JP3332487B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents
光起電力装置の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁性樹脂上に形成さ
れた光電変換機能を呈する薄膜半導体を備えた光起電力
装置及びその製造方法に関する。
れた光電変換機能を呈する薄膜半導体を備えた光起電力
装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池に代表される光起電力装置は、
近年、時計や電卓等の小電源として使用されるまで普及
しているが、ここにきて商用電源設備を有する電力会社
に対して、その光起電力装置により得られた電力の余剰
分を売ることが可能となったことから、所謂電力用の電
源として新たな展開が始まろうとしている。
近年、時計や電卓等の小電源として使用されるまで普及
しているが、ここにきて商用電源設備を有する電力会社
に対して、その光起電力装置により得られた電力の余剰
分を売ることが可能となったことから、所謂電力用の電
源として新たな展開が始まろうとしている。
【０００３】とりわけ、大面積化と低コスト化が容易と
して注目されている、薄膜半導体を用いた光起電力装置
では、商用電力とのコスト面での競合が比較的有利であ
ることから、早急な事業化が期待されている。
して注目されている、薄膜半導体を用いた光起電力装置
では、商用電力とのコスト面での競合が比較的有利であ
ることから、早急な事業化が期待されている。
【０００４】また、この薄膜半導体を用いた光起電力装
置では、その基板として樹脂等からなる可撓性の材料を
使用することで、形状がフレキシブルな装置を製造する
ことができるという特徴を備えていることから、より多
くの応用が見込まれる。
置では、その基板として樹脂等からなる可撓性の材料を
使用することで、形状がフレキシブルな装置を製造する
ことができるという特徴を備えていることから、より多
くの応用が見込まれる。
【０００５】図４は、この薄膜半導体を光電変換材料と
して使用した光起電力装置、の製造方法を示す工程別素
子構造図である。この製造方法を簡単に説明すると、ま
ず同図(a)に示す第１工程では、表面が平坦なガラス基
板やステンレス基板(1)上に、耐熱性のあるポリイミド
などから成る絶縁性の樹脂ワニス(2)を膜厚が硬化後１
０〜２０μｍ程度となるように塗布し、その後、約３０
０℃の温度で加熱し、この樹脂ワニス(2)を硬化せしめ
る。この樹脂(2)はこの光起電力装置の完成時にあって
は、光電変換機能を呈する薄膜半導体の支持体として機
能することとなり、引いてはこの光起電力装置に可撓性
を備えさせることができることとなる。
して使用した光起電力装置、の製造方法を示す工程別素
子構造図である。この製造方法を簡単に説明すると、ま
ず同図(a)に示す第１工程では、表面が平坦なガラス基
板やステンレス基板(1)上に、耐熱性のあるポリイミド
などから成る絶縁性の樹脂ワニス(2)を膜厚が硬化後１
０〜２０μｍ程度となるように塗布し、その後、約３０
０℃の温度で加熱し、この樹脂ワニス(2)を硬化せしめ
る。この樹脂(2)はこの光起電力装置の完成時にあって
は、光電変換機能を呈する薄膜半導体の支持体として機
能することとなり、引いてはこの光起電力装置に可撓性
を備えさせることができることとなる。
【０００６】次に、同図(b)に示す第２工程では、その
硬化された樹脂(2)上にアルミニウムやチタンなどから
なる背面電極、光電変換機能を呈する薄膜半導体を含む
光電変換膜、そして酸化インジュウムや酸化錫等からな
る透明電極、とから成る光電変換部(3)を形成した後、
この光起電力装置の電流取り出し部に、銀や銅から成る
電極端部(4)を形成する。
硬化された樹脂(2)上にアルミニウムやチタンなどから
なる背面電極、光電変換機能を呈する薄膜半導体を含む
光電変換膜、そして酸化インジュウムや酸化錫等からな
る透明電極、とから成る光電変換部(3)を形成した後、
この光起電力装置の電流取り出し部に、銀や銅から成る
電極端部(4)を形成する。
【０００７】なお、本例では、この薄膜半導体として従
来周知の非晶質シリコンを使用し、その内部には膜面と
平行なｐ層、ｉ層そしてｎ層の積層体からなる半導体接
合を含んだものを使用しているが、図４ではこれらは省
略している。
来周知の非晶質シリコンを使用し、その内部には膜面と
平行なｐ層、ｉ層そしてｎ層の積層体からなる半導体接
合を含んだものを使用しているが、図４ではこれらは省
略している。
【０００８】そして、同図(c)に示す第３工程では、化
学処理を施すことで、支持基板(1)から、光電変換部(3)
を分離する。この化学処理の具体例としては、支持基板
(1)を溶剤に浸漬することで斯る分離を行うことがで
き、その溶剤の例としては水等がある。
学処理を施すことで、支持基板(1)から、光電変換部(3)
を分離する。この化学処理の具体例としては、支持基板
(1)を溶剤に浸漬することで斯る分離を行うことがで
き、その溶剤の例としては水等がある。
【０００９】次に、同図(d)に示す第４工程では、分離
された光電変換部(3)から外部に電気を取り出すための
リード部をこの光電変換部(3)に接続するため、その電
極端部(4)に膜形成面と樹脂とを貫通する、孔(5)を形成
する。
された光電変換部(3)から外部に電気を取り出すための
リード部をこの光電変換部(3)に接続するため、その電
極端部(4)に膜形成面と樹脂とを貫通する、孔(5)を形成
する。
【００１０】そして、最後に同図(e)に示す第５工程で
は、その孔(5)に導電材料(6)を埋設するとともに、該導
電材料によりその電極端部(4)とリード部(7)とを接続す
る。
は、その孔(5)に導電材料(6)を埋設するとともに、該導
電材料によりその電極端部(4)とリード部(7)とを接続す
る。
【００１１】なお、本従来例光起電力装置のような構造
にあっては、光電変換部(3)を構成する透明電極側から
の光入射により発電することとなる。
にあっては、光電変換部(3)を構成する透明電極側から
の光入射により発電することとなる。
【００１２】この様な可撓性を備えた光起電力装置に関
しては、例えば実開平３−４３７４５号などに詳しく記
載されている。
しては、例えば実開平３−４３７４５号などに詳しく記
載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、以上のよう
な従来の可撓性の絶縁性樹脂上に形成された光起電力装
置の製造方法にあっては、外部への電気取り出し用のリ
ード部(7)を接続するに際して、上記第５工程に於ける
ような穿孔工程を必要とするため、その製造工程は通常
非常に煩雑なものとなり、とりわけ、本光起電力装置が
可撓性を備えたものであることから、斯る穿孔にあって
はその加工精度は低くならざる負えなかった。
な従来の可撓性の絶縁性樹脂上に形成された光起電力装
置の製造方法にあっては、外部への電気取り出し用のリ
ード部(7)を接続するに際して、上記第５工程に於ける
ような穿孔工程を必要とするため、その製造工程は通常
非常に煩雑なものとなり、とりわけ、本光起電力装置が
可撓性を備えたものであることから、斯る穿孔にあって
はその加工精度は低くならざる負えなかった。
【００１４】また、光入射側からこの光起電力装置を見
たならば、その電極取り出し部が目視できることとなる
ことから、装置としての外観が非常に悪いものとなると
いう問題もある。
たならば、その電極取り出し部が目視できることとなる
ことから、装置としての外観が非常に悪いものとなると
いう問題もある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明光起電力装置の製
造方法の特徴とするところは、支持基板の一主面の所望
の位置に、膜形成防止膜を形成する工程と、該膜形成防
止膜が形成された上記主面上に、絶縁性樹脂を形成する
工程と、該樹脂上に、背面電極と、光電変換機能を呈す
る薄膜半導体と、透明電極と、から成る光電変換部を形
成する工程と、上記光電変換部が形成された上記絶縁性
樹脂を、上記支持基板から分離する工程と、上記膜形成
防止膜に因り、上記絶縁性樹脂が形成されていない開口
部を介して、上記光電変換部の上記電極と電気接続を行
うリード部を形成する工程、とからなるものである。
造方法の特徴とするところは、支持基板の一主面の所望
の位置に、膜形成防止膜を形成する工程と、該膜形成防
止膜が形成された上記主面上に、絶縁性樹脂を形成する
工程と、該樹脂上に、背面電極と、光電変換機能を呈す
る薄膜半導体と、透明電極と、から成る光電変換部を形
成する工程と、上記光電変換部が形成された上記絶縁性
樹脂を、上記支持基板から分離する工程と、上記膜形成
防止膜に因り、上記絶縁性樹脂が形成されていない開口
部を介して、上記光電変換部の上記電極と電気接続を行
うリード部を形成する工程、とからなるものである。
【００１６】
【作用】本発明光起電力装置の製造方法によれば、電気
接続を行うリード部との接続個所には、予め絶縁性樹脂
が形成されないように膜形成防止膜を設けることで、そ
の絶縁性樹脂に開口部を設け、容易に可撓性のある光起
電力装置を製造することができることとなる。
接続を行うリード部との接続個所には、予め絶縁性樹脂
が形成されないように膜形成防止膜を設けることで、そ
の絶縁性樹脂に開口部を設け、容易に可撓性のある光起
電力装置を製造することができることとなる。
【００１７】
【００１８】
【実施例】図１乃至図２は、本発明光起電力装置の製造
方法の第１の実施例を説明するための工程別素子構造図
である。これら図では、図４と同一の材料を使用する部
分については同一の符号を付している。
方法の第１の実施例を説明するための工程別素子構造図
である。これら図では、図４と同一の材料を使用する部
分については同一の符号を付している。
【００１９】図１(a)に示す第１工程では、ガラス基板
や金属基板などから成る支持基板(1)上に、この光起電
力装置の電気取り出し部となる端部に、シリコーンやフ
ッ素樹脂などからなる膜形成防止膜(8)を、膜厚が５〜
２０μｍとなるように形成する。
や金属基板などから成る支持基板(1)上に、この光起電
力装置の電気取り出し部となる端部に、シリコーンやフ
ッ素樹脂などからなる膜形成防止膜(8)を、膜厚が５〜
２０μｍとなるように形成する。
【００２０】次に、同図(b)に示す第２工程では、その
膜形成防止膜を含む基板(1)の全面にポリイミドなどか
らなる耐熱性のある絶縁性の樹脂ワニス(2)を全面に塗
布した後、従来例と同様に加熱硬化する。斯る工程で
は、基板(1)上に予め膜形成を防止する膜(8)が形成され
ていることから、たとえその基板全面に絶縁性樹脂(2)
を形成しようとしても十分な膜がその膜形成防止膜(8)
上に形成されないこととなり、硬化後の絶縁性樹脂(2)
には、その膜形成防止膜(8)が形成されていた部分には
その樹脂が形成されず開口部ができることとなる。
膜形成防止膜を含む基板(1)の全面にポリイミドなどか
らなる耐熱性のある絶縁性の樹脂ワニス(2)を全面に塗
布した後、従来例と同様に加熱硬化する。斯る工程で
は、基板(1)上に予め膜形成を防止する膜(8)が形成され
ていることから、たとえその基板全面に絶縁性樹脂(2)
を形成しようとしても十分な膜がその膜形成防止膜(8)
上に形成されないこととなり、硬化後の絶縁性樹脂(2)
には、その膜形成防止膜(8)が形成されていた部分には
その樹脂が形成されず開口部ができることとなる。
【００２１】そして、同図(c)に示す第３工程では、絶
縁性樹脂(2)上に、ＡｌやＴｉ等の金属膜を形成した
後、レーザビーム等を照射することで斯る照射領域のそ
の金属膜を除去し、複数個に分割された背面電極(9)(9)
…が得られる。
縁性樹脂(2)上に、ＡｌやＴｉ等の金属膜を形成した
後、レーザビーム等を照射することで斯る照射領域のそ
の金属膜を除去し、複数個に分割された背面電極(9)(9)
…が得られる。
【００２２】同図(d)に示す第４工程では、背面電極(9)
(9)…上であって、その分割溝(9a)(9a)…近傍に、Ａｇ
ペースト等からなる導電性ペースト(10)(10)…と、Ｓｉ
Ｏ2ペースト等からなる絶縁性ペースト(11)(11)…を、
その分割溝(9a)(9a)…に沿って相互に隣接するように形
成し、次にこれらペーストと背面電極(9)(9)…を含むよ
うに全面に薄膜半導体を成膜した後、導電性ペースト(1
0)(10)…上にレーザビーム(12)を照射することで、この
ペースト上の薄膜半導体を除去し、複数個の光電変換機
能を呈する薄膜半導体(13)(13)…に分割形成する。
(9)…上であって、その分割溝(9a)(9a)…近傍に、Ａｇ
ペースト等からなる導電性ペースト(10)(10)…と、Ｓｉ
Ｏ2ペースト等からなる絶縁性ペースト(11)(11)…を、
その分割溝(9a)(9a)…に沿って相互に隣接するように形
成し、次にこれらペーストと背面電極(9)(9)…を含むよ
うに全面に薄膜半導体を成膜した後、導電性ペースト(1
0)(10)…上にレーザビーム(12)を照射することで、この
ペースト上の薄膜半導体を除去し、複数個の光電変換機
能を呈する薄膜半導体(13)(13)…に分割形成する。
【００２３】引き続く、図２(e)に示す第５工程では、
複数個の薄膜半導体(13)(13)…の全面に、ＩＴＯ等から
なる透明電極を形成した後に、絶縁性ペースト(11)(11)
…上にレーザビーム(14)を照射することで、該ペースト
上の薄膜半導体(13)(13)…及び透明電極(15)(15)…を除
去する。本工程により、絶縁性樹脂(2)上に形成され
た、背面電極と薄膜半導体と透明電極とからなる光電変
換部は、複数個直列接続されることとなる。
複数個の薄膜半導体(13)(13)…の全面に、ＩＴＯ等から
なる透明電極を形成した後に、絶縁性ペースト(11)(11)
…上にレーザビーム(14)を照射することで、該ペースト
上の薄膜半導体(13)(13)…及び透明電極(15)(15)…を除
去する。本工程により、絶縁性樹脂(2)上に形成され
た、背面電極と薄膜半導体と透明電極とからなる光電変
換部は、複数個直列接続されることとなる。
【００２４】次に、同図(f)に示す第６工程では、光電
変換部が形成された絶縁性樹脂(2)を基板(1)から分離す
る。この分離工程を経ることにより、基板表面の膜形成
防止膜が形成されていた部分には絶縁性樹脂が形成され
ていないことから、この分離により、その絶縁性樹脂の
上記光電変換部の電極取り出し端部に相当する部分には
開口部(16)が形成されることになる。斯る分離工程は従
来例において説明した方法と同様の方法により行う。
変換部が形成された絶縁性樹脂(2)を基板(1)から分離す
る。この分離工程を経ることにより、基板表面の膜形成
防止膜が形成されていた部分には絶縁性樹脂が形成され
ていないことから、この分離により、その絶縁性樹脂の
上記光電変換部の電極取り出し端部に相当する部分には
開口部(16)が形成されることになる。斯る分離工程は従
来例において説明した方法と同様の方法により行う。
【００２５】そして、同図(g)に示す第７工程では、絶
縁性樹脂の開口部(16)にＳｎ合金（半田等）から成る導
電性部材(6)を埋設し、この開口部(16)を介してその光
電変換部にリード部(7)を接続する。
縁性樹脂の開口部(16)にＳｎ合金（半田等）から成る導
電性部材(6)を埋設し、この開口部(16)を介してその光
電変換部にリード部(7)を接続する。
【００２６】以上のように、本発明製造方法によれば、
支持基板に予め、膜形成防止膜を形成することで、その
絶縁性樹脂に開口部を設けることができるため、光起電
力装置の製造が極めて容易に行うことが可能となる。と
りわけ、この膜形成防止膜のパターニングは従来のフォ
ト・リソ技術を使用することができることから、所望の
位置に容易にこの防止膜を形成することができ、光入射
面積を稼ぐための微細なパターニングを必要とする場合
にあっては好適である。
支持基板に予め、膜形成防止膜を形成することで、その
絶縁性樹脂に開口部を設けることができるため、光起電
力装置の製造が極めて容易に行うことが可能となる。と
りわけ、この膜形成防止膜のパターニングは従来のフォ
ト・リソ技術を使用することができることから、所望の
位置に容易にこの防止膜を形成することができ、光入射
面積を稼ぐための微細なパターニングを必要とする場合
にあっては好適である。
【００２７】また、本光起電力装置では、電極取り出し
が絶縁性樹脂側から行うことができることから、膜形成
面からの外観は非常に良好なものとなる。
が絶縁性樹脂側から行うことができることから、膜形成
面からの外観は非常に良好なものとなる。
【００２８】次に、図３により、本発明製造方法の参考
例を説明する。本参考例においても図１乃至図２と同様
の材料とするものについては、同一符号を付している。
例を説明する。本参考例においても図１乃至図２と同様
の材料とするものについては、同一符号を付している。
【００２９】同図(a)に示す第１工程では、支持基板(1)
上に絶縁性樹脂(2)を形成する。次に、同図(b)に示す第
２工程では、絶縁性樹脂(2)上に背面電極(9)(9)… 、光
電変換機能を呈する薄膜半導体(13)(13)…と、透明電極
(15)(15)…とからなる光電変換部を第１の実施例と同様
の工程により形成する。
上に絶縁性樹脂(2)を形成する。次に、同図(b)に示す第
２工程では、絶縁性樹脂(2)上に背面電極(9)(9)… 、光
電変換機能を呈する薄膜半導体(13)(13)…と、透明電極
(15)(15)…とからなる光電変換部を第１の実施例と同様
の工程により形成する。
【００３０】そして、同図(c)に示す第３工程では、そ
の光電変換部が形成された絶縁性樹脂(2)を支持基板(1)
から分離する。
の光電変換部が形成された絶縁性樹脂(2)を支持基板(1)
から分離する。
【００３１】次に、同図(d)に示す第４工程では、その
光電変換部の電気取り出し端部となる位置の絶縁性樹脂
に、レーザビームなどのエネルギービーム(17)を照射す
ることで、斯る照射部分の絶縁性樹脂を除去し、開口部
(16)(16)を形成する。エネルギービームとしては、エキ
シマレーザのような短波長レーザ等を使用することがで
き、本実施例で使用したレーザビームは、例えばＸｅＣ
ｌエキシマレーザの場合にあっては、その強度が０．１
〜１Ｊ／ｃｍ2という条件で照射した。
光電変換部の電気取り出し端部となる位置の絶縁性樹脂
に、レーザビームなどのエネルギービーム(17)を照射す
ることで、斯る照射部分の絶縁性樹脂を除去し、開口部
(16)(16)を形成する。エネルギービームとしては、エキ
シマレーザのような短波長レーザ等を使用することがで
き、本実施例で使用したレーザビームは、例えばＸｅＣ
ｌエキシマレーザの場合にあっては、その強度が０．１
〜１Ｊ／ｃｍ2という条件で照射した。
【００３２】最後に、同図(e)に示す第５工程では、そ
の開口部に導電性部材(6)を埋設することで、上記開口
部(16)(16)を介して、光電変換部にリード部(7)(7)を接
続する。
の開口部に導電性部材(6)を埋設することで、上記開口
部(16)(16)を介して、光電変換部にリード部(7)(7)を接
続する。
【００３３】本参考例製造方法によれば、リード部を接
続する個所をエネルギービームによって、その絶縁性樹
脂(2)を除去することで開口部(16)(16)を形成するもの
であることから、たとえ可撓性を備えた樹脂のような材
料に開口部を設けるものであっても、容易に行うことが
可能となる。
続する個所をエネルギービームによって、その絶縁性樹
脂(2)を除去することで開口部(16)(16)を形成するもの
であることから、たとえ可撓性を備えた樹脂のような材
料に開口部を設けるものであっても、容易に行うことが
可能となる。
【００３４】また、本実施例では、薄膜半導体として
は、非晶質シリコン材料を使用したが、本願発明はこれ
に限るものではなく、非晶質セレンや非晶質ゲルマニュ
ーム、さらには微結晶シリコン等を使用しても何ら問題
がない。
は、非晶質シリコン材料を使用したが、本願発明はこれ
に限るものではなく、非晶質セレンや非晶質ゲルマニュ
ーム、さらには微結晶シリコン等を使用しても何ら問題
がない。
【００３５】
【００３６】
【発明の効果】 本 発明製造方法によれば、電気接続を行
うリード部との接続部となる個所には、予め絶縁性樹脂
が形成されないように膜形成防止膜を設けることで、そ
の絶縁性樹脂に開口部を設け、容易に可撓性のある光起
電力装置を製造することができることとなる。
うリード部との接続部となる個所には、予め絶縁性樹脂
が形成されないように膜形成防止膜を設けることで、そ
の絶縁性樹脂に開口部を設け、容易に可撓性のある光起
電力装置を製造することができることとなる。
【図１】本発明光起電力装置の製造方法の第１の実施例
を説明するための工程別素子構造断面図である。
を説明するための工程別素子構造断面図である。
【図２】本発明光起電力装置の製造方法を第１の実施例
を説明するための工程別素子構造断面図である。
を説明するための工程別素子構造断面図である。
【図３】本発明光起電力装置の製造方法を第２の実施例
を説明するための工程別素子構造断面図である。
を説明するための工程別素子構造断面図である。
【図４】従来例光起電力装置の製造方法を説明するため
の工程別素子構造断面図である。
の工程別素子構造断面図である。
(2)…絶縁性樹脂 (7)…リード
部 (9)…背面電極 (13)…薄膜半
導体 (15)…透明電極 (16)…開口部
部 (9)…背面電極 (13)…薄膜半
導体 (15)…透明電極 (16)…開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−123073（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−227072（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−105581（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−296061（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (1)
- 【請求項１】 支持基板の一主面の所望の位置に、膜形
成防止膜を形成する工程と、 該膜形成防止膜が形成された上記主面上に、絶縁性樹脂
を形成する工程と、 該樹脂上に、背面電極と、光電変換機能を呈する薄膜半
導体と、透明電極と、から成る光電変換部を形成する工
程と、 上記光電変換部が形成された上記絶縁性樹脂を、上記支
持基板から分離する工程と、 上記膜形成防止膜に因り、上記絶縁性樹脂が形成されて
いない開口部を介して、上記光電変換部の上記電極と電
気接続を行うリード部を形成する工程、 とからなることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19052993A JP3332487B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19052993A JP3332487B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745848A JPH0745848A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3332487B2 true JP3332487B2 (ja) | 2002-10-07 |
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ID=16259610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19052993A Expired - Fee Related JP3332487B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3332487B2 (ja) |
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1993
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