カルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法および製造装置
【課題】スクライブ位置の誤差に起因する非発電領域を削減し、発電効率を向上させることができるカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に裏面電極を成膜・分割する工程と、裏面電極上に光吸収層を成膜・分割する工程と、光吸収層上に透明電極を成膜・分割する工程とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法であり、光吸収層の分割工程および透明電極の分割工程の少なくとも一方は、基板の成膜側と反対側から波長８００〜２０００ｎｍの赤外光を照射し、裏面電極の分割溝を透過して基板の成膜側へ達する赤外光を基板の成膜側に設けた撮像手段によって検出し、赤外光の濃淡により分割溝の端部の位置を認識し、認識した溝の端部の位置に基いて光吸収層および／または透明電極のスクライブ位置を決定し、撮像手段は、スクライブ手段と一体化して設けられ、両者は一体となって駆動することを特徴とする。
【解決手段】基板上に裏面電極を成膜・分割する工程と、裏面電極上に光吸収層を成膜・分割する工程と、光吸収層上に透明電極を成膜・分割する工程とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法であり、光吸収層の分割工程および透明電極の分割工程の少なくとも一方は、基板の成膜側と反対側から波長８００〜２０００ｎｍの赤外光を照射し、裏面電極の分割溝を透過して基板の成膜側へ達する赤外光を基板の成膜側に設けた撮像手段によって検出し、赤外光の濃淡により分割溝の端部の位置を認識し、認識した溝の端部の位置に基いて光吸収層および／または透明電極のスクライブ位置を決定し、撮像手段は、スクライブ手段と一体化して設けられ、両者は一体となって駆動することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光吸収層がカルコパイライト系化合物からなるカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法に係り、特に、薄膜太陽電池のうち非発電領域の占める割合を削減し、発電効率を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、シリコンなどの単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、薄膜型太陽電池などの種類に大別され、これらのうち薄膜型のものは、同出力の他の太陽電池と比較して原料の使用量が少なく、また、製造プロセスが簡易かつ低エネルギーで済むという利点から、商品化開発が進められている。
【０００３】
薄膜型太陽電池の一種であるカルコパイライト型薄膜太陽電池は、カルコパイライト系化合物（例えばＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２、以下ＣＩＧＳと略称する）からなるＣＩＧＳ層をｐ型の光吸収層として有し、基本的な構造として、基板、裏面電極層、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層、透明電極層からなり、光を照射することによって裏面電極層と透明電極層から電気を取り出すことができる。
【０００４】
このようなＣＩＧＳ層を光吸収層として備えた一般的なカルコパイライト型薄膜太陽電池（単電池）の層構造を図１に示す。この電池は、（ａ）のソーダライムガラス（以下、ＳＬＧと略称する）基板上１０に、正極として機能する（ｂ）のＭｏ裏面電極層１１がスパッタリング等により形成されている。Ｍｏ裏面電極層１１上には、必要に応じてＮａ源としてのＮａディップ層を形成し、そのＮａディップ層を介するかまたはＭｏ裏面電極層１１上に直接的に、（ｃ）のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサ１２が成膜され、（ｄ）続いてセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層１３´が形成される。（ｅ）さらに、光吸収層１３´の上に化学析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、以下、ＣＢＤと略称する）によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層１３´´が形成されて（ｐ型光吸収層１３´およびバッファ層１３´´をまとめて以下、光吸収層１３とする）、その上に（ｆ）の例えばＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１４が形成されている。
【０００５】
図１に示す単電池は、所望の電圧を得るために直列に接続される必要があるため、通常、図２に示すように、単電池が直列に接続された構造となるように各層が形成される。すなわち、まず（ａ）ガラス基板上に裏面電極層が形成され、（ｂ）裏面電極層がスクライブ等の手段により複数の領域に分割され、続いて（ｃ）その上に光吸収層が形成され、（ｄ）光吸収層が複数の領域に分割され、最後に（ｅ）その上に透明電極層が形成され、（ｆ）透明電極層が複数の領域に分割される。
【０００６】
このような形成方法によれば、図４に示すように、分割された裏面電極層１１ａを正極とし、分割された透明電極層１４ａを負極として、その間に分割された光吸収層１３ａを保持した単電池が複数形成され、透明電極層１４ａのＴ字状下端部１５が隣接する単電池の裏面電極層１１ａに接続される形で、これら単電池が直列接続された構造が得られる。
【０００７】
従来、このように裏面電極層、光吸収層および透明電極層を複数に分割する際は、先端に刃部を有するスクライブ等の手段によって各層を切削して行っているが、そのスクライブ間隔は予め決められた所定の間隔にて機械的に行われるため、分割位置の誤差が不可避であった。
【０００８】
すなわち、図６に示すように、符号２０、２１および２２で示す３箇所でスクライブが行われ、これらは互いに隣接していることが好ましいが、そのスクライブ間隔を厳密に制御することは困難であるため、符号ＣおよびＥで示す領域が残存するようスクライブ間隔が設定される。このように残存した領域ＣおよびＥに存在する光吸収層は周囲を取り囲む透明電極層が裏面電極層と接触しているため電位差が０であり、発電に寄与しない。そのため、スクライブ部であるために不可避的に発電に寄与しない領域Ｂ、ＤおよびＦに加えて、領域ＣおよびＥの部分も発電に寄与せず、太陽電池全体として発電を行うのは領域Ａのみとなってしまい、発電効率が低下するという問題があった。
【０００９】
例えば、発電セル長（領域ＡＦ）が約５ｍｍで、スクライブ部（領域Ｂ、ＤおよびＦ）の幅が約５０μｍ程度で、領域ＣおよびＥがそれぞれ約１００μｍである場合、非発電領域は面積比で７％を占める。また、発電に寄与しない光吸収層が存在するために、原料の利用率も低下するという問題もある。
【００１０】
このような問題に対して、Ｍｏ裏面電極層のスクライブ溝にレーザー光を照射し、その透過光や反射光を光学手段にて検出して、その検出結果によって光吸収層および透明電極層のスクライブ位置の補正を行なう技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００５−５１５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、光学手段からの検出結果を受けてスクライブ手段を機械的に駆動させて位置の補正を行なうため、その機械的動作精度に起因して、誤差を完全には無くせないという問題が依然として存在する。
【００１３】
本願発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、裏面電極層にスクライブ溝を設けて、続いてこの上に光吸収層および透明電極層を形成してスクライブ溝を設けるにあたり、裏面電極層の溝と、光吸収層および透明電極層の溝との間の非発電領域を削減し、太陽電池の発電効率を向上させることができるカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明は、ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を成膜する工程と、裏面電極層をスクライブして複数の裏面電極層に分割する工程と、複数の裏面電極層上にＣｕ、ＩｎおよびＧａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を成膜する工程と、光吸収層をスクライブして複数の光吸収層に分割する工程と、複数の光吸収層上に透明電極層を成膜する工程と、透明電極層をスクライブして複数の透明電極層に分割する工程とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法であって、光吸収層を分割する工程および透明電極層を分割する工程の少なくとも一方の工程は、ガラス基板の成膜側と反対側から波長８００〜２０００ｎｍの赤外光を照射し、赤外光のうち裏面電極層の分割溝を透過してガラス基板の成膜側へ達する赤外光をガラス基板の成膜側に設けた撮像手段によって検出し、赤外光の濃淡により裏面電極層の分割溝の端部の位置を認識し、その認識した溝の端部の位置に基いて光吸収層および／または透明電極層のスクライブ位置を決定し、撮像手段は、スクライブ手段と一体化して設けられ、両者は一体となって駆動することを特徴としている。
【００１５】
本願発明においては、赤外光の波長は、８６０〜９５０ｎｍであることを好ましい態様としている。
【００１６】
本願発明においては、撮像手段は、裏面電極の分割溝を検出し、この分割溝の座標と前記スクライブ手段に予め入力された指定座標との差異を算出し、分割溝の座標を基準に、スクライブ位置を補正および移動してスクライブを行うことを好ましい態様としている。
【００１７】
本願発明においては、撮像手段は、Ｓｉ素子カメラであることを好ましい態様としている。
【００１８】
本願発明においては、撮像手段は、裏面電極の分割溝の光学分解能が５μｍ以下であることを好ましい態様としている。
【００１９】
また、本願発明は、ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を形成する裏面電極層成膜手段と、裏面電極層を分割する裏面電極層分割手段と、裏面電極層上にＣｕ、ＩｎおよびＧａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を形成する光吸収層成膜手段と、光吸収層を分割する光吸収層分割手段と、光吸収層上に透明電極層を形成する透明電極成膜手段と、透明電極層を分割する透明電極層分割手段とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置であって、光吸収層分割手段および透明電極層分割手段の少なくとも一方は、少なくとも一部が赤外光透過部で構成されガラス基板を載置するステージと、ステージの下方に設けられ赤外光透過部を介してステージ上に載置されるガラス基板の裏面側に赤外光を照射する赤外光照射手段と、ステージの上方に設けられ赤外光の透過光を検出する撮像手段と、先端が平坦になった刃部を有し、光吸収層および／または透明電極層上を駆動しスクライブ加工を施してこれら層を分割するスクライブ手段とを備え、撮像手段は、スクライブ手段と一体に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明によれば、Ｍｏ裏面電極層の分割溝を検出する撮像手段がスクライブ手段と一体に設けられているので、撮像手段によるＭｏ裏面電極層の分割溝の検出結果によりスクライブ手段が移動して光吸収層および透明電極層のスクライブを行うにあたり、誤差が生じることが抑制され、Ｍｏ裏面電極層の分割溝、光吸収層の分割溝および透明電極層の分割溝が隣接するようにスクライブされ、これら溝どうしの間の非発電領域を削減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】カルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。
【図２】従来のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。
【図３】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。
【図４】従来のカルコパイライト型薄膜太陽電池を示す模式断面図である。
【図５】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池を示す模式断面図である。
【図６】従来のカルコパイライト型薄膜太陽電池における非発電領域を示す模式断面図である。
【図７】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池における非発電領域を示す模式断面図である。
【図８】本願発明の撮像手段およびスクライブ手段による赤外光検出を示す模式断面図である。
【図９】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の一例を示す斜視図である。
【図１０】本願発明の撮像手段およびスクライブ手段を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図１１】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置におけるステージを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】赤外光の波長と、透過率との関係を示すグラフである。
【図１３】赤外光の波長とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１４】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本願発明の実施形態について更に詳細に説明する。
図３は、本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。まず、ＳＬＧ基板１０上に、正極として機能するＭｏ裏面電極層１１が金属Ｍｏターゲットを用いてスパッタリング法により成膜される（図３（ａ））。そして、その上に形成される光吸収層の性能向上を目的としてＮａを拡散させるため、必要に応じてＮａ源としての図示しないＮａディップ層が形成される場合がある。
【００２３】
そのＮａディップ層が設けられた裏面電極層または裏面電極層単体は、先端にスクライブ刃を有する図示しないメカニカルスクライブ手段あるいは先端からレーザーを放射して切削するレーザースクライブ手段によって切削され、分割溝２０によって複数に分割されたＭｏ裏面電極層１１ａが形成される（図３（ｂ））。
【００２４】
次に、Ｍｏ裏面電極層１１ａ上に、金属ＩｎターゲットおよびＣｕ−Ｇａ合金ターゲットを用いたスパッタリング法によりＩｎ層とＧｕ−Ｇａ層からなる光吸収層プリカーサ（図示せず）が形成さる。続いてＨ２Ｓｅ雰囲気下で例えば５００℃以上の加熱処理を行い、光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させ、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅからなるｐ型光吸収層１３´が成膜される（図３（ｃ））。さらに、このｐ型光吸収層１３´の上には、例えばＣＢＤ法によりＣｄＳ，ＺｎＳあるいはＩｎＳ等のバッファ層１３´´が形成され、光吸収層１３となる。
【００２５】
次に、図示しない作業ステージ上に載置され、光吸収層１３は、スクライブ手段によって切削され、分割溝２１によって複数に分割された光吸収層１３ａが形成される（図３（ｄ））。ここで、図８（ａ）は、この工程で用いられる本願発明のスクライブ手段４０と撮像手段５０を示す。スクライブ手段４０は、ヘッド４１の先端に刃部４２を有し、支持部材４３を介して撮像手段５０が一体的に設けられている。また、作業ステージの下方からは、赤外光照射手段３０によって、波長８００〜２０００ｎｍ、好ましくは８６０〜９５０ｎｍの赤外光が照射される。なお、スクライブ手段としては、上記するヘッド４１の先端にスクライブ刃部４２を有するメカニカルスクライブ手段の他、レーザースクライブ手段を用いることができる。
【００２６】
図８（ａ）に示すように、赤外光は一部がＭｏ裏面電極層１１に遮蔽されて、一部が分割溝を透過し、撮像手段５０によって検出される。この赤外光が検出された領域と、検出強度が低下して赤外光が検出されない領域との境界すなわち分割溝２０の端部を撮像手段５０によって認識することにより、また、撮像手段５０とスクライブ刃４２の距離を予め測定しておくことにより、分割溝２０の端部に対するスクライブ手段４０の現在の変位を算出することができる。特に、撮像手段５０が、スクライブ刃４２の位置あるいはその直下を撮影するように設置されていると好ましい。
【００２７】
スクライブ手段は、予め光吸収層１３においてスクライブを行う座標が設定されているが、その予め設定された座標に基いてスクライブ手段の位置を決定すると、スクライブ手段の機械的な駆動による誤差や、太陽電池基板のステージへの位置決めの誤差に起因して、理想的なスクライブ位置から数μｍ〜数十μｍ程度の誤差が生じている場合がある。ここで、撮像手段５０による赤外光の検出を受けて、実際にスクライブ手段が存在する位置を算出し、理想的なスクライブ位置から外れている場合は、スクライブ位置の補正を行ない、スクライブを実施する。
【００２８】
続いて、光吸収層１３ａ上に、ＺｎＯターゲットまたはＺｎＡｌＯ合金ターゲットを用いたスパッタリング法によりＺｎＯまたはＺｎＡｌＯ等からなる負極である透明電極層１４が成膜される（図３（ｅ））。
【００２９】
次に、図示しない作業ステージ上に載置され、透明電極層１４は、スクライブ手段によって切削され、分割溝２２によって複数に分割された透明電極層１４ａが形成される（図３（ｆ））。ここで、図８（ｂ）は、この工程で用いられる本願発明のスクライブ手段４０と撮像手段５０を示す。スクライブ手段４０は、図８（ａ）と同様、撮像手段５０が一体的に設けられている。また、作業ステージの下方からは、赤外光照射手段３０によって、波長８００〜２０００ｎｍ、好ましくは８６０〜９５０ｎｍの赤外光が照射される。
【００３０】
図８（ｂ）に示すように、赤外光は一部がＭｏ裏面電極層１１に遮蔽されて、一部が分割溝２０を透過し、撮像手段５０によって検出される。この検出結果から上述と同様にして分割溝２０の端部に対するスクライブ手段４０の現在の変位を算出し、予めスクライブを行うべく設定された座標からの誤差がある場合は、スクライブ位置の補正を行ない、透明電極層１４のスクライブを実施する。以上のようにして、図５に示す本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池が得られる。
【００３１】
従来の製造方法によって得られる太陽電池の単電池部分を拡大した模式図を図６に、本願発明によって得られる太陽電池の単電池部分を拡大した模式図を図７にそれぞれ示す。従来の太陽電池では、スクライブ領域Ｂ、ＤおよびＦに加え、分割溝２０と２１との間、分割溝２１と２２との間に、スクライブ位置の誤差を考慮したスクライブ間隔の設定に起因して領域ＣおよびＥが形成されてしまっており、上述の通りこの領域は発電に寄与せずに全体として発電効率を低下させる原因となっていたが、本願発明の太陽電池では、上記誤差を補正してスクライブを行なうことができるため、スクライブ領域Ｂ、ＤおよびＦが全て隣接して、非発電領域である領域ＣおよびＥが形成されず、全体として発電効率が向上している。
【００３２】
特に、本願発明では、撮像手段によってＭｏ裏面電極の分割溝の端部が検出されて、スクライブ位置の補正を行なう際に、スクライブ手段と撮像手段が一体化しているので、撮像手段と刃部４２との距離を短くでき、よって撮像手段と刃部４２との相対位置の誤差を低減することができる。したがって、スクライブ位置への補正精度を一層高めることができる。これにより、スクライブ手段の補正による機械的な移動の際に確実に誤差を抑制し所望の位置まで補正を行なうことができるという効果を奏する。
【００３３】
図９に、本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の好ましい実施形態を示す。符号７０は、スクライブを行うためのステージであり、裏面側から赤外光を照射する目的のため、その一部が透過ステージ７１として構成されている。ステージ７０上には、光吸収層のスクライブ工程および裏面電極層のスクライブ工程に供される太陽電池が所定の位置に位置決めされて載置される。
【００３４】
ステージ７０上方には、スクライブ手段４０と撮像手段５０が一体化されたものがスクライブ手段台座６０に設置されており、さらにスクライブ手段４０と撮像手段５０を有する台座６０が複数台設置されている。スクライブ方向の矢印で示すように、個々のスクライブ手段４０は台座６０に沿って動作し、スクライブを行う。また、他の矢印（符号７１の延在方向）で示すように、台座６０は、スクライブ方向と直角方向に動作することができ、撮像手段５０がＭｏ裏面電極層の分割溝から赤外光を検出し、スクライブ位置の補正が必要であると判断された際には、補正が必要なスクライブ手段をその座標まで移動させることができる。
【００３５】
スクライブ位置を補正された個々のスクライブ手段４０は、図面左端部から右端部へ向けて並列に動作してスクライブを行う。例えば図では１〜３本目のスクライブを同時に行い、続いて、台座６０を移動させて、個々のスクライブ手段４０を４〜６本目のスクライブ位置まで移動させる。上記と同様にして赤外光照射および検出により４〜６本目のスクライブ位置を補正して、図面右端部から左端部へ向けて並列に動作してスクライブを行う。このようにして、必要な数のスクライブを行う。
【００３６】
図１１に、透過ステージ７１の模式図を示す。ステージ７０には、ＳＬＧ基板１０においてスクライブを行う位置に、透過ステージ７１が設けられている。透過ステージ７１は、例えばガラス等の赤外光を透過させる材料で構成されており、その下方に赤外光照射手段３０が設けられている。なお、図では省略されているが、透過ステージ７１は、スクライブ位置に対応して複数箇所に設けることもできる。
【００３７】
さらに、図１４に、本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の他の実施形態を示す。本形態の製造装置は図９に示す装置と同様、スクライブを行うためのステージ７０、透過ステージ７１を備える。
【００３８】
また、ステージ７０上方には、スクライブ手段４０と撮像手段５０が一体化されたものがスクライブ手段台座６０に設置されている。本形態では、図９の装置と異なり、１台のスクライブ手段台座６０に複数（例えば３つ）のスクライブ手段４０と撮像手段５０が設定されている。矢印で示すように、個々のスクライブ手段４０は台座６０に沿って動作し、スクライブ位置への移動およびその補正を行なう。このように、１台の台座に複数のスクライブ手段４０と撮像手段５０を設けた場合、台座６０上での座標スケールを各スクライブ手段４０で共通化することができるとともに、複数の台座６０間の精度誤差を考慮する必要がないため、さらにスクライブの位置精度を高めることができる。なお、他の矢印で示すように、台座６０はスクライブ方向に動作することができ、台座６０が移動することによりスクライブがなされる。
【００３９】
本願発明では、ＳＬＧ基板１０の裏面側から照射する赤外光は波長が８００〜２０００ｎｍであることが好ましい。その理由を図１２のグラフを用いて説明する。図１２は、ＳＬＧ基板１０の裏面側から照射する光の波長に対して、照射する光がＣＩＧＳ層を透過する率を示したものである。なお、実線で示される値はＭｏ裏面電極層がスクライブにより除去されたＣＩＧＳ層のみが存在する部分の透過率であり、破線で示される値はＭｏ裏面電極層が除去されずＣＩＧＳ層とＭｏ裏面電極層の両方が存在する部分の透過率である。この図によると、波長が８００ｎｍ未満の場合、実線で示されるように光はＣＩＧＳ層をほとんど透過することがないため、光が撮像手段まで到達することがなく、Ｍｏ裏面電極の分割溝を検出することができない。また、波長が２０００ｎｍより大きいと、Ｍｏ裏面電極層およびＣＩＧＳ層の両方を透過する光量が増加するため、透過光量の差を利用してＭｏ裏面電極層の端部を検出する制度が低下していくためである。
【００４０】
また、特に、赤外光は波長が８６０〜９５０ｎｍであることが好ましい。その理由を図１３のグラフを用いて説明する。図１３は図１２におけるＣＩＧＳ層のみが存在する部分の透過率（実線）をＭｏ裏面電極およびＣＩＧＳ層の両方が存在する部分の透過率（破線）で割った値（コントラスト比）である。図示されるように、この波長の範囲においてはコントラスト比が約４０と他の波長範囲に比べ特に大きいため、Ｍｏ裏面電極層の分割溝の端部の濃淡が強くなり、より明確に溝の端部の輪郭を検出することができるからである。
【００４１】
さらに、波長が１０００ｎｍ以上であると、その波長域を検出するためには、ＩｎＧａＡｓ素子を受光センサーとして使用した高価な撮像手段が必要になる。したがって、太陽電池の製造装置のコスト、ひいては太陽電池の製造コストが増大してしまうが、８６０〜９５０ｎｍの波長域の検出であれば、Ｓｉ素子を受光センサーとして使用した安価な撮像手段を使用することができる。特に、複数のスクライブ手段を設置する場合、撮像手段も複数台設置されるため、太陽電池の製造コスト低減の面からＳｉ素子を受光センサーとして利用できる８６０〜９５０ｎｍの波長域であることが好ましい。
【００４２】
なお、上記実施形態では、ＳＬＧを基板として用いたが、ＳＬＧに代えて白板ガラスやマイカを基板として用いることも可能である。また、ｐ型光吸収層としてＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅからなるカルコパイライト型化合物を示したが、前記Ｓｅに加えＳを含ませたものとしても良い。さらに、図１４に示す製造装置において台座６０をスクライブ方向に移動させるようにしたが、台座６０に代えてステージ７０をスクライブ方向に移動させることによりスクライブするようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
高発電効率を有するカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造に有望である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ソーダライムガラス基板、
１１…Ｍｏ裏面電極層、
１１ａ…分割されたＭｏ裏面電極層、
１２…光吸収層プリカーサ、
１３…光吸収層、
１３´…ｐ型光吸収層、
１３´´…バッファ層、
１３ａ…分割されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ光吸収層、
１４…透明電極層、
１４ａ…分割された透明電極層、
１５…裏面電極−透明電極接点、
２０…Ｍｏ裏面電極層分割溝、
２１…光吸収層分割溝、
２２…透明電極層分割溝、
３０…赤外光照射手段、
４０…スクライブ手段、
４１…スクライブヘッド、
４２…スクライブ刃部、
４３…支持部材、
５０…撮像手段、
６０…スクライブ手段台座、
７０…ステージ、
７１…透過ステージ、
Ａ…発電領域、
Ｂ、Ｄ、Ｆ…スクライブ領域、
Ｃ、Ｅ…非発電領域。
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光吸収層がカルコパイライト系化合物からなるカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法に係り、特に、薄膜太陽電池のうち非発電領域の占める割合を削減し、発電効率を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、シリコンなどの単結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池、薄膜型太陽電池などの種類に大別され、これらのうち薄膜型のものは、同出力の他の太陽電池と比較して原料の使用量が少なく、また、製造プロセスが簡易かつ低エネルギーで済むという利点から、商品化開発が進められている。
【０００３】
薄膜型太陽電池の一種であるカルコパイライト型薄膜太陽電池は、カルコパイライト系化合物（例えばＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２、以下ＣＩＧＳと略称する）からなるＣＩＧＳ層をｐ型の光吸収層として有し、基本的な構造として、基板、裏面電極層、ｐ型光吸収層、ｎ型バッファ層、透明電極層からなり、光を照射することによって裏面電極層と透明電極層から電気を取り出すことができる。
【０００４】
このようなＣＩＧＳ層を光吸収層として備えた一般的なカルコパイライト型薄膜太陽電池（単電池）の層構造を図１に示す。この電池は、（ａ）のソーダライムガラス（以下、ＳＬＧと略称する）基板上１０に、正極として機能する（ｂ）のＭｏ裏面電極層１１がスパッタリング等により形成されている。Ｍｏ裏面電極層１１上には、必要に応じてＮａ源としてのＮａディップ層を形成し、そのＮａディップ層を介するかまたはＭｏ裏面電極層１１上に直接的に、（ｃ）のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａからなる光吸収層プリカーサ１２が成膜され、（ｄ）続いてセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）雰囲気中熱処理することにより光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させる処理を行いＣＩＧＳからなるｐ型光吸収層１３´が形成される。（ｅ）さらに、光吸収層１３´の上に化学析出法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、以下、ＣＢＤと略称する）によって例えばＣｄＳやＺｎＳ、ＩｎＳからなるバッファ層１３´´が形成されて（ｐ型光吸収層１３´およびバッファ層１３´´をまとめて以下、光吸収層１３とする）、その上に（ｆ）の例えばＺｎＯやＺｎＡｌＯ等からなる透明電極層１４が形成されている。
【０００５】
図１に示す単電池は、所望の電圧を得るために直列に接続される必要があるため、通常、図２に示すように、単電池が直列に接続された構造となるように各層が形成される。すなわち、まず（ａ）ガラス基板上に裏面電極層が形成され、（ｂ）裏面電極層がスクライブ等の手段により複数の領域に分割され、続いて（ｃ）その上に光吸収層が形成され、（ｄ）光吸収層が複数の領域に分割され、最後に（ｅ）その上に透明電極層が形成され、（ｆ）透明電極層が複数の領域に分割される。
【０００６】
このような形成方法によれば、図４に示すように、分割された裏面電極層１１ａを正極とし、分割された透明電極層１４ａを負極として、その間に分割された光吸収層１３ａを保持した単電池が複数形成され、透明電極層１４ａのＴ字状下端部１５が隣接する単電池の裏面電極層１１ａに接続される形で、これら単電池が直列接続された構造が得られる。
【０００７】
従来、このように裏面電極層、光吸収層および透明電極層を複数に分割する際は、先端に刃部を有するスクライブ等の手段によって各層を切削して行っているが、そのスクライブ間隔は予め決められた所定の間隔にて機械的に行われるため、分割位置の誤差が不可避であった。
【０００８】
すなわち、図６に示すように、符号２０、２１および２２で示す３箇所でスクライブが行われ、これらは互いに隣接していることが好ましいが、そのスクライブ間隔を厳密に制御することは困難であるため、符号ＣおよびＥで示す領域が残存するようスクライブ間隔が設定される。このように残存した領域ＣおよびＥに存在する光吸収層は周囲を取り囲む透明電極層が裏面電極層と接触しているため電位差が０であり、発電に寄与しない。そのため、スクライブ部であるために不可避的に発電に寄与しない領域Ｂ、ＤおよびＦに加えて、領域ＣおよびＥの部分も発電に寄与せず、太陽電池全体として発電を行うのは領域Ａのみとなってしまい、発電効率が低下するという問題があった。
【０００９】
例えば、発電セル長（領域ＡＦ）が約５ｍｍで、スクライブ部（領域Ｂ、ＤおよびＦ）の幅が約５０μｍ程度で、領域ＣおよびＥがそれぞれ約１００μｍである場合、非発電領域は面積比で７％を占める。また、発電に寄与しない光吸収層が存在するために、原料の利用率も低下するという問題もある。
【００１０】
このような問題に対して、Ｍｏ裏面電極層のスクライブ溝にレーザー光を照射し、その透過光や反射光を光学手段にて検出して、その検出結果によって光吸収層および透明電極層のスクライブ位置の補正を行なう技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００５−５１５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、光学手段からの検出結果を受けてスクライブ手段を機械的に駆動させて位置の補正を行なうため、その機械的動作精度に起因して、誤差を完全には無くせないという問題が依然として存在する。
【００１３】
本願発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、裏面電極層にスクライブ溝を設けて、続いてこの上に光吸収層および透明電極層を形成してスクライブ溝を設けるにあたり、裏面電極層の溝と、光吸収層および透明電極層の溝との間の非発電領域を削減し、太陽電池の発電効率を向上させることができるカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明は、ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を成膜する工程と、裏面電極層をスクライブして複数の裏面電極層に分割する工程と、複数の裏面電極層上にＣｕ、ＩｎおよびＧａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を成膜する工程と、光吸収層をスクライブして複数の光吸収層に分割する工程と、複数の光吸収層上に透明電極層を成膜する工程と、透明電極層をスクライブして複数の透明電極層に分割する工程とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法であって、光吸収層を分割する工程および透明電極層を分割する工程の少なくとも一方の工程は、ガラス基板の成膜側と反対側から波長８００〜２０００ｎｍの赤外光を照射し、赤外光のうち裏面電極層の分割溝を透過してガラス基板の成膜側へ達する赤外光をガラス基板の成膜側に設けた撮像手段によって検出し、赤外光の濃淡により裏面電極層の分割溝の端部の位置を認識し、その認識した溝の端部の位置に基いて光吸収層および／または透明電極層のスクライブ位置を決定し、撮像手段は、スクライブ手段と一体化して設けられ、両者は一体となって駆動することを特徴としている。
【００１５】
本願発明においては、赤外光の波長は、８６０〜９５０ｎｍであることを好ましい態様としている。
【００１６】
本願発明においては、撮像手段は、裏面電極の分割溝を検出し、この分割溝の座標と前記スクライブ手段に予め入力された指定座標との差異を算出し、分割溝の座標を基準に、スクライブ位置を補正および移動してスクライブを行うことを好ましい態様としている。
【００１７】
本願発明においては、撮像手段は、Ｓｉ素子カメラであることを好ましい態様としている。
【００１８】
本願発明においては、撮像手段は、裏面電極の分割溝の光学分解能が５μｍ以下であることを好ましい態様としている。
【００１９】
また、本願発明は、ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を形成する裏面電極層成膜手段と、裏面電極層を分割する裏面電極層分割手段と、裏面電極層上にＣｕ、ＩｎおよびＧａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を形成する光吸収層成膜手段と、光吸収層を分割する光吸収層分割手段と、光吸収層上に透明電極層を形成する透明電極成膜手段と、透明電極層を分割する透明電極層分割手段とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置であって、光吸収層分割手段および透明電極層分割手段の少なくとも一方は、少なくとも一部が赤外光透過部で構成されガラス基板を載置するステージと、ステージの下方に設けられ赤外光透過部を介してステージ上に載置されるガラス基板の裏面側に赤外光を照射する赤外光照射手段と、ステージの上方に設けられ赤外光の透過光を検出する撮像手段と、先端が平坦になった刃部を有し、光吸収層および／または透明電極層上を駆動しスクライブ加工を施してこれら層を分割するスクライブ手段とを備え、撮像手段は、スクライブ手段と一体に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明によれば、Ｍｏ裏面電極層の分割溝を検出する撮像手段がスクライブ手段と一体に設けられているので、撮像手段によるＭｏ裏面電極層の分割溝の検出結果によりスクライブ手段が移動して光吸収層および透明電極層のスクライブを行うにあたり、誤差が生じることが抑制され、Ｍｏ裏面電極層の分割溝、光吸収層の分割溝および透明電極層の分割溝が隣接するようにスクライブされ、これら溝どうしの間の非発電領域を削減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】カルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式断面図である。
【図２】従来のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。
【図３】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。
【図４】従来のカルコパイライト型薄膜太陽電池を示す模式断面図である。
【図５】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池を示す模式断面図である。
【図６】従来のカルコパイライト型薄膜太陽電池における非発電領域を示す模式断面図である。
【図７】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池における非発電領域を示す模式断面図である。
【図８】本願発明の撮像手段およびスクライブ手段による赤外光検出を示す模式断面図である。
【図９】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の一例を示す斜視図である。
【図１０】本願発明の撮像手段およびスクライブ手段を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図１１】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置におけるステージを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】赤外光の波長と、透過率との関係を示すグラフである。
【図１３】赤外光の波長とコントラスト比との関係を示すグラフである。
【図１４】本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本願発明の実施形態について更に詳細に説明する。
図３は、本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造工程を示す模式図である。まず、ＳＬＧ基板１０上に、正極として機能するＭｏ裏面電極層１１が金属Ｍｏターゲットを用いてスパッタリング法により成膜される（図３（ａ））。そして、その上に形成される光吸収層の性能向上を目的としてＮａを拡散させるため、必要に応じてＮａ源としての図示しないＮａディップ層が形成される場合がある。
【００２３】
そのＮａディップ層が設けられた裏面電極層または裏面電極層単体は、先端にスクライブ刃を有する図示しないメカニカルスクライブ手段あるいは先端からレーザーを放射して切削するレーザースクライブ手段によって切削され、分割溝２０によって複数に分割されたＭｏ裏面電極層１１ａが形成される（図３（ｂ））。
【００２４】
次に、Ｍｏ裏面電極層１１ａ上に、金属ＩｎターゲットおよびＣｕ−Ｇａ合金ターゲットを用いたスパッタリング法によりＩｎ層とＧｕ−Ｇａ層からなる光吸収層プリカーサ（図示せず）が形成さる。続いてＨ２Ｓｅ雰囲気下で例えば５００℃以上の加熱処理を行い、光吸収層プリカーサにＳｅを拡散させ、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅからなるｐ型光吸収層１３´が成膜される（図３（ｃ））。さらに、このｐ型光吸収層１３´の上には、例えばＣＢＤ法によりＣｄＳ，ＺｎＳあるいはＩｎＳ等のバッファ層１３´´が形成され、光吸収層１３となる。
【００２５】
次に、図示しない作業ステージ上に載置され、光吸収層１３は、スクライブ手段によって切削され、分割溝２１によって複数に分割された光吸収層１３ａが形成される（図３（ｄ））。ここで、図８（ａ）は、この工程で用いられる本願発明のスクライブ手段４０と撮像手段５０を示す。スクライブ手段４０は、ヘッド４１の先端に刃部４２を有し、支持部材４３を介して撮像手段５０が一体的に設けられている。また、作業ステージの下方からは、赤外光照射手段３０によって、波長８００〜２０００ｎｍ、好ましくは８６０〜９５０ｎｍの赤外光が照射される。なお、スクライブ手段としては、上記するヘッド４１の先端にスクライブ刃部４２を有するメカニカルスクライブ手段の他、レーザースクライブ手段を用いることができる。
【００２６】
図８（ａ）に示すように、赤外光は一部がＭｏ裏面電極層１１に遮蔽されて、一部が分割溝を透過し、撮像手段５０によって検出される。この赤外光が検出された領域と、検出強度が低下して赤外光が検出されない領域との境界すなわち分割溝２０の端部を撮像手段５０によって認識することにより、また、撮像手段５０とスクライブ刃４２の距離を予め測定しておくことにより、分割溝２０の端部に対するスクライブ手段４０の現在の変位を算出することができる。特に、撮像手段５０が、スクライブ刃４２の位置あるいはその直下を撮影するように設置されていると好ましい。
【００２７】
スクライブ手段は、予め光吸収層１３においてスクライブを行う座標が設定されているが、その予め設定された座標に基いてスクライブ手段の位置を決定すると、スクライブ手段の機械的な駆動による誤差や、太陽電池基板のステージへの位置決めの誤差に起因して、理想的なスクライブ位置から数μｍ〜数十μｍ程度の誤差が生じている場合がある。ここで、撮像手段５０による赤外光の検出を受けて、実際にスクライブ手段が存在する位置を算出し、理想的なスクライブ位置から外れている場合は、スクライブ位置の補正を行ない、スクライブを実施する。
【００２８】
続いて、光吸収層１３ａ上に、ＺｎＯターゲットまたはＺｎＡｌＯ合金ターゲットを用いたスパッタリング法によりＺｎＯまたはＺｎＡｌＯ等からなる負極である透明電極層１４が成膜される（図３（ｅ））。
【００２９】
次に、図示しない作業ステージ上に載置され、透明電極層１４は、スクライブ手段によって切削され、分割溝２２によって複数に分割された透明電極層１４ａが形成される（図３（ｆ））。ここで、図８（ｂ）は、この工程で用いられる本願発明のスクライブ手段４０と撮像手段５０を示す。スクライブ手段４０は、図８（ａ）と同様、撮像手段５０が一体的に設けられている。また、作業ステージの下方からは、赤外光照射手段３０によって、波長８００〜２０００ｎｍ、好ましくは８６０〜９５０ｎｍの赤外光が照射される。
【００３０】
図８（ｂ）に示すように、赤外光は一部がＭｏ裏面電極層１１に遮蔽されて、一部が分割溝２０を透過し、撮像手段５０によって検出される。この検出結果から上述と同様にして分割溝２０の端部に対するスクライブ手段４０の現在の変位を算出し、予めスクライブを行うべく設定された座標からの誤差がある場合は、スクライブ位置の補正を行ない、透明電極層１４のスクライブを実施する。以上のようにして、図５に示す本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池が得られる。
【００３１】
従来の製造方法によって得られる太陽電池の単電池部分を拡大した模式図を図６に、本願発明によって得られる太陽電池の単電池部分を拡大した模式図を図７にそれぞれ示す。従来の太陽電池では、スクライブ領域Ｂ、ＤおよびＦに加え、分割溝２０と２１との間、分割溝２１と２２との間に、スクライブ位置の誤差を考慮したスクライブ間隔の設定に起因して領域ＣおよびＥが形成されてしまっており、上述の通りこの領域は発電に寄与せずに全体として発電効率を低下させる原因となっていたが、本願発明の太陽電池では、上記誤差を補正してスクライブを行なうことができるため、スクライブ領域Ｂ、ＤおよびＦが全て隣接して、非発電領域である領域ＣおよびＥが形成されず、全体として発電効率が向上している。
【００３２】
特に、本願発明では、撮像手段によってＭｏ裏面電極の分割溝の端部が検出されて、スクライブ位置の補正を行なう際に、スクライブ手段と撮像手段が一体化しているので、撮像手段と刃部４２との距離を短くでき、よって撮像手段と刃部４２との相対位置の誤差を低減することができる。したがって、スクライブ位置への補正精度を一層高めることができる。これにより、スクライブ手段の補正による機械的な移動の際に確実に誤差を抑制し所望の位置まで補正を行なうことができるという効果を奏する。
【００３３】
図９に、本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の好ましい実施形態を示す。符号７０は、スクライブを行うためのステージであり、裏面側から赤外光を照射する目的のため、その一部が透過ステージ７１として構成されている。ステージ７０上には、光吸収層のスクライブ工程および裏面電極層のスクライブ工程に供される太陽電池が所定の位置に位置決めされて載置される。
【００３４】
ステージ７０上方には、スクライブ手段４０と撮像手段５０が一体化されたものがスクライブ手段台座６０に設置されており、さらにスクライブ手段４０と撮像手段５０を有する台座６０が複数台設置されている。スクライブ方向の矢印で示すように、個々のスクライブ手段４０は台座６０に沿って動作し、スクライブを行う。また、他の矢印（符号７１の延在方向）で示すように、台座６０は、スクライブ方向と直角方向に動作することができ、撮像手段５０がＭｏ裏面電極層の分割溝から赤外光を検出し、スクライブ位置の補正が必要であると判断された際には、補正が必要なスクライブ手段をその座標まで移動させることができる。
【００３５】
スクライブ位置を補正された個々のスクライブ手段４０は、図面左端部から右端部へ向けて並列に動作してスクライブを行う。例えば図では１〜３本目のスクライブを同時に行い、続いて、台座６０を移動させて、個々のスクライブ手段４０を４〜６本目のスクライブ位置まで移動させる。上記と同様にして赤外光照射および検出により４〜６本目のスクライブ位置を補正して、図面右端部から左端部へ向けて並列に動作してスクライブを行う。このようにして、必要な数のスクライブを行う。
【００３６】
図１１に、透過ステージ７１の模式図を示す。ステージ７０には、ＳＬＧ基板１０においてスクライブを行う位置に、透過ステージ７１が設けられている。透過ステージ７１は、例えばガラス等の赤外光を透過させる材料で構成されており、その下方に赤外光照射手段３０が設けられている。なお、図では省略されているが、透過ステージ７１は、スクライブ位置に対応して複数箇所に設けることもできる。
【００３７】
さらに、図１４に、本願発明のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置の他の実施形態を示す。本形態の製造装置は図９に示す装置と同様、スクライブを行うためのステージ７０、透過ステージ７１を備える。
【００３８】
また、ステージ７０上方には、スクライブ手段４０と撮像手段５０が一体化されたものがスクライブ手段台座６０に設置されている。本形態では、図９の装置と異なり、１台のスクライブ手段台座６０に複数（例えば３つ）のスクライブ手段４０と撮像手段５０が設定されている。矢印で示すように、個々のスクライブ手段４０は台座６０に沿って動作し、スクライブ位置への移動およびその補正を行なう。このように、１台の台座に複数のスクライブ手段４０と撮像手段５０を設けた場合、台座６０上での座標スケールを各スクライブ手段４０で共通化することができるとともに、複数の台座６０間の精度誤差を考慮する必要がないため、さらにスクライブの位置精度を高めることができる。なお、他の矢印で示すように、台座６０はスクライブ方向に動作することができ、台座６０が移動することによりスクライブがなされる。
【００３９】
本願発明では、ＳＬＧ基板１０の裏面側から照射する赤外光は波長が８００〜２０００ｎｍであることが好ましい。その理由を図１２のグラフを用いて説明する。図１２は、ＳＬＧ基板１０の裏面側から照射する光の波長に対して、照射する光がＣＩＧＳ層を透過する率を示したものである。なお、実線で示される値はＭｏ裏面電極層がスクライブにより除去されたＣＩＧＳ層のみが存在する部分の透過率であり、破線で示される値はＭｏ裏面電極層が除去されずＣＩＧＳ層とＭｏ裏面電極層の両方が存在する部分の透過率である。この図によると、波長が８００ｎｍ未満の場合、実線で示されるように光はＣＩＧＳ層をほとんど透過することがないため、光が撮像手段まで到達することがなく、Ｍｏ裏面電極の分割溝を検出することができない。また、波長が２０００ｎｍより大きいと、Ｍｏ裏面電極層およびＣＩＧＳ層の両方を透過する光量が増加するため、透過光量の差を利用してＭｏ裏面電極層の端部を検出する制度が低下していくためである。
【００４０】
また、特に、赤外光は波長が８６０〜９５０ｎｍであることが好ましい。その理由を図１３のグラフを用いて説明する。図１３は図１２におけるＣＩＧＳ層のみが存在する部分の透過率（実線）をＭｏ裏面電極およびＣＩＧＳ層の両方が存在する部分の透過率（破線）で割った値（コントラスト比）である。図示されるように、この波長の範囲においてはコントラスト比が約４０と他の波長範囲に比べ特に大きいため、Ｍｏ裏面電極層の分割溝の端部の濃淡が強くなり、より明確に溝の端部の輪郭を検出することができるからである。
【００４１】
さらに、波長が１０００ｎｍ以上であると、その波長域を検出するためには、ＩｎＧａＡｓ素子を受光センサーとして使用した高価な撮像手段が必要になる。したがって、太陽電池の製造装置のコスト、ひいては太陽電池の製造コストが増大してしまうが、８６０〜９５０ｎｍの波長域の検出であれば、Ｓｉ素子を受光センサーとして使用した安価な撮像手段を使用することができる。特に、複数のスクライブ手段を設置する場合、撮像手段も複数台設置されるため、太陽電池の製造コスト低減の面からＳｉ素子を受光センサーとして利用できる８６０〜９５０ｎｍの波長域であることが好ましい。
【００４２】
なお、上記実施形態では、ＳＬＧを基板として用いたが、ＳＬＧに代えて白板ガラスやマイカを基板として用いることも可能である。また、ｐ型光吸収層としてＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅからなるカルコパイライト型化合物を示したが、前記Ｓｅに加えＳを含ませたものとしても良い。さらに、図１４に示す製造装置において台座６０をスクライブ方向に移動させるようにしたが、台座６０に代えてステージ７０をスクライブ方向に移動させることによりスクライブするようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
高発電効率を有するカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造に有望である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ソーダライムガラス基板、
１１…Ｍｏ裏面電極層、
１１ａ…分割されたＭｏ裏面電極層、
１２…光吸収層プリカーサ、
１３…光吸収層、
１３´…ｐ型光吸収層、
１３´´…バッファ層、
１３ａ…分割されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ光吸収層、
１４…透明電極層、
１４ａ…分割された透明電極層、
１５…裏面電極−透明電極接点、
２０…Ｍｏ裏面電極層分割溝、
２１…光吸収層分割溝、
２２…透明電極層分割溝、
３０…赤外光照射手段、
４０…スクライブ手段、
４１…スクライブヘッド、
４２…スクライブ刃部、
４３…支持部材、
５０…撮像手段、
６０…スクライブ手段台座、
７０…ステージ、
７１…透過ステージ、
Ａ…発電領域、
Ｂ、Ｄ、Ｆ…スクライブ領域、
Ｃ、Ｅ…非発電領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を成膜する工程と、
前記裏面電極層をスクライブして複数の裏面電極層に分割する工程と、
前記複数の裏面電極上にＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を成膜する工程と、
前記光吸収層をスクライブして複数の光吸収層に分割する工程と、
前記複数の光吸収層上に透明電極層を成膜する工程と、
前記透明電極層をスクライブして複数の透明電極層に分割する工程とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記光吸収層を分割する工程および前記透明電極層を分割する工程の少なくとも一方の工程は、前記ガラス基板の成膜側と反対側から波長８００〜２０００ｎｍの赤外光を照射し、前記赤外光のうち前記裏面電極層の分割溝を透過して前記ガラス基板の成膜側へ達する赤外光を前記ガラス基板の成膜側に設けた撮像手段によって検出し、前記赤外光の濃淡により前記裏面電極層の分割溝の端部の位置を認識し、その認識した溝の端部の位置に基いて前記光吸収層および／または前記透明電極層のスクライブ位置を決定し、
前記撮像手段は、前記スクライブ手段と一体化して設けられ、両者は一体となって駆動することを特徴とするカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記赤外光の波長は、８６０〜９５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記裏面電極層の分割溝を検出し、この分割溝の座標と前記スクライブ手段に予め入力された指定座標との差異を算出し、前記分割溝の座標を基準に、スクライブ位置を補正および移動してスクライブを行うことを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記撮像手段は、Ｓｉ素子を受光センサーとして用いたカメラであることを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記撮像手段は、前記裏面電極の分割溝の光学分解能が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を形成する裏面電極層成膜手段と、
前記裏面電極層を分割する裏面電極層分割手段と、
前記裏面電極層上にＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を形成する光吸収層成膜手段と、
前記光吸収層を分割する光吸収層分割手段と、
前記光吸収層上に透明電極層を形成する透明電極層成膜手段と、
前記透明電極層を分割する透明電極層分割手段とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置であって、
前記光吸収層分割手段および前記透明電極層分割手段の少なくとも一方は、
少なくとも一部が赤外光透過部で構成されガラス基板を載置するステージと、
前記ステージの下方に設けられ前記赤外光透過部を介して前記ステージ上に載置されるガラス基板の裏面側に赤外光を照射する赤外光照射手段と、
前記ステージの上方に設けられ前記赤外光の透過光を検出する撮像手段と、
先端が平坦になった刃部を有し、前記光吸収層および／または前記透明電極層上を駆動しスクライブ加工を施してこれら層を分割するスクライブ手段とを備え、
前記撮像手段は、前記スクライブ手段と一体に設けられていることを特徴とするカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項１】
ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を成膜する工程と、
前記裏面電極層をスクライブして複数の裏面電極層に分割する工程と、
前記複数の裏面電極上にＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を成膜する工程と、
前記光吸収層をスクライブして複数の光吸収層に分割する工程と、
前記複数の光吸収層上に透明電極層を成膜する工程と、
前記透明電極層をスクライブして複数の透明電極層に分割する工程とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記光吸収層を分割する工程および前記透明電極層を分割する工程の少なくとも一方の工程は、前記ガラス基板の成膜側と反対側から波長８００〜２０００ｎｍの赤外光を照射し、前記赤外光のうち前記裏面電極層の分割溝を透過して前記ガラス基板の成膜側へ達する赤外光を前記ガラス基板の成膜側に設けた撮像手段によって検出し、前記赤外光の濃淡により前記裏面電極層の分割溝の端部の位置を認識し、その認識した溝の端部の位置に基いて前記光吸収層および／または前記透明電極層のスクライブ位置を決定し、
前記撮像手段は、前記スクライブ手段と一体化して設けられ、両者は一体となって駆動することを特徴とするカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記赤外光の波長は、８６０〜９５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記裏面電極層の分割溝を検出し、この分割溝の座標と前記スクライブ手段に予め入力された指定座標との差異を算出し、前記分割溝の座標を基準に、スクライブ位置を補正および移動してスクライブを行うことを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記撮像手段は、Ｓｉ素子を受光センサーとして用いたカメラであることを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記撮像手段は、前記裏面電極の分割溝の光学分解能が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
ガラス基板上にＭｏからなる裏面電極層を形成する裏面電極層成膜手段と、
前記裏面電極層を分割する裏面電極層分割手段と、
前記裏面電極層上にＣｕ、Ｉｎ、Ｇａを含むカルコパイライト型化合物からなる光吸収層を形成する光吸収層成膜手段と、
前記光吸収層を分割する光吸収層分割手段と、
前記光吸収層上に透明電極層を形成する透明電極層成膜手段と、
前記透明電極層を分割する透明電極層分割手段とを備えたカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置であって、
前記光吸収層分割手段および前記透明電極層分割手段の少なくとも一方は、
少なくとも一部が赤外光透過部で構成されガラス基板を載置するステージと、
前記ステージの下方に設けられ前記赤外光透過部を介して前記ステージ上に載置されるガラス基板の裏面側に赤外光を照射する赤外光照射手段と、
前記ステージの上方に設けられ前記赤外光の透過光を検出する撮像手段と、
先端が平坦になった刃部を有し、前記光吸収層および／または前記透明電極層上を駆動しスクライブ加工を施してこれら層を分割するスクライブ手段とを備え、
前記撮像手段は、前記スクライブ手段と一体に設けられていることを特徴とするカルコパイライト型薄膜太陽電池の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１６５８６４（Ｐ２０１１−１６５８６４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５２５（Ｐ２０１０−２６５２５）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【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２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【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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