JPS6030184A - 光起電力装置の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は光」−ネルキを直接電気」−不ルキに変換する
光起電力装置の製造功誌に開−る。

〈口〉　従来技術 この種光起電力装置に於いて、その光感応層に非晶質シ
リコンの如き非晶質゛Ｌ心導体２に１４１本膜として用
いたものは既に知られている。

第１図は、上記非晶質半導体膜を用いた（を来の光起電
力装置を示し、（１〉はガラス・耐熱プ７スチ７り等の
絶縁性且つ透光性を山する。！Ｉ（板、（２ａ　）（２
ｂ　）（２ｃ　Ｌ＝は基板（１）上に一定間隔【゛被着
された第１電極膜としての透明導電膜、（３ａ）（３ｂ
Ｈ３ｃ）・・は各透明導電膜上に重畳被着さＪ′した非
晶ｆｆ？導体膜、（４ａ　）（４ｂ　）（４ｃ　Ｌ　は
各非１１１１質半導体膜上にオーミック的に重畳被着さ
れ、かつ各右隣りの透明導電膜（２ｂ　）＜２ｃ　）・
　に、４１１分的に重畳せる第２電極膜としての裏面’
＆極膜−Ｃ：　、１’）る。

各非晶質半導体膜（３ａ　）＜３ｂ　）（３ｃ　）　−
は、そＱ）内部に例えは膜面に平行なＰＩＮ接合をρ？
み、徒って透明基板（１）及び透明導電膜（２ａ　）＜
２ｂ　）（２ｃ）・・・を順次介しＣ光入射があると、
光電、（Ｅ）ｊを発生ずる。各非晶質半導体膜（３ａ　
＞（３ｂ　）（３ｃ　）内で発生した光起電力は裏１１
１ｉ　′電極膜（４ａ）（４ｂ　）（４ｃ、）での接続
により直列的に相加される。

この様な装置におい工・、光利用効率を左右する一つの
要因は、装置全体の受光面積（即ち、基板面積）に対し
、実際に発電に寄与するＪｌ’品質半導体膜（３ａ　）
（３ｂ　）（３ｃ　）・・の総面積の占める割合いであ
る。然るに、各非晶質半導体膜（３ａ　）（３ｂ　）（
３ｃ）　・の隣接間に必然的に存在する非晶質半導体の
ない領域（図中符号ＮＯＮで示す領域）は上記面積割合
いを低下させる。

従って光利用効率を向上するには、まリー透明導電膜（
２ａ　）（２ｂ　）（２ｃ　）・　の隣接間隔を小さく
し、そして非晶質半導体膜（３ａ　）（３ｂ　）（３ｃ
　）　・の隣接間隔を小きくせねばぼらない。

この様な間隔縮小は６膜の加工精度°Ｃ決まり、従って
、従来は細密加工性に儂れ１−いるη：真蝕刻技術が用
いられている。この技術による場ｇ、基板（１）上全面
への透明導電膜の被着工程と、ソオトレジスト及び工７
チングによる各個別の透明導電膜（２ａ　）（２ｂ　）
（２ｃ　）　の分離、即ち、各透明導電膜＜２ａ　＞（
２ｂ　）（２ｃ　）・の隣接間隔部分Ｑ、）除去工程と
、これら各透明導電膜上を含む基板（１）」−全面・＼
の−Ｊ１晶質を導体膜の被着工程と、ノオＩ−１／ンス
ト及びエンチングによる各個別の非晶質半導体膜（３ａ
　）（３ｂ　）（３ｃ　）　の分離、即ち、各非晶質半
導体膜（３ａ　）（３ｂ　）（３ｃ　）　の隣接間隔ｄ
１５分の除去工程とを順次繰ることになる。

しかし乍ら、写真蝕刻技術は細密加工上Ｃ優れてはいる
が、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのビンポー
ルや周縁での剥れにより非晶質半導体膜に欠陥を生じさ
せやすい。

特開昭５７−１２５６８号公報に開示さｔ′したｉイｊ
１支１４ｉｆは、レーザビームの照射による膜の焼き切
りで上記隣接間隔を設けるものであり、写に蝕刻技術で
必要なフλＩ・レジストを一切使わず細密加工性に忌む
その技法は上記の課題を解決ｊ゛るＪニＴ極めで有効で
ある。

断る公開公報によれば直列接続される光を変換領域（５
ａ　）（５ｂ　）（５ｃ　）・の接続形態は第１図に示
４如く、隣接間隔に面接露出しノー透明導’ｔｌｉ　Ｉ
＋ダ巳（２ａ）（２ｂＸ２ｃ）　上にその隣接間隔の長
手方向に亘って左隣りの裏面電極膜（４ａ　）（４ｂ）
（４ｃ　）・が延在することにより実現されており、従
−）で、１枚の透明４電膜、半導体膜及び裏面電極膜を
複数の光電変換領域（５ａ）（５ｂバ５ｃ）　に跨って
各々被着形成後毎にレーザビームの照射を族４−二とに
なる。

しかし乍ら、上述の如き方法によれば半導体膜壮裏面電
極膜の被着前にレーザビームの照射により溶断され、各
光電変換変換領域（５ａ　Ｈ５ｂ　）（５ｃ〉・緑に分
割せしめられるために、分割後に於い−（被着きれる裏
面を極膜との界面に大気中の水分や塵埃及び半導体膜の
溶断破片等の介在かイφか−からも発生し、裏面電極膜
（４ａＨ４ｂ）（４ｃ）・・・の接着力の低ド及び電気
的特性の劣化を招く原因となっていた。

（ハ）発明の目的 本発明は斯る点に鑑みて為きれたものであって、その目
的は半導体膜の加工にエネルギビームを使用するにも拘
らず、該半導体膜と裏面電極膜との界面に大気中の水分
や塵埃及び半導体膜の溶断破片等の介在を防止し、光利
用効率を向上せしめることにある。

（ニ）発明の構成 本発明光起電力装置の製造方法は、基板の絶縁表面に離
間配置された複数の第１電極騰に跨がる１枚の半導体膜
及び第２電極膜を積層被着した後、上記第２電極膜及び
半導体膜をエネルギビーｌ、の照射により連続して除去
し第１電極膜の一部を電気的に露出上しめ各光電変換領
域毎に分割すると共に、上記電気的に露出した第１電極
膜に、隣接せる光電変換領域の第２電極膜を上記エネル
ギビー１１の照射による溶融により延在上しめ、該第２
電極膜と第１電極膜とを電気結合する、構成にある。

（ホ）　実施例 第２図乃至第８図は本発明実施例方法を工程順に示して
いる。第２図の工程では、厚さ１　ｍｍ〜３ｍｍの透明
なカラス基板（１０）上全面に、厚さ２０００人〜５０
００人の酸化錫からなる第１［極膜としての透明導電膜
（１１）が被着される。

第３図の工程では、隣接間隔部（１１°）がレーザビー
ムの照射により除去されて、個別の各透明導電膜（１１
ａ　）（１１ｂ　）（１１ｃ　）　が分離形成される。

使用されるレーザは波長約１．０６ｕｍ、エネルギ密度
７Ｘ　１０７Ｗ　／　ｃｍ２のＮｄ：　ＹＡＧレーザが
適当であり、隣接間隔部（ｕ’）の幅（Ｌｌ）は約１０
０．ｕｍに設定される。

第４図の工程では、各透明導電膜＜１１　ａ　＞（１１
ｂ　＞（ｌｌｃ）　の表面を含んで基板（１０）上全面
に連続的に連なった１枚の厚さ５０００人〜７０００人
の非晶質シリコン膜（１２〉が周知のノラン雰囲気中で
のクロー放電により被着される。斯るシリコン膜（１２
）はその内部に膜面と平行なＰＩＮ接合を含み、従って
より具体的には先ずＰ型の非晶質シリコン膜が被着され
、次いで１型（ノンドープ）及びＮ型の非晶質シリ：１
ン膜が順次積層被着される。更に非晶質シリコン膜（１
２）を分割することなく厚さ２０００人〜１μｍの連続
した１枚のアルミニウム及びチタン銀との２層構造から
なる第２電極膜と舅又の裏面％を極膜（１３）を真空蒸
着により上記ソリコン膜（１２）上に積層する。

第５図の工程では、隣接間隔部（１４）にレー゛す゛ビ
ームを照射して、複数の透明導電膜（１１ａ　）（１１
ｂ　＞（１１Ｃ）・・・全面に跨がって積層被着された
裏面電極膜（１３）及び非晶質膜（１２）をその厚み力
面に同時に溶断除去し透明導電膜（１１ａ　）（１１ｂ
）（１１）（１１ｃ　）の一部を露出せしめる。使用さ
れるレーザは波長約１．０６．ｕｍ、エネルギ密度５Ｘ
　１０７Ｗ　／　Ｃｍ２のＮｄ：ＹＡＧレーザが適当で
あり、非晶質シリコンＨ＃、（１２）をレーザ除去時、
一時的に透明導電膜（ｌｌａ）（１１ｂ　）（１１ｃ　
）をレーザビームが直撃するために、走査速度等を適宜
選択し直撃による膜への影響を抑圧する。斯るレーザビ
ームの照射により除去された隣接間隔部（１４）の幅（
Ｌ２）は約１００．ｕｍに設定きれる。

ここで非晶質シリコン膜（１２＞のパターニングが裏面
電極膜（１３）の被着後、細密加工性に富むレーザビー
ムの照射により施されていることに注目すべきである。

即ち、非晶質シリコン膜（１２）はグロー放電により被
着形成後、直ちにその表面は真空蒸着工程に移イゴし裏
面電極膜り１３）によっ（被われるので、非晶質シリコ
ン膜（１２〉と裏面′Ｃ極膜（１３）との界面は人気中
の水分及び塵埃、史にはレーデビームによる溶断破片の
付着から保護される。

更にこのレーザビームによる除去上程に於いて除去され
る・＼き裏面電極膜（１３）と非晶質・ノリ′−ｚン膜
（１２）との熱伝導が相違することについても注目ずへ
きである。即ち、通常非晶質シリコン膜（１２）と接す
る裏面Ｔｌｉ、極膜（１３）部分はアルミニウムの如く
オーミンク金属から形成され良熱伝導性を備えでおり、
第６図に第５図に於けるレーザビームの照射により除去
された隣接間隔部＜１４）ｔ−拡大して示す如く、し・
−ザビームの照射により隣接間隔部（１４）に位置して
いた裏面電極膜（１３）及び非晶質シリコン膜（１２゛
）は除去されるものの、断る除去過程に於いてレーデビ
ームの照射を受けた除去されようとしている裏面電極膜
（１３゛）からの主とし−Ｃ熱伝導により最終的に残存
する隣接間隔部近傍の裏面電極膜（１３ａ　）（１３ｂ
　Ｘ１３ｃ　）・の内融点の低い主にアルミニウムが溶
融し、該溶融した裏面電極膜（１３ａ　）（１３ｂ　）
（１３ｃ　）−・は非晶質シリコン膜（１２°）（１２
’　）の除去に伴なって該非晶質シリ：１ン膜（１２ａ
　）（１２ｂ　）（１２ｃ　）の側面に沿って露出した
透明導電膜（１１ｂ　＞（１１ｃ　）・・の露出部（ｌ
ｌｂ’　＞（ＩＩＣ’　）にまで延在する。斯る露出部
（ｌｌｂ’＞（ｌｌｃ’）にまで至る裏面電極膜（１３
ａ　）（１３ｂ　）　の延在が第７図の如く不十分な場
合、該露出部（ｌｌｂ’）（ｌｌｃ’＞に対して左隣り
に隣接する裏面電極膜（１３ａ）（１３ｂ　）−’のエ
ッヂ部（１３ａ’＞（１３ｂ’）のみを低出力のレーザ
ビーム例えはＩ　Ｘ　１０’Ｗ　／′Ｃｍ２で照射し、
該エッヂ部（１３ａ’）（１３ｂ’）を溶融せしめて該
裏面電極膜（１３ａ）（１３ｂ）の溶融物を露出部（ｌ
ｌｂ’＞（ｌｌｃ’）”導く。

第８図の工程では」−記透明導電膜（ｌｌｂ）の露出部
（ｌｌｂ’）に延在した裏面電極膜（１３ａ　）（１３
ｂ　）の内、当該充電変換領域（１５ｂ）のものか最終
的に残留すると、その光電変換領域（１５ｂ）は非晶質
シリコン膜（１２ｂ）を挾んで対向する透明導電膜（ｌ
ｌｂ）と裏面電極膜（１３ｂ）との電気結合により短絡
するので、斯る短絡を防止すべく隣接間隔部近傍の一旦
溶融せしめられた裏面電極膜（１３ｂ）のエッヂ部（１
３ｂ”）をエネルギビームの照射により除去する。

この様にして左隣りの光電変換領域（１５ａ）と右隣り
の光′ｖＬ変換領域（１５ｂ）とは裏面電極膜（１３ａ
）と透明ＪＩＡ電膜（ｌｌｂ）との結合により電気的に
直列接続される。

尚、以上の実施例に於いては隣接間隔部（１４）の透明
導電膜（１１ｂ　Ｘｌｌ　ｃ　）は非晶質シリコン膜（
１２’）のレーザビームの除去により直接露出せしめら
れていたが、この透明導電膜＜１１　ｂ　）（１１ｃ　
）の露出部（ｌｌｂ’）（ｌｌｃ’）が斯るレーザビー
ムの直撃により損傷を受ける場合、該露出部（ｌｌｂ’
＞（ｌｌｃ’）を非晶質シリコ／膜（１２）の被着工程
に先立って保護金属膜で被覆せしめ上記レーザビームの
直撃から保護しでも良い。従って、保護金属膜を介在せ
しめた実施例にあ−）では非晶質シリコン膜（１２）が
レーザビームの照射により除去されても透明導電１摸（
１１ｂ　）（１１ｃ　）は直接露出するに至らないが保
護金属膜が露出することによって、該導電膜（ｌｌｂ）
（ｌｌｃ）は実質的、即ち電気的に露出することになり
、透明導電膜（１１ｂ　０１１　ｃ　）と裏面電極膜（
１３ａ）＜１３ｂ）との電気結合は支障なく行なわれる
。

（へ〉　発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、複数の第１電極
膜に跨がって被着された１枚の半導体膜は、各光電変換
領域毎に分割せしめられるＲｉｆに第２電極膜が積層被
着されるの１、該第２電極膜自身か半導体膜との界面を
被い大気中の水分及び塵埃等の（リー着に対し保護膜と
して作用し、半導体膜の加工に細密加工性に富み光利用
効率を向上ゼしめることのできるエネルギビームの使用
を可能ならしめ得る。更に、エネルギビームの照射を受
けた第２電極膜の一部は電気的に露出した第１電極膜に
溶融延在するので、斯るエネルギビームノｐ＝射により
各光電変換領域毎の分割と同時に隣接せる光電変換領域
の第１電極膜と第２電極膜との電気結合を施すことがで
き、製造工程の簡略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光起電力装置を示す断面図、第２図乃至
第８図は本発明実施例方法を一工程別に、ｊ。 す断面図、である。　“ （１０）・・基板、（１１）（１１ａ　）（１１ｂ　）
（１１ｃ　）−−透明導電膜、（１２）（１２ａ　）（
１２ｂ　）（１２ｃ　Ｌ−非晶質シリコン膜、（１３）
（１３ａ　）（１３ｂ　）（１３ｃ　Ｌ裏面電極膜、（
１４）　−隣接間部部。 １ 第２図 １ Ｕ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＜１）絶縁Ｊ而を有する基板の該表面に、上記基板側か
   ら積層された第１電極膜、半導体膜及び第２電極膜を少
   くとも含む複数の光電変換ＩＩ域を離間配置セし７めた
   光起電力装置の製造方法であって、上記絶縁表面に離間
   配置された複数の第１電極膜に跨かる１枚の半導体膜及
   び第２電極ノ脅を積層波谷した後、上記第２電極膜及び
   半導体膜をエネルギビームの照射によりｊＵｊ統し−し
   除去し第１電極膜０’）　−−ａｌｉを電気的に露出せ
   しめ各光電変換領域毎に分Ｗｌｌ　’−４ると共に、上
   記電気的に露出した第１′電極膜に、１（ル接七る光電
   変換領域の第２電極膜を上記エイ、ルキヒ〜）、の照射
   による溶融により延在せしめ、該第２電極膜と第１電極
   膜とを電気結合せしめたことを特徴と４−る光起電力装
   置べの製造方法。