JPS5994885A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、Ｐ工ＮまたはＰＮ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透光性
絶縁基板上に設けられた光電変換素子（単に素子ともい
う）を複数個直列接続して、病い電圧の発生が可能な光
電変換装置およびその作製方法に関する。

この発明は、複数の素子間の連結に必要な面積を従来の
マスク合わせ方式の１／１０〜１／１００にするため、
レーザスクライブ方法を用いたことを特徴としている。

この発明は、連結部での電気的接合ｔ−電極を構成する
被膜の載面ではなく、側面を用いることにより、連結部
での必要面積全減少せしめたことを特徴としている０ この発明では、従来マスク合わせ方式においてその連結
部は５〜１ｍｍを必要としていたが、これをその１／１
０〜１／１００の３５０〜３０μ好ましくは変換装置と
して用いられる全パネルの光起電力見上せしめたことを
特徴とする。

この発明ではレーザビームスクライブ方式を用いること
によシ、合せマークを基準としてこのスクライブ’％　
２４Ｎ　’＋アドレスをあらかじめコンピュータ（マイ
クロ・コンピュータ）のメモリに記憶させておくｔとに
よム従来よシ知らｂたマスク合わせ方式で必要なマクス
の１れ、そシ、合せ精度に対する製造歩留シの低下等の
すべての製造での価格増、歩留シ減の原因を一気に排除
せしめたことを特徴とする。

従来、光電変換装置（以下単に装置という）即ち同一基
板上に複数の素子を配置し、それを集積化またはハイブ
リッド化した装置はその実施例が多く知られている。

例えば特開昭５５−４９９４、特開昭５５−１２４２７
４さらに本発明人の出願になる特願昭５４−９００９７
／９００９８／９００９９　（昭和５４．　’／、　’
１６出願）が知られている。特にこの本発明人の出願は
、半導体を５ｉＯ−８１１７）へテロ接合とし、単に他
のアモルファスシリコン半導体を用いる場合と異ならせ
ておシさらにこの半導体として、アモルファス構造以外
に微結晶構造を含む水素またはハロゲン元素が添加され
たＰＮまたはＰＩＮ接合を少なくとも１つ有する非単結
晶半導体であるという特徴を有する。

しかしこれら従来の発明においては、第１図にそのたて
断面図を示すが、すべてマスク合せ方式であシ、合せ精
度が不十分であり、また連結部に大きな面積を必要とし
ていた。

例えば金属マスクを用い、直接選択的に導電層または半
導体層を作製する方式においては、この選択性を与えた
マスクが被膜形成中Ｋ　Ｏ，５〜３ｍｍずれてしまう場
合がある。さらにこのマスク上に被膜成分が形成される
ため、マスクが汚染され、またマスクがそって形成され
る被膜の側埠部が明瞭でなくなる等多くの欠点を有する
。

さらにスクリーン印刷法等の基板上に全体的に形成され
た導体または半導体を独立に選択的にマスクを用いてエ
ツチング除去する方法が知られている。しかしかかる方
法においては、スクリーン印刷用のマスクの位置合わせ
の工程、レジストのコーティング工程、ベーク固化工程
、導体または半導体のエツチング工程、レジストの除去
工程等きわめて工程に時間がかかシ、そのため製造価格
上昇がまぬがれ得なかった。

しかし本発明の光電変換装置特に薄膜型の光電変換装置
にあっては、それぞれの薄膜層である電極用導電性層、
また半導体層はともＫ　５００Ｘ〜１μでアシ、レーザ
スクライブ方式を用いることにより、全くマスク合わせ
を必要としないことが判明した。

その結果従来のマスク合わせ工程のかわシに本発８Ａに
おいてはマスクを全く用いないためスクライブ工程とい
うが、このスクライブ工程がきわめて簡単でちるため、
装置の製造コストの低下金もるというきわめて画期的な
光電変換装置を提供することＫある。

さらに本発明はこのレーザスクライブ工程を用いるに加
えて、そのスクライブラインの合せ精度に冗長（余裕）
度をもたせたことが重要である。

そのため隣シ合った素子間の第１の電極（下側）と他の
素子の第２の電極（上側電極）とが第１の電極の側面に
おいて電気的に連結されることによシ、スクライプライ
ンの開溝の位置に冗長度をもたせることができた。

以下に図面に従って従来例および本発明の構造を記す。

第１図は従来より知られたマスク合せ方式の光電変換装
置のたて断面図である。

図面において透光性基板（例えばガラス板）（１）上に
第１の電極を構成する透光性導電膜（○ＴＦと略記する
）を第１のマスク合わせ工程によシ選択的に形成させる
。さらに半導体層（３）を第２のマスク合わせ工程によ
υ同様に選択的に形成させる。

さらに第３のマスク合せ工程によυ第２の電極りが設け
られている０ 第１図において素子α１１（３１）との間に連結部（２
）を有し、連結部においてはＯＴＦの一方の側面α→を
ｍｍ例えは３ｍｍのす門まを必要とする。さらに第１の
電極（３’７）と第２の電極（３８）はＨの表面で電気
的に連結するが、この部分をＧ５９）の第２の電極がマ
スクのぼけで発生するひるがシをも含めてショートシて
はいけないため１〜５ｍｍ例えば３ｍｍの間隙（６）を
必要とする０これら３つのマスクには全くのセルファラ
イン性がないため、連結部（ロ）においては１〜８ｍｍ
代表的には４ｍｍを必要としτしまうＯさらにこれに’
１ｍｍ以下とすると、そのマスク合わせ精度はきわめて
唇鴛でちゃ、歩留シが極端に低下してしまう。この連結
部（６）の間隙”ｔ　５ｍｍ以上とすると、例えば２０
ｃｍＸ６０ｃｍ　Ｋ巾１５ｍｍの素子有効面積は周辺部
を考慮すると７５％Ｏでとどまってしまっていた。

本発明はかかる工程の複雑さを排除し、有効面積が８５
〜９フチ例えば９２％にまで高めることができるという
きわめて画期的な光電変換装置を提供することＫある。

以下に図面に従ってその詳細を示す。

第２図は本発明の製造工程を示すたて断面図である。

図面において透光性基板（１）例えばガラス板（例えば
厚さ１．２　ｍ　ｍ＞長さく図面では左右方向）６０ｃ
ｍ。

巾２０ａｍ）を用いた。さらにこの上面に全面にわたっ
て透光性導電膜例えば工Ｔｏ（１５００λ）＋ＳｎＯ□
（２００〜４００　Ｘ）またはハロゲン元素が添加され
た酸化スズを主成分とする透光性導電膜（１５００〜２
０００　Ｋ）を真空蒸着法、ＬＦＯＶＤ法−１次はプラ
ズマＯＶＤ法またはスプレー法によシ形成させた。

この後この基板の下側″！、たけ上側によシＹＡＧレー
ザ加工Ｊ曙（日本レーザｌ！りＫよシ出力５〜８Ｗ出力
を加え、スボツ）Ｖ３０〜７０ｐ＃代表的にはスクライ
ビングにより形成された開溝は、巾約５０μ長さ２０ｃ
ｍとし、各素子（３１）、（ｌ］）を構成する巾は１０
〜２０ｍｍ例えば１５ｍｍ　（１つのセグメントは’１
５ｍｍＸ２０ｃｍとする）とした０かくして第１の電極
を巻成するＯ　Ｔ　ｙ　（２）を切断分離して開溝を形
成した。この後この上面にプラズマＯＶＤ法またはＬＰ
ＯＶＤ法によ＃）ＦＮまたはＰ工Ｎ接合を有する非単結
晶半導体層を０．２〜０．７μ代表的には０．４〜０．
５μの厚さに形成させた。その代表例はＰ型半導体（Ｓ
ｉｘＯ，−４ｘ＝０．２５０〜１５０わ−１型アモルフ
ァスまたはセミアモルファスシリコン半導体（０，４〜
０．５μ）−Ｎ型の微結晶（１００〜２００λ）を有す
る半導体よりなる１つのＰ工Ｎ接合を有する非単結晶半
導体、まンｔはＰ型半導体（ｓ　１ｘ　ｃＬ−Ｊ−Ｎ型
、Ｐ型Ｂ１半導体−工型８１ｘＧｅ、、半導体−Ｎ型８
１半導体よりなる２つのＰ工Ｎ接合と１つのＰＮ接合を
有するタンデム型のＰＩＮＰ工Ｎ・・・・ＰＩＮ接合の
半導体である。

かかる非単結晶半導体層（３）を全面に均一の膜厚で形
成させた。さらに第２図（Ｂ）　Ｋ示される如く、第１
の開溝の在方向に第２の開溝Ｑ８を第２のＶ　−ザスク
ライブ工程により形成させた。このレーザはガラス（１
）の下方向またはこの基板の上方のいずれから行なって
もよい。

かくして第２の開溝０枠は第１の電極の側面を暢（９）
を露出させた。この第２の開溝の側面（９）は第１の電
極０Ｑの側面Ｈよりｌ側であればよく、その極端な例と
して、図面に示される如く、第１の電極（３１）の内部
に入ってしまってもよい。さらに従来例に示される如く
、第１の電極の表面α喧を露呈させることは必ずしも必
要ではなく、レーザ光が５〜ＩＯＷで多少はｔｑ−１５
、このＯＴＦをすべて除去してしまりｔ側面（第２図（
Ｂ））であっても何ら実用上問題はない。即ちレーザ光
の出力パルスの強さに余裕を与えることができることが
本発明の工業的応用の際きわめて重要である。

第２図において、さらにこの上面に第２図（０）Ｋ示さ
れる如く、裏面電極を形成し、さらに第３のレーザスク
ライブ法の切断分離用の開ｎに）を設けた０ この第２の電極は透光性導電膜をフＯＯ〜１４００＾工
ＴＯ（酸化インジュームスズ）を形成し、さらにその上
面に銀を３００〜３０００″にの厚さに形成し、さらに
その上面にアルミニュームまたはアルミニュームとニッ
ケルとの二層膜を形成させた。例えば工Ｔｏを１０５０
１、銀を１０００＾、さらにニッケルの長波、光を有効
え光査、換す、えゎ。も、鷲する。さらにニッケルは外
部引出し電極（２）との密着性を向上させるためのもの
である。これらは電子ビーム蒸着法またはプラズマ気相
法を用いて半導体層を劣化させる３　００’Ｏ以下の温
度で形成させた。

この工ＴＯは半導体とｉｆｈそＩｉとの反応による−）
性の向上にも役立っている。

かくの如き裏面電極をレーザ光を上方よシ照射した場合
を以上においては示している。このレーザ光は半導体層
を少しえぐり出し喝７　Ｊ　Ｊわ素子（３１）ノ ０璋間の開溝部での残存金属によるリークの発生を防止
した。このえぐシ出しは第１の電極用のＯＴＦある。

かくして第２図（ｃ）　Ｋ示される如く、複敬の素子（
３υ、（２）を連結部（２）で直列接続する光電変換装
置を作ることができた。

第２図（９）はさらに本発明を光電変換装置として完成
させんとしたものであシ、即ちパッシベーション膜とし
てプラズマ気相法によりｍ化珪素膜Ｑ）を５００〜２ｏ
ｏｏｉの厚さに形成した。さらに外部引出し端子（至）
を周辺部（５）Ｋて設けた。これらにボリミイド、ポリ
アミド、カプトンまたはエポキシ等の有機樹脂に）を充
填した。

かくして照射光（１ｏ）Ｋ対しこの実施例の如き基板（
６０ｃｍＸ２０ｃｍ）　において各素子を１４．３５ｍ
ｍ。

連結部１５０μ外部引出し電極部１０ｍｍ周辺部４ｎｕ
ｎによシ実質的Ｋ　５８０ｍｍＸ１９ｇｍｍ内に４０段
を有し有効面積（１９ＹｍｍＸ１４．３ｏｍｍｘ４ｏａ
−ｘｘｏ８４倉ｍ即ち９１．ｓ％）を得ることができｆ
Ｃｏその結果セグメントが１０．６％の変換効率を有す
る場合、パネルにて９．７％（ＡＭ　ｌ　（１００ｍＷ
／ａ　ａ）　Ｋて１１．６Ｗの出力電力を有せしめるこ
とができた。

これは従来のマスク合せ方式で行なった場合のパネルの
製造工程において何らの工業上の支障がなく、大電力発
生用の大面積低価格大量生産用にきわめて適している。

さらに第２図＠において、レーザ出力を強めにすると、
開溝部の周辺の切れがよいが、この際下部を多少損傷し
ても実用上全く問題はない。

特に第１の電極と第２の電極との電気的連結を第１の電
極の側部で行なうことができるため、このコンタクト部
の面積を十分少なくさせることができた。

また第２図（Ｂ）　Ｋ示しであるが、半導体層（３）の
レーザスクライブを１本の開溝線とすると、電極は（３
２）のみとなるが、これに問史的にぢ工【　Ω３）の電
流をさらに有効に利用することも可能である０第３図、
第４図、第６図は３回のレーザスクライブの位置関係を
示したたて断面図およびたく平面図でおる。番号等は第
２図と同様である。

第３図は連結部（６）において第２のレーザスフ２イプ
工程を基板の上方より行ない、開溝部りにおいて第１の
電極のＯＴＦの一部を残存させた場合である。溢に図（
Ｂ）の平面図においては、半導体層（場が第１の電極（
２）、第２の電極よシも周辺部で大きくな林第１の電極
をおおいかくシ、それらの電極間でのリーク電流の発生
を防止している。

第４図は第１の開溝部α埠、第２の開溝部Ｑ樟とが部に
必要なロス面積を最少にしたもので）１００μまたは６
０μの連結部を有せしめることができた。

第５図は第３図、第４図の中間で、一般的な連結部のた
て断面図を示している。この図面において第１、第２の
開溝部５０〜３０μ、第３の開溝部７５〜５０μにおい
て、１６０μ〜１００μの連結部の巾を有せしめること
ができた。

以上のＹＡＧレーザのスポット層をその出力３〜の連結
部をよシ小さく、ひいては光電変換装置としての有効面
積を向上させることができた０第６図は外部引出し電極
部を拡大して示したものである。

第６図（４）は第２図に対応しているが、外部引出し電
極（５）はハンダ付（４２）Ｋよシ土側電極（４）と連
結している。さらに第６図φ）は下側の第１の電極に連
結したジヨイント０４）が第２の電極材料によシ設けら
れ、ハンダ０２）を介して外部引出し電極（４３）によ
シ設けられ１いる。本来の第２の電極（４）は第３の開
溝部（イ）によシ切断され、その切断面は窒化珪素膜に
よりパッシベーションされている。

鉱憶樹脂モールド（２）は引出し電極（５）、（４り固
定用におおわれておシ、さらにこのパネル例えば４０（
＋ｍＸ２４０ａｍまたは６０ｃｍＸ２０ａｍを６ケまた
は４ケ直１ｆｑ　Ｋアルミサツシ枠によシパッケージさ
れ、１２０ｃｍＸ４０ｃｍ　＋７）　ＮＩＤ０規格のパ
ネルを設けることが可能である。

またとのＮＢＤＯ規格のパネルはシーフレックスにより
他のガラス板を！置の上側には知１′）ぜた合わせガラ
スとし、その間に光電変換装置を配置ω し、葛１等に対しすへ禎゛強度の増加をはかることを有
効である。

第２図〜第６図において光入射は下側のガラス板よシと
した。しかし本発明はその光入射側を下側に限定するも
のではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光電変換装置のたてめｉ面図である０ 第２図は本発明の光電変換装置の製造工程を示すたて断
面図である。 第３図〜第６図は本発明の光電変換装置の部分の拡大図
である。 ０ 犀１（刀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁基板上に透光性導電膜よシなる第１の−電極と
   、該電極をおおってＰＮまたはＰ工Ｎ接合を少なくとも
   １つ有する非単結晶半導体と、該半導体上に第２の電極
   とを有する光電変換装置を複数個電気的に連結せしめて
   前記絶縁基板上に配設した光電変換装置において、隣シ
   に配置した第１および第２の光電変換装置における第１
   の光電変換装置の第２の電極は連結部をへて第１０光電
   変換装置の第１の電設けられたことを特徴とする光電変
   換装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、連結部は３５０〜
   ３０μの巾を脣することを特徴とする充電変換装置。 （１）