JPS62165979A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は単一基板上への大腸電池の連１読形成を可能と
した太陽電池の製）￥１方法に関する。

く口）従来の技術 一般に太陽電池は、米国特許第４２８１２０８号に開示
された如くガラス等をｍいた透光性絶縁基板上に透明電
極、非晶質半導体を主体とする半導体光活性層、裏面を
極をこの順序に積層形成してなる光起電力素子を通常複
数個直列接続したものとして構成されるが、このような
太陽電池は従来状のようにして製造されている。即ち透
光性絶縁基板としてのガラス板を帯状に形成し、このガ
ラス基板を車−の太陽電池に必要な畏きに切断した後、
透明電極形成工程、透明電極パターニング工程、半導体
光活性】形成工程、半導体光活性層パターニング工程、
裏面電極形成工程、裏面パターニング工程を順次的に経
て製造する、所謂バッチ方式％式％ しかしこの方式ではガラス基板の取扱いを容易とするた
めのトレーを必要とする外、各工程毎に精細な位置決め
を行わねばならず、無駄時間が多く製造能率が低いとい
う問題があった。

一方、油記透明電極としてスズ酸化物（ＳｎＯ２）やイ
ンジウムスス酸化物（ＩＴＯ）に代表される透光性導！
酸化物＜Ｔ　ＣＯ）を使用した場合、その形成工程にお
いて前記絶縁基板を約り００℃〜６００’Ｃ程度に加熱
保持しなければならず、また非晶質半導体を主体とする
半導体光活性層の形成工程時にも絶縁基板を約２００°
０〜３５０℃程度に加熱する必要がある。従って、各形
成工程において絶縁基板を例えば前記所定温度に保持す
るための熱源を必要とし、断る熱源において多大なエネ
ルギを消費することになる。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点本発明製造方法
は前述の如〈従来の透光性絶縁基板上に透明電極、半導
体光活性層及び裏面Ｎ、極を順次積層形成してなる太陽
電池を製造する方法において、無駄時間が多く製造能率
が低いという問題点と、透明電極及び半導体光活性層の
各形成工程において絶縁基板を所定温度に保持するため
に多大なエネルギを消費する点とを同時に解決しようと
するものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決すべく、帯状の透光性絶縁基
板を製造してこれを長手ｊ５向に移動しつつその一面に
透光性導！酸化物の透明Ｍ、極、非晶質半導体を主体と
する半導体光活性層、及び裏面電極を夫々順次積層形成
する各工程と、裏面電極形成後、前記絶縁基板を太陽電
池毎に切断する工程と、を含み、前記透明１Ｆ！、極及
び半導体光活性層の各形成工程における前記絶縁基板を
所定温度に保持する主熱源として、該絶縁基板の製造１
６熱を利用したことを特徴とする。

（ホ）　作用 前述の如く、透光性絶縁基板から裏面ＴＬ極に至るまで
帯状に連続して形成され、その後各太陽電池毎に絶縁基
板が切断されることによって、製造能率の向上が図れ、
また絶縁基板から一貫して製造することによって、この
絶縁基板の製造潜熱を次工程の透明電極及び半導体活性
層の形成時の主熱源として有効利用することができる。

（へ）実施例 以下本発明をその実施状態を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明方法の実施設備を示す模式的
縦断面図、第２図（イ）〜（へ）は各製造工程を示す模
式的断面図であり、図中（１１）はガラス製造のだめの
熔解窯、　（１２）はガラス基板製造のための溶融金ｉ
窯、（工３）は徐冷窯を示している。カラス原料を溶解
窯＜１１）に投入して１５００”Ｃ前後に力」熱溶解し
、清澄した後、これを軟化状態で連続的に溶融状態のガ
ラス原料（１２ａ）を収容した溶融金属窯（１２）上に
送出し、ここで上、下面を平滑化され、帯状のガラス基
板（１）として徐冷窯〈１３）に導入され所定温度まで
徐冷したあと洗滌装置（１４）に送出されていく。

洗滌装置り１４）は槽内が前、後に２分割され、入口債
ｊの槽（１４ａ）には洗滌液が満たされ、また出ロイ則
の槽（１４ｂ）には７先滌液が満たされ、また出ロイ則
の槽（１４ｂ）内では超音波を照射するように構成され
ており、第２図（イ）に示す如きガラス基板（１）は先
ず洗滌液にて洗滌された後、槓（１４ｂ）を通過するＡ
程で超音波により乾燥せしめられ、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装（ｌ
！へ導入される。熱ＣｖＤ装置く１５）はガラス基板（
１）の通過域上方に補助ヒータ（１５ｇ）が、また下方
にノズル＜１５ｂ）が配設され、このノズル（１５ｂ）
は原料ガスであ乙５ｎＣＩ＋、５ｎ（ＣＨｓ）４等の比
較的低温で分解し易く、且つ蒸気圧の高いガスを収容し
た図示しないポ〉・べに連結され工おり、このような熱
ＣＶＤ装置（１５〉内を通過する過程で、第２図＜口）
に示す如＜ＳＳｎ０ｚＩの透明電極（２）がガラス基板
（１）の下面全域に形成される。即ち、ガラス基板（１
）は、該基板（１）の！Ｍ造時に加えられその後の徐冷
により前記原料ガスを分解するに好適な所定温度にまで
到達した製造潜熱を主熱源とし、前記補助ヒータ（１５
ａ）を従熱源とし、て約４００°Ｃ〜６００°Ｃの所定
温度に保持されており、−１の状態でノズル（１５ｂ）
から５ｎＣＬ、５ｎ（ＣＨ３）＊等の原料ガスが当該カ
ラス基板く１）の下面に吹き付けられることによって、
該基板（１）の下面全域に五−）て５ｎＯｚ製の透明電
極〈２）が形成される。

透明電極（２）を形成されたガラス基板（１）は次にレ
ーザ発生器（１６）上を通過する過程で透［′＋１１電
＋ｂ（２）のみが各光起電力素子Ａ、Ｂ・・・を構成す
る３Ｓ分電に長手方向に一定間隔でレーザスクライブさ
れ、第２図（ハ）に示す如く分割される。

分割された透明を極（２）を有するガラス基板（１）は
次いでペン先状ノズル＜１７ａ）、（１７ａ）上を通過
する過程でペン描画法によって各透明電、ｔ！ｌ１（２
＞における長手方向と直交する方向の一側縁近傍に沿っ
て導電体ペースト、絶縁体ペーストを条状に付着せしめ
られ、次いでガラス基板（１）の通過域の上下に夫々ヒ
ータ（１８ａ）、（１８ｂ）を備えた焼成炉〈１８）を
通過する過程で焼成され、これによって第２図（ニ）に
示す如く、導電体（３）、絶縁体（４）が相隣接した状
態で所要高さの条状に形成される。

導電体（３）、絶縁体（４）を形成されたガラス基板（
１）は次いで洗滌装置（１９）に導入される。洗滌装置
（１９）は内部が前、後に２分きれており、入口側の槽
（１９ａ＞にはフロン液が満たされ、また出口側の槽（
１９ｂ）には図示しないヒータが設けられており、ここ
を通過するガラス基板（１）はフロン液中を通過する過
程で、レーザスクライブに際して飛散したＳｎＯ２粉、
焼成炉（１８）内で付着した不純物を途去され、槽（１
９ｂ）を通過する過程で乾燥せしめられ、次いでｐ型、
ｉ型、ｎ型の各非晶質半導体からなる半導体売店［（５
）、裏面電極（６）を形成すべく、各形成室（２２）、
（２４）、（２６）及び裏面電極形成室（２幻を含む半
導体光活性層及び裏面電極形成装置（２０）に通される
。

断る半導体光活性層及び裏面電極形成装置（２０）は入
側端に取込室（２１）を備え、以下順次、これに連ねて
ｐ型非晶質半導体層の形成室（２２）、中間室（２３）
、ｉ型非晶質半導体層の形成室（２４）、中間室（２５
）、ｎ型非晶質半導体層の形成室（２６）、中間室（２
７）、裏面電極の形成室（２８）、取出室（２９）を−
列に連設配置して構成されている。

取込室（２１）、中間室（２３）、〈２５）、（２７）
は構造的にはいずれも略同様であって、底壁に図示しな
い真空ポンプに連らなるυトス孔＜２１ａ）、（２３ａ
）、（２５ａ）、（２７ａ）を備えると共に、夫々の内
部にはガラス基板（１）の通過域の上、下に臨ませて補
助ヒータ（２１ｂ＞、（２１ｃ）、（２３ｂ）、（２３
ｃ）、（２５ｂ）、（２５Ｃ）、（２７ｂ）、（２７ｃ
）を備えており、真空ポンプによって常時夫々所定の真
空度に設定維持しつつ通過するガラス基板（１）を該基
板（１）の製造潜熱を主熱源とし、」＝記補助ヒータを
従熱源として所要の温度に加熱保温するようになってい
る。

取込室（２１）、取出室（２９）は、各形成室（２２）
、（２４）、（２６）、（２８）内への外気の侵入を抑
制するためのものであり、また中間室（２３）、（２５
）、〈２７）は夫々そのガラス基板（１）の移動方向上
流側に位置する形成室（２２）、（２４）、（２６）、
（２８）の原料ガス等が相隣する他の形成室へ侵入ｒる
のを遮断するためのものである。

一方形成室（２２）、（２４）、（２６）の構造は夫々
底壁に図示しない真空ポンプに連なる排気口（２２ａ）
、（２４ａ）、　（２６ａ）を備えると共に室内にはガ
ラス基板（１）の通過域の上、下に臨ませて補助ヒータ
（２２ｂ）、（２２ｃ）、（２４ｂ）、（２４ｃ）、（
２６ｂ）、（２６ｃ）及び上、下ｔｇ（２２ｄ）、（２
２ｅ）、（２４ｄ）、（２４ｅ　）、（２６ｄ）、（２
６ｅ）が夫々配設され、更に底壁にはガスボンベ（２２
ｆ）、＜２４ｆ＞、（２６ｆ）に連なる原料ガスの供給
管が接続されている。透明電極（２）上に導１体（３）
、絶縁体（４）を形成したガラス基板（１）はその製造
潜熱を主熱源とし、上記した各形成室（２２）、（２４
〉、（２６）を通る過程で上、下の補助ヒータ（２２ｂ
）、（２２ｃ）等にて約２００℃〜４００℃の所定温度
に保持されると共に上、下の電極（２２ｄ）、（２２ｅ
）間のグロー放電による原料ガスの分解によりｐ型の非
晶質半導体層、ｉ型非晶質半導体層、ｎ型非晶質半導体
層が順次的に積層形成され、第２図（ホ）に示す如く半
導体光活性層（５）が形成される。

裏面を極形成室（２８）はガラス基板（１）の移動域上
方に補助ヒータ（２８ｂ）を備え、また下方には電極（
２８ｃ）上にＡ２金属ターゲット（２８ｄ）が配設され
ており、ここを通過する間にガラス基板（１）の非晶質
半導体層（５）表面に第２図（へ）に示す如くスパッタ
リングにてＡＩ２製の裏面電極（６）が形成きれる。

モして取出室り２９）を出たガラス基板（１）はレーザ
発生器＜３０）上を移動する過程で、前述した４ｆ体（
３）、絶縁体（４）の頂部に積層形成きれた裏面電極（
６）、半導体光活性Ｊ！！　（５、＞がレーザスクライ
ブされ、第２図（ト）、（チ）に示す如く、導電体（３
）、絶縁体（４）上の半導体光活性層（５）、裏面電極
（６）を蒸散せしめて分断すると共に、この分断された
電極の縁部を溶融状態で夫々導電体（３）絶縁体（４）
表面に接触固化せしめる。

これによって相隣する光起電力素子における半導体光活
性層（５）、裏面電極（６）は夫々導電体（３〉、絶縁
体（４）上にて相互に分断され、且つ一方の光起電力素
子の裏面電極（６）は他方の光起電力素子における導電
体（３）を介して透明電極（２）と電気的に接続せしめ
られて、各光起電力素子が直Ｍ接続された太陽電池が構
成され、カッタ（３１）下を通過ずる過稈で、各太陽電
池毎に分離される。前述したｐ、ｌｓｎ型の非晶質半導
体層の形成条件についてその一例を示すと表１に示すと
おりである。

（以下余白） 而して上述した如き本発明方法にあっては、ガラス基板
（１）、１：に連続的に太陽電池を形成してゆくため、
ガラス基板（１）を太陽電池毎に個別に分割した状態で
取扱う場合に比較して大幅な工程の省略が図れ設備も簡
略化されて安価となり、全体の自動化も図れて製造コス
トの大幅な低減が図れ、また生産性も高まる。

しかもＣＶＤ法によって半導体光活性Ｊｉｌ！ｔ（５）
を形成する場合、各形成室においてプラズマを連続的に
発生させておくことが可能となって放電制御が容易とな
り、また各膜質の均一化が図れ、生産歩留りも向上する
。更に半導体光活性！（５）はこの上に裏面電極（６）
を形成した後でこれを分割するため、レーザスクライブ
に際しての膜損傷が防止され、光電変換効率の低下を抑
制出来る外、太陽電池を構成する個々の光起電力素子の
個数を任意に設定できる。

なお、上述の実施例においては、半導体光活性層として
非晶質シリコン系半導体光活性Ｎ（５）を形成する場合
につき説明したが何らこれに限るものではなく微結晶半
導体層を含むものであってもよい。また上述の実施例で
はガラス基板（１）上に複数個の光起電力素子を直列接
続してなる太陽電池を一列に形成する場合につき説明し
たが、複数列並列形成する構成としてもよい。

更に複数の光起電力素子を連続的に直列接続した状態で
形成する代りに所定数の光起電力素子毎にガラス基板（
１）上に若干の間隙を形成して、切断しろを形成するよ
うにしてもよい。

尚、米国特許第３．８８０．６３３号には太陽電池をガ
ラス原料から製造する方法が提案されているが、この方
法は、透明電極、半導体層の形成を帯状のガラス基板上
において連続的に行うようにしであるため、この間での
製造能率は高いが、その後はガラス基板を各太陽電池毎
に切断して扱うため、全体として若干の能率向上は認め
られるものの十分な製造能率が得られていない。

また、斯る米国特許にはガラス基板の製造潜熱を透明電
極及び半導体光活性層の各形成工程における主熱源とし
て利用する開示はなく本質的に木発明と異なるものであ
る。

（ト）発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、透光性
絶縁基板はこの上に透明電極、半導体光活性層、裏面電
極を積層し終えた後に各太陽電池毎に切断するようにし
であるから、製造工程の殆どを連続した帯状物として扱
うことが可能となって、各工程での位置決めが容易とな
り、また連続的な製造が可能となって、無駄時間がなく
、製造能率が飛躍的に向上する。また、絶縁基板から一
貫して製造することによって、この絶縁基板の製造潜熱
を次工程の透明電極及び半導体光活性層の形成時の主＃
ＩＲとして有効利用することができるので、前記各形成
工程において絶縁基板を所定温度に保持するための多大
なエネルギ消費を極めて低減せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法の実施設備を示す模式的縦断面
図、第２図（イ）〜（チ）は本発明製造方法の各工程を
示す模式的断面図である。 （１〉・・・ガラス基板、（２）・・・透明電極、（５
）・・・半導体光活性層、（６）・・・裏面電極、（１
１）・・・溶解窯、（１２）・・・溶解金属窯、（１５
）・・・熱ＣｖＤ装置、（１６）・・・レーザ発生器、
（２０）・・・半導体光活性層及び裏面電極形成装置、
（３０）・・・レーザ発生器、（３工）・・・カッタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、透光性絶縁基板上に透明電極、半導体光活性層及び
   裏面電極を順次積層形成してなる太陽電池を製造する方
   法において、帯状の透光性絶縁基板を製造してこれを長
   手方向に移動しつつその一面に透光性導電酸化物の透明
   電極、非晶質半導体を主体とする半導体光活性層、及び
   裏面電極を夫々順次積層形成する各工程と、裏面電極形
   成後、前記絶縁基板を太陽電池毎に切断する工程と、を
   含み、前記透明電極及び半導体光活性層の各形成工程に
   おける前記絶縁基板を所定温度に保持する主熱源として
   、該絶縁基板の製造潜熱を利用したことを特徴とする太
   陽電池の製造方法。