JP2003110124A - 薄膜形成用マスクとこれを用いた薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
薄膜形成用マスクとこれを用いた薄膜太陽電池の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所定パターンを有する薄膜の形成プロセスを
簡略化するための薄膜形成用マスクと、さらにこれを適
用し歩留まりの向上を図った薄膜太陽電池の製造方法を
提供する。 【解決手段】 基板表面と所定の間隔をもって対向する
支持体２の基板表面側に、所定パターンの薄膜層の非形
成部と当接するマスクユニット１を備えた薄膜形成用マ
スクを用い、導電性薄膜を形成した基板を第１電極と
し、この第１電極層の上に絶縁層、第２電極層、半導体
層、第３電極層を順次積層し、前記第１電極層と第３電
極層とを島状電極部を介して接続させてなる点接触型の
薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶縁層から第３
電極層までの少なくとも１層を、前記薄膜形成用マスク
のマスクユニット１を薄膜層の非形成部に当接した後、
ＣＶＤ，スパッタリング，蒸着のいずれかの方法により
形成する。
簡略化するための薄膜形成用マスクと、さらにこれを適
用し歩留まりの向上を図った薄膜太陽電池の製造方法を
提供する。 【解決手段】 基板表面と所定の間隔をもって対向する
支持体２の基板表面側に、所定パターンの薄膜層の非形
成部と当接するマスクユニット１を備えた薄膜形成用マ
スクを用い、導電性薄膜を形成した基板を第１電極と
し、この第１電極層の上に絶縁層、第２電極層、半導体
層、第３電極層を順次積層し、前記第１電極層と第３電
極層とを島状電極部を介して接続させてなる点接触型の
薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶縁層から第３
電極層までの少なくとも１層を、前記薄膜形成用マスク
のマスクユニット１を薄膜層の非形成部に当接した後、
ＣＶＤ，スパッタリング，蒸着のいずれかの方法により
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜形成用マス
クとこれを用いた薄膜太陽電池の製造方法に関する。
クとこれを用いた薄膜太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。
【０００３】例えば、アモルファスシリコン（a-Si）太
陽電池は、薄膜、低温プロセス、大面積化が容易という
特徴から低コスト太陽電池の本命として開発が進められ
ている。この太陽電池はガラスやＰＥＴ（ポリエチレン
テレフタレート）等の透光性基板あるいはステンレスス
ティールホイルやポリイミド等の非透光性基板を用い、
光入射側から透明電極層、半導体層、金属電極層を順次
積層した構造となっている。
陽電池は、薄膜、低温プロセス、大面積化が容易という
特徴から低コスト太陽電池の本命として開発が進められ
ている。この太陽電池はガラスやＰＥＴ（ポリエチレン
テレフタレート）等の透光性基板あるいはステンレスス
ティールホイルやポリイミド等の非透光性基板を用い、
光入射側から透明電極層、半導体層、金属電極層を順次
積層した構造となっている。
【０００４】光照射により半導体層で発生した電子およ
びホールからなるフォトキャリアは両電極から外部に取
り出される。ところで、透明電極層の比抵抗が通常の金
属等に比べて大きいため、大面積化するほどジュール損
失が大きくなってしまう問題がある。これを解決する一
つの方法として、図２に示すような点接触型の太陽電池
が知られている。
びホールからなるフォトキャリアは両電極から外部に取
り出される。ところで、透明電極層の比抵抗が通常の金
属等に比べて大きいため、大面積化するほどジュール損
失が大きくなってしまう問題がある。これを解決する一
つの方法として、図２に示すような点接触型の太陽電池
が知られている。
【０００５】この点接触型の太陽電池は、導電性基板あ
るいは電気絶縁性を有する基板の表面に導電性薄膜を形
成した基板を第１電極とし、この第１電極層の上に絶縁
層、第２電極層、半導体層、第３電極層を順次積層し、
前記第１電極層と第３電極層とを島状電極部を介して接
続させてなる構成を有する。透光性基板を用いて基板側
から光を照射する場合を例にとり、その製造プロセスに
ついて、図２に基づき以下に説明する。図２の（ａ）は
平面図、（ｂ）は側断面図を示す。
るいは電気絶縁性を有する基板の表面に導電性薄膜を形
成した基板を第１電極とし、この第１電極層の上に絶縁
層、第２電極層、半導体層、第３電極層を順次積層し、
前記第１電極層と第３電極層とを島状電極部を介して接
続させてなる構成を有する。透光性基板を用いて基板側
から光を照射する場合を例にとり、その製造プロセスに
ついて、図２に基づき以下に説明する。図２の（ａ）は
平面図、（ｂ）は側断面図を示す。
【０００６】まず、透光性の基板３の上に第１電極層４
として、SnO2やITO、ZnO等の透明電極を全面に製膜す
る。その上に、絶縁層５、第２電極層６を積層した後
に、レーザー加工あるいは化学的なエッチング等で絶縁
層５、第２電極層６のみを部分的に選択除去する。その
上から、発電層である半導体層７を製膜し、その後、絶
縁層５、第２電極層６の除去部分よりも内側で、第２回
目の選択除去加工を行う。最後に、AgやAlからなる第３
電極層８を製膜し完成する。
として、SnO2やITO、ZnO等の透明電極を全面に製膜す
る。その上に、絶縁層５、第２電極層６を積層した後
に、レーザー加工あるいは化学的なエッチング等で絶縁
層５、第２電極層６のみを部分的に選択除去する。その
上から、発電層である半導体層７を製膜し、その後、絶
縁層５、第２電極層６の除去部分よりも内側で、第２回
目の選択除去加工を行う。最後に、AgやAlからなる第３
電極層８を製膜し完成する。
【０００７】第１電極層４と第３電極層８とは、加工穴
に形成された島状電極部８ａを介して電気的に接続され
ており、第２電極層６は、絶縁層５および半導体層７に
より他の電極と分離されている。通常のa-Si太陽電池で
は、光入射側がｐ層であり、この場合、第１、第３電極
側がプラス電極、第２電極側がマイナス電極となる。マ
イナス電極である第２電極の取り出し部分は、図示を省
略しているが、必要に応じてマスク製膜を行い電極を露
出させるか超音波ハンダ等で半導体層を貫通して接続さ
れる。プラス電極の取り出しは第１電極、第３電極のど
ちらから行ってもよい。
に形成された島状電極部８ａを介して電気的に接続され
ており、第２電極層６は、絶縁層５および半導体層７に
より他の電極と分離されている。通常のa-Si太陽電池で
は、光入射側がｐ層であり、この場合、第１、第３電極
側がプラス電極、第２電極側がマイナス電極となる。マ
イナス電極である第２電極の取り出し部分は、図示を省
略しているが、必要に応じてマスク製膜を行い電極を露
出させるか超音波ハンダ等で半導体層を貫通して接続さ
れる。プラス電極の取り出しは第１電極、第３電極のど
ちらから行ってもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記点接触
型の太陽電池の製造方法においては、下記のような問題
があった。
型の太陽電池の製造方法においては、下記のような問題
があった。
【０００９】前述のように、点接触型薄膜太陽電池の従
来の製造プロセスにおいては、５種類の層の製膜途中で
２回の選択除去加工が必要であった。このため、プロ
セスが複雑になりコストアップの原因となる、穴周辺
部での加工残渣によりリークが発生する、選択加工自
身が技術的に難しい等の問題があった。
来の製造プロセスにおいては、５種類の層の製膜途中で
２回の選択除去加工が必要であった。このため、プロ
セスが複雑になりコストアップの原因となる、穴周辺
部での加工残渣によりリークが発生する、選択加工自
身が技術的に難しい等の問題があった。
【００１０】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、この発明の課題は、特有の薄
膜形成用マスクとその適用により、所定パターンを有す
る薄膜の形成プロセスを簡略化し、さらに歩留まりの向
上を図った薄膜形成用マスクとこれを用いた薄膜太陽電
池の製造方法を提供することにある。
るためになされたもので、この発明の課題は、特有の薄
膜形成用マスクとその適用により、所定パターンを有す
る薄膜の形成プロセスを簡略化し、さらに歩留まりの向
上を図った薄膜形成用マスクとこれを用いた薄膜太陽電
池の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明によれば、基板表面に所定パターンの薄膜
層を形成する際に用いる薄膜形成用マスクであって、基
板表面と所定の間隔をもって対向する支持体の前記基板
表面側に、前記所定パターンの薄膜層の非形成部と当接
するマスクユニットを備えてなるものとする（請求項１
の発明）。
め、この発明によれば、基板表面に所定パターンの薄膜
層を形成する際に用いる薄膜形成用マスクであって、基
板表面と所定の間隔をもって対向する支持体の前記基板
表面側に、前記所定パターンの薄膜層の非形成部と当接
するマスクユニットを備えてなるものとする（請求項１
の発明）。
【００１２】また、前記請求項１記載の薄膜形成用マス
クを用いた薄膜太陽電池の製造方法としては、下記請求
項４の発明が好ましい。即ち、導電性基板あるいは電気
絶縁性を有する基板の表面に導電性薄膜を形成した基板
を第１電極とし、この第１電極層の上に絶縁層、第２電
極層、半導体層、第３電極層を順次積層し、前記第１電
極層と第３電極層とを島状電極部を介して接続させてな
る点接触型の薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶
縁層から第３電極層までの少なくとも１層を、請求項１
記載の薄膜形成用マスクのマスクユニットを薄膜層の非
形成部に当接した後、ＣＶＤ，スパッタリング，蒸着の
いずれかの方法により形成する。
クを用いた薄膜太陽電池の製造方法としては、下記請求
項４の発明が好ましい。即ち、導電性基板あるいは電気
絶縁性を有する基板の表面に導電性薄膜を形成した基板
を第１電極とし、この第１電極層の上に絶縁層、第２電
極層、半導体層、第３電極層を順次積層し、前記第１電
極層と第３電極層とを島状電極部を介して接続させてな
る点接触型の薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶
縁層から第３電極層までの少なくとも１層を、請求項１
記載の薄膜形成用マスクのマスクユニットを薄膜層の非
形成部に当接した後、ＣＶＤ，スパッタリング，蒸着の
いずれかの方法により形成する。
【００１３】上記請求項１の発明に係るマスクを用い
て、請求項４の発明のように薄膜太陽電池を製造するこ
とにより、マスク製膜のみにより島状の非膜付着領域を
もった薄膜形成を行うことが可能となる。これにより、
点接触型の太陽電池の製造プロセスの簡略化が可能とな
り、同時に、ピンホール等の欠陥の発生が抑制され歩留
まりが向上する。
て、請求項４の発明のように薄膜太陽電池を製造するこ
とにより、マスク製膜のみにより島状の非膜付着領域を
もった薄膜形成を行うことが可能となる。これにより、
点接触型の太陽電池の製造プロセスの簡略化が可能とな
り、同時に、ピンホール等の欠陥の発生が抑制され歩留
まりが向上する。
【００１４】また、前記請求項１の発明の実施態様とし
ては、下記請求項２ないし３の発明が好ましい。即ち、
請求項１記載の薄膜形成用マスクにおいて、前記支持体
は、メッシュ状、格子状あるいはハシゴ状等、薄膜形成
用のガスが支持体主面を通過可能な構成とする（請求項
２の発明）。これにより、製膜の均一化が図れる。
ては、下記請求項２ないし３の発明が好ましい。即ち、
請求項１記載の薄膜形成用マスクにおいて、前記支持体
は、メッシュ状、格子状あるいはハシゴ状等、薄膜形成
用のガスが支持体主面を通過可能な構成とする（請求項
２の発明）。これにより、製膜の均一化が図れる。
【００１５】さらに、請求項１記載の薄膜形成用マスク
において、前記マスクユニットは、複数個の島状ユニッ
トからなり、前記島状ユニットの形状は、円形または矩
形とする（請求項３の発明）。これにより、複数個の島
状の非膜付着領域の形成を同時に行うことが可能とな
る。なお、前記島状の非膜付着領域をもった薄膜形成
は、前記点接触型の薄膜太陽電池以外の太陽電池の製造
にも適用できる。
において、前記マスクユニットは、複数個の島状ユニッ
トからなり、前記島状ユニットの形状は、円形または矩
形とする（請求項３の発明）。これにより、複数個の島
状の非膜付着領域の形成を同時に行うことが可能とな
る。なお、前記島状の非膜付着領域をもった薄膜形成
は、前記点接触型の薄膜太陽電池以外の太陽電池の製造
にも適用できる。
【００１６】また、前記請求項４の発明の実施態様とし
ては、後述するように、薄膜層の分離を確実にして電極
間の電気絶縁を確保する観点から、下記請求項５の発明
が好ましい。即ち、請求項４記載の薄膜太陽電池の製造
方法において、前記絶縁層から第３電極層までの全ての
層を、請求項１記載の薄膜形成用マスクを用いて形成
し、かつ、前記絶縁層はＣＶＤあるいはスパッタリング
により形成し、前記第２電極層はスパッタリングあるい
は蒸着により形成し、前記半導体層はＣＶＤにより形成
する。
ては、後述するように、薄膜層の分離を確実にして電極
間の電気絶縁を確保する観点から、下記請求項５の発明
が好ましい。即ち、請求項４記載の薄膜太陽電池の製造
方法において、前記絶縁層から第３電極層までの全ての
層を、請求項１記載の薄膜形成用マスクを用いて形成
し、かつ、前記絶縁層はＣＶＤあるいはスパッタリング
により形成し、前記第２電極層はスパッタリングあるい
は蒸着により形成し、前記半導体層はＣＶＤにより形成
する。
【００１７】
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施例に
ついて以下に述べる。
ついて以下に述べる。
【００１８】図１は、この発明に関わる薄膜形成用マス
クの実施例を示す模式図で、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）は側断面図である。図１に示すマスクは、マスク
ユニット１とそれを支持する支持体２とから構成され
る。マスクユニット１の材料としては、真空中加熱雰囲
気で使用されるためアムミニウムやステンレススティー
ル等の金属あるいはセラミックやガラス等のようにガス
発生の少ないものが好ましい。
クの実施例を示す模式図で、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）は側断面図である。図１に示すマスクは、マスク
ユニット１とそれを支持する支持体２とから構成され
る。マスクユニット１の材料としては、真空中加熱雰囲
気で使用されるためアムミニウムやステンレススティー
ル等の金属あるいはセラミックやガラス等のようにガス
発生の少ないものが好ましい。
【００１９】また、マスクユニット１は、製膜時に基板
と直接接触するため、その表面は比較的平坦にし、必要
に応じて端部に丸み（Ｒ）をつける。支持体２はメッシ
ュ状、格子状あるいはハシゴ状とし、基板と接触しない
ように一定の距離を設ける。支持体２の好ましい材質
は、マスクユニットと同様である。
と直接接触するため、その表面は比較的平坦にし、必要
に応じて端部に丸み（Ｒ）をつける。支持体２はメッシ
ュ状、格子状あるいはハシゴ状とし、基板と接触しない
ように一定の距離を設ける。支持体２の好ましい材質
は、マスクユニットと同様である。
【００２０】本マスクを用いてＣＶＤ、スパッタリン
グ、蒸着により製膜すると、膜がつかない領域はマスク
ユニットの下のみとなり、支持体の下には、回りこみま
たはメッシュ状の隙間からのガス流通により全面に膜が
形成される。また、厳密にはマスクユニットの下にも、
数ｍｍ以下のレベルで膜が回り込むが、この回り込み量
は、主として、平均自由工程の関係から、ＣＶＤ＞スパ
ッタリング＞蒸着となる。
グ、蒸着により製膜すると、膜がつかない領域はマスク
ユニットの下のみとなり、支持体の下には、回りこみま
たはメッシュ状の隙間からのガス流通により全面に膜が
形成される。また、厳密にはマスクユニットの下にも、
数ｍｍ以下のレベルで膜が回り込むが、この回り込み量
は、主として、平均自由工程の関係から、ＣＶＤ＞スパ
ッタリング＞蒸着となる。
【００２１】次に、前記マスクを用いて、図２に示す点
接触型の太陽電池を作製するプロセスについて、以下に
述べる。
接触型の太陽電池を作製するプロセスについて、以下に
述べる。
【００２２】まず、ガラス等の透光性基板３の上に第１
電極層４として、SnO2やITO、ZnO等の透明電極を全面に
製膜する。その後、前述のマスクを基板に装着して、絶
縁層５、第２電極層６、半導体層７を製膜し、マスクを
取り外す。その後、AgやAlからなる第３電極層８を製膜
し完成する。この際、第１電極層４と第３電極層８と
は、島状電極部８ａを介して電気的に接続される。
電極層４として、SnO2やITO、ZnO等の透明電極を全面に
製膜する。その後、前述のマスクを基板に装着して、絶
縁層５、第２電極層６、半導体層７を製膜し、マスクを
取り外す。その後、AgやAlからなる第３電極層８を製膜
し完成する。この際、第１電極層４と第３電極層８と
は、島状電極部８ａを介して電気的に接続される。
【００２３】本構造の太陽電池では第１電極層と第３電
極層とを確実に接続し、同時にこれらの電極と第２電極
層を確実に分離する必要がある。このためには、製膜法
によるマスクユニット下部の前記回り込みの程度の違い
を利用することが有効である。
極層とを確実に接続し、同時にこれらの電極と第２電極
層を確実に分離する必要がある。このためには、製膜法
によるマスクユニット下部の前記回り込みの程度の違い
を利用することが有効である。
【００２４】例えば、第２電極層６の製膜をスパッタリ
ングあるいは蒸着により行い、絶縁層５の製膜をＣＶＤ
かスパッタリングのいずれか、半導体層７をＣＶＤで製
膜すれば、第２電極層６の端面は絶縁層５と半導体層７
で確実に被覆される。なお、前記回り込みの量は、ＣＶ
Ｄで０．５〜３ｍｍ程度、スパッタリングで０．１〜
０．５ｍｍ程度、蒸着では殆んど零であるので、絶縁層
の回り込みに起因する電気的接続阻害の発生はない。
ングあるいは蒸着により行い、絶縁層５の製膜をＣＶＤ
かスパッタリングのいずれか、半導体層７をＣＶＤで製
膜すれば、第２電極層６の端面は絶縁層５と半導体層７
で確実に被覆される。なお、前記回り込みの量は、ＣＶ
Ｄで０．５〜３ｍｍ程度、スパッタリングで０．１〜
０．５ｍｍ程度、蒸着では殆んど零であるので、絶縁層
の回り込みに起因する電気的接続阻害の発生はない。
【００２５】上記製造方法によれば、従来に比べて、製
造プロセスの大幅な簡素化が可能となる。
造プロセスの大幅な簡素化が可能となる。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、前述のように、基板
表面と所定の間隔をもって対向する支持体の基板表面側
に、所定パターンの薄膜層の非形成部と当接するマスク
ユニットを備えた薄膜形成用マスクを用い、導電性基板
あるいは電気絶縁性を有する基板の表面に導電性薄膜を
形成した基板を第１電極とし、この第１電極層の上に絶
縁層、第２電極層、半導体層、第３電極層を順次積層
し、前記第１電極層と第３電極層とを島状電極部を介し
て接続させてなる点接触型の薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、前記絶縁層から第３電極層までの少なくとも１
層を、前記薄膜形成用マスクのマスクユニットを薄膜層
の非形成部に当接した後、ＣＶＤ，スパッタリング，蒸
着のいずれかの方法により形成することとしたので、所
定パターンを有する薄膜形成プロセスを簡略化し、さら
に薄膜太陽電池の製造歩留まりの向上を図ることができ
る。
表面と所定の間隔をもって対向する支持体の基板表面側
に、所定パターンの薄膜層の非形成部と当接するマスク
ユニットを備えた薄膜形成用マスクを用い、導電性基板
あるいは電気絶縁性を有する基板の表面に導電性薄膜を
形成した基板を第１電極とし、この第１電極層の上に絶
縁層、第２電極層、半導体層、第３電極層を順次積層
し、前記第１電極層と第３電極層とを島状電極部を介し
て接続させてなる点接触型の薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、前記絶縁層から第３電極層までの少なくとも１
層を、前記薄膜形成用マスクのマスクユニットを薄膜層
の非形成部に当接した後、ＣＶＤ，スパッタリング，蒸
着のいずれかの方法により形成することとしたので、所
定パターンを有する薄膜形成プロセスを簡略化し、さら
に薄膜太陽電池の製造歩留まりの向上を図ることができ
る。
【図１】この発明の薄膜形成用マスクの実施例を示す模
式図
式図
【図２】この発明に関わる点接触型の薄膜太陽電池の構
成図
成図
１：マスクユニット、２：支持体、３：基板、４：第１
電極層、５：絶縁層、６：第２電極層、７：半導体層、
８：第３電極層、８ａ：島状電極部。
電極層、５：絶縁層、６：第２電極層、７：半導体層、
８：第３電極層、８ａ：島状電極部。
Claims (5)
- 【請求項１】 基板表面に所定パターンの薄膜層を形成
する際に用いる薄膜形成用マスクであって、基板表面と
所定の間隔をもって対向する支持体の前記基板表面側
に、前記所定パターンの薄膜層の非形成部と当接するマ
スクユニットを備えてなることを特徴とする薄膜形成用
マスク。 - 【請求項２】 請求項１記載の薄膜形成用マスクにおい
て、前記支持体は、メッシュ状、格子状あるいはハシゴ
状等、薄膜形成用のガスが支持体主面を通過可能な構成
としたことを特徴とする薄膜形成用マスク。 - 【請求項３】 請求項１記載の薄膜形成用マスクにおい
て、前記マスクユニットは、複数個の島状ユニットから
なり、前記島状ユニットの形状は、円形または矩形とす
ることを特徴とする薄膜形成用マスク。 - 【請求項４】 導電性基板あるいは電気絶縁性を有する
基板の表面に導電性薄膜を形成した基板を第１電極と
し、この第１電極層の上に絶縁層、第２電極層、半導体
層、第３電極層を順次積層し、前記第１電極層と第３電
極層とを島状電極部を介して接続させてなる点接触型の
薄膜太陽電池の製造方法において、前記絶縁層から第３
電極層までの少なくとも１層を、請求項１記載の薄膜形
成用マスクのマスクユニットを薄膜層の非形成部に当接
した後、ＣＶＤ，スパッタリング，蒸着のいずれかの方
法により形成することを特徴とする薄膜太陽電池の製造
方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の薄膜太陽電池の製造方法
において、前記絶縁層から第３電極層までの全ての層
を、請求項１記載の薄膜形成用マスクを用いて形成し、
かつ、前記絶縁層はＣＶＤあるいはスパッタリングによ
り形成し、前記第２電極層はスパッタリングあるいは蒸
着により形成し、前記半導体層はＣＶＤにより形成する
ことを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305123A JP4112202B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305123A JP4112202B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003110124A true JP2003110124A (ja) | 2003-04-11 |
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