JPH01184960A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、例えば成膜、腕時計等の民生用小型電子機器
の電源として用いられる光起電力装置の製造方法に関す
る。

（ロ）従来の技術 基板の絶縁表面の複数の発電領域に光電変換素子を設け
それら光電変換素子を電気的に直列接続した光起電力装
置は例えば特公昭５８−２１８２７号公報に開示された
如く既に知られており、上述の如き電卓等の民生用小型
電子機器の電源として実用化されている。光起電力装置
に対する一般的要求は、単位発電量当りの価格の低減に
あり、光電変換効率の上昇と、製造コストの引き下げに
より達成される。

ところが、上記民生用小型電子機器の電源として用いら
れる光起電力装置は、太陽光発電に利用されるものに比
して、負荷の７駆動回路を構成するＬＳＩ等の低消費電
力化が進み、５０Ｊｕｘ　　以下の室内光下シて於ける
発電出力によって、十分に電子機器を動作させることが
できる現在、光電変換効率の上昇よりはむしろ製造コス
トに対する要求が厳しい。

上記先行技術に開示された光起電力装置の製造は、光電
変換素子を構成する第１電極膜、半導体膜及び第２電極
膜の各々に対し、形成時に被着してはならないところを
金属マスクで覆うマスキング法を用いることによって、
製造工程の簡略化を図り、製造コストの低減化を達成し
ている。

然し乍ら、斯るマスキング法によれば、各党電変換素子
毎に膜を形成する際、基板が加熱状態にあると該マスキ
ング法特有の膜周縁に於いて膜の泌み出しくにじみ）が
発生するために、予め定められた微細なファインパター
ンが得られず、各光′成変換素子が互いに隣接する隣接
間隔部の間隔長を十分てとらないと例えば隣接関係にあ
り分割すべき第２１１極膜同士が接触する短絡危惧を持
つ。

特に第２電毬膜を光入射面とすぺ＜’ＩＴＯや５ｎ０２
に代表される透元性導′区酸化物（以下ＴＣＯと呼ぶ）
を用いると、尚該ＴＣＯの第２電極膜の好適な成膜には
基板を約２００°Ｃ以上の温度に保持しなければならな
いため、斯る高温状態では金属マスクは著しく線膨張す
ることとなり、マスキングしなければならないところを
密閉するに至らず膜周縁における膜の泌み出しが著しく
、その結果第２電極膜同士の短絡事故の発生が顕著とな
る。

またＴＣＯ第２電極は透光性であるために短絡事故が発
生していたとしても目視判定することは難しい。そして
、更に斯る隣接間隔部は光電変換素子間に位置する結果
、光電変換に寄与しない無効領域を形成し、受光面積中
に占める有効発電領域の割合を減少させるために、可及
的に狭くしなければならない、といつ短絡事故の回避と
相い反することが要求される。

周知の如く予め定められた微細なファインパターンに膜
を加工する手法としてフォトリソグラフィ法が存在する
が、フォトリングラフィ法は、フォトレジストの塗布、
ベーキング、露光、現像、エツチング、フォトレジスト
の剥離等の一連の煩雑な工程を経なければならず、製造
コストの上昇原因となり、低廉価が要求される民生用小
型電子機器の電源として用いられる光起電力装置の製造
には不向きである。

特開昭５９−５５４８７号公報に開示された光起電力装
置の製造方法は、第６図に示す如く基板は）の絶縁表面
に、マスキング法を利用するものの、各発電領域（２ａ
）〜（２ｄ）毎には分割することなぐ先ず第１電極膜（
３）が形成され、その後各膜専用のマスクを用いて半導
体膜（４）及び第２電極膜（５）が上記第１′ｇｉ極膜
（３）上に同様に分割することなく順次重畳被着され、
最後に第７図のように各発電領域伝に光電変換素子（７
ａ）〜（７ｄ）を分割すべく、それらの隣接間隔部（ａ
ｂ）（ｂＣ）（ｃｄ）にレーザビーム（ＬＢ）が照射さ
れる。

即ち、隣接間隔部（ａｂ）（ｂｃ）（ｃｄ）の各課に対
してレーザビーム（ＬＢ）ｔ−照射して、焼損除去によ
り各光電変換素子（７ａ）〜（７ｄ）を分割しようとす
るその技法は、隣接間隔部（ａｂ）（ｂｃ）（ｃｄ）の
パターニングをマスキング法やフォトリングラフィ法に
より行なう従来の技法の欠点を解決する上で極めて有益
である。

然るに、斯るレーザビームの照射による隣接間隔部（ａ
ｂ）（ｂｃ）（ｃｄ）のパターニングにあっても、第８
図囚及び■に示すような問題点がある。即ち、隣接間隔
部（ａｂ）に位置する第２冗極膜（５）、半導体膜（４
）及び第１電極膜（３）が同時にレーザビームの照射に
より除去されると、斯る隣接間隔部（ａｂ）に於いて相
隣り合う光電変換素子（７ａ）（７ｂ）の対向側面は第
１電極膜（３ａ）（３ｂ）、半導体膜（４ａ）（４ｂ）
及び第２電極膜（５ａ）（５ｂ）の王者が露出する状態
となるために、第８１囚の如く当該隣接間隔部（ａｂ）
にレーザ加工時の残留物（８）が発生し、これが導電体
であると露出状態にある同一の光電変換素子（７ａ）、
（７ｂ）ｔ−構成する第１電極膜（３ａ）、（６ｂ）と
第２重極膜（４ａ）、（４ｂ）とが不所望に結合したり
する。また、第９図Ｂのようにレーザビーム（ＬＢ）の
周縁部が照射された半導体膜部分は、該レーザビーム（
ＬＢ）の周縁部が除去するに足りる十分なエネルギを持
たないためにア二−ＩＪ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１９１ｉ９１を形成し同一
の光電変換素子（７ａ）、（７ｂ）を短絡する原因とな
る。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このように従来の製造方法にあっては、マスキング法を
用いて製造コストの低減化を図ろうとすると第２電極膜
同士の短絡事故や光電変換て寄与しない無効領域の増大
を招いたり、フオ）　ＩＪソグラフイ法においては製造
コストの低減化自体達成することができず、またレーザ
ビームを使用したパターニングでも短絡事故の要因を含
んでいる。

従つて、本発明は従来の製造方法が持つ上記課題を同時
に解決せんとするものである。

に）課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、基板の絶縁表面に
おける複数の発電領域毎に、該発電領域から上記基板の
周縁に向って延出した延長部分を有する第１電極膜を分
割配置し、上記第１電極膜延長部分を除いて発電領域の
第１電極膜上及び該第１電極膜の隣接間隔部における絶
縁表面上に光活性層を含む半導体膜を被着すると共に、
当該半導体膜から露出した隣接する発電領域の第１電極
膜延長部分上に延在する延長部分を備えた第２電極を、
上記隣接間隔部を含む半導体膜上に積層し、更に少なく
とも発電領域毎の第２電極膜及びその延長部分を覆い隣
接間隔部に位置する第２電極膜部分を露出せしめる保護
膜を、上記半導体膜及び第２電極膜の成膜温度より低温
でのマスキング法を用いて選択的に形成した後、当該保
護膜をマスクとして上記隣接間隔部に露出した第２電極
膜部分をエツチングし、第２電極膜を各発電領域毎に分
割することを特徴とする。

また、上記保護膜をマスクとした隣接間隔部の第２電極
膜部分のエツチングは、当該第２電極膜部分の除去によ
り露出した半導体膜部分をその露出面側から基板方向て
向って少なくとも一部除去する工程を含んでいる。

（ホ）作　用 上述の如く各発電領域毎に分割することなく半導体膜上
に形成された第２電極膜の分割をエツチングにより用な
うに際し、斯る第２電極膜及び半導体膜の成膜温度より
低温でのマスキング法を用いて選択的に形成された保護
膜をマスクとすることによって、当該保護膜はマスキン
グ法（てより形成されたにも拘らず低温状態での成膜で
あるため、膜の泌み出しが抑圧されている結果、隣接間
隔部の幅を縮小しても斯る隣接間隔部において露出した
第２電極を確実に除去し得る。

（へ）実施例 第１図乃至第５図は杏発明製造方法を説明するためのも
のであって、先ず第１図の工程では、ガラス、セラミッ
ク、高分子フィルム等の絶縁材料或いは表面が絶縁処理
された金属からなる長方形状の基板（１）の一方の主面
（１ａ）にその主面（１ａ）の長辺方向に整列して複数
の発電領域（２ａ）〜（２ｄ）を区画すべき第１電極膜
（３ａ）〜（６ｄ）が分割配置される。斯る第１電極膜
（３ａ）〜（６ｄ）は、基板（１）を背面側とするとき
、アルミニウム（Ａｒ）、チタン銀合金（ＴｉＡｇ）、
銀（Ａｇ）の金属からなる単層、或いは積層構造、更に
は斯る金属層の表面を上記ＴＣＯで被覆した積層構造を
持つと共に、基板（１）の長辺の一方の周縁に向って延
出した延長部分（５ａｅ）〜（３ｄｅ）が設けられ、右
隣りに分割された第１電極膜（３ｂ）〜（５ｄ）のある
第１電極膜（６ａ）〜（３ｃ）の延長部分（５ａｅ）〜
（３ｃｅ）ば、右隣りの第１電極膜（３ｂ）〜（３ｄ）
に向って屈曲したＬ字状にパターニングされている。

尚、この第１電極膜（６ａ）〜（３ｄ）の形成時に右端
第１電極膜（３ｄ）の延長部分（３ｄｅ）と共に出力取
り出し用の端子として動作する島状領域（３ｔ）が左端
第１電極膜（６ａ）に近接して設けられる。

第２図の工程では、上記第１電極膜（６ａ）〜（３ｄ）
の延長部分（５ａｅ）〜（３ｄｅ）を含む基板（１）の
周縁部分を金属マスクで覆い、該マスクから露出した第
１電極膜（６ａ）〜（３ｄ）上及びそれら第１電極膜（
６ａ）〜（３ｄ）の隣接間隔部分（ａｂ）、（ｂｃ）、
（ｃｄ）の絶縁表面上にＳｉＨ４、ｓ　１２Ｈ６、Ｓ　
ｉＦ４等のシリコン化合物ガスを主原料ガスとするプラ
ズマＣｖＤ法或いは光ＣＶＤ法により、アモルファスシ
リコン、アモルファスシリコンカーバイト、アモルファ
スシリコンゲルマニウム、ａ結晶シリコン等を適宜各層
に配置したｐｉｎ接合型、ｐｎ接合型、ｐｉ接合型、或
いはそれらのタンデム構造の半導体光活性層を含む半導
体膜（４）が基板（１）を約２００〜６００°Ｃに加熱
保持した状態で形成される。

第３図の工程では、上記隣接間隔部分（ａｂ）、（ｂｃ
）、（ｃｄ）が除去されることなく連続して配置された
半導体膜（４）と同じく、該半導体膜（４］上に各発電
領域（２ａ）〜（２ｄ）毎に分割することなく第２電極
膜（５）が設けられる。第２電極膜（５１は各発９領域
（２ａ）〜（２ｄ）毎に分割されてはいないものの、後
皿程で各発電領域（２ａ）〜（２ｄ）毎に分割されたと
き、左隣りに発電領域（２ａ）〜（２ｃ）が存在する第
２電極膜部分には半導体膜（４）から露出した第１電極
膜（３ａ）〜（５Ｃ）の延長部分（３ａｅ　）〜（３ｃ
ｅ　）と結合すべく、基板は）の長辺の一方の周縁に向
って延出した延長部分（５ｂｅ　）〜（５ｄｅ）及び出
力端子となる島領域（５ｔ）に延びる延長部分（導体Ｉ
Ｉ　Ｆ４］への熱的ダメージを考慮して、約２００〜６
００°Ｃ程度の加熱状態での電子ビーム蒸着法或いはス
パッタ法等により金属マスクを利用して上述のパターン
に形成される。このように、ＴＣＯは透光性を得るため
に通常でも最低約２００°Ｃに基板（１）を保持する必
要がある。従って、斯る工程では基板（１）の加熱状態
に保持するために金属マスクを利用しては微細パターン
が得られず、その結果第２電極暎（５）は各発電領域（
２ａ）〜（２ｄ）毎に分割されていない。

第４図の工程では、各発電領域（２ａ）〜（２ｄ〕の受
光面を保護すべぐ５ｉ０２、Ｓ　ｔ　’　Ｎ　４．５ｎ
Ｏｓ、Ｔａ２０５等の無機系の透光性保護膜（６ａ）〜
（６ｄ）が基板（υへの加熱ヲ施すことなく、電子ビー
ム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、ＣＶＤ法により形成される
。斯る工程で注目すべきは、金属マスクを用いたマスキ
ング法により所望形状の透光性保護膜（６ａ）〜（６ｄ
）を選択的に得んとするところである。即ち、透光性保
護膜（６ａ）〜（６ｄ）は基板（１１を加熱することな
く、従って半導体膜（４）やＴＣＯの第２゛厩施膜（５
）の成膜時よりも極めて低い温度で形成するために、金
属マスクを用いても斯る金属マスクの熱膨張による熱変
形が回避されることがら砥隣接間隔部（ａｂ）（ｂｃ）
（ｃｄ）を当該金属マスクで良好にマスキングすること
ができ、膜の泌み出しくにじみ）の少ないパターンが得
られる。斯る透光性保護膜（６ａ）〜（６ｄ）の成膜の
結果、第２電極膜（５）の隣接間隔部（ａｈ）（ｂｃ）
（ｃｄ）、出力端子用の第１電極膜（６ｄ）の延長部分
（５ｄｅ　）及び第２電極膜（５ａ）の延長部分（５ａ
ｅ）を含む島領域（３ｔ）が露出状態となる。

第５図の最終工程では、受光面保進のために設けられた
上記透光性保護膜（６ａ）〜（６ｄ　）ｉマスクとして
、ＴＣＯの第２電極膜（５）及び半導体膜（４）に対し
エツチング作用のあるガス、例えばＣＦ４ガスを用いた
ドライエツチングが施される。

このドライエツチングの結果、上記透光性保護膜（６ａ
）〜（６ｄ）から露出した第２電極膜部分、即ち隣接間
隔部（ａｂ）（ｂｃ）（ｃｄ）及び左端第２電極膜（５
ａ）の延長部分（５ａｅ）の先端がエツチング除去され
、次いで第２電極膜部分の除去てより露出した半導体膜
部分が除去される。

尚、本実施例にあっては斯るドライエツチングの断面を
示す第５図ａから明らかな如く、半導体膜部分の除去は
露出面側から基板（１）方向に向う途中までとしている
が、リーク電流をより低減するためには基板に到達する
までエツチングを施しても良い。

このようにしてエツチングされた第２電極膜（５ａ）　
〜（５ｄ）は各発電領！（２ａ）　〜（２ｄ）毎に分割
されることとなり、第１電極膜（５ａ）（３ｂ）（３ｃ
）及び第２電極膜（５ｂ）（５ｃ）（５ｄ）の各延長部
分（５ａｅ）（５ｂｅ）、（５ｂｅ）（５ｃｅ）、（３
ｃｅ）（５ｄｅ）の重畳の結果、当該発電領域（２ａ）
〜（２ｄ）の光電変換出力は出力端子（３ｔ）（３ｄｅ
）から電気的に相加した状態で出力される。

尚、最終工程におけるドライエツチングの際、マスクと
して作用する透光性の保護膜（６ａ）〜（６ｄ）表面は
、プラズマに曝されることから若干粗面に加工されるも
のの、逆に当該保護膜（６ａ）〜（６ｄ）は受光面を構
成することから直進入射光を散乱光として半導体膜（４
）Ｋ導入することができ、その結果斯る入射光を半導体
膜（４）中に封じ込めることによる所謂テクスチェア効
果を期待することができる。

（ト）発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、第２電
極膜の各発電領域毎に分割するエツチングの際、マスク
として作用する保護膜は低温状態でのマスキング法によ
り形成されているので、隣接間隔部の幅を縮小しても斯
る隣接間隔部において露出した第２電極を確実に除去し
得、従って第２電極膜同士の短絡事故や光電変換に寄与
しない無効領域の増大のみならず製造コストの大幅な上
昇を招くことなく直列接続形態の光起電力装置を製造す
ることができる。

更に、第２電極膜の隣接間隔部分のエツチングの際、不
要な半導体膜部分を除去することができるので、リーク
電流の低減が図れると共に、ドライエツチングを用いる
ことによって、保護膜表面が僅かながらも粗面化される
ので、斯る保護膜全光照射面とすると、光封じ込めによ
る光電変換効率の上昇が更に期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図、第４図（至）及び第５図（至）は本
発明製造方法を工程別に説明するだめの上面図、第４図
■及び第４図０は同図（５）のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−
Ｃ線断面図、第５図０及び第５図０は同図（５）のＢ−
Ｂ線断面図及びｃ−ｃ’線断面図、第６図及び第７図は
従来の製造方法を工程別に説明するための上面図、第８
図（３）及び第８図０は従来の欠点を説明するための一
つの隣接間隔部の拡大断面図、を夫々示している。 （１）・・・基板、　　（２ａ）〜（２ｄ）・・・発電
領域、ｔ３１（５ａ　）〜（５ｄ　）−第１電極膜、　
ｆ４１　（４ａ）〜（４ｄ）−・・半導体膜、　ｔ５１
（５ａ　）〜（５ｄ）・！Ｉｔ極膜、　　（６ａ　）〜
（６ｄ　）−透光性保護膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の絶縁表面における、複数の発電領域毎に、
   該発電領域から上記基板の周縁に向って延出した延長部
   分を有する第１電極膜を分割配置し、上記第１電極膜延
   長部分を除いて発電領域の第１電極膜上及び該第１電極
   膜の隣接間隔部における絶縁表面上に光活性層を含む半
   導体膜を被着すると共に、当該半導体膜から露出した隣
   接する発電領域の第１電極膜延長部分上に延在する延長
   部分を備えた第２電極を、上記隣接間隔部を含む半導体
   膜上に積層し、更に少なくとも発電領域毎の第２電極膜
   及びその延長部分を覆い隣接間隔部に位置する第２電極
   膜部分を露出せしめる保護膜を、上記半導体膜及び第２
   電極膜の成膜温度より低温でのマスキング法を用いて選
   択的に形成した後、当該保護膜をマスクとして上記隣接
   間隔部に露出した第２電極膜部分をエッチングし、第２
   電極膜を各発電領域毎に分割することを特徴とした光起
   電力装置の製造方法。
2. （２）上記保護膜をマスクとした隣接間隔部の第２電極
   膜部分のエッチングは、当該第２電極膜部分の除去によ
   り露出した半導体膜部分をその露出面側から基板方向に
   向って少なくとも一部除去する工程を含む請求項１記載
   の光起電力装置の製造方法。
3. （３）上記保護膜をマスクとしたエッチングはドライエ
   ッチングである請求項１又は２記載の光起電力装置の製
   造方法。
4. （４）上記保護膜及び第２電極膜は透光性であり、当該
   保護膜から光照射が施される請求項１、２又は３記載の
   光起電力装置の製造方法。