JPS62500697A - 太陽電池の重量軽減方法及び該方法により得られる電池 - 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】 Ｋｉｌ益座Ｗ、ｌ−び世ｔ　′によ　′”　れるー゛本発明は支持体を選択的に 薄くすることによって太陽電池（光電池とも呼ばれる）を軽量化するための方法 及び該方法により製造された軽量化された太陽電池に関する。

現在使用されている珪素電池または砒化ガリウム電池のような太陽電池の製造は 支持体上での拡散技法またはエビタクシ−技法による均一結合または不均一結合 の製造を基本とするものである。これらの支持体は約１５０〜４００μ確の厚さ をもち、若干の物質については通常１０〜数十マイクロメーターである支持体の 太陽スペクトルの吸収に対応する厚さよりかなり厚い、結果として、支持体の厚 さの大部分は上述のタイプの物質中で起電効果により電流を製造する操作に使用 されない。

太陽電池の適用分野の１つは人工衛星及び他の宇宙船であるために、電池支持体 を薄くすることによる太陽電池の質量の低減が長期間にわたり探求されている。

現在、支持体を薄くするための操作には２種の主要な操作すなわち機械的、機械 −化学的または化学的研摩による操作及び米国のＭ、１．Ｔにより開発された砒 化ガリウム太陽電池を製造するためのＣＬＥＦＴと呼ばれる操作がある。

これら２種の操作は太陽電池を製造後に支持体の厚さを効率的に低減することが できるが、製造操作を臨界的なものにする均一に薄くした支持体を製造するには 欠陥をもつ。

本発明は太陽電池が良好な機械的挙動を保持し且つ製造操作の数及び該操作を実 施する困難さを低減することができる支持体を選択的に薄くすることによる太陽 電池の軽量化方法を提供することによって上述の欠陥を矯正することを目的とす る。

より詳細には、本発明は （ａ）少なくとも１５０μ噛の厚さをもつ太陽電池の支持体の裸の背面にフォト レジスト組成物の層を塗布゛し、（ｂ）工程（ａ）において得られた支持体の被 覆流背面を選択的に露出し、それによってこの背面へ接着する所定の構造のホト レジスト組成物パターンを製造し、該パターンが硬化した領域により互いに分離 される多数の不連続の未硬化領域よりなり、未硬化領域の表面積／硬化した領域 の表面積の比が少なくとも１／１であり、（ｅ）ホトレジスト組成物の未硬化領 域を除去し、それによってこれらの領域の支持体を露出させ、（ｄ）上述の領域 の支持体の厚さが１０〜１００μ−の値へ実質上均一に低減するまで、支持体を 化学的且つ等友釣にエツチングし、それによって薄くした領域を支持体の初期の 厚さをもつリブにより互いに分離し、且つ（ｅ）ホトレジスト組成物の硬化した 領域を除去する、工程からなる太陽電池製造操作中に実施可能な太陽電池の軽量 化方法に関する。

工程（ｂ）において支持体上に造られる硬化したホトレジスト組成物のパターン は種々の構造をもつことができる。該パターンの構造は質量上の利得と良好な機 械的挙動の間のａＸな折り合いをつけるように選択しなければならない。指針と して、反復単位をもつ幾何学的パターン例えば正方形または長方形（グリッド形 層の構造）、五角形または六角形（ハニカム構造）または環状単位等を使用する ことができるが、当業者により見出されるような他のタイプのパターンを設計す ることもできる。

充分な質量上の利得は少なくとも３０％、好適には少なくとも５０％でなければ ならず、６０％を超えることさえできる。質量上の利得は 軽量化した支持体が良好な機械的挙動を維持するために、薄くした領域を分離す るリブは充分に緻密な網状構造を形成しなければならず、且つ満足のいく機械的 強度をもつに充分な厚さでなければならない、リブを区画するホトレジストパタ ーンの硬化領域が充分に広く、それによって化学的処理（ｄ）中に通学生ずる傾 向にある下部エツチングでの現象がリブを基底部で完全に侵食することがないよ うに注意すべきである。下部エツチングのこの現象の程度はエツチングの深さに 依存する。１００μｍ以上のエツチング深さの場合に起こり易いが、例えば１０ ０μ端より３００μ糟のエツチング深さの場合により閉著である。また、前記程 度は化学的エツチング浴の撹拌状態によって大きく変化する。それ故、ホトレジ ストパターンの硬化した領域に関して最小幅を規定することはむしろ困難である 。指針として、得られるエツチング深さと少なくとも等しいか、恐らく、この深 さの１．５倍または２倍さえの最小幅の硬化した領域を提供することが推奨され る。

また、リブの網状構造が充分に緻密である、換言すれば、薄くした領域が広過ぎ る単位面積をもたないことが必須である。この単位面積について、臨界的な値は ないが、２ｃ１１２を超える、好適にはｌ　ａｍ２を超えることは望ましくない 、単位面積は通常的０．２５〜ｌａｗ２である。

ホトレジスト組成物として、電磁線例えば可視光線または紫外線に感受性のある 全てのポジティブタイブホ１〜レジスト組成物またはネガティブタイプホトレジ スト組成物を使用することができる。ｉ！！択的露出は工程（ｂ）で製造するこ とが望ましいパターンと同様のパターンまたは相補的なパターン（使用するホト レジスト組成物のタイプに依存する）を備える透明な部材を介してまたは支持体 上に適当な構造のマスクを貼ることによって行なうことができる、多数のホトレ ジスト組成物が特許文献に記載されており、種々の製造業者により供給されてい る市場で入手することができ、それらの使用はプリント基板の製造の分野で非常 に広く普及している。該組成物の例は商標名Ａ　Ｚ　１．３５０　Ｊ及びＡ２１ ３５０）（とじて米国のシラプレー（ＳＩＩＩＰＬＥＹ）社より販売されている 生成物である。

また、本発明は本発明方法により製造された軽量化した太陽電池に関する。

本発明を更に理解するために以下に添付図面に関して記載する。これらの図にお いて、 第１図は支持体の背面を金属化する前の砒化ガリウム太陽電池の概略断面図であ り； 第２図〜第５図は本発明方法による種々の工程を説明する概略断面図（第２図、 第４図及び第５図）及び下部図（第３図）であり； 第６ａ図及び第６ｂ図はそれぞれ軽量化していない慣用の太陽電池と本発明によ り軽量化した太陽電池を比較を示す概略断面図である。

本発明方法の詳細を砒化ガリウム光電池について以下に記載するが、本発明はこ のタイプの光電池に限定されるものではなく、全てのタイプの太陽電池に適用で きることを自明である。

第１図は支持体の背面を金属化する代表的な砒化ガリウム光電池を示す。この光 電池は通常Ｎタイプの砒化ガリウム支持体（１）、Ｎタイプの活性層（２〉、活 性層（２）とＰＮ接合を形成するＰタイプの前面層（３）、前記接合に向かって ホトキャリアを押出す電場を生ずるＰ＋タイプのいわゆるＧａＡＬＡｓ窓状層（ ４）、「＜シ」形の金属（５）、及びＴａ２０１．５ｉＯｚ等のような金属酸化 物よりなる反射防止層（６）よりなる。

個々の半導体層の厚さは通常支持体（１）について１５０〜４００μ輪であり、 層（２）について約５〜１０μ−であり、層（３）について０．３〜５μ鶴であ り、層（４）について０．１〜１μ−である、それ故、光電池の質量の大部分は 支持体（１）に帰因するものである。

本発明方法によれば、第１工程（第２図）はシラプレー社より商標名Ａ２１３５ ０Ｔとして販売されているポジティブタイプのホトレジスト組成物を支持体（１ ）の一方の露出表面及び他方の金属層（５）及び層（６）の露出表面へ塗布（厚 さ２２０μｍ）するにある、この組成物は一方の表面上の金属層（５）及び層（ ６）の上に保護層（７）、及び他方の表面上の支持体（１）上に保護層（８）を 温度硬化する。

これらの保護層は良好な耐化学薬品性及び良好な砒化ガリウムに対する接着性を もつ。

支持体上に塗布された層（８）にグリッドの形状のマスクを貼付けた後に、該層 （８）を約５秒間支持体を平行ビームにより照射することができる水銀灯及び光 学装置よりなる給源からの紫外線に露出する。この露出は露出した領域の層（８ ）を分解し、洗浄浴または現像洛中で該領域を溶解することになる。′ＮｒＮ後 出後出した層を塩基性水溶液（シラプレー社より販売されている製品ＡＺ５０ま たはＡ　Ｚ　３５１．　）よりなる洗浄浴（現像浴）中で約１分間洗浄または現 像すると、該層の露出部分が除去される。

このようにして、第３図及び第４図に説明するようなグリッド（９）の形状のホ トレジストパターンが得られる。

グリッドの正方形単位の面積はそれぞれ約１　ｃｍ”である。

個々のグリッド線の幅は約２００μ饋である。

次に、グリッド（９）により覆われていない残存する領域を脱イオン水、３０体 積％濃度の過酸化水素及びｆ４硫酸を３：１．：１の体積比で含有するエツチン グ組成物と接触させることにより支持体（１〉の該領域の化学的エツチングを行 なう、エツチング速度は１０μＩｌ／分程度である。エツチングされる領域の支 持体の残存厚が約５０μ…となるまでエツチングを継続する。エツチング深さが 約１００μ調に達するか、または約１００μｍを超えると直ぐに顕著な下部エツ チングが生ずることを記憶されたい、このために、エツチングにより生ずる空洞 が保護パターンの下部でお互いに連通ずるのを防止し、また、エツチング深に残 存するリブ（１０）を過度に弱くするのを防止するために充分な幅をグリッド線 （または還択される他の任意の保護パターン部材）に与えなければならない、エ ツチングが完了したら直ち電池を脱イオン水で洗浄し、次に１例えば窒素ジェッ トを用いて乾燥する０次に、電池上に残存する硬化ホトレジスト組成物を例えば アセトンのような適当な溶媒の洛中で除去する。このようにして、第５図に示す 電池が得られる。

次に、リブ（１０）の背面の金属化を行なうことにより電池の製造を完了するこ とができる。このＭ　（１１）の金属化はまず蒸着により薄い金属を沈着し、次 に、既知の方法で電気化学的に得られた薄い金属層を厚くすることにより行なう ことができる。

第６Ａ図及び第６Ｂ図は慣用の太陽電池（第６Ａ図）及び本発明により軽量化し た太陽電池（第６Ｂ図）の比較を説明するものである０本発明により、５０％ま たはそれ以上の質量上の利得を得ることが可能となる。また、本発明は必要とす る金属化の金属量を低減できることも記憶されたい。

本発明は砒化ガリウム太陽電池について特に詳細に記載したが、他のタイプの太 陽電池、例えば当業者に明らかであるような珪素太陽電池にも同様に使用できる 。

また、本発明方法の手段は当業者により明らかであるように支持体の背面の金属 化を行なう以外の工程で太陽電池製造操作に組み込むことができる。

記載した実施Ｕ様は例示のみのものであり、本発明の範囲から逸脱することなし に変成、特に均等の技法に取りて代わることができることは自明である。

□ ＦＩＧ、？６Ｂ 手続補正書 昭和６１年１１月２６日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）少なくとも１５０μｍの厚さをもつ太陽電池の支持体の裸の背面にフ ォトレジスト組成物の層を塗布し、（ｂ）工程（ａ）において得られた支持体の 被覆済背面を選択的に露出し、それによってこの背面へ接着する所定の構造のホ トレジスト組成物パターンを製造し、該パターンが硬化した領域により互いに分 離される多数の不連続の未硬化領域よりなり、未硬化領域の表面積／硬化した領 域の表面積の比が少なくとも１／１であり、（ｃ）ホトレジスト組成物の未硬化 領域を除去し、それによってこれらの領域の支持体を露出させ、（ｄ）上述の領 域の支持体の厚さが１０〜１００μｍの値へ実質上均一に低減するまで、支持体 を化学的且つ等方的にエッチングし、それによって薄くした領域を支持体の初期 の厚さをもつリブにより互いに分離し、且つ（ｅ）ホトレジスト組成物の硬化し た領域を除去する、工程からなる太陽電池製造操作中に実施可能な太陽電池の軽 量化方法。
2. ２．質量上の利得が少なくとも３０％である請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．質量上の利得が少なくとも５０％である請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．硬化した領域の幅が化学的エッチングを行なう深さと少なくとも等しい請求 の範囲第１項記載の方法。
5. ５．硬化した領域の幅が化学的エッチングを行なう深さと少なくとも等しい寸法 から１．５倍である請求の範囲第４項記載の方法。
6. ６．未硬化領域の単位面積が０．２５〜１ｃｍ２である請求の範囲第１項記載の 方法。
7. ７．請求の範囲第１項の方法により製造された軽量化した太陽電池。