JPS61187379A - 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）　産業上の利用分計 本発明は基板の絶縁表面に複数の光電変換領域を離間配
置せしめた光起電力装置の製造方法に関し、本発明によ
り製造された光起電力装置は太陽光発電等に利用される
。

（ロ）　従来の技術 基板の絶縁表面に複数の光電変換領域を離間配置せしめ
た光起電力装置を製造する一つの技法として、特開昭５
７−１２５６８号公報に開示されたようにレーザビーム
の照射による構成膜の焼き切り＋光電変換領域のパター
ニングを行なう技術が存在する。

このレーザパターニング技術は光起電力装置に要求され
る大面積化に容易に対処することができる反面、本質的
には熱加工であるために、加工時に周辺部に熱的なダメ
ージを与えたり、溶融物を飛散せしめたりする。そのた
めにレーザビームの種類や加工条件の設定は難しく厳格
な制御を必要とした。

一方、光電変換領域の構成膜を所定の形状にバターニン
グする技法として、 （ａ）マスクを介して直接所定形状の構成膜を被着形成
する手法と、 （ｂ）基板上に実質的に全面に構成膜を被着後、その構
成膜をフォトリングラフィ技術を用いてエツチングによ
りパターニングする手法と、の更に二つの手法が存在す
る。

一般的に（ａ）のマスク手法によるパターニングは工程
が簡単である反面、細密な加工には不向きであり、特に
本発明が対象とした光起電力装置の場合、複数の光電変
換領域を分離するためにマスクにより覆われ構成膜が被
着しなかった部分の間隔長は大きくならざるを得す、有
効受光面積内に占める光電変換に寄与しない無効領域の
割合の増大は免れない。

逆に（ｂ）のフォトリングラフィ技術によるパターニン
グは細密加工性に富むものの、光起電力装置に要求され
る大面積化への適用には限度がある。

またこの両技術に共通した欠点として、基板の絶縁表面
が屋根瓦の如き波打った非平面を呈する場合への適用は
難しい。

（ハ）　発明が解決しようとした問題点本発明は大面積
化に好適なレーザビームを利用したにも拘らず、斯るレ
ーザビームを利用したことによる熱的なダメージと溶融
物の飛散する点を解決しようとしたものである。

〈二）問題点を解決するための手段 本発明は上述の問題点を解決すべく、複数の光電変換領
域を構成する少なくとも一つの構成膜を、該構成膜上に
被着されレーザビームの早射によりバターニングされた
レジスト膜をマスクとしてエツチングする構成にある。

また、上記レジスト膜はレーザビームの照射により除去
され直接バターニングされるか、若しくはレーザビーム
の照射により露光され現像によりバターニングされる。

（ホ）作用 上述の如く、レーザビームの照射によりレジスト膜をパ
ターニングすることによって、光電変換領域の構成膜を
直接焼切りバターニングする従来方法に比較してレーザ
ビームの出力の低減が図れ、加工条件が大幅に緩和され
ると共に、各構成膜毎に異なった加工条件が同一組成の
レジスト膜の使用により統一される。

（へ）　実施例 以下に於いては本発明製造方法を屋根瓦状光起電力装置
の製造方法に適用した実施例につき説明する。

第１図及び第２図は本発明製造方法により製造される光
起電力装置を示し、第１ｒＭは斜視図、第２図は第１図
に於けるＡ−Ａ’線断面図であって、〈１）は強化ガラ
ス・透明セラミックス停の透光性且つ絶縁性の材料を屋
根瓦状に成型し波状の絶縁表面が付与された基板、（２
）（２）・・・は上記基板（１〉の絶縁表面に一定間隔
を隔てて整列配置移れた複数の光電変換領域である。上
記光電変換領域（２）（２）・・・は、例えば基板（１
）側から、酸化スズ、酸化インジウムスズ等の透明導電
膜（３〉（３）・・・と、その内部に半導体接合を備え
た非晶質シリコン系の非晶質半導体膜（４）（４＞・・
・と、該半導体膜（４＞（４）・・・とオーミック接触
するアルミニウム等の裏面電極膜（５）（５）・・・と
、が順次積層されたミクロンオーダの膜状を呈する。

各非晶質半導体膜（４）（４＞・・・は、その内部に例
えば膜面に平行なＰＩＮ接合を形成すべく受光面側から
厚み５０〜２５０人程度のＰ型層、４０００〜７０００
人程度の！型〈真性）層及び３００〜６００人程度のＮ
型層が順次積層被着され、従って基板（１）及び透明導
電膜（３）（３）・・・を透過して光入射があると、主
にＴ型層に於いて自由状態の電子及び正孔が発生し、断
る電子及び正孔は上記各層が形成するＰＩＮ接合電界に
引かれて各透明導電膜（３）（３）・・・及び裏面電極
膜（５）（５）・・・に集！され、隣接する光電変換領
域（２）（２）・・・の透明導電膜（３）（３）・・・
と裏面電極膜（５）（５）・・・との重量により電気的
に相加された電力が取り出される。

第３図乃至第９図は本発明製造方法を説明するための要
部拡大断面図である。

第３図の工程では、約３０５ｍ角、厚さ約１０１１曲面
の高低差約３０ｍ１＋の屋根瓦状の基板（１）上全面に
、厚さ２０００人〜５ｏｏｏ人の酸化スズ、酸化インジ
ウムスズから成る透明導電膜（３）が被着されると共に
、この透明導電膜（３）上全面に熱分解性のレジスト膜
（６）例えばポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）
が塗布される。

第４図の工程では上記透明導電膜（３）上全面に塗布さ
れたレジスト膜（６）にレーザビームが照射され、複数
の光電変換領域（２）（２）・・・毎に透明導電膜（３
）（３）・・・が分割すべき隣接間隔部（ａｂ）に於け
る上記レジスト膜（６つが除去される。使用されるレー
ザビームの好適な実施例は上記ＰＭＭへのレジスト膜（
６）番こ対して波長１．０６μｍの連続発振型ＹＡＧレ
ーザであり、基板（１〉を予め記憶させた形状にそって
毎秒１０〜１００１１１１程度の速度で移動するＸＹ（
必要とあれば２）軸方向に変位するテーブルに載置して
行なわれる０例えば１０〜１００ａａ／３ｃｃの走査速
度で平均出力３Ｗ程度のレーザビームを照射することに
よって幅１０〜２００μｍ程度の除去加工を施すことが
できる。

第５１！Ａの工程ではレーザビームの照射により除去さ
れ直接パターニングされたレジスト膜（６）をマスクと
して、斯るレジスト膜（６）から露出せる隣接間隔部（
ａｂ）に於ける透明導電膜（３′）がウェットエツチン
グにより除去される０次いで上記レジスト膜（６）は有
機溶剤により除去して、透明導電膜（３）（３）・・・
の各光電変換領域（２＞（２）・・・毎のパターニング
を終了する。

第６図の工程では、各透明導電膜（３）（，３）・・・
の表面を含んで基板（１）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系の
半導体膜（４）が周知のシリコン化合物雰囲気中でのグ
ロー放電（プラズマＣｖｐ法）或いは光分解（光ＣＶＤ
法）により被着される。斯る半導体膜（４）はその内部
に膜面と平行なＰＩＮへテロ接合或いはＰＩＮホモ接合
を含み、従ってより具体的には、先ず膜厚５０〜２５０
人程度のＰ型の非晶質シリコンカーバイド、或いは非晶
質シリコンが被着され、次いで各々の膜厚が４０００人
〜７０００人、３００人〜６００人の１型（／ンドープ
）及びＮ型の非晶質シリコン膜が順次積層液１される。

この様にして積層被着された非晶質シリコン系の半導体
膜（４）のパターニングは、第４図及び第５図に示した
透明導電膜＜３）（３）・・・のパターニングと同様半
導体膜（４）の全面に被着されたレジスト膜に対するレ
ーザビームの照射工程と、斯るレーザビームの照射によ
ってレジスト膜から露出した隣接間隔部の半導体膜のエ
ツチング工程により行なわれる。使用されるレーザビー
ム及び加工条件等は同一のレジスト膜の使用により統一
されている。

第７図の工程では各透明導電膜（３）（３）・・・の表
面及び各半導体膜（４）（４）・・・の表面を含んで基
板（１）上全面に連続的に連なった１枚のアルミニウム
或いは該アルミニウムとチタン銀との二層構造、更には
それらの四層構造の裏面電極膜（５）が真空蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング等により被若される。

そしてこの様に被着された裏面電極膜（５）も透明導電
膜（３）（３）・・・及び半導体膜（４）（４）・・・
のパターニングと同様、レジスト膜に対するレーザビー
ムの照射工程と、斯る照射により直接バターニングされ
たレジスト膜をマスクとしたエツチング工程によりパタ
ーニングされ、第１図及び第２図に示した光起電力装置
の製造が終了する（第８図）。

以上の説明に於いては、光電変換領域を構成する透明導
電膜（３）、半導体膜（４）及び裏面電極膜（５）の６
膜のパターニングは各膜形成後毎のレジスト膜に対する
レーザビームの照射工程と、斯る照射により直接バター
ニングされたレジスト膜をマスクとしたエツチング工程
と、を順次経ることにより行なわれていたが、上記透明
導電膜（３）乃至裏面電極膜（５）の構成膜の材質、厚
み等に基づく加工条件の許容幅が変動するので、全ての
構成膜に対して必ずしも上記照射工程及びエツチング工
程を経る必要はない、従って、下層への影響を考慮する
必要がない透明導電膜（３）に対するパタ−ニング及び
加工条件の許容幅が比較的大きい半導体膜（４）のパタ
ーニングにはレジスト膜を使用する　ことなくレーザビ
ームを直接上記透明導電膜（３）或いは半導体膜（４）
に照射してバターニング加工を施しても良く、上記実施
例に限定されることなく任意の組合せ加工を採用し得る
。

特に、本発明方法は裏面電極膜（５）として少なくとも
使用されるレーザビームに対し叉射率が高く熱伝導性の
良い金属（例えばアルミニウム或いはアルミニウム合金
）からなる場合に有効である。即ち、各光電変換領域（
２）（２）・・・毎ぐ分割された裏面電極膜（５）（５
）・・・の隣接間隔端（５ｃ）は上記第８図に示す如く
一方は半導体膜（４）と端面（４ｃ）と整合するか、或
いは第９図のように半導体膜（４）上に於いて分割され
るために、レーザビームの出力が少なく裏面電極膜（５
）・・・の分割が完全に行なわれないと隣接する光電変
換領域（２）（２）・・・の裏面電極膜（５）（５）同
士が電気的に連なった状態のままとなり、また逆にレー
ザビームの出力が大きくなると、レーザビームが照射さ
れた裏面ｔｍ膜部分のみならずその近傍の裏面を極膜部
分が熱伝導等により溶融し、溶融した裏面電極材が流れ
出して第１０図及び第１１図の如く当該光電変換領域（
２）を短絡せしめたり、或いは裏面電極膜（５）（５）
同士を結合せしめたりする。従って、斯るバターニング
不良を阻止するために従来方法にあってはレーザビーム
の照射に対して厳密な加工条件が必要であり、上述の如
く少なくともアルミニウムを含む裏面電極膜（５）の場
合、その要求は極めて厳しい。

また本発明の他の実施例として、レジスト膜をレーザビ
ームの照射により直接パターニングするのではなく、斯
るレーザビームの照射により露光し、現像により当該レ
ジスト膜のマスクパターンをバターニングする手法に交
換しても良い。

（ト）発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、光電変
換領域を構成する少なくとも一つの構成膜を、その膜上
に被着されレーザピーｌ、の照射によりバターニングさ
れたレジスト膜をマスクとしてエツチングしたので、上
記構成膜を直接焼切りパターニングする従来方法に比較
してレーザビームの出力の低減が図れ、加工条件が大幅
に緩和される。また、全ての構成膜に対して本発明製造
方法を適用すれば各構成膜毎に異なった加工条件を同一
のレジスト膜の使用によや統一することができる。

更に、基板の絶縁表面が非平面であっても、レーザビー
ムの使用によりバターニングが可能であり、加工条件に
対する許容幅が広くなり被加工面であるレジスト膜まで
の距離が非平面であるために刻々と変動しても所望のパ
ターニングを施すことができる。しかも、レーザビーム
の照射により溶融物が飛散しても、その飛散物はレジス
ト膜上に付着するだけであり、そのレジスト膜はエツチ
ング後除去されるので、その飛散物が構成膜上に残留す
ることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法により製造される光起電力装置
の斜視図、第２図は第１図に於けるＡ　−Ａ′線断面図
、第３図乃至第８図は本発明製造方法を工程別に説明す
る要部拡大断面図、第９図は裏面電極膜パターンめ他の
実施例を説明する要部拡大断面図、第１０図及び第１１
図は従来方法の欠点を説明する要部拡大断面図、を夫々
示している。 （１）・・・基板、（２）・・・光電変換領域、（３）
・・・透明導電膜、（４）・・・半導体膜、（５）・・
・裏面電極膜、（６）・・・レジスト膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の絶縁表面に複数の光電変換領域を離間配置
   せしめた光起電力装置の製造方法であって、上記光電変
   換領域を構成する少なくとも一つの構成膜を、該構成膜
   上に被着されレーザビームの照射によりパターニングさ
   れたレジスト膜をマスクとしてエッチングすることを特
   徴とした光起電力装置の製造方法。
2. （２）上記レジスト膜はレーザビームの照射により除去
   され直接パターニングされることを特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載の光起電力装置の製造方法。
3. （３）上記レジスト膜はレーザビームの照射により露光
   され現像によりパターニングされることを特徴とした特
   許請求の範囲第１項記載の光起電力装置の製造方法。
4. （４）上記基板の絶縁表面は非平面であることを特徴と
   した特許請求の範囲何れか記載の光起電力装置の製造方
   法。