JP2000049370A

JP2000049370A - 光起電力素子の製造方法

Info

Publication number: JP2000049370A
Application number: JP10216728A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Shimoda; 寛嗣下田; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】透明電極層のシート抵抗が低い場合において
も、光起電力素子のシャントや外観不良等の課題を解決
することにより、良好な特性及び高い歩留りを有する光
起電力素子の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも導電性基板１０１上に裏面反
射層１０２、半導体層１０３、及び前記半導体層１０１
上にシート抵抗１００Ω／□以下の透明電極層１０４を
順次積層する光起電力素子の製造方法において、透明電
極層１０４堆積後、光起電力素子を電気伝導度３０〜１
００ｍＳ／ｃｍの電解質溶液１０８内で電解処理するこ
とにより短絡電流通路の少なくとも一部を選択的に除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子、特
に薄膜太陽電池の製造方法に関するものであり、良好な
特性及び歩留りの高い光起電力素子の構成、特には太陽
電池の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池による太陽光発電の実用
化に向けて様々な研究開発が行われている。太陽電池を
電力需要を賄うものとして確立させるためには、使用す
る太陽電池の光電変換効率が十分に高く、信頼性に優れ
たものであり、且つ大量生産が可能であることが要求さ
れる。

【０００３】アモルファスシリコン太陽電池は、結晶系
Ｓｉ等を用いて作成される太陽電池と比較して、低コス
トで生産可能で量産性に富んでいることなどから注目さ
れている。その理由は原料ガスとしてシラン等の容易に
入手できるガスを使用し、これをグロー放電分解して、
金属シートや樹脂シート等の比較的安価な帯状基板上に
半導体膜等の堆積膜の形成が可能なためである。

【０００４】ところで、太陽電池を一般家庭の電力供給
用として用いる場合には約３ｋＷの出力が必要となり、
光電変換効率１０％の太陽電池を用いた場合には３０ｍ
²の面積となり、大面積の太陽電池が必要とされる。し
かしながら、太陽電池の製造工程上、大面積にわたって
欠陥の全く無い太陽電池を作製することは非常に困難で
ある。例えば、多結晶では粒界部分に低抵抗な部分が生
じてしまったり、アモルファスシリコンの様な薄膜太陽
電池においては、半導体層の成膜時にダスト等の影響に
よりピンホールや欠陥が生じ、シャントの原因となり、
光電変換効率や歩留りを著しく低下させることが知られ
ている。

【０００５】更にピンホールや欠陥ができる原因とその
影響を詳しく述べると、例えばステンレス基板上に堆積
したアモルファスシリコン太陽電池の場合では、基板表
面は完全に平滑な面とは言えず傷や打痕が存在すること
や、入射光を有効利用する目的で基板上に凹凸構造を持
つ裏面反射層を設けたりするため、ｎ、ｐ層のように数
１００Åの厚みの薄膜の半導体層がこのような表面を完
全にカバーし難いことや、成膜時のごみ等によリピンホ
ールが生じることなどが挙げられる。

【０００６】太陽電池の下部電極と上部電極との間にあ
る半導体層が、ピンホール等により失われていて下部電
極と上部電極が直接接触したり、半導体層が完全に失わ
れていないまでも低抵抗なシャントとなっている場合に
は、光によって発生した電流が上部電極を平行に流れて
シャント部の低抵抗部分に流れ込むことになり電流を損
失することになる。この様な電流損失があると太陽電池
の開放電圧は低下する。

【０００７】アモルファスシリコン太陽電池においては
一般的に半導体層自体のシート抵抗は高いため半導体全
面にわたる透明な上部電極を必要とし、通常は可視光に
対する透明性と電気伝導度性に優れた特性を持つＳｎＯ
₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）膜等の透明
電極層を設ける。このため微少な欠陥に流れ込む電流は
かなり大きなものとなる。更に、欠陥の位置が透明電極
層上に設けたグリッド電極から離れている場合は、欠陥
部分に流れ込む時の抵抗が大きいため電流損失は比較的
少ないが、逆に欠陥部分がグリッド電極の下にある場合
は欠陥により損失する電流はより大きなものとなる。

【０００８】一方、ピンホール状の欠陥による欠陥部分
では、半導体層で発生した電荷が欠陥部分にリークする
ばかりでなく、水分が存在すると水分との相互作用によ
りイオン性の物質が生成するので、太陽電池の使用時に
使用時間の経過と共に次第に欠陥部分の電気抵抗が低下
し、光電変換効率等の特性が劣化する現象が見られる。

【０００９】以上の様なシャントが生じている場合には
その場所の上部電極を除去することにより電流損失を小
さくすることが出来る。シャント部の上部電極を選択的
に除去する方法は、米国特許第４，４５１，９７０号明
細書、米国特許第４，４６４，８２３号明細書に開示さ
れているように、太陽電池を酸、塩、又はアルカリの電
解液中に浸漬し、太陽電池にバイアスをかけることによ
りシャント部分をエッチングして除去する方法がある。
該方法においてはバイアスの印加方法や透明電極層の膜
厚に応じたバイアスの印加時間に関する記述等が示され
ているが、透明電極層のシート抵抗に応じたシャント部
の上部電極を選択的に除去する方法は開示されていな
い。

【００１０】太陽電池の特性において半導体層上に堆積
される透明電極層のシート抵抗は低い方が良いとされ
る。透明電極層のシート抵抗を低くすることにより太陽
電池としてのシリーズ抵抗を下げることが出来、太陽電
池の電流−電圧曲線において曲線因子を向上させること
が出来る。更には、透明電極層のシート抵抗を下げれば
集電効率は向上し、グリッド電極をワイヤー付線により
形成する場合、グリッドの本数を減らすことが出来、ワ
イヤーの影による光の損失（シャドーロス）を低減する
ことが可能となる。

【００１１】しかしながら、透明電極層のシート抵抗が
低くなると、上述した米国特許第４，４５１，９７０号
明細書、米国特許第４４，４６４，８２３号明細書に開
示されているような電解液中における電気化学反応によ
ってシャント部の透明電極層を除去しようとすると、太
陽電池にバイアスを印加した際、選択性が悪くなりシャ
ント部だけでなくシャントしていない部分の透明電極層
にも電流が流れやすくなり、シャント部の透明電極層を
膜厚分除去する間にシャントしていない部分の透明電極
層も徐々にエッチングされていき、太陽電池の特性及び
外観を著しく低下させるという問題が生じてくる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題を改善して、透明電極層のシート抵抗が低い場合にお
いても、光起電力素子のシャントや外観不良等の課題を
解決することにより、良好な特性及び高い歩留りを有す
る光起電力素子、特に薄膜太陽電池の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子の
製造方法は、少なくとも導電性基板上に裏面反射層、半
導体層、及びシート抵抗１００Ω／□以下の透明電極層
を順次積層する光起電力素子の製造方法において、透明
電極層堆積後、光起電力素子を電気伝導度３０〜１００
ｍＳ／ｃｍの電解質溶液内で電解処理することにより短
絡電流通路の少なくとも一部を選択的に除去することを
特徴とする。

【００１４】本発明においては、電解処理が、電解質溶
液内で光起電力素子の開放電圧以上の正電圧を１秒以下
のパルス幅で複数回印加し、基板と短絡している部分の
透明電極層を選択的にエッチング溶解させることが好ま
しい。

【００１５】また、電解処理後、光起電力素子を水洗、
乾燥することが好ましい。

【００１６】また、電解質溶液は、０．８５≦ｐＨ≦
３．０である硫酸と水酸化カリウムの混合水溶液、或い
は溶質の溶媒に対する割合が１０〜３０ｗｔ％である硫
酸アルミニウム水溶液であることが好ましい。また、電
解質溶液の液温は、２０℃〜８０℃であることが好まし
い。

【００１７】また、光起電力素子が薄膜太陽電池である
ことが好ましい。

【００１８】

【作用】本発明では、少なくとも導電性基板上に裏面反
射層、半導体層、及びシート抵抗１００Ω／□以下と低
抵抗の透明電極層を順次積層する光起電力素子の製造方
法において、透明電極層堆積後、光起電力素子を電気伝
導度３０〜１００ｍＳ／ｃｍと高い電気伝導度を有する
言い換えれば液抵抗の低い電解質溶液内で電解処理、例
えば電解質溶液内で光起電力素子の開放電圧以上の正電
圧を１秒以下のパルス幅で複数回印加し、透明電極層表
面における電気化学反応を活性化させ、出来る限り短い
電解処理時間で短絡電流通路部の透明電極層を選択的に
エッチング溶解させることにより、透明電極層のシート
抵抗が低いことに起因する短絡していない部分の透明電
極層が同時に徐々にエッチングされる割合を抑制するこ
とが出来る。その結果、良好な特性、外観及び高い歩留
りを有する光起電力素子、特に薄膜太陽電池を提供する
ことが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。

【００２０】図１は、本発明を実施するための電解処理
装置の一例を示す図である。図１において１０１はステ
ンレス等からなる導電性の基板、１０２は裏面反射層、
１０３は半導体層、１０４は透明電極層、１０５は短絡
電流通路、１０６は対向電極、１０７は電解処理槽、１
０８は電解質溶液、１０９は電圧印加のための電源を表
す。

【００２１】本発明では、基板１０１上に裏面反射層１
０２、半導体層１０３、透明電極層１０４が順次積層さ
れた光起電力素子を、電解質溶液１０８中に入れ、基板
１０１側を負極、対向電極１０６側を正極として電解処
理することにより、半導体層１０３に内在する短絡電流
通路１０５を選択的に除去する。その後、素子を取り出
し水洗を十分行った後、温風オーブン等で好ましくは１
００〜１５０℃の温度で３０分以上乾燥を行い短絡電流
通路１０５に入り込んだ水分を除去する。

【００２２】本発明によれば、図２に示すように、半導
体層１０３内に潜在的に欠陥部分（シャント部分）が存
在し、基板１０１と透明電極層１０４で短絡電流通路１
０５を形成している場合、電解質溶液１０８内で電解処
理することにより、効果的に短絡電流通路１０５が検出
され、基板１０１と導通している透明電極層１０４を短
い処理時間内で選択的に除去できる。その後、光起電力
素子を十分に水洗、乾燥することにより短絡電流通路１
０５内に残留した水分を完全に除去でき、短絡電流通路
１０５のみが除去された光起電力素子が得られる。

【００２３】本発明に係る電解処理としては、特に限定
されないが、光起電力素子の開放電圧以上の正電圧を１
秒以下のパルス幅で複数回印加し、基板１０１と短絡し
ている部分の透明電極層１０４を選択的にエッチング溶
解させ除去するものが挙げられる。正電圧は、好適に
０．５〜８Ｖであり、より好ましくは２．５〜６Ｖ、更
には３．５〜５Ｖが最も好ましい。また、１回の電圧印
加時間（パルス幅）は１秒以下が好ましく、より好まし
くは１００〜５０ｍｓ、更には５０〜１０ｍｓが最も好
ましい。電圧印加回数は、好適に２〜５００回であり、
より好ましくは１０〜２００回、更には３０〜１００回
が最も好ましい。

【００２４】電解質溶液１０８の電気伝導度は、基板１
０１と対向電極１０６間に存在する液抵抗を下げる意味
で３０〜１００ｍＳ／ｃｍが好ましく、より好ましくは
５０〜８０ｍｓ／ｃｍ、更には６０〜７０ｍｓ／ｃｍが
最も好ましい。

【００２５】電解質溶液１０８としては、特に限定され
ないが、水溶液中で金属の析出が起きない塩、ルイス
酸、ルイス塩基等の電解質溶液が好ましく、具体的には
０．８５≦ｐＨ≦３．０にｐＨ調整された硫酸と水酸化
カリウムの混合水溶液、溶質の溶媒に対する割合が１０
〜３０ｗｔ％に調整された硫酸アルミニウム水溶液等の
水溶液が挙げられる。

【００２６】電解質溶液１０８の液温は、２０〜８０℃
が好ましく、電解処理装置を複雑にしない意味では常温
の２０〜３０℃が最も好ましい。

【００２７】尚、上記の電解処理条件（電解質溶液の電
気伝導度、印加電圧値、電圧印加時間、電圧印加回数）
は、電解処理後の前記薄膜太陽電池の外観及び前記薄膜
太陽電池に２００ｌｕｘの低照度の蛍光灯の光を照射し
た時の低照度開放電圧（低照度Ｖｏｃ）の測定値より、
本発明範囲内で適宜決定すれば良い。

【００２８】一方、アモルファスシリコン太陽電池等の
光起電力素子に用いられる透明電極層１０４としては、
可視光に対する透明性と電気伝導度性に優れた特性を持
つＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）膜
等が使用される。

【００２９】透明電極層１０４のシート抵抗としては、
光起電力素子としてのシリーズ抵抗を下げ、光起電力素
子の電流−電圧曲線において曲線因子を向上させる為、
更には集電効率を向上させてグリッド電極の本数を減ら
し、グリッドの影によるシャドーロスを低減させる為に
１００Ω／□以下が好ましく、２０〜４０Ω／□がより
好ましい。

【００３０】また、これらの透明電極層１０４の成膜方
法としてはスパッタリング法、真空抵抗加熱蒸着法、エ
レクトロンビーム蒸着法、スプレー法等を用いることが
出来、所望に応じて適宜選択される。

【００３１】

【実施例】以下、薄膜太陽電池の製造方法について説明
するが、本発明はこれらの実施例により限定されるもの
ではない。

【００３２】（実施例１）図３〜図５に示すシングル型
太陽電池を製造した。図３は本発明により製造されたシ
ングル型太陽電池の断面図、図５はその上面図であり、
図４は透明電極層上のエッチングパターンを示す上面図
である。図３〜図５において、２０１は基板、２０２は
裏面反射層、２０３は透明導電層、２０４はアモルファ
スシリコン（以下ａ−ｓｉと記載）からなるＲＦｎ型の
半導体層、２０５はａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の半導体
層、２０６はａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型の半導体
層、２０７はａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の半導体層、２
０８はμｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型の半導体層、２０９
は透明電極層、２１０はエッチングパターニングライ
ン、２１１はグリッド電極である。

【００３３】以下では、形成の手順に従って説明する。

【００３４】（１）十分に脱脂、洗浄した５０ｍｍ×５
０ｍｍ角のステンレスの基板２０１上にバッチ式スパッ
タリング法により裏面反射層２０２、透明導電層２０３
を成膜した。裏面反射層２０２は金属層であり材料とし
てはＡｌ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ
等の金属単体及び合金が用いられるが、ここでは反射率
の比較的高いＡｌを使用した。透明導電層２０３は透明
導電性酸化物層であり材料としてはＺｎＯ，ＳｎＯ₂，
Ｉｎ₂Ｏ₃，ＩＴＯ等が用いられるが、ここではＺｎＯを
使用した。また、これらの表面は光の乱反射を起こさせ
るためにテクスチャー構造とした。なお、膜厚はそれぞ
れ０．２μｍ、１．２μｍとした。

【００３５】（２）透明導電層２０３上にバッチ式プラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、半導体層２０４〜２０８を成
膜した。ａ−ｓｉ半導体層の成膜法としてはＲＦプラズ
マＣＶＤ法（ＲＦＰＣＶＤ法）、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法（ＭＷＰＣＶＤ法）、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法等を
所望に応じて用いる。半導体層２０４はａ−Ｓｉからな
るＲＦｎ型層、半導体層２０５はａ−ＳｉからなるＲＦ
ｉ型層、半導体層２０６はａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ
型層、半導体層２０７はａ−ＳｉからなるＲＦｉ型層、
半導体層２０８はμｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型層であ
る。なお、半導体層２０６のＭＷｉ型層の膜厚は８００
Åとした。

【００３６】（３）半導体層２０８上にバッチ式真空抵
抗加熱蒸着法を用いて、透明電極層２０９であるＩＴＯ
膜を成膜した。なお、膜厚は７５０Åとし、この時のＩ
ＴＯのシート抵抗は８０Ω／□であった。以上でａ−Ｓ
ｉＧｅシングルセルの作成を終えた。

【００３７】（４）前記セルの透明電極層２０９上に、
塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃・６Ｈ₂Ｏ）を加熱溶融したエッ
チング性溶液に粒子径５μｍのアクリル樹脂の微粒子体
及びグリセリンを混錬して作製したエッチングペースト
をスクリーン印刷機で線幅１ｍｍのラインで、４０ｍｍ
×４０ｍｍ角のパターンで印刷した。なお、線厚は３０
μｍとした。その後、ＩＲオーブンで温度１７０℃で５
分間加熱処理した後、セルをＩＲオーブンから取り出し
冷却後、セルを純水でぺーストを剥離し、温風オーブン
で１５０℃の温度で３０分間乾燥を行い、４０ｍｍ×４
０ｍｍ角のエッチングパターニングライン２１０を形成
した。

【００３８】（５）透明電極層２０９上にエッチングパ
ターニングライン２１０を形成したセルを６５℃に保温
された硫酸アルミニウム３０ｗｔ％水溶液の電解質溶液
槽に入れ、セルの基板２０１側を負極、対向電極側を正
極とし、電極問距離４０ｍｍの下、正電圧２．５Ｖを印
加時間５０ｍｓとしパルス的に５０回印加し電解処理を
行った。なお、硫酸アルミニウム３０ｗｔ％水溶液の電
気電導度は７０．０ｍＳ／ｃｍ（６５℃）とし、また対
向電極面積は基板面積（５０ｍｍ×５０ｍｍ）と同様と
した。その後、前記セルを電解質溶液槽内から取り出
し、純水でセル表面の電解質溶液を十分に洗い流した
後、温風オーブンで１５０℃の温度で３０分乾燥を行っ
た。

【００３９】上記（１）〜（５）の工程により、透明電
極層２０９上にエッチングパターンを形成したセルのエ
ッチングパターニングライン２１０エリア内に対して、
照度２００ｌｕｘの蛍光灯の光を照射した時の低照度開
放電圧（低照度Ｖｏｃ）の測定及び外観目視検査を行っ
た。さらに、低照度Ｖｏｃ測定後、集電用のグリッド電
極２１１を銀ペーストのスクリーン印刷法で形成し、Ａ
Ｍ１．５の太陽光スペクトルで１００ｍＷ／ｃｍ²の光
量の疑似太陽光源を用いて太陽電池特性を測定し、光電
変換効率を求めた。

【００４０】その結果、低照度Ｖｏｃにおいては０．３
５Ｖ、外観目視検査においては欠陥部分の電解処理マー
クは見られるが、透明電極層２０９の全体的な膜厚の減
少は殆ど見られず、外観は良好であった。また、光電変
換効率においては８．４％が得られ、その時の開放電圧
は０．６５Ｖであり、本発明の電解処理を行ったシング
ル型太陽電池は良好な特性であった。

【００４１】（実施例２）太陽電池の半導体層の構成を
トリプル型とした点及び電解処理条件が異なる点以外は
実施例１と同様にして太陽電池を製造した。

【００４２】図６は、本例で製造したトリプル型太陽電
池の構成を示した模式的断面図である。図６では、ステ
ンレスの基板３０１上に裏面反射層３０２としてＡｌ
を、透明導電層３０３としてＺｎＯを堆積した後、ａ−
ＳｉからなるＲＦｎ型の半導体層３０４、ａ−Ｓｉから
なるＲＦｉ型の半導体層３０５、ａ−ＳｉＧｅからなる
ＭＷｉ型の半導体層３０６、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型
の半導体層３０７、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型の半導
体層３０８（以上ボトム層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ
型の半導体層３０９、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の半導
体層３１０、ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型の半導体層
３１１、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の半導体層３１２、
μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型の半導体層３１３（以上ミ
ドル層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型の半導体層３１
４、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の半導体層３１５、μｃ
−ＳｉからなるＲＦｐ型の半導体層３１６（以上トップ
層）が順次積層されている。すなわち、半導体層３０４
〜３１６はａ−Ｓｉ／ａ−ｓｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅから
なるトリプルセルとした。なお、半導体層３０６の膜厚
は９００Å、半導体層３１１の膜厚は８５０Å、半導体
層３１５の膜厚は９５０Åとした。

【００４３】その後、半導体層３１６上にシート抵抗８
０Ω／□を有する透明電極層３１７であるＩＴＯ膜を成
膜した。その後、実施例１と同様のエッチング処理によ
るエッチングパターニングライン３１８の形成を行っ
た。

【００４４】次に、透明電極層３１７上にエッチングパ
ターンを形成したトリプルセルを６５℃に保温された硫
酸アルミニウム３０ｗｔ％水溶液の電解質溶液槽に入
れ、セルの基板３０１側を負極、対向電極側を正極と
し、電極間距離４０ｍｍの下、正電圧４．２Ｖを印加時
間５０ｍｓとしパルス的に４０回印加し電解処理を行っ
た。なお、硫酸アルミニウム３０ｗｔ％水溶液の電気電
導度は７０．０ｍＳ／ｃｍ（６５℃）とし、また対向電
極面積は基板面積（５０ｍｍ×５０ｍｍ）と同様とし
た。

【００４５】その後、前記セルを電解質溶液槽内から取
り出し、純水でセル表面の電解質溶液を十分に洗い流し
た後、温風オーブンで１５０℃の温度で３０分乾燥を行
った。更に、集電用のグリッド電極３１９を銀ペースト
のスクリーン印刷法で形成した。

【００４６】実施例１と同様の低照度Ｖｏｃの測定、外
観目視検査及び光電変換効率の測定を行った。

【００４７】その結果、低照度Ｖｏｃにおいては１．１
５Ｖ、外観目視検査においては、電解処理前後で殆ど外
観の変化はなく、外観は良好であり、光電変換効率にお
いては１１．８％が得られ、その時の開放電圧は２．１
５Ｖであり、本発明の電解処理を行ったトリプル型太陽
電池は良好な特性であった。

【００４８】（実施例３）ロール・ツー・ロール型プラ
ズマＣＶＤ法を用いて作成したアモルファスシリコン太
陽電池セル上に図７に示すエッチングパターンを形成し
た。なお、ここでは大面積化された太陽電池の特性分布
を詳細に把握するために図７に示すような細分化された
エッチングパターンを形成した。以下では、形成の手順
に従って説明する。

【００４９】（１）オーカイト及び純水で十分に脱脂、
洗浄したステンレス帯状基板（幅３５５．６ｍｍ、長さ
１０００ｍ）３０１をロール・ツー・ロール型ＤＣマグ
ネトロンスパッタ装置に入れ、裏面反射層３０２として
Ａｌを０．２μｍ堆積し、その後、透明導電層３０３と
してＺｎＯを１．２μｍ堆積した。

【００５０】（２）基板を取り出し、複数の半導体層を
それぞれ堆積する放電箱を備えた堆積室がガスゲートに
より接続されたロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ
装置に入れ、透明導電層３０３上にａ−ＳｉからなるＲ
Ｆｎ型の半導体層３０４、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の
半導体層３０５、ａ−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型の半導
体層３０６、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型層の半導体３０
７、μｃ−ＳｉからなるＲＦｐ型の半導体層３０８（以
上ボトム層）、ａ−ＳｉからなるＲＦｎ型の半導体層３
０９、ａ−ＳｉからなるＲＦｉ型の半導体層３１０、ａ
−ＳｉＧｅからなるＭＷｉ型の半導体層３１１、ａ−Ｓ
ｉからなるＲＦｉ型の半導体層３１２、μｃ−Ｓｉから
なるＲＦｐ型の半導体層３１３（以上ミドル層）、ａ−
ＳｉからなるＲＦｎ型の半導体層３１４、ａ−Ｓｉから
なるＲＦｉ型の半導体層３１５、μｃ−ＳｉからなるＲ
Ｆｐ型の半導体層３１６（以上トップ層）を順次積層
し、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅトリプルセ
ルを形成した。なお、半導体層３０６の膜厚は９００
Å、半導体層３１１の膜厚は８５０Å、半導体層３１５
の膜厚は９５０Åとした。

【００５１】（３）基板を取り出し、ロール・ツー・ロ
ール型ＤＣマグネトロンスパッタ装置に入れ、半導体層
３１６上にシート抵抗２０Ω／□を有するＩＴＯ膜を７
５０Å堆積し透明電極層３１７を形成した。以上で、ａ
−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅトリプル型太陽電
池セルの作成を終えた。

【００５２】（４）ステンレス帯状基板上に作成したａ
−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ／ａ−ＳｉＧｅトリプル型太陽電
池セルを３５５．６ｍｍ×１２０ｍｍ（幅３５５．６ｍ
ｍはそのままで基板搬送方向に１２０ｍｍ）のサイズに
切断した。以下、前記サイズの太陽電池セルをスラブと
呼ぶことにする。

【００５３】（５）前記スラブをｐＨが１．２に調整さ
れた常温（２５℃）の硫酸と水酸化カリウムの混合水溶
液（硫酸２．０％、水酸化カリウム０．７％、純水９
７．３％）の電解質溶液槽に入れ、セル基板側を負極、
対向電極側を正極とし、電極間距離４０ｍｍの下、正電
圧４．５Ｖを印加時問２５ｍｓとしパルス的に８０回印
加し電解処理を行った。なお、硫酸と水酸化カリウムの
混合水溶液の電気電導度は、７０．０ｍＳ／ｃｍ（２５
℃）とし、また対向電極面積は基板面積（３５５．６ｍ
ｍ×１２０ｍｍ）と同様とした。その後、前記スラブを
電解質溶液槽内から取り出し、純水でセル表面の電解質
溶液を十分に洗い流した後、温風オーブンで１５０℃の
温度で３０分乾燥を行った。

【００５４】（６）実施例１に記載のエッチングペース
トと同様のペーストを用いて、スクリーン印刷機でスラ
ブの透明電極層３１７上に線幅１ｍｍのラインで、図７
に示したエッチングパターンで前記ペーストを印刷し
た。なお、線厚は３０μｍとした。その後、ＩＲオーブ
ンで温度１７０℃で５分間加熱処理した。加熱処理後、
スラブをＩＲオーブンから取り出し冷却後、スラブを純
水で洗浄しペーストを除去した。その後、スラブを温風
オーブンで１５０℃の温度で３０分乾燥を行い、図７に
示したエッチングパターン３１４が得られた。

【００５５】上記（１）〜（５）の工程により、透明電
極層上にエッチングパターンを形成したスラブの各エッ
チングラインエリア（１８ｍｍ×４３ｍｍの長方角が３
６個）内における照度２００ｌｕｘの蛍光灯の光を照射
した時の低照度開放電圧（低照度Ｖｏｃ）の測定及び外
観目視検査のを行った。

【００５６】さらに、低照度Ｖｏｃ測定後、図８に示す
ように各エッチングラインエリア３１８内に集電用のグ
リッド電極３１９を銀ペーストのスクリーン印刷法で形
成し、ＡＭ１．５の太陽光スペクトルで１００ｍＷ／ｃ
ｍ²の光量の疑似太陽光源を用いて太陽電池特性を測定
し、光電変換効率及び歩留り（３６個のエッチングエリ
アに対してそれぞれシャントしているかどうかの判定）
を求めた。

【００５７】その結果、３６個のエッチングエリア内に
おける低照度Ｖｏｃの平均値は１．１０Ｖ、外観目視検
査においてはスラブの端面付近に電解処理マークは見ら
れるが、透明電極層の全体的な膜厚の減少は殆ど見られ
ず外観は良好であった。また、光電変換効率の平均値は
１１．３％、その時の開放電圧の平均値は２．１２Ｖで
あり、歩留りは１００％が得られ、本発明の電解処理を
行った大面積のトリプル型太陽電池は良好な特性であっ
た。

【００５８】（比較例１）電解処理に用いる電解質溶液
に電気伝導度が１５ｍＳ／ｃｍになるように調製した硫
酸と水酸化カリウムの混合水溶液を用い、低照度Ｖｏｃ
が回復するまで電解処理を行った以外は実施例３と同様
にして太陽電池を作成し、実施例３と同様の低照度Ｖｏ
ｃの測定、外観目視検査、光電変換効率、その時の開放
電圧及び歩留りの測定を行い、その結果を表１に併記し
た。なお、この時の電解処理条件は、印加電圧を５．５
Ｖ、１回の印加時問（パルス幅）を２５ｍＳとし、低照
度Ｖｏｃが回復するまでの印加回数は３００回程度であ
った。

【００５９】結果は、電解処理時問が長い為に透明電極
層の膜厚が全体的に減少し、外観は不良であり、低照度
Ｖｏｃも十分には回復しなかった。

【００６０】（比較例２）電解処理に用いる電解質溶液
に電気伝導度が１８０ｍＳ／ｃｍになるように調製した
硫酸と水酸化カリウムの混合水溶液を用い、低照度Ｖｏ
ｃが回復するまで電解処理を行った以外は実施例３と同
様にして太陽電池を作成し、実施例３と同様の低照度Ｖ
ｏｃの測定、外観目視検査、光電変換効率、その時の開
放電圧及び歩留りの測定を行い、その結果を表１に併記
した。なお、この時の電解質溶液のｐＨは０．７であ
り、電解処理条件は、印加電圧を３．５Ｖ、１回の印加
時問（パルス幅）を２５ｍＳとし、低照度Ｖｏｃが回復
するまでの印加回数は５０回程度であった。

【００６１】結果は、電解質溶液の酸性度が高すぎる為
にスラブ端面近傍からの侵食が見られ、外観は不良であ
った。

【００６２】（比較例３）透明電極層としてシート抵抗
３００Ω／□を有するＩＴＯ膜を形成した以外は実施例
３と同様にして太陽電池を作成し、実施例３と同様の低
照度Ｖｏｃの測定、外観目視検査、光電変換効率、その
時の開放電圧及び歩留りの測定を行い、その結果を表１
に併記した。

【００６３】結果は、透明電極層のシート抵抗が高い為
に電解処理は十分行われており欠陥部（シャント部）の
みがリペアされているが、シート抵抗が高い分、実施例
３と比較して太陽電池としてのシリーズ抵抗が高くなり
光電変換効率が低下していた。

【００６４】

【表１】

【００６５】表１からもわかるように本発明の電解処理
法を用いて作成した太陽電池は、外観不良のない良好な
特性及び歩留りの高い太陽電池であることがわかる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、透
明電極層のシート抵抗が低いことに起因する、短絡して
いない部分の透明電極層が同時に徐々にエッチングされ
る割合を抑制することが出来、その結果、シャントや外
観不良の課題を克服した良好な特性及び歩留りの高い太
陽電池を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための電解処理装置の一例を
示す図である。

【図２】本発明の電解処理工程の一例を示す概略図であ
る。

【図３】実施例１により製造されたシングル型太陽電池
の断面図である。

【図４】図３における透明電極層上のエッチングパター
ンを示す上面図である。

【図５】図３の上面図である。

【図６】実施例２により製造されたトリプル型太陽電池
の断面図である。

【図７】実施例３における透明電極層上のエッチングパ
ターンを示す上面図である。

【図８】実施例３により製造されたトリプル型太陽電池
の上面図である。

【符号の説明】

１０１基板１０２裏面反射層１０３半導体層１０４透明電極層１０５短絡電流通路１０６対向電極１０７電解処理槽１０８電解質溶液１０９電源２０１基板２０２裏面反射層２０３透明導電層２０４〜２０８半導体層２０９透明電極層２１０エッチングライン２１１グリッド電極３０１ステンレス帯状基板３０２裏面反射層３０３透明導電層３０４〜３１６半導体層３１７透明電極層３１８エッチングパターニングライン３１９グリッド電極

フロントページの続きＦターム(参考） 5F051 AA04 AA05 BA17 CA16 CA22 CB21 CB29 DA04 DA17 EA09 EA13 FA02 FA15 FA16 FA30 GA02 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも導電性基板上に裏面反射層、
半導体層、及びシート抵抗１００Ω／□以下の透明電極
層を順次積層する光起電力素子の製造方法において、透
明電極層堆積後、光起電力素子を電気伝導度３０〜１０
０ｍＳ／ｃｍの電解質溶液内で電解処理することにより
短絡電流通路の少なくとも一部を選択的に除去すること
を特徴とする光起電力素子の製造方法。
【請求項２】電解処理が、電解質溶液内で光起電力素
子の開放電圧以上の正電圧を１秒以下のパルス幅で複数
回印加し、基板と短絡している部分の透明電極層を選択
的にエッチング溶解させることを特徴とする請求項１に
記載の光起電力素子の製造方法。
【請求項３】電解処理後、光起電力素子を水洗、乾燥
することを特徴とする請求項１または２に記載の光起電
力素子の製造方法。
【請求項４】電解質溶液が、０．８５≦ｐＨ≦３．０
である硫酸と水酸化カリウムの混合水溶液であることを
特徴とする請求項１〜３に記載の光起電力素子の製造方
法。
【請求項５】電解質溶液が、溶質の溶媒に対する割合
が１０〜３０ｗｔ％である硫酸アルミニウム水溶液であ
ることを特徴とする請求項１〜３に記載の光起電力素子
の製造方法。
【請求項６】電解質溶液の液温が、２０℃〜８０℃で
あることを特徴とする請求項１〜５に記載の光起電力素
子の製造方法。
【請求項７】光起電力素子が薄膜太陽電池であること
を特徴とする請求項１〜６に記載の光起電力素子の製造
方法。