专利名称：太阳电池的制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳电池的制造方法。
技术背景
太阳电池将光能变换为电能，根据使用的半导体而提出了各种各样的构成。近 年，制造工序简单且可期待高变换效率的CIGS型的太阳电池受到关注。CIGS型的太 阳电池例如包括基板上形成的第1电极膜；第1电极膜上形成的包括化合物半导体 (铜-铟-镓-硒化合物)层的薄膜；以及在该薄膜上形成的第2电极膜。在去除了薄 膜的一部分的槽内形成第2电极膜，使第1电极膜和第2电极膜电连接。(例如，参照专 利文献1)。
专利文献1特开2002-319686号公报
上述的太阳电池中，去除第1电极膜、薄膜及第2电极膜的一部分，按各个单元 (cell)而分割形成。该分割处理(划线处理)中采用激光照射和/或金属针等。但是， 采用上述激光照射和/或金属针等进行的划线处理中，难以调整划线时的强弱，因此， 例如在金属针的按压较强的场合，有时会损伤下部膜。另一方面，在按压较弱的场合， 膜去除不尽而残留，成为短路或者高电阻的原因。另外，在要进行划线的膜的表面部分 存在凹凸的场合，按下金属针等使之触接时，金属针不会均等触接膜表面部，因此，应 力集中于凹部或者凸部，从而存在着在膜等中产生裂纹这样的问题。发明内容
本发明为了解决上述问题的至少一部分而提出，可以作为以下的形态或应用例 实现。
[应用例1]
本应用例的太阳电池的制造方法中，上述太阳电池具备基板、第1电极层、半 导体层和第2电极层，该制造方法的特征在于，包括第1电极层形成工序，在上述基板 上形成上述第1电极层；和第1电极层分割工序，去除上述第1电极层的一部分，将上述 第1电极层分割，在上述第1电极层形成工序前具有第1牺牲层形成工序，上述第1牺牲 层形成工序中，在与要去除上述第1电极层的一部分的部分对应的上述基板的表面部分 形成第1牺牲层，上述第1电极层形成工序中，在上述基板上及上述第1牺牲层上形成上 述第1电极层，上述第1电极层分割工序中，去除上述第1牺牲层以及在上述第1牺牲层 上所形成的上述第1电极层。
根据该构成，在基板上形成第1牺牲层后，在基板上及第1牺牲层上形成第1电 极层。然后，通过去除第1牺牲层以及第1牺牲层上形成的第1电极层，分割第1电极 层。即，在要分割第1电极层的部分预先设置第1牺牲层，采用剥离(Kft off)法分割第 1电极层。从而，不必像现有技术那样进行采用激光照射和/或金属针等的划线处理，因 此在第1电极层分割时，可以降低对第1电极层和/或第1电极层的下层部件的基板等的损伤。
[应用例2]
本应用例的太阳电池的制造方法中，上述太阳电池具备基板、第1电极层、半 导体层和第2电极层，该制造方法的特征在于，包括第1电极层形成工序，在上述基板 上形成上述第1电极层；半导体层形成工序，在上述第1电极层上形成上述半导体层； 以及半导体层分割工序，去除上述半导体层的一部分，将上述半导体层分割，在上述半 导体层形成工序前具有第2牺牲层形成工序，上述第2牺牲层形成工序中，在与要去除上 述半导体层的一部分的部分对应的上述第1电极层的表面部分形成第2牺牲层，上述半导 体层形成工序中，在上述第1电极层上及上述第2牺牲层上形成上述半导体层，上述半导 体层分割工序中，去除上述第2牺牲层以及在上述第2牺牲层上形成的上述半导体层。
根据该构成，在第1电极层上形成第2牺牲层后，在第1电极层上及第2牺牲 层上形成半导体层。然后，通过去除第2牺牲层以及第2牺牲层上形成的半导体层，分 割半导体层。即，在要分割半导体层的部分预先设置第2牺牲层，采用剥离法分割半导 体层。从而，不必像现有技术那样进行采用激光照射和/或金属针等的划线处理，因此 在半导体层分割时，可以降低对半导体层和/或半导体层的下层部件的第1电极层等的损 伤。
[应用例3]
本应用例的太阳电池的制造方法中，上述太阳电池具备基板、第1电极层、半 导体层和第2电极层，该制造方法的特征在于，包括第1电极层形成工序，在上述基板 上形成上述第1电极层；半导体层形成工序，在上述第1电极层上形成上述半导体层； 第2电极层形成工序，在上述半导体层上形成上述第2电极层；以及第2电极层分割工 序，去除上述第2电极层的一部分，将上述第2电极层分割，在上述第2电极层形成工序 前具有第3牺牲层形成工序，上述第3牺牲层形成工序中，在与要去除上述第2电极层的 一部分的部分对应的上述第1电极层的表面部分形成第3牺牲层，上述第2电极层形成工 序中，在上述半导体层上及上述第3牺牲层上形成上述第2电极层，上述第2电极层分割 工序中，去除上述第3牺牲层以及在上述第3牺牲层上形成的上述第2电极层。
根据该构成，在第1电极层上形成第3牺牲层，在半导体层上及第3牺牲层上形 成第2电极层。然后，通过去除第3牺牲层以及第3牺牲层上形成的第2电极层，分割 第2电极层。S卩，在要分割第2电极层的部分预先设置第3牺牲层，采用剥离法分割第2 电极层。从而，不必像现有技术那样进行采用激光照射和/或金属针等的划线处理，因 此在第2电极层分割时，可以降低对第2电极层和/或第2电极层的下层部件的第1电极 层等的损伤。
[应用例4]
上述应用例的太阳电池的制造方法的特征在于，上述第1 第3牺牲层形成工序 中，涂敷成为上述第1 第3牺牲层的材料的负型感光性树脂，使所涂敷的上述负型感光 性树脂干燥，来形成上述第1 第3牺牲层。
根据该构成，例如，通过采用印刷法、喷墨法等，可以容易地形成第1 第3牺 牲层。
[应用例5]
上述应用例的太阳电池的制造方法的特征在于，上述第1 第3牺牲层形成工序 中，形成上述第1 第3牺牲层，它们的厚度比要与上述第1 第3牺牲层一起去除的上 述各层的厚度厚。
根据该构成，由于各层的厚度比第1 第3牺牲层的厚度薄，因此可以容易去除 在第1 第3牺牲层上形成的层。
图1是表示太阳电池的构成的剖面图。
图2是表示太阳电池的制造方法的工序图。
图3是表示太阳电池的制造方法的工序图。
符号的说明
1...太阳电池，10...基板，11...基底层，12...第1电极层，13...半导体层，13a...第1半导体层，13b...第2半导体层，14...第2电极层，31...第1分割槽，32...第2 分割槽，33...第3分割槽，35...预备槽，40...单元，51...第1牺牲层，52a、5 ...第2牺 牲层，53...第3牺牲层。
具体实施方式
以下，参考图面说明将本发明具体化的实施例。另外，为了使得各图面中的各 部件为在各图面上可识别程度的大小，因此按各部件以不同的缩小比例进行了图示。
(太阳电池的构成)
首先，说明太阳电池的构成。另外，本实施例中，说明CIGS型的太阳电池的构 成。图1是表示本实施例的太阳电池的构成的剖面图。
如图1所示，太阳电池1包括包括基板10、在基板10上形成的基底层11、在 基底层11上形成的第1电极层12、在第1电极层12上形成的半导体层13和在半导体层 13上形成的第2电极层14的多个单元40的集合体。
第1电极层12由第1分割槽31按每个单元40分割，以跨相邻的单元40之间的 方式形成。第1电极层12上形成的半导体层13由第2分割槽32按每个单元40分割， 第2电极层14由第3分割槽33按每个单元40分割。而且，第1电极层12和第2电极 层14通过第2分割槽32电连接。从而，各单元40的第2电极层14与相邻的其他单元 40的第1电极层12被连接，各单元40被串联连接。这样，通过适当设定串联连接的单 元40的数目，可以任意对太阳电池1中的预期的电压进行设计变更。
基板10是至少第1电极层12侧的表面具有绝缘性的基板。具体地说，例如， 可以采用玻璃(青板玻璃等)基板、不锈钢基板、聚酰亚胺基板、碳基板等。
基底层11是在基板10上形成的具有绝缘性的层，例如，可以设置以幻02 (氧化 硅)为主成分的绝缘层或氟化铁层。该基底层11除了具有绝缘性，还具有确保基板10 与基板10上形成的第1电极层12的密合性的功能。另外，在基板10本身具有上述特性 的场合，可以省略基底层11。
第1电极层12在基底层11上形成。第1电极层12具有导电性，例如，可以采 用钼(Mo)等。
半导体层13由第1半导体层13a和第2半导体层13b构成。第1半导体层13a 在第1电极层12上形成，是包含铜(Cu)、铟Ctn)、镓(Ga)、硒的ρ型半导体层 (CIGS半导体层)。
第2半导体层13b在第1半导体层13a上形成，是硫化镉(CdS)、氧化锌 (ZnO)、硫化铟(InS)等的η型半导体层。
第2电极层14是具有透明性的电极层，例如，是ZnOAl等的透明电极体(TCO : Transparent Conducting Oxides,透明导电氧化物)、AZO等。第2电极层14在第2半导体层13b上及第2分割槽32内形成，第1电极层12和第2电极层14被电连接。
上述构成的CIGS型的太阳电池1中，在太阳光等的光入射时，在半导体层13内 产生电子㈠和空穴⑴的对，电子㈠和空穴⑴在P型半导体层(第1半导体层13a) 与η型半导体层(第2半导体层13b)的接合面，电子(_)集中到η型半导体层，空穴(+) 集中到ρ型半导体层。结果，在η型半导体层和ρ型半导体层之间产生电动势。该状态 下，通过对第1电极层12和第2电极层14连接外部导电线，可以向外部取出电流。
(太阳电池的制造方法)
接着，说明太阳电池的制造方法。另外，本实施例中，说明CIGS型的太阳电池 的制造方法。图2及图3是表示本实施例的太阳电池的制造方法的工序图。
图2(a)的基底层形成工序中，在不锈钢基板10的一侧的面形成包含氟化铁的 基底层11。包含氟化铁的基底层11可以通过热处理使不锈钢基板10与氟气体反应而形 成。另外，在基板10本身具有上述基底层效果的场合，可以省略基底层形成工序。
图2(b)的第1牺牲层形成工序中，在与要去除第1电极层12的一部分的部分对 应的基底层11的表面部分形成第1牺牲层51。S卩，如图1所示，在作为将第1电极层 12以单元40为单位分割的第1分割槽31区域的基底层11的表面部分，形成第1牺牲层 51。具体地说，采用印刷法或喷墨法等，在基底层11的表面部分涂敷成为第1牺牲层51 的材料的剥离法用的负型感光性树脂。然后，使涂敷的负型感光性树脂干燥，形成第1 牺牲层51。
作为负型感光性组成物，例如，可以采用环化异戊二烯橡胶和双叠氮化合物的 混合物、聚乙烯苯酚树脂和叠氮化合物的混合物、具有光聚合性烯烃的可溶性聚亚胺、 具有二苯甲酮骨格且在氮原子结合的芳香环的邻位具有烷基的自增感型聚亚胺、三聚氰 胺-甲醛树脂、烷基醚化三聚氰胺树脂、苯胍胺树脂、烷基醚化苯胍胺树脂、脲树脂、 烷基醚化脲树脂、聚氨酯-甲醛树脂、甲酚型酚醛树脂、烷基醚化甲酚型酚醛树脂、环 氧树脂与通过光照射而产生酸的产酸剂的混合物等。
另外，所形成的第1牺牲层51的厚度以比下一工序中的第1电极层12的厚度厚 的方式形成。例如，以与第1电极层12的厚度相比厚度为1.5倍左右的方式形成第1牺 牲层51。因而，要适当调整负型感光性树脂的涂敷量等。
图2(c)的第1电极层形成工序中，在基底层11上及第1牺牲层51上形成第1 电极层12。具体地说，通过溅射法形成成为第1电极层12的钼(Mo)层。
图2(d)的第1电极层分割工序中，去除第1电极层12的一部分，将第1电极层 12以单元40为单位分割。具体地说，将太阳电池1的中间物在剥离法用的剥离液中浸渍 等，剥离(去除)第1牺牲层51以及第1牺牲层51上形成的第1电极层12。
作为剥离液，优选碱性水溶液，例如，可以采用四甲基氢氧化铵水溶液、KOH 水溶液、臭氧水等。然后，在去除了第1电极层12的一部分的部分，形成第1分割槽 31。
图2(e)的第2牺牲层形成工序中，在与要去除半导体层13的一部分的部分对应 的第1电极层12的表面部分，形成第2牺牲层52a、52b。具体地说，采用印刷法或喷墨 法等，在第1电极层12的表面部分涂敷成为第2牺牲层52的材料的剥离法用的负型感光 性树脂。然后，使涂敷的负型感光性树脂干燥，形成第2牺牲层52a、52b。作为负型 感光性树脂，可以采用第1牺牲层形成工序中说明的同样的感光性树脂。另外，所形成 的第2牺牲层52a、52b的厚度以比下一工序中的半导体层13的厚度厚的方式形成。例 如，以与半导体层13的厚度相比厚度为1.5倍左右的方式形成第2牺牲层52a、52b。因 而，要适当调整负型感光性树脂的涂敷量等。
接着，说明半导体层形成工序。半导体层形成工序包括第1半导体层形成工序 和第2半导体层形成工序。图2(f)的第1半导体层形成工序中，首先，在第1电极层12 上、第1分割槽31内及第2牺牲层52a、52b上，用溅射法等附着铜(Cu)、铟Ctn)及镓 (Ga),形成前驱体。然后，将该前驱体在硒化氢气氛加热(硒化)，形成ρ型半导体层 (CIGS)的第1半导体层13a。
图3(g)的第2半导体层形成工序中，在第1半导体层13a上，由CdS、ZnO和 /或^iS等形成η型半导体层的第2半导体层13b。第2半导体层13b可以通过溅射法等 形成。
图3(h)的半导体层分割工序中，去除半导体层13的一部分，将半导体层13以 单元40为单位分割。具体地说，将太阳电池1的中间物在剥离法用的剥离液中浸渍等， 剥离(去除)第2牺牲层52a、52b以及第2牺牲层52a、52b上形成的半导体层13。作 为剥离液，可以采用与第1牺牲层形成工序中说明的同样的溶液。然后，在去除了半导 体层13的一部分的部分，形成将半导体层13以单元40为单位分割的第2分割槽32和用 于将下一工序中的第2电极层14按单元40分割的预备槽35。
图3(i)的第3牺牲层形成工序中，在与要去除第2电极层14的一部分的部分对 应的第1电极层12的表面部分即预备槽35，形成第3牺牲层53。具体地说，采用印刷 法或喷墨法等，在第1电极层12的表面部分涂敷成为第3牺牲层53的材料的剥离法用的 负型感光性树脂。然后，使涂敷的负型感光性树脂干燥，形成第3牺牲层53。作为负型 感光性树脂，可以采用与第1牺牲层形成工序中说明的同样的感光性树脂。另外，形成 的第3牺牲层53的厚度以比下一工序中的第2电极层14的厚度厚的方式形成。例如， 以与第2电极层14的厚度相比厚度为1.5倍左右的方式形成第3牺牲层53。因而，要适 当调整负型感光性树脂的涂敷量等。
图3(j)的第2电极层形成工序中，在半导体层13、第2分割槽32内及第3牺牲 层53上形成第2电极层14。例如，用溅射法等形成成为第2电极层的ZnOAl等的透明 电极(TCO)。
图3(k)的第2电极层分割工序中，去除第2电极层14的一部分，将第2电极层 14以单元40为单位分割。具体地说，将太阳电池1的中间物在剥离法用的剥离液中浸 渍，剥离(去除)第3牺牲层53以及第3牺牲层53上形成的第2电极层14。作为剥离液，可以采用与第1牺牲层形成工序中说明的同样的溶液。在去除了第2电极层14的一 部分的部分，形成将第2电极层14以单元40为单位分割的第3分割槽33。
通过上述的工序，形成多个单元40串联连接而成的CIGS型的太阳电池1。
从而，根据上述的实施例，产生以下所示的效果。
(1)在设置于基板10的基底层11上形成第1牺牲层51后，在基底层11上及第 1牺牲层51上形成第1电极层12。然后，通过去除第1牺牲层51以及第1牺牲层51上 形成的第1电极层12，将第1电极层12以单元40为单位分割。从而，不必像现有技术 那样进行采用了激光照射和/或金属针等的划线处理，因此，可以降低第1电极层12分 割时对第1电极层12和/或第1电极层12的下层部件的基底层11和/或基板10等的损 伤。
(2)第1电极层12上形成第2牺牲层5 后，在第1电极层12上及第2牺牲层 5 上形成半导体层13。然后，通过去除第2牺牲层52a以及第2牺牲层5 上形成的 半导体层13，将半导体层13以单元40为单位分割。从而，不必像现有技术那样进行采 用了激光照射和/或金属针等的划线处理，因此可以降低半导体层13分割时对半导体层 13和/或半导体层13的下层部件的第1电极层12等的损伤。
(3)第1电极层12上形成第3牺牲层53后，在半导体层13上及第3牺牲层53 上形成第2电极层14。然后，通过去除第3牺牲层53以及第3牺牲层53上形成的第2 电极层14，将第2电极层14以单元40为单位分割。从而，不必像现有技术那样进行采 用了激光照射和/或金属针等的划线处理，因此，可以降低第2电极层14分割时对第2 电极层14和/或第2电极层14的下层部件的第1电极层12等的损伤。
另外，不限于上述的实施例，可以有以下的变形例。
(变形例1)
上述实施例中，形成了第1 第3牺牲层51 53，但是，也可以不必形成全部 的第1 第3牺牲层51 53。例如，也可以考虑第1电极层12、半导体层13、第2电 极层14的各层特性和/或对各层的划线性等，适当选择第1 第3牺牲层51 53中的 任一牺牲层来形成。例如，也可以形成第1牺牲层51，通过去除第1牺牲层51以及第1 牺牲层51上形成的第1电极层12，将第1电极层12以单元40为单位分割，对于半导体 层13、第2电极层14，通过金属针和/或激光照射将半导体层13或者第2电极层14以 单元40为单位分割。这样，可以提高制造设计的自由度。
(变形例2)
上述实施例中，说明了从第2电极层14侧受光的CIGS型的太阳电池1的构成 等，但是也可以是不仅从第2电极层14侧还从基板10侧可受光的CIGS型的太阳电池 1。另外，该场合中，基板10采用具有透明性的基板。例如，玻璃基板、PET、有机系 透明基板等。通过采用具有透明性的基板，可以从基板10面受光。另外，第1电极层 12为具有透明性的电极层，例如，为ZnOAl等的透明电极(TCO Transparent Conducting Oxides)层。这是因为，通过形成具有透明性的电极层，使得来自基板10侧的入射光向 半导体层13透射。这样也可以获得与上述同样的效果。
(变形例3)
上述实施例中，说明了 CIGS型的太阳电池1的构成及制造方法，但是不限于此。也可以用于其他化合物半导体系的太阳电池，例如，CcTTeS的太阳电池。另外， 也可以用于Si系的太阳电池，例如，Si薄膜型的太阳电池。这样也可以获得与上述同样 的效果。
权利要求
1.一种太阳电池的制造方法，上述太阳电池具备基板、第1电极层、半导体层和第2 电极层，该制造方法的特征在于，包括在上述基板上形成上述第1电极层的第1电极层形成工序；和 去除上述第1电极层的一部分，将上述第1电极层分割的第1电极层分割工序， 在上述第1电极层形成工序之前具有第1牺牲层形成工序，上述第1牺牲层形成工序 中，在与要去除上述第1电极层的一部分的部分对应的上述基板的表面部分形成第1牺牲 层，在上述第1电极层形成工序中，在上述基板上及上述第1牺牲层上形成上述第1电极层，在上述第1电极层分割工序中，去除上述第1牺牲层以及形成于上述第1牺牲层上的 上述第1电极层。
2.—种太阳电池的制造方法，上述太阳电池具备基板、第1电极层、半导体层和第2 电极层，该制造方法的特征在于，包括在上述基板上形成上述第1电极层的第1电极层形成工序； 在上述第1电极层上形成上述半导体层的半导体层形成工序；以及 去除上述半导体层的一部分，将上述半导体层分割的半导体层分割工序， 在上述半导体层形成工序之前具有第2牺牲层形成工序，上述第2牺牲层形成工序 中，在与要去除上述半导体层的一部分的部分对应的上述第1电极层的表面部分形成第2 牺牲层，在上述半导体层形成工序中，在上述第1电极层上及上述第2牺牲层上形成上述半导 体层，在上述半导体层分割工序中，去除上述第2牺牲层以及形成于上述第2牺牲层上的上 述半导体层。
3.—种太阳电池的制造方法，上述太阳电池具备基板、第1电极层、半导体层和第2 电极层，该制造方法的特征在于，包括在上述基板上形成上述第1电极层的第1电极层形成工序； 在上述第1电极层上形成上述半导体层的半导体层形成工序； 在上述半导体层上形成上述第2电极层的第2电极层形成工序；以及 去除上述第2电极层的一部分，将上述第2电极层分割的第2电极层分割工序， 在上述第2电极层形成工序之前具有第3牺牲层形成工序，上述第3牺牲层形成工序 中，在与要去除上述第2电极层的一部分的部分对应的上述第1电极层的表面部分形成第 3牺牲层，在上述第2电极层形成工序中，在上述半导体层上及上述第3牺牲层上形成上述第2 电极层，在上述第2电极层分割工序中，去除上述第3牺牲层以及形成于上述第3牺牲层上的 上述第2电极层。
4.如权利要求1 3中任一项所述的太阳电池的制造方法，其特征在于，在上述第1 第3牺牲层形成工序中，涂敷成为上述第1 第3牺牲层的材料的负型 感光性树脂，使所涂敷的上述负型感光性树脂干燥，来形成上述第1 第3牺牲层。
5.如权利要求1 4中任一项所述的太阳电池的制造方法，其特征在于，上述第1 第3牺牲层形成工序中，形成厚度比要与上述第1 第3牺牲层一起被去 除的上述各层的厚度厚的上述第1 第3牺牲层。
全文摘要
本发明提供可削减划线处理的可靠性高的太阳电池的制造方法。上述太阳电池具备基板、第1电极层、半导体层和第2电极层，上述太阳电池的制造方法包括第1电极层形成工序，在上述基板上形成上述第1电极层；和第1电极层分割工序，去除上述第1电极层的一部分，将上述第1电极层分割，在上述第1电极层形成工序前具有第1牺牲层形成工序，上述第1牺牲层形成工序中在与要去除上述第1电极层的一部分的部分对应的上述基板的表面部分形成第1牺牲层，上述第1电极层形成工序中，在上述基板上及上述第1牺牲层上形成上述第1电极层，上述第1电极层分割工序中，去除上述第1牺牲层以及在上述第1牺牲层上形成的上述第1电极层。
文档编号H01L31/18GK102024876SQ201010287108
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者傳田敦, 斋藤广美 申请人:精工爱普生株式会社