特開 2023-147362 太陽電池モジュール製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023147362

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10K 39/10 20230101AFI20231005BHJP

   H10K 30/50 20230101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 124

H01L31/04 112Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022054808

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】三島 良太

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151AA11

5F151BA14

5F151CB13

5F151CB14

5F151CB15

5F151CB27

5F151EA09

5F151EA10

5F151EA11

5F151EA16

5F151FA02

5F151FA04

5F151FA06

5F151GA03

5F151GA05

5F151HA01

(57)【要約】

【課題】歩留まりの高い太陽電池モジュール製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る太陽電池モジュール製造方法は、太陽電池サブセルを形成する領域の境界に第１電極層を切断する第１内部分離溝を形成する工程と、太陽電池モジュールを形成する領域の外縁に第１電極層を切断する第１外部分離溝を形成する工程と、太陽電池サブセルを形成する領域の境界に第１電荷輸送層、光電変換層および第２電荷輸送層を切断する第２内部分離溝を形成する工程と、太陽電池サブセルを形成する領域の境界に第１電荷輸送層、光電変換層、第２電荷輸送層および第２電極層のうち少なくとも第２電極層を切断する第３内部分離溝を形成する工程と、太陽電池モジュールを形成する領域の外縁に第１電極層、第１電荷輸送層、光電変換層、第２電荷輸送層および第２電極層を切断する第２外部分離溝を形成する工程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の太陽電池サブセルを有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
支持基板の一方の主面に樹脂基材層を積層する工程と、
前記樹脂基材層に第１電極層を積層する工程と、
レーザ照射により前記太陽電池サブセルを形成する領域の境界に前記第１電極層を切断する第１内部分離溝を形成する工程と、
レーザ照射により前記太陽電池モジュールを形成する領域の外縁に前記第１電極層を切断する第１外部分離溝を形成する工程と、
前記第１電極層に第１電荷輸送層を積層する工程と、
前記第１電荷輸送層に光電変換層を積層する工程と、
前記光電変換層に第２電荷輸送層を積層する工程と、
レーザ照射により前記太陽電池サブセルを形成する領域の境界に前記第１電荷輸送層、前記光電変換層および前記第２電荷輸送層を切断する第２内部分離溝を形成する工程と、
前記第２電荷輸送層に第２電極層を積層する工程と、
レーザ照射により前記太陽電池サブセルを形成する領域の境界に前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層および前記第２電極層のうち少なくとも前記第２電極層を切断する第３内部分離溝を形成する工程と、
レーザ照射により前記太陽電池モジュールを形成する領域の外縁に前記第１電極層、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層および前記第２電極層を切断する第２外部分離溝を形成する工程と、
前記太陽電池モジュールを形成する領域の内側の前記樹脂基材層を前記支持基板から剥離する工程と、
を備え、
前記第１外部分離溝を形成するレーザの強度は、前記第１内部分離溝を形成するレーザの強度よりも高く、前記第２外部分離溝を形成するレーザの強度は、前記第３内部分離溝を形成するレーザの強度よりも高い、
太陽電池モジュール製造方法。

【請求項2】

前記第１外部分離溝を形成するレーザ照射により、前記樹脂基材層の樹脂を変質させる、請求項１に記載の太陽電池モジュール製造方法。

【請求項3】

前記樹脂基材層を積層する工程は、前記支持基板にポリアミド酸溶液を塗工する工程と、前記ポリアミド酸溶液の塗膜を加熱する工程と、を含む、請求項１または２に記載のモジュール製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池モジュール製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

１枚の基材上に複数の太陽電池サブセルを電気的に直列に接続した状態で形成した太陽電池モジュールが知られている。太陽電池をモジュール化することにより、サブセル間は無効領域となるため有効面積は低下するが、特に受光面側の電極における抵抗損を軽減できる。太陽電池を適切にモジュール化すれば、有効面積の低下よりも抵抗損の軽減による光電変換効率向上効果が上回る。

【0003】

太陽電池モジュールは、基材に第１電極層を積層する工程、第１電極層を第１のレーザ照射により切断する工程、第１電荷輸送層、光電変換層および第２電荷輸送層を積層する工程、第１電荷輸送層、光電変換層および第２電荷変換層を第２のレーザ照射により切断する工程、第２電極層を積層する工程、並びに第１電荷輸送層、光電変換層、第２電荷輸送層および第２電極層を第３のレーザ照射により切断する工程をこの順願に行い、第１のレーザ照射、第２のレーザ照射および第３のレーザ照射の位置を順番に少しずつずらすことにより、電気的に直列に接続された複数の太陽電池サブセルを形成する方法により製造され得る（例えば特許文献１参照）。

【0004】

また、可撓性を有する薄型の太陽電池モジュールを得るために、樹脂フィルムを基材とすることが検討される。樹脂フィルムを基材とする太陽電池の製造方法としては、製造時に中間製品を支持する基板上にワニスを塗工することによりポリイミドフィルムを形成し、このポリイミドフィルム上に第１の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層および第２の電極を形成しポリイミドフィルムを基板から剥離することにより太陽電池を得る方法が、提案されている（例えば特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－１８９４０８号公報

【特許文献2】国際公開第２０２０／０２６４９５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

支持基板上に形成した樹脂フィルムに太陽電池モジュールを形成する場合、レーザ照射により樹脂フィルムが支持基板から予期せぬ箇所にて剥離しやすくなることがあり、太陽電池モジュールの歩留まりを低下させるおそれがある。そこで、本発明は、歩留まりの高い太陽電池モジュール製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る太陽電池モジュール製造方法は、複数の太陽電池サブセルを有する太陽電池モジュールの製造方法であって、支持基板の一方の主面に樹脂基材層を積層する工程と、前記樹脂基材層に第１電極層を積層する工程と、レーザ照射により前記太陽電池サブセルを形成する領域の境界に前記第１電極層を切断する第１内部分離溝を形成する工程と、レーザ照射により前記太陽電池モジュールを形成する領域の外縁に前記第１電極層を切断する第１外部分離溝を形成する工程と、前記第１電極層に第１電荷輸送層を積層する工程と、前記第１電荷輸送層に光電変換層を積層する工程と、前記光電変換層に第２電荷輸送層を積層する工程と、レーザ照射により前記太陽電池サブセルを形成する領域の境界に前記第１電荷輸送層、前記光電変換層および前記第２電荷輸送層を切断する第２内部分離溝を形成する工程と、前記第２電荷輸送層に第２電極層を積層する工程と、レーザ照射により前記太陽電池サブセルを形成する領域の境界に前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層および前記第２電極層のうち少なくとも前記第２電極層を切断する第３内部分離溝を形成する工程と、レーザ照射により前記太陽電池モジュールを形成する領域の外縁に前記第１電極層、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層および前記第２電極層を切断する第２外部分離溝を形成する工程と、前記太陽電池モジュールを形成する領域の内側の前記樹脂基材層を前記支持基板から剥離する工程と、を備え、前記第１外部分離溝を形成するレーザの強度は、前記第１内部分離溝を形成するレーザの強度よりも高く、前記第２外部分離溝を形成するレーザの強度は、前記第３内部分離溝を形成するレーザの強度よりも高い。

【0008】

上述の太陽電池モジュール製造方法において、前記第１外部分離溝を形成するレーザ照射により、前記樹脂基材層の樹脂を変質させてもよい。

【0009】

上述の太陽電池モジュール製造方法において、前記樹脂基材層を積層する工程は、前記支持基板にポリアミド酸溶液を塗工する工程と、前記ポリアミド酸溶液の塗膜を加熱する工程と、を含んでもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る太陽電池モジュールは、歩留まりが高い。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール製造方法の手順を示すフローチャートである。

【図2】図１の太陽電池モジュール製造方法により支持基板上に太陽電池モジュールを形成した状態を示す模式断面図である。

【図3】図１の太陽電池モジュール製造方法における支持基板上のレーザ照射位置を示す模式平面図である。

【図4】図１の太陽電池モジュール製造方法の第１内部分離溝形成工程および第１外部分離溝形成工程を説明する模式断面図である。

【図5】図１の太陽電池モジュール製造方法の第１電荷輸送層積層工程、光電変換層積層工程および第２電荷輸送層積層工程を説明する模式断面図である。

【図6】図１の太陽電池モジュール製造方法の第２内部分離溝形成工程を説明する模式断面図である。

【図7】図１の太陽電池モジュール製造方法の第２電極層積層工程を説明する模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態の太陽電池モジュール製造方法の手順を示すフローチャートである。図２は、図１の太陽電池モジュールの製造方法により支持基板Ｓ上に太陽電池モジュール１を形成した状態を示す模式断面図である。なお、図において、各構成要素の寸法等は分かりやすいように修正されている。

【0013】

図１の太陽電池モジュール製造方法によって製造される太陽電池モジュール１は、樹脂基材層１１と、樹脂基材層１１に積層される第１電極層１２と、第１電極層１２に積層される第１電荷輸送層１３と、第１電荷輸送層１３の積層される光電変換層１４と、光電変換層１４に積層される第２電荷輸送層１５と、第２電荷輸送層１５に積層される第２電極層１６と、を備える。太陽電池モジュール１は、図２に示すように、支持基板Ｓの一方の主面に樹脂基材層１１が積層され、且つ最終的にトリミングされて太陽電池モジュール１には含まれない無効領域Ｅに取り囲まれた状態で形成される。

【0014】

また、太陽電池モジュール１は、第１電極層１２を切断するよう形成される複数の第１内部分離溝２１と、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４および第２電荷輸送層１５を切断するよう形成される複数の第２内部分離溝２２と、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６のうち少なくとも第２電極層１６を切断するよう形成される複数の第３内部分離溝２３と、を有する。第１内部分離溝２１、第２内部分離溝２２および第３内部分離溝２３は、この順番に互いに接近して形成され、電気的に直列に接続される複数の太陽電池サブセル２を画定する。太陽電池モジュール１は、一端に、光電変換には寄与しないが、末端の太陽電池サブセル２の第１電極層１２に第２電極層１６を介して電気的接続を行うための接続部３が設けられている。本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、樹脂基材層１１側から受光することを企図しているが、第２電極層１６側から受光するよう構成されてもよい。なお、複数の太陽電池モジュール１を用いてより大きな太陽電池モジュールを形成してもよい。つまり、太陽電池モジュール１は、太陽電池サブモジュールとして使用されてもよい。

【0015】

支持基板Ｓ上において、太陽電池モジュール１と無効領域Ｅとの境界には、第１電極層１２を切断するよう形成される第１外部分離溝３１と、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６を切断するよう形成される第２外部分離溝３２とが形成される。図３に、第１内部分離溝２１、第２内部分離溝２２および第３内部分離溝２３、並びに第１外部分離溝３１および第２外部分離溝３２の支持基板Ｓ上での配置を示す。

【0016】

このような太陽電池モジュール１を製造する本実施形態に係る太陽電池モジュール製造方法は、支持基板Ｓの一方の主面に樹脂基材層１１を積層する工程（Ｓ０１：樹脂基材層積層工程）と、樹脂基材層１１に第１電極層１２を積層する工程（Ｓ０２：第１電極層積層工程）と、レーザ照射により太陽電池サブセル２を形成する領域の境界に第１電極層１２を切断する第１内部分離溝２１を形成する工程（Ｓ０３：第１内部分離溝形成工程）と、レーザ照射により太陽電池モジュール１を形成する領域の外縁に第１電極層１２を切断する第１外部分離溝３１を形成する工程（Ｓ０４：第１外部分離溝形成工程）と、第１電極層１２に第１電荷輸送層１３を積層する工程（Ｓ０５：第１電荷輸送層積層工程）と、第１電荷輸送層１３に光電変換層１４を積層する工程（Ｓ６：光電変換層積層工程）と、光電変換層１４に第２電荷輸送層１５を積層する工程（Ｓ７：第２電荷輸送層積層工程）と、レーザ照射により太陽電池サブセル２を形成する領域の境界に第１電荷輸送層１３、光電変換層１４および第２電荷輸送層１５を切断する第２内部分離溝２２を形成する工程（Ｓ０８：第２内部分離溝形成工程）と、第２電荷輸送層１５に第２電極層１６を積層する工程（Ｓ０９：第２電極層積層工程）と、レーザ照射により太陽電池サブセル２を形成する領域の境界に第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６を切断する第３内部分離溝２３を形成する工程（Ｓ１０：第３内部分離溝形成工程）と、レーザ照射により太陽電池サブセル２を形成する領域の境界に第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６のうち少なくとも第２電極層１６を切断する第３内部分離溝２３を形成する工程（Ｓ１０：第３内部分離溝形成工程）と、レーザ照射により太陽電池モジュール１を形成する領域の外縁に第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６を切断する工程（Ｓ１１：第２外部分離溝形成工程）と、太陽電池モジュール１を形成する領域の内側の樹脂基材層１１を支持基板Ｓから剥離する工程（Ｓ１２：太陽電池モジュール剥離工程）と、を備える。

【0017】

樹脂基材層積層工程では、例えばガラス板等の支持基板Ｓに、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂からなる樹脂基材層１１を積層する。樹脂基材層１１は、太陽電池モジュール１の強度を担保する構造部材である。樹脂基材層１１は、例として、ポリアミド酸溶液を塗工する工程と、前記ポリアミド酸溶液の塗膜を加熱する工程とを含み、支持基板Ｓ上でポリイミドを形成する方法によって積層することが好ましい。これにより、厚みが小さく平滑な樹脂基材層１１を形成できる。特に、ガラス板からなる支持基板Ｓ上にポリイミドからなる樹脂基材層１１を形成する場合、第１外部分離溝３１および第２外部分離溝３２の形成による支持基板Ｓと樹脂基材層１１の密着性の制御を適切に行い得る。

【0018】

樹脂基材層１１の厚みの下限としては、３μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、樹脂基材層１１の厚みの上限としては、５０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましい。樹脂基材層１１の厚みを前記下限以上とすることによって、太陽電池モジュール１の強度を担保することができる。また、樹脂基材層１１の厚みを前記上限以下とすることによって、太陽電池モジュール１に可撓性を付与することができると共に、第１外部分離溝３１による剥離防止効果が顕著となる。

【0019】

Ｓ０２の第１電極層積層工程では、樹脂基材層１１の一方の主面全体に、第１電極層１２を積層する。第１電極層１２は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法などの方法で樹脂基材層１１上に積層され得る。

【0020】

第１電極層１２は、第１電荷輸送層１３を通して光電変換層１４で生成された第１の電荷を収集して隣接する太陽電池サブセル２または外部に出力する。本実施形態において、第１電極層１２は、正孔を収集する正極である。また、本実施形態において、第１電極層１２は、導電性および光透過性を有する透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ）により形成され得る。第１電極層１２を形成する透明導電性酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタンおよびそれらの複合酸化物等を用いることができる。これらの中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性の観点からは、インジウム酸化物が特に好ましい。さらに、信頼性またはより高い導電率を確保するために、インジウム酸化物にドーパントを添加することが好ましい。ドーパントとしては、例えば、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｓ等が挙げられる。特に好適な例として、インジウム酸化物にスズが添加されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が広く知られている。

【0021】

第１電極層１２の厚みの下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍがより好ましい。一方、第１電極層１２の厚みの上限としては、２００ｎｍが好ましく、１５０ｎｍがより好ましい。第１電極層１２の厚みを前記下限以上とすることによって、電気抵抗を小さくすることにより光電変換効率を向上できる。また、第１電極層１２の厚みを前記上限以下とすることによって、光電変換層１４への光の入射量を大きくすることにより光電変換効率を向上できる。第１電極層１２は、例えば多結晶ＩＴＯ層と非晶質ＩＴＯ層との積層構造等の多層構造を有してもよい。

【0022】

Ｓ０３の第１内部分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、第１電極層１２を平面視で複数の平行な線状に除去することによって、第１内部分離溝２１を形成する。照射するレーザとしては、例えばＴＨＧ（第３高調波）レーザ等を用いることができる。第１内部分離溝２１を形成するレーザの強度は、第１電極層１２を太陽電池サブセル２間で確実に絶縁でき、且つ樹脂基材層１１のダメージをできるだけ小さくできるように設定される。ダメージを軽減するために、膜面側よりレーザを入射させることが好ましい。

【0023】

第１内部分離溝２１の幅としては、レーザアブレーションにより形成することを考慮すると、１０μｍ以上２００μｍ以下とされることが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下とされることがより好ましい。これにより、太陽電池サブセル２間の確実な分離と太陽電池サブセル２の有効面積の確保とが可能となる。

【0024】

Ｓ０４の第１外部分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、太陽電池モジュール１を形成する領域の外縁を画定するように第１電極層１２を線状に除去することによって、図４に示すように第１外部分離溝３１を形成する。第１外部分離溝３１を形成するレーザの強度は、第１内部分離溝２１を形成するレーザの強度よりも高く設定され、第１外部分離溝３１の奥部の樹脂基材層１１の樹脂を熱により変質させて支持基板Ｓに対する樹脂基材層１１の密着性を向上させる。熱をより加えるために、ＴＨＧよりＩＲを用いることが好ましい。また、熱をより加えるために、基板側よりレーザを加えることが好ましい。これにより、以降の工程および工程間のハンドリング等において、支持基板Ｓから樹脂基材層１１が剥離することを防止できる。密着性を高めるために、１本より複数の線をもって形成されることが好ましい。

【0025】

一部の第１外部分離溝３１は、太陽電池モジュール１の外縁部の第１内部分離溝２１に置き換えて形成されてもよい。

【0026】

第１内部分離溝形成工程と第１外部分離溝形成工程の順番は入れ換えてもよく、並行して行ってもよい。例として、第１内部分離溝２１と第１外部分離溝３１とを区別せずにレーザヘッドの移動経路を設定し、逐次レーザの出力を調整することにより、第１内部分離溝２１および第１外部分離溝３１を形成してもよい。

【0027】

Ｓ０５の第１電荷輸送層積層工程では、第１電極層１２に第１電荷輸送層１３を積層する。第１電荷輸送層１３は、第１内部分離溝２１および第１外部分離溝３１の内面に充填されることが好ましい。第１電荷輸送層１３は、光電変換層１４で発生する第１の極性の電荷（光キャリア）を通過させる層であり、本実施形態では正孔を第１電極層１２に伝達する正孔輸送層（ＨＴＬ）である。第１電荷輸送層１３は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法などの方法により形成され得る。また、第１電荷輸送層１３が有機物を含む場合、第１電荷輸送層１３は例えば有機物の溶液の塗工および乾燥等の方法により形成され得る。

【0028】

正孔輸送層である第１電荷輸送層１３の主材料としては、例えば酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ）等の金属酸化物、例えばＰＴＡＡ（Ｐｏｌｙ（ｂｉｓ（４－ｐｈｅｎｙｌ）（２，４，６－ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｅ））、Ｓｐｉｒｏ－ＭｅＯＴＡＤ等の有機物が挙げられる。また、第１電荷輸送層１３は、例えば２ＰＡＣｚ（［２－（９Ｈ－Ｃａｒｂａｚｏｌ－９－ｙｌ）ｅｔｈｙｌ］ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）、ＭｅＯ－２ＰＡＣｚ（［２－（３，６－Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ－９Ｈ－ｃａｒｂａｚｏｌ－９－ｙｌ）ｅｔｈｙｌ］ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）、Ｍｅ－４ＰＡＣｚ（［４－（３，６－Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－９Ｈ－ｃａｒｂａｚｏｌ－９－ｙｌ）ｂｕｔｙｌ］ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ Ａｃｉｄ）等により形成される自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：Ｓｅｌｆ－Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ）であってもよい。第１電荷輸送層１３を自己組織化単分子膜により形成する場合、材料溶液の塗工時にその溶剤が支持基板Ｓと樹脂基材層１１の間に浸透して樹脂基材層１１の剥離を促進するおそれがあるため、第１外部分離溝３１の形成による樹脂基材層１１の剥離防止効果が特に顕著となる。なお、第１電荷輸送層１３は、多層構造を有してもよい。

【0029】

第１電荷輸送層１３の厚みは、その材料、隣接する層の構成等により大きく異なり得るが、例えば０．５ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができ、特に自己組織化単分子膜である場合には材料分子の厚みとされ得る。

【0030】

Ｓ０６の光電変換層積層工程では、第１電荷輸送層１３に光電変換層１４を積層する。光電変換層１４は、入射光を吸収して光キャリア（電子および正孔）を生成する。光電変換層１４は、ペロブスカイト化合物を含むものとされ得る。

【0031】

ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１４は、ペロブスカイト化合物がメチルアンモニウムハロゲン化鉛（ＭＡＰｂＸ_３（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＸ_３））である場合、光電変換層１４は、ハロゲン化鉛（ＰｂＸ_２）材料およびハロゲン化メチルアンモニウム（ＭＡＸ）材料を順に製膜し、これらの材料の薄膜を反応温度で反応させることにより形成され得る。例えば、ペロブスカイト化合物がメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＭＡＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}））である場合、光電変換層１４は、例えばハロゲン化鉛（ＰｂＸ２）材料およびヨウ化メチルアンモニウム（ＭＡＩ）材料を順に製膜し、これらの材料の薄膜を反応温度で反応させることにより形成される。また、光電変換層１４は、例えば液相の塗膜内でペロブスカイト化合物を合成するゾルゲル法、予め合成されたペロブスカイト化合物を含む溶液を塗布する塗布法等の方法によっても形成され得る。

【0032】

光電変換層１４に含まれるペロブスカイト化合物としては、１価の有機アンモニウムイオンおよびアミジニウム系イオンのうちの少なくとも１種を含む有機原子Ａ、２価の金属イオンを生成する金属原子Ｂ、およびヨウ化物イオンＩ、臭化物イオンＢｒ、塩化物イオンＣｌ、およびフッ化物イオンＦのうちの少なくとも１種を含むハロゲン原子Ｘを含み、ＡＢＸ_３で表される化合物を用いることができる。中でも、光電変換層１４を蒸着法（ドライプロセス）により形成する場合、有機原子ＡとしてはメチルアンモニウムＭＡ（ＣＨ_３ＮＨ_３）およびホルムアミジニウムＦＡ（ＣＨ（ＮＨ_２）₂）が好ましく、金属原子Ｂとしては鉛Ｐｂが好ましく、ハロゲン原子Ｘとしてはヨウ化物Ｉ、臭化物イオンＢｒおよび塩化物イオンＣｌのうちの少なくとも１つが好ましい。

【0033】

具体的に、好ましいペロブスカイト化合物としては、メチルアンモニウムハロゲン化鉛ＭＡＰｂＸ_３（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＸ_３）、ＭＡＰｂＩ_３、ＭＡＰｂＢｒ_３、ＭＡＰｂＣｌ_３等、またはホルムアミジニウムハロゲン化鉛ＦＡＰｂＸ３（ＣＨ（ＮＨ_２）_２ＰｂＸ_３）、ＦＡＰｂＩ_３、ＦＡＰｂＢｒ_３、ＦＡＰｂＣｌ_３、等が挙げられる。なお、ハロゲン原子Ｘとしては複数種類を含んでもよい。ヨウ化物Ｉと他のハロゲン原子Ｘとを含むペロブスカイト化合物としては、例えばメチルアンモニウムヨウ化鉛ＭＡＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}）、ＭＡＰｂＩ_ｙＢｒ_{（３－ｙ）}等が挙げられる（ｙは任意の正の整数）。また、（ＦＡＰｂＩ_３）ｚ（ＭＡＰｂＢｒ３）１００－ｚ等、メチルアンモニウムハロゲン化鉛とホルムアミジニウムハロゲン化鉛を混合してもよい（ｚは任意の正の整数）。

【0034】

光電変換層１４の厚みとしては、形成材料等にもよるが、光の吸収率を大きくしつつ、生成する電荷の移動距離を小さくするために、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることが好ましい。

【0035】

Ｓ０７の第２電荷輸送層積層工程では、光電変換層１４に第２電荷輸送層１５を積層する。これにより、図５に示すような積層体が得られる。第２電荷輸送層１５は、光電変換層１４で発生する第２の極性の電荷を通過させる層である。本実施形態では電子を第２電極層１６に伝達する電子輸送層（ＥＴＬ）である。第２電荷輸送層１５は、例えばゾルゲル法、塗布法等の方法により形成され得る。

【0036】

電子輸送層である第２電荷輸送層１５の主材料としては、例えば、フラーレンやＰＣＢＭ等が挙げられる。フラーレンとしては、例えばＣ６０、Ｃ７０、これらの水素化物、酸化物、金属錯体、アルキル基等を付加した誘導体、例えば、ＰＣＢＭ（［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ６１－Ｂｕｔｙｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｍｅｔｈｙｌ Ｅｓｔｅｒ）などが挙げられる。特に第２電荷輸送層１５としてリチウムＬｉを内包させたフラーレンを含む材料から形成することにより、電子の輸送効率を向上することができる。また、第２電荷輸送層１５は、多層構造を有してもよい。

【0037】

第２電荷輸送層１５の厚みとしては、その材料、隣接する層の構成等により大きく異なり得るが、例えば３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とされ得る。

【0038】

Ｓ０８の第２内部分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４および第２電荷輸送層１５を複数の平行な線状に除去することによって、図６に示すように、複数の第２内部分離溝２２を形成する。第２内部分離溝２２の幅は、第１内部分離溝２１の幅と同様とされ得るが、第１電極層１２への第２電極層１６の接続を確実にするために第１内部分離溝２１の幅よりも大きくてもよい。

【0039】

Ｓ０９の第２電極層積層工程では、図７に示すように、第２電荷輸送層１５に第２電極層１６を積層する。第２電極層１６は、第１電極層１２と対をなす電極であり、本実施形態では負極である。第２電極層１６は、隣接する太陽電池サブセル２間を電気的に直列に接続するために、第２内部分離溝２２の奥部において第１電極層１２に接触するよう積層される。第２電極層１６は、電気抵抗を小さくするために、例えば銅等から形成される金属層を含んでもよい。また、第２電極層１６は、第２電荷輸送層１５との密着性を向上するための透明導電性酸化物層等を含む多層構造を有してもよい。第２電極層１６は、スパッタリング法、真空蒸着法、めっき法等の方法により積層され得る。

【0040】

第２電極層１６の厚みの下限としては、１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍがより好ましい。一方、第２電極層１６の厚みの上限としては、２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍがより好ましい。第２電極層１６の厚みを前記下限以上とすることによって、集電抵抗を十分に小さくできる。また、第２電極層１６の厚みを前記上限以下とすることによって、第３内部分離溝２３の形成が容易となる。

【0041】

Ｓ１０の第３内部分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６を複数の平行な線状に除去することによって、複数の第３内部分離溝２３を形成する。これにより、図２に示すように、支持基板Ｓ上に無効領域Ｅに取り囲まれた太陽電池モジュール１が形成される。第３内部分離溝２３の幅は、第１内部分離溝２１および第１外部分離溝３１の幅と同様とされる。

【0042】

Ｓ１１の第２外部分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、太陽電池モジュール１を形成する領域の外縁を画定するように、樹脂基材層１１の少なくとも表層、第１電極層１２、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６を線状に除去することによって、第２外部分離溝３２を形成する。第２外部分離溝３２を形成するレーザの強度は、第３内部分離溝２３を形成するレーザの強度よりも高く設定され、樹脂基材層１１を切断または樹脂基材層１１の厚みを十分に低減して容易に破断可能とするよう形成されることが好ましい。このため、第２外部分離溝形成工程におけるレーザの強度は、樹脂基材層１１への熱入力が、第１外部分離溝形成工程における樹脂基材層１１への熱入力よりも大きくなるよう設定されることが好ましい。一方で、熱入力が高すぎると、変質によって分離が難しくなるため、ＴＨＧを使うことが望ましい。
つまり、第２外部分離溝３２は、樹脂基材層１１、第１電荷輸送層１３、光電変換層１４、第２電荷輸送層１５および第２電極層１６の積層体を、太陽電池モジュール１と無効領域Ｅとに区分する。

【0043】

図示する例において、第２外部分離溝３２は、第１外部分離溝３１の内側に形成されているが、第１外部分離溝３１の外側に形成されてもよく、第１外部分離溝３１と同じ位置に第１外部分離溝３１と重複して形成されてもよい。また、第２外部分離溝３２は、太陽電池モジュール１の外縁部の第３内部分離溝２３に置き換えて形成してもよい。これにより、太陽電池モジュール１における太陽電池サブセル２の面積率を向上できる。なお、太陽電池サブセル２の連接方向両側の第２外部分離溝３２を第３内部分離溝２３に置き換えて形成する場合、接続部３を形成できないが、太陽電池モジュール１の端面または樹脂基材層１１の一部を除去した領域に露出する第１電極層１２において電気的接続が行われ得る。

【0044】

第３内部分離溝形成工程と第２外部分離溝形成工程の順番は入れ換えてもよく、並行して行ってもよい。

【0045】

Ｓ１２の太陽電池モジュール剥離工程では、第２外部分離溝３２の内側の樹脂基材層１１を支持基板Ｓから剥離することにより、太陽電池モジュール１を分離する。樹脂基材層１１に比較的大きな熱を加えて第２外部分離溝３２が形成されていることにより、第２外部分離溝３２を起点として、樹脂基材層１１を支持基板Ｓから比較的容易に剥離できる。

【0046】

以上の工程を備える本実施形態に係る太陽電池モジュール製造方法では、第１外部分離溝３１を形成するため、製造途中で樹脂基材層１１が支持基板Ｓから剥離することを防止できるので、太陽電池モジュール１の歩留まりを向上できる。また、本実施形態に係る太陽電池モジュール製造方法では、第２外部分離溝３２を形成するため、比較的容易に太陽電池モジュール１を選択的に支持基板Ｓから剥離することができる。これにより、支持基板Ｓからの剥離時に過大な応力を作用させて太陽電池モジュール１を破損することも防止できる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例として、本発明に係る太陽電池モジュール製造方法は、例えば反射防止膜、保護膜等のさらなる層を積層する工程を含んでもよい。

【符号の説明】

【0048】

１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池サブセル
３ 接続部
１１ 樹脂基材層
１２ 第１電極層
１３ 第１電荷輸送層
１４ 光電変換層
１５ 第２電荷輸送層
１６ 第２電極層
２１ 第１内部分離溝
２２ 第２内部分離溝
２３ 第３内部分離溝
３１ 第１外部分離溝
３２ 第２外部分離溝
Ｅ 無効領域
Ｓ 支持基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】