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JP2001156312A - Method of manufacturing thin-film solar cell and method of processing through-hole in thin-film substrate - Google Patents

Method of manufacturing thin-film solar cell and method of processing through-hole in thin-film substrate

Info

Publication number
JP2001156312A
JP2001156312A JP34064999A JP34064999A JP2001156312A JP 2001156312 A JP2001156312 A JP 2001156312A JP 34064999 A JP34064999 A JP 34064999A JP 34064999 A JP34064999 A JP 34064999A JP 2001156312 A JP2001156312 A JP 2001156312A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
punch
die
hole
electrode layer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34064999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koki Sato
広喜 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP34064999A priority Critical patent/JP2001156312A/en
Publication of JP2001156312A publication Critical patent/JP2001156312A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第1電極層に亀裂を発生させることなく良好
な太陽電池特性を有し、かつ簡便で量産性に優れた薄膜
太陽電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 電気的直列接続用の接続孔および集電孔
を介して,互いに分離された隣合う単位光電変換部分を
電気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の接続孔およ
び集電孔を、ポンチとダイとからなる金型を用いて加工
する製造方法において、ポンチP1とこのポンチの外径よ
り小さい寸法の内径を有する開口部を有する予備ダイD1
を準備し、この予備ダイD1の開口部を前記ポンチP1によ
りあらかじめ加工して、ポンチの外径とダイの開口部内
径とが略同一寸法となるようになし、この加工されたダ
イと前記ポンチとからなる金型を用いて、前記接続孔お
よび集電孔を加工する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a thin-film solar cell which has good solar cell characteristics without generating cracks in a first electrode layer, is simple and excellent in mass productivity. SOLUTION: A connection hole and a current collection hole of a thin-film solar cell are formed by electrically connecting adjacent unit photoelectric conversion parts separated from each other in series via a connection hole and a current collection hole for electrical series connection. In the manufacturing method of processing using a mold comprising a punch and a die, a punch P1 and a spare die D1 having an opening having an inner diameter smaller than the outer diameter of the punch.
The opening of the spare die D1 is previously processed by the punch P1 so that the outer diameter of the punch and the inner diameter of the opening of the die are substantially the same. The connection hole and the current collecting hole are processed by using a mold comprising:

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜太陽電池の
製造方法ならびに、同薄膜太陽電池や半導体,感光体な
どの機能性薄膜および電極層や保護層などの薄膜を積層
形成してなる薄膜機能素子の基板または少なくとも一部
の薄膜を形成した基板に,複数個の所定の貫通孔を形成
するための薄膜基板貫通孔加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin-film solar cell, and a thin-film function formed by laminating functional thin films such as thin-film solar cells, semiconductors and photoconductors, and thin films such as electrode layers and protective layers. The present invention relates to a thin film substrate through hole processing method for forming a plurality of predetermined through holes in an element substrate or a substrate on which at least a part of a thin film is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源(太陽光)が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。同一基板上に形成され
た複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池
(光電変換装置)の代表例は、薄膜太陽電池である。
2. Description of the Related Art At present, research and development of clean energy are being promoted from the standpoint of environmental protection. Above all, solar cells are attracting attention because of their infinite resources (solar rays) and no pollution. A typical example of a solar cell (photoelectric conversion device) in which a plurality of solar cell elements formed on the same substrate are connected in series is a thin-film solar cell.

【0003】薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コスト
の安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太
陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建
物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用,一般
住宅用にも需要が広がってきている。
Thin-film solar cells are considered to be the mainstream of solar cells in the future because of their thinness, light weight, low production cost, and easy area enlargement. Demand is expanding for business use and general residential use, which are used for such purposes.

【0004】従来の薄膜太陽電池はガラス基板を用いて
いたが、軽量化、施工性、量産性においてプラスチック
フィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究
開発が進められている。さらに、フレキシブルな金属材
料に絶縁被覆したフィルム基板を用いたものも開発され
ている。このフレキシブル性を生かし、ロールツーロー
ル方式やステッピングロール方式の製造方法により大量
生産が可能となった。
Conventional thin-film solar cells use a glass substrate, but research and development of a flexible solar cell using a plastic film has been advanced in terms of weight reduction, workability, and mass productivity. Further, a device using a film substrate insulated from a flexible metal material has been developed. Taking advantage of this flexibility, mass production has become possible by roll-to-roll or stepping roll manufacturing methods.

【0005】上記の薄膜太陽電池は、フレキシブルな電
気絶縁性フィルム基板上に第1電極(以下、下電極とも
いう)、薄膜半導体層からなる光電変換層および第2電
極(以下、透明電極ともいう)が積層されてなる光電変
換素子(またはセル)が複数形成されている。ある光電
変換素子の第1電極と隣接する光電変換素子の第2電極
を電気的に接続することを繰り返すことにより、最初の
光電変換素子の第1電極と最後の光電変換素子の第2電
極とに必要な電圧を出力させることができる。例えば、
インバータにより交流化し商用電力源として交流100
Vを得るためには、薄膜太陽電池の出力電圧は100V
以上が望ましく、実際には数10個以上の素子が直列接
続される。
In the above-mentioned thin film solar cell, a first electrode (hereinafter, also referred to as a lower electrode), a photoelectric conversion layer comprising a thin film semiconductor layer, and a second electrode (hereinafter, also referred to as a transparent electrode) are formed on a flexible electrically insulating film substrate. ) Are formed in a plurality of photoelectric conversion elements (or cells). By repeatedly electrically connecting the first electrode of a certain photoelectric conversion element and the second electrode of the adjacent photoelectric conversion element, the first electrode of the first photoelectric conversion element and the second electrode of the last photoelectric conversion element Required voltage can be output. For example,
Alternating with an inverter, AC 100 as commercial power source
In order to obtain V, the output voltage of the thin-film solar cell must be 100 V
The above is desirable, and actually several tens or more elements are connected in series.

【0006】このような光電変換素子とその直列接続
は、電極層と光電変換層の成膜と各層のパターニングお
よびそれらの組み合わせ手順により形成される。上記太
陽電池の構成および製造方法の一例は、例えば特開平1
0−233517号公報や特願平11−19306号に
記載されている。
[0006] Such a photoelectric conversion element and its serial connection are formed by forming an electrode layer and a photoelectric conversion layer, patterning each layer, and combining them. An example of the configuration and the manufacturing method of the solar cell is disclosed in, for example,
No. 0-233517 and Japanese Patent Application No. 11-19306.

【0007】図7は、上記特開平10−233517号
公報に記載された薄膜太陽電池の一例を示し、(a)は
平面図、(b)は(a)における線ABCDおよびBQ
Cに沿っての断面図であり、(c)は(a)におけるE
E断面図を示す。
FIGS. 7A and 7B show an example of a thin-film solar cell described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-233517. FIG. 7A is a plan view, and FIG.
It is sectional drawing along C, (c) is E in (a).
E shows a sectional view.

【0008】電気絶縁性でフレキシブルな樹脂からなる
長尺のフィルム基板上に、順次、第1電極層、光電変換
層、第2電極層が積層され、フィルム基板の反対側(裏
面)には第3電極層、第4電極層が積層され、裏面電極
が形成されている。光電変換層は例えばアモルファスシ
リコンのpin接合である。フィルム基板用材料として
は、ポリイミドのフィルム、例えば厚さ50μmのフィ
ルムが用いられている。
A first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially laminated on a long film substrate made of an electrically insulating and flexible resin. The three electrode layer and the fourth electrode layer are stacked to form a back electrode. The photoelectric conversion layer is, for example, a pin junction of amorphous silicon. As the material for the film substrate, a polyimide film, for example, a film having a thickness of 50 μm is used.

【0009】フィルムの材質としては、他に、ポリエチ
レンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(P
ES)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、またはア
ラミド系のフィルムなどを用いることができる。
Other materials for the film include polyethylene naphthalate (PEN) and polyether sulfone (P
ES), polyethylene terephthalate (PET), or aramid-based films can be used.

【0010】次に、製造工程の概要につき以下に説明す
る。
Next, an outline of the manufacturing process will be described below.

【0011】先ず、フィルム基板にパンチを用いて、接
続孔h1を開け、基板の片側(表側とする)に第1電極
層として、スパッタにより銀を、例えば100nmの厚
さに成膜し、これと反対の面(裏側とする)には、第3
電極層として、同じく銀電極を成膜する。接続孔h1の
内壁で第1電極層と第3電極層とは重なり、導通する。
First, a connection hole h1 is formed in a film substrate by using a punch, and silver is formed as a first electrode layer on one side (front side) of the substrate by sputtering, for example, to a thickness of 100 nm. On the opposite side (the back side)
Similarly, a silver electrode is formed as an electrode layer. The first electrode layer and the third electrode layer overlap with each other on the inner wall of the connection hole h1 and conduct.

【0012】電極層としては、銀(Ag)以外に、Al,C
u,Ti等の金属をスパッタまたは電子ビーム蒸着等によ
り製膜しても良く、金属酸化膜と金属の多層膜を電極層
としても良い。成膜後、表側では、第1電極層を所定の
形状にレーザ加工して、下電極l1〜l6をパターニン
グする。下電極l1〜l6の隣接部は一本の分離線g2
を、二列の直列接続の光電変換素子間および周縁導電部
fとの分離のためには二本の分離線g2を形成し、下電
極l1〜l6は分離線により囲まれるようにする。再度
パンチを用いて、集電孔h2を開けた後、表側に、光電
変換層pとしてa-Si層をプラズマCVDにより成膜す
る。マスクを用いて幅W2の成膜とし、レーザ加工によ
り二列素子の間だけに第1電極層と同じ分離線を形成す
る。なお、前記幅W2は、接続孔h1にまたがってもよ
い。
The electrode layer is made of not only silver (Ag) but also Al, C
A metal such as u or Ti may be formed by sputtering or electron beam evaporation, or a multilayer film of a metal oxide film and a metal may be used as the electrode layer. After the film formation, on the front side, the first electrode layer is laser-processed into a predetermined shape, and the lower electrodes 11 to 16 are patterned. A portion adjacent to the lower electrodes 11 to 16 is a single separation line g2.
For separation between two rows of photoelectric conversion elements connected in series and the periphery conductive portion f, two separation lines g2 are formed, and the lower electrodes 11 to 16 are surrounded by the separation lines. After the current collecting hole h2 is opened again by using a punch, an a-Si layer is formed as a photoelectric conversion layer p on the front side by plasma CVD. A film having a width W2 is formed using a mask, and the same separation line as that of the first electrode layer is formed only between the two-row elements by laser processing. The width W2 may extend over the connection hole h1.

【0013】さらに第2電極層として表側に透明電極層
(ITO層)を成膜する。但し、二つの素子列の間とこ
れに平行な基板の両側端部にはマスクを掛け接続孔h1
には成膜しないようにし、素子部のみに成膜する。透明
電極層としては、ITO(インシ゛ウムスス゛オキサイト゛)以外に、SnO
2、ZnOなどの酸化物導電層を用いることができる。
Further, a transparent electrode layer (ITO layer) is formed on the front side as a second electrode layer. However, a mask is applied between the two element rows and on both side edges of the substrate parallel to the two element rows to form connection holes h1.
Is formed on the element portion only. As the transparent electrode layer, in addition to ITO (Indium Sulfate), SnO
2. An oxide conductive layer such as ZnO can be used.

【0014】次いで裏面全面に第4電極層として金属膜
などの低抵抗導電膜からなる層を成膜する。第4電極の
成膜により、集電孔h2の内壁で第2電極と第4電極と
が重なり、導通する。表側では、レーザ加工により下電
極と同じパターンの分離線を入れ、個別の第2電極u1
〜u6を形成し、裏側では第3電極と第4電極とを同時
にレーザ加工し、接続電極e12〜e56、および電力
取り出し電極o1,o2を個別化し、基板の周縁部では
表側の分離線g3と重なるように分離線g2を形成し、
隣接電極間には一本の分離線を形成する。
Next, a layer made of a low-resistance conductive film such as a metal film is formed as a fourth electrode layer on the entire back surface. Due to the formation of the fourth electrode, the second electrode and the fourth electrode are overlapped on the inner wall of the current collecting hole h2, and conduction is achieved. On the front side, a separation line having the same pattern as that of the lower electrode is formed by laser processing, and individual second electrodes u1
To u6, the third electrode and the fourth electrode are simultaneously laser-processed on the back side, the connection electrodes e12 to e56, and the power extraction electrodes o1 and o2 are individualized, and the separation line g3 on the front side is formed at the periphery of the substrate. A separation line g2 is formed so as to overlap,
One separation line is formed between adjacent electrodes.

【0015】全ての薄膜太陽電池素子を一括して囲う周
縁、および二列の直列接続太陽電池素子の隣接する境界
には(周縁導電部fの内側)分離線g3がある。分離線
g3の中にはどの層も無い。裏側では、全ての電極を一
括して囲う周縁、および二列の直列接続電極の隣接する
境界には(周縁導電部fの内側)分離線g2がある。分
離線g2の中にはどの層も無い。
A separation line g3 (inside the peripheral conductive portion f) is provided on the periphery surrounding all the thin-film solar cell elements at once and on the adjacent boundary between the two rows of series-connected solar cell elements. There are no layers in the separation line g3. On the rear side, there is a separation line g2 (inside the peripheral conductive portion f) at the periphery surrounding all the electrodes collectively and at the adjacent boundary between the two rows of serially connected electrodes. There are no layers in the separation line g2.

【0016】こうして、電力取り出し電極o1−集電孔
h2−上電極u1、光電変換層、下電極l1−接続孔h
1−接続電極e12−上電極u2、光電変換層、下電極
l2−接続電極e23−・・・−上電極u6、光電変換
層、下電極l6−接続孔h1−電力取出し電極o2の順
の光電変換素子の直列接続が完成する。
In this manner, the power extraction electrode o1-current collection hole h2-upper electrode u1, photoelectric conversion layer, lower electrode l1-connection hole h
1—connection electrode e12—upper electrode u2, photoelectric conversion layer, lower electrode 12—connection electrode e23—.. .—Upper electrode u6, photoelectric conversion layer, lower electrode 16—connection hole h1—electricity in the order of power extraction electrode o2. The serial connection of the conversion elements is completed.

【0017】なお、第3電極層と第4電極層は電気的に
は同一の電位であるので、以下の説明においては説明の
便宜上、併せて一層の接続電極層として扱うこともあ
る。
Since the third electrode layer and the fourth electrode layer have the same electric potential, they may be treated as a single connection electrode layer in the following description for convenience of explanation.

【0018】図8は、構造の理解の容易化のために、薄
膜太陽電池の構成を簡略化して斜視図で示したものであ
る。図8において、基板61の表面に形成した単位光電
変換素子62および基板61の裏面に形成した接続電極
層63は、それぞれ複数の単位ユニットに完全に分離さ
れ、それぞれの分離位置をずらして形成されている。こ
のため、素子62のアモルファス半導体部分である光電
変換層65で発生した電流は、まず透明電極層66に集
められ、次に該透明電極層領域に形成された集電孔67
(h2)を介して背面の接続電極層63に通じ、さらに
該接続電極層領域で素子の透明電極層領域の外側に形成
された直列接続用の接続孔68(h1)を介して上記素
子と隣り合う素子の透明電極層領域の外側に延びている
下電極層64に達し、両素子の直列接続が行われてい
る。
FIG. 8 is a simplified perspective view showing the structure of a thin-film solar cell for easy understanding of the structure. In FIG. 8, the unit photoelectric conversion element 62 formed on the front surface of the substrate 61 and the connection electrode layer 63 formed on the back surface of the substrate 61 are completely separated into a plurality of unit units, respectively, and are formed with their separation positions shifted. ing. Therefore, the current generated in the photoelectric conversion layer 65, which is the amorphous semiconductor portion of the element 62, is first collected in the transparent electrode layer 66, and then the current collecting holes 67 formed in the transparent electrode layer region.
(H2) through the connection electrode layer 63 on the back surface, and further through the connection electrode 68 (h1) for series connection formed outside the transparent electrode layer region of the device in the connection electrode layer region, and connected to the device. Reaching the lower electrode layer 64 extending outside the transparent electrode layer region of the adjacent element, the two elements are connected in series.

【0019】上記薄膜太陽電池の簡略化した製造工程を
図9(a)から(g)に示す。プラスチックフィルム71
を基板として(工程(a))、これに接続孔78を形成
し(工程(b))、基板の両面に第1電極層(下電極)
74および第3電極層(接続電極の一部)73を形成
(工程(c))した後、接続孔78と所定の距離離れた
位置に集電孔77を形成する(工程(d))。工程(c)
と工程(d)との間に、第1電極層(下電極)74を所
定の形状にレーザ加工して、下電極をパターニングする
工程があるが、ここではこの工程の図を省略している。
FIGS. 9 (a) to 9 (g) show simplified manufacturing steps of the above-mentioned thin film solar cell. Plastic film 71
Is used as a substrate (step (a)), connection holes 78 are formed in the substrate (step (b)), and a first electrode layer (lower electrode) is formed on both surfaces of the substrate.
After forming the first electrode layer 74 and the third electrode layer (part of the connection electrode) 73 (step (c)), a current collecting hole 77 is formed at a position separated from the connection hole 78 by a predetermined distance (step (d)). Step (c)
Between the step (d) and the step (d), there is a step of patterning the lower electrode by laser processing the first electrode layer (lower electrode) 74 into a predetermined shape, but the figure of this step is omitted here. .

【0020】次に、第1電極層74の上に、光電変換層
となる半導体層75および第2電極層である透明電極層
76を順次形成するとともに(工程(e)および工程
(f))、第3電極層73の上に第4電極層(接続電極
層)79を形成する(工程(g))。この後、レーザビ
ームを用いて、基板71の両側の薄膜を分離加工して図
4に示すような直列接続構造を形成する。
Next, a semiconductor layer 75 serving as a photoelectric conversion layer and a transparent electrode layer 76 serving as a second electrode layer are sequentially formed on the first electrode layer 74 (step (e) and step (f)). Then, a fourth electrode layer (connection electrode layer) 79 is formed on the third electrode layer 73 (step (g)). Thereafter, the thin films on both sides of the substrate 71 are separated and processed using a laser beam to form a series connection structure as shown in FIG.

【0021】なお、図9においては、集電孔h2内にお
ける透明電極層76と第4電極層79との接続をそれぞ
れの層を重ねて2層で図示しているが、前記図7におい
ては、電気的に一層として扱い、1層で図示している。
In FIG. 9, the connection between the transparent electrode layer 76 and the fourth electrode layer 79 in the current collecting hole h2 is shown by two layers with each layer being superposed. Are electrically treated as one layer, and are shown in one layer.

【0022】前記薄膜太陽電池の製造工程において、接
続孔78を形成する工程(b)および集電孔77を形成
する工程(d)は、従来、パンチを用いる打抜き加工ま
たはレーザー光などのエネルギービームを用いるレーザ
ー加工によっていた。しかし、レーザー加工においては
YAGレーザーなどの赤外レーザーの場合は、熱加工であ
るため、熱により凹凸が孔の内面と周辺に形成され、電
極層が分離してしまうことがあった。一方、エキシマレ
ーザーなど短波長レーザーの場合は、凹凸の形成されな
い加工が可能ではあるが、量産性に劣り、運転コストが
高いことなどから適用が困難であった。
In the manufacturing process of the thin film solar cell, the step (b) of forming the connection hole 78 and the step (d) of forming the current collecting hole 77 are conventionally performed by punching using a punch or energy beam such as laser beam. By laser processing. However, in laser processing
In the case of an infrared laser such as a YAG laser, since thermal processing is performed, unevenness is formed on the inner surface and the periphery of the hole due to heat, and the electrode layer may be separated. On the other hand, in the case of a short-wavelength laser such as an excimer laser, it is possible to perform processing without forming irregularities, but it is difficult to apply because of poor mass productivity and high operating cost.

【0023】ポンチとダイとからなる金型を用いて加工
する、いわゆるパンチを用いた打抜き加工に関して、本
件出願人は、量産性に富む連続開孔加工装置を提案した
(特開平8−139352号公報参照)。図10は、前
記公報に記載された薄膜太陽電池の製造装置における開
孔装置の断面模式図であり、基板搬送手段と貫通孔加工
手段と加工位置検出孔加工手段とを備える。巻出しロー
ルR1から送り出された基板1aは、順次、加工位置検出用
の孔開孔部P3、集電孔開孔部P2、および接続孔開孔部P1
により、所定位置に所定数の加工位置検出孔、集電孔お
よび接続孔が開けられ、洗浄装置で洗浄された後、巻取
りロールR2に巻き取られる。各種の孔位置に対応して、
加工位置検出用の孔を基準として、基板1aの搬送方向お
よび搬送距離が制御される。
Regarding the punching process using a so-called punch, which is performed by using a die composed of a punch and a die, the applicant of the present application has proposed a continuous hole forming apparatus with high mass productivity (Japanese Patent Laid-Open No. 8-139352). Gazette). FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a hole opening device in the apparatus for manufacturing a thin film solar cell described in the above publication, and includes a substrate transporting unit, a through hole processing unit, and a processing position detection hole processing unit. The substrate 1a sent out from the unwinding roll R1 sequentially includes a hole P3 for processing position detection, a hole P2 for a current collecting hole, and a hole P1 for a connection hole.
Thus, a predetermined number of processing position detection holes, current collection holes, and connection holes are opened at predetermined positions, and after being cleaned by the cleaning device, the processing roll is taken up by the take-up roll R2. For various hole positions,
The transport direction and transport distance of the substrate 1a are controlled with reference to the processing position detection hole.

【0024】図11は従来の開孔装置の開孔部の拡大模
式図である。開孔部は断面が基板の孔形状のポンチPと
ポンチPと同じ断面形状の開孔部を有するストリッパー
プレートPsと同じ開口部を有するダイDとからなる。ダ
イDとポンチPとは所定のクリアランスCを有するよう
に構成されている。ダイDとストリッパープレートPsと
の間に搬送され停止した基板1aは、ストリッパープレー
トPsにより押さえられ、この状態でポンチPが基板1aを
打抜き(貫通し)、基板1aに孔が開けられる。
FIG. 11 is an enlarged schematic view of an opening portion of a conventional opening device. The opening includes a punch P having a hole shape in the substrate, a stripper plate Ps having an opening having the same cross-sectional shape as the punch P, and a die D having the same opening. The die D and the punch P are configured to have a predetermined clearance C. The substrate 1a transported and stopped between the die D and the stripper plate Ps is pressed by the stripper plate Ps. In this state, the punch P punches (penetrates) the substrate 1a, and a hole is formed in the substrate 1a.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
薄膜太陽電池の各種の貫通孔を、前記のようにパンチを
用いて打抜き加工する方法においては、下記のような問
題があった。
However, the above-described conventional method of punching various through-holes of a thin-film solar cell using a punch as described above has the following problems.

【0026】上記パンチによる開孔の場合には、加工面
側のフィルム基板面がだれてしまい、裏面側には大きな
バリが発生してしまう問題があった。その結果、図9に
おいて基板71上に形成された第1電極層74に円周上
の亀裂が生じてしまう(後述する図4(a)参照)。そ
のため、光電変換層75が第1電極層74に生じた亀裂
を覆いきれずに、第1電極層74と第3電極層76とが
接触してしまい太陽電池の曲線因子が低下し、結果とし
て変換効率を低下させてしまう問題があった。
In the case of the opening by the punch, there is a problem that the film substrate surface on the processing surface side sags and large burrs are generated on the back surface side. As a result, a circumferential crack is generated in the first electrode layer 74 formed on the substrate 71 in FIG. 9 (see FIG. 4A described later). Therefore, the photoelectric conversion layer 75 cannot cover the cracks generated in the first electrode layer 74, and the first electrode layer 74 and the third electrode layer 76 come into contact with each other, thereby decreasing the fill factor of the solar cell. As a result, There is a problem that conversion efficiency is reduced.

【0027】一般的にパンチ加工において、上記のよう
な表面側のダレおよび裏面側のバリを低減する為には、
ポンチPとダイDのクリアランスCを極力小さくして加
工すれば良いといわれている、しかし、ポンチPとダイ
DのクリアランスCを小さくしていくと、金型の製造コ
ストが上がるばかりか、クリアランスの小さいポンチと
ダイを製造すること自体、技術的に困難となる状況にあ
った。
In general, in punching, in order to reduce sag on the front side and burrs on the back side as described above,
It is said that machining should be performed with the clearance C between the punch P and the die D as small as possible. However, if the clearance C between the punch P and the die D is reduced, not only does the manufacturing cost of the mold rise, but also the clearance The production of punches and dies with small size was technically difficult.

【0028】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、この発明の課題は、接続孔や
集電孔の加工方法を改善して、第1電極層に亀裂を発生
させることなく良好な太陽電池特性を有し、かつ簡便で
量産性に優れた薄膜太陽電池の製造方法、及び同太陽電
池,半導体,感光体などの基板に複数個の所定の貫通孔
を形成する上で好適な薄膜基板貫通孔加工方法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve a method of processing a connection hole or a current collection hole to form a crack in a first electrode layer. A method for manufacturing a thin-film solar cell that has good solar cell characteristics without any generation, is simple and has excellent mass productivity, and forms a plurality of predetermined through holes in a substrate such as the solar cell, semiconductor, and photoconductor. It is an object of the present invention to provide a thin-film substrate through-hole processing method which is suitable for the above.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、請求項1の発明は、電気絶縁性を有するフィルム基
板の表面に下電極層としての第1電極層,光電変換層,
透明電極層(第2電極層)を順次積層してなる光電変換
部と、前記基板の裏面に形成した接続電極層としての第
3電極層および第4電極層とを備え、前記光電変換部お
よび接続電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離
してなり、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的
直列接続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に
形成した集電孔を介して,前記表面上の互いに分離され
た隣合う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してな
る薄膜太陽電池の製造方法であって、前記接続孔および
集電孔を、ポンチとダイとからなる金型を用いて加工す
る製造方法において、前記ポンチとこのポンチの外径よ
り小さい寸法の内径を有する開口部を有する予備ダイを
準備し、この予備ダイの開口部を前記ポンチによりあら
かじめ加工して、ポンチの外径とダイの開口部内径とが
略同一寸法となるようになし、この加工されたダイと前
記ポンチとからなる金型を用いて前記接続孔および集電
孔を加工することとする。
Means for Solving the Problems To solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is to provide a first electrode layer as a lower electrode layer, a photoelectric conversion layer,
A photoelectric conversion unit in which transparent electrode layers (second electrode layers) are sequentially laminated; and a third electrode layer and a fourth electrode layer serving as connection electrode layers formed on the back surface of the substrate. The connection electrode layers are separated into unit portions by displacing the positions, and a connection hole for electrical series connection formed outside the transparent electrode layer formation region and a current collection hole formed in the transparent electrode layer formation region are formed. A method for manufacturing a thin-film solar cell, wherein adjacent unit photoelectric conversion portions separated from each other on the surface are electrically connected in series, wherein the connection hole and the current collection hole are formed by a punch and a die. In a manufacturing method of processing using a mold comprising: preparing a punch and an auxiliary die having an opening having an inner diameter smaller than the outer diameter of the punch, and pre-processing the opening of the auxiliary die by the punch. do it, The outer diameter of the punch and the inner diameter of the opening of the die are set to be substantially the same, and the connection hole and the current collecting hole are processed using a die formed of the processed die and the punch. .

【0030】この発明は、以下の実験事実を見出したこ
とに基づいている。従来の開孔装置の開孔部(図11)に
おいて、ダイとポンチのクリアランスは被加工物の厚さ
の3から5%程度が最適とされている。つまり、被加工
物である基板の厚さが0.05mmであれば、クリアラ
ンスは片側0.0015mm〜0.0025mm程度と
なる。しかし、金型を実際加工、組立をする際には、大
面積を加工する必要がある為、金型もそれに合わせて大
型となる。そのため、製造技術上、非常に難しい状況が
生ずる。
The present invention is based on the finding of the following experimental facts. In the opening portion (FIG. 11) of the conventional opening device, the clearance between the die and the punch is optimally about 3 to 5% of the thickness of the workpiece. That is, if the thickness of the substrate as the workpiece is 0.05 mm, the clearance is about 0.0015 mm to 0.0025 mm on one side. However, when actually processing and assembling the die, it is necessary to process a large area, so that the die is also large in size. Therefore, a very difficult situation arises in terms of manufacturing technology.

【0031】例えば、クリアランスが片側によってしま
う状況が数多く観察された。その結果、被加工物は切断
時にはクリアランス分または、組立状況によるずれ分だ
けダイ側に引き込まれる事になり、被加工物がフィルム
基板などの柔らかい材料であると引き込まれる際に基板
が伸びることになる。その際に表面側に形成されていた
電極層に亀裂が入ることがわかった。この影響により、
光電変換層が第一電極層に生じた亀裂をカバーしきれず
に、第一電極層と第二電極層が接触してしまい、曲線因
子が低下してしまい、ひいては太陽電池の出力特性を低
下させてしまうことがあった。
For example, a number of situations have been observed where the clearance is caused by one side. As a result, the workpiece is pulled toward the die by the clearance or the deviation due to the assembling condition at the time of cutting, and when the workpiece is drawn into a soft material such as a film substrate, the substrate elongates. Become. At that time, it was found that the electrode layer formed on the surface side was cracked. Due to this effect,
The photoelectric conversion layer cannot completely cover the cracks generated in the first electrode layer, the first electrode layer and the second electrode layer come into contact, the fill factor is reduced, and the output characteristics of the solar cell are reduced. There was a thing.

【0032】この発明によれば、ダイをポンチにより加
工することにより、クリアランスを最小にすることがで
きる。また、金型組立時にポンチがダイの片側によると
いった現象を抑える事ができる。そのため、孔形成時の
基板の伸びを最小とすることが可能となり、ひいては電
極層の亀裂の発生を抑制することが可能となる。
According to the present invention, the clearance can be minimized by processing the die with the punch. Further, it is possible to suppress a phenomenon that the punch is caused by one side of the die at the time of assembling the mold. Therefore, it is possible to minimize the elongation of the substrate at the time of forming the holes, and to suppress the occurrence of cracks in the electrode layer.

【0033】また、この発明は、太陽電池以外に、半導
体や感光体などの薄膜機能素子にも適用でき、電気絶縁
性を有するフィルム基板の表面に、半導体,太陽電池,
感光体などの機能性薄膜ならびに電極層や保護層などの
薄膜を、積層形成してなる薄膜機能素子の基板または少
なくとも一部の薄膜を形成した基板に、複数個の所定の
貫通孔をポンチとダイとからなる金型を用いて形成する
薄膜基板貫通孔加工方法において、前記ポンチとこのポ
ンチの外径より小さい寸法の内径を有する開口部を有す
る予備ダイを準備し、この予備ダイの開口部を前記ポン
チによりあらかじめ加工して、ポンチの外径とダイの開
口部内径とが略同一寸法となるようになし、この加工さ
れたダイと前記ポンチとからなる金型を用いて前記貫通
孔を形成することとする(請求項2)。
The present invention can be applied not only to solar cells but also to thin film functional elements such as semiconductors and photoreceptors. A semiconductor substrate, a solar cell,
A plurality of predetermined through holes are punched on a substrate of a thin film functional element or a substrate on which at least a part of the thin film is formed by laminating a functional thin film such as a photoconductor and a thin film such as an electrode layer and a protective layer. In a method of processing a through-hole of a thin film substrate using a die comprising a die, a preliminary die having the punch and an opening having an inner diameter smaller than the outer diameter of the punch is prepared, and the opening of the preliminary die is prepared. Is processed in advance with the punch so that the outer diameter of the punch and the inner diameter of the opening of the die are substantially the same, and the through-hole is formed by using a die including the processed die and the punch. It is formed (claim 2).

【0034】前記請求項1または2に記載の方法におい
て、前記予備ダイの開口部内径寸法は、ポンチの外径寸
法より0.01mm〜0.06mmだけ小とする(請求項
3)のが、後述する理由により好適である。
In the method according to claim 1 or 2, the inner diameter of the opening of the spare die is smaller by 0.01 mm to 0.06 mm than the outer diameter of the punch (claim 3). This is preferable for the reasons described below.

【0035】さらに、請求項1または2に記載の方法に
おいて、前記予備ダイに用いられる材料の硬度は、ポン
チに用いられる材料の硬度よりも小とする(請求項4)
のが、加工上好ましい。
Further, in the method according to claim 1 or 2, the hardness of the material used for the preliminary die is smaller than the hardness of the material used for the punch.
Is preferred in terms of processing.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下に述べる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0037】図1は、この発明に係る予備ダイを有する
金型の拡大模式図である。従来の金型と異なる点のみ説
明する。予備ダイD1の開孔はポンチP1の外形よりも
クリアランスC分だけあらかじめ小さく作製されてい
る。この状態で、実際に孔形成を行う製造装置に組み込
み空の状態(被加工物のない状態)で加工を実施するこ
とにより、ポンチP1で予備ダイD1のクリアランスC
の部分を削りとる。図2は、予備ダイを加工した後の状
態を示す金型の拡大模式図である。上記により、ポンチ
P1とダイD2のクリアランスを最小にすることができ
る。
FIG. 1 is an enlarged schematic view of a mold having a spare die according to the present invention. Only the differences from the conventional mold will be described. The opening of the preliminary die D1 is made smaller in advance by the clearance C than the outer shape of the punch P1. In this state, the work is carried out in an empty state (a state where there is no workpiece) by assembling into a manufacturing apparatus for actually forming a hole, and the clearance C of the preliminary die D1 is removed by the punch P1.
And remove the part. FIG. 2 is an enlarged schematic diagram of a mold showing a state after processing of a spare die. As described above, the clearance between the punch P1 and the die D2 can be minimized.

【0038】この実施例では、ポンチP1に超硬、予備
ダイD1にハイス鋼を使用し、焼き入れ条件をHRC5
5としたものを用いたがこれに限定されるものではな
い。例えば、ポンチP1をハイス鋼で焼き入れ条件をH
RC65とし、ダイD1側の焼き入れ条件をポンチP1
側の条件よりも弱くするなどポンチP1の硬度をダイD
1の硬度よりも高くしておけば良く、材質を限定するも
のではない。また、クリアランスCは片側0.05mm
以下としてある。これ以上大きくするとポンチでダイを
加工する際にポンチ先端がかけたり、ダイ側が良好に加
工されない。
In this embodiment, carbide is used for the punch P1, high-speed steel is used for the preliminary die D1, and the quenching condition is HRC5.
5, but is not limited to this. For example, the condition for quenching the punch P1 with high-speed steel is H
The quenching condition on the die D1 side was set to punch P1.
The hardness of the punch P1 by making it weaker than the conditions on the side
The hardness may be higher than 1, and the material is not limited. The clearance C is 0.05mm on one side
It is as follows. If it is larger than this, the tip of the punch may be hung when processing the die with the punch, or the die side may not be processed well.

【0039】また、クリアランスを小さくすると金型を
組む際の組立精度により片当たりなどの状況が発生し、
ダイ円周上でポンチで加工される個所とそうでない個所
が発生してしまうため、片側0.005〜0.03mm
の範囲、即ち、径の寸法差に換算すると、0.01〜
0.06mmの範囲が好ましい。この実施例では、片側
0.01mmのものを用いた。ポンチP1でダイD1を
加工する際に、実際の製造装置に組み込んで実施する場
合には、装置により加工圧力、金型の撓み,振動など加
工状態が微妙に異なる為、これらを考慮して実際の製造
装置に組み込んであらかじめ試し加工を実施することが
望ましい。
When the clearance is reduced, a situation such as a one-side contact occurs due to the assembling accuracy when assembling the mold.
There are places on the circumference of the die that are processed by the punch and places that are not, so 0.005-0.03 mm on one side
In other words, when converted to a diameter difference, 0.01 to
A range of 0.06 mm is preferred. In this example, the one having 0.01 mm on each side was used. When the die D1 is processed by the punch P1, when the die D1 is incorporated into an actual manufacturing apparatus, the processing state such as the processing pressure, the bending of the mold, and the vibration is slightly different depending on the apparatus. It is desirable to perform trial processing in advance by incorporating it into a manufacturing apparatus.

【0040】上記のようにして作製した金型を用いて、
太陽電池を作製する方法を以下に示す。基板1aとして
は、本実施例では、膜厚0.05mmのポリイミドフィ
ルムを用いたが、PEN,PES,PETまたはアラミドなどの絶
縁性プラスチックフィルムを用いることもできる。ま
た、膜厚は実施例では0.05mmのものを用いたがこ
の厚さに限定されるものではない。
Using the mold prepared as described above,
A method for manufacturing a solar cell is described below. In the present embodiment, a polyimide film having a thickness of 0.05 mm is used as the substrate 1a, but an insulating plastic film such as PEN, PES, PET, or aramid may be used. Further, the film thickness used in the embodiment is 0.05 mm, but is not limited to this thickness.

【0041】図5は本発明の実施例における基板の位置
検出用孔と接続孔の配置を示す平面図である。基板1a
には位置検出孔h3,接続孔h1の順に開孔される。位
置検出孔h3は太陽電池の所定のユニットパターンの長
さ間隔に開けられ、以降の搬送の位置決めに用いられ
る。
FIG. 5 is a plan view showing the arrangement of the position detecting holes and the connection holes of the substrate in the embodiment of the present invention. Substrate 1a
Are opened in the order of the position detection hole h3 and the connection hole h1. The position detection holes h3 are formed at predetermined length intervals of the unit pattern of the solar cell, and are used for positioning of subsequent conveyance.

【0042】先ず、位置検出孔h3を開け、以降基板1
aを所定の距離づつ搬送して停止し、フィルムの幅方向
に1回のポンチ操作で複数個の接続孔h1の列を形成し
た。これを所定の回数繰り返した後、位置検出孔h3を
開ける。この位置検出用孔h3の距離を1基本パターン
の長さとし、この繰り返しにより長尺の基板1aに多数
の基本パターンを形成することができる。開孔後、同一
の装置内で粘着ロールまたは非接触の超音波などによる
ブローにより基板1aの表面を清浄にした。
First, the position detecting hole h3 is opened, and thereafter, the substrate 1
a was conveyed by a predetermined distance and stopped, and a row of a plurality of connection holes h1 was formed by one punching operation in the width direction of the film. After repeating this a predetermined number of times, the position detection hole h3 is opened. The distance between the position detection holes h3 is set to the length of one basic pattern, and by repeating this, a large number of basic patterns can be formed on the long substrate 1a. After the opening, the surface of the substrate 1a was cleaned by blowing with an adhesive roll or non-contact ultrasonic waves in the same apparatus.

【0043】この面に第1電極層74、およびそれと反
対側の面に第3電極層73としてAgをスパッタにより数
百nm厚で形成した(図9(c)参照)。材料としては、
この他AlやAg/透明導電層などの多層構造膜などを用い
ることができる。第1電極層74,第3電極層73の内
どちらが先でも良いが、第1電極層74が先の方が好ま
しい。この後、同じ開孔装置に装着し、位置検出用孔h
3を位置検出センサにより検知し停止した後、集電孔h
2の列を所定数開けた。この場合も、前記接続孔h1形
成と同じ方法により形成する。
The first electrode layer 74 was formed on this surface, and the third electrode layer 73 was formed on the surface opposite to the first electrode layer 74 with a thickness of several hundred nm by sputtering (see FIG. 9C). As a material,
In addition, a multilayer structure film such as Al or Ag / transparent conductive layer can be used. Either of the first electrode layer 74 and the third electrode layer 73 may be first, but the first electrode layer 74 is preferably first. After that, it is attached to the same opening device and the position detecting hole h
3 is detected by the position detection sensor and stopped.
A predetermined number of rows of 2 were opened. Also in this case, the connection hole h1 is formed by the same method.

【0044】図6は、この実施例においてさらに集電孔
が開けられた基板の平面図である。実施例では集電孔列
の間隔を5mmとしたが、この間隔は太陽電池パターン
により任意の値とすることができる。なお、この場合の
孔形状は必ずしも円である必要はなく、例えば太陽電池
特性を向上させる為には集電孔h2の面積はできるだけ
小さく、しかも周辺の長さができる限り長くなる形状が
良い。また、この実施例においては、1動作で基板搬送
方向に1ラインの孔形成を行ったが、複数ラインを同時
に孔開けして、その量産性を向上させることができる。
FIG. 6 is a plan view of the substrate of this embodiment in which a current collecting hole is further provided. In the embodiment, the interval between the current collecting hole arrays is set to 5 mm, but the interval can be set to an arbitrary value depending on the solar cell pattern. In this case, the shape of the hole does not necessarily have to be a circle. For example, in order to improve solar cell characteristics, it is preferable that the area of the current collecting hole h2 is as small as possible and the peripheral length is as long as possible. Further, in this embodiment, one line of holes is formed in the substrate transfer direction in one operation. However, a plurality of lines can be simultaneously formed to improve mass productivity.

【0045】上記工程を経た上で、光電変換層75とし
て薄膜半導体層を形成した。本実施例では通常のグロー
放電分解法により堆積される水素化アモルファスシリコ
ン(a-Si:H)系の材料を用いてn-i-p接合を形成した(図9
(e)参照)。その上に第2電極層として透明電極層を
形成した。この層にはITO,ZnOなどの酸化物導電膜を用
いることができるが、本実施例ではスパッタによるITO
膜を製膜した(図9(f)参照)。このとき、膜形成時に
マスクで覆うなどして接続孔h1には膜が形成されない
ようにする。次に太陽電池を形成した面とは反対側の基
板面に金属膜などからなる第4電極層79を最終的に製
膜した。本実施例では材料としてNiを用いたが、Niに限
定されるものではない。製膜方法はスパッタである(図
9(g)参照)。
After the above steps, a thin film semiconductor layer was formed as the photoelectric conversion layer 75. In this embodiment, a nip junction was formed using hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) -based material deposited by a normal glow discharge decomposition method (FIG. 9).
(E)). A transparent electrode layer was formed thereon as a second electrode layer. Although an oxide conductive film such as ITO or ZnO can be used for this layer, in this embodiment, ITO by sputtering is used.
A film was formed (see FIG. 9 (f)). At this time, a film is not formed in the connection hole h1 by, for example, covering with a mask when forming the film. Next, a fourth electrode layer 79 made of a metal film or the like was finally formed on the substrate surface opposite to the surface on which the solar cells were formed. In this embodiment, Ni is used as a material, but the material is not limited to Ni. The film formation method is sputtering (see FIG. 9 (g)).

【0046】最後に、直列構造を形成するため、YAGレ
ーザーにより、表面の第2電極層から第1電極層までの
3層と、裏面の第3,4電極層の2層を切断し、所定の
パターンとした。
Finally, in order to form a series structure, three layers from the second electrode layer to the first electrode layer on the front surface and two third and fourth electrode layers on the back surface are cut by a YAG laser, Pattern.

【0047】以上のようにして作製した太陽電池と従来
方法により作製した複数個の太陽電池の特性(発電効
率)を比較した結果を図3に示す。図3より、この実施
例で作製した太陽電池の特性はばらつきも少なく、非常
に安定していることが分かる。ところで、この発明によ
り加工された孔の状態とその付近の電極表面の状態につ
いて、従来方法と比較した図(顕微鏡写真)を図4に示
す。
FIG. 3 shows the results of comparing the characteristics (power generation efficiency) of the solar cell manufactured as described above and a plurality of solar cells manufactured by the conventional method. FIG. 3 shows that the characteristics of the solar cell manufactured in this example have little variation and are very stable. FIG. 4 shows a diagram (micrograph) of the state of the hole processed according to the present invention and the state of the electrode surface in the vicinity thereof, in comparison with the conventional method.

【0048】図4(a)は、従来方法によって加工した
図9(d)における集電孔77とこの孔近傍の基板表面
の顕微鏡写真を示す。図4(b)は、この発明によって
加工した場合の顕微鏡写真を示す。図4(a)および図
4(b)ともに、その左側は、第2電極層の表面を、右
側は孔の一部を示し、太陽電池の受光面側から基板表面
を観察した写真を示す。
FIG. 4A shows a photomicrograph of the current collecting hole 77 in FIG. 9D processed by the conventional method and the substrate surface near this hole. FIG. 4 (b) shows a micrograph when processed according to the present invention. 4 (a) and 4 (b), the left side shows the surface of the second electrode layer and the right side shows a part of the hole, and shows a photograph of the substrate surface observed from the light receiving surface side of the solar cell.

【0049】図4(a)の場合、電極層の表面に、木の
皮の表面に見られるような線状の溝が多く存在する。こ
れは、孔加工によって生じた電極層の表面にできた亀裂
である。図4(a)と図4(b)とを比較すると、この
本実施例で作製された孔周辺の方が電極層表面の亀裂が
少ないことがわかる。また、図4(a)の場合、孔の内
周部にダレを生じているのが分かる。これは、前述のク
リアランスが最小となっていることにより、加工される
際に基板がダイ側に引き込まれ、基板が伸びることが減
少する為と考えられる。
In the case of FIG. 4A, there are many linear grooves on the surface of the electrode layer as seen on the surface of the bark. This is a crack formed on the surface of the electrode layer caused by the drilling. 4 (a) and 4 (b), it can be seen that the cracks on the surface of the electrode layer are less around the holes produced in this example. In addition, in the case of FIG. 4A, it can be seen that sagging occurs in the inner peripheral portion of the hole. This is considered to be due to the fact that the above-mentioned clearance is minimized, so that the substrate is drawn into the die side during processing, and the extension of the substrate is reduced.

【0050】図4(b)の場合、基板の伸びが小さくな
ることにより、電極表面の亀裂が少なくなる。そのた
め、光電変換層での第1電極層のカバレージが十分とな
り特性低下が発生しないものと考えられる。また、この
発明によれば、クリアランスを気にせずに金型を作製す
ることが可能となる為、金型の製造コストを下げること
が可能となる。ひいては太陽電池のコストを下げること
が可能となり、低コストの太陽電池を容易に量産性良く
安定して作製することが可能となる。
In the case of FIG. 4B, cracks on the electrode surface are reduced due to the reduced elongation of the substrate. Therefore, it is considered that the coverage of the first electrode layer in the photoelectric conversion layer is sufficient, and no deterioration in characteristics occurs. Further, according to the present invention, it is possible to manufacture the mold without worrying about the clearance, so that the manufacturing cost of the mold can be reduced. As a result, the cost of the solar cell can be reduced, and a low-cost solar cell can be easily and stably manufactured with good mass productivity.

【0051】[0051]

【発明の効果】この発明によれば前述のように、電気絶
縁性を有するフィルム基板の表面に下電極層としての第
1電極層,光電変換層,透明電極層(第2電極層)を順
次積層してなる光電変換部と、前記基板の裏面に形成し
た接続電極層としての第3電極層および第4電極層とを
備え、前記光電変換部および接続電極層は互いに位置を
ずらして単位部分に分離してなり、前記透明電極層形成
領域外に形成した電気的直列接続用の接続孔および前記
透明電極層形成領域内に形成した集電孔を介して,前記
表面上の互いに分離された隣合う単位光電変換部分を電
気的に直列に接続してなる薄膜太陽電池の製造方法であ
って、前記接続孔および集電孔を、ポンチとダイとから
なる金型を用いて加工する製造方法において、前記ポン
チとこのポンチの外径より小さい寸法の内径を有する開
口部を有する予備ダイを準備し、この予備ダイの開口部
を前記ポンチによりあらかじめ加工して、ポンチの外径
とダイの開口部内径とが略同一寸法となるようになし、
この加工されたダイと前記ポンチとからなる金型を用い
て前記接続孔および集電孔を加工することとしたので、
接続孔や集電孔の加工状態が改善され、第1電極層に亀
裂が発生することがなくなり、そのために、曲線因子の
低下もなく太陽電池特性の良好な薄膜太陽電池を量産性
良く安定して製造できる。
According to the present invention, as described above, a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode layer (second electrode layer) as a lower electrode layer are sequentially formed on the surface of a film substrate having electrical insulation. A photoelectric conversion unit formed by stacking, and a third electrode layer and a fourth electrode layer serving as connection electrode layers formed on the back surface of the substrate, wherein the photoelectric conversion unit and the connection electrode layer are displaced from each other in a unit part; And separated from each other on the surface through a connection hole for electrical series connection formed outside the transparent electrode layer formation region and a current collection hole formed in the transparent electrode layer formation region. A method of manufacturing a thin-film solar cell in which adjacent unit photoelectric conversion portions are electrically connected in series, wherein the connection hole and the current collection hole are processed using a mold including a punch and a die. In the above, the punch and the punch A spare die having an opening having an inner diameter smaller than the diameter is prepared, and the opening of the spare die is pre-processed by the punch so that the outer diameter of the punch and the inner diameter of the opening of the die are substantially the same. Like nothing
Since the connection hole and the current collection hole were processed using a die including the processed die and the punch,
The processing state of the connection hole and the current collection hole is improved, and the first electrode layer is not cracked. Therefore, the thin film solar cell having good solar cell characteristics without a decrease in the fill factor can be stably mass-produced. Can be manufactured.

【0052】さらに、この発明の前記請求項2ないし4
の発明になる薄膜基板貫通孔加工方法は、太陽電池以外
に、半導体や感光体などの薄膜機能素子の基板貫通孔の
加工に好適に用いることができ、品質と量産性の向上に
寄与できる。
Further, the above-mentioned claims 2 to 4 of the present invention
The thin film substrate through hole processing method according to the invention can be suitably used for processing a substrate through hole of a thin film functional element such as a semiconductor or a photoreceptor other than a solar cell, and can contribute to improvement in quality and mass productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例に関わる予備ダイを有する金
型の拡大模式図
FIG. 1 is an enlarged schematic view of a mold having a spare die according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の予備ダイを加工した後の状態を示す金型
の拡大模式図
FIG. 2 is an enlarged schematic view of a mold showing a state after processing a spare die of FIG. 1;

【図3】太陽電池の発電効率測定結果に関し、この発明
と従来方法とを比較して示す図
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the present invention and a conventional method with respect to a measurement result of power generation efficiency of a solar cell.

【図4】集電孔と孔近傍の基板表面に関し、この発明と
従来方法とを比較して示す顕微鏡写真
FIG. 4 is a photomicrograph showing a comparison between the present invention and a conventional method for a current collecting hole and a substrate surface near the hole.

【図5】基板の位置検出用孔と接続孔の配置を示す平面
FIG. 5 is a plan view showing an arrangement of a position detection hole and a connection hole of the substrate.

【図6】図5に対し、さらに集電孔が開けられた基板の
平面図
FIG. 6 is a plan view of the substrate in which a current collecting hole is further opened in FIG. 5;

【図7】薄膜太陽電池の構成の一例を示す図FIG. 7 illustrates an example of a configuration of a thin-film solar cell.

【図8】薄膜太陽電池の概略構成を示す斜視図FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a thin-film solar cell.

【図9】従来の薄膜太陽電池の製造工程の概略を示す図FIG. 9 is a view schematically showing a manufacturing process of a conventional thin-film solar cell.

【図10】従来の薄膜太陽電池の開孔装置の断面模式図FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional opening device for a thin-film solar cell.

【図11】従来の開孔装置の開孔部の拡大模式図FIG. 11 is an enlarged schematic view of an opening portion of a conventional opening device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a:基板、C:クリアランス、D1:予備ダイ、D2:
ダイ、P1:ポンチ、Ps:ストリッパープレート。
1a: substrate, C: clearance, D1: spare die, D2:
Die, P1: punch, Ps: stripper plate.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気絶縁性を有するフィルム基板の表面
に下電極層としての第1電極層,光電変換層,透明電極
層(第2電極層)を順次積層してなる光電変換部と、前
記基板の裏面に形成した接続電極層としての第3電極層
および第4電極層とを備え、前記光電変換部および接続
電極層は互いに位置をずらして単位部分に分離してな
り、前記透明電極層形成領域外に形成した電気的直列接
続用の接続孔および前記透明電極層形成領域内に形成し
た集電孔を介して,前記表面上の互いに分離された隣合
う単位光電変換部分を電気的に直列に接続してなる薄膜
太陽電池の製造方法であって、前記接続孔および集電孔
を、ポンチとダイとからなる金型を用いて加工する製造
方法において、前記ポンチとこのポンチの外径より小さ
い寸法の内径を有する開口部を有する予備ダイを準備
し、この予備ダイの開口部を前記ポンチによりあらかじ
め加工して、ポンチの外径とダイの開口部内径とが略同
一寸法となるようになし、この加工されたダイと前記ポ
ンチとからなる金型を用いて前記接続孔および集電孔を
加工することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
A photoelectric conversion unit comprising: a first electrode layer as a lower electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a transparent electrode layer (second electrode layer) sequentially laminated on a surface of a film substrate having electrical insulation; A third electrode layer and a fourth electrode layer as connection electrode layers formed on the back surface of the substrate, wherein the photoelectric conversion unit and the connection electrode layer are separated from each other by being displaced from each other into unit portions; The adjacent unit photoelectric conversion portions separated from each other on the surface are electrically connected via a connection hole for electrical series connection formed outside the formation region and a current collection hole formed in the transparent electrode layer formation region. A method of manufacturing a thin-film solar cell connected in series, wherein the connection hole and the current collecting hole are processed using a mold comprising a punch and a die, wherein the punch and an outer diameter of the punch are provided. Has a smaller inner diameter A spare die having an opening was prepared, and the opening of the spare die was previously processed by the punch so that the outer diameter of the punch and the inner diameter of the opening of the die were substantially the same, and this processing was performed. A method for manufacturing a thin-film solar cell, wherein the connection hole and the current collection hole are processed using a mold including a die and the punch.
【請求項2】 電気絶縁性を有するフィルム基板の表面
に、半導体,太陽電池,感光体などの機能性薄膜ならび
に電極層や保護層などの薄膜を、積層形成してなる薄膜
機能素子の基板または少なくとも一部の薄膜を形成した
基板に、複数個の所定の貫通孔をポンチとダイとからな
る金型を用いて形成する薄膜基板貫通孔加工方法におい
て、前記ポンチとこのポンチの外径より小さい寸法の内
径を有する開口部を有する予備ダイを準備し、この予備
ダイの開口部を前記ポンチによりあらかじめ加工して、
ポンチの外径とダイの開口部内径とが略同一寸法となる
ようになし、この加工されたダイと前記ポンチとからな
る金型を用いて前記貫通孔を形成することを特徴とする
薄膜基板貫通孔加工方法。
2. A substrate for a thin film functional element comprising a laminate of a functional thin film such as a semiconductor, a solar cell and a photoconductor and a thin film such as an electrode layer and a protective layer on a surface of a film substrate having electrical insulation. In a thin-film substrate through-hole processing method in which a plurality of predetermined through-holes are formed on a substrate on which at least a part of a thin film is formed using a mold including a punch and a die, the punch and the outer diameter of the punch are smaller than the outer diameter of the punch. Prepare a spare die having an opening having an inner diameter of the dimensions, pre-processing the opening of this spare die by the punch,
A thin film substrate, wherein the outer diameter of the punch and the inner diameter of the opening of the die are substantially the same, and the through-hole is formed using a die comprising the processed die and the punch. Through hole processing method.
【請求項3】 請求項1または2に記載の方法におい
て、前記予備ダイの開口部内径寸法は、ポンチの外径寸
法より0.01mm〜0.06mmだけ小としたことを特
徴とする薄膜太陽電池の製造方法または薄膜基板貫通孔
加工方法。
3. The thin-film solar cell according to claim 1, wherein the inner diameter of the opening of the spare die is smaller than the outer diameter of the punch by 0.01 mm to 0.06 mm. A method for manufacturing a battery or a method for processing a through hole in a thin film substrate.
【請求項4】 請求項1または2に記載の方法におい
て、前記予備ダイに用いられる材料の硬度は、ポンチに
用いられる材料の硬度よりも小としたことを特徴とする
薄膜太陽電池の製造方法または薄膜基板貫通孔加工方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the hardness of the material used for the spare die is smaller than the hardness of the material used for the punch. Or a method of processing a through hole in a thin film substrate.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006126590A1 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Chalcopyrite type solar cell
JP2006332190A (en) * 2005-05-24 2006-12-07 Honda Motor Co Ltd Chalcopyrite solar cell
US7964791B2 (en) 2005-05-24 2011-06-21 Honda Motor Co., Ltd. Chalcopyrite type solar cell

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