JP3431776B2 - 太陽電池用基板の製造方法および太陽電池用基板加工装置 - Google Patents
太陽電池用基板の製造方法および太陽電池用基板加工装置Info
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池用基板及び
その製造方法、並びに基板加工装置に関し、特に薄膜太
陽電池を形成するための基板表面の凹凸形状、及び凹凸
形状を形成する加工処理に関するものである。
その製造方法、並びに基板加工装置に関し、特に薄膜太
陽電池を形成するための基板表面の凹凸形状、及び凹凸
形状を形成する加工処理に関するものである。
【０００２】また、本発明は薄膜太陽電池及びその製造
方法に関し、特に薄膜太陽電池を構成する基板表面の凹
凸形状及びその形成方法に関するものである。
方法に関し、特に薄膜太陽電池を構成する基板表面の凹
凸形状及びその形成方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】非晶質Ｓｉ太陽電池は、１００℃〜２０
０℃程度の比較的低温で形成できるため、非晶質Ｓｉ太
陽電池を形成するための基板としては様々な材質の基板
を用いることが可能である。通常よく用いられるもの
は、ガラス基板やステンレス基板である。
０℃程度の比較的低温で形成できるため、非晶質Ｓｉ太
陽電池を形成するための基板としては様々な材質の基板
を用いることが可能である。通常よく用いられるもの
は、ガラス基板やステンレス基板である。
【０００４】この非晶質Ｓｉ太陽電池は、変換効率が最
大となる時の光吸収層の膜厚が５００ｎｍ程度と薄いた
め、上記変換効率の向上にはこの膜厚内で光の吸収量を
増加させることが重要なポイントとなる。そのためガラ
ス基板上に、表面に凹凸のある透明導電膜を形成した
り、ステンレス基板上に、表面に凹凸のある金属膜を形
成したりすることにより、光吸収層中での光の光路長を
増加させることが従来から行われてきた。
大となる時の光吸収層の膜厚が５００ｎｍ程度と薄いた
め、上記変換効率の向上にはこの膜厚内で光の吸収量を
増加させることが重要なポイントとなる。そのためガラ
ス基板上に、表面に凹凸のある透明導電膜を形成した
り、ステンレス基板上に、表面に凹凸のある金属膜を形
成したりすることにより、光吸収層中での光の光路長を
増加させることが従来から行われてきた。
【０００５】このような方法で光吸収層中での光路長を
増加させる場合、その表面に凹凸がない平坦な基板上に
非晶質Ｓｉ太陽電池を形成した場合と比較して、３０％
以上短絡電流が向上することが知られている。
増加させる場合、その表面に凹凸がない平坦な基板上に
非晶質Ｓｉ太陽電池を形成した場合と比較して、３０％
以上短絡電流が向上することが知られている。
【０００６】ガラス基板の表面上に凹凸を形成する一般
的な方法について、常圧ＣＶＤ法により透明電極として
のＳｎＯ2膜を形成する方法があげられる。このような
透明電極に凹凸を形成する方法は、特開昭５８−５７７
５６号公報、特開昭５９−１５９５７４号公報等に開示
されている。しかし、これらの文献は、透明電極の平均
粒径だけについて言及しており、透明電極に形成されて
いる凹凸のサイズについては記載していない。
的な方法について、常圧ＣＶＤ法により透明電極として
のＳｎＯ2膜を形成する方法があげられる。このような
透明電極に凹凸を形成する方法は、特開昭５８−５７７
５６号公報、特開昭５９−１５９５７４号公報等に開示
されている。しかし、これらの文献は、透明電極の平均
粒径だけについて言及しており、透明電極に形成されて
いる凹凸のサイズについては記載していない。
【０００７】また、ステンレス等の金属基板上に凹凸を
形成する方法としては、Ａｇを蒸着やスパッタリングに
より形成する際に、形成条件を調整したり形成後に熱処
理を行ったりする方法が用いられていた。
形成する方法としては、Ａｇを蒸着やスパッタリングに
より形成する際に、形成条件を調整したり形成後に熱処
理を行ったりする方法が用いられていた。
【０００８】これに対し特開平２−１６４０７７号公報
には、表面に直接凹凸を形成したガラス基板を太陽電池
用基板として用いるという考えが示されている。また、
特開平７−１２２７６４号公報には、＃１００〜８００
０の番手の砥粒を用い、特に、＃２００の番手の砥粒を
用いて、サンドブラスト法によって太陽電池用基板であ
るガラス基板の表面を処理して、平均段差３μmの凹凸
を有する拡散反射面を形成する方法も開示されている。
には、表面に直接凹凸を形成したガラス基板を太陽電池
用基板として用いるという考えが示されている。また、
特開平７−１２２７６４号公報には、＃１００〜８００
０の番手の砥粒を用い、特に、＃２００の番手の砥粒を
用いて、サンドブラスト法によって太陽電池用基板であ
るガラス基板の表面を処理して、平均段差３μmの凹凸
を有する拡散反射面を形成する方法も開示されている。
【０００９】特開平１−２１９０４３号公報には、サン
ドブラストにより、ガラス基板の表面に微細均一な凹凸
を形成した後に、その上に平均的な高低差が０．０５〜
０．５μmの凹凸を有する結晶粒子の大きなＳｎＯ2を形
成することにより、基板表面の凹凸の形状の均一化を図
る方法が開示されている。この方法は、ガラス基板上に
サンドブラストによって形成された凹凸を利用するもの
ではない。ガラス基板にサンドブラスト加工を行って凹
凸を形成したあとにＳｎＯ2を形成することにより、従
来の平坦なガラス基板上にＳｎＯ2で凹凸を形成する場
合と比較して、均一な凹凸形状を有するＳｎＯ2を形成
するものである。特開平１−２１９０４３号公報の明細
書の記載及び図面によると、ガラス基板上の凹凸は、Ｓ
ｎＯ2の凹凸より小さいと判断される。そして、この公
報に、ガラス基板上に凹凸を形成するために用いられる
砥粒は、＃２０００以下の番手の比較的大きいものであ
る。
ドブラストにより、ガラス基板の表面に微細均一な凹凸
を形成した後に、その上に平均的な高低差が０．０５〜
０．５μmの凹凸を有する結晶粒子の大きなＳｎＯ2を形
成することにより、基板表面の凹凸の形状の均一化を図
る方法が開示されている。この方法は、ガラス基板上に
サンドブラストによって形成された凹凸を利用するもの
ではない。ガラス基板にサンドブラスト加工を行って凹
凸を形成したあとにＳｎＯ2を形成することにより、従
来の平坦なガラス基板上にＳｎＯ2で凹凸を形成する場
合と比較して、均一な凹凸形状を有するＳｎＯ2を形成
するものである。特開平１−２１９０４３号公報の明細
書の記載及び図面によると、ガラス基板上の凹凸は、Ｓ
ｎＯ2の凹凸より小さいと判断される。そして、この公
報に、ガラス基板上に凹凸を形成するために用いられる
砥粒は、＃２０００以下の番手の比較的大きいものであ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガラス基板
上に常圧ＣＶＤ法によりＳｎＯ2膜を形成する方法は、
プロセス的にも簡便な方法ではあるが、その形成温度と
して５００℃程度の高温を必要とすることから、ＳｎＯ
2膜を強化ガラス上に形成できないという問題点があっ
た。これは３００℃以上の高温では強化ガラスの強度が
鈍ってしまうからである。この強化ガラスは、表面の保
護という観点から、電力用太陽電池を構成するために必
要なものである。
上に常圧ＣＶＤ法によりＳｎＯ2膜を形成する方法は、
プロセス的にも簡便な方法ではあるが、その形成温度と
して５００℃程度の高温を必要とすることから、ＳｎＯ
2膜を強化ガラス上に形成できないという問題点があっ
た。これは３００℃以上の高温では強化ガラスの強度が
鈍ってしまうからである。この強化ガラスは、表面の保
護という観点から、電力用太陽電池を構成するために必
要なものである。
【００１１】また、従来の強化していない通常のガラス
基板を用いる場合は、太陽電池モジュールは強化ガラス
と通常のガラスの二重構造となってしまい、製造コスト
が増加するという問題があった。
基板を用いる場合は、太陽電池モジュールは強化ガラス
と通常のガラスの二重構造となってしまい、製造コスト
が増加するという問題があった。
【００１２】さらに、光を十分散乱させるためには、上
記のような透明電極を１μｍ程度の厚さに形成する必要
があり、太陽電池用基板の形成に時間を要する点と、材
料費がかさむという点で問題があった。
記のような透明電極を１μｍ程度の厚さに形成する必要
があり、太陽電池用基板の形成に時間を要する点と、材
料費がかさむという点で問題があった。
【００１３】また、従来から、直接ガラス基板の表面に
凹凸部を形成する方法もあったが、透明導電膜により形
成するような微少な凹凸を有する表面を得ることはでき
なかった。例えば特開平２−１６４０７７号公報におい
ては、ガラス基板の表面を機械研削法で処理して、その
表面に凹凸を形成しているが、このような方法では、凹
凸の大きさが研削に用いられるブレードの大きさに依存
するため、山部と谷部の高さの差が数十μｍの凹凸形状
となってしまう。しかも、凹凸の形成に非常に時間がか
かるという点と、効率向上に最も効果的な大きさの凹
凸、即ちアモルファス膜の膜厚と同等以下の微少な凹凸
を形成できないという点で問題があった。
凹凸部を形成する方法もあったが、透明導電膜により形
成するような微少な凹凸を有する表面を得ることはでき
なかった。例えば特開平２−１６４０７７号公報におい
ては、ガラス基板の表面を機械研削法で処理して、その
表面に凹凸を形成しているが、このような方法では、凹
凸の大きさが研削に用いられるブレードの大きさに依存
するため、山部と谷部の高さの差が数十μｍの凹凸形状
となってしまう。しかも、凹凸の形成に非常に時間がか
かるという点と、効率向上に最も効果的な大きさの凹
凸、即ちアモルファス膜の膜厚と同等以下の微少な凹凸
を形成できないという点で問題があった。
【００１４】一方、太陽電池用基板としてステンレス基
板を用いる場合にも、その表面の凹凸は、Ａｇを蒸着や
スパッタリングにより堆積する際に、形成条件を調整し
たり形成後の熱処理を行ったりして形成していた。この
ように、Ａｇによる凹凸を形成する工程では、３５０℃
以上の高温が必要となるため、基板の昇温，降温に時間
がかかったり、基板の反りが発生したりするといった問
題があった。さらにステンレス基板ではその表面に傷が
あるため、歩留まり向上のために予め研磨処理を施す必
要があり、コストアップの要因となっていた。
板を用いる場合にも、その表面の凹凸は、Ａｇを蒸着や
スパッタリングにより堆積する際に、形成条件を調整し
たり形成後の熱処理を行ったりして形成していた。この
ように、Ａｇによる凹凸を形成する工程では、３５０℃
以上の高温が必要となるため、基板の昇温，降温に時間
がかかったり、基板の反りが発生したりするといった問
題があった。さらにステンレス基板ではその表面に傷が
あるため、歩留まり向上のために予め研磨処理を施す必
要があり、コストアップの要因となっていた。
【００１５】また、特開平７−１２２７６４号公報に開
示されている方法では、サンドブラストにより形成した
基板表面の凹凸はサイズの大きなものであるために、サ
ンドブラスト処理で発生した欠陥層をエッチングで除去
する必要がある。また、この公報記載の方法では、上記
凹凸の谷部の形状を緩やかにするために谷部にＳｉＯ2
を形成する必要もあった。そしてさらに、上記サンドブ
ラスト法では、水に砥粒を分散させた液を、基板の表面
に吹き付けるようにしているが、砥粒の大きさに起因し
て、形状の鋭い凹凸が形成されてしまう原因となってい
た。
示されている方法では、サンドブラストにより形成した
基板表面の凹凸はサイズの大きなものであるために、サ
ンドブラスト処理で発生した欠陥層をエッチングで除去
する必要がある。また、この公報記載の方法では、上記
凹凸の谷部の形状を緩やかにするために谷部にＳｉＯ2
を形成する必要もあった。そしてさらに、上記サンドブ
ラスト法では、水に砥粒を分散させた液を、基板の表面
に吹き付けるようにしているが、砥粒の大きさに起因し
て、形状の鋭い凹凸が形成されてしまう原因となってい
た。
【００１６】また、特開平１−２１９０４３号公報は、
サンドブラストによりガラス基板の表面に凹凸を形成し
た後に、その上にＳｎＯ2で凹凸を形成することによ
り、基板表面の凹凸形状の均一化を図る方法を開示して
いるが、この方法は、ガラス基板上にサンドブラストに
よって直接形成された凹凸を利用するものではない。こ
の方法は、従来のプロセスと同様なプロセスでＳｎＯ2
をガラス基板上に形成し、ＳｎＯ2の凹凸を利用してい
る。このため、サンドブラスト加工、その後の洗浄、乾
燥というプロセスが従来のプロセスに対して増加するも
のになってしまい、製造コストが増加するという問題が
ある。
サンドブラストによりガラス基板の表面に凹凸を形成し
た後に、その上にＳｎＯ2で凹凸を形成することによ
り、基板表面の凹凸形状の均一化を図る方法を開示して
いるが、この方法は、ガラス基板上にサンドブラストに
よって直接形成された凹凸を利用するものではない。こ
の方法は、従来のプロセスと同様なプロセスでＳｎＯ2
をガラス基板上に形成し、ＳｎＯ2の凹凸を利用してい
る。このため、サンドブラスト加工、その後の洗浄、乾
燥というプロセスが従来のプロセスに対して増加するも
のになってしまい、製造コストが増加するという問題が
ある。
【００１７】このように従来の方法では、透明導電膜や
Ａｇ膜を基板上に形成する際に、これらの導電膜の表面
に凹凸を形成するためには３５０℃以上の温度が必要で
あり、しかもこれらの導電膜の形成後の熱処理には５０
０℃程度の温度が必要であった。このため、高温処理に
おける昇温及び降温プロセスに時間がかかり、太陽電池
用基板の製造装置のスループットが低く、電力消費が大
きいという課題があった。
Ａｇ膜を基板上に形成する際に、これらの導電膜の表面
に凹凸を形成するためには３５０℃以上の温度が必要で
あり、しかもこれらの導電膜の形成後の熱処理には５０
０℃程度の温度が必要であった。このため、高温処理に
おける昇温及び降温プロセスに時間がかかり、太陽電池
用基板の製造装置のスループットが低く、電力消費が大
きいという課題があった。
【００１８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、非晶質Ｓｉ太陽電池に適した凹
凸形状を有する散乱反射面を備えた太陽電池用基板を得
ることを目的とする。
ためになされたもので、非晶質Ｓｉ太陽電池に適した凹
凸形状を有する散乱反射面を備えた太陽電池用基板を得
ることを目的とする。
【００１９】また、本発明は、非晶質Ｓｉ太陽電池に適
した凹凸形状を、その基板表面に高温プロセスを用い
ず、室温でしかも高速に形成することができる太陽電池
用基板の製造方法を得ることを目的とする。
した凹凸形状を、その基板表面に高温プロセスを用い
ず、室温でしかも高速に形成することができる太陽電池
用基板の製造方法を得ることを目的とする。
【００２０】さらに、本発明は、非晶質Ｓｉ太陽電池に
適した凹凸形状の散乱反射面を有する太陽電池用基板
を、高温処理を用いることなく、歩留まりよく作製する
ことが可能な基板加工装置を得ることを目的とする。
適した凹凸形状の散乱反射面を有する太陽電池用基板
を、高温処理を用いることなく、歩留まりよく作製する
ことが可能な基板加工装置を得ることを目的とする。
【００２１】また、本発明は、凹凸形状の散乱反射面を
有する太陽電池用基板を用いた高効率の薄膜太陽電池を
得ることを目的とする。
有する太陽電池用基板を用いた高効率の薄膜太陽電池を
得ることを目的とする。
【００２２】また、本発明は、凹凸形状の散乱反射面を
有する太陽電池用基板を用いた高効率の太陽電池を、歩
留まりよく製造することができる薄膜太陽電池の製造方
法を得ることを目的とする。
有する太陽電池用基板を用いた高効率の太陽電池を、歩
留まりよく製造することができる薄膜太陽電池の製造方
法を得ることを目的とする。
【００２３】本発明の太陽電池用基板の製造方法は、基
板処理領域を挟んで第１領域および第２領域が設けられ
ており、帯状のステンレスの可撓性基板を、第１領域か
ら送出し、基板処理領域を通過して、第２領域に到達で
きるように装着する工程と、該可撓性基板を、該第１領
域から該基板処理領域を通して該第２領域に移送する工
程と、 該基板処理領域にて、該可撓性基板の表面に＃
２０００以上の番手の砥粒を空気流に乗せて吹き付け、
約０．１〜０．５μｍの高低差の凹凸を連続的に形成す
るサンドブラスト法を用いて、該基板処理領域を通過す
る該可撓性基板の表面に凹凸を連続的に形成する工程
と、を包含する。
板処理領域を挟んで第１領域および第２領域が設けられ
ており、帯状のステンレスの可撓性基板を、第１領域か
ら送出し、基板処理領域を通過して、第２領域に到達で
きるように装着する工程と、該可撓性基板を、該第１領
域から該基板処理領域を通して該第２領域に移送する工
程と、 該基板処理領域にて、該可撓性基板の表面に＃
２０００以上の番手の砥粒を空気流に乗せて吹き付け、
約０．１〜０．５μｍの高低差の凹凸を連続的に形成す
るサンドブラスト法を用いて、該基板処理領域を通過す
る該可撓性基板の表面に凹凸を連続的に形成する工程
と、を包含する。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】本発明の太陽電池用基板加工装置は、帯状
のステンレスの可撓性基板がロール状に巻かれて配置さ
れた第１領域に、該可撓性基板を送り出し可能に保持す
る第１保持手段と、該可撓性基板がロール状に巻かれた
第２領域に、該可撓性基板を巻き取り可能に保持する第
２保持手段と、該第１保持手段から該第２保持手段まで
該可撓性基板を移送する経路内にある基板処理領域に設
けられ、該可撓性基板の表面に連続的に＃２０００以上
の番手の砥粒を空気流に乗せて吹き付け、約０．１〜
０．５μｍの高低差の凹凸を連続的に形成するサンドブ
ラスト処理を施して該可撓性基板の表面に凹凸を形成す
る基板処理手段と、を備えている。
のステンレスの可撓性基板がロール状に巻かれて配置さ
れた第１領域に、該可撓性基板を送り出し可能に保持す
る第１保持手段と、該可撓性基板がロール状に巻かれた
第２領域に、該可撓性基板を巻き取り可能に保持する第
２保持手段と、該第１保持手段から該第２保持手段まで
該可撓性基板を移送する経路内にある基板処理領域に設
けられ、該可撓性基板の表面に連続的に＃２０００以上
の番手の砥粒を空気流に乗せて吹き付け、約０．１〜
０．５μｍの高低差の凹凸を連続的に形成するサンドブ
ラスト処理を施して該可撓性基板の表面に凹凸を形成す
る基板処理手段と、を備えている。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】ある実施形態では、前記第１保持手段が配
置される第１領域、前記第２保持手段が配置される第２
領域、および前記基板処理手段が配置される領域は、そ
れぞれ独立した第１保持室、第２保持室および基板処理
室として分離されている。
置される第１領域、前記第２保持手段が配置される第２
領域、および前記基板処理手段が配置される領域は、そ
れぞれ独立した第１保持室、第２保持室および基板処理
室として分離されている。
【００３５】ある実施形態では、前記基板処理室は、そ
の入口部分と出口部分に設けられたエアーカーテンによ
り、該基板処理室の外部の領域から仕切られている。
の入口部分と出口部分に設けられたエアーカーテンによ
り、該基板処理室の外部の領域から仕切られている。
【００３６】ある実施形態では、前記基板処理手段は、
前記基板処理領域で、前記可撓性基板の移送方向と垂直
な方向に沿って並べられ、砥粒を空気流に乗せて該可撓
性基板の表面に向けて吹き出す複数の噴射ノズルを備え
ている。
前記基板処理領域で、前記可撓性基板の移送方向と垂直
な方向に沿って並べられ、砥粒を空気流に乗せて該可撓
性基板の表面に向けて吹き出す複数の噴射ノズルを備え
ている。
【００３７】ある実施形態では、前記基板加工室の、前
記可撓性基板の移送方向の下流側には、エアーブロー室
が設けられ、該エアーブロー室にて、サンドブラスト処
理が施された該可撓性基板の表面にエアーブロー処理を
行う。
記可撓性基板の移送方向の下流側には、エアーブロー室
が設けられ、該エアーブロー室にて、サンドブラスト処
理が施された該可撓性基板の表面にエアーブロー処理を
行う。
【００３８】ある実施形態では、前記基板加工室の、前
記可撓性基板の移送方向の下流側には、基板洗浄室が設
けられ、該基板洗浄室にて、サンドブラスト処理が施さ
れた該可撓性基板を洗浄する。
記可撓性基板の移送方向の下流側には、基板洗浄室が設
けられ、該基板洗浄室にて、サンドブラスト処理が施さ
れた該可撓性基板を洗浄する。
【００３９】ある実施形態では、前記可撓性基板の移送
経路では、該可撓性基板が接地レベルにアースされてい
る。
経路では、該可撓性基板が接地レベルにアースされてい
る。
【００４０】ある実施形態では、前記基板加工室には、
前記可撓性基板の移送経路に沿って、移送される該可撓
性基板を保持する複数の部材が設けられており、該複数
の部材は、前記噴射ノズルからの空気流の噴射により該
可撓性基板が撓まない程度のピッチ間隔で配置されてい
る。
前記可撓性基板の移送経路に沿って、移送される該可撓
性基板を保持する複数の部材が設けられており、該複数
の部材は、前記噴射ノズルからの空気流の噴射により該
可撓性基板が撓まない程度のピッチ間隔で配置されてい
る。
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】以下、本発明の作用について説明する。
【００４６】この発明においては、太陽電池用基板の表
面の凹凸が、基板表面に＃２０００以上の番手の微小な
砥粒を吹き付けて形成したもので、その山部と谷部の高
さの差が０．１〜０．５μｍと小さくなっているから、
凹凸形状が滑らかなものとなる。このため凹凸を形成し
た表面上に直接薄膜を形成しても、薄膜に亀裂が生じる
ことがなく、凹凸の谷部を埋める処理を不要とできる。
面の凹凸が、基板表面に＃２０００以上の番手の微小な
砥粒を吹き付けて形成したもので、その山部と谷部の高
さの差が０．１〜０．５μｍと小さくなっているから、
凹凸形状が滑らかなものとなる。このため凹凸を形成し
た表面上に直接薄膜を形成しても、薄膜に亀裂が生じる
ことがなく、凹凸の谷部を埋める処理を不要とできる。
【００４７】また、ヘイズ率を最適化することにより、
１０％以上の変換効率を持つ太陽電池を、太陽電池用基
板上に形成可能となる。
１０％以上の変換効率を持つ太陽電池を、太陽電池用基
板上に形成可能となる。
【００４８】この発明においては、太陽電池用基板の表
面に、サンドブラスト法を用いて微小な凹凸を形成する
ので、砥粒の大きさ、噴射距離および噴射圧力等により
上記凹凸形状の微妙なコントロールがしやすいという利
点がある。
面に、サンドブラスト法を用いて微小な凹凸を形成する
ので、砥粒の大きさ、噴射距離および噴射圧力等により
上記凹凸形状の微妙なコントロールがしやすいという利
点がある。
【００４９】また、サンドブラスト法では室温で上記凹
凸形状を基板表面に形成でき、常圧ＣＶＤを用いた凹凸
形状の形成処理のように５００℃程度の高温を必要とし
ない。このため、強化ガラス上に凹凸形状を形成するこ
とができ、太陽電池モジュールの低コスト化が可能にな
る。
凸形状を基板表面に形成でき、常圧ＣＶＤを用いた凹凸
形状の形成処理のように５００℃程度の高温を必要とし
ない。このため、強化ガラス上に凹凸形状を形成するこ
とができ、太陽電池モジュールの低コスト化が可能にな
る。
【００５０】また、太陽電池用基板として、ステンレス
基板等の金属基板を用いる場合には、サンドブラスト法
では、基板の昇温，降温にかかる時間を節約でき、基板
の反りといった問題もなくなる。
基板等の金属基板を用いる場合には、サンドブラスト法
では、基板の昇温，降温にかかる時間を節約でき、基板
の反りといった問題もなくなる。
【００５１】さらに、金属基板の表面にサンドブラスト
法により凹凸を形成する場合には、金属基板表面の傷を
サンドブラスト処理により平滑化できる。このため、そ
の表面にある傷が歩留まりを低下させるために通常金属
基板では必要なる基板表面の研磨処理を、上記サンドブ
ラスト処理による凹凸の形成と同時に行うことができ
る。このような金属基板を用いた場合、従来よりも低コ
ストで変換効率も同等以上の太陽電池を形成することが
可能になる。
法により凹凸を形成する場合には、金属基板表面の傷を
サンドブラスト処理により平滑化できる。このため、そ
の表面にある傷が歩留まりを低下させるために通常金属
基板では必要なる基板表面の研磨処理を、上記サンドブ
ラスト処理による凹凸の形成と同時に行うことができ
る。このような金属基板を用いた場合、従来よりも低コ
ストで変換効率も同等以上の太陽電池を形成することが
可能になる。
【００５２】そして、この発明では、＃２０００以上の
番手の砥粒を用いて基板表面に凹凸を形成しているた
め、凹凸形状が滑らかなものとなる。このため凹凸を形
成した表面上に直接薄膜を形成しても、薄膜に亀裂が生
じることがなく、凹凸の谷部を埋める処理を不要とでき
る。従来のサンドブラスト処理による欠陥層の発生を回
避でき、欠陥層をエッチング除去する工程が不要とな
る。
番手の砥粒を用いて基板表面に凹凸を形成しているた
め、凹凸形状が滑らかなものとなる。このため凹凸を形
成した表面上に直接薄膜を形成しても、薄膜に亀裂が生
じることがなく、凹凸の谷部を埋める処理を不要とでき
る。従来のサンドブラスト処理による欠陥層の発生を回
避でき、欠陥層をエッチング除去する工程が不要とな
る。
【００５３】この発明においては、前記凹凸状表面を有
する基板上に形成された透明導電膜の表面の凹凸は、
０．１〜０．５μmの範囲の平均的な高低差を有し、ガ
ラス基板の表面の凹凸と略同形状を有する。
する基板上に形成された透明導電膜の表面の凹凸は、
０．１〜０．５μmの範囲の平均的な高低差を有し、ガ
ラス基板の表面の凹凸と略同形状を有する。
【００５４】この発明においては、スパッタ法を用いて
凹凸状表面を有する基板上に透明導電膜を形成するた
め、ガラス基板の表面の凹凸に沿って透明導電膜を形成
できる。このため、透明導電膜の表面に、ガラス基板の
表面の凹凸と略同形状の、０．１〜０．５μmの範囲の
平均的な高低差を有する凹凸が得られる。
凹凸状表面を有する基板上に透明導電膜を形成するた
め、ガラス基板の表面の凹凸に沿って透明導電膜を形成
できる。このため、透明導電膜の表面に、ガラス基板の
表面の凹凸と略同形状の、０．１〜０．５μmの範囲の
平均的な高低差を有する凹凸が得られる。
【００５５】この発明においては、透明導電膜の材料と
してＺｎＯもしくはＩＴＯが用いられているので、Ｓｎ
Ｏ2膜の表面に凹凸を形成する場合のように、透明導電
膜を１μmまで厚くする必要がなく、その膜厚を２００
ｎｍ程度、即ち従来の１／４〜１／５の膜厚程度に薄く
できる。
してＺｎＯもしくはＩＴＯが用いられているので、Ｓｎ
Ｏ2膜の表面に凹凸を形成する場合のように、透明導電
膜を１μmまで厚くする必要がなく、その膜厚を２００
ｎｍ程度、即ち従来の１／４〜１／５の膜厚程度に薄く
できる。
【００５６】この発明においては、帯状の可撓性基板を
そのロール状に巻かれた一端から送り出しかつその他端
側にて巻き取り可能に保持し、可撓性基板の移送経路内
の基板処理領域にて、この領域を通過する可撓性基板の
表面に連続的にサンドブラスト処理を施して、その表面
に微小な凹凸を形成するようにしている。このため、非
晶質Ｓｉ太陽電池に適した凹凸形状の散乱反射面を有す
る太陽電池用基板を、高温処理を用いることなく、歩留
まりよく作製することができる。
そのロール状に巻かれた一端から送り出しかつその他端
側にて巻き取り可能に保持し、可撓性基板の移送経路内
の基板処理領域にて、この領域を通過する可撓性基板の
表面に連続的にサンドブラスト処理を施して、その表面
に微小な凹凸を形成するようにしている。このため、非
晶質Ｓｉ太陽電池に適した凹凸形状の散乱反射面を有す
る太陽電池用基板を、高温処理を用いることなく、歩留
まりよく作製することができる。
【００５７】この発明においては、上記帯状の可撓性基
板のロール状に巻かれた一端側及び他端側の部分の配置
領域と、可撓性基板にサンドブラスト処理を施す基板処
理領域とを、それぞれ独立した部屋として分離する。こ
のため、基板処理領域でサンドブラスト処理に用いられ
る砥粒が、表面処理前後のロール状に巻かれた可撓性基
板に付着しないようにできるとともに、使用された砥粒
を、その散乱を防止し効率良く回収することができる。
板のロール状に巻かれた一端側及び他端側の部分の配置
領域と、可撓性基板にサンドブラスト処理を施す基板処
理領域とを、それぞれ独立した部屋として分離する。こ
のため、基板処理領域でサンドブラスト処理に用いられ
る砥粒が、表面処理前後のロール状に巻かれた可撓性基
板に付着しないようにできるとともに、使用された砥粒
を、その散乱を防止し効率良く回収することができる。
【００５８】この発明においては、上記基板加工室の入
口部分と出口部分にエアーカーテンを設け、このエアー
カーテンによりその内外の領域を仕切っているので、上
記砥粒の、表面処理前後のロール状に巻かれた可撓性基
板への付着防止、及び使用済み砥粒の回収をより効果的
に行うことができる。
口部分と出口部分にエアーカーテンを設け、このエアー
カーテンによりその内外の領域を仕切っているので、上
記砥粒の、表面処理前後のロール状に巻かれた可撓性基
板への付着防止、及び使用済み砥粒の回収をより効果的
に行うことができる。
【００５９】この発明においては、上記基板処理領域に
は、砥粒を空気流に乗せて可撓性基板に表面に向けて吹
き出す複数の噴射ノズルを、可撓性基板の移送方向と垂
直な方向に沿って配列しているので、可撓性基板表面の
サンドブラスト処理が可撓性基板の幅方向に均一に行わ
れる。
は、砥粒を空気流に乗せて可撓性基板に表面に向けて吹
き出す複数の噴射ノズルを、可撓性基板の移送方向と垂
直な方向に沿って配列しているので、可撓性基板表面の
サンドブラスト処理が可撓性基板の幅方向に均一に行わ
れる。
【００６０】この発明においては、前記基板加工室の、
前記可撓性基板の移送方向の下流側に設けたエアーブロ
ー室にて、サンドブラスト処理が施された可撓性基板の
表面にエアーブロー処理を行うようにしたので、可撓性
基板のサンドブラスト処理部分に付着している砥粒を、
この処理部分がロール状に巻き取られる前に除去するこ
とができる。
前記可撓性基板の移送方向の下流側に設けたエアーブロ
ー室にて、サンドブラスト処理が施された可撓性基板の
表面にエアーブロー処理を行うようにしたので、可撓性
基板のサンドブラスト処理部分に付着している砥粒を、
この処理部分がロール状に巻き取られる前に除去するこ
とができる。
【００６１】この発明においては、基板加工室の、可撓
性基板の移送方向の下流側に設けた基板洗浄室にて、サ
ンドブラスト処理が施された可撓性基板の洗浄を行うよ
うにしたので、上記と同様、可撓性基板のサンドブラス
ト処理部分に付着している砥粒を、この処理部分がロー
ル状に巻き取られる前に除去することができる。
性基板の移送方向の下流側に設けた基板洗浄室にて、サ
ンドブラスト処理が施された可撓性基板の洗浄を行うよ
うにしたので、上記と同様、可撓性基板のサンドブラス
ト処理部分に付着している砥粒を、この処理部分がロー
ル状に巻き取られる前に除去することができる。
【００６２】この発明においては、可撓性基板の移送経
路では、可撓性基板が接地レベルにアースされるように
構成されているので、サンドブラスト処理による可撓性
基板の帯電を回避できる。
路では、可撓性基板が接地レベルにアースされるように
構成されているので、サンドブラスト処理による可撓性
基板の帯電を回避できる。
【００６３】この発明においては、基板加工室には、可
撓性基板を支持する複数のローラ部材を可撓性基板の移
送経路に沿って設け、噴射ノズルからの空気流の噴射に
より可撓性基板が撓まないようにしたので、サンドブラ
スト処理時の可撓性基板の撓みによる加工不良を回避で
きる。
撓性基板を支持する複数のローラ部材を可撓性基板の移
送経路に沿って設け、噴射ノズルからの空気流の噴射に
より可撓性基板が撓まないようにしたので、サンドブラ
スト処理時の可撓性基板の撓みによる加工不良を回避で
きる。
【００６４】この発明においては、帯状の可撓性基板を
そのロール状に巻かれた一端からの送出し及びその他端
側での巻取り可能に保持する基板加工装置を用い、装置
内の可撓性基板移送経路における基板処理領域にて、こ
の領域を通過する可撓性基板の表面に連続的にサンドブ
ラスト処理を施して、その表面に微小な凹凸を有する太
陽電池用基板を製造できる。このため、非晶質Ｓｉ太陽
電池に適した凹凸形状の散乱反射面を有する太陽電池用
基板を、高温処理を用いることなく、歩留まりよく作製
することができる。
そのロール状に巻かれた一端からの送出し及びその他端
側での巻取り可能に保持する基板加工装置を用い、装置
内の可撓性基板移送経路における基板処理領域にて、こ
の領域を通過する可撓性基板の表面に連続的にサンドブ
ラスト処理を施して、その表面に微小な凹凸を有する太
陽電池用基板を製造できる。このため、非晶質Ｓｉ太陽
電池に適した凹凸形状の散乱反射面を有する太陽電池用
基板を、高温処理を用いることなく、歩留まりよく作製
することができる。
【００６５】この発明においては、薄膜太陽電池を構成
する太陽電池用基板を、その表面の凹凸を、基板表面に
＃２０００以上の番手の微小な砥粒を吹き付けて形成
し、かつその山部と谷部の高さの差が０．１〜０．５μ
ｍと小さい構造としたので、凹凸形状が滑らかなものと
なる。このため凹凸を形成した表面上に直接薄膜を形成
しても、薄膜に亀裂が生じることがなく、凹凸の谷部を
埋める処理を不要とできる。また、ヘイズ率を最適化す
ることにより、１０％以上の変換効率を持つ薄膜太陽電
池を得ることができる。なお、基板表面の中心線平均粗
さを２０ｎｍから２００ｎｍの範囲に設定することによ
って、該基板表面上に形成される薄膜への、凹凸による
悪影響をより低減できる。
する太陽電池用基板を、その表面の凹凸を、基板表面に
＃２０００以上の番手の微小な砥粒を吹き付けて形成
し、かつその山部と谷部の高さの差が０．１〜０．５μ
ｍと小さい構造としたので、凹凸形状が滑らかなものと
なる。このため凹凸を形成した表面上に直接薄膜を形成
しても、薄膜に亀裂が生じることがなく、凹凸の谷部を
埋める処理を不要とできる。また、ヘイズ率を最適化す
ることにより、１０％以上の変換効率を持つ薄膜太陽電
池を得ることができる。なお、基板表面の中心線平均粗
さを２０ｎｍから２００ｎｍの範囲に設定することによ
って、該基板表面上に形成される薄膜への、凹凸による
悪影響をより低減できる。
【００６６】この発明においては、帯状の可撓性基板を
そのロール状に巻かれた一端からの送出し及びその他端
側での巻取り可能に保持する構造の基板加工装置を用い
て、装置内の基板処理領域にて、この領域を通過する可
撓性基板の表面にサンドブラスト処理により微小な凹凸
を形成し、サンドブラスト処理された基板表面に、裏面
反射電極、光電変換を行う半導体発電構造、及び表面側
透明電極の膜を、上記基板表面の凹凸形状がそれぞれの
膜の表面形状に反映されるよう形成する。これらの膜の
凹凸の平均的な高低差は、０．１〜０．５μmの範囲に
ある。上記可撓性基板の処理工程では、基板処理領域を
通過する可撓性基板の表面にサンドブラスト法により微
小な凹凸を連続的に形成するようにしたので、凹凸形状
の散乱反射面を有する太陽電池用基板を用いた高効率の
薄膜太陽電池を、歩留まりよく製造することができる。
そのロール状に巻かれた一端からの送出し及びその他端
側での巻取り可能に保持する構造の基板加工装置を用い
て、装置内の基板処理領域にて、この領域を通過する可
撓性基板の表面にサンドブラスト処理により微小な凹凸
を形成し、サンドブラスト処理された基板表面に、裏面
反射電極、光電変換を行う半導体発電構造、及び表面側
透明電極の膜を、上記基板表面の凹凸形状がそれぞれの
膜の表面形状に反映されるよう形成する。これらの膜の
凹凸の平均的な高低差は、０．１〜０．５μmの範囲に
ある。上記可撓性基板の処理工程では、基板処理領域を
通過する可撓性基板の表面にサンドブラスト法により微
小な凹凸を連続的に形成するようにしたので、凹凸形状
の散乱反射面を有する太陽電池用基板を用いた高効率の
薄膜太陽電池を、歩留まりよく製造することができる。
【００６７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。
明する。
【００６８】本発明はサンドブラスト法を用いてガラス
基板の表面に直接凹凸を形成することにより、太陽電池
用基板の拡散反射面の凹凸形状を微細なものとし、これ
により薄膜太陽電池の低コスト化を図るものである。
基板の表面に直接凹凸を形成することにより、太陽電池
用基板の拡散反射面の凹凸形状を微細なものとし、これ
により薄膜太陽電池の低コスト化を図るものである。
【００６９】詳述すると、これまで一般に用いられてき
たＳｎＯ2膜による太陽電池用基板表面の凹凸化処理で
は、ＳｎＯ2膜の成長をコントロールするためのわずか
な条件設定の変化により、上記太陽電池用基板表面の凹
凸形状にばらつきが生じやすいという問題があった。
たＳｎＯ2膜による太陽電池用基板表面の凹凸化処理で
は、ＳｎＯ2膜の成長をコントロールするためのわずか
な条件設定の変化により、上記太陽電池用基板表面の凹
凸形状にばらつきが生じやすいという問題があった。
【００７０】これに対し、本発明によるサンドブラスト
法では、凹凸形状の微妙なコントロールがしやすいとい
う利点がある。また、サンドブラスト法では室温で上記
凹凸形状を基板表面に形成でき、常圧ＣＶＤにより凹凸
形状を形成する場合のように５００℃程度の高温を必要
としないため、強化ガラス上に凹凸形状を形成すること
ができる。そのため、従来、強化ガラスと非強化ガラス
の二重構造であった薄膜太陽電池モジュールを、強化ガ
ラス上に直接薄膜太陽電池を形成することにより低コス
ト化を図ることが可能となる。
法では、凹凸形状の微妙なコントロールがしやすいとい
う利点がある。また、サンドブラスト法では室温で上記
凹凸形状を基板表面に形成でき、常圧ＣＶＤにより凹凸
形状を形成する場合のように５００℃程度の高温を必要
としないため、強化ガラス上に凹凸形状を形成すること
ができる。そのため、従来、強化ガラスと非強化ガラス
の二重構造であった薄膜太陽電池モジュールを、強化ガ
ラス上に直接薄膜太陽電池を形成することにより低コス
ト化を図ることが可能となる。
【００７１】さらに、透明導電膜も凹凸形状を大きくす
るために厚くする必要がないので２００ｎｍ程度、即ち
従来の１／４〜１／５の膜厚でよい。
るために厚くする必要がないので２００ｎｍ程度、即ち
従来の１／４〜１／５の膜厚でよい。
【００７２】また、ステンレス基板等の金属基板を用い
る場合にも、サンドブラスト法により室温で基板表面に
凹凸を形成することにより、基板の昇温、降温にかかる
時間を節約でき、基板の反りといった問題もなくなる。
る場合にも、サンドブラスト法により室温で基板表面に
凹凸を形成することにより、基板の昇温、降温にかかる
時間を節約でき、基板の反りといった問題もなくなる。
【００７３】さらに、金属基板では、その表面にある傷
が歩留まりを低下させるために、通常、基板を研磨処理
する必要があるが、上記凹凸形状を形成するためのサン
ドブラスト処理では、凹凸の形成と同時に、基板全体の
傷が平滑化されるので、金属基板の表面に凹凸形状を形
成する処理が非常に効率的となる。そしてこのような金
属基板を用いることにより従来よりも低コストで効率も
同等以上の太陽電池を形成することが可能になる。
が歩留まりを低下させるために、通常、基板を研磨処理
する必要があるが、上記凹凸形状を形成するためのサン
ドブラスト処理では、凹凸の形成と同時に、基板全体の
傷が平滑化されるので、金属基板の表面に凹凸形状を形
成する処理が非常に効率的となる。そしてこのような金
属基板を用いることにより従来よりも低コストで効率も
同等以上の太陽電池を形成することが可能になる。
【００７４】また、従来のサンドブラスト法による凹凸
形状の形成処理では、凹凸の形成時に基板に与える衝撃
が大きいために、サンドブラスト処理で発生した欠陥層
をエッチングで除去する必要があったが、本発明のサン
ドブラスト処理では、＃２０００以上の砥粒を空気流に
乗せて基板表面に吹き付けるので、基板表面に与える衝
撃が小さくなり、上記のような欠陥層の発生を回避で
き、欠陥層のエッチング工程を不要とできる。さらに従
来のサンドブラスト法で形成した凹凸は、その谷部の形
状を緩やかにするためにＳｉＯ2を谷部に形成する必要
があったが、本発明のように＃２０００以上の砥粒を用
いることにより、凹凸形状が滑らかになり、その谷部を
埋める処理が必要なくなる。
形状の形成処理では、凹凸の形成時に基板に与える衝撃
が大きいために、サンドブラスト処理で発生した欠陥層
をエッチングで除去する必要があったが、本発明のサン
ドブラスト処理では、＃２０００以上の砥粒を空気流に
乗せて基板表面に吹き付けるので、基板表面に与える衝
撃が小さくなり、上記のような欠陥層の発生を回避で
き、欠陥層のエッチング工程を不要とできる。さらに従
来のサンドブラスト法で形成した凹凸は、その谷部の形
状を緩やかにするためにＳｉＯ2を谷部に形成する必要
があったが、本発明のように＃２０００以上の砥粒を用
いることにより、凹凸形状が滑らかになり、その谷部を
埋める処理が必要なくなる。
【００７５】図１（ａ）は、本発明の太陽電池用基板の
製造方法により形成した太陽電池用基板上に透明導電膜
が形成された基板表面のＳＴＭ像を示す。図１（ｂ）
は、従来技術によって凹凸を形成した透明電極膜の表面
のＳＴＭ像を示す。
製造方法により形成した太陽電池用基板上に透明導電膜
が形成された基板表面のＳＴＭ像を示す。図１（ｂ）
は、従来技術によって凹凸を形成した透明電極膜の表面
のＳＴＭ像を示す。
【００７６】基板表面に本発明のような凹凸をサンドブ
ラストにより形成するための条件は、主に砥粒の大き
さ、噴射距離および噴射圧力、つまり噴射ノズルから基
板表面までの距離および砥粒の圧力に依存する。
ラストにより形成するための条件は、主に砥粒の大き
さ、噴射距離および噴射圧力、つまり噴射ノズルから基
板表面までの距離および砥粒の圧力に依存する。
【００７７】図２は、＃３０００の砥粒を用いて、基板
に対してドライサンドブラスト処理した場合のヘイズ率
と噴射圧力と噴射距離との間の関係を示す。ヘイズ率と
は、基板を透過した光の直進透過光と散乱透過光の比で
あり、光の散乱を表す指標である。ヘイズ率が高いと光
の散乱が増加し、太陽電池内部における光の光路長が増
加する。また、光の散乱は、光の屈折率の違いの大きい
界面で大きくなる（屈折率は、ガラス：１．５、透明導
電膜：１．９、非晶質膜：３．５）。このことについて
図３を参照しながら説明する。
に対してドライサンドブラスト処理した場合のヘイズ率
と噴射圧力と噴射距離との間の関係を示す。ヘイズ率と
は、基板を透過した光の直進透過光と散乱透過光の比で
あり、光の散乱を表す指標である。ヘイズ率が高いと光
の散乱が増加し、太陽電池内部における光の光路長が増
加する。また、光の散乱は、光の屈折率の違いの大きい
界面で大きくなる（屈折率は、ガラス：１．５、透明導
電膜：１．９、非晶質膜：３．５）。このことについて
図３を参照しながら説明する。
【００７８】図３は、本発明による薄膜太陽電池３０の
断面構造を示す。薄膜太陽電池３０は、表面が凹凸形状
を有するガラス基板１と、ガラス基板１上に形成された
透明導電膜２と、透明導電膜２上に設けられた光電変換
用積層構造９を備えている。光電変換用積層構造９
は、、ｐ型アモルファスシリコン層（ｐ層）３，組成変
化層（ｂ層）３ａ，ｉ型アモルファスシリコン層（ｉ
層）４、ｎ型アモルファスシリコン層（ｎ層）５を有す
る。また、ｎ型アモルファスシリコン層５上には、裏面
電極としてのＺｎＯ膜６及び裏面金属反射電極としての
Ａｇ膜７が順次形成されている。
断面構造を示す。薄膜太陽電池３０は、表面が凹凸形状
を有するガラス基板１と、ガラス基板１上に形成された
透明導電膜２と、透明導電膜２上に設けられた光電変換
用積層構造９を備えている。光電変換用積層構造９
は、、ｐ型アモルファスシリコン層（ｐ層）３，組成変
化層（ｂ層）３ａ，ｉ型アモルファスシリコン層（ｉ
層）４、ｎ型アモルファスシリコン層（ｎ層）５を有す
る。また、ｎ型アモルファスシリコン層５上には、裏面
電極としてのＺｎＯ膜６及び裏面金属反射電極としての
Ａｇ膜７が順次形成されている。
【００７９】透明導電膜２とｐ型アモルファスシリコン
層３との界面で、光は大きく屈折する。このため、この
界面部分の凹凸形状が最も重要である。この界面で光が
散乱するため、光はｉ型アモルファスシリコン層４を斜
めに走行する。この場合、界面部分に凹凸がなく光が垂
直に走行する場合と比べて光路長が長くなる。このた
め、太陽電池の光の吸収量が増加し、出力電流が増加す
る。
層３との界面で、光は大きく屈折する。このため、この
界面部分の凹凸形状が最も重要である。この界面で光が
散乱するため、光はｉ型アモルファスシリコン層４を斜
めに走行する。この場合、界面部分に凹凸がなく光が垂
直に走行する場合と比べて光路長が長くなる。このた
め、太陽電池の光の吸収量が増加し、出力電流が増加す
る。
【００８０】この出力電流は、ヘイズ率が増加するに従
って増加する傾向を示すが、ヘイズ率が４０〜５０程度
で飽和する。しかし、このようにヘイズ率が大きくなる
と、ガラス基板の表面の凹凸のサイズも大きくなってお
り、半導体層の厚み（０．３〜０．５ μm）より凹凸の
サイズの方が大きくなるため、透明導電膜２と裏面金属
反射電極膜７が短絡しやすくなり、歩留まりが低下する
という問題が生じる。このため、ヘイズ率は、１０〜２
０程度であることが好ましい。図２に示すように（破線
で囲まれる領域）、噴射圧力と噴射距離を適宜に選択す
ることにより、所望のヘイズ率を有する基板を得ること
ができる。図２から分かるように、噴射圧力を約２〜１
０kg/cm2、噴射距離を約４０〜３００mmの範囲に設定す
ることで、所望のヘイズ率を有する基板を得ることがで
きる。
って増加する傾向を示すが、ヘイズ率が４０〜５０程度
で飽和する。しかし、このようにヘイズ率が大きくなる
と、ガラス基板の表面の凹凸のサイズも大きくなってお
り、半導体層の厚み（０．３〜０．５ μm）より凹凸の
サイズの方が大きくなるため、透明導電膜２と裏面金属
反射電極膜７が短絡しやすくなり、歩留まりが低下する
という問題が生じる。このため、ヘイズ率は、１０〜２
０程度であることが好ましい。図２に示すように（破線
で囲まれる領域）、噴射圧力と噴射距離を適宜に選択す
ることにより、所望のヘイズ率を有する基板を得ること
ができる。図２から分かるように、噴射圧力を約２〜１
０kg/cm2、噴射距離を約４０〜３００mmの範囲に設定す
ることで、所望のヘイズ率を有する基板を得ることがで
きる。
【００８１】図４は、砥粒の大きさと噴射距離とヘイズ
率の関係を示している。斜線で示した領域は、ヘイズ率
が１０〜２０％程度の範囲の領域であり、この領域で
は、太陽電池の変換効率が１０％以上の良好なセル特性
が得られる。
率の関係を示している。斜線で示した領域は、ヘイズ率
が１０〜２０％程度の範囲の領域であり、この領域で
は、太陽電池の変換効率が１０％以上の良好なセル特性
が得られる。
【００８２】図４において、サンドブラストに用いる砥
粒の番手が＃１５００程度では、ヘイズ率に関係なく変
換効率１０％以上の良好なセル特性の得られる範囲はな
い。これは砥粒の番手が大きくなると、同じヘイズ率で
も、砥粒により処理された表面の状態が異なり、表面の
凹凸形状が大きくなるため、セル特性が低下するからで
ある。そのため、砥粒として＃３０００の程度の番手の
ものを用いる方が効率の良いセルの得られるヘイズ率の
範囲が広くなる。図４から分かるように、砥粒の大きさ
と噴射距離を制御することにより、効率の高いセルを得
ることができる。
粒の番手が＃１５００程度では、ヘイズ率に関係なく変
換効率１０％以上の良好なセル特性の得られる範囲はな
い。これは砥粒の番手が大きくなると、同じヘイズ率で
も、砥粒により処理された表面の状態が異なり、表面の
凹凸形状が大きくなるため、セル特性が低下するからで
ある。そのため、砥粒として＃３０００の程度の番手の
ものを用いる方が効率の良いセルの得られるヘイズ率の
範囲が広くなる。図４から分かるように、砥粒の大きさ
と噴射距離を制御することにより、効率の高いセルを得
ることができる。
【００８３】なお、図４は、ガラス基板に凹凸が形成さ
れている場合を示すものであり、基板としてステンレス
基板や高分子等のフィルムを用いた場合には、良好なセ
ルが得られる範囲、つまり砥粒の大きさ、ヘイズ率、噴
射距離の範囲がガラス基板の場合とは異なる。これは、
上記のように基板としてステンレス基板や高分子等のフ
ィルムを用いた場合には、その表面に凹凸を形成した
後、金属電極、例えばＴｉ、Ａｇ、Ａｌ等を形成するの
で、非晶質膜での凹凸の大きさが鈍ってしまうことか
ら、凹凸を大きめに形成する必要があるからである。例
えば、ガラス基板の場合には、凹凸の山と谷の差が０．
２μｍくらいがよいが、ステンレス基板の場合には凹凸
の山と谷の差が０．３〜０．４μｍくらいがよい。
れている場合を示すものであり、基板としてステンレス
基板や高分子等のフィルムを用いた場合には、良好なセ
ルが得られる範囲、つまり砥粒の大きさ、ヘイズ率、噴
射距離の範囲がガラス基板の場合とは異なる。これは、
上記のように基板としてステンレス基板や高分子等のフ
ィルムを用いた場合には、その表面に凹凸を形成した
後、金属電極、例えばＴｉ、Ａｇ、Ａｌ等を形成するの
で、非晶質膜での凹凸の大きさが鈍ってしまうことか
ら、凹凸を大きめに形成する必要があるからである。例
えば、ガラス基板の場合には、凹凸の山と谷の差が０．
２μｍくらいがよいが、ステンレス基板の場合には凹凸
の山と谷の差が０．３〜０．４μｍくらいがよい。
【００８４】次に、図５を参照しながら、本発明に係る
基板加工装置１００の基本原理について、説明する。
基板加工装置１００の基本原理について、説明する。
【００８５】本発明の基板加工装置１００は、ロール・
ツー・ロール機構により、帯状の可撓性基板１０２の処
理領域への送出し及び排出を行い、処理領域では可撓性
基板１０２に対しサンドブラスト法を用いて処理を行
う。この処理によって、可撓性基板１０２上に、山と谷
の高さの差が１００〜５００ｎｍ程度の微小な凹凸が形
成される。
ツー・ロール機構により、帯状の可撓性基板１０２の処
理領域への送出し及び排出を行い、処理領域では可撓性
基板１０２に対しサンドブラスト法を用いて処理を行
う。この処理によって、可撓性基板１０２上に、山と谷
の高さの差が１００〜５００ｎｍ程度の微小な凹凸が形
成される。
【００８６】基板加工装置１００は、例えばその正面か
ら見て、左側と右側にはロール配置領域１００ａ、１０
０ｄが設けられている。これらのロール配置領域１００
ａおよび１００ｄの間には、基板の処理領域１００ｂが
設けられている。それぞれの領域は、仕切り部材により
独立した部屋に分離されている。基板の処理領域（基板
加工室）１００ｂへの入口と出口の部分では、エアーカ
ーテン１０７により加工室の内部と外部とが仕切られて
いる。
ら見て、左側と右側にはロール配置領域１００ａ、１０
０ｄが設けられている。これらのロール配置領域１００
ａおよび１００ｄの間には、基板の処理領域１００ｂが
設けられている。それぞれの領域は、仕切り部材により
独立した部屋に分離されている。基板の処理領域（基板
加工室）１００ｂへの入口と出口の部分では、エアーカ
ーテン１０７により加工室の内部と外部とが仕切られて
いる。
【００８７】上記基板加工室内１００ｂには、可撓性基
板１０２の送り方向と垂直な方向に複数の噴射ノズル１
２２ａが並んで配設されている。また基板加工室１００
ｂでは、可撓性基板が砥粒の噴射により撓まないよう
に、複数のローラー１０６上を移動するようになってい
る。そして、基板加工室１００ｂの下流側には、エアー
ブロー室もしくは基板洗浄室１００ｃが設けられてい
る。
板１０２の送り方向と垂直な方向に複数の噴射ノズル１
２２ａが並んで配設されている。また基板加工室１００
ｂでは、可撓性基板が砥粒の噴射により撓まないよう
に、複数のローラー１０６上を移動するようになってい
る。そして、基板加工室１００ｂの下流側には、エアー
ブロー室もしくは基板洗浄室１００ｃが設けられてい
る。
【００８８】さらに、上記基板加工装置１００は、少な
くともその稼働中には上記可撓性基板１０２が接地され
るような構成となっている。
くともその稼働中には上記可撓性基板１０２が接地され
るような構成となっている。
【００８９】このように、ロール・ツー・ロール機構に
より、可撓性基板１０２を処理領域への供給及び処理領
域から排出し、処理領域ではサンドブラスト法を用いて
可撓性基板の表面に直接加工処理を施すことにより、山
と谷の高さの差が１００〜５００ｎｍ程度の微小な凹凸
を、帯状の可撓性基板の表面に連続的に形成することが
できる。このような微小な凹凸を形成した基板を薄膜太
陽電池の基板として用いることにより、薄膜太陽電池の
高効率化、低コスト化を図ることができる。
より、可撓性基板１０２を処理領域への供給及び処理領
域から排出し、処理領域ではサンドブラスト法を用いて
可撓性基板の表面に直接加工処理を施すことにより、山
と谷の高さの差が１００〜５００ｎｍ程度の微小な凹凸
を、帯状の可撓性基板の表面に連続的に形成することが
できる。このような微小な凹凸を形成した基板を薄膜太
陽電池の基板として用いることにより、薄膜太陽電池の
高効率化、低コスト化を図ることができる。
【００９０】上記サンドブラストによる表面処理では、
これまで一般に用いられてきた裏面反射金属表面の凹凸
化により得られる凹凸形状に比べて大きく、しかも太陽
電池内部での短絡が発生しにくい凹凸形状を形成するこ
とが可能である。これは、裏面反射金属表面の凹凸は、
金属膜の成長過程および成長後のアニール処理により形
成されるのに対し、サンドブラスト処理では、基板表面
に吹き付けられる砥粒の衝撃により基板表面に凹凸が形
成されるからである。
これまで一般に用いられてきた裏面反射金属表面の凹凸
化により得られる凹凸形状に比べて大きく、しかも太陽
電池内部での短絡が発生しにくい凹凸形状を形成するこ
とが可能である。これは、裏面反射金属表面の凹凸は、
金属膜の成長過程および成長後のアニール処理により形
成されるのに対し、サンドブラスト処理では、基板表面
に吹き付けられる砥粒の衝撃により基板表面に凹凸が形
成されるからである。
【００９１】また、サンドブラスト処理は、室温、常圧
で行うことができるため、短時間で基板の凹凸化ができ
るという特長がある。
で行うことができるため、短時間で基板の凹凸化ができ
るという特長がある。
【００９２】また、金属基板表面にある傷が歩留まりを
低下させるために、通常、金属基板は、その表面の凹凸
化処理の前に研磨処理する必要があった。本発明による
サンドブラスト処理では、基板表面全体の傷を平滑化す
ると同時に、その表面の凹凸化ができ、非常に効率的で
ある。このような凹凸基板処理装置を用いることによ
り、従来よりも低コストで効率も同等以上の太陽電池を
形成することが可能になる。
低下させるために、通常、金属基板は、その表面の凹凸
化処理の前に研磨処理する必要があった。本発明による
サンドブラスト処理では、基板表面全体の傷を平滑化す
ると同時に、その表面の凹凸化ができ、非常に効率的で
ある。このような凹凸基板処理装置を用いることによ
り、従来よりも低コストで効率も同等以上の太陽電池を
形成することが可能になる。
【００９３】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形
態による薄膜太陽電池用基板の形成方法について説明す
る。基板の種類はある程度硬い基板であればどのような
ものでもサンドブラストにより、その表面に凹凸を形成
できる。例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチ
ックス、カーボンのような材料に対してはサンドブラス
トによりその表面が凹凸形状となるよう加工できるが、
ゴムのように柔らかいものに対しては処理することは困
難である。ここではガラス基板を加工する場合について
述べる。
態による薄膜太陽電池用基板の形成方法について説明す
る。基板の種類はある程度硬い基板であればどのような
ものでもサンドブラストにより、その表面に凹凸を形成
できる。例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチ
ックス、カーボンのような材料に対してはサンドブラス
トによりその表面が凹凸形状となるよう加工できるが、
ゴムのように柔らかいものに対しては処理することは困
難である。ここではガラス基板を加工する場合について
述べる。
【００９４】図６は本第１の実施形態の薄膜太陽電池用
基板の形成方法で用いる加工装置１０の構成を概念的に
示す図である。図６に示すように、加工装置１０は、装
置本体１０ａに対して移動可能に設けられた基板加工用
の台１１と、基板加工用の台１１の上方に配置され、砥
粒を空気流１２ａに乗せて吹き出す噴射ノズル１２とを
有している。この噴射ノズル１２の径は通常φ７ｍｍ程
度に設定されるが、処理する基板の大きさや処理速度に
応じて所要の径に設定する。
基板の形成方法で用いる加工装置１０の構成を概念的に
示す図である。図６に示すように、加工装置１０は、装
置本体１０ａに対して移動可能に設けられた基板加工用
の台１１と、基板加工用の台１１の上方に配置され、砥
粒を空気流１２ａに乗せて吹き出す噴射ノズル１２とを
有している。この噴射ノズル１２の径は通常φ７ｍｍ程
度に設定されるが、処理する基板の大きさや処理速度に
応じて所要の径に設定する。
【００９５】次に、薄膜太陽電池用基板の製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
【００９６】まず、例えば強化ガラス等のガラス基板１
を上記加工装置１０の基板加工用の台１１に装着し、噴
射ノズル１２から、砥粒を含む空気流１２ａをガラス基
板１の表面に向けて吹き付けながら、基板加工用の台１
１を一定方向に移動させる。ここでは、上記砥粒とし
て、その番手が＃２０００以上、望ましくは＃３０００
程度のものを用いている。また、上記砥粒の種類として
は種々のものがあり、例えばアルミナ、ホワイトアルミ
ナ、あるいはカーボランダム等からなるものを用いるこ
とができる。
を上記加工装置１０の基板加工用の台１１に装着し、噴
射ノズル１２から、砥粒を含む空気流１２ａをガラス基
板１の表面に向けて吹き付けながら、基板加工用の台１
１を一定方向に移動させる。ここでは、上記砥粒とし
て、その番手が＃２０００以上、望ましくは＃３０００
程度のものを用いている。また、上記砥粒の種類として
は種々のものがあり、例えばアルミナ、ホワイトアルミ
ナ、あるいはカーボランダム等からなるものを用いるこ
とができる。
【００９７】この第１の実施形態では、上記噴射ノズル
１２から吹き出される空気流の噴射圧力は３〜４ｋｇ／
ｃｍ2程度とし、砥粒の噴射量は５０ｇ／ｍｉｎ程度に
設定している。また、噴射距離L，つまり上記噴射ノズ
ル１２の先端から基板１の表面までの距離は、１０ｃｍ
程度に設定し、噴射角度，つまり噴射ノズルからの空気
流が基板表面に進入する方向の基板表面に対する角度
は、９０度に設定している。さらに、上記基板加工用の
台１１の移動速度は２５０ｍｍ／ｍｉｎとしている。
１２から吹き出される空気流の噴射圧力は３〜４ｋｇ／
ｃｍ2程度とし、砥粒の噴射量は５０ｇ／ｍｉｎ程度に
設定している。また、噴射距離L，つまり上記噴射ノズ
ル１２の先端から基板１の表面までの距離は、１０ｃｍ
程度に設定し、噴射角度，つまり噴射ノズルからの空気
流が基板表面に進入する方向の基板表面に対する角度
は、９０度に設定している。さらに、上記基板加工用の
台１１の移動速度は２５０ｍｍ／ｍｉｎとしている。
【００９８】通常のソーダガラス基板を、このような加
工パラメータでもってサンドブラスト加工した場合、基
板表面の凹凸形状の大きさ、つまり凹凸形状の山部と谷
部の高さの差が２００ｎｍ程度、中心線平均粗さが６０
ｎｍ程度の太陽電池用基板の太陽電池用基板を得ること
ができる。この中心線平均粗さは、基板表面の凹凸の程
度を示しており、基板表面の状態がなめらかなほど、そ
の値が小さくなる。基板表面の中心線平均粗さを２０ｎ
ｍから２００ｎｍの範囲に設定することによって、基板
表面上に形成される薄膜への、凹凸による悪影響をより
低減できる。
工パラメータでもってサンドブラスト加工した場合、基
板表面の凹凸形状の大きさ、つまり凹凸形状の山部と谷
部の高さの差が２００ｎｍ程度、中心線平均粗さが６０
ｎｍ程度の太陽電池用基板の太陽電池用基板を得ること
ができる。この中心線平均粗さは、基板表面の凹凸の程
度を示しており、基板表面の状態がなめらかなほど、そ
の値が小さくなる。基板表面の中心線平均粗さを２０ｎ
ｍから２００ｎｍの範囲に設定することによって、基板
表面上に形成される薄膜への、凹凸による悪影響をより
低減できる。
【００９９】また、この第１の実施形態で示した処理パ
ラメータ等の数値は一例であり、最大の大きさが２００
ｎｍ程度の凹凸形状、望ましくはその大きさが１５０ｎ
ｍ程度の凹凸形状を得るためには、基板材料に対応する
最適なパラメータを設定する必要がある。
ラメータ等の数値は一例であり、最大の大きさが２００
ｎｍ程度の凹凸形状、望ましくはその大きさが１５０ｎ
ｍ程度の凹凸形状を得るためには、基板材料に対応する
最適なパラメータを設定する必要がある。
【０１００】（第２の実施形態）次に本発明の第２の実
施形態による薄膜太陽電池用基板の形成方法について説
明する。第２の実施形態では、金属基板を加工して、薄
膜太陽電池を形成するための基板を形成する。
施形態による薄膜太陽電池用基板の形成方法について説
明する。第２の実施形態では、金属基板を加工して、薄
膜太陽電池を形成するための基板を形成する。
【０１０１】通常、ステンレス等の金属基板を太陽電池
用基板として用いるためには、その表面の傷をなくす必
要がある。このため、基板表面を凸凹形状になるよう加
工する前に、基板表面を研磨処理をすることが一般的に
行われている。このような処理をすることにより、太陽
電池の製造歩留まりを向上させることができる。そし
て、このような研磨処理をした後、表面を凹凸化するた
めにＡｇ等の金属を基板上に形成し、熱処理を行ってい
る。
用基板として用いるためには、その表面の傷をなくす必
要がある。このため、基板表面を凸凹形状になるよう加
工する前に、基板表面を研磨処理をすることが一般的に
行われている。このような処理をすることにより、太陽
電池の製造歩留まりを向上させることができる。そし
て、このような研磨処理をした後、表面を凹凸化するた
めにＡｇ等の金属を基板上に形成し、熱処理を行ってい
る。
【０１０２】これに対し、本発明の第２の実施形態によ
る太陽電池用基板の製造方法では、上記金属基板の表面
の研磨処理と、その表面の凹凸化処理の両方を一度に行
うことが可能となる。
る太陽電池用基板の製造方法では、上記金属基板の表面
の研磨処理と、その表面の凹凸化処理の両方を一度に行
うことが可能となる。
【０１０３】すなわち、例えばステンレス基板を、図６
の加工装置１０の加工用の台１１に装着し、上記第１の
実施形態と同様なサンドブラスト処理を行う。第２の実
施形態のサンドブラスト処理条件は、噴射ノズルからの
空気流の噴射圧力を２〜３ｋｇ／ｃｍ2程度とし、砥粒
の噴射量を２０ｇ／ｍｉｎ程度に設定している点のみ、
第１の実施形態と異なり、その他のパラメータは、上記
第１の実施形態と同一に設定している。
の加工装置１０の加工用の台１１に装着し、上記第１の
実施形態と同様なサンドブラスト処理を行う。第２の実
施形態のサンドブラスト処理条件は、噴射ノズルからの
空気流の噴射圧力を２〜３ｋｇ／ｃｍ2程度とし、砥粒
の噴射量を２０ｇ／ｍｉｎ程度に設定している点のみ、
第１の実施形態と異なり、その他のパラメータは、上記
第１の実施形態と同一に設定している。
【０１０４】このような条件でステンレス基板を処理す
ることにより太陽電池用基板を作製することが可能とな
る。
ることにより太陽電池用基板を作製することが可能とな
る。
【０１０５】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態として、第１の実施形態の太陽電池用基板を用
いた薄膜太陽電池及びその製造方法について述べる。
実施形態として、第１の実施形態の太陽電池用基板を用
いた薄膜太陽電池及びその製造方法について述べる。
【０１０６】この第３の実施形態では、太陽電池用基板
としてガラス基板を用いた場合について述べるが、透光
性高分子またはステンレス等の他の材料の基板を用いて
もよい。
としてガラス基板を用いた場合について述べるが、透光
性高分子またはステンレス等の他の材料の基板を用いて
もよい。
【０１０７】図３は、本第３の実施形態の薄膜太陽電池
３０の断面構造を示している。薄膜太陽電池３０におい
て、基板としては、第１の実施形態の表面を凹凸形状に
加工したガラス基板１が用いられている。ここで、この
ガラス基板１の表面の凹凸形状の最大高さは０．２μm
程度、凹凸形状の凹部、凸部の幅は３００〜６００ｎｍ
となっている。ガラス基板１の表面の凹凸形状が約０．
１〜０．５μｍの高低差を有すれば、本発明の効果は得
られる。
３０の断面構造を示している。薄膜太陽電池３０におい
て、基板としては、第１の実施形態の表面を凹凸形状に
加工したガラス基板１が用いられている。ここで、この
ガラス基板１の表面の凹凸形状の最大高さは０．２μm
程度、凹凸形状の凹部、凸部の幅は３００〜６００ｎｍ
となっている。ガラス基板１の表面の凹凸形状が約０．
１〜０．５μｍの高低差を有すれば、本発明の効果は得
られる。
【０１０８】ガラス基板１の表面上には、透明導電膜２
を介して、ｐ型アモルファスシリコン層（ｐ層）３、組
成変化層（ｂ層）３ａ、ｉ型アモルファスシリコン層
（ｉ層）４及びｎ型アモルファスシリコン層（ｎ層）５
が順次積層されている。またｎ型アモルファスシリコン
層５上には、裏面電極としてのＺｎＯ膜６及び裏面金属
反射電極としてのＡｇ膜７が順次形成されている。基板
１は、光入射側に位置している。
を介して、ｐ型アモルファスシリコン層（ｐ層）３、組
成変化層（ｂ層）３ａ、ｉ型アモルファスシリコン層
（ｉ層）４及びｎ型アモルファスシリコン層（ｎ層）５
が順次積層されている。またｎ型アモルファスシリコン
層５上には、裏面電極としてのＺｎＯ膜６及び裏面金属
反射電極としてのＡｇ膜７が順次形成されている。基板
１は、光入射側に位置している。
【０１０９】次に製造方法について説明する。
【０１１０】まず、上述した第１の実施形態と同様にし
て、ガラス基板１の表面に凹凸形状を形成した後、ガラ
ス基板１の洗浄を行う。これはサンドブラスト処理によ
り加工した後は、アルミナ等の砥粒の粉が基板表面に残
っているからである。この洗浄方法としては純水による
超音波洗浄処理を用いる。なおこの洗浄処理は、特に限
定されるものではないが、サンドブラスト処理以前の段
階でその表面に油汚れが無いような基板であれば、簡単
な洗浄処理でよい。
て、ガラス基板１の表面に凹凸形状を形成した後、ガラ
ス基板１の洗浄を行う。これはサンドブラスト処理によ
り加工した後は、アルミナ等の砥粒の粉が基板表面に残
っているからである。この洗浄方法としては純水による
超音波洗浄処理を用いる。なおこの洗浄処理は、特に限
定されるものではないが、サンドブラスト処理以前の段
階でその表面に油汚れが無いような基板であれば、簡単
な洗浄処理でよい。
【０１１１】次に、ガラス基板１のサンドブラスト処理
を施した表面上に、スパッタリング法により透明導電膜
２を例えば２００ｎｍ程度の厚さに形成する。透明導電
膜２の好ましい厚さは、２００〜５００ｎｍである。透
明導電膜２の表面には、ガラス基板１の表面の凹凸形状
が反映され、約１００〜５００ｎｍ（０．１〜０．５μ
ｍ）の高低差を有する凹凸が形成される。この透明導電
膜２を形成する方法は、ＣＶＤ法や蒸着法を用いること
ができる。また、透明導電膜２の構成材料としては、Ｉ
ＴＯ、ＺｎＯなどを用いることができる。透明導電膜２
をＩＴＯのみで構成することは太陽電池の特性上好まし
くないので、透明導電膜としてＩＴＯを用いる場合に
は、その表面をＺｎＯなどで薄くコーティングしておく
必要がある。
を施した表面上に、スパッタリング法により透明導電膜
２を例えば２００ｎｍ程度の厚さに形成する。透明導電
膜２の好ましい厚さは、２００〜５００ｎｍである。透
明導電膜２の表面には、ガラス基板１の表面の凹凸形状
が反映され、約１００〜５００ｎｍ（０．１〜０．５μ
ｍ）の高低差を有する凹凸が形成される。この透明導電
膜２を形成する方法は、ＣＶＤ法や蒸着法を用いること
ができる。また、透明導電膜２の構成材料としては、Ｉ
ＴＯ、ＺｎＯなどを用いることができる。透明導電膜２
をＩＴＯのみで構成することは太陽電池の特性上好まし
くないので、透明導電膜としてＩＴＯを用いる場合に
は、その表面をＺｎＯなどで薄くコーティングしておく
必要がある。
【０１１２】なお、従来の透明導電膜の表面に凹凸形状
を形成する方法では、通常、透明導電膜を形成する条件
の設定により凹凸形状を形成するようにしている。第３
の実施形態では、凹凸形状は、既にガラス基板の表面に
形成されているので、透明導電膜の形成条件を、凹凸形
状を形成するための特殊な形成条件に設定する必要がな
い。このため、透明導電膜の表面に形成される凹凸形状
およびその面抵抗の再現性が改善される。
を形成する方法では、通常、透明導電膜を形成する条件
の設定により凹凸形状を形成するようにしている。第３
の実施形態では、凹凸形状は、既にガラス基板の表面に
形成されているので、透明導電膜の形成条件を、凹凸形
状を形成するための特殊な形成条件に設定する必要がな
い。このため、透明導電膜の表面に形成される凹凸形状
およびその面抵抗の再現性が改善される。
【０１１３】そして、透明導電膜２の形成後、プラズマ
ＣＶＤ装置で、ｐ型のアモルファスシリコン層（ｐ層）
３、組成変化層（ｂ層）３ａ、ｉ型のアモルファスシリ
コン層（ｉ層）４及びｎ型のアモルファスシリコン層
（ｎ層）５を順次形成する。ここで、ｐ型アモルファス
シリコン層３については、上記凹凸形状の大きさに応じ
た最適な膜厚が存在する。ヘイズ率が１５程度であれ
ば、ｐ型アモルファスシリコン層３の膜厚は１５ｎｍ程
度でも良いが、ヘイズ率が３０程度になると、ｐ型アモ
ルファスシリコン層３を１８〜２０ｎｍ程度の膜厚に設
定する必要がある。またｉ型アモルファスシリコン層４
は、その層厚を５００ｎｍ、ｎ型アモルファスシリコン
層５はその層厚を３０ｎｍの膜厚に設定している。なお
上記各アモルファスシリコン層の形成条件の一例を以下
の表１に示す。
ＣＶＤ装置で、ｐ型のアモルファスシリコン層（ｐ層）
３、組成変化層（ｂ層）３ａ、ｉ型のアモルファスシリ
コン層（ｉ層）４及びｎ型のアモルファスシリコン層
（ｎ層）５を順次形成する。ここで、ｐ型アモルファス
シリコン層３については、上記凹凸形状の大きさに応じ
た最適な膜厚が存在する。ヘイズ率が１５程度であれ
ば、ｐ型アモルファスシリコン層３の膜厚は１５ｎｍ程
度でも良いが、ヘイズ率が３０程度になると、ｐ型アモ
ルファスシリコン層３を１８〜２０ｎｍ程度の膜厚に設
定する必要がある。またｉ型アモルファスシリコン層４
は、その層厚を５００ｎｍ、ｎ型アモルファスシリコン
層５はその層厚を３０ｎｍの膜厚に設定している。なお
上記各アモルファスシリコン層の形成条件の一例を以下
の表１に示す。
【０１１４】
【表１】
【０１１５】続いて、上記ｎ型アモルファスシリコン層
５の表面に、裏面電極としてスパッタリングによりＺｎ
Ｏ膜６を厚さ６０ｎｍに形成する。そして最後に、裏面
電極６の表面に裏面金属反射電極としてＡｇを厚さ５０
０ｎｍに形成する。
５の表面に、裏面電極としてスパッタリングによりＺｎ
Ｏ膜６を厚さ６０ｎｍに形成する。そして最後に、裏面
電極６の表面に裏面金属反射電極としてＡｇを厚さ５０
０ｎｍに形成する。
【０１１６】図７は、このようにして形成した太陽電池
の出力特性を示す。出力特性としては、短絡電流Ｉｓ
ｃ：１９．４ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖｏｃ：０．８６
Ｖ、曲線Ｙの曲線因子ＦＦ：０．７２、変換効率η：１
２．０％が得られた。
の出力特性を示す。出力特性としては、短絡電流Ｉｓ
ｃ：１９．４ｍＡ／ｃｍ2、開放電圧Ｖｏｃ：０．８６
Ｖ、曲線Ｙの曲線因子ＦＦ：０．７２、変換効率η：１
２．０％が得られた。
【０１１７】この特性は従来の透明導電膜を用いて凹凸
形成を行ったセル特性と比較しても遜色なく、短絡電流
に関しては大きい値となっている。
形成を行ったセル特性と比較しても遜色なく、短絡電流
に関しては大きい値となっている。
【０１１８】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態として、ロール・ツー・ロール法を適用した薄膜太陽
電池用の凹凸を有する基板の形成方法について述べる。
態として、ロール・ツー・ロール法を適用した薄膜太陽
電池用の凹凸を有する基板の形成方法について述べる。
【０１１９】図５は、このロール・ツー・ロール法を用
いた基板加工処理に用いる基板加工装置１００を示す。
図５に示すように、基板加工装置１００は、帯状の可撓
性基板１０２の処理領域１００ｂへの送出し及び排出を
行うロール・ツー・ロール機構を有する。処理領域１０
０ｂでは、可撓性基板１０２に対し、サンドブラスト法
を用いて、その表面に山と谷の高さの差が１００〜５０
０ｎｍ程度の微小な凹凸を形成する。
いた基板加工処理に用いる基板加工装置１００を示す。
図５に示すように、基板加工装置１００は、帯状の可撓
性基板１０２の処理領域１００ｂへの送出し及び排出を
行うロール・ツー・ロール機構を有する。処理領域１０
０ｂでは、可撓性基板１０２に対し、サンドブラスト法
を用いて、その表面に山と谷の高さの差が１００〜５０
０ｎｍ程度の微小な凹凸を形成する。
【０１２０】この装置１００には、例えばその正面から
見て左側と右側にそれぞれロール配置領域１００ａ及び
１００ｄが設けられ、これらのロール配置領域の間に、
上記基板処理領域１００ｂが位置している。また、基板
処理領域１００ｂとロール配置領域１００ｄの間には、
可撓性基板１０２に対してエアーブロー処理を行うエア
ーブロー処理領域１００ｃが設けられている。そして上
記各領域１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、
仕切り部材１２０により分離されており、それぞれ独立
した部屋となっている。以後、上記領域１００ａ，１０
０ｄを送出側，巻取側ロール室、領域１００ｂを基板加
工室、領域１００ｃをエアーブロー室とよぶ。
見て左側と右側にそれぞれロール配置領域１００ａ及び
１００ｄが設けられ、これらのロール配置領域の間に、
上記基板処理領域１００ｂが位置している。また、基板
処理領域１００ｂとロール配置領域１００ｄの間には、
可撓性基板１０２に対してエアーブロー処理を行うエア
ーブロー処理領域１００ｃが設けられている。そして上
記各領域１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、
仕切り部材１２０により分離されており、それぞれ独立
した部屋となっている。以後、上記領域１００ａ，１０
０ｄを送出側，巻取側ロール室、領域１００ｂを基板加
工室、領域１００ｃをエアーブロー室とよぶ。
【０１２１】上記送出側ロール室１００ａから基板加工
室１００ｂに通じる開口部分、基板加工室１００ｂから
エアーブロー室１００ｃに通じる開口部分、さらにエア
ーブロー室１００ｃから巻取側ロール室１００ｄに通じ
る開口部分には、それぞれエアーカーテン１０７が設け
られている。
室１００ｂに通じる開口部分、基板加工室１００ｂから
エアーブロー室１００ｃに通じる開口部分、さらにエア
ーブロー室１００ｃから巻取側ロール室１００ｄに通じ
る開口部分には、それぞれエアーカーテン１０７が設け
られている。
【０１２２】上記送出側ロール室１００ａには、支柱部
材１２１に回転可能に支持された送出リール１２１ａが
設けられており、送出リール１２１ａには上記帯状の可
撓性基板の一端側が巻回されて、これが送出側ロール１
０１となっている。また、上記巻取側ロール室１００ｄ
には、支柱部材１２１に回転可能に支持された巻取リー
ル１２１ｄが設けられており、巻取リール１２１ｄには
上記帯状の可撓性基板の他端側が巻回されて、これが巻
取側ロール１０３となっている。
材１２１に回転可能に支持された送出リール１２１ａが
設けられており、送出リール１２１ａには上記帯状の可
撓性基板の一端側が巻回されて、これが送出側ロール１
０１となっている。また、上記巻取側ロール室１００ｄ
には、支柱部材１２１に回転可能に支持された巻取リー
ル１２１ｄが設けられており、巻取リール１２１ｄには
上記帯状の可撓性基板の他端側が巻回されて、これが巻
取側ロール１０３となっている。
【０１２３】また、上記基板加工室１００ｂには、移動
する可撓性基板１０２をガイドするガイドローラ１０６
が基板の移動方向に複数配設されている。これらのガイ
ドローラ１０６は、サンドブラスト処理により可撓性基
板１０２が撓まない程度のピッチ間隔で配置されてい
る。そして、これらのガイドローラ１０６の上方側に
は、砥粒１０４を空気流に乗せて下方に吹き出すサンド
ブラスト装置１２２が設けられている。このサンドブラ
スト装置１２２は、砥粒１０４を吹き出す複数の吹出ノ
ズル１２２ａを有しており、これらの吹出ノズル１２２
ａは、基板の移動方向と垂直な方向に、基板の幅に対応
する幅に渡って配置されている。
する可撓性基板１０２をガイドするガイドローラ１０６
が基板の移動方向に複数配設されている。これらのガイ
ドローラ１０６は、サンドブラスト処理により可撓性基
板１０２が撓まない程度のピッチ間隔で配置されてい
る。そして、これらのガイドローラ１０６の上方側に
は、砥粒１０４を空気流に乗せて下方に吹き出すサンド
ブラスト装置１２２が設けられている。このサンドブラ
スト装置１２２は、砥粒１０４を吹き出す複数の吹出ノ
ズル１２２ａを有しており、これらの吹出ノズル１２２
ａは、基板の移動方向と垂直な方向に、基板の幅に対応
する幅に渡って配置されている。
【０１２４】また、上記エアーブロー室１００ｃにも、
移動する可撓性基板１０２をガイドするガイドローラ１
０６が基板の移動方向に複数配設されている。これらの
ガイドローラ１０６の上方側には、エアーノズル１２３
ａから空気１０５を下方に吹き出すエアー吹出装置１２
３が設けられている。なお、この第４の実施形態の基板
加工装置１００では、基板加工室１００ｂの下流側にエ
アーブロー室１００ｃを配設しているが、エアーブロー
室１００ｃに代えて、純水液などを貯めた洗浄液槽を有
し、洗浄液槽中で、サンドブラスト処理された基板表面
を洗浄することができる基板洗浄室を設けてもよい。
移動する可撓性基板１０２をガイドするガイドローラ１
０６が基板の移動方向に複数配設されている。これらの
ガイドローラ１０６の上方側には、エアーノズル１２３
ａから空気１０５を下方に吹き出すエアー吹出装置１２
３が設けられている。なお、この第４の実施形態の基板
加工装置１００では、基板加工室１００ｂの下流側にエ
アーブロー室１００ｃを配設しているが、エアーブロー
室１００ｃに代えて、純水液などを貯めた洗浄液槽を有
し、洗浄液槽中で、サンドブラスト処理された基板表面
を洗浄することができる基板洗浄室を設けてもよい。
【０１２５】さらに上記基板加工装置１００は、少なく
ともその稼働中には上記可撓性基板が接地電位に接続さ
れる構造となっている。
ともその稼働中には上記可撓性基板が接地電位に接続さ
れる構造となっている。
【０１２６】次に、本実施例による効果について説明す
る。
る。
【０１２７】通常、ステンレス等の金属基板を太陽電池
基板として用いる場合、予め金属基板の表面の傷をなく
すために研磨処理を行うのが一般的である。このような
処理をすることにより歩留まりを向上させることができ
る。さらに、基板表面を凹凸化するためには、基板上に
Ａｇ等の金属を形成し熱処理を行う必要があった。
基板として用いる場合、予め金属基板の表面の傷をなく
すために研磨処理を行うのが一般的である。このような
処理をすることにより歩留まりを向上させることができ
る。さらに、基板表面を凹凸化するためには、基板上に
Ａｇ等の金属を形成し熱処理を行う必要があった。
【０１２８】これに対し、本発明の基板加工装置を用い
れば、上記基板表面の研磨処理と凹凸化処理の両方の処
理を一度に行うことが可能となる。
れば、上記基板表面の研磨処理と凹凸化処理の両方の処
理を一度に行うことが可能となる。
【０１２９】上記基板加工装置１００では、可撓性基板
１０２を、送出側ロール室１００ａから基板加工室１０
０ｂ及びエアーブロー室１００ｃを介して巻取側ロール
室１００ｄへ移動させ、この際、基板加工室１００ｂ内
にて可撓性基板１０２に連続的にサンドブラスト処理を
施し、さらにエアーブロー室１００ｃにて、可撓性基板
の処理部分に付着している砥粒１０４を除去する。
１０２を、送出側ロール室１００ａから基板加工室１０
０ｂ及びエアーブロー室１００ｃを介して巻取側ロール
室１００ｄへ移動させ、この際、基板加工室１００ｂ内
にて可撓性基板１０２に連続的にサンドブラスト処理を
施し、さらにエアーブロー室１００ｃにて、可撓性基板
の処理部分に付着している砥粒１０４を除去する。
【０１３０】これにより、サンドブラスト処理による基
板表面の凹凸化を、効率よく効果的に行うことができ、
しかも基板表面に形成される凹凸形状は、サンドブラス
トによる微小なものとなる。
板表面の凹凸化を、効率よく効果的に行うことができ、
しかも基板表面に形成される凹凸形状は、サンドブラス
トによる微小なものとなる。
【０１３１】また、本装置１００では、左右のロール室
１００ａ，１００ｄと加工室１００ｂとがそれぞれ独立
した部屋として分離されているため、加工室１００ｂで
扱われる数十μｍの砥粒１０４が、ロール状態の基板表
面に付着しないようにすることができるとともに、砥粒
１０４を効果的に回収して再利用できる。
１００ａ，１００ｄと加工室１００ｂとがそれぞれ独立
した部屋として分離されているため、加工室１００ｂで
扱われる数十μｍの砥粒１０４が、ロール状態の基板表
面に付着しないようにすることができるとともに、砥粒
１０４を効果的に回収して再利用できる。
【０１３２】また、基板加工室１００ｂへの入り口と出
口の部分にエアーカーテン１０７が設けられ、その内部
と外部とが仕切られているため、上記ロール状態の基板
表面への砥粒の付着防止、さらに砥粒の効果的な回収に
有効である。
口の部分にエアーカーテン１０７が設けられ、その内部
と外部とが仕切られているため、上記ロール状態の基板
表面への砥粒の付着防止、さらに砥粒の効果的な回収に
有効である。
【０１３３】さらに基板加工室１００ｂの下流側にエア
ーブロー室１００ｃが設けられているため、基板の加工
部分に付着している砥粒を、基板の加工部分が巻取ロー
ル室に送られる前に除去することができる。
ーブロー室１００ｃが設けられているため、基板の加工
部分に付着している砥粒を、基板の加工部分が巻取ロー
ル室に送られる前に除去することができる。
【０１３４】さらに、基板加工室１００ｂでは、基板を
ガイドする複数のガイドローラー１０６上が、サンドブ
ラスト処理により基板が撓まないピッチ間隔で設けられ
ているため、基板の撓みによる加工不良を回避できる。
ガイドする複数のガイドローラー１０６上が、サンドブ
ラスト処理により基板が撓まないピッチ間隔で設けられ
ているため、基板の撓みによる加工不良を回避できる。
【０１３５】本第４の実施形態では、サンドブラスト処
理条件は以下のように設定している。
理条件は以下のように設定している。
【０１３６】まず、砥粒１０４の種類としてはアルミ
ナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等を用い、砥粒
の番手としては＃２０００以上、望ましくは＃３０００
を用いる。また、上記砥粒噴射装置１２２の噴射ノズル
１２２ａ径は、通常φ７ｍｍ程度とし、噴射ノズル１２
２ａの数は、処理する基板の大きさや処理速度に応じて
適宜設定する。
ナ、ホワイトアルミナ、カーボランダム等を用い、砥粒
の番手としては＃２０００以上、望ましくは＃３０００
を用いる。また、上記砥粒噴射装置１２２の噴射ノズル
１２２ａ径は、通常φ７ｍｍ程度とし、噴射ノズル１２
２ａの数は、処理する基板の大きさや処理速度に応じて
適宜設定する。
【０１３７】さらに、上記噴射ノズル１２２ａから吹き
出される空気流の噴射圧力は２〜３ｋｇ／ｃｍ2程度と
し、噴射距離，つまり上記噴射ノズル１２２ａの先端か
ら可撓性基板１０２の表面までの距離は８ｃｍ程度に設
定している。さらに噴射角度、つまり噴射ノズル１２２
ａからの空気流が基板表面に進入する方向の基板表面に
対する角度は９０度に設定する。ロールの送り速度、つ
まり可撓性基板１０２の移動速度は２５０ｍｍ／ｍｉｎ
とし、さらに１つの噴射ノズルからの砥粒の噴射量は２
０ｇ／ｍｉｎ程度に設定している。このような条件でス
テンレス基板を処理することにより太陽電池用基板を作
製することが可能となる。
出される空気流の噴射圧力は２〜３ｋｇ／ｃｍ2程度と
し、噴射距離，つまり上記噴射ノズル１２２ａの先端か
ら可撓性基板１０２の表面までの距離は８ｃｍ程度に設
定している。さらに噴射角度、つまり噴射ノズル１２２
ａからの空気流が基板表面に進入する方向の基板表面に
対する角度は９０度に設定する。ロールの送り速度、つ
まり可撓性基板１０２の移動速度は２５０ｍｍ／ｍｉｎ
とし、さらに１つの噴射ノズルからの砥粒の噴射量は２
０ｇ／ｍｉｎ程度に設定している。このような条件でス
テンレス基板を処理することにより太陽電池用基板を作
製することが可能となる。
【０１３８】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態として、第４の実施形態の基板加工装置１００
を用いた薄膜太陽電池の製造方法について説明する。本
第５の実施形態では、薄膜太陽電池の基板として、ステ
ンレス基板を用いる場合を示すが、薄膜太陽電池の基板
として、他の金属基板または高分子基板を用いてもよい
ことは言うまでもない。
実施形態として、第４の実施形態の基板加工装置１００
を用いた薄膜太陽電池の製造方法について説明する。本
第５の実施形態では、薄膜太陽電池の基板として、ステ
ンレス基板を用いる場合を示すが、薄膜太陽電池の基板
として、他の金属基板または高分子基板を用いてもよい
ことは言うまでもない。
【０１３９】図８は、本実施形態の方法により製造され
るべき薄膜太陽電池１３０の構造を示す断面図である。
薄膜太陽電池１３０において、その基板として、上記第
４の実施形態の基板加工装置により表面に凹凸を形成し
たステンレス基板１０８を有している。
るべき薄膜太陽電池１３０の構造を示す断面図である。
薄膜太陽電池１３０において、その基板として、上記第
４の実施形態の基板加工装置により表面に凹凸を形成し
たステンレス基板１０８を有している。
【０１４０】ステンレス基板１０８上には、金属反射電
極１０９が形成されており、その上には透明導電膜１１
０が形成されている。そして、透明導電膜１１０上に
は、発電構造として、アモルファスシリコンｎ層１１
１，アモルファスシリコンｉ層１１２，アモルファスシ
リコンｂ層１１２ａ，及びアモルファスシリコンｐ層１
１３が順次積層されている。ここで、アモルファスシリ
コンｂ層１１２ａは、ａ−ＳｉＣからなる組成変化層で
あり、ｉ層１１２側からｐ層１１３側にかけて連続的に
組成が変化している。
極１０９が形成されており、その上には透明導電膜１１
０が形成されている。そして、透明導電膜１１０上に
は、発電構造として、アモルファスシリコンｎ層１１
１，アモルファスシリコンｉ層１１２，アモルファスシ
リコンｂ層１１２ａ，及びアモルファスシリコンｐ層１
１３が順次積層されている。ここで、アモルファスシリ
コンｂ層１１２ａは、ａ−ＳｉＣからなる組成変化層で
あり、ｉ層１１２側からｐ層１１３側にかけて連続的に
組成が変化している。
【０１４１】また、上記発電構造を構成するｐ層１１３
上には、透明導電膜１１４を介して櫛形状の表面金属集
電極１１５が形成されている。
上には、透明導電膜１１４を介して櫛形状の表面金属集
電極１１５が形成されている。
【０１４２】次に製造方法について説明する。
【０１４３】まず、上記第４の実施形態のロール・ツー
・ロール方式の基板加工装置１００により可撓性の帯状
のステンレス板を加工して、表面が凹凸化された帯状の
ステンレス基板１０８を形成する。
・ロール方式の基板加工装置１００により可撓性の帯状
のステンレス板を加工して、表面が凹凸化された帯状の
ステンレス基板１０８を形成する。
【０１４４】その後、ステンレス基板１０８上にロール
・ツー・ロール方式のスパッタリング装置により金属反
射電極１０９を約３００〜５００ｎｍの厚さに形成す
る。金属反射電極１０９の表面には、ステンレス基板１
０８の表面の凹凸形状が反映され、約０．１〜０．５μ
ｍの高低差を有する凹凸が形成される。この金属として
は、通常反射率の高いＡｇやＡｌを用いる。
・ツー・ロール方式のスパッタリング装置により金属反
射電極１０９を約３００〜５００ｎｍの厚さに形成す
る。金属反射電極１０９の表面には、ステンレス基板１
０８の表面の凹凸形状が反映され、約０．１〜０．５μ
ｍの高低差を有する凹凸が形成される。この金属として
は、通常反射率の高いＡｇやＡｌを用いる。
【０１４５】続いて、基板１０８の金属反射電極１０９
上にロール・ツー・ロール方式のスパッタリング装置に
より透明導電膜１１０を約５０ｎｍの厚さに形成する。
透明導電膜１１０の好ましい厚さは、５０〜５００ｎｍ
である。透明導電膜１１０の表面には、金属反射電極１
０９の表面の凹凸形状が反映され、約１００〜５００ｎ
ｍ（０．１〜０．５μｍ）の高低差を有する凹凸が形成
される。これは太陽電池の裏面での反射率を向上させる
ためである。この透明導電膜１１０を形成する方法はＣ
ＶＤ法や蒸着法を用いてもよい。また、透明導電膜１１
０の構成材料としては、ＩＴＯ，ＳｎＯ2，ＺｎＯなど
を用いることができるが、ＺｎＯ以外の材料を用いた場
合は、透明導電膜１１０の表面をＺｎＯで数百オングス
トロームの厚さにコーティングしておくことが望まし
い。
上にロール・ツー・ロール方式のスパッタリング装置に
より透明導電膜１１０を約５０ｎｍの厚さに形成する。
透明導電膜１１０の好ましい厚さは、５０〜５００ｎｍ
である。透明導電膜１１０の表面には、金属反射電極１
０９の表面の凹凸形状が反映され、約１００〜５００ｎ
ｍ（０．１〜０．５μｍ）の高低差を有する凹凸が形成
される。これは太陽電池の裏面での反射率を向上させる
ためである。この透明導電膜１１０を形成する方法はＣ
ＶＤ法や蒸着法を用いてもよい。また、透明導電膜１１
０の構成材料としては、ＩＴＯ，ＳｎＯ2，ＺｎＯなど
を用いることができるが、ＺｎＯ以外の材料を用いた場
合は、透明導電膜１１０の表面をＺｎＯで数百オングス
トロームの厚さにコーティングしておくことが望まし
い。
【０１４６】この透明導電膜１１０の形成後、ロール・
ツー・ロール方式のプラズマＣＶＤ装置を用いて、アモ
ルファスシリコンｎ層１１１、ｉ層１１２、ｂ層（ａ‐
ＳｉＣ膜の組成変化層）１１２ａ、ｐ層１１３を順次形
成する。このプラズマＣＶＤ装置は、可撓性基板の移送
経路に沿って並ぶ、上記各層を形成するためのチャンバ
ーを有しており、これらの層は連続的に形成される。こ
こで、ｎ層は７０ｎｍ、ｉ層は５００ｎｍ、ｂ層は１０
ｎｍ、ｐ層は１５ｎｍ層の膜厚となるよう、成長条件が
設定されている。各層の形成条件は、上記第３の実施形
態の場合と同様、ほぼ上記表１に示す通りであるが、ｂ
層の形成条件におけるＣＨ4ガスの流量が３２（ｓｃｃ
ｍ）に固定されている点が、上記表１に示す第３の実施
形態の場合と異なる。
ツー・ロール方式のプラズマＣＶＤ装置を用いて、アモ
ルファスシリコンｎ層１１１、ｉ層１１２、ｂ層（ａ‐
ＳｉＣ膜の組成変化層）１１２ａ、ｐ層１１３を順次形
成する。このプラズマＣＶＤ装置は、可撓性基板の移送
経路に沿って並ぶ、上記各層を形成するためのチャンバ
ーを有しており、これらの層は連続的に形成される。こ
こで、ｎ層は７０ｎｍ、ｉ層は５００ｎｍ、ｂ層は１０
ｎｍ、ｐ層は１５ｎｍ層の膜厚となるよう、成長条件が
設定されている。各層の形成条件は、上記第３の実施形
態の場合と同様、ほぼ上記表１に示す通りであるが、ｂ
層の形成条件におけるＣＨ4ガスの流量が３２（ｓｃｃ
ｍ）に固定されている点が、上記表１に示す第３の実施
形態の場合と異なる。
【０１４７】上記各半導体層の表面には、その下部の層
の表面の凹凸形状が反映され、約０．１〜０．５μｍの
高低差を有する凹凸が形成される。即ち、光電変換用半
導体積層構造の最表面のｐ層１１３の表面には、約０．
１〜０．５μｍの高低差を有する凹凸が形成される。
の表面の凹凸形状が反映され、約０．１〜０．５μｍの
高低差を有する凹凸が形成される。即ち、光電変換用半
導体積層構造の最表面のｐ層１１３の表面には、約０．
１〜０．５μｍの高低差を有する凹凸が形成される。
【０１４８】次に、発電領域を構成する最表面のｐ層１
１３上に、表面電極としてロール・ツー・ロール方式の
スパッタリング装置によりＩＴＯないしＺｎＯを１４０
ｎｍ堆積して表面透明電極１１４を形成する。
１３上に、表面電極としてロール・ツー・ロール方式の
スパッタリング装置によりＩＴＯないしＺｎＯを１４０
ｎｍ堆積して表面透明電極１１４を形成する。
【０１４９】そして最後に、表面透明電極１１４上に表
面金属集電極としてＡｇを印刷法により櫛形状に５００
ｎｍの厚さに形成する。この場合も、帯状の可撓性基板
に連続して表面金属集電極を形成する。
面金属集電極としてＡｇを印刷法により櫛形状に５００
ｎｍの厚さに形成する。この場合も、帯状の可撓性基板
に連続して表面金属集電極を形成する。
【０１５０】このようにして形成した太陽電池の特性と
しては、短絡電流Ｉｓｃ＝１９．１ｍＡ／ｃｍ2、開放
電圧Ｖｏｃ：０．８７Ｖ、曲線因子ＦＦ＝０．７２、変
換効率１２．０％が得られた。この特性は従来の裏面反
射金属に凹凸を形成する方法で作製したセル特性と比較
して、短絡電流で約５％向上し、高い効率が得られた。
しては、短絡電流Ｉｓｃ＝１９．１ｍＡ／ｃｍ2、開放
電圧Ｖｏｃ：０．８７Ｖ、曲線因子ＦＦ＝０．７２、変
換効率１２．０％が得られた。この特性は従来の裏面反
射金属に凹凸を形成する方法で作製したセル特性と比較
して、短絡電流で約５％向上し、高い効率が得られた。
【０１５１】本第５の実施形態によると、従来、薄膜太
陽電池の基板上に金属反射電極を形成する際、その形成
条件の設定あるいは形成後の熱処理により形成していた
微小な凹凸形状を、低温でしかも高速な処理により基板
表面に直に形成することができる。
陽電池の基板上に金属反射電極を形成する際、その形成
条件の設定あるいは形成後の熱処理により形成していた
微小な凹凸形状を、低温でしかも高速な処理により基板
表面に直に形成することができる。
【０１５２】つまり、従来金属基板を用いた薄膜太陽電
池では入射光を散乱させるために金属反射電極を凹凸状
に形成していたが、形成温度が高温であるため生産性が
低かった。
池では入射光を散乱させるために金属反射電極を凹凸状
に形成していたが、形成温度が高温であるため生産性が
低かった。
【０１５３】これに対し本第５の実施形態では、基板と
して、サンドブラスト法を用いてその表面に直接凹凸を
形成したものを用いているため、室温で基板表面の凹凸
化処理を行うことができる。また、このようなサンドブ
ラスト処理を、ロール・ツー・ロール方式の加工装置に
より連続的に行うので、薄膜太陽電池に最適な基板表面
の凹凸形状を効率よく形成でき、生産性よく薄膜太陽電
池を製造できる。
して、サンドブラスト法を用いてその表面に直接凹凸を
形成したものを用いているため、室温で基板表面の凹凸
化処理を行うことができる。また、このようなサンドブ
ラスト処理を、ロール・ツー・ロール方式の加工装置に
より連続的に行うので、薄膜太陽電池に最適な基板表面
の凹凸形状を効率よく形成でき、生産性よく薄膜太陽電
池を製造できる。
【０１５４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、サンドブ
ラスト法を用いて、ガラス基板等の基板表面に直接凹凸
を形成することにより、モジュールの低コスト化が図れ
る。
ラスト法を用いて、ガラス基板等の基板表面に直接凹凸
を形成することにより、モジュールの低コスト化が図れ
る。
【０１５５】また、ガラス基板等の表面の凹凸形状が鋭
くなるのを抑えつつ、ヘイズ率を大きくでき、ヘイズ率
の増大により、薄膜太陽電池の短絡電流を改善すること
ができる。
くなるのを抑えつつ、ヘイズ率を大きくでき、ヘイズ率
の増大により、薄膜太陽電池の短絡電流を改善すること
ができる。
【０１５６】また、太陽電池用基板として金属基板を用
いる場合には、室温でその表面を凹凸形状に加工する処
理を行うことができ、基板の昇温，降温に時間がかか
る、基板が反るといった問題がなくなる。さらに金属基
板を研磨処理をしなくとも、表面をサンドブラスト処理
することにより、その表面への凹凸形状の形成と同時に
基板全体の傷を平滑化できる効果がある。
いる場合には、室温でその表面を凹凸形状に加工する処
理を行うことができ、基板の昇温，降温に時間がかか
る、基板が反るといった問題がなくなる。さらに金属基
板を研磨処理をしなくとも、表面をサンドブラスト処理
することにより、その表面への凹凸形状の形成と同時に
基板全体の傷を平滑化できる効果がある。
【０１５７】本発明によれば、ロール・ツー・ロール法
により可撓性基板を処理領域に供給しつつ、処理領域に
て可撓性基板の表面にサンドブラスト処理を連続的に施
すようにしたので、太陽電池用基板の表面に凹凸形状を
形成する処理を、従来よりも低温かつ高速で連続的に行
うことができ、しかもサンドブラスト処理により凹凸形
状を形成しているため、凹凸形状を太陽電池に対して最
適なものとできる。
により可撓性基板を処理領域に供給しつつ、処理領域に
て可撓性基板の表面にサンドブラスト処理を連続的に施
すようにしたので、太陽電池用基板の表面に凹凸形状を
形成する処理を、従来よりも低温かつ高速で連続的に行
うことができ、しかもサンドブラスト処理により凹凸形
状を形成しているため、凹凸形状を太陽電池に対して最
適なものとできる。
【０１５８】また、この基板加工装置を用いて薄膜太陽
電池を形成することにより、従来よりも短絡電流が高い
良好な特性の太陽電池を生産性良く製造することができ
る。
電池を形成することにより、従来よりも短絡電流が高い
良好な特性の太陽電池を生産性良く製造することができ
る。
【図１】本発明の太陽電池用基板の製造方法により形成
した太陽電池用基板の表面状態と、従来の凹凸を形成し
た透明電極膜の表面状態とを比較して示す図であり、図
１（ａ）は、本発明による太陽電池用基板上に透明導電
膜が形成されている基板表面のＳＴＭ像を、図１（ｂ）
は、従来の基板上に形成された透明導電膜表面のＳＴＭ
像を示している。
した太陽電池用基板の表面状態と、従来の凹凸を形成し
た透明電極膜の表面状態とを比較して示す図であり、図
１（ａ）は、本発明による太陽電池用基板上に透明導電
膜が形成されている基板表面のＳＴＭ像を、図１（ｂ）
は、従来の基板上に形成された透明導電膜表面のＳＴＭ
像を示している。
【図２】＃３０００の砥粒を用いて、基板に対してドラ
イサンドブラスト処理した場合のヘイズ率と噴射圧力と
噴射距離との間の関係を示す図である。
イサンドブラスト処理した場合のヘイズ率と噴射圧力と
噴射距離との間の関係を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による薄膜太陽電池の
断面構造を示す図である。
断面構造を示す図である。
【図４】本発明で用いる砥粒の番手と、基板に対する噴
射距離との関係を、ヘイズ率をパラメータとして２次元
座標上に示すとともに、２次元座標上で変換効率１０％
以上のセル特性が得られる範囲Ｘを示す図である。
射距離との関係を、ヘイズ率をパラメータとして２次元
座標上に示すとともに、２次元座標上で変換効率１０％
以上のセル特性が得られる範囲Ｘを示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による太陽電池用基板
の加工装置の構成を概念的に示す図である。
の加工装置の構成を概念的に示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による薄膜太陽電池用
基板の製造方法で用いる加工装置の構成を概念的に示す
図である。
基板の製造方法で用いる加工装置の構成を概念的に示す
図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による薄膜太陽電池の
出力特性を示す図である。
出力特性を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態による薄膜太陽電池の
製造方法を説明するための図であり、この方法により製
造された薄膜太陽電池の断面構造を概略的に示す図であ
る。
製造方法を説明するための図であり、この方法により製
造された薄膜太陽電池の断面構造を概略的に示す図であ
る。
１ ガラス基板（太陽電池用基板）
２ 透明導電膜
３ ｐ型非晶質層
４ ｉ型非晶質層
５ ｎ型非晶質層
６ 裏面透明導電膜
７ 裏面金属反射電極
１０ 加工装置
１０ａ 加工装置本体
１１ 基板加工用の台
１２ 噴射ノズル
３０，１３０ 薄膜太陽電池
１００ 基板加工装置
１００ａ 送出側ロール室
１００ｂ 基板加工室
１００ｃ エアーブロー室
１００ｄ 巻取側ロール室
１０１ 処理前のロール状基板
１０２ ステンレス基板
１０３ 処理後のロール状基板
１０４ 砥粒
１０５ エアー
１０６ ローラー
１０７ エアーカーテン
１０８ ステンレス基板
１０９ Ａｇ膜
１１０ 透明導電膜
１１１ ｎ層
１１２ ｉ層
１１２ａ ｂ層（組成変化層）
１１３ ｐ層
１１４ 表面透明導電膜
１１５ 表面金属集電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 熊田 浩
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号
シャープ株式会社内
(72)発明者 富田 孝司
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号
シャープ株式会社内
(56)参考文献 特開 平１−219043（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−69567（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−116856（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−102683（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 3/04 - 31/078
Claims (9)
- 【請求項１】 基板処理領域を挟んで第１領域および第
２領域が設けられており、帯状のステンレスの可撓性基
板を、第１領域から送出し、基板処理領域を通過して、
第２領域に到達できるように装着する工程と、 該可撓性基板を、該第１領域から該基板処理領域を通し
て該第２領域に移送する工程と、 該基板処理領域にて、該可撓性基板の表面に＃２０００
以上の番手の砥粒を空気流に乗せて吹き付け、約０．１
〜０．５μｍの高低差の凹凸を連続的に形成するサンド
ブラスト法を用いて、該基板処理領域を通過する該可撓
性基板の表面に凹凸を連続的に形成する工程と、を包含
する、太陽電池用基板の製造方法。 - 【請求項２】 帯状のステンレスの可撓性基板がロール
状に巻かれて配置された第１領域に、該可撓性基板を送
り出し可能に保持する第１保持手段と、 該可撓性基板がロール状に巻かれた第２領域に、該可撓
性基板を巻き取り可能に保持する第２保持手段と、 該第１保持手段から該第２保持手段まで該可撓性基板を
移送する経路内にある基板処理領域に設けられ、該可撓
性基板の表面に連続的に＃２０００以上の番手の砥粒を
空気流に乗せて吹き付け、約０．１〜０．５μｍの高低
差の凹凸を連続的に形成するサンドブラスト処理を施し
て該可撓性基板の表面に凹凸を形成する基板処理手段
と、 を備えている、太陽電池用基板加工装置。 - 【請求項３】 前記第１保持手段が配置される第１領
域、前記第２保持手段が配置される第２領域および前記
基板諸氏手段が配置される領域は、それぞれ独立した第
１保持室、第２保持室および基板処理室として分離され
ている、請求項２に記載の太陽電池用基板加工装置。 - 【請求項４】 前記基板処理室は、その入口部分と出口
部分に設けられたエアーカーテンにより、該基板処理室
の外部の領域から仕切られている、請求項３に記載の太
陽電池用基板加工装置。 - 【請求項５】 前記基板処理手段は、前記基板処理領域
で、前記可撓性基板の移送方向と垂直な方向に沿って並
べられ、砥粒を空気流に乗せて該可撓性基板の表面に向
けて吹き出す複数の噴射ノズルを備えている、請求項２
に記載の太陽電池用基板加工装置。 - 【請求項６】 前記基板加工室の、前記可撓性基板の移
送方向の下流側には、エアーブロー室が設けられ、該エ
アーブロー室にて、サンドブラスト処理が施された該可
撓性基板の表面にエアーブロー処理を行う、請求項３に
記載の太陽電池用基板加工装置。 - 【請求項７】 前記基板加工室の、前記可撓性基板の移
送方向の下流側には、基板洗浄室が設けられ、該基板洗
浄室にて、サンドブラスト処理が施された該可撓性基板
を洗浄する、請求項３に記載の太陽電池用基板加工装
置。 - 【請求項８】 前記可撓性基板の移送経路では、該可撓
性基板が接地レベルにアースされている、請求項３に記
載の太陽電池用基板加工装置。 - 【請求項９】 前記基板加工室には、前記可撓性基板の
移送経路に沿って、移送される該可撓性基板を保持する
複数の部材が設けられており、 該複数の部材は、前記噴射ノズルからの空気流の噴射に
より該可撓性基板が撓まない程度のピッチ間隔で配置さ
れている、請求項５に記載の太陽電池用基板加工装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29215096A JP3431776B2 (ja) | 1995-11-13 | 1996-11-01 | 太陽電池用基板の製造方法および太陽電池用基板加工装置 |
| US08/747,656 US5964962A (en) | 1995-11-13 | 1996-11-13 | Substrate for solar cell and method for producing the same; substrate treatment apparatus; and thin film solar cell and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-294604 | 1995-11-13 | ||
| JP29460495 | 1995-11-13 | ||
| JP29215096A JP3431776B2 (ja) | 1995-11-13 | 1996-11-01 | 太陽電池用基板の製造方法および太陽電池用基板加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199745A JPH09199745A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3431776B2 true JP3431776B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=26558856
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29215096A Expired - Fee Related JP3431776B2 (ja) | 1995-11-13 | 1996-11-01 | 太陽電池用基板の製造方法および太陽電池用基板加工装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5964962A (ja) |
| JP (1) | JP3431776B2 (ja) |
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| JP2001177136A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-06-29 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池の製造方法ならびに粉体噴射法による薄膜基板貫通孔加工装置およびパターニング装置 |
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