WO2011078171A1 - 太陽電池の評価方法及び評価装置 - Google Patents

太陽電池の評価方法及び評価装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011078171A1
WO2011078171A1 PCT/JP2010/073012 JP2010073012W WO2011078171A1 WO 2011078171 A1 WO2011078171 A1 WO 2011078171A1 JP 2010073012 W JP2010073012 W JP 2010073012W WO 2011078171 A1 WO2011078171 A1 WO 2011078171A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
evaluation
electrode layer
groove
solar cell
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/073012
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和弘 山室
龍馬 金丸
宏一 滝田
Original Assignee
株式会社アルバック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アルバック filed Critical 株式会社アルバック
Priority to JP2011547569A priority Critical patent/JP5165799B2/ja
Publication of WO2011078171A1 publication Critical patent/WO2011078171A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to an evaluation method and an evaluation apparatus that can locally evaluate photoelectric conversion efficiency simply and with high accuracy in a desired region of a solar cell.
  • a solar cell using a silicon single crystal is excellent in energy conversion efficiency per unit area.
  • a solar cell using a silicon single crystal uses a silicon wafer obtained by slicing a silicon single crystal ingot, a large amount of energy is consumed for manufacturing the ingot, and the manufacturing cost is high.
  • a solar cell is manufactured using a silicon single crystal, it is considerably expensive at present.
  • solar cells using amorphous (amorphous) silicon thin films that can be manufactured at lower cost are widely used as low-cost solar cells.
  • Amorphous silicon solar cells use a semiconductor film having a layer structure called a pin junction in which an amorphous silicon film (i-type) that generates electrons and holes when receiving light is sandwiched between p-type and n-type silicon films. . Electrodes are formed on both sides of the semiconductor film. Electrons and holes generated by sunlight move actively due to the potential difference between the p-type and n-type semiconductors, and this is continuously repeated, causing a potential difference between the electrodes on both sides.
  • i-type amorphous silicon film
  • a transparent electrode such as TCO (Transparent Conductive Oxide) is formed on a glass substrate as a lower electrode, and a semiconductor film made of amorphous silicon, an upper electrode, A structure in which an Ag thin film or the like is formed is employed.
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • an amorphous silicon solar cell having a photoelectric conversion body composed of such upper and lower electrodes and a semiconductor film there is a problem that a potential difference is small and a resistance value is large only by depositing each layer uniformly over a wide area on a substrate. is there.
  • an amorphous silicon solar cell is configured by forming partition elements in which photoelectric conversion bodies are electrically partitioned for each predetermined size and electrically connecting partition elements adjacent to each other.
  • partition elements in which photoelectric conversion bodies are electrically partitioned for each predetermined size and electrically connecting partition elements adjacent to each other.
  • a plurality of strip-shaped partition elements are obtained by forming grooves called scribe lines with a laser beam or the like in a photoelectric converter uniformly formed over a large area on a substrate.
  • the structure in which the partition elements are electrically connected in series is employed.
  • the thin film solar cell of such a structure it is known that some structural defects will arise in a manufacture stage. For example, when the thin film is formed, particles may be mixed into the thin film solar cell or a pinhole may be generated, so that the upper electrode and the lower electrode are locally short-circuited. Further, after the photoelectric conversion body is formed on the substrate, when the photoelectric conversion body is divided into a plurality of partition elements by the scribe line, the metal film constituting the upper electrode is melted along the scribe line to form the lower electrode. And the upper electrode and the lower electrode may be locally short-circuited by the molten metal.
  • FIGS. 8A to 8F are schematic cross-sectional views for explaining a conventional measurement method for locally measuring the photoelectric conversion efficiency of a part of a solar cell.
  • a first electrode layer 13 (lower electrode) and a semiconductor layer 14 ′ are stacked in this order on a light-transmitting substrate 11 ′.
  • FIG. 8A a first electrode layer 13 (lower electrode) and a semiconductor layer 14 ′ are stacked in this order on a light-transmitting substrate 11 ′.
  • a mask 91 used to form a second electrode layer 15 ′ (upper electrode) having a desired pattern is formed on the semiconductor layer 14 ′ by patterning.
  • a method for forming the mask for example, a known patterning method such as laminating a photoresist on the semiconductor layer 14 ′, performing exposure and development is used.
  • a second electrode layer 15 ′ is stacked on the semiconductor layer 14 ′ on which the mask 91 is patterned.
  • the mask 91 is removed, and the second electrode layer 15 ′ is patterned.
  • FIG. 8E a part of the semiconductor layer 14 ′ exposed by removing the mask 91 is removed to form a removed portion.
  • a conductive layer 92 is provided in a part of the removal portion so as to be in contact with the first electrode layer 13 and the semiconductor layer 14 ′ and not to be in contact with the second electrode layer 15 ′.
  • the substrate 11 ′ and the second electrode layer 15 ′ are electrically connected to produce the minicell 10a.
  • solder can be used as a material of the conductive layer 92.
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of a solar cell 10 ′ having such a minicell 10a.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method of irradiating light to a minicell.
  • reference numeral 330 denotes a probe such as a current / voltage measuring instrument, and the conductive layer 92 is in contact with the second electrode layer 15 'formed in the minicell 10a.
  • the photoelectric conversion efficiency in a minicell is measured locally using the apparatus which measures a current-voltage characteristic.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example in which the solar cell 10 ′ is divided into a plurality of small batteries. Furthermore, as shown in FIG.
  • This invention is made
  • the solar cell evaluation method provides a substrate in which at least a first electrode layer and a semiconductor layer are laminated in this order, and a predetermined photoelectric conversion efficiency is evaluated.
  • a first groove is formed by removing the semiconductor layer so as to surround the evaluation region, and a second electrode layer is stacked on the semiconductor layer on which the first groove is formed, thereby Burying the second electrode layer in a groove and removing the semiconductor layer and the second electrode layer in an inner region surrounded by the first groove in a direction parallel to the substrate.
  • the substrate and the first electrode layer are light transmissive, and the substrate is opposite to the surface on which the first electrode layer is formed. It is preferable to form the first groove and the second groove by irradiating the surface with a laser.
  • the solar cell evaluation method provides a substrate in which at least a first electrode layer and a semiconductor layer are laminated in this order, and a second electrode layer is formed on the semiconductor layer.
  • a second removal portion is formed, so as not to contact the second electrode layer and along the evaluation region, Forming a conductive layer for burying the second removal portion, electrically insulating the evaluation region from the peripheral region, irradiating only the evaluation region electrically insulated from the peripheral region, and the evaluation region;
  • a solar cell evaluation apparatus surrounds a first evaluation apparatus and a predetermined evaluation region, in which a first electrode layer and a semiconductor layer are stacked in this order on a substrate.
  • the first removing device for forming the first groove by removing the semiconductor layer as described above, and the second electrode layer on the semiconductor layer in which the first groove is formed, Removing the semiconductor layer and the second electrode layer in an inner region surrounded by the first groove in a direction parallel to the substrate and a second laminating apparatus for burying the second electrode layer in one groove Forming a second groove and electrically irradiating the region including the evaluation region electrically isolated from the peripheral region and a second removing device that electrically isolates the evaluation region from the peripheral region Including a light irradiating part and the evaluation region And a measuring unit for measuring a current-voltage characteristic in the evaluation region when light is irradiated to pass.
  • the first removal device and the second removal device each include a laser light source, the light irradiation unit includes a light source, and the measurement unit includes a current or a voltage. It is preferable that any one or more of the laser light source, the light source, and the probe move independently above the solar cell.
  • a solar cell evaluation apparatus includes a stacking apparatus that stacks a first electrode layer and a semiconductor layer on a substrate in this order, and a second electrode forming unit that forms a second electrode layer on the semiconductor layer. And a first removal device that forms a first removal portion on the second electrode layer so as to be along a predetermined evaluation region, and in the first removal portion, the semiconductor layer along the first removal portion.
  • a second removal device for forming a second removal portion, so as not to contact the second electrode layer, and along the evaluation region, Only a conductive layer forming portion for forming a conductive layer for burying the second removal portion, an insulating portion for electrically insulating the evaluation region from the peripheral region, and only the evaluation region electrically insulated from the peripheral region A light irradiating part for irradiating light to the evaluation area, The evaluation region and in contact probe placement on the conductive layer when that includes a measuring unit for measuring the current-voltage characteristics in the evaluation region.
  • FIG. 1A It is a schematic sectional drawing which illustrates the solar cell evaluated by the evaluation method of 1st Embodiment of this invention. It is an expanded sectional view which shows the part shown by the code
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a solar cell to which the evaluation method of the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view showing a portion indicated by reference numeral A in FIG. 1A.
  • the solar cell 10 includes a photoelectric conversion body 12 in which at least a first electrode layer 13 (lower electrode), a semiconductor layer 14, and a second electrode layer 15 (upper electrode) are stacked in this order on the first surface 11a of the substrate 11. Prepare.
  • the substrate 11 is made of, for example, an insulating material having excellent sunlight permeability and durability such as glass or transparent resin.
  • the solar cell 10 can be made to generate electric power by making sunlight incident on the second surface 11 b of the substrate 11.
  • the first electrode layer 13 is made of a transparent conductive material, for example, a light transmissive metal oxide such as TCO or ITO.
  • the second electrode layer 15 is formed of a conductive metal film such as Ag or Cu.
  • the semiconductor layer 14 has an i-type silicon film 16 sandwiched between a p-type silicon film 17 and an n-type silicon film 18 as shown in FIG. 1B. It has a pin junction structure.
  • sunlight enters the semiconductor layer 14 electrons and holes are generated, and the electrons and holes move actively due to the potential difference between the p-type silicon film 17 and the n-type silicon film 18, and this is repeated continuously.
  • a potential difference is generated between the first electrode layer 13 and the second electrode layer 15 (photoelectric conversion).
  • any material such as an amorphous type or a nanocrystal type is adopted.
  • the photoelectric conversion body 12 is usually divided into a plurality of partition elements whose outer shape is a strip shape, for example, by a scribe line (not shown).
  • the partition elements are electrically partitioned from each other, and are electrically connected in series, for example, between partition elements adjacent to each other.
  • the photoelectric conversion body 12 has a structure in which a large number of partition elements are all electrically connected in series, and can extract a current with a high potential difference.
  • the scribe line is formed, for example, by forming the photoelectric conversion body 12 uniformly on the first surface 11a of the substrate 11 and then forming grooves in the photoelectric conversion body 12 at a predetermined interval by a laser or the like. In the first embodiment, the operation described below is performed in a region where no scribe line is formed.
  • a protective layer made of an insulating resin or the like may be further formed on the second electrode 15 constituting the photoelectric converter 12.
  • a single-type semiconductor layer configured by a single pin junction structure is illustrated, but the present invention is not limited to this structure.
  • a tandem semiconductor layer in which a plurality of pin junction structures such as three are stacked may be employed.
  • the layer (film thickness, type of film material, etc.) on which photoelectric conversion is performed can be adjusted in accordance with the wavelength band of light irradiated on the solar cell.
  • FIGS. 2A to 3D are diagrams for explaining an evaluation method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2D are schematic cross-sectional views for explaining a process for manufacturing a minicell
  • FIGS. 3A to 3D are schematic plan views.
  • First groove forming step In the evaluation method of the first embodiment of the present invention, first, the first electrode layer 13 and the semiconductor layer 14 are stacked in this order on the first surface 11a of the substrate 11 as shown in FIGS. 2A and 3A. Thereafter, the semiconductor layer 14 is removed so as to surround the predetermined evaluation region, and a step of forming the first groove 140a (first groove forming step) is performed.
  • the predetermined evaluation area is an area located between the first grooves 140a in FIG. 2A and is an area surrounded by the first grooves 140a in FIG. 3A.
  • a known method is used as a method for forming the first electrode layer 13 and the semiconductor layer 14.
  • the thickness of the 1st electrode layer 13 and the semiconductor layer 14 may be the same as the thickness in the layer structure of the conventional solar cell.
  • the first groove 140a can be formed, for example, by irradiating a laser.
  • the wavelength of the laser is preferably in the range of about 500 to 560 nm, and it is usually preferable to use a green laser of 532 nm.
  • As a laser irradiation method it is preferable to irradiate the laser toward the second surface 11b of the substrate 11 (the surface opposite to the surface on which the first electrode layer 13 is formed).
  • the width of the first groove 140a (the width in the plan view of FIG. 3A) Wa is not limited to a specific width as long as the region Ra surrounded by the first groove 140a is electrically insulated from the peripheral region.
  • the width Wa is preferably about 10 to 200 ⁇ m, and more preferably about 80 to 120 ⁇ m.
  • the present invention is not limited to this structure, and a part of the first groove 140a.
  • the width of the first groove 140a may be different from the width of the other part, or the width of the first groove 140a may be different throughout (the width of the first groove 140a may be entirely changed).
  • a structure in which the width Wa of the first groove 140a is the same throughout is most preferable in that the groove can be easily formed.
  • a structure in which the first electrode layer 13 is not removed is illustrated. However, as long as the effect of the present invention is not hindered, one of the first electrode layers 13 close to the semiconductor layer 14 is illustrated. The part may be removed.
  • the surface area of the region Ra in the direction parallel to the substrate 11 can be arbitrarily set according to the purpose (necessary).
  • the surface area of the evaluation region Rb described later is considered.
  • the surface area of the region Ra is preferably about 36 to 225 mm 2 , and more preferably about 64 to 144 mm 2 .
  • the length of one side is preferably about 6 to 15 mm, and more preferably about 8 to 12 mm.
  • the shape of the region Ra is a substantially square shape in a plan view.
  • a structure in which the three-dimensional shape (the entire shape) of the region Ra is a substantially quadrangular prism shape is illustrated.
  • the present invention is not limited to this structure, and the shape of the region Ra may be another polygonal shape such as a substantially triangular shape or a substantially pentagonal shape, or may be another shape such as a substantially circular shape or a substantially elliptical shape. It may be.
  • the region Ra may be formed in a composite shape in which two or more of the plurality of shapes are combined, and further formed in an indefinite shape that does not belong to any of the plurality of shapes. May be. However, it is most preferable that the region Ra is formed in a polygonal shape, particularly a substantially rectangular shape, in that the region Ra can be easily formed.
  • the second electrode is formed on the surface on the substrate 11 on which the first groove 140a is formed.
  • the layer 15 is laminated, and the second electrode layer 15 is buried in the first groove 140a (second electrode layer forming step).
  • a method for forming the second electrode layer 15 a known method is used.
  • the thickness of the second electrode layer 15 may be the same as the thickness of the conventional solar cell layer structure, except for the thickness of the second electrode layer 15 buried in the first groove 140a.
  • part in which the 2nd electrode layer 15 is embedded should just be formed in the whole depth direction (thickness direction of the semiconductor layer 14) of the 1st groove
  • a gap may exist in a part of the second electrode layer 15, but it is preferable that the volume of the gap is small, and all of the first groove 140 a is buried in the second electrode layer 15. It is particularly preferred that By performing the second electrode layer forming step, the second electrode layer 15 and the first electrode layer 13 can be brought into electrical contact through the portion of the second electrode layer 15 buried in the first groove 140a. It becomes possible.
  • the second groove 140b is formed by removing the semiconductor layer 14 and the second electrode layer 15 (second groove forming step). By this step, an evaluation region that is electrically insulated from the peripheral region is formed.
  • the solar cell 10 in which the minicell 10a including the evaluation region Rb surrounded by the second groove 140b and insulated from the region Ra is formed is obtained.
  • the second groove 140b As a method of forming the second groove 140b, a method similar to the method of forming the first groove 140a may be used. As a method for removing the semiconductor layer 14 and the second electrode layer 15, the method for removing the semiconductor layer 14 may be the same as or different from the method for removing the second electrode layer 15. Further, the semiconductor layer 14 and the second electrode layer 15 may be removed at the same time, or may be removed separately sequentially.
  • the width (the width in the plan view of FIG. 3A) Wb of the second groove 140b is not limited to a specific width as long as the evaluation region Rb is electrically insulated from the peripheral region.
  • the width Wb may be the same as the width Wa of the first groove 140a.
  • a structure in which the width Wb is the same throughout is exemplified as the second groove 140b, but the present invention is not limited to the structure, and a part of the second groove 140b.
  • the width of the second groove 140b may be different from the width of the other portion, or the width of the second groove 140b may be different throughout (the width of the second groove 140b may be entirely changed).
  • the structure in which the width Wb of the second groove 140b is the same throughout is most preferable in that the groove can be easily formed.
  • a structure in which the first electrode layer 13 is not removed is illustrated. However, as long as the effect of the present invention is not hindered, one of the first electrode layers 13 close to the semiconductor layer 14 is illustrated. The part may be removed.
  • the surface area of the evaluation region Rb in the direction parallel to the substrate 11 (the surface area of the evaluation region Rb in the plan view of FIG. 3C) can be arbitrarily set to be smaller than the surface area of the region Ra in the direction parallel to the substrate 11.
  • the surface area of the evaluation region Rb is preferably about 1 to 100 mm 2 , and more preferably about 9 to 49 mm 2 .
  • the length of one side is preferably about 1 to 10 mm, more preferably about 3 to 7 mm. preferable.
  • region Rb is substantially square shape in a top view is illustrated.
  • a structure in which the three-dimensional shape (the overall shape) of the evaluation region Rb is a substantially quadrangular prism shape is illustrated.
  • the present invention is not limited to this structure, and the shape of the evaluation region Rb may be other polygonal shapes such as a substantially triangular shape and a substantially pentagonal shape, or may be other shapes such as a substantially circular shape and a substantially elliptical shape. It may be a shape.
  • the evaluation region Rb may be formed in a composite shape in which two or more types of shapes are combined, and further formed in an indefinite shape that does not belong to any of the plurality of shapes. May be. However, it is most preferable that the evaluation region Rb is formed in a polygonal shape, particularly a substantially rectangular shape, in that the evaluation region Rb can be easily formed.
  • the semiconductor layer 14 and the second electrode layer 15 are removed to remove the third groove 140c. It is preferable to perform a step of forming (third groove forming step). In this step, in the direction parallel to the substrate 11, the outer region of the first groove 140a in which the second electrode layer 15 is buried (the region located outside the inner region surrounded by the first groove 140a). ) Is formed with a third groove 140c. By this step, the region including the entire first groove 140a is electrically insulated from the peripheral region.
  • the region Rc surrounded by the third groove 140c is electrically insulated from the peripheral region, and the photoelectric conversion efficiency in the evaluation region Rb is evaluated with higher accuracy.
  • the region Rc includes a region Ra including the evaluation region Rb.
  • the width Wc of the third groove 140c is not limited to a specific width as long as the region Rc is electrically insulated from the peripheral region.
  • the width Wc may be the same as the width Wb of the second groove 140b.
  • the surface area of the region Rc in the plan view of FIG. 3D can be arbitrarily set to be larger than the surface area of the region Ra in the plan view. For example, it is preferable to set the surface area of the region Rc in consideration of the distance between probes such as a current / voltage measuring instrument used when evaluating photoelectric conversion efficiency.
  • the shape of the region Rc in the plan view may be the same as the shape of the region Ra or the evaluation region Rb.
  • the form (structure) of the third groove 140c may be the same as that of the second groove 140b.
  • the evaluation method of the first embodiment of the present invention the state in which the first electrode layer 13 is not removed is illustrated, but the first electrode close to the semiconductor layer 14 within a range that does not hinder the effects of the present invention. A part of the layer 13 may be removed.
  • the second groove forming step is insulated from the peripheral region.
  • Light is irradiated to a region including the evaluation region (irradiation process).
  • the region irradiated with the light only needs to include the evaluation region Rb, and the outside of the evaluation region Rb.
  • Light may be irradiated to a region located at the position. As shown in FIG. 4A, the light is applied to the substrate 11 of the solar cell 10 and enters the semiconductor layer 14 through the substrate 11.
  • the evaluation region Rb is electrically insulated from the peripheral region, there is no need to limit the region irradiated with light with a light shielding plate or the like when performing the irradiation step, and the irradiation step is simplified. Can be done.
  • the current-voltage characteristics in the evaluation region when the region including the evaluation region is irradiated with light is then measured (measurement step).
  • the measurement process is performed as illustrated in FIGS. 4A and 4B.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a method for measuring current-voltage characteristics in the measurement process of the first embodiment, FIG. 4A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 4B is a schematic plan view.
  • the arrow shown by FIG. 4A and 4B represents the electric current at the time of a measurement.
  • the first probe 330A current-voltage characteristic measurement unit, measurement unit
  • the second electrode layer 15 formed in the evaluation region Rb The second electrode layer formed outside the second groove 140b in the direction parallel to the substrate 11 (outside the region surrounded by the second groove 140b) and close to the first groove 140a 15, the second probe 330B (current-voltage characteristic measurement unit, measurement unit) is placed in contact.
  • the 2nd electrode layer 15 is formed in the surface located opposite to the surface of the solar cell 10 with which light is irradiated.
  • the current-voltage characteristics can be measured through the second electrode layer 15 that surrounds the evaluation region Rb insulated from the peripheral region and is buried in the first groove 140a. At this time, the evaluation region Rb is reliably insulated from other regions (peripheral regions), and thus is not affected by the other regions.
  • the place where the probe arranged outside the evaluation region Rb is arranged is the first groove in which the second electrode layer 15 is buried. It is close to 140a.
  • the position where the second probe 330B is arranged is the first groove in which the second electrode layer 15 is buried. It is close to 140a.
  • a probe 330B may be arranged. Further, both of the two second probes 330B may be disposed at a position (inner position) between the concave portion 150a and the second groove 140b in a direction parallel to the substrate.
  • both of the two second probes 330B may be disposed at a position (outside position) between the concave portion 150a and the third groove 140c in a direction parallel to the substrate. Further, either one or both of the two second probes 330B may be disposed on the concave portion 150a.
  • the voltage (or resistance) flowing through the minicell 10a may be measured by applying a voltage to the minicell 10a by using the probes 330A and 330B.
  • the current-voltage characteristic is It is possible to detect whether the minicell 10a is defective before measurement. Further, the relationship between the resistance between the electrodes of the minicell 10a and the current-voltage characteristics can also be measured.
  • the evaluation method of the first embodiment of the present invention is significantly superior to the conventional evaluation method in that the photoelectric conversion efficiency in a predetermined region of the solar cell can be evaluated easily and with high accuracy.
  • the solar cell evaluation apparatus of the first embodiment of the present invention is used in the above-described evaluation method.
  • the evaluation apparatus forms a first groove by removing the semiconductor layer so as to surround a predetermined evaluation region, and a first stacking apparatus that stacks a first electrode layer and a semiconductor layer in this order on a substrate.
  • a first removing device and a second laminating device for burying the second electrode layer in the first groove by laminating a second electrode layer on the semiconductor layer in which the first groove is formed A second groove is formed by removing the semiconductor layer and the second electrode layer in an inner region surrounded by the first groove in a direction parallel to the substrate, and the evaluation region is a peripheral region
  • the evaluation region means, for example, an evaluation region Rb that is evaluated by irradiating light to the solar cell 10 after the minicell 10a shown in FIGS. 2A to 3D is formed.
  • the first laminating apparatus and the second laminating apparatus are the same apparatuses as those used when forming an electrode layer, a semiconductor layer, or the like in a conventional solar cell manufacturing apparatus.
  • Examples of the first removal device and the second removal device include a laser irradiation device provided with a laser light source.
  • the laser irradiation apparatus is preferably capable of irradiating a laser having a wavelength of about 500 to 560 nm, usually a green laser of 532 nm.
  • the light irradiation apparatus As a light irradiation part, the light irradiation apparatus provided with the light source can be illustrated.
  • “light source” represents “light source constituting the light irradiation unit” and is distinguished from “laser light source constituting the first removal device or the second removal device”.
  • a structure of the light irradiation device a structure including one light source may be employed, or a structure including two or more light sources may be employed.
  • the plurality of light sources may be the same as each other, one of the plurality of light sources may be different from the other light sources, or all of the plurality of light sources may be different from each other.
  • “the light sources are different” means, for example, that the wavelengths of light emitted from a plurality of light sources are different from each other.
  • a current-voltage measuring device including a plurality of probes can be employed.
  • a structure of the current voltage measuring device a so-called four-terminal structure having two sets of probes each having a voltage probe and a current probe provided separately, the voltage probe and the current probe are integrated.
  • a structure or the like having two probes provided in can be employed.
  • a structure including 2n (n represents an integer of 2 or more) probes can be employed.
  • the evaluation apparatus it is preferable that any one or more of the laser light source, the light source, and the probe can independently move above the solar cell.
  • the evaluation apparatus preferably includes a first fixing unit that moves at least one of the laser light source, the light source, and the probe onto a predetermined region.
  • the device (laser light source, light source, and probe) provided in the first fixed part is movable.
  • a plurality of first fixing parts may be provided in the evaluation device, and the first fixing parts may be provided independently for each of the laser light source, the light source, and the probe.
  • each of the laser light source, the light source, and the probe can be independently moved by the plurality of first fixing portions, stopped at a desired position, and positioning can be performed.
  • fixed part is provided with the 1st control part which consists of a computer etc. which were electrically connected with the 1st fixing
  • the first control unit can automatically control the movement of the first fixing unit.
  • a solar cell to be evaluated is fixed and a second fixing portion is provided that moves the solar cell, stops it at a desired position, and performs positioning. .
  • fixed part is provided with the 2nd control part which consists of a computer etc. which were electrically connected with the 2nd fixing
  • the second control unit can automatically control the movement of the second fixing unit.
  • the first control unit and the second control unit may be configured integrally.
  • “on the solar cell” to which the laser light source or the like moves may be “on the substrate of the solar cell” or “on the photoelectric converter”.
  • the movable device selected from the laser light source, the light source, the probe, the first fixed portion, and the second fixed portion, the combination of the movable devices, and the moving direction are not limited to the above-described embodiments.
  • the movable device, the combination of movable devices, and the moving direction are arbitrarily selected and set according to the purpose.
  • any one of the laser light source, the light source, the probe, the first fixing unit, and the second fixing unit may be movable in a direction parallel to the substrate, or the other device may be in a direction perpendicular to the substrate It may be movable.
  • the above-described embodiment is an example of the present invention, and an embodiment according to the situation is adopted.
  • the evaluation apparatus may be disposed at a position different from the position where the solar cell manufacturing apparatus is disposed, or may be incorporated into the solar cell manufacturing apparatus.
  • a device for laminating an electrode layer or a semiconductor layer in the solar cell manufacturing apparatus for example, a film forming device
  • the first stacking layer is the first stacking layer. It has the function of a device and a second laminating device.
  • the evaluation region can be easily and accurately insulated from the peripheral region.
  • the above-described process evaluation method
  • a large amount of samples (minicells) can be processed (evaluated) in a short time.
  • the evaluation region electrically insulated from the peripheral region is provided, and the region including the region is irradiated with light so that the current in the evaluation region is not affected by the peripheral region.
  • Voltage characteristics can be measured, and photoelectric conversion efficiency can be locally evaluated with high accuracy. For example, if it is found that a plurality of regions where current-voltage characteristics are measured have a region having a photoelectric conversion efficiency greatly different from other regions, it can be determined that a structural defect exists in the region.
  • the evaluation method of the first embodiment of the present invention is not applied, it is difficult to accurately determine whether or not the obtained measurement result is affected by a structural defect.
  • the present invention evaluates the photoelectric conversion efficiency distribution in the direction parallel to the thin film of the solar cell easily and with high accuracy, and if the distribution is generated, specifies the location easily and with high accuracy.
  • FIGS. 5A to 6E are diagrams for explaining an evaluation method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5A to 5E are schematic cross-sectional views for explaining a process for manufacturing a minicell
  • FIGS. 6A to 6E are schematic plan views.
  • a first removal portion from which the second electrode layer has been removed is formed along the evaluation region.
  • a part of the semiconductor layer and the first electrode layer is further removed along the first removal portion to form a second removal portion.
  • the first electrode layer 23 and the semiconductor layer 24 are stacked in this order on the substrate 11 having light transmittance.
  • a mask 91 used for forming the second electrode layer 25 having a desired pattern is patterned on the semiconductor layer 24.
  • a known patterning method is used such as performing exposure and development after laminating a photoresist on the semiconductor layer 24.
  • the second electrode layer 25 is laminated on the semiconductor layer 24 on which the mask 91 is formed by patterning.
  • the mask 91 is removed, and the second electrode layer 25 is patterned on the semiconductor layer 24.
  • the second electrode layer 25 is removed along the region that becomes the evaluation region Rd in a later step, and the first removal portion 240a in which a part of the semiconductor layer 24 is exposed is formed.
  • the outer shape of the first removal portion 240a in the plan view is a quadrangle.
  • a part of the exposed semiconductor layer 24 and a part of the first electrode layer 23 are removed along the pattern of the first removal portion 240a.
  • the second removal portion 240b having a quadrangular outer shape is formed.
  • the step-like groove 240 including the first removal portion 240a and the second removal portion 240b and the evaluation region Rd are formed.
  • a structure in which the semiconductor layer 24 and a part of the first electrode layer 23 close to the semiconductor layer 24 are removed is illustrated. It may not be removed.
  • the conductive layer 92 is formed along the pattern of the evaluation region Rd so that the formed second removal portion 240b is buried and is not in contact with the second electrode layer 25. Specifically, as shown in FIGS. 5E and 6E, the conductive layer 92 is formed along the evaluation region Rd so as to fill the second removal portion 240b and not to contact the second electrode layer 25. . Thereby, the solar cell 20 in which the minicell 20a in which the conductive layer 92 and the second electrode layer 25 are electrically connected is formed is obtained.
  • the conductive layer 92 is formed along the groove 240, and the shape of the conductive layer 92 is a quadrangle in a plan view.
  • the conductive layer 92 can be formed using, for example, solder.
  • the solar cell 20 shown in FIGS. 5E and 6E has the same structure as the solar cell 10 shown in FIG. 1 except that the minicell 20a is formed.
  • the materials or thicknesses of the substrate 11, the first electrode layer 23, the semiconductor layer 24, and the second electrode layer 25 in FIGS. 5A to 6E are respectively the substrate 11, the first electrode layer 13 and the first electrode layer 13 in FIGS. Similar to the semiconductor layer 14 and the second electrode layer 25.
  • the size or shape of the evaluation region Rd is the same as the size or shape of the evaluation region Rb in FIGS. 2A to 3D.
  • the width or shape of the second removal portion 240b is the same as the width or shape of the first groove 140a in FIGS. 2A to 3D.
  • the width or shape of the first removal portion 240a is appropriately adjusted according to the size or shape of the evaluation region Rd.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining a method of measuring current-voltage characteristics in the measurement process of the second embodiment, FIG. 7A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 7B is a schematic plan view. Moreover, the arrow shown by FIG. 7A and FIG. 7B represents the electric current at the time of a measurement. Specifically, in the solar cell 20 obtained by the steps shown in FIGS.
  • the light shielding plate 93 is placed on the light irradiation surface (first electrode layer) of the substrate 11 as illustrated in FIGS. 7A and 7B. 23, the surface on which the semiconductor layer 24 and the second electrode layer 25 are not formed).
  • the light shielding plate 93 has an opening, and only the light irradiated on the substrate 11 through the opening enters the solar cell 20.
  • the portion of the substrate 11 covered with the light shielding plate 93 and having no opening is not irradiated with light.
  • variety of an opening part corresponds with the width
  • Reference numerals 330A and 330B shown in FIGS. 7A and 7B represent probes (current-voltage characteristic measuring unit, measuring unit) such as a current-voltage measuring device.
  • the first probe 330A is placed in contact with the evaluation region Rd in the minicell 20a.
  • the second probe 330 ⁇ / b> B is disposed in contact with the conductive layer 92. When current flows from the first probe 330A toward the second probe 330B, the current-voltage characteristics of the minicell 20a are locally measured.
  • the solar cell evaluation apparatus includes a stacking apparatus that stacks a first electrode layer and a semiconductor layer in this order on a substrate, and a second electrode formation that forms a second electrode layer on the semiconductor layer.
  • a first removal device that forms a first removal portion on the second electrode layer along a predetermined evaluation region, and the first removal portion, the semiconductor along the first removal portion Removing a part of the layer and the first electrode layer, a second removal device for forming a second removal portion, and so as not to contact the second electrode layer and along the evaluation region
  • a conductive layer forming part for forming a conductive layer for burying the second removal part; an insulating part for electrically insulating the evaluation area from the peripheral area; and the evaluation area electrically insulated from the peripheral area
  • a light irradiating unit that irradiates only the light, and the evaluation region is irradiated with light.
  • the 2nd removal apparatus in 2nd Embodiment of the evaluation apparatus of a solar cell is the same as that of the said 1st removal apparatus and 2nd removal apparatus in 1st Embodiment of the evaluation apparatus of a solar cell.
  • the conductive layer forming part an apparatus for forming a conductive layer such as solder is used.
  • the light irradiation part in 2nd Embodiment of the evaluation apparatus of a solar cell is the same as the light irradiation part in 1st Embodiment of the evaluation apparatus of a solar cell.
  • the measurement part in 2nd Embodiment of the evaluation apparatus of a solar cell is the same as the measurement part in 1st Embodiment of the evaluation apparatus of a solar cell.
  • Such an evaluation apparatus may further include an apparatus for removing the second electrode layer along the evaluation region.
  • an evaluation apparatus may be arrange

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

　太陽電池の評価方法は、評価領域（Ｒｂ）を囲むように半導体層（１４）を除去することによって第一の溝（１４０ａ）を形成し、前記第一の溝（１４０ａ）が形成された前記半導体層（１４）上に第二電極層（１５）を積層することによって、前記第一の溝（１４０ａ）に前記第二電極層（１５）を埋没させ、基板（１１）に平行な方向における前記第一の溝（１４０ａ）によって囲まれた内側領域において、前記半導体層（１４）及び前記第二電極層（１５）を除去することによって第二の溝（１４０ｂ）を形成し、前記評価領域（Ｒｂ）を周辺領域から電気的に絶縁し、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域（Ｒｂ）を含む領域に光を照射し、前記評価領域（Ｒｂ）を含む領域に光が照射されている時の前記評価領域（Ｒｂ）における電流電圧特性を測定する。

Description

太陽電池の評価方法及び評価装置
　本発明は、太陽電池の所望の領域において、光電変換効率を簡便かつ高精度に局所的に評価することができる評価方法及び評価装置に関する。
　本願は、２００９年１２月２２日に出願された特願２００９－２９０９８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　エネルギーの効率的な利用の観点から、近年、太陽電池はますます広く一般に利用されつつある。特に、シリコン単結晶を利用した太陽電池は単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。しかし一方でシリコン単結晶を利用した太陽電池は、シリコン単結晶インゴットをスライスしたシリコンウエハを用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。特に、屋外などに設置される大面積の太陽電池を実現する場合、シリコン単結晶を利用して太陽電池を製造すると、現状では相当にコストが掛かる。そこで、より安価に製造可能なアモルファス（非晶質）シリコン薄膜を利用した太陽電池が、低コストの太陽電池として普及している。
　アモルファスシリコン太陽電池は、光を受けると電子とホールを発生するアモルファスシリコン膜（ｉ型）が、ｐ型およびｎ型のシリコン膜によって挟まれたｐｉｎ接合と呼ばれる層構造の半導体膜を用いている。この半導体膜の両面には、それぞれ電極が形成されている。太陽光によって発生した電子及びホールは、ｐ型・ｎ型半導体の電位差によって活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで両面の電極に電位差が生じる。
　こうしたアモルファスシリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、ガラス基板にＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極を下部電極として成膜し、この上にアモルファスシリコンからなる半導体膜と、上部電極となるＡｇ薄膜などが形成された構成が採用される。
　このような上下電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池においては、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは電位差が小さく、また抵抗値が大きくなる問題がある。そのため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した区画素子を形成し、互いに隣接する区画素子を電気的に接続することにより、アモルファスシリコン太陽電池が構成されている。具体的には、基板上に広い面積で均一に形成された光電変換体に、レーザ光などでスクライブ線（スクライブライン）と称される溝を形成して多数の短冊状の区画素子を得て、この区画素子が電気的に直列に接続された構造が採用される。
　ところで、こうした構造の薄膜太陽電池においては、製造段階にて幾つかの構造欠陥が生じることが知られている。例えば、薄膜の成膜時にパーティクルが薄膜太陽電池に混入したり、ピンホールが生じたりすることにより、上部電極と下部電極とが局所的に短絡することがある。また、基板上に光電変換体を形成した後に、スクライブ線によって光電変換体を多数の区画素子に分割する際に、このスクライブ線に沿って上部電極を構成する金属膜が溶融して下部電極に達し、上部電極と下部電極とが溶融金属によって局所的に短絡することもある。このように短絡すると、薄膜面に平行な方向において、光電変換効率が局所的に変化し、不均一な光電変換効率の分布（偏り）が生じる。
　更に、薄膜太陽電池の大型化に伴い、成膜条件又は成膜装置の状態に起因して、薄膜面に平行な方向において不均一な光電変換効率の分布が生じ易く、太陽電池の品質にばらつきが生じ易い。
　そこで、光電変換効率を精度良く測定でき、不均一な光電変換効率の分布が生じている場合には、不均一な分布を生じさせている箇所を精度良く特定できる技術の開発が望まれている。
　これに対して従来は、例えば、複数の小型の薄膜太陽電池（ミニセル）を作製し、光電変換効率を測定する手法が採用されている（特許文献１及び２参照）。以下、図８Ａ～図８Ｆを引用して、具体的に説明する。図８Ａ～図８Ｆは、太陽電池の一部の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。
　まず、図８Ａに示すように、光透過性を有する基板１１’上に第一電極層１３（下部電極）及び半導体層１４’をこの順に積層する。
　次いで、図８Ｂに示すように、半導体層１４’上に、所望のパターンを有する第二電極層１５’（上部電極）を形成するために用いられるマスク９１をパターニングによって半導体層１４’上に形成する。マスクを形成する方法としては、例えば、半導体層１４’上にフォトレジストを積層し、露光及び現像を行うなど、公知のパターニング方法が用いられる。
　次いで、図８Ｃに示すように、マスク９１がパターニングされた半導体層１４’上に、第二電極層１５’を積層する。その後、図８Ｄに示すように、マスク９１を除去し、第二電極層１５’をパターニングする。
　次いで、図８Ｅに示すように、マスク９１の除去により露出されている半導体層１４’の一部を除去し、除去部を形成する。その後、図８Ｆに示すように、除去部の一部において、第一電極層１３及び半導体層１４’に接触するように、且つ第二電極層１５’に接触しないように、導電層９２を設ける。この方法によって、基板１１’と第二電極層１５’とが電気的に接続して、ミニセル１０ａが作製される。導電層９２の材料としては、例えば、はんだを用いることができる。図９は、このようなミニセル１０ａを備えた太陽電池１０’の概略平面図を示す。
　上記のように得られた太陽電池１０’を使用して、図１０に示すように、遮光板９３を使用してミニセル１０ａに局所的に光を照射し、ミニセル１０ａの光電変換効率を局所的に測定する。図１０は、ミニセルに光を照射する従来法を説明するための概略断面図である。図１０において、符号３３０は、電流電圧測定器等のプローブを示し、ミニセル１０ａ内に形成された第二電極層１５’に導電層９２が接触されている。このように電流電圧特性を測定する装置を使用して、ミニセルにおける光電変換効率を局所的に測定する。
特開２００９－１１１２１５号公報 特開２００４－２４１４４９号公報
　しかし、上記の従来法では、図８Ｅに示す半導体層１４’の一部の除去作業が手作業により針を使用して行われている。この作業は、熟練を要する作業であり、容易に除去作業を行うことができないという問題点があった。更に、太陽電池は一般的に大型であり、基板に平行な方向における太陽電池の中央部に近い領域で光電変換効率を測定するためには、例えば、図１１に示すように、太陽電池１０’を複数の小型電池に分割してから光電変換効率を測定する必要がある。このため、光電変換効率を測定する工程が煩雑であるという問題点があった。図１１は、太陽電池１０’が複数の小型電池に分割された例を示す概略図である。更に、図１１に示すように、ミニセル１０ａに局所的に光を照射するためには、遮光板９３のような、光が照射される領域を限定する部材を使用する必要があり、光電変換効率を測定する工程が煩雑であるという問題点があった。このように、太陽電池の光電変換効率を測定する工程は、煩雑であり、汎用性が低く、自動化も困難であるという問題があった。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、薄膜太陽電池の所望の領域において、光電変換効率を簡便かつ高精度に局所的に評価することができる評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明の第１態様の太陽電池の評価方法は、少なくとも第一電極層及び半導体層がこの順に積層された基板を準備し、光電変換効率が評価される所定の評価領域を囲むように前記半導体層を除去することによって第一の溝を形成し、前記第一の溝が形成された前記半導体層上に第二電極層を積層することによって、前記第一の溝に前記第二電極層を埋没させ、前記基板に平行な方向における前記第一の溝によって囲まれた内側領域において、前記半導体層及び前記第二電極層を除去することによって第二の溝を形成し、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁し、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域を含む領域に光を照射し、前記評価領域を含む領域に光が照射されている時の前記評価領域における電流電圧特性を測定する。
　本発明の第１態様の太陽電池の評価方法においては、前記基板及び前記第一電極層は、光透過性を有し、前記第一電極層が形成されている面とは反対の前記基板の面にレーザーを照射することにより、前記第一の溝及び前記第二の溝を形成することが好ましい。
　上記の課題を解決するため、本発明の第２態様の太陽電池の評価方法は、少なくとも第一電極層及び半導体層がこの順に積層された基板を準備し、前記半導体層上に第二電極層を形成し、光電変換効率が評価される所定の評価領域に沿うように第一の除去部を前記第二電極層に形成し、前記第一の除去部において、前記第一の除去部に沿って前記半導体層及び前記第一電極層の一部を除去することによって、第二の除去部を形成し、前記第二電極層に接触しないように、かつ、前記評価領域に沿うように、前記第二の除去部を埋没させる導電層を形成し、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁し、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域のみに光を照射し、前記評価領域に光が照射されている時に前記評価領域及び前記導電層にプローブを接触配置して、前記評価領域における電流電圧特性を測定する。
　上記の課題を解決するため、本発明の第３態様の太陽電池の評価装置は、基板上に第一電極層及び半導体層をこの順に積層する第一の積層装置と、所定の評価領域を囲むように前記半導体層を除去することによって第一の溝を形成する第一の除去装置と、前記第一の溝が形成された前記半導体層上に第二電極層を積層することによって、前記第一の溝に前記第二電極層を埋没させる第二の積層装置と、前記基板に平行な方向における前記第一の溝によって囲まれた内側領域において、前記半導体層及び前記第二電極層を除去することによって第二の溝を形成し、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁する第二の除去装置と、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域を含む領域に光を照射する光照射部と、前記評価領域を含む領域に光が照射されている時の前記評価領域における電流電圧特性を測定する測定部とを含む。
　本発明の第３態様の太陽電池の評価装置においては、前記第一の除去装置及び前記第二の除去装置はレーザ光源を備え、前記光照射部は光源を備え、前記測定部は電流又は電圧を検出するプローブを備え、前記レーザ光源，前記光源，及び前記プローブのいずれか一つ以上は、太陽電池の上方を独立して移動することが好ましい。
　本発明の第４態様の太陽電池の評価装置は、基板上に第一電極層及び半導体層をこの順に積層する積層装置と、前記半導体層上に第二電極層を形成する第二電極形成部と、所定の評価領域に沿うように第一の除去部を前記第二電極層に形成する第一除去装置と、前記第一の除去部において、前記第一の除去部に沿って前記半導体層及び前記第一電極層の一部を除去することによって、第二の除去部を形成する第二除去装置と、前記第二電極層に接触しないように、かつ、前記評価領域に沿うように、前記第二の除去部を埋没させる導電層を形成する導電層形成部と、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁する絶縁部と、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域のみに光を照射する光照射部と、前記評価領域に光が照射されている時に前記評価領域及び前記導電層にプローブを接触配置して、前記評価領域における電流電圧特性を測定する測定部とを含む。
　本発明によれば、薄膜太陽電池の所望の領域において、局所的な光電変換効率を簡便かつ高精度に評価することができる。
本発明の第１実施形態の評価方法によって評価される太陽電池を例示する概略断面図である。 図１Ａの符号Ａで示された部分を示す拡大断面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法の測定工程における電流電圧特性の測定方法を説明する概略断面図である。 本発明の第１実施形態の評価方法の測定工程における電流電圧特性の測定方法を説明する概略平面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略断面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、ミニセルを作製する工程を説明する概略平面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法の測定工程における電流電圧特性の測定方法を説明する概略断面図である。 本発明の第２実施形態の評価方法の測定工程における電流電圧特性の測定方法を説明する概略平面図である。 太陽電池の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。 太陽電池の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。 太陽電池の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。 太陽電池の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。 太陽電池の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。 太陽電池の光電変換効率を局所的に測定する従来の測定法を説明するための概略断面図である。 ミニセルを備えた太陽電池を例示する概略平面図である。 ミニセルに光を照射する従来法を説明するための概略断面図である。 従来法において、光電変換効率を測定する際に分割された太陽電池の例を示す概略図である。
　以下では、本発明に係る太陽電池の評価方法及び評価装置の実施形態について、図面に基づき説明する。
　本発明の技術範囲は、以下に述べる実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
＜太陽電池の評価方法の第１実施形態＞
　図１Ａは、本発明の第１実施形態の評価方法が適用される太陽電池を示す概略断面図である。図１Ｂは、図１Ａの符号Ａで示された部分を示す拡大断面図である。
　太陽電池１０は、基板１１の第１面１１ａに、少なくとも第一電極層１３（下部電極），半導体層１４，及び第二電極層１５（上部電極）がこの順に積層された光電変換体１２を備える。
　基板１１は、例えば、ガラス又は透明樹脂等、太陽光の透過性に優れ、かつ耐久性を有する絶縁材料で形成されている。このような基板１１の第２面１１ｂに太陽光を入射させることで、太陽電池１０を発電させることができる。
　第一電極層１３は、透明な導電材料、例えば、ＴＣＯ、ＩＴＯなどの光透過性の金属酸化物で形成されている。また、第二電極層１５は、Ａｇ、Ｃｕなど導電性の金属膜で形成されている。
　例えば、太陽電池１０が薄膜シリコン太陽電池である場合、半導体層１４は、図１Ｂに示すように、ｐ型シリコン膜１７とｎ型シリコン膜１８との間にｉ型シリコン膜１６が挟まれたｐｉｎ接合構造を有する。そして、この半導体層１４に太陽光が入射すると、電子とホールが生じ、ｐ型シリコン膜１７とｎ型シリコン膜１８との電位差によって電子とホールは活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで第一電極層１３と第二電極層１５との間に電位差が生じる（光電変換）。なお、シリコン膜の材料としては、アモルファス型、ナノクリスタル型等、いずれの材料が採用される。
　光電変換体１２は、通常、スクライブ線によって、例えば、外形が短冊状の多数の区画素子に分割されている（図示略）。この区画素子は、互いに電気的に区画されるとともに、互いに隣接する区画素子の間で、例えば、電気的に直列に接続される。これにより、光電変換体１２は、多数の区画素子が全て電気的に直列に接続された構造を有し、高い電位差の電流を取り出すことができる。スクライブ線は、例えば、基板１１の第１面１１ａに均一に光電変換体１２を形成した後、レーザ等によって光電変換体１２に所定の間隔で溝を形成することにより形成される。第１実施形態においては、以下に説明する操作を、スクライブ線が形成されていない領域において行う。
　第１実施形態の太陽電池１０の光電変換体１２が形成されている面においては、以下に述べるように、光電変換効率が評価される所定領域、及び所定領域の周辺に位置する周辺領域になる領域が設定されている。
　第１実施形態においては、光電変換体１２を構成する第二電極１５上に、更に絶縁性の樹脂等からなる保護層（図示略）が形成されていてもよい。
　また、図１Ｂに示すように第１実施形態においては、一つのｐｉｎ接合構造によって構成されたシングル型の半導体層が例示されているが、本発明はこの構造に限定されず、例えば、２つ又は３つ等、複数のｐｉｎ接合構造が積層されたタンデム型の半導体層が採用されてもよい。
　このようなタンデム型の半導体層の場合、太陽電池に照射される光の波長帯域に応じて、光電変換が行われる層（膜厚、膜材料の種類等）を調節することができる。
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、太陽電池の製造過程にて従来とは異なる形態を有する複数のミニセルを同時に作製し、このミニセルにおける光電変換効率が局所的に評価される。
　以下、評価方法の各工程について、図１Ａ及び図１Ｂに例示する太陽電池の場合について、図２Ａ～図３Ｄを引用しながら順次説明する。
　図２Ａ～図３Ｄは、本発明の第１実施形態の評価方法を説明する図であり、図２Ａ～図２Ｄはミニセルを作製する工程を説明する概略断面図、図３Ａ～図３Ｄは概略平面図である。
（第一の溝形成工程）
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、まず、図２Ａ及び図３Ａに示すように、基板１１の第１面１１ａ上に第一電極層１３及び半導体層１４をこの順に積層する。その後、所定の評価領域を囲むように半導体層１４を除去し、第一の溝１４０ａを形成する工程（第一の溝形成工程）を行う。ここで、所定の評価領域とは、図２Ａにおける第一の溝１４０ａの間に位置する領域であり、図３Ａにおける第一の溝１４０ａで囲まれた領域である。
　第一電極層１３及び半導体層１４を形成する方法としては、公知の方法が用いられる。また、第一電極層１３及び半導体層１４の厚さは、従来の太陽電池の層構造における厚さと同様でよい。
　第一の溝１４０ａは、例えば、レーザーを照射することで形成できる。
　レーザーの波長としては、波長が５００～５６０ｎｍ程度の範囲内であることが好ましく、通常、５３２ｎｍの緑色レーザーを用いることが好ましい。
　レーザーの照射方法としては、基板１１の第２面１１ｂ（第一電極層１３が形成される面とは反対の面）に向けてレーザーを照射することが好ましい。
　第一の溝１４０ａの幅（図３Ａの平面図における幅）Ｗａは、第一の溝１４０ａで囲まれた領域Ｒａが周辺領域から電気的に絶縁される限り、特定の幅に限定されない。幅Ｗａは、１０～２００μｍ程度であることが好ましく、８０～１２０μｍ程度であることがより好ましい。
　本発明の第１実施形態においては、第一の溝１４０ａの幅Ｗａが全体にわたって同じである構造が例示されているが、本発明はこの構造に限定されず、第一の溝１４０ａの一部の幅が他の部分の幅とは異なってもよいし、第一の溝１４０ａの幅が全体にわたって異なっていてもよい（第一の溝１４０ａの幅が全体的に変化していてもよい）。
　ただし、容易に溝を形成することができる点で、第一の溝１４０ａの幅Ｗａが全体にわたって同じである構造が、最も好ましい。
　本発明の第１実施形態においては、第一電極層１３が除去されていない構造が例示されているが、本発明の効果を妨げない範囲において、半導体層１４に近い第一電極層１３の一部が除去されていてもよい。
　領域Ｒａの基板１１に平行な方向における表面積（図３Ａの平面図における表面積）は、目的（必要）に応じて任意に設定することができ、例えば、後述する評価領域Ｒｂの表面積等を考慮して設定するとよい。
　通常、領域Ｒａの表面積は、３６～２２５ｍｍ２程度であることが好ましく、６４～１４４ｍｍ２程度であることがより好ましい。
　領域Ｒａの表面形状が、例えば、図３Ａに示すように略四角形である場合には、その一辺の長さは６～１５ｍｍ程度であることが好ましく、８～１２ｍｍ程度であることがより好ましい。
　本発明の第１実施形態においては、領域Ｒａの形状が平面図において略四角形状である構造が例示されている。換言すると、領域Ｒａの立体形状（全体の形状）が略四角柱状である構造が例示されている。本発明はこの構造に限定されず、領域Ｒａの形状が、例えば、略三角形状、略五角形状等のその他の多角形状であってもよいし、略円形状、略楕円形状等、その他の形状であってもよい。
　また、領域Ｒａは、このような複数の形状のうち二種以上の形状が組み合わされた複合形状で形成されてもよく、更にこのような複数の形状のいずれにも属さない不定形状で形成されてもよい。
　ただし、容易に領域Ｒａを形成することができる点で、領域Ｒａが多角形状、特に略四角形状で形成されていることが最も好ましい。
（第二電極層形成工程）
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、第一の溝形成工程の後に、図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、第一の溝１４０ａが形成された基板１１上の面に第二電極層１５を積層させ、第一の溝１４０ａに第二電極層１５を埋没させる（第二電極層形成工程）。第二電極層１５を形成する方法としては、公知の方法が用いられる。
　また、第二電極層１５の厚さは、第一の溝１４０ａに埋没している第二電極層１５の厚さを除いて、従来の太陽電池の層構造における厚さと同様でよい。
　第一の溝１４０ａにおいては、第一の溝１４０ａの深さ方向（半導体層１４の厚さ方向）の全体において、第二電極層１５が埋没している部位が形成されていればよい。第一の溝１４０ａにおいて、第二電極層１５の一部に空隙部が存在してもよいが、空隙部の体積が小さいほど好ましく、第一の溝１４０ａの全てが第二電極層１５で埋没されていることが特に好ましい。
　第二電極層形成工程を行うことにより、第一の溝１４０ａに埋没されている第二電極層１５の部位を通じて、第二電極層１５と第一電極層１３とを電気的に接触させることが可能になる。
（第二の溝形成工程）
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、第二電極層形成工程の後に、図２Ｃ及び図３Ｃに示すように、基板１１に平行な方向における第一の溝１４０ａによって囲まれた内側領域において、半導体層１４及び第二電極層１５を除去することによって、第二の溝１４０ｂを形成する（第二の溝形成工程）。この工程によって、周辺領域から電気的に絶縁された評価領域が形成される。
　第二の溝１４０ｂを形成することによって、第二の溝１４０ｂによって囲まれて、領域Ｒａから絶縁された評価領域Ｒｂを含むミニセル１０ａが形成された太陽電池１０が得られる。
　第二の溝１４０ｂを形成する方法としては、第一の溝１４０ａを形成する方法と同様の方法を用いてもよい。半導体層１４及び第二電極層１５を除去する方法としては、半導体層１４を除去する方法が第二電極層１５を除去する方法と同じでもよいし、異なってもよい。また、半導体層１４及び第二電極層１５を同時に除去してもよいし、順次に別々に除去してもよい。
　第二の溝１４０ｂの幅（図３Ａの平面図における幅）Ｗｂは、評価領域Ｒｂが周辺領域から電気的に絶縁される限り、特定の幅に限定されない。幅Ｗｂは、第一の溝１４０ａの幅Ｗａと同様でよい。
　本発明の第１実施形態においては、第二の溝１４０ｂとして、幅Ｗｂが全体にわたって同じである構造が例示されているが、本発明は構造に限定されず、第二の溝１４０ｂの一部の幅が他の部分の幅とは異なってもよいし、第二の溝１４０ｂの幅が全体にわたって異なっていてもよい（第二の溝１４０ｂの幅が全体的に変化していてもよい）。
　ただし、容易に溝を形成することができる点で、第二の溝１４０ｂの幅Ｗｂが全体にわたって同じである構造が、最も好ましい。
　本発明の第１実施形態においては、第一電極層１３が除去されていない構造が例示されているが、本発明の効果を妨げない範囲において、半導体層１４に近い第一電極層１３の一部が除去されていてもよい。
　評価領域Ｒｂの基板１１に平行な方向における表面積（図３Ｃの平面図における評価領域Ｒｂの表面積）は、領域Ｒａの基板１１に平行な方向における表面積よりも小さくなるように任意に設定できる。例えば、光電変換効率を評価する時に使用する電流電圧測定器等のプローブ間の距離等を考慮して、評価領域Ｒｂの表面積を設定することが好ましい。
　通常、評価領域Ｒｂの表面積は、１～１００ｍｍ２程度であることが好ましく、９～４９ｍｍ２程度であることがより好ましい。
　評価領域Ｒｂの表面形状が、例えば、図３Ａに示すように略四角形状である場合には、その一辺の長さは１～１０ｍｍ程度であることが好ましく、３～７ｍｍ程度であることがより好ましい。
　本発明の第１実施形態においては、評価領域Ｒｂの形状が平面図において略四角形状である構造が例示されている。換言すると、評価領域Ｒｂの立体形状（全体の形状）が略四角柱状である構造が例示されている。本発明はこの構造に限定されず、評価領域Ｒｂの形状が、例えば、略三角形状、略五角形状等のその他の多角形状であってもよいし、略円形状、略楕円形状等、その他の形状であってもよい。
　また、評価領域Ｒｂは、このような複数の形状のうち二種以上の形状が組み合わされた複合形状で形成されてもよく、更にこのような複数の形状のいずれにも属さない不定形状で形成されてもよい。
　ただし、容易に評価領域Ｒｂを形成することができる点で、評価領域Ｒｂが多角形状、特に略四角形状で形成されていることが最も好ましい。
（第三の溝形成工程）
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、第二の溝形成工程の後に、図２Ｄ及び図３Ｄに示すように、半導体層１４及び第二電極層１５を除去して第三の溝１４０ｃを形成する工程（第三の溝形成工程）を行うことが好ましい。この工程においては、基板１１に平行な方向にて、第二電極層１５が埋没されている第一の溝１４０ａの外側領域（第一の溝１４０ａによって囲まれた内側領域の外に位置する領域）に第三の溝１４０ｃが形成される。この工程によって、第一の溝１４０ａ全体を含む領域が周辺領域から電気的に絶縁される。換言すると、第三の溝形成工程を行うことで、第三の溝１４０ｃによって囲まれた領域Ｒｃが周辺領域から電気的に絶縁され、評価領域Ｒｂにおける光電変換効率を一層高精度に評価することができる。ここで領域Ｒｃは、評価領域Ｒｂを含む領域Ｒａを包含している。
　第三の溝１４０ｃを形成する方法としては、第二の溝１４０ｂを形成する方法と同様の方法を用いてもよい。
　第三の溝１４０ｃの幅Ｗｃは、領域Ｒｃが周辺領域から電気的に絶縁される限り、特定の幅に限定されない。幅Ｗｃは、第二の溝１４０ｂの幅Ｗｂと同様でよい。
　第二の溝１４０ｂが存在しないと仮定した場合において、図３Ｄの平面図における領域Ｒｃの表面積は、平面図における領域Ｒａの表面積よりも大きくなるように任意に設定できる。例えば、光電変換効率を評価する時に使用する電流電圧測定器等のプローブ間の距離等を考慮して、領域Ｒｃの表面積を設定することが好ましい。
　第二の溝１４０ｂが存在しないと仮定した場合において、平面図における領域Ｒｃの形状は、領域Ｒａ又は評価領域Ｒｂの形状と同様でよい。
　第三の溝１４０ｃの形態（構造）は、第二の溝１４０ｂと同様でよい。
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、第一電極層１３が除去されていない状態が例示されているが、本発明の効果を妨げない範囲内において、半導体層１４に近い第一電極層１３の一部が除去されていてもよい。
（照射工程）
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、第三の溝形成工程の後に、又は第三の溝形成工程を行わない場合には第二の溝形成工程の後に、周辺領域から絶縁された評価領域を含む領域に光を照射する（照射工程）。
　例えば、図２Ａ～図３Ｄに示すミニセル１０ａが形成された後の太陽電池１０に光を照射する場合、光が照射される領域は、評価領域Ｒｂを含んでいればよく、評価領域Ｒｂの外側に位置する領域に光が照射されてもよい。図４Ａに示すように、光は、太陽電池１０の基板１１に照射され、基板１１を通じて半導体層１４に入射する。
　ミニセル１０ａにおいては、評価領域Ｒｂが周辺領域から電気的に絶縁されているので、照射工程を行う際に遮光板等で光が照射される領域を限定する工程が不要であり、照射工程を簡便に行うことできる。
（測定工程）
　本発明の第１実施形態の評価方法においては、次いで、評価領域を含む領域に光が照射されている時の評価領域における電流電圧特性を測定する（測定工程）。
　例えば、図２Ａ～図３Ｄに示す太陽電池１０の電流電圧特性を測定する場合、図４Ａ及び図４Ｂに例示するように測定工程は行われる。
　図４Ａ及び図４Ｂは、第１実施形態の測定工程における電流電圧特性の測定方法を説明する図であり、図４Ａは概略断面図であり、図４Ｂは概略平面図である。
　また、図４Ａ及び図４Ｂに示された矢印は、測定時の電流を表している。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すミニセル１０ａにおいては、評価領域Ｒｂに形成されている第二電極層１５に第１プローブ３３０Ａ（電流電圧特性測定部、測定部）が接触配置される。基板１１に平行な方向における第二の溝１４０ｂよりも外側（第二の溝１４０ｂによって囲まれた領域の外側）に位置しかつ第一の溝１４０ａに近い位置に形成されている第二電極層１５に第２プローブ３３０Ｂ（電流電圧特性測定部、測定部）が接触配置される。第１プローブ３３０Ａから第２プローブ３３０Ｂに向けて電流が流れることにより、ミニセル１０ａの電流電圧特性が測定される。ここで、第二電極層１５は、光が照射される太陽電池１０の面とは反対に位置する面に形成されている。
　このように電流電圧特性を測定することによって、周辺領域から絶縁された評価領域Ｒｂを囲むと共に第一の溝１４０ａに埋没されている第二電極層１５を介して、電流電圧特性を測定できる。
　この時、評価領域Ｒｂは、その他の領域（周辺領域）から確実に絶縁されているので、その他の領域の影響を受けることがない。
　プローブ３３０Ａ，３３０Ｂのうち、評価領域Ｒｂの外に配置されるプローブが配置される場所、即ち、第２プローブ３３０Ｂが配置される位置は、第二電極層１５が埋没されている第一の溝１４０ａに近い。
　例えば、図４Ａに示すように、このような第一の溝１４０ａの真上に第二電極層１５の凹状部１５０ａが形成されている場合、凹状部１５０ａを跨ぐようにして、二つの第２プローブ３３０Ｂが配置されてもよい。また、二つの第２プローブ３３０Ｂの両方が、基板に平行な方向における凹状部１５０ａと第二の溝１４０ｂとの間の位置（内側位置）に配置されてもよい。また、二つの第２プローブ３３０Ｂの両方が、基板に平行な方向における凹状部１５０ａと第三の溝１４０ｃとの間の位置（外側位置）に配置されてもよい。また、二つの第２プローブ３３０Ｂのいずれか一方又は両方が凹状部１５０ａ上に配置されてもよい。
　なお、本発明の第１実施形態の評価方法においては、プローブ３３０Ａ，３３０Ｂを用いることによって、ミニセル１０ａに電圧を印加し、ミニセル１０ａに流れる電流（または抵抗）を測定してもよい。例えば、ミニセル１０ａに光が照射されていない状態で、第一電極層１３と第二電極層１５との間に電圧を印加してミニセル１０ａの電極間の抵抗を測定する場合、電流電圧特性を測定する前にミニセル１０ａに欠陥があるか否かを検出することができる。
　また、ミニセル１０ａの電極間の抵抗と電流電圧特性との関係も測定することができる。
　本発明の第１実施形態の評価方法における上述した全工程においては、手作業による熟練作業が不要であり、自動化も可能である。
　また、大型太陽電池の光電変換効率を評価する場合であっても、基板に平行な方向における中央部に近い近傍領域の光電変換効率を測定するために要求される、太陽電池を複数個に分割する工程も不要である。更に、遮光板等で光が照射される領域を限定する工程も不要である。
　このように、太陽電池の所定領域における光電変換効率を簡便かつ高精度に評価することができる点で、本発明の第１実施形態の評価方法は従来の評価方法よりも顕著に優れる。
＜太陽電池の評価装置の第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態の太陽電池の評価装置は、上述した評価方法に用いられる。この評価装置は、基板上に第一電極層及び半導体層をこの順に積層する第一の積層装置と、所定の評価領域を囲むように前記半導体層を除去することによって第一の溝を形成する第一の除去装置と、前記第一の溝が形成された前記半導体層上に第二電極層を積層することによって、前記第一の溝に前記第二電極層を埋没させる第二の積層装置と、前記基板に平行な方向における前記第一の溝によって囲まれた内側領域において、前記半導体層及び前記第二電極層を除去することによって第二の溝を形成し、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁する第二の除去装置と、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域を含む領域に光を照射する光照射部と、前記評価領域を含む領域に光が照射されている時の前記評価領域における電流電圧特性を測定する測定部とを含む。
　ここで、評価領域とは、例えば、図２Ａ～図３Ｄに示すミニセル１０ａが形成された後の太陽電池１０に光を照射することによって評価される評価領域Ｒｂを意味する。
　第一の積層装置及び第二の積層装置は、従来の太陽電池の製造装置に設けられ、電極層又は半導体層等を形成する際に用いられた装置と同様の装置である。
　第一の除去装置及び第二の除去装置としては、レーザ光源を備えたレーザー照射装置が例示できる。レーザー照射装置は、波長が５００～５６０ｎｍ程度であるレーザー、通常、５３２ｎｍの緑色レーザーを照射できることが好ましい。
　光照射部としては、光源を備えた光照射装置が例示できる。なお、本実施形態においては、「光源」とは「光照射部を構成する光源」を表し、「第一の除去装置又は第二の除去装置を構成するレーザ光源」とは区別される。
　光照射装置の構造としては、光源を一つ備えた構造が採用されてもよいし、二つ以上の光源を備えた構造が採用されてもよい。
　二つ以上の光源を備える構造においては、複数の光源は互いに同じでもよいし、複数の光源のうち一つが他の光源とは異なっていてもよく、複数の光源の全てが互いに異なっていてもよい。
　ここで「光源が異なる」とは、例えば、複数の光源から照射される光の波長が互いに異なることを意味する。
　測定部としては、例えば、複数のプローブを備えた電流電圧測定器を採用することができる。
　具体的に、電流電圧測定器の構造としては、電圧プローブと電流プローブとが別々に設けられた一組のプローブを２組備えているいわゆる四端子型の構造、電圧プローブと電流プローブとが一体に設けられたプローブを二つ備えている構造等が採用できる。
　更に、二つのプローブを備えた構造以外に、２ｎ（ｎは２以上の整数を表す）個のプローブを備えた構造も採用できる。
　このような電流電圧測定器を用いることにより、複数の所定領域における電流電圧特性を同時に測定したり、一つの所定領域について複数個のプローブを用いて同時に電流電圧特性を測定したりすることができる。
　本発明の第１実施形態の評価装置においては、レーザ光源，光源，及びプローブのいずれか一つ以上が、独立して、太陽電池の上方を移動できることが好ましい。
　この場合、評価装置は、レーザ光源，光源，及びプローブの少なくとも一つを所定領域上に移動させる第一固定部を備えることが好ましい。この場合、第一固定部に設けられた装置（レーザ光源，光源，及びプローブ）が移動可能である。
　また、複数の第一固定部を評価装置に設け、第一固定部がレーザ光源，光源，及びプローブの各々に独立して設けられてもよい。この場合、複数の第一固定部によって、レーザ光源，光源，及びプローブの各々を独立して移動させ、所望の位置に停止させ、位置決めを行うことが可能になる。
　また、このような第一固定部には、第一固定部と電気的に接続されたコンピュータ等からなる第一制御部が設けられていることが好ましい。この場合、第一制御部は、第一固定部の動きを自動的に制御することが可能になる。
　更に、本実施形態の評価装置においては、評価される太陽電池が固定されると共に、太陽電池を移動させ、所望の位置に停止させ、位置決めを行う第二固定部が設けられていることが好ましい。
　また、このような第二固定部には、第二固定部と電気的に接続されたコンピュータ等からなる第二制御部が設けられていることが好ましい。この場合、第二制御部は、第二固定部の動きを自動的に制御することが可能になる。
　また、第一制御部及び第二制御部は、一体に構成されてもよい。なお、ここで、レーザ光源等が移動する「太陽電池上」とは、「太陽電池の基板上」又は「光電変換体上」であってもよい。
　レーザ光源，光源，プローブ，第一固定部，及び第二固定部から選択される移動可能な装置、移動可能な装置の組合せ、及び移動方向は、上述した実施形態に限定されない。移動可能な装置、移動可能な装置の組合せ、及び移動方向は、目的に応じて任意に選択され、設定される。例えば、レーザ光源，光源，プローブ，第一固定部，及び第二固定部のいずれかの装置が基板に平行な方向に移動可能であってもよいし、他の装置が基板に垂直な方向に移動可能であってもよい。
　ただし、上述した実施形態は、本発明の一例であり、状況に応じた実施形態が採用される。
　本発明の第１実施形態の評価装置は、太陽電池の製造装置が配置されている位置とは異なる位置に配置されてもよいし、太陽電池の製造装置の中に組み込まれてもよい。
　太陽電池の製造装置中に評価装置が組み込まれている場合においては、例えば、太陽電池の製造装置における、電極層又は半導体層等を積層させる装置（例えば、成膜装置）が、第一の積層装置及び第二の積層装置の機能を有する。
　本発明の評価装置によって、半導体層及び第二電極層を容易かつ正確に除去できるので、評価領域を簡便かつ高精度に周辺領域から絶縁させることができる。
　また、このような評価装置においては、上述した工程（評価方法）の自動化を好適に行うこともできる。そして、大量のサンプル（ミニセル）も短時間で処理（評価）できる。
　本発明によれば、太陽電池において、周辺領域から電気的に絶縁された評価領域を設け、この領域を含む領域に光を照射することで、周辺領域の影響を受けることなく、評価領域の電流電圧特性を測定でき、光電変換効率を局所的に高精度に評価することができる。
　例えば、電流電圧特性が測定された複数の領域において、他の領域とは光電変換効率が大きく異なる領域が存在することが見出された場合、その領域中に構造欠陥が存在すると判断できる。
　一方、本発明の第１実施形態の評価方法を適用しない場合には、得られた測定結果が、構造欠陥の影響を受けているか否を正確に判断することが困難である。
　このように、本発明は、太陽電池の薄膜に平行な方向における光電変換効率の分布を簡便かつ高精度に評価し、分布が生じている場合には、その箇所を簡便かつ高精度に特定する装置及び方法を提供する。
＜太陽電池の評価方法の第２実施形態＞
　第２実施形態においては、上記第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
　ミニセルを作製した後に周辺領域から絶縁された評価領域の電流電圧特性を測定することで局所的な光電変換効率を評価する第２実施形態の方法としては、以下に示す方法が挙げられる。
　図５Ａ～図６Ｅは、本発明の第２実施形態の評価方法を説明する図であり、図５Ａ～図５Ｅはミニセルを作製する工程を説明する概略断面図、図６Ａ～図６Ｅは概略平面図である。
　まず、周辺領域から電気的に絶縁された所定の評価領域を形成するために、評価領域に沿って第二電極層が除去された第一の除去部を形成する。次に、第一の除去部において、更に第一の除去部に沿って半導体層及び第一電極層の一部を除去して第二の除去部を形成する。
　具体的には、図５Ａ及び図６Ａに示すように、光透過性を有する基板１１上に第一電極層２３及び半導体層２４をこの順に積層する。次いで、所望のパターンを有する第二電極層２５を形成するために用いられるマスク９１を半導体層２４上にパターニングする。
　マスクの形成方法としては、例えば、半導体層２４上にフォトレジストを積層した後に露光及び現像を行うなど、公知のパターニング方法が用いられる。
　次いで、図５Ｂ及び図６Ｂに示すように、パターニングによってマスク９１が形成された半導体層２４上に第二電極層２５を積層する。次に、図５Ｃ及び図６Ｃに示すように、マスク９１を除去して、第二電極層２５を半導体層２４上にパターニングする。
　これにより、後の工程で評価領域Ｒｄとなる領域に沿って、第二電極層２５が除去され、半導体層２４の一部が露出されている第一の除去部２４０ａが形成される。
　本発明の第２実施形態の評価方法においては、平面図における第一の除去部２４０ａの外形は、四角形である。
　次いで、図５Ｄ及び図６Ｄに示すように、露出されている半導体層２４の一部と、第一電極層２３の一部とを、第一の除去部２４０ａのパターンに沿って除去することにより、平面図において外形が四角形である第二の除去部２４０ｂを形成する。
　これにより、第一の除去部２４０ａ及び第二の除去部２４０ｂからなる階段状の溝２４０と、評価領域Ｒｄが形成される。
　本発明の第２実施形態の評価方法においては、半導体層２４と、半導体層２４に近い第一電極層２３の一部とが除去された構造が例示されているが、第一電極層２３は除去されていなくてもよい。
　次に、形成された第二の除去部２４０ｂを埋没させ、且つ第二電極層２５に接触しないように、評価領域Ｒｄのパターンに沿って導電層９２を形成する。
　具体的には、図５Ｅ及び図６Ｅに示すように、第二の除去部２４０ｂを埋めるように、且つ第二電極層２５に接触しないように、評価領域Ｒｄに沿って導電層９２を形成する。これによって、導電層９２と第二電極層２５とが電気的に接続されたミニセル２０ａが形成された太陽電池２０が得られる。
　導電層９２は、溝２４０に沿って形成されており、導電層９２の形状は、平面図において四角形である。導電層９２は、例えば、はんだを用いて形成できる。
　図５Ｅ及び図６Ｅに示す太陽電池２０は、ミニセル２０ａが形成されていることを除いて、図１に示す太陽電池１０と同様の構造を有する。
　なお、図５Ａ～図６Ｅにおける基板１１、第一電極層２３，半導体層２４，及び第二電極層２５の材質又は厚さは、それぞれ図２Ａ～図３Ｄにおける基板１１、第一電極層１３、半導体層１４、第二電極層２５と同様である。
　また、評価領域Ｒｄの大きさ又は形状は、図２Ａ～図３Ｄにおける評価領域Ｒｂの大きさ又は形状と同様である。
　また、第二の除去部２４０ｂの幅又は形状は、図２Ａ～図３Ｄにおける第一の溝１４０ａの幅又は形状と同様である。
　第一の除去部２４０ａの幅又は形状は、評価領域Ｒｄの大きさ又は形状等に応じて適宜調節される。
　次に、周辺領域から電気的に絶縁された評価領域のみに光を照射する工程と、評価領域に光が照射されている時に評価領域及び導電層にプローブを接触配置して、評価領域における電流電圧特性を測定する工程とを行う。
　図７Ａ及び図７Ｂは、第２実施形態の測定工程における電流電圧特性の測定方法を説明する図であり、図７Ａは概略断面図であり、図７Ｂは概略平面図である。また、図７Ａ及び図７Ｂに示された矢印は、測定時の電流を表している。
　具体的には、図５Ａ～図６Ｅに示された工程によって得られた太陽電池２０において、図７Ａ及び図７Ｂに例示するように、遮光板９３を基板１１の光照射面（第一電極層２３，半導体層２４，及び第二電極層２５が形成されていない面）に設ける。遮光板９３は開口部を有しており、開口部を通じて基板１１に照射された光のみが太陽電池２０に入射する。一方、遮光板９３によって覆われた、開口部が形成されていない基板１１の部分には光が照射されない。また、図７Ａに示すように、開口部の幅は、例えば、評価領域に形成された第二電極層２５の幅に一致している。このように遮光板９３を用いることにより、ミニセル２０ａのみに局所的に光を照射して、局所的な光電変換効率が測定される。
　図７Ａ及び図７Ｂに示された符号３３０Ａ，３３０Ｂは、電流電圧測定器等のプローブ（電流電圧特性測定部、測定部）を表している。ミニセル２０ａ内の評価領域Ｒｄに第１プローブ３３０Ａが接触配置される。導電層９２に第２プローブ３３０Ｂが接触配置される。
　第１プローブ３３０Ａから第２プローブ３３０Ｂに向けて電流が流れることにより、ミニセル２０ａの電流電圧特性が局所的に測定される。
＜太陽電池の評価装置の第２実施形態＞
　次に、図５Ａ～図７Ｂで説明した評価方法において使用する太陽電池の評価装置について説明する。本発明の第２実施形態の太陽電池の評価装置は、基板上に第一電極層及び半導体層をこの順に積層する積層装置と、前記半導体層上に第二電極層を形成する第二電極形成部と、所定の評価領域に沿うように第一の除去部を前記第二電極層に形成する第一除去装置と、前記第一の除去部において、前記第一の除去部に沿って前記半導体層及び前記第一電極層の一部を除去することによって、第二の除去部を形成する第二除去装置と、前記第二電極層に接触しないように、かつ、前記評価領域に沿うように、前記第二の除去部を埋没させる導電層を形成する導電層形成部と、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁する絶縁部と、前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域のみに光を照射する光照射部と、前記評価領域に光が照射されている時に前記評価領域及び前記導電層にプローブを接触配置して、前記評価領域における電流電圧特性を測定する測定部とを含む。
　ここで、太陽電池の評価装置の第２実施形態における第二除去装置は、太陽電池の評価装置の第１実施形態における前記第一除去装置及び第二除去装置と同様である。前記導電層形成部としては、はんだ等の導電層を形成する装置が用いられる。太陽電池の評価装置の第２実施形態における光照射部は、太陽電池の評価装置の第１実施形態における光照射部と同様である。太陽電池の評価装置の第２実施形態における測定部は、太陽電池の評価装置の第１実施形態における測定部と同様である。
　なお、このような評価装置は、更に評価領域に沿って第二電極層を除去する装置を備えていてもよい。その場合、このような評価装置は、太陽電池の製造装置が配置されている位置とは異なる位置に配置されてもよいし、太陽電池の製造装置の中に組み込まれてもよい。
　１０，２０・・・太陽電池、１１・・・基板、１１ａ・・・第１面（基板の一面）、１２・・・光電変換体、１３，２３・・・第一電極層、１４，２４・・・半導体層、１４０ａ・・・第一の溝、１４０ｂ・・・第二の溝、２４０ａ・・・第一の除去部、２４０ｂ・・・第二の除去部、１５，２５・・・第二電極層、３３０・・・プローブ、９２・・・導電層、Ｒｂ・・・評価領域、Ｒｄ・・・評価領域

Claims (6)

  1. 　太陽電池の評価方法であって、
    　少なくとも第一電極層及び半導体層がこの順に積層された基板を準備し、
    　光電変換効率が評価される所定の評価領域を囲むように前記半導体層を除去することによって第一の溝を形成し、
    　前記第一の溝が形成された前記半導体層上に第二電極層を積層することによって、前記第一の溝に前記第二電極層を埋没させ、
    　前記基板に平行な方向における前記第一の溝によって囲まれた内側領域において、前記半導体層及び前記第二電極層を除去することによって第二の溝を形成し、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁し、
    　前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域を含む領域に光を照射し、
    　前記評価領域を含む領域に光が照射されている時の前記評価領域における電流電圧特性を測定する
    　ことを特徴とする太陽電池の評価方法。
  2. 　請求項１に記載の太陽電池の評価方法であって、
    　前記基板及び前記第一電極層は、光透過性を有し、
    　前記第一電極層が形成されている面とは反対の前記基板の面にレーザーを照射することにより、前記第一の溝及び前記第二の溝を形成する
    　ことを特徴とする太陽電池の評価方法。
  3. 　太陽電池の評価方法であって、
    　少なくとも第一電極層及び半導体層がこの順に積層された基板を準備し、
    　前記半導体層上に第二電極層を形成し、
    　光電変換効率が評価される所定の評価領域に沿うように第一の除去部を前記第二電極層に形成し、
    　前記第一の除去部において、前記第一の除去部に沿って前記半導体層及び前記第一電極層の一部を除去することによって、第二の除去部を形成し、
    　前記第二電極層に接触しないように、かつ、前記評価領域に沿うように、前記第二の除去部を埋没させる導電層を形成し、
    　前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁し、
    　前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域のみに光を照射し、
    　前記評価領域に光が照射されている時に前記評価領域及び前記導電層にプローブを接触配置して、前記評価領域における電流電圧特性を測定する
    　ことを特徴とする太陽電池の評価方法。
  4. 　太陽電池の評価装置であって、
    　基板上に第一電極層及び半導体層をこの順に積層する第一の積層装置と、
    　所定の評価領域を囲むように前記半導体層を除去することによって第一の溝を形成する第一の除去装置と、
    　前記第一の溝が形成された前記半導体層上に第二電極層を積層することによって、前記第一の溝に前記第二電極層を埋没させる第二の積層装置と、
    　前記基板に平行な方向における前記第一の溝によって囲まれた内側領域において、前記半導体層及び前記第二電極層を除去することによって第二の溝を形成し、前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁する第二の除去装置と、
    　前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域を含む領域に光を照射する光照射部と、
    　前記評価領域を含む領域に光が照射されている時の前記評価領域における電流電圧特性を測定する測定部と、
    　を含むことを特徴とする太陽電池の評価装置。
  5. 　請求項４に記載の太陽電池の評価装置であって、
    　前記第一の除去装置及び前記第二の除去装置はレーザ光源を備え、
    　前記光照射部は光源を備え、
    　前記測定部は電流又は電圧を検出するプローブを備え、
    　前記レーザ光源，前記光源，及び前記プローブのいずれか一つ以上は、太陽電池の上方を独立して移動する
    　ことを特徴とする太陽電池の評価装置。
  6. 　太陽電池の評価装置であって、
    　基板上に第一電極層及び半導体層をこの順に積層する積層装置と、
    　前記半導体層上に第二電極層を形成する第二電極形成部と、
    　所定の評価領域に沿うように第一の除去部を前記第二電極層に形成する第一除去装置と、
    　前記第一の除去部において、前記第一の除去部に沿って前記半導体層及び前記第一電極層の一部を除去することによって、第二の除去部を形成する第二除去装置と、
    　前記第二電極層に接触しないように、かつ、前記評価領域に沿うように、前記第二の除去部を埋没させる導電層を形成する導電層形成部と、
    　前記評価領域を周辺領域から電気的に絶縁する絶縁部と、
    　前記周辺領域から電気的に絶縁された前記評価領域のみに光を照射する光照射部と、
    　前記評価領域に光が照射されている時に前記評価領域及び前記導電層にプローブを接触配置して、前記評価領域における電流電圧特性を測定する測定部と、
    　を含むことを特徴とする太陽電池の評価装置。
PCT/JP2010/073012 2009-12-22 2010-12-21 太陽電池の評価方法及び評価装置 WO2011078171A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011547569A JP5165799B2 (ja) 2009-12-22 2010-12-21 太陽電池の評価方法及び評価装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-290985 2009-12-22
JP2009290985 2009-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011078171A1 true WO2011078171A1 (ja) 2011-06-30

Family

ID=44195698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/073012 WO2011078171A1 (ja) 2009-12-22 2010-12-21 太陽電池の評価方法及び評価装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5165799B2 (ja)
TW (1) TW201140086A (ja)
WO (1) WO2011078171A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5669870A (en) * 1979-11-13 1981-06-11 Fuji Electric Co Ltd Amorphous semiconductor photoelectric converting device
JP2000252502A (ja) * 1999-03-02 2000-09-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光電変換装置およびその製造方法
JP2001111085A (ja) * 1999-10-14 2001-04-20 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 太陽電池モジュールの製造方法
JP2001274447A (ja) * 2000-03-23 2001-10-05 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 集積型薄膜太陽電池の製造方法
JP2009195968A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp レーザスクライブ装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920870A (ja) * 1982-07-27 1984-02-02 Sharp Corp 太陽電池アレ−の試験方法
JP2000269526A (ja) * 1999-03-17 2000-09-29 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子の検査方法及び検査装置
JP4340246B2 (ja) * 2005-03-07 2009-10-07 シャープ株式会社 薄膜太陽電池およびその製造方法
JPWO2009020073A1 (ja) * 2007-08-06 2010-11-04 シャープ株式会社 薄膜光電変換モジュールの製造方法および製造装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5669870A (en) * 1979-11-13 1981-06-11 Fuji Electric Co Ltd Amorphous semiconductor photoelectric converting device
JP2000252502A (ja) * 1999-03-02 2000-09-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光電変換装置およびその製造方法
JP2001111085A (ja) * 1999-10-14 2001-04-20 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 太陽電池モジュールの製造方法
JP2001274447A (ja) * 2000-03-23 2001-10-05 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 集積型薄膜太陽電池の製造方法
JP2009195968A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp レーザスクライブ装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201140086A (en) 2011-11-16
JP5165799B2 (ja) 2013-03-21
JPWO2011078171A1 (ja) 2013-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6665166B2 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2009105401A (ja) 薄膜光電池装置のためのプロセステスタ及びテスティング技法
TWI404223B (zh) 太陽電池之製造方法
TW201015741A (en) Method for manufacturing solar cell
TW200933916A (en) Photovoltaic fabrication process monitoring and control using diagnostic devices
JP2012501085A (ja) 光電池エレメントの欠陥を位置特定し、不動化するためのシステムおよび方法
JP5144747B2 (ja) 太陽電池の製造方法，太陽電池の製造装置，及び太陽電池
WO2012036197A1 (ja) 太陽電池の評価方法および評価装置
US8319513B2 (en) Inspecting apparatus for solar cell and inspecting method using the same
JP5165799B2 (ja) 太陽電池の評価方法及び評価装置
WO2011024750A1 (ja) 太陽電池の評価方法及び評価装置
WO2011052426A1 (ja) 太陽電池の評価装置及び評価方法
US20100032017A1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
US20130249580A1 (en) Apparatus and method for evaluating characteristics of a photovoltaic device
JP2012525694A (ja) 広面積半導体装置の電気的および光電気的な特性
JP2010021437A (ja) 太陽電池の製造装置およびその製造方法
CN112993068B (zh) 光伏电池片及其制备方法、接触电阻率的测量方法
WO2012046691A1 (ja) 太陽電池の評価方法
JP4386783B2 (ja) 太陽電池セルの特性測定装置
KR20120119361A (ko) 태양전지 및 그의 제조방법
TW201401532A (zh) 薄膜太陽能電池之雷射切割裝置及其測量方法
TW201005976A (en) Method and apparatus for manufacturing solar battery
JP4986087B2 (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
TWM628262U (zh) 包括中間極的薄膜太陽能電池
WO2012086325A1 (ja) 薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10839401

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011547569

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10839401

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1