JP3505201B2 - Method for manufacturing photovoltaic device - Google Patents

Method for manufacturing photovoltaic device

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JP3505201B2
JP3505201B2 JP14765493A JP14765493A JP3505201B2 JP 3505201 B2 JP3505201 B2 JP 3505201B2 JP 14765493 A JP14765493 A JP 14765493A JP 14765493 A JP14765493 A JP 14765493A JP 3505201 B2 JP3505201 B2 JP 3505201B2
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JP
Japan
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electrode film
film
electrode
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photoactive layer
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茂 黒田
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、半導体からなる光活性
層を備えた、複数の光電変換素子を基板上で直列接続と
なるように構成され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。 【0003】とりわけ、大面積化と低コスト化の容易さ
によって注目されている、薄膜半導体を用いた光起電力
装置では、商用電力コストと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】斯る薄膜半導体による光起電力装置のもう
1つの特徴に、1枚の基板から実用レベルの高い電圧が
得られる所謂集積型構造がある。この集積型構造を備え
た光起電力装置は、従来周知の構造であり、例えば特公
昭58−21827号,特公昭62−5353号,特公
昭62−14954号などに詳細に記載されている。 【0005】図3は斯る構造を備えた従来例光起電力装
置の製造工程を示す工程図である。同図にそって、本構
造の製造工程を簡単に説明すると、同図(a)に示す第
1工程では、ガラスや石英等の絶縁材料からなる基板(3
1)の全面に、酸化インジュウム錫等からなる、第1電極
膜を被着形成した後、レーザビームの照射により、この
第1電極膜(32)(32)…を複数の領域に分割する。 【0006】次に、同図(b)に示す第2工程では、そ
れら第1電極膜(32)(32)…上に、当該第1電極膜の相互
の隣接間隔部a,b…の近傍に偏った位置であって、該
隣接間隔部の近い側から導電部材(33)(33)…及び絶縁部
材(34)(34)…を、各第1電極毎に形成する。この導電部
材の材料としては、Agペーストやその他の金属ペース
ト等であり、また絶縁部材としては、SiO2粉末のペ
ーストやその他の無機材料である。 【0007】そして、同図(c)に示す第3工程では、
導電部材(33)(33)…、絶縁部材(34)(34)…及び第1電極
膜(32)(32)…が含まれるように基板(31)全面に、内部に
半導体接合を備える薄膜半導体膜(35)を形成する。この
薄膜半導体膜としては、例えば膜面に並行なpin接合
を備えた非晶質シリコンや多結晶シリコン等がある。 【0008】同図(d)に示す第4工程では、上記薄膜
半導体膜(35)に引き続いて、アルミニュウム等の金属材
料からなる第2電極膜(36)を薄膜半導体膜(35)上に形成
する。 【0009】次に、同図(e)に示す第5工程では、導
電部材(33)(33)…及び絶縁部材(34)(34)…の表面上に位
置する薄膜半導体膜(35)及び第2電極膜(36)の積層体部
分に、この積層体部分の表面側から第1、第2のレーザ
ビーム(L1)(L2)を照射する。 【0010】斯る第1レーザビーム(L1)の照射により、
その照射部分の第2電極膜(36)及び薄膜半導体膜(35)は
溶融され、その溶融物によって、相隣接する光電変換素
子の第2電極膜(36)と第1電極膜(32)とは、導電部材(3
3)を介して、電気的に接続されることとなる。また、第
2レーザビーム(L2)の照射によれば、その照射により当
該照射領域にある第2電極膜(36)及び薄膜半導体膜(35)
が除去され、その結果その第2電極膜(36)は各光電変換
素子毎に分割されることとなる。 【0011】従って、これらレーザビームの照射を行う
ことにより、基板(31)上の複数の光電変換素子は互いに
直列接続され、集積型構造の光起電力装置が完成するこ
ととなる。 【0012】尤も、このレーザビームによる加工にあっ
ては、その波長及びレーザビーム強度等の種々の条件設
定を厳密に制御する必要があり、この様な製造方法によ
る光起電力装置としては、例えば特開昭63−1563
71号等の先行技術がある。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、斯様な光起
電力装置にあっては、上述したレーザビームの照射条件
の調整が非常に困難であり、ややもすると電気接続の為
に必要な溶融部分が蒸発し消失してしまったり、或るい
は第2電極膜と半導体膜とを除去すべき箇所に残留物が
付着したりすることとなり、光起電力装置の特性劣化の
原因となる。 【0014】更に、従来例光起電力装置の構造では、清
浄な状態が通常要求される半導体に、半導体とは全く異
なる材料から成る導電部材や絶縁部材を内部に含めるこ
ととなるため、斯る部材から半導体への汚染事故が発生
し易くなり、また、これら部材は通常ペースト状態で使
用することから、スクリーン印刷によるパターニングを
施す必要があり、印刷工程に因る製造工程の煩雑さやパ
ターン精度の限界といった問題をも生じてしまうことと
なる。 【0015】 【課題を解決するための手段】本発明製造方法の特徴と
するところは、光活性層に非晶質絶縁層を形成するに際
して、絶縁表面を有する基板上の複数の領域に、第1電
極膜を分割配置する工程と、上記第1電極膜の一部が露
出するように、上記基板表面の上記領域毎に光活性層を
形成する工程と、上記光活性層の、上記領域の隣接間隔
近傍であって、上記露出部側にイオン注入を施すことに
より、該注入領域を非晶質絶縁層に変質せしめる工程
と、上記他方の光電変換素子の光活性層上から上記第1
電極膜の露出部及び上記非晶質絶縁層を越えて上記一方
の光電変換素子の光活性層上に上記第2電極膜を直接形
成する工程と、上記非晶質絶縁層上でのみエネルギービ
ームを照射することで当該照射部分の第2電極膜を除去
し分割する工程と、からなることにある。 【0016】 【0017】 【0018】【発明の効果】本 発明光起電力装置の製造方法によれ
ば、光活性層の、隣接間隔近傍であって、第1電極膜の
上記露出部側に、イオン注入を施すことによって、当該
注入領域の光活性層を非晶質絶縁層に変質させ、該絶縁
層上に被着された第2電極膜を、この絶縁層上でのみ表
面側からのエネルギービーム照射により除去分割するこ
とで、基板上に形成された複数の光電変換素子を、直列
に接続させることが可能となる。このため、第2電極膜
の分割のために必要とされる絶縁材料に対して、光活性
層として同一材料を出発材料とすることから、従来のよ
うな半導体とは異種の材料であるSiOペースト等を
使用する必要がなく、それによる光活性層への汚染を防
止することが可能となる。 【0019】更に、イオン注入により上記非晶質絶縁層
を形成することから、イオン注入の加工精度がそのまま
その絶縁層の形成位置制御等に反映させることができる
こととなり、従来のスクリーン印刷法と比べ、パターン
精度を飛躍的に向上させることが可能となる。 【0020】 【実施例】図1は、本発明製造方法により製造した光起
電力装置を説明するための素子構造図である。同図中に
示す(1)はガラスや石英等からなる絶縁表面を有する基
板、(2)(2)…は基板(1)表面に分割配置された、酸化イ
ンジュウム錫や酸化錫等の透明導電膜からなる第1電極
膜、(3)(3)…は第1電極膜(2)(2)…の一部が露出する(2
a)(2a)…に第1電極膜毎に形成された薄膜半導体から
成る光活性層で、具体的には非晶質シリコンや、多結晶
シリコン等からなり、その内部にはpn接合或るいはp
in接合等を膜面に並行に含んでいる。 【0021】この非晶質シリコンの製造法としてはプラ
ズマCVD法や光CVD法があり、又多結晶シリコン等
の製造法としては、固相成長法(参考文献:Japanese J
ournal of Applied Physice voi.29 No.11,pp.2327〜23
31,1991)やレーザ再結晶法(参考文献:Japanese Jour
nal of Applied Physice voi.30 No.12B,pp.3700〜370
3,1991)がある。 【0022】(4)(4)…は、光活性層の、隣接間隔近傍で
あって、第1電極膜の上記露出部(2a)(2a)…側に配置さ
れた非晶質絶縁層、具体的な材料としては、非晶質シリ
コンカーバイド、非晶質シリコンナイトライド等があ
る。(5)(5)…は光電変換素子の、アルミニュウム膜やチ
タン膜或るいはクロム膜等から成る第2電極膜であっ
て、この膜は各光電変換素子間に於いて、非晶質絶縁層
(4)(4)…上のその表面側からのエネルギービームの照射
により除去され、各光電変換素子毎に分割されている。 【0023】 本発明では、第2電極膜を、一方の光電
変換素子から上記第1電極膜の露出部(2a)(2a)…及び非
晶質絶縁層(4)(4)…を越えて他方の光電変換素子の光活
性層上に被着させていることから、上記非晶質絶縁層
(4)(4)…上で第2電極膜(5)(5)…を分割除去するのみ
で、複数の光電変換素子を容易に直列接続させることが
可能となる。 【0024】次に、本発明光起電力装置の製造方法を図
2に示す工程別素子構造図に沿って説明する。尚、図中
の符号は、図1と同様の材料を使用するものについては
同一の符号を付している。 【0025】同図(a)に示す第1工程では、基板(1)
上に膜厚が約2000Å〜5000Åの透明導電膜から
なる第1電極膜をスパッタ法や蒸着法等で被着させた
後、エネルギービームを照射することで、該第1電極膜
(2)(2)…を各光電変換素子毎に分割配置する。 【0026】このエネルギービームは、基板(1)に殆ど
吸収されないような波長とすることが適当であることか
ら、例えば基板としてガラスを使用する場合にあって
は、0.35μm〜2.5μmの波長のパルス出力型が
好ましく、代表的なものとしては、波長約1.06μ
m、エネルギー密度13J/cm2、パルス繰り返し周
波数3KHzのQスイッチ付きNd:YAGレーザが挙
げられる。 【0027】次に、同図(b)に示す第2工程では、第
1電極膜(2)(2)…が含まれるように基板全面に非晶質半
導体からなる光活性層(3a)を膜厚が5000Å〜100
000Åの範囲となるようにプラスマCVD法等で形成
する。本例ではこの非晶質半導体として、従来周知のp
型の非晶質シリコン膜を使用した。 【0028】そして、同図(c)に示す第3工程では、
光活性層(3a)を各光電変換素子毎に分割すべく、上記第
1電極膜(2)の一部が露出するように、この光活性層(3
a)の、上記第1電極膜の隣接間隔近傍にエネルギービー
ムを照射し、該光活性層を分割する。因みに、斯る場合
のエネルギービームとしては、例えば波長が0.51μ
m、出力2×103W/cm2、CWのArレーザ等が適
当である。 【0029】次に、同図(d)に示す第4工程では、基
板(1)が400℃〜1000℃の温度範囲で約8時間の
熱処理を施すことで、非晶質半導体であった光活性層(3
a)(3a)…を多結晶化させ、引き続いて該光活性層(3a)(3
a)…の表面側から従来周知のリン等によるn型不純物を
熱拡散することで、この層の内部にpn接合を形成させ
る。これにより、多結晶半導体から成るpn接合の光活
性層(3)(3)…が得られる。 【0030】そして、同図(e)に示す第5工程では、
光活性層(3)(3)…の、上記隣接間隔近傍であって、上記
露出部(2a)(2a)…側にイオン注入(I)(I)…を施すことに
より、この光活性層の端部を非晶質絶縁層(4)(4)…に変
質させる。 【0031】このイオン注入法としては、シリコンイオ
ン、窒素イオン、炭素イオン、フッ素イオン或るいは水
素イオン等を30〜100keVの加速電圧でその光活
性層に注入する。 【0032】同図(f)に示す第6工程では、第1電極
膜の露出部(2a)(2a)…及び非晶質絶縁層(4)(4)…を越え
て、光活性層上に膜厚が500Å〜2000Åのアルミ
ニュウムやクロム等の金属からなる第2電極(5)を形成
する。 【0033】として、次に同図(g)に示す第7工程で
は、その非晶質絶縁層(4)(4)…上に、この非晶質絶縁層
(4)(4)…の表面側からエネルギービーム(EB)を照射する
ことにより、その照射部分の第2電極膜(5)を除去し、
各光電変換素子毎にこの第2電極膜を分離する。本工程
により、各光電変換素子は基板上で直列接続されること
となる。 【0034】このエネルギービームの照射領域の第2電
極(5)下に、非晶質絶縁層(4)(4)…を配置したことか
ら、たとえエネルギービームが第2電極膜の厚みを越え
て、被照射物を除去したとしてもこの非晶質絶縁層(4)
(4)…による保護があることから、光電変換素子が破壊
されることなく加工することができることとなる。 【0035】具体的な、このエネルギービームとして
は、例えば波長1.06μmのYAGレーザ等が使用で
きる。 【0036】従って、本発明製造方法によれば、イオン
注入によって光活性層(3)(3)…内に非晶質絶縁層(4)(4)
…を設けていることから、従来のような絶縁ペースト等
によるパターニングが不要となり、またその絶縁層の出
発材料として光活性層自体を使用することから、絶縁層
による光活性層への汚染問題が生じないこととなる。 【0037】因みに、本実施例では、イオン注入による
非晶質絶縁層を形成する部分として、第2電極膜を分割
せしめる部分のみならず、上記隣接間隔部にあって、該
第2電極を分割するための非晶質絶縁層と対向する部
分、図2によれば(4)’(4)’…にも非晶質絶縁層を形成
した。これは第2電極膜(5)(5)…が隣接する光電変換素
子の第1電極膜(2)(2)…に延出する際に、光活性層(3)
(3)…の側面に沿って配線されたならば生じるリーク電
流を低減せしめるために設けたものである。 【0038】また、本発明実施例では、基板側からの光
入射により発電する光起電力装置についてのみ説明した
が、本発明はこれに限られるものではなく膜形成面側か
らの光入射により発電する光起電力装置についても同様
に実施することができる。また、実施例では、非晶質半
導体膜に熱処理を施すことにより、多結晶半導体とした
ものを使用したが、本発明はこれに限られず通常の非晶
質状態のままを光活性層としても何ら問題がない。更に
は、多結晶半導体と非晶質半導体とで半導体接合を構成
した薄膜半導体を使用してもよい。 【0039】尚、光起電力装置の各光活性層の端部を絶
縁化させる技術として、例えば特公平4−45990号
があるが、これは光活性層の側面に沿って流れるリーク
電流を低減させるためのものではあり、本発明における
ような集積型構造とする際のエネルギービーム加工によ
る絶縁材料ではなく、本発明とは全く異なるものであ
る。 【0040】 【0041】 【0042】【発明の効果】本 発明光起電力装置の製造方法によれ
ば、光活性層の、隣接間隔近傍であって、第1電極膜の
上記露出部側に、イオン注入を施すことによって、当該
注入領域の光活性層を非晶質絶縁層に変質させ、該絶縁
層上に被着された第2電極膜をこの絶縁層上でのみ表面
側からのエネルギービーム照射により除去分割すること
ができ、基板上に形成された複数の光電変換素子を、直
列に接続させることが可能となる。このため、第2電極
膜の分割のために必要とされる絶縁材料に対して、光活
性層として同一材料を出発材料とすることから、従来の
ような半導体とは異種の材料であるSiOペースト等
を使用する必要がなく、それによる光活性層への汚染を
防止することが可能となる。 【0043】更に、イオン注入により上記非晶質絶縁層
を形成することから、イオン注入の加工精度がそのまま
その絶縁層の形成位置制御等に反映させることができる
こととなり、従来のスクリーン印刷法と比べ、パターン
精度を飛躍的に向上させることが可能となる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device comprising a photo-active layer made of a semiconductor and comprising a plurality of photoelectric conversion elements connected in series on a substrate. The present invention relates to an electromotive force device and a method for manufacturing the same. 2. Description of the Related Art A photovoltaic device represented by a solar cell is:
In recent years, it has become widespread until it is used as a small power source for watches and calculators, but now it sells surplus power obtained by its photovoltaic devices to electric power companies that have commercial power supply facilities. Therefore, a new development as a power source for electric power is about to begin. In particular, in photovoltaic devices using thin-film semiconductors, which have attracted attention due to their large area and ease of cost reduction, competition with commercial power costs is relatively advantageous, and the business is urgently required. Is expected. [0004] Another feature of such a thin-film semiconductor photovoltaic device is a so-called integrated structure in which a practically high voltage can be obtained from one substrate. The photovoltaic device having this integrated structure has a conventionally well-known structure and is described in detail in, for example, Japanese Patent Publication No. 58-21827, Japanese Patent Publication No. 62-5353, and Japanese Patent Publication No. 62-14954. FIG. 3 is a process diagram showing a manufacturing process of a conventional photovoltaic device having such a structure. The manufacturing process of the present structure will be briefly described with reference to the same drawing. In the first step shown in FIG. 3A, a substrate (3) made of an insulating material such as glass or quartz is used.
After forming a first electrode film made of indium tin oxide or the like on the entire surface of 1), the first electrode films (32) (32) are divided into a plurality of regions by laser beam irradiation. Next, in a second step shown in FIG. 1B, on the first electrode films (32), (32),... And conductive members (33) (33)... And insulating members (34) (34)... Are formed for each first electrode from the side closer to the adjacent space. The material of the conductive member is an Ag paste or another metal paste, and the insulating member is a paste of SiO 2 powder or another inorganic material. Then, in a third step shown in FIG.
A thin film including a semiconductor junction inside the entire surface of the substrate (31) so as to include the conductive members (33) (33), the insulating members (34) (34) and the first electrode films (32) (32). A semiconductor film (35) is formed. Examples of the thin film semiconductor film include amorphous silicon and polycrystalline silicon having a pin junction parallel to the film surface. In a fourth step shown in FIG. 1D, a second electrode film (36) made of a metal material such as aluminum is formed on the thin film semiconductor film (35) following the thin film semiconductor film (35). I do. Next, in a fifth step shown in FIG. 1E, the thin film semiconductor film (35) and the thin film semiconductor film (35) located on the surfaces of the conductive members (33) (33) and the insulating members (34) (34). The first and second laser beams (L1) and (L2) are irradiated to the laminated portion of the second electrode film (36) from the surface side of the laminated portion. By the irradiation of the first laser beam (L1),
The irradiated portion of the second electrode film (36) and the thin film semiconductor film (35) are melted, and the molten material causes the second electrode film (36) and the first electrode film (32) of the adjacent photoelectric conversion element to be melted. Is a conductive member (3
Through 3), they are electrically connected. Further, according to the irradiation of the second laser beam (L2), the irradiation causes the second electrode film (36) and the thin film semiconductor film (35) in the irradiation area to be irradiated.
Is removed, and as a result, the second electrode film (36) is divided for each photoelectric conversion element. Therefore, by irradiating these laser beams, a plurality of photoelectric conversion elements on the substrate (31) are connected in series with each other, and a photovoltaic device having an integrated structure is completed. However, in the processing using the laser beam, it is necessary to strictly control the setting of various conditions such as the wavelength and the intensity of the laser beam. As a photovoltaic device using such a manufacturing method, for example, JP-A-63-1563
There are prior arts such as No. 71. However, in such a photovoltaic device, it is very difficult to adjust the above-mentioned irradiation conditions of the laser beam. Necessary molten portions are evaporated and disappear, or residues adhere to portions where the second electrode film and the semiconductor film are to be removed, which causes deterioration of characteristics of the photovoltaic device. Become. Furthermore, in the structure of the conventional photovoltaic device, a semiconductor which is usually required to be clean includes a conductive member or an insulating member made of a material completely different from that of the semiconductor. Contamination accidents from members to the semiconductor are likely to occur, and since these members are usually used in a paste state, it is necessary to perform patterning by screen printing, which complicates the manufacturing process due to the printing process and reduces pattern accuracy. Problems such as limitations also arise. [0015] The features of the manufacturing method of the present invention and
When forming an amorphous insulating layer on a photoactive layer, a step of dividing and arranging a first electrode film in a plurality of regions on a substrate having an insulating surface; As exposed, a step of forming a photoactive layer in each of the regions on the substrate surface, and by performing ion implantation on the exposed portion side, near the space between adjacent regions of the photoactive layer, Converting the implanted region into an amorphous insulating layer; and forming the first region on the photoactive layer of the other photoelectric conversion element.
A step of directly forming the second electrode film on the photoactive layer of the one photoelectric conversion element beyond the exposed portion of the electrode film and the amorphous insulating layer; and forming an energy beam only on the amorphous insulating layer. Irradiating the second electrode film of the irradiated portion to divide the irradiated portion. According to the method of manufacturing a photovoltaic device of the present invention, the photoactive layer is disposed in the vicinity of the adjacent space and on the exposed portion side of the first electrode film. By performing ion implantation, the photoactive layer in the implanted region is transformed into an amorphous insulating layer, and the second electrode film deposited on the insulating layer is changed only on this insulating layer from the surface energy. By removing and dividing by beam irradiation, a plurality of photoelectric conversion elements formed on the substrate can be connected in series. For this reason, since the same material as the photoactive layer is used as a starting material with respect to the insulating material required for dividing the second electrode film, SiO 2 which is a material different from the conventional semiconductor is used. It is not necessary to use a paste or the like, which can prevent contamination of the photoactive layer. Further, since the amorphous insulating layer is formed by ion implantation, the processing accuracy of the ion implantation can be directly reflected on the control of the formation position of the insulating layer and the like, compared with the conventional screen printing method. Thus, the pattern accuracy can be dramatically improved. FIG. 1 is an element structure diagram for explaining a photovoltaic device manufactured by the manufacturing method of the present invention. In the figure, (1) indicates a substrate having an insulating surface made of glass, quartz, or the like, and (2), (2)... Indicate transparent conductive materials such as indium tin oxide and tin oxide which are separately arranged on the surface of the substrate (1). The first electrode films (3), (3)... Made of a film expose part of the first electrode films (2), (2).
a) (2a)... A photoactive layer made of a thin film semiconductor formed for each first electrode film on the first electrode film, specifically made of amorphous silicon, polycrystalline silicon, or the like. Or p
In-junction and the like are included in parallel with the film surface. As a method for producing this amorphous silicon, there are a plasma CVD method and an optical CVD method, and as a method for producing polycrystalline silicon or the like, a solid phase growth method (reference: Japanese J
ournal of Applied Physice voi. 29 No. 11, pp. 2327-23
31,1991) and laser recrystallization method (Reference: Japanese Jour)
nal of Applied Physice voi. 30 No. 12B, pp. 3700-370
3,1991). (4) (4) are amorphous insulating layers disposed in the vicinity of the adjacent space of the photoactive layer and on the exposed portions (2a) (2a)... Of the first electrode film; Specific materials include amorphous silicon carbide and amorphous silicon nitride. (5) (5) are the second electrode films of the photoelectric conversion elements, such as an aluminum film, a titanium film, or a chromium film, and this film is an amorphous insulating film between the photoelectric conversion elements. layer
(4) (4)... Are removed by irradiating the energy beam from the upper surface side, and are divided for each photoelectric conversion element. In the present invention , the second electrode film extends from one of the photoelectric conversion elements over the exposed portions (2a) (2a)... And the amorphous insulating layers (4) (4). Since it is deposited on the photoactive layer of the other photoelectric conversion element, the amorphous insulating layer
(4) By simply dividing and removing the second electrode films (5), (5) on the (4), a plurality of photoelectric conversion elements can be easily connected in series. Next, the method for manufacturing the photovoltaic device of the present invention will be described with reference to the element structure diagram for each step shown in FIG. Note that the same reference numerals in the drawing denote the same components as those in FIG. In the first step shown in FIG.
After a first electrode film made of a transparent conductive film having a thickness of about 2000 to 5000 mm is deposited thereon by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like, the first electrode film is irradiated with an energy beam.
(2) (2) ... are divided and arranged for each photoelectric conversion element. Since it is appropriate that the energy beam has a wavelength that is hardly absorbed by the substrate (1), for example, when glass is used as the substrate, the energy beam has a wavelength of 0.35 μm to 2.5 μm. A pulse output type with a wavelength is preferable, and a typical one is a wavelength of about 1.06 μm.
m, an energy density of 13 J / cm 2 , and a pulse repetition frequency of 3 KHz. Next, in a second step shown in FIG. 2B, a photoactive layer (3a) made of an amorphous semiconductor is formed on the entire surface of the substrate so as to include the first electrode films (2) (2). 5000Å-100
It is formed by a plasma CVD method or the like to have a range of 000 °. In the present example, the well-known p
A type amorphous silicon film was used. Then, in the third step shown in FIG.
In order to divide the photoactive layer (3a) for each photoelectric conversion element, the photoactive layer (3a) is exposed so that a part of the first electrode film (2) is exposed.
In (a), an energy beam is applied to the vicinity of the adjacent space between the first electrode films to divide the photoactive layer. Incidentally, the energy beam in this case has a wavelength of 0.51 μm, for example.
An Ar laser with an output of 2 × 10 3 W / cm 2 and a CW is suitable. Next, in a fourth step shown in FIG. 3D, the substrate (1) is subjected to a heat treatment at a temperature in the range of 400 ° C. to 1000 ° C. for about 8 hours, so that the amorphous semiconductor Active layer (3
a) (3a) ... is polycrystallized, and subsequently the photoactive layers (3a) (3
a). A pn junction is formed inside this layer by thermally diffusing an n-type impurity such as phosphorus, which is conventionally known, from the surface side of. As a result, pn junction photoactive layers (3) (3)... Made of a polycrystalline semiconductor are obtained. Then, in a fifth step shown in FIG.
By performing ion implantation (I) (I) on the exposed portion (2a) (2a) side near the adjacent space of the photoactive layer (3) (3), Are transformed into amorphous insulating layers (4), (4),. As this ion implantation method, silicon ions, nitrogen ions, carbon ions, fluorine ions or hydrogen ions, etc. are implanted into the photoactive layer at an acceleration voltage of 30 to 100 keV. In the sixth step shown in FIG. 6F, the photoactive layer is exposed over the exposed portions (2a) (2a) of the first electrode film and the amorphous insulating layers (4) (4). Then, a second electrode (5) made of a metal such as aluminum or chromium having a thickness of 500 to 2000 mm is formed. Next, in a seventh step shown in FIG. 9G, the amorphous insulating layers (4), (4),.
(4) By irradiating the energy beam (EB) from the surface side of (4) ..., the second electrode film (5) in the irradiated portion is removed,
This second electrode film is separated for each photoelectric conversion element. By this step, each photoelectric conversion element is connected in series on the substrate. Since the amorphous insulating layers (4) (4)... Are arranged under the second electrode (5) in the energy beam irradiation area, even if the energy beam exceeds the thickness of the second electrode film. Even if the irradiated object is removed, this amorphous insulating layer (4)
(4) Since the photoelectric conversion element is protected, the photoelectric conversion element can be processed without being destroyed. As a specific energy beam, for example, a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm can be used. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the amorphous insulating layers (4) (4) are formed in the photoactive layers (3) (3) by ion implantation.
Is provided, patterning with a conventional insulating paste or the like is unnecessary, and since the photoactive layer itself is used as a starting material for the insulating layer, there is no problem of contamination of the photoactive layer by the insulating layer. Will not occur. In this embodiment, not only the portion where the second electrode film is divided but also the adjacent electrode portion is used to form the amorphous insulating layer by ion implantation. The amorphous insulating layer was also formed at a portion facing the amorphous insulating layer for performing the above-mentioned operations, (4) '(4)'... According to FIG. This is because when the second electrode films (5) (5) ... extend to the first electrode films (2) (2) ... of the adjacent photoelectric conversion elements, the photoactive layer (3)
(3) are provided in order to reduce a leak current generated when wiring is performed along the side surface of. Further, in the embodiments of the present invention, only the photovoltaic device which generates electric power by the incidence of light from the substrate side has been described. A photovoltaic device can be implemented in a similar manner. Further, in the embodiment, a polycrystalline semiconductor is used by performing a heat treatment on the amorphous semiconductor film. However, the present invention is not limited to this. There is no problem at all. Further, a thin film semiconductor in which a semiconductor junction is formed by a polycrystalline semiconductor and an amorphous semiconductor may be used. As a technique for insulating the end of each photoactive layer of the photovoltaic device, there is Japanese Patent Publication No. 4-45990, for example, which reduces the leakage current flowing along the side of the photoactive layer. This is not an insulating material formed by energy beam processing when forming an integrated structure as in the present invention, but is completely different from the present invention. According to the method of manufacturing a photovoltaic device of the present invention, the photoactive layer is located near the adjacent space and on the exposed side of the first electrode film. By performing ion implantation, the photoactive layer in the implanted region is transformed into an amorphous insulating layer, and the second electrode film deposited on the insulating layer is irradiated with an energy beam from the surface only on the insulating layer. It is possible to remove and divide by irradiation, and a plurality of photoelectric conversion elements formed on the substrate can be connected in series. For this reason, since the same material as the photoactive layer is used as a starting material with respect to the insulating material required for dividing the second electrode film, SiO 2 which is a material different from the conventional semiconductor is used. It is not necessary to use a paste or the like, which can prevent contamination of the photoactive layer. Further, since the amorphous insulating layer is formed by ion implantation, the processing accuracy of the ion implantation can be directly reflected in the control of the formation position of the insulating layer and the like, compared with the conventional screen printing method. Thus, the pattern accuracy can be dramatically improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明光起電力装置の一実施例を示す素子構造
断面図である。 【図2】本発明光起電力装置の製造方法を説明するため
の工程別素子構造断面図である。 【図3】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。 【符号の説明】 (1)…基板 (2)…第1電
極膜 (2a)…露出部 (3)…光活性
層 (4)…非晶質絶縁層 (5)…第2電
極膜 (I)…イオン注入
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of an element structure showing one embodiment of the photovoltaic device of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of an element structure for each step for explaining a method of manufacturing a photovoltaic device of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of an element structure for each process for explaining a method of manufacturing a conventional photovoltaic device. [Description of References] (1) ... substrate (2) ... first electrode film (2a) ... exposed portion (3) ... photoactive layer (4) ... amorphous insulating layer (5) ... second electrode film (I )… Ion implantation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 31/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 絶縁表面を有する基板上の複数の領域
に、第1電極膜、光活性層及び第2電極膜をこの順序で
積層した光電変換素子を分割配置し、それら光電変換素
子を当該素子間の隣接間隔部で、隣接する一方の光電変
換素子の第1電極膜と、他方の光電変換素子の第2電極
膜とを、上記一方の光電変換素子の光活性層から露出し
た該第1電極膜の露出部において電気接続された光起電
力装置の製造方法に於いて、 絶縁表面を有する基板上の複数の領域に、第1電極膜を
分割配置する工程と、 上記第1電極膜の一部が露出するように、上記基板表面
の上記領域毎に光活性層を形成する工程と、 上記光活性層の、上記領域の隣接間隔近傍であって、上
記露出部側にイオン注入を施すことにより、該注入領域
を非晶質絶縁層に変質せしめる工程と、 上記他方の光電変換素子の光活性層上から上記第1電極
膜の露出部及び上記非晶質絶縁層を越えて上記一方の光
電変換素子の光活性層上に上記第2電極膜を直接形成す
る工程と、 上記非晶質絶縁層上でのみエネルギービームを照射する
ことで当該照射部分の第2電極膜を除去し分割する工程
と、 からなる光起電力装置の製造方法。
(57) Claims 1. A plurality of regions on a substrate having an insulating surface
Then, the first electrode film, the photoactive layer and the second electrode film are arranged in this order.
The stacked photoelectric conversion elements are divided and arranged.
The element is connected to one of the adjacent photoelectric converters at the adjacent space between the elements.
A first electrode film of the exchange element and a second electrode of the other photoelectric conversion element
And the film is exposed from the photoactive layer of the one photoelectric conversion element.
The photovoltaic device electrically connected at the exposed portion of the first electrode film
In a method of manufacturing a force device, a first electrode film is formed on a plurality of regions on a substrate having an insulating surface.
Dividing and arranging the surface of the substrate so that a part of the first electrode film is exposed.
Forming a photoactive layer for each of the regions ; and
By performing ion implantation on the exposed portion side,
Converting the first electrode into an amorphous insulating layer; and forming the first electrode on the photoactive layer of the other photoelectric conversion element.
One of the light beams exposing the exposed portion of the film and the amorphous insulating layer
Forming the second electrode film directly on the photoactive layer of the photoelectric conversion element;
And irradiating the energy beam only on the amorphous insulating layer
Removing the second electrode film in the irradiated portion and dividing the portion
And a method for manufacturing a photovoltaic device.
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