JPS61280679A

JPS61280679A - 光起電力装置の製造方法

Info

Publication number: JPS61280679A
Application number: JP60095131A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kiyama; 木山　精一; Hideki Imai; 今井　秀記
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1985-05-02
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1986-12-11

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】げ）産業上の利用分野本発明は光照射により起電力を発生する光起電力装置の
製造方法に関する。

（ロ）従来技術第５図は米国特許第４．２８１．２０８号に開示されて
いると共に、既に実用化されている光起電力装置の基本
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）（２０
）・・・は該基板（１）の表面に分割配置された〇ｎ０
２、工ＴＯ等の透光性酸化物導電体の透明電極膜で、第
１電極膜を司どる。（３ａ）（３ｂ）（３ａ）・・・は
上記透明電極膜（２ａ）（２１）Ｘ２Ｃ）・・・上に被
着された非晶質シリコン、非晶質シリコンカーバイド、
非晶質シリコンゲルマニウム及びそれ等の微結晶とを含
む膜状非晶質半導体の光活性層、（４，）（４ｂ）（４
ｃ）　−・・は該光活性１　（３１Ｌ）（３ｂＸ３Ｃ）
　・・・上に重畳被着されたｗＸ２電極膜を司どるオー
ミック金属から成る裏面電極膜で、該裏面電極膜（４，
）（４ｂ）（４Ｃ）・・・の各々は隣接せる光活性７１
　（３ａ）（３ｂ）（３Ｃ）・・・から露出した透明電
極膜（２ｂ）（２Ｃ）・・・の露出部分（ｚｂ）（２ｃ
′）・・・に向って直接的に延出し１っの光活性層（３
−）（３ｂ）（３ｃ）・・・と、その光活性層（３＆）
（３ｂ）（３Ｃ）−・・を挾む透明電極膜（２−０２ｂ
）（２Ｃ）及び裏面電極膜（４，０４ｔ、）（４Ｃ）・
・・とから成る複数の光電変換領域（５，）（５ｂ）（
５０）・・・は電気的に直列接続されている。

上記光活性層（３，０３１，）（３，）・・・はその内
部に例えば膜面に平行なＰ工Ｎ接合、或いはその多重構
造、所謂タンデム構造等の半導体接合を含み、従【って、基板ｆｌ）及び透明電極膜（２ａ　）　（２ｂ　
）　（２ａ　）　’”Ａ順次介して光照射があると起電
力を発生し、その起電力は電気的に相加されて取り出さ
れる。

通常期る構成の光起電力装置にあっては、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ｆ１）上全面への透明電極膜の被着工程
と、フォトレジスト及びエツチングによる各個別の透明
電極膜（２Ｉ！ＬＸ２１ｔＸ２０）・・・の分離、即ち
、各透明電極膜（２，）（２１，）（２，）・・・の隣
接間隔部分の除去工程と、これら各透明電極膜上を含む
基板（１）上全面への非晶質半導体膜の被着工程と、フ
ォトレジスト及びエツチングだよる各個別の光活性層（
３ａ）（３ｂ）（３Ｃ）・・・の分離、即ち、各光活性
層（３ａＸ３１．）（３Ｃ）・・・の隣接間隔部分の除
去工程とを頑次経ることになる。

然るに、写真蝕刻技術は細密加工の上で優れている反面
、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号公報に開示された先行技術は
、レーザビームの照射による膜の喘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。

レーザ使用の際に留意すべきことは、斯るレーザ加工は
本質的に熱加工であり、加工せんとする膜部分の下に他
の膜が存在しておれば、それに損傷を与えないことであ
る。さもまければ、目的の膜部分を焼き切った上、必要
とし慶い下の＠まで焼き切ってしまったり、或いは焼き
切らないまでも熱的なダメージを与えてしまう。特開昭
５７−１２５８８号公報に開示された先行技術は、この
要求を満すために、レーザ出力やパルス周波数を６膜に
対して選択することを提案している。

然し乍ら、光活性層（３＆）（３１））（３０）・・・
のＮ型層上に形成される裏面電極膜（４，）（４１，）
（４，）・・・は上記Ｎ型層とオーミック接触すべくア
ルミニウム（Ａ１）、チタ７−　（Ｔｉ）、金（Ａｕχ
銀（ムｇ）等の周知のオーミック金属から選択されるが
、その内特にアルミニウムが上記Ｎ型層を透過しようと
する光を再び光電変換に寄与する１型（ノンドープ）層
に反射せしめることができる点及びコスト的にも安価で
ある点等から有利な材料である反面、上述の如くレーザ
ビームの照射によるパターニング加工は、使用するレー
ザの種類にも左右されるが一般的なレーザビームに対す
る反射率は高く、例えば波長１．０６μ偽のＹＡＧレー
ザに於いては約９０チ以上であり、熱伝導性が良いため
に極めて加工条件が厳しく下記の欠点を持つ。

即ち、レーザ出力が弱いと裏面電極膜（４）を完全に分
離することができず、逆に強過ぎると、第６図の如く裏
面電極膜（４）の分離部分が光活性１？１Ｊ（３ａ）（
３ｂ）（３ａ）−・−の端面と透明電極膜（２ａ）（２
ｂ）（２ａ）・・・の露出界面との間に於いて行なわれ
ている場合、光活性層（３，０３ｂ）（３ｃ）−・・上
の裏面電極膜（４ａ）（４ｂＸ４ｃ）・・・の端面がそ
れらの溶融により当該光電変換領域（’ａＸｓｂ）（ｓ
ｃ）・、の透明電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・
上に流れ出してこの光電変換領域（５ａ）（５ｂ）（５
ｃ）・・・を短絡させたり、また第７図の如く光活性層
（：５ａＸ３ｂ）（３ｃ）・・・上に於いて裏面電極膜
（４，）（４１）Ｘ４ｃ）・・・を分離する構造にあっ
ては、レーザビームの直撃を受けた光活性層部分（３）
がアニーリングされ低抵抗化される結果、この低抵抗な
光活性層部分（３゛）を介して物理的に分離された筈の
裏面電極＠（’ａ）（４ｂ）−（４ｂ）（４０）・、、
を電気的に分離することができない事故が発生する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点本発明製造方法は第２電極膜を司どる上記裏面電極膜へ
の直接或いは間接的なレーザビームの照射による下層の
光活性層のアニーリングを含めた熱的なダメージや光電
変換領域同士の短絡を解決しようとするものである。

に）問題点を解決するための手段本発明製造方法は上述の如き問題点を解決するために、
第２電櫂漠の電気的延長部分は第１電極膜の露出部分と
この露出部分に設けられ九半導体活性層より厚い絶縁断
熱層を越えて被着された後、この絶縁断熱層上に於ける
レーザビームの照射により当該照射部分を除去して電気
的に分離し複数の光電変換領域を直列接続する構成にあ
る。

（ホ）作　用上述の如く第２電極膜の電気的延長部分を光活性層より
厚い絶縁断熱層上に於けるレーザビ一ムの照射により電
気的に分離せしめることによって、斯る絶縁断熱層はこ
の断熱層よ抄下層の膜への熱伝導を速断すると共に、ｆ
ａ２電極膜の溶融による短絡も防止する。

（へ）実施例第１図は本発明製造方法により製造された光起電力装置
の一実施例を示し、第５図の従来装置と同じものについ
ては同番が付してあり再度の説明を割愛する。即ち、本
発明製造方法により製造された光起電力装置の構造的特
徴点け、複数の光電変換領域（５，）（５ｂ）（５ｃ）
・・・を電気的に直列接続すべくそれらの隣接間隔部（
、ｂ）（１，、）・・・ＶＣ於いて光活性層（３，）（
３１，）（３，）・・・から露出した透明電極膜露出部
分（２讐）（２ｏ”）・・・の近傍に光活性層（３−Ｘ
３ｂ）（３ｃ）の形成如先立って、この光活性層（３，
）（３１，）（３ｃ）・・・より膜厚が十分に厚いスト
ライブ状の絶縁断熱層（６ｂ）（６ｃ）・・・が設けら
れ、この絶縁断熱層（６ｂ）（６，）・・・上に於いて
裏面電極膜（４ａ）（４ｂ）・・・の電気的延長部分（
４ａ：）（４ｂ）がレーザビームの照射による当該照射
部分の除去により分割されている。従って、隣接間隔部
（ａｂ　）　（ｂｅ　）・・・に於いて右側の光電変換
領域（５１，）（５ｃ）・・・の透明電極膜露出部分（
ｚｂ：）（２ｏ’）・・・と、左側のそれの裏面電極膜
（４１＝Ｘ４１））・・・の弧長部分（４ａ）（４ｂ“
）・・・とは夫々電気的に連なることとなり直列接続型
の光起電力装置を構成する。

上記絶縁断熱層（６’ｂ）（６ｃ）・・・は後工程で形
成される光活性層（３ａ）（３ｂ）（３ａ）・・・に拡
散したりする電極膜（２ａ）（２ｂ）（２ａ）・・・の
所定箇所に高さ５〜２０／Ａ１？ｌ、幅５Ｏ−２００ｐ
４％にパターニングされた後焼き付けされる。この様に
無機材料の絶縁断熱層（６１１１）（６Ｃ）・・・の形
成が終了すると、透明電極膜（２ａＸ２ｂＸ２．）、、
、及び該絶縁断熱層（６ｂＸ６Ｃ）・・・を覆う如くそ
れらの全面に少なくとも一つの半導体接合を備えた光活
性層が形成され、斯る光活性層は従来の技術で述べた特
開昭５７−１２５６８号公報の如くレーザビームの照射
により照射部分を除去して透明電極膜（２，Ｘ２ｂ）（
２０）・・・の露出部分（２υ＞（２：＞・・・を露出
せしめた状態で各光電変換領域（５，Ｘ５ｂＸ５ｃ）・
・・毎に個別に分割される。

そして、これら光活性層（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・
・及び透明電極膜（２ａ）（ｆｆｉｂ）（２ａ）＝の露
出部分（２ｂＸ２．）・・・上全面に裏面電極膜（４）
が蒸着される。

第２図は蒸着された裏面電極膜（４）が個別に分割され
るレーザ除去工程を示している。図中、（ＯＴ−ｒ’）
はレーザビーム（ＬＢ）のビーム径を調整する対物レン
ズであり、斯るビーム径を調整することによりレーザ出
力が決定され、この対物レンズ（ＯＬ）により集光され
出力が決定されたレーザビーム（！ＪＢ）は一点鎖線で
規定された照射領域ムを照射すべく走査される。上述の
如く照射領域ムに於ける透明電極膜（２１）“）（２ｃ
”）・・・上には他の構成膜よりも十分に肉厚な絶縁断
熱層（ａｂ）（６ｃ）・・・が設けられている結果、斯
るレーザビーム（ＬＢ）の出力が多少大きくても肉厚十
分な絶縁断熱層（６ｂＸ６ｃ）・・・は焼き切られるこ
とはなくレーザビーム（ＬＢ）の照射に対し断熱体とし
て作用する。従って、裏面電極膜（４）としてレーザビ
ーム（ＬＢ）による選択加工性の悪かったＡ１或いはＡ
１合金を用いたとしても、上記絶縁断熱層（６１，Ｘ６
ｃ）・・・により被覆された透明電極膜（２ｂ）（２ｃ
）・・・は熱的ダメージを受けると七なくバターニング
加工が施される。また、他のオーミック金属であっても
レーザ出力条件がかなり大きなものでも許容される結果
、加工条件が大幅に緩和さハレーザ照射によるバターニ
ング加工が容易となる。

尚、絶縁断熱層（６ｂ）（６ｃ）・・・はその幅が５０
〜２００ｔｂｎｓ８度なので、第２図のような極端な突
起ではなく、また面積ロスも大きくない。

第３図は上記裏面電極膜（４）のレーザパター・ユング
後の状態を示している。上記絶縁断熱層（６ｂ）（６ｃ
）・・・はレーザビーム照射時下層への熱的ダメージを
阻止する断熱体として作用していたが、斯るレーザビー
ム照射後、即ちパターニング後にあっては裏面電極膜（
４）と光活性層（３）との混合溶融物（７）による当該
光電変換領域（５ｂ）の透明電極ＩｌＮ’（２ｂ）との
接触による短絡事故を防止する絶縁体として作用しでい
る。

ＩＥＡ図は本発明型造方法により型造された光起電力装
置の他の実施例で、先の実施例と異なるところは隣接せ
る光電変換領域（５１！Ｌ’）（５ｂ＞・・・の直列接
続形態だある。即ち、本実施例にあっては第２電極膜を
司どる裏面電極膜（４ａ）・・・が直接右隣りの光電変
換領域（５ｂ）・・・に於いて露出する透明電極膜（２
ｂ）・・・の露出部（２号）・・・と結合するのではな
く、三層構造の接続電極膜（８）・・・によって上記裏
面電極ＪＩＫ（４ａ）・・・と透明電極膜（２ｂ）・・
・とが間接的に結合、ＩＱシており、従って接続電極膜
（８）・・・が裏面電極膜（４ａ）・・・の電気的延長
部として作用している。上記接続電極膜（８）の三層構
造の内分けは、透明電極膜（２ｂ）・・・側から、チタ
ン（Ｔ１）或いはチタン銀（ＴｉＡｇχ　Ａ１或いはＡ
１合金、及びＴ１或いはＴｉＡｇ（２ｂ）・・・と直接
結合した場合にその界面に於いて形成される高抵抗なム
１２０３となる酸化を防止するためのものであり、ま北
上層のＴ１或いはＴｉＡｇは中間層であるＡ１或いはＡ
１合金の耐湿膜である。

尚、斯る構成に於ける裏面電極膜（４ａ）・・・けＡ１
或いはＡ１合金であり、斯る裏面電極膜（４ａ）・・・
を先の実施例の如くレーザビームの照射知よりパターニ
ングすると、透明電極膜（２ｂ）・・・の露出部（ｚｂ
’）・・・がレーザビームの照射に暴されることになる
ので、不要部をマスクで覆った選択蒸着法により形成さ
れる。斯る選択蒸着法による裏面電極膜（４ａ）・・・
の形成は、直列抵抗を低減せしめるために透明電極膜（
ｚｂ）・・・の露出長は一定長以上の寸法が必要である
こと、及び次に被着される接続電極膜（８）・・・がレ
ーザビーム（ＬＢ）の照射によりパターニングさｈるた
めに、隣接間隔部の間隔縮小を実質的に阻害するもので
は表い。

またＡ１或いはＡ工合金の裏面電極膜（４）全体を上記
耐湿性の高いＴ１或いはＴｉＡｇの如き耐湿金属を上層
に備えた上記接続電極膜（８）・・・で被覆する構成と
しても良い。

（へ）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、第２Ｗ
１極膜の電気的延長部分を光活性層より厚い絶縁断熱層
上に於けるレーザビームの照射により電気的に分離せし
めることによって、斯る絶縁断熱層はこの断熱層より下
層の膜への熱伝導を速断する断熱体として作用すると共
に、第２電極膜の溶融による短絡も防止する絶縁体とし
て作用するので、第１電極膜に熱的なダメージを与える
ことなく、シかも当該光電変換領域に短絡事故を招くこ
となくレーザビームの使用による直列接続型の光起電力
装置の製造を可能にすることができる。

【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た光起電力装置
の一実施例を示す断面図、第２図及び第３図はレーザビ
ームの照射工程の前後の状態を示す要部断面図、第４図
は本発明製造方法により製造された光起電力装置の他の
実施例を示す要部断面図、第５図は従来の光起電力装置
の断面図、第６図及び第７図は従来方法の欠点を説明す
るための要部断面図、を夫々示している。（２＆）（２ｂ）（２ｃ）・−・透明電極膜、（２ｄ）
（２ｂ）（２Ｃ′）・・・露出部分、（３ａ）（３ｂＸ
３Ｃ）・・・光活性層、（４ａ）（４１））（４Ｃ）・
・・裏面電極膜、（４ａ’）（４ｂ“）・・・延長部分
、（ｓ−）（ｓｂＸｓａ）−・・光電変換領域、（ＩＪ
Ｂ）・Ｌ／−ザビーム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１電極膜、半導体光活性層及び第２電極膜の積
層体からなる複数の光電変換領域の、それらの隣接間隔
部に於いて露出した基板側の第１電極膜の露出部分と、
この露出部分に隣接の光電変換領域から延在せる上記第
１電極膜と逆極性の第２電極膜の電気的延長部分と、を
基板の絶縁表面に於いて電気的に結合した直列接続型光
起電力装置の製造方法であつて、上記第２電極膜の電気
的延長部分は第１電極膜の露出部分とこの露出部分に設
けられた上記半導体光活性層より厚い絶縁断熱層を越え
て被着された後、この絶縁断熱層上に於けるレーザビー
ムの照射により当該照射部分を除去して電気的に分離し
複数の光電変換領域を直列接続したことを特徴とする光
起電力装置の製造方法。