JPH02307278A

JPH02307278A - 薄膜太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH02307278A
Application number: JP1129378A
Authority: JP
Inventors: Takuro Ihara; 井原　卓郎
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1990-12-20

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１この発明は薄膜太陽電池の製造方法にかかり、持にアモ
ルファスシリコン等を主成分とする）埠膜半導体を用い
た太陽電池のユニットセルを多故直５１１接続して形成
される直列接続型の薄膜太陽電池を、光透過型太陽′電
池として形成するのに好適な直列接続型の薄膜太陽電池
の製造方法１こ関する。

（従来の技術１原ｉｉ１ガスのグローｆ５９．電分解や光ＣＶＤ法によ
り形成されるアモルファス半導体薄膜は、気相成長法（
こよって得られるために大面積化が容易で必り、低コス
ト太陽電池用材料として明侍されている。

こうしたアモルファス半導体薄膜を用いた薄膜太陽電池
から発電した電力を効率よく取り出すために、太陽電池
の装置を例えば第４図に示すような形状とした直列接続
型薄膜太陽電池か知られている。

第４図に示す直列接続型薄膜太陽電池は、透光性絶縁木
板の一種で必るカラス基板１上にＩＴＯヤ５ｎ０２など
からなる透明電極２１．２２．２３・・・を短冊状に形
成し、その上に光起電力発生部で必るアモルファス半導
体層３１．３２．３３・・・と金属薄膜からなる裏面゛
電極４１．４２．４３・・・を１１７７に積層した構成
を有している。そして、第４図に示すように、透明電極
２１とアモルファス半導体３１と裏面電極７１１か一つ
のユニットセルを形成し、一般に透明電極２１とアモル
ファス半導体層３１と裏面電極４１（１・１．２゜・・
・）か一つのユニットセルを形成している。

ここで、各ユニットセルの透明電極２１．２２．２３・
・・か隣接する各ユニットセルの裏面電極４１．　、’
１２゜４３・・・と一部接触する構造となるように透明
電極２１゜２２、２３・・・と裏面電極４１．　／１２
．４３・・・とアモルファス半導体層３１．３２．３３
・・・の各パターンか形成されて、各ユニットセルは直
列に接続される。上記の構造を有する直列接続型アモル
ファス太陽電池の形成には、フォトエツチング法Ａｂレ
ーナースクライブ法やメカニカルスクライブ法などの各
種パターニングプロセス技術か用いられる。

近年、アモルファス半導体薄膜を用いた薄１莫太陽電池
は、種々の一般民生用として利用され、また利用か検討
されている。その利用法中の一つとして、薄膜太陽電池
により完全に光をシャットアウトＵず一部の光を透過さ
−けるもの、言い換えれば太陽電池を通して反対側が児
える光透過型の太１場電池か、建材用や自動車のサンル
ーフなどを応用用途として注目されている。

このような光透過型太陽電池の製造方法には、大別して
２通りの方法かある。一つ（Ｊ裏面電極として金属薄膜
の代りに透明導電膜を用い、アモルファス半導体層の厚
さを比較的薄くして入射光の一部を裏面に透過させる方
法て必る。もう一つの方法としては、第４図に示すよう
に金属薄膜からなる裏面電、傳を有する）の常の直列接
続型太陽電池において、アモルファス半導体層及び裏（
ｉ′ｉ７電傳を除去した微小な孔を多数作り、この微小
な孔を通して入射光の一部を透過さぜる方法である。こ
の微小な孔の形成は、通帛次のような方法で行われる。

まず、裏面電極まで形成した後、７７Ｆ１〜エツチング
プロセスにより通常の裏面電極のパターンを形成する際
に、同時に裏面電極の一部に微小な孔を多数形成する。

次にこの裏面電極をマスクとしてアモルファス半導体層
のエツチング（例えばプラズマエツチング）を行う。こ
れによって、裏面電極の微小な孔のパターンに対応する
アモルファス半導体層がエツチング除去され、光透過部
が形成される。この時隣接するユニットセルを直列に接
続するための本来の衷面電イへのパターンに対応する部
分のアモルファス半導体層も除去されることになるか、
この部分のアモルファス半導体層は除去されても電気的
には問題にならない。

第５図はこの方法によって製作された薄膜太陽電池の平
面図を示している。第５図において、Ａは裏面電極もア
モルファス半導体層も存在せず光か完全に透過する部分
であり、Ｃは裏面電極とアモルファス半導体図とが存在
しており光かほとんど透過しない部分である。上記した
ように、微小な小孔のほかに、各裏面電極間に対応する
長方形の部分においても光が透過する。

［発明が解決しようとする課題］光透過型太陽電池の製造方法に関する前記２つの従来技
術のうち前者の裏面電（兎に透明導電膜を用いる方法に
は、次のような問題点が必る。すなわら、入射した光は
一部か主としてアモルファス半導体層に吸収され、残り
が裏面へ透過することになる。しかし、アモルファス半
導体層は、短波長光に対する吸収率が長波長光に対する
吸収率より大きいため、透過光は必然的に長波長成分を
多く含むことになり、赤色の強い色となる。ｉ羊ってｊ
８過光が自然光と大ぎく異なる色となるため、使用用途
か大ぎく限定されることになる。

他方、後者のアモルファス半導体層及び裏面電、俺に多
数の微小な孔をあける方法では、光がアモルファス半導
体層の中を通過しないで天面に透過するため、上記のよ
うな問題点は生じない。しかし、実際にこのタイプの光
透過型アモルファス太陽電池を形成してみると、隣接す
るユニットセル問を直列に接続する部分に、直線上に光
が透過する部分と透過しない部分が残る。従って、°電
気的には問題はなくても、外観を重要視する透過形太陽
電池としては、不適当、不適切であるという問題点かお
った。

この発明は上記した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、透過光か赤色の強い光になることがなく、かつ直
線状の透過部の存在しない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１この発明の薄膜太陽電池の製造方法は、透過性絶縁基板
上に透明電極とアモルフ７・ス半導体層と裏面電イΦを
順次積層して複数のユニットセルを形成し、かつ互いに
隣接するユニットセルか直列接続されて形成される直列
接続型薄膜太陽電池の製造方法に適用されるものであり
、次のような特徴を有している。すなわら、透過性絶縁
基板上に透明型（※とアモルファス半導体層と裏面電極
を順次積層した後、フォトエツチング法により矢面電性
に次のようなパターンを形成する。すなわら、まザ第一
段階とじて、隣接するユニットセルを直列に接続するた
めの部分（直列接続部）とそれ以外の部分を区別するこ
となく、裏面電極上に全面均一に多数の微小な孔を形成
する、この裏面電極をマスクとして、１伺えばプラズマ
エツチング法（こよりアモルファス半々体層のエツチン
グを行い、多数の微小な孔からなる光透過部を形成する
。次に、第二段階として、前記第一段階とは異なるマス
クを用いて、直列接続部に相当する部分の裏面電極をパ
ターニングして、隣接するユニットセル間の天面電、）
伽を電気的に分離する。

［作用１この発明の薄膜太陽電池の製）貴方法によれば、微小な
光透過部は仝而に均一に分イ［シ、直線状の遮光部は形
成されない。また、裏面型４への分離は光透過部の形成
後に行われ、この分離された部分に相当ブるアモルファ
ス半々体層は、光透過部を除いて、除去されずに残って
いる。従っ−Ｃ，直、腺的な光透過部も形成されること
はない。直線的な透光部゛ψ遮光部か形成されないので
、外酊１上優れた均一な光透過持ｉ生を有する光透過型
太陽゛電池を製造することかできる。

［実施例］以下添付の図面に示す実施例により、ざらに詳細にこの
発明について説明する。

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は、この発明の薄膜
太陽電池の製造方法により製造される薄膜太陽電池の一
例を示す断面図である。また、第２図（ａ）、　（ｂ）
。

（Ｃ）はそれぞれ第１図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）に
示す断［１１図に対応する平面図であり、第２図（ｄ）
は薄膜太陽電池の完成後の平面図を示している。次に、
第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）及び第２図（ａ）、
　（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）を用いて、本実施例の薄
膜太陽電池の製造方法について説明する。

まず、第１図（ａ）、第２図（ａ）に示す工程についで
説明する。まず、カラス是仮１上に、透明型（へ２１．
２２．２３・・・を形成するためのＳｎＯ２膜を３ｏｏ
ｏ人の厚さで形成する。次に、このＳｎＯ２膜をシー１
アースクライブ法によりパターニングして、透明電極２
１．２２．２３・・・を形成する。その上に、アモルフ
ァス半々体膜を４ｏｏｏＡの厚さで形成し、形成された
アモルファス半導体膜をレーザースクライブ法によりパ
ターニングして、アモルファス半々体１：３１．３２．
３３・・・を形成する。次に、Ａ　Ｉ　’４膜からなる
裏面電極４０８スパッタ法により３０００人の厚さで形
成する。

次に、第１図（ｂ）、第２図（ｂ）に示す工程について
説明する。ずなわら、第一段階のフォトエツチングプロ
セスにより、露光・現像・エツチングを行い、ｉＪｕ’
ｌｉ電ｊ４ｉ、　４０の一部を円形孔状に除去したパタ
ーンを形成する。本実施例では、半径０．２１１ｍの円
形孔を図に示すようなパターンで円の中心間距離か０．
６ｍｍとなるように、仝而に均一に配置する。

次に、第１図（Ｃ）、第２図（Ｃ）に示す工程について
説明する。すなわら、第１図（Ｉ））と第２図（ｂ）に
示す裏面ｍ　ｉｉｘ　４０をマスクとして、通常のプラ
ズマエツチング法によりアモルファス半導体層３１、３
２．３３・・・のエツチングを行い、前記何面電極４０
のパターンに対応する円形部分を除去し、その結果透光
部６０か形成される。

次に、第２図（（１）に示すように、第二段階のフォト
エツチングプロセスにより、裏面電極４０をパターニン
グし、互いに隣接するユニットセル間を５０μｒｎの幅
で電気的に分離する。

第３図は、上記実施例によって（７られる光透過型太陽
電池の光の透過パターンを模式的に承り図て必り、第５
図に示す従来例と比較してβ１明する。

第３図と第５図において、Ａの部分は裏面電極（金属電
極）４０もアモルファス半導体層３１．３２・・・もと
もに存在せず、光が完全に透過する部分であり、Ｂの部
分には裏面電極４０は存在しないがア−しルフ７ス半導
体層３１．３２・・・は存在し、光ははと／Ｖど透過し
ない。また、Ｃの部分には裏面電４へ４０もアモルファ
ス半導体層３１．３２・・・ちともに存在し、光はまっ
たく透過しない。第５図に示す従来例では、直列接続部
に対応する直、線状の模様５１がはっぎりと目立つのに
対して、本実施例では極めて目立ちにくく、はとんど全
面均一なパターンとなる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、この発明によれば、裏
面電極のパターニングを二段階の）７ｔ１〜エツチング
プロセスで行い、第一段階で裏面電極全面に均一に多数
の孔をあけ、この孔の部分のアモルファス半導体層をエ
ツヂング除去した後、第二段階どじてユニツ１〜セルの
電気的分離のためのパターン形成を行うこととしたので
、直線状の遮光部や透光部を持たない、全面均一で外観
に優れた光透過型薄膜太陽電池を形成することかてきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）はこの発明の薄膜太
陽電池の！ｌＡ造方法により製造される薄膜太陽電池の
一実施例を承り断面図、第２図（ａ）、　（ｂ）、　（
ｃ）はそれぞれ第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に示
す断面図に対応する平面図、第２図（ｄ）は第１図（ａ
）、　（ｂ）、　（ｃ）に承り実施例により製造された
薄膜太陽電池の平面図、第３図は上記実施例によって製
造された光透過型の薄膜太陽電池における光の透過パタ
ーンを示す説明図、第４図は従来の直列接続型心］１莫
太陽′電池の断面説明図、第５図は上記従来の方法によ
って製作された薄膜太陽電池の光の）８過パターンを示
す断面説明図である。１・・・カラス基板、２１．２２．２３・・・透明電極
、３１、３２．３３・・・アモルファス半導体層、４０
、４２．４３・・・裏面電極、６０・・・透光部＼（，
８，ミ〜Ｖ−２１透明電橿第　　］　図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明性絶縁基板上に透明電極とアモルファス半導
体層と裏面電極を順次積層して複数のユニットセルを形
成し、かつ互いに隣接するユニットセルが直列接続され
て形成される直列接続型薄膜太陽電池の製造方法におい
て、透明性絶縁基板上に透明電極とアモルフアス半導体
層と裏面電極を順次積層した後、第１のフオトエッチン
グプロセスにより上記裏面電極上に複数の小孔を形成し
、次に上記裏面電極上に設けられた小孔中に存在するア
モルファス半導体層をエッチングによつて除去し、その
後第２のフォトエッチングプロセスにより互いに隣接す
るユニットセルを電気的に分離することを特徴とする薄
膜太陽電池の製造方法。