JP2003046099A - 集積型光起電力装置及びその製造方法 - Google Patents
集積型光起電力装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非晶質半導体層が薄膜化しても、裏面金属電
極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起電力装置及
びその製造方法を提供することをその目的とする。 【解決手段】 この発明の集積型光起電力装置は、透光
性絶縁基板１上の一主面上に複数の光電変換素子領域毎
に分割形成された透明導電膜２と、前記透光性絶縁基板
１上に形成された透明導電膜２上に設けられ、複数の光
電変換素子領域毎に分割された非晶質半導体層３と、前
記透光性絶縁基板１の他主面側からレーザビームの照射
により分割された前記非晶質半導体層３上に設けられた
金属電極膜４２を含む裏面電極膜４と、を備えた集積型
光起電力装置において、前記裏面電極膜４は、前記金属
電極膜４２上に当該金属電極膜４２より融点が高い非晶
質シリコン半導体膜５が設けられている。
極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起電力装置及
びその製造方法を提供することをその目的とする。 【解決手段】 この発明の集積型光起電力装置は、透光
性絶縁基板１上の一主面上に複数の光電変換素子領域毎
に分割形成された透明導電膜２と、前記透光性絶縁基板
１上に形成された透明導電膜２上に設けられ、複数の光
電変換素子領域毎に分割された非晶質半導体層３と、前
記透光性絶縁基板１の他主面側からレーザビームの照射
により分割された前記非晶質半導体層３上に設けられた
金属電極膜４２を含む裏面電極膜４と、を備えた集積型
光起電力装置において、前記裏面電極膜４は、前記金属
電極膜４２上に当該金属電極膜４２より融点が高い非晶
質シリコン半導体膜５が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、非晶質半導体を
用いた集積型光起電力装置及びその製造方法に関する。
用いた集積型光起電力装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）系半
導体を光活性層に用いた光起電力装置がいろいろな用途
に使用されている。これは一枚の基板上に多数の光電変
換素子をカスケード接続することにより、高電圧を取り
出されるようにした集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置の開発
に負うところが大きい。
導体を光活性層に用いた光起電力装置がいろいろな用途
に使用されている。これは一枚の基板上に多数の光電変
換素子をカスケード接続することにより、高電圧を取り
出されるようにした集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置の開発
に負うところが大きい。
【０００３】一般的なａ−Ｓｉ光起電力装置は、ガラス
基板の上に透明導電膜、ｐ型、ｉ型、ｎ型ａ−Ｓｉ膜、
裏面電極膜をこの順序で積層して形成される。そして、
集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置は、全体として１枚の基板
から高い電圧を取り出すように、多数の光電変換素子を
カスケード接続している。
基板の上に透明導電膜、ｐ型、ｉ型、ｎ型ａ−Ｓｉ膜、
裏面電極膜をこの順序で積層して形成される。そして、
集積型ａ−Ｓｉ光起電力装置は、全体として１枚の基板
から高い電圧を取り出すように、多数の光電変換素子を
カスケード接続している。
【０００４】集積型構造を形成するためには、ガラス基
板上の透明導電膜、ａ−Ｓｉ膜、裏面電極膜を分離する
必要がある。各々の膜を分離する方法としては、主にレ
ーザを用いたレーザパターニング法が用いられている
（例えば、特公平４−６４４７３号公報参照）。
板上の透明導電膜、ａ−Ｓｉ膜、裏面電極膜を分離する
必要がある。各々の膜を分離する方法としては、主にレ
ーザを用いたレーザパターニング法が用いられている
（例えば、特公平４−６４４７３号公報参照）。
【０００５】従来のレーザパターニング法を用いた集積
型光起電力装置の製造方法につき図５に従い説明する。
図５は、従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図であって、２つの光電変換素子を
電気的に直列接続する隣接間隔部を中心に示している。
型光起電力装置の製造方法につき図５に従い説明する。
図５は、従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図であって、２つの光電変換素子を
電気的に直列接続する隣接間隔部を中心に示している。
【０００６】ガラスなどの透光性絶縁基板１の一主面上
にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳｎＯ2（酸化錫）
などからなる透明導電膜２を形成し、例えば、レーザビ
ームの照射により透明導電膜２を任意の段数に短冊状に
分割する（図５（ａ）参照）。
にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳｎＯ2（酸化錫）
などからなる透明導電膜２を形成し、例えば、レーザビ
ームの照射により透明導電膜２を任意の段数に短冊状に
分割する（図５（ａ）参照）。
【０００７】そして、この分割された透明導電膜２上に
内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜からなる非晶質半
導体層３を堆積する（図５）（ｂ）参照）。その後、基
板１の他主面側（透光性絶縁基板１側）から、透明導電
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図５（ｃ）参照）。
内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜からなる非晶質半
導体層３を堆積する（図５）（ｂ）参照）。その後、基
板１の他主面側（透光性絶縁基板１側）から、透明導電
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図５（ｃ）参照）。
【０００８】続いて、非晶質半導体層３上にＩＴＯなど
の酸化導電膜４１を積層した後、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銀（Ａｇ）などの裏面金属膜４２を積層して裏面
電極膜４を形成し、透明導電膜２と裏面電極膜４とを接
続する（図５（ｄ）参照）。
の酸化導電膜４１を積層した後、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銀（Ａｇ）などの裏面金属膜４２を積層して裏面
電極膜４を形成し、透明導電膜２と裏面電極膜４とを接
続する（図５（ｄ）参照）。
【０００９】その後、透明導電膜２及び非晶質半導体層
３の分割ラインに沿って、両分割ラインと重ならないよ
うにして、基板１の他主面側からレーザビームを照射
し、非晶質半導体層３内の水素を急激に放出させて、非
晶質半導体層３及びその上の裏面電極膜４を除去し、隣
接するセル間を分離する（図５（ｅ）参照）。
３の分割ラインに沿って、両分割ラインと重ならないよ
うにして、基板１の他主面側からレーザビームを照射
し、非晶質半導体層３内の水素を急激に放出させて、非
晶質半導体層３及びその上の裏面電極膜４を除去し、隣
接するセル間を分離する（図５（ｅ）参照）。
【００１０】上記した裏面電極膜４は、電極としての機
能の他に裏面反射光の有効利用のために十分な反射率が
要求されている。十分な反射率を得るためには、１００
０Å程度の膜厚を必要とする。
能の他に裏面反射光の有効利用のために十分な反射率が
要求されている。十分な反射率を得るためには、１００
０Å程度の膜厚を必要とする。
【００１１】また、集積構造を形成する際に、上記した
ように、透光性絶縁基板１側から入射したレーザ光によ
り半導体層の飛散除去の力を利用して裏面電極膜４を分
離する手法を用いる場合、裏面電極膜４は、レーザ加工
時の熱を効果的に逃して半導体層３への熱ダメージを抑
制する役割を担う。このため、裏面電極の裏面金属膜４
２の膜厚は少なくとも３０００Å以上必要であり、望ま
しくは６０００Åの膜厚を必要としている。
ように、透光性絶縁基板１側から入射したレーザ光によ
り半導体層の飛散除去の力を利用して裏面電極膜４を分
離する手法を用いる場合、裏面電極膜４は、レーザ加工
時の熱を効果的に逃して半導体層３への熱ダメージを抑
制する役割を担う。このため、裏面電極の裏面金属膜４
２の膜厚は少なくとも３０００Å以上必要であり、望ま
しくは６０００Åの膜厚を必要としている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光劣化対策
や変換効率向上に伴う非晶質半導体層の膜厚の最適化及
びナローバンドギャップ材料を用いた積層型光起電力装
置の開発が進むにつれ、非晶質半導体層の薄膜化が進ん
でいる。非晶質半導体層の薄膜化に伴い、裏面金属電極
膜のパターニングの際に、非晶質半導体層内の水素の絶
対量が不足し、裏面金属電極膜が完全に除去されないと
いう問題があった。特に、非晶質半導体層の膜厚が３０
００Å以下になると、非晶質半導体層内の水素の絶対量
不足による加工不良が顕著になる。
や変換効率向上に伴う非晶質半導体層の膜厚の最適化及
びナローバンドギャップ材料を用いた積層型光起電力装
置の開発が進むにつれ、非晶質半導体層の薄膜化が進ん
でいる。非晶質半導体層の薄膜化に伴い、裏面金属電極
膜のパターニングの際に、非晶質半導体層内の水素の絶
対量が不足し、裏面金属電極膜が完全に除去されないと
いう問題があった。特に、非晶質半導体層の膜厚が３０
００Å以下になると、非晶質半導体層内の水素の絶対量
不足による加工不良が顕著になる。
【００１３】すなわち、図６に示すように、裏面金属膜
４２の膜厚が厚いと除去部に残留部８が発生し、十分な
特性を得ることができないという問題があった。尚、図
６はセル間の分離部を示す要部断面図である。これに対
しては、小さい力学的作用でも非晶質半導体層３と裏面
電極膜４とを除去できるべく裏面金属膜４２の膜厚を薄
くする方法が考えられる。
４２の膜厚が厚いと除去部に残留部８が発生し、十分な
特性を得ることができないという問題があった。尚、図
６はセル間の分離部を示す要部断面図である。これに対
しては、小さい力学的作用でも非晶質半導体層３と裏面
電極膜４とを除去できるべく裏面金属膜４２の膜厚を薄
くする方法が考えられる。
【００１４】しかし、裏面金属膜４１の膜厚を薄くすれ
ば、レーザビーム照射の際の熱伝導による放熱効果が減
少し、裏面金属膜４１の端部の熱変形及び溶融飛散物の
再付着などによる短絡が発生する。
ば、レーザビーム照射の際の熱伝導による放熱効果が減
少し、裏面金属膜４１の端部の熱変形及び溶融飛散物の
再付着などによる短絡が発生する。
【００１５】例えば、裏面金属膜４１の材料にアルミニ
ウム（Ａｌ）を用い、半導体層側からＮｄ：ＹＡＧレー
ザを５×１０7Ｗ／ｃｍ2のエネルギー密度で照射した場
合の深さ方向の温度分布シミュレーション結果を図７及
び図８に示す。なお、非晶質半導体層３上に形成する酸
化導電膜４１として、膜厚１０００ÅのＩＴＯを用い
て、裏面金属膜４２の膜厚を変化させてシミュレーショ
ンを行った。
ウム（Ａｌ）を用い、半導体層側からＮｄ：ＹＡＧレー
ザを５×１０7Ｗ／ｃｍ2のエネルギー密度で照射した場
合の深さ方向の温度分布シミュレーション結果を図７及
び図８に示す。なお、非晶質半導体層３上に形成する酸
化導電膜４１として、膜厚１０００ÅのＩＴＯを用い
て、裏面金属膜４２の膜厚を変化させてシミュレーショ
ンを行った。
【００１６】図７は裏面金属膜４２の膜厚が６０００Å
の場合の深さ方向の温度分布シミュレーション結果を、
図８は裏面金属膜４２の膜厚が３０００Åの場合の深さ
方向温度分布シミュレーション結果をそれぞれ示す図で
ある。これらの図から裏面金属膜４２の膜厚を６０００
Åから３０００Åに薄くすると、裏面電極全体が融点を
超え完全に溶融してしまうことがわかる。
の場合の深さ方向の温度分布シミュレーション結果を、
図８は裏面金属膜４２の膜厚が３０００Åの場合の深さ
方向温度分布シミュレーション結果をそれぞれ示す図で
ある。これらの図から裏面金属膜４２の膜厚を６０００
Åから３０００Åに薄くすると、裏面電極全体が融点を
超え完全に溶融してしまうことがわかる。
【００１７】その結果、図９に示すように、裏面金属電
極４２端部の溶融だれ８ａ、及び分離溝内部への溶融飛
散物９の再付着が発生した。尚、図９は膜厚３０００Å
の裏面金属膜４２を用いた場合のセル間の分離部を示す
要部断面図である。
極４２端部の溶融だれ８ａ、及び分離溝内部への溶融飛
散物９の再付着が発生した。尚、図９は膜厚３０００Å
の裏面金属膜４２を用いた場合のセル間の分離部を示す
要部断面図である。
【００１８】その結果、図１０に示すように、裏面金属
電極のセル間分離部の信頼性が低下し、１２段の集積型
光起電力装置を形成した場合、レーザビームによる分離
形成を必要としないリファレンスの１ｃｍ角シングルセ
ルの開放電圧に比べ、ばらつきの大きい開放電圧となっ
た。これは、裏面金属膜４２の分離部端部の溶融だれ等
が透明電極２と接触することにより、短絡が発生した結
果である。
電極のセル間分離部の信頼性が低下し、１２段の集積型
光起電力装置を形成した場合、レーザビームによる分離
形成を必要としないリファレンスの１ｃｍ角シングルセ
ルの開放電圧に比べ、ばらつきの大きい開放電圧となっ
た。これは、裏面金属膜４２の分離部端部の溶融だれ等
が透明電極２と接触することにより、短絡が発生した結
果である。
【００１９】また、この非晶質半導体層の薄膜化におけ
る裏面金属電極膜のセル間分離不良を防止する方法とし
て、これまでに特開平１１−１０３０７９号公報に示す
ように、裏面金属電極膜上に少なくとも溶融状態で裏面
金属電極膜より硬度が高い脆性膜を設け、前記透光性基
板の他主面側からエネルギービームを照射し、前記非晶
質半導体層、裏面金属電極膜及び脆性膜を除去すること
により、裏面金属電極より硬度が高く熱変形量が小さ
く、もろく、除去の妨げにならない脆性材料で裏面金属
電極を覆い一緒に除去することで溶融だれによるショー
トを防止することが提案されている。
る裏面金属電極膜のセル間分離不良を防止する方法とし
て、これまでに特開平１１−１０３０７９号公報に示す
ように、裏面金属電極膜上に少なくとも溶融状態で裏面
金属電極膜より硬度が高い脆性膜を設け、前記透光性基
板の他主面側からエネルギービームを照射し、前記非晶
質半導体層、裏面金属電極膜及び脆性膜を除去すること
により、裏面金属電極より硬度が高く熱変形量が小さ
く、もろく、除去の妨げにならない脆性材料で裏面金属
電極を覆い一緒に除去することで溶融だれによるショー
トを防止することが提案されている。
【００２０】しかしながら、この方法を用いても非晶質
半導体層３の膜厚が３０００Åより薄くなり、非晶質半
導体層内の水素の絶対量がさらに不足すると、硬度が高
い膜４３を裏面金属膜４２上に形成するため、裏面金属
膜４２の膜厚が厚い場合と同様、図１１に示すように、
除去部に残留物４４が発生し、十分な特性を得ることが
できなくなる等の問題があった。
半導体層３の膜厚が３０００Åより薄くなり、非晶質半
導体層内の水素の絶対量がさらに不足すると、硬度が高
い膜４３を裏面金属膜４２上に形成するため、裏面金属
膜４２の膜厚が厚い場合と同様、図１１に示すように、
除去部に残留物４４が発生し、十分な特性を得ることが
できなくなる等の問題があった。
【００２１】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、非晶質半導体層が薄膜化しても、
裏面金属電極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起
電力装置及びその製造方法を提供することをその目的と
する。
なされたものにして、非晶質半導体層が薄膜化しても、
裏面金属電極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起
電力装置及びその製造方法を提供することをその目的と
する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】この発明の集積型光起電
力装置は、透光性絶縁基板上の一主面上に複数の光電変
換素子領域毎に分割形成された透明導電膜と、前記透光
性絶縁基板上に形成された透明導電膜上に設けられ、複
数の光電変換素子領域毎に分割された非晶質半導体層
と、前記透光性絶縁基板の他主面側からレーザビームの
照射により分割された前記非晶質半導体層上に設けられ
た金属電極膜を含む裏面電極膜と、を備えた集積型光起
電力装置において、前記裏面電極膜は、前記金属電極膜
上に当該金属電極膜より融点が高い非晶質薄膜若しくは
微結晶薄膜が設けられていることを特徴とする。
力装置は、透光性絶縁基板上の一主面上に複数の光電変
換素子領域毎に分割形成された透明導電膜と、前記透光
性絶縁基板上に形成された透明導電膜上に設けられ、複
数の光電変換素子領域毎に分割された非晶質半導体層
と、前記透光性絶縁基板の他主面側からレーザビームの
照射により分割された前記非晶質半導体層上に設けられ
た金属電極膜を含む裏面電極膜と、を備えた集積型光起
電力装置において、前記裏面電極膜は、前記金属電極膜
上に当該金属電極膜より融点が高い非晶質薄膜若しくは
微結晶薄膜が設けられていることを特徴とする。
【００２３】前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜は、真
性の半導体膜で構成することができる。
性の半導体膜で構成することができる。
【００２４】また、前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜
は、非晶質シリコン半導体膜、非晶質ゲルマニウム半導
体膜、非晶質シリコン系合金半導体膜及び非晶質カーボ
ン膜の群から選択された膜で構成することができる。
は、非晶質シリコン半導体膜、非晶質ゲルマニウム半導
体膜、非晶質シリコン系合金半導体膜及び非晶質カーボ
ン膜の群から選択された膜で構成することができる。
【００２５】また、前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜
は、膜厚が１０００Å以下に構成するとよい。
は、膜厚が１０００Å以下に構成するとよい。
【００２６】また、前記裏面電極膜の金属電極膜は、膜
厚１０００Å以上３０００Å以下でに構成するとよい。
厚１０００Å以上３０００Å以下でに構成するとよい。
【００２７】また、この発明の集積型光起電力装置の製
造方法は、透光性絶縁基板の一主面上に、透明導電膜、
非晶質半導体層及び金属電極膜を含む裏面電極膜をこの
順序で積層形成した集積型光起電力装置の製造方法であ
って、前記非晶質半導体層上に、金属電極膜を含む裏面
電極膜を設けるとともに、前記金属電極膜上に当該金属
電極膜より融点が高い非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜を
設けた後、透光性絶縁基板の他主面側からレーザビーム
を照射し、前記非晶質半導体層及び裏面電極膜を除去す
ることを特徴とする。
造方法は、透光性絶縁基板の一主面上に、透明導電膜、
非晶質半導体層及び金属電極膜を含む裏面電極膜をこの
順序で積層形成した集積型光起電力装置の製造方法であ
って、前記非晶質半導体層上に、金属電極膜を含む裏面
電極膜を設けるとともに、前記金属電極膜上に当該金属
電極膜より融点が高い非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜を
設けた後、透光性絶縁基板の他主面側からレーザビーム
を照射し、前記非晶質半導体層及び裏面電極膜を除去す
ることを特徴とする。
【００２８】上記したこの発明によれば、裏面金属電極
膜上にこの裏面金属電極膜より融点が高く、非晶質薄膜
若しくは微結晶薄膜を設けることにより、裏面金属電極
膜の放熱性を向上し、昇温を抑え溶けにくくするととも
に、裏面金属電極膜が溶融しても、自身は溶融しにくく
且つ絶縁性があり、表面張力で溶融した裏面電極膜を付
着させるため溶融短絡を抑制することが可能である。さ
らに、非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜は、堅い脆性膜と
異なり、硬度が低いため、非晶質半導体層の膜厚が３０
００Åより薄くなり、非晶質半導体層内の水素の絶対量
が不足する場合でも問題なく裏面電極膜を飛散させるこ
とができ、裏面電極膜の分離部端部の溶融だれや分離溝
内部への溶融飛散物の再付着がなく裏面電極膜を分離で
きる。この結果、非晶質半導体層が極薄膜化しても裏面
電極膜の加工不良の発生を抑制できる。
膜上にこの裏面金属電極膜より融点が高く、非晶質薄膜
若しくは微結晶薄膜を設けることにより、裏面金属電極
膜の放熱性を向上し、昇温を抑え溶けにくくするととも
に、裏面金属電極膜が溶融しても、自身は溶融しにくく
且つ絶縁性があり、表面張力で溶融した裏面電極膜を付
着させるため溶融短絡を抑制することが可能である。さ
らに、非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜は、堅い脆性膜と
異なり、硬度が低いため、非晶質半導体層の膜厚が３０
００Åより薄くなり、非晶質半導体層内の水素の絶対量
が不足する場合でも問題なく裏面電極膜を飛散させるこ
とができ、裏面電極膜の分離部端部の溶融だれや分離溝
内部への溶融飛散物の再付着がなく裏面電極膜を分離で
きる。この結果、非晶質半導体層が極薄膜化しても裏面
電極膜の加工不良の発生を抑制できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態に係
る集積型光起電力装置の製造方法につき図１及び図２に
従い説明する。この発明の実施の形態は、非晶質半導体
層として、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）と非晶質シリコ
ン・ゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）を多層化したいわゆ
るタンデム構造の集積型光起電力装置に適用したもので
ある。尚、従来例と同一部分には同一符号を付す。
る集積型光起電力装置の製造方法につき図１及び図２に
従い説明する。この発明の実施の形態は、非晶質半導体
層として、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）と非晶質シリコ
ン・ゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）を多層化したいわゆ
るタンデム構造の集積型光起電力装置に適用したもので
ある。尚、従来例と同一部分には同一符号を付す。
【００３０】図１は、この発明の集積型光起電力装置の
製造方法を工程別に示す要部拡大断面図であって、２つ
の光電変換素子を電気的に直列接続する隣接間隔部を中
心に示している。また、図２は、この発明の集積型光起
電力装置を示す要部拡大断面図である。
製造方法を工程別に示す要部拡大断面図であって、２つ
の光電変換素子を電気的に直列接続する隣接間隔部を中
心に示している。また、図２は、この発明の集積型光起
電力装置を示す要部拡大断面図である。
【００３１】ガラスからなる絶縁性透光性基板１の一主
面上に膜厚０．２μｍから１μｍ、この実施の形態では
約１μｍの膜厚のＳｎＯ2からなる透明導電膜２を熱Ｃ
ＶＤ法などにより形成する。その後、例えば、レーザビ
ームの照射により透明導電膜２を任意の段数に短冊状に
分割する（図１（ａ）参照）。そして、透明導電膜２上
に内部にｐｉｎ接合を有するフロントのａ−Ｓｉ膜とボ
トムのａ−ＳｉＧｅとを積層したトータル膜厚が０．２
から０．４μｍ程度の非晶質半導体層３を堆積する。こ
の実施の形態においては、トータル膜厚が約０．３μｍ
の非晶質半導体層３をプラズマＣＶＤ法により形成した
（図１（ｂ）参照）。
面上に膜厚０．２μｍから１μｍ、この実施の形態では
約１μｍの膜厚のＳｎＯ2からなる透明導電膜２を熱Ｃ
ＶＤ法などにより形成する。その後、例えば、レーザビ
ームの照射により透明導電膜２を任意の段数に短冊状に
分割する（図１（ａ）参照）。そして、透明導電膜２上
に内部にｐｉｎ接合を有するフロントのａ−Ｓｉ膜とボ
トムのａ−ＳｉＧｅとを積層したトータル膜厚が０．２
から０．４μｍ程度の非晶質半導体層３を堆積する。こ
の実施の形態においては、トータル膜厚が約０．３μｍ
の非晶質半導体層３をプラズマＣＶＤ法により形成した
（図１（ｂ）参照）。
【００３２】この非晶質半導体層３は、図２に示すよう
に、ａ−ＳｉＣからなる膜厚２００Åのフロントｐ型非
晶質半導体層３１とａ−Ｓｉからなる膜厚１３００〜１
８００Åのフロントｉ型非晶質半導体層３２と微結晶シ
リコンからなる膜厚３００Åのフロントｎ型非晶質半導
体層３３、非晶質シリコンカーバイト（ａ−ＳｉＣ）か
らなる膜厚２００Åのボトムｐ型非晶質半導体層３４と
ａ−ＳｉＧｅからなる膜厚１０００〜１５００Åのボト
ムｉ型非晶質半導体層３５と微結晶シリコンからなる膜
厚３００Åのボトムｎ型非晶質半導体層３６とで構成さ
れている。
に、ａ−ＳｉＣからなる膜厚２００Åのフロントｐ型非
晶質半導体層３１とａ−Ｓｉからなる膜厚１３００〜１
８００Åのフロントｉ型非晶質半導体層３２と微結晶シ
リコンからなる膜厚３００Åのフロントｎ型非晶質半導
体層３３、非晶質シリコンカーバイト（ａ−ＳｉＣ）か
らなる膜厚２００Åのボトムｐ型非晶質半導体層３４と
ａ−ＳｉＧｅからなる膜厚１０００〜１５００Åのボト
ムｉ型非晶質半導体層３５と微結晶シリコンからなる膜
厚３００Åのボトムｎ型非晶質半導体層３６とで構成さ
れている。
【００３３】その後、基板１の他主面側から、透明導電
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図１（ｃ）参照）。尚、このレーザパターニングの
際、非晶質半導体層３中の水素の絶対量が不足して、非
晶質半導体層３の分離が十分でなくても、透明導電膜２
の一部が露出していれば、次の行程で形成される裏面電
極膜４との電気的接続が行えるので、問題にはならな
い。
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、非晶質半導体層３
内の水素を急激に放出させ、この水素の放出により非晶
質半導体層を除去して、非晶質半導体層３を分割する
（図１（ｃ）参照）。尚、このレーザパターニングの
際、非晶質半導体層３中の水素の絶対量が不足して、非
晶質半導体層３の分離が十分でなくても、透明導電膜２
の一部が露出していれば、次の行程で形成される裏面電
極膜４との電気的接続が行えるので、問題にはならな
い。
【００３４】続いて、非晶質半導体層３上に、膜厚１０
００Å程度のＩＴＯなどの酸化導電膜４１を積層した
後、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ等の常温
（３００Ｋ）の電気抵抗率が５０．０μΩ・ｃｍ以下の
材料から選択される膜厚３０００Åの裏面金属膜４２を
スパッタ法により形成して、透明導電膜２と裏面電極膜
４とを接続する。この裏面電極膜４は、金属単膜又は透
明導電膜／金属膜又は金属膜／透明導電膜又は透明導電
膜／金属膜／透明導電膜のような金属を中心とした複合
構造の場合もあるが、この実施の形態においては、ＩＴ
Ｏをスパッタ法により形成した後、Ａｇをスパッタ法に
より形成し、裏面電極膜４を構成している。
００Å程度のＩＴＯなどの酸化導電膜４１を積層した
後、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ等の常温
（３００Ｋ）の電気抵抗率が５０．０μΩ・ｃｍ以下の
材料から選択される膜厚３０００Åの裏面金属膜４２を
スパッタ法により形成して、透明導電膜２と裏面電極膜
４とを接続する。この裏面電極膜４は、金属単膜又は透
明導電膜／金属膜又は金属膜／透明導電膜又は透明導電
膜／金属膜／透明導電膜のような金属を中心とした複合
構造の場合もあるが、この実施の形態においては、ＩＴ
Ｏをスパッタ法により形成した後、Ａｇをスパッタ法に
より形成し、裏面電極膜４を構成している。
【００３５】そして、この裏面金属膜４２上に裏面金属
膜４２より融点が高く、硬度の低い非晶質薄膜若しくは
微結晶薄膜５を裏面金属膜４２上に設ける（図１（ｄ）
参照）。非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５を設けること
により、裏面金属電極４の放熱性を向上し、昇温を抑え
溶けにくくする。そして、更に、裏面金属膜４２が溶融
しても、自身は溶融しにくく且つ絶縁性があり、表面張
力で溶融した裏面電極４を付着させるため溶融短絡を抑
制することが可能であると共に、除去時の妨げとなりに
くいように、硬度の低い非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜
５をプラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により形成してい
る。この融点が高く、硬度の低い非晶質薄膜若しくは微
結晶薄膜５としては、真性の半導体膜、例えば、非晶質
シリコン半導体膜、非晶質ゲルマニウム半導体膜、非晶
質シリコン系合金半導体膜で形成するとよい。また、前
記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５は、絶縁性を有する
膜、例えば、非晶質カーボン膜で形成してもよい。
膜４２より融点が高く、硬度の低い非晶質薄膜若しくは
微結晶薄膜５を裏面金属膜４２上に設ける（図１（ｄ）
参照）。非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５を設けること
により、裏面金属電極４の放熱性を向上し、昇温を抑え
溶けにくくする。そして、更に、裏面金属膜４２が溶融
しても、自身は溶融しにくく且つ絶縁性があり、表面張
力で溶融した裏面電極４を付着させるため溶融短絡を抑
制することが可能であると共に、除去時の妨げとなりに
くいように、硬度の低い非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜
５をプラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により形成してい
る。この融点が高く、硬度の低い非晶質薄膜若しくは微
結晶薄膜５としては、真性の半導体膜、例えば、非晶質
シリコン半導体膜、非晶質ゲルマニウム半導体膜、非晶
質シリコン系合金半導体膜で形成するとよい。また、前
記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５は、絶縁性を有する
膜、例えば、非晶質カーボン膜で形成してもよい。
【００３６】この実施の形態では、膜厚４００Åの真性
アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ（ｉ））により非晶
質薄膜若しくは微結晶薄膜５を形成した。このａ−Ｓｉ
（ｉ）からなる非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５のビッ
カース硬度は４００ｋｇ／mm 2であった。これは、前述
した従来発明で発電層が薄い場合の分離不良を抑制する
ため裏面金属電極膜上に形成する金属酸化膜、金属窒化
膜、金属炭化膜等の脆性膜の硬度がビッカース硬度９０
０ｋｇ／mm2以上であることと比較すると、非晶質半導
体層内の水素の絶対量が不足する場合でも堅い脆性膜と
異なり高度がはるかに低いため、問題なく裏面電極膜４
を飛散させることができる。
アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ（ｉ））により非晶
質薄膜若しくは微結晶薄膜５を形成した。このａ−Ｓｉ
（ｉ）からなる非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５のビッ
カース硬度は４００ｋｇ／mm 2であった。これは、前述
した従来発明で発電層が薄い場合の分離不良を抑制する
ため裏面金属電極膜上に形成する金属酸化膜、金属窒化
膜、金属炭化膜等の脆性膜の硬度がビッカース硬度９０
０ｋｇ／mm2以上であることと比較すると、非晶質半導
体層内の水素の絶対量が不足する場合でも堅い脆性膜と
異なり高度がはるかに低いため、問題なく裏面電極膜４
を飛散させることができる。
【００３７】その後、透明導電膜２及び非晶質半導体層
３の分割ラインに沿って、基板１の他主面側から裏面金
属電極加工部分にレーザビームを照射し、非晶質半導体
層３内の水素を急激に放出させると共に、裏面電極膜４
を溶融させ非晶質半導体及びその上の裏面金属電極膜を
除去し、隣接するセル間を分離する（図１（ｅ）参
照）。
３の分割ラインに沿って、基板１の他主面側から裏面金
属電極加工部分にレーザビームを照射し、非晶質半導体
層３内の水素を急激に放出させると共に、裏面電極膜４
を溶融させ非晶質半導体及びその上の裏面金属電極膜を
除去し、隣接するセル間を分離する（図１（ｅ）参
照）。
【００３８】この時、裏面電極４は融点が高く、硬度の
低い真性アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ（ｉ））か
らなる非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５で挟み込んだ状
態で飛散させることになり、裏面金属膜４２の分離部端
部の溶融だれや分離溝内部への溶融飛散物の再付着はな
く裏面電極４を分離できる。分離した結果を電子顕微鏡
で確認したところ、図３に示すように、端部の溶融だれ
は見られなかった。
低い真性アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ（ｉ））か
らなる非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５で挟み込んだ状
態で飛散させることになり、裏面金属膜４２の分離部端
部の溶融だれや分離溝内部への溶融飛散物の再付着はな
く裏面電極４を分離できる。分離した結果を電子顕微鏡
で確認したところ、図３に示すように、端部の溶融だれ
は見られなかった。
【００３９】次に、この発明の集積型光起電力装置にお
ける裏面金属電極膜のパターニングの評価を行うため、
４０ｃｍ×３０ｃｍサイズ３７段の集積型ａ−Ｓｉ／ａ
−ＳｉＧｅタンデム構造の光起電力装置を作成し、それ
ぞれの格段の低照度Ｖｏｃ測定を行った。この測定は、
１万ルクス蛍光灯下にて行った。
ける裏面金属電極膜のパターニングの評価を行うため、
４０ｃｍ×３０ｃｍサイズ３７段の集積型ａ−Ｓｉ／ａ
−ＳｉＧｅタンデム構造の光起電力装置を作成し、それ
ぞれの格段の低照度Ｖｏｃ測定を行った。この測定は、
１万ルクス蛍光灯下にて行った。
【００４０】そのときのＶｏｃ（開放電圧）測定結果を
図４に示す。図４に示すように、開放電圧も１．２Ｖ／
段となり、リファレンスの１ｃｍ角セルと同等の結果が
得られた。ここで前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５
を膜厚１０００Åより厚く、あるいは前記裏面電極膜４
２を膜厚３０００Åより厚くすると、非晶質半導体層３
の膜厚が３０００Åより薄く非晶質半導体層３内の水素
の絶対量が不足すると、裏面電極４、あるいは非晶質薄
膜若しくは微結晶薄膜５の膜厚が厚い場合、除去部に残
留物が発生し、十分な特性を得ることができなくなる等
の問題が起こった。また、前述したように、裏面反射光
の有効利用のために十分な反射。十分な反射率を得るた
めには、裏面電極膜は１０００Å程度の膜厚を必要とす
る。従って、前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５は、
膜厚が１０００Å以下、前記裏面金属膜４２は、膜厚が
１０００Å以上３０００Å以下であることが望ましい。
図４に示す。図４に示すように、開放電圧も１．２Ｖ／
段となり、リファレンスの１ｃｍ角セルと同等の結果が
得られた。ここで前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５
を膜厚１０００Åより厚く、あるいは前記裏面電極膜４
２を膜厚３０００Åより厚くすると、非晶質半導体層３
の膜厚が３０００Åより薄く非晶質半導体層３内の水素
の絶対量が不足すると、裏面電極４、あるいは非晶質薄
膜若しくは微結晶薄膜５の膜厚が厚い場合、除去部に残
留物が発生し、十分な特性を得ることができなくなる等
の問題が起こった。また、前述したように、裏面反射光
の有効利用のために十分な反射。十分な反射率を得るた
めには、裏面電極膜は１０００Å程度の膜厚を必要とす
る。従って、前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜５は、
膜厚が１０００Å以下、前記裏面金属膜４２は、膜厚が
１０００Å以上３０００Å以下であることが望ましい。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、薄膜化により非晶質半導体層中の水素が不足しても
確実に裏面電極を加工することができ、集積型光起電力
装置の出力特性を改善することができる。
ば、薄膜化により非晶質半導体層中の水素が不足しても
確実に裏面電極を加工することができ、集積型光起電力
装置の出力特性を改善することができる。
【図１】この発明の集積型光起電力装置の製造方法を工
程別に示す要部拡大断面図である。
程別に示す要部拡大断面図である。
【図２】この発明の集積型光起電力装置を示す要部拡大
断面図である。
断面図である。
【図３】この発明のセル間分離部を示す要部断面図であ
る。
る。
【図４】この発明にかかる集積型光起電力装置における
各段の低照度Ｖｏｃ測定結果を示す図である。
各段の低照度Ｖｏｃ測定結果を示す図である。
【図５】従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図である。
に示す要部拡大断面図である。
【図６】裏面金属電極膜厚が６０００Åと厚い場合の従
来セル間分離部を示す要部断面図である。
来セル間分離部を示す要部断面図である。
【図７】従来の裏面金属電極膜厚が６０００Åと厚い場
合の深さ方向の温度分布シミュレーション結果を示す図
である。
合の深さ方向の温度分布シミュレーション結果を示す図
である。
【図８】従来の裏面金属電極膜厚が３０００Åの場合の
深さ方向の温度分布シミュレーション結果を示す図であ
る。
深さ方向の温度分布シミュレーション結果を示す図であ
る。
【図９】従来の裏面金属電極膜厚が３０００Åと薄い場
合の従来セル間分離部を示す要部断面図である。
合の従来セル間分離部を示す要部断面図である。
【図１０】従来の集積型光起電力装置における各段の低
照度Ｖｏｃ測定結果を示す図である。
照度Ｖｏｃ測定結果を示す図である。
【図１１】従来の裏面金属電極膜上に脆性材料膜を積層
した構造のセル間分離部を示す要部断面図である。
した構造のセル間分離部を示す要部断面図である。
１ 絶縁性透光性基板
２ 透明導電膜
３ 非晶質半導体層
４ 裏面電極膜
４１ 酸化導電膜
４２ 裏面金属膜
５ 非晶質薄膜（微結晶薄膜）
Claims (6)
- 【請求項１】 透光性絶縁基板上の一主面上に複数の光
電変換素子領域毎に分割形成された透明導電膜と、前記
透光性絶縁基板上に形成された透明導電膜上に設けら
れ、複数の光電変換素子領域毎に分割された非晶質半導
体層と、前記透光性絶縁基板の他主面側からレーザビー
ムの照射により分割された前記非晶質半導体層上に設け
られた金属電極膜を含む裏面電極膜と、を備えた集積型
光起電力装置において、前記裏面電極膜は、前記金属電
極膜上に当該金属電極膜より融点が高い非晶質薄膜若し
くは微結晶薄膜が設けられていることを特徴とする集積
型光起電力装置。 - 【請求項２】 前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜は、
真性の半導体膜であることを特徴とする集積型光起電力
装置。 - 【請求項３】 前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜は、
非晶質シリコン半導体膜、非晶質ゲルマニウム半導体
膜、非晶質シリコン系合金半導体膜及び非晶質カーボン
膜の群から選択された膜であることを特徴とする請求項
１又は２に記載の集積型光起電力装置。 - 【請求項４】 前記非晶質薄膜若しくは微結晶薄膜は、
膜厚が１０００Å以下であることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の集積型光起電力装置。 - 【請求項５】 前記裏面電極膜の金属電極膜は、膜厚１
０００Å以上３０００Å以下であることを特徴とする請
求項１ないし４のいずれかに記載の集積型光起電力装
置。 - 【請求項６】 透光性絶縁基板の一主面上に、透明導電
膜、非晶質半導体層及び金属電極膜を含む裏面電極膜を
この順序で積層形成した集積型光起電力装置の製造方法
であって、前記非晶質半導体層上に、金属電極膜を含む
裏面電極膜を設けるとともに、前記金属電極膜上に当該
金属電極膜より融点が高い非晶質薄膜若しくは微結晶薄
膜を設けた後、透光性絶縁基板の他主面側からレーザビ
ームを照射し、前記非晶質半導体層及び裏面電極膜を除
去することを特徴とする集積型光起電力装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230124A JP2003046099A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 集積型光起電力装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230124A JP2003046099A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 集積型光起電力装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003046099A true JP2003046099A (ja) | 2003-02-14 |
Family
ID=19062377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001230124A Pending JP2003046099A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 集積型光起電力装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003046099A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009104737A1 (ja) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
-
2001
- 2001-07-30 JP JP2001230124A patent/JP2003046099A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009104737A1 (ja) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| JP2009200268A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP4601679B2 (ja) * | 2008-02-21 | 2010-12-22 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| KR101048958B1 (ko) | 2008-02-21 | 2011-07-12 | 산요덴키가부시키가이샤 | 태양 전지 모듈 |
| US8445775B2 (en) | 2008-02-21 | 2013-05-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solar cell module |
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