導体層が直接洗浄用の水や外気と接するこ
となく作製することができる構造となっている。よって
本発明の集積化薄膜太陽電池では、半導体層の表面に、
洗浄処理に起因する自然酸化膜は生成されないため、Ｆ
Ｆ値が従来の集積型薄膜太陽電池に比べて大幅に改善さ
れ、変換効率の大幅な向上が実現できる。ここで、導電
体層としてＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の透明導電膜材
料を用いると、その表面には洗浄処理による自然酸化膜
は生成されず、第二電極層との界面も良好な状態に保た
れ、さらに、導電体層と半導体層との間での合金化も発
生しないため、半導体層と第二電極層間から、ＦＦ値の
低下を招く要因をより完全に排除することができ、上記
変換効率の向上がより確実に達成できる。
【００２０】また本発明では、第一電極層と第二電極層
とが接着する接続用開口部の両側に半導体層が存在する
構造であり、導電体層の表面凹凸を大きくしてその上に
堆積される第二電極層との間の接着強度を向上させるこ
とにより、仮に接続用開口部において、第一電極層と第
二電極層との間の接着強度が弱くなったとしても、接続
用開口部の両側において、導電体層と第二電極層間が高
い接着強度によって接着しているため、接続用開口部で
の第一電極層と第二電極層間の剥離を防止することがで
きる。従って、信頼性の面でも優れたものとなる。
とが接着する接続用開口部の両側に半導体層が存在する
構造であり、導電体層の表面凹凸を大きくしてその上に
堆積される第二電極層との間の接着強度を向上させるこ
とにより、仮に接続用開口部において、第一電極層と第
二電極層との間の接着強度が弱くなったとしても、接続
用開口部の両側において、導電体層と第二電極層間が高
い接着強度によって接着しているため、接続用開口部で
の第一電極層と第二電極層間の剥離を防止することがで
きる。従って、信頼性の面でも優れたものとなる。
【００２１】さらに、導電体層に透明導電膜材料を用い
ると、基板側から入射した光を第二電極層側で効率よく
反射させて「光の閉じ込め効果」を得ることができ、出
力電流の向上にも寄与できる。
ると、基板側から入射した光を第二電極層側で効率よく
反射させて「光の閉じ込め効果」を得ることができ、出
力電流の向上にも寄与できる。
【図１】本発明の集積化薄膜太陽電池の構造を表す断面
説明図
説明図
【図２】従来の集積化薄膜太陽電池の構造を表す断面説
明図
明図
【図３】集積化薄膜太陽電池の製造プロセス条件の検討
に用いられる小面積薄膜太陽電池の構造を表す断面説明
図
に用いられる小面積薄膜太陽電池の構造を表す断面説明
図
１ 集積化薄膜太陽電池 ３ 基板 ５ 第一電極層 ７ 接続用開口部 ９ 半導体層 １１ 導電体層 １３ 第二電極層 １５ 単位素子 １７ 分離溝 １９ 上部分離溝
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に複数の領域に分割して設けられた
第一電極層上に、二つの第一電極層にわたって、一方の
第一電極層上に開口した接続用開口部を設けた複数の半
導体層が設けられ、半導体層上の接続用開口部を除く領
域には導電体層が設けられるとともに、この導電体層上
に、接続用開口部を介して一方の第一電極層と電気的に
接続した状態で第二電極層が設けられることにより、第
二電極層と他方の第一電極層とによって挟まれる領域か
らなる単位素子が、複数個直列に接続された集積化薄膜
太陽電池。 - 【請求項２】導電体層が透明導電膜材料である、請求項
１記載の集積化薄膜太陽電池。 - 【請求項３】透明導電膜材料が酸化亜鉛または酸化錫ま
たは酸化インジウム錫を主成分とする、請求項２記載の
集積化薄膜太陽電池。 - 【請求項４】基板上に複数の発電領域に対応した第一電
極層を形成した後、この複数の発電領域にわたる第一電
極層上に、第一電極層の一部が露出するような接続用開
口部を設けた半導体層と導電体層を形成し、続いて導電
体層上に第二電極層を形成した後、接続用開口部の近傍
における少なくとも第二電極層と導電体層とを除去して
第二電極層を複数の発電領域に対応して分割すること
で、基板上に第一電極層と第二電極層とによって挟まれ
る領域からなる単位素子を複数個直列に接続形成する、
集積化薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】導電体層の堆積源として、透明導電膜材料
を用いる請求項４記載の集積化薄膜太陽電池の製造方
法。 - 【請求項６】酸化亜鉛または酸化錫または酸化インジウ
ム錫を主成分とする透明導電膜材料を用いる、請求項５
記載の集積化薄膜太陽電池の製造方法。
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| US6506260B1 (en) | 1999-07-29 | 2003-01-14 | Kaneka Corporation | Method for cleaning photovoltaic module and cleaning apparatus |
| JP2006083436A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 透明導電膜の製造方法 |
| WO2006129446A1 (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 太陽電池および太陽電池の製造方法 |
| JP2012023257A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Kaneka Corp | 集積型薄膜光電変換装置の製造方法 |
| JP2012504350A (ja) * | 2008-09-29 | 2012-02-16 | シンシリコン・コーポレーション | 一体的に統合されたソーラーモジュール |
| JP5377520B2 (ja) * | 2009-01-29 | 2013-12-25 | 京セラ株式会社 | 光電変換セル、光電変換モジュールおよび光電変換セルの製造方法 |
| KR101370554B1 (ko) * | 2012-06-08 | 2014-03-10 | 재단법인대구경북과학기술원 | 박막 태양전지 |
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| US6265652B1 (en) * | 1995-06-15 | 2001-07-24 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kabushiki Kaisha | Integrated thin-film solar battery and method of manufacturing the same |
| US6468828B1 (en) * | 1998-07-14 | 2002-10-22 | Sky Solar L.L.C. | Method of manufacturing lightweight, high efficiency photovoltaic module |
| US6077722A (en) * | 1998-07-14 | 2000-06-20 | Bp Solarex | Producing thin film photovoltaic modules with high integrity interconnects and dual layer contacts |
| US6274804B1 (en) | 1999-07-28 | 2001-08-14 | Angewandte Solarenergie - Ase Gmbh | Thin-film solar module |
| EP2835834A3 (en) * | 1999-08-25 | 2015-06-10 | Kaneka Corporation | Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same |
| KR100416139B1 (ko) * | 2001-04-04 | 2004-01-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 태양 전지 모듈 |
| KR101144808B1 (ko) * | 2008-09-01 | 2012-05-11 | 엘지전자 주식회사 | 박막형 태양전지 제조방법 및 이를 이용한 박막형 태양전지 |
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| DE102009027852A1 (de) | 2009-07-20 | 2011-01-27 | Q-Cells Se | Dünnschicht-Solarmodul mit verbesserter Zusammenschaltung von Solarzellen sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE102009055675B4 (de) | 2009-11-25 | 2016-05-19 | Calyxo Gmbh | Photovoltaik-Modulstruktur für die Dünnschichtphotovoltaik mit einer elektrischen Leitungsverbindung und Verfahren zur Herstellung der elektrischen Leitungsverbindung |
| NL2007344C2 (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-05 | Stichting Energie | Interdigitated back contact photovoltaic cell with floating front surface emitter regions. |
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| JPS59172274A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
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- 1995-06-15 JP JP14884795A patent/JP3653800B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-09 TW TW085105502A patent/TW302553B/zh not_active IP Right Cessation
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- 1996-06-12 AU AU55891/96A patent/AU704036B2/en not_active Ceased
- 1996-06-13 EP EP96109504A patent/EP0749161B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-13 DE DE69634059T patent/DE69634059T2/de not_active Expired - Lifetime
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