JPS61278170A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は非晶質半導体層を有し、基板の一生面に形成、
された複数の発電区域が配列方向に直列接続されて成る
太陽電池や光センサ等の光起電力装置の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 第２図は従来の各発電区域が直列接続する光起電力装置
の構造を示す断面図である。

２１は絶縁基板、２２ａ、２２’ｔ）は該基板２１上に
被着形成した第１電極、２３ａ　、　２３ｂは夫々第１
電ｆｆｌ　２２ａ　、　２２１）上に被着した非晶質半
導体層、２４ａ　、　２４ｂは夫々非晶質半導体層２３
ａ　、　２３１）上に被着した第２電極である。

上記の絶縁基板２１は可視光線を透過するガラス基板又
は、セラミック基板などが用いられ、第１電ｍ　２２ａ
　、　２２ｂ及び第２電極２４ａ、２４１）は光が入射
する側の電極は透光性を有する酸化錫、酸化インジウム
、などで構成され、他方の電極はアルミニウム、クロム
、ニッケルなどの金属で構成されている。

上記非晶質半導体層２３ａ　、　２３１）は光照射によ
って電子、正孔を発生するもので、第１電極２２ａ。

２２ｂ側からＰ型層、１型（ノンドープ）層及びＮ型層
の３層構造となっている非晶質シリコン層などが用いら
れる。

上記の光起電力装置の製造方法としては、各発電区域の
形状に応じて所定の形状の孔を有する金属マスクが用い
られる。該マスクを絶縁基板２１上に装着し、第１電極
形成装置で、第１電極２２ａ、２２ｂを基板２１上に被
着形成する。次に該マスクを第１電ｌＩ２２ａ、２２ｔ
）の配列方向に所定の距離だけ移動させ、第１電Ｍ　２
２ａ　、　２２ｂ上に装着する。

この後に、プラズマＣ■装置等を用いて非晶質半導体層
２３ａ、２３ｂを該第１電１ｉ　２２ａ　、　２２ｂ上
に被着形成する。さらに該マスクを上述と同一方向に所
定の距離だけ移動させ、非晶質半導体層２３ａ。

２３１）上に装着する。この後に第２電極形成装置で、
第２電極２４ａ　、　２４ｂを被着形成する。これによ
シ発電区域ａ′の第１電極２２ａが隣接する発電区域ｂ
゛の第２電極２４１）に接続された光起電力装置が製造
される。（特公昭４８−２６９７７号公報参照）また別
の製造方法としては、基板２１上に所定の形状をした第
１電極２２ａ　、　２２ｂ上に非晶質半導体層２３ａ　
、　２３ｂを被着形成し、非晶質半導体層２３ａ　、　
２３ｔ）の不必要部分をマスクを介してデフズマエッチ
ング、逆スパツタリング又はレーザビーム照射等の手法
で除去する。さらに該非晶質半導体層２３ａ　、　２３
１）上に第２電極２４ａ。

２４１）を被着形成し、上述の手法で、不必要部分の第
２電極２４ａ　、　２４ｂを除去して上記と同様に直列
接続された光起電力装置が製造される。（特開５７−１
２５６８号公報参照） 上記の従来の光起電力装置において各発電区域ａ’、ｂ
’に光が照射されると非晶質半導体層２３ａ、２３ｂに
電子、正孔が発生し、第１電ＩＩ　２２ａ、２２ｂと第
２電極２４ａ　、　２４ｂ間に電位差が生じる。

この時、発電区域ａ″の第１電ｆｆｉ　２２ａと発電区
域ｂ′の第２電ｆｆｌ　２４ｂが電気的に接続された状
頓とな夛、各発電区域ａ′、ｂ′の起電圧は相加される
。

（発明が解決しようとする問題点） しかし従来の直列接続された光起電力装置は、直列接続
を形成するために製造上、マスクを何回も移動させたり
、又は数種類のマスクを使用しなければならないために
マスクの脱着作業時に各層を損傷させ、又誤操作によっ
て接続不良を招くといった問題を生じる。また、接続部
分がせいぜい１４ｔ程度の第１電極と第２電極とが重畳
しているだけであシ、複数の発電区域を直列接続させた
場合、光起電力装置の直列抵抗分が大きくなシ、光電変
換による出力を充分引き出すことが困難であった。

（本発明の目的） 本発明の目的は上述の欠点を一挙に解決するものであシ
、接続不良がなく複数の発電区域を直列接続しても良好
な特性の出力を得ることにある。

（問題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明は基板の一主面上に
複数の下部電極を被着形成する工程と、複数の下部電極
上に連続して非晶質半導体層及び上部電極層を被着する
工程と、隣接するド部ｄ極間の一部において上部電極層
及び非晶質半導体層を除去し、下部ｖ／ｌ、極及び基板
が露出する空隙部を設けることによシ、基板上で下部１
に極、非晶質半導体層及び上部電極からなる発１１区域
を複数個に分割する工程と、該空隙部に導電性材料を充
填し、互いに隣接する発電区域の一方の発電区域の下部
電極と他方の発電区域の上部電極とを電気的に接続する
工程と、隣接する発電区域の一方の発電区域の下部′Ｉ
ＩＬ極と他方の発電区域の上部１Ｍ、極との電気的接続
を維持させつつ、隣接する各発電区域の上部電極が実質
的に電気的に接続しないように発電区域内で少なくとも
上部電極に絶縁溝を形成する工程からなる光起電力装置
の製造方法である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳説する。

本発明の複数の発電区域が直列接続されて成る光起電力
装置の製造方法を第１図（８，）〜（ｆ）に基いて説明
する。

第１図ｆａ）において、ガラス等の絶縁基板１の一主面
上に所定の形状をした複数の第１電極２ａ　。

２ｂが被着形成される。該第１電極２ａ、２ｂはインジ
ウム錫をターゲットにしてアルゴン圧５．０×ＩＱ　　
ＴｏｒｒのＸ　ＯＳ：中でスパッタリングを行い、基板
１上に酸化インジウム・錫（ｈ’ｒｏ　）を析出させた
ものであるｔｓ　ｌＩ前記酸化インジウム１１＆！の他
に酸化錫、酸化インジウム等の透明導電膜を使用するこ
とができる。

第１図（ｂ）において、複数の第１電極２ａ、２ｂが形
成された該基板１をデフズマ（７Ｄ装置中に搬入し、所
定の反応ガスをグロー放電分解させ、第１電極２ａ、２
ｂ上に全面に渡し連なった非晶質半導体層３を被着する
。非晶質半導体ＭＩ３がｐ−’ｔ−ｎ型非晶質シリコン
層の構成であるならば、先ずプｙズーｑＣ’ＪＤ装置＋
７）　Ｋ　心室Ｋ　５ＩＨ４、ＢｚＨｓ　、　Ｅ（ｇ）
各ガスを所定の比で混合した反応ガスを一定流量で導入
し、反応室内を一部ガス圧に保ち、かつ基板１を１５０
〜２５０℃に加熱して、ｊ３，５６　ＭＥ（Ｚ　（７）
　８周波電圧を印加し、グロー放電を発生させる。これ
により反応ガスがグラズマ化し、基板１の第１電極２ａ
、２ｂ上にｐ型非晶質シリコン暦を生成する。次に反応
ガスとしてＳＬＨイ、　）ｂを所定の比で混合したもの
を用いて、上述と同様にグロー放電を発生させ、ｐ型非
晶質シリコン層上に１型非晶質シリコン層を生成する。

さらに５ＬＨ４、ＰＨ３゜Ｈ２を所定の比で混合したｙ
応ガスを用いて、上述と同様にグロー放電を発生させ、
髪型非晶質シリコン層上にｎ型非晶質シリコン層を生成
する。

この様に積層された非晶質シリコン層の膜厚は０．５〜
１μｍ程度である。また、スペクト／し悪文特性を広範
囲にするため非晶質シリコン層を多ｙＪ構造にしたタン
デム構造でもよく、上記反応ガスの主成分として炭素Ｃ
０窒素Ｎ、錫りｎ、リチウムＬ１・　、　酸素０．４素
Ｆ、ゲμマニウムＧｅ、セレンＳｅを用いることができ
る。

第１図１０１において、非晶質半導体層３上の全面に、
第２電極４．ａ、４ｂとなる第２電極層４が被着される
。第２　Ｍｒ、！ＭＵ　４はＮｉ　、　Ｃｒ、　Ａｌ　
ｆｚトノ金属を蒸着することによって析出する。

この第２電極層４は非晶質半導体層３と同一部分に形成
するため、この間の工程間にマスクの交換が不要である
ため、マスクの脱着時、非晶質半導体層３等に損傷を与
えることなく、またデフズブＣＶＤ装置の反応室と金属
蒸着装置の反応室を連設でき一連のインフィン装置とし
て稼動させることが可能である。

第１図ｆｄ）は隣接する下部電極２ａ、２’ｂ間の一部
において上部電極層４及び非晶質半導体層３を除去し、
下部電極２ａ、２ｂ及び基板１が露出する空隙部６１．
６２を設けることにより、基板１ヒで下部ｉ［２ａ　、
　２ｂ　、　非Ａ’Ｒ半４−ｔｌＦＭ　３ａ　、　３ｂ
　及ヒ上部電極４ａ、４ｔ）からなる発電区域を複数個
ａ、　ｂに分割する工程を示す。

上部電極層４及び非晶質半導体層３を除去し空隙部６１
．６２を設ける手段として、レーザービーム照射による
エツチング、レジスト膜トエッチング液を用いてエツチ
ングするなどあるが、工程の簡略化を考慮し、レーザー
ビーム照射が好ましい。

この時用いられるレーザービームはＹＡＧ　（Ｙ３ｋｌ
ｓＯＩ２１１イットリウムーガーネクト）レーザの第２
高調波０．５３μｍを用いる。これは、金属薄膜である
第２に極層４及び非晶質半導体層３を除去するが、酸化
インジウム・賜等の第１電極２ａ、２１）及び基板１に
損傷を与えないという点で衝めて好都合である。

第１図１０１は前工程で設けられた空隙部６１．６２に
銀等の抵抗率の小さい導電性接続部８１　、８２　ｔ：
形成する工程である。

導電性接続部８１．８２は空隙部６１．６２に厚膜手法
を用いて導電性材料である銀等の金属ペーストをプリン
ト印刷等で充填し、さらに焼成し形成され、これにより
各発電区域ａ、ｂ″を電気的に接続する。

他に導電性接続部８１．８２として抵抗率の小さい導電
性金属などを蒸着等の手法で各発電区域ａ、ｂを１を気
的に接続させても構わない。

第１図（ｆ）は前工程！電気的に接続した各発電区域ａ
、ｂを直列接続される様に分割する工程である。

基板１上に形成された発゛シ区域ａ、ｂに第１＃ＩＬ極
２ａ、２ｂが露出するように絶縁溝７１．７２が形成さ
れる。この時、第２ｉｍ’４ａ。４ｂの上部よりレーザ
ービームを照射して絶縁溝７１　、７２となる部分の第
２電極４ａ、４ｂ及び非晶質半導体層３ａ。

３ｂが除去される。　これによって各発心区域ａ。

ｂが直列接続される。即ち、発電区域ａの第１電極２ａ
−非晶質半導体層３ａ−第２電極４ａ−導電性接続部８
２−発電区域すの第１電極２ｂ−非晶質半導体層３ｂ−
第２電極４ｂと電気的に接続される。

この工程でレーザービームを照射する位置は導電性接続
部８１　、８２に接するようにし、第１電極２ａ、２ｂ
を露出するようにしてもよいが、レーザービーム照射の
位置合せが困難で、導を性接続部８１　、８２を除去さ
れ、電気的接続が断たれないように第１電極２ａ、２ｂ
上の一部に障壁部５１．５２が形成される絶縁溝７１゜
７２を設けることが好ましい。

以上の製造方法によって各発電区域ａ、ｂを電気的に接
続させる導′ＩＪＬ性接続部８１．８２となる導電性材
料が簡単に充填でき、さらにその後、レーザービーム照
射により形成される絶縁１／４７１．７２によって隣接
する発電区域の上部電極４ａ、４ｂが互いに短絡するこ
となく、完全に直列接続される。

尚、障壁部５１．５２を形成する空隙部６１．６２及び
絶縁溝７１　、７２の幅は、レーザビーム照射の絞り加
減で数μｉｎまで抑えることができるが空隙部６１．６
２のＭＬは４１１Ｌ性接続部８１．８２に電流が流れる
だめに少なくとも５０μｍは必要であり、絶縁上７ｉ　
、　７２の幅ｌは隣接する発電区域の第２電極４ａ、４
ｂが互いに短絡しない程度に設定すればよく、少なくと
も５１１ｍ程度でよい。

尚、本発明の実施例は基板１に゛透明絶縁基板を用いて
透明絶縁基板／透明電ｉ／非晶貿半導体層／金属薄膜電
極という構成の発電区域となる、基板１側から光を入射
する場合で説明したが、基板１にセラミックなどの絶縁
基板を用いて、第１電Ｗ２ａ、２ｂに金属薄膜Ｎ、極、
第２電ｉ４ａ、４ｂに透明Ｉｆで構成した、即ち絶縁基
板／金属薄膜電極／非晶質半導体Ｐｇ／透明電極の発電
区域を有する、基板１とは逆側入射の光起電力装置も本
発明の請求範囲を逸脱するものではない。

（発明の効果） 以上の様に構成された光起電力装置によれば、太陽電池
の全体の直列抵抗を大きく左右する各発電区域の接続部
分に極めて抵抗率の小さい良導電体の接続部を用いるた
め、光電変換によって得た出力を高く供給でき、また、
第１電極及び第２電極が直接接触していない之め、該１
埋極を酸化などによって変質させることがない。

さらに１複数の下部電極上に連続して被着形成した非晶
質半導体層及び上部電極層に空隙部を設け、この空隙部
に導電性材料を充填し導電性接続部を形成した後、各発
電区域が直列接続するように製造されるため、空隙部に
導電性材料を充填する除数μｍの精度で位置合せする必
要がなく、容易に充填することができ、最終工程で各定
１１℃区域を直列接続させるため、空隙部からはみ出し
た導ｗ！、性材料があっても全く無視［７て絶縁溝を設
は簡単に直列接続できるという生産性にすぐれた製造方
法となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ＋乃至ｔｆｌは本発明の光起電力装置の製造
方法を示す断面図であり、工程毎に示した図である。 第２図は従来の光起電力装置の構造を示す断面図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板の一主面上に複数の下部電極を被着形成する工程と
   、複数の下部電極上に連続して非晶質半導層及び上部電
   極層を被着する工程と、隣接する下部電極間の一部にお
   いて上部電極層及び非晶質半導体層を除去し、下部電極
   及び基板が露出する空隙部を設けることにより、基板上
   で下部電極、非晶質半導体層及び上部電極からなる発電
   区域を複数個に分割する工程と、該空隙部に導電性材料
   を充填し、互いに隣接する発電区域の一方の発電区域の
   下部電極と他方の発電区域の上部電極とを電気的に接続
   する工程と、隣接する発電区域の一方の発電区域の下部
   電極と他方の発電区域の上部電極との電気的接続を維持
   させつつ、隣接する各発電区域の上部電極が実質的に電
   気的に接続しないように発電区域内で少なくとも上部電
   極に絶縁溝を形成する工程と、からなる光起電力装置の
   製造方法。