JPH0815223B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

光起電力装置の製造方法

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JPH0815223B2
JPH0815223B2 JP62096780A JP9678087A JPH0815223B2 JP H0815223 B2 JPH0815223 B2 JP H0815223B2 JP 62096780 A JP62096780 A JP 62096780A JP 9678087 A JP9678087 A JP 9678087A JP H0815223 B2 JPH0815223 B2 JP H0815223B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光照射により電力を発生する光起電力装置の
製造方法に関する。
〔従来技術〕
第1図は、米国特許第4,281,208号に開示され、既に
実用化されている光起電力装置の基本構造を示す模式図
である。ガラス,耐熱プラスチック等のように絶縁性及
び透光性を有する基板1上に、SnO2,ITO等の透光性酸化
物導電体からなり、透光性を有する第1電極膜2a,2b,2c
…が一定間隔にて被着されている。また、各第1電極膜
2a,2b,2c…上には非晶質シリコン等の膜状非晶質半導体
からなる光活性層3a,3b,3c…が重畳被着されている。更
に、各光活性層3a,3b,3c…上には、Al等のオーミック金
属からなる裏面側の第2電極膜4a,4b,4c…が、各右隣の
第1電極膜2a,2b,2c…に部分的に接続して、重畳被着さ
れている。そして、このような第1電極膜2a,2b,2c…、
光活性層3a,3b,3c…及び第2電極膜4a,4b,4c…の各積層
体により、光電変換素子5a,5b,5c…が構成されており、
各光電変換素子5a,5b,5c…は電気的に直列接続されてい
る。
各光活性層3a,3b,3c…は、その内部に例えば層面に平
行なPIN接合を含み、従って基板1から第1電極膜2a,2
b,2c…を通って光が入射されると、光起電力を発生す
る。各光活性層3a,3b,3c…内において発生した光起電力
は、第2電極膜4a,4b,4c…と右隣の第1電極膜2a,2b,2c
…との接続により、直列的に加算されて外部に取出され
る。
そして、かかる構成の光起電力装置を製造する場合に
おける各膜の分離形成には、細密加工性に優れている写
真蝕刻技術が用いられている。この技術による場合、基
板1上全面への第1電極膜の被着工程と、フォトレジス
ト及びエッチングによる各個別の第1電極膜2a,2b,2c…
の分離、即ち、各第1電極膜2a,2b,2c…の隣接間隔部の
除去工程と、これら各第1電極膜上を含む基板1上全面
への光活性層の被着工程と、フォトレジスト及びエッチ
ングによる各個別の光活性層3a,3b,3c…の分離、即ち、
各光活性層3a,3b,3c…の隣接間隔部の除去工程と、これ
ら各第1電極膜上及び各光活性層上を含む基板1上全面
への第2電極膜の被着工程と、フォトレジスト及びエッ
チングによる第2電極膜4a,4b,4c…の分離工程とを順次
経ることになる。
しかしながら、写真蝕刻技術は細密加工の点では優れ
ているが、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのピ
ンホールまたは周縁における剥離に伴う欠陥が光活性層
に生じやすいという問題点がある。
また、特開昭57−12568号公報に開示された先行技術
は、レーザビームの照射による膜の焼き切りにて前記隣
接間隔部を除去するものであり、写真蝕刻技術では必要
なフォトレジスト、即ちウェットプロセスを一切使わず
細密加工性に優れたその技法は前述の問題点を解決する
ために極めて有効である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、レーザビームの照射にて隣接間隔部を除去
する場合においても、以下に示す問題点を含んでいる。
即ち、第1電極膜の被着工程または第2電極膜の被着
工程において、第1電極膜または第2電極膜が基板の上
面から側面に回り込んで被着されることがあり、このよ
うな場合には、レーザビームを照射して第1電極膜及び
第2電極膜を基板上面において電気的に分離したとして
も、基板側面に被着された第1電極膜、または第2電極
膜同士が短絡する、或いは第1電極膜と第2電極膜とが
短絡することになって電気的な分離が不良となり、光起
電力装置の出力特性が低下するという問題点があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、基
板上面端部に被着された第1電極膜をエネルギビームを
用いて所定の幅にて除去して第1電極膜を分離し、次い
で、少なくとも光電変換素子の直列接続方向とは垂直方
向の基板端部であって、上記第1電極膜が除去された領
域内の、基板上に光活性層と相前後して被着された第2
電極膜にエネルギビームを照射して除去してすることに
より、基板側面に被着された、第1電極膜同士または第
2電極膜同士の短絡、或いは第1電極膜と第2電極膜と
の短絡を防止できる光起電力装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る光起電力装置の製造方法は、第1電極
膜,光活性層及び第2電極膜を基板上にこの順に積層し
て構成される複数の光電変換素子を有し、各光電変換素
子を電気的に直列接続せしめた光起電力装置の製造方法
であって、基板上に被着された第1電極膜にエネルギビ
ームを照射して素子毎に第1電極膜を分離する工程と、
光活性層上に被着された第2電極膜にエネルギビームを
照射して素子毎に第2電極膜を分離する工程とを含む製
造方法において、第1電極膜を分離する工程にて、光電
変換素子の直列接続方向及び該接続方向とは垂直方向の
基板端部にエネルギビームを照射して第1電極膜を所定
の幅で除去し、第2電極膜を分離する工程にて、少なく
とも光電変換素子の直列接続方向とは垂直方向の基板端
部であって、上記第1電極膜が所定の幅で除去された領
域内の、基板上に光活性層と相前後して被着された第2
電極膜にエネルギビームを照射して第2電極膜を除去す
ることを特徴とする。
この時、前記所定の幅は10〜1000μmとすれば良い。
また、前記第1電極膜を分離する工程及び前記第2電
極膜を分離する工程において、エネルギビームの照射に
より、光起電力装置の起電力を取り出すための集電極を
形成することを特徴とする。
さらには、前記第1電極膜を分離する工程において、
エネルギビームの照射により、基板の位置合わせを行う
ためのレチクルを前記集電極に形成すると共に、前記第
2電極膜を分離する工程は、該レチクル上の光活性層を
除去した状態で行うことを特徴とする。
〔作用〕
本発明ではまず、第1電極膜を分離する工程にて、光
電変換素子の直列接続方向及び該接続方向とは垂直方向
の基板端部にエネルギビームを照射して第1電極膜を所
定の幅で除去する。次に、第2電極膜を分離する工程に
て、少なくとも光電変換素子の直列接続方向とは垂直方
向の基板端部であって、しかも第1電極膜が除去された
領域内の、基板上に光活性層と相前後して被着された第
2電極膜にエネルギビームを照射することによって、第
2電極膜を除去する。
このようにすると、第1電極膜及び第2電極膜は、夫
々光電変換素子の直列接続方向とは垂直方向の基板端部
で除去されているので、基板側面に被着した第1電極膜
同士、または第2電極膜同士が短絡したとしても、光起
電力装置の出力特性には何ら影響を及ぼさない。また、
上記方向の基板側面に被着した第1電極膜と第2電極膜
とが短絡したとしても同様に、出力特性が低下すること
はない。
また、光電変換素子の直列接続方向の基板端部につい
ては、第1電極膜を除去しているので、この方向の基板
側面に被着した第1電極膜と第2電極膜とが短絡したと
しても、光起電力装置の出力特性には何ら影響を及ぼさ
ない。
さらに、第2電極膜は、予め第1電極膜が除去された
領域内の、基板上に光活性層と相前後して被着された第
2電極膜にエネルギビームを照射することにより除去さ
れるので、該エネルギビームの照射時に光活性層が熱影
響を受け微結晶化したとしても、この微結晶化した光活
性層を介して第1電極膜と第2電極膜とが短絡すること
がない。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明
する。第2図〜第7図は本発明方法を工程順に示した断
面模式図、第8図は本発明方法にて製造された光起電力
装置の上面模式図、第9,10,11図は夫々第8図のix−ix
線,x−x線,xi−xi線における断面模式図であり、ix−i
x線は各素子の直列接続方向、x−x線及びxi−xi線は
各素子の直列接続方向に垂直な方向を示している。
第2図の工程では、厚さ1mm〜3mm,面積10cm×10cm〜1
m×1m程度の透明なガラスからなる基板1上全面に、厚
さ2000Å〜5000ÅのSnO2からなる透明電極膜2が被着さ
れる。
第3図の工程では、隣接間隔部8がレーザビームの照
射により除去されて、個別の各第1電極2a,2b,2c…が分
離形成される。使用されるレーザビームは基板1にほと
んど吸収されない波長を有するものが適当であり、ガラ
スからなる基板1に対しては、0.35μm〜2.5μmの波
長を有するパルス発振型が好ましい。かかる好適な実施
例は、波長約1.06μm,エネルギ密度13J/cm2,パルス周波
数3KHzのNd:YAGレーザであり、隣接間隔部8の寸法
(L1)は約100μmに設定される。
個別の各第1電極膜2a,2b,2c…を分離形成した後、素
子の直列接続方向(第8図における左右の2辺)の基板
1の両端部及びこれに垂直な方向(第8図における上下
の2辺)の基板1の両端部に被着された第1電極膜2
を、前述のレーザビームと同様なレーザビームを照射し
て10〜1000μmの幅で除去し、第1電極膜除去部12を形
成する。次にレーザビームを照射して、第8図の20,20
に示す如く基板の2隅角部に一側の集電極を形成すると
共に、該集電極20,20にレチクル21,21を形成する。なお
レチクル21,21は、レーザビームを用いた各膜の分離工
程におけるレーザ加工ラインの位置合わせ用として形成
される。なお、上述した基板端部の第1電極膜除去工程
及び一側の集電極,レチクル形成工程を、第1電極膜の
分離工程に先んじて行ってもよい。
第4図の工程では、各第1電極膜2a,2b,2c…の表面を
含んで基板1上全面に光電変換素子に有効に寄与する厚
さ3000〜7000Åの非晶質シリコン等の光活性層3が被着
される。かかる光活性層3はその内部に膜面に平行なPI
N接合を含み、まずP型の非晶質シリコンカーバイドが
被着され、次いでI型及びN型の非晶シリコンが順次積
層被着されている。
第5図の工程では、隣接間隔部90がレーザビームの照
射により除去されて、個別の各光活性層3a,3b,3c…が分
離形成される。
またこの光活性層の分離工程の前工程または後工程と
して、集電極を形成するための光活性層除去部15,16が
形成される。なお、光活性層除去部16は−電極側なので
電気的には必ずしも形成する必要はないが、電極への半
田付けを強固にし、前記レチクル21,21を明瞭にすると
いう効果を有する。
第6図の工程では、各個別に分離された光活性層3a,3
b,3c…及び第1電極膜2a,2b,2c…の各露出部分を含んで
基板1上全面に約2000Å以上の厚さのアルミニウム単層
構造、或いは該アルミニウムにチタンまたはチタン銀を
積層した二層構造、或いはかかる二層構造を二重に積み
重ねた構造をなす第2電極膜4が被着される。
第7図の工程では、各光活性層3a,3b,3c…上の端面近
傍において、前記第2電極膜4が、第5図の光活性層3
の分離工程と同じくレーザビームの照射により各個別の
第2電極膜4a,4b,4c…に分離される。
またこの第2電極膜4a,4b,4c…の分離工程の前工程ま
たは後工程として、レーザビームの照射により、光電変
換素子の直列接続方向とは垂直方向(第8図における上
下の2辺)の、前記第1電極膜除去領域12内の、基板上
に光活性層と相前後して被着された第2電極膜を、第1
電極膜除去部12よりも狭幅にて除去し、第2電極膜除去
部14を形成すると共に、第8図19,第9図4aの如く+側
の集電極を形成する。
ここで、第2電極膜除去部14は第1電極膜除去部12の
領域内で形成されるので、第2電極膜4にエネルギビー
ムを照射した際に、その下地となる光活性層3a,3b,3c…
が熱影響を受け微結晶化したとしても、上記第2電極膜
除去部14の端部において、微結晶化した光活性層を介し
て第1電極膜と第2電極膜とが短絡することはない。
また、光電変換素子の直列接続方向の基板側面におい
て第2電極膜同士が短絡したとしても、光起電力装置の
出力特性には影響が生じないので、第2電極膜除去部14
は、少なくとも上記接続方向とは垂直方向の基板端部で
形成すれば良い。
そして、各個別に分離された第1電極膜2a,2b,2c…、
光活性層3a,3b,3c…及び第2電極膜4a,4b,4c…の積層体
からなる光電変換素子5a,5b,5c…が、基板1上において
電気的に直列接続されて形成されることになる。
以上のように、第1電極膜除去部12及び第2電極膜除
去部14を形成することにより、基板側面に被着した、第
1電極膜同士または第2電極膜同士、或いは第1電極膜
と第2電極膜とが短絡したとしても、光起電力装置の出
力特性には何ら影響が及ばない。尚、第1電極膜除去に
よって失われる有効発電領域はわずかであるので、発電
能力の低下は実質上問題ない。
また、第1電極膜を分離する際に集電極20にレチクル
21を形成するので、それ以後のレーザビーム加工におい
て加工ラインの位置合わせが容易に行なえる。
更にこのレチクル21の形成及び集電極19,20の形成
を、第1電極膜または第2電極膜の分離工程と同時にレ
ーザビームの照射により行うので、新たな工程を付け加
えることなしにレチクル及び集電極を形成することがで
きる。
なお本実施例ではエネルギビームとしてレーザビーム
を利用する場合について説明したが、これに限らず電子
ビーム等の他のエネルギビームを利用してもよいことは
勿論である。
〔効果〕
以上詳述した如く本発明方法では、基板端部において
被着された第1電極膜を10〜1000μmの幅で除去し、更
にこの第1電極膜除去部内において第2電極膜を、少な
くとも光電変換素子の直列接続方向とは垂直方向の2辺
において除去するので、第2電極膜除去中にその下地と
なる光活性層が熱影響を受け微結晶化したとしても何ら
問題は生じず、さらに基板側面に被着した、第1電極膜
同士または第2電極膜同士の短絡、或いは第1電極膜と
第2電極膜との短絡により生じる光起電力装置の出力特
性の低下を防止できる。
また、第1電極膜を分離する工程及び第2電極膜を分
離する工程において集電極を形成しているので工程が簡
略化できると共に、該集電極上にレチクルを形成するよ
うにし、かつ第2電極膜の除去は、レチクル上の光活性
層を除去した状態で行うので、第2電極膜分離時にレチ
クルが明瞭であるばかりでなく、集電極への半田付けも
強固なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光起電力装置の基本構造を示す模式図、第2図
〜第7図は本発明方法を工程順に示した模式図、第8図
は本発明方法にて製造された光起電力装置の上面模式
図、第9,10,11図は同じく断面模式図である。 1……基板、2a,2b,2c……第1電極膜、3a,3b,3c……光
活性層、4a,4b,4c……第2電極膜、5a,5b,5c……光電変
換素子、19……+側集電極、20……−側集電極、21……
レチクル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1電極膜,光活性層及び第2電極膜を基
    板上にこの順に積層して構成される複数の光電変換素子
    を有し、各光電変換素子を電気的に直列接続せしめた光
    起電力装置の製造方法であって、基板上に被着された第
    1電極膜にエネルギビームを照射して素子毎に第1電極
    膜を分離する工程と、光活性層上に被着された第2電極
    膜にエネルギビームを照射して素子毎に第2電極膜を分
    離する工程とを含む製造方法において、 第1電極膜を分離する工程にて、光電変換素子の直列接
    続方向及び該接続方向とは垂直方向の基板端部にエネル
    ギビームを照射して第1電極膜を所定の幅で除去し、 第2電極膜を分離する工程にて、少なくとも光電変換素
    子の直列接続方向とは垂直方向の基板端部であって、上
    記第1電極膜が所定の幅で除去された領域内の、基板上
    に光活性層と相前後して被着された第2電極膜にエネル
    ギビームを照射して第2電極膜を除去することを特徴と
    する光起電力装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記所定の幅は10〜1000μmである特許請
    求の範囲第1項記載の光起電力装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第1電極膜を分離する工程及び前記第
    2電極膜を分離する工程において、エネルギビームの照
    射により、光起電力装置の起電力を取り出すための集電
    極を形成する特許請求の範囲第1項記載の光起電力装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】前記第1電極膜を分離する工程において、
    エネルギビームの照射により、基板の位置合わせを行う
    ためのレチクルを前記集電極に形成すると共に、前記第
    2電極膜を分離する工程は、該レチクル上の光活性層を
    除去した状態で行うことを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の光起電力装置の製造方法。
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