JPS61210683A

JPS61210683A - 集積型光起電力装置

Info

Publication number: JPS61210683A
Application number: JP61035596A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kiyama; 木山　精一
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1986-09-18
Also published as: JPH0464473B2

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半導体膜を光活性層とする光起電力装置に関す
る。

（ロ）従来の技術一’−Ａｎ”’ｊ第２図は既に実用化されている太陽電池の基本構造を示
し、（１）はガラス、耐熱プラスチック等の絶縁性且つ
透光性を有する基板、（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・
は基板（１）上に一定間隔で被着された透明導電膜、（
３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・は各透明導電膜上に重畳
被着された非晶質シリコン等の非晶質半導体膜、（４ａ
）（４ｂ）（４ｃ）・・・は各非晶質半導体膜上に重畳
被着され、かつ各右隣りの透明導電膜（２ｂＨ２ｃ）・
・・に部分的に重畳せる裏面電極膜である。

各非晶質半導体膜（３ａＨ３ｂ）（３ｃ）・・・は、そ
の内部に例えば膜面に平行なＰＩＮ接合を含み、従って
透光性基板（１〉及び透明導電膜（２ａ）（２ｂ）（２
ｃ）・・・を順次弁して光入射があると、光起電力を発
生する。各非晶質半導体膜（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・
・・内で発生した光起電力は裏面電極膜（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非晶質半導体膜（３Ｂ＞（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、まず透明導電膜（
２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・の隣接間隔をノ」１きく
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ならない。この様な間隔
縮小は６膜の加工精度で決まり、従って、従来は細密加
工性に優れている写真蝕刻技術が用いられている。この
技術による場合、基板（１）止金面への透明導電膜の被
着工程と、フォトレジスト及びエツ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
隣接間隔部分の除去工程と、これら各透明導電膜上を含
む基板（１）止金面への非晶質導体膜の被着工程と、フ
ォトレジスト及びエツ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）＝３− （３ｂ）（３ｃ）・・・の隣接間隔部分の除去工程とを
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の上で優れてはい
るが、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのピンホ
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号公報に開示きれた先行技術は
、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、写真蝕刻技術で必要なフォトレ
ジスト、即ちウェットプロセスを一切使わず細密加工性
に富む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。

一方、第３図に示す如く、各光電変換素子（５ａ）（５
ｂ）・・・に連続して被着された非晶質半導体膜（３）
を各素子（５ａ）（５ｂ）・・・毎に分割するに先立っ
て直ちに裏面電極膜（４１）を上記各、半導体膜（３）
止金面に予め積層被着する工程を含む製造方法が提案き
れた。即ち、非晶質半導体膜（３）を分割せしめる工程
後裏面電極膜を被着せしめたのでは両者の接合界面に塵
埃や、写真蝕刻技術用した水分等が介在することがあり
、斯る介在物を原因として発生していた裏面電極膜（４
ａ）（４ｂ）の剥離や腐蝕自己を抑圧することができる
。

この様に、レーザビームを使用してバターニングを行な
うことにより、光電変換に寄与しない無効領域の減少は
図れるものの、斯る無効領域の減少が図られた透明導電
膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・の分割溝（７）（７
）・・・内に第２図に示す如く左隣りの光電変換素子（
５ａ）（５ｂ＞−・・の裏面電極膜（４ａ＞（４ｂ）が
右隣りの光電変換素子（５ｂ）（５ｃ）・・・と電気的
に結合すべく延在し位置すると、隣接せる透明導電膜（
２ａ）（２ｂ）、（２ｂ）（２ｃ）、・・・の絶縁間隔
Ｗ＋は上記裏面電極膜（４ａ）（４ｂ）・・・の埋入に
より、この裏面ｔｓｉ膜（４ａ）、（４ｂ）、・・・と
一方の透明導電膜（２ａ）、（２ｂ）、・・・との間隔
であるＷ２に極めて縮小することになる。斯る絶縁間隔
の縮小は両透明導電膜（２・）（２ｂ）、（２ｂ）（２
・）、・・・旨にリーク電流が発生する原因となる。

一方、隣接せる光電変換素子（５ａ）（５ｂ）（５ｃ）
・・・同士を電気的に直列接続すべく透明導電膜（２ｂ
）（２ｃ）・・・を露出せしめる工程、即ち少なくとも
半導体膜（３）を除去する工程にレーザビームを使用し
た場合、半導体膜（３）を幅狭く除去し、透明導電膜（
２ｂ）（２ｃ）・・・を露出せしめるととができ無効領
域の減少が図れる。

しかし、この透明導電膜（２ｂ）（２ｃ）・・・の露出
部分は、上述の如く隣接せる光電変換素子（５ａ）（５
ｂ）（５ｃ）・・・同士の接続に利用される部分であり
、とＬｙ５１１出長が狭くなると、斯る接続部分に於け
る直列抵抗成分の増加を招くために所定の露出長が必要
となる。従って、除去幅の縮幅が図れるレーザビームを
使用すると所定の露出長を得るために多数回走査しなけ
ればならないこともあり、その場合作業性が低下する。

（ハ〉　発明が解決しようとする問題点本発明は上記レ
ーザビームやその他電子ビーム等のエネルギビームを使
用してバターニングした光起電力装置に於いて、基板側
に設けられた透明導電膜の如き第１電極膜間の絶縁間隔
の縮小によるリーク電流の発生と、作業性の欠如を解決
しようとするものである。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は上記問題点を解決するために、個別の光電変換
素子を構成する半導体膜及び第２電極膜の積層体を、光
電変換素子の隣接間隔部の第１電極膜上に於いてエネル
ギビームの照射により除去し各領域毎に分割すると共に
隣接した一方の光電変換素子を構成する半導体膜を、第
１電極膜間の分割溝を埋めて他方の光電変換素子の第１
電極膜上にまで延在せしめたことを特徴とする。

（ホ）作用上述の如く第１を極膜間の分割溝を埋める半導体膜は、
上記第１１１極膜間の絶縁間隔に導電体が侵入し絶縁間
隔を縮小せしめる危惧を回避し得ると共に、エネルギビ
ームの照射部分は隣接光電変換素子の電気的接続箇所の
第１寛極膜上であり、露出せしめられた部分を有効に上
記電気的接続に利用することができる。

（へ）実施例第１図は本発明光起電力装置の要部拡大断面図であって
、２つの光電変換素子（５ａ）（５ｂ）を電気的に直列
接続する隣接間隔部（６）を中心に描いである。即ち、
絶縁性且つ透光性を有する基板（１）の−主面上に於け
る複数の領域に、第１電極膜を司どる透明導電膜（２ａ
）（２ｂ）・・・と、膜面に平行なＰＩＮ接合を備えた
非晶質半導体膜（３ａ）（３ｂ）・・・と、第２電極膜
を司どる第１裏面電極膜（４１ａ）（４１ｂ）・・・と
をこの順序で積層した光電変換素子（５ａ）（５ｂ）・
・・が分割配置きれていると共に、それ′ら光電変換素
子（５ａ）（５ｂ）・・・は当該素子（５日）（５ｂ）
間の隣接間隔部（６）に於いて電気的に直列接続されて
いる。斯る光電変換素子（５ａ）（５ｂ）・・・の電気
的直列接続形態は、第１図から明らかな如く基板〈１）
の−主面上に於いて各光電変換素子（５ａ）（５ｂ）・
・・毎に絶縁間隔Ｗ１を有する分割溝（７）・・・を−
てて酸化スズ、酸化インジウムスズ等の単層或いは積層
構造からなる透明導電膜（２ａ）（２ｂ）・・・が分割
配置され、この透明導電膜（２ａ）（２ｂ）・・・間の
上記分割溝（７）・・・を、一方（左隣り〉の光電変換
素子（５ａ）を構成する半導体膜（３ａ）が理めて、他
方（右隣り）の透明導電膜（２ｂ）上にまで延び、そし
てレーザビームの如きエネルギビームの照射により露出
せしめられた上記４ｔｈ−ｉの透明導電膜（２ｂ）上に
、上記一方の光電変換素子（５ａ）の半導体膜（３ａ）
と第１裏面電極膜（４１ａ）の積層体を越えて第１裏面
電極膜＜４１ａ）と共に裏面電極膜（４ａ）を構成１．
第３電極膜を司どる第２裏面電極膜（４２ａ）が延在す
ることによって実現している。

斯る透明導電膜（２ａ）（２ｂ）の分割溝（７）に一方
の光電変換素子（５ａ）を構成する半導体膜（３ａ）を
埋入せしめ、他方の光電変換素子（５ｂ）の透明導電膜
（２ｂ）上にまで至る光起電力装置の好適な製造方法を
第３図乃至第６図を参照して詳述すると、第４図の工程
以前にあっては従来と同じ第３図の工程が施される。即
ち、第３図の工程では既に絶縁性且つ透光性を有する基
板（１）の−主面上に於いて各光電変換素子（５ａ）（
５ｂ）・・・毎に分割された酸化スズ、酸化インジウム
スズ等の単層或いは積層構造から成る透明導電膜（２ａ
）（２ｂ）・・・を連続的に覆う如く非晶質シリコン系
の非晶質半導体−９−＋＋＋膜（３）及び第１裏面電極膜（４１）が被着される。よ
り詳しくは非晶質半導体膜く３〉が水素化非晶質シリコ
ンであって、光入射側から膜面に平行なＰＩＮ接合を備
えている場合、先ずシリコン化合物雰囲気例えばシラン
（Ｓ　ｉ　Ｈ４）ガス雰囲気にＰ型決定不純物を含むジ
ボラン（Ｂ２Ｈ８）を添加しグロー放電を生起せしめる
ことにより膜厚５０人〜２００人程度のＰ型層を形成し
、次いで順次Ｓ　ｉ　Ｈ４ガスのみにより膜厚４０００
〜６０００人程度の真性（Ｉ型）層とＳｉＨ＋ガスにＮ
型決定不純物を含むホスフィン（ＰＨ３）を添加し膜厚
１００人〜５００人程度のＮ型層とが積層被着きれる。

斯る非晶質半導体膜（３）形成後該半導体膜（３）上へ
の塵埃の付着等を防止すべく　２０００人〜１−程度の
アルミニウム（Ａりから成る第１の裏面電極膜（４１）
が直ちに蒸着される。

第４図の工程では、隣接光電変換素子（５ａ）（５ｂ）
・・・の直列接続が行なわれる隣接間隔部（６）・・・
の非晶質半導体膜（３）′・・・及び第１裏面電極膜（
４１）’が矢印で示す如き基板（１）の他方の主面側か
らレーザビームの照射により除去されて、個別の各非晶
質半導体膜（３ａ）（３ｂ）・・・及び第１裏面電極膜
（ａｔａ）（ａｌｂ）・・・が各光電変換素子（５ａ〉
（５ｂ）・・・毎に分割形成される。使用されるレーザ
は例えば波長１．０６＋ｍ＋、パルス周波数３ＫＨｚの
Ｎｄ：ＹＡＧレーザであり、そのエネルギ密度は２×１
０７Ｗ／ｃｍ２になるべくレーザビーム径が調整されて
いる。このレーザビームの照射により隣接間隔部（６）
の距離（Ｌｌ）は約３００１ＪＴ１１〜５００Ｌ１ｍに
設定される。

斯るレーザビームの照射はレーザビームの照射方向が除
去すべき隣接間隔部（６）・・・の露出面側、即ち第１
裏面電極膜（４１）’側からではなく透明導電膜（２ａ
）（２ｂ）・・・との被着界面側である非晶質半導体膜
（３）′・・・側からなるべく基板（１）の他方の主面
側から為されている。そして、レーザビームは、透明導
電膜（２ａ）（２ｂ）の分割溝（７）に一方の光電変換
素子（５ａ）の半導体膜（３ａ）を埋入せしめると共に
、その終端を他方の透明導電膜（２ｂ）上にまで延在せ
しめるべく、隣接間隔部（６）に位置する透明導電膜（
２ｂ）上の非晶質半導体膜（３〉′に対して照射される
。

続く第５図の工程では、基板（１）の他方の主面側から
のレーザビームの照射により隣接間隔部（６）が除去さ
れた複数の光電変換素子（５ａ）（５ｂ）・・・毎に分
割きれた第１裏面電極膜（４］ａ）（４１ｂ＞・・・」
二及び隣接間隔部（６）に於いて露出状態にある透明導
電膜（２ａ）（２ｂ）・・・を連続的に覆うへく、膜厚
数１０００人程度０チタン（Ｔ　ｉ　）或いはチタン銀
（ＴｉＡｇ）と、膜厚数１０００人のＡりと、更に膜厚
数１０００人〜５０００人のＴｉ或いはＴｆＡｇの三層
構造の第２裏面電極膜（４２）が重畳被着される。上記
一層目、三層目のＴｉ或いはＴｉＡｇは下層のＡＰの水
分による腐食を防止すると共に、次工程に於けるレーザ
加工を容易ならしめるものであり、また第２裏面電極膜
（４２）に於けるＡＰ層は直列抵抗を低減せしめるもの
である。

第６図の最終工程では、隣接間隔部（６）′がレーザビ
ームの照射により除去されて、個別の各第裏面電極膜（
４２ａ）（４２ｂ）・・・が形成される。その結果、各
光電変換素子（５ａ）’（５ｂ）・・・が電気的に直列
接続される。上記レーザビームの照射は除去すべき隣接
間隔部（６）′が透明導電膜（２ａ）（２ｂ）・・・上
に位置する場合、半導体膜（３）及び第１裏面電極膜（
４１）の照射と同じく基板く１）の他方の主面側から施
される。使用されるレーザはＮｄ　：　ＹＡＧレーザで
あり、その時のエネルギ密度は約３Ｘ１０’Ｗ　／　ｃ
ｍ　’である。

（ト）発明の効果本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く、隣
接した一方の光電変換素子を構成する半導体膜を、第１
電極膜間の分割溝を埋めて他方の光電変換素子の第１電
極膜上にまで延在せしめたので、上記分割溝内に導電体
が侵入し絶縁間隔を縮小せしめる危惧を確実に回避し得
、斯る第１電極膜間のリーク電流を減少せしめることが
できる。

また、半導体膜及び第２電極膜の積層体がエネルギビー
ムの照射により除去きれる部分は隣接間隔部に於ける隣
接光電変換素子の電気的接続箇所の第１電極膜上である
ので、上記エネルギビームの照射により除去され露出せ
しめられた部分は有効に上記電気的接続に利用すること
ができ、その結果無駄な箇所へのエネルギビームの照射
はなくエネルギビームの走査回数も最小限に済ませるこ
とができる。従って、作業性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光起電力装置の一実施例を示す要部拡大
断面図、第２図は従来装置の断面図、第３図乃至第６図
は本発明光起電力装置の製造工程を工程別に示す要部拡
大断面図、を夫々示している。（１）・−・基板、＜　２　ａ）（２ｂ）（２ｃ）−透
明導電膜、（３）＜　３　ａ）（３’　ｂ）（３ｃ）−
半導体膜、（４１）（４１ａ）（’４　ｉ　ｂ　）−・
・第１裏面電極膜、（４２）（４２ａ＞（４２ｂ）・＝
第２裏面電極膜、（５ａ）（５ｂ）（５ｃ）・・・光電
変換素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板の一主面に於ける複数の領域に第１電極膜、
半導体膜及び第２電極膜をこの順序で積層した光電変換
素子を分割配置し、それら光電変換素子を当該素子間の
隣接間隔部で第３電極膜を介して電気的に直列接続せし
めた光起電力装置であって、上記半導体膜及び第２電極
膜の積層体は上記隣接間隔部の第１電極膜上に於いてエ
ネルギビームの照射により除去され各領域毎に分割され
ていると共に、隣接した一方の光電変換素子を構成する
半導体膜は第１電極膜間の分割溝を埋めて他方の光電変
換素子の第１電極膜上にまで延びていることを特徴とし
た光起電力装置。