JPH09135036A - 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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JPH09135036A
JPH09135036A JP7292978A JP29297895A JPH09135036A JP H09135036 A JPH09135036 A JP H09135036A JP 7292978 A JP7292978 A JP 7292978A JP 29297895 A JP29297895 A JP 29297895A JP H09135036 A JPH09135036 A JP H09135036A
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JP
Japan
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film
electrodes
electrode
amorphous semiconductor
photoelectric conversion
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JP7292978A
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English (en)
Inventor
Shingo Nakano
真吾 中野
Seiichi Kiyama
精一 木山
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた光電変換特性を有する光起電力装置を、
高い歩留で製造する方法を提供する。 【解決手段】第1電極上に被着形成された非晶質半導体
膜をレーザ光の照射により除去するにあたって、上記非
晶質半導体膜に対してよりも上記第1電極に対してより
吸収率の大きい波長を有するレーザ光を照射し、前記第
1電極を加熱すると共に熱伝導により非晶質半導体膜の
所定部を加熱し、除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の照射に
より、複数の光起電力素子が基板上で直列接続された光
起電力装置を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】非晶質シリコンに代表される非晶質半導
体から成る光起電力装置は、その製造コストが安価であ
り、また容易に大面積化が可能である等の特徴から、実
用化が進められている。
【0003】図7は斯かる光起電力装置の素子構造断面
図である。同図において、1はプラスチック或いは表面
がSiO2,SiN或いは絶縁性フィルム等の絶縁物で
絶縁コートされたSUS等の絶縁性表面を有する基板、
2…は該基板1の表面上に隣接配置されたAg,Al等
の金属からなる複数の第1電極、3…は該第1電極2…
上に形成された光電変換機能を呈する複数の光電変換層
であり、非晶質シリコンに代表される非晶質半導体から
なる。4…は、該光電変換層3…上に形成されたIT
O,ZnO等の透光性導電材からなる複数の第2電極で
ある。そして、これら第1電極2…、光電変換層3…及
び第2電極4…とで複数の光起電力素子10…を構成し
ている。
【0004】そして、隣接する上記光起電力素子10、
10は、前記第1電極2…上で一方の光起電力素子10
の第2電極4が他方の光起電力素子10の第1電極2ま
で延在することにより、電気的に直列接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】斯かる光起電力装置の
製造には、通常レーザスクライブが利用される。即ち、
基板1上に連続的に形成された金属膜、非晶質半導体膜
及び透光性導電膜が、それぞれレーザ光の照射により所
定部が除去されて各光電変換素子10…毎に分割され、
該光起電力素子10…を構成する複数の、第1電極2
…、光電変換層3…及び第2電極4…となる。
【0006】然し乍ら、上述した従来方法を用いた場
合、非晶質半導体膜を分割するに際し以下のような問題
があった。
【0007】即ち、複数の光電変換層3…を形成するに
当たっては、前記複数の第1電極を覆って連続的に被着
された非晶質半導体膜を、第1電極2…上で除去し、分
割する必要がある。
【0008】そして、非晶質半導体膜の除去のためには
レーザ光の照射によって該膜を1400℃程度まで加熱
し、溶融する必要がある。
【0009】然し乍ら、第1電極2…を構成するAg,
Al等の融点は夫々962℃及び660℃と、非晶質半
導体膜の溶融に必要な1400℃よりも低温である。従
って、非晶質半導体膜の除去に十分なエネルギを有する
レーザ光を照射すると、該層の下地となる第1電極2…
も同時に加熱、溶融されることとなり、該第1電極2も
同時に除去されてしまう。このために、光起電力素子の
光電変換特性が大幅に低下してしまう、という課題があ
った。
【0010】また、第1電極2…に熱影響を与えぬよう
照射するレーザ光6のエネルギを小さくすると非晶質半
導体膜が完全には除去されず、該膜の未加工部あるいは
残留部が発生することとなり、このために光電変換特性
が低下する、という問題があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】斯かる課題を解決するた
めに、本発明光起電力装置の製造方法は、基板上で、金
属からなる第1電極と、光電変換層と、透光性の第2電
極と、からなる光電変換素子が複数個直列接続されてな
る光起電力装置の製造方法であって、前記光電変換層を
個々の前記第1電極上で分割するにあたり、レーザ光の
照射に因り前記第1電極を加熱すると共に、熱伝導によ
り該第1電極上に被着された前記光電変換層を加熱し、
分割することを特徴としている。
【0012】また、前記レーザ光として、前記光電変換
層よりも前記第1電極に吸収されやすい波長を有するレ
ーザ光を用いることを特徴としている。
【0013】
【実施の形態】本発明の実施形態として、図1を参照し
て本発明の光起電力装置の製造方法を説明する。
【0014】図1は、本発明製造方法を用いて図7に示
した光起電力装置を製造するための、工程別素子構造断
面図である。
【0015】まず、同図(A)の工程において、プラス
チック或いは表面がSiO2,SiN或いは絶縁性フィ
ルム等の絶縁物で絶縁コートされたSUS等の絶縁性表
面を有する基板1上の全面に、膜厚2000Å〜800
0ÅのAgからなる金属膜2’をスパッタ法により形成
した。
【0016】尚、上記金属膜2’としては、Ag以外に
Al,Ti,W等の単層膜を用いても良いし、また、T
i/Al,Ti/Ag或いはW/Al/W,Al/W,
W/Ag/W,Ag/W等の多層膜を用いてもよい。
【0017】また、上記金属膜2’を、上記単層膜もし
くは多層膜上に、ITO,SnO2,ZnO等の透光性
の導電膜を形成した積層構造で構成してもよい。
【0018】そして、同図(B)の工程において、上記
金属膜2’の所定部にレーザ光6を照射し、照射部の金
属膜2’を除去して複数の第1電極2…とする。
【0019】ここで、上記金属膜2’の除去にあたって
は波長248nmのKrFエキシマレーザを用い、0.
1J/cm2〜1J/cm2のエネルギ密度で照射した。
然し乍ら、使用するレーザ光はこれに限るものでなく、
例えば波長193nmのArFエキシマレーザや波長3
08nmのXeClエキシマレーザ、或いは波長351
nmのXeFエキシマレーザや波長530nmのYAG
レーザの第2高調波を用いてもよい。
【0020】次いで、同図(C)の工程において、プラ
ズマCVD法を用いて、上記複数の第1電極2…を覆う
ように基板1上の全面に、n型の非晶質シリコン層、i
型の非晶質シリコン層及びp型の非晶質シリコンカーバ
イド層を順次積層し、膜厚2000Å〜7000℃で内
部にpin接合を有する非晶質半導体膜3’を形成し
た。
【0021】そして、同図(D)の工程において、前記
第1電極2…上の非晶質半導体膜3’の所定部を除去し
て複数の光電変換層3…とする。
【0022】ここで、本発明の特徴は、非晶質半導体膜
3’の所定部を除去するにあたり、レーザ光照射により
該膜3’を加熱、溶融するのではなく、上記所定部直下
の第1電極2…を加熱し、熱伝導により該第1電極2…
上に被着された前記非晶質半導体膜3’の所定部を加熱
して除去するところにある。
【0023】そして、このために、本実施形態ではレー
ザ光6として波長1.06μmのQスイッチ付きNd:
YAGレーザを用い、0.3J/cm2〜10J/cm2
のエネルギ密度で照射した。
【0024】図2は、上記波長のNd:YAGレーザに
対する非晶質半導体膜3’及び第1電極2の吸収率を示
したものである。同図に示すように、非晶質半導体膜
3’の吸収率は第1電極2…のそれよりも小さく、照射
されたレーザ光の大部分は非晶質半導体膜3’を透過し
て下地である第1電極2…に吸収され、該第1電極2…
が加熱されることとなる。
【0025】この加熱に伴い、熱伝導により上記第1電
極2上に被着形成された非晶質半導体膜3’の所定部も
加熱されることとなり、そして、レーザ光6の照射に伴
い非晶質半導体中に存在する水素が爆発的に放出され
る。この水素の放出に伴い、非晶質半導体膜3’中に歪
みが生じ、下地である第1電極2との密着性が低下して
非晶質半導体膜3’が剥離し、除去されることとなる。
【0026】ここで、非晶質半導体中から水素が放出さ
れる温度は精々700℃程度と、前述した非晶質半導体
を加熱して除去するために必要な温度(1400℃程
度)に比べると遥かに低温であり、Agの融点よりも低
い。従って、従来法よりも低温で非晶質半導体膜3’の
除去が可能となると共に、第1電極2への熱影響も小さ
く、該第1電極2が除去されることがない。
【0027】実際、Nd:YAGレーザを0.3J/c
2のエネルギ密度で照射すると、第1電極2の温度が
750℃程度で非晶質半導体膜3’の除去が可能であ
り、第1電極2が除去もしくは変質することはなかっ
た。
【0028】ところで、照射するレーザ光6としては、
本実施形態の如く、非晶質半導体膜3’に対してよりも
第1電極2に対してより吸収されやすい波長を有するも
のが好ましい。斯かる波長を有するレーザ光6を照射す
ることにより、非晶質半導体膜3’を透過して第1電極
2に到達するレーザ光6の割合が増加し、効率的な加熱
が可能となる。
【0029】図3乃至図6は、レーザ光の波長を530
nm,700nm,800nm及び900nmとそれぞ
れ変化させたときの、非晶質半導体膜3’及び第1電極
2でのレーザ光の吸収率を示した図である。
【0030】これらの図から、530nmの波長のレー
ザ光を用いた場合には、非晶質半導体膜3’での吸収率
が大きく、本発明の目的には不適当であることがわか
る。そして、レーザ光の波長が長くなるほど第1電極2
での吸収率が大きくなり、900nmの波長のレーザ光
に対しては、第1電極2での吸収率の方が非晶質半導体
膜3’でのそれよりも大きくなる。
【0031】さらに、非晶質半導体膜3’の膜厚は、光
劣化を考えるとできるだけ薄膜であることが好ましく、
1500〜3000Åが適当である。
【0032】従って、使用するレーザ光の波長としては
700nm以上が好ましく、より好ましくは900nm
以上が好ましい。
【0033】また、照射されるレーザ光6に対する第1
電極2の吸収係数が大きい程、該電極2の表面でエネル
ギビームが吸収され、表面近傍のみが加熱されることと
なる。従って熱伝導により非晶質半導体膜3’の除去部
が加熱されるにあたって熱伝導によるロスが少なく、効
率的な加熱が可能となる。
【0034】以上の如く本発明によれば、非晶質半導体
膜3’の所定部を、その下地となる第1電極2…に大き
な熱影響を与えることとなく除去することができ、複数
の光電変換層3…とすることができる。
【0035】さらに、同図(E)の工程において、上記
複数の光電変換層3…を覆うように基板1上の全面に、
スパッタ法を用いて膜厚500Å〜1000ÅのIT
O,ZnO等の透光性導電材からなる透光性導電膜4’
を形成する。
【0036】そして、同図(F)の工程において、上記
透光性導電膜4’の所定部にレーザ光6を照射し、照射
領域の透光性導電膜4’を除去して、複数の第2電極4
…とする。ここで、上記レーザ光としては、波長308
nmのXeClエキシマレーザを用い、0.1J/cm
2〜1J/cm2のエネルギ密度で照射した。
【0037】以上の工程により、図7の構造の光起電力
装置が製造される。
【0038】尚、以上の実施形態ではレーザ光を基板と
反対側から照射したが、透光性の基板を用いた場合には
レーザ光を基板側から照射してもよい。
【0039】以上説明したように、本発明によれば、第
1電極2に大きな熱影響を与えることなくその上に被着
形成された非晶質半導体膜3’を完全に除去できるの
で、歩留が良く、光電変換特性の向上した光起電力装置
を提供できる。
【0040】
【発明の効果】本発明製造方法によれば、従来よりも低
温で、非晶質半導体膜3’を除去できるので、その下地
となる第1電極に大きな熱影響を与えることがなく、光
電変換特製の優れた光起電力装置を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明製造方法を用いた光起電力装置の製造工
程を説明するための工程別素子構造図である。
【図2】Nd:YAGレーザに対する第1電極及び非晶
質半導体膜の吸収率である。
【図3】波長530nmのレーザ光に対する第1電極及
び非晶質半導体膜の吸収率である。
【図4】波長700nmのレーザ光に対する第1電極及
び非晶質半導体膜の吸収率である。
【図5】波長800nmのレーザ光に対する第1電極及
び非晶質半導体膜の吸収率である。
【図6】波長900nmのレーザ光に対する第1電極及
び非晶質半導体膜の吸収率である。
【図7】光起電力装置の素子構造断面図である。
【符号の説明】
1…基板、2…第1電極、3…光電変換層、4…裏面電
極、6…レーザ光 2’…金属電極膜、3’…非晶質半導体膜、4’…透光
性導電膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上で、金属からなる第1電極と、光
    電変換層と、透光性の第2電極と、からなる光電変換素
    子が複数個直列接続されてなる光起電力装置の製造方法
    であって、 前記光電変換層を個々の前記第1電極上で分割するにあ
    たり、レーザ光の照射に因り前記第1電極を加熱すると
    共に、熱伝導により該第1電極上に被着された前記光電
    変換層を加熱し、分割することを特徴とする光起電力装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記レーザ光として、前記光電変換層よ
    りも前記第1電極に吸収されやすい波長を有するレーザ
    光を用い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。
JP7292978A 1995-11-10 1995-11-10 光起電力装置の製造方法 Pending JPH09135036A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2360391A (en) * 1999-10-14 2001-09-19 Sony Corp Method of manufacturing a solar cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2360391A (en) * 1999-10-14 2001-09-19 Sony Corp Method of manufacturing a solar cell
US6426235B1 (en) 1999-10-14 2002-07-30 Sony Corporation Method of manufacturing semiconductor device

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