カルコパイライト型太陽電池
【課題】 高い変換効率を有すると共に優れたフレキシブル性を有す、且つ丸まりにくい太陽電池を実現する。
【解決手段】
集成マイカ基板１の表面側に中間層２を形成し、集成マイカ基板１の裏面側に裏面層３を形成している。中間層２は、集成マイカ基板１の表面を平坦化ないし平滑化するものであり、２〜２０μｍの厚さに形成する。一方、前記裏面層３は中間層２を設けたことによる集成マイカ基板１の反りを防止するものであり、中間層２の上には更に光吸収層などが形成されることを考慮すると、その厚さは中間層２の１．０〜１．５倍とするのが好ましい。また、裏面層３の材料としては、中間層２と同じものを用いれば、設計が容易で工程が簡略化できる。
【解決手段】
集成マイカ基板１の表面側に中間層２を形成し、集成マイカ基板１の裏面側に裏面層３を形成している。中間層２は、集成マイカ基板１の表面を平坦化ないし平滑化するものであり、２〜２０μｍの厚さに形成する。一方、前記裏面層３は中間層２を設けたことによる集成マイカ基板１の反りを防止するものであり、中間層２の上には更に光吸収層などが形成されることを考慮すると、その厚さは中間層２の１．０〜１．５倍とするのが好ましい。また、裏面層３の材料としては、中間層２と同じものを用いれば、設計が容易で工程が簡略化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルコパイライト化合物の光吸収層を有する太陽電池に関し、特に基板素材に柔軟性を有するマイカまたはマイカを含んだ材料を用いた太陽電池に関する。
【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。このうち薄膜系の太陽電池は、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。そして化合物薄膜系には、II−ＶＩ族化合物型、カルコパイライト型等の種類があり、これまでいくつか製品化されてきた。この中で、カルコパイライト型の太陽電池は、使用されている物質から、別名ＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ）系薄膜太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池或いはＩ−III−ＶＩ族系と称されている。
【０００３】
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、光吸収波長領域が広く、光吸収係数が高い等の特徴を有し、現在量産に向けた研究が行われている。
【０００４】
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、ガラス基板上に形成された下部電極薄膜と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層薄膜と、光吸収層薄膜の上側に形成されたバッファ層薄膜と、上部電極薄膜とから構成されている。この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（＋）の対が発生し、電子（−）と正孔（＋）はｐ型半導体とｎ型半導体との接合面で、電子（−）がｎ型半導体へ、正孔（＋）がｐ型半導体に集まり、その結果、ｎ型半導体とｐ型半導体との間に起電力が発生する。この状態で電極に導線を接続することにより、電流を外部に取り出すことができる。
【０００５】
図２及び図３に、カルコパイライト型太陽電池を製造する工程を示す。初めに、ソーダライムガラス等のガラス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によって成膜する。次に図３（ａ）に示すように、Ｍｏ電極をレーザー照射等によって分割する（第１のスクライブ）。第１のスクライブの後、削り屑を水等で洗浄し、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びガリウム（Ｇａ）をスパッタリング等で付着させ、プリカーサを形成する。このプリカーサを炉に投入し、Ｈ２Ｓｅガスの雰囲気中でアニールすることにより、カルコパイライト型の光吸収層薄膜が形成される。このアニール工程は、通常気相セレン化もしくは単にセレン化と称されている。
【０００６】
次に、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型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、スパッタリングやＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等の方法によって形成される。次に図３（ｂ）に示すように、レーザー照射や金属針等によりバッファ層及びプリカーサを分割する（第２のスクライブ）。
【０００７】
その後図３（ｃ）に示すように、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。最後に図３（ｄ）に示すように、レーザー照射や金属針等によりＴＣＯ、バッファ層及びプリカーサを分割する（第３の
スクライブ）ことにより、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池が完成する。
【０００８】
ここで得られる太陽電池はセルと称せられるものであるが、実際に使用する際には、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。セルは、各スクライブ工程により、複数の直列段を形成する太陽電池に分割されており、この直列段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。
【０００９】
このような従来のカルコパイライト型太陽電池は、その基板材料としてガラス基板が用いられてきた。この理由は、ガラス基板が絶縁性であること、入手が容易であること、価格が比較的安価であること、Ｍｏ電極層（下部電極薄膜）との密着性が高いこと、及び表面が平滑であることに基づいている。さらに、ガラス中に含まれているナトリウム成分が、光吸収層（ｐ層）に拡散することにより、エネルギー変換効率が高くなることも挙げられる。その反面、ガラスは融点が低く、セレン化工程でアニール温度を高く設定できないため、結果的にエネルギー変換効率が低く抑えられてしまうこと、基板が厚く質量がかさむため製造設備が大がかりになり、製造後の取り扱いも不便であること、ほとんど変形しないためロール・トウ・ロールプロセス等の大量生産工程が適用できないこと等の欠点があった。
【００１０】
これらの課題を解決するために、高分子フィルム基板を用いたカルコパイライト型太陽電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ステンレス基板の上側及び下側表面に酸化シリコン又はフッカ鉄の層を形成した基体を用い、その上にカルコパイライト型太陽電池構造体を形成する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、カルコパイライト系基板材料として、ガラス、アルミナ、マイカ、ポリイミド、モリブデン、タングステン、ニッケル、グラファイト、ステンレススチールを列挙した技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−２５９４９４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３９０８１号公報
【特許文献３】特開２０００−５８８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のカルコパイライト型太陽電池の基板材料としてガラス以外の素材を用いているもののうち、特許文献１に記載の高分子フィルムを用いているものについては、例えばポリイミドの場合、特性上２６０℃以上の高温で処理することができなかった。従って、気相セレン化のような５００℃を超える高温プロセスを用いることができず、結果として、変換効率の高い電池を製造することができなかった。
【００１２】
また、特許文献２に記載のステンレス基板の上下に酸化シリコン又はフッカ鉄の層（保護層）を形成する技術では、気相セレン化工程で、Ｈ２Ｓｅガスの攻撃性からステンレス基板を保護するのに十分ではなく、腐食したステンレス基板からＭｏ電極層（裏面電極薄膜）が剥離する等の不具合があった。また、保護層が剥がれてしまい、導電性のステンレス基板が露出してしまうため、金属針によるスクライブ工程を導入することができなかった。
【００１３】
さらに、特許文献３に記載の技術では、様々な基板材料が提示されているが、その実施の形態に完結した実施例として記載されている技術は全てガラス基板を用いたものであり、提示された基板材料の各々について当業者が実施できる程度に詳細に開示されていない。例えば、各実施例中では、基板を３８５℃から４９５℃の間でアニールしているが、これはソーダ石灰ガラスに合わせたものであり、他に列挙されている基板材料を用いて同一のプロセスで作成できるか否か不明である。
【００１４】
このように、従来の技術では、絶縁性の高さ、入手が容易にできること、価格が比較的安価であること、Ｍｏ電極層（下部電極薄膜）との密着性が良好であること、表面が平滑であること、融点が６００℃以上であること、薄く軽量であること、フレキシブル性に富むことの要件を満たす基板材料が用いられていないのが実情である。
【００１５】
そこで、本発明者らは先に、優れたフレキシブル性を有し、ロール・トウ・ロルプロセスの大量生産工程に適合すると共に高い変換効率が得られる太陽電池として、基板にマイカ又はマイカを含む材料を選定してフレキシブル性を確保し、更にマイカ又はマイカを含む材料を基板とした場合の問題点、即ち表面平滑性を実現するため基板の表面にセラミックス材料からなる中間層を設け、この中間層の上にバインダを介してカルコパイライト型の光吸収層を形成する提案を行った。
【００１６】
上述したように基板の表面にセラミックス材料からなる中間層を設けることで、マイカ基板が本来的に有する欠点である表面の凹凸をカバーすることができる。しかしながら、中間層とマイカ基板は組成が異なるため、マイカ基板表面に中間層を形成すると中間層の収縮率が大きいため中間層側が内側に丸まるように反りが発生してしまう。反りが発生するとその後の工程でのハンドリングが困難となり、また製品となった後も適用範囲が限られてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため本発明に係るカルコパイライト型太陽電池は、マイカ又はマイカを含む材料からなる基板と、前記基板の表面側に形成されるセラミックス系の材料を含む中間層と、前記基板の裏面側に反り防止の目的で形成されるセラミックス系の材料を含む裏面層と、前記中間層上に積層される窒化物系のバインダ層と、前記バインダ層上に形成される下部電極層と、前記下部層上に形成されるカルコパイライト化合物からなるｐ型の光吸収層と、前記光吸収層上に形成されるｎ型のバッファ層と、前記バッファ層上に形成される透明電極層とを備える。
【００１８】
上記したように、マイカ基板（マイカ又はマイカを主成分とする材料の基板）の裏面側に裏面層を設けることで、中間層を設けたことにより新たに発生する反りの問題を解消することができる。
【００１９】
本発明では、基板として、マイカ又はマイカを主成分とする材料の基板を用いる。マイカは、１０１２〜１０１６Ωの高い絶縁性を有すると共に、耐熱温度が８００〜１０００℃と高く、しかも、酸やアルカリ及びＨ２Ｓｅガスに対する耐性も高い特性を有している。従って、最適な温度で気相セレン化処理を行うことができるので、高い変換効率を得ることができる。すなわち、ＣＩＧＳ太陽電池の製造工程において、ソーダライムガラス基板で使用される５００℃程度の比較的低い処理温度でセレン化処理を行ったのでは、Ｇａが光吸収層の下部電極薄膜側に未結晶の状態で偏析するためバンドギャップが小さく、電流密度が低下してしまう。これに対して、６００℃以上７００℃以下の温度で気相セレン化の熱処理を行うと、光吸収層中にＧａが均一に拡散し、しかも未結晶の状態が解消されるためバンドギャップが拡大し、結果的に開放電圧（Ｖｏｃ）が向上する。従って、基板材料としてマイカ又はマイカを主体とする材料を用いることにより、高い変換効率の太陽電池を実現することができる。さらに、マイカ及び集成マイカは、高いフレキシブル性を有しているから、ロール・トウ・ロールの製造工程で生産できるため、量産性の要求に対しても適合することができる。
【００２０】
しかしながら、マイカ又はマイカを主体とする材料である集成マイカ基板の表面は平滑ではなく、数１０μｍの範囲において５〜６μｍの最大表面粗度が存在することが判明した。このような大きな表面粗度を有する基板を用いたのでは、表面被覆性が不完全なものとなり、リークを誘発し、太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）が低下する傾向があり、十分な変換効率が得られない不具合が生じてしまう。この課題を解決するため、本発明では、マイカ又は集成マイカ基板と金属電極との間に、基板表面を平坦化又は平滑化するための厚膜の中間層を形成する。この中間層を形成することにより、基板上に形成される太陽電池を構成する各種の層間の整合性を確保することができ、変換効率が低下する不具合を解消することができる。
【００２１】
前記中間層の厚さは、マイカ或いは集成マイカの表面を平坦化する観点より２μｍ以上であることが望ましく、基板のフレキシブル性を確保する観点より２０μｍ以下に設定する。一方、厚膜の中間層を形成する場合、スパッタリング等の真空処理により酸化膜や窒化膜を形成したのでは、膜形成に長時間かかるだけでなく、太陽電池を曲げたり湾曲させた場合酸化膜や窒化膜に割れが発生するだけでなく、フレキシブル性も低下する不具合が生じてしまう。そこで、本発明では、厚膜の中間層は、例えば刷毛による塗布、スプレー塗布、シルク印刷、スピンコーティング等の非真空処理により形成する。これらの非真空処理による膜形成技術を利用することにより、所望の厚さの中間層を容易に形成することができる。
【００２２】
前記裏面層としては中間層と異なる素材としてもよいし、同一素材をもちいてもよい。また、反りを防止するには裏面層の厚さを中間層と同じかそれよりも厚くすることが好ましい。例えば、同一素材を用いる場合には裏面層の厚さは中間層の厚さの１．０倍以上１．５倍以下とする。
【００２３】
具体的な厚さの例を挙げると、中間層の厚さは２μｍ以上２０μｍ以下、裏面層の厚さは３μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２４】
また、マイカ又は集成マイカの基板上に形成した中間層とその上側に形成されるモリブデン電極との間に、ＴｉＮ及びＴａＮ等の窒化物系化合物のバインダ層を設けることが好ましい。このバインダ層は、不純物の拡散を抑制するバリヤ効果を有すると共にモリブデン等との間において高い密着性を有する。このバインダ層の厚さは例えば３０００Å以上８０００Å以下とする。
【００２５】
尚、中間層の表面（中間層とバインダ層との間）に、ＳｉＮもしくはＳｉＯ２ のシリコン系の平滑層を設けてもよい。これによりセラミック系材料からなる中間層の表面を平滑にし、バインダ層との密着度を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、マイカ基板又は集成マイカ基板を所定厚みのセラミック系材料（中間層）でコーティングし、この中間層の上に所定厚みの窒化物系バインダ層を介してカルコパイライト光吸収層を設けたので、基板からの不純物（特にカリウム）を光吸収層に拡散することなく、軽量でフレキシブル性に富み、且つ変換効率の高いカルコパイライト型太陽電池を得ることができる。
【００２７】
また、窒化物系バインダは比較的高価であるが、安価なセラミック系材料を中間層として用いることでバインダ層の厚さを薄くすることができ、従来のガラス基板を用いたカルコパイライト型太陽電池よりも安価に製造することができる。
【００２８】
更に、本発明によれば基板の裏面側（中間層を設ける側とは反対側）に裏面層を設けたので、中間層を設けたことによって生じる反りを防止し、ハンドリング性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
実施例の説明に先立って、集成マイカ基板の表面形状について説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、集成マイカ基板の任意の２箇所の表面形状の測定結果を示す。図４において、横軸は集成マイカ基板の横方向の位置を示し、縦軸は高さ方向の位置を示す。集成マイカ基板の特徴として最大高低差が非常に急峻に変化している（アスペクト比が大きい）。図４から明らかなように、横方向に数１０μｍの範囲において５〜６μｍの最大高低差が存在する。この原因は、集成マイカの製法に起因しているものと解され、粉砕したマイカを樹脂中に混合しているため、粉砕マイカ片が表面に存在することになり、アスペクト比を極めて大きくしているものと解される。尚、集成マイカ基板の表面粗度は、測定した２カ所について、それぞれＲａ＝１．６μｍ及びＲａ＝０．８μｍであった。このような表面状態の場合、基板上にＭｏ等の電極を直接成膜し、その上に光吸収層を形成しても、表面被覆が不完全な状態となり、リークを誘発し太陽電池としての機能が著しく低下する。具体的には、太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）が低下し、変換効率が低下してしまう。
【００３０】
次に、集成マイカ基板表面に中間層の材料であるセラミック系の塗料を８μｍの厚さにコーティングした後の表面形状の測定結果を図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図５は、任意の２箇所の測定結果を示す。図５から明らかなように、基板が本来有している大きなうねりが測定されたが、集成マイカ基板の表面形状測定で観測された数μｍの範囲で生じている５〜６μｍの最大高低差は消滅している。従って、図４及び図５に示す測定結果より、中間層の厚さは、２μｍ以上あればよく、好ましくは５μｍあれは良い。
【００３１】
図６は本発明による太陽電池の一例の構成を示す断面図である。本例では、基板として集成マイカ基板１を用い、この集成マイカ基板１の表面側に中間層２を形成し、集成マイカ基板１の裏面側に裏面層３を形成している。
【００３２】
中間層２は、集成マイカ基板１の表面を平坦化ないし平滑化するものであり、２〜２０μｍの厚さに形成する。この中間層の厚さとしては、前記したように集成マイカの表面を平坦化するために２μｍ以上の厚さが必要であり、太陽電池を形成したときのフレキシブル性を確保するためには２０μｍ以下とする。
【００３３】
前記中間層２としてはケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）を含有するセラミック系の材料で構成する。一例として、チタンが３９重量％、酸素が２８．８重量％、ケイ素が２５．７重量％、炭素が２．７重量％、アルミニウムが１．６重量％、窒素が１．１重量％、リンが０．１重量％、鉄が０．２重量％、ジルコニウムが０．６重量％の塗料が挙げられる。
【００３４】
一方、前記裏面層３は中間層２を設けたことによる集成マイカ基板１の反りを防止するものであり、中間層２の上には更に光吸収層などが形成されることを考慮すると、その厚さは中間層２の１．０〜１．５倍とするのが好ましい。また、裏面層３の材料としては、中間層２と同じものを用いれば、設計が容易で工程が簡略化できる。
【００３５】
厚膜の中間層２及び裏面層３の形成方法としては、例えば刷毛によるコーティング、スプレー塗布、シルク印刷、スピンコーティング、ディッピング等により塗膜を形成し、乾燥及び焼成工程を経て形成される。
【００３６】
これら中間層２および裏面層３の形成に用いられるセラミック材料系の塗料は、ゾルゲルプロセスで製造された無機樹脂を基体とし、ケイ素と酸素がイオン結合により強力に結び付き、１２００℃程度の耐熱温度を有している。従って、後述するカルコパイライト型光吸収層を形成するための気相セレン処理の理想的な処理温度においても十分な耐熱性を備えている。
【００３７】
セラミック系材料からなる中間層２を基板表面にコーティングすることで、開放電圧（Ｖｏｃ）を高く、フィルファクター（ＦＦ）値を良くすることができ、結果的に変換効率が高くなる。この理由は、従来にあっては集成マイカ基板表面の急激な高低差変化に、表面平滑層とバインダ層が追従できない、即ち、深い谷の部分に酸化膜や窒化膜入り込めないため表面の平滑性を改善できないからである。
【００３８】
尚、スパッタリングを多数回繰り返すことにより、酸化膜（窒化膜）を厚く形成して表面を平滑にすることも考えられるが、この場合には、太陽電池を曲げたときに酸化膜（窒化膜）が割れ、下部電極層や光吸収層を傷つけてしまうおそれがあるので、集成マイカ基板の利点であるフレキシブル性をスポイルしてしまう。更にスパッタリング自体コストがかかるので、量産には向かない。
【００３９】
次いで中間層２上に表面平滑層４を形成する。この表面平滑層４としては、ＳｉＮやＳｉＯ２ を用いることができ、スパッタリング等のドライプロセスにより形成する。Ｓｉ系の材料を用いる理由として、中間層２の表面を一層平滑な面とすることができ、並びに下地のセラミック系材料の中間層と後述するバインダ層との密着性を高めることができることが挙げられる。この表面平滑層４は、必要に応じて形成し、省略することも可能である。
【００４０】
次いで前記表面平滑層４上に、バインダ層５を形成する。このバインダ層５は、下地のマイカ基板及び中間層からの不純物ないし組成物の拡散を防止すると共に、この上に形成されるモリブデンやタングステン等の金属電極６とマイカ基板構造体（マイカ基板１及び中間層２を含む）との間の密着性を改善するために形成する。このバインダ層５の材料として、ＴｉＮやＴａＮ等の窒化物系化合物が好適である。このバインダ層５の厚さは、３０００Å以上８０００Å以下が好ましい。
【００４１】
バインダ層５上には、従来のカルコパイライト型太陽電池と同様に各層を形成する。すなわち、初めに、下部電極となるモリブデン（Ｍｏ）電極６をスパッタリングにより形成し、Ｍｏ電極６をレーザーの照射によって分割する（第１のスクライブ）。
【００４２】
次に、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）をスパッタリング等により付着させてプリカーサを形成した後、このプリカーサを炉内に配置し、Ｈ２Ｓｅガスの雰囲気中でアニールする気相セレン化処理によりカルコパイライト系の光吸収層６を形成する。尚、必要な場合、気相セレン化処理に先立ってアルカリ金属であるナトリウム（Ｎａ）を添加する工程を行うこともできる。光吸収層中にＮａを拡散させることにより、光吸収層の粒（グレイン）が成長することにより、エネルギー変換効率が高くなるためである。
【００４３】
光吸収層７はｐ型半導体層であり、この光吸収層７上には、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型半導体層として機能するｎ型バッファ層８をスパッタリング又はＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等の方法により例えば数１００Åの厚さに形成する。尚、このｎ型バッファ層７上には、必要に応じて高抵抗層９を数１００Åの厚さに形成することができる。その後、レーザー照射や金属針により光吸収層及びバッファ層を分割する（第２のスクライブ）。
【００４４】
その後、上部電極となるＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ）１０をスパッタリングやＣＢＤ等により形成し、その上に反射防止膜１１を形成する。さらに、レーザー照型光吸収層射や金属針等により反射防止膜、透明電極、バインダ層及び光吸収層を分割する（第３のスクライブ）。最後に、下部電極層６及び上部電極層１０に引き出し電極１２及び１３を形成することにより、カルコパイライト系薄膜太陽電池が完成する。
【００４５】
尚、モリブデン電極６の形成工程以降の工程について、ＣＢＤ等のウェットプロセスをドライプロセスに置き換えることにより、集成マイカ基板をロールから供給し太陽電池を形成する「ロール・トウ・ロール・プロセス」を導入することが可能になる。尚、ロール・トウ・ロール・プロセスを導入する際には、セラミック系材料の中間層を形成する工程を、予め集成マイカ基板に行ってもよく、或いは、ロール・トウ・ロール・プロセスの中に組み込むことも可能である。
【００４６】
図７は中間層のみを形成したカルコパイラト型太陽電池と、中間層と裏面層の両方を形成したカルコパイラト型太陽電池の性能（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフであり、このグラフに示されるように、中間層のみを形成したカルコパイラト型太陽電池にあっては、変換効率η＝７．４％、Ｖｏｃ＝０．５２Ｖ、直列抵抗＝３２Ω、並列抵抗＝３１０Ωであるのに対し、中間層と裏面層の両方を形成したカルコパイラト型太陽電池にあっては、変換効率η＝１１．６％、Ｖｏｃ＝０．５８Ｖ、直列抵抗＝４．５Ω、並列抵抗＝７１０Ωとなって、直列抵抗（Ｒｓ）が下がり並列抵抗（Ｒｓｈ）が上がることにより、結果的には変換効率が上昇していることが分かる。
【００４７】
これは、基板が巻物状になってしまうことが防げるため、上部・下部電極層、
カルコパイラト型の光吸収層、バッファ層などにクラックが入ることがなくなるからである。また光吸収層やバッファ層にクラックが入った状態で上部電極である透明電極を製膜することで、リークが発生することも変換効率を下げる原因である。
具体的には、例えば下部電極にクラックが入らなくなることにより抵抗値が減少するため、直列抵抗（Ｒｓ）が下がる。また、リークの発生を抑えることで、並列抵抗（Ｒｓｈ）が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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一連の製造工程を示す図
【図３】製造工程のうちの要部を説明した図
【図４】集成マイカ基板の表面形状を示すグラフ
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は集成マイカ基板表面に厚膜の中間層を形成した後の表面形状を示す線図
【図６】本発明による太陽電池の一例の構成を示す断面図
【図７】中間層のみを形成したカルコパイラト型太陽電池と、中間層と裏面層の両方を形成したカルコパイラト型太陽電池の性能（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフ
【符号の説明】
【００４９】
１…集成マイカ基板
２…中間層
３…裏面層
４…表面平滑層
５…バインダ層
６…金属下部電極層
７…光吸収層
８…ｎ型バッファ層
９…高抵抗層
１０…透明電極層
１１…反射防止膜
１２，１３…引き出し電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルコパイライト化合物の光吸収層を有する太陽電池に関し、特に基板素材に柔軟性を有するマイカまたはマイカを含んだ材料を用いた太陽電池に関する。
【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。このうち薄膜系の太陽電池は、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。そして化合物薄膜系には、II−ＶＩ族化合物型、カルコパイライト型等の種類があり、これまでいくつか製品化されてきた。この中で、カルコパイライト型の太陽電池は、使用されている物質から、別名ＣＩＧＳ（Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ）系薄膜太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池或いはＩ−III−ＶＩ族系と称されている。
【０００３】
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、光吸収波長領域が広く、光吸収係数が高い等の特徴を有し、現在量産に向けた研究が行われている。
【０００４】
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、ガラス基板上に形成された下部電極薄膜と、銅・インジウム・ガリウム・セレンを含む光吸収層薄膜と、光吸収層薄膜の上側に形成されたバッファ層薄膜と、上部電極薄膜とから構成されている。この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（＋）の対が発生し、電子（−）と正孔（＋）はｐ型半導体とｎ型半導体との接合面で、電子（−）がｎ型半導体へ、正孔（＋）がｐ型半導体に集まり、その結果、ｎ型半導体とｐ型半導体との間に起電力が発生する。この状態で電極に導線を接続することにより、電流を外部に取り出すことができる。
【０００５】
図２及び図３に、カルコパイライト型太陽電池を製造する工程を示す。初めに、ソーダライムガラス等のガラス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によって成膜する。次に図３（ａ）に示すように、Ｍｏ電極をレーザー照射等によって分割する（第１のスクライブ）。第１のスクライブの後、削り屑を水等で洗浄し、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及びガリウム（Ｇａ）をスパッタリング等で付着させ、プリカーサを形成する。このプリカーサを炉に投入し、Ｈ２Ｓｅガスの雰囲気中でアニールすることにより、カルコパイライト型の光吸収層薄膜が形成される。このアニール工程は、通常気相セレン化もしくは単にセレン化と称されている。
【０００６】
次に、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型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、スパッタリングやＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等の方法によって形成される。次に図３（ｂ）に示すように、レーザー照射や金属針等によりバッファ層及びプリカーサを分割する（第２のスクライブ）。
【０００７】
その後図３（ｃ）に示すように、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。最後に図３（ｄ）に示すように、レーザー照射や金属針等によりＴＣＯ、バッファ層及びプリカーサを分割する（第３の
スクライブ）ことにより、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池が完成する。
【０００８】
ここで得られる太陽電池はセルと称せられるものであるが、実際に使用する際には、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。セルは、各スクライブ工程により、複数の直列段を形成する太陽電池に分割されており、この直列段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。
【０００９】
このような従来のカルコパイライト型太陽電池は、その基板材料としてガラス基板が用いられてきた。この理由は、ガラス基板が絶縁性であること、入手が容易であること、価格が比較的安価であること、Ｍｏ電極層（下部電極薄膜）との密着性が高いこと、及び表面が平滑であることに基づいている。さらに、ガラス中に含まれているナトリウム成分が、光吸収層（ｐ層）に拡散することにより、エネルギー変換効率が高くなることも挙げられる。その反面、ガラスは融点が低く、セレン化工程でアニール温度を高く設定できないため、結果的にエネルギー変換効率が低く抑えられてしまうこと、基板が厚く質量がかさむため製造設備が大がかりになり、製造後の取り扱いも不便であること、ほとんど変形しないためロール・トウ・ロールプロセス等の大量生産工程が適用できないこと等の欠点があった。
【００１０】
これらの課題を解決するために、高分子フィルム基板を用いたカルコパイライト型太陽電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ステンレス基板の上側及び下側表面に酸化シリコン又はフッカ鉄の層を形成した基体を用い、その上にカルコパイライト型太陽電池構造体を形成する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、カルコパイライト系基板材料として、ガラス、アルミナ、マイカ、ポリイミド、モリブデン、タングステン、ニッケル、グラファイト、ステンレススチールを列挙した技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−２５９４９４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３９０８１号公報
【特許文献３】特開２０００−５８８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のカルコパイライト型太陽電池の基板材料としてガラス以外の素材を用いているもののうち、特許文献１に記載の高分子フィルムを用いているものについては、例えばポリイミドの場合、特性上２６０℃以上の高温で処理することができなかった。従って、気相セレン化のような５００℃を超える高温プロセスを用いることができず、結果として、変換効率の高い電池を製造することができなかった。
【００１２】
また、特許文献２に記載のステンレス基板の上下に酸化シリコン又はフッカ鉄の層（保護層）を形成する技術では、気相セレン化工程で、Ｈ２Ｓｅガスの攻撃性からステンレス基板を保護するのに十分ではなく、腐食したステンレス基板からＭｏ電極層（裏面電極薄膜）が剥離する等の不具合があった。また、保護層が剥がれてしまい、導電性のステンレス基板が露出してしまうため、金属針によるスクライブ工程を導入することができなかった。
【００１３】
さらに、特許文献３に記載の技術では、様々な基板材料が提示されているが、その実施の形態に完結した実施例として記載されている技術は全てガラス基板を用いたものであり、提示された基板材料の各々について当業者が実施できる程度に詳細に開示されていない。例えば、各実施例中では、基板を３８５℃から４９５℃の間でアニールしているが、これはソーダ石灰ガラスに合わせたものであり、他に列挙されている基板材料を用いて同一のプロセスで作成できるか否か不明である。
【００１４】
このように、従来の技術では、絶縁性の高さ、入手が容易にできること、価格が比較的安価であること、Ｍｏ電極層（下部電極薄膜）との密着性が良好であること、表面が平滑であること、融点が６００℃以上であること、薄く軽量であること、フレキシブル性に富むことの要件を満たす基板材料が用いられていないのが実情である。
【００１５】
そこで、本発明者らは先に、優れたフレキシブル性を有し、ロール・トウ・ロルプロセスの大量生産工程に適合すると共に高い変換効率が得られる太陽電池として、基板にマイカ又はマイカを含む材料を選定してフレキシブル性を確保し、更にマイカ又はマイカを含む材料を基板とした場合の問題点、即ち表面平滑性を実現するため基板の表面にセラミックス材料からなる中間層を設け、この中間層の上にバインダを介してカルコパイライト型の光吸収層を形成する提案を行った。
【００１６】
上述したように基板の表面にセラミックス材料からなる中間層を設けることで、マイカ基板が本来的に有する欠点である表面の凹凸をカバーすることができる。しかしながら、中間層とマイカ基板は組成が異なるため、マイカ基板表面に中間層を形成すると中間層の収縮率が大きいため中間層側が内側に丸まるように反りが発生してしまう。反りが発生するとその後の工程でのハンドリングが困難となり、また製品となった後も適用範囲が限られてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため本発明に係るカルコパイライト型太陽電池は、マイカ又はマイカを含む材料からなる基板と、前記基板の表面側に形成されるセラミックス系の材料を含む中間層と、前記基板の裏面側に反り防止の目的で形成されるセラミックス系の材料を含む裏面層と、前記中間層上に積層される窒化物系のバインダ層と、前記バインダ層上に形成される下部電極層と、前記下部層上に形成されるカルコパイライト化合物からなるｐ型の光吸収層と、前記光吸収層上に形成されるｎ型のバッファ層と、前記バッファ層上に形成される透明電極層とを備える。
【００１８】
上記したように、マイカ基板（マイカ又はマイカを主成分とする材料の基板）の裏面側に裏面層を設けることで、中間層を設けたことにより新たに発生する反りの問題を解消することができる。
【００１９】
本発明では、基板として、マイカ又はマイカを主成分とする材料の基板を用いる。マイカは、１０１２〜１０１６Ωの高い絶縁性を有すると共に、耐熱温度が８００〜１０００℃と高く、しかも、酸やアルカリ及びＨ２Ｓｅガスに対する耐性も高い特性を有している。従って、最適な温度で気相セレン化処理を行うことができるので、高い変換効率を得ることができる。すなわち、ＣＩＧＳ太陽電池の製造工程において、ソーダライムガラス基板で使用される５００℃程度の比較的低い処理温度でセレン化処理を行ったのでは、Ｇａが光吸収層の下部電極薄膜側に未結晶の状態で偏析するためバンドギャップが小さく、電流密度が低下してしまう。これに対して、６００℃以上７００℃以下の温度で気相セレン化の熱処理を行うと、光吸収層中にＧａが均一に拡散し、しかも未結晶の状態が解消されるためバンドギャップが拡大し、結果的に開放電圧（Ｖｏｃ）が向上する。従って、基板材料としてマイカ又はマイカを主体とする材料を用いることにより、高い変換効率の太陽電池を実現することができる。さらに、マイカ及び集成マイカは、高いフレキシブル性を有しているから、ロール・トウ・ロールの製造工程で生産できるため、量産性の要求に対しても適合することができる。
【００２０】
しかしながら、マイカ又はマイカを主体とする材料である集成マイカ基板の表面は平滑ではなく、数１０μｍの範囲において５〜６μｍの最大表面粗度が存在することが判明した。このような大きな表面粗度を有する基板を用いたのでは、表面被覆性が不完全なものとなり、リークを誘発し、太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）が低下する傾向があり、十分な変換効率が得られない不具合が生じてしまう。この課題を解決するため、本発明では、マイカ又は集成マイカ基板と金属電極との間に、基板表面を平坦化又は平滑化するための厚膜の中間層を形成する。この中間層を形成することにより、基板上に形成される太陽電池を構成する各種の層間の整合性を確保することができ、変換効率が低下する不具合を解消することができる。
【００２１】
前記中間層の厚さは、マイカ或いは集成マイカの表面を平坦化する観点より２μｍ以上であることが望ましく、基板のフレキシブル性を確保する観点より２０μｍ以下に設定する。一方、厚膜の中間層を形成する場合、スパッタリング等の真空処理により酸化膜や窒化膜を形成したのでは、膜形成に長時間かかるだけでなく、太陽電池を曲げたり湾曲させた場合酸化膜や窒化膜に割れが発生するだけでなく、フレキシブル性も低下する不具合が生じてしまう。そこで、本発明では、厚膜の中間層は、例えば刷毛による塗布、スプレー塗布、シルク印刷、スピンコーティング等の非真空処理により形成する。これらの非真空処理による膜形成技術を利用することにより、所望の厚さの中間層を容易に形成することができる。
【００２２】
前記裏面層としては中間層と異なる素材としてもよいし、同一素材をもちいてもよい。また、反りを防止するには裏面層の厚さを中間層と同じかそれよりも厚くすることが好ましい。例えば、同一素材を用いる場合には裏面層の厚さは中間層の厚さの１．０倍以上１．５倍以下とする。
【００２３】
具体的な厚さの例を挙げると、中間層の厚さは２μｍ以上２０μｍ以下、裏面層の厚さは３μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２４】
また、マイカ又は集成マイカの基板上に形成した中間層とその上側に形成されるモリブデン電極との間に、ＴｉＮ及びＴａＮ等の窒化物系化合物のバインダ層を設けることが好ましい。このバインダ層は、不純物の拡散を抑制するバリヤ効果を有すると共にモリブデン等との間において高い密着性を有する。このバインダ層の厚さは例えば３０００Å以上８０００Å以下とする。
【００２５】
尚、中間層の表面（中間層とバインダ層との間）に、ＳｉＮもしくはＳｉＯ２ のシリコン系の平滑層を設けてもよい。これによりセラミック系材料からなる中間層の表面を平滑にし、バインダ層との密着度を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、マイカ基板又は集成マイカ基板を所定厚みのセラミック系材料（中間層）でコーティングし、この中間層の上に所定厚みの窒化物系バインダ層を介してカルコパイライト光吸収層を設けたので、基板からの不純物（特にカリウム）を光吸収層に拡散することなく、軽量でフレキシブル性に富み、且つ変換効率の高いカルコパイライト型太陽電池を得ることができる。
【００２７】
また、窒化物系バインダは比較的高価であるが、安価なセラミック系材料を中間層として用いることでバインダ層の厚さを薄くすることができ、従来のガラス基板を用いたカルコパイライト型太陽電池よりも安価に製造することができる。
【００２８】
更に、本発明によれば基板の裏面側（中間層を設ける側とは反対側）に裏面層を設けたので、中間層を設けたことによって生じる反りを防止し、ハンドリング性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
実施例の説明に先立って、集成マイカ基板の表面形状について説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、集成マイカ基板の任意の２箇所の表面形状の測定結果を示す。図４において、横軸は集成マイカ基板の横方向の位置を示し、縦軸は高さ方向の位置を示す。集成マイカ基板の特徴として最大高低差が非常に急峻に変化している（アスペクト比が大きい）。図４から明らかなように、横方向に数１０μｍの範囲において５〜６μｍの最大高低差が存在する。この原因は、集成マイカの製法に起因しているものと解され、粉砕したマイカを樹脂中に混合しているため、粉砕マイカ片が表面に存在することになり、アスペクト比を極めて大きくしているものと解される。尚、集成マイカ基板の表面粗度は、測定した２カ所について、それぞれＲａ＝１．６μｍ及びＲａ＝０．８μｍであった。このような表面状態の場合、基板上にＭｏ等の電極を直接成膜し、その上に光吸収層を形成しても、表面被覆が不完全な状態となり、リークを誘発し太陽電池としての機能が著しく低下する。具体的には、太陽電池の開放電圧（Ｖｏｃ）が低下し、変換効率が低下してしまう。
【００３０】
次に、集成マイカ基板表面に中間層の材料であるセラミック系の塗料を８μｍの厚さにコーティングした後の表面形状の測定結果を図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図５は、任意の２箇所の測定結果を示す。図５から明らかなように、基板が本来有している大きなうねりが測定されたが、集成マイカ基板の表面形状測定で観測された数μｍの範囲で生じている５〜６μｍの最大高低差は消滅している。従って、図４及び図５に示す測定結果より、中間層の厚さは、２μｍ以上あればよく、好ましくは５μｍあれは良い。
【００３１】
図６は本発明による太陽電池の一例の構成を示す断面図である。本例では、基板として集成マイカ基板１を用い、この集成マイカ基板１の表面側に中間層２を形成し、集成マイカ基板１の裏面側に裏面層３を形成している。
【００３２】
中間層２は、集成マイカ基板１の表面を平坦化ないし平滑化するものであり、２〜２０μｍの厚さに形成する。この中間層の厚さとしては、前記したように集成マイカの表面を平坦化するために２μｍ以上の厚さが必要であり、太陽電池を形成したときのフレキシブル性を確保するためには２０μｍ以下とする。
【００３３】
前記中間層２としてはケイ素（Ｓｉ）とアルミニウム（Ａｌ）を含有するセラミック系の材料で構成する。一例として、チタンが３９重量％、酸素が２８．８重量％、ケイ素が２５．７重量％、炭素が２．７重量％、アルミニウムが１．６重量％、窒素が１．１重量％、リンが０．１重量％、鉄が０．２重量％、ジルコニウムが０．６重量％の塗料が挙げられる。
【００３４】
一方、前記裏面層３は中間層２を設けたことによる集成マイカ基板１の反りを防止するものであり、中間層２の上には更に光吸収層などが形成されることを考慮すると、その厚さは中間層２の１．０〜１．５倍とするのが好ましい。また、裏面層３の材料としては、中間層２と同じものを用いれば、設計が容易で工程が簡略化できる。
【００３５】
厚膜の中間層２及び裏面層３の形成方法としては、例えば刷毛によるコーティング、スプレー塗布、シルク印刷、スピンコーティング、ディッピング等により塗膜を形成し、乾燥及び焼成工程を経て形成される。
【００３６】
これら中間層２および裏面層３の形成に用いられるセラミック材料系の塗料は、ゾルゲルプロセスで製造された無機樹脂を基体とし、ケイ素と酸素がイオン結合により強力に結び付き、１２００℃程度の耐熱温度を有している。従って、後述するカルコパイライト型光吸収層を形成するための気相セレン処理の理想的な処理温度においても十分な耐熱性を備えている。
【００３７】
セラミック系材料からなる中間層２を基板表面にコーティングすることで、開放電圧（Ｖｏｃ）を高く、フィルファクター（ＦＦ）値を良くすることができ、結果的に変換効率が高くなる。この理由は、従来にあっては集成マイカ基板表面の急激な高低差変化に、表面平滑層とバインダ層が追従できない、即ち、深い谷の部分に酸化膜や窒化膜入り込めないため表面の平滑性を改善できないからである。
【００３８】
尚、スパッタリングを多数回繰り返すことにより、酸化膜（窒化膜）を厚く形成して表面を平滑にすることも考えられるが、この場合には、太陽電池を曲げたときに酸化膜（窒化膜）が割れ、下部電極層や光吸収層を傷つけてしまうおそれがあるので、集成マイカ基板の利点であるフレキシブル性をスポイルしてしまう。更にスパッタリング自体コストがかかるので、量産には向かない。
【００３９】
次いで中間層２上に表面平滑層４を形成する。この表面平滑層４としては、ＳｉＮやＳｉＯ２ を用いることができ、スパッタリング等のドライプロセスにより形成する。Ｓｉ系の材料を用いる理由として、中間層２の表面を一層平滑な面とすることができ、並びに下地のセラミック系材料の中間層と後述するバインダ層との密着性を高めることができることが挙げられる。この表面平滑層４は、必要に応じて形成し、省略することも可能である。
【００４０】
次いで前記表面平滑層４上に、バインダ層５を形成する。このバインダ層５は、下地のマイカ基板及び中間層からの不純物ないし組成物の拡散を防止すると共に、この上に形成されるモリブデンやタングステン等の金属電極６とマイカ基板構造体（マイカ基板１及び中間層２を含む）との間の密着性を改善するために形成する。このバインダ層５の材料として、ＴｉＮやＴａＮ等の窒化物系化合物が好適である。このバインダ層５の厚さは、３０００Å以上８０００Å以下が好ましい。
【００４１】
バインダ層５上には、従来のカルコパイライト型太陽電池と同様に各層を形成する。すなわち、初めに、下部電極となるモリブデン（Ｍｏ）電極６をスパッタリングにより形成し、Ｍｏ電極６をレーザーの照射によって分割する（第１のスクライブ）。
【００４２】
次に、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）をスパッタリング等により付着させてプリカーサを形成した後、このプリカーサを炉内に配置し、Ｈ２Ｓｅガスの雰囲気中でアニールする気相セレン化処理によりカルコパイライト系の光吸収層６を形成する。尚、必要な場合、気相セレン化処理に先立ってアルカリ金属であるナトリウム（Ｎａ）を添加する工程を行うこともできる。光吸収層中にＮａを拡散させることにより、光吸収層の粒（グレイン）が成長することにより、エネルギー変換効率が高くなるためである。
【００４３】
光吸収層７はｐ型半導体層であり、この光吸収層７上には、ＣｄＳ、ＺｎＯやＩｎＳ等のｎ型半導体層として機能するｎ型バッファ層８をスパッタリング又はＣＢＤ（ケミカル・バス・デポジション）等の方法により例えば数１００Åの厚さに形成する。尚、このｎ型バッファ層７上には、必要に応じて高抵抗層９を数１００Åの厚さに形成することができる。その後、レーザー照射や金属針により光吸収層及びバッファ層を分割する（第２のスクライブ）。
【００４４】
その後、上部電極となるＺｎＯＡｌ等の透明電極（ＴＣＯ）１０をスパッタリングやＣＢＤ等により形成し、その上に反射防止膜１１を形成する。さらに、レーザー照型光吸収層射や金属針等により反射防止膜、透明電極、バインダ層及び光吸収層を分割する（第３のスクライブ）。最後に、下部電極層６及び上部電極層１０に引き出し電極１２及び１３を形成することにより、カルコパイライト系薄膜太陽電池が完成する。
【００４５】
尚、モリブデン電極６の形成工程以降の工程について、ＣＢＤ等のウェットプロセスをドライプロセスに置き換えることにより、集成マイカ基板をロールから供給し太陽電池を形成する「ロール・トウ・ロール・プロセス」を導入することが可能になる。尚、ロール・トウ・ロール・プロセスを導入する際には、セラミック系材料の中間層を形成する工程を、予め集成マイカ基板に行ってもよく、或いは、ロール・トウ・ロール・プロセスの中に組み込むことも可能である。
【００４６】
図７は中間層のみを形成したカルコパイラト型太陽電池と、中間層と裏面層の両方を形成したカルコパイラト型太陽電池の性能（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフであり、このグラフに示されるように、中間層のみを形成したカルコパイラト型太陽電池にあっては、変換効率η＝７．４％、Ｖｏｃ＝０．５２Ｖ、直列抵抗＝３２Ω、並列抵抗＝３１０Ωであるのに対し、中間層と裏面層の両方を形成したカルコパイラト型太陽電池にあっては、変換効率η＝１１．６％、Ｖｏｃ＝０．５８Ｖ、直列抵抗＝４．５Ω、並列抵抗＝７１０Ωとなって、直列抵抗（Ｒｓ）が下がり並列抵抗（Ｒｓｈ）が上がることにより、結果的には変換効率が上昇していることが分かる。
【００４７】
これは、基板が巻物状になってしまうことが防げるため、上部・下部電極層、
カルコパイラト型の光吸収層、バッファ層などにクラックが入ることがなくなるからである。また光吸収層やバッファ層にクラックが入った状態で上部電極である透明電極を製膜することで、リークが発生することも変換効率を下げる原因である。
具体的には、例えば下部電極にクラックが入らなくなることにより抵抗値が減少するため、直列抵抗（Ｒｓ）が下がる。また、リークの発生を抑えることで、並列抵抗（Ｒｓｈ）が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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一連の製造工程を示す図
【図３】製造工程のうちの要部を説明した図
【図４】集成マイカ基板の表面形状を示すグラフ
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は集成マイカ基板表面に厚膜の中間層を形成した後の表面形状を示す線図
【図６】本発明による太陽電池の一例の構成を示す断面図
【図７】中間層のみを形成したカルコパイラト型太陽電池と、中間層と裏面層の両方を形成したカルコパイラト型太陽電池の性能（Ｉ−Ｖ特性）を示すグラフ
【符号の説明】
【００４９】
１…集成マイカ基板
２…中間層
３…裏面層
４…表面平滑層
５…バインダ層
６…金属下部電極層
７…光吸収層
８…ｎ型バッファ層
９…高抵抗層
１０…透明電極層
１１…反射防止膜
１２，１３…引き出し電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイカ又はマイカを含む材料からなる基板と、
前記基板の表面側に形成されるセラミックス系の材料を含む中間層と、
前記基板の裏面側に反り防止の目的で形成されるセラミックス系の材料を含む裏面層と、
前記中間層上に積層される窒化物系のバインダ層と、
前記バインダ層上に形成される下部電極層と、
前記下部層上に形成されるカルコパイライト化合物からなるｐ型の光吸収層と、
前記光吸収層上に形成されるｎ型のバッファ層と、
前記バッファ層上に形成される透明電極層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。
【請求項２】
請求項１に記載のカルコパイライト型太陽電池において、前記中間層と裏面層とは同一素材からな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３】
請求項１または請求項２に記載のカルコパイライト型太陽電池において、前記裏面層の厚さは前記中間層の厚さの１．０倍以上１．５倍以下であ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４】
請求項３に記載のカルコパイライト型太陽電池において、前記中間層の厚さは２μｍ以上２０μｍ以下であり、前記裏面層の厚さは３μｍ以上３０μｍ以下であ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１】
マイカ又はマイカを含む材料からなる基板と、
前記基板の表面側に形成されるセラミックス系の材料を含む中間層と、
前記基板の裏面側に反り防止の目的で形成されるセラミックス系の材料を含む裏面層と、
前記中間層上に積層される窒化物系のバインダ層と、
前記バインダ層上に形成される下部電極層と、
前記下部層上に形成されるカルコパイライト化合物からなるｐ型の光吸収層と、
前記光吸収層上に形成されるｎ型のバッファ層と、
前記バッファ層上に形成される透明電極層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。
【請求項２】
請求項１に記載のカルコパイライト型太陽電池において、前記中間層と裏面層とは同一素材からな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３】
請求項１または請求項２に記載のカルコパイライト型太陽電池において、前記裏面層の厚さは前記中間層の厚さの１．０倍以上１．５倍以下であ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４】
請求項３に記載のカルコパイライト型太陽電池において、前記中間層の厚さは２μｍ以上２０μｍ以下であり、前記裏面層の厚さは３μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とするカルコパイライト型太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−３５９２１（Ｐ２００７−３５９２１Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１６９５９（Ｐ２００５−２１６９５９）
【出願日】平成１７年７月２７日（２００５．７．２７）
【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２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２７日（２００５．７．２７）
【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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