专利名称：光产生电力装置的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种光产生电力装置的制造方法。
习知光产生电力装置之制造方法已揭露于日本特开平10-107305号公报中。该制造方法是在绝缘基板的大致整面上形成第一电极膜、半导体光活性膜、透明导电膜后，以点状激光光束扫瞄而形成分割槽，藉以形成与所希望之多数发电区域对应的层叠体。
为了进一步提升可靠性，上述的习知光产生电力装置需要在其表面配设保护膜。
而且，以激光光束分割发电区域所形成的分割槽，其宽度约50至100μm，而以上述方式配设保护膜时，经长期使用或可靠性测试结果，会在该分割槽处产生保护膜剥离且渗入水分之情形。
本发明是为解决此等问题而研发，本发明的目的在于提供一种可靠性优良且制造容易的光产生电力装置的制造方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种光产生电力装置的制造方法，该装置是在具备绝缘表面的基板上的发电区域层叠设有第一电极层、半导体光活性层及透明导电层，其特征在于该制造方法依序包括如下步骤(1)于上述基板的绝缘表面上形成上述第一电极层及半导体光活性层；(2)于包含上述半导体光活性层在内的绝缘表面的整面上，形成用来构成上述透明导电层的透明导电膜；
(3)将可透过可见光但无法透过紫外光的图案化透光性保护膜配置在上述发电区域的之透明导电膜上作为遮罩材料；及(4)于上述基板的整面上照射紫外线激光，以去除未以上述透光性保护膜遮罩之部位的透明导电膜，而形成上述透明导电层；(5)于上述步骤后保留上述透光性保护膜。
本发明还提供一种光产生电力装置的制造方法，该装置是在具备绝缘表面的基板上的发电区域层叠设有第一电极层、半导体光活性层及透明导电层，其特征在于该制造方法依序包括如下步骤(1)于上述基板的绝缘表面上形成上述第一电极层及半导体光活性层；(2)于包含上述半导体光活性层在内的绝缘表面的整面上，形成用来构成上述透明导电层的透明导电膜；(3)将可透过可见光但无法透过紫外光的图案化透光性保护膜配置在上述发电区域之透明导电膜上作为遮罩材料；及(4)于上述基板的整面上照射紫外线激光，以去除未以上述透光性保护膜遮罩之部位的透明导电膜，而形成上述透明导电层；及(5)于上述绝缘表面上已去除上述透明导电膜的部位配设保护元件。
所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于上述透光性保护膜是由聚对苯二甲酸乙二醇酯所构成。
所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于该基板是由金属片以及形成在该金属片上的聚亚胺绝缘树脂膜所构成。
所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(1)中该第一电极层形成于上述基板的绝缘表面上的发电区域，该半导体光活性层形成于上述基板的整个面上。
所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(1)中该第一电极层由厚度为0.1至1.0μm的金属膜所构成，该半导体光活性层由厚度为0.3至1.0μm的非晶质硅、非晶质碳化硅或非晶质硅锗层叠成pn或pin之半导体光活性层。
所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(2)中该透明电极膜由厚度为0.3至1.0μm的氧化锌、氧化铟锡或氧化锡透明导电膜制成。
所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(3)中该透光性保护膜是以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂之原料施行网版印刷以形成图案，并加以乾燥而形成，膜厚为3至6μm。
附面的简单说明
图1A为本发明所用基板的平面图，图1B为图1A的局部放大图。
图2为本发明实施例的第(1)步骤中形成第一电极层的平面示意图。
图3A为本发明实施例的第(1)、(2)步骤的平面示意图，图3B为图3A的A-A剖面图。
图4A为本发明实施例的第(3)步骤的平面示意图，图4B为图4A的B-B剖面图。
图5A为本发明实施例的第(4)步骤的平面示意图，图5B为图5A的C-C剖面图。
图6A为本发明另一实施例的平面示意图，图6B为图6A的D-D剖面图。
图7A为本发明又一实施例的平面示意图，图7B为图7A的E-E剖面图。
图8A为本发明另一实施例的平面示意图，图8B为图8A的F-F剖面图。
图9A为本发明另一实施例的平面示意图，图9B为图9A的G-G剖面图。
以下参照图1至图5详细说明本发明制造方法的实施例。
图1揭示本实施例所用的基板10。如图1A所示，基板10系由呈矩形且具有可挠性的不锈钢或铝等金属片以及形成在该金属片上的聚亚胺(poly imide)等绝缘树脂膜所构成，或是由聚亚胺等树脂所构成的膜片，具透光性或非透光性均可。图1A中，由一点链线所围绕的11、11…分别属于供形成光产生电力装置的基板范围。图1B揭示基板10的左下角附近，由两点链线所区隔的A至D系为由下文所述的第一电极层、半导体光活性层及透明电极层的叠层体所构成的发电区域。AT系正极端子区域，DT为负极端子区域。
以下图2至图9所示中，系就位在基板10左下角附近的光产生电力装置揭示其制造方法，其余光产生电力装置的制造方法则与该方法相同，故省略其说明。
如图2所示，分割配置有与发电区域A至D相对应的第一电极层20a至20d。该等第一电极层20a至20d分别呈中心角大致为90度之扇形形状，且配置成彼此间隔开预定间隔，整体上呈圆形之形态。再者，第一电极层20a至20c分别设有朝相邻发电区域B至D之外侧延伸的连接部20ae、20be、20ce。此处，第一电极层20a至20b系由厚度约0.1至1.0μm的钨、铝、钛、镍、铜等材质的金属膜所构成。
而且，负极端子区域DT处则延伸配置有第一电极层20d，但正极端子区域AT并未配置第一电极层。
其次，在图3中，系在基板10的大致整面上形成以非晶质硅、非晶质碳化硅、非晶质硅锗等层叠成pn或pin之半导体光活性层(厚度约0.3至1.0μm)。然后，在半导体光活性层30的大致整面上形成用来构成下述透明导电层之透明导电膜40。该透明导电膜40由氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)等之透明导电膜(厚度约0.3至1.0μm)制成。
继之，从位于第一电极层之连接部20ae、20be、20ce的透明导电膜40上方，沿着基板10之边缘。用YAG激光(波长1.06μm)作直线式扫描，将第一电极层之连接部20ae、20be、20ce与透明导电膜40分别熔接而呈电性连接。熔接部位系呈直径约50至80μm之点(spot)状。此处，在基板10上，位于图1A所说明之基板区域11、11、……处，由于要将制造中的本实施例光产生电力装置配置于此，故利用上述之YAG激光进行直线式扫描，使其他制造中的光产生电力装置也能够将第一电极层的连接部与透明导电膜40电性连接。此处，虽YAG激光系以直线式扫描，但亦可使用可施行点状照射的激光装置，仅在第一电极层之连接20ae、20be、20ce上进行熔接，使之电性连接，藉以取代上述方式。
其次，在图4中，系于透明导电膜40上，在正极端子区域AT处形成导电糊端子50a，在负极端子区域DT处形成导电糊端子50d。该等导电糊端子50a、50d系以下述之网版印刷方法重复施行数次，而形成总膜厚约20至60μm之状态。该导电糊系在聚亚胺、苯酚或环氧树脂系黏合剂中包含镍或铝等粉末所构成，并在以网版印刷形成图案(pattern)后，以150℃施行乾燥，一次印刷、乾燥过程约形成10至20μm的高度。而且，亦可经由适当的改变印刷条件、材料等，而在一次网版印刷中获致大约20至60μm的膜厚。
然后，在透明导电膜40上配置透光性保护膜60a至60d，该等膜的形状与各发电区域A至D对应，且可透过可见光，但无法透过紫外光。另一方面，端子区域AT处，透光性保护膜60a系呈延伸状态，而端子区域DT处，则与透光性保护膜60d分开的方式配置有大致圆形的透光性保护膜60dt。该透光性保护膜系以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂之原料施行网版印刷以形成图案，并加以乾燥而形成(膜厚约3至6μm)。此处之各透光性保护膜之间隔以设定在大约0.2mm以上为佳，实施例中则设定在0.4mm。
继之，于图5中，以片束状的紫外线激光光(激发型激光excimerlaser)，KrF激光)对基板10的大致整面进行扫瞄，藉以对大致整个基板10面上照射激发型激光。
经过该过程，可以使未被可透过可见光但不能透过紫外光之透光性保护膜60a至60d、60dt覆盖而呈露出状态的透明导电膜40去除，藉此步骤，即可形成分别与透光性保护膜60a至60d、60dt对应之透明导电层40a至40d、40dt。为使露出之透明导电膜40得以充分去除，激发型激光之扫瞄速度、片束状光之宽度等条件均应充分考虑后再决定。实施例中，透明导电膜40系用700埃之ITO，KrF激光则设定在1.0至1.6J/脉冲的输出、150mm的片束长、0.4mm的片束宽、30Hz的脉冲、12mm/秒的扫瞄速度，使露出之ITO透明导电膜40充分去除。
就本实施例中可以采用的透光性保护膜材质加以检讨确认的结果，以丙烯树脂而言，激发型激光(KrF激光)会透过丙烯树脂而对发电区域造成破坏，且输出特性降低。在PET树脂方面，膜厚约3μm以上时，对发电区域不会造成破坏，约3μm以下时，会对发电区域造成破坏，且输出特性降低。
该等透明导电层40b、40c、40d具有分别与第一电极层之连接层20ae、20be、20ce位在半导体光活性层30两侧而彼此相对之连接部40be、40ce、40de，且分别与相邻之第一电极层构成电性连接。
于图6中，系用网版印刷法在发电区域A至D之外周部位、各发电区域间及端子区域AT、DT上配置保护元件70、71、70at、70dt。该等树脂元件之材料可利用丙烯树脂、PET树脂等，形成约2至10μm的膜厚。此外，保护元件可利用透明或著色制品，若利用着色成棕色之保护元件，则与非晶质硅之半导体光活性层30相同色系，与光产生电力装置之受光面颜色对比较低，利用作时钟电源时，外观上甚为优美。
图7中，系在基板10的整个表面及背面上形成透明薄膜状的表面保护膜81、背面保护膜82。此等保护膜81、82系由PET、氟树脂材料等形成厚度约25至1000μm之薄膜层，并在单面上披覆由乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)热塑性树脂构成之黏接层83、84(厚度约20至100μm)，藉由使其通过热辊轮之间，而同时层叠形成表面保护膜81、背面保护膜82，除了层叠方式外，亦可使用一边加热一边真空压接的真空热压接法。黏接层可以使用乙烯-乙酸乙烯共聚物(=EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(=PVB)等材料。
然后设置由背面保护膜82侧至导电糊端子50a、50d之圆形开口85a、85d(直径约1至2mm)。从而导电糊端子50a、50d之背面侧乃露出于开口85a、85d中。关于开口85a、85d之设置方法，系使用以圆环状模刀冲切之方法(汤姆森式刀具)，并调整模刀进程，使之在冲切时，模刀前端会到达导电糊端子50a、50d，且略为嵌入导电糊端子50a、50d内之程度。此种冲切法可以约10μm为单位调整膜刀之进程。由于导电糊端子50a、50d的总膜厚约在20至60μm，故模刀不会贯穿导电糊端子50a、50b。藉由将模刀进程调整至嵌入程度，可以在大量生产时所生之参差度(亦即，有时模刀未到达导电糊端子50a、50d，有时模刀会贯穿输出端子的情形)予以吸收，而得以如图7所示地设置开口85a、85d。此外，开口85a、85d之形状，亦即模刀之形状上，并不限定在圆环形，亦可利用四角形等多角环状设计。
再者，在冲切部位(=开口85a、85d部位)上，透明导电膜40与导电糊端子50a、50d之密接力较小。而且，关于导电糊端子50a、50d与透光性保护膜60之密接力方面，由于导电糊端子50a、50d含有粉末，故其表面呈凹凸状，在其上面配置透光性保护膜60时，上述密接力会较大。因此，容易由导电糊端子50a、50b与透明导电膜40的界面剥离，容易将冲切部位之残留层叠体(详言之，即为导明导电膜40、半导体光活性层30、基板10、黏著剂84及背面保护膜82等组成之层叠体)移除。
如图8所示，系从背面侧将导电糊制成的导电元件52配置于开口85a、85d内部。
然后，在图9中，于发电区域A至D外周部所配置的树脂元件70的外围附近，利用汤普森式刀具等方式冲切本实施例之光产生电力装置，即可由基板10取得各个光产生电力装置。同时，藉由在光产生电力装置中央部位冲切开孔12，即可在该光产生电力装置当作时钟电源来使用时，以该开孔12供指针轴穿过。
上述的本案实施例系将透光性保护膜作为形成透明导电膜图案之遮罩(mesking)材料来使用，同时，该透光性保护膜可保留下来，并不移除，故可作为光产生电力装置之保护膜，故光产生电力装置之可靠性得以提升。
与习知技术说明中以点状激光束扫瞄以至少去除/分割透明导电膜之分割槽(宽约50至100μm)相比较，未用透光性保护膜遮罩而使透明导电膜去除的部位范围较为广阔，故配置于此部位的保护元件得以充分密接于半导体光活性层，所以在长期使用或测试可靠性时，少有保护元件在此部位剥离及水分渗入的情形。
本发明的功效是本发明光产生电力装置的制造方法系如上所述，以透光性保护膜作为遮罩图案，在照射紫外线激光光时，该透光性保护膜可透过可见光，但不透过紫外光，藉以除去未遮罩部位之透明导电膜，故透光性保护膜可使用作形成透明导电膜图案之遮罩材料，同时该透光性保护膜可予以保留，而不必除去，故可用作光产生电力的保护膜，使光产生电力装置的可靠性得以提升。
再者，与习知技术中以点状激光光束扫瞄以去除/分割透明导电膜的分割槽(宽约50至100μm)相比较，未用透光性保护膜遮罩而使透明导电膜被除去的部位范围较广阔，故配置于此部位的保护元件得以充分密接于半导体光活性层，所以在长期使用或测试可靠性时，少有保护元件在此部位剥离及水分渗入的情形。
权利要求
1．一种光产生电力装置的制造方法，该装置是在具备绝缘表面的基板上的发电区域层叠设有第一电极层、半导体光活性层及透明导电层，其特征在于该制造方法依序包括如下步骤(1)于上述基板的绝缘表面上形成上述第一电极层及半导体光活性层；(2)于包含上述半导体光活性层在内的绝缘表面的整面上，形成用来构成上述透明导电层的透明导电膜；(3)将可透过可见光但无法透过紫外光的图案化透光性保护膜配置在上述发电区域的之透明导电膜上作为遮罩材料；及(4)于上述基板的整面上照射紫外线激光，以去除未以上述透光性保护膜遮罩之部位的透明导电膜，而形成上述透明导电层；(5)于上述步骤后保留上述透光性保护膜。
2．一种光产生电力装置的制造方法，该装置是在具备绝缘表面的基板上的发电区域层叠设有第一电极层、半导体光活性层及透明导电层，其特征在于该制造方法依序包括如下步骤(1)于上述基板的绝缘表面上形成上述第一电极层及半导体光活性层；(2)于包含上述半导体光活性层在内的绝缘表面的整面上，形成用来构成上述透明导电层的透明导电膜；(3)将可透过可见光但无法透过紫外光的图案化透光性保护膜配置在上述发电区域之透明导电膜上作为遮罩材料；及(4)于上述基板的整面上照射紫外线激光，以去除未以上述透光性保护膜遮罩之部位的透明导电膜，而形成上述透明导电层；及(5)于上述绝缘表面上己去除上述透明导电膜的部位配设保护元件。
3．如权利要求1或2所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于上述透光性保护膜是由聚对苯二甲酸乙二醇酯所构成。
4．如权利要求1或2所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于该基板是由金属片以及形成在该金属片上的聚亚胺绝缘树脂膜所构成。
5．如权利要求1或2所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(1)中该第一电极层形成于上述基板的绝缘表面上的发电区域，该半导体光活性层形成于上述基板的整个面上。
6．如权利要求5所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(1)中该第一电极层由厚度为0.1至1.0μm的金属膜所构成，该半导体光活性层由厚度为0.3至1.0μm的非晶质硅、非晶质碳化硅或非晶质硅锗层叠成pn或pin之半导体光活性层。
7．如权利要求1或2所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(2)中该透明电极膜由厚度为0.3至1.0μm的氧化锌、氧化铟锡或氧化锡透明导电膜制成。
8．如权利要求1或2所述的光产生电力装置的制造方法，其特征在于在上述步骤(3)中该透光性保护膜是以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂之原料施行网版印刷以形成图案，并加以乾燥而形成，膜厚为3至6μm。
全文摘要
一种光产生电力装置的制造方法,该装置是在具备绝缘表面的基板上设第一电极层、半导体光活性层及透明导电层,该制造方法依序包括如下步骤:(1)于基板形成第一电极层及半导体光活性层;(2)于绝缘表面形成透明导电膜;(3)将透光性保护膜配置在上述发电区域的之透明导电膜上;(4)照射紫外线激光,去除未以上述透光性保护膜遮罩部位的透明导电膜;(5)保留上述透光性保护膜。本发明可以使光产生电力装置的可靠性提高。
文档编号H01L31/18GK1298208SQ0013037
公开日2001年6月6日 申请日期2000年11月2日 优先权日1999年11月30日
发明者塙平信夫, 若宫要範, 主藤秀和, 森博幸, 小野雅义, 篠原亘, 山本惠章 申请人:三洋电机株式会社