JPS6031258A - 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 本発明は太陽光等の光エネルギを直接電気エネルギに変
換する光起電力装置の製造方法に関する。

（→　従来技術 光エネルギを直接電気エネルギに変換する光起電力装置
、所謂太陽電池は無尽蔵な太陽光を主たるエネルギ源と
しているために、エネルギ資源の枯渇が問題となる中で
脚光を浴ている。

第１図は斯る光起電力装置を示し、（υはガラス・透光
性プラスチック等の絶縁基板、（２ａ）（２ｂ）Ｃ２０
）は該絶縁基板（１）の−主面に並設された複数の光電
変換領域で、該変換領域（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）の各
々は、絶縁基板（１）側から酸化スズ（Ｓｎ０２）、酸
化インジウムスズ（Ｉｎ２０ｓ−８ｎＯｚ　）等の透明
酸化電極材の第１電極１ｍｃＳ＆）Ｃ５ｂ）Ｃ５Ｑ）と
、ＮＬｔハを入射側からＰ工Ｎ接合を有するアモルファ
スシリコン等Ｏ膜状光半ｉ体層（４ａ　）　（４ｂ　）
　（４ｃ　）　、！：、該光’ｔａ１層（４ａ）（４ｂ
）（４Ｑ）と、ｔ−ミック接触するアノベニりムＡ／等
の第２電＆層（５ａ）（５ｂ）（５８）、！：、を順次
ＭＩｋセシメｆｃ積層構造を成している。更に、上記並
設された光電変換領域（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）は右隣
シの光半導体層（４ｂ）（４ｅ）下面から絶縁基板（１
）上に露出した第１電極層（３ｂ）（３（りの露出部（
６ｂ’）（５０つに、左隣シの光半導体層（４ａ）（４
ｂ）上面から延出して来た第２電極層（５ａ）（５ｂ）
の延長部（５！Ｌ’）（５ｂ’）が直接結合し、従って
複数の光電変換領域（２＆）（２ｂ）（２ｃ）は電気的
に直列接続される。

この様な装置に於いて、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光電変換領域（２ａ）（２ｂ）
（２Ｃ）Ｃ’ｔ’Ｈｉ積（Ｄ占め１４合いである。然る
に各光電変換領域（２ａ）（２ｂ）（２ｅ）の隣接間隔
に必然的に存在する分離領域は上記面積割合いを低下さ
せる。

従って、光利用効率を向上させるためには各光電変換領
域（２ａ）（２ｂ）（２ｅ）Ｏ隣接間隔である分離領域
を小さくしなければならない。

斯る間隔縮小は各層の加工精度で決ま）、従うて、細密
加工性に優れてｂる写真蝕刻技術が有望である。この技
術による場合、基板（１）全面への第１電極層の被着工
程と、？オドレジスト及びエツチングによる各個別の第
１電極層（３ｍ）（３ｂ）（３ｅ）の分離、即ち各第１
電極層１ｌｌ）（３ｂ）（３ｃ）の隣接間隔部分の除去
工程と、を順次経た後、同様の被着工程及び除去工程を
光半導体層（４”）（４ｂ）（４ｃ）並びに第２電極層
（ｓａ）（５ｂ）（５ｃ）についても各々再度繰シ返し
行なうことになる。

然し乍ら、上記写真蝕刻技術は水洗い等のウェットプロ
セスを含むために、膜状を成す光半導体層（４ａ）（４
ｂ）（４ｃ）にピンホールが形成されることがあシ、次
工程で被着される第２電極材が斯るピンホールを介して
第１電極層（６＆）（３ｂ）（３ｃ）に到達する結果、
該第１電極層（５＆）（５ｂ）（５ｅ）は当該光電変換
領域（ｚａ）（２ｂ）（ｚｅ）ｏ光半導体７１（４１（
４ｂ）（４ｅ）を挟んで対向する第２電極層（５Ｂ）（
５ｂ）（５（りと電気的に短絡する事故を招いていた。

また、第２電極層（５Ｊ’）（５ｂ）（５Ｃ）がオーミ
ック接触する光半導体層（４ａ）（４ｂ）（４ｅ）の接
触面は上記写真蝕刻技術によるフォトレジストの塗布・
剥離及び水洗いに於いてピンホールが形成ちれないまで
も膜質が劣化せしめられると共に、水洗いに使用した水
が僅かながら残留し次工程で被着される第２電極層（５
ａ）（５ｂ）（５０）を腐食する危惧を有して騒た。

特開１１ｆ１５７−１２５６８号公報に開示された先行
技術は、レーザビーム照射による層の焼き切）で、上記
隣接間隔を設けるものであシ、写真蝕刻技術を使わない
その技法は上記の課題を解決する上で極めて有効である
。

斯るレーザ技術によシ第１図の如き光起電力装置を製造
°する場合、第１電極層、光半導体層及び第２電極層は
各層被着工程終了後に各光電変換領域（２ａ）（２ｂ）
（２ｃ）毎ニレーザヒームノ照射によ）分離される。こ
のレーザビームの照射による分離に於いて留意しなけれ
ばならないことは、焼き切らんとする膜部分の下に他の
膜が存在しておれば、それに損傷を与えないことである
。

さもなければ、目的の膜部分を焼き切った上、必要とし
ない下の膜までｆｓき切ってしまう。

上記先行技術はこの要求を満すべく第１電極層、光半導
体層及び第２電極層の閾値エネルギ密度が加工する順序
に小さいことに着目し、レーザビームの出力を選択する
ことを提案してｂる。

然し乍ら、上記レーザビーム出力の選択はレーザビーム
を対物レンズを介してビームを収束せしめる度合、即ち
ビーム径を調整することによって行なわれるために、上
記対物レンズと被加工面との距離を常に一定に保持しな
ければビーム径が変動し、大面積化が要求される光起電
力装置にありて斯るビーム径を厳密に制御することは製
造工程上困難である。

（ハ）発明の目的 本発明は斯る点に鑑みて為されたものであって、その目
的は細密加工性に富むレーザ技術の使用を可能ならしめ
ることにある。

に）発明の構成 本発明光起電力装置の製造方法は、基板の絶縁表面に配
置された第１電極層を連続的に覆う膜状の光半導体層を
被着した後、該光半導体層をエネルギビームの照射によ
シ除去し複数の光電変換領域毎に分割すると同時に上記
第１電極層の一部を直列接続せしめるべく電気的に露出
せしめるに際し、該露出部を予め上記エネルギビームの
照射に対して難加工性の導電保護層を被覆して斯るエネ
ルギビームの照射によシ当該導電保護層上の光半導体層
のみを選択除去し、残存露出した該導電保護層を上記第
１電極層の電気的露出部とした、構成にある。

に）実施例 第２図乃至第６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、その表面全域に厚み５００λ〜４０
００にの酸化インジウムスズから成る第１電極層鴎が被
着された厚み１ｘｒｒａ−３ｍＩＢ！程度の透明なガラ
ス製絶縁基板ａυを用意し、予め第１電極互鈷に隣接す
る光電変換領域の直列接続に必要な露出部を保設すべく
、マスクを介して該第１電極層叫に比してＬ／−ザビー
ムの照射に対して難加工性の導電保獲層叫を電子ビーム
蒸着、真空蒸着、スパッタ等によシ幅（Ｗｌ）５００μ
ｍ、厚み１０００λ程度被着せしめる。斯る難加工性の
導電保護層ａｚとしては、使用されるレーザが例えば波
長１．０６／ｌ　ｆｌｌのＮ　ｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇ　Ｖ
　−ｆ　ノ’ＪｉＡ合、と１７）ＹＡＧレーザに対して
反射率が高く良熱伝導性及び高隔点のアルミニウムＡｆ
１銅Ｃｕ、金Ａｕ。

銀Ａｇが好適である。

第３図の工程では、上記第１電極層曝及び導電保護層［
Ｉｚの表面を含んで絶縁基板αυ上全全面連続的に厚み
５Ｏｏｏｎ〜７ｏｏｏｉのアモルファスシリコンの光半
導体層（１３が被着される。斯る光半導体層０はその内
部に膜面に平行なＰＩＮ接合を含み、従ってよ少具体的
には、先ずＰｆｉのアモルファスシリコン層が被着され
、次いで１型及びＮ型のアモルファスシリコン層が順次
積層被着される。

第４図の工程では、隣接間隔部［４１の光半導体層叫及
び第１電極層叫がレーザビームの照射によ）同時に除去
されて、個別の各第１電極層（１０ｊＬ）　（１ｏ　ｂ
　）　、、、及び光半導体１（１５＆）（１３ｂ）・・
・が分離形成されると共に導電保護層（Ｉｚが露出せし
められる。使用されるレーザは、除去すべき第１電極層
Ｕ及び光半導体層（１３の加工閾値エネルギ密度が各々
７ＸｉＯｖ／ｊ、４Ｘ１０　ｗ／−であｌ＞、Ｃｕから
成る導電保護層住２のそれが２ＸｊＱＷ／−である点を
考慮して、エネルギ密度７　Ｘ　１０　ｖｒ　／　ａｌ
　を波長１．０６ｐｍ、パルス周波数５ＫＨｚＯＮｄ　
：ＹＡＧＬ／−ザが適当であ）、対物レンズｆ５０ｍ、
絶縁基板圓が移動可能に載置せしめられるＸＹステージ
の移動によって走査速度５０ｍ／ｓｅｃによ）加工され
る。このレーザ加工によシ除去された第１電極層叩の＠
　（Ｗ２　）は約５０μｍに設定される。

第５図の工程では、第２電極層叫が、光半導体層Ｃ１３
＆）（ｊ３ｂ）、、・及び導電保護層贈の表面を含んで
絶縁基板ａυ上全全面連続的に被着せしめられる。斯る
第２電極層ａｓは導電保護層Ｕａのレーザビームに対す
る加工閾値エネルギ密度に較べ小さい材料から構成され
るとと力ｆ肝要である。例えば、導電保護層ｔｔａが上
述の如（Ｃｕがら形成される場合、該Ｃｕよシ加工閾エ
ネルギ密度が２×１０　’Ｗ／ｄと小さい厚み約数１ｏ
ｏｉＯＡｚと厚み約５０００Ｘのチタン銀合金との積層
体から構成される。

第６図の工程では、隣接間隔部α養の第２電極層四がレ
ーザビームの照射にょシ除去されて、個別の各第２電極
層（１５ａ）（１ｓｂ）・・・が形成され、その結果互
いに隣接する光電変換領域（１６ａ）（１６ｂ）の第２
電極層（１５＆）、！：ｊｌＨ電極層（１０ｂ）とが導
電保護層（１２１を介して電気的に接続される。使用さ
れるレーザ社Ｎｄ：ＹＡＧレーザでアシ、そのエネルギ
密度は２Ｘ１０’ｗ／６ＩＩで除去される第２電極層ａ
ωの幅（ｗ３）は約２０μｍに設定される。

との時、上記導電保護層壮３にレーザビームが最終的に
到達するが、注目すべきは斯る導電保護層ｕ３が除去す
る第２電極層ａ５１よシもレーザビームの照射に対して
難加工性を呈し、閾値エネルギ密度が高くなっているこ
とである。従って、第２電極層−をその膜厚分だけ除去
するにほぼ必要十分な照射時間長をもってレーザビーム
を走査させると、第２電極層霞の膜厚分だけ完全に除去
されて、その結果一時的にレーザビームが導電保護層ｔ
ｉりを直撃するに致ったとしても、その部分は＃１とん
ど損傷を受けず、また、たとえレーザビームのエネルギ
密度の厳密な制御が行なわれなかったと難も、導電保護
層αりは閾値エネルギ密度が遥かに高いために加工され
るに至らない。

（へ）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、第１電極層の電
気的露出部を予めエネルギビームの照射に対して難加工
性の導電保護層で被覆したので、ビーム出力を厳密に制
御することなく、第１電極層を連続的に覆う膜状の光半
導体層及び第１電極層をエネルギビームの照射によ）各
光電変換領域毎に分割せしめると同時に上記第１電極層
の一部を直列接続せしめるべく電気的に露出せしめるこ
とができ、製造工程が簡便となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的な光起電力装置の要部斜視図、第２図乃
至第６図は本発明製造方法を工程順に示す要部拡大断面
図、で・ある。 ｏｎ（１ｏａ）（１０ｂ）・・−第１電極層、（Ｌｌｌ
−ｉ縁基板、任り・−導電保護層、（１３（１３＆）（
１３ｂ）−・・光半導体層、［１Ｓ（１５１（１５ｂ）
−・・第２電極層、（１６＆）（１６ｂ）・・・光電変
換領域。 第１図 第２図 ２ ］１ 第３図 第４図 ４ 第５図　１１ 手　続　補　正　書（自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１３９５４５号 ２、発明の名称 光起電力装置の製造方法 ６、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（１８８）三洋電機株式会社 ４、代　理　人 住所　守口市京阪本通２丁目１８番地 ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）明細＠第９頁第１８行［・・般足さゴする。 の抜に、下εピの文章を挿入し２捷す。 ６′Ｕ２ 「斯るレーザ加工が施これる大気中にあってに１、該大
気中の酸素とレーザビームの照射による熱と？王な原因
として、除去ざねイ門面にた゛いて露出（また元手導体
層〔１ろａ）　（＋３ｂ）・・・及び第１釦なく層（＋
ＯａＨ１Ｏｂ）・・・の露出部の抵抗値は増大し、見廿
１上絶縁膜が僅かながらも形成される。一方、：！４雷
（！１′し１ｉｉＩＮ１３も大気中でのレーザビームの
照射により露出せしめられる際、その露出面の抵抗１１
りが直列接栃、・に悪影響企及ぼす程度に１で上昇する
ときは、７９Ｔ望な加工幅を得るべく複数回走食さｔす
る工程に於いて少くとも元手導体層（１３ａ）　（１５
ｂ）　及（ト第１雷極層（１０ａ）（辻ｂ）・・・の側
面が露出せしめら力るレーザ走査時を除き、屋素カス等
の不活性ガスゲレーザビームの照射位置に曜付けること
により、酸化反応全原因とする抵抗１＠の増大を抑える
。−１（２）明細壷第１１頁第１６行を１配の辿り補正
しｙ−ｔ−０ 記 「めに加工ζねるに至らない。 尚、第６図の１匂面上に於いては、同じ光市変換領［（
１６ａ）（１６ｂ）−の第１雷極１＊　（１（’１ａ）
（１０ｂ）・・の側面露出部と第２雷極層（１５ｑ、）
（１５ｂ）・・の延長部とが結合しているが、上述した
如く第１電極層（１Ｑａ）（１０ｂ）　のレーザビーム
照射時、上ｒ、佃１１面露出部には絶縁膜が形成される
ので、上４ｅ両者の雷ダ的接触は防止ζねている。−１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の膜状光電変換領域が基板の絶縁表面に於い
   て電気的に直列接続された光起電力装置の製造方法であ
   って、上記基板の絶縁表面に配置された第１電極層を連
   続的に覆う膜状の光半導体層を被着した後、該光半導体
   層及び第」電極層の一部をエネルギビームの照射によシ
   除去し複数の光電変換領域毎に分割すると同時に上記第
   １電極層の一部を直列接続せしめるべく電気的に露出せ
   しめるに際し、該露出部を予め上記エネルギビームの照
   射に対して難加工性の導電保護層で被覆して斯るエネル
   ギビームの照射によシ当該導電保護層上の光半導体層の
   みを選択除去し、残存露出した該導電保護層を上記第１
   電極層の電気的露出部としたことを特徴とする光起電力
   装置の製造方法。