JPH03196679A - 薄膜太陽電池の製造方法 - 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）産業上の利用分計 本発明は太陽光や人工照明の下で発電動作する薄膜太陽
電池の製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 太陽光や人工照明の下で発電動作する太陽電池として、
アモルファスシリコン系の光電変換膜を備えた薄膜太陽
電池が広く実用化されている。斯る光電変換膜を備えた
薄膜太陽電池は、第６図に示す如く当該光電変換膜（４
）を支持する基板（１）上に先ず第１電極（３）が形成
され、次いで光電変換膜（４）、第２電極（５）がこの
順に積層され、この積層体が発電素子（ＳＣ）として動
作する。通常、この発電素子（Ｓ　Ｃ、）（Ｓ　ｅｔ）
・・・の出力電圧は、０．５〜０．９■と１Ｖ以下であ
るために第７図に示すように一ト記基板（１）上に複数
個形成され、隣接する一方の単位発電素子（ＳＣ，）と
他方の単位発電素子（ＳＣ，）の出力が、直列的に相加
されるように、一方の素子の第ｉｔ極（３ａ）と他方の
素子の第２電極（５ｂ）とが電気的に結合されている（
米国特許第４，２８１．２０８号明細書及び図面）。斯
る従来の直列接続構造の太陽電池にあっては、成膜時に
得たいパターンの開口部を有するメタルマスクで基板（
１）を部分的に覆う方法が、製造コスト的に有利なこと
から、当初この方法により製造されていた。

しかし、斯るメタルマスク法による光電変換膜のパター
ニングは、マスク端面付近における膜と、パターン中央
部における膜とでは、膜厚ムラが生じたり、成膜時の加
熱によりマスクが膨張して基板（１）とマスクとの間に
隙間が生じ、この隙間の一部に膜が形成される、所謂「
にじみ」が発生する。もしこのにじみが直列接続のため
に露出させなければならない第１電極（３ａ）の延長部
（３ａｅ　）（３ｂｅ　）を覆うと、この延長部（３ａ
ｅ　）（３ｂｅ　）に重畳される他方の発電素子（ＳＣ
）の第２電極延長部（５ｂｅ）（５ｂｅ）との間に、位
置することとなる。即ち、にじみは直列接続部において
、接続抵抗増大の原因となる。

そこで、第８図に示す如く、光電変換膜（４）をメタル
マスクを用いることなく基板（１）表面の全域に均一・
に成膜し、引き続き第２′＃Ｌ極を所定形状にパターニ
ングした後、一方の単位発電素子（ＳＣ，）の第１電極
（３ｂ）の延長部（３ｂｅ）と、他方の単位発電素子（
ＳＣ，ンの第２１ｉ極（５ａ）の延長部（５ａｅ）とが
Ｅ記光電変換膜（４）を挟んで対向する部位に、第２を
極（５ａ）の延長部（５ａｅ）側からレーザビーム（Ｌ
Ｂ）を照射し、被照射部位の第２１１ＩＬ掻（５ａ）の
延長部（５ａｅ）と下層の光電変換膜（４）を連名して
、延長部（５ａｅ）（３ｂｅ）同士を電気的に結合（溶
着）する方法を試みた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところが、斯る太陽電池においては、レーザビームの被
照射部位が露出するために、電気的結合部が最終的に樹
脂材料等により、オーバーコートされたとしても、信頼
性の面で、特に耐湿性の面でレーザ溶着部における結合
不良や、剥離を招く危惧を有していた。

本発明は、上述の如く直列接合部におれる従来の種々の
問題点を解決せんとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の製造方法は、上記課題を解決するために、透光
性絶縁基板上に並置された透光性の第１電極、該第１を
極を覆う光電変換膜、該光電変換膜の背面側に設けられ
た導電ペーストの第２電極を備え、これら第１電極、充
電変換膜及び第２′１１極の積層体で単位発電素子を隣
成し、隣接する一方の単位発電素子の第１電極の延長部
と他方の曝位発電素子の第２電極の延長部を、光電変換
膜を挟んで対向させると共に、当該第１・第２電極の延
長部対向箇所に対して上記絶縁基板からレーザビームを
照射することを特徴とする。

（ホ）　ｆヤ　　　用 上述の如く絶縁基板及び基板側の第１電極を透光性とし
、第２に極を導電ペーストで構成すると共に、光電変換
膜を挟んで対向する第１・第２電極の延長部対向箇所に
対して上記絶縁基板側からレーザビームを照射すること
によって、当該レーザビームの照射を受けた充電変換膜
及び第２を極延長部の光電変換膜側の部位が溶融される
。

（へ）実施例 第１図乃至第４図は、本発明製造方法による一実施例を
示す。

第１図の工程では、ガラス、耐熱プラスチック等から成
る透光性の絶縁基板（１）の−表面の長子方向に整列区
画された複数の単位発電素子が形成される発電領域（２
ａ）〜（２ｃ）に、第１を極（３ａ）〜（３ｃ）が分割
配置される。この第】を極（３ａ）〜（３Ｃ）は、酸化
錫（ＳｎＯｙ）や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透光
性導電酸化物（ＴＣＯ）の単層あるいは積層構造から成
る。更に、第１電極（３ａ）〜（３Ｃ）は基板（１）の
一方の周縁に向かって延出した第１ＴＬ極延長部（３ａ
ｅ）−（３ｃｅ）を有し、そして、第１電極（３ｂ）（
３ｃ）に形成された第１を極延長部（３ｂｅ）（３ｃｅ
）は、左隣りの第１を極膜（３ａ）（３ｂ）方向に約０
．３ｆｆＷの幅で向かう逆り字状に形成されている。

第２図の工程では、第１を極（３ａ）〜（３Ｃ）及び第
１電極延長部（３ａｅ）〜（３ｃｅ）を含んで基板（１
）の−表面の略全面に、ＳｉＨ，，５ｉＦｓ等のシリコ
ン化合物ガスを原料ガスとするプラズマＣＶＤ法や光Ｃ
Ｖ　Ｄ法により、アモルファスシリコン（ａ−３ｉ）、
アモルファスシリコンカーバイド（ａ−８ｉ　Ｃ）　、
アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−５ｉＧｅ）等
をｐｎ％　ｐｉｎに積層した半導体接合を含む光電変換
膜（４）が形成される。

第３図の工程では、絶縁基板（１）上の複数の発電領域
（２ａ）−（２ｃ）に単位発電素子（ＳＣ，）−（ＳＣ
３）を形成すべく光電変換膜（４）を挟んで第１′ｊｌ
ｔ極（３ａ）〜（３ｃ）と重なるように、第２を極（５
ａ）〜（５ｃ）が分割配置される。第２電極（５ａ）〜
（５ｃ）は、膜厚約１０μｍ以上と十分な厚みを備える
べくスクリーン印刷によりパターニングされた後に焼成
することなく１５０℃程度で熱硬化させることにより形
成された導電性ペーストから成る。斯る導電性ペースト
としては、フィラーがＡｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等で、バインダ
がフェノール、エポキシ、ポリエステル等のものが用い
られる。また、第２を極（５ａ）〜（５ｃ）は第１を極
（３ａ）〜（３ｃ）と同じく基板（１）の一方の周縁に
向かって延出した第２電極延長部（５ａｅ）　−（５ｃ
ｅ）を有し、そして、第２電極（５ａ）（５ｂ）に形成
された第２電極延長部（５ａｅ）〜（５ｂｅ）は、夫々
右隣りの第１を極（３ｂ）（３ｃ）の第１電極延長部（
３ｂｅ）（３ｃｅ）と光電変換膜（４）を挟んで対向す
るように形成されている。また、左端の第１１を極（３
ａ）の第１ｔ極延長部（３ａｅ）と重なるように、取出
電極膜（６）が配置されるが、この取出電極膜（６）も
第１電極延長部（３ａｅ　）と光電変換膜（４）を挟ん
で対向するように形成されている。透光性の絶縁基板（
］）側から、最後に、第２電極延長部（５ａｅ）〜（５
ｃｃ）の配列方向（第３図に示す矢印方向）に絶縁基板
（１）及び第１電極延長部（３ａｅ）〜（３ｃｅ）を透
過し得る波長（可視光及び赤外光）のレーザビームを照
射することによって、第１電極延長部（３ａｅ）〜（３
ｃｅ　）の夫々と取出電極膜（６）及び第２を極延長部
（５ａｅ）〜（５ｂｅ　）の夫々とが光電変換膜（４）
の溶融により内面から溶着される。

斯る溶着は、レーザビーム（ＬＢ）を第４図に示す如く
絶縁基板（１）側から第１電極延長部（３ａｅ）と取出
電極膜（６）又は第１電極延長部（３ｂｅ）、（３ｃｅ
）と第２１を極延長部（５ａｅ）、（５ｂｅ）が光電変
換膜（−１）を挟んで対向する部位に照射することによ
り行なわれる。このとき照射されたレーザビーム（ＬＢ
）は絶縁基板（１）及び第１を極延長部（３ａｅ）、（
３ｂｅ）、（３ｃｅ）に実質的に吸収されることなく透
過し、光電変換膜（４）及びこの光電変換膜（４）と接
触する肉厚な取出電極膜（６）又は第２電極延長部（５
ａｅ）、（５ｂｅ）の接触面側部分で吸収される。

斯るレーザビーム（１，８）を吸収した部位は、熱的に
溶融され、導電ペースト中に含まれる導電性フィラが第
１電極延長部（３ａｅ）〜（３ｃｅ）表面にまで移動す
ることとなる。その結果、第１ｔ極延長部（３ａｅ　）
〜（３ｃｅ）と、取出電極膜（６）又は第２電極延長部
（５ａｅ）、（５ｂｅ）の電気的結合が各々完成する。

使用されるレーザビームは、波長１．０６ｐｍのＱスイ
ッチ式のＮｄ：ＹＡＧレーザが好適であり、くり返し周
波数３ＫＨｚでレーザパワー０．５Ｗのとき、取出電極
膜（６）又は第２を極延長部（５ａｅ）〜（５ｂｅ　）
を貫通することなく加工径３０〜５０ｐｍの内部コンタ
クトが得られる。珠に、上記取出電極膜（６）及び第２
を極延長部（５ａｅ）、（５ｂｅ）は、導電ペーストか
ら成り、厚み約１０μｍ以上と十分な膜厚を備えること
から、上記絶縁基板（１）側から照射されるレーザビー
ムの出力が多少変動したとしても、これら取出電極膜（
６）及び第２電極延長部（５ａｅ）、（５ｂｅ）を貫通
することはない。従って、斯るレーザビーム出力が多少
変動しても、当該レーザビームの貫通事故を回避し得る
ので、内部において十分に電気的結合を実現するレーザ
ビーム加工が可能となる。

第５図は本発明の他の実施例により製造された光起電力
装置の一部断面斜視図を示している。この実施例の特徴
は、隣接する単位発電素子＜Ｓ　Ｃ、）、（Ｓ　Ｃ、）
・・・の直列接続を、これら発！素子（Ｓ　Ｃ、）、（
Ｓ　Ｃ、）・・・の隣接間隔部において施したところに
ある。即ち、この隣接間隔部に一方の素子（Ｓ　Ｃ、）
の第１電極延長部（３ａｅ）と他方の素子（Ｓ　Ｃ、）
の第２電極延長部（５ｂｅ　）が夫々延出し、光電変換
膜（４）を挟んで対向する部位に、絶縁基板（１）側か
らレーザビーム（ＬＢ）が照射されて、表面にレーザ照
射部位が露出することなく直列接続が実現される。

（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、絶縁基
板側からレーザビームを照射することによって、当該レ
ーザビームの照射を受けた光電変換膜及び第２を極延長
部の光電変換膜側の部位が溶融されるので、第２電極延
長部の導電材料が溶融物に含まれる結果、第２電極延長
部と第１電極延長部との電気的結合を実現することがで
きる。しかも、上記電気的結合を実現するレーザ溶着部
は、表面に露出することがないので、湿気等による剥離
や腐食、更には結合不良等を回避し得、信頼性の向上が
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し、第１図乃
至第３図は平面図、第４図はレーザビームの走査方向に
沿う断面図、第５図は本発明の他の実施例の一部断面斜
視図、第６図乃至第８図の各々は従来例を示し、第６図
は断面図、第７図及び第８図は平面図を夫々示している
。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性絶縁基板上に並置された透光性の第１電極
   、該第１電極を覆う光電変換膜、該光電変換膜の背面側
   に設けられた導電ペーストの第２電極を備え、これら第
   １電極、光電変換膜及び第２電極の積層体で単位発電素
   子を構成し、隣接する一方の単位発電素子の第１電極の
   延長部と他方の単位発電素子の第２電極の延長部を、光
   電変換膜を挟んで対向させると共に、当該第１・第２電
   極の延長部対向箇所に対して上記絶縁基板からレーザビ
   ームを照射することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方
   法。