JPH0758351A

JPH0758351A - 薄膜太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH0758351A
Application number: JP5197606A
Authority: JP
Inventors: Kiyoo Saito; 清雄齋藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】薄膜太陽電池をユニットセルに分割し、直列接
続構造とするためのパターニング工程を簡易化する。【構成】アモルファス半導体層３１，３２，３３にレー
ザビームを照射して結晶化すると下層の電極層２１，２
２，２３との付着力が減少するので、その上に成膜した
電極層と共に容易に剥離することができる。この結晶化
は、アモルファス半導体層のパターニングと同時に行う
ことができ、上層の電極層４１，４２，４３のパターニ
ング工程を省略することができる。これにより薄膜太陽
電池の製造工程の簡易化が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
等を主成分とする半導体薄膜を用いた薄膜太陽電池の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原料ガスのグロー放電分解や光ＣＶＤに
より形成されるアモルファス半導体膜は、気相成長法で
形成できるために、大面積化が容易であり、低コスト材
料として期待されている。こうしたアモルファス太陽電
池は、太陽光を入射する側にSnＯ₂膜やZnＯ膜等の透明
な電極を設けている。しかし、このような透明な電極
は、シート抵抗が大きいために、透明電極を流れる電流
による電力損失が大きくなってしまう。そのため従来
は、太陽電池を複数個に分割し、分割した太陽電池の隣
接するユニットセルを電気的に接続する直列接続構造を
とっていた。図２はそのような直列接続構造を示し、ガ
ラスあるいは高分子材料からなる透光性の絶縁性基板１
上にSnＯ₂、ＩＴＯ、ZnＯなどの透明導電材料の薄膜か
らなる第一電極層21、22、23─を短冊状に形成し、その
上に光起電力発生部となる、アモルファス半導体層の領
域31、32、33─を、次いでAlあるいはAgなどの金属薄膜
から第二電極層41、42、43─を少しずらして形成したも
のである。ここで、第一電極層21、アモルファス半導体
層31および第二電極層41の組合わせ、第一電極層22、ア
モルファス半導体層32および第二電極層42の組合わせ等
が各ユニットセルを構成する。そして、一つのユニット
セルの第二電極層の延長部51、52、53─が隣接するユニ
ットセルの第一電極層の縁部と接触させることにより、
各ユニットセルが直列に接続される。

【０００３】この構造では、太陽電池を複数個のユニッ
トセルに分割するため、ユニットセル１個当たりの電流
が小さくなり、透明電極での電流損失は小さくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は、
図２に示す薄膜太陽電池の直列接続構造を形成するため
に、絶縁性基板上の第一電極層、アモルファス半導体
層、第二電極層を順次ずらしてレーザパターニングをし
ていた。しかし、薄膜太陽電池の性能をあげるには、第
一電極層21、22、23─、アモルファス半導体層領域31、
32、33─、第二電極層41、42、43─の３本のパターニン
グラインが平行で且つ間隔が狭くなくてはならない。こ
のような高精度なパターニング工程をとっていたために
製作工程が複雑になり、装置コストが高く、また工数が
多くなってしまっていた。

【０００５】本発明の目的は、このようなコスト高を招
くパターニングを容易にできるようにして、コスト低減
を可能にした薄膜太陽電池の製造方法を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁性基板の一面上に順次積層する第
一電極層、アモルファス半導体層、第二電極層をそれぞ
れパターニングして、第一電極層、アモルファス半導体
層、第二電極層よりなる短冊状のユニットセルが複数個
の基板上に間隙を介して位置し、その間隙において一つ
のユニットセルの第一電極層の延長部に他のユニットセ
ルの第二電極層の延長部が重なるようにすることによ
り、各ユニットセルが直列接続される薄膜太陽電池の製
造方法において、基板上に成膜した第一電極をパターニ
ングする工程と、その上に成膜したアモルファス半導体
層をパターニングする工程と、アモルファス半導体層の
パターンの縁部に平行に局部的にエネルギービームを照
射してアモルファス半導体層を結晶化する工程と、結晶
化した半導体層をその上に成膜した第二電極層と共に第
一電極層から剥離する工程を含むものとする。この場
合、絶縁性基板が透光性であり、第一電極層が金属酸化
物よりなる透明電極層であることが望ましく、エネルギ
ービームを基板および第一電極層を通じて照射するのが
良い方法である。あるいは、第二電極層が透明電極層で
あって、エネルギービームをその透明電極層を通じて照
射することも有効である。エネルギービームとしてＹＡ
Ｇレーザビームを用いることが良い。結晶化した半導体
層をその上の第二電極層と共に、第一電極層から剥離す
るには、第二電極層表面に流体を吹き付けること、ある
いは第二電極層表面に粘着させた補助体により結晶化し
た半導体層と第一電極層との界面に張力を加えることが
良い方法である。

【０００７】

【作用】アモルファス半導体層パターン縁部に平行に局
部的にエネルギービームを照射して結晶化すると、その
下の第一電極層、特にその第一電極層が金属酸化物であ
るときその間の付着力が低下し、その結晶化した部分が
その上の第二電極層と共に容易に剥離する。従って、ア
モルファス半導体層のパターン縁部と平行に第二電極層
が簡単に除去される。エネルギービームの照射は、アモ
ルファス半導体層のパターニングと同一工程で行うこと
ができ、従って第二電極層のパターニングが簡単にな
る。エネルギービームの照射は、太陽電池への光の入射
が基板側から行われるときには基板側から、反基板側か
ら行われるときには上面の透明電極層を通じて行うこと
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、図２と共通の部分に同一の符号を付し
た図を引用して本発明の実施例について述べる。図１
(a) 〜(f) は、本発明の一実施例の薄膜太陽電池の製造
工程を示し、まずはじめに、ガラス板や高分子フィルム
等の透光性の絶縁性基板１上にSnＯ₂等の透明で且つ導
電性を有する金属酸化物からなる透明導電膜20を熱ＣＶ
Ｄにより形成し〔図１(a) 〕、レーザスクライブ法によ
り透明第一電極層21、22、23─にパターニングする〔図
１(b) 〕。その後、ｐｉｎ接合を有するアモルファスシ
リコン層30をプラズマＣＶＤ法により形成し〔図１(c)
〕、第一電極層と同様に、レーザスクライブ法により
アモルファス半導体層31、32、33─にパターニングす
る。また、本発明によりアモルファス半導体層21、22、
23─の線状部７の結晶化をレーザ光６を照射することに
より行う〔図１(d) 〕。この、アモルファス半導体層の
結晶化は、パターニングのためのアモルファス半導体層
の除去と同時に行う方が有効である。それは、アモルフ
ァス半導体層の結晶化と除去の工程を同時に行うことに
より、工数を低減できるためである。なお、レーザ光６
の照射は点線で示したように、基板１の下側から、基板
１、透明電極層21、22、23─を通じて行うこともでき
る。図３は図１(d) の段階での平面図を示す。

【０００９】このあと、銀等の金属層40をスパッタ法に
より形成し〔図１(e) 〕、その後に、前記アモルファス
半導体層結晶化部７を、窒素を吹き付けることによって
その上の金属膜40ごと剥離する。また、この剥離方法と
しては、このような気体を吹き付ける方法の他に純水等
の液体を吹き付ける方法、もしくは粘着性テープを貼り
付けて引張る方法、あるいは粘着ゴムからなる粘着ロー
ラを金属膜上に転回する方法もある。このアモルファス
半導体層結晶化部７およびその上の金属膜40の剥離によ
り、第二電極層41、42、43─のパターンが形成でき、ア
モルファス太陽電池の直列構造を形成することができる
〔図１(f) 〕。この方法の採用により、従来、第二電極
層の形成後に行っていた第二電極層のパターニング工程
が省略でき、パターニング時の加工位置調整が不要にな
る。

【００１０】なお、光を反基板側から入射させる薄膜太
陽電池では、アモルファス半導体層をパターニングした
あと透明電極層を全面成膜し、その透明電極層を通じて
のレーザ光を照射してアモルファス半導体層を結晶化し
て第一電極層との付着力を弱め、流体の吹付けあるいは
粘着補助体の使用により簡単に透明電極層をアモルファ
ス半導体層と共に除去してパターニングすることができ
る。

【００１１】図４は本発明の別の実施例を示す。この場
合はレーザ出力の強度の分布を図の下部に示したように
する。出力強度の高い部分61が照射された領域は、アモ
ルファス半導体層30の除去された領域36となり、出力強
度の低い部分62の照射された領域は結晶化領域７とな
る。すなわち、アモルファス半導体層の結晶化に用いる
レーザ出力強度はアモルファス半導体層のパターニング
除去を行う際のレーザ出力強度に比べ小さい。これによ
り、アモルファス半導体層のパターニングと結晶化が同
じレーザ光を用いて行うことができる。なお簡易的に
は、ガウス分布を有するレーザ光でも、スリットを用い
て片側が強く、片側が弱い強度分布を造れば同じような
効果が得られる。これにより得られる構造は、図５に示
すようにアモルファス半導体層の結晶化部と除去部が隣
接した構造となり、結晶化部と除去部の間の非発電領域
がなくなるので、薄膜太陽電池の面積効率が向上する。

【００１２】図１(a) に示す工程あるいは図４に示す工
程でアモルファス半導体層をパターニングする場合、基
板を水平に保持すると、アモルファス半導体層30の加工
によって発生する加工ごみが落下してアモルファス半導
体層に再付着し、第一電極層と第二電極層の間の電気的
漏れが発生するおそれがある。従って基板面を水平面に
対して傾けて鉛直に近くし、パターニングすることが好
ましい。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、アモルファス半導体層
をエネルギービーム照射により結晶化して下層との付着
力を弱めることにより、低いエネルギーでアモルファス
半導体層上の第二電極層をパターニングすることが可能
となり、レーザ光スクライビングによるパターニング工
程を省略することが可能となった。これにより、直列接
続構造の薄膜太陽電池製作工程が簡易なものとなり、製
造コストが低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の薄膜太陽電池の製造工程を
(a) ないし(f) の順に示す断面図

【図２】従来の直列接続構造の薄膜太陽電池の断面図

【図３】図１(d) に示す状態での平面図

【図４】本発明の別の実施例のアモルファス半導体層結
晶化工程における断面構造図に対応して示したレーザ出
力強度分布図

【図５】図４に示した工程を経て製造された薄膜太陽電
池の断面図

【符号の説明】

１絶縁性基板２０透明導電膜２１、２２、２３透明第一電極層３０アモルファスシリコン層３１、３２、３３アモルファス半導体層４０金属膜４１、４２、４３第二電極層６レーザ光７結晶化部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板の一面上に順次積層する第一電
極層、アモルファス半導体層、第二電極層をそれぞれパ
ターニングして、第一電極層、アモルファス半導体層、
第二電極層よりなる短冊状のユニットセルの複数個が基
板上に間隙を介して位置し、その間隙において一つのユ
ニットセルの第一電極層の延長部に他のユニットセルの
第二電極層の延長部が重なるようにすることにより、各
ユニットセルが直列接続される薄膜太陽電池の製造方法
において、基板上に成膜した第一電極をパターニングす
る工程と、その上に成膜したアモルファス半導体層をパ
ターニングする工程と、アモルファス半導体層のパター
ンの縁部に平行に局部的にエネルギービームを照射して
アモルファス半導体層を結晶化する工程と、結晶化した
半導体層をその上に成膜した第二電極層と共に第一電極
層から剥離する工程を含むことを特徴とする薄膜太陽電
池の製造方法。
【請求項２】絶縁性基板が透光性であり、第一電極層が
金属酸化物よりなる透明電極層である請求項１記載の薄
膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】エネルギービームを基板および第一電極層
を通じて照射する請求項２記載の薄膜太陽電池の製造方
法。
【請求項４】第二電極層が透明電極層であって、エネル
ギービームをその透明電極層を通じて照射する請求項１
あるいは２記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】エネルギービームとしてＹＡＧレーザビー
ムを用いる請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜太
陽電池の製造方法。
【請求項６】第二電極層表面に流体を吹き付けることに
より、結晶化した半導体層をその上の第二電極層と共に
第一電極層から剥離する請求項１ないし５のいずれかに
記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】第二電極層表面に粘着させた補助体により
結晶化した半導体層と第一電極層との界面に張力を加
え、結晶化した半導体層をその上の第二電極層と共に第
一電極層から剥離する請求項１ないし５のいずれかに記
載の薄膜太陽電池の製造方法。