JP2002280580A - 集積型光起電力装置及びその製造方法 - Google Patents
集積型光起電力装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、光電変換層を構成する非晶質半
導体層が薄膜化しても、裏面電極膜の加工不良の発生を
防止する集積型光起電力装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 透光性基板１上に透明電極２、少なくと
も一つの接合を有する非晶質又は微結晶半導体からなる
光電変換層３、裏面電極４が順次積層されており、形成
途中の各段階において基板以外の各層を複数の領域に分
離することで直列接続される集積型光起電力装置の製造
方法であって、上記光電変換層３上に透明導電膜４ａを
形成し、この透明導電膜４ａをこの膜側からレーザ照射
によりを複数の領域に分離した後、この透明導電膜４ａ
を一方の電極として用いた電気メッキ法により、透明導
電膜４ａ上に金属膜４ｂを形成する。
導体層が薄膜化しても、裏面電極膜の加工不良の発生を
防止する集積型光起電力装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 透光性基板１上に透明電極２、少なくと
も一つの接合を有する非晶質又は微結晶半導体からなる
光電変換層３、裏面電極４が順次積層されており、形成
途中の各段階において基板以外の各層を複数の領域に分
離することで直列接続される集積型光起電力装置の製造
方法であって、上記光電変換層３上に透明導電膜４ａを
形成し、この透明導電膜４ａをこの膜側からレーザ照射
によりを複数の領域に分離した後、この透明導電膜４ａ
を一方の電極として用いた電気メッキ法により、透明導
電膜４ａ上に金属膜４ｂを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は集積型光起電力装
置及びその製造方法に関するものである。
置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からガラスなどの透光性基板、Ｓｎ
Ｏ2などの透明電極、少なくとも一つの接合を有するａ
−Ｓｉやａ−ＳｉＧｅ等の非晶質半導体又は微結晶半導
体からなる光電変換層、透明導電酸化物膜、金属層など
から構成される裏面電極が順次積層されており、形成途
中の各段階において基板以外の各層を複数の領域に分離
することで、直列接続された光起電力装置として、いわ
ゆるアモルファス集積型光起電力装置が知られている。
Ｏ2などの透明電極、少なくとも一つの接合を有するａ
−Ｓｉやａ−ＳｉＧｅ等の非晶質半導体又は微結晶半導
体からなる光電変換層、透明導電酸化物膜、金属層など
から構成される裏面電極が順次積層されており、形成途
中の各段階において基板以外の各層を複数の領域に分離
することで、直列接続された光起電力装置として、いわ
ゆるアモルファス集積型光起電力装置が知られている。
【０００３】集積型構造を形成するためには、ガラス基
板上の透明導電膜、ａ−Ｓｉ膜、金属電極膜を分離する
必要がある。各々の膜の分離方法としては、主にレーザ
を用いたレーザパターニング法が用いられている（例え
ば、特公平４−６４４７３号公報参照）。
板上の透明導電膜、ａ−Ｓｉ膜、金属電極膜を分離する
必要がある。各々の膜の分離方法としては、主にレーザ
を用いたレーザパターニング法が用いられている（例え
ば、特公平４−６４４７３号公報参照）。
【０００４】従来のレーザパターニング法を用いた集積
型光起電力装置の製造方法につき図４に従い説明する。
図４は、従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図であって、２つの光電変換素子を
電気的に直列接続する隣接間隔部を中心に示している。
型光起電力装置の製造方法につき図４に従い説明する。
図４は、従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図であって、２つの光電変換素子を
電気的に直列接続する隣接間隔部を中心に示している。
【０００５】ガラスなどの絶縁性透光性基板１の一主面
上にＩＴＯ（Ｉｎ2Ｓｎ2Ｏ3）やＳｎＯ2などからなる透
明電極２を形成し、例えば、レーザビームの照射により
透明電極２を任意の段数に短冊状に分割する（図４
（ａ）参照）。そして、この分割された透明電極２上に
内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜などの非晶質半導
体層からなる光電変換層３を堆積する（図４（ｂ）参
照）。
上にＩＴＯ（Ｉｎ2Ｓｎ2Ｏ3）やＳｎＯ2などからなる透
明電極２を形成し、例えば、レーザビームの照射により
透明電極２を任意の段数に短冊状に分割する（図４
（ａ）参照）。そして、この分割された透明電極２上に
内部にｐｉｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜などの非晶質半導
体層からなる光電変換層３を堆積する（図４（ｂ）参
照）。
【０００６】その後、基板１の他主面側から、透明導電
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、光電変換層３内の
非晶質半導体層の水素を急激に放出させ、この水素の放
出により非晶質半導体層を除去して、光電変換層３を分
割する（図４（ｃ）参照）。
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、光電変換層３内の
非晶質半導体層の水素を急激に放出させ、この水素の放
出により非晶質半導体層を除去して、光電変換層３を分
割する（図４（ｃ）参照）。
【０００７】続いて、光電変換層３上に透明導電膜４
１、アルミニウムなどの裏面金属電極膜４２からなる裏
面電極４を形成して、透明導電膜２と裏面電極４とを接
続する（図４（ｄ）参照）。その後、透明電極２及び光
電変換層３の分割ラインに沿って、両分割ラインと重な
らないようにして、基板１の他主面側からレーザビーム
を照射し、光電変換層３の非晶質半導体層３内の水素を
急激に放出させて、非晶質半導体層及びその上の透明導
電膜４１及び裏面金属電極膜を４２からなる裏面電極４
を除去し、隣接するセル間を分離する（図４（ｅ）参
照）。
１、アルミニウムなどの裏面金属電極膜４２からなる裏
面電極４を形成して、透明導電膜２と裏面電極４とを接
続する（図４（ｄ）参照）。その後、透明電極２及び光
電変換層３の分割ラインに沿って、両分割ラインと重な
らないようにして、基板１の他主面側からレーザビーム
を照射し、光電変換層３の非晶質半導体層３内の水素を
急激に放出させて、非晶質半導体層及びその上の透明導
電膜４１及び裏面金属電極膜を４２からなる裏面電極４
を除去し、隣接するセル間を分離する（図４（ｅ）参
照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光劣化対策
や変換効率向上に伴う非晶質半導体層の膜厚の最適化及
びナローバンドギャップ材料を用いた積層型光起電力装
置の開発が進むにつれ、非晶質半導体層の薄膜化が進ん
でいる。
や変換効率向上に伴う非晶質半導体層の膜厚の最適化及
びナローバンドギャップ材料を用いた積層型光起電力装
置の開発が進むにつれ、非晶質半導体層の薄膜化が進ん
でいる。
【０００９】非晶質半導体層の薄膜化に伴い、裏面電極
のパターニングの際に、非晶質半導体層内の水素の絶対
量が不足し、裏面電極膜が完全に除去されないという問
題があった。特に、非晶質半導体層の膜厚が３０００オ
ングストローム以下になると、非晶質半導体層内の水素
の絶対量の不足による加工不良が顕著になる。結果とし
て、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）等の特
性低下を引き起こしていた。
のパターニングの際に、非晶質半導体層内の水素の絶対
量が不足し、裏面電極膜が完全に除去されないという問
題があった。特に、非晶質半導体層の膜厚が３０００オ
ングストローム以下になると、非晶質半導体層内の水素
の絶対量の不足による加工不良が顕著になる。結果とし
て、開放電圧（Ｖｏｃ）、曲線因子（Ｆ．Ｆ．）等の特
性低下を引き起こしていた。
【００１０】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、非晶質半導体層が薄膜化しても、
裏面電極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起電力
装置及びその製造方法を提供することをその目的とす
る。
なされたものにして、非晶質半導体層が薄膜化しても、
裏面電極膜の加工不良の発生を防止する集積型光起電力
装置及びその製造方法を提供することをその目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板上に第
１の電極、少なくとも一つの接合を有する非晶質又は微
結晶半導体からなる光電変換層、第２の電極が順次積層
されており、各層を複数の領域に分離することで直列接
続された集積型光起電力装置であって、上記第１または
第２の電極の内、裏面側電極となる電極が透明導電膜及
び金属膜からなり、且つ前記金属膜が前記透明導電膜の
上面及び側面を覆うように形成されていることを特徴と
する。
１の電極、少なくとも一つの接合を有する非晶質又は微
結晶半導体からなる光電変換層、第２の電極が順次積層
されており、各層を複数の領域に分離することで直列接
続された集積型光起電力装置であって、上記第１または
第２の電極の内、裏面側電極となる電極が透明導電膜及
び金属膜からなり、且つ前記金属膜が前記透明導電膜の
上面及び側面を覆うように形成されていることを特徴と
する。
【００１２】前記金属膜は、前記透明導電膜を一方の電
極として用いた電気メッキ法により形成することができ
る。
極として用いた電気メッキ法により形成することができ
る。
【００１３】上記したように、裏面電極の一部を構成す
る透明導電膜を分離し、裏面電極の一部を構成する金属
層膜は透明導電膜を一方の電極とした電気メッキ法によ
り形成されるため、この透明導電膜上にのみ均一に形成
され、裏面電極に分離の悪影響を及ぼさずに裏面電極を
形成することができる。
る透明導電膜を分離し、裏面電極の一部を構成する金属
層膜は透明導電膜を一方の電極とした電気メッキ法によ
り形成されるため、この透明導電膜上にのみ均一に形成
され、裏面電極に分離の悪影響を及ぼさずに裏面電極を
形成することができる。
【００１４】また、この発明は、透光性基板上に透明電
極、少なくとも一つの接合を有する非晶質又は微結晶半
導体からなる光電変換層、裏面電極が順次積層されてお
り、形成途中の各段階において基板以外の各層を複数の
領域に分離することで直列接続される集積型光起電力装
置の製造方法であって、上記光電変換層上に透明導電膜
を形成し、この透明導電膜を複数の領域に分離した後、
この透明導電膜を一方の電極として用いた電気メッキ法
により、透明導電膜上に金属膜を形成することを特徴と
する。
極、少なくとも一つの接合を有する非晶質又は微結晶半
導体からなる光電変換層、裏面電極が順次積層されてお
り、形成途中の各段階において基板以外の各層を複数の
領域に分離することで直列接続される集積型光起電力装
置の製造方法であって、上記光電変換層上に透明導電膜
を形成し、この透明導電膜を複数の領域に分離した後、
この透明導電膜を一方の電極として用いた電気メッキ法
により、透明導電膜上に金属膜を形成することを特徴と
する。
【００１５】また、前記透明導電膜はこの膜側からレー
ザを照射して複数の領域に分離するように構成する。
ザを照射して複数の領域に分離するように構成する。
【００１６】上記したように、裏面電極の一部を構成す
る透明導電膜を膜側からレーザ分離することで裏面電極
分離を行うため、光電変換層の膜厚には依存せずに、良
好な裏面電極分離を行うことが可能である。また、裏面
電極の一部を構成する金属層は前記透明導電膜を一方の
電極とした電気メッキ法により形成されるため、透明導
電膜上にのみ均一に形成され、裏面電極分離に悪影響も
及ぼさない。また、この金属層により、従来同様、裏面
側光反射を増加させＩｓｃの向上を図ることが可能であ
る。従って、光電変換素子の出力特性を大幅に改善する
ことができる。
る透明導電膜を膜側からレーザ分離することで裏面電極
分離を行うため、光電変換層の膜厚には依存せずに、良
好な裏面電極分離を行うことが可能である。また、裏面
電極の一部を構成する金属層は前記透明導電膜を一方の
電極とした電気メッキ法により形成されるため、透明導
電膜上にのみ均一に形成され、裏面電極分離に悪影響も
及ぼさない。また、この金属層により、従来同様、裏面
側光反射を増加させＩｓｃの向上を図ることが可能であ
る。従って、光電変換素子の出力特性を大幅に改善する
ことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図２に従い説明する。なお、従来と同一部分に
は同一符号を付す。
１ないし図２に従い説明する。なお、従来と同一部分に
は同一符号を付す。
【００１８】図１は、この発明の一実施形態にかかる集
積型光起電力装置を示す断面図、図２は、この発明の集
積型光起電力装置の製造方法を工程別に示す要部拡大断
面図であって、２つの光電変換素子を電気的に直列接続
する隣接間隔部を中心に示している。
積型光起電力装置を示す断面図、図２は、この発明の集
積型光起電力装置の製造方法を工程別に示す要部拡大断
面図であって、２つの光電変換素子を電気的に直列接続
する隣接間隔部を中心に示している。
【００１９】ガラスからなる絶縁性透光性基板１の一主
面上にＳｎＯ2からなる透明電極膜２が熱ＣＶＤ法など
により形成され、この透明電極膜２は、例えば、レーザ
ビームの照射により任意の段数に短冊状に分割されてい
る。
面上にＳｎＯ2からなる透明電極膜２が熱ＣＶＤ法など
により形成され、この透明電極膜２は、例えば、レーザ
ビームの照射により任意の段数に短冊状に分割されてい
る。
【００２０】この透明電極膜２上に内部にｐｉｎ接合を
有する非晶質半導体からなる光電変換層３がプラズマＣ
ＶＤ法により形成される。この光電変換層３のトータル
膜厚は、後述するように、３０００Å以下である。この
光電変換層３は、基板１の他主面側から、透明導電膜２
の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならないよ
うにしてレーザビームを照射することにより、分割され
ている。
有する非晶質半導体からなる光電変換層３がプラズマＣ
ＶＤ法により形成される。この光電変換層３のトータル
膜厚は、後述するように、３０００Å以下である。この
光電変換層３は、基板１の他主面側から、透明導電膜２
の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならないよ
うにしてレーザビームを照射することにより、分割され
ている。
【００２１】この光電変換層３上に、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）からなる透明導電膜４ａが設けられ、この透明導電
膜４ａは、上記分割ラインと重ならないように、透明導
電膜４ａ側からレーザビームを照射して分割されてい
る。そして、この分割された透明導電膜４ａを一方の電
極として、電気メッキ法により、ニッケル（Ｎｉ）を透
明導電膜４ａの上面及び側面に設け、裏面金属膜４ｂが
設けられる。
Ｏ）からなる透明導電膜４ａが設けられ、この透明導電
膜４ａは、上記分割ラインと重ならないように、透明導
電膜４ａ側からレーザビームを照射して分割されてい
る。そして、この分割された透明導電膜４ａを一方の電
極として、電気メッキ法により、ニッケル（Ｎｉ）を透
明導電膜４ａの上面及び側面に設け、裏面金属膜４ｂが
設けられる。
【００２２】この発明の特徴とするところは、裏面電極
４を透明導電膜４ａとこの透明導電膜４ａを用いて電気
メッキ法により形成した裏面金属膜４ｂとで構成したこ
とにある。即ち、この実施形態では、裏面電極４の一部
を構成するＺｎＯからなる透明導電膜４ａのみを膜側か
ら分離する。このため、光電変換層３の総膜厚に依存せ
ずに良好な加工分離を行うことが可能となる。さらに、
裏面電極の一部を構成するＺｎＯ膜を加工分離後に、電
気メッキ法によりＮｉ層からなる裏面金属膜４ｂを形成
することによって裏面側における光学ロスを防止でき
る。
４を透明導電膜４ａとこの透明導電膜４ａを用いて電気
メッキ法により形成した裏面金属膜４ｂとで構成したこ
とにある。即ち、この実施形態では、裏面電極４の一部
を構成するＺｎＯからなる透明導電膜４ａのみを膜側か
ら分離する。このため、光電変換層３の総膜厚に依存せ
ずに良好な加工分離を行うことが可能となる。さらに、
裏面電極の一部を構成するＺｎＯ膜を加工分離後に、電
気メッキ法によりＮｉ層からなる裏面金属膜４ｂを形成
することによって裏面側における光学ロスを防止でき
る。
【００２３】上記のように構成すると、透明導電膜４ａ
の下に位置する光電変換層３は、除去されずに残ること
になる。ただし、光電変換層３は非晶質半導体で形成さ
れているため、隣接する裏面電極間の電気的分離は確保
できる。
の下に位置する光電変換層３は、除去されずに残ること
になる。ただし、光電変換層３は非晶質半導体で形成さ
れているため、隣接する裏面電極間の電気的分離は確保
できる。
【００２４】また、ＺｎＯ膜は耐水性に劣るが、この実
施形態においては、ＺｎＯ膜の側面までＮｉからなる裏
面金属膜４ｂで被覆されることになる。このため、分離
部でのＺｎＯ膜と光電変換層３との界面との耐水性を向
上させることもできる。
施形態においては、ＺｎＯ膜の側面までＮｉからなる裏
面金属膜４ｂで被覆されることになる。このため、分離
部でのＺｎＯ膜と光電変換層３との界面との耐水性を向
上させることもできる。
【００２５】次に、この発明の実施の形態に係るレーザ
パターニング法を用いた集積型光起電力装置の製造方法
につき図２に従い説明する。
パターニング法を用いた集積型光起電力装置の製造方法
につき図２に従い説明する。
【００２６】この発明の実施の形態は、ガラスからなる
絶縁性透光性基板１の一主面上に膜厚０．２から１μ
ｍ、この実施の形態では８０００Åの膜厚のＳｎＯ2か
らなる透明電極膜２を熱ＣＶＤ法などにより形成する。
その後、レーザビームの照射により透明電極膜２を任意
の段数に短冊状に分割する（図２（ａ）参照）。このレ
ーザパターニングは、波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧ
レーザを用い、パルス周波数３ｋＨｚ、室温でレーザパ
ワー密度２×１０8Ｗ／ｃｍ2で行った。
絶縁性透光性基板１の一主面上に膜厚０．２から１μ
ｍ、この実施の形態では８０００Åの膜厚のＳｎＯ2か
らなる透明電極膜２を熱ＣＶＤ法などにより形成する。
その後、レーザビームの照射により透明電極膜２を任意
の段数に短冊状に分割する（図２（ａ）参照）。このレ
ーザパターニングは、波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧ
レーザを用い、パルス周波数３ｋＨｚ、室温でレーザパ
ワー密度２×１０8Ｗ／ｃｍ2で行った。
【００２７】そして、透明電極膜２上に内部にｐｉｎ接
合を有するトータル膜厚が３０００Å程度の非晶質半導
体層からなる光電変換層３を堆積する（図２（ｂ）参
照）。この光電変換層３は、下記の表１に示す条件によ
り、プラズマＣＶＤ法によりｐ層、ｉ層、ｎ層と順次積
層形成した。光電変換層３（ｐ層、ｉ層、ｎ層）の形成
は、公知の平行平板のプラズマＣＶＤ装置を用いて行っ
た。ここで、放電電極面積は１５００ｃｍ2、電極間隔
は４０ｍｍである。
合を有するトータル膜厚が３０００Å程度の非晶質半導
体層からなる光電変換層３を堆積する（図２（ｂ）参
照）。この光電変換層３は、下記の表１に示す条件によ
り、プラズマＣＶＤ法によりｐ層、ｉ層、ｎ層と順次積
層形成した。光電変換層３（ｐ層、ｉ層、ｎ層）の形成
は、公知の平行平板のプラズマＣＶＤ装置を用いて行っ
た。ここで、放電電極面積は１５００ｃｍ2、電極間隔
は４０ｍｍである。
【００２８】
【表１】
【００２９】その後、基板１の他主面側から、透明電極
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、光電変換層３を構
成する非晶質半導体層内の水素を急激に放出させ、この
水素の放出により非晶質半導体層を除去して、光電変換
層３を分割する（図２（ｃ）参照）。このレーザパター
ニングは、波長０．５３μｍのＹＡＧレーザ（第２高調
波）を用い、パルス周波数３ｋＨｚ、室温でレーザパワ
ー密度８×１０6Ｗ／ｃｍ2で行った。
膜２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、光電変換層３を構
成する非晶質半導体層内の水素を急激に放出させ、この
水素の放出により非晶質半導体層を除去して、光電変換
層３を分割する（図２（ｃ）参照）。このレーザパター
ニングは、波長０．５３μｍのＹＡＧレーザ（第２高調
波）を用い、パルス周波数３ｋＨｚ、室温でレーザパワ
ー密度８×１０6Ｗ／ｃｍ2で行った。
【００３０】なお、このレーザパターニングの際、非晶
質半導体層中の水素の絶対量が不足して、光電変換層３
の分離が十分でなくても、透明電極膜２の一部が露出し
ていれば、次の工程で形成される裏面電極膜４との電気
的接続が行えるので、問題にはならない。
質半導体層中の水素の絶対量が不足して、光電変換層３
の分離が十分でなくても、透明電極膜２の一部が露出し
ていれば、次の工程で形成される裏面電極膜４との電気
的接続が行えるので、問題にはならない。
【００３１】続いて、光電変換層３上に、裏面電極４の
一部を構成する透明導電膜４ａとして、膜厚１０００Å
のＺｎＯ膜をＤＣマグネトロンスパッタ法により形成し
た（図２（ｄ）参照）。このＺｎＯ膜は、３ｗｔ％Ａｌ
2Ｏ3ドープのＺｎＯターゲットを用いて、基板温度２０
０℃、反応圧力１Ｐａ、ガス流量アルゴン（Ａｒ）：４
００ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）：１０ｓｃｃｍ、パワー
０．１ｋＷの条件で形成した。
一部を構成する透明導電膜４ａとして、膜厚１０００Å
のＺｎＯ膜をＤＣマグネトロンスパッタ法により形成し
た（図２（ｄ）参照）。このＺｎＯ膜は、３ｗｔ％Ａｌ
2Ｏ3ドープのＺｎＯターゲットを用いて、基板温度２０
０℃、反応圧力１Ｐａ、ガス流量アルゴン（Ａｒ）：４
００ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）：１０ｓｃｃｍ、パワー
０．１ｋＷの条件で形成した。
【００３２】続いて、この透明導電膜４ａを前記分割ラ
インに沿って、各分割ラインと重ならないようにして、
透明導電膜４ａ側からレーザビームを照射し、透明導電
膜４ａを除去して、透明導電膜４ａを分割する（図２
（ｅ）参照）。このレーザパターニングは、波長０．２
４８μｍのエキシマレーザを用い、パルス周波数１００
Ｈｚ、室温でレーザパワー密度１０Ｗ／ｃｍ2で行っ
た。
インに沿って、各分割ラインと重ならないようにして、
透明導電膜４ａ側からレーザビームを照射し、透明導電
膜４ａを除去して、透明導電膜４ａを分割する（図２
（ｅ）参照）。このレーザパターニングは、波長０．２
４８μｍのエキシマレーザを用い、パルス周波数１００
Ｈｚ、室温でレーザパワー密度１０Ｗ／ｃｍ2で行っ
た。
【００３３】上記のように、この実施形態では、裏面電
極の一部を構成するＺｎＯからなる透明導電膜４ａを膜
側から分離するように構成している。このため、光電変
換層３の総膜厚に依存せずに良好な加工分離を行うこと
が可能となる。
極の一部を構成するＺｎＯからなる透明導電膜４ａを膜
側から分離するように構成している。このため、光電変
換層３の総膜厚に依存せずに良好な加工分離を行うこと
が可能となる。
【００３４】その後、上記透明導電膜４ａを一方の電極
（負電極）として用い、電気メッキ法により、裏面電極
の一部を構成する金属電極膜４ｂを形成する。この実施
の形態においては、ニッケル（Ｎｉ）を電気メッキ法で
形成することで、透明導電膜４ａ上にのみにＮｉからな
る金属電極膜４ｂが形成される。この結果、透明導電膜
４ａ上及び側面部に金属電極膜４ｂが形成され、従来同
様裏面側光反射を増大させると共に、裏面電極分離にも
悪影響を及ぼさない。
（負電極）として用い、電気メッキ法により、裏面電極
の一部を構成する金属電極膜４ｂを形成する。この実施
の形態においては、ニッケル（Ｎｉ）を電気メッキ法で
形成することで、透明導電膜４ａ上にのみにＮｉからな
る金属電極膜４ｂが形成される。この結果、透明導電膜
４ａ上及び側面部に金属電極膜４ｂが形成され、従来同
様裏面側光反射を増大させると共に、裏面電極分離にも
悪影響を及ぼさない。
【００３５】上記電気メッキ法により形成される金属電
極として、ニッケルを用いた。この形成方法は、硫酸ニ
ッケル、塩化ニッケル、硼酸の混合液を使用したメッキ
浴中で、裏面電極４の一部を構成する透明導電膜４ａを
負電極として、電解メッキを行い、約３０秒３０００Å
のＮｉ層を裏面電極の一部を構成するＺｎＯ膜上に形成
した。
極として、ニッケルを用いた。この形成方法は、硫酸ニ
ッケル、塩化ニッケル、硼酸の混合液を使用したメッキ
浴中で、裏面電極４の一部を構成する透明導電膜４ａを
負電極として、電解メッキを行い、約３０秒３０００Å
のＮｉ層を裏面電極の一部を構成するＺｎＯ膜上に形成
した。
【００３６】次に、この発明による光起電力装置と従来
の光起電力装置を用意し、太陽電池特性を測定した結果
を表２に示す。両装置は、それぞれ３５段集積型の光起
電力装置であり、基板から光入射するものである。本発
明の実施形態は上記方法により形成したもの、また、従
来装置は、裏面電極の製造方法が図４に示す従来方法で
形成したものである。この従来装置は、裏面電極の一部
を構成する金属電極膜４２として、スパッタ法により形
成した膜厚３０００Åのアルミニウム（Ａｌ）を用い、
レーザパターニングにより基板側からパターニングした
ものである。このレーザパターニングは、波長０．５３
μｍのＹＡＧレーザ（第２高調波）を用い、パルス周波
数３ｋＨｚ、室温でレーザパワー密度１×１０7Ｗ／ｃ
ｍ2で行った。その他の構成は、従来装置と本発明装置
は同じ構成としている。これら装置の出力特性は、ＡＭ
−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2、２５℃の条件下で測定
した。
の光起電力装置を用意し、太陽電池特性を測定した結果
を表２に示す。両装置は、それぞれ３５段集積型の光起
電力装置であり、基板から光入射するものである。本発
明の実施形態は上記方法により形成したもの、また、従
来装置は、裏面電極の製造方法が図４に示す従来方法で
形成したものである。この従来装置は、裏面電極の一部
を構成する金属電極膜４２として、スパッタ法により形
成した膜厚３０００Åのアルミニウム（Ａｌ）を用い、
レーザパターニングにより基板側からパターニングした
ものである。このレーザパターニングは、波長０．５３
μｍのＹＡＧレーザ（第２高調波）を用い、パルス周波
数３ｋＨｚ、室温でレーザパワー密度１×１０7Ｗ／ｃ
ｍ2で行った。その他の構成は、従来装置と本発明装置
は同じ構成としている。これら装置の出力特性は、ＡＭ
−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2、２５℃の条件下で測定
した。
【００３７】
【表２】
【００３８】従来例に対し本実施形態では、太陽電池特
性が大幅に向上しているのが分かる。本実施形態が光電
変換層３の総膜厚が２４００Åと薄い場合であっても、
レーザによる加工分離が問題にならない。これは、従来
例ではガラス側からレーザビームを入射し光電変換層に
レーザ光を吸収させ、光電変換層中に含まれる水素の放
出を原動力として裏面電極を溶融飛散させることによっ
て、裏面電極分離を行うが故に、光電変換層の総膜厚が
薄い場合には水素の絶対量が少なく、裏面電極を溶融飛
散させる力が弱くなって十分な加工分離ができない。こ
れに対して、本実施形態では、裏面電極の一部を構成す
るＺｎＯのみを膜側から分離するため、光電変換層の総
膜厚に依存せずに良好な加工分離を行うことが可能とな
る。さらに、裏面電極の一部を構成するＺｎＯを加工分
離後に、電気メッキ法によりＮｉ層を形成することによ
って裏面側における光学ロスを防止でき、Ｉｓｃの低下
を防げる。これらによって従来よりもＶｏｃ、Ｆ．Ｆ．
が大幅に向上でき、出力特性が大幅に改善されたもので
ある。
性が大幅に向上しているのが分かる。本実施形態が光電
変換層３の総膜厚が２４００Åと薄い場合であっても、
レーザによる加工分離が問題にならない。これは、従来
例ではガラス側からレーザビームを入射し光電変換層に
レーザ光を吸収させ、光電変換層中に含まれる水素の放
出を原動力として裏面電極を溶融飛散させることによっ
て、裏面電極分離を行うが故に、光電変換層の総膜厚が
薄い場合には水素の絶対量が少なく、裏面電極を溶融飛
散させる力が弱くなって十分な加工分離ができない。こ
れに対して、本実施形態では、裏面電極の一部を構成す
るＺｎＯのみを膜側から分離するため、光電変換層の総
膜厚に依存せずに良好な加工分離を行うことが可能とな
る。さらに、裏面電極の一部を構成するＺｎＯを加工分
離後に、電気メッキ法によりＮｉ層を形成することによ
って裏面側における光学ロスを防止でき、Ｉｓｃの低下
を防げる。これらによって従来よりもＶｏｃ、Ｆ．Ｆ．
が大幅に向上でき、出力特性が大幅に改善されたもので
ある。
【００３９】また、本実施形態では裏面電極の一部を構
成した透明導電膜としてＺｎＯを用いたが、他の透明導
電酸化物、例えば、ＳｎＯ2、ＩＴＯなどを用いても良
い。
成した透明導電膜としてＺｎＯを用いたが、他の透明導
電酸化物、例えば、ＳｎＯ2、ＩＴＯなどを用いても良
い。
【００４０】また、本実施形態では裏面電極の一部を構
成し、電気メッキ法により形成される金属としてＮｉを
用いたが、そのほかにＣｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ等
の金属を用いてもよい。
成し、電気メッキ法により形成される金属としてＮｉを
用いたが、そのほかにＣｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ等
の金属を用いてもよい。
【００４１】次に、この発明の第２の実施形態につき、
図３に従い説明する。図１及び図２に示すものは、基板
側から光を入射させる所謂順タイプの光起電力装置であ
るのに対し、図３に示すものは、基板とは逆の方向から
光を入射させる所謂逆タイプの光起電力装置にこの発明
を適用したものである。
図３に従い説明する。図１及び図２に示すものは、基板
側から光を入射させる所謂順タイプの光起電力装置であ
るのに対し、図３に示すものは、基板とは逆の方向から
光を入射させる所謂逆タイプの光起電力装置にこの発明
を適用したものである。
【００４２】図３に示すように、表面に絶縁処理を施し
た金属基板などからなる基板１１上に、裏面側電極１２
の一部を構成するＺｎＯからなる透明導電膜１２ａを形
成する。このＺｎＯ膜は、３ｗｔ％Ａｌ2Ｏ3ドープのＺ
ｎＯターゲットを用いて、基板温度２００℃、反応圧力
１Ｐａ、ガス流量アルゴン（Ａｒ）：４００ｓｃｃｍ、
酸素（Ｏ2）：１０ｓｃｃｍ、パワー０．１ｋＷの条件
で形成した。
た金属基板などからなる基板１１上に、裏面側電極１２
の一部を構成するＺｎＯからなる透明導電膜１２ａを形
成する。このＺｎＯ膜は、３ｗｔ％Ａｌ2Ｏ3ドープのＺ
ｎＯターゲットを用いて、基板温度２００℃、反応圧力
１Ｐａ、ガス流量アルゴン（Ａｒ）：４００ｓｃｃｍ、
酸素（Ｏ2）：１０ｓｃｃｍ、パワー０．１ｋＷの条件
で形成した。
【００４３】続いて、この透明導電膜１２ａを分割ライ
ンに沿って、透明導電膜１２ａ側からレーザビームを照
射し、透明導電膜１２ａを除去して、透明導電膜１２ａ
を分割する。このレーザパターニングは、波長０．２４
８μｍのエキシマレーザを用い、パルス周波数１００Ｈ
ｚ、室温でレーザパワー密度１０Ｗ／ｃｍ2で行った。
ンに沿って、透明導電膜１２ａ側からレーザビームを照
射し、透明導電膜１２ａを除去して、透明導電膜１２ａ
を分割する。このレーザパターニングは、波長０．２４
８μｍのエキシマレーザを用い、パルス周波数１００Ｈ
ｚ、室温でレーザパワー密度１０Ｗ／ｃｍ2で行った。
【００４４】その後、上記透明導電膜１２ａを負電極と
して、電気メッキ法により、裏面電極の一部を構成する
金属電極膜１２ｂを形成する。この実施の形態において
は、ニッケル（Ｎｉ）を電気メッキ法で形成すること
で、透明導電膜１２ａ上にのみにＮｉからなる金属電極
膜１２ｂが形成される。この結果、基板１１上に裏面電
極１２がパターニングされて設けられる。
して、電気メッキ法により、裏面電極の一部を構成する
金属電極膜１２ｂを形成する。この実施の形態において
は、ニッケル（Ｎｉ）を電気メッキ法で形成すること
で、透明導電膜１２ａ上にのみにＮｉからなる金属電極
膜１２ｂが形成される。この結果、基板１１上に裏面電
極１２がパターニングされて設けられる。
【００４５】そして、裏面側電極１２上に内部にｎｉｐ
接合を有するトータル膜厚が３０００Å程度の非晶質半
導体層からなる光電変換層１３を堆積する。この光電変
換層１３は、下記の表３に示す条件により、プラズマＣ
ＶＤ法によりｎ層、ｉ層、ｐ層と順次積層形成した。光
電変換層１３（ｎ層、ｉ層、ｐ層）の形成は、公知の平
行平板のプラズマＣＶＤ装置を用いて行った。ここで、
放電電極面積は１５００ｃｍ2、電極間隔は４０ｍｍで
ある。
接合を有するトータル膜厚が３０００Å程度の非晶質半
導体層からなる光電変換層１３を堆積する。この光電変
換層１３は、下記の表３に示す条件により、プラズマＣ
ＶＤ法によりｎ層、ｉ層、ｐ層と順次積層形成した。光
電変換層１３（ｎ層、ｉ層、ｐ層）の形成は、公知の平
行平板のプラズマＣＶＤ装置を用いて行った。ここで、
放電電極面積は１５００ｃｍ2、電極間隔は４０ｍｍで
ある。
【００４６】
【表３】
【００４７】その後、基板１の主面側から、裏面側電極
１２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、光電変換層１３を
分割する。
１２の分割ラインに沿って、この分割ラインと重ならな
いようにしてレーザビームを照射し、光電変換層１３を
分割する。
【００４８】続いて、光電変換層１３上に、ＺｎＯ膜、
ＩＴＯ膜などからなる透明電極１４を形成し、この透明
電極１４を前記分割ラインに沿って、各分割ラインと重
ならないようにして、透明電極１４側からレーザビーム
を照射し、透明導電膜を除去して、透明電極１４を分割
する。
ＩＴＯ膜などからなる透明電極１４を形成し、この透明
電極１４を前記分割ラインに沿って、各分割ラインと重
ならないようにして、透明電極１４側からレーザビーム
を照射し、透明導電膜を除去して、透明電極１４を分割
する。
【００４９】このようにして、図３に示す逆タイプの集
積型光起電力装置を形成することができる。
積型光起電力装置を形成することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、裏面
電極の一部を構成する透明導電膜を膜側から分離するこ
とで裏面電極分離を行うため、光電変換層の膜厚には依
存せずに、良好な裏面電極分離を行うことができる。ま
た、裏面電極の一部を構成する金属層は透明導電膜を一
方の電極とした電気メッキ法により形成されるため、透
明導電膜上にのみ均一に形成され、裏面電極分離に悪影
響も及ぼさない。そしてこの金属層により、従来同様、
裏面側光反射を増加させＩｓｃの向上を図ることが可能
である。従って、光電変換素子の出力特性を大幅に改
善、従来に比べ、特にＶｏｃ、Ｆ．Ｆ．を向上させるこ
とができる。
電極の一部を構成する透明導電膜を膜側から分離するこ
とで裏面電極分離を行うため、光電変換層の膜厚には依
存せずに、良好な裏面電極分離を行うことができる。ま
た、裏面電極の一部を構成する金属層は透明導電膜を一
方の電極とした電気メッキ法により形成されるため、透
明導電膜上にのみ均一に形成され、裏面電極分離に悪影
響も及ぼさない。そしてこの金属層により、従来同様、
裏面側光反射を増加させＩｓｃの向上を図ることが可能
である。従って、光電変換素子の出力特性を大幅に改
善、従来に比べ、特にＶｏｃ、Ｆ．Ｆ．を向上させるこ
とができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる光起電力
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図２】この発明の集積型光起電力装置の製造方法を工
程別に示す要部拡大断面図である。
程別に示す要部拡大断面図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態にかかる光起電力
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図４】従来の集積型光起電力装置の製造方法を工程別
に示す要部拡大断面図である。
に示す要部拡大断面図である。
１ 絶縁性透光性基板 ２ 透明電極膜２ ３ 光電変換層３ ４ 裏面電極 ４ａ 透明導電膜 ４ｂ 裏面金属膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA08 BB04 BB13 BB36 CC01 DD37 DD42 DD43 DD52 DD75 FF13 GG05 GG20 HH20 5F051 AA05 BA17 CA15 CB27 DA04 EA01 EA03 EA09 EA10 EA11 EA16 FA03 FA04 FA06 GA03
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に第１の電極、少なくとも一つの
接合を有する非晶質又は微結晶半導体からなる光電変換
層、第２の電極が順次積層されており、各層を複数の領
域に分離することで直列接続された集積型光起電力装置
であって、上記第１または第２の電極の内、裏面側電極
となる電極が透明導電膜及び金属膜からなり、且つ前記
金属膜が前記透明導電膜の上面及び側面を覆うように形
成されていることを特徴とする集積型光起電力装置。 - 【請求項２】 前記金属膜が前記透明導電膜を一方の電
極として用いた電気メッキ法により形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の集積型光起電力装置。 - 【請求項３】 透光性基板上に透明電極、少なくとも一
つの接合を有する非晶質又は微結晶半導体からなる光電
変換層、裏面電極が順次積層されており、形成途中の各
段階において基板以外の各層を複数の領域に分離するこ
とで直列接続される集積型光起電力装置の製造方法であ
って、上記光電変換層上に透明導電膜を形成し、この透
明導電膜を複数の領域に分離した後、この透明導電膜を
一方の電極として用いた電気メッキ法により、透明導電
膜上に金属膜を形成することを特徴とする集積型光起電
力装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記透明導電膜をこの膜側からレーザを
照射して複数の領域に分離することを特徴とする請求項
３に記載の集積型光起電力装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001073226A JP4124313B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 集積型光起電力装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001073226A JP4124313B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 集積型光起電力装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002280580A true JP2002280580A (ja) | 2002-09-27 |
| JP4124313B2 JP4124313B2 (ja) | 2008-07-23 |
Family
ID=18930682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001073226A Expired - Lifetime JP4124313B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | 集積型光起電力装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4124313B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004259549A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Rohm Co Ltd | 透明電極膜 |
| JP2010068004A (ja) * | 2009-12-21 | 2010-03-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP2010118703A (ja) * | 2010-02-26 | 2010-05-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュールの製造方法 |
| WO2010063970A2 (fr) | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Ecole Polytechnique | Module photovoltaique comprenant une electrode transparente conductrice d'epaisseur variable et procedes de fabrication d'un tel module |
| KR100968879B1 (ko) * | 2008-02-28 | 2010-07-09 | 주식회사 티지솔라 | 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101144447B1 (ko) * | 2010-09-01 | 2012-05-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 |
| CN102593193A (zh) * | 2011-01-14 | 2012-07-18 | Lg电子株式会社 | 薄膜太阳能电池及其制造方法 |
| WO2014002249A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池、太陽電池モジュール、及び太陽電池の製造方法 |
-
2001
- 2001-03-15 JP JP2001073226A patent/JP4124313B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR100968879B1 (ko) * | 2008-02-28 | 2010-07-09 | 주식회사 티지솔라 | 태양전지 및 그 제조방법 |
| WO2010063970A2 (fr) | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Ecole Polytechnique | Module photovoltaique comprenant une electrode transparente conductrice d'epaisseur variable et procedes de fabrication d'un tel module |
| US10002978B2 (en) | 2008-12-03 | 2018-06-19 | Ecole Polytechnique | Photovoltaic module including a transparent conductive electrode having a variable thickness, and methods for manufacturing same |
| JP2010068004A (ja) * | 2009-12-21 | 2010-03-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
| JP2010118703A (ja) * | 2010-02-26 | 2010-05-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュールの製造方法 |
| KR101144447B1 (ko) * | 2010-09-01 | 2012-05-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양광 발전장치 및 이의 제조방법 |
| CN102593193A (zh) * | 2011-01-14 | 2012-07-18 | Lg电子株式会社 | 薄膜太阳能电池及其制造方法 |
| JP2012151438A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-09 | Lg Electronics Inc | 薄膜太陽電池及びその製造方法 |
| WO2014002249A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池、太陽電池モジュール、及び太陽電池の製造方法 |
| JPWO2014002249A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2016-05-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 太陽電池、太陽電池モジュール、及び太陽電池の製造方法 |
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| JP4124313B2 (ja) | 2008-07-23 |
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