(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に金属電極をパターン状に形成した後、当該基材上であってアモルファスシリコン層を除去する部分に酸化マグネシウムからなる層を部分的に形成した後、当該酸化マグネシウム層上を含む全面にアモルファスシリコン薄膜を堆積させ、アモルファスシリコンに含まれる水素により還元されて脆弱化した酸化マグネシウム層部分を除去することによりアモルファスシリコン層をパターン形成する工程を含むことを特徴とする薄膜太陽電池セルパターンの形成法。
【請求項２】
多価アルコールまたはその誘導体と結合したマグネシウム水酸化物の微粒子を、少なくとも１個の水酸基を有する有機化合物を含む有機溶媒中に分散させてなるゾル溶液を金属電極パターンが形成された基材上に塗布して乾燥し酸化マグネシウムからなる層を部分的に形成した後、当該酸化マグネシウム層上を含む全面にアモルファスシリコン薄膜を堆積させ、アモルファスシリコンに含まれる水素により還元されて脆弱化した酸化マグネシウム層部分を除去することによりアモルファスシリコン層をパターン形成する工程を含むことを特徴とする薄膜太陽電池セルパターンの形成法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜太陽電池のパターニング工程に関する発明である。太陽電池の普及促進に伴い、太陽電池の低コスト化の要求が高まっている。このため、薄膜太陽電池生産工程の一つであるセルパターニングの生産コストの低減が重要になっている。薄膜太陽電池セルのパターニング法として、レーザーパターニング、化学エッチング等の方法があるが、いずれも生産コストが高い。
これに対し、本発明は酸化マグネシウムを印刷法により金属電極上に塗布し、その上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を堆積させることにより、酸化マグネシウムがａ−Ｓｉ：Ｈの水素により還元され簡単に剥離可能となる特性を利用してパターン形成するため、マスク製造やマスク交換作業を必要とせず生産コストの低減に有利である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池を構成する半導体材料としては、シリコン半導体が主流となっている。しかし、実用化されているシリコン半導体の多くは単結晶であるため、大面積化が困難である。また、単結晶であるため高価であり製造コストが高く発電コストが割高となってしまう等の問題がある。
一方、アモルファスシリコンを使用した薄膜太陽電池は可視域での吸収係数が大きく発電コスト低減を望める太陽電池として注目されている。最も実用的な構成としては、例えば基板上に第１の電極を形成した上に、ｎ層、ｉ層、ｐ層の順に光起電力発生層を形成した後、第２の電極を設ける構成が取られる。これらの太陽電池の基板としては、導電性の金属材料またはガラス、プラスチックフィルム等の絶縁性の基板を使用することができる。
【０００３】
図４は、従来法による薄膜太陽電池製造プロセスを示す断面図である。
まず、図４（Ａ）のように、ガラスやプラスチックフィルムのような基材２１を準備する。次いで、基材上に第１の電極を形成するために蒸着、スパッタリング等により金属電極層２２となる金属薄膜を成膜する（図４（Ｂ））。金属材料としては導電性のものであればよく、アルミ、銅、クロム、銀等が用いられる。金属薄膜を電極パターン形状にパターン形成するために、当該金属薄膜上に感光性レジスト材料を塗布して、プリベーク、マスクアライメント、フォトマスク露光、現像処理を行い（図４（Ｃ））、ポストベークして、レジスト膜２３を形成する。次に、レジスト膜を介して金属薄膜のエッチングを行う（図４（Ｄ））。エッチングは通常塩化第２鉄等による化学エッチングが採用されるが、レーザーによるパターニングを採用することもできる。その後、レジスト膜２３を剥離すれば、基材上には金属電極パターンが形成されている（図４（Ｅ））。
通常、このレジスト材料の塗布から、露光、現像、エッチング、レジスト剥離の一連の工程を「パターニング」といっている。
【０００４】
次に、金属電極層２２上にアモルファスシリコン層２４を、ｎ型、ｉ型、ｐ型の順に３層積層して形成し、再び感光性レジスト材料を塗布してアモルファスシリコン層のパターニングを行う（図４（Ｆ））。シリコン層の上に上部電極となる透明導電膜２５を形成した後、再びパターニングを行って透明電極パターンの形成を行う（図４（Ｇ））。最後にパッシベーション膜２６を成膜して薄膜太陽電池セルパターンが完成する（図４（Ｈ））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来法による薄膜太陽電池の化学的エッチングによる製法では「パターニング」を繰り返して行う必要があり、太陽電池の製造コストを高くしていた。これは、レーザーパターニング等の場合も同様である。
そこで、本発明では、酸化マグネシウムからなる層を部分的に設けるか水酸化マグネシウムゾル溶液を印刷法により金属電極上に塗布し、その後、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を堆積させる方法を行う。水酸化マグネシウムは焼成工程により酸化マグネシウム（ＭｇＯ）となり、ａ−Ｓｉ：Ｈに含まれる水素により還元されて脆弱化し、水、弱酸等で簡単に剥離可能となる。これを太陽電池のパターン形成に適用することにより、高スループットでａ−Ｓｉ：Ｈ層のパターン形成し製造コストの低減を図ろうとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の要旨の第１は、基材上に金属電極をパターン状に形成した後、当該基材上であってアモルファスシリコン層を除去する部分に酸化マグネシウムからなる層を部分的に形成した後、当該酸化マグネシウム層上を含む全面にアモルファスシリコン薄膜を堆積させ、アモルファスシリコンに含まれる水素により還元されて脆弱化した酸化マグネシウム層部分を除去することによりアモルファスシリコン層をパターン形成する工程を含むことを特徴とする薄膜太陽電池セルパターンの形成法、にある。かかる形成方法であるため薄膜太陽電池セルパターンを低コストで量産することができる。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の要旨の第２は、多価アルコールまたはその誘導体と結合したマグネシウム水酸化物の微粒子を、少なくとも１個の水酸基を有する有機化合物を含む有機溶媒中に分散させてなるゾル溶液を金属電極パターンが形成された基材上に塗布して乾燥し酸化マグネシウムからなる層を部分的に形成した後、当該酸化マグネシウム層上を含む全面にアモルファスシリコン薄膜を堆積させ、アモルファスシリコンに含まれる水素により還元されて脆弱化した酸化マグネシウム層部分を除去することによりアモルファスシリコン層をパターン形成する工程を含むことを特徴とする薄膜太陽電池セルパターンの形成法、にある。かかる形成方法であるため薄膜太陽電池セルパターンを低コストで量産することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に好ましい発明の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
微粒子状態の酸化マグネシムウ（ＭｇＯ）層をパターン形成する部分に下地層として形成しておき、当該部分にａ−Ｓｉ：Ｈ層を堆積すると、ＭｇＯがａ−Ｓｉ：Ｈ層中の水素により還元され、水、弱酸により容易に剥離可能となる。このＭｇＯとして市販の酸化マグネシウム微粒子を使用することができる。
市販のものが凝集性が高く、有機溶媒への分散が困難であって、均一性の高い塗布層が得られない場合には、ゾル状態のマグネシウム水酸化物微粒子溶液を準備し、当該ゾルを基板上に印刷等の手段で塗布する工程から開始する必要がある。以下、まず、マグネシウム水酸化物微粒子ゾル溶液の準備から説明することとする。
【０００９】
＜マグネシウム水酸化物微粒子ゾル溶液の準備＞
当該ゾル溶液は、多価アルコール又はその誘導体と結合したマグネシウム水酸化物の微粒子（マグネシウム複合水酸化物微粒子）を、少なくとも１個の水酸基を有する有機化合物、またはこれらを含む有機溶媒中に分散させたゾル溶液である。上記マグネシウム複合水酸化物粒子は、水の存在下においてマグネシウム水酸化物となるマグネシウム化合物を、水と多価アルコール又はその誘導体中において、適当な触媒によってマグネシウム水酸化物に加水分解することによって生じ、これをその生成媒体から取り出すことによって得られる。
【００１０】
マグネシウム複合水酸化物微粒子の調製例の１例を以下に示す。
表１：マグネシウム複合水酸化物微粒子の調製例
純水                                            ５０重量部
エチレングリコール                            １５０重量部
酢酸マグネシウム（四水和物）                    ２１重量部
アンモニア水（２８容量％）                        ６重量部
上記表１に示すような組成物を含む混合溶液を１時間、常温で撹拌することによりマグネシウム複合水酸化物が生成する。これを適当な方法でその生成媒体から分離してマグネシウム複合水酸化物の粒状の微粒子が得られる。
【００１１】
以上の例は１例であり、一般的には使用するマグネシウム化合物は、水の存在下にマグネシウム水酸化物を生じるマグネシウム化合物であれば、いかなるマグネシウム化合物でもよい。また、マグネシウム化合物１００重量部当たり、多価アルコールまたはその誘導体を約５０〜９５０重量部及び水を約２５〜１５００重量部の割合で使用し、適当な触媒によりマグネシウム化合物を加水分解する。また、触媒は、マグネシウム化合物の加水分解を促進するものであればいかなるものでもよく、例えば、マグネシウム化合物がマグネシウム塩である場合、塩基性化合物が用いられ、マグネシウム化合物１当量に対して等量以上、好ましくは１〜５当量程度使用する。この触媒が上記例のようにアンモニア水の如く水溶液である場合には、アンモニア水溶液中の水分は上記表における水として使用することができる。
【００１２】
マグネシウム化合物については、表１中の酢酸マグネシウムの代わりに、例えば、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムに代表される強酸マグネシウム塩、または燐酸マグネシウム、燐酸水素マグネシウム、燐酸二水素マグネシウム、炭酸マグネシウム、クエン酸マグネシウム、クエン酸水素マグネシウム、ギ酸マグネシウムに代表される弱酸マグネシウム塩、或いはステアリン酸マグネシウム、ミリスチン酸マグネシウムに代表されるような脂肪族カルボン酸マグネシウム塩を用いてもよい。
【００１３】
また、表１において、マグネシウム複合水酸化物微粒子を形成し、且つ溶媒を兼ねるエチレングリコールは、多価アルコールまたはその誘導体の好ましい１例であり、このエチレングリコールの代わりに、例えば、ジエチレングリコール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、トリエチレングリコールに代表される２価のアルコール及びその誘導体、或いはグリセリンに代表されるような３価以上の多価アルコール、これらの混合液、更にはこれらを含む有機溶媒を用いてもよい。溶媒としての水は、マグネシウム複合水酸化物の微粒子を生成する上で不可欠な物質であるが、アンモニア水中に含まれる水を利用することを前提として特に添加しなくてもよい場合があることはいうまでもない。
【００１４】
更に、このアンモニア水中のアンモニアは、水酸化マグネシウムの生成を促進させる触媒としての機能を担うが、このアンモニアの代わりに、酢酸アンモニウム、アミド硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硼酸アンモニウム、クエン酸二アンモニウム、燐酸二水素アンモニウム、燐酸水素二アンモニウム、燐酸三アンモニウム、ギ酸アンモニウム、酒石酸アンモニウムに代表される各種アンモニウム塩、またはヒドロキシルアミン、エタノールアミン、メタノールアミンに代表されるアミン類を用いてもよい。
【００１５】
前述のようにして生成したマグネシウム複合水酸化物を含む混合溶液から、マグネシウム複合水酸化物を分離する方法は特に限定されず、例えば、濾過、デカンテーション、遠心分離等、任意の方法でよい。なお、前記表１において生成したマグネシウム複合水酸化物微粒子の分離には、冷却遠心分離装置を用いた。
【００１６】
以上の如くして得られたマグネシウム複合水酸化物微粒子は、少なくとも１個の水酸基を有する有機化合物、またはこれを含む有機溶媒中に分散させて本発明で使用するゾル溶液を得る。マグネシウム複合水酸化物に対する有機溶媒の使用量は任意に設定可能であるが、このパラメーター設定値により塗布膜厚が制御されるので注意を要する。例えば、得られるゾル溶液の塗布適性を考慮して、分散媒体である有機溶媒はマグネシウム複合水酸化物１００重量部当たり１００〜５００重量部の割合で使用することが好ましい。固形分が低過ぎると、緻密で且つ連続した保護層が形成されにくく、また、固形分が高過ぎると、複合微粒子の凝集沈澱が生じたり、形成される塗膜層の均一性が低下する傾向にあるので好ましくない。ゾル溶液の１例を下記表２に示す。
【００１７】
表２：ゾル溶液の調製例
マグネシウム複合水酸化物                          ５重量部
エタノール                                      １０重量部
複合水酸化物の分散方法は、単なる撹拌、強制撹拌、ボールミル、サンドミル、超音波分散等の慣用の分散手段でよく、これらの分散手段によって容易に均一なゾル溶液が得られる。
【００１８】
ゾル溶液の分散媒体としての上記エタノールは一例であって、少なくとも１個の水酸基を有する化合物であればよい。例えば、上記エタノールに代えて、メタノール、ｎ−プロピルアルコール、ｉ−プロピルアルコール、１−ブタノール、２−ブタノールに代表される１価のアルコール、またはエチレングリコール、ジエチレングリコール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、トリエチレングリコールに代表される２価のアルコール及びその誘導体、或いはグリセリンに代表されるような３価以上の多価アルコール、そして更にこれらの混合溶媒、或いはこれらの水酸基含有有機溶媒の少なくとも１種を含む有機溶媒を用いてもよい。
【００１９】
上記のように簡単な分散手段によって前記マグネシウム複合水酸化物の微粒子が、有機溶媒中に容易に分散する理由としては次の如く考えられる。即ち、マグネシウム複合水酸化物の微粒子の調製をエチレングリコールの如き多価アルコールまたはその誘導体中で行うため、加水分解によって生じた個々のマグネシウム・アコ錯体に、多価アルコールまたはその誘導体が、例えば、水素結合等の如き状態で結合または配位し、１種のキレート錯体を形成し、触媒により加水分解反応が進行して錯体濃度が増大するに従って、このキレート錯体はお互いに会合してマグネシウム複合水酸化物の微粒子となる。この微粒子（錯体の会合）がマグネシウム・アコ錯体からではなく、多価アルコールまたはその誘導体からなるキレート錯体から行われるために、錯体濃度の増大に伴って起こりやすい微粒子凝集体（錯体の凝集）が少なくなる。
【００２０】
また、このキレート錯体の会合体である微粒子は、水酸基含有有機溶媒中に分散させると、水酸基含有有機溶媒がその水酸基によって吸着し、個々のマグネシウム複合水酸化物の微粒子は、その微粒子表面に前記の水酸基含有有機溶媒からなる一種の保護膜が形成された微粒子となり、この保護膜の存在により、ゾル溶液の液媒体である有機溶媒との親和性が向上し、且つ有機溶媒中における微粒子同士の凝集が抑制され、微粒子が容易に安定に有機溶媒中に分散するものと考えられる。この効果だけで考えれば、水酸基を有する有機化合物ならば全て適用性があるが、ゾル溶液塗布後の乾燥工程において有機溶媒を除去して純粋な酸化マグネシウム膜を作製するためには、比較的低沸点の多価アルコールまたはその誘導体およびゾル溶液の溶媒としては比較的低沸点の有機溶媒を用いるのが好ましい。
【００２１】
以上の方法に対して、水酸化マグネシウムの形成時に多価アルコールまたはその誘導体を使用しないで作製したゾル溶液から形成された酸化マグネシウム膜の表面は、約２００ｎｍサイズの凹凸が観察され、表面粗度が大きいのに対して、本方法の如く多価アルコールまたはその誘導体の存在下に水酸化マグネシウムを形成させたゾル溶液から作製した酸化マグネシウム膜の表面は凹凸が著しく小さく、比較的平坦に仕上がっている。この現象の理由は次の如く考えられる。即ち、例えば、エチレングリコールは沸点が１９６°Ｃの溶媒であり、従って水酸化マグネシウム−エチレングリコール錯体の遠心分離後の凝集物は粘性のあるクリーム状である。一方、多価アルコールまたはその誘導体を使用しないで形成した水酸化マグネシウムは、基本的に水酸化マグネシウム単独の凝集物に過ぎないために、遠心分離後の凝集体には粘性があまりない。つまり、エチレングリコール添加のゾル溶液は、該ゾル溶液の塗布後に微粒子凝集体のレベリング効果が発揮され、乾燥後の酸化マグネシウムの表面が平坦になるものと思われる。また、本発明のゾル溶液におけるマグネシウム複合水酸化物微粒子は、多価アルコールまたはその誘導体を使用しないで作製した水酸化マグネシウム微粒子に比べて、錯体であるため粒子が会合しにくく、従って粒子が凝集しにくい。そのためゾル溶液の濃度を比較的高めても、ゾル溶液が安定であり、保存性、塗布適性、乾燥等の工程において有利である。
【００２２】
また、前述のゾル溶液の溶媒としては、前述のアルコール系有機溶媒の代わりに、水の使用、或いは水酸基を有しない溶媒、例えば、トルエン、ヘキサン等を使用すると、マグネシウム複合水酸化物の微粒子は溶媒中に安定して分散することが困難となり、凝集沈殿が生じ易くなるので、ゾル溶液の溶媒としては、前記の如き水酸基を有する有機溶媒、またはこれを少なくとも１種含有する有機溶媒の使用が好ましい。
【００２３】
＜マグネシウム水酸化物微粒子ゾル溶液を使用するパターン形成＞
次に、当該マグネシウム水酸化物ゾル溶液を使用した薄膜太陽電池形成方法を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による薄膜太陽電池セルパターンの形成法を説明する図である。まず、図１（Ａ）のように、ガラスあるいはプラスチック等の基材１１を準備し、当該基材上全面に、第１の電極となる金属薄層１２を、蒸着法による選択成長、ＣＶＤ法あるいはスパッタ法により薄膜形成する（図１（Ｂ））。その後、通常のフォトリソグラフィの手法により金属薄膜のパターン形成を行う（図１（Ｃ））。なお、当該電極層はマスクデポジションの方法によりパターン状に形成してもよい。
【００２４】
次いで、マグネシウム水酸化物微粒子ゾル液をアモルファスシリコン薄膜を除去すべき場所に基材を横切る細い溝状に塗布する。塗布の方法には、スクリーン印刷法とか活版印刷法によることができる。塗布によって形成された湿潤塗膜を加熱して乾燥すると、マグネシウム水酸化物は酸化され酸化マグネシウムの微粒子からなるＭｇＯ層パターン１３を形成する（図１（Ｄ））。上記乾燥は湿潤被膜中の有機溶媒成分が実質的に揮散する温度及び時間で行えばよく、例えば、
３５０°Ｃ以上の温度で３０分〜３時間程度行えば十分である。
当該基材上、すなわち電極金属薄層１２、ＭｇＯ層パターン上に、３層（ｎ型層、ｉ型層、ｐ型層）のアモルファスシリコン層１４をＣＶＤ法等により順次堆積する（図１（Ｅ））。この３層のアモルファスシリコン層は、ほぼ同一形状を有すれば良いのでＭｇＯ層は同一のものでよい。なお、図１（Ｅ）以下においてアモルファスシリコン層１４は、一つの層のように図示されているが、実際は前記３層が積層されたものである。
【００２５】
こうすることによりＭｇＯ層パターン１３上にａ−Ｓｉ：Ｈ層薄膜が堆積する。ＭｇＯ層上にａ−Ｓｉ：Ｈ層が堆積するとシリコン層中に含まれる水素によりＭｇＯ層が還元されて脆弱な薄膜となる。この脆弱化した部分を弱い酸等でエッチングすれば、ＭｇＯ層は、第１電極または基材上から剥離除去されてパターン化したアモルファスシリコン層を得る（図１（Ｆ））。
以上の工程により、比較的に精度が要求されない（例えば、太陽電池に要求されるライン＆スペース２００μｍ以下の）薄膜パターンを形成することができ、薄膜太陽電池セルパターンを従来の化学エッチング法等を用いずに形成することが可能となる。
【００２６】
アモルファスシリコン層の形成は各種の方法が知られているが、多用される方法はシランガス（ＳｉＨ4 ）を真空炉中に導入し、電界を印加しプラズマ放電することにより基材上にアモルファスシリコン薄膜を形成する方法である。このとき、シランガスに不純物を添加しない場合はｉ型層が、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を不純物として添加するとｐ型層が、フォスヒン（ＰＨ3 ）を添加するとｎ型層を形成することができる。すなわち、ガスの切替えによって、ｎ・ｉ・ｐ層の接合を形成できる。このようにｎ・ｉ・ｐ型はガスの切替えだけで１つの反応層で形成することができるが、各層を分離した反応室で行うラインで連続的に形成することもできる。この場合には残留不純物が悪影響を及ぼすことが少ない効果がある。
【００２７】
続いて、第２の電極パターンを透明導電膜１５により形成する。これには、基材上全面に透明導電膜を成膜した後、通常の方法でパターニングして第２の電極パターンとする（図１（Ｇ））。
透明導電膜に用いる材料としては、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、Ｉｎ2 Ｏ2 −ＳｎＯ2 （ＩＴＯ）、ＴｉＯ2 があり、これらをスパッタリングや電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着、イオンプレーティング等で形成することができる。
【００２８】
最後に、パッシベーション膜１６をＣＶＤによる真空成膜法等により全面に形成することにより、薄膜太陽電池セルパターンが完成する（図１（Ｈ））。
パッシベーション膜材料としては、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 等が好適に用いられるが、耐候性に優れ透明なフッ素樹脂塗料やフッ化物重合体等の高分子樹脂の塗布膜であっても良い。
【００２９】
薄膜太陽電池の基材１１としては、ガラスの他、各種の材質を使用することができる。例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ、ポリアクリレート、ポリアリレート等の樹脂フィルムであってもよい。また、導電性のものを使用して第１の電極を兼ねることもできる。この場合には、ステンレススチール、アルミニウム、銅、チタン、亜鉛めっき鋼板、カーボンシート等を使用することができる。
【００３０】
図１（Ｈ）は、本発明の形成法で得られる薄膜太陽電池セルパターンを示している。本発明の形成法による薄膜太陽電池は、従来の化学的エッチングによるパターン形成法のものと構造または性能において何等変わることはない。図示のものは２単位のセルパターンが直列接合し、透明導電膜１５側から太陽光を受けるｐ・ｉ・ｎ型のものであるが、セルパターンをさらに連続的に接合することにより大電圧を得ることができる。このような太陽電池により得られる電流は直流であるが、インバーターにより変換して家庭用交流電源とすることができる。
【００３１】
図２は、アモルファスシリコン層を示す図である。この部分が光起電力層となる部分で、基板側からｎ型アモルファスシリコン層１４ｎ、ｉ型アモルファスシリコン層１４ｉ、ｐ型アモルファスシリコン層１４ｐが積層されている。太陽光は透明導電膜を透過して光子が吸収され、一対の電子と正孔ができるが、シリコン基板内部に存在する電界によって電子はｎ型へ、正孔はｐ型へ移動するため、ｎ型からｐ型へ向かう電流が生じる。この電流を外部へとり出して利用する。
【００３２】
図３は、第１の電極をパターン形成する際のマスクを示す図である。図３の斜線部分１２ｍがマスクされて白地の部分に金属電極層が残存する。また、狭い点線の幅部分１３ｐの位置に対応する基板上にＭｇＯ層パターン１３が電極パターンに接触または多少オーバーラップして形成され、当該ＭｇＯ層上のａ−Ｓｉ：Ｈ層が除去されて、除去された部分に透明導電膜１５が形成されるので、図１（Ｈ）のように太陽電池の直列接続構造を形成することができる。
なお、透明電極パターンのフォトマスク形状も第１の電極パターンと同様であるが、透明電極を残す部分は、図１（Ｇ）のように第１の電極とはずらした位置になる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１〜図３を参照して説明する。
（１）＜第１の電極パターンの形成＞
清浄な透明ガラス基板（コーニング社「♯１７３７」）厚さ：１．１ｍｍ、サイズ１０ｃｍ□、を準備し、スパッタリング装置内に導入し、Ｃｒをターゲットとして金属薄膜を全面に形成した後（図１（Ｂ））、通常のフォトリソグラフ法により、電極パターン形状を有するクロム薄膜１２を形成した（図１（Ｃ））。フォトマスクパターン形状としては、図３のものを使用した。なお、図３において、Ａ＝４０ｍｍ、Ｂ＝１０ｍｍとした。クロム薄膜１２の膜厚は５０００Åであった。
【００３４】
クロムのスパッタおよびパターニングの条件は以下のとおりである。
（スパッタ条件）
ターゲット    ：  Ｃｒ（純度：９９．９９％）
成膜温度      ：  ３５０°Ｃ
スパッタ圧力  ：  ５ｍＴｏｒｒ
ＤＣパワー    ：  ２．５ｋＷ
Ａｒ流量      ：  １００ｓｃｃｍ
堆積速度      ：  ２０Å／ｓｅｃ
（パターニング）
パターン形成法：  フォトリソグラフィ法
パターン形状  ：  ラインアンドスペース（ライン幅４０ｍｍ、スペース１０ｍｍ）
【００３５】
（２）＜ＭｇＯ層の形成＞
次いで、前記表２で調整したゾル液を基材上のａ−Ｓｉ：Ｈ層を除去する細い幅部分に、版の凸部にゾル液を付着させる活版印刷法で印刷した。印刷後、温度３５０°Ｃ、時間１．０時間の条件で乾燥して、酸化マグネシウムの微粒子からなる厚さ、０．２μｍのＭｇＯ層パターン１３を形成した（図１（Ｄ））。
版形状        ：  ラインアンドスペース（凸部がラインでライン幅１ｍｍ、スペース４９ｍｍ）
【００３６】
（３）＜アモルファスシリコン層の形成＞
つづいて、基材を真空反応炉中に導入して、ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン層１４を形成した。これは、クロム薄膜１２をパターン成膜した部分およびＭｇＯ層パターン１３が形成された部分の上全面に３層のアモルファスシリコン層１４を順次堆積した（図１（Ｅ））。
この工程は基板側から最初に、▲１▼ｎ型のアモルファスシリコン層〔ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）層〕を形成した後、▲２▼ノンドープのｉ型のアモルファスシリコン層〔ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層〕を形成し、最後に、▲３▼ｐ型のアモルファスシリコン層〔ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）層〕を形成することにより行った。
▲１▼のｎ型には、オフラインのシリコンウェハーを粉砕したものに、燐（Ｐ）を３重量％ドーピングしたものを使用し、▲３▼のｐ型には、同じくシリコンウェハーを粉砕し、ボロン（Ｂ）を１０重量％ドーピングしたものを使用した。
【００３７】
各成膜条件は次のとおりである。
▲１▼（Ｐドープａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ層）成膜条件）
0004156078.tif 000002
▲２▼（ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ層）成膜条件）
0004156078.tif 000003
▲３▼（Ｂ2 Ｈ6 ドープａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ層）成膜条件）
0004156078.tif 000004
【００３８】
（４）＜エッチング処理＞
次に、アモルファスシリコン層下のＭｇＯ層パターン１３をエッチング液により除去した（図１（Ｆ））。これは前記のように水素で還元されたＭｇＯ層を酸で処理することにより除去することができる。
（エッチング条件）
エッチング液  ：  ８０％酢酸溶液水溶液
エッチング時間：  １０分
【００３９】
（５）＜透明電極パターンの形成＞
基材上全面にＩＴＯによる透明導電膜１５を反応性スパッタリング法により、全面に成膜した後、通常の方法でエッチングしてパターン形成した（図１（Ｇ））。
（スパッタ条件）
0004156078.tif 000005
（パターニング）
0004156078.tif 000006
【００４０】
成膜後は、透明導電膜１５がＭｇＯ層、アモルファスシリコン層が除去された部分にも堆積するため、透明導電膜と基材上のクロム電極とが接合して、セル間の直列接続がなされる（図１（Ｇ））。
【００４１】
（６）＜パッシベーション膜の形成＞
最後にパッシベーション膜１６を、ＣＶＤによる真空成膜法によりＳＮX 膜を形成して薄膜太陽電池を完成した（図１（Ｈ））。なお、成膜条件は次のとおりである。
（ＳＮX 膜成膜条件）
0004156078.tif 000007
【００４２】
上記で作製された薄膜太陽電池にＡＭ−１（赤道上での太陽輻射スペクトルを再現した標準光源）を照射したところ、初期における太陽電池変換効率は８％程度であった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明を薄膜太陽電池セルパターン形成に適用することで工程数が大幅に削減され、低コスト化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による薄膜太陽電池セルパターンの形成法を説明する図である。
【図２】  アモルファスシリコン層を示す図である。
【図３】  第１の電極をパターン形成する際のマスクを示す図である。
【図４】  従来法による薄膜太陽電池セルパターン製造プロセスを示す図である。
【符号の説明】
１１    基材
１２    金属薄層またはクロム薄膜
１３    ＭｇＯ層パターン
１４    アモルファスシリコン層
１５    透明導電膜
１６    パッシベーション膜
２１    基材
２２    金属電極層
２３    レジスト膜
２４    アモルファスシリコン層
２５    透明導電膜
２６    パッシベーション膜
【図１】
0004156078.tif 000008
【図２】
0004156078.tif 000009
【図３】
0004156078.tif 000010
【図４】
0004156078.tif 000011