JP2001223379A

JP2001223379A - 光起電力装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001223379A
Application number: JP2000354233A
Authority: JP
Inventors: Eiji Maruyama; 英治丸山; Manabu Sasaki; 学佐々木; Katsunobu Sayama; 勝信佐山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2001-08-17
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: JP4162373B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板表面に、酸化亜鉛からなる第１電極と、
光電変換層と、第２電極とからなる複数の単位セルを備
える光起電力装置において、光電変換特性の向上が図れ
る製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１表面に酸化亜鉛膜２１を形成する
工程と、該酸化亜鉛膜２１の所定部をエネルギービーム
の照射により除去し、該酸化亜鉛膜２１を複数の第１電
極２…に分割する工程と、複数に分割された前記第１電
極２…を備える前記基板１表面にエッチング処理を施す
工程と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積型の光起電力
装置に関し、特に酸化亜鉛からなる透明電極を備えた光
起電力装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池に代表される光起電力装置は、
太陽光を直接電気に変換することができることから、新
しいエネルギー源として実用化が進められている。斯か
る光起電力装置を構成する材料としては、従来単結晶シ
リコンや多結晶シリコン等の結晶系半導体材料や、Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体材料、或いは非晶質シリ
コンや非晶質シリコンゲルマニウム等の非晶質半導体材
料が知られている。このうち非晶質半導体材料を用いた
光起電力装置は、他の材料を用いた光起電力装置に比べ
て製造温度が低く、且つ容易に大面積化を図ることがで
き、１枚の基板上で容易に集積化が図れるという特徴を
有している。

【０００３】図１は、斯かる非晶質半導体材料を用いた
集積型の光起電力装置の構成を示す断面構造図である。
同図を参照して、集積型の光起電力装置につき説明す
る。基板１はガラス或いはプラスチック等の透光性且つ
絶縁性を有する材料からなり、該基板１表面に複数の第
１電極２…が分割配置されている。該第１電極２は通常
酸化錫（ＳｎＯ₂）膜から構成されており、その表面に
は基板１側から入射した入射光を散乱させるための粗面
が設けられている。この粗面は通常テクスチャ面と呼ば
れている。

【０００４】光電変換層３は非晶質半導体材料からな
り、通常は第１電極２側から順に、厚さ約１００Å程度
のｐ型非晶質シリコンカーバイド膜、厚さ４０００Å程
度の真性非晶質シリコン膜、及び厚さ２００Å程度のｎ
型非晶質シリコン膜が積層されて構成される。また、第
２電極４は、ＡｇやＡｌ等の高反射性の金属膜から構成
される。

【０００５】そして、上記第１電極２、光電変換層３及
び第２電極４の積層体から単位セル１０が構成され、相
隣接する単位セル１０同士は、一方の単位セル１０の第
１電極２と他方の単位セル１０の第２電極４とが電気的
に結合されることにより、互いに電気的に直列接続され
ている。

【０００６】図２は、斯かる従来の光起電力装置の製造
工程を説明するための工程別断面構造図である。まず、
図２（Ａ）に示す如く、基板１表面にテクスチャ面を有
する酸化錫（ＳｎＯ₂）膜からなる透明電極膜２１が形
成される。図２（Ｂ）に示す如く、透明電極膜２１の所
定部がレーザ光の照射により除去され、複数の第１電極
２…に分割される。

【０００７】次いで、図２（Ｃ）に示す如く、第１電極
２…上を含んで基板１上に、内部にｐｉｎ接合を有する
非晶質半導体膜３１が形成される。

【０００８】そして、図２（Ｄ）に示す如く、非晶質半
導体膜３１の所定部がレーザ光の照射により除去され
て、複数の光電変換層３…に分割される。

【０００９】さらに、図２（Ｅ）に示す如く、光電変換
層３…上を含んで基板１上に金属膜４が形成される。そ
して、この金属膜４１の所定部がレーザ光の照射により
除去されて複数の第２電極４に分割されることで、図１
に示した光起電力装置が製造される。

【００１０】ところで、従来透明電極としての第１電極
を構成する材料としては上述したように、ＳｎＯ₂が用
いられている。然し乍ら、ＳｎＯ₂の形成には５００℃
程度以上の高温を必要とするために製造コストの増大を
招くと共に、プラスチック基板等の耐熱性の低い基板を
用いることができず、基板選択の自由度も小さかった。

【００１１】そこで、近年第１電極を酸化亜鉛から構成
することが検討されている。即ち、酸化亜鉛はスパッタ
法を用いて２００℃程度以下の低温で作製できるため
に、製造コストの低減を図ることができ、且つ基板温度
選択の自由度も大きくなると言った利点を有する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、本出願人ら
が鋭意検討したところ、第１電極として酸化亜鉛を用い
た場合、酸化亜鉛膜の所定部をレーザ光の照射により除
去して複数の第１電極に分割する際に、相隣接する第１
電極間の電気的な分離がＳｎＯ₂膜を用いた場合に比べ
て困難であるという課題を見出した。このために、第１
電極を酸化亜鉛から構成した光起電力装置においては隣
接する単位セル間での漏れ電流が発生しやすく、光電変
換特性の低下を招いていた。

【００１３】まず、本願発明者等は、上述の課題が生じ
る原因について鋭意検討した。その結果推察された原因
について、図３に示す概念的な断面図を参照して説明す
る。尚、同図において図１と同様の機能を呈する部分に
は同一の符号を付している。

【００１４】まず、酸化亜鉛膜に照射するレーザ光の強
度が大きい場合、酸化亜鉛膜の温度上昇により、当該酸
化亜鉛膜中に含まれる抵抗値を下げるためのＡｌ或いは
Ｍｇ若しくはＧａ等のドーピング材が基板１中に拡散
し、図３（Ａ）に示す如く基板１表面に拡散領域１Ａが
形成される。そして、斯かる拡散領域１Ａを介して相隣
接する第１電極２、２間での漏れ電流が発生するものと
考えられる。

【００１５】一方、斯かる拡散領域１Ａの形成を抑制せ
んとしてレーザ光の強度を小さくすると、図３（Ｂ）に
示すが如く酸化亜鉛膜２１の残留物２１Ａが発生し、こ
の残留物２１Ａを介して相隣接する第１電極２間での漏
れ電流が発生するものと考えられる。

【００１６】以上のように、第１電極を酸化亜鉛から構
成した場合、照射するレーザ光の強度が大きいと酸化亜
鉛中に含まれるＡｌ、ＭｇやＧａ等のドーピング材の拡
散により基板表面に拡散領域が形成され、レーザ光の強
度が小さいと酸化亜鉛の残留物が生じる。そして、これ
ら拡散領域或いは残留物を介して相隣接する第１電極間
での漏れ電流が生じるために、光電変換特性が低下して
いたものと推察される。

【００１７】また、近年、ガラス基板を用いた薄膜半導
体装置は、大型化する傾向にあり、特に屋外で使用され
ることが多い太陽電池装置等は、機械的強度が要求され
ている。しかしながら、その対策としては、プロセスが
煩雑で低コスト化が難しい強化ガラスとの貼り合わせ
や、十分な強度や膜特性を持たせることが難しい透明電
極付きガラス基板を後から強化処理する方法が検討され
ているにすぎなかった。ここで、強化処理したガラスは
強化処理後にガラス溶融点に近い５００℃程度以上に温
度を上げてしまうと、強化処理の効果がなくなって、強
度が低下してしまう問題がある。上記したＳｎＯ₂膜は
一般に用いられている材料であるにも関わらず、通常、
この５００℃以上の温度で形成しなければ十分な特性が
得られないことから強化ガラスを基板として利用するこ
とができない。このため、透明電極を付けた後でガラス
基板を強化処理する方法が検討されている。

【００１８】さらに、透明電極をエネルギービームを用
いて加工する際には、瞬間的に融点である２０００℃程
度までその部分が温度上昇するように、エネルギーを加
えなければならない。そのため、５００℃以下の温度で
良好な特性の透明電極が形成できたとしてもその透明電
極を複数の領域に分割するためにエネルギービームを照
射した場合には、ガラス側にもその照射エネルギーによ
る熱が伝わる。この結果、温度が局所的には５００度以
上まで上昇してしまい、ガラスのその部分が微小なクラ
ックの発生や強度の不均一低下により、かえって全体と
して強度が不十分なものになってしまう。

【００１９】従って、本発明は斯かる従来の課題を解決
し、酸化亜鉛からなる第１電極を備えた光起電力装置に
おいて、光電変換特性の向上が図れる製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００２０】また、本発明は、基板として強化ガラスを
用いることができ、機械的強度が十分で且つ光電変換特
性の向上が図れる製造方法を提供することを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明は、基板表面に、酸化亜鉛からなる第
１電極と、光電変換層と、第２電極とからなる複数の単
位セルを備える光起電力装置の製造方法であって、基板
表面に酸化亜鉛膜を形成する工程と、該酸化亜鉛膜の所
定部をエネルギービームの照射により除去し、該酸化亜
鉛膜を複数の第１電極に分割する工程と、複数に分割さ
れた前記第１電極を備える前記基板表面にエッチング処
理を施す工程と、を備えることを特徴とする。

【００２２】また、前記エッチング処理より、前記第１
電極の表面にテクスチャ面を形成することを特徴とす
る。

【００２３】上記したように、本発明にあっては酸化亜
鉛膜の所定部をエネルギービームの照射により除去し、
複数の第１電極に分割した後に、エッチング処理を施す
ことによって、基板表面に形成された拡散領域或いは酸
化亜鉛の残留物できる。従って、本発明によれば相隣接
する第１電極間の漏れ電流を従来に比べ大幅に低減する
ことが可能となり、優れた光電変換特性を有する光起電
力装置を製造することが可能となる。

【００２４】また、この発明は、透明基板表面に、酸化
亜鉛からなる第１電極と、光電変換層と、第２電極とか
らなる複数の単位セルを備える光起電力装置の製造方法
であって、基板表面に酸化亜鉛膜を形成する工程と、該
酸化亜鉛膜の所定部をエネルギービームの照射により前
記透明基板側に所定の膜厚以上残した状態で除去して、
該酸化亜鉛膜を複数の第１電極に予備的に分割する工程
と、予備的に複数に分割された前記第１電極を備える前
記基板表面にエッチング処理を施し、隣り合う分割領域
の電気的分離を行う工程と、を備えることを特徴とす
る。

【００２５】前記透明基板として、強化ガラスを用いる
ことができる。

【００２６】上記したように、エネルギービームにより
複数の領域に分割する工程において、意図的に透明電極
のガラス基板側に所定の膜厚以上の透明電極を残し、エ
ッチング工程により、隣り合う分割領域電気的分離を行
うことにより、エネルギービームによる透明電極加工時
にガラス側にもその照射エネルギーにより熱が伝わるこ
とによる微小なクラックの発生や強度の不均一低下によ
り基板強度が低下するといった問題点を解決できる。

【００２７】更に、エネルギービームによる透明電極の
加工時に発生する飛散物の付着により完全に分離できな
い場合のエッチングの適用の際に問題となっていた基板
と透明電極間のエッチングが進行し易い部分のオーバー
エッチング現象を防止でき、加工部近傍の透明導電膜の
剥離防止によるデバイスの信頼性及び特性向上が可能と
なる。

【００２８】なお、上記した第２の構成によれば、ガラ
ス融点にまで温度が上昇することがなくなり、強化処理
の効果を維持することができるので、強化ガラスを用い
る場合に特に有効である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以上の知見をもとに得られた本発
明の実施の形態に係る光起電力装置の製造方法につい
て、以下に説明する。尚、本実施形態に係る製造方法の
大部分の工程は従来の工程と同一であるので、前述の図
２並びに本発明の特徴を示す図４を参照して説明する。

【００３０】まず、図２（Ａ）に示す如く、基板１上に
スパッタ法を用いて酸化亜鉛膜２１を形成する。

【００３１】次に、図２（Ｂ）に示す如く、酸化亜鉛膜
２１の所定部をレーザ光の照射により除去して複数の第
１電極２…に分割する。この段階で、前述の図３に示し
た如く基板１中の拡散領域１Ａ又は酸化亜鉛膜の残留物
２１Ａが生成されているものと考えられる。

【００３２】次いで、この複数に分割された前記第１電
極２を備える基板１表面にエッチング処理を施す。そし
て、本発明においては斯かるエッチング処理を施すこと
により、上記拡散領域１Ａ又は酸化亜鉛の残留物２１Ａ
を除去する。従って、エッチング処理としてはドライエ
ッチングを用いても良いし、或いはウェットエッチング
を用いても良いが、拡散領域１Ａが形成された基板１を
除去できる方法、或いは酸化亜鉛の残留物２１Ａを除去
できる方法で行う必要がある。このためにはエッチング
に用いるエッチングガス或いはエッチング溶液の選定が
重要であり、基板１の構成材料又は酸化亜鉛をエッチン
グすることができるエッチングガス或いはエッチング溶
液を選択して用いる必要がある。例えば、ウェットエッ
チングを用いてエッチング処理を行う場合には塩酸溶液
や酢酸溶液を用いることが好ましい。また、これに限ら
ず、基板１を構成する材料或いは酸化亜鉛をエッチング
できるものであれば、他のエッチングガス或いはエッチ
ング溶液を用いることができることは言うまでもない。

【００３３】次いで、図２（Ｃ）に示す如く、エッチン
グ処理の施された第１電極２上を含んで基板１上に、プ
ラズマＣＶＤ法を用いて厚さ約１００Åのｐ型非晶質シ
リコンカーバイド膜、膜厚約４０００Åの真性非晶質シ
リコン膜及び膜厚約２００Åのｎ型非晶質シリコン膜を
この順に積層することにより非晶質半導体膜３１を形成
する。

【００３４】そして、図２（Ｄ）に示す如く、非晶質半
導体膜３１の所定部をレーザ光の照射により除去し、複
数個の光電変換層３に分割する。

【００３５】さらに、図２（Ｅ）に示す如く、光電変換
層３上を含んで基板１上にスパッタ法を用いて銀からな
る金属膜４１を形成する。そして、この金属膜４１の所
定部をレーザ光の照射により除去して複数の第２電極４
に分割することで、集積型の光起電力装置が製造され
る。

【００３６】以上のように、本発明にあっては酸化亜鉛
膜をレーザ光の照射により除去した後に、エッチング処
理を施すことによって、基板１表面に形成された拡散領
域１Ａ或いは酸化亜鉛の残留物２１Ａを除去している。
従って、本発明によれば相隣接する第１電極間の漏れ電
流を従来に比べ大幅に低減することが可能となり、優れ
た光電変換特性を有する光起電力装置を製造することが
可能となる。

【００３７】以下に、本発明の第１実施例について、図
４を参照してさらに説明する。

【００３８】この第１実施例にあっては、図４（Ａ）に
示す如く、基板１としてガラス基板を用意する。基板サ
イズは、３０×４０ｃｍ、厚み５ｍｍである。

【００３９】図４（Ｂ）に示す如く、この基板１表面の
略全面にスパッタ法を用いて厚さ約１μｍの酸化亜鉛膜
２１を形成した。酸化亜鉛膜の形成条件は表１の通りで
ある。

【００４０】

【表１】

【００４１】次に、図４（Ｃ）に示す如く、この酸化亜
鉛膜２１の所定部を、波長１．０６μｍ、パルス周波数
３ｋＨｚ、強度４．０×１０⁷Ｗ／ｃｍ²のＹＡＧレーザ
の照射により除去して複数の第１電極２…に分割した。
尚、この条件のＹＡＧレーザ照射によれば酸化亜鉛膜２
１を完全に除去することができず、基板１表面に酸化亜
鉛の残留物２１Ａが観察された。

【００４２】次いで、図４（Ｄ）に示す如く、複数の第
１電極２…が形成された基板１を０．５ｗｔ．％の塩酸
溶液中に３０秒間程度浸漬することによりエッチング処
理を施し、その後に基板１を純水により洗浄した。加え
て、斯かる条件のエッチング処理によれば、第１電極２
の表面にテクスチャ面が形成された。

【００４３】そして、上記した図２に示す如く、第１電
極２上を含んで基板１上に、プラズマＣＶＤ法を用いて
厚さ約１００Åのｐ型非晶質シリコンカーバイド層、厚
さ約１５００Åの真性非晶質シリコン層、厚さ約２００
Åのｎ型微結晶シリコン層、厚さ約１００Åのｐ型非晶
質シリコン層、厚さ約１０００Åの真性非晶質シリコン
ゲルマニウム層、厚さ約２００Åのｎ型非晶質シリコン
層をこの順で積層することにより、非晶質半導体膜３１
を形成した。各層の形成条件は表２に示す通りである。
また、反応圧力は５０Ｐａに制御した。

【００４４】

【表２】

【００４５】そして、この非晶質半導体膜３１の所定部
分を、波長１．０６μｍ、パルス周波数３ｋＨｚ、強度
１．３×１０⁸Ｗ／ｃｍ²のＹＡＧレーザの照射により除
去し、複数の光電変換層３…に分割した。

【００４６】さらに、この光電変換層３上を含んで基板
１上にスパッタ法を用いて厚さ約１μｍの銀からなる金
属膜４１を形成し、この金属膜の所定部分を波長０．５
１μｍ、強度２×１０³Ｗ／ｃｍ²のＡｒレーザの照射に
より除去して複数の第２電極４に分割することにより、
実施例の光起電力装置を製造した。

【００４７】また、比較のために、第１電極２を分割し
た後にエッチング処理を施さない以外は第１実施例と同
一の方法で、比較例の光起電力装置を製造した。

【００４８】まず、実施例の光起電力装置と比較例の光
起電力装置のそれぞれについて、隣接する第１電極２間
の抵抗値を測定した結果を表３に示す。また、実施例の
光起電力装置と比較例の光起電力装置のそれぞれに対し
てＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射し、光電
変換特性を測定した結果を表４に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】表３から明らかなように、本第１実施例装
置の方が隣接する第１電極２の絶縁抵抗が向上してい
る。また、これに伴い、表４に示すが如く、本第１実施
例の装置の方が曲線因子が向上することにより、高い光
電変換率を得ることができた。

【００５２】以上説明した如く、本発明によれば酸化亜
鉛を第１電極として用いたときにあっても、従来に比べ
て優れた光電変換特性を有する光起電力装置を製造する
ことができる。

【００５３】加えて、第１電極分割後に施すエッチング
処理を、該第１電極表面にテクスチャ面を形成できる方
法で行うと、該テクスチャ面により入射光が散乱される
ことにより光電変換特性が向上するので、更に好まし
い。

【００５４】ところで、透明電極をエネルギービームを
用いて加工する際には、瞬間的に融点である２０００℃
程度までその部分が温度上昇するように、エネルギーを
加えなければならない。そのため、透明電極を複数の領
域に分割するためにエネルギービームを照射した場合に
は、ガラス側にもその照射エネルギーによる熱が伝わ
る。この結果、温度が局所的には５００℃以上まで上昇
してしまい、ガラスのその部分が微小なクラックの発生
や強度の不均一低下が生じることがある。

【００５５】また、上記したように、エネルギービーム
による透明電極の分離加工時に発生する飛散物の付着に
より完全に電気的に分離できない場合には、エッチング
等のプロセスにより分離を図ることが有効である。その
際、図５に示すように、基板１と透明電極２間のエッチ
ングが進行し易い部分２１Ｂのオーバーエッチング現象
により、加工部近傍の透明電極２の剥離等によりデバイ
スの信頼性及び特性低下が生じる虞がある。

【００５６】そこで、以下に示す第２の実施例において
は、強化ガラスの利用を容易にし、且つオーバーエッチ
ング現象の発生しない方法を提供する。

【００５７】以下に、本発明の第２の実施例について、
図６を参照して説明する。この第２の実施例にあって
は、図６（Ａ）に示す如く、基板１として強化ガラス基
板を用いた。基板サイズは、３０×４０ｃｍ、厚み５ｍ
ｍである。そして、図６（Ｂ）に示す如く、この基板１
表面の略全面にスパッタ法を用いて厚さ８０００Åの酸
化亜鉛膜２１を形成した。酸化亜鉛膜の形成条件は上述
した表１の通りである。

【００５８】次に、図６（Ｃ）に示す如く、酸化亜鉛膜
２１の所定部を、波長１．０６μｍ、パルス周波数３ｋ
ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザを用いて、この実施例では、
２．０×１０⁶Ｗ／ｃｍ²のレーザパワー密度、１０ｍｍ
／秒の加工速度で、光起電力装置が３５段集積接続とな
るように分割加工した。このＹＡＧレーザの照射による
分割加工は、分割部分に意図的に酸化亜鉛膜２１Ｃを残
す。上記条件のＹＡＧレーザの照射により、加工後に膜
厚約２０００Åの酸化亜鉛膜２１が意図的に残した。

【００５９】次いで、図６（Ｄ）に示す如く、上記レー
ザ加工を施した基板１を１．０ｗｔ．％の塩酸溶液中に
２０秒間程度浸漬することによりエッチング処理を施し
て分割部分に残存した酸化亜鉛膜の除去を行い、その後
に基板１を純水により洗浄した。この条件におけるエッ
チングによる酸化亜鉛膜のエッチング膜厚は約２５００
Åであり、残存した酸化亜鉛膜が除去され、複数の第１
電極２が形成される。そして、斯かる条件のエッチング
処理によれば、第１電極２の表面にテクスチャ面が形成
された。このエッチング処理の後、エネルギービームの
加工断面を１万倍のＳＥＭにより観察した。この観察の
結果、加工部には、酸化亜鉛膜の残留物はなかった。更
に、テスターにより隣接する第１電極２間の抵抗値を測
定したところ、１ＭΩ以上と電気的に分離されているこ
とを確認した。

【００６０】そして、第１電極２上を含んで基板１上
に、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さ約１００Åのｐ型非
晶質シリコンカーバイド層、厚さ約１５００Åの真性非
晶質シリコン層、厚さ約２００Åのｎ型微結晶シリコン
層、厚さ約１００Åのｐ型非晶質シリコン層、厚さ約１
０００Åの真性非晶質シリコンゲルマニウム層、厚さ約
２００Åのｎ型非晶質シリコン層をこの順で積層するこ
とにより、非晶質半導体膜３１を形成した。各層の形成
条件は前述した表２に示す条件と同じ条件で形成した。

【００６１】その後、この非晶質半導体膜３１の所定部
分を、波長０．５３μｍ、パルス周波数３ｋＨｚ、ＹＡ
Ｇレーザ第２高調波を用いて、良好な加工性が得られる
強度２×１０⁷Ｗ／ｃｍ²のレーザパワー密度、１０ｍｍ
／秒の加工速度で照射して、複数の光電変換層３に分割
した。

【００６２】さらに、この光電変換層３上を含んで基板
１上にＤＣスパッタ法を用いて厚さ約４０００Åのアル
ミニウムからなる金属膜４１を形成した。この膜の形成
は、Ａｒ４００ｓｃｃｍの１Ｐａの雰囲気下で大きさ３
００ｃｍ²のＡｌターゲーットに、０．１ｋＷの電力を
印加して行った。この金属膜の所定部分を波長０．５３
μｍ、パルス周波数３ｋＨｚ、ＹＡＧレーザ第２高調波
を用いて、良好な加工性が得られる強度２×１０⁷Ｗ／
ｃｍ²のレーザパワー密度、１０ｍｍ／秒の加工速度で
除去して複数の第２電極に分割することにより、第２の
実施例の光起電力装置を製造した。

【００６３】また、比較のために、上記した第１の実施
例に示すように、厚さ８０００Åの酸化亜鉛膜２１の所
定部を、波長１．０６μｍ、パルス周波数３ｋＨｚのＮ
ｄ：ＹＡＧレーザを用いて、２．０×１０⁷Ｗ／ｃｍ²の
レーザパワー密度、１０ｍｍ／秒の加工速度で、光起電
力装置が３５段集積接続となるように分割加工した。上
記レーザ加工を施した基板１を１．０ｗｔ．％の塩酸溶
液中に２０秒間程度浸漬することにより、エッチング処
理を施して酸化亜鉛の残留物の除去を行い、その後に基
板１を純水により洗浄した。その後、第２の実施例２と
同じ方法で第１の実施例の光起電力装置を製造した。第
２の実施例の光起電力装置と第１の実施例の光起電力装
置のそれぞれに対してＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²、
の光を照射し、２５℃の条件下で光電変換特性を測定し
た結果を表５に示す。

【００６４】

【表５】

【００６５】表５より、第２の実施例の方が、第１の実
施例に比べて、Ｆ．Ｆが向上している。

【００６６】段面ＳＥＭにより、素子断面を観察したと
ころ、第１の実施例においては、エッチング後に、ガラ
ス基板と酸化亜鉛膜の界面部分でオーバーエッチング現
象による酸化亜鉛膜の剥離が見られ、これによるリーク
成分の増加がＦ．Ｆが低下した原因であると考えられ
る。これに対して、第２の実施例では、オーバーエッチ
ング現象は全く見られなかった。

【００６７】また、第１の実施例、第２の実施例の青板
ガラス、強化ガラスそれぞれ用いた場合の母数５０の場
合での平均破壊加重の比較を第６表に示す。

【００６８】

【表６】

【００６９】第６表から明らかなように、強化ガラスを
用いた第２の実施例においては強化ガラスとしての強度
が十分維持できている。これに対して、第１の実施例に
おいては、強化ガラスを基板として用いているにもかか
わらず、強化処理を行っていない青板ガラスを用いた場
合より強度が低下している。また、同じ青板ガラス基板
同士でも、第２の実施例を適用した場合の方が強度が若
干優れていることが確認された。

【００７０】これは、レーザによる透明電極の分離加工
を行った際に、下地のガラス側にもその照射エネルギー
による熱が伝わることで、強化ガラスであっても温度が
局所的には５００℃以上まで上昇してしまい、その部分
の強度が不均一に低下してしまいかえって全体としても
強度が不十分なものになってしまったためと考えられ
る。また、ＳＥＭ断面による加工部のガラス表面を観察
したところ、第１の実施例では一部に微小なクラックが
見られるのに対して、第２の実施例では、全くクラック
の発生がなく、第２の実施例により機械的強度の向上が
可能であることが分かった。

【００７１】次に、本発明の第２の実施例において、エ
ネルギービームにより複数の領域に分割する工程におい
て、意図的に透明電極のガラス基板に残す膜の膜厚を変
化させた。即ち、エネルギービームにより複数の領域に
分割する工程において、レーザパワー及び／又は加工速
度を調整して、意図的に残す透明電極の膜厚を変化させ
た。そして、これらの基板を用いて太陽電池の出力の相
対比較を行った。表７においては、レーザパワーを変化
させ、加工速度は１０ｍｍ／秒で一定にした。規格化
は、残存させた膜厚２０００Åの場合にて行った。エッ
チングは１ｗｔ．％の塩酸により２０秒行った。この場
合のエッチングの膜厚は２５００Åであった。

【００７２】

【表７】

【００７３】表７より、エッチングの膜厚に比べて１０
％以下の膜厚を意図的に残しても、オーバーエッチング
の抑制には十分ではなく、出力の低下を招いた。今回の
実験では、エッチング膜厚に比べて２０％以上の膜厚手
は、第１の実施例よりは出力の改善が見られ、エッチン
グ膜厚まではその優位性が確認できた。また、エッチン
グ膜厚以上の膜厚では、効果がないのは明らかであり、
望ましくはエッチング膜厚の８０％以下２０％以上であ
る。

【００７４】上記した第２の実施例においては、エネル
ギービームにより複数の領域に分割する工程において、
意図的に透明電極のガラス基板側に所定の膜厚以上の透
明電極を残し、エッチング工程により、隣り合う分割領
域電気的分離を行うことにより、従来問題となっていた
エネルギービームによる透明電極加工時にガラス側にも
その照射エネルギーにより熱が伝わることによる微小な
クラックの発生や強度の不均一低下により基板強度が低
下するといった問題点を解決できる。

【００７５】更には、エネルギービームによる透明電極
の加工時に発生する飛散物の付着（数１０Å以下の膜
厚）により完全に分離できない場合のエッチングの適用
の際に問題となっていた基板と透明電極間のエッチング
が進行し易い部分のオーバーエッチング現象を防止で
き、加工部近傍の透明導電膜の剥離防止によるデバイス
の信頼性及び特性向上が可能となる。

【００７６】なお、本発明の第２の実施例は、強化ガラ
スを用いた場合に更に効果的であり、強化処理したガラ
スはガラス融点に近い５００℃程度以上に温度を上げて
しまうと、強化処理の効果がなくなってしまう。そこ
で、上記絶縁膜及び透明導電膜は基本的にこの５００℃
以下で形成されることになる。酸化錫に比べて、特に酸
化亜鉛を用いた場合には、５００℃以下でも比較的良好
な光透過率や導電率が得られるため好適である。

【００７７】また、本実施例においては、透明電極とし
て、ＤＣスパッタによる酸化亜鉛を用いたが、これは３
００℃という比較的低い基板温度でも良好な膜特性が得
られるためであり、５００℃程度以下で十分な導電特性
が得られるのであれば、酸化錫などの別材料、ＭＯＣＶ
Ｄなどの別の形成方法でも適用可能である。

【００７８】また、本実施例では、ガラス基板表面に絶
縁無機材料の被覆は施していないが、絶縁膜材料の被覆
を施したガラス基板でも効果があることが確認されてい
る。

【００７９】また、上記実施例においては、積層型の太
陽電池装置にこの発明を適用した例につき説明したが、
ｐｉｎの単層の太陽電池装置にこの発明は勿論適用する
ことができる。

【００８０】また、上記実施例においては、非晶質シリ
コン及び非晶質炭化シリコン及び微結晶シリコンを構成
要素とする光起電力装置への適用について述べたが、他
の構成要素を含む薄膜半導体を用いた他の構造の半導体
素子でも同様の効果が得られるのはもちろんである。

【００８１】尚、本発明は太陽電池に限らず、光センサ
等他の光起電力装置についても適用できることは言うま
でもない。

【００８２】また、上記実施例においては、透明電極の
分離加工用のエネルギービームとしてＹＡＧレーザ光を
用いたが、エキシマレーザのラインビームによる分離加
工を適用してもよいことはもちろんである。

【００８３】

【発明の効果】以上のように、本発明にあっては、酸化
亜鉛膜の所定部をエネルギービームの照射により除去
し、複数の第１電極に分割した後に、エッチング処理を
施すことによって、基板表面に形成された拡散領域或い
は酸化亜鉛の残留物を除去する。従って、本発明によれ
ば、相隣接する第１電極間の漏れ電流を従来に比べ大幅
に低減することが可能となり、優れた光電変換特性を有
する光起電力装置を製造することができる。

【００８４】また、エネルギービームにより複数の領域
に分割する工程において、意図的に透明電極のガラス基
板側に所定の膜厚以上の透明電極を残し、エッチング工
程により、隣り合う分割領域電気的分離を行うことによ
り、エネルギービームによる透明電極加工時にガラス側
にもその照射エネルギーにより熱が伝わることによる微
小なクラックの発生や強度の不均一低下により基板強度
が低下するといった問題点を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光起電力装置の断面構造図である。

【図２】光起電力装置の製造工程を説明するための工程
別構造断面図である。

【図３】従来の課題が生じる原因を説明するための概念
的な断面図である。

【図４】本発明の第１の実施例にかかる光起電力装置の
製造工程の要部を説明するための工程別構造断面図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施例にかかる光起電力装置の
課題部分を示す断面構造図である。

【図６】本発明の第２の実施例にかかる光起電力装置の
製造工程の要部を説明するための工程別構造断面図であ
る。

【符号の説明】

１基板２第１電極３光電変換層４第２電極１Ａ拡散領域２１Ａ残留物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐山勝信大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA11 CB21 DA03 DA04 EA09 EA16 FA02 GA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板表面に、酸化亜鉛からなる第１
電極と、光電変換層と、第２電極とからなる複数の単位
セルを備える光起電力装置の製造方法であって、基板表面に酸化亜鉛膜を形成する工程と、該酸化亜鉛膜の所定部をエネルギービームの照射により
除去し、該酸化亜鉛膜を複数の第１電極に分割する工程
と、複数に分割された前記第１電極を備える前記基板表面に
エッチング処理を施す工程と、を備えることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項２】透明基板表面に、酸化亜鉛からなる第１
電極と、光電変換層と、第２電極とからなる複数の単位
セルを備える光起電力装置の製造方法であって、基板表面に酸化亜鉛膜を形成する工程と、該酸化亜鉛膜の所定部をエネルギービームの照射により
前記透明基板側に所定の膜厚以上残した状態で除去し
て、該酸化亜鉛膜を複数の第１電極に予備的に分割する
工程と、予備的に複数に分割された前記第１電極を備える前記基
板表面にエッチング処理を施し、隣り合う分割領域の電
気的分離を行う工程と、を備えることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項３】前記透明基板は強化ガラスであることを
特徴とする請求項２に記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項４】前記透明基板側に残す膜厚は、エッチン
グ処理で除去するエッチング膜厚の２０％以上８０％以
下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光起
電力装置の製造方法。
【請求項５】前記エネルギービームは、ＹＡＧレーザ
の固体レーザビーム若しくはエキシマレーザのラインビ
ームであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光
起電力装置の製造方法。
【請求項６】前記エッチング処理により、前記第１電
極の表面にテクスチャ面を形成することを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載の光起電力装置の製造方
法。
【請求項７】前記エッチング処理は、酸を用いたウェ
ットエッチング或いはハロゲン系ガスを用いたドライエ
ッチングにより行われることを特徴とする請求項１乃至
６のいずれかに記載の光起電力装置の製造方法。