太陽電池およびその製造方法
【課題】光電変換層が薄膜で形成される太陽電池において、光の利用効率を低下させることなく、光入射側電極の導電率を高めることができる太陽電池を得ること。
【解決手段】透光性絶縁基板１上に、透明電極層４と、光電変換を行う光電変換層５と、裏面電極層６と、が順に積層され、第１の辺が第２の辺よりも長く形成される矩形状の複数の単位太陽電池セル２が、第２の辺の方向に沿って直列に接続されるように形成される太陽電池において、透光性絶縁基板１上の単位太陽電池セル２が形成される領域に、三角形状の断面を有して第２の辺の方向に延在し、第１の辺の方向に所定の間隔で形成される金属電極層３を備える。
【解決手段】透光性絶縁基板１上に、透明電極層４と、光電変換を行う光電変換層５と、裏面電極層６と、が順に積層され、第１の辺が第２の辺よりも長く形成される矩形状の複数の単位太陽電池セル２が、第２の辺の方向に沿って直列に接続されるように形成される太陽電池において、透光性絶縁基板１上の単位太陽電池セル２が形成される領域に、三角形状の断面を有して第２の辺の方向に延在し、第１の辺の方向に所定の間隔で形成される金属電極層３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電変換層が薄膜で形成された太陽電池およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池では発電層となる半導体層により多くの光を導入するための工夫がなされている。たとえば、光電材料からなる光電基板と、基板受光面の一部に取り付けられた入射側金属電極と、裏面電極からなる太陽電池において、入射側金属電極を入射光に対して斜面または曲面を有するように形成して、入射光の少なくとも一部を光電基板の受光面へと反射させて光利用効率を高める構造のものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、このほかに、薄膜太陽電池で、発電層となる半導体層を透光性絶縁基板上に形成し、半導体層へ光を導入するために、透光性絶縁基板上に形成される光入射側電極に透明電極を使用している。しかし、この透明電極を形成する透明導電性薄膜は導電率が低く、透明電極中に長い距離電流が流れるとジュール損失によるエネルギ変換効率の低下が無視できなくなる。そこで、従来では、透光性絶縁基板に断面形状が台形状を有する溝を形成し、この溝に導電性電極またはリードを埋置し、この導電性電極またはリードを埋置した透光性絶縁基板上に、透明電極、ＰＩＮ接合を有する半導体層、および裏面電極を形成し、光入射側電極の導電率を高めた構造の薄膜太陽電池が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−７４３４９号公報
【特許文献２】特開昭５８−１４８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、太陽電池の表面に、入射側金属電極が露出する構造となるため、外力による変形や表面腐食の影響を受け、その結果、受光面に到達する反射光が減少してしまうという問題点があった。また、入射側金属電極部の形状は、表面が平滑でかつその断面形状が鋭利な頂角を持つ三角であることが理想的であるが、印刷法によってこのような理想的な形状を有する入射側金属電極を形成することは困難であるという問題点もあった。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載の技術では、透光性絶縁基板に埋置された金属電極の断面形状は、側壁がテーパ形状の台形状であり、この金属電極に入射した光の大部分は上辺で反射されてしまい、発電層である半導体層へと導入されることがないため、光利用効率が低下し、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を低下させてしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、光電変換層が薄膜で形成される太陽電池において、光の利用効率を低下させることなく、光入射側電極の導電率を高めることができる太陽電池とその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる太陽電池は、透光性絶縁基板上に、透明電極層と、光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層と、が順に積層された複数の単位太陽電池セルが、所定の方向に直列に接続される太陽電池において、前記透光性絶縁基板は前記単位太陽電池セルが形成される領域にＶ溝を有し、 前記Ｖ溝に前記透明電極層と接する金属電極層が埋め込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、透光性絶縁基板に、断面がＶ字形状の金属電極層を埋め込み、この上に透明電極層、光電変換層および裏面電極層を含む単位太陽電池セルを形成したので、金属電極部層に入射した光もその傾斜した表面で反射されて光電変換層へと導入されるため、光利用効率が低下することなく、光入射側電極の導電率を高めることができる。また、光電変換層で生じた光電流は、透明電極層から金属電極層を通るので、従来の光入射側電極が透明電極層からなる場合に比して、ジュール損失を低減することができ、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を高めることができる。さらに、金属電極部が透光性基板内の溝部に形成されるため、大気中に露出せず、外力などによる変形や表面腐食の影響を抑えることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる太陽電池およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる太陽電池の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる太陽電池の実施の形態１の構成の一例を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１において、紙面の左右方向をＸ軸方向とし、紙面内のＸ軸に垂直な方向をＹ軸とする。
【００１２】
この太陽電池は、透光性絶縁基板１上に短冊状（矩形状）の単位太陽電池セル２を、その長軸方向をＹ軸方向に一致させ、Ｘ軸方向に所定の距離をおいて複数配置した構造を有する。また、これらのＸ軸方向に配列された単位太陽電池セル２を直列に接続することで薄膜太陽電池モジュールを構成している。
【００１３】
単位太陽電池セル２は、透光性絶縁基板１上に透明電極層４と、光電変換層５と、裏面電極層６と、が順に積層された構成を有する。ここで、透明電極層４は、ＺｎＯ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ2などの透明導電性酸化膜や、これらの透明導電性酸化膜にＡｌなどの金属材料を添加した膜などによって構成される。
【００１４】
光電変換層５は、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有し、入射する光によって発電を行う薄膜半導体層が１層または複数層積層された構造を有する。薄膜半導体層として、水素化アモルファスシリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、微結晶シリコンゲルマニウム、アモルファス炭化シリコン、微結晶炭化シリコンなどを用いることができる。さらに、光電変換層５が、複数の薄膜半導体層の積層膜からなる場合には、異なる薄膜半導体層間に、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電性膜や、不純物をドーピングして導電性を向上させたＳｉＯ2やＳｉＮなどの珪素化合物膜を中間層として挿入してもよい。
【００１５】
裏面電極層６として、導電率が高くかつ光反射率の高い材料を用いることが望ましく、銀とアルミニウムの積層膜や、金、クロム、チタン、ニッケルなどの金属を用いることができる。
【００１６】
この太陽電池は、隣接する単位太陽電池セル２間で透明電極層４と裏面電極層６とを接続した構造となっているため、単位太陽電池セル２において、透明電極層４の形成位置と光電変換層５と裏面電極層６の形成位置とが、Ｘ方向にずれて形成されている。図２を用いて具体的に説明すると、単位太陽電池セル２−１は、溝８よって隣接する透明電極層４−２と分離された構造を有する透明電極層４−１上に、光電変換層５−１と裏面電極層６−１との積層体が形成されるが、この積層体は、自身の属する単位太陽電池セル２−１の透明電極層４−１とＸ軸方向の右側に隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２の一部とにまたがるように形成される。また、光電変換層５−１の隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２と重なる位置には、隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２と自身の属する単位太陽電池セル２−１の裏面電極層６−１とを接続するための接続溝９が形成されている。そして、この接続溝９に裏面電極層６−１を形成する導電性材料と同じ材料を埋め込むことで、単位太陽電池セル２−１の裏面電極層６−１が、隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２と電気的に接続された構造となる。
【００１７】
このような構造を有する太陽電池において、この実施の形態１では、単位太陽電池セル２が形成される透光性絶縁基板１上の所定の位置に、金属電極層３が形成される構成を有する。この金属電極層３は、各単位太陽電池セル２の光電変換層５が形成されるＸ軸方向の長さとほぼ等しい長さで、Ｙ軸方向に所定の間隔をおいて、透光性絶縁基板１に形成されたＶ溝７に埋め込まれて形成される。また、Ｘ軸方向に垂直な方向の断面はＶ字形状を有している。この金属電極層３として、Ａｌなどの太陽光に対する反射率が高く、透明電極層よりも導電率の高い金属膜を用いることができる。そして、この実施の形態１では、各単位太陽電池セル２の透明電極層４と透光性絶縁基板１に埋置された金属電極層３とを組み合わせて、光入射側電極としている。
【００１８】
図４は、断面がＶ字形状の金属電極の一例を示す一部断面図である。ここでＶ字形状の断面とは、図４に示すように透光性絶縁基板１の主表面に対してなす角度αが４５度よりも大きく傾斜する２つの斜面から構成された断面と定義する。２つの斜面同士は鋭角に交差して、断面の先端は鋭角となっている。このような断面形状を持つ金属電極層３は透光性絶縁基板１に対して４５度より急な斜面を有するので、透光性絶縁基板１側から垂直に入射した光をこの斜面で光電変換層５側に反射することができる。またＶ溝７は断面が厳密に三角形の溝でなくてもよく、多少湾曲した斜面からなる溝であってもよいし、先端がわずかに丸くなっていても構わない。
【００１９】
また太陽電池に入射する太陽光の角度は太陽の位置により変動する。図５は、断面がＶ字形状の金属電極と南中時の太陽との位置関係を示す一部断面図である。この図５を用いて具体的に説明すると、太陽電池を春分の日と秋分の日の南中時の太陽１５ａと正対するように設置した場合、春分の日と秋分の日の南中時は太陽光が透光性絶縁基板１に対して垂直に入射する。しかし、太陽の南中高度は季節により変動し、夏至の日に太陽１５ｂの南中高度は最も高くなり、冬至の日で太陽１５ｃの南中高度は最も低くなり、その変動幅は、春分の日と秋分の日の太陽１５ａの南中高度に対して±２３．４度となる。そこで、季節にかかわらず南中時の太陽光を光電変換層５側に反射するためには、Ｖ字形状の金属電極層３の斜面の絶縁性透光基板１の主表面に対してなす角度αを５６．７度以上することが望ましい。
【００２０】
金属電極層３を、入射面側を頂点とするＶ字形状の断面形状を有し、Ｘ軸方向に延在した構造とすることで、入射光Ｌが、この金属電極層３に入射したとしてもＶ字形状の金属電極層３の表面で光電変換層５側へと反射することができる。また、光電変換層５のバンドギャップ以上のエネルギを有する光で、光電変換層５を通過した光は裏面電極層６で再び光電変換層５へと反射される。なお、金属電極層３の頂点に入射する光の割合は非常に少ないので、上記特許文献２の断面形状が台形の電極層を形成する場合に比して、入射光の光利用効率の低下を防止することができる。
【００２１】
ここで、この実施の形態１の太陽電池による動作について説明する。光電変換層５に光が入射すると光電流が発生し、光入射側電極と裏面電極層６に収集される。このとき、光電変換層５で生じた光電流は、透明電極層４に収集され、さらにその下部に帯状に埋置されたより導電率の高い金属電極層３中を単位太陽電池セルの短辺方向（Ｘ軸方向）に流れ、隣接する単位太陽電池セル２の裏面電極層６へと流れていく。このように光入射側電極に高導電率の金属電極層３を用いることで、光電流は透明電極層４よりも導電率の高い金属電極層３を経由することになり、透明電極層４が電流経路となる従来の構造の薄膜太陽電池と比較して、光入射側電極中でのジュール損失が低減され、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を高めることができる。
【００２２】
図６は、単位太陽電池セルの形成位置に埋め込まれる金属電極層の間隔と単位太陽電池セルの短辺の長さとの関係を模式的に示す図である。この図６に示されるように、単位太陽電池セル２に埋置される金属電極層３間の間隔（隣接する金属電極層３間の対向する辺間の距離）をｄとし、単位太陽電池セル２の短辺（Ｘ軸方向に平行な辺）の長さをＷとすると、次式（１）の関係となるように、金属電極層３の間隔ｄを設定することが望ましい。
ｄ≦２Ｗ ・・・（１）
【００２３】
このような関係とすることにより、光電変換層５で発生した電流が透明電極層４を流れ金属電極層３に到達するまでの電流経路は最長でもＷ以下となる。金属電極層３を埋置しなかった場合の単位太陽電池セル２内の最長の電流経路はＷであるから、上記のように金属電極層３を配置することにより、金属電極層３よりも導電率の低い透明電極層４中の電流経路を短縮し、発生するジュール損失を低減することができる。
【００２４】
また、従来の光入射側電極が透明電極層４のみである太陽電池では、透明電極層４中のジュール損失を低減するために、単位太陽電池セル２の短辺（Ｘ軸に平行な辺）の長さを最大でも２０ｍｍ程度に制限する必要があった。しかし、この実施の形態１のように、金属電極層３と組み合わせることにより、ジュール損失による制限が緩和され、単位太陽電池セル２の形状をより幅広とすることもできる。
【００２５】
つぎに、このような構造の太陽電池の製造方法について説明する。図７−１〜図７−６は、図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図であり、図８−１〜図８−９は、図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である。
【００２６】
まず、ここでは、透光性絶縁基板１として平板状の白板ガラスを用いる（図７−１、図８−１）。この透光性絶縁基板１上に、Ｙ軸に垂直な断面がＶ字形状のＶ溝７を、Ｙ軸方向に間隔ｄで帯状に形成する（図７−２、図８−２）。ただし、このＶ溝７は、Ｘ軸方向には長さＷとなるように区切られている。つまり、Ｘ軸方向の長さＷのＶ溝７がＹ軸方向に間隔ｄで形成された単位太陽電池セル形成領域が、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて複数配置される。
【００２７】
図９−１〜図９−２は、Ｖ溝の形成方法の一例を示す図である。図９−１に示されるように、透光性絶縁基板１上に幅Ｗの開口部１１ａを有するステンシルマスク１１を配置し、これを開口部１１ａの幅Ｗと同じ幅で揺動させながらプラズマ中でドライエッチングを行う。透光性絶縁基板１に加工されるエッチング溝の深さはプラズマに露出される時間によってほぼ決定されるため、図９−２に示されるように、底辺（幅）２ＷのＶ溝７が形成される。さらに、Ｖ溝７の形成後に、ライトエッチングを施すによってＶ溝７の表面を平滑にすることが望ましい。また、このＶ溝７の他の加工方法としては、Ｖ字ブレードを用いた精密切削加工を用いてＶ溝７を形成してもよいし、ポリイミドフィルムなどのより軟質な材料を透光性絶縁基板１として使用する場合には、インプリント法によってＶ溝７を形成してもよい。
【００２８】
その後、Ｖ溝７内に銀粒子を拡散させたインクを印刷した後に焼成して、Ｖ溝７を満たすように金属電極層３を形成する（図７−３、図８−３）。なお、金属電極層３を構成する電極材料として、銀のほかに、アルミニウム（Ａｌ）や金、クロム、ニッケル、チタンなどの金属を用いてもよい。また、Ｖ溝７内の表面にのみ高光反射率を有する金属膜を形成し、Ｖ溝７の中心部（金属電極層３の中心部）には半田などの光反射率の低い導電性材料を形成してもよい。さらに、金属電極層３の形成方法としては、このほかに無電解めっき法や溶融金属を直接Ｖ溝７内に注入する方法を用いてもよい。また、金属電極層３を形成後、透光性絶縁基板１と金属電極層３との段差を低減するため、研磨などの処理を行うことが望ましい。
【００２９】
ついで、透明電極層４としてＡｌを添加したＺｎＯ膜をスパッタリング法によって、金属電極層３を形成した透光性絶縁基板１上に成膜する（図７−４、図８−４）。透明電極層４を構成する電極材料として、ＺｎＯ膜のほかにＩＴＯ，ＳｎＯ2の導電性酸化膜や、導電率向上のためにこれらの導電性酸化膜にＡｌなどの金属を添加した膜を用いることができる。また、成膜方法としてＣＶＤ法などの他の成膜方法を用いてもよい。さらに、この例では透光性絶縁基板１に金属電極層３を形成後に透明電極層４を成膜しているが、透光性絶縁基板１上に透明電極層４を成膜した後に金属電極層３を形成してもよい。
【００３０】
その後、レーザスクライブ法によって透明電極層４をＸ軸方向に間隔Ｗで切断し、透明電極層４を単位太陽電池セル２ごとに使用される長さに分離する（図８−５）。これによって、透明電極層４は、Ｙ軸方向に延在する溝８によって分離される。ついで、透明電極層４上に、薄膜半導体層をＣＶＤ法によって堆積し、光電変換層５を形成する（図７−５、図８−６）。なお、薄膜半導体層としては、水素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニウム膜、微結晶シリコンゲルマニウム膜、アモルファス炭化シリコン、微結晶炭化シリコン膜などや、これらの積層膜を用いてもよい。また、複数の薄膜半導体層を積層して光電変換層５を形成してもよい。この場合には、異なる薄膜半導体層間にＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜や、不純物を添加して導電性を向上させたＳｉＯ2膜やＳｉＮ膜の珪素化合物膜を中間層として挿入してもよい。
【００３１】
ついで、レーザスクライブ法によって光電変換層５をＸ軸方向に間隔Ｗで切断し、光電変換層５を単位太陽電池セル２ごとに分離する（図８−７）。この場合、下層の透明電極層４が露出するように分離する。これによって、光電変換層５には、裏面電極層６と隣接する単位太陽電池セル２の透明電極層４とを電気的に接続する際に使用する接続溝９が形成される。
【００３２】
その後、接続溝９を形成した光電変換層５上に、銀とＡｌの積層膜からなる裏面電極層６をスパッタリング法によって形成する（図７−６、図８−８）。このとき、光電変換層５中に形成した接続溝９内を裏面電極層６が満たすような条件で、裏面電極層６を形成する。裏面電極層６の材料として、ほかに金、クロム、チタン、ニッケルなどの金属を用いてもよい。また、裏面電極層６の成膜方法として、ＣＶＤ法や塗布法などを用いてもよい。
【００３３】
そして、レーザクスライブ法によって裏面電極層６と光電変換層５をＸ軸方向に所定の長さで切断することによって、隣接する単位太陽電池セル２とを分離する分離溝１０を形成し、単位太陽電池セル２が形成される（図８−９）。これによって、隣接する単位太陽電池セル２間で透明電極層４と裏面電極層６とが直列に接続される構造の太陽電池が得られる。
【００３４】
この実施の形態１によれば、透光性絶縁基板１の単位太陽電池セル２の形成領域に合わせて、光入射側に鋭角の頂角をもつＶ溝を形成し、このＶ溝に金属電極層３を埋め込み、その上に透明電極層４、光電変換層５および裏面電極層６を含む単位太陽電池セル２を形成するようにしたので、金属電極層３の位置に入射した光は、金属電極層３の表面によって光電変換層５へと反射され、金属電極層３の頂点に入射する光はほとんどない。また、光電変換層５で発電された光電流が、透明電極層４に到達した後、透明電極層４よりも導電率の高い金属電極層３を経由して隣接する単位太陽電池セル２の裏面電極層６へと流れる。これによって、透明電極層４が電流経路となる従来の構造の薄膜太陽電池と比較して、光入射側電極中でのジュール損失が低減され、光の利用効率を落とすことなく、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を高めることができるという効果を有する。さらに、光入射側電極に金属電極層３を用いることによって、導電率を高めることができ、単位太陽電池セルの配列方向における単位太陽電池セルの長さを、透明電極層４が電流経路となる従来の構造の薄膜太陽電池と比較して、長くすることができるという効果も有する。また、金属電極層３が透光性絶縁基板１に埋め込まれる構造であるので、外力による変形や表面腐食の影響を受け難いという効果も有する。
【００３５】
実施の形態２．
図１０−１〜図１０−５は、図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である。なお、ここでは、太陽電池の製造方法のうち、金属電極層の形成方法について示している。
【００３６】
この実施の形態２でも、透光性絶縁基板１には白板ガラスを用いる（図１０−１）。この透光性絶縁基板１に紫外線レーザを用いた加工によって、Ｘ軸方向に延在した加工溝１２をＹ軸方向に所定の間隔で形成する（図１０−２）。この加工溝１２は、実施の形態１の場合とは異なり、断面形状が略三角形である必要はなく、またその表面も平滑でなくともよい。また、ここでは紫外線レーザによる加工法を用いて加工溝１２を形成したが、機械的な切削加工や、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術（ウエットエッチング、ドライエッチング）による加工などの方法を用いて加工溝１２を形成してもよい。
【００３７】
ついで、加工溝１２にポリイミドなどの透光性樹脂１３を注入する（図１０−３）。透光性樹脂１３は、透光性絶縁基板１（ガラス基板）の屈折率に近い値を有する材料であることが望ましい。透光性絶縁基板１としてガラス基板を用いる場合には、ポリカーボネートなどの透光性樹脂を用いてもよい。
【００３８】
その後、三角形状の断面を有し、Ｘ軸方向に延在した突起部１４ａがＹ軸方向に所定の間隔で形成された金型１４を、透光性絶縁基板１に形成した透光性樹脂１３に押し付けるインプリント法によって、透光性樹脂１３にその断面形状がＶ字形状となるＶ溝７を形成する（図１０−４）。このように透光性樹脂１３に形成されるＶ溝７の表面は平滑となり、その頂角もより鋭角なものとなる。なお、このＶ溝７のＸ軸方向の長さが、単位太陽電池セル２のＸ軸方向の長さＷと等しくなるように、Ｖ溝７がＸ軸方向に所定の間隔をおいて形成される。
【００３９】
そして、このＶ溝７内に金属電極層３を形成する（図１０−５）。これ以降は実施の形態１の図７−４以降および図８−４以降に説明したものと同様の工程によって太陽電池が製造されるので、その説明を省略する。
【００４０】
この実施の形態２によれば、透光性絶縁基板１に硬質なガラス材料を使用した場合でも、断面形状が略三角形となる溝を容易に加工することができる。またその断面の表面がより平滑で、かつその形状も頂角がより鋭利な三角形に近い形状とできるため光の利用効率を高めることができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、この発明にかかる太陽電池の製造方法は、光電変換層が薄膜で構成される薄膜太陽電池を製造する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明による太陽電池の実施の形態１の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】断面がＶ字形状の金属電極の一例を示す一部断面図である。
【図５】断面がＶ字形状の金属電極と南中時の太陽との位置関係を示す一部断面図である。
【図６】単位太陽電池セルの形成位置に埋め込まれる金属電極層の間隔と単位太陽電池セルの短辺の長さとの関係を模式的に示す図である。
【図７−１】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その１）。
【図７−２】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その２）。
【図７−３】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その３）。
【図７−４】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その４）。
【図７−５】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その５）。
【図７−６】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その６）。
【図８−１】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その１）。
【図８−２】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その２）。
【図８−３】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その３）。
【図８−４】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その４）。
【図８−５】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その５）。
【図８−６】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その６）。
【図８−７】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その７）。
【図８−８】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その８）。
【図８−９】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その９）。
【図９−１】断面がＶ字形状のＶ溝の形成方法の一例を示す図である（その１）。
【図９−２】断面がＶ字形状のＶ溝の形成方法の一例を示す図である（その２）。
【図１０−１】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その１）。
【図１０−２】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その２）。
【図１０−３】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その３）。
【図１０−４】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その４）。
【図１０−５】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その５）。
【符号の説明】
【００４３】
１ 透光性絶縁基板
２ 単位太陽電池セル
３ 金属電極層
４ 透明電極層
５ 光電変換層
６ 裏面電極層
７ Ｖ溝
８ 溝
９ 接続溝
１０ 分離溝
１１ ステンシルマスク
１１ａ 開口部
１２ 加工溝
１３ 透光性樹脂
１４ 金型
１４ａ 突起部
１５ａ 南中時の太陽（春分の日、秋分の日時）
１５ｂ 南中時の太陽（夏至時）
１５ｃ 南中時の太陽（冬至時）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電変換層が薄膜で形成された太陽電池およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池では発電層となる半導体層により多くの光を導入するための工夫がなされている。たとえば、光電材料からなる光電基板と、基板受光面の一部に取り付けられた入射側金属電極と、裏面電極からなる太陽電池において、入射側金属電極を入射光に対して斜面または曲面を有するように形成して、入射光の少なくとも一部を光電基板の受光面へと反射させて光利用効率を高める構造のものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、このほかに、薄膜太陽電池で、発電層となる半導体層を透光性絶縁基板上に形成し、半導体層へ光を導入するために、透光性絶縁基板上に形成される光入射側電極に透明電極を使用している。しかし、この透明電極を形成する透明導電性薄膜は導電率が低く、透明電極中に長い距離電流が流れるとジュール損失によるエネルギ変換効率の低下が無視できなくなる。そこで、従来では、透光性絶縁基板に断面形状が台形状を有する溝を形成し、この溝に導電性電極またはリードを埋置し、この導電性電極またはリードを埋置した透光性絶縁基板上に、透明電極、ＰＩＮ接合を有する半導体層、および裏面電極を形成し、光入射側電極の導電率を高めた構造の薄膜太陽電池が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−７４３４９号公報
【特許文献２】特開昭５８−１４８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、太陽電池の表面に、入射側金属電極が露出する構造となるため、外力による変形や表面腐食の影響を受け、その結果、受光面に到達する反射光が減少してしまうという問題点があった。また、入射側金属電極部の形状は、表面が平滑でかつその断面形状が鋭利な頂角を持つ三角であることが理想的であるが、印刷法によってこのような理想的な形状を有する入射側金属電極を形成することは困難であるという問題点もあった。
【０００６】
また、上記特許文献２に記載の技術では、透光性絶縁基板に埋置された金属電極の断面形状は、側壁がテーパ形状の台形状であり、この金属電極に入射した光の大部分は上辺で反射されてしまい、発電層である半導体層へと導入されることがないため、光利用効率が低下し、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を低下させてしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、光電変換層が薄膜で形成される太陽電池において、光の利用効率を低下させることなく、光入射側電極の導電率を高めることができる太陽電池とその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる太陽電池は、透光性絶縁基板上に、透明電極層と、光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層と、が順に積層された複数の単位太陽電池セルが、所定の方向に直列に接続される太陽電池において、前記透光性絶縁基板は前記単位太陽電池セルが形成される領域にＶ溝を有し、 前記Ｖ溝に前記透明電極層と接する金属電極層が埋め込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、透光性絶縁基板に、断面がＶ字形状の金属電極層を埋め込み、この上に透明電極層、光電変換層および裏面電極層を含む単位太陽電池セルを形成したので、金属電極部層に入射した光もその傾斜した表面で反射されて光電変換層へと導入されるため、光利用効率が低下することなく、光入射側電極の導電率を高めることができる。また、光電変換層で生じた光電流は、透明電極層から金属電極層を通るので、従来の光入射側電極が透明電極層からなる場合に比して、ジュール損失を低減することができ、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を高めることができる。さらに、金属電極部が透光性基板内の溝部に形成されるため、大気中に露出せず、外力などによる変形や表面腐食の影響を抑えることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる太陽電池およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる太陽電池の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる太陽電池の実施の形態１の構成の一例を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１において、紙面の左右方向をＸ軸方向とし、紙面内のＸ軸に垂直な方向をＹ軸とする。
【００１２】
この太陽電池は、透光性絶縁基板１上に短冊状（矩形状）の単位太陽電池セル２を、その長軸方向をＹ軸方向に一致させ、Ｘ軸方向に所定の距離をおいて複数配置した構造を有する。また、これらのＸ軸方向に配列された単位太陽電池セル２を直列に接続することで薄膜太陽電池モジュールを構成している。
【００１３】
単位太陽電池セル２は、透光性絶縁基板１上に透明電極層４と、光電変換層５と、裏面電極層６と、が順に積層された構成を有する。ここで、透明電極層４は、ＺｎＯ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ2などの透明導電性酸化膜や、これらの透明導電性酸化膜にＡｌなどの金属材料を添加した膜などによって構成される。
【００１４】
光電変換層５は、ＰＮ接合またはＰＩＮ接合を有し、入射する光によって発電を行う薄膜半導体層が１層または複数層積層された構造を有する。薄膜半導体層として、水素化アモルファスシリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、微結晶シリコンゲルマニウム、アモルファス炭化シリコン、微結晶炭化シリコンなどを用いることができる。さらに、光電変換層５が、複数の薄膜半導体層の積層膜からなる場合には、異なる薄膜半導体層間に、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電性膜や、不純物をドーピングして導電性を向上させたＳｉＯ2やＳｉＮなどの珪素化合物膜を中間層として挿入してもよい。
【００１５】
裏面電極層６として、導電率が高くかつ光反射率の高い材料を用いることが望ましく、銀とアルミニウムの積層膜や、金、クロム、チタン、ニッケルなどの金属を用いることができる。
【００１６】
この太陽電池は、隣接する単位太陽電池セル２間で透明電極層４と裏面電極層６とを接続した構造となっているため、単位太陽電池セル２において、透明電極層４の形成位置と光電変換層５と裏面電極層６の形成位置とが、Ｘ方向にずれて形成されている。図２を用いて具体的に説明すると、単位太陽電池セル２−１は、溝８よって隣接する透明電極層４−２と分離された構造を有する透明電極層４−１上に、光電変換層５−１と裏面電極層６−１との積層体が形成されるが、この積層体は、自身の属する単位太陽電池セル２−１の透明電極層４−１とＸ軸方向の右側に隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２の一部とにまたがるように形成される。また、光電変換層５−１の隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２と重なる位置には、隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２と自身の属する単位太陽電池セル２−１の裏面電極層６−１とを接続するための接続溝９が形成されている。そして、この接続溝９に裏面電極層６−１を形成する導電性材料と同じ材料を埋め込むことで、単位太陽電池セル２−１の裏面電極層６−１が、隣接する単位太陽電池セル２−２の透明電極層４−２と電気的に接続された構造となる。
【００１７】
このような構造を有する太陽電池において、この実施の形態１では、単位太陽電池セル２が形成される透光性絶縁基板１上の所定の位置に、金属電極層３が形成される構成を有する。この金属電極層３は、各単位太陽電池セル２の光電変換層５が形成されるＸ軸方向の長さとほぼ等しい長さで、Ｙ軸方向に所定の間隔をおいて、透光性絶縁基板１に形成されたＶ溝７に埋め込まれて形成される。また、Ｘ軸方向に垂直な方向の断面はＶ字形状を有している。この金属電極層３として、Ａｌなどの太陽光に対する反射率が高く、透明電極層よりも導電率の高い金属膜を用いることができる。そして、この実施の形態１では、各単位太陽電池セル２の透明電極層４と透光性絶縁基板１に埋置された金属電極層３とを組み合わせて、光入射側電極としている。
【００１８】
図４は、断面がＶ字形状の金属電極の一例を示す一部断面図である。ここでＶ字形状の断面とは、図４に示すように透光性絶縁基板１の主表面に対してなす角度αが４５度よりも大きく傾斜する２つの斜面から構成された断面と定義する。２つの斜面同士は鋭角に交差して、断面の先端は鋭角となっている。このような断面形状を持つ金属電極層３は透光性絶縁基板１に対して４５度より急な斜面を有するので、透光性絶縁基板１側から垂直に入射した光をこの斜面で光電変換層５側に反射することができる。またＶ溝７は断面が厳密に三角形の溝でなくてもよく、多少湾曲した斜面からなる溝であってもよいし、先端がわずかに丸くなっていても構わない。
【００１９】
また太陽電池に入射する太陽光の角度は太陽の位置により変動する。図５は、断面がＶ字形状の金属電極と南中時の太陽との位置関係を示す一部断面図である。この図５を用いて具体的に説明すると、太陽電池を春分の日と秋分の日の南中時の太陽１５ａと正対するように設置した場合、春分の日と秋分の日の南中時は太陽光が透光性絶縁基板１に対して垂直に入射する。しかし、太陽の南中高度は季節により変動し、夏至の日に太陽１５ｂの南中高度は最も高くなり、冬至の日で太陽１５ｃの南中高度は最も低くなり、その変動幅は、春分の日と秋分の日の太陽１５ａの南中高度に対して±２３．４度となる。そこで、季節にかかわらず南中時の太陽光を光電変換層５側に反射するためには、Ｖ字形状の金属電極層３の斜面の絶縁性透光基板１の主表面に対してなす角度αを５６．７度以上することが望ましい。
【００２０】
金属電極層３を、入射面側を頂点とするＶ字形状の断面形状を有し、Ｘ軸方向に延在した構造とすることで、入射光Ｌが、この金属電極層３に入射したとしてもＶ字形状の金属電極層３の表面で光電変換層５側へと反射することができる。また、光電変換層５のバンドギャップ以上のエネルギを有する光で、光電変換層５を通過した光は裏面電極層６で再び光電変換層５へと反射される。なお、金属電極層３の頂点に入射する光の割合は非常に少ないので、上記特許文献２の断面形状が台形の電極層を形成する場合に比して、入射光の光利用効率の低下を防止することができる。
【００２１】
ここで、この実施の形態１の太陽電池による動作について説明する。光電変換層５に光が入射すると光電流が発生し、光入射側電極と裏面電極層６に収集される。このとき、光電変換層５で生じた光電流は、透明電極層４に収集され、さらにその下部に帯状に埋置されたより導電率の高い金属電極層３中を単位太陽電池セルの短辺方向（Ｘ軸方向）に流れ、隣接する単位太陽電池セル２の裏面電極層６へと流れていく。このように光入射側電極に高導電率の金属電極層３を用いることで、光電流は透明電極層４よりも導電率の高い金属電極層３を経由することになり、透明電極層４が電流経路となる従来の構造の薄膜太陽電池と比較して、光入射側電極中でのジュール損失が低減され、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を高めることができる。
【００２２】
図６は、単位太陽電池セルの形成位置に埋め込まれる金属電極層の間隔と単位太陽電池セルの短辺の長さとの関係を模式的に示す図である。この図６に示されるように、単位太陽電池セル２に埋置される金属電極層３間の間隔（隣接する金属電極層３間の対向する辺間の距離）をｄとし、単位太陽電池セル２の短辺（Ｘ軸方向に平行な辺）の長さをＷとすると、次式（１）の関係となるように、金属電極層３の間隔ｄを設定することが望ましい。
ｄ≦２Ｗ ・・・（１）
【００２３】
このような関係とすることにより、光電変換層５で発生した電流が透明電極層４を流れ金属電極層３に到達するまでの電流経路は最長でもＷ以下となる。金属電極層３を埋置しなかった場合の単位太陽電池セル２内の最長の電流経路はＷであるから、上記のように金属電極層３を配置することにより、金属電極層３よりも導電率の低い透明電極層４中の電流経路を短縮し、発生するジュール損失を低減することができる。
【００２４】
また、従来の光入射側電極が透明電極層４のみである太陽電池では、透明電極層４中のジュール損失を低減するために、単位太陽電池セル２の短辺（Ｘ軸に平行な辺）の長さを最大でも２０ｍｍ程度に制限する必要があった。しかし、この実施の形態１のように、金属電極層３と組み合わせることにより、ジュール損失による制限が緩和され、単位太陽電池セル２の形状をより幅広とすることもできる。
【００２５】
つぎに、このような構造の太陽電池の製造方法について説明する。図７−１〜図７−６は、図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図であり、図８−１〜図８−９は、図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である。
【００２６】
まず、ここでは、透光性絶縁基板１として平板状の白板ガラスを用いる（図７−１、図８−１）。この透光性絶縁基板１上に、Ｙ軸に垂直な断面がＶ字形状のＶ溝７を、Ｙ軸方向に間隔ｄで帯状に形成する（図７−２、図８−２）。ただし、このＶ溝７は、Ｘ軸方向には長さＷとなるように区切られている。つまり、Ｘ軸方向の長さＷのＶ溝７がＹ軸方向に間隔ｄで形成された単位太陽電池セル形成領域が、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて複数配置される。
【００２７】
図９−１〜図９−２は、Ｖ溝の形成方法の一例を示す図である。図９−１に示されるように、透光性絶縁基板１上に幅Ｗの開口部１１ａを有するステンシルマスク１１を配置し、これを開口部１１ａの幅Ｗと同じ幅で揺動させながらプラズマ中でドライエッチングを行う。透光性絶縁基板１に加工されるエッチング溝の深さはプラズマに露出される時間によってほぼ決定されるため、図９−２に示されるように、底辺（幅）２ＷのＶ溝７が形成される。さらに、Ｖ溝７の形成後に、ライトエッチングを施すによってＶ溝７の表面を平滑にすることが望ましい。また、このＶ溝７の他の加工方法としては、Ｖ字ブレードを用いた精密切削加工を用いてＶ溝７を形成してもよいし、ポリイミドフィルムなどのより軟質な材料を透光性絶縁基板１として使用する場合には、インプリント法によってＶ溝７を形成してもよい。
【００２８】
その後、Ｖ溝７内に銀粒子を拡散させたインクを印刷した後に焼成して、Ｖ溝７を満たすように金属電極層３を形成する（図７−３、図８−３）。なお、金属電極層３を構成する電極材料として、銀のほかに、アルミニウム（Ａｌ）や金、クロム、ニッケル、チタンなどの金属を用いてもよい。また、Ｖ溝７内の表面にのみ高光反射率を有する金属膜を形成し、Ｖ溝７の中心部（金属電極層３の中心部）には半田などの光反射率の低い導電性材料を形成してもよい。さらに、金属電極層３の形成方法としては、このほかに無電解めっき法や溶融金属を直接Ｖ溝７内に注入する方法を用いてもよい。また、金属電極層３を形成後、透光性絶縁基板１と金属電極層３との段差を低減するため、研磨などの処理を行うことが望ましい。
【００２９】
ついで、透明電極層４としてＡｌを添加したＺｎＯ膜をスパッタリング法によって、金属電極層３を形成した透光性絶縁基板１上に成膜する（図７−４、図８−４）。透明電極層４を構成する電極材料として、ＺｎＯ膜のほかにＩＴＯ，ＳｎＯ2の導電性酸化膜や、導電率向上のためにこれらの導電性酸化膜にＡｌなどの金属を添加した膜を用いることができる。また、成膜方法としてＣＶＤ法などの他の成膜方法を用いてもよい。さらに、この例では透光性絶縁基板１に金属電極層３を形成後に透明電極層４を成膜しているが、透光性絶縁基板１上に透明電極層４を成膜した後に金属電極層３を形成してもよい。
【００３０】
その後、レーザスクライブ法によって透明電極層４をＸ軸方向に間隔Ｗで切断し、透明電極層４を単位太陽電池セル２ごとに使用される長さに分離する（図８−５）。これによって、透明電極層４は、Ｙ軸方向に延在する溝８によって分離される。ついで、透明電極層４上に、薄膜半導体層をＣＶＤ法によって堆積し、光電変換層５を形成する（図７−５、図８−６）。なお、薄膜半導体層としては、水素化アモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニウム膜、微結晶シリコンゲルマニウム膜、アモルファス炭化シリコン、微結晶炭化シリコン膜などや、これらの積層膜を用いてもよい。また、複数の薄膜半導体層を積層して光電変換層５を形成してもよい。この場合には、異なる薄膜半導体層間にＩＴＯ、ＺｎＯなどの透明導電膜や、不純物を添加して導電性を向上させたＳｉＯ2膜やＳｉＮ膜の珪素化合物膜を中間層として挿入してもよい。
【００３１】
ついで、レーザスクライブ法によって光電変換層５をＸ軸方向に間隔Ｗで切断し、光電変換層５を単位太陽電池セル２ごとに分離する（図８−７）。この場合、下層の透明電極層４が露出するように分離する。これによって、光電変換層５には、裏面電極層６と隣接する単位太陽電池セル２の透明電極層４とを電気的に接続する際に使用する接続溝９が形成される。
【００３２】
その後、接続溝９を形成した光電変換層５上に、銀とＡｌの積層膜からなる裏面電極層６をスパッタリング法によって形成する（図７−６、図８−８）。このとき、光電変換層５中に形成した接続溝９内を裏面電極層６が満たすような条件で、裏面電極層６を形成する。裏面電極層６の材料として、ほかに金、クロム、チタン、ニッケルなどの金属を用いてもよい。また、裏面電極層６の成膜方法として、ＣＶＤ法や塗布法などを用いてもよい。
【００３３】
そして、レーザクスライブ法によって裏面電極層６と光電変換層５をＸ軸方向に所定の長さで切断することによって、隣接する単位太陽電池セル２とを分離する分離溝１０を形成し、単位太陽電池セル２が形成される（図８−９）。これによって、隣接する単位太陽電池セル２間で透明電極層４と裏面電極層６とが直列に接続される構造の太陽電池が得られる。
【００３４】
この実施の形態１によれば、透光性絶縁基板１の単位太陽電池セル２の形成領域に合わせて、光入射側に鋭角の頂角をもつＶ溝を形成し、このＶ溝に金属電極層３を埋め込み、その上に透明電極層４、光電変換層５および裏面電極層６を含む単位太陽電池セル２を形成するようにしたので、金属電極層３の位置に入射した光は、金属電極層３の表面によって光電変換層５へと反射され、金属電極層３の頂点に入射する光はほとんどない。また、光電変換層５で発電された光電流が、透明電極層４に到達した後、透明電極層４よりも導電率の高い金属電極層３を経由して隣接する単位太陽電池セル２の裏面電極層６へと流れる。これによって、透明電極層４が電流経路となる従来の構造の薄膜太陽電池と比較して、光入射側電極中でのジュール損失が低減され、光の利用効率を落とすことなく、薄膜太陽電池のエネルギ変換効率を高めることができるという効果を有する。さらに、光入射側電極に金属電極層３を用いることによって、導電率を高めることができ、単位太陽電池セルの配列方向における単位太陽電池セルの長さを、透明電極層４が電流経路となる従来の構造の薄膜太陽電池と比較して、長くすることができるという効果も有する。また、金属電極層３が透光性絶縁基板１に埋め込まれる構造であるので、外力による変形や表面腐食の影響を受け難いという効果も有する。
【００３５】
実施の形態２．
図１０−１〜図１０−５は、図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である。なお、ここでは、太陽電池の製造方法のうち、金属電極層の形成方法について示している。
【００３６】
この実施の形態２でも、透光性絶縁基板１には白板ガラスを用いる（図１０−１）。この透光性絶縁基板１に紫外線レーザを用いた加工によって、Ｘ軸方向に延在した加工溝１２をＹ軸方向に所定の間隔で形成する（図１０−２）。この加工溝１２は、実施の形態１の場合とは異なり、断面形状が略三角形である必要はなく、またその表面も平滑でなくともよい。また、ここでは紫外線レーザによる加工法を用いて加工溝１２を形成したが、機械的な切削加工や、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術（ウエットエッチング、ドライエッチング）による加工などの方法を用いて加工溝１２を形成してもよい。
【００３７】
ついで、加工溝１２にポリイミドなどの透光性樹脂１３を注入する（図１０−３）。透光性樹脂１３は、透光性絶縁基板１（ガラス基板）の屈折率に近い値を有する材料であることが望ましい。透光性絶縁基板１としてガラス基板を用いる場合には、ポリカーボネートなどの透光性樹脂を用いてもよい。
【００３８】
その後、三角形状の断面を有し、Ｘ軸方向に延在した突起部１４ａがＹ軸方向に所定の間隔で形成された金型１４を、透光性絶縁基板１に形成した透光性樹脂１３に押し付けるインプリント法によって、透光性樹脂１３にその断面形状がＶ字形状となるＶ溝７を形成する（図１０−４）。このように透光性樹脂１３に形成されるＶ溝７の表面は平滑となり、その頂角もより鋭角なものとなる。なお、このＶ溝７のＸ軸方向の長さが、単位太陽電池セル２のＸ軸方向の長さＷと等しくなるように、Ｖ溝７がＸ軸方向に所定の間隔をおいて形成される。
【００３９】
そして、このＶ溝７内に金属電極層３を形成する（図１０−５）。これ以降は実施の形態１の図７−４以降および図８−４以降に説明したものと同様の工程によって太陽電池が製造されるので、その説明を省略する。
【００４０】
この実施の形態２によれば、透光性絶縁基板１に硬質なガラス材料を使用した場合でも、断面形状が略三角形となる溝を容易に加工することができる。またその断面の表面がより平滑で、かつその形状も頂角がより鋭利な三角形に近い形状とできるため光の利用効率を高めることができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、この発明にかかる太陽電池の製造方法は、光電変換層が薄膜で構成される薄膜太陽電池を製造する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明による太陽電池の実施の形態１の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】断面がＶ字形状の金属電極の一例を示す一部断面図である。
【図５】断面がＶ字形状の金属電極と南中時の太陽との位置関係を示す一部断面図である。
【図６】単位太陽電池セルの形成位置に埋め込まれる金属電極層の間隔と単位太陽電池セルの短辺の長さとの関係を模式的に示す図である。
【図７−１】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その１）。
【図７−２】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その２）。
【図７−３】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その３）。
【図７−４】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その４）。
【図７−５】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その５）。
【図７−６】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その６）。
【図８−１】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その１）。
【図８−２】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その２）。
【図８−３】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その３）。
【図８−４】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その４）。
【図８−５】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その５）。
【図８−６】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その６）。
【図８−７】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その７）。
【図８−８】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その８）。
【図８−９】図１のＢ−Ｂ断面における太陽電池の製造方法の一例を示す一部断面図である（その９）。
【図９−１】断面がＶ字形状のＶ溝の形成方法の一例を示す図である（その１）。
【図９−２】断面がＶ字形状のＶ溝の形成方法の一例を示す図である（その２）。
【図１０−１】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その１）。
【図１０−２】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その２）。
【図１０−３】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その３）。
【図１０−４】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その４）。
【図１０−５】図１のＡ−Ａ断面における太陽電池の製造方法の他の例を示す一部断面図である（その５）。
【符号の説明】
【００４３】
１ 透光性絶縁基板
２ 単位太陽電池セル
３ 金属電極層
４ 透明電極層
５ 光電変換層
６ 裏面電極層
７ Ｖ溝
８ 溝
９ 接続溝
１０ 分離溝
１１ ステンシルマスク
１１ａ 開口部
１２ 加工溝
１３ 透光性樹脂
１４ 金型
１４ａ 突起部
１５ａ 南中時の太陽（春分の日、秋分の日時）
１５ｂ 南中時の太陽（夏至時）
１５ｃ 南中時の太陽（冬至時）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性絶縁基板上に、透明電極層と、光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層と、が順に積層された複数の単位太陽電池セルが、所定の方向に直列に接続される太陽電池において、
前記透光性絶縁基板は前記単位太陽電池セルが形成される領域にＶ溝を有し、
前記Ｖ溝に前記透明電極層と接する金属電極層が埋め込まれていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記Ｖ溝は、前記透光性絶縁基板の主表面に対して５６．７度より大きな角度で傾斜する２つの斜面から構成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記単位太陽電池セルは、第１の辺が第２の辺よりも長く形成された矩形状を有し、前記第２の辺の方向に沿って直列に前記透光性絶縁基板上に複数接続され、
前記金属電極層は、前記第２の辺の方向に延在し、前記第１の辺の方向に所定の間隔で形成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記透光性絶縁基板の前記金属電極層が形成される領域の周辺部は、前記透光絶縁基板の屈折率に近い透光性樹脂で形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記金属電極層の前記第１の辺の方向の間隔は、前記単位太陽電池セルの前記第２の辺の長さの２倍以下であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
【請求項６】
透光性絶縁基板上に、後に単位太陽電池セルを形成する領域の所定の方向に、Ｖ字形状の断面を有する溝形成工程と、
前記溝内を金属で埋め、金属電極層を形成する金属電極層形成工程と、
前記透光性絶縁基板の前記金属電極層形成面側の前記単位太陽電池セルの形成領域上に、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を含む単位太陽電池セルを形成するセル形成工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記溝形成工程では、
前記透光性絶縁基板上に、後に単位太陽電池セルを形成する領域の所定の方向に溝を形成する第１の工程と、
前記透光性絶縁基板と屈折率の近い透明性樹脂で前記溝を埋める第２の工程と、
前記太陽電池の形成領域の所定の方向に延在し、Ｖ字形状の断面を有する突起が形成された金型を用いて、前記透光性絶縁基板上の前記透明樹脂部に前記所定の方向に延在する断面がＶ字形状の溝を形成する第２の工程と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項１】
透光性絶縁基板上に、透明電極層と、光電変換を行う光電変換層と、裏面電極層と、が順に積層された複数の単位太陽電池セルが、所定の方向に直列に接続される太陽電池において、
前記透光性絶縁基板は前記単位太陽電池セルが形成される領域にＶ溝を有し、
前記Ｖ溝に前記透明電極層と接する金属電極層が埋め込まれていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記Ｖ溝は、前記透光性絶縁基板の主表面に対して５６．７度より大きな角度で傾斜する２つの斜面から構成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記単位太陽電池セルは、第１の辺が第２の辺よりも長く形成された矩形状を有し、前記第２の辺の方向に沿って直列に前記透光性絶縁基板上に複数接続され、
前記金属電極層は、前記第２の辺の方向に延在し、前記第１の辺の方向に所定の間隔で形成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記透光性絶縁基板の前記金属電極層が形成される領域の周辺部は、前記透光絶縁基板の屈折率に近い透光性樹脂で形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記金属電極層の前記第１の辺の方向の間隔は、前記単位太陽電池セルの前記第２の辺の長さの２倍以下であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池。
【請求項６】
透光性絶縁基板上に、後に単位太陽電池セルを形成する領域の所定の方向に、Ｖ字形状の断面を有する溝形成工程と、
前記溝内を金属で埋め、金属電極層を形成する金属電極層形成工程と、
前記透光性絶縁基板の前記金属電極層形成面側の前記単位太陽電池セルの形成領域上に、透明電極層、光電変換層および裏面電極層を含む単位太陽電池セルを形成するセル形成工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記溝形成工程では、
前記透光性絶縁基板上に、後に単位太陽電池セルを形成する領域の所定の方向に溝を形成する第１の工程と、
前記透光性絶縁基板と屈折率の近い透明性樹脂で前記溝を埋める第２の工程と、
前記太陽電池の形成領域の所定の方向に延在し、Ｖ字形状の断面を有する突起が形成された金型を用いて、前記透光性絶縁基板上の前記透明樹脂部に前記所定の方向に延在する断面がＶ字形状の溝を形成する第２の工程と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図７−４】
【図７−５】
【図７−６】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図８−５】
【図８−６】
【図８−７】
【図８−８】
【図８−９】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１０−３】
【図１０−４】
【図１０−５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図７−４】
【図７−５】
【図７−６】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図８−５】
【図８−６】
【図８−７】
【図８−８】
【図８−９】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１０−３】
【図１０−４】
【図１０−５】
【公開番号】特開２００９−２８３７２４（Ｐ２００９−２８３７２４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３４８１０（Ｐ２００８−１３４８１０）
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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