JP2000261020A - 集積型薄膜太陽電池 - Google Patents
集積型薄膜太陽電池Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターニングによる分離・接続の不良に基
づく発電領域の損失を防止するとともに接続抵抗損失の
低減が可能な集積型薄膜太陽電池を提供する。 【解決手段】集積型薄膜太陽電池10は、絶縁表面を有
する同一基板1上に下部電極層2、光電変換層3及び上
部電極層4からなる複数の発電領域を備え、上部電極層
4は、互いに交差する第1パターニング溝5と第2パタ
ーニング溝6により分離されてなり、下部電極層2は、
第1パターニング溝5に沿う第3パターニング溝7によ
り分離されてなる。
づく発電領域の損失を防止するとともに接続抵抗損失の
低減が可能な集積型薄膜太陽電池を提供する。 【解決手段】集積型薄膜太陽電池10は、絶縁表面を有
する同一基板1上に下部電極層2、光電変換層3及び上
部電極層4からなる複数の発電領域を備え、上部電極層
4は、互いに交差する第1パターニング溝5と第2パタ
ーニング溝6により分離されてなり、下部電極層2は、
第1パターニング溝5に沿う第3パターニング溝7によ
り分離されてなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積型薄膜太陽電
池の構造に関し、さらに詳しくは、絶縁表面を有する同
一基板上に下部電極層、光電変換層及び上部電極層から
なる複数の発電領域を備えた集積型薄膜太陽電池に関す
る。
池の構造に関し、さらに詳しくは、絶縁表面を有する同
一基板上に下部電極層、光電変換層及び上部電極層から
なる複数の発電領域を備えた集積型薄膜太陽電池に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、薄膜太陽電池は、透光性の基
板、例えばガラスなどを使用したものと、非透光性の基
板、例えば金属基板などを使用したものとに大別され、
また、別の視点からみると、絶縁表面を有する基板、例
えばガラスや表面絶縁層を形成した金属基板などを使用
したものと、導電表面を有する基板、例えばステンレス
やアルミニウムなどの金属基板を使用したものとに分け
られる。このうち、基板が絶縁表面を有する場合は、単
一基板上で複数の光起電力素子を直列に接続することに
よって所望の光起電力を得る、いわゆる集積化と呼ばれ
る加工が施される場合が多い。
板、例えばガラスなどを使用したものと、非透光性の基
板、例えば金属基板などを使用したものとに大別され、
また、別の視点からみると、絶縁表面を有する基板、例
えばガラスや表面絶縁層を形成した金属基板などを使用
したものと、導電表面を有する基板、例えばステンレス
やアルミニウムなどの金属基板を使用したものとに分け
られる。このうち、基板が絶縁表面を有する場合は、単
一基板上で複数の光起電力素子を直列に接続することに
よって所望の光起電力を得る、いわゆる集積化と呼ばれ
る加工が施される場合が多い。
【0003】以下、本明細書においては、不透光性基板
上に形成した集積型薄膜太陽電池について示すが、本明
細書に記載の内容は、透光性基板上に作製した集積型薄
膜太陽電池に関しても同様に適用できる。このような、
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜太陽電池は、
下部電極層、光電変換層、上部電極層をこの順に積層し
て形成され、これを集積化するためには、各層形成時に
それぞれをパターニングする工程が必要となる。
上に形成した集積型薄膜太陽電池について示すが、本明
細書に記載の内容は、透光性基板上に作製した集積型薄
膜太陽電池に関しても同様に適用できる。このような、
絶縁表面を有する基板上に形成された薄膜太陽電池は、
下部電極層、光電変換層、上部電極層をこの順に積層し
て形成され、これを集積化するためには、各層形成時に
それぞれをパターニングする工程が必要となる。
【0004】また、光入射側にあたる上部電極層には、
一般に酸化物透明導電膜が用いられるが、この抵抗に起
因する直列抵抗により太陽電池の電力損失を生じ、太陽
電池電流−電圧特性における曲線因子(F.F.)が低
下するため、直列抵抗損失を抑えるため、電流の流れる
距離を短くする、すなわち集積化を行う必要がある。集
積化は、各層形成時にそれぞれの層を所定形状にパター
ニングすることにより行われる。
一般に酸化物透明導電膜が用いられるが、この抵抗に起
因する直列抵抗により太陽電池の電力損失を生じ、太陽
電池電流−電圧特性における曲線因子(F.F.)が低
下するため、直列抵抗損失を抑えるため、電流の流れる
距離を短くする、すなわち集積化を行う必要がある。集
積化は、各層形成時にそれぞれの層を所定形状にパター
ニングすることにより行われる。
【0005】パターニングには、マスク蒸着法やフォト
エッチング法あるいはレーザ・スクライブ法などが使用
される。このうち、レーザ・スクライブ法は、その他の
方法に比べてコスト的、工程的及び最終的に得られる太
陽電池出力のいずれにおいても優れているため、広く使
用されている。
エッチング法あるいはレーザ・スクライブ法などが使用
される。このうち、レーザ・スクライブ法は、その他の
方法に比べてコスト的、工程的及び最終的に得られる太
陽電池出力のいずれにおいても優れているため、広く使
用されている。
【0006】レーザ・スクライブ法を使用して絶縁表面
を有する基板上に作製された薄膜太陽電池を集積化する
方法の一例を図9〜11を用いて説明する。図9は集積
型薄膜太陽電池の入射光側からみた平面図(a)、同
−線断面図(b)及び同−線断面図(c)を示
し、図10は基板1上に形成された各層のパターニング
溝の斜視図、図11は基板1上に形成される下部電極層
2のパターニング溝の斜視図である。
を有する基板上に作製された薄膜太陽電池を集積化する
方法の一例を図9〜11を用いて説明する。図9は集積
型薄膜太陽電池の入射光側からみた平面図(a)、同
−線断面図(b)及び同−線断面図(c)を示
し、図10は基板1上に形成された各層のパターニング
溝の斜視図、図11は基板1上に形成される下部電極層
2のパターニング溝の斜視図である。
【0007】まず、基板1上に形成された下部電極層2
をレーザ・スクライブ等の方法によってパターニング溝
111で短冊状に絶縁分離する(第1のパターニン
グ)。次いで、非晶質半導体に代表される光電変換層3
を積層した後に、第1のパターニング溝111と平行か
つずらした位置に、下地の下部電極層2を損傷せずに、
光電変換層3のみをパターニング溝113で選択的に除
去する(第2のパターニング)。
をレーザ・スクライブ等の方法によってパターニング溝
111で短冊状に絶縁分離する(第1のパターニン
グ)。次いで、非晶質半導体に代表される光電変換層3
を積層した後に、第1のパターニング溝111と平行か
つずらした位置に、下地の下部電極層2を損傷せずに、
光電変換層3のみをパターニング溝113で選択的に除
去する(第2のパターニング)。
【0008】さらに、上部電極層4を積層し、第2のパ
ターニング溝113と平行かつ第1のパターニング溝1
11の反対側に、下地の光電変換層3ならびに下部電極
層2を損傷せずに、上部電極層4のみをパターニング溝
115で選択的に分割除去する(第3のパターニン
グ)。これにより、下部電極2a,2b,2c・・・、
光電変換層3a,3b,3c・・・、上部電極4a,4
b,4c・・・のそれぞれからなる単位セル(単位発電
領域)に分割され、これら単位セルを直列に接続してな
る集積型薄膜太陽電池が形成される。
ターニング溝113と平行かつ第1のパターニング溝1
11の反対側に、下地の光電変換層3ならびに下部電極
層2を損傷せずに、上部電極層4のみをパターニング溝
115で選択的に分割除去する(第3のパターニン
グ)。これにより、下部電極2a,2b,2c・・・、
光電変換層3a,3b,3c・・・、上部電極4a,4
b,4c・・・のそれぞれからなる単位セル(単位発電
領域)に分割され、これら単位セルを直列に接続してな
る集積型薄膜太陽電池が形成される。
【0009】上記した第1〜第3のパターニングでは、
上部電極層4の分割工程において、下地となる光電変換
層3にダメージを与え易く、そのため、分割不良とな
り、太陽電池特性の低下を招くという問題が有る。そこ
で、特公平2−264480号においては、上部電極層
4をレーザ光によって除去するにあたり、予め下地の下
部電極層2を除去しておき、光電変換層3へのダメージ
によって、分割不良となるのを防ぐという方法が示され
ている(前述した図9〜11のパターニング溝112と
して示す)。
上部電極層4の分割工程において、下地となる光電変換
層3にダメージを与え易く、そのため、分割不良とな
り、太陽電池特性の低下を招くという問題が有る。そこ
で、特公平2−264480号においては、上部電極層
4をレーザ光によって除去するにあたり、予め下地の下
部電極層2を除去しておき、光電変換層3へのダメージ
によって、分割不良となるのを防ぐという方法が示され
ている(前述した図9〜11のパターニング溝112と
して示す)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した3段階のパタ
ーニング工程のうち、上部電極層4のみを選択的に除去
する第3のパターニングは、上部電極層4を短冊状に絶
縁分離して単位セル(単位発電領域)毎に分割するため
に施され、複数の光起電力素子を直列に接続する集積化
の工程でこの加工が不完全である場合には最終的に得ら
れる太陽電池の電流−電圧特性に漏れ電流が生じ、曲線
因子(F.F.)の低下、結果として、太陽電池出力の
低下を招くこととなる。
ーニング工程のうち、上部電極層4のみを選択的に除去
する第3のパターニングは、上部電極層4を短冊状に絶
縁分離して単位セル(単位発電領域)毎に分割するため
に施され、複数の光起電力素子を直列に接続する集積化
の工程でこの加工が不完全である場合には最終的に得ら
れる太陽電池の電流−電圧特性に漏れ電流が生じ、曲線
因子(F.F.)の低下、結果として、太陽電池出力の
低下を招くこととなる。
【0011】従来、この第3のパターニングには、レー
ザ・スクライブ法や、マスク蒸着法、エッチング法が多
く用いられていた。レーザ・スクライブ法は、上部電極
層を成膜した後、加工対象物を載せたステージを走査し
ながらレーザ光を照射する、あるいは加工対象物を載せ
たステージは固定とし、レーザ光を走査しながら照射す
る、または、それらの併用によって上部電極層を熱的ま
たは分子的に蒸発させ、選択除去する方法である。
ザ・スクライブ法や、マスク蒸着法、エッチング法が多
く用いられていた。レーザ・スクライブ法は、上部電極
層を成膜した後、加工対象物を載せたステージを走査し
ながらレーザ光を照射する、あるいは加工対象物を載せ
たステージは固定とし、レーザ光を走査しながら照射す
る、または、それらの併用によって上部電極層を熱的ま
たは分子的に蒸発させ、選択除去する方法である。
【0012】しかしながら、この時に下地の光電変換層
3や下部電極層2を損傷すると、隣接セル間が下部電極
層2まで完全に絶縁分離されて複数の光起電力素子が直
列に接続されない、または、直列抵抗損失を生じてしま
う。若しくは、下地の光電変換層2や下部電極層2を損
傷しない場合においても、光電変換層3に熱的影響が及
んで低抵抗化することにより、隣接セル間の絶縁分離が
不完全なものとなり、漏れ電流が生じ、太陽電池特性の
低下を招く。
3や下部電極層2を損傷すると、隣接セル間が下部電極
層2まで完全に絶縁分離されて複数の光起電力素子が直
列に接続されない、または、直列抵抗損失を生じてしま
う。若しくは、下地の光電変換層2や下部電極層2を損
傷しない場合においても、光電変換層3に熱的影響が及
んで低抵抗化することにより、隣接セル間の絶縁分離が
不完全なものとなり、漏れ電流が生じ、太陽電池特性の
低下を招く。
【0013】マスク蒸着法を用いる場合、成膜時に基板
とマスクを密着させる必要があり、この為に光電変換層
を損傷して漏れ電流を生じたり、また、太陽電池モジュ
ールの大面積化が困難であり、かつ、レーザ・スクライ
ブ法に比べ、マスクの位置決め精度がレーザによる加工
に比べて低く、分離溝の幅が広いものとなるため、集積
型薄膜太陽電池において、実際の発電には寄与しない、
すなわち発電有効面積の損失となる直列接続部の面積を
増大させる原因となる。
とマスクを密着させる必要があり、この為に光電変換層
を損傷して漏れ電流を生じたり、また、太陽電池モジュ
ールの大面積化が困難であり、かつ、レーザ・スクライ
ブ法に比べ、マスクの位置決め精度がレーザによる加工
に比べて低く、分離溝の幅が広いものとなるため、集積
型薄膜太陽電池において、実際の発電には寄与しない、
すなわち発電有効面積の損失となる直列接続部の面積を
増大させる原因となる。
【0014】エッチング法では、上部電極層を成膜した
後、スクリーン印刷等によってエッチングレジストをパ
ターニング印刷し、エッチング液によって上部電極層を
溶解除去してパターニングを行う。この方法において
は、印刷における位置決め精度がレーザによる加工に比
べて低く、分離溝幅が太くなるため、マスク蒸着法と同
様、面積損失の増大を招くとともに、集積型薄膜太陽電
池を大面積化する場合、安定した品質でのパターニング
印刷が困難である。
後、スクリーン印刷等によってエッチングレジストをパ
ターニング印刷し、エッチング液によって上部電極層を
溶解除去してパターニングを行う。この方法において
は、印刷における位置決め精度がレーザによる加工に比
べて低く、分離溝幅が太くなるため、マスク蒸着法と同
様、面積損失の増大を招くとともに、集積型薄膜太陽電
池を大面積化する場合、安定した品質でのパターニング
印刷が困難である。
【0015】また、上部電極層は光入射側にあたるた
め、太陽電池で利用される可視光領域の透過率の高いエ
ッチングレジストを用いるか若しくは、エッチング後に
レジストを除去する必要があるが、いずれにしても太陽
電池への入射光損失を招き、太陽電池特性を低下させ
る。同時に、一般に有機溶剤を溶媒として用いるレジス
ト液の取り扱いや、エッチング液の処理等、工業的に大
量生産する場合には生産コストの増大を招き、環境への
影響も懸念される。
め、太陽電池で利用される可視光領域の透過率の高いエ
ッチングレジストを用いるか若しくは、エッチング後に
レジストを除去する必要があるが、いずれにしても太陽
電池への入射光損失を招き、太陽電池特性を低下させ
る。同時に、一般に有機溶剤を溶媒として用いるレジス
ト液の取り扱いや、エッチング液の処理等、工業的に大
量生産する場合には生産コストの増大を招き、環境への
影響も懸念される。
【0016】さらに、成膜時にマスクを用いて上部電極
層のパターニングを行うマスク蒸着法、エッチングレジ
ストをパターニング印刷した後にエッチング処理を行う
エッチング法では、再現良く良好な加工を行うことが難
しく、工業的に大量生産する場合においては、歩留りの
低下や生産コストの増大を招く恐れがある。
層のパターニングを行うマスク蒸着法、エッチングレジ
ストをパターニング印刷した後にエッチング処理を行う
エッチング法では、再現良く良好な加工を行うことが難
しく、工業的に大量生産する場合においては、歩留りの
低下や生産コストの増大を招く恐れがある。
【0017】また、特公平2−264480号において
は、上部電極層をレーザ光によって除去するにあたり、
予め下地の下部電極層を除去しておき、光電変換層への
ダメージによって、分割不良となるのを防ぐという方法
が示されているが、この構造では、集積型薄膜太陽電池
の大面積化を図る場合、光電変換層で発生した光電流
が、下部電極層内を集積ラインに沿って長い距離にわた
って流れる必要があるため、太陽電池特性が大きな直列
抵抗損失を含んだものとなり、特性の低下を招くという
問題がある。
は、上部電極層をレーザ光によって除去するにあたり、
予め下地の下部電極層を除去しておき、光電変換層への
ダメージによって、分割不良となるのを防ぐという方法
が示されているが、この構造では、集積型薄膜太陽電池
の大面積化を図る場合、光電変換層で発生した光電流
が、下部電極層内を集積ラインに沿って長い距離にわた
って流れる必要があるため、太陽電池特性が大きな直列
抵抗損失を含んだものとなり、特性の低下を招くという
問題がある。
【0018】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、パターニングによる分離・接続の不良に基づく
発電領域の損失を防止するとともに接続抵抗損失の低減
が可能な集積型薄膜太陽電池を提供することにある。
であり、パターニングによる分離・接続の不良に基づく
発電領域の損失を防止するとともに接続抵抗損失の低減
が可能な集積型薄膜太陽電池を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁表
面を有する同一基板上に下部電極層、光電変換層及び上
部電極層からなる複数の発電領域を備えた集積型薄膜太
陽電池において、上部電極層は、互いに交差する第1の
パターニング溝と第2のパターニング溝により分離され
てなり、下部電極層は、第1のパターニング溝に沿う第
3のパターニング溝により分離されてなることを特徴と
する集積型薄膜太陽電池が提供される。
面を有する同一基板上に下部電極層、光電変換層及び上
部電極層からなる複数の発電領域を備えた集積型薄膜太
陽電池において、上部電極層は、互いに交差する第1の
パターニング溝と第2のパターニング溝により分離され
てなり、下部電極層は、第1のパターニング溝に沿う第
3のパターニング溝により分離されてなることを特徴と
する集積型薄膜太陽電池が提供される。
【0020】すなわち、本発明の集積型薄膜太陽電池
は、上部電極層を単位発電領域(セル)毎に短冊状に絶
縁分割するためのパターニング(第3のパターニング)
において、下部電極層成膜後、光電変換層を積層する前
に、上部電極層のパターニングを行う直下の位置にあた
る下部電極層を予めパターニングにより除去しておくこ
とで、上部電極層をレーザ光により分離形成する際に、
同時に行われる上部電極層より下方の各層のパターニン
グ不良、すなわち下部電極層の分離不良及び光電変換層
あるいは下部電極層の損傷を防止するとともに、上部電
極層を互いに交差する第1のパターニング溝と第2のパ
ターニング溝により分離することで、直列に接続された
発電領域をさらに並列に接続するパターニングをレーザ
光によるパターニングだけで容易に行うことができる。
は、上部電極層を単位発電領域(セル)毎に短冊状に絶
縁分割するためのパターニング(第3のパターニング)
において、下部電極層成膜後、光電変換層を積層する前
に、上部電極層のパターニングを行う直下の位置にあた
る下部電極層を予めパターニングにより除去しておくこ
とで、上部電極層をレーザ光により分離形成する際に、
同時に行われる上部電極層より下方の各層のパターニン
グ不良、すなわち下部電極層の分離不良及び光電変換層
あるいは下部電極層の損傷を防止するとともに、上部電
極層を互いに交差する第1のパターニング溝と第2のパ
ターニング溝により分離することで、直列に接続された
発電領域をさらに並列に接続するパターニングをレーザ
光によるパターニングだけで容易に行うことができる。
【0021】さらに下部電極層が、第2パターニング溝
に沿う第4のパターニング溝により分離されてなる構成
とすれば、所定の単位発電領域を形成するために、下部
電極層、光電変換層及び上部電極層からなる発電領域を
直列に接続するためのパターニング溝と、直列に接続さ
れた発電領域を並列に接続するためのパターニング溝と
の両方の形成においてレーザ光を用いることができ、他
法に比べて精度の高いパターニングが行える。したがっ
て、高効率で高収率の集積型薄膜太陽電池が得られる。
に沿う第4のパターニング溝により分離されてなる構成
とすれば、所定の単位発電領域を形成するために、下部
電極層、光電変換層及び上部電極層からなる発電領域を
直列に接続するためのパターニング溝と、直列に接続さ
れた発電領域を並列に接続するためのパターニング溝と
の両方の形成においてレーザ光を用いることができ、他
法に比べて精度の高いパターニングが行える。したがっ
て、高効率で高収率の集積型薄膜太陽電池が得られる。
【0022】第3のパターニング溝が、長手方向に断続
して形成された島状の溝の群からなり、それぞれの島状
溝が、第2のパターニング溝によって分離形成された上
部電極層の幅に対応した長さを有することにより、隣接
する島状溝の間に下部電極層による通電路が形成されて
直列に接続された発電領域をさらに並列に接続すること
ができる。これにより、集積型薄膜太陽電池を大面積化
する場合に問題となる、直列接続された発電領域の抵抗
を低減することができる。
して形成された島状の溝の群からなり、それぞれの島状
溝が、第2のパターニング溝によって分離形成された上
部電極層の幅に対応した長さを有することにより、隣接
する島状溝の間に下部電極層による通電路が形成されて
直列に接続された発電領域をさらに並列に接続すること
ができる。これにより、集積型薄膜太陽電池を大面積化
する場合に問題となる、直列接続された発電領域の抵抗
を低減することができる。
【0023】第1のパターニング溝が、第3のパターニ
ング溝より細い幅を有し、第1のパターニング溝と第3
のパターニング溝を投影した場合、これらの長手方向に
おける一方の端が揃っていること及び/または第2のパ
ターニング溝が、第4のパターニング溝より細い幅を有
し、第2のパターニング溝と第4のパターニング溝を投
影した場合、これらの長手方向における一方の端が揃っ
ていることにより、レーザ光の照射による光電変換層の
低抵抗化等による分離不良を防止できる。
ング溝より細い幅を有し、第1のパターニング溝と第3
のパターニング溝を投影した場合、これらの長手方向に
おける一方の端が揃っていること及び/または第2のパ
ターニング溝が、第4のパターニング溝より細い幅を有
し、第2のパターニング溝と第4のパターニング溝を投
影した場合、これらの長手方向における一方の端が揃っ
ていることにより、レーザ光の照射による光電変換層の
低抵抗化等による分離不良を防止できる。
【0024】第3のパターニング溝が、長手方向に断続
して形成された島状の溝の群からなり、第2のパターニ
ング溝と第3のパターニング溝を投影した場合、第2の
パターニング溝が、第3のパターニング溝の隣接する島
状溝間を通過することにより、隣接する発電領域の間を
互いに直列に接続する加工を容易に行うことができる。
第2のパターニング溝が、150mm以下の間隔を有す
ることにより、本発明の構造を有する集積型薄膜太陽電
池の直列抵抗損失を実用上の問題がない程度に抑えるこ
とができる。
して形成された島状の溝の群からなり、第2のパターニ
ング溝と第3のパターニング溝を投影した場合、第2の
パターニング溝が、第3のパターニング溝の隣接する島
状溝間を通過することにより、隣接する発電領域の間を
互いに直列に接続する加工を容易に行うことができる。
第2のパターニング溝が、150mm以下の間隔を有す
ることにより、本発明の構造を有する集積型薄膜太陽電
池の直列抵抗損失を実用上の問題がない程度に抑えるこ
とができる。
【0025】第1または第3のパターニング溝が、15
mm以下の間隔を有することにより、上部電極または下
部電極の抵抗による損失を実用上の問題がない程度に抑
えることができる。したがって、パターニングによる分
離・接続の不良に基づく発電領域の損失を防止するとと
もに接続抵抗損失の低減が可能な集積型薄膜太陽電池を
提供することができる。このような集積型薄膜太陽電池
は、レーザ光を用いた精度の高いパターニングにより構
成される。すなわち、上記したマスク蒸着法あるいはエ
ッチング法におけるマスク等の位置決め精度の低さ、分
離溝幅の太さ、エッチングレジスト液による光学特性の
低下等の問題を克服することができる。
mm以下の間隔を有することにより、上部電極または下
部電極の抵抗による損失を実用上の問題がない程度に抑
えることができる。したがって、パターニングによる分
離・接続の不良に基づく発電領域の損失を防止するとと
もに接続抵抗損失の低減が可能な集積型薄膜太陽電池を
提供することができる。このような集積型薄膜太陽電池
は、レーザ光を用いた精度の高いパターニングにより構
成される。すなわち、上記したマスク蒸着法あるいはエ
ッチング法におけるマスク等の位置決め精度の低さ、分
離溝幅の太さ、エッチングレジスト液による光学特性の
低下等の問題を克服することができる。
【0026】なお、この発明において基板は、金属基板
等の不透光性基板であってもよいし、樹脂あるいはガラ
ス等からなる透光性基板であってもよい。透光性基板を
用いる場合は、下部電極層を光入射側とし、透光性基板
の上に下部電極層、光電変換層、上部電極層と積層し、
下部電極層として酸化物透明導電体膜またはそれらの積
層膜を用い、上部電極層として反射金属電極膜またはそ
れらと酸化物透明導電体膜の積層膜を用いることができ
る。基板の材料は、不透光性基板としてステンレス鋼、
アルミニウム等の金属を、透光性基板として塩化ビニル
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹
脂、アクリル樹脂等のフィルムあるいはガラスが挙げら
れる。下部電極層の材料としては、Ag、Al、Ti、
Cr、Mo、W、Ni、ZnO等を用いることができ、
下部電極層の成膜は、スパッタリング法または蒸着法で
行うことが可能である。
等の不透光性基板であってもよいし、樹脂あるいはガラ
ス等からなる透光性基板であってもよい。透光性基板を
用いる場合は、下部電極層を光入射側とし、透光性基板
の上に下部電極層、光電変換層、上部電極層と積層し、
下部電極層として酸化物透明導電体膜またはそれらの積
層膜を用い、上部電極層として反射金属電極膜またはそ
れらと酸化物透明導電体膜の積層膜を用いることができ
る。基板の材料は、不透光性基板としてステンレス鋼、
アルミニウム等の金属を、透光性基板として塩化ビニル
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹
脂、アクリル樹脂等のフィルムあるいはガラスが挙げら
れる。下部電極層の材料としては、Ag、Al、Ti、
Cr、Mo、W、Ni、ZnO等を用いることができ、
下部電極層の成膜は、スパッタリング法または蒸着法で
行うことが可能である。
【0027】光電変換層は、照射された光を電気に変換
して一対の下部電極層及び上部電極層から取り出せるよ
う構成された発電領域であり、非晶質半導体層または微
結晶半導体層で構成することにより、比較的低コスト
で、大面積化が可能であり、柔軟性のある太陽電池を提
供することが可能となる。これらの半導体層は具体的に
は、Si、SiC等が挙げられる。光電変換層の材料と
してアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シ
リコンが挙げられ、例えばプラズマCVD装置で成膜す
ることができる。この中でも、アモルファスシリコンま
たは微結晶シリコンが、環境への影響が小さく、比較的
低コストで、柔軟性のある太陽電池を提供できる点で好
ましい。上部電極層の材料としてはITO等の透明性を
有する材料が挙げられ、スパッタリング法等によって成
膜を行うことができる。
して一対の下部電極層及び上部電極層から取り出せるよ
う構成された発電領域であり、非晶質半導体層または微
結晶半導体層で構成することにより、比較的低コスト
で、大面積化が可能であり、柔軟性のある太陽電池を提
供することが可能となる。これらの半導体層は具体的に
は、Si、SiC等が挙げられる。光電変換層の材料と
してアモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シ
リコンが挙げられ、例えばプラズマCVD装置で成膜す
ることができる。この中でも、アモルファスシリコンま
たは微結晶シリコンが、環境への影響が小さく、比較的
低コストで、柔軟性のある太陽電池を提供できる点で好
ましい。上部電極層の材料としてはITO等の透明性を
有する材料が挙げられ、スパッタリング法等によって成
膜を行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明による
集積型薄膜太陽電池の構成及びその製作の例を説明す
る。実施例1 図1は、集積型薄膜太陽電池の入射光側からみた平面図
(a)、同−線断面図(b)及び同−線断面図
(c)を示し、図2は基板1上に形成される各層のパタ
ーニング溝の斜視図を示し、図3は基板1上に形成され
る集積型薄膜太陽電池の製作工程の各断面図(a〜f)
で説明する。さらに図4は下部電極層2に形成されるパ
ターニング溝の斜視図である。
集積型薄膜太陽電池の構成及びその製作の例を説明す
る。実施例1 図1は、集積型薄膜太陽電池の入射光側からみた平面図
(a)、同−線断面図(b)及び同−線断面図
(c)を示し、図2は基板1上に形成される各層のパタ
ーニング溝の斜視図を示し、図3は基板1上に形成され
る集積型薄膜太陽電池の製作工程の各断面図(a〜f)
で説明する。さらに図4は下部電極層2に形成されるパ
ターニング溝の斜視図である。
【0029】図1及び図2に示すように、集積型薄膜太
陽電池10は絶縁表面を有する同一基板1上に下部電極
層2、光電変換層3及び上部電極層4からなる複数の発
電領域を単位セルとして備えてなる。この例において基
板1は不透光性基板、具体的にはポリイミドを主成分と
する高分子樹脂をコーティングしたステンレス基板1を
用い、上部電極層4側から光を入射させる構成となって
いる。
陽電池10は絶縁表面を有する同一基板1上に下部電極
層2、光電変換層3及び上部電極層4からなる複数の発
電領域を単位セルとして備えてなる。この例において基
板1は不透光性基板、具体的にはポリイミドを主成分と
する高分子樹脂をコーティングしたステンレス基板1を
用い、上部電極層4側から光を入射させる構成となって
いる。
【0030】上部電極層4は、ITOがスパッタリング
法等によって成膜されてなり、互いに交差する複数の第
1パターニング溝5と第2パターニング溝6により略等
しい幅及び長さを有する矩形の上部電極4a,4b,4
c・・・に分離されてなる。これらのパターニング溝5
及び6は、それぞれの溝の側面が互いに正対する平行溝
からなり、上部電極層4を貫通して光電変換層3に到
る。第1パターニング溝5の溝幅は約50μm、第2パ
ターニング溝6の溝幅は約5mmである。第1パターニ
ング溝5は、さらに光電変換層3を貫通して下部電極層
2に到る。光電変換層3は、非晶質半導体薄膜あるいは
微結晶半導体薄膜等がプラズマCVD等により積層され
てなる。
法等によって成膜されてなり、互いに交差する複数の第
1パターニング溝5と第2パターニング溝6により略等
しい幅及び長さを有する矩形の上部電極4a,4b,4
c・・・に分離されてなる。これらのパターニング溝5
及び6は、それぞれの溝の側面が互いに正対する平行溝
からなり、上部電極層4を貫通して光電変換層3に到
る。第1パターニング溝5の溝幅は約50μm、第2パ
ターニング溝6の溝幅は約5mmである。第1パターニ
ング溝5は、さらに光電変換層3を貫通して下部電極層
2に到る。光電変換層3は、非晶質半導体薄膜あるいは
微結晶半導体薄膜等がプラズマCVD等により積層され
てなる。
【0031】下部電極層2は、Ag、ZnOが連続して
積層されてなり、パターニング溝11により等しい幅の
矩形の下部電極2a、2b、2c・・・に分離されてな
る。第1パターニング溝5の下方に位置する下部電極2
a、2b、2c、・・・は、第1パターニング溝5に沿
う第3パターニング溝7により除去されてなる。この実
施例では、第3パターニング溝7が、断続して形成され
た島状の溝13の群からなり、それぞれの島状溝13
は、第2パターニング溝6によって分離形成された上部
電極4a,4b,4c・・・の間隔に対応して形成され
ている。パターニング溝11及び島状溝13は、それぞ
れの溝11、13の側面が互いに正対する平行溝からな
り、さらにそれぞれの溝は下部電極層2を貫通して基板
1に到る。パターニング溝11の溝幅は約50μm、島
状溝13の溝幅は約200μmである。
積層されてなり、パターニング溝11により等しい幅の
矩形の下部電極2a、2b、2c・・・に分離されてな
る。第1パターニング溝5の下方に位置する下部電極2
a、2b、2c、・・・は、第1パターニング溝5に沿
う第3パターニング溝7により除去されてなる。この実
施例では、第3パターニング溝7が、断続して形成され
た島状の溝13の群からなり、それぞれの島状溝13
は、第2パターニング溝6によって分離形成された上部
電極4a,4b,4c・・・の間隔に対応して形成され
ている。パターニング溝11及び島状溝13は、それぞ
れの溝11、13の側面が互いに正対する平行溝からな
り、さらにそれぞれの溝は下部電極層2を貫通して基板
1に到る。パターニング溝11の溝幅は約50μm、島
状溝13の溝幅は約200μmである。
【0032】前述した上部電極層4の第1パターニング
溝5は、島状溝13より細い幅を有し、第1パターニン
グ溝5と島状溝13を投影した場合、これらの長手方向
における一方の端が揃っている。この例では、第1パタ
ーニング溝5の投影が、島状溝13の溝側面13aから
所定距離(ここでは幅方向で約75μm、長さ方向で約
75μm)だけ島状溝13の内側に位置する。また、前
述した上部電極層4の第2パターニング溝6と島状溝1
3を投影した場合、第2パターニング溝6が、第3パタ
ーニング溝7としての島状溝13の隣接する島状溝13
間を通過する。なお、第2パターニング溝の間隔は10
0mmである。
溝5は、島状溝13より細い幅を有し、第1パターニン
グ溝5と島状溝13を投影した場合、これらの長手方向
における一方の端が揃っている。この例では、第1パタ
ーニング溝5の投影が、島状溝13の溝側面13aから
所定距離(ここでは幅方向で約75μm、長さ方向で約
75μm)だけ島状溝13の内側に位置する。また、前
述した上部電極層4の第2パターニング溝6と島状溝1
3を投影した場合、第2パターニング溝6が、第3パタ
ーニング溝7としての島状溝13の隣接する島状溝13
間を通過する。なお、第2パターニング溝の間隔は10
0mmである。
【0033】以下、本発明の実施形態に係る集積型薄膜
太陽電池の製造方法を具体的に説明する。まず、ポリイ
ミドを主成分とする高分子樹脂をコーティングしたステ
ンレス基板1の片面にスパッタリング法によって、下部
電極層2として、Ag、ZnOを連続して積層する(図
3a)。このとき、成膜手段はスパッタリング法のみに
限られるものではなく、例えば蒸着法等によっても良
い。
太陽電池の製造方法を具体的に説明する。まず、ポリイ
ミドを主成分とする高分子樹脂をコーティングしたステ
ンレス基板1の片面にスパッタリング法によって、下部
電極層2として、Ag、ZnOを連続して積層する(図
3a)。このとき、成膜手段はスパッタリング法のみに
限られるものではなく、例えば蒸着法等によっても良
い。
【0034】これを、レーザスクライブ法を用いてパタ
ーニング溝11を形成し、短冊状のユニットセルに絶縁
分割する(第1のパターニング)とともに、上部電極層
4の第1パターニング溝5の直下部分にあたる下部電極
層2を島状溝13で示されるような島状にパターニング
除去する(図3b及び図4)。本実施例においては、レ
ーザ光21を照射し、下部電極層2のパターニング溝1
1を50μm幅で、島状溝13を200μm幅で、それ
ぞれ形成するものとし、レーザ光21としては、Qスイ
ッチドライブを用いた連続発振Nd:YAGレーザの第
2高調波(SHG、波長λ=532nm)を使用した。
ーニング溝11を形成し、短冊状のユニットセルに絶縁
分割する(第1のパターニング)とともに、上部電極層
4の第1パターニング溝5の直下部分にあたる下部電極
層2を島状溝13で示されるような島状にパターニング
除去する(図3b及び図4)。本実施例においては、レ
ーザ光21を照射し、下部電極層2のパターニング溝1
1を50μm幅で、島状溝13を200μm幅で、それ
ぞれ形成するものとし、レーザ光21としては、Qスイ
ッチドライブを用いた連続発振Nd:YAGレーザの第
2高調波(SHG、波長λ=532nm)を使用した。
【0035】続いて、光電変換層3として非晶質半導体
薄膜や微結晶半導体薄膜等をプラズマCVD等の手段に
よって積層し(図3c)、さらに、第1パターニング溝
5と平行かつ近接した位置で、光電変換層3上からレー
ザ光22を照射して光電変換層3を選択除去し、上部電
極層4と下部電極層2とを電気的に接続するための加工
溝15を形成する(図3d、第2のパターニング)。
薄膜や微結晶半導体薄膜等をプラズマCVD等の手段に
よって積層し(図3c)、さらに、第1パターニング溝
5と平行かつ近接した位置で、光電変換層3上からレー
ザ光22を照射して光電変換層3を選択除去し、上部電
極層4と下部電極層2とを電気的に接続するための加工
溝15を形成する(図3d、第2のパターニング)。
【0036】さらに、上部電極層4としてITOをスパ
ッタリング法等によって成膜する(図3e)。この時、
メタルマスクを使用することにより、後述の第1パター
ニング溝5と略直角に交差する第2パターニング溝6を
形成する(図1a、c及び図2)。第2パターニング溝
6の溝幅は、メタルマスクの位置合わせ精度に対するマ
ージンを充分に見込む必要があるため、本実施例では5
mmとし、また、隣接する第2パターニング溝6の間隔
は100mmとした。
ッタリング法等によって成膜する(図3e)。この時、
メタルマスクを使用することにより、後述の第1パター
ニング溝5と略直角に交差する第2パターニング溝6を
形成する(図1a、c及び図2)。第2パターニング溝
6の溝幅は、メタルマスクの位置合わせ精度に対するマ
ージンを充分に見込む必要があるため、本実施例では5
mmとし、また、隣接する第2パターニング溝6の間隔
は100mmとした。
【0037】続いて、その内側に光電変換層3が形成さ
れた島状溝13に向けて上部電極層4上からレーザ光2
4を照射し、第1パターニング溝5を幅50μm、長さ
97mmで形成する(図3f及び図1b、第3のパター
ニング)。第1パターニング溝5は、上部電極層4を長
さ方向に絶縁分離して上部電極4a,4b,4c,…を
形成するとともに光電変換層3を垂直方向に除去する。
これにより、第1パターニング溝5が、第3パターニン
グ溝7、すなわち島状溝13より細い幅を有し、第1パ
ターニング溝5と島状溝13を投影した場合、これらの
長手方向における一方の端を揃えることができる。
れた島状溝13に向けて上部電極層4上からレーザ光2
4を照射し、第1パターニング溝5を幅50μm、長さ
97mmで形成する(図3f及び図1b、第3のパター
ニング)。第1パターニング溝5は、上部電極層4を長
さ方向に絶縁分離して上部電極4a,4b,4c,…を
形成するとともに光電変換層3を垂直方向に除去する。
これにより、第1パターニング溝5が、第3パターニン
グ溝7、すなわち島状溝13より細い幅を有し、第1パ
ターニング溝5と島状溝13を投影した場合、これらの
長手方向における一方の端を揃えることができる。
【0038】なお、第2パターニング溝6の幅が大きく
なるほど発電有効面積の損失を招くため第2パターニン
グ溝6の幅は小さい方が好ましいが、例えば本実施例に
おけるように5〜10mm程度の範囲に抑えることによ
り、本発明における直列抵抗損失に対する低減効果の方
が発電有効面積の損失より大きくなる。この実施例に基
づいて、有効発電寸法240mm×240mmとした場
合の集積型薄膜太陽電池の出力特性は、AM1.5(1
00mW/cm2)において、曲線因子=0.67、最
大出力=5.6Wであった。
なるほど発電有効面積の損失を招くため第2パターニン
グ溝6の幅は小さい方が好ましいが、例えば本実施例に
おけるように5〜10mm程度の範囲に抑えることによ
り、本発明における直列抵抗損失に対する低減効果の方
が発電有効面積の損失より大きくなる。この実施例に基
づいて、有効発電寸法240mm×240mmとした場
合の集積型薄膜太陽電池の出力特性は、AM1.5(1
00mW/cm2)において、曲線因子=0.67、最
大出力=5.6Wであった。
【0039】上記したように、本発明の集積型薄膜太陽
電池10は、上部電極層4を単位セル毎に短冊状に絶縁
分割するためのパターニング(第3のパターニング)に
おいて、下部電極層2の成膜後、光電変換層3を積層す
る前に、上部電極層4のパターニングを行う直下の位置
にあたる下部電極層4を予めパターニングにより除去し
ておくことで、例えば、下部電極層4に島状溝13を形
成しておくことにより、第1パターニング溝5で上部電
極層4をレーザ光24により分離形成する際に、同時に
行われる上部電極層4より下部電極層2における分離不
良及び光電変換層3あるいは下部電極層2の損傷を防止
するとともに、上部電極層4を互いに交差する第1パタ
ーニング溝5と第2パターニング溝6により分離するこ
とで、直列に接続された発電領域をさらに並列に接続す
るパターニングをレーザ光によるパターニングだけで容
易に行うことができる。
電池10は、上部電極層4を単位セル毎に短冊状に絶縁
分割するためのパターニング(第3のパターニング)に
おいて、下部電極層2の成膜後、光電変換層3を積層す
る前に、上部電極層4のパターニングを行う直下の位置
にあたる下部電極層4を予めパターニングにより除去し
ておくことで、例えば、下部電極層4に島状溝13を形
成しておくことにより、第1パターニング溝5で上部電
極層4をレーザ光24により分離形成する際に、同時に
行われる上部電極層4より下部電極層2における分離不
良及び光電変換層3あるいは下部電極層2の損傷を防止
するとともに、上部電極層4を互いに交差する第1パタ
ーニング溝5と第2パターニング溝6により分離するこ
とで、直列に接続された発電領域をさらに並列に接続す
るパターニングをレーザ光によるパターニングだけで容
易に行うことができる。
【0040】また、第3パターニング溝7が、長手方向
に断続して形成された島状溝13の群からなり、それぞ
れの島状溝13が、第2パターニング溝6によって分離
形成された上部電極層4の幅に対応した長さを有するの
で、隣接する島状溝13の間に下部電極層2による通電
路が形成されて直列に接続された発電領域をさらに並列
に接続することができ、直列接続された発電領域の抵抗
を低減することができる。
に断続して形成された島状溝13の群からなり、それぞ
れの島状溝13が、第2パターニング溝6によって分離
形成された上部電極層4の幅に対応した長さを有するの
で、隣接する島状溝13の間に下部電極層2による通電
路が形成されて直列に接続された発電領域をさらに並列
に接続することができ、直列接続された発電領域の抵抗
を低減することができる。
【0041】さらに、第1パターニング溝5が、第3パ
ターニング溝7、すなわち島状溝13より細い幅を有
し、第1パターニング溝5と島状溝13を投影した場
合、これらの長手方向における一方の端が揃うので、レ
ーザ光の照射による光電変換層3の低抵抗化等による分
離不良を防止できる。さらに、第3パターニング溝7
が、長手方向に断続して形成された島状溝13の群から
なり、第2パターニング溝6と第3パターニング溝13
を投影した場合、第2パターニング溝6が、第3パター
ニング溝7の隣接する島状溝13間を通過することによ
り、隣接する発電領域の間を互いに直列に接続する加工
を容易に行うことができる。
ターニング溝7、すなわち島状溝13より細い幅を有
し、第1パターニング溝5と島状溝13を投影した場
合、これらの長手方向における一方の端が揃うので、レ
ーザ光の照射による光電変換層3の低抵抗化等による分
離不良を防止できる。さらに、第3パターニング溝7
が、長手方向に断続して形成された島状溝13の群から
なり、第2パターニング溝6と第3パターニング溝13
を投影した場合、第2パターニング溝6が、第3パター
ニング溝7の隣接する島状溝13間を通過することによ
り、隣接する発電領域の間を互いに直列に接続する加工
を容易に行うことができる。
【0042】実施例2 本発明による集積型薄膜太陽電池の他の実施の形態を図
5〜8に基づき製造工程から説明する。この実施例で
は、実施例1の形態に加えて、さらに下部電極層が、第
2のパターニング溝の下方に位置する下部電極層の部分
が第2パターニング溝に沿う第4のパターニング溝によ
り除去されてなる集積型薄膜太陽電池の一例を示す。
5〜8に基づき製造工程から説明する。この実施例で
は、実施例1の形態に加えて、さらに下部電極層が、第
2のパターニング溝の下方に位置する下部電極層の部分
が第2パターニング溝に沿う第4のパターニング溝によ
り除去されてなる集積型薄膜太陽電池の一例を示す。
【0043】図5は、集積型薄膜太陽電池の入射光側か
らみた平面図(a)、同−線断面図(b)及び同
−線断面図(c)を示し、図6は基板1上に形成され
る各層のパターニング溝の斜視図を示し、図7は基板1
上に形成される集積型薄膜太陽電池の製作工程の各断面
図(a〜f)で説明する。さらに図8は下部電極層2に
形成されるパターニング溝の斜視図である。
らみた平面図(a)、同−線断面図(b)及び同
−線断面図(c)を示し、図6は基板1上に形成され
る各層のパターニング溝の斜視図を示し、図7は基板1
上に形成される集積型薄膜太陽電池の製作工程の各断面
図(a〜f)で説明する。さらに図8は下部電極層2に
形成されるパターニング溝の斜視図である。
【0044】集積型薄膜太陽電池20の製造において、
まず絶縁表面を有する不透光性基板として、陽極酸化に
よって表面をアルマイトでコーティングしたアルミニウ
ム基板1を用い、その片面に下部電極層2として、A
g、Al、ZnOを連続して蒸着法によって積層する
(図7a)。次いで、レーザスクライブ法を用いて隣接
する発電領域を互いに接続するためのパターニング溝2
1を形成し、短冊状のユニットセルに絶縁分割する(第
1のパターニング)とともに、後述する上部電極層4の
第1パターニング溝25の直下部分にあたる下部電極層
2に第3パターニング溝27を形成する。第3パターニ
ング溝27は、実施例1と同様に、下部電極層2を島状
溝13で示されるような島状にパターニング除去してな
る(図7b及び図8)。
まず絶縁表面を有する不透光性基板として、陽極酸化に
よって表面をアルマイトでコーティングしたアルミニウ
ム基板1を用い、その片面に下部電極層2として、A
g、Al、ZnOを連続して蒸着法によって積層する
(図7a)。次いで、レーザスクライブ法を用いて隣接
する発電領域を互いに接続するためのパターニング溝2
1を形成し、短冊状のユニットセルに絶縁分割する(第
1のパターニング)とともに、後述する上部電極層4の
第1パターニング溝25の直下部分にあたる下部電極層
2に第3パターニング溝27を形成する。第3パターニ
ング溝27は、実施例1と同様に、下部電極層2を島状
溝13で示されるような島状にパターニング除去してな
る(図7b及び図8)。
【0045】続いて、下部電極層2のパターニング溝2
1と略直角に交差する方向に第4のパターニング溝28
をレーザスクライブ法によって形成する(図5a及び5
c)。この実施例においては、下部電極層2のパターニ
ング溝21を形成する工程と同時に加工するものとし、
例えば、Qスイッチドライブを用いた連続発振Nd:Y
AGレーザの第3高調波(THG、波長λ=355n
m)を繰返周波数5kHz、加工面パワー5kW/cm
2、加工速度500mm/s、加工面ビームサイズ50
μm×50μmで照射し1本の溝に対して複数回の走査
を行うことで、溝幅を200μmとした。
1と略直角に交差する方向に第4のパターニング溝28
をレーザスクライブ法によって形成する(図5a及び5
c)。この実施例においては、下部電極層2のパターニ
ング溝21を形成する工程と同時に加工するものとし、
例えば、Qスイッチドライブを用いた連続発振Nd:Y
AGレーザの第3高調波(THG、波長λ=355n
m)を繰返周波数5kHz、加工面パワー5kW/cm
2、加工速度500mm/s、加工面ビームサイズ50
μm×50μmで照射し1本の溝に対して複数回の走査
を行うことで、溝幅を200μmとした。
【0046】続いて光電変換層3、上部電極層4を連続
して成膜し(図7c及び図7d)、次にパターニング溝
21と平行かつ近接した位置で上部電極層4上からレー
ザ光33を照射し上部電極層4と下部電極層2をパター
ニング溝22により電気的に接続する(第2のパターニ
ング)。さらに、予め島状に除去しておいた、下部電極
層2の島状溝13の内側に上部電極層4上からレーザ光
34を照射し、上部電極層4を複数の上部電極4a,4
b,4c…に絶縁分離するための第1パターニング25
を形成する(図7e)。実施例1と同様に第1パターニ
ング溝25は、その投影面が島状溝13の溝側面13a
から所定距離だけ離れた島状溝13の内側に位置し、溝
側面13aに接することはない。
して成膜し(図7c及び図7d)、次にパターニング溝
21と平行かつ近接した位置で上部電極層4上からレー
ザ光33を照射し上部電極層4と下部電極層2をパター
ニング溝22により電気的に接続する(第2のパターニ
ング)。さらに、予め島状に除去しておいた、下部電極
層2の島状溝13の内側に上部電極層4上からレーザ光
34を照射し、上部電極層4を複数の上部電極4a,4
b,4c…に絶縁分離するための第1パターニング25
を形成する(図7e)。実施例1と同様に第1パターニ
ング溝25は、その投影面が島状溝13の溝側面13a
から所定距離だけ離れた島状溝13の内側に位置し、溝
側面13aに接することはない。
【0047】このとき、上部電極層4上に第1パターニ
ング25と略直角に交差する方向の第2パターニング溝
26を同時に形成する(図5a及び図5c)。第2パタ
ーニング溝26は、その投影が、下部電極層2を予め除
去して形成された第4パターニング溝28の溝側面から
所定距離だけ離れて第4のパターニング溝の内側に位置
するようレーザ光の照射により形成される。したがって
第2パターニング溝26が、第3パターニング溝27、
すなわち島状溝13より細い幅を有し、第1パターニン
グ溝25と島状溝13を投影した場合、これらの長手方
向における一方の端が揃う。第2パターニング溝26の
溝幅は50μmとした。また、第2パターニング溝26
の間隔は100mmとした。
ング25と略直角に交差する方向の第2パターニング溝
26を同時に形成する(図5a及び図5c)。第2パタ
ーニング溝26は、その投影が、下部電極層2を予め除
去して形成された第4パターニング溝28の溝側面から
所定距離だけ離れて第4のパターニング溝の内側に位置
するようレーザ光の照射により形成される。したがって
第2パターニング溝26が、第3パターニング溝27、
すなわち島状溝13より細い幅を有し、第1パターニン
グ溝25と島状溝13を投影した場合、これらの長手方
向における一方の端が揃う。第2パターニング溝26の
溝幅は50μmとした。また、第2パターニング溝26
の間隔は100mmとした。
【0048】この実施例では、第2のパターニングと第
3のパターニングの順序はこれに限るものではなく、逆
に上部電極層4の絶縁分離加工(第3のパターニング)
を行ってから上部電極層4と下部電極層2の電気的接続
加工(第2のパターニング)を行ってもよく、また、単
一の装置において2通りの光路を設けることによって、
第2のパターニングと第3のパターニングを同時にレー
ザ光を用いて行ってもよい。なお、この実施例に基づい
て、有効発電寸法240mm×240mmとした場合の
集積型薄膜太陽電池の出力特性は、AM1.5(100
mW/cm2)において、曲線因子=0.67、最大出
力=5.7Wであった。
3のパターニングの順序はこれに限るものではなく、逆
に上部電極層4の絶縁分離加工(第3のパターニング)
を行ってから上部電極層4と下部電極層2の電気的接続
加工(第2のパターニング)を行ってもよく、また、単
一の装置において2通りの光路を設けることによって、
第2のパターニングと第3のパターニングを同時にレー
ザ光を用いて行ってもよい。なお、この実施例に基づい
て、有効発電寸法240mm×240mmとした場合の
集積型薄膜太陽電池の出力特性は、AM1.5(100
mW/cm2)において、曲線因子=0.67、最大出
力=5.7Wであった。
【0049】この実施例によれば、さらに下部電極層2
が、第2パターニング溝26の下方に位置する下部電極
層2の部分が第2パターニング溝26に沿う第4パター
ニング溝28により除去されてなるので、下部電極層
2、光電変換層3及び上部電極層4からなる発電領域を
直列に接続するためのパターニング溝と、直列に接続さ
れた発電領域を並列に接続するためのパターニング溝と
の両方の形成においてレーザ光を用いることができ、他
法に比べて精度の高いパターニングが行える。したがっ
て、高効率で高収率の集積型薄膜太陽電池が得られる。
また、第2パターニング溝26が、第3パターニング溝
27、すなわち島状溝13より細い幅を有し、第1パタ
ーニング溝25と島状溝13を投影した場合、これらの
長手方向における一方の端が揃うので、レーザ光の照射
による光電変換層3の低抵抗化等による分離不良を防止
できる。
が、第2パターニング溝26の下方に位置する下部電極
層2の部分が第2パターニング溝26に沿う第4パター
ニング溝28により除去されてなるので、下部電極層
2、光電変換層3及び上部電極層4からなる発電領域を
直列に接続するためのパターニング溝と、直列に接続さ
れた発電領域を並列に接続するためのパターニング溝と
の両方の形成においてレーザ光を用いることができ、他
法に比べて精度の高いパターニングが行える。したがっ
て、高効率で高収率の集積型薄膜太陽電池が得られる。
また、第2パターニング溝26が、第3パターニング溝
27、すなわち島状溝13より細い幅を有し、第1パタ
ーニング溝25と島状溝13を投影した場合、これらの
長手方向における一方の端が揃うので、レーザ光の照射
による光電変換層3の低抵抗化等による分離不良を防止
できる。
【0050】
【発明の効果】本発明の集積型薄膜太陽電池によれば、
上部電極層を単位発電領域(セル)毎に短冊状に絶縁分
割するためのパターニング(第3のパターニング)にお
いて、下部電極層成膜後、光電変換層を積層する前に、
上部電極層のパターニングを行う直下の位置にあたる下
部電極層を予めパターニングにより除去しておくこと
で、上部電極層をレーザ光により分離形成する際に、同
時に行われる上部電極層より下方の各層のパターニング
不良、すなわち下部電極層の分離不良及び光電変換層あ
るいは下部電極層の損傷を防止するとともに、上部電極
層を互いに交差する第1のパターニング溝と第2のパタ
ーニング溝により分離することで、直列に接続された発
電領域をさらに並列に接続するパターニングをレーザ光
によるパターニングだけで容易に行うことができる。し
たがって、パターニングによる分離・接続の不良に基づ
く発電領域の損失を防止するとともに接続抵抗損失の低
減が可能な集積型薄膜太陽電池を提供することができ
る。
上部電極層を単位発電領域(セル)毎に短冊状に絶縁分
割するためのパターニング(第3のパターニング)にお
いて、下部電極層成膜後、光電変換層を積層する前に、
上部電極層のパターニングを行う直下の位置にあたる下
部電極層を予めパターニングにより除去しておくこと
で、上部電極層をレーザ光により分離形成する際に、同
時に行われる上部電極層より下方の各層のパターニング
不良、すなわち下部電極層の分離不良及び光電変換層あ
るいは下部電極層の損傷を防止するとともに、上部電極
層を互いに交差する第1のパターニング溝と第2のパタ
ーニング溝により分離することで、直列に接続された発
電領域をさらに並列に接続するパターニングをレーザ光
によるパターニングだけで容易に行うことができる。し
たがって、パターニングによる分離・接続の不良に基づ
く発電領域の損失を防止するとともに接続抵抗損失の低
減が可能な集積型薄膜太陽電池を提供することができ
る。
【図1】本発明の一実施形態による集積型薄膜太陽電池
のパターニング構造を示す平面図、縦断面図及び横断面
図におけるそれぞれる各層のパターニング構造の概略を
示す斜視図。
のパターニング構造を示す平面図、縦断面図及び横断面
図におけるそれぞれる各層のパターニング構造の概略を
示す斜視図。
【図2】図1の基板上に形成される各層のパターニング
溝の部分断面拡大斜視図。
溝の部分断面拡大斜視図。
【図3】図1の基板1上に形成される各層の製作工程を
説明する各断面図。
説明する各断面図。
【図4】図1の基板1上に形成される下部電極層におけ
るパターニング溝を説明する部分断面拡大斜視図。
るパターニング溝を説明する部分断面拡大斜視図。
【図5】本発明の他の実施形態による集積型薄膜太陽電
池のパターニング構造を示す平面図、縦断面図及び横断
面図におけるそれぞれる各層のパターニング構造の概略
を示す斜視図。
池のパターニング構造を示す平面図、縦断面図及び横断
面図におけるそれぞれる各層のパターニング構造の概略
を示す斜視図。
【図6】図5の基板上に形成される各層のパターニング
溝の部分断面拡大斜視図。
溝の部分断面拡大斜視図。
【図7】図5の基板1上に形成される各層の製作工程を
説明する各断面図。
説明する各断面図。
【図8】図5の基板1上に形成される下部電極層におけ
るパターニング溝を説明する部分断面拡大斜視図。
るパターニング溝を説明する部分断面拡大斜視図。
【図9】従来の集積型薄膜太陽電池のパターニング構造
を示す平面図、縦断面図及び横断面図におけるそれぞれ
る各層のパターニング構造の概略を示す斜視図。
を示す平面図、縦断面図及び横断面図におけるそれぞれ
る各層のパターニング構造の概略を示す斜視図。
【図10】図9の基板上に形成される各層のパターニン
グ溝の部分断面拡大斜視図。
グ溝の部分断面拡大斜視図。
【図11】図9の基板1上に形成される下部電極層にお
けるパターニング溝を説明する部分断面拡大斜視図。
けるパターニング溝を説明する部分断面拡大斜視図。
1 基板 2 下部電極層 2a,2b,2c,… 単位素子毎に分割された
下部電極 2’a,2’b,2’c,… 上部電極層と下部電極層
を電気的に接続するための下部電極部位 3 光電変換層 3a,3b,3c,… 単位素子毎に分割された
光電変換層 4 上部電極層 4a,4b,4c,… 単位素子毎に分割された
上部電極 5 第1パターニング溝 6 第2パターニング溝 7 第3パターニング溝 10 集積型薄膜太陽電池 13 島状溝(第3パターニ
ング溝) 20 集積型薄膜太陽電池 27 第4パターニング溝
下部電極 2’a,2’b,2’c,… 上部電極層と下部電極層
を電気的に接続するための下部電極部位 3 光電変換層 3a,3b,3c,… 単位素子毎に分割された
光電変換層 4 上部電極層 4a,4b,4c,… 単位素子毎に分割された
上部電極 5 第1パターニング溝 6 第2パターニング溝 7 第3パターニング溝 10 集積型薄膜太陽電池 13 島状溝(第3パターニ
ング溝) 20 集積型薄膜太陽電池 27 第4パターニング溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 5F051 BA12 CB21 EA02 EA09 EA10 EA11 EA16 GA03
Claims (7)
- 【請求項1】 絶縁表面を有する同一基板上に下部電極
層、光電変換層及び上部電極層からなる複数の発電領域
を備えた集積型薄膜太陽電池において、 上部電極層は、互いに交差する第1のパターニング溝と
第2のパターニング溝により分離されてなり、下部電極
層は、第1のパターニング溝に沿う第3のパターニング
溝により分離されてなることを特徴とする集積型薄膜太
陽電池。 - 【請求項2】 さらに下部電極層は、第2パターニング
溝に沿う第4のパターニング溝により分離されてなるこ
とを特徴とする請求項1に記載の集積型薄膜太陽電池。 - 【請求項3】 第3のパターニング溝が、長手方向に断
続して形成された島状の溝の群からなり、それぞれの島
状溝が、第2のパターニング溝によって分離形成された
上部電極層の幅に対応した長さを有する請求項1または
2に記載の集積型薄膜太陽電池。 - 【請求項4】 第1のパターニング溝が、第3のパター
ニング溝より細い幅を有し、第1のパターニング溝と第
3のパターニング溝を投影した場合、これらの長手方向
における一方の端が揃っていること及び/または第2の
パターニング溝が、第4のパターニング溝より細い幅を
有し、第2のパターニング溝と第4のパターニング溝を
投影した場合、これらの長手方向における一方の端が揃
っていることからなる請求項1〜3のいずれか1つに記
載の集積型薄膜太陽電池。 - 【請求項5】 第3のパターニング溝が、長手方向に断
続して形成された島状の溝の群からなり、第2のパター
ニング溝と第3のパターニング溝を投影した場合、第2
のパターニング溝が、第3のパターニング溝の隣接する
島状溝間を通過する請求項1〜4のいずれか1つに記載
の集積型薄膜太陽電池。 - 【請求項6】 第2のパターニング溝が、150mm以
下の間隔を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載の
集積型薄膜太陽電池。 - 【請求項7】 第1または第3のパターニング溝が、1
5mm以下の間隔を有する請求項1〜6のいずれか1つ
に記載の集積型薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11066170A JP2000261020A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 集積型薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11066170A JP2000261020A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 集積型薄膜太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000261020A true JP2000261020A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13308117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11066170A Pending JP2000261020A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 集積型薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000261020A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103229311A (zh) * | 2010-10-01 | 2013-07-31 | 周星工程股份有限公司 | 薄膜型太阳能电池及其制造方法 |
WO2014038462A1 (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | 昭和シェル石油株式会社 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
JP2015154071A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 聯相光電股▲ふん▼有限公司 | 熱破損防止用薄膜太陽電池パネル |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP11066170A patent/JP2000261020A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103229311A (zh) * | 2010-10-01 | 2013-07-31 | 周星工程股份有限公司 | 薄膜型太阳能电池及其制造方法 |
WO2014038462A1 (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | 昭和シェル石油株式会社 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
EP2894674A4 (en) * | 2012-09-10 | 2015-09-23 | Solar Frontier Kk | METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM SOLAR CELL |
US9735307B2 (en) | 2012-09-10 | 2017-08-15 | Solar Frontier K.K. | Method of manufacturing thin-film solar cell |
JP2015154071A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 聯相光電股▲ふん▼有限公司 | 熱破損防止用薄膜太陽電池パネル |
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