JPH088369B2 - 光電変換半導体装置 - Google Patents
光電変換半導体装置Info
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- JPH088369B2 JPH088369B2 JP5029745A JP2974593A JPH088369B2 JP H088369 B2 JPH088369 B2 JP H088369B2 JP 5029745 A JP5029745 A JP 5029745A JP 2974593 A JP2974593 A JP 2974593A JP H088369 B2 JPH088369 B2 JP H088369B2
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- electrode
- photoelectric conversion
- cell
- semiconductor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は、光電変換素子またはセル（以
下単にセルという）を絶縁表面を有する可曲性の透光性
有機樹脂基板上に複合化するに関し、隣合ったセル間の
切断線（開溝）を肉眼では十分見分けにくい100 μｍ以
下とし、装置全体としての視覚的商品価値を向上させる
ことを目的としている。
下単にセルという）を絶縁表面を有する可曲性の透光性
有機樹脂基板上に複合化するに関し、隣合ったセル間の
切断線（開溝）を肉眼では十分見分けにくい100 μｍ以
下とし、装置全体としての視覚的商品価値を向上させる
ことを目的としている。
【０００２】この発明は、有機樹脂薄膜とこの上面の透
光性導電膜（CTF という）とがレ−ザスクライブ（以下
LSという）を実施するのに際し、CTF をスクライブしつ
つも有機樹脂薄膜にまったく損傷を与えることのない条
件が実験的に存在することを見いだし、この事実を利用
して半導体装置特に光電変換装置を作製せんとしたもの
である。
光性導電膜（CTF という）とがレ−ザスクライブ（以下
LSという）を実施するのに際し、CTF をスクライブしつ
つも有機樹脂薄膜にまったく損傷を与えることのない条
件が実験的に存在することを見いだし、この事実を利用
して半導体装置特に光電変換装置を作製せんとしたもの
である。
【０００３】このため、本発明においては、活性領域に
設けられたセルにおける透光性有機樹脂薄膜（以下OFと
いう）の基板上に、第１の電極と、この電極上に光照射
により光起電力を発生する非単結晶半導体と、該半導体
上の第２の電極とよりなる複数の素子を直列接続して配
設するに関し、隣合った素子間の電気的連結を活性領域
の内部にコンタクトを設けて成就したことを特長とす
る。
設けられたセルにおける透光性有機樹脂薄膜（以下OFと
いう）の基板上に、第１の電極と、この電極上に光照射
により光起電力を発生する非単結晶半導体と、該半導体
上の第２の電極とよりなる複数の素子を直列接続して配
設するに関し、隣合った素子間の電気的連結を活性領域
の内部にコンタクトを設けて成就したことを特長とす
る。
【０００４】光電変換装置の安価、多量生産のための基
板として可曲性の有機薄膜の使用が求められてきた。本
発明はこのOF側よりの光照射を可能とする透光性のOF
と、その上の酸化インジュ−ムまたは酸化スズを主成分
とする導電性酸化膜よりなるCTF に対して、レ−ザ光を
照射した時、このOFを損傷せずにCTF を選択的に除去す
ることができる条件を実験的に検討したところ、そのレ
−ザ光を１つの場所に長時間（数十ｍ秒以上）照射する
ことなく、また走査（スキャン）スピ−ドを適切化する
ことにより、CTF のみを除去することが可能であること
を見いだした。即ち、レ−ザ光の照射によりOFは熱伝導
率が小さい（一般には１〜７×10-4Cal ／sec ／cm2 ／
℃／cm）ため、同じ位置に繰り返しレ−ザパルスを加え
ると、この有機樹脂内に熱が蓄積され、この熱で樹脂が
炭化され切断されてしまう。しかしその繰り返しを１回
または数回とすると、このOFの熱伝導率がCTF の１／10
3 であるため、逆にCTF のみを選択的にレ−ザ光の照射
された場所のみ除去することができることを見いだし
た。
板として可曲性の有機薄膜の使用が求められてきた。本
発明はこのOF側よりの光照射を可能とする透光性のOF
と、その上の酸化インジュ−ムまたは酸化スズを主成分
とする導電性酸化膜よりなるCTF に対して、レ−ザ光を
照射した時、このOFを損傷せずにCTF を選択的に除去す
ることができる条件を実験的に検討したところ、そのレ
−ザ光を１つの場所に長時間（数十ｍ秒以上）照射する
ことなく、また走査（スキャン）スピ−ドを適切化する
ことにより、CTF のみを除去することが可能であること
を見いだした。即ち、レ−ザ光の照射によりOFは熱伝導
率が小さい（一般には１〜７×10-4Cal ／sec ／cm2 ／
℃／cm）ため、同じ位置に繰り返しレ−ザパルスを加え
ると、この有機樹脂内に熱が蓄積され、この熱で樹脂が
炭化され切断されてしまう。しかしその繰り返しを１回
または数回とすると、このOFの熱伝導率がCTF の１／10
3 であるため、逆にCTF のみを選択的にレ−ザ光の照射
された場所のみ除去することができることを見いだし
た。
【０００５】従来、非単結晶半導体即ちアモルファスシ
リコンを含む非単結晶シリコンを主成分としたPIN 接合
により、光起電力を光照射により発生させんとしてい
た。しかしかかる接合を有する半導体の上下の電極は直
列接続をするため、１つのセルの下側電極と隣のセルの
上側電極とを電気的に連結を活性領域の「外側」でさせ
なければならず、かつ各セル間は互いに電気的にアイソ
レイトされていることを必要な条件としていた。
リコンを含む非単結晶シリコンを主成分としたPIN 接合
により、光起電力を光照射により発生させんとしてい
た。しかしかかる接合を有する半導体の上下の電極は直
列接続をするため、１つのセルの下側電極と隣のセルの
上側電極とを電気的に連結を活性領域の「外側」でさせ
なければならず、かつ各セル間は互いに電気的にアイソ
レイトされていることを必要な条件としていた。
【０００６】図１は従来構造の代表的な例を示してい
る。 図１（Ａ）は光電変換装置（１）を透光性のガラ
ス基板（２）を下側にした背面より見た平面図である。
図面において、光照射により光起電力を発生する活性領
域（14）と、各セル（11)(13）を連結する連結部（12）
を有する非活性領域（15）とを有する。図１（Ａ）のＡ
─Ａ，Ｂ−Ｂの縦断面図を対応させて（Ｂ),（Ｃ）に示
していることより明らかなごとく、活性領域において各
セル(11),(13）はガラス基板（２）上の第１の電極の透
光性導電膜（CTF ）の（３）は各セル間で互いに分離さ
れている。また半導体（４）は各セル間にて互いに連結
されている。また非活性領域において、セル（13）の上
側電極は、セル（11）の下側電極と連結部(6),(7) での
コンタクト（18）で連結し、これを繰り返し５つのセル
を外部電極(8),(9) 間にて直列接続をさせている。
る。 図１（Ａ）は光電変換装置（１）を透光性のガラ
ス基板（２）を下側にした背面より見た平面図である。
図面において、光照射により光起電力を発生する活性領
域（14）と、各セル（11)(13）を連結する連結部（12）
を有する非活性領域（15）とを有する。図１（Ａ）のＡ
─Ａ，Ｂ−Ｂの縦断面図を対応させて（Ｂ),（Ｃ）に示
していることより明らかなごとく、活性領域において各
セル(11),(13）はガラス基板（２）上の第１の電極の透
光性導電膜（CTF ）の（３）は各セル間で互いに分離さ
れている。また半導体（４）は各セル間にて互いに連結
されている。また非活性領域において、セル（13）の上
側電極は、セル（11）の下側電極と連結部(6),(7) での
コンタクト（18）で連結し、これを繰り返し５つのセル
を外部電極(8),(9) 間にて直列接続をさせている。
【０００７】しかしこの従来構造は一見半導体（４）が
１枚であるため製造歩留りが高いように見える。しかし
実際には３種類（第１の導電膜のパタ─ニング用の第１
のマスク、非活性領域形成のための第２のマスク、第２
の導電膜のパタ─ニング用の第３のマスク）のマスクを
用いるが、そのマスクにおいて第１のマスクと第３のマ
スクとがセルファライン方式でないため、マスクずれを
起こしやすい。このずれ（即ち金属マスクにおいては0.
3 〜１mmのずれはごく当然である）により、セルの有効
面積が10〜20％も実質的に減少してしまうことが判明し
た。
１枚であるため製造歩留りが高いように見える。しかし
実際には３種類（第１の導電膜のパタ─ニング用の第１
のマスク、非活性領域形成のための第２のマスク、第２
の導電膜のパタ─ニング用の第３のマスク）のマスクを
用いるが、そのマスクにおいて第１のマスクと第３のマ
スクとがセルファライン方式でないため、マスクずれを
起こしやすい。このずれ（即ち金属マスクにおいては0.
3 〜１mmのずれはごく当然である）により、セルの有効
面積が10〜20％も実質的に減少してしまうことが判明し
た。
【０００８】さらにマスクを用いるため、図１（Ｂ）の
活性領域での電極間の開溝であるアイソレイション領域
（22）は、0.2 〜1mm 例えば0.5 mmを有するため、セル
巾を10mmとする時、2mm ずれるとするとセル巾（11）は
8mm となり、アイソレイション巾（22）は2.5mm となっ
てしまい、20％近くも有効面積が減少してしまう。また
セルの外枠（10）の占める面積も５〜７％もある。この
ため上下の電極の組合せをセルフレジストレイション化
することがその効率の向上のために強く求められてい
た。
活性領域での電極間の開溝であるアイソレイション領域
（22）は、0.2 〜1mm 例えば0.5 mmを有するため、セル
巾を10mmとする時、2mm ずれるとするとセル巾（11）は
8mm となり、アイソレイション巾（22）は2.5mm となっ
てしまい、20％近くも有効面積が減少してしまう。また
セルの外枠（10）の占める面積も５〜７％もある。この
ため上下の電極の組合せをセルフレジストレイション化
することがその効率の向上のために強く求められてい
た。
【０００９】また図１の従来例においては、基板に非活
性領域（15）が設けられ、この非活性領域は基板全体に
おける20〜30％も占めてしまう。このためプロセス上の
効率が低くなり、ひいては製造コストの低下を図ること
ができない。このため非活性領域が存在しない光電変換
装置を作ることがきわめて重要であった。さらに基板が
ガラス基板であるため、機械ストレスにより破損しやす
い。このため基板として透光性の可曲性のOFが低価格
化、耐機械破損防止のため求められていた。
性領域（15）が設けられ、この非活性領域は基板全体に
おける20〜30％も占めてしまう。このためプロセス上の
効率が低くなり、ひいては製造コストの低下を図ること
ができない。このため非活性領域が存在しない光電変換
装置を作ることがきわめて重要であった。さらに基板が
ガラス基板であるため、機械ストレスにより破損しやす
い。このため基板として透光性の可曲性のOFが低価格
化、耐機械破損防止のため求められていた。
【００１０】本発明はかかる目的を成就するためになさ
れたものである。即ち本発明においては、光照射面側か
らは複数の第１の電極の分離用の開溝（巾５〜70μｍ）
が見られるのみである。さらに図１（Ａ）における領域
（15）のごとき非活性領域がまったく存在せず、連結部
が即ち各セルのアイソレイション領域を構成せしめてい
る。加えてLSを用いるマスクレスプロセスであるため、
第１の開溝をテレビモニタ─で積層して、その開溝を基
準として所定の位置に光学的にパタ─ニングを行ういわ
ゆるコンピュ─タ・エイデッド・セルフレジストレイシ
ョン方式を採用することが可能になった。
れたものである。即ち本発明においては、光照射面側か
らは複数の第１の電極の分離用の開溝（巾５〜70μｍ）
が見られるのみである。さらに図１（Ａ）における領域
（15）のごとき非活性領域がまったく存在せず、連結部
が即ち各セルのアイソレイション領域を構成せしめてい
る。加えてLSを用いるマスクレスプロセスであるため、
第１の開溝をテレビモニタ─で積層して、その開溝を基
準として所定の位置に光学的にパタ─ニングを行ういわ
ゆるコンピュ─タ・エイデッド・セルフレジストレイシ
ョン方式を採用することが可能になった。
【００１１】また第１のセルの第１の電極と、第２のセ
ルの第２の電極との連結部のコンタクトは、基板の半導
体「内部」（この図２では中央部）に設け、従来例とそ
のコンタクトの位置がまったく異なる。 さらにこの内
部コンタクトにより、透光性導電膜の光電変換装置に与
える直列抵抗を小さくできる。この結果、連結部をセル
の外側に設けなかったことにより、著しくその有効面積
の効率の向上を図ることができた。さらにこのコンタク
トが隣合うセル間の半導体をすべて切断する構造で開溝
を作るのではなく、その開溝（20〜90μｍφ）を１つま
たは複数個不連続に設けることにより、この開溝の存在
が透光性OF面側より実質的に肉眼で見い出し得ず、商品
的にスクライブラインが目障りにならないようにできた
という他の特長を有する。
ルの第２の電極との連結部のコンタクトは、基板の半導
体「内部」（この図２では中央部）に設け、従来例とそ
のコンタクトの位置がまったく異なる。 さらにこの内
部コンタクトにより、透光性導電膜の光電変換装置に与
える直列抵抗を小さくできる。この結果、連結部をセル
の外側に設けなかったことにより、著しくその有効面積
の効率の向上を図ることができた。さらにこのコンタク
トが隣合うセル間の半導体をすべて切断する構造で開溝
を作るのではなく、その開溝（20〜90μｍφ）を１つま
たは複数個不連続に設けることにより、この開溝の存在
が透光性OF面側より実質的に肉眼で見い出し得ず、商品
的にスクライブラインが目障りにならないようにできた
という他の特長を有する。
【００１２】またコンタクトが開孔であるため、その孔
の側周辺のすべての側面が第１の電極と第２の電極との
連結部のコンタクトを構成させることができ、この部分
での接触抵抗を1 Ω以下に下げることができた。
の側周辺のすべての側面が第１の電極と第２の電極との
連結部のコンタクトを構成させることができ、この部分
での接触抵抗を1 Ω以下に下げることができた。
【００１３】本発明はかかる多くの特長を有するもので
あって、以下に図面に従ってその詳細を記す。図２は本
発明の光電変換装置の製造工程および装置を示すもので
ある。図面において、絶縁表面を有する透光性有機樹脂
薄膜基板例えば住友ベ−クライト社製スミライト（連続
使用温度 150〜300 ℃、光線透光率 80〜92％（厚さ10
0 μｍ）、熱伝導率 ３〜７×10-4Cal ／sec ／cm2 ／
℃／cm）を透光性基板（２）例えば厚さ100 μｍ、長さ
（図面では左右方向）60cm、巾20cm）として用いた。さ
らにこの上面に全面にわたって透光性導電膜例えばITO
（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、プラズマCVD 法または
スプレ−法により形成させた。OFとして例えば住友ベ−
クライト社製スミライトFS−1300を用いた。このOFは連
続使用上限温度180 ℃、熱伝導率4.3 ×10-4Cal ／sec
／cm2 ／℃／cm、光線透光率86.3％（100 μｍ）の厚さ
とする、表面抵抗率5.4 ×1014Ω、体積抵抗率1.7 ×10
16Ωcmをその代表例として有する。このOF上にスパッタ
法にてITO を700 Åの厚さに形成させた。するとそのシ
−ト抵抗は200 Ω／cm2 を有していた。
あって、以下に図面に従ってその詳細を記す。図２は本
発明の光電変換装置の製造工程および装置を示すもので
ある。図面において、絶縁表面を有する透光性有機樹脂
薄膜基板例えば住友ベ−クライト社製スミライト（連続
使用温度 150〜300 ℃、光線透光率 80〜92％（厚さ10
0 μｍ）、熱伝導率 ３〜７×10-4Cal ／sec ／cm2 ／
℃／cm）を透光性基板（２）例えば厚さ100 μｍ、長さ
（図面では左右方向）60cm、巾20cm）として用いた。さ
らにこの上面に全面にわたって透光性導電膜例えばITO
（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、プラズマCVD 法または
スプレ−法により形成させた。OFとして例えば住友ベ−
クライト社製スミライトFS−1300を用いた。このOFは連
続使用上限温度180 ℃、熱伝導率4.3 ×10-4Cal ／sec
／cm2 ／℃／cm、光線透光率86.3％（100 μｍ）の厚さ
とする、表面抵抗率5.4 ×1014Ω、体積抵抗率1.7 ×10
16Ωcmをその代表例として有する。このOF上にスパッタ
法にてITO を700 Åの厚さに形成させた。するとそのシ
−ト抵抗は200 Ω／cm2 を有していた。
【００１４】この図面は４つのセルを直列接続せしめた
場合である。即ち本発明の光電変換装置は、活性領域
（14）を同一基板に100 〜2000ケ同時に有するより大き
い20cm×60cmの基体を用いた。各セルでは、第１の導電
膜を基体全面に形成した。さらにこの導電膜を所定の形
状にレ─ザ（ここでは1.06μｍまたは0.53μｍの波長の
YAG レ−ザ）スクライブをマイクロコンピュ─タにより
記憶され制御されたパタ─ンに従って行って第１の開溝
（16）を形成した。さらにセルの外側でのリ−クを除去
するため、分離用開溝(26),(26')を形成させた。そして
セル領域(11),(13) および外部接続用電極部(8),(9) を
形成させた。
場合である。即ち本発明の光電変換装置は、活性領域
（14）を同一基板に100 〜2000ケ同時に有するより大き
い20cm×60cmの基体を用いた。各セルでは、第１の導電
膜を基体全面に形成した。さらにこの導電膜を所定の形
状にレ─ザ（ここでは1.06μｍまたは0.53μｍの波長の
YAG レ−ザ）スクライブをマイクロコンピュ─タにより
記憶され制御されたパタ─ンに従って行って第１の開溝
（16）を形成した。さらにセルの外側でのリ−クを除去
するため、分離用開溝(26),(26')を形成させた。そして
セル領域(11),(13) および外部接続用電極部(8),(9) を
形成させた。
【００１５】即ち、ここにYAG レ−ザ（発光波長1.06μ
ｍ、焦点距離50mm、光径50μｍ）を照射した。その条件
として、繰り返し同時に6KHz, 平均出力1.3W, スキャン
スピ−ド（走査速度、以下SSという）60cm／分とした。
スクライビングにより形成された開溝（16）は巾約70μ
ｍ、長さ20cm（図面では１cm）深さはOFのそれぞれの第
１の電極を完全に切断分離した。第１の素子（11）およ
び第２の素子（13）を構成する巾は10mmとした。この時
電子顕微鏡にて調べた範囲では、OF表面には何等の損傷
もまた部分的な劣化も見られなかった。このレ−ザ光は
1600℃以上の温度を有すると推察されるが、連続使用上
限温度が180 ℃程度の低い耐熱性しか有さないOFに何等
損傷を与えなかった。即ち、OF上のCTF に対し、選択的
に開溝（16）を作製することができることがわかった。
その上、２つのプロ−プ間には１ＭΩ以上の抵抗（巾は
1cm とする）を得ることができた。
ｍ、焦点距離50mm、光径50μｍ）を照射した。その条件
として、繰り返し同時に6KHz, 平均出力1.3W, スキャン
スピ−ド（走査速度、以下SSという）60cm／分とした。
スクライビングにより形成された開溝（16）は巾約70μ
ｍ、長さ20cm（図面では１cm）深さはOFのそれぞれの第
１の電極を完全に切断分離した。第１の素子（11）およ
び第２の素子（13）を構成する巾は10mmとした。この時
電子顕微鏡にて調べた範囲では、OF表面には何等の損傷
もまた部分的な劣化も見られなかった。このレ−ザ光は
1600℃以上の温度を有すると推察されるが、連続使用上
限温度が180 ℃程度の低い耐熱性しか有さないOFに何等
損傷を与えなかった。即ち、OF上のCTF に対し、選択的
に開溝（16）を作製することができることがわかった。
その上、２つのプロ−プ間には１ＭΩ以上の抵抗（巾は
1cm とする）を得ることができた。
【００１６】図３はレ−ザ光の繰り返し周波数を可変に
したもので、開溝が形成される場合の電気抵抗を示す。
図面において、スキャンスピ−ド60cm／分、平均出力0.
8W, 光径50μｍのYAGレ−ザを用いた。するとその周波
数を10KHz より下げてゆくと、曲線（45）は7KHz以下で
不連続に1MΩ以上(45') となって電気的にアイソレイシ
ョンを行うことができるようになったことが判明した。
しかしこの周波数が4KHz以下ではこのCTF に加えて下地
のOFをもその中心部（ガウス分布のエネルギ密度の最も
高い領域）で損傷してしまった。 このことにより、OF
上のCTF のLS（レ−ザスクライブ）には（44）に示す範
囲が適していた。
したもので、開溝が形成される場合の電気抵抗を示す。
図面において、スキャンスピ−ド60cm／分、平均出力0.
8W, 光径50μｍのYAGレ−ザを用いた。するとその周波
数を10KHz より下げてゆくと、曲線（45）は7KHz以下で
不連続に1MΩ以上(45') となって電気的にアイソレイシ
ョンを行うことができるようになったことが判明した。
しかしこの周波数が4KHz以下ではこのCTF に加えて下地
のOFをもその中心部（ガウス分布のエネルギ密度の最も
高い領域）で損傷してしまった。 このことにより、OF
上のCTF のLS（レ−ザスクライブ）には（44）に示す範
囲が適していた。
【００１７】さらに、この下地のOFに損傷を与えること
なくCTF のみを除去する領域を調べたところ、図４を得
た。即ち、SSを０〜120cm ／分、平均出力０〜３Ｗ、繰
り返し周波数6KHz、焦点距離50cm、レ−ザ光の直径50μ
ｍのYAG レ−ザとすると、領域（49）即ち点A,B,C,D,E,
F で囲まれる範囲はOFの損傷がなくCTF のみで除去する
ことができた。さらに領域（47）はCTF すらも除去する
ことができない領域であり、領域（46）はパルス光がCT
F 上で連続せず、破線のごとく不連続な穴溝を得たのみ
であった。領域（48）はCTF のみならず下地のOFに対し
ても損傷を与えてしまった領域であった。このことによ
り下地のOFに対して損傷を与えることなく、CTF のみを
選択的に開溝として除去することのできる領域（19）が
あることがわかった。
なくCTF のみを除去する領域を調べたところ、図４を得
た。即ち、SSを０〜120cm ／分、平均出力０〜３Ｗ、繰
り返し周波数6KHz、焦点距離50cm、レ−ザ光の直径50μ
ｍのYAG レ−ザとすると、領域（49）即ち点A,B,C,D,E,
F で囲まれる範囲はOFの損傷がなくCTF のみで除去する
ことができた。さらに領域（47）はCTF すらも除去する
ことができない領域であり、領域（46）はパルス光がCT
F 上で連続せず、破線のごとく不連続な穴溝を得たのみ
であった。領域（48）はCTF のみならず下地のOFに対し
ても損傷を与えてしまった領域であった。このことによ
り下地のOFに対して損傷を与えることなく、CTF のみを
選択的に開溝として除去することのできる領域（19）が
あることがわかった。
【００１８】図２（Ａ）の平面図またＡ─Ａ, Ｆ─Ｆに
おける縦断面図を（Ａ─１),( Ａ─２）にそれぞれ示
す。次に図２（Ｂ）の平面図に示すごとく、光照射によ
り光起電力を発生する水素または弗素が添加された非単
結晶半導体を、この電極(3),開溝（16）のすべての上面
に均質の膜厚に形成させる。 この半導体（４）は例え
ばSix C1-x（０＜ｘ＜１一般にはｘ＝0.7 〜0.8 ）のＰ
型を約100 Åの厚さに、さらにＩ型の水素またはハロゲ
ン元素が添加された珪素を主成分とする半導体を0.4 〜
0.8 μｍの厚さに、さらにＮ型の微結晶化した珪素また
はＮ型のSix C1-x（０＜ｘ＜１ ｘ〜0.9 ）を主成分と
する半導体のPIN 接合構造とした。もちろんこれをＰ
（Six C1-x ｘ＝0.7 〜0.8 ）─Ｉ（Si）─Ｎ（μCSi
）─Ｐ（Six C1-x ｘ＝0.7 〜0.8 ）─Ｉ（Six Ge
1-x ｘ＝0.6 〜0.8 ）─Ｎ（微結晶化CSi またはSix C
1-x ０＜ｘ＜１）といったPINPIN構造のタンデム構造
としてもよい。
おける縦断面図を（Ａ─１),( Ａ─２）にそれぞれ示
す。次に図２（Ｂ）の平面図に示すごとく、光照射によ
り光起電力を発生する水素または弗素が添加された非単
結晶半導体を、この電極(3),開溝（16）のすべての上面
に均質の膜厚に形成させる。 この半導体（４）は例え
ばSix C1-x（０＜ｘ＜１一般にはｘ＝0.7 〜0.8 ）のＰ
型を約100 Åの厚さに、さらにＩ型の水素またはハロゲ
ン元素が添加された珪素を主成分とする半導体を0.4 〜
0.8 μｍの厚さに、さらにＮ型の微結晶化した珪素また
はＮ型のSix C1-x（０＜ｘ＜１ ｘ〜0.9 ）を主成分と
する半導体のPIN 接合構造とした。もちろんこれをＰ
（Six C1-x ｘ＝0.7 〜0.8 ）─Ｉ（Si）─Ｎ（μCSi
）─Ｐ（Six C1-x ｘ＝0.7 〜0.8 ）─Ｉ（Six Ge
1-x ｘ＝0.6 〜0.8 ）─Ｎ（微結晶化CSi またはSix C
1-x ０＜ｘ＜１）といったPINPIN構造のタンデム構造
としてもよい。
【００１９】さらに第２の開孔（15）をレ─ザ光により
形成させ、図２（Ｂ）におけるＢ−Ｂ，Ｃ−Ｃの縦断面
図を（Ｂ−１),( Ｂ─２）に対応して示している。かく
して第２の開孔（15）はOFの表面には損傷を与えずに第
１の電極の側面（17）を露出させた。 この時、CTF の
上端部を０〜５μｍの巾で露呈させる結果、連結はCTF
（３）の側面および上面が連結部のコンタクトを構成す
る。この第２の開孔（15）の形成条件は第１の開溝を形
成する条件とレ−ザ光をパルスを不連続に（15）の位置
のみに加える以外は同一である。即ち、半導体の存在は
実質的に無視しても差支えなく、図３、図４の特性を用
いることができた。次に図２（Ｃ）のパタ─ンを形成さ
せた。図２（Ｃ）のＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ，Ｇ─Ｇに対応した
縦断面図を（Ｃ─２),( Ｃ─３),( Ｃ─１）に示してい
る。即ち、半導体（４）上に第２の電極を電子ビ−ム蒸
着法によりITO を100 〜1600Å例えば1050Åの厚さに設
け、さらにクロムを主成分とする金属を 500〜2000Åの
厚さに形成させた。
形成させ、図２（Ｂ）におけるＢ−Ｂ，Ｃ−Ｃの縦断面
図を（Ｂ−１),( Ｂ─２）に対応して示している。かく
して第２の開孔（15）はOFの表面には損傷を与えずに第
１の電極の側面（17）を露出させた。 この時、CTF の
上端部を０〜５μｍの巾で露呈させる結果、連結はCTF
（３）の側面および上面が連結部のコンタクトを構成す
る。この第２の開孔（15）の形成条件は第１の開溝を形
成する条件とレ−ザ光をパルスを不連続に（15）の位置
のみに加える以外は同一である。即ち、半導体の存在は
実質的に無視しても差支えなく、図３、図４の特性を用
いることができた。次に図２（Ｃ）のパタ─ンを形成さ
せた。図２（Ｃ）のＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ，Ｇ─Ｇに対応した
縦断面図を（Ｃ─２),( Ｃ─３),( Ｃ─１）に示してい
る。即ち、半導体（４）上に第２の電極を電子ビ−ム蒸
着法によりITO を100 〜1600Å例えば1050Åの厚さに設
け、さらにクロムを主成分とする金属を 500〜2000Åの
厚さに形成させた。
【００２０】すると、開口（15）において、第１の透光
性導電膜（３）の側面（17）に対し、ITO の導電性酸化
物がコンタクトし、オ−ム接触をさせることができた。
このクロムは融点1800℃、沸点2660℃、熱伝導度0.2cal
／（cm.cec.deg）を有している。特にこの熱伝導率は他
が金属例えばチタンの0.05に比べて４倍を有し、銀の0.
998 の１／５であり、この熱伝導率が0.1 〜0.3 の範囲
がレ−ザ加工にもっとも好ましいと推定される。即ち、
レ−ザ照射でアルミニュ−ム等の酸化物を作りにくく、
かつ下地と反応しにくい金属として特にすぐれたもので
あった。またこの下のITO がないとレ−ザ光は下側の半
導体をも容易にスクライブし、その周辺を多結晶半導体
化してしまった。またITO のみではレ−ザ光が透過し、
半導体のみを実質的にスクライブしてしまった。これら
のことより、裏面電極はITO とクロムとの２層膜が最適
であった。
性導電膜（３）の側面（17）に対し、ITO の導電性酸化
物がコンタクトし、オ−ム接触をさせることができた。
このクロムは融点1800℃、沸点2660℃、熱伝導度0.2cal
／（cm.cec.deg）を有している。特にこの熱伝導率は他
が金属例えばチタンの0.05に比べて４倍を有し、銀の0.
998 の１／５であり、この熱伝導率が0.1 〜0.3 の範囲
がレ−ザ加工にもっとも好ましいと推定される。即ち、
レ−ザ照射でアルミニュ−ム等の酸化物を作りにくく、
かつ下地と反応しにくい金属として特にすぐれたもので
あった。またこの下のITO がないとレ−ザ光は下側の半
導体をも容易にスクライブし、その周辺を多結晶半導体
化してしまった。またITO のみではレ−ザ光が透過し、
半導体のみを実質的にスクライブしてしまった。これら
のことより、裏面電極はITO とクロムとの２層膜が最適
であった。
【００２１】裏面電極の反射性を利用して特性改良を図
るには、前記したITO （1050Å）＋Ti（20Å）またはAg
（100 〜200 Å）+Cr （1000〜3000Å）が好ましかっ
た。この後、図２（Ｃ）においてレ─ザスクライブ（1
9）を行った。これはYAG レ─ザ（波長1.06μｍ,0.53
μｍ）をテレビモニタ─にて第１の開溝をモニタ─しつ
つ、それより50〜200 μｍ第２のセル側（13）にはいっ
た位置にて開溝を作った。レ─ザ光の平均出力0.5 〜1.
3Wとし、ビ─ム径30〜50μｍφ、ビ─ム走査スピ─ド0.
1 〜1m／分、一般には0.3m／分として行った。かくする
とITO+Crの組合せにより熱伝導率が他の金属に比べて適
度に小さいため、半導体にその熱を伝え、この半導体に
導電性の多結晶体とずれることなくこの第２の電極用の
導体のみをスクライブして除去させることができた。さ
らにこの第３の開溝（20）をアセトン等の洗浄溶液にて
溶去することは残存物を除去するために好ましい。
るには、前記したITO （1050Å）＋Ti（20Å）またはAg
（100 〜200 Å）+Cr （1000〜3000Å）が好ましかっ
た。この後、図２（Ｃ）においてレ─ザスクライブ（1
9）を行った。これはYAG レ─ザ（波長1.06μｍ,0.53
μｍ）をテレビモニタ─にて第１の開溝をモニタ─しつ
つ、それより50〜200 μｍ第２のセル側（13）にはいっ
た位置にて開溝を作った。レ─ザ光の平均出力0.5 〜1.
3Wとし、ビ─ム径30〜50μｍφ、ビ─ム走査スピ─ド0.
1 〜1m／分、一般には0.3m／分として行った。かくする
とITO+Crの組合せにより熱伝導率が他の金属に比べて適
度に小さいため、半導体にその熱を伝え、この半導体に
導電性の多結晶体とずれることなくこの第２の電極用の
導体のみをスクライブして除去させることができた。さ
らにこの第３の開溝（20）をアセトン等の洗浄溶液にて
溶去することは残存物を除去するために好ましい。
【００２２】またこの半導体（３）がＰ型半導体層、Ｉ
型半導体層、Ｎ型半導体層と例えば１つのPIN 接合を有
し、このＮ型半導体層が微結晶または多結晶構造を有す
る。その電気伝導度が１〜200 (cm)-1と高い伝導度を持
つ場合、本発明のＮ型半導体層を室温〜150 ℃の温度で
酸化（10〜200 時間）させ、絶縁物化することによりパ
ッシベイションおよびリ−ク電流発生を防止することは
きわめて重要であった。
型半導体層、Ｎ型半導体層と例えば１つのPIN 接合を有
し、このＮ型半導体層が微結晶または多結晶構造を有す
る。その電気伝導度が１〜200 (cm)-1と高い伝導度を持
つ場合、本発明のＮ型半導体層を室温〜150 ℃の温度で
酸化（10〜200 時間）させ、絶縁物化することによりパ
ッシベイションおよびリ−ク電流発生を防止することは
きわめて重要であった。
【００２３】かくして、連結部（12）において、セル
（13）の第１の電極(23') と、セル（11）の第２の電極
（25）とが酸化物コンタクトによりオ─ム接触を第２の
開溝（18）を介してしている。特に連結部（12）におけ
るコンタクト（17）は、第２の開孔（15）により作られ
た第１の電極の側面または側面と０〜５μｍの巾の第１
の電極の上端面とで成就され、いわゆるサイドコンタク
ト構造を有している。即ち２つのセルはわずか10〜70μ
ｍφの第２の開孔のサイドコンタクトで十分であり、こ
の部分に第２の電極を構成する材料を密接させて電気的
に直列接続をさせている。（Ｃ─１),( Ｃ─２）の断面
図より明らかなごとく、半導体（４）上に第２の電極
（５）が形成されているにすぎない。そしてこの第３の
開溝（20）はその下の半導体を多結晶化することなく、
また実質的に半導体をえぐることなく電極のみを分離し
て各素子の第２の電極間を電気的にアイソレイトさせる
ことができた。
（13）の第１の電極(23') と、セル（11）の第２の電極
（25）とが酸化物コンタクトによりオ─ム接触を第２の
開溝（18）を介してしている。特に連結部（12）におけ
るコンタクト（17）は、第２の開孔（15）により作られ
た第１の電極の側面または側面と０〜５μｍの巾の第１
の電極の上端面とで成就され、いわゆるサイドコンタク
ト構造を有している。即ち２つのセルはわずか10〜70μ
ｍφの第２の開孔のサイドコンタクトで十分であり、こ
の部分に第２の電極を構成する材料を密接させて電気的
に直列接続をさせている。（Ｃ─１),( Ｃ─２）の断面
図より明らかなごとく、半導体（４）上に第２の電極
（５）が形成されているにすぎない。そしてこの第３の
開溝（20）はその下の半導体を多結晶化することなく、
また実質的に半導体をえぐることなく電極のみを分離し
て各素子の第２の電極間を電気的にアイソレイトさせる
ことができた。
【００２４】さらに図２（Ｃ）において、これらの上面
に有機樹脂（28）例えばシリコ─ン、エポキシまたはポ
リイミドを10〜100 μｍの厚さにコ─ティングして完成
させている。その結果、この図面より明らかなごとく、
この光電変換装置は、例えば図面に示されているごと
く、1cm ×5cm の光電変換装置を同じ大きさの透光性OF
上に１つ作るのではなく、20cm×20cmまたは20cm×60cm
または40cm×40cmの大きな同一透光性OF基板上に一度に
多数の光電変換装置を作ることが可能となった。そして
最後にこれらを（70）の境界で裁断法により切断し、そ
れぞれの光電変換装置にした。このためには、従来より
知られた光電変換装置のごとく活性領域と非活性領域と
を作るのではなく、すべて実質的に活性領域とし、かつ
レ−ザ光による開溝を端から端まで作り、レ−ザ光の走
査スピ−ドを大きなOF上で常に一定にさせていることが
重要である。さもないと、SSが遅い部分ではOFに損傷が
おきてしまうからである。
に有機樹脂（28）例えばシリコ─ン、エポキシまたはポ
リイミドを10〜100 μｍの厚さにコ─ティングして完成
させている。その結果、この図面より明らかなごとく、
この光電変換装置は、例えば図面に示されているごと
く、1cm ×5cm の光電変換装置を同じ大きさの透光性OF
上に１つ作るのではなく、20cm×20cmまたは20cm×60cm
または40cm×40cmの大きな同一透光性OF基板上に一度に
多数の光電変換装置を作ることが可能となった。そして
最後にこれらを（70）の境界で裁断法により切断し、そ
れぞれの光電変換装置にした。このためには、従来より
知られた光電変換装置のごとく活性領域と非活性領域と
を作るのではなく、すべて実質的に活性領域とし、かつ
レ−ザ光による開溝を端から端まで作り、レ−ザ光の走
査スピ−ドを大きなOF上で常に一定にさせていることが
重要である。さもないと、SSが遅い部分ではOFに損傷が
おきてしまうからである。
【００２５】図２（Ｃ）での開溝(20),(27),(27') が端
から端まで走査されているのは、量産化を考えた時重要
である。もちろんこれらの開溝は入射光側からはまった
く見られないため高商品価値化を下げない。また図２
（Ｃ）において明らかなごとく、セルの有効面積は連結
部（12）の10〜300 μｍのきわめてわずかな部分を除い
て他のすべてが有効であり、実効面積は90％以上を得る
ことができ、従来例の80％に比べ本発明構造は格段に優
れたものであった。これらのことを考慮すると、本発明
は以下の大きな特長を有することが判明した。即ち、本
発明は〔１〕透光性有機樹脂膜の大面積基板に同時に多
数の光電変換装置を作り、これを分割して各基板上に１
つの光電変換装置を作る方式を採用することが可能とな
った。このため、従来の１／３〜１／５の価格での製造
が可能である。〔２〕第１の開溝と第２の開孔、第３の
開溝とがコンピュ─タにより制御されたセルフレジスト
レイション方式のため、セルの有効面積が大きく、かつ
その同一バッチで作られた各光電変換装置間のバラツキ
が少ない〔３〕LSによるマスクレス工程であるため、製
造歩留りが高い〔４〕各セル間分離の第１の開溝のスク
ライブラインの巾が10〜100 μｍときわめて小さく、か
つ第２の開孔も10〜50μｍφときわめて小さく、また第
３の開溝は透光性OF面側からはまったく見えない。その
結果肉眼によりハイブリット化がされていることを確認
され得ず、高付加商品価値を与えることができた。
から端まで走査されているのは、量産化を考えた時重要
である。もちろんこれらの開溝は入射光側からはまった
く見られないため高商品価値化を下げない。また図２
（Ｃ）において明らかなごとく、セルの有効面積は連結
部（12）の10〜300 μｍのきわめてわずかな部分を除い
て他のすべてが有効であり、実効面積は90％以上を得る
ことができ、従来例の80％に比べ本発明構造は格段に優
れたものであった。これらのことを考慮すると、本発明
は以下の大きな特長を有することが判明した。即ち、本
発明は〔１〕透光性有機樹脂膜の大面積基板に同時に多
数の光電変換装置を作り、これを分割して各基板上に１
つの光電変換装置を作る方式を採用することが可能とな
った。このため、従来の１／３〜１／５の価格での製造
が可能である。〔２〕第１の開溝と第２の開孔、第３の
開溝とがコンピュ─タにより制御されたセルフレジスト
レイション方式のため、セルの有効面積が大きく、かつ
その同一バッチで作られた各光電変換装置間のバラツキ
が少ない〔３〕LSによるマスクレス工程であるため、製
造歩留りが高い〔４〕各セル間分離の第１の開溝のスク
ライブラインの巾が10〜100 μｍときわめて小さく、か
つ第２の開孔も10〜50μｍφときわめて小さく、また第
３の開溝は透光性OF面側からはまったく見えない。その
結果肉眼によりハイブリット化がされていることを確認
され得ず、高付加商品価値を与えることができた。
【００２６】図２において、第２の開孔（15）は１つの
みを半導体内部の特に中央付近に存在させた。しかしこ
の開孔は、複数ケ（２〜４ケ）を破線的にＹ方向に第１
および第３の開溝の間に作製しても、また櫛目形状に半
導体（３）の内部に第１の開溝（16）にそって形成させ
てもよい。
みを半導体内部の特に中央付近に存在させた。しかしこ
の開孔は、複数ケ（２〜４ケ）を破線的にＹ方向に第１
および第３の開溝の間に作製しても、また櫛目形状に半
導体（３）の内部に第１の開溝（16）にそって形成させ
てもよい。
【００２７】以上の説明は本発明の図２のパタ─ンには
限定されない。セルの数、大きさはその設計仕様によっ
て定められるものである。また半導体はプラズマCVD
法、減圧CVD 法、光CVD 法または光プラズマCVD 法を用
いた。非単結晶シリコンを主成分とするPIN 接合、ヘテ
ロ接合、タンデム接合のみに限らず多くの構造への応用
が可能である。なお本発明は透光性有機樹脂上に透光性
導電膜を密接させた場合を示した。しかし本発明は、有
機樹脂上に窒化珪素または酸化珪素の膜を300 〜3000Å
の厚さにバリア層として形成し、その上に透光性導電膜
を形成してもよいことはいうまでもない。
限定されない。セルの数、大きさはその設計仕様によっ
て定められるものである。また半導体はプラズマCVD
法、減圧CVD 法、光CVD 法または光プラズマCVD 法を用
いた。非単結晶シリコンを主成分とするPIN 接合、ヘテ
ロ接合、タンデム接合のみに限らず多くの構造への応用
が可能である。なお本発明は透光性有機樹脂上に透光性
導電膜を密接させた場合を示した。しかし本発明は、有
機樹脂上に窒化珪素または酸化珪素の膜を300 〜3000Å
の厚さにバリア層として形成し、その上に透光性導電膜
を形成してもよいことはいうまでもない。
【図１】従来の光電変換装置の縦断面図である。
【図２】実施例の光電変換装置の平面図および縦断面図
を製造工程に従って示したものである。
を製造工程に従って示したものである。
【図３】実施例における有機樹脂上の透明導電膜をレ−
ザスクライブした時のレ−ザスクライブによる電気抵抗
の変化を示す。
ザスクライブした時のレ−ザスクライブによる電気抵抗
の変化を示す。
【図４】実施例の有機樹脂上の透明導電膜をレ−ザスク
ライブした時のレ−ザスクライブの可能な領域を示す。
ライブした時のレ−ザスクライブの可能な領域を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁表面を有する有機樹脂基板上に導電
膜の第１の電極、該第１の電極上の光照射により光起電
力を発生させる非単結晶半導体、および前記非単結晶半
導体上の第２の電極を有する光電変換素子を複数個集積
化して前記有機樹脂基板上に設けるに際し、隣合う前記
光電変換素子の第１および第２の電極は前記非単結晶半
導体の端部に至らない内部に設けられた開孔を介して前
記第２の電極と同一材料により電気的に連結した連結部
を有する光電変換半導体装置であって、前記第１の電極
または第２の電極のうち少なくともどちらか一方の電極
の外周部領域のうち電極間連結部分以外の領域に、前記
電極の端部に沿ってリーク防止のための分離用開溝を設
けたことを特徴とする光電変換半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029745A JPH088369B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 光電変換半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029745A JPH088369B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 光電変換半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58204441A Division JPH0638512B2 (ja) | 1983-07-12 | 1983-10-31 | 光電変換半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314805A JPH06314805A (ja) | 1994-11-08 |
| JPH088369B2 true JPH088369B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=12284641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5029745A Expired - Lifetime JPH088369B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 光電変換半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088369B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI504002B (zh) * | 2009-06-05 | 2015-10-11 | Semiconductor Energy Lab | 光電轉換裝置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2827049A1 (de) * | 1978-06-20 | 1980-01-10 | Siemens Ag | Solarzellenbatterie und verfahren zu ihrer herstellung |
| US4269852A (en) * | 1979-09-10 | 1981-05-26 | Thomas C. Elder, Inc. | 4'-Substituted-4,5',8-trialkylpsoralens |
| JPS56152275A (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-25 | Teijin Ltd | Thin film type solar cell |
| US4315096A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-09 | Eastman Kodak Company | Integrated array of photovoltaic cells having minimized shorting losses |
| FR2503457B1 (fr) * | 1981-03-31 | 1987-01-23 | Rca Corp | Systeme de cellules solaires connectees en serie sur un substrat unique |
| JPS57190368A (en) * | 1981-05-19 | 1982-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solar battery |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP5029745A patent/JPH088369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06314805A (ja) | 1994-11-08 |
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