JPH0785506B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

光起電力装置の製造方法

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JPH0785506B2
JPH0785506B2 JP58139202A JP13920283A JPH0785506B2 JP H0785506 B2 JPH0785506 B2 JP H0785506B2 JP 58139202 A JP58139202 A JP 58139202A JP 13920283 A JP13920283 A JP 13920283A JP H0785506 B2 JPH0785506 B2 JP H0785506B2
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猛夫 深津
勝 武内
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/30Integrated 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
    • H10F19/31Integrated 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
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は光エネルギを直接電気エネルギに変換する光起
電力装置の製造方法に関する。
(ロ) 従来技術 この種光起電力装置に於いて、その光感応層に非晶質シ
リコンの如き非晶質半導体を半導体膜として用いたもの
は既に知られている。
第1図は、上記非晶質半導体膜を用いた従来の光起電力
装置を示し、(1)はガラス・耐熱プラスチック等の絶
縁性且つ透光性を有する基板、(2a)(2b)(2c)・・
・は基板(1)上に一定間隔で被着された第1電極膜と
しての透明導電膜、(3a)(3b)(3c)・・・は各透明
導電膜上に重畳被着された非晶質半導体膜、(4a)(4
b)(4c)・・・は各非晶質半導体膜上にオーミック的
に重畳被着され、かつ各右隣りの透明導電膜(2b)(2
c)・・・に部分的に重畳せる第2電極膜としての裏面
電極膜である。
各非晶質半導体膜(3a)(3b)(3c)・・・は、その内
部に例えば膜面に平行なPIN接合を含み、従って透明基
板(1)及び透明導電膜(2a)(2b)(2c)・・・を順
次介して光入射があると、光起電力を発生する。各非晶
質半導体膜(3a)(3b)(3c)・・・内で発生した光起
電力は裏面電極膜(4a)(4b)(4c)での接続により直
列的に相加される。
この様な装置において、光利用効率を左右する一つの要
因は、装置全体の受光面積(即ち、基板面積)に対し、
実際に発電に寄与する非晶質半導体膜(3a)(3b)(3
c)・・・の総面積の占める割合いである。然るに、各
非晶質半導体膜(3a)(3b)(3c)・・・の隣接間に必
然的に存在する非晶質半導体のない領域(図中符号NON
で示す領域)は上記面積割合いを低下させる。
従って光利用効率を向上するには、まず透明導電膜(2
a)(2b)(2c)・・・の隣接間隔を小さくし、そして
非晶質半導体膜(3a)(3b)(3c)・・・の隣接間隔を
小さくせねばならない。
この様な間隔縮小は各膜の加工精度で決まり、従って、
従来は細密加工性に優れている写真蝕刻技術が用いられ
ている。この技術による場合、基板(1)上全面への透
明導電膜の被着工程と、フォトレジスト及びエッチング
による各個別の透明導電膜(2a)(2b)(2b)・・・の
分離、即ち、各透明導電膜(2a)(2b)(2c)・・・の
隣接間隔部分の除去工程と、これら各透明導電膜上を含
む基板(1)上全面への非晶質半導体膜の被着工程と、
フォトレジスト及びエッチングによる各個別の非晶質半
導体膜(3a)(3b)(3c)・・・の分離、即ち、各非晶
質半導体膜(3a)(3b)(3c)・・・の隣接間隔部分の
除去工程とを順次経ることになる。
しかし乍ら、写真蝕刻技術は細密加工上で優れてはいる
が、蝕刻パターンを規定するフォトレジストのピンホー
ルや周縁での剥れにより非晶質半導体膜に欠陥を生じさ
せやすい。
特開昭57−12568号公報に開示された先行技術は、レー
ザビームの照射による膜の焼き切りで上記隣接間隔を設
けるものであり、写真蝕刻技術で必要なフォトレジスト
を一切使わず細密加工性に富むその技法は上記の課題を
解決する上で極めて有効である。
斯る公開公報によれば直列接続される光電変換領域(5
a)(5b)(5c)・・・の接続形態は第1図に示す如
く、隣接間隔に直接露出した透明導電膜(2a)(2b)
(2c)・・・上にその隣接間隔の長手方向に亘って左隣
りの裏面電極膜(4a)(4b)(4c)・・・が延在するこ
とにより実現されており、従って、1枚の透明導電膜、
半導体膜及び裏面電極膜を複数の光電変換領域(5a)
(5b)(5c)・・・跨って各々被着形成後毎にレーザビ
ームの照射を施すことになる。
しかし乍ら、上述の如き方法によれば半導体膜は裏面電
極膜の被着前にレーザビームの照射により溶断され、各
光電変換変換領域(5a)(5b)(5c)・・・毎に分割せ
しめられるために、分割後に於いて被着される裏面電極
膜との界面に大気中の水分や塵埃及び半導体膜の溶断破
片等の介在が僅かながらも発生し、裏面電極膜(4a)
(4b)(4c)・・・の接着力の低下及び電気的特性の劣
化を招く原因となっていた。
(ハ) 発明の目的 本発明は斯る点に鑑みて為されたものであって、その目
的は半導体膜の加工にエネルギビームを使用するにも拘
らず、該半導体膜と裏面電極膜との界面に大気中の水分
や塵埃及び半導体膜の溶断破片等の介在を防止し、光利
用効率を向上せしめることにある。
(ニ) 発明の構成 本発明光起電力装置の製造方法は、基板の絶縁表面に離
間配置された複数の第1電極膜に跨がる1枚の半導体膜
及び第2電極層を積層被着した後、上記第2電極膜及び
半導体膜をエネルギビームの照射により連続して除去し
第1電極膜の一部を電気的に露出せしめ各光電変換領域
毎に分割すると共に、上記電気的に露出した第1電極膜
に、隣接せる光電変換領域の第2電極膜を上記エネルギ
ビームの照射による溶融により延在せしめ、該第2電極
膜と第1電極膜とを電気結合する、構成にある。
(ホ) 実施例 第2図乃至第8図は本発明実施例方法を工程順に示して
いる。第2図の工程では、厚さ1mm〜3mmの透明なガラス
基板(10)上全面に、厚さ2000Å〜5000Åの酸化錫から
なる第1電極膜としての透明導電膜(11)が被着され
る。
第3図の工程では、隣接間隔部(11′)がレーザビーム
の照射により除去されて、個別の各透明導電膜(11a)
(11b)(11c)・・・が分離形成される。使用されるレ
ーザは波長約1.06μm、エネルギ密度7×107W/cm2のN
d:YAGレーザが適当であり、隣接間隔部(11′)の幅(L
1)は約100μmに設定される。
第4図の工程では、各透明導電膜(11a)(11b)(11
c)・・・の表面を含んで基板(10)上全面に連続的に
連なった1枚の厚さ5000Å〜7000Åの非晶質シリコン膜
(12)が周知のシラン雰囲気中でのグロー放電により被
着される。斯るシリコン膜(12)はその内部に膜面と平
行なPIN接合を含み、従ってより具体的には先ずP型の
非晶質シリコン膜が被着され、次いでI型(ノンドー
プ)及びN型の非晶質シリコン膜が順次積層被着され
る。更に非晶質シリコン膜(12)を分割することなく厚
さ2000Å〜1μmの連続した1枚のアルミニウム及びチ
タン銀との2層構造からなる第2電極膜としての裏面電
極膜(13)を真空蒸着により上記シリコン膜(12)上に
積層する。
第5図の工程では、隣接間隔部(14)にレーザビームを
照射して、複数の透明導電膜(11a)(11b)(11c)・
・・全面に跨がって積層被着された裏面電極膜(13)及
び非晶質膜(12)をその厚み方向に同時に溶断除去し透
明導電膜(11a)(11b)(11c)の一部を露出せしめ
る。使用されるレーザは波長約1.06μm、エネルギ密度
5×107W/cm2のNd:YAGレーザが適当であり、非晶質シリ
コン膜(12)をレーザ除去時、一時的に透明導電膜(11
a)(11b)(11c)をレーザビームが直撃するために、
走査速度等を適宜選択し直撃による膜への影響を抑圧す
る。斯るレーザビームの照射により除去された隣接間隔
部(14)の幅(L2)は約100μmに設定される。
ここで非晶質シリコン膜(12)のパターニングが裏面電
極膜(13)の被着後、細密加工性に富むレーザビームの
照射により施されていることに注目すべきである。即
ち、非晶質シリコン膜(12)はグロー放電により被着形
成後、直ちにその表面は真空蒸着工程に移行し裏面電極
膜(13)によって被われるので、非晶質シリコン膜(1
2)と裏面電極膜(13)との界面は大気中の水分及び塵
埃、更にはレーザビームによる溶断破片の付着から保護
される。
更にこのレーザビームによる除去工程に於いて除去され
るべき裏面電極膜(13)と非晶質シリコン膜(12)との
熱伝導が相違することについても注目すべきである。即
ち、通常非晶質シリコン膜(12)と接する裏面電極膜
(13)部分はアルミニウムの如くオーミック金属から形
成され良熱伝導性を備えており、第6図に第5図に於け
るレーザビームの照射により除去された隣接間隔部(1
4)を拡大して示す如く、レーザビームの照射により隣
接間隔部(14)に位置していた裏面電極膜(13′)及び
非晶質シリコン膜(12′)は除去されるものの、斯る除
去過程に於いてレーザビームの照射を受けた除去されよ
うとしている裏面電極膜(13′)からの主として熱伝導
により最終的に残存する隣接間隔部近傍の裏面電極膜
(13a)(13b)(13c)・・・の内融点の低い主にアル
ミニウムが溶融し、該溶融した裏面電極膜(13a)(13
b)(13c)・・・は非晶質シリコン膜(12′)(12′)
の除去は伴なって該非晶質シリコン膜(12a)(12b)
(12c)の側面に沿って露出した透明導電膜(11b)(11
c)・・・の露出部(11b′)(11c′)にまで延在す
る。斯る露出部(11b′)(11c′)にまで至る裏面電極
膜(13a)(13b)・・・の延在が第7図の如く不十分な
場合、該露出部(11b′)(11c′)・・・に対して左隣
りに隣接する裏面電極膜(13a)(13b)・・・のエッヂ
部(13a′)(13b′)のみを低出力のレーザビーム例え
ば1×107W/cm2で照射し、該エッヂ部(13a′)(13
b′)を溶融せしめて該裏面電極膜(13a)(13b)の溶
融物を露出部(11b′)(11c′)へ導く。
第8図の工程では上記透明導電膜(11b)の露出部(11
b′)に延在した裏面電極膜(13a)(13b)の内、当該
光電変換領域(15b)のものが最終的に残留すると、そ
の光電変換領域(15b)は非晶質シリコン膜(12b)を挾
んで対向する透明導電膜(11b)と裏面電極膜(13b)と
の電気結合により短絡するので、斯る短絡を防止すべく
隣接間隔部近傍の一旦溶融せしめられた裏面電極膜(13
b)のエッヂ部(13b″)をエネルビームの照射により除
去する。
この様にして左隣りの光電変換領域(15a)と右隣りの
光電変換領域(15b)とは裏面電極膜(13a)と透明導電
膜(11b)との結合により電気的に直列接続される。
尚、以上の実施例に於いては隣接間隔部(14)の透明導
電膜(11b)(11c)は非晶質シリコン膜(12′)のレー
ザビームの除去により直接露出せしめられていたが、こ
の透明導電膜(11b)(11c)の露出部(11b′)(11
c′)が斯るレーザビームの直撃により損傷を受ける場
合、該露出部(11b′)(11c′)を非晶質シリコン膜
(12)の被着工程に先立って保護金属膜で被覆せしめ上
記レーザビームの直撃から保護しても良い。従って、保
護金属膜を介在せしめた実施例にあっては非晶質シリコ
ン膜(12′)がレーザビームの照射により除去されても
透明導電膜(11b)(11c)は直接露出するに至らないが
保護金属膜が露出することによって、該導電膜(11b)
(11c)は実質的、即ち電気的に露出することになり、
透明導電膜(11b)(11c)と裏面電極膜(13a)(13b)
との電気結合は支障なく行なわれる。
(ヘ) 発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、複数の第1電極
膜に跨がって被着された1枚の半導体膜は、各光電変換
領域毎に分割せしめられる前に第2電極膜が積層被着さ
れるので、該第2電極膜自身が半導体膜との界面を被い
大気中の水分及び塵埃等の付着に対し保護膜として作用
し、半導体膜の加工に細密加工性に富み光利用効率を向
上せしめることのできるエネルギビームの使用を可能な
らしめ得る。更に、エネルギビームの照射を受けた第2
電極膜の一部は電気的に露出した第1電極膜に溶融延在
するので、斯るエネルギビームの照射により各光電変換
領域毎の分割と同時に隣接せる光電変換領域の第1電極
膜と第2電極膜との電気結合を施すことができ、製造工
程の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光起電力装置を示す断面図、第2図乃至
第8図は本発明実施例方法を工程別に示す断面図、であ
る。 (10)……基板、(11)(11a)(11b)(11c)……透
明導電膜、(12)(12a)(12b)(12c)……非晶質シ
リコン膜、(13)(13a)(13b)(13c)……裏面電極
膜、(14)……隣接間隔部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−171176(JP,A) 特開 昭59−172274(JP,A) 特開 昭60−7730(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁表面を有する基板の該表面に、上記基
    板側から積層された第1電極膜、半導体膜及び第2電極
    膜を少くとも含む複数の光電変換領域を離間配置せしめ
    た光起電力装置の製造方法であって、上記絶縁表面に離
    間配置された複数の第1電極膜に跨がる1枚の半導体膜
    及び第2電極層を積層被着した後、上記第2電極膜及び
    半導体膜をエネルギビームの照射により連続して除去し
    第1電極膜の一部を電気的に露出せしめ各光電変換領域
    毎に分割すると共に、上記電気的に露出した第1電極膜
    に、隣接せる光電変換領域の第2電極膜を上記エネルギ
    ビームの照射による溶融により延在せしめ、該第2電極
    膜と第1電極膜とを電気結合せしめたことを特徴とする
    光起電力装置の製造方法。
JP58139202A 1983-07-28 1983-07-28 光起電力装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0785506B2 (ja)

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