JPS5994473A - 太陽電池の製造方法および装置 - Google Patents

太陽電池の製造方法および装置

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JPS5994473A
JPS5994473A JP58196927A JP19692783A JPS5994473A JP S5994473 A JPS5994473 A JP S5994473A JP 58196927 A JP58196927 A JP 58196927A JP 19692783 A JP19692783 A JP 19692783A JP S5994473 A JPS5994473 A JP S5994473A
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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、光′電池デバイスの短絡電流通路を検出除去
するだめの方法及びシステムに係る。本発明のシステム
及び方法は、広面積アモルファス半導体光電池デバイス
の製造に特に適している。
本発明は、光電池デバイスの短絡電流通路な検出除去す
るだめの方法及びシステムに係り、複数個のデポジショ
ンチャンバの各々を順次通過する基板上にアモルファス
シリコン合金半導体層を連続的にデポジットする光電池
デバイスの連続製造システム内で又は該システムと共に
使用することができる。
近年、比較的広い領域をカバーし得且つｐ形及びｎ形材
料を形成すべくドープし得るアモルファス半導体合金を
デポジットせしめるシステムの開発に多大な努力が払わ
れてきた。これらｐ形及びｎ形材料は、作動面で結晶性
デバイスと実質的に等価であるｐ−１−ｎ形デバイスを
製造するためのものである。
現在ではグロー放電技術によりアモルファスシリコン合
金を製造することが可能である。この合金は（１１容認
し得るエネルギギャップ内局在状態密度と（２）秀れた
電子的性質とを有する。このような技術は１９８０年ｌ
θ月７日付の５ｔａｎｆｏｒｄ　Ｒ６０ｖｓｈｉｎｓ！
ｙｙ及びＡｒｕｎ　）シａｄＺｎ名義米国特許第４．２
２６．８９　ｓ号”Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒｓＥｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｔｏ　Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”に
開示さＪｌており、該合金はまた、１９８０年８月１２
日付でＳｔａ、ｎｆｏｒｄ　Ｒ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙ及
びＩＪａｓａ、ｔｓｕｇｕ　Ｉｚｕに与えらねた同一名
称の米国特許第４２１７，３７４号に詳細に記載さね、
ている蒸着法によっても製造し得る。、これらの特許に
開示されているように、アモルファスシリコン半導体層
内に導入されたフッ累はこれら層内の局在状態密度を実
ｌｄｔ的に減少させるべく作用して、ゲルマニウムの如
き別の合金材料の添加を容易にする。
光電池デバイスの効率を向上させるのに多重電池（ｍｕ
ｌｔｉｐｌｅ　ｃｅｌｌｓ　）を使用するという（ｔり
想は既Ｋ　１　！ｌ　！３５年にはＥ、Ｄ、　Ｊａｃｋ
、ｓｏｎによって論じられていた。これは１９６０年８
月１６日付米国特許第２，９４９，４９８号に開示され
ている。この４？　ｎ’［で提案された多重セル毒造は
’ｐ−ｎ接合結晶半導体デバイスを使用するものであっ
た。この構想の本質は大腸スペクトルの種々の部分をよ
り効果的に集めて開路電圧（ｖｅＣｌを増大させるべく
、種々のバンドギャップデバイス（ｂａｎｄ　ｇａＴ）
ｄｅｖｉｃｅｓ　）を使用することにある。タンデム′
ζに池デバイスは２個以上の′電池を有しており、光が
各電池を順次通過し、バンドギャップの大きい材料とこ
れに続くバンドギャップの小さい材料とが第１　’＋！
池を通過した光を吸収する。＠電池力・ら発生した電流
を実質的に整合させれば各電池の開路電圧を全て加算し
得、その結果この半導体デノくイスを通過する光エネル
ギを最大限に使用し得ることに１．（ろ。
アモルファス光電池デバイスを大量生理し得ることは営
利上Ｍ要な意味をもつ。太陽電池製造の場合はバッチ生
産するしかない結晶シリコンと異なり、アモルファスシ
リコン合金は面積の広い基板上に多層状にデポジットさ
れ得るため、太陽電池を連続的大量処理システムにより
生産できる。
コノ種のｙ”Ｌ　ｋＲ的処理システムでは、夫々特定の
材料のデポジションに使用される一連のデポジションチ
ャンバを基板が順次通過し得る。ｐ−１−ｎ形構造の太
陽電池な乱■造する場合は、第１チヤ／バ内でｐ形アモ
ルファスシリコン会金をデポジットし、第２チヤンバ内
で真性アモルファスシリコン合金化デポジットし、第３
チヤンバでｎ形アモルファスシリコン合金をデボジツ１
．￥るうデボジツｌ−ｔ、た各合金、／Ｆ８に真性合金
は純度が茜くなげればｔ（らないため、真性デポジショ
ンチャンバ内のデポジション環境を他チャンバ内のドー
ピング成分から隔離して、該真性チャンバ内へのドーピ
ング成分逆拡散（ｂａｃｋ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　）を
防止する。
主として光電池の製造に係る前述のシステムでは、チャ
ンバ間の隔離がガスゲー）　（ｇａｓ　ｇａｔｅ　＞“
により実現される。即ちこのガスゲートを介してガスが
単一方向に流され且つ不活性ガスが基板材料ウェブの周
りに導入されるのである。
前記の特許出願においては、広面積連続基板上でのアモ
ルファス合金材料のデポジションは、プロセスガスのグ
ロー放電によって行なわれる。
高品質のアモルファス半導体合金を有するデバイスを形
成するために慎重な配處を与えてもデバイスの所定表面
領域に及んでアモルファス半導体合金を通過する短絡電
流通路が存在するという可能性が限定的にではあるが残
存する。このような短絡電流通路はデバイスから最適性
能を得るためには有害である。最適性能の得られない理
由は、この種のデバイスが普通、荷電キャリヤを発生さ
せるためにデバイスの１つ以上の活性領域に光子エネル
ギを透過せしめ且つ光発生荷電キャリヤを電流として集
束せしめるための１頭部接点をデバイスに形成すべく、
最終デポジットアモ７＋／７アス半導体層上に透明な伝
導性材料の層を備えるためである。この最終デボジット
タに伝導性のため、デバイス中に唯１個所の短絡′電流
通路が存在しただけでデバイスのかなり広い領域をカバ
ーして得られる電圧に大幅な制限を加え得る。それゆえ
デバイスの電圧出力並びに効率はこのような短絡電流通
路により実質的に低下することになる。本発明の目的は
、このような短絡電流通路を検出除去することである。
光゛ン梶池デバイス内の短絡電流通路を除去するための
１つの方法としてデバイスに逆バイアス電圧を印加する
方法が提案されている。
印加された逆バイアスは短絡電流通路に大きい゛電流を
流動ゼしめてアモルファス坐導体の局部加熱を生じる。
局部加熱によって短絡電流通路の領域のアそルファス半
等体が結晶化し、この結果、通路の抵抗軍が増加する。
残念乍らこの方法には多くの制約がある。例えば１通路
の抵抗率が増加するが、結晶化領域の抵抗率は、アモル
ファス半導体デバイスの無加熱エリアの抵抗率より小さ
い値のままである。その結果、短絡電流通路は除去され
ず抵抗率が極限値まで変化する。更にこの方法は、特に
商品化に適した広面積デバイス又は基板が拡散用逆反射
膜を形成する粗面を有するデバイスに於いて、短絡電流
通路の最大原因となり得る基板表面の不整によって生じ
た短絡電流通路を有効に除去することはできない。
本発明のシステム及び方法はこれに反して光電池デバイ
スの短絡電流通路を完全に除去することが知見された、
加えて本発明のシステム及び方法は、基板の表面ムラ又
は逆拡散反射膜を形成すべき基板粗面の存在にかかわり
なく、基板に近い短絡電流通路をも除去する。さらに１
本発明のシステム及び方法は、多重電池デバイスの連続
製造を含む連続プロセス製造技術に直接的に適用し得る
。
本発明は、基板に重着された少くとも１つの半導体領域
と少くとも１つの半導体領域に重着された導電性光透過
材料層とを含む型の光電池デバイスに於ける短絡電流通
路を検出除去する方法及びシステムに係る。ａ法婆去ゐ
功法吸七→９（た餡外係ゐ１除去される短絡電流通路は
、少くとも１つの半導体領域内で基板から導電性光透過
材料層まで伸びている。本発明に従って短路電流通路を
除去するために、等成性光透過材料を短絡電流通路から
電気的に絶縁することによって、感電性光透過材料と半
導体領域との界面で短終電流通路の抵抗率を実質的に付
加させる。
本発明の１つの具体例によれば、絶縁を行なうために、
導電性透明材料と短絡電流通路との電気的接触又は接続
を除去する。このためには９１えば、電解質希溶液を導
電性光透過材料に塗布して短絡電流通路と市、′解質と
の間に電流を通す。これにより、導電性透明材料層は短
絡電流通路から電気的に絶縁されるまで十分にエッチさ
れる。別の具体例では、導電性光透過材料のデポジショ
ンを行なう前に、短終電流通路を含むエリアの半導体領
域本発明の別の具体例によれば、導電性溶液を介してデ
バイスの不連続なエリアに電圧を印加して短絡電流通路
の所在を検出し得る。溶液を流れる電流が所定レベルよ
り太きいとき、短絡電流通路が存在している。引続き、
導電性エッチャント溶液に適当な電圧と電流とを与えて
短絡電流通路を除去する。その後、エッチされたエリア
に絶縁材を付加し得る。
以上の作業は光電池デバイス製造用の連続又はバッチ製
造システムの一部を桁成してもよく又はこのような構造
システムから静間した場所で実施されてもよい。光電池
デバイスがシステム内で連続的に移動してその全幅及び
全長に亘り短絡電流通路の連続的な検出及び除去が行な
われるように、各々が伝導性光透過材料に不連続表面積
を接触させ、相互に並べて配置された複数個の電解質ぶ
が配設されてもよい。また、デバイスが該電解質源の連
続的通過をうけるため１本発明による短絡電流通路の除
去が行プよりれろようにデバイスの全幅に延在する単一
の細長い電解質源を使用してもよ（Ｓ。
■、光電池 ε（ｊ１図は全体が符号１０で示される光電池ケ示して
いる。この電池は複数の連続的ｐ−１−ｎ層で形成され
てオ、；す、好ましい具体例では各層にアモルファス半
導体合金が含まれている。本発明は、一連の単離したデ
ポジションチャンノく内で移＠基板材料ウェブにアモル
ファス合金ｊｆｊを連続的にデポジットすることにより
この種のデバイスを製造すべく開発されたものである。
より特定的に言えば、第１図は別個のｐ−１−ｎ形電池
１２ａ＋　ｚ２ｂ及び１２ｃから成る太陽電池の如きｐ
−１−ｎ形光電池デバイス１０を示している。最下部の
電池ｔ２ａの下は基板である。
該基板は好ましくはステンレススチール、アルミニウム
、タンクル、モリブデンもしくはクロムの如き導電性金
属材料から形成され得る。基板はまた、導電性材料層が
デポジットされた非導電性ベースであってもよい。従っ
て「基板」なる用語は剛性及び可幌性基板のみでなく、
予処理によって付加された導電層全てをも含むものとす
る。
電池１２ａ、１２ｂ、１２ｃはいずれも、少くとも一模
類のシリコン合金を含むアモルファス合金領域即ちボデ
ィから成っている。この合金ボディはいずれもｐ形伝導
性領域即ち層１６　ａ、　、　ｌ　６　ｂ及び１６ｃと
、真性領域即ち層１８ａ、１８ｂ及び１８ｃと、ｎ形伝
導性領域即ちｌｉｄ　２０　ａ　、　２０　ｂ及び２０
ｃとを含んでいる。第１図から明らかなように、雷５池
ｘ２ｂは中ｔｉ１’ｉ池であるが、更に別の中間電池を
図面に示されている電池の上に積み重ねてもよく、この
ような構造も本発明の範囲内に含まれる。また、ここで
はｐ−１−ｎ形電池を丞した、本発明の短絡検出除去シ
ステムは単−又は多重ｎ−１−ｐ電池の製造装置にも使
用し得る。
半導体合金層のデポジションに続き、更に別のデポジシ
ョン処理を別個の環境下で又は連続工程の一部として実
施し得ることにも留意されたい。
このステップではＴ　ＣＯ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　
ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｏｘｉｄａ−透明伝尋性醒化物）
、例えばインジウムと侍Ｉと酸素との合金（ＩＴＯ）　
　の如き等電性光透過材料から成る透明層又は半導体層
２２が付加される。電池の面積が十分広い場合、又は該
Ｔ２Ｏ層２２の導電率が不十分な場合には、具体例とし
て後述ｊる本発明のデバイスにより短絡電流通路を検出
し除去した後に、デバイスに電極グリッド２４を付加し
てもよい。このグリッド２４はキャリヤ通路を短縮して
収集効率を高める機能を果たｊ＋５ ■、多多重ダグロー放電デポジションチャンバ第２図光
電池を連続的に製造するための多重チャンバ式グロー放
電デポジション装置のれ図を示している。この装置は全
体が符号２６で示される。該装置２６は複数の単離した
デポジション用チャンバを備えており、こ第１らチャン
バはス１−ブガスと基板材料ウェブ１１とを非乱流的に
通過させるよう構成されたガスゲート４２により互に接
続されている。
この装置２６は、連続的に送り出される基板劇料１１の
デポジション面上に形成されたｐ−１−ｎ形桁造をもつ
面積の広いアモルファス光電池を量産すべく構成されて
いる。
多重ｐ−１−ｎ層電池の製造に必要なアそルファス合金
層をデポジットするために該装置２６は３つのデポジシ
ョンチャンバ２８，３０及び３２から成るチャンバグル
ープを少くとも１組備えている。各チャンバグループは
、通過して行く基板１１のデポジション面上にｐ形伝尋
性アモルファス合金層をデポジットするための第１デポ
ジシヨンチヤンバ２８と、該基板１１の移動に伴い前記
ｐ彫金金層の上に真性アモルファス合金層をデポジット
するための第２デポジシヨンチヤンバ３０と、該基板１
１の移動に伴い前記真性層の上Ｋｎ形伝導性合金Ｐ’に
デポジットするための第３チヤンバ３２とで構成されて
いる。勿論、ここではデポジションチャンバグループｋ
ｘ組しか示さなかったが、任意の数のアモルファスｐ　
−ｉ’　−ｎ形層をもつ光電池を製造する能力を機械に
与えるべく。
更に別のチャンバグループ又は更に別の個別チャンバを
該装置に加え得る。基板繰り出しコアｌｌａ及び基板巻
取りコアｌ１ｌ）を夫々デポジションチャンバ２８及び
３２内に示したがこれは説明の便宜のためだけで、実際
にはこれらコアｌｌａ及び１１ｂがデポジションチャン
バと作動的に接続された別個のチャンバ内に収納され得
る。
チャンバグループの各デポジションチャンバ２８．３０
及び３２はグロー放電により単一半導体層を導電性基板
１１上にデポジットせしめるよ５ｔ？ｌＪ成される。そ
のためデポジションチャンバく２８．３０及び３２は電
極アセンブリ３４と、ガス供給管３５と、ガス導出管３
６と、無線周波数発生器３８と、同調ネットワーク３９
と複数の輻射加熱素子４０と、真性デポジションチャン
バを各ドーパントチャンバに作動的に接続するガスゲー
ト４２とを備えている。
供給管３５は各デポジションチャンバ内で生じたプラズ
イ領域にプロセスガス混合気を導入すべく谷の対応電極
アセンブリ３４と作＠的に接続されている。
無線周波数発生器３８はデポジションチャンバ（に導入
される基本的反応ガスをデポジションべき種に８Ｔしす
ることによりプラズマを形成すべく電極アセンプ＋７３
４　、　輻射加熱素子４０及び接地基板１１と協働する
。
同調ネットワーク３９は発生器３８の出力インピーダン
ス３８を電極アセンブリ３４０入カインピーダンスに整
合させる。これにより発生器３８と電模アセンブリ３４
との間に套効なパワー伝達が得られる。
第１図の光１？７．池】０ン形成するには、先ずデポジ
ションチャンバ２８内でｐ形アモルファスシリコンを基
板１１−ヒにデポジットし、次いでデポジションチャン
バ３０内でこのｐ形層上に真性アモ／ｌ／ファスシリコ
ン合金層ヲデポジットし、その後デポジションチャンバ
３２内でこの真性心上にｎ形アモルファスシリコン合金
層をデポジットするーその結果、装置’、、ｔ　２６は
基板１１に少くとも３つのアモルファスシリコン合金層
をデポジットし、デポジションチャンバ３０でデポジッ
トされる真性層はデポジションチャンバ２８．３２でデ
ポジットされる層とは異なる組成、即ち少くとも１聞類
の元素が欠如した組成を有する。この元素がドーパント
又はトープ種と相称されるものである。
効末の高いブＣ電池デバイス１０を製造するためには、
基板１１０面にデポジットされた合金層（特に真性層）
の各々の純度が高く柊なければならない。ガスゲート４
２は、プロセスガスがピーハントチャンバから真性デポ
ジションチャンバに逆拡散することを笑質的に阻止する
。
■、短絡電流通路検出器及び除去器 第３図は略図として、デバイス上に伝導性透明材料の層
を形成するため最終的にデポジットされたアモルファス
シリコン合金上にＩＴＯをデポジットすべきデポジショ
ンチャンバ５０と、短絡電流通路を検出及び除去すべき
装置５２とを示す。
繰出コア５４は第２図の装置により処理された光電池デ
バイスを含んでおり、これらのデバイスはチャンバ５０
及び装置５２を介して巻取コア５３に送られる。処理後
コア５３は取外され、最終工程のためさらに次のステー
ションに送られることができる。
鄭３図の装置は第２図の装置から切り離して示している
が、チャンバ５０は、コア５４を取外した第２図の最終
チャンバ３２の直後に続き得るものと理解さねなければ
ならない。この場合基板は今やデバイスを形成するアモ
ルファスシリコン合金の層を含み、チャンバ３２からチ
ャンバ５０へ連続的に送られ得る。またバッチ製造デバ
イスは個別にチャンバ５０及び装置５２内で順次加工さ
れ得ろ。
短絡検出除去装置５２の動作は本発明の第一の具体例を
示−ｆ第４図及び第５図を参照することにより最も良く
理Ｂ％される。第４図に於いて、部分的に完成したデバ
イス６０は、例えばステンレススチールよりなる連続移
動伝導性基板６１と、チャージキャリアを光重的に発生
し得る少くとも１個の活性領域を含む半導体領域６２と
１例えばインジウム８蹴化物合金（Ｉ’ｌ’Ｏ）の如き
伝導性の光透過又は透明材料の層６４とを含む。デバイ
ス６０は導電性電極６６と極めて近接して配置されてい
る。電極６６とＩＴＯ層６４との間には伝導性のエッチ
ャント電解質溶液臨又はビード６８が挿入されている。
ビード６８は不連続面積をＩＴＯ層６４と接触させる。
実際にはデバイス６０の全幅及び全長を横切って存在す
るすべての短絡電流通路を検出し除去する７こめ復数個
の前記の如き電極又はビードが相互に並べて配置されて
もよく又は電極６６が細長の形状を与えられビード６８
と共にデバイスの全幅を横切って延在してもよい。
電圧源７０は、アース電位にある基板６１と電極６６と
の間に結合されている。電極６６はアースに対し正極に
されている。その結果、’ｐ−１−ｎ形電池の場合、デ
バイス６０は、電源７０から電極６６及びビード６Ｂを
経て伝導性光透過材料に印加されるより大きい正電圧で
順方向にバイアスされる１、これはｎ−１−ｐ形デバイ
スに対しても同様に適用し得るが、この場合にはデバイ
スは逆方向にバイアスされるであろう。
デバイス６０は例えば半導体領域６２内を基板６１かも
ＩＴＯ層６４まで伸びる短絡電流通路７２をもつ。短絡
電流通路が上述の如く除去されない場合は、デバイスの
出力電圧及び従ってデバイスの効串に重大な影響を与え
る。
第５図は短絡電流通路７２がどのように検出されるかを
示す。第５図の暗Ｉ−Ｖ曲線から分る如く、印加電圧が
例えば順導通バイアス電圧Ｖ。より小さいｖｌ　であれ
ば、デバイス６０のビード６８の下側に短！″５電流通
路のない部分は非常に低い電流を通すであろう。しかし
ながら、短絡電流通路がビード６８の下側に延びている
と、短絡電流通路７２によって与えられるやや低めの抵
抗が比較的多忙の１Ｆ、流を流れさせるであろう、それ
故デバイスを流れる電済、が所定レベルを超えると、短
終電流通路は電極６６に結否された電流しきい値デテク
タ７４により検出され得ろ、 本発明によれば短絡電流通路７２を除去するために、電
流通路７２の抵抗率は、短絡電流通路７２との電気的接
続からＩＴＯ層６４を絶縁することによって工ＴＯ７ｆ
ｉ６４と半導体領域６２との間の界面７５において実質
的及び選択的に増加される。これを達成′″ｆ７：）た
めにビード又はソース６８を形成する導電性エッチャン
ト電解質は、電流が通過する時ＩＴＯ層６４を腐食即ち
エッチするタイプのものである。この溶液は例えば酸、
塩、又はアルカリ電解質の希溶液であり得る。電流はビ
ード６８及びＩＴＯ層６４を通過し、短絡電流通路７２
は電解質にＩＴＯ層６４を昌食即ちエッチせしめる。
エツチング速度は電流密度が最も高い部分において最高
となり、高密度を維持する充分な′電流が存在するかぎ
り継続する。その結果、エツチングは短絡電流通路７２
の近傍に集中し、さらにＩ’ｒＯが短絡電流通路７２か
ら充分に絶縁し得る程除去されるまで継続するであろう
。エツチングが完了すると、破＠７６で示すようにＩ　
！Ｉ’　Ｏの不連続な部分が除去さ第１ている。このよ
うにＩＴＯが除去されるとこのＩＴＯ層６４の残留部分
は短絡電流通路７２１・ら効果的に電気的に絶縁され、
その結果としてジＳ板６１から］’　Ｔ　Ｏ／ｉ？ｉ６
４までの短絡電流通路７２が除去される。
上記の方法の１つの重要な特徴はエツチングプロセスが
自己限定的なことである。短絡電流通路を除去するため
に必要な量のＩＴＯだけが除去されるが、その理由は短
絡電流通路がひとたび除去されると、ＩＴＯ材料とビー
ド６８の間にはさらにエツチング時間行させるための電
流の通過は全く存在しなくなるためである。しかしなが
ら、小Ｌ；−の電流はビード６８及び短路電流通路７２
を通って流れ続けるであろう。
インジウム錫Ｒ？化物の如き伝導性の透明材料の場合、
′ＦＶｉ、解？↑はｆｉｌえｔ−ｆＯ，０１婆乃至１条
の希塩酸溶液であり得る。溶液を通過する電流密度は１
ｃｒｒＬ３当り１Ｏ−５乃至１Ｏ−３アンペアであり得
る。さらに短絡電流通路を除去するために必要なエツチ
ング時間は、Ｉ　Ｔ　ＯＯ）厚さ及び温度に従って１乃
至１００秒である。電解質はまた０、０５モルの希１Ｊ
ａｃｌ塩溶液であってもよい。溶液を通る電流密度は０
．１乃至１ミリアンペアであり得る。さらにエツチング
時間はＩＴＯの厚さ及び温度に従って５乃至ｓｏｏ秒で
あり得る。
第６図は上述の方法が光電池デバイスの連続製造工程中
に実際にどのように組込まれ得る力・を示す。図かられ
かる如く、第６図の装Ｆｆはさらに、短絡電流通路を除
去すべくエッチされたデバイスの不連続部分に絶縁材料
を塗布するだめのアプリケータを含んでいる。これによ
って律はど付加される前記の型のグリッド電極と短絡電
流通路との接触が確実に阻止される。
第６図をさらに詳細に検討すれば、伝導性基板８１と、
少くとも１つの活性領域を含む半導体領域８２と１例え
はインジウム錫酸化物（ＩＴ○）のような伝導性透明材
料の層８４ン含む光電池デバイス８０は、短絡電流通路
検出及び除去ステーション８８のごく近傍に配置された
ドラム８６上を連続的に通過する。
ステーション８８は、電極９２を支持する取付ブラケッ
ト９０と金属プレート９４と絶縁物９３とワイパ９６と
を含む。ステーション８８はまた。
ワイパ９６の下流に取付けられたアプリケータ９８と、
電流しきい値デテクタｌｏＯと電極９２とアプリケータ
９８の間に直列に結合されたタイマ１０２とを含んでい
る。伝導性エッチャント電解質溶液のソース又はビード
１０６がさらに。
Ｉ−Ｔ　０層８４と、電＠９２及びプレート９４との間
は配置ｆ、されている。最後に、電圧源１０４はドラム
８６と、電極９２及びプレート９４との間に結合されて
いる。
作動の際、電極９２の下側の不連続デバイス部分が短絡
電流通路を全く含まないとき、電圧源１０４ン通る電流
は電流しきい値デテクタ１００をトリガするか又はＩＴ
Ｏ層８４の何らかの腐食をひきおこすかするには不充分
であろう。しかしながら、第４図の具体例について先に
説明した如く、短絡電流通路が電極９２の下側に達する
とき、ドラム８６、デバイス８０．電解質１０６電極９
２の順にデバイスを通過する電流の急上昇が存在するで
あろう。この電流は、電流しきい値デテクタ１００をト
リガするための所定値を十分に１廻るであろう。トリガ
がなされると電流しきい値デテクタはタイマ１ｏｚｖセ
ツトする。
短絡電流通路が検出されると、エッチャント源１０６は
Ｉ　Ｔ、　０層８４の短絡電流通路部分のエツチングを
開始する。ドラム８６が回転してデバイス８０を進行さ
せると、デバイスのエッチ部分がエッチャント源１０６
と接触して移動する。電圧源１０４の電圧はさらにプレ
ート９４に結合されて：ｔ６リエツチングプロセスを継
続すべ（短絡電流通路を連ろ。電流を維持する。デバイ
ス８０は。
短絡電流通路部分がエッチャント源１０６を出る時まで
にＩＴＯ層８４ン短絡電流通路から絶縁するべく充分な
Ｉ　’Ｉ’　Ｄ月料が確実に除去される速度で進行する
。先に説明した如く、エツチングプロセスは自己限定形
であるから、短絡電流通路部分がエッチャントｖ、１．
０６を出るよりも充分以前に除去され世ても、短絡電流
通路の除去に必要な量の工Ｔ−）材料のみが除去される
であろう。
短絡′電流通路部分が源１０６を出ると、該通路は、デ
バイスから余分なエッチャントを除去するワイパ９６の
下側を通過）°る。ワイパは例えばスポンジ様であり得
、さらにエッチャントを中和化するための中和溶液をデ
バイスに塗布する。
次に短絡電流通路部分は、完全に乾燥させるため乾燥大
気にデバイスＩ　ＴＯＥ暴露する通路に沿って進行する
。ひとたび乾燥すると、短終電流通路がもはや除去され
たデバイス部分はアプリケータ９８の下側を通過する、
アプリケータ（）８はデテクタ１００によってセットさ
れたタイマ１０２に応答して、殉絡電流通路を除去すべ
くエッチされたＩ　Ｔ　ＯｒＰ４部分に所定最の絶縁材
料を、塗布する。
これによって後に付加されろグリッド電極が短絡電流通
路に接触するこ−を阻止され得る。
第４図の具体例に関して指摘した如く、複数の並列した
電極９２が短絡電流通路検出用に備えられ、これに紐い
て該通路を除去するためデバイス８００全幅ン横切って
延在する単一の細長のプレート９４が配置されてもよい
。どちらの場合においても、デバイスの全＠を横切るす
べての短絡電流通路は検出され除去される。
第７図は第６図のステーションで処理された後のデバイ
スの溝造を示す。図から分る如（デバイス８０は伝導性
基板８１と、例えば真性領域が活性領域であるｐ−１−
ｎ形デバイスを形成する半導体類ｔｉＡ、８２と−Ｉ′
↓００層８４とを含む。デバイス８０　＆：１：先程は
、基板８１から領域８２を介してＩＴＯ層８４に伸びて
いた短絡電流通路８３を含んでいた。し力・しながらＩ
ＴＯＦＡ８４がライン８５に沿ってエッチされ、短絡電
流通路８３ｙａｌ′ＩＴＯ層８４から絶縁したため、短
絡電流通路８３は今や除去されている。エツチング除去
されたＩ　Ｔ　４１層８４の不連続部分内には、アプリ
ケータ９８によって塗布された絶縁材料８７のデポジッ
ト部が存在する。これにより短絡電流通路が完全に除去
されたこと、及び後に付加されるグリッド電極との接触
エラーによる該通路の回彷があり得ないことが確保され
る。
次に第８図に基いて、導電性光透過材料のデポジション
以前に短絡電流通路の除去が可能であることを説明する
。この図ではデバイス１１８が支持ロール又はコア１１
０に担持されてＪ、５り短絡検出除去装置１１４に導入
される。第３図の具体例と同じく、デバイス１１８の供
給が、第８図の如き製造システムの一体的部分を形成す
るコア１１０でなく第２図のシステム即ちバッチシステ
ムｆＯＪ）ら直接性なわれてもよい。デバイス１１Ｂは
次にチャンバ１１６に入り、最終デボジット半導体領域
上に光透過材料がデポジットされる。処理工程を終えた
デバイスは最後に巻取コア１１２に巻回される。このコ
アを取出して更に最終処理ステーションに移すことがで
きる。
第９図は、躯８図の短絡検出除去装置の具体例？用いた
デバイス１２．２の処理システム１２０の１例を示す。
システム１２０は、電極１２４と電流しきい値デテクタ
１２６とタイマー１２８とアプリケータ１３０と火有す
る６該システムは更に。
電圧源１３２と電解質溶液のビード１２５とを含む。デ
バイスは導電性基板１３４と半導体領域１３６とを含ん
でおり、短絡電流通路１３８が基板１３４から半導体領
域ｕ３６内に伸びている。
電圧係ｉａ２の正極側は基板１３４及びアース電位に接
続されており、負極側は電極１２４に接続されて電極を
基板に対して負電位に維持する。
ｐ　−ｊ　−ｎ電池を使用した揚台、電池は電解質ビー
ド１２５’ａ？介して有効に逆バイアスされる。第５図
から理解されるように、短絡電流通路が存在しないとぎ
極めて少量の電流がデバイスに流れ。
従って、電極１２４と電解質ヒート１２５とに流れる筈
である。しかし乍ら符号１３８で示すような短絡電流通
路が電解質ヒート１２５の下方に導入されろと、電極１
２４と電解質ビード１２５とを流れる１σ−流の急上昇
が生じるであろう。この市流上昇はデテクタ１２６によ
り検出され、こねによりタイマー１２８がセットされる
。
短絡電流通路ｉ３８の所在の検出後にもデバイス１２２
は右方向への移動を継続し、やがて短絡′電流通路１３
８がアプリケータ１３０の下方に到達するであろう。こ
のときアプリケータはタイマー１２８に応答して、短絡
電流通路１３８を含むエリアの上方の半導体領域１３６
に絶縁材料部をデポジションる。その結果、第８図のチ
ャンバ１１６に於いて導電性光透過材料層例えばＩＴＯ
がデバイスにデポジットされたとき、Ｉ’Ｌ”Ｏは短絡
電流通路１３８７）・ら電気的に絶縁されることになる
。
第１θ図は、前記の如き工程を終えたデバイス１２２を
示す。デバイスｉ２２は、前記導電性基板１３４と半導
体領域１３６と短終電流通路１３８とｔ含む。短絡電流
通路１３８を含むエリア内の半導体領域１３６に、アプ
リケータ１３０によってデポジットされた絶縁材料部１
４０が存在てる・半導体領域１３６と絶縁材料１４０と
の上にＩＴＯの如き辱電性晃透過材料層１４２が形成さ
れる。
絶縁材料１４０は、ＩＴＯ１４２と半導体領域１３６と
の間の界面で短絡電流通路１３ＢとＩＴＯ１４２との間
の通路の抵抗率を実質的に増加する。
その結果、ＩＴＯ１４２は短絡電流通路１３８から実質
的に絶縁される。結局、短絡は流通路１３８の除去が達
成される。
短絡′電流通路の所在を検出するには笑際にはデバイス
に逆バイアスな印加するのが好ましいことも第５図より
理解されよう。デバイスが順方向にバイアスされている
と、デバイスの頓導通が生じる可能性がある、このよう
な状態でも電流の急上昇が生じるため、近流検出デテク
タがこの急上昇を短絡電流通路と誤解する恐れがある。
しかし乍ら逆バイアス状態では同様の事態は生じない。
従って、短絡電流通路の所在の検出には逆バイアスが好
ましい。
第１１図は、短終電流通路を検出するために同じくデバ
イスに対して逆方向である電圧ポテンシャルが使用され
る第９図の具体例同様のシステムである。この場合デバ
イス１５０は既に、導電性基板１５６に重なる半導体領
域１５４の上にＩＴＯ層ム５２を含む。第９図の具体例
と同じく第１１図のシステムは、電極１２４と、電解質
ビード１２５と、電流しきい値デテクタ１２６と、タイ
マー１２８と、′電池１５０７逆バイアスするように配
置された電圧源１３２とを含む。このシステムではアプ
リケータに代えて、別の電極１５８と電圧源１６０と電
解質ビード１６２とが含まれている。電圧源１６０はタ
イマー１２８によって起動されると電極に正電位を作用
させるように借成されている。従って、短絡電流通路１
５３が電極１５８の下方に進むと、デテクタ１２６によ
って予めセットされていたタイマー１２８が電圧源１６
０を起動するであろう。電圧源１６０によって電極１５
８に印加された正電位は、短絡電流通路ｉｓ３とＩＴＯ
ＩＦｉ２とに定流？流れさせ前記の如く■ＴＯのエッチ
を生起して短絡電流通路を除去する。この具体例に於い
て、電解質１２５及び１６２のタイプと０度、並びにデ
バイスに印加される電圧及びデバイスを流れる電流σ）
大きさと極性との各々に与えられる最大制御値は等しく
ない。例えば、　１ｆｔ７７’ｉ：りＪ（’ｉ　２５は
エツチング作用を行なわず導′、ｊＬ性であるだけで十
分なのでＴｌめて薄いＧ−）度でもよいが、電解ｙ−７
：　ｌ　６２はエツチング作用７行なうため余り薄い６
度は使用できない。更に、短絡電流通路ｉ５３に流れる
電流として、電極１５８と′Ｉχ圧源１３２とによって
発生される電流は、電極１２４と電圧源１３２とによっ
て発生される電流よりも実質的に高い値を有し鞘る。こ
れは、′Ｉｌｉ極１２４が短絡電流通路の検出に四カし
、電析１５８が短絡電流通路の除去に使用されるためで
ある、より晶い電流Ｙ使用することによってエツチング
時間の短縮を図ることも可能である。
真性合金領域以外の合金領域は、アモルファス領域でな
（、ｆ＋１えば多結晶領域でもよい。（″アモルファス
”なる用語は、長距離無秩序を有する合金又は材料を意
味しており、短もしくは中距離秩序が含まれていてもよ
く、また、時には成る程度結晶質粒子が含まれていても
よい。）前記の記載に基いて本発明の変更及び変形が可
能である。特にバッチ製造されるデバイスでは、所望の
結果ビ得るように電極６６とビード６８とｔデバイス表
面Ｙ横切りて移動又は掃引させてもよい。また、例えば
グリッド電極が短絡電流通路と液加するエッチエリア内
に伸びていない場合等には絶縁材料８７を必ずしも付加
しなくてもよい。
従って、特許請求の範囲を逸脱すること無く前記の詳細
な記載通りでない本発明の実施が可能であることを理解
されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、複数個のｐ−１−ｎ形電池を含んでおり電池
の各層がアモルファス半導体合金から形成されている完
成タンデム形光電池デバイス即ち縦続形光電池デバイス
の部分断面図、第２図は、第１図の光電池デバイスの連
続製造に適した多重チャンバ式グロー放電デポジション
システムの概略説明図。 第３図は、導電性光透過材料層を形成するためのデポジ
ションチャンバと１本発明の短絡電流通路検出除去シス
テムの１つの具体例と７示す概略説明図。 第４図は、本発明の短絡検出除去数ｒ°の１つの具体例
の拡大概略側面部分図、 第５図は、本発明？更に十分に理解するために示される
典租的光電池デバイスの暗Ｉ−Ｖ曲綿の説明図、 第６図は、光電池デバイスの連続製造システムでの使用
に適した本発明システムの別の具体例の概略側面部分図
。 第７図は、本発明によって短絡電流通路が検出除去され
た光電池デバイスの側面部分図。 第８図を丁、短絡電流通路の検出除去後に光透過材料層
のデポジションチャンバが配置されている本発明の別の
具体例の概略説明図。 第９図は、本発明システムの別の具体例の概略側面部分
図、 第１Ｏ図は、第８図及び第９図の具体例に従って内部の
短絡電流通路が除去された光電池デバイスの側面部分図
、 第１１図は、本発明の短絡電流通路検出除去システムの
別の具体例の概略側面部分図である。 １．６０，８０，１２２，１５０・・・光電池デバイス
。 ５０．１１６・・・工ＴＯデポジションチャンバ。 ５２．１１４・・・短絡の検出除去善行、６６．１２４
，１５８・・・電極、 ＋０４．＋３２，１６０・・・電圧源、７４．１００，
１２６・・・電流しきい値デテクタ。 １０２　＋　１２８・・・タイマー。 代理人弁理士今　　村　　　元 手続補正口 １．事件の表示　　　昭和５８年特許願第１９６９２７
号２、発明の名称　　　光電池デバイスの短絡電流通路
を検出除去するための方法及びシステム ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　　エナージー・コンバージョン・デバイセ
ス・インコーホレーテッド ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル（郵便番号１６０）電話（０３）　　３５
４−８６２３７、補正の対象　　　願書中、出願人の代
表者の欄、図面及び委任状 ８、補正の内容 （１）願書中、出願人の代表者を別紙の通り補充する。 （２）正式図面を別紙の通り補充する。 （内容に変更なし） （３）委任状及び同訳文を別紙の通り補充する。 尚、同日角にて本願に関する優先権主張証明書を提出致
しました。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板の上に重着された半導体領域と前記半導体領
    域上に重着された導電性光透過材料層とを含む型の光電
    池デバイスの製造の際に、前記基板から前記半導体領域
    を経由して前記導電性光透過材料に伸びる短終電流通路
    を除去するための方法であり。 少くとも前記短絡電流通路のエリアで前記導電性光透過
    材料に電解質溶液の被膜を形成し、前記導電性光透過材
    料と前記短絡電流通路との接触を阻止すべく前記短絡電
    流通路と前記電解質とに電流を通すことを特徴とする方
    法。
  2. （２）更に、短終電流通路に電流を通す前記ステップが
    、前記電解質と前記基板との間に電圧ポテンシャルを印
    加するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の方法、
  3. （３）　　史に、前記電圧ポテンシャル印加ステップが
    、前記基板に対して電解質を正に維持することを含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。
  4. （４）　　更に、前記電解質溶液が、畝、塩又はアルカ
    リ溶液のいずれかであることを特徴とする特許請求の範
    囲第３項に記載の方法。
  5. （５）　　更に、前記導電性光透過材料が除去されたエ
    リアで前記半導体領域に絶縁材をデポジットすることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  6. （６）　　基板に重着された少くとも１つの活性半心体
    領域と前記少くとも１つの活性領域に重着された導電性
    透明材料層とを含む型の光電池デバイス製造の際に、前
    記少くとも１つＱ活性領域を通り前記心電性透明材料層
    に達する短絡電流通路を除去するために、 前記短絡電流通路の所在を検出し１次に、前記短絡電流
    通路の抵抗率を実質的に増加づ−る ことを特徴とする方法。
  7. （７）更に、前記短絡電流通路の抵抗率増加ステップが
    、前記等電性透明材料を前記短絡電流通路との電気的接
    続を除去するステップを含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第６項に記載の方法。
  8. （８）更に、前記検出ステップが、前記心電性透明材料
    と前記少くとも１つの活性領域との間に電圧を印加し、
    前記デバイスを通る電流が所定限界値を上回る時を検出
    するステップを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    ６項に記載の方法。
  9. （９）　　更に、前記電圧が、前記デバイスの順導通バ
    イアス電圧より低いことを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項に記載の方法・ （ＩＩ　　更に、前記短絡電流通路上に絶縁材料を付加
    するステップを含むこと、を特徴とする特許請求の範囲
    第６項に記載の方法。 α１１　　基板に重層された半導体領域と少くとも１つ
    の活性領域に重着された透明導電性材料層とを含む型の
    光電池デバイスに於いて基板から半導体領域を経由して
    前記透明導電性層に伸びる短絡電流量路を除去するため
    に、少くとも前記短絡電流通路のエリアで前記導電性光
    透過材料に電解質溶液の被膜を形成する手段と、前記導
    電性光透過材料と前記短絡電流通路との接触を阻止すべ
    く前記短終電流通路と前記電解質とに電流を通す手段と
    を有することを特徴とする光電池デバイスの短絡電流通
    路の除去システム。 ｔＪの　　更に、前記短絡電流通路の所在を検出するだ
    めの検出手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    １１項に記載のシステム。 ０ぞ　更に、前記検出手段が、前記導電性透明材料と前
    記少くとも１つの活性領域との間に電圧を印加する電圧
    源手段と、前記デバイスを通る電流が所定限界値を上回
    る時を検出する検出手段とを含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第１２項に記載のシステム。 ０４　　更に、前記電圧が、前記デバイスの順導通バイ
    アス電圧より低い値であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１３項に記載のシステム。 （１５１更に、前記′已Ｗ＃質溶液が、酸、アルカリ又
    は塩溶液であることを特徴とする特許請求の範囲第１１
    項に記載のシステム。 （ｔｉｌＢ　　更に、前記導電性透明材料が除去された
    デバイスのエリアに、絶縁材料を付加する手段を含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載のシステ
    ム。 ａη　導電性基板に重着された少くとも１つの活性半導
    体領域と少くとも１つの活性領域に重着された導電性透
    明材料層とを含む型の光電池デバイスの製造装置内で、
    前記基板から前記少くとも１つの活性領域を経由して前
    記心電性透明材料層に伸びる短絡電流通路を除去するた
    めのシステムであり、 前記短絡電流通路の所在を検出１−るための検出手段と
    、 前記短絡電流通路の抵抗率を実質的に増加する手段と、 を含むことを特徴とする短終電流通路の除去システム。 α杓　更に、前記短絡電流通路の抵抗率を増加する手段
    が、前記短絡電流通路の上方で前記少くとも１つの活性
    領域に絶縁材料を付加するように構成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載のシステム。 （１１基板と前記基板に重着された半導体領域と前記半
    導体領域に重着された光透過材料層とを含む型の光電池
    デバイスに於いて、前記基板から前記半導体領域内に伸
    びる短絡電流通路を除去するための短絡電流通路除去手
    段が設けられており前記手段が、前記短絡電流通路上方
    で前記半導体領域に設けられた絶縁材料のデポジット層
    の如き前記光透過材相から前記半導体領域への前記短絡
    他流通路の抵抗率を実質的に増加する手段であることを
    特徴とする光電池デバイス。
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