JPH03257874A - 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、光照射を受けることにより起電力を発生する
光起電力装置の製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 光照射を受けると起電力を発生する光起電力装置におけ
る受光面電極膜は、充電変換作男をなす半導体光活性層
への光照射を招くべく透光性であることが好ましい。従
来、透光性を呈すべく受光面倒電極はインジューム（１
口）やスズ（Ｓｎ）の酸化物であるＩｎ１’ｓ、ＳｎＯ
ｔ、ＩＴＯ等に代表される透光性導電酸化物（以下ＴＣ
Ｏと称する）により形成されて（する。このＴＣＯから
なる電極にあっては、そのシート抵抗は約３０〜５０Ω
／口であり、同じ膜厚のアルミニウム等の金属材料に比
べて３桁以上も高１まため、この電極における電力損失
（抵抗損失）が発生し、集電効率を低下させる原因とな
る。

そこで、本願出願人は、受光面電極膜として高抵抗なＴ
ＣＯを用いるにも係わらず、受光面電極膜による抵抗損
失を減じる構造として、特開昭６１−２０３７１号公報
、及び実開昭６１−８６９５５号公報を出願している。

この光起電力装置は、光入射側から見て、受光面電極膜
、光活性層を含む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及
び受光面電極膜より低抵抗な第２背面電極膜を重畳し、
上記＠２背面電極膜が、受光領域の複数箇所において、
内周が上記絶縁膜により囲繞されたコンタクトホールを
貫通して受光面電極膜に到達することにより、上記第２
背面電極膜及び上記受光面電極膜を電気的に結合したも
のである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 斯る構成の光起電力装置においては、絶縁膜を容易かつ
正確に除去することが必要とされる。

ここで、絶縁膜の除去方法としては、通常７オトリソグ
ラフイ手法が考えられるが、この手法によれば、レジス
トの塗布及び除去等の繁雑な工程を必要とする。更に、
工程途中にウェット工程を含むために、絶縁膜を除去し
た箇所、即ち、コンタクトホール内の受光面電極膜表面
に薄い高抵抗膜が形成されて受光面電極膜と第２背面電
極膜との接触部の抵抗が増大し、その結果、受光面電極
膜の電流を第２背面電極膜にて集電するという上記構成
の効果を奏することができなくなる。

そこで、本発明の目的は、第１背面電極膜と第２背面電
極膜との間に配される絶縁膜を容易にかつ正確に除去加
工できるようにすることにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の第１の特徴は、透光性受光面を極膜、光活性層
を含む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面
電極膜を重畳し、第２ｉ極膜と受光面電極膜とを、受光
領域内の複数の結合部にて電気的に結合した光起電力装
置の製造方法において、上記絶縁膜は有機高分子材料か
らなり、上記結合部の絶縁膜は、紫外光領域を含むレー
ザ光の照射により除去されることにある。

更に、本発明の第２の特徴は、透光性受光面電極膜、光
活性層を含む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第
２背面電極膜を重畳し、第２を極膜と受光面電極膜とを
、受光領域内の複数の結合部にて電気的に結合した光起
電力素子を複数個備え、隣り合う光起電力素子の第１背
面電極膜と第２背面電極膜とを、絶縁膜の接続部にて電
気的に結合することにより、複数個の光起電力素子を直
列接続した光起電力装置の製造方法において、上記絶縁
膜は有機高分子材料からなり、上記結合部及び上記接続
部の絶縁膜は、紫外光領域を含むレーザ光の照射により
除去されることにある。

（ホ）作用 本発明によれば、第１背面電極膜と第２背面電極膜との
間に存在する絶縁膜は、有機高分子材料から形成され、
そして、透光性受光面を極膜と第２背面電極膜と結合部
における絶縁膜は、紫外光領域を含むレーザ光により除
去される。

（へ）実施例 第１図は本発明製造方法により製造される光起電力装置
の一部断面斜視図であり、この光起電力装置は、光入射
側から見てＴＣＯ等の透光性受光面電極膜（１）、膜面
に平行なｐｉｎ接合、ｐｎ接合等の半導体接合を有する
光活性層を含むアモルファスシリコン等を主体とする半
導体膜（２）、オーミック金属の第１背面電極膜（３）
、絶縁膜（４）、及び受光面電極膜（１）に比べて低抵
抗な金属からなる第２背面電極膜（５）を重畳し、第２
背面電極膜（５）が、受光領域内の複数箇所において、
絶縁膜（４）、第１背面電極膜（３）及び半導体膜（２
）を貫通すると共に、内周が絶縁膜（４）により囲繞さ
れた円形のコンタクトホール（６）を貫通して受光面電
極膜（１）に到達することにより受光面電極膜（１）と
電気的に結合した複数の単位光起電力素子（ＳＣ，）（
ＳＣＩ）（ＳＣｓ）・・・を、有する。

そして、各単位光起電力素子（ＳＣ，）（ＳＣ，）（Ｓ
Ｃ，）・・・は、それらの受光面電極膜（１）が所定の
間隔を隔てた状態で支持体かつ受光面保護体となるガラ
ス等の透光性絶縁基板（７）上に設けられ、更に、半導
体膜（２）の背面側において、絶縁膜（４）側から開孔
した部分の第１背面電極膜（３）に、隣接素子の第２背
面電極膜（５）が延在し埋設することによって、互いに
隣接する単位光電変換素子（ＳＣ＋）（ＳＣ，）（ＳＣ
，）・・・は電気的に直列接続されている。

ところで、本発明の特徴は、絶縁膜（４）として、ポリ
イミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレー）　（ＰＥ
Ｔ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ　）、ポリ
エチレン（ＰＥ）等の有機高分子材料を用いると共に、
コンタクトホール（６）を形成する過程において、コン
タクトホール（６）内の絶縁膜（４）及び各単位充電変
換素子（ＳＣ，）（ＳＣＩ）（ＳＣＩ）・・・の電気的
接続部の絶縁膜（４）の除去を、紫外光領域を含むレー
ザ光を用いて行うことにある。

第２図乃至第６図は、コンタクトホール（６）を形成す
る過程を工程順に示す断面図である。

まず、第２図に示す如く、受光面電極膜（１）を被って
半導体膜（２）及び第１背面電極膜（３）を積層形成し
た後、同図の矢印のように、予め定められた複数の箇所
に、レーザビーム、電子ビーム等のエネルギービームＥ
、　Ｂ、を照射して、その部分の半導体膜及び第１背面
電極膜を焼散除去する。これにより、第３図に示すよう
に、受光領域において、全体の約１〜２％の割合で複数
の開化（８）が離散的に形成され、受光面電極膜（１）
が露出される。

上記エネルギービームＥ、　Ｂ、の具体例としては、波
長１．０６μｍのＱスイッチ付きＹＡＧレーザが用いら
れ、その時のエネルギー密度は、膜厚約５０００人のア
モルファスシリコン系の半導体膜（２）と膜厚約１００
０人のアルミニウムあるいはチタンのＪ１１背面電極膜
（３）とに対し、ＩＸ　１０’−５Ｘ　１０’Ｗ／ｃ＋
ａ’である。

この開化（８）は、直径が約１００＃０１−１　ｍｍの
円形や、−辺が約１００＃ｍ〜１ｍ＋ｏの矩形であって
よく、また他の形状であってもよい。しかし、エネルギ
ービームＥ、　Ｂ、の断面形状が円形であることから、
無走査状態の加工では円形が有利であるが、エネルギー
ビームＥ、　Ｂ、のエネルギー分布がビームの中心軸に
対してガウス分布していることから、エネルギー分布の
裾野をアイリス等によりカットして高エネルギー状態部
分のみを使用する場合には、１つの開孔（８）に対して
ビーム走査する必要があり、その場合には矩形アイリス
を用いて矩形状に加工するのが好ましい。

なお、エネルギービームＥ、　Ｂ、は、半導体膜（２）
及び第１背面電極膜（３）の各光起電力素子（ＳＣ＋）
（ＳＣＩ）（ＳＣ３）・・・毎への分割にも使用される
。

以上のようにして複数の開化（８）が形成された後、第
４図に示すように、第１背面電極膜（３）及び開化（８
）を覆って、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレ−）　（Ｐ
ＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の有機高分子材料か
らなる絶縁膜（４）が、スピンコード法により塗布形成
される。

次に、第５図に示す如く、開孔（８）部分において、短
波長レーザビームＲ，Ｂ、を照射し、第１背面電極膜（
３）上の絶縁膜（４）を除去して第１背面電極膜（３）
を露出させ、コンタクトホール（６）を形成する。

短波長レーザビームＲ，Ｂ、とじては、波長１９３ｎｍ
のエキシマレーザが用いられ、膜厚的２＋＋ｍのポリイ
ミド系有機膜に対して、エネルギー密度０．１〜Ｉ　Ｊ
／ｃｍ”で１０〜１０００シヨツトの照射を行うことに
より除去することができる。なお、レーザビームＲ，Ｂ
、の波長は１９３ｎｍに限らず、２４８ｎｍや３０８ｎ
ｍのエキシマレーザでもよく、更には、ＹＡＧレーザの
第３高調波等、紫外光領域を含むものであればよい 最後に、第６図に示すように、第２背面電極膜（５）を
蒸着、スクリーン印刷等によって形成することにより、
第２背面電極膜（５）が、コンタクトホール（６）の箇
所において受光面電極膜（１）と結合する。

なお、第１図において、隣接する光起電力素子の第１背
面電極膜（３）と第２背面電極膜（５）との電気的結合
部における絶縁膜（４）も、コンタクトホール（６）の
形成工程において、同時に短波長レーザビームの照射に
より、除去される。従って、第２背面電極膜（５）は、
隣接する素子の第１背面電極膜（３）と電気的に接続さ
れる。

ところで、有機高分子材料からなる絶縁膜（４）に対し
て、紫外光領域を含まないＹＡＧレーザやＣＯ。

レーザ等のレーザ光を照射した場合、絶縁膜（４）は熱
的に溶融して除去されることとなるので、絶縁膜（４）
の下地層である受光面電極膜（１）や第１背面電極膜（
３）に悪影響を与えてしまう。

また、絶縁膜（４）として、有機高分子材料に代えて、
５ｉ）Ｎ、、Ａ１．Ｏ，等の無機材料を使用した場合、
これを除去するためには、ＩＯＪ／ｃｍ”以上のエネル
ギーを必要とし、従って、この場合も絶縁膜（４）の下
地層に熱的ダメージを与える。

これに対し、本発明は、先にも述べたように、絶縁膜（
４）として有機高分子材料を用いると共に、所定箇所の
絶縁膜（４）の除去を、紫外光領域を含むレーザ光を用
いているため、僅かのエネルギー（上述の如く、０．１
−　ＩＪ／ｃｒｒ＋’）で、光照射部分の絶縁膜（４）
を、溶融することなく、分解、飛散させて除去すること
ができる。従って、絶縁膜（４）の下地層である受光面
電極膜（１）または第１背面電極膜（３）に熱的ダメー
ジを与えることがない。

ところで、先の実施例では、透光性絶縁基板（７）上に
光起電力素子（ＳＣ，）（ＳＣ，）（ＳＣ，）・−・を
配した構成であるが、これに限らず、非透光性絶縁基板
を用いてもよい。その場合、表面にホーローや封孔処理
したアルミナ膜等の絶縁膜を配置したステンレス鋼、ア
ルミニウム板等の金属板からなる絶縁基板を用意し、ま
ず各単位光電変換素子毎に金属の第２背面電極膜を分割
配置し、次いで絶縁膜、第１背面を極膜、少なくとも一
つの半導体接合を備える光活性層を含む半導体膜、ＴＣ
Ｏ等の透光性受光面電極膜を積層する。この時、絶縁膜
は各素子毎に分割され、露出した第２背面電極膜に隣の
素子の第１背面電極膜が結合している。半導体膜、第１
１＃面電極膜及び絶縁膜には第１実施例と同様に受光領
域内で複数随所、第２背面電極膜に達するコンタクトホ
ールが穿たれており、コンタクトホールの内壁は絶縁膜
により榎われている。そして、このコンタクトホールを
受光面電極膜が埋設することによって、受光面電極膜と
第２背面電極膜とが電気的に結合されると共に、各単位
充電変換素子が半導体膜の背面において電気的に直列接
続される。

この場合においても、絶縁膜は有機高分子材料からなり
、そして、コンタクトホールの形成は短波長レーザビー
ムの照射により形成される。

（ト）発明の効果 本発明によれば、第１背面電極膜と第２背面電極膜との
間に存在する絶縁膜は、右横高分子材料から形成され、
そして、透光性受光面電極膜と第２背面ぜ極膜と結合部
における絶縁膜は、紫外光領域を含むレーザ光により除
去されるので、絶縁膜の下地層に熱的ダメージを与える
ことなく、絶縁膜を簡単かつ確実に除去することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法により製造される光起電力装置
を示す一部断面斜視図、第２図乃至第６図はコンタクト
ホールの形成過程を工程順に示す断面図である。 出頼人　三洋電機株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体膜、
   第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳し、
   第２電極膜と受光面電極膜とを、受光領域内の複数の結
   合部にて電気的に結合した光起電力装置の製造方法にお
   いて、 上記絶縁膜は有機高分子材料からなり、上記結合部の絶
   縁膜は、紫外光領域を含むレーザ光の照射により除去さ
   れることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
2. （２）上記レーザ光の波長は、３５５ｎｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光起電力装置の製造方法
   。
3. （３）透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体膜、
   第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳し、
   第２電極膜と受光面電極膜とを、受光領域内の複数の結
   合部にて電気的に結合した光起電力素子を複数個備え、
   隣り合う光起電力素子の第１背面電極膜と第２背面電極
   膜とを、絶縁膜の接続部にて電気的に結合することによ
   り、複数個の光起電力素子を直列接続した光起電力装置
   の製造方法において、 上記絶縁膜は有機高分子材料からなり、上記結合部及び
   上記接続部の絶縁膜は、紫外光領域を含むレーザ光の照
   射により除去されることを特徴とする光起電力装置の製
   造方法。
4. （４）上記レーザ光の波長は、３５５ｎｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項３記載の光起電力装置の製造方法
   。