JP4458697B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電極間の短絡部分を除去するエッチング方法、集積型の光起電力装置の製造方法及び光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非晶質又は微結晶シリコン系半導体を光活性層に用いた集積型の光起電力装置は、高電圧を取り出すために、多数の光起電力素子をカスケード接続してある。該光起電力素子は、例えば透光板の一面に第１電極膜を形成して分割し、分割した第１電極膜に半導体層を形成して分割し、分割した半導体層に第２電極膜を形成して半導体層及び第２電極膜を分割して形成する。第１電極膜、半導体層、第２電極膜を分割する方法としては、主に、エネルギービームを用いたパターニング法、特にレーザビームを用いたレーザパターニング法が用いられる（例えば特公平４−６４４７３号公報）。
【０００３】
図１６（ａ）〜（ｃ）及び図１７（ａ）〜（ｂ）は従来の光起電力装置の製造方法の説明図であり、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
絶縁性の透光板１の一面上に第１電極膜２を形成し、該第１電極膜２にレーザビーム６を照射して、第１電極膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を形成する（図１６（ａ））。
分割された第１電極膜２上に、水素を含有する半導体を用いた半導体層３を形成する。このとき、分割溝２１にも前記半導体が堆積する（図１６（ｂ））。
【０００４】
半導体層３に、分割溝２１に沿い、分割溝２１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６を照射して、レーザビーム６を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって半導体層３の一部を飛散して除去して、半導体層３を前記個数の短冊状に分割する分割溝３１を形成する（図１６（ｃ））。
分割された半導体層３上に、導電性材料（例えばアルミニウム）を用いた第２電極膜４を形成する。このとき、分割溝３１にも導電性材料が堆積して、第１電極膜２と第２電極膜４とを接続する接続部４０となる（図１７（ａ））。
【０００５】
第２電極膜４及び半導体層３に、分割溝３１に沿い、分割溝３１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６を照射して、レーザビーム６を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって第２電極膜４の一部及び半導体層３の一部を飛散して除去して、第２電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状の光起電力素子１０，１０，…に分割する分割溝４１を形成する。分割溝４１は、分割溝３１に対する分割溝２１側の反対側に形成する（図１７（ｂ））。
ところで、斯かる光起電力装置にあっては、長時間の光照射により光電変換特性が低下することを抑制するために、半導体層３の膜厚を薄くすることが検討されている。
【０００６】
図１８は、光活性層の厚さを薄くしたときにレーザパターニング法を用いて１２個の光起電力素子を形成した従来の光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。
横軸は１〜１２までの光起電力素子の番号、縦軸は各光起電力素子が出力する開放電圧（Ｖ）であり、図中のプロットは１万ルクス蛍光灯下で夫々の光起電力素子が出力する低照度開放電圧の値を表わしている。また、実線はレーザビームによる分割形成を必要としないリファレンスの１cm角シングルセルの低照度開放電圧を表わしている。
図より、シングルセルは一定（１．２Ｖ）の開放電圧を出力しているが、光起電力素子は半数が約１．２Ｖ、半数が０．２Ｖ以下の開放電圧を出力しており、従来の光起電力装置の光起電力素子の開放電圧はバラツキが大きく、一定していないことがわかる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光起電力装置の製造方法は、レーザパターニング法を用いる場合、分割溝４１形成の際に、半導体層３にレーザビーム６を照射することによって該レーザビーム６を照射した部分の半導体層３内部の水素を急激に放出させ、該水素の放出に伴って前記半導体層３を構成している半導体と第２電極膜４を構成している導電性材料とが飛散することによって前記半導体及び前記導電性材料が除去されて半導体層３及び第２電極膜４を分割する分割溝４１が形成されるが、半導体層３の膜厚が薄いとき、半導体層３内部の水素の絶対量が少ないため、該半導体層３内部から放出される水素の量が少なく、そのため前記導電性材料を完全に除去することができず、飛散した前記導電性材料の一部が残留物として再付着し、また、分割溝４１に第２電極膜４の溶融だれが残留し、このとき残留物又は溶融だれが第２電極膜４と第１電極膜２とに接触して、該第２電極膜４と第１電極膜２とを短絡させる短絡部分４ａとなる場合があるという問題があった。
【０００８】
また、短絡部分４ａによって第２電極膜４と第１電極膜２とが短絡した場合、光起電力素子１０，１０，…の開放電圧が一定せずに大きなバラツキを起こして充分な特性を得ることができないという問題もあった。
【０００９】
本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、第１電極と第２電極とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極とに電圧を印加することにより、電極同士の短絡部分を効率良く除去できるエッチング方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、第１電極膜と第２電極膜とを溶着することにより、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを夫々一部除去してから、第１電極膜と第２電極膜とを接続することにより、第２電極膜の過剰なエッチングを防止し、また、第１電極膜と第２電極膜とを確実に接続することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、あらかじめ接続されている第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去することができ、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、エッチングの条件として前記電圧を印加する時間を用いることにより、短絡部分を完全に除去することができ、また、エッチングによって第２電極膜が所要の厚さより薄くなることを防止する光起電力装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、短絡部分を除去するために用いる電圧印加部を設けてあることにより、製造時の便宜をはかり、また、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する光起電力装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、第１電極膜、第２電極膜、及び該第２電極膜上に形成されている絶縁体層を分割している第２分割溝に、第２電極膜と第１電極膜とを接続する接続部が形成されていることにより、製造時の便宜をはかり、また、より確実に、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する光起電力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るエッチング方法は、第１電極と、前記第１電極と短絡している短絡部分を有する第２電極とを電解液中に浸漬し、前記短絡部分を構成している導電性材料を溶解すべく前記電解液及び前記第１電極に電圧を印加することを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係る光起電力装置の製造方法は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、複数の光起電力素子を形成する光起電力装置の製造方法において、前記一面に、第１分割溝によって互いに分割された複数の第１電極膜を形成し、前記第１分割溝及び前記第１電極膜上に半導体層及び第２電極膜を形成し、該半導体層及び第２電極膜を分割する第２分割溝を前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成し、次いで、前記第１電極膜を一部露出させて各第１電極膜に電圧印加部を形成し、前記第１電極膜、前記半導体層、及び前記第２電極膜を備えた前記透光板を電解液に浸漬し、前記第１電極膜と短絡している前記第２電極膜の短絡部分を溶解すべく前記電解液及び前記電圧印加部に電圧を印加することを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る光起電力装置の製造方法は、前記短絡部分の溶解後、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間の前記第１電極膜と前記第２電極膜とを溶着することを特徴とする。
第４発明に係る光起電力装置の製造方法は、前記短絡部分の溶解後、前記第２分割溝及び前記第２電極膜上に絶縁体層を形成し、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間に、前記半導体層、前記第２電極膜及び前記絶縁体層を分割する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料を前記第３分割溝に堆積して前記第１電極膜と前記第２電極膜とを接続することを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る光起電力装置の製造方法は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割された複数の第１電極膜を形成し、前記第１分割溝及び前記第１電極膜上に、前記第１分割溝と隣り合う分割溝によって互いに分割された複数の半導体層を形成し、次いで、前記分割溝及び前記半導体層上に第２電極膜を形成し、前記分割溝に対する前記第１分割溝側とは反対側に、前記分割溝に隣り合って前記第２電極膜及び前記半導体層を分割する第２分割溝を形成する光起電力装置の製造方法において、前記第２分割溝を形成した後、前記第１電極膜を一部露出して各第１電極膜に電圧印加部を形成し、前記第１電極膜と短絡している短絡部分を有する前記第２電極膜、前記半導体層、及び前記第１電極膜を備えた前記透光板を電解液に浸漬し、前記短絡部分を溶解すべく前記電解液及び前記電圧印加部に電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る光起電力装置の製造方法は、前記電圧を印加する時間は、前記短絡部分は消失し、前記第２電極膜は残存している時間であることを特徴とする。
第７発明に係る光起電力装置は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割されている複数の第１電極膜を有し、該第１電極膜上に、半導体層及び第２電極膜が積層してあり、該半導体層及び第２電極膜は前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成されている第２分割溝によって互いに分割されており、また、前記第１電極膜と前記第２電極膜とは前記第１分割溝と前記第２分割溝との間で接続してある光起電力装置において、前記第１電極膜が夫々一部露出していることを特徴とする。
【００１７】
第８発明に係る光起電力装置は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割されている複数の第１電極膜を有し、該第１電極膜上に、半導体層及び第２電極膜が積層してあり、該半導体層及び第２電極膜は前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成されている第２分割溝によって互いに分割されている光起電力装置において、前記第２分割溝には絶縁体が充填されており、前記第２電極膜上に、前記絶縁体を用いてなる絶縁体層が形成されており、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間に、前記半導体層、前記第２電極膜、及び絶縁体層を分割し、前記第２電極膜を構成する導電性材料が充填されている第３分割溝が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
第１発明にあっては、第２電極を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極と第２電極とを短絡している場合、直流電源を用いて、第１電極側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極がエッチングされる。第１電極と第２電極とが短絡部分以外に接続部分を持たない場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極と第２電極との短絡が消失したとき、第１電極への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極のエッチングが終了する。また、第１電極と第２電極とが短絡部分及び接続部分を持たない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極はエッチングされない。このため、電極同士の短絡部分を効率良く除去できる。
【００１９】
第２発明にあっては、第１発明のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分を除去する方法であって、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、直流電源を用い、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされる。この場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極膜と第２電極膜との短絡が消失したとき、第１電極膜への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極膜のエッチングが終了する。また、第１電極膜と第２電極膜との間に短絡部分がない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極膜への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極膜はエッチングされない。以上のようにして第１電極膜と第２電極膜とを短絡している短絡部分を除去するため、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００２０】
第３発明にあっては、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
【００２１】
第４発明にあっては、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了する。また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを除去することによって、底部に第１電極膜が露出する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料と同じ導電性材料を、該導電性材料が第２電極膜に完全に接触するよう第３分割溝に堆積して接続部を形成するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止し、また、第１電極膜と第２電極膜とを確実に接続することができる。
また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成するため、前記導電性材料を堆積する際、該導電性材料が第２分割溝に堆積して第２電極膜と第１電極膜とが短絡すること、又は第２電極膜同士が短絡することを防止できる。
【００２２】
第５発明にあっては、第１発明のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分を除去する方法であって、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされて、短絡部分を除去するため、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去することができ、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００２３】
第６発明にあっては、短絡部分を構成している導電性材料は第２電極膜を構成している導電性材料に比べて非常に微量であるため、短絡部分を除去するために必要な短時間の間、電圧を印加することによって、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
また、短絡部分を除去するために必要な時間より長く電圧を印加する場合、第２電極膜が過剰にエッチングされるため、例えば過剰にエッチングされる分を考慮してあらかじめ第２電極膜を厚く形成しておくことによって、前記時間より長く電圧を印加して短絡部分を完全に除去し、また、エッチングによって第２電極膜が過剰にエッチングされることを防止する。
【００２４】
第７発明にあっては、第３発明、第５発明又は第６発明に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、第１発明に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去されているため、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、分割されている各第１電極膜に電圧印加部を夫々設け、該電圧印可部に開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層又は第２電極膜に接触しない面積を電圧印可部が有する場合は、電圧印可部を用いて各光起電力素子の開放電圧を測定すること又は第１発明に記載のエッチング方法を用いて短絡部分をエッチングすることができ、また、開放電圧を測定することによって、該開放電圧の値が良好でない光起電力素子に短絡部分が存在することがわかり、短絡部分が存在する光起電力素子だけエッチングすることができるため、製造時の便宜をはかることができる。
【００２５】
第８発明にあっては、第４発明に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、第１発明に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去され、また、第２分割溝に絶縁体が充填されているため、より確実に、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、接続部を形成する際、高精度の分割作業が必要ないため、製造時の便宜をはかることができる。
【００２６】
【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詳述する。
実施の形態 １．
図１〜図５、及び図７は本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
【００２７】
絶縁性表面を有する矩形の透光板（例えば強化ガラス）１の一面上に、透明導電膜２を形成する。該透明導電膜２の材料としては、例えばＳｎＯ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等の透光性導電材料を用いる。
該透明導電膜２に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザを用いたレーザビーム６１を照射して透光板１の一部を露出させ、透明導電膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を透光板１の一端辺に対して平行に形成する（図１（ａ））。
分割された透明導電膜２上に、水素を含有する半導体（例えば内部にｐｉｎ接合を有する非晶質又は微結晶のＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ等）からなる半導体層３をプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。このとき、分割溝２１にも半導体が堆積する。半導体の水素含有率は例えば１０ａｔ．％、厚さは０．３μｍである（図１（ｂ））。
【００２８】
半導体層３上に、常温（３００Ｋ）の電気抵抗率が５０．０μΩ・cm以下の金属として例えばＡｌを用い、スパッタ法によって膜厚３０００Åの金属電極膜４を形成する。（図１（ｃ））。
金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１に沿い、該分割溝２１から適宜の距離を隔ててレーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって金属電極膜４の一部及び半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、金属電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状の段に分割する分割溝４１を形成する。このとき、レーザビーム６２として波長０．５３μｍのＹＡＧ／ＳＨＧレーザを用い、レーザパワー密度６×１０6 Ｗ／cm2 〜１０×１０6 Ｗ／cm2 の範囲で照射することによって溶融だれの発生を抑制し、また、レーザビーム６２の影響が他に及ぶことを防止する（図２（ａ））。
【００２９】
図２（ｂ）は、透光板１の前記一面側の模式的平面図である。図３（ｃ）は、該図２（ｂ）のｃ−ｃ線の断面図である。なお、図２（ｂ）のａ−ａ線の断面図は図２（ａ）に相当する。
前記分割溝４１の形成後、各段の金属電極膜４及び半導体層３の一部を除去することによって、分割されている各透明導電膜２の一部を夫々露出して、開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層３又は金属電極膜４に接触しない面積を有する電圧印加部７となす。電圧印加部７を形成する際は、作業性、光起電力装置の外観等を考慮し、分割溝４１に直角に交わる方向の透光板１の一端辺に沿って前記レーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって金属電極膜４及び半導体層３の段の一端部を飛散して除去する（図２（ｂ），図３（ｃ））。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）は、電圧印加部７の形成後、透光板１を、該透光板１の他面側を下にして透光性の液槽８１の内部に置き、液槽８１の下側に低照度（１万ルクス）の蛍光灯８２が設置されている状態が示してある。このとき、液槽８１は前記透光板１及び該透光板１に積層されている透明導電膜２、半導体層３、金属電極膜４を収納することができる大きさを有する。
【００３１】
蛍光灯８２を用いて液槽８１の底面側から該液槽８１の内部を照らし、蛍光灯８２の光によって分割溝４１に分割されている各段に生じた起電力の低照度開放電圧を、電圧計９１を用い、該電圧計９１に接続されている２本の端子のうち、一方を各段の金属電極膜４に、他方を前記段に対応する電圧印加部７に接触させることによって測定する。開放電圧の値が所定の値に比べて極端に小さい場合は、例えば金属電極膜４及び半導体層３にレーザビーム６２を照射したときに金属電極膜４の溶融だれが発生して該溶融だれが金属電極膜４と透明導電膜２とに接触することによって、短絡部分４ａ，４ａ，…が生じて前記段の金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡していると考えられる。即ち、電圧計９１を用いて各段の開放電圧を測定することによって、金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡部分４ａ，４ａ，…によって短絡している段を特定する（図４（ａ））。
【００３２】
蛍光灯８２を消灯し、金属電極膜４が完全に浸漬するまで液槽８１に電解液８を注入する。次に、電源９２と電流計９３とを直列に接続した回路を用い、正側の端子を前記段に対応する電圧印加部７に接触させ、負側の端子を電解液８に接触させて電圧を印加する。このとき、金属電極膜４から透明導電膜２へ金属電極膜４を構成している金属の電子が移動し、このため金属電極膜４及び短絡部分４ａを構成している金属がイオン化して電解液８中に溶解し、金属電極膜４及び短絡部分４ａがエッチングされる。
エッチング条件は、金属電極膜４にＡｌが用いられている場合、電解液としてＮａＣｌ（５８ｇ／ｌ）、ＮＨ4 Ｃｌ（２１０ｇ／ｌ）、ＣｕＣｌ2 又はＳｎＣｌ2 （１８ｇ／ｌ）を用い、電流密度１００〜１５０ｍＡ／cm2 で処理する。また、水中に僅かに電離しているＯＨ- イオンを用い、水を電解液として利用しても良い（図４（ｂ））。
【００３３】
短絡部分４ａを構成している金属が全部イオン化して溶解し、短絡部分４ａが消失したとき、透明導電膜２への前記電子の移動が止まり、前記金属の溶解が止まって、金属電極膜４のエッチングが終了する。このとき、電流計９３の値が０になるため、短絡部分４ａが消失したことがわかる（図５（ａ））。
電流計９３の値が０になったとき、前記電圧の印加を終了し、電解液８を排出する。次に、再び蛍光灯８２を点灯して前記低照度開放電圧を測定し、良好な値が得られることを確認する（図５（ｂ））。
【００３４】
図６は本発明の実施の形態１に係る光起電力装置のエッチング時間と電流との関係を示すグラフである。
横軸はエッチング時間であり、縦軸は電流計９３が計測した値である。エッチング開始後、時間Ｔ1 まで電流値は徐々に大きくなり、時間Ｔ1 から時間Ｔ2 まで電流値は一定し、時間Ｔ2 から電流値は急速に小さくなり、時間Ｔ3 で電流値は０になる。即ち、エッチング開始後、前記金属が徐々にイオン化を始めるため電流値も徐々に大きくなり、イオン化が安定すると電流値も一定し、短絡部分４ａを構成する金属がほとんど溶解すると電流値は急速に小さくなり、短絡部分４ａが消失すると電流値は０になる。
【００３５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡している全ての段のエッチングが終了したとき、各分割溝４１内の短絡部分４ａ，４ａ，…は全て除去される（図７（ａ））。
最後に、分割溝２１と分割溝４１との間の金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１又は分割溝４１に沿い、分割溝２１又は分割溝４１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６３（レーザ波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ、レーザパワー密度１×１０6 Ｗ／cm2 〜３×１０6 Ｗ／cm2 ）を照射して、レーザビーム６３に照射された部分の金属電極膜４と透明導電膜２とを溶着して接続部４２を形成して、光起電力素子１０，１０，…となす（図７（ｂ））。
【００３６】
以上のような光起電力装置の製造方法は、短絡部分４ａ，４ａ，…を電解液８中でエッチングすることによって除去することができる。また、短絡部分４ａ，４ａ，…の消失と同時にエッチングが終了するため、金属電極膜２の過剰なエッチングを防止することができる。
【００３７】
図８は、本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。該光起電力装置は、本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造法を用いて３７個の光起電力素子を形成してある。
横軸は１〜３７までの光起電力素子の番号、縦軸は各光起電力素子が出力する開放電圧（Ｖ）であり、図中のプロットは１万ルクス蛍光灯下で夫々の光起電力素子が出力する低照度開放電圧の値を表わしている。また、実線はレーザビームによる分割形成を必要としないリファレンスの１cm角シングルセルの低照度開放電圧を表わしている。
【００３８】
図より、各光起電力素子は、一定（１．２Ｖ）の開放電圧を出力しているシングルセル同様に、略一定（約１．２Ｖ）の開放電圧を出力しており、光起電力素子の短絡が防止されていることがわかる。
即ち、前記光起電力装置は、残留物、溶融だれ等の付着による加工不良がないため各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する光起電力装置である。
【００３９】
実施の形態 ２．
図９は本発明の実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
実施の形態１と同様にして、絶縁性の透光板１の一面上に透明導電膜２を形成し、該透明導電膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を形成し、分割溝２１及び透明導電膜２上に半導体層３を形成し、該半導体層３上に金属電極膜４を形成し、該金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１に沿い、該分割溝２１から適宜の距離を隔てて分割溝４１を形成し、このとき生じた短絡部分を、電解液中でエッチングして除去する（図９（ａ））。
【００４０】
次に、金属電極膜４上に、真性の非晶質半導体（アモルファスシリコン半導体、アモルファスゲルマニウム半導体、アモルファスシリコン系アロイ半導体、アモルファスカーボン等）、酸化金属（Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等）、窒化金属（ＡｌＮ、ＴｉＮ等）、又は炭化金属（ＳｉＣ、ＴｉＣ等）等の絶縁体を用いて絶縁体層５を形成する。このとき、分割溝４１にも前記絶縁体が堆積する（図９（ｂ））。
【００４１】
次に、分割溝２１と分割溝４１との間の絶縁体層５、金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１又は分割溝４１に沿い、分割溝２１又は分割溝４１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６４を照射して、レーザビーム６４を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって絶縁体層５、金属電極膜４及び半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、絶縁体層５、金属電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状に分割する分割溝３２を形成する。
このとき、レーザビーム６４として波長０．５３μｍのＹＡＧ／ＳＨＧレーザを用い、レーザパワー密度７×１０6 Ｗ／cm2 〜１１×１０6 Ｗ／cm2 の範囲で照射することによって、レーザビーム６２の影響が他に及ぶことを防止する（図９（ｃ））。
【００４２】
最後に、分割溝３２に、金属電極膜４を構成している金属を堆積する。このとき該金属は分割溝３２の壁面に露出している金属電極膜４と一体化して、該金属電極膜４と透明導電膜２とを接続する接続部４３となる。
接続部４３を形成するとき、例えば分割溝３２及び金属電極膜４上に金属を堆積して金属層を形成し、該金属層を、分割溝３２と、該分割溝３２に隣り合う分割溝３２との間で分割することによって接続部４３を形成する（図９（ｄ））。
【００４３】
以上のような実施の形態による場合は、透明導電膜と金属電極膜との短絡部分を除去した後に、透明導電膜と金属電極膜とを溶着している実施の形態１と異なり、短絡部分を除去した後に、透明導電膜２、金属電極膜４、及び絶縁体層５を分割している分割溝３２に、金属電極膜４と透明導電膜２とを接続する接続部４３を形成しているが、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、更に、透明導電膜と金属電極膜との接続部を形成する際に加工不良が生じて透明導電膜と金属電極膜とが完全に接続されないことによる前記開放電圧のバラツキを防止することができる。
【００４４】
実施の形態 ３．
本実施の形態は、従来の光起電力装置の製造方法を用いて製造された光起電力装置における光起電力素子の短絡部分のエッチング方法である。
図１０〜図１５は本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１（ａ）は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
絶縁性の透光板（例えば強化ガラス）１の一面上に、熱ＣＶＤ法を用いてＳｎＯ2 からなる膜厚０．４μｍの透明導電膜２を形成し、該透明導電膜２に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザを用いたレーザビーム６１を照射して透光板１の一部を露出させ、透明導電膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を形成する（図１０（ａ））。
【００４５】
分割された透明導電膜２上に、水素を含有する半導体（例えば内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ及びａ−ＳｉＧｅ）からなる半導体層３をプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。このとき、分割溝２１にも半導体が堆積する。半導体の水素含有率は１０ａｔ．％、厚さは０．３μｍである（図１０（ｂ））。
半導体層３に、分割溝２１に沿い、分割溝２１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６０を照射して、レーザビーム６０を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、半導体層３を前記個数の短冊状に分割する分割溝３１を形成する（図１０（ｃ））。
【００４６】
分割された半導体層３上に、常温（３００Ｋ）の電気抵抗率が５０．０μΩ・cm以下の金属としてＡｌを用い、スパッタ法によって膜厚３０００Åよりも厚く金属電極膜４を形成する。このとき、分割溝３１にも金属が堆積し、透明導電膜２と金属電極膜４とを接続する接続部４０となる（図１０（ｄ））。
【００４７】
金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝３１に沿い、分割溝３１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって金属電極膜４の一部及び半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、金属電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状の光起電力素子１０，１０，…に分割する分割溝４１を形成する。分割溝４１は、分割溝３１に対する分割溝２１側の反対側に形成する。
このとき、レーザビーム６２として波長０．５３μｍのＹＡＧ／ＳＨＧレーザを用い、レーザパワー密度６×１０6 Ｗ／cm2 〜１０×１０6 Ｗ／cm2 の範囲で照射することによって溶融だれの発生を抑制し、また、レーザビーム６２の影響が他に及ぶことを防止する（図１１（ａ））。
【００４８】
図１１（ｂ）は、透光板１の前記一面側の平面図である。図１２（ｃ）は、該図１１（ｂ）のｃ−ｃ線の断面図である。なお、図１１（ｂ）のａ−ａ線の断面図は図１１（ａ）に相当する。
前記分割溝４１の形成後、各光起電力素子１０，１０，…の金属電極膜４及び半導体層３の一部を除去することによって、分割されている透明導電膜２の一部を夫々露出して、開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層３又は金属電極膜４に接触しない面積を有する電圧印加部７となす。
【００４９】
電圧印加部７は、作業性、光起電力装置の外観等を考慮し、例えば、分割溝４１に直角に交わる方向の透光板１の一端辺に沿って前記レーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって光起電力素子１０，１０，…の金属電極膜４及び半導体層３の一端部を飛散して除去して形成する（図１１（ｂ），図１２（ｃ））。
【００５０】
図１３（ａ），（ｂ）及び図１４（ａ），（ｂ）は、電圧印加部７の形成後、透光板１を、該透光板１の他面側を下にして透光性の液槽８１の内部に置き、液槽８１の下側に低照度（１万ルクス）の蛍光灯８２が設置されている状態が示してある。このとき、液槽８１は前記透光板１及び該透光板１に積層されている透明導電膜２、半導体層３、金属電極膜４を収納することができる大きさを有する。
【００５１】
蛍光灯８２を用いて液槽８１の底面側から該液槽８１の内部を照らし、蛍光灯８２の光によって各光起電力素子１０，１０，…に生じた起電力の低照度開放電圧を、電圧計９１を用いて、該電圧計９１に接続されている２本の端子のうち、一方を各光起電力素子１０，１０，…の金属電極膜４に、他方を前記光起電力素子１０，１０，…に対応する電圧印加部７に接触させることによって測定する。開放電圧の値が所定の値に比べて極端に小さい場合は、例えば金属電極膜４及び半導体層３にレーザビーム６２を照射したときに金属電極膜４の溶融だれが発生して該溶融だれが金属電極膜４と透明導電膜２とに接触することによって、短絡部分４ａ，４ａ，…が生じて前記段の金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡していると考えられる。即ち、電圧計９１を用いて各光起電力素子１０，１０，…の開放電圧を測定することによって、金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡部分４ａ，４ａ，…によって短絡している光起電力素子１０，１０，…を特定する（図１３（ａ））。
【００５２】
蛍光灯８２を消灯し、金属電極膜４が完全に浸漬するまで液槽８１に電解液８を注入する。次に、電源９２を用い、正側の端子を前記光起電力素子１０，１０，…に対応する電圧印加部７に接触させ、負側の端子を電解液８に接触させて電圧を印加する。このとき、金属電極膜４から透明導電膜２へ金属電極膜４を構成している金属の電子が移動し、このため金属電極膜４及び短絡部分４ａを構成している金属がイオン化して電解液８中に溶解し、金属電極膜４及び短絡部分４ａがエッチングされる。
【００５３】
本実施の形態では、金属電極膜４と透明導電膜２との間に接続部４０があらかじめ形成されているため、短絡部分４ａが消失しても、接続部４０が消失するまで金属電極膜４のエッチングが進行する。そのため、短絡部分４ａが完全に消失するだけの時間をあらかじめ測定しておき、該時間より長く前記電圧を印加する。
エッチング条件は、金属電極膜４にＡｌが用いられている場合、電解液としてＮａＣｌ（５８ｇ／ｌ）、ＮＨ4 Ｃｌ（２１０ｇ／ｌ）、ＣｕＣｌ2 又はＳｎＣｌ2 （１８ｇ／ｌ）を用い、電流密度１００〜１５０ｍＡ／cm2 で５〜２０秒間処理する。また、水中に僅かに電離しているＯＨ- イオンを用い、水を電解液として利用しても良い（図１３（ｂ））。
【００５４】
前記時間より長く前記電圧を印加した後、前記電圧の印加を終了する。
短絡部分４ａが完全に消失してからも金属電極膜４がエッチングされ続けていた場合であっても、金属電極膜４はあらかじめ厚く形成されているため、所要の厚さ（膜厚３０００Å）以下までエッチングされることはない（図１４（ａ））。
電解液を排出し、再び蛍光灯８２を点灯して前記低照度開放電圧を測定し、良好な値が得られることを確認する。良好な値が得られない場合は、短絡部分４ａが全部消失していないと考え、再びエッチング処理を行なう（図１４（ｂ））。
【００５５】
図１５は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡している全ての光起電力素子１０，１０，…のエッチングが終了したとき、各分割溝４１内の短絡部分４ａ，４ａ，…が全て除去される（図１５）。
以上のような光起電力装置の製造方法及び該製造方法を用いて製造された光起電力装置は、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去して、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明のエッチング方法によれば、第１電極と第２電極とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極とに電圧を印加することにより、第２電極を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極と第２電極とを短絡している場合、直流電源を用いて、第１電極側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記 導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極がエッチングされる。第１電極と第２電極とが短絡部分以外に接続部分を持たない場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極と第２電極との短絡が消失したとき、第１電極への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極のエッチングが終了する。また、第１電極と第２電極とが短絡部分及び接続部分を持たない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極はエッチングされない。このため、電極同士の短絡部分を効率良く除去できる。
【００５７】
本発明の光起電力装置の製造方法によれば、第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、直流電源を用い、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされる。この場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極膜と第２電極膜との短絡が消失したとき、第１電極膜への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極膜のエッチングが終了する。また、第１電極膜と第２電極膜との間に短絡部分がない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極膜への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極膜はエッチングされない。以上のようにして第１電極膜と第２電極膜とを短絡している短絡部分を除去するため、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００５８】
また、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、第１電極膜と第２電極膜とを溶着することにより、第１電極膜と第２電極膜とを接続する接続部をあらかじめ形成してからエッチング処理を行なった場合は、短絡部分が除去されても接続部を介して第２電極膜を構成する導電性材料の電子が第１電極膜に供給され、第２電極膜が過剰にエッチングされるので、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
【００５９】
また、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを夫々一部除去してから、第１電極膜と第２電極膜とを接続することにより、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了する。また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを除去することによって、底部に第１電極膜が露出する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料と同じ導電性材料を、該導電性材料が第２電極膜に完全に接触するよう第３分割溝に堆積して接続部を形成するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止し、また、第１電極膜と第２電極膜とを確実に接続することができる。
また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成するため、前記導電性材料を堆積する際、該導電性材料が第２分割溝に堆積して第２電極膜と第１電極膜とが短絡すること、又は第２電極膜同士が短絡することを防止できる。
【００６０】
また、あらかじめ接続されている第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされて、短絡部分を除去するため、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去することができ、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００６１】
また、エッチングの条件として前記電圧を印加する時間を用いることにより、短絡部分を構成している導電性材料は第２電極膜を構成している導電性材料に比べて非常に微量であるため、短絡部分を除去するために必要な短時間の間、電圧を印加することによって、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
また、短絡部分を除去するために必要な時間より長く電圧を印加する場合、第２電極膜が過剰にエッチングされるため、例えば過剰にエッチングされる分を考慮してあらかじめ第２電極膜を厚く形成しておくことによって、前記時間より長く電圧を印加して短絡部分を完全に除去し、また、エッチングによって第２電極膜が過剰にエッチングされることを防止する。
【００６２】
本発明の光起電力装置によれば、請求項３、請求項５又は請求項６に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、請求項１に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去されているため、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、分割されている各第１電極膜に電圧印加部を夫々設け、該電圧印可部に開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層又は第２電極膜に接触しない面積を電圧印可部が有する場合は、電圧印可部を用いて各光起電力素子の開放電圧を測定すること又は請求項１に記載のエッチング方法を用いて短絡部分をエッチングすることができ、また、開放電圧を測定することによって、該開放電圧の値が良好でない光起電力素子に短絡部分が存在することがわかり、短絡部分が存在する光起電力素子だけエッチングすることができるため、製造時の便宜をはかることができる。
【００６３】
また、請求項４に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、請求項１に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去されているため、より確実に、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、接続部を形成する際、例えば分割溝及び第２電極膜上に前記第２電極膜を構成する導電性材料と同じ導電性材料を堆積して導電性材料層を形成し、該導電性材料層を、第２分割溝と、該第２分割溝に隣り合う第２分割溝との間で分割することによって形成する場合は、第２分割溝を形成するときのような高精度の分割作業が必要ないため、製造時の便宜をはかることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置のエッチング時間と電流との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１６】従来の光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１７】従来の光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１８】従来の光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 透光板
２ 透明導電膜
３ 半導体層
４ 金属電極膜
４ａ 短絡部分
５ 絶縁体層
７ 電圧印加部
８ 電解液
１０ 光起電力素子
【発明の属する技術分野】
本発明は電極間の短絡部分を除去するエッチング方法、集積型の光起電力装置の製造方法及び光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非晶質又は微結晶シリコン系半導体を光活性層に用いた集積型の光起電力装置は、高電圧を取り出すために、多数の光起電力素子をカスケード接続してある。該光起電力素子は、例えば透光板の一面に第１電極膜を形成して分割し、分割した第１電極膜に半導体層を形成して分割し、分割した半導体層に第２電極膜を形成して半導体層及び第２電極膜を分割して形成する。第１電極膜、半導体層、第２電極膜を分割する方法としては、主に、エネルギービームを用いたパターニング法、特にレーザビームを用いたレーザパターニング法が用いられる（例えば特公平４−６４４７３号公報）。
【０００３】
図１６（ａ）〜（ｃ）及び図１７（ａ）〜（ｂ）は従来の光起電力装置の製造方法の説明図であり、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
絶縁性の透光板１の一面上に第１電極膜２を形成し、該第１電極膜２にレーザビーム６を照射して、第１電極膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を形成する（図１６（ａ））。
分割された第１電極膜２上に、水素を含有する半導体を用いた半導体層３を形成する。このとき、分割溝２１にも前記半導体が堆積する（図１６（ｂ））。
【０００４】
半導体層３に、分割溝２１に沿い、分割溝２１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６を照射して、レーザビーム６を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって半導体層３の一部を飛散して除去して、半導体層３を前記個数の短冊状に分割する分割溝３１を形成する（図１６（ｃ））。
分割された半導体層３上に、導電性材料（例えばアルミニウム）を用いた第２電極膜４を形成する。このとき、分割溝３１にも導電性材料が堆積して、第１電極膜２と第２電極膜４とを接続する接続部４０となる（図１７（ａ））。
【０００５】
第２電極膜４及び半導体層３に、分割溝３１に沿い、分割溝３１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６を照射して、レーザビーム６を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって第２電極膜４の一部及び半導体層３の一部を飛散して除去して、第２電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状の光起電力素子１０，１０，…に分割する分割溝４１を形成する。分割溝４１は、分割溝３１に対する分割溝２１側の反対側に形成する（図１７（ｂ））。
ところで、斯かる光起電力装置にあっては、長時間の光照射により光電変換特性が低下することを抑制するために、半導体層３の膜厚を薄くすることが検討されている。
【０００６】
図１８は、光活性層の厚さを薄くしたときにレーザパターニング法を用いて１２個の光起電力素子を形成した従来の光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。
横軸は１〜１２までの光起電力素子の番号、縦軸は各光起電力素子が出力する開放電圧（Ｖ）であり、図中のプロットは１万ルクス蛍光灯下で夫々の光起電力素子が出力する低照度開放電圧の値を表わしている。また、実線はレーザビームによる分割形成を必要としないリファレンスの１cm角シングルセルの低照度開放電圧を表わしている。
図より、シングルセルは一定（１．２Ｖ）の開放電圧を出力しているが、光起電力素子は半数が約１．２Ｖ、半数が０．２Ｖ以下の開放電圧を出力しており、従来の光起電力装置の光起電力素子の開放電圧はバラツキが大きく、一定していないことがわかる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光起電力装置の製造方法は、レーザパターニング法を用いる場合、分割溝４１形成の際に、半導体層３にレーザビーム６を照射することによって該レーザビーム６を照射した部分の半導体層３内部の水素を急激に放出させ、該水素の放出に伴って前記半導体層３を構成している半導体と第２電極膜４を構成している導電性材料とが飛散することによって前記半導体及び前記導電性材料が除去されて半導体層３及び第２電極膜４を分割する分割溝４１が形成されるが、半導体層３の膜厚が薄いとき、半導体層３内部の水素の絶対量が少ないため、該半導体層３内部から放出される水素の量が少なく、そのため前記導電性材料を完全に除去することができず、飛散した前記導電性材料の一部が残留物として再付着し、また、分割溝４１に第２電極膜４の溶融だれが残留し、このとき残留物又は溶融だれが第２電極膜４と第１電極膜２とに接触して、該第２電極膜４と第１電極膜２とを短絡させる短絡部分４ａとなる場合があるという問題があった。
【０００８】
また、短絡部分４ａによって第２電極膜４と第１電極膜２とが短絡した場合、光起電力素子１０，１０，…の開放電圧が一定せずに大きなバラツキを起こして充分な特性を得ることができないという問題もあった。
【０００９】
本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、第１電極と第２電極とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極とに電圧を印加することにより、電極同士の短絡部分を効率良く除去できるエッチング方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、第１電極膜と第２電極膜とを溶着することにより、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを夫々一部除去してから、第１電極膜と第２電極膜とを接続することにより、第２電極膜の過剰なエッチングを防止し、また、第１電極膜と第２電極膜とを確実に接続することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、あらかじめ接続されている第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去することができ、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる光起電力装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、エッチングの条件として前記電圧を印加する時間を用いることにより、短絡部分を完全に除去することができ、また、エッチングによって第２電極膜が所要の厚さより薄くなることを防止する光起電力装置の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、短絡部分を除去するために用いる電圧印加部を設けてあることにより、製造時の便宜をはかり、また、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する光起電力装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、第１電極膜、第２電極膜、及び該第２電極膜上に形成されている絶縁体層を分割している第２分割溝に、第２電極膜と第１電極膜とを接続する接続部が形成されていることにより、製造時の便宜をはかり、また、より確実に、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する光起電力装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るエッチング方法は、第１電極と、前記第１電極と短絡している短絡部分を有する第２電極とを電解液中に浸漬し、前記短絡部分を構成している導電性材料を溶解すべく前記電解液及び前記第１電極に電圧を印加することを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係る光起電力装置の製造方法は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、複数の光起電力素子を形成する光起電力装置の製造方法において、前記一面に、第１分割溝によって互いに分割された複数の第１電極膜を形成し、前記第１分割溝及び前記第１電極膜上に半導体層及び第２電極膜を形成し、該半導体層及び第２電極膜を分割する第２分割溝を前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成し、次いで、前記第１電極膜を一部露出させて各第１電極膜に電圧印加部を形成し、前記第１電極膜、前記半導体層、及び前記第２電極膜を備えた前記透光板を電解液に浸漬し、前記第１電極膜と短絡している前記第２電極膜の短絡部分を溶解すべく前記電解液及び前記電圧印加部に電圧を印加することを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る光起電力装置の製造方法は、前記短絡部分の溶解後、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間の前記第１電極膜と前記第２電極膜とを溶着することを特徴とする。
第４発明に係る光起電力装置の製造方法は、前記短絡部分の溶解後、前記第２分割溝及び前記第２電極膜上に絶縁体層を形成し、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間に、前記半導体層、前記第２電極膜及び前記絶縁体層を分割する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料を前記第３分割溝に堆積して前記第１電極膜と前記第２電極膜とを接続することを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る光起電力装置の製造方法は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割された複数の第１電極膜を形成し、前記第１分割溝及び前記第１電極膜上に、前記第１分割溝と隣り合う分割溝によって互いに分割された複数の半導体層を形成し、次いで、前記分割溝及び前記半導体層上に第２電極膜を形成し、前記分割溝に対する前記第１分割溝側とは反対側に、前記分割溝に隣り合って前記第２電極膜及び前記半導体層を分割する第２分割溝を形成する光起電力装置の製造方法において、前記第２分割溝を形成した後、前記第１電極膜を一部露出して各第１電極膜に電圧印加部を形成し、前記第１電極膜と短絡している短絡部分を有する前記第２電極膜、前記半導体層、及び前記第１電極膜を備えた前記透光板を電解液に浸漬し、前記短絡部分を溶解すべく前記電解液及び前記電圧印加部に電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る光起電力装置の製造方法は、前記電圧を印加する時間は、前記短絡部分は消失し、前記第２電極膜は残存している時間であることを特徴とする。
第７発明に係る光起電力装置は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割されている複数の第１電極膜を有し、該第１電極膜上に、半導体層及び第２電極膜が積層してあり、該半導体層及び第２電極膜は前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成されている第２分割溝によって互いに分割されており、また、前記第１電極膜と前記第２電極膜とは前記第１分割溝と前記第２分割溝との間で接続してある光起電力装置において、前記第１電極膜が夫々一部露出していることを特徴とする。
【００１７】
第８発明に係る光起電力装置は、絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割されている複数の第１電極膜を有し、該第１電極膜上に、半導体層及び第２電極膜が積層してあり、該半導体層及び第２電極膜は前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成されている第２分割溝によって互いに分割されている光起電力装置において、前記第２分割溝には絶縁体が充填されており、前記第２電極膜上に、前記絶縁体を用いてなる絶縁体層が形成されており、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間に、前記半導体層、前記第２電極膜、及び絶縁体層を分割し、前記第２電極膜を構成する導電性材料が充填されている第３分割溝が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
第１発明にあっては、第２電極を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極と第２電極とを短絡している場合、直流電源を用いて、第１電極側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極がエッチングされる。第１電極と第２電極とが短絡部分以外に接続部分を持たない場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極と第２電極との短絡が消失したとき、第１電極への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極のエッチングが終了する。また、第１電極と第２電極とが短絡部分及び接続部分を持たない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極はエッチングされない。このため、電極同士の短絡部分を効率良く除去できる。
【００１９】
第２発明にあっては、第１発明のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分を除去する方法であって、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、直流電源を用い、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされる。この場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極膜と第２電極膜との短絡が消失したとき、第１電極膜への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極膜のエッチングが終了する。また、第１電極膜と第２電極膜との間に短絡部分がない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極膜への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極膜はエッチングされない。以上のようにして第１電極膜と第２電極膜とを短絡している短絡部分を除去するため、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００２０】
第３発明にあっては、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
【００２１】
第４発明にあっては、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了する。また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを除去することによって、底部に第１電極膜が露出する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料と同じ導電性材料を、該導電性材料が第２電極膜に完全に接触するよう第３分割溝に堆積して接続部を形成するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止し、また、第１電極膜と第２電極膜とを確実に接続することができる。
また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成するため、前記導電性材料を堆積する際、該導電性材料が第２分割溝に堆積して第２電極膜と第１電極膜とが短絡すること、又は第２電極膜同士が短絡することを防止できる。
【００２２】
第５発明にあっては、第１発明のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分を除去する方法であって、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされて、短絡部分を除去するため、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去することができ、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００２３】
第６発明にあっては、短絡部分を構成している導電性材料は第２電極膜を構成している導電性材料に比べて非常に微量であるため、短絡部分を除去するために必要な短時間の間、電圧を印加することによって、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
また、短絡部分を除去するために必要な時間より長く電圧を印加する場合、第２電極膜が過剰にエッチングされるため、例えば過剰にエッチングされる分を考慮してあらかじめ第２電極膜を厚く形成しておくことによって、前記時間より長く電圧を印加して短絡部分を完全に除去し、また、エッチングによって第２電極膜が過剰にエッチングされることを防止する。
【００２４】
第７発明にあっては、第３発明、第５発明又は第６発明に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、第１発明に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去されているため、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、分割されている各第１電極膜に電圧印加部を夫々設け、該電圧印可部に開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層又は第２電極膜に接触しない面積を電圧印可部が有する場合は、電圧印可部を用いて各光起電力素子の開放電圧を測定すること又は第１発明に記載のエッチング方法を用いて短絡部分をエッチングすることができ、また、開放電圧を測定することによって、該開放電圧の値が良好でない光起電力素子に短絡部分が存在することがわかり、短絡部分が存在する光起電力素子だけエッチングすることができるため、製造時の便宜をはかることができる。
【００２５】
第８発明にあっては、第４発明に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、第１発明に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去され、また、第２分割溝に絶縁体が充填されているため、より確実に、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、接続部を形成する際、高精度の分割作業が必要ないため、製造時の便宜をはかることができる。
【００２６】
【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詳述する。
実施の形態 １．
図１〜図５、及び図７は本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
【００２７】
絶縁性表面を有する矩形の透光板（例えば強化ガラス）１の一面上に、透明導電膜２を形成する。該透明導電膜２の材料としては、例えばＳｎＯ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等の透光性導電材料を用いる。
該透明導電膜２に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザを用いたレーザビーム６１を照射して透光板１の一部を露出させ、透明導電膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を透光板１の一端辺に対して平行に形成する（図１（ａ））。
分割された透明導電膜２上に、水素を含有する半導体（例えば内部にｐｉｎ接合を有する非晶質又は微結晶のＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ等）からなる半導体層３をプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。このとき、分割溝２１にも半導体が堆積する。半導体の水素含有率は例えば１０ａｔ．％、厚さは０．３μｍである（図１（ｂ））。
【００２８】
半導体層３上に、常温（３００Ｋ）の電気抵抗率が５０．０μΩ・cm以下の金属として例えばＡｌを用い、スパッタ法によって膜厚３０００Åの金属電極膜４を形成する。（図１（ｃ））。
金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１に沿い、該分割溝２１から適宜の距離を隔ててレーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって金属電極膜４の一部及び半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、金属電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状の段に分割する分割溝４１を形成する。このとき、レーザビーム６２として波長０．５３μｍのＹＡＧ／ＳＨＧレーザを用い、レーザパワー密度６×１０6 Ｗ／cm2 〜１０×１０6 Ｗ／cm2 の範囲で照射することによって溶融だれの発生を抑制し、また、レーザビーム６２の影響が他に及ぶことを防止する（図２（ａ））。
【００２９】
図２（ｂ）は、透光板１の前記一面側の模式的平面図である。図３（ｃ）は、該図２（ｂ）のｃ−ｃ線の断面図である。なお、図２（ｂ）のａ−ａ線の断面図は図２（ａ）に相当する。
前記分割溝４１の形成後、各段の金属電極膜４及び半導体層３の一部を除去することによって、分割されている各透明導電膜２の一部を夫々露出して、開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層３又は金属電極膜４に接触しない面積を有する電圧印加部７となす。電圧印加部７を形成する際は、作業性、光起電力装置の外観等を考慮し、分割溝４１に直角に交わる方向の透光板１の一端辺に沿って前記レーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって金属電極膜４及び半導体層３の段の一端部を飛散して除去する（図２（ｂ），図３（ｃ））。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）は、電圧印加部７の形成後、透光板１を、該透光板１の他面側を下にして透光性の液槽８１の内部に置き、液槽８１の下側に低照度（１万ルクス）の蛍光灯８２が設置されている状態が示してある。このとき、液槽８１は前記透光板１及び該透光板１に積層されている透明導電膜２、半導体層３、金属電極膜４を収納することができる大きさを有する。
【００３１】
蛍光灯８２を用いて液槽８１の底面側から該液槽８１の内部を照らし、蛍光灯８２の光によって分割溝４１に分割されている各段に生じた起電力の低照度開放電圧を、電圧計９１を用い、該電圧計９１に接続されている２本の端子のうち、一方を各段の金属電極膜４に、他方を前記段に対応する電圧印加部７に接触させることによって測定する。開放電圧の値が所定の値に比べて極端に小さい場合は、例えば金属電極膜４及び半導体層３にレーザビーム６２を照射したときに金属電極膜４の溶融だれが発生して該溶融だれが金属電極膜４と透明導電膜２とに接触することによって、短絡部分４ａ，４ａ，…が生じて前記段の金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡していると考えられる。即ち、電圧計９１を用いて各段の開放電圧を測定することによって、金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡部分４ａ，４ａ，…によって短絡している段を特定する（図４（ａ））。
【００３２】
蛍光灯８２を消灯し、金属電極膜４が完全に浸漬するまで液槽８１に電解液８を注入する。次に、電源９２と電流計９３とを直列に接続した回路を用い、正側の端子を前記段に対応する電圧印加部７に接触させ、負側の端子を電解液８に接触させて電圧を印加する。このとき、金属電極膜４から透明導電膜２へ金属電極膜４を構成している金属の電子が移動し、このため金属電極膜４及び短絡部分４ａを構成している金属がイオン化して電解液８中に溶解し、金属電極膜４及び短絡部分４ａがエッチングされる。
エッチング条件は、金属電極膜４にＡｌが用いられている場合、電解液としてＮａＣｌ（５８ｇ／ｌ）、ＮＨ4 Ｃｌ（２１０ｇ／ｌ）、ＣｕＣｌ2 又はＳｎＣｌ2 （１８ｇ／ｌ）を用い、電流密度１００〜１５０ｍＡ／cm2 で処理する。また、水中に僅かに電離しているＯＨ- イオンを用い、水を電解液として利用しても良い（図４（ｂ））。
【００３３】
短絡部分４ａを構成している金属が全部イオン化して溶解し、短絡部分４ａが消失したとき、透明導電膜２への前記電子の移動が止まり、前記金属の溶解が止まって、金属電極膜４のエッチングが終了する。このとき、電流計９３の値が０になるため、短絡部分４ａが消失したことがわかる（図５（ａ））。
電流計９３の値が０になったとき、前記電圧の印加を終了し、電解液８を排出する。次に、再び蛍光灯８２を点灯して前記低照度開放電圧を測定し、良好な値が得られることを確認する（図５（ｂ））。
【００３４】
図６は本発明の実施の形態１に係る光起電力装置のエッチング時間と電流との関係を示すグラフである。
横軸はエッチング時間であり、縦軸は電流計９３が計測した値である。エッチング開始後、時間Ｔ1 まで電流値は徐々に大きくなり、時間Ｔ1 から時間Ｔ2 まで電流値は一定し、時間Ｔ2 から電流値は急速に小さくなり、時間Ｔ3 で電流値は０になる。即ち、エッチング開始後、前記金属が徐々にイオン化を始めるため電流値も徐々に大きくなり、イオン化が安定すると電流値も一定し、短絡部分４ａを構成する金属がほとんど溶解すると電流値は急速に小さくなり、短絡部分４ａが消失すると電流値は０になる。
【００３５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡している全ての段のエッチングが終了したとき、各分割溝４１内の短絡部分４ａ，４ａ，…は全て除去される（図７（ａ））。
最後に、分割溝２１と分割溝４１との間の金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１又は分割溝４１に沿い、分割溝２１又は分割溝４１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６３（レーザ波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ、レーザパワー密度１×１０6 Ｗ／cm2 〜３×１０6 Ｗ／cm2 ）を照射して、レーザビーム６３に照射された部分の金属電極膜４と透明導電膜２とを溶着して接続部４２を形成して、光起電力素子１０，１０，…となす（図７（ｂ））。
【００３６】
以上のような光起電力装置の製造方法は、短絡部分４ａ，４ａ，…を電解液８中でエッチングすることによって除去することができる。また、短絡部分４ａ，４ａ，…の消失と同時にエッチングが終了するため、金属電極膜２の過剰なエッチングを防止することができる。
【００３７】
図８は、本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。該光起電力装置は、本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造法を用いて３７個の光起電力素子を形成してある。
横軸は１〜３７までの光起電力素子の番号、縦軸は各光起電力素子が出力する開放電圧（Ｖ）であり、図中のプロットは１万ルクス蛍光灯下で夫々の光起電力素子が出力する低照度開放電圧の値を表わしている。また、実線はレーザビームによる分割形成を必要としないリファレンスの１cm角シングルセルの低照度開放電圧を表わしている。
【００３８】
図より、各光起電力素子は、一定（１．２Ｖ）の開放電圧を出力しているシングルセル同様に、略一定（約１．２Ｖ）の開放電圧を出力しており、光起電力素子の短絡が防止されていることがわかる。
即ち、前記光起電力装置は、残留物、溶融だれ等の付着による加工不良がないため各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する光起電力装置である。
【００３９】
実施の形態 ２．
図９は本発明の実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
実施の形態１と同様にして、絶縁性の透光板１の一面上に透明導電膜２を形成し、該透明導電膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を形成し、分割溝２１及び透明導電膜２上に半導体層３を形成し、該半導体層３上に金属電極膜４を形成し、該金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１に沿い、該分割溝２１から適宜の距離を隔てて分割溝４１を形成し、このとき生じた短絡部分を、電解液中でエッチングして除去する（図９（ａ））。
【００４０】
次に、金属電極膜４上に、真性の非晶質半導体（アモルファスシリコン半導体、アモルファスゲルマニウム半導体、アモルファスシリコン系アロイ半導体、アモルファスカーボン等）、酸化金属（Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等）、窒化金属（ＡｌＮ、ＴｉＮ等）、又は炭化金属（ＳｉＣ、ＴｉＣ等）等の絶縁体を用いて絶縁体層５を形成する。このとき、分割溝４１にも前記絶縁体が堆積する（図９（ｂ））。
【００４１】
次に、分割溝２１と分割溝４１との間の絶縁体層５、金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝２１又は分割溝４１に沿い、分割溝２１又は分割溝４１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６４を照射して、レーザビーム６４を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって絶縁体層５、金属電極膜４及び半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、絶縁体層５、金属電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状に分割する分割溝３２を形成する。
このとき、レーザビーム６４として波長０．５３μｍのＹＡＧ／ＳＨＧレーザを用い、レーザパワー密度７×１０6 Ｗ／cm2 〜１１×１０6 Ｗ／cm2 の範囲で照射することによって、レーザビーム６２の影響が他に及ぶことを防止する（図９（ｃ））。
【００４２】
最後に、分割溝３２に、金属電極膜４を構成している金属を堆積する。このとき該金属は分割溝３２の壁面に露出している金属電極膜４と一体化して、該金属電極膜４と透明導電膜２とを接続する接続部４３となる。
接続部４３を形成するとき、例えば分割溝３２及び金属電極膜４上に金属を堆積して金属層を形成し、該金属層を、分割溝３２と、該分割溝３２に隣り合う分割溝３２との間で分割することによって接続部４３を形成する（図９（ｄ））。
【００４３】
以上のような実施の形態による場合は、透明導電膜と金属電極膜との短絡部分を除去した後に、透明導電膜と金属電極膜とを溶着している実施の形態１と異なり、短絡部分を除去した後に、透明導電膜２、金属電極膜４、及び絶縁体層５を分割している分割溝３２に、金属電極膜４と透明導電膜２とを接続する接続部４３を形成しているが、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、更に、透明導電膜と金属電極膜との接続部を形成する際に加工不良が生じて透明導電膜と金属電極膜とが完全に接続されないことによる前記開放電圧のバラツキを防止することができる。
【００４４】
実施の形態 ３．
本実施の形態は、従来の光起電力装置の製造方法を用いて製造された光起電力装置における光起電力素子の短絡部分のエッチング方法である。
図１０〜図１５は本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１（ａ）は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
絶縁性の透光板（例えば強化ガラス）１の一面上に、熱ＣＶＤ法を用いてＳｎＯ2 からなる膜厚０．４μｍの透明導電膜２を形成し、該透明導電膜２に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザを用いたレーザビーム６１を照射して透光板１の一部を露出させ、透明導電膜２を任意の個数の短冊状に分割する分割溝２１を形成する（図１０（ａ））。
【００４５】
分割された透明導電膜２上に、水素を含有する半導体（例えば内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ及びａ−ＳｉＧｅ）からなる半導体層３をプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。このとき、分割溝２１にも半導体が堆積する。半導体の水素含有率は１０ａｔ．％、厚さは０．３μｍである（図１０（ｂ））。
半導体層３に、分割溝２１に沿い、分割溝２１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６０を照射して、レーザビーム６０を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、半導体層３を前記個数の短冊状に分割する分割溝３１を形成する（図１０（ｃ））。
【００４６】
分割された半導体層３上に、常温（３００Ｋ）の電気抵抗率が５０．０μΩ・cm以下の金属としてＡｌを用い、スパッタ法によって膜厚３０００Åよりも厚く金属電極膜４を形成する。このとき、分割溝３１にも金属が堆積し、透明導電膜２と金属電極膜４とを接続する接続部４０となる（図１０（ｄ））。
【００４７】
金属電極膜４及び半導体層３に、分割溝３１に沿い、分割溝３１に接触又は交叉をしないようにレーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって金属電極膜４の一部及び半導体層３の一部を飛散して除去して透明導電膜２を露出させ、金属電極膜４及び半導体層３を前記個数の短冊状の光起電力素子１０，１０，…に分割する分割溝４１を形成する。分割溝４１は、分割溝３１に対する分割溝２１側の反対側に形成する。
このとき、レーザビーム６２として波長０．５３μｍのＹＡＧ／ＳＨＧレーザを用い、レーザパワー密度６×１０6 Ｗ／cm2 〜１０×１０6 Ｗ／cm2 の範囲で照射することによって溶融だれの発生を抑制し、また、レーザビーム６２の影響が他に及ぶことを防止する（図１１（ａ））。
【００４８】
図１１（ｂ）は、透光板１の前記一面側の平面図である。図１２（ｃ）は、該図１１（ｂ）のｃ−ｃ線の断面図である。なお、図１１（ｂ）のａ−ａ線の断面図は図１１（ａ）に相当する。
前記分割溝４１の形成後、各光起電力素子１０，１０，…の金属電極膜４及び半導体層３の一部を除去することによって、分割されている透明導電膜２の一部を夫々露出して、開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層３又は金属電極膜４に接触しない面積を有する電圧印加部７となす。
【００４９】
電圧印加部７は、作業性、光起電力装置の外観等を考慮し、例えば、分割溝４１に直角に交わる方向の透光板１の一端辺に沿って前記レーザビーム６２を照射して、レーザビーム６２を照射した部分の半導体層３内部から水素を急激に放出させ、放出された水素によって光起電力素子１０，１０，…の金属電極膜４及び半導体層３の一端部を飛散して除去して形成する（図１１（ｂ），図１２（ｃ））。
【００５０】
図１３（ａ），（ｂ）及び図１４（ａ），（ｂ）は、電圧印加部７の形成後、透光板１を、該透光板１の他面側を下にして透光性の液槽８１の内部に置き、液槽８１の下側に低照度（１万ルクス）の蛍光灯８２が設置されている状態が示してある。このとき、液槽８１は前記透光板１及び該透光板１に積層されている透明導電膜２、半導体層３、金属電極膜４を収納することができる大きさを有する。
【００５１】
蛍光灯８２を用いて液槽８１の底面側から該液槽８１の内部を照らし、蛍光灯８２の光によって各光起電力素子１０，１０，…に生じた起電力の低照度開放電圧を、電圧計９１を用いて、該電圧計９１に接続されている２本の端子のうち、一方を各光起電力素子１０，１０，…の金属電極膜４に、他方を前記光起電力素子１０，１０，…に対応する電圧印加部７に接触させることによって測定する。開放電圧の値が所定の値に比べて極端に小さい場合は、例えば金属電極膜４及び半導体層３にレーザビーム６２を照射したときに金属電極膜４の溶融だれが発生して該溶融だれが金属電極膜４と透明導電膜２とに接触することによって、短絡部分４ａ，４ａ，…が生じて前記段の金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡していると考えられる。即ち、電圧計９１を用いて各光起電力素子１０，１０，…の開放電圧を測定することによって、金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡部分４ａ，４ａ，…によって短絡している光起電力素子１０，１０，…を特定する（図１３（ａ））。
【００５２】
蛍光灯８２を消灯し、金属電極膜４が完全に浸漬するまで液槽８１に電解液８を注入する。次に、電源９２を用い、正側の端子を前記光起電力素子１０，１０，…に対応する電圧印加部７に接触させ、負側の端子を電解液８に接触させて電圧を印加する。このとき、金属電極膜４から透明導電膜２へ金属電極膜４を構成している金属の電子が移動し、このため金属電極膜４及び短絡部分４ａを構成している金属がイオン化して電解液８中に溶解し、金属電極膜４及び短絡部分４ａがエッチングされる。
【００５３】
本実施の形態では、金属電極膜４と透明導電膜２との間に接続部４０があらかじめ形成されているため、短絡部分４ａが消失しても、接続部４０が消失するまで金属電極膜４のエッチングが進行する。そのため、短絡部分４ａが完全に消失するだけの時間をあらかじめ測定しておき、該時間より長く前記電圧を印加する。
エッチング条件は、金属電極膜４にＡｌが用いられている場合、電解液としてＮａＣｌ（５８ｇ／ｌ）、ＮＨ4 Ｃｌ（２１０ｇ／ｌ）、ＣｕＣｌ2 又はＳｎＣｌ2 （１８ｇ／ｌ）を用い、電流密度１００〜１５０ｍＡ／cm2 で５〜２０秒間処理する。また、水中に僅かに電離しているＯＨ- イオンを用い、水を電解液として利用しても良い（図１３（ｂ））。
【００５４】
前記時間より長く前記電圧を印加した後、前記電圧の印加を終了する。
短絡部分４ａが完全に消失してからも金属電極膜４がエッチングされ続けていた場合であっても、金属電極膜４はあらかじめ厚く形成されているため、所要の厚さ（膜厚３０００Å）以下までエッチングされることはない（図１４（ａ））。
電解液を排出し、再び蛍光灯８２を点灯して前記低照度開放電圧を測定し、良好な値が得られることを確認する。良好な値が得られない場合は、短絡部分４ａが全部消失していないと考え、再びエッチング処理を行なう（図１４（ｂ））。
【００５５】
図１５は、隣り合う光起電力素子を直列接続する部分を中心とする模式的断面図を示している。
金属電極膜４と透明導電膜２とが短絡している全ての光起電力素子１０，１０，…のエッチングが終了したとき、各分割溝４１内の短絡部分４ａ，４ａ，…が全て除去される（図１５）。
以上のような光起電力装置の製造方法及び該製造方法を用いて製造された光起電力装置は、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去して、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明のエッチング方法によれば、第１電極と第２電極とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極とに電圧を印加することにより、第２電極を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極と第２電極とを短絡している場合、直流電源を用いて、第１電極側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記 導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極がエッチングされる。第１電極と第２電極とが短絡部分以外に接続部分を持たない場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極と第２電極との短絡が消失したとき、第１電極への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極のエッチングが終了する。また、第１電極と第２電極とが短絡部分及び接続部分を持たない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極はエッチングされない。このため、電極同士の短絡部分を効率良く除去できる。
【００５７】
本発明の光起電力装置の製造方法によれば、第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、直流電源を用い、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加するよう回路を構成したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされる。この場合、短絡部分を構成している導電性材料が溶解することによって第１電極膜と第２電極膜との短絡が消失したとき、第１電極膜への前記電子の移動が止まり、前記導電性材料の溶解が止まって、第２電極膜のエッチングが終了する。また、第１電極膜と第２電極膜との間に短絡部分がない場合は、前記電圧を印加したときであっても第１電極膜への電子の移動が起こらないため、前記導電性材料はイオン化して溶解せず、第２電極膜はエッチングされない。以上のようにして第１電極膜と第２電極膜とを短絡している短絡部分を除去するため、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００５８】
また、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、第１電極膜と第２電極膜とを溶着することにより、第１電極膜と第２電極膜とを接続する接続部をあらかじめ形成してからエッチング処理を行なった場合は、短絡部分が除去されても接続部を介して第２電極膜を構成する導電性材料の電子が第１電極膜に供給され、第２電極膜が過剰にエッチングされるので、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
【００５９】
また、第１電極膜と第２電極膜との短絡部分を除去した後に、絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを夫々一部除去してから、第１電極膜と第２電極膜とを接続することにより、エッチング処理を行なった後で接続部を形成することによって、短絡部分が除去されたときにエッチングが終了する。また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成し、該絶縁体層と第２電極膜と半導体層とを除去することによって、底部に第１電極膜が露出する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料と同じ導電性材料を、該導電性材料が第２電極膜に完全に接触するよう第３分割溝に堆積して接続部を形成するため、第２電極膜の過剰なエッチングを防止し、また、第１電極膜と第２電極膜とを確実に接続することができる。
また、第２分割溝及び第２電極膜上に絶縁体層を形成するため、前記導電性材料を堆積する際、該導電性材料が第２分割溝に堆積して第２電極膜と第１電極膜とが短絡すること、又は第２電極膜同士が短絡することを防止できる。
【００６０】
また、あらかじめ接続されている第１電極膜と第２電極膜とを電解液中に浸漬し、該電解液と第１電極膜とに電圧を印加することにより、第２電極膜を構成している導電性材料が短絡部分となって第１電極膜と第２電極膜とを短絡している場合、第１電極膜側が正、電解液側が負になるよう電解液と第１電極膜とに電圧を印加したとき、前記導電性材料の電子が短絡部分を通って第１電極膜へ移動するため、前記導電性材料がイオン化して電解液中に溶解し、短絡部分及び第２電極膜がエッチングされて、短絡部分を除去するため、従来の光起電力装置の製造方法を用いて形成した光起電力素子の短絡部分を除去することができ、残留物、溶融だれ等の付着による短絡を防止することができる。
【００６１】
また、エッチングの条件として前記電圧を印加する時間を用いることにより、短絡部分を構成している導電性材料は第２電極膜を構成している導電性材料に比べて非常に微量であるため、短絡部分を除去するために必要な短時間の間、電圧を印加することによって、第２電極膜の過剰なエッチングを防止することができる。
また、短絡部分を除去するために必要な時間より長く電圧を印加する場合、第２電極膜が過剰にエッチングされるため、例えば過剰にエッチングされる分を考慮してあらかじめ第２電極膜を厚く形成しておくことによって、前記時間より長く電圧を印加して短絡部分を完全に除去し、また、エッチングによって第２電極膜が過剰にエッチングされることを防止する。
【００６２】
本発明の光起電力装置によれば、請求項３、請求項５又は請求項６に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、請求項１に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去されているため、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、分割されている各第１電極膜に電圧印加部を夫々設け、該電圧印可部に開放電圧測定用及び電圧印加用の端子を接触させたときに該端子が半導体層又は第２電極膜に接触しない面積を電圧印可部が有する場合は、電圧印可部を用いて各光起電力素子の開放電圧を測定すること又は請求項１に記載のエッチング方法を用いて短絡部分をエッチングすることができ、また、開放電圧を測定することによって、該開放電圧の値が良好でない光起電力素子に短絡部分が存在することがわかり、短絡部分が存在する光起電力素子だけエッチングすることができるため、製造時の便宜をはかることができる。
【００６３】
また、請求項４に記載の光起電力装置の製造方法を用いて製造され、請求項１に記載のエッチング方法を用いて光起電力素子の短絡部分が除去されているため、より確実に、残留物、溶融だれ等の付着によって各光起電力素子が短絡しておらず、開放電圧のバラツキを防止する。
また、接続部を形成する際、例えば分割溝及び第２電極膜上に前記第２電極膜を構成する導電性材料と同じ導電性材料を堆積して導電性材料層を形成し、該導電性材料層を、第２分割溝と、該第２分割溝に隣り合う第２分割溝との間で分割することによって形成する場合は、第２分割溝を形成するときのような高精度の分割作業が必要ないため、製造時の便宜をはかることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置のエッチング時間と電流との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１６】従来の光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１７】従来の光起電力装置の製造方法の説明図である。
【図１８】従来の光起電力装置の各光起電力素子の開放電圧を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 透光板
２ 透明導電膜
３ 半導体層
４ 金属電極膜
４ａ 短絡部分
５ 絶縁体層
７ 電圧印加部
８ 電解液
１０ 光起電力素子
Claims (5)
- 絶縁性表面を有する透光板の一面に、複数の光起電力素子を形成する光起電力装置の製造方法において、
前記一面に、第１分割溝によって互いに分割された複数の第１電極膜を形成し、前記第１分割溝及び前記第１電極膜上に半導体層及び第２電極膜を形成し、該半導体層及び第２電極膜を分割する第２分割溝を前記第１分割溝から適宜の距離を隔てて形成し、次いで、前記第１電極膜を一部露出させて各第１電極膜に電圧印加部を形成し、次いで、光を照射することによって前記第２電極膜と前記電圧印加部との間に生じる開放電圧を測定することにより短絡部分の位置を特定し、次いで、前記第１電極膜、前記半導体層、及び前記第２電極膜を備えた前記透光板を電解液に浸漬し、前記位置が特定された短絡部分を溶解すべく前記電解液及び位置が特定された短絡部分に対応する前記電圧印加部に電圧を印加することを特徴とする光起電力装置の製造方法。 - 前記短絡部分の溶解後、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間の前記第１電極膜と前記第２電極膜とを溶着することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置の製造方法。
- 前記短絡部分の溶解後、前記第２分割溝及び前記第２電極膜上に絶縁体層を形成し、前記第１分割溝と前記第２分割溝との間に、前記半導体層、前記第２電極膜及び前記絶縁体層を分割する第３分割溝を形成し、前記第２電極膜を構成する導電性材料を前記第３分割溝に堆積して前記第１電極膜と前記第２電極膜とを接続することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置の製造方法。
- 絶縁性表面を有する透光板の一面に、第１分割溝によって互いに分割された複数の第１電極膜を形成し、前記第１分割溝及び前記第１電極膜上に、前記第１分割溝と隣り合う分割溝によって互いに分割された複数の半導体層を形成し、次いで、前記分割溝及び前記半導体層上に第２電極膜を形成し、前記分割溝に対する前記第１分割溝側とは反対側に、前記分割溝に隣り合って前記第２電極膜及び前記半導体層を分割する第２分割溝を形成する光起電力装置の製造方法において、
前記第２分割溝を形成した後、前記第１電極膜を一部露出して各第１電極膜に電圧印加部を形成し、次いで、光を照射することによって前記第２電極膜と前記電圧印加部との間に生じる開放電圧を測定することにより短絡部分の位置を特定し、次いで、前記第１電極膜と短絡している短絡部分を有する前記第２電極膜、前記半導体層、及び前記第１電極膜を備えた前記透光板を電解液に浸漬し、前記位置が特定された短絡部分を溶解すべく前記電解液及び位置が特定された短絡部分に対応する前記電圧印加部に電圧を印加することを特徴とする光起電力装置の製造方法。 - 前記電圧を印加する時間は、前記短絡部分は消失し、前記第２電極膜は残存している時間であることを特徴とする請求項４に記載の光起電力装置の製造方法。
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