JP2752183B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は複数の発電領域を直列接続した光起電力装置
の製造方法に関する。

（ロ） 従来の技術 基板の絶縁表面に複数の発電領域を設け、これら領域
を電気的に直列接続した光起電力装置は特公昭58−2182
7号公報に示された如く、基板上に１つの半導体光活性
層とこの光活性層を挟む複数の第１及び第２電極膜とか
ら成る複数の領域を有し、隣接する発電領域の第１及び
第２電極膜は半導体光活性層の外で電気的に接続された
構造である。

斯る光起電力装置では、半導体光活性層はマスキング
手法を用いて所望のパターンに形成され、製造工程の簡
略化を図っている。

然し乍ら、斯るマスキング手法にあっては、これに用
いるマスクを基板に対して半導体光活性層の被着箇所を
露出するように正確に位置決めしなければならない。

また、マスクが正確に位置決めされたとしても、マス
クと基板との間に僅かながらも隙間が形成されるめに、
斯る隙間に半導体光活性層を形成する半導体材料が泌み
出し、半導体光活性層は実際のパターンよりも大きく形
成されてしまう。このため、半導体光活性層から外へ延
びて接続される第１及び第２電極膜部分は、上記半導体
材料の泌み出しを考慮して半導体光活性層の周縁部分か
ら大面積で延びて設けなければならない。

ところが、半導体光活性層から外へ延びて互いに接続
される第１及び第２電極膜部分は、発電に全く寄与しな
い部分であるため、可能な限り小面積であるのが好まし
いが、上述のような半導体材料の泌み出しは、斯る小面
積化を防げる。

なお、半導体光活性層のパターニングに、フォトリソ
グラフィ手法を用いれば、パターニング精度が向上し、
上記泌み出し部分の発生はなくなるものの、工程の煩雑
化及び製造コストの上昇化の原因となる。

斯る問題点を解決すべく、特開昭62−76786号公報に
よれば、基板の絶縁表面の複数の領域毎に、延長部分を
有する第１電極膜を分割配置し、この第１電極膜を含ん
で上記基板の略全面に半導体光活性層を設けた後、上記
第１電極膜の延長部分を覆っている半導体光活性層部分
にエネルギービームを照射してこの部分の半導体光活性
層を除去して、次いで露出した第１電極膜の延長部分
に、隣接した発電領域の半導体光活性層上の第２電極膜
の延長部分を延在させている。

（ハ） 発明が解決しようとする課題 しかし乍ら、上述の如く、半導体光活性層をエネルギ
ービームにて除去する場合、この除去工程にて生じる半
導体光活性層の除去残留物が、半導体光活性層上に残
る。従って、この残留物は半導体光活性層と第２電極膜
との間に存在することとなり、光起電力装置の出力特性
に悪影響を及ぼす。

更に、このような光起電力装置においては、複数の発
電領域の両端領域の内、一方の領域の第１電極膜及び他
方の領域の第２電極膜の夫々に出力取出用のリード線を
接続する必要があるが、この場合、リード線が確実に各
電極膜に接続されなければならない。

（ニ） 課題を解決するための手段 本発明の光起電力装置の製造方法は、基板の絶縁表面
の複数の発電領域毎に、第１接続部を有する第１電極膜
を分割配置する工程と、この第１電極膜を含んで上記基
板の絶縁表面の略全面に半導体光活性層を形成する工程
と、隣接する発電領域の上記第１電極膜の第１接続部の
上まで延在する櫛型の第２接続部を有する第２電極膜を
上記半導体光活性層上の発電領域毎に分割配置すると共
に、上記複数の発電領域中の一方の端領域に配置された
第１電極膜の第１接続部と重なるように上記半導体光活
性層上に、一部の除いて櫛型とされた取出電極膜を配置
する工程と、上記第２接続部と上記取出電極膜の櫛型部
とにエネルギービームを照射することにより上記第１接
続部と第２接続部及び取出電極部とを電気的に接続する
工程と、上記取出電極膜の櫛型とされていない部分及び
上記複数の発電領域中の他方の端領域に配置されている
第２電極膜の一部分を除く略円面に保護膜を形成する工
程とを備えたことを特徴とする。

（ホ） 作用 本発明では、第１電極膜と基板の略全面の半導体光活
性層と第２電極膜及び取出電極部とをこの順序で形成し
た後、第２電極膜の第２接続部及び取出電極部の櫛型部
にエネルギービームを照射することによって、第１電極
膜と第２電極膜及び取出電極膜部とを、電気的に接続す
る。

（ヘ） 実 施 例 第１図乃至第４図は第１の構造の光起電力装置におけ
る本発明の製造方法を工程別に示す平面である。

第１図の工程では、ガラス、耐熱プラスチック等から
成る透光性の絶縁基板（１）の一表面の長手方向に整列
区画された複数の発電領域（2a）〜（2c）に、第１電極
膜（3a）〜（3c）が分割配置される。この第１電極膜
（3a）〜（3c）は、酸化錫（SnO₂）や酸化インジウム錫
（ITO）等の透光性導電酸化物（TCO）の単層あるいは積
層構造から成る。更に、第１電極膜（3a）〜（3c）は基
板（１）の一方の周縁に向かって演出した第１接続部
（3ae）〜（3ce）を有し、そして、第１電極膜（3b）
（3c）に形成された第１接続部（3be）（3ce）は、左隣
りの第１電極膜（3a）（3b）方向に約3.0mmの幅で向か
う逆Ｌ字状に形成されている。

第２図の工程では、第１電極膜（3a）〜（3c）及び第
１接続部（3ae）〜（3ce）を含んで基板（１）の一表面
の略全面に、SiH₄、SiF₄等のシリコン化合物ガスを原料
ガスとするプラズマCVD法や光CVD法により、アモルファ
スシリコン（ａ−Si）、アモルファスシリコンカーバイ
ド（ａ−SiC）、アモルファスシリコンゲルマニウム
（ａ−SiGe）等をpn、pinに積層した半導体光活性層
（４）が形成される。

第３図の工程では、半導体光活性層（４）上の複数の
発電領域（2a）〜（2c）に、第１電極膜（3a）〜（3c）
と重なるように第２電極膜（5a）〜（5c）が分割配置さ
れる。第２電極膜（5a）〜（5c）は、スクリーン印刷に
よりパターニングされた後に150℃程度で乾燥させるこ
とにより形成された導電性ペーストまたは蒸着法やメッ
キ法等によりパターニング形成された金属膜から成る。
導電性ペーストとしては、フィラーがAg、Ni、Cu等で、
バインダがフェノール、エポキシ、ポリエステル等のも
のが用いられ、金属膜としては、Al、Ti、Ni、TiAg等が
用いられる。また、第２電極膜（5a）〜（5c）は第１電
極膜（3a）〜（3c）と同じく基板（１）の一方の周縁に
向かって延出した第２接続部（5ac）〜（5ce）を有し、
そして、第２電極膜（5a）（5b）に形成された第２接続
部（5ae）（5be）は、夫々右隣りの第１電極膜（3b）
（3c）の第１接続部（3be）（3ce）の内側でこれと重な
り合うように、第１接続部（3be）（3ce）より小面積で
あると共に、櫛型に形成されている。また、左端の第１
電極膜（3a）の第１接続部（3ae）と重なるように、取
出電極膜（６）が配置されるが、この取出電極膜（６）
も第１接続部（3ae）より小面積で図中の右側半分が櫛
型に形成されている。そして、第２延長部（5ae）〜（5
ce）及び取出電極膜（６）の櫛型部分の上からこれらの
配列方向（第３図に示す矢印方向）に、レーザービーム
や電子ビーム等のエネルギービームを照射することによ
って第１電極膜（3a）〜（3c）の第１接続部（3ae）〜
（3ce）の夫々と取出電極膜（６）及び第２電極膜（5
a）（5b）の第２接続部（5ae）（5be）の夫々とが溶着
される。斯る溶着は、まずビーム照射により取出電極膜
（６）及び第２接続部（5ae）（5be）の端部（第３図に
おいて、矢印と交わっている部分）において取出電極膜
（６）及び第２接続部（5ae）（5be）の全てが溶融する
と共にこの部分の半導体光活性層（４）が蒸発除去さ
れ、従って、溶融された取出電極膜（６）及び第２接続
部（5ae）（5be）が第１接続部（3ae）〜（3ce）にまで
達することによって行われる。使用されるエネルギービ
ーム源としては、Ｑスイッチ付のNd:YAGレーザが適当で
ある。

最後に、第４図の工程では、取出電極膜（６）の左側
半分、即ち櫛型部分とされていない部分及び第２電極膜
（5c）の第２延長部（5ce）を除いて、第２電極膜（5
a）〜（5c）の上から基板（１）の略全面に、絶縁体か
らなる保護膜（７）が形成される。そして、保護膜
（７）から露出した取出電極膜（６）及び第２延長部
（5ce）に、出力取出用のリードとなる導電性フィルム
（8a）（8b）が接着される。

こうして、３つの発電領域（2a）〜（2c）は電気的に
直列接続され、これらの発電領域（2a）〜（2c）の直列
出力は、左端の第１電極膜（3a）の第１延長部（3ae）
に接続されている取出電極膜（６）と右端の第２電極膜
（5c）の第２延長部（5ce）との間から取出される。

一方、第５図乃至第８図は、第２の構造の光起電力装
置における本発明の製造方法を工程別に示す平面図であ
る。

第５図の工程では、ガラス、耐熱プラスチック等から
成る投光性の絶縁基板（11）の一表面の長手方向に整列
区画された複数の発電領域（12a）〜（12c）に、矩形状
の第１電極膜（13a）〜（13c）が分割配置される。この
第１電極膜（13a）〜（13c）は、酸化錫（SnO₂）や酸化
インジウム錫（ITO）等の透光性導電酸化物（TCO）の単
層あるいは積層構造から成る。

尚、第１電極膜（13a）〜（13c）の一端部分は、第１
接続部（13ae）〜（13ce）として動作する部分である。

第６図の工程では、第１電極膜（13a）〜（13c）及び
第１接続部（13ae）〜（13ce）を含んで基板（11）の一
表面の略全面に、SiH₄、SiF₄等のシリコン化合物ガスを
原料ガスとするプラズマCVD法や光CVD法により、アモル
ファスシリコン（ａ−Si）、アモルファスシリコンカー
バイド（ａ−SiC）、アモルファスシリコンゲルマニウ
ム（ａ−SiGe）等をpn、pinに積層した半導体光活性層
（４）が形成される。

第７図の工程では、半導体光活性層（14）上の複数の
発電領域（12a）〜（12c）に、第１電極膜（13a）〜（1
3c）と重なるように第２電極膜（15a）〜（15c）が分割
配置される。第２電極膜（15a）〜（15c）は、スクリー
ン印刷によりパターニングされた後に150℃程度で乾燥
させることにより形成された導電性ペーストまたは蒸着
法やメッキ法等によりパターニング形成された金属膜か
ら成る。

導電性ペーストとしては、フィラーがAg、Ni、Cu等
で、バインダがフェノール、エポキシ、ポリエステル等
のものが用いられ、金属膜としては、Al、Ti、Ni、TiAg
等が用いられる。また、第２電極膜（15a）〜（15c）の
一端部分は、第１接続部（15ae）〜（15ce）として作動
し、そして、第１電極膜（15a）（15b）に形成された第
２接続部（15ae）（15be）は、夫々右隣りの第１電極膜
（13b）（13c）の第１接続部（13be）（13ce）の内側で
これと重なり合うように延在し、かつ第１接続部（13b
e）（13ce）より小面積であると共に、櫛型に形成され
ている。また、左端の第１電極膜（13a）の第１接続部
（13ae）と重なるように、取出電極膜（16）が配置され
るが、この取出電極膜（16）も第１接続部（13ae）より
小面積で図中の上側半分が櫛型に形成されている。そし
て、第２延長部（15ae）、（15be）及び取出電極膜（1
6）の櫛型部分の上からこれらの延びる方向（第７図に
示す矢印方向）に、夫々レーザービームや電子ビーム等
のエネルギービームを照射することによって第１電極膜
（13a）〜（13c）の第１接続部（13ae）〜（13ce）の夫
々と取出電極膜（16）及び第２電極膜（15a）（15b）の
第２接続部（15ae）（15be）の夫々とが溶着される。斯
る溶着は、まずビーム照射により取出電極膜（16）及び
第２接続部（15ae）（15be）の端部（第７図において、
矢印と交わっている部分）において取出電極膜（16）及
び第２接続部（15ae）（15be）の全てが溶融すると共に
この部分の半導体光活性層（14）が蒸発除去され、従っ
て、溶融された取出電極膜（16）及び第２接続部（15a
e）（15be）が第１接続部（13ae）〜（13ce）にまで達
することによって行われる。使用されるエネルギービー
ム源としては、Ｑスイッチ付のNd:YAGレーザが適当であ
る。

最後に、第４図の工程では、取出電極膜（16）の下側
半分、即ち櫛型部分とされていない部分及び第２電極膜
（15c）の第２延長部（15ce）を除いて、第２電極膜（1
5a）〜（15c）の上から基板（11）の略全面に、絶縁体
からなる保護膜（17）が形成される。そして、保護膜
（17）から露出した取出電極膜（16）及び第２延長部
（15ce）に、出力取出用のリードとなる導電性フィルム
（18a）（18b）が接着される。

こうして、３つの発電領域（12a）〜（12c）は電気的
に直列接続され、これらの発電領域（12a）〜（12c）の
直列出力は、左端の第１電極膜（13a）の第１延長部（1
3ae）に接続されている取出電極膜（16）と右端の第２
電極膜（15c）の第２延長部（15ce）との間から取出さ
れる。

（ト） 発明の効果 本発明によれば、基板上に第１電極膜、半導体光活性
層及び第２電極膜をこの順序で積層形成した後、第２電
極膜の第２接続部にエネルギービームを照射することに
よって第１電極膜の第１接続部と第２電極膜の第２接続
部とを電気的に直列接続するようにしたので、半導体光
活性層と第２電極膜との間に不所望な残留物を介在する
ことなく、第１電極膜と第２電極膜とを電気的に接続す
ることができ、また、出力の取出は、保護膜にて覆われ
ておらず、かつ櫛型とされていない取出電極膜及び第２
電極膜の第２接続部に、出力取出用のリードを接続する
ことにより行うので、安定して確実に出力を取出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は第１の構造の光起電力装置における
本発明の製造方法を工程別に示す平面図、第５図乃至第
８図は第２の構造の光起電力装置における本発明の製造
方法を工程別に示す平面図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の絶縁表面の複数の発電領域毎に、第
   １接続部を有する第１電極膜を分割配置する工程と、こ
   の第１電極膜を含んで上記基板の絶縁表面の略全面に半
   導体光活性層を形成する工程と、隣接する発電領域の上
   記第１電極膜の第１接続部の上まで延在する櫛型の第２
   接続部を有する第２電極膜を上記半導体光活性層上の発
   電領域毎に分割配置すると共に、上記複数の発電領域中
   の一方の端領域に配置された第１電極膜の第１接続部と
   重なるように上記半導体光活性層上に、一部の除いて櫛
   型とされた取出電極膜を配置する工程と、上記第２接続
   部と上記取出電極膜の櫛型部とにエネルギービームを照
   射することにより上記第１接続部と第２接続部及び取出
   電極部とを電気的に接続する工程と、上記取出電極膜の
   櫛型とされていない部分及び上記複数の発電領域中の他
   方の端領域に配置されている第２電極膜の一部分を除く
   略全面に保護膜を形成する工程とを備えたことを特徴と
   する光起電力装置の製造方法。