クラッド基板、光電変換装置、薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法および薄膜太陽電池モジュールの製造方法
【課題】安全かつ低コストで耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができるクラッド基板およびその製造方法、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のクラッド基板は、金属からなる帯状の基体と、この基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第１の金属材と、基体の裏面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第２の金属材とを有する。第１の金属材および第２の金属材が基体に圧接されて基体を被覆するとともに、第１の金属材および第２の金属材は、その周縁部が接合されている。
【解決手段】本発明のクラッド基板は、金属からなる帯状の基体と、この基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第１の金属材と、基体の裏面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第２の金属材とを有する。第１の金属材および第２の金属材が基体に圧接されて基体を被覆するとともに、第１の金属材および第２の金属材は、その周縁部が接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の基体を金属材で包みこんだクラッド基板、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、安全かつ低コストで耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができるクラッド基板およびその製造方法、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュールならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アルミニウム基板に陽極酸化処理をして、耐熱性、絶縁性もしくは剛性基板として用いられている。
一方、図７に示すように、アルミニウム基板の耐熱性を高めるために、ステンレス鋼板または鋼板などの芯材１０２の表面１０２ａおよび裏面１０２ｂに、それぞれ圧接または圧延処理によりアルミニウム材１０４、１０６を貼り合わせたクラッド基板１００が知られている。
【０００３】
一般に、高温圧延処理により作製したクラッド基板１００は、高温に曝された場合、アルミニウム材１０４、１０６と鋼板などの芯材１０２との界面に金属間化合物が生成し、強度が劣化することが広く知られている。
そこで、クラッド基板１００を、耐熱性基板として用いる場合は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている常温または冷間圧接処理により貼り合わせる手法が用いられることが多い。
【０００４】
図７に示すクラッド基板１００の表面１０２ａおよび裏面１０２ｂの両面に貼り合わされたアルミニウム材１０４、１０６に陽極酸化処理を施して、図８に示すように、アルミニウム材１０４、１０６に、陽極酸化膜からなる絶縁層１０８、１１０を形成し、耐熱性と同時に絶縁性および硬度の向上を図ったクラッド基板１００ａを得ることができる。このクラッド基板１００ａは、種々の用途に用いることができる。
例えば、特許文献３に記載されているように、絶縁性の陽極酸化膜を有するアルミニウム基板上に、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とからなる半導体層を含む光電変換層を有する太陽電池がある。これ以外にも、有機ＥＬディスプレイなどの基板としても利用することができる。
【０００５】
図７に示す構造のクラッド基板１００についての陽極酸化処理には、例えば、図９に示す陽極酸化処理装置２００が用いられる。
図９に示す陽極酸化処理装置２００においては、クラッド基板１００は、図９中矢印で示す方向に搬送される。電解液２０８が貯溜された給電槽２０２にてクラッド基板１００は給電電極２１０によって、プラスに荷電される。そして、クラッド基板１００は、給電槽２０２においてローラ２１２によって上方に搬送され、ニップローラ２１４によって下方に方向変換された後、電解液２１６が貯溜された電解処理槽２０４に向けて搬送され、ローラ２１８によって水平方向に方向転換される。次に、クラッド基板１００は、電解電極２２０によって、マイナスに荷電されることにより、その表面に陽極酸化膜が形成され、電解処理槽２０４を出たクラッド基板１００が後工程に搬送される。陽極酸化処理装置２００において、ローラ２１２、ニップローラ２１４およびローラ２１８によって方向転換手段が構成され、クラッド基板１００は、給電槽２０２と電解処理槽２０４との槽間部において、ローラ２１２、２１４および２１８により、山型および逆Ｕ字型に搬送される。給電電極２１０と電解電極２２０とは直流電源２２４に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０６０９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６４５８号公報
【特許文献３】特開２００９−９９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図９に示す陽極酸化処理装置２００を用いて、クラッド基板１００を陽極酸化処理すると、芯材１０２であるステンレス鋼板に含まれる鉄と、電解液の反応が過剰に進行し、過大電流が生じたり、給電槽２０２と電解処理２０４との槽間部（ニップローラのところ）において発熱を生じたりする等、品質のみならず安全性およびコスト面でも大きな問題を生じる。
【０００８】
そこで、図１０（ａ）に示すように、クラッド基板１００の両端部を、マスク材１１２で保護した後、図９に示す陽極酸化処理装置２００により、陽極酸化処理を施す。これにより、上述の過大電流の発生および発熱の発生の問題を回避する方法が考えられる。
陽極酸化処理が終わった後、マスク材１１２を除去すれば、図１０（ｂ）に示すクラッド基板１００ｂのように、両端部以外の両面が陽極酸化処理されて絶縁層１０８、１１０が形成される。この場合、両端部だけでなく裏面もマスク材１１２で覆うことにより、片面のみ陽極酸化処理することもできる。
【０００９】
しかし、この場合において、マスク材１１２にコストがかかり、しかも、マスク材１１２自体は、最終的にはごみになるという問題点がある。更には、マスク材１１２の取り付け、および取り外しに手間が掛かるという問題点もある。
また、マスク材１１２で端面を覆う場合、端部の厚さがマスク材１１２のために厚くなり、その結果、パスロールに転接されハンドリングされる途中で折れが発生する可能性が高くなるという問題点がある。
更には、マスク材１１２の密着が不十分だった場合は、そこから電解液が入り込んで、端面での溶解が発生する可能性があるという問題点もある。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、安全かつ低コストで耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができるクラッド基板およびその製造方法、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本第１発明は、金属からなる帯状の基体と、前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第１の金属材と、前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第２の金属材とを有し、前記第１の金属材および前記第２の金属材が前記基体に圧接されて前記基体を被覆するとともに、前記第１の金属材および前記第２の金属材は、その周縁部が接合されていることを特徴とするクラッド基板を提供するものである。
【００１２】
本発明においては、前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、それぞれ前記基体側の面が直接接触して接合されていることが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、いずれか一方が、他方を巻き込んだ状態で接合してもよい。
さらに、本発明においては、前記基体は、幅方向の両端部が、それぞれ端に向かうにつれて厚さが薄く形成されていることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、少なくとも前記第１の金属材に絶縁層が形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記基体は、鋼板であることが好ましい。
また、本発明においては、前記基体は、ステンレス鋼板であることが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材または前記第２の金属材は、主成分がアルミニウムであることが好ましい。
また、本発明においては、前記絶縁層は、陽極酸化処理により形成されたものであることが好ましい。
【００１４】
本第２発明は、絶縁層が形成された本第１発明のクラッド基板上に、光電変換素子が形成されていることを特徴とする光電変換装置を提供するものである。
【００１５】
本第３発明は、絶縁層が形成された本第１発明のクラッド基板上に、太陽電池セルが形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュールを提供するものである。
本発明においては、前記太陽電池セルが複数直列に接続されていることが好ましい。
【００１６】
本第４発明は、金属からなる帯状の基体の表面側に前記基体よりも幅が広い第１の金属材を、裏面側に前記基体よりも幅が広い第２の金属材を、いずれか一方ずつ、または同時に、前記基体に前記第１の金属材および前記第２の金属材を圧接し、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程とを有することを特徴とするクラッド基板の製造方法を提供するものである。
【００１７】
本発明においては、さらに、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程の後に、前記第１の金属材の表面もしくは前記第２の金属材の表面、または前記第１の金属材および前記第２の金属材の全面に、陽極酸化処理を施し、絶縁層を形成する工程を有することが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材と第２の金属材との周縁部を接合する工程および前記絶縁層を形成する工程は、いずれも、前記基体および前記第１の金属材および前記第２の金属材が被覆された前記基体が、長手方向に搬送しつつ行われることが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材または前記第２の金属材は主成分がアルミニウムであり、前記基体はステンレス鋼板または鋼板により構成されていることが好ましい。
【００１８】
本第５発明は、本第４発明の製造方法と絶縁層を形成する工程を有するクラッド基板を作製する工程と、前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層および透明電極を順次形成する工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供するものである。
【００１９】
本第６発明は、本第４発明の製造方法と絶縁層を形成する工程を有するクラッド基板を作製する工程と、前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極を形成し、前記裏面電極を第１の位置でスクライブする工程と、前記裏面電極を覆うように、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層を形成する工程と、前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層を前記第１の位置とは異なる第２の位置をスクライブする工程と、前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層の上に透明電極を形成する工程と、前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層と前記透明電極層とを、前記第１の位置および第２の位置とは異なる第３の位置をスクライブする工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供するものである。
【００２０】
本発明においては、前記第１の位置〜第３の位置のスクライブは、メカニカルスクライブ法またはレーザースクライブ法によりなされることが好ましい。
また、本発明においては、前記裏面電極は、スパッタ法により形成されたモリブデン膜であり、前記ｐｎ接合半導体層のうち、ｐ型半導体層は、真空成膜法またはウエット成膜法で成膜されたＣＩＧＳ系またはＣＩＳ系のｐ型半導体層であり、ｎ型半導体層は、真空成膜法またはＣＢＤ法により形成されたものであり、前記透明電極は、スパッタ法または塗布法により成膜されたＺｎＯであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のクラッド基板によれば、第１の金属材および第２の金属材が基体に圧接されて基体を被覆するとともに、第１の金属材および第２の金属材は、その周縁部が接合されている。このように、基体が、第１の金属材および第２の金属材で覆われているため、例えば、陽極酸化により、その表面に絶縁層を形成する場合、端面等で基材が露出していないため、マスク材が不要となり、しかも、マスク材の取り付け、取り外しが不要となり、材料コスト、および製造コストを下げることができる。
また、マスク材の密着が不十分なことによって、電解液が入り込んで、端面での溶解が発生する可能性もない。このように、安全かつ低コストで、耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができる。
【００２２】
本発明のクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュールによれば、基体が、第１の金属材および第２の金属材で覆われているため、基体の腐食が防止されて、耐久性、および保存寿命が優れる。
【００２３】
本発明のクラッド基板の製造方法によれば、基体が、第１の金属材および第２の金属材で覆われたクラッド基板を得ることができる。このため、更に絶縁層を形成する場合、端面等で基材が露出していないため、マスク材が不要となり、しかも、マスク材の取り付け、取り外しが不要となり、材料コスト、および製造コストを下げることができる。
本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法によれば、耐久性、および保存寿命が優れる薄膜太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１の実施形態のクラッド基板の第１の変形例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態のクラッド基板の第２の変形例を示す要部断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るクラッド基板の第３の変形例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールに設けられる太陽電池サブモジュールを示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光電変換装置の要部を示す模式的断面図である。
【図７】従来のクラッド基板の一例を示す模式的断面図である。
【図８】従来のクラッド基板の他の例を示す模式的断面図である。
【図９】陽極酸化処理装置を示す模式図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、従来のクラッド基板の製造方法の一例を工程順に示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のクラッド基板、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のクラッド基板１０は、一方向の長い帯状のものである。このクラッド基板１０は、金属製の基体１２と、第１の金属材１４と、第２の金属材１６とを有する。
なお、図１（ａ）に示すように、クラッド基板１０の長手方向をＬとし、この長手方向Ｌと直交する方向を幅方向Ｗとする。
【００２７】
基体１２は、金属製の帯状の部材であり、図１（ｂ）に示すように、その表面１２ａに基体１２よりも幅方向Ｗの長さが長い帯状の第１の金属材１４が配置されている。この第１の金属材１４の裏面１４ｂと基体１２の表面１２ａとが圧接されている。
また、基体１２の裏面１２ｂには、基体１２よりも幅方向Ｗの長さが長い帯状の第２の金属材１６が配置されている。この第２の金属材１６の裏面１６ｂと基体１２の裏面１２ｂとが圧接されている。
【００２８】
クラッド基板１０においては、第１の金属材１４の裏面１４ｂと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが直接接触した状態で、第１の金属材１４と第２の金属材１６との周縁が接合されており、これにより、クラッド基板１０の周縁部１１が接合されている。クラッド基板１０の内部には、その周縁部１１と基体１３の端面１３ｃとの間に隙間Ｓがある。
このように、クラッド基板１０は、基体１２が第１の金属材１４と第２の金属材１６とにより、被覆されて圧接されたものである。
【００２９】
次に、本実施形態のクラッド基板１０の製造方法について説明する。
本実施形態のクラッド基板１０は、ロールトゥロールプロセスで製造されるものであり、基体１２は、例えば、ロールに巻き回されており、別のロールに巻き取られて、巻き解かれつつ長手方向に搬送される。
そして、基体１２の表面１２ａ、１２ｂのいずれか一方の面ずつ、または両面同時に第１の金属材１４、第２の金属材１６がローラ等を用いて供給される。これにより、基体１２に対して、第１の金属材１４、第２の金属材１６が積層される。これらの第１の金属材１４、第２の金属材１６も、例えば、ロール状に巻き回されており、巻き解かれつつ、長手方向に搬送される。
次に、加圧接合、圧延等により、積層された第１の金属材１４、基体１２および第２の金属材１６を圧接しつつ、第２の金属材１６の裏面１６ｂと基体１２の裏面１ｂも圧接する。このとき、第２の金属材１６と基体１２とを長手方向の端部が先に圧接される。
【００３０】
本実施形態においては、例えば、特開２００４−３０６０９８号公報に記載されているような公知の表面活性化接合法を用いて、第１の金属材１４、基体１２および第２の金属材１６のそれぞれの接合面を、活性化処理を施した後、第１の金属材１４、基体１２および第２の金属材１６を圧接し、クラッド基板１０を製造することもできる。
なお、第１の金属材１４と第２の金属材１６は、別々に、基体１２に圧接してもよく、この場合、第１の金属材１４と第２の金属材１６の圧接の順序は、特に限定されるものではない。
また、第１の金属材１４の表面１２ａおよび第２の金属材１６の表面１４ａは、それぞれ、例えば、鏡面ロールで圧延して、Ｒａを所定の表面粗度に仕上げてもよい。
【００３１】
また、本実施形態のクラッド基板１０は、第１の金属材１４の裏面１４ｂと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが直接接触した状態で、第１の金属材１４と第２の金属材１６との周縁が接合されている。クラッド基板１０を、例えば、陽極酸化により、その表面に絶縁層を形成する場合、端面等で基材１２が露出していないため、マスク材が不要となり、しかも、マスク材の取り付け、取り外しが不要となり、材料コスト、および製造コストを下げることができる。
また、マスク材の密着が不十分なことによって、電解液が入り込んで、基材１２の端面での溶解が発生する可能性もない。このように、安全かつ低コストで、耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができる。
【００３２】
本実施形態においては、第２の金属材１６の裏面１６ｂと基体１２の裏面１２ｂとが直接接触する状態で接合したが、周縁部１１における接合形態は、これに限定されるものではない。例えば、図２（ａ）に示すように、第２の金属材１６の端部１６ｃを、第１の金属材１４の端部１４ｃよりも延設し、この端部１６ｃで、第１の金属材１４の端部１４ｃを巻き込んで、第１の金属材１４の表面１４ａと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが接するようにして圧接してもよい。
さらには、図２（ｂ）に示すように、第１の金属材１４の端部１４ｃを、第２の金属材１６の端部１６ｃよりも延設し、この端部１４ｃで、第２の金属材１６の端部１６ｃを巻き込んで、第２の金属材１６の表面１６ａと第１の金属材１４の裏面１４ｂとが接するようにして圧接してもよい。
【００３３】
また、基体１２の構成も、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、図３に示すクラッド基板１０ａの基体１３のような構成とすることもできる。
図３に示すクラッド基板１０ａの基体１３は、幅方向Ｗの端部１３が、端に向かうにつれて厚さが薄く形成されており、図１に示すクラッド基板１０の隙間Ｓを全て埋めるように、略２等辺３角形状に形成されている。このような端部１３の構成とすることにより、第１の金属材１４および第２の金属材１６と、基体１３の表面１３ａ、裏面１３ｂとの接触面積が増えるため、クラッド基板１０ａの強度を高めることができる。
また、製造時に第１の金属材１４および第２の金属材１６を、基体１３に圧接する際、基体１３の表面１３ａおよび裏面１３ｂが広いため、安定して製造することができる。
【００３４】
また、図１に示すクラッド基板１０の隙間Ｓを全て埋めるように、端部１３ｃを構成したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１の金属材１４の裏面１４ｂと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが接する部分近傍で隙間があいてもよい。
なお、このクラッド基板１０ａにおいても、周縁部１１における接合形態は、図２（ａ）、（ｂ）に示す接合形態としてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態のクラッド基板１０の基体１２について詳細に説明する。
基体１２は、例えば、アルミニウム合金より３００℃以上での耐熱強度が高い金属材料が用いられる。これにより、クラッド基板１０は所定の耐熱性が得られる。この金属材料は、例えば、鋼、チタン、ニッケルなどである。実用的かつ高価でないこと、フレキシブルであることが好ましいので、鋼が好ましく、軟鋼、耐熱鋼、またはステンレス鋼が用いられる。耐熱性の面から鋼の中でも耐熱鋼、ステンレス鋼がより好ましい。軟鋼としては、低炭素鋼で、ＳＳ４００等を用いることができる。
耐熱鋼としては、オーステナイト系、フェライト系の耐熱鋼が好ましく、オーステナイト系の耐熱鋼には、ＳＵＨ３０９、ＳＵＨ３１０、ＳＵＨ３３０、ＳＵＨ６６０、ＳＵＨ６６１等を用いることができる。フェライト系の耐熱鋼には、ＳＵＨ２１、ＳＵＨ４０９、ＳＵＨ４４６等を用いることができる。
【００３６】
ステンレス鋼は、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系に分類される。これらのうち、オーステナイト系ステンレスとしては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７等を用いることができる。
また、フェライト系ステンレスとしては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４等を用いることができる。
また、マルテンサイト系ステンレスとしては、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４４０、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４１０等を用いることができる。ステンレス鋼においては、フレキシブルなもの利用する場合には、オーステナイト系またはフェライト系が好ましい。特に耐熱強度を高くしたい場合に、オーステナイト系を使用することが好ましい。ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６が一般的だが、特に一層高い耐熱性を求める場合には、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０９を用いることが好ましい。
【００３７】
基体１２の厚さは、可撓性に影響するので、過度の剛性不足を伴わない範囲で薄くすることが好ましい。
本実施形態のクラッド基板１０においては、基体１２の厚さは、例えば、１０〜８００μｍであり、好ましくは３０〜３００μｍである。より好ましくは５０〜１５０μｍである。基体１２の厚さを薄くすることは、原材料コストの面からも好ましい。
【００３８】
次に、第１の金属材１４、第２の金属材１６について詳細に説明する。
第１の金属材１４、第２の金属材１６は、例えば、主成分がアルミニウムで構成されるものである。主成分がアルミニウムとは、アルミニウム含有量が９０質量％以上であることをいう。
第１の金属材１４、第２の金属材１６としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、不要な金属間化合物を含まないことが好ましい。具体的には不純物の少ない、９９質量％以上の純度のアルミであることが好ましい。例えば、９９．９９質量％Ａｌ、９９．９６質量％Ａｌ、９９．９質量％Ａｌ、９９．８５質量％Ａｌ、９９．７質量％Ａｌ、９９．５質量％Ａｌ等が好ましい。また、アルミニウム合金には、金属間化合物を作りにくい元素を添加したものを用いることができる。例えば、９９．９質量％のＡｌにマグネシウムを２．０〜７．０質量％添加したアルミニウム合金である。マグネシウム以外では、Ｃｕ、Ｓｉなど、固溶限界の高い元素を添加することができる。
【００３９】
絶縁層１８を有するクラッド基板２０とする場合、アルミニウムの純度を高めることが好ましい。これにより、析出物に起因する金属間化合物を避けることができ、絶縁層の健全性を増すことができる。これは、アルミニウム合金の陽極酸化を行った場合、金属間化合物が起点となって、絶縁不良を起こす可能性があり、金属間化合物が多いと、その可能性が増えることによるものである。
【００４０】
また、第１の金属材１４と第２の金属材１６との厚さは、それぞれ、例えば、５〜１５０μｍであり、好ましくは１０〜１００μｍである。より好ましくは２０〜５０μｍである。
【００４１】
また、第１の金属材１４および第２の金属材１６の幅は、例えば、基体１２の厚さをｔとし、幅をｗとするとき、ｗ＋４ｔ以上であり、好ましくは、ｗ＋４０ｔ以上、より好ましくは、ｗ＋１００ｔ以上である。
また、第１の金属材１４および第２の金属材１６の厚さのばらつきは、例えば、第１の金属材１４および第２の金属材１６の厚さをＴとするとき、全幅×１ｍの範囲において、例えば、０．５Ｔ〜１．５Ｔである。好ましくは、０．８Ｔ〜１．３Ｔ、より好ましくは、０．９Ｔ〜１．１Ｔである。
また、第１の金属材１４および第２の金属材１６の表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａで１μｍ以下である。好ましくは、０．５μｍ以下、より好ましくは、０．１μｍ以下である。
【００４２】
本実施形態においては、第１の金属材１４および第２の金属材１６を、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の主成分がアルミニウムで構成されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、第１の金属材１４および第２の金属材１６のいずれか一方を、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し、残りを、アルミニウムおよびアルミニウム合金以外の、例えば、基体１２に用いられる金属等で構成してもよい。
【００４３】
クラッド基板１０の強度は、５００℃以上に熱処理をされている中での引張強度が５ＭＰａ以上あることが必要で、好ましくは１０ＭＰａ以上ある。
また、５００℃以上で熱処理されている中で、クリープ変形を起こさないため、５００℃、１０分間保持された際、最大０．１％の塑性変形を起こす強度が０．２ＭＰａ以上あることが好ましく、より好ましくは０．４ＭＰａ以上、更に好ましくは１ＭＰａ以上である。
なお、第１の金属材１４と第２の金属材１６の各表面は、鏡面仕上げされていてもよい。この鏡面仕上げは、例えば、特許第４２１２６４１号公報、特開２００３−３４１６９６号公報、特開平７−３３１３７９号公報、特開２００７−１９６２５０号公報、特開２０００−２２３２０５号公報に記載の方法によりなされる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施形態に係るクラッド基板１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態のクラッド基板２０は、第１の実施形態のクラッド基板１０（図１（ａ）、（ｂ）参照）に比して、更に第１の金属材１４の表面１４ａおよび第２の金属材１６の表面１６ａのみならず、第１の金属材１４および第２の金属材１６の接合部の周囲１７にまで、すなわち、全面に絶縁層１８が形成されている点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態のクラッド基板１０（図１（ａ）、（ｂ）参照）と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
図４に示す本実施形態のクラッド基板２０において、絶縁層１８は、例えば、陽極酸化膜により構成されるものである。第１の金属材１４および第２の金属材１６が、アルミニウムまたはアルミニウム合金の場合には、絶縁層１８はアルミニウム陽極酸化膜となる。
絶縁層１８の表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａで１μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以下、より好ましくは、０．１μｍ以下である。
なお、本実施形態のクラッド基板２０は、絶縁層１８が全面に形成されており、光電変換装置、太陽電池等のデバイスの基板とすることができる。
【００４７】
本実施形態のクラッド基板２０の製造方法においては、基体１２を第１の金属材１４および第２の金属材１６で被覆して、第１の金属材１４および第２の金属材１６を接合するまでは、第１の実施形態のクラッド基板１０と同様にロールトゥロールプロセスにより製造することができる。
さらに、第１の実施形態のクラッド基板１０を、例えば、陽極酸化処理をして、第１の金属材１４および第２の金属材１６の接合部の周囲１７にまで絶縁層１８を形成する。
なお、本実施形態のクラッド基板２０においても、周縁部１１における接合形態は、図２（ａ）、（ｂ）に示す接合形態とすることができ、基体１２も図３に示す基体１３とすることができる。
また、本実施形態のクラッド基板２０は、絶縁層１８が全体を覆うように形成されているため、絶縁性が優れるとともに、基体１２の腐食が防止され、耐久性が優れる。しかも、第１の実施形態のクラッド基板１０が耐熱性に優れるため、本実施形態のクラッド基板２０も耐熱性に優れる。
【００４８】
本実施形態においても、上述のように、第１の金属材１４および第２の金属材１６のいずれか一方を、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し、残りを、アルミニウムおよびアルミニウム合金以外の、基体１２に用いられる金属等で構成してもよい。さらには、絶縁層１８が全体を覆うようにクラッド基板２０の全面を覆うように絶縁層１８が形成されている必要はない。クラッド基板２０は、例えば、第１の金属材１４の表面１４ａまたは第２の金属材１６の表面１６ａのいずれかに絶縁層が形成されている構成でもよい。
【００４９】
陽極酸化処理については、例えば、図９に示す陽極酸化処理装置２００を用いて、いわゆるロールトゥロールプロセスで行うことができる。
この場合、給電槽２０２に設けられたロールに巻かれた第１の金属材１４と第２の金属材１６とが被覆された基体１２が、電解処理槽２０４の下流側に設けられた他のロールに巻き取られて長手方向Ｌに搬送されつつ、電解液２０８が貯溜された給電槽２０２にて給電電極２１０によってプラスに荷電される。
そして、給電槽２０２においてローラ２１２によって上方に搬送され、ニップローラ２１４によって下方に方向変換された後、電解液２１６が貯溜された電解処理槽２０４に向けて搬送され、ローラ２１８によって水平方向に方向転換される。次に、第１の金属材１４と第２の金属材１６とが被覆された基体１２は、電解電極２２０によって、マイナスに荷電されることにより、その表面に陽極酸化膜が形成され、電解処理槽２０４から出ると絶縁層１８が形成されたクラッド基板２０が得られる。
【００５０】
第１の金属材１４と第２の金属材１６がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている場合、必要に応じて、汚れ等を除去するための洗浄処理を、酸または有機溶剤などを用いて行うことが好ましい。
その後、硫酸、リン酸、シュウ酸などの酸性溶液中で陽極酸化処理を行う。陽極酸化皮膜の厚みは５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。ただし過度に分厚い陽極酸化皮膜は、皮膜生成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には最大５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。
陽極酸化処理に用いる電解液は、好ましくは、硫酸水溶液またはシュウ酸水溶液を用いる。皮膜の健全性はシュウ酸水溶液が優れ、連続処理生産性は硫酸水溶液が優れる。
【００５１】
次に、好ましい陽極酸化処理条件について説明する。
陽極酸化処理に用いる電流は、交流、直流、交直重畳電流を用いることが可能であり、電流の与え方は、電解初期から一定でも漸増法を用いてもよいが、直流を用いる方法が特に好ましい。
陽極酸化処理は、表面処理を簡略化する上でクラッド基板の表裏、２側面同時に行うことが好ましいが、表裏同時に、次に２側面を行ってもよいし、または片面ずつ逐次おこなってもよい。
なお、陽極酸化処理は、上述のようにクラッド基板の全面にする必要はなく、例えば、マスクして、第１の金属材１４の表面１４ａまたは第２の金属材１６の表面１６ａのいずれか片面だけに陽極酸化処理をしてもよい。
【００５２】
第１の金属材１４の表面と第２の金属材１６の表面（アルミニウム表面）の電解液流速並びに流速の与え方、電解槽、電極、電解液の濃度制御方法は、公知の陽極酸化処理方法を用いることができる。
例えば、特開２００２-３６２０５５号公報、特開２００３-００１９６０号公報、特開平６−２０７２９９号公報、特開平６−２３５０８９号公報、特開平６−２８００９１号公報、特開平７−２７８８８８号公報、特開平１０−１０９４８０号公報、特開平１１−１０６９９８号公報、特開２０００−１７４９９号公報、特開２００１−１１６９８号公報、特開２００５−６０７８１号公報、の記載が一例である。クラッド基板の対極としては、アルミニウムを陽極としたときの対極（陰極）としてアルミニウム、カーボン、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ステンレスなどを用いることが可能である。アルミニウムを陰極としたときの対極（陽極）として、鉛、白金、酸化イリジウムなどを用いることが可能である。
【００５３】
電解液に硫酸水溶液を用いた場合、陽極酸化処理においては、硫酸１００〜３００ｇ／Ｌ、更に好ましくは１２０〜２００ｇ／Ｌ（アルミニウムイオンを０〜１０ｇ／Ｌ含む）、液温１０〜５５℃（特に好ましくは２０〜５０℃）、電流密度１０〜１００Ａ／ｄｍ２（特に好ましくは２０〜８０Ａ／ｄｍ２）、電解処理時間５〜３００秒（特に好ましくは５〜１２０秒）で、クラッド基板を陽極として陽極酸化処理する。このときのクラッド基板と対極間の電圧は、１０〜１５０Ｖであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、クラッド基板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
アルミニウムイオンは電解液中に、電気化学的または化学的に溶解するが、予め硫酸アルミニウムを添加しておくことが特に好ましい。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
【００５４】
電解液にシュウ酸水溶液を用いた場合、陽極酸化処理においては、シュウ酸１０〜１５０ｇ／Ｌ（特に好ましくは３０〜１００ｇ／Ｌ）、アルミニウムイオンを０〜１０ｇ／Ｌを含むことが好ましい。液温１０〜５５℃（特に好ましくは１０〜３０℃）、電流密度０．１〜５０Ａ／ｄｍ２（特に好ましくは０．５〜１０Ａ／ｄｍ２）、電解処理時間１〜１００分（特に好ましくは３０〜８０分）で、クラッド基板を陽極として陽極酸化処理する。このときのクラッド基板と対極間の電圧は、１０〜１５０Ｖであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、クラッド基板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
アルミニウムイオンは電解液中に、電気化学的または化学的に溶解するが、予めシュウ酸アルミニウムを添加しておいても良い。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
【００５５】
陽極酸化処理した第１の金属材１４と第２の金属材１６において、絶縁層１８について、特に絶縁性を高めたい場合、ホウ酸液中で封孔処理する。
封孔処理は、電気化学的な方法、化学的な方法が知られているが、クラッド基板のアルミニウム、アルミニウム合金を陽極にした電気化学的な方法（陽極処理）が特に好ましい。
電気化学的な方法は、アルミニウムまたはその合金を陽極にして直流電流を加え、封孔処理する方法が好ましい。電解液はホウ酸水溶液が好ましく、ホウ酸水溶液にナトリウムを含むホウ酸塩を添加した水溶液が好ましい。ホウ酸塩としては、八ほう酸二ナトリウム、テトラフェニルほう酸ナトリウム、テトラフルオロほう酸ナトリウム、ペルオキソほう酸ナトリウム、四ほう酸ナトリウム、メタほう酸ナトリウムなどがある。これらのホウ酸塩は、無水または水和物として入手することができる。
【００５６】
封孔処理に用いる電解液として、特には、０．１〜２ｍｏｌ／Ｌのホウ酸水溶液に、０．０１〜０．５ｍｏｌ／Ｌの四ほう酸ナトリウムを添加した水溶液を用いることが特に好ましい。アルミニウムイオンは０〜０．１ｍｏｌ／Ｌ溶解していることが好ましい。アルミニウムイオンは、電解液中へ封孔処理により化学的または電気化学的に溶解するが、予めホウ酸アルミニウムを添加して電解する方法が特に好ましい。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
好ましい封孔処理条件は、液温１０〜５５℃（特に好ましくは１０〜３０℃）、電流密度０．０１〜５Ａ／ｄｍ２（特に好ましくは０．１〜３Ａ／ｄｍ２）、電解処理時間０．１〜１０分（特に好ましくは１〜５分）である。
【００５７】
電流は、交流、直流、交直重畳電流を用いることが可能であり、電流の与え方は、電解初期から一定でも漸増法を用いてもよいが、直流を用いる方法が特に好ましい。電流の与え方は、定電圧法、定電流法どちらを用いても良い。
このときのクラッド基板と対極間の電圧は、１００〜１０００Ｖであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、クラッド基板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
封孔処理は、表面処理の簡略化のため、クラッド基板の表裏、および端面を同時におこなうことが好ましいが、片面ずつ逐次おこなってもよい。
アルミニウム表面の電解液流速並びに流速の与え方、電解槽、電極、電解液の濃度制御方法は、前記陽極酸化処理に記載の公知の陽極酸化処理方法、並びに封孔処理の方法を用いることが可能である。ホウ酸ナトリウムを含むホウ酸水溶液中で陽極酸化処理する際の膜厚は１００ｎｍ以上が好ましく、更に好ましくは３００ｎｍ以上である。上限は多孔質陽極酸化皮膜の膜厚になるが、生産コストの面からは１μｍ以下が現実的な上限となる。
これにより、光電変換装置用基板、特に高温強度が必要で、可撓性のメリットがある、薄膜太陽電池モジュール用基板とすることができる。
【００５８】
また、化学的な好ましい方法は、陽極酸化処理後にポアおよび・または空孔にＳｉ酸化物を充填した構造にすることも可能である。Ｓｉ酸化物による充填はＳｉ−Ｏ結合を有する化合物を含む溶液を塗布、または、珪酸ソーダ水溶液（１号珪酸ソーダまたは３号珪酸ソーダ、１〜５質量％水溶液、２０〜７０℃）に、１〜３０秒間浸漬後に水洗・乾燥し、更に２００〜６００℃で１〜６０分間焼成する方法も可能である。
化学的な好ましい方法として、前記珪酸ソーダ水溶液のほかに、フッ化ジルコン酸ソーダおよび・またはリン酸２水素ナトリウムの単体または混合比率が重量比で５：１〜１：５の混合水溶液の、濃度１〜５質量％の液に、２０〜７０℃で１〜６０秒浸漬することで封孔処理をおこなう方法を用いることもできる。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５は本発明の第３の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールに設けられる太陽電池サブモジュールを示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図４に示す第２の実施形態に係るクラッド基板２０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施形態の薄膜太陽電池モジュールは、第２の実施形態のクラッド基板２０を基板とした太陽電池サブモジュール３０を有する。
この太陽電池サブモジュール３０は、複数の光電変換素子４０と、第１の導電部材４２と、第２の導電部材４４とを有する。
光電変換素子４０は、太陽電池セルとして機能するものであり、裏面電極３２、光電変換層３４、バッファ層３６および透明電極３８により構成されている。
絶縁層１８の表面１８ａに裏面電極３２と光電変換層３４とバッファ層３６と透明電極３８とが順次積層されている。
【００６１】
裏面電極３２は、隣り合う裏面電極３２と分離溝（Ｐ１）３３を設けて絶縁層１８の表面１８ａに形成されている。分離溝（Ｐ１）３３を埋めつつ光電変換層３４が裏面電極３２の上に形成されている。この光電変換層３４の表面にバッファ層３６が形成されている。これらの光電変換層３４とバッファ層３６とは、裏面電極３２にまで達する溝（Ｐ２）３７により、他の光電変換層３４とバッファ層３６と離間されている。この溝（Ｐ２）３７は、裏面電極３２の分離溝（Ｐ１）３３とは異なる位置に形成されている。
【００６２】
また、この溝（Ｐ２）３７を埋めつつバッファ層３６の表面に透明電極３８が形成されている。
透明電極３８、バッファ層３６および光電変換層３４を貫き裏面電極３２に達する開口溝（Ｐ３）３９が形成されている。各光電変換素子４０は、裏面電極３２と透明電極３８により、クラッド基板２０の長手方向Ｌに直列に接続されている。
【００６３】
本実施形態の光電変換素子４０は、集積型のＣＩＧＳ系光電変換素子（ＣＩＧＳ系太陽電池セル）と呼ばれるものであり、例えば、裏面電極３２がモリブデン電極で構成され、光電変換層３４がＣＩＧＳで構成され、バッファ層３６がＣｄＳで構成され、透明電極３８がＺｎＯで構成される。
なお、光電変換素子４０は、クラッド基板２０の幅方向Ｗに長く伸びて形成されている。このため、裏面電極３２等もクラッド基板２０の幅方向Ｗに長く伸びている。
【００６４】
図５に示すように、右側の端の裏面電極３２上に第１の導電部材４２が接続されている。この第１の導電部材４２は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。本来、右側の端の裏面電極３２上には光電変換素子４０が形成されるが、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより、光電変換素子４０を取り除いて、裏面電極３２を表出させている。
【００６５】
第１の導電部材４２は、例えば、細長い帯状の部材であり、クラッド基板２０の幅方向Ｗに略直線状に伸びて、右端の裏面電極３２上に接続されている。また、図５に示すように、第１の導電部材４２は、例えば、銅リボン４２ａがインジウム銅合金の被覆材４２ｂで被覆されたものである。この第１の導電部材４２は、例えば、超音波半田により裏面電極３２に接続される。
【００６６】
この第２の導電部材４４は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのものである。第２の導電部材４４も、第１の導電部材４２と同様に細長い帯状の部材であり、クラッド基板２０の幅方向Ｗに略直線状に伸びて、左端の裏面電極３２に接続されている。本来、左端の裏面電極３２上には光電変換素子４０が形成されるが、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより、光電変換素子４０を取り除いて、裏面電極３２を表出させている。
【００６７】
第２の導電部材４４は、第１の導電部材４２と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン４４ａがインジウム銅合金の被覆材４４ｂで被覆されたものである。
第１の導電部材４２と第２の導電部材４４とは、錫メッキ銅リボンでもよい。また、第１の導電部材４２および第２の導電部材４４、それぞれの接続も超音波半田に限定されるものではなく、例えば、導電性接着剤、導電性テープを用いて接続してもよい。
【００６８】
なお、本実施形態の光電変換素子４０は、例えば、公知のＣＩＧＳ系の太陽電池の製造方法により製造することができる。
また、裏面電極３２の分離溝（Ｐ１）３３、裏面電極３２にまで達する溝（Ｐ２）３７、裏面電極３２に達する開口溝（Ｐ３）３９は、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより形成することができる。
【００６９】
太陽電池サブモジュール３０では、光電変換素子４０に、透明電極３８側から光が入射されると、この光が透明電極３８およびバッファ層３６を通過し、光電変換層３４で起電力が発生し、例えば、透明電極３８から裏面電極３２に向かう電流が発生する。なお、図５に示す矢印は、電流の向きを示すものであり、電子の移動方向は、電流の向きとは逆になる。このため、光電変換部４８では、図５中、左端の裏面電極３２が正極（プラス極）になり、右端の裏面電極３２が負極（マイナス極）になる。
【００７０】
本実施形態において、太陽電池サブモジュール３０で発生した電力を、第１の導電部材４２と第２の導電部材４４から、太陽電池サブモジュール３０の外部に取り出すことができる。
なお、本実施形態において、第１の導電部材４２が負極であり、第２の導電部材４４が正極である。また、第１の導電部材４２と第２の導電部材４４とは極性が逆であってもよく、光電変換素子４０の構成、太陽電池サブモジュール３０構成等に応じて、適宜変わるものである。
また、本実施形態においては、各光電変換素子４０を、裏面電極３２と透明電極３８によりクラッド基板２０の長手方向Ｌに直列接続されるように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、各光電変換素子４０が、裏面電極３２と透明電極３８により幅方向Ｗに直列接続されるように、各光電変換素子４０を形成してもよい。
【００７１】
光電変換素子４０において、裏面電極３２および透明電極３８は、いずれも光電変換層３４で発生した電流を取り出すためのものである。裏面電極３２および透明電極３８は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の透明電極３８は透光性を有する必要がある。
【００７２】
裏面電極３２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この裏面電極３２は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。
裏面電極３２は、厚さが１００ｎｍ以上であることが好ましく、０．４５〜１．０μｍであることがより好ましい。
また、裏面電極３２の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。
【００７３】
透明電極３８は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、またはＳｎＯ２およびこれらを組合わせたものにより構成される。この透明電極３８は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、透明電極３８の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
また、透明電極３８の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法または塗布法により形成することができる。
【００７４】
バッファ層３６は、透明電極３８の形成時の光電変換層３４を保護すること、透明電極３８に入射した光を光電変換層３４まで透過させるために形成されている。
このバッファ層３６は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ、ＯＨ）およびこれらの組合わせたものにより構成される。
バッファ層３６は、厚さが、０．０３〜０．１μｍが好ましい。また、このバッファ層３６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成される。
【００７５】
光電変換層３４は、透明電極３８およびバッファ層３６を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層である。本実施形態において、光電変換層３４の構成は、特に制限されるものではなく、例えば、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体である。また、光電変換層３４は、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であってもよい。
【００７６】
さらに光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、光電変換層３４は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のＩｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のＩＩＩｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であることが好ましい。この化合物半導体としては、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＡｌｘ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓ、Ｓｅ）２、Ａｇ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２、およびＡｇ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓ、Ｓｅ）２等が挙げられる。
【００７７】
光電変換層３４は、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、および／又はこれにＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）を含むことが特に好ましい。ＣＩＳおよびＣＩＧＳはカルコパイライト結晶構造を有する半導体であり、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。また、光照射等による効率の劣化が少なく、耐久性に優れている。
【００７８】
光電変換層３４には、所望の半導体導電型を得るための不純物が含まれる。不純物は隣接する層からの拡散、および／又は積極的なドープによって、光電変換層３４中に含有させることができる。光電変換層３４中において、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の構成元素および／又は不純物には濃度分布があってもよく、ｎ型、ｐ型、およびｉ型等の半導体性の異なる複数の層領域が含まれていても構わない。
例えば、ＣＩＧＳ系においては、光電変換層３４中のＧａ量に厚み方向の分布を持たせると、バンドギャップの幅／キャリアの移動度等を制御でき、光電変換効率を高く設計することができる。
【００７９】
光電変換層３４は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の１種又は２種以上の半導体を含んでいてもよい。Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の半導体としては、Ｓｉ等のＩＶｂ族元素からなる半導体（ＩＶ族半導体）、ＧａＡｓ等のＩＩＩｂ族元素およびＶｂ族元素からなる半導体（ＩＩＩ−Ｖ族半導体）、およびＣｄＴｅ等のＩＩｂ族元素およびＶＩｂ族元素からなる半導体（ＩＩ−ＶＩ族半導体）等が挙げられる。光電変換層３４には、特性に支障のない限りにおいて、半導体、所望の導電型とするための不純物以外の任意成分が含まれていても構わない。
また、光電変換層３４中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、特に制限されるものではない。光電変換層３４中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、７５質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が特に好ましい。
【００８０】
本実施形態の光電変換層３４をＣＩＧＳ層とした場合、ＣＩＧＳ層の成膜方法としては、１）多源同時蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、及び５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。
【００８１】
１）多源同時蒸着法としては、
３段階法（J.R.Tuttle et.al,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.426(1996)p.143.等）と、ＥＣグループの同時蒸着法（L.Stolt et al.：Proc.13th ECPVSEC(1995,Nice)1451.等）とが知られている。
前者の３段階法は、高真空中で最初にＩｎ、Ｇａ、及びＳｅを基板温度３００℃で同時蒸着し、次に５００〜５６０℃に昇温してＣｕ及びＳｅを同時蒸着後、Ｉｎ、Ｇａ、及びＳｅをさらに同時蒸着する方法である。後者のＥＣグループの同時蒸着法は、蒸着初期にＣｕ過剰ＣＩＧＳ、後半でＩｎ過剰ＣＩＧＳを蒸着する方法である。
【００８２】
ＣＩＧＳ膜の結晶性を向上させるため、上記方法に改良を加えた方法として、
ａ）イオン化したＧａを使用する方法（H.Miyazaki, et.al, phys.stat.sol.(a),Vol.203（2006）p.2603.等）、
ｂ）クラッキングしたＳｅを使用する方法（第６８回応用物理学会学術講演会 講演予稿
集（２００７秋 北海道工業大学）７Ｐ−Ｌ−６等）、
ｃ）ラジカル化したＳｅを用いる方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集
（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１０等）、
ｄ）光励起プロセスを利用した方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１４等）等が知られている。
【００８３】
２）セレン化法は２段階法とも呼ばれ、最初にＣｕ層／Ｉｎ層または（Ｃｕ−Ｇａ）層／Ｉｎ層等の積層膜の金属プレカーサをスパッタ法、蒸着法、または電着法などで成膜し、これをセレン蒸気またはセレン化水素中で４５０〜５５０℃程度に加熱することにより、熱拡散反応によってＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２等のセレン化合物を生成する方法である。この方法を気相セレン化法と呼ぶ。このほか、金属プリカーサ膜の上に固相セレンを堆積し、この固相セレンをセレン源とした固相拡散反応によりセレン化させる固相セレン化法がある。
【００８４】
セレン化法においては、セレン化の際に生ずる急激な体積膨張を回避するために、金属プリカーサ膜に予めセレンをある割合で混合しておく方法（T.Nakada et.al,, Solar Energy Materials and Solar Cells 35(1994)204-214.等）、及び金属薄層間にセレンを挟み（例えばＣｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層…Ｃｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層と積層する）多層化プリカーサ膜を形成する方法（T.Nakada et.al,, Proc. of 10th European Photovoltaic Solar Energy Conference(1991)887-890. 等）が知られている。
【００８５】
また、グレーデッドバンドギャップＣＩＧＳ膜の成膜方法として、最初にＣｕ−Ｇａ合金膜を堆積し、その上にＩｎ膜を堆積し、これをセレン化する際に、自然熱拡散を利用してＧａ濃度を膜厚方向で傾斜させる方法がある（K.Kushiya et.al, Tech.Digest 9th Photovoltaic Science and Engineering Conf. Miyazaki, 1996(Intn.PVSEC-9，Tokyo，1996)p.149.等）。
【００８６】
３）スパッタ法としては、
ＣｕＩｎＳｅ２多結晶をターゲットとした方法、Ｃｕ２ＳｅとＩｎ２Ｓｅ３をターゲットとし、スパッタガスにＨ２Ｓｅ／Ａｒ混合ガスを用いる２源スパッタ法（J.H.Ermer,et.al, Proc.18th IEEE Photovoltaic SpecialistsConf.(1985)1655-1658.等）、および
Ｃｕターゲットと、Ｉｎターゲットと、ＳｅまたはＣｕＳｅターゲットとをＡｒガス中でスパッタする３源スパッタ法（T.Nakada,et.al, Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)L1169-L1172.等）が知られている。
【００８７】
４）ハイブリッドスパッタ法としては、前述のスパッタ法において、ＣｕとＩｎ金属は直流スパッタで、Ｓｅのみは蒸着とするハイブリッドスパッタ法（T.Nakada,et.al., Jpn.Appl.Phys.34(1995)4715-4721.等）が知られている。
【００８８】
５）メカノケミカルプロセス法は、ＣＩＧＳの組成に応じた原料を遊星ボールミルの容器に入れ、機械的なエネルギーによって原料を混合してＣＩＧＳ粉末を得、その後、スクリーン印刷によって基板上に塗布し、アニールを施して、ＣＩＧＳの膜を得る方法である（T.Wada et.al, Phys.stat.sol.(a), Vol.203（2006）p2593等）。
【００８９】
その他のＣＩＧＳ成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、及びスプレー法（ウェット成膜法）などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法（ウェット成膜法）またはスプレー法（ウェット成膜法）等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、及びVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。
【００９０】
また、光電変換層３４としては、ｐｎ型接合半導体に限定されるものではなく、例えば、ｎ型半導体層、真性半導体層（ｉ型）、ｐ型半導体層が積層されたｐｉｎ接合半導体層により構成されるものであってもよい。この場合、真性半導体層には、例えば、微結晶シリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、またはアモルファスシリコンが用いられる。これ外にも、太陽電池サブモジュール３０の光電変換素子４０の構成としては、タンデム構造系光電変換素子（タンデム構造系太陽電池セル）、ＣｄＴｅ系光電変換素子（ＣｄＴｅ系太陽電池セル）、色素増感系光電変換素子（色素増感系太陽電池セル）、または有機系光電変換素子（有機系太陽電池セル）であってもよい。
【００９１】
次に、本実施形態の太陽電池サブモジュール３０の製造方法について説明する。
まず、基板となるクラッド基板２０を用意する。このクラッド基板２０の製造方法は、第２の実施形態と同様にロールトゥロールプロセスで製造されたものであるため、その詳細な説明は省略する。
次に、クラッド基板２０の絶縁層１８の表面１８ａに、裏面電極となるモリブデン膜を、例えば、スパッタ法により形成する。
次に、モリブデン膜を、例えば、レーザースクライブ法を用いて第１の位置をスクライブして、クラッド基板２０の幅方向Ｗに伸びた分離溝（Ｐ１）３３を形成する。これにより、分離溝（Ｐ１）３３により互いに分離された裏面電極３２が形成される。
【００９２】
次に、裏面電極３２を覆い、かつ分離溝（Ｐ１）３３を埋めるように、光電変換層３４（ｐ型半導体層）となる、例えば、ＣＩＧＳ層を上述のいずれかの成膜方法を用いて形成する。
次に、ＣＩＧＳ層上にバッファ層３６となるＣｄＳ層（ｎ型半導体層）を、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成する。これにより、ｐｎ接合半導体層が構成される。
次に、レーザースクライブ法を用いて分離溝（Ｐ１）３３の第１の位置とは異なる第２の位置をスクライブして、クラッド基板２０の幅方向Ｗに伸びた、裏面電極３２にまで達する溝（Ｐ２）３７を形成する。
【００９３】
次に、バッファ層３６上に、溝（Ｐ２）３７を埋めるように、透明電極３８となる、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ層を、スパッタ法または塗布法により形成する。
次に、レーザースクライブ法を用いて分離溝（Ｐ１）３３の第１の位置および溝（Ｐ２）３７の第２の位置とは異なる第３の位置をスクライブして、クラッド基板２０の幅方向Ｗに伸びた、裏面電極３２にまで達する開口溝（Ｐ３）３９を形成する。
これにより、図５に示すように、複数の光電変換素子４０が直列に接続された太陽電池サブモジュール３０を製造することができる。
【００９４】
次いで、得られた太陽電池サブモジュール３０の表面側に封止接着層（図示せず）、水蒸気バリア層（図示せず）および表面保護層（図示せず）を配置し、太陽電池サブモジュール３０の裏面側、すなわち、クラッド基板２０の裏面側に封止接着層（図示せず）およびバックシート（図示せず）を配置して、例えば、真空ラミネート法によりラミネート加工してこれらを一体化する。これにより、薄膜太陽電池モジュールを得ることができる。
【００９５】
また、例えば、薄膜シリコン太陽電池セルでは、光電変換層がｎ型半導体層、真性半導体層（ｉ型）、ｐ型半導体層が積層されたｐｉｎ接合半導体層により構成されている。この場合、裏面電極を形成した後、この裏面電極を覆うように、ｐ型シリコン層と、アモルファスシリコン層（真性半導体層）およびｎ型シリコン層を、それぞれ、例えば、プラズマＣＶＤ法により、順次形成し、光電変換層３４としてｐｉｎ接合半導体層を形成する。
その後、溝（Ｐ２）３７を形成して透明電極を形成する。そして、開口溝（Ｐ３）３９を形成する。このようにしても、太陽電池サブモジュール３０が製造することができる。
【００９６】
本実施形態においては、クラッド基板２０は、ロールトゥロールプロセスで製造されるものであり、可撓性を有する。このため、太陽電池サブモジュール３０も、例えば、クラッド基板２０を長手方向Ｌに搬送しつつ、ロールトゥロールプロセスで製造することができる。このように、太陽電池サブモジュール３０を安価なロールトゥロールプロセスで製造することができるため、太陽電池サブモジュール３０の製造コスト低くすることができる。これにより、薄膜太陽電池モジュールのコストを低くすることができる。
また、本実施形態においては、クラッド基板２０を用いており、絶縁層１８が全体を覆うように形成されているため、絶縁性が優れるとともに、基体１２の腐食が防止される。しかも、クラッド基板２０は耐熱性に優れる。これにより、耐久性、および保存寿命に優れた太陽電池サブモジュール３０を得ることができる。このため、薄膜太陽電池モジュールについても耐久性、および保存寿命が優れる。
本実施形態においても、クラッド基板２０は、光電変換素子４０が形成される第１の金属材１４の表面１４ａに絶縁層１８が形成されていればよく、必ずしもクラッド基板２０の全面に絶縁層が形成されたものに限定されるものではない。
【００９７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第４の実施形態に係る光電変換装置の要部を示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図４に示す第２の実施形態に係るクラッド基板２０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
本実施形態は、第２の実施形態のクラッド基板２０を基板とした光電変換装置５０である。この光電変換装置５０は、光電変換素子５２と、電源６２とを有する。図６では、光電変換素子５２は１つしか示していないが、光電変換素子５２は、複数形成されている。
光電変換素子５２は、有機ＥＬを用いた発光素子であり、トップエミッション方式と呼ばれるものである。この光電変換素子５２は、ＴＦＴ５４と、陰極５６と、有機ＥＬ層５８と、透明電極６０とを有し、クラッド基板２０側からＴＦＴ５４、陰極５６、有機ＥＬ層５８および透明電極６０の順で順次積層されている。ＴＦＴ５４、陰極５６、透明電極６０に電源６２が接続されている。
【００９９】
有機ＥＬ層５８は、発光する部位であり、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入・輸送層などが順次積層されたものである。
陰極５６と透明電極６０とは有機ＥＬ層５８を発光させるに必要な電圧を印加するためのものであり、ＴＦＴ５４は、光電変換素子５２の発光を制御するためのものである。
電源６２は、有機ＥＬ層５８を発光させるに必要な電圧を発生するものであるとともに、ＴＦＴ５４を駆動するものである。
【０１００】
本実施形態においては、クラッド基板２０を用いており、絶縁層１８が全体を覆うように形成されているため、絶縁性が優れるとともに、基体の腐食が防止される。しかも、クラッド基板２０は耐熱性に優れる。これにより、耐久性、および保存寿命に優れた光電変換装置５０を得ることができる。
本実施形態においても、クラッド基板２０は、光電変換素子５２が形成される第１の金属材１４の表面１４ａに絶縁層１８が形成されていればよく、必ずしもクラッド基板２０の全面に絶縁層が形成されたものに限定されるものではない。
【０１０１】
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明のクラッド基板、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０ａ、２０ クラッド基板
１４ 第１の金属材
１６ 第２の金属材
１８ 絶縁層
３０ 太陽電池サブモジュール
３２ 裏面電極
３４ 光電変換層
３６ バッファ層
３８ 透明電極
４０ 光電変換素子
４２ 第１の導電部材
４４ 第２の導電部材
５０ 光電変換装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の基体を金属材で包みこんだクラッド基板、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、安全かつ低コストで耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができるクラッド基板およびその製造方法、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュールならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アルミニウム基板に陽極酸化処理をして、耐熱性、絶縁性もしくは剛性基板として用いられている。
一方、図７に示すように、アルミニウム基板の耐熱性を高めるために、ステンレス鋼板または鋼板などの芯材１０２の表面１０２ａおよび裏面１０２ｂに、それぞれ圧接または圧延処理によりアルミニウム材１０４、１０６を貼り合わせたクラッド基板１００が知られている。
【０００３】
一般に、高温圧延処理により作製したクラッド基板１００は、高温に曝された場合、アルミニウム材１０４、１０６と鋼板などの芯材１０２との界面に金属間化合物が生成し、強度が劣化することが広く知られている。
そこで、クラッド基板１００を、耐熱性基板として用いる場合は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている常温または冷間圧接処理により貼り合わせる手法が用いられることが多い。
【０００４】
図７に示すクラッド基板１００の表面１０２ａおよび裏面１０２ｂの両面に貼り合わされたアルミニウム材１０４、１０６に陽極酸化処理を施して、図８に示すように、アルミニウム材１０４、１０６に、陽極酸化膜からなる絶縁層１０８、１１０を形成し、耐熱性と同時に絶縁性および硬度の向上を図ったクラッド基板１００ａを得ることができる。このクラッド基板１００ａは、種々の用途に用いることができる。
例えば、特許文献３に記載されているように、絶縁性の陽極酸化膜を有するアルミニウム基板上に、Iｂ族元素とIIIｂ族元素とVIｂ族元素とからなる半導体層を含む光電変換層を有する太陽電池がある。これ以外にも、有機ＥＬディスプレイなどの基板としても利用することができる。
【０００５】
図７に示す構造のクラッド基板１００についての陽極酸化処理には、例えば、図９に示す陽極酸化処理装置２００が用いられる。
図９に示す陽極酸化処理装置２００においては、クラッド基板１００は、図９中矢印で示す方向に搬送される。電解液２０８が貯溜された給電槽２０２にてクラッド基板１００は給電電極２１０によって、プラスに荷電される。そして、クラッド基板１００は、給電槽２０２においてローラ２１２によって上方に搬送され、ニップローラ２１４によって下方に方向変換された後、電解液２１６が貯溜された電解処理槽２０４に向けて搬送され、ローラ２１８によって水平方向に方向転換される。次に、クラッド基板１００は、電解電極２２０によって、マイナスに荷電されることにより、その表面に陽極酸化膜が形成され、電解処理槽２０４を出たクラッド基板１００が後工程に搬送される。陽極酸化処理装置２００において、ローラ２１２、ニップローラ２１４およびローラ２１８によって方向転換手段が構成され、クラッド基板１００は、給電槽２０２と電解処理槽２０４との槽間部において、ローラ２１２、２１４および２１８により、山型および逆Ｕ字型に搬送される。給電電極２１０と電解電極２２０とは直流電源２２４に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０６０９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６４５８号公報
【特許文献３】特開２００９−９９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図９に示す陽極酸化処理装置２００を用いて、クラッド基板１００を陽極酸化処理すると、芯材１０２であるステンレス鋼板に含まれる鉄と、電解液の反応が過剰に進行し、過大電流が生じたり、給電槽２０２と電解処理２０４との槽間部（ニップローラのところ）において発熱を生じたりする等、品質のみならず安全性およびコスト面でも大きな問題を生じる。
【０００８】
そこで、図１０（ａ）に示すように、クラッド基板１００の両端部を、マスク材１１２で保護した後、図９に示す陽極酸化処理装置２００により、陽極酸化処理を施す。これにより、上述の過大電流の発生および発熱の発生の問題を回避する方法が考えられる。
陽極酸化処理が終わった後、マスク材１１２を除去すれば、図１０（ｂ）に示すクラッド基板１００ｂのように、両端部以外の両面が陽極酸化処理されて絶縁層１０８、１１０が形成される。この場合、両端部だけでなく裏面もマスク材１１２で覆うことにより、片面のみ陽極酸化処理することもできる。
【０００９】
しかし、この場合において、マスク材１１２にコストがかかり、しかも、マスク材１１２自体は、最終的にはごみになるという問題点がある。更には、マスク材１１２の取り付け、および取り外しに手間が掛かるという問題点もある。
また、マスク材１１２で端面を覆う場合、端部の厚さがマスク材１１２のために厚くなり、その結果、パスロールに転接されハンドリングされる途中で折れが発生する可能性が高くなるという問題点がある。
更には、マスク材１１２の密着が不十分だった場合は、そこから電解液が入り込んで、端面での溶解が発生する可能性があるという問題点もある。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、安全かつ低コストで耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができるクラッド基板およびその製造方法、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本第１発明は、金属からなる帯状の基体と、前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第１の金属材と、前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第２の金属材とを有し、前記第１の金属材および前記第２の金属材が前記基体に圧接されて前記基体を被覆するとともに、前記第１の金属材および前記第２の金属材は、その周縁部が接合されていることを特徴とするクラッド基板を提供するものである。
【００１２】
本発明においては、前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、それぞれ前記基体側の面が直接接触して接合されていることが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、いずれか一方が、他方を巻き込んだ状態で接合してもよい。
さらに、本発明においては、前記基体は、幅方向の両端部が、それぞれ端に向かうにつれて厚さが薄く形成されていることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、少なくとも前記第１の金属材に絶縁層が形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記基体は、鋼板であることが好ましい。
また、本発明においては、前記基体は、ステンレス鋼板であることが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材または前記第２の金属材は、主成分がアルミニウムであることが好ましい。
また、本発明においては、前記絶縁層は、陽極酸化処理により形成されたものであることが好ましい。
【００１４】
本第２発明は、絶縁層が形成された本第１発明のクラッド基板上に、光電変換素子が形成されていることを特徴とする光電変換装置を提供するものである。
【００１５】
本第３発明は、絶縁層が形成された本第１発明のクラッド基板上に、太陽電池セルが形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュールを提供するものである。
本発明においては、前記太陽電池セルが複数直列に接続されていることが好ましい。
【００１６】
本第４発明は、金属からなる帯状の基体の表面側に前記基体よりも幅が広い第１の金属材を、裏面側に前記基体よりも幅が広い第２の金属材を、いずれか一方ずつ、または同時に、前記基体に前記第１の金属材および前記第２の金属材を圧接し、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程とを有することを特徴とするクラッド基板の製造方法を提供するものである。
【００１７】
本発明においては、さらに、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程の後に、前記第１の金属材の表面もしくは前記第２の金属材の表面、または前記第１の金属材および前記第２の金属材の全面に、陽極酸化処理を施し、絶縁層を形成する工程を有することが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材と第２の金属材との周縁部を接合する工程および前記絶縁層を形成する工程は、いずれも、前記基体および前記第１の金属材および前記第２の金属材が被覆された前記基体が、長手方向に搬送しつつ行われることが好ましい。
また、本発明においては、前記第１の金属材または前記第２の金属材は主成分がアルミニウムであり、前記基体はステンレス鋼板または鋼板により構成されていることが好ましい。
【００１８】
本第５発明は、本第４発明の製造方法と絶縁層を形成する工程を有するクラッド基板を作製する工程と、前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層および透明電極を順次形成する工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供するものである。
【００１９】
本第６発明は、本第４発明の製造方法と絶縁層を形成する工程を有するクラッド基板を作製する工程と、前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極を形成し、前記裏面電極を第１の位置でスクライブする工程と、前記裏面電極を覆うように、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層を形成する工程と、前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層を前記第１の位置とは異なる第２の位置をスクライブする工程と、前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層の上に透明電極を形成する工程と、前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層と前記透明電極層とを、前記第１の位置および第２の位置とは異なる第３の位置をスクライブする工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供するものである。
【００２０】
本発明においては、前記第１の位置〜第３の位置のスクライブは、メカニカルスクライブ法またはレーザースクライブ法によりなされることが好ましい。
また、本発明においては、前記裏面電極は、スパッタ法により形成されたモリブデン膜であり、前記ｐｎ接合半導体層のうち、ｐ型半導体層は、真空成膜法またはウエット成膜法で成膜されたＣＩＧＳ系またはＣＩＳ系のｐ型半導体層であり、ｎ型半導体層は、真空成膜法またはＣＢＤ法により形成されたものであり、前記透明電極は、スパッタ法または塗布法により成膜されたＺｎＯであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のクラッド基板によれば、第１の金属材および第２の金属材が基体に圧接されて基体を被覆するとともに、第１の金属材および第２の金属材は、その周縁部が接合されている。このように、基体が、第１の金属材および第２の金属材で覆われているため、例えば、陽極酸化により、その表面に絶縁層を形成する場合、端面等で基材が露出していないため、マスク材が不要となり、しかも、マスク材の取り付け、取り外しが不要となり、材料コスト、および製造コストを下げることができる。
また、マスク材の密着が不十分なことによって、電解液が入り込んで、端面での溶解が発生する可能性もない。このように、安全かつ低コストで、耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができる。
【００２２】
本発明のクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュールによれば、基体が、第１の金属材および第２の金属材で覆われているため、基体の腐食が防止されて、耐久性、および保存寿命が優れる。
【００２３】
本発明のクラッド基板の製造方法によれば、基体が、第１の金属材および第２の金属材で覆われたクラッド基板を得ることができる。このため、更に絶縁層を形成する場合、端面等で基材が露出していないため、マスク材が不要となり、しかも、マスク材の取り付け、取り外しが不要となり、材料コスト、および製造コストを下げることができる。
本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法によれば、耐久性、および保存寿命が優れる薄膜太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１の実施形態のクラッド基板の第１の変形例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態のクラッド基板の第２の変形例を示す要部断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るクラッド基板の第３の変形例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールに設けられる太陽電池サブモジュールを示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光電変換装置の要部を示す模式的断面図である。
【図７】従来のクラッド基板の一例を示す模式的断面図である。
【図８】従来のクラッド基板の他の例を示す模式的断面図である。
【図９】陽極酸化処理装置を示す模式図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、従来のクラッド基板の製造方法の一例を工程順に示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のクラッド基板、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のクラッド基板１０は、一方向の長い帯状のものである。このクラッド基板１０は、金属製の基体１２と、第１の金属材１４と、第２の金属材１６とを有する。
なお、図１（ａ）に示すように、クラッド基板１０の長手方向をＬとし、この長手方向Ｌと直交する方向を幅方向Ｗとする。
【００２７】
基体１２は、金属製の帯状の部材であり、図１（ｂ）に示すように、その表面１２ａに基体１２よりも幅方向Ｗの長さが長い帯状の第１の金属材１４が配置されている。この第１の金属材１４の裏面１４ｂと基体１２の表面１２ａとが圧接されている。
また、基体１２の裏面１２ｂには、基体１２よりも幅方向Ｗの長さが長い帯状の第２の金属材１６が配置されている。この第２の金属材１６の裏面１６ｂと基体１２の裏面１２ｂとが圧接されている。
【００２８】
クラッド基板１０においては、第１の金属材１４の裏面１４ｂと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが直接接触した状態で、第１の金属材１４と第２の金属材１６との周縁が接合されており、これにより、クラッド基板１０の周縁部１１が接合されている。クラッド基板１０の内部には、その周縁部１１と基体１３の端面１３ｃとの間に隙間Ｓがある。
このように、クラッド基板１０は、基体１２が第１の金属材１４と第２の金属材１６とにより、被覆されて圧接されたものである。
【００２９】
次に、本実施形態のクラッド基板１０の製造方法について説明する。
本実施形態のクラッド基板１０は、ロールトゥロールプロセスで製造されるものであり、基体１２は、例えば、ロールに巻き回されており、別のロールに巻き取られて、巻き解かれつつ長手方向に搬送される。
そして、基体１２の表面１２ａ、１２ｂのいずれか一方の面ずつ、または両面同時に第１の金属材１４、第２の金属材１６がローラ等を用いて供給される。これにより、基体１２に対して、第１の金属材１４、第２の金属材１６が積層される。これらの第１の金属材１４、第２の金属材１６も、例えば、ロール状に巻き回されており、巻き解かれつつ、長手方向に搬送される。
次に、加圧接合、圧延等により、積層された第１の金属材１４、基体１２および第２の金属材１６を圧接しつつ、第２の金属材１６の裏面１６ｂと基体１２の裏面１ｂも圧接する。このとき、第２の金属材１６と基体１２とを長手方向の端部が先に圧接される。
【００３０】
本実施形態においては、例えば、特開２００４−３０６０９８号公報に記載されているような公知の表面活性化接合法を用いて、第１の金属材１４、基体１２および第２の金属材１６のそれぞれの接合面を、活性化処理を施した後、第１の金属材１４、基体１２および第２の金属材１６を圧接し、クラッド基板１０を製造することもできる。
なお、第１の金属材１４と第２の金属材１６は、別々に、基体１２に圧接してもよく、この場合、第１の金属材１４と第２の金属材１６の圧接の順序は、特に限定されるものではない。
また、第１の金属材１４の表面１２ａおよび第２の金属材１６の表面１４ａは、それぞれ、例えば、鏡面ロールで圧延して、Ｒａを所定の表面粗度に仕上げてもよい。
【００３１】
また、本実施形態のクラッド基板１０は、第１の金属材１４の裏面１４ｂと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが直接接触した状態で、第１の金属材１４と第２の金属材１６との周縁が接合されている。クラッド基板１０を、例えば、陽極酸化により、その表面に絶縁層を形成する場合、端面等で基材１２が露出していないため、マスク材が不要となり、しかも、マスク材の取り付け、取り外しが不要となり、材料コスト、および製造コストを下げることができる。
また、マスク材の密着が不十分なことによって、電解液が入り込んで、基材１２の端面での溶解が発生する可能性もない。このように、安全かつ低コストで、耐熱性および絶縁性等の品質が良好な絶縁層を形成することができる。
【００３２】
本実施形態においては、第２の金属材１６の裏面１６ｂと基体１２の裏面１２ｂとが直接接触する状態で接合したが、周縁部１１における接合形態は、これに限定されるものではない。例えば、図２（ａ）に示すように、第２の金属材１６の端部１６ｃを、第１の金属材１４の端部１４ｃよりも延設し、この端部１６ｃで、第１の金属材１４の端部１４ｃを巻き込んで、第１の金属材１４の表面１４ａと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが接するようにして圧接してもよい。
さらには、図２（ｂ）に示すように、第１の金属材１４の端部１４ｃを、第２の金属材１６の端部１６ｃよりも延設し、この端部１４ｃで、第２の金属材１６の端部１６ｃを巻き込んで、第２の金属材１６の表面１６ａと第１の金属材１４の裏面１４ｂとが接するようにして圧接してもよい。
【００３３】
また、基体１２の構成も、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、図３に示すクラッド基板１０ａの基体１３のような構成とすることもできる。
図３に示すクラッド基板１０ａの基体１３は、幅方向Ｗの端部１３が、端に向かうにつれて厚さが薄く形成されており、図１に示すクラッド基板１０の隙間Ｓを全て埋めるように、略２等辺３角形状に形成されている。このような端部１３の構成とすることにより、第１の金属材１４および第２の金属材１６と、基体１３の表面１３ａ、裏面１３ｂとの接触面積が増えるため、クラッド基板１０ａの強度を高めることができる。
また、製造時に第１の金属材１４および第２の金属材１６を、基体１３に圧接する際、基体１３の表面１３ａおよび裏面１３ｂが広いため、安定して製造することができる。
【００３４】
また、図１に示すクラッド基板１０の隙間Ｓを全て埋めるように、端部１３ｃを構成したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１の金属材１４の裏面１４ｂと第２の金属材１６の裏面１６ｂとが接する部分近傍で隙間があいてもよい。
なお、このクラッド基板１０ａにおいても、周縁部１１における接合形態は、図２（ａ）、（ｂ）に示す接合形態としてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態のクラッド基板１０の基体１２について詳細に説明する。
基体１２は、例えば、アルミニウム合金より３００℃以上での耐熱強度が高い金属材料が用いられる。これにより、クラッド基板１０は所定の耐熱性が得られる。この金属材料は、例えば、鋼、チタン、ニッケルなどである。実用的かつ高価でないこと、フレキシブルであることが好ましいので、鋼が好ましく、軟鋼、耐熱鋼、またはステンレス鋼が用いられる。耐熱性の面から鋼の中でも耐熱鋼、ステンレス鋼がより好ましい。軟鋼としては、低炭素鋼で、ＳＳ４００等を用いることができる。
耐熱鋼としては、オーステナイト系、フェライト系の耐熱鋼が好ましく、オーステナイト系の耐熱鋼には、ＳＵＨ３０９、ＳＵＨ３１０、ＳＵＨ３３０、ＳＵＨ６６０、ＳＵＨ６６１等を用いることができる。フェライト系の耐熱鋼には、ＳＵＨ２１、ＳＵＨ４０９、ＳＵＨ４４６等を用いることができる。
【００３６】
ステンレス鋼は、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系に分類される。これらのうち、オーステナイト系ステンレスとしては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７等を用いることができる。
また、フェライト系ステンレスとしては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４等を用いることができる。
また、マルテンサイト系ステンレスとしては、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４４０、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４１０等を用いることができる。ステンレス鋼においては、フレキシブルなもの利用する場合には、オーステナイト系またはフェライト系が好ましい。特に耐熱強度を高くしたい場合に、オーステナイト系を使用することが好ましい。ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６が一般的だが、特に一層高い耐熱性を求める場合には、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０９を用いることが好ましい。
【００３７】
基体１２の厚さは、可撓性に影響するので、過度の剛性不足を伴わない範囲で薄くすることが好ましい。
本実施形態のクラッド基板１０においては、基体１２の厚さは、例えば、１０〜８００μｍであり、好ましくは３０〜３００μｍである。より好ましくは５０〜１５０μｍである。基体１２の厚さを薄くすることは、原材料コストの面からも好ましい。
【００３８】
次に、第１の金属材１４、第２の金属材１６について詳細に説明する。
第１の金属材１４、第２の金属材１６は、例えば、主成分がアルミニウムで構成されるものである。主成分がアルミニウムとは、アルミニウム含有量が９０質量％以上であることをいう。
第１の金属材１４、第２の金属材１６としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、不要な金属間化合物を含まないことが好ましい。具体的には不純物の少ない、９９質量％以上の純度のアルミであることが好ましい。例えば、９９．９９質量％Ａｌ、９９．９６質量％Ａｌ、９９．９質量％Ａｌ、９９．８５質量％Ａｌ、９９．７質量％Ａｌ、９９．５質量％Ａｌ等が好ましい。また、アルミニウム合金には、金属間化合物を作りにくい元素を添加したものを用いることができる。例えば、９９．９質量％のＡｌにマグネシウムを２．０〜７．０質量％添加したアルミニウム合金である。マグネシウム以外では、Ｃｕ、Ｓｉなど、固溶限界の高い元素を添加することができる。
【００３９】
絶縁層１８を有するクラッド基板２０とする場合、アルミニウムの純度を高めることが好ましい。これにより、析出物に起因する金属間化合物を避けることができ、絶縁層の健全性を増すことができる。これは、アルミニウム合金の陽極酸化を行った場合、金属間化合物が起点となって、絶縁不良を起こす可能性があり、金属間化合物が多いと、その可能性が増えることによるものである。
【００４０】
また、第１の金属材１４と第２の金属材１６との厚さは、それぞれ、例えば、５〜１５０μｍであり、好ましくは１０〜１００μｍである。より好ましくは２０〜５０μｍである。
【００４１】
また、第１の金属材１４および第２の金属材１６の幅は、例えば、基体１２の厚さをｔとし、幅をｗとするとき、ｗ＋４ｔ以上であり、好ましくは、ｗ＋４０ｔ以上、より好ましくは、ｗ＋１００ｔ以上である。
また、第１の金属材１４および第２の金属材１６の厚さのばらつきは、例えば、第１の金属材１４および第２の金属材１６の厚さをＴとするとき、全幅×１ｍの範囲において、例えば、０．５Ｔ〜１．５Ｔである。好ましくは、０．８Ｔ〜１．３Ｔ、より好ましくは、０．９Ｔ〜１．１Ｔである。
また、第１の金属材１４および第２の金属材１６の表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａで１μｍ以下である。好ましくは、０．５μｍ以下、より好ましくは、０．１μｍ以下である。
【００４２】
本実施形態においては、第１の金属材１４および第２の金属材１６を、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の主成分がアルミニウムで構成されるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、第１の金属材１４および第２の金属材１６のいずれか一方を、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し、残りを、アルミニウムおよびアルミニウム合金以外の、例えば、基体１２に用いられる金属等で構成してもよい。
【００４３】
クラッド基板１０の強度は、５００℃以上に熱処理をされている中での引張強度が５ＭＰａ以上あることが必要で、好ましくは１０ＭＰａ以上ある。
また、５００℃以上で熱処理されている中で、クリープ変形を起こさないため、５００℃、１０分間保持された際、最大０．１％の塑性変形を起こす強度が０．２ＭＰａ以上あることが好ましく、より好ましくは０．４ＭＰａ以上、更に好ましくは１ＭＰａ以上である。
なお、第１の金属材１４と第２の金属材１６の各表面は、鏡面仕上げされていてもよい。この鏡面仕上げは、例えば、特許第４２１２６４１号公報、特開２００３−３４１６９６号公報、特開平７−３３１３７９号公報、特開２００７−１９６２５０号公報、特開２０００−２２３２０５号公報に記載の方法によりなされる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係るクラッド基板を示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施形態に係るクラッド基板１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態のクラッド基板２０は、第１の実施形態のクラッド基板１０（図１（ａ）、（ｂ）参照）に比して、更に第１の金属材１４の表面１４ａおよび第２の金属材１６の表面１６ａのみならず、第１の金属材１４および第２の金属材１６の接合部の周囲１７にまで、すなわち、全面に絶縁層１８が形成されている点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態のクラッド基板１０（図１（ａ）、（ｂ）参照）と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
図４に示す本実施形態のクラッド基板２０において、絶縁層１８は、例えば、陽極酸化膜により構成されるものである。第１の金属材１４および第２の金属材１６が、アルミニウムまたはアルミニウム合金の場合には、絶縁層１８はアルミニウム陽極酸化膜となる。
絶縁層１８の表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａで１μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以下、より好ましくは、０．１μｍ以下である。
なお、本実施形態のクラッド基板２０は、絶縁層１８が全面に形成されており、光電変換装置、太陽電池等のデバイスの基板とすることができる。
【００４７】
本実施形態のクラッド基板２０の製造方法においては、基体１２を第１の金属材１４および第２の金属材１６で被覆して、第１の金属材１４および第２の金属材１６を接合するまでは、第１の実施形態のクラッド基板１０と同様にロールトゥロールプロセスにより製造することができる。
さらに、第１の実施形態のクラッド基板１０を、例えば、陽極酸化処理をして、第１の金属材１４および第２の金属材１６の接合部の周囲１７にまで絶縁層１８を形成する。
なお、本実施形態のクラッド基板２０においても、周縁部１１における接合形態は、図２（ａ）、（ｂ）に示す接合形態とすることができ、基体１２も図３に示す基体１３とすることができる。
また、本実施形態のクラッド基板２０は、絶縁層１８が全体を覆うように形成されているため、絶縁性が優れるとともに、基体１２の腐食が防止され、耐久性が優れる。しかも、第１の実施形態のクラッド基板１０が耐熱性に優れるため、本実施形態のクラッド基板２０も耐熱性に優れる。
【００４８】
本実施形態においても、上述のように、第１の金属材１４および第２の金属材１６のいずれか一方を、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成し、残りを、アルミニウムおよびアルミニウム合金以外の、基体１２に用いられる金属等で構成してもよい。さらには、絶縁層１８が全体を覆うようにクラッド基板２０の全面を覆うように絶縁層１８が形成されている必要はない。クラッド基板２０は、例えば、第１の金属材１４の表面１４ａまたは第２の金属材１６の表面１６ａのいずれかに絶縁層が形成されている構成でもよい。
【００４９】
陽極酸化処理については、例えば、図９に示す陽極酸化処理装置２００を用いて、いわゆるロールトゥロールプロセスで行うことができる。
この場合、給電槽２０２に設けられたロールに巻かれた第１の金属材１４と第２の金属材１６とが被覆された基体１２が、電解処理槽２０４の下流側に設けられた他のロールに巻き取られて長手方向Ｌに搬送されつつ、電解液２０８が貯溜された給電槽２０２にて給電電極２１０によってプラスに荷電される。
そして、給電槽２０２においてローラ２１２によって上方に搬送され、ニップローラ２１４によって下方に方向変換された後、電解液２１６が貯溜された電解処理槽２０４に向けて搬送され、ローラ２１８によって水平方向に方向転換される。次に、第１の金属材１４と第２の金属材１６とが被覆された基体１２は、電解電極２２０によって、マイナスに荷電されることにより、その表面に陽極酸化膜が形成され、電解処理槽２０４から出ると絶縁層１８が形成されたクラッド基板２０が得られる。
【００５０】
第１の金属材１４と第２の金属材１６がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている場合、必要に応じて、汚れ等を除去するための洗浄処理を、酸または有機溶剤などを用いて行うことが好ましい。
その後、硫酸、リン酸、シュウ酸などの酸性溶液中で陽極酸化処理を行う。陽極酸化皮膜の厚みは５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。ただし過度に分厚い陽極酸化皮膜は、皮膜生成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には最大５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。
陽極酸化処理に用いる電解液は、好ましくは、硫酸水溶液またはシュウ酸水溶液を用いる。皮膜の健全性はシュウ酸水溶液が優れ、連続処理生産性は硫酸水溶液が優れる。
【００５１】
次に、好ましい陽極酸化処理条件について説明する。
陽極酸化処理に用いる電流は、交流、直流、交直重畳電流を用いることが可能であり、電流の与え方は、電解初期から一定でも漸増法を用いてもよいが、直流を用いる方法が特に好ましい。
陽極酸化処理は、表面処理を簡略化する上でクラッド基板の表裏、２側面同時に行うことが好ましいが、表裏同時に、次に２側面を行ってもよいし、または片面ずつ逐次おこなってもよい。
なお、陽極酸化処理は、上述のようにクラッド基板の全面にする必要はなく、例えば、マスクして、第１の金属材１４の表面１４ａまたは第２の金属材１６の表面１６ａのいずれか片面だけに陽極酸化処理をしてもよい。
【００５２】
第１の金属材１４の表面と第２の金属材１６の表面（アルミニウム表面）の電解液流速並びに流速の与え方、電解槽、電極、電解液の濃度制御方法は、公知の陽極酸化処理方法を用いることができる。
例えば、特開２００２-３６２０５５号公報、特開２００３-００１９６０号公報、特開平６−２０７２９９号公報、特開平６−２３５０８９号公報、特開平６−２８００９１号公報、特開平７−２７８８８８号公報、特開平１０−１０９４８０号公報、特開平１１−１０６９９８号公報、特開２０００−１７４９９号公報、特開２００１−１１６９８号公報、特開２００５−６０７８１号公報、の記載が一例である。クラッド基板の対極としては、アルミニウムを陽極としたときの対極（陰極）としてアルミニウム、カーボン、チタン、ニオブ、ジルコニウム、ステンレスなどを用いることが可能である。アルミニウムを陰極としたときの対極（陽極）として、鉛、白金、酸化イリジウムなどを用いることが可能である。
【００５３】
電解液に硫酸水溶液を用いた場合、陽極酸化処理においては、硫酸１００〜３００ｇ／Ｌ、更に好ましくは１２０〜２００ｇ／Ｌ（アルミニウムイオンを０〜１０ｇ／Ｌ含む）、液温１０〜５５℃（特に好ましくは２０〜５０℃）、電流密度１０〜１００Ａ／ｄｍ２（特に好ましくは２０〜８０Ａ／ｄｍ２）、電解処理時間５〜３００秒（特に好ましくは５〜１２０秒）で、クラッド基板を陽極として陽極酸化処理する。このときのクラッド基板と対極間の電圧は、１０〜１５０Ｖであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、クラッド基板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
アルミニウムイオンは電解液中に、電気化学的または化学的に溶解するが、予め硫酸アルミニウムを添加しておくことが特に好ましい。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
【００５４】
電解液にシュウ酸水溶液を用いた場合、陽極酸化処理においては、シュウ酸１０〜１５０ｇ／Ｌ（特に好ましくは３０〜１００ｇ／Ｌ）、アルミニウムイオンを０〜１０ｇ／Ｌを含むことが好ましい。液温１０〜５５℃（特に好ましくは１０〜３０℃）、電流密度０．１〜５０Ａ／ｄｍ２（特に好ましくは０．５〜１０Ａ／ｄｍ２）、電解処理時間１〜１００分（特に好ましくは３０〜８０分）で、クラッド基板を陽極として陽極酸化処理する。このときのクラッド基板と対極間の電圧は、１０〜１５０Ｖであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、クラッド基板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
アルミニウムイオンは電解液中に、電気化学的または化学的に溶解するが、予めシュウ酸アルミニウムを添加しておいても良い。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
【００５５】
陽極酸化処理した第１の金属材１４と第２の金属材１６において、絶縁層１８について、特に絶縁性を高めたい場合、ホウ酸液中で封孔処理する。
封孔処理は、電気化学的な方法、化学的な方法が知られているが、クラッド基板のアルミニウム、アルミニウム合金を陽極にした電気化学的な方法（陽極処理）が特に好ましい。
電気化学的な方法は、アルミニウムまたはその合金を陽極にして直流電流を加え、封孔処理する方法が好ましい。電解液はホウ酸水溶液が好ましく、ホウ酸水溶液にナトリウムを含むホウ酸塩を添加した水溶液が好ましい。ホウ酸塩としては、八ほう酸二ナトリウム、テトラフェニルほう酸ナトリウム、テトラフルオロほう酸ナトリウム、ペルオキソほう酸ナトリウム、四ほう酸ナトリウム、メタほう酸ナトリウムなどがある。これらのホウ酸塩は、無水または水和物として入手することができる。
【００５６】
封孔処理に用いる電解液として、特には、０．１〜２ｍｏｌ／Ｌのホウ酸水溶液に、０．０１〜０．５ｍｏｌ／Ｌの四ほう酸ナトリウムを添加した水溶液を用いることが特に好ましい。アルミニウムイオンは０〜０．１ｍｏｌ／Ｌ溶解していることが好ましい。アルミニウムイオンは、電解液中へ封孔処理により化学的または電気化学的に溶解するが、予めホウ酸アルミニウムを添加して電解する方法が特に好ましい。また、アルミニウム合金中に含まれる微量元素が溶解していても良い。
好ましい封孔処理条件は、液温１０〜５５℃（特に好ましくは１０〜３０℃）、電流密度０．０１〜５Ａ／ｄｍ２（特に好ましくは０．１〜３Ａ／ｄｍ２）、電解処理時間０．１〜１０分（特に好ましくは１〜５分）である。
【００５７】
電流は、交流、直流、交直重畳電流を用いることが可能であり、電流の与え方は、電解初期から一定でも漸増法を用いてもよいが、直流を用いる方法が特に好ましい。電流の与え方は、定電圧法、定電流法どちらを用いても良い。
このときのクラッド基板と対極間の電圧は、１００〜１０００Ｖであることが好ましく、電圧は電解浴組成、液温、アルミニウム界面の流速、電源波形、クラッド基板と対極との間の距離、電解時間などによって変化する。
封孔処理は、表面処理の簡略化のため、クラッド基板の表裏、および端面を同時におこなうことが好ましいが、片面ずつ逐次おこなってもよい。
アルミニウム表面の電解液流速並びに流速の与え方、電解槽、電極、電解液の濃度制御方法は、前記陽極酸化処理に記載の公知の陽極酸化処理方法、並びに封孔処理の方法を用いることが可能である。ホウ酸ナトリウムを含むホウ酸水溶液中で陽極酸化処理する際の膜厚は１００ｎｍ以上が好ましく、更に好ましくは３００ｎｍ以上である。上限は多孔質陽極酸化皮膜の膜厚になるが、生産コストの面からは１μｍ以下が現実的な上限となる。
これにより、光電変換装置用基板、特に高温強度が必要で、可撓性のメリットがある、薄膜太陽電池モジュール用基板とすることができる。
【００５８】
また、化学的な好ましい方法は、陽極酸化処理後にポアおよび・または空孔にＳｉ酸化物を充填した構造にすることも可能である。Ｓｉ酸化物による充填はＳｉ−Ｏ結合を有する化合物を含む溶液を塗布、または、珪酸ソーダ水溶液（１号珪酸ソーダまたは３号珪酸ソーダ、１〜５質量％水溶液、２０〜７０℃）に、１〜３０秒間浸漬後に水洗・乾燥し、更に２００〜６００℃で１〜６０分間焼成する方法も可能である。
化学的な好ましい方法として、前記珪酸ソーダ水溶液のほかに、フッ化ジルコン酸ソーダおよび・またはリン酸２水素ナトリウムの単体または混合比率が重量比で５：１〜１：５の混合水溶液の、濃度１〜５質量％の液に、２０〜７０℃で１〜６０秒浸漬することで封孔処理をおこなう方法を用いることもできる。
【００５９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５は本発明の第３の実施形態に係る薄膜太陽電池モジュールに設けられる太陽電池サブモジュールを示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図４に示す第２の実施形態に係るクラッド基板２０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施形態の薄膜太陽電池モジュールは、第２の実施形態のクラッド基板２０を基板とした太陽電池サブモジュール３０を有する。
この太陽電池サブモジュール３０は、複数の光電変換素子４０と、第１の導電部材４２と、第２の導電部材４４とを有する。
光電変換素子４０は、太陽電池セルとして機能するものであり、裏面電極３２、光電変換層３４、バッファ層３６および透明電極３８により構成されている。
絶縁層１８の表面１８ａに裏面電極３２と光電変換層３４とバッファ層３６と透明電極３８とが順次積層されている。
【００６１】
裏面電極３２は、隣り合う裏面電極３２と分離溝（Ｐ１）３３を設けて絶縁層１８の表面１８ａに形成されている。分離溝（Ｐ１）３３を埋めつつ光電変換層３４が裏面電極３２の上に形成されている。この光電変換層３４の表面にバッファ層３６が形成されている。これらの光電変換層３４とバッファ層３６とは、裏面電極３２にまで達する溝（Ｐ２）３７により、他の光電変換層３４とバッファ層３６と離間されている。この溝（Ｐ２）３７は、裏面電極３２の分離溝（Ｐ１）３３とは異なる位置に形成されている。
【００６２】
また、この溝（Ｐ２）３７を埋めつつバッファ層３６の表面に透明電極３８が形成されている。
透明電極３８、バッファ層３６および光電変換層３４を貫き裏面電極３２に達する開口溝（Ｐ３）３９が形成されている。各光電変換素子４０は、裏面電極３２と透明電極３８により、クラッド基板２０の長手方向Ｌに直列に接続されている。
【００６３】
本実施形態の光電変換素子４０は、集積型のＣＩＧＳ系光電変換素子（ＣＩＧＳ系太陽電池セル）と呼ばれるものであり、例えば、裏面電極３２がモリブデン電極で構成され、光電変換層３４がＣＩＧＳで構成され、バッファ層３６がＣｄＳで構成され、透明電極３８がＺｎＯで構成される。
なお、光電変換素子４０は、クラッド基板２０の幅方向Ｗに長く伸びて形成されている。このため、裏面電極３２等もクラッド基板２０の幅方向Ｗに長く伸びている。
【００６４】
図５に示すように、右側の端の裏面電極３２上に第１の導電部材４２が接続されている。この第１の導電部材４２は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。本来、右側の端の裏面電極３２上には光電変換素子４０が形成されるが、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより、光電変換素子４０を取り除いて、裏面電極３２を表出させている。
【００６５】
第１の導電部材４２は、例えば、細長い帯状の部材であり、クラッド基板２０の幅方向Ｗに略直線状に伸びて、右端の裏面電極３２上に接続されている。また、図５に示すように、第１の導電部材４２は、例えば、銅リボン４２ａがインジウム銅合金の被覆材４２ｂで被覆されたものである。この第１の導電部材４２は、例えば、超音波半田により裏面電極３２に接続される。
【００６６】
この第２の導電部材４４は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのものである。第２の導電部材４４も、第１の導電部材４２と同様に細長い帯状の部材であり、クラッド基板２０の幅方向Ｗに略直線状に伸びて、左端の裏面電極３２に接続されている。本来、左端の裏面電極３２上には光電変換素子４０が形成されるが、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより、光電変換素子４０を取り除いて、裏面電極３２を表出させている。
【００６７】
第２の導電部材４４は、第１の導電部材４２と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン４４ａがインジウム銅合金の被覆材４４ｂで被覆されたものである。
第１の導電部材４２と第２の導電部材４４とは、錫メッキ銅リボンでもよい。また、第１の導電部材４２および第２の導電部材４４、それぞれの接続も超音波半田に限定されるものではなく、例えば、導電性接着剤、導電性テープを用いて接続してもよい。
【００６８】
なお、本実施形態の光電変換素子４０は、例えば、公知のＣＩＧＳ系の太陽電池の製造方法により製造することができる。
また、裏面電極３２の分離溝（Ｐ１）３３、裏面電極３２にまで達する溝（Ｐ２）３７、裏面電極３２に達する開口溝（Ｐ３）３９は、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより形成することができる。
【００６９】
太陽電池サブモジュール３０では、光電変換素子４０に、透明電極３８側から光が入射されると、この光が透明電極３８およびバッファ層３６を通過し、光電変換層３４で起電力が発生し、例えば、透明電極３８から裏面電極３２に向かう電流が発生する。なお、図５に示す矢印は、電流の向きを示すものであり、電子の移動方向は、電流の向きとは逆になる。このため、光電変換部４８では、図５中、左端の裏面電極３２が正極（プラス極）になり、右端の裏面電極３２が負極（マイナス極）になる。
【００７０】
本実施形態において、太陽電池サブモジュール３０で発生した電力を、第１の導電部材４２と第２の導電部材４４から、太陽電池サブモジュール３０の外部に取り出すことができる。
なお、本実施形態において、第１の導電部材４２が負極であり、第２の導電部材４４が正極である。また、第１の導電部材４２と第２の導電部材４４とは極性が逆であってもよく、光電変換素子４０の構成、太陽電池サブモジュール３０構成等に応じて、適宜変わるものである。
また、本実施形態においては、各光電変換素子４０を、裏面電極３２と透明電極３８によりクラッド基板２０の長手方向Ｌに直列接続されるように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、各光電変換素子４０が、裏面電極３２と透明電極３８により幅方向Ｗに直列接続されるように、各光電変換素子４０を形成してもよい。
【００７１】
光電変換素子４０において、裏面電極３２および透明電極３８は、いずれも光電変換層３４で発生した電流を取り出すためのものである。裏面電極３２および透明電極３８は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の透明電極３８は透光性を有する必要がある。
【００７２】
裏面電極３２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この裏面電極３２は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。
裏面電極３２は、厚さが１００ｎｍ以上であることが好ましく、０．４５〜１．０μｍであることがより好ましい。
また、裏面電極３２の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。
【００７３】
透明電極３８は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、またはＳｎＯ２およびこれらを組合わせたものにより構成される。この透明電極３８は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、透明電極３８の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
また、透明電極３８の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法または塗布法により形成することができる。
【００７４】
バッファ層３６は、透明電極３８の形成時の光電変換層３４を保護すること、透明電極３８に入射した光を光電変換層３４まで透過させるために形成されている。
このバッファ層３６は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ、ＯＨ）およびこれらの組合わせたものにより構成される。
バッファ層３６は、厚さが、０．０３〜０．１μｍが好ましい。また、このバッファ層３６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成される。
【００７５】
光電変換層３４は、透明電極３８およびバッファ層３６を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層である。本実施形態において、光電変換層３４の構成は、特に制限されるものではなく、例えば、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体である。また、光電変換層３４は、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であってもよい。
【００７６】
さらに光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、光電変換層３４は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のＩｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のＩＩＩｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であることが好ましい。この化合物半導体としては、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＡｌｘ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓ、Ｓｅ）２、Ａｇ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２、およびＡｇ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓ、Ｓｅ）２等が挙げられる。
【００７７】
光電変換層３４は、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、および／又はこれにＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）を含むことが特に好ましい。ＣＩＳおよびＣＩＧＳはカルコパイライト結晶構造を有する半導体であり、光吸収率が高く、高い光電変換効率が報告されている。また、光照射等による効率の劣化が少なく、耐久性に優れている。
【００７８】
光電変換層３４には、所望の半導体導電型を得るための不純物が含まれる。不純物は隣接する層からの拡散、および／又は積極的なドープによって、光電変換層３４中に含有させることができる。光電変換層３４中において、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の構成元素および／又は不純物には濃度分布があってもよく、ｎ型、ｐ型、およびｉ型等の半導体性の異なる複数の層領域が含まれていても構わない。
例えば、ＣＩＧＳ系においては、光電変換層３４中のＧａ量に厚み方向の分布を持たせると、バンドギャップの幅／キャリアの移動度等を制御でき、光電変換効率を高く設計することができる。
【００７９】
光電変換層３４は、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の１種又は２種以上の半導体を含んでいてもよい。Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体以外の半導体としては、Ｓｉ等のＩＶｂ族元素からなる半導体（ＩＶ族半導体）、ＧａＡｓ等のＩＩＩｂ族元素およびＶｂ族元素からなる半導体（ＩＩＩ−Ｖ族半導体）、およびＣｄＴｅ等のＩＩｂ族元素およびＶＩｂ族元素からなる半導体（ＩＩ−ＶＩ族半導体）等が挙げられる。光電変換層３４には、特性に支障のない限りにおいて、半導体、所望の導電型とするための不純物以外の任意成分が含まれていても構わない。
また、光電変換層３４中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、特に制限されるものではない。光電変換層３４中のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体の含有量は、７５質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が特に好ましい。
【００８０】
本実施形態の光電変換層３４をＣＩＧＳ層とした場合、ＣＩＧＳ層の成膜方法としては、１）多源同時蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、及び５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。
【００８１】
１）多源同時蒸着法としては、
３段階法（J.R.Tuttle et.al,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.426(1996)p.143.等）と、ＥＣグループの同時蒸着法（L.Stolt et al.：Proc.13th ECPVSEC(1995,Nice)1451.等）とが知られている。
前者の３段階法は、高真空中で最初にＩｎ、Ｇａ、及びＳｅを基板温度３００℃で同時蒸着し、次に５００〜５６０℃に昇温してＣｕ及びＳｅを同時蒸着後、Ｉｎ、Ｇａ、及びＳｅをさらに同時蒸着する方法である。後者のＥＣグループの同時蒸着法は、蒸着初期にＣｕ過剰ＣＩＧＳ、後半でＩｎ過剰ＣＩＧＳを蒸着する方法である。
【００８２】
ＣＩＧＳ膜の結晶性を向上させるため、上記方法に改良を加えた方法として、
ａ）イオン化したＧａを使用する方法（H.Miyazaki, et.al, phys.stat.sol.(a),Vol.203（2006）p.2603.等）、
ｂ）クラッキングしたＳｅを使用する方法（第６８回応用物理学会学術講演会 講演予稿
集（２００７秋 北海道工業大学）７Ｐ−Ｌ−６等）、
ｃ）ラジカル化したＳｅを用いる方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集
（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１０等）、
ｄ）光励起プロセスを利用した方法（第５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集（２００７春 青山学院大学）２９Ｐ−ＺＷ−１４等）等が知られている。
【００８３】
２）セレン化法は２段階法とも呼ばれ、最初にＣｕ層／Ｉｎ層または（Ｃｕ−Ｇａ）層／Ｉｎ層等の積層膜の金属プレカーサをスパッタ法、蒸着法、または電着法などで成膜し、これをセレン蒸気またはセレン化水素中で４５０〜５５０℃程度に加熱することにより、熱拡散反応によってＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）Ｓｅ２等のセレン化合物を生成する方法である。この方法を気相セレン化法と呼ぶ。このほか、金属プリカーサ膜の上に固相セレンを堆積し、この固相セレンをセレン源とした固相拡散反応によりセレン化させる固相セレン化法がある。
【００８４】
セレン化法においては、セレン化の際に生ずる急激な体積膨張を回避するために、金属プリカーサ膜に予めセレンをある割合で混合しておく方法（T.Nakada et.al,, Solar Energy Materials and Solar Cells 35(1994)204-214.等）、及び金属薄層間にセレンを挟み（例えばＣｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層…Ｃｕ層／Ｉｎ層／Ｓｅ層と積層する）多層化プリカーサ膜を形成する方法（T.Nakada et.al,, Proc. of 10th European Photovoltaic Solar Energy Conference(1991)887-890. 等）が知られている。
【００８５】
また、グレーデッドバンドギャップＣＩＧＳ膜の成膜方法として、最初にＣｕ−Ｇａ合金膜を堆積し、その上にＩｎ膜を堆積し、これをセレン化する際に、自然熱拡散を利用してＧａ濃度を膜厚方向で傾斜させる方法がある（K.Kushiya et.al, Tech.Digest 9th Photovoltaic Science and Engineering Conf. Miyazaki, 1996(Intn.PVSEC-9，Tokyo，1996)p.149.等）。
【００８６】
３）スパッタ法としては、
ＣｕＩｎＳｅ２多結晶をターゲットとした方法、Ｃｕ２ＳｅとＩｎ２Ｓｅ３をターゲットとし、スパッタガスにＨ２Ｓｅ／Ａｒ混合ガスを用いる２源スパッタ法（J.H.Ermer,et.al, Proc.18th IEEE Photovoltaic SpecialistsConf.(1985)1655-1658.等）、および
Ｃｕターゲットと、Ｉｎターゲットと、ＳｅまたはＣｕＳｅターゲットとをＡｒガス中でスパッタする３源スパッタ法（T.Nakada,et.al, Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)L1169-L1172.等）が知られている。
【００８７】
４）ハイブリッドスパッタ法としては、前述のスパッタ法において、ＣｕとＩｎ金属は直流スパッタで、Ｓｅのみは蒸着とするハイブリッドスパッタ法（T.Nakada,et.al., Jpn.Appl.Phys.34(1995)4715-4721.等）が知られている。
【００８８】
５）メカノケミカルプロセス法は、ＣＩＧＳの組成に応じた原料を遊星ボールミルの容器に入れ、機械的なエネルギーによって原料を混合してＣＩＧＳ粉末を得、その後、スクリーン印刷によって基板上に塗布し、アニールを施して、ＣＩＧＳの膜を得る方法である（T.Wada et.al, Phys.stat.sol.(a), Vol.203（2006）p2593等）。
【００８９】
その他のＣＩＧＳ成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、及びスプレー法（ウェット成膜法）などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法（ウェット成膜法）またはスプレー法（ウェット成膜法）等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、及びVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。
【００９０】
また、光電変換層３４としては、ｐｎ型接合半導体に限定されるものではなく、例えば、ｎ型半導体層、真性半導体層（ｉ型）、ｐ型半導体層が積層されたｐｉｎ接合半導体層により構成されるものであってもよい。この場合、真性半導体層には、例えば、微結晶シリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、またはアモルファスシリコンが用いられる。これ外にも、太陽電池サブモジュール３０の光電変換素子４０の構成としては、タンデム構造系光電変換素子（タンデム構造系太陽電池セル）、ＣｄＴｅ系光電変換素子（ＣｄＴｅ系太陽電池セル）、色素増感系光電変換素子（色素増感系太陽電池セル）、または有機系光電変換素子（有機系太陽電池セル）であってもよい。
【００９１】
次に、本実施形態の太陽電池サブモジュール３０の製造方法について説明する。
まず、基板となるクラッド基板２０を用意する。このクラッド基板２０の製造方法は、第２の実施形態と同様にロールトゥロールプロセスで製造されたものであるため、その詳細な説明は省略する。
次に、クラッド基板２０の絶縁層１８の表面１８ａに、裏面電極となるモリブデン膜を、例えば、スパッタ法により形成する。
次に、モリブデン膜を、例えば、レーザースクライブ法を用いて第１の位置をスクライブして、クラッド基板２０の幅方向Ｗに伸びた分離溝（Ｐ１）３３を形成する。これにより、分離溝（Ｐ１）３３により互いに分離された裏面電極３２が形成される。
【００９２】
次に、裏面電極３２を覆い、かつ分離溝（Ｐ１）３３を埋めるように、光電変換層３４（ｐ型半導体層）となる、例えば、ＣＩＧＳ層を上述のいずれかの成膜方法を用いて形成する。
次に、ＣＩＧＳ層上にバッファ層３６となるＣｄＳ層（ｎ型半導体層）を、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成する。これにより、ｐｎ接合半導体層が構成される。
次に、レーザースクライブ法を用いて分離溝（Ｐ１）３３の第１の位置とは異なる第２の位置をスクライブして、クラッド基板２０の幅方向Ｗに伸びた、裏面電極３２にまで達する溝（Ｐ２）３７を形成する。
【００９３】
次に、バッファ層３６上に、溝（Ｐ２）３７を埋めるように、透明電極３８となる、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ層を、スパッタ法または塗布法により形成する。
次に、レーザースクライブ法を用いて分離溝（Ｐ１）３３の第１の位置および溝（Ｐ２）３７の第２の位置とは異なる第３の位置をスクライブして、クラッド基板２０の幅方向Ｗに伸びた、裏面電極３２にまで達する開口溝（Ｐ３）３９を形成する。
これにより、図５に示すように、複数の光電変換素子４０が直列に接続された太陽電池サブモジュール３０を製造することができる。
【００９４】
次いで、得られた太陽電池サブモジュール３０の表面側に封止接着層（図示せず）、水蒸気バリア層（図示せず）および表面保護層（図示せず）を配置し、太陽電池サブモジュール３０の裏面側、すなわち、クラッド基板２０の裏面側に封止接着層（図示せず）およびバックシート（図示せず）を配置して、例えば、真空ラミネート法によりラミネート加工してこれらを一体化する。これにより、薄膜太陽電池モジュールを得ることができる。
【００９５】
また、例えば、薄膜シリコン太陽電池セルでは、光電変換層がｎ型半導体層、真性半導体層（ｉ型）、ｐ型半導体層が積層されたｐｉｎ接合半導体層により構成されている。この場合、裏面電極を形成した後、この裏面電極を覆うように、ｐ型シリコン層と、アモルファスシリコン層（真性半導体層）およびｎ型シリコン層を、それぞれ、例えば、プラズマＣＶＤ法により、順次形成し、光電変換層３４としてｐｉｎ接合半導体層を形成する。
その後、溝（Ｐ２）３７を形成して透明電極を形成する。そして、開口溝（Ｐ３）３９を形成する。このようにしても、太陽電池サブモジュール３０が製造することができる。
【００９６】
本実施形態においては、クラッド基板２０は、ロールトゥロールプロセスで製造されるものであり、可撓性を有する。このため、太陽電池サブモジュール３０も、例えば、クラッド基板２０を長手方向Ｌに搬送しつつ、ロールトゥロールプロセスで製造することができる。このように、太陽電池サブモジュール３０を安価なロールトゥロールプロセスで製造することができるため、太陽電池サブモジュール３０の製造コスト低くすることができる。これにより、薄膜太陽電池モジュールのコストを低くすることができる。
また、本実施形態においては、クラッド基板２０を用いており、絶縁層１８が全体を覆うように形成されているため、絶縁性が優れるとともに、基体１２の腐食が防止される。しかも、クラッド基板２０は耐熱性に優れる。これにより、耐久性、および保存寿命に優れた太陽電池サブモジュール３０を得ることができる。このため、薄膜太陽電池モジュールについても耐久性、および保存寿命が優れる。
本実施形態においても、クラッド基板２０は、光電変換素子４０が形成される第１の金属材１４の表面１４ａに絶縁層１８が形成されていればよく、必ずしもクラッド基板２０の全面に絶縁層が形成されたものに限定されるものではない。
【００９７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第４の実施形態に係る光電変換装置の要部を示す模式的断面図である。
なお、本実施形態において、図４に示す第２の実施形態に係るクラッド基板２０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
本実施形態は、第２の実施形態のクラッド基板２０を基板とした光電変換装置５０である。この光電変換装置５０は、光電変換素子５２と、電源６２とを有する。図６では、光電変換素子５２は１つしか示していないが、光電変換素子５２は、複数形成されている。
光電変換素子５２は、有機ＥＬを用いた発光素子であり、トップエミッション方式と呼ばれるものである。この光電変換素子５２は、ＴＦＴ５４と、陰極５６と、有機ＥＬ層５８と、透明電極６０とを有し、クラッド基板２０側からＴＦＴ５４、陰極５６、有機ＥＬ層５８および透明電極６０の順で順次積層されている。ＴＦＴ５４、陰極５６、透明電極６０に電源６２が接続されている。
【００９９】
有機ＥＬ層５８は、発光する部位であり、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入・輸送層などが順次積層されたものである。
陰極５６と透明電極６０とは有機ＥＬ層５８を発光させるに必要な電圧を印加するためのものであり、ＴＦＴ５４は、光電変換素子５２の発光を制御するためのものである。
電源６２は、有機ＥＬ層５８を発光させるに必要な電圧を発生するものであるとともに、ＴＦＴ５４を駆動するものである。
【０１００】
本実施形態においては、クラッド基板２０を用いており、絶縁層１８が全体を覆うように形成されているため、絶縁性が優れるとともに、基体の腐食が防止される。しかも、クラッド基板２０は耐熱性に優れる。これにより、耐久性、および保存寿命に優れた光電変換装置５０を得ることができる。
本実施形態においても、クラッド基板２０は、光電変換素子５２が形成される第１の金属材１４の表面１４ａに絶縁層１８が形成されていればよく、必ずしもクラッド基板２０の全面に絶縁層が形成されたものに限定されるものではない。
【０１０１】
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明のクラッド基板、このクラッド基板を用いた光電変換装置および薄膜太陽電池モジュール、クラッド基板の製造方法ならびに薄膜太陽電池モジュールの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０ａ、２０ クラッド基板
１４ 第１の金属材
１６ 第２の金属材
１８ 絶縁層
３０ 太陽電池サブモジュール
３２ 裏面電極
３４ 光電変換層
３６ バッファ層
３８ 透明電極
４０ 光電変換素子
４２ 第１の導電部材
４４ 第２の導電部材
５０ 光電変換装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる帯状の基体と、
前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第１の金属材と、
前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第２の金属材とを有し、
前記第１の金属材および前記第２の金属材が前記基体に圧接されて前記基体を被覆するとともに、前記第１の金属材および前記第２の金属材は、その周縁部が接合されていることを特徴とするクラッド基板。
【請求項２】
前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、それぞれ前記基体側の面が直接接触して接合されている請求項１に記載のクラッド基板。
【請求項３】
前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、いずれか一方が、他方を巻き込んだ状態で接合されている請求項１に記載のクラッド基板。
【請求項４】
前記基体は、幅方向の両端部が、それぞれ端に向かうにつれて厚さが薄く形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項５】
少なくとも前記第１の金属材に絶縁層が形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項６】
前記基体は、鋼板である請求項１〜５のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項７】
前記基体は、ステンレス鋼板である請求項１〜６のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項８】
前記第１の金属材または前記第２の金属材は、主成分がアルミニウムである請求項１〜７のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項９】
前記絶縁層は、陽極酸化処理により形成されたものである請求項５〜８のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のクラッド基板上に、光電変換素子が形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項１１】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のクラッド基板上に、太陽電池セルが形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記太陽電池セルが複数直列に接続されている請求項１１に記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項１３】
金属からなる帯状の基体の表面側に前記基体よりも幅が広い第１の金属材を、裏面側に前記基体よりも幅が広い第２の金属材を、いずれか一方ずつ、または同時に、前記基体に前記第１の金属材および前記第２の金属材を圧接し、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程とを有することを特徴とするクラッド基板の製造方法。
【請求項１４】
さらに、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程の後に、前記第１の金属材の表面もしくは前記第２の金属材の表面、または前記第１の金属材および前記第２の金属材の全面に、陽極酸化処理を施し、絶縁層を形成する工程を有する請求項１４に記載のクラッド基板の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の金属材と第２の金属材との周縁部を接合する工程および前記絶縁層を形成する工程は、いずれも、前記基体および前記第１の金属材および前記第２の金属材が被覆された前記基体が、長手方向に搬送しつつ行われる請求項１４または１５に記載のクラッド基板の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の金属材または前記第２の金属材は主成分がアルミニウムであり、前記基体はステンレス鋼板または鋼板により構成されている請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のクラッド基板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製造方法でクラッド基板を作製する工程と、
前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層および透明電極を順次形成する工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製造方法でクラッド基板を作製する工程と、
前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極を形成し、前記裏面電極を第１の位置でスクライブする工程と、
前記裏面電極を覆うように、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層を形成する工程と、
前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層を前記第１の位置とは異なる第２の位置をスクライブする工程と、
前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層の上に透明電極を形成する工程と、
前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層と前記透明電極層とを、前記第１の位置および第２の位置とは異なる第３の位置をスクライブする工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記第１の位置〜第３の位置のスクライブは、メカニカルスクライブ法またはレーザースクライブ法によりなされる請求項１８に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記裏面電極は、スパッタ法により形成されたモリブデン膜であり、
前記ｐｎ接合半導体層のうち、ｐ型半導体層は、真空成膜法またはウエット成膜法で成膜されたＣＩＧＳ系またはＣＩＳ系のｐ型半導体層であり、ｎ型半導体層は、真空成膜法またはＣＢＤ法により形成されたものであり、
前記透明電極は、スパッタ法または塗布法により成膜されたＺｎＯである請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１】
金属からなる帯状の基体と、
前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第１の金属材と、
前記基体の表面に設けられ、前記基板よりも幅が広い第２の金属材とを有し、
前記第１の金属材および前記第２の金属材が前記基体に圧接されて前記基体を被覆するとともに、前記第１の金属材および前記第２の金属材は、その周縁部が接合されていることを特徴とするクラッド基板。
【請求項２】
前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、それぞれ前記基体側の面が直接接触して接合されている請求項１に記載のクラッド基板。
【請求項３】
前記第１の金属材と前記第２の金属材とは、いずれか一方が、他方を巻き込んだ状態で接合されている請求項１に記載のクラッド基板。
【請求項４】
前記基体は、幅方向の両端部が、それぞれ端に向かうにつれて厚さが薄く形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項５】
少なくとも前記第１の金属材に絶縁層が形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項６】
前記基体は、鋼板である請求項１〜５のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項７】
前記基体は、ステンレス鋼板である請求項１〜６のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項８】
前記第１の金属材または前記第２の金属材は、主成分がアルミニウムである請求項１〜７のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項９】
前記絶縁層は、陽極酸化処理により形成されたものである請求項５〜８のいずれか１項に記載のクラッド基板。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のクラッド基板上に、光電変換素子が形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項１１】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のクラッド基板上に、太陽電池セルが形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記太陽電池セルが複数直列に接続されている請求項１１に記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項１３】
金属からなる帯状の基体の表面側に前記基体よりも幅が広い第１の金属材を、裏面側に前記基体よりも幅が広い第２の金属材を、いずれか一方ずつ、または同時に、前記基体に前記第１の金属材および前記第２の金属材を圧接し、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程とを有することを特徴とするクラッド基板の製造方法。
【請求項１４】
さらに、前記第１の金属材と前記第２の金属材との周縁部を接合する工程の後に、前記第１の金属材の表面もしくは前記第２の金属材の表面、または前記第１の金属材および前記第２の金属材の全面に、陽極酸化処理を施し、絶縁層を形成する工程を有する請求項１４に記載のクラッド基板の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の金属材と第２の金属材との周縁部を接合する工程および前記絶縁層を形成する工程は、いずれも、前記基体および前記第１の金属材および前記第２の金属材が被覆された前記基体が、長手方向に搬送しつつ行われる請求項１４または１５に記載のクラッド基板の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の金属材または前記第２の金属材は主成分がアルミニウムであり、前記基体はステンレス鋼板または鋼板により構成されている請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のクラッド基板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製造方法でクラッド基板を作製する工程と、
前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層および透明電極を順次形成する工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製造方法でクラッド基板を作製する工程と、
前記クラッド基板の絶縁層上に裏面電極を形成し、前記裏面電極を第１の位置でスクライブする工程と、
前記裏面電極を覆うように、ｐｎ接合半導体層またはｐｉｎ接合半導体層を形成する工程と、
前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層を前記第１の位置とは異なる第２の位置をスクライブする工程と、
前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層の上に透明電極を形成する工程と、
前記ｐｎ接合半導体層または前記ｐｉｎ接合半導体層と前記透明電極層とを、前記第１の位置および第２の位置とは異なる第３の位置をスクライブする工程とを有することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記第１の位置〜第３の位置のスクライブは、メカニカルスクライブ法またはレーザースクライブ法によりなされる請求項１８に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記裏面電極は、スパッタ法により形成されたモリブデン膜であり、
前記ｐｎ接合半導体層のうち、ｐ型半導体層は、真空成膜法またはウエット成膜法で成膜されたＣＩＧＳ系またはＣＩＳ系のｐ型半導体層であり、ｎ型半導体層は、真空成膜法またはＣＢＤ法により形成されたものであり、
前記透明電極は、スパッタ法または塗布法により成膜されたＺｎＯである請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７７２４６（Ｐ２０１１−７７２４６Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６２７０（Ｐ２００９−２２６２７０）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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