JPH065775B2 - 光電変換半導体装置 - Google Patents
光電変換半導体装置Info
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- JPH065775B2 JPH065775B2 JP59057713A JP5771384A JPH065775B2 JP H065775 B2 JPH065775 B2 JP H065775B2 JP 59057713 A JP59057713 A JP 59057713A JP 5771384 A JP5771384 A JP 5771384A JP H065775 B2 JPH065775 B2 JP H065775B2
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- electrode
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- H10F39/10—Integrated devices
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光照射により光起電力を発生しうる接合を少
なくとも１つ有するアモルファス半導体を含む非単結晶
半導体を絶縁基板上に設けられた光電変換素子を複数個
電気的に直列接続した、高い電圧の発生の可能な光電変
換半導体装置に関する。
なくとも１つ有するアモルファス半導体を含む非単結晶
半導体を絶縁基板上に設けられた光電変換素子を複数個
電気的に直列接続した、高い電圧の発生の可能な光電変
換半導体装置に関する。
従来、光電変換装置、即ち同一基板上に複数の素子を配
置し、それを集積化、アレー化または複合化した装置は
その実施例が多く知られている。
置し、それを集積化、アレー化または複合化した装置は
その実施例が多く知られている。
例えば、非単結晶半導体、特にアモルファスシリコンを
含む非単結晶を主成分としたPIN接合により、光起電力
を光照射により発生させるが、このような接合を有する
半導体の上下に電極を直列に接続するため、一つのセル
の下側電極と隣のセルの上側電極との電気的連結を活性
領域の外側でさせていたが、各セル間は互いに電気的に
アイソレイトされていることを必要な条件としていた。
含む非単結晶を主成分としたPIN接合により、光起電力
を光照射により発生させるが、このような接合を有する
半導体の上下に電極を直列に接続するため、一つのセル
の下側電極と隣のセルの上側電極との電気的連結を活性
領域の外側でさせていたが、各セル間は互いに電気的に
アイソレイトされていることを必要な条件としていた。
第１図には、従来構造の代表的な例を示している。
第１図(A)は、光電変換装置１を透光性のガラス基板２
を下側にした背面より見た平面図である。図において、
光照射により光起電を発生する活性領域１４と、非活性
領域１５とを有する。
を下側にした背面より見た平面図である。図において、
光照射により光起電を発生する活性領域１４と、非活性
領域１５とを有する。
第１図(A)のＡ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′の縦断面図を対応させ
て第１図(B)及び(C)に示すように前記活性領域１４にお
いて、各セル１１、１３において、ガラス基板２上の第
１の電極を構成する透光性導電膜３は各セル間で互いに
分離されている。また、半導体４は各セル間において互
いに連結されている。また、前記非活性領域１５におい
て、セル１３の上側電極５は、セル１１の下側電極と連
結部６、７でのコンタクト１８で連結し、これを繰り返
し５つのセルを外部電極８と９の間にて直列接続させて
いる。
て第１図(B)及び(C)に示すように前記活性領域１４にお
いて、各セル１１、１３において、ガラス基板２上の第
１の電極を構成する透光性導電膜３は各セル間で互いに
分離されている。また、半導体４は各セル間において互
いに連結されている。また、前記非活性領域１５におい
て、セル１３の上側電極５は、セル１１の下側電極と連
結部６、７でのコンタクト１８で連結し、これを繰り返
し５つのセルを外部電極８と９の間にて直列接続させて
いる。
しかし、前記従来構造の光電変換装置は一見半導体４が
１枚であるため製造歩留が高いように見える。しかし実
際には、第１の導電膜のパターニング用の第１のマス
ク、非活性領域形成にための第２のマスク、第２の導電
膜のパターニング用の第３のマスクの３種類のマスクを
用いるが、これらのマスクにおいて、第１のマスクと第
３のマスクとがセルフアライン方式でないため、マスク
ずれを起こしやすい。このずれ（金属マスクにおいては
0.3〜１mmのずれは極当然である）により、セルの有効
面積が１０〜２０％も実質的に減少してしまうことが判
明した。
１枚であるため製造歩留が高いように見える。しかし実
際には、第１の導電膜のパターニング用の第１のマス
ク、非活性領域形成にための第２のマスク、第２の導電
膜のパターニング用の第３のマスクの３種類のマスクを
用いるが、これらのマスクにおいて、第１のマスクと第
３のマスクとがセルフアライン方式でないため、マスク
ずれを起こしやすい。このずれ（金属マスクにおいては
0.3〜１mmのずれは極当然である）により、セルの有効
面積が１０〜２０％も実質的に減少してしまうことが判
明した。
さらにマスクを用いるため、第１図(B)に示すように前
記活性領域１４での電極間の開溝であるアイソレイショ
ン領域２２は、0.2〜１mm、例えば0.5mmを有するため、
セル幅を10mmとする時、２mmずれるとすると、セル幅１
１は８mmとなり、アイソレイション幅２２は2.5mmとな
ってしまい、２０％も有効面積が減少してしまう。また
セルの外枠３０の占める面積も５〜７％もある。このた
め、上下の電極の組み合わせをセルフレジストレイショ
ン化することがその効率向上のために強く求められてい
た。
記活性領域１４での電極間の開溝であるアイソレイショ
ン領域２２は、0.2〜１mm、例えば0.5mmを有するため、
セル幅を10mmとする時、２mmずれるとすると、セル幅１
１は８mmとなり、アイソレイション幅２２は2.5mmとな
ってしまい、２０％も有効面積が減少してしまう。また
セルの外枠３０の占める面積も５〜７％もある。このた
め、上下の電極の組み合わせをセルフレジストレイショ
ン化することがその効率向上のために強く求められてい
た。
また前記従来構造の光電変換装置においては、ガラス基
板２に非活性領域１５が設けられ、この非活性領域１５
は基板全体における２０〜３０％も占めてしまう。この
ためプロセス上の効率が低くなり、ひいては製造コスト
の低下を図ることができない。
板２に非活性領域１５が設けられ、この非活性領域１５
は基板全体における２０〜３０％も占めてしまう。この
ためプロセス上の効率が低くなり、ひいては製造コスト
の低下を図ることができない。
このため、非活性領域１５が存在しない光電変換装置を
作ることが極めて重要であった。
作ることが極めて重要であった。
さらに、基板がガラス基板であるため、機械的ストレス
により破損しやすい。
により破損しやすい。
以上説明したようなマスク合わせによる光電変換装置の
作製による光電変換装置の欠点を改善するために、レー
ザスクライブ方式による光電変換装置の作製方法を用い
て作製された光電変換装置が提案されている（例えば、
特開昭５７−１２５６８号公報等）。
作製による光電変換装置の欠点を改善するために、レー
ザスクライブ方式による光電変換装置の作製方法を用い
て作製された光電変換装置が提案されている（例えば、
特開昭５７−１２５６８号公報等）。
前記レーザスクライブ法による光電変換装置の概要を説
明すると、 (1)ガラスからなる透明基板上にレーザエネルギにより
透明電極郡に罫欠いて複数個の透明電極条を形成する。
明すると、 (1)ガラスからなる透明基板上にレーザエネルギにより
透明電極郡に罫欠いて複数個の透明電極条を形成する。
(2)前記透明基板および前記透明電極条上に半導体材料
の能動領域を形成する。
の能動領域を形成する。
(3)前記能動領域を前記最初の罫書きに隣接してそれに
平行にレーザで罫書いて前記透明電極を実質的に傷つけ
ないようにその能動領域の細条群を形成する。
平行にレーザで罫書いて前記透明電極を実質的に傷つけ
ないようにその能動領域の細条群を形成する。
(4)前記能動領域の細条群を背面電極と直列に接続す
る。
る。
このようにして作製された光電変換装置は前記マスク合
わせ法により作製された光電変換装置の問題点を解決す
ることが可能となった。
わせ法により作製された光電変換装置の問題点を解決す
ることが可能となった。
しかしながら、前記能動領域を前記最初の罫書きに隣接
してそれに平行にレーザで罫書いて前記透明電極を実質
的に傷つけないようにその能動領域の細条群を形成し
て、前記能動領域の細条群を背面電極と直列に接続する
際、前記能動領域を形成する材料は、面抵抗が低いため
に、能動領域を直列に接続する前に、能動領域の端縁を
誘電材料で絶縁する必要がある。
してそれに平行にレーザで罫書いて前記透明電極を実質
的に傷つけないようにその能動領域の細条群を形成し
て、前記能動領域の細条群を背面電極と直列に接続する
際、前記能動領域を形成する材料は、面抵抗が低いため
に、能動領域を直列に接続する前に、能動領域の端縁を
誘電材料で絶縁する必要がある。
また、基板としてガラスを用いているため、機械的スト
レスにより破損しやすい。
レスにより破損しやすい。
本発明は、前記問題点に鑑み、機械的ストレスに強く、
前記能動領域に特別の絶縁材料を別個に設けることな
く、能動領域を直列に接続する連結部を備えた光電変換
半導体装置を提供するものである。
前記能動領域に特別の絶縁材料を別個に設けることな
く、能動領域を直列に接続する連結部を備えた光電変換
半導体装置を提供するものである。
本発明は、可曲性を有する金属薄膜上に絶縁性有機樹脂
膜を設けた絶縁表面を有する基板上に配列された複数の
第１の電極、該第１の電極および該電極間のレーザスク
ライブ法により形成した開溝上に設けられた光照射によ
り光起電力を発させる非単結晶半導体、および前記第１
の電極に対応して前記半導体上に設けられた複数の第２
の電極とを有する複数の光電変換素子を備え、隣り合う
素子の第１および第２の電極は前記非単結晶半導体の前
記第１の電極間の開溝と直交する端部に至らない内部に
設けられたレーザスクライブ法により形成した開孔また
は開溝に充填された第２の電極と同一の導電膜により電
気的に直列に連結した連結部を有することを特徴とす
る。
膜を設けた絶縁表面を有する基板上に配列された複数の
第１の電極、該第１の電極および該電極間のレーザスク
ライブ法により形成した開溝上に設けられた光照射によ
り光起電力を発させる非単結晶半導体、および前記第１
の電極に対応して前記半導体上に設けられた複数の第２
の電極とを有する複数の光電変換素子を備え、隣り合う
素子の第１および第２の電極は前記非単結晶半導体の前
記第１の電極間の開溝と直交する端部に至らない内部に
設けられたレーザスクライブ法により形成した開孔また
は開溝に充填された第２の電極と同一の導電膜により電
気的に直列に連結した連結部を有することを特徴とす
る。
さらに、本発明は、可曲性を有する金属薄膜上に絶縁性
有機樹脂膜を設けた絶縁表面を有する基板上に配列され
た反射性金属電極と該電極上の透光性酸化物導電膜とよ
りなる複数の第１の電極、該第１の電極および該電極間
のレーザスクライブ法により形成した開溝上に設けられ
た光照射により光起電力を発生させる非単結晶半導体、
および前記第１の電極に対応して前記半導体上に設けら
れた透光性酸化物導電膜とよりなる複数の第２の電極と
を有する複数の光電変換素子を備え、隣り合う素子の第
１および第２の電極は前記非単結晶半導体の前記第１の
電極間の開溝と直交する端部に至らない内部に設けられ
たレーザスクライブ法により形成した開孔または開溝に
て酸化物導電膜同志により電気的に連結した連結部を有
することを特徴とする。
有機樹脂膜を設けた絶縁表面を有する基板上に配列され
た反射性金属電極と該電極上の透光性酸化物導電膜とよ
りなる複数の第１の電極、該第１の電極および該電極間
のレーザスクライブ法により形成した開溝上に設けられ
た光照射により光起電力を発生させる非単結晶半導体、
および前記第１の電極に対応して前記半導体上に設けら
れた透光性酸化物導電膜とよりなる複数の第２の電極と
を有する複数の光電変換素子を備え、隣り合う素子の第
１および第２の電極は前記非単結晶半導体の前記第１の
電極間の開溝と直交する端部に至らない内部に設けられ
たレーザスクライブ法により形成した開孔または開溝に
て酸化物導電膜同志により電気的に連結した連結部を有
することを特徴とする。
第２図は、本発明光電変換装置及びその製造工程を示し
ている。
ている。
第２図において、厚さ100μｍのステンレス薄膜２′上
に有機樹脂薄膜、例えば、ポリイミド樹脂膜２″を１〜
１０μｍの厚さに形成し、これをして絶縁表面を有する
基板２（例えば、厚さ１００μｍ、長さ６０cm、幅２０
cm）として用いる。この有機樹脂薄膜２″上に電子ビー
ム蒸着法またはマグネトスパッタ法にて耐熱性を有し、
かつ昇華性を有する金属であるクロムを厚さ2000Åまた
は反射性金属であるアルミニューム1000Åとその上にス
パッタ法にてSnOを1100Åの厚さに形成させ、複合の導
電性薄膜を用いる。この場合のシート抵抗は3.5Ω／□
を有していた。
に有機樹脂薄膜、例えば、ポリイミド樹脂膜２″を１〜
１０μｍの厚さに形成し、これをして絶縁表面を有する
基板２（例えば、厚さ１００μｍ、長さ６０cm、幅２０
cm）として用いる。この有機樹脂薄膜２″上に電子ビー
ム蒸着法またはマグネトスパッタ法にて耐熱性を有し、
かつ昇華性を有する金属であるクロムを厚さ2000Åまた
は反射性金属であるアルミニューム1000Åとその上にス
パッタ法にてSnOを1100Åの厚さに形成させ、複合の導
電性薄膜を用いる。この場合のシート抵抗は3.5Ω／□
を有していた。
第２図の場合は、４つのセルを直列接続させた例で示し
ている。すなわち、本発明光電変換装置の実施例は、活
性領域１４を同一基板に100〜2000ケ同時に有するより
大きい20cm×60cmの基板を用いた。
ている。すなわち、本発明光電変換装置の実施例は、活
性領域１４を同一基板に100〜2000ケ同時に有するより
大きい20cm×60cmの基板を用いた。
各セルでは、第１の導電膜３を基板２全面に形成し、こ
の導電膜３を所定の形状にレーザ、例えば1.06μまたは
0.53μの波長のＹＡＧレーザでレーザスクライブをマイ
クロコンピュータにより記憶され制御されたパターンに
従って第１の開溝１６を形成した。
の導電膜３を所定の形状にレーザ、例えば1.06μまたは
0.53μの波長のＹＡＧレーザでレーザスクライブをマイ
クロコンピュータにより記憶され制御されたパターンに
従って第１の開溝１６を形成した。
さらにセルの外側でのリークを除去せるため、分離用開
溝２６及び２６′を形成させた。そしてセル領域１１、
１３及び外部接続用電極部８及び９を形成させた。
溝２６及び２６′を形成させた。そしてセル領域１１、
１３及び外部接続用電極部８及び９を形成させた。
即ち、ここにYAGレーザ（発光波長0.53μ、焦点距離50m
m、 光径20μ）を照射した。その条件として、繰り返
し周波数６kHz、平 均出力0.2w、走査速度３０cm／分
とした。
m、 光径20μ）を照射した。その条件として、繰り返
し周波数６kHz、平 均出力0.2w、走査速度３０cm／分
とした。
前記レーザスクライビングにより形成された開溝１６
は、幅が約２５μ、長さが２０cm、深さが有機樹脂薄膜
２″上それぞれの第１の電極３を完全に切断分離して形
成した。
は、幅が約２５μ、長さが２０cm、深さが有機樹脂薄膜
２″上それぞれの第１の電極３を完全に切断分離して形
成した。
前記第１のセル１１および第２のセル１３を構成する幅
は１０mmとした。
は１０mmとした。
この時、電子顕微鏡にて調べた範囲では、有機樹脂薄膜
２″の表面には何らの損傷も、部分的な劣化も見られな
かった。このレーザ光は1600℃以上の温度を有すると推
察されるが、連続使用上限温度が１８０℃程度の低い耐
熱性しか有しない前記有機樹脂薄膜２″に何ら損傷を与
えなかった。
２″の表面には何らの損傷も、部分的な劣化も見られな
かった。このレーザ光は1600℃以上の温度を有すると推
察されるが、連続使用上限温度が１８０℃程度の低い耐
熱性しか有しない前記有機樹脂薄膜２″に何ら損傷を与
えなかった。
即ち、前記有機樹脂薄膜２″上の導電性薄膜に対し、選
択的に開溝１６を作成することができることがわかっ
た。その上、２つのプローブ間には１MΩ以上の抵抗
（幅は１cmとする）を得ることができた。
択的に開溝１６を作成することができることがわかっ
た。その上、２つのプローブ間には１MΩ以上の抵抗
（幅は１cmとする）を得ることができた。
第３図はレーザ光の繰り返し周波数を可変にしたもの
で、開溝が形成される場合の電気抵抗を示している。
で、開溝が形成される場合の電気抵抗を示している。
第３図において、走査速度３０cm／分、平均出力０．２
Ｗ、光径２５μのＹＡＧレーザ（波長０．５３μ）を用
いた。周波数を１０KHzより下げてゆくと、曲線４５はk
Hz以下で不連続に１MΩ以上４５′となって電気的にア
イソレイションを行うことができるようになったことが
判明した。
Ｗ、光径２５μのＹＡＧレーザ（波長０．５３μ）を用
いた。周波数を１０KHzより下げてゆくと、曲線４５はk
Hz以下で不連続に１MΩ以上４５′となって電気的にア
イソレイションを行うことができるようになったことが
判明した。
しかし、この周波数が４kHz以下ではこの導電性薄膜
２′に加えて下地の有機樹脂薄膜２″をもその中心部
（ガウス分布のエネルギ密度の最も高い領域）で損傷し
た。
２′に加えて下地の有機樹脂薄膜２″をもその中心部
（ガウス分布のエネルギ密度の最も高い領域）で損傷し
た。
このことにより、有機樹脂薄膜２″上の導電性薄膜のレ
ーザスクライブには４４に示す範囲が適していた。さら
に、この下地の有機樹脂薄膜２″に損傷を与えることな
く導電性薄膜のみを除去する領域を調べたところ第４図
を得た。
ーザスクライブには４４に示す範囲が適していた。さら
に、この下地の有機樹脂薄膜２″に損傷を与えることな
く導電性薄膜のみを除去する領域を調べたところ第４図
を得た。
即ち、レーザスクライブを１２０cm／分、繰り返し周波
数６kHz、波長０．５３μ、レーザ光の直径２１μのＹ
ＡＧレーザとすると、領域４９即ち点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆで囲まれる範囲は、有機樹脂薄膜２″の損傷がな
く、金属を一部または全部に有する導電性薄膜を選択的
に除去することができた。
数６kHz、波長０．５３μ、レーザ光の直径２１μのＹ
ＡＧレーザとすると、領域４９即ち点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆで囲まれる範囲は、有機樹脂薄膜２″の損傷がな
く、金属を一部または全部に有する導電性薄膜を選択的
に除去することができた。
さらに領域４７はこの導電性薄膜すらも除去することが
できない領域であり、領域４６はパルス光が導電性薄膜
上で連続せず、また残存物が多量に開溝に残ってしまっ
た。領域４８は導電性薄膜のみならず下地の有機樹脂薄
膜２″に対しても損傷を与えてしまった領域であった。
できない領域であり、領域４６はパルス光が導電性薄膜
上で連続せず、また残存物が多量に開溝に残ってしまっ
た。領域４８は導電性薄膜のみならず下地の有機樹脂薄
膜２″に対しても損傷を与えてしまった領域であった。
このことにより、下地の有機樹脂薄膜２″に対して損傷
を与えることなく、前記導電性薄膜のみを選択的に開溝
として除去することのできる領域４９があることがわか
った。
を与えることなく、前記導電性薄膜のみを選択的に開溝
として除去することのできる領域４９があることがわか
った。
第２図（Ｂ−１）に示すように、光照射により光起電力
を発生する水素または弗素が添加された非単結晶半導体
４を前記第１の電極３、前記第１の開溝１６の全ての上
面に均質の膜厚に形成させる。
を発生する水素または弗素が添加された非単結晶半導体
４を前記第１の電極３、前記第１の開溝１６の全ての上
面に均質の膜厚に形成させる。
前記半導体４は、例えばSixC1-x（0<x<1一般にはｘ＝0.
7〜0.8）のＰ型を約150Åの厚さに、さらに水素または
ハロゲン元素が添加された珪素を主成分とするＩ型の半
導体を0.4〜0.8μの厚さに、さらにＮ型の微結晶化した
珪素またはＮ型のSixC1-x（0<x<1ｘ〜0.9）を主成分と
する半導体のPIN接合構造とした。これを、Ｐ（SixC1-x
ｘ＝0.7〜0.8）−Ｉ（Si）−Ｎ（μ CSi）−Ｐ（Six
C1-xｘ＝0.7〜0.8）−Ｉ（SixGe1-xｘ＝0.6〜0.8）−Ｎ
（微結晶化SiまたはSixC1-x0<x<1）といったPINPIN構造
のタンデム構造としても良い。
7〜0.8）のＰ型を約150Åの厚さに、さらに水素または
ハロゲン元素が添加された珪素を主成分とするＩ型の半
導体を0.4〜0.8μの厚さに、さらにＮ型の微結晶化した
珪素またはＮ型のSixC1-x（0<x<1ｘ〜0.9）を主成分と
する半導体のPIN接合構造とした。これを、Ｐ（SixC1-x
ｘ＝0.7〜0.8）−Ｉ（Si）−Ｎ（μ CSi）−Ｐ（Six
C1-xｘ＝0.7〜0.8）−Ｉ（SixGe1-xｘ＝0.6〜0.8）−Ｎ
（微結晶化SiまたはSixC1-x0<x<1）といったPINPIN構造
のタンデム構造としても良い。
さらに開孔１５をレーザ光により形成させ、第２図(B)
におけるＢ−Ｂ′、Ｃ−Ｃ′の縦断面図を第２図（Ｂ−
１）、（Ｂ−２）に対応して示している。
におけるＢ−Ｂ′、Ｃ−Ｃ′の縦断面図を第２図（Ｂ−
１）、（Ｂ−２）に対応して示している。
前記開孔１５は前記有機樹脂薄膜２″の表面には損傷を
与えずに第１の電極３の側面１７を露出させた。
与えずに第１の電極３の側面１７を露出させた。
この時、導電性薄膜の上端部を０〜５μの幅で露出させ
た結果、導電性薄膜の側面および上面が連結部のコンタ
クトを構成した。またレーザの出力を少なくすると、レ
ーザ光の0.53μの波長は珪素の高い吸収係数のため、珪
素のみを除去することができる。この場合は上面のコン
タクトとすることができる。
た結果、導電性薄膜の側面および上面が連結部のコンタ
クトを構成した。またレーザの出力を少なくすると、レ
ーザ光の0.53μの波長は珪素の高い吸収係数のため、珪
素のみを除去することができる。この場合は上面のコン
タクトとすることができる。
この第２の開孔１５の形成条件は、前記第１の開溝１６
を形成する条件とレーザ光パルスを不連続に１５の位置
のみに加える以外は同一である。
を形成する条件とレーザ光パルスを不連続に１５の位置
のみに加える以外は同一である。
即ち、半導体の存在は実質的に無視しても差し支えな
く、第３図及び第４図の特性を用いることができた。
く、第３図及び第４図の特性を用いることができた。
次に第２図(C)のパターンを形成させた。第２図(C)のＤ
−Ｄ′、Ｅ−Ｅ′、Ｇ−Ｇ′に対応した縦断面図を第２
図（Ｃ−２）、（Ｃ−３）、（Ｃ−１）に示している。
−Ｄ′、Ｅ−Ｅ′、Ｇ−Ｇ′に対応した縦断面図を第２
図（Ｃ−２）、（Ｃ−３）、（Ｃ−１）に示している。
半導体４上に第２の電極５、２５、２５′を電子ビーム
蒸着法によりITOを400〜1000Å例えば700Åの厚さに形
成させた。
蒸着法によりITOを400〜1000Å例えば700Åの厚さに形
成させた。
すると、開孔１５において、前記第１の電極３の側面ま
たは上面１７に対し、ITOの導電性酸化物がコンタクト
し、オーム接触させることができた。
たは上面１７に対し、ITOの導電性酸化物がコンタクト
し、オーム接触させることができた。
このコンタクトは、前記第１の電極３構成する導電性薄
膜３が酸化して絶縁膜を作りやすい。アルミニュームの
みでは、コンタクト部で長期使用においてアルミナが形
成され、その接触抵抗が30Ω以上となり好ましくなかっ
た。このためアルミニュ ームを用いる場合には必ずそ
の上面に酸化物である酸化スズまたはITOが必要であ
る。かかるため、第２の電極５、２５、２５′を構成す
るITOを酸化物としてコンタクトを構成すると、長期使
用に対し接触抵抗は３Ω以下で変化がなく、好ましかっ
た。さらに他の構造としては、第１の電極を耐熱性のク
ロム、ステンレスなどの酸化物絶縁物を作らない金属を
用いた。特に、レーザ加工にはクロムが接触抵抗が少な
く、かつレーザ加工性にすぐれ、好ましかった。
膜３が酸化して絶縁膜を作りやすい。アルミニュームの
みでは、コンタクト部で長期使用においてアルミナが形
成され、その接触抵抗が30Ω以上となり好ましくなかっ
た。このためアルミニュ ームを用いる場合には必ずそ
の上面に酸化物である酸化スズまたはITOが必要であ
る。かかるため、第２の電極５、２５、２５′を構成す
るITOを酸化物としてコンタクトを構成すると、長期使
用に対し接触抵抗は３Ω以下で変化がなく、好ましかっ
た。さらに他の構造としては、第１の電極を耐熱性のク
ロム、ステンレスなどの酸化物絶縁物を作らない金属を
用いた。特に、レーザ加工にはクロムが接触抵抗が少な
く、かつレーザ加工性にすぐれ、好ましかった。
第２の電極５、２５、２５′がITOのみからなるとき
は、レーザ光が透過するので、第２の開溝２０はITOと
その下の半導体４とを実質的にレーザスクライブで形成
できる。第２図(C)に示すようにレーザスクライブによ
り第２の開溝２０を形成したが、このレーザスクライブ
は、YAGレーザ（波長0.53μ）をテレビモニタにて前記
第１の開溝１６をモニタしつつ、それより50〜200μ第
２のセル１３側に入った位置にて第２の開溝２０を形成
した。レーザ光の平均出力0.1〜0.3Ｗとし、ビーム径10
〜30μφ、ビー ム走査速度0.1〜１ｍ／分、一般的
には0.3ｍ／分として行った。
は、レーザ光が透過するので、第２の開溝２０はITOと
その下の半導体４とを実質的にレーザスクライブで形成
できる。第２図(C)に示すようにレーザスクライブによ
り第２の開溝２０を形成したが、このレーザスクライブ
は、YAGレーザ（波長0.53μ）をテレビモニタにて前記
第１の開溝１６をモニタしつつ、それより50〜200μ第
２のセル１３側に入った位置にて第２の開溝２０を形成
した。レーザ光の平均出力0.1〜0.3Ｗとし、ビーム径10
〜30μφ、ビー ム走査速度0.1〜１ｍ／分、一般的
には0.3ｍ／分として行った。
前記第２の開溝２０の形成には、半導体の光照射係数が
極めて大きい、0.6μ以下の波長即ち0.53μのＱスイッ
チがかけられたレーザ光が特に優れていた。
極めて大きい、0.6μ以下の波長即ち0.53μのＱスイッ
チがかけられたレーザ光が特に優れていた。
かくすると、Si（水素またはハロゲン元素が添加された
0.5μ以上の厚さを有する半導体）が本来昇華性であ
り、かつ0.53μの波長の吸収係数が大きいため、レーザ
光より速やかに昇温し、半導体とその上のITOとを同時
に気化して除去させることができた。
0.5μ以上の厚さを有する半導体）が本来昇華性であ
り、かつ0.53μの波長の吸収係数が大きいため、レーザ
光より速やかに昇温し、半導体とその上のITOとを同時
に気化して除去させることができた。
かくして、連結部１２において、セル１３の第１の電極
２３′と、セル１１の第２の電極２５とが酸化物コンタ
クト１８により前記開孔１５を介してオーム接触してい
る。特に連結部１２におけるコンタクト部１７は、前記
開孔１５のレーザスクライブ法による形成時に作られた
前記第１の電極２３、２３′の側面または上面と０〜５
μの幅の第１の電極２５、２５′の上端面とで達成さ
れ、いわゆるサイドコンタクト構造を有している。即
ち、２つのセルはわずか10〜70μφの第２の開孔１５の
サイドコンタクトで十分であり、この部分に第２の電極
５、２５、２５′を構成する材料を密接させて電気的に
直列接続させている。
２３′と、セル１１の第２の電極２５とが酸化物コンタ
クト１８により前記開孔１５を介してオーム接触してい
る。特に連結部１２におけるコンタクト部１７は、前記
開孔１５のレーザスクライブ法による形成時に作られた
前記第１の電極２３、２３′の側面または上面と０〜５
μの幅の第１の電極２５、２５′の上端面とで達成さ
れ、いわゆるサイドコンタクト構造を有している。即
ち、２つのセルはわずか10〜70μφの第２の開孔１５の
サイドコンタクトで十分であり、この部分に第２の電極
５、２５、２５′を構成する材料を密接させて電気的に
直列接続させている。
第２図（Ｃ−１）、（Ｃ−２）の縦断面図より明らかな
ごとく、半導体４上には第２の電極５、２５、２５′が
形成されているにすぎない。そして、前記第２の開溝２
０は、その下の半導体４を除去して形成され、さらに第
１の電極２３をえぐることなく、各素子の第２の電極間
を電気的にアイソレイトさせることができた。
ごとく、半導体４上には第２の電極５、２５、２５′が
形成されているにすぎない。そして、前記第２の開溝２
０は、その下の半導体４を除去して形成され、さらに第
１の電極２３をえぐることなく、各素子の第２の電極間
を電気的にアイソレイトさせることができた。
さらに第２図(C)において、これらの上面に透光性有機
樹脂２８を２Ｐプロセス（特に昇温させることなく紫外
光により硬化する液体を用いて透光性絶縁膜を張りつけ
るプロセス）によりコーティングして完成する。
樹脂２８を２Ｐプロセス（特に昇温させることなく紫外
光により硬化する液体を用いて透光性絶縁膜を張りつけ
るプロセス）によりコーティングして完成する。
本発明の前記プロセスにより、１cm×５cmの光電変換装
置を金属薄膜上の絶縁表面を有する有機樹脂薄膜上に１
つ作るのではなく、２０cm×２０cmまたは２０cm×４０
cmの大きさの基板上に一度に多数の光電変換装置をつく
ることが可能となった。
置を金属薄膜上の絶縁表面を有する有機樹脂薄膜上に１
つ作るのではなく、２０cm×２０cmまたは２０cm×４０
cmの大きさの基板上に一度に多数の光電変換装置をつく
ることが可能となった。
そして最後にこれらを第２図（Ｃ−３）に示すように、
境界７０で裁断法により切断し、それぞれの光電変換装
置とした。このためには、従来の光電変換装置にように
活性領域と非活性領域とを作るのではなく、全て実質的
に活性領域１４とし、且つレーザ光によるレーザスクラ
イブ法で開溝を端から端まで作り、そのためにレーザ光
の走査速度を大きな有機樹脂薄膜上で常に一定にさせて
おく必要がある。走査速度が一定でなくレーザスクライ
ブの遅い部分では有機樹脂薄膜に損傷がおきてしまうか
らである。
境界７０で裁断法により切断し、それぞれの光電変換装
置とした。このためには、従来の光電変換装置にように
活性領域と非活性領域とを作るのではなく、全て実質的
に活性領域１４とし、且つレーザ光によるレーザスクラ
イブ法で開溝を端から端まで作り、そのためにレーザ光
の走査速度を大きな有機樹脂薄膜上で常に一定にさせて
おく必要がある。走査速度が一定でなくレーザスクライ
ブの遅い部分では有機樹脂薄膜に損傷がおきてしまうか
らである。
第２図Ｃでの開溝２０、２７、２７′が端から端まで直
線状の走査がなされているのは、量産性を考えた時重要
である。特に、レーザ光の走査のし始め、し終わりの走
査速度の変化している領域では照射部におけるエネルギ
密度が大きくなってしまう。このため、直線的なレーザ
スクライブによる開溝形成は極めて重要なプロセスであ
る。これらの開溝は入射光側から全く見られないため商
品価値を妨げない。
線状の走査がなされているのは、量産性を考えた時重要
である。特に、レーザ光の走査のし始め、し終わりの走
査速度の変化している領域では照射部におけるエネルギ
密度が大きくなってしまう。このため、直線的なレーザ
スクライブによる開溝形成は極めて重要なプロセスであ
る。これらの開溝は入射光側から全く見られないため商
品価値を妨げない。
また、第２図Ｃおいて、明らかなように、セルの有効面
積は連結部１２の１０〜３００μ幅の極めて僅かな部分
を除いて他の全てが有効であり、実効面積は９０％以上
を得ることができ、従来例の８０％に比べ本発明構造は
格段に優れたものであった。
積は連結部１２の１０〜３００μ幅の極めて僅かな部分
を除いて他の全てが有効であり、実効面積は９０％以上
を得ることができ、従来例の８０％に比べ本発明構造は
格段に優れたものであった。
第２図において開孔１５は、１つのみを半導体内部の特
に中央付近に存在させたが、この開孔は、複数個、例え
ば２〜４個を破線的にまたは長円構造をさせＹ方向に第
１の開溝１６と第２の開溝２０の間に作製しても、ま
た、櫛目状に半導体４の内部に第１の開溝１６に沿って
形成させても良い。
に中央付近に存在させたが、この開孔は、複数個、例え
ば２〜４個を破線的にまたは長円構造をさせＹ方向に第
１の開溝１６と第２の開溝２０の間に作製しても、ま
た、櫛目状に半導体４の内部に第１の開溝１６に沿って
形成させても良い。
以上の説明は、本発明実施例の第２図のパターンには限
定されない。セルの数、大きさはその設計仕様によって
定まられるものである。また半導体はプラズアマＣＶＤ
法、減圧ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法または光プラズマＣＶＤ
法をもちいて形成しても良い。
定されない。セルの数、大きさはその設計仕様によって
定まられるものである。また半導体はプラズアマＣＶＤ
法、減圧ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法または光プラズマＣＶＤ
法をもちいて形成しても良い。
また、非単結晶シリコンを主成分とするＰＩＮ接合、ヘ
テロ接合、タンデム接合のみに限らず多くの構造への応
用が可能である。
テロ接合、タンデム接合のみに限らず多くの構造への応
用が可能である。
前記実施例においては、有機樹脂薄膜２″上に集積化さ
せた構造を示したが、金属薄膜上に窒化珪素、酸化珪素
または酸化クロム等の絶縁膜を30〜3000Åの厚さにバリ
ア層として形成し、または基体自体が絶縁表面（非透光
性でもよい）であってその上に第１の電極用の導電性薄
膜を形成してもよいことはいうまでもない。
せた構造を示したが、金属薄膜上に窒化珪素、酸化珪素
または酸化クロム等の絶縁膜を30〜3000Åの厚さにバリ
ア層として形成し、または基体自体が絶縁表面（非透光
性でもよい）であってその上に第１の電極用の導電性薄
膜を形成してもよいことはいうまでもない。
〔発明の効果〕 (1)可曲性を有する金属薄膜上に絶縁性薄膜、例えば絶
縁性有機樹脂薄膜を設けた絶縁表面を有する基板を使用
したから、機械的ストレスにより破損しにくく、耐機械
破損防止、低価格化に適した光電変換装置を実現でき
る。
縁性有機樹脂薄膜を設けた絶縁表面を有する基板を使用
したから、機械的ストレスにより破損しにくく、耐機械
破損防止、低価格化に適した光電変換装置を実現でき
る。
(2)絶縁表面を有する大面積基板に同時に多数の光電変
換装置を作り、これを分割して各基板上に１つの光電変
換装置を作る方式を採用することが可能となる。このた
め、従来の1/3〜1/5の価格での製造が可能とである。
換装置を作り、これを分割して各基板上に１つの光電変
換装置を作る方式を採用することが可能となる。このた
め、従来の1/3〜1/5の価格での製造が可能とである。
(3)第１の開溝、開孔、第２の開溝とがコンピュータ制
御されたレーザスクライブ法によるセルフレジストレイ
ション方式で形成できるため、セルの有効面積が大き
く、かつマスクレス工程であるため、製造歩留が高い。
御されたレーザスクライブ法によるセルフレジストレイ
ション方式で形成できるため、セルの有効面積が大き
く、かつマスクレス工程であるため、製造歩留が高い。
(4)各セル間分離の第１、第２の開溝のスクライブライ
ンの幅が１０〜７０μと極めて小さく、かつ開孔も１０
〜５０μφと極めて小さく、また第１の開溝は光照射面
からは全く見えない。その結果肉眼によりハイブリッド
化されていることを確認され得ず、高賦課価値商品を与
えることができる。
ンの幅が１０〜７０μと極めて小さく、かつ開孔も１０
〜５０μφと極めて小さく、また第１の開溝は光照射面
からは全く見えない。その結果肉眼によりハイブリッド
化されていることを確認され得ず、高賦課価値商品を与
えることができる。
(5)コネクタが金属のような場合は、マイグレイトして
リークが発生しやすいが、本発明は、コネクタを構成す
る導体に導電性酸化物を用いて第１の電極と第２の電極
とを接続したので、連結部においてリークの少ない高信
頼性を有する光電変換装置が得られる。
リークが発生しやすいが、本発明は、コネクタを構成す
る導体に導電性酸化物を用いて第１の電極と第２の電極
とを接続したので、連結部においてリークの少ない高信
頼性を有する光電変換装置が得られる。
(6)本発明は、前記コネクタを構成する導電性酸化物
は、一方の光電変換素子の第２の電極と同一酸化物によ
り設けたから、第２の電極及びコネクタを１工程で形成
できる構成を採っているので、従来アルミニューム等の
コネクタを別工程で形成する必要もなくまたマイグレイ
ションの防止もでき、極めて高い最終歩留を達成でき
る。
は、一方の光電変換素子の第２の電極と同一酸化物によ
り設けたから、第２の電極及びコネクタを１工程で形成
できる構成を採っているので、従来アルミニューム等の
コネクタを別工程で形成する必要もなくまたマイグレイ
ションの防止もでき、極めて高い最終歩留を達成でき
る。
という効果を奏する。
第１図は、従来の光電変換装置の縦断面図である。 第２図は、本発明の光電変換装置の平面図および縦断面
図を製造工程に従って示した図である。 第３図は、本発明のステンレス基板上の有機樹脂上の導
電性薄膜をレーザスクライブした時のレーザスクライブ
による電気抵抗の変化を示す図である。 第４図は、本発明の有機樹脂表面上に導電性薄膜を設
け、この薄膜にレーザスクライブした時のレーザスクラ
イブの可能領域を示す図である。
図を製造工程に従って示した図である。 第３図は、本発明のステンレス基板上の有機樹脂上の導
電性薄膜をレーザスクライブした時のレーザスクライブ
による電気抵抗の変化を示す図である。 第４図は、本発明の有機樹脂表面上に導電性薄膜を設
け、この薄膜にレーザスクライブした時のレーザスクラ
イブの可能領域を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】可曲性を有する金属薄膜上に絶縁性有機樹
脂膜を設けた絶縁表面を有する基板上に配列された複数
の第１の電極、該第１の電極および該電極間のレーザス
クライブ法により形成した開溝上に設けられた光照射に
より光起電力を発させる非単結晶半導体、および前記第
１の電極に対応して前記半導体上に設けられた複数の第
２の電極とを有する複数の光電変換素子を備え、隣り合
う素子の第１および第２の電極は前記非単結晶半導体の
前記第１の電極間の開溝と直交する端部に至らない内部
に設けられたレーザスクライブ法により形成した開孔ま
たは開溝に充填された第２の電極と同一の導電膜により
電気的に直列に連結した連結部を有することを特徴とす
る光電変換半導体装置。 - 【請求項２】可曲性を有する金属薄膜上に絶縁性有機樹
脂膜を設けた絶縁表面を有する基板上に配列された反射
性金属電極と該電極上の透光性酸化物導電膜とよりなる
複数の第１の電極、該第１の電極および該電極間のレー
ザスクライブ法により形成した開溝上に設けられた光照
射により光起電力を発生させる非単結晶半導体、および
前記第１の電極に対応して前記半導体上に設けられた透
光性酸化物導電膜とよりなる複数の第２の電極とを有す
る複数の光電変換素子を備え、隣り合う素子の第１およ
び第２の電極は前記非単結晶半導体の前記第１の電極間
の開溝と直交する端部に至らない内部に設けられたレー
ザスクライブ法により形成した開孔または開溝にて酸化
物導電膜同志により電気的に連結した連結部を有するこ
とを特徴とする光電変換半導体装置。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057713A JPH065775B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 光電変換半導体装置 |
| US06/630,063 US4594471A (en) | 1983-07-13 | 1984-07-12 | Photoelectric conversion device |
| DE8484304808T DE3470819D1 (en) | 1983-07-13 | 1984-07-13 | Photoelectric conversion device and its manufacturing method |
| EP84304808A EP0134669B1 (en) | 1983-07-13 | 1984-07-13 | Photoelectric conversion device and its manufacturing method |
| KR1019840004120A KR900005126B1 (ko) | 1983-07-13 | 1984-07-13 | 광전변환 장치 및 그 제조방법 |
| GB08417904A GB2146173B (en) | 1983-07-13 | 1984-07-13 | Photoelectric conversion device and manufacture thereof |
| US06/720,291 US4603470A (en) | 1983-07-13 | 1985-04-05 | Method of making plurality of series connected solar cells using multiple groove forming processes |
| US08/005,170 US5332680A (en) | 1983-07-12 | 1993-01-15 | Method of making photoelectric conversion device |
| US08/013,209 US5332450A (en) | 1983-07-13 | 1993-02-01 | Photoelectric conversion device |
| US08/222,954 US5500051A (en) | 1983-07-13 | 1994-04-05 | Photoelectric conversion device |
| US08/505,960 US5567249A (en) | 1983-07-13 | 1995-07-24 | Photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59057713A JPH065775B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 光電変換半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200577A JPS60200577A (ja) | 1985-10-11 |
| JPH065775B2 true JPH065775B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=13063584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59057713A Expired - Lifetime JPH065775B2 (ja) | 1983-07-12 | 1984-03-26 | 光電変換半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065775B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638512B2 (ja) * | 1983-10-31 | 1994-05-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光電変換半導体装置 |
| JPS6018973A (ja) * | 1983-07-13 | 1985-01-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換半導体装置 |
| JPS60100481A (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換半導体装置 |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59057713A patent/JPH065775B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60200577A (ja) | 1985-10-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |