(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面を有する基板上の発電領域に、第１電極層、半導体光活性層及び透明導電層を積層した光起電力装置の製造方法であって、
前記絶縁表面上に前記第１電極層及び前記半導体光活性層を形成する工程と、
前記半導体光活性層を含んで前記絶縁表面上の略全面に、前記透明導電層を構成する透明電極膜を形成する工程と、
可視光を透過し紫外光を透過しないパターニングされた透光性保護膜を、マスキング材料として、前記発電領域の前記透明導電膜の上に、配置する工程と、
前記基板上の略全面に、紫外光レーザ光を照射して、前記透光性保護膜にてマスキングされていない部分の前記透明導電膜を除去して前記透明導電層を形成する工程と、
前記透光性保護膜を残し、前記透明導電膜を除去した５０μｍより広い分割溝の部分において、保護部材を配置する工程と、
を備え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の発電領域に、第１電極層、半導体光活性層及び透明導電層を積層した光起電力装置の製造方法であって、
前記絶縁表面上に前記第１電極層及び前記半導体光活性層を形成する工程と、  前記半導体光活性層を含んで前記絶縁表面上の略全面に、前記透明導電層を構成する透明電極膜を形成する工程と、
可視光を透過し紫外光を透過しないパターニングされた透光性保護膜を、マスキング材料として、前記発電領域の前記透明導電膜の上に、配置する工程と、
前記基板上の略全面に、シートビーム状の紫外光レーザ光を照射して、前記透光性保護膜にてマスキングされていない部分の前記透明導電膜を除去して前記透明導電層を形成する工程と、
前記絶面表面上の前記透明導電膜を除去した５０μｍより広い分割溝の部分に、保護部材を配置する工程と、
を備えることを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【請求項３】
前記透光性保護膜が、ポリエチレンテレフタレート樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２の光起電力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光起電力装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光起電力装置の製造方法が、特開平１０−１０７３０５号公報に開示されている。
【０００３】
この製造方法は、絶縁基板上の略全面に、第1電極膜、半導体光活性膜、透明導電膜を形成した後、スポット状のレーザビームを走査して分割溝を形成することにより、所望の複数発電領域に対応した積層体を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の光起電力装置においては、更に、信頼性を向上させるために、その表面側に、保護膜を配置する必要があった。
【０００５】
また、レーザビームにより発電領域を分割した分割溝の幅が約５０〜１００μｍであり、上記のように保護膜を配置した場合においては、長期間の使用あるいは信頼性テストにおいては、この溝において、保護膜が剥離して、水分が侵入することがあった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するために成されたものであり、信頼性の良好で製造が容易な光起電力装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、
絶縁表面を有する基板上の発電領域に、第1電極層、半導体光活性層及び透明導電層を積層した光起電力装置の製造方法であって、
前記絶縁表面上に前記第1電極層及び前記半導体光活性層を形成する工程と、前記半導体光活性層を含んで前記絶縁表面上の略全面に、前記透明導電層を構成する透明電極膜を形成する工程と、
可視光を透過し紫外光を透過しないパターニングされた透光性保護膜を、マスキング材料として、前記発電領域の前記透明導電膜の上に、配置する工程と、
前記基板上の略全面に、紫外光レーザ光を照射して、前記透光性保護膜にてマスキングされていない部分の前記透明導電膜を除去して前記透明導電層を形成する工程とを備え、
上記工程後、前記透光性保護膜を残したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の光起電力装置の製造方法は、絶縁表面を有する基板上の発電領域に、第1電極層、半導体光活性層及び透明導電層を積層した光起電力装置の製造方法であって、
前記絶縁表面上に前記第1電極層及び前記半導体光活性層を形成する工程と、前記半導体光活性層を含んで前記絶縁表面上の略全面に、前記透明導電層を構成する透明電極膜を形成する工程と、
可視光を透過し紫外光を透過しないパターニングされた透光性保護膜を、マスキング材料として、前記発電領域の前記透明導電膜の上に、配置する工程と、
前記基板上の略全面に、紫外光レーザ光を照射して、前記透光性保護膜にてマスキングされていない部分の前記透明導電膜を除去して前記透明導電層を形成する工程と、
前記絶面表面上の前記透明導電膜を除去した部分において、保護部材を配置する工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明である製造方法の一実施例を、図１〜９を用いて詳細に説明する。
【００１０】
まず、図１は、本実施例に用いる基板１０を表し、図１（ａ）に示されるように、基板１０は、矩形状の可撓性を有するステンレスやアルミニウム等の金属シートとこの上に形成されたポリイミド等の絶縁樹脂膜からなる基板、又は、ポリイミド等の樹脂からなるフィルムの基板であり、透光性でも、非透光性でもよい。図1（ａ）において、一点鎖線で囲まれた１１、１１・・・は、各々、光起電力装置が形成される基板領域である。図１（ｂ）は、基板１０の左下コーナー近傍を示し、２点鎖線でで区分されたＡ〜Ｄは、後述する第１電極層、半導体光活性層及び透明電極層の積層体で構成される発電領域である。また、ＡＴは正極端子領域、ＤＴは負極端子領域である。
【００１１】
以下の図２〜９に示す工程においては、基板１０の左下コーナー近傍の光起電力装置の製造方法を開示し、他の光起電力装置の製造方法はこれと同一なため、説明を省略する。
【００１２】
図２に示す工程において、発電領域Ａ〜Ｄに対応した第１電極層２０ａ〜２０ｄが分割配置される。これら第１電極層２０ａ〜２０ｄは、各々中心角が略９０°の扇形の形を有し、これらは相互の間に所定間隔を隔てて全体として円形をなすように配置されている。更に、第１電極層２０ａ〜２０ｃの各々は、これらに隣接する発電領域Ｂ〜Ｄの外方に延在する接続部２０ａｅ、２０ｂｅ、２０ｃｅを有している。ここで、第１電極層２０ａ〜２０ｄは、厚さ約０．１〜１．０μｍで、タングステン、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅等の金属膜からなる。また、負極端子領域ＤＴにおいては、第1電極層２０ｄが延出して配置される。一方、正極端子領域ＡＴにおいては、第1電極層は配置されない。
【００１３】
次に、図３の工程において、基板１０上の略全面に、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３０（厚さ約０．３〜１．０μｍ）を形成する。その後、半導体光活性層３０上の略全面に、後述する透明電極層を構成する透明電極膜４０を形成する。この透明導電膜４０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。
【００１４】
そして、第1電極層の接続部２０ａｅ、２０ｂｅ、２０ｃｅ上に位置する透明導電膜４０上より、ＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を、基板１０の辺に沿って、直線的に走査して、第1電極層の接続部２０ａｅ、２０ｂｅ、２０ｃｅと透明導電膜４０とを、各々、溶着して電気接続する。溶着された部分は、直径約５０〜８０μmのスポット形状である。ここで、基板１０上において、図１で説明した基板領域１１、１１・・・の位置に、本実施例の製造途中の光起電力装置が配置されることになるので、上述の如くＹＡＧレーザ光を直線的に走査することにより、他の製造途中の光起電力装置においても、第1電極層の接続部と透明導電膜４０とが電気接続される。ここにおいては、ＹＡＧレーザ光を直線的に走査しているが、これに代わって、第1電極層の接続部２０ａｅ、２０ｂｅ、２０ｃｅ上にのみ、スポット照射が可能なレーザ装置を用いて、溶着して電気接続することもできる。
【００１５】
次に、図４に示す工程において、透明導電膜４０上において、正極端子領域ＡＴに導電ペースト端子５０ａ、負極端子領域ＤＴに導電ペースト端子５０ｄを、各々、形成する。これら導電ペースト端子５０ａ、５０ｄは、次のようなスクリーン印刷方法を数回繰り返すことにより、トータル膜厚約２０〜６０μｍに形成されたものである。この導電性ペーストは、ポリイミド、フェノール又はエポキシ系のバインダーに銀、ニッケル又はアルミニウム等の粉末を含むもので、スクリーン印刷によりパターニングされた後、１５０℃で乾燥され、1回の印刷、乾燥で高さ約１０〜２０μｍに形成される。また、印刷条件、材料等を適宜変更することにより、１回のスクリーン印刷で、所望の膜厚約２０〜６０μｍを得ることも可能である。
【００１６】
次に、透明導電膜４０上、各発電領域Ａ〜Ｄに対応した形状の可視光を透過し紫外光を透過しない透光性保護膜６０ａ〜６０ｄを配置する。また、端子領域ＡＴにおいては、透光性保護膜６０ａが延長して存在しており、更に、端子領域ＤＴにおいては、透光性保護膜６０ｄとは分離して、略円形の透光性保護膜６０ｄｔが配置される。この透光保護膜は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂の原材料をスクリーン印刷してパターニングされ、熱乾燥して形成される（膜厚約３〜６μｍ）。ここで、各透光性保護膜の間は、約０．２ｍｍ以上にすることが望ましく、実施例では、約０．４mmに設定した。
【００１７】
次に、図５に示す工程においては、基板１０上の略全面に、シートビーム状の紫外光レーザ光であるエキシマレーザ光（ＫｒＦレーザ光）を走査することにより、基板１０上の略全面にエキシマレーザ光を照射する。
【００１８】
この工程により、可視光を透過し紫外光を透過しない透光性保護膜６０ａ〜６０ｄ、６０ｄｔに覆われていない、露出した透明導電膜４０が除去される。これにより、透光性保護膜６０ａ〜６０ｄ、６０ｄｔの各々に対応した透明導電層４０ａ〜４０ｄ、４０ｄｔが形成される。ここで、エキシマレーザ光の条件は、露出する透明導電膜４０が十分除去できるように、走査スピード、シートビームの幅等を考慮して、決定される。実施例では、透明導電膜４０が７００ÅのＩＴＯを用いて、ＫｒＦレーザ光の条件を、出力１．０〜１．６J／パルス、シート長１５０ｍｍ、シート幅０．４ｍｍ、３０Hzのパルス、走査スピード１２ｍｍ／秒として、露出する透明導電膜４０であるＩＴＯを十分に除去できた。
【００１９】
ここで、本実施例に採用できる透光性保護膜の材質について検討を行った結果、アクリル樹脂では、エキシマレーザ光（ＫｒＦレーザ光）がアクリル樹脂を透過して発電領域にダメージを与え出力特性が低下した。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂においては、膜厚約３μｍ以上においては、発電領域にダメージはないが、約３μｍ未満においては、発電領域にダメージを与え出力特性が低下することを確認した。
【００２０】
そして、これら透明導電層４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、第１電極層の接続部２０ａｅ、２０ｂｅ、２０ｃｅと半導体光活性層３０を挟んで対向する接続部４０ｂｅ、４０ｃｅ、４０ｄｅを有し、各々、隣接する第1電極層と電気接続されている。
【００２１】
次に、図６に示す工程においては、発電領域Ａ〜Ｄの外周部、各発電領域間、端子領域ＡＴ、ＤＴ上に、保護部材７０、７１、７０ａｔ、７０ｄｔを、スクリーン印刷法を用いて、配置する。この樹脂部材の材料として、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等が利用でき、膜厚約２〜１０μｍに形成される。なお、保護部材は、透明または着色したものが利用でき、茶色に着色された保護部材を利用するなら、アモルファスシリコンの半導体光活性層３０と同系色となり、光起電力装置の受光面での色のコントラストが少なくなるので、これを時計の電源として利用したとき等に、外観を良好にすることができる。
【００２２】
次に、図７に示す工程において、基板１０の表面上及び裏面上全面に、フィルム状の透明な表面側保護フィルム８１、裏面側保護フィルム８２を形成する。これらの保護フィルム８１、８２は、ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）、フッ素樹脂材料等からなる厚さ約２５〜１０００μｍのフィルム体であり、エチレン−酢酸ビニル共重合体（＝ＥＶＡ）等の熱可塑性樹脂からなる接着層８３、８４（厚み約２０〜１００μｍ）が片面に被着されており、熱ローラ間を通過させることによって、表面側保護フィルム８１、裏面側保護フィルム８２を同時にラミネ−トして形成する。また、このラミネート法に代わって、加熱しながら真空中で圧着する真空熱圧着法を用いて形成してもよい。そして、接着層としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（＝ＥＶＡ）、ポリビニルブチラ−ル（＝ＰＶＢ）等を利用することができる。
【００２３】
次に、裏面側保護フィルム８２側より、導電ペースト端子５０ａ、５０ｄに至る円形の開口８５ａ、８５ｄ（直径約１〜２ｍｍ）を設ける。よって、開口８５ａ、８５ｄ内において、導電ペースト端子５０ａ、５０ｄの裏面側が露出することになる。開口８５ａ、８５ｄを設ける方法については、円周状の刃型にて打ち抜く方法（トムソンタイプカッター）を用いて、打ち抜き時に刃型の先端が導電ペースト端子５０ａ、５０ｄに到達し、少し導電ペースト端子５０ａ、５０ｄに食い込む程度に、刃型のストロークを調整する。このような打ち抜き方法においては、刃型のストロークを約１０μｍ単位で調整でき、上述のように導電ペースト端子５０ａ、５０ｄのトータル膜厚が約２０〜６０μｍであるので、刃型が導電ペースト端子５０ａ、５０ｄを貫通せず、食い込む程度に刃型のストロークを調節することにより、この工程での大量生産時のばらつき（つまり、あるものは刃型が導電ペースト端子５０ａ、５０ｄに到達しなかったり、またあるものは刃型が出力端子を貫通することが発生すること）を吸収して、図７に示すように、開口８５ａ、８５ｄを設けることができる。また、開口８５ａ、８５ｄの形状、つまり、刃型の形状については、円周状に限らず、四角形等の多角形等の周状のものが利用できる。
【００２４】
また、打ち抜く部分（＝開口８５ａ、８５ｄ部分）において、透明導電膜４０と導電ペースト端子５０ａ、５０ｄとの密着力は、比較的小さい。また、導電ペースト端子５０ａ、５０ｄと透光性保護膜６０との密着力は、導電ペースト端子５０ａ、５０ｄが粉末を含むのでその表面が凹凸でこの上に透光性保護膜６０を配置するため、比較的大きい。従って、導電ペースト端子５０ａ、５０ｄと透明導電膜４０との界面で容易に剥離して、打ち抜く部分の残留積層体（詳細には、透明導電膜４０、半導体光活性層３０、基板１０、接着剤８４及び裏面側保護フィルム８２等からなる積層体）を容易に取り除くことができる。
【００２５】
そして、図８に示す工程において、裏面側より、開口８５ａ、８５ｄ内部に導電性ペーストからなる導電部材５２を配置する。
【００２６】
この後、図９に示す工程において、発電領域Ａ〜Ｄの外周部に配置された樹脂部材７０の外周近傍にて、本実施例の光起電力装置をトムソンタイプカッター法等により打ち抜くことにより、基板１０より、個々の光起電力装置を完成することができる。同時に、光起電力装置の中央部の開穴１２を打ち抜くことにより、この光起電力装置が時計用の電源として用いられるとき、時計の針の軸が通る開穴として利用できる。
【００２７】
以上の本実施例においては、透光性保護膜が透明導電膜をパターニングするためのマスキング材料として利用できると共に、この透光性保護膜を取り除くことなく残したので光起電力装置の保護膜としても利用できるので、光起電力装置の信頼性が向上する。
【００２８】
透光性保護膜にてマスキングされず透明導電膜が除去される部分は、従来の技術で説明したスポット状のレーザビームを走査して少なくとも透明導電膜を除去、分割した場合の分割溝（幅約５０〜１００μｍ）に比べて、広い領域となるので、この部分に配置される保護部材は十分に半導体光活層に密着することができるので、長期間の使用あるいは信頼性テストにおいては、この部分で保護部材が剥離し、水分が侵入することは少ない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の光起電力装置の製造方法は、以上の構成であり、紫外光レーザ光を照射して、可視光を透過し紫外光を透過しないパターニングされた透光性保護膜にてマスキングされていない部分の透明導電膜を除去しているので、透光性保護膜が透明導電膜をパターニングするためのマスキング材料として利用できると共に、この透光性保護膜を取り除くことなく残したので光起電力装置の保護膜としても利用できるので、光起電力装置の信頼性が向上する。
【００３０】
また、透光性保護膜にてマスキングされず透明導電膜が除去される部分は、従来の技術で説明したスポット状のレーザビームを走査して少なくとも透明導電膜を除去、分割した場合の分割溝（幅約５０〜１００μｍ）に比べて、広い領域となるので、この部分に配置される保護部材は十分に半導体光活層に密着することができるので、長期間の使用あるいは信頼性テストにおいては、この部分で保護部材が剥離し、水分が侵入することは少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる基板を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施例における第１工程を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施例における第２工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の一実施例における第３工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の一実施例における第４工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の一実施例における第５工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】本発明の一実施例における第６工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】本発明の一実施例における第７工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明の一実施例における第８工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｄ  発電領域
１０  基板
２０ａ〜２０ｄ  第１電極層
３０  半導体光活性層
４０  透明導電膜
４０ａ〜４０ｄ  透明導電層
６０ａ〜６０ｄ  透光性保護膜
【図１】
0004090168.tif 000002
【図２】
0004090168.tif 000003
【図３】
0004090168.tif 000004
【図４】
0004090168.tif 000005
【図５】
0004090168.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004090168.tif 000008
【図８】
0004090168.tif 000009
【図９】
0004090168.tif 000010