[发明专利]薄膜太阳能电池和其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及衬底结构的薄膜硅太阳能电池的制造方法，此外还涉及通过此制造方法构成的薄膜太阳能电池。

背景技术

作为在同一衬底上形成的多个光电变换元件串列连接的太阳能电池(光电变换装置)的代表例的薄膜太阳能电池，由于薄型、轻量、制造成本低廉、易于大面积化等原因，而被认为是今后太阳能电池的主流，并且除用于电力供应以外，安装于建筑物的房顶或窗等被利用的业务用、一般住宅用的需求也逐渐扩大。

上述薄膜太阳能电池，也就是以非晶硅(a-Si)或非晶硅锗(a-SiGe)或者微晶硅为主材料的薄膜硅类太阳能电池，已处于量产阶段，同时向更低成本化的开发也在积极地推进。

能使用玻璃、塑料薄膜、不锈钢箔等作为薄膜硅太阳能电池的衬底的材料。其中，如果使用作为绝缘物的玻璃或塑料薄膜，那么具有能够在衬底上制作集成的串列连接结构，并且能够实现任意的高电压的优点。

作为集成型太阳能电池的一个例子，图7表示金属电极加工前后的玻璃衬底太阳能电池的构造。图7(a)表示金属电极加工前的状态，图7(b)表示金属电极加工后的状态。

在玻璃衬底101之上依次形成有透明电极102、光电变换层103、金属电极104。

此外，各层形成后，通过激光100进行的激光图案化被分离为长方形，从而完成串列连接。

在此，该激光图案化中最普遍使用的激光为YAG(钇、铝、石榴石)激光，透明电极102的加工使用1064nm的基波，光电变换层103和金属电极104的分离使用532nm的二次谐波。

另外，透明电极102和光电变换层103的分离从玻璃衬底101侧和透明电极102面侧中的哪一个进行都可以，但作为最终工序的金属电极104的加工从玻璃衬底101侧进行。如果从玻璃衬底101侧进行激光100的照射，那么在光电变换层103的相比之下入射侧附近产生光吸收，能通过吹走上层部来进行去除加工。

此外，同时吹走光电变换层和金属电极的加工方法难以用于与微晶硅的串列式电池那样的数微米级的厚膜电池中。作为其对应之策，专利文献1中记载了以下方法，即从玻璃面侧照射微晶硅具有灵敏度的波段的光，预先去除一定程度的微晶层，然后以YAG激光的二次谐波去除a-Si。

其中公开的去除微晶硅的激光波长为670～900nm，作为激光列举了红宝石激光、翠绿宝石激光、GaAlAs激光等。

另一方面，就实现用于提高安装于屋顶或外壁的自由度的可挠性和轻量化这一点而言，相比玻璃衬底优选塑料薄膜，其中特别优选耐热性优良的芳族聚酰胺、聚酰亚胺等。

但是，由于这些材料是不透光性的，因而可以采用在衬底上以金属电极、光电变换层、透明电极的顺序进行层叠的所谓衬底结构。在非专利文献1中记载了采用衬底型串列连接结构的薄太阳能电池的例子。

图8为表示非专利文献1公开的现有太阳能电池的结构的示意图，图9(a)为沿图8的10a-10a线的截面图，图9(b)为沿图8的10b-10b线的截面图。

图8所示的太阳能电池为在膜衬底301上开有孔，以孔内接触形成串列连接的结构，被称为SCAF(Series-Connection through Apertures on Film)。

在该结构中，如图8所示，金属电极302、作为光电变换层的a-Si类膜303和透明电极304按照此顺序层叠于膜衬底301的一个面上。在膜衬底301的另一个面形成有背面电极305。在夹着该膜衬底301的两面所形成的层通过激光分别以一并加工方式完全地分离。

此处，为了使在上述膜衬底301的两面中完全地被分离而形成的金属电极302和背面电极305进行串列连接，形成有集电孔306和串列连接孔307(参照图9(a)和图9(b))。

如图9(a)所示，为形成集电孔306，在膜衬底301的两面使金属电极302成膜之后，开设贯穿孔，在露出的膜衬底301的端面依次形成a-Si类膜303、透明电极304和背面电极305，并使透明电极304和背面电极305连接。另一方面，如图9(b)所示，为形成串列连接孔307，在膜衬底301开设贯穿孔之后使金属电极302成膜，并且使a-Si类膜303和背面电极305依次成膜，因此使膜衬底301的a-Si类膜303形成侧的金属电极302和背面电极305连接。

另外，作为参考，在专利文献2的【0116】中，如果以与该文献相同的符号进行说明，则记载有“背面电极分割线29例如可以使用YAG激光的二次谐波对背面电极11和第一至第三光电变换层5、7、9进行划线来形成”。