JPS60100480A - 光電変換装置の作製方法 - 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】 この発明は、光照射により光起電力を発生ずるアモルフ
ァス半導体を含む非単結晶半導体が絶縁表面を有する基
板上に設けられた光電変換素子（ｊｌに素子ともいう）
を複数個電気的に直列接続した、高い電圧の発生が可能
な光電変換装置における連結部のパネル側端部の作製方
法に関する。

この発明は、レーザ・スクライブ（以下ＬＳという）に
より光電変換装置を作製せんとした場合、それぞれの素
子を直列に接続する連結部において、基板上の第１の導
電膜と、半導体上の第２の導電膜とがその大きさにより
互いにショー１−　してしまい、電気的に直列接続がさ
れなくなってしまうごとを防ぐため、基板上の第１の導
電膜に比べて半導体上の第２の導電１模を同じまたは小
さくしたことを特徴としている。

この発明は、光電変換装置パネル（以下単にパネルとい
う）の周辺部、特にこのパネルを矩形または長方形とし
た時、外部取り出し電極の形成されていない２側部にお
いても、その連結部即ち１つの素子の下側電極（第１の
導電膜により作られた第１の電極）と隣の素子の上側電
極（第２の導電膜により作られた第２の電極）とが導体
で連結されている。一般にパネルはその側端部において
は、基板が１μ〜Ｏ，ｌｌｌ１ｍの凹面または凸面のそ
りを有している。かかる側端部ではレーザ光の焦点がぼ
けるため、第１の導電膜を所定の素子に必要な第１の電
極の形状に完全に電気的に分離できない。。

またこの第１の電極が酸化スズ、酸化インジュームを主
成分とするＣＴＦとすると、基板の側面に電子ビーム蒸
着法等で形成する際、ＣＴＦがまわりこみ、その側面で
の導通性をＬＳでは除去することができない。

このため第１の導電膜を電気的に開溝（以下第１の開溝
という）のみにより分離してそれぞれの素子用の第１の
電極を形成させることができない。

本発明はかかる欠点を除去するため、この基板上に第１
の導電膜を全面を゛形成した後、その基板端より内部（
一般には０．３〜５ｍｍ　）にレーザ光を用いて開溝（
以下第４の開溝という）を形成させることにより、それ
ぞれの素子用の第１の電極を４本の開溝により回りを取
り囲む構成とせしめた。

かくして前記したごとき基板端部の基板のそり等による
レーザ加工のばらつきによる電極間の電気ショートを除
去することができた。

しかしこの第４の開溝のみでは第２の導電膜により電極
を半導体に形成した場合、それぞれの素子を直列に連結
する連結部においてショートしてしまう場合があること
が判明した。即ち、もし第１の導電膜より大きく外側に
はみ出た第２の導電膜が形成されている場合、この連結
部にて第２の電極はその隣の素子の開溝より外側の第１
の導電膜と電気的に連結する。さらにこの導電膜はリー
クにより前記した第２の電極下の第１の導電ｊ挨とショ
ートして４）るため、素子の上下の電極間が周辺部でシ
ョートしてしまい、光起電力を発生させることができな
くなってしまう。このためこの周端部のショートによる
光起電力の低下を防ぐことは工業上きわめて重要であっ
た。

即ち、本発明はかかる問題を解決し、第４の開溝上方ま
たはこの開溝よりも小さく内側に第２の導電膜を第２の
導電膜炸裂の枠を利用して作製することにより、初めて
１つのパネルにおいて隣あったそれぞれの素子を直列に
側端部にてショートさせることなく連結できることが判
明した。

本発明はかかる集積化構造をマスクを用いずに作製せん
とするものであるが、この集積化の際、余分の工程がか
かりやすい基板の側端部を集積化工程と同−ＬＳＩ程で
成就するものである。

一般にＬＳ方式においては、１０〜１００μ例えば５０
μの巾の線状の開溝により２つの領域を分離することが
可能である。しかしこのＬＳ方式においては、面として
の選択的な除去がきわめて困難であり、製造価格を上昇
させてしまう。さらにＬＳ方式においては、直線状の線
または点を有せしめることは生産性を太き（して好まし
いが、曲線を複雑に走査すると走査スピードが遅くなり
、価格の上昇をもたらす。このことによりＬＳ方式にお
けるパネルの周辺部および集積化構造を作る際に、直線
状でかつ線状の開溝によ、って成就することが工業的に
生産性を高め、きわめて重要である。本発明はかかる特
長を十分用いることによる、光電変換装置の周辺部即ち
パント部、側端部の構造に関する。

さらに本発明においては、このレーザスクライブ工程を
用いるに加えて、そのスクライブラインの合わせ精度に
冗長（余裕）°度をもたせたことが重要である。そのた
め隣合った素子間の第１の電極（下側）と他の素子の第
２の電極（上側電極）とが第２の電極より延在したリー
ドにより第１の電極とその側面において電気的に連結さ
せることにより、スクライブラインの開溝の位置に冗長
度を持たせることができた。

第１図は本発明を用いた光電変換装置のパネル（５０）
を上面より示したものである。即ち、図面において、光
電変換素子（３１）、＜１１）は連結部（１２）を経て
直列に連結して集積化させて光電変換装置（５０）を設
けている。外部引出し電極は（５）、＜４５）が両端部
に設けられている。　パネルの上端、下端に枠と電気的
にショートしないように、分離溝（６２）が設けられて
いる。

第１図のパネルにおいて、その大きさは２０ｃｍ　ｘ６
０ｃｍ、　４０ｃｍＸ１２０ｃｍ、４０ｃｍＸ６０ｃｍ
等の任意の大きさを設計によって得ることができる。

第１図における（Ａ−Ａ’）の縦断面図を第２図に示し
ている。さらに（Ｂ−Ｂ’）の縦断面図を第３図（Ｂ）
に、（Ｃ）を第３図（Ａ）に拡大して示している。番号
はそれぞれに対応させている。

第２図は第１図Ａ−Ａ’の縦断面図をその製造工程に従
って示す。即ち、本発明方法の製造工程を示す縦断面図
である。

第２図（Ａ）において、絶縁表面を有する基板例えば透
光性基板（１）即ちガラス板（例えば厚さ１．２　ｍｍ
、長さく図面では左右方向）　６０ｃｍ、中２０ｃｍ）
または透光性有機樹脂を用いた。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１５００人
）　＋ＳｎＯ，（２００〜４００人）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（
１５００〜２０００人）を真空蒸着法、ＬＰＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法またはスプレー法により形成させた。

この第１の導電膜は外部引出し電極部においては不要で
あるが、マスクを用いた製造価格の上昇を避けた。かく
して電４ＩＡ領域（５）上にもＣＴＦが形成される。こ
の後、この基板の上側より、ＹＡＧレーザ加工加工日本
レーザ製）により０．５〜３Ｗ出力を加え、スポット径
３０〜７０μφ例えば５０μφ、周波１ａ７Ｋｌｌｚ、
パルス中１０μ秒をマイクロコンピュータを制御して照
射し、その走査によりスクライブライン用開溝（１３）
、＜１３’）を形成させ、各素子領域間および外部引出
し電極領域（５）を分割した。

そして第１の電極（３７）、（３９）を作製した。

この第１のＬＳにより形成された開溝（１３）、＜１３
’）は巾約５０μ長さ２０ｃｍとし、深さは第１の電極
それぞれを完全に切断分１ｉ０１１１．た。この長さは
第１図における図面の上端から下端まで通り抜けさ−１
、開溝の形成の走査スピードを２ｍ／分と速くさせた。

かくして外部引出し電極領域（５）、第１の素子領域（
３１）および第２の素子イ「ｊ域（１１）を構成させた
。これらの素子の中は１０〜２０ｍｍとした。

加えて第３図に示すごとく、本発明方法の基板の側部に
おける分離溝用の第４の開溝（５６）も同様のＬＳプロ
セスにより作製した。その結果、パネルにおける素子領
域（３１）を周辺部の不均質な導電膜（３３）　ＦＥＩ
ち側端部での凹部凸部の基板のそりでレーザ光の焦点が
ぼけ、開溝（１３）、＜１３’）の形成できない領域（
３４）と電気的に分離した。かくして素子が作られる活
性領＠　（３２）において、開溝（１３）、＜５６）に
より素子（３１）、（１１）の第１の電極をとりこんで
電気的に周辺部と分離した。

この後、この導電膜、第１の開溝および第４の開溝を覆
い上面にプラズマＣＶＤ法またはＬＰ　ＧＶＤ法光ＣＶ
Ｄ法、光ブラダ？　ＣＶＤ法、ＬＴ　ＣＶＤ法（Ｉ（Ｏ
ＭＯＣＶＤ法ともいう）により光照射により光起電力を
発生させる非単結晶半導体特にＰＮまたはＰＩＮ接合を
有する非単結晶半導体Ｎ（３）を０．２〜１．０μ代表
的には０．４〜０．６μの厚さに形成させた。その代表
例は、Ｐ型半導体（Ｓｉｘ（，１−Ｈｘ　＝０．８５０
〜１５０人Ｘ４２）　−１型アモルファスまたはセミア
モルファスのシリコン半導体（０，４〜０．６μＸ４３
）−Ｎ型の微結晶（１００〜２００人）または５ｉｘＣ
Ｉ−ｘ（０＜Ｘ＜１　例えばｘ　＝０．９　）の半導体
（４４）よりなる１つのＰＩＮ接合を有する非単結晶半
導体（３）とした。さらにこの半導体としてＰ型半導体
（ＳｉｘＣ＋−ｘ）　−Ｉ−型Ｓｉ半導体−Ｎ型Ｓｉ半
導体−Ｉ）型Ｓｉ半導体−Ｉ型５ｉｘＧｅ　＋−ｘ半導
体−Ｎ型半導体よりなる２つのＰＩＮ接合と１つのＩＩ
Ｎ接合を存するクンデム型のＰＩＮＩＩＩＮ・・・Ｉ”
ＩＮ接合の半導体（３）としてもよい。

かかる非単結晶半導体（３）をＣＴＦ　（２）および開
溝（１３）、（１３’）上の全面にわたって均一の膜厚
で形成させた。さらに第２図（Ｂ）に示されるごとく、
第１の開溝（１３）の左側に第２の開ｔｉ（１８）を５
０μの巾に１００〜２００μの距Ｉｔ！Ｉｔ　（１，７
）をわたらせて第２のＬＳＩ程により形成させた。

かくして第２の開演（１８）は第１の電極の側面（８）
、＜　９　’）を露出させた。この開溝において、ＣＴ
Ｆはそのコンタクトを構成する部分として側面のみでは
なく上面または」二面と側面とをシＷ呈させてもよい。

この第２の開溝により形成された第１の電極の右側の側
面（９）の存在は、第１の電極（３７）の側面（１６）
より左側の第１の素子の第１の電極位置上にわたって設
けられている。

そして第２図（Ｂ）に示されるごとく、第１の電極（３
１）の内部に入ってしまうことにより、第１の電極の側
面を（８ル（９）と露出せしめている。

かくすることにより、第１の素子の第１の電極（３７）
の一部が第２の開溝の右側に残存している。

かかる残存領域がない場合、レーザー光の高熱（〜２０
００℃）によりこの開溝の近傍がレーザアニールされ多
結晶性となり絶縁性に劣化が起きてしまう。この多結晶
は基板のガラス基板表面上に著しく発生しやすいため、
この凸部（９）によりこの結晶化を防ぎ、側面（９）と
（１６）とが電気的にショートしてしまうことを防いで
いる。即ち、第２図（Ｃ）における第１の電極（３９）
と同じ素子の第２の電極（３８）とがショートしてしま
うことを防ぐことができた。

この（９）の部分に残存するＣＴＦは２０〜２００μの
巾を有せしめた。このレーザ光が０．５〜３Ｗで多少強
すぎてこ０ＣＴｌ＋　（３７）の深さ方向のすべてを除
去してしまい、その結果、側面（８）に第２図（Ｃ）で
第２の電極（３８）を密接させても実用上何等問題はな
い。即ちレーザ光の出力パルスの強さに余裕を与えるこ
とができることが本発明の工業的応用の際きわめて重要
である。

第２図において、さらにこの上面に第２図ＣＣ’）に示
されるごとく、裏面の第２の導電膜（４）を形成し、さ
らに第３の１．Ｓ法により、切１１ｉ分離用の第３の開
溝（２０）を形成した。

この第２の導電膜（４）は透光性導電膜を１００〜１４
００人の厚さにＩＴＯ（酸化インジュームスズ）により
形成し、さらにその上面にチタン（１０〜５０人）、銀
（１００〜５００人）４クロムを３００〜３０００人の
厚さに形成した。またはＩＴＯ上にクロムを３００〜３
０００人の厚さに形成した。例えばＩＴＯを１０５０人
、クロムを１５００人の２１＃ｊ構造とした。

このクロム上にニッケルその他の金属を形成してもまた
クロムの代わりにニクロムを用いることも可能である。

この第２の導電膜の大きさは、側部において第３図（Ａ
＞に示されるごとく、第４の開溝上方またはこの開溝よ
りも素子領域（活性領域）側（３２）（内部側）にその
端部（５７）が設けられている。

この第２の導電膜の端部の作製は、第２の導電膜を電子
ビーム蒸着法にて作製の際、基板ホルダ（枠）により周
辺部をマスクして作製した。

かくのごとく枠を用いると、この第２の導電膜の側端部
に関し、何等の新しい工程を必要としないという特長を
有する。

かくのごとく第２の導電膜の端部（５７）を第１の導電
膜の第４の開溝の上方または内側（好ましくは開溝の内
部端（３５）の内側）に設けたため、第２の素子（１１
）の第２の電極が連結部（１２）を介し同じ素子の第１
の電極と側端部（３４）の第１の導電膜のショートによ
り短絡することを防ぐことができた。

かくのごとき裏面電極をレーザ光を上方より照射して第
２の電極を切断分離して第３の開溝（２０）（ｒｌＪ５
０μ）を形成した場合を示している。このし−ザ光の照
射により、昇華性導体のＩＴＯおよびクロムを選択し除
去することが可能となった。この時、レーザ光の焦点を
この第２の導電膜に対して合わせ込んでいるため、パネ
ルの側部（３４バ第３図）において、その下の半導体が
実質的に開講（６８）が形成されにくいことがわかった
。

さらに、この第３の開溝下の半導体上部を酸化（４０）
　してそれぞれの電極間のクコストーク（リーク電流）
の発生を防止した。

かくして第２図（Ｃ）に示されるごとく、複数の素子（
３１＞、＜　１１　）を連結部（１２）で直列接続した
。

第２図（Ｄ）はさらに本発明を光電変換装置として完成
させんとしたものであり、即ちバッジヘイジョン膜とし
てプラズマ気相法により窒化珪素膜（２１）を５００〜
５０００人の厚さに形成させ、各素子間のリーク電流の
発生を防いだ。さらに外部引き出し端子（２３）を周辺
部（５）にて設けた。これらにポリイミド、ポリアミド
、カプトンまたはエポキシ等の有機樹脂（２２）を充填
した。

かくして照射光（１０）に対し、この実施例のごとき基
板（６０ｃｍ　ｘ　２０ｃｍ＞において各素子を中１４
．３５ｍｍ、連結部の＄１５０μ、外部引出し電極部の
中１０ｍｍ、周辺部４ｍｍにより、有効面積（１９２ｍ
ｍ　ｘ　１４．３５ｍｍ　Ｘ　４０段　１１０２Ｃ１１
！即ち９１．８％）を得ることができた。その結果、セ
グメントが９．３％の変換効率を有する場合、パネルに
て７．６％（ＡＭＩ　（１００ｍＷ　／ｄ））にて９．
３　Ｈの出力電力を有せしめることができた。

さらに金属マスクをまったく用いないため、大面積パネ
ルの製造工程において何等の工業上の支障がなく、大電
力発生用の大面積低価格大量生産用にきわめて適してい
る。

この結果、パネルの有効面積の向上に役立つことができ
た。

第３図は第１図における（Ｂ−Ｂ’）および（Ｃ）の拡
大図である。

第３図（Ａ）において、２つの素子（３１ル（１１）お
よび連結部（１２）を有している。側端部（３４）にお
いても、＄３図（Ｂ）に示すごと（、ＣＴＦ（５９）が
残存してしまう。このため、これらの導体が残存しても
、素子（３１）、＜　１１　）が動作不能を起こさない
ようにするため、さらにこの導体（５９）が残存しても
、ここの部分でパネルを外枠（６０）に固定することが
可能な構造を有せしめている。

即ち、基板の側端部（３３）にそって、第１の導電膜（
２）は第４の開溝（５Ｇ）を形成している。

さらにこの第４の開溝を覆って、半導体（３）を形成す
る。その後、この半導体上に第２の導電膜をその端部（
５７）が第４の開溝（５６）の上方またはその内側に設
けている。

この分離溝（６２）により隣合った素子の第１の電極同
志がショーＩ−シても、第４の開溝（５６）によりショ
ートを防ぐことができた。また炭素繊維枠（６０）によ
り、導体（３４）が加圧され、ショー１−シても素子（
３１）、＜ｉｌ）は何等の特性劣化がない。

即ち、側端部は開溝（５（３）、側端（５７）による分
離溝（６２）により初めて安定に外枠（６０）等と固定
が可能となった。さらに、ＩＡＪ脂（６３）で枠と光電
変換装置と固定しても、十分信頼性の高い装置とするこ
とが可能となった。

またさらにこのパネル例えば４０ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍま
たは６０ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍを６ケまたは４ヶ直列にア
ルミサツシ枠内に組み合わせることによりパッケージさ
せ、１２０ｃｍ　Ｘ　４０ｃｍのＮＥＤＯ規格の大電力
用のパ諏ルを設けることが可能である。

またこのＮＥＤＯ規格のパネルはシーフレックス等の合
わせ接着剤により他のガラス板その他の機械的基板体を
本発明の光電変換装置の反射面側（図面では上側）には
りあわせて複合体とし、風圧、１雨等に対し機械強度の
増加を図ることも有効である。

第１図〜第３図において光入射は下側のガラス板よりと
した。しかし本発明はその光の入射側を下側に限定する
ものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光電変換装置のパネルである。 第２図は本発明の光電変換装置の製造工程を示す縦断面
図である。 第３図は本発明の第１図の光電変換装置を拡大して示し
た縦断面図である。 ヲｌノ２Ｉｆ Ｍ ０ ＣＢ＞ 不釧図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁表面を有する基板上に第１の導電膜を形成する
   工程と、前記基板の側部において前記基板端より内側に
   レーザ光を用いて開溝を形成させて前記基板上の第１の
   導電膜の内部と前記基板端とを電気的に分離する工程と
   、前記第１の導電膜および前記開溝を覆って非単結晶半
   導体を形成する工程と、該半導体上に密接して第２の導
   電膜を前記開溝の上方または内側に形成する工程とを有
   することを特徴とする光電変換装置の作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、第２の導電膜は前
   記基板を保持する枠をマスクとして該粋のない内部側の
   非単結晶半導体上に第２の導電膜を形成することを特徴
   とする光電変換装置の作製方法。