JPS58194379A - 半導体デバイス及びその製造方法 - 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、太陽電池として使用するのに特に適した光起
電力デバイスに関し、特に、改良された太陽電池ヌび半
導体を製造するのに使用されるような光起電力デバイス
の半導体本体を電気的に離隔する方法に関する。

本発明は、比較的小さな表面積の半導体デバイスの製造
のような多くの目的のために、比較的大きな表面積の光
起電力デバイスの部分を電気的に離隔する方法を扱う。

一般に、本発明は、光起電力デバイスの半導体本体を多
数の離隔された部分に分割するために、透明導体層上に
与えられる導ＥグＩＪンド・パターンの使用を企図して
いる。個々の離隔部分は電気出力に関して試験され、十
分な電気出力を与えない離隔部分は、十分な電気出力を
与える離隔部分から電気的に絶縁される。従って、予め
選択された電気出力の標準値まで達しない光起電力デバ
イスの領域は、該デバイスの残りの部分の動作と干渉し
ないように、識別され且つ離隔される。離隔方法はまた
、比較的大きな表面積の半導体デバイスから小さな表面
積の半導体デバイスを切り取るために、また、半導体本
体の不十分な離隔部分の電気出力を改良するために使用
できる。

パターンは、フォトレジスト膜の使用を介して光起電力
セル及び半導体の表面に普通にエツチングされる。典型
的には、フォトレジスト溶液が半導体本体の表面に与え
られ、溶剤が除去され、残余のものとして薄膜が残る。

膜部をマスクするある種のグリッド又は回路パ奔−ンは
膜上に置がれこのパターンによって覆われない膜部は、
紫外線電磁輻射に、又は適当なエネルギーの電子ビーム
に露出される。通常の手順を使用して膜を現像する間に
、この膜の露光された部分或いは露光されない部分のい
ずれかが除去され、このパターンは半導体の透明な導電
性酸化物層を介してエツチングされる。フォトレジスト
の残りのものは除去され、グリッド・パターンが透明層
の離隔部分の表面に与えられる。処理中に、乾燥ステッ
プ及び硬化ステップが選択された時間一温度に応じて空
気中で普通に実行される。

近年、比較的大きな表面積を有し、そしてｐ形及びｎ形
材料を形成するために容易にドープできるアモルファス
半導体アロイ層をデポジットスるプロセスを開発するた
めに、がなりの努力が払われてきた。これらのアモルフ
ァス半導体は、結晶質の相対物によって製造されるもの
と等価なｐ−ｎ作用を得るために使用される。アモルフ
ァス・シリコン又はゲルマニウム（第■族）膜は、その
エネルギー・ギヤングに高密度の局在化状態を生成する
マイクロボイド、ダングリング・ポンド及び他の欠陥を
有することが見出された。アモルファス・シリコン半導
体膜のエネルギー・ギャップに存在する高密度の局在化
状態は、光伝導性を低下させ、キャリヤの寿命を縮め、
このような膜を光応答の応用に不適当なものにする。更
に、このような膜は、有効にドープ処理できず、さもな
ければ伝導帯又は価電子帯に近接したフェルミ準位をシ
フトするように変更できず、これらの膜を太陽電池１４
ＦＦＪのためのｐ−ｎ接合を不適当なものにする。

今や、アモルファス・シリコン・アロイは、エネルギー
・ギャップに十分に減少された密度の局在化状態と高電
子量を有するように調製されるようになった。しかし、
光応答デバイスの効率を低下させる幾つかの欠陥はまだ
半導体膜に存在している。同様に、結晶質半導体材料は
、結晶格子内の欠陥に苦慮している。格子のある領域は
、任意の光応答デバイス、特に太陽電池の効率を低下さ
せる高密度の局在化状態を轡し得る。

半導体デバイスの部分的な欠陥はまた電気的な欠点を生
じさせ、それにより少なくとも半導体本体を部分的に電
気的に不作動にする。半導体本体の欠陥部分の位置及び
深刻な欠点に依存して、半導体本体全体の電気出力がか
なり減少し得る。従って、これら半導体本体の欠陥部分
を見分けて、これら電気的欠陥部分が電気的作動部分か
ら絶縁又は離隔できろことは有利である。これは、長い
キャリヤ・パスがあり且つ欠陥部分の蓋然性が増加する
大きな面積のアモルファス半導体本体に特に価値がある
。半導体デバイスの電気的作動部分のみが電気的に接続
されると、半導体デバイスの全電気出力は最大となり、
全効率は増加する。

本発明の多くの目的及び利点は、図面及び発明の詳細な
説明から明らかになろう。

ここでは、共通の導電性基板を有する半導体デバイスの
半導体本体の部分を電気的に離隔する方法が開示される
。本発明で記述されるような、半導体本体の部分を電気
的に離隔する大きな有用性は、先ず第一に、太陽電池の
ような光起電力デバイスの効率を改良し、第二に、半導
体デバイスの効率を改良し、第三に、比較的大きな表面
積の光起電力デバイスから小さな表面積の光起電力デバ
イスを製造することである。

改良された太陽電池を製造する方法に関して、太陽電池
は、共通の導電性基板層と、該基板層上にデポジットさ
れるアモルファス半導体本体と、該アモルファス本体上
にデポジットされる透明導電層と、を有する一般的なタ
イプのものである。

本方法は、太陽電池の半導体本体を分離した透明の導電
性酸化物セグメントによって形成された多数の平行な列
の電気的に離隔された部分に分割するステップと、半導
体本体の各離隔部分の電気出力をテストするステップと
、満足し得る電気出力を与える半導体本体の各離隔部分
を、半導体本体からの電気接触を与える導電性ストリッ
プに接続するステップと、電気的接点を備えた基板を準
備するステップと、上方の電気絶縁性、光透過性の保護
層と下方の電気絶縁層との間に太陽電池をカプセル化す
るステップと、蓚含む。

改良された太陽電池のパイルは、前述のプロセスによっ
てシート状部材に製作された多数の太陽電池を物理的且
つ電気的に形成することによって製造される。前述の方
法によって製造され１こス長された太陽電池は、太陽電
池の半導体本体が分割される多数のほぼ電気的に離隔さ
れた部分：少なくとも１つの導電ス）　ＩＪランプ該少
なくとも１つの導電ス）　ＩＪツブに電気的に接続され
た満足な電気出力を与える半導体本体の各離隔部分；半
導体本体に関連する電気接点を与える前記４電ストリッ
プ；基板層に関連する電気接点；その間に太陽電池をカ
プセル化するための上方の電気絶縁性、光透過性の保護
層と下方の電気的絶縁層；を備え満足な電気出力を与え
る半導体本体の部分のみが電気的に接続され、それによ
って太陽電池の全効率が改良される。

光起電力デバイスの効率が改良されろ半導体本体の部分
を電気的に離隔する方法の第二の使用に関して、光起電
力デバイスは、導電性の基板層と、該基板層上にデポジ
ットされる半導体本体と、を含むタイプのものである。

この方法は、各部分が他の部分からほぼ電気的に離隔さ
れる多数の部分に半導体本体を分割するステップと、満
足し得ない電気出力を与える半導体本体の部分を見分け
るために半導体本体の各離隔部分の電気出力をテストす
るステップと、満足し得ろ電気出力を与えない半導体本
体の任意の離隔部分の電気出力を改良しようと試みるス
テップと、満足し得る電気出力を初めに与える半導体本
体の離隔部分のみを接続し、改良ステップに続いて満足
し得る電気出力を与えるステップと、を含み、それによ
って光起電力デバイスの全効率が改良される。

最後に、小さい表面積の光起電力デバイスが比較的大き
な表面積の光起電力デバイスから製作される、半導体本
体の部分を離隔する方法の第三の使用に関して、大きな
面積の光起電力デバイスは共通の導電性基板層と、該基
板層上にデポジットされる半導体本体と、半導体本体頂
部にデポジットされる透明の導電層と、を備えたタイプ
のものである。この方法は、太き歳面積の半導体本体が
分割される多数の離隔部分に対応する多数の分離したセ
グメントに透明層を分割することによって大きな半導体
本体を多数の電気的に離隔された部分に分割するステッ
プと、共通基板のセグメントと大きな面積の半導体本体
の対応するセグメントと透明層の対応する分離セグメン
トとを含む少なくとも１つの小さな面積の半導体デバイ
スを形成するために、離隔部分間で大きな面積の半導体
デバイスを分離するステップと、を含む。

従って、本発明の第一の目的は、各光起電力デバイスが
共通の導電性基板層と、該基板層上にデポジットされる
半導体本体と、該半導体本体上にデポジットされる透明
な導電層と、を含む改良された光起電力デバイスを製造
する方法を提供することである。本方法は、各部分が他
の部分からほぼ電気的に離隔される多数の部分に半導体
本体を分割するステップと、半導体本体の各離隔部分の
電気出力をテストするステップと、半導体本体に関連す
る電気接点を与える導電ストリップに満足し得る電気出
力を与える離隔部分のみを接続するステップと、基板層
に電気接点を準備するステップと、より成り、それによ
り光起電力デバイスの全効率が満足し得る電気出力を与
える半導体本体の部分のみを電気的に接続することによ
って改良されたことで特徴付けられろ。

本発明の第二の目的は、共通の導電性基板層と、該基板
層上にデポジットされる半導体本体と、該半導体本体上
にデポジットされる透明層と、を備えた改良された太陽
電池を提供することである。

この太陽電池は、半導体本体が分割される多数のほぼ電
気的に離隔された部分；満足し得る電気出力を与える半
導体本体の各離隔部分が接続される少なくとも１つの導
電ス）　ＩＪツブであって、この少なくとも１つの導電
ストリングが半導体本体に関連する電気接点を与えるこ
と；基板層上の電気接点；上方の電気絶縁性、光透過性
の保護層と下方の電気絶縁層であって、太陽電池が上方
層と下方層との間でカプセル化され、満足し得る電気出
力を与える半導体本体の部分のみが電気的に接続される
こと；の組合せであ２、それによって太陽電池の全効率
が改良されろことにより特徴付けられる。

本発明の第三の目的しま、比較的大きな表面積な有する
半導体デバイスから比較的小さな表面積の半導体デバイ
スを製造する方法を提供することであり、この大きな面
積の半導体デバイスは、共通の導電性の基板層と、該基
板層上にデポジットされた半導体本体と、該半導体本体
上にデポジットされた透明の導電層と、を備えている。

この方法は、大きな面積の半導体本体が分割される多数
の電気的に離隔された部分に対応する多数の分離セグメ
ントに透明層を分割することによって、大きな面積の半
導体本体を多数の電気的に離隔された部分に分割するス
テップと、少なくとも１つの分離した小さい面積の半導
体デバイスを形成するために、離隔された部分間で大き
な面積の半導体デバイスを分離するステップと、によっ
て特徴付けられる。この分離した小さい面積の半導体デ
バイスは、共通基板のセグメントと、大きな面積の半導
体本体の対応するセグメントと、透明層の対応する分離
セグメントと、を備えている。

本発明を図示実施例に従って以下に説明する。

第１図を参照すると、各々がアモルファス半導体アロイ
を含む連続的なｐ−１−ｎ層より形成されるスタック、
タンデム、又はカスケード・タイプの光起電力セル１０
が概略的に図示されて℃・ろ。

本発明において記述される１つの方法は、好適な実施例
ではこのタイプの改良された光起電力セルを製造するよ
うに適合されている。しかし、この方法及び他の方法は
、単にスタック状のｐ−１−ｎ光起電力セルの製造に制
限されるものではなく改良されたショットキー又は改良
されたＭＩＳ（金属−絶縁物一半導体）タイプのセルの
製造、或いは単に改良された半導体デバイスの製造にも
等しく価値のあるものである。セルのタイプに拘らず、
ここで記述される新規な製造方法は、半導体材料の均質
な層と、該半導体層上にデポジットされる均質の透明な
導電性酸化物層と共に形成される光起電力セルに関連り
・て最大の有用性を有する。

特に、第１図は、複数のｐ−ｉｎ太陽電池１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ　　を示す。最下位のセル１２ａの下は基板
１１であり、この基板は、透明でもよく、或いは金属表
面の箔から形成できる。ある応用ではアモルファス材料
の適用に先立って薄い酸化物層及び／又は一連のベース
接点が必要とされるが、この応用のためには、基板の語
は、可撓性の膜だけでなく、予備的な処理によってそこ
に付加される任意の元素も含む。一般に、基板１１はス
テンレス鋼、アルミニウム、タンタル、モリブデン、或
いはクロムから形成できる。

セル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各々は、少なくともシリ
コン・アロイを含有するアモルファス・アロイ本体を含
む。アロイ本体の各々はｎ形体導領域又は層２０ａ、２
０ｂ、２０ｃ；真性領域又は層１８ａ、ｉａｂ、１８ｃ
　；　ｐ形体導領域又は層１６ａ１１６ｂ、１６ｃ　；
を含む。図示のように、セル１２ｂは中間セルであり、
第１図に示されたように、付加的な中間セルを本発明の
精神又は範囲から逸脱↓ せずに図示のセルの頂部にスタックすることができる。

また、スタックされたｐ−１−ｎセルが示されているが
、本発明は、単一の又はスタック状のｎ−１−ｐセルに
等しく適用される。

セル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各々に関して、ｐ形の層
は、低い光吸収、高伝導性アロイ層によって特徴付けら
れる。真性アロイ層は、特定のセル応用に対してバンド
・ギャップを最適とするために十分な量のバンド・ギャ
ップ調整元素又は元素群を含み、太陽光応答に対して調
整された波長閾値、高い光吸収性、低い暗導電性、昼い
光伝導性によって特徴付けられる。真性層は、最低のバ
ンド・ギャップを有するセル１２ａ１最高のバンド・ギ
ャップを有するセル１２Ｃ１それらの中間のバンド・ギ
ャップを有するセル１２ｂを与えるように調整されたバ
ンド・ギャップであることが好ましい。ｎ形層は、低い
光吸収性、高い伝導性アロイの層によって特徴付けられ
る。ｎ形層の厚さは、約２５乃至５００オングストロー
ムの範囲にあるのが好ましい。バンドルギャップ調整さ
れたアモルファス真性アロイ層の厚さは、約２，０００
オンクストロームと３０，０００オングストロームの間
であることが好ましい。ｐ形層の厚さは、５０乃至５０
０オングストロームの間が好ましい。ホールの比較的短
い拡散長のために、ｐ形層は一般に出来る限り薄いもの
であろう。更に、最外層、ここではｐ形層２０ｃは、光
の吸収を避けるために出来る限り薄いものとし、バンド
・ギャップ調整元素又は元素群を含む必要はない。

半導体アロイ層のデポジションに続いて、別のデポジシ
ョン・ステップを実行することが理解されるべきである
。このステップにおいて、連続又は不連続な透明導電性
酸化物の層２２は、ｎ形層２０ｃの上に付加され、この
透明導電性酸化物の層は、例えば、インジウム・スズ酸
化物、カドミウム第一スズ酸塩、又はドープ処理された
酸化スズの薄い、５００オングストローム厚の膜でよい
。

更に、以下に詳述される導電性グリッド・パターン２４
は、例えば導電性ペーストと共に、透明導電性酸化物の
層２２０頂面に付加され得る。本発明の原理によれば、
不連続な透明導電性酸化物の層２２（第２図参照）は、
キャリヤ・パスを短縮し、セルの伝導効率を増加させる
ように、スタノりされたセルが十分に大きな表面積のも
のであるとき、或いは、透明導電性酸化物の層２２の連
続層の伝導性が不十分である場合に、半導体本体上にデ
ポジット又は適合される。本発明において、各太陽電池
１０は約１インチ（２，５４ｃｙａ）平方のほぼ平坦な
部材であることが好ましいので、不連続な透明導電性酸
化物の層は必要である。

■、　半導体本体の部分を電気的に離隔する方法第２ａ
図は、単一の太陽電池１０の透明な導電性酸化物の層２
２の上面の一部を示している。図から容易に理解できる
ように、単一の太陽電池１００半導体本体は、以下に記
述される方法で多数の電気的に離隔された部分２６に分
割される。半導体本体の離隔された部分２６の正確な数
及び配列は本発明の精神及び範囲を逸脱することなく変
化させることができるが、好適な実施例において、１５
個の離隔された部分２条からなる１２の平行な列（総数
で１８０のサブセル）が各太陽電池１０から形成される
。１離隔された部分“の用語は、太陽電池のような、半
導体デバイスの一部とじて定義され、この一部は半導体
デバイスの他の部分から電気的に離隔されるが、これら
他の部分と基板又は電極を共有する。

好適な実施例において、離隔部分２６は、光起電力セル
１０の半導体本体上にデポジットされた透明導電性酸化
物層２２の分離セグメントにょって形成される。各離隔
部分２６は、任意の周知の写真平版及び化学的エツチン
グの方法酸よって、連続的な透明導電性酸化物層２２が
ら形成できる。

例えば、透明導電性酸化物層２２０表面にフォトレジス
ト溶液を与え、溶剤を乾燥させるために加熱し、それに
より薄膜が残留物として残る。グリッド・パターン２４
、特に以下に記述される形態のパターン、は膜上にがぶ
せられ、このパターンによってカバーされない部分の膜
は、それを現像するために、典型的にはスペクトルの紫
外線領域で電磁輻射に、或いは適当なエネルギーの電子
ビ　　　　　　ｉ（−ムに、露出される。膜の現像中に
、通常の化学的又はプラズマ処理を用いて、膜の露出部
分（ポジレジスト）又は非露出部分（ネガレジスト）と
、その下層の透明な導電性酸化物の層２２と、が除去さ
れる。残留の７オトレジスト膜は、透明な導電性酸化物
の層２２からそれを除去するために、浴剤で洗浄される
。これによりグリッド・パターン２４は、透明の導電性
酸化物の層２２の離隔された部分の表面に付着される。

前述の処理中に、乾燥処理又は硬化処理は、いわゆるゝ
プレ・ベーク（ｐｒｅ−ｂａｋｅ）“及びゝポスト・ベ
ーク（ｐｏｓｔ　−ｂａｋｅ　）”　ステップを含みこ
れらのステップは、フォトレジスト溶液を約２０−２５
分間、約９５−１２０’Ｃに加熱することによって実行
され得る。他方、マイクロ波硬化又は他の任意の周知の
硬化技法も使用できる。このような代替的な技法は、（
１）乾燥時間を短縮するタメに、或いは（２）太陽電池
のアモルファス層の３組元素より成る下方層を周囲温度
付近に維持するために、使用される。こ社らの種々の硬
化技法は全て本発明の範囲内にある。

第２ｂ図に示された実施例において、半導体本体の離隔
部分２６は、グリッド・パターン２４を使用せずに、透
明な導電性酸化物層２２を多数の分離セグメント２２ａ
−２２ｕに分割することによって形成できる。本発明の
目的に鋪みて、参照数字２６はグリッド・パターンを備
えた透明な導電性酸化物の層２２の離隔部分を示し、参
照数字２２ａ−２２ｕは、グリッド・パターンを有して
いない透明な導電性酸化物の層２２の離隔部分を示すこ
とが理解されるべきである。透明な導電性酸化物の層２
２の分離セグメン）２２ａ−２２ｕは、多数の間隔を置
いた分離セグメントを形成するために不連続な方法で透
明な導電性酸化物層２２を初めにデポジットすることに
よって、或いは、連続的な透明導電性酸化物の層をデポ
ジットし次いで前述の写真平版及びエツチングの技法に
より中間部を除去することによって、形成できる。

前述のように、各離隔部分２６は、連続的又は不連続な
透明導電性酸化物層によって形成されるかどうかに拘ら
ず、そこに与えられるグリッド・パターン２４を有する
ことができる。各グリッド・パターン２４０幅寸法は、
テーパを有する比較的厚い導電性のバスパー接続線３２
０両側から垂直に放射する、多数のほぼ等しい間隔を有
する比較的薄い平行な導電性線３０によって決定され、
バスパー接続線はグリッド・パターン２４の長さ寸法を
決定する。各離隔部分２６（サブセル）の全幅は、約％
インチ（１，９１ｃｙＪであり、各サブセル２６の全長
は約１インチ（２，５４ｍ）である。

グリッド・パターン２４は、半導体本体から集められる
電流を最大とし、半導体本体に入るのを妨げられる光の
量を最小とするように形成される。

好適な実施例において、１平方フイート（約９００ば）
の太陽電池１０は、１５個の離隔部分２６がら成る１２
本の平行な列、或いは総数で１８０個の離隔部分２６に
分割される。各グリッド・パターンは８本の平行線３０
を含み、バスバー接続線３２はグリッド・パターン２４
から離れた一端で約へインチ（約０．１６濡）−最大幅
寸法に増加するのが好ましい。離隔部分２６の配列、グ
リッド・パターン２４及び離隔部分２６の長さ及び幅の
寸法、平行線３０の数、離隔部分２６の平行列の数、任
意に与えられた太陽電池１０上に形成された離隔部分２
６の総数、それ故太陽電池１０又は他の光起電力デバイ
スのサイズ及び構造は本発明の精神及び範囲を逸脱せず
に変えろことができるということは、当該技術分野の専
門家には容易に理解できる。配列がどのように選択され
ても、グリッド・パターン２４は、スクリーン印刷のよ
うな任意の周知技術によって、銀ペーストのような導電
材料と共に透明な導電性酸化物セグメント上に印刷され
得る。

光起電力セルの半導体本体の離隔部分を形成する２つの
方法が記述されたが、これら離隔部分を形成する（スク
ライビング；　ｓｃｒｉｂｉｎｇ　）　他ノ周知の方法
は本発明の範囲内である。更に、ここで使用される場合
に、ゝスクライビングの用語は、（、）化学エツチング
；（ｂ）プラズマ・エツチング；（Ｃ）種々のレーザ技
術；（ｄ）ウォータージェット技術：及び（ｅ）前記の
特異な不連続なセグメントを初めに形成するためにマス
クと共に本来の透明導電性酸化物層を与えること；（但
し、これらに限定されるものではない）を含む、透明な
導電性酸化物パターン２２を除去する全ての周知の方法
を包含する。

太陽電池１０の各離隔部分２６は、個々にテストされ、
そこからの電気出力がそれを１電気的に作動“又はゝ電
気的に作動可能“にするのに十分かどうかを決定する。

本明細書で使用されるように、′電気的に作動する離隔
部分“又はゞ電気的に作動可能な離隔部分“の用語は、
満足な電圧出力を与える太陽電池１００半導体本体の離
隔部分２６に適用する。十分な電気出力を与えない半導
体本体の離隔部分２６の電気接続は、太陽電池１０の全
体効率を減少させるということが判明した。

更に、各太陽電池１０の離隔部分２６が並列に接続され
ているので、極めて低い電圧出力を与える太陽電池１０
上の任意の離隔′部分２６の電気接続は、太陽電池１０
全体の電気出力を減少させる。

太陽電池１０の個々の離隔部分２６の電気的テストが児
了した後に、伸長された銅の導電性ストリップ又はバス
パー３４は、電気的に絶縁性のシリコン接着剤により、
透明な導電性酸化物の層２２又は半導体本体の表面に貼
着されろ。バスパー３４は半導体本体の離隔部分２６の
交互の列の間に配置されるべきであるため、シリコン接
着剤は非常に薄い層として与えられる。換言すると、バ
スパー３４が半導体デバイスに貼着された後でも、透明
な導電性酸化物の離隔部分の隣接する分離セグメント２
２ａ−２２ｕと関連のバスパー３４との間にギャップが
残る。好適な実施例において、１２列の離隔部分２６が
設けられ、約％インチ（０，３２薗）幅、Ｑ、００３イ
ンチ（０，００７６鴬）厚の６本の導電性ストリップ又
はバスパー３４が使用されている。半導体本体の電気的
に作動する各離隔部分２６からのバスバー接続線３２は
、銀ペーストのような導電性材料のドツト３５を用いて
、隣接のバスパー３４に電気的に接続される。電気出力
が選択された最小の満足し得るレベル以下に降下する離
隔部分２６は、絶縁性のシリコン接着剤によって、導電
性の銅のバスパー３４から電気的に絶縁されたままであ
る。第２ａ図において、不十分な電気出力のために、そ
の上にグリッド・パターン２４ａを備えた離隔部分２６
ａは、銀ペーストのドツト３５によってバスパー３４へ
は電気的に接続されなかったということが理解できる。

第３図に示された好適な実施例から理解できるように、
６本の銅のバスパー３４の端部は、各太陽電池１００周
辺を越えて伸びている。図示されていないが、各太陽電
池１０の底面又は背面はまた、スポット溶接等によって
、電極又は電気接点と共に与えられる。６本のバスパー
３４と基板接点とを接続することによって、太陽電池１
０全体の電気出力を電気的にテストできる。これら十分
な電気出力値を与える太陽電池１０は、以下に詳述する
ように、電気的に絶縁性の保護薄板層の間でいつでもカ
プセル化される。

絶縁性の保護薄板の間で太陽電池１０をカプセル化する
には特別に設計された装置が必要である。

このカプセル化機能を達成するための装置の好適な一実
施例が第４図に示されているが、このような機能は他の
装置でも達成でき、その全ての形態は本発明の範囲内に
あることが理解されるべきである。

特に、第４図にはプーアル・チャンバ真空組立体３６が
示されている。真空組立体３６は、上方チャンバ３８、
下方チャンバ４０、非常に柔らかいシリコン・ゴム・ダ
イヤフラム４２、を備えており、このダイヤフラムは、
（Ｉ）真空組立体３６の上方及び下方チャンバ間に真空
シールを形成し、（２）光起電力デバイスへカを伝達す
るために該デバイスの輪郭に順応する、ように適合され
る。図示されていないが、下方チャンバ４０へのアクセ
スは、下方の透明層５２と下方の電気的に絶縁された層
５３との間に太陽電池１０又は他の光起電力デバイスを
結合するように、カプセル化されない鳩ゝゝ１０焦他ｏ
−ｘｓｔカフ′踏枕導１き　　　　　　、１且つ付着す
るために必要である、ということが理解されるべきであ
る。逆止め弁４５ａを備えたエア・ポート４４は上方チ
ャンバ３８の内部への通路を形成し、逆止め弁４５ｂを
備えたエア・ポート４６は下方チャンバ４０の内部への
通路を形成し、双方のチャンバから空気を同時的に排気
しそして引き続き下方チャンバ３８に空気を再び導びく
。下方チャンバ４０のベースに設けられた多数の加熱素
子５０は、結合剤が適当に流れ且つ硬化する温度に真空
組立体３６を暖めるように調整される。

作業工程において、エチル・ビニル・アセテートのよう
な結合剤の層は、太陽電池１０の透明な導電性酸化物層
２２と基板層１１との双方の少なくとも実質的な部分に
広がり又は塗布される。太陽電池１０又は他の光起電力
デバイスの長さ及び幅寸法よりわずかに大きい長さ及び
幅寸法を有する（１）ガラス、又は（２）ＴＥＤＬＡＲ
（デュポンの登録商標）のようなプラスチック合成樹脂
、のようなカプセル層５２は、エチル・ｌニル・アセテ
ート上に置かれる。エチル・ビニル・アセテートの機能
は、カプセル層５２を太陽電池１０又は他の光起電力デ
バイスに結合することである。上方又は露出されたカプ
セル層５２の機能は、太陽電池１０又は太陽電池パイル
が例えば屋根の上に設置されるときに、光を進入させ、
電気絶縁を与え、太陽電池１０又は他の光起電力デバイ
スを周囲状態から保護することである。下方のカプセル
層５３の機能は、太陽電池１０の基板層１１を、設置さ
れるときにそれが接触する導電性素子から電気的に絶縁
することである。

結合剤が流れ且つ硬化するために、カプセル層−エチル
・ビニル・アセテート−太陽！池−−ｃチル・ビニル・
アセテート−カプセル層のサンドインチ構造は、シリコ
ン・ゴム・ダイヤフラム４２の直ぐ下の真空組立体３６
の下方チャンバ４０内に置かれろ。先ず初めに、上方チ
ャンバ３８及び下方チャンバ４０の双方から空気が同時
的に排気され、次いで空気は下方チャンバ３８に供給又
は戻され、シリコン・ゴム・ダイヤフラム４２が変形す
る。ダイヤフラム４２がカプセル層−エチル・ビニル・
アセテート−太陽電池−エチル・ビニル・アセテート−
カプセル層のサンドインチ構造にｌ気圧の圧力を及ぼす
まで、空気の供給が継続する。空気が下方チャンバ３８
に供給されると、可撓性のダイヤフラム４２は、第４図
に実線４２ａで示したように、その通常の平衡位置から
、第４図に仮想１４２ｂで示したように、輪郭適合位置
へ下方向に抑圧され、そこでダイヤフラムは、１気圧で
太陽電池１０又は他の光起電力デバイスと下方チャンバ
４０の内面とに接し且つ押圧する。

真空組立体３６の下方チャンバ４０は、加熱素子５０に
よって１３０℃に加熱される。１３０℃の温度及び１気
圧の下で、エチル・ビニル・アセテートは、流動して硬
化し、それによって上方及び下方のカプセル層を光起電
力デバイスに結合する。

ｘ　−Ｆ−／ｌ／・ビニル・アセテートは真空中で拡散
するので、流動及び硬化プロセスが進行するときに、そ
の中にバブルが形成されることはない。これで光゛起電
力デバイスの製作は！了し、このデバイスは、必要に応
じて個々に或いは組合せて使用できる。

太陽電池パネル９は第３図に示されており、この好適な
形態において、８個の太陽電池１０ａ−１０ｈは、４×
２のマトリックスに配置され、約４フイート（１２０濡
）×２フィート（６０箇）の太陽電池パネル９を与えて
いる。図示実施例において、個々の太陽電池１０ａ−１
０ｈのバスバー３４は、単一の透明層接点を与えるため
に導電性リボン１９ａ−１９ｈ等によって相互接続され
る。太陽電池１０ａからのリボン１９ａは太陽電池１０
ｂの基板接点に接続され一太陽電池１０ｂからのリボン
１９ｂは太陽電池１０ｃの基板接点に接続され；太陽電
池１０ｃからのリボン１９ｃは太陽電池１０ｄの基板接
点に接続され；太陽電池１０ｄからのリボン１９ｄは太
陽電池１０ｈの基板接点に接続され；太陽電池１０ｈか
らのリボン１９ｈは太陽電池１０ｇの基板接点に接続さ
れ”太陽電池１０・から（７）　’）　？　７１９　ｇ
は太陽電池　　　　′１１０ｆの基板接点に接続され；
太陽電池１０ｆがらのリボン１９ｆは太陽電池１０ｅの
基板接点に接続され；太陽電池１０ｅからのリボン１９
ｅ及び太陽電池１０ａからの基板接点はそれぞれ接点２
１ａ及び２１ｂを与え、それにより隣接する太陽電池パ
ネル９を接続することができる。この方法で、例えば屋
根の上の全表面積を多数の太陽電池パネル９を相互接続
することによって覆うことができる。

大きな表面積の半導体本体を多数の比較的小さい表面積
の電気的に離隔された部分に分割することは他に有効な
利用がある。例えば、光起電力デバイスの連続状ウェブ
の大量生産をまさに開始しようとするからには、長さ１
０００フイート（約３００ｍ）、幅１６インチ（約４０
０？ｌ）程度の表面積を有するデバイスが製造されるで
あろう。このデバイスを、例えば本明細書で論述された
太陽電池として使用するためには、連続状ウェブを１平
方フイート（約９００−一のセルに切断することが必要
である。また、光起電力デバイスがディスクＩＪ−トな
プレートとして製作される場合であっても、このような
プレートは、計算機、時計等の電源として使用するため
に比較的小さなプレートに切断しなければならない。

大きな表面積の光起電力デバイスを比較的小さな表面積
のデバイスに切断しようとすると、デバイスを作動させ
なくする短絡回路を形成することが判明した。しかし、
大きな表面積の半導体デバイスが、ここに記述されたよ
うに、初めに、その半導体本体を多数の′電気的に離隔
された部分に分割することによって、多数の比較的小さ
い表面積のデバイスに分割されると、大きな表面積の半
導体デバイスは、個々の離隔された部分の間のスペース
又はギャップに沿って切断され、デバイスを電気的に短
絡させずに適当な寸法の小さい表面積の半導体デバイス
を形成できる。

十分な電気出力を与えることができない半導体本体の離
隔部分２６は、レーザ・スキャン等ニよって改良される
ことがあることも判明した。欠陥が除去された後に、今
や許容できるものとなった離隔部分と初めから許容でき
るものであった離隔部分とを共に電気的に接続すること
ができる。これによって半導体デバイスの全効率が改良
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多数のｐ−１−ｎタイプのセルより成り、多
数のセルの各層がアモルファス半導体アロイな含むカス
ケード光起電力セルの一部断面図である。 第２ａ図は、半導体本体を多数の離隔部分に分割するた
めに、透明な導電性酸化物層上に形成された電気的グリ
ッド・パターンを説明する、本発明の一実施例の一部平
面図である。 第２ｂ図は、透明な導電性酸化物層の分離セグメントが
半導体本体を多数の離隔部分に分割する、本発明の他の
実施例を説明する一部平面図である。 第３図は、本発明の改良された太陽電池パイルを形成す
るために多数の太陽電池間の電気接続の好適な配を説明
する平面図である。 第４図は、本発明の太陽電池の対向面にカプセル層を結
合するために、内部で結合剤が流動し且つ硬化するデュ
アル真空組立体の断面図である。 （符号説明） １０：光起電力テバイス　　１１：　基板１２ａ−１２
ｃ：太陽電池（セル） １６ａ−１６ｃ：　　ｐ形体導領域又は層１８ａ−１８
ｃ：　真性領域又は層 ２０ａ　　２０ｃ：　　ｎ形体導領域又は層２２：透明
な導電性酸化物層 ２２ａ−２２ｕ：　分離セグメント ２４：　　グリッド・パターン ２６：離隔部分 ３０：導電性線 ３２：　バスバー接続線 ３４：バスバー ３５：　ドツト （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）共通の導電性基板層と、該基板層上にデポジット
   される半導体本体と、該半導体本体上にデポジットされ
   る透明層とを含む改良された太陽電池において、 前記半導体本体が分割される多数のほぼ電気的に離隔さ
   れた部分（２６）、 少なくとも１つの導電性ストリップ（３４）、十分な電
   気出力を与える前記半導体本体の各離隔部分が前記少な
   くとも１つの導電性ストリップに電気的に接続され、前
   記少なくとも１つの導電性ストリップが前記半導体本体
   に関連する電気的接点を与えること、 前記基板層（１１）上の電礪的接点、 電気絶縁性、光透過性の上方の保護層（５２）と電気絶
   縁性の下方の層（５３）であって、前記太陽電池（１０
   ａ−１０ｈ及び１２ａ−１２ｃ）は前記上方層と前記下
   方層との間でカプセル化され、十分な電気出力を与える
   前記半導体本体の部分のみが電気的に接続され、それに
   よって前記太陽電池の全効率を改良すること、 よりなる組合せを特徴とする太陽電池。 （２、特許請求の範囲第１項記載の太陽電池であって、
   前記半導体本体が少なくとも１つの３組元素の層を含み
   、前記少なくとも１つの３組元素の層はｐ形体導層（１
   ６ａ−１６ｃ）、真性層（１８ａ−１８ｃ）、ｎ形体導
   層（２０ａ−２０ｃ）よりなることを史に特徴とする太
   陽電池。 （３）特許請求の範囲第１項又は第２項記載の太陽電池
   であって、前記半導体本体の各離隔部分（２６）に形成
   されるグリッド・パターン（２４）を更に特徴とする太
   陽電池。 （４）特許請求の範囲第３項記載の太陽電池であって、
   前記太陽電池（１０ａ−ｉｏｈ及び１２ａ−１２ｂ）が
   前記半導体本体の離隔部分（２６）の多数のほぼ平行な
   列に分割された約１千方フイー）（９ｏ。 ｄ）のほぼ平坦な部材であることを更に特徴とする太陽
   電池。 （５）特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記
   載の太陽電池であって、前記少なくとも１つの導電性ス
   トリップ（３４）のそれぞれが前記半導体本体の離隔部
   分（２６）の交互の列の間で固着された銅のバスバーで
   あることを更に特徴とする太陽電池。 （６）特許請求の範囲第５項記載の太陽電池であって、
   前記鋼のバスバー（３４）が電気絶縁性のシリコン接着
   剤によって前記半導体本体の離隔部分（２６）に接着さ
   れることを更に特徴とする太陽電池。 （７）各光起電力デバイスが、共通の導電性基板層と、
   該基板層にデポジットされる半導体本体と、該半導体本
   体にデポジットされる透明導電層と、よりなる改良され
   た光起電力デバイスを製造する方法において、 前記半導体本体を多数の部分に分割するステップであっ
   て、各部分が他の部分から実質的に電気的に離隔される
   こと、 前記半導体本体の各離隔部分の電気出力をテストするス
   テップ、 十分な電気出力を与える離隔部分のみを導電性ス）　Ｉ
   Ｊツブに接続するステップであって、該導電性ストリッ
   プが前記半導体本体に関連する電気接点を与えること、 前記基板層上に電気接点を設けるステップであって、そ
   れにより、前記光起電力デバイスの全効率が十分な電気
   出力を与える前記半導体本体の部分のみを電気的に接続
   することによって改良されること、 よりなることを特徴とする前記方法。 （８）特許請求の範囲第７項記載の方法において、多数
   の光起電力デバイスのそれぞれの透明層接点と前記多数
   の光起電力デバイスのそれぞれの基板層接点とが電気的
   に接続される光起電力デバイスのパネルを形成するため
   に、前記多数の光起電力デバイスを構造的且つ電気的に
   結合するステップ　　　　　　（を更に特徴とする方法
   。 （９）特許請求の範囲第７項又は第８項記載の方法にお
   いて、前記透明層はもともと連続状のものであり、前記
   半導体本体は、前記透明層を多数の分離セグメントにス
   クライビングすることによって多数の離隔部分に分割さ
   れることを更に特徴とする方法。 ００）特許請求の範囲第９項記載の方法において、前記
   透明層の各分離セグメント上にグリッド・パターンを設
   けることを更に特徴とする方法。 ０υ　特許請求の範囲第７項又は第８項記載の方法にお
   いて、多数の電気的に離隔された部分を形成するために
   、もともと不連続な層として前記透明層を与えることを
   更に特徴とする方法。 α渇　特許請求の範囲第１１項記載の方法において、前
   記多数の離隔部分が多数の分離した透明層のセグメント
   によって画定されることを更に特徴とする方法。 Ｑ３　　特許請求の範囲第１４項記載の方法において、
   各分離した透明層のセグメント上にグリッド・パターン
   を設けることを更に特徴とする方法。 ０４）特許請求の範囲第７項乃至第１３項のいずれかに
   記載の方法において、電気絶縁性、光透過性の上方保護
   層と電気絶縁性の下方層との間で各光起電力デバイスを
   カプセル化するステップを更に特徴とする方法。 （１最　　特許請求の範囲第７項乃至第１４項のいずれ
   かに記載の方法において、各列が前記多数の離隔部分に
   よって画定される多数のほぼ平行な列に分割されるほぼ
   平坦な大きな部材として光起電力デバイスを形成するス
   テップを更に特徴とする方法。 ａＯ特許請求の範囲第１５項記載の方法において、前記
   導電性ストリップが、電気絶縁性シリコン接着剤によっ
   て、前記透明層の離隔部分の交互の列の間に固着される
   銅のバスバーであることを更に特徴とする方法。 Ｇ力　共通の導電性基板層と、該基板層上にデポジット
   される半導体本体と、該半導体本体上にデポジットされ
   る透明な導電層と、からなる比較的大きな表面積を有す
   る半導体デバイスより、比較的小さな表面積の半導体デ
   バイスを製造する方法において、 前記大きな表面積の半導体本体が分割される多数の電気
   的に離隔された部分に対応する多数の分離セグメントに
   前記透明層を分割することによって、前記大きな表面積
   の半導体本体を多数の電気的に離隔された部分に分割す
   るステップ、前記大きな表面積の半導体デバイスを離隔
   部分の間で切断し、共通基板のセグメントと、前記大き
   な表面積の半導体本体の対応するセグメントと、前記透
   明層の対応する分離セグメントと、を含む少なくとも１
   つの分離した小さい面積の半導体デバイスを形成するス
   テップ、 よりなることを特徴とする前記方法。 ｕ８１　　特許請求の範囲第１７項記載の方法において
   、前記透明層が分割されるときに、前記半導体本体を多
   数の分離セグメントに分割するステップを更に特徴とす
   る方法。 （１１特許請求の範囲第１７項又は第１８項記載の方法
   において、前記大きな面積の半導体デバイスを切断する
   のに先立って、前記半導体本体の各離隔部分の電気出力
   をテストし、十分な電気出力を与える離隔部分のみが切
   断されることを更に特徴とする方法。 （２、特許請求の範囲第１７項乃至第１９項のいずれか
   に記載の方法において、前記透明層の各離隔部分にグリ
   ッド・パターンを設けるステップを更に特徴とする方法
   。