JPS58158977A - 薄膜太陽電池を製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄いフィルム半導体層における短絡欠陥の位置
を検出し、かかる欠陥を除去する方法及び装置に関する
。

薄いフィルム光電池（ｐｈｏｔｏｖｏｌａｔａｉｃ　ｃ
ｅｌｌｓ）又は光起電力装置（ｐｈｏｔｏｖｏｌａｔａ
ｉｃ　ｄｅｖｉｃｅｓ）は第一半導体層が施こされる支
持体として作用する光を通さない（ｏｐａｑｕｅ）電気
的接点を一般に含む。次いで第二半導体層が形成され又
は第−半導体層に対してそれらの間に電気的接続を形成
して施こされる。最後に、第二電気的接点が第二半導体
層に施こされる。かかる構造は薄いフィルム光電池の基
本的構成部品を含む。多様な層を形成する方法、材料等
を含む多数の賓形が知られておりそして当業界で実施さ
れている。たとえば１つのかかる実施は、硫化カドミウ
ム及び硫化銅半導体層を含む。他の半導体材料にはリン
化ケイ素及びリン化亜鉛が包含される。更に、かがる電
池は、たとえば硫化カドミウム又は硫化亜鉛カドミウム
上の鋼インジウムを使用することによって形成された。

かかる光起電力装置が所望の耐久性及び収率を有するた
めに、半導体層は、短絡を引起こすことがある欠陥をな
くすべきである。たとえば、合衆国特許第４，２１５，
２８６号はかかる電池において生じ得る電気的短絡を説
明する。かかる特許は、非隣接層（ｎｏｎ−ａｄｊａｃ
ｅｎｔ　　１ａｙｅｒｓ）間の所望されない接触を防止
するに必要なブロッキング層材料を設けることによって
かかる短絡を回避せんと試みた。

前記した特許に記載した以外の方法でかかる電気的短絡
を回避することが望ましいであろう。

本発明の目的は薄いフィルム半導体層における短絡欠陥
（ｓｈｏｒｔｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔｓ）の位置を検出し
次いでそれから製造された光起電力装置の耐久性及び収
率・を増加するようにかかる欠陥を除くための方法及び
装置を提供するととである。

本発明に従えば、層は電位短絡欠陥（ｎｏｔｅｎｔｉａ
ｌｓｈｏｒｔｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔ）　　を正確につき
とめる（ｌｏｃａｔｅ）ような方法で走査される。欠陥
をそのようにつきとめることによって、欠陥それ自身を
除去しかくして、たとえばブロッキング層として機能す
る特定の追加の材料を施こす必要をなくする。更に１分
流欠陥（５ｈｕｎ目ｎｇ　ｄｅｆｅｃｔｓ）をつきとめ
そして除去することは、第二電気的接点の最終の適用の
前に光起電力装置の製造期間中に達成される。

本発明の好ましい態様に従えば、欠陥の検出を示すディ
スプレースクリーンと関連して半導体層を走査するため
にレーザーが使用される、ディスプレースクリーンは、
欠陥の正確な位置が知られ、従ってそれが除去きれるよ
うに、ＸＹ座標系によって走査される半導体層に対応す
る。欠陥を除去する１つの方法は、それに施された電気
伝導性ワイヤの使用によるであろう、しかしながら、本
発明の好ましい実施においては、欠陥の位置を発見する
ために使用される同じレーザー装置がそれを除去するの
にも使用される。これはレーザー装置がその低パワーモ
ード下で動作するとき半導体を走査し、次いでレーザー
装置がその高パワーモード下にあるとき欠陥を除去する
ことによりなされる。

本発明及び特にレーザー装置の使用は複数のステーショ
ンが薄いフィルム光電池の連続的製造のため遂次的に配
列されているシステムに導入するのに適している。

本発明は、本質的に短絡及び分流のない薄いフィルム光
起電力装置を指向する。大きな面積の光起電力装置はも
しかかる装置が実際の電気の発生に有用であるべきであ
るならば低コストで製造及び配備され（ｄｐｐｌ　ｎｙ
ｐｄ　）なければならないので短絡及び分流（ｓｈｕｎ
ｔｓ）は製造収率を減じそし７てコストを増加する。更
にまたとえばその半導体層の１つとして硫化銅を具備す
る光起電力装置における如き成るタイプの分流は、分流
抵抗の初期の大きさが光起電力装置の効率の初期試験に
おいて有義であるほど高過ぎる場合ですら、配備すると
効率の速やかな低下を引起こす。かかる分流はピンホー
ル、クラック、含有物等の如き薄ｂフィルム光起電力装
置の半導体層における種々の欠陥の結果である。出願人
は、光起電力装置用の薄いフィルム半導体層多くのかか
る欠陥によって特徴づけることができるけれども、すべ
ての欠陥が分流及び短絡回路と関連しているのではない
ことを駅識した。本発明は、増加した効率、製造収率及
位置の検出及びかかる検出によるかかる分流欠陥の除去
を指向する。

本発明の好ましい実施においては、レーザースキャナが
使用される。レーザースキャナーは薄いフィルム光起電
力装置と関連して従来は使用された。しかしながら、か
かる先行技術は、たとえば、装飾的不備（ｃｏｓｍｅｔ
ｉｃ　　ｉｍｐｅｊｆｅｃｔｉｏｎｓ）応答不均一性及
び接触金属化における不備を決定するために完成した装
置を探索するために一般に使用されたのであって、製造
プロセスの期間中不完全な電池を走査するために使用さ
れたのではない。

かかる先行技術の使用は、￥に完成された電池に制限さ
れているので接触金属化、グリッドライン又は他のタイ
プの透過性接点（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｔａｃ
ｔｓ）Ｋよシ覆われている分流欠陥は電池装置を損傷す
るととなくしては検出され且つ検去されることはできな
い。

本発明は、一般にかかる走査装置、特に前記ｌ。

た方法におけるレーザースキャナーの使用をその新規性
として包含するが、かかるレーザー装置はそれ自体では
及び薄いフィルム光電池と共にですら新規性であるとけ
主張されない。たとえば、ノーヤー（Ｓｉｗｙｅｒ）及
びバーニング（３ｅｒｎｉｎｇ）ＫよるＮＢＳ　　５ｐ
ｅｃｉａｌ　　ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　　４００−２
４．１９７７．２月、は半導体装置のためのレーザース
キャナーを説明している。レーザースキャナーの更なる
説明は、 ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ　１）ｐｖｉ−ｃｅｓ、Ｖｏｌ、　ＥＤ−２７
，Ｎｏ、　４．Ａｐｒ目１９８０．ｐｐ。

８６４−８７２　：５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　ＥＩｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ、２３．　ｐｐ、　５６５−５７
６、　１９７９　；Ｐｒｏｃ。

５ＰＩＥ　　２４　ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　　Ｊｎｔ’１
．　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｖｏｌ、
　２４８．　ｐｐ、　１４２−１４７゜１９８０　：　
Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　５ｐｅｃｉａｌ　１ｓｔｓ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　ｐｐ、　１０２１−１０２４
．　１９８１　：ＴＬ　Ｓ、　４，２０５，２６５　；
　Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ　ｒｅｐｏｒｔｓｔｏ　５ＥＲＩ
　　ｕｎｄｅｒ　５ｕｂｃｏｎｔｒａｃｔ　Ｎｏ、　Ｘ
Ｊ　−９−８２５４ｐｒｅｐａｒｅｄ　　ｂｙ　　Ｃａ
ｒｌｓｏｎ　　ｅｔ　　ａｌａｎｄ　ｄａｔｅｄ　Ｊａ
ｎｕａｒｙ、　Ａｐｒ目ａｎｄ　］）ｅｃｅｍｂｐｒ１
９７９　ｔＮ、Ｃ，Ｗｙｅｔｈ、”０ｐｔｉｃａｌ　　
ＳｐｏｔＳｃａｎｎｉｎｇ　　ｏｆ　ｃｕ、５−Ｃｄ５
　Ｃｅ１ｌｓ”、１ｎｔｅ−ｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｗ
ｏｒｋｓｈｏｐ　　ｏｎ　　Ｃａｄｍｉｕｍ　　５ｕｌ
−ｆｌｄｅ　　５ｏｌａｒ　　Ｃｅ１ｌｓ　　ａｎｄ　
　Ｑｔｈｅｒ　　Ａｂｒｕｐｔ［ｒｔｅｒｏｊｕｎｃｔ
ｉｏｎｓ、Ａｐｒｉｌ　　３０−Ｍａｙ　　２゜１９７
５、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　　ｏｆ　　ｌ）ｅｌａｗａ
ｒｐ、ｐｐ。

５７５−５８３　；　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　　ｏｆ
　　５ＥＲＩ３ｕｂｃｏｎｔｒａｃｔｏｒｓ　　Ｒｅｖ
ｉｅｗ　ＭｅｅｔｉｎｇＷａｓ旧ｎｇｔｏｎ、Ｄ、Ｃ，
、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　　３−５゜１９８０　；　”Ａ
ｓｐｅｃｔｓ　　ｏｆ　Ｃｕ　　Ｓ−（’ｄＳ　５ｏｌ
ａｒＣｅ１ｌｓ”Ｊ　Ａｐｒｉｌ　　３０−Ｍａｙ　２
．１９７５゜Ｕｎｌｖｅｒｓｌｔｙ　　ｏｆ　Ｄｐｌａ
ｗａｒｅ　、ｐｐ、２６ｇ−２６９；　Ｍｏ５ｔｅｋ　
（Ｄｉｖ、ｏｆ　　ＵＴＣ）、　　Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｎ
ｉｃ　［）ｅｓｉｇｎ、Ｓｅｐｔｅｍｈｅｒ３０，１９
８１．ｐｐ。

１０４　１０５：ＮＢＳ　　ｒｅｐｏｒｔ　　ＮＢＳＩ
Ｒ８１−２２６０ｔｏ　　５ＥＲＩ　　ｄａｔｅｄ　Ｍ
ａｙ　　１９８１　；ａｎｄ　　Ｕ、　Ｓ、　４，１９
７，１４１゜に記載されている。前記した刊行物及び特
許の詳細は引照により本明細書での説明に替える。本発
明はかかるレーザー装置を分流欠陥の正確な位置を検出
し次いでかかる欠陥を除去するために使用することがで
きることを藺識することによって当技術水準から逸脱す
る”。レーザー装置の使用は本発明を実施する好ましい
方法を表わす。しかしながら、当技術水準からみて、適
当なレーザー装置の詳細な説明はそれが本発明の実施に
特に適用することを除いて必要ではない。

一般に、完全な薄いフィルム光起電力装デ又は光電池に
はグリッド形態にあるか又は完全な連続層であることガ
できる構成部品を透過性電気接点として含む。本発明＃
′ｉ１つの半導体層に一時的接点ｒｔｐｍｐｏｒａｒｙ
　ｃｏｎｔａｃｔｓ）を施こしそして他の半導体層の抵
抗性（ｏｈｍｉｃ）電気的接点に接続することによって
電気的回路を完成するととＫよシレーザー使用に関して
実施される。ディスプレースクリーンは欠陥のない場合
には直線によシ示すが、分流欠陥がある場合にはディス
プレースクリーンにラインの不規則性を生じ、それによ
りその欠陥の正確な位置を明確に示す。

第１図は本発明に従って分流欠陥の位置を発見するよう
に走査されそして分流欠陥が除去される光起電力構造の
典型的薄いフィルム半導体層を説明する。第１図に示さ
れた如く、構造１０は抵抗性電気接点を具備する支持体
１２を含む。

第１半導体層１４は、抵抗性接点がつくられるような支
持体１２と接触して形成され又は位置づ１ けられる。不純なシリコンシートの如きひどくドープさ
れた半導体上の金属箔又はグラファイトシートの如き導
体であるならば、反対側の層１４と接触していない支持
体１２の霧出した部分が電気的回路に接続するために使
用される。支持体１２０本体が絶縁体又は不十分な導体
、たとえばガラスセラミック、重合体フィルム、マイカ
等である場合には、半導体、技術分野における熟練者に
明らかな手段が支持体１２に固有な抵抗性接点を経由し
て層１４への電気的接続を与えるように該構造に導入さ
れなければならない。

第二半導体層１６が半導体層１４上に形成される。１１
１６は層１４の反対側にドープされた領緘（ｏｐｐｏｓ
ｉｔｅｌｙ　ｄｏｐｅｄ　ｒｅｇｉｏｎ）　　であるこ
ともできる。いずれにせよ、整流接続部１８が層１４と
１６との間に位置している。本発明に従う層１６への電
気的接点は一時的接点手段２０によ１１１＼ り与えられる。

特定の半導体層及びそれに関連する光起電力装置は下記
の如くである：支持体１２が亜鉛メッキされた銅フオイ
ル又は酸化錫被覆ガラスであシ、層１４がＣｄＳである
か又は更に％定的には（ＺｎｘＣ’ｔ−ｘ）８％　ここ
［０＜：Ｘ＜：０．３　であり、そして層１６がＣｕ、
Ｓである場合のＣｕ、ＳｌＣｄＳ；支持体１２が金属化
セラミックであシ、層１４がＣｕＩｎＳｅであり、層１
６がＣｄＳ又は（ｚｎｘｃ　ｄｓ　　ｘ　）　ｓである
場合のＣｕＩｎＳｅ／Ｃｄ５５層１２が酸化錫、インジ
ウム−錫−酸化物又は金属フィルム又はサーメツト層の
如き伝導性酸化物を付着せしめられたガラスであシ、層
１４が、無定形ケイ素のドープされてない１層がその上
に形成されているｎ−型無定形ケイ素の層の複合体であ
り、層１６がｐ−型無定形ケイ素又は炭化ケイ素又はｐ
−型微結晶ケイ素であるＡ−８ｉｉ　　層１２がグラフ
ァイト又は金属フォイルであり、層１４及び１６が多結
晶性ケイ素の反対側圧ドープされた層であるポリケイ素
（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ）。

薄いフィルム光電池装置の耐久性及び収率に不利に影響
する問題の１つは、小さな欠陥が半導体層の１つにおい
て生じ、それＫよって所望されない電気的接点が相互に
間隔を置いて配電されるべき装置の構成部品間に生じる
ということである。

たとえば、内側半導体層１４における欠陥又はホールは
伝導性支持体１２と電気的接触している頂部、半導体層
１６からの材料において生じ得、これは局部化短絡を引
起こすであろう。同様に頂部半導体層１６における欠陥
は内部半導体１１１４と、実際の光起電力装置を完成す
るために層１６に施されなければ々らない第２の電気的
接点との間で電気的接点を生じることがある。

硫化銅を具備する光電池装置の特定の場合において、硫
化銅と支持体間の低抵抗電気的通路は銅の電気的移動（
ｐｌｐｃｔｒｏｍｉｇ−ｒａ口ｏｎ）及び中でも鋼の小
塊（ｒ＋ｎｄｕｌｐ）　Ｓｌはホイスカー（ｗｈｉｓｋ
ｅｒ）ヘの硫化鋼の最終的電気化学的分解（ｕｌｔｉｍ
ａｔｅＰ１ｅＣｔｒＯＣｈｅｍムｃａｌ　　ｄｅｃｏｍ
ｐｏｓ目１０ｎ）を引起こす。この硫化鋼の電気化学的
分解は、光電池装置を具備する硫化鋼の広範な使用を制
限する主ファクターの１つと認められる。本発明に従う
分流欠陥の除去は増加した耐久性及び信頼性を有しそし
て光起電力発生システム（ｐｈｏｔｏｖｏｌ　ｔａｉｒ
ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａ目ｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ）Ｋ
使用するために入手できなかった光電池を具備するＣＬ
Ｉ、８を得るための有効な手段を柳供する。

本発明はかかる欠陥の位置を検出し、次いでその欠陥を
除去し、それによって骸装黄の耐久性及び収率を増加す
る。本発明に従う分流欠陥の位置の発見及び除去は、光
電池の効率又は有用性を減じる本のではなく、害施者が
所望するならば、本発明は、このモードは好ましくけな
いけれども、永久的及び／又は一体的（Ｉｎｔｅｇｒａ
ｌ　）透過性接点を有する完全な光電池装置に関して実
施され得る。

纂２図はかかる欠陥を走査しそしてみつけ出すためのレ
ーザービームの使用を略図で示す。第２図に示された通
シ、焦点く集められたレーザービーム２５は半導体層１
６上に入射する。光起電力構造は、第２の永久抵抗性電
気的接点が完全な光電池装置を形成するように層１６に
施される前に、製造段階期間中走査される。一般に、電
気的接続部２６及び２８はそれぞれ支持体１２及び一時
的抵抗性接点２０に対してつくられる。接続部２６及び
２８は半導体層間のバイアス電圧をかけるだめの手段を
具備する信号状態調節及び混合装置に接続される。バイ
アス電圧の極性は整流接続部１８（第１図参照）を逆バ
イアス（ｒビｖｅｒｓｅｂｉａｓ）　として知られた状
態にするように選ばれる。逆バイアスとは、一般に、層
１６がｐ−型半導体層又は領域であり、層１４がｎ−型
半導体層又は領域であり、層１６が層１４に関して負で
ある電圧にあることを意味する。層１６及び１４の伝導
性タイプがそれぞれ、ｎ−及びｐ−型である場合には、
層１６は層１４に関して正である電圧に保持される。逆
バイアスの特徴は本発明の実施にとって極めて重要であ
る。本発明に従って使用されるべき正確な逆バイアス電
圧は、一般に１層１４及び１６の半導体材料及び層１６
のシート抵抗及び一時的接点２ｏの位置及び特に接続部
１８の特性に依存する。層構造１ｏが亜鉛メッキされた
銅フオイル１２（Ｚ　ｎ　ｘ　Ｃｄ　ｔ　−ｘ　）　ｓ
、から成り、層１４がＣＬＩ、Ｓから成り、層１６及び
１時点接点２０が１３間隔を置いて配置されている場合
にけ、０．２ボルト乃至０．８ボルトの逆バイアスが満
足すべきものであることが見出され、０．５ボルトは最
も満足すべきものであることが見出された。他の半導体
材料及び一時的接点形状に対する満足すべき逆バイアス
状態の選択はここＫ及び以下に開示された詳細から明ら
かであろう。信号状態調節（ｓｌｇｎａｌ　　ｃｏｎｄ
ｉｔｉｏｎｉｎｇ）及び混合（ｍｉｘｉｎｇ）装置３０
はレーザービーム２５の作用によシミ池に発生した電流
を検出するための手段も具備している。この電流は一般
に光起電力効果の光線で発生され九電流（ｌｉｇｈｔ　
ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ）とも呼ばれる。

レーザービーム２５けレーザー２２及びビーム走査及び
焦点集中光学機器２４によシ発生される。ビーム走査及
び焦点集中光学装ｆｉ２４はレーザービームを正確に位
置づけ、そしてビームを実際に３０μｍ直径スポットは
満足すべき本のであるが直、径２ミクロンという小さな
、スポットに焦点集中する。レーザー２２の選択は最初
放射された放射線の波長により支配される。

波長は光電池装置の吸収器−発生器として機能する半導
体層のバンドギャップより大きいエネルギーに対応しな
ければならない。太陽光線を電気に転換することを意図
する光電池は、好ましくは１．８ｅＶより小さいバンド
ギャップを有する少なくとも１つの半導体構成部品を有
するので、約２０　ｅＶの光子エネルギーに相当する６
３３ナノメータ光線を放射するヘリウム−ネオンｖ−ザ
−が一般に好適である。本発明はよシ短い波長放射で動
作するように設計された光起電力装置への応用も有する
が、しかしながら、とれらの場合に、レーザー２２けそ
れに応じて選ばれなければならない。

レーザー１６の表面上のビーム２５の正確な位置け、２
４のビーム走査構成部品に作用するＸ及びＹ走査駆動装
置３４により決定される。１６０表面上のビーム２５の
Ｘ及びＹ座標位置に相当する電気信号は接点２６及び２
８を通って流れる光線で発生された電流（ｌｉｇｈｔ　
ｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔ）　Ｋ相当する状態
調節された信号と電気的に混合される。かくして、ビー
ム２５が最初横切って移動し次いで下方に、次いで先ず
Ｘ方向に：ｌ１１１６を横切り、次いでＹ１次いでＸを
移動するＫつれて、特定のＸ及びＹ座標位置における光
線発生電流が記録されそしてスクリーン３２にディスプ
レーされることができる。座標Ｘ及びＹ及び対応する光
発生電流は陰極線スクリーン上にディスプレーされて、
半導体層に発生される電流の空間的像を生じる。ディス
プレー像を発生する電気的信号はディジタル化されそし
て配憶されることもできる。記憶された情報はディスプ
レー像を再構成するようにリコール（ｒｅｃＸ′ｌ１ｌ
）　ｆるコトがで角、又は適当にｉ続されたマイクロプ
ロセッサに供給されるとき、光起電力装置、構成部品及
びシステムの製造及び組立てにおいて自動的に直接にそ
の後の処理動作に使用することができる。

第２図に関して述べられた項目２２．２４．３０．３２
及び３４を具備する正確な構成部品は前記した先行技術
文献により十分圧記載されている。

Ｘ運動が層１６を横切って進む期間中スクリーン３２上
に表示される典型的ラインパターンを示す第３図を参照
されたい。第３図のラインパターンは支持体１２が亜鉛
メッキされた銅フオイルであるタイプの構造に対して得
られた。層１４はＣｄＳの多結晶フィルムであり、層１
６はＣｕ、３であり、接点２０け構造１０のヘリ（ｂｏ
ｒｄｅｒｓ）上ＶＣ１５１間隔を置いて配置されたＺｅ
ｂｒａ　５ｔｒｉｐｅｉｎｃから入手し得るグラファイ
ト含浸エラストマーパー（ｈａｒｓ）であった。接点２
６及び２８を介して印加される逆バイアスは０．５ボル
トであった。

半導体層における分流欠陥がない場合には、得られるパ
ターンは第３図における点Ａ及び点８間に示された如き
略直線状の線である。しかしながら欠陥が存在する場合
にけ、構造１０の層１２及び１６間には電気的接点がつ
くられて点ＣＫより示されたディスプレーパターンにお
ける顕著な低下又は不規則性を生じる。かくして不規則
性は分流欠陥の位置を正確に指示する。ビーム２５は欠
陥を通過して層１６を横切って動き続けるＫつれて、直
線状ラインパターンは点り及びＥＫｊ、９示され九如く
再び形成する。分流欠陥点Ｃはそのままでラインの曲率
によって職別される。本し、対照的に層１６のホールが
琳に存在していてその点において電流が発生しない場合
には、示されていないが、走査は、ホールの寸法にほぼ
等しい且つ曲率がない巾を有する釧い下向きのスパイク
として現われるであろう。本発明に従って分流欠陥を区
別しそして正確に位置づける能力は部分的に前記した逆
バイアス状態に依存する。実施者が本発明に従って使用
することができる十分な逆バイアスの目安は、点Ｃによ
り示された欠陥の不存在下における第３図の走査ライン
戻り点（ｓｃａｎ　目ｎｅｒｅｔｕｒｎ　ｐｏｉｎｔｓ
）　　Ａ及びＥは完全に水平であることを注目すること
によシ与えられる。

かくして半導体層のレーザー走査は、短絡の位置をつき
とめるために光起電力装置における応答を発生する適当
な波長を使用する。かかる短絡の位置を見出すと、半導
体層を化学的に処理したり又はそうでなければ完成した
光起電力装ｇｌＫ使用され得る半導体材料の大きな面積
を除去することなく欠陥を除去することが可能である。

本発明の１つの実施においては、欠陥社、欠陥の位ｔＷ
お□ いて任意の適当な位置づけられた伝導性ワイヤを施し、
次いで欠陥の位置にワイヤを通して電流を印加すること
によって焼き取られる（ｂｕｒｎｅｄｏｕｔ）。光起電
力装置の逆バイアスは本装置の正規な区域における光起
電力フィルム伝導性を最小に減じ、かくしてワイヤから
の電流が欠陥を通ってのみ流れることを確実にする。ワ
イヤを通る電流が増加すると、欠陥を通る高電流密度は
欠陥を焼きとるのに十分な局部加熱を発生する。ディス
プレースクリーンが依然としてオンであシながら電流が
印加される場合には、欠陥の除去はディスプレースクリ
ーン３２上に生じるパターンの変化によって明らかとな
るであろう。Ｃｕ　、Ｓ／Ｃｄ　Ｓ／ｚｎ／Ｃｕフォイ
ル構造及び上記した装置に関して実施される実施例にお
いては、金のワイヤが本発明に従って位置づけられた分
流欠陥においてＣＬＪ２ＳＫ触れるように位置づけられ
た。ワイヤはＤＣ電源に接続されたーワイヤに印加され
た電圧がフォイル支持体に関して約−１，５ボルトに増
加された後、分流欠陥が除去されて無視できる小さな面
積、約０．ＯＨ２を残して完全に不活性であることをス
キャンは示した。より注意深くすると、影響された区域
は１／１０００のファクタにより減じ得ることが予想さ
れる。

位置決めワイヤは欠陥を熱的に焼きとるのに使用するこ
とができるけれども、本発明の好ましい実施は、欠陥を
走査しそして位置を見出すためのみならず欠陥を除去す
るために同じレーザー装置の使用を含む。たとえば、走
査ステップ期間中、レーザー装置は約１−１０ミリボル
トのその低いパワーモードにて動作するであろう。欠陥
の位置を吃つけると、パワーは分流欠陥又は短絡を正確
に除去する１−１０ワツトの大きさに、高いパワーモー
ドに増加するであろう。

第４同は、後記する如き光電池の連続的製造における走
査期間中光起電力装贅のセグメントを示す。この態様に
おいて、接点は定置され、そして該材料は、接点に対し
、て動き、この間レーザービームは半導体材料及び支持
体の運動に垂直な方向にのみ走査され、前記した如く半
導体材料の上を両方向にレーザーを動かすのではない。

しかしながら、両部様において、レーザー走査は欠陥が
それにより除去され得るように欠陥の位置を見出す第４
図に示された如く、単一の電気的接点２６は支持体１２
に施こされる。一時的電気接点２００対は頂部半導体層
１６に施こされる。ｐ　−ｎ接続１８は前記した如く逆
バイアスされる。もし、中間半導体層１４に欠陥又はホ
ールが存在するならば走査期間中短絡が起こり、これは
光起電力材料からの電流の徐々の減少により示される。

かかる短絡はディップＣ（ｄｉｐｃ）によりスクリーン
上に見ることができるように現われる。欠陥を検出する
と、レーザー出力は欠陥を除去するためにその位置にお
いて増加する。欠陥がスクリーン３２から消えると、光
起電力材料の走査は続く。動作可能である間、ディスプ
レースクリーンヲ観察することＫよる分流欠陥の視覚検
出及びその除去の確ｇは自動化された製造に対しては好
ましくない。

前記した如く、本発明に従う欠陥の位置の発見及び検出
はコンピュータ又はマイクロプロセッサにより処理する
ために好適なディジタル情報の形態にあることができる
。かかるコンピューター化湛れたシステムは、欠陥を１
＆！！！識しそして欠陥を除去するように高出力レーザ
ービームｔ−向けるようにプログラムすることができる
。かくして、２つのレーザー、その第１ＩＩｉ分流欠陥
を位置づけそして識別する低出方質疑応答（ｉｎｔｅｒ
ｒｏｇａｔｉｎｇ）ビームであり、そして第２はかかる
欠陥を除去するための高出力レーザーである、を使用す
ることも本発明の範囲内にある。

故に、本発明は、その好ましい形態においては、それが
離−ステップでの分流欠陥の検出及び除去の両方を与え
るという点で特に有利である。更に、それＫよシ本発明
は後記する如く連続的な薄いフィルム光起電力製造プロ
セスにおける用途に適している。この点において、電気
的接点２８は伝導性ローラ又はワイパである。接点の材
料は、それが接触ローラ又はワイパをこするにつれて半
導体材料を損傷し力いように選ぶべきである。好ましく
は接触ローラは伝導性粒子で含浸された伝導性エラスト
マー又は重合体被覆からつくられ又はそれで被覆される
。いずれにせよ、ワイパ又はローラの材料は摩擦、こす
り、クランキング等により半導体層を損傷しないように
選ばれるべきである。

かかる接点は、前記材料が定置されそして接点が動く場
合にも好適である。本発明に使用される如きレーザー装
置は、光起電力材料の電気的出力をモニタしそして欠陥
が検出されるときレーザー出力を自動的に増加す石コン
ピュータ装置で自動化することができる。

第５図は本発明の一部をなすことができる連続的な薄い
フィルム光起電力製造プロセスを略図で示す。一般的タ
イプの動作は、１９７９年５月２９日に出願された合衆
国特許出願番号第４３，３１５号、現在合衆国特許第４
，３１８，９３８号に開示されたタイプのそれであるこ
とができ、その詳細は引照により本明細書での説明に替
える。一般に１その方法は、支持体材料のウェブが第１
半導体層を施こすための第２半導体適用ステーションへ
と通る支持体形成動作を含む。この複合物は次いで第２
半導体層を施こすための第２半導体適用ステージ甘ンへ
と進み、そして必要に応じて、接合部が形成されるステ
ップへと通る。この点で該装置は第４図に示された光起
電力構造に対応しそしてこの点において、本発明の走査
及び欠陥除去ステップは半導体層を走査しそして分流欠
陥を除去するように第５図のラインＡ−Ａにおいて設け
ることができる。第５図の位置Ａ−ＡＩＣおける本発明
に従う欠陥をみつけ出しそして除去するための装置の詳
細は第６図及び第７図に略図で示されている。第６図は
その機能が第４図の接点２６に相当する接触ロー２３６
を示す。接触ローラ３８は第４図の接点２６に相当する
（電気的接続部２６及び２８第６図に示されていない）
。第７図の詳細はビーム走査及び焦点集中光学機器の置
換を説明するために第６図を反転したものである。

レーザービーム２５は第４図に関連して先に説明した如
き光起電力構造の運動の方向忙垂直に走査する。ローラ
型接点の使用によって、前記複合材料は第２を気接点を
施こすことを含むステップへと動きな）工ら走査は行な
うことができる。

本発明は金属箔支持体トに形成された光電池装置を具備
する半導体屑に関して特に説明された。

１つのかかる電池は亜鉛メッキされた銅フオイル又は亜
鉛及び銅メッキされた鉄−ニッケルシート上に形成され
るＣｕ＊Ｓ／Ｃｄｓ型電池である。　このタイプの電池
はＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＩＥＥＥＥｌｅｃ
ｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　、　Ｖｎｌ、　ｇＤ−２７
（４Ｊ、　Ｐ。

６４５（１９８０）に記載のＪ、　Ａ、　Ｂｒａｇａｇ
ｎｏｌ。

等による刊行物に記載されている。前記した如く、出願
人は、本発明に従って除去される如き分流欠陥けＣ’ｔ
Ｓ／ＣｄＳ電池の効率及び信頼性の低下の主原因である
。かくして、たとえばＢｒａｇａｇｎｏｌ。

等の刊行物に記載された電池と同様なタイプのＣｄＳ／
Ｃｕ、Ｓ電池は最大出力点近傍の前方バイアス（ｆｏｒ
ｗａｒｄ　ｈｉａｓ　）の条件下に自然の太陽光線又は
その均等物の連続的照射下に置かれるとき効率が速やか
に低下することが知られている。特許、これらの条件下
にさらされ九電池は充填ファクタ（ｆｉｌｌ　　ｆａｃ
ｔｏｒ）及び開いた回路電圧の減少によシ特徴づけられ
た方法で低下することが見出される。この低下モードＪ
ｄｐｒｏｃｅｐ、ｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　　１１　ｔ
ｈ　ＩＥＥＥ　　ＰｈｏｔｎｖｏｌａｔａｉｃＳ　５ｐ
ｅ−ｃｉａ目ｓｔｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　ｐｐ、
　４６８　４７５（１９７５）においてＪ、　１３ｅｓ
ｓｏｎの刊行物に記載されている。第８図は増加した安
定性を有するＣｕ！Ｓ／ＣｄＳ又１ｊｃｕ、Ｓ／Ｚｎ、
Ｃｄｒ　ＸＳ電池の製造を説明する。第１ステツプにお
いて、支持体が製造され、第２ステツプにおいて、Ｃｄ
Ｓ又は（ｚｎＸＣｄＩ−ｘ）Ｓの層が形成され、第３ス
テツプにおいて、Ｃｕ、Ｓの層が形成され、第４ステツ
プにおいて整流接続が形成される。これらのステップけ
Ｂｒａｇａｇｎｏｌｏの論文に記載されている如き公知
方法により行なわれる。第５ステツプにおいて、本明細
書において述べた本発明の装置及び方法が分流欠陥を検
出しそして除去するために使用される。第６ステツプに
お匹て、透過性第２電気的接点、反射防止被覆及び被包
剤（ｅｎｃａｐ　５ｕ−１ａｎｔｓ）の適用によシ完成
される。第６ステツプは熱処理及び合衆国特許第４，２
１５，２８６号に教示された如きブロッキング層の適用
よシ成る中間ステップも含む。本発明は合衆国特許ｊ１
４１２７゜４２４号に記載されている如きＣｕ　！　Ｓ
　／Ｃａ　ｓより成る一体化光起電力モジュールロｎｔ
ｅｇｒａｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｍｏｄｕｌ
ｅｓ）の耐久性、信頼性及び収率を改善するのにも有用
である。

改良された安定性を有するＣｕ、Ｓ／Ｃｄ８　　又はＣ
ｕ、Ｓ／ＺｎＸＣｄ、、Ｓ光起電力装置は、１０ミクロ
ン厚さより小さい（”ｄＳ　’５ｉ：けＺｎｘＣｄｌ　
、ｓ層厚さで製造することができることｔｊ本発明の特
定の利点である。本発明の実施は、ＣｄＳは酸化錫の如
き透過性伝導性酸化物（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ｒｏ
ｎ−ｄｕｃｔｉｖｅ　ｏｘｉｄｐ）で最初被覆されたガ
ラス上の熱分解スプレー法により付着せしめられる後壁
型（ｂａｃｋ−ｗａｌｌ　　ｔｙｐｅ）のＣｄ　Ｓ　／
Ｃｕ　、　Ｓ電池に直接に適用可能である。本質的に無
定形ケイ素から成るこのタイプ及び他のタイプの光起電
力装置はｐｈｏｔｏｎ　ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎによる刊行物及びＪ、　Ｊ、　Ｈａｎａｋ　　ｉ
ｎ　５ｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｇｙ、　Ｖｏｌ。

２３．１４５−１４７（１９７９）による刊行物にそれ
ぞれ記載されている。この種の装置においては、半導体
層は大面積ガラスシート十に付着される。

半導体層は次いでエツチングされそして光起電カモジュ
ールに電気的に接続されている複数のストリップ光電池
を形成するために相互接続される。

分流及び短絡が防止されない限り、配列効率（ａｒｒａ
ｙ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）及び信頼性のひどい減少が
起こり得、そして数平方フィートの大きさであることが
できる全配列を捨てることを必要とすることがある。先
行技術は短絡及び分流を防止するために１つの場合に米
国特許第４，１５９，９１４号のＡｔ、０．−ＣｄＳ複
合物及び他の場合にはセメントバッファ一層（ｃｅｍｅ
ｎｔ　ｂｕｆｆｅｒ　　１ａｙｅｒ）の如き中間層の使
用を提供した。本発明はこれらのタイプの光起電力装置
の収率及び耐久性を増加させるだめの優れた手段を提供
する。第９図においては、連続的製造方法における支持
体が複数のＣ口！８／ＣｄＳ又は無定形シリコン電池（
ａｍｏｒｐｈ−ｏｕｓ　５ｉｌｉｃｏｎ　ｃｅ目Ｓ）が
その上に形成され且つ一体化されるべき大きいガラスシ
ートである場合の本発明を実施するだめの装置の略図が
示される。第９図に関連して、第１０図は支持体１２Ａ
が透過性酸化物被覆１３を有するガラスのシートである
場合の光起電力構造を示す。電池ＣｄＳ　及びＣＬＩ、
Ｓ又は無定形シリコンをドープした遂次的ｎ　−ｉ　−
ｐの半導体層Ｆｉ、１５として示される。透過性伝導性
酸化物の一部は連続的縁１７に沿・って露出される。こ
れはマスクを通して半導体層を選択的に付着し又は半導
体材料をエツチングしもしくは機械的に除去することに
より達成することができる。製造プロセスは半導体付着
及び接続部形成のステップにわた抄支持体をキャリヤ又
はローラ上を移動することを含む。これらのステップが
完了した後そして金属化に先立ち、透過性伝導性酸化物
及び最上部半導体層への一時的接触がなされる１、透過
性伝導性酸化物に対する接触は第４図の接点２６として
機能するワイパ４６により露出した縁１７でなされる。

半導体層１５の上部表面への接触は第４図の接点２０と
して機能する他のワイパ４８によりなくねる。別法とし
て、ワイパ４８は第６図又は７図のローラ３８として機
能する接触ローラ（示されてい々い）により代替するこ
とができる。レーザービーム２５（第２図）は支持体１
２Ａの運動の方向に垂直に走査される。付絡及び分流欠
陥＃′ｉ曲記した本発明方法において捜し出されそして
除去さ、れる。支持体１２Ａ及び酸化物層１３Ｆｉ透過
性であるので、欠陥を検出しそしてつきとめるためのレ
ーザービームは支持体の第１の未被覆表面−Ｆに入射す
ることができる。或いは、レーザービームは半導体層１
５の露出した表面に直接入射されるように位置づけるこ
とができる。１つは支持体を通って入射し第２は半導体
層を通って入射する２つのレーザービームを使用するこ
とができる透過性支持体に関して実施虞れる場合には本
発明の範囲内にある１、たとえば、欠陥及び分流をつき
とめるのに使用される低出力レーザービームは支持体を
通って入秒そして高出力レーザービームは露出した半導
体表面に入射するであろう。

本発明は支持体及び半導体材料より成る光起電力構造を
走査することに関して特に説明された。

層状構造は不透過性支持体の場合におけるグリッド又は
透過性伝導性酸化物又は透過性支持体の場合における連
続的金属層の如き第２永久電気接点を施こすことを必要
とする光起電力装置としては不完全である。走査及び欠
陥除去は、走査及び欠陥除去がグリッド構造が施される
前にすら達成されるので第２電気接点を必らずしも損傷
することがない方法でなされる。しかしながら、前記し
た如く、本発明は第１及び第２電気的接点がつくられそ
してそれに取付けられている本質的に完全な光起電力装
置によっても実施され得ることは理解複机るべきである
。

容易に明らかな如く、−トの発明ｌ″ｉ特に、分流欠陥
を正確につきとめ次いでただちに除去するその仕方にお
いて特に有利である。本発明は薄いフィルム光起電力装
置の連続的１１′１造の如た大量生産技術に適してしる
点でも特に有利である。従って木発明はかかる装置の耐
久性及び収率を増加させるだめの有義な進歩を与え、そ
してＱａＡｓ又はＺｎ、Ｐ、又はＣｕＩｎＳｅ、又は多
結晶シリコンから成る光起電力装置に容易に施こすこと
ができる。

更に明らかな如く、上の発明は、電子−写真、放射線検
出器及び光学的ディスプレーに有用である如き薄いフィ
ルム半導体製電の性能、収率及び信頼性に影響する欠陥
を正確につき止めそして除去する点で有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が取扱う典型的な薄いフィルム半導体層
構造の正面断面図、 第２図は本発明に従う薄いフィルム介起電力半導体の走
査を略図で示すブロック図、 第３図は欠陥が検出されるとき第１　［’、’ｌσｌ’
ｌゞイスプレースクリーン−ヒに形成される典型的なラ
インパターンを示す図、 第４図は本発明に従う不完全な光起電力装置の構成部品
に対するレーザー接点の適用を示す図、第５図は薄いフ
ィルム光起電力装置の連続的製造装置における走査及び
欠陥除去ステーションの位置を示す略図、 第６同は第５図の走査及び欠陥除去の詳細な略図、 第７図は第６図のステーションの逆転図、第・８図は改
良きれた安定性を有するＣ’ｔＳ／Ｃｄｓ電ａの製造を
含むス子ツブの略ブロック図、第９図は非伝導性支持体
上の薄（）フィルム光起電力装置の製造における走査及
び欠陥除去ステーションの略図、 第１０図は本発明が取扱う他の形態の装置である。 Ｖにおいて、１０・・・光起電力構造、１２・・・支持
体、１４・・・第一半導体層、１６・・・第二半導体層
、１８・・・整流接続部、２ｏ・・・一時的接点手段、
２５・・・焦点集中イ／−ザービーム、２６．２８・・
・接点、３２・・・ディスプレイスクリーンである。 特許出願人　ユニパーシティ・オブ・デラウエア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持体上に取付けられた半導体層の対関忙電気的畜
   続部が形成され、該半導体層の１つは前記支持体に隣接
   しており、他の層は前記支持体から離れている薄いフィ
   ルム光電池を製造する方法において、該半導体層の１つ
   を走査してその中にある欠陥をみつけ出しその半導体層
   の一仰の電池構成部品の１つからの材料を短絡を生じる
   欠陥を通してその半導体層の他の側の構成部品に接触せ
   しめそして該欠陥を選択的に除去してかかる短絡を防止
   する方法。 ２　走査される半導体層を支持体に隣接せしめる特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 １　走査及び除去ステップが、透過性電気的接点が前記
   離れている半導体層に施こされる前に行な、われる特許
   請求の範囲第２項記載の方法。 表　走査がレーザー走査である特許請求の範囲第３項記
   載の方法。 ５、除去ステップが熱的になされる特許請求の範囲第４
   項記載の方法。 ６、除去ステップが電気伝導性ワイヤを該欠陥に施こし
   そして該ワイヤに電流に施こすことによシなされる特許
   請求の範囲第５項記載の方法。 ７、除去ステップがレーザービームを該欠陥に施こすこ
   とによりなされる特許請求の範囲第５項記載の方法。 ８、走査及び除去ステップの両方に対して同じレーザー
   装置を使用する特！Ｐ′Ｆ精求の範囲第７項記載の方法
   。 ９　該走査ス子ツブは該レーザー製雪の低出カモードで
   遂行され、そして除去ステップが該レーザー装置の高出
   力モードで遂行される特許請求の範囲第８項記載の方法
   。 １０、該走査ステップは、核レーザー接点として、前記
   離れた半導体層に対して清掃するワイパ型接点を施こす
   ことを包含する特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１、該走査がレーザー走査である等許請求の範囲第１
   項記載の方法。 １２、除去ステップが熱的になされる特許請求の範囲第
   １１璋枇載のヤ洗。 １３、除去ステップがレーザービームを該欠点に施こす
   ことによりなされる酷許請求の範囲第１２項記載の方法
   。 １４、該走査及び除去ステップの両方に対して同じレー
   ザー装置が使用される特許請求の範囲第１３項記載の方
   法。 １５、該走査ステップが、半導体層が走査されながら、
   移動せしめられる電池の露出した構成部品を清掃するワ
   イパー型接点をレーザー接点として施こすことを包含す
   る特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １６、該半導体層が前記同じ材料の反対側にドープされ
   た領域である特許請求の範囲第１項記載の方法。 １７、薄いフィルム光電池の連続的製造のだめの装置に
   して不透過性電気的接点として機能する支持体を設け、
   第一半導体層を該支持体に施こし、第二半導体層を該第
   −半導体層に施こし、そして透過性電気的接点を該第二
   半導体層に施こすための複数の遂次に配置されたステー
   ションを含む装ｆにおいて、短絡欠陥除去ステーション
   が前記第二半導体適用ステーションと該第−半導体層に
   おける短絡欠陥を選択的に検出しそして除去するための
   透過性接点適用ステーションとの間に位置していること
   を特徴とする装置。 １８、　　短絡欠陥除去ステーションが該短絡欠陥を選
   択的に検出するためのレーザー走査手段及び該短絡欠陥
   を除去するための熱適用手段とを包含する特許請求の範
   囲第１７項記載の装置。 １９、＃レーザ一手段が低出力モード及び高出力モード
   を含み、同じレーザ一手段が該欠陥を検出しそして除去
   するように機能する特許請求の範囲第１８項記載の装置
   。 ２０、該レーザ一手段が該第二半導体層に対して適用さ
   れたワイパー型接点を含む特許請求の範囲第１９項記載
   の装置。