JPH01225374A - 薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁性基板上に透明電極層、アモルファス半
導体層、裏面電極層を積層したのち基板上で分割し、半
導体層の基板側に透明電極１反基板側に真面電極を備え
たユニットセルが直列接続されてなる太陽電池を複数個
、同一基板上に得る薄膜太陽電池の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

原料ガスのグロー放電分解や光ＣＶＤ法により形成され
るアモルファス半導体膜は気相成長であるため、大面積
化が容易であり、低コストの太陽電池として期待されて
いる。こうした大面積のアモルファス太陽電池から効率
よく電力を取出すためのよく知られた方法として、第２
図に示されるような直列接続型の太陽電池がある。これ
は、ガラス基板などからなる透光性絶縁基板ｌ上に、酸
化すずやＩＴＯ（酸化インジウムすず）などの透明導電
薄膜からなる透明電極層２１，２２．２３・・・を短冊
状に形成し、その上に光起電力発生部であるアモルファ
ス半導体層３１，３２．３３・・・を、次いで金属ｌＩ
Ｉ膜からなる裏面電極４１，４２．４３・・・を形成し
たものである。そして一つのユニットセルの裏面電極層
が延びて隣接するユニットセルの透明電極の縁部が電気
的に接触する直列接続部５１，５２．５３・・・が構成
されるような構造となるように、画電極およびアモルフ
ァス半導体層のパターンが形成されて各ユニットセルは
直列に接続される。こうした直列接続型の太陽電池の形
成は、各層をそれぞれ全面に被着したのち、その都度フ
ォトエツチング法、レーザスクライビング法あるいはメ
カニカルスクライビング法などの各種技術でパターニン
グすることにより行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらパターニング工程のうち、金属薄膜からなる裏面
電極のバターニング工程にレーザスクライビング法を適
用しようとする場合には以下に記すような問題点がある
。

レーザスクライビング法により裏面電極のパターニング
を行う場合、金属薄膜上に通常ＹＡＧレーザ光を集光し
て切断することになるが、レーザビーム出力の調整が困
難である。すなわち、レーザ光の出力が小さいと裏面電
極４１．４２．４３・・・は完全に切断されず、隣接の
ユニットセルが短絡する。

逆にレーザ光の出力が大きすぎると、裏面電極４１゜４
２．４３・・・が切断されるほか、下地の透明電極２１
，２２゜２３・・・も裏面電極の切断部分に対応した個
所が切断され、そこでユニットセル間の接続が遮断され
る。

以上のようにレーザ光を用いて裏面電極４１，４２．４
３・・・を切断する場合には、過不足なく裏面電極のみ
を切断することはむつかしく、従うて切断の選択性が悪
いという問題点があり、これは量産を目的とする場合厄
介な問題である。

裏面電極のパターニングに対して多くの場合に用いられ
る他の方法としてフォトエツチング法がある。フォトエ
ツチング法により裏面電極４１．４２゜４３・・・のパ
ターニングを行う場合には、よく知られているようにま
ず裏面電極の上にフォトレジストを全面に塗布し、フォ
トマスクを利用して切断したい部分のレジストを露光、
現像し、次いでエツチング剤によりこの部分の真面電極
の金属薄膜のエツチングを行う、フォトレジストは、接
着剤として用いられる高分子化合物に感光性機能分子を
結合あるいは混合して製造した物質で、フォトエツチン
グ工程の最後の工程において適当な薬品により溶解、除
去される６以上のようなフォトエツチング法により裏面
電極のパターニングを行う場合には次のような問題点が
ある。すなわち、フォトエツチング工程中にはレジスト
の現像工程、エッチング工程、レジスト除去工程の三つ
の湿式プロセスが含まれ、量産を目的とする場合には、
レジストの材料費だけでなくこれらの工程で使用される
各種薬品の材料費も無視できないものとなると同時に、
当然製造工数が大きくコスト高になるという問題点があ
る。また性能面からみても、湿式プロセスでは、アモル
ファス半導体層が使用する薬品の化学的あるいは物理的
作用による損傷を受けやすいため、湿式プロセスを含む
バターニング工程は好ましいものではない。

また通常薄膜太陽電池の真面電極は光の良好な反射を考
慮して金属薄膜で形成されるのが一般的であるが、特に
太陽電池を屋外で使用する場合には裏面電極がそのまま
屋外の雰囲気にさらされるような状態では当然金属薄膜
の腐食により太陽電池性能の低下が起こる。特に第２図
の直列接続部５１．５２．５３・・・が腐食すると、太
陽電池で発電した電力を有効に外部へ取出すことができ
なくなり、致命的な出力低下が引き起こされることにな
る。そこで従来は、第２図のような太陽電池を形成後、
さらにこの上に各種樹脂からなる保護膜を形成してこれ
を防止することを行っており、量産を目的とする場合に
この保護膜形成工程の工数もコスト増となる要因となっ
ていた。

本発明の課題は、上述の問題に鑑みて工程数を大幅に低
減し、かつ裏面電極のパターニングならびに直列接続部
および裏面電極の腐食防止が確実に行われて性能が良く
、量産に適した低コストの直列接続型の薄膜太陽電池の
製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題の解決のために、本発明は、透光性基板上に
基板側から透明電極、薄膜アモルファス半導体層、裏面
電極からなるユニットセルの複数個が一線上に配列され
、一つのユニットセルの透明電極と隣接ユニットセルの
裏面電極とを接続して各ユニットセルが直列接続される
薄膜太陽電池の製造に際して、各ユニットセルの透明電
極を形成後、アモルファス半導体層および裏面電極を積
層し、各ユニットセルのアモルファス半導体層および裏
面電極が透明電極間の空隙を覆う同一パターンを存する
ようにレーザスクライブしたのち、裏面電極上に各ユニ
ットセル間の裏面電極の空隙に対して透明電極の空隙と
反対側に空隙を有し、前記レーザスクライブで形成した
アモルファス半導体層および裏面電極の空隙を埋める導
電性樹脂のパターンを印刷し、その印刷パターンをマス
クにしてのエツチングにより各裏面電極を電気的に分離
する空隙を形成するものとする。

〔作用〕

裏面電極層およびアモルファス半導体層がレーザスクラ
イビング法で同時に分割され、その空隙を埋めて隣接ユ
ニットセルの透明電極に達する導電性樹脂が接続部を形
成すると共に裏面電極のユニットセル間の分割のエツチ
ングマスクとしても役立つので、材料費、工数共に少な
くなり、かつ導電性樹脂は裏面電極および接続部の腐食
を防止し、さらに出力の外部への取り出しにも利用でき
る。

〔実施例〕

以下第２図と共通の部分に同一の符号を付した第１図＋
ａｌ〜（幻を引用して本発明の一実施例の製造工程を順
次説明する。

（図ａ）ガラス基板１上にＳｎＯオ膜からなる透明電極
層２を３０００人の厚さに形成する。

（図ｂ）ｉ３明電極層２をレーザスクライビング法によ
りパターニングして透明電極２１．２２，２３゜２４・
・・に分割する。

（図Ｃ）その上にアモルファス半導体層３を４０００人
の厚さで全面成膜する。

（図ｄ）アモルファス半導体層３のパターニングを行う
ことなく、引き続きＭ薄膜からなる裏面電極層４をスパ
ッタ法により３０００人の厚さで形成する。

（図ｅ）　Ｙ　Ａ　Ｇレーザを用いて裏面電極層側から
レーザ光を照射し、裏面電極層およびアモルファス半導
体層を蒸発させてアモルファス半導体層３１．３２．３
３．３４・・・、裏面電極層４１゜４２．４３．４４・
・・に分割する空隙７を形成する。

（図ｆ）印刷機より導電性樹脂膜のパターン６１．６２
゜６３．６４・・・を印刷する。この際導電性樹脂が各
空隙７を埋めてユニットセル間の接続部５１．５２．５
３・・・を形成する。

樹脂を介して相互に接続されるのを防ぐ空隙８を形成す
る。

第１図（ａ）〜（酌の製造工程を従来のフォトエツチン
グによって真面電極のパターニングをする工程と比較し
てみると、フォトレジストの塗布、露光。

現像、除去に相当する工程数が減り、導電性樹脂の印刷
の工程が増えるのみであるので、量産を口約とする場合
に極めて有効である。また裏面電極のパターニングにレ
ーザスクライビング法を適用する場合に比較すると、ア
モルファス半導体層と同一パターンで同時にレーザスク
ライビング法によりパターニングでき、レーザスクライ
プ工程数が減少するほか、この場合レーザ光の出力が大
きすぎて透明電極２１，２２．２３．２４・・・まで切
断されても、あとから印刷される導電性樹脂が透明電極
の切断部を埋めるためユニットセルの直列接続には支障
が生じないのでレーザ出力の調整が容易になる。

さらにレーザ光の照射で除去されたあとのアモルファス
層の周縁部にはアモルファス半導体とＭとの合金層ある
いは結晶化部が生じ、接続部５１，５２゜５３・・・の
低抵抗化に寄与する。

導電性樹脂膜６１．６２，６３．６４・・・は接続部５
１，５２．５３・・・の形成、裏面電極のパターニング
のマスクとして働くのみでなく、そのまま裏面電極４１
，４２．４３．４４・・・および接続部を覆う腐食防止
用保護膜としても役立つ、また、出力の外部への取り出
しのための端子もこの樹脂膜に形成できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、裏面電極のバターニングをアモルファ
ス半導体層と同時のレーザスクライビング法の適用と耐
食性保護膜としても働く導電性樹脂の印刷パターンをマ
スクにしてのエツチングとによって行い、ユニットセル
の直列接続部も導電性樹脂で形成するため、材料費、製
造工数が大幅に低減し、湿式プロセスも少なくなり、耐
食性良好で性能がよい薄膜太陽電池を量産に遺した低コ
ストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ＩＳ）〜（勢は本発明の一実施例の製造工程を
順次示す断面図、第２図は直列接続型薄膜太陽電池の構
造を示す断面図である。 １ニガラス基板、２１，２２，２３，２４　　：透明電
極、３゜３１．３２．３３．３４Ｆアモルファス半導体
層、４：裏面電極層、４１，４２．４３，４４　　：裏
面電極、５１．５２．５３　：接続第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）透光性基板上に基板側から透明電極、薄膜アモルフ
   ァス半導体層、裏面電極からなるユニットセルの複数個
   が一線上に配列され、一つのユニットセルの透明電極と
   隣接ユニットセルの裏面電極とを接続して各ユニットセ
   ルが直列接続される薄膜太陽電池の製造に際して、各ユ
   ニットセルの透明電極を形成後、アモルファス半導体層
   および裏面電極層を積層し、各ユニットセルのアモルフ
   ァス半導体層および裏面電極が透明電極間の空隙を覆う
   同一パターンを有するようにレーザスクライブしたのち
   、裏面電極上に各ユニットセルの裏面電極間の空隙に対
   して透明電極の空隙と反対側に空隙を有し、前記レーザ
   スクライブで形成したアモルファス半導体層および裏面
   電極の空隙を埋める導電性樹脂のパターンを印刷し、該
   印刷パターンをマスクにしてのエッチングにより各裏面
   電極を電気的に分離する空隙を形成することを特徴とす
   る薄膜太陽電池の製造方法。