JPS63177476A

JPS63177476A - 光起電力装置の製造方法

Info

Publication number: JPS63177476A
Application number: JP62008412A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawada; 河田　宏
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-01-16
Publication date: 1988-07-21

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に、複数の光電変換素子を当該光電変換素子の隣
接間隔部分に於いて電気的に直列接続せしめ九九起電力
装置の製造方法に関する□（ロ）　従来の技術複数の光電変換素子を当該光電変換素子の隣接間隔部分
に於いて電気的に直列接続せしめた光起電力装置ｔは、
例えば米国特許第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。

−万、此の種光起電力装置に於ける光電変換素子の各構
成＠をレーザビームの照射による焼切りでバターニング
し、複数の光を変換素子を電気的に直列接続せしめる方
法が特開昭５７−１２５６８号公報に開示されている。

このレーザビームを便用するパターニングぼ、ウエツト
プロセスヲー切使わず細密加工性に冨む定めに有益であ
る。

然し乍ら、斯るレーザビームによるバターニングに、細
密加工性全有効利用して、第７図に示す如く複数の光電
変換素子（ＳＣａ）（ＳＣｔ））毎に支持基板ｔｌ＋の
絶縁表面側に分割配置される第１を極（２ａ）（ｚｂ）
ｉ近接せしめると、当該第１電極（２ａ）（２ｂ）の分
割溝（６ｆａ）（６ｔ））ｉ埋メチ−万ノ光！変換素子
＜５Ｃａ）から他方の光電変換素子（Ｓｅｔ））に延在
する半導体１［ｃ３ａ）（３ｏ）ｋ介り、テ図中矢印で
示す如き漏れ電流が発生する。斯る漏れ電流に第１電極
（２ａ）（２ｆｉ）間の距５（Ｌ）　　と密接な関係に
あり、漏れ電流を抑止し二つとすれば上記距ｔｉｌｌ（
Ｌ　＞ｋ大きくすれば良いものの、距離（Ｌ）の受光領
域において光電変換動作しない無効領域の割合を増大さ
せる原因となる。従って、レーザビーム？使用し九にも
拘らず、漏れ電流を抑止する定めにレーザビーム使用に
よる細密加工性を有効に利用することができず、まｔそ
のｔめに無効領域であ′る第１電極間の距離（Ｌ）ｉ減
少させることができなかつ７ｔ０（ハ）発明が解決しようとする問題点本発明は上述の如くレーザビームの如きエネルギビーム
を使用し之にも拘らず、斯るエネルギビームの使用によ
る細密加工性全有効に利用することができず、無効領域
である第１電極間の距Ｗａ（Ｌ）を減少させることがで
きなかっ交点全解決しようとするものであるｎに）問題点を解決する九めの手段本発明製造方法は上記問題点を解決する定めに、支持基
板の絶縁表面に、この絶縁表面側から第１電極、半導体
層及び第２電極を少なくとも積層せしめた複数の光電変
換素子を並置し、それら光電変換素子を当該光電変換素
子の隣接間隔部分に於いて電気的に直列接続せしめ次光
起電力装置の製造方法であって、上記第１電極？各光電変換素子毎に近接して分割配置す
る工程と、上記第１を極全分割する分割溝に絶縁体全配置する工程
と、一部分が上記絶縁体上に位置し、他部分が一方の第１電
極と連なる導電体全形成する工程と、これら導電体及び
絶縁体金倉む第１電極上に、半導体層及び第２電極全各
光電変換素子毎に実質的に分割することなく重畳被着す
る工程と、上記半導体層及び第２電橿で覆われ之導電体
に向って第２電極側からエネルギビーム全照射して照射
部分の第２電極及び半導体層全溶融し、この溶融物を介
して第２′ｗＬ極と導電体全結合する工程と、上記第２に極と導電体の結合領域近傍において複数の光
電変換領域に電気的に連なる第２電極全分離する工程と
、から構成されている。

（ホ）作　用上述の如く、第１電極全分割する分割溝に配置される絶
縁体は、半導体層による電流路を遮断するのみならず、
相い隣り合う光電変換素子全直列接続するための導電体
の一部分が当該絶縁体の上に設けられることによって、
隣接間隔部の間隔の縮小に寄与する。

（へ）実施例第１図に本発明製造方法により製造され次光起電力装置
の一部分金示す断面図であって、中はガラス・耐熱プラ
スチック等の絶縁性且つ透光性全盲する支持基板、（２
ａ）（２ｂ）（２Ｃ）・ｉ該支持基板ｔｌ＋の絶縁表面
に分割配置されたＳｎＯ２、ＩＴＯ等に代表される込光
性導電酸化物（ＴＣ○）の単層或いは積層構造の第１’
！極で、上記支持基板＋ｌＩ　’ｉ受光面とし友とき受
光面電極を司どる。（５ａ）（３ｂ）（３ｃ）・・・に
上記受光面電極（２，ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・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らの微結晶全適
宜含む非晶質半導体からなり、例えば寝面に平行なｐ１
ｎ接合等の半導体接合を備える半導体層、（４ａ）（４
ｂ）（４Ｃ）・ｉ該半導体層（３ａ）（３ｔ））（３Ｃ
）・・−上に重畳被着されたオーミフり金属からなる第
２電極で、背面電極を構成する、そして、斯る各領域に
於ける受光面電極（２ａ）（２１）　）　（２Ｃｉ　）
・、、半導体層（３ａ）（３ｂ）（５Ｃ”）　・・・、
背面電極（４ａ）（４１））（４Ｃ）・・・の積層体に
単独で光電変換動作する光電変換素子（ＳＣａ　）、（
ＳＣＩ））、（ＳＣＣ）・？構成する。ｔｓａ）ｔｓａ
）（ｓｃ）・・・に各光電変換素子（ＳＣａ　）　（Ｓ
Ｃｌ）　）　（ＳＣＯ）−１）隣接間隔部分（ａｂ）（
１）Ｏ）・・・に延在した受光面電極（２ａ）（２ｔ）
）（２Ｃ）・・・の延長部分で、この延長部分（５ａ）
（５ｂ）（５ｃ）・・・の端面は隣接する他の光電変換
素子（ＳＣａ）（Ｓｅｔ））（ＳＣＣ）・・・の受光面
電極ｔｚａ）ｔｚｂ）（２ｃ）・・・の端面と分割溝（
６ａ）（６ｂ）（６ｃ）・・・を隔てて対向している−
１　（７ａ）（，７ｔ））（７ｃ）・・・は上記分割溝
（６ａ）（６ｔ））（６Ｃ）・・・の各々を埋めて配置
された第１絶縁体、（８ａ）（８ｔ））（８Ｃ）・・・
に、一部分が上記第１絶縁体（７ａ）（７ｂ）ｔ７ｃ）
・・・上に位置し、他部分が一万の受光面電極（２ａ）
（２ｔ））（２０）・・・の延長部分（５ａ）（５ｂ）
（５ｃ）・・・の先端に該延長方向と直交する長手方向
、即ち上記分割溝の長手方向に平行に設けられ交鎖（Ａ
ｇ）ペースト等の導電体ペーストＴｈ焼成したストライ
プ状の導電体、（９ａ）ｔ９ｂ）（９ｃ）−１ｉ上記ｇ
１絶縁体（７ａ）（７ｂ）（７０）−！：共に導電体（
８ａ）（８１））（８０）・・・を挾持すべく受光面電
極（２ａ）（２ｂ）（２Ｃ）’−”の延長部分（５ａ）
（５１））（５０）・・・上に設けられ次第２絶縁体で
、これらに１−第２絶縁体（７ａ）（７ｂ）（７ｃ）・
・・、ｔ９ａ）（９ｂ）（９ｃ）・・・に二酸化シリコ
ｙ（ＳｉＯ２）ペースト等の絶縁体ペーストラ焼成しｔ
ストライプ状を呈し、導電体（７ａ　）　（７ｂ。

）（７Ｃ）・・・として上記Ａｇペーストを使用したと
き、Ａｇのマイグレーション・や半導体層（３ａ）（３
ｔ））（３０）・・・への拡散を防止する役目も果す□ 而して、斯る構成の各光電変換素子ｔｓｃａ）（ＳＣｏ
）（ＳＣＣ）・・・框、隣接する光電変換素子Ｃ３Ｃａ
）（Ｓｅｔ））（ＳＣ：Ｏ）、−・の背面電極（４ａ）
（４ｔ））（４Ｃ）−・・が分割溝（６ａ）（６ｔ））
（６Ｃｉ）・・・に設けられた第１絶縁体（７ａ）（７
ｂ）（７０）・・・を越えて延在し尚該絶縁体上に一部
分が位置せしめられ定導電体（８ａ）（８ｂ）（８０）
・・・と接することによって、電気的に直列接続されて
いる□ 次に本発明製造方法を第２図乃至第６図を参照して詳述
する。先ず、第２図の工程でに、厚さ１Ｍ１１〜５ｍ、
面積１０信×１０１〜５０傭×５０備程度の透明なガラ
ス等の絶縁材料からなる支持基板１１１上全面に、厚さ
約２０００Ａ〜５０００Ａの酸化錫（Ｓｎ０２）、酸化
インジウム錫ｔｌＴＯ）に代表される透光性導電酸化物
（ＴＣＯ）の単層型或いはそれらの積層型の第１電極と
しての受光面電極が被着されｔ後、隣接間隔部分がレー
ザビーム（ＬＢ）の照射にエフ除去されて、分割溝（６
ａ）（６１））（６０）・・・が形成され、個別の各受
光面電極（２ａ）（２ｋ））（２Ｃ）・・・が分割配置
される。使用されるレーザ装置は支持基板Ｉｌ＋にほと
んど吸収されることのない波長が適当であり、上記ガラ
スに対してｉｏ、３５μｍ−２，５μｍの波長のパルス
出力型が好ましいり斯る好適な実施例は、波長約１．０
６７１　ｍ、エネルギ密度１３　Ｊ　／　ｃｔＩＬ。

パルス繰返し周波数３ＫＨ″ＬのＱスイッチ付きＮｄ　
：ＹＡＧＬ／−ｆであり、分割溝（６ａ）（６ｂ）＜６
ｃ）・ｃｏ間隔（Ｌ）ｔ！約５０〜１００μｍ或いにそ
れ以下に設定されるり＠３図の工程では、先の工程で分割配置され定量光面電
極（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）・・・の分割溝（６ａ）（
６ｂ）（６０）−’に埋めて第」絶縁体（７ａ）（７ｔ
））（７０）−・・が配置されると共に、受光面電極（
２ａ　）（２ｂ）（１＞上Ｖｃおい−Ｃ導電体（８ａ）
（８ｔ））（８Ｃ）・・・の形成予定箇所を隔てて平行
に第２絶縁体（９ａ）（９１））（９０）・・・が形成
される。そして、次いで導電体（８ａ　）　（８ｂ　）
　（８ｃ　）−・・が、上記第１絶縁体（７ａ　）　（
７ｂ　）　＜　７　ｃ　）　・・・と第２絶縁体（９ａ
）（９ｂ）（９（）との間を埋めて受光面電極（２ａ）
（２ｂ）（２ｃ）・・・の延長部分（５ａ）（５ｔ））
（５ｃ）・・・上と接触すると共に、その一部分がＭ１
絶縁体（７ａ　）　（７ｂ　）　（７ｃ　）−上ｖＣ位
置する工うに設けられる。上記第１・第２絶縁体（７ａ
　）　（７ｔ）　）　（７Ｃ）−・・、（９ａ）（９ｂ
）（９Ｃ）・・・とじてぼ、後工程で形成され半導体層
（３ａ）（３ｂ）（５ｃ）・・・として動作する非晶質
半導体偵に拡散したりすることのない材料、例えば二酸
化シリコン（ＳｉＯ２）粉末をペースト状にし７２Ｓｉ
Ｏｚペーストやその他の無機材料が選択され、スクリー
ン印刷手法やペン描画手法にエフ所定の箇所に高さ約数
μｍ〜数１０μｍ、傷約１１００ｊ１〜２００ａｍｌＣ
バターニアｆｉれ、約５００℃〜５５０℃の温度にて焼
成される。−１まｔ、上記導電体（８ｈ）ｔａｂ）＜Ｂ
ｃ）−ｔａ、Ａｇペースト？その他の金属ペーストラ上
記絶縁体ペーストと同様にスクリーン印刷手法やペン描
画手法にエフ高さ約数μｍ〜数１０μｍ、長さ約１００
ｍｍ〜２００μｍにパターニングされｔ後、−約５ｏｏ
ｔ〜５５０℃の温度にて焼成される□ま九μ４この様に
Ａｇペーストの焼成温度と５ｉ０２ペーストの焼成１Ｍ
度とが等しい場合、両者の焼成に基本的には同一に行な
われる。然し、両者を同一に焼成するに際しては、両者
を同時にスクリーン印刷或いはペン描画できない定めに
、先ず５１０２ペーストのスクリーン印刷或いにペン描
画２行ない、次にこのペーストに対し予備焼成或は予備
乾燥を施しｔ後、残りのＡｇペーストをスクリーン印刷
或いにペン描画する必要がある。

第４図の工程では各受光面電極（２ａ）（２ｂ）　（２
０）　・・・、上記導７１３Ｃ８ａ）（８ｂ）（８ｃ　
）　・・・、＠１−第２絶縁体（７！ａ）（７ｂ）（７
ｃ　）−・・、（９ａ）Ｃ９ｏ）Ｃ９ｃ）−ｃｖ表ｍｒ
含んで支持基板１１＋上のほぼ全面に光電変換に有効に
寄与する厚さ４０００λ〜７０００λの非晶質シリコン
（ａ−Ｓｉ）等の非晶質半導体からなる半導体層（３１
がモノシラン（５ｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、
四弗化シリコン（ＳｉＦ４）、モノフロロシラン（ｓｉ
ＨｓＦ）等のシリコン化合物ガスを王ガスとし適宜価電
子制御用のジボラン（８２Ｈ６）、ホスフィン＜ＰＨ５
）のドーピングガスが添加された反応ガス中でのプラズ
マＣｖＤ法や光ＣＩ／Ｄ法に工９形成される。斯る半導
体層１３＋に上記Ｂ２Ｈ６やＰＨ３の添加にＬ９その内
部に襖面に平行なｐ１ｎ重合管含み、従つてエフ具体的
には、上記シリコン化合物ガスにＢ２Ｈ６、更ににメタ
ン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）箸の水素化炭素ガス
の添加によりプラズマＣｖＤ法や光ＣＶＤ法にＬｖｐ型
の非晶質シリコンカーバイド＜ａ−８ｉＣ）が被着され
、次いでｉ型（ノンドープ）のａ−３ｉ及びｎ型のａ−
８ｉ或いは微結晶シリコン（μ０−８ｉ）が順次積層被
着される。

尚、光電変換動作する半導体層＋３１１’）上記ａ−８
１系の半導体に限らず硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テル
ル化カドミウム（ＣｄＴｅ　）、セレン（８６）等の摸
状半導体であっても良いが、工業的には上記ａ−８ｉ、
ａ−８ｉＣ，更にζ非晶質シリコンゲルマニウム（ａ−
８ｉＧｅ）、非晶質シリコン錫（ａ−３ｉＳｎ）等に代
表されるａ−ｓｉ系半導体が好ましい□ 第５図の工程では、半導体層１３＋上全面に１０００造
、或いに該アルミニウムにチタン＜Ｔ１＞又ｒｘチタン
銀合金（ＴｉＡｇ）ｋ積層しｔ二層構造、或いｉ工Ｔｏ
／Ａｇ、５ｎ０２／Ａｇの二層構造、更には斯る二層構
造にＴ１又はＴｉＡｇ　ｋ積み重ね九第２電極としての
背面電極＋４１が被着される□この工程にエフ、半導体
層１３；が形成された直後、この半導体層１３１ヲ分割
することなくその全面に背面電極＋４１が被着される之
め、該半導体層１３＋面上にほこをりが付着すること、
スクライブ時の飛散物の再付着することによるシート抵
抗の増大全防ぐことができ、さらに半導体層【３１自身
の酸化・や、空気中の湿気などによる俟特性の劣化を防
ぐことができる。

ＷｒＪ６図の最終工程では、先ず第２絶縁体（９ａ）ｔ
９ｂ）（９ｃ）・・・に向って背面電極（４）及び半導
体層１３＋の積層体部分に、この積層体部分の表面側か
らこれらを熱的除去すべく第ル−ザビーム（Ｌ８１）が
照射される。斯るレーザビーム（ＬＢｌ）に、上記積層
体部公金熱的に除去するに足りる十分なエネルギ密度を
備えている。即ち、レーザビーム（ＬＢｌ）が照射され
る積層体部分は複数の光電変換素子（ＳＣａ）ｔｓｃｂ
）（ｓｃｃ）・・・に跨って連続的に形成され九半導体
層１３＋及び背面電極（４）の積層体を、上記各素子ｔ
　ＳＣａ　）　（ＳＣｂ）（ＳＣｃ）・・・毎に分割せ
んがｔめに除去される箇所であり、多少大きなエネルギ
密度を持つ友としても、上記積層体部分の直下には厚み
（高さ）が十分大きな第２絶縁体（９ａ）（９ｂ）（９
Ｃ）・・・が夫々存在する結果、斯る第２絶縁体の表面
を僅かに除去するだけであり、下層へのレーザビーム（
ＬＢｌ）の到達は阻止される□このレーザビーム（ＬＳ
Ｉ）の照射によって、上記積層体を電気的に且つ物理的
に分離する分離溝（１０ａ　）　（１０ｂ　）　（Ｉ　
ＱＣ）−−−ｉＥ影形成ｔＬル。

斯る第ル−ザビーム（ＬＢｌ）の照射と同時或いはその
前後何れかに導電体（８ａ）（８ｂ）（８Ｃ）・・・上
に位置する背面電極（４）及び半導体層ｉ３＋の積層体
部分？、この積層体部分の表面側からこれらを溶融丁べ
く第２レーザビームＣＬＢ２）が照射される□この第２
レーザビーム（ＬＢ２）の照射による上記積層体の溶融
物、即ちシリサイド合金は周囲の半導体層（３１ｔ−貫
通しｔ形で、その直下に位ｔｒる導１１１ｔ　ａａ　）
（ａｂ　）ｔ　ａｃ　）・・・と当接する□この導電体
（８ａ）（８ｂ）（８Ｃ）・・・ＨＡｇペーストやその
他の金属ペーストラ焼結せしめた金属であるｔめに、下
層の受光面電極（２ｔ））（２０）・・・Ｌりも金属を
含む溶融物との接着性が強く、ま九厚み（高さ）も十分
に大きい（高い）ので第２レーザビーム（ＬＢ２）の照
射による熱的ダメージを被ることもない□コノ様ＧＣｔ
、テ、導電体（８ａ）（８ｅ））（８ｃ）・・・にまで
溶融し到達した背面電極（４ａ）（４ｂ）（４０）・・
・の電気的延長端は第１絶縁体（７ａ）（７１））（７
０）・・・を越えて延在して来た隣接光電変換素子ｔｓ
ｃａ）（ＳＣｂ）ｔｓｃｃ）のものであり、各導電体（
８ａ）（８ｔ））（８０）・・・が異なる光電変換素子
（ｓｃａ）（ＳＣｂ）（ｓａｃ）・ｏ受光面電極（２ａ
）（２１））（２ｃ）−・・の延長部分（５ａ）（５ｂ
）（５Ｃ）ＪＪ：形成され友ものであることから、斯る
導電体（８ａ）（８１））（８０）・・・を挾んで互い
に隣接する光電変換素子（ＳＣａ）ｔｓｃｂ）ｔｓｃｃ
）ｉ当該隣接間隔部分に於いて電気的に直列接続せしめ
られることになる。

第７図は本発明製造方法の他の実施例を説明するｔめに
一つの隣接間隔部分を拡大して示しである。斯る実施例
の特徴に先の実施例から第２絶縁体（９ａ）（９ｂ）（
９０）・・・全除去したところにある□上記第２絶縁体
に背面電極（４ａ）（４１））（４０）・・・の電気約
分１１１’を目的として配挿され友ものである。即ち、
ＷＪル−ザビーム（ＬＢｌ）の照ｔｔ金受けると背面電
極（４ａ）ｔ４ｂ）（４Ｃ）・・・は分離されるものの
、それらの分離界面に熱伝導による溶融型れが発生し、
斯る溶融型れが下層の受光面電極（２ａ）（２ｔ））（
２０）・・・と接触すると雪路事故となるので、この帰
路事故を防止すべりＷＩＪ２絶縁体ｔ９ａ）（９ｂ）（
９Ｃ）・・・が設けられている０従って斯る溶融型れを
招くことなく背面電極（４ａ）（４ｂ）（４０）−１−
各光電変換素子（ＳＣａ）（ＳＣＩ））（ＳＣＣ！　）
毎［分離ｊｔＬハ、第２絶縁体（９ａ　）Ｃ９１（９Ｃ
）・・・全削除することができるのである。そのために
、本実施例では特開昭６１−６８２８号公報に開示され
几如く、背面電極（４ａ）（４ｂ）・・・の分離箇所に
対して支持基板＋１１側から第ル−ザビーム（ＬＢｌ）
が照射せしめられている。

（ト）発明の効果本発明は以上の説明から明らかな如く、第１電極を分割
する分割溝に配量される絶縁体は、半導体層による電流
路を遮断するのみならず、相い隣り合う光電変換素子を
直列接続する几めの導電体の一部分が当該絶縁体の上に
設けられることによって、隣接間隔部の間隔の縮小に寄
与するので、レーザビームの如きエネルギビームの使用
による細密加工性を有効−利用して第１電極間距＊’を
減続のｔめの隣接間隔部の縮小とが相俟って有効受光領
域の拡大が図れるｎ

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明製造方法によって製造された光起電力装
會の要部断面図、第２図乃至第６図は本発明製造方法の
一実施例を工程別に説明するための要部断面図、第７図
に他の実施例全説明する定めの要部断面図、第８図に従
来装置の要部断面図、全夫々示している０　。 ■・・・支持基板、（２ａ）（２ｂ）（２Ｃ）・・・受
光面（第１　）ｉｌＥ極、１３＋（３ａ）（３ｂ）（３
ｃ）・・・半導体弗唇キ層、１４＋（４ａ）（４ｂ）（
４ｃ）・・・背面（第２）電極、（５ａ）（５１））（
５０）・・・延長部分、（６ａ）（６１））（６Ｃ）・
・・分割溝、（７ａ　）（７ｂ　）（７Ｃ）・・・ｉ１
絶縁体、（８ａ）＜　８　ｂ　）　（８ｃ　）−・・導
電体、ｔ９ａ）＜９６）Ｃ９０）・＠２絶縁体、ｔ　Ｓ
Ｃａ　）、＜　ＳＣｂ　）　（５ＣＣ）・・・光電変換
素子０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持基板の絶縁表面に、この絶縁表面側から第１
電極、半導体層及び第２電極を少なくとも積層せしめた
複数の光電変換素子を並置し、それら光電変換素子を当
該光電変換素子の隣接間隔部分に於いて電気的に直列接
続せしめた光起電力装置の製造方法であつて、上記第１電極を各光電変換素子毎に近接して分割配置す
る工程と、上記第１電極を分割する分割溝に絶縁体を配置する工程
と、一部分が上記絶縁体上に位置し、他部分が一方の第１電
極と連なる導電体を形成する工程と、これら導電体及び
絶縁体を含む第１電極上に、半導体層及び第２電極を各
光電変換素子毎に実質的に分割することなく重量被着す
る工程と、上記半導体層及び第２電極で覆われた導電体
に向って第２電極側からエネルギビームを照射して照射
部分の第２電極及び半導体層を溶融し、この溶融物を介
して第２電極と導電体を結合する工程と、上記第２電極と導電体の結合領域近傍において複数の光
電変換領域に電気的に連なる第２電極を分離する工程と
、を含む光起電力装置の製造方法。