DE19758924B3 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, das folgende Schritte aufweist: das Aufbringen einer ersten Elektrodenschicht auf einem Substrat; das Aufbringen einer fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht auf der ersten Elektrodenschicht; das teilweise Aufbringen einer Harz-Schicht auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht; das Aufbringen einer zweiten Elektrodenschicht aus einem ITO-Film auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht und der Harz-Schicht; und das Aufdrucken einer dritten Elektrodenschicht aus Silberpaste auf einem Teil der zweiten Elektrodenschicht dort, wo die Harz-Schicht vorhanden ist, wobei eine Harz-Schicht unter der dritten Elektrodenschicht vorhanden ist, wodurch Beschädigungen der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht verhindert werden.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, die unter Verwendung eines dünnen Films hergestellt wird, insbesondere eine Solarzelle, die auf der mit Ziffern versehenen Vorderseite einer Uhr angeordnet wird.
-
DE 41 04 713 A1 zeigt einen mehrzelligen integrierten Solarzellenmodul und Verfahren für dessen Herstellung. Hierbei wird auf ein Substrat eine erste Elektrodenschicht aufgebracht. Auf die erste Elektrodenschicht wird eine fotoelektrische Umformungshalbleiterschicht aufgebracht. Zwischen benachbarten Zelleinheiten befinden sich Lücken, die durch eine Harzschicht ausgefüllt werden. Diese Harzschicht steht mit einem Kopf teilweise über die zweite Elektrodenschicht über. Auf die zweite Elektrodenschicht wird eine dritte Elektrodenschicht aufgebracht. Diese dritte Elektrodenschicht überlappt das Harz und darüber hinaus auch die zweite Elektrodenschicht. -
US 5 259 891 A zeigt eine Solarbatterie des integrierten Typs mit mehreren Zellen, die durch eine Nut voneinander getrennt sind. In dieser Nut ist ein Isoliermaterial angeordnet. Ein elektrischer Leiter wird oberhalb der Nut und des Isoliermaterials angeordnet, um ein Abschatten der Elektroden zu vermeiden. Der Leiter ist mit weiteren Elektroden verbunden, wobei diese Verbindung durch Löten oder dergleichen erfolgen soll. - Eine Solarzelle, die einen amorphen Siliziumfilm aufweist, ist bekannt. Diese Solarzelle kann in dünner Form mit hoher Produktivität und geringem Gewicht hergestellt werden. Sie wird daher als Betriebsstromquelle tragbarer Vorrichtungen, wie Tischrechner, Uhren oder dergleichen verwendet.
- Insbesondere wenn die Solarzelle in einer Uhr eingebaut ist, hat die Uhr den Vorteil, daß keine Zelle ausgetauscht werden muß. Die Solarzelle kann daher erheblich zur Verbreitung von Quarz-Armbanduhren beitragen.
- Wenn jedoch eine herkömmlich geformte Solarzelle an einer Uhr angebracht ist, tritt das Problem auf, daß das Design der Uhr eingeschränkt ist und sich nicht nur das Aussehen der Uhr verschlechtert, sondern auch ihre Abmessungen größer werden. Daher ist bereits vorgeschlagen worden, in einer Armbanduhr eine Solarzelle einzubauen, deren Form dem Zifferblatt angepaßt ist (Nikkei Business, 18. März 1996, Seiten 71–73).
- Eine derartig geformte Solarzelle hat jedoch den Nachteil, daß ihre Herstellung kostspieliger als die einer herkömmlichen Solarzelle und ihre Zuverlässigkeit geringer ist.
- Um die Produktivität der Solarzelle zu steigern, gibt es ein anderes Verfahren, bei dem die Elektroden gedruckt werden.
-
1a stellt einen Querschnitt eines Teils des Aufbaus einer Solarzelle mit gedruckten Elektroden dar. Bei dieser Solarzelle treffen die einfallenden Lichtstrahlen auf eine Oberseite (Oberfläche der Vorrichtung), auf der eine fotoelektrische Umformungsschicht ausgebildet ist. - In
1a bezeichnet100 ein Glassubstrat, ein Substrat aus rostfreiem Stahl oder ein Substrat aus Harz,101 eine Elektrode aus beispielsweise Aluminium,102 eine fotoelektrische Umformungsschicht aus amorphen Siliziumschichten, die als P-I-N-Schichten oder N-I-P-Schichten in dieser Reihenfolge vom Glassubstrat100 aus aufgebracht sind,103 eine zweite Elektrode aus ITO (Indiumzinnoxid; engl.: ITO = Indium Tin Oxide), d. h. eine Elektrode einer mit Licht belichteten Oberseite, und104 eine Entnahme- oder Ausgangselektrode, die in einem Druckverfahren ausgebildet wurde. - In dem Druckverfahren wird eine elektrisch leitende Paste, in der ein elektrisch leitendes Material, das im wesentlichen aus kugelförmigem, zigarrenförmigen oder rugbyballförmigen Metallteilchen zusammengesetzt ist, dispergiert ist, in einem gewünschten Muster aufgedruckt.
- Wenn daher ein Druckverfahren angewandt wird, bei dem ein Muster unmittelbar ausgebildet werden kann, dann hat dies den Vorteil, daß die Herstellung der Elektroden vereinfacht wird. Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß auf einen zu bedruckenden Teil ein Druck in einem bestimmten Maße örtlich ausgeübt wird. Dieser Druck ist insbesondere auf einen Teil konzentriert, in dem dispergierte elektrisch leitende Materialien vorhanden sind.
- Ein ITO-Film (zweiter Film)
103 mit einem Aufbau, wie er in1a dargestellt ist, ist nicht so hart und fest und hat eine Dicke von nur einigen Tausend Ångström oder weniger. Ferner hat die Oberfläche des ITO-Films signifikante konkave und konvexe Teile. Und amorphes Silizium, das die fotoelektrische Umformungsschicht102 bildet, ist ebenfalls nicht so hart. - Auf die fotoelektrische Umformungsschicht
102 wird daher infolge der Druckkonzentration beim Drucken örtlich ein hoher Druck ausgeübt. Infolgedessen können Schäden, wie z. B. ein Riß oder dergleichen, in der fotoelektrischen Umformungsschicht102 auftreten, so daß ein elektrisch leitendes Material, das in der elektrisch leitenden Paste vorhanden ist, in den Riß oder dergleichen eindringen kann.1b stellt den Zustand dar, in dem eine elektrisch leitende Paste in den Riß oder dergleichen eindringt. Die Bezugszahl105 bezeichnet einen auf diese Weise gebildeten Kurzschluß. Wenn der Kurzschluß105 auftritt, ist die erste Elektrode101 elektrisch mit der zweiten Elektrode103 verbunden, so daß die fotoelektrische Umformungsschicht nicht vollständig als Solarzelle wirksam ist. - Wie erwähnt, kann die Herstellung dadurch vereinfacht werden, daß Elektroden nach dem Druckverfahren ausgebildet werden. Durch das Drucken wird jedoch die fotoelektrische Umformungsschicht beschädigt und wahrscheinlich ein Kurzschluß zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zur Herstellung der Solarzelle anzugeben.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle gelost, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß das Aufbringen der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht in der Aufbringung eines nicht-einkristallinen PIN-Siliziumfilms besteht.
- Ferner ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß das Aufbringen der zweiten Elektrodenschicht in der Aufbringung eines ITO-Films besteht, daß das Aufbringen der ersten Elektrodenschicht in der Aufbringung eines Aluminium-Films besteht und daß die Ausbildung der dritten Elektrodenschicht in der Ausbildung eines Films aus einer elektrisch leitenden Paste besteht, in deren Bindemittel Metallteilchen dispergiert sind.
- Eine ebene Solarzelle in gewünschter Form weist auf: eine Vielzahl fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen, die durch Unterteilung der Ebene ausgebildet sind; eine Vielzahl von Leiterbahnen, durch die alle fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen in Reihe verbunden sind, wobei die Leiterbahnen neben der Vielzahl fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen vorgesehen sind; und zwei Ausgangselektroden, die auf einer der Lichteinfallsoberfläche abgekehrten Oberfläche freiliegend aufgebracht und mit zwei fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen an beiden Enden der in Reihe geschalteten fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen verbunden sind.
- Da bei diesem Aufbau ein Elektrodenteil zur Entnahme der Ausgangsgröße auf einer einer mit Licht bestrahlten Oberfläche abgekehrten Seite vorgesehen sein kann, kann der Aufbau des Entnahmeteils für die Ausgangsgröße vereinfacht werden. Ferner kann ein Oberflächenbereich, der zur fotoelektrischen Umformung beiträgt, maximiert werden. Infolgedessen kann eine in einer Armbanduhr einzubauende Solarzelle kostengünstig hergestellt werden und eine auf diese Weise hergestellte Solarzelle eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß jede der fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen ein Substrat, eine auf dem Substrat aufgebrachte erste Elektrodenschicht, eine auf der ersten Elektrodenschicht aufgebrachte fotoelektrische Umformungshalbleiterschicht und eine auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht aufgebrachte lichtdurchlässige zweite Elektrodenschicht aufweist und daß eine der beiden äußeren Ausgangselektroden mit der zweiten Elektrodenschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung an deren einem Ende verbunden ist und die andere der beiden äußeren Ausgangselektroden mit der ersten Elektrodenschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung an deren anderem Ende verbunden ist.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die erfindungsgemäß hergestellte Zelle ferner einen ersten durchgehenden Schlitz aufweist, der die zweite Elektrodenschicht mit einer der äußeren Ausgangselektroden verbindet.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der erste durchgehende Schlitz in einem Bereich ausgebildet ist, in dem die erste Elektrodenschicht und ein Teil der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht von anderen Teilen elektrisch isoliert sind.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die erfindungsgemäß hergestellte Zelle ferner einen zweiten durchgehenden Schlitz aufweist, der die erste Elektrodenschicht mit der anderen äußeren Ausgangselektrode elektrisch verbindet.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die erfindungsgemäß hergestellte Solarzelle ferner kreisförmig ist und daß die Vielzahl fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen eine Vielzahl flügelradförmiger fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen ist, die so ausgebildet sind, daß die kreisförmige Ebene in radialen Richtungen unterteilt ist.
- Es ist auch vorzuziehen, wenn die Vielzahl von Leiterbahnen und die beiden äußeren Ausgangselektroden auf äußeren Umfangsteilen der Vielzahl fotoelektrische Umwandlungsvorrichtungen vorgesehen sind.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Vielzahl von Leiterbahnen und die beiden äußeren Ausgangselektroden auf äußeren Umfangsteilen der Vielzahl fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen vorgesehen sind, daß die Solarzelle polygonal ist und daß die Vielzahl fotoelektrische Umformungsvorrichtungen eine Vielzahl dreieckförmiger fotoelektrische Umformungsvorrichtungen ist, die so ausgebildet sind, daß die polygonale Ebene in radialen Richtungen unterteilt ist.
- Die Vielzahl von Leiterbahnen ist zwischen der Vielzahl fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen und die beiden äußeren Ausgangselektroden sind auf Außenseiten der fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen an beiden Enden vorgesehen, die Solarzelle ist rechteckig und die Vielzahl fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen ist eine Vielzahl rechteckiger fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen, die so ausgebildet sind, daß die rechteckige Ebene in Längsrichtungen unterteilt ist.
- Die fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen enthalten ein Substrat, eine erste auf dem Substrat aufgebrachte Elektrodenschicht, eine auf der ersten Elektrodenschicht aufgebrachte fotoelektrische Umformungshalbleiterschicht, eine teilweise auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht aufgebrachte Harz-Schicht, eine auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht und der Harz-Schicht aufgebrachte lichtdurchlässige zweite Elektrodenschicht und eine auf der zweiten Elektrodenschicht dort, wo die Harz-Schicht vorhanden ist, aufgebrachte dritte Elektrodenschicht aufweist.
- Die fotoelektrische Umformungs-Halbleiterschicht besteht vorzugsweise aus einem nicht-einkristallinen PIN-Siliziumfilm und die zweite Elektrodenschicht vorzugsweise aus einem ITO-Film.
- Die erste Elektrodenschicht besteht vorzugsweise aus einem Alumium-Film und die dritte Elektrodenschicht aus einem Film aus elektrisch leitender Paste, in deren Bindemittel Metallteilchen dispergiert sind.
- Die äußere Ausgangselektrode besteht vorzugsweise aus einem Film aus elektrisch leitender Paste, in deren Bindemittel Metallteilchen dispergiert sind.
- Eine weitere erfindungsgemäß hergestellte Solarzelle weist auf: eine erste Elektrodenschicht, eine fotoelektrische Umformungshalbleiterschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht aufgebracht ist; eine Harz-Schicht, die teilweise auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht aufgebracht ist; eine zweite Elektrodenschicht, die auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht und der Harz-Schicht aufgebracht ist; und eine dritte Elektrodenschicht, die auf der zweiten Elektrodenschicht dort aufgebracht ist, wo die Harz-Schicht vorhanden ist.
- Selbst wenn eine Elektrode auf einem oberen Teil einer fotoelektrischen Umformungsvorrichtung durch aufdrucken ausgebildet wird, ist es dennoch möglich, eine Beschädigung der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung wirksam zu verhindern. Ferner ist es möglich, eine solche Solarzelle mit hoher Produktivität herzustellen.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die fotoelektrische Umformungshalbleiterschicht aus einem nicht-einkristallinen PIN-Siliziumfilm besteht.
- Die zweite Elektrodenschicht besteht aus einem ITO-Film.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die erste Elektrodenschicht aus einem Aluminium-Film besteht.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die dritte Elektrodenschicht aus einem Film aus einer elektrisch leitenden Paste besteht, in deren Bindemittel Metallteilchen dispergiert sind.
- Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die äußere Ausgangselektrode aus einem Film aus einer elektrisch leitenden Paste besteht, in deren Bindemittel Metallteilchen dispergiert sind.
- In den Zeichnungen stellen dar:
-
1a und1b Querschnittsansichten eines Teils des Aufbaus einer Solarzelle mit einer nach einem herkömmlichen Druckverfahren, wie vorstehend beschrieben, hergestellten Solarzelle, -
2 eine Draufsicht auf eine Solarzelle gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Variante, die auf einem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird, -
3a bis3h Ansichten des Querschnitts III-III der2 , die die Herstellungsschritte dieser nicht erfindungsgemäßen Variante einer Solarzelle darstellen, -
4a bis4g Ansichten des Querschnitts IV-IV der2 , die nicht erfindungsgemäße Herstellungsschritte dieser Variante der Solarzelle darstellen, -
5 die Ansicht des Querschnitts V-V der2 , der den Aufbau dieser nicht erfindungsgemäßen Variante darstellt, -
6 die Ansicht des Querschnitts VI-VI der2 , der den Aufbau dieser nicht erfindungsgemäßen Variante darstellt, -
7 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Solarzelle, die auf dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird, -
8a bis8b Ansichten des Querschnitts III-III der7 , die die Herstellungsschritte der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle nach7 darstellen, -
9a bis9g Ansichten des Querschnitts IX-IX der7 , die die Herstellungsschritte der erfindungsgemäß hergestellten Solarzellen nach7 darstellen, -
10 eine Ansicht des Querschnitts X-X der7 , der den Aufbau der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle nach7 darstellt, -
11 eine Ansicht des Querschnitts XI-XI der7 , der den Aufbau der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle nach7 darstellt, -
12a und12b Ansichten zur Erläuterung einer Laser-Ritzung, -
13 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Solarzelle, die auf dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird, -
14 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Solarzelle, die auf dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird, und -
15 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Solarzelle, die auf dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird. - Die Solarzelle nach
2 gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Variante hat ein Substrat in Form eines flexiblen Harz-Films mit einer Dicke von 70 μm. - Nach
2 bilden vier Regionen200 ,201 ,202 und203 jeweils eine Einheit, die als fotoelektrische Umformungsvorrichtung wirkt. Alle fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen haben eine erste Elektrode, eine fotoelektrische Umformungsschicht, die in der Reihenfolge N-I-P vom Substrat aus aufgebracht wurde, und eine zweite Elektrode, die danach aufgebracht wurde. Diese vier fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen200 ,201 ,202 und203 sind in Reihe geschaltet, und ihre fotoelektromotorische Kraft (Foto-EMK) wird an äußeren Entnahme- bzw. Ausgangselektroden312 (3h ) und512 (5 ) abgenommen, die nachstehend noch beschrieben werden. - Die vier fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen
200 ,201 ,202 und203 sind längs kreuzförmiger Trennlinien204 und205 unterteilt. Diese Trennung bzw. Unterteilung erfolgt durch Ritzen mittels Laserstrahl (nachstehend Laser-Ritzung genannt). - Die Solarzelle wird zur Bildung eines kreisförmigen äußeren Umfangs
206 durch Bestrahlung mittels Laserstrahl oder mechanisch zugeschnitten. - Die gestrichelte Linie
207 stellt die Lage des äußeren Umfangsteils aller fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen200 ,201 ,202 und203 dar. Der äußere Umfangsteil207 wird durch eine Laser-Ritzung geformt, wie es in den3d und4d dargestellt ist, die nachstehend noch beschrieben werden. Der ringförmige Bereich zwischen dem äußeren Umfangsteil207 und dem äußeren Umfang206 der Solarzelle wirkt nicht als Solarzelle. - Die gestrichelte Linie
208 stellt eine Lage dar, in der eine zweite Elektrode (eine transparente Elektrode auf der Lichteinfallsseite) jeder fotoelektrischen Umformungsvorrichtung selektiv geritzt ist. Der geritze Teil ist ebenfalls durch Laser-Ritzung ausgebildet, wie es in den3c und4c dargestellt ist, die nachstehend noch beschrieben werden. - Diese geritzten Teile (Linien)
207 und208 bilden eine ringförmige geschlossene Spur, die eine Kreisform hat, in der der Anfangspunkt der Ritzung mit ihrem Endpunkt verbunden ist. - Die
3a bis3h stellen Ansichten des Querschnitts III-III der2 dar, um die nicht erfindungsgemäßen Herstellungsschritte dieser Variante der Solarzelle zu veranschaulichen. Das heißt, die3a bis3h stellen die Herstellungsschritte eines Teils einer Entnahme- bzw. Ausgangselektrode (einer Elektrode auf der positiven Seite) dar. - Die
4a bis4g stellen Ansichten des Querschnitts IV-IV der2 dar und veranschaulichen die nicht erfindungsgemäßen Herstellungsschritte dieser Variante der Solarzelle. Das heißt, die4a bis4g stellen die Herstellungsschritte des Verbindungsteils der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung200 und der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung203 dar. - In diesen Zeichnungen steht der Maßstab der Filmdicke und anderer Teile in keinem Verhältnis zur ihrem tatsächlichen relativen Maßstab.
- Bei der vorliegenden nicht erfindungsgemäßen Variante wurde als Material des Substrats
300 ein PEN-Film (PEN gleich Polyethylennaphthalat) verwendet. Als dessen Material kann auch ein anderer Kunststoff als PEN, insbesondere thermoplastischer Kunststoff, z. B. PET (Polyethylenterephthalat) und dergleichen verwendet werden. Ferner ist es auch möglich, als Material des Substrats300 Glas oder Metall zu verwenden. - Verschiedene Schritte, die nachstehend beschrieben werden, werden nacheinander mit einem Substrat mit einer Länge von einigen zehn Metern bis einigen hundert Metern ausgeführt, bis sich nach dem letzten Schritt ein äußeres Erscheinungsbild ergibt, wie es in der Draufsicht nach
2 dargestellt ist. Im letzten Schritt erhält die Solarzelle das in2 dargestellte Aussehen. Bei den aufeinanderfolgenden Schritten werden beim Umspulen des langen Substrats von einer Rolle auf eine andere Rolle verschiedene Schritte ausgeführt, wie das Aufbringen eines Films, das Drucken, verschiedene Arten der Verfestigung durch Erhitzung, Laser-Ritzung und dergleichen. - Zunächst wird, wie es in den
3a und4a dargestellt ist, eine Aluminium-Elektrode301 auf einem Substrat300 aufgebracht. Auf der Aluminium-Elektrode301 wird eine fotoelektrische Umformungsschicht302 aus Halbleitermaterial in der Reihenfolge von N-I-P-Typen vom Substrat300 aus aufgebracht. Die Ausbildung des Films auf der Aluminium-Elektrode301 erfolgt durch Zerstäubung. Ferner wird die fotoelektrische Umformungsschicht302 durch Aufbringen einer Schicht nach einem Plasma-CVD-Verfahren aufgebracht. - Als nächstes werden erste Harz-Schichten
303 und304 (403 und404 ) durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Ausbildung der Harz-Schichten erfolgt kontinuierlich auf einem langen Film-Substrat. Die Harz-Schicht303 (403 ) wird auf einem kreisförmigen Bereich aufgebracht (wo später ein Schlitz307 (407 ) geritzt wird), der dem äußeren Umfang207 entspricht. Ferner wird die Harz-Schicht304 (404 ) auf einem ringförmigen Bereich ausgebildet (wo später ein Schlitz306 (406 ) geritzt wird), der einem Kreis entspricht, der durch einen geritzten Teil208 in2 dargestellt ist. Damit ergibt sich ein Aufbau der nicht erfindungsgemäßen Solarzelle, wie er in den3a und4a dargestellt ist. - Als nächstes wird eine ITO-Elektrode
305 , bei der es sich um eine transparente Elektrode handelt, auf der gesamten freiliegenden Oberfläche aufgebracht. Die Ausbildung dieses ITO-Films erfolgt kontinuierlich in bezug auf den langen Film, der auf der Rolle aufgewickelt wird. Damit ergibt sich ein nicht erfindungsgemäßer Aufbau der Solarzelle, wie er in den3b und4b dargestellt ist. - Dann erfolgt das Ritzen durch Bestrahlung mittels Laserstrahl. Dieser Verfahrensschritt wird als Laser-Ritzungsschritt bezeichnet. Bei diesem Laser-Ritzungsschritt erfolgt eine Ritzung in einer gewünschten Schicht durch Bestrahlung mittels eines YAG-Lasers mit einem Lichtfleck-Durchmesser von 80 μm, wobei der Laser ausgelenkt wird.
- In diesem Falle erfolgt die Ritzung des ITO-Films
305 selektiv durch ein Laser-Ritzungsverfahren. In diesem Schritt wird der ITO-Film305 geritzt, um einen Schlitz306 (406 ) (siehe3c und4c ) auszubilden. Dieser Schlitz306 (406 ) ist ringförmig als geritzter Teil208 in2 ausgebildet. - Bei der Bestrahlung mittels Laserstrahl zur Ausbildung des Schlitzes
306 (406 ) ist es wichtig, daß die Harz-Schicht304 (404 ) als Basisschicht vorhanden ist. Wenn die Harz-Schicht304 (404 ) nicht vorhanden ist, kann der Laserstrahl aufgrund seiner Streuung die fotoelektrische Umformungsschicht302 erreichen. In einem weiteren extremen Fall kann ein Schlitz selbst in der Aluminium-Elektrode301 durch den Laserstrahl gebildet werden. - Es ist kein Problem, wenn die fotoelektrische Umwandlungsschicht
302 im unteren Teil des geritzten Teils208 geritzt wird. Dies deshalb, weil die fotoelektrische Umformungsschicht nicht zu der geforderten fotoelektrischen Umformung beiträgt. Wenn der Laserstrahl jedoch die Aluminium-Elektrode301 erreicht, besteht die Gefahr, daß ein Kurzschluß zwischen der transparenten Elektrode305 und der Aluminium-Elektrode301 auftritt. Das heißt, das Material der Aluminium-Elektrode301 wird durch die Energie des Laserstrahls geschmolzen, und die Schmelze erreicht die transparente Elektrode305 , so daß ein Kurzschluß zwischen beiden Elektroden auftreten kann. Da der Abstand zwischen der transparenten Elektrode305 und der Aluminium-Elektrode301 nur etwa 1 μm beträgt, ist die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen beiden Elektroden sehr hoch. - Wenn ferner die Aluminium-Elektrode
301 aufgrund einer zu starken Strahlungsenergie des Laserstrahls vollständig durchgeschnitten wird, besteht die Möglichkeit, daß die fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen später nicht miteinander verbunden werden können. Das heißt, wenn die Aluminium-Elektrode301 im unteren Teil des geritzten Teils208 der ITO-Elektrode305 in einem Querschnittsteil des Querschnitts IV-IV der2 (der in den4c und4g dargestellt ist) völlig abgeschnitten wird, dann ist es nicht möglich, die fotoelektrische Umformungsvorrichtung200 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung203 elektrisch zu verbinden. Selbst wenn die Aluminium-Elektrode301 nicht vollständig im unteren Teil des geritzten Teils208 der ITO-Elektrode305 durchgeschnitten wird, wenn der Teil durch den Laserstrahl beschädigt wird, entsteht ein mangelhafter Kontakt zwischen den fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen, und der Kontaktwiderstand erhöht sich. - Bei dem Aufbau der nicht erfindungsgemäßen Variante erreicht daher der Laserstrahl wegen der Anwesenheit der Harz-Schicht
404 die Aluminium-Elektrode301 nicht. Mithin kann eine elektrische Verbindung der transparenten Elektrode305 mit der Aluminium-Elektrode301 vermieden werden. Ferner kann ein Durchtrennen und Beschädigen der Aluminium-Elektrode301 ebenfalls verhindert werden. Infolgedessen kann die Produktionsausbeute drastisch erhöht werden. Auf diese Weise ergibt sich der in den3c und4c dargestellte nicht erfindungsgemäße Aufbau. - Als nächste erfolgt eine weitere Laser-Ritzung bei höherer Ausgangsleistung des Laserstrahls als bei der Laser-Ritzung zur Ausbildung des erwähnten Schlitzes
306 (406 ). In diesem Schritt werden ein Schlitz307 (407 ) und ein Schlitz308 (siehe3d und4d ) ausgebildet. - Wie die Zeichnungen zeigen, ist der Laserstrahl in diesem Schritt so eingestellt, daß die Bodenteile der Schlitze
307 (407 ) und308 sich in das Substrat300 erstrecken können. Die Einstellung des Laserstrahls zur Ausbildung der Schlitze307 (407 ) und308 kann bei beiden Schlitzen die gleiche sein. - Der Schlitz
307 (407 ) wird ringförmig ausgebildet, wie es durch den geritzten Teil207 in2 dargestellt ist. - Der Schlitz
308 wird ausgebildet, um die Aluminium-Elektrode301 um den Umfang eines Bereiches herum zur Ausbildung einer äußeren Entnahme- bzw. Ausgangselektrode auszubilden. Der Schlitz308 steht mit dem Schlitz307 in Verbindung. Die Schlitze307 und308 werden so ausgebildet, daß ein Teil (ein geschlossener Bereich, in dem ein durchgehender Schlitz309 , der nachstehend noch beschrieben wird, ausgebildet ist) der Aluminium-Elektrode301 , der von diesen Schlitzen307 und308 umgeben ist, vollständig gegenüber dem Umfang elektrisch isoliert ist. - Der Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode
301 und der ITO-Elektrode305 kann durch die Anwesenheit der ersten Harz-Schichten303 (403 ) und304 bei der Ausbildung der Schlitze307 (407 ) und308 verhindert werden. Das heißt, wenn diese Harz-Schichten303 (403 ) und304 nicht vorhanden sind, entsteht häufig durch einen Teil der geschmolzenen Aluminium-Elektrode301 ein Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode301 und der ITO-Elektrode, die sich in der Nähe der Aluminium-Elektrode301 befindet. - Auf diese Weise ergibt sich der in den
3d und4d dargestellte nicht erfindungsgemäße Aufbau. - Als nächstes wird ein durchgehender Schlitz
309 , der in3e dargestellt ist, durch Bestrahlung mittels eines Laserstrahls gebildet. Dieser Schlitz309 geht bis auf die Rückseite des Substrats300 durch, wobei diese Rückseite in2 mit der Bezugszahl211 versehen ist. Dieser Schlitz309 wird als Leiterbahn oder Kanal313 bei der Ausbildung einer Ausgangselektrode verwendet, die zum Schluß mit der Rückseite des Substrats300 verbunden wird. Die Lage des Schlitzes309 entspricht der Lage einer äußeren Ausgangselektrode. - Danach werden, wie die
3f und4e zeigen, zweite Harz-Schichten310 (410 ) und311 (411 ) ausgebildet. Diese Harz-Schichten310 (410 ) und311 (411 ) füllen die Schlitze306 (406 ),307 (407 ) und308 mit Harz-Material aus. Ferner wirken diese Harz-Schichten auch als Isolationsfilm, bei dem es sich um eine untere Schicht für eine Kontaktelektrode handelt. - Diese zweiten Harz-Schichten
310 (410 ) und311 (411 ) werden durch ein Druckverfahren ausgebildet. - Wie die
3g und4f sowie die5 und6 zeigen, die nachstehend noch beschrieben werden, werden dann Kontaktelektroden209 ,210 ,211 ,212 und213 aus Silberpaste ausgebildet. Diese Kontaktelektroden werden auch durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Positionen der Kontaktelektroden209 ,210 ,211 ,212 und213 sind in2 dargestellt. - Danach wird ein Teil der Kontaktelektrode
209 in Richtung des Pfeils412 (4f ) mit einem Laserstrahl bestrahlt, um eine elektrische Verbindung413 zwischen der Aluminium-Elektrode301 und der Kontaktelektrode209 herzustellen, wie es in4g dargestellt ist. Die elektrische Verbindung413 wird dadurch ausgebildet, daß ein Schlitz für den Kontakt ausgebildet und gleichzeitig die Silberpaste der Kontaktelektrode209 und die Aluminium-Elektrode301 geschmolzen werden. Dieses Verfahren wird auch als Laser-Verbindung (Verschmelzen mittels Laser) bezeichnet. - Auf diese Weise ergibt sich der in
4g im Schnitt IV-IV der2 dargestellte nicht erfindungsgemäße Aufbau. Wie4g zeigt, ist die Aluminium-Elektrode301 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung203 durch die Laser-Verbindung elektrisch mit dem Muster aus Silberpaste (der Kontaktelektrode209 ) verbunden, das mit der ITO-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung200 verbunden ist. - Infolgedessen ergibt sich ein Zustand, in dem die fotoelektrische Umformungsvorrichtung
203 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung200 in Reihe geschaltet ist. Bei diesem nicht erfindungsgemäßen Aufbau sind drei Teile miteinander verbunden, die nicht die erwähnten miteinander verbundenen Teile sind. Aufgrund dieses Verbindungsaufbaus sind alle fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen203 ,200 ,201 und202 miteinander in Reihe geschaltet. - Darüber hinaus wird, wie die in den
3g und3h dargestellten Schnitte III-III der2 zeigen, nach der Ausbildung der Kontaktelektrode211 aus Silberpaste eine Kontaktelektrode312 auf der Rückseite des Substrats300 aus Silberpaste ausgebildet. Die Ausbildung dieser Kontaktelektrode312 erfolgt ebenfalls durch ein Druckverfahren. Die Kontaktelektrode312 ist elektrisch durch die Leiterbahn313 aus Silberpaste in dem durchgehenden Schlitz mit der Kontaktelektrode211 und daher elektrisch mit der ITO-Elektrode305 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung202 verbunden. - Die Kontaktelektrode
312 , die auf der der in2 dargestellten Oberseite abgekehrten bzw. gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, wirkt daher als Ausgangselektrode, die mit der ITO-Elektrode305 (siehe3h ) der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung202 (siehe2 ) verbunden ist. - Die ITO-Elektrode
305 steht mit einer P-Halbleiterschicht auf der Lichteinfallsseite der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung202 in Kontakt. Die Kontaktelektrode312 ist daher eine Entnahme- bzw. Ausgangselektrode, über die die positive Ausgangsspannung abgenommen wird. -
5 stellt den Querschnitt V-V der2 dar, der einen Aufbau dieser Variante der nicht erfindungsgemäßen Solarzelle veranschaulicht, und6 stellt den Querschnitt VI-VI der2 dar, der den Aufbau dieses Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Solarzelle veranschaulicht. In diesem Teil des Aufbaus ist eine Entnahme- bzw. Ausgangselektrode (für die negative Ausgangsspannung) ausgebildet, die mit der N-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung201 verbunden ist. - Wie
5 zeigt, ist eine Kontaktelektrode (Ausgangselektrode)512 aus Silberpaste, die mit der Aluminium-Elektrode301 (Aluminium-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung201 ) über einen leitenden Pfad bzw. eine Leiterbahn513 verbunden ist, auf der Rückseite des Substrats300 ausgebildet. - Ein Aufbau zur Ausbildung der elektrischen Verbindung zwischen der Aluminium-Elektrode
301 und der Ausgangselektrode512 ist in6 als Querschnitt VI-VI der2 dargestellt. Die elektrische Verbindung wird an der mit615 bezeichneten Stelle durch Anwendung einer Laser-Verbindung hergestellt. Insbesondere wird die Aluminium-Elektrode301 mit der Kontaktelektrode213 aus der Silberpaste über eine Leiterbahn elektrisch verbunden. - Schließlich werden einzelne Solarzellen dadurch vervollständigt, daß eine Anzahl von Solarzellen, die auf einem langen Film als Basis-Substrat ausgebildet wurden, abgeschnitten werden. Auf diese Weise ergibt sich eine Anzahl von nicht erfindungsgemäßen Solarzellen, deren äußeres Erscheinungsbild in
2 dargestellt ist. - Die nicht erfindungsgemäße Solarzelle, deren äußeres Aussehen oder Erscheinungsbild in
2 von oben gesehen dargestellt ist, ist mithin so aufgebaut, daß sie die fotoelektromotorische Kraft über die Ausgangselektrode312 aus einer 2-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung202 (die sich auf der Rückseite der Elektrode211 (3h ) befindet) und über die Ausgangselektrode512 aus einer N-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung201 (die sich auf der Rückseite der Elektrode213 (5 ) befindet) entnimmt. -
7 stellt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle dar, die auf einem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird. Die Solarzelle nach7 enthält einen flexiblen Harz-Film mit einer Dicke von 70 μm als Substrat. - In
7 stellen vier Bereiche700 ,701 ,702 und703 jeweils eine Einheit dar, die als fotoelektrische Umformungsvorrichtung wirkt. Jede fotoelektrische Umformungsvorrichtung hat eine erste Elektrode, eine fotoelektrische Umformungsschicht, die in der Reihenfolge N-I-P von der Substratseite aus aufgebracht ist, und eine zweite Elektrode, die nacheinander aufgebracht wurden. Diese vier fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen700 ,701 ,702 und703 sind in Reihe geschaltet, und ihre fotoelektromotorische Kraft wird über äußere Ausgangselektroden812 (8h ) und1012 (10 ) entnommen, die nachstehend noch beschrieben werden. - Die vier fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen
700 ,701 ,702 und703 sind längs kreuzförmiger Unterteilungslinien704 und705 unterteilt (getrennt). Diese Unterteilung erfolgt durch Ritzung (nachstehend als Laser-Ritzung bezeichnet) mittels eines Laserstrahls. - Die Solarzelle wird im letzten Verfahrensschritt der Herstellung durch Bestrahlung mittels eines Laserstrahls oder mechanisch zur Ausbildung eines kreisförmigen äußeren Umfangs
706 zugeschnitten. - Die gestrichelte Linie
707 stellt die Lage des äußeren Umfangsteils aller fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen700 ,701 ,702 und703 dar. Der äußere Umfangsteil707 wird durch Laser-Ritzung ausgebildet, wie es in den8d und9d dargestellt ist. Der ringförmige Bereich zwischen dem äußeren Umfangsteil707 und dem äußeren Umfangsteil706 der Solarzelle wirkt nicht als Solarzelle. - Die gestrichelte Linie
708 stellt eine Lage dar, in der eine zweite Elektrode (transparente Elektrode auf der Lichteinfallsseite) jeder fotoelektrischen Umformungsvorrichtung selektiv geritzt ist. Dieser geritzte Teil wird auch durch Laser-Ritzung ausgebildet, wie es in den8c und9c dargestellt ist, die nachstehend noch beschrieben werden. - Diese geritzten Teile (Linien)
707 und708 bilden eine ringförmige geschlossene Spur in Kreisform, bei der der Anfangspunkt der Ritzung mit ihrem Endpunkt verbunden ist. - Die
8a bis8h stellen die Querschnitte VIII-VIII der7 dar, die die Herstellungsschritte dieses Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulichen. Das heißt, die8a bis8h stellen die Herstellungsschritte eines Teils einer Ausgangselektrode (einer Elektrode auf der positiven Seite) dar. - Die
9a bis9g stellen die Querschnitte IX-IX der7 dar, die die Herstellungsschritte des Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulichen. Das heißt, die9a bis9g stellen die Herstellungsschritte des Verbindungsteils der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung700 und der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung703 dar. - In diesen Zeichnungen steht der Maßstab der Film-Dicke und anderer Teile in keinem Zusammenhang mit ihrem tatsächlichen relativen Maßstab.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein PEN-Film (PEN = Polyethylennaphthalat) als Material des Substrats
800 verwendet. Als dessen Material kann auch ein an sich bekannter thermoplastischer Kunststoff, z. B. PET (Polyethylenterephthalat) und dergleichen anstelle von PEN verwendet werden. Ferner kann als Substrat800 auch ein Glas-Substrat oder ein Metall-Substrat verwendet werden. - Verschiedene Schritte, die nachstehend beschrieben werden, werden nacheinander mit einem Substrat mit einer Länge von einigen Zehn Metern bis einigen Hundert Metern ausgeführt, bis sich nach dem letzten Schritt ein äußeres Erscheinungsbild ergibt, wie es in der Draufsicht nach
7 dargestellt ist. Im letzten Schritt erhält die Solarzelle das in7 dargestellte Aussehen. Bei den aufeinanderfolgenden Schritten werden beim Umspulen des langen Substrats von einer Rolle auf eine andere verschiedene Schritte ausgeführt, wie das Aufbringen eines Films, das Drucken, verschiedene Arten der Verfestigung durch Erhitzung, Laser-Ritzung und dergleichen. - Zunächst wird, wie es in den
8a und9a dargestellt ist, eine Aluminium-Elektrode801 auf einem Substrat800 aufgebracht. Auf der Aluminium-Elektrode801 wird eine fotoelektrische Umformungsschicht802 aus Halbleitermaterial in der Reihenfolge von N-I-P-Typen vom Substrat800 aus aufgebracht. Die Ausbildung des Films auf der Aluminium-Elektrode801 erfolgt durch Zerstäubung. Ferner wird die fotoelektrische Umformungsschicht802 durch Aufbringen einer Schicht nach einem Plasma CVD-Verfahren aufgebracht. - Als nächstes werden erste Harz-Schichten
803 und804 (903 und904 ) durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Ausbildung der Harz-Schichten erfolgt kontinuierlich auf einem langen Film-Substrat. Die Harz-Schicht803 (903 ) wird auf einem kreisförmigen Bereich aufgebracht (wo später ein Schlitz807 (907 ) geritzt wird), der dem äußeren Umfangsteil in7 entspricht. Ferner wird die Harz-Schicht804 (904 ) auf einem ringförmigen Bereich ausgebildet (wo später ein Schlitz806 (906 ) geritzt wird), der einem Kreis entspricht, der durch einen geritzten Teil708 in7 dargestellt ist. - Die Harz-Schicht
804 bildet eine Basis-Schicht für den ringförmig ausgebildeten Schlitz806 . Ferner hat die Harz-Schicht804 die Aufgabe, Beschädigungen der fotoelektrischen Umformungsschicht802 unter der später durch ein Druckverfahren ausgebildeten Kontaktelektrode zu verhindern. - Damit ergibt sich ein Aufbau der Solarzelle, wie er in den
8a und9a dargestellt ist. - Als nächstes wird eine ITO-Elektrode
805 , bei der es sich um eine transparente Elektrode handelt, auf der gesamten freiliegenden Oberfläche aufgebracht. Die Ausbildung dieses ITO-Films erfolgt kontinuierlich in bezug auf den langen Film, der auf der Rolle aufgewickelt wird. Damit ergibt sich ein Aufbau der Solarzelle, wie er in den8b und9b dargestellt ist. - Dann erfolgt das Ritzen durch Bestrahlung mittels Laserstrahl. Dieser Verfahrensschritt wird als Laser-Ritzungsschritt bezeichnet. Bei diesem Laser-Ritzungsschritt erfolgt eine Ritzung in einer gewünschten Schicht durch Bestrahlung mittels eines YAG-Lasers mit einem Lichtfleck-Durchmesser von 80 μm, wobei der Laser ausgelenkt, d. h. hin- und herbewegt wird. In diesem Falle erfolgt die Ritzung des ITO-Films
805 selektiv durch ein Laser-Ritzungsverfahren. - In diesem Schritt wird der ITO-Film
805 geritzt, um einen Schlitz806 (906 ) (siehe8c und9c ) auszubilden. Dieser Schlitz806 (906 ) ist ringförmig als geritzter Teil708 in7 ausgebildet. - Bei der Bestrahlung mittels Laserstrahl zur Ausbildung des Schlitzes
806 (906 ) ist es wichtig, das die Harz-Schicht804 (904 ) als Basisschicht vorhanden ist. Wenn die Harz-Schicht804 (904 ) nicht vorhanden ist, kann der Laserstrahl aufgrund seiner Streuung die fotoelektrische Umformungsschicht802 erreichen. In einem weiteren extremen Fall kann ein Schlitz selbst in der Aluminium-Elektrode801 durch den Laserstrahl gebildet werden. - Es entsteht kein Problem, wenn die fotoelektrische Umwandlungsschicht
802 im unteren Teil des geritzten Teils708 geritzt wird. Dies deshalb, weil die fotoelektrische Umformungsschicht nicht zu der geforderten fotoelektrischen Umformung beiträgt. Wenn der Laserstrahl jedoch die Aluminium-Elektrode801 erreicht, besteht die Gefahr, daß ein Kurzschluß zwischen der transparenten Elektrode805 und der Aluminium-Elektrode801 auftritt. Das heißt, das Material der Aluminium-Elektrode801 wird durch die Energie des Laserstrahls geschmolzen, und die Schmelze erreicht die transparente Elektrode805 , so daß ein Kurzschluß zwischen beiden Elektroden auftreten kann. Da der Abstand zwischen der transparenten Elektrode805 und der Aluminium-Elektrode801 nur etwa 1 μm beträgt, ist die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen beiden Elektroden sehr hoch. - Wenn ferner die Aluminium-Elektrode
801 aufgrund einer zu starken Strahlungsenergie des Laserstrahls vollständig durchgeschnitten wird, besteht die Möglichkeit, daß die fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen später nicht miteinander verbunden werden können. - Das heißt, wenn die Aluminium-Elektrode
801 im unteren Teil des geritzten Teils708 der ITO-Elektrode805 in einem Querschnittsteil des Querschnitts IX-IX der7 (der in den9a bis9g dargestellt ist) völlig durch- bzw. abgeschnitten wird, dann ist es nicht möglich, die fotoelektrische Umformungsvorrichtung700 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung703 elektrisch zu verbinden. Selbst wenn die Aluminium-Elektrode801 nicht vollständig im unteren Teil des geritzten Teils708 der ITO-Elektrode805 durchgeschnitten wird, aber dieser Teil durch den Laserstrahl beschädigt wird, entsteht ein mangelhafter Kontakt zwischen den fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen, und der Kontaktwiderstand erhöht sich. - Bei dem Aufbau gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel erreicht daher der Laserstrahl wegen der Anwesenheit der Harz-Schicht
904 die Aluminium-Elektrode801 nicht. Mithin kann eine elektrische Verbindung der transparenten Elektrode805 mit der Aluminium-Elektrode801 vermieden werden. Ferner kann ein Durchtrennen und Beschädigen der Aluminium-Elektrode801 ebenfalls vermieden werden. Infolgedessen kann die Produktionsausbeute drastisch erhöht werden. Auf diese Weise ergibt sich der in den8c und9c dargestellte Aufbau. - Als nächstes erfolgt eine weitere Laser-Ritzung bei höherer Ausgangsleistung des Laserstrahls als bei der Laser-Ritzung zur Ausbildung des erwähnten Schlitzes
806 (906 ). In diesem Schritt werden ein Schlitz807 (907 ) und ein Schlitz808 (siehe8d und9d ) ausgebildet. - Wie diese Zeichnungen zeigen, ist der Laserstrahl in diesem Schritt so eingestellt, daß die Bodenteile der Schlitze
807 (907 ) und808 sich in das Substrat800 erstrecken können. Die Einstellung des Laserstrahls zur Ausbildung der Schlitze807 (907 ) und808 kann bei beiden Schlitzen die gleiche sein. - Der Schlitz
807 (907 ) wird ringförmig ausgebildet, wie es durch den geritzten Teil707 in7 dargestellt ist. - Der Schlitz
808 wird ausgebildet, um die Aluminium-Elektrode801 um den Umfang eines Bereiches herum zur Ausbildung einer äußeren Entnahme- bzw. Ausgangselektrode auszubilden. Der Schlitz808 steht mit dem Schlitz807 in Verbindung. Die Schlitze807 und808 werden so ausgebildet, daß ein Teil (ein geschlossener Bereich, in dem ein durchgehender Schlitz809 , der nachstehend noch beschrieben wird, ausgebildet ist) der Aluminium-Elektrode801 , der von den Schlitzen807 und808 umgeben ist, vollständig gegenüber dem Umfang elektrisch isoliert ist. - Der Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode
801 und der ITO-Elektrode805 kann durch die Anwesenheit der ersten Harz-Schichten803 (903 ) und804 bei der Ausbildung der Schlitze807 (907 ) und808 verhindert werden. Das heißt, wenn diese Harz-Schichten803 (903 ) und804 nicht vorhanden sind, entsteht häufig durch einen Teil der geschmolzenen Aluminium-Elektrode801 ein Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode801 und der ITO-Elektrode, die sich in der Nähe der Aluminium-Elektrode801 befindet. - Auf diese Weise ergibt sich der in den
8d und9d dargestellte Aufbau. - Als nächstes wird ein durchgehender Schlitz
809 , der in8e dargestellt ist, durch Bestrahlung mittels eines Laserstrahls gebildet. Dieser Schlitz809 geht bis auf die Rückseite des Substrats800 durch, wobei diese Rückseite in7 mit der Bezugszahl711 versehen ist. Dieser Schlitz809 wird als Leiterbahn oder Kanal813 bei der Ausbildung einer Ausgangselektrode verwendet, die zum Schluß mit der Rückseite des Substrats800 verbunden wird. Die Lage des Schlitzes809 entspricht der Lage einer äußeren Ausgangselektrode. - Danach werden, wie die
8f und9e zeigen, zweite Harz-Schichten810 (910 ) und811 (911 ) ausgebildet. Diese Harz-Schichten810 (910 ) und811 (911 ) füllen die Schlitze806 (906 ),807 (907 ) und808 mit Harz-Material aus. Ferner wirken diese Harz-Schichten auch als Isolationsfilm, bei dem es sich um eine untere Schicht für eine Kontaktelektrode handelt. - Diese zweiten Harz-Schichten
810 (910 ) und811 (911 ) werden durch ein Druckverfahren ausgebildet. - Wie die
8g und9f sowie die10 und11 zeigen, die nachstehend noch beschrieben werden, werden dann Kontaktelektroden709 ,710 ,711 ,712 und713 aus Silberpaste ausgebildet. Diese Kontaktelektroden werden auch durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Positionen der Kontaktelektroden709 ,710 ,711 ,712 und713 sind in7 dargestellt. - Danach wird ein Teil der Kontaktelektrode
709 in Richtung des Pfeils912 (9f ) mit einem Laserstrahl bestrahlt, um eine Leiterbahn913 zur elektrischen Verbindung der Aluminium-Elektrode801 mit der Kontaktelektrode709 herzustellen, wie es in9f dargestellt ist. Die Leiterbahn913 wird dadurch ausgebildet, daß ein Schlitz für den Kontakt ausgebildet und gleichzeitig die Silberpaste der Kontaktelektrode709 und die Aluminium-Elektrode801 geschmolzen werden. Dieses Verfahren wird auch als Laser-Verbindung (Verschmelzen mittels Laser) bezeichnet. - Auf diese Weise ergibt sich der in
9g im Schnitt IX-IX der7 dargestellte Aufbau. Wie9g zeigt, ist die Aluminium-Elektrode801 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung703 durch die Laser-Verbindung elektrisch mit dem Muster aus Silberpaste (der Kontaktelektrode709 ) verbunden, das mit der ITO-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung700 verbunden ist. - Infolgedessen ergibt sich ein Zustand, in dem die fotoelektrische Umformungsvorrichtung
703 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung700 in Reihe geschaltet ist. Bei diesem Aufbau sind drei Teile miteinander verbunden, die nicht die erwähnten miteinander verbundenen Teile sind. Aufgrund dieses Verbindungsaufbaus sind alle fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen703 ,700 ,701 und702 miteinander in Reihe geschaltet. - Darüber hinaus wird, wie die in den
8g und8h dargestellten Schnitte VIII-VIII der7 zeigen, nach der Ausbildung der Kontaktelektrode711 aus Silberpaste eine Kontaktelektrode812 auf der Rückseite des Substrats800 aus Silberpaste ausgebildet. Die Ausbildung dieser Kontaktelektrode812 erfolgt ebenfalls durch ein Druckverfahren. - Bei der Ausbildung der Kontaktelektrode
711 aus Silberpaste ist es auch sehr wichtig, daß eine Harz-Schicht804 unter der Kontaktelektrode711 vorhanden ist, wobei der entsprechende Teil in8g mit815 bezeichnet ist. Dies deshalb, weil die fotoelektrische Umformungsschicht802 durch die in der Silberpaste enthaltenen Silberteilchen beim Drucken beschädigt wird, so daß eine elektrische Verbindung zwischen der Aluminium-Elektrode801 und der ITO-Elektrode805 hergestellt würde. - Die Kontaktelektrode
812 ist elektrisch durch die Leiterbahn813 aus Silberpaste in dem durchgehenden Schlitz mit der Kontaktelektrode711 und daher elektrisch mit der ITO-Elektrode805 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung702 verbunden. - Die Kontaktelektrode
812 , die auf der der in7 dargestellten Oberseite abgekehrten bzw. gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, wirkt daher als Ausgangselektrode, die mit der ITO-Elektrode805 (siehe8g ) der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung702 (siehe7 ) verbunden ist. - Die ITO-Elektrode
805 steht mit einer 2-Halbleiterschicht auf der Lichteinfallsseite der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung702 in Kontakt. Die Kontaktelektrode812 ist daher eine Entnahme- bzw. Ausgangselektrode, über die die positive Ausgangsspannung abgenommen wird. -
10 stellt den Querschnitt X-X der7 dar, der einen Aufbau des Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulicht, und11 stellt den Querschnitt XI-XI der7 dar, der den Aufbau des Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulicht. In diesem Teil des Aufbau ist eine Entnahme- bzw. Ausgangselektrode (für die negative Ausgangsspannung) ausgebildet, die mit der N-Halblei-terschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung701 verbunden ist. - Wie
10 zeigt, ist eine Kontaktelektrode (Ausgangselektrode)1012 aus Silberpaste, die mit der Aluminium-Elektrode801 (Aluminium-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung701 ) über einen leitenden Pfad bzw. eine Leiterbahn1013 verbunden ist, auf der Rückseite des Substrats800 ausgebildet. - Ein Aufbau zur Ausbildung der elektrischen Verbindung zwischen der Aluminium-Elektrode
801 und der Ausgangselektrode1012 ist in11 als Querschnitt XI-XI der7 dargestellt. Die elektrische Verbindung bzw. der Kontakt wird an der mit1115 bezeichneten Stelle durch Anwendung einer Laser-Verbindung hergestellt. Insbesondere wird die Aluminium-Elektrode801 mit der Kontaktelektrode713 aus Silberpaste über eine Leiterbahn elektrisch verbunden. - Schließlich werden einzelne Solarzellen dadurch vervollständigt, daß eine Anzahl von Solarzellen, die auf einem langen Film als Basis-Substrat ausgebildet wurden, abgeschnitten werden. Auf diese Weise ergibt sich eine Anzahl von Solarzellen, deren äußeres Erscheinungsbild in
7 dargestellt ist. - Die Solarzelle, deren äußeres Aussehen oder Erscheinungsbild in
7 von oben gesehen dargestellt ist, ist mithin so aufgebaut, daß sie die fotoelektromotorische Kraft über die Ausgangselektrode812 aus einer 2-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsschicht702 (die sich auf der Rückseite der Elektrode711 (8h ) befindet) und über die Ausgangselektrode1012 aus einer N-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung701 (die sich auf der Rückseite der Elektrode713 (10 ) befindet) abgibt. - Nachstehend wird die Laser-Ritzung, die bei diesem Ausführungsbeispiel angewandt wird, beschrieben. Die Laser-Ritzung zur Ausbildung eines Schlitzes mit einer gewünschten Form oder einem gewünschten Muster wird durch Bestrahlung mittels eines einen Lichtfleck erzeugenden Laserstrahls unter Auslenkung (Hin- und Herbewegung) des Laserstrahls ausbildet.
- Wenn ein ringförmiger Schlitz an den Stellen
207 und707 oder den Stellen208 und708 , die jeweils in den2 und7 dargestellt sind, hergestellt werden soll, kann das Problem auftreten, daß der Anfangspunkt der Laser-Ritzung nicht mit ihrem Endpunkt zusammentrifft. -
12a stellt eine Spur dar, die durch eine Laser-Ritzung ausgebildet wurde, wobei die Bestrahlung mittels des Laserstrahls an einem Anfangspunkt1200 beginnt, umläuft und zum Anfangspunkt1200 zurückkehrt. - Generell liegt der Lichtfleck-Durchmesser eines Laserstrahls für eine Laser-Ritzung im Bereich von etwa einigen Zehn μm bis zu einigen Hundert μm. Bei aufeinander folgenden Schritten, bei denen ein langer Film verwendet wird, wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, ist es sehr schwierig, eine Fehlausrichtung (unzureichende Registerhaltigkeit) des Lichtfleck-Durchmessers zu verhindern. Wenn daher eine Anzahl von Schritten kontinuierlich ausgeführt wird, fällt der Anfangspunkt der Laser-Ritzung mitunter nicht mit ihrem Endpunkt zusammen. Ferner ist es möglich, daß an dem Punkt (Anfangspunkt einer Laser-Ritzung), den der Laserstrahl zuerst bestrahlt, und an dem Punkt (Endpunkt der Laser-Ritzung), den der Laser zuletzt bestrahlt, ein Kurzschluß zwischen der oberen fotoelektrischen Umformungsschicht und der unteren fotoelektrischen Umformungsschicht auftritt.
- Diese Probleme können durch eine Laser-Ritzung gelöst werden, die eine solche Spur bildet, wie sie in
12b dargestellt ist. Dabei wird eine solche Laser-Ritzung ausgeführt, daß der Anfangspunkt (Anfangs-position) und ihr Endpunkt (ihre Endposition)1104 nicht in dem Bereich1202 (innerhalb der geritzten Spuren) liegen, wo die fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen ausgebildet sind. Daher liegen der Anfangspunkt (Anfangsposition)1203 der Laser-Ritzung und ihr Endpunkt (Endposition)1204 außerhalb des Kreises, in dem fotoelektrische Umformungsvorrichtungen ausgebildet sind. - Infolgedessen läßt sich eine geschlossene Spur der Laser-Ritzung sicher ausbilden. Ferner lassen sich die verschiedensten Effekte, die sich aus dem Vorhandensein des Anfangspunkts und des Endpunkts einer Laser-Ritzung ergeben, vermeiden. Das heißt, da sich der Anfangspunkt
1203 und der Endpunkt1204 der Laser-Ritzung nicht in dem Bereich1202 befinden, in dem die Umformungsvorrichtungen ausgebildet sind, treten keine Probleme auf, selbst wenn in diesen Punkten ein Kurzschluß auftritt. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sieht jede Solarzelle insgesamt flügelradförmig aus. Es ist aber auch möglich, daß jede Solarzelle äußerlich wie ein Polygon, z. B. ein Rechteck, Sechseck oder Achteck, aussieht. -
13 stellt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Solarzelle dar, die auf der mit Ziffern versehenen Vorderseite bzw. dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das äußere Erscheinungsbild bzw. die Umfangskontur rechteckförmig. Auch jede fotoelektrische Umformungsvorrichtung ist rechteckig. Die fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen sind in acht Schichten vertikal übereinander angeordnet. Diese acht Schichten fotoelektrischer Umformungsvorrichtungen sind in Reihe geschaltet. Die Ausgangselektroden, der weitere Aufbau, die Betriebsweise und Effekte dieses Ausführungsbeispiels sind weitgehend die gleichen wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. -
14 stellt eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Solarzelle dar, die auf der mit Ziffern versehenen Vorderseite bzw. dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Solarzelle außen die Form eines Rechtecks. Alle fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen sind dreieckförmig. Diese sechs fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen sind in Reihe geschaltet. Der übrige Aufbau, die Wirkungsweise und die Effekte dieses Ausführungsbeispiels sind weitgehend die gleichen wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. -
15 stellt eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Solarzelle dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Solarzelle außen die Form eines Achtecks. Alle fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen sind dreieckförmig. Diese acht fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen sind in Reihe geschaltet. Der übrige Aufbau, die Wirkungsweise und die Effekte dieses Ausführungsbeispiels sind weitgehend die gleichen wie die der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. - Gemäß diesen Ausführungsbeispielen kann eine Solarzelle, die auf einer Armbanduhr angebracht wird, kostengünstig hergestellt werden. Eine hohe Zuverlässigkeit der Solarzelle kann ebenfalls erreicht werden. Da ferner die Ausgangselektrode, über die die Ausgangsgröße der Solarzelle entnommen wird, auf der der mit Licht bestrahlten Seite (der Lichteinfallsseite) gegenüberliegenden Oberfläche der Solarzelle vorgesehen sein kann, kann der Aufbau für die Entnahme der Ausgangsgröße vereinfacht werden. Ferner kann die Oberfläche, die zur fotoelektrischen Umformung beiträgt, so weit wie möglich vergrößert werden.
- Selbst wenn auf der Oberfläche der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung eine Elektrode in einem Druckverfahren ausgebildet wird, kann eine Beschädigung der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung wirksam verhindert werden. Ferner kann eine Solarzelle mit einer hohen Produktionsausbeute hergestellt werden.
Claims (3)
- Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, das folgende Schritte aufweist: das Aufbringen einer ersten Elektrodenschicht auf einem Substrat; das Aufbringen einer fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht auf der ersten Elektrodenschicht; das teilweise Aufbringen einer Harz-Schicht auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht; das Aufbringen einer zweiten Elektrodenschicht aus einem ITO-Film auf der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht und der Harz-Schicht; und das Aufdrucken einer dritten Elektrodenschicht aus Silberpaste auf einem Teil der zweiten Elektrodenschicht dort, wo die Harz-Schicht vorhanden ist, wobei eine Harz-Schicht unter der dritten Elektrodenschicht vorhanden ist, wodurch Beschädigungen der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht verhindert werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der fotoelektrischen Umformungshalbleiterschicht in der Aufbringung von Halbleiterfilmen besteht, die vom Substrat aus in der Reihenfolge von N-I-P-Typen geschichtet sind.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der ersten Elektrodenschicht in der Aufbringung eines Aluminium-Films besteht.
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