太陽能電池單元的製造方法以及太陽能電池單元的製作方法

2023-10-09 13:51:54 1

專利名稱：太陽能電池單元的製造方法以及太陽能電池單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池單元的製造方法以及太陽能電池單元。本申請基於2008年7月4日申請的特願2008-176285號以及2008年10月8日 申請的特願2008-261796號主張優先權，在此援用其內容。
背景技術：
近年來，從能源的有效利用的觀點出發，太陽能電池正越來越被廣泛普遍利用。特別是利用矽單晶的太陽能電池的每單位面積的能量轉換效率優異。但是，另一方面利用矽單晶的太陽能電池由於使用將矽單晶錠切成片的矽片，因 此在錠的製造上耗費大量的能源，製造成本很高。特別是實現設置在室外等的大面積的太陽能電池的情況下，利用矽單晶製造太陽 能電池時，在現狀下相當花費成本。因此，利用可更廉價製造的非晶(非晶質)矽薄膜的非晶矽型太陽能電池作為低 成本的太陽能電池正在普及。非晶矽型太陽能電池具有例如在玻璃基板上成膜有所謂TCO (transparent conductive oxide)等透明電極作為表面電極，在表面電極上層積有非晶矽構成的半導體 膜(光電轉換層)、和作為背面電極的Ag薄膜的光電轉換體。半導體膜通過接收光時產生電子和空穴的非晶矽膜(i型)由ρ型和η型矽膜相 夾的被稱為Pin接合的層結構而構成。而且，利用太陽光由半導體層產生的電子和空穴由於P型、η型半導體的電位差而 活躍地移動，該現象連續反覆從而在兩面的電極產生電位差。但是，在上述的非晶矽型太陽能電池中存在僅僅在基板上以廣面積均勻形成光電 轉換體時電位差小的問題。因此，目前已知形成以規定尺寸電分離光電轉換體的劃分元件(太陽能電池單 元)，相互鄰接的劃分元件被電連接的結構。具體而言，目前已知一種所謂的集成結構，即對在基板上以廣面積均勻形成的光 電轉換體通過雷射等形成槽以形成多個條狀的劃分元件，將這些劃分元件相互電串聯連接。作為上述太陽能電池的製作方法例如已知如專利文獻1所示的技術。在該專利文獻1中，作為最初的工序在玻璃基板之上成膜透明電極，對該透明電 極通過雷射刻劃形成第一槽。接著，在透明電極上設置具備光電轉換功能的半導體膜，然後通過使用雷射的刻 划去除半導體膜的一部分而設置電連接用槽，由此將作為光電轉換膜的半導體膜分割為條 狀。進而，在半導體膜上形成背面電極後，通過使用雷射的刻劃在背面電極和半導體 膜兩者上形成共用槽。
此時，形成在半導體膜上的背面電極的成膜材料也被埋設在電連接用槽內。如此，通過在成膜各層的每個工序進行刻劃，將各層劃分的同時，背面電極與表面 電極連接，劃分元件相互電連接。專利文獻1 特開2007-273858號公報但是，近年來作為成膜對象的玻璃基板具有大型化的傾向，有時會使用一邊為Im 以上的基板。這種情況下，如上述的現有技術所示，在成膜各層的每個工序進行刻劃時，存 在難以確保刻劃的精度的問題。也就是，使用大型的玻璃基板時，存在由於玻璃基板的自重 等造成玻璃基板產生翹曲等，引起無法形成獲得所希望的對準的槽，槽彎曲形成的問題。由 此，有可能無法將相互鄰接的劃分元件之間確實地分離，或相互連接的槽接觸。其結果是存 在無法確保相互鄰接的劃分元件之間的絕緣性，相互鄰接的劃分元件之間短路，劃分元件 的發電效率降低的問題。對此，考慮了通過擴大槽之間的距離，防止相互鄰接的槽接觸，確保相互鄰接的劃 分元件之間的絕緣性的對策。但是，這種情況下存在劃分元件的有效面積減少的問題。其 結果是存在各劃分元件的發電效率降低的問題。另外，由於在成膜各層的每個工序進行刻劃，必然導致在製造過程時間中佔據的 雷射處理時間增大，有時還會需要用於去除每次進行刻劃工序時在被刻劃的部分的周邊產 生的顆粒的清洗工序，存在製造效率降低的問題。另一方面，目前已知非晶矽型太陽能電池在理論上比結晶型太陽能電池的光電轉換效率差。作為解決該問題的方法，光電轉換效率高的光電轉換層的開發和防止在製造工序 中發生光電轉換層的劣化的技術得到重視。這種製造工序中的光電轉換層的劣化被認為主要由以下所述的現象引起。如上所述，通過使用雷射形成槽，但是目前已知一般而言TCO構成的上述透明電 極通常吸收紅外區域的波長的雷射光線如波長1064nm的YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 紅外雷射而被加熱，另外，非晶矽構成的上述半導體膜通常吸收可見光區域的波長的雷射 光線如作為所述紅外雷射的二倍高次諧波的532nm的綠色雷射而被加熱。因此，切斷上述透明電極時使用上述紅外雷射，切斷上述半導體膜時通常使用綠 色雷射。由於使用該紅外雷射的方法與使用綠色雷射的方法相比為高輸出，因此存在槽周 邊的各層易於受到因雷射照射而產生的熱的影響的問題。作為因雷射照射而產生的熱的影響的第一點，例如可以舉出因雷射照射而產生的 熱傳遞到槽周邊的各層，覆蓋住槽周邊的非晶矽層(半導體層)的懸鍵的氫原子脫離等。由於形成與發電有效區域鄰接的槽時因雷射照射而產生的熱，氫原子從發電有效 區域的半導體層脫離時，存在由於在該部分產生的懸鍵而產生定域能級，直接導致太陽能 電池的光電轉換效率的降低的問題。另外作為第二點，在槽的形成時熔融的表面電極的材料也有可能飛散到槽的內部。這種情況下，形成在與表面電極相反的半導體層的一側的背面電極與在表面電極 之間飛散的表面電極架橋並連接，兩電極間有可能短路。

發明內容
本發明為解決上述的課題而產生，第一個目的在於提供一種太陽能電池的製造方 法以及太陽能電池，即使對大型的基板也精度良好地進行刻劃，從而能夠確保鄰接的劃分 間的絕緣性，同時能夠提高劃分元件的發電效率。另外，第二個目的在於提供一種太陽能電池單元的製造方法以及太陽能電池單 元，能夠縮短雷射刻劃工序所需的時間，同時能夠抑制刻劃時產生的熱造成的影響並提高 光電轉換效率。為了解決上述的課題，本發明的第一方式的太陽能電池單元的製造方法包括刻 劃工序，在基板上通過依次層積第一電極層、光電轉換層和第二電極層而形成光電轉換體 之後，形成將光電轉換體電分離為多個劃分部的槽。在所述刻劃工序中，形成第一槽，至少 分離所述第一電極層和所述光電轉換層；第二槽，與所述第一槽平行，至少分離所述光電轉 換層；以及第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一 槽相反的一側，保留所述第一電極層而分離所述光電轉換層和所述第二電極層。根據該方法，通過在刻劃工序中形成各槽，與在成膜各層的每個工序進行刻劃的 現有的情況相比，能夠精度良好地形成各槽。由此，由於即使對大型的基板也能夠精度良好 地進行刻劃，因此能夠確實地分離劃分部之間，能夠確實地防止相互鄰接的槽之間的槽的 接觸。因此，由於能夠確保具有發電有效區域的劃分部以及與其鄰接的劃分之間的絕緣性， 因此能夠抑制因相互鄰接的劃分部之間短路引起的發電效率的降低。而且，通過精度良好地形成各槽，與現有相比能夠縮小相互鄰接的槽之間的距離。 由此，由於能夠增加作為發電有效區域的各劃分部的有效面積，因此能夠提高各劃分元件 的發電效率。另外，通過同時形成各槽，從而與如現有所示的在成膜各層的每個工序進行刻劃 的現有的情況相比，能夠提高製造效率。優選地，在本發明的第一方式的太陽能電池單元的製造方法中，所述第一槽分離 所述第一電極層、所述光電轉換層和所述第二電極層，所述第二槽分離所述第二電極層和 所述光電轉換層。根據該方法，由於在基板上形成光電轉換體後，能夠對該光電轉換體從基板的表 面同時形成各槽，因此與在成膜各層的每個工序進行刻劃的現有的情況相比，能夠容易地 形成各槽，能夠提高製造效率。另外，由於能夠確實地分離各劃分部間，因此能夠確保在同一划分部內通過槽分 離的部分之間的絕緣性。優選地，在本發明的第一方式的太陽能電池單元的製造方法中，在所述刻劃工序 之後，包括絕緣層形成工序，在所述第一槽的內部形成絕緣層；以及配線層形成工序，形 成電連接所述多個劃分部的配線層。另外，優選地，在所述配線層形成工序中，所述配線層 至少形成在所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面，且電連接露出於緊鄰所述第一槽的所 述第二槽的底面的所述第一電極層與作為緊鄰所述第一槽的發電有效區域的所述第二電 極層。根據該方法，在絕緣層形成工序中，通過在相互鄰接的劃分部之間的第一槽內形成絕緣層，從而能夠確實地絕緣鄰接的劃分部間的至少第一電極層和光電轉換層間。由此， 能夠確實地防止相互鄰接的劃分部的第一電極層和光電轉換層間短路。另外，形成經過絕緣層的表面的配線層，通過該配線層連接一個劃分部中的第一 電極層與另一個劃分部中的發電有效區域的第二電極層。由此，確保了在同一划分元件內 分離的部分之間、即通過第一槽分離的第一部分與第二部分的發電有效區域之間的絕緣性 的基礎上，能夠串聯連接相互鄰接的劃分元件間，能夠提高發電效率。優選地，在本發明的第一方式的太陽能電池單元的製造方法中，在所述刻劃工序 中，掃描形成所述第一槽的第一雷射、形成所述第二槽的第二雷射和形成所述第三槽的第 三雷射以形成各槽。優選地，在本發明的第一方式的太陽能電池單元的製造方法中，固定所述第一激 光、所述第二雷射和所述第三雷射的相對位置，掃描各雷射以形成各槽。優選地，在本發明的第一方式的太陽能電池單元的製造方法中，同時形成所述第 一槽、所述第二槽和所述第三槽。根據該方法，能夠在保持各槽的相對位置的狀態下進行刻劃，各槽的相對位置不 會偏移。因此，能夠防止相互鄰接的槽(例如，第一槽與第二槽之間)接觸，能夠精度良好 地形成各槽。因此，由於能夠確保相互鄰接的劃分部之間的絕緣性，因此能夠抑制因相互鄰 接的劃分部之間短路引起的發電效率的降低。另外，由於與現有相比能夠縮小鄰接的槽之 間的距離，能夠提高各劃分元件的有效面積，因此能夠提高各劃分元件的發電效率。本發明的第二方式的太陽能電池單元包括光電轉換體，形成在基板上並且依次 層積有第一電極層、光電轉換層和第二電極層；以及槽，將所述光電轉換體電分離為多個劃 分部。所述槽具有第一槽，至少分離所述第一電極層和所述光電轉換層；第二槽，與所述 第一槽平行，至少分離所述光電轉換層，在內部形成有電連接所述多個劃分部的配線層；以 及第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相反 的一側，保留所述第一電極層而分離所述光電轉換層和所述第二電極層。在所述第一槽的 內部形成有至少絕緣所述第一電極層和所述光電轉換層間的絕緣層。所述配線層至少形成 在所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面，且電連接露出於緊鄰所述第一槽的所述第二槽 的底面的所述第一電極層與作為緊鄰所述第一槽的發電有效區域的所述第二電極層。根據該結構，由於通過第一槽分離各劃分部之間的第一電極層、光電轉換層和第 二電極層，因此形成在基板上的光電轉換體被分割為規定尺寸，能夠形成具有發電有效區 域的劃分部。另外，通過在第一槽內形成絕緣層，從而能夠確實地分離具有發電有效區域 的劃分部與鄰接於該劃分部的劃分部之間，在相互鄰接的槽之間能夠確實地防止槽相互接 觸。另外，形成有經過絕緣層的表面的配線層，該配線層連接通過第一槽電分割的劃分部的 第一電極層與發電有效區域的第二電極層。由此，在確保了相互鄰接的劃分部之間的絕緣 性的基礎上，能夠串聯連接相互鄰接的劃分部之間。因此，能夠確實地抑制因相互鄰接的劃分部之間短路引起的洩漏電流等的產生， 能夠抑制發電效率的降低。另外，通過在第一槽內形成絕緣層，能夠縮小第一槽與鄰接於第 一槽的槽(例如，第二槽)之間的距離。由此，由於能夠增大劃分元件的有效面積，因此能 夠提高劃分元件的發電效率。本發明的第三方式的太陽能電池單元的製造方法包括刻劃工序，在基板上通過依次層積第一電極層、光電轉換層和第二電極層而形成光電轉換體後，形成將光電轉換體 電分離為多個劃分部的槽。在所述刻劃工序中，形成第一槽，分離所述第一電極層、所述光 電轉換層和所述第二電極層；第二槽，與所述第一槽平行，分離所述光電轉換層和所述第二 電極層；第三槽，與所述第一槽平行，配置在第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相反 的一側，分離所述光電轉換層和所述第二電極層，以及第四槽，與所述第一槽平行，配置在 緊鄰所述第二槽的所述第一槽的與所述第二槽的相反側，在所述第一槽與作為發電有效區 域的劃分部之間至少分離所述光電轉換層和所述第二電極層。在所述刻劃工序之後具有 絕緣層形成工序，在所述第一槽和所述第四槽的內部形成絕緣層；以及配線層形成工序，形 成電連接所述多個劃分部的配線層。在所述配線層形成工序中，所述配線層從露出於所述 第二槽的底面的所述第一電極層，經過所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面，到達配置 在所述第四槽的與所述第二槽相反的一側的所述第二電極層的表面，電連接所述多個劃分 部。根據該方法，在形成了所有構成太陽能電池的各層的膜之後，通過刻劃各槽來形 成太陽能電池單元，從而與在成膜各層的每個工序進行刻劃的現有的情況相比，能夠縮短 刻劃工序所需的時間。由此，太陽能電池製造工序中的節拍時間得到縮短，能夠提高太陽能電池製造裝置的生產率。而且，通過第四槽防止由於形成第一槽時使用的紅外雷射等高輸出雷射在第一槽 周邊產生的熱的傳導、以及隨之而來的前述的熱的影響造成的氫原子的脫離傳播到發電有 效區域。因此，與現有相比能夠製作光電轉換層的劣化少的太陽能電池單元。由此，由於能夠增大作為發電有效區域的各劃分部的面積，因此能夠提高各太陽 能電池單元的光電轉換效率。另外，即使在形成第一槽時表面電極層即第一電極層熔融飛散，第一電極層與背 面電極層即第二電極層之間架橋並連接的情況下，由於第一槽與作為發電有效區域的劃分 部通過埋設有絕緣層的第四槽分離，因此在發電有效區域中能夠確實地抑制第一電極層與 第二電極層短路。也就是，由於能夠確保具有發電有效區域的劃分部與鄰接的槽內的短路部的絕緣 性，因此能夠抑制由於該短路產生的光電轉換效率的降低。優選地，在本發明的第三方式的太陽能電池單元的製造方法中，使用紅外雷射作 為形成所述第一槽的第一雷射，使用可見光雷射作為形成所述第二槽的第二雷射、形成所 述第三槽的第三雷射和形成所述第四槽的第四雷射。作為可見光雷射例如也可以使用紅外雷射的二倍高次諧波。根據該方法，第一槽的形成通過使用紅外雷射能夠製造確實地分離了第一電極層 的太陽能電池單元，使用紅外雷射的二倍高次諧波形成第四槽。因此，即使在第一槽的周圍 產生劣化的光電轉換層或者第一電極層與第二電極層的短路等熱的影響的情況下，也能夠 使用熱的影響更少的方法從發電有效區域分離這樣的劣化部分等。因此，由於能夠確保具有發電有效區域的劃分部與鄰接的槽內的短路部之間的絕 緣性，抑制由於該短路產生的光電轉換效率的降低，增大作為發電有效區域的各劃分部的 面積，因此能夠提高各太陽能電池單元的光電轉換效率。
優選地，在本發明的第三方式的太陽能電池單元的製造方法中，在所述刻劃工序 中，固定所述第一雷射、所述第二雷射、所述第三雷射和所述第四雷射的相對位置，掃描各 雷射以形成各槽。這種情況下，由於能夠通過一次雷射掃描分離具有前述的熱的影響少的光電轉換 層的太陽能電池單元，因此與在成膜各層的每個工序進行刻劃的現有的情況相比，能夠縮 短刻劃工序所需的時間。由此，太陽能電池製造工序中的節拍時間得到縮短，能夠提高太陽能電池製造裝置中的生產率。優選地，在本發明的第三方式的太陽能電池單元的製造方法中，在所述刻劃工序 中，固定所述第二雷射、所述第三雷射和所述第四雷射的相對位置，同時掃描所述各雷射以 同時形成所述第二槽、所述第三槽和所述第四槽之後，掃描所述第一雷射以形成所述第一槽。這種情況下，對預先通過熱的影響少的紅外雷射的第二高次諧波從有效發電區域 分離的劃分部之後掃描紅外雷射，能夠更確實地防止紅外雷射造成的熱的影響的傳播，能 夠提高各太陽能電池單元的光電轉換效率。優選地，在本發明的第三方式的太陽能電池單元的製造方法中，在所述刻劃工序 中，固定所述第一雷射、所述第二雷射、所述第三雷射和所述第四雷射的相對位置，同時掃 描各雷射以同時形成各槽。本發明的第四方式的太陽能電池單元，包括光電轉換體，形成在基板上並且依次 層積有第一電極層、光電轉換層和第二電極層；以及槽，將所述光電轉換體電分離為多個劃 分部。所述槽具有第一槽，分離所述第一電極層、所述光電轉換層和所述第二電極層；第 二槽，與所述第一槽平行，分離所述光電轉換層和所述第二電極層，在內部形成有電連接所 述多個劃分部的配線層；第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二 槽的所述第一槽相反的一側，分離所述光電轉換層和所述第二電極層；以及第四槽，與所述 第一槽平行，配置在與緊鄰所述第二槽的所述第一槽的與所述第二槽的相反側，在所述第 一槽與作為發電有效區域的劃分部之間至少分離所述光電轉換層和所述第二電極層。在所 述第一槽的內部形成有絕緣相互鄰接的劃分部間的至少所述第一電極層和所述光電轉換 層的絕緣層，在所述第四槽的內部形成有絕緣相互鄰接的劃分部間的至少所述光電轉換層 和所述第二電極層的絕緣層。所述配線層從露出於所述第二槽的底面的所述第一電極層， 經過所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面，到達配置在所述第四槽的與所述第二槽相反 的一側的所述第二電極層的表面，電連接所述多個劃分部。這裡，形成在第一槽的內部的絕緣層為第一絕緣層，形成在第四槽的內部的絕緣 層為第二絕緣層。根據該結構，通過各槽形成在基板上的光電轉換體被分割為規定尺寸，能夠形成 具有發電有效區域的多個劃分部。而且，通過在第一槽和第四槽內形成絕緣層，從而能夠確實地分離具有發電有效 區域的劃分部與鄰接於該劃分部的劃分部之間，在相互鄰接的槽間能夠確實地防止槽相互 接觸。而且，由於形成有經過絕緣層的表面的配線層，該配線層連接通過第一槽電分離的露出於第二槽底面的第一電極層與發電有效區域的第二電極層，因此能夠確保相互鄰接 的劃分部間的絕緣性，能夠串聯連接相互鄰接的劃分部。因此，能夠確實地抑制因鄰接的劃分部之間的短路產生的洩漏電流等的產生，能 夠抑制光電轉換效率的降低。另外，通過在第一槽內形成絕緣層，能夠縮小第一槽與鄰接於第一槽的槽(例如， 第二槽)之間的距離。這裡，由於通過在第一槽的與第二槽相反的一側形成第四槽，第一槽與作為發電 有效區域的劃分部被分離，因此能夠防止從第一槽形成時使用的紅外雷射等產生的熱的傳 導、以及隨之而來的前述的熱的影響造成的氫原子的脫離傳播到發電有效區域。由此，與現有相比能夠製作光電轉換層的劣化少的太陽能電池單元。由此，由於能夠增大作為發電有效區域的各劃分部的面積，因此能夠提高各太陽 能電池單元的光電轉換效率。另外，即使在第一槽形成時表面電極層即第一電極層熔融飛散，第一電極層與背 面電極層即第二電極層之間架橋並連接的情況下，由於第一槽與作為發電有效區域的劃分 部通過埋設有絕緣層的第四槽分離，因此在發電有效區域中能夠確實地抑制第一電極層與 第二電極層短路。也就是，由於能夠確保具有發電有效區域的劃分部與鄰接的槽內的短路部的絕緣 性，因此能夠抑制由於該短路產生的光電轉換效率的降低。本發明的第五方式的太陽能電池單元的製造方法，使吐出材料的噴墨頭與具有光 電轉換功能的加工物相對移動，將從所述噴墨頭吐出的材料在所述加工物上滴下從而製作 所述太陽能電池單元。根據該方法，在製造太陽能電池單元的工序中，即使對要求微細的加工精度的部 位配置材料的情況下，也能夠正確且迅速地配置材料。優選地，在本發明的第五方式的太陽能電池單元的製造方法中，所述加工物為薄 膜型太陽能電池。根據該方法，特別是在製造要求集成結構的薄膜型太陽能電池時，由於能夠在大 氣氣氛中正確且迅速地配置材料，因此能夠縮短製造工序中的節拍時間。優選地，在本發明的第五方式的太陽能電池單元的製造方法中，通過掃描雷射而 在所述薄膜型太陽能電池上形成槽，使所述噴墨頭與所述薄膜型太陽能電池相對移動，在 形成於所述薄膜型太陽能電池上的槽上通過從所述噴墨頭滴下絕緣材料而形成絕緣層。根據該方法，能夠正確且迅速地形成絕緣層。優選地，在本發明的第五方式的太陽能電池單元的製造方法中，通過掃描雷射而 在所述薄膜型太陽能電池上形成槽，使所述噴墨頭與所述薄膜型太陽能電池相對移動，在 形成於所述薄膜型太陽能電池上的槽上通過從所述噴墨頭滴下導電性材料而形成配線層。根據該方法，能夠正確且迅速地形成配線層。另外，優選地，所述第一槽為分離所述第一電極層、所述光電轉換層和所述第二電 極層的槽，所述第二槽為分離所述第二電極層和所述光電轉換層的槽。根據該結構，在基板上形成光電轉換體之後，能夠對該光電轉換體從基板的表面 同時形成各槽。因此，與在成膜各層的每個工序進行刻劃的情況相比，能夠容易地形成各槽，能夠提高製造效率。另外，由於能夠確實地分離各劃分部之間，因此能夠確保在同一划分部中通過槽 分離的部分之間的絕緣性。另外，優選地，在所述刻劃工序中，固定形成所述第一槽的第一雷射、形成所述第 二槽的第二雷射和形成所述第三槽的第三雷射的相對位置，同時掃描所述各雷射以同時形 成所述各槽。根據該結構，能夠在保持各槽的相對位置的狀態下進行刻劃，各槽的相對位置不 會偏移。因此，能夠防止相互鄰接的槽(例如，第一槽與第二槽間)接觸，能夠精度良好地 形成各槽。因此，由於能夠確保相互鄰接的劃分部之間的絕緣性，因此能夠抑制因相互鄰接 的劃分部之間短路引起的發電效率的降低。另外，由於與現有相比能夠縮小相互鄰接的槽 之間的距離，能夠提高各劃分元件的有效面積，因此能夠提高各劃分元件的發電效率。另外，優選地，在所述刻劃工序之後具有絕緣層形成工序，在所述第一槽的內部 形成絕緣層；以及配線層形成工序，形成電連接所述多個劃分的配線層。另外，優選地，在所 述配線層形成工序中形成所述配線層，至少經過所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面， 電連接緊鄰所述第一槽且露出於所述第二槽底面的所述第一電極層與配置在所述第一槽 的與所述第二槽相反的一側的所述第二電極層。根據該結構，在絕緣層形成工序中，通過在相互鄰接的劃分部之間的第一槽內形 成絕緣層，從而能夠確實地絕緣相互鄰接的劃分部之間的至少第一電極層和光電轉換層 間。由此，能夠確實地防止相互鄰接的劃分部的第一電極層和光電轉換層間短路。另外，通過形成經過絕緣層的表面的配線層，通過該配線層連接一個劃分部中的 第一電極層與另一個劃分部中作為發電有效區域的第二電極層，從而確保了在同一划分元 件內分離的部分間即通過第一槽分離的第一部分與第二部分的發電有效區域之間的絕緣 性的基礎上，能夠將相互鄰接的劃分元件間串聯連接，能夠提高發電效率。另一方面，本發明的太陽能電池具備光電轉換體，在基板上依次層積有第一電極 層、光電轉換層和第二電極層而形成；以及槽，將該光電轉換體電分離作為多個劃分。所 述槽具有第一槽，至少分離所述第一電極層和所述光電轉換層；第二槽，與所述第一槽平 行，至少分離所述光電轉換層，在內部形成有電連接所述多個劃分部的配線層；以及第三 槽，與所述第一槽平行，配置在第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相反的側面，保留 所述第一電極層而分離所述光電轉換層和所述第二電極層。另外，在所述第一槽的內部形 成有至少絕緣所述第一電極層和所述光電轉換層間的絕緣層。所述配線層至少經過所述第 二槽的內部和所述絕緣層的表面，電連接露出於緊鄰所述第一槽的所述第二槽的底面的所 述第一電極層與配置在所述第一槽的與所述第二槽相反的一側的所述第二電極層。根據該結構，由於通過第一槽分離各劃分部之間的第一電極層、光電轉換層和第 二電極層，因此形成在基板上的光電轉換體被分割為規定尺寸，能夠形成具有發電有效區 域的劃分部。而且，通過在第一槽形成絕緣層，從而能夠確實地分離具有發電有效區域的劃 分部與鄰接於該劃分部的劃分部之間。另外，能夠確實地防止在相互鄰接的槽之間槽相互 接觸。而且，形成有經過絕緣層的表面的配線層。該配線層連接通過第一槽電分割的劃分 部中的第一電極層與作為發電有效區域的第二電極層。由此，相互鄰接的劃分部之間的絕 緣性得到確保，且能夠串聯連接相互鄰接的劃分部之間，
因此，能夠確實地抑制因相互鄰接的劃分部之間短路引起的洩漏電流等的產生， 能夠抑制發電效率的降低。另外，通過在第一槽形成絕緣層，能夠縮小第一槽與鄰接於第一 槽的槽(例如，第二槽)之間的距離。由此，能夠增大劃分元件的有效面積，因此能夠提高 劃分元件的發電效率。發明效果根據本發明，通過在製作太陽能電池單元時的刻劃工序中同時形成各槽，從而與 在成膜各層的每個工序進行刻劃的現有的情況相比，能夠精度良好地形成各槽。由此，即使 對大型的基板也能夠精度良好地進行刻劃，因此能夠確實地分離各劃分部之間，能夠確實 地防止相互鄰接的槽之間槽相互接觸。因此，由於能夠確保具有發電有效區域的劃分部以 及與其鄰接的劃分部之間的絕緣性，因此能夠抑制因相互鄰接的劃分部之間短路引起的發 電效率的降低。另外，通過精度良好地形成各槽，與現有相比能夠縮小鄰接的槽間的距離。由此， 由於能夠提高作為發電有效區域的各劃分部的有效面積，因此能夠提高各劃分元件的發電效率。另外，通過同時形成各槽，從而與如現有所示的在成膜各層的每個工序進行刻劃 的現有的情況相比，能夠提高製造效率。另外，通過在製作太陽能電池單元時的刻劃工序中同時形成各槽，從而與在成膜 各層的每個工序進行刻劃的現有的情況相比，能夠縮短刻劃工序所需的時間。由此，太陽能電池製造工序中的節拍時間得到縮短，能夠提高太陽能電池製造裝置的生產率。而且，通過第四槽防止由於形成第一槽時使用的紅外雷射等高輸出雷射在第一槽 周邊產生的熱的傳導、以及隨之而來的前述的熱的影響造成的氫原子的脫離傳播到發電有 效區域。因此，與現有相比能夠製作光電轉換層的劣化少的太陽能電池單元。由此，由於能夠增大作為發電有效區域的各劃分部的面積，因此能夠提高各太陽 能電池單元的光電轉換效率。另外，即使在形成第一槽時表面電極層即第一電極層熔融飛散，第一電極層與 背面電極層即第二電極層之間架橋並連接的情況下，由於第一槽與作為發電有效區域的劃 分部通過埋設有絕緣層的第四槽分離，因此在發電有效區域中能夠確實地抑制第一電極層 與第二電極層短路。也就是，由於能夠確保具有發電有效區域的劃分部與鄰接的槽內的短路部的絕緣 性，因此能夠抑制由於該短路產生的光電轉換效率的降低。進而，通過使用噴墨法，高精度地控制噴墨頭的掃描路徑(噴墨頭與加工物的相 對位置)以及材料的滴下量，對形成在各太陽能電池單元中的各槽填充絕緣材料或具有導 電性的材料。由此，能夠在所希望的位置正確地形成所希望的量的絕緣層或配線層。


圖1是表示本發明的第一實施方式中的非晶矽型太陽能電池的俯視圖；圖2是沿圖1的A-A，線的剖視圖；圖3A是相當於圖1的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖;3B是相當於圖1的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖；圖3C是相當於圖1的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖；圖4是表示本發明的第二實施方式中的疊層型太陽能電池的剖視圖；圖5是表示本發明的第三實施方式中的非晶矽型太陽能電池的剖視圖；圖6是表示本發明的第三實施方式中的變形例的非晶矽型太陽能電池的剖視圖；圖7是表示本發明的第四實施方式中的非晶矽型太陽能電池的俯視圖；圖8是沿圖7的A-A，線的剖視圖；圖9A是相當於圖7的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖；圖9B是相當於圖7的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖；圖9C是相當於圖7的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖；圖10是表示本發明的第五實施方式中的非晶矽型太陽能電池的剖視圖；圖11是表示本發明的第六實施方式中的非晶矽型太陽能電池的剖視圖。
具體實施例方式下面根據附圖，對本發明的實施方式所涉及的太陽能電池單元以及太陽能電池單 元的製造方法進行說明。此外，在以下的說明所使用的各附圖中，為了使各部件為可識別的大小而適當變 更各部件的比例尺。(第一實施方式)(非晶矽型太陽能電池)圖1是表示非晶矽型太陽能電池的俯視圖，圖2是沿圖1的A-A』線的剖視圖。如圖1、2所示，太陽能電池10是所謂的單結型太陽能電池，具有在透明的絕緣性 基板11的一個面lla(以下稱為背面Ila)上形成有光電轉換體12的結構。基板11例如由玻璃或透明樹脂等太陽光的透射性優異、且具有耐久性的絕緣材 料構成，基板11的一邊的長度例如為Im左右。在該太陽能電池10中，太陽光從基板11的與光電轉換體12相反的一側、即從基 板11的另一個面llb(以下稱為表面lib)側入射。光電轉換體12具有在表面電極(第一電極層)13與背面電極(第二電極層)15 之間夾持半導體層(光電轉換層)14的結構，在除了基板11的背面Ila的外周以外的全域 形成。表面電極13由透明的導電材料、具有光透射性的金屬氧化物，如ITOandium Tin Oxide)、FTO (Fluorine-doped Tin Oxide)等 TCO 構成，在基板 11 的背面 Ila 上隨著表面 紋理而形成。在表面電極13上形成有半導體層14。該半導體層14例如具有在ρ型非晶矽膜(未圖示)與η型非晶矽膜(未圖示) 之間夾有i型非晶矽膜(未圖示)的Pin接合結構。在該pin接合結構中，太陽光射入到該半導體層14時產生電子和空穴，由於ρ型 非晶矽膜與η型非晶矽膜的電位差而活躍地移動，通過此現象連續反覆從而在表面電極13 與背面電極15之間產生電位差(光電轉換)。
背面電極15通過Ag、Al、Cu等具有較高的導電率以及反射率的金屬膜構成，層積 在半導體層14上。此外，雖然未圖示，為了背面電極15與半導體層14之間的阻礙性、反射率等的提 高，優選在背面電極15與半導體層14之間形成TCO等透明電極。這裡，形成在基板11上的光電轉換體12通過多個第三槽M以規定的尺寸分割。S卩，在這些第三槽M與鄰接於第三槽M的第三槽24』之間包圍的區域D反覆形 成，由此從鉛直方向來看基板11形成有多個矩形的劃分元件(太陽能電池單元)21、22、23。另外，上述的劃分元件21、22、23具備將這些劃分元件21、22、23分別分割為多個 劃分部(例如，劃分元件22的劃分部22a 22d)的第一槽18、第二槽19和第四槽50。另外，在劃分元件22中，劃分部2 與第三劃分部對應，劃分部22b與第四劃分部 對應，劃分部22c與第二劃分部對應，劃分部22d與第一划分部對應。另外，在劃分元件21中，劃分部21a與第三劃分部對應，劃分部21b與第四劃分部 對應，劃分部21c與第二劃分部對應，劃分部21d與第一划分部對應。另外，在劃分元件23中，劃分部23d與第一划分部對應。第一槽18在劃分元件22的第一部分(以下稱為劃分部22a)與鄰接於劃分部2 的劃分元件22的第二部分(以下稱為劃分部22b)之間，分離光電轉換體12的表面電極 13、半導體層14和背面電極15。具體而言，第一槽18是在劃分部22a、22b的相互鄰接的各自的端部處，沿基板11 的厚度方向切入直到基板11的背面Ila露出的槽，例如以具有20 60 μ m左右的寬度形 成。同樣地，後述的各個第二槽19、第三槽對、第四槽50例如以具有20 60 μ m左右 的寬度形成。在劃分元件22中，與第一槽18鄰接形成第二槽19。配置第二槽19以使第一槽 18以及第二槽19夾住劃分部22b。該第二槽19沿第一槽18的寬度方向空開間隔形成，與第一槽18的長度方向大致 平行地形成。第二槽19在劃分部22b與劃分元件22的第三部分(以下稱為劃分部22c)之間， 分離光電轉換體12中的半導體層14和背面電極15。第二槽19在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體12中的背面電極15和半導 體層14，到達表面電極13的表面露出的位置而形成。第二槽19發揮作為用於電連接鄰接的劃分元件22、23間的接觸孔的功能。露出 於劃分元件22的第二槽19內的表面電極13發揮作為接觸部20的功能。而且，通過後述的配線層30連接劃分部22a的背面電極15與第二槽19內的表面 電極13中的接觸部20，由此相互鄰接的劃分元件22、23串聯連接。此外，第一槽18與第二槽19的間隔(劃分部22b的寬度)設定為10 500 μ m， 優選為10 200 μ m,更優選為10 100 μ m左右。通過如此設定劃分部22b的寬度，能夠確保第一槽18與第二槽19獨立的結構。另 外，形成後述的絕緣層31 (第一絕緣層)和配線層30時，能夠確實地在第一槽18中埋設絕 緣層31，在第二槽19中埋設配線層30。
進而，在劃分元件22中，在第二槽19的與第一槽18相反的一側，即以與第二槽19 鄰接的方式形成有上述的第三槽對。該第三槽M沿第二槽19的寬度方向空開間隔形成，與第一槽18的長度方向大致 平行地形成。第三槽M與第二槽19同樣，在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體12中的背 面電極15和半導體層14，到達表面電極13的表面露出的位置而形成。由此，能夠將劃分元件22中的背面電極15和半導體層14與劃分元件23中的背 面電極15和半導體層14分離。此外，劃分元件22中的第二槽19與第三槽M的間隔(劃分部22c的寬度)雖然 也根據雷射加工裝置的對準精度，但優選形成為1 60μπι左右。通過如此設定劃分部22c的寬度，能夠防止第二槽19與第三槽M接觸，確實地形 成隔開多個劃分元件間的劃分部22c，因此能夠將埋設在第二槽19內的配線層30確實地從 作為相鄰的劃分元件(例如，劃分元件23)的發電有效區域的劃分部23d分離。另外，在劃分元件22中，在第一槽18的與第二槽19相反的一側形成有與第一槽 18平行的第四槽50。該第四槽50將劃分元件22的第一槽18與鄰接於劃分元件22的劃分元件21的 第三槽24』之間的背面電極15和半導體層14分離為兩個劃分部。具體而言，第一槽18與第三槽24』之間的兩個劃分部由形成在第四槽50與第三 槽24』之間的劃分部22d、以及形成在第四槽50與第一槽18之間的上述的劃分部2 構 成。而且，鄰接於劃分元件22的劃分元件21中的第三槽M』與劃分元件22的第四槽 50之間包圍的區域Dl (劃分部22d)構成劃分元件22的發電有效區域。此外，劃分部22a的寬度設定為10 500 μ m,優選為10 200 μ m,更優選為10 100 μ m左右。通過如此設定劃分部2 的寬度，能夠抑制後述第一槽18的形成時的熱的損害波 及到作為發電有效區域Dl的劃分部22d的半導體層14。如此，上述的第一槽18、第二槽19、第三槽M和第四槽50相互平行地形成，通過 第一槽18、第二槽19、第三槽M和第四槽50，劃分元件22被分離為劃分部2 22d。而且，第一槽18貫通光電轉換體12以到達基板11的背面Ila露出的位置。另一 方面，第二槽19、第三槽M和第四槽50貫通背面電極15和半導體層14以到達表面電極 13露出的位置。也就是，表面電極13形成在相互鄰接的劃分元件22、21的第一槽18、18』間的全 域，另一方面，半導體層14和背面電極15被各劃分元件22各自的第一槽18、第二槽19、第 三槽M和第四槽50分離。這裡，在上述的第一槽18內埋設有絕緣層31。如圖1所示，絕緣層31在第一槽18內，沿第一槽18的長度方向空開間隔形成。另 外，如圖2所示，在絕緣層31的厚度方向上，以絕緣層31的前端從光電轉換體12的背面電 極15的表面突出的方式形成絕緣層31。此外，作為絕緣層31所使用的材料，可以使用具有絕緣性的紫外線硬化性樹脂或熱硬化性樹脂等，例如適於使用丙烯酸系的紫外線硬化性樹脂(例如，三鍵(7 U — # > K )公司制3042)。另外，除了這種樹脂材料以外還可以使用S0G(Spin on Glass)等。另外，在第四槽50內也埋設有由與上述絕緣層31同樣的構成材料構成的絕緣層 51(第二絕緣層)。如圖1所示，絕緣側51空開與形成在第一槽18內的絕緣層31同樣間隔，沿第四 槽50的長度方向形成。另外，如圖2所示，在絕緣層51的厚度方向上，以絕緣層51的前端 從光電轉換體12的背面電極15的表面突出的方式形成絕緣層51。在背面電極15的表面形成有配線層30，該配線層30配置在劃分部22d的背面電 極15的表面，覆蓋絕緣層31、51的表面，並被引導至第二槽19內。該配線層30與各絕緣層31、51的位置對應形成，與絕緣層31、51同樣沿第一槽18 的長度方向空開間隔形成。配線層30為將劃分元件22中的劃分部22d的背面電極15與劃分元件23中的劃 分部23d的表面電極13電連接的層，以在劃分部22d的背面電極15與露出於第二槽19內 的表面電極13之間架橋的方式形成。也就是，配線層30的一端(第一端)與劃分部22d的背面電極15的表面連接，配 線層30的另一端(第二端)與在第二槽19內露出的表面電極13的接觸部20連接。通過該結構，劃分元件22的劃分部22d與劃分元件23的劃分部23d串聯連接。劃 分元件23的劃分部23d形成在第三槽M的與劃分元件22相反的一側。同樣地，由於形成有配線層30』，因此劃分元件21的劃分部21d與劃分元件22的 劃分部22d串聯連接。此外，作為配線層30、30』的形成材料為具有導電性的材料，例如可以使用低溫燒 成型納米金屬墨料(Ag)等。此外，如上所述，劃分元件21、23具有與劃分元件22相同的結構D，但在附圖中為 了方便，當需要區別鄰接於劃分元件21、23的劃分元件22與劃分元件21、23時，將從劃分 部22b來看鄰接於第四槽50的劃分元件記載為劃分元件21，將從劃分部22b來看鄰接於第 三槽M的劃分元件記載為劃分元件23。另外，將與作為劃分元件22的結構要素的第一槽18、第二槽19、接觸部20、第三 槽對、配線層30、絕緣層31以及第四槽50對應的劃分元件21的結構要素，分別記載為第 一槽18，、第二槽19，、接觸部20，、第三槽對，、配線層30，、絕緣層31，以及第四槽50，。(非晶矽型太陽能電池的製造方法)下面，根據圖1 圖3C對上述的非晶矽型太陽能電池的製造方法進行說明。圖3A 圖3C是相當於圖1的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖。首先，如圖3A所示，在除了基板11的背面Ila的外周以外的全域形成光電轉換體 12 (光電轉換體形成工序)。具體而言，通過CVD法、濺射法等在基板11的背面Ila上依次層積表面電極13、半 導體層14和背面電極15。接著，如圖;3B所示，以規定的尺寸分割形成在基板11上的光電轉換體12，形成劃 分元件22 (劃分部22a 22d)(刻劃工序)。
此外，劃分元件21 (劃分部21a 21d)以及劃分元件23 (例如，劃分部23d等) 也能夠通過與劃分元件22同樣的方法形成。這裡，在第一實施方式中，使用在基板11上照射兩種以上波長的雷射(未圖示) 的雷射加工裝置(未圖示)，同時形成第一槽18、第二槽19、第三槽M和第四槽50。在激 光加工裝置中配置有為形成四條槽而照射雷射的四個雷射光源。具體而言，首先固定照射形成第一槽18的第一雷射(未圖示)的位置、照射形成 第二槽19的第二雷射(未圖示)的位置、照射形成第三槽M的第三雷射(未圖示)的位 置、以及照射形成第四槽50的第四雷射(未圖示)的位置的相對位置。作為第一實施方式雷射可以使用脈衝YAG(Yittrium-Aluminium-Garnet)雷射 等。例如，優選使用波長為1064nm的紅外(IRdnfrared laser)雷射作為形成第一槽18 的第一雷射。另外，優選使用波長為532nm的SHG(second harmonic generation)雷射作 為形成第二槽19、第三槽M和第四槽50的第二 第四雷射。也就是，優選使用可見光雷射，如第一雷射的二倍高次諧波的綠色雷射作為第二 第四雷射。在雷射加工裝置中，沿著基板11的面，從雷射11的表面lib側向光電轉換體12 同時掃描第一 第四雷射。這樣，在照射了波長1064nm的雷射的區域中，第一雷射加熱表面電極13導致表面 電極13蒸發。而且，通過表面電極13的膨脹力，層積在照射了第一雷射的區域的表面電極13上 的半導體層14和背面電極15被去除。由此，在照射了波長1064nm的第一雷射的區域形成基板11的背面Ila露出的第一槽 18。另一方面，在照射了波長532nm的雷射(第二 第四雷射)的區域，雷射加熱半導 體層14導致半導體層14蒸發。而且，通過半導體層14的膨脹力，層積在照射了雷射的區域的半導體層14上的背 面電極15被去除。由此，在照射了波長532nm的雷射的區域形成表面電極13的表面露出的第二槽 19、第三槽24和第四槽50。由此，第一槽18、第二槽19、第三槽M和第四槽50相互平行地形成，例如在鄰接 的第三槽對、24』間形成以規定尺寸分割的具有發電有效區域Dl (劃分部22d)的劃分元件 22。此時，表面電極13形成在相互鄰接的第一槽18、18』間的全域。另一方面，半導體 層14和背面電極15被各劃分元件21、22、23的各自的第一槽18、18』、第二槽19、19』以及 第三槽24,24'分離。接著，如圖3C所示，通過噴墨法、絲網印刷法、塗布(fM 7《> 7 )法等，在第一 槽18內形成絕緣層31，在第四槽50內形成絕緣層51 (絕緣層形成工序)。通過噴墨法形成絕緣層31時，使吐出絕緣層31的形成材料的噴墨頭與形成有光 電轉換體12的基板11 (加工物)相對移動，從噴墨頭向基板11上滴下絕緣層31的形成材 料。18
具體而言，在與第一槽18的長度方向正交的方向、也就是按照各第一槽18的間隔 排列噴墨頭(噴墨頭的噴嘴)，沿著第一槽18的長度方向掃描噴墨頭並在基板11上塗布絕 緣層31的形成材料。另外，也可以沿著第一槽18的長度方向排列多個噴墨頭，對多個劃分元件21、22、 23中的每個第一槽18同時塗布絕緣層31的形成材料。此外，通過與上述形成絕緣層31的方法同樣的方法，也能夠形成絕緣層51。而且，在第一槽18和第四槽50內塗布絕緣層31、51的形成材料之後，使絕緣層 31、51的材料硬化。具體而言，使用紫外線硬化性樹脂作為絕緣層31、51的材料時，通過對絕緣層的 形成材料照射紫外線，使絕緣層31、51的形成材料硬化。另一方面，使用熱硬化性樹脂或SOG作為絕緣層31、51的形成材料時，通過燒成絕 緣層的形成材料使絕緣層31、51的形成材料硬化。由此，在第一槽18和第四槽50內形成絕緣層31、51。如此，在絕緣層形成工序中，通過在第一槽18和第四槽50內形成絕緣層31、51，從 而能夠使劃分部22d、2h之間、以及劃分部22a、22b之間絕緣。由此，在劃分部22d、22a間以及劃分部22a、22b間，相互鄰接的表面電極13不會 接觸，另外相互鄰接的半導體層14不會接觸。因此，在劃分部22d、22a間以及劃分部22a、 22b間，能夠確實地抑制因表面電極13間的短路或半導體層14間的短路引起的洩漏電流等 的產生。接著，形成配線層30。具體而言，通過噴墨法、絲網印刷法、塗布法、焊接等，塗布從露出於第二槽19內 的表面電極13的接觸部20，經過絕緣層31、51的表面，到達劃分部22d的背面電極15的表 面的配線層30的形成材料。而且，在塗布配線層30的形成材料之後，燒成配線層30的形成材料使配線層30硬化。此外，使用熱硬化性樹脂或SOG作為上述絕緣層31、51的形成材料時，能夠同時進 行絕緣層31、51的燒成與配線層30的燒成，能夠提高製造效率。如此，在絕緣層31、51上形成配線層30，通過由該配線層30連接劃分部22d的背 面電極15與接觸部20的表面電極13，從而在確保了劃分部22d、22a間、以及劃分部22a、 22b間的絕緣性的基礎上，能夠串聯連接相互鄰接的劃分元件22、23。由此，能夠防止劃分元件22、23間的短路，能夠提高光電轉換效率。如上所述，如圖1、2所示，第一實施方式中的非晶矽型太陽能電池10完成。在如上所述的第一實施方式中，在刻劃工序中使用了同時形成第一槽18、第二槽 19、第三槽M和第四槽50的方法。根據該方法，在基板11上形成光電轉換體12之後形成劃分元件21 23的刻劃 工序中，通過同時形成各槽18、19、對、50，能夠通過一次雷射掃描分離具有熱的影響少的半 導體層14的劃分部。因此，與在成膜各層的每個工序進行刻劃的現有的情況相比，能夠縮短刻劃工序 所需的時間。
由此，太陽能電池10的製造工序中的節拍時間縮短，能夠提高太陽能電池製造裝置的生產率。另外，通過對於光電轉換體12從基板11的表面lib同時形成各槽18、19、對、50， 能夠精度良好地形成各槽18、19、對、50。也就是，通過同時掃描各雷射以同時形成各槽18、19、對、50，能夠在刻劃工序中保 持各槽18、19、M、50的相對位置並進行刻劃。由此，各槽18、19、M、50的相對位置不會錯位，因此能夠防止相互鄰接的槽(例 如，第一槽18與第二槽19間)接觸，能夠精度良好地形成各槽。因此，即使對大型的基板11也能夠精度良好地進行刻劃，於是能夠確實地分離各 劃分部22a、22b、22c、22d，並能夠確實地防止在相互鄰接的槽間槽相互接觸。所以，能夠確保具有發電有效區域Dl的劃分部22d與鄰接於該劃分部22d的劃分 部2 間的絕緣性，因此能夠抑制因劃分部22d、2h間的短路產生的光電轉換效率的降低。而且，通過精度良好地形成各槽18、19、對、50，與現有相比能夠縮小鄰接的各槽 18、19、M、50間(各劃分部之間)的距離。由此，能夠增大各劃分元件21、22、23的發電有效區域Dl (例如，劃分部22d)的面 積，因此能夠提高各劃分元件D的光電轉換效率。特別是在第一實施方式中，在第一槽18的與第二槽19相反的一側形成有貫通半 導體層14和背面電極15的第四槽50。根據該結構，通過在第一槽18的與第二槽19相反的一側形成第四槽50，第一槽 18與作為發電有效區域Dl的劃分部22d被分離。因此，第四槽50防止由於形成第一槽18時使用的紅外雷射等高輸出雷射在第一 槽18周邊產生的熱的傳導、以及隨之而來的前述的熱的影響造成的氫原子的脫離傳播到 發電有效區域D1。由此，與現有相比能夠製作半導體層14的劣化較少的太陽能電池10。由此，能夠增大作為發電有效區域Dl的各劃分部(例如，22d)的面積，因此能夠提 高各劃分元件21 23的光電轉換效率。另外，即使在形成第一槽18時表面電極13熔融飛散，表面電極13與背面電極15 之間架橋並連接時，第一槽18與作為發電有效區域Dl的劃分部22d被埋設有絕緣層51的 第四槽50分離。因此，能夠在發電有效區域Dl中確實地抑制表面電極13與背面電極15短路。也就是，能夠確保具有發電有效區域Dl的劃分部22d與第一槽18內的短路部的 絕緣性，因此能夠抑制由於該短路產生的光電轉換效率的降低。(第二實施方式)下面對本發明的第二實施方式進行說明。此外，在以下的說明中，對與上述的第一實施方式相同的部件標註相同的符號，省 略或簡化其說明。圖4是表示疊層型太陽能電池的剖視圖。第二實施方式與上述的第一實施方式不同點在於，採用在一對電極間夾持由非晶 矽膜構成的第一半導體層與微晶矽膜構成的第二半導體層的、所謂疊層型太陽能電池。如圖4所示，太陽能電池100具有在基板11的背面Ila上形成有光電轉換體101的結構。光電轉換體101依次層積有形成在基板11的背面Ila上的表面電極13、由非晶 矽構成的第一半導體層110、由TCO等構成的中間電極112、由微晶矽構成的第二半導體層 111、以及由金屬膜構成的背面電極15而構成。第一半導體層110與上述的半導體層14 (參 考圖幻同樣形成在P型非晶矽膜(未圖示)與η型非晶矽膜(未圖示)之間夾有i型非 晶矽膜(未圖示)的Pin接合結構。另外，第二半導體層111形成在ρ型微晶矽膜(未圖示)與η型微晶矽膜(未圖 示)之間夾有i型微晶矽膜(未圖示)的Pin接合結構。這裡，在光電轉換體101中形成有貫通光電轉換體101的表面電極13、第一半導體 層110、中間電極112、第二半導體層111和背面電極15的第一槽18。該第一槽18與上述的第一實施方式同樣，基板11的背面Ila露出而形成。另外，與第一槽18鄰接形成有第二槽19。該第二槽19在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體101的第一半導體層110、 中間電極112、第二半導體層111和背面電極15，與上述的第一實施方式同樣，到達表面電 極13的表面露出的位置而形成。進而，在第二槽19的與第一槽18相反的一側形成有第三槽24。該第三槽M在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體101的第一半導體層110、 中間電極112、第二半導體層111和背面電極15，與上述的第一實施方式同樣，到達表面電 極13的表面露出的位置而形成。而且，在各第三槽對、24』間包圍的區域D反覆形成，由此從鉛直方向來看基板11 形成有多個矩形的劃分元件21、22、23。另外，在第一槽18的與第二槽19相反的一側形成有第四槽50。該第四槽50在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體101的第一半導體層110、 中間電極112、第二半導體層111、和背面電極15，與上述的第一實施方式同樣，到達表面電 極13的表面露出的位置而形成。而且，劃分元件22的第四槽50與鄰接於劃分元件22的劃分元件21的第三槽M』 包圍的區域Dl(劃分部22d)構成劃分元件22的發電有效區域D1。這裡，在第一槽18和第四槽50內埋設有絕緣層31、51。這些絕緣層31、51在第一槽18和第四槽50內，沿第一槽18和第四槽50的長度 方向空開間隔形成。另外，在絕緣層31、51的厚度方向上，絕緣層31、51的前端從光電轉換 體101的背面電極15的表面突出而形成。另外，在背面電極15的表面形成有從劃分部22d的背面電極15的表面覆蓋絕緣 層31、51上，被引導至第二槽19內的接觸部20的配線層30。該配線層30與各絕緣層31、51的位置對應形成，與絕緣層31、51同樣沿第一槽18 的長度方向空開間隔形成。如此，第二實施方式的太陽能電池100為層積有a-Si/微晶Si的疊層型太陽能電 池。根據第二實施方式，能夠起到與上述的第一實施方式同樣的作用效果。進而，在疊 層結構的太陽能電池100中，通過分別由第一半導體層110吸收太陽光中的短波長光，由第二半導體層111吸收長波長光，從而能夠實現光電轉換效率的提高。另外，通過在第一半導體層110與第二半導體層111之間設置中間電極112，從而 通過第一半導體層Iio到達第二半導體層111的光的一部分由中間電極112反射並再次入 射到第一半導體層110，因此光電轉換體101的感光度特性提高，有助於光電轉換效率的提尚O此外，在上述的第二實施方式中，對使用中間電極112的情況進行了說明，但也可 以是不設置中間電極112的結構。(第三實施方式)
下面對本發明的第三實施方式進行說明。此外，在以下的說明中，對與上述的第一實施方式相同的部件標註相同的符號，省 略或簡化其說明。圖5是表示單結型太陽能電池的剖視圖。如圖5所示，第三實施方式的太陽能電池200具備第一配線層130，連接劃分部 22d的背面電極15與劃分部22b的背面電極15 ；以及第二配線層140，連接點觸部20與劃 分部22b的背面電極15。第一配線層130從劃分部22d的背面電極15的表面經過絕緣層31、51和劃分部 22a的表面到達劃分部22b的背面電極15的表面，架橋劃分部22d、22b間而形成。也就是，第一配線層130的一端(第一端)與劃分部22d的背面電極15的表面連 接。另一方面，第一配線層130的另一端(第二端)與劃分部22b的背面電極15的表面連接。第一配線層130與各絕緣層31、51的位置對應形成。例如，當絕緣層31、51形成 在第一槽18的長度方向的全域時，第一配線層130也可以在絕緣層31、51上全域或絕緣層 31上沿長度方向空開間隔形成。另外，絕緣層31、51沿第一槽18的長度方向空開間隔形成 時，第一配線層130也可以與絕緣層31、51同樣沿第一槽18的長度方向空開間隔形成。第二配線層140埋在第二槽19內而形成，從在第二槽19內露出的接觸部20 (底 面)到達與背面電極15接觸的位置而形成。由此，露出於接觸部20的表面電極13與劃分部22b的背面電極15連接。此外，第二配線層140在太陽能電池200的厚度方向上，在半導體層14與背面電 極15的交界部更靠近背面電極15 —側形成、即到達配置有背面電極15的位置而形成，可 以從背面電極15的表面突出，也可以不突出。第二配線層140沿第二槽19的長度方向空開間隔形成。此外，第二配線層140的間隔不必與沿第一槽18的長度方向的各第一配線層130 的間隔一致。另外，第二配線層140也可以在沿第二槽19的長度方向的全域形成。由此，第一配線層130與第二配線層140相互與劃分部22b的背面電極15連接， 第一配線層130與第二配線層140經由劃分部22b的背面電極15電連接。而且，劃分元件22的劃分部22d與劃分元件23的劃分部23d串聯連接。劃分元 件23的劃分部23d形成在第三槽M的與劃分元件22相反的一側。同樣地，通過劃分元件21的第一配線層130』和第二配線層140』，劃分元件21的劃分部21d與劃分元件22的劃分部22d串聯連接。因此，根據第三實施方式，起到與上述的第一實施方式同樣的作用效果，並且由於 第一配線層130與第二配線層140相互與劃分部22b的背面電極15連接，因此通過該背面 電極15能夠電連接第一配線層130與第二配線層140。由此，無需如第一實施方式那樣從劃分部22d的背面電極15到接觸部20連續地 形成配線層30 (參考圖i)，因此能夠降低配線層的材料成本。另外，由於無需使第一配線層130與第二配線層140的間隔例如沿第一槽18的長 度方向一致，因此能夠提高製造效率。(變形例)
下面對本發明的變形例進行說明。此外，在以下的說明中，對與上述的第三實施方式相同的部件標註相同的符號，省 略或簡化其說明。圖6是表示單結型太陽能電池的剖視圖。本變形例的太陽能電池300如圖6所示，形成在第一槽18內的絕緣層131(131』) 覆蓋劃分部22a的表面，架橋至劃分部22d的表面。因此，第四槽50內為空間部而且，配線層230(230，)配置在絕緣層131(131，)上而形成，將劃分部22d與第 二槽19的接觸部20電連接。因此，根據本變形例，由於絕緣層131從劃分部2 的表面架橋至劃分部22d的表 面，於是無需在第四槽50內形成絕緣層，就能夠連接劃分部22d與露出於第二槽19內的接 觸部20。因此，能夠防止配線層230與表面電極13之間的短路，起到與上述的第一實施方 式同樣的效果。(第四實施方式)下面，根據圖7 圖9C，對不形成第四槽50時的非晶矽型太陽能電池的製造方法 進行說明。此外，在以下的說明中，對與上述的第四實施方式相同的部件標註相同的符號，省 略或簡化其說明。圖7是表示非晶矽型太陽能電池的俯視圖，圖8是沿圖1的A-A』線的剖視圖。如圖7和圖8所示，太陽能電池400包括劃分元件21、22、23。另外，在劃分元件22中，劃分部2 與第一划分部對應，劃分部22c與第二劃分部 對應，劃分部22b與中間劃分部對應。另外，在劃分元件21中，劃分部21a與第一划分部對應，劃分部21c與第二劃分部 對應，劃分部21b與中間劃分部對應。另外，在劃分元件23中，劃分部21a與第一划分部對應。(非晶矽型太陽能電池)圖7是表示非晶矽型太陽能電池的俯視圖，圖8是沿圖7的A-A』線的剖視圖。如圖7、8所示，太陽能電池10是所謂的單結型太陽能電池，具有在透明的絕緣性 基板11的一個面lla(以下稱為背面Ila)上形成有光電轉換體12的結構。23
基板11例如由玻璃或透明樹脂等太陽光的透射性優異、且具有耐久性的絕緣材 料構成，基板11的一邊的長度例如為Im左右。在該太陽能電池10中，太陽光從與光電轉換體12相反的基板11的一側、即從基 板11的另一個面llb(以下稱為表面lib)側入射。光電轉換體12具有在表面電極(第一電極層)13與背面電極(第二電極層)15 之間夾持半導體層(光電轉換層)14的結構，在除了基板11的背面Ila的外周以外的全域 形成。表面電極13由透明的導電材料、具有光透射性的金屬氧化物，如ITOandium Tin Oxide)、FT0 (Fluorine-doped Tin Oxide)等所謂的 TCO (transparent conducting oxide) 構成，在基板11的背面Ila上隨著表面紋理而形成。在表面電極13上形成有半導體層14。該半導體層14例如具有在ρ型非晶矽膜(未圖示)與η型非晶矽膜(未圖示) 之間夾有i型非晶矽膜(未圖示)的Pin接合結構。在該pin接合結構中，太陽光入射該半導體層14時產生電子和空穴，由於ρ型非 晶矽膜與η型非晶矽膜的電位差而活躍地移動，通過此現象連續反覆從而在表面電極13與 背面電極15之間產生電位差(光電轉換)。背面電極15通過Ag、Al、Cu等具有較高的導電率以及反射率的金屬膜構成，層積 在半導體層14上。此外，雖然未圖示，但是為了背面電極15與半導體層14之間的阻礙性、反射率等 的提高，優選在背面電極15與半導體層14之間形成TCO等透明電極。這裡，形成在基板11上的光電轉換體12通過多個第三槽M以規定的尺寸分割。S卩，反覆形成在這些第三槽M與鄰接於第三槽M的第三槽24』之間包圍的區域 D，由此從鉛直方向來看基板11形成有多個矩形的劃分元件21、22、23。另外，第一槽18在劃分元件22的第一部分(以下稱為劃分部22a)與鄰接於劃分 部22a的劃分元件22的第二部分(以下稱為劃分部22b)之間，分離光電轉換體12的表面 電極13、以及半導體層14、背面電極15。進而，第二槽19在劃分部22b與劃分元件22的第三部分(以下稱為劃分部22c) 之間，分離光電轉換體12的半導體層14、背面電極15。具體而言，第一槽18是在劃分部 22a、22b的相互鄰接的各自的端部處，沿基板11的厚度方向切入直到基板11的背面Ila露 出的槽，第一槽18的寬度例如為20 60 μ m左右。此外，劃分元件21、23具有與劃分元件22相同的結構D，但在附圖中為了方便，當 需要區別鄰接於劃分元件21、23的劃分元件22與劃分元件21、23時，將從劃分部2 來看 鄰接於第一槽18側的劃分元件記載為劃分元件21，將鄰接於第三槽M側的劃分元件記載 為23。另外，將與作為劃分元件22的結構要素的第一槽18、第二槽19、接觸部20、第三 槽M、配線層30、絕緣膏(絕緣層)31對應的劃分元件21的結構要素，分別記載為第一槽 18，、第二槽19，、接觸部20，、第三槽對，、配線層30，、絕緣膏(絕緣層)31，。在劃分元件22中，與第一槽18鄰接形成有第二槽19。以第一槽18和第二槽19 夾住劃分部22b的方式形成第二槽19。該第二槽19沿第一槽18的寬度方向空開間隔形成，與第一槽18的長度方向大致平行地形成。第二槽19沿基板11的厚度方向貫通光電轉換體12的背面電極15和半導體層 14，到達表面電極13的表面露出的位置而形成。第二槽19發揮作為用於電連接鄰接的劃分元件22、23間的接觸孔的功能。露出 於劃分元件22的第二槽19內的表面電極13發揮作為接觸部20的功能。而且，通過後述的配線層30連接劃分部22a的背面電極15與第二槽19內的表面 電極13中的接觸部20，由此相互鄰接的劃分元件22、23串聯連接。此外，第一槽18與第二槽19的間隔雖然依賴於雷射加工裝置的對準精度，但為了 避免有效面積減少而優選為儘可能窄的間隔。具體而言，第一槽18與第二槽19以不相接 的間隔，例如以1 500 μ m，優選以10 200 μ m，更優選以10 150 μ m左右形成。進而，在劃分元件22中，在與第一槽18相反的第二槽19 一側，即與第二槽19鄰 接而形成有上述的第三槽對。該第三槽M沿第二槽19的寬度方向空開間隔形成，與第一槽18的長度方向大致 平行地形成。第三槽M與第二槽19同樣，在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體12中的背 面電極15和半導體層14，到達表面電極13的表面露出的位置而形成。由此，能夠分離劃分元件22中的背面電極15和半導體層14與劃分元件23中的 背面電極15和半導體層14，即能夠分離劃分部22c與劃分部23a。而且，劃分元件21中的第三槽對』與劃分元件22的第一槽18之間包圍的區域 Dl (劃分部22a)構成劃分元件22的發電有效區域。此外，同一划分元件22內的第二槽19與第三槽M的間隔、即劃分部22c的寬度， 雖然依賴於雷射加工裝置的對準精度，但只要是第二槽19與第三槽M不接觸的間隔、即 確實地形成隔開多個單元間的劃分部22c的間隔即可。該間隔例如為1 ΙΟΟμπι，優選為 1 60 μ m，更優選為30 60 μ m左右。如此，上述的第一槽18、第二槽19和第三槽M沿長度方向相互平行地形成。而 且，第一槽18貫通光電轉換體12以到達基板11的背面Ila露出的位置。另一方面，第二 槽19、第三槽M貫通背面電極15和半導體層14以到達表面電極13露出的位置。也就是， 表面電極13形成在相互鄰接的第一槽18之間的全域。另一方面，半導體層14和背面電極 15被各劃分元件22的各自的第一槽18、第二槽19和第三槽M分離。這裡，在上述的第一槽18內形成有絕緣膏31 (絕緣層)。該絕緣膏31在第一槽 18內，沿第一槽18的長度方向空開間隔形成，在絕緣膏31的厚度方向上，絕緣膏31的前端 從光電轉換體12的背面電極15的表面突出而形成。此外，作為絕緣膏31所使用的材料， 可以使用具有絕緣性的紫外線硬化性樹脂或熱硬化性樹脂等，例如適於使用丙烯酸系的紫 外線硬化性樹脂(例如，三鍵公司制3042)。另外，除了這樣的樹脂材料以外還可以使用 SOG(Spinon Glass)等。另外，在背面電極15的表面形成有從背面電極15的表面覆蓋絕緣膏31表面，被 引導至第二槽19內的配線層30。該配線層30與各絕緣膏31對應形成，與絕緣膏31同樣沿第一槽18的長度方向 空開間隔形成。
配線層30是用於電連接劃分元件22中的劃分部22a的背面電極15與劃分元件 23中的劃分部23a的表面電極13的層，在劃分部22a的背面電極15與劃分部23a的表面 電極13之間架橋而形成。配線層30的一端(第一端)與劃分部22a的背面電極15的表 面連接，另一端(第二端)與在第二槽19內露出的表面電極13的接觸部20連接。通過該結構，劃分元件22的劃分部2 與劃分元件23的劃分部23a串聯連接。劃 分元件23的劃分部23a形成在第三槽M的與劃分元件22相反的一側。同樣地，由於形成有配線層30』，因此劃分元件21的劃分部21a與劃分元件22的 劃分部22a串聯連接。此外，作為配線層30的形成材料為具有導電性的材料，例如可以使 用低溫燒成型納米金屬墨料(Ag)等。圖9A 圖9C是相當於圖7的A-A』線的剖視圖，是非晶矽型太陽能電池的工序圖。首先，如圖9A所示，在除了基板11的背面Ila的外周以外的全域形成光電轉換體 12 (光電轉換體形成工序)。具體而言，通過CVD法、濺射法等在基板11的背面Ila上依次層積表面電極13、半 導體層14和背面電極15。接著，如圖9B所示，以規定的尺寸分割形成在基板11上的光電轉換體12，形成作 為劃分元件22 (劃分部22a、22b、22c)(刻劃工序)。此外，劃分元件21 (劃分部2la、2lb、2Ic)以及劃分元件23 (例如，劃分部23a等) 也能夠通過同樣的方法形成。這裡，在第四實施方式中，使用在基板11上照射兩種以上波長的雷射(未圖示) 的雷射加工裝置(未圖示)，同時形成第一槽18、第二槽19和第三槽對。在雷射加工裝置 中配置有為了形成三條槽而照射雷射的三個雷射光源。具體而言，首先固定照射形成第一槽18的第一雷射(未圖示)的位置、照射形成 第二槽19的第二雷射(未圖示)的位置、和照射形成第三槽M的第三雷射(未圖示)的 位置的相對位置。作為第四實施方式雷射可以使用脈衝YAG(Yittrium-Aluminium-Garnet)雷射 等。例如，優選使用波長為1064nm的紅外(IRdnfrared laser)雷射作為形成第一槽18 的雷射。另外，優選使用波長為532nm的SHG(second harmonic generation)雷射作為形 成第二槽19以及第三槽M的雷射。在雷射加工裝置中，沿著基板11的面，從雷射11的表面lib側向光電轉換體12 同時掃描用於形成第一槽18、第二槽19和第三槽M的雷射。這樣，在照射了波長1064nm的雷射的區域，雷射加熱表面電極13導致表面電極13蒸發。而且，通過表面電極13的膨脹力，層積在照射了雷射的區域的表面電極13上的半 導體層14和背面電極15被去除。由此，在照射了波長1064nm的雷射的區域形成有基板11的背面Ila露出的第一 槽18。另一方面，在照射了波長532nm的雷射的區域，雷射加熱半導體層14導致半導體 層14蒸發。而且，通過半導體層14的膨脹力，層積在照射了雷射的區域的半導體層14上的背面電極15被去除。由此，在照射了波長532nm的雷射的區域形成有表面電極13的表面露出的第二槽 19和第三槽24。由此，第一槽18、第二槽19和第三槽M沿長度方向相互平行地形成，在鄰接的第 三槽對、24』間形成有以規定尺寸分割的具有發電有效區域Dl (劃分部22a)的劃分元件 22。此時，表面電極13形成在相互鄰接的第一槽18、18』間的全域。另一方面，半導體 層14和背面電極15被各劃分元件21、22、23的各自的第一槽18、18』、第二槽19、19』以及 第三槽24,24'分離。接著，如圖9C所示，通過噴墨法、絲網印刷法、塗布法等，在第一槽18內形成絕緣 層31 (絕緣層形成工序)。例如可以使用絕緣膏作為絕緣層31的形成材料。另外，通過噴墨法形成絕緣層31時，使吐出絕緣層31的形成材料的噴墨頭與形成 有光電轉換體12的基板11 (加工物)相對移動，從噴墨頭向基板11上滴下絕緣層31的形 成材料。具體而言，在與第一槽18的長度方向正交的方向、也就是按照各第一槽18的間隔 排列噴墨頭(噴墨頭的噴嘴)，沿著第一槽18的長度方向掃描噴墨頭並在基板11上塗布絕 緣層31的形成材料。另外，也可以沿著第一槽18的長度方向排列多個頭，對多個劃分元件21、22、23中 的第一槽18同時塗布絕緣層31的形成材料。而且，在塗布了塗布在第一槽18內的絕緣層31的形成材料之後，使絕緣層31的 形成材料的材料硬化。具體而言，使用紫外線硬化性樹脂作為絕緣層31的形成材料的材料時，通過對絕 緣層的形成材料照射紫外線，來使絕緣層31的形成材料硬化。另一方面，使用熱硬化性樹脂或SOG作為絕緣層31的形成材料時，通過燒成絕緣 層的形成材料來使絕緣層31的形成材料硬化。由此，在第一槽18內形成有絕緣層31。如此，在絕緣層形成工序中，通過在第一槽18內形成絕緣層31，從而能夠使劃分 部22a、22b間絕緣。由此，在劃分部22a、22b間，相互鄰接的表面電極13不會接觸，另外相互鄰接的半 導體層14不會接觸。因此，在劃分部22a、22b中，能夠確實地抑制因表面電極13間以及半 導體層14間的短路引起的洩漏電流等的產生。接著，形成配線層30。具體而言，通過噴墨法、絲網印刷法、塗布法、焊接等，塗布從劃分部22a的背面電 極15的表面，經過絕緣層31的表面，到達露出於第二槽19內的表面電極13的接觸部20 的配線層30的形成材料。而且，在塗布配線層30的形成材料之後，燒成配線層30的形成材料使配線層30硬化。此外，使用熱硬化性樹脂或SOG作為上述的絕緣層31的形成材料時，能夠同時進行絕緣層31的燒成與配線層30的燒成，能夠提高製造效率。如此，在絕緣層31上形成配線層30，通過該配線層30連接劃分部2 的背面電極 15與接觸部20的表面電極13，從而在確保了劃分部22a、22b間的絕緣性的基礎上，能夠串 聯連接相互鄰接的劃分元件22、23。由此，能夠防止劃分元件22、23間的短路，能夠提高發電效率。如上所述，如圖7、8所示，第四實施方式中的非晶矽型太陽能電池400完成。在如上所述的第四實施方式中，在刻劃工序中使用了同時形成第一槽18、第二槽 19和第三槽對的方法。根據該方法，在基板11上形成光電轉換體12之後，由於對光電轉換體12從基板 11的表面lib同時形成各槽18、19、24，因此能夠精度良好地形成各槽18、19、對。也就是，通過同時掃描各雷射以同時形成各槽18、19、對，從而能夠在刻劃工序中 保持各槽18、19、M的相對位置並進行刻劃。由此，由於各槽18、19、M的相對位置不會偏移，因此能夠防止相互鄰接的槽(例 如，第一槽18與第二槽19間)接觸，能夠精度良好地形成各槽。因此，由於即使對大型的基板11也能夠精度良好地進行刻劃，因此能夠確實地分 離各劃分部22a、22b、22c間，同時能夠確實地防止在相互鄰接的槽間槽相互接觸。所以，由於能夠確保具有發電有效區域Dl的劃分部2 與鄰接於該劃分部2 的 劃分部22b間的絕緣性，因此能夠抑制因劃分部22a、22b間的短路產生的發電效率的降低。而且，通過精度良好地形成各槽18、19、24，與現有相比能夠縮小鄰接的各槽18、 19、24間的距離。由此，由於能夠增大各劃分元件21、22、23的發電有效區域Dl (例如，劃分部22a) 的面積，因此能夠提高各劃分元件D的發電效率。這種情況下，由於在基板11上形成光電轉換體12之後，能夠對該光電轉換體12 從基板11的表面lib同時形成各槽18、19、24，因此與在成膜各層的每個工序進行刻劃的現 有的情況相比，能夠容易地形成各槽18、19、24，能夠提高製造效率。(第五實施方式)下面對本發明的第五實施方式進行說明。此外，在以下的說明中，對與上述的第四實施方式相同的部件標註相同的符號，省 略或簡化其說明。圖10是相當於圖7的A-A』線的剖視圖，是表示疊層型太陽能電池的剖視圖。第五實施方式與上述的第四實施方式的不同點在於採用在一對電極間夾持非晶 矽膜構成的第一半導體層與微晶矽膜構成的第二半導體層的、所謂疊層型太陽能電池。如圖10所示，太陽能電池500具有在基板11的背面Ila形成有光電轉換體101 的結構。光電轉換體101依次層積有形成在基板11的背面Ila上的表面電極13、由非晶 矽構成的第一半導體層110、由TCO等構成的中間電極112、由微晶矽構成的第二半導體層 111、以及由金屬膜構成的背面電極15而構成。第一半導體層110與上述的半導體層14(參考圖8)同樣形成在ρ型非晶矽膜(未 圖示)與η型非晶矽膜(未圖示)之間夾有i型非晶矽膜(未圖示)的pin接合結構。28
另外，第二半導體層111形成在ρ型微晶矽膜(未圖示)與η型微晶矽膜(未圖 示)之間夾有i型微晶矽膜(未圖示)的Pin接合結構。這裡，在光電轉換體101中形成有貫通光電轉換體101的表面電極13以及第一半 導體層110、中間電極112、第二半導體層111、背面電極15的第一槽18。該第一槽18與上述的第四實施方式同樣，基板11的背面Ila露出而形成。另外，與第一槽18鄰接形成有第二槽19。該第二槽19在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體101的第一半導體層110、 中間電極112、第二半導體層111和背面電極15，與上述的第四實施方式同樣，到達表面電 極13的表面露出的位置而形成。進而，在與第一槽18相反的第二槽19的一側形成有第三槽24。該第三槽M在基板11的厚度方向上，貫通光電轉換體101的第一半導體層110、 中間電極112、第二半導體層111和背面電極15，與上述的第四實施方式同樣，到達表面電 極13的表面露出的位置而形成。而且，反覆形成在各第三槽對、24』間包圍的區域D，從鉛直方向來看基板11形成 有多個矩形的劃分元件21、22、23。如此，在第五實施方式中上述的第一槽18、第二槽19和第三槽M也沿長度方向相 互平行地形成。而且，第一槽18到達基板11的背面Ila露出的位置而形成。另一方面，第二槽19 和第三槽M到達表面電極13露出的位置而形成。也就是，表面電極13形成在相互鄰接的第一槽18間的全域。另一方面，背面電極15以及第一半導體層110、第二半導體層111被各劃分元件 21、22、23的各自的第二槽19以及第三槽M分離。這裡，在第一槽18內形成有絕緣層31。該絕緣層31在第一槽18內，沿第一槽18的長度方向空開間隔形成，在絕緣層31 的厚度方向上，絕緣層31的前端從光電轉換體101的背面電極15的表面突出而形成。另外，在背面電極15的表面形成有從背面電極15的表面覆蓋絕緣層31上並被引 導至第二槽19內的配線層30。該配線層30與各絕緣層31的位置對應形成，與絕緣層31同樣沿第一槽18的長 度方向空開間隔形成。如此，第五實施方式的太陽能電池500為層積有a-Si/微晶Si的疊層型太陽能電 池。根據第五實施方式，能夠起到與上述的第四實施方式同樣的作用效果。進而，在疊 層結構的太陽能電池500中，通過分別由第一半導體層110吸收短波長光，由第二半導體層 111吸收長波長光，從而能夠實現發電效率的提高。另外，通過在第一半導體層110與第二半導體層111之間設置中間電極112，從而 通過第一半導體層Iio到達第二半導體層111的光的一部分由中間電極112反射並再次入 射到第一半導體層110側，因此光電轉換體101的感光度特性提高，有助於發電效率的提尚O此外，在上述的第五實施方式中，對使用中間電極112的情況進行了說明，但也可以是不設置中間電極112的結構。(第六實施方式)下面對本發明的第六實施方式進行說明。此外，在以下的說明中，對與上述的第四實施方式相同的部件標註相同的符號，省 略或簡化其說明。圖11是相當於圖7的A-A』線的剖視圖，是表示第六實施方式中的單結型太陽能 電池的剖視圖。如圖11所示，第六實施方式的太陽能電池600具備第一配線層130，連接劃分部 22a的背面電極15與劃分部22b的背面電極15 ；以及第二配線層140，連接接觸部20與劃 分部22b的背面電極15。第一配線層130從劃分部22a的背面電極15的表面經過絕緣層31表面到達劃分 部22b的背面電極15的表面，架橋劃分部22a、22b間而形成。也就是，第一配線層130的一端(第一端)與劃分部22a的背面電極15的表面連 接，而另一端(第二端)與劃分部22b的背面電極15的表面連接。第一配線層130與各絕緣層31的位置對應形成。例如，絕緣層31形成在第一槽 18的長度方向的全域時，第一配線層130也可以在絕緣層31上全域或在絕緣層31上沿長 度方向空開間隔形成。另外，絕緣層31沿第一槽18的長度方向空開間隔形成時，也可以與 絕緣層31同樣沿第一槽18的長度方向空開間隔形成。第二配線層140埋在第二槽19內而形成，從在第二槽19內露出的接觸部20 (底 面)到達與背面電極15接觸的位置而形成。由此，露出於接觸部20的表面電極13與劃分部22b的背面電極15連接。此外，第二配線層140在太陽能電池600的厚度方向上，在半導體層14與背面電 極15的邊界部更向背面電極15 —側、即到達配置有背面電極15的位置而形成，則可以從 背面電極15的表面突出，也可以不突出。第二配線層140沿第二槽19的長度方向空開間隔形成。此外，第二配線層140的間隔不必與沿第一槽18的長度方向的各第一配線層130 的間隔一致。另外，第二配線層140也可以在沿第二槽19的長度方向的全域形成。由此，第一配線層130與第二配線層140相互與劃分部22b的背面電極15連接， 第一配線層130與第二配線層140經由劃分部22b的背面電極15電連接。而且，劃分元件22的劃分部22b與劃分元件23的劃分部23a串聯連接。劃分元 件23的劃分部23a形成在第三槽M的與劃分元件22相反的一側。同樣地，通過第一配線層130』以及第二配線層140』，劃分元件21的劃分部21b與 劃分元件22的劃分部22a串聯連接。因此，根據第六實施方式，起到與上述的第四實施方式同樣的作用效果，並且由於 第一配線層130與第二配線層140相互與劃分部22b的背面電極15連接，因此通過該背面 電極15能夠電連接第一配線層130與第二配線層140。由此，由於無需如第四實施方式那樣從劃分部22a的背面電極15到接觸部20連 續地形成配線層30 (參考圖8)，因此能夠降低配線層的材料成本。
另外，由於無需使第一配線層130與第二配線層140的間隔如沿第一槽18的長度 方向一致，因此能夠提高製造效率。但是，在上述的第四 第六實施方式的太陽能電池400、500、600中，無法將受到 紅外雷射產生的熱的影響的部分從有效發電區域分離。對此，在上述的第一 第三實施方式的太陽能電池10、100、200中，形成有第四槽 50從而第一槽18與發電有效區域Dl分離。因此，第一 第三實施方式的太陽能電池能夠 獲得比第四 第六實施方式的太陽能電池更優異的光電轉換效率。此外，本發明的技術範圍並不限定於上述實施方式，在不脫離本發明的宗旨的範 圍內，可以施加各種變更。S卩，上述實施方式中舉出的結構等僅為一例，可以適當變更。例如，在上述的實施方式中，對單結型以及疊層型太陽能電池進行了說明，但是在 一對電極間夾持有非晶矽膜、非晶矽膜、以及微晶矽膜的、所謂三結型太陽能電池也能夠適 用本發明的結構。另外，在上述的第一 第三實施方式中，在第一槽和第四槽內，沿第一槽和第四槽 的長度方向空開間隔形成絕緣層，但是也可以在第一槽和第四槽內的全域形成絕緣層。這種情況下，也可以將形成在絕緣層上的配線層沿第一槽的長度方向不空開間 隔，而是連續地形成。另外，絕緣層無需從光電轉換體(背面電極)的表面突出，至少絕緣鄰接的劃分元 件間的表面電極和半導體層即可。進而，在上述的第一 第三實施方式中，對通過第一 第四雷射同時形成第一 第四槽的情況進行了說明，但並不限於此。只要第四槽先於第一槽或同時形成，則第二槽和 第三槽可以在任何時候形成。例如，也可以在同時形成分離背面電極和半導體層的第二 第四槽之後，形成分 離表面電極、背面電極和半導體層的第一槽。或者，也可以僅預先形成第四槽，然後形成第一 第三槽。根據這些結構，由於對預先通過熱的影響少的紅外雷射的第二高次諧波從有效發 電區域分離的劃分之後掃描紅外雷射，因此能夠更確實地防止紅外雷射造成的熱的影響的 傳播，能夠提高各劃分元件的光電轉換效率。此外，在上述的第一 第六實施方式中，對形成三條槽或四條槽時使用三個光源 或四個光源的方法進行了描述。即，在第一 第六實施方式中，雷射光源的個數與槽數一 致，但本發明並不限定於此。例如，雷射光源的個數也可以少於槽的條數。具體而言，通過 使用可切換使用紅外雷射與可見光雷射的雷射光源，即通過使用可切換多個波長的雷射光 源，從而能夠利用一個或兩個雷射光源形成多條槽。也可以考慮使用一個為紅外雷射，另一 個為可見光雷射的兩個光源。如此使用一個或兩個光源形成三條以上的槽時，雷射在基板 11上掃描的次數為多次。另一方面，使用三個光源或四個光源時，雷射在基板11上掃描的 次數為一次即可。因此，與使用一個或兩個光源形成三條以上的槽時相比，使用三個光源或 四個光源時，能夠削減雷射的掃描次數，能夠實現節拍時間的縮短。產業上的利用可能性如以上詳述所示，本發明提供能夠縮短雷射刻劃工序所需的時間，同時能夠抑制刻劃時產生的熱造成的影響以提高光電轉換效率的太陽能電池單元的製造方法以及太陽能電池單元。符號說明10、100、200、300、400、500、600.11...基板12...光電轉換體13...表面電極(第一電極層)14...半導體層(光電轉換層)15...背面電極(第二電極層)18...第一槽19...第二槽20...接觸部21,22,23...劃分元件(太陽倉21a 21d、22a 22d、23d...24.. 第三槽50...第四槽30、130···配線層31,51...絕緣層D...劃分元件Dl...發電有效區域
權利要求
1.一種太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，包括刻劃工序，在基板上通過依次層積第一電極層、光電轉換層和第二電極層而形成光電 轉換體之後，形成將光電轉換體電分離為多個劃分部的槽， 在所述刻劃工序中，形成第一槽，至少分離所述第一電極層和所述光電轉換層； 第二槽，與所述第一槽平行，至少分離所述光電轉換層；以及第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相 反的一側，保留所述第一電極層而分離所述光電轉換層和所述第二電極層。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，所述第一槽分離 所述第一電極層、所述光電轉換層和所述第二電極層，所述第二槽分離所述第二電極層和 所述光電轉換層。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，在所 述刻劃工序之後包括絕緣層形成工序，在所述第一槽的內部形成絕緣層；以及 配線層形成工序，形成電連接所述多個劃分部的配線層，在所述配線層形成工序中，所述配線層至少形成在所述第二槽的內部和所述絕緣層的 表面，且電連接露出於緊鄰所述第一槽的所述第二槽的底面的所述第一電極層與作為緊鄰 所述第一槽的發電有效區域的所述第二電極層。
4.根據權利要求1至權利要求3中的任一項所述的太陽能電池單元的製造方法，其特 徵在於，在所述刻劃工序中，掃描形成所述第一槽的第一雷射、形成所述第二槽的第二雷射 和形成所述第三槽的第三雷射以形成各槽。
5.根據權利要求4所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，固定所述第一激 光、所述第二雷射和所述第三雷射的相對位置，掃描各雷射以形成各槽。
6.根據權利要求4所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，同時形成所述第 一槽、所述第二槽和所述第三槽。
7.一種太陽能電池單元，其特徵在於，包括光電轉換體，形成在基板上並且依次層積有第一電極層、光電轉換層和第二電極層；以及槽，將所述光電轉換體電分離為多個劃分部， 所述槽具有第一槽，至少分離所述第一電極層和所述光電轉換層；第二槽，與所述第一槽平行，至少分離所述光電轉換層，在內部形成有電連接所述多個 劃分部的配線層；以及第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相 反的一側，保留所述第一電極層而分離所述光電轉換層和所述第二電極層，在所述第一槽的內部形成有至少絕緣所述第一電極層和所述光電轉換層間的絕緣層， 所述配線層至少形成在所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面，且電連接露出於緊鄰 所述第一槽的所述第二槽的底面的所述第一電極層與作為緊鄰所述第一槽的發電有效區 域的所述第二電極層。
8.一種太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，包括刻劃工序，在基板上通過依次層積第一電極層、光電轉換層和第二電極層而形成光電 轉換體後，形成將光電轉換體電分離為多個劃分部的槽， 在所述刻劃工序中，形成第一槽，分離所述第一電極層、所述光電轉換層和所述第二電極層； 第二槽，與所述第一槽平行，分離所述光電轉換層和所述第二電極層； 第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相 反的一側，分離所述光電轉換層和所述第二電極層；以及第四槽，與所述第一槽平行，配置在緊鄰所述第二槽的所述第一槽的與所述第二槽的 相反側，在所述第一槽與作為發電有效區域的劃分部之間至少分離所述光電轉換層和所述 第二電極層，在所述刻劃工序之後具有絕緣層形成工序，在所述第一槽和所述第四槽的內部形成 絕緣層；以及配線層形成工序，形成電連接所述多個劃分部的配線層，在所述配線層形成工序中，所述配線層從露出於所述第二槽的底面的所述第一電極 層，經過所述第二槽的內部和所述絕緣層的表面，到達配置在所述第四槽的與所述第二槽 相反的一側的所述第二電極層的表面，電連接所述多個劃分部。
9.根據權利要求8所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於， 使用紅外雷射作為形成所述第一槽的第一雷射，使用可見光雷射作為形成所述第二槽的第二雷射、形成所述第三槽的第三雷射和形成 所述第四槽的第四雷射。
10.根據權利要求9所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，在所述刻劃工序 中，固定所述第一雷射、所述第二雷射、所述第三雷射和所述第四雷射的相對位置，掃描各 雷射以形成各槽。
11.根據權利要求10所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，在所述刻劃工 序中，固定所述第二雷射、所述第三雷射和所述第四雷射的相對位置，同時掃描所述各雷射 以同時形成所述第二槽、所述第三槽和所述第四槽之後，掃描所述第一雷射以形成所述第一槽。
12.根據權利要求10所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，在所述刻劃工 序中，固定所述第一雷射、所述第二雷射、所述第三雷射和所述第四雷射的相對位置，同時 掃描各雷射以同時形成各槽。
13.一種太陽能電池單元，其特徵在於，包括光電轉換體，形成在基板上並且依次層積有第一電極層、光電轉換層和第二電極層；以及槽，將所述光電轉換體電分離為多個劃分部， 所述槽具有第一槽，分離所述第一電極層、所述光電轉換層和所述第二電極層； 第二槽，與所述第一槽平行，分離所述光電轉換層和所述第二電極層，在內部形成有電 連接所述多個劃分部的配線層；第三槽，與所述第一槽平行，配置在所述第二槽的與緊鄰所述第二槽的所述第一槽相反的一側，分離所述光電轉換層和所述第二電極層；以及第四槽，與所述第一槽平行，配置在與緊鄰所述第二槽的所述第一槽的與所述第二槽 的相反側，在所述第一槽與作為發電有效區域的劃分部之間至少分離所述光電轉換層和所 述第二電極層，在所述第一槽的內部形成有絕緣相互鄰接的劃分部間的至少所述第一電極層和所述 光電轉換層的絕緣層，在所述第四槽的內部形成有絕緣相互鄰接的劃分部間的至少所述光電轉換層和所述 第二電極層的絕緣層，所述配線層從露出於所述第二槽的底面的所述第一電極層，經過所述第二槽的內部和 所述絕緣層的表面，到達配置在所述第四槽的與所述第二槽相反的一側的所述第二電極層 的表面，電連接所述多個劃分部。
14.一種太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，使吐出材料的噴墨頭與具有光電轉 換功能的加工物相對移動，將從所述噴墨頭吐出的材料在所述加工物上滴下從而製作所述太陽能電池單元。
15.根據權利要求14所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，所述加工物為 薄膜型太陽能電池。
16.根據權利要求15所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，通過掃描雷射 而在所述薄膜型太陽能電池上形成槽，使所述噴墨頭與所述薄膜型太陽能電池相對移動，在形成於所述薄膜型太陽能電池上的槽上通過從所述噴墨頭滴下絕緣材料而形成絕緣層。
17.根據權利要求15所述的太陽能電池單元的製造方法，其特徵在於，通過掃描雷射 而在所述薄膜型太陽能電池上形成槽，使所述噴墨頭與所述薄膜型太陽能電池相對移動，在形成於所述薄膜型太陽能電池上的槽上通過從所述噴墨頭滴下導電性材料而形成 配線層。
全文摘要
一種太陽能電池單元的製造方法，包括刻劃工序，在基板(11)上通過依次層積第一電極層(13)、光電轉換層(14)和第二電極層(15)而形成光電轉換體(12)之後，形成將光電轉換體(12)電分離為多個劃分部的槽，在所述刻劃工序中，形成第一槽(18)、第二槽(19)、第三槽(24)、以及第四槽(50)，在所述刻劃工序之後，具有形成絕緣層(31、51)的絕緣層形成工序以及形成配線層(30)的配線層形成工序，所述配線層(30)從露出於所述第二槽(19)的底面的所述第一電極層(13)，經過所述第二槽(19)的內部和所述絕緣層(31、51)的表面，到達配置在所述第四槽(50)的與所述第二槽(19)相反的一側的所述第二電極層(15)的表面，電連接所述多個劃分部。
文檔編號H01L31/04GK102047440SQ200980119948
公開日2011年5月4日 申請日期2009年7月3日 優先權日2008年7月4日
發明者小松孝, 崎尾進, 渡井美和, 若井雅文, 黑巖俊二, 齊藤一也 申請人:株式會社愛發科