JP4061317B2 - 太陽電池及び太陽電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池及び太陽電池の製造方法に関し、特に、裏面電極を改善することが可能な薄膜系の太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。

透光性の基板上にシリコン系薄膜を積層して、光により電力を発生する薄膜シリコン系太陽電池が知られている。薄膜シリコン系太陽電池は、ｐ層、ｉ層、ｎ層からなる半導体積層膜を二つの電極で挟んだ構造を有していて、ｉ層に照射された光を電力に変換する。二つの電極のうち、光の入射する側に透明導電膜の表面電極が、反対の側に金属膜の裏面電極がそれぞれ用いられている。この裏面電極の膜の材料には、例えば、ｉ層で有効に発電に寄与する光の波長の反射率が高く、特にｉ層を通過した略６００ｎｍ程度における長波長側の反射率が高く、入射光を有効に利用でき、電池の発電効率を高めることが可能な銀（Ａｇ）が用いられている。ただしＡｇ単体では、大気成分と反応して変色、変質して太陽電池の発電特性が低下する。この変色や変質を防止するために、Ａｇ膜の表面にチタン（Ｔｉ）のような高融点金属膜を設けて対応している。

例えば、特開２００１-５３３０５号公報に、非単結晶シリコン系薄膜光電変換装置が開示されている。この非単結晶シリコン系薄膜光電変換装置は、透明基板上に形成された透明前面電極層と、該透明電極層の裏面側に形成された非単結晶シリコン系薄膜光電変換ユニットと、該光電変換ユニットの裏面側に形成された銀系裏面電極層と、該銀系裏面電極層上に形成された裏面電極保護層を具備する。前記裏面電極保護層は、大気雰囲気下及び水の存在下で実質的に安定な貴金属、大気雰囲気下で不動態を形成する卑金属、及び大気雰囲気下及び水の存在下で実質的に安定な酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料を含み、かつ前記銀系裏面電極層の上面及び側面を覆うように設けられたことを特徴とする。前記銀系裏面電極層は実質的に銀でも良い。前記裏面電極保護層は、金、白金、アルミニウム、チタン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料を含有しても良いし、実質的にチタンでも良い。

関連して、特開平９-１６２４３０号公報に、導電性光反射体が開示されている。この前記反射体は、太陽電池の電極として用いられる、透明導電膜、Ａｇ、ＡｌまたはＡｌ合金の順に積層された導電性光反射膜である。Ａｇの厚みが６０ｎｍ以上で、かつＡｌまたはＡｌ合金の厚みが１〜２０ｎｍであることを特徴とする。

一枚の基板上の薄膜シリコン系太陽電池では、各薄膜をレーザによりエッチング（レーザスクライブ）して、複数の太陽電池に分割し、それらを直列に接続する場合がある。このとき、特に裏面電極をレーザスクライブする際に、表面電極、半導体膜及び裏面電極はレーザが照射されるため、レーザスクライブ工程により影響を受ける。そのため、裏面電極の材質や膜厚を含めた構造は、その工程に対応できるようにする必要がある。しかし、上記従来技術は、レーザスクライブの観点からこの材質と膜厚構造を規定せず、主として耐蝕性の観点から判断した慣習的な暫定構造を示しているにすぎない。所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、レーザスクライブ工程に適したな裏面電極構造の改善が望まれる。

特開２００１−５３３０５号公報 特開平９−１６２４３０号公報

従って、本発明の目的は、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、太陽電池のレーザスクライブ工程に適したな裏面電極を有する太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、太陽電池の製造コストを抑制することが可能な裏面電極を有する太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、太陽電池の製造コストを抑制することが可能な太陽電池及び太陽電池の製造方法を提供することにある。

以下に、［発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

従って、上記課題を解決するために、本発明の太陽電池（１）は、基板（２）と、基板（２）上に設けられ互いに直列に接続された複数の発電セル（１１）とを具備する。複数の発電セル（１１）の各々は、基板（２）上に設けられる表面電極層（３）と、表面電極層（３）上に設けられ、光により発電する光発電層（５）と、発電層（５）上に設けられた裏面電極層（９）とを備える。裏面電極層（９）は、光発電層（５）上に設けられ、銀を含む第１裏面電極層（７）と、第１裏面電極層（７）上に設けられ、第１裏面電極層（７）の腐食を抑制する第２裏面電極層（８）とを含む。隣り合う発電セル（１１）の間に、第２裏面電極層（８）の表面から表面電極層（３）へ延びる分離溝（１０）を有する。
裏面電極層（９）は、基板（２）側からレーザを照射して分離溝（１０）を形成するとき、表面電極層（３）へ影響を与えず、裏面電極層（９）の場所に依存せずに、光発電層（５）と裏面電極層（９）とをレーザで除去可能な所定の範囲の膜厚を有する。
本発明では、裏面電極層（９）の膜厚の下限は、光発電層（５）の膜厚分布の影響を受けにくく、裏面電極層（９）の場所に依存せずに光発電層（５）と裏面電極層（９）とをレーザで除去可能なように決定される。その上限は、表面電極層（３）へ影響を与えずに、光発電層（５）と裏面電極層（９）とを裏面電極層（９）のバリの発生を抑制しながらレーザで除去可能とするように決定される。したがって、耐腐食性（第２裏面電極層）を保持しながら、太陽電池のレーザスクライブ工程に対応可能な裏面電極層（９）を得ることができる。

上記の太陽電池において、第２裏面電極層（８）は、第１裏面電極層（７）の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。
本発明では、第２裏面電極層（８）の膜厚が、機能に対応して最適化ができる。ただし所定の電気的特性を第１裏面電極層（７）と第２裏面電極層（８）とを積層させた状態で満たすように、第１裏面電極層（７）が所定の膜厚を有してもよい。第１裏面電極層（７）は、更に、所定の光反射特性を満たす所定の範囲の膜厚を有していても良い。

上記の太陽電池において、第１裏面電極層（７）は、膜厚が１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、電気的特性のうち、電気抵抗の面から決定されている。すなわち、電池特性に影響が少ないような低い電気抵抗となるように設定されている。膜厚の上限は、レーザスクライブの工程に対応できる点から決定されている。すなわち、表面電極層（３）へ影響を与えずに、また裏面電極層（９）のバリの発生を抑制しながらレーザにより適切にエッチングができるような厚みとなるように設定されている。

上記の太陽電池において、第２裏面電極層（８）は、チタンを含み、膜厚が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、第１裏面電極層（７）の腐食を抑制することできるように設定されている。膜厚の上限は、レーザスクライブの工程において、表面電極層（３）へ影響を与えずに、また裏面電極層（９）のバリの発生を抑制しながらレーザにより適切にエッチングができるような厚みとなるように設定されている。

上記の太陽電池において、第１裏面電極層（７）は、長波長の反射率を高くするような膜厚を有する。第２裏面電極層（８）は、第１裏面電極層（７）と積層した状態で前記第１裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。
本発明では、各裏面電極（７及び８）の膜厚が、それぞれの機能に応じて決定されている。すなわち、機能ごとに膜厚の最適化ができる。

上記の太陽電池において、第１裏面電極層（７）は、膜厚が３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、電気的特性のうち、光を反射する特性の面から決定されている。すなわち、発電層（５）を透過した長波長の光を、発電層（５）へ反射することが可能となるように設定されている。膜厚の上限は、高価な銀をできるだけ用いないように設定されている。

上記の太陽電池において、第２裏面電極層（８）は、アルミニウムを含み、膜厚が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましい。
膜厚の下限は、電気的特性のうち、電気抵抗の面から決定されている。すなわち、電池特性に影響が少ないような低い電気抵抗となるように設定されている。膜厚の上限は、レーザスクライブの工程に対応できる点から決定されている。すなわち、表面電極層（３）へ影響を与えずに、また裏面電極層（９）のバリの発生を抑制しながらレーザにより適切にエッチングができるような厚みとなるように設定されている。

上記課題を解決するために、本発明の太陽電池の製造方法は、（ａ）基板（２）上に透明で導電性を有する表面電極層（３）を形成するステップと、（ｂ）表面電極層（３）上に、光により発電する光発電層（５）を形成するステップと、（ｃ）光発電層（５）の上に、銀を含む第１裏面電極層（７）を形成するステップと、（ｄ）第１裏面電極層（７）の上に、第１裏面電極層（７）の腐食を抑制する第２裏面電極層（８）を形成するステップと、（ｅ）第２裏面電極層（８）の表面から表面電極層（３）へ延びる分離溝（１０）を、基板（２）側からレーザを照射して形成するステップとを具備する。第１裏面電極層（７）及び第２裏面電極層（８）としての裏面電極層（９）は、また裏面電極層（９）のバリの発生を抑制しながら、表面電極層（３）へ影響を与えず、裏面電極層（９）の場所に依存せずに、レーザで除去可能な範囲の膜厚を有する。

上記の太陽電池の製造方法において、第２裏面電極層（８）は、第１裏面電極層（７）の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。

上記の太陽電池の製造方法において、第１裏面電極層（７）は、膜厚が１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記の太陽電池の製造方法において、第２裏面電極層（８）は、チタンを含み、膜厚が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記の太陽電池の製造方法において、第１裏面電極層（７）は、長波長の反射率を高くするような膜厚を有する。第２裏面電極層（８）は、前記第１裏面電極層の腐食を抑制可能な膜厚を有することが好ましい。

上記の太陽電池の製造方法において、第１裏面電極層（７）は、膜厚が３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることが好ましい。

上記の太陽電池の製造方法において、第２裏面電極層（８）は、アルミニウムを含み、膜厚が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明により、所定の電磁気的特性や耐腐食性を保持しながら、高価な銀の使用量を低減させて、太陽電池の製造コストを抑制し、太陽電池のレーザスクライブ工程に適した裏面電極を有する太陽電池を得ることができる。

以下、本発明の太陽電池及び太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
まず、本発明の太陽電池の実施の形態の構成について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の太陽電池の実施の形態の構成を示す断面図である。太陽電池１は、基板２と、複数の発電セル８とを具備する。

基板２は、ガラスのような透光性を有する。複数の発電セル１１の各々は、基板２上に設けられ、互いに直列に電気的に接続されている。表面電極層３、発電層５、裏面電極層９を備える。

表面電極層３は、基板２を覆うように設けられている。基板２側から入射する光を発電層５へ透過させると共に、発電セル１１の一方の電極として機能する。熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法のような成膜法で形成された透明導電膜である。透明導電膜としては、ＳｎＯ_２（酸化錫）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が例示される。本実施の形態では、膜厚５００ｎｍ〜８００ｎｍのＳｎＯ_２である。

発電層５は、表面電極層３上に設けられている。基板２及び表面電極層３を透過した光により発電を行う。アモルファスシリコン系太陽電池の場合は、太陽光が入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層を備える非晶質シリコン系半導体薄膜である。それらは、ＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法のような成膜法で形成されている。発電層５は、本実施の形態では、ｐ型ａ−ＳｉＣ（非晶質炭化シリコン）／ｉ型ａ−Ｓｉ（非晶質シリコン）／ｎ型μｃ−Ｓｉ（微結晶シリコン）を用いている。膜厚は２５０〜４００ｎｍである。

裏面電極層９は、発電層５上に設けられている。発電層５を透過した光を反射すると共に、発電セル１１の他方の電極として機能する。スパッタ法のような成膜法で形成された導電膜である。裏面電極層９は、第１裏面電極層７と第２裏面電極層８とを備える。ここで、発電層５と裏面電極層９との間に、主として膜の密着性の改善と反射率向上のために、第２の透明導電膜を設置しても良い。第２の透明導電膜は、例えば、ＧａＺｎＯ、ＡｌＺｎＯ、ＩｎＳｎＯなどを含む。第２の透明導電膜は、膜厚が薄いので、レーザによるエッチングには影響を及ぼさない。

第１裏面電極層７は、発電層５上に設けられている。電極としての機能のほかに、発電層５を透過した長波長の光を反射する。第１裏面電極層７は、ｉ層で有効に発電に寄与する光の波長の反射率が高く、特にｉ層を通過した長波長側の反射率が高く、入射光を有効に利用でき、太陽電池の発電効率を高めることが可能な銀（Ａｇ）に例示される。Ａｇの場合、膜厚は、１５０〜３５０ｎｍが好ましい。詳細は後述する。

第２裏面電極層８は、第１裏面電極層７上に設けられている。第１裏面電極層７が大気成分と反応して腐食し、変色、変質することを防止する。第２裏面電極層８は、防食効果の高いＴｉのような高融点金属膜を設けて対応している。Ｔｉの場合、膜厚は、１０〜２０ｎｍが好ましい。詳細は後述する。

各層には、以下のように、第１溝４、第２溝６、第３溝１０が設けられている。各溝は、発電セル１１の直列接続方向に対して垂直な方向に、レーザーによるエッチング（レーザスクライブ）によって形成される。

第１溝４は、表面電極層３の表面から基板２へ延び、表面電極層３を貫通している。表面電極層３について、隣り合う発電セル１１同士を分離している。
第２溝６は、発電層５の表面から表面電極層３へ延び、発電層５を貫通している。第１溝４の近傍に設けられている。隣り合う発電セル１１同士を分離している。後工程の裏面電極層９の成膜時に第２溝６は裏面電極層９で埋められて、隣り合う発電セル１１とを直列接続する。
第３溝１０は、裏面電極層９の表面から表面電極層３へ延び、裏面電極層９及び発電層５を貫通している。第２溝６の近傍に、第１溝４に対して第２溝６よりも離れて設けられている。裏面電極層９について、隣り合う発電セル１１同士を分離している。

次に、本発明の太陽電池の実施の形態の動作について説明する。
図１を参照して、単一の発電セル１１において、基板２の側から入射した光により、発電層５において、正孔−電子対が生成する。正孔は、表面電極層３へ向かい、電子は、裏面電極層９側へ向かう。これらが、電力として外部に取り出される。集積型の太陽電池では、単一の発電セル１１が複数個直列に接続された構造となっている。すなわち、一方の発電セル１１の裏面電極層９は、隣り合う他の発電セル１１の表面電極層３と接続している。所望の電圧に応じて直列にする発電セル１１の数が設定されている。

このとき、第１裏面電極層７としてＡｇ膜を用いれば、発電層５で吸収しきれずに一度発電層５を透過した長波長の光を高い反射率で反射することができる。それにより、入射光を有効に利用でき、太陽電池の発電効率を高めることが可能となる。その場合、第２裏面電極層８としてＴｉ膜を用いれば、Ａｇ膜の腐食を防止することができる。

次に、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図２は、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態を示す断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、基板２を準備する。次に、図２（ａ）の状態において、基板２の表面を覆うように表面電極層３としての膜厚０．７μｍのＳｎＯ_２を熱ＣＶＤ法で形成する。この状態が図２（ｂ）である。

図２（ｂ）の状態において、大気中で、所定のレーザが表面電極層３の側から照射される。レーザが表面電極層３に吸収されて、表面電極層３が蒸発してスクライブされる。それにより、表面電極層３に対して、第１溝４が形成される。第１溝４は、表面電極層３を貫通している。第１溝４により、隣り合う発電セル１１同士の表面電極層３の短絡が防止される。

図２（ｂ）の状態において、表面電極層３の表面を覆い、且つ、第１溝４の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、発電層５としてのｐ型ａ−ＳｉＣ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉをこの順にＰＣＶＤ法で積層する。各膜の膜厚は、それぞれ１０ｎｍ／３００ｎｍ／５０ｎｍである。この状態が図２（ｄ）である。

図２（ｄ）の状態において、大気中で、所定のレーザが発電層５の側から照射される。レーザが発電層５で吸収されて、発電層５が蒸発してスクライブされる。それにより、発電層５に対して、第２溝６が形成される。第２溝６は、発電層５を貫通している。この状態が図２（ｅ）である。

図２（ｅ）の状態において、発電層５の表面及び第２溝６を覆い、且つ、第２溝６の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、裏面電極層９としてのＡｇ（第１裏面電極層７）及びＴｉ（第２裏面電極層８）の積層膜をこの順にスパッタ法で形成する。各膜の膜厚は、それぞれ膜厚３５０ｎｍ／１５ｎｍである。これにより、第２溝６において、裏面電極層９と、隣り合う他の発電セル１１の表面電極層３とが電気的に接続される。この状態が図２（ｆ）である。

図２（ｆ）の状態において、大気中で、所定のレーザが基板２の側から照射される。基板２の表面から照射されたレーザが表面電極層３を透過し、発電層５で吸収されて高い蒸気圧を発生し、裏面電極層９を爆裂することで、発電層５及び裏面電極層９がスクライブされる。それにより、発電層５、裏面電極層９（第１裏面電極層７及び第２裏面電極層８）の積層膜に対して、第３溝１０を形成する。第３溝１０は、裏面電極層９及び発電層５を貫通している。第３溝１０は、第１溝４に対して、第２溝６と同じ側に、第２溝６よりも離れて設けられている。この状態が図２（ｇ）（＝図１）である。
このような方法により、太陽電池が製造される。

次に、第３溝１０をレーザスクライブにより形成するレーザのパワー密度について説明する。
図３は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量との関係を検証した結果を示すグラフである。縦軸は、第３溝１０を形成するレーザスクライブに必要なレーザのパワー密度を示す。横軸は、第３溝１０を形成するためにスクライブすべき材料の重量を示す。

破線で示す直線Ａは、第３溝１０を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度と、第３溝１０を形成するためにスクライブすべき材料の重量との関係を示している。直線Ａで示されるように、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量とは略比例関係にあることが判明した。すなわち、スクライブすべき重量が決まれば、必要なパワー密度は、概ね直線Ａの関係から求めることができる。ただし、直線Ａはやや幅を有している。
この直線Ａよりも上のパワー密度では、スクライブを行うことは可能である。しかし、領域Ｐ２で示す範囲では、レーザーのエネルギーが大き過ぎて裏面電極層９が爆裂する前に、発電層５の発熱で表面電極層３がダメージを受けてしまう。従って、必要なパワー密度は、概ね直線Ａから求められる値又はその近傍の値を用いることが望ましい。

ただし、点線で示す直線Ｃは、発電層５（図中、重量ｗ０）を蒸発させるためのパワー密度Ｄ０を示す。すなわち、発電層５と裏面電極層９とを同時にスクライブを行うためには、レーザのパワー密度をパワー密度Ｄ０よりも大きくしなければならない。

発電層５の膜厚に付き、発電層５の膜厚を２００ｎｍ〜３μｍまで変更して、スクライブに必要なレーザーのパワー密度を調査した結果、図３に示すパワー密度Ｄ０よりも大きな条件においては、このパワー密度Ｄ０の値は、発電層５の膜厚にはほとんど影響がないこと、多層に積層接合したタンデム型太陽電池を用いてもほとんど影響がないことが判明した。すなわち、発電層５の膜厚が２００ｎｍ〜３μｍの範囲では、同じパワー密度の範囲でスクライブできることが判明した。これはスクライブにあたり、裏面電極層９が爆裂するエネルギーに比べて、発電層５の溶融・蒸発するエネルギーが小さいことに加えて、発電層５の膜厚増加があっても、発電層５から発生するガスの量も増加するために、同じパワー密度の範囲で発電層５が除去されると考えられる。このため、裏面電極層９が爆裂に必要なガス蒸気圧を発生させるための発電層５の膜厚があれば、それ以上の発電層５の膜厚が増加することによる影響は少ないと考えられる。

裏面電極層９の膜厚が薄くてスクライブすべき重量が小さすぎる（図中、重量Ｗａ未満）場合、発電層５の蒸発エネルギー（図中、ｈ１）による影響が大きくなる。すなわち、発電層５の膜厚の分布や膜質の分布において、発電層５の膜厚が薄いなどでガス蒸気圧が低い領域が存在した場合の影響が大きくなる。そのため、同じパワー密度でも場所に寄らず均一にスクライブを行うことが困難となる。従って、裏面電極層９を爆裂させるためのエネルギー（図中、ｈ２）の分を大きくする必要がある。すなわち、裏面電極層９の膜厚を厚くして、スクライブすべき重量を、重量Ｗａ以上とする。

一方、一点鎖線で示す直線Ｂは、表面電極層３にダメージを与えずにスクライブするための上限のパワー密度Ｄ１を示している。すなわち、発電層５と裏面電極層９とを同時にスクライブするためには、レーザのパワー密度をパワー密度Ｄ１以下にしなければならない。

この直線Ｂよりも上のパワー密度では、スクライブすることは可能である。しかし、領域Ｐ１で示す範囲では、エネルギーが大き過ぎて、発電層５の発熱で表面電極層３がダメージを受けてしまう（領域Ｐ２については上述のとおり）。従って、必要なパワー密度は、パワー密度Ｄ１以下の値を用いることが望ましい。これは、発電層５の膜厚が２００ｎｍ〜３μｍの範囲で、タンデム型太陽電池を用いた場合も同じであった。

裏面電極層９の膜厚が厚くてスクライブすべき重量が大きすぎる（図中、重量ｗｂ超）場合、パワー密度Ｄ１以下ではパワー密度が不足し、第３溝１０内あるいはその周辺に裏面電極層９のバリが発生し、スクライブの不良となる。バリは、第３溝１０の両端を接続し、電気的に短絡させてしまう。従って、裏面電極層９の膜厚を薄くして、スクライブすべき重量を、重量Ｗｂ以下とする。

上記の直線Ａ、Ｂ及びＣの説明から、実際に、第３溝１０を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度と、第３溝１０を形成するためにスクライブすべき材料の重量との関係として、曲線Ｅ（直線Ｅ１＋直線Ｅ２、重量の範囲ｗａ〜ｗｂ）の範囲となる。

これを以下の太陽電池の構成に当てはめて、第１裏面電極７の膜厚を計算する。すなわち、図３の裏面電極層９の重量の範囲（ｗａ〜ｗｂ：ただし、発電層５の重量w０を引く）から、第１裏面電極７の重量の範囲を計算し、それを膜厚に換算する。
表面電極層３：ＳｎＯ_２又はＺｎＯ、膜厚０．５〜０．８μｍ
発電層５：ｐ型ａ−ＳｉＣ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉ、膜厚は２５０〜４００ｎｍ
裏面電極層９：
第１裏面電極７：Ａｇ
第２裏面電極８：Ｔｉ、膜厚１５ｎｍ
この場合、第１裏面電極７であるＡｇの膜厚の範囲は、１５０ｎｍ〜３５０ｎｍとなる。

ただし、裏面電極層９は、発生した電力を収集するための所定の電気的特性を有する必要がある。すなわち、集電抵抗が大きいと電池特性に影響するため、所定のシート抵抗以下とする必要がある。そのシート抵抗から、第１裏面電極層７の膜厚は、その下限値を１５０ｎｍと設定されている。
従って、第１裏面電極７であるＡｇの膜厚の範囲は、１５０ｎｍ〜３５０ｎｍとなる。

裏面電極層９の膜厚をこのように設定することで、裏面電極層の耐食性を維持しながら太陽電池の特性を向上させることが可能となる。

次に、第２裏面電極層８のＴｉについて説明する。
図４は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とＴｉ膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。縦軸は、第３溝１０を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度を示す。横軸は、第２裏面電極層８のＴｉ膜の膜厚を示す。一点鎖線で示す直線Ｂ’は、表面電極層３にダメージを与えずにスクライブするための上限のパワー密度を示している。

曲線Ｆは、第１裏面電極層７のＡｇ膜を上述の３５０ｎｍとしたとき、Ｔｉ膜の膜厚とスクライブに必要なパワー密度との関係を示している。
膜厚が１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲のＴｉ膜は、Ａｇ膜に比較して非常に薄い。そのため、図３の曲線Ｅから求まるレーザのパワー密度を用いれば、Ｔｉ膜の膜厚を意識することなく、Ａｇ膜の爆裂に伴いＴｉ膜も爆裂させることができる。しかし、膜厚が２０ｎｍを超えると、Ｔｉ膜の強度が強くなるため、Ｔｉ膜を引き裂くためのエネルギーが別に必要となる。そうなると、曲線Ｅから求まるレーザのパワー密度よりも大きいパワー密度を用いる必要がある（図中、直線Ｂ’より上の領域）。その場合、図３で説明したように、表面電極層３がダメージを受ける。そのため、直線Ｂを超えるパワー密度を用いることは出来ない。したがって、Ｔｉ膜厚の上限は、２０ｎｍとなる。

曲線Ｆを超えるパワー密度についても、膜厚が１０ｎｍ〜２０ｎｍの領域Ｐ４では、直線Ｂ’よりも下の領域において、表面電極層３がダメージを受けることなく、Ａｇ膜の爆裂に伴いＴｉ膜を爆裂させることが出来る。しかし、膜厚が２０ｎｍを超える領域Ｐ３では、Ｔｉ膜の強度が強くなるため、Ｔｉ膜を引き裂くためのエネルギーが必要となり、表面電極層３がダメージを受ける。

図５は、Ａｇ膜の耐食性とＴｉ膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。横軸は、Ｔｉ膜の膜厚を示す。縦軸は、Ｔｉ膜によるＡｇ膜の耐食性を示す。耐食性は、ＪＩＳ Ｃ８９３８：１９９５（高温高湿条件：温度８５℃、湿度８５％、評価時間１０００時間）の試験評価を行った結果に対応する。二点鎖線で示す直線Ｄは、裏面電極層９の有するべき最低限のＡｇの耐食性を示している。
曲線Ｇは、Ｔｉ膜で覆われたＡｇの耐食性とＴｉ膜の膜厚との関係を示している。Ｔｉ膜が１０ｎｍよりも薄い場合、耐食性試験により、耐食性が不十分であることが判明した。すなわち、Ｔｉ膜厚は１０ｎｍ以上であることが必要である。

図６は、Ａｇ膜の耐食性試験の具体的結果を示す表である。
Ａｇ膜厚３５０ｎｍとして、Ｔｉ膜厚５、１０、１５ｎｍの場合、を示している。５ｎｍでは、裏面電極の外観は、若干の変色が見られる。出力変化は、初期値の９５％以上を確保している。特性的には合格の判定である。ただし、大面積で均一に製膜することが困難であるため好ましくない。１０ｎｍでは、裏面電極の外観は、若干の変色が見られる。出力変化は、初期値の９５％以上を確保している。特性的には合格の判定である。１５ｎｍでは、裏面電極の外観は、変色はほとんど見られない。出力変化は、初期値の９５％以上を確保している。特性的には合格の判定であり、より好ましい値である。

上記図４〜図６の結果から、Ｔｉ膜の膜厚は、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が適正な値となる。この値は、Ａｇ膜の膜厚の範囲（１５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下）において概ね同じであった。

本発明により、裏面電極層の構造として、適切な膜の材質（Ａｇ及びＴｉ）を選択し、その膜厚を適正な範囲（Ａｇ：１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、Ｔｉ：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下）とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。

上記の裏面電極層のその他の構成として、第１裏面電極層７としてＡｇ、第２裏面電極層としてＡｌをそれぞれ用いることができる。Ａｌ膜は、既述のＴｉ膜におけるＡｇ膜の防食材料としての機能に加えて、集電用の電極材料としての機能を有する。したがって、その分だけＡｇ膜を薄くすることができる。

Ａｇ膜の膜厚を長波長（波長６００ｎｍ程度）側の光の高い反射率を利用するために用いるとすれば、光の透過を少なくし反射率を上げるために３０ｎｍ以上の膜厚を用いることが好ましい。一方、高価なＡｇ膜の使用量をできるだけ少なくするためには、８０ｎｍ以下にすることが好ましい。

Ａｌ膜については、図３におけるスクライブに必要なパワー密度の制限から、Ａｇ膜の膜厚５０ｎｍに対応して、２００ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲は、上記Ａｇ膜の範囲（３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下）において概ね同じであった。

本発明により、裏面電極層の構造として、適切な膜の材質（Ａｇ及びＡｌ）を選択し、その膜厚を適正な範囲（Ａｇ：３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、Ａｌ：２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下）とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。

Ａｌの代わりにＮｉやＣｕのような他の材料を用いることも可能である。Ｎｉは、耐食性を向上させることができる。Ｃｕは、集電用の電極材料として用いることができる。それらの膜厚は、図３で示す考え方を基本として、その範囲を導くことができる。

上記実施の形態では、発電層５がシングル層構造によるアモルファスシリコン太陽電池について記載したが、発電層５の膜厚によるスクライブに必要なパワー密度の影響が少ないので、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池や微結晶シリコン・ゲルマニウム太陽電池などと多層に積層接合したタンデム型太陽電池の裏面電極層９にも同様に利用できる。

（実施例１）
次に、図２を参照して、本発明の太陽電池の製造方法に関する実施例１について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、基板２を準備する。基板２は、例えば１．４ｍ×１．１ｍ、板厚４ｍｍのソーダフロートガラスである。基板２の端面は、破損防止にコーナ面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。次に、図２（ａ）の状態において、基板２の表面を覆うようにアルカリバリア膜（ＳｉＯ_２）を熱ＣＶＤ法で約５００℃で形成する。その膜厚は、５０〜１５０ｎｍとする。さらに、アルカリバリア膜（ＳｉＯ_２）の表面を覆うように表面電極層３として、透明導電膜を熱ＣＶＤ法で約５００℃で形成する。その膜厚は、５００〜８００ｎｍとする。透明導電膜としては、酸化錫（ＳｎＯ_２）を主成分とする膜に例示される。この状態が図２（ｂ）である。

図２（ｂ）の状態において、大気中で、基板２をＸ−Ｙテーブルに設置する。その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、表面電極層３の側から基板２へ照射する。その際、パルス発振：５〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、表面電極層３が幅約６〜１０ｍｍの短冊状になるように、溝幅２０〜５０μｍでレーザースクライブする。それにより、表面電極層３に対して、第１溝４が形成される。第１溝４は、表面電極層３を貫通している。第１溝４により、隣り合う発電セル１１同士の表面電極層３の短絡が防止される。

図２（ｂ）の状態において、表面電極層３の表面を覆い、且つ、第１溝４の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、発電層５を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０〜１５０Ｐａ、約２００℃にて発電層５としてのアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層膜／ｉ層膜／ｎ層膜を順次製膜する。発電層５は、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスとを主原料に、表面電極層３の上に製膜される。太陽光の入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順で積層される。ここで発電層５は、ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０〜３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚２００〜３５０ｎｍ、ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０〜５０ｎｍである。またｐ層膜とｉ層膜の間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。この状態が図２（ｄ）である。

図２（ｄ）の状態において、大気中で、基板２をＸ−Ｙテーブルに設置する。その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、発電層５の側から照射する。その際、パルス発振：１０〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、表面電極層３のレーザースクライブライン（第１溝４）から約１００〜１５０μｍ横側に、溝幅５０〜１００μｍで第２溝６を形成するようにレーザーを照射する。レーザーが発電層５で吸収されて、発電層５が蒸発してスクライブされる。それにより、発電層５に対して、第２溝６が形成される。第２溝６は、発電層５を貫通している。この状態が図２（ｅ）である。

図２（ｅ）の状態において、発電層５の表面及び第２溝６を覆い、且つ、第２溝６の内面を覆う（又は内面を埋める）ように、裏面電極層９としてのＡｇ（第１裏面電極層７）及びＴｉ（第２裏面電極層８）の積層膜をこの順にスパッタ法で減圧雰囲気、約１５０℃にて形成する。各膜の膜厚は、それぞれ膜厚３５０ｎｍ／１５ｎｍである。これにより、第２溝６において、裏面電極層９と、隣り合う他の発電セル１１の表面電極層３とが電気的に接続される。この状態が図２（ｆ）である。ｎ層と裏面電極層９との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、発電層５と裏面電極層９との間に第２の透明導電膜としてＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ膜）を膜厚：５０〜１００ｎｍでスパッタリング装置により製膜して設けても良い。

図２（ｆ）の状態において、大気中で、基板２をＸ−Ｙテーブルに設置する。その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、基板２の側から照射する。その際、パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、表面電極層３のレーザーエッチングライン（第１溝４）から約２５０μｍ〜４００μｍ横側に、溝幅５０〜１００μｍで第３溝１０を形成するようにレーザーを照射する。基板２の表面から照射されたレーザが表面電極層３を透過し、発電層５で吸収されて高いガス蒸気圧を発生し、裏面電極層９を爆裂することで、発電層５及び裏面電極層９がスクライブされる。それにより、発電層５、裏面電極層９（第１裏面電極層７及び第２裏面電極層８）の積層膜に対して、第３溝１０が形成される。第３溝１０は、裏面電極層９及び発電層５を貫通している。第３溝１０は、第１溝４に対して、第２溝６と同じ側に、第２溝６よりも離れて設けられている。この状態が図２（ｇ）（＝図１）である。本実施例に於いては、レーザのビーム形状を楕円としてパターンが進行方向前後で１０〜３０％が重なるようにすることで、バリの発生が少なく加工速度が速い加工方法（特開２００２−３３４９５号）を利用した。レーザービーム分離溝加工装置から出力された楕円形状レーザビームは、発電層５に到達したその形状で発電層５を蒸発させ、そのガス圧力で裏面電極層９のＡｇ膜＋Ｔｉ膜を除去する。
このような方法により、太陽電池が製造される。

次に、裏面電極層９（第１裏面電極層７及び第２裏面電極層８）の積層膜に対して、第３溝１０をレーザスクライブにより形成するレーザのパワー密度について説明する。
図３は、上述したように、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量との関係を検証した結果を示すグラフである。ただし、第３溝１０を形成するためにスクライブすべき材料として評価するものは、本実施例では裏面電極層９のＡｇ膜とＴｉ膜である。

破線の直線Ａで示されるように、スクライブに適当な条件の範囲付近においては、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量とは略比例関係にある。ただし、直線Ａはやや幅を有している。発電層５（図中、重量ｗ０）を蒸発させるためのパワー密度Ｄ０は、本実施例において、発電層５の膜厚を２００ｎｍ〜４００ｎｍとして検証をした結果、レーザーパワー密度Ｄ０は、０．１７〜０．２０Ｊ／ｃｍ^２であった。

前述のように、アモルファスシリコン太陽電池の場合でも多層に積層接合したタンデム型太陽電池の場合でも、発電層５の膜厚２００ｎｍ〜３μｍの範囲で、パワー密度Ｄ０の値はほとんど影響を受けないことが判明した。すなわち、発電層５の膜厚が２００ｎｍ〜３μｍの範囲では、同じパワー密度の範囲でスクライブできる。これは、裏面電極層９が爆裂するエネルギーに比べて、発電層５の溶融・蒸発するエネルギーが小さいことに加えて、発電層５の膜厚が増加しても発電層５から発生するガスの量も増加するために、同じパワー密度の範囲で発電層５が除去されると考えられる。すなわち、裏面電極層９が爆裂に必要なガス蒸気圧を発生させるための発電層５の膜厚があれば、それ以上の発電層５の膜厚増加により、スクライブするときの発電層５のシリコン材が増加するが、スクライブするパワー密度に対する発電層５の膜厚の影響は少ないと考えられる。

本実施例において、発電層５の膜厚を２５０ｎｍ〜４００ｎｍとして検証をした結果、図３における重量Ｗａは、Ａｇ膜：１５０ｎｍのときはＴｉ膜：１０ｎｍとした相当重量であった。そのときのパワー密度Ｄ２は、０．２５〜０．３０Ｊ／ｃｍ^２であった。

本実施例において、発電層５の膜厚を２５０ｎｍ〜４００ｎｍとして検証をした結果、レーザーパワー密度Ｄ１は、０．３５〜０．４０Ｊ／ｃｍ^２であった。

図７は、パワー密度Ｄ１以上でレーザースクライブしたときの太陽電池を示す断面図である。裏面電極層９の膜厚が厚くなり重量ｗ１より増加すると、直線Ａに基づけば必要なパワー密度Ｄ１以上が望ましくなるが、表面電極層３のダメージを受けないようパワー密度Ｄ１を維持して、バリ１５を発生することなく適切にスクライブが可能である範囲がｗｂとなる。裏面電極層９の膜厚を厚くてスクライブすべき重量を大きくし過ぎる（重量ｗｂ超）と、上述のように、図に示すのようなバリ１５が発生し、スクライブの不良となる。尚、ここで表面電極層３のダメージとは、レーザーが照射された領域の表面電極層３の多くの面積において、変色や変質が見られたり、表面電極層３の一部が蒸発して第３溝１０の周辺に再付着して絶縁不良を発生する状況を示している。

本実施例において、発電層５の膜厚を２５０ｎｍ〜４００ｎｍとして検証をした結果、重量ＷｂはＡｇ膜：３５０ｎｍでＴｉ膜：２０ｎｍとした相当重量であった。また、重量Ｗ１はＡｇ膜：３２０ｎｍでＴｉ膜：２０ｎｍとした相当重量であり、Ａｇ膜厚の約１０％程度の差であれば、同一のパワー密度Ｄ１＝０．３５〜０．４０Ｊ／ｃｍ^２を維持して、バリを発生することなく適切に加工が可能であった。

上記の直線Ａ、Ｂ及びＣの説明から、実際に、第３溝１０を形成するためのスクライブに必要なレーザのパワー密度と、第３溝１０を形成するためにスクライブすべき材料の重量との関係として、曲線Ｅ（直線Ｅ１＋直線Ｅ２、重量の範囲ｗａ〜ｗｂ）の範囲となる。

図３に示した相互関係を考慮しながら、これを以下の太陽電池の構成に当てはめて、第１裏面電極７の膜厚の適正範囲を選定する。すなわち、図３のスクライブすべき重量（裏面電極層）の重量の範囲（ｗａ〜ｗｂ）は、第１裏面電極７の重量の範囲を膜厚に換算することで、膜厚の適正範囲を把握することが可能となる。
・表面電極層３：ＳｎＯ_２又はＺｎＯ、膜厚０．５〜０．８μｍ
・発電層５：ｐ型ａ−ＳｉＣ／ｉ型ａ−Ｓｉ／ｎ型μｃ−Ｓｉ、膜厚２５０ｎｍ〜４００ｎｍ（ただし、太陽電池の特性より）
・裏面電極層９：
・第１裏面電極７：Ａｇ、膜厚１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ（ただし、上限は図３の説明より、下限は所定の電気的特性を有する必要より）
・第２裏面電極８：Ｔｉ、膜厚１０ｎｍ〜２０ｎｍ（後述の理由による）

裏面電極層９の膜厚をこのように設定することで、裏面電極層の耐食性を維持しながら太陽電池の特性を向上させることが可能となる。

次に、第２裏面電極層８のＴｉについて説明する。
図４は、上述のように、スクライブに必要なレーザのパワー密度とＴｉ膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。本実施の形態において、発電層５の膜厚を２５０ｎｍ〜４００ｎｍ、Ａｇ膜厚を３５０ｎｍとして検証をした結果、Ｔｉ膜厚＝１０ｎｍ、２０ｎｍに必要なレーザーパワー密度Ｄ３、Ｄ４は、それぞれＤ３＝約０．２５Ｊ／ｃｍ^２、Ｄ４＝約０．３８Ｊ／ｃｍ^２であった。

膜厚が１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲のＴｉ膜は、Ａｇ膜に比較して非常に薄い。そのため、図３の曲線Ｅから求まるレーザのパワー密度（本実施例において、適正なレーザーパワー密度Ｄ（Ｄ２〜Ｄ１）、０．２５〜０．４Ｊ／ｃｍ^２）を用いれば、Ｔｉ膜の膜厚を意識することなく、Ａｇ膜の爆裂に伴いＴｉ膜も爆裂させることができる。Ｔｉ膜厚の上限は、第１の実施の形態で述べたように、２０ｎｍとなる。

図５は、太陽電池パネルにおけるＡｇ膜の耐食性とＴｉ膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。本実施の形態の場合、太陽電池パネルの発電層５の膜厚を３５０ｎｍ（ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０〜３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚３００ｎｍ、ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０〜５０ｎｍ）として、裏面電極層９をＡｇ膜：３５０ｎｍでＴｉ膜：５〜２０ｎｍとしている。耐食性は、ＪＩＳ Ｃ８９３８：１９９５（高温高湿条件：温度８５℃、湿度８５％、評価時間１０００時間）の試験評価を行った結果に対応する。二点鎖線で示す直線Ｄは、裏面電極層９の有するべき最低限のＡｇの耐食性を示していて、直線Ｄより上の領域が評価時間１０００時間以上の耐食性を満たす領域となる。曲線Ｇ、領域Ｐ５については、第１の実施の形態と同様である。図に示すように、評価時間１０００時間以上の耐食性を満たすには、Ｔｉ膜厚は１０ｎｍ以上であることが必要である。

図６は、上述のＡｇ膜の耐食性試験における評価時間１０００時間での具体的評価結果を示す表である。その結果は、第１の実施の形態で述べたとおりである。

上記図４〜図６の結果から、Ｔｉ膜の膜厚は、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が適正な値となる。この値は、Ａｇ膜の膜厚の範囲（１５０ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下）において概ね同じであった。その場合、第２裏面電極層８としてＴｉ膜でＡｇ膜の腐食を防止することができるのでＡｇが実用可能となる。

本発明により、裏面電極層の構造として、適切な膜の材質（Ａｇ及びＴｉ）を選択し、その膜厚を適正な範囲（Ａｇ：１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、Ｔｉ：１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下）とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。

（実施例２）
次に、本発明の太陽電池の製造方法に関する実施例２について説明する。

本実施例では、上記の裏面電極層９の構成として、第１裏面電極層７としてＡｇ、第２裏面電極層としてＡｌをそれぞれ用いた場合について説明する。Ａｌ膜は、既述のＴｉ膜におけるＡｇ膜の防食材料としての機能に加えて、集電用の電極材料としての機能を有する。したがって、その分だけＡｇ膜を薄くすることができる。

Ａｇ膜の膜厚をＡｌ膜では反射率が低下し始める長波長（波長６００ｎｍ程度）側の光の高い反射率（反射率９０％以上）を利用するために用いるとすれば、光の透過を少なくし反射率を上げるために３０ｎｍ以上の膜厚を用いることが好ましい。一方、高価なＡｇ膜の使用量をできるだけ少なくするためには、８０ｎｍ以下にすることが好ましい。より好ましくは５０ｎｍである。

Ａｇ膜の膜厚を３０〜８０ｎｍとして、Ａｌ膜は数１００ｎｍを形成する。この場合、図４に示したＴｉ膜の場合のように、Ａｌ膜厚の増加で引き裂くためのエネルギが急増することがなく、Ａｌ膜厚増加により徐増する。さらにＡｌ膜の形成膜厚は十分に厚いので、図５、図６に示すＴｉ膜のような膜厚による耐食性への影響がなく、良好な耐食性を確保可能である。すなわち、実施例１の場合と同様に、発電層５の膜厚影響を受けにくく、表面電極３にダメージを与えず、バリの発生が少ない条件の選定として、Ａｌ膜については、図３におけるスクライブに必要なパワー密度の制限から、Ａｌ膜厚の適正範囲が決まる。ただし、Ａｌ膜はＡｇ膜に比べて爆裂に要するエネルギー：ｈ２が約１０％少なく、裏面電極層９の重量がＡｇとＡｌの比重差で半分以下になるために、パワー密度も半減することが判明した。パワー密度を低下できるので、高い発信周波数が不要となり、安定した加工の実施と、装置の低コスト化を図るメリットがある。

本実施例において、発電層５の膜厚を２５０ｎｍ〜４００ｎｍとして検証をした結果、レーザーパワー密度Ｄ０＝０．０８〜０．１Ｊ／ｃｍ^２であった。またＤ１＝０．１５〜０．２０Ｊ／ｃｍ^２、Ｄ２＝０．１１〜０．１５Ｊ／ｃｍ^２であった。また、このときの重量Ｗａは、Ａｇ：５０ｎｍでＡｌ：２００ｎｍとした相当重量であり、重量Ｗ１は、Ａｇ膜：５０ｎｍでＡｌ膜：３２０ｎｍとした相当重量であり、重量ＷｂはＡｇ膜：５０ｎｍでＡｌ膜：３５０ｎｍとした相当重量であった。

更に発電層５の膜厚を３５０ｎｍ（ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０〜３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚３００ｎｍ、ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０〜５０ｎｍ）として、実施例１で記載した裏面電極層９をＡｇ膜：３５０ｎｍでＴｉ膜：２０ｎｍとした太陽電池パネルとの比較を実施した。実施例２の太陽電池パネルでは、裏面電極層９をＡｇ膜：５０ｎｍでＡｌ膜：２００ｎｍ及び３５０ｎｍとしている。同一製膜条件にて製作した太陽電池パネル１０枚をＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ^２）のソーラシミュレータを用いて発電特性を確認した。本実施例２による太陽電池パネルの特性は、開放電圧Ｖｏｃ（１セルあたり０．８８〜０．８９Ｖ）、短絡電流Ｉｓｃ（１４〜１４．２ｍＡ／ｃｍ^２）、最大出力Ｐｍａｘ（８．６〜８．８ｍＷ／ｃｍ^２）のいずれについても、実施例１の形態の太陽電池パネルとの間で初期性能の差は±２％以内にあり、実質的な特性の差は無かった。

Ａｇ膜の膜厚５０ｎｍに対応して、Ａｌ膜の膜厚は２００ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲は、上記Ａｇ膜の範囲（３０ｎｍ以上８０ｎｍ（より好ましくは５０ｎｍ）以下）において概ね同じであり、Ａｇ膜の膜厚を薄くすることが可能となった。

本発明により、裏面電極層９の構造として、適切な膜の材質（Ａｇ及びＡｌ）を選択し、その膜厚を適正な範囲（Ａｇ膜：３０ｎｍ以上８０ｎｍ（より好ましくは５０ｎｍ）以下、Ａｌ膜：２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下）とすることにより、安定して歩留まりの高いレーザーエッチング工程と耐食性能とを満足する太陽電池を製造することができる。

Ａｌの代わりにＡｌ合金やＮｉやＣｕのような他の材料を用いることも可能である。Ｎｉは、耐食性を向上させることができる。Ｃｕは、集電用の電極材料として用いることができ、特にアモルファスと微結晶シリコン系とのタンデム型太陽電池においては、有効に利用可能な反射光として、Ｃｕの長波長側の反射率が良好であり使用に適する。それらの膜厚は、図３で示す考え方を基本として、その範囲を導くことができる。

上記実施の形態では、発電層５がシングル層構造によるアモルファスシリコン太陽電池について記載したが、発電層５の膜厚が必要以上ある場合には、この発電層膜厚による裏面電極層９のスクライブに必要なパワー密度の影響が少ないので、微結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池や微結晶シリコン・ゲルマニウム太陽電池などを複数層に積層接合したタンデム型太陽電池の裏面電極層９にも同様に利用できる。また、レーザー装置は、同様な加工特性があるものを使用することができ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ以外にもＹＶＯ４レーザなどを使用することが出来る。

図１は、本発明の太陽電池の実施の形態の構成を示す断面図である。 図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明の太陽電池の製造方法の実施の形態を示す断面図である。 図３は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とスクライブすべき重量との関係を検証した結果を示すグラフである。 図４は、スクライブに必要なレーザのパワー密度とＴｉ膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。 図５は、Ａｇ膜の耐食性とＴｉ膜の膜厚との関係を検証した結果を示すグラフである。横軸は、Ｔｉ膜の膜厚を示す。 図６は、Ａｇ膜の耐食性試験の具体的結果を示す表である。 図７は、パワー密度Ｄ１以上でレーザースクライブしたときの太陽電池を示す断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池
２ 基板
３ 表面電極層
４ 第１溝
５ 発電層
６ 第２溝
７ 第１裏面電極層
８ 第２裏面電極層
９ 裏面電極層
１０ 第３溝
１１ 発電セル
１５ バリ

Claims (5)

1. 基板と、前記基板上に設けられ、互いに直列に接続された複数の発電セルとを具備し、前記複数の発電セルの各々は、前記基板上に設けられる表面電極層と、前記表面電極層上に設けられ、光により発電する光発電層と、前記発電層上に設けられた裏面電極層とを備え、前記裏面電極層は、前記光発電層上に設けられ、銀を含む第１裏面電極層と、前記第１裏面電極層上に設けられる第２裏面電極層とを含み、隣り合う前記発電セルの間に、前記第２裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を有する太陽電池の裏面電極層の膜厚設計方法であって、
   （ａ）前記第２裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を、前記基板側からレーザを照射して前記分解溝の位置の前記発電層と前記第１裏面電極層と前記第２裏面電極層とを除去して形成する場合、除去される前記発電層と前記第１裏面電極層と前記第２裏面電極層の重量は、前記レーザによる前記発電層の発熱が前記表面電極層にダメージを与えない出力の前記レーザにより除去可能な重量範囲に設定するステップと、
   （ｂ）前記裏面電極層の膜厚を、前記除去可能な重量範囲から前記発電層の重量を引いた範囲の膜厚に設定するステップと
   を備える太陽電池の裏面電極層の膜厚設計方法。
2. （ａ）基板上に透明で導電性を有する表面電極層を形成するステップと、
   （ｂ）前記表面電極層上に、光により発電する光発電層を形成するステップと、
   （ｃ）前記光発電層の上に、銀を含む第１裏面電極層を形成するステップと、
   （ｄ）前記第１裏面電極層の上に、前記第１裏面電極層の腐食を抑制する第２裏面電極層を形成するステップと、
   （ｅ）前記第２裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を、前記基板側からレーザを照射して前記分解溝の位置の前記発電層と前記第１裏面電極層と前記第２裏面電極層とを除去して形成するステップとを具備し、
   除去される前記発電層と前記第１裏面電極層と前記第２裏面電極層の重量は、前記レーザによる前記発電層の発熱が前記表面電極層にダメージを与えない出力の前記レーザにより除去可能な重量範囲であり、
   前記第１裏面電極層及び前記第２裏面電極層としての裏面電極層の膜厚は、前記除去可能な重量範囲から前記発電層の重量を引いた範囲の膜厚を有し、
   前記第１裏面電極層は、膜厚が１５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であり、
   前記第２裏面電極層は、チタンを含み、膜厚が１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下である
   太陽電池の製造方法。
3. 請求項２に記載の太陽電池の製造方法において、
   前記（ｅ）ステップにおける前記レーザの照射は、５３２ｎｍで代表される波長を有するレーザ光を用いて、０．２５Ｊ／ｃｍ ^２ 以上０．４０Ｊ／ｃｍ ^２ 以下のレーザパワー密度で行う太陽電池の製造方法。
4. （ａ）基板上に透明で導電性を有する表面電極層を形成するステップと、
   （ｂ）前記表面電極層上に、光により発電する光発電層を形成するステップと、
   （ｃ）前記光発電層の上に、銀を含む第１裏面電極層を形成するステップと、
   （ｄ）前記第１裏面電極層の上に、前記第１裏面電極層の腐食を抑制する第２裏面電極層を形成するステップと、
   （ｅ）前記第２裏面電極層の表面から前記表面電極層へ延びる分離溝を、前記基板側からレーザを照射して前記分解溝の位置の前記発電層と前記第１裏面電極層と前記第２裏面電極層とを除去して形成するステップとを具備し、
   除去される前記発電層と前記第１裏面電極層と前記第２裏面電極層の重量は、前記レーザによる前記発電層の発熱が前記表面電極層にダメージを与えない出力の前記レーザにより除去可能な重量範囲であり、
   前記第１裏面電極層及び前記第２裏面電極層としての裏面電極層の膜厚は、前記除去可能な重量範囲から前記発電層の重量を引いた範囲の膜厚を有し、
   前記第１裏面電極層は、膜厚が３０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、
   前記第２裏面電極層は、アルミニウムを含み、膜厚が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である
   太陽電池の製造方法。
5. 請求項４に記載の太陽電池の製造方法において、
   前記（ｅ）ステップにおける前記レーザの照射は、５３２ｎｍで代表される波長を有するレーザ光を用いて、０．１１Ｊ／ｃｍ ^２ 以上０．２０Ｊ／ｃｍ ^２ 以下のレーザパワー密度で行う太陽電池の製造方法。

Images