專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電動勢裝置及其制造方法，特別涉及設(shè)置有在多個光電變換部之間具有導(dǎo)電性的中間層的光電動勢裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)階段，設(shè)置有在多個光電變換部之間具有導(dǎo)電性的中間層的光電動勢裝置是眾所周知的。這種光電動勢裝置，例如，已經(jīng)在日本特開2002-118273號專利公報中有所揭示。
在上述日本特開2002-118273號專利公報中揭示的光電動勢裝置中，在基板上隔開規(guī)定間隔而形成第一透明電極和第二透明電極，并且在第一透明電極和第二透明電極上，形成第一光電變換單元。而且，在第一光電變換單元上，隔著具有導(dǎo)電性的中間層形成第二光電變換單元。而且，在第二光電變換單元上，以分別與所述第一透明電極和第二透明電極對應(yīng)的方式而配置有第一背面電極和第二背面電極。此外，經(jīng)由以貫通第二光電變換單元、中間層和第一光電變換單元的方式形成的開溝部，而使第一背面電極與第二透明電極電連接。
但是，在上述日本特開2002-118273號專利公報中揭示的光電動勢裝置中，因?yàn)榈谝槐趁骐姌O與在開溝部內(nèi)具有導(dǎo)電性的中間層接觸，所以存在著在第一背面電極和中間層之間發(fā)生電短路那樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，本發(fā)明的目的之一在于提供一種在備有在多個光電變換部之間具有導(dǎo)電性的中間層的情形中，也能夠抑制背面電極和中間層的電短路的光電動勢裝置及其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面中的光電動勢裝置，包括具有絕緣性表面的基板、在基板的絕緣性表面上形成的，由第一開溝部所分離的第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極、以覆蓋第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極的方式形成的第一光電變換部、隔著具有導(dǎo)電性的中間層在第一光電變換部的表面上形成的第二光電變換部、在第二光電變換部的表面上形成的，分別與第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極對應(yīng)的第一背面電極和第二背面電極、用于電分離第一背面電極和第二背面電極的第二開溝部、在第一開溝部和第二開溝部之間的區(qū)域中，以從第二背面電極的上表面至少切斷中間層的方式形成的第三開溝部、以至少覆蓋中間層的切斷部的方式埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件、以及在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，與第一基板側(cè)電極電連接，并且跨越第三開溝部而與第二背面電極電連接的導(dǎo)電性部件。
在根據(jù)該第一方面中的光電動勢裝置中，如上所述，通過在用于電分離第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極的第一開溝部、和用于電分離第一背面電極和第二背面電極的第二開溝部之間的區(qū)域中，設(shè)置以從第二背面電極的上表面至少切斷中間層的方式形成的第三開溝部，并且設(shè)置以至少覆蓋中間層的切斷部的方式埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件，而能夠用該第一絕緣部件，使相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層、和相對于第三開溝部的第二開溝部側(cè)的中間層電絕緣。此外，因?yàn)橥ㄟ^在用于電分離第一背面電極和第二背面電極的第二開溝部和埋入第一絕緣部件的第三開溝部之間的區(qū)域中，設(shè)置與第一基板側(cè)電極電連接，并且跨越第三開溝部而與第二背面電極電連接的導(dǎo)電性部件，由所述第一絕緣部件，使該導(dǎo)電性部件與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電絕緣，所以能夠抑制導(dǎo)電性部件與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層發(fā)生電短路。此外，因?yàn)橥ㄟ^與背面電極不同地設(shè)置導(dǎo)電性部件，在形成第二光電變換部后連續(xù)地形成背面電極，此后，能夠采用形成導(dǎo)電性部件的制造步驟，所以在光電動勢裝置的制造過程中能夠防止最想要抑制污染的第二光電變換部的表面暴露在大氣中。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，優(yōu)選還包括在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，以貫通第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，并且與露出第一基板側(cè)電極的表面的方式形成的第四開溝部，導(dǎo)電性部件被形成為以與在第四開溝部內(nèi)露出的第一基板側(cè)電極的表面接觸的方式埋入在第四開溝部中，并且跨越埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件而與第二背面電極電連接。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則因?yàn)橛陕袢朐诘谌_溝部內(nèi)的第一絕緣部件使埋入在第四開溝部內(nèi)的導(dǎo)電性部件，與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電絕緣，所以能夠抑制導(dǎo)電性部件與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層發(fā)生電短路。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，優(yōu)選導(dǎo)電性部件包括通過在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，熔融第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部所得到的，具有與第一基板側(cè)電極電連接的導(dǎo)電性的熔融部、和與熔融部電連接，并且以跨越埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件而與第二背面電極電連接的方式形成的連接部。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則與只用構(gòu)成連接部的材料連接第一基板側(cè)電極和第二背面電極的情形比較，能夠以設(shè)置熔融部的份數(shù)，減少構(gòu)成連接部的材料使用量。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，優(yōu)選將第一絕緣部件充填在第三開溝部內(nèi)。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則能夠可靠地使導(dǎo)電性部件和對第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電絕緣。
這時，第一絕緣部件的上表面也可以被形成為比第二背面電極的上表面更朝上突出。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，也可以以與第二背面電極的第一開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域的表面接觸的方式形成導(dǎo)電性部件。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，也可以以貫通第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，并且露出第一基板側(cè)電極的表面的方式形成第二開溝部。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，優(yōu)選以貫通第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，并且露出第一基板側(cè)電極的表面的方式形成第三開溝部。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則因?yàn)樵诘谌_溝部中能夠分開第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，所以能夠抑制第三開溝部的第一開溝部側(cè)的第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部與第三開溝部的導(dǎo)電性部件側(cè)的第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部的電連接。因此，能夠通過第三開溝部容易地使鄰接的光電動勢元件電絕緣。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，優(yōu)選還包括以埋入在第二開溝部內(nèi)的方式形成的第二絕緣部件。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則當(dāng)以連接第一基板側(cè)電極和第二背面電極的方式形成導(dǎo)電性部件時，能夠抑制導(dǎo)電性部件侵入第二開溝部。因此，能夠抑制發(fā)生由侵入第二開溝部的導(dǎo)電性部件引起的電短路。
這時，優(yōu)選將第二絕緣部件充填在第二開溝部內(nèi)。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則能夠可靠地防止導(dǎo)電性部件侵入第二開溝部。
在根據(jù)上述第一方面中的光電動勢裝置中，中間層也可以具有使從基板側(cè)入射的光部分反射并且部分透過的功能。
本發(fā)明的第二方面中的光電動勢裝置的制造方法包括在具有絕緣性表面的基板的絕緣性表面上形成基板側(cè)電極的步驟、通過在基板側(cè)電極上形成第一開溝部，形成由第一開溝部分離的第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極的步驟、以覆蓋第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極的方式形成的第一光電變換部的步驟、隔著具有導(dǎo)電性的中間層在第一光電變換部的表面上形成第二光電變換部的步驟、在第二光電變換部的表面上形成背面電極的步驟、此后，形成用于將背面電極分離成第一背面電極和第二背面電極的第二開溝部，并且在第一開溝部和第二開溝部之間的區(qū)域中，以從第二背面電極的上表面至少貫通中間層的方式形成第三開溝部的步驟、在第三開溝部內(nèi)，以至少覆蓋中間層的切斷部的方式形成第一絕緣部件的步驟、以及在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，形成與第一基板側(cè)電極電連接，并且跨越第三開溝部而與第二背面電極電連接的導(dǎo)電性部件的步驟。
在根據(jù)上述第二方面的光電動勢裝置的制造方法中，優(yōu)選還包括在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，以貫通第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，并且露出第一基板側(cè)電極的表面的方式，形成第四開溝部的步驟，形成導(dǎo)電性部件的步驟包括以與在第四開溝部內(nèi)露出的第一基板側(cè)電極的表面接觸的方式，將導(dǎo)電性部件埋入在第四開溝部中，并且跨越埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件而使導(dǎo)電性部件與第二背面電極電連接的步驟。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則因?yàn)槁袢朐诘谒拈_溝部中的導(dǎo)電性部件，由埋入在第三開溝部中的第一絕緣部件，與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電絕緣，所以能夠以不與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電短路的方式設(shè)置導(dǎo)電性部件。
在根據(jù)上述第二方面的光電動勢裝置的制造方法中，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上與形成第四開溝部的步驟同時地進(jìn)行形成第二開溝部和第三開溝部的步驟。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則能夠簡化光電動勢裝置的制造步驟。
在根據(jù)上述第二方面的光電動勢裝置的制造方法中，優(yōu)選形成導(dǎo)電性部件的步驟也可以包括以與第二背面電極的第一開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域接觸的方式形成導(dǎo)電性部件的步驟。
在根據(jù)上述第二方面的光電動勢裝置的制造方法中，優(yōu)選形成導(dǎo)電性部件的步驟包括在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，通過熔融第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，形成與第一基板側(cè)電極電連接的具有導(dǎo)電性的熔融部的步驟、和以與熔融部電連接，并且跨越埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件而與第二背面電極電連接的方式形成連接部的步驟。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則與只用構(gòu)成連接部的材料連接第一基板側(cè)電極和第二背面電極的情形比較，能夠以設(shè)置熔融部的份數(shù)，用較少的材料形成連接部，將第一基板側(cè)電極和第二背面電極電連接起來。
在根據(jù)上述第二方面的光電動勢裝置的制造方法中，優(yōu)選形成第三開溝部的步驟包括以貫通第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，并且露出第一基板側(cè)電極的表面的方式形成第三開溝部的步驟。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則因?yàn)樵诘谌_溝部中能夠分開第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，所以能夠抑制將第三開溝部的第一開溝部側(cè)的第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部與第三開溝部的導(dǎo)電性部件側(cè)的第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部電連接起來。因此，能夠抑制將導(dǎo)電性部件與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電連接起來。
這時，優(yōu)選形成第一絕緣部件的步驟包括將第一絕緣部件充填在第三開溝部內(nèi)的步驟。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則能夠可靠地使導(dǎo)電性部件與相對于第三開溝部的第一開溝部側(cè)的中間層電絕緣。
在根據(jù)上述第二方面的光電動勢裝置的制造方法中，形成第二開溝部的步驟也可以包括以貫通第二背面電極、第二光電變換部、中間層和第一光電變換部，并且露出第一基板側(cè)電極的表面的方式形成第二開溝部的步驟。
這時，優(yōu)選還包括將第二絕緣部件充填在第二開溝部內(nèi)的步驟。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則當(dāng)以連接第一基板側(cè)電極和第二背面電極的方式形成導(dǎo)電性部件時，能夠抑制導(dǎo)電性部件侵入第二開溝部。因此，能夠抑制發(fā)生由侵入第二開溝部的導(dǎo)電性部件引起的電短路。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的構(gòu)成的剖面圖。
圖2是用于說明圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖3是用于說明圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖4是用于說明圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖5是用于說明圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖6是用于說明圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的比較例1的光電動勢裝置的構(gòu)成的剖面圖。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的光電動勢裝置的構(gòu)成的剖面圖。
圖9是用于說明圖7所示的根據(jù)第二實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖10是用于說明圖7所示的根據(jù)第二實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖11是用于說明圖7所示的根據(jù)第二實(shí)施方式的光電動勢裝置的制造過程的剖面圖。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的變形例的光電動勢裝置的構(gòu)成的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)

使本發(fā)明具體化的實(shí)施方式。
(第一實(shí)施方式)首先，參照圖1，對根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光電動勢裝置的構(gòu)造進(jìn)行說明。
在根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置1中，如圖1所示，包括基板2、基板側(cè)電極3a和3b、光電變換單元4、中間層5、光電變換單元6、背面電極7a和7b、絕緣部件8和連接電極9。根據(jù)該第一實(shí)施方式的光電動勢裝置1，具有在沿基板2的主表面的方向中經(jīng)由連接電極9串聯(lián)連接多個單元的構(gòu)造。下面，詳細(xì)地進(jìn)行說明。
基板2具有絕緣性表面，并且由具有透光性的玻璃構(gòu)成。該基板2具有約1mm～約5mm的厚度。此外，在基板2的上表面上，形成由開溝部3c分離的基板側(cè)電極3a和3b。該基板側(cè)電極3a和3b具有約800nm的厚度，并且由具有導(dǎo)電性和透光性的氧化錫(SnO2)等的TCO(Transparent Conductive Oxide透明的導(dǎo)電性氧化物)構(gòu)成。此外，基板側(cè)電極3a和3b分別是本發(fā)明的“第一基板側(cè)電極”和“第二基板側(cè)電極”的一個例子，開溝部3c是本發(fā)明的“第一開溝部”的一個例子。
此外，在基板側(cè)電極3a和3b的上表面上，形成由pin型的非晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元4。該由pin型的非晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元4由具有約10nm～約20nm厚度的p型氫化非晶質(zhì)碳化硅(a-SiC:H)層、具有約250nm～約350nm厚度的i型氫化非晶質(zhì)硅(a-Si:H)層、和具有約20nm～約30nm厚度的n型氫化非晶質(zhì)硅層構(gòu)成。此外，光電變換單元4、在基板側(cè)電極3a的上表面上，具有開溝部4a、4b和4c，并且以埋入開溝部3c的方式形成。由該非晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元4是為了吸收比較短的波長的光而形成的。此外，光電變換單元4是本發(fā)明的“第一光電變換部”的一個例子。
此外，在光電變換單元4的上表面上，在分別與開溝部4a、4b和4c對應(yīng)的區(qū)域中形成具有開溝部5a、5b和5c的中間層5。此外，中間層5具有約10nm～約500nm的厚度。該中間層5由具有導(dǎo)電性，并且具有使從基板2側(cè)入射的光部分反射和部分透過的功能的氧化鋅(ZnO)等的TCO構(gòu)成。此外，中間層5具有通過部分地反射從基板2側(cè)入射的光來增加通過光電變換單元4的光量的功能。因此，可以不增大光電變換單元4的厚度地增加光電變換單元4的輸出電流。即，可以一面抑制與由非晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元4的厚度相應(yīng)地變得顯著的光惡化，一面增加光電變換單元4的輸出電流。因此，可以實(shí)現(xiàn)光電變換單元4和6的輸出電流的均衡。
此外，在中間層5的上表面上，在與開溝部5a、5b和5c對應(yīng)的區(qū)域中形成由具有開溝部6a、6b和6c的pin型微晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元6。該由pin型微晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元6由具有約10nm～約20nm厚度的p型氫化微晶質(zhì)硅(μc-Si:H)層、具有約1500nm～約2000nm厚度的i型氫化微晶質(zhì)硅層、和具有約20nm～約30nm厚度的n型氫化微晶質(zhì)硅層構(gòu)成。此外，該由pin型微晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元6是為了吸收比較長的波長的光形成的。此外，光電變換單元6是本發(fā)明的“第二光電變換部”的一個例子。
此外，在光電變換單元6的上表面上，形成由在與開溝部6b對應(yīng)的區(qū)域中形成的開溝部7d分離的背面電極7a和7b。此外，背面電極7b在分別與開溝部6a和6c對應(yīng)的區(qū)域中具有開溝部7c和7e。此外，背面電極7a和7b具有約200nm～約400nm的厚度，并且由將銀(Ag)作為主成分的金屬材料構(gòu)成。此外，背面電極7a和7b具有通過反射從基板2的下面?zhèn)热肷洳⒌竭_(dá)背面電極7a和7b的光，使其再次入射到光電變換單元4和6的功能。此外，背面電極7a和7b分別是本發(fā)明的“第一背面電極”和“第二背面電極”的一個例子。
這里，在第一實(shí)施方式中，由開溝部4b、5b、6b和7d構(gòu)成用于電分離背面電極7a和背面電極7b的開溝部20a，由開溝部4c、5c、6c和7e構(gòu)成用于電分離中間層5的開溝部20b。此外，由開溝部4a、5a、6a和7c構(gòu)成用于電連接背面電極7b和基板側(cè)電極3a的開溝部20c。這樣，開溝部20a、開溝部20b和開溝部20c，以貫通背面電極(背面電極7a和7b)、光電變換單元6、中間層5和光電變換單元4，并且以露出基板側(cè)電極3a的表面的方式形成。此外，開溝部20a、20b和20c，分別是本發(fā)明的“第一開溝部”、“第二開溝部”和“第三開溝部”的一個例子。
此外，在第一實(shí)施方式中，絕緣部件8由包含氧化鋁(A12O3)粒子的環(huán)氧樹脂構(gòu)成，并且以充填在開溝部20b內(nèi)的方式埋入。即，以使位于中間層5的開溝部5c的開溝部3c側(cè)的部分和位于中間層5的開溝部5c的開溝部5a側(cè)的部分電絕緣的方式，埋入絕緣部件8。此外，絕緣部件8的上表面被形成為比背面電極7b的上表面更朝上突出。此外，絕緣部件8是本發(fā)明的“第一絕緣部件”的一個例子。
此外，在第一實(shí)施方式中，連接電極9由導(dǎo)電性膏(銀膏)構(gòu)成，并且以與露出在開溝部20c內(nèi)的基板側(cè)電極3a的表面接觸的方式，埋入在開溝部20c內(nèi)，并且以跨越絕緣部件8在鄰接的單元的背面電極7b的開溝部3c和開溝部20b之間的區(qū)域的上表面電連接起來的方式形成該連接電極9。因此，串聯(lián)連接與基板側(cè)電極3a鄰接的單元的背面電極7b。此外，連接電極9是本發(fā)明的“導(dǎo)電性部件”的一個例子。
下面，參照圖1～圖6，說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光電動勢裝置1的制造過程。
首先，如圖2所示，用熱CVD(Chemica1 Vapor Deposition化學(xué)氣相沉積)法，在具有絕緣性表面的基板2的上表面上，形成由具有約800nm厚度的氧化錫構(gòu)成的基板側(cè)電極3。
下面，如圖3所示，在基板側(cè)電極3上，通過從基板側(cè)電極3側(cè)掃描波長約1064nm、振蕩頻率約20kHz、平均功率約14.0W的Nd:YAG激光的基本波(圖3的LB1)，形成開溝部3c。因此，形成由開溝部3c分離的基板側(cè)電極3a和3b。
下面，如圖4所示，通過用等離子體CVD法，在基板側(cè)電極3a和3b的上表面上，順次地形成具有約10nm～約20nm厚度的p型氫化非晶質(zhì)碳化硅層、具有約250nm～約350nm厚度的i型氫化非晶質(zhì)硅層、和具有約20nm～約30nm厚度的n型氫化非晶質(zhì)硅層，形成由非晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元4。此后，在光電變換單元4的上表面上，用濺射法，形成由具有約10nm～約500nm厚度的氧化鋅構(gòu)成的中間層5。而且，在中間層5的上表面上，通過用等離子體CVD法，順次地形成具有約10nm～約20nm厚度的p型氫化微晶質(zhì)硅層、具有約1500nm～約2000nm厚度的i型氫化微晶質(zhì)硅層、和具有約20nm～約30nm厚度的n型氫化微晶質(zhì)硅層，形成由微晶質(zhì)硅系半導(dǎo)體構(gòu)成的光電變換單元6。
此后，在光電變換單元6的上表面上，利用濺射法，形成由具有約200nm～約400nm厚度，并且將銀作為主成分的金屬材料構(gòu)成的背面電極7。
這里，在第一實(shí)施方式中，因?yàn)檫B續(xù)地形成光電變換單元4、中間層5、光電變換單元6和背面電極7，所以能夠使光電變換單元4、中間層5、光電變換單元6的表面不暴露在大氣中而形成。
下面，如圖5所示，以與開溝部3c鄰接的方式，通過從基板2側(cè)掃描波長約532nm、振蕩頻率約12kHz、平均功率約230mW的Nd:YAG激光的第二高次諧波(圖5的LB2)，同時形成由開溝部4b、5b、6b和7d構(gòu)成的開溝部20a、由開溝部4c、5c、6c和7e構(gòu)成的開溝部20b、和由開溝部4a、5a、6a和7c構(gòu)成的開溝部20c。因此，形成由開溝部20a分離的背面電極7a和7b。
而且，如圖6所示，用網(wǎng)印法，以充填開溝部20b，并且位于背面電極7b上的方式涂敷由含有氧化鋁粒子的環(huán)氧樹脂構(gòu)成的絕緣部件8。此后，如圖1所示，用網(wǎng)印法，以充填開溝部20c，并且跨越絕緣部件8地與背面電極7b電連接的方式涂敷由銀膏構(gòu)成的連接電極9。
在第一實(shí)施方式中，如上所述，通過在用于電分離基板側(cè)電極3a和基板側(cè)電極3b的開溝部3c和用于電分離背面電極7a和背面電極7b的開溝部20a之間的區(qū)域中，設(shè)置以切斷中間層5的方式形成的開溝部20b，并且設(shè)置埋入在開溝部20b內(nèi)的絕緣部件8，而能夠由該絕緣部件8，使相對于開溝部20b的開溝部3c側(cè)的中間層5和相對于開溝部20b的開溝部20c側(cè)的中間層5電絕緣。此外，因?yàn)橥ㄟ^在用于電分離背面電極7a和背面電極7b的開溝部20a和埋入有絕緣部件8的開溝部20b之間的區(qū)域中，設(shè)置開溝部20c，同時設(shè)置與在開溝部20c內(nèi)露出的基板側(cè)電極3a的表面電連接，并且跨越絕緣部件8而與鄰接的單元的背面電極7b電連接的連接電極9，由所述絕緣部件8，使該連接電極9與相對于開溝部20b的開溝部3c側(cè)的中間層5電絕緣，所以能夠抑制連接電極9與相對于開溝部20b的開溝部3c側(cè)的中間層5發(fā)生電短路。
此外，在第一實(shí)施方式中，因?yàn)槟軌虿捎猛ㄟ^與背面電極7不同地設(shè)置連接電極9，在形成光電變換單元6后連續(xù)地形成背面電極7，此后，形成開溝部20c，并且在該形成的開溝部20c中形成連接電極9的制造步驟，所以能夠在光電動勢裝置1的制造過程中防止使最想要抑制污染的光電變換單元6的表面暴露在大氣中。
下面，說明為了確認(rèn)所述第一實(shí)施方式的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在該確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中，制作了根據(jù)下面的實(shí)施例1的光電動勢裝置1和根據(jù)比較例1的光電動勢裝置101。
首先，如圖1所示地利用第一實(shí)施方式的制造過程制作根據(jù)實(shí)施例1的光電動勢裝置1。此外，以具有圖7所示的構(gòu)造的方式制作出根據(jù)比較例1的光電動勢裝置101。這時，以具有與實(shí)施例1的光電動勢裝置1的光電變換單元4、中間層5、光電變換單元6、背面電極7a和7b相同厚度和組成的方式，形成光電動勢裝置101的光電變換部104、中間層105、光電變換部106、背面電極107a和107b。此外，在比較例1中，只形成在實(shí)施例1的開溝部20a、20b和20c中，與開溝部20a和20c對應(yīng)的開溝部120a和120c。而且，在比較例1中，通過將背面電極107b直接埋入在開溝部120c內(nèi)，而與基極側(cè)電極3a電連接。
用根據(jù)所述實(shí)施例1的光電動勢裝置1和根據(jù)比較例1的光電動勢裝置101，關(guān)于該制作了的光電動勢裝置1和101，測定開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、曲線因子(F.F.)、最大輸出(Pmax)和變換效率(Eff.)，根據(jù)光電動勢裝置101的各個測定結(jié)果對這些各個測定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一化。將其結(jié)果表示在下面的表1中。
表1


參照所述表1，判明實(shí)施例1的開路電壓具有與比較例1的開路電壓相同的值。另一方面，判明實(shí)施例1的短路電流相對于比較例1的短路電流提高了4％，并且實(shí)施例1的曲線因子相對于比較例1的曲線因子提高了1％。此外，判明實(shí)施例1的最大輸出相對于比較例1的最大輸出提高了5％，并且實(shí)施例1的變換效率相對于比較例1的變換效率提高了5％。
可以根據(jù)下列理由考慮所述結(jié)果。即，可以認(rèn)為在圖1所示的實(shí)施例1中，因?yàn)橛山^緣部件8，使連接電極9對開溝部20b與開溝部3c側(cè)的中間層5電絕緣，所以能夠抑制連接電極9對開溝部20b與開溝部3c側(cè)的中間層5發(fā)生電短路，結(jié)果，提高了變換效率。另一方面，可以認(rèn)為在圖7所示的比較例1中，因?yàn)橥ㄟ^將背面電極107b埋入在開溝部120c內(nèi)，背面電極107b在開溝部120c內(nèi)與中間層5接觸，所以背面電極107b與中間層5電短路，結(jié)果，降低了變換效率。
(第二實(shí)施方式)下面，參照圖8，在該第二實(shí)施方式中，說明與所述第一實(shí)施方式不同，通過硅熔融物22和連接電極23將基極側(cè)電極3a和背面電極7b電連接起來的光電動勢裝置21。
即，根據(jù)該第二實(shí)施方式的光電動勢裝置21，如圖8所示，在開溝部20a和開溝部20b之間的區(qū)域中，通過熔融光電變換單元4、中間層5、光電變換單元6和背面電極7b形成硅熔融物22。該硅熔融物22具有導(dǎo)電性，并且與基板側(cè)電極3a電連接。此外，硅熔融物22是本發(fā)明的“熔融部”和“導(dǎo)電性部件”的一個例子。
此外，在第二實(shí)施方式中，形成有與硅熔融物22電連接，并且跨越埋入在開溝部20b中的絕緣部件8而與背面電極7b電連接的連接電極23。該連接電極23是本發(fā)明的“連接部”和“導(dǎo)電性部件”的一個例子。
下面，參照圖8～圖11，說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的光電動勢裝置21的制造過程。此外，直到形成背面電極7的制造過程與圖2～圖4所示的根據(jù)第一實(shí)施方式的光電動勢裝置1的制造過程相同。
在第二實(shí)施方式中，如圖9所示，以與開溝部3c鄰接的方式，通過從基板2側(cè)掃描波長約532nm、振蕩頻率約12kHz、平均功率約230mW的Nd:YAG激光的第二高次諧波(圖9的LB3)，同時形成由開溝部4b、5b、6b和7d構(gòu)成的開溝部20a、以及由開溝部4c、5c、6c和7e構(gòu)成的開溝部20b。因此，形成由開溝部20a分離的背面電極7a和7b。
而且，如圖10所示，通過在開溝部20a和開溝部20b之間的區(qū)域中，從背面電極7b側(cè)掃描波長約1064nm、振蕩頻率約20kHz、平均功率約8mW的Nd:YAG激光的基波(圖10的LB4)，熔融光電變換單元4、中間層5、光電變換單元6和背面電極7b。因此，形成硅熔融物22。此后，如圖11所示，利用網(wǎng)印法，以充填開溝部20b，并且位于背面電極7b上的方式涂敷由含有氧化鋁粒子的環(huán)氧樹脂所構(gòu)成的絕緣部件8。
而且，利用網(wǎng)印法，以與硅熔融物22的表面接觸，并且跨越絕緣部件8而與背面電極7b電連接的方式涂敷由銀膏構(gòu)成的連接電極23。
在第二實(shí)施方式中，如上所述，通過由硅熔融物22和連接電極23電連接基板側(cè)電極3a和背面電極7b，與只由連接電極9連接基板側(cè)電極3a和背面電極7b的第一實(shí)施方式的情形比較，能夠減少由銀膏構(gòu)成的連接電極的使用量。
此外，第二實(shí)施方式的其它效果與所述第一實(shí)施方式相同。
此外，我們應(yīng)該認(rèn)識到這次揭示的實(shí)施方式在所有方面都只是例示而不是限制。本發(fā)明的范圍，不是根據(jù)所述實(shí)施方式的說明而是根據(jù)權(quán)利要求書表明的，進(jìn)一步包含在與權(quán)利要求書均等的意義和范圍內(nèi)的所以變更。
例如，在所述第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，表示了由開溝部7d分離背面電極7a和7b的例子，但是本發(fā)明不限于此，如圖12所示的第一實(shí)施方式的變形例那樣，也可以由開溝部7d分離背面電極7a和7b，并且將絕緣部件10埋入并充填在由開溝部4b、5b、6b和7d構(gòu)成的開溝部20a中。如果這樣地進(jìn)行構(gòu)成，則當(dāng)網(wǎng)印連接電極9或23時，能夠抑制發(fā)生由銀膏侵入開溝部20a引起的電短路。此外，絕緣部件10是本發(fā)明的“第二絕緣部件”的一個例子。
此外，在所述第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，表示了形成由開溝部4c、5c、6c和7e構(gòu)成的開溝部20b并埋入絕緣部件8的例子，但是本發(fā)明不限于此，可以以至少形成開溝部5c，并且至少覆蓋開溝部5c的切斷部的方式埋入絕緣部件8。
權(quán)利要求
1.一種光電動勢裝置，其特征在于，包括具有絕緣性表面的基板；在所述基板的絕緣性表面上形成的，由第一開溝部所分離的第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極；以覆蓋所述第一基板側(cè)電極和所述第二基板側(cè)電極的方式而形成的第一光電變換部；隔著具有導(dǎo)電性的中間層在所述第一光電變換部的表面上形成的第二光電變換部；在所述第二光電變換部的表面上形成的，分別與所述第一基板側(cè)電極和所述第二基板側(cè)電極對應(yīng)的第一背面電極和第二背面電極；用于電分離所述第一背面電極和所述第二背面電極的第二開溝部；在所述第一開溝部和所述第二開溝部之間的區(qū)域中，以從所述第二背面電極的上表面至少切斷所述中間層的方式形成的第三開溝部；以至少覆蓋所述中間層的切斷部的方式埋入在所述第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件；和在所述第二開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域中，與所述第一基板側(cè)電極電連接，并且跨越所述第三開溝部而與所述第二背面電極電連接的導(dǎo)電性部件。
2.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于，還包括在所述第二開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域中，以貫通所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，并且露出所述第一基板側(cè)電極的表面的方式形成的第四開溝部；所述導(dǎo)電性部件被形成為以與在所述第四開溝部內(nèi)露出的所述第一基板側(cè)電極的表面接觸的方式埋入在所述第四開溝部中，并且跨越埋入在所述第三開溝部內(nèi)的所述第一絕緣部件而與所述第二背面電極電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于所述導(dǎo)電性部件包括通過在所述第二開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域中，熔融所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部所得到的，與所述第一基板側(cè)電極電連接的具有導(dǎo)電性的熔融部、和與所述熔融部電連接，并且以跨越埋入在所述第三開溝部內(nèi)的所述第一絕緣部件而與所述第二背面電極電連接的方式形成的連接部。
4.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于將所述第一絕緣部件充填在所述第三開溝部內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的光電動勢裝置，其特征在于所述第一絕緣部件的上表面被形成為比所述第二背面電極的上表面更朝上突出。
6.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于以與所述第二背面電極的所述第一開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域的表面接觸的方式形成所述導(dǎo)電性部件。
7.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于以貫通所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，并且露出所述第一基板側(cè)電極的表面的方式形成所述第二開溝部。
8.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于以貫通所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，并且露出所述第一基板側(cè)電極的表面的方式形成所述第三開溝部。
9.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于，還包括以埋入在所述第二開溝部內(nèi)的方式形成的第二絕緣部件。
10.如權(quán)利要求9所述的光電動勢裝置，其特征在于將所述第二絕緣部件充填在所述第二開溝部內(nèi)。
11.如權(quán)利要求1所述的光電動勢裝置，其特征在于所述中間層具有使從所述基板側(cè)入射的光部分反射并且部分透過的功能。
12.一種光電動勢裝置的制造方法，其特征在于，包括在具有絕緣性表面的基板的所述絕緣性表面上形成基板側(cè)電極的步驟；通過在所述基板側(cè)電極上形成第一開溝部，而形成由所述第一開溝部分離的第一基板側(cè)電極和第二基板側(cè)電極的步驟；以覆蓋所述第一基板側(cè)電極和所述第二基板側(cè)電極的方式形成第一光電變換部的步驟；隔著具有導(dǎo)電性的中間層而在所述第一光電變換部的表面上形成第二光電變換部的步驟；在所述第二光電變換部的表面上形成背面電極的步驟；此后，形成用于將所述背面電極分離成第一背面電極和第二背面電極的第二開溝部，并且在所述第一開溝部和所述第二開溝部之間的區(qū)域中，以從所述第二背面電極的上表面至少貫通所述中間層的方式形成第三開溝部的步驟；在所述第三開溝部內(nèi)，以至少覆蓋所述中間層的切斷部的方式形成第一絕緣部件的步驟；和在所述第二開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域中，形成與所述第一基板側(cè)電極電連接，并且跨越所述第三開溝部而與所述第二背面電極電連接的導(dǎo)電性部件的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于，還包括在所述第二開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域中，以貫通所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，并且露出所述第一基板側(cè)電極的表面的方式，形成第四開溝部的步驟，其中，形成所述導(dǎo)電性部件的步驟包括以與在所述第四開溝部內(nèi)露出的所述第一基板側(cè)電極的表面接觸的方式，將所述導(dǎo)電性部件埋入在所述第四開溝部中，并且跨越埋入在所述第三開溝部內(nèi)的所述第一絕緣部件而使所述導(dǎo)電性部件與所述第二背面電極電連接的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于實(shí)質(zhì)上與形成所述第四開溝部的步驟同時進(jìn)行形成所述第二開溝部和所述第三開溝部的步驟。
15.如權(quán)利要求12所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于形成所述導(dǎo)電性部件的步驟包括以與所述第二背面電極的所述第一開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域接觸的方式形成所述導(dǎo)電性部件的步驟。
16.如權(quán)利要求12所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于形成所述導(dǎo)電性部件的步驟包括在所述第二開溝部和所述第三開溝部之間的區(qū)域中，通過熔融所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，形成與所述第一基板側(cè)電極電連接的具有導(dǎo)電性的熔融部分的步驟；和以與所述熔融部分電連接，并且跨越埋入在所述第三開溝部內(nèi)的所述第一絕緣部件而與所述第二背面電極電連接的方式形成連接部的步驟。
17.如權(quán)利要求12所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于形成所述第三開溝部的步驟包括以貫通所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，并且露出所述第一基板側(cè)電極的表面的方式形成所述第三開溝部的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于形成所述第一絕緣部件的步驟包括將所述第一絕緣部件充填在所述第三開溝部內(nèi)的步驟。
19.如權(quán)利要求12所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于形成所述第二開溝部的步驟包括以貫通所述第二背面電極、所述第二光電變換部、所述中間層和所述第一光電變換部，并且露出所述第一基板側(cè)電極的表面的方式形成所述第二開溝部的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的光電動勢裝置的制造方法，其特征在于，還包括將第二絕緣部件充填在所述第二開溝部內(nèi)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光電動勢裝置，包括用于電分離第一背面電極和第二背面電極的第二開溝部、在第一開溝部和第二開溝部之間的區(qū)域中，以從第二背面電極的上表面至少切斷中間層的方式形成的第三開溝部、以至少覆蓋中間層的切斷部的方式埋入在第三開溝部內(nèi)的第一絕緣部件、和在第二開溝部和第三開溝部之間的區(qū)域中，與第一基板側(cè)電極電連接，并且跨越第三開溝部而與第二背面電極電連接的導(dǎo)電性部件。
文檔編號H01L21/84GK101026174SQ20071007882
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者筱原亙 申請人:三洋電機(jī)株式會社