JPH0566756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アモルフアス半導体を含む非単結
晶半導体を用いた集積化された光電変換装置の作
製方法に関する。

〔従来の技術〕

一般にLS（レーザースクライブ）方式において
は、10〜100μｍ例えば50μｍの巾の線状の開溝に
より２つの領域を分離することが可能である。し
かしこのLS方式においては、面としての選択的
な除去がきわめて困難であり、製造価格を上昇さ
せてしまつていた。さらにLS方式においては、
直線状の線または点を有せしめることは生産性を
大きくして好ましいが、曲線を複雑に走査すると
走査スピードが遅くなり、価格の上昇をもたらす
という問題があつた。

以上のことより、LS方式を用いてパネルの周
辺部および集積化構造を作る際には、直線状でか
つ線状の開溝によつて成就することが工業的に生
産性を高め、きわめて重要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はかかる特長を十分用いることによる、
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
うことを防ぎ、実用性の高い光電変換装置を作製
することを目的とする。

〔課題を解決しようとする手段〕

本発明は、絶縁表面を有する基板上に複数の光
電変換素子を直列に連結して形成する光電変換装
置の作製方法であつて、前記基板上に第１の導電
膜を形成する工程と、複数の光電変換素子を直列
に連結する方向と平行な端部を有する前記基板の
側周辺部において前記基板端より内側に開溝を形
成させて前記基板上の第１の導電膜の内部と前記
基板端の側周辺の端部とを電気的に分離する工程
と、前記複数の光電変換素子を形成するための複
数の第１の導電膜および前記開溝を形成する工程
と、前記複数の導電膜及び複数の開溝を覆つて非
単結晶半導体を形成するとともに前記複数の光電
変換装置とを直列に連結するための開溝を形成す
る工程と、該半導体上に密接して及び前記半導体
間の開溝を用いて前記複数の第１の導電膜に直列
に連結するための第２の導電膜を前記半導体の側
周辺に到ることなく、前記半導体上に形成する工
程とを有することを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下本発明を利用した実施例を以下の示す。

本実施例は、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）とが導体で連結
されている。

一般にパネルはその側端部においては、基板が
1μｍ〜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。

上記のような事情のため、第１の導電膜を電気
的に開溝（以下第１の開溝という）のみにより分
離してそれぞれの素子用の第１の電極を形成させ
ることができない。

本実施例は、かかる欠点を除去するため、この
基板上に第１の導電膜を全面を形成した後、その
基板端より内部（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本の開溝により回りを取り囲む構成とせし
めたものである。

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。

しかしこの第４の開溝のみでは第２の導電膜に
より電極を半導体に形成した場合、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。もし第１の導電膜により大きく外側には
み出た第２導電膜が形成されている場合、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、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。
このためこの周端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る。

即ち、本発明はかかる問題を解決し、第４の開
溝上方またはこの開溝よりも小さく内側に第２の
導電膜を第２の導電膜作製の枠を利用して作製す
ることにより、初めて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できることが判明した。

本実施例はかかる集積化構造をマスクを用いず
に作製せんとするものであるが、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LS（レーザスクライブ）工程で成
就するものである。

即ち本実施例は、光電変換装置の周辺部即ちパ
ツト部、側端部の構造に関する。さらに本実施例
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）度をもたせることが重要である。そ
のため 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）とが第２の電極
より延在したリードにより第１の電極とその側面
において電気的に連結させることにより、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。

第１図は本実施例の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て電光変換装置５０を
設けている。外部引出し電極は５，４５が両端部
に設けられている。パネルの上端、下端に枠と電
気的にシヨートしないように、分離溝６２が設け
られている。

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′の縦断面図をその製造
工程に従つて示す。即ち、この第２図は、本実施
例の製造工程を示す縦断面図である。

第２図Ａ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）または
透光性有機樹脂を用いた。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1500Å）
＋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
（1500〜2000Å）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。

この第１の導電膜は外部引出し電極部において
は不要であるが、マスクを用いた製造価格の上昇
を避けた。かくして電極領域５上にもCTFが形
成される。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出
力を加え、スポツト径30〜70μｍφ例えば50μｍ
φ、周波数7KHz、パルス巾10μｍ秒をマイクロコ
ンピユータを制御して照射し、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。

この第１のLSにより形成された開溝１３，１
３′は巾約50μｍ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、本実施例において
は、基板の側部における分離溝用の第４の開溝５
６も同様のLSプロセスにより作製した。

こうして、パネルにおける素子領域３１を周辺
部の不均質な導電膜３３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１
３，１３′の形成できない領域３４と電気的に分
離した。かくして素子が作られる活性領域３２に
おいて、開溝１３，５６により素子３１，１１の
第１の電極をとりこんで電気的に周辺部と分離し
た。

この後、この導電膜、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0.2〜1.0μｍ代表的には0.4〜0.6μｍの厚さに
形成させた。その代表例は、Ｐ型半導体（Si_X
C_1-X ｘ＝0.850〜150Å４２−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
〜0.6μｍ）４３−Ｎ型の微結晶（100〜200Å）ま
たはSi_xC_1-X（０＜ｘ＜１例えばｘ＝0.9）の半導
体４４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。さらにこの半導体としてＰ型半
導体（Si_xC_1-X）−Ｉ型Si半導体−Ｎ型Si半導体−
Ｐ型Si半導体−Ｉ型SI_xGe_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PINPI……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CTF２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50μｍの
巾に100〜200μｍの距離１７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。この開溝において、CTF
はそのコンタクトを構成する部分として側面のみ
ではなく上面または上面と側面とを露呈させても
よい。

この第２の開溝により形成された第１の電極の
右側の側面９の存在は、第１の電極３７の側面１
６より左側の第１の素子の第１の電極位置上にわ
たつて設けられている。

そして第２図Ｂに示されるごとく、第１の電極
３１の内部に入つてしまうことにより、第１の電
極の側面を８，９と露出せしめている。

かくすることにより、第１の素子の第１の電極
３７の一部が第２の開溝の右側に残存している。

なお、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性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20〜200μｍの
巾を有せしめた。このレーザ光が0.5〜3Wで多少
強すぎてこのCTF３７の深さ方向のすべてを除
去してしまい、その結果、側面８に第２図Ｃで第
２の電極３８を密接させても実用上何等問題はな
い。即ちレーザ光の出力パルスの強さに余裕を与
えることができることが本発明の工業的応用の際
きわめて重要である。

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、さらに第３のLS法により、切断分離用の第
３の開溝２０を形成した。

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。

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の導電膜の大きさは、側部において第
３図Ａに示されるごとく、第４の開溝上方または
この開溝よりも素子領域（活性領域）側３２（内
部側）にその端部５７が設けられている。

この第２の導電膜の端部の作製は、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。

かくのごとく枠を用いると、この第２の導電膜
の側端部に関し、新しい工程を必要としないとい
う特長を有する。

かくのごとく第２の導電膜の端部５７を第１の
導電膜の第４の開溝の上方または内側（好ましく
は開溝の内部端３５の内側）に設けたため、第２
の素子１１の第２の電極が連結部１２を介し同じ
素子の第１の電極と側端部３４の第１の導電膜の
シヨートにより短絡することを防ぐことができ
た。

かくのごとき裏面電極をレーザ光を上方より照
射して第２の電極を切断分離して第３の開溝２０
（巾50μｍ）を形成した場合を示している。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３４（第
３図）において、その下の半導体が実質的に開溝
６８が形成されにくいことがわかつた。

さらに、この第３の開溝下の半導体上部を酸化
４０してそれぞれ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２１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端子
２３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。

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150μｍ、外部引出し電極部の巾
10mm、周辺部４mmにより、有効面積（192mm×
14.35mm×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（100
ｍＷ／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。

この結果、パネルの有効面積の向上に役立つこ
とができた。

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３４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６０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３３にそつて、第１の導電
膜２は第４の開溝５６を形成している。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、この半導体上に第２の導電膜をその端部５
７が第４の開溝５６の上方またはその内側に設け
ている。

この分離溝６２により隣合つた素子の第１の電
極同志がシヨートしても、第４の開溝５６により
シヨートを防ぐことができた。また炭素繊維枠６
０により、導体３４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、側端部は開溝５６、側端５７による分離
溝６２により初めて安定に外枠６０等と固定が可
能となつた。さらに、樹脂６３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。

またさらにこのパネル例えば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
機械的基板体を本実施例の光電変換装置の反射面
側（図面では上側）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。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の光電変換装置のパネルであ
る。第２図は本実施例の光電変換装置の製造工程
を示す縦断面図である。第３図は本実施例の第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)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁表面を有する基板上に複数の光電変換素
   子を直列に連結して形成する光電変換装置の作製
   方法であつて、前記基板上に第１の導電膜を形成
   する工程と、複数の光電変換素子を直列に連結す
   る方向と平行な端部を有する前記基板の側周辺部
   において前記基板端より内側に開溝を形成させて
   前記基板上の第１の導電膜の内部と前記基板端の
   側周辺の端部とを電気的に分離する工程と、前記
   複数の光電変換素子を形成するための複数の開溝
   を前記第１の導電膜に形成して複数の導電膜を形
   成する工程と、前記複数の導電膜及び複数の開溝
   を覆つて非単結晶半導体を形成する工程と、前記
   複数の光電変換素子を直列に連結するための開溝
   を前記非単結晶半導体に形成する工程と、該半導
   体上に密接して前記半導体間の開溝を用いて前記
   複数の第１の導電膜を直列に連結するための第２
   の導電膜を、該導電膜の側端部を前記第１の導電
   膜の内部と前記基板端の側周辺の端部とを電気的
   に分離する前記開溝の上方または該開溝上方より
   内部側に到らせて、前記半導体上に形成する工程
   とを有することを特徴とする光電変換装置の作製
   方法。