JP2000353817A - 集積化光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
集積化光電変換装置およびその製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ない工程数、低コストで精度よく製造され
得るとともに、高性能である、結晶質シリコンを光電変
換層に用いた集積化光電変換装置およびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 基板、電極層と、結晶質半導体層を含む
薄膜光電変換ユニット、および第１の透明導電層を具備
する積層構造を有し、電極層はセルごとに複数に分割さ
れており、積層構造にはセルごとに第１の透明導電層表
面から電極層に達する接続孔が設けられ、積層構造上に
は接続孔内を埋めるように透明導電性材料が堆積され
て、電極層に接続された、第１の透明導電層よりも膜厚
の厚い第２の透明導電層が形成され、セルごとに第２の
透明導電層表面から薄膜光電変換ユニットの上部にかけ
て分離溝が設けられていることを特徴とする。
得るとともに、高性能である、結晶質シリコンを光電変
換層に用いた集積化光電変換装置およびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 基板、電極層と、結晶質半導体層を含む
薄膜光電変換ユニット、および第１の透明導電層を具備
する積層構造を有し、電極層はセルごとに複数に分割さ
れており、積層構造にはセルごとに第１の透明導電層表
面から電極層に達する接続孔が設けられ、積層構造上に
は接続孔内を埋めるように透明導電性材料が堆積され
て、電極層に接続された、第１の透明導電層よりも膜厚
の厚い第２の透明導電層が形成され、セルごとに第２の
透明導電層表面から薄膜光電変換ユニットの上部にかけ
て分離溝が設けられていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積化光電変換装
置およびその製造方法に係り、特に、光電変換層として
結晶質シリコン系薄膜を用いた集積化光電変換装置およ
びその製造方法に関する。なお、本明細書において、
「結晶質」なる語は、「多結晶」および「微細結晶」の
双方を含むものとし、いずれも部分的に非晶質を含むも
のを意味するものとする。
置およびその製造方法に係り、特に、光電変換層として
結晶質シリコン系薄膜を用いた集積化光電変換装置およ
びその製造方法に関する。なお、本明細書において、
「結晶質」なる語は、「多結晶」および「微細結晶」の
双方を含むものとし、いずれも部分的に非晶質を含むも
のを意味するものとする。
【０００２】
【従来の技術】薄膜光電変換装置の代表的なものとし
て、光電変換層として非晶質シリコン薄膜を用いる非晶
質シリコン系太陽電池がある。非晶質シリコン薄膜は、
一般に２００℃程度の低い成膜温度で、プラズマＣＶＤ
法により成膜することが出来るため、ガラス、ステンレ
ス、有機フィルム等の安価な基板を用いることが可能で
ある。そのため、非晶質シリコン系太陽電池は、低コス
トな太陽電池として期待されている。
て、光電変換層として非晶質シリコン薄膜を用いる非晶
質シリコン系太陽電池がある。非晶質シリコン薄膜は、
一般に２００℃程度の低い成膜温度で、プラズマＣＶＤ
法により成膜することが出来るため、ガラス、ステンレ
ス、有機フィルム等の安価な基板を用いることが可能で
ある。そのため、非晶質シリコン系太陽電池は、低コス
トな太陽電池として期待されている。
【０００３】しかし、非晶質シリコン系太陽電池には、
Ｓｔｅｂｌｅｒ Ｗｒｏｎｓｋｅｙ効果と呼ばれる現象
が生じ、長期間の光照射により光電変換特性が低下する
という問題がある。また、その有効感度波長領域は、８
００ｎｍ程度までである。従って、非晶質シリコン系太
陽電池には、その信頼性や高性能化に限界があり、基板
選択の自由度や低コストプロセスを利用し得るという利
点が十分には生かされていない。
Ｓｔｅｂｌｅｒ Ｗｒｏｎｓｋｅｙ効果と呼ばれる現象
が生じ、長期間の光照射により光電変換特性が低下する
という問題がある。また、その有効感度波長領域は、８
００ｎｍ程度までである。従って、非晶質シリコン系太
陽電池には、その信頼性や高性能化に限界があり、基板
選択の自由度や低コストプロセスを利用し得るという利
点が十分には生かされていない。
【０００４】これに対し、近年、多結晶シリコンや微結
晶シリコンのような結晶質シリコンの薄膜を用いた結晶
質薄膜系太陽電池の開発が盛んに行われるようになって
いる。しかし、結晶質薄膜系太陽電池にも、非晶質薄膜
系に比べ、問題がある。即ち、多結晶シリコンや微結晶
シリコンを光電変換層として用いる場合には、その吸収
係数を考慮すると、太陽光を十分に吸収するためには、
数μｍから数十μｍｍもの膜厚が必要となることであ
る。この膜厚は、非晶質シリコン薄膜からなる光電変換
層の１０倍から１００倍も厚いことになる。
晶シリコンのような結晶質シリコンの薄膜を用いた結晶
質薄膜系太陽電池の開発が盛んに行われるようになって
いる。しかし、結晶質薄膜系太陽電池にも、非晶質薄膜
系に比べ、問題がある。即ち、多結晶シリコンや微結晶
シリコンを光電変換層として用いる場合には、その吸収
係数を考慮すると、太陽光を十分に吸収するためには、
数μｍから数十μｍｍもの膜厚が必要となることであ
る。この膜厚は、非晶質シリコン薄膜からなる光電変換
層の１０倍から１００倍も厚いことになる。
【０００５】このような光電変換層の厚い膜厚のため、
結晶質薄膜系太陽電池は、その製造に際し、従来の非晶
質シリコン系太陽電池の製造プロセスをそのまま適用す
ることが出来ない。このことは、特に集積化に際し、大
きな問題となる。
結晶質薄膜系太陽電池は、その製造に際し、従来の非晶
質シリコン系太陽電池の製造プロセスをそのまま適用す
ることが出来ない。このことは、特に集積化に際し、大
きな問題となる。
【０００６】特に、集積化に際しては、透明電極上に櫛
状電極を形成し、この櫛状電極と隣接するセルの取り出
し電極とを金属ワイヤ等により接続する工程が必要であ
る等、工程数が多く、製造コストが高くなってしま
う。。
状電極を形成し、この櫛状電極と隣接するセルの取り出
し電極とを金属ワイヤ等により接続する工程が必要であ
る等、工程数が多く、製造コストが高くなってしま
う。。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情の下になされ、少ない工程数、低コストで精度よく
製造され得るとともに、高性能である、結晶質シリコン
を光電変換層に用いた集積化光電変換装置およびその製
造方法を提供することを目的とする。
事情の下になされ、少ない工程数、低コストで精度よく
製造され得るとともに、高性能である、結晶質シリコン
を光電変換層に用いた集積化光電変換装置およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来困難
であった、結晶質シリコンを光電変換層に用いた光電変
換装置の集積化につき、検討を重ねた結果、透明電極層
上に、更に厚膜の透明電極層を設けることにより、櫛状
電極を形成することなく、セル間の接続が可能であり、
それによって、簡易な方法で精度よく集積化が可能であ
ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づくもの
である。
であった、結晶質シリコンを光電変換層に用いた光電変
換装置の集積化につき、検討を重ねた結果、透明電極層
上に、更に厚膜の透明電極層を設けることにより、櫛状
電極を形成することなく、セル間の接続が可能であり、
それによって、簡易な方法で精度よく集積化が可能であ
ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づくもの
である。
【０００９】即ち、本発明は、基板と、この基板上に形
成された電極層と、この電極層上に形成された結晶質半
導体層を含む薄膜光電変換ユニットと、この薄膜光電変
換ユニット上に形成された第１の透明導電層とを具備す
る積層構造を有し、前記電極層はセルごとに複数に分割
されており、前記積層構造にはセルごとに前記第１の透
明導電層表面から前記電極層に達する接続孔が設けら
れ、前記積層構造上には前記接続孔内を埋めるように透
明導電性材料が堆積されて、前記電極層に接続された、
前記第１の透明導電層よりも膜厚の厚い第２の透明導電
層が形成され、セルごとに前記第２の透明導電層表面か
ら前記薄膜光電変換ユニットの上部にかけて分離溝が設
けられていることを特徴とする集積化光電変換装置を提
供する。
成された電極層と、この電極層上に形成された結晶質半
導体層を含む薄膜光電変換ユニットと、この薄膜光電変
換ユニット上に形成された第１の透明導電層とを具備す
る積層構造を有し、前記電極層はセルごとに複数に分割
されており、前記積層構造にはセルごとに前記第１の透
明導電層表面から前記電極層に達する接続孔が設けら
れ、前記積層構造上には前記接続孔内を埋めるように透
明導電性材料が堆積されて、前記電極層に接続された、
前記第１の透明導電層よりも膜厚の厚い第２の透明導電
層が形成され、セルごとに前記第２の透明導電層表面か
ら前記薄膜光電変換ユニットの上部にかけて分離溝が設
けられていることを特徴とする集積化光電変換装置を提
供する。
【００１０】また、本発明は、基板上に、セルごとに複
数に分割された電極層を形成する工程、前記電極層上に
結晶質半導体層を含む薄膜光電変換ユニット、および第
１の透明導電層を順次成膜する工程、前記第１の透明導
電層の、前記電極層の取り出し部に対応する部分をスク
ライブする工程、前記第１の透明導電層をエッチングマ
スクとして用いて、前記薄膜光電変換ユニットをエッチ
ングし、前記薄膜光電変換ユニットに、前記電極層に達
する接続孔を形成する工程、前記接続孔を埋めるように
全面に、前記第１の透明導電層よりも厚い第２の透明導
電層を形成する工程、および前記第２の透明導電層、第
１の透明導電層および薄膜光電変換ユニットをスクライ
ブし、個々の光電変換セルに分離する分離溝を形成する
工程を具備することを特徴とする集積化光電変換装置の
製造方法を提供する。
数に分割された電極層を形成する工程、前記電極層上に
結晶質半導体層を含む薄膜光電変換ユニット、および第
１の透明導電層を順次成膜する工程、前記第１の透明導
電層の、前記電極層の取り出し部に対応する部分をスク
ライブする工程、前記第１の透明導電層をエッチングマ
スクとして用いて、前記薄膜光電変換ユニットをエッチ
ングし、前記薄膜光電変換ユニットに、前記電極層に達
する接続孔を形成する工程、前記接続孔を埋めるように
全面に、前記第１の透明導電層よりも厚い第２の透明導
電層を形成する工程、および前記第２の透明導電層、第
１の透明導電層および薄膜光電変換ユニットをスクライ
ブし、個々の光電変換セルに分離する分離溝を形成する
工程を具備することを特徴とする集積化光電変換装置の
製造方法を提供する。
【００１１】以上の集積化光電変換装置およびその製造
方法において、第１の透明導電層の膜厚は６０〜１００
ｎｍであり、第２の透明導電層の膜厚は３００〜６００
ｎｍであることが好ましい。
方法において、第１の透明導電層の膜厚は６０〜１００
ｎｍであり、第２の透明導電層の膜厚は３００〜６００
ｎｍであることが好ましい。
【００１２】また、前記第１および第２の透明導電層
は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯからなる群から選択
された１種により構成することが出来るが、特に、Ｚｎ
Ｏにより構成することが望ましい。
は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯからなる群から選択
された１種により構成することが出来るが、特に、Ｚｎ
Ｏにより構成することが望ましい。
【００１３】以上のように構成される本発明の集積化光
電変換装置およびその製造方法によると、前面電極を、
膜厚の薄い透明電極層と、厚い透明電極層からなる２層
の透明電極により構成することにより、低抵抗の透明電
極とすることが出来るため、収集電極を別途形成するこ
となく複数の光電変換セル間の接続が可能である。従っ
て、本発明によると、簡単な構造の集積構造を、少ない
工程数で、低コストで得ることが出来る。
電変換装置およびその製造方法によると、前面電極を、
膜厚の薄い透明電極層と、厚い透明電極層からなる２層
の透明電極により構成することにより、低抵抗の透明電
極とすることが出来るため、収集電極を別途形成するこ
となく複数の光電変換セル間の接続が可能である。従っ
て、本発明によると、簡単な構造の集積構造を、少ない
工程数で、低コストで得ることが出来る。
【００１４】なお、下層の膜厚の薄い透明電極層は、薄
膜光電変換ユニットをエッチングする際のエッチャント
に対し、高い耐エッチング性を有するので、裏面電極の
取り出しのための接続孔成形の際のエッチングマスクと
しても用いられる。
膜光電変換ユニットをエッチングする際のエッチャント
に対し、高い耐エッチング性を有するので、裏面電極の
取り出しのための接続孔成形の際のエッチングマスクと
しても用いられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る集積化光電変換装置を模式的に示す断面図で
ある。図１に示す光電変換装置は、基板１上に順次成膜
された裏面電極４、光電変換ユニット５、および前面電
極６により構成されている。前面電極６は、薄膜の透明
電極層６ａと厚膜の透明電極層６ｂとにより形成され
る。
て、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る集積化光電変換装置を模式的に示す断面図で
ある。図１に示す光電変換装置は、基板１上に順次成膜
された裏面電極４、光電変換ユニット５、および前面電
極６により構成されている。前面電極６は、薄膜の透明
電極層６ａと厚膜の透明電極層６ｂとにより形成され
る。
【００１６】このように構成される光電変換装置におい
て、裏面電極４はセルごとに分割されており、また前面
電極６および光電変換ユニット５の上部（ｐ層）は、分
離溝８によりセルごとに分離されており、このようにし
て複数の光電変換セル２ａ〜２ｃに分離されている。
て、裏面電極４はセルごとに分割されており、また前面
電極６および光電変換ユニット５の上部（ｐ層）は、分
離溝８によりセルごとに分離されており、このようにし
て複数の光電変換セル２ａ〜２ｃに分離されている。
【００１７】また、薄膜の透明電極層６ａおよび光電変
換ユニット５には、裏面電極４に達する接続孔１１が設
けられ、この接続孔１１を埋めるように透明導電性材料
が堆積されて、厚膜の透明電極層６ｂが形成されてい
る。その結果、この接続孔１１内の透明導電性材料を介
して、光電変換セル２ｂの裏面電極４と隣接する光電変
換セル２ａの前面電極６とが電気的に接続される。
換ユニット５には、裏面電極４に達する接続孔１１が設
けられ、この接続孔１１を埋めるように透明導電性材料
が堆積されて、厚膜の透明電極層６ｂが形成されてい
る。その結果、この接続孔１１内の透明導電性材料を介
して、光電変換セル２ｂの裏面電極４と隣接する光電変
換セル２ａの前面電極６とが電気的に接続される。
【００１８】以上のように、複数の光電変換セル２ａ〜
２ｃは、透明電極層６ｂによって直接に接続され、集積
化されている。なお、このように集積化された光電変換
装置において、光電変換されるべき光は、前面電極６の
側から照射される。
２ｃは、透明電極層６ｂによって直接に接続され、集積
化されている。なお、このように集積化された光電変換
装置において、光電変換されるべき光は、前面電極６の
側から照射される。
【００１９】次に、以上説明した集積化光電変換装置の
製造プロセスについて、具体的に説明する。
製造プロセスについて、具体的に説明する。
【００２０】まず、基板１としては、ステンレス等の金
属、有機フィルム、または低融点の安価なガラス等から
なる基板を用いることが出来る。この基板１上に形成さ
れている裏面電極４は、金属薄膜、または金属薄膜と透
明導電性酸化膜との組合せを含み、たとえば蒸着法、ス
パッタ法、ＣＶＤ法等によって成膜された後、ＹＡＧレ
ーザ等によりレーザスクライブされることにより、個々
のセルごとに分割されている。
属、有機フィルム、または低融点の安価なガラス等から
なる基板を用いることが出来る。この基板１上に形成さ
れている裏面電極４は、金属薄膜、または金属薄膜と透
明導電性酸化膜との組合せを含み、たとえば蒸着法、ス
パッタ法、ＣＶＤ法等によって成膜された後、ＹＡＧレ
ーザ等によりレーザスクライブされることにより、個々
のセルごとに分割されている。
【００２１】金属薄膜としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択された少なくとも１
以上の金属またはこれらの合金からなる層を用いること
が出来る。また、透明導電性酸化膜としては、ＩＴＯ、
ＳｎＯ２およびＺｎＯから選択された少なくとも１以上
の酸化物の層を用いることが出来る。
ｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔから選択された少なくとも１
以上の金属またはこれらの合金からなる層を用いること
が出来る。また、透明導電性酸化膜としては、ＩＴＯ、
ＳｎＯ２およびＺｎＯから選択された少なくとも１以上
の酸化物の層を用いることが出来る。
【００２２】次いで、裏面電極４上に、第１導電型半導
体層、光電変換層、および第２導電型半導体層が順次、
例えばプラズマＣＶＤ法により成膜され、光電変換ユニ
ット膜５が形成される。第１導電型半導体層としては、
たとえばリン若しくは窒素がドープされたｎ型シリコン
系薄膜、またはボロンがドープされたｐ型シリコン系薄
膜などを用いることが出来る。材料としては、非晶質シ
リコンまたは非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコ
ンゲルマニウム等の合金材料の他に、多結晶もしくは部
分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその合金材
料を用いることもできる。なお、必要ならば、このよう
な第１導電型半導体層にパルスレーザ光を照射すること
により、その結晶化分率や不純物原子によるキャリア濃
度を制御することもできる。
体層、光電変換層、および第２導電型半導体層が順次、
例えばプラズマＣＶＤ法により成膜され、光電変換ユニ
ット膜５が形成される。第１導電型半導体層としては、
たとえばリン若しくは窒素がドープされたｎ型シリコン
系薄膜、またはボロンがドープされたｐ型シリコン系薄
膜などを用いることが出来る。材料としては、非晶質シ
リコンまたは非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコ
ンゲルマニウム等の合金材料の他に、多結晶もしくは部
分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその合金材
料を用いることもできる。なお、必要ならば、このよう
な第１導電型半導体層にパルスレーザ光を照射すること
により、その結晶化分率や不純物原子によるキャリア濃
度を制御することもできる。
【００２３】第１導電型半導体層上に形成される光電変
換層としては、結晶質シリコン系薄膜が堆積される。こ
の結晶質シリコン系光電変換層としては、ノンドープｉ
型多結晶シリコン薄膜や体積結晶化分率が８０％以上の
ｉ型微結晶シリコン膜、または微量の不純物を含む弱ｐ
型もしくは弱ｎ型で光電変換機能を十分に備えているシ
リコン系薄膜材料を用いることが出来る。しかし、この
光電変換層はこれらに限定されず、シリコンカーバイド
やシリコンゲルマニウム等の合金材料を用いて形成して
もよい。光電変換層の厚さは１〜２０μｍの範囲内にあ
り、これは結晶質シリコン系薄膜光電変換層として必要
かつ十分な膜厚である。
換層としては、結晶質シリコン系薄膜が堆積される。こ
の結晶質シリコン系光電変換層としては、ノンドープｉ
型多結晶シリコン薄膜や体積結晶化分率が８０％以上の
ｉ型微結晶シリコン膜、または微量の不純物を含む弱ｐ
型もしくは弱ｎ型で光電変換機能を十分に備えているシ
リコン系薄膜材料を用いることが出来る。しかし、この
光電変換層はこれらに限定されず、シリコンカーバイド
やシリコンゲルマニウム等の合金材料を用いて形成して
もよい。光電変換層の厚さは１〜２０μｍの範囲内にあ
り、これは結晶質シリコン系薄膜光電変換層として必要
かつ十分な膜厚である。
【００２４】結晶質光電変換層上には、第１導電型半導
体層とは逆タイプの第２導電型半導体層としてのシリコ
ン系薄膜が堆積される。この第２導電型半導体層として
は、たとえばボロン若しくはアルミニウムがドープされ
たｐ型シリコン系薄膜、またはリンがドープされたｎ型
シリコン系薄膜などが用いられ得る。材料としては、非
晶質シリコンまたは非晶質シリコンカーバイドや非晶質
シリコンゲルマニウム等の合金材料の他に、多結晶もし
くは部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその
合金材料を用いることもできる。
体層とは逆タイプの第２導電型半導体層としてのシリコ
ン系薄膜が堆積される。この第２導電型半導体層として
は、たとえばボロン若しくはアルミニウムがドープされ
たｐ型シリコン系薄膜、またはリンがドープされたｎ型
シリコン系薄膜などが用いられ得る。材料としては、非
晶質シリコンまたは非晶質シリコンカーバイドや非晶質
シリコンゲルマニウム等の合金材料の他に、多結晶もし
くは部分的に非晶質を含む微結晶のシリコンまたはその
合金材料を用いることもできる。
【００２５】次に、図２（ｂ）に示すように、光電変換
ユニット５上に、ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯから選
択された材料からなる透明導電性酸化膜６ａを、スパッ
タリング法または蒸着法により形成する。この透明導電
性酸化膜６ａの膜厚は、６０〜１００ｎｍが好ましい。
ユニット５上に、ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯから選
択された材料からなる透明導電性酸化膜６ａを、スパッ
タリング法または蒸着法により形成する。この透明導電
性酸化膜６ａの膜厚は、６０〜１００ｎｍが好ましい。
【００２６】その後、図２（ｃ）に示すように、ＹＡＧ
レーザ等により、透明導電性酸化膜６ａの、裏面電極取
り出し部に対応する部分をスクライブする。次いで、図
２（ｄ）に示すように、この透明導電性酸化膜６ａをマ
スクとして用いて、光電変換ユニット５をエッチング
し、接続孔１１を形成する。その結果、この接続孔１１
の底部において、裏面電極４が露出する。なお、エッチ
ング方法としては、ドライエッチングまたはウェットエ
ッチングのいずれを用いてもよい。
レーザ等により、透明導電性酸化膜６ａの、裏面電極取
り出し部に対応する部分をスクライブする。次いで、図
２（ｄ）に示すように、この透明導電性酸化膜６ａをマ
スクとして用いて、光電変換ユニット５をエッチング
し、接続孔１１を形成する。その結果、この接続孔１１
の底部において、裏面電極４が露出する。なお、エッチ
ング方法としては、ドライエッチングまたはウェットエ
ッチングのいずれを用いてもよい。
【００２７】そして、図２（ｅ）に示すように、全面に
ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯから選択された材料を堆
積し、接続孔１１内を埋めるとともに、透明導電性酸化
膜６ａ上に透明導電性酸化膜６ｂを形成する。この透明
導電性酸化膜６ｂは、透明導電性酸化膜６ａと同一の材
質からなることが好ましく、その膜厚は、透明導電性酸
化膜６ａよりも厚く、３００〜６００ｎｍが望ましい。
ＩＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯから選択された材料を堆
積し、接続孔１１内を埋めるとともに、透明導電性酸化
膜６ａ上に透明導電性酸化膜６ｂを形成する。この透明
導電性酸化膜６ｂは、透明導電性酸化膜６ａと同一の材
質からなることが好ましく、その膜厚は、透明導電性酸
化膜６ａよりも厚く、３００〜６００ｎｍが望ましい。
【００２８】この透明導電性酸化膜６ｂにより、透明導
電性酸化膜６ａとともに構成する前面電極６の低抵抗化
を図ることが出来、同時に裏面電極とのコンタクト部分
を形成することが出来る。
電性酸化膜６ａとともに構成する前面電極６の低抵抗化
を図ることが出来、同時に裏面電極とのコンタクト部分
を形成することが出来る。
【００２９】最後に、前面電極６および光電変換ユニッ
ト５の上部（ｐ層）をレーザスクライブして分離溝８を
形成することにより、光電変換ユニット５の上部（ｐ
層）を含めた前面電極６をセルごとに分離する。
ト５の上部（ｐ層）をレーザスクライブして分離溝８を
形成することにより、光電変換ユニット５の上部（ｐ
層）を含めた前面電極６をセルごとに分離する。
【００３０】その結果、図１に示すように、接続孔１１
内の透明導電性材料を介して、裏面電極４と隣接する光
電変換セルの前面電極６とが電気的に接続されることに
より、複数の光電変換セルが接続され、集積化された光
電変換装置が得られる。
内の透明導電性材料を介して、裏面電極４と隣接する光
電変換セルの前面電極６とが電気的に接続されることに
より、複数の光電変換セルが接続され、集積化された光
電変換装置が得られる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。以下のようにして、３６個の光電変換セルからな
り、６個ごとに直列に接続した集積化光電変換装置を作
製した。まず、５インチ角のガラス基板１上に、スパッ
タリングにより、銀薄膜（膜厚２００ｎｍ）とＺｎＯ薄
膜（膜厚８０ｎｍ）、からなる裏面電極４を形成した。
そして、この裏面電極４を、ＹＡＧレーザによりセルご
とにスクライブした。このＹＡＧレーザによるスクライ
ブの条件は、ＳＨＧ１．２Ｗ、３ｋＨｚ、スクライブ速
度５０ｎｍ／ｓｅｃ、ジャストフォーカスであった。
る。以下のようにして、３６個の光電変換セルからな
り、６個ごとに直列に接続した集積化光電変換装置を作
製した。まず、５インチ角のガラス基板１上に、スパッ
タリングにより、銀薄膜（膜厚２００ｎｍ）とＺｎＯ薄
膜（膜厚８０ｎｍ）、からなる裏面電極４を形成した。
そして、この裏面電極４を、ＹＡＧレーザによりセルご
とにスクライブした。このＹＡＧレーザによるスクライ
ブの条件は、ＳＨＧ１．２Ｗ、３ｋＨｚ、スクライブ速
度５０ｎｍ／ｓｅｃ、ジャストフォーカスであった。
【００３２】次いで、原料ガスとしてシランガス（Ｓｉ
Ｈ４）とホスフィンガス（ＰＨ３）とを用いたプラズマ
ＣＶＤ法により、裏面電極４上に、リンがドープ（濃度
１０ ２０ｃｍ−３）されたｎ型非晶質シリコン層（膜厚
１０ｎｍ）を形成した。そして、このｎ型非晶質シリコ
ン層上に、原料ガスとしてシランガス（ＳｉＨ４）を用
いたプラズマＣＶＤ法により、ノンドープの多結晶シリ
コン薄膜（膜厚２．０μｍ）を形成した。更に、原料ガ
スとしてシランガス（ＳｉＨ４）とジボランガス（Ｂ２
Ｈ６）とを用いたプラズマＣＶＤ法により、多結晶シリ
コン薄膜上に、ボロンがドープ（濃度１０２０ｃ
ｍ−３）されたｐ型非晶質シリコン薄膜（膜厚１５ｎ
ｍ）を形成し、光電変換ユニット５を形成した。
Ｈ４）とホスフィンガス（ＰＨ３）とを用いたプラズマ
ＣＶＤ法により、裏面電極４上に、リンがドープ（濃度
１０ ２０ｃｍ−３）されたｎ型非晶質シリコン層（膜厚
１０ｎｍ）を形成した。そして、このｎ型非晶質シリコ
ン層上に、原料ガスとしてシランガス（ＳｉＨ４）を用
いたプラズマＣＶＤ法により、ノンドープの多結晶シリ
コン薄膜（膜厚２．０μｍ）を形成した。更に、原料ガ
スとしてシランガス（ＳｉＨ４）とジボランガス（Ｂ２
Ｈ６）とを用いたプラズマＣＶＤ法により、多結晶シリ
コン薄膜上に、ボロンがドープ（濃度１０２０ｃ
ｍ−３）されたｐ型非晶質シリコン薄膜（膜厚１５ｎ
ｍ）を形成し、光電変換ユニット５を形成した。
【００３３】次に、光電変換ユニット５上に、ＺｎＯ膜
６ａ（膜厚８０ｎｍ）を、スパッタリングにより形成し
た。このようにして、図２（ｂ）に示す構造を得た。そ
の後、図２（ｃ）に示すように、ＹＡＧレーザにより、
ＺｎＯ膜６ａをスクライブし、ＩＴＯ膜６のパターンを
形成した。このＹＡＧレーザによるスクライブの条件
は、ＳＨＧ０．５Ｗ、３ｋＨｚ、スクライブ速度５０ｎ
ｍ／ｓｅｃ、膜焦点から２ｍｍずらしての焦点位置で加
工した。
６ａ（膜厚８０ｎｍ）を、スパッタリングにより形成し
た。このようにして、図２（ｂ）に示す構造を得た。そ
の後、図２（ｃ）に示すように、ＹＡＧレーザにより、
ＺｎＯ膜６ａをスクライブし、ＩＴＯ膜６のパターンを
形成した。このＹＡＧレーザによるスクライブの条件
は、ＳＨＧ０．５Ｗ、３ｋＨｚ、スクライブ速度５０ｎ
ｍ／ｓｅｃ、膜焦点から２ｍｍずらしての焦点位置で加
工した。
【００３４】次に、得られたＺｎＯ膜６ａのパターンを
マスクとして用いて、フッ酸をエッチャントとして用い
たウェットエッチングにより、光電変換ユニット５を選
択的にエッチングした。このとき、ＺｎＯ膜６ａはこの
エッチャントに対する耐エッチング性が高いので、十分
にエッチングマスクとして用いることが出来る。このよ
うにして、底部において裏面電極４が露出した接続孔１
１が得られた。
マスクとして用いて、フッ酸をエッチャントとして用い
たウェットエッチングにより、光電変換ユニット５を選
択的にエッチングした。このとき、ＺｎＯ膜６ａはこの
エッチャントに対する耐エッチング性が高いので、十分
にエッチングマスクとして用いることが出来る。このよ
うにして、底部において裏面電極４が露出した接続孔１
１が得られた。
【００３５】次いで、全面に、ＺｎＯ膜６ｂ（膜厚３５
０ｎｍ）をスパッタリングにより形成した。この時、接
続孔１１はＺｎＯにより埋められ、 ＺｎＯ膜６ｂは、
裏面電極４と電気的に接続された。
０ｎｍ）をスパッタリングにより形成した。この時、接
続孔１１はＺｎＯにより埋められ、 ＺｎＯ膜６ｂは、
裏面電極４と電気的に接続された。
【００３６】最後に、 ＺｎＯ膜６ａ，６ｂおよびｐ型
非晶質シリコン薄膜をレーザスクライブして分離溝８を
形成することにより、ｐ型非晶質シリコン薄膜を含めた
前面電極６をセルごとに分離し、図１に示す構成の光電
変換装置を得た。各セルに端子２０を設け、各端子間の
抵抗を測定したところ、０．１メガオームであり、素子
分離に必要な０．０１メガオーム以上の抵抗率であっ
た。
非晶質シリコン薄膜をレーザスクライブして分離溝８を
形成することにより、ｐ型非晶質シリコン薄膜を含めた
前面電極６をセルごとに分離し、図１に示す構成の光電
変換装置を得た。各セルに端子２０を設け、各端子間の
抵抗を測定したところ、０．１メガオームであり、素子
分離に必要な０．０１メガオーム以上の抵抗率であっ
た。
【００３７】得られた光電変換装置は、裏面電極４と隣
接するセルの前面電極６とが、接続孔１１内を埋めるＺ
ｎＯにより接続されて、３６個の光電変換セルからな
り、６個ごとに直列に接続された、集積化光電変換セル
を得た。この集積化光電変換セルにＬＥＤを接続したと
ころ、ＬＥＤの点灯を確認することが出来た。
接するセルの前面電極６とが、接続孔１１内を埋めるＺ
ｎＯにより接続されて、３６個の光電変換セルからな
り、６個ごとに直列に接続された、集積化光電変換セル
を得た。この集積化光電変換セルにＬＥＤを接続したと
ころ、ＬＥＤの点灯を確認することが出来た。
【００３８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、前面電極を、膜厚の薄い透明電極層と、厚い透
明電極層からなる２層の透明電極により構成することに
より、収集電極を別途形成することなく、複数の光電変
換セル間の接続が可能であるので、簡単な構造の集積構
造を、少ない工程数で、低コストで得ることが出来る。
よると、前面電極を、膜厚の薄い透明電極層と、厚い透
明電極層からなる２層の透明電極により構成することに
より、収集電極を別途形成することなく、複数の光電変
換セル間の接続が可能であるので、簡単な構造の集積構
造を、少ない工程数で、低コストで得ることが出来る。
【図１】本発明の一実施形態に係る集積化光電変換装置
を示す断面図。
を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る集積化光電変換装置
の製造プロセスを工程順に示す断面図。
の製造プロセスを工程順に示す断面図。
１…基板 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ…光電変換セル ４…裏面電極 ５…光電変換ユニット ６…前面電極 ６ａ…薄い透明導電性酸化膜 ６ｂ…厚い透明導電性酸化膜 ８…分離溝 １１…接続孔 ２０…端子
Claims (6)
- 【請求項１】基板と、この基板上に形成された電極層
と、この電極層上に形成された結晶質半導体層を含む薄
膜光電変換ユニットと、この薄膜光電変換ユニット上に
形成された第１の透明導電層とを具備する積層構造を有
し、前記電極層はセルごとに複数に分割されており、前
記積層構造にはセルごとに前記第１の透明導電層表面か
ら前記電極層に達する接続孔が設けられ、前記積層構造
上には前記接続孔内を埋めるように透明導電性材料が堆
積されて、前記電極層に接続された、前記第１の透明導
電層よりも膜厚の厚い第２の透明導電層が形成され、セ
ルごとに前記第２の透明導電層表面から前記薄膜光電変
換ユニットの上部にかけて分離溝が設けられていること
を特徴とする集積化光電変換装置。 - 【請求項２】前記第１の透明導電層の膜厚は６０〜１０
０ｎｍであり、前記第２の透明導電層の膜厚は３００〜
６００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の集
積化光電変換装置。 - 【請求項３】前記第１および第２の透明導電層は、 Ｉ
ＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯからなる群から選択された
１種からなることを特徴とする請求項１または２に記載
の集積化光電変換装置。 - 【請求項４】基板上に、セルごとに複数に分割された電
極層を形成する工程、 前記電極層上に結晶質半導体層を含む薄膜光電変換ユニ
ット、および第１の透明導電層を順次成膜する工程、 前記第１の透明導電層の、前記電極層の取り出し部に対
応する部分をスクライブする工程、 前記第１の透明導電層をエッチングマスクとして用い
て、前記薄膜光電変換ユニットをエッチングし、前記薄
膜光電変換ユニットに、前記電極層に達する接続孔を形
成する工程、 前記接続孔を埋めるように全面に、前記第１の透明導電
層よりも厚い第２の透明導電層を形成する工程、および
前記第２の透明導電層、第１の透明導電層および薄膜光
電変換ユニットをスクライブし、個々の光電変換セルに
分離する分離溝を形成する工程を具備することを特徴と
する集積化光電変換装置の製造方法。 - 【請求項５】前記第１の透明導電層の膜厚は６０〜１０
０ｎｍであり、前記第１の透明導電層の膜厚は３００〜
６００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の集
積化光電変換装置。 - 【請求項６】前記第１および第２の透明導電層は、 Ｉ
ＴＯ、ＳｎＯ２およびＺｎＯからなる群から選択された
１種からなることを特徴とする請求項４または５に記載
の集積化光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11163798A JP2000353817A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 集積化光電変換装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11163798A JP2000353817A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 集積化光電変換装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000353817A true JP2000353817A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15780914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11163798A Pending JP2000353817A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 集積化光電変換装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000353817A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007287926A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Kaneka Corp | 集積化薄膜光電変換装置の製造方法および、その製造方法で得られうる集積化薄膜光電変換装置。 |
| WO2012050260A1 (ko) * | 2010-10-11 | 2012-04-19 | 한국철강 주식회사 | 광기전력 모듈 및 그 제조 방법 |
| CN112952009A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-11 | 无锡极电光能科技有限公司 | 钙钛矿电池组件及其制备方法和应用 |
| WO2024047795A1 (ja) * | 2022-08-31 | 2024-03-07 | 株式会社 東芝 | 太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池発電システム |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP11163798A patent/JP2000353817A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007287926A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Kaneka Corp | 集積化薄膜光電変換装置の製造方法および、その製造方法で得られうる集積化薄膜光電変換装置。 |
| WO2012050260A1 (ko) * | 2010-10-11 | 2012-04-19 | 한국철강 주식회사 | 광기전력 모듈 및 그 제조 방법 |
| CN112952009A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-11 | 无锡极电光能科技有限公司 | 钙钛矿电池组件及其制备方法和应用 |
| WO2024047795A1 (ja) * | 2022-08-31 | 2024-03-07 | 株式会社 東芝 | 太陽電池、多接合型太陽電池、太陽電池モジュール及び太陽電池発電システム |
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