JPH0982994A

JPH0982994A - 光起電力装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH0982994A
Application number: JP7258144A
Authority: JP
Inventors: Azusa Iwai; 梓岩井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光電変換効率が高く、製造設備費用
の低減と歩留まりが改善された製造コストの安価な光起
電力装置とその製造方法を提供することを目的とするも
のである。【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、不透
明導電基体の上に絶縁体層、導電層、半導体接合層、透
明導電層の順に積層して形成された複数の光起電力素子
を、金属からなる電極接続体を介して直列接続した光起
電力装置であって、前記導電層が絶縁体層を被覆しない
導電層欠損部を複数個備え、該導電層欠損部において前
記不透明導電基体と前記透明導電層とが電気的に接触
し、該導電層欠損部を備えない領域においてそれらが電
気的に非接触とされていることを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に代表され
る光起電力装置とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光起電力素子の一つで、その半導体接合
層がアモルファスシリコンから構成されるものは、基体
をシリコンウエハーに限定せず、ガラス、ステンレス、
有機樹脂などの安価な基体も選択できる点が優れてい
る。特にステンレス、有機樹脂は、フィルムに加工する
ことで、ガラスにはない可撓性を備えることができる。
基体をフィルムにすることで、ロール状になったフィル
ム基体から、フィルム基体を薄膜形成室に引き出し薄膜
を形成し、薄膜が形成されたフィルム基体を、再びロー
ル状に巻き取るロール・ツー・ロール方式での薄膜形成
が可能となる。ロール・ツー・ロール方式の装置は、フ
ィルム基体を搬送しながら薄膜を形成することで、薄膜
形成室より大幅に長い基体に均一な薄膜を形成すること
が可能であり、また多重膜の連続形成も、基体搬送方向
にターゲットを並べることで、簡単に実現できるという
特徴を持っている。ロール・ツー・ロール方式で形成さ
れた、金属フィルムを基体として用いたアモルファスシ
リコン薄膜の製造方法は、米国特許第４，３６９，７３
０号明細書に開示されている。可焼性に加え耐熱性にも
優れたステンレスフィルムを基体に用いた光起電力素子
では、基体が不透明であるために、光を半導体接合層へ
基体を透して入射させる基体・透明導電層・半導体接合
層・導電層の順に形成された構成ではなく、基体・導電
層・半導体接合層・透明導電層の順に形成された構成が
適している。またステンレスは導電性があり、基体自体
が半導体接合層の基体側電極としての機能を備えること
ができるため、基体に絶縁体を用いた構成では少なくと
も１層は必要となる基体側電極としての導電層を省略で
きる。基体・導電層・半導体接合層・透明導電層の順に
形成された構成の光起電力素子において、半導体接合層
の光入射側の集電は、透明導電層と、透明導電層上に形
成された導電性の高い物質からなる集電電極でなされて
きた。集電電極は透明導電層形成後に、所望の集電電極
パターンが繰り抜かれたマスクを介して金属を蒸着、あ
るいは金属ワイヤーを導電性の樹脂で接着することで形
成されてきた。こうして形成された光起電力素子を複数
個、直列接続及び並列接続することで、所望の電力を出
力する光起電力装置が形成される。ロール・ツー・ロー
ル方式で形成された、光起電力素子を複数個接続した光
起電力装置は、米国特許第４，４１０，５５８号明細書
に開示されている。光起電力装置の光電変換効率を高め
るためには、光起電力装置を構成する個々の光起電力素
子において、透明導電層と集電電極からなる光入射側電
極はできるだけ低抵抗にして、発熱による損失を小さく
する必要がある。太陽電池に用いられる可視光透過率が
９０％以上の透明酸化物からなる透明導電層は、金属の
１００倍程度の抵抗を有するため、光入射側電極の低抵
抗化のためには、電流が透明導電層内を流れる距離を短
くする手段が有効である。そのため、透明導電層上に集
電電極を稠密に配置し、透明導電層を電流が流れる距離
を短くすることで、光入射側電極の低抵抗化がなされて
きた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透明導
電層上に集電電極を稠密に配置するほど、集電電極が入
射光を遮ぎる面積は増加し、光電変換で得られる電力の
一部を損失する。一方、集電電極の幅を細くすること
で、集電電極が入射光を遮ぎる面積を小さくできるが、
この場合には、集電電極の抵抗が高まり発熱による電力
損失が大きくなる。このように光入射側電極の抵抗によ
る損失と、集電電極が入射光を遮ぎることによる損失
は、一方が小さくなれば他方が大きくなるという関係で
あり、従って、集電電極の配置パターンと集電電極の幅
を変化させた場合、光入射側電極の抵抗による損失と、
集電電極が入射光を遮ぎることによる損失の合計は、あ
る最小値以下にはならないという問題があった。本発明
者の設計した光電変換素子では、最小でも最適動作点出
力の３〜４％を占めるジュール熱の発生があった。ま
た、集電電極は透明導電層形成後に、所望の集電電極パ
ターンが繰り抜かれたマスクを介して金属を蒸着、ある
いは金属ワイヤーを導電性の高い樹脂で接着することで
形成されるが、金属蒸着は、蒸着粒子の衝突あるいは蒸
着時の加熱により半導体接合層を劣化させる問題があ
り、金属ワイヤーの接着は、全工程の機械化が困難な複
雑な工程であるため、製造コストを増大させる問題があ
った。こうした問題を解決する方法として、基体・導電
層・半導体接合層・透明導電層の順に形成された構成の
光起電力素子において、透明導電層上に集電電極を形成
することを取り止め、透明導電層の下層で集電する方法
がある。例えば、透明絶縁基体を用いることを前提にし
ている特開昭６１−２０３７１号公報は、透明絶縁体基
体・透明導電層・半導体接合層・裏面導電層がこの順で
形成された光起電力素子において、半導体接合層および
裏面導電層から絶縁された状態でこれらを貫通した金属
接続体を、透明導電層と接続することで、光入射側電極
の抵抗を低下させる方法が開示されている。また、絶縁
体基体を用いることを前提としている特開平２−１１８
１号公報には、絶縁体基体上に第２導電層・絶縁層・第
１導電層・半導体接合層・透明導電層の順に形成された
光起電力素子において、半導体接合層および第１導電層
から絶縁された状態でこれらを貫通し、透明導電層と第
２導電層が接続することで、光起電力側電極の抵抗を低
下させる方法が開示されている。ところで、このような
特開昭６１−２０３７１号公報で開示されたものにおい
ては、光を半導体接合層へ基体を透して入射させるため
に透明基体を用いている。このような装置においては、
ロール・ツー・ロール方式での大面積にわたる薄膜形成
と、有機樹脂フィルムでは困難な基体温度が３００℃以
上での薄膜形成とが可能な、可撓性、耐熱性に優れたス
テンレスなどの金属フィルムからなる不透明導電基体を
用いる場合には、適用することができない。さらに双方
の特許で開示される方法は、半導体接合層が被膜されて
いない時点あるいは導電層で被膜された時点で、レー
ザ、ドライエッチング、ウエットエッチングなどの手段
で、透明導電層まで貫通する穴を開ける工程を含まずに
は成立しないが、この工程は、穴近傍における半導体接
合層の短絡、半導体接合層と導電層との合金化、あるい
は被膜されていない場合には半導体接合層が受ける物理
的損傷など、半導体接合層の特性すなわち光電変換効率
を低下させる問題があった。

【０００４】そこで、本発明は上記した従来装置の問題
点を解決し、光電変換効率が高く、製造設備費用の低減
と歩留まりが改善された製造コストの安価な光起電力装
置とその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、その個々の光起電力素子において、光入射
側の電極である透明電極層と、光入射側裏面の不透明導
電基体とを、導電層欠損部で電気的に接触させることに
よって、不透明導電基体に占める光電変換領域を減少さ
せずに、光入射側の抵抗を低くできるようにしたもので
ある。すなわち、本発明の光起電力装置は、不透明導電
基体の上に絶縁体層、導電層、半導体接合層、透明導電
層の順に積層して形成された複数の光起電力素子を、金
属からなる電極接続体を介して直列接続した光起電力装
置であって、前記導電層が絶縁体層を被覆しない導電層
欠損部を複数個備え、該導電層欠損部において前記不透
明導電基体と前記透明導電層とが電気的に接触し、該導
電層欠損部を備えない領域においてそれらが電気的に非
接触とされていることを特徴としている。本発明におい
て、この導電層欠損部は、円形としその相互の位置関係
は規則性を持つようにするか、真直ぐな溝としその相互
の位置関係を平行に構成することができる。また、前記
不透明導電基体と前記透明導電層との電気的接触は、前
記導電層欠損部において前記不透明導電基体の前記透明
導電層へ向う凹みと、前記透明導電層の前記不透明導電
基体へ向う凹みの、一方もしくは双方により行うことが
でき、またそれを前記導電層欠損部において複数層から
なる合金層を形成して行ってもよい。また、前記電極接
続体により、一方の光起電力素子の導電層と、他方の光
起電力素子の不透明導電基体もしくは透明導電層とを接
続し、それを一方の光起電力素子の透明導電層の領域を
構成する、該透明導電層がその下層に前記導電層欠損部
を備えた領域から分割され下層に前記導電層欠損部を備
えない領域で該透明導電層が導電層とは電気的に接触し
ているが不透明基体とは電気的に非接触の領域と、他方
の光起電力素子の不透明導電基体もしくは透明導電層と
に接触させ光起電力装置を構成することができる。さら
に、本発明の光起電力装置の製造方法は、不透明導電基
体の上に絶縁体層、導電層、半導体接合層、透明導電層
がこの順で形成された複数の光起電力素子を、金属から
なる電極接続体を介して直列接続した光起電力装置の製
造方法であって、不透明導電基体の上に絶縁層を形成す
る工程と、前記絶縁層の上に絶縁層を被覆しない導電層
欠損部を複数個有する導電層を形成する工程と、前記導
電層の上に半導体接合層を形成する工程と、前記半導体
接合層の上に透明導電層を形成する工程と、前記導電層
欠損部において前記不透明導電基体と前記透明導電層と
を電気的に接触させる工程とを有していることを特徴と
する。本発明の製造方法においては、前記導電層欠損部
はレーザ照射によって形成されることができる。そし
て、本発明の光起電力装置の製造方法においては前記不
透明導電基体と前記透明導電層とを電気的に接触させる
工程は、前記透明導電層を形成する工程の後に行われる
ことを特徴の一つとしている。また、前記不透明導電基
体と前記透明導電層との電気的接触は、前記導電層欠損
部において前記不透明導電基体を前記透明導電層へ向か
って凹ませる工程と、前記透明導電層を前記不透明導電
基体向かって凹ませる工程の、一方もしくは双方の工程
によって行うことができる。そして、前記不透明導電基
体と前記透明導電層の一方もしくは双方を凹ませる工程
は、鋭突なもので圧力を加える工程で行うようにしても
よい。また、前記導電層欠損部における前記不透明導電
基体と前記透明導電層との電気的接触は、前記導電層欠
損部において前記絶縁体層と前記半導体接合層を合金層
に変化させる工程によって行ってもよい。そして、前記
絶縁体層と前記半導体接合層を合金層に変化させる工程
は、レーザ照射を含む工程で行うことができる。また、
前記直列接続は、金属からなる電極接続体を一方の光起
電力素子の導電層と他方の光起電力素子の不透明導電基
体もしくは透明導電層とに接触させる工程によって行わ
れる。そして、その一方の光起電力素子の導電層に接触
させる工程、および他方の光起電力素子の不透明導電基
体もしくは透明導電層に接触させる工程の、双方または
一方は、レーザ照射を用いた溶着を含む工程によって行
うか、または樹脂を主成分とする物質を介在させる工
程、或は低融点合金の半田を用いた溶着を含む工程によ
って行ってもよい。本発明の製造方法においては、前記
電極接続体による直列接続は、金属からなる電極接続体
を、一方の光起電力素子の透明導電層の領域を構成す
る、該透明導電層がその下層に前記導電層欠損部を備え
た領域から分割され下層に前記導電層欠損部を備えない
領域で該透明導電層が導電層とは電気的に接触している
が不透明基体とは電気的に非接触の領域と、他方の光起
電力素子の不透明導電基体もしくは透明導電層とに、接
触させる工程によって行うことができる。そして、前記
透明導電層の、その下層に前記導電層欠損部を備えた領
域と下層に前記導電層欠損部を備えない領域との分割
は、レーザ照射を含む工程により行うことができる。ま
た、前記透明導電層の、導電層と電気的に接触し不透明
導電基体と電気的に非接触の領域は、レーザ照射を含む
工程により形成することができる。そして、前記電極
接続体を、一方の光起電力素子の透明導電層の下層に前
記導電層欠損部を備えない領域に接続させる工程、およ
び他方の光起電力素子の不透明導電基体もしくは透明導
電層に接続させる工程の、双方または一方は、レーザを
用いた溶着を含む工程で行ってもよい。また、それらを
樹脂を主成分とする物質を介在させる工程、或は低融点
合金の半田を用いた溶着を含む工程により行ってもよ
い。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明では、光起電力装置を構成
する個々の光起電力素子は、光入射側の電極である透明
導電層と、光入射側裏面の不透明導電基体とが、導電層
欠損部において電気的に接触されることによって、不透
明導電基体に占める光電変換領域を減少させずに、光入
射側電極の抵抗を低くできる。したがって集電電極が透
明導電層上に配置される構成の光電変換素子に比べ、高
い光電変換効率の光電変換素子を得ることができる。ま
た上記電気的接触は、絶縁層、導電層、半導体接合層、
透明導電層からなる全層形成後に、圧迫もしくはレーザ
照射によってなされる簡単な工程であるから、製造設備
費用の低減と歩留まりを改善し、製造コストを低減でき
る。また、基体にステンレスフィルムなどの可撓性、耐
熱性に優れた不透明導電基体を用いることで、ロール・
ツー・ロール方式での大面積にわたる薄膜形成と、有機
樹脂フィルムでは困難な基体温度が３００℃以上での薄
膜形成が可能となり、さらに基体にこのようなステンレ
スフィルムを用いた場合には、透明導電層と接続された
光入射側電極としての機能を備えることで、絶縁基体を
用いた構成では少なくとも１層は必要となる、透明導電
層と接続された光入射側電極としての導電層を省略でき
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。［実施例１］図１は、本発明の実施例１における光起電
力装置を示した断面図であり、図５は、図１で示される
光起電力装置の平面図である。図９は、図１で示される
光起電力装置を構成する光起電力素子を示した断面図で
あり、図１２は、図９で示される光起電力素子の製造工
程を示した説明図である。まず図９、図１２に従って、
光起電力装置を構成する光起電力素子の製造方法を順次
説明する。不透明導電基体１１として、縦１０ｃｍ横５
ｃｍの長方形で、厚さ０．２ｍｍの鏡面研磨されたステ
ンレスＳＵＳ４３０の基体を用意し、アセトン中で超音
波洗浄を５分間、イソプロピルアルコール中で超音波洗
浄を１分間行い、油脂分を除去した。続いて窒素ガスで
希釈したシランガスとアンモニアガスを、ＲＦで励起さ
れたプラズマ中で分解し、２５０℃に保った不透明導電
基体１１上に、絶縁層１２として厚さ２μｍの窒化シリ
コン膜を形成した。続いて４００℃に保った絶縁層１２
上に、アルミニウムターゲットを用いたＡｒ雰囲気中で
のＤＣスパツタリング法で、導電層１３として厚さ５０
００Åのアルミニウム膜を形成した。アルミニウム膜の
表面は、拡散反射が顕著な、微細な凹凸構造となった。
続いて波長１．０６μｍ、パルス周波数４ｋＨｚ、Ｑス
イッチパルス発振、TEM00モードのＮｄ−ＹＡＧレーザ
を用いて、平均レーザ出力を０．４Ｗに調節したスポッ
ト径１００μｍのビームを、導電層１３の所定位置に
０．１msec照射１することで、絶縁層１２が露出する直
径０．８ｍｍの導電層欠損部１８を、縦と横が１０ｍｍ
間隔の格子点２５箇所に形成した。続いて水素ガスで希
釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス、ＰＨ３ガスを、
ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、２５０℃に保っ
た導電層１３上に、厚さ２００Åのｎ型アモルファスシ
リコン層を形成し、このｎ型アモルファスシリコン層上
に、水素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス
を、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、厚さ４００
０Åのｉ型アモルファスシリコン層を形成し、さらにｉ
型アモルファスシリコン層上に、続いて水素ガスで希釈
されたＳｉＨ４ガス、ＢＦ３ガスを、ＲＦで励起された
プラズマ中で分解し、厚さ１００Åのｐ型微結晶シリコ
ン層を形成することで、半導体接合層１４を形成した。
続いてこの半導体接合層１４上に、ＩＴＯターゲットを
用いた酸素雰囲気中ＤＣスパッタリング法で、透明導電
層１５として厚さ７００ÅのＩＴＯ膜を形成した。続い
て光学センサーを用いた方法で、レーザで導電層１３に
形成した導電層欠損部１８を見つけ、この部分をニード
ル状のステンレスＳＵＳ３０４製治具を用いて、透明導
電層１５側、不透明導電基体１１側の双方から同時に、
面に垂直に圧迫２を加えた。その結果膜表面では、透明
導電層１５側、不透明導電基体１１側両面に直径０．２
ｍｍの凹みが形成され、膜内部では、不透明導電基体１
１と透明導電層１５が接触する電気的接触部１９が形成
された。圧迫の程度は、不透明導電基体１１と透明導電
層１５が、導電層１２と接触することなく、電気的接触
部１９を形成する大きさでなくてはならない。

【０００８】以上の工程で１０個作成された光起電力素
子から光起電力装置を製造する方法を、図１、図５に従
って順次説明する。各々の光起電力素子の端部におい
て、透明導電層１５、半導体接合層１４をエッチング
し、長さ１０ｍｍ幅４ｍｍの導電層露出部１０ａを２箇
所形成した。続いて電極接続体１７ａとして厚さ０．１
ｍｍ長さ５ｍｍ幅２ｍｍの銅箔を２個用意して、導電層
露出部１０ａ上の透明導電層１５に接触しない位置に、
金属粉を含有する導電性樹脂で接着した。次に、各々の
光起電力素子の電極接続体１７ａと不透明導電基体１１
とを、厚さ０．１ｍｍ長さ１０ｍｍ幅５ｍｍの銅箔から
なる電極接続体１７ｂによって、順次直列接続すること
で光起電力装置を作成した。電極接続体１７ｂの不透明
導電基体１１および電極接続体１７ａへの接着は、低融
点合金半田を用いた溶着でなされた。ＡＭ１．５（１０
０ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて、作成された光起電力装
置の電流電圧特性を測定をしたところ、最適動作点にお
いて４．２５Ｗ、１４．４Ｖ、光電変換効率は８．５％
が得られた。透明導電層１５、電気的接触部１９、不透
明導電基体１１、電極接続体１７ａ、１７ｂからなる抵
抗による損失電力を求めたところ、真性光電変換効率で
計算した出力電力の３％未満に抑えることができた。こ
こでの真性光電変換効率とは、それぞれの光起電力素子
について、下層に導電層欠損部１８を含まない透明導電
層１５のある数箇所で、外周をエッチングで取り除き周
囲と絶縁した直径３ｍｍの円形の透明導電層１５と、こ
の円外で透明導電層１５、半導体接合層１４をエッチン
グで取り除き露出させた導電層１３とを電極とし、ＡＭ
１．５光照射下にて測定された最適動作点における光電
変換効率の平均である。

【０００９】［実施例２］図２は、本発明の実施例２に
おける光起電力装置を示した断面図であり、図６は、図
２で示される光起電力装置の平面図である。図１０は、
図２で示される光起電力装置を構成する光起電力素子を
示した断面図である。まず図１０に従って、光起電力装
置を構成する光起電力素子の製造方法を順次説明する。
不透明導電基体２１として、縦１０ｃｍ横５ｃｍの長方
形で、厚さ０．２ｍｍの鏡面研磨されたステンレスＳＵ
Ｓ４３０の基体を用意し、アセトン中で超音波洗浄を５
分間、イソプロピルアルコール中で超音波洗浄を１分間
行い、油脂分を除去した。続いて酸化シリコンターゲッ
トを用いたＡｒ雰囲気中でのＲＦスパッタリング法で、
不透明導電基体２１上に、絶縁層２２として厚さ２μｍ
の酸化シリコン膜を形成した。続いて４００℃に保った
絶縁層２２上に、アルミニウムターゲットを用いたＡｒ
雰囲気中でのＤＣスパッタリング法で形成された厚さ５
０００Åのアルミニウム膜と、酸化亜鉛ターゲットを用
いたＡｒ雰囲気中でのＤＣスパッタリング法で形成され
た厚さｌ００００Åの酸化亜鉛膜からなる導電層２３を
形成した。アルミニウム膜の表面および酸化亜鉛の表面
は、拡散反射が顕著な、微細な凹凸構造となった。続い
て波長１．０６μｍ、パルス周波数４ｋＨｚ、Ｑスイッ
チパルス発振、TEM00モードのＮｄ−ＹＡＧレーザを用
いて、平均レーザ出力を０．４Ｗに調節したスポット径
１００μｍのビームを、導電層２３の所定位置にｌmsec
照射することで、絶縁層２２が露出する直径０．８ｍｍ
の導電層欠損部２８を、縦と横が１０ｍｍ間隔の格子点
２５箇所に形成した。続いて水素ガスで希釈されたＳｉ
Ｈ４ガス、ＳｉＦ４ガス、ＰＨ３ガスを、ＲＦで励起さ
れたプラズマ中で分解し、２５０℃に保った導電層２３
上に、厚さ２００Åのｎ型アモルファスシリコン層を形
成し、このｎ型アモルファスシリコン層上に、水素ガス
で希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガスを、ＲＦで励
起されたプラズマ中で分解し、厚さ４０００Åのｉ型ア
モルファスシリコン層を形成し、さらにｉ型アモルファ
スシリコン層上に、続いて水素ガスで希釈されたＳｉＨ
４ガス、ＢＦ３ガスを、ＲＦで励起されたプラズマ中で
分解し、厚さ１００Åのｐ型微結晶シリコン層を形成す
ることで、半導体接合層２４を形成した。続いてこの半
導体接合層２４上に、ＩＴＯターゲットを用いた酸素雰
囲気中ＤＣスパッタリング法で、透明導電層２５として
厚さ７００ÅのＩＴＯ膜を形成した。続いて光学センサ
ーを用いた方法で、レーザで導電層２３に形成した導電
層欠損部２８を見つけ、この部分をニードル状のステン
レスＳＵＳ３０４製治具を用いて、透明導電層２５側よ
り面に垂直に圧迫を加えた。その結果、透明導電層２５
表面に直径０．２ｍｍの凹みが形成され、膜内部では、
不透明導電基体２１と透明導電層２５が接触する電気的
接触部２９が形成された。圧迫の程度は、不透明導電基
体２１と透明導電層２５が、導電層２２と接触すること
なく、電気的接触部２９を形成する大きさでなくてはな
らない。

【００１０】以上の工程で１０個作成された光起電力素
子から光起電力装置を製造する方法を、図２、図６に従
って順次説明する。各々の光起電力素子の端部におい
て、透明導電層２５、半導体接合層２４をエッチング
し、長さ１００ｍｍ幅４ｍｍの導電層露出部２０ａを形
成し、導電層露出部２０ａとは反対側の光起電力素子の
端部においては、透明導電層２５、半導体接合層２４、
導電層２３、絶縁層２２をエッチングし、長さ１００ｍ
ｍ幅４ｍｍの基体露出部２０ｂを形成した。続いて電極
接続体２７ａとして厚さ０．ｌｍｍ長さ５ｍｍ幅２ｍｍ
の銅箔を２個用意して、導電層露出部２０ａ上の透明導
電層２５に接触しない位置に、前述と同じ性能のＮｄ−
ＹＡＧレーザを照射することで溶着した。次に、各々の
光起電力素子の電極接続体２７ａと基体露出部２０ｂと
を、厚さ０．ｌｍｍ長さ１０ｍｍ幅５ｍｍの銅箔からな
る電極接続体２７ｂによって、順次直列接続すること
で、光起電力装置を作成した。電極接続体２７ｂの基体
露出部２０ｂおよび電極接続体２７ａへの接着は、前述
と同じ性能のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いた溶着でなされ
た。ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて、
作成された光起電力装置の電流電圧特性を測定をしたと
ころ、最適動作点において４．３５Ｗ、１４．６Ｖ、光
電変換効率は８．７％が得られた。透明導電層２５、電
気的接触部２９、不透明導電基体２１、電極接続体２７
ａ、２７ｂからなる抵抗による損失電力を求めたとこ
ろ、真性光電変換効率で計算した出力電力の３％未満に
抑えることができた。ここでの真性光電変換効率とは、
それぞれの光起電力素子について、下層に導電層欠損部
２８を含まない透明導電層２５のある数箇所で、外周を
エッチングで取り除き周囲と絶縁した直径３ｍｍの円形
の透明導電層２５と、この円外で透明導電層２５、半導
体接合層２４をエッチングで取り除き露出させた導電層
２３とを電極とし、ＡＭ１．５光照射下にて測定された
最適動作点における光電変換効率の平均である。

【００１１】［実施例３］図３は、本発明の実施例３に
おける光起電力装置を示した断面図であり、図７は、図
３で示される光起電力装置の平面図である。図１１は、
図３で示される光起電力装置を構成する光起電力素子を
示した断面図であり、図１３は、図１１で示される光起
電力素子の製造工程を示した説明図である。まず図１
１、図１３に従って、光起電力装置を構成する光起電力
素子の製造方法を順次説明する。不透明導電基体３１と
して、縦ｌ０ｃｍ横５ｃｍの長方形で、厚さ０．２ｍｍ
の鏡面研磨されたステンレスＳＵＳ４３０の基体を用意
し、アセトン中で超音波洗浄を５分間、イソプロピルア
ルコール中で超音波洗浄を１分間行い、油脂分を除去し
た。続いて酸化シリコンターゲットを用いたＡｒ雰囲気
中でのＲＦスパッタリング法で、不透明導電基体３１上
に、絶縁層３２として厚さ２μｍの酸化シリコン膜を形
成した。続いて５００℃に保った絶縁層３２上に、銀タ
ーゲットを用いたＡｒ雰囲気中でのＤＣスパッタリング
法で、導電層３３として厚さ５０００Åの銀膜を形成し
た。銀膜の表面は、拡散反射が顕著な、微細な凹凸構造
となった。続いて波長１．０６μｍ、パルス周波数４ｋ
Ｈｚ、Ｑスイッチパルス発振、TEM00モードのＮｄ−Ｙ
ＡＧレーザを用いて、平均レーザ出力を０．５Ｗに調節
したスポット径１００μｍのビームを、導電層３３の所
定位置にｌmsec照射３することで、絶縁層３２が露出す
る直径０．８ｍｍの導電層欠損部３８を、縦と横が１０
ｍｍ間隔の格子点２５箇所に形成した。続いて水素ガス
で希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス、ＰＨ３ガス
を、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、２５０℃に
保った導電層３３上に、厚さ２００Åのｎ型アモルファ
スシリコン層を形成し、このｎ型アモルファスシリコン
層上に、水素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４
ガスを、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、厚さ４
０００Åのｉ型アモルファスシリコン層を形成し、さら
にｉ型アモルファスシリコン層上に、続いて水素ガスで
希釈されたＳｉＨ４ガス、ＢＦ３ガスを、ＲＦで励起さ
れたプラズマ中で分解し、厚さ１００Åのｐ型微結晶シ
リコン層を形成することで、半導体接合層３４を形成し
た。続いてこの半導体接合層３４上に、ＩＴＯターゲッ
トを用いた酸素雰囲気中ＤＣスパッタリング法で、透明
導電層３５として厚さ７００ÅのＩＴＯ膜を形成した。
続いて光学センサーを用いた方法で、レーザで導電層３
３に形成した導電層欠損部３８を見つけ、この部分を前
述と同じ性能のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いて、透明導電
層３５側より面に垂直に、平均レーザ出力をｌＷに調節
したスポット径１００μｍのビームを１msec照射４し
た。その結果、透明導電層と半導体接合層と絶縁層が混
在した、導電性が金属と同程度である直径０．２ｍｍの
合金層３６が形成された。合金層３６の断面を観察する
と、レーザ照射前アモルファスシリコン半導体接合層で
あった部分と、酸化シリコンであった部分は一様なシリ
コン化合物を形成していたが、ＩＴＯはこれらから独立
した層を形成していた。レーザが与える熱量は、不透明
導電基体３１と透明導電層３５が、導電層３２と接触す
ることなく、合金層３６を形成する大きさでなくてはな
らない。

【００１２】以上の工程で１０個作成された光起電力素
子から光起電力装置を製造する方法を、図３、図７に従
って順次説明する。各々の光起電力素子の、下層に導電
層欠損部３８を備えない端部において、前述と同じ性能
のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いて、平均レーザ出力を１．
２Ｗに調節した、スボット径ｌ００μｍのビームをｌ０
０ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で照射し、長さ１００ｍｍ幅
０．５ｍｍの透明導電層分割溝３０ｂを形成した。これ
によって下層に導電層欠損部３８がないために、透明導
電層が不透明導電基体３１と絶縁された、長さ１００ｍ
ｍ幅３ｍｍの導電層接続部３０ａが形成された。続いて
導電層接続部３０ａにおいて、平均レーザ出力を０．７
Ｗに調節したスポット径１００μｍのビームを１msec照
射した。その結果、透明導電層と半導体接合層と導電層
が混在した、導電性が金属と同程度である直径０．３ｍ
ｍの導電層接続層３０ｃが形成された。導電層接続層３
０ｃの断面を観察すると、レーザ照射前アモルファスシ
リコン半導体接合層であった部分と、銀層であった部分
は一様な合金を形成していたが、ＩＴＯはこれらから独
立した層を形成していた。続いて電極接続体３７ａとし
て厚さ０．１ｍｍ長さ５ｍｍ幅２ｍｍの銅箔を２個用意
して、導電層露出部３０ａ上の透明導電層３５に接触し
ない位置で、かつ導電層接続層３０ｃを覆う位置に、金
属粉を含有する導電性樹脂で接着した。次に、各々の光
起電力素子の電極接続体３７ａと不透明導電基体３１と
を、厚さ０．１ｍｍ長さ１０ｍｍ幅５ｍｍの銅箔からな
る電極接続体３７ｂによって、順次直列接続することで
光起電力装置を作成した。電極接続体３７ｂの不透明導
電基体３１および電極接続体３７ａへの接着は、金属粉
を含有する導電性樹脂を介在させることでなされた。Ａ
Ｍ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて、作成さ
れた光起電力装置の電流電圧特性を測定をしたところ、
最適動作点において４．３Ｗ、１４．５Ｖ、光電変換効
率は８．６％が得られた。透明導電層３５、電気的接触
部３９、不透明導電基体３１、電極接続体３７ａ、３７
ｂからなる抵抗による損失電力を求めたところ、真性光
電変換効率で計算した出力電力の３％未満に抑えること
ができた。ここでの真性光電変換効率とは、それぞれの
光起電力素子について、下層に導電層欠損部３８を含ま
ない透明導電層３５のある数箇所で、外周をエッチング
で取り除き周囲と絶縁した直径３ｍｍの円形の透明導電
層３５と、この円外で透明導電層３５、半導体接合層３
４をエッチングで取り除き露出させた導電層３３とを電
極とし、ＡＭｌ．５光照射下にて測定された最適動作点
における光電変換効率の平均である。

【００１３】［実施例４］図４は、本発明の実施例４に
おける光起電力装置を示した断面図であり、図８は、図
４で示される光起電力装置の平面図である。図１１は、
図４で示される光起電力装置を構成する光起電力素子を
示した断面図であり、図１３は、図１１で示される光起
電力素子の製造工程を示した説明図である。まず図１
１、図１３に従って、光起電力装置を構成する光起電力
素子の製造方法を順次説明する。不透明導電基体４１と
して、縦ｌ０ｃｍ横５ｃｍの長方形で、厚さ０．２ｍｍ
の鏡面研磨されたステンレスＳＵＳ４３０の基体を用意
し、アセトン中で超音波洗浄を５分間、イソプロピルア
ルコール中で超音波洗浄を１分間行い、油脂分を除去し
た。続いて窒素ガスで希釈したシランガスとアンモニア
ガスを、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、２５０
℃に保った不透明導電基体４１上に、絶縁層４２として
厚さ２μｍの窒化シリコン膜を形成した。続いて４００
℃に保った絶縁層４２上に、アルミニウムターゲットを
用いたＡｒ雰囲気中でのＤＣスパッタリング法で形成さ
れた厚さ５０００Åのアルミニウム膜と、酸化亜鉛ター
ゲットを用いたＡｒ雰囲気中でのＤＣスパッタリング法
で形成された厚さｌ００００Åの酸化亜鉛膜からなる導
電層４３を形成した。アルミニウム膜の表面および酸化
亜鉛の表面は、拡散反射が顕著な、微細な凹凸構造とな
った。続いて波長１．０６μｍ、パルス周波数４ｋＨ
ｚ、Ｑスイッチパルス発振、TEM00モードのＮｄ−ＹＡ
Ｇレーザを用いて、平均レーザ出力を０．５Ｗに調節し
たスポット径１００μｍのビームを、導電層４３の所定
位置に１００ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で照射３すること
で、絶縁層４２が露出する幅０．４ｍｍ長さ５ｍｍの短
冊状の導電層欠損部４８を、縦が１８ｍｍ間隔で横が１
０ｍｍ間隔の格子点３０箇所に形成した。続いて水素ガ
スで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス、ＰＨ３ガ
スを、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、２５０℃
に保った導電層４３上に、厚さ２００Åのｎ型アモルフ
ァスシリコン層を形成し、このｎ型アモルファスシリコ
ン層上に、水素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ
４ガスを、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、厚さ
４０００Åのｉ型アモルファスシリコン層を形成し、さ
らにｉ型アモルファスシリコン層上に、続いて水素ガス
で希釈されたＳｉＨ４ガス、ＢＦ３ガスを、ＲＦで励起
されたプラズマ中で分解し、厚さ１００Åのｐ型微結晶
シリコン層を形成することで、半導体接合層４４を形成
した。続いてこの半導体接合層４４上に、ＩＴＯターゲ
ットを用いた酸素雰囲気中ＤＣスパッタリング法で、透
明導電層４５として厚さ７００ÅのＩＴＯ膜を形成し
た。続いて光学センサーを用いた方法で、レーザで導電
層４３に形成した導電層欠損部４８を見つけ、この部分
を前述と同じ性能のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いて、透明
導電層４５側より面に垂直に、平均レーザ出力を１Ｗに
調節したスポット径１００μｍのビームをｌ００ｍｍ／
ｓｅｃの走査速度で照射４した。その結果、透明導電層
と半導体接合層と絶縁層が混在した、導電性が金属と同
程度である幅０．１ｍｍ長さ４ｍｍの合金層４６が形成
された。合金層４６の断面を観察すると、レーザ照射前
アモルファスシリコン半導体接合層であった部分と、窒
化シリコンであった部分は一様なシリコン化合物を形成
していたが、ＩＴＯはこれらから独立した層を形成して
いた。レーザが与える熱量は、不透明導電基体４１と透
明導電層４５が、導電層４２と接触することなく、合金
層４６を形成する大きさでなくてはならない。

【００１４】以上の工程で１０個作成された光起電力素
子から光起電力装置を製造する方法を、図４、図８に従
って順次説明する。各々の光起電力素子の、下層に導電
層欠損部４８を備えない端部において、前述と同じ性能
のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いて、平均レーザ出力を１．
２Ｗに調節した、スポット径ｌ００μｍのビームを１０
０ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で照射し、長さｌ００ｍｍ幅
０．５ｍｍの透明導電層分割溝４０ｂを形成した。これ
によって下層に導電層欠損部４８がないために、透明導
電層が不透明導電基体４１と絶縁された、長さ１００ｍ
ｍ幅３ｍｍの導電層接続部４０ａが形成された。続いて
導電層接続部４０ａにおいて、平均レーザ出力を０．７
Ｗに調節したスポット径１００μｍのビームを１msec照
射した。その結果、透明導電層と半導体接合層と導電層
が混在した、導電性が金属と同程度である直径０．３ｍ
ｍの導電層接続層４０ｃが形成された。導電層接続層４
０ｃの断面を観察すると、レーザ照射前アモルファスシ
リコン半導体接合層であった部分と、銀層であった部分
は一様な合金を形成していたが、ＩＴＯはこれらから独
立した層を形成していた。続いて電極接続体４７ａとし
て厚さ０．１ｍｍ長さ５ｍｍ幅２ｍｍの銅箔を２個用意
して、導電層露出部４０ａ上の透明導電層４５に接触し
ない位置で、かつ導電層接続層４０ｃを覆う位置に、金
属粉を含有する導電性樹脂で接着した。次に、各々の光
起電力素子の電極接続体４７ａと透明導電層４５とを、
厚さ０．ｌｍｍ長さ１０ｍｍ幅５ｍｍの銅箔からなる電
極接続体４７ｂで順次接続することで、光起電力素子が
直列接続された光起電力装置を作成した。電極接続体４
７ｂの透明導電層４５への接着は、金属粉を含有する導
電性樹脂を介在させることでなされ、電極接続体４７ｂ
の電極接続体４７ａへの接着は、低融点合金半田による
溶着でなされた。ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光
照射下にて、作成された光起電力装置の電流電圧特性を
測定をしたところ、最適動作点において４．４０Ｗ、１
４．９Ｖ、光電変換効率は８．８％が得られた。透明導
電層４５、電気的接触部４９、不透明導電基体４１、電
極接続体４７ａ、４７ｂからなる抵抗による損失電力を
求めたところ、真性光電変換効率で計算した出力電力の
３％未満に抑えることができた。ここでの真性光電変換
効率とは、それぞれの光起電力素子について、下層に導
電層欠損部４８を含まない透明導電層４５のある数箇所
で、外周をエッチングで取り除き周囲と絶縁した直径３
ｍｍの円形の透明導電層４５と、この円外で透明導電層
４５、半導体接合層４４をエッチングで取り除き露出さ
せた導電層４３とを電極とし、ＡＭ１．５光照射下にて
測定された最適動作点における光電変換効率の平均であ
る。

【００１５】［実施例５］図１は、本発明の実施例５に
おける光起電力装置を示した断面図であり、図５は、図
１で示される光起電力装置の平面図である。図１１は、
図１で示される光起電力装置を構成する光起電力素子を
示した断面図であり、図１３は、図１１で示される光起
電力素子の製造工程を示した説明図である。図１６は、
図１１および図１３で示される構成の光起電力素子を製
造する装置の概略図である。まず図１１、図１３、図１
６に従って、光起電力装置を構成する光起電力素子の製
造方法を順次説明する。図１６に示す薄膜形成装置は、
ロール状になったフィルム基体から、フィルム基体を薄
膜形成室に引き出し薄膜を形成し、薄膜が形成されたフ
ィルム基体を、再びロール状に巻き取るロール・ツー・
ロール方式の装置である。ロール・ツー・ロール方式の
装置は、フィルム基体を搬送しながら薄膜を形成するこ
とで、薄膜形成室より大幅に長い基体に均一な薄膜を形
成することが可能であり、また多重膜の違続形成も、基
体搬送方向にターゲットを並べることで、簡単に実現で
きるという特徴を持っている。不透明導電基体５１とし
て、有機溶剤あるいはアルカリ溶剤で油脂分を除去し
た、厚さ０．１ｍｍ幅１００ｍｍ長さ１００ｍの鏡面研
磨されたステンレスＳＵＳ４３０製フイルム基体をロー
ル状で用意した。ロール状にされた不透明導電基体５１
は、送り出し室１００から引き出され、絶縁層堆積室１
０１、導電層堆積室１０２、レーザ照射室１０３、ｎ層
堆積室１０４、ｉ層堆積室１０５、ｐ層堆積室１０６、
透明導電層堆積室１０７、レーザ照射室１０８を搬送速
度５００ｍｍ／ｍｉｎで通過することで、図５に示され
る構成の光起電力素子となった。前述の各真空室では以
下に示す工程が行われた。絶縁層堆積室１０１では、窒
素ガスで希釈したシランガスとアンモニアガスからなる
堆積ガス１１１を、電極１２１にＲＦを印加することで
励起されたプラズマ中で分解し、２５０℃に保った不透
明導電基体５１上に、絶縁層５２として厚さ２μｍの窒
化シリコン膜を形成した。導電層堆積室１０２ではＡｒ
からなる不活性ガス１１２中で、電極１２２上に設けら
れた銀ターゲットを用いた、ＤＣスパッタリング法によ
り、導電層５３として厚さ５０００Åの銀膜を、５００
℃に保った絶縁層５２上に形成した。銀膜の表面は、拡
散反射が顕著な、微細な凹凸構造となった。レーザ照射
室１０３では、波長１．０６μｍ、パルス周波数４ｋＨ
ｚ、ｑスイッチパルス発振、ＴＢＭ００モードのＮｄ−
ＹＡＧレーザ１２３を用いて、平均レーザ出力を０．５
Ｗに調節したスポット径１００μｍのビームを、導電層
５３の所定位置に１ｍｓｅｃ照射３することで、絶縁層
５２が露出する直径０．８ｍｍの導電層欠損部５８を、
不透明導電基体５１の幅方向にｌ０ｍｍ間隔で１０箇所
形成する。これを不透明導電基体５１が１０ｍｍ搬送さ
れる毎に繰り返すことで、導電層欠損部５８が、幅方向
に１０列の１０ｍｍ間隔の格子点として形成した。ｎ層
堆積室１０４では、水素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガ
ス、ＳｉＦ４ガス、ＰＨ３ガスを、電極１２４にＲＦを
印加することで励起されたプラズマ中で分解し、２５０
℃に保った導電層５３上に、厚さ２００Åのｎ型アモル
ファスシリコン層を形成し、続いてｉ層堆積室１０５で
は、水素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス
を、電極１２５にＲＦを印加することで励起されたプラ
ズマ中で分解し、ｎ型アモルファスシリコン層上に、厚
さ４０００Åのｉ型アモルファスシリコン層を形成し、
続いてｐ層堆積室１０６では、水素ガスで希釈されたＳ
ｉＨ４ガス、ＢＦ３ガスを、電極１２６にＲＦを印加す
ることで励起されたプラズマ中で分解し、ｉ型アモルフ
ァスシリコン層上に、厚さ１００Åのｐ型微結晶シリコ
ン層を形成することで、半導体接合層５４を形成した。
透明導電層堆積室１０７ではＡｒと酸素からなる反応性
ガス１１７中で、電極１２７上に設けられたＩＴＯター
ゲットを用いた、ＤＣスパッタリング法により、透明導
電層５５として厚さ７００ÅのＩＴＯ膜を半導体接合層
５４上に形成した。レーザ照射室１０８で、光学センサ
ー１１８を用いた方法で、レーザで導電層５３に形成し
た導電層欠損部５８を見つけ、この部分を前述と同じ性
能のＮｄ−ＹＡＧレーザ１２８を用いて、透明導電層５
５側より面に垂直に、平均レーザ出力を１ｗに調節した
スポット径１００μｍのビームを１msec照射４した。そ
の結果、透明導電層と半導体接合層と絶縁層が混在し
た、導電性が金属と同程度である直径０．２ｍｍの合金
層５６が形成された。合金層５６の断面を観察すると、
レーザ照射前アモルファスシリコン半導体接合層であっ
た部分と、窒化シリコンであった部分は一様なシリコン
化合物を形成していたが、ＩＴＯはこれらから独立した
層を形成していた。レーザが与える熱量は、不透明導電
基体５１と透明導電層５５が、導電層５２と接触するこ
となく、合金層５６を形成する大きさでなくてはならな
い。

【００１６】以上の工程を経て、巻き取り室１０９で再
びロール状に巻き取られた光起電力素子より、縦１０ｃ
ｍ横５ｃｍの長方形に切り出した、１０個の光起電力素
子から光起電力装置を製造する方法を、図１、図５に従
って順次説明する。各々の光起電力素子の端部におい
て、透明導電層５５、半導体接合層５４をエッチング
し、長さ１０ｍｍ幅４ｍｍの導電層露出部５０ａを２箇
所形成した。続いて電極接続体５７ａとして厚さ０．１
ｍｍ長さ５ｍｍ幅２ｍｍの銅箔を２個用意して、導電層
露出部５０ａ上の透明導電層５５に接触しない位置に、
金属粉を含有する導電性樹脂で接着した。次に、各々の
光起電力素子の電極接続体５７ａと不透明導電基体５１
とを、厚さ０．ｌｍｍ長さ１０ｍｍ幅５ｍｍの銅箔から
なる電極接続体５７ｂによって、順次直列接続すること
で光起電力装置を作成した。電極接続体５７ｂの不透明
導電基体５１および電極接続体５７ａへの接着は、前述
と同じ性能のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いた溶着でなされ
た。ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて、
作成された光起電力装置の電流電圧特性を測定をしたと
ころ、最適動作点において４．３５Ｗ、１４．５Ｖ、光
電変換効率は８．７％が得られた。透明導電層５５、電
気的接触部５９、不透明導電基体５１、電極接続体５７
ａ、５７ｂからなる抵抗による損失電力を求めたとこ
ろ、真性光電変換効率で計算した出力電力の３％未満に
抑えることができた。ここでの真性光電変換効率とは、
それぞれの光起電力素子について、下層に導電層欠損部
５８を含まない透明導電層５５のある数箇所で、外周を
エッチングで取り除き周囲と絶縁した直径３ｍｍの円形
の透明導電層５５と、この円外で透明導電層５５、半導
体接合層５４をエッチングで取り除き露出させた導電層
５３とを電極とし、ＡＭ１．５光照射下にて測定された
最適動作点における光電変換効率の平均である。

【００１７】［従来例］つぎに、本願発明の上記実施例
と対比し本発明が優れた特性を有することを明らかにす
るため従来例について説明する。図１４は、従来の光起
電力装置の一つの構成を示した断面図であり、図１５
は、図１４で示される光起電力装置の断面図である。以
下図１４、図１５に従って光起電力装置の製造方法を順
次説明する。不透明導電基体９１として、５ｃｍ四方で
厚さ０．２ｍｍの鏡面研磨されたステンレスＳＵＳ４３
０の基体を用意し、アセトン中で超音波洗浄を５分間、
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄を１分間行い、
油脂分を除去した。続いて４００℃に保った不透明導電
基体９１上に、アルミニウムターゲットを用いたＡｒ雰
囲気中でのＤＣスパッタリング法で、導電層９３として
厚さ５０００Åのアルミニウム膜を形成した。続いて水
素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＳｉＦ４ガス、ＰＨ
３ガスを、ＲＦで励起されたプラズマ中で分解し、２５
０℃に保った導電層９３上に、厚さ２００Åのｎ型アモ
ルファスシリコン層を形成し、続いてこのｎ型アモルフ
ァスシリコン層上に、水素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガ
ス、ＳｉＦ４ガスを、ＲＦで励起されたプラズマ中で分
解し、２５０℃に保ったｎ型アモルファスシリコン層上
に、厚さ４０００Åのｉ型アモルファスシリコン層を形
成し、続いてこのｉ型アモルファスシリコン層上に、水
素ガスで希釈されたＳｉＨ４ガス、ＢＦ３ガスを、ＲＦ
で励起されたプラズマ中で分解し、２５０℃に保ったｐ
型アモルファスシリコン層上に、厚さ１００Åのｐ型微
結晶シリコン層を形成することで、半導体接合層９４を
形成した。続いてこの半導体接合層９４上に、ＩＴＯタ
ーゲットを用いたＯ２雰囲気中ＤＣスパッタリング法
で、透明導電層９５として厚さ７００ÅのＩＴＯ膜を形
成した。続いてこの透明導電層９５上に、集電電極９８
として、長さ４５ｍｍの直径１００μｍの銀ワイヤー５
本を１０ｍｍ間隔で、導電性樹脂を用いて接着した。導
電性樹脂は、集電電極９８が配置される場所に対応し
て、幅０．４ｍｍ長さ４５ｍｍの１０ｍｍ間隔で５箇所
に、スクリーン印刷法で塗布される。続いて電極接続体
９７ａとして厚さ０．１ｍｍ長さ９５ｍｍ幅４ｍｍの銅
箔を、基体端部の不透明導電基体９１に接触しない位置
に、集電電極９８が金属粉を含有する導電性樹脂で接着
した。その接着領域に集電電極９８の端部を含めること
で、電極接続体９７ａと集電電極９８を接続した。この
光起電力素子を１０個作成し、各々の光起電力素子の電
極接続体９７ａと不透明導電基体９１とを、厚さ０．１
ｍｍ長さ１０ｍｍ幅５ｍｍの銅箔からなる電極接続体９
７ｂによって、順次直列接続することで光起電力装置を
作成した。電極接続体９７ｂの不透明導電基体９１およ
び電極接続体９７ａへの接着は、低融点合金半田を用い
た溶着でなされた。ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光照射下にて電流電圧特性を測定をしたところ、最適動
作点において４．１５Ｗ、１３．８Ｖ、光電変換効率は
８．３％が得られた。透明導電層９５、集電電極９８、
電極接続体９７からなる抵抗による損失電力を求めたと
ころ、真性光電変換効率で計算した出力電力の３％〜４
％であった。ここでの真性光電変換効率とは、それぞれ
の光起電力素子について、下層に導電層欠損部９８を含
まない透明導電層９５のある数箇所で、外周をエッチン
グで取り除き周囲と絶縁した直径３ｍｍの円形の透明導
電層９５と、この円の直下の不透明導電層９１を電極と
し、ＡＭ１．５光照射下にて測定された最適動作点にお
ける光電変換効率の平均である。このような従来例と本
発明とを比較した場合、本願発明によると従来例よりも
高い光電変換効率が得られ、また損失電力を低く抑える
ことができることが分かる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明は光入射側の電極
である透明導電層と光入射側裏面の不透明導電基体と
が、導電層欠損部において電気的に接触するように構成
することによつて、不透明導電基体に占める光電変換領
域を減少させずに光入射側電極の低抵抗化が図れ、従来
の光電変換素子に比べ高い光電変換効率を有する光電変
換装置を実現することができる。また電気的接触は、絶
縁層、導電層、半導体接合層、透明導電層からなる全層
形成後に、圧迫もしくはレーザ照射等の簡単な工程によ
り行うことができるから、製造設備費用の低減と歩留ま
りを改善し、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１および実施例５の光起電力装置
の概略を示した断面図。

【図２】本発明実施例２の光起電力装置の概略を示した
断面図。

【図３】本発明実施例３の光起電力装置の概略を示した
断面図。

【図４】本発明実施例４の光起電力装置の概略を示した
断面図。

【図５】本発明実施例１および実施例５の光起電力装置
の概略を示した平面図。

【図６】本発明実施例２の光起電力装置の概略を示した
平面図。

【図７】本発明実施例３の光起電力装置の概略を示した
平面図。

【図８】本発明実施例４の光起電力装置の概略を示した
平面図。

【図９】本発明実施例１の光起電力装置を構成する光起
電力素子の概略を示した断面図。

【図１０】本発明実施例２の光起電力装置を構成する光
起電力素子の概略を示した断面図。

【図１１】本発明実施例３、実施例４および実施例５の
光起電力装置を構成する光起電力素子の概略を示した断
面図。

【図１２】本発明実施例１の光起電力装置を構成する光
起電力素子の製造工程を示した説明図。

【図１３】本発明実施例３、実施例４および実施例５の
光起電力装置を構成する光起電力素子の製造工程を示し
た説明図。

【図１４】従来の光起電力装置の概略構成を示した平面
図。

【図１５】従来の光起電力装置の概略構成を示した断面
図。

【図１６】本発明、実施例５の光起電力装置を構成する
光起電力素子の製造装置を示した説明図。

【符号の説明】

１、３、４レーザビーム２圧迫の方向１０ａ、２０ａ、５０ａ導電層露出部２０ｂ基体露出部３０ａ、４０ａ導電層接続部３０ｂ、４０ｂ透明導電層分割溝３０ｃ、４０ｃ導電層接続層１１、２１、３１、４１、５１、９１不透明導電基
体１２、２２、３２、４２、５２絶縁体１３、２３、３３、４３、５３、９３導電層１４、２４、３４、４４、５４、９４半導体接合層１５、２５、３５、４５、５５、９５透明導電層３６、４６、５６合金層１７ａ、２７ａ、３７ａ、４７ａ、５７ａ、９７ａ
電極接続体１７ｂ、２７ｂ、３７ｂ、４７ｂ、５７ｂ、９７ｂ
電極接続体１８、２８、３８、４８、５８導電層欠損部１９、２９、３９、４９、５９電気的接触部９８集電電極１００送り出し室１０１絶縁体堆積室１０２導電層堆積室１０３レーザ照射室１０４ｎ層堆積室１０５ｉ層堆積室１０６ｐ層堆積室１０７透明層堆積室１０８レーザ照射室１０９巻き取り室１１０送り出しロール１１１堆積ガス１１２不活性ガス１１４堆積ガス１１５堆積ガス１１６堆積ガス１１７反応性ガス１１８センサ１１９巻き取り室１２０ロール基板１２１電極１２２電極１２３レーザ１２４電極１２５電極１２６電極１２７電極１２８レーザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不透明導電基体の上に絶縁体層、導電
層、半導体接合層、透明導電層の順に積層して形成され
た複数の光起電力素子を、金属からなる電極接続体を介
して直列接続した光起電力装置であって、前記導電層が
絶縁体層を被覆しない導電層欠損部を複数個備え、該導
電層欠損部において前記不透明導電基体と前記透明導電
層とが電気的に接触し、該導電層欠損部を備えない領域
においてそれらが電気的に非接触とされていることを特
徴とする光起電力装置。
【請求項２】前記導電層欠損部は、円形でありその相
互の位置関係は規則性を持っていることを特徴とする請
求項１記載の光起電力装置。
【請求項３】前記導電層欠損部は、真直ぐな溝であり
その相互の位置関係は平行であることを特徴とする請求
項１記載の光起電力装置。
【請求項４】前記不透明導電基体と前記透明導電層と
の電気的接触は、前記導電層欠損部において前記不透明
導電基体の前記透明導電層へ向う凹みと、前記透明導電
層の前記不透明導電基体へ向う凹みの、一方もしくは双
方により行うようにしたことを特徴とする請求項１記載
の光起電力装置。
【請求項５】前記不透明導電基体と前記透明導電層と
の電気的接触は、前記導電層欠損部において複数層から
なる合金層を形成して行うようにしたことを特徴とする
請求項１記載の光起電力装置。
【請求項６】前記電極接続体は、一方の光起電力素子
の導電層と、他方の光起電力素子の不透明導電基体もし
くは透明導電層とに、接触していることを特徴とする請
求項１記載の光起電力装置。
【請求項７】前記電極接続体は、一方の光起電力素子
の透明導電層の領域を構成する、該透明導電層がその下
層に前記導電層欠損部を備えた領域から分割され下層に
前記導電層欠損部を備えない領域で該透明導電層が導電
層とは電気的に接触しているが不透明基体とは電気的に
非接触の領域と、他方の光起電力素子の不透明導電基体
もしくは透明導電層とに、接触していることを特徴とす
る請求項１記載の光起電力装置。
【請求項８】不透明導電基体の上に絶縁体層、導電
層、半導体接合層、透明導電層がこの順で形成された複
数の光起電力素子を、金属からなる電極接続体を介して
直列接続した光起電力装置の製造方法であって、不透明
導電基体の上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の
上に絶縁層を被覆しない導電層欠損部を複数個有する導
電層を形成する工程と、前記導電層の上に半導体接合層
を形成する工程と、前記半導体接合層の上に透明導電層
を形成する工程と、前記導電層欠損部において前記不透
明導電基体と前記透明導電層とを電気的に接触させる工
程とを有していることを特徴とする光起電力装置の製造
方法。
【請求項９】前記導電層欠損部は、レーザ照射によっ
て形成されることを特徴とする請求項８記載の光起電力
装置の製造方法。
【請求項１０】前記不透明導電基体と前記透明導電層
とを電気的に接触させる工程は、前記透明導電層を形成
する工程の後に行われることを特徴とする請求項８記載
の光起電力装置の製造方法。
【請求項１１】前記不透明導電基体と前記透明導電層
との電気的接触は、前記導電層欠損部において前記不透
明導電基体を前記透明導電層へ向かって凹ませる工程
と、前記透明導電層を前記不透明導電基体へ向かって凹
ませる工程の、一方もしくは双方の工程によって行われ
ることを特徴とする請求項１０記載の光起電力装置の製
造方法。
【請求項１２】前記不透明導電基体と前記透明導電層
の一方もしくは双方を凹ませる工程は、鋭突なもので圧
力を加える工程であることを特徴とする請求項１１記載
の光起電力装置の製造方法。
【請求項１３】前記導電層欠損部における前記不透明
導電基体と前記透明導電層との電気的接触は、前記導電
層欠損部において前記絶縁体層と前記半導体接合層を合
金層に変化させる工程によって行われることを特徴とす
る請求項１０記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項１４】前記絶縁体層と前記半導体接合層を合
金層に変化させる工程は、レーザ照射を含む工程である
ことを特徴とする請求項１３記載の光起電力装置の製造
方法。
【請求項１５】前記直列接続は、金属からなる電極接
続体を一方の光起電力素子の導電層と他方の光起電力素
子の不透明導電基体もしくは透明導電層とに接触させる
工程によって行われることを特徴とする請求項８記載の
光起電力装置の製造方法。
【請求項１６】前記電極接続体を、一方の光起電力素
子の導電層に接触させる工程、および他方の光起電力素
子の不透明導電基体もしくは透明導電層に接触させる工
程の、双方または一方は、レーザ照射を用いた溶着を含
む工程によって行われることを特徴とする請求項１５記
載の光起電力装置の製造方法。
【請求項１７】前記電極接続体を、一方の光起電力素
子の導電層に接触させる工程、および他方の光起電力素
子の不透明導電基体もしくは透明導電層に接触させる工
程の、双方または一方は、樹脂を主成分とする物質を介
在させる工程によって行われることを特徴とする請求項
１５記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項１８】前記電極接続体を、一方の光起電力素
子の導電層に接触させる工程、および他方の光起電力素
子の不透明導電基体もしくは透明導電層に接触させる工
程の、双方または一方は、低融点合金の半田を用いた溶
着を含む工程によって行われることを特徴とする請求項
１５記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項１９】前記直列接続は、金属からなる電極接
続体を、一方の光起電力素子の透明導電層の領域を構成
する、該透明導電層がその下層に前記導電層欠損部を備
えた領域から分割され下層に前記導電層欠損部を備えな
い領域で該透明導電層が導電層とは電気的に接触してい
るが不透明基体とは電気的に非接触の領域と、他方の光
起電力素子の不透明導電基体もしくは透明導電層とに、
接触させる工程によって行われるとを特徴とする請求項
８記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項２０】前記透明導電層の、その下層に前記導
電層欠損部を備えた領域と下層に前記導電層欠損部を備
えない領域との分割は、レーザ照射を含む工程により行
われることを特徴とする請求項１９記載の光起電力装置
の製造方法。
【請求項２１】前記透明導電層の、導電層と電気的に
接触し不透明導電基体と電気的に非接触の領域は、レー
ザ照射を含む工程により形成されることを特徴とする請
求項１９記載の光起電力装置の製造方法。
【請求項２２】前記電極接続体を、一方の光起電力素
子の透明導電層の下層に前記導電層欠損部を備えない領
域に接触させる工程、および他方の光起電力素子の不透
明導電基体もしくは透明導電層に接触させる工程の、双
方または一方は、レーザを用いた溶着を含む工程である
ことを特徴とする請求項１９記載の光起電力装置の製造
方法。
【請求項２３】前記電極接続体を、一方の光起電力素
子の透明導電層の下層に前記導電層欠損部を備えない領
域に接触させる工程、および他方の光起電力素子の不透
明導電基体もしくは透明導電層に接触させる工程の、双
方または一方は、樹脂を主成分とする物質を介在させる
工程であることを特徴とする請求項１９記載の光起電力
装置の製造方法。
【請求項２４】前記電極接続体を、一方の光起電力素
子の透明導電層の下層に前記導電層欠損部を備えない領
域に接触させる工程、および他方の光起電力素子の不透
明導電基体もしくは透明導電層に接触させる工程の、双
方または一方は、低融点合金の半田を用いた溶着を含む
工程であることを特徴とする請求項１９記載の光起電力
装置の製造方法。