JP2883371B2 - 光起電力装置及びその製造方法 - Google Patents

光起電力装置及びその製造方法

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JP2883371B2 JP1266967A JP26696789A JP2883371B2 JP 2883371 B2 JP2883371 B2 JP 2883371B2 JP 1266967 A JP1266967 A JP 1266967A JP 26696789 A JP26696789 A JP 26696789A JP 2883371 B2 JP2883371 B2 JP 2883371B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の光電変換素子を直列接続してなる光起
電力装置及びその製造方法に関するものである。
〔従来技術〕
透光性絶縁基板上に透明電極,非晶質半導体層,裏面
電極をこの順に積層形成した光電変換素子を電気的に直
列接続させた構成をなし、光照射により起電力を発生す
る光起電力装置が一般的に良く知られている。
第5図は、例えば特開昭62−88371号公報に開示され
たこのような光起電力装置の断面構造図である。図にお
いて11はガラス等を用いた透光性絶縁基板であり、該透
光性絶縁基板11上には複数の光電変換素子A,B,…が設け
られており、これらの光電変換素子は電気的に直列に接
続されている。各光電変換素子A(B)は、透明電極12
a(12b),非晶質半導体層13a(13b),裏面電極14a(1
4b)をこの順に積層した構成をなす。各光電変換素子
(第5図では素子Bについてのみ図示)Bの透明電極12
b一側縁近傍には、隣合う光電変換素子A,Bを分離するた
めの分離溝17を挟んで、条状の導電体15及び絶縁体16が
並列形成されている。隣合う光電変換素子A,Bにおい
て、素子Aの裏面電極14aは導電体15を介して素子Bの
透明電極12bに接続されており、このような接続によ
り、複数の光電変換素子A,B,…が電気的に直列に接続さ
れている。また、各光電変換素子Bにおいて、透明電極
12bと裏面電極14bとの間には絶縁体16が介在してあり、
両者は電気的に分離されている。
次にこのような構成を有する光起電力装置の製造手順
について、その工程を模式的に示す第6図に基づき説明
する。
まず、透光性絶縁基板11上に透明電極12a,12bをパタ
ーン形成し、各透明電極12bの一側縁近傍に、条状の導
電体15と、これと接した条状の絶縁体16とを並列形成す
る(第6図(a))。次いで、全域にわたって、非晶質
半導体層13,裏面電極14をこの順に積層形成した後、導
電体15と絶縁体16との境界領域にレーザビームLBを照射
する(第6図(b))。そうすると、非晶質半導体層1
3、裏面電極14は各光電変換素子A,B毎に、非晶質半導体
層13a,13b、裏面電極14a,14bに分離され、分離溝17近傍
における裏面電極14a 14bは、レーザビームLBの熱によ
り溶融されて垂れ下がり、裏面電極14aは導電体15上
に、また裏面電極14bは絶縁体16上に夫々接触状態にて
固化され、第5図に示すような光起電力装置が製造され
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述した従来の製造工程において、導電体
15,絶縁体16を形成する手順としては、スクリーン印刷
法を用いて導電体ペースト,絶縁性ペーストを塗布した
後これらを焼結する方法が一般的である。従って、中央
部に比べて両端部ではその膜厚が薄くなることは必然で
あり、両者の境界領域においては両者共その膜厚は薄く
なっている。一方、照射するレーザビームは、一般的に
その照射面においてガウシアン強度分布を有しており、
照射領域の中央部では周辺部に比べてその強度は大き
い。
このような事情により、導電体15,絶縁体16の境界領
域にあってはこれらの膜圧が薄いにも拘わらず、高エネ
ルギのレーザビームが照射されるので、この領域の導電
体15,絶縁体16は短時間にて除去され、これらの下方の
透明電極12bも除去されることがある。この結果、分離
溝17が透明電極12bまで到達して透明電極12bの一部が除
去されて、素子間の直列抵抗が増加して出力特性が劣化
することになり、ひどい場合には、透明電極12bが完全
に切断されて、素子間の直列接続が断線されることもあ
る。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、絶
縁体に導電体を部分的に重畳しておき、その重畳部分に
レーザビームを照射することにより、このレーザビーム
の照射時に透明電極にダメージを与えることがなくな
り、良好な出力特性を有する光起電力装置及びこのよう
な光起電力装置を歩留り良く製造できる光起電力装置の
製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る光起電力装置は、透光性絶縁基板上に透
明電極、非晶質半導体層、裏面電極をこの順に積層形成
した複数の光電変換素子を有し、隣合う光電変換素子間
において一方の素子の透明電極と他方の素子の裏面電極
とを接続するための導電体、及び、該導電体と前記一方
の素子の非晶質半導体層、裏面電極とを絶縁状態に隔て
るための絶縁体が、前記一方の素子の透明電極上に形成
されている光起電力装置において、前記導電体の一部が
前記絶縁体を覆うと共に、導電体及び絶縁体の重畳領域
において隣合う光電変換素子の非晶質半導体層及び裏面
電極が分離され、且つ一方の素子の裏面電極と他方の素
子の透明電極とが導電体を介して電気的に直列に接続さ
れることを特徴とする。
本発明に係る光起電力装置の製造方法は、請求項1記
載の光起電力装置を製造する方法において、前記透光性
絶縁基板上に透明電極を形成してこれを各光電変換素子
毎に切断する工程と、各切断した透明電極上に、導電体
の一部を絶縁体上に重畳させた状態にて、導電体及び絶
縁体を形成する工程と、前記導電体,絶縁体及び各切断
した透明電極上にわたって前記非晶質半導体層,裏面電
極をこの順に積層形成する工程と、前記導電体,絶縁体
上の前記非晶質半導体層,裏面電極を溶融切断して、隣
合う他方の光電変換素子の裏面電極と前記導電体とを接
続する工程とを有することを特徴とする。
〔作用〕
本発明の製造方法にあっては、透明電極のパターニン
グを行った後に、導電体の一部が絶縁体上に重なるよう
に導電体,絶縁体を透明電極上に形成し、その重畳部分
にレーザビームを照射して、非晶質半導体層,裏面電極
を溶融切断する。そうすると、レーザビームを被照射領
域である重畳部分の膜厚は厚いので、下方の透明電極へ
のレーザビームの影響はない。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体
的に説明する。
第1図は本発明に係る光起電力装置の第1の実施例の
断面構造図であり、図において1はガラス等からなる透
光性絶縁基板である。該透光性絶縁基板1上には複数の
光電変換素子A,B,…が設けられており、これらの光電変
換素子は電気的に直列に接続されている。各光電変換素
子A(B)は、SnO2またはITO/SnO2等を材料とする透明
電極2a(2b)、p−i−n接合型またはn−i−p接合
型の非晶質半導体層3a(3b)、Al,Ag等からなる裏面電
極4a(4b)をこの順に積層した構成をなす。各光電変換
素子B(第1図では素子Bについてのみ図示)の透明電
極2b上の一側縁近傍には、ガラスを主成分とする条件の
絶縁体6と、この絶縁体6にその一部が重畳されたAgか
らなる導電体5とが形成されている。また隣合う光電変
換素子A,Bにおいて、導電体5と絶縁体6の重畳領域で
両素子の非晶質半導体層3a,3b及び裏面電極4a,4bは分離
溝7により分離されている。また、両素子間の接続につ
いても導電体5と絶縁体6との重畳領域において、素子
Aの裏面電極4aは導電体5を介して素子Bの透明電極2b
に接続されており、このような接続により、複数の光電
変換素子A,B,…が電気的に直列に接続されている。ま
た、各光電変換素子Bにおいて、透明電極2bと裏面電極
4bとの間には絶縁体6が介在してあり、両者は電気的に
分離されている。
次にこのような構成を有する光起電力装置の製造手順
について、その工程を模式的に示す第2図に基づき説明
する。
まず、透光性絶縁基板1の全面にわたって透明電極を
形成した後、レーザスクライブ法を用いてこの透明電極
を各光電変換素子毎に分割切断し、分割された各透明電
極2b(第2図では透明電極2bにのみ図示)上にその切断
溝8に沿わせて一側縁の全長にわたる様に絶縁体6を形
成し、次いで、切断溝8と絶縁体6との間の透明電極2b
上に、その一部を絶縁体6に重畳させた態様にて、導電
体5を形成する(第2図(a))。ここで、ガラスを主
体とする絶縁性ペースト及びAgを主体とする導電性ペー
ストを、スクリーン印刷等の手法にて塗布した後、これ
らを焼結して絶縁体6,導電体5を形成することにする。
次いで、透明電極2a,2b上,導電体5上,絶縁体6上
の全域にわたって、非晶質半導体層3,裏面電極4をこの
順に所要厚さにて積層形成した後、導電体5と絶縁体6
との重畳領域にレーザビームLBを照射する(第2図
(b))。そうすると、非晶質半導体層3,裏面電極4は
各光電変換素子A,B毎に、非晶質半導体層3a,3b、裏面電
極4a,4bに分離され、分離された裏面電極4a,4bの分離溝
7近傍の縁部は、レーザビームLBの熱により溶融されて
垂れ下がり、裏面電極4aは導電体5上に、また裏面電極
4bは絶縁体6上に夫々接触状態にて固化され、第1図に
示すような光起電力装置が製造される。
第3図は本発明に係る光起電力装置の第2の実施例の
断面構造図であり、図中、第1図と同番号を付した部分
は同一または相当部分を示している。この第2の実施例
にあっては、導電体5と絶縁体6との重畳領域が、第1
の実施例に比較して広くなっている。そして、絶縁体5
と絶縁体6との重畳領域において、導電体5は分離溝7
により導電体5a,5bに分離されており、光電変換素子B
の裏面電極4bと絶縁体6とは、直接に接続されておら
ず、導電体5bを介して接続されている。このように裏面
電極4bと導電体5bとは接触しているが、導電体5bと透明
電極2bとの間には絶縁体6が挟まれているので、第1の
実施例と同様に、透明電極2b及び裏面電極4bは電気的に
絶縁されている。また、素子Aの裏面電極4aは導電体5a
を介して素子Bの透明電極2bに接続されており、このよ
うな接続により、複数の光電変換素子A,B,…が電気的に
直列に接続されている。
次にこの第2の実施例の製造手順について、その工程
を模式的に示す第4図に基づき説明する。
まず、第1の実施例と同様に、透光性絶縁基板1上に
透明電極2a,2bをパターン形成した後、第1の実施例よ
り重畳領域を広くして、透明電極2b上に絶縁体6,導電体
5を形成する(第4図(a))。次いで、全域にわたっ
て、非晶質半導体層3,裏面電極4をこの順に積層形成し
た後、導電体5と絶縁体6との重畳領域であって導電体
5の図中右側縁部よりも分割溝8寄りの部分にレーザビ
ームLBを照射する(第4図(b))。そうすると、第1
の実施例と同様に、非晶質半導体層3,裏面電極4は各光
電変換素子毎に、非晶質半導体層3a,3b、裏面電極4a,4b
に分離されると共に、導電体5も導電体5a,5bに分離さ
れる。透明電極2b上に形成される導電体5,絶縁体6の膜
厚を10〜30μmとした場合、導電体5の形成に印刷法を
用いているので、絶縁体6上に重畳される部分の導電体
5の膜厚は1〜3μm程度である。従って、レーザビー
ムLBを照射した際に、絶縁体6上の部分の導電体6は容
易に除去され、導電体5は導電体5a,5bに分離される。
分離された裏面電極4a,4bの分離溝7近傍の縁部は、レ
ーザビームLBの熱により溶融されて垂れ下がり、裏面電
極4aは導電体5a上に、また裏面電極4bは絶縁体6上の導
電体5b上に夫々接触状態にて固化され、第3図に示すよ
うな光起電力装置が製造される。
本発明では、何れの実施例においても、導電体5及び
絶縁体6の重畳領域にレーザビームを照射する。この
際、被照射領域のこれらの膜厚は厚いので、その下方の
透明電極2bがレーザビームにてダメージを受けることは
なく、従来例のような透明電極の除去または分断の虞は
なく、出力特性の低下は見られない。
なお、本実施例では、分離溝7を形成して各素子毎に
非晶質半導体層3,裏面電極4を分離する際にレーザビー
ムを照射することにしたが、レーザビームに限らず電子
ビーム等の他のエネルギビームを用いてもよく、また化
学エッチングを用いることとしてもよい。
〔発明の効果〕
上述した如く本発明では、導電体の一部が前記絶縁体
を覆うと共に、導電体及び絶縁体の重畳領域において隣
合う光電変換素子の非晶質半導体層及び裏面電極が分離
され、且つ一方の素子の裏面電極と他方の素子の透明電
極とが導電体を介して電気的に直列に接続される構成と
している。従って、膜厚は厚いこの重畳領域にレーザビ
ームを照射するので、これらを貫通してレーザビームが
透明電極にダメージを与えることはなく、良好な出力特
性を有する光起電力装置を歩留り良く製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光起電力装置の第1の実施例の断面構
造図、第2図はこの第1の実施例の製造工程を示す断面
図、第3図は本発明の光起電力装置の第2の実施例の断
面構造図、第4図はこの第2の実施例の製造工程を示す
断面図、第5図は従来の光起電力装置の断面構造図、第
6図は従来の光起電力装置の製造工程を示す断面図であ
る。 1……透光性絶縁基板、2a,2b……透明電極、3,3a,3b…
…非晶質半導体層、4,4a,4b……裏面電極、5,5a,5b……
導電体、6……絶縁体、7……分離溝、A,B……光電変
換素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 浩 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 岸 靖雄 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−102278(JP,A) 特開 昭61−14769(JP,A) 特開 昭63−261762(JP,A) 特開 昭58−18971(JP,A) 米国特許4243432(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04

Claims (2)

    (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
    体層、裏面電極をこの順に積層形成した複数の光電変換
    素子を有し、隣合う光電変換素子間において一方の素子
    の透明電極と他方の素子の裏面電極とを接続するための
    導電体、及び、該導電体と前記一方の素子の非晶質半導
    体層、裏面電極とを絶縁状態に隔てるための絶縁体が、
    前記一方の素子の透明電極上に形成されている光起電力
    装置において、 前記導電体の一部が前記絶縁体を覆うと共に、 導電体及び絶縁体の重畳領域において隣合う光電変換素
    子の非晶質半導体層及び裏面電極が分離され、且つ一方
    の素子の裏面電極と他方の素子の透明電極とが導電体を
    介して電気的に直列に接続されることを特徴とする光起
    電力装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の光起電力装置を製造する方
    法において、 前記透光性絶縁基板上に透明電極を形成してこれを各光
    電変換素子毎に切断する工程と、 各切断した透明電極上に、導電体の一部を絶縁体上に重
    畳させた状態にて、導電体及び絶縁体を形成する工程
    と、 前記導電体、絶縁体及び各切断した透明電極上にわたっ
    て前記非晶質半導体層、裏面電極をこの順に積層形成す
    る工程と、 前記導電体、絶縁体上の前記非晶質半導体層、裏面電極
    を溶融切断して、隣合う他方の光電変換素子の裏面電極
    と前記導電体とを接続する工程と を有することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
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