JPH0298974A - 光起電力装置の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は光照射を受けると起電力を発生する光起電力装
置の製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 光照射を受けると起電力を発生する光起電力装置に於け
る受光面側電極は光電変換作用をなす半導体光活性層へ
の光照射を招くべく透光性であることが好ましい。従来
、透光性を呈すべく受光面側を極はインジウム（Ｉｎ）
やスズ（Ｓ　ｎ　）の酸化物であるＩｎｔｏ＋、５ｎＯ
ｔ、ＩＴＯ等に代表される透光性導電酸化物（以下ＴＣ
Ｏと略す）或いはまれに金属薄膜より形成されている。

斯るＴＣＯからなる電極にあっては、そのシート抵抗は
約３０〜３０Ω／口であり、同じ膜厚のアルミニウム等
の金属材料に比して３桁以上高いために、この電極に於
いて僅かながらも電力損失（抵抗損失）が発生し、集電
効率を低下せしめる原因となる。

この集電効率の低下に鑑み従来の単結晶型太陽電池や特
開昭３９−５０５７６号公報の如く受光面側に金属製の
格子状（グリッド状）の集１を極を設ける方法が多用さ
れている。

然し乍ら、と述の如く金属製の集電極は透明電極に比し
て低抵抗である反面、光活性層に到達すべき照射光を遮
断するために、有効に光電変換動作する有効受光面積の
減少は免れない。

そこで本願出願人は、受光面側電極として高抵抗なＴＯ
Ｃ或いは金属薄膜を用いるにも拘らず、格子状の集電極
を追加した構造のように有効受光面積を大きく減少させ
ることなく、当該受光面側を極による抵抗損失を減じる
構造として、特願昭３９−１４０７９０号（特開昭６１
−２０３７３号公報参照）、及び実願昭５９−１７２０
０１号（実開昭６１−８６９５５号公報参照）を出願し
た。第１１図は斯る本願出願人の出願に係る先行技術の
要旨を示すものであり、光入射側から見て受光面電極膜
（１）、光活性層を含む半導体膜（２）、オーミック金
属の第１背面電極膜（３）、絶縁膜（４）及び受光面電
極膜（１）に比して低抵抗な第２背面電極膜（５）を重
畳し、当該第２背面電極膜（５）と受光面電極膜（１）
とが、受光領域内の複数置所において内周が上記絶縁膜
（４）により囲繞された貫通孔（６）を上記第２背面電
極膜（５）或いは他の導電体が埋設することによって電
気的に結合された構造を提案する。即ち、高抵抗な受光
面電極膜（＋、）と低抵抗な第２背面電極膜（５）とを
複数箇所電気的に結合せしめることによって、受光面ｔ
ｉ膜（］）中を流れる電流の電流路長が近接の結合部ま
でとなり短縮される結果、上述の如く有効受光面積を大
きく減少させることなく、受光面側電極による抵抗損失
を減じることができる。そこで表面に露出した受光面電
極膜に第２背面電極膜を接続し、電気的結合部を得てい
た。しかし、膜の除去をともなう工程を全てエツチング
で行なうと、半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜の計３
回にわたって工・ノチングが必要であり微細な除去部を
その位置を合わせて形成することは困難であり、またそ
の工程数も非常に多いものとなっている。また、光起電
力装置における膜を通常のエツチング工程より微細に除
去する方法としてエネルギビームによる方法があるが、
受光面電極膜上の絶縁膜（４）は受光面電極膜（１）と
同程度の加工閾値を有することから選択的に除去するこ
とは非常に困難である。したがってエネルギビームによ
る膜の除去工程を半導体膜や第１背面電極膜に適応でき
たとしても微細な領域について膜の除去が可能であると
いうエネルギビームによる方法の利点の一つを全く生か
せなくなってしまう。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は結合部形成において半導体膜の除去、第１背面
電極膜膜の除去、絶縁膜の除去をそれぞれ別の工程で行
なう場合、工程数が多くなりすぎること、また３回の位
置合わせを要求されることによる精度的な問題を解決す
るとともに、従来絶縁膜を受光面電極膜に対し選択的に
除去することができなかったためその利点を生かしきれ
なかったエネルギビームによるプロセスについて絶縁膜
を取り除き、受光面電極膜を表面に露出せしめる方法を
提供せんとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体膜
、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳し
、当該第２背面電極膜と受光面電極膜とを受光領域内で
複数箇所電気的に結合する光起電力装置の製造方法であ
って、上記課題を解決すべく上記半導体膜及び第１背面
電極膜形成後、結合部を形成すべき予定箇所の少なくと
も中央部に半導体膜の一部分を残して第１背面電極膜の
開孔部を形成する工程と、上記開孔部を覆って半導体膜
上に絶縁膜を形成する工程と、上記結合部予定箇所に残
存した半導体膜部分上の絶縁膜に対してエネルギビーム
を照射して、下層の半導体膜部分と共に除去する工程と
、を備えることを特徴とする。

（ホ）作用 上述の如く結合部予定箇所の絶縁膜に対するエネルギビ
ームの照射工程は、当該予定置所に少なくとも半導体膜
の一部分を残存せしめた状態で施すことによって、斯る
半導体膜がエネルギビームの吸収体として作用する。

（へ）実施例 第１図は本発明製造方法により製造される光起電力装置
の要部断面図を示し、当該光起電力装置はガラス等の透
光性絶縁基板（７）上に光入射側から見てＴＣＯ等の透
光性受光面電極膜（１）、膜面に平行なｐｉｎ接合、ｐ
ｎ接合等の半導体接合の半導体接合の光活性層を含む例
えばアモルファスシリコンを主体とする膜厚が１μｍ程
度以下の半導体膜（２）、オーミック金属の第１背面電
極膜（３）、ＳｉＯ＋、　Ｓｉｓ＼１、ＡＩＮ、　Ａｔ
ｔｏｓ、ポリイミド等の絶縁膜（４）及び受光面電極膜
（１）に比して低抵抗な金属からなる第２背面電極膜（
５）を重畳し、当該第２背面電極膜（５）と受光面電極
膜（１）とが、受光領域内の複数箇所において絶縁膜（
４）及び半導体膜（２）の同径の貫通孔（６）を上記第
２背面電極膜（５）或いは他の導電体が埋設することに
よって電気的に結合された構造を有する。このような結
合部を得るのにまず第２図に示すように透光性受光面電
極膜（１）上に半導体膜（２）や第１背面電極膜（３）
の形成された基板（７）について結合部予定箇所にすく
なくとも半導体膜（２）の一部を残こして開孔径０．１
〜ｌｌ１１１１１の円形成いは矩形状の第１背面電極膜
部分（３”）を除去して開孔部（８）を形成する。次に
半導体膜（２）の露出部分を含んで開孔部（８）を覆う
如く絶縁膜（４）の形成を行なう。そして、第３図に示
すように絶縁膜（４）を上記結合部予定箇所に残存して
いた半導体膜部分（２′）と共に開孔径０．０５−０．
８ｆｆｌｌＯの円形成いは矩形状に除去し表面に透光性
受光面電極膜（］）の露出した構造をつくる。これに第
２背面電極膜（５）の形成を行なえば第１図に示すよう
な結合部が得られる。また、第２図及び第３図に示した
ように前述の第１背面電極膜の除去および半導体膜を含
んだ絶縁膜の除去にはエネルギビームＥＢの照射による
プロセスを用いれば結合部を微細に形成することが可能
であり、高出力を得るのに有利である。このときビーム
の照射方向は透光性受光面電極膜側、背面電極側のどち
らでもかまわない。第２図および第３図に示すような加
工を行なうためには、エネルギビームＥＢとしてレーザ
ビームを用いる場合例えば波長１，０６μｍのＱスイッ
チ付きＹＡＧレーザではパワー密度ｌ×１０　’　−Ｉ
　Ｘ　１０　”Ｗ／ｃｍ’程度のパワーを与えるのが良
い。斯る第３図の工程においてｊ１目すべきは、結合部
を形成すべき予定箇所を覆う絶縁膜部分（４゛）に対し
て照射されるエネルギビームＥＢは殆んど吸収されるこ
となく透過し、下層の半導体膜部分（２″）で吸収され
る結果、当該半導体膜部分（２゛）の瞬時の気化により
上層の絶縁膜部分（４′）と共に除去される点である。

、即ち、受光面電極１１１（１）に対し絶縁膜部分を選
択的に除去できない点を、半導体膜を残存せしめ、吸収
体として用いることにより、解決したものである。また
結合部形成に関して、２回の形成膜除去工程と膜形成工
程によって行なう場合として、まず半導体膜部分と第１
背面電極膜部分を除去し、次に絶縁膜（４）を形成し、
その不要部分を除去するという方法がある。その場合半
導体膜（２）と第１背面電極膜（３）は同時に加工され
るためその除去される大きさが同じであることから結合
部の形状は第４図に示すものとなる。第４因に示す結合
部では第１背面電極膜（３）と透光性受光面電極膜（１
）との距離（Ｌ）は半導体膜（２）の厚さ（１）のみで
非常に近く、半導体膜部分の除去に際し低抵抗化した半
導体膜のエツジ部分（２ｅ）が透光性受光面電極膜（１
）に接触した場合、第１背面電極膜（３）と透光性受光
面電極膜（１）とは低抵抗なエツジ部分（２ｅ）で結ば
れる。また、これは＋ｆＬｌａ事故を起きやすい状態と
言える。したがってこのような方法で作製した光起電力
装置は出力が低下しているものがみられる。

それに対し、本発明による結合部では第１背面ｔｔＪｉ
ｉ膜（３）と透光性受光面電極膜（１）との絶縁距離（
Ｌ）は、半導体膜（２）の露出長（ｄ）を隔てて先の構
造よりはるかに大きく半導体膜（２）のエネルギビーム
加工時に熱影響を受けた部分、即ちエツジ部分（２ｅ）
が透光性受光面電極膜（１）に接触した場合でも両者間
の抵抗は十分高く保たれるので、出力低下を起こすこと
が少ない。

さらに、本発明による方法を用いて形成した電気的結合
部の一例を第５図から第８図を用いて示す。まず第５図
に示すように最終的に電気的に結合５れる置所の周囲を
円周或いは矩形の周辺に沿ったエネルギビームＥＢの走
査或いは環状矩形の透過部を有するアイリスを用いた照
射により除去し、中央部に半導体膜部分（２”）ならび
に第１背面電極膜部分（３”）を残存せしめる。次に第
６図に示すように絶縁膜（４）形成後、先の工程で残存
せしめた半導体膜部分（２″）ならびに第１背面電極膜
の部分（３”）にエネルギビームＥＢを照射せしめ表層
の絶縁膜とともに除去する。その後第２背面電極膜（５
）を形成し透光性受光面電極膜（１）と第２背面電極膜
（５）との電気的結合部を得るのである。斯る絶縁膜（
４）の除去工程における被加工部（除去される部分）の
大きさによって電気的結合部の形状は第７図に示したも
のや第８図に示したものとなる。

ほかにも本発明による製造方法を用いた電気的結合部の
一例を第９図及び第１０図にもとづいて説明する。第９
図は最終的に電気的に結合される箇所の周囲をエネルギ
ビームＥＢにより除去する際、中央部の第１背面電極膜
（３）までを除去した場合における、絶縁膜の除去工程
を示すものであり、矢印部の絶縁膜（４）が半導体膜（
２）とともに除去され最終的な電気的結合部の形状とし
ては第１０図に示したもの、もしく第８図に示したもの
となる。以上の実施例ではエネルギビームとしてＹＡＧ
レーザを利用する場合について説明したがこれに限らず
他のレーザビームでもよいことは勿論、電子ビーム等の
他のエネルギビームで６良い。

（ト）発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、結合部
予定箇所の絶縁膜に対するエネルギビームの照射工程は
、当該予定箇所に少なくとも半導体膜の一部分を残存せ
しめた状態で施すことによって、斯る半導体膜がエネル
ギビームの吸収体として作用するので、結合部形成のた
めの除去工程として２回の工程で済むばかりか微細な結
合部を大面積にわたって容易に形成することが可能とな
る。

４、図面の簡単な＃１．ＦＩＥ 第１図は本発明の製造方法によって製造される光起電力
装置の要部断面図、第２図及び第３図は本発明製造方法
の一実施例の工程別要部断面図、第４図は従来の工程を
示す要部断面図、第５図及び第６図は他の実施例の工程
別要部断面図、第７図及び第８図は第６図の工程後の形
態の異なる結合部の要ｆｆ１ｆｌｆ面図、第９図及び第
１０図は更に他の実施例の工程別要部断面図、第１１図
は本発明の製造方法の対象となる光起電力装置の典型例
を示す要部断面図、を夫々示している。

第２図 出顆人　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　西野卓嗣（外１名） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体膜、
   第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳し、
   当該第２背面電極膜と受光面電極膜とを受光領域内で複
   数箇所電気的に結合する光起電力装置の製造方法であっ
   て、 上記半導体膜及び第１背面電極膜形成後、結合部を形成
   すべき予定箇所の少なくとも中央部に半導体膜の一部分
   を残して第１背面電極膜の開孔部を形成する工程と、上
   記開孔部を覆って半導体膜上に絶縁膜を形成する工程と
   、上記結合部予定箇所に残存した半導体膜部分上の絶縁
   膜に対してエネルギビームを照射して、下層の半導体膜
   部分と共に除去する工程と、を備えることを特徴とする
   光起電力装置の製造方法。