カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法
【課題】 デッドスペースが少なく発電効率に優れたカルコパイライト型の太陽電池を提供する。
【解決手段】 基板１の上部に形成された下部電極層（Ｍｏ電極層）２と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層（ＣＩＧＳ光吸収層）３と、光吸収層薄膜の上に、ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等で形成される高抵抗のバッファ層薄膜４と、ＺｎＯＡｌ等で形成される上部電極薄膜（ＴＣＯ）５とから１つの単位となる電池（ここでは便宜上、「単位セル」と呼ぶ）が形成され、さらに、単位となる電池を接続する目的で、上部電極と下部電極とを接続するコンタクト電極６の一部が、第１のスクライブで形成された下部電極２の分割線上に重なるように形成される。
【解決手段】 基板１の上部に形成された下部電極層（Ｍｏ電極層）２と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層（ＣＩＧＳ光吸収層）３と、光吸収層薄膜の上に、ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等で形成される高抵抗のバッファ層薄膜４と、ＺｎＯＡｌ等で形成される上部電極薄膜（ＴＣＯ）５とから１つの単位となる電池（ここでは便宜上、「単位セル」と呼ぶ）が形成され、さらに、単位となる電池を接続する目的で、上部電極と下部電極とを接続するコンタクト電極６の一部が、第１のスクライブで形成された下部電極２の分割線上に重なるように形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物系の太陽電池であるカルコパイライト型太陽電池に係わり、特にモノリシック（内部直列接続構造）な直列接続構造を少ないデッドスペースで実現するカルコパイライト型太陽電池とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を受光し電気エネルギーに変換する太陽電池には、半導体の厚さにより、バルク系と薄膜系とに分類されている。
【０００３】
このうち薄膜系は、半導体層が数１０μｍ〜数μｍ以下の厚さを持つ太陽電池であり、Ｓｉ薄膜系と化合物薄膜系に分類されている。化合物薄膜系には、II−VI族化合物系、カルコパイライト系等の種類があり、これまでいくつか商品化されてきた。
【０００４】
この中でカルコパイライト系に属するカルコパイライト型太陽電池は、使用されている物質をとって、別名ＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ）系薄膜太陽電池、もしくは、ＣＩＧＳ太陽電池又はI―III―VI族系と呼ばれている。
【０００５】
カルコパイライト型太陽電池は、カルコパイライト化合物を光吸収層として形成された太陽電池であり、高効率、光劣化（経年変化）がない、耐放射線特性に優れている、光吸収波長領域が広い、光吸収係数が高い等の特徴があり、現在、量産に向けた研究がなされている。
【０００６】
一般的なカルコパイライト型太陽電池の断面構造を、図１に示す。
図１に示すように、カルコパイライト型太陽電池は、ガラス等の基板（サブストレート）上に形成された下部電極層（Ｍｏ電極層）と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層（ＣＩＧＳ光吸収層）と、光吸収層薄膜の上に、ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等で形成される高抵抗のバッファ層薄膜と、ＺｎＯＡｌ等で形成される上部電極薄膜（ＴＣＯ）とから形成される。
【０００７】
なお、基板にソーダライムガラス等を用いた場合は、基板内部からのアルカリ金属成分の光吸収層への侵出量を制御する目的で、ＳｉＯ２等を主成分とするアルカリ制御層を設ける場合もある。
【０００８】
カルコパイライト型太陽電池に太陽光等の光が照射されると、電子（−）と正孔（＋）の対が生じ、電子（−）と正孔（＋）はｐ型とｎ型半導体との接合面で、電子（−）がＮ型へ、正孔（＋）がｐ型へ集まり、その結果、ｎ型とｐ型との間に起電力が生じる。この状態で電極に導線を接続することにより、電流を取り出すことができる。
【０００９】
図２を用いて、カルコパイライト型太陽電池を製造する為の工程を示す。
まず、ソーダライムガラス等の基板に下部電極となるＭｏ（モリブデン）電極をスパッタリング等によって成膜する。次に、Ｍｏ電極をレーザー光の照射等によって除去することで分割する。（第１のスクライブ、図２の（ａ））
【００１０】
第１のスクライブ後、削り屑を水等で洗浄し、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）をスパッタリングや蒸着等で付着させ、プリカーサと呼ばれる層を形成する。
【００１１】
このプリカーサを炉に投入し、Ｈ２Ｓｅガスの雰囲気中で４００℃から６００℃の温度でアニールすることにより、ｐ型の光吸収層薄膜を得る。このアニールの工程は、通常、気相セレン化もしくは、単に、セレン化と呼ばれる。
【００１２】
次に、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型のバッファ層を光吸収層上に積層する。バッファ層は、一般的なプロセスとしては、スパッタリング等のドライプロセスやＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等のウェットプロセスによって形成される。
【００１３】
次に、レーザー光照射や金属針等によりバッファ層並びにプリカーサを除去することにより分割する。（第２のスクライブ、図２の（ｂ））
【００１４】
その後、上部電極としてＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅｓ）膜をスパッタリング等で形成する。（図２の（ｃ））
【００１５】
最後に、レーザー光照射や金属針等によりＴＣＯ、バッファ層並びにプリカーサを除去することにより分割する（第３のスクライブ、図２の（ｄ））し、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池を得る。
【００１６】
ここで得られる太陽電池は、分割された下部電極と分割された光吸収層と分割された上部電極からなる単位セルが、コンタクト電極を介してモノリシックに直列接続されたセルと呼ばれるものであるが、実際に使用する際には、単一または複数のセルをパッケージングし、モジュール（パネル）として加工する。
【００１７】
セルは、各スクライブ工程により素子分離をおこなうことで、複数の直列段がモノリシックに分割されているが、この直列段数（単位セルの数）を変更することにより、セルの電圧を任意に設計変更することが可能となる。これは、薄膜太陽電池のメリットの１つとなっている。
【００１８】
このような従来のカルコパイライト型太陽電池では、前述のように、第２のスクライブをおこなう技術として、メカニカルスクライブとレーザー光スクライブが用いられてきた。
【００１９】
メカニカルスクライブは、先端がテーパー状になった金属針（ニードル）を所定の圧力にて押しつけながら移動させることによって、機械的にスクライブを行う技術である。（例えば特許文献１参照。）
【００２０】
図３に、第２のスクライブを、メカニカルスクライブによっておこなう模式図を示す。
【００２１】
また、レーザー光スクライブは、アークランプなどの連続放電ランプによってＮｄ：ＹＡＧ結晶を励起して発信したレーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光等）を光吸収層に照射することにより、光吸収層を除去し分割する技術である。（例えば特許文献２参照。）
【００２２】
【特許文献１】特開２００４−１１５３５６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特許文献１や特許文献２に記載されているような従来の第２のスクライブ技術では、第１のスクライブと第２のスクライブと第３のスクライブとを、ある程度離間させる必要があった、この理由を図４を用いて説明する。図４（ａ）は、従来の太陽電池の各単位セル間の構造を示す断面図である。図示したように、従来は第１のスクライブと第２のスクライブと第３のスクライブ（素子分離スクライブ）とを離間させておこなっており、離間させた部位はデッドスペース８，９となっている。
【００２４】
デッドスペース部分では、上部電極と下部電極が電気的に接続されているため、ｎ型半導体とｐ型半導体の境界面に電子（−）、正孔（＋）を集めて蓄電することができない。
【００２５】
通常、デッドスペースの幅はそれぞれ７０μｍ〜１００μｍ程度確保する必要がある。このデッドスペースは、発電に寄与しない部位であり、作成する直列段数の数にもよるが、通常のカルコパイライト型太陽電池では、第１スクライブと第２スクライブとの間のデッドスペース８が全体の２〜５％程度になっていた。
【００２６】
デッドスペースを無くすように第２のスクライブを、第１のスクライブに一部が重なるようにおこなった場合、図４（ｂ）に示すように、光吸収層にクラックが入って、リーク電流の原因となり、結果として、発電効率（変換効率）の低下につながっていた。
【００２７】
発明者らの実験によると、第１のスクライブにレーザー光スクライブを使用し、第２のスクライブにメカニカルスクライブを使用して、第１のスクライブの一部に第２のスクライブが重なるようにスクライブをおこなってカルコパイライト型太陽電池を作成した場合には、平均として変換効率が約９．５％であった。
【００２８】
スクライブの工程以外は同じプロセスで作製したカルコパイライト型太陽電池は、デッドスペースが大きいにもかかわらず、その変換効率が約１０％であった。この原因を探るべく、第１のスクライブの一部に第２のスクライブが重なるように作成したカルコパイライト型太陽電池を解析したところ、シャント抵抗が低く、内部でリークが発生しており、結果としてＦＦ（フィルファクター）値が低下していることが判明した。
【００２９】
このように、従来のスクライブ技術では、第１のスクライブと第２のスクライブとをある程度離間させることは各単位セルを絶縁させるうえで必須であり、デッドスペースを減少させることが困難であったため、変換効率を向上させることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、従来において第１のスクライブと第２のスクライブとを度離間させることによって生じていたデッドスペース８と、第２のスクライブと第３のスクライブ（素子分離スクライブ）とを度離間させることによって生じていたデッドスペース９のうち、前者のデッドスペース８を無くすことを目的とする。
【００３１】
上記の目的を達成すべく、本発明に係るカルコパイライト型太陽電池は、基板と、前記基板の上部に形成された導電層を分割してなる複数の下部電極と、前記複数の下部電極上に形成され複数に分割されたカルコパイライト型の光吸収層と、
隣接する前記下部電極の間と隣接する前記下部電極の一方に跨って形成され且つ前記光吸収層の一部を改質することで当該光吸収層よりも導電性が高くなったコンタクト電極と、前記コンタクト電極に隣接する箇所で複数に分割された透明な導電層である上部電極と、前記コンタクト電極の素子分離用溝側に連続して残されたデッドスペースとを有する。
【００３２】
前記コンタクト電極は、そのＣｕ／Ｉｎ比率が、光吸収層のＣｕ／Ｉｎ比率よりも大きいことによって導電性が高くなる。また、前記コンタクト電極は、モリブデンが含まれた合金が考えられる。また、前記光吸収層上にはバッファ層を介して前記上部電極が形成されているものも本発明に含まれる。
【００３３】
また、本発明に係るカルコパイライト型太陽電池の製造方法は、基板の上部に下部電極となる導電層を形成する導電層形成工程と、前記導電層を複数の下部電極に分割する第１のスクライブ工程と、前記複数の下部電極表面およびその間の基板表面に光吸収層を形成する光吸収層形成工程と、前記光吸収層のうち隣接する下部電極の間と隣接する下部電極の一方に跨がるとともに後に素子分離スクライブを行う部分に重ならないようにレーザー光を照射し、照射した部分の光吸収層の導電率を照射しない部分の導電率よりも高くなるように改質するコンタクト電極形成工程と、透明電極層を積層する透明電極形成工程と、前記透明電極を前記コンタクト電極形成工程で改質された一部を含むように分割する素子分離スクライブ工程とを備える。
【００３４】
また、光吸収層の上にバッファ層を介して上部電極となる透明電極層を積層する場合には、バッファ層の上から前記第１のスクライブ工程で分割した部分が一部含まれるようにレーザー光を照射する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の、第１のスクライブをおこなった領域に一部が重なるように、光吸収層を導電率が高まるように改質するコンタクト電極を形成し、さらに、コンタクト電極に隣接する部分に第３のスクライブを形成することにより、隣接する単位セルの一方の単位セルの上部電極と他方の単位セルの下部電極との電気的な接続を確保したうえで、リーク電流を引き起こさずにデッドスペースが減少させることが可能となり、光電変換効率が高いカルコパイライト型太陽電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（実施例１）
本発明によるカルコパイライト型太陽電池の断面を図５に示す。従来の技術と変わりがない部位には、同じ符号を付してある。
本発明によるカルコパイライト型太陽電池は、基板１の上部に形成された下部電極層（Ｍｏ電極層）２と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層（ＣＩＧＳ光吸収層）３と、光吸収層薄膜の上に、ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等で形成される高抵抗のバッファ層薄膜４と、ＺｎＯＡｌ等で形成される上部電極薄膜（ＴＣＯ）５とから１つの単位となる電池（ここでは便宜上、「単位セル」と呼ぶ）が形成され、さらに、単位となる電池を接続する目的で、上部電極と下部電極とを接続するコンタクト電極６の一部が、第１のスクライブで形成された下部電極２の分割線上に重なるように形成される。即ち、コンタクト電極６は隣接する下部電極２，２の間と隣接する下部電極の一方に跨って形成されている。
【００３７】
隣接する単位セルは、一方の単位セルの上部透明電極層５が他方の下部電極層２に上部透明電極層５の一部であるコンタクト電極６が直接接触することで電気的に接続される。尚、単位セルを分離する素子分離用の溝７側にはコンタクト電極６に連続してデッドスペース９が残っている。
【００３８】
このコンタクト電極６は、後述するように、光吸収層３のＣｕ／Ｉｎ比率よりも、Ｃｕ／Ｉｎ比率が大きく、言い換えると、Ｉｎが少なく構成されており、ｐ型半導体である光吸収層に対してｐ＋（プラス）型もしくは導電体の特性を示している。
【００３９】
本発明ではさらに、第３のスクライブで形成する上部電極とバッファ層と光吸収層とを分割する分割線（スクライブライン）を、コンタクト電極に隣接するように設ける。即ち、従来であればコンタクト電極にデッドスペースが連続していたが、本発明にあってはコンタクト電極の一方の側は光吸収層となっており、他方の側には第３のスクライブで形成された溝が連続している。
【００４０】
なお、本実施例では、基板材料として平坦なガラスを用いたが、表面に凹凸を備えたテクスチャ基板や、ステンレスやカーボン、マイカやポリイミド、セラミック等の基板を用いても良い。
【００４１】
次に、本発明のカルコパイライト型太陽電池の製造方法を図６に示す。
まず、基板に下部電極となるＭｏ（モリブデン）電極をスパッタリングや蒸着等によって成膜する。下部電極には、モリブデンの他にチタンやタングステン等が使用されることがある。次に、Ｍｏ電極をレーザーの照射等によって除去することで分割する。（第１のスクライブ）
【００４２】
下部電極を分割するレーザーには、波長が２４８ｎｍであるエキシマレーザーや、３５５ｎｍであるＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高調波などが望ましい。また、レーザーの加工幅としては、８０〜１００μｍ程度確保することが望ましく、これにより、隣り合うＭｏ電極間の絶縁を確保することが可能となる。
【００４３】
第１のスクライブ後に、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）をスパッタリングや蒸着等で付着させ、プリカーサと呼ばれる層を形成する。
このプリカーサを炉に投入し、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスの雰囲気中で４００℃から６００℃程度の温度でアニールすることにより、光吸収層薄膜を得る。このアニールの工程は、通常、気相セレン化もしくは、単に、セレン化と呼ばれることもある。
【００４４】
なお、光吸収層を形成する工程には、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを蒸着にて形成したあとアニールをおこなう方法など、いくつかの技術が開発されている。本実施例においては、気相セレン化を用いて説明したが、本発明は、光吸収層を形成する工程は限定されない。
【００４５】
次に、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型の半導体であるバッファ層を光吸収層上に積層する。バッファ層は、一般的なプロセスとしては、スパッタリング等のドライプロセスやＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等のウェットプロセスによって形成される。バッファ層は、後に述べる透明上部電極の改良により、省略することも可能である。
【００４６】
次に、レーザー光を照射することにより、光吸収層の改質を行ってコンタクト電極とする。なお、レーザー光は、バッファ層にも照射されるが、バッファ層自体が光吸収層に比べて極めて薄く形成されており、発明者らの実験によってもバッファ層の有無による影響はみられない。本発明では、レーザー光は、第１のスクライブで形成された下部電極の分割線（スクライブライン）上に重なるように走査される。
【００４７】
その後、バッファ層とコンタクト電極の上部に、上部電極となるＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ）をスパッタリング等で形成する。最後に、レーザー照射や金属針等によりＴＣＯ、バッファ層並びにプリカーサを除去することにより分割をおこなう。（素子分離のスクライブ、第３のスクライブ）。この場合も、加工幅は８０〜１００μｍ程度確保することが望ましい。
【００４８】
図７に、光吸収層と、レーザーを照射した後のコンタクト電極の表面を拡大撮影したＳＥＭ写真を示す。図７に示したように、粒子状に成長した光吸収層に対し、コンタクト電極は、レーザーのエネルギーにより光吸収層の表面が溶解し再結晶化していることがわかる。
【００４９】
さらに詳しく分析するために、図８を用いて、本発明で形成されたコンタクト電極について、レーザー照射前の光吸収層と比較しながら検証する。
図８の（ａ）に、レーザーコンタクト形成工程を実施しない光吸収層の成分分析結果を、（ｂ）にレーザーコンタクト形成工程をおこなったレーザーコンタクト部の成分分析結果を示す。なお、分析にはＥＰＭＡ(Electron Probe Micro-Analysis)を用いた。ＥＰＭＡは、加速した電子線を物質に照射し、電子線を励起することにより生じる特性Ｘ線のスペクトルを分析することにより構成元素を検出し、さらに、それぞれの構成元素の比率（濃度）を分析するものである。
【００５０】
図８から、光吸収層に対し、コンタクト電極では著しくインジウム（Ｉｎ）が減少していることがわかる。この減少幅を、ＥＰＭＡ装置にて正確にカウントしてみたところ、１／３．６１であった。同様に、銅（Ｃｕ）に注目してその減少幅をカウントしてみたところ、１／２．３７であった。
【００５１】
このように、レーザーを照射することによって、Ｉｎが著しく減少し、比率では、Ｃｕに対して、Ｉｎがより大きく減少していることがわかる。
【００５２】
その他の特徴として、光吸収層ではほとんど検出されなかったモリブデン（Ｍｏ）が検出されるようになったことである。
この変化の理由について考察する。発明者によるシミュレーションによると、例えば、波長が３５５ｎｍのレーザー光を０．１Ｊ／ｃｍ２で照射した際には、光吸収層の表面温度は６，０００℃程度に上昇する。もちろん、光吸収層の内部（下部）側では温度が低くなるが、実施例に用いた光吸収層は１μｍであり、光吸収層の内部でも、かなりの高温になっていると言える。
【００５３】
ここで、インジウムの融点は１５６℃、沸点は２，０７２℃、さらに、銅の融点は１，０８４℃、沸点は２，５９５℃である。このため、銅にくらべ、インジウムの方が、光吸収層のより深いところまで沸点に達していると推察される。
また、モリブデンの融点は２，６１０℃であるため、下部電極に存在するある程度のモリブデンが、溶融して光吸収層側に取り込まれていると推察される。
【００５４】
まず、銅とインジウムの比率の変化による特性の変化について考える。
図９に、Ｃｕ／Ｉｎ比率による特性の変化を示す。図９（ａ）は、Ｃｕ／Ｉｎ比率による光吸収層のキャリア濃度の違いを、図９（ｂ）は、Ｃｕ／Ｉｎ比率による抵抗率の変化を示している。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、ｐ型半導体の性質を有する光吸収層として用いるためには、そのＣｕ／Ｉｎ比率を０．９５〜０．９８程度に制御することが必要とされている。図８に示したように、レーザーを照射するコンタクト電極部形成工程を経たコンタクト電極では、計測された銅とインジウムの量から、Ｃｕ／Ｉｎ比率が１よりも大きな値に変化している。したがって、コンタクト電極としては、ｐ＋（プラス）型、または、金属に変化しているものと考えられる。ここで、図９（ｂ）に着目すると、Ｃｕ／Ｉｎ比率が１よりも大きな値になるにしたがって、急激に抵抗率が低くなっていることがわかる。具体的には、Ｃｕ／Ｉｎ比率が０．９５〜０．９８のときには抵抗率が１０４Ωｃｍ程度であるのに対し、Ｃｕ／Ｉｎ比率が１．１に変化した場合には０．１Ωｃｍ程度に急激に減少する。
【００５６】
次に、溶融して光吸収層側に取り込まれたモリブデンについて考察する。
モリブデンは、周期表の６族に属する金属元素であり、比抵抗が５．４×１０−６Ωｃｍの特性を示す。光吸収層が溶融し、モリブデンを取り込む形で再結晶化することで、抵抗率が減少することになる。
以上の２つの理由から、コンタクト電極がｐ＋（プラス）型または金属に変質し、光吸収層よりも低抵抗化していると考えられる。
【００５７】
次に、コンタクト電極部への透明電極層の積層について説明する。
図１０にＴＣＯ積層後のカルコパイライト型太陽電池表面を撮影した光学顕微鏡写真を示す。
従来のスクライブでは、第１のスクライブで形成されたスクライブラインからある程度離間させてデッドスペースを形成するように第２のスクライブをおこなう必要があったが、本発明では、第１のスクライブで形成したスクライブラインに一部が重なるように光吸収層が改質されたコンタクト電極が形成されるため、デッドスペースを形成することなく、モノリシックな直列接続構造を得ることが可能となる。また、光吸収層膜厚に相当する段差が存在しないため、透明電極に欠陥を生じるようなことも無い。
【００５８】
次にコンタクト電極の厚さが、光吸収層膜厚に比べ、大きな変化が無いことを明らかにするため、図１１にコンタクト電極と光吸収層の断面ＳＥＭ写真を示す。
図１１に示すコンタクト電極は、周波数２０ｋＨｚ、出力４６７ｍＷ、パルス幅３５ｎｓのレーザーを５回照射した。回数を５回としたのは、レーザー照射によるコンタクト電極膜厚の減少をみるためである。
【００５９】
図１１に示したように、レーザーを５回照射したとしても、コンタクト電極の膜厚はかなり残存している。
【００６０】
発明者らの実験では、本発明を実施することにより、セルの発電効率（変換効率）が約１０．６％に向上した。これは、デッドスペースの減少による発電領域の増加と、直列抵抗値の減少による相乗効果と考察される。
【００６１】
このように、光吸収層を改質したコンタクト電極を第１のスクライブで形成したスクライブラインに一部を重ねることにより発電領域を増加させ、さらに、直列接続の内部抵抗値を軽減することが可能となった。その結果、光電変換効率が高いカルコパイライト型太陽電池を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来のカルコパイライト型太陽電池の構造を示す断面図
【図２】従来のカルコパイライト型太陽電池の製造工程を示す図
【図３】金属針によるスクライブの様子を示す図
【図４】従来のカルコパイライト型太陽電池の断面図
【図５】本発明によるカルコパイライト型太陽電池の断面図
【図６】本発明のカルコパイライト型太陽電池の製造方法を説明した図
【図７】本発明のレーザーコンタクト形成工程によりコンタクト電極を形成した太陽電池の表面写真
【図８】（ａ）はレーザー光コンタクト形成工程を実施しない光吸収層の成分分析結果を示すグラフ、（ｂ）はレーザー光コンタクト形成工程をおこなったレーザー光コンタクト部の成分分析結果を示すグラフ
【図９】（ａ）はＣｕ／Ｉｎ比率による光吸収層のキャリア濃度の違いを示すグラフ、（ｂ）はＣｕ／Ｉｎ比率による抵抗率の変化を示すグラフ
【図１０】透明電極（ＴＣＯ）積層後のカルコパイライト型太陽電池表面を撮影した光学顕微鏡写真
【図１１】コンタクト電極と光吸収層の断面ＳＥＭ写真
【符号の説明】
【００６３】
１…基板、２…下部電極層（Ｍｏ電極層）、３…光吸収層薄膜（ＣＩＧＳ光吸収層）、４…バッファ層薄膜、５…上部透明電極層（ＴＣＯ）、６…コンタクト電極、７…素子分離用の溝、８，９…デッドスペース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物系の太陽電池であるカルコパイライト型太陽電池に係わり、特にモノリシック（内部直列接続構造）な直列接続構造を少ないデッドスペースで実現するカルコパイライト型太陽電池とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を受光し電気エネルギーに変換する太陽電池には、半導体の厚さにより、バルク系と薄膜系とに分類されている。
【０００３】
このうち薄膜系は、半導体層が数１０μｍ〜数μｍ以下の厚さを持つ太陽電池であり、Ｓｉ薄膜系と化合物薄膜系に分類されている。化合物薄膜系には、II−VI族化合物系、カルコパイライト系等の種類があり、これまでいくつか商品化されてきた。
【０００４】
この中でカルコパイライト系に属するカルコパイライト型太陽電池は、使用されている物質をとって、別名ＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ）系薄膜太陽電池、もしくは、ＣＩＧＳ太陽電池又はI―III―VI族系と呼ばれている。
【０００５】
カルコパイライト型太陽電池は、カルコパイライト化合物を光吸収層として形成された太陽電池であり、高効率、光劣化（経年変化）がない、耐放射線特性に優れている、光吸収波長領域が広い、光吸収係数が高い等の特徴があり、現在、量産に向けた研究がなされている。
【０００６】
一般的なカルコパイライト型太陽電池の断面構造を、図１に示す。
図１に示すように、カルコパイライト型太陽電池は、ガラス等の基板（サブストレート）上に形成された下部電極層（Ｍｏ電極層）と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層（ＣＩＧＳ光吸収層）と、光吸収層薄膜の上に、ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等で形成される高抵抗のバッファ層薄膜と、ＺｎＯＡｌ等で形成される上部電極薄膜（ＴＣＯ）とから形成される。
【０００７】
なお、基板にソーダライムガラス等を用いた場合は、基板内部からのアルカリ金属成分の光吸収層への侵出量を制御する目的で、ＳｉＯ２等を主成分とするアルカリ制御層を設ける場合もある。
【０００８】
カルコパイライト型太陽電池に太陽光等の光が照射されると、電子（−）と正孔（＋）の対が生じ、電子（−）と正孔（＋）はｐ型とｎ型半導体との接合面で、電子（−）がＮ型へ、正孔（＋）がｐ型へ集まり、その結果、ｎ型とｐ型との間に起電力が生じる。この状態で電極に導線を接続することにより、電流を取り出すことができる。
【０００９】
図２を用いて、カルコパイライト型太陽電池を製造する為の工程を示す。
まず、ソーダライムガラス等の基板に下部電極となるＭｏ（モリブデン）電極をスパッタリング等によって成膜する。次に、Ｍｏ電極をレーザー光の照射等によって除去することで分割する。（第１のスクライブ、図２の（ａ））
【００１０】
第１のスクライブ後、削り屑を水等で洗浄し、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）をスパッタリングや蒸着等で付着させ、プリカーサと呼ばれる層を形成する。
【００１１】
このプリカーサを炉に投入し、Ｈ２Ｓｅガスの雰囲気中で４００℃から６００℃の温度でアニールすることにより、ｐ型の光吸収層薄膜を得る。このアニールの工程は、通常、気相セレン化もしくは、単に、セレン化と呼ばれる。
【００１２】
次に、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型のバッファ層を光吸収層上に積層する。バッファ層は、一般的なプロセスとしては、スパッタリング等のドライプロセスやＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等のウェットプロセスによって形成される。
【００１３】
次に、レーザー光照射や金属針等によりバッファ層並びにプリカーサを除去することにより分割する。（第２のスクライブ、図２の（ｂ））
【００１４】
その後、上部電極としてＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅｓ）膜をスパッタリング等で形成する。（図２の（ｃ））
【００１５】
最後に、レーザー光照射や金属針等によりＴＣＯ、バッファ層並びにプリカーサを除去することにより分割する（第３のスクライブ、図２の（ｄ））し、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池を得る。
【００１６】
ここで得られる太陽電池は、分割された下部電極と分割された光吸収層と分割された上部電極からなる単位セルが、コンタクト電極を介してモノリシックに直列接続されたセルと呼ばれるものであるが、実際に使用する際には、単一または複数のセルをパッケージングし、モジュール（パネル）として加工する。
【００１７】
セルは、各スクライブ工程により素子分離をおこなうことで、複数の直列段がモノリシックに分割されているが、この直列段数（単位セルの数）を変更することにより、セルの電圧を任意に設計変更することが可能となる。これは、薄膜太陽電池のメリットの１つとなっている。
【００１８】
このような従来のカルコパイライト型太陽電池では、前述のように、第２のスクライブをおこなう技術として、メカニカルスクライブとレーザー光スクライブが用いられてきた。
【００１９】
メカニカルスクライブは、先端がテーパー状になった金属針（ニードル）を所定の圧力にて押しつけながら移動させることによって、機械的にスクライブを行う技術である。（例えば特許文献１参照。）
【００２０】
図３に、第２のスクライブを、メカニカルスクライブによっておこなう模式図を示す。
【００２１】
また、レーザー光スクライブは、アークランプなどの連続放電ランプによってＮｄ：ＹＡＧ結晶を励起して発信したレーザー光（Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光等）を光吸収層に照射することにより、光吸収層を除去し分割する技術である。（例えば特許文献２参照。）
【００２２】
【特許文献１】特開２００４−１１５３５６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特許文献１や特許文献２に記載されているような従来の第２のスクライブ技術では、第１のスクライブと第２のスクライブと第３のスクライブとを、ある程度離間させる必要があった、この理由を図４を用いて説明する。図４（ａ）は、従来の太陽電池の各単位セル間の構造を示す断面図である。図示したように、従来は第１のスクライブと第２のスクライブと第３のスクライブ（素子分離スクライブ）とを離間させておこなっており、離間させた部位はデッドスペース８，９となっている。
【００２４】
デッドスペース部分では、上部電極と下部電極が電気的に接続されているため、ｎ型半導体とｐ型半導体の境界面に電子（−）、正孔（＋）を集めて蓄電することができない。
【００２５】
通常、デッドスペースの幅はそれぞれ７０μｍ〜１００μｍ程度確保する必要がある。このデッドスペースは、発電に寄与しない部位であり、作成する直列段数の数にもよるが、通常のカルコパイライト型太陽電池では、第１スクライブと第２スクライブとの間のデッドスペース８が全体の２〜５％程度になっていた。
【００２６】
デッドスペースを無くすように第２のスクライブを、第１のスクライブに一部が重なるようにおこなった場合、図４（ｂ）に示すように、光吸収層にクラックが入って、リーク電流の原因となり、結果として、発電効率（変換効率）の低下につながっていた。
【００２７】
発明者らの実験によると、第１のスクライブにレーザー光スクライブを使用し、第２のスクライブにメカニカルスクライブを使用して、第１のスクライブの一部に第２のスクライブが重なるようにスクライブをおこなってカルコパイライト型太陽電池を作成した場合には、平均として変換効率が約９．５％であった。
【００２８】
スクライブの工程以外は同じプロセスで作製したカルコパイライト型太陽電池は、デッドスペースが大きいにもかかわらず、その変換効率が約１０％であった。この原因を探るべく、第１のスクライブの一部に第２のスクライブが重なるように作成したカルコパイライト型太陽電池を解析したところ、シャント抵抗が低く、内部でリークが発生しており、結果としてＦＦ（フィルファクター）値が低下していることが判明した。
【００２９】
このように、従来のスクライブ技術では、第１のスクライブと第２のスクライブとをある程度離間させることは各単位セルを絶縁させるうえで必須であり、デッドスペースを減少させることが困難であったため、変換効率を向上させることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、従来において第１のスクライブと第２のスクライブとを度離間させることによって生じていたデッドスペース８と、第２のスクライブと第３のスクライブ（素子分離スクライブ）とを度離間させることによって生じていたデッドスペース９のうち、前者のデッドスペース８を無くすことを目的とする。
【００３１】
上記の目的を達成すべく、本発明に係るカルコパイライト型太陽電池は、基板と、前記基板の上部に形成された導電層を分割してなる複数の下部電極と、前記複数の下部電極上に形成され複数に分割されたカルコパイライト型の光吸収層と、
隣接する前記下部電極の間と隣接する前記下部電極の一方に跨って形成され且つ前記光吸収層の一部を改質することで当該光吸収層よりも導電性が高くなったコンタクト電極と、前記コンタクト電極に隣接する箇所で複数に分割された透明な導電層である上部電極と、前記コンタクト電極の素子分離用溝側に連続して残されたデッドスペースとを有する。
【００３２】
前記コンタクト電極は、そのＣｕ／Ｉｎ比率が、光吸収層のＣｕ／Ｉｎ比率よりも大きいことによって導電性が高くなる。また、前記コンタクト電極は、モリブデンが含まれた合金が考えられる。また、前記光吸収層上にはバッファ層を介して前記上部電極が形成されているものも本発明に含まれる。
【００３３】
また、本発明に係るカルコパイライト型太陽電池の製造方法は、基板の上部に下部電極となる導電層を形成する導電層形成工程と、前記導電層を複数の下部電極に分割する第１のスクライブ工程と、前記複数の下部電極表面およびその間の基板表面に光吸収層を形成する光吸収層形成工程と、前記光吸収層のうち隣接する下部電極の間と隣接する下部電極の一方に跨がるとともに後に素子分離スクライブを行う部分に重ならないようにレーザー光を照射し、照射した部分の光吸収層の導電率を照射しない部分の導電率よりも高くなるように改質するコンタクト電極形成工程と、透明電極層を積層する透明電極形成工程と、前記透明電極を前記コンタクト電極形成工程で改質された一部を含むように分割する素子分離スクライブ工程とを備える。
【００３４】
また、光吸収層の上にバッファ層を介して上部電極となる透明電極層を積層する場合には、バッファ層の上から前記第１のスクライブ工程で分割した部分が一部含まれるようにレーザー光を照射する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の、第１のスクライブをおこなった領域に一部が重なるように、光吸収層を導電率が高まるように改質するコンタクト電極を形成し、さらに、コンタクト電極に隣接する部分に第３のスクライブを形成することにより、隣接する単位セルの一方の単位セルの上部電極と他方の単位セルの下部電極との電気的な接続を確保したうえで、リーク電流を引き起こさずにデッドスペースが減少させることが可能となり、光電変換効率が高いカルコパイライト型太陽電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（実施例１）
本発明によるカルコパイライト型太陽電池の断面を図５に示す。従来の技術と変わりがない部位には、同じ符号を付してある。
本発明によるカルコパイライト型太陽電池は、基板１の上部に形成された下部電極層（Ｍｏ電極層）２と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層（ＣＩＧＳ光吸収層）３と、光吸収層薄膜の上に、ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等で形成される高抵抗のバッファ層薄膜４と、ＺｎＯＡｌ等で形成される上部電極薄膜（ＴＣＯ）５とから１つの単位となる電池（ここでは便宜上、「単位セル」と呼ぶ）が形成され、さらに、単位となる電池を接続する目的で、上部電極と下部電極とを接続するコンタクト電極６の一部が、第１のスクライブで形成された下部電極２の分割線上に重なるように形成される。即ち、コンタクト電極６は隣接する下部電極２，２の間と隣接する下部電極の一方に跨って形成されている。
【００３７】
隣接する単位セルは、一方の単位セルの上部透明電極層５が他方の下部電極層２に上部透明電極層５の一部であるコンタクト電極６が直接接触することで電気的に接続される。尚、単位セルを分離する素子分離用の溝７側にはコンタクト電極６に連続してデッドスペース９が残っている。
【００３８】
このコンタクト電極６は、後述するように、光吸収層３のＣｕ／Ｉｎ比率よりも、Ｃｕ／Ｉｎ比率が大きく、言い換えると、Ｉｎが少なく構成されており、ｐ型半導体である光吸収層に対してｐ＋（プラス）型もしくは導電体の特性を示している。
【００３９】
本発明ではさらに、第３のスクライブで形成する上部電極とバッファ層と光吸収層とを分割する分割線（スクライブライン）を、コンタクト電極に隣接するように設ける。即ち、従来であればコンタクト電極にデッドスペースが連続していたが、本発明にあってはコンタクト電極の一方の側は光吸収層となっており、他方の側には第３のスクライブで形成された溝が連続している。
【００４０】
なお、本実施例では、基板材料として平坦なガラスを用いたが、表面に凹凸を備えたテクスチャ基板や、ステンレスやカーボン、マイカやポリイミド、セラミック等の基板を用いても良い。
【００４１】
次に、本発明のカルコパイライト型太陽電池の製造方法を図６に示す。
まず、基板に下部電極となるＭｏ（モリブデン）電極をスパッタリングや蒸着等によって成膜する。下部電極には、モリブデンの他にチタンやタングステン等が使用されることがある。次に、Ｍｏ電極をレーザーの照射等によって除去することで分割する。（第１のスクライブ）
【００４２】
下部電極を分割するレーザーには、波長が２４８ｎｍであるエキシマレーザーや、３５５ｎｍであるＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高調波などが望ましい。また、レーザーの加工幅としては、８０〜１００μｍ程度確保することが望ましく、これにより、隣り合うＭｏ電極間の絶縁を確保することが可能となる。
【００４３】
第１のスクライブ後に、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）をスパッタリングや蒸着等で付着させ、プリカーサと呼ばれる層を形成する。
このプリカーサを炉に投入し、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスの雰囲気中で４００℃から６００℃程度の温度でアニールすることにより、光吸収層薄膜を得る。このアニールの工程は、通常、気相セレン化もしくは、単に、セレン化と呼ばれることもある。
【００４４】
なお、光吸収層を形成する工程には、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅを蒸着にて形成したあとアニールをおこなう方法など、いくつかの技術が開発されている。本実施例においては、気相セレン化を用いて説明したが、本発明は、光吸収層を形成する工程は限定されない。
【００４５】
次に、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型の半導体であるバッファ層を光吸収層上に積層する。バッファ層は、一般的なプロセスとしては、スパッタリング等のドライプロセスやＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等のウェットプロセスによって形成される。バッファ層は、後に述べる透明上部電極の改良により、省略することも可能である。
【００４６】
次に、レーザー光を照射することにより、光吸収層の改質を行ってコンタクト電極とする。なお、レーザー光は、バッファ層にも照射されるが、バッファ層自体が光吸収層に比べて極めて薄く形成されており、発明者らの実験によってもバッファ層の有無による影響はみられない。本発明では、レーザー光は、第１のスクライブで形成された下部電極の分割線（スクライブライン）上に重なるように走査される。
【００４７】
その後、バッファ層とコンタクト電極の上部に、上部電極となるＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ）をスパッタリング等で形成する。最後に、レーザー照射や金属針等によりＴＣＯ、バッファ層並びにプリカーサを除去することにより分割をおこなう。（素子分離のスクライブ、第３のスクライブ）。この場合も、加工幅は８０〜１００μｍ程度確保することが望ましい。
【００４８】
図７に、光吸収層と、レーザーを照射した後のコンタクト電極の表面を拡大撮影したＳＥＭ写真を示す。図７に示したように、粒子状に成長した光吸収層に対し、コンタクト電極は、レーザーのエネルギーにより光吸収層の表面が溶解し再結晶化していることがわかる。
【００４９】
さらに詳しく分析するために、図８を用いて、本発明で形成されたコンタクト電極について、レーザー照射前の光吸収層と比較しながら検証する。
図８の（ａ）に、レーザーコンタクト形成工程を実施しない光吸収層の成分分析結果を、（ｂ）にレーザーコンタクト形成工程をおこなったレーザーコンタクト部の成分分析結果を示す。なお、分析にはＥＰＭＡ(Electron Probe Micro-Analysis)を用いた。ＥＰＭＡは、加速した電子線を物質に照射し、電子線を励起することにより生じる特性Ｘ線のスペクトルを分析することにより構成元素を検出し、さらに、それぞれの構成元素の比率（濃度）を分析するものである。
【００５０】
図８から、光吸収層に対し、コンタクト電極では著しくインジウム（Ｉｎ）が減少していることがわかる。この減少幅を、ＥＰＭＡ装置にて正確にカウントしてみたところ、１／３．６１であった。同様に、銅（Ｃｕ）に注目してその減少幅をカウントしてみたところ、１／２．３７であった。
【００５１】
このように、レーザーを照射することによって、Ｉｎが著しく減少し、比率では、Ｃｕに対して、Ｉｎがより大きく減少していることがわかる。
【００５２】
その他の特徴として、光吸収層ではほとんど検出されなかったモリブデン（Ｍｏ）が検出されるようになったことである。
この変化の理由について考察する。発明者によるシミュレーションによると、例えば、波長が３５５ｎｍのレーザー光を０．１Ｊ／ｃｍ２で照射した際には、光吸収層の表面温度は６，０００℃程度に上昇する。もちろん、光吸収層の内部（下部）側では温度が低くなるが、実施例に用いた光吸収層は１μｍであり、光吸収層の内部でも、かなりの高温になっていると言える。
【００５３】
ここで、インジウムの融点は１５６℃、沸点は２，０７２℃、さらに、銅の融点は１，０８４℃、沸点は２，５９５℃である。このため、銅にくらべ、インジウムの方が、光吸収層のより深いところまで沸点に達していると推察される。
また、モリブデンの融点は２，６１０℃であるため、下部電極に存在するある程度のモリブデンが、溶融して光吸収層側に取り込まれていると推察される。
【００５４】
まず、銅とインジウムの比率の変化による特性の変化について考える。
図９に、Ｃｕ／Ｉｎ比率による特性の変化を示す。図９（ａ）は、Ｃｕ／Ｉｎ比率による光吸収層のキャリア濃度の違いを、図９（ｂ）は、Ｃｕ／Ｉｎ比率による抵抗率の変化を示している。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、ｐ型半導体の性質を有する光吸収層として用いるためには、そのＣｕ／Ｉｎ比率を０．９５〜０．９８程度に制御することが必要とされている。図８に示したように、レーザーを照射するコンタクト電極部形成工程を経たコンタクト電極では、計測された銅とインジウムの量から、Ｃｕ／Ｉｎ比率が１よりも大きな値に変化している。したがって、コンタクト電極としては、ｐ＋（プラス）型、または、金属に変化しているものと考えられる。ここで、図９（ｂ）に着目すると、Ｃｕ／Ｉｎ比率が１よりも大きな値になるにしたがって、急激に抵抗率が低くなっていることがわかる。具体的には、Ｃｕ／Ｉｎ比率が０．９５〜０．９８のときには抵抗率が１０４Ωｃｍ程度であるのに対し、Ｃｕ／Ｉｎ比率が１．１に変化した場合には０．１Ωｃｍ程度に急激に減少する。
【００５６】
次に、溶融して光吸収層側に取り込まれたモリブデンについて考察する。
モリブデンは、周期表の６族に属する金属元素であり、比抵抗が５．４×１０−６Ωｃｍの特性を示す。光吸収層が溶融し、モリブデンを取り込む形で再結晶化することで、抵抗率が減少することになる。
以上の２つの理由から、コンタクト電極がｐ＋（プラス）型または金属に変質し、光吸収層よりも低抵抗化していると考えられる。
【００５７】
次に、コンタクト電極部への透明電極層の積層について説明する。
図１０にＴＣＯ積層後のカルコパイライト型太陽電池表面を撮影した光学顕微鏡写真を示す。
従来のスクライブでは、第１のスクライブで形成されたスクライブラインからある程度離間させてデッドスペースを形成するように第２のスクライブをおこなう必要があったが、本発明では、第１のスクライブで形成したスクライブラインに一部が重なるように光吸収層が改質されたコンタクト電極が形成されるため、デッドスペースを形成することなく、モノリシックな直列接続構造を得ることが可能となる。また、光吸収層膜厚に相当する段差が存在しないため、透明電極に欠陥を生じるようなことも無い。
【００５８】
次にコンタクト電極の厚さが、光吸収層膜厚に比べ、大きな変化が無いことを明らかにするため、図１１にコンタクト電極と光吸収層の断面ＳＥＭ写真を示す。
図１１に示すコンタクト電極は、周波数２０ｋＨｚ、出力４６７ｍＷ、パルス幅３５ｎｓのレーザーを５回照射した。回数を５回としたのは、レーザー照射によるコンタクト電極膜厚の減少をみるためである。
【００５９】
図１１に示したように、レーザーを５回照射したとしても、コンタクト電極の膜厚はかなり残存している。
【００６０】
発明者らの実験では、本発明を実施することにより、セルの発電効率（変換効率）が約１０．６％に向上した。これは、デッドスペースの減少による発電領域の増加と、直列抵抗値の減少による相乗効果と考察される。
【００６１】
このように、光吸収層を改質したコンタクト電極を第１のスクライブで形成したスクライブラインに一部を重ねることにより発電領域を増加させ、さらに、直列接続の内部抵抗値を軽減することが可能となった。その結果、光電変換効率が高いカルコパイライト型太陽電池を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来のカルコパイライト型太陽電池の構造を示す断面図
【図２】従来のカルコパイライト型太陽電池の製造工程を示す図
【図３】金属針によるスクライブの様子を示す図
【図４】従来のカルコパイライト型太陽電池の断面図
【図５】本発明によるカルコパイライト型太陽電池の断面図
【図６】本発明のカルコパイライト型太陽電池の製造方法を説明した図
【図７】本発明のレーザーコンタクト形成工程によりコンタクト電極を形成した太陽電池の表面写真
【図８】（ａ）はレーザー光コンタクト形成工程を実施しない光吸収層の成分分析結果を示すグラフ、（ｂ）はレーザー光コンタクト形成工程をおこなったレーザー光コンタクト部の成分分析結果を示すグラフ
【図９】（ａ）はＣｕ／Ｉｎ比率による光吸収層のキャリア濃度の違いを示すグラフ、（ｂ）はＣｕ／Ｉｎ比率による抵抗率の変化を示すグラフ
【図１０】透明電極（ＴＣＯ）積層後のカルコパイライト型太陽電池表面を撮影した光学顕微鏡写真
【図１１】コンタクト電極と光吸収層の断面ＳＥＭ写真
【符号の説明】
【００６３】
１…基板、２…下部電極層（Ｍｏ電極層）、３…光吸収層薄膜（ＣＩＧＳ光吸収層）、４…バッファ層薄膜、５…上部透明電極層（ＴＣＯ）、６…コンタクト電極、７…素子分離用の溝、８，９…デッドスペース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上部に形成された導電層を分割してなる複数の下部電極と、
前記複数の下部電極上に形成され複数に分割されたカルコパイライト型の光吸収層と、
隣接する前記下部電極の間と隣接する前記下部電極の一方に跨って形成され且つ前記光吸収層の一部を改質することで当該光吸収層よりも導電性が高くなったコンタクト電極と、
前記コンタクト電極に隣接する箇所で複数に分割された透明な導電層である上部電極と、
前記コンタクト電極の素子分離用溝側に連続して残されたデッドスペースとを有することを特徴とするカルコパイライト型太陽電池。
【請求項２】
前記コンタクト電極は、そのＣｕ／Ｉｎ比率が、光吸収層のＣｕ／Ｉｎ比率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のカルコパイライト型太陽電池。
【請求項３】
前記コンタクト電極は、モリブデンが含まれた合金であることを特徴とする請求項１記載のカルコパイライト型太陽電池。
【請求項４】
前記光吸収層上にはバッファ層を介して前記上部電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載のカルコパイライト型太陽電池。
【請求項５】
基板の上部に下部電極となる導電層を形成する導電層形成工程と、
前記導電層を複数の下部電極に分割する第１のスクライブ工程と、
前記複数の下部電極表面およびその間の基板表面に光吸収層を形成する光吸収層形成工程と、
前記光吸収層のうち隣接する下部電極の間と隣接する下部電極の一方に跨がるとともに後に素子分離スクライブを行う部分に重ならないようにレーザー光を照射し、照射した部分の光吸収層の導電率を照射しない部分の導電率よりも高くなるように改質するコンタクト電極形成工程と、
透明電極層を積層する透明電極形成工程と、
前記透明電極を前記コンタクト電極形成工程で改質された一部を含むように分割する素子分離スクライブ工程とを備えることを特徴とするカルコパイライト型太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記光吸収層形成工程に引き続いてバッファ層を形成し、このバッファ層の上から前記第１のスクライブ工程で分割した部分が一部含まれるようにレーザー光を照射することを特徴とする請求項５に記載のカルコパイライト型太陽電池の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板の上部に形成された導電層を分割してなる複数の下部電極と、
前記複数の下部電極上に形成され複数に分割されたカルコパイライト型の光吸収層と、
隣接する前記下部電極の間と隣接する前記下部電極の一方に跨って形成され且つ前記光吸収層の一部を改質することで当該光吸収層よりも導電性が高くなったコンタクト電極と、
前記コンタクト電極に隣接する箇所で複数に分割された透明な導電層である上部電極と、
前記コンタクト電極の素子分離用溝側に連続して残されたデッドスペースとを有することを特徴とするカルコパイライト型太陽電池。
【請求項２】
前記コンタクト電極は、そのＣｕ／Ｉｎ比率が、光吸収層のＣｕ／Ｉｎ比率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のカルコパイライト型太陽電池。
【請求項３】
前記コンタクト電極は、モリブデンが含まれた合金であることを特徴とする請求項１記載のカルコパイライト型太陽電池。
【請求項４】
前記光吸収層上にはバッファ層を介して前記上部電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載のカルコパイライト型太陽電池。
【請求項５】
基板の上部に下部電極となる導電層を形成する導電層形成工程と、
前記導電層を複数の下部電極に分割する第１のスクライブ工程と、
前記複数の下部電極表面およびその間の基板表面に光吸収層を形成する光吸収層形成工程と、
前記光吸収層のうち隣接する下部電極の間と隣接する下部電極の一方に跨がるとともに後に素子分離スクライブを行う部分に重ならないようにレーザー光を照射し、照射した部分の光吸収層の導電率を照射しない部分の導電率よりも高くなるように改質するコンタクト電極形成工程と、
透明電極層を積層する透明電極形成工程と、
前記透明電極を前記コンタクト電極形成工程で改質された一部を含むように分割する素子分離スクライブ工程とを備えることを特徴とするカルコパイライト型太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記光吸収層形成工程に引き続いてバッファ層を形成し、このバッファ層の上から前記第１のスクライブ工程で分割した部分が一部含まれるようにレーザー光を照射することを特徴とする請求項５に記載のカルコパイライト型太陽電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３１７８５８（Ｐ２００７−３１７８５８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４５４８７（Ｐ２００６−１４５４８７）
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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