JPS61191079A

JPS61191079A - 光起電力装置の製造方法

Info

Publication number: JPS61191079A
Application number: JP60031815A
Authority: JP
Inventors: Tsunehito Iwaki; 岩城　常仁; Hiroshi Kawada; 河田　宏; Yoshikazu Tsujino; 辻野　嘉一
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1986-08-25

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きれる
。

（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で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パターニン
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
１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光起電
力装置に要求される大面積のパターニングに好適な製造
方法を提供せんとしたものである。

（ニ）　　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熱的付
加によりパターニングされたレジスト膜をマスクとして
エツチングする構成にある。

また、上記レジスト膜は温度制御される加熱治具の当接
により加熱部分が除去され直接バターニングさ゛れる。

（ホ）　作用上述の如く、熱的付加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
パターニングする従来方法に比較して、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きれる。

（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１図は斜視図、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
・透明セラミックス等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
を隔てて整列配置さ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）・・・とオーミンク接触
するアルミニウム等の裏面電極膜（５）（５）・・・と
、が順次積層き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Ｉ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！型層に於いて自由状態の電子及び正孔が発生し、斯
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）・・・に集電され、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
に相加きれた電力が取り出きれる。

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３０５１１１ｆｉ角、厚さ約１０
ｆｆｌｌｌ、曲面の高低差約３０ｍの屋根瓦状の基板（
１）上全面に、厚さ２０００人〜５０００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）に温度制御された加熱治具が当接
されて、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′）が除去される。

使用される加熱治具は当接する部分が幅１０μｍ〜１ｆ
ｉ１１程度に加工された良熱伝導性の鋼鉄であり、上記
当接部分の温度はＰＭＭＡのレジスト膜（６）の熱分解
温度以上の約３００°Ｃ程度に上昇すべく温度制御され
るヒータを内蔵している。上記加熱治具がレジスト膜（
６）に対して点接触する場合、基板（１）は予め記憶さ
せた形状に沿って毎秒１０〜１０１００Ｏ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１例えば１０〜１０００１１
１　／　ｓｅｅの走査速度で平均温度３００°Ｃ程度の
温度を付加することによって幅１０μｍ〜１ｍ程度の除
去加工を施すことができる。

また加熱治具がレジスト膜（６）に対して線接触する場
合は上述の如き基板（１）の走査は必要としない。

第５図の工程では熱的付加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ＣＶＤ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
シリコンが被着きれ、次いで各々の膜厚が４０００人〜
７０００人、３００人〜６００人のＩ型（ノンドープ）
及びＮ型の非晶質シリコン膜が順次積層被着きれる。

この様にして積層被着き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）の全面に被着きれたレジスト膜に対する熱
的な付加工程と、斯る熱的付加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。使用きれる加熱治具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、スパン・タリング等により被着される。

そしてこの様に被着きれた裏面電極膜（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熱的な付加
工程と、斯る熱的付加により直接バターニングきれたレ
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）の各
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
熱的な付加工程と、斯る熱的付加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
膜に対しで必ずしも上記熱的付加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）に対するパターニング及び
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先行技術に
開示きれたように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、上記実施例に限定きれることなく任意
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
使用きれるレーザビームに対し反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）・・・毎に分割きれた裏面電極膜（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（４ｅ）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
れた裏面電極膜部分のみならずその近傍の裏面電極膜部
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ｆｉｔｓＩＪ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先行技術にあってはレーザ
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く本発明が有効となる
。

（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
に被着され熱的付加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
。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
の使用により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、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
変動しても所望のバターニングを施すことができる。

【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の他の
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

【特許請求の範囲】

（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
上に被着され熱的付加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）上記レジスト膜は温度制御される加熱治具の当接
により加熱部分が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）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第１項若しくは第２項記載の光起電
力装置の製造方法。