DE19758924B3 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle - Google Patents

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Makoto Hosokawa
Yukihiro Isobe
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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 bezeichnet 100 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 Glassubstrat 100 aus aufgebracht sind, 103 eine zweite Elektrode aus ITO (Indiumzinnoxid; engl.: ITO = Indium Tin Oxide), d. h. eine Elektrode einer mit Licht belichteten Oberseite, und 104 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 in 1a 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 Umformungsschicht 102 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 Umformungsschicht 102 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 Bezugszahl 105 bezeichnet einen auf diese Weise gebildeten Kurzschluß. Wenn der Kurzschluß 105 auftritt, ist die erste Elektrode 101 elektrisch mit der zweiten Elektrode 103 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 und 1b 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 bis 3h Ansichten des Querschnitts III-III der 2, die die Herstellungsschritte dieser nicht erfindungsgemäßen Variante einer Solarzelle darstellen,
  • 4a bis 4g Ansichten des Querschnitts IV-IV der 2, die nicht erfindungsgemäße Herstellungsschritte dieser Variante der Solarzelle darstellen,
  • 5 die Ansicht des Querschnitts V-V der 2, der den Aufbau dieser nicht erfindungsgemäßen Variante darstellt,
  • 6 die Ansicht des Querschnitts VI-VI der 2, der den Aufbau dieser nicht erfindungsgemäßen Variante darstellt,
  • 7 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Solarzelle, die auf dem Zifferblatt einer Uhr angeordnet wird,
  • 8a bis 8b Ansichten des Querschnitts III-III der 7, die die Herstellungsschritte der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle nach 7 darstellen,
  • 9a bis 9g Ansichten des Querschnitts IX-IX der 7, die die Herstellungsschritte der erfindungsgemäß hergestellten Solarzellen nach 7 darstellen,
  • 10 eine Ansicht des Querschnitts X-X der 7, der den Aufbau der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle nach 7 darstellt,
  • 11 eine Ansicht des Querschnitts XI-XI der 7, der den Aufbau der erfindungsgemäß hergestellten Solarzelle nach 7 darstellt,
  • 12a und 12b 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 Regionen 200, 201, 202 und 203 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 Umformungsvorrichtungen 200, 201, 202 und 203 sind in Reihe geschaltet, und ihre fotoelektromotorische Kraft (Foto-EMK) wird an äußeren Entnahme- bzw. Ausgangselektroden 312 (3h) und 512 (5) abgenommen, die nachstehend noch beschrieben werden.
  • Die vier fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen 200, 201, 202 und 203 sind längs kreuzförmiger Trennlinien 204 und 205 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 Umformungsvorrichtungen 200, 201, 202 und 203 dar. Der äußere Umfangsteil 207 wird durch eine Laser-Ritzung geformt, wie es in den 3d und 4d dargestellt ist, die nachstehend noch beschrieben werden. Der ringförmige Bereich zwischen dem äußeren Umfangsteil 207 und dem äußeren Umfang 206 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 den 3c und 4c dargestellt ist, die nachstehend noch beschrieben werden.
  • Diese geritzten Teile (Linien) 207 und 208 bilden eine ringförmige geschlossene Spur, die eine Kreisform hat, in der der Anfangspunkt der Ritzung mit ihrem Endpunkt verbunden ist.
  • Die 3a bis 3h stellen Ansichten des Querschnitts III-III der 2 dar, um die nicht erfindungsgemäßen Herstellungsschritte dieser Variante der Solarzelle zu veranschaulichen. Das heißt, die 3a bis 3h stellen die Herstellungsschritte eines Teils einer Entnahme- bzw. Ausgangselektrode (einer Elektrode auf der positiven Seite) dar.
  • Die 4a bis 4g stellen Ansichten des Querschnitts IV-IV der 2 dar und veranschaulichen die nicht erfindungsgemäßen Herstellungsschritte dieser Variante der Solarzelle. Das heißt, die 4a bis 4g stellen die Herstellungsschritte des Verbindungsteils der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 200 und der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 203 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 Substrats 300 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 in 2 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 und 4a dargestellt ist, eine Aluminium-Elektrode 301 auf einem Substrat 300 aufgebracht. Auf der Aluminium-Elektrode 301 wird eine fotoelektrische Umformungsschicht 302 aus Halbleitermaterial in der Reihenfolge von N-I-P-Typen vom Substrat 300 aus aufgebracht. Die Ausbildung des Films auf der Aluminium-Elektrode 301 erfolgt durch Zerstäubung. Ferner wird die fotoelektrische Umformungsschicht 302 durch Aufbringen einer Schicht nach einem Plasma-CVD-Verfahren aufgebracht.
  • Als nächstes werden erste Harz-Schichten 303 und 304 (403 und 404) durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Ausbildung der Harz-Schichten erfolgt kontinuierlich auf einem langen Film-Substrat. Die Harz-Schicht 303 (403) wird auf einem kreisförmigen Bereich aufgebracht (wo später ein Schlitz 307 (407) geritzt wird), der dem äußeren Umfang 207 entspricht. Ferner wird die Harz-Schicht 304 (404) auf einem ringförmigen Bereich ausgebildet (wo später ein Schlitz 306 (406) geritzt wird), der einem Kreis entspricht, der durch einen geritzten Teil 208 in 2 dargestellt ist. Damit ergibt sich ein Aufbau der nicht erfindungsgemäßen Solarzelle, wie er in den 3a und 4a 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 den 3b und 4b 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-Film 305 geritzt, um einen Schlitz 306 (406) (siehe 3c und 4c) auszubilden. Dieser Schlitz 306 (406) ist ringförmig als geritzter Teil 208 in 2 ausgebildet.
  • Bei der Bestrahlung mittels Laserstrahl zur Ausbildung des Schlitzes 306 (406) ist es wichtig, daß die Harz-Schicht 304 (404) als Basisschicht vorhanden ist. Wenn die Harz-Schicht 304 (404) nicht vorhanden ist, kann der Laserstrahl aufgrund seiner Streuung die fotoelektrische Umformungsschicht 302 erreichen. In einem weiteren extremen Fall kann ein Schlitz selbst in der Aluminium-Elektrode 301 durch den Laserstrahl gebildet werden.
  • Es ist kein Problem, wenn die fotoelektrische Umwandlungsschicht 302 im unteren Teil des geritzten Teils 208 geritzt wird. Dies deshalb, weil die fotoelektrische Umformungsschicht nicht zu der geforderten fotoelektrischen Umformung beiträgt. Wenn der Laserstrahl jedoch die Aluminium-Elektrode 301 erreicht, besteht die Gefahr, daß ein Kurzschluß zwischen der transparenten Elektrode 305 und der Aluminium-Elektrode 301 auftritt. Das heißt, das Material der Aluminium-Elektrode 301 wird durch die Energie des Laserstrahls geschmolzen, und die Schmelze erreicht die transparente Elektrode 305, so daß ein Kurzschluß zwischen beiden Elektroden auftreten kann. Da der Abstand zwischen der transparenten Elektrode 305 und der Aluminium-Elektrode 301 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-Elektrode 301 im unteren Teil des geritzten Teils 208 der ITO-Elektrode 305 in einem Querschnittsteil des Querschnitts IV-IV der 2 (der in den 4c und 4g dargestellt ist) völlig abgeschnitten wird, dann ist es nicht möglich, die fotoelektrische Umformungsvorrichtung 200 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 203 elektrisch zu verbinden. Selbst wenn die Aluminium-Elektrode 301 nicht vollständig im unteren Teil des geritzten Teils 208 der ITO-Elektrode 305 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-Elektrode 301 nicht. Mithin kann eine elektrische Verbindung der transparenten Elektrode 305 mit der Aluminium-Elektrode 301 vermieden werden. Ferner kann ein Durchtrennen und Beschädigen der Aluminium-Elektrode 301 ebenfalls verhindert werden. Infolgedessen kann die Produktionsausbeute drastisch erhöht werden. Auf diese Weise ergibt sich der in den 3c und 4c 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 Schlitz 307 (407) und ein Schlitz 308 (siehe 3d und 4d) ausgebildet.
  • Wie die Zeichnungen zeigen, ist der Laserstrahl in diesem Schritt so eingestellt, daß die Bodenteile der Schlitze 307 (407) und 308 sich in das Substrat 300 erstrecken können. Die Einstellung des Laserstrahls zur Ausbildung der Schlitze 307 (407) und 308 kann bei beiden Schlitzen die gleiche sein.
  • Der Schlitz 307 (407) wird ringförmig ausgebildet, wie es durch den geritzten Teil 207 in 2 dargestellt ist.
  • Der Schlitz 308 wird ausgebildet, um die Aluminium-Elektrode 301 um den Umfang eines Bereiches herum zur Ausbildung einer äußeren Entnahme- bzw. Ausgangselektrode auszubilden. Der Schlitz 308 steht mit dem Schlitz 307 in Verbindung. Die Schlitze 307 und 308 werden so ausgebildet, daß ein Teil (ein geschlossener Bereich, in dem ein durchgehender Schlitz 309, der nachstehend noch beschrieben wird, ausgebildet ist) der Aluminium-Elektrode 301, der von diesen Schlitzen 307 und 308 umgeben ist, vollständig gegenüber dem Umfang elektrisch isoliert ist.
  • Der Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode 301 und der ITO-Elektrode 305 kann durch die Anwesenheit der ersten Harz-Schichten 303 (403) und 304 bei der Ausbildung der Schlitze 307 (407) und 308 verhindert werden. Das heißt, wenn diese Harz-Schichten 303 (403) und 304 nicht vorhanden sind, entsteht häufig durch einen Teil der geschmolzenen Aluminium-Elektrode 301 ein Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode 301 und der ITO-Elektrode, die sich in der Nähe der Aluminium-Elektrode 301 befindet.
  • Auf diese Weise ergibt sich der in den 3d und 4d dargestellte nicht erfindungsgemäße Aufbau.
  • Als nächstes wird ein durchgehender Schlitz 309, der in 3e dargestellt ist, durch Bestrahlung mittels eines Laserstrahls gebildet. Dieser Schlitz 309 geht bis auf die Rückseite des Substrats 300 durch, wobei diese Rückseite in 2 mit der Bezugszahl 211 versehen ist. Dieser Schlitz 309 wird als Leiterbahn oder Kanal 313 bei der Ausbildung einer Ausgangselektrode verwendet, die zum Schluß mit der Rückseite des Substrats 300 verbunden wird. Die Lage des Schlitzes 309 entspricht der Lage einer äußeren Ausgangselektrode.
  • Danach werden, wie die 3f und 4e zeigen, zweite Harz-Schichten 310 (410) und 311 (411) ausgebildet. Diese Harz-Schichten 310 (410) und 311 (411) füllen die Schlitze 306 (406), 307 (407) und 308 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) und 311 (411) werden durch ein Druckverfahren ausgebildet.
  • Wie die 3g und 4f sowie die 5 und 6 zeigen, die nachstehend noch beschrieben werden, werden dann Kontaktelektroden 209, 210, 211, 212 und 213 aus Silberpaste ausgebildet. Diese Kontaktelektroden werden auch durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Positionen der Kontaktelektroden 209, 210, 211, 212 und 213 sind in 2 dargestellt.
  • Danach wird ein Teil der Kontaktelektrode 209 in Richtung des Pfeils 412 (4f) mit einem Laserstrahl bestrahlt, um eine elektrische Verbindung 413 zwischen der Aluminium-Elektrode 301 und der Kontaktelektrode 209 herzustellen, wie es in 4g dargestellt ist. Die elektrische Verbindung 413 wird dadurch ausgebildet, daß ein Schlitz für den Kontakt ausgebildet und gleichzeitig die Silberpaste der Kontaktelektrode 209 und die Aluminium-Elektrode 301 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 der 2 dargestellte nicht erfindungsgemäße Aufbau. Wie 4g zeigt, ist die Aluminium-Elektrode 301 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 203 durch die Laser-Verbindung elektrisch mit dem Muster aus Silberpaste (der Kontaktelektrode 209) verbunden, das mit der ITO-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 200 verbunden ist.
  • Infolgedessen ergibt sich ein Zustand, in dem die fotoelektrische Umformungsvorrichtung 203 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 200 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 Umformungsvorrichtungen 203, 200, 201 und 202 miteinander in Reihe geschaltet.
  • Darüber hinaus wird, wie die in den 3g und 3h dargestellten Schnitte III-III der 2 zeigen, nach der Ausbildung der Kontaktelektrode 211 aus Silberpaste eine Kontaktelektrode 312 auf der Rückseite des Substrats 300 aus Silberpaste ausgebildet. Die Ausbildung dieser Kontaktelektrode 312 erfolgt ebenfalls durch ein Druckverfahren. Die Kontaktelektrode 312 ist elektrisch durch die Leiterbahn 313 aus Silberpaste in dem durchgehenden Schlitz mit der Kontaktelektrode 211 und daher elektrisch mit der ITO-Elektrode 305 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 202 verbunden.
  • Die Kontaktelektrode 312, die auf der der in 2 dargestellten Oberseite abgekehrten bzw. gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, wirkt daher als Ausgangselektrode, die mit der ITO-Elektrode 305 (siehe 3h) der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 202 (siehe 2) verbunden ist.
  • Die ITO-Elektrode 305 steht mit einer P-Halbleiterschicht auf der Lichteinfallsseite der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 202 in Kontakt. Die Kontaktelektrode 312 ist daher eine Entnahme- bzw. Ausgangselektrode, über die die positive Ausgangsspannung abgenommen wird.
  • 5 stellt den Querschnitt V-V der 2 dar, der einen Aufbau dieser Variante der nicht erfindungsgemäßen Solarzelle veranschaulicht, und 6 stellt den Querschnitt VI-VI der 2 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 Umformungsvorrichtung 201 verbunden ist.
  • Wie 5 zeigt, ist eine Kontaktelektrode (Ausgangselektrode) 512 aus Silberpaste, die mit der Aluminium-Elektrode 301 (Aluminium-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 201) über einen leitenden Pfad bzw. eine Leiterbahn 513 verbunden ist, auf der Rückseite des Substrats 300 ausgebildet.
  • Ein Aufbau zur Ausbildung der elektrischen Verbindung zwischen der Aluminium-Elektrode 301 und der Ausgangselektrode 512 ist in 6 als Querschnitt VI-VI der 2 dargestellt. Die elektrische Verbindung wird an der mit 615 bezeichneten Stelle durch Anwendung einer Laser-Verbindung hergestellt. Insbesondere wird die Aluminium-Elektrode 301 mit der Kontaktelektrode 213 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 Ausgangselektrode 312 aus einer 2-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 202 (die sich auf der Rückseite der Elektrode 211 (3h) befindet) und über die Ausgangselektrode 512 aus einer N-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 201 (die sich auf der Rückseite der Elektrode 213 (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 nach 7 enthält einen flexiblen Harz-Film mit einer Dicke von 70 μm als Substrat.
  • In 7 stellen vier Bereiche 700, 701, 702 und 703 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 Umformungsvorrichtungen 700, 701, 702 und 703 sind in Reihe geschaltet, und ihre fotoelektromotorische Kraft wird über äußere Ausgangselektroden 812 (8h) und 1012 (10) entnommen, die nachstehend noch beschrieben werden.
  • Die vier fotoelektrischen Umformungsvorrichtungen 700, 701, 702 und 703 sind längs kreuzförmiger Unterteilungslinien 704 und 705 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 Umformungsvorrichtungen 700, 701, 702 und 703 dar. Der äußere Umfangsteil 707 wird durch Laser-Ritzung ausgebildet, wie es in den 8d und 9d dargestellt ist. Der ringförmige Bereich zwischen dem äußeren Umfangsteil 707 und dem äußeren Umfangsteil 706 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 den 8c und 9c dargestellt ist, die nachstehend noch beschrieben werden.
  • Diese geritzten Teile (Linien) 707 und 708 bilden eine ringförmige geschlossene Spur in Kreisform, bei der der Anfangspunkt der Ritzung mit ihrem Endpunkt verbunden ist.
  • Die 8a bis 8h stellen die Querschnitte VIII-VIII der 7 dar, die die Herstellungsschritte dieses Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulichen. Das heißt, die 8a bis 8h stellen die Herstellungsschritte eines Teils einer Ausgangselektrode (einer Elektrode auf der positiven Seite) dar.
  • Die 9a bis 9g stellen die Querschnitte IX-IX der 7 dar, die die Herstellungsschritte des Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulichen. Das heißt, die 9a bis 9g stellen die Herstellungsschritte des Verbindungsteils der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 700 und der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 703 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 Substrat 800 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 in 7 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 und 9a dargestellt ist, eine Aluminium-Elektrode 801 auf einem Substrat 800 aufgebracht. Auf der Aluminium-Elektrode 801 wird eine fotoelektrische Umformungsschicht 802 aus Halbleitermaterial in der Reihenfolge von N-I-P-Typen vom Substrat 800 aus aufgebracht. Die Ausbildung des Films auf der Aluminium-Elektrode 801 erfolgt durch Zerstäubung. Ferner wird die fotoelektrische Umformungsschicht 802 durch Aufbringen einer Schicht nach einem Plasma CVD-Verfahren aufgebracht.
  • Als nächstes werden erste Harz-Schichten 803 und 804 (903 und 904) durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Ausbildung der Harz-Schichten erfolgt kontinuierlich auf einem langen Film-Substrat. Die Harz-Schicht 803 (903) wird auf einem kreisförmigen Bereich aufgebracht (wo später ein Schlitz 807 (907) geritzt wird), der dem äußeren Umfangsteil in 7 entspricht. Ferner wird die Harz-Schicht 804 (904) auf einem ringförmigen Bereich ausgebildet (wo später ein Schlitz 806 (906) geritzt wird), der einem Kreis entspricht, der durch einen geritzten Teil 708 in 7 dargestellt ist.
  • Die Harz-Schicht 804 bildet eine Basis-Schicht für den ringförmig ausgebildeten Schlitz 806. Ferner hat die Harz-Schicht 804 die Aufgabe, Beschädigungen der fotoelektrischen Umformungsschicht 802 unter der später durch ein Druckverfahren ausgebildeten Kontaktelektrode zu verhindern.
  • Damit ergibt sich ein Aufbau der Solarzelle, wie er in den 8a und 9a 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 den 8b und 9b 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 Schlitz 806 (906) (siehe 8c und 9c) auszubilden. Dieser Schlitz 806 (906) ist ringförmig als geritzter Teil 708 in 7 ausgebildet.
  • Bei der Bestrahlung mittels Laserstrahl zur Ausbildung des Schlitzes 806 (906) ist es wichtig, das die Harz-Schicht 804 (904) als Basisschicht vorhanden ist. Wenn die Harz-Schicht 804 (904) nicht vorhanden ist, kann der Laserstrahl aufgrund seiner Streuung die fotoelektrische Umformungsschicht 802 erreichen. In einem weiteren extremen Fall kann ein Schlitz selbst in der Aluminium-Elektrode 801 durch den Laserstrahl gebildet werden.
  • Es entsteht kein Problem, wenn die fotoelektrische Umwandlungsschicht 802 im unteren Teil des geritzten Teils 708 geritzt wird. Dies deshalb, weil die fotoelektrische Umformungsschicht nicht zu der geforderten fotoelektrischen Umformung beiträgt. Wenn der Laserstrahl jedoch die Aluminium-Elektrode 801 erreicht, besteht die Gefahr, daß ein Kurzschluß zwischen der transparenten Elektrode 805 und der Aluminium-Elektrode 801 auftritt. Das heißt, das Material der Aluminium-Elektrode 801 wird durch die Energie des Laserstrahls geschmolzen, und die Schmelze erreicht die transparente Elektrode 805, so daß ein Kurzschluß zwischen beiden Elektroden auftreten kann. Da der Abstand zwischen der transparenten Elektrode 805 und der Aluminium-Elektrode 801 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 Teils 708 der ITO-Elektrode 805 in einem Querschnittsteil des Querschnitts IX-IX der 7 (der in den 9a bis 9g dargestellt ist) völlig durch- bzw. abgeschnitten wird, dann ist es nicht möglich, die fotoelektrische Umformungsvorrichtung 700 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 703 elektrisch zu verbinden. Selbst wenn die Aluminium-Elektrode 801 nicht vollständig im unteren Teil des geritzten Teils 708 der ITO-Elektrode 805 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-Elektrode 801 nicht. Mithin kann eine elektrische Verbindung der transparenten Elektrode 805 mit der Aluminium-Elektrode 801 vermieden werden. Ferner kann ein Durchtrennen und Beschädigen der Aluminium-Elektrode 801 ebenfalls vermieden werden. Infolgedessen kann die Produktionsausbeute drastisch erhöht werden. Auf diese Weise ergibt sich der in den 8c und 9c 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 Schlitz 807 (907) und ein Schlitz 808 (siehe 8d und 9d) ausgebildet.
  • Wie diese Zeichnungen zeigen, ist der Laserstrahl in diesem Schritt so eingestellt, daß die Bodenteile der Schlitze 807 (907) und 808 sich in das Substrat 800 erstrecken können. Die Einstellung des Laserstrahls zur Ausbildung der Schlitze 807 (907) und 808 kann bei beiden Schlitzen die gleiche sein.
  • Der Schlitz 807 (907) wird ringförmig ausgebildet, wie es durch den geritzten Teil 707 in 7 dargestellt ist.
  • Der Schlitz 808 wird ausgebildet, um die Aluminium-Elektrode 801 um den Umfang eines Bereiches herum zur Ausbildung einer äußeren Entnahme- bzw. Ausgangselektrode auszubilden. Der Schlitz 808 steht mit dem Schlitz 807 in Verbindung. Die Schlitze 807 und 808 werden so ausgebildet, daß ein Teil (ein geschlossener Bereich, in dem ein durchgehender Schlitz 809, der nachstehend noch beschrieben wird, ausgebildet ist) der Aluminium-Elektrode 801, der von den Schlitzen 807 und 808 umgeben ist, vollständig gegenüber dem Umfang elektrisch isoliert ist.
  • Der Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode 801 und der ITO-Elektrode 805 kann durch die Anwesenheit der ersten Harz-Schichten 803 (903) und 804 bei der Ausbildung der Schlitze 807 (907) und 808 verhindert werden. Das heißt, wenn diese Harz-Schichten 803 (903) und 804 nicht vorhanden sind, entsteht häufig durch einen Teil der geschmolzenen Aluminium-Elektrode 801 ein Kurzschluß zwischen der Aluminium-Elektrode 801 und der ITO-Elektrode, die sich in der Nähe der Aluminium-Elektrode 801 befindet.
  • Auf diese Weise ergibt sich der in den 8d und 9d dargestellte Aufbau.
  • Als nächstes wird ein durchgehender Schlitz 809, der in 8e dargestellt ist, durch Bestrahlung mittels eines Laserstrahls gebildet. Dieser Schlitz 809 geht bis auf die Rückseite des Substrats 800 durch, wobei diese Rückseite in 7 mit der Bezugszahl 711 versehen ist. Dieser Schlitz 809 wird als Leiterbahn oder Kanal 813 bei der Ausbildung einer Ausgangselektrode verwendet, die zum Schluß mit der Rückseite des Substrats 800 verbunden wird. Die Lage des Schlitzes 809 entspricht der Lage einer äußeren Ausgangselektrode.
  • Danach werden, wie die 8f und 9e zeigen, zweite Harz-Schichten 810 (910) und 811 (911) ausgebildet. Diese Harz-Schichten 810 (910) und 811 (911) füllen die Schlitze 806 (906), 807 (907) und 808 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) und 811 (911) werden durch ein Druckverfahren ausgebildet.
  • Wie die 8g und 9f sowie die 10 und 11 zeigen, die nachstehend noch beschrieben werden, werden dann Kontaktelektroden 709, 710, 711, 712 und 713 aus Silberpaste ausgebildet. Diese Kontaktelektroden werden auch durch ein Druckverfahren ausgebildet. Die Positionen der Kontaktelektroden 709, 710, 711, 712 und 713 sind in 7 dargestellt.
  • Danach wird ein Teil der Kontaktelektrode 709 in Richtung des Pfeils 912 (9f) mit einem Laserstrahl bestrahlt, um eine Leiterbahn 913 zur elektrischen Verbindung der Aluminium-Elektrode 801 mit der Kontaktelektrode 709 herzustellen, wie es in 9f dargestellt ist. Die Leiterbahn 913 wird dadurch ausgebildet, daß ein Schlitz für den Kontakt ausgebildet und gleichzeitig die Silberpaste der Kontaktelektrode 709 und die Aluminium-Elektrode 801 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 der 7 dargestellte Aufbau. Wie 9g zeigt, ist die Aluminium-Elektrode 801 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 703 durch die Laser-Verbindung elektrisch mit dem Muster aus Silberpaste (der Kontaktelektrode 709) verbunden, das mit der ITO-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 700 verbunden ist.
  • Infolgedessen ergibt sich ein Zustand, in dem die fotoelektrische Umformungsvorrichtung 703 mit der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 700 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 Umformungsvorrichtungen 703, 700, 701 und 702 miteinander in Reihe geschaltet.
  • Darüber hinaus wird, wie die in den 8g und 8h dargestellten Schnitte VIII-VIII der 7 zeigen, nach der Ausbildung der Kontaktelektrode 711 aus Silberpaste eine Kontaktelektrode 812 auf der Rückseite des Substrats 800 aus Silberpaste ausgebildet. Die Ausbildung dieser Kontaktelektrode 812 erfolgt ebenfalls durch ein Druckverfahren.
  • Bei der Ausbildung der Kontaktelektrode 711 aus Silberpaste ist es auch sehr wichtig, daß eine Harz-Schicht 804 unter der Kontaktelektrode 711 vorhanden ist, wobei der entsprechende Teil in 8g mit 815 bezeichnet ist. Dies deshalb, weil die fotoelektrische Umformungsschicht 802 durch die in der Silberpaste enthaltenen Silberteilchen beim Drucken beschädigt wird, so daß eine elektrische Verbindung zwischen der Aluminium-Elektrode 801 und der ITO-Elektrode 805 hergestellt würde.
  • Die Kontaktelektrode 812 ist elektrisch durch die Leiterbahn 813 aus Silberpaste in dem durchgehenden Schlitz mit der Kontaktelektrode 711 und daher elektrisch mit der ITO-Elektrode 805 der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 702 verbunden.
  • Die Kontaktelektrode 812, die auf der der in 7 dargestellten Oberseite abgekehrten bzw. gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, wirkt daher als Ausgangselektrode, die mit der ITO-Elektrode 805 (siehe 8g) der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 702 (siehe 7) verbunden ist.
  • Die ITO-Elektrode 805 steht mit einer 2-Halbleiterschicht auf der Lichteinfallsseite der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 702 in Kontakt. Die Kontaktelektrode 812 ist daher eine Entnahme- bzw. Ausgangselektrode, über die die positive Ausgangsspannung abgenommen wird.
  • 10 stellt den Querschnitt X-X der 7 dar, der einen Aufbau des Ausführungsbeispiels der Solarzelle veranschaulicht, und 11 stellt den Querschnitt XI-XI der 7 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 Umformungsvorrichtung 701 verbunden ist.
  • Wie 10 zeigt, ist eine Kontaktelektrode (Ausgangselektrode) 1012 aus Silberpaste, die mit der Aluminium-Elektrode 801 (Aluminium-Elektrode der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 701) über einen leitenden Pfad bzw. eine Leiterbahn 1013 verbunden ist, auf der Rückseite des Substrats 800 ausgebildet.
  • Ein Aufbau zur Ausbildung der elektrischen Verbindung zwischen der Aluminium-Elektrode 801 und der Ausgangselektrode 1012 ist in 11 als Querschnitt XI-XI der 7 dargestellt. Die elektrische Verbindung bzw. der Kontakt wird an der mit 1115 bezeichneten Stelle durch Anwendung einer Laser-Verbindung hergestellt. Insbesondere wird die Aluminium-Elektrode 801 mit der Kontaktelektrode 713 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 Ausgangselektrode 812 aus einer 2-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsschicht 702 (die sich auf der Rückseite der Elektrode 711 (8h) befindet) und über die Ausgangselektrode 1012 aus einer N-Halbleiterschicht der fotoelektrischen Umformungsvorrichtung 701 (die sich auf der Rückseite der Elektrode 713 (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 und 707 oder den Stellen 208 und 708, die jeweils in den 2 und 7 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 Anfangspunkt 1200 beginnt, umläuft und zum Anfangspunkt 1200 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 Bereich 1202 (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 Endpunkt 1204 der Laser-Ritzung nicht in dem Bereich 1202 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)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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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