JP2638235B2 - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

光電変換装置の製造方法

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JP2638235B2 JP1333759A JP33375989A JP2638235B2 JP 2638235 B2 JP2638235 B2 JP 2638235B2 JP 1333759 A JP1333759 A JP 1333759A JP 33375989 A JP33375989 A JP 33375989A JP 2638235 B2 JP2638235 B2 JP 2638235B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透光性絶縁基板上に成膜された透明導電
膜,非晶質半導体膜および金属膜をそれぞれ分離加工し
て複数のユニットセルを形成する光電変換装置の製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
太陽光の光エネルギーを非晶質半導体、例えば非晶質
シリコン(以下a−Siと記す)によって形成される接合
により電気エネルギーに変換する太陽電池のような光電
変換装置において、通常、高い出力電圧を得るために複
数のユニットセルを直列接続した構成が用いられる。各
ユニットセルは、透光性絶縁基板上に透明導電膜からな
る透明電極、a−Si膜からなる光電変換層および金属膜
からなる裏面電極が積層された構造を有することが多
い。このような構造を得るため、透明導電膜,a−Si膜あ
るいは金属膜をそれぞれ絶縁基板上に全面成膜し、各膜
を分離加工してユニットセルに分割すると共に、一つの
ユニットセルの裏面電極を隣接するユニットセルの透明
電極に接触させる方法が量産性に富むものとして採用さ
れている。透明導電膜およびa−Si膜の分離加工はレー
ザ照射によって行われるが、金属膜の分離加工にレーザ
照射を用いると、下地のa−Si膜もその影響を受け、低
抵抗化してしまう。このような現象を避けるため、特開
昭63−274183号公報で公知のように、透光性絶縁基板,
透明電極を通してYAGレーザ光を照射し、a−Si膜を蒸
発させると共に、その上の金属膜を飛散させる方法があ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の透光性絶縁基板からのレーザ光照射により裏面
電極を分離する場合、基板の表面に光の通過を妨げるご
みが存在すると、隣接するユニットセルの裏面電極に金
属ブリッジが形成され、裏面電極間の短絡が発生すると
いう問題があった。
別の問題として、非晶質半導体層のレーザ光照射によ
り蒸発した部分に接する側面が加熱により微結晶化し、
低抵抗になるため、裏面電極と透明電極の耐圧が小さく
なることがあった。
本発明の目的は、上述の問題を除去し、隣接ユニット
セル間の裏面電極の分離が行われた光電変換装置、さら
には同一ユニットセルの透明電極と裏面電極の間の耐圧
が保障される光電変換装置の製造方法を提供するものと
する。
〔課題を解決するための手段〕
上述の目的を達成するために、本発明によれば、透光
性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導体光電変換層,裏
面金属電極を積層してなるユニットセルから構成される
光電変換装置の製造方法において、各ユニットセルの透
明電極,非晶質半導体光電変換層の上を全面金属膜によ
り被覆し、基板を通してレーザ光を照射して金属膜をそ
の下の非晶質半導体光電変換層と共に除去し、各ユニッ
トセルの裏面金属電極に分離後、前記レーザ光照射部分
に裏面金属電極側からレーザ光を照射することとする。
あるいは、透光性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導体
光電変換層,裏面金属電極を積層してなるユニットセル
を、一つのユニットセルの裏面金属電極の縁を隣接ユニ
ットセルの透明電極の縁部と接触させることによって直
列接続する光電変換装置の製造方法において、各ユニッ
トセルの透明電極,非晶質半導体光電変換層の上を全面
金属膜により被覆し、基板を通して第一のレーザ光を照
射して金属膜をその下の非晶質半導体光電変換層と共に
除去した後、基板を通して第二のレーザ光を第一のレー
ザ光と平行に、且つ各ユニットセルの前記第一のレーザ
光を照射した領域との間に、裏面金属電極と非晶質半導
体光電変換層との積層体が第二のレーザ光照射後に残存
する間隔を置いた位置、に照射して金属膜をその下の非
晶質半導体光電変換層と共に除去し、各ユニットセルの
裏面金属電極に分離することとする。さらにまた、透光
性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導体光電変換層,裏
面金属電極を積層してなるユニットセルを、一つのユニ
ットセルの裏面金属電極の縁を隣接ユニットセルの透明
電極の縁部と接触させることによって直列接続する光電
変換装置の製造方法において、各ユニットセルの透明電
極,非晶質半導体光電変換層の上を全面金属膜により被
覆し、基板を通してレーザ光を照射して金属膜をその下
の非晶質半導体光電変換層と共に除去し、各ユニットセ
ルの裏面金属電極に分離後、裏面金属電極の隣接ユニッ
トセルの透明電極と接触する縁部と反対側の縁部を裏面
金属電極側からのレーザ光の照射により除去することと
する。
〔作用〕
透光性絶縁基板を通じてのレーザ光の照射により金属
膜を非晶質半導体層と共に除去して裏面電極の分離を行
う際、基板上に存在したごみにより金属膜が完全に除去
されないために裏面電極間の分離が完全に行われなくて
も、裏面電極側からのレーザ光照射により、残った金属
膜が除去されるので裏面電極の完全な分離が行われる。
また、透光性絶縁基板を通じてのレーザ光の照射によ
り、金属膜を平行な2本の線状に除去すれば、両方の除
去部に金属膜が残存して裏面電極の完全な分離が行われ
なり確率は低くなる。
この場合、第一のレーザ光と第二のレーザ光を所定の
間隙をおいて照射するので、第一のレーザ光の照射領域
と第二のレーザ光の照射領域とが重なり、当該重なった
部分の基板ならびに透明電極がレーザ光によるダメージ
を受けることはない。
透光性絶縁基板を通じてのレーザ光の照射により金属
膜を除去したのち、その除去部の内側で裏面電極の透明
電極と接触しない側の縁部を裏面電極側からのレーザ光
の照射により除去すれば、一つのユニットセルの縁部に
おける裏面電極と透明電極の距離が長くなるため、レー
ザ光の照射による非晶質半導体の微結晶化によって低抵
抗となっても両電極間の耐圧が保証される。
〔実施例〕
以下図を引用して本発明の実施例について説明する。
第1図(a)〜(c)は本発明のうちの一つの実施例
の工程図で、ガラス基板1上に透明導電膜を形成してレ
ーザパターニングし、透明電極21,22に分離後、その上
にp−i−n接合を有する4000〜5000Åの厚さのa−Si
膜を形成してレーザパターニングし、光電変換層31,32
に分離し、そのあとAlなどの金属膜4を全面に被覆した
(図a)。次にYAGレーザ光51をガラス基板1を通して
照射し、金属膜をa−Si膜と共に除去して裏面電極41,4
2に分離した(図b)。この際、基板上にごみが存在す
ると、局部的にレーザ光51が遮られ、金属ブリッジ43お
よびその下のa−Si膜33が残存する。第2図はこの金属
ブリッジを平面図で示す。第2図で斜線を引いた領域61
は幅50μmの金属膜除去部である。次いで、第1図
(c)に示すように裏面電極41,42の間の金属膜除去部
に裏面電極側からレーザ光52を照射し、金属ブリッジ43
の部分の金属膜およびその下のa−Si膜33を除去した。
金属膜のパターニングをレーザ光照射で行うときに、レ
ーザ出力を上げるのが通常であり、その際a−Si膜の低
抵抗化により裏面電極と透明電極との間の短絡が発生し
やすいが、この場合は金属ブリッジ43による短絡さえ無
くなればよいので、レーザ光52を弱くすることができ、
a−Si層の微結晶化も防止できる。
第3図(a)〜(c)は本発明のうちの他の一つの実
施例の工程図で、第3図(a),(b)は第1図
(a),(b)と同様であるが、第3図(c)において
はレーザ光52をレーザ光51と同様にガラス基板1を通し
て照射し、レーザ光51で除去した領域61と間隔を置いた
幅50μmの領域62をa−Si層と共に除去した。これによ
って第4図に示すように分離線100cm当たりの短絡個数
は、黒丸で示したこの実施例による太陽電池の場合、白
丸で示したレーザ光を1回だけ照射して裏面電極をパタ
ーニングした太陽電池の場合より大きく減少した。
第5図(a)〜(c)は本発明のうちのさらに別の一
つの実施例の工程図を示し、第5図(a),(b)は第
1図(a),(b)と同様であるが、第5図(c)にお
いてはレーザ光52を裏面電極41,42の間隙の直上から照
射せず、ずらして照射することにより、第6図に示すよ
うに基板側からのレーザ光51の照射による金属膜除去部
61に隣接する領域62が除去されるようにした。この場合
もレーザ光52の照射は、裏面電極41の金属ブリッジ43と
の短絡さえ無くすればよく、金属膜除去部62に多少金属
の残存物が存在してもよいので、レーザ光52を弱くでき
た。また、最終的には裏面電極41と透明電極21の間の沿
面距離が長くなるため、多少a−Si膜の低抵抗化が起き
ても、裏面電極縁部で発生しやすい逆耐圧不良が大きく
減少した。第7図には、この実施例によって製造された
太陽電池の分離線100cm当たりの短絡発生率と耐圧とを
それぞれ図(a)および図(b)に黒丸で示し、ガラス
基板側からレーザを1回だけ照射して裏面電極とパター
ニングした従来例の場合を白丸で示す。10ロット流した
太陽電池で短絡の発生率が大きく低下し、耐圧が明らか
に向上しており、本発明の有用性が分かる。なお、第5
図において、最初の金属膜除去部61の右側では裏面電極
42と透明電極21が接続されていてその間に逆耐圧は加わ
らないので、2回目の金属膜除去をこの側で行うことは
無意味である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、透光性絶縁基板と通してのレーザ光
照射により金属膜をその下の非晶質半導体層と共に除去
した後、再度レーザ光の照射を行い、その場合既に金属
膜の除去された部分に裏面電極側から照射するか、その
部分と間隔を置いて平行に金属膜を除去するか、あるい
はその部分に隣接して金属膜のみを除去するかにより、
最初のレーザ光照射時に裏面電極分離部に金属ブリッジ
の残存することがあっても隣接裏面電極間の短絡を大幅
に低減することが可能になった。さらに、最初の分離部
に隣接した金属膜を除去した場合は、逆耐圧の加わる両
電極間の沿面距離が長くなり、レーザ光照射により非晶
質半導体層表面の低抵抗化が起こっても逆耐圧の低下を
阻止することができ、不良品が少なく、逆耐圧が大きく
向上した光電変換装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は一つの本発明一実施例の工程を(a),
(b),(c)の順に示す断面図、第2図は透光性絶縁
基板を通じてのレーザ照射の際に裏面電極間に生ずる欠
陥を示す平面図、第3図は他の本発明の一実施例の工程
を(a),(b),(c)の順に示す断面図、第4図は
第3図に示した実施例と従来方法による太陽電池のロッ
ト毎の短絡発生個数を示す線図、第5図はさらに別の本
発明の一実施例の工程を(a),(b),(c)の順に
示す断面図、第6図は第5図による太陽電池の裏面電極
間の部分の平面図、第7図は第6図に示した実施例と従
来方法による太陽電池の比較で、そのうち(a)はロッ
ト毎の短絡発生個数を示す線図、(b)は両電極間の耐
圧の分布を示す線図である。 1:ガラス基板、21,22:透明電極、31,32:a−Si光電変換
層、4:金属膜、41,42:裏面電極、51,52:レーザ光。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導
    体光電変換層,裏面金属電極を積層してなるユニットセ
    ルから構成される光電変換装置の製造方法において、各
    ユニットセルの透明電極,非晶質半導体光電変換層の上
    を全面金属膜により被覆し、基板を通してレーザ光を照
    射して金属膜をその下の非晶質半導体光電変換層と共に
    除去し、各ユニットセルの裏面金属電極に分離後、前記
    レーザ光照射部分に裏面金属電極側からレーザ光を照射
    することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  2. 【請求項2】透光性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導
    体光電変換層,裏面金属電極を積層してなるユニットセ
    ルを、一つのユニットセルの裏面金属電極の縁を隣接ユ
    ニットセルの透明電極の縁部と接触させることによって
    直列接続する光電変換装置の製造方法において、各ユニ
    ットセルの透明電極,非晶質半導体光電変換層の上を全
    面金属膜により被覆し、基板を通して第一のレーザ光を
    照射して金属膜をその下の非晶質半導体光電変換層と共
    に除去した後、基板を通して第二のレーザ光を第一のレ
    ーザ光と平行に、且つ各ユニットセルの前記第一のレー
    ザ光を照射した領域との間に、裏面金属電極と非晶質半
    導体光電変換層との積層体が第二のレーザ光照射後に残
    存する間隔を置いた位置、に照射して金属膜をその下の
    非晶質半導体光電変換層と共に除去し、各ユニットセル
    の裏面金属電極に分離することを特徴とする光電変換装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】透光性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導
    体光電変換層,裏面金属電極を積層してなるユニットセ
    ルを、一つのユニットセルの裏面金属電極の縁を隣接ユ
    ニットセルの透明電極の縁部と接触させることによって
    直列接続する光電変換装置の製造方法において、各ユニ
    ットセルの透明電極,非晶質半導体光電変換層の上を全
    面金属膜により被覆し、基板を通してレーザ光を照射し
    て金属膜をその下の非晶質半導体光電変換層と共に除去
    し、各ユニットセルの裏面金属電極に分離後、裏面金属
    電極の隣接ユニットセルの透明電極と接触する縁部と反
    対側の縁部を裏面金属電極側からのレーザ光の照射によ
    り除去することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
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