JPS61156775A - 非晶質シリコン太陽電池の分割加工方法 - Google Patents
非晶質シリコン太陽電池の分割加工方法Info
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- JPS61156775A JPS61156775A JP59274657A JP27465784A JPS61156775A JP S61156775 A JPS61156775 A JP S61156775A JP 59274657 A JP59274657 A JP 59274657A JP 27465784 A JP27465784 A JP 27465784A JP S61156775 A JPS61156775 A JP S61156775A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔利用分野〕
本発明はレーザ光を用いて非晶質シリコン太陽電池を所
定の形状のセルに分割する非晶質シリコン太陽電池の分
割加工方法に関する。
定の形状のセルに分割する非晶質シリコン太陽電池の分
割加工方法に関する。
非晶質シリコン半導体膜はシランガス等のグロー放電分
解法によって、低い基板温度で広い面積に均一に堆積で
き、基板もガラス。
解法によって、低い基板温度で広い面積に均一に堆積で
き、基板もガラス。
高分子フィルム、セラミック板、金属フジ−イル等の各
種基板が選択出来る為、太陽電池用半導体膜として広く
研究されている。非晶質シリコン太陽電池の基本構造と
しては上記各ｆ！ｌｔ基板上に設けられた金属電極層／
非晶質シリコン半導体層／透明電極層の積層構造が知ら
れている。
種基板が選択出来る為、太陽電池用半導体膜として広く
研究されている。非晶質シリコン太陽電池の基本構造と
しては上記各ｆ！ｌｔ基板上に設けられた金属電極層／
非晶質シリコン半導体層／透明電極層の積層構造が知ら
れている。
非晶質シリコン層堆積の特徴を生かして、上記基本構造
太陽電池を大面積に設ける事は容易であるが、このまま
では面積によらず最大出力電圧は０．６〜５ｖ程度であ
り電力用途に必要な１００■以上の出力電圧余得る事は
出来ない。このような実用的な電、圧を得る為には■所
定の小面積の太陽電池セルを小面積基板上に設けその後
このセルを所定個直列接続する方法、■大面積基板上に
設けた大面積の太陽電池を、エツチング等により基板を
そこなう事なく所定の小面積のセルに分割し、その後肢
セルを所定個直列接続する方法、■犬［［０積基板上に
マスク等を用いて分割した状態で所定の小面積の太陽電
池セルを堆積し、その後肢セルを所定個直列接続する方
法が知られている。これらの方法の中で■の方法は非晶
質シリコン層堆積の特徴余生かした大量生産方式に適さ
ず、又、直列接続する工程モジュール化する工程が複雑
になる。（２゛１の方法についてはレジスト６付とエツ
チングの組合わせによって可能であるが、レジスト塗付
。
太陽電池を大面積に設ける事は容易であるが、このまま
では面積によらず最大出力電圧は０．６〜５ｖ程度であ
り電力用途に必要な１００■以上の出力電圧余得る事は
出来ない。このような実用的な電、圧を得る為には■所
定の小面積の太陽電池セルを小面積基板上に設けその後
このセルを所定個直列接続する方法、■大面積基板上に
設けた大面積の太陽電池を、エツチング等により基板を
そこなう事なく所定の小面積のセルに分割し、その後肢
セルを所定個直列接続する方法、■犬［［０積基板上に
マスク等を用いて分割した状態で所定の小面積の太陽電
池セルを堆積し、その後肢セルを所定個直列接続する方
法が知られている。これらの方法の中で■の方法は非晶
質シリコン層堆積の特徴余生かした大量生産方式に適さ
ず、又、直列接続する工程モジュール化する工程が複雑
になる。（２゛１の方法についてはレジスト６付とエツ
チングの組合わせによって可能であるが、レジスト塗付
。
露光、洗浄、エツチング等の多敬の工程が必要であり安
価に大量に太陽電池を製造するのには適さない。（１）
の方法については、一般に金属マスクを基板上に密着さ
せて太陽電池構成層ｔ−順次堆積する事が行なわれるが
、大面積化の場合、基板とマスクの熱膨張率の違いによ
って各層堆積時に基板とマスクの密着性が悪くなり各層
での堆積成分の回り込みの生じる事が多く、良好な分割
パターンが得られない。ヌ、該マスク堆積法による分割
の場合、マスクの位置合わせかむつかしくその誤差を０
．５■ＩＩ程度以下に小さくする事はむつかしい。
価に大量に太陽電池を製造するのには適さない。（１）
の方法については、一般に金属マスクを基板上に密着さ
せて太陽電池構成層ｔ−順次堆積する事が行なわれるが
、大面積化の場合、基板とマスクの熱膨張率の違いによ
って各層堆積時に基板とマスクの密着性が悪くなり各層
での堆積成分の回り込みの生じる事が多く、良好な分割
パターンが得られない。ヌ、該マスク堆積法による分割
の場合、マスクの位置合わせかむつかしくその誤差を０
．５■ＩＩ程度以下に小さくする事はむつかしい。
本発明は上述の従来法の欠点を解決せんとしてなされた
もので、大面積基板上に設けた大面積の非晶質シリコン
太陽電池を基板をそこなう事なく簡単な工程で高速に任
意の形状に分割加工できる非晶質シリコン太陽電池の分
割加工方法を提供すること上目的とする□〔発明の構成
及び作用〕 すなわち、本発明はレーサー光そ前記非晶質シリコン薄
膜太陽電池の表面に照射し、その照射点を移動させる事
によって照射部分の太陽電池成分を溶融、蒸発させて太
陽電池を任意の形に分割する非晶質シリコン太陽電池に
することを特徴とする方法である。
もので、大面積基板上に設けた大面積の非晶質シリコン
太陽電池を基板をそこなう事なく簡単な工程で高速に任
意の形状に分割加工できる非晶質シリコン太陽電池の分
割加工方法を提供すること上目的とする□〔発明の構成
及び作用〕 すなわち、本発明はレーサー光そ前記非晶質シリコン薄
膜太陽電池の表面に照射し、その照射点を移動させる事
によって照射部分の太陽電池成分を溶融、蒸発させて太
陽電池を任意の形に分割する非晶質シリコン太陽電池に
することを特徴とする方法である。
上述の本発明は以Ｔのようにしてなされたものである。
レーサー光を使用する分割加工法は光学系を調整する事
によってその分割部分の幅は数十μ〜数百１）の的で自
由に変更する事が出来、又、コンピューター制御方式の
採用によって予めパターニング形状をプログラムしてお
くことによって正確に再現性よく任意形状のパターニン
グが可能である。更に、光学系内のミラー移動あるいは
光学ファイバーグラスを用いれば連続的に定行する広幅
基板フィルム上の太陽電池も分割加工可能で、全体とし
て生産性の良い分割動プロセスが実現できる。そこで、
レーザー光を照射し、分割加工したところ、レーサー光
を単に走査させパターニングするだけでは光照射部分周
辺への熱的ダメージが生じ特に非晶質シリコン層は結晶
化が生じる事がラマンスペクトル測定によって判明した
。シリコン層が結晶化すると、その部分の暗導電率が上
昇するとともにｐ１ｎ接合特性を失い整流作用を示さな
くなる。その為、太陽電池で生じた起電力が結晶化領域
で失なわれパターン化し、た後の太陽電池特性が低下す
る事かわかった。その１ｆ９ｔ−第３図の（ｃ）に示す
。これに対し、て、その解決策ｔ−２ｍ々検討した結果
、レーサー光を太陽１ｃ池表面に照射すると同時に元照
射点に加熱水蒸気を噴射する事により、非晶質シリコン
層の結晶化が防止され分割後の太陽電池特性の低下を防
止出来ることを見出し、本発明に到達したのである。
によってその分割部分の幅は数十μ〜数百１）の的で自
由に変更する事が出来、又、コンピューター制御方式の
採用によって予めパターニング形状をプログラムしてお
くことによって正確に再現性よく任意形状のパターニン
グが可能である。更に、光学系内のミラー移動あるいは
光学ファイバーグラスを用いれば連続的に定行する広幅
基板フィルム上の太陽電池も分割加工可能で、全体とし
て生産性の良い分割動プロセスが実現できる。そこで、
レーザー光を照射し、分割加工したところ、レーサー光
を単に走査させパターニングするだけでは光照射部分周
辺への熱的ダメージが生じ特に非晶質シリコン層は結晶
化が生じる事がラマンスペクトル測定によって判明した
。シリコン層が結晶化すると、その部分の暗導電率が上
昇するとともにｐ１ｎ接合特性を失い整流作用を示さな
くなる。その為、太陽電池で生じた起電力が結晶化領域
で失なわれパターン化し、た後の太陽電池特性が低下す
る事かわかった。その１ｆ９ｔ−第３図の（ｃ）に示す
。これに対し、て、その解決策ｔ−２ｍ々検討した結果
、レーサー光を太陽１ｃ池表面に照射すると同時に元照
射点に加熱水蒸気を噴射する事により、非晶質シリコン
層の結晶化が防止され分割後の太陽電池特性の低下を防
止出来ることを見出し、本発明に到達したのである。
以下、本発明の詳細な説明する。
前述の点から本発明においてに、レーザー照射に際し、
太陽電池上のレーサーの照射点換言すれば分割の加工点
の近傍を加熱水蒸気雰囲気にすることが肝要である。な
お、加熱水蒸気雰囲気とは５０℃以十の水蒸気で充満さ
れた雰囲気を云い、例えば５０℃以上の水蒸気全照射点
に回って噴射させることにより得られる。そのための加
熱水蒸気の噴射量、噴射速度等は実験的に定められる。
太陽電池上のレーサーの照射点換言すれば分割の加工点
の近傍を加熱水蒸気雰囲気にすることが肝要である。な
お、加熱水蒸気雰囲気とは５０℃以十の水蒸気で充満さ
れた雰囲気を云い、例えば５０℃以上の水蒸気全照射点
に回って噴射させることにより得られる。そのための加
熱水蒸気の噴射量、噴射速度等は実験的に定められる。
又加熱水蒸気の噴射のためのキャリヤーガスとしては空
気でも良いが′酸素ガスが分割後の太陽電池の性能低下
防止面から好ましい。更に分割後１５０°Ｃ〜３００℃
の温度範囲で空気中での＋ 熱処理によるアニーリングする事が、さらに分割後の太
陽電池性能低下を防止する効果全確央なものと出来る点
で好ましい。
気でも良いが′酸素ガスが分割後の太陽電池の性能低下
防止面から好ましい。更に分割後１５０°Ｃ〜３００℃
の温度範囲で空気中での＋ 熱処理によるアニーリングする事が、さらに分割後の太
陽電池性能低下を防止する効果全確央なものと出来る点
で好ましい。
いずれにしてもレーサーで分割する時には最適パワー全
選択する事によって仕置の形状に分割する事が出来る。
選択する事によって仕置の形状に分割する事が出来る。
レーザーとしては各構成層が吸収し得る波長埴の光なら
４１ （０，２〜２μの波長光が用いられるが、好まし
くは現在工業的にも広く利用されているＹＡＧレーザー
が使用される。
４１ （０，２〜２μの波長光が用いられるが、好まし
くは現在工業的にも広く利用されているＹＡＧレーザー
が使用される。
ところで、本発明が適用できる非晶質シリコン太陽電池
は、特に限定されず、非晶質シリコン半導体層を起電力
層としたものであれば艮いが、生産性面から可撓性長尺
基板上に連続製膜されたものが好ましい。第１図は実施
例に用いた非晶質シリコン太陽電池の側断面図である。
は、特に限定されず、非晶質シリコン半導体層を起電力
層としたものであれば艮いが、生産性面から可撓性長尺
基板上に連続製膜されたものが好ましい。第１図は実施
例に用いた非晶質シリコン太陽電池の側断面図である。
基板１として、ロールツーロール法によって太陽電池構
成層を順次長尺の走行する基板上に堆積出来、大量生産
に適した高分子フィルムを用いた例である。高分子フィ
ルムとしては非晶質シリコン堆積に必要な耐熱性を有す
る高分子フィルムならどれでも艮いが好ましくは、ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミ
ドフィルムなどが用いられる。図の例けＰＥＴフィルム
を用いである。金属電極Ｒｋ２として０．５〃テンレフ
、 層２ ｂ ｔ−順次スパッタリング法を用いて堆積
したＡｊ／ステンレス積層体を用いた。
成層を順次長尺の走行する基板上に堆積出来、大量生産
に適した高分子フィルムを用いた例である。高分子フィ
ルムとしては非晶質シリコン堆積に必要な耐熱性を有す
る高分子フィルムならどれでも艮いが好ましくは、ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミ
ドフィルムなどが用いられる。図の例けＰＥＴフィルム
を用いである。金属電極Ｒｋ２として０．５〃テンレフ
、 層２ ｂ ｔ−順次スパッタリング法を用いて堆積
したＡｊ／ステンレス積層体を用いた。
光起電力層の非晶質シリコン半導体層３は周仰のｐｉｎ
形構成を採用し、特開昭５９−３４６６８号公報に開示
のものと同様なシランガス等のグロー放電分解法を用い
て金属電極層２上ｒ（堆積した。次に透明電極層４とし
て酸化インジューム（ＩＴＯ）層を電子ヒーム蒸着ある
いσスパックリング法によって６００Ａ程度堆積した。
形構成を採用し、特開昭５９−３４６６８号公報に開示
のものと同様なシランガス等のグロー放電分解法を用い
て金属電極層２上ｒ（堆積した。次に透明電極層４とし
て酸化インジューム（ＩＴＯ）層を電子ヒーム蒸着ある
いσスパックリング法によって６００Ａ程度堆積した。
もちろん非晶質シリコン太陽電池としては上記構成体に
限らずｆｌｌえは基板ｌとしてセラ；ツク板、ガラス板
あるいは絶縁性Ｊ％Ｍを表向に設けた金属フォイルが使
用出来。
限らずｆｌｌえは基板ｌとしてセラ；ツク板、ガラス板
あるいは絶縁性Ｊ％Ｍを表向に設けた金属フォイルが使
用出来。
特に連続膜形成及び分割加工が適用できる長尺可撓性基
板が有利である。又、その上に設ける金ｋＡ電極層２と
してもＴｉ、Ａｇ、Ｗ＋Ｐｔ＋Ｎｉ ＋Ｃｏ、クロム、
ニクロムなどの単体金属１合金金属が使用出来る。又起
電力層の非晶質シリコン→半導体層３の構成としてもｐ
ｉｎの他、ｐｉｎ／ ｐｌｎ ＋ ｐｉｎ／ ｐｉｎ／
ｐｉｎ等の多層タンテム構造はもちろんのこと、非晶
質シリコンゲルマニウム、非晶質シリコンカーノくイト
などのナローバンドギャップあるいはワイドノくンドギ
ャップ半導体層を適時用いる事も出来る。
板が有利である。又、その上に設ける金ｋＡ電極層２と
してもＴｉ、Ａｇ、Ｗ＋Ｐｔ＋Ｎｉ ＋Ｃｏ、クロム、
ニクロムなどの単体金属１合金金属が使用出来る。又起
電力層の非晶質シリコン→半導体層３の構成としてもｐ
ｉｎの他、ｐｉｎ／ ｐｌｎ ＋ ｐｉｎ／ ｐｉｎ／
ｐｉｎ等の多層タンテム構造はもちろんのこと、非晶
質シリコンゲルマニウム、非晶質シリコンカーノくイト
などのナローバンドギャップあるいはワイドノくンドギ
ャップ半導体層を適時用いる事も出来る。
さらに透明電極Ｍ４としては酸化スズ、スズ酸カドニウ
ム等公知の透明導電層が適用できる。
ム等公知の透明導電層が適用できる。
↓
又、第２図に示すように、基板としてガラス板４−を使
用し、その上に透明電極層４．非晶質シリコン半導体層
３．金ＩＩ４電極層２ｔ−積層し、基板側から採光する
構成にも適用することが出来る。
用し、その上に透明電極層４．非晶質シリコン半導体層
３．金ＩＩ４電極層２ｔ−積層し、基板側から採光する
構成にも適用することが出来る。
第１図に示したＰＥＴ／Ａｊ／ＳＵＳ／非晶質シリコン
ｐｉｎ／ＩＴＯ構造の非晶質シリコン太陽電池の］ Ｏ
ａｎ Ｘ １０ ａｎ角セル１ＹＡＧレーザーで、照射
点に酸素ガスをキャリヤーガスとして加熱水蒸気を噴射
して照射点付近を加熱水蒸気雰囲気にしつつ、第１図の
如く金属電極層２までの溝１）ｉ形成して、２つの５
ｃｎ Ｘ １０国角セルに分割した。なお、ＹＡＧレー
ザーＨＱスイッチパルスレーザ−で平均レーザーパワー
をｏ、ｓＷ、パルス周波数２ＫＨｚとし太陽電池表面上
に照射し、速度８０ ａｍ／ ａｅｃで走査させた。
ｐｉｎ／ＩＴＯ構造の非晶質シリコン太陽電池の］ Ｏ
ａｎ Ｘ １０ ａｎ角セル１ＹＡＧレーザーで、照射
点に酸素ガスをキャリヤーガスとして加熱水蒸気を噴射
して照射点付近を加熱水蒸気雰囲気にしつつ、第１図の
如く金属電極層２までの溝１）ｉ形成して、２つの５
ｃｎ Ｘ １０国角セルに分割した。なお、ＹＡＧレー
ザーＨＱスイッチパルスレーザ−で平均レーザーパワー
をｏ、ｓＷ、パルス周波数２ＫＨｚとし太陽電池表面上
に照射し、速度８０ ａｍ／ ａｅｃで走査させた。
又、加熱水蒸気雰囲気は常圧沸騰水中に酸素ガスをバブ
リングさせ、酸素ガスをキャリヤーガスとして加熱水蒸
気をノズルに導き、ノズルよりレーサー照射点に噴射さ
せることにより得た。分割後の５ａＩＩｘｌＯａ１）角
セルの゛醒流−電圧特性は第３図のＢであった。同図の
Ａは分割前のｌ Ｏｔａｎ Ｘ １０ Ｑ１）角−セル
の特性であり、Ｃは上述の実施例において加熱水蒸気の
噴射のみを停止してＹＡＧレーザーで分割した比較例の
特性である。
リングさせ、酸素ガスをキャリヤーガスとして加熱水蒸
気をノズルに導き、ノズルよりレーサー照射点に噴射さ
せることにより得た。分割後の５ａＩＩｘｌＯａ１）角
セルの゛醒流−電圧特性は第３図のＢであった。同図の
Ａは分割前のｌ Ｏｔａｎ Ｘ １０ Ｑ１）角−セル
の特性であり、Ｃは上述の実施例において加熱水蒸気の
噴射のみを停止してＹＡＧレーザーで分割した比較例の
特性である。
図より、本発明によれば、殆んどセル性能を低下させる
ことなく分割できることが明らかである。
ことなく分割できることが明らかである。
又、実施例の分割後のセルｔ−１５０℃で３０分空気中
熱処理したところ、はぼ第３図のＡの分割前の特性と同
じ特性となった。なお、３００℃までほぼ同様の結果が
得られることを確認した。
熱処理したところ、はぼ第３図のＡの分割前の特性と同
じ特性となった。なお、３００℃までほぼ同様の結果が
得られることを確認した。
第１図は実施例に用いた太陽電池の１ｉｌｌ Ｈ面図。
第２図はガラスを基板とした太陽電池の側断面図、第３
図は実施例の結果を示す太陽電池の電圧−電流特性のグ
ラフである。 ｌ：基板 ２：金属電極層 ３二非晶實シリコン半導体層 ４：透明電極層 中３図 矛１図 才Ｚ図
図は実施例の結果を示す太陽電池の電圧−電流特性のグ
ラフである。 ｌ：基板 ２：金属電極層 ３二非晶實シリコン半導体層 ４：透明電極層 中３図 矛１図 才Ｚ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）非晶質シリコン半導体層を光起電層とした、金属
電極層、非晶質シリコン層、透明電極層の積層構造より
なる非晶質シリコン太陽電池の面上にレーザ光を照射し
、その照射点を移動させ前記太陽電池成分を溶融蒸発さ
せる事によつて任意の形状に分割させる分割加工方法に
おいて、照射点付近を、加熱水蒸気雰囲気にする事を特
徴とする非晶質シリコン太陽電池の分割加工方法。 （２）照射点に加熱水蒸気を噴射してその付近を加熱水
蒸気雰囲気とする特許請求の範囲第１項記載非晶質シリ
コン太陽電池の分割加工方法。（３）照射点に噴射する
加熱水蒸気のキャリヤーガスが酸素ガスである特許請求
の範囲第１項若しくは第２項記載の非晶質シリコン太陽
電池の分割加工方法。 （４）前記レーザにより分割加工された薄膜太陽電池を
１５０℃〜３００℃の空気中で後加熱処理する特許請求
の範囲第１項、第２項若しくは第３項記載の非晶質シリ
コン太陽電池の分割加工方法。 （５）前記太陽電池が長尺可撓性基板上に連続的に形成
されている特許請求の範囲第１項、第２項、第３項若し
くは第４項記載の非晶質シリコン太陽電池の分割加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274657A JPS61156775A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 非晶質シリコン太陽電池の分割加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274657A JPS61156775A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 非晶質シリコン太陽電池の分割加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61156775A true JPS61156775A (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=17544739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59274657A Pending JPS61156775A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 非晶質シリコン太陽電池の分割加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61156775A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039554A1 (en) * | 1999-03-25 | 2000-09-27 | Kaneka Corporation | Method of manufacturing thin film solar cells |
| WO2014052445A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Plasma-Therm, Llc | Method for dicing a substrate with back metal |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59274657A patent/JPS61156775A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039554A1 (en) * | 1999-03-25 | 2000-09-27 | Kaneka Corporation | Method of manufacturing thin film solar cells |
| US6271053B1 (en) | 1999-03-25 | 2001-08-07 | Kaneka Corporation | Method of manufacturing a thin film solar battery module |
| WO2014052445A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Plasma-Therm, Llc | Method for dicing a substrate with back metal |
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