JPH0515071B2 - - Google Patents
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- JPH0515071B2 JPH0515071B2 JP59171401A JP17140184A JPH0515071B2 JP H0515071 B2 JPH0515071 B2 JP H0515071B2 JP 59171401 A JP59171401 A JP 59171401A JP 17140184 A JP17140184 A JP 17140184A JP H0515071 B2 JPH0515071 B2 JP H0515071B2
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- 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
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般的には電子素子、より特定的には
透明電極を包含する光起電力素子、光検出器、液
晶デイスプレイ等の電子素子に係る。本発明は、
前記素子の透明電極上に導電パターンを形成する
ためのめつき方法および装置を開示するものであ
る。
透明電極を包含する光起電力素子、光検出器、液
晶デイスプレイ等の電子素子に係る。本発明は、
前記素子の透明電極上に導電パターンを形成する
ためのめつき方法および装置を開示するものであ
る。
本発明は、広義には電気めつきにより透明導電
材料層上に高導電性の金属領域を形成する方法に
係る。光起電力セル、光検出器、液晶デイスプレ
イ等の非常に多くの電子素子は、比較的光透過性
であるべき少なくとも１個の電極を備えている。
これらの透明電極は好ましくは透明導電酸化物
（TCO）材料、特にインジウム−錫酸化物
（ITO）から形成される。TCO材料は導電性であ
るが、しばしばより高導電性の１又は複数の領域
を透明電極上に形成する必要がある。場合による
とTCO材料の導電率は著しく低く、発生電流の
全部を有効に収集し得ない。その場合、高効率低
抵抗の電流路を形成すべくTCO材料より導電率
の高い材料から形成された導電金属格子パターン
を透明電極上に形成しなければならない。例えば
大面積光起電力素子を製造する場合、低抵抗の光
発生電流収集用通路を形成すべく透明電極上に格
子パターンを形成する。
材料層上に高導電性の金属領域を形成する方法に
係る。光起電力セル、光検出器、液晶デイスプレ
イ等の非常に多くの電子素子は、比較的光透過性
であるべき少なくとも１個の電極を備えている。
これらの透明電極は好ましくは透明導電酸化物
（TCO）材料、特にインジウム−錫酸化物
（ITO）から形成される。TCO材料は導電性であ
るが、しばしばより高導電性の１又は複数の領域
を透明電極上に形成する必要がある。場合による
とTCO材料の導電率は著しく低く、発生電流の
全部を有効に収集し得ない。その場合、高効率低
抵抗の電流路を形成すべくTCO材料より導電率
の高い材料から形成された導電金属格子パターン
を透明電極上に形成しなければならない。例えば
大面積光起電力素子を製造する場合、低抵抗の光
発生電流収集用通路を形成すべく透明電極上に格
子パターンを形成する。
別の場合、電極との電気接点を形成するために
透明導電電極上に前記１個又は複数の金属化領域
を形成する必要がある。例えば液晶デイスプレイ
素子では、連結される制御回路とデイスプレイ素
子の透明電極との間に電気接続を形成する必要が
ある。このような電気接続は、透明電極の領域を
金属化することにより得られる。
透明導電電極上に前記１個又は複数の金属化領域
を形成する必要がある。例えば液晶デイスプレイ
素子では、連結される制御回路とデイスプレイ素
子の透明電極との間に電気接続を形成する必要が
ある。このような電気接続は、透明電極の領域を
金属化することにより得られる。
更に別の場合、反射機能を備えるべく透明導電
電極上に金属化領域を堆積させることが必要であ
る。例えば、(1)反射層が効率を増加すべく機能す
る光起電力セル、又は(2)電極に光反射領域を付加
することにより画像コントラスト及び／又は美的
アピールを強化させるデイスプレイ素子がこの例
に該当する。本発明方法に従いTCO材料上に形
成される金属化領域の種々の機能及び形状に関し
て、本分中に使用されている「金属パターン」又
は「金属領域」なる語は、全構造の金属化領域の
意であるが、連続層に限定されることなく、
TCO材料の全部又は一部を被覆し得る領域であ
るなら、非連続層、ストリツプ、格子、ネツトワ
ーク等であつてもよい。金属パターンの定義はパ
ターンの機能によつて限定されず、導電体、熱伝
導体、光反射体、熱反射体、装飾トリム等として
機能するパターンをも包含する。
電極上に金属化領域を堆積させることが必要であ
る。例えば、(1)反射層が効率を増加すべく機能す
る光起電力セル、又は(2)電極に光反射領域を付加
することにより画像コントラスト及び／又は美的
アピールを強化させるデイスプレイ素子がこの例
に該当する。本発明方法に従いTCO材料上に形
成される金属化領域の種々の機能及び形状に関し
て、本分中に使用されている「金属パターン」又
は「金属領域」なる語は、全構造の金属化領域の
意であるが、連続層に限定されることなく、
TCO材料の全部又は一部を被覆し得る領域であ
るなら、非連続層、ストリツプ、格子、ネツトワ
ーク等であつてもよい。金属パターンの定義はパ
ターンの機能によつて限定されず、導電体、熱伝
導体、光反射体、熱反射体、装飾トリム等として
機能するパターンをも包含する。
透明電極材料層に前記金属領域を付着させるた
めに従来使用されている方法は十分でないことが
認められている。金属化領域を形成する代表的な
例として、スパツタリング、蒸着又はイオンプレ
ーテイング等の真空被覆法が挙げられる。しかし
ながら真空被覆法は、(1)定義によるとこれらの方
法のいずれも真空が必要であり、従つて、比較的
高価で複雑な設備を使用する必要があり、(2)時間
消費型であり、更に(3)高度に熟練した作業者を必
要とするという点において、これらの方法を好ま
しからざるものにしている内在的限界がある。
めに従来使用されている方法は十分でないことが
認められている。金属化領域を形成する代表的な
例として、スパツタリング、蒸着又はイオンプレ
ーテイング等の真空被覆法が挙げられる。しかし
ながら真空被覆法は、(1)定義によるとこれらの方
法のいずれも真空が必要であり、従つて、比較的
高価で複雑な設備を使用する必要があり、(2)時間
消費型であり、更に(3)高度に熟練した作業者を必
要とするという点において、これらの方法を好ま
しからざるものにしている内在的限界がある。
また別の場合には、金属領域から形成される導
電パターンを印刷法で付着させる。この場合、(1)
金属インクのような導電材料をオフセツト型印刷
法により付着させるか又は(2)ステンシル又はスク
リーン印刷法により導電ペーストを付着させても
よい。これらの方法は廉価であるが、導電材料が
製造される電子素子を汚染するか又はその後の処
理工程に抵触する傾向のある有機結合剤を含んで
いるという点において、使用される導電材料の効
用が限定される。また、前記導電材料の導電率は
比較的低いので、好適に作動させるにはかなりの
膜厚で付着させなければならない。更に、これら
の有機結合剤含有導電材料ははんだ付接合が容易
でない。加えて、印刷された導電パターンは移動
又は処理中に損傷し易く時間の経過と共に劣化す
るので、このパターンの信頼性及び維持性は好適
とは言いがたい。
電パターンを印刷法で付着させる。この場合、(1)
金属インクのような導電材料をオフセツト型印刷
法により付着させるか又は(2)ステンシル又はスク
リーン印刷法により導電ペーストを付着させても
よい。これらの方法は廉価であるが、導電材料が
製造される電子素子を汚染するか又はその後の処
理工程に抵触する傾向のある有機結合剤を含んで
いるという点において、使用される導電材料の効
用が限定される。また、前記導電材料の導電率は
比較的低いので、好適に作動させるにはかなりの
膜厚で付着させなければならない。更に、これら
の有機結合剤含有導電材料ははんだ付接合が容易
でない。加えて、印刷された導電パターンは移動
又は処理中に損傷し易く時間の経過と共に劣化す
るので、このパターンの信頼性及び維持性は好適
とは言いがたい。
前記印刷法の変形として金属樹脂酸塩を使用す
る方法がある。市販の樹脂酸塩を有機材料と結合
した金属原子を含んでいる。使用時には、樹脂酸
塩を(1)所望のパターンで基板に付着させ、(2)有機
材料が導電パターン中の金属残部層を残して揮発
するように高温で仮焼する。このように形成され
た金属層は上述の目的の多くに電気的に適合する
が、金属樹脂酸塩の費用が高く、方法が時間消費
的であり、更に処理に使用される温度が高いた
め、この技術の使用は著しく制限される。例え
ば、費用を考慮しないとしても、高い処理温度
（300−600℃）ではアモルフアス半導体層が結晶
化するので、金属樹脂酸塩技術は薄膜アモルフア
ス光起電力素子に接点又は格子パターンを形成す
る場合には利用できない。
る方法がある。市販の樹脂酸塩を有機材料と結合
した金属原子を含んでいる。使用時には、樹脂酸
塩を(1)所望のパターンで基板に付着させ、(2)有機
材料が導電パターン中の金属残部層を残して揮発
するように高温で仮焼する。このように形成され
た金属層は上述の目的の多くに電気的に適合する
が、金属樹脂酸塩の費用が高く、方法が時間消費
的であり、更に処理に使用される温度が高いた
め、この技術の使用は著しく制限される。例え
ば、費用を考慮しないとしても、高い処理温度
（300−600℃）ではアモルフアス半導体層が結晶
化するので、金属樹脂酸塩技術は薄膜アモルフア
ス光起電力素子に接点又は格子パターンを形成す
る場合には利用できない。
透明電極に金属接点等の導電パターンを形成す
ることに伴なう問題は、非電気的又は自動触媒式
めつき法により部分的に解決される。非電気的め
つきの場合、金属化すべき部材を適当なめつき浴
に浸漬させた時に部材上に沈降する金属デポジツ
トの触媒として好適な活性化材料を用いて前記材
料を処理する。理想的条件下で、この方法は十分
な結果をもたらすが、(1)高い費用と(2)実施の困難
さにより効用が制限される。非電気的めつきの費
用は、同等の電気めつき法に比べると大型ヒータ
のオーダよりも高い。更に、良好な被覆を形成す
るためには、この方法のパラメータを非常に正確
に監視しなければならない。より具体的には、め
つき浴の温度、濃度又は純度に関する公差が正確
に維持されないと、透明電極に形成される導電被
覆は接着性、表面品質、堅牢性及び組成の点で問
題を生じる。従つて、非電気的めつきはシステム
のパラメータを一定に維持するために熟練者を使
用する必要がある。
ることに伴なう問題は、非電気的又は自動触媒式
めつき法により部分的に解決される。非電気的め
つきの場合、金属化すべき部材を適当なめつき浴
に浸漬させた時に部材上に沈降する金属デポジツ
トの触媒として好適な活性化材料を用いて前記材
料を処理する。理想的条件下で、この方法は十分
な結果をもたらすが、(1)高い費用と(2)実施の困難
さにより効用が制限される。非電気的めつきの費
用は、同等の電気めつき法に比べると大型ヒータ
のオーダよりも高い。更に、良好な被覆を形成す
るためには、この方法のパラメータを非常に正確
に監視しなければならない。より具体的には、め
つき浴の温度、濃度又は純度に関する公差が正確
に維持されないと、透明電極に形成される導電被
覆は接着性、表面品質、堅牢性及び組成の点で問
題を生じる。従つて、非電気的めつきはシステム
のパラメータを一定に維持するために熟練者を使
用する必要がある。
このような状況下で、半導体素子の透明電極
上、例えば光起電力セルの透明導電酸化物電極上
に高品質の金属層を堆積させるために、低費用で
実施が容易であり且つ高信頼性の導電性被覆方法
が必要とされている。電気めつき又は「電着」
は、導電基板に金属材料を堆積させるために広く
使用されている方法である。電気めつきは、基板
上に種々の金属材料を堆積させるためのめつき方
法として廉価であり制御が容易で且つ高速である
という利点を備える。しかしながら本発明以前に
は、透明導電酸化物上に金属材料を、例えば光起
電力素子上にインジウム錫酸化物層を堆積させる
技術は使用されていない。TCOに何らかの材料
をめつきさせた成功例は報告されているが、これ
らの材料のいずれも上記電子及び／又は光起電力
素子での使用に特に適合する金属材料ではなかつ
た。例えばI.Camlibel他はインジウム−錫酸化物
被覆ガラスに銀ハロゲン化物複合体を電気めつき
した。この内容は、“Applied Physics Letters”
33、９、１ November 1978所収の論文An
Experimental Display Structure Based Upon
Reversable Electrodeposition中に報告されてい
る。ここに開示された方法は材料化合物をTCO
上にめつきすることが可能であるが、堆積された
化合物は導電率及び厚さが非常に小さいため電気
接点又は電気導体として使用するには適していな
い。
上、例えば光起電力セルの透明導電酸化物電極上
に高品質の金属層を堆積させるために、低費用で
実施が容易であり且つ高信頼性の導電性被覆方法
が必要とされている。電気めつき又は「電着」
は、導電基板に金属材料を堆積させるために広く
使用されている方法である。電気めつきは、基板
上に種々の金属材料を堆積させるためのめつき方
法として廉価であり制御が容易で且つ高速である
という利点を備える。しかしながら本発明以前に
は、透明導電酸化物上に金属材料を、例えば光起
電力素子上にインジウム錫酸化物層を堆積させる
技術は使用されていない。TCOに何らかの材料
をめつきさせた成功例は報告されているが、これ
らの材料のいずれも上記電子及び／又は光起電力
素子での使用に特に適合する金属材料ではなかつ
た。例えばI.Camlibel他はインジウム−錫酸化物
被覆ガラスに銀ハロゲン化物複合体を電気めつき
した。この内容は、“Applied Physics Letters”
33、９、１ November 1978所収の論文An
Experimental Display Structure Based Upon
Reversable Electrodeposition中に報告されてい
る。ここに開示された方法は材料化合物をTCO
上にめつきすることが可能であるが、堆積された
化合物は導電率及び厚さが非常に小さいため電気
接点又は電気導体として使用するには適していな
い。
次に、インジウム錫酸化物被覆ガラスにヒ素ド
ープトｐ型テルル化カドミウムを電気めつきする
方法が、Monosolar Corporationにより
Monosolar、Inc.、DOE Photovoltaic Systems
Programs Summary December 1978、
Department of Energy Publication Number
DOE−ER−0075中に報告されている。
Monosolarの方法に従うと、ITO被覆ガラスに堆
積されるのは、導電率と堅牢性とが低いために電
気接点又は電気導体としての使用には不適当な半
導体材料層である。
ープトｐ型テルル化カドミウムを電気めつきする
方法が、Monosolar Corporationにより
Monosolar、Inc.、DOE Photovoltaic Systems
Programs Summary December 1978、
Department of Energy Publication Number
DOE−ER−0075中に報告されている。
Monosolarの方法に従うと、ITO被覆ガラスに堆
積されるのは、導電率と堅牢性とが低いために電
気接点又は電気導体としての使用には不適当な半
導体材料層である。
透明導電酸化物上に導電金属領域を形成する際
の問題に対して従来とられたひとつのアプローチ
は、(1)TCO上に第１の金属層を堆積させるため
に非電気的めつき浴を使用し、(2)次にこの金属層
を電気めつき用ベースとして使用するものであ
る。しかしながら、このアプローチは高価で制御
の困難な非電気的めつき工程が付加的に必要なた
め、適切とは言いがたい。
の問題に対して従来とられたひとつのアプローチ
は、(1)TCO上に第１の金属層を堆積させるため
に非電気的めつき浴を使用し、(2)次にこの金属層
を電気めつき用ベースとして使用するものであ
る。しかしながら、このアプローチは高価で制御
の困難な非電気的めつき工程が付加的に必要なた
め、適切とは言いがたい。
従つて、本発明の主要な目的は、導電性と堅牢
性とにすぐれた金属材料を透明導電酸化物上に直
接、簡単、高信頼性且つ経済的に電気めつきする
方法を開発することである。本発明方法に従う
と、高速、廉価及び制御容易な方法で高品質パタ
ーンの金属材料を透明導電酸化物上に電気めつき
することができる。更に、本発明の方法は透明電
極層を備える電子及び光起電力素子の素子構造及
び処理パラメータの双方に適合する。更に、本発
明の方法は後続処理工程に抵触することなくめつ
きされる電子及び光起電力素子の劣化を阻止す
る。
性とにすぐれた金属材料を透明導電酸化物上に直
接、簡単、高信頼性且つ経済的に電気めつきする
方法を開発することである。本発明方法に従う
と、高速、廉価及び制御容易な方法で高品質パタ
ーンの金属材料を透明導電酸化物上に電気めつき
することができる。更に、本発明の方法は透明電
極層を備える電子及び光起電力素子の素子構造及
び処理パラメータの双方に適合する。更に、本発
明の方法は後続処理工程に抵触することなくめつ
きされる電子及び光起電力素子の劣化を阻止す
る。
これらの利点は、薄膜アモルフアス半導体合金
層を有する光起電力素子の製造には特に重要であ
る。近年、それぞれ比較的大面積の実現が可能で
あり且つ対応する結晶部分と実質的に同等の動作
を有するpin型光起電力素子を製造すべくｐ型及
びｎ型材料を形成するようドープすることの可能
なアモルフアス半導体合金材料を堆積させるため
のシステムを開発すべく多大な努力が為されてい
る。なお、本文中で使用されている「アモルフア
ス」なる語は、短距離又は中距離の秩序性あるい
は場合によつては結晶性物質を包含してもよい
が、長距離の無秩序性を有する凡ての材料又は合
金の意である。
層を有する光起電力素子の製造には特に重要であ
る。近年、それぞれ比較的大面積の実現が可能で
あり且つ対応する結晶部分と実質的に同等の動作
を有するpin型光起電力素子を製造すべくｐ型及
びｎ型材料を形成するようドープすることの可能
なアモルフアス半導体合金材料を堆積させるため
のシステムを開発すべく多大な努力が為されてい
る。なお、本文中で使用されている「アモルフア
ス」なる語は、短距離又は中距離の秩序性あるい
は場合によつては結晶性物質を包含してもよい
が、長距離の無秩序性を有する凡ての材料又は合
金の意である。
今日では、(1)エネルギギヤツプ中の局在状態の
濃度が許容可能であり且つ(2)高品質の電子特性を
有するアモルフアスシリコン合金を、グロー放電
デポジシヨン又は真空蒸着技術により形成するこ
とが可能である。このような技術は、米国特許第
4226898号「結晶半導体等価型アモルフアス半導
体」（Stanford R.Ovshinsky and Arun
Madan、1980年10月７日発行）、米国特許第
4217374号「結晶半導体等価型アモルフアス半導
体」（Stanford R.Ovshinsky and Masatsugu
Izu、1980年８月12日発行）、及び米国特許出願第
423424号「マイクロ波エネルギを使用するアモル
フアス半導体合金及び素子の製法」（Stanford
R.Ovshinsky、David D.Allred、Lee Walter、
and Stephen J.Hudgens）中に詳細に開示され
ている。これらの特許及び特許出願中に開示され
ているように、アモルフアスシリコン半導体層に
導入されるフツ素は、局在状態の密度を実質的に
低下するように作用し、ゲルマニウム等の他の合
金化材料の付加を容易にする。
濃度が許容可能であり且つ(2)高品質の電子特性を
有するアモルフアスシリコン合金を、グロー放電
デポジシヨン又は真空蒸着技術により形成するこ
とが可能である。このような技術は、米国特許第
4226898号「結晶半導体等価型アモルフアス半導
体」（Stanford R.Ovshinsky and Arun
Madan、1980年10月７日発行）、米国特許第
4217374号「結晶半導体等価型アモルフアス半導
体」（Stanford R.Ovshinsky and Masatsugu
Izu、1980年８月12日発行）、及び米国特許出願第
423424号「マイクロ波エネルギを使用するアモル
フアス半導体合金及び素子の製法」（Stanford
R.Ovshinsky、David D.Allred、Lee Walter、
and Stephen J.Hudgens）中に詳細に開示され
ている。これらの特許及び特許出願中に開示され
ているように、アモルフアスシリコン半導体層に
導入されるフツ素は、局在状態の密度を実質的に
低下するように作用し、ゲルマニウム等の他の合
金化材料の付加を容易にする。
光起電力素子効率を強化すべく複数セルを使用
する構想は、少なくとも1955年までにE.D.
Jacksonが米国特許第2949498号（1960年８月16
日発行）中に記載している。前記文献中に記載さ
れている複数セル構造は、pn接合結晶半導体素
子を使用している。本質的にこの構想は、太陽ス
ペクトルの各部分をより効率的に収集し開放端電
圧（Voc）を増加させるために異なるバンドギヤ
ツプの素子を使用した。タンデムセル素子（定義
による）は２個以上のセルを備えており、光は各
セルを通つて直列に進行する。第１番目のセルの
広バンドギヤツプ材料は短波長光のみを吸収し、
第２番目以下のセルの小バンドギヤツプ材料は第
１番目のセルを透過する長波長光を吸収する。各
セルから発生された電流を実質的に整合させるこ
とにより、全開放端電圧を各セルの開放端電圧の
和とし、他方各セルの短絡電流は実質的に一定に
維持する。
する構想は、少なくとも1955年までにE.D.
Jacksonが米国特許第2949498号（1960年８月16
日発行）中に記載している。前記文献中に記載さ
れている複数セル構造は、pn接合結晶半導体素
子を使用している。本質的にこの構想は、太陽ス
ペクトルの各部分をより効率的に収集し開放端電
圧（Voc）を増加させるために異なるバンドギヤ
ツプの素子を使用した。タンデムセル素子（定義
による）は２個以上のセルを備えており、光は各
セルを通つて直列に進行する。第１番目のセルの
広バンドギヤツプ材料は短波長光のみを吸収し、
第２番目以下のセルの小バンドギヤツプ材料は第
１番目のセルを透過する長波長光を吸収する。各
セルから発生された電流を実質的に整合させるこ
とにより、全開放端電圧を各セルの開放端電圧の
和とし、他方各セルの短絡電流は実質的に一定に
維持する。
結晶シリコンが太陽電池製造用としてバツチ式
処理に限定されているのに対し、アモルフアスシ
リコン合金は大型連続処理システム中で太陽電池
を形成すべく大面積基板上に多層で堆積すること
が可能である。このような連続処理システムは、
米国係属特許出願第151301号「Ｐドープトシリコ
ン膜及び前記膜から形成される素子の製法」
（1980年５月19日出願）、244386号「アモルフアス
半導体材料の堆積用連続システム」（1981年３月
16日出願）、240493号「連続アモルフアス太陽電
池製造システム」（1681年３月16日出願）、306146
号「多重チヤンバ堆積及び絶縁システム及び方
法」（1981年９月28日出願）、359825号「タンデム
型アモルフアス光起電力セルの連続製造方法及び
装置」（1982年３月19日出願）、及び460629号「タ
ンデム型アモルフアス光起電力セルの連続製造方
法及び装置」（1983年１月24日出願）中に開示さ
れている。これらの出願中に開示されているよう
に、基板はそれぞれ特定の半導体材料の堆積用チ
ヤンバから成るチヤンバ列中を連続的に前進させ
られ得る。pin型構造の光起電力素子を製造する
場合、第１番目のチヤンバはｐ型半導体合金の堆
積用、第２番目のチヤンバは真性アモルフアス半
導体合金の堆積用、及び第３番目の置換はｎ型半
導体合金の堆積用である。
処理に限定されているのに対し、アモルフアスシ
リコン合金は大型連続処理システム中で太陽電池
を形成すべく大面積基板上に多層で堆積すること
が可能である。このような連続処理システムは、
米国係属特許出願第151301号「Ｐドープトシリコ
ン膜及び前記膜から形成される素子の製法」
（1980年５月19日出願）、244386号「アモルフアス
半導体材料の堆積用連続システム」（1981年３月
16日出願）、240493号「連続アモルフアス太陽電
池製造システム」（1681年３月16日出願）、306146
号「多重チヤンバ堆積及び絶縁システム及び方
法」（1981年９月28日出願）、359825号「タンデム
型アモルフアス光起電力セルの連続製造方法及び
装置」（1982年３月19日出願）、及び460629号「タ
ンデム型アモルフアス光起電力セルの連続製造方
法及び装置」（1983年１月24日出願）中に開示さ
れている。これらの出願中に開示されているよう
に、基板はそれぞれ特定の半導体材料の堆積用チ
ヤンバから成るチヤンバ列中を連続的に前進させ
られ得る。pin型構造の光起電力素子を製造する
場合、第１番目のチヤンバはｐ型半導体合金の堆
積用、第２番目のチヤンバは真性アモルフアス半
導体合金の堆積用、及び第３番目の置換はｎ型半
導体合金の堆積用である。
こうして堆積装置の真空エンベロープ内で堆積
された半導体材料層は、１個以上のpinセル、１
個以上のnipセル、シヨツトキー障壁、光ダイオ
ード、光トランジスタ等を含む光起電力素子を形
成するために使用され得る。更に、堆積チヤンバ
列を通る多重通路を形成することにより又は付加
的堆積チヤンバ列を形成することにより、種々の
構造の多重載積セルが得られる。
された半導体材料層は、１個以上のpinセル、１
個以上のnipセル、シヨツトキー障壁、光ダイオ
ード、光トランジスタ等を含む光起電力素子を形
成するために使用され得る。更に、堆積チヤンバ
列を通る多重通路を形成することにより又は付加
的堆積チヤンバ列を形成することにより、種々の
構造の多重載積セルが得られる。
多くの場合、前出のアモルフアス半導体合金素
子の透明電極上に格子、ネツトワーク等の導電パ
ターンを形成することが望ましい。あるいは、素
子の活性半導体を透過した光を再び活性層に送る
ために光起電力素子に金属反射裏面層を備えるこ
とが望ましい。本発明は前記素子の製造に使用さ
れ得、しかもアモルフアス半導体合金層を破壊せ
ずに前記導電パターン又は導電層を経済的且つ高
信頼性で形成するための方法および装置を提供す
る。従つて、本発明は透明電極を備える電子素子
の製造に長い間懸案とされていた要件を満足し、
光起電力素子の製造に特に有意義である。
子の透明電極上に格子、ネツトワーク等の導電パ
ターンを形成することが望ましい。あるいは、素
子の活性半導体を透過した光を再び活性層に送る
ために光起電力素子に金属反射裏面層を備えるこ
とが望ましい。本発明は前記素子の製造に使用さ
れ得、しかもアモルフアス半導体合金層を破壊せ
ずに前記導電パターン又は導電層を経済的且つ高
信頼性で形成するための方法および装置を提供す
る。従つて、本発明は透明電極を備える電子素子
の製造に長い間懸案とされていた要件を満足し、
光起電力素子の製造に特に有意義である。
本発明の上記及びその他の利点は、添付図面、
発明の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らか
になろう。
発明の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らか
になろう。
本発明は、金属パターンを形成すべき透明導電
電極を備える電子又は光起電力素子の改良型製造
方法および装置に係る。本発明方法および装置に
従うと、金属パターンは電気めつき法を用いて透
明電極上に形成され得る。金属材料は、(1)透明電
極に付着されたレジスト−パターン形状に一致す
るように堆積されるか又は(2)所望のパターンの形
状に一致するように連続的にエツチされた連続層
として堆積され得る。
電極を備える電子又は光起電力素子の改良型製造
方法および装置に係る。本発明方法および装置に
従うと、金属パターンは電気めつき法を用いて透
明電極上に形成され得る。金属材料は、(1)透明電
極に付着されたレジスト−パターン形状に一致す
るように堆積されるか又は(2)所望のパターンの形
状に一致するように連続的にエツチされた連続層
として堆積され得る。
本発明の教示に従うと、光起電力素子、液晶デ
イスプレイ、光伝導性素子、光センサ等の電子素
子を形成するために、インジウム錫酸化物、錫酸
化物等の透明電極材料上に、ニツケル、銅、金、
銀、アルミニウム及びクロムを含む広範囲の金属
を電気めつきすることが可能である。
イスプレイ、光伝導性素子、光センサ等の電子素
子を形成するために、インジウム錫酸化物、錫酸
化物等の透明電極材料上に、ニツケル、銅、金、
銀、アルミニウム及びクロムを含む広範囲の金属
を電気めつきすることが可能である。
光起電力素子
添付図面、特に第１図は、それぞれ半導体合金
を含む複数の連続的pin層から形成される光起電
力セルを参照符号１０として概観的に示してい
る。本発明の方法は特にこの型のセルの製造での
使用に適している。
を含む複数の連続的pin層から形成される光起電
力セルを参照符号１０として概観的に示してい
る。本発明の方法は特にこの型のセルの製造での
使用に適している。
より詳細には、第１図はpin型光起電力素子、
例えば個々のpin型セル１２ａ，１２ｂ及び１２
ｃから成る太陽電池を示している。最下位のセル
１２ａの下には、(1)底部電極として機能し且つ(2)
透明であるか又は上部に絶縁層を持つか持たない
ステンレス鋼、アルミニウム、タンタル、モリブ
デン又はクロム等の金属材料、又は内部に封入さ
れた金属粒子を含むか含まないガラス等の絶縁材
料から形成され得る基板１１が配置されている。
特定の適用例では半導体材料の堆積以前に薄膜酸
化物層及び／又はベース接点列が必要であるが、
本発明の適用では「基板」なる語は可どう性薄膜
ばかりでなく、前処理により付加される全エレメ
ントをも包含すべきである。本発明は以下の記載
から明らかなようにこれらのエレメントを提供す
るのに特に好適である。
例えば個々のpin型セル１２ａ，１２ｂ及び１２
ｃから成る太陽電池を示している。最下位のセル
１２ａの下には、(1)底部電極として機能し且つ(2)
透明であるか又は上部に絶縁層を持つか持たない
ステンレス鋼、アルミニウム、タンタル、モリブ
デン又はクロム等の金属材料、又は内部に封入さ
れた金属粒子を含むか含まないガラス等の絶縁材
料から形成され得る基板１１が配置されている。
特定の適用例では半導体材料の堆積以前に薄膜酸
化物層及び／又はベース接点列が必要であるが、
本発明の適用では「基板」なる語は可どう性薄膜
ばかりでなく、前処理により付加される全エレメ
ントをも包含すべきである。本発明は以下の記載
から明らかなようにこれらのエレメントを提供す
るのに特に好適である。
セル１２ａ，１２ｂ及び１２ｃの各々は、少な
くとも１個のシリコン又はゲルマニウム合金を含
むアモルフアス半導体により製造される。半導体
の各々は、ｎ型導電半導体層２０ａ，２０ｂ及び
２０ｃ、真性半導体層１８ａ，１８ｂ及び１８
ｃ、及びｐ型導電半導体層１６ａ，１６ｂ及び１
６ｃから構成される。図面から明らかなように、
セル１２ｂは中間セルであり、第１図に示すよう
に、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく
図例のセルの上に付加的中間セルを載積してもよ
い。
くとも１個のシリコン又はゲルマニウム合金を含
むアモルフアス半導体により製造される。半導体
の各々は、ｎ型導電半導体層２０ａ，２０ｂ及び
２０ｃ、真性半導体層１８ａ，１８ｂ及び１８
ｃ、及びｐ型導電半導体層１６ａ，１６ｂ及び１
６ｃから構成される。図面から明らかなように、
セル１２ｂは中間セルであり、第１図に示すよう
に、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく
図例のセルの上に付加的中間セルを載積してもよ
い。
半導体層の堆積に続いて、別個の環境内又は連
続工程の一部として付加的堆積工程を実施しても
よい。この段階で、好ましくはインジウム錫酸化
物から形成されたTCO層２２、又は頂部又は上
部電極が半導体材料上に堆積される。セルの面積
が十分大きい場合、又はTCO層２２の導電率が
不十分な場合、電極格子24型の金属パターンを素
子に付着させてもよい。格子２４はTCOを通る
キヤリア通路を短縮し、従つて、導電効率を増加
させる。本発明は特に、格子２４又はTCO材料
への電気めつきに適した他の同様の金属パター
ン、例えばネツトワークの製造方法に係る。
続工程の一部として付加的堆積工程を実施しても
よい。この段階で、好ましくはインジウム錫酸化
物から形成されたTCO層２２、又は頂部又は上
部電極が半導体材料上に堆積される。セルの面積
が十分大きい場合、又はTCO層２２の導電率が
不十分な場合、電極格子24型の金属パターンを素
子に付着させてもよい。格子２４はTCOを通る
キヤリア通路を短縮し、従つて、導電効率を増加
させる。本発明は特に、格子２４又はTCO材料
への電気めつきに適した他の同様の金属パター
ン、例えばネツトワークの製造方法に係る。
第１図に示したセルはpin型光起電力セルの載
積アセンブリであるが、本発明は単一pinセル、
載積又は単一pinセル、pnセル、シヨツトキー障
壁セル、光検出器、液晶デイスプレイ等の他の電
子素子の製造にも有用である。
積アセンブリであるが、本発明は単一pinセル、
載積又は単一pinセル、pnセル、シヨツトキー障
壁セル、光検出器、液晶デイスプレイ等の他の電
子素子の製造にも有用である。
第２図は第１図の断面図で示した素子とほぼ同
様の光起電力素子１０′の部分平面図である。第
２図から明らかなように大面積素子１０′は、活
性半導体材料１２の連続堆積層を有する連続大面
積基板１１を備えている。大面積光起電力素子１
０′の半導体表面上には複数の電気絶縁部２６が
形成されており、前記絶縁部２６の各々は大面積
素子１０′の総電気出力を形成すべく構成されて
いる。
様の光起電力素子１０′の部分平面図である。第
２図から明らかなように大面積素子１０′は、活
性半導体材料１２の連続堆積層を有する連続大面
積基板１１を備えている。大面積光起電力素子１
０′の半導体表面上には複数の電気絶縁部２６が
形成されており、前記絶縁部２６の各々は大面積
素子１０′の総電気出力を形成すべく構成されて
いる。
当然のことながら絶縁部２６の全部は共通底部
電極として機能する共通連続基板を共有してい
る。半導体材料１２の電気絶縁部２６は、半導体
材料１２上に配置された透明導電酸化物材料の個
別領域２８から形成される。透明導電酸化物２２
の前記個別領域２８の各々は各小面積光起電力セ
ルの上部電極として機能する。比較的高導電率の
TCO２２は個別領域２６間に横方向が電流が流
れるのを阻止するよう直下の半導体層から電流を
収集するので、このように形成された各小面積セ
ルは隣接する小面積セルから電気的に絶縁され
る。
電極として機能する共通連続基板を共有してい
る。半導体材料１２の電気絶縁部２６は、半導体
材料１２上に配置された透明導電酸化物材料の個
別領域２８から形成される。透明導電酸化物２２
の前記個別領域２８の各々は各小面積光起電力セ
ルの上部電極として機能する。比較的高導電率の
TCO２２は個別領域２６間に横方向が電流が流
れるのを阻止するよう直下の半導体層から電流を
収集するので、このように形成された各小面積セ
ルは隣接する小面積セルから電気的に絶縁され
る。
電気絶縁部２６の各々の上には、大面積素子１
０′上に形成された複数の透明導電酸化物電極を
通る低抵抗電流路を形成するように機能する前出
の電流収集格子２４が堆積され、２８の電流収集
を促進する。各電気絶縁小面積部２６の格子２４
は、収集された光発生電流を部分２６の各々から
中央収集点へ移送すべく機能するバスバーシステ
ム３０に連結されている。第２図の格子２４はコ
ネクタ２５、例えば銀ペーストによりバスバー３
０に連結されている。適用例によつては、格子２
４を最初からバスバー３０に連結せずに、電気的
に作動可能と見なされた部分２６のみを連結する
ように各絶縁部２６の電気試験を行なうことが望
ましい。
０′上に形成された複数の透明導電酸化物電極を
通る低抵抗電流路を形成するように機能する前出
の電流収集格子２４が堆積され、２８の電流収集
を促進する。各電気絶縁小面積部２６の格子２４
は、収集された光発生電流を部分２６の各々から
中央収集点へ移送すべく機能するバスバーシステ
ム３０に連結されている。第２図の格子２４はコ
ネクタ２５、例えば銀ペーストによりバスバー３
０に連結されている。適用例によつては、格子２
４を最初からバスバー３０に連結せずに、電気的
に作動可能と見なされた部分２６のみを連結する
ように各絶縁部２６の電気試験を行なうことが望
ましい。
バスバー３０及び導電格子２４の両者は、金属
材料のように比較的高導電率の材料から製造する
ことが望ましい。本発明は電気めつきによる格子
２４及び／又はバスバーシステム３０製造方法を
提供するものである。
材料のように比較的高導電率の材料から製造する
ことが望ましい。本発明は電気めつきによる格子
２４及び／又はバスバーシステム３０製造方法を
提供するものである。
導電パターンの堆積
第３図において、電子素子のTCO電極上に金
属導電パターンを電気めつきするためのバツチ型
処理システムは参照符号３１として概観的に示さ
れる。例えば、導電金属パターンを電気めつきす
る対象物は、第２図に関して説明した光起電力素
子１０′である。素子１０′は、導電基板１１、半
導体１２及び透明導電酸化物電極２２から構成さ
れる。当然のことながら、この方法は光起電力素
子上に金属材料層を電気めつきする方法に限定さ
れず、酸化物が電子素子の一部を構成するか又は
ガラス、セラミツク等の層に付着されるかに関係
なくあらゆる透明導電酸化物材料上に金属材料を
電気めつきするために使用され得る。
属導電パターンを電気めつきするためのバツチ型
処理システムは参照符号３１として概観的に示さ
れる。例えば、導電金属パターンを電気めつきす
る対象物は、第２図に関して説明した光起電力素
子１０′である。素子１０′は、導電基板１１、半
導体１２及び透明導電酸化物電極２２から構成さ
れる。当然のことながら、この方法は光起電力素
子上に金属材料層を電気めつきする方法に限定さ
れず、酸化物が電子素子の一部を構成するか又は
ガラス、セラミツク等の層に付着されるかに関係
なくあらゆる透明導電酸化物材料上に金属材料を
電気めつきするために使用され得る。
透明導電酸化物層２２上には電気めつきレジス
ト材料から成る予め選択されたパターン３２が形
成され、このパターンは導電パターンを形成すべ
く金属材料が電気めつきされる非レジスト被覆領
域３３を規定する機能を持つ。電気めつきレジス
トパターン３２は当業者に既知の何らかの技術、
例えばスクリーン印刷、オフセツト印刷、ステン
シリンダ、フオトリソグラフイ等により形成され
得、好ましくはラツカー、合成樹脂等の材料から
形成される。電気めつきレジストパターンの形成
に特に好適な材料の一例は、McDermid
Corporation製造のMacu Mask 9251−Ｍであ
る。
ト材料から成る予め選択されたパターン３２が形
成され、このパターンは導電パターンを形成すべ
く金属材料が電気めつきされる非レジスト被覆領
域３３を規定する機能を持つ。電気めつきレジス
トパターン３２は当業者に既知の何らかの技術、
例えばスクリーン印刷、オフセツト印刷、ステン
シリンダ、フオトリソグラフイ等により形成され
得、好ましくはラツカー、合成樹脂等の材料から
形成される。電気めつきレジストパターンの形成
に特に好適な材料の一例は、McDermid
Corporation製造のMacu Mask 9251−Ｍであ
る。
光起電力素子１０′はめつき浴３６を有する好
適な容器３４内に配置される。容器３４内には更
に第２の電極２９が配置されている。めつき浴３
６及び対電極２９の組成は、素子１０′のTCO層
２２上に電気めつきされる特定の金属材料に依存
し得る。例えばバツテリ４０から構成される電流
源は、リード線３９を介して第２の電極２９に電
気接続された端子４０ａと、リード線４１を介し
て透明導電酸化物材料層２２に直接電気接続され
た他の端子４０ｂとを備えており、電気めつき浴
３６を通る電気回路を形成する。
適な容器３４内に配置される。容器３４内には更
に第２の電極２９が配置されている。めつき浴３
６及び対電極２９の組成は、素子１０′のTCO層
２２上に電気めつきされる特定の金属材料に依存
し得る。例えばバツテリ４０から構成される電流
源は、リード線３９を介して第２の電極２９に電
気接続された端子４０ａと、リード線４１を介し
て透明導電酸化物材料層２２に直接電気接続され
た他の端子４０ｂとを備えており、電気めつき浴
３６を通る電気回路を形成する。
めつきされる電子素子が光起電力素子１０′の
場合、バツテリ４０は導電基板１１よりもTCO
層２２に直接電気接続するほうが望ましい。基板
層１１に電気接続すると何らかの問題が生じ得
る。基板に接続する際に生じる最も重大な問題
は、めつきしようとする場合、半導体１２全体を
通つてTCO層２２に電流を流さなければならな
いという点である。この電流は半導体材料１２の
一部を劣化させるかあるいは破壊することさえあ
り、素子を作動不能にする。更に、基板層１１に
電流が流れると基板層１１の裏面にめつきが形成
され得る。めつき基板層の形成自体は有害ではな
いが、めつき時間の増加、めつき試薬の消耗及び
過剰電流の消費により製造の能率低下を引き起こ
すので好ましくない。従つて、光起電力素子を電
気めつきする場合、透明導電酸化物層２２に直接
電気接続することが肝要である。このような接続
は、クランプ部品又は導電性接着剤の使用を含む
当業者に既市の手段により実施され得る。電圧、
電流密度及び電気めつき浴の組成はいずれも破壊
すべき物体及びめつきすべき金属材料に依存す
る。
場合、バツテリ４０は導電基板１１よりもTCO
層２２に直接電気接続するほうが望ましい。基板
層１１に電気接続すると何らかの問題が生じ得
る。基板に接続する際に生じる最も重大な問題
は、めつきしようとする場合、半導体１２全体を
通つてTCO層２２に電流を流さなければならな
いという点である。この電流は半導体材料１２の
一部を劣化させるかあるいは破壊することさえあ
り、素子を作動不能にする。更に、基板層１１に
電流が流れると基板層１１の裏面にめつきが形成
され得る。めつき基板層の形成自体は有害ではな
いが、めつき時間の増加、めつき試薬の消耗及び
過剰電流の消費により製造の能率低下を引き起こ
すので好ましくない。従つて、光起電力素子を電
気めつきする場合、透明導電酸化物層２２に直接
電気接続することが肝要である。このような接続
は、クランプ部品又は導電性接着剤の使用を含む
当業者に既市の手段により実施され得る。電圧、
電流密度及び電気めつき浴の組成はいずれも破壊
すべき物体及びめつきすべき金属材料に依存す
る。
既述したように、第２図の大面積光起電力素子
１０′は透明導電酸化物の個別領域２８を備えて
いる。これらの領域がめつき工程以前に形成され
る場合、各領域２８に個々に電気接続する必要が
ある。当然のことながら、この方法は時間消費的
であるので、多くの場合は連続体としてTCO層
を形成し、格子パターン２４を電気めつきした後
にTCOをスクライブして電気的に個別の領域２
８を形成し、絶縁部２６を形成することがより望
ましい。TCOのスクライビングは、マスキング
とエツチング、物理的侵食、レーザ切除等の当業
者に既知の何らかの方法により実施され得る。
１０′は透明導電酸化物の個別領域２８を備えて
いる。これらの領域がめつき工程以前に形成され
る場合、各領域２８に個々に電気接続する必要が
ある。当然のことながら、この方法は時間消費的
であるので、多くの場合は連続体としてTCO層
を形成し、格子パターン２４を電気めつきした後
にTCOをスクライブして電気的に個別の領域２
８を形成し、絶縁部２６を形成することがより望
ましい。TCOのスクライビングは、マスキング
とエツチング、物理的侵食、レーザ切除等の当業
者に既知の何らかの方法により実施され得る。
電気めつき反応の完了後、光起電力素子１０′
をバツテリ４０から遮断し、めつき溶液３６から
除去する。次に多くの場合は、めつきされなかつ
た領域の透明度を最大にするようにめつきレジス
ト材料３２を除去する。当然のことながら、格子
パターンを形成するために前めつきレジスト層を
使用する必要はない。例えば、透明導電酸化物層
２２の全表面を電気めつきすることが可能であ
り、第２段階としてフオトマスキング及びエツチ
ング技術により予め選択された導電パターン２４
を形成することが可能である。
をバツテリ４０から遮断し、めつき溶液３６から
除去する。次に多くの場合は、めつきされなかつ
た領域の透明度を最大にするようにめつきレジス
ト材料３２を除去する。当然のことながら、格子
パターンを形成するために前めつきレジスト層を
使用する必要はない。例えば、透明導電酸化物層
２２の全表面を電気めつきすることが可能であ
り、第２段階としてフオトマスキング及びエツチ
ング技術により予め選択された導電パターン２４
を形成することが可能である。
第４Ａ図は、連続ロール・ツー・ロール方式に
より金属導電パターンをTCO層に連続的に電気
めつきするための装置を参照符号４２として概観
的に示している。装置４２は第２図に示すような
大面積光起電力素子に格子パターンを形成すべく
構成され得る。
より金属導電パターンをTCO層に連続的に電気
めつきするための装置を参照符号４２として概観
的に示している。装置４２は第２図に示すような
大面積光起電力素子に格子パターンを形成すべく
構成され得る。
前記装置は、めつきすべき材料４６を含む
TCOのロールを保持すべく構成された繰出しロ
ーラ４４ａと、めつきされた材料を収集する巻取
りローラ４４ｂとを備えている。装置は更に複数
の作業ステーシヨン、即ちマスク付着ステーシヨ
ン４８、めつきステーシヨン５０及びマスク除去
ステーシヨン５２を備えている。
TCOのロールを保持すべく構成された繰出しロ
ーラ４４ａと、めつきされた材料を収集する巻取
りローラ４４ｂとを備えている。装置は更に複数
の作業ステーシヨン、即ちマスク付着ステーシヨ
ン４８、めつきステーシヨン５０及びマスク除去
ステーシヨン５２を備えている。
動作中、TCO積層材料から成るウエブ４６は
繰出しローラ４４ａからマスク付着ステーシヨン
４８へ連続的に送られ、マスク付着ステーシヨン
でめつきレジストパターン３２を付着させられ
る。めつきレジストパターン３２は上述の当業者
に既知の何らかの方法で形成され得る。マスク付
着ステーシヨン４８は更に、レジストパターン３
２の固有の形成を確保するのに必要な何らかの補
助設備、例えば乾燥設備を備え得る。材料ウエブ
４６はめつきステーシヨン５０に送られ、めつき
ステーシヨンで金属材料の実質的な堆積が行なわ
れる。
繰出しローラ４４ａからマスク付着ステーシヨン
４８へ連続的に送られ、マスク付着ステーシヨン
でめつきレジストパターン３２を付着させられ
る。めつきレジストパターン３２は上述の当業者
に既知の何らかの方法で形成され得る。マスク付
着ステーシヨン４８は更に、レジストパターン３
２の固有の形成を確保するのに必要な何らかの補
助設備、例えば乾燥設備を備え得る。材料ウエブ
４６はめつきステーシヨン５０に送られ、めつき
ステーシヨンで金属材料の実質的な堆積が行なわ
れる。
第４Ｂ図は、本発明の原理に従つて構成された
めつきステーシヨン５０の一具体例を示してい
る。ステーシヨン５０はめつき溶液５６を収容す
る槽５４を備えている。材料ウエブ４６は１対の
案内ローラ５８ａ，５８ｂによりめつき溶液５６
中を案内されるが、当然のことながら磁石等の他
の案内手段も同様の機能を持つ。電気接続は、電
力源、例えばバツテリ４０に電気接続されたロー
ラ６０ａ，６０ｂを介してウエブ４６のTCO積
層表面との間に形成される。電気回路はめつき溶
液５６に浸漬された電極２９を介して形成され
る。上述のように、浴５６の組成、めつき電流の
量及び極性、及び電極２９の組成は、TCOにめ
つきされる材料に依存する。
めつきステーシヨン５０の一具体例を示してい
る。ステーシヨン５０はめつき溶液５６を収容す
る槽５４を備えている。材料ウエブ４６は１対の
案内ローラ５８ａ，５８ｂによりめつき溶液５６
中を案内されるが、当然のことながら磁石等の他
の案内手段も同様の機能を持つ。電気接続は、電
力源、例えばバツテリ４０に電気接続されたロー
ラ６０ａ，６０ｂを介してウエブ４６のTCO積
層表面との間に形成される。電気回路はめつき溶
液５６に浸漬された電極２９を介して形成され
る。上述のように、浴５６の組成、めつき電流の
量及び極性、及び電極２９の組成は、TCOにめ
つきされる材料に依存する。
再び第４Ａ図に戻ると、めつきステーシヨン５
０を離れた材料ウエブ４６はマスク除去ステーシ
ヨン５２に送られ、マスク除去ステーシヨンにお
いてめつきレジストはウエブ上のめつきパターン
６２を残して剥離される。前記ステーシヨンは、
例えばマスクされたウエブ４６を通過せしめる溶
剤槽を備え得るが、マスク除去ステーシヨンの厳
密な性質は使用されるマスク材料の種類に存在す
る。マスクの除去後、パターン化された材料ウエ
ブは保存又は後の処理に備えて巻取りロール４４
ｂに巻取られる。
０を離れた材料ウエブ４６はマスク除去ステーシ
ヨン５２に送られ、マスク除去ステーシヨンにお
いてめつきレジストはウエブ上のめつきパターン
６２を残して剥離される。前記ステーシヨンは、
例えばマスクされたウエブ４６を通過せしめる溶
剤槽を備え得るが、マスク除去ステーシヨンの厳
密な性質は使用されるマスク材料の種類に存在す
る。マスクの除去後、パターン化された材料ウエ
ブは保存又は後の処理に備えて巻取りロール４４
ｂに巻取られる。
以上、本発明の電気めつき方法を一般的に説明
したが、本発明の作動及び利点を更に十分に明示
するために、以下に実施例を挙げる。
したが、本発明の作動及び利点を更に十分に明示
するために、以下に実施例を挙げる。
実施例 １
以下の方法に従い、pin光起電力素子のインジ
ウム錫酸化物表面（TCO表面）にニツケルを予
め選択されたパターンで電気めつきした。PH約８
の中性洗剤溶液に浸漬させることにより、光起電
力素子のインジウム錫酸化物表面を洗浄した。１
分後にセルを非イオン化した水で濯いだ。導電性
のエポキシ樹脂接着剤を使用してインジウム錫酸
化物層に接続線を接合し、電気接続を形成した。
次に素子を中性（約10％）のスルフアミン酸溶液
に５秒間浸漬させ、その後、温度49℃、PH約４に
保たれたスルフアミン酸ニツケル浴中に置いた。
スルフアミン酸ニツケル浴はWitco Chemical
CompanyのAllied−Kelite Divisionから市販さ
れている。４平方インチの試料素子に約−１ボル
トのバイアスで約0.1アンペアの電流を加え、平
方センチメートル当たり15ミリアンペアの有効電
流密度を供給した。素子に約１分間電流を流し、
TCO材料上にニツケル層の電気めつきを形成し
た。こうして形成された電気めつき層は接着性が
良好であり、滑らかな表面を有しており、膜厚は
約0.2ミクロンであつた。同様に重要な点として、
めつき工程中に光起電力素子のセルに何ら損傷は
生じなかつた。
ウム錫酸化物表面（TCO表面）にニツケルを予
め選択されたパターンで電気めつきした。PH約８
の中性洗剤溶液に浸漬させることにより、光起電
力素子のインジウム錫酸化物表面を洗浄した。１
分後にセルを非イオン化した水で濯いだ。導電性
のエポキシ樹脂接着剤を使用してインジウム錫酸
化物層に接続線を接合し、電気接続を形成した。
次に素子を中性（約10％）のスルフアミン酸溶液
に５秒間浸漬させ、その後、温度49℃、PH約４に
保たれたスルフアミン酸ニツケル浴中に置いた。
スルフアミン酸ニツケル浴はWitco Chemical
CompanyのAllied−Kelite Divisionから市販さ
れている。４平方インチの試料素子に約−１ボル
トのバイアスで約0.1アンペアの電流を加え、平
方センチメートル当たり15ミリアンペアの有効電
流密度を供給した。素子に約１分間電流を流し、
TCO材料上にニツケル層の電気めつきを形成し
た。こうして形成された電気めつき層は接着性が
良好であり、滑らかな表面を有しており、膜厚は
約0.2ミクロンであつた。同様に重要な点として、
めつき工程中に光起電力素子のセルに何ら損傷は
生じなかつた。
実施例 ２
以下の方法に従い、pin光起電力素子のインジ
ウム錫酸化物表面（TCO層）上に予め選択され
たパターンで銅を電気めつきした。実施例１で使
用した試料とほぼ同一のめつきすべく試料を、前
記実施例と同様に洗浄し、濯ぎ、電流源に電気接
続し、スルフアミン酸溶液に浸漬させた。スルフ
アミン酸浸漬後、Witco Chemical Companyの
Allied−Kelite Divisionから市販されている硫
酸銅めつき浴中に光起電力素子を配置した。めつ
き浴は室温に保ち、PH約１とした。−0.5ボルトの
バイアスで約0.2アンペアの電流を浴に通した。
試料の面積は同じく４平方インチとし、従つて、
電流密度は平方センチメートル当たり約30ミリア
ンペアであつた。素子に１分間電流を通し、接着
性が良好で表面が滑らかな膜厚約0.2ミクロンの
めつき層を得た。セルの損傷は何ら生じなかつ
た。
ウム錫酸化物表面（TCO層）上に予め選択され
たパターンで銅を電気めつきした。実施例１で使
用した試料とほぼ同一のめつきすべく試料を、前
記実施例と同様に洗浄し、濯ぎ、電流源に電気接
続し、スルフアミン酸溶液に浸漬させた。スルフ
アミン酸浸漬後、Witco Chemical Companyの
Allied−Kelite Divisionから市販されている硫
酸銅めつき浴中に光起電力素子を配置した。めつ
き浴は室温に保ち、PH約１とした。−0.5ボルトの
バイアスで約0.2アンペアの電流を浴に通した。
試料の面積は同じく４平方インチとし、従つて、
電流密度は平方センチメートル当たり約30ミリア
ンペアであつた。素子に１分間電流を通し、接着
性が良好で表面が滑らかな膜厚約0.2ミクロンの
めつき層を得た。セルの損傷は何ら生じなかつ
た。
実施例 ３
光起電力素子のインジウム錫酸化物表面
（TCO層）に予め選択されたパターンで導電性多
層サンドイツチを堆積した。前記２実施例と同様
に、中性洗剤による洗浄、濯ぎ、インジウム錫酸
化物表面への電気接点の接合、及びスルフアミン
酸浸漬により、前記２実施例でめつきされた光起
電力素子とほぼ同様の素子を用意した。用意した
試料を次に40℃及びPH約４のスルフアミン酸ニツ
ケル電気めつき浴中に置いた。−１ボルトバイア
スで0.1アンペアの電流を約１分間素子に通し、
従つて、TCO中に平方センチメートル当たり約
15ミリアンペアの電流密度を形成した。電流を遮
断し、試料を非イオン化水で濯ぎ、室温及びPH約
１に保たれた硫酸銅めつき浴に浸漬させた。−
0.25ボルトのバイアスで0.1アンペアの電流を１
分間TCOに流し、平方センチメートル当たり約
15ミリアンペアの有効電流密度を供給した。電流
を遮断し、試料を非イオン化水で濯ぎ、前出の実
施例で使用したスルフアミン酸ニツケル浴に再び
浸漬させた。−0.5ボルトのバイアスで0.1アンペ
アの電流を１分間TCOに流し、平方センチメー
トル当たり15ミリアンペアの有効電流密度を供給
した。これらの電気めつき工程の完了後、試料を
浴から取出し、電流源から遮断し、濯ぎ、乾燥し
た。３層ニツケル−銅−ニツケルサンドイツチは
接着性が良好であり、導電率が高く、表面は滑ら
かであつた。前出の実施例と同様に、光起電力素
子のセルは損傷を受けなかつた。
（TCO層）に予め選択されたパターンで導電性多
層サンドイツチを堆積した。前記２実施例と同様
に、中性洗剤による洗浄、濯ぎ、インジウム錫酸
化物表面への電気接点の接合、及びスルフアミン
酸浸漬により、前記２実施例でめつきされた光起
電力素子とほぼ同様の素子を用意した。用意した
試料を次に40℃及びPH約４のスルフアミン酸ニツ
ケル電気めつき浴中に置いた。−１ボルトバイア
スで0.1アンペアの電流を約１分間素子に通し、
従つて、TCO中に平方センチメートル当たり約
15ミリアンペアの電流密度を形成した。電流を遮
断し、試料を非イオン化水で濯ぎ、室温及びPH約
１に保たれた硫酸銅めつき浴に浸漬させた。−
0.25ボルトのバイアスで0.1アンペアの電流を１
分間TCOに流し、平方センチメートル当たり約
15ミリアンペアの有効電流密度を供給した。電流
を遮断し、試料を非イオン化水で濯ぎ、前出の実
施例で使用したスルフアミン酸ニツケル浴に再び
浸漬させた。−0.5ボルトのバイアスで0.1アンペ
アの電流を１分間TCOに流し、平方センチメー
トル当たり15ミリアンペアの有効電流密度を供給
した。これらの電気めつき工程の完了後、試料を
浴から取出し、電流源から遮断し、濯ぎ、乾燥し
た。３層ニツケル−銅−ニツケルサンドイツチは
接着性が良好であり、導電率が高く、表面は滑ら
かであつた。前出の実施例と同様に、光起電力素
子のセルは損傷を受けなかつた。
実施例 ４
ITO被覆ガラス試料に予め選択されたパターン
でニツケルパターンを電気めつきした。
McDermid Corporation製MacuMask 9251−Ｍ
を使用して、まずレジストパターンをIOT層上に
スクリーン印刷した。次に、レジスト被覆ガラス
を約１分間アルカリ洗剤溶液に浸漬させることに
より洗浄し、非イオン化水で濯ぎ、中性（約10
％）のスルフアミン酸溶液に５秒間浸漬させた。
導電インジウム錫酸化物被覆ガラスにわに口クリ
ツプを付着させることにより電気接続を形成し
た。次に、40℃及びPH約４に保たれたスルフアミ
ン酸ニツケル浴中にITO被覆ガラスを置いた。電
力源を使用して−２ボルトのバイアスで0.4アン
ペアの電流を試料中に流した。めつき後、電力源
を遮断し、試料を水で濯ぎ、アセトン洗浄により
めつきレジストを除去した。第５図は、ニツケル
めつきパターン６６を有するITO被覆ガラスシー
ト６４を示している。パターンの接着性は良好で
あり、導電率は高く、表面品質も良好であつた。
でニツケルパターンを電気めつきした。
McDermid Corporation製MacuMask 9251−Ｍ
を使用して、まずレジストパターンをIOT層上に
スクリーン印刷した。次に、レジスト被覆ガラス
を約１分間アルカリ洗剤溶液に浸漬させることに
より洗浄し、非イオン化水で濯ぎ、中性（約10
％）のスルフアミン酸溶液に５秒間浸漬させた。
導電インジウム錫酸化物被覆ガラスにわに口クリ
ツプを付着させることにより電気接続を形成し
た。次に、40℃及びPH約４に保たれたスルフアミ
ン酸ニツケル浴中にITO被覆ガラスを置いた。電
力源を使用して−２ボルトのバイアスで0.4アン
ペアの電流を試料中に流した。めつき後、電力源
を遮断し、試料を水で濯ぎ、アセトン洗浄により
めつきレジストを除去した。第５図は、ニツケル
めつきパターン６６を有するITO被覆ガラスシー
ト６４を示している。パターンの接着性は良好で
あり、導電率は高く、表面品質も良好であつた。
実施例 ５
実施例４とほぼ同様の方法でITO被覆ガラス上
に予め選択されたパターンで銅層を堆積した。
ITO被覆ガラスを洗浄し、レジストパターンを被
覆し、スルフアミン酸で処理し、室温及びPH約１
の硫酸銅電気めつき浴中に置いた。わに口クリツ
プを用いて導電ITO層に電気接続を施し、電力源
から−１ボルトのバイアスで約１アンペアの電流
を試料中に流した。約１分後、電力源を遮断し、
試料をめつき浴から取出して水で濯ぎ、アセトン
を用いてレジスト層を試料から除去した。この結
果、良好な接着性、高導電率及び表面品質を有す
る予め選択された銅パターンがITO層上に形成さ
れた。
に予め選択されたパターンで銅層を堆積した。
ITO被覆ガラスを洗浄し、レジストパターンを被
覆し、スルフアミン酸で処理し、室温及びPH約１
の硫酸銅電気めつき浴中に置いた。わに口クリツ
プを用いて導電ITO層に電気接続を施し、電力源
から−１ボルトのバイアスで約１アンペアの電流
を試料中に流した。約１分後、電力源を遮断し、
試料をめつき浴から取出して水で濯ぎ、アセトン
を用いてレジスト層を試料から除去した。この結
果、良好な接着性、高導電率及び表面品質を有す
る予め選択された銅パターンがITO層上に形成さ
れた。
上記実施例ではニツケル又は銅めつき浴を使用
したが、同様の方法で銀、金、クロム等を使用し
て透明導電層上にこれらの金属を電気めつきする
ことも可能である。更に、上記説明及び実施例は
透明導電電極ウエブ導電金属層を形成する場合に
ついて述べたが、本発明の用途は以上の記載に限
定されない。例えば、本発明方法の原理に従い、
透明導電酸化物材料を堆積されたガラス又は他の
何らかの材料層上に金属パターンを形成すること
も可能である。このようなパターンはエレクトロ
ニクス以外の分野で使用され得る。例えば、金属
被覆ガラスは装飾用として使用され得、あるいは
光用フイルタとして使用され得る。以上の記載及
び実施例は単に本発明の適用例にすきず、これら
に限定されるものではない。本発明の範囲は特許
請求の範囲に規定されるものであり、更にあらゆ
る等価物に及ぶ。
したが、同様の方法で銀、金、クロム等を使用し
て透明導電層上にこれらの金属を電気めつきする
ことも可能である。更に、上記説明及び実施例は
透明導電電極ウエブ導電金属層を形成する場合に
ついて述べたが、本発明の用途は以上の記載に限
定されない。例えば、本発明方法の原理に従い、
透明導電酸化物材料を堆積されたガラス又は他の
何らかの材料層上に金属パターンを形成すること
も可能である。このようなパターンはエレクトロ
ニクス以外の分野で使用され得る。例えば、金属
被覆ガラスは装飾用として使用され得、あるいは
光用フイルタとして使用され得る。以上の記載及
び実施例は単に本発明の適用例にすきず、これら
に限定されるものではない。本発明の範囲は特許
請求の範囲に規定されるものであり、更にあらゆ
る等価物に及ぶ。
第１図はそれぞれアモルフアス半導体合金層を
有する複数のpin型セルから構成されるタンデム
型光起電力セルの部分横断面図、第２図はそれぞ
れ金属材料の電気めつきにより形成された導電性
格子パターンを有する複数の絶縁セルから構成さ
れる大面積光起電力素子の部分平面図、第３図は
本発明の電気めつき方法の実施に適しており、従
つて、電子素子の透明電極上に予め選択された金
属パターンを電気めつきするのに適したバツチ処
理装置の概略説明図、第４Ａ図はロール・ツー・
ロール方式で透明導電酸化物層上に予め選択され
た金属パターンを連続的に電気めつきするための
装置の斜視図、第４Ｂ図は本発明の原理に従つて
構成されためつきステーシヨンの一具体例を示す
概略説明図、及び第５図は金属材料の電気めつき
により形成された導電性格子パターンを有する
ITO被覆ガラスシートの部分平面図である。 １０，１０′……光起電力素子、１１……基板、
１２……半導体材料、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…
…pinセル、２２……透明導電酸化物層、２４…
…格子パターン、２５……コネクタ、２６……電
気絶縁部、２９……電極、３０……バスバー、３
１……バツチ式電気めつきシステム、３２……電
気めつきレジストパターン、３４……容器、３６
……めつき浴、４２……連続電気めつき装置、４
４ａ……繰出しローラ、４４ｂ……巻取りロー
ラ、４６……材料ウエブ、４８……マスク付着ス
テーシヨン、５０……めつきステーシヨン、５２
……マスク除去ステーシヨン、５４……めつき溶
液槽、５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ……ロー
ラ。
有する複数のpin型セルから構成されるタンデム
型光起電力セルの部分横断面図、第２図はそれぞ
れ金属材料の電気めつきにより形成された導電性
格子パターンを有する複数の絶縁セルから構成さ
れる大面積光起電力素子の部分平面図、第３図は
本発明の電気めつき方法の実施に適しており、従
つて、電子素子の透明電極上に予め選択された金
属パターンを電気めつきするのに適したバツチ処
理装置の概略説明図、第４Ａ図はロール・ツー・
ロール方式で透明導電酸化物層上に予め選択され
た金属パターンを連続的に電気めつきするための
装置の斜視図、第４Ｂ図は本発明の原理に従つて
構成されためつきステーシヨンの一具体例を示す
概略説明図、及び第５図は金属材料の電気めつき
により形成された導電性格子パターンを有する
ITO被覆ガラスシートの部分平面図である。 １０，１０′……光起電力素子、１１……基板、
１２……半導体材料、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…
…pinセル、２２……透明導電酸化物層、２４…
…格子パターン、２５……コネクタ、２６……電
気絶縁部、２９……電極、３０……バスバー、３
１……バツチ式電気めつきシステム、３２……電
気めつきレジストパターン、３４……容器、３６
……めつき浴、４２……連続電気めつき装置、４
４ａ……繰出しローラ、４４ｂ……巻取りロー
ラ、４６……材料ウエブ、４８……マスク付着ス
テーシヨン、５０……めつきステーシヨン、５２
……マスク除去ステーシヨン、５４……めつき溶
液槽、５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ……ロー
ラ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体層上に導電金属材料を付着させる方法
において、 半導体層上に透明導電膜を形成し、 電気めつき用の溶液に該透明導電膜の形成され
た該半導体層を浸し、 該透明導電膜を電圧印加手段の一方の電極端子
に接続し、 該透明導電膜に対向する側に間に該溶液を介し
て該電圧印加手段の他方の電極端子を配置し、 電圧を該電極端子間に印加することにより、 該透明導電膜上に選択されたパターンの該導電
金属材料を電気めつきにより付着させることを特
徴とする方法。 ２ 前記選択されたパターンを形成するためのレ
ジスト層を前記導電膜上に形成する工程を含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ３ 前記導電金属材料は銅、ニツケル、銀、金、
アルミニウム、クロムおよびそれらの混合物から
選択される材料からなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 前記導電金属材料としてニツケルをめつきす
る工程を銅をめつきする工程とを含むことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 前記半導体層はウエブ状の基板上に形成され
ており、前記溶液中に連続的に浸されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 半導体層上に導電金属材料を付着させる装置
において、 電気めつき用の溶液を収容する槽と、 半導体層と該半導体層上に透明導電層とが形成
されたウエブ状の基板を該槽内の溶液中に連続的
に浸入、浸出させるための搬送手段と、 該溶液中に浸された該基板上の該透明導電層に
対向して配された対向電極と、 電気めつき用の電圧を印加するための電源と、
を有し、 該電源の一方の端子を該対向電極に接続し、他
方の端子を該搬送手段を構成し該透明導電膜に接
触する電気接続部材に接続することにより該対向
電極と該透明電極間に電圧を印加して電気めつき
を行うことを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US524797 | 1983-08-19 | ||
| US06/524,797 US4586988A (en) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | Method of forming an electrically conductive member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066426A JPS6066426A (ja) | 1985-04-16 |
| JPH0515071B2 true JPH0515071B2 (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=24090704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171401A Granted JPS6066426A (ja) | 1983-08-19 | 1984-08-17 | 半導体層上に導電金属材料を付着させる方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4586988A (ja) |
| EP (1) | EP0136034A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6066426A (ja) |
Families Citing this family (95)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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