JP2994810B2 - 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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JP2994810B2 JP3234898A JP23489891A JP2994810B2 JP 2994810 B2 JP2994810 B2 JP 2994810B2 JP 3234898 A JP3234898 A JP 3234898A JP 23489891 A JP23489891 A JP 23489891A JP 2994810 B2 JP2994810 B2 JP 2994810B2
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浩 井上
誠 中川
信一 上妻
仁 坂田
健治 邑田
圭二 高岡
武志 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の光起電力素子を
電気的に直列接続した集積型の光起電力装置及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積型光起電力装置は、所定の光起電力
を得るべく複数の光起電力素子を電気的に直列接続した
ものである。このような光起電力装置にあっては、各光
起電力素子の電気結合部(即ち、各光起電力素子の隣接
間隔部)が光電変換の無効領域となるため、できるだけ
この領域の専有面積を小さくすることが望ましい。この
点に鑑み、エネルギービームを用いて光起電力素子の分
割並びに接続を行う方法が、特開昭62−33477号
公報に開示されている。
【0003】この光起電力装置の製造方法にあっては、
まず、透明基板の絶縁表面上に複数の第1電極膜を所定
の隣接間隔部を隔てて分割配置し、各第1電極膜の側縁
近傍に沿って隣接間隔部と平行に、隣接間隔部に近い側
から帯状の導電部材及び絶縁部材が形成される。そし
て、第1電極膜、導電部材及び絶縁部材を含んで基板の
略全面に、非晶質シリコン等の非晶質半導体からなる半
導体光活性層及び金属からなる第2電極膜が分割される
ことなく積層形成される。その後、導電部材及び絶縁部
材と対向する各位置で、第2電極膜上から導電部材及び
絶縁部材に達するようにレーザビーム、電子ビーム等の
エネルギービームが照射され、第2電極膜を分離する分
離溝、及び隣り合う第1電極膜と第2電極膜とを電気的
に結合する結合部が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基板が不透
明の場合、半導体光活性層上に形成される第2電極膜
は、酸化インジウム(In23)や酸化インジウム錫
(ITO)等の透明電極となるが、これら透明な第2電
極膜は、半導体光活性層に悪影響を与えないように、低
温で形成しなければならない。しかしながら、低温状態
での透明な第2電極膜の形成においては、高透過率で低
抵抗なものを形成するのが難しい。
【0005】更に、このような構造の光起電力装置に上
述の方法を適用すると、隣り合う第1電極膜と第2電極
膜とを電気的に接続するためのエネルギービームの照射
は、透明な第2電極膜上から成されるが、透明な第2電
極膜にエネルギービームを照射しても、隣り合う第1電
極膜と第2電極膜とを十分に電気的に接続するだけの溶
融物が発生しない。従って、直列的な結合が不十分とな
る。
【0006】そこで、本発明の目的は、第2電極膜によ
る電力損失及び隣り合う第1電極膜と第2電極膜との結
合不良を確実且つ簡単に防止することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の絶縁表
面の複数の光電変換領域毎に、第1電極膜、半導体光活
性層及び透明な第2電極膜をこの順に積層してなる複数
の光起電力素子を電気的に直列に結合した光起電力装置
において、第2電極膜とこれに隣接する光電変換領域の
第1電極膜との隣接間隔部における、該第1電極膜と前
記第2電極膜とを電気的に結合する前記半導体光活性層
及び第2電極膜の溶融物を有する電気的な結合領域
びこの結合領域から前記第2電極膜上に延在する櫛型の
集電極を形成したことを特徴とする。
【0008】更に、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光電変換領域毎に分割配置
された第1電極膜を含んで上記基板の絶縁表面に半導体
光活性層を配置する工程と、この半導体光活性層を複数
の光電変換領域毎に分割配置することなく、半導体光活
性層上に透明な第2電極膜を形成する工程と、上記第1
電極膜の隣接間隔部に沿ってその近傍の上記第2電極膜
にエネルギービームを照射して照射部分の第2電極膜部
分を除去し、第2電極膜を電気的に分離する工程と、こ
の分離位置より隣接間隔部に近い側に沿って第2電極膜
にエネルギービームを照射して、前記半導体光活性層及
び第2電極膜の積層体を溶融し、前記第2電極膜とこれ
に隣接する光電変換領域の第1電極膜とを電気的に結合
する結合領域を形成する工程と、上記結合領域及びこの
結合領域から光電変換領域の受光領域に延在するよう
に、各第2電極膜上に櫛型の集電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明において、透明な第2電極膜上に形成さ
れた櫛型の集電極は、集電を行うと共に、第2電極膜と
これに隣接する光電変換領域の第1電極膜との結合領域
における電気的結合を確実なものとするための結合電極
の役目を果たす。
【0010】
【実施例】図1乃至図8は、本発明の光起電力装置の製
造方法を工程順に示す断面図である。
【0011】図1に示す工程では、ガラス、セラミック
ス、ステンレス等からなる支持基板1の一方の主面に、
第1樹脂層からなる基板2が5〜50μm、好ましくは
10〜15μmの膜厚で形成される。具体的には、ポリ
イミドのワニスをスピンコータあるいはロールコータ等
で均一に塗布し、100〜300℃の間で段階的に昇温
しながら硬化処理を施すことにより形成される。
【0012】図2に示す工程では、基板2の表面に、A
l、Ti、Ag等の低抵抗金属の単層構造、またはこれ
ら金属の積層構造を有する第1電極膜3が、分割される
ことなく真空蒸着法により形成される。
【0013】なお、基板2表面への第1電極膜3の形成
に先立って、基板2と第1電極膜3との密着性を高める
ために、基板2の表面を窒素プラズマ中にてプラズマ処
理を行うのが好ましい。
【0014】図3に示す工程では、第1電極膜3上に、
所定の間隔を隔てて互いに平行に、帯状の導電部材4
a、4bが形成される。この導電部材4a、4bは、ポ
リイミドに銀(Ag)微粉末を練り込んだAgペースト
をスクリーン印刷手法により高さ約5〜30μm、幅約
100〜500μmにパターニング形成した後、250
〜300℃で焼成硬化することにより形成される。続い
て、導電部材4a、4bに沿ってその一方の側(本実施
例では右側)の第1電極膜3上にレーザビームがライン
状に照射され、その結果、複数に分割された第1電極膜
3a、3b、3cが形成される。
【0015】図4に示す工程では、導電部材4a、4b
を挾んで帯状の第1、第2絶縁部材5a、5b、6a、
6bが形成される。即ち、第1絶縁部材5a、5bは、
導電部材4a、4bの左側に沿って第1電極膜3a、3
b、3c上に形成され、第2絶縁部材6a、6bは、第
1電極膜3a、3b、3cの隣接間隔部を覆って第1電
極膜3a、3b、3cの端部に跨るように形成される。
これら第1、第2絶縁部材5a、5b、6a、6bは、
ポリイミドに二酸化シリコン(SiO2)微粉末を練り
込んだSiO2ペーストをスクリーン印刷手法により高
さ約5〜30μm、幅約100〜500μmにパターニ
ング形成した後、250〜300℃で焼成硬化すること
により形成される。
【0016】図5に示す工程では、第1電極膜3a、3
b、3c、導電部材4a、4b、第1絶縁部材5a、5
b及び第2絶縁部材6a、6bを含んでそれらの略全面
に、膜面に平行なnip接合を有する膜厚3000〜8
000Åのアモルファスシリコン、アモルファスシリコ
ンカーバイド等のアモルファスシリコン系の半導体光活
性層7が、プラズマCVD法や光CVD法により形成さ
れる。
【0017】続いて、半導体光活性層7の表面に、膜厚
200〜1000Åの酸化インジウム(In23)、酸
化インジウム錫(ITO)等の透明な第2電極膜8が形
成される。なお、この第2電極膜8は、その下部の半導
体光活性層7に悪影響を及ぼさないように低温で形成さ
れる。
【0018】図6に示す工程では、第1絶縁部材5a、
5b及び導電部材4a、4bの夫々と対向する位置の第
2電極膜8及び半導体光活性層7の積層体部分に、この
積層体の表面側からレーザビーム、電子ビーム等のエネ
ルギービームが照射される。
【0019】第1絶縁部材5a、5b上の積層体部分に
照射されるエネルギービームは、その積層体部分を除去
するに足りる十分なエネルギー密度を備えたものであ
り、その結果、複数に分割された半導体光活性層7a、
7b、7c及び第2電極膜8a、8b、8cが形成され
る。
【0020】一方、導電部材4a、4b上の積層体部分
に照射されるエネルギービームは、その積層体部分を溶
融するに足りるエネルギー密度を備えており、従って、
上記積層体部分の溶融物が導電部材4a、4bにまで至
る。従って、第1電極膜3a、3bと第2電極膜8b、
8cとは、導電部材4a、4b及び上記溶融物を介して
電気的に直列関係に結合する状態となる。但し、第2電
極膜8a、8b、8cは、第1電極膜3a、3bと第2
電極膜8b、8cとを十分に電気結合するだけの溶融物
を発生できず、第1電極膜3a、3bと第2電極膜8
b、8cとの電気的な結合状態は、不十分となる。更に
は、第2電極膜8a、8b、8cは、上述のように低温
で形成されているため、高抵抗となっており、大きな抵
抗損失をもたらす。
【0021】そこで、図7に示す工程では、第2電極膜
8a、8b、8c上に、導電部材4a、4b上の部分の
エネルギービーム照射部分に位置する幹部及びその部分
から第2電極膜8a、8b、8cの受光領域に延在する
複数の互いに平行な枝部を有する櫛型の集電極9a、9
b、9cが形成される。これら集電極9a、9b、9c
は、エポキシ系樹脂に銀(Ag)微粉末を練り込んだA
gペーストをスクリーン印刷手法により高さ約5〜30
μm、幅約100〜500μmにパターニング形成した
後、250〜300℃で焼成硬化することにより形成さ
れる。
【0022】集電極9a、9b、9cの枝部により、半
導体光活性層7a、7b、7cにて発生したキャリア
は、有効に集電され、一方、各集電極9a、9b、9c
の幹部により、第1電極膜3a、3bと第2電極膜8
b、8cとの電気的な結合状態が確実なものとなる。
【0023】次に、図8に示す工程では、第2電極膜8
a、8b、8c及び集電極9a、9b、9c上に、接着
層を介して、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
エチレンビニルアセテート(EVA)等の透明な樹脂層
10が接着される。そして、最後に、図8に示す製造物
全体を水に浸漬することにより、支持基板1から基板2
を剥離することにより、基板1及び樹脂層10の間に、
複数の光起電力素子が挾まれた形態の、可撓性に富んだ
光起電力装置が製造される。
【0024】こうして、製造された光起電力装置により
発生した光起電力は、一方の側に位置する光起電力素子
の集電極と、他方の側に位置する光起電力素子の導電部
材とを、夫々出力取出電極として取り出される。その場
合、各取出電極にリード線が確実に半田付けされるよう
に、取出電極となる集電極及び導電部材の部分に、銅ペ
ーストを塗布するのが好ましい。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、基板の絶縁表面の複数
の光電変換領域毎に、第1電極膜、半導体光活性層及び
透明な第2電極膜をこの順に積層してなる複数の光起電
力素子を電気的に直列に結合した光起電力装置におい
て、第2電極膜とこれに隣接する光電変換領域の第1電
極膜との隣接間隔部における、該第1電極膜と前記第2
電極膜とを電気的に結合する前記半導体光活性層及び第
2電極膜の溶融物を有する電気的な結合領域及びこの
結合領域から前記第2電極膜上に延在する櫛型の集電
を形成したので、第2電極膜による電力損失及び隣
り合う第1電極膜と第2電極膜との結合不良を確実且つ
簡単に防止することができ、高出力の光起電力装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の第1工程を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の製造方法の第2工程を示す断面図であ
る。
【図3】本発明の製造方法の第3工程を示す断面図であ
る。
【図4】本発明の製造方法の第4工程を示す断面図であ
る。
【図5】本発明の製造方法の第5工程を示す断面図であ
る。
【図6】本発明の製造方法の第6工程を示す断面図であ
る。
【図7】本発明の製造方法の第7工程を示す断面図であ
る。
【図8】本発明の製造方法の第8工程を示す断面図であ
る。
フロントページの続き (72)発明者 坂田 仁 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 邑田 健治 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 高岡 圭二 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 山本 武志 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61−214483(JP,A) 特開 昭63−88868(JP,A) 特開 平3−157977(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の絶縁表面の複数の光電変換領域毎
    に、第1電極膜、半導体光活性層及び透明な第2電極膜
    をこの順に積層してなる複数の光起電力素子を電気的に
    直列に結合した光起電力装置において、第2電極膜とこ
    れに隣接する光電変換領域の第1電極膜との隣接間隔部
    における、該第1電極膜と前記第2電極膜とを電気的に
    結合する前記半導体光活性層及び第2電極膜の溶融物を
    有する電気的な結合領域及びこの結合領域から前記第
    2電極膜上に延在する櫛型の集電極を形成したことを
    特徴とする光起電力装置。
  2. 【請求項2】 各第1電極膜上の上記結合領域に、帯状
    の導電部材が形成されたことを特徴とする請求項1記載
    の光起電力装置。
  3. 【請求項3】 基板の絶縁表面の複数の光電変換領域毎
    に分割配置された第1電極膜を含んで上記基板の絶縁表
    面に半導体光活性層を配置する工程と、この半導体光活
    性層を複数の光電変換領域毎に分割配置することなく、
    半導体光活性層上に透明な第2電極膜を形成する工程
    と、上記第1電極膜の隣接間隔部に沿ってその近傍の上
    記第2電極膜にエネルギービームを照射して照射部分の
    第2電極膜部分を除去し、第2電極膜を電気的に分離す
    る工程と、この分離位置より隣接間隔部に近い側に沿っ
    て第2電極膜にエネルギービームを照射して、前記半導
    体光活性層及び第2電極膜の積層体を溶融し、前記第2
    電極膜とこれに隣接する光電変換領域の第1電極膜と
    電気的に結合する結合領域を形成する工程と、上記結合
    領域及びこの結合領域から光電変換領域の受光領域に延
    在するように、各第2電極膜上に櫛型の集電極を形成す
    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。
  4. 【請求項4】 各第1電極膜上に、隣接間隔部に沿って
    隣接間隔部側から順に帯状の導電部材及び絶縁部材が形
    成される工程を備えることを特徴とする請求項記載の
    光起電力装置の製造方法。
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