JPH02268472A - 光起電力装置およびその製造方法 - Google Patents
光起電力装置およびその製造方法Info
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- JPH02268472A JPH02268472A JP1089915A JP8991589A JPH02268472A JP H02268472 A JPH02268472 A JP H02268472A JP 1089915 A JP1089915 A JP 1089915A JP 8991589 A JP8991589 A JP 8991589A JP H02268472 A JPH02268472 A JP H02268472A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- 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
本発明は太陽電池や光センサー等に用いられる光起電力
装置に関し、特に薄いフィルム状の複数個の発電区域を
直列に接続した光起電力装置およびその製造方法に関す
る。
装置に関し、特に薄いフィルム状の複数個の発電区域を
直列に接続した光起電力装置およびその製造方法に関す
る。
従来、太陽電池や光センサー等として用いられるフィル
ム状半導体導電性モジュールは限られｔニスペース内で
より多くの光線を受けて、それを電気エネルギーに変換
するために、多数の発電区域をもつ素子を平面状に配置
し、これら多数の発電区域を直列に接続した薄いフィル
ム状のものが利用されている。 従来、同一平面に配置される、半導体層を介して相対向
する第１電極層と第２電極層を有する複数個の発電区域
を直列に接続する方法として、次の二つの方法が知られ
ている。 まず、第一の方法はある発電区域の第１ｉｔ極層の一端
部に隣接する別の発電区域の第２電極層の一端部が接触
するように配置して、直列に接続する方法である。 この光起電力装置の断面図を第８図Ｃｆ’）に示す。透
明絶縁基板ｌＯ上に互いに独立した複数個の第１？Ｅ極
（裏面電極に相当する。）２０ａ〜２０ｃが形成されて
いる。該複数個の第１電極２０ａ〜２０ｃ上に、一部絶
縁基板に接触する形状を持つ半導体層３０ａ〜３０ｃが
それぞれ被着され、さらに半導体層３０ａ〜３Ｏｃ上に
、それぞれ第２電極４０ａ〜４０ｃが形成される。 第１電極２０ａ〜２０ｃを形成する際、マスク操作又は
エンチング処理により 半導体層３０ｂ〜３０ｃ外に延
びる第１電極２０ｂ〜２０ｃの接続用延長部２０１ｂ〜
２０１ｃおよび端部発電区域を形成する第１電極２０ａ
にリード線取り出し用出力端子部２０１ａが形成される
。また、＃ｃ２電極４０ａ〜４０ｂを形成する際、マス
クの操作により半導体層３０ａ〜３Ｏｂ外に延び、かつ
、それぞれ隣接する発電区域ｂ −ｃの第１電極の接続
用延長部２０１ｂ〜２０１ｃと発光素子表面に対して垂
直方向に重複接続する第２電極４０ａ−４０ｂの接続用
延長部４０１ ａ −４０１ｂが形成される。発電区域
ｂ −ｃの第１電極２０ｂ〜２０ｃの接続用延長部２０
１ｂ〜２０１ｃと隣接する発電区域ａ〜ｂの第２電極４
０ａ〜４０ｂの接続用延長部４０１ ａ〜４０１ｂとが
接触することにより、発電区域ａ −ｃを電気的に直列
接続する。出力は一端部発電区域ａのリード線取り出し
用の第１電極２０ａの出力端子部２０１ａと他端部発電
区域Ｃの第２電極４０ｃとの間で得られる。 次に、上記の光起電力装置の製造方法を第８図（ａ）〜
（ｆ）の各工程における断面図に基づいて説明する。 透明絶縁基板１０を洗浄、乾燥しく第８図（ａ））、該
基板ＩＯ上に第１’を補形成用マスク２０２を覆設する
。マスク２０２は、発電区域ａ−ｃの第１電極が形成さ
れる窓を有しいてる。 マスク２０２を介して、スプレー法、プラズマＣＶＤ法
、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法等を用いて、第１電極
２０ａ〜２０ｃとなる透明電導膜が被着される。その後
、該マスク２０２を外す。これにより基板ＩＯ上に配列
された第１電極２０ａ〜２０ｃが形成される（第８図（
ｂ））。 次に、半導体層形成用マスク３０２を基板１０に接着し
く第８図（ｃ）） 、その後、プラズマＣＶＤ装置に投
入し、グロー放電分解で、例えば、ｐ−１−ｎ接合の半
導体層が該マスク３０２を介して被着される。該マスク
３０２を外すと、第１電極２０ａ〜２０ｃ上に、その一
端部が基板１０に接触する形状で半導体層３０ａ〜３０
ｃが形成される（第８図（ｄ））。 さらに、半導体１ｗ３０ａ−３０ｃ上に第２電極４０ａ
〜４０ｃおよびその接続用延長部４０１ａ〜４０１ｂが
形成されるように所定形状の窓を有する第２電極形成用
マスク４０２が被着される（第８図（ｅ））。この状態
でスパッタ法、抵抗加熱法、電子ビーム法などを用いて
第２電極４０ａ〜４０ｃおよびその接続用延長部４０１
ａ〜４０１ｂとなる金属膜が被着される。 そして該マスク４０２を外すと、接続用延長部４０１
ａ〜４０１ｂが隣接発電区域ｂ −ｃの第１電極２Ｑｂ
〜２０ｃの接続用延長部２０１ｂ〜２０１Ｃと接触する
形状で第２を極４０ａ〜４０ｃおよびその接続用端子部
４０１ ａ −４０１ｂが形成される（＠８図（ｆ））
。 また、第２の多数の発電区域を直列に接続する方法は、
米国特許第４．５１７．４０３号明細書、特開昭６２−
８５７８号公報等に開示されている方法である。 この方法は第９図（ａ）に示すように、ある発電区域の
第１電極５０の一端部と隣接する発電区域の第２電極（
裏面電極に相当する。）６０の一端部とを半導体素子平
面に対して垂直方向にオーバーラツプする位置に配置し
て、該第１電極５０上の上記オーバーランプ位置に銀製
ステイツチ棒７０を設けておき、該第２電極６０の上か
らレーザ光線を照射し、第２電極６０および半導体層５
５を貫通する導電性通路７１を形成する方法である。こ
のとき、第９図（ｂ）に示すように、銀製ステイノチ棒
７０を省略した状態で、第１電極５０と第２電極６０と
がオーバーラツプする位置からレーザ光線を照射して、
導電性通路７１を形成してもよいことが開示されている
。
ム状半導体導電性モジュールは限られｔニスペース内で
より多くの光線を受けて、それを電気エネルギーに変換
するために、多数の発電区域をもつ素子を平面状に配置
し、これら多数の発電区域を直列に接続した薄いフィル
ム状のものが利用されている。 従来、同一平面に配置される、半導体層を介して相対向
する第１電極層と第２電極層を有する複数個の発電区域
を直列に接続する方法として、次の二つの方法が知られ
ている。 まず、第一の方法はある発電区域の第１ｉｔ極層の一端
部に隣接する別の発電区域の第２電極層の一端部が接触
するように配置して、直列に接続する方法である。 この光起電力装置の断面図を第８図Ｃｆ’）に示す。透
明絶縁基板ｌＯ上に互いに独立した複数個の第１？Ｅ極
（裏面電極に相当する。）２０ａ〜２０ｃが形成されて
いる。該複数個の第１電極２０ａ〜２０ｃ上に、一部絶
縁基板に接触する形状を持つ半導体層３０ａ〜３０ｃが
それぞれ被着され、さらに半導体層３０ａ〜３Ｏｃ上に
、それぞれ第２電極４０ａ〜４０ｃが形成される。 第１電極２０ａ〜２０ｃを形成する際、マスク操作又は
エンチング処理により 半導体層３０ｂ〜３０ｃ外に延
びる第１電極２０ｂ〜２０ｃの接続用延長部２０１ｂ〜
２０１ｃおよび端部発電区域を形成する第１電極２０ａ
にリード線取り出し用出力端子部２０１ａが形成される
。また、＃ｃ２電極４０ａ〜４０ｂを形成する際、マス
クの操作により半導体層３０ａ〜３Ｏｂ外に延び、かつ
、それぞれ隣接する発電区域ｂ −ｃの第１電極の接続
用延長部２０１ｂ〜２０１ｃと発光素子表面に対して垂
直方向に重複接続する第２電極４０ａ−４０ｂの接続用
延長部４０１ ａ −４０１ｂが形成される。発電区域
ｂ −ｃの第１電極２０ｂ〜２０ｃの接続用延長部２０
１ｂ〜２０１ｃと隣接する発電区域ａ〜ｂの第２電極４
０ａ〜４０ｂの接続用延長部４０１ ａ〜４０１ｂとが
接触することにより、発電区域ａ −ｃを電気的に直列
接続する。出力は一端部発電区域ａのリード線取り出し
用の第１電極２０ａの出力端子部２０１ａと他端部発電
区域Ｃの第２電極４０ｃとの間で得られる。 次に、上記の光起電力装置の製造方法を第８図（ａ）〜
（ｆ）の各工程における断面図に基づいて説明する。 透明絶縁基板１０を洗浄、乾燥しく第８図（ａ））、該
基板ＩＯ上に第１’を補形成用マスク２０２を覆設する
。マスク２０２は、発電区域ａ−ｃの第１電極が形成さ
れる窓を有しいてる。 マスク２０２を介して、スプレー法、プラズマＣＶＤ法
、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法等を用いて、第１電極
２０ａ〜２０ｃとなる透明電導膜が被着される。その後
、該マスク２０２を外す。これにより基板ＩＯ上に配列
された第１電極２０ａ〜２０ｃが形成される（第８図（
ｂ））。 次に、半導体層形成用マスク３０２を基板１０に接着し
く第８図（ｃ）） 、その後、プラズマＣＶＤ装置に投
入し、グロー放電分解で、例えば、ｐ−１−ｎ接合の半
導体層が該マスク３０２を介して被着される。該マスク
３０２を外すと、第１電極２０ａ〜２０ｃ上に、その一
端部が基板１０に接触する形状で半導体層３０ａ〜３０
ｃが形成される（第８図（ｄ））。 さらに、半導体１ｗ３０ａ−３０ｃ上に第２電極４０ａ
〜４０ｃおよびその接続用延長部４０１ａ〜４０１ｂが
形成されるように所定形状の窓を有する第２電極形成用
マスク４０２が被着される（第８図（ｅ））。この状態
でスパッタ法、抵抗加熱法、電子ビーム法などを用いて
第２電極４０ａ〜４０ｃおよびその接続用延長部４０１
ａ〜４０１ｂとなる金属膜が被着される。 そして該マスク４０２を外すと、接続用延長部４０１
ａ〜４０１ｂが隣接発電区域ｂ −ｃの第１電極２Ｑｂ
〜２０ｃの接続用延長部２０１ｂ〜２０１Ｃと接触する
形状で第２を極４０ａ〜４０ｃおよびその接続用端子部
４０１ ａ −４０１ｂが形成される（＠８図（ｆ））
。 また、第２の多数の発電区域を直列に接続する方法は、
米国特許第４．５１７．４０３号明細書、特開昭６２−
８５７８号公報等に開示されている方法である。 この方法は第９図（ａ）に示すように、ある発電区域の
第１電極５０の一端部と隣接する発電区域の第２電極（
裏面電極に相当する。）６０の一端部とを半導体素子平
面に対して垂直方向にオーバーラツプする位置に配置し
て、該第１電極５０上の上記オーバーランプ位置に銀製
ステイツチ棒７０を設けておき、該第２電極６０の上か
らレーザ光線を照射し、第２電極６０および半導体層５
５を貫通する導電性通路７１を形成する方法である。こ
のとき、第９図（ｂ）に示すように、銀製ステイノチ棒
７０を省略した状態で、第１電極５０と第２電極６０と
がオーバーラツプする位置からレーザ光線を照射して、
導電性通路７１を形成してもよいことが開示されている
。
しかしながら、上記第８図に示した従来技術の第１の方
法では、基板１０の全表面積の１５〜２０％が発電に全
く寄与しない電極接続部であり、基板１０の面積に対す
る有効受光面積はきわめて低下してしまう。これは半導
体層３０が第１電極２０の接続用延長部２０１に被着し
ないようにマスク３０２が装着されるため、第１電極２
０の接続用延長部２０１と第２電極４０の接続用延長部
４０１の重複分を大面積化して、接続の信頼性を向上さ
せていることに起因する。 また、前記マスク３０２として、通常は金属が使われる
ため、半導体形成時のグロー放電により、プラズマ内の
電界分布が乱れ、干渉が発生し、半導体！３０の膜厚お
よび膜質を不安定にし、出力特性を低下させ、かつ、外
観を悪くするという問題があった。さらに、第１電極２
０の接続用延長部２０１および第２電極４０の接続用延
長部４０１では、第１電極２０と第２電極４０が単に重
複し接触しているだけであるため、湿気が侵入するなど
の問題があり、長期使用の信頼性が期待できないという
欠点もあった。 また、上記した従来技術の第２の方法、すなわち、第９
図（ａ）に示した方法は、銀製のスティッチ棒７０を介
在させるため余分な製造プロセスを必要とする上に、銀
製のスティ７チ棒７０を印刷後、約７００℃で乾燥する
過程で、装置が湾曲する欠点がある。また、この方法は
スティッチ棒７０の占める面積針だけ、受光面積が減る
ことにもなる。 さらに、スイッチ棒７０を介しないで、第１電極５０と
第２電極６０との間に導電性通路７１を設ける第９図（
ｂ）に示された方法では、レーザ光線によってできた導
電性通路７１は第２電極６０がレーザ光線によって溶融
され、溶融金属が半導体層５５に拡散してでさたものな
ので、第１電極５０とは依然として、単に接触している
だけか、あるいは第５図（ｂ）に第９図（ｂ）に示され
た方法で得られる導電性通路７１近傍部の拡大断面図を
示すように、導電性通路７１と第１電極５０との接触部
に合金層７１ａができているだけであると推定され、導
電性通路７１と第１電極５０との接触面積が小さく、導
電性が悪く、長期使用の信頼性が期待できない欠点があ
る。 そこで、本発明は上記従来技術の有する欠点を無くし、
受光面積を増大させ、かつ半導体層の膜質を改善させ、
耐久性および出力特性の高い光起電力装置を提供するこ
とを目的としている。
法では、基板１０の全表面積の１５〜２０％が発電に全
く寄与しない電極接続部であり、基板１０の面積に対す
る有効受光面積はきわめて低下してしまう。これは半導
体層３０が第１電極２０の接続用延長部２０１に被着し
ないようにマスク３０２が装着されるため、第１電極２
０の接続用延長部２０１と第２電極４０の接続用延長部
４０１の重複分を大面積化して、接続の信頼性を向上さ
せていることに起因する。 また、前記マスク３０２として、通常は金属が使われる
ため、半導体形成時のグロー放電により、プラズマ内の
電界分布が乱れ、干渉が発生し、半導体！３０の膜厚お
よび膜質を不安定にし、出力特性を低下させ、かつ、外
観を悪くするという問題があった。さらに、第１電極２
０の接続用延長部２０１および第２電極４０の接続用延
長部４０１では、第１電極２０と第２電極４０が単に重
複し接触しているだけであるため、湿気が侵入するなど
の問題があり、長期使用の信頼性が期待できないという
欠点もあった。 また、上記した従来技術の第２の方法、すなわち、第９
図（ａ）に示した方法は、銀製のスティッチ棒７０を介
在させるため余分な製造プロセスを必要とする上に、銀
製のスティ７チ棒７０を印刷後、約７００℃で乾燥する
過程で、装置が湾曲する欠点がある。また、この方法は
スティッチ棒７０の占める面積針だけ、受光面積が減る
ことにもなる。 さらに、スイッチ棒７０を介しないで、第１電極５０と
第２電極６０との間に導電性通路７１を設ける第９図（
ｂ）に示された方法では、レーザ光線によってできた導
電性通路７１は第２電極６０がレーザ光線によって溶融
され、溶融金属が半導体層５５に拡散してでさたものな
ので、第１電極５０とは依然として、単に接触している
だけか、あるいは第５図（ｂ）に第９図（ｂ）に示され
た方法で得られる導電性通路７１近傍部の拡大断面図を
示すように、導電性通路７１と第１電極５０との接触部
に合金層７１ａができているだけであると推定され、導
電性通路７１と第１電極５０との接触面積が小さく、導
電性が悪く、長期使用の信頼性が期待できない欠点があ
る。 そこで、本発明は上記従来技術の有する欠点を無くし、
受光面積を増大させ、かつ半導体層の膜質を改善させ、
耐久性および出力特性の高い光起電力装置を提供するこ
とを目的としている。
本発明の上述の目的は、絶縁基板上に第１電極層、半導
体層および第２電極層をこの順に積層してなり、かつ、
互いに独立した発電区域を複数個、絶縁基板上に配列形
成した光起電力装置において、各発電区域の第１電極層
端部と該第１電極層に隣接する発電区域の第２電極層端
部間に該第１電極層と該第２電極層を溶融して得られる
合金層からなり、該第１電極層を貫通して形成される導
電性通路を設け、各発電区域を直列接続した光起電力装
置、および、 その製造方法として、絶縁基板上に互いに独立した複数
個の第１電極層を形成し、該複数個の第１電極層を覆う
ように半導体層を被着した後、半導体層上であって、各
発電区域の第１電極層に対向する位置に第２電極層をそ
れぞれ形成し、次いで、各発電区域の起電力が直列に出
力されるように、各発電区域の第２電極層の上からレー
ザ光線を当て、該第２電極層と半導体層および該第２電
極層に隣接する発電区域の第１電極層を加熱溶融し、該
第２電極層と該第１電極層を溶融して得られる合金層か
らなる導電性通路を、該第１Ｎ極層を貫通して形成する
方法を採用することにより達成される。
体層および第２電極層をこの順に積層してなり、かつ、
互いに独立した発電区域を複数個、絶縁基板上に配列形
成した光起電力装置において、各発電区域の第１電極層
端部と該第１電極層に隣接する発電区域の第２電極層端
部間に該第１電極層と該第２電極層を溶融して得られる
合金層からなり、該第１電極層を貫通して形成される導
電性通路を設け、各発電区域を直列接続した光起電力装
置、および、 その製造方法として、絶縁基板上に互いに独立した複数
個の第１電極層を形成し、該複数個の第１電極層を覆う
ように半導体層を被着した後、半導体層上であって、各
発電区域の第１電極層に対向する位置に第２電極層をそ
れぞれ形成し、次いで、各発電区域の起電力が直列に出
力されるように、各発電区域の第２電極層の上からレー
ザ光線を当て、該第２電極層と半導体層および該第２電
極層に隣接する発電区域の第１電極層を加熱溶融し、該
第２電極層と該第１電極層を溶融して得られる合金層か
らなる導電性通路を、該第１Ｎ極層を貫通して形成する
方法を採用することにより達成される。
レーザ光線は各発電区域の第２電極層、半導体層および
その下方の隣接発電区域の第１電極層まで加熱するので
、溶融された該第２電極材料の金属と該第１電極材料の
金属から得られる合金が、第５図（ａ）に導電性通路付
近の断面図を示すように導電性通路５を形成し、各発電
区域の第１電極層２と隣接発電区域の第２電極層４とが
一体的に結合する。なお、レーザ光線により半導体層も
微結晶化し、第１電極層および第２電極層の溶融合金と
ともに導電性通路の形成に寄与するものと推定される。
その下方の隣接発電区域の第１電極層まで加熱するので
、溶融された該第２電極材料の金属と該第１電極材料の
金属から得られる合金が、第５図（ａ）に導電性通路付
近の断面図を示すように導電性通路５を形成し、各発電
区域の第１電極層２と隣接発電区域の第２電極層４とが
一体的に結合する。なお、レーザ光線により半導体層も
微結晶化し、第１電極層および第２電極層の溶融合金と
ともに導電性通路の形成に寄与するものと推定される。
以下、本発明の光起電力装置を図面に基づいて説明する
。 本発明の方法によって製造された光起電力装置の断面図
を第１図（ｆ）に、斜視図を第２図に示す。透明基板１
上に複数個の第１ｉｔ極２ａ〜２ｃが互いに間隔をおい
て配列形成されている。非晶質半導体層３が前記第１電
極２ａ〜２ｃを完全に覆うように被着されている。さら
に、非晶質半導体層３上に第１電極２３〜２ｃに対向す
る位置にそれぞれ第２電極４ａ〜４ｃが配置され、それ
ぞれの発電区域単位が形成されている。また、光起電力
装置端部の非晶質半導体層３上には出力端子部４ｄが形
成されている。 第２電極４ａ〜４ｂはそれぞれ接続用延長部４１ａ〜４
１ｂを持ち、これら接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力
端子部４ｄはそれぞれ第１電極２ｂ〜２ｃ、２ａの接続
延長部２１ｂ〜２１ｃ、２１ａと光起電力素子平面に対
して垂直方向にオーバラップした位置に配置されている
。したがって、第２電極４ａ〜４ｂの接続用延長部４１
ａ〜４１ｂおよび出力配端子部４ｄ上からレーザ光線を
照射すると、照射位置の第２電極４ａ〜４ｂと出力端子
部４ｄ１非晶質半導体層３および第１電極２ｂ〜２ｃ、
２ａが溶融され、それぞれ導電性通路５ｇ〜５ｈ、５ｉ
が形成される。この導電性通路５ｇ〜５ｈ、５１は第２
図に示すように第２電極４ａ〜４ｂの接続用延長部４１
ａ〜４１ｂ、出力配端子部４ｄと第１電極２ｂ〜２ｃ、
２ａの接続延長部２１ｂ〜２１ｃ、２１ａの表面の上下
方向から見て、重なり合っている部分に沿って互いに独
立に複数個形成されている。こうして基板１上の複数個
の発電区域がそれぞれ隣接する発電区域と電気的に接続
される。かくして、直列的に電気接続され、各発電区域
ａ −Ｃを有する光起電力装置の出力は、装置一端部の
発電区域Ｃの第２電極４Ｃと装置他端部の発電区域ａ上
に形成された出力端子４ｄとの間から得られる。 次に、本発明の光起電力装置の製造方法を第１図（ａ）
〜（ｆ）の各工程における断面図に基づいて説明する。 まず、洗浄したガラス基板ｌ上に、第１電極となる透明
電導膜２、例えば酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化
亜鉛等が約０．０８〜１．０μｍの厚さになるように全
面的に被着される（第１図（ａ））。基板１はセラミッ
クスまたはステンレスでもよい。その後、レーザ光線で
第１電極２を部分的に溶融することによって第１電極２
の一部を除去し、基板１上に所定形状の複数の第１電極
２ａ〜２ｃが配列形成される（第１図（ｂ））。 該第１電極２ａ〜２ｃは従来のマスク法を用いて形成し
てもよい。 この第１電極２ａ〜２ｃが被着された基板ｌはプラズマ
ＣＶＤ装置に投入され、グロー放電分解により、該基板
１の全面にｐ−１−ｎ接合の非晶質半導体層３が被着さ
れる（第１図（Ｃ））。例えば、ｐ層はシラン、メタン
およびジボランの混合ガス、１層はシランガス、ｎ層は
シラン、メタンおよび７オスフインの混合ガスのグロー
放電により形成される。反応条件は基板１の温度が約２
００°Ｃで、反応圧力が約０．１〜１．ＯＴｏｒｒであ
る。得られる非品質半導体層３の膜厚は０．３〜１．０
μｍである。 次に、非晶質半導体層３上に複数の第２電極４ａ〜４ｃ
及び出力端子部４ｄを形成するための所定形状の窓を有
する第２電極形状用マスク４２が印刷法により印刷され
る（第１図（ｄ））。この状態でスパッタ法等を用いて
第２電極４ａ〜４ｃ及び出力端子部４ｄとなる金属膜が
被着される。金属はアルミニウム、ニッケル等を用い、
その膜厚は０．１μｍ−１μｍである。そして、該マス
ク４２を外すと所定形状の複数の第２電極４ａ〜４０お
よび出力端子部４ｄが形状される（第１図（ｅ））。 第２電極の接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力端子部４
１ｄはそれぞれ第１電極の接続用延長部２１ｂ〜２１ｃ
と２１ａの素子表面に対して垂直上方部に形成される。 この第２電極の接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力端子
部４１ｄ上からレーザ光線、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレー
ザを照射して、接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力端子
部４１ｄ、非晶質半導体層３および第１電極の接続用延
長部２１ｂ〜２１ｃ、２１ａを溶融することにより、そ
れぞれ導電性通路５ｇ〜５ｈ１５ｔか形成される（第１
図（ｅ））。 なお、各発電区域の接続部は第３図の平面図に示すよう
に絶縁基板のエツジ部分に設けても良い。 本発明者は、レーザパルス周波数を上げすぎると、各発
電区域の直列接続が行われず、該周波数を選択すること
により各発電区域の接続が可能になることを発見した。 このことから、適当な周波数のレーザ光により複数の穴
６は第４図（ａ）の導電性通路５付近の一部拡大斜視図
で示すように、互いに間隔をあけて形成され、穴６の周
囲に第２電極の金属、非晶質半導体および第１電極の金
属が溶融した金属溶融層が形成され、この互いに独立し
て形成された金属溶融層が導電性通路５となるものと考
えられる。ところが、レーザパルスの周波数を上げすぎ
ると第４図（ｂ）に示すようにレーザ光の照射中心部に
形成される複数の穴６がつながり充分な導電性通路が確
保されなくて導電性能が発揮されず、場合によっては電
極および半導体層を切断するものと考えられる。さらに
、充分な導電性通路を確保するためには、形成される金
属溶融層が無駄にならないように、これら導電性通路５
は第４図（ａ）および第５図（ａ）に示すように各電極
層端部から間隔をおいて内側に設けることが望ましい。 また、各発電区域の間の接続をする導電性通路は、第５
図（ａ）の断面拡大図に示すように、レーザ光線の熱で
第１電極層及び第２電極層が溶融され、半導体層ととも
に一体的に、第２電極層を貫通して、合金層を形成して
いるものと推定される。なお、非晶質半導体層３も微結
晶化し、導電性に寄与するものと考えられる。 第６図にレーザランプ電流と開放電圧の照度依存性の関
係図に示す。曲線（ｃ）は本明細書の従来技術で説明し
た通常タイプの光起電力装置の場合を示し、曲線（ｂ）
は本発明のもので、３ＯＡのレーザ電流をもちいて作成
した光起電力装置であり、曲線（ａ）も本発明のもので
、３５Ａのレーザ電流をもちいて作成した光起電力装置
である。 この第６図で示すように、大きいレーザ電流、例えば３
５Ａのレーザ電流を用いた本発明の光起電力装置は曲線
（ｂ）のものに比べて、通常タイプの光起電力装置の曲
線（ｃ）に近い曲線（ａ）を描き、通常タイプのものと
同様に広い照度範囲で使用できるから第８電極の金属を
貫通する導電性通路５をつくるためには悪影響が発生し
ない限り、レーザのパワーを大きくすることが望ましい
。 −Ｇに知られているようにアモルファスシリコンの結晶
化率は、温度に依存するから、大きい電流を用いた場合
に温度が高くなるため、結晶化が進み、抵抗が低減する
ものと推定できる。ここでは、装置の限界までレーザ発
生（ランプ）電流を３５Ａにした。 レーザのパルス周波数と穴６の間隔との関係は第７図に
示すとおりであり、穴６の径が約２５μｍあるので穴６
の間隔を広げるためには、レーザのパルス周波数は７．
４ＫＨｚ以下にする必要がある。また、第７図に示すよ
うに、穴の間隔を広くするためには、基板１に対するレ
ーザ走査速度は大きい方が良いが、本実施例ではレーザ
走査速度は１８．５ｃ＋ｎ／ｓｅｃで行った。 第８図に示した従来技術の第１の方法における導電性通
路は、その接続幅が０．１＝１．０ｍ＋ｍであるのに対
して、本発明による導電性通路は２０〜２００μｍの接
続幅を有する。そのため、第１電極の接続用延長部２ｂ
〜２ｃと第２電極の接続用延長部４１ａ〜４１ｂの幅が
該導電性通路の幅よりもやや大きい寸法でよく、光起電
力装置の接続部分が極めて小面積となる。
。 本発明の方法によって製造された光起電力装置の断面図
を第１図（ｆ）に、斜視図を第２図に示す。透明基板１
上に複数個の第１ｉｔ極２ａ〜２ｃが互いに間隔をおい
て配列形成されている。非晶質半導体層３が前記第１電
極２ａ〜２ｃを完全に覆うように被着されている。さら
に、非晶質半導体層３上に第１電極２３〜２ｃに対向す
る位置にそれぞれ第２電極４ａ〜４ｃが配置され、それ
ぞれの発電区域単位が形成されている。また、光起電力
装置端部の非晶質半導体層３上には出力端子部４ｄが形
成されている。 第２電極４ａ〜４ｂはそれぞれ接続用延長部４１ａ〜４
１ｂを持ち、これら接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力
端子部４ｄはそれぞれ第１電極２ｂ〜２ｃ、２ａの接続
延長部２１ｂ〜２１ｃ、２１ａと光起電力素子平面に対
して垂直方向にオーバラップした位置に配置されている
。したがって、第２電極４ａ〜４ｂの接続用延長部４１
ａ〜４１ｂおよび出力配端子部４ｄ上からレーザ光線を
照射すると、照射位置の第２電極４ａ〜４ｂと出力端子
部４ｄ１非晶質半導体層３および第１電極２ｂ〜２ｃ、
２ａが溶融され、それぞれ導電性通路５ｇ〜５ｈ、５ｉ
が形成される。この導電性通路５ｇ〜５ｈ、５１は第２
図に示すように第２電極４ａ〜４ｂの接続用延長部４１
ａ〜４１ｂ、出力配端子部４ｄと第１電極２ｂ〜２ｃ、
２ａの接続延長部２１ｂ〜２１ｃ、２１ａの表面の上下
方向から見て、重なり合っている部分に沿って互いに独
立に複数個形成されている。こうして基板１上の複数個
の発電区域がそれぞれ隣接する発電区域と電気的に接続
される。かくして、直列的に電気接続され、各発電区域
ａ −Ｃを有する光起電力装置の出力は、装置一端部の
発電区域Ｃの第２電極４Ｃと装置他端部の発電区域ａ上
に形成された出力端子４ｄとの間から得られる。 次に、本発明の光起電力装置の製造方法を第１図（ａ）
〜（ｆ）の各工程における断面図に基づいて説明する。 まず、洗浄したガラス基板ｌ上に、第１電極となる透明
電導膜２、例えば酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化
亜鉛等が約０．０８〜１．０μｍの厚さになるように全
面的に被着される（第１図（ａ））。基板１はセラミッ
クスまたはステンレスでもよい。その後、レーザ光線で
第１電極２を部分的に溶融することによって第１電極２
の一部を除去し、基板１上に所定形状の複数の第１電極
２ａ〜２ｃが配列形成される（第１図（ｂ））。 該第１電極２ａ〜２ｃは従来のマスク法を用いて形成し
てもよい。 この第１電極２ａ〜２ｃが被着された基板ｌはプラズマ
ＣＶＤ装置に投入され、グロー放電分解により、該基板
１の全面にｐ−１−ｎ接合の非晶質半導体層３が被着さ
れる（第１図（Ｃ））。例えば、ｐ層はシラン、メタン
およびジボランの混合ガス、１層はシランガス、ｎ層は
シラン、メタンおよび７オスフインの混合ガスのグロー
放電により形成される。反応条件は基板１の温度が約２
００°Ｃで、反応圧力が約０．１〜１．ＯＴｏｒｒであ
る。得られる非品質半導体層３の膜厚は０．３〜１．０
μｍである。 次に、非晶質半導体層３上に複数の第２電極４ａ〜４ｃ
及び出力端子部４ｄを形成するための所定形状の窓を有
する第２電極形状用マスク４２が印刷法により印刷され
る（第１図（ｄ））。この状態でスパッタ法等を用いて
第２電極４ａ〜４ｃ及び出力端子部４ｄとなる金属膜が
被着される。金属はアルミニウム、ニッケル等を用い、
その膜厚は０．１μｍ−１μｍである。そして、該マス
ク４２を外すと所定形状の複数の第２電極４ａ〜４０お
よび出力端子部４ｄが形状される（第１図（ｅ））。 第２電極の接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力端子部４
１ｄはそれぞれ第１電極の接続用延長部２１ｂ〜２１ｃ
と２１ａの素子表面に対して垂直上方部に形成される。 この第２電極の接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力端子
部４１ｄ上からレーザ光線、例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレー
ザを照射して、接続用延長部４１ａ〜４１ｂと出力端子
部４１ｄ、非晶質半導体層３および第１電極の接続用延
長部２１ｂ〜２１ｃ、２１ａを溶融することにより、そ
れぞれ導電性通路５ｇ〜５ｈ１５ｔか形成される（第１
図（ｅ））。 なお、各発電区域の接続部は第３図の平面図に示すよう
に絶縁基板のエツジ部分に設けても良い。 本発明者は、レーザパルス周波数を上げすぎると、各発
電区域の直列接続が行われず、該周波数を選択すること
により各発電区域の接続が可能になることを発見した。 このことから、適当な周波数のレーザ光により複数の穴
６は第４図（ａ）の導電性通路５付近の一部拡大斜視図
で示すように、互いに間隔をあけて形成され、穴６の周
囲に第２電極の金属、非晶質半導体および第１電極の金
属が溶融した金属溶融層が形成され、この互いに独立し
て形成された金属溶融層が導電性通路５となるものと考
えられる。ところが、レーザパルスの周波数を上げすぎ
ると第４図（ｂ）に示すようにレーザ光の照射中心部に
形成される複数の穴６がつながり充分な導電性通路が確
保されなくて導電性能が発揮されず、場合によっては電
極および半導体層を切断するものと考えられる。さらに
、充分な導電性通路を確保するためには、形成される金
属溶融層が無駄にならないように、これら導電性通路５
は第４図（ａ）および第５図（ａ）に示すように各電極
層端部から間隔をおいて内側に設けることが望ましい。 また、各発電区域の間の接続をする導電性通路は、第５
図（ａ）の断面拡大図に示すように、レーザ光線の熱で
第１電極層及び第２電極層が溶融され、半導体層ととも
に一体的に、第２電極層を貫通して、合金層を形成して
いるものと推定される。なお、非晶質半導体層３も微結
晶化し、導電性に寄与するものと考えられる。 第６図にレーザランプ電流と開放電圧の照度依存性の関
係図に示す。曲線（ｃ）は本明細書の従来技術で説明し
た通常タイプの光起電力装置の場合を示し、曲線（ｂ）
は本発明のもので、３ＯＡのレーザ電流をもちいて作成
した光起電力装置であり、曲線（ａ）も本発明のもので
、３５Ａのレーザ電流をもちいて作成した光起電力装置
である。 この第６図で示すように、大きいレーザ電流、例えば３
５Ａのレーザ電流を用いた本発明の光起電力装置は曲線
（ｂ）のものに比べて、通常タイプの光起電力装置の曲
線（ｃ）に近い曲線（ａ）を描き、通常タイプのものと
同様に広い照度範囲で使用できるから第８電極の金属を
貫通する導電性通路５をつくるためには悪影響が発生し
ない限り、レーザのパワーを大きくすることが望ましい
。 −Ｇに知られているようにアモルファスシリコンの結晶
化率は、温度に依存するから、大きい電流を用いた場合
に温度が高くなるため、結晶化が進み、抵抗が低減する
ものと推定できる。ここでは、装置の限界までレーザ発
生（ランプ）電流を３５Ａにした。 レーザのパルス周波数と穴６の間隔との関係は第７図に
示すとおりであり、穴６の径が約２５μｍあるので穴６
の間隔を広げるためには、レーザのパルス周波数は７．
４ＫＨｚ以下にする必要がある。また、第７図に示すよ
うに、穴の間隔を広くするためには、基板１に対するレ
ーザ走査速度は大きい方が良いが、本実施例ではレーザ
走査速度は１８．５ｃ＋ｎ／ｓｅｃで行った。 第８図に示した従来技術の第１の方法における導電性通
路は、その接続幅が０．１＝１．０ｍ＋ｍであるのに対
して、本発明による導電性通路は２０〜２００μｍの接
続幅を有する。そのため、第１電極の接続用延長部２ｂ
〜２ｃと第２電極の接続用延長部４１ａ〜４１ｂの幅が
該導電性通路の幅よりもやや大きい寸法でよく、光起電
力装置の接続部分が極めて小面積となる。
上述したように本発明において、各発電区域の間の接続
をする導電性通路は、レーザ光線の熱で第１電極層及び
第２電極層が溶融され、半導体層とともに一体的に、第
１電極層を貫通して、合金層を形成しているので、耐久
性にも優れ、第１電極層との接触面積が大きいことによ
り、導電抵抗も小さくなる。しかも、導電性通路を互い
に間隔をおいて形成し、しかも、各電極層端部から間隔
をおいて内側に設けられると、形成される金属溶融層が
無駄にならずに、すべて導電性通路となるので、導電抵
抗を下げる効果がある。 また、半導体層がマスクなしで被着されるため、該半導
体層にマスクとプラズマとによって生じる干渉が全くな
く、膜質が安定しかつ外観品質上きわ、めて優れた半導
体層が得られ、さらに、各発電区域間の接続が２０〜２
００μｍ゛の幡又は直径の導電性接続通路で行われるた
め、発電に寄与しない発電区域間の接続部が従来技術の
第１の方法（第８図に示した方法）で得られる光起電力
装置に比べ減少し、有効受光面積が従来技術の第１の方
法に比べ、約３．５〜５．０％増加し、起電力も３．５
〜５．０％向上する。 このように、本発明め光起電力装置は電卓、光センサな
と低照度光導電性デバイスとして用いることができるの
みならず、レーザ発生電流を増大化するとか、接触面積
を増加させるために第１電極の膜厚を厚くするとか、あ
るいは導電性接続通路を多数化するとかの作成条件によ
っては、高照度の用途にも使用可能である。
をする導電性通路は、レーザ光線の熱で第１電極層及び
第２電極層が溶融され、半導体層とともに一体的に、第
１電極層を貫通して、合金層を形成しているので、耐久
性にも優れ、第１電極層との接触面積が大きいことによ
り、導電抵抗も小さくなる。しかも、導電性通路を互い
に間隔をおいて形成し、しかも、各電極層端部から間隔
をおいて内側に設けられると、形成される金属溶融層が
無駄にならずに、すべて導電性通路となるので、導電抵
抗を下げる効果がある。 また、半導体層がマスクなしで被着されるため、該半導
体層にマスクとプラズマとによって生じる干渉が全くな
く、膜質が安定しかつ外観品質上きわ、めて優れた半導
体層が得られ、さらに、各発電区域間の接続が２０〜２
００μｍ゛の幡又は直径の導電性接続通路で行われるた
め、発電に寄与しない発電区域間の接続部が従来技術の
第１の方法（第８図に示した方法）で得られる光起電力
装置に比べ減少し、有効受光面積が従来技術の第１の方
法に比べ、約３．５〜５．０％増加し、起電力も３．５
〜５．０％向上する。 このように、本発明め光起電力装置は電卓、光センサな
と低照度光導電性デバイスとして用いることができるの
みならず、レーザ発生電流を増大化するとか、接触面積
を増加させるために第１電極の膜厚を厚くするとか、あ
るいは導電性接続通路を多数化するとかの作成条件によ
っては、高照度の用途にも使用可能である。
第１図（ａ）−第１図（ｆ）は本発明の光起電力装置の
製造方法の各工程を示す断面図、第２図は本発明の一実
施例の光起電力装置の斜視図、第３図は本発明の他の実
施例の光起電力装置の平面図、第４図は本発明の光起電
力装置の導電性通路付近の一部拡大斜視図、第５図（ａ
）は本発明の光起電力装置の導電性通路付近の断面図、
第５図（ｂ）は従来の光起電力装置の製造方法によって
製造された光起電力装置の導電性通路付近の断面図、第
６図はレーザランプ電流と開放電圧の照度依存性の関係
図、第７図は本発明の光起電力装置の導電性通路の中心
部の穴の間隔とレーザ光の７（ルス周波数との関係図、
第８図は第一の従来の光起電力装置の製造方法の各工程
を示す断面図、第９図は第二の従来の製造方法による光
起電力装置の断面図である。 ｌ・・・基板、 ２・・・第１電極、 ３・・・半導体
層４・・・第２電極、 ５・・・導電性通路代理人 弁
理士 中舒佳直 ほか１名 第 図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 第 図 （ｄ） （ｅ） （ｆ） 第 図 第 図 （＆） （ｂ） 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 犯 りｂ １ａ １１α 第 図 穴の間隔とパルス屑ｌＩ！数の関係 レーザのパルス肩ｉ１１数（五Ｈｚ） 第 図 レーザラング１ｆｌＬと開放ＴＬ庄の照度依存性ＬＯＧ
（照度） 第 図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 第 図 （ａ） （ｅ） （ｆ）
製造方法の各工程を示す断面図、第２図は本発明の一実
施例の光起電力装置の斜視図、第３図は本発明の他の実
施例の光起電力装置の平面図、第４図は本発明の光起電
力装置の導電性通路付近の一部拡大斜視図、第５図（ａ
）は本発明の光起電力装置の導電性通路付近の断面図、
第５図（ｂ）は従来の光起電力装置の製造方法によって
製造された光起電力装置の導電性通路付近の断面図、第
６図はレーザランプ電流と開放電圧の照度依存性の関係
図、第７図は本発明の光起電力装置の導電性通路の中心
部の穴の間隔とレーザ光の７（ルス周波数との関係図、
第８図は第一の従来の光起電力装置の製造方法の各工程
を示す断面図、第９図は第二の従来の製造方法による光
起電力装置の断面図である。 ｌ・・・基板、 ２・・・第１電極、 ３・・・半導体
層４・・・第２電極、 ５・・・導電性通路代理人 弁
理士 中舒佳直 ほか１名 第 図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 第 図 （ｄ） （ｅ） （ｆ） 第 図 第 図 （＆） （ｂ） 第 図 第 図 （ａ） （ｂ） 犯 りｂ １ａ １１α 第 図 穴の間隔とパルス屑ｌＩ！数の関係 レーザのパルス肩ｉ１１数（五Ｈｚ） 第 図 レーザラング１ｆｌＬと開放ＴＬ庄の照度依存性ＬＯＧ
（照度） 第 図 （ａ） （ｂ） （ｃ） 第 図 （ａ） （ｅ） （ｆ）
Claims (4)
- （１）絶縁基板上に第１電極層、半導体層および第２電
極層をこの順に積層してなり、かつ、互いに独立した発
電区域を複数個、絶縁基板上に配列形成した光起電力装
置において、各発電区域の第１電極層端部と該第１電極
層に隣接する発電区域の第２電極層端部間に該第１電極
層と該第２電極層を溶融して得られる合金層からなり、
該第１電極層を貫通して形成される導電性通路を設け、
各発電区域を直列接続したことを特徴とする光起電力装
置。 - （２）導電性通路が、各発電区域の第１電極層端部と該
第１電極層に隣接する発電区域の第２電極層端部とが電
極層表面の上下方向から見て、重なり合っている部分に
沿って互いに独立に複数個形成されていることを特徴と
する請求項１記載の光起電力装置。 - （３）導電性通路が各発電区域の第１電極層端部および
該第１電極層に隣接する発電区域の第２電極層端部より
間隔をおいて、それぞれの内側に形成されていることを
特徴とする請求項１および２記載の光起電力装置。 - （４）半導体層と、該半導体層を挟んで対向する第１電
極層および第２電極層とからなり、互いに独立した発電
区域を複数個有し、該複数個の発電区域を絶縁基板上に
配列形成した光起電力装置の製造方法において、 絶縁基板上に互いに独立した複数個の第１電極層を形成
し、該複数個の第１電極層を覆うように半導体層を被着
した後、半導体層上であって、各発電区域の第１電極層
に対向する位置に第２電極層をそれぞれ形成し、次いで
、各発電区域の起電力が直列に出力されるように、各発
電区域の第２電極層の上からレーザ光線を当て、該第２
電極層と半導体層および該第２電極層に隣接する発電区
域の第１電極層を加熱溶融し、該第２電極層と該第１電
極層を溶融して得られる合金層からなる導電性通路を、
該第１電極層を貫通して形成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 |
|---|---|---|---|
| JP1089915A JPH02268472A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 光起電力装置およびその製造方法 |
| EP90119096A EP0478839A1 (en) | 1989-04-10 | 1990-10-05 | Photovoltaic device and process for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089915A JPH02268472A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 光起電力装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02268472A true JPH02268472A (ja) | 1990-11-02 |
Family
ID=13984007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1089915A Pending JPH02268472A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 光起電力装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0478839A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02268472A (ja) |
Cited By (3)
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| JP2017509145A (ja) * | 2014-01-31 | 2017-03-30 | フリソム アクツィエンゲゼルシャフトＦｌｉｓｏｍ Ａｇ | 光起電デバイスの薄膜ビアセグメントのための方法 |
| WO2021200286A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 積水化学工業株式会社 | 太陽電池及び太陽電池製造方法 |
| WO2025178059A1 (ja) * | 2024-02-20 | 2025-08-28 | シャープエネルギーソリューション株式会社 | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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| US6324195B1 (en) * | 1999-01-13 | 2001-11-27 | Kaneka Corporation | Laser processing of a thin film |
| EP1253644A1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-10-30 | Diego Dr. Fischer | Electric power generating device and method of fabrication |
| EP3557624A1 (en) | 2010-05-28 | 2019-10-23 | Flisom AG | Method and apparatus for integrated optoelectronic modules with busbar and with via holes interconnects |
| HUE046935T2 (hu) | 2014-01-31 | 2020-03-30 | Flisom Ag | Eljárás átmenõ furat szakaszok kialakítására egy vékonyréteges fotovoltaikus eszközben |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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