JP2001358352A - Integrated thin film solar cell - Google Patents

Integrated thin film solar cell

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JP2001358352A
JP2001358352A JP2000178879A JP2000178879A JP2001358352A JP 2001358352 A JP2001358352 A JP 2001358352A JP 2000178879 A JP2000178879 A JP 2000178879A JP 2000178879 A JP2000178879 A JP 2000178879A JP 2001358352 A JP2001358352 A JP 2001358352A
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Japan
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silicon
electrode layer
film
layer
solar cell
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JP2000178879A
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Japanese (ja)
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Hisashi Hayakawa
尚志 早川
Susumu Kidoguchi
晋 木戸口
Hiroshi Taniguchi
浩 谷口
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a multilayer thin film solar cell in which adjacent power generating regions are isolated electrically from each other and a photoelectric conversion layer and/or a second electrode layer can be prevented from stripping. SOLUTION: A silicon based electric insulation film containing a second element with respect to silicon is formed beneath an isolation trench between adjacent power generating regions formed by shaping a second electrode layer and the content of the second element in the silicon based electric insulation film is made uneven in the film thickness direction thus obtaining a multilayer thin film solar cell.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、集積型薄膜太陽電
池に関する。さらに詳しくは、同一基板上で複数の発電
領域を電気的に接続する構造を有する非単結晶シリコン
系の集積型薄膜太陽電池に関する。The present invention relates to an integrated thin-film solar cell. More specifically, the present invention relates to a non-single-crystal silicon-based integrated thin-film solar cell having a structure for electrically connecting a plurality of power generation regions on the same substrate.

【０００２】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池は、例えばガラス
などの透光性の基板を使用したものと、例えば金属基板
などの不透光性の基板を使用したものとに大別され、ま
た、別の視点からみると、例えば表面にガラスや表面絶
縁層を構成する金属基板のように少なくとも表面が電気
絶縁性を有する基板を使用したものと、例えばステンレ
スやアルミニウムなどの金属薄板を用いた導電表面を有
する基板を使用したものとに分けられる。このうち、少
なくとも表面が電気絶縁性を有する基板を使用する非単
結晶シリコン系薄膜太陽電池は、所望の高出力電圧を得
るために、単一基板上で複数の光起電力素子を直列に接
続する集積構造が形成されることが多い。2. Description of the Related Art In general, non-single-crystal silicon-based thin-film solar cells use a light-transmitting substrate such as glass, for example, and a light-transmitting substrate such as a metal substrate. It is roughly divided into those using a substrate, and from another point of view, those using a substrate having at least a surface having an electrical insulating property such as a metal substrate forming a glass or a surface insulating layer on the surface, for example. For example, a substrate using a substrate having a conductive surface using a thin metal plate such as stainless steel or aluminum is used. Among these, a non-single-crystal silicon-based thin-film solar cell using a substrate having at least a surface with electrical insulation has a plurality of photovoltaic elements connected in series on a single substrate in order to obtain a desired high output voltage. In many cases, an integrated structure is formed.

【０００３】このような非単結晶シリコン系集積型薄膜
太陽電池は、基板側から順に、少なくとも、第１電極
層、非単結晶シリコン系光電変換層、第２電極層をこの
順に積層して形成される。そして集積化するためには、
上記各層を形成するとき又は形成した後に各層をそれぞ
れ形状加工する工程が必要となる。各層を形状加工する
方法としては、一般に、メタルマスクを用いた成膜法や
フォトエッチング法、あるいはレーザ等のエネルギービ
ームの照射を利用したレーザー・スクライブ法などが挙
げられるが、このうち、レーザー・スクライブ法は、そ
の他の方法に比べて、加工精度、工程の簡便性、加工コ
ストのいずれにおいても優れているため、近年、重点的
に開発が行われている。[0003] Such a non-single-crystal silicon-based integrated thin-film solar cell is formed by stacking at least a first electrode layer, a non-single-crystal silicon-based photoelectric conversion layer, and a second electrode layer in this order from the substrate side. Is done. And for integration,
When forming each layer, or after forming each layer, a step of processing each layer is necessary. As a method of processing the shape of each layer, a film forming method using a metal mask, a photo etching method, a laser scribing method using irradiation of an energy beam such as a laser, and the like are generally mentioned. The scribe method is superior in all of the processing accuracy, the simplicity of the process, and the processing cost as compared with other methods.

【０００４】例えば特開昭５９−１５５９７４号公報に
よれば、絶縁表面を有する基板上に、薄膜太陽電池を集
積する方法が提案されている。具体的には、図６に示す
ように、基板１上に形成された第１電極層２に、レーザ
ー・スクライブ等の方法で第１の分離溝１１を形成し
て、第１電極層２を短冊状に絶縁分離する［図６
（ｃ）］。次いで、第１電極層２上に、非晶質半導体に
代表されるシリコン系光電変換層３を積層する。次い
で、シリコン系光電変換層３に、第１の分離溝１１と平
行かつずらした位置に、下地の第１電極層２を損傷させ
ることなく、シリコン系光電変換層３のみを選択的に除
去することにより、第２の分離溝１２を形成する［図６
（ｅ）］。次いで、シリコン系光電変換層３上に、第２
電極層５を積層する。次いで、第２の分離溝１２と平行
に、かつ第２の分離溝１２を基点として第１の分離溝１
１と反対側にずらした位置に、下地のシリコン系光電変
換層３を損傷させることなく、第２電極層５のみを選択
的に除去することにより、第３の分離溝１３を形成する
［図６（ｇ）］。以上の工程により、集積構造が形成さ
れる。For example, JP-A-59-155974 proposes a method of integrating thin-film solar cells on a substrate having an insulating surface. Specifically, as shown in FIG. 6, a first separation groove 11 is formed in the first electrode layer 2 formed on the substrate 1 by a method such as laser scribe, and the first electrode layer 2 is formed. Insulate and separate into strips [Fig.
(C)]. Next, a silicon-based photoelectric conversion layer 3 typified by an amorphous semiconductor is stacked on the first electrode layer 2. Next, only the silicon-based photoelectric conversion layer 3 is selectively removed from the silicon-based photoelectric conversion layer 3 at a position parallel to and shifted from the first separation groove 11 without damaging the underlying first electrode layer 2. This forms the second separation groove 12 [FIG.
(E)]. Next, on the silicon-based photoelectric conversion layer 3, the second
The electrode layer 5 is laminated. Next, the first separation groove 1 is formed in parallel with the second separation groove 12 and with the second separation groove 12 as a base point.
The third separation groove 13 is formed at a position shifted to the side opposite to 1 by selectively removing only the second electrode layer 5 without damaging the underlying silicon-based photoelectric conversion layer 3 [FIG. 6 (g)]. Through the above steps, an integrated structure is formed.

【０００５】しかしながら、特開昭５９−１５５９７４
号公報に示される方法では、隣接する発電領域間の導通
不良又は分離不良等の現象を起こし、その結果、太陽電
池の特性の低下を招くという問題があった。すなわち、
第２電極層５に第３の分離溝１３を形成する際に、レー
ザ照射のエネルギーが大きすぎると第１電極層２まで分
離加工されてしまうという問題があった。また、少なく
とも電気的、機械的な損傷を受け、隣接する発電領域間
の導通不良を生じさせ、集積構造を形成できないという
問題があった。また、このような問題に対して、レーザ
照射のエネルギーを絞り込むことが考えられるが、第２
電極を十分に形状加工することができず、分離不良が生
じやすいため、本来の目的を達成できないという問題が
あった。However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-155974
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, there is a problem that phenomena such as poor conduction or poor separation between adjacent power generation regions occur, and as a result, the characteristics of the solar cell deteriorate. That is,
When forming the third separation groove 13 in the second electrode layer 5, if the energy of laser irradiation is too large, there is a problem that the first electrode layer 2 is separated and processed. In addition, there has been a problem that at least electrical and mechanical damages occur, causing poor conduction between adjacent power generation regions, and that an integrated structure cannot be formed. To address such a problem, it is conceivable to narrow down the energy of laser irradiation.
There is a problem that the intended purpose cannot be achieved because the electrode cannot be sufficiently shaped and separation failure easily occurs.

【０００６】従って、レーザ照射による方法では、第１
電極層に損傷を与えることなく、第２電極層を形状加工
することはできなかった。また、特開昭６１−１４７６
９号公報及び特開昭６１−１８７３７７号公報では、レ
ーザ光により第２電極層に分離溝を形成するにあたり、
その分離溝の下に位置する第１電極層上及びアモルファ
スシリコン等の光電変換層上に予め窒化珪素、酸化珪素
又は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等の電気絶縁性高
分子樹脂からなる電気絶縁断熱層を設けることが提案さ
れている。これによれば、レーザ光の熱影響による第１
電極層及び光電変換層へのダメージを防ぐことができ
る。Therefore, in the method using laser irradiation, the first method
The shape of the second electrode layer could not be processed without damaging the electrode layer. Also, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
No. 9 and JP-A-61-187377, when forming a separation groove in the second electrode layer by laser light,
An electrically insulating and heat-insulating layer made of silicon nitride, silicon oxide or an electrically insulating polymer resin such as an epoxy resin or a polyamide resin on the first electrode layer and the photoelectric conversion layer such as amorphous silicon located below the separation groove. It has been proposed to provide According to this, the first due to the thermal effect of the laser beam
Damage to the electrode layer and the photoelectric conversion layer can be prevented.

【０００７】しかしながら、このような集積型太陽電池
では、使用される高分子樹脂の材料が有機溶剤を含むた
め、有機溶剤を焼成するプロセスが別途必要となる。ま
た、焼成後の成膜プロセス、即ち、アモルファスシリコ
ン等の光電変換層及び第２電極層を形成するための真空
成膜プロセスにおいて、有機溶剤又は高分子樹脂材料そ
のものが真空成膜装置系を汚染し、所望の特性を有する
層を形成できないという問題があった。また、電気絶縁
断熱層として、ＳｉＯ2膜又はＳｉ3Ｎ4膜を用いた場合
は、分離溝を形成するときに、電気絶縁断熱層上のシリ
コン系光電変換層及びさらにその上に形成される第２電
極層までもが剥離してしまうという問題があった。この
ような剥離は電気絶縁断熱層の直上部分のみならず、両
隣に存在する発電領域までにも及ぶ場合が有り、有効発
電面積を低下させ、高湿下（８５ＲＨ％）での耐環境試
験の結果、太陽電池の出力特性を低下させるという問題
があった。However, in such an integrated solar cell, since the polymer resin material used includes an organic solvent, a separate process for firing the organic solvent is required. Further, in a film forming process after firing, that is, in a vacuum film forming process for forming a photoelectric conversion layer such as amorphous silicon and a second electrode layer, an organic solvent or a polymer resin material itself contaminates a vacuum film forming apparatus system. However, there is a problem that a layer having desired characteristics cannot be formed. When a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is used as the electric insulating and heat insulating layer, the silicon-based photoelectric conversion layer is formed on the electric insulating and heat insulating layer and further formed thereon when forming the separation groove. There was a problem that even the second electrode layer was peeled off. Such delamination may extend not only to the portion directly above the electrical insulation and heat insulating layer but also to the power generation regions existing on both sides, thereby reducing the effective power generation area and performing an environmental resistance test under high humidity (85 RH%). As a result, there is a problem that the output characteristics of the solar cell deteriorate.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決するためになされたものであって、第１電極層及
び光電変換層に損傷を与えず、かつ太陽電池の出力特性
を十分に得られる集積型薄膜太陽電池を提供することを
目的としている。かくして本発明によれば、少なくとも
表面が電気絶縁性を有する基板上に、少なくとも、第１
電極層、シリコン系非単結晶光電変換層及び第２電極層
がこの順に積層され、各層が所望の形状に形状加工され
て複数の発電領域に分離され、かつ隣接する発電領域の
第１電極層及び第２電極層がそれぞれ電気的に接続され
てなり、第２電極層の形状加工が、エネルギービームの
照射によりなされ、この形状加工により形成される隣接
する発電領域間の分離溝下に、シリコンに対し第２の元
素を含むシリコン系電気絶縁膜が形成され、このシリコ
ン系電気絶縁膜における第２の元素の含有量が、膜厚方
向において不均一であることを特徴とする集積型薄膜太
陽電池が提供される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and does not damage the first electrode layer and the photoelectric conversion layer, and reduces the output characteristics of the solar cell. It is an object of the present invention to provide a sufficiently obtained integrated thin-film solar cell. Thus, according to the present invention, at least a first surface is provided on a substrate having at least a surface having electrical insulation properties.
An electrode layer, a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are stacked in this order, each layer is shaped into a desired shape, separated into a plurality of power generation regions, and a first electrode layer in an adjacent power generation region And the second electrode layer are electrically connected to each other, and the shape processing of the second electrode layer is performed by irradiation of an energy beam, and silicon is formed under a separation groove between adjacent power generation regions formed by the shape processing. , A silicon-based electric insulating film containing a second element is formed, and the content of the second element in the silicon-based electric insulating film is non-uniform in the film thickness direction. A battery is provided.

【０００９】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の集積型薄膜太陽電池は、
図１に示すように、少なくとも表面が電気絶縁性を有す
る基板１上に、分離溝１１により分離される第１電極層
２、分離溝１２により分離されるシリコン系非単結晶光
電変換層４、分離溝１３により分離される第２電極層５
がこの順に積層され、分離溝１３の下に、第２の元素を
含むシリコン系電気絶縁膜３が形成されてなるものであ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The integrated thin-film solar cell of the present invention
As shown in FIG. 1, a first electrode layer 2 separated by a separation groove 11, a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4 separated by a separation groove 12, Second electrode layer 5 separated by separation groove 13
Are laminated in this order, and a silicon-based electric insulating film 3 containing a second element is formed below the separation groove 13.

【００１０】以下に本発明を具体的に説明する。まず、
本発明に使用することができる基板としては、絶縁表面
を有しさえすれば特に限定されない。基板としては、具
体的には、カーボンファイバー、黒鉛、ステンレススチ
ール、アルミニウム、銅、チタン、鉄、亜鉛メッキ鋼等
のフィルム状若しくはシート状の導電性基板を絶縁膜
（例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキ
シ樹脂、シリコン樹脂等の樹脂膜、シリカ、アルミナ、
酸化チタン等のセラミックス膜）で被覆した基板や、ポ
リイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コン樹脂等の樹脂、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の
セラミックス等のフィルム状若しくはシート状等の絶縁
性基板が挙げられる。Hereinafter, the present invention will be described specifically. First,
The substrate that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has an insulating surface. As the substrate, specifically, a film-shaped or sheet-shaped conductive substrate of carbon fiber, graphite, stainless steel, aluminum, copper, titanium, iron, galvanized steel, or the like is used as an insulating film (for example, polyimide resin, polyester resin). , Epoxy resin, resin film such as silicon resin, silica, alumina,
A substrate coated with a ceramic film such as a titanium oxide), a resin such as a polyimide resin, a polyester resin, an epoxy resin, and a silicon resin, or an insulating substrate such as a film or a sheet of a ceramic such as silica, alumina, and titanium oxide. No.

【００１１】本発明に使用することができる第１電極層
としては、例えば金属層、金属酸化物層又は金属層と金
属酸化物層との積層体が挙げられる。ここで、金属層
は、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン等の
材料から構成される。金属酸化物層は、酸化インジウム
錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ）
等の材料から構成される。具体的な第１電極層の構成と
しては、例えば、基板側から、銀−ＺｎＯ、銀−アルミ
ニウム−ＺｎＯ、銀−ＩＴＯ−ＺｎＯの積層体等が挙げ
られる。第１電極層の厚さは、０．１〜１０μｍの範囲
であることが好ましい。第１電極層の形成方法として
は、例えば、蒸着法、スパッタリング法等が挙げられ
る。The first electrode layer that can be used in the present invention includes, for example, a metal layer, a metal oxide layer, or a laminate of a metal layer and a metal oxide layer. Here, the metal layer is made of a material such as gold, silver, aluminum, copper, nickel, and titanium. The metal oxide layer is made of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO)
Etc. As a specific configuration of the first electrode layer, for example, a stacked body of silver-ZnO, silver-aluminum-ZnO, silver-ITO-ZnO, or the like from the substrate side is given. The thickness of the first electrode layer is preferably in the range of 0.1 to 10 μm. Examples of the method for forming the first electrode layer include a vapor deposition method and a sputtering method.

【００１２】第１電極層は、所望の形状に形状加工され
ることにより分離溝が形成され、複数の発電領域毎の第
１電極層に分離される。ここで、分離するための手段と
しては、マスクを使用した蒸着法、フォトエッチング法
又はレーザ・スクライブ法等が挙げられる。このうち、
レーザ・スクライブ法は、その他の方法に比べてコスト
的、工程的及び最終的に得られる太陽電池出力のいずれ
においても優れているため好ましい。レーザ・スクライ
ブ法に使用することができるレーザとしては、ルビーレ
ーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、アレキサンドライ
トレーザ等が挙げられる。この内、ＹＡＧレーザが好ま
しく、特に、ネオジミウムＹＡＧレーザ（Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザ）が好ましい。なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにおい
ては、基本波（波長λ＝１０６４ｎｍ）、第２高調波
（ＳＨＧ、波長λ＝５３４ｎｍ）、第３高調波（ＴＨ
Ｇ、波長λ＝３５５ｎｍ）をいずれも使用することがで
きる。The first electrode layer is formed into a desired shape to form a separation groove, and is separated into first electrode layers for each of a plurality of power generation regions. Here, examples of the means for separation include an evaporation method using a mask, a photoetching method, a laser scribe method, and the like. this house,
The laser scribe method is preferable because it is superior in cost, process, and finally the output of the solar cell as compared with other methods. Examples of a laser that can be used for the laser scribe method include a ruby laser, a YAG laser, a glass laser, an alexandrite laser, and the like. Among them, a YAG laser is preferable, and particularly, a neodymium YAG laser (Nd: YAG laser) is preferable.
Laser) is preferred. In the Nd: YAG laser, the fundamental wave (wavelength λ = 1064 nm), the second harmonic wave (SHG, wavelength λ = 534 nm), and the third harmonic wave (TH
G, wavelength λ = 355 nm) can be used.

【００１３】本発明に使用することができるシリコン系
非単結晶光電変換層を構成する材料としては、多結晶シ
リコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン等、水
素化非晶質シリコン層（ａ−ＳｉＨ）、非晶質シリコン
カーバイド(ａ−ＳｉＣ)、非晶質シリコンゲルマニウム
(ａ−ＳｉＧｅ)からなる膜や、これらの膜を積層したも
のが挙げられる。なかでも、多結晶シリコン又は微結晶
シリコンからなる膜は、既にある割合以上で結晶化して
いるため、隣接する発電領域間の伝導パスができやす
く、本発明の効果が発揮されるものである。The material constituting the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer that can be used in the present invention is a hydrogenated amorphous silicon layer (a-SiH) such as polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, and amorphous silicon. , Amorphous silicon carbide (a-SiC), amorphous silicon germanium
Examples include a film made of (a-SiGe) and a film obtained by laminating these films. Above all, a film made of polycrystalline silicon or microcrystalline silicon is already crystallized at a certain ratio or more, so that a conduction path between adjacent power generation regions is easily formed, and the effect of the present invention is exhibited.

【００１４】シリコン系非単結晶光電変換層の厚さは、
０．１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。シリコ
ン系非単結晶光電変換層の形成方法としては、例えば、
蒸着法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング
法等が挙げられる。シリコン系非単結晶光電変換層は、
所望の形状に形状加工されることにより分離溝が形成さ
れ、複数の発電領域毎の光電変換層に分離される。ここ
で、分離するための手段としては、第１電極層で挙げた
同様のものが用いられる。The thickness of the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer is as follows:
It is preferably in the range of 0.1 to 10 μm. As a method for forming a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer, for example,
Examples include an evaporation method, a CVD method, a plasma CVD method, and a sputtering method. The silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer is
A separation groove is formed by shaping into a desired shape, and is separated into photoelectric conversion layers for each of a plurality of power generation regions. Here, as the means for separating, the same means as described for the first electrode layer is used.

【００１５】本発明に使用することができる第２電極層
としては、金属層、金属酸化物層、金属層と金属酸化物
層との積層体からなる。ここで、金属層は、金、銀、ア
ルミニウム、銅、ニッケル、チタン等の材料から構成さ
れる。金属酸化物層は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ、酸化
チタン（ＴｉＯ2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の
材料から構成される。上記の内、ＩＴＯを使用すること
が好ましい。第２電極層の厚さは、０．０１〜１μｍの
範囲であることが好ましい。第２電極層の形成方法とし
ては、例えば、蒸着法、スパッタリング法等が挙げられ
る。第２電極層は、所望の形状に形状加工されることに
より、分離溝が形成され、複数の発電領域毎の第２電極
層に分離される。分離するための手段としては、レーザ
・スクライブ法等が用いられる。レーザ・スクライブ法
は、コスト的、工程的及び最終的に得られる太陽電池出
力のいずれにおいても優れているため好ましい。レーザ
・スクライブ法に使用することができるレーザとして
は、ルビーレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、アレ
キサンドライトレーザ等が挙げられる。この内、ＹＡＧ
レーザが好ましく、特に、ネオジミウムＹＡＧレーザ
（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）が好ましい。なお、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザにおいては、基本波（波長λ＝１０６４ｎ
ｍ）、第２高調波（ＳＨＧ、波長λ＝５３４ｎｍ）、第
３高調波（ＴＨＧ、波長λ＝３５５ｎｍ）をいずれも使
用することができる。また、レーザービームの照射条件
としては、パワー密度０．０１〜５ｗ／□５０μｍ程
度、加工速度１０〜１０００ｍｍ／秒程度で行なわれ
る。The second electrode layer that can be used in the present invention comprises a metal layer, a metal oxide layer, and a laminate of a metal layer and a metal oxide layer. Here, the metal layer is made of a material such as gold, silver, aluminum, copper, nickel, and titanium. The metal oxide layer is made of a material such as ITO, ZnO, SnO, titanium oxide (TiO 2 ), and indium oxide (In 2 O 3 ). Of the above, it is preferable to use ITO. The thickness of the second electrode layer is preferably in the range of 0.01 to 1 μm. Examples of the method for forming the second electrode layer include a vapor deposition method and a sputtering method. The second electrode layer is processed into a desired shape to form a separation groove, and is separated into the second electrode layers for each of the plurality of power generation regions. As a means for separating, a laser scribe method or the like is used. The laser scribe method is preferable because it is excellent in cost, process, and the finally obtained solar cell output. Examples of a laser that can be used for the laser scribe method include a ruby laser, a YAG laser, a glass laser, an alexandrite laser, and the like. YAG
A laser is preferable, and a neodymium YAG laser (Nd: YAG laser) is particularly preferable. Nd: YA
In the G laser, the fundamental wave (wavelength λ = 1066 n)
m), the second harmonic (SHG, wavelength λ = 534 nm), and the third harmonic (THG, wavelength λ = 355 nm) can be used. The laser beam is irradiated at a power density of about 0.01 to 5 w / □ 50 μm and a processing speed of about 10 to 1000 mm / sec.

【００１６】第２電極層に形成される分離溝は、隣接す
る発電領域間の電気的分離が安定して行なわれるために
も、後述する第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜の
膜厚を貫通しない程度の深さを有するのが好ましい。な
お、分離溝が第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜を
貫通し、第１電極層まで達している場合は、隣接する発
電領域間の伝導パスが形成され、素子分離ができなくな
る。すなわち、シリコン系非単結晶光電変換層又はそれ
に接する層にレーザービームを照射した場合、レーザー
ビームによる熱の影響により、シリコン系非晶質体が蒸
発または昇華する。次いで、冷却されることにより非晶
質体が結晶化し、シリコン半導体が分離溝の壁面に再付
着する（なお、この結晶化現象は、ラマンスペクトルの
測定により確認されている）。従って、分離溝が第１電
極層まで貫通している場合、図５に示すように、結晶化
したシリコン粒子が分離溝の側壁に再付着し、縦方向の
伝導パス６が形成され、これに第１電極層そのものによ
る横方向の伝導パスが接することにより、隣接する発電
領域間の伝導パスが形成され、素子分離ができなくなる
問題があった。The separation groove formed in the second electrode layer has a thickness of a silicon-based electric insulating film containing a second element, which will be described later, in order to stably perform electric separation between adjacent power generation regions. Preferably has a depth that does not penetrate through. If the isolation trench penetrates the silicon-based electric insulating film containing the second element and reaches the first electrode layer, a conduction path between adjacent power generation regions is formed, and element isolation cannot be performed. That is, when a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer or a layer in contact with the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer is irradiated with a laser beam, the silicon-based amorphous body evaporates or sublimates due to the influence of heat from the laser beam. Next, by cooling, the amorphous body crystallizes, and the silicon semiconductor re-attaches to the wall surface of the separation groove (this crystallization phenomenon has been confirmed by Raman spectrum measurement). Therefore, when the isolation trench penetrates to the first electrode layer, as shown in FIG. 5, the crystallized silicon particles are reattached to the sidewall of the isolation trench, and a vertical conduction path 6 is formed. When a lateral conduction path formed by the first electrode layer itself contacts, a conduction path between adjacent power generation regions is formed, and there is a problem in that element isolation cannot be performed.

【００１７】従って、電気絶縁膜に形成される分離溝の
深さを、電気絶縁膜を貫通しない深さに調節することに
より、上記の問題を防止できる。ここで、結晶化したシ
リコン粒子の再付着が、第２の元素を含むシリコン系電
気絶縁膜に形成される分離溝の底面に再付着した場合、
横方向の伝導パスを形成することも原理的には考えられ
る。しかしながら、エネルギービーム径により規定され
る分離溝の幅は、通常５０ミクロンと大きいため、結晶
化したシリコン粒子の再付着がその５０ミクロンの幅に
渡って一面に再付着することはなく、横方向の伝導パス
は実際には生じない。Therefore, the above problem can be prevented by adjusting the depth of the separation groove formed in the electric insulating film to a depth that does not penetrate the electric insulating film. Here, when the reattachment of the crystallized silicon particles is reattached to the bottom surface of the separation groove formed in the silicon-based electric insulating film containing the second element,
Forming a lateral conduction path is also conceivable in principle. However, since the width of the separation groove defined by the energy beam diameter is usually as large as 50 μm, the redeposition of the crystallized silicon particles does not redeposit over the entire 50 μm width, and the lateral direction does not increase. Does not actually occur.

【００１８】本発明に使用することができる第２の元素
を含むシリコン系電気絶縁膜を構成する材料としては、
例えば、シリコンに対して第２の元素（例えば、窒素、
炭素、酸素）を少なくとも一つ以上を含むＳｉＮｘ、Ｓ
ｉＣｘ、ＳｉＯｘ等のシリコン化合物が挙げられる。第
２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜の膜厚は、照射さ
れるレーザービーム及び電気絶縁膜上に形成される層の
レーザービームの吸収状態により変動するが、例えば５
００Å以上が好ましく、１０００〜１００００Åがさら
に好ましい。Materials constituting the silicon-based electric insulating film containing the second element that can be used in the present invention include:
For example, a second element (eg, nitrogen,
SiNx, S containing at least one carbon or oxygen)
Silicon compounds such as iCx and SiOx are exemplified. The thickness of the silicon-based electric insulating film containing the second element varies depending on the state of absorption of the irradiated laser beam and the laser beam of a layer formed over the electric insulating film.
It is preferably at least 00 °, more preferably from 1000 to 10,000 °.

【００１９】第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜を
形成する方法としては、第２の元素を含む原料ガス（例
えば、ＳｉＨ4、ＮＨ3）を用いたプラズマＣＶＤ法によ
り、第１電極層又はシリコン系非単結晶光電変換層上に
シリコン化合物を積層し、所望の形状に形状加工するこ
とにより行なわれる。また、第２の元素を含むシリコン
系電気絶縁膜における第２の元素の含有量を、膜厚方向
において不均一にするために、第２の元素を含む原料ガ
スを用いたプラズマＣＶＤ法において、第２の元素（例
えばＯ、Ｃ、Ｎ）を含む原料ガスの流量を、図４（ａ）
〜（ｅ）に示されるグラフのように、成膜時間に対し
て、直線的、曲線的あるいは段階的に変化させて行なわ
れる。As a method of forming a silicon-based electric insulating film containing a second element, a first electrode layer is formed by a plasma CVD method using a source gas containing the second element (eg, SiH 4 , NH 3 ). Alternatively, it is performed by laminating a silicon compound on the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer and processing it into a desired shape. Further, in order to make the content of the second element in the silicon-based electric insulating film containing the second element non-uniform in the film thickness direction, in a plasma CVD method using a source gas containing the second element, FIG. 4A shows the flow rate of the source gas containing the second element (for example, O, C, N).
As shown in the graphs of (e) to (e), the film formation is carried out by changing the film formation time linearly, curvedly or stepwise.

【００２０】なお、第２の元素を含むシリコン系電気絶
縁膜における第２の元素の含有量が不均一でない場合
は、シリコン系非単結晶光電変換層の形成後、あるいは
第２電極層の形成後にシリコン系非単結晶光電変換層が
剥離しやすく、また、第２電極層に分離溝を形成する時
に、分離溝周辺のシリコン系非単結晶光電変換層及び第
２電極層がシリコン系電気絶縁膜上から剥離しやすい。
そのため、太陽電池の出力特性が低下する可能性があ
る。If the content of the second element in the silicon-based electric insulating film containing the second element is not non-uniform, the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer is formed or the second electrode layer is formed. Later, the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer is easily peeled off, and when the separation groove is formed in the second electrode layer, the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer and the second electrode layer around the separation groove are silicon-based electrically insulating. Easy to peel off from the film.
Therefore, the output characteristics of the solar cell may be reduced.

【００２１】なお、このような剥離は、シリコン系電気
絶縁膜の形成工程における、室温〜約２５０℃までの温
度範囲内で交互に変化させるという熱履歴を受けるプロ
セスを経た後に発生するため、その原因はシリコン系電
気絶縁膜（ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜）と、シリコン系光
電変換層（非晶質Ｓｉ）との熱膨張率の差異、あるいは
これらの格子定数等の差異といった機械的な不整合によ
るものと考えられる。従って、シリコン系電気絶縁膜
は、シリコン系非単結晶光電変換層との界面部分におい
て、シリコン系非単結晶光電変換層の機械的特性（熱膨
張率、格子定数等）に近い特性を有するのが好ましい。Since such peeling occurs after a process of undergoing a thermal history of alternately changing the temperature within a temperature range from room temperature to about 250 ° C. in a process of forming a silicon-based electric insulating film, the peeling occurs. The cause is a mechanical difference such as a difference in coefficient of thermal expansion between a silicon-based electric insulating film (SiO 2 film, Si 3 N 4 film) and a silicon-based photoelectric conversion layer (amorphous Si), or a difference in lattice constant or the like. It is thought to be due to some inconsistency. Therefore, the silicon-based electric insulating film has characteristics close to the mechanical properties (coefficient of thermal expansion, lattice constant, etc.) of the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer at the interface with the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer. Is preferred.

【００２２】従って、本発明に用いられる第２の元素を
含むシリコン系電気絶縁膜は、第２の元素の含有量が膜
厚方向において不均一であり、例えば、第２の元素の含
有量を膜厚方向に従って変化させ、シリコン系非単結晶
光電変換層近傍において少なくすることにより、熱膨張
率あるいは格子定数等の機械的特性をシリコン系非単結
晶光電変換層のそれに近づけることができる。これによ
り、その後のプロセスを経ても、分離溝周辺のシリコン
系非単結晶光電変換層の剥離を防止することが可能とな
る。Therefore, in the silicon-based electric insulating film containing the second element used in the present invention, the content of the second element is not uniform in the film thickness direction. By changing the thickness in the film thickness direction and decreasing the density in the vicinity of the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer, mechanical properties such as the coefficient of thermal expansion or the lattice constant can be made closer to those of the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer. This makes it possible to prevent peeling of the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer around the separation groove even after a subsequent process.

【００２３】[0023]

【実施例】以下、本発明の集積型薄膜太陽電池について
実施例により詳細に説明するが、これにより本発明は限
定されない。 ［実施例１］本発明による集積型薄膜太陽電池の製造プ
ロセスの一例を、図２に基づき説明する。図２に示され
る集積型薄膜太陽電池は、第２の元素を含むシリコン系
電気絶縁膜３が、第２電極層５に形成される分離溝１３
下であって、第１電極層２上に形成されたものである。
先ず、基板１上に、Ａｇ(５００ｎｍ)膜およびＺｎＯ
(１００ｎｍ)膜をスパッタリング法により連続して積層
することにより、第１電極層２を形成する［図２
（ｂ）］。なお、ＺｎＯ膜は、Ａｌ又はＧａのようなド
ーパントを含んでいるため、５×１０-4(Ωｃｍ)程度の
比抵抗率を有し、十分に電気伝導性を有するので好まし
い。EXAMPLES Hereinafter, the integrated thin film solar cell of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Embodiment 1 An example of a manufacturing process of an integrated thin-film solar cell according to the present invention will be described with reference to FIG. In the integrated thin-film solar cell shown in FIG. 2, the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element is formed in the separation groove 13 formed in the second electrode layer 5.
The lower part is formed on the first electrode layer 2.
First, an Ag (500 nm) film and a ZnO
The first electrode layer 2 is formed by continuously laminating (100 nm) films by a sputtering method [FIG.
(B)]. Note that a ZnO film is preferable because it contains a dopant such as Al or Ga and has a specific resistivity of about 5 × 10 −4 (Ωcm) and sufficient electric conductivity.

【００２４】次いで、レーザ・スクライブ法に基づい
て、レーザービーム２１を照射することにより、第１電
極層２に分離溝１１（幅５０μｍ）を形成し、第１電極
層２を短冊状のユニットセルに絶縁分割する［図２
（ｃ）］。なお、レーザービーム２１としては、Ｑスイ
ッチドライブを用いた連続発振Ｎｄ:ＹＡＧレーザの第
３高調波(ＴＨＧ、波長λ＝３５５ｎｍ)が用いられる。
なお、隣接する分離溝１１の間隔は８ｍｍである。次い
で、第１電極層２上に、第２の元素を含むガス（ＳｉＨ
4、ＮＨ3ガス）を用いるプラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
Ｎｘ膜（膜厚５０００Å）を積層する。ＳｉＮｘ膜の成
膜時間は２０分であり、その過程においては、表１に示
すように、成膜開始後１５分を過ぎた時点から、成膜時
間が経過するとともにＮＨ3ガスの流量を徐々に少なく
する。ＮＨ3ガスの流量の変化は、図４（ｅ）に示すよ
うに段階的に変化させる。Next, a separation groove 11 (width 50 μm) is formed in the first electrode layer 2 by irradiating a laser beam 21 based on a laser scribe method, and the first electrode layer 2 is formed into a strip-shaped unit cell. [Figure 2]
(C)]. As the laser beam 21, the third harmonic (THG, wavelength λ = 355 nm) of a continuous wave Nd: YAG laser using a Q switch drive is used.
The interval between the adjacent separation grooves 11 is 8 mm. Next, a gas containing the second element (SiH
4 , NH 3 gas) by plasma CVD.
An Nx film (thickness 5000 °) is laminated. The film formation time of the SiNx film is 20 minutes. In the process, as shown in Table 1, after 15 minutes from the start of the film formation, the film formation time elapses and the flow rate of the NH 3 gas is gradually reduced. To less. The change in the flow rate of the NH 3 gas is changed stepwise as shown in FIG.

【００２５】これにより、ＳｉＮｘ膜における第２の元
素（窒素：Ｎ）の含有量は、膜厚方向に従って少なくな
り、シリコン系非単結晶光電変換層４の界面において
は、窒素を含まない水素化非晶質シリコン層(ａ−Ｓｉ:
Ｈ)が形成されていることとなる。なお、別途実施した
実験によると、表１に記載のＮＨ3ガスを２５ｓｃｃｍ
の流量で流した時点において、形成されるＳｉＮｘ膜
は、水素（Ｈ）を含んでおり、ほぼＳｉ3Ｎ4に近い組成
を有することが確認されている。As a result, the content of the second element (nitrogen: N) in the SiNx film decreases in the thickness direction, and at the interface of the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4, hydrogen containing no nitrogen is used. Amorphous silicon layer (a-Si:
H) is formed. According to an experiment conducted separately, the NH 3 gas described in Table 1 was supplied at 25 sccm.
It has been confirmed that the SiNx film to be formed contains hydrogen (H) and has a composition almost similar to that of Si 3 N 4 at the time of flowing at a flow rate of.

【００２６】[0026]

【表１】 [Table 1]

【００２７】次いで、ＳｉＮｘ膜をメタルマスクを用い
て形状加工することにより、第２の元素を含むシリコン
系電気絶縁膜３を形成する［図２（ｄ）］。第２の元素
を含むシリコン系電気絶縁膜３は、分離溝１１から離れ
た位置で、かつ分離溝１１に平行になるように形状加工
され、幅が１００μｍであり、膜厚が５０００Å程度で
ある。なお、隣接する第２の元素を含むシリコン系電気
絶縁膜３の間隔は、８ｍｍである。次に、第１電極層２
及びシリコン系電気絶縁膜３上に、プラズマＣＶＤ法に
より、ｐ、ｉ、ｎ型の水素化非晶質シリコン層(ａ−Ｓ
ｉ:Ｈ)（層厚４００ｎｍ）を積層して、シリコン系非単
結晶光電変換層４を形成する［図２（ｅ）］。Next, the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element is formed by processing the shape of the SiNx film using a metal mask [FIG. 2 (d)]. The silicon-based electric insulating film 3 containing the second element is shaped so as to be separated from the separation groove 11 and parallel to the separation groove 11, has a width of 100 μm, and has a thickness of about 5000 °. . Note that the distance between adjacent silicon-based electric insulating films 3 containing the second element is 8 mm. Next, the first electrode layer 2
And a p, i, n-type hydrogenated amorphous silicon layer (a-S) on the silicon-based electric insulating film 3 by a plasma CVD method.
i: H) (layer thickness: 400 nm) are laminated to form a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4 (FIG. 2E).

【００２８】次に、分離溝１１とシリコン系電気絶縁膜
３とのほぼ中間の位置で、それぞれに平行になるよう
に、光電変換層４上からレーザービーム２２を照射して
シリコン系非単結晶光電変換層４を選択除去し［図２
（ｆ）］、隣接する発電領域同士の第２電極層と第１電
極層とを電気的に接続するための分離溝１２（幅８０μ
ｍ）を形成する。レーザービーム２２としては、Ｑスイ
ッチドライブを用いた連続発振Ｎｄ:ＹＡＧレーザの基
本波（波長λ＝１０２４μｍ）が用いられる。次に、シ
リコン系非単結晶光電変換層４上に、スパッタリング法
によってＩＴＯ(６０ｎｍ)を積層することにより、第２
電極層５を形成する［図２（ｇ）］。この第２電極層５
は、分離溝１２を越えて成膜されるため、分離溝１２を
介して第１電極層２と電気的に接続することとなる。Next, a laser beam 22 is irradiated from above the photoelectric conversion layer 4 at a substantially intermediate position between the separation groove 11 and the silicon-based electric insulating film 3 so as to be parallel to each other. The photoelectric conversion layer 4 is selectively removed [FIG.
(F)], a separation groove 12 (with a width of 80 μm) for electrically connecting the second electrode layer and the first electrode layer of adjacent power generation regions.
m). As the laser beam 22, a fundamental wave (wavelength λ = 1024 μm) of a continuous wave Nd: YAG laser using a Q switch drive is used. Next, by depositing ITO (60 nm) on the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4 by a sputtering method, the second
The electrode layer 5 is formed [FIG. 2 (g)]. This second electrode layer 5
Is formed beyond the separation groove 12, and thus is electrically connected to the first electrode layer 2 via the separation groove 12.

【００２９】次に、第２電極層５上からレーザービーム
２３を照射することにより、シリコン系電気絶縁膜３上
であり、かつ分離溝１２と平行な位置に、分離溝１３
（幅５０μｍ）を形成する［図２（ｈ）］。レーザービ
ーム２３としては、Ｑスイッチドライブを用いた連続発
振Ｎｄ:ＹＡＧレーザの第２高調波（ＳＨＧ、波長λ＝
５３２ｎｍ）を用い、パワー密度０．１Ｗ／□５０μｍ
程度、加工速度３５０ｍｍ／秒程度の条件で照射する。
分離溝１３の深さは、接触式の膜厚・段差測定計にて測
定され、９０００〜９１００Åである。分離溝１３は、
第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜３を貫くことな
く、５００〜６００Åほど残して止まっている。残った
第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜３は、原料ガス
比の差異による成膜速度の多少の変動を考慮しても、ほ
ぼＳｉ3Ｎ4に近い組成を示すことが理解できる。Next, by irradiating a laser beam 23 from above the second electrode layer 5, a separation groove 13 is formed on the silicon-based electric insulating film 3 and at a position parallel to the separation groove 12.
(Width 50 μm) [FIG. 2 (h)]. As the laser beam 23, a second harmonic (SHG, wavelength λ =) of a continuous wave Nd: YAG laser using a Q switch drive is used.
532 nm) and a power density of 0.1 W / □ 50 μm
Irradiation under the condition of about 350 mm / sec.
The depth of the separation groove 13 is 9000 to 9100 ° as measured by a contact-type film thickness / level difference measuring meter. The separation groove 13
It does not penetrate through the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element and remains at about 500-600 °. It can be understood that the silicon-based electric insulating film 3 containing the remaining second element has a composition substantially similar to that of Si 3 N 4 even in consideration of a slight change in the film forming rate due to the difference in the source gas ratio.

【００３０】分離溝１３により、隣接する発電領域の第
２電極層５が分離されることとなり、隣接する発電領域
同士が電気的に直列に接続され、集積構造が形成される
こととなる。このようにして製造された集積型薄膜太陽
電池では、シリコン系電気絶縁膜３上に形成される層は
一切剥離していなかった。また、有効発電寸法３００ｍ
ｍ×３００ｍｍとした場合の集積型薄膜太陽電池での出
力特性は、ＡＭ１．５(１００ｍＷ／ｃｍ2)において、
曲線因子＝０．７１、最大出力＝９．２Ｗであった。The separation grooves 13 separate the second electrode layers 5 in the adjacent power generation regions, and electrically connect the adjacent power generation regions electrically in series to form an integrated structure. In the integrated thin-film solar cell manufactured as described above, the layer formed on the silicon-based electric insulating film 3 was not peeled off at all. In addition, effective power generation size 300m
The output characteristics of the integrated thin-film solar cell in the case of m × 300 mm are as follows at AM1.5 (100 mW / cm 2 ).
The fill factor was 0.71 and the maximum output was 9.2 W.

【００３１】［実施例２］ＳｉＨ4及びＣＨ4を原料ガス
としたプラズマＣＶＤ法によりＳｉＣｘ膜（膜厚１００
００Å）を積層し、次いで形状加工することにより第２
の元素を含むシリコン系電気絶縁膜３を形成し、また、
パワー密度を０．１５Ｗ／□５０μｍにして分離溝１３
を形成した以外は、実施例１と同様にして集積型薄膜太
陽電池を製造した。なお、表２に示すように、ＳｉＣｘ
膜の成膜時間は３０分であり、ＣＨ4ガスの流量を、図
４（ａ）に示すように成膜時間に従って直線的に変化さ
せる。分離溝１３の深さを測定したところ、１３６００
〜１３０００Åであり、分離溝１３直下に残った第２の
元素を含むシリコン系電気絶縁膜３の膜厚は１０００〜
１６００Åであった。Example 2 An SiCx film (film thickness 100) was formed by a plasma CVD method using SiH 4 and CH 4 as source gases.
00Å) and then shaping to form a second
Forming a silicon-based electric insulating film 3 containing the following elements:
Separation groove 13 with power density of 0.15 W / □ 50 μm
Was formed in the same manner as in Example 1 except that was formed. In addition, as shown in Table 2, SiCx
The film formation time is 30 minutes, and the flow rate of the CH 4 gas is changed linearly according to the film formation time as shown in FIG. When the depth of the separation groove 13 was measured,
１３13000 °, and the thickness of the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element remaining immediately below the isolation groove 13 is 1000-1000.
It was 1600 °.

【００３２】このようにして製造された集積型薄膜太陽
電池においては、シリコン系電気絶縁膜３上に形成され
る層は、一切剥離していなかった。また、有効発電寸法
３００ｍｍ×３００ｍｍとした場合の集積型薄膜太陽電
池での出力特性は、ＡＭ１．５(１００ｍＷ／ｃｍ2)に
おいて、曲線因子＝０．７０、最大出力＝９．０７Ｗで
あった。なお、別途実施した実験によると、ＳｉＣｘ膜
の第２の元素の含有量は、膜厚方向に従って少なくな
り、光電変換層の界面においては、炭素を含まない水素
化非晶質シリコン層(ａ−Ｓｉ:Ｈ)が形成されているこ
ととなる。なお、第２の元素の流量（ＣＨ4ガスの流
量）が２０ｓｃｃｍである時は、ＳｉＣｘ膜は水素
（Ｈ）を含み、ほぼＳｉＣに近い組成を有することが確
認されている。In the integrated thin-film solar cell manufactured as described above, the layer formed on the silicon-based electric insulating film 3 was not peeled off at all. The output characteristics of the integrated thin-film solar cell when the effective power generation size was 300 mm × 300 mm were a fill factor of 0.70 and a maximum output of 9.07 W at AM 1.5 (100 mW / cm 2 ). . According to an experiment conducted separately, the content of the second element in the SiCx film decreases in the thickness direction, and at the interface of the photoelectric conversion layer, the hydrogenated amorphous silicon layer (a- Si: H) is formed. When the flow rate of the second element (the flow rate of the CH 4 gas) is 20 sccm, it has been confirmed that the SiCx film contains hydrogen (H) and has a composition substantially similar to SiC.

【００３３】[0033]

【表２】 [Table 2]

【００３４】［実施例３］図３に示される集積型薄膜太
陽電池は、シリコン系非単結晶光電変換層４上にシリコ
ン系電気絶縁膜３が形成されたものである。実施例１と
同様の方法で、第１電極層２に分離溝１１を形成し、第
１電極層２上に、ｐ、ｉ、ｎ型の水素化非晶質シリコン
層（層厚４００ｎｍ）を積層して、シリコン系非単結晶
光電変換層４を形成する。次に、分離溝１１上以外の位
置であってその近傍のシリコン系非単結晶光電変換層４
に、分離溝１１に平行になるように、分離溝１２を形成
する［図３（ｄ）］。次に、分離溝１２を基点として、
分離溝１１と反対側のシリコン系非単結晶光電変換層４
上に、ＳｉＮｘ膜からなるシリコン系電気絶縁膜３（膜
厚７５００Å）を形成する［図３(ｅ)］。なお、ＳｉＮ
ｘ膜の成膜工程において、成膜時間は３０分程度であ
り、その過程においては、表３に示すように、成膜開始
後１５分迄、成膜時間が経過するとともにＮＨ3ガスの
流量を０〜２５ｓｃｃｍに徐々に増やし、１５分を過ぎ
た以降は２５ｓｃｃｍに一定に保つ。Embodiment 3 The integrated thin-film solar cell shown in FIG. 3 has a silicon-based electric insulating film 3 formed on a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4. In the same manner as in Example 1, a separation groove 11 is formed in the first electrode layer 2, and a p, i, and n-type hydrogenated amorphous silicon layer (400 nm thick) is formed on the first electrode layer 2. The silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layers 4 are formed by stacking. Next, the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4 at a position other than on the separation groove 11 and in the vicinity thereof
Next, a separation groove 12 is formed so as to be parallel to the separation groove 11 (FIG. 3D). Next, with the separation groove 12 as a base point,
Silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 4 on the side opposite to separation groove 11
A silicon-based electric insulating film 3 (film thickness: 7500 °) made of a SiNx film is formed thereon (FIG. 3E). Note that SiN
In the film formation process of the x film, the film formation time is about 30 minutes. In the process, as shown in Table 3, the film formation time elapses and the flow rate of the NH 3 gas until 15 minutes after the start of the film formation. Is gradually increased to 0 to 25 sccm, and is kept constant at 25 sccm after 15 minutes.

【００３５】[0035]

【表３】 [Table 3]

【００３６】次に、第１電極層２及び第２の元素を含む
シリコン系電気絶縁膜３上に、第２電極層５を成膜する
［図３（ｆ）］。第２電極層５は、分離溝１２を越えて
成膜されるため、第２電極層５は、分離溝１２によって
露出した第１電極層２と電気的に接続されることとな
る。次に、第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜３上
であり、かつ分離溝１２と平行になるように、第２電極
層５上からレーザービーム２３を照射することにより、
幅は５０μｍ程度の分離溝１３を形成する。ここで、レ
ーザービーム２３としては、Ｑスイッチドライブを用い
た連続発振Ｎｄ:ＹＡＧレーザの第２高調波（ＳＨＧ、
波長λ＝５３２ｎｍ）を、パワー密度０．０５Ｗ／□５
０μｍ、加工速度５００ｍｍ／秒の条件で使用する。Next, a second electrode layer 5 is formed on the first electrode layer 2 and the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element [FIG. 3 (f)]. Since the second electrode layer 5 is formed over the separation groove 12, the second electrode layer 5 is electrically connected to the first electrode layer 2 exposed by the separation groove 12. Next, a laser beam 23 is irradiated from above the second electrode layer 5 so as to be on the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element and to be parallel to the separation groove 12.
The separation groove 13 having a width of about 50 μm is formed. Here, as the laser beam 23, the second harmonic (SHG, SHG) of a continuous wave Nd: YAG laser using a Q switch drive is used.
Wavelength λ = 532 nm) and a power density of 0.05 W / □ 5
It is used under the conditions of 0 μm and a processing speed of 500 mm / sec.

【００３７】分離溝１３の深さを、接触式の膜厚・段差
測定計にて測定したところ、６０００〜６１００Åであ
った。分離溝１３直下に残った第２の元素を含むシリコ
ン系電気絶縁膜３の膜厚は１０００〜１１００Åであっ
た。残った第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜３
は、原料ガス比の差異による成膜速度の多少の変動を考
慮しても、表３に示したＳｉＮｘ膜の成膜条件により、
ほぼ、Ｓｉ3Ｎ4に近い組成を示す膜部分であることが理
解できる。分離溝１３により、隣接する発電領域の第２
電極層５の分離ができることとなり、隣接する発電領域
同士が電気的に直列に接続され、集積構造が形成される
こととなる。このようにして製造された集積型薄膜太陽
電池は、シリコン系電気絶縁膜３及び第１電極層２上の
層は、一切剥離していなかった。また、有効発電寸法３
００ｍｍ×３００ｍｍとした場合の集積型薄膜太陽電池
での出力特性は、ＡＭ１．５(１００ｍＷ／ｃｍ2)にお
いて、曲線因子＝０．６９、最大出力＝８．９Ｗであっ
た。When the depth of the separation groove 13 was measured by a contact-type film thickness / level difference measuring instrument, it was 6000 to 6100 °. The thickness of the silicon-based electric insulating film 3 containing the second element remaining immediately below the separation groove 13 was 1000 to 1100 °. Silicon-based electrical insulating film 3 containing remaining second element
Is determined by the film forming conditions of the SiNx film shown in Table 3 even if a slight change in the film forming speed due to the difference in the source gas ratio is taken into consideration.
It can be understood that the film portion has a composition almost similar to that of Si 3 N 4 . Due to the separation groove 13, the second
The electrode layers 5 can be separated, and the adjacent power generation regions are electrically connected in series to form an integrated structure. In the integrated thin-film solar cell manufactured in this manner, the layers on the silicon-based electric insulating film 3 and the first electrode layer 2 were not peeled off at all. In addition, the effective power generation size 3
The output characteristics of the integrated thin-film solar cell in the case of 00 mm × 300 mm were a fill factor of 0.69 and a maximum output of 8.9 W at AM 1.5 (100 mW / cm 2 ).

【００３８】[0038]

【発明の効果】本発明の積層型薄膜太陽電池によれば、
第２電極層の絶縁分離のための形状加工を、エネルギー
ビームの照射により行う場合の問題点である「下地に存
在するシリコン系光電変換層又は第１電極層へのダメー
ジ」を回避することができる。また、電気絶縁膜による
「シリコン系光電変換層及び第２電極層の剥離」を、電
気絶縁膜における第２の元素（Ｏ、Ｎ等）の含有量を、
膜厚方向に不均一にさせ、シリコン系光電変換層近傍で
の、熱膨張率、あるいは格子定数等の機械的特性をシリ
コン系光電変換膜のそれに近づけることにより回避する
ことができる。According to the laminated thin-film solar cell of the present invention,
It is possible to avoid the problem of "damage to the underlying silicon-based photoelectric conversion layer or the first electrode layer" which is a problem in the case where the shape processing for insulating and separating the second electrode layer is performed by irradiating an energy beam. it can. Further, “peeling of the silicon-based photoelectric conversion layer and the second electrode layer” by the electric insulating film refers to the content of the second element (O, N, and the like) in the electric insulating film.
This can be avoided by making the film nonuniform in the film thickness direction and bringing mechanical properties such as a coefficient of thermal expansion or a lattice constant near the silicon-based photoelectric conversion layer close to those of the silicon-based photoelectric conversion film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の集積型薄膜太陽電池を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing an integrated thin-film solar cell of the present invention.

【図２】本発明の集積型薄膜太陽電池の製造プロセスを
示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the integrated thin-film solar cell of the present invention.

【図３】本発明の集積型薄膜太陽電池の製造プロセスを
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the integrated thin-film solar cell of the present invention.

【図４】シリコン系電気絶縁膜の膜厚方向に対する第２
元素を含む原料ガス流量の変化を示したグラフである。FIG. 4 shows a second view of the silicon-based electric insulating film in the thickness direction.
4 is a graph showing a change in a flow rate of a source gas containing an element.

【図５】従来の集積型薄膜太陽電池において、伝導パス
が形成された状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state in which a conduction path is formed in a conventional integrated thin-film solar cell.

【図６】従来の集積型薄膜太陽電池の製造プロセスを示
す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of a conventional integrated thin-film solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 表面が電気絶縁性を有する基板 ２ 第１電極層 ３ 第２の元素を含むシリコン系電気絶縁膜 ４、１４ シリコン系非単結晶光電変換層 ５、１５ 第２電極層 ６ シリコンの結晶化部分（縦方向の伝導パスとなる部
分） １１ 第１電極層に形成される分離溝 １２ シリコン系非単結晶光電変換層に形成される分離
溝 １３ 第２電極層に形成される分離溝 ２１ 第１電極層の加工を行うレーザービーム ２２ シリコン系光電変換層の加工を行うレーザービー
ム ２３ 第２電極層加工を行うレーザービームDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 The board | substrate whose surface has an electrical insulation property 2 1st electrode layer 3 Silicon-type electric insulation film containing a 2nd element 4, 14 Silicon-type non-single-crystal photoelectric conversion layer 5, 15 2nd electrode layer 6 Crystallized part of silicon (A portion serving as a vertical conduction path) 11 Separation groove formed in first electrode layer 12 Separation groove formed in silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer 13 Separation groove formed in second electrode layer 21 First Laser beam for processing electrode layer 22 Laser beam for processing silicon-based photoelectric conversion layer 23 Laser beam for processing second electrode layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA03 AA05 EA02 EA09 EA10 EA11 EA16 GA03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Taniguchi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka F-term (reference) 5F051 AA03 AA05 EA02 EA09 EA10 EA11 EA16 GA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 少なくとも表面が電気絶縁性を有する基
板上に、少なくとも、第１電極層、シリコン系非単結晶
光電変換層及び第２電極層がこの順に積層され、各層が
所望の形状に形状加工されて複数の発電領域に分離さ
れ、かつ隣接する発電領域の第１電極層及び第２電極層
がそれぞれ電気的に接続されてなり、 第２電極層の形状加工が、エネルギービームの照射によ
りなされ、この形状加工により形成される隣接する発電
領域間の分離溝下に、シリコンに対し第２の元素を含む
シリコン系電気絶縁膜が形成され、このシリコン系電気
絶縁膜における第２の元素の含有量が、膜厚方向におい
て不均一であることを特徴とする集積型薄膜太陽電池。At least a first electrode layer, a silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are laminated in this order on a substrate having at least a surface having electrical insulation, and each layer has a desired shape. It is processed and separated into a plurality of power generation regions, and the first electrode layer and the second electrode layer of the adjacent power generation region are electrically connected to each other. The shape processing of the second electrode layer is performed by irradiation of an energy beam. A silicon-based electric insulating film containing a second element with respect to silicon is formed under a separation groove between adjacent power generation regions formed by the shape processing, and the second element in the silicon-based electric insulating film is formed. An integrated thin-film solar cell, wherein the content is non-uniform in the film thickness direction. 【請求項２】 第２の元素が、窒素、炭素及び酸素から
選択される１つ又は２つ以上の元素である請求項１に記
載の集積型薄膜太陽電池。2. The integrated thin-film solar cell according to claim 1, wherein the second element is one or more elements selected from nitrogen, carbon, and oxygen. 【請求項３】 前記シリコン系電気絶縁膜における第２
の元素の含有量が、シリコン系非単結晶光電変換層との
界面近傍において少なくなっている請求項１又は２に記
載の集積型薄膜太陽電池。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein
3. The integrated thin-film solar cell according to claim 1, wherein the content of the element is reduced near the interface with the silicon-based non-single-crystal photoelectric conversion layer. 【請求項４】 分離溝が、前記シリコン系電気絶縁膜を
貫通しない程度の深さを有する請求項１〜３のいずれか
１つに記載の集積型薄膜太陽電池。4. The integrated thin-film solar cell according to claim 1, wherein the separation groove has a depth that does not penetrate the silicon-based electric insulating film.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014112711A (en) * 2009-03-31 2014-06-19 Lg Innotek Co Ltd Solar cell and method of manufacturing the same
JP2016178172A (en) * 2015-03-19 2016-10-06 株式会社東芝 Photoelectric conversion element and manufacturing method of the same
EP3944341A4 (en) * 2019-03-19 2022-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Photoelectric conversion element and method for manufacturing same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014112711A (en) * 2009-03-31 2014-06-19 Lg Innotek Co Ltd Solar cell and method of manufacturing the same
US20150040962A1 (en) * 2009-03-31 2015-02-12 Lg Innotek Co., Ltd. Solar Cell and Method of Fabricating the Same
US9741884B2 (en) 2009-03-31 2017-08-22 Lg Innotek Co., Ltd. Solar cell and method of fabricating the same
US9893221B2 (en) 2009-03-31 2018-02-13 Lg Innotek Co., Ltd. Solar cell and method of fabricating the same
JP2016178172A (en) * 2015-03-19 2016-10-06 株式会社東芝 Photoelectric conversion element and manufacturing method of the same
EP3944341A4 (en) * 2019-03-19 2022-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Photoelectric conversion element and method for manufacturing same

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