JP3402921B2

JP3402921B2 - 金属膜の除去方法、太陽電池の製造方法及び太陽電池

Info

Publication number: JP3402921B2
Application number: JP10784896A
Authority: JP
Inventors: 亘篠原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2003-05-06
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09293891A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の光電変換
素子が電気的に直列接続されてなる集積型の太陽電池及
びその製造方法に係わるものであって、特に導電膜上
に、非晶質半導体膜を介して形成された金属膜の表面に
レーザ光を照射し、該金属膜に除去加工を施す技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池はクリーンで非枯渇のエネルギ
ー源であることから、石油、石炭等の化石燃料に替わる
将来のエネルギー源として期待されている。特に非晶質
シリコンに代表される非晶質半導体膜を用いた太陽電池
は、その製造コストが安価であり、また容易に大面積化
を図ることができることから、その開発が活発に進めら
れている。

【０００３】図１０は斯かる非晶質半導体膜を用いた太
陽電池の素子構造断面図である。

【０００４】同図において、１はガラス、プラスチック
等の透光性且つ絶縁性表面を有する基板であり、２…は
前記基板１上に分散配置されたＳｎＯ₂，ＩＴＯ等の透
光性の導電膜からなる受光面電極膜である。また３…
は、非晶質半導体膜を主体とする光電変換層であり、例
えば前記受光面電極膜２…側から、ｐ型の非晶質シリコ
ンカーバイド膜、真性の非晶質シリコン膜及びｎ型の非
晶質シリコン膜が順次積層されて構成されている。さら
に、４は前記光電変換層３…上に形成された、Ａｇ，Ａ
ｌ等の金属膜からなる金属電極膜である。

【０００５】そして、これら受光面電極膜２…、光電変
換層３…及び金属電極膜４…から光電変換素子ＳＣ…が
複数個構成されると共に、隣接する光電変換素子ＳＣ、
ＳＣは、その隣接間隔部にて一方の光電変換素子ＳＣの
金属電極膜４が他方の光電変換素子ＳＣの受光面電極膜
１まで延在することで、電気的に直列接続されている。

【０００６】従って、斯かる構造によれば、光電変換素
子ＳＣ…の数を調整することにより任意の出力電圧を有
する太陽電池を得ることができる。

【０００７】従来、斯かる構造の太陽電池を製造するに
あたってはレーザパターニング法が用いられていた。即
ち、まず基板１上の全面に受光面電極膜２を形成し、そ
して該電極膜２の所定箇所をレーザ光の照射により除去
することで、該受光面電極膜２を各光電変換素子ＳＣ…
毎に分離する。次いで前記受光面電極膜２…上を含んで
前記基板１上の全面に光電変換層３を形成し、該変換層
３の所定箇所をレーザ光の照射により除去することで、
該光電変換層３を各光電変換層ＳＣ…毎に分離する。最
後に前記光電変換層３…上を含んで前記基板１上の全面
に金属電極膜４を連続して形成し、そして該電極膜４の
所定箇所をレーザ光の照射により除去することで、金属
電極膜４を各光電変換層ＳＣ…毎に分離していた。

【０００８】ここで、従来前記金属電極膜４を各光電変
換層ＳＣ…毎に分離するにあたっては、直径約６０μｍ
のスポット状のＹＡＧレーザ光もしくはＹＡＧレーザ光
の第２高調波を基板１側から、その一部を重複して走査
していた。斯かる如くレーザ光を基板１側から照射する
と、照射されたレーザ光の大部分が金属電極膜４の下地
となる光電変換層３に吸収され、該層３が加熱されるこ
ととなる。ここで、該光電変換層３を構成する非晶質シ
リコン膜等の非晶質半導体膜中には通常１０％〜３０％
程度の水素が含有されている。従って、光電変換層３が
レーザ光の照射により加熱されることで、該層３中に含
有される水素が爆発的に放出され、この水素の放出に伴
い金属電極膜４の所定部が除去されていた。

【０００９】ところで、上記の非晶質半導体膜からなる
太陽電池にあっては、長時間の光照射によりその光電変
換特性が低下する、という問題がある。そして、この問
題を抑制するために、太陽電池を構成する光電変換層の
うち発電層となるｉ層の膜厚を薄膜化することが検討さ
れている（S. Tsuda et al., Solar Cells, 9(1983),N
o.1-2, P25）。

【００１０】然し乍ら、この膜厚の薄いｉ層を用いた太
陽電池にあっては、上記した基板１側からレーザ光を照
射する方法では金属電極膜４を除去することができなか
った。

【００１１】即ち、光電変換層３の厚さが薄い場合に
は、厚い場合よりも熱伝導のために金属電極膜４が加熱
され易い。そして、金属電極膜４の温度が溶融温度に至
った場合には、金属電極膜４の所定部が除去された時に
その端部において溶融垂れが発生し、この溶融垂れが受
光面電極膜２まで達することで該受光面電極膜２と金属
電極膜４との短絡が生じることとなる。

【００１２】これを避けるためにレーザ光の強度を弱く
すると、光電変換層３は薄膜であるために該層中に含有
される水素の絶対量が元々少ないことから、金属電極膜
４を除去するのに十分な程の、水素の爆発的な放出を生
じさせることができなかった。

【００１３】以上の理由により、従来の方法では、膜厚
の薄い、具体的には３０００Å以下の膜厚を有するｉ層
を用いた集積型の太陽電池は形成することができなかっ
たのである。

【００１４】加えて、太陽電池の実用化が目覚ましい昨
今にあっては従来よりも大面積、即ち数１０ｃｍ〜数ｍ
程度のサイズの太陽電池が要求されている。斯かる大面
積の太陽電池を製造するにあたって、従来のように直径
約６０μｍ程度の小面積のスポット状レーザ光を用いて
被加工物上を走査させていたのでは、加工に長時間を要
するため生産性が極めて乏しい。

【００１５】そこで、現在長さが数１０ｃｍ程度のライ
ン状のレーザ光を用いて被加工物の加工を行うことが検
討されている（例えば特開平６−５７７８号に詳し
い）。そして、このライン状のレーザ光の光源として
は、ＡｒＦ，ＫｒＦ、ＸｅＣｌ等の短波長のエキシマレ
ーザが使用されている。即ちＹＡＧレーザは、その出射
光のサイズが直径数ｍｍ程度しかなくライン状にした場
合に強度が小さくなるためその長さをあまり長くできな
い。これに対し、エキシマレーザの場合にはその出射光
のサイズが数ｃｍ角でありライン状にした場合にその長
さをＹＡＧレーザに比べて極めて長くできる。従って、
従来ライン状のレーザ光の光源としてはエキシマレーザ
が用いられている。

【００１６】然し乍ら、斯かるライン状のレーザ光を用
いて図１０に示した太陽電池を製造する場合、金属電極
膜４の分離を従来のように基板１側からの照射により行
おうとすると、照射されたレーザ光の大部分が基板１及
び受光面電極膜２に吸収され、金属電極膜４を加工でき
ないという問題があった。

【００１７】即ち、ライン状のレーザ光の光源として用
いられるエキシマレーザは、その波長が４００ｎｍ以下
の短波長であり、この波長領域における前記基板１及び
受光面電極膜２の吸収係数は極めて大きい。従って、照
射されたレーザ光の大部分が基板１及び受光面電極膜２
に吸収されることとなり、金属電極膜４を加工すること
ができなかったのである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願出願人
は、上記金属電極膜４の所定部を除去するにあたって、
レーザ光を表面側から照射して、金属電極膜４の所定部
を加熱、溶融し、除去することを検討したのである。然
し乍ら、金属電極膜４表面からレーザ光を照射すると、
レーザ光が重複した部分において該電極膜４の下地とな
る光電変換層３も熱影響を受け、微結晶化して低抵抗と
なる。このために、低抵抗となった光電変換層３を介し
て前記裏面電極膜４と受光面電極膜２とが短絡する、と
いう課題があった。

【００１９】そして、上記ライン状のレーザ光を用いた
場合にあってもその長さが精々３０ｃｍ〜５０ｃｍであ
るために、１ｍ角以上のサイズの太陽電池を製造しよう
とする場合にはレーザ光を一部重複させて走査する必要
があり、同様の課題が発生していた。

【００２０】つまり、図１０に示した集積型の太陽電池
に於いては、金属膜からなる金属電極膜４の除去を、透
光性の導電膜からなる受光面電極膜２上に被着された非
晶質半導体膜からなる光電変換層３上で行う必要がある
ために、斯かる短絡が発生していたのである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明金属膜の除去方法は、導電膜の所定の箇所
に絶縁部を設ける工程と、前記絶縁部上を含んで前記導
電膜上に非晶質半導体膜及び金属膜を順次被着する工程
と、前記金属膜の表面にレーザ光を前記絶縁部に対応す
る部分内で重複させながら走査し、前記非晶質半導体膜
を残すように前記金属膜を除去することを特徴としてい
る。

【００２２】また、前記導電膜を絶縁性表面を有する基
板上に被着すると共に、前記導電膜の前記レーザ光が重
複する部分に対応した箇所の周囲を除去することにより
前記基板の絶縁性表面を露出せしめ、前記絶縁部とする
ことを特徴としている。

【００２３】或いは、前記導電膜を絶縁性表面を有する
基板上に被着すると共に、前記導電膜の前記レーザ光が
重複する部分に対応した箇所の周囲を除去することによ
り前記基板の絶縁性表面を露出せしめ、この露出せしめ
られた前記基板の絶縁性表面に包囲された領域の導電膜
を他の領域の導電膜から電気的に絶縁することにより、
前記絶縁部とすることを特徴としている。

【００２４】また、本発明太陽電池の製造方法は、絶縁
性表面を有する基板上に受光面電極膜、光電変換層及び
金属電極膜が積層されてなる光電変換素子が複数個分散
配置されると共に、隣接する前記光電変換素子の隣接間
隔部にて一方の光電変換素子の金属電極膜と他方の光電
変換素子の受光面電極膜とが電気的に直列接続された太
陽電池を製造する方法であって、前記基板上に前記受光
面電極膜を複数個分散配置する工程と、前記受光面電極
膜の隣接する前記金属電極膜の隣接間隔部に対応する部
分の一部に絶縁部を設ける工程と、前記受光面電極膜上
及び絶縁部上を含んで前記基板上に前記光電変換層を複
数個分散配置する工程と、前記光電変換層上を含んで前
記基板上の全面に前記金属電極膜を形成する工程と、前
記金属電極膜の表面にレーザ光を前記絶縁部に対応する
位置内で重複させながら走査することにより、光電変換
層を残すように前記金属電極膜を除去し、前記複数個の
光電変換素子毎に分離する工程と、からなることを特徴
としている。

【００２５】この時、前記受光面電極膜の少なくとも前
記レーザ光の重複部に対応する部分を除去することによ
り前記基板の絶縁性表面を露出せしめ、前記絶縁部とす
ることを特徴としている。

【００２６】もしくは、前記受光面電極膜の少なくとも
前記レーザ光の重複部に対応する部分の周囲を除去する
ことにより前記基板の絶縁性表面を露出せしめ、この露
出せしめられた前記基板の絶縁性表面に包囲された前記
受光面電極膜を他の領域の受光面電極膜から電気的に絶
縁することにより、前記絶縁部とすることを特徴として
いる。

【００２７】さらに、本発明太陽電池は、絶縁性表面を
有する基板上に受光面電極膜、光電変換層及び金属電極
膜からなる光電変換素子が複数個分散配置されると共
に、隣接する前記光電変換素子の隣接間隔部にて一方の
光電変換素子の金属電極膜と、他方の光電変換素子の受
光面電極膜とが電気的に直列接続された太陽電池であっ
て、前記金属電極膜は、前記電極膜表面においてレーザ
光を一部重複させながら走査させることにより光電変換
層を残すように除去され、前記複数個の光電変換素子毎
に分離されると共に、前記光電変換層の前記レーザ光が
重複する部分に対応した箇所は絶縁部上に被着せしめら
れたことを特徴としている。

【００２８】また、前記絶縁部は、前記受光面電極膜に
おける少なくとも前記レーザ光が重複する部分に対応し
た箇所が除去されることにより前記基板の絶縁性表面が
露出せしめられてなることを特徴としている。

【００２９】或いは、前記絶縁部は、前記受光面電極膜
の前記レーザ光の重複部に対応する部分の周囲が除去さ
れることにより前記基板の絶縁性表面が露出せしめら
れ、この露出せしめられた前記基板の絶縁性表面に包囲
された領域の前記受光面電極膜が他の領域の受光面電極
膜から電気的に絶縁されてなることを特徴としている。

【００３０】

【実施の形態】まず、本発明金属膜の除去方法に係わる
実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１乃
至図３は、本実施形態による金属膜の除去工程を説明す
るための工程別素子構造図である。

【００３１】まず、図１（Ａ）に示した断面図を参照し
て、ガラス、プラスチック等の絶縁性表面を有する基板
１０上に導電膜１１を被着する。ここで、導電膜１１の
材料としては導電性を有するものであれば何でもよく、
Ａｇ，Ａｌ等の金属、或いはＩＴＯ，ＳｎＯ₂等の透光
性導電材或いは導電性ポリマーでも良い。

【００３２】そして、同図に示すように、前記導電膜１
１の所定箇所を正方形の形に除去して基板１０の絶縁性
表面を露出させることにより、絶縁部１５を設けた。

【００３３】具体的には同図（Ｂ）に示した平面図を参
照して、金属膜にライン状のレーザ光ＬＢを重複して走
査することで金属膜を除去する際の、レーザ光が重複す
る重複部に対応した位置にある導電膜１１を、正方形の
形に除去して基板１０の絶縁性表面を露出せしめ、前記
絶縁部とした。

【００３４】尚、基板１０としてステンレス、Ａｌ板等
の導電性表面を有する基板を用いた場合には、導電膜１
１の所定箇所にＳｉＯ_X，ＳｉＮ、Ａｌ₂Ｏ₃等の絶縁膜
を形成して絶縁部１５としても良い。或いは導電膜１１
がＳｎＯ₂等の酸化化合物からなる場合には水素で還元
して絶縁化し、絶縁部１５としても良い。

【００３５】次に、図２に示した断面図を参照して、前
記絶縁部１５上を含んで前記導電膜１１上に、非晶質シ
リコンからなる非晶質半導体膜１２及びＡｇからなる金
属膜１３を順次形成する。

【００３６】そして、図３に示した断面図を参照して、
前記金属膜１３の表面にライン状のレーザ光ＬＢを、前
記絶縁部１５に対応する部分内で一部重複させながら紙
面表裏方向に走査することで、該電極膜１３を加熱、溶
融し、除去した。

【００３７】即ち、本実施形態によれば、非晶質半導体
膜１２の、前記レーザ光ＬＢが重複する重複部に対応し
た部分は、予め設けられた絶縁部１５上に被着されてい
る。従って、本実施形態によれば、前記レーザ光ＬＢの
重複部に於いて非晶質半導体膜１２が熱影響を受け微結
晶化し、低抵抗になったとしても、微結晶化した非晶質
半導体膜１２を介して金属膜１３と導電膜１１とが短絡
することがない。

【００３８】本実施形態の除去方法を用いて金属膜１３
の除去を行った場合と、絶縁部１５を設けずに単に金属
膜１３表面からレーザ光を照射して除去した場合とで、
金属膜１３と導電膜１１との間の抵抗値を測定した。
尚、基板１としてはガラス板を用い、この基板１上に膜
厚約１μｍのＳｎＯ₂からなる導電膜１２、膜厚約３０
００Åの非晶質シリコンからなる非晶質半導体膜１２及
び膜厚約２０００ÅのＡｇからなる金属膜１３を順次被
着し、この金属膜１３表面に波長２４８ｎｍのＫｒＦエ
キシマレーザを一部重複させながら走査して金属膜１３
の除去加工を行った。

【００３９】この結果、導電膜１１と金属膜１３との間
の抵抗値は、本実施形態の方法を用いた場合１０ＭΩ以
上と良好な絶縁性を示したのに対し、絶縁部１５を設け
ない場合には１００Ω以下と極めて劣悪な値を示した。

【００４０】尚、前記絶縁部１５の大きさは、少なくと
も前記レーザ光ＬＢの重複部の大きさとすれば良いが、
金属膜１３の除去端での短絡を確実に防止するために重
複部の大きさよりも大きめとすることが好ましい。

【００４１】また、本実施形態にあっては、前記導電膜
１１の所定箇所を正方形に除去して前記基板１０の絶縁
性表面を露出せしめ絶縁部１５としたが、必ずしもこれ
に限るものでない。

【００４２】例えば、図４の平面図に示す如く、導電膜
１１の、前記レーザ光の重複部に対応する位置の周囲の
４辺に対応する部分だけを除去してこの部分における基
板１０の絶縁性表面を露出させても良い。斯かる如くす
れば、この４辺に囲まれた領域においては導電膜１１が
残っているものの、他の領域の導電膜１１とは電気的に
絶縁されている。従って、この４辺に包囲された領域を
前記絶縁部１５として、この絶縁部１５に対応する領域
内でレーザ光ＬＢを重複するようにしても前記の場合と
同様の効果が得られる。

【００４３】さらに、以上の実施形態にあってはレーザ
光ＬＢとしてライン状のレーザ光を用いたが、これに限
らずスポット状のレーザ光を用いた場合にあっても本発
明を同様に適用できることは言うまでもない。

【００４４】次に、本発明太陽電池の実施形態を図５を
参照して説明する。

【００４５】図５は、本発明の実施形態に係わる太陽電
池の素子構造図を示し、同図（Ａ）は断面図であり、同
図（Ｂ）に示した平面図中Ａ−Ａの部分の断面を表して
いる。尚、同図において図１０に示した従来の太陽電池
と同じ機能を有する部分には同じ符号を付して表してい
る。

【００４６】まず図５（Ａ）に示した断面図を参照し
て、１はガラス、プラスチック等の透光性且つ絶縁性表
面を有する基板であり、該基板１上にＩＴＯ，ＳｎＯ₂
等の透光性の導電膜からなる受光面電極膜２…が分散配
置されている。加えて、本実施形態の太陽電池にあって
は、受光面電極膜２の所定箇所に前記基板１の絶縁性表
面を露出せしめた絶縁部５…を設けている。より詳しく
は、この絶縁部５…は、金属電極膜４表面にライン状の
レーザ光をその一部を重複させて走査することで該電極
膜４を除去する際の、前記レーザ光が重複する重複部に
対応して設けてある。

【００４７】また、同図において３…は、前記絶縁部５
上を含んで前記受光面電極膜２…上に被着された複数個
の光電変換層であり、膜面に平行にｐｉｎ接合を有した
非晶質半導体膜からなる。さらに４…は、前記光電変換
層３…上に被着されたＡｇ，Ａｌ等の金属膜からなる金
属電極膜である。

【００４８】そして、前記受光面電極膜２…、光電変換
層３…及び金属電極膜４…により光電変換素子ＳＣ…が
複数個構成されると共に、隣接する光電変換素子ＳＣ、
ＳＣは、その隣接間隔部において一方の光起電力素子Ｓ
Ｃの金属電極膜４が、他方の光起電力素子ＳＣの受光面
電極膜２まで延在することにより、電気的に直列接続さ
れている。

【００４９】以上の構成によれば、レーザ光の重複部に
対応する部分では、光電変換層３は絶縁部５上に被着さ
れることとなる。このため前記レーザ光の重複部におい
て、金属電極膜４の下地にある光電変換層３が熱影響を
受け微結晶化し低抵抗となってもその下地が絶縁部５で
あるので、前記重複部において金属電極膜４と受光面電
極膜２とが短絡することがない。

【００５０】次に、斯かる太陽電池を製造するための、
本発明製造方法の実施形態を図６乃至図１０を参照して
説明する。

【００５１】図６は、本実施形態で用いたレーザ装置の
装置構成図であり、また図７乃至図１０は、図５に示し
た本発明太陽電池の製造工程を説明するための工程別の
素子構造図である。

【００５２】まず、図６を参照して、本実施形態に用い
たレーザ装置では、レーザ光の光源２０として波長２４
８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いている。この光源
２０から出射された２ｃｍ×３ｃｍ角のレーザ光Ｌは、
反射ミラー２１にて反射された後ビームエキスパンダ２
２によりその一辺が拡大され、２ｃｍ×５ｃｍのレーザ
光となる。そしてこのレーザ光を６０μｍ×４ｃｍの開
口部を設けたステンレス製のマスク２３を通過させ、周
辺部における強度の弱い部分をカットして略均一なエネ
ルギ密度分布を有する６０μｍ×４ｃｍのレーザ光とす
る。次いで、このレーザ光の一辺をプリズムアレー２４
により拡大し、６０μｍ×５．１ｃｍの長方形の形状を
有するライン状ビームとする。尚、ここでプリズムアレ
ー２４はホモジナイザとしての機能も有しており、レー
ザ光のエネルギ密度分布はより均一なものとなる。そし
てこのライン状ビームをコンデンサーレンズ２５及び結
像レンズ２６を介して被加工物２７上に結像し、被加工
物にライン状のビーム形状を反映した加工を施す。

【００５３】次に、このライン状ビームを用いて図５に
示した本発明太陽電池を製造する工程を、図７乃至図１
０を参照して説明する。

【００５４】尚、本実施形態においては太陽電池のサイ
ズを１０ｃｍ角とし、そして裏面電極膜を加工するにあ
たっては、上記の６０μｍ×５．１ｃｍサイズのライン
状のレーザ光を用いた。従って、本実施形態では長さ１
０ｃｍにわたり裏面電極膜に除去加工を施すにあたっ
て、上記のライン状レーザ光を０．２ｃｍの長さで重複
させて２回照射している。さらに具体的には、本実施形
態にあっては裏面電極膜の除去加工を行うにあたって、
まず基板の一端から５．１ｃｍの長さにわたって１回目
のレーザ光照射を行う。次いで、基板の一端より４．９
ｃｍの位置から基板の他端まで２回目のレーザ光照射を
行い、この２回のレーザ光照射を通じて長さ１０ｃｍに
わたる裏面電極膜の除去加工を行っている。従って、基
板の一端より４．９ｃｍの位置から５．１ｃｍの位置に
わたり、０．２ｃｍの長さでレーザ光が重複して照射さ
れることになる。

【００５５】まず図７（Ａ）に示した断面図を参照し
て、ガラス、プラスチック等の透光性且つ絶縁性表面を
有する基板１上に、ＳｎＯ₂からなる膜厚約１μｍの受
光面電極膜２を熱ＣＶＤ法により形成する。そして、波
長１．０６μｍのＹＡＧレーザ光ＬＢを前記受光面電極
膜２の所定部に膜面側から照射し、被照射部の受光面電
極膜を除去して複数個の受光面電極膜２…を形成した。

【００５６】尚、ここでは直径が６０μｍのスポット状
のＹＡＧレーザ光を、その一部を重複させながら走査
し、基板の一端から他端に至るまで幅６０μｍの溝状の
除去加工を行っている。

【００５７】また、同時に、図７（Ｂ）の平面図に示す
如く、受光面電極膜２の、金属電極膜４の除去の際にレ
ーザ光ＬＢ’が重複して照射される箇所、即ち基板の一
端より４．９ｃｍの位置から５．１ｃｍの位置に至るま
での０．２ｃｍの長さにわたり、幅６０μｍの除去加工
を行い、この部分で基板１の絶縁性表面を露出させて絶
縁部５…を設けた。尚、この際の除去加工についても波
長１．０６μｍのＹＡＧレーザ光を用いた。

【００５８】次いで図８（Ａ）に示した断面図を参照し
て、前記受光面電極膜２上及び絶縁部５上を含んで基板
１上の全面に、通常のプラズマＣＶＤ法を用いて膜厚２
００Åのｐ型非晶質シリコンカーバイド膜、膜厚４００
０Åの真性非晶質シリコン膜及び膜厚２００Åのｎ型非
晶質シリコン膜を順次形成し、光電変換層３とした。

【００５９】そして、前記受光面電極膜２の除去部と前
記絶縁部５との間で光電変換層３の除去加工を行い、複
数個の光電変換層３…とした。尚、この光電変換層の除
去加工は、波長５３０ｎｍ、直径７０μｍ角のスポット
状のＹＡＧレーザの第２高調波ＬＢを基板１側から照射
し、その一部を重複して走査することで、同図（Ｂ）の
平面図に示すように基板の一端から他端に至るまで幅７
０μｍの除去加工を行った。

【００６０】尚、光電変換層３の除去加工を行うにあた
って、本実施形態ではＹＡＧレーザの第２高調波ＬＢを
基板１側から照射したが、上述したライン状のエキシマ
レーザ光を膜面側から照射して除去加工を行うこともで
きる。

【００６１】次いで、図９（Ａ）に示した断面図を参照
して、前記複数の光電変換層３…上を含んで基板１上の
全面に、膜厚０．６μｍのＡｇからなる金属電極膜４を
スパッタ法或いは蒸着法により形成した。

【００６２】そして、前記光電変換層３の除去部に近接
して金属電極膜４の表面にライン状のレーザ光を照射
し、該電極膜４を加熱、溶融して除去することで複数個
の金属電極膜４…に分離した。

【００６３】ここで、金属電極膜４の除去にあたって
は、同図（Ｂ）の平面図に示す如く、まず幅６０μｍ長
さ５．１ｃｍのライン状レーザ光ＬＢ１を、基板の一端
から５．１ｃｍの長さまで照射した後、ライン状レーザ
光ＬＢ２を基板の一端より４．９ｃｍの位置から基板の
他端まで照射し、金属電極膜４を除去する。この時、前
記絶縁部５に対応する位置内で重複するように前記レー
ザ光ＬＢを走査している。

【００６４】従って、基板の一端より４．９ｃｍの位置
から５．１ｃｍの位置まではレーザ光ＬＢ１及びＬＢ２
が重複して照射されることとなるが、この部分における
光電変換層３は絶縁部５上に被着されている。従って、
この部分で光電変換層３がレーザ光の重複した照射によ
り熱影響を受け、微結晶化し、低抵抗となったとして
も、この微結晶化した光電変換層３を介して金属電極膜
４と受光性電極膜２とが短絡することがない。

【００６５】尚、本実施形態ではレーザ光の重複部が６
０μｍ×０．２ｃｍのサイズであるので、これに対応し
て基板１の絶縁部１０の大きさも６０μｍ×０．２ｃｍ
のサイズとしたが、レーザ光のサイズが変わればこれに
応じて絶縁部５の大きさも変える必要があることは言う
までもない。また、微結晶化した光電変換層３を介した
金属電極膜４と受光面電極膜２との短絡をより確実に防
止するためには、絶縁部５の大きさをレーザ光の重複部
の大きさよりも若干大きめにし、絶縁部５に対応する位
置内でレーザ光を重複させることが好ましい。

【００６６】表１に、本実施形態の製造法により製造し
た太陽電池の光電変換特性を示す。尚、ここで太陽電池
の大きさは１０ｃｍ角とし、光電変換層３が２層積層さ
れた２層積層型の光電変換素子ＳＣが、１２段直列接続
された太陽電池を製造した。また、上記基板１の絶縁部
５を形成せずに製造した太陽電池の光電変換特性も比較
例として合わせて示す。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１に示すとおり、本願の製造方法により
製造した太陽電池に於いては、光電変換層３の下地に、
金属電極膜４の除去工程の際のレーザ光の重複部に対応
して絶縁部５を設けているので、金属電極膜４と受光面
電極膜２との短絡が生じず、良好な光電変換特性を有し
ている。

【００６９】また、前記絶縁部５の大きさは、レーザ光
の重複部の大きさ（６０μｍ×０．２ｃｍ）と同じ大き
さでも良好な特性が得られるが、さらに大きくすること
で金属電極膜４の除去端における短絡をより確実に防止
でき、Ｆ．Ｆ．（曲線因子）をさらに向上することがで
きる。

【００７０】これに対し、絶縁部の大きさをレーザ光の
重複部よりも小さくすると、金属電極膜４と受光面電極
膜２との短絡のために次第にＦ．Ｆ．が低下し、絶縁部
５を備えない比較例の太陽電池においては殆ど発電電力
を外部に取り出すことができない。従って、絶縁部５は
少なくともレーザ光の重複部に対応した大きさとする必
要がある。

【００７１】尚、以上の実施形態にあっては、絶縁部５
を、レーザ光の重複部に対応する位置の全面にわたって
受光面電極膜２を除去し、基板１の絶縁性表面を露出さ
せることで形成している。然し乍ら、これに限らず図４
に示したように、受光面電極膜２の、レーザ光の重複部
に対応する部分の周囲を除去して基板１の絶縁性表面を
露出することで形成しても良い。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、金属電
極膜４の表面にレーザ光を照射して非晶質半導体膜３を
残すように被照射部の金属電極膜４を除去するに際し、
少なくともレーザ光の重複部に対応する部分の光電変換
層３が絶縁部５上に被着されている。従って、前記重複
部において、微結晶化し低抵抗となった光電変換層３を
介した金属電極膜４と受光面電極膜２との短絡を防止す
ることができ、良好な光電変換特性を有する太陽電池を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明金属膜の除去方法に係わる実施形態に於
ける、金属膜の除去工程を説明するための工程別素子構
造図である。

【図２】本発明金属膜の除去方法に係わる実施形態に於
ける、金属膜の除去工程を説明するための工程別素子構
造図である。

【図３】本発明金属膜の除去方法に係わる実施形態に於
ける、金属膜の除去工程を説明するための工程別素子構
造図である。

【図４】本発明金属膜の除去方法に係わる他の実施形態
を説明するための平面図である。

【図５】本発明太陽電池の実施形態を示す素子構造図で
ある。

【図６】本発明太陽電池の製造方法で用いたレーザ装置
の概略構成図である。

【図７】本発明太陽電池の製造方法を説明するための工
程別素子構造図である。

【図８】本発明太陽電池の製造方法を説明するための工
程別素子構造図である。

【図９】本発明太陽電池の製造方法を説明するための工
程別素子構造図である。

【図１０】従来の太陽電池の素子構造断面図である。

【符号の従明】

１，１０…基板、２…受光面電極膜、３…光電変換層、
４…金属電極膜、５，１５…絶縁部、ＬＢ…レーザ光、
１１…導電膜、１２…非晶質半導体膜、１３…金属膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電膜の所定の箇所に絶縁部を設ける工
程と、前記絶縁部上を含んで前記導電膜上に非晶質半導体膜及
び金属膜を順次被着する工程と、前記金属膜の表面にレーザ光を前記絶縁部に対応する部
分内で重複させながら走査し、前記非晶質半導体膜を残
すように前記金属膜を除去することを特徴とする金属膜
の除去方法。
【請求項２】前記導電膜を絶縁性表面を有する基板上
に被着すると共に、前記導電膜の前記レーザ光が重複す
る部分に対応した箇所の周囲を除去することにより前記
基板の絶縁性表面を露出せしめ、前記絶縁部とすること
を特徴とする請求項１記載の金属膜の除去方法。
【請求項３】前記導電膜を絶縁性表面を有する基板上
に被着すると共に、前記導電膜の前記レーザ光が重複す
る部分に対応した箇所の周囲を除去することにより前記
基板の絶縁性表面を露出せしめ、この露出せしめられた
前記基板の絶縁性表面に包囲された領域の導電膜を他の
領域の導電膜から電気的に絶縁することにより、前記絶
縁部とすることを特徴とする請求項１記載の金属膜の除
去方法。
【請求項４】絶縁性表面を有する基板上に受光面電極
膜、光電変換層及び金属電極膜が積層されてなる光電変
換素子が複数個分散配置されると共に、隣接する前記光
電変換素子の隣接間隔部にて一方の光電変換素子の金属
電極膜と他方の光電変換素子の受光面電極膜とが電気的
に直列接続された太陽電池を製造する方法であって、前記基板上に前記受光面電極膜を複数個分散配置する工
程と、前記受光面電極膜の隣接する前記金属電極膜の隣接間隔
部に対応する部分の一部に絶縁部を設ける工程と、前記受光面電極膜上及び絶縁部上を含んで前記基板上に
前記光電変換層を複数個分散配置する工程と、前記光電変換層上を含んで前記基板上の全面に前記金属
電極膜を形成する工程と、前記金属電極膜の表面にレーザ光を前記絶縁部に対応す
る位置内で重複させながら走査することにより、光電変
換層を残すように前記金属電極膜を除去し、前記複数個
の光電変換素子毎に分離する工程と、からなることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項５】前記受光面電極膜の少なくとも前記レー
ザ光の重複部に対応する部分を除去することにより前記
基板の絶縁性表面を露出せしめ、前記絶縁部とすること
を特徴とする請求項４記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】前記受光面電極膜の少なくとも前記レー
ザ光の重複部に対応する部分の周囲を除去することによ
り前記基板の絶縁性表面を露出せしめ、この露出せしめ
られた前記基板の絶縁性表面に包囲された前記受光面電
極膜を他の領域の受光面電極膜から電気的に絶縁するこ
とにより、前記絶縁部とすることを特徴とする請求項４
記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】絶縁性表面を有する基板上に受光面電極
膜、光電変換層及び金属電極膜からなる光電変換素子が
複数個分散配置されると共に、隣接する前記光電変換素
子の隣接間隔部にて一方の光電変換素子の金属電極膜
と、他方の光電変換素子の受光面電極膜とが電気的に直
列接続された太陽電池であって、前記金属電極膜は、前記電極膜表面においてレーザ光を
一部重複させながら走査させることにより光電変換層を
残すように除去され、前記複数個の光電変換素子毎に分
離されると共に、前記光電変換層の前記レーザ光が重複する部分に対応し
た箇所は絶縁部上に被着せしめられたことを特徴とする
太陽電池。
【請求項８】前記絶縁部は、前記受光面電極膜におけ
る少なくとも前記レーザ光が重複する部分に対応した箇
所が除去されることにより前記基板の絶縁性表面が露出
せしめられてなることを特徴とする請求項７記載の太陽
電池。
【請求項９】前記絶縁部は、前記受光面電極膜の前記
レーザ光の重複部に対応する部分の周囲が除去されるこ
とにより前記基板の絶縁性表面が露出せしめられ、この
露出せしめられた前記基板の絶縁性表面に包囲された領
域の前記受光面電極膜が他の領域の受光面電極膜から電
気的に絶縁されてなることを特徴とする請求項７記載の
太陽電池。