JPH0535582B2 - - Google Patents
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- JPH0535582B2 JPH0535582B2 JP61049184A JP4918486A JPH0535582B2 JP H0535582 B2 JPH0535582 B2 JP H0535582B2 JP 61049184 A JP61049184 A JP 61049184A JP 4918486 A JP4918486 A JP 4918486A JP H0535582 B2 JPH0535582 B2 JP H0535582B2
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- JP
- Japan
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- layer
- solar cell
- thin film
- cutting
- amorphous
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/30—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising thin-film photovoltaic cells
- H10F19/31—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising thin-film photovoltaic cells having multiple laterally adjacent thin-film photovoltaic cells deposited on the same substrate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、一枚の透光性絶縁基板上に一列に配
置された複数の透明電極上に半導体薄膜および金
属電極層を積層し、それぞれを平行な切断部によ
り分割して直列接続された複数個のユニツトセル
よりなる薄膜太陽電池を製造する方法に関する。
置された複数の透明電極上に半導体薄膜および金
属電極層を積層し、それぞれを平行な切断部によ
り分割して直列接続された複数個のユニツトセル
よりなる薄膜太陽電池を製造する方法に関する。
原料ガスのグロー放電分解や光CVDにより形
成されるアモルフアス半導体膜は気相成長である
ため、原理的に大面積化が容易であり、低コスト
太陽電池材料として期待されている。こうしたア
モルフアス太陽電池から発電した電力を効率よく
取り出すためには、太陽電池の装置を、例えば第
３図に示すような形状とし、ユニツトセルが直列
接続されるような構造にすることが望ましい。こ
の構造は、ガラス基板等の透明絶縁基板１上に透
明電極２１，２２，２３，２４……を短冊状に形
成し、その上に光起電力発生部であるアモルフア
ス半導体層３１，３２，３３，３４……、次いで
金属電極４１，４２，４３，４４……の順に形成
する。そして一つのユニツトセルの透明電極が隣
接するユニツトセルの金属電極と一部接触する構
造となるように両電極およびアモルフアス層のパ
ターンを構成する。 こうしたパターンの形成には、レーザスクライ
ブ技術が最近用いられるようになつてきた。これ
により従来のフオトエツチングを用いる場合に比
べてパターニングの工程数が減り、コストの低減
が図れるという利点が生ずる。 レーザスクライブを用いたパターニングでは、
まず基板１の全面に形成された透明導電膜上に通
常YAGレーザを用いるレーザからの光を集光し
たビームを掃引し、短冊状の透明電極２１，２
２，２３……を形成する。その上にアモルフアス
層を全面に形成し、そののち同様に集光されたレ
ーザビームを掃引することにより分割して短冊状
のアモルフアス層領域３１，３２，３３……を形
成する。 第４図は、パターニングされた透明電極２１，
２２，２３上にアモルフアス層３を全面に被着し
たのち、切断部８を形成した状態を示す。しかし
この場合、レーザ出力が小さくてＡ部に示すよう
にアモルフアス層３を完全に切断しきれないと、
その上に設けられる金属電極４２が透明電極２３
と接続されず、ユニツトセルの直列接続が遮断さ
れるため太陽電池の出力が生じない。また、レー
ザ出力が大きすぎるとＢ部に示すように透明電極
２４を切断してしまい、このあと形成される金属
電極４３と透明電極２４との接触面積が小さくな
つて低抵抗の接続ができない。一方、第５図に示
すようにパターニングされた透明電極及びアモル
フアス層に金属層４を全面に形成し、YAGレー
ザを用いて金属層を分割する場合、レーザビーム
出力の調整はアモルフアス層切断の場合よりもさ
らに困難である。すなわち、レーザ出力が小さい
と金属層４は完全には切断されずにＣ部に示すよ
うに隣合つたユニツトセルが短絡されてしまい、
また出力が大き過ぎるとＤ部に示すように透明電
極２３まで同時に切断され、そこでユニツトセル
間の接続が遮断されるという問題が生じるので、
金属層４のみが切断されるレーザ出力の最適条件
を捜し出さねばならないが、これが大変困難であ
る。また量産を目的とする場合には、各太陽電池
装置ごとに異なるレーザ出力の最適条件を見出し
ながら加工を行わなければならないということは
大きな欠点となる。さらに金属層の厚さや反射率
にばらつきがあると、一定の出力のレーザで掃引
した場合にも切断できない部分、あるいは透明電
極まで切断してしまう部分が生ずる。
成されるアモルフアス半導体膜は気相成長である
ため、原理的に大面積化が容易であり、低コスト
太陽電池材料として期待されている。こうしたア
モルフアス太陽電池から発電した電力を効率よく
取り出すためには、太陽電池の装置を、例えば第
３図に示すような形状とし、ユニツトセルが直列
接続されるような構造にすることが望ましい。こ
の構造は、ガラス基板等の透明絶縁基板１上に透
明電極２１，２２，２３，２４……を短冊状に形
成し、その上に光起電力発生部であるアモルフア
ス半導体層３１，３２，３３，３４……、次いで
金属電極４１，４２，４３，４４……の順に形成
する。そして一つのユニツトセルの透明電極が隣
接するユニツトセルの金属電極と一部接触する構
造となるように両電極およびアモルフアス層のパ
ターンを構成する。 こうしたパターンの形成には、レーザスクライ
ブ技術が最近用いられるようになつてきた。これ
により従来のフオトエツチングを用いる場合に比
べてパターニングの工程数が減り、コストの低減
が図れるという利点が生ずる。 レーザスクライブを用いたパターニングでは、
まず基板１の全面に形成された透明導電膜上に通
常YAGレーザを用いるレーザからの光を集光し
たビームを掃引し、短冊状の透明電極２１，２
２，２３……を形成する。その上にアモルフアス
層を全面に形成し、そののち同様に集光されたレ
ーザビームを掃引することにより分割して短冊状
のアモルフアス層領域３１，３２，３３……を形
成する。 第４図は、パターニングされた透明電極２１，
２２，２３上にアモルフアス層３を全面に被着し
たのち、切断部８を形成した状態を示す。しかし
この場合、レーザ出力が小さくてＡ部に示すよう
にアモルフアス層３を完全に切断しきれないと、
その上に設けられる金属電極４２が透明電極２３
と接続されず、ユニツトセルの直列接続が遮断さ
れるため太陽電池の出力が生じない。また、レー
ザ出力が大きすぎるとＢ部に示すように透明電極
２４を切断してしまい、このあと形成される金属
電極４３と透明電極２４との接触面積が小さくな
つて低抵抗の接続ができない。一方、第５図に示
すようにパターニングされた透明電極及びアモル
フアス層に金属層４を全面に形成し、YAGレー
ザを用いて金属層を分割する場合、レーザビーム
出力の調整はアモルフアス層切断の場合よりもさ
らに困難である。すなわち、レーザ出力が小さい
と金属層４は完全には切断されずにＣ部に示すよ
うに隣合つたユニツトセルが短絡されてしまい、
また出力が大き過ぎるとＤ部に示すように透明電
極２３まで同時に切断され、そこでユニツトセル
間の接続が遮断されるという問題が生じるので、
金属層４のみが切断されるレーザ出力の最適条件
を捜し出さねばならないが、これが大変困難であ
る。また量産を目的とする場合には、各太陽電池
装置ごとに異なるレーザ出力の最適条件を見出し
ながら加工を行わなければならないということは
大きな欠点となる。さらに金属層の厚さや反射率
にばらつきがあると、一定の出力のレーザで掃引
した場合にも切断できない部分、あるいは透明電
極まで切断してしまう部分が生ずる。
本発明は、上述の問題を解決して金属電極層あ
るいは半導体薄膜の分割のための切断加工条件の
選定が容易で、高速で確実にしかも低い費用で行
うことのできる薄膜太陽電池の製造方法を提供す
ることを目的とする。
るいは半導体薄膜の分割のための切断加工条件の
選定が容易で、高速で確実にしかも低い費用で行
うことのできる薄膜太陽電池の製造方法を提供す
ることを目的とする。
本発明は、複数の透明電極の上に積層される半
導体薄膜および金属層の少なくとも一方を、超音
波振動子に連結された超音波加工工具先端部を被
加工層に接触させ、被加工層に対して相対的に移
動させることにより切断するもので、超音波エネ
ルギーにより被加工層を下層に影響を与えること
なく確実に切断することができるので、上述の目
的が達成される。複数の超音波加工工具を一列に
配置して同時に被加工層に接触させて切断するこ
とは、より高速に短冊状パターンを形成する上に
有効である。
導体薄膜および金属層の少なくとも一方を、超音
波振動子に連結された超音波加工工具先端部を被
加工層に接触させ、被加工層に対して相対的に移
動させることにより切断するもので、超音波エネ
ルギーにより被加工層を下層に影響を与えること
なく確実に切断することができるので、上述の目
的が達成される。複数の超音波加工工具を一列に
配置して同時に被加工層に接触させて切断するこ
とは、より高速に短冊状パターンを形成する上に
有効である。
第１図は本発明の一実施例を示すもので、支持
体７に取付られたチタン酸バリウムなどの圧電素
子からなる超音波振動子５１で発生した超音波
は、ホーン５２を介して切断工具６の先端部に集
束される。切断工具５３は円錐状をしており、そ
の先端に接触する太陽電池基板１上の被加工層１
０、アモルフアス層あるいは金属電極層が超音波
のエネルギーにより破砕、剥離される。従つて支
持体７あるいは基板１を掃引することによりアモ
ルフアス層あるいは金属電極層の条件パターンが
形成される。 超音波振動子の周波数が数十ｋHz〜百ｋHz、出
力が数十Ｗのものを使用することにより、数十μ
ｍ〜数百μｍ幅のパターンを十〜数十cm／秒の高
速で切断することができる。アモルフアス太陽電
池では第３図に示したようにガラス基板１上に
SnO2などからなる透明電極が２１〜２４形成さ
れる。そのパターニングはYAGレーザなどを用
いたレーザスクライブ技術により容易に行うこと
ができる。しかし、その上に形成されたアモルフ
アス半導体層を第４図に示したように切断する場
合には、透明電極に損傷を与えず、しかも半導体
層が残らないようにしなければならない。レーザ
を用いる場合にはレーザ出力の調整が難しいが、
本発明によれば、例えば周波数20kHz、出力10W
の超音波振動子を用いて100μｍの幅のアモルフ
アス層を30cm／秒の速さで容易に破砕、剥離し
て、分割されたアモルフアス層４１〜４４が形成
でき、しかもガラス基板１上に形成されたSnO2
膜などからなる透明電極２１〜２４は超音波エネ
ルギーにより損傷を受けないことがわかつた。こ
のため、アモルフアス層のみを選択性よく切断す
ることが容易に行える。 第５図に示すようにアモルフアス半導体層上に
全面に形成された金属層４のパターニングにおい
ても、本発明に基づき、超音波振動子の出力およ
び基板に対する掃引速度をアモルフアス層の加工
と同様の条件に調整することにより、Al、Ag、
Cu等の金属層が下のアモルフアス層に損傷を与
えることなく選択性よく切断されることがわかつ
た。超音波振動子の出力が大き過ぎたり、掃引速
度が遅過ぎる場合には、下のアモルフアス層も同
時に切断されることになるが、この場合でも上述
のように透明電極までは損傷を受けないため、太
陽電池特性の劣化を引起こす原因とはならない。 第２図は別の実施例で、第１図に示されるよう
な超音波切断工具６１，６２，６３……を支持体
７を介して枠体９に取付け、分割パターン線の数
だけ一列に配置し、一回の掃引で分割線８１，８
２，８３……のパターニングを同時に行う方法を
示したものである。
体７に取付られたチタン酸バリウムなどの圧電素
子からなる超音波振動子５１で発生した超音波
は、ホーン５２を介して切断工具６の先端部に集
束される。切断工具５３は円錐状をしており、そ
の先端に接触する太陽電池基板１上の被加工層１
０、アモルフアス層あるいは金属電極層が超音波
のエネルギーにより破砕、剥離される。従つて支
持体７あるいは基板１を掃引することによりアモ
ルフアス層あるいは金属電極層の条件パターンが
形成される。 超音波振動子の周波数が数十ｋHz〜百ｋHz、出
力が数十Ｗのものを使用することにより、数十μ
ｍ〜数百μｍ幅のパターンを十〜数十cm／秒の高
速で切断することができる。アモルフアス太陽電
池では第３図に示したようにガラス基板１上に
SnO2などからなる透明電極が２１〜２４形成さ
れる。そのパターニングはYAGレーザなどを用
いたレーザスクライブ技術により容易に行うこと
ができる。しかし、その上に形成されたアモルフ
アス半導体層を第４図に示したように切断する場
合には、透明電極に損傷を与えず、しかも半導体
層が残らないようにしなければならない。レーザ
を用いる場合にはレーザ出力の調整が難しいが、
本発明によれば、例えば周波数20kHz、出力10W
の超音波振動子を用いて100μｍの幅のアモルフ
アス層を30cm／秒の速さで容易に破砕、剥離し
て、分割されたアモルフアス層４１〜４４が形成
でき、しかもガラス基板１上に形成されたSnO2
膜などからなる透明電極２１〜２４は超音波エネ
ルギーにより損傷を受けないことがわかつた。こ
のため、アモルフアス層のみを選択性よく切断す
ることが容易に行える。 第５図に示すようにアモルフアス半導体層上に
全面に形成された金属層４のパターニングにおい
ても、本発明に基づき、超音波振動子の出力およ
び基板に対する掃引速度をアモルフアス層の加工
と同様の条件に調整することにより、Al、Ag、
Cu等の金属層が下のアモルフアス層に損傷を与
えることなく選択性よく切断されることがわかつ
た。超音波振動子の出力が大き過ぎたり、掃引速
度が遅過ぎる場合には、下のアモルフアス層も同
時に切断されることになるが、この場合でも上述
のように透明電極までは損傷を受けないため、太
陽電池特性の劣化を引起こす原因とはならない。 第２図は別の実施例で、第１図に示されるよう
な超音波切断工具６１，６２，６３……を支持体
７を介して枠体９に取付け、分割パターン線の数
だけ一列に配置し、一回の掃引で分割線８１，８
２，８３……のパターニングを同時に行う方法を
示したものである。
本発明によれば、直列接続型の薄膜太陽電池の
半導体薄膜および金属電極層のパターニングにお
いて、超音波加工工具を用いることにより、透明
導電膜に比べて半導体薄膜や金属層が容易に切断
されることから従来より採用されているレーザス
クライブ法に比べて選択性のよい加工が可能とな
り、ユニツトセルの接続の遮断が起こるおそれが
なくなつた。切断速度も数十cm／秒が容易に実現
され、レーザ法に比べて遜色のないものである。 また、超音波加工工具そのものはそれ程高価な
ものではなく、それを複数個一列に配置すること
により、一回の掃引でパターニングを可能とする
方法を用いても低コストの加工が現実されるとい
う利点が得られる。
半導体薄膜および金属電極層のパターニングにお
いて、超音波加工工具を用いることにより、透明
導電膜に比べて半導体薄膜や金属層が容易に切断
されることから従来より採用されているレーザス
クライブ法に比べて選択性のよい加工が可能とな
り、ユニツトセルの接続の遮断が起こるおそれが
なくなつた。切断速度も数十cm／秒が容易に実現
され、レーザ法に比べて遜色のないものである。 また、超音波加工工具そのものはそれ程高価な
ものではなく、それを複数個一列に配置すること
により、一回の掃引でパターニングを可能とする
方法を用いても低コストの加工が現実されるとい
う利点が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は別の実施例を示す斜視図、第３図はアモルフ
アス太陽電池の断面図、第４図、第５図はその製
造工程の中間段階を示す断面図である。 １：太陽電池基板、５１：超音波振動子、５
２：ホーン、６，６１，６２，６３：超音波切断
工具、８１，８２，８３：分割線、１０：被加工
層。
図は別の実施例を示す斜視図、第３図はアモルフ
アス太陽電池の断面図、第４図、第５図はその製
造工程の中間段階を示す断面図である。 １：太陽電池基板、５１：超音波振動子、５
２：ホーン、６，６１，６２，６３：超音波切断
工具、８１，８２，８３：分割線、１０：被加工
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一枚の透光性絶縁基板上に一列に配置された
複数の透明電極上に半導体薄膜および金属電極層
を積層し、それぞれを平行な切断部により分割し
て直列接続の複数ユニツトセルよりなる太陽電池
を製造する方法において、半導体薄膜および金属
電極層の少なくとも一方を、超音波加工工具の先
端部を該被加工層に接触させ、被加工層に対して
相対的移動させることにより切断することを特徴
とする薄膜太陽電池の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
複数の超音波加工工具を一列に配置して被加工層
に同時に接触させて切断することを特徴とする薄
膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61049184A JPS62205669A (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61049184A JPS62205669A (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62205669A JPS62205669A (ja) | 1987-09-10 |
| JPH0535582B2 true JPH0535582B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=12823950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61049184A Granted JPS62205669A (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62205669A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7186911B2 (en) | 2002-01-25 | 2007-03-06 | Konarka Technologies, Inc. | Methods of scoring for fabricating interconnected photovoltaic cells |
| US7414188B2 (en) | 2002-01-25 | 2008-08-19 | Konarka Technologies, Inc. | Co-sensitizers for dye sensitized solar cells |
| US6900382B2 (en) | 2002-01-25 | 2005-05-31 | Konarka Technologies, Inc. | Gel electrolytes for dye sensitized solar cells |
| US6949400B2 (en) * | 2002-01-25 | 2005-09-27 | Konarka Technologies, Inc. | Ultrasonic slitting of photovoltaic cells and modules |
| US6913713B2 (en) | 2002-01-25 | 2005-07-05 | Konarka Technologies, Inc. | Photovoltaic fibers |
| US7351907B2 (en) | 2002-01-25 | 2008-04-01 | Konarka Technologies, Inc. | Displays with integrated photovoltaic cells |
| US7205473B2 (en) | 2002-01-25 | 2007-04-17 | Konarka Technologies, Inc. | Photovoltaic powered multimedia greeting cards and smart cards |
| JP4979878B2 (ja) | 2002-01-25 | 2012-07-18 | コナルカ テクノロジーズ インコーポレイテッド | 色素増感太陽電池の構造及び材料 |
| EP1470563A2 (en) | 2002-01-25 | 2004-10-27 | Konarka Technologies, Inc. | Photovoltaic cell components and materials |
| JP2009187981A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Shiraitekku:Kk | 太陽電池パネルのスクライブ装置 |
-
1986
- 1986-03-06 JP JP61049184A patent/JPS62205669A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62205669A (ja) | 1987-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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