JPS63179581A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents
光起電力装置の製造方法Info
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- JPS63179581A JPS63179581A JP62011703A JP1170387A JPS63179581A JP S63179581 A JPS63179581 A JP S63179581A JP 62011703 A JP62011703 A JP 62011703A JP 1170387 A JP1170387 A JP 1170387A JP S63179581 A JPS63179581 A JP S63179581A
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Classifications
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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〕
本発明はレーザビームの如きエネルギビームを利用した
光起電力装置及びその製造方法に関する。
光起電力装置及びその製造方法に関する。
第1図は、米国特許第4,281,208号に開示され
、既に実用化されている光起電力装置の基本構造を示す
模式図である。ガラス、耐熱プラスチック等の如く絶縁
性及び透光性を有する基板l上に、一定間隔にて透明電
極膜2a、 2b、 2c・・・が被着され、また、各
透明電極膜2a、2b、2c・・・上には、非晶質シリ
コン等の非晶質半導体膜3a、3b、3c・・・が重畳
被着されている。更に、各非晶質半導体膜3a、3b、
3c・・・上には、各右隣の透明電極M*2a、 2b
、 2c・・・に部分的に接続した裏面電極膜4a、4
b、4c・・・が重畳被着されている。そして、このよ
うな透明電極11ff2a、2b、2c・・・、非晶質
半導体1113a、3b、3cm及び裏面電極1jff
4a、4b。
、既に実用化されている光起電力装置の基本構造を示す
模式図である。ガラス、耐熱プラスチック等の如く絶縁
性及び透光性を有する基板l上に、一定間隔にて透明電
極膜2a、 2b、 2c・・・が被着され、また、各
透明電極膜2a、2b、2c・・・上には、非晶質シリ
コン等の非晶質半導体膜3a、3b、3c・・・が重畳
被着されている。更に、各非晶質半導体膜3a、3b、
3c・・・上には、各右隣の透明電極M*2a、 2b
、 2c・・・に部分的に接続した裏面電極膜4a、4
b、4c・・・が重畳被着されている。そして、このよ
うな透明電極11ff2a、2b、2c・・・、非晶質
半導体1113a、3b、3cm及び裏面電極1jff
4a、4b。
4c・・・の各積層体により、光電変換素子5a、5b
、5c・・・が構成されている。
、5c・・・が構成されている。
各非晶質半導体1i13a、3b、3c・・・は、その
内部に例えば膜面に平行なPIN接合を含み、従って透
光性基板1及び透明電極膜2a、 2b、 2c・・・
を順次弁して光入射があると、光起電力を発生する。各
非晶質半導体膜3a+3b+3c・・・内で発生した光
起電力は、裏面電極膜4a、4b、4c・・・と右隣り
の透明電極2b、2c・・・との接続により、直列的に
加算されて外部に取出される。
内部に例えば膜面に平行なPIN接合を含み、従って透
光性基板1及び透明電極膜2a、 2b、 2c・・・
を順次弁して光入射があると、光起電力を発生する。各
非晶質半導体膜3a+3b+3c・・・内で発生した光
起電力は、裏面電極膜4a、4b、4c・・・と右隣り
の透明電極2b、2c・・・との接続により、直列的に
加算されて外部に取出される。
そして、かかる構成の光起電力装置を製造するに際して
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1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2a、2b、2c・・−の分離、即
ち、各透明電極IJ2a、2b、2c・・・の隣接間隔
部の除去工程と、これら各透明電橋膜上を含む基板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
及びエツチングによる各個別の非晶質半導体膜3a、
3b、 3c・・・の分離、即ら、各非晶質半導体膜3
a、 3b、 3c・・・の隣接間隔部の除去工程とを
順次径ることになる。
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1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2a、2b、2c・・−の分離、即
ち、各透明電極IJ2a、2b、2c・・・の隣接間隔
部の除去工程と、これら各透明電橋膜上を含む基板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
及びエツチングによる各個別の非晶質半導体膜3a、
3b、 3c・・・の分離、即ら、各非晶質半導体膜3
a、 3b、 3c・・・の隣接間隔部の除去工程とを
順次径ることになる。
然しながら、写真蝕刻技術は細密加工の点では優れてい
るが、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのビシホ
ールまたは周縁における剥離に伴う欠陥が非晶質半導体
膜に生じやすい。
るが、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのビシホ
ールまたは周縁における剥離に伴う欠陥が非晶質半導体
膜に生じやすい。
また、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焼き切りにて前
記隣接間隔を設定するものであり、写真蝕刻技術では必
要なフォトレジスト、即ちウェットプロセスを一切使わ
ず細密加工性に優れたその技法は前述の課題を解決する
ために極めて有効である。
技術は、レーザビームの照射による膜の焼き切りにて前
記隣接間隔を設定するものであり、写真蝕刻技術では必
要なフォトレジスト、即ちウェットプロセスを一切使わ
ず細密加工性に優れたその技法は前述の課題を解決する
ために極めて有効である。
上述のごとくウェットプロセスを一切使わないレーザ加
工は細密加工性の点において極めて有効である反面、第
16図〜第19図に夫々要部を拡大して示す如き問題点
を含んでいる。即ち、既に各光電変換素子5a、5b・
・・毎に分割配置された透明電極膜2a、2b・・・及
び非晶質半導体l113a、3b・・・上に、裏面電極
膜を連続的に跨って形成し、その裏面電極膜を各光電変
換素子5a、5b・・・毎に分割して、それら光電変換
素子5a、5b・・・を電気的に直列接続すべくレーザ
ビームの照射により隣接間隔部に位置する裏面電極膜或
いは裏面電極膜及び半導体膜を除去すると、第16図及
び第17図の如くレーザビーム(L B)の周縁部が照
射された半導体膜部分は、該レーザビームの周縁部が除
去するに足りる十分なエネルギを持たないために、アニ
ーリングされ微結晶化、或いは結晶化されてその結果、
低抵抗層16.16a、 16bを形成したり、第18
図及び第19図の如く裏面電極膜4a、4b・・・が半
導体膜3a、3b・・・とオーミック接触すべく^1%
71% 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、除去部分に裏面電極膜
の熔融物が流出する熔融垂れ17.17a、 17bが
発生する。
工は細密加工性の点において極めて有効である反面、第
16図〜第19図に夫々要部を拡大して示す如き問題点
を含んでいる。即ち、既に各光電変換素子5a、5b・
・・毎に分割配置された透明電極膜2a、2b・・・及
び非晶質半導体l113a、3b・・・上に、裏面電極
膜を連続的に跨って形成し、その裏面電極膜を各光電変
換素子5a、5b・・・毎に分割して、それら光電変換
素子5a、5b・・・を電気的に直列接続すべくレーザ
ビームの照射により隣接間隔部に位置する裏面電極膜或
いは裏面電極膜及び半導体膜を除去すると、第16図及
び第17図の如くレーザビーム(L B)の周縁部が照
射された半導体膜部分は、該レーザビームの周縁部が除
去するに足りる十分なエネルギを持たないために、アニ
ーリングされ微結晶化、或いは結晶化されてその結果、
低抵抗層16.16a、 16bを形成したり、第18
図及び第19図の如く裏面電極膜4a、4b・・・が半
導体膜3a、3b・・・とオーミック接触すべく^1%
71% 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、除去部分に裏面電極膜
の熔融物が流出する熔融垂れ17.17a、 17bが
発生する。
また、レーザビームを用いて金属薄膜を切断加工した場
合切断溝のエツジ部は通常鮮明ではなく、除去されなか
った金属薄膜が付着して残留することが多い、これらの
残留裏面電極膜はしばしば、溶融垂れ17.17a、
17bと同様の形状を呈することがある。
合切断溝のエツジ部は通常鮮明ではなく、除去されなか
った金属薄膜が付着して残留することが多い、これらの
残留裏面電極膜はしばしば、溶融垂れ17.17a、
17bと同様の形状を呈することがある。
かかる半導体膜の低抵抗層16.16a、 1(3bが
形成される場合は、レーザビームの照射により裏面電極
1臭4a、4b・・・を物理的に分離できたとしても、
電気的に分離したことにならず、また裏面電極114b
の溶融垂れ17.17b及び残留裏面電極膜により、同
一充電変換素子5b・・・の透明電極膜2b・・・と裏
面電極膜4b・・・とが結合して短絡回路となる。
形成される場合は、レーザビームの照射により裏面電極
1臭4a、4b・・・を物理的に分離できたとしても、
電気的に分離したことにならず、また裏面電極114b
の溶融垂れ17.17b及び残留裏面電極膜により、同
一充電変換素子5b・・・の透明電極膜2b・・・と裏
面電極膜4b・・・とが結合して短絡回路となる。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、多層
膜構造をなす裏面電極膜を用いることにより、裏面電極
膜の下層に位置する半導体膜部分に対する低抵抗層形成
、裏面電極膜の熔融垂れ及び残留膜片の発生を防止でき
る光起電力装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。
膜構造をなす裏面電極膜を用いることにより、裏面電極
膜の下層に位置する半導体膜部分に対する低抵抗層形成
、裏面電極膜の熔融垂れ及び残留膜片の発生を防止でき
る光起電力装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。
本発明に係る光起電力装置は、夫々に分離された透明電
極、半導体膜及び裏面電極膜をこの順に積層して構成さ
れる複数の光電変換素子を電気的に直列接続せしめた光
起電力装置において、前記裏面電極膜は多層膜構造をな
すことを特徴とし、その製造方法は、夫々に分離された
透明電極、半導体膜及び裏面電極膜をこの順に積層して
構成される複数の光電変換素子を電気的に直列接続せし
めた光起電力装置の製造方法において、透明電極に被着
した半導体膜に、エネルギ分布が照射領域に対して略均
一なエネルギビームを照射し、該照射領域の半導体膜を
除去して該半導体膜を複数の光電変換素子毎に分割し、
次いで半導体膜に多層膜構造をなす裏面電極膜を被着し
、該裏面電極膜にエネルギ分布が照射領域に対して略均
一なエネルギビームを照射し、該照射領域の裏面電極膜
を除去して該裏面電極膜を複数の光電変換素子毎に分割
することを特徴とする。
極、半導体膜及び裏面電極膜をこの順に積層して構成さ
れる複数の光電変換素子を電気的に直列接続せしめた光
起電力装置において、前記裏面電極膜は多層膜構造をな
すことを特徴とし、その製造方法は、夫々に分離された
透明電極、半導体膜及び裏面電極膜をこの順に積層して
構成される複数の光電変換素子を電気的に直列接続せし
めた光起電力装置の製造方法において、透明電極に被着
した半導体膜に、エネルギ分布が照射領域に対して略均
一なエネルギビームを照射し、該照射領域の半導体膜を
除去して該半導体膜を複数の光電変換素子毎に分割し、
次いで半導体膜に多層膜構造をなす裏面電極膜を被着し
、該裏面電極膜にエネルギ分布が照射領域に対して略均
一なエネルギビームを照射し、該照射領域の裏面電極膜
を除去して該裏面電極膜を複数の光電変換素子毎に分割
することを特徴とする。
多層膜構造をなす裏面電極膜にエネルギ分布が均一なビ
ームを照射する。そうすると、低抵抗層が形成されず、
また裏面電極膜の熔融垂れ及び残留膜片が発生しない。
ームを照射する。そうすると、低抵抗層が形成されず、
また裏面電極膜の熔融垂れ及び残留膜片が発生しない。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明す
る。第2図〜第7図は本発明装置の製造例を工程順に示
した模式図である。
る。第2図〜第7図は本発明装置の製造例を工程順に示
した模式図である。
第2図の工程では、厚さ1m―〜3鰭2面8¥101X
l0cII” 1 m X l m程度の透明なガラ
ス等の基板l上全面に、厚さ2000人〜5000人の
5n02からなる透明電極膜2が被着される。
l0cII” 1 m X l m程度の透明なガラ
ス等の基板l上全面に、厚さ2000人〜5000人の
5n02からなる透明電極膜2が被着される。
第3図の工程では、隣接間隔部23がレーザビームの照
射により除去されて、個別の各透明電極膜2a、2b、
2c・・・が分離形成される。使用されるレーザは基板
lにほとんど吸収されない波長を有するものが適当であ
り、ガラスからなる基板1に対しては、0.35μm〜
2.5μmの波長を有するパルス発振型が好ましい、か
かる好適な実施例は、波長的1.06μm、エネルギ密
度13J/cd、パルス周波数3KHzのNd : Y
AGレーザであり、隣接間隔部23の寸法(L+)は約
100μmに設定される。
射により除去されて、個別の各透明電極膜2a、2b、
2c・・・が分離形成される。使用されるレーザは基板
lにほとんど吸収されない波長を有するものが適当であ
り、ガラスからなる基板1に対しては、0.35μm〜
2.5μmの波長を有するパルス発振型が好ましい、か
かる好適な実施例は、波長的1.06μm、エネルギ密
度13J/cd、パルス周波数3KHzのNd : Y
AGレーザであり、隣接間隔部23の寸法(L+)は約
100μmに設定される。
第4図の工程では、各透明電極膜2a、2b、2c・・
・の表面を含んで基板l上全面に光電変換素子に有効に
寄与する厚さ5000人〜7000人の非晶質シリコン
等の非晶質半導体膜3が被着される。かかる非晶質半導
体膜3はその内部に膜面に平行なPIN接合を含み、ま
ずP型の非晶質シリコンカーバイドが被着され、次いで
■型及びN型の非晶質シリコンが順次積層被着されてい
る。
・の表面を含んで基板l上全面に光電変換素子に有効に
寄与する厚さ5000人〜7000人の非晶質シリコン
等の非晶質半導体膜3が被着される。かかる非晶質半導
体膜3はその内部に膜面に平行なPIN接合を含み、ま
ずP型の非晶質シリコンカーバイドが被着され、次いで
■型及びN型の非晶質シリコンが順次積層被着されてい
る。
第5図の工程では、隣接間隔部24がレーザビームの照
射により除去されて、個別の各非晶質半導体膜3a、3
b、3c・・・が分離形成される。この工程での特徴点
は使用されるレーザビームのエネルギ分布が照射領域に
対して略均一な分布を持っていることである。第8図は
前記照射領域に対して略均一なエネルギ分布を持ち照射
領域の形状が半径40μmの円形のレーザビームを照射
した場合の照射表面における温度分布を、前記円形状レ
ーザビームの中心部を起点としその半径方向について描
いたものである。この第8図から明らかな如く、略均一
なエネルギ分布を持つレーザビームの温度分布は、照射
領域に対してはエネルギ分布に応じた略一定の高温分布
となり、照射領域の界面にあっては僅かな被照射媒体の
熱伝導による温度勾配は見られるものの非照射領域の室
温にまで急峻に立下がる。
射により除去されて、個別の各非晶質半導体膜3a、3
b、3c・・・が分離形成される。この工程での特徴点
は使用されるレーザビームのエネルギ分布が照射領域に
対して略均一な分布を持っていることである。第8図は
前記照射領域に対して略均一なエネルギ分布を持ち照射
領域の形状が半径40μmの円形のレーザビームを照射
した場合の照射表面における温度分布を、前記円形状レ
ーザビームの中心部を起点としその半径方向について描
いたものである。この第8図から明らかな如く、略均一
なエネルギ分布を持つレーザビームの温度分布は、照射
領域に対してはエネルギ分布に応じた略一定の高温分布
となり、照射領域の界面にあっては僅かな被照射媒体の
熱伝導による温度勾配は見られるものの非照射領域の室
温にまで急峻に立下がる。
一方、第9図は従来のガウス分布を持つ半径50μmの
レーザビームを使用した場合の照射表面における温度分
布を、第8図と同じく中心部を起点としてその半径方向
について描いたものである。
レーザビームを使用した場合の照射表面における温度分
布を、第8図と同じく中心部を起点としてその半径方向
について描いたものである。
そして、中心部における到達温度は第8図及び第9図共
に等しく、例えばかかるレーザビームの照射により被加
工物である膜厚5000人の非晶質半導体膜を除去する
ことができると共に、下層の透明電極膜2a、 2b、
2c・・・に対する熱的ダメージを回避し得る絶対温
度約1400°Kに設定されている。
に等しく、例えばかかるレーザビームの照射により被加
工物である膜厚5000人の非晶質半導体膜を除去する
ことができると共に、下層の透明電極膜2a、 2b、
2c・・・に対する熱的ダメージを回避し得る絶対温
度約1400°Kに設定されている。
第10図は、エネルギ分布が略均一分布を持ち照射表面
、即ち、非晶質半導体膜3の表面における温度分布が第
8図の如き分布を呈する場合の深さく厚み)方向の温度
分布を100″に毎の等1線を用いてシュミレーション
したものである。シュミレーションの対象となった試料
はガラス基板l上に膜厚2000人の5n02からなる
透明電極I9!2と、膜厚5000人の非晶質シリコン
の半導体膜3とを積層したものである。このような試料
の半導体膜3の表面に約1400°にの温度を与えた場
合、半導体11113の厚み方向の等温分布幅は広(,
5n02透明電極膜2を除去し得る約1200°に以上
の温度状態にある。一方、半径方向、即ち表面方向の等
温分布幅は、照射表面における界面温度勾配が急峻に立
下っているために極めて狭い。
、即ち、非晶質半導体膜3の表面における温度分布が第
8図の如き分布を呈する場合の深さく厚み)方向の温度
分布を100″に毎の等1線を用いてシュミレーション
したものである。シュミレーションの対象となった試料
はガラス基板l上に膜厚2000人の5n02からなる
透明電極I9!2と、膜厚5000人の非晶質シリコン
の半導体膜3とを積層したものである。このような試料
の半導体膜3の表面に約1400°にの温度を与えた場
合、半導体11113の厚み方向の等温分布幅は広(,
5n02透明電極膜2を除去し得る約1200°に以上
の温度状態にある。一方、半径方向、即ち表面方向の等
温分布幅は、照射表面における界面温度勾配が急峻に立
下っているために極めて狭い。
ところで、非晶質シリコンの半導体膜3を除去し得る温
度は該半導体膜3の形成方法、形成条件等より多少変動
するものの、概して上述の如く約2200″に以上であ
り、一方、アニーリングされ低抵抗層に変換される温度
は約1000°Kから除去温度の約1200°Kまでの
間である。従って、前記第10図のシュミレーションに
おいて1200″に以上の温度領域の半導体11t3が
除去され、1000″に〜1200°にの温度領域の半
導体膜が低抵抗層に変換されると仮定すると、半導体膜
3は中心から半径38μmの領域が除去されると共に、
その除去界面にはほとんど低抵抗層が形成されない。
度は該半導体膜3の形成方法、形成条件等より多少変動
するものの、概して上述の如く約2200″に以上であ
り、一方、アニーリングされ低抵抗層に変換される温度
は約1000°Kから除去温度の約1200°Kまでの
間である。従って、前記第10図のシュミレーションに
おいて1200″に以上の温度領域の半導体11t3が
除去され、1000″に〜1200°にの温度領域の半
導体膜が低抵抗層に変換されると仮定すると、半導体膜
3は中心から半径38μmの領域が除去されると共に、
その除去界面にはほとんど低抵抗層が形成されない。
一方、従来のガウス分布をもつレーザビームを使用した
場合の照射表面における温度分布は第9図に示す如くエ
ネルギ分布と等価なガウス分布を呈しており、このよう
なビームを用いた場合の100°に毎の等1線を用いた
深さ方向の温度分布をシュミレーションすると第11図
の如くなる。即ち、照射領域の中心部における深さ方向
の温度分布は第1θ図に示した均一分布と等しいが、半
径方向の等温分布幅は照射表面における温度勾配がなだ
らかなので、1200°に〜1000° Kのアニーリ
ング温度範囲においては表面部分で約8μm、5n02
透明電極との界面部分で約11μmの幅を有する。従っ
て、ガウス分布を有するレーザビームを用いた加工にあ
っては、1200” K以上の温度領域の半導体膜が除
去されたとしても、半導体膜はその除去界面から半径方
向に約8μm−=11μmの広範囲に亘って低抵抗層に
変換される。
場合の照射表面における温度分布は第9図に示す如くエ
ネルギ分布と等価なガウス分布を呈しており、このよう
なビームを用いた場合の100°に毎の等1線を用いた
深さ方向の温度分布をシュミレーションすると第11図
の如くなる。即ち、照射領域の中心部における深さ方向
の温度分布は第1θ図に示した均一分布と等しいが、半
径方向の等温分布幅は照射表面における温度勾配がなだ
らかなので、1200°に〜1000° Kのアニーリ
ング温度範囲においては表面部分で約8μm、5n02
透明電極との界面部分で約11μmの幅を有する。従っ
て、ガウス分布を有するレーザビームを用いた加工にあ
っては、1200” K以上の温度領域の半導体膜が除
去されたとしても、半導体膜はその除去界面から半径方
向に約8μm−=11μmの広範囲に亘って低抵抗層に
変換される。
更に、ガウス分布を有する従来の加工にあっては半導体
膜の除去幅は半径にして10μm以下と、第1θ図の加
工の約38μmに比して狭い。その結果隣接した充電変
換素子同士を、かかる半導体膜の除去により露出した透
明電極膜の露出部分を介して電気的に直列接続するため
に、前記半導体膜の除去幅を広くしようとすれば、レー
ザビームの強度を高め中心部を高温状態にして1200
″に以上の等温分布幅を拡幅する方法と、レーザビーム
の強度を高める代わりにレーザビームの走査回数を増加
させる方法との2通、りの方法がある。
膜の除去幅は半径にして10μm以下と、第1θ図の加
工の約38μmに比して狭い。その結果隣接した充電変
換素子同士を、かかる半導体膜の除去により露出した透
明電極膜の露出部分を介して電気的に直列接続するため
に、前記半導体膜の除去幅を広くしようとすれば、レー
ザビームの強度を高め中心部を高温状態にして1200
″に以上の等温分布幅を拡幅する方法と、レーザビーム
の強度を高める代わりにレーザビームの走査回数を増加
させる方法との2通、りの方法がある。
ところが、両方法の何れであっても低抵抗層が形成され
、また前者の方法にあってはレーザビームの中心部が極
めて高エネルギ状態となって下層の透明電極膜部分に熱
的ダメージを与える、一方後者の方法にあっては走査回
数が増加するために作業性が低下する。
、また前者の方法にあってはレーザビームの中心部が極
めて高エネルギ状態となって下層の透明電極膜部分に熱
的ダメージを与える、一方後者の方法にあっては走査回
数が増加するために作業性が低下する。
これに反し、照射領域に対して略均一なエネルギ分布の
レーザビームを利用する本実施例にあっては実質的に低
抵抗層を形成することがなく、下層の膜に熱的ダメージ
を与えず、また加工幅を広げることができる。
レーザビームを利用する本実施例にあっては実質的に低
抵抗層を形成することがなく、下層の膜に熱的ダメージ
を与えず、また加工幅を広げることができる。
上述の如き照射領域に対して略均一なエネルギ分布を有
するレーザビームは、第14図に示す如く、エネルギ分
布がガウス分布する通常のレーザビーム(LBl)の光
路中に、レーザビーム(LBl)の中心部を起点に入射
径に対して約25%の開口径を有する角穴或いは丸穴2
0を持つアイリス21を配置し、そのアイリス21の丸
穴20を通過したレーザビーム(LB2)を集光レンズ
22に導き、該集光レンズ22により集光したレーザビ
ーム(LBl)を下記の条件に基づき被加工面に照射す
ることにより得られる。即ち、アイリス21から集光レ
ンズ22の中心までの距離をa、集光レンズ22の中心
から被加工面までの距離をす、集光レンズ22の焦点距
離をfとすると、 a b f を満足する場合、前記被加工表面に照射されるレーザビ
ーム(LB3)のエネルギ分布は略均一な分布となる。
するレーザビームは、第14図に示す如く、エネルギ分
布がガウス分布する通常のレーザビーム(LBl)の光
路中に、レーザビーム(LBl)の中心部を起点に入射
径に対して約25%の開口径を有する角穴或いは丸穴2
0を持つアイリス21を配置し、そのアイリス21の丸
穴20を通過したレーザビーム(LB2)を集光レンズ
22に導き、該集光レンズ22により集光したレーザビ
ーム(LBl)を下記の条件に基づき被加工面に照射す
ることにより得られる。即ち、アイリス21から集光レ
ンズ22の中心までの距離をa、集光レンズ22の中心
から被加工面までの距離をす、集光レンズ22の焦点距
離をfとすると、 a b f を満足する場合、前記被加工表面に照射されるレーザビ
ーム(LB3)のエネルギ分布は略均一な分布となる。
第6図の工程では、上述の如くエネルギ分布が照射領域
に対して略均一なレーザビームを非晶質半導体膜3の隣
接間隔部に照射して、前記非晶質半導体膜3を各個別に
分離した非晶質半導体膜3a。
に対して略均一なレーザビームを非晶質半導体膜3の隣
接間隔部に照射して、前記非晶質半導体膜3を各個別に
分離した非晶質半導体膜3a。
3b、3c・・・及び透明電極膜2a、2b、2c・・
・の各露出部分を含んで基板1上全面に、以下に示す3
種の内のいずれかの膜構成を有する裏面電極1!i14
が被着される。
・の各露出部分を含んで基板1上全面に、以下に示す3
種の内のいずれかの膜構成を有する裏面電極1!i14
が被着される。
(A)・・・Al−Ti合金にTiを積層した。2層構
造(B) ・・・AI (1500人〜4000人)に
Ti (2500人〜5000人)を積層した2層構造 (C)・・・AI (1000人〜2000人)にTi
(1000人〜2000人) 、 AI (10
00人〜2000人) 、 Ti(1000人〜20
0OA )を積層した4層構造 なお、上述の(A)は融点を高めるべく、例えば^!に
Tiを合金した合金層を複層構造に加えた電極膜を示し
、(B)、 (C)は電極膜の最高到達温度が低くな
るように各金属層の膜厚を最適にした電極膜の例を示し
ている。
造(B) ・・・AI (1500人〜4000人)に
Ti (2500人〜5000人)を積層した2層構造 (C)・・・AI (1000人〜2000人)にTi
(1000人〜2000人) 、 AI (10
00人〜2000人) 、 Ti(1000人〜20
0OA )を積層した4層構造 なお、上述の(A)は融点を高めるべく、例えば^!に
Tiを合金した合金層を複層構造に加えた電極膜を示し
、(B)、 (C)は電極膜の最高到達温度が低くな
るように各金属層の膜厚を最適にした電極膜の例を示し
ている。
第7図の最終工程では、第5図の非晶質半導体膜3の分
離工程と同じくエネルギ分布が照射領域に対して略均一
なレーザビームを基板1側から入射させる。すると裏面
電極膜4の一部が、非晶質半導体膜3a、3b、3c・
・・の一部と同時に除去され、個別の各裏面電極膜4a
、4b、4c・・・が分離形成される。
離工程と同じくエネルギ分布が照射領域に対して略均一
なレーザビームを基板1側から入射させる。すると裏面
電極膜4の一部が、非晶質半導体膜3a、3b、3c・
・・の一部と同時に除去され、個別の各裏面電極膜4a
、4b、4c・・・が分離形成される。
その結果、各個別に分割された透明電極膜2a、2b。
2c・・・、非晶質半導体膜3a、3b、3c・・・及
び裏面電極膜4a、4b、4c・・・の積層体からなる
光電変換素子5a、5b。
び裏面電極膜4a、4b、4c・・・の積層体からなる
光電変換素子5a、5b。
5c・・・が基板1上において直列接続される。
次に、裏面電極膜を構成する各金属層の膜厚値と最高到
達温度との関係について説明する。例えば第12.13
図は、第8図に示した如き照射領域に対して略均一なエ
ネルギ分布を有し、照射領域の形状が円形状のレーザビ
ームを基板1側から照射した場合の照射表面における中
心部を起点とし、その半径方向の温度分布が第10図に
示すような分布を呈するレーザビームを用いて裏面電極
1114を分割する場合の基板1表面から深さ方向にお
ける温度分布が時間的に変化する様子をシュミレーショ
ンしたものであり、第12図は裏面電極膜構成が前述の
(C)の場合、第13図は裏面電極膜構成を(D)八l
(1000人程度1の上にTi (2000人程度1
を積層した2層構造の場合である。Al、 Tiの最適
膜厚を考慮しない場合は、第13図に示す如(裏面電極
膜の最高到達温度が2900°Kに達するのに対し、前
述の(C)の構成の裏面電極膜を使用する場合には、2
400°Kにしか達しない。
達温度との関係について説明する。例えば第12.13
図は、第8図に示した如き照射領域に対して略均一なエ
ネルギ分布を有し、照射領域の形状が円形状のレーザビ
ームを基板1側から照射した場合の照射表面における中
心部を起点とし、その半径方向の温度分布が第10図に
示すような分布を呈するレーザビームを用いて裏面電極
1114を分割する場合の基板1表面から深さ方向にお
ける温度分布が時間的に変化する様子をシュミレーショ
ンしたものであり、第12図は裏面電極膜構成が前述の
(C)の場合、第13図は裏面電極膜構成を(D)八l
(1000人程度1の上にTi (2000人程度1
を積層した2層構造の場合である。Al、 Tiの最適
膜厚を考慮しない場合は、第13図に示す如(裏面電極
膜の最高到達温度が2900°Kに達するのに対し、前
述の(C)の構成の裏面電極膜を使用する場合には、2
400°Kにしか達しない。
なお、前述の(B)の構成の裏面電極膜を使用する場合
においても、最高到達温度は(C)と略同程度にするこ
とができる。
においても、最高到達温度は(C)と略同程度にするこ
とができる。
そして、前述の(D)の構成の裏面電極膜を使用した場
合には、裏面電極膜が高温状態になって、裏面電極膜の
一部が完全に溶融して熔融垂れが発生するのに対し、前
述の(B)、 (C)の膜構成を用いた場合には、裏
面電極膜が高温状態にならないので、融点に達するまで
に裏面電極膜が除去されて溶融は起こらず、従って熔融
垂れは発生しない、また、この裏面電極膜が熔融されな
いで除去される場合には、除去部の辺縁が明瞭となり、
残留膜片の発生を防止することができる。つまり、熔融
垂れ、残留膜片の発生を防ぐためには膜厚を最適な膜厚
に設定すればよい。
合には、裏面電極膜が高温状態になって、裏面電極膜の
一部が完全に溶融して熔融垂れが発生するのに対し、前
述の(B)、 (C)の膜構成を用いた場合には、裏
面電極膜が高温状態にならないので、融点に達するまで
に裏面電極膜が除去されて溶融は起こらず、従って熔融
垂れは発生しない、また、この裏面電極膜が熔融されな
いで除去される場合には、除去部の辺縁が明瞭となり、
残留膜片の発生を防止することができる。つまり、熔融
垂れ、残留膜片の発生を防ぐためには膜厚を最適な膜厚
に設定すればよい。
次に前述の(A)の膜構成を有する裏面電極膜の効果、
つまり合金層を有する裏面電極膜の効果について説明す
る。純A!の融点が約930°にであるのに対し、例え
ばAl−10ffi量%Ti合金では融点が1590°
Kにまで上昇する。つまり、Tiを少量添加することに
より裏面電極膜として必要な性質を損なうことなしに、
その融点のみを上昇さ妊ることができる。そしてこの結
果、レーザビームを照射する際に前述の(B)または(
C)の膜構成を用いなくても溶融を防止することができ
る。
つまり合金層を有する裏面電極膜の効果について説明す
る。純A!の融点が約930°にであるのに対し、例え
ばAl−10ffi量%Ti合金では融点が1590°
Kにまで上昇する。つまり、Tiを少量添加することに
より裏面電極膜として必要な性質を損なうことなしに、
その融点のみを上昇さ妊ることができる。そしてこの結
果、レーザビームを照射する際に前述の(B)または(
C)の膜構成を用いなくても溶融を防止することができ
る。
なお、レーザビーム照射時には裏面電極膜の一部が高温
状態になって、裏面電極膜の強度がかなり低下する可能
性がある。従って除去部においてせん断加工的な鋭利な
辺縁を持たせ、残留膜片の発生を防止するには裏面電極
膜がレーザビーム照射時においても適度な強度を保ち続
けることが不可欠であり、このようにすべく裏面電極膜
の膜厚は設定される。
状態になって、裏面電極膜の強度がかなり低下する可能
性がある。従って除去部においてせん断加工的な鋭利な
辺縁を持たせ、残留膜片の発生を防止するには裏面電極
膜がレーザビーム照射時においても適度な強度を保ち続
けることが不可欠であり、このようにすべく裏面電極膜
の膜厚は設定される。
そして、前述の(A)、 (B)、 (C)の膜構
成は裏面電極膜に金属薄膜の複合材料としてレーザビー
ム照射による裏面電極膜の除去に最適な性質を持たすべ
く考慮されたものである。(C)は複合材料の性質とし
て(B)より適しているが、4層構造のためにその製造
工程が複雑であるという難点がある。そこで、わずかに
性質として劣るが構成を簡略化したものが(B)である
、勿論、これらの膜構造を用いた場合には最適なレーザ
パワーを必要とし、それらの条件を無視した場合は本発
明の目的を達し得ない。
成は裏面電極膜に金属薄膜の複合材料としてレーザビー
ム照射による裏面電極膜の除去に最適な性質を持たすべ
く考慮されたものである。(C)は複合材料の性質とし
て(B)より適しているが、4層構造のためにその製造
工程が複雑であるという難点がある。そこで、わずかに
性質として劣るが構成を簡略化したものが(B)である
、勿論、これらの膜構造を用いた場合には最適なレーザ
パワーを必要とし、それらの条件を無視した場合は本発
明の目的を達し得ない。
更に、略均一なエネルギ分布のレーザビームの照射によ
り裏面電極膜が除去されているので、除去部周縁の非晶
質半導体膜には実質的に問題のない程度の低抵抗層しか
形成されない。
り裏面電極膜が除去されているので、除去部周縁の非晶
質半導体膜には実質的に問題のない程度の低抵抗層しか
形成されない。
よって、第7図の最終工程において分割された裏面電極
膜4a、4b、4c・・・は物理的にも電気的にも分離
され、隣接する光電変換素子5a、5b、5c・・・が
確実に直列接続せしめられる。
膜4a、4b、4c・・・は物理的にも電気的にも分離
され、隣接する光電変換素子5a、5b、5c・・・が
確実に直列接続せしめられる。
なお、本実施例では(A)、 (B)、 (C)の
膜構成を主として示したが、(A)においてTiの代わ
りにV、Cr等の添加金属を用いて裏面電極膜材料の融
点を上昇せしめた場合、(B)、 (C)においてA
Iの代わりにAg、 Tiの代わりにCr+ N+を用
いた場合、(A)、 (B)、 (C)において非
晶質半導体膜と第1層目の金属膜間にITO+ 5n0
2膜層をはさんだ場合も同様の効果を得る。
膜構成を主として示したが、(A)においてTiの代わ
りにV、Cr等の添加金属を用いて裏面電極膜材料の融
点を上昇せしめた場合、(B)、 (C)においてA
Iの代わりにAg、 Tiの代わりにCr+ N+を用
いた場合、(A)、 (B)、 (C)において非
晶質半導体膜と第1層目の金属膜間にITO+ 5n0
2膜層をはさんだ場合も同様の効果を得る。
第15図は、本発明装置の直列接続部の写真であり、裏
面電極膜の分離ライン14はその辺縁が鮮明である。な
お第15図において、非晶質半導体膜の除去ライン13
及び裏面電極膜の分離ライン14は連続した正方形によ
り構成されているが、これはアイリスの形状を正方形と
したためである。
面電極膜の分離ライン14はその辺縁が鮮明である。な
お第15図において、非晶質半導体膜の除去ライン13
及び裏面電極膜の分離ライン14は連続した正方形によ
り構成されているが、これはアイリスの形状を正方形と
したためである。
以上詳述した如く本発明装置では、これを製造する場合
、各層が適正な膜厚値を有する多層膜構造または合金層
を有する多層膜構造をなす裏面電極膜に、エネルギ分布
が照射領域に対して略均一なエネルギビームを照射する
ので、照射領域の裏面電極膜に熔融垂れ及び残留膜片が
発生することなく、裏面電極膜を除去することができる
。
、各層が適正な膜厚値を有する多層膜構造または合金層
を有する多層膜構造をなす裏面電極膜に、エネルギ分布
が照射領域に対して略均一なエネルギビームを照射する
ので、照射領域の裏面電極膜に熔融垂れ及び残留膜片が
発生することなく、裏面電極膜を除去することができる
。
また、光電変換素子の短絡事故を防止することができ、
下層に位置する半導体膜部分の低抵抗層の形成を低減で
きる等本発明は優れた効果を奏する。
下層に位置する半導体膜部分の低抵抗層の形成を低減で
きる等本発明は優れた効果を奏する。
第1図は光起電力装置の基本構造を示す断面図、第2図
〜第7図は本発明装置の製造方法を工程別に示す断面図
、第8図は本発明装置の製造方法に用いられるレーザビ
ームのエネルギ分布を説明する温度分布特性図、第9図
は従来の製造方法のエネルギ分布を説明する温度分布特
性図、第10図及び第1!図は夫々第8図と第9図のエ
ネルギ分布を有するレーザビームを非晶質シリコン半導
体膜に照射した場合の等温分布特性図、第12図及び第
13図は第8図のエネルギ分布を有するレーザビームを
夫々本発明方法及び従来技術で用いられる裏面電極膜に
照射した場合の温度変化図、第14図は本発明方法に用
いられるレーザビームの作成方式を原理的に示す模式図
、第15図は本発明装置の直列接続部における写真及び
その断面模式図、第16図〜第19図は従来方法の欠点
を説明するための要部拡大断面図である。 1・・・基板 2 、2a、2b、2cm13明電極膜
3,3a。 3b、3c −非晶質半導体R’A 4.4a+ 4
b、 4C−・裏面電極11’ 5a、5b、5c・
・・光電変換i子特許出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 河 野 登 夫 42図 璽3日 ′450 鷺G口 卑S回 牛!昆(ム匍 享 9 凹 千 ネl(A句 嘱 (OrXU 手 佳(旋頗 111図 亨12 図 爾14UjU 図面の浄魯(内容に変更なし) 第 151!] 手続補正W(方式) %式% 2、発明の名称 光起電力装置及びその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 所在地 守口市京阪本通2丁目18番地名 称 (18
8)三洋電機株式会社 代表者 井 植 敏 4、代理人 住 所 ■543大阪市天王寺区四天王寺1丁目14番
22号 日進ビル207号河野特許事務所(電話06−
779−3088)昭和62年3月4日 (発送日62
.3.31)6、補正の対象 「発明の詳細な説明」及び「図面の簡単な説明」の欄、
並びに図面 7、補正の内容 7−1明細書の(発明の詳細な説明」の欄明細書第20
頁16行目に「写真」とあるを「平面図及び断面模式図
」と訂正する。 7−2明細書の「図面の簡単な説明」の欄明細書第22
頁9行目に「写真及びその断面模式図」とあるを「平面
図及び断面模式図」と訂正する。 7−3図面 第15図を添付図面の如く訂正する。 8、添付書類の目録 (11訂正図面 1通
〜第7図は本発明装置の製造方法を工程別に示す断面図
、第8図は本発明装置の製造方法に用いられるレーザビ
ームのエネルギ分布を説明する温度分布特性図、第9図
は従来の製造方法のエネルギ分布を説明する温度分布特
性図、第10図及び第1!図は夫々第8図と第9図のエ
ネルギ分布を有するレーザビームを非晶質シリコン半導
体膜に照射した場合の等温分布特性図、第12図及び第
13図は第8図のエネルギ分布を有するレーザビームを
夫々本発明方法及び従来技術で用いられる裏面電極膜に
照射した場合の温度変化図、第14図は本発明方法に用
いられるレーザビームの作成方式を原理的に示す模式図
、第15図は本発明装置の直列接続部における写真及び
その断面模式図、第16図〜第19図は従来方法の欠点
を説明するための要部拡大断面図である。 1・・・基板 2 、2a、2b、2cm13明電極膜
3,3a。 3b、3c −非晶質半導体R’A 4.4a+ 4
b、 4C−・裏面電極11’ 5a、5b、5c・
・・光電変換i子特許出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 河 野 登 夫 42図 璽3日 ′450 鷺G口 卑S回 牛!昆(ム匍 享 9 凹 千 ネl(A句 嘱 (OrXU 手 佳(旋頗 111図 亨12 図 爾14UjU 図面の浄魯(内容に変更なし) 第 151!] 手続補正W(方式) %式% 2、発明の名称 光起電力装置及びその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 所在地 守口市京阪本通2丁目18番地名 称 (18
8)三洋電機株式会社 代表者 井 植 敏 4、代理人 住 所 ■543大阪市天王寺区四天王寺1丁目14番
22号 日進ビル207号河野特許事務所(電話06−
779−3088)昭和62年3月4日 (発送日62
.3.31)6、補正の対象 「発明の詳細な説明」及び「図面の簡単な説明」の欄、
並びに図面 7、補正の内容 7−1明細書の(発明の詳細な説明」の欄明細書第20
頁16行目に「写真」とあるを「平面図及び断面模式図
」と訂正する。 7−2明細書の「図面の簡単な説明」の欄明細書第22
頁9行目に「写真及びその断面模式図」とあるを「平面
図及び断面模式図」と訂正する。 7−3図面 第15図を添付図面の如く訂正する。 8、添付書類の目録 (11訂正図面 1通
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、夫々に分離された透明電極、半導体膜及び裏面電極
膜をこの順に積層して構成される複数の光電変換素子を
電気的に直列接続せしめた光起電力装置において、 前記裏面電極膜は多層膜構造をなすことを 特徴とする光起電力装置。 2、前記多層膜構造をなす各層は、Al、Ag、Cr、
Ni、Ti、SnO_2、ITOからなる群から選ばれ
る特許請求の範囲第1項記載の光起電力装置。 3、前記多層膜構造には合金層が含まれる特許請求の範
囲第1項記載の光起電力装置。 4、前記合金層はAlまたはAgにTi、V、Crの添
加金属を含有せしめたものである特許請求の範囲第3項
記載の光起電力装置。 5、夫々に分離された透明電極、半導体膜及び裏面電極
膜をこの順に積層して構成される複数の光電変換素子を
電気的に直列接続せしめた光起電力装置の製造方法にお
いて、 透明電極に被着した半導体膜に、エネルギ 分布が照射領域に対して略均一なエネルギビームを照射
し、該照射領域の半導体膜を除去して該半導体膜を複数
の光電変換素子毎に分割し、次いで半導体膜に多層膜構
造をなす裏面電極膜を被着し、該裏面電極膜にエネルギ
分布が照射領域に対して略均一なエネルギビームを照射
し、該照射領域の裏面電極膜を除去して該裏面電極膜を
複数の光電変換素子毎に分割することを特徴とする光起
電力装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62011703A JPS63179581A (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | 光起電力装置の製造方法 |
US07/015,691 US4755475A (en) | 1986-02-18 | 1987-02-17 | Method of manufacturing photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62011703A JPS63179581A (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63179581A true JPS63179581A (ja) | 1988-07-23 |
JPH0558676B2 JPH0558676B2 (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11785403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62011703A Granted JPS63179581A (ja) | 1986-02-18 | 1987-01-20 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63179581A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03110870A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-10 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非単結晶光電変換素子 |
JP2006121011A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Kaneka Corp | 透明電極層の加工方法およびそれを用いた薄膜光電変換装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5996779A (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
JPS59220979A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
JPS6095980A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
-
1987
- 1987-01-20 JP JP62011703A patent/JPS63179581A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5996779A (ja) * | 1982-11-24 | 1984-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
JPS59220979A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
JPS6095980A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH03110870A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-10 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非単結晶光電変換素子 |
JP2006121011A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Kaneka Corp | 透明電極層の加工方法およびそれを用いた薄膜光電変換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0558676B2 (ja) | 1993-08-27 |
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