JP2001274447A - Method of manufacturing integrated thin film solar battery - Google Patents
Method of manufacturing integrated thin film solar batteryInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は集積型薄膜太陽電池
の製造方法に関し、特に、高い光電変換効率を有する結
晶質シリコン系光電変換ユニット層を含む集積型薄膜太
陽電池の製造方法に関するものである。The present invention relates to a method for manufacturing an integrated thin-film solar cell, and more particularly to a method for manufacturing an integrated thin-film solar cell including a crystalline silicon-based photoelectric conversion unit layer having high photoelectric conversion efficiency. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体薄膜太陽電池は、一般に、少なく
とも表面が絶縁性の基板上に順次積層された第１電極、
１以上の半導体薄膜光電変換ユニット、および第２電極
を含んでいる。そして、１つの光電変換ユニットは、ｐ
型層とｎ型層でサンドイッチされたｉ型層を含んでい
る。光電変換ユニットの厚さの大部分を占めるｉ型層は
実質的に真性の半導体層であって、光電変換作用は主と
してこのｉ型層内で生じる。2. Description of the Related Art Semiconductor thin-film solar cells generally have a first electrode having at least a surface sequentially laminated on an insulating substrate.
It includes one or more semiconductor thin film photoelectric conversion units and a second electrode. And one photoelectric conversion unit is p
An i-type layer sandwiched between a mold layer and an n-type layer is included. The i-type layer occupying most of the thickness of the photoelectric conversion unit is a substantially intrinsic semiconductor layer, and the photoelectric conversion action mainly occurs in the i-type layer.
【０００３】したがって、光電変換ユニットは、それに
含まれるｐ型とｎ型の導電型層が非晶質か結晶質かにか
かわらず、ｉ型の光電変換層が非晶質のものは非晶質ユ
ニットと称され、ｉ型層が結晶質のものは結晶質ユニッ
トと称される。なお、本願明細書内で、「結晶質」の用
語は、薄膜太陽電池の技術分野で一般に用いられている
ように、部分的に非晶質状態を含むものをも意味するも
のとする。Therefore, regardless of whether the p-type and n-type conductive layers included therein are amorphous or crystalline, a photoelectric conversion unit having an amorphous i-type photoelectric conversion layer has an amorphous structure. A unit in which the i-type layer is crystalline is called a crystalline unit. In the specification of the present application, the term “crystalline” is intended to mean a material including a partially amorphous state as generally used in the technical field of thin-film solar cells.
【０００４】他方、ｐ型やｎ型の導電型層は光電変換ユ
ニット内に拡散電位を生じさせる役割を果たし、その拡
散電位の大きさによって薄膜太陽電池の重要な特性の１
つである開放端電圧の値も左右される。しかし、これら
の導電型層は光電変換に直接寄与しない不活性な層であ
り、導電型層にドープされた不純物によって吸収される
光は発電に寄与しない損失となる。したがって、導電型
層は、必要な拡散電位を生じさせることを前提として、
できるだけ薄くすることが望まれる。On the other hand, a p-type or n-type conductive layer plays a role of generating a diffusion potential in a photoelectric conversion unit, and one of the important characteristics of a thin-film solar cell depends on the magnitude of the diffusion potential.
The value of the open-circuit voltage is also affected. However, these conductive type layers are inactive layers that do not directly contribute to photoelectric conversion, and light absorbed by impurities doped in the conductive type layers is a loss that does not contribute to power generation. Therefore, on the assumption that the conductive type layer generates a necessary diffusion potential,
It is desirable to make it as thin as possible.
【０００５】ここで、結晶質ｉ型層は非晶質ｉ型層に比
べて長波長の光まで吸収することができ、結晶質薄膜光
電変換ユニットは非晶質薄膜光電変換ユニットに比べて
長波長の光をも光電変換に利用し得るという利点を有し
ている。Here, the crystalline i-type layer can absorb light having a longer wavelength than the amorphous i-type layer, and the crystalline thin-film photoelectric conversion unit has a longer wavelength than the amorphous thin-film photoelectric conversion unit. There is an advantage that light of a wavelength can be used for photoelectric conversion.
【０００６】しかし、非晶質薄膜光電変換ユニットに含
まれる非晶質ｉ型光電変換層の厚さは一般に約０．２５
μｍ以下でも十分であるのに対して、結晶質シリコンの
光吸収係数を考えれば、結晶質薄膜光電変換ユニットに
含まれる結晶質ｉ型光電変換層は一般に約２．５μｍ以
上の厚さが必要とされる。すなわち、結晶質薄膜光電変
換ユニットに含まれる結晶質ｉ型光電変換層は、非晶質
薄膜光電変換ユニットに含まれる非晶質ｉ型光電変換層
の約１０倍程度以上の厚さが必要とされる。However, the thickness of the amorphous i-type photoelectric conversion layer included in the amorphous thin-film photoelectric conversion unit is generally about 0.25.
Although the thickness of less than μm is sufficient, the crystalline i-type photoelectric conversion layer included in the crystalline thin film photoelectric conversion unit generally needs to have a thickness of about 2.5 μm or more in consideration of the light absorption coefficient of crystalline silicon. It is said. That is, the crystalline i-type photoelectric conversion layer included in the crystalline thin-film photoelectric conversion unit needs to be about 10 times or more the thickness of the amorphous i-type photoelectric conversion layer included in the amorphous thin-film photoelectric conversion unit. Is done.
【０００７】そこで、特開平１１−１４５４９９は、従
来１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の圧力下で行なわれて
いたプラズマＣＶＤによる結晶質ｉ型光電変換層の堆積
を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）以上の高い圧力下でシラン
系ガスに対する水素ガスの流量比を５０倍以上に大きく
した状態で行なうことによって、高品質の結晶質ｉ型光
電変換層が高速度で堆積され得ることを開示している。Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-145499 discloses a method of depositing a crystalline i-type photoelectric conversion layer by plasma CVD under a pressure of 133 Pa (1 Torr) or less under a high pressure of 400 Pa (3 Torr) or more. It discloses that a high-quality crystalline i-type photoelectric conversion layer can be deposited at a high speed by performing the process with the flow ratio of hydrogen gas to system gas increased to 50 times or more.
【０００８】ところで、薄膜太陽電池の製造において
は、ＣＶＤ法やスパッタリングなどによる薄膜の堆積ス
テップとレーザスクライブ法などによるパターニングス
テップの適宜の繰返しや組合せを含む製造プロセスによ
って所望の構造が形成される。すなわち、通常は１枚の
絶縁基板上に複数の光電変換セルが電気的に直列接続さ
れた集積型構造が採用され、屋外用途のための電力用太
陽電池では、たとえば４５ｃｍ×９０ｃｍのような大面
積の基板が用いられ、高い出力電圧を生じ得る装置にさ
れる。In the manufacture of a thin film solar cell, a desired structure is formed by a manufacturing process including an appropriate repetition or combination of a deposition step of a thin film by a CVD method or sputtering and a patterning step by a laser scribe method or the like. That is, usually, an integrated structure in which a plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected in series on one insulating substrate is employed. In a power solar cell for outdoor use, a large size such as 45 cm × 90 cm is used. A large area substrate is used, making the device capable of producing high output voltages.
【０００９】図８は、集積型薄膜太陽電池の典型的な一
例の構造を模式的な断面図で示している。なお本願の各
図において、厚さや長さなどの寸法関係は図面の明瞭化
と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関
係を表わしてはいない。特に、半導体層などの種々の層
の厚さは誇張されて示されているが、それらの実際の厚
さはいずれも数μｍ以下の非常に薄いものである。この
図８の集積型薄膜太陽電池においては、絶縁基板１１上
に第１電極層１２、シリコンなどからなる半導体光電変
換ユニット層１３、および第２電極層１４が順次積層さ
れており、パターニングによって半導体層１３に設けら
れた接続用開口溝１３ａを介して、互いに左右に隣接し
合う光電変換セルが電気的に直列接続されている。FIG. 8 is a schematic sectional view showing the structure of a typical example of an integrated thin-film solar cell. In each drawing of the present application, dimensional relationships such as thickness and length are appropriately changed for clarification and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships. In particular, the thicknesses of various layers, such as semiconductor layers, are exaggerated, but their actual thicknesses are all very thin, less than a few μm. In the integrated thin-film solar cell of FIG. 8, a first electrode layer 12, a semiconductor photoelectric conversion unit layer 13 made of silicon or the like, and a second electrode layer 14 are sequentially stacked on an insulating substrate 11, and the semiconductor is formed by patterning. The photoelectric conversion cells adjacent to each other on the left and right sides are electrically connected in series via the connection opening groove 13 a provided in the layer 13.
【００１０】ところで、薄膜光電変換ユニット層１３に
おいては、ｉ型光電変換層内へできるだけ多くの光を導
入するために、比較的広いエネルギバンドギャップのｐ
型層、ｉ型光電変換層、および比較的狭いバンドギャッ
プのｎ型層が光入射側からこの順に積層されることが多
い。すなわち、光電変換ユニット層１３が基板側から順
に積層されたｐ型層、ｉ型光電変換層、およびｎ型層を
含むｐｉｎ型の場合、絶縁基板１１としてガラスなどの
透明基板、第１電極層１２として透明導電性酸化物（Ｔ
ＣＯ）電極層、そして第２電極層１４として金属層を含
む裏面電極層が用いられる。逆に、光電変換ユニット層
１３がｎｉｐ型の場合、第１電極層１３として金属層を
含む裏面電極が用いられ、第２電極層１４としてＴＣＯ
透明電極層が用いられる。なお、ＴＣＯとしては酸化
錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛などが用
いられ、金属層としては銀、アルミ、チタン、クロムな
どが用いられ得る。Incidentally, in the thin film photoelectric conversion unit layer 13, in order to introduce as much light as possible into the i-type photoelectric conversion layer, a p with a relatively wide energy band gap is used.
A mold layer, an i-type photoelectric conversion layer, and an n-type layer having a relatively narrow band gap are often stacked in this order from the light incident side. That is, in the case of the pin type including the p-type layer, the i-type photoelectric conversion layer, and the n-type layer in which the photoelectric conversion unit layer 13 is sequentially stacked from the substrate side, a transparent substrate such as glass as the insulating substrate 11 and the first electrode layer 12 as a transparent conductive oxide (T
A back electrode layer including a metal layer is used as the CO) electrode layer and the second electrode layer 14. Conversely, when the photoelectric conversion unit layer 13 is of a nip type, a back electrode including a metal layer is used as the first electrode layer 13, and the TCO is used as the second electrode layer 14.
A transparent electrode layer is used. Note that as the TCO, tin oxide, indium tin oxide (ITO), zinc oxide, or the like is used, and as the metal layer, silver, aluminum, titanium, chromium, or the like can be used.
【００１１】ｐｉｎ型の薄膜太陽電池では、ガラス基板
１１が表面保護カバーとして作用し得る利点がある。他
方、ｎｉｐ型の薄膜太陽電池では厚いガラス基板１１に
よる光吸収ロスを回避することができるという利点があ
り、また、金属電極に比べて低い導電率の透明電極１４
上に櫛型金属電極を形成することができ、透明電極によ
る抵抗ロスを低減できるという利点がある。The pin-type thin-film solar cell has an advantage that the glass substrate 11 can function as a surface protection cover. On the other hand, the nip type thin film solar cell has an advantage that light absorption loss due to the thick glass substrate 11 can be avoided, and the transparent electrode 14 has a lower conductivity than the metal electrode.
There is an advantage that a comb-shaped metal electrode can be formed thereon and resistance loss due to the transparent electrode can be reduced.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ｐｉｎ型の光電変換層
を含む集積型薄膜太陽電池を形成する場合、特開平１１
−１８６５８３にも述べられているように、透明電極分
離溝１２ａ、半導体層１３を貫通する接続用溝１３ａ、
および裏面電極分離溝１４ａのいずれもが、ガラス基板
１１側からレーザビームを照射するレーザスクライブに
よって好ましく形成され得る。To form an integrated thin-film solar cell including a pin-type photoelectric conversion layer, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in 1865863, the transparent electrode separation groove 12a, the connection groove 13a penetrating the semiconductor layer 13,
Both the back electrode separation groove 14a and the back electrode separation groove 14a can be preferably formed by laser scribe that irradiates a laser beam from the glass substrate 11 side.
【００１３】他方、ｎｉｐ型の集積型薄膜太陽電池で
は、透明なガラス基板１１を用いたとしても、金属層を
含む裏面電極層１２を切断することなくガラス基板１１
側からのレーザスクライブによって接続用溝１３ａや透
明電極分離溝１４ａを形成することできない。すなわ
ち、これらの溝１３ａ，１４ａをレーザスクライブで形
成するためには、レーザビームを膜の自由表面側から照
射しなければならない。On the other hand, in a nip type integrated thin film solar cell, even if a transparent glass substrate 11 is used, the glass substrate 11 can be cut without cutting the back electrode layer 12 including the metal layer.
The connection groove 13a and the transparent electrode separation groove 14a cannot be formed by laser scribe from the side. That is, in order to form these grooves 13a and 14a by laser scribe, a laser beam must be irradiated from the free surface side of the film.
【００１４】特開平１１−１８６５８３においても述べ
られているように、一般に、膜面側からのレーザスクラ
イブを利用して形成された集積型薄膜太陽電池では、ガ
ラス基板側からのレーザスクライブを利用して形成され
たものに比べて高い出力性能が得られにくいという事実
がある。この傾向は、特に、結晶質光電変換ユニット層
を含む集積型薄膜太陽電池において、非晶質ユニット層
のみを含むものに比べて、より顕著になる。このこと
は、結晶質光電変換ユニットが非晶質ユニット比べて約
１０倍程度も厚いこと、結晶質シリコンのレーザ吸収係
数が非晶質のそれに比べて小さいこと、それに伴って高
エネルギ密度のレーザビームが求められることなどと関
係しているものと考えられる。As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-186584, generally, in an integrated thin-film solar cell formed by using laser scribe from the film surface side, laser scribe from the glass substrate side is used. There is a fact that it is difficult to obtain a high output performance as compared with a device formed by using the above method. This tendency is particularly remarkable in an integrated thin-film solar cell including a crystalline photoelectric conversion unit layer, as compared with an integrated thin-film solar cell including only an amorphous unit layer. This is because the crystalline photoelectric conversion unit is about 10 times thicker than the amorphous unit, the laser absorption coefficient of crystalline silicon is smaller than that of the amorphous unit, and the high energy density laser This is considered to be related to the demand for a beam.
【００１５】このような先行技術の状況に鑑み、本発明
は、結晶質光電変換ユニット層を含む集積型薄膜太陽電
池の製造において、膜面側からのレーザスクライブを利
用してもその太陽電池の高い出力性能を実現し得る方法
を提供することを目的としている。In view of the situation in the prior art, the present invention provides a method of manufacturing an integrated thin-film solar cell including a crystalline photoelectric conversion unit layer, even if a laser scribe from the film surface side is used. An object is to provide a method capable of realizing high output performance.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶縁基
板上に順に積層された裏面電極層、少なくとも１の結晶
質半導体光電変換ユニット層、および透明電極層が複数
の光電変換セルを形成するように複数の分離溝によって
分離されていて、かつそれらの複数のセルが導電性接続
部材によって電気的に直列接続される集積型薄膜太陽電
池の製造方法は、透明電極層を複数の透明電極に分離す
るための透明電極分離溝の形成において、透明電極層の
自由表面側からスクライブ用レーザ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、その後に、少なくとも、前記
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している。According to the present invention, a back electrode layer, at least one crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer, and a transparent electrode layer, which are sequentially laminated on an insulating substrate, form a plurality of photoelectric conversion cells. The method of manufacturing an integrated thin-film solar cell in which a plurality of cells are separated by a plurality of separation grooves, and the plurality of cells are electrically connected in series by a conductive connecting member, comprises a transparent electrode layer formed of a plurality of transparent electrodes. In the formation of the transparent electrode separation groove for separation, by irradiating a scribing laser beam from the free surface side of the transparent electrode layer to form a transparent electrode separation groove penetrating at least the thickness of the transparent electrode layer, And at least a step of completely separating the conductive semiconductor layer adjacent to the transparent electrode layer by dry etching in the transparent electrode separation groove. It is.
【００１７】透明電極分離溝は、ドライエッチング後に
おいて、半導体層内の１００ｎｍ以上の深さに至るよう
に形成されることが好ましい。Preferably, the transparent electrode separation groove is formed so as to reach a depth of 100 nm or more in the semiconductor layer after the dry etching.
【００１８】本発明の製造方法は、光電変換ユニット層
が基板側から順に積層されたｎ型層、ｉ型光電変換層、
およびｐ型層を含み、透明電極層にはｐ型層が隣接して
いる集積型薄膜太陽電池に、より好ましく適用され得
る。The manufacturing method of the present invention is characterized in that an n-type layer, an i-type photoelectric conversion layer in which photoelectric conversion unit layers are sequentially stacked from the substrate side,
And a p-type layer, and the transparent electrode layer is more preferably applied to an integrated thin-film solar cell in which the p-type layer is adjacent to the transparent electrode layer.
【００１９】本発明による製造方法においては、セル間
の電気的直列接続が半導体層の厚さを貫通する接続用溝
を介して行なわれるように、半導体層上に所定厚さの第
１透明導電層を堆積し、少なくとも第１透明導電層の厚
さを貫通する接続用溝をレーザスクライブによって形成
し、この接続用溝の深さが裏面電極に至るまでドライエ
ッチングし、その後に、接続用溝を埋めながら第１透明
導電層上に所定厚さの第２透明導電層を堆積し、透明電
極層はこれらの第１と第２の透明導電層を含むものとし
て形成され得る。In the manufacturing method according to the present invention, the first transparent conductive film having a predetermined thickness is formed on the semiconductor layer so that the electric series connection between the cells is performed through the connection groove penetrating the thickness of the semiconductor layer. Depositing a layer, forming a connection groove penetrating at least the thickness of the first transparent conductive layer by laser scribing, dry-etching until the depth of the connection groove reaches the back surface electrode, and thereafter, A second transparent conductive layer having a predetermined thickness is deposited on the first transparent conductive layer while filling the transparent conductive layer, and the transparent electrode layer can be formed to include these first and second transparent conductive layers.
【００２０】本発明による製造方法においては、セル間
の電気的直列接続が接続用溝を介して行なわれるよう
に、少なくとも透明電極層の厚さを貫通する接続用溝を
レーザスクライブによって形成し、その接続用溝を埋め
る金属コンタクト部を形成し、金属コンタクト部から金
属原子を熱処理によって拡散させて裏面電極層との間に
電気的接続を形成することができる。その場合には、裏
面電極は基板側から順に積層された金属層と、透明導電
性酸化物からなる拡散防止層とを含み、この拡散防止層
は金属層から金属原子が半導体層内に拡散することを防
止するように作用し得る。In the manufacturing method according to the present invention, a connection groove penetrating at least the thickness of the transparent electrode layer is formed by laser scribing so that electrical series connection between cells is performed via the connection groove. A metal contact portion that fills the connection groove is formed, and metal atoms are diffused from the metal contact portion by heat treatment to form an electrical connection with the back electrode layer. In that case, the back electrode includes a metal layer laminated in order from the substrate side, and a diffusion prevention layer made of a transparent conductive oxide, and the diffusion prevention layer allows metal atoms to diffuse from the metal layer into the semiconductor layer. Can be prevented.
【００２１】本発明による製造方法において、基板が透
明の場合には、裏面電極層を複数の裏面電極に分離する
ための裏面電極分離溝は、基板側からスクライブ用レー
ザビームを照射して、裏面電極層、半導体層、および透
明電極層を含む全積層膜を貫通する溝を形成することに
よって得ることができる。In the manufacturing method according to the present invention, when the substrate is transparent, the back electrode separation groove for separating the back electrode layer into a plurality of back electrodes is formed by irradiating a scribing laser beam from the substrate side. It can be obtained by forming a groove penetrating the entire laminated film including the electrode layer, the semiconductor layer, and the transparent electrode layer.
【００２２】本発明による製造方法では、各セルにおい
て、透明電極上には櫛型金属電極が印刷法によって形成
され、櫛型電極と金属コンタクト部との間、および櫛型
電極と全積層膜を貫通する裏面電極分離溝との間には、
透明電極分離溝が形成され得る。そして、各セルの櫛型
電極はそのセルに隣接するセルのコンタクト部にボンデ
ィングワイヤによって電気的に接続され得る。In the manufacturing method according to the present invention, in each cell, a comb-shaped metal electrode is formed on the transparent electrode by a printing method, and the space between the comb-shaped electrode and the metal contact portion, and between the comb-shaped electrode and the entire laminated film are formed. Between the penetrating back electrode separation groove,
A transparent electrode separation groove may be formed. Then, the comb-shaped electrode of each cell can be electrically connected to a contact portion of a cell adjacent to the cell by a bonding wire.
【００２３】他方、各セルにおいて、全積層膜を貫通す
る裏面電極分離溝、これと櫛型電極との間の透明電極分
離溝、およびこれらの溝の間の透明電極層を覆うように
印刷法によって絶縁膜を形成し、各セルの櫛型電極はそ
のセルに隣接するセルのコンタクト部へ印刷法による導
電膜によって電気的に接続されてもよく、この導電膜は
絶縁膜の上面を横切るように覆って形成され得る。On the other hand, in each cell, a printing method is applied so as to cover the back electrode separation groove penetrating the entire laminated film, the transparent electrode separation groove between the back electrode separation electrode and the comb-shaped electrode, and the transparent electrode layer between these grooves. An insulating film may be formed, and the comb-shaped electrode of each cell may be electrically connected to a contact portion of a cell adjacent to the cell by a conductive film formed by a printing method, and the conductive film extends across the upper surface of the insulating film. Can be formed over the cover.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下において、いくつかの実験例
を説明することによって、本発明による効果を得ること
ができる実施の形態を明らかにする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Several experimental examples will be described below to clarify embodiments in which the effects of the present invention can be obtained.
【００２５】（実験例１）ガラス基板上に銀電極層、厚
さ２．５μｍのｎｉｐ型結晶質シリコン光電変換ユニッ
ト層、および厚さ８０ｎｍのＩＴＯ透明電極層をこの順
に積層して薄膜太陽電池を形成した。この薄膜太陽電池
は透明電極側からのレーザスクライブによって複数の正
方形セルに分割され、各セルは１．２ｃｍ×１．２ｃｍ
の面積を有していた。(Experimental Example 1) A thin film solar cell was formed by laminating a silver electrode layer, a 2.5 μm-thick nip-type crystalline silicon photoelectric conversion unit layer, and an 80 nm-thick ITO transparent electrode layer on a glass substrate in this order. Was formed. This thin-film solar cell is divided into a plurality of square cells by laser scribing from the transparent electrode side, and each cell is 1.2 cm × 1.2 cm.
Area.
【００２６】このときのレーザスクライブ条件として
は、ＹＡＧレーザのＳＨＧ（第２高調波）が用いられ、
パルス周期が３ｋＨｚ、出力パワーが０．１Ｗ、そして
デフォーカス量が−３ｍｍであった。なお、ここでのデ
フォーカス量の−３ｍｍとは、レーザビームの焦点位置
が膜の位置からビーム源側へ３ｍｍだけ後退させられて
いることを意味する。もちろん、デフォーカス量の絶対
値が小さい方がビームのエネルギ密度は大きくなるが、
スクライブ溝の幅は小さくなる。As a laser scribe condition at this time, SHG (second harmonic) of a YAG laser is used.
The pulse cycle was 3 kHz, the output power was 0.1 W, and the defocus amount was -3 mm. Here, the defocus amount of -3 mm means that the focal position of the laser beam is retracted by 3 mm from the position of the film toward the beam source. Of course, the smaller the absolute value of the defocus amount is, the higher the energy density of the beam is.
The width of the scribe groove becomes smaller.
【００２７】得られた複数のセルの各々に対して暗状態
で外部電圧を印加して電流電圧（Ｉ−Ｖ）カーブを測定
したが、各セルはｎｉｐ接合に基づくダイオード特性を
示さず、ダイオードが短絡しているようなＩ−Ｖ特性を
示した。A current-voltage (IV) curve was measured by applying an external voltage to each of the obtained cells in a dark state, but each cell did not exhibit diode characteristics based on a nip junction. Exhibited IV characteristics as if they were short-circuited.
【００２８】そこで、触針式段差計を用いてスクライブ
ラインを横断する方向に凹凸状態を測定したところ、図
１に示されているような凹凸曲線が得られた。なお、図
１中において、水平方向と垂直方向のスケールバーから
わかるように、凹凸の高低差のスケールは水平方向のス
ケールに比べて大きく拡大されて示されている。Then, when the unevenness state was measured in a direction crossing the scribe line using a stylus type step meter, an unevenness curve as shown in FIG. 1 was obtained. In FIG. 1, as can be seen from the scale bars in the horizontal and vertical directions, the scale of the height difference of the unevenness is shown larger than the scale in the horizontal direction.
【００２９】図１から明らかなように、１つのスクライ
ブラインの幅内において１本のきれいな溝が形成されて
いるのではなく、多くの急激な凹凸が入り混じっている
ことがわかる。このようなスクライブライン幅内におい
ては、ＩＴＯ、ｐ型シリコン、およびｉ型シリコンが入
り混じっていると考えられ、電気的に短絡状態にあると
考えられる。As is apparent from FIG. 1, it is understood that not one clean groove is formed in the width of one scribe line, but many sharp irregularities are mixed. Within such a scribe line width, ITO, p-type silicon, and i-type silicon are considered to be mixed, and it is considered that they are in an electrically short-circuit state.
【００３０】そこで、図１に示されているようなスクラ
イブラインに対して、ドライエッチングとしてＣＦ4と
酸素を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が施さ
れた。具体的なエッチング条件としては、ＣＦ4の流量
が８５ｓｃｃｍ、酸素の流量が２０ｓｃｃｍ、エッチン
グチャンバ内圧力が０．５Ｐａ、そして高周波パワーが
０．１Ｗの下で１０分間のプラズマエッチングが行なわ
れた。こうしてドライエッチングされたスクライブライ
ンに対して、図１の場合と同様に触針式段差計を用いて
測定したところ、図２に示されているような凹凸形状が
得られた。Therefore, the scribe line shown in FIG. 1 was subjected to reactive ion etching (RIE) using CF 4 and oxygen as dry etching. As specific etching conditions, plasma etching was performed at a flow rate of CF 4 of 85 sccm, an oxygen flow rate of 20 sccm, an etching chamber pressure of 0.5 Pa, and a high frequency power of 0.1 W for 10 minutes. When the scribe line thus dry-etched was measured using a stylus-type profilometer as in the case of FIG. 1, an uneven shape as shown in FIG. 2 was obtained.
【００３１】図２から明らかなように、ＩＴＯ電極層は
ドライエッチングに対するマスクとして作用し、そのエ
ッチング後の１つのスクライブライン幅内において、横
断面形状がほぼ矩形で１本のきれいな溝が形成されてい
ることがわかる。そして、この溝はシリコン層内の約
０．３μｍの深さまで至っており、ここで、ＩＴＯ電極
層に隣接するｐ型導電層が約２０ｎｍであるので、ＩＴ
Ｏ電極層のみならずｐ型導電層もドライエッチング後の
スクライブ溝によって完全に分離されていると考えられ
る。実際に、ドライエッチング後の各セルについて暗状
態でＩ−Ｖ特性を測定したところ、すべてのセルがダイ
オード特性を示し、短絡しているような電流は消失して
いた。なお、光電変換ユニット層に含まれるｐ型とｎ型
の導電型層は通常はいずれも３０ｎｍ以下の厚さである
ので、透明電極分離溝の半導体層内への深さは１００ｎ
ｍ以上であれば十分と考えられる。As apparent from FIG. 2, the ITO electrode layer functions as a mask for dry etching, and within one scribe line width after the etching, one clean groove having a substantially rectangular cross section is formed. You can see that it is. This groove reaches a depth of about 0.3 μm in the silicon layer. Here, since the p-type conductive layer adjacent to the ITO electrode layer is about 20 nm, the IT
It is considered that not only the O electrode layer but also the p-type conductive layer are completely separated by the scribe grooves after the dry etching. Actually, when the IV characteristics of each cell after the dry etching were measured in a dark state, all the cells exhibited diode characteristics, and a short-circuited current disappeared. Note that the p-type and n-type conductivity type layers included in the photoelectric conversion unit layer are each usually 30 nm or less in thickness, so that the depth of the transparent electrode separation groove into the semiconductor layer is 100 n.
m or more is considered sufficient.
【００３２】（実験例２）実験例１の場合と同様に形成
された２つのセルＡとＢについて、ドライエッチング前
と後における電気抵抗率が測定された。その結果が表１
に示されている。なお、表１中において、電圧（Ｖ）は
暗状態においてダイオード特性を示すべきセルに対して
外部電圧源から印加された逆バイアス電圧を表わし、電
流（Ａ）におけるたとえばＥ−０５の表示は×１０-5を
意味し、そして、抵抗率（ｋΩ／ｃｍ2）は逆バイアス
電圧（Ｖ）をそれによって流れる電流（Ａ）とセルの面
積（ｃｍ2）で割った値を表わしている。(Experimental Example 2) With respect to two cells A and B formed in the same manner as in Experimental Example 1, the electric resistivity before and after dry etching was measured. Table 1 shows the results.
Is shown in In Table 1, the voltage (V) represents a reverse bias voltage applied from an external voltage source to a cell that should exhibit diode characteristics in a dark state, and the current (A), for example, E-05 is indicated by x. Means 10 -5 and resistivity (kΩ / cm 2 ) represents the reverse bias voltage (V) divided by the current (A) flowing thereby and the cell area (cm 2 ).
【００３３】[0033]
【表１】 [Table 1]
【００３４】表１からわかるように、セルＡとＢのいず
れにおいても、レーザスクライブ後のドライエッチング
前では０．１Ｖ以下の逆バイアス電圧に対して０．５ｋ
Ω／ｃｍ2より小さな抵抗率を示しているが、エッチン
グ後では５０ｋΩ／ｃｍ2より大きな抵抗率を示してい
る。すなわち、セルＡとＢのいずれにおいても、レーザ
スクライブされたままの状態ではスクライブ溝部の漏れ
電流が大きくて正常なダイオード特性が測定され得ない
が、その後のドライエッチングによってスクライブ溝部
の漏れ電流が除去されて、逆バイアス電圧に対する正常
なダイオード特性による大きな抵抗率が観測されている
ことがわかる。このことは、ドライエッチング処理され
たレーザスクライブ溝がセル間の良好な分離溝として働
き得ることを意味している。As can be seen from Table 1, in each of the cells A and B, before dry etching after laser scribing, a reverse bias voltage of 0.1 V or less was applied to 0.5 kV.
Although the resistivity is smaller than Ω / cm 2 , the resistivity after etching is larger than 50 kΩ / cm 2 . That is, in each of the cells A and B, the leakage current in the scribe groove is large in the state where the laser scribe is performed, and normal diode characteristics cannot be measured. However, the leakage current in the scribe groove is removed by dry etching thereafter. Thus, it can be seen that a large resistivity due to normal diode characteristics with respect to the reverse bias voltage is observed. This means that the dry scribed laser scribe grooves can serve as good separation grooves between cells.
【００３５】（実験例３）実験例３として、模式的な断
面図である図３と図４で図解されているようなプロセス
によって、集積型薄膜太陽電池が作製された。(Experimental Example 3) As Experimental Example 3, an integrated thin-film solar cell was manufactured by a process as illustrated in FIGS. 3 and 4 which are schematic sectional views.
【００３６】まず図３を参照して、ガラス基板１上に裏
面銀電極層２が堆積され、ガラス基板側からのレーザス
クライブによって裏面電極分離溝２ａが形成された。な
お、裏面電極分離溝２ａは、レーザスクライブの代わり
にメカニカルスクライブで形成されてもよい。First, referring to FIG. 3, a backside silver electrode layer 2 was deposited on a glass substrate 1, and a backside electrode separation groove 2a was formed by laser scribing from the glass substrate side. The back surface electrode separation groove 2a may be formed by mechanical scribe instead of laser scribe.
【００３７】裏面電極層２上には、厚さ約３μｍの結晶
質シリコン光電変換ユニット層３と厚さ約８０ｎｍの第
１の酸化亜鉛膜４ａが堆積された。これらのシリコン層
３と第１酸化亜鉛膜４ａは、接続用溝３ａを形成するた
めに、まず酸化亜鉛膜側からレーザスクライブされた。
このときのレーザスクライブ条件としては、実験例１の
場合と同様に、ＹＡＧＳＨＧレーザが用いられ、パルス
周期が３ｋＨｚ、出力パワーが０．１Ｗ、そしてデフォ
ーカス量が−３ｍｍであった。On the back electrode layer 2, a crystalline silicon photoelectric conversion unit layer 3 having a thickness of about 3 μm and a first zinc oxide film 4a having a thickness of about 80 nm were deposited. The silicon layer 3 and the first zinc oxide film 4a were first laser scribed from the zinc oxide film side to form the connection groove 3a.
As a laser scribe condition at this time, as in the case of Experimental Example 1, a YAGSHG laser was used, the pulse cycle was 3 kHz, the output power was 0.1 W, and the defocus amount was -3 mm.
【００３８】その後、このレーザスクライブラインに対
してドライエッチングを施すことによって、厚さ３μｍ
のシリコン層３を貫通して裏面電極２まで至る深さを有
する接続用溝３ａが形成された。このときのエッチング
条件としては、ＣＦ4の流量が８５ｓｃｃｍ、酸素の流
量が２０ｓｃｃｍ、エッチングチャンバ内圧力が０．５
Ｐａ、そして高周波パワーが１．０Ｗの下で５分間のプ
ラズマエッチングが行なわれた。すなわち、このエッチ
ング条件は、実験例１の場合に比べて、高周波パワーが
１０倍にされてエッチング時間が半分にされている。こ
のようなハイパワーの高周波電力の下でのプラズマエッ
チングによって、第１酸化亜鉛膜４ａをマスクとして用
いながら、レーザスクライブライン幅内において厚さ３
μｍのシリコン層３を貫通して裏面電極層２まで至る深
さを有する接続用溝３ａを完成させることができるので
ある。Thereafter, dry etching is performed on the laser scribe line to obtain a thickness of 3 μm.
A connection groove 3a having a depth penetrating through the silicon layer 3 and reaching the back surface electrode 2 was formed. As etching conditions at this time, the flow rate of CF 4 was 85 sccm, the flow rate of oxygen was 20 sccm, and the pressure in the etching chamber was 0.5 sccm.
Plasma etching was performed for 5 minutes at Pa and high frequency power of 1.0 W. That is, in this etching condition, the high frequency power is increased by a factor of 10 and the etching time is halved as compared with the case of Experimental Example 1. By plasma etching under such high-power high-frequency power, the thickness of the first zinc oxide film 4a can be reduced within the laser scribe line width by using the first zinc oxide film 4a as a mask.
The connection groove 3a having a depth penetrating the silicon layer 3 of μm and reaching the back electrode layer 2 can be completed.
【００３９】次に図４を参照して、接続用溝３ａを埋め
ながら、第１酸化亜鉛膜４ａ上に厚さ約６００ｎｍの第
２の酸化亜鉛膜４ｂが堆積された。そして、これらの第
１と第２の酸化亜鉛膜４ａと４ｂが、透明電極層４を構
成することになる。この透明電極層４は、透明電極分離
溝４ｃを形成するために、まずその自由表面側からレー
ザスクライブされた。このときのレーザスクライブ条件
は、レーザ出力パワーが０．１５Ｗに高められたことを
除けば、前述の第１酸化亜鉛膜４ａのスクライブ条件と
同様であった。Next, referring to FIG. 4, a second zinc oxide film 4b having a thickness of about 600 nm was deposited on first zinc oxide film 4a while filling connection groove 3a. The first and second zinc oxide films 4a and 4b constitute the transparent electrode layer 4. The transparent electrode layer 4 was first laser scribed from its free surface side to form a transparent electrode separation groove 4c. The laser scribe conditions at this time were the same as the above-described scribe conditions for the first zinc oxide film 4a except that the laser output power was increased to 0.15 W.
【００４０】その後、この透明電極層４上のレーザスク
ライブラインに対して、ドライエッチングが施された。
このときのエッチング条件としては、高周波パワーが
０．１Ｗに下げられてエッチング時間が１０分にされた
ことの除けば、前述の接続用溝３ａの形成の場合と同様
であった。すなわち、このときのエッチング条件は実験
例１の場合と同じであり、透明電極分離溝４ｃはシリコ
ン層３の深さ約０．３μｍまで至っていた。After that, the laser scribe line on the transparent electrode layer 4 was subjected to dry etching.
The etching conditions at this time were the same as in the case of forming the connection groove 3a described above, except that the high-frequency power was reduced to 0.1 W and the etching time was set to 10 minutes. That is, the etching conditions at this time were the same as in the case of Experimental Example 1, and the transparent electrode separation groove 4c had reached a depth of about 0.3 μm of the silicon layer 3.
【００４１】こうして形成されて２５ｃｍ2の受光面積
を有する実験例３の集積型薄膜太陽電池に対して、ソー
ラーシミュレータを用いてＡＭ１．５の擬似太陽光を１
００ｍＷ／ｃｍ2のエネルギ密度で照射したときの光電
変換特性として、０．５３Ｖの開放端電圧、２５ｍＡの
短絡電流、７５％の曲線因子、および１０．０％の変換
効率が得られた。そして、これらの特性値は、実用に対
して十分に満足し得るものである。The simulated sunlight of AM1.5 was applied to the integrated thin film solar cell of Experimental Example 3 having a light receiving area of 25 cm 2 by using a solar simulator.
As the photoelectric conversion characteristics when irradiated at an energy density of 00 mW / cm 2 , an open-end voltage of 0.53 V, a short-circuit current of 25 mA, a fill factor of 75%, and a conversion efficiency of 10.0% were obtained. These characteristic values can be sufficiently satisfied for practical use.
【００４２】（実験例４）実験例４として、模式的な断
面図である図５と図６に図解されているようなプロセス
によって、集積型薄膜太陽電池が作製された。(Experimental Example 4) As Experimental Example 4, an integrated thin-film solar cell was manufactured by a process as illustrated in FIGS. 5 and 6 which are schematic sectional views.
【００４３】まず図５を参照して、ガラス基板１上に、
裏面電極層２、厚さ約３μｍの結晶質シリコン光電変換
ユニット層３および厚さ約８０ｎｍのＩＴＯ透明電極層
４が順に堆積された。なお、この裏面電極層２は、光散
乱反射を生じさせる微細な表面凹凸構造を含む上面を有
する銀層と、その上に堆積された厚さ約１００ｎｍの酸
化亜鉛からなる拡散防止層を含んでいた。First, referring to FIG. 5, on a glass substrate 1,
A back electrode layer 2, a crystalline silicon photoelectric conversion unit layer 3 having a thickness of about 3 μm, and an ITO transparent electrode layer 4 having a thickness of about 80 nm were sequentially deposited. The back electrode layer 2 includes a silver layer having an upper surface including a fine surface unevenness structure that causes light scattering reflection, and a diffusion prevention layer made of zinc oxide having a thickness of about 100 nm deposited thereon. Was.
【００４４】各セルが形成されるべき領域内において
は、接続用溝４ｄ、第１種類の透明電極分離溝４ｅ、お
よび第２種類の透明電極分離溝４ｆを形成するために、
透明電極層４の自由表面側からレーザスクライブが行な
われた。このときのレーザスクライブ条件としては、実
験例１の場合と同様に、ＹＡＧＳＨＧレーザが用いら
れ、パルス周期が３ｋＨｚ、出力パワーが０．１Ｗ、そ
してデフォーカス量が−３ｍｍであった。In a region where each cell is to be formed, a connecting groove 4d, a first type transparent electrode separating groove 4e, and a second type transparent electrode separating groove 4f are formed.
Laser scribing was performed from the free surface side of the transparent electrode layer 4. As a laser scribe condition at this time, as in the case of Experimental Example 1, a YAGSHG laser was used, the pulse cycle was 3 kHz, the output power was 0.1 W, and the defocus amount was -3 mm.
【００４５】その後、この透明電極層４上のレーザスク
ライブラインに対してドライエッチングが施された。こ
のときのエッチング条件は、ＣＦ4の流量が８５ｓｃｃ
ｍ、酸素の流量が２０ｓｃｃｍ、エッチングチャンバの
圧力が０．５Ｐａ、そして高周波パワーが０．１Ｗであ
り、１０分間のプラズマエッチングが行なわれた。すな
わち、このエッチング条件は実験例１の場合と同じであ
り、形成された溝４ｄ，４ｅ，４ｆは、いずれもシリコ
ン層３内の約０．３μｍの深さまで至っていた。Thereafter, dry etching was performed on the laser scribe line on the transparent electrode layer 4. At this time, the etching condition is such that the flow rate of CF 4 is 85 scc.
m, the flow rate of oxygen was 20 sccm, the pressure of the etching chamber was 0.5 Pa, the high frequency power was 0.1 W, and plasma etching was performed for 10 minutes. That is, the etching conditions were the same as those in the experimental example 1, and the formed grooves 4d, 4e, and 4f all reached a depth of about 0.3 μm in the silicon layer 3.
【００４６】次に図６を参照して、透明電極４上の櫛型
金属電極５と、接続用溝４ｄを埋める金属コンタクト部
６が、銀ペーストを用いたスクリーン印刷法によって形
成された。この金属コンタクト部６には、１５０℃で、
３０分の熱処理が施された。この熱処理によって、コン
タクト部６から金属原子が結晶質シリコン層３の粒界を
通じて裏面電極まで拡散し、その結果、金属コンタクト
部６が裏面電極層２へ電気的に接続された。他方、その
熱処理の間に、櫛型電極５からシリコン層３内への金属
原子の拡散はＩＴＯ層４によって防止され、裏面電極２
に含まれる金属層からシリコン層３内への金属原子の拡
散はそれらの層の間の酸化亜鉛からなる拡散防止層によ
って阻止された。Next, referring to FIG. 6, the comb-shaped metal electrode 5 on the transparent electrode 4 and the metal contact 6 filling the connection groove 4d were formed by a screen printing method using a silver paste. At 150 ° C.,
A 30 minute heat treatment was applied. By this heat treatment, metal atoms diffused from the contact portion 6 through the grain boundaries of the crystalline silicon layer 3 to the back surface electrode, and as a result, the metal contact portion 6 was electrically connected to the back surface electrode layer 2. On the other hand, during the heat treatment, diffusion of metal atoms from the comb-shaped electrode 5 into the silicon layer 3 is prevented by the ITO layer 4 and the back electrode 2
The diffusion of metal atoms from the metal layer contained in the silicon layer 3 into the silicon layer 3 was prevented by the diffusion preventing layer made of zinc oxide between the layers.
【００４７】その後、ガラス基板１を通してビーム照射
することによって、裏面電極分離溝２ｂを形成するレー
ザスクライブが行なわれた。このときのレーザスクライ
ブ条件としては、ＹＡＧＳＨＧレーザが用いられ、パル
ス周波数が３ｋＨｚ、出力パワーが０．４Ｗ、そしてデ
フォーカス量が０ｍｍであった。Thereafter, a laser scribe for forming the back electrode separation groove 2b was performed by irradiating a beam through the glass substrate 1. As the laser scribe conditions at this time, a YAGSHG laser was used, the pulse frequency was 3 kHz, the output power was 0.4 W, and the defocus amount was 0 mm.
【００４８】このレーザスクライブによって形成された
裏面電極分離溝２ｂの側壁は、電極層からの導電物質の
付着などによって短絡状態になり得ると考えられる。し
かし、櫛型金属電極５は、この裏面電極分離溝２ｂの側
壁から第２種類の透明電極分離溝４ｆによって電気的に
分離され得るとともに、金属コンタクト部６からは第１
種類の透明電極分離溝４ｅによって電気的に分離されて
いる。It is considered that the side wall of the back electrode separation groove 2b formed by the laser scribe may be short-circuited due to adhesion of a conductive substance from the electrode layer. However, the comb-shaped metal electrode 5 can be electrically separated from the side wall of the back electrode separation groove 2b by the second type of transparent electrode separation groove 4f, and can be separated from the metal contact portion 6 by the first electrode.
It is electrically separated by a kind of transparent electrode separation groove 4e.
【００４９】このように分離された各セルの櫛型金属電
極５は、それに隣接するセルの金属コンタクト部６へボ
ンディングワイヤ７によって接続された。これによっ
て、左右に隣接する各セルが互いに電気的に直列接続さ
れたことになる。The thus separated comb-shaped metal electrode 5 of each cell was connected to a metal contact portion 6 of a cell adjacent thereto by a bonding wire 7. As a result, the right and left adjacent cells are electrically connected to each other in series.
【００５０】図６に示されているような実験例４による
集積型薄膜太陽電池に対して実験例３の場合と同じ条件
で光照射したときの光電変換特性として、０．５３Ｖの
開放端電圧、２７ｍＡの短絡電流、７５％の曲線因子、
そして１０．７％の変換効率が得られた。As a photoelectric conversion characteristic when the integrated thin film solar cell according to Experimental Example 4 as shown in FIG. 6 was irradiated with light under the same conditions as in Experimental Example 3, the open-ended voltage of 0.53 V , 27 mA short circuit current, 75% fill factor,
And a conversion efficiency of 10.7% was obtained.
【００５１】（実験例５）実験例５として、模式的な断
面図である図７に示されているような集積型薄膜太陽電
池が作製された。この実験例５の太陽電池の製造プロセ
スは、図６においてボンディングワイヤ７が接続される
前の状態までは実験例４と同じプロセスで作製された。(Experimental Example 5) As Experimental Example 5, an integrated thin-film solar cell as shown in FIG. 7 which is a schematic sectional view was manufactured. The manufacturing process of the solar cell of Experimental Example 5 was manufactured by the same process as that of Experimental Example 4 until the state before the bonding wire 7 was connected in FIG.
【００５２】しかし、その後においては、図７に示され
ているように、裏面電極分離溝２ｂ、第２種類の透明電
極分離溝４ｆ、およびこれらの溝の間の透明電極層４を
覆うように、シルクスクリーン印刷法によって絶縁膜８
が形成された。そして、各セルの櫛型金属電極５はその
セルに隣接するセルの金属コンタクト部６へスクリーン
印刷法による導電膜９によって電気的に接続された。す
なわち、この導電膜９は絶縁膜８の上面を横切るように
覆って形成された。これによって、左右に隣接する各セ
ルが互いに電気的に直列接続されたことになる。However, thereafter, as shown in FIG. 7, the back electrode separating groove 2b, the second kind of transparent electrode separating groove 4f, and the transparent electrode layer 4 between these grooves are covered. Insulating film 8 by silk screen printing
Was formed. Then, the comb-shaped metal electrode 5 of each cell was electrically connected to the metal contact portion 6 of a cell adjacent to the cell by a conductive film 9 by screen printing. That is, the conductive film 9 was formed so as to cover the upper surface of the insulating film 8. As a result, the right and left adjacent cells are electrically connected to each other in series.
【００５３】こうして得られた実験例５による図７に示
されているような集積型薄膜太陽電池に対して実験例３
の場合と同じ条件で光照射したときの光電変換特性とし
ては、０．５３Ｖの開放端電圧、２７ｍＡの短絡電流密
度、７２％の曲線因子、そして１０．３％の変換効率が
得られた。An experimental example 3 was applied to the integrated thin film solar cell as shown in FIG.
As the photoelectric conversion characteristics when irradiated with light under the same conditions as in the case of the above, an open-circuit voltage of 0.53 V, a short-circuit current density of 27 mA, a fill factor of 72%, and a conversion efficiency of 10.3% were obtained.
【００５４】なお、以上の種々の実験においては、単一
の結晶質シリコン光電変換ユニット層のみを含む集積型
薄膜太陽電池について説明されたが、本発明の製造方法
は１つの結晶質光電変換ユニット層に積層された１以上
の非晶質または／および結晶質の光電変換層を含むタン
デム型薄膜太陽電池にも好ましく適用され得ることは言
うまでもない。In the various experiments described above, an integrated thin-film solar cell including only a single crystalline silicon photoelectric conversion unit layer has been described. However, the manufacturing method of the present invention uses one crystalline photoelectric conversion unit. It goes without saying that the present invention can also be preferably applied to a tandem thin-film solar cell including one or more amorphous and / or crystalline photoelectric conversion layers stacked in a layer.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少なく
とも１つの結晶質光電変換ユニット層を含む集積型薄膜
太陽電池の製造方法において、膜面側からのレーザスク
ライブを利用してもその太陽電池の高い出力性能を実現
し得る方法を提供することができる。As described above, according to the present invention, in a method of manufacturing an integrated type thin film solar cell including at least one crystalline photoelectric conversion unit layer, even if a laser scribe from the film surface side is used. A method capable of realizing high output performance of a solar cell can be provided.
【図１】 半導体光電変換ユニット層上の透明電極層を
その自由表面側からレーザスクライブした後の垂直断面
における表面凹凸状態を示す図である。FIG. 1 is a view showing a state of surface unevenness in a vertical cross section after laser scribing a transparent electrode layer on a semiconductor photoelectric conversion unit layer from its free surface side.
【図２】 図１に示されたスクライブラインに対してド
ライエッチングを施した後のスクライブ溝の断面形状を
示す図である。FIG. 2 is a view showing a cross-sectional shape of a scribe groove after performing dry etching on the scribe line shown in FIG. 1;
【図３】 本発明の一実施例による集積型薄膜太陽電池
の製造プロセスを説明するための模式的な断面図であ
る。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the integrated thin-film solar cell according to one embodiment of the present invention.
【図４】 図３のプロセスを経て完成された集積型薄膜
太陽電池を示す模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing an integrated thin-film solar cell completed through the process of FIG.
【図５】 本発明のもう１つの実施例による集積型薄膜
太陽電池の製造プロセスを説明するための模式的な断面
図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an integrated thin-film solar cell according to another embodiment of the present invention.
【図６】 図５のプロセスを経て完成された集積型薄膜
太陽電池の一例を示す模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view showing one example of an integrated thin-film solar cell completed through the process of FIG.
【図７】 図５のプロセスを経て完成された集積型薄膜
太陽電池のもう１つの例を示す模式的な断面図である。7 is a schematic cross-sectional view showing another example of the integrated thin-film solar cell completed through the process of FIG.
【図８】 従来の典型的な集積型薄膜太陽電池の一例を
示す模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing an example of a conventional typical integrated thin-film solar cell.
１ 絶縁基板、２ 裏面電極層、２ａ，２ｂ 裏面電極
分離溝、３ 結晶質半導体光電変換ユニット層、３ａ
接続用溝、４ 透明電極層、４ａ 第１透明導電層、４
ｂ 第２透明導電層、４ｃ 透明電極分離溝、４ｄ 接
続用溝、４ｅ第１種類の透明電極分離溝、４ｆ 第２種
類の透明電極分離溝、５ 櫛型金属電極、６ 金属コン
タクト部、７ ボンディングワイヤ、８ スクリーン印
刷法によって形成された絶縁膜、９ スクリーン印刷法
によって形成された導電膜。REFERENCE SIGNS LIST 1 insulating substrate, 2 back electrode layer, 2 a, 2 b back electrode separation groove, 3 crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer, 3 a
Connection groove, 4 transparent electrode layer, 4a first transparent conductive layer, 4a
b second transparent conductive layer, 4c transparent electrode separation groove, 4d connection groove, 4e first type transparent electrode separation groove, 4f second type transparent electrode separation groove, 5 comb-shaped metal electrode, 6 metal contact portion, 7 Bonding wire, insulating film formed by 8 screen printing method, conductive film formed by 9 screen printing method.
Claims (10)
層、少なくとも１の結晶質半導体光電変換ユニット層、
および透明電極層が複数の光電変換セルを形成するよう
に複数の分離溝によって分離されていて、かつそれらの
複数のセルが導電性接続部材によって電気的に直列接続
される集積型薄膜太陽電池の製造方法であって、 前記透明電極層を複数の透明電極に分離するための透明
電極分離溝の形成において、 前記透明電極層の自由表面側からスクライブ用レーザビ
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、前記透明電極層に隣接している導
電型半導体層を前記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。A back electrode layer sequentially laminated on an insulating substrate, at least one crystalline semiconductor photoelectric conversion unit layer,
And an integrated thin-film solar cell in which the transparent electrode layer is separated by a plurality of separation grooves so as to form a plurality of photoelectric conversion cells, and the plurality of cells are electrically connected in series by a conductive connection member. In a manufacturing method, in forming a transparent electrode separation groove for separating the transparent electrode layer into a plurality of transparent electrodes, at least the transparent electrode by irradiating a scribing laser beam from a free surface side of the transparent electrode layer Forming a transparent electrode separating groove penetrating the thickness of the layer, and thereafter, completely separating at least the conductive semiconductor layer adjacent to the transparent electrode layer by dry etching in the transparent electrode separating groove. A method for manufacturing an integrated thin-film solar cell, comprising:
チング後において、前記半導体層内の１００ｎｍ以上の
深さに至るように形成され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の製造方法。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the transparent electrode separation groove is formed to reach a depth of 100 nm or more in the semiconductor layer after the dry etching.
3. The method for producing an integrated thin-film solar cell according to item 1.
ら順に積層されたｎ型層、結晶質ｉ型光電変換層、およ
びｐ型層を含み、前記透明電極層にはｐ型層が隣接して
いることを特徴とする請求項１または２に記載の集積型
薄膜太陽電池の製造方法。3. The photoelectric conversion unit layer includes an n-type layer, a crystalline i-type photoelectric conversion layer, and a p-type layer which are sequentially stacked from the substrate side, and a p-type layer is adjacent to the transparent electrode layer. The method for manufacturing an integrated thin-film solar cell according to claim 1, wherein:
体層の厚さを貫通する前記接続用溝を介して行なわれる
ように、 前記半導体層上に所定厚さの第１の透明導電層を堆積
し、 少なくとも前記第１透明導電層の厚さを貫通する接続用
溝をレーザスクライブによって形成し、 この接続用溝の深さが前記裏面電極に至るまでドライエ
ッチングし、 その後に、前記接続用溝を埋めながら前記第１透明導電
層上に所定厚さの第２の透明導電層を堆積し、 前記透明電極層は前記第１と第２の透明導電層を含むこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の
集積型薄膜太陽電池の製造方法。4. A first transparent conductive layer having a predetermined thickness on the semiconductor layer, such that electrical series connection between the cells is performed through the connection groove penetrating the thickness of the semiconductor layer. Forming a connection groove through at least the thickness of the first transparent conductive layer by laser scribing, dry-etching the connection groove until the depth of the connection groove reaches the back surface electrode; A second transparent conductive layer having a predetermined thickness is deposited on the first transparent conductive layer while filling the groove for use, and the transparent electrode layer includes the first and second transparent conductive layers. Item 4. The method for manufacturing an integrated thin-film solar cell according to any one of Items 1 to 3.
用溝を介して行なわれるように、 少なくとも前記透明電極層の厚さを貫通する接続用溝を
レーザスクライブによって形成し、 前記接続用溝を埋める金属コンタクト部を形成し、 前記金属コンタクト部から金属原子を熱処理によって拡
散させて前記裏面電極層との間に電気的接続を形成する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載
の集積型薄膜太陽電池の製造方法。5. A connection groove penetrating at least a thickness of the transparent electrode layer is formed by laser scribing so that the electrical series connection between the cells is performed through the connection groove. 4. A metal contact portion for filling the groove, wherein metal atoms are diffused from the metal contact portion by heat treatment to form an electrical connection with the back electrode layer. 3. The method for producing an integrated thin-film solar cell according to the item 1.
された金属層と、透明導電性酸化物からなる拡散防止層
とを含み、この拡散防止層は前記金属層から金属原子が
前記半導体層内に拡散することを防止するように作用し
得ることを特徴とする請求項５に記載の集積型薄膜太陽
電池の製造方法。6. The back electrode includes a metal layer laminated in order from the substrate side, and a diffusion prevention layer made of a transparent conductive oxide, wherein the diffusion prevention layer is formed by removing metal atoms from the metal layer into the semiconductor layer. The method for manufacturing an integrated thin-film solar cell according to claim 5, wherein the method can act to prevent diffusion into the inside.
極層を複数の裏面電極に分離するための裏面電極分離溝
は、前記基板側からスクライブ用レーザビームを照射し
て、前記裏面電極層、前記半導体層、および前記透明電
極層を貫通する溝を形成することによって得られること
を特徴とする請求項５または６に記載の集積型薄膜太陽
電池の製造方法。7. The substrate is a transparent substrate, and a back electrode separation groove for separating the back electrode layer into a plurality of back electrodes is formed by irradiating a scribing laser beam from the substrate side to the back electrode layer. 7. The method of manufacturing an integrated thin-film solar cell according to claim 5, wherein the groove is obtained by forming a groove penetrating the semiconductor layer and the transparent electrode layer.
は櫛型金属電極が印刷法によって形成され、前記櫛型電
極と前記金属コンタクト部との間、および前記櫛型電極
と前記裏面電極分離溝との間には、前記透明電極分離溝
が形成されることを特徴とする請求項５から７のいずれ
かの項に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。8. In each of the cells, a comb-shaped metal electrode is formed on the transparent electrode by a printing method, between the comb-shaped electrode and the metal contact portion, and between the comb-shaped electrode and the back surface electrode. The method according to claim 5, wherein the transparent electrode separation groove is formed between the groove and the groove.
隣接するセルの前記コンタクト部にボンディングワイヤ
によって電気的に接続されることを特徴とする請求項８
に記載の集積型薄膜太陽電池の製造方法。9. The comb-shaped electrode of each of the cells is electrically connected to the contact portion of a cell adjacent to the cell by a bonding wire.
3. The method for producing an integrated thin-film solar cell according to item 1.
離溝、これと前記櫛型電極との間の前記透明電極分離
溝、およびこれらの溝の間の透明電極層を覆うように印
刷法によって絶縁膜を形成し、各前記セルの前記櫛型電
極はそのセルに隣接するセルの前記コンタクト部へ印刷
法による導電膜によって電気的に接続され、この導電膜
は前記絶縁膜の上面を横切るように覆って形成されるこ
とを特徴とする請求項８に記載の集積型薄膜太陽電池の
製造方法。10. In each of the cells, the back electrode separation groove, the transparent electrode separation groove between the back electrode separation groove and the comb-shaped electrode, and the transparent electrode layer between these grooves are insulated by a printing method. A film is formed, and the comb-shaped electrode of each of the cells is electrically connected to the contact portion of a cell adjacent to the cell by a conductive film formed by a printing method, and the conductive film traverses the upper surface of the insulating film. The method of manufacturing an integrated thin-film solar cell according to claim 8, wherein the method is formed so as to cover.
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