JPS62242371A

JPS62242371A - 光起電力装置の製造方法

Info

Publication number: JPS62242371A
Application number: JP61085453A
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: 1986-04-14
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1987-10-22
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07105511B2

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、重唱、腕時計等の民生用小型電子機器の電源
として用いられる太陽電池や、ファクシミリ等の光学的
読取り装置とじで利用啓れるー・次元光セン日ノアレイ
等の光起電力装置の製造方法に関する。

（口〉　従来の技術基板の絶縁表面の複数の発電領域に充電変換素子を設け
それら光電変換素子を電気的に直列接続し７た光起電力
装置は例えは特公昭５８−２１８２７号公報に開示され
た如く既に知られており、上述の如き電卓等の民生用小
型電子機器の電源として実用化されている。光起電力装
置に対する一般的要求は、単位発電量当りの価格の低減
にあり、光電変換効率の上昇と、製造コストの引き下げ
により達成きれる。

ところが、上記民生用小型電子機器の電源として用いら
れる光起電力装置は、太陽光発電に利用されるものに比
し王、負荷の駆動回路を構成するＬＳＩ等の低消費電力
化が進み、５０ηｕｘ以ド（／＞室内光下に於ける発電
出力によって、１分に電子機器を動作さゼることかでき
る現在、光電変換効率の上昇よりはむしろ製造コストに
対する要求が厳しい。

上記先行技術に開示された光起電力装置の製造は、光電
変換素子を構成する第１電極膜、半導体膜及び第２電極
膜の各々に対し、形成時に被着してはならないところを
マスクで覆うマスキング法を用いることによって、製造
工程の簡略化を図り、製造コストの低減化を達成してい
る。

然し乍ら、断るマスキング法によれば、各光電変換素子
毎に膜を形成する際、該マスキング法特有の膜周縁に於
いて膜の泌み出しくにじみ）が発生するために、予め定
められた微細なファインパターンが得られず、各光電変
換素子が互いに隣接する隣接間隔部分の間隔長を和分に
とらないと例えば隣接関係にあり分離すべき第２電極膜
同士が接触する危惧を持つ。斯る隣接間隔部分は光ｔ′
＆換素子間に位置する結果、光電変換に寄与しない無効
領域を形成し、受光面積中に占める有効発電領域の割合
を減少させるために、可及的に狭くしなければならない
。

一３＝周知の如く予め定められた微細なファインパターンに膜
を加工する手法としてフォトリソグラフィ法が存在する
が、フォトリソグラフィ法は、フォトレジストの塗布、
ベーキング、露光、現像、エツチング、フォトレジスト
クト離等の一連の煩雑な工程を経なければならＶ、製造
ロス［の上昇原因となり、低廉価が要求される民生用）
」・型電子機器の電源として用いられる光起電力装置の
製造には不向きである。

特開昭５９−３５４８７号公報に開示された光起電力装
置の製造方法は、第７図に示１如く基板（１）の絶縁表
面に、マスキング法を利用するものの、各発電領域（２
ａ）〜（２ｄ）毎には分割することなく先ず第１電極膜
（３）が形成され、その後各膜専用のマスクを用いて半
導体膜（４）及び第２電極膜（５）が上記第１電極膜（
３）上に同様に分割することなく順次重畳被着きれ、最
後に第８図のように各発電領域毎に光電変換素子（６ａ
）〜（６ｄ）を分割すべく、それらの隣接間隔部分（ａ
ｂ）（ｂｃ）（ｃｄ）にレーザビーム（ＬＢ）が照射さ
れる。即ち、隣接間隔部分（ａｂ＞（ｂｃ）（ｃｄ）の
各膜に対してレーザビーム（ＬＢ＞を照射して、焼損除
去により各光電変換素子（６ａ）〜（６ｄ）を分割しよ
うとするその技法は、隣接間隔部分（ａｂＨｂｃ）（ｃ
ｄ）のパターニングをマスキング法やフォトリングラフ
ィ法により行なう従来の技法の欠点を解決ｊる上で極め
て有益である。

然るに、斯るレーザビームの照射による隣接間隔部分（
ａｂ）（ｂｃ）（ｃｄ）のバターニングにあっても、第
９図（Ａ）〜（Ｃ）に示すような問題点がある。即ち、
隣接間隔部分（ａｂ）に位置する第２電極膜（５）、半
導体膜（４）及び第１電極膜（３）が同時にレーザビー
ムの照射により除去きれると、斯る隣接間隔部分（ａｂ
）に於いて相隣り合う光電変換素子（６ａ）（６ｂ）の
対向側面は第１電極膜（３ａ）（３ｂ）、半導体膜（４
ａ）（４ｂ）及び第２電極膜（５ａ）（５ｂ）の三者が
露出する状態となるために、第９図（Ａ）の如く当該隣
接間隔部分（ａｂ）にレーザ加工時の残留物（７）が発
生し、これが導電体であると露出状態にある同一の光電
変換素子（６ａ）、　（６ｂ）を構成する第１電極膜（
３ａ）、　（３ｂ）と第２電極膜（４ａ）、　＜４ｂ）
とが不所望に結合したりする。また、第９図（Ｂ）のよ
うにレーザビーム（ＬＢ）の周縁部が照射された半導体
膜部分は、該レーザビーム（ＬＢ）の周縁部が除去する
に足りる十分なエネルギを持たないためにアニーリング
諮れ微結晶化、或いは結晶化されて、その結果低抵抗層
（８）（８）を形成し同一の光電変換素子（６ａ）、　
（６ｂ）を短絡する原因となる。更に、第２電極膜（５
ａ）（５ｂ）が半導体膜（４ａ）（４ｂ）とオーミック
接触すべくアルミニウム（Ａｌ１　）、チタン（ＴｉＣ
銀（Ａｇ）或いはそれらを含む合金等のオーミック金属
からなる単層或いは多層構造をとる場合、それらオーミ
ック金属は照射されるレーザビームに対して反射率が高
く、熱伝導性が良いために、除去部分に第２電極膜（５
〉の溶融物が流出する溶融垂れ（９）（９）が発生する
こともある。斯る溶融垂れ（９）（９）も当該光電変換
素子（６ａ）（６ｂ）の短絡事故の原因となる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点本発明は上述の如く、除去部分界面に於いて残留物が残
存したり、半導体膜対向側面に低抵抗層が形成されたり
、及び／または第２電極膜の溶融型れが発生したりして
、当該充電変換素子が短絡する事故を解決し、よ−〉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−１−記問題点を解決するために、基板の絶縁
表面の複数の発電領域毎に、該発電領域から上記基板の
周縁に向っ−Ｃ延出した延長部分を有する第１電極膜を
分割配置し、上記第１電極膜延長部分を除いて発電領域
の第１電極膜」−及び該第１電極膜の隣接間隔部に於け
る絶縁表面Ｆに光活性層を含む半導体膜と第２電極膜を
重畳被着【た後、上記隣接間隔部に位置する第２電極膜
にエネルギビーｌ、を開側し、当該照射領域の第２を極
膜を除去すると共に、上記第１電極膜の隣接間隔部に上
記半導体膜の少なくとも一部分を残存せしめ、上記第１
電極膜、半導体膜及び第２電極膜の積層体からなる光電
変換素子を上記複数の発電領域毎に電気的に分離したこ
とを特徴とする。

（ポ）作用上述の如く予め第１電極膜は基板の絶縁表面の複数の発
電領域毎に分割配置された後、上記第１電極膜の隣接間
隔部の絶縁表面トに配置きれた半導体膜及び第２電極膜
に対し、エネルギビームを照射して当該照射領域の少な
（と４）第２電極膜を除去すると共に、上記第１電極膜
の隣接間隔部に少なくとも半導体膜の一部分を残存せし
めることによって、上記半導体膜の残存部分は上記隣接
間隔部に於ける第１電極膜の露出を阻止する。

くべ〉　実施例第１図乃至第４図は本発明製造方法を説明するためのも
のであって、先ず第１図の工程では、ガラス、セラミッ
ク、高分子フィルム等の絶縁材料からなる長方形状の基
板（１〉の一方の主面（１ａ）にその主面（１ａ）の長
辺方向に整列して複数の発電領域（２ａ）〜（２ｄ）を
区画すべき第電極膜（３ａ）〜（３ｄ）が分割配置され
る。断る第１電極膜（３ａ）〜（３ｄ）は、基板〈１）
を受光面側とするとき、酸化インジウム錫（Ｉ　Ｔｏ）
や酸化錫（ＳｎＯ２）に代表される透光性導電酸化物（
ＴＣＯ）の単層、或いは積層構造であり、基板（１）を
背面側とするとき、アルミニウム（、ｌり、チタン銀合
金（ＴｉＡｇ）、銀（Ａｇ）の金属からなる単層、或い
は１ｆｌｌｉ層構造、更には断る金属層の表面を上記Ｔ
ＣＯで被覆したＭ層構造を持つと共に、基板（１）の長
辺の一方の周縁に向って延出した延長部分（３ａｅ）〜
（３ｄｅ）が設けられ、右隣りに分割された第１Ｍ極膜
（３ｂ）〜（３ｄ）のある第１′を極膜（３ａ〉〜（３
ｃ）の延長部分（３ａｅ）〜（３ｃｅ）は、右隣りの第
１１ｉ極Ｗ　（３ｂ）　〜（３ｄ）に向って屈曲したＬ
字状にパターニングされている。

第２図の工程では、上記第電極膜（３ａ）〜（３ｄ〉の
延長部分（３ａｅ）〜（３ｄｅ）を含む基板（１）の周
縁部分をハードマスクで覆い、該マスクから露出した第
１電極膜（３ａ）〜（３ｄ）上及びそれら第１電極膜（
３ａ）　〜（３ｄ）の隣接間隔部分（ａｂ）、　（ｂｃ
）、　（ｃｄ）の絶縁表面上にＳｉＨ＋、５ｉ２Ｈｅ　
、ＳｉＦ＋等のシリコン化合物ガスを主原料ガスとする
プラズマＣｖＤ法或いは光ＣＶＤ法により、アモルファ
スシリコン、アモルファスシリコンカーバイド、アモル
ファスシリコンゲルマニウム、微結晶シリコン等を適宜
各層に配置したｐｉｎ接合型、ｐｎ接合型、ｐｉ接合型
、或いはそれらのタンデム構造の半導体光活性層を含む
半導体膜（４）が形成される。

第３図の工程では、上記隣接間隔部（ａｂ）、　（＋＋
ｃ）。

（ｃｄ）が除去されることなく連続して配置された半導
体膜（４〉と同じく、該半導体膜（４）上に各発電領域
（２ａ）〜（２ｄ）＝ｍに分割することなく第２電極膜
（５）が設けられる。第２電極膜（５）は各発電領域（
２ａ〉〜（２ｄ）毎に分割されてはいないものの、次工
程で各発電領域（２ａ）〜〈２ｄ）毎に分割されたとき
、左隣りに発電領域（２ａ）〜（２ｃ〉が存在する第２
電極膜部分には半導体膜（４）から露出した第１電極膜
（３ａ〉〜（３ｃ）の延長部分（３ａｅ）〜（３ｃｃ）
と結合すべく、基板（１）の長辺の一方の周縁に向って
延出し逆り字状に屈曲した延長部分（５ｔ＋ｅ’）〜（
５ｄｅ）を持つ。斯る第２電極膜（５）はこの第２電極
膜を受光面とするとき上記ＴＣＯからなり、基板（１）
を受光面とするとき上記Ａｐ、ＴｉＡｇ等の金属から形
成される。

第４図の最終工程では、第１電極膜（３ａ）〜（３ｄ）
の隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂｃ）、　（ｃｄ）にも設
けられた上記第２電極膜部分及び半導体膜部分にレーザ
ビームや電子ビームの如きエネルギビーム（ＥＢ）を照
射して、当該照射領域の第２電極膜部分及び半導体膜部
分を除去する。斯る工程で注目すべきは、第５図のよう
に一つの隣接間隔部（ａｂ）を拡大して示す如く上記第
１電極膜（３ａ）〜（３ｄ〉の隣接間隔部（ａｂ）、　
（ｂｃ）、　（ｃｄ）に上記半導体膜（４）の少なくと
も一部分を残存口゛しめ、この半導体膜残存部（４ａｓ
）（４ｂｓ）　　で隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂｃ）、
　（ｃｄ）に於ける第１電極膜（３ａ）−（３ｄ）の対
向側面（３ａａ）（３ｂｓ）−’を覆ったことにある。

即ち、この最終工程にあっては除去予定箇所に照射せし
められるエネルギビーム＜ＥＢ）の幅（Ｗ）（スポット
径）を上記隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂｃ）、　（ｃｄ
）の間隔長（Ｌ）に比して十分に手許くすると共に、エ
ネルギビーム（ＥＢ）の照射中心と隣接間隔部（ａｂ）
、　（ｂｃ）’、　（ｃｄ）の中心とを一致せしめ、そ
の中心線上にエネルギビーム（ＥＢ）を走査し、ている
。例えば、上記隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂｃ）。

（ｃｄ）の間隔長（Ｌ）を０．３〜１ｍとしたとき、除
去幅（Ｗ＞が０．０２〜０１潤程度に設定される。この
様な除去幅（Ｗ）はレーザビームや電子ビームにより容
易に得られる。その具体例を示せば、エネルギビームと
して波長１．０６μｍ若しくは０５３μｍのＱスイッチ
付ＹＡＧレーザが使用され、そのときの加工条件は出力
００５〜０．２Ｗ、パルス繰り返し周波数１〜１０ＫＨ
ｚ、走査速度は２０−１００ｍｍ　、／　ｓｅｃであっ
た。斯るレーザビームの照射■、程に於いて、半導体膜
（４）の形成工程に使用されたハードマスクで基板（１
）の−主面（１ａ）側を覆えは、第２を極膜く５）の除
去してはならない延長部分（５ａｅ）〜（５ｄｅ）も覆
蓋することができ、ハードマスクが上記延長部分（５ａ
ｅ）〜（５ｄｅ）のプロブフタとして作用し、作業の簡
略化が図れる。

尚、上記隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂｃ）、　＜ｃｄ）
の一つを上記第５図に拡大して示すものの、同図に於い
て各第１′Ｗ１極膜（３ａ）〜（３ｄ）、半導体膜（４
ａ）〜（４ｄ）及び第２電極膜（５ａ〉〜（５ｄ）の積
層体から構成される光Ｔ変換素子（６ａ）〜〈６ｄ）の
総合膜厚は約１μｍ前後と、隣接間隔部（ａｂ）、（ｂ
ｃ）、　（ｃｄ）の間隔長（Ｌ＞が０．３〜１ｍｍ、除
去幅いり）が０．０２〜０．１ｍｍに較べ１桁以上小さ
いにも拘らず、同一の桁数の如き倍率で描いである点に
注意すべきである。

この様にし王、隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂｃ）、　（
ｃｄ）に位置する第２電極膜部分及び半導体膜部分がレ
ーザビームの照射により除去され、第１電極膜（３ａ）
〜（３ｄ）、半導体膜（４４）〜（４ｄ）及び第２電極
膜（５ａ）〜（５ｄ）の積層体からなる光電変換１子〈
６ａ〉〜（６ｄ）が、上記隣接間隔部（ａｂ）、　（ｂ
ｃ）、　（ｃｄ）に於い℃各発電領域（２ａ）〜（２ｃ
）毎に電気的に分離されると、基板（１）の一方の長手
方向周縁に於いて、第１Ｎ極膜（３ａ）−（３ｄ）のＬ
字状延長部分（３ａｅ）　〜（３ｃｅ）の底辺と、第２
電極膜（５ａ）〜（５ｄ〉の逆り字状延長部分（５ｂｅ
）〜（５ｄｅ）の底辺との結合によって、４つの発電領
域（２ａ〉〜（２ｄ）に設けられた光電変換素子（６ａ
）〜（６ｄ〉は電気的に直列接続され、それら充電変換
素子（６ａ）〜（６ｄ）の直列出力は右端の第２電極膜
（５ａ）の延長部分（５ａｅ）と、左側の第１電極膜（
３ｄ）の延長部分（３ｄｅ）から導出きれる。

第６図は第４図に示した最終工程の他の実施例に於ける
一つの隣接間隔部（ａｂ）を拡大して示したものである
。即ち、前の実施例に於ける最終工程にあっては、斯る
隣接間隔部（ａｂ）の中央部に位置していた第２電極膜
部分及び半導体膜部分がエネルギビーム（ＥＢ）の照射
により除去され、隣接光電変換素子（６ａ＞（６ｂ）の
第２電極膜（５ａ）（５ｂ）及び半導体膜（４ａ）（４
ｂ）は電気的１つ物理的に分離さＦ（ていたが、この実
施例にあっては第２電極膜（５ａ）（５ｂ）は電気的且
つ物理的に分離されるものの、半導体膜（４）について
はエネルギビームＣＥＢ）の照射による除去をその途中
までとし、平溝体膜（４）をその面方向の抵抗値が高い
ことを利用して電気的に分離シ２、物理的な分離を行な
っていない。特に半導体膜（４）の接合形態がｐｉｎ接
合のとき、高抵抗なｉ型（真性）周速中まで除去するこ
とが電気的分離に有効である。

尚、上記実施例にあっては、直列接続型光起電力装置の
製造方法について詳述したが、本発明製造方法は、互い
に電気的に分離された光電変換素子を基板上に直線的（
−次元的）に整列配置したファクシミリ等の光学読取り
装置に利用きれる光学センサアレイの製造にも適用可能
である。

（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予め第電
極膜は基板の絶縁表面の複数の発電領域毎に分割配置さ
れた後、上記第１電極膜の隣接間隔部の絶縁表面上に配
置された半導体膜及び第２電極膜に対（７、エネルギビ
ームを照射して当該照射領域の少なくとも第２電極膜を
除去すると共に、上記第１亘極膜の隣接間隔部に少なく
とも半導体膜の一部分を残存せしめる二とによって、上
記半導体膜の残存部分は上記隣接間隔部に於１−する第
１電極膜の露出を阻止するので、除去部分界面に残留物
が残存したり、半導体膜対向側面に低抵抗層が形成され
たり、及び／または第２電極膜の溶融型れが発生したと
しても、これら短絡要素は第１電極膜と接触するに至ら
ず、従って、これら短絡要素を原因とする当該光電変換
素子の短絡事故を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明製造方法を工程別に説明する
ための上面図、第５図は最終工程終了後の一つの隣接間
隔部の拡大断面図、第６図は他の実施例に於ける最終工
程終了後の−っの隣接間隔部の拡大断面図、第７図及び
第８図は従来の製造方法を工程別に説明するための上面
図、第９図（Ａ）〜第９図（Ｃ）は従来の欠点を説明す
るための一つの隣接間隔部の拡大断面図、を夫々示して
いる。（１）・　基板、（２ａ）〜（２ｄ）＝・発電領域、（
３）（３ａ）〜（３ｄｌ　・−第１電極膜、（４）（４
ａ）〜（４ｄ）・＝半導体膜、（５）（５ａ）　−（５
ｄｌ　・・第２電極膜、（６ａ）〜（６ｄ）・・・光電
変換素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板の絶縁表面の複数の発電領域毎に、該発電領
域から上記基板の周縁に向って延出した延長部分を有す
る第１電極膜を分割配置し、上記第１電極膜延長部分を
除いて発電領域の第１電極膜上及び該第１電極膜の隣接
間隔部に於ける絶縁表面上に光活性層を含む半導体膜と
第２電極膜を重畳被着した後、上記隣接間隔部に位置す
る第２電極膜にエネルギビームを照射し、当該照射領域
の第２電極膜を除去すると共に、上記第１電極膜の隣接
間隔部に上記半導体膜の少なくとも一部分を残存せしめ
、上記第１電極膜、半導体膜及び第２電極膜の積層体か
らなる光電変換素子を上記複数の発電領域毎に電気的に
分離したことを特徴とする光起電力装置の製造方法。