JPH03124067A - 光起電力装置およびその製造方法 - Google Patents
光起電力装置およびその製造方法Info
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- JPH03124067A JPH03124067A JP1262639A JP26263989A JPH03124067A JP H03124067 A JPH03124067 A JP H03124067A JP 1262639 A JP1262639 A JP 1262639A JP 26263989 A JP26263989 A JP 26263989A JP H03124067 A JPH03124067 A JP H03124067A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
- H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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。
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、太陽電池や光センサ等に用いられる光起電力
装置に係り、特に薄いフィルム状の複数個の発電区域な
直列接続した光起電力装置およびその製造方法に関する
。
装置に係り、特に薄いフィルム状の複数個の発電区域な
直列接続した光起電力装置およびその製造方法に関する
。
従来、太陽電池や光センサ等として用いられているフィ
ルム状半導体導電性モジュールは限られたスペース内で
より多くの光線を受けて、それを電気エネルギーに変換
するために、多数の発電区域をもつ素子を平面状に配置
し、これら多数の発電区域を直列接続した薄いフィルム
状のものが利用されている。
ルム状半導体導電性モジュールは限られたスペース内で
より多くの光線を受けて、それを電気エネルギーに変換
するために、多数の発電区域をもつ素子を平面状に配置
し、これら多数の発電区域を直列接続した薄いフィルム
状のものが利用されている。
第３図は、絶縁性基板上に透明電量層、非晶質半導体層
としての非晶質シリコン（以下ａ−３ｉと記す）層及び
裏面電極層としての導電性印刷電極層を積層してなる単
位太陽電池素子が直列接続されたａ−３ｉ太陽電池の構
成図である。このａＳｉ太陽電池は、１枚のカラス基板
１上に透明電極層２（２１〜２３）、ａ−８ｉ層３（３
１〜３３）、導電性印刷電極層４（４１〜４３）が積層
されて複数の単位太陽電池素子が形成されており、この
単位太陽電池素子は当該素子の導電性印刷電極層を隣接
素子の透明電極層に接触するようにして直列接続されて
いる。
としての非晶質シリコン（以下ａ−３ｉと記す）層及び
裏面電極層としての導電性印刷電極層を積層してなる単
位太陽電池素子が直列接続されたａ−３ｉ太陽電池の構
成図である。このａＳｉ太陽電池は、１枚のカラス基板
１上に透明電極層２（２１〜２３）、ａ−８ｉ層３（３
１〜３３）、導電性印刷電極層４（４１〜４３）が積層
されて複数の単位太陽電池素子が形成されており、この
単位太陽電池素子は当該素子の導電性印刷電極層を隣接
素子の透明電極層に接触するようにして直列接続されて
いる。
この種の太ＩＩ％電池は、先ずガラス基板１上に■Ｔ○
（インジウムスズ酸化物）、５ｎＯｚ（酸化スズ）等の
透明電導膜を電子ビーム蒸着、スパッタリングあるいは
熱ＣＶＤ法で５００−１００００八程度の厚さに一面に
形成する。そして、透明ｔｉ層２は透明電導膜をレーザ
ビームを用いてパターニングするか、あるいはフォトリ
ングラフィ法を用いてフォトレジストパターンを形成し
、エツチングすることにより形成される。
（インジウムスズ酸化物）、５ｎＯｚ（酸化スズ）等の
透明電導膜を電子ビーム蒸着、スパッタリングあるいは
熱ＣＶＤ法で５００−１００００八程度の厚さに一面に
形成する。そして、透明ｔｉ層２は透明電導膜をレーザ
ビームを用いてパターニングするか、あるいはフォトリ
ングラフィ法を用いてフォトレジストパターンを形成し
、エツチングすることにより形成される。
次に、ａ−８ｉ層は１、透明型（々１層２側から、例え
ばｐ形ａ−３ｉ層を厚さ約２００＾、ノンドーフ゛ａＳ
ｉ層を厚さ０ 、２−１ μｍ、■〕形ａ−８ｉＪｔ４
を厚さ約５０ＯＡにシランガスのプラズマ放電分解で成
長させて形成する。なお、ｎ形はほう素、炭素、ｎ形は
燐をぞれぞれ添加する。このａ−３ｉ層をレーザビーム
によりパターニングして領域３１．３２．３３に分割す
る。次いで、印刷法によりパターン化された導電性裏面
電極層４を印刷して太陽電池を形成する。
ばｐ形ａ−３ｉ層を厚さ約２００＾、ノンドーフ゛ａＳ
ｉ層を厚さ０ 、２−１ μｍ、■〕形ａ−８ｉＪｔ４
を厚さ約５０ＯＡにシランガスのプラズマ放電分解で成
長させて形成する。なお、ｎ形はほう素、炭素、ｎ形は
燐をぞれぞれ添加する。このａ−３ｉ層をレーザビーム
によりパターニングして領域３１．３２．３３に分割す
る。次いで、印刷法によりパターン化された導電性裏面
電極層４を印刷して太陽電池を形成する。
透明電導膜のパターニングの際に使用している波長１．
０６μｍのＹＡＧレザービームを用いてａ−３ｉ層をパ
ターニングしようとすると、ａ −８ｉ層の吸収率が低
いためレーザパワーを大きくする必要があり、このため
ａ−３ｉ層がパターン化された時、第３図に示す透明電
極層のレーザ露光部２６．２７の部分で損傷を受ける。
０６μｍのＹＡＧレザービームを用いてａ−３ｉ層をパ
ターニングしようとすると、ａ −８ｉ層の吸収率が低
いためレーザパワーを大きくする必要があり、このため
ａ−３ｉ層がパターン化された時、第３図に示す透明電
極層のレーザ露光部２６．２７の部分で損傷を受ける。
これを解決するため、従来の方法ではａ−３ｉ層がよく
吸収する波長０．５３μｍのＹＡＧレーザを用いていた
。したがって、従来のパターニングにおいては、透明電
導膜とａ−８ｉ層に適した波長か出力できるよう構成し
なければならず、装置が複雑化になると共に、ａ−３ｉ
ｌの表面状態によっても反射率が異なるため、再現性が
よくないという問題があった。
吸収する波長０．５３μｍのＹＡＧレーザを用いていた
。したがって、従来のパターニングにおいては、透明電
導膜とａ−８ｉ層に適した波長か出力できるよう構成し
なければならず、装置が複雑化になると共に、ａ−３ｉ
ｌの表面状態によっても反射率が異なるため、再現性が
よくないという問題があった。
本発明の目的は、透明電極層と導電性印刷電極層とを接
続する導電性通路を、ａ−９ｉ層の表面状態および膜厚
に影響されることなく形成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。
続する導電性通路を、ａ−９ｉ層の表面状態および膜厚
に影響されることなく形成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。
また他の目的は、信頼性が高くかつ安定した特性をもつ
光起電力装置を提供することにある。
光起電力装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の光起電力装置の
製造方法は、絶縁性透明基板上に間隔を介して複数の透
明電極層を設け、その上に非晶質半導体層、パターン化
された導電性印刷電極層を積層して複数の発電区域を形
成した後、レーザビームを基板側から照射して前記透明
電極層、非結晶半導体及び導電性印刷電極層を加熱溶融
して得られる合金層からなる導電性通路を形成し、前記
各発電区域を直列接続するものである。
製造方法は、絶縁性透明基板上に間隔を介して複数の透
明電極層を設け、その上に非晶質半導体層、パターン化
された導電性印刷電極層を積層して複数の発電区域を形
成した後、レーザビームを基板側から照射して前記透明
電極層、非結晶半導体及び導電性印刷電極層を加熱溶融
して得られる合金層からなる導電性通路を形成し、前記
各発電区域を直列接続するものである。
上記導電性通路は、導電性印刷電極層を非貫通状態に形
成されている。
成されている。
上記透明゛電導膜のパターニングおよび導電性通路の形
成には同一波長のレーザビームを用いられる。このレー
ザビームの波長は１．０６７１ｍである。
成には同一波長のレーザビームを用いられる。このレー
ザビームの波長は１．０６７１ｍである。
また本発明の光起電力装置は、絶縁性透明基板上に間隔
を介して設けられた複数の透明電極層と、透明電（支）
層を覆って設けられた非晶質半導体層と、非晶質半導体
層に積層され、かつ一部が隣接する透明電極層に非晶質
半導体層を介して重合するようにパターン化された導電
性印刷電極層とから成る複数の発電区域を有し、前記基
板側からレーザビームを照射して前記透明電極層、非結
晶半導体層および導電性印刷電極層を加熱溶融して得ら
れた合金層からなる導電性通路を、導電性印刷電極層を
非貫通状態で設け、該導電性通路により各発電区域が直
列接続されたものである。
を介して設けられた複数の透明電極層と、透明電（支）
層を覆って設けられた非晶質半導体層と、非晶質半導体
層に積層され、かつ一部が隣接する透明電極層に非晶質
半導体層を介して重合するようにパターン化された導電
性印刷電極層とから成る複数の発電区域を有し、前記基
板側からレーザビームを照射して前記透明電極層、非結
晶半導体層および導電性印刷電極層を加熱溶融して得ら
れた合金層からなる導電性通路を、導電性印刷電極層を
非貫通状態で設け、該導電性通路により各発電区域が直
列接続されたものである。
レーザビームを基板側から照射すると、各発電区域の透
明型ｔｆｉ層、ａ−３ｉ層及び隣接発電区域の導電性印
刷電極層まで加熱され、溶融した透明電極層と導電性印
刷裏面電極層から得られる合金層により導電性通路が形
成される。この導電性通路により各発電区域の透明電極
層と隣接発電区域の導電性印刷電極層とが一体的に結合
された太陽電池が構成される。上記方法でレーザビーム
を照射することにより、ａ−３ｉ層の表面状態および膜
厚に影響されることなく導電性通路を形成することかで
きる。また導電性印刷型ｔ４ｉＭが充分な厚みをもって
いるため、導電性通路はレーザビームのパワー調節によ
って導電性印刷電極層を貫通させないで形成することで
きるから、光起電力装置が再現性よく製造することがで
きる。更にレーザビームの波長として透明電極層のパタ
ーニングに適した１、０６μｍのみを用いているため、
装置構成が簡単になる。
明型ｔｆｉ層、ａ−３ｉ層及び隣接発電区域の導電性印
刷電極層まで加熱され、溶融した透明電極層と導電性印
刷裏面電極層から得られる合金層により導電性通路が形
成される。この導電性通路により各発電区域の透明電極
層と隣接発電区域の導電性印刷電極層とが一体的に結合
された太陽電池が構成される。上記方法でレーザビーム
を照射することにより、ａ−３ｉ層の表面状態および膜
厚に影響されることなく導電性通路を形成することかで
きる。また導電性印刷型ｔ４ｉＭが充分な厚みをもって
いるため、導電性通路はレーザビームのパワー調節によ
って導電性印刷電極層を貫通させないで形成することで
きるから、光起電力装置が再現性よく製造することがで
きる。更にレーザビームの波長として透明電極層のパタ
ーニングに適した１、０６μｍのみを用いているため、
装置構成が簡単になる。
第１図（ａ）−（ｄ）は本発明の光起電力装置の一実施
例として非晶質シリコン太陽電池の製造に関する工程図
である。なお、第３１．／Ｉに共通の部分には同一符号
が付されている。先ず、図（ａ）に示すように、ガラス
基板１上には熱ＣＶＤにより厚さ８００Ａに形成された
Ｓｎ○２からなる透明電導膜を波長が１．０６μｍのＹ
ＡＧレーザビームによりパターニングして透明電極層２
（２１〜２３）を形成する。次いで、図（ｂ）に示すよ
うにρｉ ｎ接合を有するａ−９ｉ層３をプラズマＣＶ
Ｄ法を用いて約０．８μｎ１の厚さに形成し、更に図（
ｃ）に示すように印刷法により導電性印刷電極層４（４
１〜４３）を１０〜３０μｍの厚さに形成する。この導
電性印刷電極屑４は隣接する透明電極層２に一部がａ−
３ｉ層３を介して重なるように形成されている。この重
なっている画電極層部分において単位太陽電池素子間の
接続か行われる。すなわち、この画電極層部分のガラス
基板側から１，０６波長のレーザビームを照射すると、
第２図に示すように、各発電区域の透明電極層２、ａ−
３ｉ層３及び隣接発電区域の導電性印刷電極層４が加熱
溶融して得られる合金層６からなる導電性通路５（５１
，５２）が形成される。この導電性通路５により導電性
印刷電極１１４１．４２がそれぞれ透明電極層２２．２
３と接続され、単位太陽電池素子を直列接続したａ−３
ｉ太陽電池が構成される。
例として非晶質シリコン太陽電池の製造に関する工程図
である。なお、第３１．／Ｉに共通の部分には同一符号
が付されている。先ず、図（ａ）に示すように、ガラス
基板１上には熱ＣＶＤにより厚さ８００Ａに形成された
Ｓｎ○２からなる透明電導膜を波長が１．０６μｍのＹ
ＡＧレーザビームによりパターニングして透明電極層２
（２１〜２３）を形成する。次いで、図（ｂ）に示すよ
うにρｉ ｎ接合を有するａ−９ｉ層３をプラズマＣＶ
Ｄ法を用いて約０．８μｎ１の厚さに形成し、更に図（
ｃ）に示すように印刷法により導電性印刷電極層４（４
１〜４３）を１０〜３０μｍの厚さに形成する。この導
電性印刷電極屑４は隣接する透明電極層２に一部がａ−
３ｉ層３を介して重なるように形成されている。この重
なっている画電極層部分において単位太陽電池素子間の
接続か行われる。すなわち、この画電極層部分のガラス
基板側から１，０６波長のレーザビームを照射すると、
第２図に示すように、各発電区域の透明電極層２、ａ−
３ｉ層３及び隣接発電区域の導電性印刷電極層４が加熱
溶融して得られる合金層６からなる導電性通路５（５１
，５２）が形成される。この導電性通路５により導電性
印刷電極１１４１．４２がそれぞれ透明電極層２２．２
３と接続され、単位太陽電池素子を直列接続したａ−３
ｉ太陽電池が構成される。
導電性印刷電極層の材質は、Ｎｉ粒を充填材、樹脂をバ
インダーとした１５０〜２００℃の低温で焼成できるペ
ーストが用いられる。
インダーとした１５０〜２００℃の低温で焼成できるペ
ーストが用いられる。
本発明の光起電力装置を応用した太陽電池では、２００
１ｕｘの入射光に対して出力が７％以上の高効率が得ら
れた。
１ｕｘの入射光に対して出力が７％以上の高効率が得ら
れた。
上述のとおり、本発明によれば、各発電区域を接続する
導電性通路を形成するのに、レーザビームを絶縁性透明
基板を通して照射するので、レーザビームのパワーが多
少大きくしても導電性印刷電極層に悪影響を与えること
なく、ａ−３ｉ層の表面状態および膜厚による反射率の
違いを解決でき、再現性よく光起電力装置を製造するこ
とができる。
導電性通路を形成するのに、レーザビームを絶縁性透明
基板を通して照射するので、レーザビームのパワーが多
少大きくしても導電性印刷電極層に悪影響を与えること
なく、ａ−３ｉ層の表面状態および膜厚による反射率の
違いを解決でき、再現性よく光起電力装置を製造するこ
とができる。
また単位太陽電池素子間を接続する導電性通路が基板側
からの照射によって得られた合金層で形成され、かつ外
部と接触しないため、光起電力装置の信頼性が向上する
と共に、安定がつ高効率の出力特性が得られる。
からの照射によって得られた合金層で形成され、かつ外
部と接触しないため、光起電力装置の信頼性が向上する
と共に、安定がつ高効率の出力特性が得られる。
更に導電性通路の形成に透明電導膜のパターニングに適
した波長のレーザビームを使用するので、装置構成が簡
単になり、製造コストの低減が図れ第 ■ 図 る。
した波長のレーザビームを使用するので、装置構成が簡
単になり、製造コストの低減が図れ第 ■ 図 る。
第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の光起電力装置の製造
方法の工程図、第２図は第１図（ｄ）の導電性通路部分
を拡大した断面図、第３図は従来の太陽電池の構成図で
ある。 １・・・ガラス基板、３・・・透明電極層、２（２１〜
２２ ） 、、、透明電極層、３ ・ａ −Ｓ ｉ層、
４（４１〜４３）・・・導電性印刷電極層、５（５１，
５２）・・導電性通路、６・・・合金層。
方法の工程図、第２図は第１図（ｄ）の導電性通路部分
を拡大した断面図、第３図は従来の太陽電池の構成図で
ある。 １・・・ガラス基板、３・・・透明電極層、２（２１〜
２２ ） 、、、透明電極層、３ ・ａ −Ｓ ｉ層、
４（４１〜４３）・・・導電性印刷電極層、５（５１，
５２）・・導電性通路、６・・・合金層。
Claims (6)
- （１）絶縁性透明基板上に間隔を介して複数の透明電極
層を設け、その上に非晶質半導体層、パターン化された
導電性印刷電極層を積層して複数の発電区域を形成した
後、レーザビームを基板側から照射して前記透明電極、
非結晶半導体及び導電性印刷電極を加熱溶融して得られ
る合金層からなる導電性通路を形成し、前記各発電区域
を直列接続する光起電力装置の製造方法。 - （２）導電性通路は導電性印刷電極層を非貫通状態に形
成されていることを特徴とする請求項１記載の製造方法
。 - （３）導電性印刷電極層はＮｉ粒を充填材、樹脂をバイ
ンダーとしたペーストにより形成されていることを特徴
とする請求項１記載の製造方法。 - （４）透明電導膜のパターニングおよび導電性通路の形
成に同一波長のレーザビームを用いることを特徴とする
請求項１記載の製造方法。 - （５）レーザビームの波長が１．０６μｍであることを
特徴とする請求項４記載の製造方法。 - （６）絶縁性透明基板上に間隔を介して設けられた複数
の透明電極層と、透明電極層を覆って設けられた非晶質
半導体層と、非晶質半導体層に積層され、かつ一部が隣
接する透明電極層に非晶質半導体層を介して重合するよ
うにパターニングされた導電性印刷電極層とから成る複
数の発電区域を有し、前記基板側からレーザビームを照
射して前記透明電極層、非結晶半導体層および導電性印
刷電極層を加熱溶融して得られた合金層からなる導電性
通路を、導電性印刷電極層を非貫通状態で設け、該導電
性通路により各発電区域が直列接続された光起電力装置
。
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