JPS63202078A - 光起電力装置の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は太陽光発電に利用される光起電力装置の製造方
法に関する。

（ロ）従来の技術 透光性の絶縁基板の光電変換領域に、透光性の受光面電
極、半導体光活性層を含む半導体膜及び背面電極を積層
した光起電力装置は、例えば本願出題人により出願され
登録された米国特許第４゜２８１．２０８号明細書差び
に図面に開示された如く既に知られている。即ち、絶縁
基板の受光領域に照射せしめられる入射光は透光性の絶
縁基板及び受光面電極を透過して半導体膜に到達し、主
として半導体光活性層内で吸収されて光電変換に寄与す
る電子及びまたは正孔の光キャリアが生成される。従っ
て、可及的多くの入射光を半導体１１に導く必要があり
、斯る要求を受光面電極として５ｆｉＱ２、Ｉｎ２Ｏ５
及びそれらの混合物であるＩＴＯ等の透光性導電酸化物
（Ｔｏｏ）からなる薄膜を用いることによって達成して
いる。

一方、光入射側から見て半導体膜の背面側に設けられる
背面電極は、上記受光面電極のように透光性が要求され
ないので、上記５ｎ０２、Ｉｎ２Ｏ５、ＩＴＯ等のＴＣ
Ｏに比してシート抵抗が小さく直列抵抗成分の低下が図
れるＡ１３．　Ａｇ、　Ｔ１Ａｇ、　Ｎｉ、　Ａｕ、Ｏ
ｒ等の金属膜を少なくとも一層含む単層或いは積層構造
となつている。

この様な光起電力装置を電子式卓上計算機、電子腕時計
、ポケットラジオ等の小型電子機器の電源としてではな
く、太陽光発電に利用すべく住宅の屋根や壁面に敷設し
たり、また自動車のサンルーフに組込んだシする際に、
場合によっては採光が要求される。特に自動車のサンル
ーフは元来外来光を全部車内に透過させるのではｉく、
約１７１０だけを採光すべく例えばメツシュ状のプリン
トによる遮光が施されている。

昭和５７年電気学会全国大会講演論文集、小長井他、ｒ
ｓ、ｓ−ｓアモルファスＳ１太陽電池開発の問題点」に
よれば、アモルファスＳ１からなる半導体膜への光照射
を膜面に対して垂直方向であれば逆（背面）方向からで
あっても光電変換に利用すべく、上記半導体膜を透光性
のＩＴＯで挾持する構造を提案した。斯る構造を、上記
採光が要求される光起電力装置に適用した場合、従来少
なくとも金属膜、即ち遮光性膜を含んでいた背面電極を
、上記ＩＴＯ等の透光性導電酸化物のみＫよシ構成する
ことによって、半導体膜で吸収されるに至らなかった約
６５０　ｎｍ以上の長波長光を透過させることができる
。

ｅ９　　発明が解決しようとする問題煮熱るに、上述の
構造では、背面電極の透光性を実現するために高抵抗な
Ｔｏｏを使用しなければならず、出力効率の低下を生じ
る。

そこで、本発明は採光が要求された場合に背面電極とし
て高抵抗なＴＯＯを使用していた従来構造の欠点を解決
した光起電力装置を確実に製造しようとするものでおる
。

に）問題点を解決するだめの手段 本発明によれば、透光性の絶縁基板の複数の光電変換領
域毎に、透光性の受光面電極、半導体光活性層を含む半
導体膜及び背面金属電極を積層し、隣り合う上記光電変
換領域の受光面電極及び背面金属電極をその隣接間隔部
で電気的に結合する工程と、上記受光面電極及び背面金
属電極の結合部を被覆する保護膜を形成する工程と、フ
ォトリングラフイー技術により上記光電変換領域の少な
くとも上記背面金属電極を選択的に除去して光透過部を
形成子る工程とを備えたことを特徴とする製造方法によ
り上記問題点を解決した光起電力装置が製造される。

（ホ）作　用 本発明によれば、隣シ合う充電変換領域の受光面電極及
び背面金属電極の結合部全保護膜にて被膜した後、フオ
）　ＩＪソゲラフイー技術を用いて光電変換領域の少な
くとも上記背面金属電極を選択的に除去し、光透過部を
形成することによって、上記透過部が光を直接透過し、
背面金ｇ４′１ｃ極に対するｄ光性の要求を回避する。

（へ）実施例 第１図乃至第９図は本発明製造方法の一実施例を工程別
に示す断面図である。

第１図の工程では、ガラス、透明プラスチック等の透光
性の絶縁基板（１１の表面に、厚さ約２００ＱＡ〜５０
００Ａの酸化ｇ（Ｓｎ０２）、酸化イｙジウム（ｒｎ２
０５　）、酸化インジウム錫（工Ｔｏ）等の透光性導電
酸化物（ＴＣＯ）からなる受光面電極（２ａ）（２ｂ）
が紙面と垂直方向の隣接間隔部（ａｂ）を隔てて分離形
成される。

第２図の工程では、先の工程で分割配置された受光面電
極（２ａ）（２ｂ）の間の隣接間隔部（ａｂ）と平行に
、隣接間隔部（ａｂ）に近い側から導電部材（３）及び
絶縁部材（４）が各々１本づつ隣接間隔部（ａｂ）と平
行に帯状に形成される。例えば上記導電部材（３）は銀
（Ｐ）ペーストやその他の金属ペーストをスクリーン印
刷手法により高さ約１０〜２０μｍ１幅約１００〜１５
０μｍにパターニングされた後、約５５０℃の温度にて
焼成される。また絶縁部材（４）としては後工程で形成
され半導体光活性層として動作する非晶質半導体膜に拡
散したすすることのない材料、例えば二酸化シリコン（
ＳｉＯ２）粉末をペースト状にした８１０２ペーストや
その他の無機材料が選択され、上記Ａｙペーストと同様
スクリーン印刷手法により所定の箇所に高さ約１０〜２
０μｍ１幅約１００〜１５０μｍにパターニングされ、
これも同様に約５５０℃の温度にて焼成される。

この様にＡＰペーストの焼成温度と５１０２ベーストの
焼成温度とが等しい場合、両者の焼成は基本的には同一
に行なわれる。然し、両者を同一に焼成するに際しては
、両者を同時にスクリーン印刷できないために、先ずＡ
ｙペースト或いは５ｉ０２ペーストのスクリーン印刷を
行ない、次にこのペーストに対し予備焼成或は予備乾燥
を施した後、残シの８１０２ペースト或いはＡＰペース
トをスクリーン印刷する必要がある。

第５図の工程では、各透明電極膜（２ａ）（２ｂ）、上
記導電部材（３）及び絶縁部材（４）の表面を含んで基
板［１１の略全面に、内部に膜面に平行なｐｉｎ、ｐｎ
接合等の半導体光活性層を含む半導体接合を備えた厚さ
４０００Ａ〜７０００Ａのアモルファスシリコン（ａ−
３ｉ）、アモルファスシリコンカーバイド（ａ−８ｔ（
：ｔ）、アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−８ｉ
Ｇｅ）等のアモルファスシリコン系の半導体膜（５）が
プラズマＣＶＤ法や光ＯＶＤ法により形成される。

第４図の工程では、半導体膜（５）及び受光面電極（２
ａ）（２ｂ）の各露出部分を含んで基板（１）上全直に
４０００Ａ〜２μｍ程度の厚さのアルミニウム（Ａ、ｇ
）単層構造、或いは該アルミニウムにチタン（Ｔ１）又
はチタン銀合金（ＴｉＡｙ）を積層した二層構造、更に
は斯る二層構造を二重に積み重ねた背面金属電極（６）
が被着される。

第５図の工程では、導電部材（３）及び絶縁部材（４）
の表面上に位置する半導体膜（５）及び背面金属電極（
６）の積層体部分にこの積層体部分の表面側から第１、
第２のレーザビーム（ＬＢｉ（ＬＢ２）が照射される。

導電部材（３）上の積層体部分に照射される第１のレー
ザビーム（ＬＢｌ）は、斯る積層体部分を溶融するに足
シるエネルギ密度を備えることによって、上記積層体を
溶融し、その溶融により発生した溶融物、即ちシリサイ
ド合金は周囲の半導体膜（５）を貫通した形でその直下
に位置する導電部材（３番−〇と当接する。この導電部
材〔＝３）はＡＰペーストやその他の金属ペーストを焼
結せしめた金属であるために下層の透明電極膜（２ｂ）
よシも金属を含む溶融物との接着性が強く、また厚み（
高さ）も十分に大きい（高い）ので第１のレーザビーム
（ＬＢｌ）によるダメージもない。

なお、図面においては、背面金属電極（６ａ）が半導体
膜（５ａ）を貫通した形で導電部材（３）方向に延びて
当接した状態に示されているが、実際には、背面金属電
極（６ａ）が溶融し、背面金属電極（６ａ）表面から導
電部材（３１が露出することもある。

一方、絶縁部材（４）上の積層体部分に照射される第２
のレーザビーム（ＬＢ２）は、斯る積層体部分を除去す
るに足シる十分なエネルギ密度を備えている。即ち、第
２のレーザビーム（ＬＢ２）が照射される積層体部分は
複数の光電変換領域（７ａ）（７ｂ）に跨って一様に連
なった半導体膜（５）及び背面金属電極（６）の積層体
を上記各領域（７ａ）（７ｂ）毎に分割せんがために除
去される箇所であシ、多少大きなエネルギ密度を持った
としても上記積層体部分の直下には厚み（高さ）が十分
な絶縁部材（４）が存在する結果、斯る絶縁部材（４）
の表面を僅かに除去するだけで１、下層への第２レーザ
ビーム（ＬＢ２）の到達は阻止される。この第２のレー
ザビーム（ＬＢ２）の照射によって、上記積層体を電気
的に且つ物理的に分離する分離溝（８）が形成される。

この様にして、背面金属電極（６ａ）と受光面電極（２
ｂ）との電気的接続と共に半導体膜（５ａ）（５ｂ）及
び背面金属電極（６ａ）（６ｂ）の分割が行なわれる。

その結果、相隣９合う光電変換領域（７ａ）（７ｂ）の
背面金属電極（６ａ）と受光面電極（２ｂ）とが結合部
（９）で結合し、光電変換領域（７ａ）（７ｂ）は電気
的に直列接続される。

第６図に示す工程では、分離溝（８）を跨った結合部（
９）の背面金属電極（６ａ）（６ｂ）上に、スクリーン
印刷技術を用いて幅約２〜５ｍ、高さ約５０〜１００μ
ｍの帯状の保護膜Ｑ（ｌが形成される。

保護膜（１Ｇとしては、耐酸性の樹脂、例えばタムラ製
作所製の品番ＥＲ−４０１Ｂが用いられる。なお、斯る
樹脂は塗布後１５０°Ｃにて約５０分間熱処理されて硬
化される。

第７図に示す工程では、保護膜（１０表面を含んで背面
金属電極（６ａ）（６ｂ）上全面に、フォトレジストα
Ｄがスピンナー等によって厚さ約１〜２μｍに塗布され
、その後の露光及び現像処理によって所定パターンの窓
α沢ｚ・・・が光電変換領域（７ａ）（７ｂ）に分離配
置される。窓α汎カ・・の形状は直径０．１１１〜数關
の円形とされるが、これに限らず任意の形状とし得る。

また、窓（１２１ａ’ｚｒ・・・が光電変換領域（７ａ
）（７ｂ）に占める割合は適宜に決定される。

第８図に示す工程では、リン酸等のエツチング液により
、フォトレジストαυの窓ａ２１ａ’ｚｉ・・・を通し
て背面金属電極（６ａ）（６ｂ）が除去され、更に活性
ガスによるドライエツチングにより、背面金属電極（６
ａ）（６ｂ）が除去された下部の半導体膜（５ａ）（５
ｂ）が除去されて複数の光透過部（１３１（１３・・・
が形成される。

この時、結合部（９）での７オトレジスＨ１ｌに塗布斑
らあるいはピンホールが存在しても、この部分の背面金
属電極（６ａ）（６ｂ）は保護膜ｆｌ（ｌにより保護さ
れているために、エツチングされることは全くない。

第９図に示す工程では、発煙硝酸等の剥離剤により、フ
ォトレジストＵが剥離除去される。

この場合も、結合部（９）における背面金属電極（６ａ
）（６ｂ）は保護膜帥により保護されているため、特に
背面金属電極（６ａ）表面から導電部材（３）が露出し
ている場合でも、これが剥離剤にて侵されることはなく
、従って背面金属電極（６ａ）と導電部材（３）とが結
合不良を起こすことはない。

以上の工程によって、背面金属電極（６ａ）（６ｂ）の
ない光透過部（１３１（１３１・・・が複数個形成され
、採光することができる。

ところで、上記実施例では、背面金属電極〔６ａ）（６
ｂ）と半導体膜（５ａ）（５ｂ）とを除去しているが、
背面金属電極（６ａ）（６ｂ）のみを除去しても赤味の
かかりた光ではあるものの十分に採光することができる
。更には、光透過部（１３１（１３１・・・の受光面電
極（２ａ）（２ｂ）をも背面金属電極（６ａ）（６ｂ）
及び半導体膜（５ａ）（ｓｂ）と共に除去してもよい。

また、各光電変換領域（７ａ）（７ｂ）における受光面
電極（２ａ）（２ｂ）、半導体膜（５ａ）（５ｂ）及び
背面金属電極（６ａ）（６ｂ）の形成方法と結合部（９
）における背面金属電極（６ａ）及び受光面電極（２ｂ
）の結合方法は、上記実施例に限らず、如何なる方法で
あってもよい。

（ト）発明の効果 本発明によれば、各光電変換領域の結合部に損傷を与え
ることなく、背面金属電極のない光透過部を形成するこ
とにより、不必要な電力損失がなく十分に採光し得る光
起電力装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明製造方法の一実施例を工程別
に示す断面図である。 ｆｉ＋・・・基板、　　（２ａ　）　（２ｂ　）・・・
受光面電極、（５１（５ａ）（５ｂ）・−・半導体膜、
　（６１（６ａ）（６ｂ）・・・背面金属電極、 （７ａ　）（７ｂ）・・・光電変換領域、　（９）・・
・結合部部・・・保護膜、　０・・・光透過部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性の絶縁基板の複数の光電変換領域毎に、透
   光性の受光面電極、半導体光活性層を含む半導体膜及び
   背面金属電極を積層し、隣り合う上記光電変換領域の受
   光面電極及び背面金属電極をその隣接間隔部で電気的に
   結合する工程と、上記受光面電極及び背面金属電極の結
   合部を被覆する保護膜を形成する工程と、フォトリソグ
   ラフィー技術により上記光電変換領域の少なくとも上記
   背面金属電極を選択的に除去して光透過部を形成する工
   程とを備えたことを特徴とする光起電力装置の製造方法
   。