JPH0620152B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents

Photoelectric conversion device

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JPH0620152B2
JPH0620152B2 JP58189578A JP18957883A JPH0620152B2 JP H0620152 B2 JPH0620152 B2 JP H0620152B2 JP 58189578 A JP58189578 A JP 58189578A JP 18957883 A JP18957883 A JP 18957883A JP H0620152 B2 JPH0620152 B2 JP H0620152B2
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photoelectric conversion
semiconductor
open groove
conductive film
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舜平 山崎
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    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、PIN またはPN接合を少なくとも1つ有する
アモルファス半導体を含む非単結晶半導体が絶縁表面を
有する基板上に設けられた光電変換素子(単に素子とも
いう)を複数個電気的に直列接続して、高い電圧を発生
せしめる光電変換装置の連結部の構造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photoelectric conversion element provided with a non-single crystal semiconductor containing an amorphous semiconductor having at least one PIN or PN junction on a substrate having an insulating surface ( The present invention relates to a structure of a connecting portion of a photoelectric conversion device that generates a high voltage by electrically connecting a plurality of elements (also simply referred to as elements) in series.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来からレーザ光を用いた加工、即ちレーザスクライブ
方式を用いた集積化された光電変換装置が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an integrated photoelectric conversion device using a laser beam, that is, a laser scribing method has been known.

第1図に従来の光電変換装置の構造の代表的な例を示
す。第1図に示すように、隣会う光電変換素子(31)と(1
1)との連結部において、透光性導電膜(37)の露呈部(66)
は20〜60μmの巾をコンタクト部の面積として必要とし
ていた。なお、光電変換素子というのは、光電変換装置
の最小単位を指すものであり、集積型の光電変換装置は
この光電変換素子が複数集積化されることによって構成
される。
FIG. 1 shows a typical example of the structure of a conventional photoelectric conversion device. As shown in FIG. 1, adjacent photoelectric conversion elements (31) and (1
In the connecting part with 1), the exposed part (66) of the transparent conductive film (37)
Required a width of 20 to 60 μm as the contact area. Note that the photoelectric conversion element refers to the minimum unit of the photoelectric conversion device, and the integrated photoelectric conversion device is configured by integrating a plurality of this photoelectric conversion element.

第1図に示す従来の構造において、第1のレーザスクラ
イブにより第1の導電膜((37),(39)で構成される)に設
けられた開溝(13)と、さらに半導体層(3) に形成される
第2の開溝(18)とが重なる場合、第1の開溝(13)の左端
部(14)より第2の開溝(18)の右端部が図面でいうと右側
になり、その間の距離(65)が負となる構造が知られてい
る。
In the conventional structure shown in FIG. 1, an open groove (13) provided in a first conductive film (consisting of (37) and (39)) by a first laser scribe, and a semiconductor layer (3). When the second open groove (18) formed in () overlaps, the right end of the second open groove (18) is on the right side of the drawing from the left end (14) of the first open groove (13). It is known that the distance (65) between them becomes negative.

かかる構造においては、第2の開溝(18)をレーザスクラ
イブによって形成する際に、斜線領域(69)の半導体(一
般にアモルファス半導体で構成される)がレーザ光のエ
ネルギーによって導電性を有する多結晶となってしま
う。
In such a structure, when the second open groove (18) is formed by laser scribing, the semiconductor in the shaded area (69) (generally composed of an amorphous semiconductor) is a polycrystal having conductivity due to the energy of laser light. Will be.

その結果、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、また第2の素子(11)の
第2の電極(38)と第2の素子の第1の電極(39)とがショ
ートしてしまう。さらに加えて第2の開溝の作製に必要
なレーザスクライブでの走査(スキャン)の揺らぎが±
20μm一般的には±10μmもあるため、第2の電極との
コンタクトは(66)に示すごとく20〜60μmも露呈させな
ければならず、この場合、この第1の素子(31)の第1の
電極(37)の上端面(66)を意図的に残すためのレーザ光の
出力調整がきわめて微妙になるという問題があった。
As a result, the first electrode (37) of the first element (31), the second electrode (38) of the second element (11), and the second electrode (38) of the second element (11). The electrode (38) and the first electrode (39) of the second element are short-circuited. In addition, the fluctuation of scanning by the laser scribing required for manufacturing the second open groove is ±
20 μm Since it is generally ± 10 μm, the contact with the second electrode must be exposed as much as 20 to 60 μm as shown in (66). In this case, the first element (31) of the first element (31) must be exposed. There was a problem that the output adjustment of the laser beam for intentionally leaving the upper end surface (66) of the electrode (37) was extremely delicate.

結果として第1図に示す構造を実現する作製法は、工業
的にまったく実用性のない製造方法でしかなかった。
As a result, the manufacturing method for realizing the structure shown in FIG. 1 was industrially completely impractical.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

本発明は上記の従来における光電変換装置の構造に起因
する各光電素子間におけるリーク電流の問題、光電変換
素子の第1の電極と第2の電極との間におけるショート
の問題、さらには構造に起因する作製上の困難の問題を
解決し、信頼性の高い光電変換装置を得ることを目的と
する。
The present invention relates to the problem of leak current between photoelectric elements due to the structure of the conventional photoelectric conversion device described above, the problem of short circuit between the first electrode and the second electrode of the photoelectric conversion element, and further to the structure. It is an object of the present invention to solve the problem of difficulty in manufacturing due to that and obtain a highly reliable photoelectric conversion device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

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アモルファス半導体と、
該半導体上に設けられた第2の電極とを有する光電変換
素子を複数直列に連結した光電変換装置であって、隣合
う光電変換素子同士の接続部において、第1の電極同士
は2つの開溝により分離されており、該2つの開溝の間
には凸状に第1の電極を構成する導電材料が形成されて
おり、前記開溝の一方において、一方の光電変換素子の
第1の電極の側面および上端部が、レーザ光によって前
記アモルファス半導体に形成された開溝を介して他方の
光電変換素子の第2の電極と接続されていることを、そ
の要旨とする光電変換装置である。
The present invention provides a first electrode provided on a substrate having an insulating surface, an amorphous semiconductor provided on the electrode,
A photoelectric conversion device in which a plurality of photoelectric conversion elements each having a second electrode provided on the semiconductor are connected in series, wherein the first electrode has two open electrodes at a connection portion between adjacent photoelectric conversion elements. A conductive material that forms a first electrode is formed in a convex shape between the two open grooves, and is separated by the groove. In one of the open grooves, the first conductive material of one photoelectric conversion element is formed. The photoelectric conversion device is characterized in that the side surface and the upper end portion of the electrode are connected to the second electrode of the other photoelectric conversion element through an opening formed in the amorphous semiconductor by laser light. .

この発明は、第1および第2の光電変換素子の電気的連
結を行う第2の開溝を形成する際に、少なくともPNまた
はPIN 接合を有する非単結晶半導体とその下に予め設け
られている第1の電極とを同時にレーザスクライブによ
り除去して形成することをによって得られる。
According to the present invention, a non-single-crystal semiconductor having at least a PN or PIN junction and a non-single-crystal semiconductor provided under the second open groove for electrically connecting the first and second photoelectric conversion elements are formed. It is obtained by simultaneously removing and forming the first electrode by laser scribing.

上記レーザスクライブによって、露呈された第1の素子
の第1の電極の側面、および第1の電極の上端部(上端
面または平端部ともいう)のコンタクトに第2の素子の
第2の電極を連結し、光電変換素子同士の直列接続を実
現できる。
By the laser scribing, the second electrode of the second element is connected to the exposed side surface of the first electrode of the first element and the contact of the upper end portion (also referred to as the upper end surface or the flat end portion) of the first electrode. The photoelectric conversion elements can be connected and connected in series.

第1の電極の上端部が露呈するのは、レーザスクライブ
の際の非単結晶半導体と透光性導電膜とのスクライブさ
れる程度(耐熱性、飛散性)の差に起因するものであ
る。
The upper end of the first electrode is exposed due to the difference in the degree of scribing (heat resistance and scattering) between the non-single-crystal semiconductor and the translucent conductive film during laser scribing.

これは、第1の電極を構成する透光性導電膜と該透光性
導電膜上の非単結晶半導体に対し、同時にレーザスクラ
イブを行い開溝を形成すると、開溝が2段階に形成され
ること、即ち非単結晶半導体に形成される開溝の巾より
その下の透光性導電膜に形成される開溝の巾の方が小さ
く、結果として、透光性導電膜の厚さ以上の巾を有する
平坦部が透光性導電膜上端部に形成される、という実験
事実を利用したものである。
This is because when the transparent conductive film forming the first electrode and the non-single-crystal semiconductor on the transparent conductive film are simultaneously laser scribed to form an open groove, the open groove is formed in two steps. That is, the width of the opening formed in the transparent conductive film below is smaller than the width of the opening formed in the non-single crystal semiconductor, and as a result, the width of the opening is larger than the thickness of the transparent conductive film. This is based on the experimental fact that a flat portion having a width of is formed on the upper end of the transparent conductive film.

上記のレーザスクライブ方法を用いることによって、透
光性導電膜の上端部をセルフアライン(自己整合的)に
開溝部において露呈せしめることができ、冗長(余裕)
度をもたせたことができるものである。
By using the laser scribing method described above, the upper end of the transparent conductive film can be exposed in the open groove in a self-aligned manner (redundant).
It is something that can be given a degree.

そして、隣合った光電変換素子間の第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(連結部)により第1の電極とその
側面および上端面よりなるコンタクトにおいて電気的に
連結することにより、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るものである。
The first electrode (lower side) between adjacent photoelectric conversion elements
And the second electrode (upper electrode) of the other element are electrically connected to the first electrode by a lead (coupling portion) extending from the second electrode at a contact including the side surface and the upper end surface thereof. Thus, the position of the open groove of the scribe line can be provided with redundancy.

また、この第2の開溝を第1の電極を構成する第1の開
溝よりも第1の素子の第1の電極の内部に入り込ませて
設けることによって、第1および第2の開溝の間に第1
の電極材料の一部を凸部を有して残存せしめたものであ
る。この凸部は、第1の開溝に充填された絶縁性を有す
る半導体がレーザスクライブによって、多結晶化してし
まうのを防止する機能を有している。
Further, by providing the second groove so as to enter the inside of the first electrode of the first element rather than the first groove forming the first electrode, the first and second grooves are formed. Between the first
A part of the electrode material of (1) has a convex portion and is left. The convex portion has a function of preventing the semiconductor having an insulating property filled in the first open groove from being polycrystallized by laser scribing.

この凸部により、第1の素子、第2の素子のそれぞれの
第1の電極間の電気的アイソレイションおよび第2の素
子の第1および第2の電極間での電気的ショート(導電
性を有するレーザ・アニールで作られた多結晶に起因す
る)を防止することができる。
Due to this convex portion, the electrical isolation between the first electrodes of the first element and the second element and the electrical short circuit between the first and second electrodes of the second element (conductivity is (Due to the polycrystal produced by laser annealing).

さらに、第1の素子の第1の電極を構成する透光性導電
膜の側面および上端部とよりコンタクトに密接せしめて
第2の素子の第2の電極を延在させることにより、連結
部でのコンタクトに必要な表面積(接触面積)を増加さ
せ、同時に1Ω/cm(1cmの巾あたり1Ω)以下のコン
タクト抵抗とすることができる。
Further, the second electrode of the second element is extended by making the side surface and the upper end of the translucent conductive film forming the first electrode of the first element closer to the contact and extending the second electrode of the second element. It is possible to increase the surface area (contact area) required for the contact, and simultaneously to obtain a contact resistance of 1 Ω / cm (1 Ω per 1 cm width) or less.

さらに第2の開溝を、第1の素子の第1の電極位置上に
設けることにより、レーザスクライブの走査の際の揺ら
ぎ(±20μmを有する)に起因する第1の光電変換素子
の第1の電極と第2の光電変換素子の第1の電極とのシ
ョートを防ぐ構造が実現できるものである。
Further, by providing the second groove on the position of the first electrode of the first element, the first photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element caused by the fluctuation (having ± 20 μm) at the time of scanning of the laser scribe is provided. Therefore, it is possible to realize a structure that prevents a short circuit between the second electrode and the first electrode of the second photoelectric conversion element.

以下に図面に従って本発明の実施例の詳細を示す。Details of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明の実施例である光電変換装置の製造工程
を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional view showing a manufacturing process of the photoelectric conversion device according to the embodiment of the present invention.

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)(本実施例では、ガラス板(例えば厚さ
1.2mm、長さ(図面では左右方向)60cm、巾20cm)を用
いた)の上面全面にわたって透光性導電膜(2) としてIT
O (約1500Å)+SnO2(200 〜400 Å)、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。
In FIG. 2A, a substrate having an insulating surface, for example, a transparent substrate (1) (in this embodiment, a glass plate (for example, a thickness) is used.
IT is used as a transparent conductive film (2) over the entire upper surface of 1.2 mm, 60 cm in length (left and right in the drawing) and 20 cm in width).
O (about 1500 Å) + SnO 2 (200 to 400 Å) or a transparent conductive film (1500 to 2000 Å) mainly composed of tin oxide to which a halogen element is added is vacuum deposited, LP CVD, plasma
It was formed by the CVD method or the spray method.

この後この基板(1) の下側または上側より、YAG レーザ
加工機(日本レーザ製)によりレーザ光を出力0.5 〜2
W出力で加えて第1の開溝(13)を形成した。
After this, from the lower side or the upper side of this substrate (1), output a laser beam with a YAG laser processing machine (made by Nippon Laser) 0.5 to 2
In addition with W power, a first open groove (13) was formed.

この第1の開溝の形成の際には、レーザ光のスポット径
を30〜70μmφ代表的には50μmφとし、マイクロ・コ
ンピュータにより制御して照射した。
At the time of forming the first open groove, the spot diameter of the laser beam was 30 to 70 μmφ, typically 50 μmφ, and irradiation was performed under the control of a microcomputer.

この第1の開溝(13)によって、各素子領域((5),(3
1),(11))に第1の電極(2)を作製した。
Due to the first open groove (13), each element region ((5), (3
A first electrode (2) was produced on (1) and (11)).

レーザスクライブにより形成された開溝(13)は巾約50μ
m、長さ20cmとし、第1の電極それぞれを完全に切断分
離して形成した。
The groove (13) formed by laser scribing has a width of about 50μ.
The length was 20 m and the length was 20 cm, and each of the first electrodes was completely cut and separated.

さらにこの上面をハロゲン元素を含む気体または液体に
浸し、低級酸化物を除去した。このハロゲン元素を含む
気体としては、CF Br,CFHF,SiFを用い、電磁エネルギー
を用いたプラズマ・エッチを行った。
Further, the upper surface was immersed in a gas or liquid containing a halogen element to remove the lower oxide. CF Br, CFHF, and SiF were used as the gas containing the halogen element, and plasma etching was performed using electromagnetic energy.

液体を用いる場合には、1/10HF(水で40%HFを10倍に
希釈)溶液に30秒〜1分浸すことによって低級酸化物の
エッチングを行なった。
When a liquid was used, the lower oxide was etched by immersing it in a 1/10 HF (40% HF diluted 10 times with water) solution for 30 seconds to 1 minute.

かくして第1の素子(31)および第2の素子(11)を構成す
る巾は10〜20mmとした。その間の開溝は20〜70μm例え
ば50μmとしてそれぞれを完全にアイソレイションさせ
た。
Thus, the width of the first element (31) and the second element (11) was set to 10 to 20 mm. The open groove between them was 20 to 70 μm, for example 50 μm, and each was completely isolated.

以上のレーザスクライブ方式により、第1の電極を構成
する透光性導電膜(2)を切断分離する開溝(例えば(1
3))を形成した。
By the laser scribing method described above, an open groove (for example, (1) is used to cut and separate the translucent conductive film (2) forming the first electrode.
3)) was formed.

この後この上面にプラズマCVD 法、光CVD 法またはLP C
VD法によりPNまたはPIN 接合を有する非単結晶半導体層
(3)を0.2 〜1.0 μm代表的には0.4 〜0.5 μmの厚
さに形成させた。その代表例はP型半導体(SixC1-x
x=0.8 50〜150 Å)−I型アモルファスまたはセミア
モルファスのシリコン半導体(0.4 〜0.5 μm)−N型
の微結晶(100 〜200 Å)を有する半導体よりなる1つ
のPIN 接合を有する非単結晶半導体、またはP型半導体
(SixC1-x)−I型、N型、P型Si半導体−I 型SixGe
1-x)半導体−N型SiまたはSixC1-x)(0<x<1)の
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 接合の半導体である。
After this, plasma CVD, photo CVD or LP C
A non-single crystal semiconductor layer (3) having a PN or PIN junction was formed by VD method to a thickness of 0.2 to 1.0 μm, typically 0.4 to 0.5 μm. A typical example is a P-type semiconductor (Si x C 1-x
x = 0.8 50 to 150 Å) -I type amorphous or semi-amorphous silicon semiconductor (0.4 to 0.5 μm) -N-type single crystal consisting of semiconductor having N type microcrystal (100 to 200 Å) Semiconductor or P-type semiconductor (Si x C 1-x ) -I type, N type, P type Si semiconductor-I type Si x Ge
1-x ) semiconductor - tandem type PINPIN ... PIN junction with two PIN junctions and one PN junction consisting of N-type Si or Si x C1 -x ) (0 <x <1) semiconductors It is a semiconductor.

かかる非単結晶半導体(3)を第1の開溝および素子領
域の全面にわたっ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)の左方向
側に第2のレーザスクライブにより、第2の開溝(18)を
50μmの巾に50〜300 μmの距離を第1の開溝(13)から
離して、すなわち第1の開溝(13)から50〜300 μmの距
離第1の光電変換素子(31)の内部に入り込ませて形成し
た。
The non-single crystal semiconductor (3) was formed with a uniform film thickness over the entire surface of the first trench and the element region. Further, as shown in FIG. 2B, a second laser groove is used to form a second open groove (18) on the left side of the first open groove (13).
A distance of 50 to 300 μm in a width of 50 μm from the first open groove (13), that is, a distance of 50 to 300 μm from the first open groove (13) inside the first photoelectric conversion element (31). Formed by letting in.

第2の開溝(18)は第1の電極の側面(8),(9) および上端
面(6)を露呈させた。また、同時に第2の開溝(13)と
の間に透光性導電膜の一部を凸部(16)として残存させ
た。
The second groove (18) exposes the side surfaces (8), (9) and the upper end surface (6) of the first electrode. At the same time, a part of the translucent conductive film was left as a convex part (16) between the second open groove (13) and the second open groove (13).

上記第2の開溝(18)を形成するに際して、第1の電極
(2) の上端面(6) を露呈させることに関して以下、第3
図並びに第4図を用いて説明する。
When forming the second groove (18), the first electrode
Regarding exposing the upper end surface (6) of (2), the third
This will be described with reference to the drawings and FIG.

第3図は、第2図に示す第2の開溝(18)部分の拡大図で
あり、第4図はレーザ光の照射条件(走査スピード)と
第1の電極である透光性導電膜の上端面にできる平坦部
の巾との関係を示したものである。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the second open groove (18) shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a laser beam irradiation condition (scanning speed) and a transparent conductive film as a first electrode. It shows the relationship with the width of the flat part formed on the upper end surface of the.

第3図(A)において、第2の開溝(18)は透光性導電膜
(2)の側面(8),(9) に加えて、平端面(上端部)(6)
を存在させコンタクトを構成させている。
In FIG. 3 (A), the second open groove (18) is provided in addition to the side surfaces (8) and (9) of the transparent conductive film (2), and the flat end surface (upper end portion) (6).
Exists and configures the contact.

第3図(B)は、この平端部(6)の上面図を第3図
(C)に示した走査電子顕微鏡写真(SEM写真)(倍率4
000倍、加速電圧10KV)に対応して示している。第3図
(B)(C)において、(70)は基板ガラス(1)に生じ
たクラック、(71)はレーザスクライブにより生じた開溝
周辺部の残存物、(6) は導電膜の平坦部である。
FIG. 3 (B) is a scanning electron micrograph (SEM photograph) (magnification 4) showing a top view of the flat end portion (6) in FIG. 3 (C).
000 times, acceleration voltage 10KV). In FIGS. 3 (B) and 3 (C), (70) is a crack generated in the substrate glass (1), (71) is a residue left around the open groove caused by laser scribing, and (6) is a flat conductive film. It is a department.

この平端部は非単結晶珪素半導体に比べて透光性導電膜
がレーザ光に対し4倍も強く、スクライブされにくいと
いう性質によるものであり、セルファライン的に形成さ
れたものである。
This flat end portion is formed by self-alignment because the translucent conductive film is 4 times stronger than the laser light and is less likely to be scribed as compared with the non-single crystal silicon semiconductor.

この特性を利用することが側面のみならず上端部(6)
をも第2の開溝の形成と同時作製できる理由である。
It is possible to utilize this characteristic not only on the side surface but also on the upper end portion (6).
This is also the reason why the second groove can be formed at the same time.

そして、平坦部(6) をコンタクトとして利用することに
より、連結部における実質的な接触抵抗を側面のみの場
合の1.5Ω/cmより0.3 〜1Ω/cmにまで下げることが
できた。
By using the flat portion (6) as a contact, the substantial contact resistance at the connecting portion could be reduced from 1.5 Ω / cm in the case of only the side surface to 0.3 to 1 Ω / cm.

第4図は、第2の開溝を形成するためのレーザスクライ
ブを行った際に形成される第3図(A)の(6) で示され
る上端部の巾と、レーザスクライブの際の走査スピード
との関係を示したものである。
FIG. 4 shows the width of the upper end portion shown by (6) in FIG. 3 (A) when the laser scribing for forming the second open groove and the scanning at the time of the laser scribing are performed. It shows the relationship with speed.

なお、レーザスクライブの条件は、周波数30KHz,出力1.
1W,光径50μm、レーザ光の走査スピードは60cm/分〜
240cm/分である。
The laser scribe conditions are frequency 30KHz, output 1.
1W, light diameter 50μm, laser light scanning speed is 60cm / min.
It is 240 cm / min.

この走査スピードを可変した場合の速度が60cm/分以上
を有すると、被膜の厚さ以上に平坦部の巾を作ることが
できた。即ちより走査スピードを高速とすることによ
り、この巾を大きくとることができ、その分接触面積を
大きくすることができるので、結果として接触抵抗を少
なくすることができた。
When the scanning speed was variable and the speed was 60 cm / min or more, the width of the flat portion could be made more than the thickness of the coating. That is, by increasing the scanning speed, the width can be increased, and the contact area can be increased accordingly, so that the contact resistance can be reduced.

なお、第3図(C)に示すのは、第4図における走査ス
ピードが120cm/分の場合におけるものである。
Incidentally, FIG. 3 (C) shows the case where the scanning speed in FIG. 4 is 120 cm / min.

しかし、平坦部(6) の巾が5μm以上あると、集積化に
とっては巾が広く成りすぎ、実効面積の減少を生じてし
まいかえって不都合となる。
However, if the width of the flat portion (6) is 5 μm or more, the width becomes too wide for integration, and the effective area is reduced, which is rather inconvenient.

以上のように、透光性導電膜(2)と半導体(3)とが
ともに基板上を覆っている被加工物に対し、その上面に
レーザ光を照射すると、そのレーザ光の出力、走査スピ
ードに従って、透光性導電膜(2) の膜厚以上の巾を有す
る平坦部(6)を作ることができた。
As described above, when a laser beam is applied to the upper surface of a work piece in which the transparent conductive film (2) and the semiconductor (3) both cover the substrate, the laser beam output and the scanning speed are increased. Accordingly, the flat part (6) having a width equal to or larger than the film thickness of the translucent conductive film (2) could be formed.

またこの平坦部は第3図(C)のSEM 写真より明らかな
ように、半導体とその下の透光性導電膜とを同時に1回
のレーザスクライブを行うことにより同時的に即ちセル
ファライン的に作られるため、その巾の揺らぎも、±0.
5 μmでおさえることができた。
Further, as is clear from the SEM photograph of FIG. 3 (C), this flat portion is simultaneously subjected to laser scribing of the semiconductor and the transparent conductive film thereunder at the same time, that is, in a self-aligning manner. Because it is made, the fluctuation of its width is ± 0.
It could be suppressed to 5 μm.

また、第3図(A)において、基板(1)上の透光性導
電膜(2)に第1の開溝(13)が設けられ、さらにその左
端部(14)より第2の開溝(18)の右端部(9)は左側に位
置し、その間の距離(15)は正となっている(図面では約
50μmを有している)。この結果、第1の素子の第1の
電極(37)(厚さ0.2 μm)と同一材料で構成された凸部
(16)が残存している。
Further, in FIG. 3 (A), a first open groove (13) is provided in the translucent conductive film (2) on the substrate (1), and a second open groove is formed from the left end portion (14). The right end (9) of (18) is located on the left side, and the distance (15) between them is positive.
50 μm). As a result, the convex portion composed of the same material as the first electrode (37) (thickness 0.2 μm) of the first element
(16) remains.

この凸部の存在は重要である。即ち、第2の開溝(18)を
形成させるに際し、アモルファス珪素(3)はレーザア
ニールにより斜線領域(69)が多結晶化され、導電性とな
ってしまう。しかしこの凸部の存在により、第1の開溝
(13)に充填された基板近傍のアモルファス半導体は多結
晶化されず、絶縁性を有せしめることができる。即ち、
この凸部が残存すると、第1の開溝に充填された半導体
の基板との界面近傍に導電性多結晶半導体領域が作られ
ることがなく、その結果第2の開溝を形成することによ
り、第2の素子(11)の第1および第2の導電膜(39),(3
8) が互いにショートすることがない、という効果を得
ることができる。
The presence of this convex portion is important. That is, when forming the second open groove 18, the amorphous silicon 3 is polycrystallized in the shaded area 69 by laser annealing and becomes conductive. However, due to the presence of this convex portion, the first open groove
The amorphous semiconductor in the vicinity of the substrate filled in (13) is not polycrystallized and can have an insulating property. That is,
When this convex portion remains, the conductive polycrystalline semiconductor region is not formed in the vicinity of the interface between the semiconductor filled in the first opening and the substrate, and as a result, the second opening is formed. The first and second conductive films (39), (3 of the second element (11)
It is possible to obtain the effect that 8) are not short-circuited with each other.

上記の第2の開溝(18)を形成した後、全体を1/10HFに
30秒〜1分浸して表面の低級酸化珪素を除去せしめてコ
ンタクト抵抗を1Ω/cm以下にさせた。
After forming the above-mentioned second open groove (18), the whole is reduced to 1/10 HF.
The contact resistance was set to 1 Ω / cm or less by immersing for 30 seconds to 1 minute to remove the lower silicon oxide on the surface.

本実施例においては、従来のように第1の電極の表面(1
4)(第1図参照)を露呈させるのではなく、第1の電極
にもレーザ光によって開溝を形成するので、レーザ光が
1.5 〜5Wと多少強すぎてしまっても何等の支障がな
い。即ちレーザ光の出力パルスの強さに余裕を与えるこ
とができるという工業的応用の際の有用性を有する。
In this embodiment, the surface of the first electrode (1
4) Instead of exposing (see FIG. 1), an opening groove is formed in the first electrode by laser light, so that the laser light
There is no problem even if it is 1.5 to 5 W, which is too strong. That is, it has a usefulness in industrial application that it can give a margin to the intensity of the output pulse of the laser beam.

以上のごとくにして隣合う光電変換素子同士の連結部を
構成する第2の開溝を作製した。
As described above, the second open groove forming the connecting portion between the adjacent photoelectric conversion elements was produced.

さらに第2図において、この上面の第2図(C)に示さ
れるごとく、裏面の第2の電極(4)を形成し、さらに
第3のレーザスクライブ法によって、切断分離用の第3
の開溝(20)を設けた。
Further, in FIG. 2, the second electrode (4) on the back surface is formed as shown in FIG. 2 (C) on the upper surface, and the third electrode for cutting and separating is formed by the third laser scribing method.
The open groove (20) was provided.

この第2の電極はレーザ光を用いることなくマスク端に
て作製してもよい。
This second electrode may be manufactured at the mask edge without using laser light.

この第2の電極(4)は透光性導電膜を500 〜1400Åの
厚さにITO (酸化インジューム・スズ)により形成し、
さらにその上面に反射性金属の銀を300 〜3000Åの厚さ
に形成し、さらにその上面にアルミニューム,銅,ニッ
ケルまたはクロムとの2層膜を形成させたものである。
本実施例ではITO を1050Å、銀を1000Å、さらに銅を15
00Åの3層構造とした。
This second electrode (4) is formed of a transparent conductive film with a thickness of 500 to 1400Å by ITO (indium tin oxide),
Further, silver as a reflective metal is formed on the upper surface thereof to a thickness of 300 to 3000 Å, and a two-layer film of aluminum, copper, nickel or chromium is further formed on the upper surface thereof.
In this example, ITO is 1050Å, silver is 1000Å, and copper is 15Å.
It has a three-layer structure of 00Å.

このITO と銀は裏面側での入射光(10)の反射を促し、
600 〜800nmの長波長光を有効に光電変換させるための
ものである。
This ITO and silver promote the reflection of incident light (10) on the back side,
It is for effectively photoelectrically converting long wavelength light of 600 to 800 nm.

さらにこのITO は連結部において第1の光電変換素子(3
1)の第1の電極(37)とのコンタクト(6),(8) に直接密
接する。即ち透光性導電膜の酸化物導電膜(37)と他の
酸化物導電膜(38)とが互いに密接してコンタクトを側
面および上端部において構成する。このため、このコン
タクト部において酸化物絶縁物が形成されることがな
く、信頼性上きわめて好ましいものであった。
Furthermore, this ITO is connected to the first photoelectric conversion element (3
Direct contact with the contacts (6), (8) with the first electrode (37) in 1). That is, the oxide conductive film (37) of the transparent conductive film and the other oxide conductive film (38) are in close contact with each other to form a contact on the side surface and the upper end portion. Therefore, no oxide insulator is formed at this contact portion, which is extremely preferable in terms of reliability.

これらは電子ビーム蒸着法またはプラズマCVD 法を用い
て半導体層を劣化させない300 ℃以下の温度で形成さ
せた。
These were formed by electron beam evaporation or plasma CVD at a temperature of 300 ° C or less, which does not deteriorate the semiconductor layer.

また、銀の下側にチタンを10〜30Åの厚さに形成し、銀
とITO との密着性を向上させることは有効である。
Further, it is effective to form titanium to a thickness of 10 to 30 Å under silver to improve the adhesion between silver and ITO.

このITO は半導体(3)と裏面電極(4)との化学反応
による信頼性低下の防止、即ち信頼性の向上にも役立っ
ている。
This ITO is also useful for preventing a decrease in reliability due to a chemical reaction between the semiconductor (3) and the back electrode (4), that is, improving reliability.

かくのごとき裏面電極(第2の電極)に対し、レーザ光
を上方より照射して第2の電極を切断分離または酸化絶
縁物に変成して第3の開溝(20)(巾50μm)を形成し
た。
The back electrode (second electrode) like this is irradiated with laser light from above to cut and separate the second electrode or transform it into an oxide insulator to form the third open groove (20) (width 50 μm). Formed.

このレーザ光は半導体特に上面に密接するNまたはP型
の半導体層を(40)のように少しえぐりだし、隣合った第
1の素子(31)と第2の素子(11)との間の開溝部での残
存金属または導電性半導体によるクロストーク(リーク
電流)の発生を防止する構成とした。
This laser light slightly scoops out an N- or P-type semiconductor layer which is in close contact with the semiconductor, especially the upper surface, like (40), and between the adjacent first element (31) and second element (11). The configuration was such that crosstalk (leakage current) due to residual metal or a conductive semiconductor in the groove was prevented.

もちろん第2の電極の開溝部を形成するのにスクリーン
印刷法を用いるのでもよい。
Of course, a screen printing method may be used to form the groove of the second electrode.

かくして第2図(C)に示されるごとく、複数の素子(3
1,(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。
Thus, as shown in FIG. 2 (C), a plurality of elements (3
It was possible to make a photoelectric conversion device in which 1, (11) were connected in series at the connecting part (12).

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、即ちパッシベイション膜とし
てプラズマ気相法により窒化珪素膜(21)を5000〜2000
Åの厚さに形成させ、各素子間のリーク電流の発生を防
ぐ構成としたものである。
FIG. 2 (D) shows that the present invention has been completed as a photoelectric conversion device, that is, a silicon nitride film (21) of 5000 to 2000 is formed as a passivation film by a plasma vapor phase method.
It is formed with a thickness of Å to prevent the generation of leakage current between each element.

さらに外部引き出し端子を周辺部にて設け、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。
Further, external lead terminals were provided in the peripheral portion, and these were filled with an organic resin (22) such as polyimide, polyamide, Kapton or epoxy.

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14.350mm、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、有効面積(192mm×18.35 mm×32段 1106cm2即ち
92.2%)を得ることができた。その結果、セグメント
(各光電変換素子)が10.3%の変換効率を有する場合、
パネルにて9.95%(AM1 (100mW/cm2))の変換効率
を実現でき、光電変換装置として、10.4W の出力電力を
有せしめることができた。
Thus, with respect to the irradiation light (10), each element on the substrate (60 cm x 20 cm) as in this example has a width of 14.350 mm, a width of the connecting portion of 150 μm, a width of the external extraction electrode portion of 10 mm, and a peripheral portion of 4 mm, the effective area (192 mm × 18.35 mm × 32 steps 1106 cm 2
92.2%) was obtained. As a result, when the segment (each photoelectric conversion element) has a conversion efficiency of 10.3%,
The panel achieved a conversion efficiency of 9.95% (AM1 (100 mW / cm 2 )), and it was possible to have an output power of 10.4 W as a photoelectric conversion device.

またさらにこのパネルを例えば40cm×20cm、60cm×20cm
または40cm×120cm を6ケ、4ケまた1ケを直列にアル
ミサッシまたは炭素繊維枠内に組み合わせることにより
パッケージさせ、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。
In addition, this panel is also 40 cm × 20 cm, 60 cm × 20 cm
Alternatively, 40 cm × 120 cm 6 pieces, 4 pieces or 1 piece can be combined in series in an aluminum sash or a carbon fiber frame to be packaged, and a 120 cm × 40 cm NEDO standard high power panel can be provided.

またこのNEDO規格のパネルはシーフレックスにより他の
ガラス板を本発明の光電変換装置の反射面側(図面では
上側)にはりあわせて合わせガラスとし、その間に光電
変換装置を配置し、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。
In addition, this NEDO standard panel is laminated with another glass plate by the Seaflex on the reflection surface side (upper side in the drawing) of the photoelectric conversion device of the present invention to form a laminated glass, and the photoelectric conversion device is arranged between them, wind pressure, rain It is also effective to increase the mechanical strength against such problems.

第2図〜第4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上側より照射
し、上側電極は透光性ITO とし、基板には可曲性プラス
チック絶縁基板または金属上に絶縁膜(アルミニューム
上にアルミナ膜が形成された基板)が設けられた基板を
用いることも同様に可能である。
In FIGS. 2 to 4, light is incident on the lower glass plate. However, in the present invention, the incident side of the light is irradiated from the upper side, the upper electrode is made of transparent ITO, and the substrate is a flexible plastic insulating substrate or an insulating film on a metal (alumina film is formed on aluminum). It is likewise possible to use a substrate provided with a substrate.

以上はYAG レーザのスポット径をその出力0.5 〜3W
(30μm)(1〜5W(50μm)で用いた場合である
が、さらにそのスポット径を技術思想において小さくす
ることにより、この連結部をより小さく、ひいては光電
変換装置としての有効面積をより向上させることができ
ることはいうまでもない。
Above is the spot diameter of YAG laser 0.5 ~ 3W
(30 μm) (1 to 5 W (50 μm), but by further reducing the spot diameter in the technical idea, this connecting portion is made smaller, and the effective area as a photoelectric conversion device is further improved. It goes without saying that you can do it.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の実施例において明らかなように、本発明を用いる
ことにより、隣合う光電変換素子を連結するための連結
部に高信頼性を与えることができた。
As is apparent from the above examples, by using the present invention, it is possible to provide the connecting portion for connecting adjacent photoelectric conversion elements with high reliability.

特に、連結部において、第1の開溝と第2の開溝との間
に第1の導電膜の材料を凸状に残存させ、光電変換素子
間、あるいは第1,第2の電極間のアイソレーションを
確保することができた。
In particular, in the connecting portion, the material of the first conductive film is left in a convex shape between the first open groove and the second open groove, and the material is left between the photoelectric conversion elements or between the first and second electrodes. I was able to secure the isolation.

さらに、第1の素子の第1の電極を構成する透光性導電
膜の側面および上端部とよりなるコンタクトに密接せし
めて第2の素子の第2の電極を延在させることにより、
連結部でのコンタクトに必要な表面積(接触面積)を増
加させ、実質的に接触抵抗を下げることができた。
Further, the second electrode of the second element is extended by being brought into close contact with the contact formed by the side surface and the upper end portion of the translucent conductive film forming the first electrode of the first element,
It was possible to increase the surface area (contact area) required for contact at the connecting portion and substantially reduce the contact resistance.

さらに光電変換素子同士の連結部における接触面積を実
質的に大きくすることができたので、連結部(コンタク
ト部)の必要面積(上または下から見た投影面積)を従
来方法の場合に比較して少なくさせることができた。そ
の結果、パネルの有効面積の向上に役立つことができ
た。
Furthermore, since the contact area at the connecting portion between photoelectric conversion elements could be substantially increased, the required area of the connecting portion (contact portion) (projected area viewed from above or below) was compared with that in the conventional method. I was able to reduce it. As a result, it was possible to help improve the effective area of the panel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の光電変換装置の連結部の概要を示すもの
である。 第2図は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図は実施例の第2の開溝部の拡大図である。 第4図は平端部の巾とレーザ光の走査スピードとの関係
を示すものである。
FIG. 1 shows an outline of a connecting portion of a conventional photoelectric conversion device. FIG. 2 is a vertical sectional view showing a manufacturing process of the photoelectric conversion device of the example. FIG. 3 is an enlarged view of the second groove portion of the embodiment. FIG. 4 shows the relationship between the width of the flat end and the scanning speed of laser light.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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アモルファス半導体
と、該半導体上に設けられた第2の電極とを有する光電
変換素子を複数直列に連結した光電変換装置であって、 隣合う光電変換素子同士の接続部において、第1の電極
同士は2つの開溝により分離されており、該2つの開溝
の間には凸状に第1の電極を構成する導電材料が形成さ
れており、前記開溝の一方において、一方の光電変換素
子の第1の電極の側面および上端部が、レーザ光によっ
て前記アモルファス半導体に形成された開溝を介して他
方の光電変換素子の第2の電極と接続されていることを
特徴とする光電変換装置。
1. A first device provided on a substrate having an insulating surface.
A photoelectric conversion device in which a plurality of photoelectric conversion elements each having an electrode, an amorphous semiconductor provided on the electrode, and a second electrode provided on the semiconductor are connected in series, and adjacent photoelectric conversion elements are provided. In the connecting portion between the first electrodes, the first electrodes are separated from each other by two open grooves, and a conductive material that forms the first electrodes in a convex shape is formed between the two open grooves. In one of the grooves, the side surface and the upper end of the first electrode of the one photoelectric conversion element are connected to the second electrode of the other photoelectric conversion element through the groove formed in the amorphous semiconductor by laser light. A photoelectric conversion device characterized in that
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