JPH0535581B2 - - Google Patents

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JPH0535581B2
JPH0535581B2 JP60104375A JP10437585A JPH0535581B2 JP H0535581 B2 JPH0535581 B2 JP H0535581B2 JP 60104375 A JP60104375 A JP 60104375A JP 10437585 A JP10437585 A JP 10437585A JP H0535581 B2 JPH0535581 B2 JP H0535581B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
本発明は透明絶縁基板上に、半導体薄膜および
その両面に接触する電極層をそれぞれパターン状
に形成して積層する薄膜太陽電池の製造方法に関
する。
【従来技術とその問題点】 薄膜太陽電池はユニツトセルを直列接続する場
合が多い。第2図はそのような太陽電池を示し、
aは平面図、bはそのX−X線矢視断面図であ
る。ガラス板などの透明絶縁基板1の上に形成さ
れた三つの透明電極21,22,23はITO、
SnO2またはその両者の積層膜からなり、透明導
電膜を電子ビーム蒸着法あるいはスパツタ蒸着法
により基板1上に全面に被着した後、ホトリソグ
ラフイ法を用いて第2図aでは破線で輪郭を示し
たようにパターン状に形成される。この上にpin
接合型非晶質シリコン(以下a−Siと記す)層の
三つの領域31,32,33が形成される。この
a−Si層は、透明電極21,22,23を覆つて
基板1の全面に厚さがそれぞれ約100Åの形層、
約0.5μmのi層、約500Åのn形層の順に被着し、
ホトリそグラフイ法を用いて第2図aでは実線で
輪郭を示したようにパターン状に形成される。こ
のパターンは透明電極21,22,23のパター
ンと類似しているが、若千同一方向(図では右方
向)にずらされており、透明電極の一部を露出さ
せる。次に同様に金属薄膜を蒸着法等により全面
被着の後、ホトリソグラフイ法を用いて金属電極
44,41,42,43を形成する。第2図aに
おいて輪郭が鎖線で示され、斜線を引かれたこの
ようなパターンをAl等の金属膜をりん酸、硝酸、
混酸などの酸を用いてエツチングすることにより
形成すると、発生機の水素が生じ、透明電極もエ
ツチングされてしまう問題があり、これを避ける
ためにCl2、BCl3、CCl4のガスを用いてプラズマ
エツチングすることもある。こうして金属電極4
4,41,42がそれぞれ透明電極21,22,
23と接触するように形成されるので、透明電極
21、a−Si層31、金属電極41からなるユニ
ツトセル11、透明電極22、a−Si層32、金
属電極42からなるユニツトセル12、透明電極
23、a−Si層33、金属電極43からなるユニ
ツトセル13が直列接続された薄膜太陽電池がで
き上がる。しかしこの製造方法では、透明導電
膜、a−Si層、金属膜のホトリングラフイ法によ
りパターニングする際、それぞれホトレジストを
塗布し乾燥する工程をバツチ式で行わねばならな
い。また液状ホトレジストを均一に塗布し、ホト
マスクを用いての露光、焼付けを行うための装置
が太陽面積の大面積化に伴い大型化し、高価にな
り、さらにホトマスクのコストも高くなる。 このような問題を解決するために透明電極、a
−Si光電変換領域、金属電極のハターニングをレ
ーザビームを用いて行うことが提案されている。
この方法によればホトジストの塗布、ホトマスク
の使用が不要となり、連続加工によつて大面積の
太陽電池を一つの基板上に作成することが可能に
なる。 しかし、レーザビームによる加工は線状である
ため、第2図で符号10で示されているように太
陽電池をとり囲む領域の透明導電膜、a−Si層、
金属膜を全面除去することは手数がかかる。とこ
ろがこのような周辺部分ではa−Si層に欠陥が生
じやすく、両電極間のリークの原因となるため、
除去しないでおくことはできない。さらに各層の
レーザ加工によるパターニングの際の位置決めの
ためのマーカをこのような周辺領域に形成しなけ
ればならないが、透明基板上の所定の位置に精度
よく不透明のマーカを形成するための特別な工程
を必要とする。そのため、マーカを形成しないで
基板の端面合わせ方式をとつていたが、パターン
の位置合わせ精度が低く、透明電極と金属電極と
の短絡が起きて特性不良を招くことがあつた。
【発明の目的】
本発明は、透明絶縁基板上に順次全面に被着さ
れる透明導電膜、半導体薄膜および金属膜をその
都度レーザビームによる加工によつてパターニン
グして半導体薄膜とその両面の電極層からなる隣
接配置される複数のユニツトセルを形成するにあ
たり、レーザ加工の際の位置決めの基準となるマ
ーカの作成が容易に行われる薄膜太陽電池の製造
方法を提供することを目的とする。
【発明の要点】
本発明によれば、透明絶縁基板上に基板側に透
明電極、反対側に金属電極が接触する半導体薄膜
発電領域からなる複数のユニツトセルを形成する
ために、基板上に透明導電膜を全面に被着後、そ
の周辺部の一部を不透明化し、レーザビームによ
つて線状加工することによりその不透明化部分よ
り内側の透明導電膜より各ユニツトセルに属する
透明電極を分離すると共に不透明化部分の一部を
線状除去して透光性マーカを形成し、次いで半導
体薄膜をそのマーカ部を除く全面に被着後、マー
カを用いて位置合わせしてレーザビームによつて
線状加工することにより半導体薄膜より各ユニツ
トセルに属する発電領域を分離し、さらに金属膜
を前記マーカ部を除く全面に被着後、マーカを用
いて位置合わせしてレーザビームによつて線状加
工することにより金属膜より各ユニツトセルに属
する金属電極を分離することによつて上記の目的
を達成する。
【発明の実施例】
第1、第3図は本発明の一実施例を示し、第1
図はでき上がつた薄膜太陽電池でaは平面図、
b,c,dはそれぞれaのA−A線、B−B線、
C−C線矢視断面図、第3図a〜fは製造工程を
順次示す断面図である。 先ず、第3図aに示すようにガラス基板1の上
にITO、SnO2またはその複合膜からなる透明導
電膜20を全面に被着し、透明導電膜20の二つ
の隅に不透明薄膜5を形成した。不透明薄膜5は
Cr、Mo、W等を500〜2000Åの厚さに蒸着して
形成する。膜厚は薄いほどよいが、光透過率が3
0%以下であることが必要である。不透明部分5
の寸法は、太陽電池の有効面積を大きくするため
にできるだけ小さくする方が望ましく、基板1の
縁から2〜3mm程度の区域に形成する。不透明薄
膜の変わりに透明導電膜の還元によつて不透明部
分を形成してもよい。これは不透明部分の形成さ
れる領域以外を米シプレー(Shipley)社製
AZ111などのレジスト膜で覆い、その表面にZn
粉をつけた後、還元液、例えば米ミンエツチ
(MinEtch)社製ATO−Etchを用いて還元し、
In、Sbを析出させることにより形成できる。こ
うして透過率5%の不透明膜が得られる。次に
YAGレーザ光を照射してパターニングした。レ
ーザ光は、スポツト径60μm、照射パワー4〜
8W、パルス幅300ns、シングルモード
(TEMOOモード)において30kHzで線状加工を
行つた。加工線は第1図aに一点鎖線71,72
で示す。この結果、第3図bに示すように第2図
と同様な透明電極21,22,23のパターンが
形成されると共に、その外周に透明導電膜領域2
4,25,26,27が生ずる。領域26に存在
する不透明薄膜5には同様なレーザ加工により十
字形のマーカ6を形成した。 次に第3図cに示すようにpin接合を有するa
−Si層を形成する。ただしマーカ6を覆わないよ
うに、その付近3mm平方程度の区域はメタルマス
ク等を用いてa−Si層を形成しない。p、i、n
各層の膜厚はそれぞれ約100Å、0.5μm、500Åに
した。次いでマーカ6を利用してレーザパターニ
ング装置にセツトし、YAGレーザを用いて第1
図aに実線で示す加工線73,74でパターニン
グした。この結果第3図dに示すようにa−Si発
電領域31,32,33が形成される。レーザ光
は、スポツト径60μm、照射パワー1〜4W、
TEMOOモードで30kHzであつた。この条件の場
合a−Si層の下の透明電極21,22,23は損
傷を受けず、良好な結果が生じた。この発電領域
31,32,33の周囲には欠陥の生じやすいa
−Si層領域34,35,36,37が分離され
る。 同様にマーカ6付近の3mm平方程度の領域を除
いて、アルミニウム、チタン、モリブデン、タン
グステン、クロムなどのいずれかからなる金属膜
40を第3図eのように形成した。次にレーザパ
ターニング装置にマーカ6を用いて位置合わせを
行い、第1図aに破線で示す加工線75,76に
よつてパターニングを行つた。この結果第3図f
に示すように金属電極41,42,43が得ら
れ、また切り離された領域44,45,46,4
7が生ずる。金属膜のレーザパターニングの条件
は、スポツト径60μm、照射パワー1〜3W、
TEMOOモードで30kHzであつた。 第4図のレーザパターニング装置を示し、基板
1を支持台81にセツトする。この場合マーカ6
の下側に発光ダイオード82が、上側にテレビカ
メラ等のセンサ83が配置される。従つて図では
見ることができないが、二つのマーカ6に対しそ
れぞれ発光ダイオード82およびセンサ83が一
組ずつ備えられる。マーカ6は不透明部分5の中
にあつて透光性であるから、支持台81を移動さ
せてマーカ6の十字形パターンが発光ダイオード
82とセンサ83を結ぶ線上に来るようにするこ
とにより位置合わせすることは容易であり、自動
化も可能である。 以上のような工程により台2図の場合と同様に
金属電極44,41,42と透明電極21,2
2,23がそれぞれ電気的に接続され、太陽電池
のユニツトセル11,12,13が直列接続され
る。こうして得られた太陽電池において、VOC
2.64V、JSC=15mA/cm2、FF=0.66、η=8.7%
の出力が得られた。 なお上記の実施例ではマーカ部6の上にマスク
を用いて上層を形成しなかつたが、全面被着の後
マーカに重なるようにレーザ加工して除去しても
よい。 また、上記の実施例によれば、ユニツトセルと
欠陥の生じやすい周辺領域との分離も、レーザビ
ームによる線状加工により行われるので、ユニツ
トセルを囲む周辺部全面の除去は、必要でなくな
る。
【発明の効果】
本発明は、レーザビームによる線状加工によ
り、各ユニツトセル間の分離を行い、さらに各層
のレーザ加工の際の位置合わせ用マーカを透明基
板上の透明導電膜の不透明化部分をレーザによつ
て線状に除去することによつて形成するもので、
バツチ処理を必要とするホトレジストの塗布、乾
燥等の工程を必要とせず、連続製造が可能にな
る。また、位置合わせも±10μmの精度で行われ
るため、透明電極と金属電極の短絡が起こらず特
性が向上する。しかも限られた数のパターニング
ラインの形成のみですむため、パターニング時間
が短縮できるなど得られる効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例により製造された薄
膜太陽電池を示し、aが平面図、b,c,dがそ
れぞれaのA−A線、B−B線、C−C線矢視断
面図、第2図は従来の薄膜太陽電池を示し、aが
平面図、bがaのX−X線矢視断面図、第3図は
本発明の一実施例の工程を順次示す各ユニツトセ
ルおよび一つのマーカ部を通る断面図、第4図は
本発明の実施例に用いられるレーザパターニング
装置の断面図である。 1:ガラス基板、11,12,13:ユニツト
セル、20:透明導電膜、21,22,23:透
明電極、30:a−Si層、31,32,33:a
−Si層発電領域、40:金属膜、41,42,4
3:金属電極、5:不透明薄膜、6:マーカ、7
1,72,73,74,75,76:レーザ加工
線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 透明絶縁基板上に基板側に透明電極、反対側
    に金属電極が接触する半導体薄膜発電領域からな
    る複数のユニツトセルを形成するために、基板上
    に透明導電膜を全面に被着後、その周辺部の一部
    を不透明化し、レーザビームによつて線状加工す
    ることにより該不透明化部分より内側の透明導電
    膜より各ユニツトセルに属する透明電極を分離す
    ると共に不透明化部分の一部を線状に除去して透
    光性マーカを形成し、次いで半導体薄膜を該マー
    カ部を除く全面に被着後、マーカを用いて位置合
    わせしてレーザビームによつて線状加工すること
    により半導体薄膜より各ユニツトセルに属する発
    電領域を分解し、さらに金属膜を前記マーカ部を
    除く全面に被着後、マーカを用いて位置合わせし
    てレーザビームによつて線状加工することにより
    金属膜より各ユニツトセルに属する金属電極を分
    離することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方
    法。
JP60104375A 1985-05-16 1985-05-16 薄膜太陽電池の製造方法 Granted JPS61263172A (ja)

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