JPS6130082A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JPS6130082A
JPS6130082A JP59151705A JP15170584A JPS6130082A JP S6130082 A JPS6130082 A JP S6130082A JP 59151705 A JP59151705 A JP 59151705A JP 15170584 A JP15170584 A JP 15170584A JP S6130082 A JPS6130082 A JP S6130082A
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JP
Japan
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adjacent
film
exposed
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Application number
JP59151705A
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English (en)
Inventor
Yasuo Kishi
岸 靖雄
Hiroyuki Taniguchi
谷口 裕幸
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

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 木発萌は光エネルギを直接電気エネルギに変換する光起
電力装置に関する。
(ロ) 従来の技術 基板の絶縁表面の複数の領域に分割配置された膜状光活
性層を第1電極膜及び第2電極膜で挾持することによっ
て形成きれた光電変換素子を複数個電気的に接続せしめ
た光起電力装置が存在する(米国特許第4.281.2
08号)。
一方、本願出願人は斯る構造の光起電力装置に好適な製
造方法として特願昭57−213168号(特開昭59
−103383号)として出願するに及んでいる。即ち
、この出願によれば第7図に示す如く、既に基板(10
)の絶縁表面に離間配置された第1電極膜(118)(
llb)(llc)の全面及び基板(10)の絶縁表面
を含んで膜状の光活性層(12)を被着し、次いで該光
活性層(12)を各領域(A )(B )(C)に分割
することなくその全面に第2電極膜(13)を重畳した
後、第8図のように各領域(A)(B)(C)の隣接間
隔部(ab)(be)に位置する第2電極膜部分(13
’) (13’)及び光活性層部分(12’) (12
’)がエツチング除去きれて第2電極膜(13a)(1
3b)<13C)及び光活性層(12a)(12b)(
12c )が個別に分割されると共に、一方の領域(B
)(C)の第1電S膜(flb)(llc)が露出され
、最後に該第1電極膜<1lb)(11c)の露出部(
llha)(llcb)と隣接する他方の領域(A)(
B)の第2電極膜(13a)<13b)とを電気的に接
続すべき結合電極膜(14ab)(14bC)が選択的
にマスク蒸着される(第9図)。
然し乍ら、斯る製造方法によると第1電極膜(lla)
(flb)(1lc)、光活性層(12a)(12b)
(12c)及び第2電極膜(13a)(13b)(13
c)の各積層体からなる光電変換素子(15a)(15
b)<15c)をそれらの隣接間隔部(ab)(bc)
に於いて電気的に直列接続すべき結合電極膜(14ab
)(14bc)が、例えば一つの隣接間隔部(ab)を
例に挙げて第10図に示せば、光活性層(12a)の膜
厚t1と第2電極膜(13a)の膜厚t2との和である
急峻な断差Hを越えなければならないために蒸着が不完
全となる結果、その立下がり途中等で断線する危惧を有
していた。斯る断線事故は、結合電極膜(14ab)(
14bc)の材料が硬質なものほどその発生率は高い。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点本発明光起電力
装置は、上述の如き隣接間隔部(jib)(bc)に於
ける結合電極膜(14ab)(14bc)の断線事故を
解決しようとするものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明光起電力装置は上述の如き問題点を解決すべく為
されたものであって、第1電極膜、光活性層及び第2電
極膜の積層体からなる複数の光電変換素子が基板の絶縁
表面に並置きれると共に、上記光電変換素子が互いに隣
接せる隣接間隔部に於いて一方の素子の第2電極膜上に
後付けされた結合its膜は、一旦当該素子の第2電極
膜から露出した光活性層の端面に立下がり、次いで他方
の素子から露出した第1電極膜の露出部上に延出し、隣
接する光電変換素子を電気的に直列接続する構成にある
(ホ) 作用 上述の如く隣接間隔部に於いて一方の光電変換素子の第
2電極膜上に後付けされた結合電極膜は、一旦当該素子
の第2電極膜から露出した光活性層の端面・に立下がり
、次いで他方の素子から露出した第1電極膜の露出部上
に延出したので、上記光活性層の端面への立下がりは結
合電極膜の急峻な断差を補正すべく作用する。
(へ) 実施例 以下本発明光起電力装置を第1図に示す如く3つの領域
(A)(B)(C)に3個の光電変換素子を並置した実
施例につき詳述するが光電変換素子の個数は3個に限定
きれるものではない。
第1図に於いて、その基本構造は従来と同じであり、く
1)はガラス等の絶縁性且つ透光性を有す′る基板、(
2a)(2b)(2c)は上記基板(1)の−主面の3
つの領域(A >(B )(C)に分割配置された第1
電極膜で、例えば酸化スズ(SnO2)、酸化インジウ
ム(In20s)或いは酸化インジウムスズ(ITO)
等の透光性導電酸化物(T CO)の単層或いは積層構
造を持ち、それ等は周知の電子ビーム蒸着法により形成
きれ基板〈1)の透光性と相俟って受・光面を構成する
。(3a)(3b)(3c)は上記第1電極膜(2a)
(2b)(2c)を実質的に覆う如く離間配置きれた膜
状の光活性層で、例えばシリコン化合物雰囲気中でのグ
ロー放電法により形成される非晶質シリコン系の半導体
膜からなり、斯る半導体膜は光照射により発電に寄与す
る電子及びまたは正孔のキャリアを発生すべくその膜面
に平行なPIN接合等の半導体接合を備えている。(4
a)(4b)(4c)は上記光活性層(3a)(3b)
(3c)上に重畳被着されたオーミック金属製の第21
を極膜で、受光面側から見て背面電極を司どり、この第
2電極膜(4a)(ab)(4c)、光活性層(3a)
(3b)(3c)及び第1電極膜(2a)(2b)(2
c)の各積層体から1つの光電変換素子(5a)(5b
)(5c)が構成され、光活性層(3a)(3b)(3
c)に於いて発生した各キャリアは各々の第1電極膜(
2a)(2b)(2c)及び第2電極膜(4a )(4
b ) (4c )により集電される。
上記第2電極膜(4a)(4b)(4c)の具体的形状
は第2図′に複数の領域(A)(B)(C>の一つの隣
接間隔部(ab)を拡大して示す如く光活性層(3a)
(3b)(3c)の幅(Wl)よりも第2電極膜(4a
)(4b)の幅(W2)の方が小ξく、従って図示して
いない隣接間隔部(bc)を含めて隣接間隔部(ab)
(bc)に於いて第2電極膜(4a)(4b)(4c)
から光活性層(3g)(3b)(3c)の端面(3as
)(3bs)(3cs)が露出状態にある。
(6ab)(6bc)は上記隣接間隔部(ab)(bc
)に於いて隣接せる光電変換素子(5a)(5b)(5
c)を互いに電気的に直列接続せしめる結合電極膜で、
左隣りの光電変換素子(5g)(sb)の第2電極膜(
4a)(4b)と当該光電変換素子(5a)(5b)の
無効領域に於ける端面(4as)(4bs)と結合し、
一旦露出状態にある光活性層(3a)(3b)の端面に
立下がり、次いで右隣りの光活性層(Sb)(3c)か
ら隣接間隔部(ab)(bc)に露出した第1電極膜(
2b)(2c)の露出部(2ba)(2cb)に降り立
つ、即ち、左隣りの第2電極膜(4a)(4b)から延
出する結合電極膜(6ab)(6bc)は直接右隣りの
第1電極膜(2b)(2c)の露出部(2ba)(2c
b)に鉛直下向きに立下がるのではなく、一旦当該光!
変換素子(5a)(5b)を構成する光活性層(3a)
(3b)の右側の端面(3as )(3bs )に立下
がった後、右隣りの第1を極膜(2b)(2c)の露出
filt!(2ba)(2cb)に延在する。従って、
その形状は階段状となり、直接鉛直下向きに立下がるも
のに比較してその急峻な断差Hが上記階段形状により夫
々の膜厚t1及びt2に2分割され緩和きれる。
斯る結合電極膜(6ab)(6bc )の好適な実施例
は、TCOの第1電極膜(2b)(2C)との結合界面
に於いてアルミニウム(1)から構成した場合、上記第
1電極膜(2b)(2c)からの酸素の移動により上記
結合界面が酸化し絶縁質に変質するのを防止すべく下層
からチタンTi(或いはチタン銀合金TiAg)にAl
l及びTi(或いはTiAg)が積層された三層構造か
ら構成されている。
尚、上記Ti或いはTiAgはAfl単体に較べ硬質で
あり急峻な断差Hに於ける断線事故の発生が高かったた
めにその使用は製造水aりの低下をもた。
らしていたが、上述の如く断差Hの2分割により結合界
面の酸化防止に有益なTi或いはTiAgの使用が可能
となる。
斯る構造の光起電力装置の好適な製造方法を工程別要部
を拡大゛して示す第3図乃至第7図を参照して説明する
。第3図の工程では既に絶縁性且つ透光性を有する基板
(1)の−主面上に於いて複数の領域(A )(B )
・ 毎に分割配置された酸化スズ、酸化インジウムスズ
等の透光性導電酸化物(T CO)を単層或いは積層せ
しめた第1電極膜(2a)(2b)・・及び基板(1)
の−主面を連続的に覆う如く光照射により発電に寄与す
る電子及びまたは正孔のキャリアを発生する膜状の光活
性層(3)及びオーミック性の第2電極膜(4)が重畳
被着きれる。より詳しくは上記光活性層(3)が水素化
非晶質シリコン系半導体であって、光入射側から膜面に
平行なPIN接合を備えている場合、先ずシリコン化合
物雰囲気例えばシラン(SiH4)及びメタン(CH4
)ガス雰囲気にP型決定不純物を含むジボラン(82H
8)を添加しグロー放電を生起せしめることにより膜厚
50人〜200人人称のP型層を形成し、次いで順次S
iH4ガスのみにより膜厚5000人〜7000人程度
人称性(I型)Nと、SiH4ガスにN型決定不純物を
含むホスフィン(PH3)を添加し膜厚100人〜50
0人程人称N型層と、が上記P型層上に積層被着される
。斯る光活性層(3)の形成後直ちにオーミンク性のア
ルミニウム(A’Q)の単層或いは該Al1層上にチタ
ン(T1)、或いはチタン銀合金(TiAg)を積層せ
しめた積層構造の第2電極膜(4〉が蒸着される。
第4図の工程では、上記第2電極膜(4)上に除去すべ
き隣接間隔部(ab)の第2電極膜部分(4′)を露出
状態としたフォトレジスト膜〈7)が被着される。斯る
フォトレジスト膜(7)としては半導体分野に於いて周
知なゴム系レジスト、例えばイーストマンコダック社製
の商品名’KMR〜747Jや、本願出願人が特願昭5
8−37748号として出願したベースフィルムにアク
リル系光重合性七ツマと被膜形成性ポリマを主成分とす
るレジスト膜を予め被着した日東電気工業社製商品名1
ネオドロツク−E4等のドライフィルムレジストが用い
られる。特に上記ドライフィルムレジストが大面積のエ
ツチングに適しており、ゴム系レジストの塗布、ベーキ
ング工程に代って簡便なラミネート工程により被着する
ことができると共に膜厚が厚い等の利点を有する。更に
詳しい説明は上記特願昭58−37748号を参照され
たい。
第5図の工程では、フォトレジスト膜(7)から露出し
た隣接間隔部(ab)の第2電極膜部分(4′)が周知
のエツチング液、或いはエツチングガスを用いたウェッ
トエツチング或いはプラズマエツチングの如きドライエ
ツチングにより除去される。好ましくはドライプロセス
であるCCQ4等の塩素系ガスを用いたプラズマエツチ
ングが施きれ、当該隣接間隔部(ah)に光活性層部分
り3′)が露出せしめられる。
第6図の工程では上記エツチング除去工程に於いて露出
せしめられた光活性層部分(3′)にレーザビーム、電
子ビーム等のエネルギビーム(EB)を照射する。ここ
で注目すべきは隣接間隔部の光活性層部分(3′)の除
去工程がエネルギビーム(EB)の照射により除去され
る点にある。即ち、上述の如くエネルギビーム(EB)
の照射によると実質的にその照射方向である厚み方向に
上記除去状態が進行し、殆んど照射方向に対して垂直方
向、即ち面方向には除去状態は進行しない。従って、光
活性層部分(3′)は斯る光活性層部分(3′)を除去
するに十分なエネルギ密度を備えたビーム幅とほぼ等し
い幅(L2)だけ除去きれる。
例えば上記エネルギビーム(EB)は波長1.06μm
Qスイッチ付 Nd:YAGレーザによるレーザビーム
が適当であり、エネルギ密度約0.2J/ cm 2〜
0.4 J / cm 2、走査速度3Qm / se
c〜80mm /secの照射条件による1回の走査に
於いて膜厚約5000人−70QQ人のa−8i系先光
活性部分く3′)は約80μm〜200μm除去される
。斯る工程に於いて除去きれた光活性層部分(3つの除
去幅(L2)は当然のことながら第売電極膜(4g)(
4b)の隣接間隔長(Ll)以下である。
最終工程は既に第2図に示してあり、上記第6図の工程
でエネルギビーム(EB)の照射により露出せしめられ
−た一方の領域(B)の第1電極膜(2b)の露出部(
2ba)と、隣接する他方の領域(A)の第2電極膜(
4a)とを電気的に接続すべく結合電極膜(6ab)が
金属或いはセラミックマスクを介して選択的に蒸Mきれ
る。
(ト〉 発明の効果 本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く、隣
接間隔部に於いて結合電極膜は一旦当該素子の光活性層
の端面に立下がることによって急  −峻な断差が躯和
補正されるので、斯る急峻な断差に起因する断線事故を
招くことなく、隣接する光電変換素子を電気的に直列接
続することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明光起電力装置の断面図、第2図はその要
部の拡大断面図、第3図乃至第6図は本発明光起電力装
置の製造方法を説明するための工程別拡大断面図、第7
150乃至第6150は従来装置の製造方法を説明する
ための工程別断面図、第10図は従来装置の欠点を示す
拡大断面図、を夫々示している。 (1)−・基板、(2g)(2b)(2c)=・第1電
極膜、(3)(3a)(3b)(3c)・・光活性層、
(4a)(4b)(4c)・・第2電極膜、(5a)(
5b)(5c)−光電変換素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1電極膜、光活性層及び第2電極膜の積層体か
    らなる複数の光電変換素子が基板の絶縁表面に並置され
    ると共に、上記光電変換素子が互いに隣接せる隣接間隔
    部に於いて一方の素子の第2電極膜上に後付けされた結
    合電極膜は、一旦当該素子の第2電極膜から露出した光
    活性層の端面に立下がり、次いで他方の素子から露出し
    た第1電極膜の露出部上に延出し、隣接する光電変換素
    子を電気的に直列接続したことを特徴とする光起電力装
    置。
JP59151705A 1984-07-19 1984-07-20 光起電力装置 Pending JPS6130082A (ja)

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JP59151705A JPS6130082A (ja) 1984-07-20 1984-07-20 光起電力装置
US06/755,054 US4663494A (en) 1984-07-19 1985-07-12 Photovoltaic device
AU45031/85A AU569989B2 (en) 1984-07-19 1985-07-16 Series connected photovoltaic cells

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