JPH0831611B2 - 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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JPH0831611B2
JPH0831611B2 JP62092280A JP9228087A JPH0831611B2 JP H0831611 B2 JPH0831611 B2 JP H0831611B2 JP 62092280 A JP62092280 A JP 62092280A JP 9228087 A JP9228087 A JP 9228087A JP H0831611 B2 JPH0831611 B2 JP H0831611B2
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弘 細川
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、光入射側に凹凸表面を持つ受光面電極を配
置した光起電力装置の製造方法に関する。
(ロ) 従来の技術 半導体接合を備える半導体膜を光活性層とする光起電
力装置は既に知られており、その基本構成は透光性基板
の絶縁表面に受光面電極、半導体膜及び背面電極をこの
順序に積層してある。米国特許第4,281,208号に開示さ
れた光起電力装置は、受光面電極、半導体膜及び背面電
極の積層体である単位光電変換素子を共通の基板上に複
数個形成し、それら光電変換素子を電気的に直列接続す
ることによって、実用的な高い出力電圧を得る構造を提
供している。
一方、斯る光起電力装置の光電変換効率を向上せしめ
るべく特公昭62-7716号公報や第44回応用物理学会学術
講演会(昭和58年9月25日〜28日)予稿集25P−L−2
第351頁等に開示されたように、光入射側の透光性の受
光面電極の表面に凹凸を設けテクスチュア化し、入射光
の光路長に長くすると共に斯る入射光を半導体膜中に封
じ込める試みがある。
第8図は上記米国特許に開示された直列接続型光起電
力装置の受光面電極として、凹凸表面を持つ受光面電極
を適用したときの、直列接続部を拡大したものである。
即ち、第8図において、(1)はガラス、透明セラミッ
クス等の絶縁性且つ透光性の基板、(2a)(2b)は該基
板(1)の表面に分割配置されたSnO2、ITO等の透光性
導電酸化物(TCO)からなる受光面電極で、その露出面
側には凹凸表面(2tex)が付されている。(3a)(3b)
は上記受光面電極(2a)(2b)上に被着された非晶質シ
リコン、非晶質シリコンカーバイド、非晶質シリコンゲ
ルマニウム及びそれらの微結晶を含む非晶質半導体等か
らなる半導体膜、(4a)(4b)は上記半導体膜(3a)
(3b)上に重畳被着されたオーミック金属を含む背面電
極で、上記受光面電極(2a)(2b)、半導体膜(3a)
(3b)及び背面電極(4a)(4b)の各積層体から単位光
電変換素子(5a)(5b)が形成され、当該光電変換素子
(5a)(5b)は左隣りの光電変換素子(5a)の背面電極
(4a)の延長部(4a′)が右隣りの光電変換素子(5b)
の受光面電極(2b)の露出部(2b′)に延在することに
よって電気的に直列接続されている。
然し乍ら、斯る構造の光起電力装置にあっては、受光
面電極(2a)(2b)が凹凸表面(2tex)を持つことによ
り光電変換効率の上昇が図れるものの、互いに隣接する
光電変換素子(5a)(5b)の背面電極(4a)(4b)分離
間隔部において、上記受光面電極(2a)(2b)の凹凸表
面(2tex)の凸部と同一光電変換素子(5a)(5b)の背
面電極(4a)(4b)とが極めて近接し、場合によっては
接触して部分的な短絡路を形成する危惧を有する。斯る
受光面電極(2a)(2b)と背面電極(4a)(4b)との接
触による部分的な短絡路の形成は、特開昭57-12568号公
報に開示された如くウェットプロセスを必要とせず大面
積な微細加工に優れるレーザビームの照射により各膜の
分割を行なうレーザスクライブ手法を用いたときより顕
著な問題となる。即ち、第9図に示す如く、既に基板
(1)の絶縁表面に受光面電極(2a)(2b)及び半導体
膜(3a)(3b)をパターニング形成し、これら半導体膜
(3a)(3b)及び受光面電極(2a)(2b)の露出面に連
続して背面電極(4)を被着した後、上記背面電極
(4)を各光電変換素子(5a)(5b)毎に分割すべくレ
ーザビームを照射すると、第10図のように斯るレーザビ
ームの照射部分は焼散除去されるものの、残留した背面
電極(4a)(4b)の側面(4as)(4bs)は上記レーザビ
ームによる熱的影響のために溶隔され垂下し、その垂下
部は下層に露出した受光面電極(2a)(2b)の凹凸表面
(2tex)とより近接することになる。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述の如く受光面電極の凹凸表面における
凸部と、背面電極との接触による短絡事故を解決しよう
とするものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、透光性基板の
絶縁表面に少なくとも凹凸表面を持つ受光面電極を配置
し、当該受光面電極の凹凸表面に半導体膜及び背面電極
を積層して複数の単位光電変換素子を構成し、それら光
電変換素子を直列接続すべく隣接する光電変換素子の一
方の受光面電極に他方の背面電極の電気的延長部を電気
的に結合した光起電力装置の製造方法であって、複数の
光電変換素子領域に跨って被着された背面電極を各光電
変換素子毎に分割するに先立って、当該背面電極の分割
部位に対応する受光面電極の凹凸表面に対し予め平坦化
加工を施したことを特徴とする。
(ホ) 作用 上述の如く、背面電極の分割部位に対応する受光面電
極の凹凸表面に対し予め平坦化加工を施すことによっ
て、背面電極の分割により露出した背面電極側面は受光
面電極の平坦面を臨み、上記背面電極と受光面電極との
間に十分な絶縁距離が形成される。
(ヘ) 実施例 第1図乃至第7図は本発明製造方法を工程別に示して
いる。
第1図の工程では、厚さ1mm〜3mm、面積10cm×10cm〜
40cm×40cm程度の透光性の基板(1)上全面に、平均膜
厚2000Å〜5000Å、凹凸のピークトウピーク約0.3μm
〜0.5μmの凹凸表面(2tex)が付与されたTCOからなる
受光面電極(2)が被着される。上記受光面電極(2)
の凹凸表面(2tex)は、特公昭62-7716号公報に開示さ
れたように粒径が大きいことを利用して直接凹凸表面
(2tex)を持つ受光面電極(2)を成膜するか、特開昭
61-288473号公報のように膜形成後エッチングレートの
異方性を利用して凹凸表面(2tex)に加工しても良い。
第2図の工程では、受光面電極(2)の隣接間隔部
(2′)がレーザビーム(LB)の照射により除去され
て、個別の各受光面電極(2a)(2b)…が分離形成され
る。使用されるレーザ装置は基板(1)にほとんど吸収
されることのない波長が適当であり、上記基板(1)が
ガラスからなる場合、0.35μm〜2.5μmの波長のパル
ス出力型が好ましい。斯る好適な実施例は、波長約1.06
μm、約20J/cm2、パルス繰返し周波数3kHzのQスイッ
チ付きNd:YAGレーザが使用され、上記隣接間隔部
(2′)の幅は約50μm〜100μmに設定される。
第3図の工程では、上記隣接間隔部(2′)の一方の
端部に偏よって直列接続のための部位を残して背面電極
分割予定部位の受光面電極(2b)の凹凸表面(2tex)に
対し、平坦化加工が施され、平坦面(2flat)が形成さ
れる。斯る平坦化加工の一例は、受光面電極(2)に対
する分離工程(第2図の工程)で使用されたレーザ装置
の出力を低減して利用することである。例えばTCOの受
光面電極(2)の加工限界パワー密度は約9j/cm2であ
り、背面電極分割予定部位の凹凸表面(2tex)に斯る加
工限界パワー密度より若干低いパワー密度のレーザビー
ム(LBl0)を照射することによって、一旦溶融し再凝固
して当該凹凸表面(2tex)の平坦化が行なわれる。従っ
て、斯る凹凸表面(2tex)の平坦化加工をレーザビーム
(LBl0)の照射により行なえば、レーザ出力と変更する
ことで第2図に示した受光面電極(2)の分離工程と同
時或いは引続いて連続的に加工を施すことができる。
また、平坦加工の他の例として、凹凸表面(2tex)に
対し機械的切削、研磨を施し、平坦面(2flat)を部分
的に形成しても良い。
第4図の工程では、各受光面電極(2a)(2b)の凹凸
表面(2tex)及び平坦面(2flat)を含んで基板(1)
上全面に、光電変換に有効に寄与する厚さ4000Å〜1μ
m程度の非晶質シリコン(a−Si)等の半導体膜(3)
が周知のシリコン化合物ガスを主原料ガスとするプラズ
マCVD法、光CVD法により形成される。斯る半導体膜
(3)はその内部に膜面に平行なpin接合を含み、従っ
てより具体的には、先ず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型の非晶質シリコンが
順次積層被着される。
第5図の工程では、連続形成された半導体膜(3)を
個別の半導体膜(3a)(3b)に分離形成すべく、隣接間
隔部(3′)が矢印で示す如き基板(1)の他方の主面
側からレーザビームの照射により除去される。使用され
るレーザ装置は波長0.35μm〜0.78μm、例えば波長0.
53μmのパルス出力型レーザであり、照射条件は、パル
ス繰返し周波数4kHz、エネルギ密度0.7J/cm2で、除去さ
れる隣接間隔部(3′)の幅は約300μm〜500μm程度
に設定され、受光面電極(2b)の直列接続予定箇所及び
平坦面(2flat)が露出せしめられる。
第6図の工程では、上記受光面電極(2b)の直列接続
予定箇所及び平坦面(2flat)を含み、個別の半導体膜
(3a)(3b)上に連続的に連なった背面電極(4)が被
着される。斯る背面電極(4)は例えば膜厚1000Å〜1
μm程度のアルミニウム、銀等の高反射性金属の単層構
造、該高反射性金属にチタン、チタン銀合金等の高耐湿
性金属を重畳した二層構造、上記高反射性金属と半導体
膜(3a)(3b)との界面にITO、SnO2等のTCOを配置した
二層構造、更には斯るTCO/高反射性金属の二層構造に高
耐湿性金属を積層した三層構造等からなる。
第7図の最終工程では、上記受光面電極(2b)の平坦
面(2flat)上に被着された背面電極(4)の隣接間隔
部(4′)がレーザビーム(LB)の照射により除去され
て、個別の各背面電極(4a)(4b)が形成される。使用
されるレーザ装置は波長1.06μmのパルス出力型レーザ
であり、上記隣接間隔部(4′)の幅は例えば約20μm
〜100μmに設定される。その結果、受光面電極(2a)
(2b)、半導体膜(3a)(3b)及び背面電極(4a)(4
b)の各積層体から単位光電変換素子(5a)(5b)が形
成され、当該光電変換素子(5a)(5b)は左隣りの光電
変換素子(5a)の背面電極(4a)の延長部(4a′)が右
隣りの光電変換素子(5b)の受光面電極(2b)の露出部
(2b′)に直接延在することにより電気的に直列接続さ
れた形態となる。
上述の一連の工程において注目すべきは、複数の光電
変換素子領域に跨って被着された背面電極(4)を各光
電変換素子(5a)(5b)毎に分割する第7図の工程に先
立って、当該背面電極(4a)(4b)の分割部位、即ち隣
接間隔部(4′)に対応する受光面電極(2b)の凹凸表
面(2tex)に対し、予め第3図の工程において平坦加工
を施し、平坦面(2flat)を形成したことにある。従っ
て、第7図の工程により背面電極(4)が個別に(4a)
(4b)として分割され露出せしめられた当該背面電極
(4a)(4b)の側面(4as)(4bs)は、受光面電極(2
b)の平坦面(2flat)を臨み、当該受光面電極(2b)と
共に半導体膜(3b)を挟んで光電変換素子(5b)を構成
する背面電極(4b)との間に十分な絶縁距離が形成され
ることになる。
(ト) 発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、背面
電極の分割部位に対応する受光面電極の凹凸表面に対し
予め平坦化加工を施すことによって、背面電極の分割に
より露出した背面電極側面は受光面電極の平坦面を臨む
ので、同一の光電変換素子を構成する背面電極と受光面
電極との間に十分な絶縁距離が形成され、当該背面電極
と受光面電極の短絡事故の防止と、これと相い反する要
求で光電変換効率の上昇に有益な受光面電極の凹凸表面
による粗面化を同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第7図は本発明製造方法を工程別に示す要部
拡大断面図、第8図及び第10図は従来装置を示す要部拡
大断面図、第9図は従来の製造方法の一工程を示す要部
拡大断面図である。 (1)……基板、(2)(2a)(2b)……受光面電極、
(2flat)……平坦面、(2tex)……凹凸表面、(3)
(3a)(3b)……半導体膜、(4)(4a)(4b)……背
面電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性基板の絶縁表面に少なくとも凹凸表
    面を持つ受光面電極を配置し、当該受光面電極の凹凸表
    面に半導体膜及び背面電極を積層して複数の単位光電変
    換素子を構成し、それら光電変換素子を直列接続すべく
    隣接する光電変換素子の一方の受光面電極に他方の背面
    電極の電気的延長部を電気的に結合した光起電力装置の
    製造方法であって、複数の光電変換素子領域に跨って被
    着された背面電極を各光電変換素子毎に分割するに先立
    って、当該背面電極の分割部位に対応する受光面電極の
    凹凸表面に対し予め平坦化加工を施したことを特徴とす
    る光起電力装置の製造方法。
  2. 【請求項2】上記背面電極の分割はエネルギビームの照
    射により行なわれることを特徴とした特許請求の範囲第
    1項記載の光起電力装置の製造方法。
JP62092280A 1987-04-15 1987-04-15 光起電力装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0831611B2 (ja)

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US9711669B2 (en) 2008-06-09 2017-07-18 Mitsubishi Electric Corporation Thin-film photoelectric converter
KR20100115193A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 엘지디스플레이 주식회사 태양전지의 제조방법

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