JPH0671095B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

光起電力装置の製造方法

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JPH0671095B2
JPH0671095B2 JP60119335A JP11933585A JPH0671095B2 JP H0671095 B2 JPH0671095 B2 JP H0671095B2 JP 60119335 A JP60119335 A JP 60119335A JP 11933585 A JP11933585 A JP 11933585A JP H0671095 B2 JPH0671095 B2 JP H0671095B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は非晶質半導体層を有し、基板の一主面に形成さ
れた複数の発電区域が配列方向に直列接続されて成る太
陽電池や光センサ等の光起電力装置の製造方法に関す
る。
(従来の技術) 第2図は従来の各発電区域が直列接続する光起電力装置
の構造を示す断面図である。
21は絶縁基板、22a,22bは該基板21上に被着形成した第
1電極、23a,23bは夫々第1電極22a,22b上に被着した非
晶質半導体層、24a,24bは夫々非晶質半導体層23a,23b上
に被着した第2電極である。
上記の絶縁基板21は可視光線を透過するガラス基板又
は、セラミック基板などが用いられ、第1電極22a,22b
及び第2電極24a,24bは光が入射する側の電極は透光性
を有する酸化錫、酸化インジウム、などで構成され、他
方の電極はアルミニウム、クロム、ニッケルなどの金属
で構成されている。
上記非晶質半導体層23a,23bは光照射によって電子、正
孔を発生するもので、第1電極22a,22b側からP型層、
i型(ノンドープ)層及びN型層の3層構造となってい
る非晶質シリコン層などが用いられる。
上記の光起電力装置の製造方法としては、各発電区域の
形状に応じて所定の形状の孔を有する金属マスクが用い
られる。該マスクを絶縁基板21上に装着し、第1電極形
成装置で、第1電極22a,22bを基板21上に被着形成す
る。次に該マスクを第1電極22a,22bの配列方向に所定
の距離だけ移動させ、第1電極22a,22b上に装着する。
この後に、プラズマCVD装置等を用いて非晶質半導体層2
3a,23bを該第1電極22a,22b上に被着形成する。さらに
該マスクを上述と同一方向に所定の距離だけ移動させ、
非晶質半導体層23a,23b上に装着する。この後に第2電
極形成装置で、第2電極24a,24bを被着形成する。これ
により発電区域a′の第1電極22aが隣接する発電区域
b′の第2電極24bに接続された光起電力装置が製造さ
れる。(特公昭48−26977号公報参照) また別の製造方法としては、基板21上に所定の形状をし
た第1電極22a,22b上に非晶質半導体層23a,23bを被着形
成し、非晶質半導体層23a,23bの不必要部分をマスクを
介してプラズマエッチング、逆スパッタリング又はレー
ザビーム照射等の手法で除去する。さらに該非晶質半導
体層23a,23b上に第2電極24a,24bを被着形成し、上述の
手法で、不必要部分の第2電極24a,24bを除去して上記
と同様に直列接続された光起電力装置が製造される。
(特開57−12568号公報参照) 上記の従来の光起電力装置において各発電区域a′,b′
に光が照射されると非晶質半導体層23a,23bに電子、正
孔が発生し、第1電極22a,22bと第2電極24a,24b間に電
位差が生じる。
この時、発電区域a′の第1電極22aと発電区域b′の
第2電極24bが電気的に接続された状態となり、各発電
区域a′,b′の起電圧は相加される。
(発明が解決しようとする問題点) しかし従来の直列接続された光起電力装置は、直列接続
を形成するために製造上、マスクを何回も移動させた
り、又は数種類のマスクを使用しなければならないため
にマスクの脱着作業時に各層を損傷させ、又誤操作によ
って接続不良を招くといった問題を生じる。また、接続
部分がせいぜい1μm程度の第1電極と第2電極とが重
畳しているだけであり、複数の発電区域を直列接続させ
た場合、光起電力装置の直列抵抗分が大きくなり、光電
変換による出力を充分引き出すことが困難であった。
(本発明の目的) 本発明の目的は上述の欠点を一挙に解決するものであ
り、接続不良がなく複数の発電区域を直列接続しても良
好な特性の出力を得ることにある。
(問題を解決するための手段) 上述の目的を達成するために本発明は基板の一主面上に
複数の下部電極を被着形成する工程と、複数の下部電極
上に連続して非晶質半導体層及び上部電極層を被着する
工程と、隣接する下部電極間の一部において上部電極層
及び非晶質半導体層を除去し、下部電極及び基板が露出
する空隙部を設けることにより、基板上で下部電極、非
晶質半導体層及び上部電極からなる発電区域を複数個に
分割する工程と、該空隙部に導電性材料を充填し、互い
に隣接する発電区域の一方の発電区域の下部電極と他方
の発電区域の上部電極とを電気的に接続する工程と、隣
接する発電区域の一方の発電区域の下部電極と他方の発
電区域の上部電極との電気的接続を維持させつつ、隣接
する各発電区域の上部電極が実質的に電気的に接続しな
いように発電区域内で少なくとも上部電極に絶縁溝を形
成する工程からなる光起電力装置の製造方法である。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳説する。
本発明の複数の発電区域が直列接続されて成る光起電力
装置の製造方法を第1図(a)〜(f)に基いて説明す
る。
第1図(a)において、ガラス等の絶縁基板1の一主面
上に所定の形状をした複数の第1電極2a,2bが被着形成
される。該第1電極2a,2bはインジウム錫をターゲット
にしてアルゴン圧5.0×10-2Torrの雰囲気中でスパッタ
リングを行い、基板1上に酸化インジウム・錫(ITO)
を析出させたものである。前記酸化インジウム・錫の他
に酸化錫,酸化インジウム等の透明導電膜を使用するこ
とができる。
第1図(b)において、複数の第1電極2a,2bが形成さ
れた該基板1をプラズマCVD装置中に搬入し、所定の反
応ガスをグロー放電分解させ、第1電極2a,2b上に全面
に渡り連なった非晶質半導体層3を被着する。非晶質半
導体層3がp−i−n型非晶質シリコン層の構成である
ならば、先ず、プラズマCVD装置の反応室にSiH4,B2H6,H
2の各ガスを所定の比で混合した反応ガスを一定流量で
導入し、反応室内を一定ガス圧に保ち、かつ基板1を15
0〜250℃に加熱して、13.56MHzの高周波電圧を印加し、
グロー放電を発生させる。これにより反応ガスがプラズ
マ化し、基板1の第1電極2a,2b上にp型非晶質シリコ
ン層を生成する。次に反応ガスとしてSiH4,H2を所定の
比で混合したものを用いて、上述と同様にグロー放電を
発生させ、p型非晶質シリコン層上にi型非晶質シリコ
ン層を生成する。さらにSiH4,PH3,H2を所定の比で混合
した反応ガスを用いて、上述と同様にグロー放電を発生
させ、i型非晶質シリコン層上にn型非晶質シリコン層
を生成する。この様に積層された非晶質シリコン層の膜
厚は0.5〜1μm程度である。また、スペクトル感度特
性を広範囲にするため非晶質シリコン層を多層構造にし
たタンデム構造でもよく、上記反応ガスの主成分として
炭素C,窒素N,錫Sn,リチウムLi,酸素O,弗素F,ゲルマニウ
ムGe,セレンSeを用いることができる。
第1図(c)において、非晶質半導体層3上の全面に、
第2電極4a,4bとなる第2電極層4が被着される。第2
電極層4はNi,Cr,Alなどの金属を蒸着することによって
析出する。
この第2電極層4は非晶質半導体層3と同一部分に形成
するため、この間の工程間にマスクの交換が不要である
ため、マスクの脱着時、非晶質半導体層3等に損傷を与
えることなく、またプラズマCVD装置の反応室と金属蒸
着装置の反応室を連設でき一連のインライン装置として
稼動させることが可能である。
第1図(d)は隣接する下部電極2a,2b間の一部におい
て上部電極層4及び非晶質半導体層3を除去し、下部電
極2a,2b及び基板1が露出する空隙部61,62を設けること
により、基板1上で下部電極2a,2b、非晶質半導体層3a,
3b及び上部電極4a,4bからなる発電区域を複数個a,bに分
割する工程を示す。
上部電極層4及び非晶質半導体層3を除去し空隙部61,6
2を設ける手段として、レーザービーム照射によるエッ
チング、レジスト膜とエッチング液を用いてエッチング
するなどあるが、工程の簡略化を考慮し、レーザービー
ム照射が好ましい。この時用いられるレーザービームは
YAG(Y3Al5O12・イットリウム−ガーネット)レーザの
第2高調波0.53μmを用いる。これは、金属薄膜である
第2電極層4及び非晶質半導体層3を除去するが、酸化
インジウム・錫等の第1電極2a,2b及び基板1に損傷を
与えないという点で極めて好都合である。
第1図(e)は前工程で設けられた空隙部61,62に銀等
の抵抗率の小さい導電性接続部81,82を形成する工程で
ある。
導電性接続部81,82は空隙部61,62に厚膜手法を用いて導
電性材料である銀等の金属ペーストをプリント印刷等で
充填し、さらに焼成し形成され、これにより各発電区域
a,bを電気的に接続する。
他に導電性接続部81,82として抵抗率の小さい導電性金
属などを蒸着等の手法で各発電区域a,bを電気的に接続
させても構わない。
第1図(f)は前工程で電気的に接続した各発電区域a,
bを直列接続される様に分割する工程である。
基板1上に形成された発電区域a,bに第1電極2a,2bが露
出するように絶縁溝71,72が形成される。この時、第2
電極4a,4bの上部よりレーザービームを照射して絶縁溝7
1,72となる部分の第2電極4a,4b及び非晶質半導体層3a,
3bが除去される。これによって各発電区域a,bが直列接
続される。即ち、発電区域aの第1電極2a−非晶質半導
体層3a−第2電極4a−導電性接続部82−発電区域bの第
1電極2b−非晶質半導体層3b−第2電極4bと電気的に接
続される。
この工程でレーザービームを照射する位置は導電性接続
部81,82に接するようにし、第1電極2a,2bを露出するよ
うにしてもよいが、レーザービーム照射の位置合せが困
難で、導電性接続部81,82を除去され、電気的接続が断
たれないように第1電極2a,2b上の一部に障壁部51,52が
形成される絶縁溝71,72を設けることが好ましい。
以上の製造方法によって各発電区域a,bを電気的に接続
させる導電性接続部81,82となる導電性材料が簡単に充
填でき、さらにその後、レーザービーム照射により形成
される絶縁溝71,72によって隣接する発電区域の上部電
極4a,4bが互いに短絡することなく、完全に直列接続さ
れる。
尚、障壁部51,52を形成する空隙部61,62及び絶縁溝71,7
2の幅は、レーザビーム照射の絞り加減で数μmまで抑
えることができるが空隙部61,62の幅Lは導電性接続部8
1,82に電流が流れるために少なくとも50μmは必要であ
り、絶縁溝71,72の幅lは隣接する発電区域の第2電極4
a,4bが互いに短絡しない程度に設定すればよく、少なく
とも5μm程度でよい。
尚、本発明の実施例は基板1に透明絶縁基板を用いて透
明絶縁基板/透明電極/非晶質半導体層/金属薄膜電極
という構成の発電区域となる、基板1側から光を入射す
る場合で説明したが、基板1にセラミックなどの絶縁基
板を用いて、第1電極2a,2bに金属薄膜電極、第2電極4
a,4bに透明電極で構成した、即ち絶縁基板/金属薄膜電
極/非晶質半導体層/透明電極の発電区域を有する、基
板1とは逆側入射の光起電力装置も本発明の請求範囲を
逸脱するものではない。
(発明の効果) 以上の様に構成された光起電力装置によれば、太陽電池
の全体の直列抵抗を大きく左右する各発電区域の接続部
分に極めて抵抗率の小さい良導電体の接続部を用いるた
め、光電変換によって得た出力を高く供給でき、また、
第1電極及び第2電極が直接接触していないため、該電
極を酸化などによって変質させることがない。
さらに、複数の下部電極上に連続して被着形成した非晶
質半導体層及び上部電極層に空隙部を設け、この空隙部
に導電性材料を充填し導電性接続部を形成した後、各発
電区域が直列接続するように製造されるため、空隙部に
導電性材料を充填する際数μmの精度で位置合せする必
要がなく、容易に充填することができ、最終工程で各発
電区域を直列接続させるため、空隙部からはみ出した導
電性材料があっても全く無視して絶縁溝を設け簡単に直
列接続できるという生産性にすぐれた製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(f)は本発明の光起電力装置の製造
方法を示す断面図であり、工程毎に示した図である。 第2図は従来の光起電力装置の構造を示す断面図であ
る。 1……基板、2a,2b……第1電極、3,3a,3b……非晶質半
導体層、4……第2電極層、4a,4b……第2電極、51,52
……障壁部、61,62……空隙部、71,72……絶縁溝、81,8
2……導電性接続部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の一主面上に複数の下部電極を被着形
    成する工程と、複数の下部電極上に連続して非晶質半導
    層及び上部電極層を被着する工程と、隣接する下部電極
    間の一部において上部電極層及び非晶質半導体層を除去
    し、下部電極及び基板が露出する空隙部を設けることに
    より、基板上で下部電極、非晶質半導体層及び上部電極
    からなる発電区域を複数個に分割する工程と、該空隙部
    に導電性材料を充填し、互いに隣接する発電区域の一方
    の発電区域の下部電極と他方の発電区域の上部電極とを
    電気的に接続する工程と、隣接する発電区域の一方の発
    電区域の下部電極と他方の発電区域の上部電極との電気
    的接続を維持させつつ、隣接する各発電区域の上部電極
    が実質的に電気的に接続しないように発電区域内で少な
    くとも上部電極に絶縁溝を形成する工程と、からなる光
    起電力装置の製造方法。
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