JP2014225666A - 太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】新規な構造を有し、かつ、発電効率が向上した太陽電池を提供すること。【解決手段】基板１１０と、基板１１０上に設けられた第１の電極層１２０と、第１の電極層１２０上に設けられ、第１の領域及び第３の領域を含む中間連結層１３０と、中間連結層１３０の第３の領域上に設けられた光吸収層１４０と、中間連結層１３０の第１の領域上に設けられたワイヤー１６０と、を含み、中間連結層１３０の第１の領域の厚さは、中間連結層１３０の第３の領域の厚さと互いに異なるように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池に関する。

近年、エネルギー需要の増加に伴い、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換させる太陽電池への需要が増加している。太陽電池は、無限のエネルギー源である太陽から電気を生産し、公害を誘発させない清浄エネルギー源として、毎年大幅な産業成長率を見せており、世界中に新しい成長動力として脚光を浴びている。それに伴い、例えば以下の特許文献１〜特許文献３に示したように、太陽電池の構造や製造方法等について、様々な研究が行われている。

特開２００５−１９１１６７号公報 韓国特許公開第２０１１−００３７５１３号 特開２００７−２０７８６１号公報

しかしながら、上記特許文献１〜特許文献３に開示されているような太陽電池の構造や製造方法では、製造された太陽電池において未だ十分な発電効率を得ることができず、十分な発電効率を得ることが可能な太陽電池の構造を創出することが希求されていた。

本発明の目的とするところは、新規な構造を有する太陽電池を提供することにある。また、本発明の他の目的とするところは、発電効率が向上した太陽電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板と、前記基板上に設けられた第１の電極層と、前記第１の電極層上に設けられ、第１の領域及び第３の領域を含む中間連結層と、前記中間連結層の第３の領域上に設けられた光吸収層と、前記中間連結層の第１の領域上に設けられたワイヤーと、を備え、前記中間連結層の前記第１の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第３の領域の厚さと互いに異なる、太陽電池が提供される。

前記中間連結層の前記第１の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第３の領域の厚さよりも薄くてもよい。

前記中間連結層は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられる第２の領域を更に有し、前記第２の領域は、前記光吸収層及び前記ワイヤーで被覆されていなくてもよい。

前記中間連結層の前記第２の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第１の領域の厚さと同一であってもよい。

前記中間連結層の前記第２の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第３の領域の厚さと同一であってもよい。

前記中間連結層の前記第２の領域は、水分の浸透から前記第１の電極層の表面を保護するものであってもよい。

前記光吸収層は、ＣＩＧＳ物質を含んでもよい。

前記第１の電極層は、モリブデンＭｏを含んでもよい。

前記中間連結層は、ＭｏＳｅｘ（ｘは自然数である。）を含んでもよい。

前記中間連結層の前記第１の領域の厚さは、０．１ｎｍ〜３０ｎｍであってもよい。

前記ワイヤーは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｔｉ、及び、これらの合金からなる群より選択されるいずれか一つ以上を含んでもよい。

前記中間連結層は、前記第１の電極層上に連続的に設けられてもよい。

前記ワイヤーは、半田付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、超音波半田付け（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、超音波溶接（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、又は、シルバーグルー（Ｓｉｌｖｅｒ Ｇｌｕｅ）及び伝道性テープのうちいずれか一つ以上により、前記中間連結層の前記第１の領域に接続されてもよい。

前記ワイヤーは、前記中間連結層の前記第１の領域に直接接続されてもよい。

前記光吸収層又は前記中間連結層の前記第３の領域には、第２の電極層が更に設けられてもよい。

前記第２の電極層は、前記光吸収層及び前記中間連結層の前記第３の電極層の両側に設けられてもよい。

前記光吸収層及び前記第２の電極層の間には、バッファ層が更に設けられてもよい。

前記ワイヤーは、前記中間連結層の前記第１の領域を介して、前記第１の電極層と電気的に接続されてもよい。

前記光吸収層は、前記中間連結層の前記第３の領域を介して、前記第１の電極層と電気的に接続されてもよい。

前記第１の領域に対応する前記中間連結層の一部は、選択的エッチングによって、前記中間連結層の前記第１の領域及び前記中間連結層の前記第３の領域と互いに異なる厚さとなるように設けられてもよい。

以上、説明したように本発明によれば、新規な構造を有する太陽電池を提供することができる。また、本発明の太陽電池によれば、発電効率が向上した太陽電池を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池の断面を示した断面図である。 図１において、第３の領域が設けられる前の様子を概略的に示した図である。 図２Ａにおいて、第３の領域を設けられた後の様子を概略的に示した図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池の断面を示した断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示したフローチャートである。 第１の電極層の厚さに応じた抵抗を示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現することができ、以下の説明ではある部分が他の部分と連結されているとしたとき、これは、直接連結されている場合のみならず、その中間に他の素子を間に置いて電気的に連結されている場合をも含む。また、図面において、本発明と関係のない部分は、本発明の説明を明確にするために省略している。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の断面を示した断面図である。

本発明の一実施形態に係る太陽電池１００は、基板１１０と、前記基板１１０上に設けられた第１の電極層１２０と、前記第１の電極層上に設けられ、第１の領域１３１及び第３の領域１３３を含む中間連結層（又は、合金層）１３０と、前記中間連結層１３０の第３の領域１３３上に設けられた光吸収層１４０と、前記中間連結層１３０の第１の領域１３１上に設けられたワイヤー１６０と、を備え、前記中間連結層１３０の第１の領域１３１の厚さは、前記中間連結層１３０の第３の領域１３３の厚さと異なるように形成される。

また、本発明の一実施形態に係る太陽電池１００は、基板１１０と、前記基板１１０上に形成された第１の電極層１２０と、前記第１の電極層１２０上に形成された中間連結層１３０と、前記中間連結層１３０に接続されるワイヤー１６０と、を含む。例えば、前記ワイヤー１６０は、前記中間連結層１３０に直接接続されていてもよい。また、前記中間連結層１３０上には、光吸収層１４０または第２の電極層１５０の一部が設けられていてもよい。

前記基板１１０としては、例えば、ガラス基板、セラミック基板、金属基板やポリマー基板などを用いることができる。例えば、前記基板１１０は、内部にナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）及びセシウム（Ｃｓ）などのアルカリ元素を含むガラス基板を使用することができる。好ましくは、前記基板１１０は、ソーダ・ライムガラス（Ｓｏｄａｌｉｍｅ Ｇｌａｓｓ）を使用することができる。

前記基板１１０内に含まれるアルカリ元素などは、太陽電池１００の製造工程中に光吸収層１４０に拡散し、前記光吸収層１４０内の電子濃度を増加させて、太陽電池１００の光電変化効率を向上させることができる。

また、前記第１の電極層１２０は、金属などの導電体で形成することができる。例えば、前記第１の電極層１２０は、高温での安全性に優れ、高い電気伝導性を有する物質で形成することが好ましい。また、前記第１の電極層１２０は、前記第１の電極層１２０の下部及び上部にそれぞれ設けられる基板１１０及び光吸収層１４０との接合性に優れた物質を用いて、形成することができる。好ましくは、前記第１の電極層１２０は、モリブデン（Ｍｏ）で形成する。

前記中間連結層１３０は、前記第１の電極層１２０の上部と、光吸収層１４０および第１の電極層１２０が接触する界面と、に形成され、前記第１の電極層１２０の表面を保護することができる。

前記中間連結層１３０は、セレン化工程（Ｓｅｌｅｎｉｚａｔｉｏｎ）を行うことによって形成することができる。例えば、前記第１の電極層１２０の上部に光吸収層１４０を設けた後、前記セレン化工程によって、第１の電極層１２０を構成する物質とセレニウム（Ｓｅ）とを反応させて形成することができる。このとき、前記セレニウム（Ｓｅ）は、前記第１の電極層１２０の表面と直接反応するか、または、光吸収層１４０の上部面から下部に向かって拡散され、前記第１の電極層１２０の表面と反応して中間連結層１３０が形成される。例えば、前記第１の電極層１２０がモリブデンＭｏである場合、前記中間連結層１３０は、セレン化モリブデン化合物ＭｏＳｅ_ｘ（ここで、ｘは自然数である。）を含むこととなる。

前記光吸収層１４０は、光を吸収して電荷が形成される層であり、ＣＩＳ、ＣＧＳ、ＣＩＧＳ（ここで、Ｃは銅（Ｃｕ）、Ｉはインジウム（Ｉｎ）、Ｇは、ガリウム（Ｇａ）を表わしており、Ｓは、硫黄（Ｓ）及びセレニウム（Ｓｅ）のうち１種以上を表わしている。）などの化合物半導体で構成されることができる。前記光吸収層１４０は、ｐ型半導体として作用する。

第２の電極層１５０は、導電層であり、ｎ型半導体として作用する。第２の電極層１５０は、例えば、透明伝導性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ：ＴＣＯ）で形成することができる。好ましくは、前記第２の電極層１５０は、酸化亜鉛ＺｎＯを用いて形成する。図面に示されていないが、前記光吸収層１４０と第２の電極層１５０との間には、バッファ層をさらに設けることができる。前記バッファ層の下部に設けられる光吸収層１４０は、ｐ型半導体として作用し、前記バッファ層の上部に設けられる第２の電極層１５０は、ｎ型半導体として作用する。その結果、前記光吸収層１４０と第２の電極層１５０との間にｐｎ接合を形成することができる。このとき、前記バッファ層は、前記光吸収層１４０と第２の電極層１５０との間の中間レベルのバンドギャップを持つようにし、前記光吸収層１４０と第２の電極層１７０との間の良好な接合を可能にする。

本実施形態に係る太陽電池１００において、前記中間連結層１３０は、第１〜第３の領域１３１、１３２、１３３で構成されることができる。前記第１の領域１３１には、ワイヤー１６０が接続され、前記第３の領域１３３には、光吸収層１４０または第２の電極層１５０のうちいずれか一つ以上が設けられる。このとき、前記第２の領域１３２は、前記第１及び第３の領域１３１、１３３を離隔させることができる。また、前記第１〜第３の領域１３１、１３２、１３３のうち少なくとも一つは、他とは異なる厚さで設けられてもよい。

例えば、前記太陽電池１００を製造する中間段階で、前記第１の領域１３１及び第３の領域１３３をカバーする（被覆する）ことができ、前記第２の領域１３２は、前記第１の領域１３１と前記第３の領域１３３との間で露出される。完成した太陽電池の一実施形態において、前記第１の領域１３１と及び第３の領域１３３はカバーされ、前記第２の領域は、前記太陽電池をインカプセレーション（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ：封止）する封止材（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）に向けて露出するように設けられる。例えば、前記第１の領域１３１は、ワイヤー１６０によってカバーされ、前記第３の領域１３３は、光吸収層１４０（及び／又は第２の電極層１５０）によってカバーされ、前記第２の領域１３２は、前記中間連結層１５０の一部領域に、前記ワイヤー１６０と前記光吸収層１４０（及び／又は第２の電極層１５０）との間の空間に対応するように設けられる領域であってもよい。

図２Ａは、図１において第３の領域が設けられる前の様子を概略的に示した図であり、図２Ｂは、図２Ａにおいて第３の領域が設けられた後の様子を概略的に示した図である。

図２Ａ及び図２Ｂ（主に図２Ａ）を参照すると、前記第１の電極層１２０の表面には、中間連結層１３０が設けられているが、前記中間連結層１３０の一部には、光吸収層１４０又は第２の電極層１５０が設けられ、前記中間連結層１３０上の他の一部には、前記光吸収層１４０又は第２の電極層１５０のいずれも設けられず、前記中間連結層１３０が露出している。前記中間連結層１３０が露出する部分には、ワイヤー１６０が設けられることができる。また、前記ワイヤー１６０は、太陽電池１００から発生する電流を外部に伝達する経路の機能を果たすことができ、金属などの導体で構成されることができる。

前記第１の電極層１２０上に設けられた中間連結層１３０は、略類似な厚さ（ほぼ同一の厚さ）で設けられる。次に、前記中間連結層１３０の一部を除去し、ワイヤー１６０を設けることにより、前記中間連結層１３０は、第１〜第３の領域１３１、１３２、１３３に区分される。

前記中間連結層１３０における第１の領域１３１は、ワイヤー１６０が接続される部分であり、前記第１の領域１３１の一部は、例えばエッチングによって除去されてもよい。例えば、前記エッチングは、機械的方式、レーザー方式、プラズマ方式、湿式エッチング方式のうちいずれか一つによって行うことができる。前記第１の領域１３１の厚さＴ１は、図２Ｂに示したように、前記第３の領域１３３の厚さＴ３よりも薄く、前記第２の領域１３２の厚さＴ２は、第３の領域１３３と類似に（同様の厚さに）設けられてもよい。

通常、前記ワイヤーが接合される部分には、ナイフなどを利用して中間連結層をすべて除去して前記第１の電極層を露出させた後、前記第１の電極層とワイヤーとが直接接触するようにされる。一方、このように中間連結層をすべて除去するには、前記中間連結層を除去する工程を複数回遂行しなければならず、残存する中間連結層を除去するために追加のクリーニング工程などを遂行しなければならなかった。

このように、中間連結層をすべて除去するためには、複数回の工程を必要とし、長時間の時間がかかるため、工程の効率を低下させた。また、前記第１の電極層の中間連結層をすべて除去させる場合、一部はワイヤーが接触するが、一部は第１の電極層がそのまま露出することにより前記第１の電極層内に水分などが浸透して、電気的効率を低下させた。前記ワイヤーが第１の電極層と直接接触する場合、ワイヤーを構成する金属と第１の電極層を構成する金属の熱膨張係数（Ｔｈｅａｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の差によって、ＴＣテスト（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｙｃｌｉｎｇ Ｔｅｓｔ）で接触される部分が千切れるなどのような問題が発生した。一方、前記中間連結層は半導体層であるため、第１の電極層と配線との間の電流の流れに抵抗として作用して、前記中間連結層をそのまま維持し、ワイヤーを設ける場合には太陽電池の電気効率を低下させた。

本発明の実施例による太陽電池は、前述した中間連結層を除去する工程を単純化し、工程の効率を向上させることができる。また、前記中間連結層の厚さを制御することにより、前記第１の電極層とワイヤーの電流の流れを最適化し、前記第１の電極層の表面を保護して太陽電池の効率を向上させることができる。

前記第１の領域１３１にはワイヤーが接続されうるが、前記第１の領域１３１の厚さＴ１は、０．１ｎｍ〜３０ｎｍであってもよい。前記第１の領域１３１の厚さＴ１が０．１ｎｍ未満の場合には、前記第１の領域１３１を０．１ｎｍ未満に除去するために複数回の工程を遂行しなければならないため、太陽電池１００の生産性を低下させることがあり、前記第１の領域１３１の厚さが薄すぎるために第１の電極層１２０に水分などが浸透する可能性がある。

前記第１の領域１３１の厚さが３０ｎｍを超過する場合には、第１の領域１３１の厚さがあまりに厚くなりすぎ、第１の電極層１２０とワイヤー１６０との間の電流の流れが円滑でなくなることがある。好ましくは、前記第１の領域１３１の厚さは１５ｎｍである。前記第１の領域１３１が１５ｎｍである場合には、前記第１の電極層１２０を水分などの浸透を防止しながら、同時に第１の電極層１２０とワイヤー１６０との間の電流効率を向上させることができ、また、中間連結層１３０を除去する工程を単純化するなど、太陽電池１００の生産性及び電気的特性などを最適化することができる。

前記ワイヤー１６０は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔａ又はＴｉのうちいずれか一つ以上で構成されることができ、例えば、前記ワイヤーは、半田付け、超音波半田付け、超音波溶接、シルバーグルー、伝導性テープのうちいずれか一つ以上を利用して、前記中間連結層１３０のうち第１の領域１３１に接続することができる。前記ワイヤー１６０を接続する際は、好ましくは、超音波半田付けを用いる。超音波半田付けによってワイヤー１６０を接続する場合、超音波エネルギーによって半田の一部が第１の領域１３１を通過して第１の電極層１２０まで接触することができ、したがって、最も小さい抵抗値を持つことができる。

前記第２の領域１３２は、前記第１の領域１３１と第３の領域１３３との間に設けられることができる。前記第２の領域１３２は、前記第１の領域１３１とともに除去されて、前記第１の領域１３１と類似な厚さで設けられることができる。前記第２の領域１３２は、前記第１の電極層１２０上に設けられて、水分の浸透から前記第１の電極層１２０を保護することができる。前記第３の領域１３３の少なくとも一部には、順に光吸収層１４０と第２の電極層１５０とが設けられ、前記第３の領域１３３の他の一部には第２の電極層１５０のみが設けられることができる。

以下では、図３を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。後述する内容を除いては、図１〜図２Ｂで説明した実施形態に説明された内容と類似しているため、これについての詳細な内容は省略する。

図３は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池の断面図を示した図である。図３を参照すると、本実施形態に係る太陽電池２００は、基板２１０と、前記基板２１０上に形成された第１の電極層２２０と、前記第１の電極層２２０上に形成された中間連結層２３０と、前記中間連結層２３０に直接接続されるワイヤー２６０と、を含む。

前記中間連結層２３０は、第１〜第３の領域２３１、２３２、２３３で構成されることができる。前記第１の領域２３１にはワイヤーが接続され、前記第３の領域２３３には光吸収層２４０及び第２の電極層２５０が設けられるか、又は、前記光吸収層２４０が省略されて第２の電極層２５０が設けられる。また、前記第２の領域２３２は、前記第１及び第３の領域２３１、２３３の間に設けられて、前記第１及び第３の領域２３１、２３３を離隔させることができる。

本実施形態において、前記第１の領域２３１は前記第２及び第３の領域２３２、２３３と異なる厚さで設けられてもよい。例えば、前記中間連結層２３０で第１の領域２３１の上部層のみを除去することができ、前記第１の領域２３１の厚さ（段階１）は、前記第２の領域２３２の厚さ（段階２）及び第３の領域２３３の厚さ（段階３）よりも薄く設けられてもよい。また、前記第２の領域２３２の厚さ（段階２）は、前記第３の領域２３３の厚さとほぼ同一に設けられてもよい。

前記第１の領域２３１は、ワイヤー２６０が接続される部分であり、第１の領域２３１の厚さ（段階１）は、前記ワイヤー２６０と第１の電極層２２０との間の電流の流れ、及び、第１の領域２３１とワイヤー２６０との接着力等を考慮して、０．１ｎｍ〜３０ｎｍで設けられてもよい。前記第１の領域２３１の厚さ（段階１）が０．１ｎｍ未満の場合、前記第１の領域２３１を０．１ｎｍ未満まで除去するのに要する時間が増加し、第１の領域２３１とワイヤー２６０との間は、それぞれを構成する物質の熱膨張係数の差によってＴＣテストの過程で、前記ワイヤー２６０が接着力の低下によって脱落することがある。また、前記第１の領域２３１の厚さ（段階１）が３０ｎｍを超える場合には、ワイヤー２６０と第１の電極層２２０との間の抵抗が増加し、電流効率を低下させることがある。

本実施形態に係る太陽電池２００において、第２の領域２３２の厚さ（段階２）は、前記第３の領域２３３の厚さ（段階３）と類似に設けられてもよい。従って、第２の領域２３２では、中間連結層２３０の除去工程を省略することができるので、工程の効率を増加させることができる。更に、第２の領域２３２では、略第１の電極層２２０上に中間連結層２３０のみが設けられるので、前記第２の領域２３２の厚さ（段階２）を厚く維持することで、前記第１の電極層２２０への水分の浸透などに対する保護機能を向上させることができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池の製造方法を示したフローチャートである。図４を参照すると、本実施形態に係る太陽電池の製造方法は、基板上に第１の電極層を設ける段階（段階１）と、前記第１の電極層に中間連結層を形成させる段階（段階２）と、前記中間連結層の一部を除去して厚さが互いに異なる第１〜第３の領域を設ける段階（段階３）と、で構成することができる。また、前記太陽電池の製造方法は、前記第１〜第３の領域を設ける段階（段階３）以後に、前記第１の領域にワイヤーを接続する段階をさらに含むことができ、前記第１の領域の厚さは、前記第３の領域の厚さよりも薄く設けられてもよい。

また、前記第１の電極層に中間連結層を形成させる段階（段階２）以前に、第１の電極層上の一部に光吸収層を設ける段階を更に含むことができる。前記第１の電極層に中間連結層を形成させる段階（段階３）は、セレン化工程によって行うことができる。例えば、前記基板はグラスを含み、前記第１の電極層は、Ｍｏを含むことができるが、この時、セレン化工程によって形成される中間連結層は、ＭｏＳｅ_ｘ（ｘは自然数である。）を含むことができる。

前記第１〜第３の領域を設ける段階（段階３）において、前記中間連結層の一部を除去することにより、第１の領域を形成することができる。前記中間連結層の一部を除去する工程は、機械的方式、レーザー方式、プラズマ方式、湿式エッチング方式のうちいずれか一つによって行うことができる。また、前記第１の領域の厚さは、０．１ｎｍ〜３０ｎｍであってもよい。また、前記第２の領域の中間連結層は、第１の電極層への水分の浸透を防止することができる。

前記ワイヤーは、太陽電池から作られる電流を一ヶ所に集め、前記電流を外部に排出する通路の役目を果たすことができる。例えば、前記ワイヤーは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔａ又はＴｉのうちいずれか一つ以上からなり、前記ワイヤーは、前記第１の領域に接続される。前記ワイヤーは、伝導性テープ、半田付け、超音波半田付、超音波溶接、シルバーグルーのうちいずれか一つ以上を利用して接続される。前記ワイヤーを接続する際、超音波半田付けを利用することが好ましいが、前記第１の領域の厚さが０．１ｎｍ〜３０ｎｍのように薄いので、超音波エネルギーによって半田付けの一部が第１の領域を突き抜けて第１の電極層に到達することができる。従って、前記半田付けによってワイヤーと第１の電極層との間の電気的な接続が容易になるので、抵抗が減少し、かつ電流の移動性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を比較する。しかし、下記の実施例は、本発明の好ましい一実施例にすぎず、本発明の権利範囲が下記の実施例によって限定されるものではない。

ガラスを基板として利用して前記ガラス上にＭｏからなる第１の電極層を設け、前記第１の電極層上にはＣＩＧ（例えば、ＣｕＧａ／Ｉｎ又はＣｕＩｎＧａなど）からなる光吸収層を設けた後、セレン化工程を行った。セレン化工程を行った後、前記光吸収層にはＳｅが拡散され、前記第１の電極層の表面には、ＭｏＳｅ_２からなる中間連結層が設けられている。別途の方法では、高電圧を得るために硫化工程を行い、ＣＩＧＳｅＳからなる光吸収層を形成することもできる。

前記ＭｏＳｅ_２が露出する部分にワイヤーが設けられる第１の領域は、下記表１に説明されたように厚さを変化させた。このとき、前記ワイヤーは、Ｎｉ、Ａｇなどの金属粒子で伝導性層が構成された伝導性テープで構成されて、前記第１の領域の厚さは、ナイフを使用して機械的に除去した。前記第１の領域に伝導性テープを接続した後、抵抗を測定した（ワイヤーを伝導性テープとして使用したものである。）。

表１は、ＭｏＳｅ_２においてワイヤーが接続される部分の厚さに対する抵抗及びＴＣテストの結果である。ＴＣテストにおいてＯＫは、ＴＣテスト中にワイヤーが中間連結層から脱落せず、よく接続されている場合を意味し、ＮＧは、ＴＣテストの中にワイヤーが中間連結層から脱落した場合を意味する。

表１において、ＭｏＳｅ_２の厚さが２００ｎｍである例は、セレン化工程を行い、ＭｏＳｅ_２を除去していないものに対応し、ＭｏＳｅ_２の厚さは、位置に関係なくおおむね類似な厚さを有する。このとき、前記厚さが２００ｎｍ〜０．１ｎｍである場合は、ワイヤーとＭｏＳｅ_２との間の接合であるから、金属と金属の間の接着ではなく、金属であるワイヤーとＭｏＳｅ_２層との間の接合部である。したがって、ＴＣテスト時に金属と金属の間で発生する金属熱膨張係数の差による接着力の低下現象が少なく、ＴＣテストにおいてもＯＫであることが確認された。一方、ＭｏＳｅ_２の厚さが２００ｎｍである部分は、前記ＭｏＳｅ_２の厚さがあまりに厚くてワイヤーと第１の電極層との間の抵抗が増加するため、電流効率が非常に低下することが確認された。

ＭｏＳｅ_２が０ｎｍである例は、ＭｏＳｅ_２でワイヤーが接続される例であって、ＭｏＳｅ_２をすべて除去したもので、前記ワイヤーは、第１の電極層と直接接触することになる。したがって、抵抗は非常に低い値を有する反面、第１の電極層であるＭｏとワイヤーであるＣｕとの間の熱膨張係数の差によって、ＴＣテスト中にワイヤーＣｕが前記第１の電極層Ｍｏから簡単に外れることが確認された。また、ＭｏＳｅ_２をすべて除去するためには、ナイフでＭｏＳｅ_２を除去する工程を数回行っており、残存するＭｏＳｅ_２をすべて除去するためにクロム酸又はレーザーなどを利用して追加のクリーニング工程を行った。ＭｏＳｅ_２をすべて除去するためには、複数回除去工程を行わなければなかったため、製造時間が長時間かかり、また、ＴＣテストにおいてもＮＧであることが確認された。また、一部の第１の電極層がそのまま露出するため、水分等が第１の電極層に浸透することが確認された。

ＭｏＳｅ_２の厚さが３０ｎｍ、２０ｎｍ及び０．１ｎｍの場合を確認したとき、すべてのＴＣテストはＯＫであり、抵抗値も概ね１．８４３、１．８４及び１．８１と、互いに類似の値を有することが確認された。つまり、ＭｏＳｅ_２の厚さが０．１ｎｍ〜３０ｎｍでは、概ね抵抗値がほぼ同じであり、ＭｏＳｅ_２とワイヤーとの間の接着力もほぼ同じであることが確認された。また、ＭｏＳｅ_２の厚さが３０ｎｍ、２０ｎｍ及び０．１ｎｍになるようにＭｏＳｅ_２を除去するが、一部を残存させることによりＭｏＳｅ_２の除去工程を効率的に行うことができた。

図５は、第１の電極層の厚さに応じた抵抗を示した図である。具体的には、表１において、ＭｏＳｅ_２の厚さが２００ｎｍである場合Ａと、３０ｎｍの場合Ｂの接触抵抗をグラフで示した。図５を参照すると、ＭｏＳｅ_２を除去せずにワイヤーを付着したＡの抵抗は、ＭｏＳｅ_２を除去して３０ｎｍのみ残した後、ワイヤーを付着したＢの抵抗に比べて概ね１０倍以上であることが確認された。

下記表２においては、厚さが３０ｎｍであるＭｏＳｅ_２にワイヤーを付着する際に、伝導性テープを利用して付着した場合と超音波半田付けを利用して付着した場合とを比較した。

表２を参照すると、ＭｏＳｅ_２の厚さが３０ｎｍである場合、前記ＭｏＳｅ_２にワイヤーを伝導性テープで接続した場合と、超音波半田付けを利用して接続した場合、両方ともにＴＣテストにおいてＯＫであることが確認された。

一方、抵抗の場合には、超音波半田付けを用いた場合の方がより低いことが確認された。これは、超音波半田付けの途中で半田付けの一部が超音波エネルギーによってＭｏＳｅ_２内に浸透し、浸透された半田付けによって電流の流れがさらに効率的に行われることを意味している。

前述したように、銅−インジウム−ガリウム−ジセレニド（Ｃｏｐｐｅｒ−ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍ−（ｄｉ）ｓｅｌｅｎｉｄｅ：ＣＩＧＳ）太陽電池は、太陽電池の一種で、Ｓｉを使用せず、薄膜で実現することができる。したがって、太陽電池の生産コストを下げて、太陽光の普及に大きな役割をすることができる。また、前記ＣＩＧＳ太陽電池は、熱的安定性に優れており、かつ時間が経っても効果の減少がほとんどない。

以上のように、本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明は、その技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形で実施することができることを理解できるだろう。したがって、上述した実施形態はすべての面から例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明より後述する特許請求の範囲によって開示され、特許請求の範囲の意味及び範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。

１００、２００ 太陽電池、
１１０、２１０ 基板、
１２０、２２０ 第１の電極層、
１３０、２３０ 中間連結層、
１４０ 光吸収層
１６０、２６０ ワイヤー

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた第１の電極層と、
   前記第１の電極層上に設けられ、第１の領域及び第３の領域を含む中間連結層と、
   前記中間連結層の第３の領域上に設けられた光吸収層と、
   前記中間連結層の第１の領域上に設けられたワイヤーと、
   を備え、
   前記中間連結層の前記第１の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第３の領域の厚さと互いに異なる、太陽電池。
2. 前記中間連結層の前記第１の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第３の領域の厚さよりも薄い、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記中間連結層は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられる第２の領域を更に有し、
   前記第２の領域は、前記光吸収層及び前記ワイヤーで被覆されていない、請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 前記中間連結層の前記第２の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第１の領域の厚さと同一である、請求項３に記載の太陽電池。
5. 前記中間連結層の前記第２の領域の厚さは、前記中間連結層の前記第３の領域の厚さと同一である、請求項３に記載の太陽電池。
6. 前記中間連結層の前記第２の領域は、水分の浸透から前記第１の電極層の表面を保護する、請求項３〜５の何れか１項に記載の太陽電池。
7. 前記光吸収層は、ＣＩＧＳ物質を含む、請求項２に記載の太陽電池。
8. 前記第１の電極層は、モリブデンＭｏを含む、請求項１〜７の何れか１項に記載の太陽電池。
9. 前記中間連結層は、ＭｏＳｅ_ｘ（ｘは自然数である。）を含む、請求項８に記載の太陽電池。
10. 前記中間連結層の前記第１の領域の厚さは、０．１ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１〜９の何れか１項に記載の太陽電池。
11. 前記ワイヤーは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｔｉ、及び、これらの合金からなる群より選択されるいずれか一つ以上を含む、請求項１〜１０の何れか１項に記載の太陽電池。
12. 前記中間連結層は、前記第１の電極層上に連続的に設けられる、請求項１〜１１の何れか１項に記載の太陽電池。
13. 前記ワイヤーは、半田付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、超音波半田付け（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）、超音波溶接（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、又は、シルバーグルー（Ｓｉｌｖｅｒ Ｇｌｕｅ）及び伝道性テープのうちいずれか一つ以上により、前記中間連結層の前記第１の領域に接続される、請求項１〜１２の何れか１項に記載の太陽電池。
14. 前記ワイヤーは、前記中間連結層の前記第１の領域に直接接続される、請求項１〜１３の何れか１項に記載の太陽電池。
15. 前記光吸収層又は前記中間連結層の前記第３の領域には、第２の電極層が更に設けられる、請求項１〜１４の何れか１項に記載の太陽電池。
16. 前記第２の電極層は、前記光吸収層及び前記中間連結層の前記第３の電極層の両側に設けられる、請求項１５に記載の太陽電池。
17. 前記光吸収層及び前記第２の電極層の間には、バッファ層が更に設けられる、請求項１５又は１６に記載の太陽電池。
18. 前記ワイヤーは、前記中間連結層の前記第１の領域を介して、前記第１の電極層と電気的に接続される、請求項１〜１７の何れか１項に記載の太陽電池。
19. 前記光吸収層は、前記中間連結層の前記第３の領域を介して、前記第１の電極層と電気的に接続される、請求項１８に記載の太陽電池。
20. 前記第１の領域に対応する前記中間連結層の一部は、選択的エッチングによって、前記中間連結層の前記第１の領域及び前記中間連結層の前記第３の領域と互いに異なる厚さとなるように設けられる、請求項１〜１９の何れか１項に記載の太陽電池。
    

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