JPS63274183A - 透明基板上の金属膜のパタ−ニング方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばガラス基板上に形成される太陽電池の
裏面電極のパターニング方法のような透明基板上の金属
膜のパターニング方法に関する。

〔従来の技術〕

シランガスのグロー放電法で生成されるアモルファスシ
リコン（以下ａ−５ｔと記す）を用いた太陽電池は、製
法が気相方法であるため大面積化が容易な上、太陽電池
として必要なａ　−３ｉの膜厚も１ｎと薄くてすみ、生
成時の温度も２００℃ないし３００℃ですむため基板に
もガラスや、例えばポリエステル、ポリイミドのような
有機材料を用いた透光性絶縁フィルムを使用することが
できるため、低価格化の可能性を秘めた太陽電池として
注目されている。ガラス基板を使用ａ　−５１太陽電池
は、通常第２図のように基板ｌの上に透明電極２を介し
てａ−３ｉｌ１３が形成され、ａ−３ｉ膜３の上に金属
電極４および透明電極２の露出部に金属端子５が設けら
れている。大面積にする場合は、使用している透明電極
の抵抗が高いため、第３図に示した断面構造のように幅
の狭い太陽電池を複数個形成し、隣接電池間を透明電極
２．金属電極４の接触により接続する。従って、大面積
ａ　−５ｉ太陽電池を製造するためには、透明導電膜、
ａ−５ｉ膜。

金属膜を順にパターニングする必要がある。ａ−３ｉ太
陽電池開発当初はこのパターニング方法に金属製マスク
を用いた選択成膜法を用いていたが、基板総面積に対す
る発電領域の面積率が低くなり、太陽電池としての出力
低下を招いていた。この問題点解決のために、印刷レジ
ストを用いたマスクパターンで化学的にエツチングする
方法、さらに面積効率向上のためにＩＣ等で使用してい
る感光性レジストを用いたマスクパターンで化学的にエ
ツチングしてパターニングする方法が採用されている。

これによると、金属製マスクを使用した場合で有効面積
効率が７５％程度であるのに対し、９０％程度となり出
力として約２０％の向上がはかれる。

しかし、太陽電池の面積が大型化するとパターニング時
にピンホールあるいはパターン不良等の欠陥の発生率が
増加し、太陽電池の製造歩留りが低下して価格の増大を
招いてしまう、この欠点をなくすため、最近レーザ等の
強力なエネルギーの照射により薄膜を直接除去する方法
が開発された。

この方法によると、印刷レジストや感光性レジスト等を
薄膜に塗布する必要がなく、直接薄膜をパターニング可
能であるので、ピンホールやパターン不良の発生もない
上、材料費が不要である。工程が簡単になる等の理由に
より太陽電池の製造方法として注目されている。しかし
現状ではこのようなレーザ光を用いたパターニング法は
、透明電極およびａ　−５ｉ膜については使用されてい
るが、金属電極については現在まだ実用されていない。

それは、金属電極に反射率の高いアルミニウム等の金属
膜を使用するため、レーザ光の反射が多く必要以上に高
いエネルギーを照射する必要がある。

そのため、下地膜であるａ　−Ｓｌ膜を金属化させてし
まい、電気絶縁性がなくなうたり、さらにその下の透明
電極まで切断してしまったりして太ｖａ電池の出力不良
を発生し易い、金属電極の反射率を。

低下させるために、表面に低反射率の成膜を塗布する方
法があるが、均一な膜厚に塗布することが難しく切断む
らが発生しやすい、あるいは、絶縁基板を有する薄膜素
子の基板上のアルミニウムからなる金属配線のパターニ
ングをレーザ光で行う場合にも、高いエネルギーの照射
が必要で、エネルギー制御が難しいという問題がある。

本発明の目的は、このような問題を解決し、透明基板上
の反射率の高い金属膜のパターニングをレーザ光の照射
により容易に行う方法を堤供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の方法は、透明基
板上に金属膜を低反射率の材料からなる膜を介して被着
し、基板の反金［腹側からレーザ光を照射するものとす
る。

〔作用〕

レーザ光は、透明基板を通って低反射材料膜に入射して
吸収され、その膜を気化するため、その上の金属膜は発
生ガスの圧力によって吹き飛ばされ除去され、所望の金
ｉ膜のパターンが形成される。

〔実施例〕

第１図（ａｌ〜（幻は、本発明の一実施例の太陽電池の
製造工程を示し、第２図、第３図と共通の部分には同一
の符号が付されている。先ず、ガラス基板ｌの片面に、
透明導電膜２０として、例えばＩＴＯ（錫添加酸化イン
ジウム）を真空蒸着法あるいはスパッタ法によりあるい
は酸化錫を熱ＣＶＤ法（化学気相法）により成膜したの
ち（図ａ）、レーザ光を照射することにより伽）に示し
たように短冊状の透明電極２にパターニングする　（図
ｂ）。

そして、その上にプラズマグロー放電法を利用し、ＴＯ
）に示すようにｐ型層、１層、ｎ型層からなるａ−Ｓｌ
膜３を基板全面に順次成膜する。続いて、ａ−８１１１
１３を透明電極２をパターニングした方法と同じ方法で
パターニングする　（図ｄ）、そしてその上にアルミニ
ウム等の金属の真空蒸着法あるいはスパッタ法により金
属膜４０を全面に形成する（図ｅ）ａそしてガラス面側
からレーザ光６を照射し　く図ｆ）、ａ−３ｌ膜３をバ
ターニングすると同時に金属膜４０から金属電極４をバ
ターニングする　（図ｇ）、これによって第４図に示す
構造の大面積ａ−５ｌ太陽電池が得られる。ガラス面側
からの照射の利点は、照射に使用するレーザがＹＡＧレ
ーザの場合、波長は１．０６ｆｌあるいは第二次高調波
を使用すれば０．５３，１１１１であるが、このレーザ
光に対するアルミニウムの反射率は８０％以上ある。そ
れに対し、ガラス面からの入射はａ−５ｉ膜３でほとん
どが吸収され、エネルギーが有効に利用できることであ
る。つまり、レーザ光６の照射によりまずａ　　Ｓｉ膜
３が除去され、続いて金属膜４ｏが切断される。ａ　　
Ｓｔ膜３の切断は、第１図ｆｄｌに示したように再現性
よくバターニングでき、その条件とほぼ同じ条件でａ−
５ｉ膜３と金属電極４のバターニングが可能である。こ
れは、ａ−３ｔ膜３の除去の時ａ−５ｔの蒸気が発生し
、金属８４０を吹き飛ばしてバターニングするためと考
えられる。なお、透明導電膜はこの波長に対する吸収率
は小さく、レーザ光５の照射の影響は非常に小さい、従
って、裏面電極も金属電極でなく、透明ＴＸ橿の場合に
も、ガラス基板を通しての上記の波長のレーザ光の照射
によりバターニングすることが有効である。

薄膜素子の製造のために、絶縁基板上にアルミニウムな
どの金属膜からなる配線パターンを形成する場合、基板
としてガラス板のような透明基板を用い、Ｍなどの高反
射率の金属膜をＣｒ＋　Ｔｉのような低反射率の金属膜
を介して被着し、基板を通してのレーザ光の照射により
バターニングする。

Ｃｒ＋　’ｒｉなどは、通常基板との密着性改善のため
の下地金属として用いられているから、特に中間層を付
加する必要なしに実施できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、透明基板上の高反射率の金属膜のバタ
ーニングを、予め金属膜の基板側に介在させた低反射率
の膜が基板を通してレーザ光のエネルギーを吸収して除
去されるときのエネルギーを利用して行うことによって
、レーザ光による高精度のバターニングが可能になり、
複雑なバターニング工程や、高価なフォトレジスト等を
使用する必要がない、特に高反射率のり裏面電極が低反
射率のａ　−３ｉ膜の上に形成される大面積ａ　−５ｔ
太陽電池の製作に極めて有効に適用でき、太陽電池の低
価格化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（４）〜（梢は本発明の一実施例の大面積ａ−５
Ｉ太陽電池の製造工程を順次示す断面図、第２図は太陽
電池素子の断面図、第３図は従来の大面積ａ−３ｔ太陽
電池の断面図、第４図は第１図の工程により製造された
太陽電池の断面図である。 １ニガラス基板、２：透明電極、３　：　ａ　−５ｉ膜
、４：金属電極、４０：金属膜、６：レーザ光。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明基板上に金属膜を低反射率材料からなる膜を介
   して被着し、前記基板の反金属膜側からレーザ光を照射
   することを特徴とする金属膜のパターニング方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、金属膜
   がアルミニウムからなることを特徴とする金属膜のパタ
   ーニング方法。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
   いて、低反射率材料がアモルファスシリコンであること
   を特徴とする金属膜のパターニング方法。 ４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
   いて、低反射率材料がチタンであることを特徴とする金
   属膜のパターニング方法。 ５）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
   いて、低反射率材料がクロムであることを特徴とする金
   属膜のパターニング方法。