(57)【要約】【課題】本発明の主な目的は、半田電極の接続信頼性を向上させた光起電力装置およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の光起電力装置１では、半田等から成る第２電極部１６の外周端部を、導電ペーストから成る第２電極部１６の外周端部よりも内側に位置させている。具体的には、第１電極部１５の周辺部は絶縁層１４により被覆され、第１電極部１５の中心部付近のみが絶縁層１４から露出している。そして、絶縁層１４に被覆されていない第１電極部１５の中心部の上面に、半田から成る第２電極部１６が形成されている。従って、第１電極部１５の周辺部を被覆する絶縁層１４により、半田から成る第２電極部１６の位置形状が規制される。結果的に、第２電極部１６の外周端部は、第１電極部１５の外周端部よりも内側に位置している。【選択図】図１
2007317840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、前記半導体層を被覆する電極層と、前記電極層に接続する第１電極部と、前記第１電極部に接続され且つ前記第１電極部とは異なる材料から成る第２電極部とを具備し、
前記第２電極部の外周端部を、前記第１電極部の外周端部よりも内側に位置させることを特徴とする光起電力装置。
【請求項２】
透明な材料から成る基板と、前記基板の表面を被覆する透明な導電性材料から成る第１電極層と、前記第１電極層を被覆する半導体層と、前記半導体層を被覆する第２電極層と、前記第２電極層に接続する第１電極部と、前記第１電極部に接続され且つ前記第１電極部とは異なる材料から成る第２電極部とを具備し、
前記第２電極部の外周端部を、前記第１電極部の外周端部よりも内側に位置させることを特徴とする光起電力装置。
【請求項３】
前記第１電極部は導電ペーストであり、前記第２電極部は半田であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光起電力装置。
【請求項４】
前記電極層の表面は、絶縁性材料から成る絶縁層により被覆され、
少なくとも前記第１電極部の周辺部が前記絶縁層により被覆されることで、前記第２電極部の外周端部が、前記第１電極部の外周端部から離間することを特徴とする請求項１記載の光起電力装置。
【請求項５】
前記第２電極層の表面は、絶縁性材料から成る絶縁層により被覆され、
少なくとも前記第１電極部の周辺部が前記絶縁層により被覆されることで、前記第２電極部の外周端部が、前記第１電極部の外周端部から離間することを特徴とする請求項２記載の光起電力装置。
【請求項６】
前記第１電極部が形成される領域の前記第２電極層は、他の領域の前記第２電極層から分離されることを特徴とする請求項２記載の光起電力装置。
【請求項７】
半導体層の両主面を電極層により被覆する工程と、
前記電極層の主面に第１電極部を形成する工程と、
前記電極層の主面および前記第１電極部の周辺部を絶縁層により被覆する工程と、
前記絶縁層から露出する前記第１電極部に、前記第１電極部とは材料が異なる第２電極部を被着し、前記第２電極部の外周端部を、前記第１電極部の外周端部よりも内側に位置させる工程とを具備することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１電極部は導電ペーストであり、前記第２電極部は半田を溶融して形成することを特徴とする請求項７記載の光起電力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力装置およびその製造方法に関し、特に、半田等の導電性接着材から成る外部端子を具備する光起電力装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発電領域として機能する半導体層を有する光半導体装置では、太陽光等の光が照射された半導体層から電力を取り出すために、半田電極等を用いて半導体層と外部リード線等を電気的に接続していた（特許文献１）。
【０００３】
図６（Ａ）を参照して、従来型の光起電力装置１００の構成を説明する。光起電力装置１００は、ガラス等の透明な材料から成る基板１０１と、その基板１０１上に順次堆積された、透明電極層１０２、半導体層１０３、電極層１０４、絶縁層１０５とを具備する。更に、絶縁層１０５を部分的に除去することで開口部が形成され、この開口部には導電ペースト１０６、半田電極１０７が溶着されている。
【０００４】
光起電力装置１００の下方から太陽光等の光線が入射すると、光線は基板１０１および透明電極層１０２を透過して半導体層１０３に到達する。光線が照射されることにより半導体層１０３の両主面に電位が発生する。発生した電位は、上記した導電ペースト１０６および半田電極１０７を経由して、外部に取り出される。
【０００５】
上記した構造の光起電力装置１００の製造方法は次の通りである。先ず、ガラス等の透明な基板１０１を用意し、この基板１０１の上面に順次透明電極層１０２、半導体層１０３、電極層１０４を堆積させる。次に、電極層１０４の上面を、樹脂等の絶縁性材料から成る絶縁層１０５により被覆する。更に、絶縁層１０５に例えば数ミリ角程度の大きさの開口部を設け、この開口部に導電ペースト１０６を付着し、更に、導電ペースト１０６の上面に半田電極１０７を溶着して、外部リード（不図示）を接続する。
【特許文献１】特開平１０−２５６５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した構造の光起電力装置１００では、導電ペースト１０６の周辺端部にて、電極層１０４等が分離してしまう問題が発生していた。
【０００７】
この現象を図６（Ｂ）を参照して説明する。導電ペースト１０６の濡れ性を用いて半田電極１０７は形成されるので、半田電極１０７の外周端部は、導電ペースト１０６の外周端部と略一致している。このことから、２００℃程度以上に加熱溶融して半田電極１０７を形成すると、熱収縮により大きな応力が導電ペースト１０６の外周端部に作用する。図では、この応力を白塗りの矢印にて示している。
【０００８】
上記した応力が発生すると、導電ペースト１０６の外周端部に於いて、基板１０１の上面に形成された各層に亀裂や剥離が発生する。そして、半田電極１０７が形成された部分が、基板１０１から剥離して不良が発生してしまう。
【０００９】
更に、上記した半田電極１０７として鉛フリー半田を用いると、上記した問題が顕在化する。この原因は、鉛共晶半田と比較すると、鉛フリー半田は溶融温度が高く、更に、熱収縮により発生する応力が大きいためである。
【００１０】
本発明は、このような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、半田電極の接続信頼性を向上させた光起電力装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光起電力装置は、半導体層と、前記半導体層を被覆する電極層と、前記電極層に接続する第１電極部と、前記第１電極部に接続され且つ前記第１電極部とは異なる材料から成る第２電極部とを具備し、前記第２電極部の外周端部を、前記第１電極部の外周端部よりも内側に位置させることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の光起電力装置は、透明な材料から成る基板と、前記基板の表面を被覆する透明な導電性材料から成る第１電極層と、前記第１電極層を被覆する半導体層と、前記半導体層を被覆する第２電極層と、前記第２電極層に接続する第１電極部と、前記第１電極部に接続され且つ前記第１電極部とは異なる材料から成る第２電極部とを具備し、前記第２電極部の外周端部を、前記第１電極部の外周端部よりも内側に位置させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光起電力装置の製造方法は、半導体層の両主面を電極層により被覆する工程と、前記電極層の主面に第１電極部を形成する工程と、前記電極層の主面および前記第１電極部の周辺部を絶縁層により被覆する工程と、前記絶縁層から露出する前記第１電極部に、前記第１電極部とは材料が異なる第２電極部を被着し、前記第２電極部の外周端部を、前記第１電極部の外周端部よりも内側に位置させる工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光起電力装置およびその製造方法では、半田等から成る第２電極部の外周端部を、導電ペースト等から成る第１電極部の外周端部よりも内側に位置させた。従って、第２電極部を形成する際の熱収縮による応力が、第１電極部の外周端部に集中しない。このことから、半導体層等の各層が第１電極部の外周端部にて剥離することを抑止することができる。
【００１５】
更に本発明に依れば、上記した熱収縮の程度が大きくなる鉛フリー半田を用いても、熱収縮に伴う応力の集中が抑制されるので、半導体層等の各層の剥離を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照して、本形態の光起電力装置１（太陽電池）の構成を説明する。図１（Ａ）は光起電力装置１を上方から見た平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ’線に於ける断面図である。
【００１７】
図１（Ａ）を参照して、本発明の光起電力装置１は、半導体層が電極層により挟み込まれた構成と成っており、電極領域３３、セル２３〜２５、電極領域３２が形成されている。電極領域３３からはプラス（又はマイナス）の電位が外部に取り出される。電極領域３２からはマイナス（又はプラス）の電位が外部に取り出される。セル２３〜２５は実質的に発電を行う発電領域として機能している。ここでは、紙面上にて左側から、電極領域３３、セル２３、セル２４、セル２５、電極領域３２の順番で直列に接続されている。このように、発電領域を複数のセルに分割して、セル同士を直列に接続することで所定の電圧が得られる。また、上記各セルは、半導体層を挟み込む電極層から成る。
【００１８】
図１（Ｂ）を参照して、光起電力装置１は、基板１０の上面に順次堆積された第１電極層１１、半導体層１２、第２電極層１３および絶縁層１４を具備しており、絶縁層１４を部分的に除去して設けた開口部には、第１電極部１５と第２電極部１６が形成されている。
【００１９】
基板１０は、太陽光等の光線を透過して且つその上面に形成される各層を機械的に支持可能な材料から成る。例えば、厚みが１．１ｍｍ〜１．８ｍｍ程度のガラス板（ソーダガラス）は、基板１０の材料として好適である。基板１０の上面は、不図示のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）により被覆されている。
【００２０】
第１電極層１１は、半導体層１２の電位を取り出す電極層であり、基板１０を透過して外部から入射する光を半導体層１２に到達させるために、透明な導電材料から成る。具体的には、厚みが７５０ｎｍ〜１１５０ｎｍ（例えば９５０ｎｍ程度）の酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化錫（ＳｎＯ２）等の透明電極が、第１電極層１１として採用される。この第１電極層１１は、所定の電圧を得るために、セル同士の間または、セルと電極領域との間で分断されている。
【００２１】
半導体層１２は、第１電極層１１を被覆し、基板１０の上面全域に積層されており、その厚みは３００ｎｍ〜４００ｎｍ（例えば３５０ｎｍ）である。半導体層１２は、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイト、アモルファスシリコンゲルマニウムなどをｐ／ｎ、ｐ／ｉ／ｎ、ｎ／ｐまたはｎ／ｉ／ｐに積層したものである。ここで、多結晶半導体または単結晶半導体を半導体層１２の材料として採用しても良い。
【００２２】
第２電極層１３は、上述した第１電極層１１と対になって半導体層１２から電位を取り出す電極層であり、半導体層１２の上面全域に渡り形成されている。第２電極層１３の材料としては、厚みが３０μｍ〜４０μｍ（例えば３５μｍ）程度のＷ／Ａｌ／Ｔｉ等の金属の積層体が採用される。
【００２３】
第２電極層１３の上面は、エポキシ樹脂等の絶縁性材料から成る絶縁層１４により被覆される。絶縁層１４の厚みは、１０μｍ〜１５μｍ（例えば１２．５μｍ）程度である。
【００２４】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、第１電極層１１の上面には、絶縁ペースト１７Ａ等と、導電ペースト１８Ａ等が部分的に設けられている。
【００２５】
絶縁ペースト１７Ａ等は、セル同士の間または、セルと電極領域との間に設けられている。更に、絶縁ペースト１７は、図１（Ａ）を参照すると、基板１０の周辺部にも設けられる。図１（Ｂ）を参照すると、電極領域３３を挟むように両端に絶縁ペースト１７Ａ、１７Ｂが設けられており、これらの絶縁ペーストの上方に位置する半導体層１２および第２電極層１３は部分的に除去されている。これらのことにより、電極領域３３の内部に位置する半導体層１２および第２電極層１３は、他の領域の半導体層１２および第２電極層１３と分離され、電位を引き出すための領域として機能している。更に、絶縁ペースト１７Ｃは、セル２３の第２電極層１３と、セル２４の第２電極層１３との間に設けられている。上述した絶縁ペースト１７Ａ等は、製造工程に於いてレーザーをストップさせる層として機能しており、この事項は後述する。
【００２６】
導電ペースト１８Ａ等は、電極領域またはセル内部に於いて、第２電極層１３と第１電極層１１とを接続する機能を有する。具体的には、電極領域３３を参照すると、第１電極層１１の上面に導電ペースト１８Ａが設けられており、その上面は半導体層１２を貫通して第２電極層１３と電気的に接続されている。このことにより、電極領域３３内部に於いて、下層の第１電極層１１の電位を、第２電極層１３を経由して外部に取り出すことができる。また、電極領域３３内部の第１電極層１１は、電極領域３３に隣接するセル２３の第１電極層１１と連続している。
【００２７】
更に、セル２３の内部に於いては、導電ペースト１８Ｂが設けられた箇所で、セル２３の第２電極層１３と、隣接するセル２４の第１電極層１１が接続される。セル２４の第１電極層１１は、部分的にセル２３の領域まではみ出して延在している。このように接続することで、隣接するセル２３とセル２４とが直列接続される。この接続構造は、セル２４とセル２５に関しても同様である。
【００２８】
図１（Ｂ）を参照して、電極領域３３内の第２電極層１３の上面には、第１電極部１５および第２電極部１６が形成されている。第１電極部１５は、Ｃｕが混入されたフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂（導電ペースト）から成り、その厚みは３０μｍ〜４０μｍ（例えば３５μｍ）である。矩形に形成される第１電極部１５の幅は例えば、２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。本形態では、第１電極部１５の平面的な大きさは、第１電極部１５の外周端部を第２電極部１６よりも外側に位置させるために、背景技術の導電ペースト１０６よりも若干大きく形成される。
【００２９】
第１電極部１５の外周端部は、絶縁層１４により被覆されている。例えば、第１電極部１５の外周端部から内側に渡って１００μｍ〜５００μｍ程度の領域が、絶縁層１４により被覆されている。その内側に絶縁層１４が設けられていない開口部が形成され、この開口部から第１電極部１５の上面中央部付近が露出している。
【００３０】
第２電極部１６は、半田または鉛フリー半田等の導電性接着材から成り、第１電極部１５の上面に於いて、絶縁層１４に被覆されない中央部付近に設けられている。ここで、第２電極部１６となる半田の組成としては、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ｚｎ／Ｂｉ等が考えられる。第１電極部１５は、半田の濡れ性に優れる導電ペースト（例えばＣｕペースト）であるので、第１電極部１５と第２電極部１６との密着強度は非常に大きい。
【００３１】
図１（Ｃ）を参照して、電極領域３２内の第２電極層１３の上面には、第１電極部２６が形成され、この第１電極部２６の上面には第２電極部２７が溶着されている。ここで、第１電極部２６および第２電極部２７の構成は、上述した第１電極部１５および第２電極部１６と同様である。即ち、第１電極部２６の周辺部は絶縁層１４により被覆され、絶縁層１４により被覆されない第１電極部２６の上面に、半田から成る第２電極部２７が溶着される。
【００３２】
電極領域３２では、隣接するセル２５の第２電極層１３が連続して延在され、この第２電極層１３の上面に、上記した第１電極部２６および第２電極部２７が形成されている。電極領域３２は、電極領域３３とは極性が異なる外部電極として機能している。即ち、電極領域３３がプラスの電極として機能する場合は電極領域３２はマイナスの電極として機能し、電極領域３３がマイナスの電極として機能する場合は電極領域３２はプラスの電極として機能する。更に、電極領域３２では、第１電極層１１の上に導電ペースト１８Ｄが設けられているが、第１電極層１１はセル２５との間で分離されている為に無効部となる。電極領域３３と同様に電極３２に於いても同じく導電ペースト１８Ｄを設けているのは、外観デザイン上の理由による。
【００３３】
本形態では、半田等から成る第２電極部１６の外周端部を、導電ペーストから成る第２電極部１６の外周端部よりも内側に位置させている。具体的には、図１（Ｂ）を参照して、第１電極部１５の周辺部は絶縁層１４により被覆され、第１電極部１５の中心部付近のみが絶縁層１４から露出している。そして、絶縁層１４に被覆されていない第１電極部１５の中心部の上面に、半田から成る第２電極部１６が形成されている。従って、第１電極部１５の周辺部を被覆する絶縁層１４により、半田から成る第２電極部１６の位置形状が規制される。結果的に、第２電極部１６の外周端部は、第１電極部１５の外周端部よりも内側に位置している。換言すると、第２電極部１６の外周端部は、第１電極部１５の外周端部と離間している。
【００３４】
上記構成により、第２電極部１６を溶着する際や使用下に於いて、熱応力が発生しても、その応力は分散されて、第１電極部１５の外周端部に集中しない。従って、背景技術にて発生していた、第１電極部１５の終端部に於ける半導体層等の剥離等の問題を抑制することができる。
【００３５】
例えば、半田から成る第２電極部１６を溶着する際は、３００℃前後の加熱工程が必要とされる。従って、第２電極部１６を溶着するときには、加熱および冷却に伴い、第１電極部１５および第２電極部１６には大きな熱応力が作用する。ここで、両者の外周端部が一致していると、この外周端部に応力が集中して半導体層１２等の剥離が発生する恐れがある。本形態では、上述したように、第２電極部１６の外周端部は第１電極部１５の外周端部よりも内側に位置している。従って、第２電極部１６を溶着する際の応力は、第１電極部１５の外周端部には集中せず、第１電極部１５全体に分散される。結果的に、第１電極部１５の外周端部の下方に位置する第２電極層１３等に作用する応力も低減され、部分的な剥離や亀裂の発生が抑制されている。従って、第１電極部１５付近の接続信頼性が向上されている。
【００３６】
更に、本形態の構成により、使用状況下に於いても第１電極部１５の接続信頼性を向上させることもできる。具体的には、光起電力装置１を負荷と電気的に接続するために、半田である第２電極部１６には不図示の外部リード線等が接続される。従って、不図示の外部リード線により引張応力が第２電極部１６に作用すると、第１電極部１５が第２電極層１３から剥離する恐れがある。本形態では、第１電極部１５の周辺部は絶縁層１４により被覆されているので、第１電極部１５と第２電極層１３との密着強度は向上されている。このことから、不図示の外部リード線により引張応力が作用しても、第１電極部１５の光起電力装置１からの離脱が抑制されている。
【００３７】
更にまた、第１電極部１５および第２電極部１６が形成される電極領域３３は、部分的に他の領域と分離されている状態にある。具体的には、電極領域３３の内部の第２電極層１３および半導体層１２は、他の領域の第２電極層１３および半導体層１２と分離されている。電極領域３３は、下層の第１電極層１１を外部と接続するために、このように他の領域と部分的に分離されている。このことから、電極領域３３は、下層の第１電極層１１が他の領域と連続しているのみであるので、剥離しやすい状況となっている。本形態では、上記した対策を施すことで（即ち第２電極部１６の外周端部を第１電極部１５よりも内側に位置させることで）電極領域３３の第１電極層１１の剥離を抑制している。
【００３８】
次に、図２から図５を参照して、上記した構成の光起電力装置の製造方法を説明する。以下では、アモルファスシリコンから成る半導体層を具備する光起電力装置の製造方法を説明するが、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンから成る光起電力装置の製造方法にも本形態の製造方法は適用可能である。
【００３９】
図２を参照して、先ず、基板１０の上面に成膜された第１電極層１１を各セルに分離する。図２（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図２（Ｂ）は平面図である。
【００４０】
図２（Ａ）を参照して、先ず、厚みが１．１ｍｍ〜１．８ｍｍ程度のガラスから成る基板１０の上面に第１電極層１１を成膜する。実際は、基板１０の上面は不図示の酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）により被覆され、この酸化シリコン膜の上面にＣＶＤ等の周知の成膜技術を用いて、第１電極層１１が成膜される。第１電極層１１の材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化錫（ＳｎＯ２）等の透明電極が採用され、その厚みは７５０ｎｍ〜１１５０ｎｍ（例えば９５０ｎｍ程度）である。
【００４１】
第１電極層１１を基板１０の上面全域に成膜した後は、レーザー１９を用いて第１電極層１１を部分的に除去して、所定の大きさの各領域に分割する。本工程では、レーザー１９として、ＹＡＧレーザーが使用される。
【００４２】
図２（Ｂ）の平面図を参照して、基板１０の上面には、上記したレーザーにより第１電極層１１が除去される切除ライン３０Ａ等が形成されている。図では、切除ライン３０Ａ等を一点鎖線で示している。更に、形成予定の電極領域３３、セル２３、セル２４、セル２５、電極領域３２は各々が点線にて囲まれている。
【００４３】
先ず、切除ライン３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、基板１０の周辺部に於いて第１電極層１１を切除するラインである。紙面上にて、基板１０の上側周辺部、下側周辺部、左側周辺部、右側周辺部に沿って直線的に、切除ライン３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが形成されている。この切除ライン３０Ａ等により実質的に発電領域として機能する部分が囲まれ、それ以外の部分の第１電極層１１は発電領域と絶縁される。従って、発電領域として機能する第１電極層１１は外部と絶縁されて、ショート等の不具合が抑制されている。
【００４４】
切除ライン３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇは、第１電極層１１を部分的に直線的に除去して、各セルの第１電極層１１を分離するために設けられる切除領域である。切除ライン３０Ｅにより、セル２３の第１電極層１１と、セル２４の第１電極層１１が分割される。また、切除ライン３０Ｆによりセル２４の第１電極層１１と、セル２５の第１電極層１１が分離される。更に、切除ライン３０Ｇにより、セル２５と電極領域３２の第１電極層１１が分離される。なお、電極領域３３とセル２３とは、電位を外部に取り出すため導通している必要があるので、両者の間に切除ラインは設けられない。
【００４５】
図３を参照して、次に、基板１０の上方に更に半導体層等を堆積させる。図３（Ａ）は本工程に於ける基板１０の平面図であり、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は本工程を示す断面図である。ここで、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。
【００４６】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して、先ず、基板１０の所定の領域に、スクリーン印刷技術を用いて、絶縁ペースト１７Ａ等および導電ペースト１８Ａ等を形成する。図３（Ａ）を参照すると、基板１０の外周端部付近および各セル同士の間には、絶縁ペースト１７が塗布される。そして、各電極領域および各セルの内部には、導電ペースト１８Ａ等が塗布される。ここで、絶縁ペースト１７はガラスを主成分とする材料から成り、後の工程にて上方から照射されるレーザーを遮断して、第１電極層１１を保護する機能を有する。導電ペースト１８Ａ等は、Ａｇ粉とガラスを混合させた材料から成り、導電性を有している。導電ペースト１８Ａ等は、後の工程にて、半導体層を貫通して第１電極層と第２電極層とを導通させる部位の一部として機能する。また、上記した絶縁ペーストおよび導電ペーストは、塗布された後に、４５０℃〜５００℃程度に焼成して固化される。
【００４７】
導電ペースト１８Ａ等に関して詳述すると、電極領域３３の略全面は導電ペースト１８Ａにより被覆される。また、セル２３、２４では、右側の側面に沿って導電ペースト１８Ｂ、１８Ｃが塗布される。この導電ペースト１８Ｂ、１８Ｃが塗布された領域は、セル同士を直列に接続するための領域として機能する。更に、電極領域３２の略全面は、導電ペースト１８Ｄにより被覆される。
【００４８】
図３（Ｃ）を参照して、次に、第１電極層１１等が被覆されるように、半導体層１２および第２電極層１３を順次成膜する。半導体層１２は例えば、厚みが３００ｎｍ〜４００ｎｍのアモルファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイト、アモルファスシリコンゲルマニウム等から成る。半導体層１２は、この半導体材料をｐ／ｎ、ｐ／ｉ／ｎ、ｎ／ｐまたはｎ／ｉ／ｐに積層して成膜される。ここで、アモルファスシリコン等に替えて、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを半導体層１２として採用しても良い。
【００４９】
第２電極層１３は、半導体層１２の上面に形成され、Ｗ／Ａｌ／Ｔｉを順次堆積して成膜される。第２電極層１３の厚みは、１０μｍ〜１５μｍ（例えば１２．５μｍ）程度である。
【００５０】
上述した半導体層１２および第２電極層１３は、基板１０の全面に渡って成膜される。
【００５１】
図４を参照して、レーザーを照射することにより、第２電極層１３および半導体層１２を部分的に除去して、各セルの半導体層１２および第２電極層１３を分離する。図４（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。
【００５２】
本工程では、ＹＡＧレーザーによるレーザー照射を、基板１０の一側辺から対向する側辺まで（紙面上では上側終端部から下側終端部まで）直線的に走査して行っている。このレーザー照射により、第２電極層１３および半導体層１２が除去されて、切除ライン３１Ａ〜３１Ｈが形成される。また、切除ライン３１Ａ、３１Ｃ、３１Ｅ、３１Ｇは、絶縁ペースト１７が設けられた領域に形成され、セル同士の第２電極層１３と半導体層１２を分離するために設けられている。それに対して、切除ライン３１Ｂ、３１Ｄ、３１Ｆ、３１Ｈは、導電ペースト１８Ａ等が設けられた領域に形成され、第２電極層１３と第１電極層１１とを、半導体層１２を貫通して接続するために設けられる。
【００５３】
図４（Ｂ）を参照して、本工程を詳述すると、ＹＡＧレーザー２０を上方から照射して、第２電極層１３および半導体層１２を厚み方向に除去している。例えば、電極領域３３の左側端部には絶縁ペースト１７Ａが配置されている。絶縁ペースト１７Ａの上方からレーザー２０を照射すると、第２電極層１３および半導体層１２が除去される。そして、レーザー２０による除去は絶縁ペースト１７Ａでストップする。即ち、絶縁ペースト１７Ａは、レーザー２０の進行を阻むストッパー層として機能している。絶縁ペースト１７Ａのこのような作用により、本工程で用いるレーザー２０は第１電極層１１まで到達しない。また、本工程のレーザー照射により、照射された部分の第２電極層１３が溶出して、レーザー２０により形成された溝に流入することも考えられる。このような現象が発生しても、本形態では、レーザー２０により除去が行われる場所に絶縁ペースト１７Ａを設けているので、溶出した第２電極層１３は第１電極層１１まで到達しない。
【００５４】
レーザー２０が第１電極層１１まで到達すると、不必要な箇所で第２電極層１３と第１電極層１１とが導通してしまいショート等の不具合が発生する恐れがある。本形態では、絶縁ペースト１７Ａにより、レーザー２０が第１電極層１１に到達する前に遮断されるので、この不具合が回避される。
【００５５】
絶縁ペースト１７Ｂ、１７Ｃが設けられた箇所に於いても、上方の第２電極層１３および半導体層１２が、レーザー２０により上記と同様に除去される。ここでも、絶縁ペースト１７Ｂ、１７Ｃは、レーザー２０の進行を所定の箇所でストップさせる機能を有している。
【００５６】
一方、導電ペースト１８Ａが設けられた箇所では、上方からレーザー２０が照射されて、第２電極層１３および半導体層１２が部分的に除去される。この除去と同時に、レーザー２０が照射された部分の第２電極層１３が溶解し、溶解した導電材料がレーザー２０により削孔された部分に流入して、接続部２８が形成される。この接続部２８により、電極領域３３の内部に於いて、第１電極層１１と第２電極層１３とが半導体層１２を貫通して接続される。
【００５７】
電極領域３３は、上記したレーザー２０による除去および溶着を行うことで、太陽電池としては機能せず、電位を外部に取り出す電極的な機能を有する部位となる。即ち、電極領域３３では、絶縁ペースト１７Ａ、１７Ｂの上方の半導体層１２、第２電極層１３を除去している（図４（Ａ）に示す切除ライン３１Ａ、３１Ｃを設けている。）。このことにより、電極領域３３内部の半導体層１２および第２電極層１３は、他の領域の半導体層１２および第２電極層１３と絶縁される。特に、切除ライン３１Ｃが設けられた箇所にて、電極領域３３の半導体層１２および第２電極層１３は、セル２３の半導体層１２および第２電極層１３と分離される。
【００５８】
一方、セル２３の第１電極層１１は、電極領域３３まで連続して延在している。そして、電極領域３３では、導電ペースト１８Ａおよび接続部２８を介して第１電極層１１は第２電極層１３と接続される。従って、電極領域３３を経由してセル２３は外部と接続可能となる。具体的な経路は、セル２３の第１電極層１１→電極領域３３の第１電極層１１→導電ペースト１８Ａ→接続部２８→電極領域３３の第２電極層１３となる。
【００５９】
セル２３の右端では、導電ペースト１８Ｂを設け、その上方にレーザー２０の照射により接続部２９を設けている。このことにより、セル２３の第２電極層１３と、セル２４の第１電極層１１が電気的に接続される。この接続構造は、セル２４とセル２５に関しても同様である。また、セル２５と電極領域３２に関しては、上記した切除ラインは設けられない。即ち、セル２５と電極領域３２とでは、第２電極層１３と半導体層１２が連続している。
【００６０】
図５を参照して次に、第２電極層１３の上面に絶縁層１４、第１電極部１５、第２電極部１６を形成する。図５の各図は、本工程を示す断面図である。
【００６１】
図５（Ａ）を参照して、電極領域３３の第２電極層１３の上面に、第１電極部１５を形成する。第１電極部１５は、Ｃｕ等の導電性材料から成る微粒子が混入されたフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂（導電ペースト）から成る。第１電極部１５は、スクリーン印刷等により第２電極層１３の上面に塗布されたペーストを熱硬化させることで形成される。第１電極部１５の平面的な大きさは例えば２ｍｍ〜４ｍｍ角程度の矩形であり、厚みは、３０μｍ〜４０μｍ程度である。
【００６２】
図５（Ｂ）を参照して、次に、第２電極層１３および第１電極部１５の周辺部が覆われるように、絶縁層１４を設ける。絶縁層１４は、樹脂材料等の絶縁性を有する材料から成り、厚みは１０μｍ〜１５μｍ程度である。具体的な絶縁層１４の製造方法は、第１電極部１５の上面を露出するようにマスクキングされたスクリーン版を用いて、第２電極層１３及び第１電極部１５の周辺部に絶縁層１４を塗布する。結果的に、第１電極部１５の周辺部が絶縁層１４により覆われる構成が得られる。例えば、第１電極部１５は、外周端部から１００μｍ〜５００μｍ程度の領域（Ｗ１）が絶縁層１４により被覆される。
【００６３】
図５（Ｃ）を参照して、次に、半田から成る第２電極部１６を、第１電極部１５の上面に溶着する。具体的には、フラックスと半田粉とが混ぜ合わされた半田ペーストや、フラックス入り糸半田を用いて加熱溶融することで第２電極部１６が溶着される。第２電極部１６によりリード線２２が光起電力装置に電気的に接続される。上述したように、第１電極部１５の周辺部は絶縁層１４により被覆され、絶縁層１４に設けた開口部から第１電極部１５の中心部付近の上面が露出している。従って、この開口部に形成される第２電極部１６の外周端部は、第１電極部１５の外周端部よりも内側に位置している。また、このような構造の第１電極部および第２電極部は、図１に示す電極領域３２にも形成される。
【００６４】
上記のことから、第２電極部１６の溶着に伴い熱応力が発生しても、第１電極部１５の終端部に於いて、第１電極層１１等の剥離や亀裂の発生等の問題が抑制される。具体的には、第１電極層１１、半導体層１２および第２電極層１３は、厚みが数百ｎｍの薄膜であるので、それらの層の機械的強度は非常に弱い。また、電極領域３３の周辺部の第２電極層１３および半導体層１２は上記したレーザー加工により除去されている。これらのことにより、第１電極部１５の外周端部に於いては、第１電極層１１等の膜厚の薄い材料に剥離等が発生しやすい条件と成っている。
【００６５】
本形態では、第２電極部１６の外周端部を、第１電極部１５の外周端部よりも内側に設けた。即ち、第２電極部１６の外周端部と、第１電極部１５の外周端部とは重畳していない。このことにより、第２電極部１６の溶着作業に伴い熱応力が作用しても、その熱応力は、比較的広い第１電極部１５により緩和される。従って、第１電極層１１等の各層に作用する熱応力も低減され、第１電極層１１等の剥離や亀裂の発生は抑制されている。
【００６６】
更に、第２電極部１６の材料として、鉛フリー半田を用いると、第２電極部１６を溶融する際の温度が高くなり、更に鉛フリー半田自体が脆い材料であるので、上記した熱応力が大きくなる傾向にある。本形態では、上述した方法により第１電極部１５の周辺部に応力が集中することを抑制したので、鉛フリー半田を用いた場合でも、半導体層１２の剥離等の問題を回避できる。
【００６７】
以上の工程により、図１に構成を示す光起電力装置１が製造される。
【００６８】
上記の説明では、光起電力装置を一例に実施形態を説明したが、本形態は他の装置にも適用可能である。例えば、本形態は、液晶ディスプレイ等のフラットディスプレイに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の光起電力装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の光起電力装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の光起電力装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図４】本発明の光起電力装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図５】本発明の光起電力装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は断面図である。
【図６】従来の光起電力装置の構造を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１                光起電力装置
１０              基板
１１              第１電極層
１２              半導体層
１３              第２電極層
１４              絶縁層
１５              第１電極部
１６              第２電極部
１７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ    絶縁ペースト
１８Ａ、１８Ｂ    導電ペースト
１９、２０        レーザー
２２              リード線
２３、２４、２５  セル
２６              第１電極部
２７              第２電極部
２８、２９        接続部
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ    切除ライン
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ、３１Ｇ、３１Ｈ    切除ライン
３２              電極領域
３３              電極領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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