(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極層、半導体光活性層及び第２電極層の積層体からなる複数の発電領域を電気接続した光起電力装置の製造方法であって、
絶縁表面を有する基板上に第１接続部を有する第１電極層を分割配置する工程と、
この第１電極層上を含んで前記絶縁表面の略全面に半導体光活性層を形成する工程と、
前記半導体光活性層上に、隣接する発電領域の前記第１電極層の前記第１接続部の上まで延在する第２接続部を有する第２電極層が形成される以外の部分に紫外線硬化型樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜上を含んで前記絶縁表面の略全面に、前記第２電極層を構成する第２導電膜を形成する工程と、
前記樹脂膜を溶解する溶液にて前記樹脂膜を溶解して除去することによって、前記樹脂膜上に形成された前記第２導電膜をも除去して、前記第２導電層を分割形成する工程と、
前記半導体光活性層を間に挟んで位置する前記第１接続部と、前記第２接続部とを電気接続する工程と、からなることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項２】
絶縁表面を有する基板上に、第１電極層、半導体光活性層及び前記基板より小面積の第２電極層を積層してなる光電変換装置の製造方法であって、
前記絶縁表面上に第１電極層を配置する工程と、
この第１電極層上を含んで前記絶縁表面の略全面に半導体光活性層を形成する工程と、
前記第２電極層が形成される以外の部分に紫外線硬化型樹脂膜を、前記半導体光活性層上に形成する工程と、
前記樹脂膜上を含んで前記絶縁表面の略全面に、前記第２電極層を構成する第２導電膜を形成する工程と、
前記樹脂膜を溶解する溶液にて前記樹脂膜を溶解して除去することによって、前記樹脂膜上に形成された前記第２導電膜をも除去して、前記第２導電層を分割形成する工程と、からなることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光起電力装置及び光電変換装置の製造方法に関し、更に詳しく述べると、半導体光活性層上に形成される電極膜のパタ−ニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光起電力装置において、半導体光活性層上に形成される電極膜パタ−ニング方法に関しては、例えば、特開平４−３３３７９号に開示されている。ここには、基板上に第１電極層、半導体光活性層及び第２電極層を構成する第２導電膜を積層形成した後、所望の第２電極層と同一パターンの樹脂膜を第２導電膜上に形成する。そして、この樹脂膜をレジスト膜として、樹脂膜が形成されない部分から露出する第２導電膜をエッチング除去することによって、所望のパターンの第２電極層にパタ−ニングするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体光活性層上に形成される電極膜のパタ−ニング方法に関して、上記従来例とは異なる容易な方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光起電力装置の製造方法は、第１電極層、半導体光活性層及び第２電極層の積層体からなる複数の発電領域を電気接続した光起電力装置の製造方法であって、絶縁表面を有する基板上に第１接続部を有する第１電極層を分割配置する工程と、この第１電極層上を含んで前記絶縁表面の略全面に半導体光活性層を形成する工程と、前記半導体光活性層上に、隣接する発電領域の前記第１電極層の第１接続部の上まで延在する第２接続部を有する第２電極層が形成される以外の部分に紫外線硬化型樹脂膜を形成する工程と、前記樹脂膜上を含んで前記絶縁表面の略全面に、前記第２電極層を構成する第２導電膜を形成する工程と、前記樹脂膜を溶解する溶液にて前記樹脂膜を溶解して除去することによって、前記樹脂膜上に形成された前記第２導電膜をも除去して、前記第２導電層を分割形成する工程と、前記半導体光活性層を間に挟んで位置する前記第１接続部と、前記第２接続部とを電気接続する工程と、からなることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の光電変換装置の製造方法は、絶縁表面を有する基板上に、第１電極層、半導体光活性層及び前記基板より小面積の第２電極層を積層してなる光電変換装置の製造方法であって、前記絶縁表面上に第１電極層を配置する工程と、この第１電極層上を含んで前記絶縁表面の略全面に半導体光活性層を形成する工程と、前記第２電極層が形成される以外の部分に紫外線硬化型樹脂膜を、前記半導体光活性層上に形成する工程と、前記樹脂膜上を含んで前記絶縁表面の略全面に、前記第２電極層を構成する第２導電膜を形成する工程と、前記樹脂膜を溶解する溶液にて前記樹脂膜を溶解して除去することによって、前記樹脂膜上に形成された前記第２導電膜をも除去して、前記第２導電層を分割形成する工程と、からなることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】
以下に、第１の構造の光起電力装置における本発明の第１実施例である製造方法を、図１〜４を用いて詳細に説明する。
【０００７】
まず、図１において、１はガラス、耐熱プラスチック等から成る透光性の絶縁基板、２ａ〜２ｃは、基板１の長手方向に配列され、後述する第１電極層、半導体光活性層及び第２電極層の積層体で構成される発電領域である。
【０００８】
そして、図１に示す工程において、発電領域２ａ〜２ｃに対応した第１電極層３ａ〜３ｃが分割配置される。第１電極層３ｂ、３ｃの各々は、これらに隣接する発電領域２ａ、２ｂの下側に延在する第１接続部３ｂｅ、３ｃｅを有し、また、第１電極層３ａは、発電領域２ａから下側に延出する出力延出部３ａｔを有している。更には、発電領域２ｃの下側には、第１電極層と同一材料から成る島状出力部３ｃｔが配置される。
【０００９】
ここで、第１電極層３ａ〜３ｃは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）等の透明導電膜（厚さ約０．３〜１．０μｍ）か  らなる。
【００１０】
次に、図２に示す工程においては、第１電極層２ａ〜３ｃ上を含んで基板１の略全面に、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコンゲルマニウム等をｐｎまたはｐｉｎに積層した半導体光活性層４（厚さ約０．３〜１．０μｍ）を形成する。
【００１１】
次に、図３に示す工程では、半導体光活性層４上において、第１電極層３ｂ、３ｃの第１接続部３ｂｅ、３ｃｅの上まで延在する第２接続部５ａｅ、５ｂｅを有する第２電極層５ａ、５ｂが形成される部分、発電領域２ｃに対応した第２電極層５ｃとこれより延出した出力端子６が形成される部分、発電領域２ａの下側で出力端子７が形成される部分以外の領域に、紫外線硬化型樹脂材料をスクリーン印刷法等でパタ−ニング印刷し、紫外線を照射して硬化し約２０μｍの樹脂膜８（図において斜線で示す部分）を形成する。
【００１２】
次の工程（図示なし）において、樹脂膜８上を含んで基板１の略全面に、第２電極層を構成する金属からなる第２導電膜５を形成する。その後、この基板１を、樹脂膜８を溶解できる溶液中に浸して、樹脂膜８を溶解・除去することによって、樹脂膜８上に形成された第２導電膜５をも同時に除去する。これにより、第２接続部５ａｅ、５ｂｅを有する第２電極層５ａ、５ｂ、第２電極層５ｃとこれより延出した出力端子６、出力端子７が分割形成される。
【００１３】
ここで、エッチング溶液としては、紫外線硬化型樹脂膜８を溶解できると共に、第２導電膜が溶解しないエッチング溶液でなくてはならない。例えば、樹脂膜として、互応化学工業（株）のＰＬＡＳ  ＦＩＮＥ  ＰＥＲ−１７３Ｂを用いた場合は、エッチング液としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いる。そして、第２導電膜としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液に溶解しない材料である銅、ニッケル、チタン、タングステン又は銀等が利用できる。
【００１４】
更に、エッチング液として、水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合には、樹脂膜を溶解除去した後、下地の発電領域間に存在するアモルファスシリコン系の半導体光活性層をもハーフエッチング又は全部エッチングすることができ、これにより、発電領域間での漏れ電流を低減でき、良好な特性を得ることができる。
【００１５】
また、樹脂膜として、熱硬化型樹脂を用いて同製造方法で、光起電力装置を製造する比較実験を行ってみた。熱硬化型樹脂材料をスクリーン印刷法でパタ−ニング印刷し、５０℃、１５分間の熱を加えて硬化を行った。この後のエッチング液で熱硬化型樹脂を溶解除去する工程において、熱硬化型樹脂を完全に除去することができず、半導体光活性層上に残留してしまった。この残留した熱硬化型樹脂は、完成した光起電力装置の受光面側から観察でき、外観上好ましくない。そして、この残留する熱硬化型樹脂によって、下地の半導体光活性層をエッチング液でエッチングすることができず、従って、発電領域間の漏れ電流により特性も良くない。加えて、残留した熱硬化樹脂は、長期信頼性においても、水分が付着しやすい等の理由により、悪影響を与える。ここで、熱硬化型樹脂が、半導体光活性層上に残留してしまう理由としては、熱により硬化することにより、樹脂が半導体光活性層に強固に付着するためと考えられる。
【００１６】
次に、図４に示す工程においては、出力端子７、第２接続部５ａｅ、５ｂｅ、出力端子６上に、直線的に発電領域の配列方向に沿って、レーザビームや電子ビーム等のエネルギービームを照射することにより、各々の下に位置する出力延出部３ａｔ、第１電極層の第１接続部３ｂｅ、３ｃｅ、島状出力部３ｃｔと溶着され、電気接続される。これにより、光起電力装置が完成し、各発電領域が直列接続されると共に、出力端子６、７から出力を取り出すことができる。なお、島状出力部３ｃｔは、出力端子６の抵抗を低減する役割をする。また、上記のように第２電極層を形成後溶着により直列接続する方法に代わって、半導体光活性層を形成後に、第１接続部３ｂｅ、３ｃｅ上の半導体光活性層をエネルギービームにより除去し、その後ここに第２接続部５ａｅ、５ｂｅを形成することにより、直列接続する方法を用いてもよい。
【００１７】
一方、第２の構造の光起電力装置における本発明の第２実施例である製造方法を、図５〜８を用いて詳細に説明する。
【００１８】
まず、図５において、１１はガラス、耐熱プラスチック等から成る透光性の絶縁基板、１２ａ〜１２ｃは、基板１の長手方向に配列され、後述する第１電極層、半導体光活性層及び第２電極層の積層体で構成される矩形状の発電領域である。
【００１９】
そして、図５に示す工程において、発電領域１２ａ〜１２ｃに対応した矩形状の第１電極層１３ａ〜１３ｃが分割配置される。第１電極層１３ｂ、１３ｃの各々は、これらに隣接する発電領域１２ａ、１２ｂに臨む左辺側に第１接続部１３ｂｅ、１３ｃｅを有し、また、第１電極層１３ａは、その左辺側に出力延出部１３ａｔを有している。更には、発電領域１２ｃの右側には、第１電極層と同一材料から成る帯状出力部１３ｃｔが配置される。
【００２０】
ここで、第１電極層１３ａ〜１３ｃは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）等の透明導電膜（厚さ約０．３〜１．０μｍ  ）からなる。
【００２１】
次に、図６に示す工程においては、第１電極層１２ａ〜１３ｃ上を含んで基板１１の略全面に、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド、アモルファスシリコンゲルマニウム等をｐｎまたはｐｉｎに積層した半導体光活性層１４（厚さ約０．３〜１．０μｍ）を形成する。
【００２２】
次に、図７に示す工程では、半導体光活性層１４上において、第１電極層１３ｂ、１３ｃの第１接続部１３ｂｅ、１３ｃｅの上まで延在する第２接続部１５ａｅ、１５ｂｅを有する第２電極層１５ａ、１５ｂが形成される部分、発電領域２ｃに対応した第２電極層１５ｃとここより延出した出力端子１６が形成される部分、発電領域１２ａの左側に位置する出力端子１７が形成される部分以外の領域に、紫外線硬化型樹脂材料をスクリーン印刷法等でパタ−ニング印刷し、紫外線を照射して硬化し約２０μｍの樹脂膜１８（図において斜線で示す部分）を形成する。
【００２３】
次の工程（図示なし）において、樹脂膜１８上を含んで基板１１の上方の略全面に、第２電極層を構成する金属からなる第２導電膜１５を形成する。その後、この基板１１を、樹脂膜１８を溶解できる溶液中に浸して、樹脂膜１８を溶解・除去することによって、樹脂膜１８上に形成された第２導電膜５をも同時に除去する。これにより、第２接続部１５ａｅ、１５ｂｅを有する第２電極層１５ａ、１５ｂ、第２電極層１５ｃとここより延出した出力端子１６、出力端子１７が分割形成される。
【００２４】
紫外線硬化型樹脂膜及びエッチング液としては、第１実施例と同様、互応化学工業（株）のＰＬＡＳ  ＦＩＮＥ  ＰＥＲ−１７３Ｂ及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いる。そして、第２導電膜としても、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液に溶解しない材料である銅、ニッケル、チタン、タングステン又は銀等が利用できる。
【００２５】
更に、エッチング液として、水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合には、樹脂膜を溶解除去した後、下地の発電領域間に存在するアモルファスシリコン系の半導体光活性層をもハーフエッチング又は全部エッチングすることができ、これにより、発電領域間での漏れ電流を低減でき、良好な特性を得ることができる。また、熱硬化型樹脂を用いて同製造方法で、光起電力装置を製造する比較実験を行ってみたところ、上述の第１実施例にて説明したことと同じ問題が発生した。
【００２６】
次に、図８に示す工程においては、第２接続部１５ａｅ、１５ｂｅ上に、基板１１の側辺方向に沿って、レーザビームや電子ビーム等のエネルギービームを照射することにより、各々の下に位置する第１電極層の第１接続部１３ｂｅ、１３ｃｅと溶着される。そして、出力端子１７上にも、基板１１の側辺方向に沿って、エネルギービームを照射することにより、これの下に位置する出力延出部１３ａｔと溶着される。また、出力端子１６上にも、基板１１の側辺方向に沿って、エネルギービームを照射することにより、これの下に位置する帯状出力部１３ｃｔと溶着され、帯状出力部１３ｃｔは、出力端子７の抵抗を低減する役割をする。
【００２７】
これにより、光起電力装置が完成し、各発電領域が直列接続されると共に、出力端子１６、１７から出力を取り出すことができる。また、このように第２電極層を形成後溶着により直列接続する方法に代わって、半導体光活性層を形成後に、第１接続部１３ｂｅ、１３ｃｅ上の半導体光活性層をエネルギービームにより除去し、その後ここに第２接続部１５ａｅ、１５ｂｅを形成することにより、直列接続する方法を用いてもよい。
【００２８】
また、上記の両実施例においては、光起電力装置の製造方法を説明したが、本発明を、第１電極層、半導体光活性層及び第２電極層の積層体からなる光電変換装置の第２電極層のパタ−ニングにも用いることができる。
【００２９】
更には、上記の両実施例においては、第２電極層を透明として、この側より光を入射しているが、第１電極層と基板とを透明として、この側より光を入射させてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の製造方法は、以上の説明のように、紫外線硬化型樹脂膜を用いて第２電極層をパタ−ニングしているので、半導体光活性層上にこの樹脂が残留することがなく、従って、完成した光起電力装置の受光面側からの外観、長期信頼性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における第１工程を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施例における第２工程を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施例における第３工程を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施例における第４工程を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施例における第１工程を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施例における第２工程を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施例における第３工程を示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施例における第４工程を示す平面図である。
【符号の説明】
１、１１    基板
２ａ〜２ｃ、１２ａ〜１２ｃ    発電領域
３ａ〜３ｃ、１３ａ〜１３ｃ    第１電極層
３ｂｅ、３ｃｅ、１３ｂｅ、１３ｃｅ    第１接続部
４、１４    半導体光活性層
５ａ〜５ｃ、１５ａ〜１５ｃ    第２電極層
５ａｅ、５ｂｅ、１５ａｅ、１５ｂｅ    第２接続部
８、１８    紫外線硬化型樹脂膜
【図１】
0003588186.tif 000002
【図２】
0003588186.tif 000003
【図３】
0003588186.tif 000004
【図４】
0003588186.tif 000005
【図５】
0003588186.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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