JPH0476227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光照射により光起電力を発生する
アモルフアス半導体を含む非単結晶半導体が絶縁
表面を有する基板上に設けられた光電変換素子
（単に素子ともいう）を複数個電気的に直列接続
した、高い電圧の発生が可能な光電変換装置にお
ける連結部の作製方法に関する。

この発明は、レーザ・スクライブ（以下LSと
いう）により光電変換装置を作製せんとした場
合、それぞれの素子を直列に接続する連結部にお
いて、基板上の第１の導電膜と、半導体上の第２
の導電膜とがその大きさにより互いにシヨートし
てしまい、電気的に直列接続がされなくなつてし
まうことを防ぐため、連結をさせる開溝（以下第
２の開溝という）を半導体の両側端よりも「内
部」に設けたことを特徴としている。

この発明は、光電変換装置パネル（以下単にパ
ネルという）の周辺部、特にこのパネルを矩形ま
たは長方形とした時、外部取り出し電極の形成さ
れていない他の２側部においても、その連結部、
即ち１つの素子の下側電極（第１の導電膜により
作られた第１の電極）と隣の素子の上側電極（第
２の導電膜により作られた第２の電極）とが、第
２の電極より延在させた導体により第１の電極と
第２のコンタクトで連結させたことを特長として
いる。

従来より、一般にパネルはその側端部におい
て、基板が1μ〜0.1mmの凹面または凸面のそりを
有している。かかる側端部ではレーザ光の焦点が
ぼけるため、第１の導電膜を所定の素子に必要な
第１の電極の形状に完全に電気的に分離できな
い。

またこの第１の電極が酸化スズ、酸化インジユ
ームを主成分とするCTFとすると、基板の側面
に電子ビーム蒸着法等で形成する際、CTFがま
わりこみ、その側面での導通性をLSでは除去す
ることができない。

即ち、それぞれの素子を直列に連結する連結部
においてシヨートしてしまう場合があることが判
明した。即ち、もし連結部が半導体の端部までに
至る開溝（第２の開溝）を形成させると、、この
連結部にて第２の電極はその隣の素子の開溝より
外側の第１の導電膜とも電気的に連結する。さら
にこの導電膜はリークにより前記した第２の電極
下の第１の導電膜とシヨートしているため、結果
として１つの素子の上下の電極間が周辺部でシヨ
ートしてしまい、光起電力を発生させることがで
きなくなつてしまう。このためこの周辺部のシヨ
ートによる光起電力の低下を防ぐことは工業上き
わめて重要であつた。

即ち、本発明はかかる問題を解決し、連結に重
要な第２の開溝を形成させた半導体の巾よりも小
さく内側にLSにより形成せしめ、１つのパネル
において隣あつたそれぞれの素子を直列に側端部
にてシヨートさせることなく連結させたものであ
る。

さらに、本発明は、第１の導電膜を電気的に開
溝（以下第１の開溝という）の形成の際レーザ光
の焦点ぼけのために切断しにくい基板端を除去す
るため、この側端より内部（一般には0.3〜５mm）
にレーザ光を用いて開溝（以下第４の開溝とい
う）を形成させることにより、それぞれの素子用
の第１の電極を４本の開溝（２本の第１の開溝お
よび２本の第４の開溝）により回りを取り囲む構
成とせしめた。

かくして前記したごとき基板端部の基板のそり
等によるレーザ加工のばらつきによる電極間の電
気シヨートを除去することができた。

本発明はかかる集積化構造をマスクを用いずに
成就するものであるが、この集積化の際、余分の
工程がかかりやすい基板の側端部を集積化工程と
同一のLS工程で成就するものである。

さらに本発明においては、このレーザスクライ
ブ工程を用いるに加えて、そのスクライブライン
の合わせ精度に冗長（余裕）度をもたせたことが
重要である。そのため隣合つた素子間の第１の電
極（下側）と、他の素子の第２の電極（上側電
極）とがこの半導体の「外側」で互いに連結をさ
せるのではなく、半導体の「内部」側にLSで形
成された第２の開溝を利用して、第２の電極より
延在した導体リードとにより第１の電極の側面ま
たは側面と上坦面において電気的に連結させるコ
ンタクトを構成させることにより、スクライブラ
インの開溝の位置に冗長度を持たせることができ
た。

以下、図面の実施例に従つて本発明を説明す
る。

第１図は本発明を用いた光電変換装置のパネル
５０を上面より示したものである。即ち、図面に
おいて、光電変換素子３１，１１は連結部１２を
経て直列に連結して集積化させた光電変換装置５
０を設けている。パネルの上端部、下端部に枠と
電気的にシヨートしないように、分離溝３６が設
けられている。

この連結部１２を構成する３本の開溝のうち、
図面では第２の開溝を代表して示す。そのため、
図面では分離溝３６にまでこの開溝が至らず内部
側に直線状に設けている。

第１図のパネルにおいて、その大きさは20cm×
60cm，40cm×120cm，40cm×60cm等の任意の大き
さを設計によつて得ることができる。

第１図におけるＡ−A′の縦断面図を第２図に
示している。さらにＢ−B′の縦断面図を第３図
Ｂに、Ｃを第３図Ａに拡大して示している。番号
はそれぞれに対応させている。

第２図は第１図Ａ−A′の縦断面図を示す。即
ち、本発明の製造工程を示す縦断面図である。

第２図Ａおよび第３図において、絶縁表面を有
する基板例えば透光性基板１即ちガラス板（例え
ば厚さ1.2mm、長さ（図面では左右方向）60cm、
巾20cm）、透光性有機樹脂（厚さ100μまたは透光
性有機樹脂膜上に窒化珪素膜（厚さ0.1〜1μ）が
形成された基板）を用いた。さらにこの上面に全
面にわたつて、透光性導電膜例えばITO（約1500
Å）＋SnO₂（200〜400Å）またはハロゲン元素が
添加された酸化スズを主成分とする透光性導電膜
（1500〜10000Å）を真空蒸着法、LP CVD法、
プラズマCVD法またはスプレー法により形成さ
せた。

この後、この基板の上側より、YAGレーザ加
工機（日本レーザ製）により0.5〜3W平均出力を
加え、スポツト径30〜70μφ例えば50μφ、周波数
7KHz、パルス巾0.1μ秒をマイクロコンピユータ
数を制御して照射し、その走査によりスクライブ
ライン用開溝１３，１３′を形成させ、各素子領
域間および外部引出し電極領域５を分割した。

そして第１の電極３７，３９を作製した。

このLSにより形成された第１の開溝１３，１
３′は巾約50μ長さ20cmとし、深さは第１の電極
それぞれを完全に切断分離した。この長さは第１
図における図面の上端から下端まで通り抜けさ
せ、開溝の形成の走査スピードを2m／分と速く
させた。

かくして外部引出し電極領域５、第１の素子領
域３１および第２の素子領域１１を構成させた。
これらの素子の巾は10〜20mmとした。

加えて第３図に示すごとく、基板の側部におけ
る分離溝３６用の第４の開溝５６も同様のLSプ
ロセスにより作製した。その結果、パネルにおけ
る素子領域３１を周辺部の不均質な不要導電膜１
５即ち側端部での凹部凸部の基板のそりでレーザ
光の焦点がぼけ、開溝１３，１３′の形成できな
い領域１７と電気的に分離した。かくして素子が
作られる活性領域１４において開溝１３により素
子３１，１１の第１の電極を電気的に分離した。

この後、この活性領域１４、第１の開溝および
第４の開溝を覆い上面にプラズマCVD法または
LP CVD法、光CVD法、光プラズマCVD法、
LT CVD法（HOMO CVD法ともいう）により
光照射により光起電力を発生させる非単結晶半導
体特にPNまたはPIN接合を有する非単結晶半導
体層３を0.2〜1.0μ代表的には0.4〜0.6μの厚さに
形成させた。その代表例は、Ｐ型半導体
（SixC_1-X Ｘ＝0.8 50〜150Å）２３−Ｉ型アモ
ルフアスまたはセミアモルフアスのシリコン半導
体（0.4〜0.6μ）２４−Ｎ型の微結晶（100〜200
Å）またはSixC_1-X（０＜Ｘ＜１ 例えばＸ＝0.9）
の半導体２５よりなる１つのPIN接合を有する非
単結晶半導体３とした。この半導体としてＰ型半
導体（SixC_1-X）−Ｉ型Si半導体−Ｎ型Si半導体−
Ｐ型Si半導体−Ｉ型SixGe_1-X半導体−Ｎ型半導
体よりなる２つのPIN接合と１つのPN接合を有
するタンデム型のPINPIN…PIN接合の半導体３
としてもよい。かかる非単結晶半導体３をCTF
の活性領域１４および開溝１３，１３′上の全面
にわたつて均一の膜厚で形成させた。

さらに第２図Ｂに示されるごとく、第１の開溝
１３の左側に第２の開溝１８を50μの巾に100〜
200μの距離７をわたらせて第２のLS工程により
形成させた。

かくして第２の開溝１８は第１の電極の側面
８，９を露出させた。この時、LSのスキヤンス
ピードが60cm／分またはそれ以下では側面のみが
露出される。しかしこのスピードを100cm／分〜
250cm／分とすると、側面のみならずその上坦面
を0.5μ〜5μの巾で同時に露呈させることができ
た。即ち、LSにより半導体は1420℃で溶けて除
去されるが、これよりも数倍強い即ち昇華温度が
1850℃であるSnO₂等のCTFは残りやすい。加え
て、レーザ光が中心部がガウス分布により強いた
め、開溝の中心部は半導体とCTFとがともに除
去され、開溝の周辺部は半導体のみが除去される
ためである。さらにこの後1/10HFで残存物を溶
去した。第２の電極と同一材料の導体を延在さ
せ、コンタクトを第２の導体を積層させて構成さ
せた。

この第２の開溝１８は第３図Ａに示されるごと
く、半導体３の端部２７の内側にて終端２６をさ
せている。これはLSの際、基板またはレーザ光
源を走査させ、一定の速度になつた後２６より照
射を開始するか、または２６にて照射を中止させ
て同期させた。かかる第２の開溝端２６が半導体
の端部２７より内側とすることにより、素子３１
の第１の電極３７と第２の素子１１の第２の電極
３８との連結に際し、基板の側端部１７にてシヨ
ートすることを防ぐことができた。

さらにこの半導体上の第２の電極がこの半導体
よりも大きくても、またパターンずれを起こし、
半導体の端部２７より外側にずれても、連結部を
経由してその素子の第１の電極とシヨートするこ
とをも防ぐことができる。

また第２図Ｂより明らかなごとく、第１の素子
の第１の電極３７の一部を第２の開溝の右側９に
残存させている。

かかる残存領域がない場合、レーザ光の高熱
（〜2000℃）によりこの開溝の近傍がレーザアニ
ールされ多結晶半導体となり絶縁性に劣化が起き
てしまう。この多結晶は基板のガラス基板表面上
に著しく発生しやすいため、この凸部９によりこ
の結晶化を防ぎ、側面９と１６とが電気的にシヨ
ートしてしまうことを防いでいる。即ち、第２図
Ｃにおける第１の電極３９と同じ素子の第２の電
極３８とがシヨートしてしまうことを防ぐことが
できた。この９の部分に残存するCTFは20〜
200μの巾を有せしめた。

第２図において、さらにこの上面に第２図Ｃに
示されるごとく、裏面の第２の導電膜４を形成
し、その導電膜と同一材料を延在させて第１の電
極の側面または側面と上坦面１８とコンタクトを
構成させた。

かくすることにより、側面または側面と上坦面
のコンタクトで1.5Ω／cm以下の低い接触抵抗と
することができた。即ち、本発明における連結部
は第２の電極より「同一の導体」がコンタクトに
延在し、第１の電極の側面または側面と上坦面の
露呈した面に密接せしめたことが特長である。

この第２の導電膜４は透光性導電膜を100〜
1400Åの厚さにITO（酸化インジユームスズ）に
より形成し、さらにその上面にチタン（10〜50
Å）、銀（100〜500Å）、クロムを300〜3000Åの
厚さに形成した。またはITO上にクロムを300〜
3000Åの厚さに形成した。例えばITOを1050Å、
クロムを1500Åの２層構造とした。

かくしてCTFに対しITOがコンタクト（酸化
物−酸化物コンタクト）を構成せしめた。

このクロム上にニツケルその他の金属を形成し
てもまたクロムの代わりにニクロムを用いること
も可能である。

この第２の導電膜の大きさ５７は、側部におい
て第３図Ａに示されるごとく、第２の開溝端２６
よりも大きくし、また半導体３の側部２７より内
部側に設けられていることが好ましい。

この第２の導電膜の端部５７の作製は、第２の
導電膜を電子ビーム蒸着法にて作製の際、基板ホ
ルダ（枠）により周辺部をマスクして作製した。

さらに第３のLS法により、切断分離用の第３
の開溝２０を設けた。

この開溝は導電膜４を完全に切断させている。
このレーザ光の照射により、昇華性導体のITOお
よびクロムを選択し、除去することが可能となつ
た。この時、レーザ光の焦点をこの第２の導電膜
に対して合わせ込んでいるため、パネルの側部１
５（第３図）において、その下の半導体に開溝が
形成させにくかつた。

さらに、この第３の開溝下の半導体上部を酸化
６してそれぞれの第２の電極間のクロストーク
（リーク電流）の発生を防止した。

かくして第２図Ｃに示されるごとく、複数の素
子３１，１１を連結部１２で直列接続した。

第２図Ｄはさらに本発明を光電変換装置として
完成させんとしたものであり、即ちパツシベイシ
ヨン膜としてプラズマ気相法により窒化珪素膜２
１を500〜5000Åの厚さに形成させ、各素子間の
リーク電流の発生を防いだ。さらに外部引き出し
パツド４９を周辺部５にて設けた。これらにポリ
イミド、ポリアミド、カプトンまたはエポキシ等
の有機樹脂２２を充填した。

第３図は第１図におけるＢ−B′およびＣの拡
大図である。

第３図Ａにおいて、２つの素子３１，１１およ
び連結部１２を有している。側端部１７において
も、第３図Ｂに示すごとく、CTF５９が残存し
てしまう。このため、これらの導体が残存して
も、素子３１、１１が動作不能を起こさないよう
にするため、さらにこの導体５９が残存しても、
ここの部分でパネルを外枠４６に固定することが
可能な構造を有せしめている。

即ち、基板の側端部１５にそつて、第１の導電
膜２は第４の開溝５６を形成し分離している。さ
らにこの第４の開溝を覆つて、半導体３を形成す
る。その後、この半導体に第２の開溝１８をその
半導体の内部２６側に設けている。

この分離溝３６により隣合つた素子の第１の導
電膜同志が１７でシヨートしていても、第２の開
溝１８の内部コンタクト２６によりそれぞれの電
極間のシヨートを防ぐことができた。また炭素繊
維枠４６により、導体１７が加圧されシヨートし
ても素子３１，１１は何等の特性劣化がない。即
ち、側部１５は開溝５６、側端５７による分離溝
３６により安定に外枠４６等と固定が可能となつ
た。さらに、樹脂４１で枠と光電変換装置と固定
しても、十分信頼性の高い装置とすることが可能
となつた。

かくして照射光１０に対し、この実施例のごと
き基板（60cm×20cm）において各素子を巾14.35
mm、連結部の巾150μ、外部引出し電極部の巾10
mm、周辺部４mmにより、有効面積（192mm×14.35
mm×40段 1102cm²即ち91.8％）を得ることができ
た。その結果、セグメントが9.3％の変換効率を
有する場合、パネルにて7.6％（AM1
（100mW／cm²））にて9.3Wの出力電力を有せしめ
ることができた。

さらに金属マスクをまつたく用いないため、大
面積パネルの製造工程において何等の工業上の支
障がなく、大電力発生用の大面積低価格大量生産
用にきわめて適している。

またさらにこの本発明によつて作られたパネル
例えば40cm×20cmまたは60cm×20cmを６ケまたは
４ケ直列にアルミサツシ枠内に組み合わせること
によりパツケージさせ、120cm×40cmのNEDO規
格の大電力用のパネルを設けることが可能であ
る。

またこのNEDO規格のパネルはシーフレツク
ス等の合わせ接着剤により他のガラス板その他の
機械的基体を本発明の光電変換装置の反射面側
（第２図では上側）にはりあわせて複合体とし、
風圧、雨等に対し機械強度の増加を図ることも有
効である。

本発明において、第２の開溝は半導体の端部よ
り内側（内部）を一本の溝とした場合を示した。
しかしLSに際し、その接触抵抗は大きくなると
いう欠点を有するが、走査中にパルスレーザ光を
不連続照射をすることにより孔状または破線状の
複数の開溝を設け、複数コンタクトとして構成さ
せてもよい。

第３図において、第２の導電膜は全面に形成せ
しめ、第５の開溝により５７の位置に基板側端部
と分離して設けてもよい。

第１図〜第３図において光入射は下側のガラス
板よりとした。しかし本発明はその光の入射側を
下側に限定するものではない。

なお、本発明は、第２の開溝を設けることなし
に、第２の電極材料をその下の半導体中に異常拡
散させた半導体金属混合体導体による、隣の素子
の第１の電極の上面にコンタクトを構成させる構
造を含まない。なぜなら、かかる構造において
は、この半導体と拡散金属例えばアルミニユーム
とが反応し、不良導体となりやすい。さらにかか
る金属と酸化物導体の第１の電極との界面で酸化
反応がおき、酸化アルミニユーム絶縁物が形成さ
れ、コンタクト不良を発生させる欠点を有し、そ
の接続抵抗は30Ω／cm以上となり、実用化がまつ
たく不可能であるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光電変換装置のパネルであ
る。第２図は本発明の光電変換装置の製造工程を
示す縦断面図である。第３図は本発明の第１図の
光電変換装置を拡大して示した縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に設けられた第１の電極と、該電極上
   に設けられた光照射により光起電力を発生させる
   非単結晶半導体と、該非単結晶半導体上に設けら
   れた第２の電極とを有する光電変換素子を複数直
   列に連結した光電変換装置の作製方法であつて、 絶縁表面を有する基板上に第１の電極を構成す
   る導電膜を形成する工程と、該導電膜にレーザ光
   によつて開溝を形成し複数に分割された第１の電
   極を形成する工程と、該工程において形成された
   開溝と直行する開溝をレーザ光により前記第１の
   電極の端部に形成する工程と、非単結晶半導体を
   前記第１の電極上にその端部を覆つて形成する工
   程と、前記第１の電極に対応して前記非単結晶半
   導体に前記第１の電極の端部に形成された開溝に
   至ることなく開溝をレーザ光によつて形成する工
   程と、前記第１の電極に対応して複数の第２の電
   極を形成し、前記半導体に設けられた開溝により
   第１の素子の第１の電極と第２の素子の第２の電
   極とを電気的に連結する工程とを有することを特
   徴とする光電変換装置の作製方法。