JPH0519963Y2 - - Google Patents
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- JPH0519963Y2 JPH0519963Y2 JP7665586U JP7665586U JPH0519963Y2 JP H0519963 Y2 JPH0519963 Y2 JP H0519963Y2 JP 7665586 U JP7665586 U JP 7665586U JP 7665586 U JP7665586 U JP 7665586U JP H0519963 Y2 JPH0519963 Y2 JP H0519963Y2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この考案は、真空蒸着法やCVD法等によつて
基板上に薄膜を形成する際、薄膜のパターニング
に用いるマスクに関し、特にパターンの間隔が狭
い場合のパターンニングに好適なマスクに関す
る。 〔従来の技術〕 第４図は、集積型太陽電池の構造を模式的に示
したものである。この集積型薄膜太陽電池は、複
数のセル１０，１０…が、単一のガラス基板６の
上で直列に接続されたもので、これらセル１０，
１０…は、透明電極膜７、半導体膜８、背面電極
膜９の積層構造を有している。このセル１０，１
０…を構成する薄膜は、各セル１０，１０…毎に
分割されたパターンを形成するためマスクを使用
し、真空蒸着法やプラズマCVD法で形成される。 従来からこの方法により多数生産されていた民
生用太陽電池の多くは、個々のセル１０，１０…
の面積が１cm2以内であり、薄膜間の間隙を形成す
る上記マスクの仕切線部３，３…の太さは、0.5
mm程度であつた。 ところが最近になつて、大電力用太陽電池とし
て、10cm×10cm程度から30cm×40cm程度の基板６
の上に10cm2位までのセル１０，１０…を設けた薄
膜型太陽電池が作られるようになつてきた。ま
た、この種の薄膜太陽電池では、より高い電圧や
出力を得るため、複数個のセルを直列に接続し
た、いわゆる集積型で、かつ電極膜７，９の１辺
全体を重ね合わせてセル１０，１０…を接続する
形式の、いわゆるカスケード型と呼ばれる第４図
で示すような集層構造が採用される。 このような太陽電池を製造するのに用いられる
マスクは、第５図に示すように、開口部２，２…
と、この間の仕切線部３，３…とを有する薄い金
属製のシート１で作られ、その仕切部３，３…の
長さは、90mm以上にも及ぶ。 〔考案が解決しようとする問題点〕 太陽電池の性能を示す基準の一つとして、実効
変換効率がある。これはPin：単位面積当たりの
光の入射エネルギー、Pmax：太陽電池全体の最
大取得エネルギー、Ｓ：太陽電池全体の面積、と
したとき、 実効変換効率＝Pmax／Pin×Ｓ×100〔％〕 で表され、光の入射エネルギーがどれだけ有効に
電気エネルギーに変換されたか示す指数である。 太陽電池においては、限られた面積の中での上
記実効変換効率をいかに上げられるかが重要な課
題であるが、これを上げるひとつの方法として、
太陽電池全体の面積に対して実際に発電に寄与す
る面積の割合、即ち有効利用率を向上させること
があげられる。そのためには、薄膜を形成するた
めのパターンの間の間隙をできるだけ狭くする
等、発電に寄与しない部分の面積を削減する必要
がある。 例えば、第７図10cm×10cmのガラス基板上に９
個のセルを直列に接続したカスケード型アモルフ
アスシリコン太陽電池において、有効利用率と薄
膜のパターン間の間隙との関係を示したグラフで
ある。このグラフから明らかな通り、薄膜のパタ
ーン間の間隙を１mmとしたときは、有効利用率が
59％であるが、上記間隙幅を0.5mmとすることに
よつて、72％の有効利用率が得られ、同利用率が
22％も向上する。 ところが、薄膜のパターン間の間隙を狭くする
ためには、マスクの仕切細部３，３…の線幅を狭
くしなければならない。しかし、一般の成膜工程
では、マスクが高温に加熱されるため、仕切線部
３，３…の幅が狭いと、第５図において矢印Ａで
示す部分のように、熱応力による歪みによつて、
上記仕切線部３，３…に浮き上がりが生じ、その
部分で薄膜の回り込みを生じる。このような回り
込みが発生すると、正常なパターンニングが行わ
れず、様々な問題が生じる。 例えば、第４図で示すようなカスケード型薄膜
太陽電池の製造工程に際し、半導体膜８の成膜工
程で上記のような回り込みが生じると、透明電極
膜７と背面電極膜９との接触部分に比抵抗の大き
な半導体膜８が介在されてしまうため、上記電極
膜７と９との接触抵抗が増大する。この結果、第
８図において点線で示すような所期の電流−電圧
特性が得られず、実線で示すような電流−電圧特
性となり、十分な変換効率が得られない。また、
このような回り込みが背面電極９の成膜工程で発
生すると、隣り合つたセル１０，１０の背面電極
９，９どうしがシヨートするため、必要とする端
子間電圧が得られない。 これに対し、仕切線部３，３…の幅を増大させ
ずに、上記のような浮き上がりを防止するために
は、仕切線部３，３…の肉厚を増やすことが考え
られる。しかし、仕切線部３，３…の厚みを増や
すと、それに伴つて第６図で示すような薄膜の縁
にできる影の部分ａが大きくなり、電極膜７，９
の接触不良やシヨート等の原因となる。 本考案の目的は、このような回り込みの原因と
なる仕切線の浮きや薄膜の縁の影の部分の増大を
招くことなく、狭い間隔でパターン化された薄膜
を形成できる薄膜形成用マスクを提供することに
ある。 〔問題を解決するための手段〕 この考案の構成を、第１図〜第３図の符号を引
用しながら説明すると、シート１１に複数の開口
部１２，１２…と、これら開口部１２，１２…を
仕切る仕切線部１３，１３…とを設ける。そし
て、上記仕切線部１３，１３…の１ケ所以上に、
他の部分より厚みや幅のある膨出部１４，１４…
を設ける。 〔作用〕 マスクの仕切線部１３，１３…を細くし、かつ
その厚みを薄くすると、それに伴つて、加熱時に
いわゆる浮き上がり等を起こしやすくなることは
既に述べた通りである。この考案によるマスクで
は、膨出部１４，１４…が仕切線部１３，１３…
の熱応力に抗する錘としての働きをする。このた
め、熱応力により歪が抑えられて、上記仕切線部
１３，１３が基板６の表面に密着し、その浮き上
がりが防止される。 また、上記膨出部１４，１４…は、仕切線部１
３，１３の一部のみ形成されているため、形成さ
れる薄膜のパターンを大きく変えずに済む。 〔実施例〕 次に、本考案の実施例について説明する。 シート１１には、薄いステンレスシート等が使
用され、これが一定の間隔で矩形に打ち抜かれ、
開口部１２，１２…とこれらを仕切る仕切線部１
３，１３…とが形成され、これら仕切線部１３，
１３…に膨出部１４，１４…が形成される。 第１図で示した膨出部１４，１４…は、仕切線
部１３，１３…の他の部分より幅のあるほゞ六角
形を呈したもので、その厚みは仕切線部１３，１
３…の他の部分と同じである。これに対して、第
２図の膨出部１４，１４…は、仕切線部１３，１
３…の他の部分と幅，厚みとも大きく、全体とし
て半球形を呈している。 この膨出部１４，１４…は、仕切線部１３，１
３…の熱応力に抗するための錘としての機能を有
し、かつ形成する薄膜のパターンに大きな影響を
与えるものでない限り様々な形状のものを採用す
ることができ、また、これを各仕切線部１３，１
３…について１個所ずつでなく、複数個所設ける
こともできる。例えば、第３図の実施例では、膨
出部１４，１４…を仕切線部１３，１３…の２個
所にそれぞれ設けると共に、第５図において矢印
Ｂで示すような仕切線部１３，１３…の曲がりを
防止するため、隣接する２本の仕切線部１３，１
３の中間部を連結線部１５，１５…で互いに連結
している。 なお、上記膨出部１４，１４…は、第１図〜第
３図で示すように、仕切線部１３，１３…の実質
的な両支点の中央に設けるのがその錘としての機
能を発揮させるうえで最も望ましい。 次に、本考案のさらに具体的な実施例とその比
較例について説明する。 （実施例） 縦横100mm、厚さ0.2mmのステンレス板をシート
１１として使用し、次の寸法を有する第１図で示
すような形状を有するマスクを作つた。 開口部１２の個数 ９個 仕切線部１３の寸法 長さ94mm、幅0.5mm 膨出部１４の寸法 長さ２mm、幅１mm そして、次の手順でアモルフアスシリコン太陽
電池を作つた。 まず、縦横100mm、厚さ1.1mmのソーダ石灰ガラ
スからなる透光性基板６上に、酸化インジウム錫
（ITO）をEB法で膜付けし、これをエツチングし
て透明電極膜７，７…を形成した。次いで、第１
図で示すようにして、この上に上記マスクを載
せ、基板６を約300℃に加熱しながら、プラズマ
CVD法によつて、Ｐ型、Ｉ型、Ｎ型のアモルフ
アスシリコン層からなる半導体膜８を形成した。
次いで、この上に上記と同様の別のマスクを載せ
てＡ１を真空蒸着し、背面電極４を形成した。 こうして得られたカスケード型アモルフアスシ
リコン太陽電池の有効利用率と実効変換効率とを
測定し、この結果を表１の試料No.１の欄に示し
た。 （比較例 １） 縦横100mm、厚さ0.2ミリのステンレス板からな
る次の寸法を有する第５図で示すような形状を有
するマスクを作つた。 開口部２の個数 ９個 仕切線部３の寸法 長さ94mm、幅1.0mm このマスクをプラズマCVD法による半導体膜
８の形成と、真空蒸着による背面電極９の形成に
使用し、上記実施例と同様にしてカスケード型ア
モルフアスシリコン太陽電池を製造した。 この太陽電池の有効利用率と実効変換効率とを
測定し、この結果を表１の試料No.２の欄に示し
た。 （比較例 ２） 上記比較例１において、マスクの仕切線部３の
幅を0.5mmに変えた以外は、同比較例１と同様に
してカスケード型アモルフアスシリコン太陽電池
を製造した。 この太陽電池の有効利用率と実効変換効率とを
測定し、この結果を表１の試料No.２の欄に示した
基板上に薄膜を形成する際、薄膜のパターニング
に用いるマスクに関し、特にパターンの間隔が狭
い場合のパターンニングに好適なマスクに関す
る。 〔従来の技術〕 第４図は、集積型太陽電池の構造を模式的に示
したものである。この集積型薄膜太陽電池は、複
数のセル１０，１０…が、単一のガラス基板６の
上で直列に接続されたもので、これらセル１０，
１０…は、透明電極膜７、半導体膜８、背面電極
膜９の積層構造を有している。このセル１０，１
０…を構成する薄膜は、各セル１０，１０…毎に
分割されたパターンを形成するためマスクを使用
し、真空蒸着法やプラズマCVD法で形成される。 従来からこの方法により多数生産されていた民
生用太陽電池の多くは、個々のセル１０，１０…
の面積が１cm2以内であり、薄膜間の間隙を形成す
る上記マスクの仕切線部３，３…の太さは、0.5
mm程度であつた。 ところが最近になつて、大電力用太陽電池とし
て、10cm×10cm程度から30cm×40cm程度の基板６
の上に10cm2位までのセル１０，１０…を設けた薄
膜型太陽電池が作られるようになつてきた。ま
た、この種の薄膜太陽電池では、より高い電圧や
出力を得るため、複数個のセルを直列に接続し
た、いわゆる集積型で、かつ電極膜７，９の１辺
全体を重ね合わせてセル１０，１０…を接続する
形式の、いわゆるカスケード型と呼ばれる第４図
で示すような集層構造が採用される。 このような太陽電池を製造するのに用いられる
マスクは、第５図に示すように、開口部２，２…
と、この間の仕切線部３，３…とを有する薄い金
属製のシート１で作られ、その仕切部３，３…の
長さは、90mm以上にも及ぶ。 〔考案が解決しようとする問題点〕 太陽電池の性能を示す基準の一つとして、実効
変換効率がある。これはPin：単位面積当たりの
光の入射エネルギー、Pmax：太陽電池全体の最
大取得エネルギー、Ｓ：太陽電池全体の面積、と
したとき、 実効変換効率＝Pmax／Pin×Ｓ×100〔％〕 で表され、光の入射エネルギーがどれだけ有効に
電気エネルギーに変換されたか示す指数である。 太陽電池においては、限られた面積の中での上
記実効変換効率をいかに上げられるかが重要な課
題であるが、これを上げるひとつの方法として、
太陽電池全体の面積に対して実際に発電に寄与す
る面積の割合、即ち有効利用率を向上させること
があげられる。そのためには、薄膜を形成するた
めのパターンの間の間隙をできるだけ狭くする
等、発電に寄与しない部分の面積を削減する必要
がある。 例えば、第７図10cm×10cmのガラス基板上に９
個のセルを直列に接続したカスケード型アモルフ
アスシリコン太陽電池において、有効利用率と薄
膜のパターン間の間隙との関係を示したグラフで
ある。このグラフから明らかな通り、薄膜のパタ
ーン間の間隙を１mmとしたときは、有効利用率が
59％であるが、上記間隙幅を0.5mmとすることに
よつて、72％の有効利用率が得られ、同利用率が
22％も向上する。 ところが、薄膜のパターン間の間隙を狭くする
ためには、マスクの仕切細部３，３…の線幅を狭
くしなければならない。しかし、一般の成膜工程
では、マスクが高温に加熱されるため、仕切線部
３，３…の幅が狭いと、第５図において矢印Ａで
示す部分のように、熱応力による歪みによつて、
上記仕切線部３，３…に浮き上がりが生じ、その
部分で薄膜の回り込みを生じる。このような回り
込みが発生すると、正常なパターンニングが行わ
れず、様々な問題が生じる。 例えば、第４図で示すようなカスケード型薄膜
太陽電池の製造工程に際し、半導体膜８の成膜工
程で上記のような回り込みが生じると、透明電極
膜７と背面電極膜９との接触部分に比抵抗の大き
な半導体膜８が介在されてしまうため、上記電極
膜７と９との接触抵抗が増大する。この結果、第
８図において点線で示すような所期の電流−電圧
特性が得られず、実線で示すような電流−電圧特
性となり、十分な変換効率が得られない。また、
このような回り込みが背面電極９の成膜工程で発
生すると、隣り合つたセル１０，１０の背面電極
９，９どうしがシヨートするため、必要とする端
子間電圧が得られない。 これに対し、仕切線部３，３…の幅を増大させ
ずに、上記のような浮き上がりを防止するために
は、仕切線部３，３…の肉厚を増やすことが考え
られる。しかし、仕切線部３，３…の厚みを増や
すと、それに伴つて第６図で示すような薄膜の縁
にできる影の部分ａが大きくなり、電極膜７，９
の接触不良やシヨート等の原因となる。 本考案の目的は、このような回り込みの原因と
なる仕切線の浮きや薄膜の縁の影の部分の増大を
招くことなく、狭い間隔でパターン化された薄膜
を形成できる薄膜形成用マスクを提供することに
ある。 〔問題を解決するための手段〕 この考案の構成を、第１図〜第３図の符号を引
用しながら説明すると、シート１１に複数の開口
部１２，１２…と、これら開口部１２，１２…を
仕切る仕切線部１３，１３…とを設ける。そし
て、上記仕切線部１３，１３…の１ケ所以上に、
他の部分より厚みや幅のある膨出部１４，１４…
を設ける。 〔作用〕 マスクの仕切線部１３，１３…を細くし、かつ
その厚みを薄くすると、それに伴つて、加熱時に
いわゆる浮き上がり等を起こしやすくなることは
既に述べた通りである。この考案によるマスクで
は、膨出部１４，１４…が仕切線部１３，１３…
の熱応力に抗する錘としての働きをする。このた
め、熱応力により歪が抑えられて、上記仕切線部
１３，１３が基板６の表面に密着し、その浮き上
がりが防止される。 また、上記膨出部１４，１４…は、仕切線部１
３，１３の一部のみ形成されているため、形成さ
れる薄膜のパターンを大きく変えずに済む。 〔実施例〕 次に、本考案の実施例について説明する。 シート１１には、薄いステンレスシート等が使
用され、これが一定の間隔で矩形に打ち抜かれ、
開口部１２，１２…とこれらを仕切る仕切線部１
３，１３…とが形成され、これら仕切線部１３，
１３…に膨出部１４，１４…が形成される。 第１図で示した膨出部１４，１４…は、仕切線
部１３，１３…の他の部分より幅のあるほゞ六角
形を呈したもので、その厚みは仕切線部１３，１
３…の他の部分と同じである。これに対して、第
２図の膨出部１４，１４…は、仕切線部１３，１
３…の他の部分と幅，厚みとも大きく、全体とし
て半球形を呈している。 この膨出部１４，１４…は、仕切線部１３，１
３…の熱応力に抗するための錘としての機能を有
し、かつ形成する薄膜のパターンに大きな影響を
与えるものでない限り様々な形状のものを採用す
ることができ、また、これを各仕切線部１３，１
３…について１個所ずつでなく、複数個所設ける
こともできる。例えば、第３図の実施例では、膨
出部１４，１４…を仕切線部１３，１３…の２個
所にそれぞれ設けると共に、第５図において矢印
Ｂで示すような仕切線部１３，１３…の曲がりを
防止するため、隣接する２本の仕切線部１３，１
３の中間部を連結線部１５，１５…で互いに連結
している。 なお、上記膨出部１４，１４…は、第１図〜第
３図で示すように、仕切線部１３，１３…の実質
的な両支点の中央に設けるのがその錘としての機
能を発揮させるうえで最も望ましい。 次に、本考案のさらに具体的な実施例とその比
較例について説明する。 （実施例） 縦横100mm、厚さ0.2mmのステンレス板をシート
１１として使用し、次の寸法を有する第１図で示
すような形状を有するマスクを作つた。 開口部１２の個数 ９個 仕切線部１３の寸法 長さ94mm、幅0.5mm 膨出部１４の寸法 長さ２mm、幅１mm そして、次の手順でアモルフアスシリコン太陽
電池を作つた。 まず、縦横100mm、厚さ1.1mmのソーダ石灰ガラ
スからなる透光性基板６上に、酸化インジウム錫
（ITO）をEB法で膜付けし、これをエツチングし
て透明電極膜７，７…を形成した。次いで、第１
図で示すようにして、この上に上記マスクを載
せ、基板６を約300℃に加熱しながら、プラズマ
CVD法によつて、Ｐ型、Ｉ型、Ｎ型のアモルフ
アスシリコン層からなる半導体膜８を形成した。
次いで、この上に上記と同様の別のマスクを載せ
てＡ１を真空蒸着し、背面電極４を形成した。 こうして得られたカスケード型アモルフアスシ
リコン太陽電池の有効利用率と実効変換効率とを
測定し、この結果を表１の試料No.１の欄に示し
た。 （比較例 １） 縦横100mm、厚さ0.2ミリのステンレス板からな
る次の寸法を有する第５図で示すような形状を有
するマスクを作つた。 開口部２の個数 ９個 仕切線部３の寸法 長さ94mm、幅1.0mm このマスクをプラズマCVD法による半導体膜
８の形成と、真空蒸着による背面電極９の形成に
使用し、上記実施例と同様にしてカスケード型ア
モルフアスシリコン太陽電池を製造した。 この太陽電池の有効利用率と実効変換効率とを
測定し、この結果を表１の試料No.２の欄に示し
た。 （比較例 ２） 上記比較例１において、マスクの仕切線部３の
幅を0.5mmに変えた以外は、同比較例１と同様に
してカスケード型アモルフアスシリコン太陽電池
を製造した。 この太陽電池の有効利用率と実効変換効率とを
測定し、この結果を表１の試料No.２の欄に示した
以上説明した通り、この考案によれば、形成す
る薄膜のパターンを殆ど変えることなく、これら
パターンを区画するための仕切線部１３を細か
く、かつ薄くすることに伴つて生じる同仕切線部
１３の熱応力による浮き上がりを有効に防止する
ことができる。これによつて、いわゆる薄膜の回
り込みを防止することができる。
る薄膜のパターンを殆ど変えることなく、これら
パターンを区画するための仕切線部１３を細か
く、かつ薄くすることに伴つて生じる同仕切線部
１３の熱応力による浮き上がりを有効に防止する
ことができる。これによつて、いわゆる薄膜の回
り込みを防止することができる。
第１図〜第３図は、本考案の実施例を示す薄膜
形成用マスクの斜視図、第４図は、同マスクを使
用して製造された薄膜型太陽電池を示す模式斜視
図、第５図は、薄膜形成用マスクの従来例を示す
斜視図、第６図は、同マスクを使用した薄膜形成
状態を示す拡大縦断面図、第７図は、薄膜型太陽
電池におけるセル間の間隔と基板面積に対する有
効利用率との関係を示すグラフ、第８図は、同太
陽電池の電流−電圧特性を示すグラフである。 １１……シート、１２……開口部、１３……仕
切線部、１４……膨出部。
形成用マスクの斜視図、第４図は、同マスクを使
用して製造された薄膜型太陽電池を示す模式斜視
図、第５図は、薄膜形成用マスクの従来例を示す
斜視図、第６図は、同マスクを使用した薄膜形成
状態を示す拡大縦断面図、第７図は、薄膜型太陽
電池におけるセル間の間隔と基板面積に対する有
効利用率との関係を示すグラフ、第８図は、同太
陽電池の電流−電圧特性を示すグラフである。 １１……シート、１２……開口部、１３……仕
切線部、１４……膨出部。
Claims (1)
- シート１１に複数の開口部１２，１２…と、こ
れら開口部１２，１２…を仕切る仕切線部１３，
１３…とを設けた薄膜形成用マスクにおいて、仕
切線部１３，１３…の１ケ所以上に、他の部分よ
り厚みや幅のある膨出部１４，１４…を設けたこ
とを特徴とする薄膜形成用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7665586U JPH0519963Y2 (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7665586U JPH0519963Y2 (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62188161U JPS62188161U (ja) | 1987-11-30 |
| JPH0519963Y2 true JPH0519963Y2 (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=30923937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7665586U Expired - Lifetime JPH0519963Y2 (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0519963Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-05-21 JP JP7665586U patent/JPH0519963Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62188161U (ja) | 1987-11-30 |
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