JPS62273779A - 薄膜太陽電池の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明は薄膜太陽電池の製造方法に関し、特には半導体
膜のパターン化処理を省略することによって製造プロセ
スを簡易化する方法に関する。

〈従来の技術〉 複数個の光電変換素子を直列接続してなる薄膜太陽電池
を製造する場合、通常半導体膜（たとえば、非晶質シリ
コン）に対して上部電極と下部電極（たとえば、アルミ
ニウム）の電気的接続をとるために半導体膜が有効起電
力部のみ残るようにパターン化が行なわれる。

第５図に、薄膜太陽電池の一例の分解斜視図を示す。絶
縁性基板３１の上に、下部電極３２，３２．・・・、半
導体膜３３，３３．・・・および」二部電極３４．３４
．・・・が順次積層される。一つの半導体膜３３は、一
つの下部電極３２と−っの上部電極３４に接続され、−
個の素子を形成する。下部電極３２と接する部分（有効
起電力部）の外に接続部３２ａが設けられる。一方、上
部電極３４の半導体膜３３と接する部分の外に接続部３
４ａが設けられる。下部電極３２の接続部３２ａは、隣
の素子の上部電極の接続部３４ａと電気的に接続され、
これにより各素子が直列に接続される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 半導体膜３のパターン化は、半導体膜のマスク被着或い
は全面被着後のエツチングプロセスによって行なわれる
。

マスク被着の場合、細部のパターン化が困難であり、特
にスパッタ法やグロー放電分解法などのイオンを含む雰
囲気中やまた高温中で膜を被着する場合マグネットを用
いてパターンと基板を密着させることができないため、
パターンの境界が不明確になりやすい。また、電界や磁
界が関与する被着法では、パターン内で膜厚や膜質が不
均一になりやすいなど問題が多い。

エツチングによるパターン化は、通常数種以上のプロセ
スを経て行なわれるため複雑であり、更に膜表面の汚染
等太陽電池としての性能を低下させる要因を多く含んで
いる。

これ等の問題点より薄膜太陽電池の製造プロセスにおい
て、半導体膜のパターン化は高度の技術と多くの工程を
要し、製造ラインの流れを大いに制限するプロセスであ
る。

本発明は、上記問題点を鑑みて行なわれたもので、半導
体膜のパターン化のプロセスを経ずに基板上の素子を直
列接続し、薄膜太陽電池の製造プロセスを大幅に簡易化
することを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明に係る薄膜太陽電池は、第１電極、光起＝４− 電力部である半導体膜および第２電極を順次積層してな
る太陽電池セルを複数個直列に接続してなる薄膜太陽電
池の第１の製造方法において、絶縁性基板上に複数個の
第１電極を形成し、次に、その上に半導体膜を全面に被
着し、次に、その上に複数個の第２電極を、上記の第１
電極に対応して、かつ、対応する第１電極に隣接する第
１電極とも部分的に重なるように形成し、次に、第１電
極と、この第１電極に対応する第２電極に隣接する第２
電極の上記の第１電極と部分的に重なる部分とを両者の
間に破壊電界を印加することによって電気的に接続する
ことを特徴とする。

第１電極、光起電力部である半導体膜および第２電極を
順次積層してなる太陽電池セルを複数個直列に接続して
なる薄膜太陽電池の第２の製造方法において、絶縁性基
板」二に複数個の第１電極を形成し、次に、その上に半
導体膜を全面に被着し、次に、半導体膜に複数個の貫通
孔を開口し、次に、その上に複数個の第２電極を、上記
の第１電極に対応して、かつ、対応する第１電極に隣接
する第ｌ電極とも上記の貫通孔を介して部分的に重なる
ように形成することを特徴とする。

〈作　用〉 電子卓上計算機の電源用薄膜太陽電池のように比較的強
度が低い光の下で小電力用として使用される場合、半導
体膜の電気抵抗が高ければ直列に接続される各素子間で
半導体膜を分離しなくても電流の損失は小さく特性に影
響を与えない。例えば薄膜太陽電池の殆どに用いられて
いる非晶質シリコン系の太陽電池はこのような電気抵抗
を充分に保持している。

〈実施例〉 以下に図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

同一基板上で複数個の素子を直列に接続するには絶縁性
の基板を用いる必要がある。絶縁基板として、基板側か
ら光を入射するもの、または、不透明有機高分子シート
や絶縁性物質を表面被着された金属基板などの不透明基
板が使用できる。実施例として不透明絶縁性基板を用い
た場合について説明する。

第１図は、本実施例の薄膜太陽電池の分解斜視図である
。絶縁性基板ｌの上に、下部電極２．２．・・、半導体
膜３および上部電極４，４．・・・が順次積層される。

従来例（第５図）と比べ、半導体膜３がパターン化され
ていない一枚の膜であることが特徴である。したがって
、各素子間は、半導体膜３をとおして接続されることに
なるが、半導体膜３が高抵抗であるので、太陽電池の特
性は実質的に影響を受けない。また、半導体膜３の幅が
電極接続部３ａを含むように広げられていることが第２
の特徴である。下部電極２の一端には、従来例（第５図
参照）と同様に接続部２ａが形成される。一方、上部電
極４の一端には、接続部４ａと、これと離れて、絶縁破
壊用の電極５を形成する。接続部４ａと電極５とが、下
部電極２と接続部２ａに対応する。従来例（第５図参照
）に比べると、接続部４ａが二つの部分に分かれたこと
になる。

絶縁破壊用の電極５を形成する理由は、次のとおりであ
る。

一７＝ 上部電極４と下部電極２とに対し、個々に破壊電圧を印
加できる場合は、順次半導体膜３の絶縁破壊部分３ｂを
形成し、電気的接続を行なう。

しかし、下部電極２への電界の印加を後述するような方
法（第２図参照）で行なう場合、その時４個の下部電極
２は等電位になっているため、下部電極２と上部電極４
の内の１個に破壊電界を印加した場合相対向する電極２
との間のみで絶縁破壊が起き、素子の直列接続は形成さ
れない。そこで上部電極４を形成する際、絶縁破壊用の
電極５を分離して形成し、下部電極２と電極５との間に
電界を印加して絶縁破壊により接続を形成する。両電極
２．５は、半導体膜３の絶縁破壊部３ｂを介して電気的
に接続する。その後、例えば銀ペーストのような導電性
の材料６を用いて上部電極４と接続する。

絶縁破壊により電極間の接続を形成する場合、上述した
ように下部電極２から電界を印加できるにうにする必要
がある。その為には下部電極２を形成する際、各パター
ンを継ぐリードパターンを同時に形成し、半導体膜３を
形成した後も外部から電気的に継がるようにしておき、
最終的にはリード部分を切除することによって可能とな
る。通常、１枚の基板上に多数の太陽電池を形成し、切
断分離して個々の太陽電池を製造する。

このような場合の下部電極形成時のパターンの一例を第
２図に示す。配列しである各下部電極パターン１１をリ
ードパターン１２で接続し、基板ｌ上で半導体膜３の被
着境界１３の外側部分に設けられた絶縁破壊用外部端子
部分１４に継いでおく。太陽電池が形成された後に第３
図に示した例のように破線１６で切断分離すれば、下部
電極は分離され、第１図に示した構造になる。

薄膜太陽電池の製造は、次のように行なわれる。

まず、基板ｉ上に、第２図に示すような下部電極パター
ン１１とリードパターン１２とを含むパターンを形成す
る。

次に、半導体膜をたとえばグロー放電分解法などで全面
に被着する。

次に、上部電極４，４．・・をパターン化して形成する
。

次に、下部電極２に電気的に接続する端子部分１４と各
電極５との間に破壊電界を印加し、両電極２．５の接続
を行う。

次に、導電性材料６を用いて、半導体膜３と上部電極の
接続部４ａとを接続する。

最後に、切断箇所１６．１６．・・・で切断し、個々の
太陽電池セルに分割する。

第４図に、第２実施例の分解斜視図を示す。絶縁性基板
２１上に、下部電極２２，２２．・・・、半導体膜２３
および上部電極２４　、２４．　、・・効く順次積層さ
れる。第１図に示した第１実施例と同様に、半導体膜２
３は、パターン化されていない一枚の膜であり、また、
その幅は、電極接続部２３ａを含むように広げられてい
る。下部電極２２には、第１実施例と同様に接続部２２
ａが形成される。また、上部電極２４には、従来例（第
５図）と同様に、接続部２４ａが形成される。半導体膜
２３の電極接続部２３ａには、レーザーを用いて半導体
を除去した部分２３ｂ、２３ｂ、・・・が形成される。

上部電極２４と下部電極２２とは、半導体除去部分２３
ｂ。

２３ｂ、・を介して電気的に接続される。半導体膜を除
去する方法は、レーザーの光強度、波長、半導体膜上で
のスポット径などを考慮した最適化が必要であるが、穴
の径や形状などの自由度が広いため、比較的出力の大き
なレーザーであれば選定基準も緩く、また、最適化も容
易である。下部電極１２への損傷が少なく、半導体膜の
除去速度が速い波長のレーザーを選定すれば、より高出
力のレーザーを用いることができ、短時間で処理できる
。

この接続方法を用いる場合は、太陽電池セルの製造の際
に、下部電極形成工程と半導体膜形成工程の次に、レー
ザーによる半導体除去部分２３ｂの形成を行なう。次に
、上部電極２４をパターン化して形成すると、電気的接
続が形成できる。

〈発明の効果〉 本発明により、高度の技術と多くの工程を必要とされる
半導体膜のパターン化を無くすことができ、薄膜太陽電
池の製造プロセスを著しく簡易化することが可能になる
。これにより、生産効率の向上と生産コストの低減に大
いに寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る薄膜太陽電池セルの分
解斜視図である。 第２図と第３図は、それぞれ、下部電極を含むパターン
の図である。 第４図は、本発明の別実施例に係る薄膜太陽電池セルの
分解斜視図である。 第５図は、従来の薄膜太陽電池セルの分解斜視図である
。 １・・・絶縁性基板、　　２・・・下部電極、３・・・
半導体膜、　　　４・・・上部電極、５・・・絶縁破壊
用電極、６・・・導電性膜、３ｂ・・・絶縁破壊部、　
　２１・・・絶縁性基板、２２・・・下部電極、　　　
２３・・・半導体膜、２４・・・上部電極。 特許出願人　　　　　シャープ株式会社代　　理　　人
　弁理士　青白　葆ほか２名第５図 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１電極、光起電力部である半導体膜および第２
   電極を順次積層してなる太陽電池セルを複数個直列に接
   続してなる薄膜太陽電池の製造方法において、 絶縁性基板上に複数個の第１電極を形成し、次に、その
   上に半導体膜を全面に被着し、 次に、その上に複数個の第２電極を、上記の第１電極に
   対応して、かつ、対応する第１電極に隣接する第１電極
   とも部分的に重なるように形成し、次に、第１電極と、
   この第１電極に対応する第２電極に隣接する第２電極の
   上記の第１電極と部分的に重なる部分とを両者の間に破
   壊電界を印加することによって電気的に接続することを
   特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載された薄膜太陽電池
   の製造方法において、 上記の第１電極形成工程において、複数個の第１電極と
   上記の半導体膜を被着する部分の外側で共通に接続され
   るように形成し、 上記の第２電極形成工程において、上記の第１電極と部
   分的に重なる部分の一部を第２電極と分離して形成し、 電気的接続の工程では、第１電極と上記の分離して形成
   された部分との間に破壊電界を印加することにより第１
   電極と半導体膜との電気的接続を形成し、次に、半導体
   膜と第２電極とを導電材で電気的に接続し、次に、第１
   電極の上記の共通接続部分を除去することを特徴とする
   薄膜太陽電池の製造方法。
3. （３）第１電極、光起電力部である半導体膜および第２
   電極を順次積層してなる太陽電池セルを複数個直列に接
   続してなる薄膜太陽電池の製造方法において、 絶縁性基板上に複数個の第１電極を形成し、次に、その
   上に半導体膜を全面に被着し、 次に、半導体膜に複数個の貫通孔を開口し、次に、その
   上に複数個の第２電極を、上記の第１電極に対応して、
   かつ、対応する第１電極に隣接する第１電極とも上記の
   貫通孔を介して部分的に重なるように形成することを特
   徴とする薄膜太陽電池の製造方法。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載された薄膜太陽電池
   の製造方法において、 上記の貫通孔の形成がレーザー光の照射によって行なわ
   れることを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。