JPH0691269B2 - 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 - Google Patents
非晶質シリコン太陽電池の製造方法Info
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- JPH0691269B2 JPH0691269B2 JP62152254A JP15225487A JPH0691269B2 JP H0691269 B2 JPH0691269 B2 JP H0691269B2 JP 62152254 A JP62152254 A JP 62152254A JP 15225487 A JP15225487 A JP 15225487A JP H0691269 B2 JPH0691269 B2 JP H0691269B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁性透明基板上に透明電極，非晶質シリコ
ン（以下ａ−Siと記す）膜および金属電極を積層してな
る単位太陽電池素子が直列接続されたａ−Si太陽電池の
製造方法に関する。
ン（以下ａ−Siと記す）膜および金属電極を積層してな
る単位太陽電池素子が直列接続されたａ−Si太陽電池の
製造方法に関する。
ａ−Si太陽電池は通常単位太陽電池素子を直列接続して
なる。第２図はそのようなａ−Si太陽電池を示し、１枚
のガラス基板１上に透明電極21,22,23,24,25,a−Si膜領
域31,32,33,34,35,金属電極41,42,43,44,45が積層され
て複数（図では五つ）の単位太陽電池素子が形成され、
例えば金属電極41が隣接素子の透明電極22に接触するよ
うにして直列接続されている。このような太陽電池は、
先ずガラス基板１上にITO（インジウムすず酸化物），S
nO2（酸化すず）等の透明導電膜を電子ビーム蒸着，ス
パッタリングあるいは熱CVD法で500〜5000Å程度の厚さ
に一面に形成する。この透明導電膜をレーザビームを用
いてパターニングするか、あるいはフォトリソグラフィ
法を用いてフォトレジストパターンを形成し、エッチン
グすることにより透明電極21,22,23,24,25を形成する。
次に、ａ−Si膜を形成するが、これは透明電極側から、
例えばｐ型ａ−Si膜を約200Åの厚さに，ノンドープａ
−Si膜を0.2〜１μｍの厚さに,n型ａ−Si膜を約500Åの
厚さにシランガスのプラズマ放電分解で成長させる。ｐ
型層にはほう素，炭素を添加し、ｎ型層にはりんを添加
する。このａ−Si膜をレーザビームによりパターニング
して領域31,32,33,34,35に分割する。次いで、電子ビー
ム蒸着またはスパッタリング法により、金属膜、例えば
アルミニウム膜を1000Å〜１μｍ程度の厚さに形成し、
パターニングして金属電極41,42,43,44,45を形成する。
なる。第２図はそのようなａ−Si太陽電池を示し、１枚
のガラス基板１上に透明電極21,22,23,24,25,a−Si膜領
域31,32,33,34,35,金属電極41,42,43,44,45が積層され
て複数（図では五つ）の単位太陽電池素子が形成され、
例えば金属電極41が隣接素子の透明電極22に接触するよ
うにして直列接続されている。このような太陽電池は、
先ずガラス基板１上にITO（インジウムすず酸化物），S
nO2（酸化すず）等の透明導電膜を電子ビーム蒸着，ス
パッタリングあるいは熱CVD法で500〜5000Å程度の厚さ
に一面に形成する。この透明導電膜をレーザビームを用
いてパターニングするか、あるいはフォトリソグラフィ
法を用いてフォトレジストパターンを形成し、エッチン
グすることにより透明電極21,22,23,24,25を形成する。
次に、ａ−Si膜を形成するが、これは透明電極側から、
例えばｐ型ａ−Si膜を約200Åの厚さに，ノンドープａ
−Si膜を0.2〜１μｍの厚さに,n型ａ−Si膜を約500Åの
厚さにシランガスのプラズマ放電分解で成長させる。ｐ
型層にはほう素，炭素を添加し、ｎ型層にはりんを添加
する。このａ−Si膜をレーザビームによりパターニング
して領域31,32,33,34,35に分割する。次いで、電子ビー
ム蒸着またはスパッタリング法により、金属膜、例えば
アルミニウム膜を1000Å〜１μｍ程度の厚さに形成し、
パターニングして金属電極41,42,43,44,45を形成する。
金属膜をレーザビームを用いてパターニングしようとす
ると、金属膜の反射率が大きいため出力パワーを大きく
する必要があり、このため金属がパターニングされた
時、第２図に示す透明電極のレーザ露光部26の部分で損
傷を受けたり、ａ−Si膜のレーザ露光部36が結晶化した
りすることがある。ａ−Si膜領域31〜35の縁部が結晶化
すると低抵抗になり、各pina−Si太陽電池単位素子のシ
ャント抵抗が小さくなって出力が低下してしまう。
ると、金属膜の反射率が大きいため出力パワーを大きく
する必要があり、このため金属がパターニングされた
時、第２図に示す透明電極のレーザ露光部26の部分で損
傷を受けたり、ａ−Si膜のレーザ露光部36が結晶化した
りすることがある。ａ−Si膜領域31〜35の縁部が結晶化
すると低抵抗になり、各pina−Si太陽電池単位素子のシ
ャント抵抗が小さくなって出力が低下してしまう。
さらにレーザ光が強いと、第３図に示すようにａ−Si膜
も除去されて、金属電極41〜45とａ−Si膜領域31〜35の
縁部が揃いａ−Si膜のレーザ光に接する部分37が結晶化
するに至る。
も除去されて、金属電極41〜45とａ−Si膜領域31〜35の
縁部が揃いａ−Si膜のレーザ光に接する部分37が結晶化
するに至る。
このような欠陥が生ずることにより、リーク電流の大き
い太陽電池ができ30mW/cm2程度の照度のもとではフィル
・ファクタは50％程度となった。別の問題として、パタ
ーニングの際透明電極パターンとａ−Si膜パターン、ａ
−Si膜パターンと金属電極パターンの２回の位置合わせ
が必要である。従って、パターン間隔60μm,位置合わせ
精度50μｍであるから、合わせ余裕を50μｍとして全体
の無効面積の幅が250μｍ程度となってしまう。
い太陽電池ができ30mW/cm2程度の照度のもとではフィル
・ファクタは50％程度となった。別の問題として、パタ
ーニングの際透明電極パターンとａ−Si膜パターン、ａ
−Si膜パターンと金属電極パターンの２回の位置合わせ
が必要である。従って、パターン間隔60μm,位置合わせ
精度50μｍであるから、合わせ余裕を50μｍとして全体
の無効面積の幅が250μｍ程度となってしまう。
本発明の目的は、上述の問題を解決して金属電極のパタ
ーニングの際に他の層に障害を与えることなく、さらに
無効面積も小さくできるａ−Si太陽電池の製造方法を提
供することにある。
ーニングの際に他の層に障害を与えることなく、さらに
無効面積も小さくできるａ−Si太陽電池の製造方法を提
供することにある。
上記の目的を達成するために本発明の方法は、絶縁性透
明基板上に間隙を介して隣接する複数の透明電極を形成
し、その上にａ−Si膜，金属電極膜を一面に積層したの
ち、出力0.5〜4W,Q周波数１〜3kHzのレーザ光を基板側
からａ−Si膜に焦点を合わせて照射してａ−Si膜、金属
電極膜を前記透明電極間の間隙の上部よりずらした位置
で同時に線状に除去して分割し、さらに前記分割された
金属電極の端部と隣接単位素子の透明電極の端部との間
の非晶質シリコン膜に基板側からＱ周波数３〜8kHzのレ
ーザ光を照射してその部分のａ−Si膜を結晶化するもの
とする。
明基板上に間隙を介して隣接する複数の透明電極を形成
し、その上にａ−Si膜，金属電極膜を一面に積層したの
ち、出力0.5〜4W,Q周波数１〜3kHzのレーザ光を基板側
からａ−Si膜に焦点を合わせて照射してａ−Si膜、金属
電極膜を前記透明電極間の間隙の上部よりずらした位置
で同時に線状に除去して分割し、さらに前記分割された
金属電極の端部と隣接単位素子の透明電極の端部との間
の非晶質シリコン膜に基板側からＱ周波数３〜8kHzのレ
ーザ光を照射してその部分のａ−Si膜を結晶化するもの
とする。
本発明は、第４図に示すガラス基板上に積層したａ−Si
膜，金属膜に基板を通じてレーザ光を照射した際の加工
モードに基づく。レーザ光は0.53μｍの波長のYAGレー
ザを用いた。領域Ｅは出力が不安定な範囲，領域Ｆは出
力が出ない範囲である。領域Ａはａ−Si膜と金属膜が同
時に除去でき、除去部に隣接する部分が結晶化されない
領域である。領域B,C,Dはａ−Si膜，金属膜の２層共の
加工ができない範囲である。しかし領域Ｂではａ−Si膜
１層だけならば除去することができ、その上に金属膜が
存在するときは、ａ−Si膜は除去されないで結晶化さ
れ、１Ωcm程度の比抵抗が得られた。Ｃはａ−Siの残渣
が残る領域である。従って、領域Ａに該当するレーザ光
の照射によりａ−Si膜と金属電極膜を同時に線状に除去
してパターニングすることができ、領域Ｂに該当するレ
ーザ光の照射により透明電極の端部と隣接単位太陽電池
素子の金属電極の端部間のａ−Si膜を結晶化して素子間
の接続をすることができる。パターニングの際には残っ
たａ−Si膜縁部の結晶化は起きないのでリーク電流が大
きくなることはなく、また位置合わせも透明電極パター
ンとａ−Si膜および金属電極パターンの間の１回だけで
無効面積が小さくなる。
膜，金属膜に基板を通じてレーザ光を照射した際の加工
モードに基づく。レーザ光は0.53μｍの波長のYAGレー
ザを用いた。領域Ｅは出力が不安定な範囲，領域Ｆは出
力が出ない範囲である。領域Ａはａ−Si膜と金属膜が同
時に除去でき、除去部に隣接する部分が結晶化されない
領域である。領域B,C,Dはａ−Si膜，金属膜の２層共の
加工ができない範囲である。しかし領域Ｂではａ−Si膜
１層だけならば除去することができ、その上に金属膜が
存在するときは、ａ−Si膜は除去されないで結晶化さ
れ、１Ωcm程度の比抵抗が得られた。Ｃはａ−Siの残渣
が残る領域である。従って、領域Ａに該当するレーザ光
の照射によりａ−Si膜と金属電極膜を同時に線状に除去
してパターニングすることができ、領域Ｂに該当するレ
ーザ光の照射により透明電極の端部と隣接単位太陽電池
素子の金属電極の端部間のａ−Si膜を結晶化して素子間
の接続をすることができる。パターニングの際には残っ
たａ−Si膜縁部の結晶化は起きないのでリーク電流が大
きくなることはなく、また位置合わせも透明電極パター
ンとａ−Si膜および金属電極パターンの間の１回だけで
無効面積が小さくなる。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例の工程図を示
し、第2,第３図と共通の部分には同一の符号が付されて
いる。先ず、図（ａ）に示すように、ガラス基板１の上
にSnO2からなる透明導電膜をスパッタリングにより1000
〜3000Åの厚さに形成したのち波長1.06μｍのYAGレー
ザ光のスポット径60μｍのビームによりパターニングし
透明電極21〜25を形成した。次に、図（ｂ）に示すよう
にpin接合を有するａ−Si膜３をプラズマCVD法を用いて
約１μｍの厚さに形成し、さらに図（ｃ）に示すように
アルミニウム膜４をスパッタリングにより0.3〜１μｍ
の厚さに形成した。つづいて、波長0.53μｍのYAGレー
ザ光をガラス基板側からａ−Si膜３に焦点を結ぶように
照射し、図（ｄ）に示すようにａ−Si膜3,Al膜４を合わ
せて線状に除去し、間隙51,52,53,54を設けることによ
り、ａ−Si膜領域31〜35,金属電極パターン41〜45を形
成した。レーザ出力は2WでＱ周波数は2kHzであり、間隙
51〜55の幅は50〜60μｍであった。さらに、図（ｅ）に
示すように、レーザビームの走査線を約30μｍずらし
て、透明電極21〜25の縁部と間隙51〜55の間のａ−Si膜
の領域61,62,63,64をレーザ出力2W,Q周波数6kHzで走査
した。この結果、領域61〜64が微結晶化し、低抵抗にな
るため、金属電極41,42,43,44がそれぞれ透明電極22,2
3,24,25と接続され、単位太陽電池素子を直列接続した
ａ−Si太陽電池ができ上がる。この太陽電池は、出力と
して100mW/cm2および10mW/cm2のいずれの入射光の場合
にも0.67以上の形状因子が得られた。また、単位素子ピ
ッチ5mmの場合に、素子間の無効部分の幅が250μｍから
150μｍに減少し、有効面積率が97％まで向上した。
し、第2,第３図と共通の部分には同一の符号が付されて
いる。先ず、図（ａ）に示すように、ガラス基板１の上
にSnO2からなる透明導電膜をスパッタリングにより1000
〜3000Åの厚さに形成したのち波長1.06μｍのYAGレー
ザ光のスポット径60μｍのビームによりパターニングし
透明電極21〜25を形成した。次に、図（ｂ）に示すよう
にpin接合を有するａ−Si膜３をプラズマCVD法を用いて
約１μｍの厚さに形成し、さらに図（ｃ）に示すように
アルミニウム膜４をスパッタリングにより0.3〜１μｍ
の厚さに形成した。つづいて、波長0.53μｍのYAGレー
ザ光をガラス基板側からａ−Si膜３に焦点を結ぶように
照射し、図（ｄ）に示すようにａ−Si膜3,Al膜４を合わ
せて線状に除去し、間隙51,52,53,54を設けることによ
り、ａ−Si膜領域31〜35,金属電極パターン41〜45を形
成した。レーザ出力は2WでＱ周波数は2kHzであり、間隙
51〜55の幅は50〜60μｍであった。さらに、図（ｅ）に
示すように、レーザビームの走査線を約30μｍずらし
て、透明電極21〜25の縁部と間隙51〜55の間のａ−Si膜
の領域61,62,63,64をレーザ出力2W,Q周波数6kHzで走査
した。この結果、領域61〜64が微結晶化し、低抵抗にな
るため、金属電極41,42,43,44がそれぞれ透明電極22,2
3,24,25と接続され、単位太陽電池素子を直列接続した
ａ−Si太陽電池ができ上がる。この太陽電池は、出力と
して100mW/cm2および10mW/cm2のいずれの入射光の場合
にも0.67以上の形状因子が得られた。また、単位素子ピ
ッチ5mmの場合に、素子間の無効部分の幅が250μｍから
150μｍに減少し、有効面積率が97％まで向上した。
波長0.53μｍのYAGレーザを用いた場合、出力１〜4Wで
は１〜3kHzのＱ周波数で金属膜4,a−Si膜３の２層が切
断でき、周波数を２〜３倍とすることで接続領域61〜64
を結晶化できることが確かめられた。
は１〜3kHzのＱ周波数で金属膜4,a−Si膜３の２層が切
断でき、周波数を２〜３倍とすることで接続領域61〜64
を結晶化できることが確かめられた。
また、接続領域の結晶化を基板側からレーザ光を照射し
て行っているため、まず非晶質シリコン層が結晶化する
ため上面の金属層の溶解が小さく信頼性の高い加工が行
える。これに対して、レーザ光を上面から入射して結晶
化を図る場合は、先ず金属層を熔融してその熱により非
晶質シリコン層の結晶化を図るため、金属層の熔融と非
晶質シリコン層の結晶化が同時に起きてコンタクトが可
能となるため信頼性が低い。
て行っているため、まず非晶質シリコン層が結晶化する
ため上面の金属層の溶解が小さく信頼性の高い加工が行
える。これに対して、レーザ光を上面から入射して結晶
化を図る場合は、先ず金属層を熔融してその熱により非
晶質シリコン層の結晶化を図るため、金属層の熔融と非
晶質シリコン層の結晶化が同時に起きてコンタクトが可
能となるため信頼性が低い。
本発明によれば絶縁性透明基板を通して基板上にａ−Si
膜に焦点を合わせて出力0.5〜4W,Q周波数１〜3kHzのレ
ーザ光を照射することによりａ−Si膜とその上の金属電
極膜を分割し、次いでＱ周波数３〜8kHzのレーザ光で金
属電極の端部と隣接単位素子の透明電極の端部間のａ−
Si膜を結晶化して素子接続を行うことにより、金属電極
膜加工のためのレーザ光照射によるａ−Si膜の結晶化部
分に基づくリーク電流の増大が阻止され、パターニング
の位置合わせ回数の減少により無効面積の低減が可能と
なった。
膜に焦点を合わせて出力0.5〜4W,Q周波数１〜3kHzのレ
ーザ光を照射することによりａ−Si膜とその上の金属電
極膜を分割し、次いでＱ周波数３〜8kHzのレーザ光で金
属電極の端部と隣接単位素子の透明電極の端部間のａ−
Si膜を結晶化して素子接続を行うことにより、金属電極
膜加工のためのレーザ光照射によるａ−Si膜の結晶化部
分に基づくリーク電流の増大が阻止され、パターニング
の位置合わせ回数の減少により無効面積の低減が可能と
なった。
さらに、基板側からのレーザ光の照射で非晶質シリコン
層の結晶化を行うため、信頼性高く単位太陽電池素子の
直列接続が容易に行うことができる。
層の結晶化を行うため、信頼性高く単位太陽電池素子の
直列接続が容易に行うことができる。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例の工程を順次
示す断面図、第２図は従来のａ−Si太陽電池の断面図、
第３図は第２図の太陽電池に生ずる欠陥を示す断面図、
第４図はレーザパターニングの加工モードのレーザ出力
および周波数との関係線図である。 1:ガラス基板、21,22,23,24,25:透明電極、3,31,32,33,
34,35:a−Si膜、4:Al膜、41,42,43,44,45:金属電極、5
1,52,53,54:線状除去部、61,62,63,64:結晶化領域。
示す断面図、第２図は従来のａ−Si太陽電池の断面図、
第３図は第２図の太陽電池に生ずる欠陥を示す断面図、
第４図はレーザパターニングの加工モードのレーザ出力
および周波数との関係線図である。 1:ガラス基板、21,22,23,24,25:透明電極、3,31,32,33,
34,35:a−Si膜、4:Al膜、41,42,43,44,45:金属電極、5
1,52,53,54:線状除去部、61,62,63,64:結晶化領域。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性透明基板上に間隙を介して隣接する
複数の透明電極を形成し、その上に非晶質シリコン膜，
金属電極膜を一面に積層したのち、出力0.5〜4W,Q周波
数１〜3kHzのレーザ光を基板側から非晶質シリコン膜に
焦点を合わせて照射して非晶質シリコン膜および金属電
極膜を前記透明電極間の間隙の上部よりずらした位置で
同時に線状に除去して分割し、さらに前記分割された金
属電極の端部と隣接単位素子の透明電極の端部との間の
非晶質シリコン膜に基板側からＱ周波数３〜8kHzのレー
ザ光を照射して該部分の非晶質シリコン膜を結晶化する
ことを特徴とする非晶質シリコン太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152254A JPH0691269B2 (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62152254A JPH0691269B2 (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6486567A JPS6486567A (en) | 1989-03-31 |
| JPH0691269B2 true JPH0691269B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15536460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62152254A Expired - Fee Related JPH0691269B2 (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691269B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6184058B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-02-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Integrated thin film solar battery and method for fabricating the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0831774A (ja) * | 1994-07-12 | 1996-02-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属膜の除去加工方法及び光起電力素子の製造方法 |
| JP4786010B2 (ja) * | 2000-03-23 | 2011-10-05 | 株式会社カネカ | 集積型ハイブリッド薄膜太陽電池の製造方法 |
| JP2007317879A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS616828A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 集積型光起電力装置の製造方法 |
| JPS6191971A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-10 | Fuji Electric Co Ltd | 太陽電池装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-06-18 JP JP62152254A patent/JPH0691269B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6184058B1 (en) | 1997-10-24 | 2001-02-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Integrated thin film solar battery and method for fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6486567A (en) | 1989-03-31 |
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