JP2586654B2 - 薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池の製造方法Info
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- JP2586654B2 JP2586654B2 JP1215650A JP21565089A JP2586654B2 JP 2586654 B2 JP2586654 B2 JP 2586654B2 JP 1215650 A JP1215650 A JP 1215650A JP 21565089 A JP21565089 A JP 21565089A JP 2586654 B2 JP2586654 B2 JP 2586654B2
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- electrode
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アモルファスシリコンなどを主成分とする
薄膜半導体を用いた太陽電池のユニットセルを直列接続
してなる薄膜太陽電池の製造方法に関する。
薄膜半導体を用いた太陽電池のユニットセルを直列接続
してなる薄膜太陽電池の製造方法に関する。
原料ガスのグロー放電分解や光CVDにより形成される
アモルファス半導体薄膜は、気相成長法によって得られ
るために大面積化が容易であり、低コスト太陽電池材料
として期待されている。こうしたアモルファス太陽電池
から発電した電力を効率良く取り出すために、太陽電池
の装置を、例えば第２図に示すようにユニットセルが直
列接続されるような構造とすることが望ましい。この構
造は、ガラス基板等の透光性絶縁基板１上にITOやSnO2
などの透明導電膜からなる透明な第一電極21,22,23…を
短冊状に形成し、その上に光起電力発生部であるアモル
ファス半導体層31,32,33…，次いで透明導電膜あるいは
金属膜からなる第二電極41,42,43…を順に積層する。そ
して、一つの第一電極，半導体層，第二電極からなるユ
ニットセルの第一電極層が隣接するユニットセルの第二
電極層と一部接触する構造となるように両電極および半
導体層のパターンを形成する。こうしたパターンの形成
は、各層をそれぞれ全面に被着したのち、第一電極層，
アモルファス半導体層は通常レーザ照射によりパターニ
ングし、第二電極層はフォトエッチングによりパターニ
ングすることによって行われる。
アモルファス半導体薄膜は、気相成長法によって得られ
るために大面積化が容易であり、低コスト太陽電池材料
として期待されている。こうしたアモルファス太陽電池
から発電した電力を効率良く取り出すために、太陽電池
の装置を、例えば第２図に示すようにユニットセルが直
列接続されるような構造とすることが望ましい。この構
造は、ガラス基板等の透光性絶縁基板１上にITOやSnO2
などの透明導電膜からなる透明な第一電極21,22,23…を
短冊状に形成し、その上に光起電力発生部であるアモル
ファス半導体層31,32,33…，次いで透明導電膜あるいは
金属膜からなる第二電極41,42,43…を順に積層する。そ
して、一つの第一電極，半導体層，第二電極からなるユ
ニットセルの第一電極層が隣接するユニットセルの第二
電極層と一部接触する構造となるように両電極および半
導体層のパターンを形成する。こうしたパターンの形成
は、各層をそれぞれ全面に被着したのち、第一電極層，
アモルファス半導体層は通常レーザ照射によりパターニ
ングし、第二電極層はフォトエッチングによりパターニ
ングすることによって行われる。
第二電極層のパターニングのためのフォトエッチング
法は、工程が長くまた複数な方法である。しかし、第二
電極層のパターニングに他の層と同様のレーザ光照射法
を用いることはできない。これは、レーザ光を第二電極
層に照射すると、下地の半導体層も熱伝導等による影響
を受け、アモルファス半導体が改質され、低抵抗化して
しまう。このような現象を避けるために、透光性絶縁基
板、第一電極層を通して半導体層にレーザ光を照射し、
半導体層を蒸発させると同時にその上の第二電極層を飛
散させて、第二電極のパターニングを行う方法がある。
しかし、この場合は第二電極層を成膜後、その表面に固
定治具を接触させて固定してレーザ光照射を行わねばな
らず、飛散した第二電極層材料が加工部に再付着し、シ
ョート発生や加工状態が不均一になるなどの問題があっ
た。
法は、工程が長くまた複数な方法である。しかし、第二
電極層のパターニングに他の層と同様のレーザ光照射法
を用いることはできない。これは、レーザ光を第二電極
層に照射すると、下地の半導体層も熱伝導等による影響
を受け、アモルファス半導体が改質され、低抵抗化して
しまう。このような現象を避けるために、透光性絶縁基
板、第一電極層を通して半導体層にレーザ光を照射し、
半導体層を蒸発させると同時にその上の第二電極層を飛
散させて、第二電極のパターニングを行う方法がある。
しかし、この場合は第二電極層を成膜後、その表面に固
定治具を接触させて固定してレーザ光照射を行わねばな
らず、飛散した第二電極層材料が加工部に再付着し、シ
ョート発生や加工状態が不均一になるなどの問題があっ
た。
本発明の目的は、上述の問題にかんがみ、フォトエッ
チング方法を用いないで健全な第二電極のパターンを形
成できる薄膜太陽電池の製造方法を提供することにあ
る。
チング方法を用いないで健全な第二電極のパターンを形
成できる薄膜太陽電池の製造方法を提供することにあ
る。
上記の目的を達成するために、本発明は、透光性絶縁
基板上に複数の透明な第一電極とその第一電極にずれて
重なる複数のアモルファス半導体層を分離して形成した
のちその上全面を第二電極層により被覆し、次いで第二
電極層側を下にして固定治具に固定して上方から絶縁基
板および第一電極を通じレーザ光を照射することによ
り、アモルファス半導体層の一部分を蒸発させるととも
にその部分に接する第二電極層を飛散させて第二電極層
を複数の第二電極に分割する薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、固定する際に第二電極層の分割される部分以外
の表面に間隔片を接触させて固定治具の間に空間を設け
るものとする。
基板上に複数の透明な第一電極とその第一電極にずれて
重なる複数のアモルファス半導体層を分離して形成した
のちその上全面を第二電極層により被覆し、次いで第二
電極層側を下にして固定治具に固定して上方から絶縁基
板および第一電極を通じレーザ光を照射することによ
り、アモルファス半導体層の一部分を蒸発させるととも
にその部分に接する第二電極層を飛散させて第二電極層
を複数の第二電極に分割する薄膜太陽電池の製造方法に
おいて、固定する際に第二電極層の分割される部分以外
の表面に間隔片を接触させて固定治具の間に空間を設け
るものとする。
レーザ光の照射によるアモルファス半導体層の一部分
の蒸発によって第二電極層を飛散させるときに、第二電
極層の表面の下に空間が存在するため、第二電極層材料
はその空間に向けて飛散し、加工部に再付着することが
ないので第二電極加工状態の安定性が向上する。
の蒸発によって第二電極層を飛散させるときに、第二電
極層の表面の下に空間が存在するため、第二電極層材料
はその空間に向けて飛散し、加工部に再付着することが
ないので第二電極加工状態の安定性が向上する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明により第二電極層をレーザパターニン
グする際のＸ−Ｙステージへの太陽電池の取り付け方法
を示したものである。まずガラス基板１上に厚さ5000Å
のSnO2膜をパターニングして第一電極21,22,23…を形
成、次に、厚さ4000Åのアモルファスシリコン層をパタ
ーニングして半導体層31,32,33…を形成する。この第一
電極層とアモルファス半導体層のパターニングはレーザ
スクライブ法により行う。透明な第一電極層のパターニ
ングには、赤外レーザ光を用いる。そして、その上にIT
O薄膜からなる透光性第二電極層40を2000Åの厚さで形
成する。このような積層を有する基板を第二電極層側を
下にして、Ｘ−Ｙステージ５の上にスペーサ61,62によ
り空間７をあけて固定する。次いでコンピュータ制御に
よりＸ−Ｙステージを移動させ、第二電極層40の分割す
べき部位の上からレーザ光８を照射する。レーザ光源と
しては、波長0.53μｍのYAG:Ndレーザを使用する。この
レーザ光８は可視光であるから、透明な第一電極21,22,
23を透過する。この場合、レーザの励起ランプ電力を０
から徐々に上げていくと、励起ランプ電流が低い領域で
は、アモルファス半導体層31,32,33…の蒸発は起こら
ず、ランプ電流を高くしていくと幅約50μｍのアモルフ
ァス半導体層は蒸発し、その結果として隣接する第二電
極層40も同時に除去される。この時の除去物は、除去さ
れる部分の第二電極層40がＸ−Ｙステージ５と接触して
いないために加工部に再付着することなく、Ｘ−Ｙステ
ージ５と第二電極層40の間の空間７に飛散する。これに
より第二電極層40は第３図に示すように第二電極41,42,
43…に分割されるが、飛散したITOの再付着によるショ
ートや加工状態の均一性不良という問題は生じない。ア
モルファス半導体層の加工を、図示のようにアモルファ
ス半導体層31,32,33…の縁部に接する部分で行うこと
は、発電に有効なアモルファス半導体層の有効面積を大
きくする上で望ましい。しかし、縁部より多少内側に入
った個所を加工してもよい。なお、このレーザによるパ
ターニングの際、SnO2からなる第一電極21,22,23…は、
表面がわずかに変質するだけでほとんど損傷は受けな
い。
グする際のＸ−Ｙステージへの太陽電池の取り付け方法
を示したものである。まずガラス基板１上に厚さ5000Å
のSnO2膜をパターニングして第一電極21,22,23…を形
成、次に、厚さ4000Åのアモルファスシリコン層をパタ
ーニングして半導体層31,32,33…を形成する。この第一
電極層とアモルファス半導体層のパターニングはレーザ
スクライブ法により行う。透明な第一電極層のパターニ
ングには、赤外レーザ光を用いる。そして、その上にIT
O薄膜からなる透光性第二電極層40を2000Åの厚さで形
成する。このような積層を有する基板を第二電極層側を
下にして、Ｘ−Ｙステージ５の上にスペーサ61,62によ
り空間７をあけて固定する。次いでコンピュータ制御に
よりＸ−Ｙステージを移動させ、第二電極層40の分割す
べき部位の上からレーザ光８を照射する。レーザ光源と
しては、波長0.53μｍのYAG:Ndレーザを使用する。この
レーザ光８は可視光であるから、透明な第一電極21,22,
23を透過する。この場合、レーザの励起ランプ電力を０
から徐々に上げていくと、励起ランプ電流が低い領域で
は、アモルファス半導体層31,32,33…の蒸発は起こら
ず、ランプ電流を高くしていくと幅約50μｍのアモルフ
ァス半導体層は蒸発し、その結果として隣接する第二電
極層40も同時に除去される。この時の除去物は、除去さ
れる部分の第二電極層40がＸ−Ｙステージ５と接触して
いないために加工部に再付着することなく、Ｘ−Ｙステ
ージ５と第二電極層40の間の空間７に飛散する。これに
より第二電極層40は第３図に示すように第二電極41,42,
43…に分割されるが、飛散したITOの再付着によるショ
ートや加工状態の均一性不良という問題は生じない。ア
モルファス半導体層の加工を、図示のようにアモルファ
ス半導体層31,32,33…の縁部に接する部分で行うこと
は、発電に有効なアモルファス半導体層の有効面積を大
きくする上で望ましい。しかし、縁部より多少内側に入
った個所を加工してもよい。なお、このレーザによるパ
ターニングの際、SnO2からなる第一電極21,22,23…は、
表面がわずかに変質するだけでほとんど損傷は受けな
い。
上記のようなパターニングを行うのに有効な励起ラン
プ電流の大きさは広い範囲にわたって存在する。第４図
は、波長0.53μｍのYAG:Ndレーザを50μｍ×50μｍの方
形に集光する場合における隣接第二電極相互間の抵抗を
調べた結果である。この図から、レーザ励起ランプ電流
を上げていくとアモルファス半導体層が加工できるよう
になり、その結果第二電極層も同時に加工され、第二電
極相互間の電気抵抗が増加していく。そして、ランプ電
流が28Aのとき、良好に第二電極が分割され、電気抵抗
が極大となる。さらにランプ電流を上げていくと、第一
電極層加工物の再付着により電気抵抗は低下する。ま
た、アモルファス半導体層，第二電極層と同時に第一電
極層も除去されるに至る。
プ電流の大きさは広い範囲にわたって存在する。第４図
は、波長0.53μｍのYAG:Ndレーザを50μｍ×50μｍの方
形に集光する場合における隣接第二電極相互間の抵抗を
調べた結果である。この図から、レーザ励起ランプ電流
を上げていくとアモルファス半導体層が加工できるよう
になり、その結果第二電極層も同時に加工され、第二電
極相互間の電気抵抗が増加していく。そして、ランプ電
流が28Aのとき、良好に第二電極が分割され、電気抵抗
が極大となる。さらにランプ電流を上げていくと、第一
電極層加工物の再付着により電気抵抗は低下する。ま
た、アモルファス半導体層，第二電極層と同時に第一電
極層も除去されるに至る。
以上の実施例では、第二電極の材料にも透明導電材料
を用いたが、第二電極を金属で形成する場合にも本発明
を実施することができる。
を用いたが、第二電極を金属で形成する場合にも本発明
を実施することができる。
本発明によれば、透光性絶縁基板上に積層された透明
な第一電極，アモルファス半導体層，第二電極からな
り、直列接続される複数のユニットセルを形成するため
に行う第二電極層の分割を直接行わないで隣接するアモ
ルファス半導体層へのレーザ光照射により間接的に行う
際、第二電極層の表面と固定治具の間に空間を設けるよ
うな間隔片を用いて固定することにより、飛散する第二
電極材料の再付着によるショートの発生や加工状態の不
均一の問題がなくなった。これにより、複数のユニット
セルの形成にフォトエッチングを用いることなしにすべ
てレーザスクライブ法により行う方法が確立し、低コス
トで高性能な薄膜太陽電池を製造することが可能になっ
た。
な第一電極，アモルファス半導体層，第二電極からな
り、直列接続される複数のユニットセルを形成するため
に行う第二電極層の分割を直接行わないで隣接するアモ
ルファス半導体層へのレーザ光照射により間接的に行う
際、第二電極層の表面と固定治具の間に空間を設けるよ
うな間隔片を用いて固定することにより、飛散する第二
電極材料の再付着によるショートの発生や加工状態の不
均一の問題がなくなった。これにより、複数のユニット
セルの形成にフォトエッチングを用いることなしにすべ
てレーザスクライブ法により行う方法が確立し、低コス
トで高性能な薄膜太陽電池を製造することが可能になっ
た。
第１図は本発明の一実施例における第二電極パターニン
グ時の断面図、第２図は従来の直列接続型薄膜太陽電池
の断面図、第３図は本発明の一実施例により製造された
直列接続型薄膜太陽電池の断面図、第４図は隣接第二電
極間の抵抗とレーザ励起ランプ電流との関係線図であ
る。 1:ガラス基板、21,22,23:第一電極、31,32,33:アモルフ
ァス半導体層、40:第二電極層、41,42,43:第二電極、5:
XYステージ、61,62:スペーサ、7:空間、8:レーザ光。
グ時の断面図、第２図は従来の直列接続型薄膜太陽電池
の断面図、第３図は本発明の一実施例により製造された
直列接続型薄膜太陽電池の断面図、第４図は隣接第二電
極間の抵抗とレーザ励起ランプ電流との関係線図であ
る。 1:ガラス基板、21,22,23:第一電極、31,32,33:アモルフ
ァス半導体層、40:第二電極層、41,42,43:第二電極、5:
XYステージ、61,62:スペーサ、7:空間、8:レーザ光。
Claims (1)
- 【請求項１】透光性絶縁基板上に複数の透明な第一電極
とその第一電極にずれて重なる複数のアモルファス半導
体層を分離して形成したのちその上全面を第二電極層に
より被覆し、次いで第二電極層側を下にして固定治具に
固定して上方から絶縁基板および第一電極を通じレーザ
光を照射することにより、アモルファス半導体層の一部
分を蒸発させるとともにその部分に接する第二電極層を
飛散させて第二電極層を複数の第二電極に分割する薄膜
太陽電池の製造方法において、固定する際に第二電極層
の分割される部分以外の表面に間隔片を接触させて固定
治具の間に空間を設けることを特徴とする薄膜太陽電池
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215650A JP2586654B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215650A JP2586654B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0379085A JPH0379085A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2586654B2 true JP2586654B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=16675917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1215650A Expired - Fee Related JP2586654B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586654B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003103392A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-08 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | 光透過性部材加工装置 |
| US6793012B2 (en) | 2002-05-07 | 2004-09-21 | Valeo, Inc | Heat exchanger |
| US7337832B2 (en) | 2003-04-30 | 2008-03-04 | Valeo, Inc. | Heat exchanger |
| US6904963B2 (en) | 2003-06-25 | 2005-06-14 | Valeo, Inc. | Heat exchanger |
| US7527087B2 (en) | 2003-06-30 | 2009-05-05 | Valeo, Inc. | Heat exchanger |
| JP2007317879A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Honda Motor Co Ltd | カルコパイライト型太陽電池およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP1215650A patent/JP2586654B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0379085A (ja) | 1991-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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