JP4127994B2

JP4127994B2 - Photovoltaic device manufacturing method

Info

Publication number: JP4127994B2
Application number: JP2001315708A
Authority: JP
Inventors: 亘篠原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: JP2003124485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆タイプ構造を有する太陽電池、光センサ等の光起電力装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な光起電力装置は、透光性を有する基板側から光を入射する順タイプ型と、基板上に形成した光起電力素子側から光を入射する逆タイプ型とに大別される。
【０００３】
このうち、光起電力素子側から光を入射する逆タイプ型の光起電力装置は、ガラス、プラスチック等の絶縁性を有する基板、又は金属等の導電性基板に絶縁膜を形成してなる基板上に、裏面電極、ｎ型，ｉ型，ｐ型各半導体層、及び透明電極をこの順に積層して形成される。
【０００４】
ここで、裏面電極は、前記基板上に、Ａｇ、Ａｌ等の金属薄膜をスパッタ法、蒸着法等により形成したものであり、透明電極は、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）等をスパッタ法、蒸着法等により成膜形成したものである。各半導体層には、一般的に非晶質のシリコンが使用され、その形成には、プラズマＣＶＤ法が用いられている。また、近年では、非晶質シリコンに代わる新たな半導体層の材料として微結晶シリコンが注目を集めている。微結晶シリコンは、プラズマＣＶＤ法等により２００℃程度の低温プロセスで形成することが可能である。微結晶シリコン系の光起電力装置は、非晶質シリコン系の光起電力装置に比べると光劣化を大きく低減することが可能であり、非晶質シリコン膜との多層構造とすることにより、幅広い光スペクトル領域を分割して受光させることでき、高い変換効率が達成されている。
【０００５】
また、光起電力装置は、全体として１枚の基板から高い電圧を取り出せるように、多数の光起電力素子をカスケード接続することによって、集積化を行っている。集積型構造を得るためには、基板上に設けた裏面電極、半導体層、及び透明電極からなる光起電力素子を例えば短冊状に分離する必要がある。光起電力素子を分離する方法としては、レーザ光等のエネルギビームを照射して加工するスクライブ加工、ウェットエッチングにより加工する化学的加工等の方法が利用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光起電力素子を集積化させた逆タイプ型の光起電力装置を製造する場合、従来、一般的には、透明電極側からレーザ光を照射してスクライブ加工を行っていた。透明電極側からレーザ光を照射する場合、レーザ光の熱により透明電極の一部が溶けて、透明電極と裏面電極とが導通することがあるため、各層を構成する膜の分布、及びそれらの膜厚、並びにレーザ光のエネルギのドリフト等を考慮して、照射するレーザ光を厳密に制御する必要がある。よって、この様な加工方法では、製造コストの上昇を招くという問題が生じていた。
【０００７】
また、ウェットエッチング等の化学的加工をして集積化を行う場合、光起電力装置の大型化にともない基板変形が生じ易くなるため、信頼性が高い集積化が困難であり、また、生産性の点から現実的ではない。
【０００８】
そこで、順タイプ型の光起電力装置の製造方法として確立されており、レーザ加工性の難易度に左右されない素子設計が可能な方法として、基板側からレーザ光を照射して加工する製造方法が逆タイプ型の光起電力装置の場合にも望まれていた。
【０００９】
しかしながら、前述した如く、基板上には裏面電極として、一般にＡｇ、Ａｌ等の金属薄膜を形成している。したがって、基板側からレーザ光を照射した場合、金属薄膜を透過せずに反射することになるため、基板側からレーザ光を照射して半導体層及び透明電極を加工することは困難である。
【００１０】
また、照射するレーザ光のエネルギを高くした場合、金属薄膜の熱的損傷が激しいという問題も生じていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光起電力装置の製造方法は、絶縁性基板に第１導電体層、半導体層、及び透光性を有する第２導電体層をこの順に設けた光起電力装置の製造方法において、透光性を有する絶縁性基板に第１透光性導電膜および厚み２０００ÅのＡｇからなる金属薄膜を順次形成して第１導電体層を形成する工程と、前記金属薄膜側から前記第１導電体層にレーザ光を照射することにより、前記第１導電体層を除去し、当該第１導電体層の分離溝を形成する工程と、前記分離溝を含んで前記第１導電体層上に半導体層を形成する工程と、前記絶縁性基板側から前記第１導電体層および前記半導体層に前記第１透光性導電膜を透過可能な波長のレーザ光を照射することにより、前記第１透光性導電膜を残した状態で前記金属薄膜及び半導体層を除去し、当該金属薄膜及び半導体層の開口溝を形成する工程と、前記開口溝を含んで前記半導体層上に、透光性を有する第２導電体層を形成する工程と、前記絶縁性基板側から前記第１導電体層、半導体層および第２導電体層に前記金属薄膜を透過可能な３２００Å近傍の波長を有するレーザ光を照射することにより、前記第１透光性導電膜を残した状態で前記金属薄膜、半導体層及び第２導電体層を除去し、当該金属薄膜、半導体層及び第２導電体層の分離溝を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、絶縁性基板側からレーザ光を照射して加工する際に、照射するレーザ光の波長を適当に決めることで、絶縁性基板及び第１透光性導電膜に吸収されることなく透過した光によって、半導体層及び第２導電体層の加工を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本発明による微結晶シリコン系の光起電力装置の模式的断面図である。
【００１５】
本発明の光起電力装置は、石英ガラス、プラスチック等の透光性を有する絶縁性基板１上に、裏面電極２、ｎ型、ｉ型、ｐ型微結晶シリコン膜（３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅ）を備える半導体層３、及び透明電極４をこの順で積層して形成したものである。
【００１６】
裏面電極２は、絶縁性基板１上にＳｎＯ₂薄膜２ａ、Ａｇ薄膜２ｂ、及びＺｎＯ薄膜２ｃを順に形成してなるものであり、スパッタ法、蒸着法等により、夫々の膜厚が、８０００Å、２０００Å、及び１５０Åとなるように成膜したものである。ＳｎＯ₂薄膜２ａ及びＺｎＯ薄膜２ｃは、透光性を有しており、ＳｎＯ₂薄膜２ａの表面には、光閉じ込めのための凹凸形状（テクスチャ構造）を形成している。
【００１７】
半導体層３は、ｎ型、ｉ型、ｐ型の各微結晶シリコン膜（３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅ）による積層構造を有している。ＺｎＯ薄膜２ｃ上に、ｎ型微結晶シリコン膜３ａ（膜厚：７００Å）、ｉ型微結晶シリコン膜３ｂ（膜厚：１８０００Å）をこの順に堆積してあり、更に微結晶シリコンによるバッファ層３ｃ（膜厚：１００Å）を介して、２種類のｐ型微結晶シリコン膜３ｄ，３ｅ（膜厚：６０Å及び４０Å）を堆積している。
【００１８】
半導体層３上には、スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）の薄膜を堆積することにより、透明電極４を形成している。
【００１９】
更に、後述する手法により、裏面電極２を短冊状に分離する分離溝５、裏面電極２と透明電極４とを電気的に接続する導通部６、並びに裏面電極２の一部、半導体層３、及び透明電極４を分離する分離溝７を形成してある。
【００２０】
図２及び図３は、本発明の光起電力装置の製造工程を示す図である。
【００２１】
まず、絶縁性基板１上に、スパッタ法を用いてＳｎＯ₂薄膜２ａを堆積させる。ＳｎＯ₂ 薄膜２ａの表面には光閉じこめのための凹凸形状を形成する。凹凸形状を形成する方法としては、スパッタ法によりＳｎＯ₂薄膜２ａを形成する際に膜表面の粒径を制御する方法と、ＳｎＯ₂薄膜２ａの表面に対して適当な波長のレーザ光をまばらに照射する方法とがある。次いで、ＳｎＯ₂薄膜２ａの表面に、同じくスパッタ法を用いて、Ａｇ薄膜２ｂ、及びＺｎＯ薄膜２ｃを順次堆積し、裏面電極２を形成する（図２（ａ））。
【００２２】
次いで、ＺｎＯ薄膜２ｃの表面に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波（波長：１０６４０Å）を照射することによりスクライブ加工を行い、裏面電極２を例えば短冊状に分離する（図２（ｂ））。
【００２３】
次いで、裏面電極２上にプラズマＣＶＤ法により微結晶シリコン膜による半導体層３を形成する（図２（ｃ））。
【００２４】
まず、ＺｎＯ薄膜２ｃ上に、ｎ型微結晶シリコン膜３ａ、ｉ型微結晶シリコン膜３ｂを順次堆積させた後、バッファ層３ｃを設ける。そして、膜厚が異なる２種類のｐ型微結晶シリコン膜３ｄ，３ｅを堆積させる。ｎ型ドーパントとしては、１５族元素であるＰ，Ｎ，Ａｓ，及びＳｂの少なくとも１つを用いる。ＳｉＨ₄等のソースガスに、これらの少なくとも１つを含む化合物ガスを混合することにより、ｎ型に制御することが可能である。また、ｐ型に制御するために、１３族元素であるＢ，Ａｌ，Ｇａ，又はＩｎの少なくとも１つを含むソースガスを用いる。
【００２５】
微結晶としては、Ｓｉ，ＳｉＧｅ，ＳｉＧｅＣ，ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＳｉＧｅＮ，ＳｉＳｎ，ＳｉＳｎＮ，ＳｉＳｎＯ，ＳｉＯ，Ｇｅ，ＧｅＣ，又はＧｅＮの何れかを用いることができる。
【００２６】
また、ｎ型、ｉ型、ｐ型微結晶シリコン膜（３ａ，３ｂ，３ｄ，３ｅ）は、プラズマＣＶＤ法の他、蒸着法、スパッタ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等、公知の手法を用いて形成することができる。
【００２７】
次いで、絶縁性基板１にレーザ光を照射することにより、少なくとも裏面電極２の一部を残して開口溝を形成する（図２（ｄ））。
【００２８】
照射するレーザ光としては、次の２つの要件を満たしていることが望ましい。
【００２９】
第１の要件は、ＳｎＯ₂薄膜２ａに対する吸収係数が小さいこと、第２の要件は、Ａｇ薄膜２ｂに対する反射率と吸収係数とが小さいことである。
【００３０】
これは、開口溝を形成する際、Ａｇ薄膜２ｂの昇温により、半導体層３を構成する微結晶シリコン層の熱水素離脱圧力を利用してスクライブ加工を行うため、より有効にＡｇ薄膜２ｂにレーザ光のエネルギを注入するとともに、Ａｇ薄膜２ｂ内のより深い領域までレーザ光を進入させ、半導体層３に近い部分を昇温する方がレーザ光のエネルギの利用効率が高く、余分な熱的ストレスを発生させることがないためである。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、後述する理由により、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（波長：５３２０Å）を用いて、スクライブ加工を行った。
【００３２】
次いで、半導体層３上にスパッタ法を用いて透明電極４を形成するとともに、導通部６を設ける（図３（ｅ））。
【００３３】
例えば、ＳｎＯ₂粉末を混入したＩｎ₂Ｏ₃粉末の焼結体をターゲットとしてカソードに設置し、スパッタ法によりＩＴＯ膜を形成することで透明電極４を設けることができる。
【００３４】
尚、Ｓｎの他に、Ｚｎ，Ａｓ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｆ，Ｇｅ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｉ，又はＴｅの少なくとも一つをドーパントとして用いてもよい。
【００３５】
最後に、絶縁性基板１側からレーザ光を照射することにより、少なくとも裏面電極２の一部を残して電気的に分割された複数の透明電極４に分離して、分離溝７を形成する（図３（ｆ））。
【００３６】
本実施の形態では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第三高調波（波長：３５５７Å）を用いた。
【００３７】
図４は、照射するレーザ光の波長とＳｎＯ₂薄膜２ａの吸収係数との関係を示すグラフである。
【００３８】
図４に示すように、ＳｎＯ₂薄膜２ａの吸収係数は、レーザ光の波長が５０００Å近傍で極小値を持つ。また、４０００〜７０００Åの波長に対して、ＳｎＯ₂薄膜２ａの吸収係数は、１０³（ｃｍ^-1）以下であり、これは実用的なテクスチャー付きＳｎＯ₂薄膜２ａの膜厚である５０００Å程度のＳｎＯ₂薄膜２ａを９５％以上透過できることを意味している。
【００３９】
従って、ＳｎＯ₂薄膜２ａを残して開口溝を形成する際には、例えば、波長が５３２０ÅのＮｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波を利用することによって、ＳｎＯ₂薄膜２ａを残したまま、Ａｇ薄膜２ｂ、ＺｎＯ薄膜２ｃ、半導体層３、及び透明電極４を除去して、開口溝を形成することができる。
【００４０】
図５は、照射するレーザ光の波長とＡｇ薄膜２ｂの反射率との関係を示すグラフであり、図６は、照射するレーザ光の波長とＡｇ薄膜２ｂの吸収係数との関係を示すグラフである。
【００４１】
裏面電極２を構成する金属薄膜の材料として銀を用いた場合、他の金属にない、有効な波長領域が存在する。すなわち、図５及び図６に示すように、銀には、３２００Å近傍で反射率及び吸収係数が共に極小となる通称「銀の窓」と呼ばれる低反射、低吸収域が存在する。
【００４２】
したがって、この波長近傍のレーザ光（ＹＡＧ，ＹＬＦレーザ光の第三高調波、及びエキシマレーザ等）を用いて、絶縁性基板１側から入射させることにより、極めて有効にＳｎＯ₂薄膜２ａを一部のみ残して、スクライブ加工を行うことが可能である。
【００４３】
本実施の形態では、半導体層として微結晶シリコンを用いたが、非晶質半導体、不純物をドープした非晶質半導体、水素又はフッ素を含む非晶質半導体等を使用しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明による場合は、絶縁性基板側からレーザ光を照射して加工する際に、照射するレーザ光の波長を適当に決めることで、絶縁性基板及び第１透光性導電膜に吸収されることなく透過した光によって、半導体層及び第２導電体層の加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微結晶シリコン系の光起電力装置の模式的断面図である。
【図２】本発明の光起電力装置の製造工程を示す図である。
【図３】本発明の光起電力装置の製造工程を示す図である。
【図４】照射するレーザ光の波長とＳｎＯ₂薄膜の吸収係数との関係を示すグラフである。
【図５】照射するレーザ光の波長とＡｇ薄膜の反射率との関係を示すグラフである。
【図６】照射するレーザ光の波長とＡｇ薄膜の吸収係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１絶縁性基板
２裏面電極
２ａＳｎＯ₂薄膜
２ｂＡｇ薄膜
２ｃＺｎＯ薄膜
３半導体層
３ａｎ型微結晶シリコン膜
３ｂｉ型微結晶シリコン膜
３ｃバッファ層
３ｄｐ型微結晶シリコン膜
３ｅｐ型微結晶シリコン膜
４透明電極
５分離溝
６導通部
７分離溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a solar cell having a reverse type structure, a method of manufacturing a photovoltaic equipment such as an optical sensor.
[0002]
[Prior art]
A general photovoltaic device is roughly classified into a forward type in which light is incident from the side of the substrate having translucency and an inverted type in which light is incident from the side of the photovoltaic element formed on the substrate. .
[0003]
Among these, the reverse type photovoltaic device in which light is incident from the photovoltaic element side is an insulating substrate such as glass or plastic, or a substrate formed by forming an insulating film on a conductive substrate such as metal. A back electrode, n-type, i-type, p-type semiconductor layers, and a transparent electrode are stacked in this order on the top.
[0004]
Here, the back electrode is formed by forming a metal thin film such as Ag or Al on the substrate by sputtering, vapor deposition or the like, and the transparent electrode is sputtered by tin-doped indium oxide (ITO) or the like. The film is formed by vapor deposition or the like. In general, amorphous silicon is used for each semiconductor layer, and a plasma CVD method is used for the formation thereof. In recent years, microcrystalline silicon has attracted attention as a material for a new semiconductor layer that replaces amorphous silicon. Microcrystalline silicon can be formed by a low temperature process of about 200 ° C. by a plasma CVD method or the like. Microcrystalline silicon-based photovoltaic devices can greatly reduce light degradation compared to amorphous silicon-based photovoltaic devices, and by adopting a multilayer structure with an amorphous silicon film, A wide light spectrum region can be divided and received, and high conversion efficiency is achieved.
[0005]
The photovoltaic device is integrated by cascading a large number of photovoltaic elements so that a high voltage can be extracted from a single substrate as a whole. In order to obtain an integrated structure, it is necessary to separate a photovoltaic element including a back electrode, a semiconductor layer, and a transparent electrode provided on a substrate into, for example, a strip shape. As a method for separating the photovoltaic elements, methods such as scribe processing for processing by irradiating an energy beam such as laser light, chemical processing for processing by wet etching, and the like are used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of manufacturing a reverse type photovoltaic device in which photovoltaic elements are integrated, conventionally, scribing is performed by irradiating laser light from the transparent electrode side. When irradiating laser light from the transparent electrode side, the transparent electrode and the back electrode may be electrically connected by melting part of the transparent electrode due to the heat of the laser light. It is necessary to strictly control the laser beam to be irradiated in consideration of the film thickness, laser beam energy drift, and the like. Therefore, such a processing method has a problem that the manufacturing cost is increased.
[0007]
In addition, when integration is performed by chemical processing such as wet etching, substrate deformation is likely to occur as the photovoltaic device increases in size, making it difficult to integrate with high reliability and productivity. From the point of view, it is not realistic.
[0008]
Therefore, a manufacturing method for processing by irradiating a laser beam from the substrate side is established as a manufacturing method of a forward type photovoltaic device, and as a method capable of element design independent of the difficulty of laser processability. It was also desired in the case of a reverse type photovoltaic device.
[0009]
However, as described above, a metal thin film such as Ag or Al is generally formed on the substrate as a back electrode. Therefore, when the laser beam is irradiated from the substrate side, it is reflected without passing through the metal thin film, so that it is difficult to process the semiconductor layer and the transparent electrode by irradiating the laser beam from the substrate side.
[0010]
Further, when the energy of the irradiated laser beam is increased, there is a problem that the metal thin film is severely damaged by heat .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention is a method for manufacturing a photovoltaic device in which a first conductor layer, a semiconductor layer, and a second conductor layer having translucency are provided in this order on an insulating substrate. , forming a first conductive layer and a metal thin film made of Ag of the first translucent conductive film and the thickness of 2000Å are sequentially formed on an insulating substrate having translucency, the first from the metal thin film side by applying a laser beam to the conductive layer, the first removal of the conductor layer, the forming a separation groove of the first conductor layer, said include isolation groove said first conductive layer Irradiating the first conductive layer and the semiconductor layer with laser light having a wavelength capable of transmitting the first light-transmissive conductive film from the insulating substrate side. removing the metal thin film and the semiconductor layer while leaving a translucent conductive film A step of forming an opening groove of the metal thin film and the semiconductor layer, a step of forming a light-transmitting second conductor layer on the semiconductor layer including the opening groove, and from the insulating substrate side. By irradiating the first conductive layer, the semiconductor layer, and the second conductive layer with laser light having a wavelength in the vicinity of 3200 mm that can pass through the metal thin film, the first transparent conductive film remains. the metal thin film, removing the semiconductor layer and the second conductor layer, and having a step of forming the metal thin film, the separation grooves of the semiconductor layer and the second conductor layer.
[0012]
In the present invention, when processing by irradiating a laser beam from the insulation substrate side, by determining appropriately the wavelength of the laser beam to be irradiated, the absorption in the insulating substrate and the first translucent conductive film The semiconductor layer and the second conductor layer can be processed by the transmitted light without being transmitted.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
[0014]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a microcrystalline silicon photovoltaic device according to the present invention.
[0015]
The photovoltaic device of the present invention has a back electrode 2, an n-type, an i-type, and a p-type microcrystalline silicon film (3a, 3b, 3d, etc.) on an insulating substrate 1 having translucency such as quartz glass and plastic. The semiconductor layer 3 provided with 3e) and the transparent electrode 4 are laminated in this order.
[0016]
The back electrode 2 is formed by sequentially forming an SnO ₂ thin film 2a, an Ag thin film 2b, and a ZnO thin film 2c on an insulating substrate 1, and each film thickness is 8000 mm by sputtering, vapor deposition or the like. The film was formed so as to be 2000 mm and 150 mm. The SnO ₂ thin film 2a and the ZnO thin film 2c have translucency, and an uneven shape (texture structure) for light confinement is formed on the surface of the SnO ₂ thin film 2a.
[0017]
The semiconductor layer 3 has a stacked structure of n-type, i-type, and p-type microcrystalline silicon films (3a, 3b, 3d, 3e). On the ZnO thin film 2c, an n-type microcrystalline silicon film 3a (film thickness: 700 mm) and an i-type microcrystalline silicon film 3b (film thickness: 18000 mm) are deposited in this order, and a buffer layer 3c made of microcrystalline silicon ( Two types of p-type microcrystalline silicon films 3d and 3e (thickness: 60 mm and 40 mm) are deposited via the film thickness: 100 mm.
[0018]
A transparent electrode 4 is formed on the semiconductor layer 3 by depositing a thin film of indium oxide (ITO) doped with tin.
[0019]
Furthermore, by a method described later, a separation groove 5 that separates the back electrode 2 into a strip shape, a conductive portion 6 that electrically connects the back electrode 2 and the transparent electrode 4, a part of the back electrode 2, the semiconductor layer 3, And the separation groove | channel 7 which isolate | separates the transparent electrode 4 is formed.
[0020]
2 and 3 are diagrams showing a manufacturing process of the photovoltaic device of the present invention.
[0021]
First, the SnO ₂ thin film 2a is deposited on the insulating substrate 1 by sputtering. An uneven shape for light confinement is formed on the surface of the SnO ₂ thin film 2a. As a method for forming the concavo-convex shape, a method of controlling the particle size of the film surface when the SnO ₂ thin film 2a is formed by sputtering, and a laser beam having an appropriate wavelength with respect to the surface of the SnO ₂ thin film 2a are sparse. There is a method of irradiating. Next, the Ag thin film 2b and the ZnO thin film 2c are sequentially deposited on the surface of the SnO ₂ thin film 2a by the same sputtering method to form the back electrode 2 (FIG. 2A).
[0022]
Next, scribing is performed by irradiating the surface of the ZnO thin film 2c with a fundamental wave (wavelength: 10640 mm) of an Nd: YAG laser, and the back electrode 2 is separated into strips, for example (FIG. 2B).
[0023]
Next, a semiconductor layer 3 made of a microcrystalline silicon film is formed on the back electrode 2 by plasma CVD (FIG. 2C).
[0024]
First, an n-type microcrystalline silicon film 3a and an i-type microcrystalline silicon film 3b are sequentially deposited on the ZnO thin film 2c, and then a buffer layer 3c is provided. Then, two types of p-type microcrystalline silicon films 3d and 3e having different thicknesses are deposited. As the n-type dopant, at least one of P, N, As, and Sb that are Group 15 elements is used. By mixing a compound gas containing at least one of these with a source gas such as SiH ₄ , the n-type can be controlled. In order to control the p-type, a source gas containing at least one of group 13 elements B, Al, Ga, or In is used.
[0025]
As the microcrystal, any of Si, SiGe, SiGeC, SiC, SiN, SiGeN, SiSn, SiSnN, SiSnO, SiO, Ge, GeC, or GeN can be used.
[0026]
In addition, the n-type, i-type, and p-type microcrystalline silicon films (3a, 3b, 3d, 3e) are formed by vapor deposition, sputtering, RF plasma CVD, microwave plasma CVD, ECR in addition to plasma CVD. It can be formed using a known method such as thermal CVD or LPCVD.
[0027]
Next, the insulating substrate 1 is irradiated with laser light to form an opening groove leaving at least a part of the back electrode 2 (FIG. 2D).
[0028]
The laser beam to be irradiated preferably satisfies the following two requirements.
[0029]
The first requirement is that the absorption coefficient for the SnO ₂ thin film 2a is small, and the second requirement is that the reflectance and the absorption coefficient for the Ag thin film 2b are small.
[0030]
This is because, when the opening groove is formed, scribing is performed using the thermal hydrogen desorption pressure of the microcrystalline silicon layer constituting the semiconductor layer 3 by increasing the temperature of the Ag thin film 2b, so that the Ag thin film 2b is more effectively formed. It is more efficient to use the energy of the laser light by injecting the laser light energy, making the laser light enter a deeper region in the Ag thin film 2b, and raising the temperature near the semiconductor layer 3. This is because no stress is generated.
[0031]
Therefore, in the present embodiment, for the reasons described later, scribing is performed using the second harmonic (wavelength: 5320 nm) of the Nd: YAG laser.
[0032]
Next, the transparent electrode 4 is formed on the semiconductor layer 3 by using the sputtering method, and the conductive portion 6 is provided (FIG. 3E).
[0033]
For example, the transparent electrode 4 can be provided by setting a sintered body of In ₂ O ₃ powder mixed with SnO ₂ powder as a target on the cathode and forming an ITO film by sputtering.
[0034]
In addition to Sn, at least one of Zn, As, Ca, Cu, F, Ge, Mg, S, Si, or Te may be used as a dopant.
[0035]
Finally, by irradiating laser light from the insulating substrate 1 side, at least a part of the back surface electrode 2 is left to be separated into a plurality of electrically divided transparent electrodes 4 to form separation grooves 7 ( FIG. 3 (f)).
[0036]
In the present embodiment, the third harmonic (wavelength: 3557) of an Nd: YAG laser is used.
[0037]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam to be irradiated and the absorption coefficient of the SnO ₂ thin film 2a.
[0038]
As shown in FIG. 4, the absorption coefficient of the SnO ₂ thin film 2a has a minimum value when the wavelength of the laser beam is around 5000 mm. Further, for a wavelength of 4000 to 7000 mm, the absorption coefficient of the SnO ₂ thin film 2a is 10 ³ (cm ⁻¹ ) or less, which is about 5000 mm which is the film thickness of the practical textured SnO ₂ thin film 2a. It means that 95% or more can be transmitted through the SnO ₂ thin film 2a.
[0039]
Therefore, when forming the opening groove while leaving the SnO ₂ thin film 2a, for example, by using the second harmonic of an Nd: YAG laser having a wavelength of 5320 nm, the Ag thin film is left with the SnO ₂ thin film 2a remaining. 2b, the ZnO thin film 2c, the semiconductor layer 3, and the transparent electrode 4 can be removed to form an opening groove.
[0040]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wavelength of the irradiated laser beam and the reflectance of the Ag thin film 2b, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the wavelength of the irradiated laser beam and the absorption coefficient of the Ag thin film 2b. is there.
[0041]
When silver is used as the material of the metal thin film constituting the back electrode 2, there is an effective wavelength region not found in other metals. That is, as shown in FIGS. 5 and 6, silver has a low reflection and low absorption region called a “silver window” in which both the reflectance and the absorption coefficient are minimized in the vicinity of 3200 mm.
[0042]
Therefore, a portion of the SnO ₂ thin film 2a is extremely effectively made incident from the side of the insulating substrate 1 using laser light in the vicinity of this wavelength (third harmonic of YAG, YLF laser light, excimer laser, etc.). It is possible to perform scribing without leaving only.
[0043]
In the present embodiment, a microcrystalline silicon as the semiconductor layer, an amorphous semiconductor, amorphous semiconductor doped with impurities, yet good using amorphous semiconductors and the like containing hydrogen or fluorine.
[0044]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the invention, when processing by irradiating a laser beam from the insulation substrate side, by determining appropriately the wavelength of the laser beam to be irradiated, the insulating substrate and the first The semiconductor layer and the second conductor layer can be processed by the light transmitted without being absorbed by the light-transmitting conductive film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a microcrystalline silicon photovoltaic device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the photovoltaic device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the photovoltaic device of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light to be irradiated and the absorption coefficient of the SnO ₂ thin film.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light to be irradiated and the reflectance of an Ag thin film.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light to be irradiated and the absorption coefficient of an Ag thin film.
[Explanation of symbols]
1 insulating substrate 2 back electrode 2a SnO ₂ thin film 2b Ag thin film 2c ZnO thin film 3 semiconductor layer 3a n-type microcrystalline silicon film 3b i-type microcrystalline silicon film 3c buffer layer 3d p-type microcrystalline silicon film 3e p-type microcrystalline silicon Membrane 4 Transparent electrode 5 Separation groove 6 Conducting part 7 Separation groove

Claims

In a method for manufacturing a photovoltaic device, in which an insulating substrate is provided with a first conductor layer, a semiconductor layer, and a second conductor layer having translucency in this order.
Forming a first conductive layer by sequentially forming a first light-transmitting conductive film and a metal thin film made of Ag having a thickness of 2000 mm on an insulating substrate having a light-transmitting property;
By irradiating a laser beam to said first conductive layer from the metal thin film side, removing the first conductor layer, forming a separation groove of the first conductor layer,
Forming a semiconductor layer on the first conductor layer including the separation groove;
By irradiating the first conductive layer and the semiconductor layer from the insulating substrate side with a laser beam having a wavelength that allows the first transparent conductive film to pass through, the first transparent conductive film is left. Removing the metal thin film and the semiconductor layer in a state and forming an opening groove in the metal thin film and the semiconductor layer;
Forming a light-transmitting second conductor layer on the semiconductor layer including the opening groove;
By irradiating the first conductive layer, the semiconductor layer, and the second conductive layer from the insulating substrate side with a laser beam having a wavelength in the vicinity of 3200 mm that can pass through the metal thin film, the first transparent conductive layer is irradiated. a step of the metal thin film, leaving the film, to remove the semiconductor layer and the second conductor layer to form the metal thin film, the separation grooves of the semiconductor layer and the second conductor layer,
The manufacturing method of the photovoltaic apparatus which has this.