JPH0614556B2 - 光電変換装置及びその作製方法 - Google Patents
光電変換装置及びその作製方法Info
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- JPH0614556B2 JPH0614556B2 JP58075714A JP7571483A JPH0614556B2 JP H0614556 B2 JPH0614556 B2 JP H0614556B2 JP 58075714 A JP58075714 A JP 58075714A JP 7571483 A JP7571483 A JP 7571483A JP H0614556 B2 JPH0614556 B2 JP H0614556B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非単結晶半導体を用いた集積化された光電
変換装置に関するものである。
変換装置に関するものである。
従来、アモルファス半導体を用いた光電変換装置におい
て、複数の光電変換素子(最小単位の光電変換装置)を
直列に連結して集積させようとした場合、光電変換に寄
与する有効面積が75%以下であった。例えば、20cm×
60cmの大きさに、巾15mm(20cm×15mm)の素子を多数集
積かしようとする場合、連結部の間隙を3mmとして、33
段接続とすると、連結部のみで全体で、延べ10cm(200c
mの面積)の損失となってしまっていた。
て、複数の光電変換素子(最小単位の光電変換装置)を
直列に連結して集積させようとした場合、光電変換に寄
与する有効面積が75%以下であった。例えば、20cm×
60cmの大きさに、巾15mm(20cm×15mm)の素子を多数集
積かしようとする場合、連結部の間隙を3mmとして、33
段接続とすると、連結部のみで全体で、延べ10cm(200c
mの面積)の損失となってしまっていた。
そしてその結果、有効面積は周辺部鵜を考慮すると75%
にとどまってしまっていた。
にとどまってしまっていた。
上記のように、従来の集積化された光電変換装置におい
ては、有効面積が小さいという問題があった。
ては、有効面積が小さいという問題があった。
本発明は、集積化した場合の有効面積を大きくし、しか
も信頼性の高い光電変換半導体装置を提供することを目
的とする。
も信頼性の高い光電変換半導体装置を提供することを目
的とする。
本発明は、絶縁表面を有する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PIN接合を少なくとも
一つ有する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個直列に接続した光電変
換装置であって、前記半導体のうちのP型半導体は前記
第1の電極に密接して設けられ、前記半導体のうちのN
型半導体は前記第2の電極に密接して設けられ、前記第
1の電極は少なくとも酸化スズを主成分とする導電膜よ
り成り、前記第2の電極は酸化インジュームまたは酸化
インジュームスズを主成分とする透光性導電膜であり、
前記光電変換装置を構成する第1の光電変換素子の第1
の電極と前記光電変換装置を構成する第2の光電変換素
子の第2の電極とが電気的に接続されていることを特徴
とする光電変換装置に関するものであり、さらに、上記
光電変換装置を作製するために、絶縁表面を有する基板
上に少なくとも酸化スズを主成分とする第1の導電膜を
形成する工程と、前記第1の導電膜にレーザー光を照射
して第1の開溝を形成し、前記第1の導電膜を複数の所
定の形状に分割して第1の電極を形成する工程と、該電
極および前記開溝上にPIN接合を少なくとも一つ有す
る光照射により光起電力を発生させる非単結晶半導体
と、P型の半導体を前記第1の電極側にして形成する工
程と、該半導体にレーザ光を照射して第2の開溝を形成
する工程と、前記半導体のN型半導体および前記第2の
開溝上に酸化インジュームまたは酸化インジュームスズ
を主成分とする第2の導電膜を形成する工程と、該工程
後、前記第2の導電膜にレーザ光を照射して第3の開溝
を形成することにより第2の電極を形成することを特徴
とする光電変換装置作製方法に関するものである。
電極と、該電極上に設けられたPIN接合を少なくとも
一つ有する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個直列に接続した光電変
換装置であって、前記半導体のうちのP型半導体は前記
第1の電極に密接して設けられ、前記半導体のうちのN
型半導体は前記第2の電極に密接して設けられ、前記第
1の電極は少なくとも酸化スズを主成分とする導電膜よ
り成り、前記第2の電極は酸化インジュームまたは酸化
インジュームスズを主成分とする透光性導電膜であり、
前記光電変換装置を構成する第1の光電変換素子の第1
の電極と前記光電変換装置を構成する第2の光電変換素
子の第2の電極とが電気的に接続されていることを特徴
とする光電変換装置に関するものであり、さらに、上記
光電変換装置を作製するために、絶縁表面を有する基板
上に少なくとも酸化スズを主成分とする第1の導電膜を
形成する工程と、前記第1の導電膜にレーザー光を照射
して第1の開溝を形成し、前記第1の導電膜を複数の所
定の形状に分割して第1の電極を形成する工程と、該電
極および前記開溝上にPIN接合を少なくとも一つ有す
る光照射により光起電力を発生させる非単結晶半導体
と、P型の半導体を前記第1の電極側にして形成する工
程と、該半導体にレーザ光を照射して第2の開溝を形成
する工程と、前記半導体のN型半導体および前記第2の
開溝上に酸化インジュームまたは酸化インジュームスズ
を主成分とする第2の導電膜を形成する工程と、該工程
後、前記第2の導電膜にレーザ光を照射して第3の開溝
を形成することにより第2の電極を形成することを特徴
とする光電変換装置作製方法に関するものである。
本願発明は、特に第1の電極と第2の電極とをともに酸
化物とすることによって、電極同士の接触抵抗の小さい
光電変換半導体装置を提供するものである。
化物とすることによって、電極同士の接触抵抗の小さい
光電変換半導体装置を提供するものである。
そして、従来のマスク方式ではなく、開溝を設けること
によって素子の分離を行うことによって有効面積を高め
たことを特徴とするものである。
によって素子の分離を行うことによって有効面積を高め
たことを特徴とするものである。
本実施例においては、レーザ光を被加工面に照射しこの
レーザ光の熱を用いて開溝を形成した。
レーザ光の熱を用いて開溝を形成した。
また、被加工面を熱によって化学的反応がおこるような
雰囲気、または液体中において、レーザ光の熱によって
雰囲気気体または液体との化学反応を利用したレーザ・
ケミカル・スクライブも利用することができる。
雰囲気、または液体中において、レーザ光の熱によって
雰囲気気体または液体との化学反応を利用したレーザ・
ケミカル・スクライブも利用することができる。
本実施例において用いたレーザスクライブにおいては、
前工程のレーザスクライブによって形成された開溝を50
〜300 倍に拡大してテレビジョン等に映し、このモニタ
ーされた開溝をコンピュータ(マイクロコンピュータ)
内にアドレスさせ、さらにこのインプットされた情報を
基準としてそこよりのシフト量とメモリに記憶された情
報とを合わせて、開溝の位置を規定した。
前工程のレーザスクライブによって形成された開溝を50
〜300 倍に拡大してテレビジョン等に映し、このモニタ
ーされた開溝をコンピュータ(マイクロコンピュータ)
内にアドレスさせ、さらにこのインプットされた情報を
基準としてそこよりのシフト量とメモリに記憶された情
報とを合わせて、開溝の位置を規定した。
そしてこの規定された位置にレーザ光例えば波長1.06
のYAGレーザ(焦点距離40mm、レーザ光径25μm)を照
射させることによって、レーザスクライブを行った。
のYAGレーザ(焦点距離40mm、レーザ光径25μm)を照
射させることによって、レーザスクライブを行った。
このレーザスクライブは、0.05〜5m/分例えば1m/分
の速さで次工程に移動させ、第1の開溝を基準として第
2の開溝を形成した。
の速さで次工程に移動させ、第1の開溝を基準として第
2の開溝を形成した。
かくのごとくレーザスクライブとマイクロコンピュータ
とを組み合わせることにより、希望値に対して15μm以
下実験的には5μm以下の精度で次工程の開溝を作製す
ることができた。
とを組み合わせることにより、希望値に対して15μm以
下実験的には5μm以下の精度で次工程の開溝を作製す
ることができた。
即ち、このような方式をとると、コンピュータ制御され
たセルファライン方法を行うことができき、超高精度で
加工が行うことができた。
たセルファライン方法を行うことができき、超高精度で
加工が行うことができた。
本発明を具体化する実施例としては、素子の配置、大き
さ、形状は設計仕様によって任意に決められる。しかし
内容を簡単にするため、以下においおては、第1の素子
の下側(基板側)の第1の電極と、その右隣りに配置し
た第2の素子の第2の電極(半導体上即ち基板から離れ
た側)とを電気的に直列接続させた場合のパターンを基
として記す。もちろん、これは最小単位の集積化であっ
て、上記の直列接続を無数に行うことで、任意の数集積
化された光電変換半導体装置を得る事ができる。
さ、形状は設計仕様によって任意に決められる。しかし
内容を簡単にするため、以下においおては、第1の素子
の下側(基板側)の第1の電極と、その右隣りに配置し
た第2の素子の第2の電極(半導体上即ち基板から離れ
た側)とを電気的に直列接続させた場合のパターンを基
として記す。もちろん、これは最小単位の集積化であっ
て、上記の直列接続を無数に行うことで、任意の数集積
化された光電変換半導体装置を得る事ができる。
本実施例においては、基板材料としてガラス等の固い基
板を用いるのではなく、絶縁処理がなされた金属箔を用
いた。
板を用いるのではなく、絶縁処理がなされた金属箔を用
いた。
従来、可曲性基板としてポリイミド、ポリアミド等の有
機樹脂を用いる方法が知られている。
機樹脂を用いる方法が知られている。
しかしこれら有機樹脂は半導体層の形成の温度(200 〜
300 ℃)にて有毒なガスが発生し、変換効率を下げる原
因になってしまった。
300 ℃)にて有毒なガスが発生し、変換効率を下げる原
因になってしまった。
本実施例においては、耐熱性基板を用いることにより、
製造工程においてレーザ加工法の適用を可能にした。そ
して、基板材料の低価格化と製造工程の簡略化による製
造原価の低減とを同時に満たすことができた。
製造工程においてレーザ加工法の適用を可能にした。そ
して、基板材料の低価格化と製造工程の簡略化による製
造原価の低減とを同時に満たすことができた。
以下に図面に従って本発明の詳細を示す。
第1図は本発明を具現化した光電変換半導体装置の製造
工程を示す縦断面図である。
工程を示す縦断面図である。
図面において、絶縁表面処理がなされた金属箔の可曲性
基板(6)(10〜200 μm一般には20〜50μmの厚さ)
として、アルミニュームを主成分とする箔に陽極酸化
(アルマイト化)処理により酸化アルミニューム(7)
が0.1 〜2μm一般的に0.3 〜1μmの厚さに形成され
たものを用いた。
基板(6)(10〜200 μm一般には20〜50μmの厚さ)
として、アルミニュームを主成分とする箔に陽極酸化
(アルマイト化)処理により酸化アルミニューム(7)
が0.1 〜2μm一般的に0.3 〜1μmの厚さに形成され
たものを用いた。
基板の大きさは、長さ〔図面では左右方向〕60cm、巾20
cmのものとした。
cmのものとした。
さらにこの上面の全面にわたって第1の導電膜(2)を
形成させた。この第1と電極である第1の導電膜(2)
は、ステンレスまたはアルミニュームまたは珪素が0.1
〜2%添加されたアルミニュームまたは銀の金属膜また
は、それらのなかの複数からなる合金である金属(5)
と、酸化スズを主成分とする透光性導電膜(15)からな
る。
形成させた。この第1と電極である第1の導電膜(2)
は、ステンレスまたはアルミニュームまたは珪素が0.1
〜2%添加されたアルミニュームまたは銀の金属膜また
は、それらのなかの複数からなる合金である金属(5)
と、酸化スズを主成分とする透光性導電膜(15)からな
る。
導電膜(5)は、0.1 〜0.5 μmの厚さにスパッタ法、
プラズマCVD法また真空蒸着法により形成させた。特性
の向上には光学的に反射率の高い反射性金属の銀または
アルミニュームを主成分とすると好ましかった。
プラズマCVD法また真空蒸着法により形成させた。特性
の向上には光学的に反射率の高い反射性金属の銀または
アルミニュームを主成分とすると好ましかった。
透光性導電膜(15)は、弗素等のハロゲン元素が添加され
た酸化スズを主成分とするものであり、その厚さは、50
〜2000Å代表的には500 〜1500Åとした。この透光性導
電膜(15)は、真空蒸着法、LPCVD法、プラズマCVD法、
フォトCVD法またはスプレー法により行った。
た酸化スズを主成分とするものであり、その厚さは、50
〜2000Å代表的には500 〜1500Åとした。この透光性導
電膜(15)は、真空蒸着法、LPCVD法、プラズマCVD法、
フォトCVD法またはスプレー法により行った。
この第1の導電膜は、金属(5)のみでも光電変換装置
としては機能するが、金属が後工程において半導体中に
逆拡散してしまうことを防ぐため、酸化スズを主成分と
する透光性導電膜(15)のブロッキング層はきわめて有
効であった。さらにこの酸化スズはその上面のP型半導
体層とのオーム接触性に優れており、加えて入射光のう
ちの長波長光の裏面電極(第1の電極)での反射による
実質的な光路長を大きくする時の反射効果を向上させる
ためにもきわめて有効であった。
としては機能するが、金属が後工程において半導体中に
逆拡散してしまうことを防ぐため、酸化スズを主成分と
する透光性導電膜(15)のブロッキング層はきわめて有
効であった。さらにこの酸化スズはその上面のP型半導
体層とのオーム接触性に優れており、加えて入射光のう
ちの長波長光の裏面電極(第1の電極)での反射による
実質的な光路長を大きくする時の反射効果を向上させる
ためにもきわめて有効であった。
さらに加えて、もう一方の電極である透明導電膜と集積
化のために接触させる場合、このもう一方の電極(第2
の電極となる)である透明道電膜が酸化インジュームま
たは酸化インジュームスズを主成分とするものであるの
で、酸化物と金属を接触させた場合に発生する金属の酸
化による接触抵抗の増加を招くという問題が生じないと
いう顕著な効果を有する。
化のために接触させる場合、このもう一方の電極(第2
の電極となる)である透明道電膜が酸化インジュームま
たは酸化インジュームスズを主成分とするものであるの
で、酸化物と金属を接触させた場合に発生する金属の酸
化による接触抵抗の増加を招くという問題が生じないと
いう顕著な効果を有する。
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)により出力0.3 〜3W(焦点距離50mm)を加え
た。レーザのスポット径は、30〜70μm代表的には40μ
mである。このレーザ加工(レーザスクライブ)は、マ
イクロコンピュータにより制御して、上方よりレーザ光
を照射して、その走査によりスクライブライン用の第1
の開溝(13)を形成させた。こうして、各素子間領域
(31)(11)に第1の電極(37)を作製した。
ーザ製)により出力0.3 〜3W(焦点距離50mm)を加え
た。レーザのスポット径は、30〜70μm代表的には40μ
mである。このレーザ加工(レーザスクライブ)は、マ
イクロコンピュータにより制御して、上方よりレーザ光
を照射して、その走査によりスクライブライン用の第1
の開溝(13)を形成させた。こうして、各素子間領域
(31)(11)に第1の電極(37)を作製した。
上記レーザスクライブにより形成された開溝(13)は、
巾約50μm、長さ20cmであり、深さそれぞれ第1の電極
を構成させるために完全に切断分離した。
巾約50μm、長さ20cmであり、深さそれぞれ第1の電極
を構成させるために完全に切断分離した。
かくして第1の素子(31)および第2の素子(11)を構
成する領域の巾は5〜40mm例えば15mmとして形成させ
た。
成する領域の巾は5〜40mm例えば15mmとして形成させ
た。
この後、この上面にプラズマCVD法、フォトCVD法また
はLPCVD法により光照射により光起電力を発生する非単
結晶半導体(3)を形成した。
はLPCVD法により光照射により光起電力を発生する非単
結晶半導体(3)を形成した。
この非単結晶半導体(3)は、PNまたはPIN接合を有す
る非単結晶半導体層であり、その厚さは0.2 〜0.8 μm
代表的には0.5 μmの厚さに形成させた。
る非単結晶半導体層であり、その厚さは0.2 〜0.8 μm
代表的には0.5 μmの厚さに形成させた。
その代表例はP型(SixC1-x 0<x≦1)半導体(約30
Å)−I型アモルファスまたセミアモルファスのシリコ
ン半導体(約0.5 μm)−N型の微結晶(約200 Å)よ
りなる一つのPIN接合を有する非単結晶半導体である。
Å)−I型アモルファスまたセミアモルファスのシリコ
ン半導体(約0.5 μm)−N型の微結晶(約200 Å)よ
りなる一つのPIN接合を有する非単結晶半導体である。
また、他の構成としては、P型(SixC1-x 0<x≦1)
半導体−I型(SixGe1-x)半導体−N型Si半導体、P型
Si半導体−I型Si半導体−N型(微結晶)Si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接合の半導体を挙げることができる。
半導体−I型(SixGe1-x)半導体−N型Si半導体、P型
Si半導体−I型Si半導体−N型(微結晶)Si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接合の半導体を挙げることができる。
かかる非単結晶半導体(3)を全面にわたって均一の膜
厚で形成させた。
厚で形成させた。
さらに第1図(B)に示されるごとく、第1の開溝(1
3)の左方向側(第1の素子(31)側)にわたって第2の
開溝(18)を第2のレーザスクライブ工程によって形成
させた。
3)の左方向側(第1の素子(31)側)にわたって第2の
開溝(18)を第2のレーザスクライブ工程によって形成
させた。
この図面では第1および第2の開溝(13)(18)の中心
間を50μmずらしている。
間を50μmずらしている。
かくして第2の開講(18)によって、第1の電極の側面
(8)(9)を露出させた。
(8)(9)を露出させた。
この第2の開溝の側面(9)は第1の素子の第1の電極
の側面(16)より左側であればよく、10〜100 μm第1
の電極側にシフトさせた。即ち第1の素子の第1の電極
(37)の上に設けられていることが特徴である。
の側面(16)より左側であればよく、10〜100 μm第1
の電極側にシフトさせた。即ち第1の素子の第1の電極
(37)の上に設けられていることが特徴である。
第1図において、さらにこの上面に第1図(C)に示さ
れるごとく、表面の第2の電極(4)およびコネクタ
(30)を形成し、さらに第3のレーザスクライブ工程に
よって、第1の素子(31)と第2の素子(11)との切断分離
用の第3の開溝(20)を形成した。
れるごとく、表面の第2の電極(4)およびコネクタ
(30)を形成し、さらに第3のレーザスクライブ工程に
よって、第1の素子(31)と第2の素子(11)との切断分離
用の第3の開溝(20)を形成した。
ここで、第2の電極(4)として300 〜1500Åの厚さの
透光性導電酸化膜を用いた。
透光性導電酸化膜を用いた。
この透光性導電酸化膜としては、ここではN型半導体と
良好なオーム接触をするITO(酸化インジューム酸化ス
ズを主成分とする混合物)を用いて形成した。また、こ
のITO としては酸化インジュームを主成分として形成さ
せることも可能であった。
良好なオーム接触をするITO(酸化インジューム酸化ス
ズを主成分とする混合物)を用いて形成した。また、こ
のITO としては酸化インジュームを主成分として形成さ
せることも可能であった。
この結果、半導体に密接して第2の電極(第2の透明導
電膜)である(38)(39)を形成した。
電膜)である(38)(39)を形成した。
この透明導電膜は、その平均膜厚が300 Å以下ではシー
ト抵抗が大きくなってしまい、加えて反射防止膜として
の効果を有さなくなるため好ましくなかった。さらに15
00Å以上においてはレーザ照射によって気化除去しにく
くなり、1部が残存してしまい、ひいてはスクライブラ
ラインがきれいに保たれにくくなり、歩留り低下をもた
らすという問題がある。このためその厚さは300 〜1500
Å、代表的には平均膜厚 700Åが最適であった。
ト抵抗が大きくなってしまい、加えて反射防止膜として
の効果を有さなくなるため好ましくなかった。さらに15
00Å以上においてはレーザ照射によって気化除去しにく
くなり、1部が残存してしまい、ひいてはスクライブラ
ラインがきれいに保たれにくくなり、歩留り低下をもた
らすという問題がある。このためその厚さは300 〜1500
Å、代表的には平均膜厚 700Åが最適であった。
そしてこの透明導電膜は、ビーム蒸着法またはPCVD法、
フォトCVD法、フォト・プラズマCVD法を含むCVD法を
用い、半導体層を劣化させないため、350 ℃以下の温度
で形成させた。
フォトCVD法、フォト・プラズマCVD法を含むCVD法を
用い、半導体層を劣化させないため、350 ℃以下の温度
で形成させた。
一方、この第3の開溝(20)の深さを単に第2の電極を除
去するのみでなくその下の半導体層をも除去し、第1の
電極をもその一部に露呈せしめることにより、開溝形成
の際のレーザ光の照射強度(パワー密度)のバラツキに
より、第2の電極の一部が残存して、電気的に2つの素
子が分離できなくなることを防いだ。
去するのみでなくその下の半導体層をも除去し、第1の
電極をもその一部に露呈せしめることにより、開溝形成
の際のレーザ光の照射強度(パワー密度)のバラツキに
より、第2の電極の一部が残存して、電気的に2つの素
子が分離できなくなることを防いだ。
一般に、レーザクスライブ時におけるスキャンスピード
がスキャンの開始、終了時において遅いため、結果的に
定常スピードに比べて強すぎるパワーがスキャンの遅く
なった部分で照射されてしまうことになる。
がスキャンの開始、終了時において遅いため、結果的に
定常スピードに比べて強すぎるパワーがスキャンの遅く
なった部分で照射されてしまうことになる。
よって、このような照射強度のバラツキの影響を抑える
ために、第2の電極の除去と同時にその下側の半導体層
まで除去してしまうことは有効であった。もちろんこの
時、第1の電極を除去してしまっては直列の連結ができ
ないため、明らかに禁止される。
ために、第2の電極の除去と同時にその下側の半導体層
まで除去してしまうことは有効であった。もちろんこの
時、第1の電極を除去してしまっては直列の連結ができ
ないため、明らかに禁止される。
またこの半導体の一部がスキャンスピードが大きい領域
(パワー密度が小さい領域)では残存してしても、リー
クが10-7(A /cm)以下においては実用上まったく問題
にならない。
(パワー密度が小さい領域)では残存してしても、リー
クが10-7(A /cm)以下においては実用上まったく問題
にならない。
このレーザ光の照射による第3の開溝(20)の形成は、半
導体特に第2の電極の下面に密接する非単結晶半導体を
もえぐり出し除去し、2つの電極(38)(39)間の絶縁
性を完全にした。この場合、第1の電極をITO よりも耐
熱性に優れた酸化スズを主成分とすることによって、こ
の第1の電極を残しレーザ光の熱エネルギーを吸収しや
すい半導体を第2の電極用材料とともに選択的に除去せ
しめて第3の開溝を容易に形成させることができた。
導体特に第2の電極の下面に密接する非単結晶半導体を
もえぐり出し除去し、2つの電極(38)(39)間の絶縁
性を完全にした。この場合、第1の電極をITO よりも耐
熱性に優れた酸化スズを主成分とすることによって、こ
の第1の電極を残しレーザ光の熱エネルギーを吸収しや
すい半導体を第2の電極用材料とともに選択的に除去せ
しめて第3の開溝を容易に形成させることができた。
さらに製造歩留り的にリークが10-5〜10-7A/cmある準
不良装置(全体の5〜10%有する)に関しては、この後
弗酸1:硝酸3:酢酸5を水6でさらに5〜10倍希釈し
て表面部のみを軽くエッチングして、開溝部の珪素を化
学的に500 〜2000Åの深さに除去し、インジューム等の
金属不純物を除去することはリークの低減に有効であっ
た。
不良装置(全体の5〜10%有する)に関しては、この後
弗酸1:硝酸3:酢酸5を水6でさらに5〜10倍希釈し
て表面部のみを軽くエッチングして、開溝部の珪素を化
学的に500 〜2000Åの深さに除去し、インジューム等の
金属不純物を除去することはリークの低減に有効であっ
た。
かくのごとくレーザ光を上方より照射して第2の電極を
切断分離して開溝(20)を形成した。
切断分離して開溝(20)を形成した。
かくして第1図(C)に示されるごとく、複数の素子
(31)(11)を連結部(12)で直列接続する光電変換装
置を作ることができた。
(31)(11)を連結部(12)で直列接続する光電変換装
置を作ることができた。
第1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る。即ちパッシベイション膜とし
てプラズマ気相法またはフォト・プラズマ気相法により
窒化珪素膜(21)を500 〜2000Åの厚さに均一に形成さ
せ、各素子間のリーク電流の湿気等の吸着による発生を
さらに防いだものである。
させんとしたものである。即ちパッシベイション膜とし
てプラズマ気相法またはフォト・プラズマ気相法により
窒化珪素膜(21)を500 〜2000Åの厚さに均一に形成さ
せ、各素子間のリーク電流の湿気等の吸着による発生を
さらに防いだものである。
さらに外部引出し端子(23)を周辺部に設けた。斯くし
てこの実施例のごとき基板(60cm×20cm)において、各
素子を巾14.35mm×192mmの短冊状に設け、さらに連結部
の巾150 μm外部引出し電極部の巾10mm、周辺部4mm に
より、実質的に580mm 192mm 内に40段を有し、有効面積
(192mm 14.35mm 40 段 1102cm 即ち91.8%)を得るこ
とができた。
てこの実施例のごとき基板(60cm×20cm)において、各
素子を巾14.35mm×192mmの短冊状に設け、さらに連結部
の巾150 μm外部引出し電極部の巾10mm、周辺部4mm に
より、実質的に580mm 192mm 内に40段を有し、有効面積
(192mm 14.35mm 40 段 1102cm 即ち91.8%)を得るこ
とができた。
その結果、照射光(10)に対し、セグメントが10.1(1.
05cm2)の変換効率を有する場合、パネルにて6.3 %
(理論的には9.2 %になるが、40段直列連結の抵抗によ
り実効変換効率が低下した)(AM1 〔100mW /cm2〕)
にて、72.4Wの出力電力を有せしめることができた。
05cm2)の変換効率を有する場合、パネルにて6.3 %
(理論的には9.2 %になるが、40段直列連結の抵抗によ
り実効変換効率が低下した)(AM1 〔100mW /cm2〕)
にて、72.4Wの出力電力を有せしめることができた。
さらにこのパネルに150 ℃の高温放置テストを行うと、
1000時間を経て10%以下例えばパネル数20枚にて最悪4.
8 %、X=1.9 %の出力低下しかみられなかった。
1000時間を経て10%以下例えばパネル数20枚にて最悪4.
8 %、X=1.9 %の出力低下しかみられなかった。
これは従来のマスク方式を用いて信頼性テストを同一条
件にて行う時、10時間で動作不良パネル数が17枚も発生
してしまうことを考えると、驚異的な値であり、基板材
料が全面を耐熱性セラミック絶縁物でコートしてあるこ
とと、エーザスクライブ工程とにより高信頼性を保証す
ることができることがわかった。
件にて行う時、10時間で動作不良パネル数が17枚も発生
してしまうことを考えると、驚異的な値であり、基板材
料が全面を耐熱性セラミック絶縁物でコートしてあるこ
とと、エーザスクライブ工程とにより高信頼性を保証す
ることができることがわかった。
第2図は3回のレーザスクライブ工程での開溝を作る最
も代表的なそれぞれの開溝の位置関係を示した他の縦断
面図および平面図(端部)である。
も代表的なそれぞれの開溝の位置関係を示した他の縦断
面図および平面図(端部)である。
番号およびその工程は第1図と同様である。
第2図(A)は第1の開溝(13)、第1の素子(31)、
第2の素子(11)、連結部(12)を有している。
第2の素子(11)、連結部(12)を有している。
さらに第2の開溝(30)は、第1の素子(31)を構成す
べき半導体(3)の第1の電極(2)側にわたって設け
られ、半導体(3)をも除去し、その下の第1の電極を
残存させている。
べき半導体(3)の第1の電極(2)側にわたって設け
られ、半導体(3)をも除去し、その下の第1の電極を
残存させている。
そのため、この第1の素子(31)の第1の電極(37)と
第2の素子(11)の第2の電極(38)とが連結部(12)
にてこの第2の電極より延びた透明導電膜によるコネク
タ(30)により、第1の電極(2)の上面(8)で電気
的に連結され、2つの素子が直列接続されている。
第2の素子(11)の第2の電極(38)とが連結部(12)
にてこの第2の電極より延びた透明導電膜によるコネク
タ(30)により、第1の電極(2)の上面(8)で電気
的に連結され、2つの素子が直列接続されている。
さらに図面において、PNまたはPIN接合を少なくとも1
つ有する半導体(3)ここでは1つのSiP型−I型Si−
微結晶化したN型Siよりなる1つのPIN接合を有する半
導体が設けられている。
つ有する半導体(3)ここでは1つのSiP型−I型Si−
微結晶化したN型Siよりなる1つのPIN接合を有する半
導体が設けられている。
この第3の開溝(20)が、約20μmのわたり深さに第1
の素子(31)側にシフトしている。
の素子(31)側にシフトしている。
このため、第3の開溝(20)の右端部は、コネクタ部
(30)の一部をうがって設けられている。
(30)の一部をうがって設けられている。
かくして第1および第2の素子(31)(11)のそれぞれ
第2の電極(4)を電気的に切断分離し、且つこの電極
間のリークをも10A-7/cm(1cm巾あたり10A-7のオー
ダーの意)以下に小さくすることができた。
第2の電極(4)を電気的に切断分離し、且つこの電極
間のリークをも10A-7/cm(1cm巾あたり10A-7のオー
ダーの意)以下に小さくすることができた。
この値10A-7/cmを基準として製造歩留りを評価する
と、従来が50%であるに比べて70〜75%を有し、究めて
高い生産性を得ることができた。
と、従来が50%であるに比べて70〜75%を有し、究めて
高い生産性を得ることができた。
第2図(B)は平坦図を示している。
この方向でのリークをより少なくするため、半導体
(3)が第1の素子(11)の第1の電極を覆う構造にし
て第1、第2の電極間のショートを少なくさせることが
特徴である。
(3)が第1の素子(11)の第1の電極を覆う構造にし
て第1、第2の電極間のショートを少なくさせることが
特徴である。
加えて素子の端部は第1の電極(2)、半導体、第2の
電極(4)を一度にレーザスクライブよりスクライブし
て(50)を形成した。
電極(4)を一度にレーザスクライブよりスクライブし
て(50)を形成した。
この図面において、第1、第2、第3の開溝巾は50〜20
μmを有し、連結部の巾150 〜80μm代表的には120 μ
mを有せしめることができた。以上のYAGレーザのスポ
ット層はその出力0.1 (φ=20μm)〜1W(φ=70μ
m)を用いた場合であるが、さらにそのスポット径を技
術思想において小さくし、この連結部に必要な面積をよ
り小さく、ひいては光電変換装置としての有効面積(実
効効率)をより向上させることができる。
μmを有し、連結部の巾150 〜80μm代表的には120 μ
mを有せしめることができた。以上のYAGレーザのスポ
ット層はその出力0.1 (φ=20μm)〜1W(φ=70μ
m)を用いた場合であるが、さらにそのスポット径を技
術思想において小さくし、この連結部に必要な面積をよ
り小さく、ひいては光電変換装置としての有効面積(実
効効率)をより向上させることができる。
第3図は電卓用等の大きなパネルではなく小さな光電変
換装置を同時に多量製造せんとした時の外部引出し電極
部を拡大して示したものである。
換装置を同時に多量製造せんとした時の外部引出し電極
部を拡大して示したものである。
第3図(A)は第2図に対応しているが、外部引出し電
極部(44)は導電性ゴム電極(47)に接触するパッド
(49)を有し、このパッド(49)は第2の電極(上側電
極)(4)と連結している。
極部(44)は導電性ゴム電極(47)に接触するパッド
(49)を有し、このパッド(49)は第2の電極(上側電
極)(4)と連結している。
この時電極(47)の加圧が強すぎてパッド(49)がその
下の半導体(3)を突き抜けて第1の導電膜(2)とシ
ョートしても、パッド(49)と第1の素子の第1の電極
とがショートしないように開溝(13)が設けられてい
る。また外側部は第1の電極、半導体、第2の電極を、
同時に一回のレーザスクライブにてスクライブをした開
溝(50)で切断分離されている。
下の半導体(3)を突き抜けて第1の導電膜(2)とシ
ョートしても、パッド(49)と第1の素子の第1の電極
とがショートしないように開溝(13)が設けられてい
る。また外側部は第1の電極、半導体、第2の電極を、
同時に一回のレーザスクライブにてスクライブをした開
溝(50)で切断分離されている。
さらに第3図(B)は第2の電極部(45)を示し、下側
の第1の電極(2)に連結した他のパッド(48)が第2
の電極材料により(30)にて連結されて設けられてい
る。
の第1の電極(2)に連結した他のパッド(48)が第2
の電極材料により(30)にて連結されて設けられてい
る。
さらにパッド(48)は導電性ゴム電極(46)と接触して
おり、外部に電気的に連結している。
おり、外部に電気的に連結している。
ここでも開溝(30)(20)(50)によりパッド(48)は
全く隣の光電変換素子と電気的に分離されており、この
装置間のガラス切断を後工程により分離切断することに
より、1つのパネルで合わせ用マスクを全く用いること
なしに、多数の光電変換装置をつくることができという
特徴を有する。
全く隣の光電変換素子と電気的に分離されており、この
装置間のガラス切断を後工程により分離切断することに
より、1つのパネルで合わせ用マスクを全く用いること
なしに、多数の光電変換装置をつくることができという
特徴を有する。
例えば20cm×60cmのパネルにて例えば5cm×1cm の光電
変換装置(電卓用)を作らんとすると、一度に200 個の
電卓用太陽電池を作ることができることがわかる。つま
り小電力用太陽電池を作る場合には、5〜10Wの強いレ
ーザ光で切断すればよい。
変換装置(電卓用)を作らんとすると、一度に200 個の
電卓用太陽電池を作ることができることがわかる。つま
り小電力用太陽電池を作る場合には、5〜10Wの強いレ
ーザ光で切断すればよい。
またさらにこのパネル例えば40cm×40cmまたは60cm×20
cmを3ケまたは4ケ直列にアルミサッシの固い枠内また
カーボン・ブラックによる可曲性枠内に組み合わせるこ
とによりパッケージされ、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。
cmを3ケまたは4ケ直列にアルミサッシの固い枠内また
カーボン・ブラックによる可曲性枠内に組み合わせるこ
とによりパッケージされ、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規格のパネル用にはシーフレックスにより
ガラス基板の裏面(照射面の反対側)に本発明の光電変
換装置の上面をはりあわせて、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。
ガラス基板の裏面(照射面の反対側)に本発明の光電変
換装置の上面をはりあわせて、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。
本実施例において、基板は絶縁性コートがなされた金属
箔のうち、特にアルミニュームを主成分とした箔を用い
ている。
箔のうち、特にアルミニュームを主成分とした箔を用い
ている。
しかしこの基板として可曲性のステンレス、10〜150 μ
mの厚さの銀の箔上に酸化珪素または窒化珪素をCVD法
等により0.1 〜2μmの厚さに形成した複合基板を用い
ることは有効である。
mの厚さの銀の箔上に酸化珪素または窒化珪素をCVD法
等により0.1 〜2μmの厚さに形成した複合基板を用い
ることは有効である。
しかしかかる基板においては、母材の酸化物がコーティ
ング被膜を構成しやすいため、基板としての安定性に必
ずしも優れているものとはいえなかった。
ング被膜を構成しやすいため、基板としての安定性に必
ずしも優れているものとはいえなかった。
本実施例のこの複合基板の構造において、コーティング
をしたアルミナが母材と同一主成分材料であり、製造工
程も容易であるに加えて、きわめて耐熱性を有するとい
う特徴を有していた。このためこの絶縁被膜の上面の第
1の導電膜をレーザスクライブの工程の際、絶縁被膜が
損傷して基板と第1の導電膜との電気なショートによる
リークを作ってしまうことを防ぐ、いわゆるブロッキン
グ効果に優れ、特に有効であった。
をしたアルミナが母材と同一主成分材料であり、製造工
程も容易であるに加えて、きわめて耐熱性を有するとい
う特徴を有していた。このためこの絶縁被膜の上面の第
1の導電膜をレーザスクライブの工程の際、絶縁被膜が
損傷して基板と第1の導電膜との電気なショートによる
リークを作ってしまうことを防ぐ、いわゆるブロッキン
グ効果に優れ、特に有効であった。
なお、本実施例においては、有効面積は1102cm2であ
り、パネル全体の91.8%を有効に利用することができ
た。
り、パネル全体の91.8%を有効に利用することができ
た。
この実施例での歩留りは160 ケ作ったうちの76%を4.2
%の実効変換効率を下限として得ることができた。
%の実効変換効率を下限として得ることができた。
これは従来方法においては40〜50%しか得られず、かつ
連結部の必要面積が大きく、2.9 %までしかその実効変
換効率が得られなかったことを考えると、きわめて有効
なものであった。
連結部の必要面積が大きく、2.9 %までしかその実効変
換効率が得られなかったことを考えると、きわめて有効
なものであった。
また本実施例においては、上側の光照射側に保護用透光
性有機樹脂を重合わせることにより、有機樹脂シートの
間に光電変換装置をはさむ構造とすることができ、可燃
性を有し、きわめて安価で多量生産が可能になった。
性有機樹脂を重合わせることにより、有機樹脂シートの
間に光電変換装置をはさむ構造とすることができ、可燃
性を有し、きわめて安価で多量生産が可能になった。
また本発明においては、基板側よりPIN 接合を積層し
た。しかしその逆に基板側よりNIP 接合を形成し、この
P型半導体に50〜1500AのSnO2を透明導電膜として設
け、上側のP型半導体より光照射を行うように形成して
もよい。
た。しかしその逆に基板側よりNIP 接合を形成し、この
P型半導体に50〜1500AのSnO2を透明導電膜として設
け、上側のP型半導体より光照射を行うように形成して
もよい。
第1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2図は本実施例の光電変換装置の縦断面図である。 第3図は本実施例の他の光電変換装置の部分拡大をした
縦断面図である。
面図である。 第2図は本実施例の光電変換装置の縦断面図である。 第3図は本実施例の他の光電変換装置の部分拡大をした
縦断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】絶縁表面を有する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PIN接合を少なくと
も一つ有する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個直列に接続した光電
変換装置であって、 前記半導体のうちのP型半導体は前記第1の電極に密接
して設けられ、 前記半導体のうちのN型半導体は前記第2の電極に密接
して設けられ、 前記第1の電極は少なくとも酸化スズを主成分とする導
電膜より成り、 前記第2の電極は酸化インジュームまたは酸化インジュ
ームスズを主成分とする透光性導電膜であり、 前記光電変換装置を構成する第1の光電変換素子の第1
の電極と前記光電変換装置を構成する第2の光電変換素
子の第2の電極とが電気的に接続されていることを特徴
とする光電変換装置。 - 【請求項2】絶縁表面を有する基板上に少なくとも酸化
スズを主成分とする第1の導電膜を形成する工程と、 前記第1の導電膜にレーザー光を照射して第1の開溝を
形成し、前記第1の導電膜を複数の所定の形状に分割し
て第1の電極を形成する工程と、 該電極および前記開溝上にPIN接合を少なくとも1つ
有する光照射により光起電力を発生させる非単結晶半導
体と、P型の半導体を前記第1の電極側にして形成する
工程と、 該半導体にレーザ光を照射して第2の開溝を形成する工
程と、 前記半導体のN型半導体および前記第2の開溝上に酸化
インジュームまたは酸化インジュームスズを主成分とす
る第2の導電膜を形成する工程と、 該工程後、前記第2の導電膜にレーザ光を照射して第3
の開溝を形成することにより第2の電極を形成すること
を特徴とする光電変換装置作製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58075714A JPH0614556B2 (ja) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | 光電変換装置及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58075714A JPH0614556B2 (ja) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | 光電変換装置及びその作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59201472A JPS59201472A (ja) | 1984-11-15 |
JPH0614556B2 true JPH0614556B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=13584187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58075714A Expired - Lifetime JPH0614556B2 (ja) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | 光電変換装置及びその作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0614556B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61263172A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-21 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP60041878B2 (en) * | 1979-02-14 | 1985-09-19 | Sharp Kk | Thin film solar cell |
US4400409A (en) * | 1980-05-19 | 1983-08-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of making p-doped silicon films |
US4292092A (en) * | 1980-06-02 | 1981-09-29 | Rca Corporation | Laser processing technique for fabricating series-connected and tandem junction series-connected solar cells into a solar battery |
US4315096A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-09 | Eastman Kodak Company | Integrated array of photovoltaic cells having minimized shorting losses |
FR2503457B1 (fr) * | 1981-03-31 | 1987-01-23 | Rca Corp | Systeme de cellules solaires connectees en serie sur un substrat unique |
-
1983
- 1983-04-29 JP JP58075714A patent/JPH0614556B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59201472A (ja) | 1984-11-15 |
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