JPS6342180A - 集積型光起電力装置の製造方法 - 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】 産−の１ 本発明は、光起電力装置の製造方法に関するものであり
、特に非晶質薄膜半導体を利用した集積型の光起電力装
置の製造方法に関するものである。

鎧ＩＬ術 光起電力装置は無尽蔵な太陽から直接電気エネルギーが
得られるため１石油等のエネルギー資源の枯渇が問題と
なるなかで注目を浴びている。特に、活性層としてアモ
ルファスシリコン等の非晶質半導体を利用したＲｍ光起
電力装Ｈ（太陽電池）は、これまでの単結晶シリコン太
陽電池に比べ、製造コストが格段に安くなるという点で
有望視されている。

このような非晶質半導体を使用した太陽電池は、所望電
圧、電流を得るために複数個の素子を電気的に直並列に
接続し、集積化する方法が採用されている０例えばアモ
ルファスシリコン太陽電池のような集積型薄膜光起電力
装置では、同一基板上に′５ＩａＨの光起電力素子を形
成し、各起電力素子を電気的に相互接続し、、集積化が
行なわれている。一般に、斯る実績型半導体装ｌにおけ
る各光起電力素子の電気的な分離、結線は、先ず絶縁ノ
ル板上に下部電極をマスクを用いてパターンニング形成
し、次にアモルファスシリコン等の光活性層をマスクを
用いてパターンニング形成し、次に上部電極をマスクを
用いてパターンニング形成し、同時に隣り合う素子同志
を電気的に接続することにより行なうものであった。

このような方法は素子のパターンニングと各素子相互の
電気的接続が同時に且つ容易に行なえるため、アモルフ
ァスシリコン太陽電池のようなパターン形成が容易な光
起電力素子に対し有効な方法であると考えられていたが
、マスクを用いたパターンニングは微細化に限界があり
、素子の分離に用いられている部分が太陽電池としては
無効面積となるため、全体の発電効率を下げるという問
題があった。

この解決策として、パターンニングをフォトリソグラフ
ィー法及びレーザースクライブ法で行なうことが提案さ
れた。しかしながら、本発明者の研究によると、このう
ちフォトリソグラフィーを用いる方法は工程が複雑にな
りコストアップにつながるという問題があり、又レーザ
ースクライブを用いる方法は下部電極、光活性層のパタ
ーンニングは容易に行なえるが、上部電極をレーザース
クライブする際に熱等の問題で下地の層に悪影響を与え
たり、上部電極と下部電極が短絡する等の問題があり歩
どまりよくパターンニングを行なえないという問題があ
ることが分かった。

本発明者は従来技術の長所及び諸問題点を考慮しながら
研究実験を行なった結果、絶縁基板を複数の凸状部と複
数の凹状部にて段状に形成し、該基板にレーザースクラ
イブ法にて下部電極及び光活性層のパターンニングを行
ない、上部電極は基板の段状表面形状を利用して斜め蒸
着にて形成することにより、極めて品質の良い集積型の
光起電力装置を作製し得ることを見出した。更に、下部
電極はＣＶＤ法又はスパッタリング法の採用が好適であ
り光活性層は蒸着ではなく、プラズマＣＶＤ法にて製膜
することが極めて好適であることも分かった。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

１１立１３ 本発明の目的は、光起電力素子のパターンニング及びＭ
ｌ気的接続を容易に行ない、且つ高性箋の束間型光起電
力装置を製造し得る光起電力装置の製造方法を提供する
ことである。

１、′占　　　　るた 上記目的は本発明に係る光起電力装置の製造方法にて達
成される。要約すれば本発明は、凸状部と凹状部とが交
互に形成され段状とされた基板の一表面上に下部電極を
形成する工程と、前記基板の凹状部分に位置した前記下
部電極をレーザースクライブ法にてスクライブし該下部
電極を部分的に除去する工程と、前記下部電極の上及び
該下部電極がスクライブされた基板の上にプラズマＣＶ
Ｄ法にて光活性層を形成する工程と、前記基板の凹状部
分に位置し、且つ前記下部電極上に形成された光活性層
をレーザースクライブ法にてスクライブし前記光活性層
のみを部分的に除去し下部電極を露出せしめる工程と、
前記光活性層及び露出された下部電極上に上部電極を、
好ましくは斜め′Ａ蒸着法て蒸着し、前記基板の凹状部
分に位置した前記光活性層の一部分に上部電極が形成さ
れず、それによって前記凹状部によって区分される発電
領域を前記上部電極及び下部電極にて直列に接続する工
程とを具備することを特徴とする集積型光起電力装置の
製造方法である。

次に、本発明に係る集積型光起電力装置の製造方法を図
面に即して更に詳細に説明する。

第１図から第７図を参照すると、本発明に係る方法の一
実施例が図示される９本実施例によると、先ずガラスの
ような絶縁性の基板ｌ上に予め断面が概略矩形とされる
凹状溝３ａを複数形成することにより凸状部２と凹状部
３とが交互に且つ互いに平行に形成され、基板１の一表
面が段状に構成される（第１図及び第２図）、このよう
な基板表面の加工は通常のフォトエツチング或いは電解
エツチングにても可能であるが、ダイシングやプレスの
ような機械加工にても達成される。凸状部２と凹状部３
との段差りは０．００５ｍｍ〜１ｍｍとされ、又凸状部
２の巾Ｗｌは１ｍｍ〜２０ｍ　ｍ　、凹状部３の巾Ｗｚ
は０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとされる。

前記基板の段状に形成された表面側に下部電極４がＣＶ
Ｄ、スパッタリング又は他の方法にて形成される。該下
部電極膜は凸状部２及び凹状部３において概略一様の厚
さとされる（第３図）、下部電極としてはＩ　Ｔｏ、Ｓ
　ｎｏｚ等の透明電極材料が適当である。下部電極４を
形成後、凹状部３の一側に隣接した位置にて下部電極４
の一部５がレーザースクライブ法にて切除され、それに
より下部電極４は凹状部分にて互いに分離される（第４
図）、該切除巾は、後で説明する上部電極との電気的接
続を行なうに十分な量を残すようにする。

次に、前記下部電極４及び該下部電極が切除された部分
５の基板ｌ上に光活性層６、例えばアモルファスシリコ
ン半導体層がｐ、ｉ、ｎの順序にてプラズマＣＶＤ法に
て製膜される（第５図）。

光活性層６は次いで、凹状部３内であって、且つ前記下
部電極４が切除された位置５に隣接した位置７にてその
一部分がレーザースクライブ法にて切除される（第６図
）、光活性層６はレーザースクライブにて極めて良好に
スクライブされ、スクライブにより切除残層が切除部分
７内及びその周辺に残留することがなく、切除残層除去
のために改めて洗浄する必要がない、レーザースクライ
ブにより光活性層６は凹状部にて互いに分離される。

最後に、前記光活性Ｍ６上に例えばＡ文の如き上部電極
８が斜め蒸着法にて蒸着される。該斜め蒸着にて、前記
光活性層６及び該光活性層６が切除され露出された位ｆ
ｆ１７部分の下部電極６上には上部電極８が形成される
が、凹状部３にて前記下部電極４が切除された位置５と
は反対側の凹状部には、凹状部３と凸状ＰＩ＋２との段
差により生じる投影効果にて上部電極８が形成されない
（第７図）、従って、前記基板ｌの凹状部分３に位置し
た前記光活性層の一部分９には上部電極が形成されず、
又上部電極８は前記光活性Ｒ６が一部切除された位置７
にて下部電極６と接続されることとなり、それによって
前記凹状部３によって区分された発電領域が上部電極８
及び下部電極４にて直列に接続される。

このように下部電極と光活性層は量産性にすぐれたレー
ザースクライブで行ない、レーザースクライブでパター
ンニングの困難な上部電極は基板の段差による蒸着時の
投影効果を利用してパターンニングを行なうこととした
ので、全体の歩どまりを下げることなく集積度の高い光
起電力装置を作ることができる。

上記説明においては、基板側から光入射する構成の光起
電力装置について説明したが、上部電極側から光入射す
る構成の光起電力装置を製造する場合には、上部電極が
透光性電極とされるであろう。

上記実施例では、上部電極８は斜め蒸着法にて形成され
たが、第８図に示す如くに、凸状部２の上端縁部２ａを
凹状部３側へと突出させた基板を使用すれば通常の蒸着
法にて形成することができる。このとき、本実施例にて
、下部電極はまわり込み効果の良いＣＶＤ法やスパッタ
リング法を用いているので突出部下面にも均一に製膜が
できる。勿論上部電極は前述のように通常の蒸着法にて
も形成できるが、斜め蒸着法を用いれば更に好ましく形
成しうる。

又、第９図から第１１図及び第１２図から第１４図には
、段状の基板１の他の実施例が例示される。

第９図から第１１図の実施例に従うと、基板１の一表面
上に高さｈｏ、１ｍｍ、巾ｗｏ、１ｍｍとされた突起２
ａを形成することにより該基板ｌに凸状部２と凹状部３
とが形成される。一方、第１２図から第１４図の実施例
に突うと、基板ｌの一表面を高さｈｏ、１ｍｍ、巾ｗ　
ｌ　Ｏｍ　ｍの鋸歯状に形成することにより凸状部２と
凹状部３とが形成される。第９図から第１４図の実施例
にても第１図から第７図の実施例と同様の基板段差によ
る投影効果を達成することが回走であり、上部電極８の
パターンニングを好適に行ない得る。

次に実施例について本発明を説明する。

実施例１ 基板ｌとしてガラス（コーニング７０５９）を使用し、
エツチングにて深さｈが０．１ｍｍ、輻Ｗ１が１０ｍｍ
、ｗｚが０．１ｍｍとされる第１図及び第２図に図示さ
れる凸状部２及び凹状部３を有した基板１を作製した０
次いで、本実施例では電極材料としてＳｎＯ２を使用し
て、ＣＶＤ法により下部電極４を形成した。″Ｗｔ極４
の膜厚は０．３．ｃｚｍであった。該下部電極４を、第
４図のようにＮｄ：ＹＡＧのレーザー光を使用してレー
ザースクライブした。スクライブ巾は０．０３ｍｍであ
った。

次に、上記方法にて所定パターンにて下部電極４が形成
された基板の上にプラズマＣＶＤ法にてアモルファスシ
リコン半導体薄膜をｐ、ｉ、ｎの順に形成した。この時
、反応室の製膜条件は通常の製膜条件と同様とされ、作
製した半導体薄＠６の膜厚は０．５．ｕｎであった。該
光活性層６は、第６図に図示するようにＮｄ：ＹＡＧの
レーザー光を使用してレーザースクライブした。スクラ
イプ巾は０．０３ｍｍであった。

最後に、蒸発源電極材料としてＡＭを使用して上ａｌｓ
−を極８を斜め蒸着法にて形成した。これにより上部電
極８は、第７図に図示するように、光活性層の分離部分
７を通じて下部電極６と接続し、且つ基板１の段差に基
づく投影効果により位置９にて上部電極８は互いに分離
された０本実施例で該分離した部分９の巾は０．０３ｍ
ｍとされた。

このようにして製造した集積型の光起電力装置の光電変
換効率は９．２％（疑似太陽光ＡＭＩ、１００　ｍＷ／
　ｃ　ｒｎ’）が得られ、従来のものに比し良好なもの
が再現性良く製造された。

１に上」 本発明は、上述のように下部電極は蒸着ではなく均一性
のよいＣＶＤ法やスパッタリング法にて！ＩＭＬ、且つ
下部電極、光活性層は量産性、集積性にすぐれたレーザ
ースクライブでパターンニングし、又、従来レーザース
クライブで困難とされていた上部電極は、基板の段差に
よる投影効果を利用した蒸着により行なうことで、工程
の複雑化や、集積性の低下を起こすことなく、容易にパ
ターンニング形成を行なうことができ、品質の良好な集
積型光起電力装置を安定して、量産性良く得ることがで
きる。

４、簡単な図面の説明 第１図は、本発明に係る集積型光起電力装置の製造方法
に使用し得る基板の一実施例を示す斜視図である。

第２図から第７図は、本発明に係る製造方法の製造工程
を説明する説明図である。

第８図は、本発明に係る集積型光起電力装置の製造方法
に使用し得る基板の他の実施例を示す斜視図である。

第９図は、本発明に係る集積型光起電力装置の製造方法
に使用し得る基板の他の実施例を示す斜視図である。

第１０図は、第９図の基板の部分詳細図である。

第１１図は、第９図の基板を使用して作製された集積型
光起電力装置の部分断面図である。

第１２図は１本発明に係る集積型光起電力装置の製造方
法に使用し得る基板の更に他の実施例を示す斜視図であ
る。

第１３図は、第１２図の基板の部分詳細図である。

第１４図は、第１２図の基板を使用して作製された集積
型光起電力装置の部分断面図である。

１：、Ｓ板 ２：凸状部 ３：凹状部 ４：下部電極 ６：活性層 ８：上部電極 第９図 第１１図 第１３図 第１０図 第１２図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）凸状部と凹状部とが交互に形成され段状とされた基
   板の一表面上に下部電極を形成する工程と、前記基板の
   凹状部分に位置した前記下部電極をレーザースクライブ
   法にてスクライブし該下部電極を部分的に除去する工程
   と、前記下部電極の上及び該下部電極がスクライブされ
   た基板の上にプラズマＣＶＤ法にて光活性層を形成する
   工程と、前記基板の凹状部分に位置し、且つ前記下部電
   極上に形成された光活性層をレーザースクライブ法にて
   スクライブし前記光活性層のみを部分的に除去し下部電
   極を露出せしめる工程と、前記光活性層及び露出された
   下部電極上に上部電極を蒸着法にて蒸着し、前記基板の
   凹状部分に位置した前記光活性層の一部分に上部電極が
   形成されず、それによつて前記凹状部によつて区分され
   る発電領域を前記上部電極及び下部電極にて直列に接続
   する工程とを具備することを特徴とする集積型光起電力
   装置の製造方法。 ２）基板は表面に断面が概略矩形とされる凹状溝を複数
   形成することにより凸状部及び凹状部が形成されて成る
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）基板は表面に複数の突起を形成することにより凸状
   部及び凹状部が形成されて成る特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４）基板は表面を鋸歯状に形成することにより凸状部及
   び凹状部が形成されて成る特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ５）上部電極は斜め蒸着法にて行なわれる特許請求の範
   囲第１項から第４項のいずれかの項に記載の方法。