絶縁ビアを備えた高効率太陽電池
本発明により高効率の太陽電池のための方法とデバイスが提供される。一実施形態では、前記デバイスは高効率の背部電極の構成を有する太陽電池を備え、該太陽電池は少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、少なくとも一つの下部電極、および少なくとも一つの背部電極を備える。前記デバイスは前記太陽電池の透明導電体に取り付けられた複数の電気伝導フィンガーを含むことができる。前記デバイスは前記複数の電気伝導フィンガーに連結された複数の充填されたビアを含むことができ、前記ビアは前記少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、少なくとも一つの下部電極を貫通して延伸し、前記ビアは、前記透明導電体から前記背部電極に電荷を伝導する導電性のコアを持ち、前記ビア内の絶縁層は、ビアのエアロゾルによるコーティング等の各種の技術を用いて形成されることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電子デバイスに関し、より詳細には太陽電池等の光電子デバイスの生産に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子デバイスは放射エネルギーを電気エネルギーに変換したり、その逆を行ったりすることができる。これらのデバイスは通常、２つの電極間に挟まれた活性層を一般に備えている。２つの電極は、しばしば正面電極と背面電極と称される、少なくとも一方の電極は通常透明である。活性層は通常、一つまたは複数の半導体材料を備えている。発光デバイス（例えば発光ダイオード）（ＬＥＤ）では、２つの電極間に印加された電圧により電流が活性層を通って流れる。この電流は活性層に光を放射させる。光起電性装置（例えば太陽電池）では、活性層は光からエネルギーを吸収し、このエネルギーを、２つの電極間の電圧および／または電流の少なくとも一方として示される電気エネルギーに変換する。このような太陽電池の大規模アレイは、化石燃料の燃焼に依存する従来の発電プラントに置き換わる潜在的可能性があるが、太陽電池が従来の発電に対するコスト効率の良い代替手段を供給するには、生成ワット当たりのコストが現在の配電網の率に匹敵しなければならない。現在、この目標に到達するには多くの技術的課題が存在する。
【０００３】
従来の大半の太陽電池はシリコンベースの半導体によるものである。一般的なシリコンベースの太陽電池では、Ｐ型シリコン層の上にｎ型シリコン層（エミッタ層とも称される）が配置される。Ｐ型層とＮ型層の間の接合付近で吸収された放射線は、電子と正孔を生成する。電子はＮ型層に接する電極により集められ、正孔はＰ型層に接する電極により集められる。光が接合に到達しなければならないため、２つの電極のうちの少なくとも１つは少なくとも部分的に透明でなければならない。多くの現在の太陽電池の設計は、透明電極としてインジウム酸化錫（ＩＴＯ）等の透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を使用している。
【０００４】
既存の太陽電池制作技術に関連するさらなる問題点は、個々の光電子デバイスが比較的小さな電圧しか生成しないという事実に起因する。したがって、高電圧−低電流動作に関連する効率を利用すべく高電圧を得るためには、いくつかの光電子デバイスを直列に電気接続することがしばしば必要である（例えば比較的高い電圧を用いて回路に送電すると、比較的高い電流を用いて回路に送電する間に起こり得る抵抗損失が低減される）。
【０００５】
太陽電池をモジュールへ相互接続する設計がこれまでにいくつか開発されている。例えば、例えば、初期の光起電性モジュールの製造業者は、太陽電池を相互接続するために屋根板が屋根に配置されるのと同様に、一つの電池の底部を次の電池の上部エッジに配置するという「屋根板（ｓｈｉｎｇｌｅ）」アプローチの使用を試みた。シリコンウエーハとシリコンウエーハ材料は相性が悪く、シリコンとハンダの熱膨張率が異なることおよびウエハが堅いことにより、熱サイクルによるハンダ接合は早々に失敗した。
【０００６】
光電子デバイスの直列的相互接続に関連するさらなる問題点は、透明電極に使用されるＴＣＯに関連する電気抵抗が高いことに起因する。抵抗が高いと、直列に接続される個々の電池のサイズが制限される。１つのセルから次のセルに電流を流すには、透明電極がＴＣＯ層上に形成されたバスとフィンガーの導電性グリッドで増強されることが多い。しかしながら、フィンガーとバスはセル全体の効率を減少するシャドウイングを生じさせる。抵抗の有効損失とシャドウイングを小さくするためには、セルを比較的小さくしなければならない。従って、多数の小さなセルを共に接続しなければならず、これには多数の相互
接続と、セル間のより大きなスペースが必要となる。多数の小さなセルのアレイは製造が比較的困難で、コストもかかる。さらに、可撓性の太陽光モジュールでは、多数の屋根板の相互接続が比較的複雑で、時間も労力もかかり、モジュール設置プロセスの間にかかる費用も大きいという点で「屋根板」アプローチは不利である。
【０００７】
これを克服するために、透明な「正面」電極から活性層および「背面」電極を通って背面電極の下に位置する電気絶縁電極までを通過する、電気絶縁された導電性接点を備えた光電子デバイスが開発された。米国特許第３，９０３，４２７号は、シリコンベースの太陽電池におけるそのような接点の使用例について記載している。この技術は抵抗損失を減少させ、太陽電池デバイスの全体効率を改善することができるが、セルの制作に真空加工技術が使用されると共に厚みのある単結晶シリコンウエーハに費用がかかることから、シリコンベースの太陽電池のコストが依然として高いままである。
【０００８】
このため、太陽電池の研究者や製造業者は、従来のシリコンベースの太陽電池よりもより少ない費用で大規模に製作することができる種々のタイプの太陽電池を開発している。そのような太陽電池の例には、シリコン（例えばアモルファスシリコンセル、マイクロ結晶シリコンセル、または多結晶シリコンセル用）を備えたセル；有機オリゴマーまたはポリマー（有機太陽電池用）、二層または相互貫通層もしくは無機および有機材料（有機／無機ハイブリッド太陽電池用）より構成された活性吸収材層を備えたセル、液状またはゲル状電解質に溶解した色素増感チタンナノ粒子（Ｇｒａｅｔｚｅｌセル用）を備えたセル、銅−インジウム―ガリウム−セレン（ＣＩＧ太陽電池用）を備えたセル、活性層がＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、および上記の組み合わせから構成され、活性物質がバルク材料、マイクロ粒子、ナノ粒子または量子ドットを含むがこれらに限定されないいくつかの形式のうちのいずれかであるセルが挙げられる。これらのセルのタイプの多くは可撓性基板（例えばステンレス鋼箔）上に製作することができる。これらのタイプの活性層は非真空環境中で製造することが可能であるが、セル内およびセル間の電気接続には通常一つまたは複数の金属導電層の真空蒸着が必要である。
【０００９】
例えば、図１Ａは、先行技術の太陽電池アレイ１の一部を示している。アレイ１は可撓性絶縁基板２上に製造される。基板２には基板２を貫通する複数の直列の相互接続孔４が形成され、下部電極層６が蒸着されているが、これは例えば基板正面と孔４の側壁に対するスパッタリングによりなされる。その後、電流収集孔８が下部電極６および基板２を貫通するよう選択位置に形成され、次に一つまたは複数の半導体層１０が、下部電極６、直列相互接続孔４および電流収集孔８の上に蒸着される。その後、直列相互接続孔４をカバーするシャドウマスクを用いて透明導電体層１２が配置される。次に、基板２の裏側に第２金属層１４が蒸着される。第２金属層１４は、電流収集孔８を介して透明導電体層１２と電気接触すると共に、直列相互接続孔４によりセル間に直列相互接続を提供する。正面および背面におけるレーザスクライビング１６，１８により、モノリシック（一体化された）デバイスが個々のセルに分けられる。
【００１０】
図１Ｂは、アレイ１の変更態様である別の先行技術アレイ２０を示している。アレイ２０も可撓性絶縁基板２２上に製造される。基板２２には複数の直列相互接続孔２４が形成され、下部電極層２６が蒸着されているが、これは例えば基板２２の正面および裏面ならびに孔２４の側壁に対するスパッタリングによりなされる。その後、電流収集孔２８が下部電極および基板を貫通するように選択位置に形成され、次に一つまたは複数の半導体層３０ならびに透明導体層３２が、正面側の下部電極２６の上と、直列相互接続孔２４の側壁および電流収集孔２８の上に蒸着される。その後、電流収集孔２８以外のすべてをカバーするシャドウマスクを用いて第２の金属層３４が基板２２の裏側に配置され、第２の金属層３４は透明導電体層３２と電気接触する。正面および背面におけるレーザスクライビング３６，３８により、モノリシックデバイスが個々のセルに分けられる。
【００１１】
図１Ａ−６Ｂに示されるような太陽電池アレイの製造には２つの重大な欠点がある。第１には、金属層がスパッタリングにより蒸着されるが、これは真空技術である。真空技術は比較的時間がかかる上に、難しく、大規模なロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）生産環境で実施するには費用がかかる。第２には、製造プロセスによってモノリシックすなわち単一体のアレイが生産されるため、生産用に個々のセルをソートすることができない。これは、ほんの少数の品質の悪いセルがアレイを台無しにし、したがってコストが増大し得ることを意味する。さらに、この製造プロセスは、孔の形態および寸法に非常に対して大きく影響を受ける。正面から裏面への電気伝導は孔の側壁に沿って起こるので、孔を大きく製造されると導電性が十分に増加しない。したがって、狭いプロセスウィンドウが存在することとなるが、これは製造コストを増大させ、使用可能な装置の生産を減少させる可能性がある。さらに、真空蒸着はアモルファスシリコン半導体層には実用的であるが、非常に効率的な太陽電池（例えば銅、インジウム、ガリウム、およびセレンまたはイオウの組み合わせに基づく、ＣＩＧＳセルと称される太陽電池）には非実用的である。ＣＩＧＳ層を蒸着するには、３つまたは４つの元素を正確に制御された比で蒸着しなければならない。これは真空蒸着プロセスを使用して達成することは非常に難しい。
【００１２】
したがって、上記の欠点を克服する光電子デバイス構造およびそのようなセルの対応する製造方法が、当該技術分野において求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の実施形態は上記のいくつかの難点を解決するものである。本発明は改良された構造を使用する光起電性デバイス中に形成されるビア中での絶縁物質の使用を提供し、公知のデバイスの欠点を克服するものである。少なくとも、本明細書に記載されるこれらのいくつかの目的と他の目的は、本発明の各種の実施形態により満たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例に係るデバイスは高効率の背面電極の構成を備え、該太陽電池は、少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電層、少なくとも一つの下部電極および少なくとも一つの背面電極を備える。該デバイスは該太陽電池の透明導電体に搭載された複数の電気伝導フィンガーを含むことができる。該デバイスは、該電気伝導フィンガーと連結した複数の充填された（ｆｉｌｌｅｄ）ビアを含むことができ、該ビアは、少なくとも一つの該透明導電体、該光起電層、および少なくとも一つの下部電極を貫通して延伸しており、また該ビアは該透明導電体から背面電極に電荷を伝達する導電性コアを有する。ビアの絶縁層は該下部電極から各ビアのコアを分離することができ、該絶縁層は該ビアのアエロゾルによるコーティングにより形成される。
【００１５】
当然ながら、該背部導電体は、該下部電極からは電気的に絶縁されることができ、上部電極に対する導電性要件が軽減されるよう、またエリアを覆い隠すバスバー使用の必要性を除去するために、十分に近い間隔で設置された充填されたビアによってお互いに結合される。任意的に、該絶縁層は、該ビアのアエロゾルによるコーティングで形成することができる。該絶縁層の厚さは、約２０から約１００ミクロンであることができる。制限しない例として、該絶縁層は以下の物質のうちの少なくとも一つにより成ることができる：エチルビニルアセテート （ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン （ＰＶＰ）、および／またはガラス転移温度が約１５０℃未満の熱可塑性ポリマー。任意的に、他の電気的な絶縁物質を使用してもよい。光起電性層は、Ｐ−Ｎ接合を形成する少なくとも二つの別個の層を備えてよく、そのうち少なくとも一つの層はＣＩＳをベースとする物質を含むことができる。実質的に、前記各充填されたビアは各々約１ｍｍ以下の直径を有する。該絶縁層は、該ビアの側壁お
よび該各ビア周辺部分の透明導電体を覆うことができ、該周辺部分は、該ビアの縁から該ビアの直径の約２倍の範囲内である。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、高効率の背部電極構成を有する太陽電池の形成を含む方法が提供され、該太陽電池は、少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性象層、および少なくとも一つの下部電極を備える。複数のビアを、該透明導電体、該一つの光起電性象層、および該下部電極を貫通して形成することができる。該各ビアの孔の内部側壁に沿い絶縁層を被覆して形成することができる。該形成方法は、該各ビアの孔を透明導電体と電気的に連結された導電性のコアで充填し、該各ビアの孔内の絶縁層によって下部電極とは電気的に絶縁することを含むことができる。背部電極を形成し、実質的に該各ビアの孔の内部のコアと連結してもよい。
【００１７】
当然ながら、コーティングの工程は、透明導電体を絶縁物質で実質的に被覆することを避けるために、該太陽電池の下部から絶縁物質をスプレーする源を使用することを含むことができる。また、コーティングは、透明導電体に対してマスクを使用することなく、透明導電体に付着する絶縁物質量を最小化するために、該太陽電池の下部より絶縁物質をスプレーすることを含むことができる。コーティングは、透明導電体に付着する絶縁物質量を最小化するために透明導電体に対してマスクを使用して、該太陽電池の上部より絶縁物質をスプレーすることを含むことができる。任意的に、コーティングの工程は、該ビアを絶縁物質で完全に充填することなく、該ビアの孔の内壁を十分な量の絶縁物質でスプレーして被覆することから成ることができる。コーティングは該ビアの孔の内壁を十分な量の絶縁物質でスプレーして被覆して、さらに下部電極の下側を被覆して下部絶縁層を形成することより成ることもできる。コーティングは該ビアの孔にエアロゾルを塗布して絶縁層を形成することにより成ることもできる。
【００１８】
本発明の別の実施形態では、コーティングは、純粋に誘電性の元素と接着成分を含む絶縁性エアロゾルの塗布により絶縁層を形成することから成る。コーティングは、太陽電池の一つの側面に施された実質的に均一なコーティングに対して気体の衝突を使用することにより、絶縁物質を該各ビアの孔内に導くことで成ることができる。コーティングは、スプレー後に絶縁物質で塞がれたいずれかの該ビアの孔から絶縁物質を取り除くために気体の衝突を使用することから成ることもできる。コーティングは、絶縁物質の実質的に均一なコーティングを太陽電池の一つの側面に印刷により施した後に気体の衝突を使用することにより、絶縁物質を該各ビアの孔内に導き絶縁層を形成し、該均一なコーティングに該各ビアに対応する開口部を生成することにより成ることができる。該方法は、また複数のビアを穴あけ用のデバイスの使用により該少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層および少なくとも一つの下部電極を貫通することにより形成することを含むことができる。さらに該方法は、該太陽電池の透明導電体上に複数の導電性フィンガーを形成することを含むことができる。コーティングは、さらに絶縁物質の実質的に均一なコーティングを太陽電池の一つの側面に印刷により施した後に、該均一な絶縁物質のコーティングを、太陽電池の他の側面側から吸引により絶縁物質を該各ビアに引き込んだ後に、該均一なコーティングに該各ビアに対応する開口部を生成することにより成ることができる。
【００１９】
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付図面と共に考慮すれば容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
当然ながら、上記の一般的記載と下記の詳細な記載単に例示的かつ説明的なものであり、主張されているように発明を制限するものではない。以下の明細書と添付の特許請求の範囲において、不定冠詞「１つの（ＡまたはＡｎ）」、および定冠詞「該（ｔｈｅ）」は、別途明示的に指定されていない限り、該冠詞に続くものについて複数のものを含む。このように、例えば、「ａ ｍａｔｅｒｉａｌ」の記述は、複数の物質の混合物を含むこと
ができ、「ａ ｃｏｍｐｏｕｎｄ」の記述は複数の化合物を含むことができる等である。本明細書における参考文献は、参照されることにより、本明細書において記載される明確な教示に対立しない範囲において、本明細書にその全体が含まれる。本明細書と請求項では、言及される一連の定義される用語は以下の意味を有する：
【００２１】
「任意の」“ｏｐｔｉｏｎａｌ”または「任意（的）に」 “ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ”は、引き続き述べられる状況が起きる場合の例と、起きない場合の例を含むために、引き続き述べられる状況が起きても起きなくてもよいことを意味する。例えば、もし「装置は任意的に障壁薄膜の性質を含む」（ｉｆ ａ ｄｅｖｉｃｅ ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ ｃｏｎｔａｉｎｓ ａ ｆｅａｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ ｂａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）の記載の場合、これは前記障壁薄膜の性質があっても無くてもよいことを意味し、従って前記記載は、装置が前記障壁薄膜の性質を有する構造と、前記障壁薄膜の性質を有さない構造の両者を含む。
【００２２】
図２Ａ−ＩＢは、本発明の１実施形態による光電子デバイスアレイ１００を示す。いくつかの実施形態では、これは光電子デバイスアレイ１００中の直列相互接続とみなされることもできる。アレイ１００は第１デバイスモジュール１０１および第２デバイスモジュール１１１を備えている。デバイスモジュール１０１，１１１は太陽電池のような光起電性装置であってもよいし、または発光ダイオードのような発光装置であってもよい。好ましい実施形態では、デバイスモジュール１０１，１１１は太陽電池である。第１および第２デバイスモジュール１０１，１１１は絶縁性のキャリア基板１０３に取り付けられる。キャリア基板１０３は、例えば厚さ約５０μｍの、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料より形成される。次にキャリア基板１０３は、より厚みのある構造膜１０５に取り付けられる。構造膜１０５は、屋根等の戸外の場所でのアレイ１００の設置を容易にするために、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）またはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のポリマールーフィング膜材料により形成される。
【００２３】
デバイスモジュール１０１，１１１は、例えば長さ約４インチ（約１０．１６ｃｍ）および幅約１２インチ（約３０．４８ｃｍ）であるが、互いに積層された、いくつかの層を含むもっと長いシートから切断されてもよい。各デバイスモジュール１０１，１１１は通常、下部電極１０４，１１４に接触するデバイス層１０２，１１２と、下部電極１０４，１１４と導電性バックプレーン１０８，１１８の間の絶縁層１０６，１１６とを備えている。本発明のいくつかの実施形態では、バックプレーン１０８，１１８は背面上部電極１０８，１１８と称される場合がある。下部電極１０４，１１４、絶縁層１０６，１１６、およびバックプレーン１０８，１１８は、デバイス層１０２，１１２を保持する基板Ｓ１，Ｓ２を構成する。
【００２４】
絶縁基板に薄い金属層を蒸着することにより基板が形成される先行技術のセルとは対照的に、本発明の実施形態は箔のような可撓性バルク導電性材料に基づく基板Ｓ１，Ｓ２を使用する。箔のようなバルク材料は先行技術の真空蒸着金属層よりも厚みがあるが、より安価で、より容易に入手でき、加工が容易である。好ましくは、少なくとも下部電極１０４，１１４は、アルミニウム箔等の金属箔より形成される。代わりに、銅、ステンレス鋼、チタン、モリブデンまたは他の適切な金属箔が使用されてもよい。例として、下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８，１１８は、アルミニウム箔で、厚さ約１μｍから約２００μｍ、好ましくは厚さ約２５μｍから約１００μｍに形成され、絶縁層１０６，１１６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック箔材料で、厚さ約１μｍから約２００μｍ、好ましくは厚さ約１０μｍから約５０μｍに形成される。任意的に、バックプレーン１０８，１１８はステンレス鋼、銅、チタン、モリブデン、鋼、アルミニウム、前記物質のいずれかの、銅めっきまたは銅で被覆されたもの、前記物質のいずれかの、金めっきまたは金で被覆されたもの、または前記物質の組み合わせにより
形成されることができる。一実施形態では、特に、下部電極１０４，１１４、絶縁層１０６，１１６、およびバックプレーン１０８，１１８は、スタート基板Ｓ１，Ｓ２を形成するために共に積層される。箔は下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８，１１８の両方に使用されてもよいが、バックプレーンとして絶縁層１０６，１１６の背後にメッシュグリッドを使用することも可能である。そのようなグリッドは導電性塗料またはインクを使用して絶縁層１０６，１１６の背面に印刷され得る。適当な導電性塗料またはインクの例に、アメリカ合衆国ミシガン州ミッドランド市所在のダウコーニング社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標） ＰＩ−２０００ Ｈｉｇｈｌｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｓｉｌｖｅｒ Ｉｎｋがある。さらに、絶縁層１０６，１１６は、下部電極１０４，１１４またはバックプレーン１０８，１１８もしくはその両方に使用される箔の表面を陽極酸化することにより、または当該技術分野で周知のスプレー、コーティング、印刷技術で絶縁コーティングを塗布することにより、形成され得る。
【００２５】
デバイス層１０２，１１２は通常、透明導体層１０９と下部電極１０４の間に配置された活性層１０７を備えている。例えば、デバイス層１０２，１１２は厚さ約２μｍである。少なくとも第１装置１０１は透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間に一つまたは複数の電気接点１２０を備えている。電気接点１２０は、透明導体層１０９、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６により形成される。電気接点１２０は透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間の導電性通路を提供する。電気接点１２０は活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６から電気的に絶縁される。
【００２６】
接点１２０は、各々、活性層１０７、透明導体層１０９、下部電極１０４および絶縁層１０６を貫通するよう形成されたビアを備え得る。各ビアは、直径約０．１ミリメートルから約１．５ミリメートル、好ましくは直径約０．５ミリメートルから約１ミリメートルである。ビアは穿孔により、またはドリリングにより（例えば機械的穿孔、レーザ穿孔または電子ビーム穿孔）、もしくはこれらの技術の組み合わせにより形成される。絶縁材１２２はビアの側壁をコートし、その結果絶縁材１２２の中を通ってバックプレーン１０８へ至る通路が形成される。絶縁材１２２の厚みは、約１μｍと約２００μｍの間、好ましくは約１０μｍと約２００μｍの間である。
【００２７】
絶縁材１２２の厚みは、その背後の露出した導電性表面の完全なカバーを保証するために、好ましくは少なくとも１０μｍの厚みとする。絶縁材１２２は、例えばインクジェット印刷や環状ノズルによるディスペンスを始めとする種々の印刷技術により形成可能である。導電性材料製のプラグ１２４は、通路を少なくとも部分的に充填し、透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間の電気接触を形成する、すなわち透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間に電流が流れるようにする。この導電性材料も同様に印刷可能である。適切な材料および方法は、例えば、テキサス州プレーノ市所在のマイクロファブ社（Ｍｉｃｒｏｆａｂ， Ｉｎｃ．）（この目的に役立つ装置を販売している）「ｓｏｌｄｅｒｊｅｔ」と称されるハンダのインクジェット印刷である。存在する可能性のある溶媒の除去および硬化のための時間が引き続き許容される条件下では、電子回路パッケージングの技術分野で周知の導電性接着材料の印刷も使用可能である。プラグ１２４は、約５μｍと約５００μｍの間、好ましくは約２５と約１００μｍの間の直径を有し得る。
【００２８】
非限定的な例では、別の実施形態では、デバイス層１０２，１１２は厚さ約２μｍであり、下部電極１０４，１１４は厚さ約１００μｍのアルミニウム箔より形成され、絶縁層１０６，１１６は、厚さ約２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料より形成され、背面上部電極１０８，１１８は厚さ約２５μｍのアルミニウム箔より形成される。デバイス層１０２，１１２は、透明導体層１０９と下部電極１０４の間に配置された活性層１０７を備え得る。そのような実施形態では、少なくとも第１装置
１０１は、透明導体層１０９と背面上部電極１０８との間に一つまたは複数の電気接点１２０を備える。電気接点１２０は、透明導体層１０９、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６を貫通するように形成される。電気接点１２０は透明導体層１０９と背面上部電極１０８との間の導電性通路を提供する。電気接点１２０は、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６から電気的に絶縁される。
【００２９】
導電プラグ１２４と基板１０８の間の良好な接点の形成は、超音波溶接等の他の接点形成技術の使用により支援され得る。有用な技術の例は、金のスタッドバンプ（ｓｔｕｄ−ｂｕｍｐ）の形成であり、これは例えば参照により本明細書に包含されるウイマー（Ｊ．
Ｊａｙ Ｗｉｍｅｒ）「３−Ｄ Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ ｗｉｔｈ Ｌｅａｄ−Ｆｒｅｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」 Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， ２００３年１０月１日発行、に記載されている。通常のハンダもしくは導電性インクまたは接着剤がスタッドバンプの上に印刷され得る。
【００３０】
ビアを形成する際に、上部電極１０９と下部電極１０４の短絡接続を回避することは重要である。したがって、ドリリングまたは穿孔のような機械的切断技術は、ビアのリップ付近の少量のレーザアブレーション幅数μｍ）をレーザアブレーション除去することにより補足され得る。代わりに、ビアよりもわずかに大きな直径にわたって透明導体層を除去するために、化学エッチングプロセスが使用されてもよい。エッチングは、例えば、インクジェット印刷またはステンシル印刷を使用して適切な場所にエッチ液の滴を印刷することにより、局所的に行うことが可能である。
【００３１】
短絡を回避するさらなる方法は、透明導体層１０９の配置の前に、活性層１０７の上に絶縁材の薄層を配置することである。この絶縁層は好ましくは厚さ数μｍで、１〜１００μｍの範囲であり得る。この絶縁層はビアが形成される予定の領域（およびわずかにビアの境界線を超える）にのみ配置されるため、その存在が光電子デバイスの動作に干渉することはない。本発明のいくつかの実施形態では、層は参照により本明細書に包含されるピシュラー（Ｋａｒｌ Ｐｉｃｈｌｅｒ）の２００４年３月２５日出願の米国特許出願第１０／８１０，０７２号明細書に記載されている構造と類似のものであってもよい。そのような構造を通って孔がドリリングまたは穿孔される場合、透明導体層１０９と、下部電極１０４の間には絶縁体層が存在するが、機械的切断の正確性のために、この絶縁体の層は層１０９，１０４よりも比較的厚みが厚く、短絡を生じさせないようになっている。
【００３２】
この層の材料は、任意の便利な絶縁体であってよく、好ましくはデジタルで（例えばインクジェット）印刷できるものである。ナイロンＰＡ６（融点２２３℃）、アセタール（融点１６５℃）、ＰＢＴ（ＰＥＴと構造上似ているがブチル基がエチル基と置き換わっている）（融点２１７℃）およびポリプロピレン（融点１６５℃）のような熱可塑性ポリマーは、有用な材料のリストを全て網羅するわけではない例である。そのような材料は絶縁層１２２にも使用可能である。インクジェット印刷は絶縁体アイランドを形成する望ましい方法であるが、他の印刷方法または付着方法（従来のフォトリソグラフィを含む）も本発明の範囲内にある。
【００３３】
ビアを形成する際に、第１は絶縁層１０６、下部電極１０４、およびその上の層１０２から構成されたもの、第２はバックプレーン１０８で構成されたものの、少なくとも２つの最初には分離されている要素に光電子デバイスを製作することは有用である。これらの２つの要素は、ビアが１０６／１０４／１０２の複合構造を貫通して形成された後であってビアが充填される前に、共に積層される。この積層およびビア形成後に、複合体にバックプレーン１０８が積層され、上述したようにビアが充填される。
ジェット印刷ハンダまたは導電性接着剤には、導電性ビアプラグ１２４を形成するための有用な材料が含まれるが、機械的手段によってプラグを形成することも可能である。し
たがって、金のスタッドバンプの形成と同様な方法で、例えば適切な直径のワイヤがビアの中に配置され、それがバックプレーン１０８と接触するようにされ、そしてプラグ１２４を形成するよう所望の高さで切断されてもよい。代わりに、そのようなサイズを有する予め形成しておいたピンをロボットアームで孔の中に配置することも可能である。そのようなピンまたはワイヤは定位置に配置され、基板に対するそれらの電気接続は、ピンの配置に先立って導電性接着剤の非常に薄い層を印刷することにより支援または確保され得る。したがって、導電性接着剤からなる厚みのあるプラグの乾燥時間が長いという問題がなくなる。ピンは、接触をさらに支援するために、バックプレーン１０８にわずかに打ち込まれる先端または鋸歯状部分を備え得る。そのようなピンは絶縁ワイヤまたはコートされたワイヤ（例えば蒸着または酸化により）の場合と同様に、既に存在する絶縁材に設けられる。ピンは、絶縁材を適用する前にビアの中に配置され、これにより絶縁材の導入が容易となる。
【００３４】
ピンが適切な硬い金属から形成され、わずかにテーパ状になった先端を有する場合、ピンは穿孔工程の間にビアを形成するために使用されてもよい。パンチまたはドリルを使用する代わりに、ピンは先端がちょうど底を貫通する深さまで複合体１０６／１０４／１０２に挿入され、その後、基板１０８がこの複合体に積層されると、先端はわずかに基板１０８に進入し、良好な接触を形成する。これらのピンは、例えばピンがちょうど中にはめ込まれるチューブを介して向けられた機械的圧力または空気圧により、パンチされていない基板の中に貫入され得る。
【００３５】
透明導体層１０９の上には、導電性材料１２４と電気接触した状態で、一つまたは複数の導電トレース１２６が配置され得る。導電トレース１２６は例えば、Ａｌ、ＮｉまたはＡｇより形成される。図２Ｂに示されるように、トレース１２６は全体のシート抵抗を減少するために多数の接点１２０を相互接続してもよい。例えば、接点１２０は、トレース１２６が各接点をそれと最も近い隣接する接点と接続し、場合によってはその接点を包囲する透明導体層と接続する状態で、互いに約１ｃｍ離間され得る。好ましくは、トレース１２６の数、幅および間隔は、接点１２０およびトレース１２６がデバイスモジュール１０１の表面の約１％未満を占めるように選択される。トレース１２６は約１μｍと約２００μｍの間、好ましくは約５μｍと約５０μｍの間の幅を有し得る。トレース１２６は、約０．１ミリメートルと約１０ミリメートルの間、好ましくは約０．５ミリメートルと約２ミリメートルの間の中心−中心距離だけ好ましくは離れている。過度なシャドウイング損失を回避するために、ラインの幅を広くするにはより大きく離間させることが必要となる。ラインが互いにほぼ等距離にある限り（例えば２倍以内）、トレース１２６に対して種々のパターンまたは配向が使用され得る。トレース１２６が接点１２０から扇型に広がる代替パタ−ンが図２Ｃに示されている。図２Ｄに示される別の代替パタ−ンでは、トレース１２６は「分水界（ｗａｔｅｒｓｈｅｄ）」パタ−ンを形成し、接点１２０から放射状に延びるより太いトレース１２６からより細いトレース１２６が分岐している。図２Ｅに示される別の代替パタ−ンでは、トレース１２６が接点１２０から出て長方形のパタ−ンを形成している。各接点に接続されるトレース１２６の数は、図２Ｅに示された数より多くても少なくてもよい。いくつかの実施形態は、１つ多く、２つ多く、３つ多くのトレース１２６の数を有するといった具合である。図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、２Ｅに示された例に描かれているトレースパターンは例示を目的とするものであって、本発明の実施形態に使用可能なトレースパタ−ンを制限するわけではない。導電性バックプレーン１０８，１１８は１つのデバイスモジュールから次のデバイスモジュールに電流を伝えるため、導電トレース１２６は太い「バス」を避けて「フィンガー」を備えることが可能である。これにより、バスによるシャドウイング量が減少すると共に、装置アレイ１００に見た目により美しい外観が提供される。
【００３６】
比較的厚く導電性が高い可撓性バルク導電体の下部電極１０４，１１４およびバックプ
レーン１０８より形成された基板Ｓ１，Ｓ２にデバイスモジュール１０１，１１１を製作し、透明導体層１０９、活性層１３０、下部電極１０４，１１４、および絶縁層１０６，１１６を貫通するように絶縁された電気接点１２０を形成すると、デバイスモジュール１０１，１１１が比較的大きくなる。従って、アレイ１００は、先行技術のアレイと比較して、より少数の直列相互接続を必要とする、より少数のデバイスモジュールより形成され得る。例えば、デバイスモジュール１０１，１１１は長さが約１ｃｍと約３０ｃｍの間で、幅が約１ｃｍと約３０ｃｍの間である。より小さなセル（例えば長さが１ｃｍ未満および／または幅が１ｃｍ未満）も希望に応じて形成可能である。
【００３７】
バックプレーン１０８，１１８が１つのデバイスモジュールからの次のデバイスモジュールに電流を伝えるため、トレース１２６のパタ−ンは、この目的で先行技術に使用されるような太いバスを備える必要はない。代わりに、トレース１２６のパタ−ンは、電流を接点１２０へ伝えるのに十分に導電性のある「フィンガー」を提供すればよい。バスがないので、活性層１０２，１１２のより大きな部分が露出され、これにより効率が上昇する。さらに、バスのないトレース１２６のパタ−ンは見た目にも美しい。
【００３８】
第１デバイスモジュール１０１のバックプレーン１０８と第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４との間の電気接触は、第２デバイスモジュールのバックプレーン１１８および絶縁層１１６を切除して下部電極１１４の一部を露出させることにより実行され得る。図２Ｂはとりわけバックプレーン１１８および絶縁層１１６を切除する１つの方法の例を示している。特に、絶縁層１１６のエッジには切欠１１７が形成されうる。複数の切欠１１７は同様に整列しているが、バックプレーン１１８の切欠１１９はわずかに大きくなっている。切欠１１７，１１９の配列は第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の一部を露出させる。
【００３９】
電気接触は、第１デバイスモジュール１０１のバックプレーン１０８と、第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の露出部分との間で、多くの異なる方法で形成され得る。例えば、図２Ａに示されるように、切欠１１７，１１９と整列するパターンで、薄い導電層１２８がキャリア基板１０３の一部の上に配置される。
【００４０】
薄い導電層１２８は、例えば導電性（充填）ポリマーまたは銀のインクである。導電層は非常に薄く、例えば厚さ約１μｍである。薄い導電層１２８の最小厚さを決定する一般的基準は、この層で放散される部分出力ｐ＝（Ｊ／Ｖ）ρ（Ｌｏ２／ｄ）が約１０−４以下であることである。式中、Ｊは電流密度、Ｖは電圧、Ｌｏは薄い導電層１２８の長さ（ほぼ第１デバイスモジュールと第２デバイスモジュールの間のギャップの幅に相当）であり、ρとｄはそれぞれ導電層１２８の抵抗および厚さである。この場合には、このソースからの電力の損失は全産生電力の１％よりはるかに少なく、無視できるものである。多くの用途の数値の例では、（Ｊ／Ｖ）は約）０．０６のＡ／Ｖｃｍ２であり、Ｌｏ＝４００μｍ＝０．０４ｃｍの場合、ｐは約１０−４（ρ／ｄ）に等しい。したがって、抵抗ρが約１０−５Ωｃｍ（これは良好なバルク導電体よりも約１０倍少ない）であっても、この基準はｄが厚さ約１μｍ（１０−４ｃｍ）未満であることにより満たされる。したがって、ほとんどの妥当な印刷可能な厚さの比較的抵抗の高いポリマー導電体でも機能する。
【００４１】
薄い導電層１２８の一部を露出させたまま、バックプレーン１０８が薄い導電層１２８と電気接触するように、第１デバイスモジュール１０１はキャリア基板１０３に取り付けられる。その後、薄い導電層１２８の露出部分と、第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の露出部分との間で電気接触が形成される。例えば、導電材料１２９のバンプ（例えばより導電率の高い接着剤）が、下部電極１１４の露出部分と整列した薄い導電層１２８上の位置に配置される。第２デバイスモジュール１１１がキャリア基板に取り付けられる際、導電材料１２９のバンプは下部電極１１４の露出部分と接触する程度に十分に
高い。薄い導電層１２８が第２デバイスモジュール１１１のバックプレーン１１８と望ましくない接触を行なう可能性が実質的にないように、切欠１１７，１１９の寸法が選択され得る。例えば、下部電極１１４のエッジは、約４００μｍのカットバックＣＢ１の量だけ絶縁層１１６に対して切除され得る。バックプレーン１１８は、ＣＢ１より有意に大きい量ＣＢ２だけ絶縁層１１６に対して切除され得る。
【００４２】
デバイス層１０２，１１２は、好ましくは大規模で（例えばロールツーロール処理システムシステムで）製造可能なタイプである。デバイス層１０２，１１２で使用可能なデバイス構造には多数の異なるタイプのものが存在する。例えば、一般性を失わないものとして、図１Ａの挿入図はデバイス層１０２におけるＣＩＧＳ活性層１０７およびその付随層の構造を示す。例えば、該活性層１０７は、ＩＢ群、ＩＩＩＡ群およびＶＩＡ群の元素を含む材料に基づく吸収材層１３０を備え得る。好ましくは、該吸収材層１３０は、ＩＢ群として銅（Ｃｕ）と、ＩＩＡ群元素としてガリウム（Ｇａ）および／またはインジウム（Ｉｎ）および／またはアルミニウム、ならびにＶＩＡ群としてセレン（Ｓｅ）および／またはイオウ（Ｓ）を含んでいる。そのような材料（ＣＩＧＳ材料と称される場合もある）の例が、いずれも参照により本明細書に包含されるエバースパチャー（Ｅｂｅｒｓｐａｃｈｅｒ）らの２００１年７月３１日発行の米国特許第６，２６８，０１４号およびベーソル（Ｂｕｌｅｎｔ Ｂａｓｏｌ）の２００４年１１月４日公開の米国特許出願公開第２００４−０２１９７３０号明細書に記載されている。ウィンドウ層１３２は前記吸収材層１３０と前記透明導体層１０９の間の結合パートナーとして通常使用される。例えば該ウィンドウ層１３２は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）またはセレン亜鉛（ＺｎＳｅ）、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含む。これらの材料の層は、例えば化学浴蒸着または化学表面蒸着により、約５０ｎｍから約１００ｎｍの厚さに蒸着される。下部電極１０４から金属の拡散を阻止するために、下部電極と異なる金属の層１３４が、該下部電極１０４と前記吸収材層１３０の間に配置され得る。例えば、該下部電極１０４がアルミニウムにより形成されている場合、前記層１３４はモリブデン層であり得る。このことにより、電荷の運搬と特定の保護的な性質が支援される。さらに、層１３と同様の物質で構成される別の層１３５を、さらに層１３４とアルミニウム層１０４の間に塗布することができる。該物質は層１３と同一であっても、層１３について列挙されている物質のセットから選択される別の物質であってもよい。任意的に、別の層１３７は層１０４の他の側に塗布されることもできる。該物質は層１３５と同一であっても、層１３について列挙されている物質のセットから選択される別の物質であってもよい。本明細書のどの実施形態においても、限定はされないが、図５および６に示されるような、層１３５および／または１３７と同様の保護層を箔の周辺に塗布することができる
【００４３】
ＣＩＧＳ太陽電池を例として説明しているが、当業者には直列相互接続技術の実施形態がほとんどすべてのタイプの太陽電池構造に適用可能であることが理解されるであろう。そのような太陽電池の例には、アモルファスシリコンセル、Ｇｒａｅｔｚｅｌセル構造（サイズが数ナノメートルの二酸化チタン粒子から構成された透光性フィルムが、該フィルムの光収集に対する感受性を高めるために電荷移動染料によりコーティングされている）、有機材料により充填された孔を備えた無機多孔性鋳型を有するナノ構造化層（例えば参照により本明細書に包含される米国出願公開第２００５−０１２１０６８号参照）、ポリマー／混合セル構造、有機染料および／またはＣ６０分子および／または他の小分子、マイクロ結晶シリコンセル構造、ランダムに配置されたナノロッドおよび／または有機マトリックス中に分散された無機材料のテトラポッド、量子ドットセル、またはそれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されるわけではない。さらに、本明細書で説明する直列相互接続技術の実施形態は、太陽電池以外の光電子デバイスと共に使用することができる。
【００４４】
代わりに、光電子デバイス１０１，１１１は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような
発光デバイスであってもよい。ＯＬＥＤの例には発光ポリマー（ＬＥＰ）デバイスが含まれる。そのような場合、活性層１０７は、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン：スルホン酸ポリスチレン（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の層を含み、これはウェブコーティングや同様な方法により下部電極１０４，１１４上に通常５０〜２００ｎｍの厚さで付着され、その後水を除去するためにベークされる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはドイツ国レーバークーゼン所在のバイエル社（Ｂａｙｅｒ）から入手可能である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上には、例えばウェブコーティングにより、ポリフルオレン系ＬＥＰが約６０−７０ｎｍの厚さで付着され得る。適切なポリフルオレン系ＬＥＰはダウケミカルズ社（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能である。
【００４５】
透明導体層１０９は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）であってよく、これはスパッタリング、蒸発、ＣＢＤ、電気めっき、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤおよびその他同種のものを含むがこれらに限定されない任意の種々の手段を使用して配置することができる、代わりに、透明導体層１０９は透明の導電性ポリマー層、例えばドープＰＥＤＯＴ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン）の透明層を含んでもよく、これはスピンコーティング、ディップコーティング、またはスプレーコーティング、および同種のものを使用して配置することができる。ＰＳＳ：ＰＥＤＯＴはジエーテルにより架橋された複素環チオフェンに基づくドープされた導電性ポリマーである。ポリ（スルホン酸スチレン）（ＰＳＳ）でドープされたＰＥＤＯＴの水分散液はＢａｙｔｒｏｎ（登録商標）Ｐの商品名でアメリカ合衆国マサチューセッツ州ニュートン市のＨ． Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ社から入手可能である。Ｂａｙｔｒｏｎ（登録商標）はドイツ国レーバークーゼンのバイエル社（Ｂａｙｅｒ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｈａｆｔ）の登録商標である。その導電性に加えて、ＰＳＳ：ＰＥＤＯＴは平坦化層として使用することができ、これはデバイス性能を改善できる。ＰＥＤＯＴの使用における潜在的な欠点は通常のコーティングでは酸性の性質を有することであり、ＰＥＤＯＴが太陽電池中の他の材料を化学的に攻撃したり、反応したり、他の態様で品質を劣化させる源として機能する場合がある。ＰＥＤＯＴ中の酸性成分の除去は陰イオン交換法により行なわれ得る。非酸性ＰＥＤＯＴは市場で購入することができる。代わりに、同様の材料を、コロラド州ウィートリッジ市のＴＤＡ社の材料、例えばＯｌｉｇｏｔｒｏｎ（登録商標）およびＡｅｄｏｔｒｏｎ（登録商標）から購入することができる。
【００４６】
第１デバイスモジュール１０１と第２デバイスモジュール１１１の間のギャップは、硬化可能なポリマーエポキシ樹脂（例えばシリコーン）により充填され得る。環境への抵抗、例えば水や空気への露出に対する保護を与えるために、任意選択の封止材料層（図示しない）がアレイ１００をカバーしてよい。封止材料は、その下にある層を保護するために、ＵＶ光をさらに吸収してもよい。適切な封止材料の例には、ＴＨＶ（例えばＤｙｎｅｏｎのＴＨＶ２２０フッ素化ターポリマー、テトラフロオルエチレンのフッ素系熱可塑性ポリマー、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデン）などのフルオロポリマー、Ｔｅｆｚｅｒ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔ社）、Ｔｅｆｄｅｌ、エチレン酢酸ビニル、熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミド、プラスチックとガラスのナノ積層複合物（例えば参照により本明細書に包含される同一出願人による同時係属のサガー（Ｂｒｉａｎ Ｓａｇｅｒ）およびロセイゼン（Ｍａｒｔｉｎ Ｒｏｓｃｈｅｉｓｅｎ）の発明の名称が「ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ／ＯＲＧＡＮＩＣ ＨＹＢＲＩＤ ＮＡＮＯＬＡＭＩＮＡＴＥ ＢＡＲＲＩＥＲ ＦＩＬＭ」と題された米国特許出願公開第２００５−００９５４２２号明細書に記載されているようなバリアフィルム）、およびこれらの組み合わせからなる一つまたは複数の層を含む。
【００４７】
本発明の実施形態による相互接続デバイスを製作する、多くの異なる方法がある。例えば、図３はそのような方法の１つを例証する。この方法では、例えば図２Ａ−２Ｂに関して上述したように、デバイスは下部電極と透明導体層の間に活性層を備えた連続的なデバ
イスシート２０２の上で製作される。デバイスシート２０２には、図２Ａに示された接点１２０のような接点２０３でパターンが形成される。接点２０３は、上述したように導電トレース（図示しない）により電気接続されてもよい。絶縁層２０４およびバックプレーン２０６も、連続シートとして製作される。図３に示された例では、絶縁層２０４は例えば、バックプレーン層２０６の同様な切欠２０７と整列する切欠２０５を形成するよう切除される。バックプレーン層２０６の切欠２０７は絶縁層２０４の切欠２０５よりも大きい。デバイスシート２０２、絶縁層２０４およびバックプレーン層２０６は一つに積層されて、デバイスシート２０２とバックプレーン２０６の間に絶縁層２０４を備えた積層体２０８を形成する。その後、積層体２０８は、切欠２０５，２０７と交差する点線に沿って２つ以上のデバイスモジュールＡ，Ｂに切断される。その後、導電性接着剤２１０（例えば導電性ポリマーまたは銀のインク）のパタ−ンがキャリア基板２１１に配置され、キャリア基板２１１にモジュールが接着される。導電性接着剤２１０のより大きな領域２１２がモジュールＡのバックプレーン２０６と電気接触する。導電性接着剤２１０のフィンガー２１４が、より大きな領域２１２から突出している。フィンガー２１４はモジュールＢの切欠２０５，２０７と整列する。フィンガー２１４の上に追加の導電性接着剤が配置され、切欠２０５，２０７を通じたモジュールＢの下部電極との電気接触を促進する。好ましくは、フィンガー２１４は、導電性接着剤２１０がモジュールＢのバックプレーン２０６と望ましくない電気接触を形成しないように、バックプレーン２０６の切欠２０７よりも狭い。
【００４８】
図３に示された実施形態では、デバイスシート、絶縁層およびバックプレーンは、個々のモジュールに切断される前に一つに積層された。別の実施形態では、これらの層がまず切断されてから、次に（例えば積層により）モジュールに組み立てられてもよい。例えば、図４に示されるように、第１および第２デバイスモジュールＡ’，Ｂ’は予め切断されたデバイス層３０２Ａ，３０２Ｂ、絶縁層３０４Ａ，３０４Ｂおよびバックプレーン３０６Ａ，３０６Ｂからそれぞれ積層されてもよい。各デバイス層３０２Ａ，３０２Ｂは、透明導体層と下部電極の間に活性層を備えている。少なくとも１つのデバイス層３０２Ａは、上述したタイプの電気接点３０３Ａ（および任意選択の導電トレース）を有する。
【００４９】
この例では、モジュールＢのバックプレーン層３０６Ｂは、絶縁層３０４Ｂがバックプレーン層３０６Ｂのエッジの上に突出するように、絶縁層３０４Ｂよりも短く切除される。同様に、絶縁層３０４Ｂは、デバイス層３０２Ｂよりも短く切除されるか、あるいはより詳しくはデバイス層３０２Ｂの下部電極よりも短く切除される。予め切除した層が一つに積層されてモジュールＡ’，Ｂ’を形成した後、モジュールがキャリア基板３０８に取り付けられ、モジュールＡ’のバックプレーン３０６ＡとモジュールＢ’のデバイス層３０２Ｂの下部電極との間に電気接続が形成される。図４に示された例では、高くした部分３１２を備えた導電性接着剤３１０により接続が形成され、高くした部分３１２は下部電極との接触を形成すると同時に、モジュールＢ’のバックプレーン３０６Ｂとの望ましくない接触を回避する。
【００５０】
図５Ａ−５Ｂは、導電性接着剤の使用を減らした図４に示した方法の変更態様を示す。第１および第２デバイスモジュールＡ”，Ｂ”が、予め切断されたデバイス層４０２Ａ，４０２Ｂ、絶縁層４０４Ａ，４０４Ｂおよびバックプレーン層４０６Ａ，４０６Ｂから組み立てられ、キャリア基板４０８に取り付けられる。図５Ｂに示されるように、デバイス層４０２Ａ、下部電極４０５Ａおよび絶縁層４０４Ａを貫通して電気接点４０３Ａが形成される。絶縁層４０４Ｂの前方エッジおよびモジュールＢ”のバックプレーン４０６Ｂが図４に関して上述したようにデバイス層４０２Ｂに対して切除される。しかしながら、通電を容易にするため、モジュールＡ”のバックプレーン４０６Ａの後方エッジはデバイス層４０２Ａおよび絶縁層４０４Ａの後方エッジを越えて延びる。その結果、モジュールＢ”のデバイス層４０２ＢはモジュールＡ”のバックプレーン４０６Ａとオーバラップする
。バックプレーン４０６Ａの露出部分４０７Ａの導電性接着剤４１２の隆起部分は、図５Ｂに示されるように、デバイス層４０２Ｂの下部電極４０５Ｂの露出部分と電気接触を形成する。
【００５１】
上述した方法の好ましい実施形態では、個々のモジュールが例えば上述したように製作され、次に収率を高めるためにソートされ得る。例えば、光電子効率、開回路電圧、短絡回路電流、充填比のような一つまたは複数の性能特性に関して２つ以上のデバイスモジュールを試験することが可能である。性能特性の合格規準を満たすかまたは超えるデバイスモジュールは、アレイで使用され得るが、合格規準を満たさないデバイスモジュールは廃棄され得る。合格基準の例には、光電子効率または開回路電圧に対する閾値や許容範囲が含まれる。デバイスモジュールを個別にソートし、それらをアレイに形成することにより、デバイスのアレイをモノリシックに構成するよりも高い収率が得られる。
【００５２】
透明導体層とバックプレーンの間の電気接点１２０の議論では、バイアが形成され、絶縁材で覆われ、導電性材料で充填された。別の実施形態では、透明導体層とバックプレーンの接続は電気接触の一部として下部電極の一部を使用して達成されてもよい。図６Ａ−６Ｈは、それがどのように実現可能であるかの例を示している。詳細には、透明導体層５０２（例えばＡｌ：ＺｎＯ、ｉ：ＺｎＯ）、活性層５０４（例えばＣＩＧＳ）、下部電極５０６（例えば１００μｍ Ａｌ）、絶縁層５０８（例えば５０μｍ ＰＥＴ）およびバックプレーン５１０（例えば２５μｍ Ａｌ）を備えた構造５００（図６Ａに図示）から開始される。好ましくは、バックプレーン５１０は絶縁層５０８として絶縁性接着剤を使用して下部電極５０６に積層された薄いアルミニウムテープの形をしている。これは製造を非常に容易にし、材料コストを低減させる。
【００５３】
電気接続５１２は、図６Ｂに示されるような一つまたは複数の位置で下部電極５０６とバックプレーンの５１０の間で形成され得る。例えば、レーザ溶接を例えば使用して、スポット溶接部が絶縁層５０８を貫通するように形成され得る。そのようなプロセスは一つのステップで電気接続を形成できるため魅力的である。代わりに、電気接続５１２は、バックプレーン５１０および絶縁層５０８を通って下部電極までブラインド孔をドリルで形成し、そのブラインド孔をハンダまたは導電性接着剤のような導電性材料で充填するプロセスにより形成することも可能である。
【００５４】
その後、図６Ｃに示されるように、電気接続５１２の周囲に閉ループ（例えば円形）にトレンチ５１４が形成される。閉ループトレンチ５１４は、透明導体層５０２、活性層５０４および下部電極５０６を通ってバックプレーン５１０まで切り抜いている。トレンチ５１４は、下部電極５０６、活性層５０４および透明導体層５０２の一部を、構造５００の残りの部分から分離する。レーザマシニング等の技術がトレンチ５１４を形成するために使用されてもよい。レーザ溶接がある１つのレーザ光線との電気接続５１２を形成し、第２レーザ光線がトレンチ５１４を形成する場合、２つのレーザ光線は互いに構造５００の反対側から予め整列され得る。２つのレーザが予め整列されていると、電気接続５１２およびトレンチ５１４が一回の工程で形成可能であり、そのため全体の処理速度が向上する。
【００５５】
分離トレンチを形成するプロセスにより、透明導体層５０２と下部電極５０６の間には電気短絡回路５１１，５１７が生じ得る。トレンチ５１４の外側壁５１３に形成された望ましくない短絡回路５１１を電気絶縁するために、図６Ｄに示されるように、透明導体層および活性層を貫通して下部電極５０６まで分離トレンチ５１６が形成される。分離トレンチ５１６は閉ループトレンチ５１４を包囲し、トレンチの外側壁５１３の短絡回路５１１を構造５００の残りの部分から電気絶縁する。レーザスクライビングプロセスにより分離トレンチ５１６が形成され得る。材料をより薄い厚みでスクライブすると、分離トレン
チ５１６の形成に起因する望ましくない短絡回路が生じる可能性が低下する。
【００５６】
透明導体層５０２と下部電極５０６の間のすべての短絡回路が望ましくないとは限らない。トレンチ５１４の内側壁５１５に沿った電気的短絡５１７は、電気接続５１２に所望の電気的通路の一部を提供し得る。十分な量の望ましい短絡が存在する場合、電気接触は図６Ｅおよび６Ｆに示すように完了され得る。最初に、例えば図６Ｅに示されたような真ん中に孔がある「ドーナツ」のパターンで、閉ループトレンチ５１４および分離トレンチ５１６の中に絶縁材５１８が配置される。次に、図６Ｆに示されたように、トレンチ５１４により包囲された分離部分と、分離部分とを含む構造５００の一部の上に、電気導電性フィンガー５２０が配置される。絶縁材５１８は、導電性フィンガー５２０を形成するのに適する程度に十分に平面な表面を提供するように配置され得る。その後、フィンガー５２０、分離部分内の透明導体層、トレンチ５１４の内壁の電気的短絡５１７、トレンチ５１４の内部の下部電極５０６の部分および電気接続５１２を介して、トレンチ５１４の外側の非分離部分の透明導体層５０２とバックプレーン５１０との間で電気接触が形成される。
【００５７】
代わりに、もし短絡５１７が十分な電気接点を提供しない場合には、ドリリングおよび充填プロセスがフィンガー５２０と下部電極５０６の分離部分との間の電気接点を提供してもよい。図６Ｇ−６Ｉに示された代替実施形態では、絶縁材料５１８’が図６Ｇに示されるように配置される場合、絶縁材５１８’が分離部分をカバーすることが可能である。分離部分をカバーする絶縁材５１８’は、図６Ｈに示されるように開口部５１９を介して下部電極５０６を露出させるように、透明導体層５０２および活性層５０４の対応部分と共に、レーザマシニングもしくはドリリングまたは穿孔のような機械的プロセスにより除去されてもよい。導電性材料５２０’は上述したように導電性フィンガーを形成する。図６Ｉに示されるように、導電性材料は開口部５１９を介して露出された下部電極５０６と接点を形成し、所望の電気接触を完成させる。
【００５８】
図６Ａ−６Ｉに関して上述された技術にはいくつかの変更態様があることに注意すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、閉ループトレンチが形成されて絶縁材料が充填された後で、電気接続５１２を形成することが望ましい。電気接触を形成する上述のプロセスにはいくつかの利点がある。プロセスの工程が単純化される。バックプレーンを完全に覆うことを心配せずに、絶縁層を容易に配置することが簡単である。このプロセスは、フィンガー５２０，５２０’を配置するための平坦な表面を可能にする。レーザ溶接により信頼性の高い電気接触を下部電極５０６とバックプレーン５１０の間に形成することができる。さらに、１００％の収率を損なうことなく電気短絡を分離することができる。
【００５９】
次に図７を参照し、本発明の別の態様について説明する。この本発明の実施形態は、入射する太陽光に面する導電体での低いシャドウイングと低い抵抗損失を生み出し、直列の相互接続を促進する、光起電性電池の低価格の構造と物質の提供に関連する。
【００６０】
伝統的に透明性導電体（ＴＣ）層、特に溶液被覆型のものは、光起電性デバイス中で望ましくない電気的損失を引き起こす水準の抵抗率を有する。この抵抗性の問題の一つの公知の解決法は、ＴＣに薄い導電性トレース（配線）を塗布することである。該トレースは例えば、約１〜５０×１０−６Ωキｃｍに近い値の抵抗を有する極めて導電性の物質で形成することができる。従来のトレースを用いる公知のデバイスでは、その最適化された構造でのエリア（シャドウイング）損失は約１１％であり、表面抵抗率が４０Ωパー・スクエアのＴＣシートでの合計損失は約１９％である。不幸なことに、印刷されたトレース、フィンガー、またはグリッドでも二つの理由から効率損失が生じる。第一に、フィンガーは不透明であり、そのためフィンガーの下部にある光起電性物質に影を与えてしまう。第二に、フィンガーは有限抵抗を持つために、ある程度のワット損を招いてしまう。これら
の要素には最適値があり、というのは、シャドウイングを最小化するにはより幅の狭いフィンガーであることが必要であり、一方抵抗を最小化するにはより広いフィンガーが必要であるためである。さらに、非常に小さいフィンガーを作成するためには高価な技術が必要であるため、実用的ではない。最も電導性の高いトレースは金属の真空蒸着により得られるため、該方法にはパターニングと同様に高価な蒸着システムが必要となる。
【００６１】
次に図１から図７を参照する。本発明に係る構造によりＴＣについての電導性の要件は大幅に軽減されるとはいえ、従来使用されているものより幅の狭い（従って光の妨害のより少ない）フィンガーの提供により、より大きな軽減を行うことは有益である。そのような適切なサイズと形状による構成を有するフィンガー、トレース、またはグリッドにより、従来の構造のものの約１０倍大きい、約２００Ωパー・スクエアの大きさの抵抗率を有するＴＣでも、約１０％以下の小さなオーダーの損失を実現することができる。別の実施形態では、フィンガーによるシャドウイングと電気抵抗による合計の損失は約５％以下である。ＺｎＯまたはＴＣの厚みを約５０〜２５０ｎｍに削減することができる。
【００６２】
図７を参照するが、総計のシート抵抗を軽減するために、トレース６２６は前記ＥＷＴ構造の複数のビア６２０と相互接続することができる。当然ながら、図７および前記図２Ｂから２Ｄに示されるように、各種の幾何学的配置のパターンのトレース６２６を使用することができる。制限しない例として、前記各トレース６２６と結合した前記各ビア６２０は、お互いに最も近い隣接するビアに対して約１ｃｍ離間して配置されることができ、または場合によっては、前記各ビアは前記各ビアを包囲する前記透明導電体に対して約１ｃｍ離間して配置されることができる。前記トレース６２６は、約１μｍから約２００μｍの間の幅を持ってよく、好ましくは約５μｍから約５０μｍの間の幅を持つことができる。より幅の広いラインでは過剰のシャドウイングによる損失を避けるためにより大きな間隔を置くことを意味する。
【００６３】
限定はされないが、典型的な市販品として入手できる、１〜１０×１０−５Ωキｃｍの範囲の抵抗率を有する導電性エポキシのようなトレースの材料での計算により、線幅が決定的因子であり約２５μｍの線幅が望ましいことが示され、この値では各線を１ｍｍ離間させた場合のシャドウイング損失は約２．５％となる。線の垂直厚みは高さとして約１〜２０μｍであってよい。本発明の一実施形態では、ラインの分離間隔は理想的には約１〜２ｍｍの近傍であり、長さとしては約０．５ｍｍである。該トレースのシート抵抗は、約１５０ｍΩパー・スクエア未満であることができ、理想的には約５０ｍΩパー・スクエア未満である。トレースの上記値周辺の、幅、分離間隔、長さ、厚さおよび抵抗率の各種の組み合わせを、比較的小さな合計損失を達成するために使用できる。制限しない例として、より大きな線幅を有する他の実施形態では、約１０％以下の合計損失を実現できるような、フィンガー、トレース、またはグリッドの断面積であることができる。合計断面積は、線幅の増加によるシャドウイングの増加に関連した損失を補うのに十分であるため、電気損失を軽減できる。一実施形態では、トレースの断面積はフィンガーのシート抵抗が約１５０〜５０ｍΩパー・スクエアになるように調整される。実質的に全ての場合に、そのようなトレースの印刷による利点は、厚さおよび／または透明導電体から要求される伝導性の大幅な軽減であり、このことにより、材料と製造装置費用の重要な削減と、透明導電体からの光透過率損失の軽減がもたらされる。
【００６４】
本発明の別の実施形態では、適性に形成された基板上に２５μｍの線幅を得るために、限定はされないが、グラビア印刷等の各種の技術を使用して所望の線幅を提供できる。スクリーン印刷の使用により約５〜２５μｍ以上の線高のものを提供でき、電導性を維持しながら線幅の三次元的な可変性を生じさせることができる。一実施形態では、線高は、非スクリーン印刷によるトレースの範囲で、約１〜約１０μｍであることができる。別の実施形態では、線高は、非スクリーン印刷によるトレースの範囲で、約２〜約６μｍである
ことができる。さらに別の実施形態では、線高は、非スクリーン印刷によるトレースの範囲で、約３〜約５μｍであることができる。スクリーン印刷では通常高粘度の物質を使用するために、他の技術よりも厚い付着をすることができ、適切に適用される場合には、５０μｍ未満の線幅を提供できる。
【００６５】
図８および９は他の可能なトレースの構成を示す。例えば、図８はビア６２０に収束する多重交差トレース６２６を示している。六角形のトレース６３０を、ビア６２０より発散して延伸する多重トレース６２６に交差させて使用できる。該線幅は上記の議論で望ましい範囲のものであることができる。制限しない例として、線は公称約６０μｍの幅の線に設定できるが、約１５０〜２００μｍの幅であることができる。シート抵抗は約１Ωパー・スクエアであってよい。該パターンはさらにトレース６２６の特定の場所よりも線幅の広いバンプ６３２を含んでよい。任意的に、あるトレースのパターンでは該バンプ６３２無しでもよい。図９は複数のトレース６２６がビア６２０から放射されるパターンを示す。当然ながら、これらのパターンを使用する本発明の実施形態では、約５〜約５０μｍの範囲の線幅を有することができる。別の実施形態では、線幅は約７０〜約１１０μｍ、シート抵抗は約５０ｍΩパー・スクエアであってよい。ある実施形態では、約１０％以下の損失にするために線幅が約２０〜約３０μｍであることができる。
【００６６】
図１０を参照して本発明のさらに別の実施形態について述べる。当然ながら、経済的に実行可能な前記ＥＷＴ太陽電池の構成を製作するためには、基板に多数の小さなビアを迅速に製造する方法が必要とされる。実用的な生産ラインには、一分あたり数平方メートルの効率が要求される。シリコンウエーハを使用してこの効率を実現することはまったく実用的ではない。本発明のこの実施形態では、多数のビアを同時に穿孔できる機械的な穿孔装置またはレーザアブレーションを用いることで、１インチの数千分の一の厚さを有する金属箔に、有利にこの速度でビアを製作することができる。図１０は、本発明で用いられる穿孔装置６５０の一実施例を示す。これには、同時に複数のビアを形成できる複数の貫通用部材６５２を含むことのできる穿孔装置６５０を含む。他の実施形態では、任意的にレーザ装置６５４（図中点線部分）を基板６５６に複数のビア孔をくりぬくために使用できる。さらに他の実施形態では、穿孔機、レーザ、または、同時にではなくバッチ工程により個別にビア孔を形成する他の孔の形成装置を含むことができる。
【００６７】
薄膜太陽電池の上部導電体はしばしばドープされたＺｎＯにより構成され、このドープされたＺｎＯは比較的脆い物質であり、穿孔機による穿孔時に変形するよりも、すっぱりと破壊されてしまう。もしドープされたＺｎＯまたは他のいずれかのＴＣが使用されている場合、変形によりＴＣと背部電極（垂直距離として１〜２ミクロンしか離れていない）との間に電気的接触が形成される大きな可能性があるので、穿孔の前にＴＣを外しておく事が望まれる。このことはＺｎＯの場合には、短時間弱酸、例えば酢酸（他の酸も使用可能であるが）に晒すことにより達成される。ポリマー・スクリーンを一時的にデバイスの箔の上に重ね、酸が洗い流されるまで張力により保持しておき、ポリマー・スクリーンの孔から液滴ディスペンサーより滴下される酸を焼付けることができる。この除去工程はビアがレーザアブレーションにより形成される場合に特に有用である。なぜならばレーザ加熱により、同時にＺｎＯとその周囲の物質が融解して電気的な短絡を起こす可能性があるからである。
【００６８】
以下に制限はされないが、選択のできるいくつかのパラメーター値の範囲がある場合には、ビアの直径が１ｍｍを越えないことが望ましく、より小さいことが好ましい。例えば、ビアの直径が１ｍｍで、その間隔が１０ｍｍの場合、ビアのエリアによる部分的損失は０．８％であり、直径が０．５ｍｍの場合には０．２％となるが、１．５ｍｍの直径の場合には損失は１．８％に達する。
【００６９】
次に図１１Ａから１１Ｄを参照し、本発明のさらに他の態様について説明する。図１１Ａは透明導電体７００、光起電性層７０２、下部電極７０４、絶縁層７０６、およびライナー７０８の断面図を示す。図示の容易さのために、光起電性層７０２は単一の層として示されているが、限定はされないが図２Ａに示されるように、デバイスは複数の層を備えることができることを理解されたい。図１１Ａに示されるデバイスはビア孔７１０が絶縁されていない中間体のデバイスである。図１１Ａから１１Ｄはビア孔７１０を絶縁する本発明に係る一方法を示している。図１１Ａに示されるように、矢印７１２は絶縁物質がスプレーされる方向を示している。このスプレーには、限定はされないが、エアロゾル技術を含む各種の技術を適用できる。該矢印７１２は実際には太陽電池の中間体デバイスの“下方”からスプレーが来ることを示している。この実施形態では、デバイス全体はスプレー工程を容易にするために上下さかさま（すなわち、透明導電体７００は積層の底にある）に配置されている。当然ながら、他の実施形態では、スプレーは他の方向または両方向から、順次または組み合わせの形で吹き付けることができる。絶縁物質のスプレーは、１１Ａに示されているような積層全体の上下をさかさまにすることなく塗布することができる。絶縁物質はＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰおよび／または金属箔７０４および７１８に対して良好な付着性を有するいずれかの熱可塑性プラスチックであることができる。ＥＶＡは好ましくは４０〜６５重量％水溶液として供される。ガラス転移点Ｔｇが１５０℃未満の場合は、塗布後に６０〜９０℃で９０秒間乾燥することが望ましい。
ついで図１１Ｂを参照し、矢印７１２で示される絶縁物質のスプレーはビア孔７１０の少なくとも側壁を覆う絶縁層７１４を形成する。絶縁層７１４は任意的に、ビア孔７１０の側壁を完全に覆うことを確実にするために、過剰にスプレーされて透明導電体７００の一部分を覆うように形成されてよい。過剰にスプレーされた部分７１６はさらに絶縁層７１４の積層への付着を増強できる。
【００７０】
図１１Ｃは、ライナー７０８が、絶縁層７１４の底部層を除去するために除去できることを示している。任意的に、当然ながら、層７０８は実際には限定は去らないが、ライナー層、接着層およびライナー層などのように複数の別個の層を備えることができる。このことにより、ライナーの取り外しおよび／または接触している物質との接着がより良好になることができる。ライナー物質は、他の物質とよりも、ライナー物質同士でよりよく相互作用できる。このことにより、ライナーの所望の性質を最適化できる。またさらに、前記層７０８は、ライナー層、接着層、ＰＥＴまたは電気的な絶縁層、接着層、ライナー層の構成による複数の個別の層を有することができ、ＰＥＴまたは電気的な絶縁層の保有によりにより電気的な絶縁が保証される。
図１１Ｄは、前記ライナー７０８が除去され、背部電極７１８が前記積層の最下部に配置される状態を示す。前記積層は前記背部電極の前記絶縁層への良好な接着をもたらすために硬化される。ＥＶＡを使用する場合、この硬化は約１５０℃で、約２０分間行われる。当然ながら、本発明の複数の実施形態では、背部電極７１８は背面全体を覆うことのできる箔であることができる。ビア孔７１０は導電性物質７２０で充填され、フィンガー７２０は導電性物質７２０に連結される。
【００７１】
次いで図１２Ａから１２Ｃを参照して、さらに本発明の別の実施形態を説明する。図１２Ａに示されている場合では、絶縁物質によりスプレーされる積層は、図１１Ａに示されているようなライナー７０８を含まない。この実施形態では、絶縁物質が接着性をも備えている。したがって、絶縁層７４０が形成されたときに、その下部から除去する必要はなく、またライナー７０８が必要ないばかりでなく、絶縁層７０６も必要ない。矢印７１２は該絶縁物質が、限定はされないがエアロゾル技術のような一つまたは複数の技術の使用によりスプレーされ、ビア孔７１０と層７０６の裏面を覆うことを示している。
【００７２】
図１２Ｂは、絶縁層７４０がビア孔７１０の側壁を覆い、さらに層７０６の実質的に全ての裏面に沿って覆う層を形成することを示している。この場合にはライナー除去または
事前の絶縁層の塗布工程が必要ないため、工程数が簡略化される。背部電極層７１８（図１２Ｃ）は、層７４０に直接塗布することができる。
【００７３】
図１２Ｃは、いったん前記背部電極７１８が塗布され、前記トレース７２２を介して前記背部電極７１８と透明導体層７００との間に電気的接続を形成するために電導性物質７２０が付加されると、前記背部電極７１８は、下部電極７０４とは絶縁層７４０によって絶縁されながら透明導体層７００と連結されることを示している。
【００７４】
次いで図１３Ａおよび１３Ｂを参照し、本発明のさらに別の実施形態について説明する。本発明のこの実施形態では、ビア孔の側壁に沿って絶縁層を形成する別の方法が説明される。図１３Ａに示されるように、絶縁物質の実質的に均一な層７５０が層７０４の裏面に沿って形成される。任意的に、この層７５０は背部電極層７７０の取り付けを容易にするために接着的性質を備えることができる。この層７５０は、ビアに流れ込み、下部電極７０４の厚みと同程度の厚みで側壁を覆う。側壁のコーティングの正確な厚さは、ある程度ビアのアスペクト比（ビアの直径の箔の厚みに対する比）に依存し、同時にコーティング物質の粘度にも依存する。一実施形態では、約２０〜１００μｍの厚さの層をビア孔７１０の側壁に沿って形成するのに十分な物質が使用される。当然ながら、層７５０からのいくらかの物質がビア孔７１０の一部または全部を充填することができる。図示の簡便さのために、層７５０はビア孔を越えて伸展するように示されている。矢印７５２で示される気体源を層７５０からの物質をビア孔に導きいれるか、または流し込むために使用できる。任意的に、該気体源として気体、不活性気体、空気を使用することができる。さらに、当然ながら気体を吹きつける代わりに真空源７５４（図中、点線で示される）を代替的または気体源と組み合わせて使用できる。
【００７５】
ビア孔に流れ込み、その側壁を薄すぎずかつビア孔を完全に埋めることのない程度に十分な物質量によって、十分な厚さの前記層７５０を形成することができる。一実施形態では、デバイスは約５０〜１００約μｍの範囲の厚さの層を有することができる。別の実施形態では、デバイスは約５０〜１００μｍの範囲の厚さの層を有することができる。別の態様では前記層７５０中に、ビア孔の側壁を約２０〜約１００μｍの厚さの絶縁物質で覆うのに十分な量の物質が含まれる。
【００７６】
図１３Ｂに示されるように、前記ビア孔７１０は、その側壁に前記物質が引き込まれて、絶縁層７５０が形成される間は開口している。前記ビア孔７１０は、導電性物質７２０が前記ビア孔７１０に充填される間は、開口している。この均一な層を印刷する方法によると、前記ビア孔の側壁により厚い絶縁層７５０の形成が可能になる。
【００７７】
図１３Ｃは、背面電極層７７０を前記層７５０と連結できることを示している。前記ビア孔７１０は導電性物質７２０で充填され、フィンガー７２２と連結されており、該フィンガー７２２は、前記透明導電体７００と背面電極７００を電気的に連結している。
【００７８】
もちろん当然ながら、前記のスプレーを使用する方法および気体の衝突を使用する方法（陽圧および／または陰圧の使用）は、単一または複数の工程で組み合わせることができる。制限しない例として、絶縁物質のスプレーの塗布後に次いで気体の衝突処理（陽圧および／または陰圧の使用）を行い、スプレーされてビア孔を塞いでいる物質を確実に該ビア孔の側壁に導いてその側壁をコーティングして、側壁のコーティングを確実にすることができる。任意的に、別の制限しない例では、前記絶縁層の厚さが所望の厚さに達していない場合には、均一コーティングと気体衝突技術により塗布された絶縁物質を、少なくとも前記ビア孔の側壁に絶縁物質をスプレーすることにより補完することができる。さらに別の制限しない例では、まず前記ビア孔の側壁に絶縁物質の一次層をスプレーし、次いで均一コーティングと気体衝突技術により前記絶縁層をさらに厚くすることができる。また
さらに別の実施形態では、層の厚みを形成するために２回のスプレー塗布を行うことができる。別の実施形態では、層の厚みを形成するために２回のコーティング工程（各塗布後に空気衝突を行う）を使用できる。
次いで図１４Ａおよび１４Ｂを参照し、本発明のさらに別の実施形態について説明する。図１４Ａは、前記層７０４上への絶縁物質７６０の塗布を示している。この実施形態では、前記絶縁物質７６０により実質的に全てのビア孔が完全に埋められるか、または全てのビア孔の一部塞がれるように、前記絶縁物質７６０が塗布される。他の実施形態では一部のビア孔が埋められる。制限しない例として、層７６０の物質は、ＥＶＡ， ＰＶＯＨ、ＰＶＡ、ＰＶＰ、ＵＶ硬化性絶縁インク、ガラス硬化点（Ｔｇ）が約１５０℃未満の熱可塑性プラスチック、または前記の組み合わせであることができる。物質の厚みは図１２と図１３で列挙されたものと実質的に同じ範囲であることができる。限定はされないが、ウエットコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング、コンタクト印刷、トップフィードリバース印刷、ボトムフィードリバース印刷、ノズルフィードリバース印刷、グラビア印刷、マイクログラビア印刷、リバースマイクログラビア印刷、コンマダイレクト印刷、ローラーコーティング、スロットダイコーティング、マイヤーバーコーティング、リップダイレクトコーティング、デュアルダイレクトコーティング、キャピラリーコーティング、インクジェット印刷、ジェット付着、スプレー付着等の方法と上記の組み合わせおよび／または関連技術の各種の溶液ベースのコーティング技術により、物質７６０を付着することができる。
【００７９】
任意的に、例えば、超音波ノズルスプレー装置、空気原子化ノズルスプレー装置、および原子化スプレー装置を含む薄膜を付着させることのできるスプレー装置を使用することができる。超音波スプレー装置では、ディスク型のセラミック圧電変換器は電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。変換器は、発信器および増幅器の組み合わせとして作用する電源から高周波数の信号の形態での電気的入力を受け取る。空気原子化スプレー装置では、ノズルにより空気と液体流を混合し、完全に原子化されたスプレーを生成する。原子化スプレー装置では、ノズルが加圧された液体からのエネルギーを使用して液体を原子化してスプレーを生成する。
【００８０】
図１４Ａに示されるように、前記ビア孔７１０は物質７６０で少なくとも部分的に埋められることができる。本実施形態では、前記ビアの部分的閉塞は前記ビア中に過剰な物質をもたらし、前記ビア７１０の側壁を覆うのに十分な量の前記物質７６０の存在を確実にする。気体および／または蒸気が強制的に前記ビア７１０を貫通して前記ビアの閉塞を「除去」するが、一定量の前記物質７６０が前記ビア７１０の側壁に残存する。気体源７５２は、気体、不活性気体または空気を吹き付け埋められたビアを貫通する開口を形成する。本発明のいくつかの実施形態では、空気ナイフ、継続的空気ジェット、パルス化空気、非パルス化空気、および／または他の気体衝突技術を前記閉塞されたビア７１０の開口に用いることができる。上記全てにおいて、不活性気体のような他の気体を空気の代わりに使用できる。任意的に、前記気体源７５２は、標的表面の上部または下部に配置できる。任意的に、複数の気体源を使用できる。制限しない例として、気体源７５２および７５３を、標的表面の上下両側に配置して、順次、同時、または他の時間的なパターンに従って稼動することができる。前記気体源７５２および７５３は、同種または異種の気体を使用できる。任意的に、前記気体源７５２および／または７５３の幾何学的配向を変化させることができる。単一の気体源を使用する実施形態では、前記気体源は標的に直角または一定の角度を持つように吹き付けられるように配向される。再び、前記単一の気体源は標的の上側または下側に配置できる。複数の気体源を使用するいくつかの実施形態では、標的に直角に吹き付ける気体源、一定の角度で吹き付ける気体源、または直角および非直角に吹き付ける気体源を使用できる。
【００８１】
図１４Ｂは、開口した前記ビア７１０において、前記物質７６０が前記ビア７１０中に
延伸して、その側壁の少なくとも一部を覆う状態を示している。任意的に、前記物質７６０は、前記ビア７１０の実質的に全ての側壁を覆うことができる。図に示されるように、前記ビア７１０の貫通後も前記ビアの上下に物質７６０が残存する。図に示されるように、前記ビア７１０の貫通により、物質７６０の一部分７６２が前記ビア７１０の周囲を覆う。これにより、望ましくない電気的短絡を防止する付加的な物質が提供される。
【００８２】
図１４Ｃは、本発明の本実施形態を完結させるための追加的物質層を示す。前記ビア孔７１０は、導電性物質７２０により充填され、導電性のフィンガー７２２が該導電性物質７２０と連結される。背面電極層７７０は前記層７６０と連結することができる。導電性物質７２０は、前記背面電極７７０と透明導電体７００を電気的に連結するフィンガー７２２と連結される。当然ながら、前記背面電極７７０は、以下の一つまたは複数のものを備えることができる：ステンレス鋼、銅、チタン、モリブデン、鋼、アルミニウム、銅めっきまたは銅で被覆されたいずれかの前記物質、銀めっきまたは銀で被覆されたいずれかの前記物質、金めっきまたは金で被覆されたいずれかの前記物質、または前記の組み合わせ。
【００８３】
次いで図１５Ａから１５Ｃを参照して、本発明のさらに別の実施形態を説明する。本実施形態は、絶縁層７８０を電極層７０４に塗布することができることを示している。図１５Ａは、図１４Ａに示されているものと同様の前記絶縁層７８０を塗布する各種の方法を示す。図１５Ｂは、絶縁物質（点線で示される）の付加的な層７８４が、任意的に絶縁層７８０上に塗布できることを示している。一実施形態では、前記付加的な層７８４は前記層７８０に用いられているものと同じ物質から成ることができる。代替的に、他の実施形態では、前記層７８４は別の物質から成ることができる。任意的に前記層７８４は、エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン （ＰＶＰ）、ＵＶ硬化性絶縁インク、および／またはガラス転移温度が約１５０oＣ未満の熱可塑性ポリマーから成ることができる。図
１５Ｃは、塗布することのできる他の層を示す。一実施例では、ＵＶインクは、制限はされないが、マスター ボンド社（Ｍａｓｔｅｒ Ｂｏｎｄ Ｉｎｃ）製造のＭａｓｔｅｒ
Ｂｏｎｄ ＵＶ１５Ｘ−５ 等のようなＵＶ硬化性ウレタン・エラストマーであることができる。前記ビア孔７１０は導電性物質７２０で充填され、導電性のフィンガー７２２が前記導電性物質７２０に連結される。背面電極層７７０は前記層７８０に連結されうる。
【００８４】
次いで図１６Ａおよび１６Ｂを参照し、さらに代替的な実施形態を説明する。図１６Ａは、閉塞されたビアを開口する機械的方法を示している。この実施形態は、機械的なプローブ、針、ランセット、ロッドまたは他の突起物を、閉塞されたビアを通じて低下、または通過させることを含むことができる。図１６Ａは、閉塞を突き通す複数のプローブ７８９を備えた回転式のデバイス７８８を示している。この種の機械的技術は、図１３から図１５を含む本明細書に示される全ての閉塞されたビアの開口に適用可能である。図１６Ａは、さらに絶縁性物質７９０を、実質的にビア周辺の表面を覆うことなく、ビアを充填するように塗布できることを示している。この実施形態ではより正確な原料の使用が可能となる。制限しない例として、前記ビア７１０内への前記物質７９０の付着は、インクジェット技術、ニードル付着、スクイージー（ゴム製の拭き道具）、ドクターブレーディング、ドロッパー技術または前記の組み合わせにより行うことができる。
【００８５】
図１６Ｂは、本実施形態で閉塞の除去により前記ビア７１０の側壁に沿って、物質７９０の層が残されることを示している。いくつかの実施形態では、このことにより十分な電気的絶縁がもたらされる。任意的に、他の実施形態では、付加的な絶縁物質を塗布できる。制限しない例として、付加的な絶縁物質は、図１３，１４，１５に示されるような方法により、前記物質７９０上に溶液付着される。この層は前記物質７９０を覆い、各種の導
電性層間の十分な電圧抵抗を確実にする。この第二の物質は前記物質７９０を構成する物質と同じでよい。代替的に、それらは異なる物質であり、好ましくは両方とも電気的絶縁体である。代替的に、最初に下記のいずれかを塗布することができる：エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン （ＰＶＰ）、ＵＶ硬化性絶縁インク、および／またはガラス転移温度が約１５０oＣ未満の熱可塑性ポリマー。その後、上記リストから選ばれる異な
る物質（または全く他の電気的絶縁体）を前記層７９０上に塗布することができる。
【００８６】
本発明をいくつかの特定の実施形態の参照により、説明、図示してきたが、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、手段と手順の各種の適応、変更、修正、置換、削除、または追加が可能であることを十分に理解するであろう。例えば、上記のいずれの実施形態においても、絶縁物質のスプレーの使用はさらに各種の物質層を太陽電池に塗布するために他の印刷技術と組み合わせることができる。一実施形態では、絶縁物質はスプレー技術により提供され、ビア充填は印刷により行われことができ、またはその逆も可能である。当然ながら、本発明の方法とデバイスは、デバイスの一つまたは複数の層を貫通するビアを備えた他のデバイスに対しても適用可能である。図示の簡便さのために、本明細書ではビアは円形として示されているが、ビアは正方形、長方形、多角形、楕円形、三角形、その他の形または前記の組み合わせでありうる。さらに当然ながら、本明細書のスプレー、気体衝突、またはコーティングの技術はロールツーロール型の基板または箔の取り扱いシステムでの使用できるように構成することができる。
【００８７】
さらに本明細書では、濃度、量、および他の数的データは範囲の形式で示すことができる。当然ながら、そのような範囲の形式は単に便宜と簡潔さのために用いられ、その数値は単に範囲の限界の明示的な列挙を含むのみではなく、さらに全ての個別の数値または前記範囲に包含される部分的範囲を含み、あたかも各数値が明示的に列挙されているかのように柔軟に解釈されるべきである。例えば「約１ｎｍから約２００ｎｍのサイズ範囲」という表現は、単に約１ｎｍと約２００ｎｍという限界のみが明示的に示されるとのみ解釈するべきではなく、さらに個別のサイズである、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ等および部分範囲である１０ｎｍから５０ｎｍ、２０ｎｍから１００ｎｍ、等々も含まれると解釈すべきである。
【００８８】
本明細書で議論し引用した刊行物はもっぱら本願の出願日前の開示のために与えられたものである。本願発明が、先の発明によってそのような刊行物よりも前に予期できたものではないことを認めるものとして解釈されるべきではない。さらに、与えられた刊行物の日付は、それぞれに確認される必要がある実際の公表日とは異なっている場合がある。刊行物が引用されているものに関連する構造および／方法について開示および記載するために、本明細書で言及した刊行物はすべて参照により本明細書に包含される。例えば２００５年１月２０日出願の米国特許出願番号第１１／０３９，０５３号明細書および２００５年８月１６日出願の米国特許出願番号第１１／２０７，１５７号明細書は全体が参照により本明細書に包含される。「ＨＩＧＨ−ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＯＬＡＲ ＣＥＬＬ ＷＩＴＨ ＩＮＳＵＬＡＴＥＤ ＶＩＡＳ」と題された２００６年３月１０日出願の、米国暫定特許出願（Ｕ．Ｓ． Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ Ｐａｔｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ）第６０／７８１，１６５号明細書および２００６年４月４日出願の米国特許出願番号第１１／２７８，６４５号明細書は参照により全ての目的でその全体が本明細書に包含される。
【００８９】
上記のものは本発明の好ましい実施形態を十分に説明するものであるが、様々な代替物、改良物および等価物を使用することが可能である。したがって、本発明の範囲は上記の説明に関して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲とその等価物の十分な範囲を加えて決定されるべきである。好むと好まざるとに関わらず、いかなる特徴も他のいか
なる特徴とも組み合わせることができる。特許請求の範囲において、不定冠詞「１つの（ＡまたはＡｎ）」は、別途明示的に指定されていない限り、該不定冠詞に続くものについて１以上の量を意味する。特許請求の範囲は、「〜のための手段」という語句を使用してある請求項において明示的に制限が与えられていない限り、手段＋機能の制限を含んでいると解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの一部分の略断面図。
【図１Ｂ】従来技術による光電子デバイスのアレイの一部分の略断面図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの一部分の垂直略断面図。
【図２Ｂ】図１Ａのアレイの略平面図。
【図２Ｃ】図２Ａ−２Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図２Ｄ】図２Ａ−２Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図２Ｅ】図２Ａ−２Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図３】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの製造順序を示す略図。
【図４】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの製造順序を示す略分解組立略図。
【図５Ａ】本発明の別の実施形態による光電子デバイスのアレイの製造順序を示す略分解組立略図。
【図５Ｂ】図５Ａに示された光電子デバイスのアレイの一部分の略断面図。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｅ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｆ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｇ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｈ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｉ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図７】本発明の一実施形態による各種のトレースのパターンを示す図。
【図８】本発明の一実施形態による各種のトレースのパターンを示す図。
【図９】本発明の一実施形態による各種のトレースのパターンを示す図。
【図１０】本発明の一実施形態による孔の形成デバイスを示す図。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１２Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１３Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１３Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１４Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１５Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１５Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１５Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１６Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１６Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電子デバイスに関し、より詳細には太陽電池等の光電子デバイスの生産に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子デバイスは放射エネルギーを電気エネルギーに変換したり、その逆を行ったりすることができる。これらのデバイスは通常、２つの電極間に挟まれた活性層を一般に備えている。２つの電極は、しばしば正面電極と背面電極と称される、少なくとも一方の電極は通常透明である。活性層は通常、一つまたは複数の半導体材料を備えている。発光デバイス（例えば発光ダイオード）（ＬＥＤ）では、２つの電極間に印加された電圧により電流が活性層を通って流れる。この電流は活性層に光を放射させる。光起電性装置（例えば太陽電池）では、活性層は光からエネルギーを吸収し、このエネルギーを、２つの電極間の電圧および／または電流の少なくとも一方として示される電気エネルギーに変換する。このような太陽電池の大規模アレイは、化石燃料の燃焼に依存する従来の発電プラントに置き換わる潜在的可能性があるが、太陽電池が従来の発電に対するコスト効率の良い代替手段を供給するには、生成ワット当たりのコストが現在の配電網の率に匹敵しなければならない。現在、この目標に到達するには多くの技術的課題が存在する。
【０００３】
従来の大半の太陽電池はシリコンベースの半導体によるものである。一般的なシリコンベースの太陽電池では、Ｐ型シリコン層の上にｎ型シリコン層（エミッタ層とも称される）が配置される。Ｐ型層とＮ型層の間の接合付近で吸収された放射線は、電子と正孔を生成する。電子はＮ型層に接する電極により集められ、正孔はＰ型層に接する電極により集められる。光が接合に到達しなければならないため、２つの電極のうちの少なくとも１つは少なくとも部分的に透明でなければならない。多くの現在の太陽電池の設計は、透明電極としてインジウム酸化錫（ＩＴＯ）等の透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を使用している。
【０００４】
既存の太陽電池制作技術に関連するさらなる問題点は、個々の光電子デバイスが比較的小さな電圧しか生成しないという事実に起因する。したがって、高電圧−低電流動作に関連する効率を利用すべく高電圧を得るためには、いくつかの光電子デバイスを直列に電気接続することがしばしば必要である（例えば比較的高い電圧を用いて回路に送電すると、比較的高い電流を用いて回路に送電する間に起こり得る抵抗損失が低減される）。
【０００５】
太陽電池をモジュールへ相互接続する設計がこれまでにいくつか開発されている。例えば、例えば、初期の光起電性モジュールの製造業者は、太陽電池を相互接続するために屋根板が屋根に配置されるのと同様に、一つの電池の底部を次の電池の上部エッジに配置するという「屋根板（ｓｈｉｎｇｌｅ）」アプローチの使用を試みた。シリコンウエーハとシリコンウエーハ材料は相性が悪く、シリコンとハンダの熱膨張率が異なることおよびウエハが堅いことにより、熱サイクルによるハンダ接合は早々に失敗した。
【０００６】
光電子デバイスの直列的相互接続に関連するさらなる問題点は、透明電極に使用されるＴＣＯに関連する電気抵抗が高いことに起因する。抵抗が高いと、直列に接続される個々の電池のサイズが制限される。１つのセルから次のセルに電流を流すには、透明電極がＴＣＯ層上に形成されたバスとフィンガーの導電性グリッドで増強されることが多い。しかしながら、フィンガーとバスはセル全体の効率を減少するシャドウイングを生じさせる。抵抗の有効損失とシャドウイングを小さくするためには、セルを比較的小さくしなければならない。従って、多数の小さなセルを共に接続しなければならず、これには多数の相互
接続と、セル間のより大きなスペースが必要となる。多数の小さなセルのアレイは製造が比較的困難で、コストもかかる。さらに、可撓性の太陽光モジュールでは、多数の屋根板の相互接続が比較的複雑で、時間も労力もかかり、モジュール設置プロセスの間にかかる費用も大きいという点で「屋根板」アプローチは不利である。
【０００７】
これを克服するために、透明な「正面」電極から活性層および「背面」電極を通って背面電極の下に位置する電気絶縁電極までを通過する、電気絶縁された導電性接点を備えた光電子デバイスが開発された。米国特許第３，９０３，４２７号は、シリコンベースの太陽電池におけるそのような接点の使用例について記載している。この技術は抵抗損失を減少させ、太陽電池デバイスの全体効率を改善することができるが、セルの制作に真空加工技術が使用されると共に厚みのある単結晶シリコンウエーハに費用がかかることから、シリコンベースの太陽電池のコストが依然として高いままである。
【０００８】
このため、太陽電池の研究者や製造業者は、従来のシリコンベースの太陽電池よりもより少ない費用で大規模に製作することができる種々のタイプの太陽電池を開発している。そのような太陽電池の例には、シリコン（例えばアモルファスシリコンセル、マイクロ結晶シリコンセル、または多結晶シリコンセル用）を備えたセル；有機オリゴマーまたはポリマー（有機太陽電池用）、二層または相互貫通層もしくは無機および有機材料（有機／無機ハイブリッド太陽電池用）より構成された活性吸収材層を備えたセル、液状またはゲル状電解質に溶解した色素増感チタンナノ粒子（Ｇｒａｅｔｚｅｌセル用）を備えたセル、銅−インジウム―ガリウム−セレン（ＣＩＧ太陽電池用）を備えたセル、活性層がＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、および上記の組み合わせから構成され、活性物質がバルク材料、マイクロ粒子、ナノ粒子または量子ドットを含むがこれらに限定されないいくつかの形式のうちのいずれかであるセルが挙げられる。これらのセルのタイプの多くは可撓性基板（例えばステンレス鋼箔）上に製作することができる。これらのタイプの活性層は非真空環境中で製造することが可能であるが、セル内およびセル間の電気接続には通常一つまたは複数の金属導電層の真空蒸着が必要である。
【０００９】
例えば、図１Ａは、先行技術の太陽電池アレイ１の一部を示している。アレイ１は可撓性絶縁基板２上に製造される。基板２には基板２を貫通する複数の直列の相互接続孔４が形成され、下部電極層６が蒸着されているが、これは例えば基板正面と孔４の側壁に対するスパッタリングによりなされる。その後、電流収集孔８が下部電極６および基板２を貫通するよう選択位置に形成され、次に一つまたは複数の半導体層１０が、下部電極６、直列相互接続孔４および電流収集孔８の上に蒸着される。その後、直列相互接続孔４をカバーするシャドウマスクを用いて透明導電体層１２が配置される。次に、基板２の裏側に第２金属層１４が蒸着される。第２金属層１４は、電流収集孔８を介して透明導電体層１２と電気接触すると共に、直列相互接続孔４によりセル間に直列相互接続を提供する。正面および背面におけるレーザスクライビング１６，１８により、モノリシック（一体化された）デバイスが個々のセルに分けられる。
【００１０】
図１Ｂは、アレイ１の変更態様である別の先行技術アレイ２０を示している。アレイ２０も可撓性絶縁基板２２上に製造される。基板２２には複数の直列相互接続孔２４が形成され、下部電極層２６が蒸着されているが、これは例えば基板２２の正面および裏面ならびに孔２４の側壁に対するスパッタリングによりなされる。その後、電流収集孔２８が下部電極および基板を貫通するように選択位置に形成され、次に一つまたは複数の半導体層３０ならびに透明導体層３２が、正面側の下部電極２６の上と、直列相互接続孔２４の側壁および電流収集孔２８の上に蒸着される。その後、電流収集孔２８以外のすべてをカバーするシャドウマスクを用いて第２の金属層３４が基板２２の裏側に配置され、第２の金属層３４は透明導電体層３２と電気接触する。正面および背面におけるレーザスクライビング３６，３８により、モノリシックデバイスが個々のセルに分けられる。
【００１１】
図１Ａ−６Ｂに示されるような太陽電池アレイの製造には２つの重大な欠点がある。第１には、金属層がスパッタリングにより蒸着されるが、これは真空技術である。真空技術は比較的時間がかかる上に、難しく、大規模なロールツーロール（ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌ）生産環境で実施するには費用がかかる。第２には、製造プロセスによってモノリシックすなわち単一体のアレイが生産されるため、生産用に個々のセルをソートすることができない。これは、ほんの少数の品質の悪いセルがアレイを台無しにし、したがってコストが増大し得ることを意味する。さらに、この製造プロセスは、孔の形態および寸法に非常に対して大きく影響を受ける。正面から裏面への電気伝導は孔の側壁に沿って起こるので、孔を大きく製造されると導電性が十分に増加しない。したがって、狭いプロセスウィンドウが存在することとなるが、これは製造コストを増大させ、使用可能な装置の生産を減少させる可能性がある。さらに、真空蒸着はアモルファスシリコン半導体層には実用的であるが、非常に効率的な太陽電池（例えば銅、インジウム、ガリウム、およびセレンまたはイオウの組み合わせに基づく、ＣＩＧＳセルと称される太陽電池）には非実用的である。ＣＩＧＳ層を蒸着するには、３つまたは４つの元素を正確に制御された比で蒸着しなければならない。これは真空蒸着プロセスを使用して達成することは非常に難しい。
【００１２】
したがって、上記の欠点を克服する光電子デバイス構造およびそのようなセルの対応する製造方法が、当該技術分野において求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の実施形態は上記のいくつかの難点を解決するものである。本発明は改良された構造を使用する光起電性デバイス中に形成されるビア中での絶縁物質の使用を提供し、公知のデバイスの欠点を克服するものである。少なくとも、本明細書に記載されるこれらのいくつかの目的と他の目的は、本発明の各種の実施形態により満たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例に係るデバイスは高効率の背面電極の構成を備え、該太陽電池は、少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電層、少なくとも一つの下部電極および少なくとも一つの背面電極を備える。該デバイスは該太陽電池の透明導電体に搭載された複数の電気伝導フィンガーを含むことができる。該デバイスは、該電気伝導フィンガーと連結した複数の充填された（ｆｉｌｌｅｄ）ビアを含むことができ、該ビアは、少なくとも一つの該透明導電体、該光起電層、および少なくとも一つの下部電極を貫通して延伸しており、また該ビアは該透明導電体から背面電極に電荷を伝達する導電性コアを有する。ビアの絶縁層は該下部電極から各ビアのコアを分離することができ、該絶縁層は該ビアのアエロゾルによるコーティングにより形成される。
【００１５】
当然ながら、該背部導電体は、該下部電極からは電気的に絶縁されることができ、上部電極に対する導電性要件が軽減されるよう、またエリアを覆い隠すバスバー使用の必要性を除去するために、十分に近い間隔で設置された充填されたビアによってお互いに結合される。任意的に、該絶縁層は、該ビアのアエロゾルによるコーティングで形成することができる。該絶縁層の厚さは、約２０から約１００ミクロンであることができる。制限しない例として、該絶縁層は以下の物質のうちの少なくとも一つにより成ることができる：エチルビニルアセテート （ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン （ＰＶＰ）、および／またはガラス転移温度が約１５０℃未満の熱可塑性ポリマー。任意的に、他の電気的な絶縁物質を使用してもよい。光起電性層は、Ｐ−Ｎ接合を形成する少なくとも二つの別個の層を備えてよく、そのうち少なくとも一つの層はＣＩＳをベースとする物質を含むことができる。実質的に、前記各充填されたビアは各々約１ｍｍ以下の直径を有する。該絶縁層は、該ビアの側壁お
よび該各ビア周辺部分の透明導電体を覆うことができ、該周辺部分は、該ビアの縁から該ビアの直径の約２倍の範囲内である。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、高効率の背部電極構成を有する太陽電池の形成を含む方法が提供され、該太陽電池は、少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性象層、および少なくとも一つの下部電極を備える。複数のビアを、該透明導電体、該一つの光起電性象層、および該下部電極を貫通して形成することができる。該各ビアの孔の内部側壁に沿い絶縁層を被覆して形成することができる。該形成方法は、該各ビアの孔を透明導電体と電気的に連結された導電性のコアで充填し、該各ビアの孔内の絶縁層によって下部電極とは電気的に絶縁することを含むことができる。背部電極を形成し、実質的に該各ビアの孔の内部のコアと連結してもよい。
【００１７】
当然ながら、コーティングの工程は、透明導電体を絶縁物質で実質的に被覆することを避けるために、該太陽電池の下部から絶縁物質をスプレーする源を使用することを含むことができる。また、コーティングは、透明導電体に対してマスクを使用することなく、透明導電体に付着する絶縁物質量を最小化するために、該太陽電池の下部より絶縁物質をスプレーすることを含むことができる。コーティングは、透明導電体に付着する絶縁物質量を最小化するために透明導電体に対してマスクを使用して、該太陽電池の上部より絶縁物質をスプレーすることを含むことができる。任意的に、コーティングの工程は、該ビアを絶縁物質で完全に充填することなく、該ビアの孔の内壁を十分な量の絶縁物質でスプレーして被覆することから成ることができる。コーティングは該ビアの孔の内壁を十分な量の絶縁物質でスプレーして被覆して、さらに下部電極の下側を被覆して下部絶縁層を形成することより成ることもできる。コーティングは該ビアの孔にエアロゾルを塗布して絶縁層を形成することにより成ることもできる。
【００１８】
本発明の別の実施形態では、コーティングは、純粋に誘電性の元素と接着成分を含む絶縁性エアロゾルの塗布により絶縁層を形成することから成る。コーティングは、太陽電池の一つの側面に施された実質的に均一なコーティングに対して気体の衝突を使用することにより、絶縁物質を該各ビアの孔内に導くことで成ることができる。コーティングは、スプレー後に絶縁物質で塞がれたいずれかの該ビアの孔から絶縁物質を取り除くために気体の衝突を使用することから成ることもできる。コーティングは、絶縁物質の実質的に均一なコーティングを太陽電池の一つの側面に印刷により施した後に気体の衝突を使用することにより、絶縁物質を該各ビアの孔内に導き絶縁層を形成し、該均一なコーティングに該各ビアに対応する開口部を生成することにより成ることができる。該方法は、また複数のビアを穴あけ用のデバイスの使用により該少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層および少なくとも一つの下部電極を貫通することにより形成することを含むことができる。さらに該方法は、該太陽電池の透明導電体上に複数の導電性フィンガーを形成することを含むことができる。コーティングは、さらに絶縁物質の実質的に均一なコーティングを太陽電池の一つの側面に印刷により施した後に、該均一な絶縁物質のコーティングを、太陽電池の他の側面側から吸引により絶縁物質を該各ビアに引き込んだ後に、該均一なコーティングに該各ビアに対応する開口部を生成することにより成ることができる。
【００１９】
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付図面と共に考慮すれば容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
当然ながら、上記の一般的記載と下記の詳細な記載単に例示的かつ説明的なものであり、主張されているように発明を制限するものではない。以下の明細書と添付の特許請求の範囲において、不定冠詞「１つの（ＡまたはＡｎ）」、および定冠詞「該（ｔｈｅ）」は、別途明示的に指定されていない限り、該冠詞に続くものについて複数のものを含む。このように、例えば、「ａ ｍａｔｅｒｉａｌ」の記述は、複数の物質の混合物を含むこと
ができ、「ａ ｃｏｍｐｏｕｎｄ」の記述は複数の化合物を含むことができる等である。本明細書における参考文献は、参照されることにより、本明細書において記載される明確な教示に対立しない範囲において、本明細書にその全体が含まれる。本明細書と請求項では、言及される一連の定義される用語は以下の意味を有する：
【００２１】
「任意の」“ｏｐｔｉｏｎａｌ”または「任意（的）に」 “ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ”は、引き続き述べられる状況が起きる場合の例と、起きない場合の例を含むために、引き続き述べられる状況が起きても起きなくてもよいことを意味する。例えば、もし「装置は任意的に障壁薄膜の性質を含む」（ｉｆ ａ ｄｅｖｉｃｅ ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ ｃｏｎｔａｉｎｓ ａ ｆｅａｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ ｂａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）の記載の場合、これは前記障壁薄膜の性質があっても無くてもよいことを意味し、従って前記記載は、装置が前記障壁薄膜の性質を有する構造と、前記障壁薄膜の性質を有さない構造の両者を含む。
【００２２】
図２Ａ−ＩＢは、本発明の１実施形態による光電子デバイスアレイ１００を示す。いくつかの実施形態では、これは光電子デバイスアレイ１００中の直列相互接続とみなされることもできる。アレイ１００は第１デバイスモジュール１０１および第２デバイスモジュール１１１を備えている。デバイスモジュール１０１，１１１は太陽電池のような光起電性装置であってもよいし、または発光ダイオードのような発光装置であってもよい。好ましい実施形態では、デバイスモジュール１０１，１１１は太陽電池である。第１および第２デバイスモジュール１０１，１１１は絶縁性のキャリア基板１０３に取り付けられる。キャリア基板１０３は、例えば厚さ約５０μｍの、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料より形成される。次にキャリア基板１０３は、より厚みのある構造膜１０５に取り付けられる。構造膜１０５は、屋根等の戸外の場所でのアレイ１００の設置を容易にするために、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）またはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のポリマールーフィング膜材料により形成される。
【００２３】
デバイスモジュール１０１，１１１は、例えば長さ約４インチ（約１０．１６ｃｍ）および幅約１２インチ（約３０．４８ｃｍ）であるが、互いに積層された、いくつかの層を含むもっと長いシートから切断されてもよい。各デバイスモジュール１０１，１１１は通常、下部電極１０４，１１４に接触するデバイス層１０２，１１２と、下部電極１０４，１１４と導電性バックプレーン１０８，１１８の間の絶縁層１０６，１１６とを備えている。本発明のいくつかの実施形態では、バックプレーン１０８，１１８は背面上部電極１０８，１１８と称される場合がある。下部電極１０４，１１４、絶縁層１０６，１１６、およびバックプレーン１０８，１１８は、デバイス層１０２，１１２を保持する基板Ｓ１，Ｓ２を構成する。
【００２４】
絶縁基板に薄い金属層を蒸着することにより基板が形成される先行技術のセルとは対照的に、本発明の実施形態は箔のような可撓性バルク導電性材料に基づく基板Ｓ１，Ｓ２を使用する。箔のようなバルク材料は先行技術の真空蒸着金属層よりも厚みがあるが、より安価で、より容易に入手でき、加工が容易である。好ましくは、少なくとも下部電極１０４，１１４は、アルミニウム箔等の金属箔より形成される。代わりに、銅、ステンレス鋼、チタン、モリブデンまたは他の適切な金属箔が使用されてもよい。例として、下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８，１１８は、アルミニウム箔で、厚さ約１μｍから約２００μｍ、好ましくは厚さ約２５μｍから約１００μｍに形成され、絶縁層１０６，１１６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック箔材料で、厚さ約１μｍから約２００μｍ、好ましくは厚さ約１０μｍから約５０μｍに形成される。任意的に、バックプレーン１０８，１１８はステンレス鋼、銅、チタン、モリブデン、鋼、アルミニウム、前記物質のいずれかの、銅めっきまたは銅で被覆されたもの、前記物質のいずれかの、金めっきまたは金で被覆されたもの、または前記物質の組み合わせにより
形成されることができる。一実施形態では、特に、下部電極１０４，１１４、絶縁層１０６，１１６、およびバックプレーン１０８，１１８は、スタート基板Ｓ１，Ｓ２を形成するために共に積層される。箔は下部電極１０４，１１４およびバックプレーン１０８，１１８の両方に使用されてもよいが、バックプレーンとして絶縁層１０６，１１６の背後にメッシュグリッドを使用することも可能である。そのようなグリッドは導電性塗料またはインクを使用して絶縁層１０６，１１６の背面に印刷され得る。適当な導電性塗料またはインクの例に、アメリカ合衆国ミシガン州ミッドランド市所在のダウコーニング社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標） ＰＩ−２０００ Ｈｉｇｈｌｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｓｉｌｖｅｒ Ｉｎｋがある。さらに、絶縁層１０６，１１６は、下部電極１０４，１１４またはバックプレーン１０８，１１８もしくはその両方に使用される箔の表面を陽極酸化することにより、または当該技術分野で周知のスプレー、コーティング、印刷技術で絶縁コーティングを塗布することにより、形成され得る。
【００２５】
デバイス層１０２，１１２は通常、透明導体層１０９と下部電極１０４の間に配置された活性層１０７を備えている。例えば、デバイス層１０２，１１２は厚さ約２μｍである。少なくとも第１装置１０１は透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間に一つまたは複数の電気接点１２０を備えている。電気接点１２０は、透明導体層１０９、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６により形成される。電気接点１２０は透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間の導電性通路を提供する。電気接点１２０は活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６から電気的に絶縁される。
【００２６】
接点１２０は、各々、活性層１０７、透明導体層１０９、下部電極１０４および絶縁層１０６を貫通するよう形成されたビアを備え得る。各ビアは、直径約０．１ミリメートルから約１．５ミリメートル、好ましくは直径約０．５ミリメートルから約１ミリメートルである。ビアは穿孔により、またはドリリングにより（例えば機械的穿孔、レーザ穿孔または電子ビーム穿孔）、もしくはこれらの技術の組み合わせにより形成される。絶縁材１２２はビアの側壁をコートし、その結果絶縁材１２２の中を通ってバックプレーン１０８へ至る通路が形成される。絶縁材１２２の厚みは、約１μｍと約２００μｍの間、好ましくは約１０μｍと約２００μｍの間である。
【００２７】
絶縁材１２２の厚みは、その背後の露出した導電性表面の完全なカバーを保証するために、好ましくは少なくとも１０μｍの厚みとする。絶縁材１２２は、例えばインクジェット印刷や環状ノズルによるディスペンスを始めとする種々の印刷技術により形成可能である。導電性材料製のプラグ１２４は、通路を少なくとも部分的に充填し、透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間の電気接触を形成する、すなわち透明導体層１０９とバックプレーン１０８の間に電流が流れるようにする。この導電性材料も同様に印刷可能である。適切な材料および方法は、例えば、テキサス州プレーノ市所在のマイクロファブ社（Ｍｉｃｒｏｆａｂ， Ｉｎｃ．）（この目的に役立つ装置を販売している）「ｓｏｌｄｅｒｊｅｔ」と称されるハンダのインクジェット印刷である。存在する可能性のある溶媒の除去および硬化のための時間が引き続き許容される条件下では、電子回路パッケージングの技術分野で周知の導電性接着材料の印刷も使用可能である。プラグ１２４は、約５μｍと約５００μｍの間、好ましくは約２５と約１００μｍの間の直径を有し得る。
【００２８】
非限定的な例では、別の実施形態では、デバイス層１０２，１１２は厚さ約２μｍであり、下部電極１０４，１１４は厚さ約１００μｍのアルミニウム箔より形成され、絶縁層１０６，１１６は、厚さ約２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料より形成され、背面上部電極１０８，１１８は厚さ約２５μｍのアルミニウム箔より形成される。デバイス層１０２，１１２は、透明導体層１０９と下部電極１０４の間に配置された活性層１０７を備え得る。そのような実施形態では、少なくとも第１装置
１０１は、透明導体層１０９と背面上部電極１０８との間に一つまたは複数の電気接点１２０を備える。電気接点１２０は、透明導体層１０９、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６を貫通するように形成される。電気接点１２０は透明導体層１０９と背面上部電極１０８との間の導電性通路を提供する。電気接点１２０は、活性層１０７、下部電極１０４および絶縁層１０６から電気的に絶縁される。
【００２９】
導電プラグ１２４と基板１０８の間の良好な接点の形成は、超音波溶接等の他の接点形成技術の使用により支援され得る。有用な技術の例は、金のスタッドバンプ（ｓｔｕｄ−ｂｕｍｐ）の形成であり、これは例えば参照により本明細書に包含されるウイマー（Ｊ．
Ｊａｙ Ｗｉｍｅｒ）「３−Ｄ Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ ｗｉｔｈ Ｌｅａｄ−Ｆｒｅｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」 Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， ２００３年１０月１日発行、に記載されている。通常のハンダもしくは導電性インクまたは接着剤がスタッドバンプの上に印刷され得る。
【００３０】
ビアを形成する際に、上部電極１０９と下部電極１０４の短絡接続を回避することは重要である。したがって、ドリリングまたは穿孔のような機械的切断技術は、ビアのリップ付近の少量のレーザアブレーション幅数μｍ）をレーザアブレーション除去することにより補足され得る。代わりに、ビアよりもわずかに大きな直径にわたって透明導体層を除去するために、化学エッチングプロセスが使用されてもよい。エッチングは、例えば、インクジェット印刷またはステンシル印刷を使用して適切な場所にエッチ液の滴を印刷することにより、局所的に行うことが可能である。
【００３１】
短絡を回避するさらなる方法は、透明導体層１０９の配置の前に、活性層１０７の上に絶縁材の薄層を配置することである。この絶縁層は好ましくは厚さ数μｍで、１〜１００μｍの範囲であり得る。この絶縁層はビアが形成される予定の領域（およびわずかにビアの境界線を超える）にのみ配置されるため、その存在が光電子デバイスの動作に干渉することはない。本発明のいくつかの実施形態では、層は参照により本明細書に包含されるピシュラー（Ｋａｒｌ Ｐｉｃｈｌｅｒ）の２００４年３月２５日出願の米国特許出願第１０／８１０，０７２号明細書に記載されている構造と類似のものであってもよい。そのような構造を通って孔がドリリングまたは穿孔される場合、透明導体層１０９と、下部電極１０４の間には絶縁体層が存在するが、機械的切断の正確性のために、この絶縁体の層は層１０９，１０４よりも比較的厚みが厚く、短絡を生じさせないようになっている。
【００３２】
この層の材料は、任意の便利な絶縁体であってよく、好ましくはデジタルで（例えばインクジェット）印刷できるものである。ナイロンＰＡ６（融点２２３℃）、アセタール（融点１６５℃）、ＰＢＴ（ＰＥＴと構造上似ているがブチル基がエチル基と置き換わっている）（融点２１７℃）およびポリプロピレン（融点１６５℃）のような熱可塑性ポリマーは、有用な材料のリストを全て網羅するわけではない例である。そのような材料は絶縁層１２２にも使用可能である。インクジェット印刷は絶縁体アイランドを形成する望ましい方法であるが、他の印刷方法または付着方法（従来のフォトリソグラフィを含む）も本発明の範囲内にある。
【００３３】
ビアを形成する際に、第１は絶縁層１０６、下部電極１０４、およびその上の層１０２から構成されたもの、第２はバックプレーン１０８で構成されたものの、少なくとも２つの最初には分離されている要素に光電子デバイスを製作することは有用である。これらの２つの要素は、ビアが１０６／１０４／１０２の複合構造を貫通して形成された後であってビアが充填される前に、共に積層される。この積層およびビア形成後に、複合体にバックプレーン１０８が積層され、上述したようにビアが充填される。
ジェット印刷ハンダまたは導電性接着剤には、導電性ビアプラグ１２４を形成するための有用な材料が含まれるが、機械的手段によってプラグを形成することも可能である。し
たがって、金のスタッドバンプの形成と同様な方法で、例えば適切な直径のワイヤがビアの中に配置され、それがバックプレーン１０８と接触するようにされ、そしてプラグ１２４を形成するよう所望の高さで切断されてもよい。代わりに、そのようなサイズを有する予め形成しておいたピンをロボットアームで孔の中に配置することも可能である。そのようなピンまたはワイヤは定位置に配置され、基板に対するそれらの電気接続は、ピンの配置に先立って導電性接着剤の非常に薄い層を印刷することにより支援または確保され得る。したがって、導電性接着剤からなる厚みのあるプラグの乾燥時間が長いという問題がなくなる。ピンは、接触をさらに支援するために、バックプレーン１０８にわずかに打ち込まれる先端または鋸歯状部分を備え得る。そのようなピンは絶縁ワイヤまたはコートされたワイヤ（例えば蒸着または酸化により）の場合と同様に、既に存在する絶縁材に設けられる。ピンは、絶縁材を適用する前にビアの中に配置され、これにより絶縁材の導入が容易となる。
【００３４】
ピンが適切な硬い金属から形成され、わずかにテーパ状になった先端を有する場合、ピンは穿孔工程の間にビアを形成するために使用されてもよい。パンチまたはドリルを使用する代わりに、ピンは先端がちょうど底を貫通する深さまで複合体１０６／１０４／１０２に挿入され、その後、基板１０８がこの複合体に積層されると、先端はわずかに基板１０８に進入し、良好な接触を形成する。これらのピンは、例えばピンがちょうど中にはめ込まれるチューブを介して向けられた機械的圧力または空気圧により、パンチされていない基板の中に貫入され得る。
【００３５】
透明導体層１０９の上には、導電性材料１２４と電気接触した状態で、一つまたは複数の導電トレース１２６が配置され得る。導電トレース１２６は例えば、Ａｌ、ＮｉまたはＡｇより形成される。図２Ｂに示されるように、トレース１２６は全体のシート抵抗を減少するために多数の接点１２０を相互接続してもよい。例えば、接点１２０は、トレース１２６が各接点をそれと最も近い隣接する接点と接続し、場合によってはその接点を包囲する透明導体層と接続する状態で、互いに約１ｃｍ離間され得る。好ましくは、トレース１２６の数、幅および間隔は、接点１２０およびトレース１２６がデバイスモジュール１０１の表面の約１％未満を占めるように選択される。トレース１２６は約１μｍと約２００μｍの間、好ましくは約５μｍと約５０μｍの間の幅を有し得る。トレース１２６は、約０．１ミリメートルと約１０ミリメートルの間、好ましくは約０．５ミリメートルと約２ミリメートルの間の中心−中心距離だけ好ましくは離れている。過度なシャドウイング損失を回避するために、ラインの幅を広くするにはより大きく離間させることが必要となる。ラインが互いにほぼ等距離にある限り（例えば２倍以内）、トレース１２６に対して種々のパターンまたは配向が使用され得る。トレース１２６が接点１２０から扇型に広がる代替パタ−ンが図２Ｃに示されている。図２Ｄに示される別の代替パタ−ンでは、トレース１２６は「分水界（ｗａｔｅｒｓｈｅｄ）」パタ−ンを形成し、接点１２０から放射状に延びるより太いトレース１２６からより細いトレース１２６が分岐している。図２Ｅに示される別の代替パタ−ンでは、トレース１２６が接点１２０から出て長方形のパタ−ンを形成している。各接点に接続されるトレース１２６の数は、図２Ｅに示された数より多くても少なくてもよい。いくつかの実施形態は、１つ多く、２つ多く、３つ多くのトレース１２６の数を有するといった具合である。図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、２Ｅに示された例に描かれているトレースパターンは例示を目的とするものであって、本発明の実施形態に使用可能なトレースパタ−ンを制限するわけではない。導電性バックプレーン１０８，１１８は１つのデバイスモジュールから次のデバイスモジュールに電流を伝えるため、導電トレース１２６は太い「バス」を避けて「フィンガー」を備えることが可能である。これにより、バスによるシャドウイング量が減少すると共に、装置アレイ１００に見た目により美しい外観が提供される。
【００３６】
比較的厚く導電性が高い可撓性バルク導電体の下部電極１０４，１１４およびバックプ
レーン１０８より形成された基板Ｓ１，Ｓ２にデバイスモジュール１０１，１１１を製作し、透明導体層１０９、活性層１３０、下部電極１０４，１１４、および絶縁層１０６，１１６を貫通するように絶縁された電気接点１２０を形成すると、デバイスモジュール１０１，１１１が比較的大きくなる。従って、アレイ１００は、先行技術のアレイと比較して、より少数の直列相互接続を必要とする、より少数のデバイスモジュールより形成され得る。例えば、デバイスモジュール１０１，１１１は長さが約１ｃｍと約３０ｃｍの間で、幅が約１ｃｍと約３０ｃｍの間である。より小さなセル（例えば長さが１ｃｍ未満および／または幅が１ｃｍ未満）も希望に応じて形成可能である。
【００３７】
バックプレーン１０８，１１８が１つのデバイスモジュールからの次のデバイスモジュールに電流を伝えるため、トレース１２６のパタ−ンは、この目的で先行技術に使用されるような太いバスを備える必要はない。代わりに、トレース１２６のパタ−ンは、電流を接点１２０へ伝えるのに十分に導電性のある「フィンガー」を提供すればよい。バスがないので、活性層１０２，１１２のより大きな部分が露出され、これにより効率が上昇する。さらに、バスのないトレース１２６のパタ−ンは見た目にも美しい。
【００３８】
第１デバイスモジュール１０１のバックプレーン１０８と第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４との間の電気接触は、第２デバイスモジュールのバックプレーン１１８および絶縁層１１６を切除して下部電極１１４の一部を露出させることにより実行され得る。図２Ｂはとりわけバックプレーン１１８および絶縁層１１６を切除する１つの方法の例を示している。特に、絶縁層１１６のエッジには切欠１１７が形成されうる。複数の切欠１１７は同様に整列しているが、バックプレーン１１８の切欠１１９はわずかに大きくなっている。切欠１１７，１１９の配列は第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の一部を露出させる。
【００３９】
電気接触は、第１デバイスモジュール１０１のバックプレーン１０８と、第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の露出部分との間で、多くの異なる方法で形成され得る。例えば、図２Ａに示されるように、切欠１１７，１１９と整列するパターンで、薄い導電層１２８がキャリア基板１０３の一部の上に配置される。
【００４０】
薄い導電層１２８は、例えば導電性（充填）ポリマーまたは銀のインクである。導電層は非常に薄く、例えば厚さ約１μｍである。薄い導電層１２８の最小厚さを決定する一般的基準は、この層で放散される部分出力ｐ＝（Ｊ／Ｖ）ρ（Ｌｏ２／ｄ）が約１０−４以下であることである。式中、Ｊは電流密度、Ｖは電圧、Ｌｏは薄い導電層１２８の長さ（ほぼ第１デバイスモジュールと第２デバイスモジュールの間のギャップの幅に相当）であり、ρとｄはそれぞれ導電層１２８の抵抗および厚さである。この場合には、このソースからの電力の損失は全産生電力の１％よりはるかに少なく、無視できるものである。多くの用途の数値の例では、（Ｊ／Ｖ）は約）０．０６のＡ／Ｖｃｍ２であり、Ｌｏ＝４００μｍ＝０．０４ｃｍの場合、ｐは約１０−４（ρ／ｄ）に等しい。したがって、抵抗ρが約１０−５Ωｃｍ（これは良好なバルク導電体よりも約１０倍少ない）であっても、この基準はｄが厚さ約１μｍ（１０−４ｃｍ）未満であることにより満たされる。したがって、ほとんどの妥当な印刷可能な厚さの比較的抵抗の高いポリマー導電体でも機能する。
【００４１】
薄い導電層１２８の一部を露出させたまま、バックプレーン１０８が薄い導電層１２８と電気接触するように、第１デバイスモジュール１０１はキャリア基板１０３に取り付けられる。その後、薄い導電層１２８の露出部分と、第２デバイスモジュール１１１の下部電極１１４の露出部分との間で電気接触が形成される。例えば、導電材料１２９のバンプ（例えばより導電率の高い接着剤）が、下部電極１１４の露出部分と整列した薄い導電層１２８上の位置に配置される。第２デバイスモジュール１１１がキャリア基板に取り付けられる際、導電材料１２９のバンプは下部電極１１４の露出部分と接触する程度に十分に
高い。薄い導電層１２８が第２デバイスモジュール１１１のバックプレーン１１８と望ましくない接触を行なう可能性が実質的にないように、切欠１１７，１１９の寸法が選択され得る。例えば、下部電極１１４のエッジは、約４００μｍのカットバックＣＢ１の量だけ絶縁層１１６に対して切除され得る。バックプレーン１１８は、ＣＢ１より有意に大きい量ＣＢ２だけ絶縁層１１６に対して切除され得る。
【００４２】
デバイス層１０２，１１２は、好ましくは大規模で（例えばロールツーロール処理システムシステムで）製造可能なタイプである。デバイス層１０２，１１２で使用可能なデバイス構造には多数の異なるタイプのものが存在する。例えば、一般性を失わないものとして、図１Ａの挿入図はデバイス層１０２におけるＣＩＧＳ活性層１０７およびその付随層の構造を示す。例えば、該活性層１０７は、ＩＢ群、ＩＩＩＡ群およびＶＩＡ群の元素を含む材料に基づく吸収材層１３０を備え得る。好ましくは、該吸収材層１３０は、ＩＢ群として銅（Ｃｕ）と、ＩＩＡ群元素としてガリウム（Ｇａ）および／またはインジウム（Ｉｎ）および／またはアルミニウム、ならびにＶＩＡ群としてセレン（Ｓｅ）および／またはイオウ（Ｓ）を含んでいる。そのような材料（ＣＩＧＳ材料と称される場合もある）の例が、いずれも参照により本明細書に包含されるエバースパチャー（Ｅｂｅｒｓｐａｃｈｅｒ）らの２００１年７月３１日発行の米国特許第６，２６８，０１４号およびベーソル（Ｂｕｌｅｎｔ Ｂａｓｏｌ）の２００４年１１月４日公開の米国特許出願公開第２００４−０２１９７３０号明細書に記載されている。ウィンドウ層１３２は前記吸収材層１３０と前記透明導体層１０９の間の結合パートナーとして通常使用される。例えば該ウィンドウ層１３２は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）またはセレン亜鉛（ＺｎＳｅ）、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含む。これらの材料の層は、例えば化学浴蒸着または化学表面蒸着により、約５０ｎｍから約１００ｎｍの厚さに蒸着される。下部電極１０４から金属の拡散を阻止するために、下部電極と異なる金属の層１３４が、該下部電極１０４と前記吸収材層１３０の間に配置され得る。例えば、該下部電極１０４がアルミニウムにより形成されている場合、前記層１３４はモリブデン層であり得る。このことにより、電荷の運搬と特定の保護的な性質が支援される。さらに、層１３と同様の物質で構成される別の層１３５を、さらに層１３４とアルミニウム層１０４の間に塗布することができる。該物質は層１３と同一であっても、層１３について列挙されている物質のセットから選択される別の物質であってもよい。任意的に、別の層１３７は層１０４の他の側に塗布されることもできる。該物質は層１３５と同一であっても、層１３について列挙されている物質のセットから選択される別の物質であってもよい。本明細書のどの実施形態においても、限定はされないが、図５および６に示されるような、層１３５および／または１３７と同様の保護層を箔の周辺に塗布することができる
【００４３】
ＣＩＧＳ太陽電池を例として説明しているが、当業者には直列相互接続技術の実施形態がほとんどすべてのタイプの太陽電池構造に適用可能であることが理解されるであろう。そのような太陽電池の例には、アモルファスシリコンセル、Ｇｒａｅｔｚｅｌセル構造（サイズが数ナノメートルの二酸化チタン粒子から構成された透光性フィルムが、該フィルムの光収集に対する感受性を高めるために電荷移動染料によりコーティングされている）、有機材料により充填された孔を備えた無機多孔性鋳型を有するナノ構造化層（例えば参照により本明細書に包含される米国出願公開第２００５−０１２１０６８号参照）、ポリマー／混合セル構造、有機染料および／またはＣ６０分子および／または他の小分子、マイクロ結晶シリコンセル構造、ランダムに配置されたナノロッドおよび／または有機マトリックス中に分散された無機材料のテトラポッド、量子ドットセル、またはそれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されるわけではない。さらに、本明細書で説明する直列相互接続技術の実施形態は、太陽電池以外の光電子デバイスと共に使用することができる。
【００４４】
代わりに、光電子デバイス１０１，１１１は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような
発光デバイスであってもよい。ＯＬＥＤの例には発光ポリマー（ＬＥＰ）デバイスが含まれる。そのような場合、活性層１０７は、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン：スルホン酸ポリスチレン（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）の層を含み、これはウェブコーティングや同様な方法により下部電極１０４，１１４上に通常５０〜２００ｎｍの厚さで付着され、その後水を除去するためにベークされる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはドイツ国レーバークーゼン所在のバイエル社（Ｂａｙｅｒ）から入手可能である。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の上には、例えばウェブコーティングにより、ポリフルオレン系ＬＥＰが約６０−７０ｎｍの厚さで付着され得る。適切なポリフルオレン系ＬＥＰはダウケミカルズ社（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能である。
【００４５】
透明導体層１０９は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはアルミニウム添加酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）であってよく、これはスパッタリング、蒸発、ＣＢＤ、電気めっき、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤおよびその他同種のものを含むがこれらに限定されない任意の種々の手段を使用して配置することができる、代わりに、透明導体層１０９は透明の導電性ポリマー層、例えばドープＰＥＤＯＴ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン）の透明層を含んでもよく、これはスピンコーティング、ディップコーティング、またはスプレーコーティング、および同種のものを使用して配置することができる。ＰＳＳ：ＰＥＤＯＴはジエーテルにより架橋された複素環チオフェンに基づくドープされた導電性ポリマーである。ポリ（スルホン酸スチレン）（ＰＳＳ）でドープされたＰＥＤＯＴの水分散液はＢａｙｔｒｏｎ（登録商標）Ｐの商品名でアメリカ合衆国マサチューセッツ州ニュートン市のＨ． Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ社から入手可能である。Ｂａｙｔｒｏｎ（登録商標）はドイツ国レーバークーゼンのバイエル社（Ｂａｙｅｒ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｈａｆｔ）の登録商標である。その導電性に加えて、ＰＳＳ：ＰＥＤＯＴは平坦化層として使用することができ、これはデバイス性能を改善できる。ＰＥＤＯＴの使用における潜在的な欠点は通常のコーティングでは酸性の性質を有することであり、ＰＥＤＯＴが太陽電池中の他の材料を化学的に攻撃したり、反応したり、他の態様で品質を劣化させる源として機能する場合がある。ＰＥＤＯＴ中の酸性成分の除去は陰イオン交換法により行なわれ得る。非酸性ＰＥＤＯＴは市場で購入することができる。代わりに、同様の材料を、コロラド州ウィートリッジ市のＴＤＡ社の材料、例えばＯｌｉｇｏｔｒｏｎ（登録商標）およびＡｅｄｏｔｒｏｎ（登録商標）から購入することができる。
【００４６】
第１デバイスモジュール１０１と第２デバイスモジュール１１１の間のギャップは、硬化可能なポリマーエポキシ樹脂（例えばシリコーン）により充填され得る。環境への抵抗、例えば水や空気への露出に対する保護を与えるために、任意選択の封止材料層（図示しない）がアレイ１００をカバーしてよい。封止材料は、その下にある層を保護するために、ＵＶ光をさらに吸収してもよい。適切な封止材料の例には、ＴＨＶ（例えばＤｙｎｅｏｎのＴＨＶ２２０フッ素化ターポリマー、テトラフロオルエチレンのフッ素系熱可塑性ポリマー、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデン）などのフルオロポリマー、Ｔｅｆｚｅｒ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔ社）、Ｔｅｆｄｅｌ、エチレン酢酸ビニル、熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミド、プラスチックとガラスのナノ積層複合物（例えば参照により本明細書に包含される同一出願人による同時係属のサガー（Ｂｒｉａｎ Ｓａｇｅｒ）およびロセイゼン（Ｍａｒｔｉｎ Ｒｏｓｃｈｅｉｓｅｎ）の発明の名称が「ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ／ＯＲＧＡＮＩＣ ＨＹＢＲＩＤ ＮＡＮＯＬＡＭＩＮＡＴＥ ＢＡＲＲＩＥＲ ＦＩＬＭ」と題された米国特許出願公開第２００５−００９５４２２号明細書に記載されているようなバリアフィルム）、およびこれらの組み合わせからなる一つまたは複数の層を含む。
【００４７】
本発明の実施形態による相互接続デバイスを製作する、多くの異なる方法がある。例えば、図３はそのような方法の１つを例証する。この方法では、例えば図２Ａ−２Ｂに関して上述したように、デバイスは下部電極と透明導体層の間に活性層を備えた連続的なデバ
イスシート２０２の上で製作される。デバイスシート２０２には、図２Ａに示された接点１２０のような接点２０３でパターンが形成される。接点２０３は、上述したように導電トレース（図示しない）により電気接続されてもよい。絶縁層２０４およびバックプレーン２０６も、連続シートとして製作される。図３に示された例では、絶縁層２０４は例えば、バックプレーン層２０６の同様な切欠２０７と整列する切欠２０５を形成するよう切除される。バックプレーン層２０６の切欠２０７は絶縁層２０４の切欠２０５よりも大きい。デバイスシート２０２、絶縁層２０４およびバックプレーン層２０６は一つに積層されて、デバイスシート２０２とバックプレーン２０６の間に絶縁層２０４を備えた積層体２０８を形成する。その後、積層体２０８は、切欠２０５，２０７と交差する点線に沿って２つ以上のデバイスモジュールＡ，Ｂに切断される。その後、導電性接着剤２１０（例えば導電性ポリマーまたは銀のインク）のパタ−ンがキャリア基板２１１に配置され、キャリア基板２１１にモジュールが接着される。導電性接着剤２１０のより大きな領域２１２がモジュールＡのバックプレーン２０６と電気接触する。導電性接着剤２１０のフィンガー２１４が、より大きな領域２１２から突出している。フィンガー２１４はモジュールＢの切欠２０５，２０７と整列する。フィンガー２１４の上に追加の導電性接着剤が配置され、切欠２０５，２０７を通じたモジュールＢの下部電極との電気接触を促進する。好ましくは、フィンガー２１４は、導電性接着剤２１０がモジュールＢのバックプレーン２０６と望ましくない電気接触を形成しないように、バックプレーン２０６の切欠２０７よりも狭い。
【００４８】
図３に示された実施形態では、デバイスシート、絶縁層およびバックプレーンは、個々のモジュールに切断される前に一つに積層された。別の実施形態では、これらの層がまず切断されてから、次に（例えば積層により）モジュールに組み立てられてもよい。例えば、図４に示されるように、第１および第２デバイスモジュールＡ’，Ｂ’は予め切断されたデバイス層３０２Ａ，３０２Ｂ、絶縁層３０４Ａ，３０４Ｂおよびバックプレーン３０６Ａ，３０６Ｂからそれぞれ積層されてもよい。各デバイス層３０２Ａ，３０２Ｂは、透明導体層と下部電極の間に活性層を備えている。少なくとも１つのデバイス層３０２Ａは、上述したタイプの電気接点３０３Ａ（および任意選択の導電トレース）を有する。
【００４９】
この例では、モジュールＢのバックプレーン層３０６Ｂは、絶縁層３０４Ｂがバックプレーン層３０６Ｂのエッジの上に突出するように、絶縁層３０４Ｂよりも短く切除される。同様に、絶縁層３０４Ｂは、デバイス層３０２Ｂよりも短く切除されるか、あるいはより詳しくはデバイス層３０２Ｂの下部電極よりも短く切除される。予め切除した層が一つに積層されてモジュールＡ’，Ｂ’を形成した後、モジュールがキャリア基板３０８に取り付けられ、モジュールＡ’のバックプレーン３０６ＡとモジュールＢ’のデバイス層３０２Ｂの下部電極との間に電気接続が形成される。図４に示された例では、高くした部分３１２を備えた導電性接着剤３１０により接続が形成され、高くした部分３１２は下部電極との接触を形成すると同時に、モジュールＢ’のバックプレーン３０６Ｂとの望ましくない接触を回避する。
【００５０】
図５Ａ−５Ｂは、導電性接着剤の使用を減らした図４に示した方法の変更態様を示す。第１および第２デバイスモジュールＡ”，Ｂ”が、予め切断されたデバイス層４０２Ａ，４０２Ｂ、絶縁層４０４Ａ，４０４Ｂおよびバックプレーン層４０６Ａ，４０６Ｂから組み立てられ、キャリア基板４０８に取り付けられる。図５Ｂに示されるように、デバイス層４０２Ａ、下部電極４０５Ａおよび絶縁層４０４Ａを貫通して電気接点４０３Ａが形成される。絶縁層４０４Ｂの前方エッジおよびモジュールＢ”のバックプレーン４０６Ｂが図４に関して上述したようにデバイス層４０２Ｂに対して切除される。しかしながら、通電を容易にするため、モジュールＡ”のバックプレーン４０６Ａの後方エッジはデバイス層４０２Ａおよび絶縁層４０４Ａの後方エッジを越えて延びる。その結果、モジュールＢ”のデバイス層４０２ＢはモジュールＡ”のバックプレーン４０６Ａとオーバラップする
。バックプレーン４０６Ａの露出部分４０７Ａの導電性接着剤４１２の隆起部分は、図５Ｂに示されるように、デバイス層４０２Ｂの下部電極４０５Ｂの露出部分と電気接触を形成する。
【００５１】
上述した方法の好ましい実施形態では、個々のモジュールが例えば上述したように製作され、次に収率を高めるためにソートされ得る。例えば、光電子効率、開回路電圧、短絡回路電流、充填比のような一つまたは複数の性能特性に関して２つ以上のデバイスモジュールを試験することが可能である。性能特性の合格規準を満たすかまたは超えるデバイスモジュールは、アレイで使用され得るが、合格規準を満たさないデバイスモジュールは廃棄され得る。合格基準の例には、光電子効率または開回路電圧に対する閾値や許容範囲が含まれる。デバイスモジュールを個別にソートし、それらをアレイに形成することにより、デバイスのアレイをモノリシックに構成するよりも高い収率が得られる。
【００５２】
透明導体層とバックプレーンの間の電気接点１２０の議論では、バイアが形成され、絶縁材で覆われ、導電性材料で充填された。別の実施形態では、透明導体層とバックプレーンの接続は電気接触の一部として下部電極の一部を使用して達成されてもよい。図６Ａ−６Ｈは、それがどのように実現可能であるかの例を示している。詳細には、透明導体層５０２（例えばＡｌ：ＺｎＯ、ｉ：ＺｎＯ）、活性層５０４（例えばＣＩＧＳ）、下部電極５０６（例えば１００μｍ Ａｌ）、絶縁層５０８（例えば５０μｍ ＰＥＴ）およびバックプレーン５１０（例えば２５μｍ Ａｌ）を備えた構造５００（図６Ａに図示）から開始される。好ましくは、バックプレーン５１０は絶縁層５０８として絶縁性接着剤を使用して下部電極５０６に積層された薄いアルミニウムテープの形をしている。これは製造を非常に容易にし、材料コストを低減させる。
【００５３】
電気接続５１２は、図６Ｂに示されるような一つまたは複数の位置で下部電極５０６とバックプレーンの５１０の間で形成され得る。例えば、レーザ溶接を例えば使用して、スポット溶接部が絶縁層５０８を貫通するように形成され得る。そのようなプロセスは一つのステップで電気接続を形成できるため魅力的である。代わりに、電気接続５１２は、バックプレーン５１０および絶縁層５０８を通って下部電極までブラインド孔をドリルで形成し、そのブラインド孔をハンダまたは導電性接着剤のような導電性材料で充填するプロセスにより形成することも可能である。
【００５４】
その後、図６Ｃに示されるように、電気接続５１２の周囲に閉ループ（例えば円形）にトレンチ５１４が形成される。閉ループトレンチ５１４は、透明導体層５０２、活性層５０４および下部電極５０６を通ってバックプレーン５１０まで切り抜いている。トレンチ５１４は、下部電極５０６、活性層５０４および透明導体層５０２の一部を、構造５００の残りの部分から分離する。レーザマシニング等の技術がトレンチ５１４を形成するために使用されてもよい。レーザ溶接がある１つのレーザ光線との電気接続５１２を形成し、第２レーザ光線がトレンチ５１４を形成する場合、２つのレーザ光線は互いに構造５００の反対側から予め整列され得る。２つのレーザが予め整列されていると、電気接続５１２およびトレンチ５１４が一回の工程で形成可能であり、そのため全体の処理速度が向上する。
【００５５】
分離トレンチを形成するプロセスにより、透明導体層５０２と下部電極５０６の間には電気短絡回路５１１，５１７が生じ得る。トレンチ５１４の外側壁５１３に形成された望ましくない短絡回路５１１を電気絶縁するために、図６Ｄに示されるように、透明導体層および活性層を貫通して下部電極５０６まで分離トレンチ５１６が形成される。分離トレンチ５１６は閉ループトレンチ５１４を包囲し、トレンチの外側壁５１３の短絡回路５１１を構造５００の残りの部分から電気絶縁する。レーザスクライビングプロセスにより分離トレンチ５１６が形成され得る。材料をより薄い厚みでスクライブすると、分離トレン
チ５１６の形成に起因する望ましくない短絡回路が生じる可能性が低下する。
【００５６】
透明導体層５０２と下部電極５０６の間のすべての短絡回路が望ましくないとは限らない。トレンチ５１４の内側壁５１５に沿った電気的短絡５１７は、電気接続５１２に所望の電気的通路の一部を提供し得る。十分な量の望ましい短絡が存在する場合、電気接触は図６Ｅおよび６Ｆに示すように完了され得る。最初に、例えば図６Ｅに示されたような真ん中に孔がある「ドーナツ」のパターンで、閉ループトレンチ５１４および分離トレンチ５１６の中に絶縁材５１８が配置される。次に、図６Ｆに示されたように、トレンチ５１４により包囲された分離部分と、分離部分とを含む構造５００の一部の上に、電気導電性フィンガー５２０が配置される。絶縁材５１８は、導電性フィンガー５２０を形成するのに適する程度に十分に平面な表面を提供するように配置され得る。その後、フィンガー５２０、分離部分内の透明導体層、トレンチ５１４の内壁の電気的短絡５１７、トレンチ５１４の内部の下部電極５０６の部分および電気接続５１２を介して、トレンチ５１４の外側の非分離部分の透明導体層５０２とバックプレーン５１０との間で電気接触が形成される。
【００５７】
代わりに、もし短絡５１７が十分な電気接点を提供しない場合には、ドリリングおよび充填プロセスがフィンガー５２０と下部電極５０６の分離部分との間の電気接点を提供してもよい。図６Ｇ−６Ｉに示された代替実施形態では、絶縁材料５１８’が図６Ｇに示されるように配置される場合、絶縁材５１８’が分離部分をカバーすることが可能である。分離部分をカバーする絶縁材５１８’は、図６Ｈに示されるように開口部５１９を介して下部電極５０６を露出させるように、透明導体層５０２および活性層５０４の対応部分と共に、レーザマシニングもしくはドリリングまたは穿孔のような機械的プロセスにより除去されてもよい。導電性材料５２０’は上述したように導電性フィンガーを形成する。図６Ｉに示されるように、導電性材料は開口部５１９を介して露出された下部電極５０６と接点を形成し、所望の電気接触を完成させる。
【００５８】
図６Ａ−６Ｉに関して上述された技術にはいくつかの変更態様があることに注意すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、閉ループトレンチが形成されて絶縁材料が充填された後で、電気接続５１２を形成することが望ましい。電気接触を形成する上述のプロセスにはいくつかの利点がある。プロセスの工程が単純化される。バックプレーンを完全に覆うことを心配せずに、絶縁層を容易に配置することが簡単である。このプロセスは、フィンガー５２０，５２０’を配置するための平坦な表面を可能にする。レーザ溶接により信頼性の高い電気接触を下部電極５０６とバックプレーン５１０の間に形成することができる。さらに、１００％の収率を損なうことなく電気短絡を分離することができる。
【００５９】
次に図７を参照し、本発明の別の態様について説明する。この本発明の実施形態は、入射する太陽光に面する導電体での低いシャドウイングと低い抵抗損失を生み出し、直列の相互接続を促進する、光起電性電池の低価格の構造と物質の提供に関連する。
【００６０】
伝統的に透明性導電体（ＴＣ）層、特に溶液被覆型のものは、光起電性デバイス中で望ましくない電気的損失を引き起こす水準の抵抗率を有する。この抵抗性の問題の一つの公知の解決法は、ＴＣに薄い導電性トレース（配線）を塗布することである。該トレースは例えば、約１〜５０×１０−６Ωキｃｍに近い値の抵抗を有する極めて導電性の物質で形成することができる。従来のトレースを用いる公知のデバイスでは、その最適化された構造でのエリア（シャドウイング）損失は約１１％であり、表面抵抗率が４０Ωパー・スクエアのＴＣシートでの合計損失は約１９％である。不幸なことに、印刷されたトレース、フィンガー、またはグリッドでも二つの理由から効率損失が生じる。第一に、フィンガーは不透明であり、そのためフィンガーの下部にある光起電性物質に影を与えてしまう。第二に、フィンガーは有限抵抗を持つために、ある程度のワット損を招いてしまう。これら
の要素には最適値があり、というのは、シャドウイングを最小化するにはより幅の狭いフィンガーであることが必要であり、一方抵抗を最小化するにはより広いフィンガーが必要であるためである。さらに、非常に小さいフィンガーを作成するためには高価な技術が必要であるため、実用的ではない。最も電導性の高いトレースは金属の真空蒸着により得られるため、該方法にはパターニングと同様に高価な蒸着システムが必要となる。
【００６１】
次に図１から図７を参照する。本発明に係る構造によりＴＣについての電導性の要件は大幅に軽減されるとはいえ、従来使用されているものより幅の狭い（従って光の妨害のより少ない）フィンガーの提供により、より大きな軽減を行うことは有益である。そのような適切なサイズと形状による構成を有するフィンガー、トレース、またはグリッドにより、従来の構造のものの約１０倍大きい、約２００Ωパー・スクエアの大きさの抵抗率を有するＴＣでも、約１０％以下の小さなオーダーの損失を実現することができる。別の実施形態では、フィンガーによるシャドウイングと電気抵抗による合計の損失は約５％以下である。ＺｎＯまたはＴＣの厚みを約５０〜２５０ｎｍに削減することができる。
【００６２】
図７を参照するが、総計のシート抵抗を軽減するために、トレース６２６は前記ＥＷＴ構造の複数のビア６２０と相互接続することができる。当然ながら、図７および前記図２Ｂから２Ｄに示されるように、各種の幾何学的配置のパターンのトレース６２６を使用することができる。制限しない例として、前記各トレース６２６と結合した前記各ビア６２０は、お互いに最も近い隣接するビアに対して約１ｃｍ離間して配置されることができ、または場合によっては、前記各ビアは前記各ビアを包囲する前記透明導電体に対して約１ｃｍ離間して配置されることができる。前記トレース６２６は、約１μｍから約２００μｍの間の幅を持ってよく、好ましくは約５μｍから約５０μｍの間の幅を持つことができる。より幅の広いラインでは過剰のシャドウイングによる損失を避けるためにより大きな間隔を置くことを意味する。
【００６３】
限定はされないが、典型的な市販品として入手できる、１〜１０×１０−５Ωキｃｍの範囲の抵抗率を有する導電性エポキシのようなトレースの材料での計算により、線幅が決定的因子であり約２５μｍの線幅が望ましいことが示され、この値では各線を１ｍｍ離間させた場合のシャドウイング損失は約２．５％となる。線の垂直厚みは高さとして約１〜２０μｍであってよい。本発明の一実施形態では、ラインの分離間隔は理想的には約１〜２ｍｍの近傍であり、長さとしては約０．５ｍｍである。該トレースのシート抵抗は、約１５０ｍΩパー・スクエア未満であることができ、理想的には約５０ｍΩパー・スクエア未満である。トレースの上記値周辺の、幅、分離間隔、長さ、厚さおよび抵抗率の各種の組み合わせを、比較的小さな合計損失を達成するために使用できる。制限しない例として、より大きな線幅を有する他の実施形態では、約１０％以下の合計損失を実現できるような、フィンガー、トレース、またはグリッドの断面積であることができる。合計断面積は、線幅の増加によるシャドウイングの増加に関連した損失を補うのに十分であるため、電気損失を軽減できる。一実施形態では、トレースの断面積はフィンガーのシート抵抗が約１５０〜５０ｍΩパー・スクエアになるように調整される。実質的に全ての場合に、そのようなトレースの印刷による利点は、厚さおよび／または透明導電体から要求される伝導性の大幅な軽減であり、このことにより、材料と製造装置費用の重要な削減と、透明導電体からの光透過率損失の軽減がもたらされる。
【００６４】
本発明の別の実施形態では、適性に形成された基板上に２５μｍの線幅を得るために、限定はされないが、グラビア印刷等の各種の技術を使用して所望の線幅を提供できる。スクリーン印刷の使用により約５〜２５μｍ以上の線高のものを提供でき、電導性を維持しながら線幅の三次元的な可変性を生じさせることができる。一実施形態では、線高は、非スクリーン印刷によるトレースの範囲で、約１〜約１０μｍであることができる。別の実施形態では、線高は、非スクリーン印刷によるトレースの範囲で、約２〜約６μｍである
ことができる。さらに別の実施形態では、線高は、非スクリーン印刷によるトレースの範囲で、約３〜約５μｍであることができる。スクリーン印刷では通常高粘度の物質を使用するために、他の技術よりも厚い付着をすることができ、適切に適用される場合には、５０μｍ未満の線幅を提供できる。
【００６５】
図８および９は他の可能なトレースの構成を示す。例えば、図８はビア６２０に収束する多重交差トレース６２６を示している。六角形のトレース６３０を、ビア６２０より発散して延伸する多重トレース６２６に交差させて使用できる。該線幅は上記の議論で望ましい範囲のものであることができる。制限しない例として、線は公称約６０μｍの幅の線に設定できるが、約１５０〜２００μｍの幅であることができる。シート抵抗は約１Ωパー・スクエアであってよい。該パターンはさらにトレース６２６の特定の場所よりも線幅の広いバンプ６３２を含んでよい。任意的に、あるトレースのパターンでは該バンプ６３２無しでもよい。図９は複数のトレース６２６がビア６２０から放射されるパターンを示す。当然ながら、これらのパターンを使用する本発明の実施形態では、約５〜約５０μｍの範囲の線幅を有することができる。別の実施形態では、線幅は約７０〜約１１０μｍ、シート抵抗は約５０ｍΩパー・スクエアであってよい。ある実施形態では、約１０％以下の損失にするために線幅が約２０〜約３０μｍであることができる。
【００６６】
図１０を参照して本発明のさらに別の実施形態について述べる。当然ながら、経済的に実行可能な前記ＥＷＴ太陽電池の構成を製作するためには、基板に多数の小さなビアを迅速に製造する方法が必要とされる。実用的な生産ラインには、一分あたり数平方メートルの効率が要求される。シリコンウエーハを使用してこの効率を実現することはまったく実用的ではない。本発明のこの実施形態では、多数のビアを同時に穿孔できる機械的な穿孔装置またはレーザアブレーションを用いることで、１インチの数千分の一の厚さを有する金属箔に、有利にこの速度でビアを製作することができる。図１０は、本発明で用いられる穿孔装置６５０の一実施例を示す。これには、同時に複数のビアを形成できる複数の貫通用部材６５２を含むことのできる穿孔装置６５０を含む。他の実施形態では、任意的にレーザ装置６５４（図中点線部分）を基板６５６に複数のビア孔をくりぬくために使用できる。さらに他の実施形態では、穿孔機、レーザ、または、同時にではなくバッチ工程により個別にビア孔を形成する他の孔の形成装置を含むことができる。
【００６７】
薄膜太陽電池の上部導電体はしばしばドープされたＺｎＯにより構成され、このドープされたＺｎＯは比較的脆い物質であり、穿孔機による穿孔時に変形するよりも、すっぱりと破壊されてしまう。もしドープされたＺｎＯまたは他のいずれかのＴＣが使用されている場合、変形によりＴＣと背部電極（垂直距離として１〜２ミクロンしか離れていない）との間に電気的接触が形成される大きな可能性があるので、穿孔の前にＴＣを外しておく事が望まれる。このことはＺｎＯの場合には、短時間弱酸、例えば酢酸（他の酸も使用可能であるが）に晒すことにより達成される。ポリマー・スクリーンを一時的にデバイスの箔の上に重ね、酸が洗い流されるまで張力により保持しておき、ポリマー・スクリーンの孔から液滴ディスペンサーより滴下される酸を焼付けることができる。この除去工程はビアがレーザアブレーションにより形成される場合に特に有用である。なぜならばレーザ加熱により、同時にＺｎＯとその周囲の物質が融解して電気的な短絡を起こす可能性があるからである。
【００６８】
以下に制限はされないが、選択のできるいくつかのパラメーター値の範囲がある場合には、ビアの直径が１ｍｍを越えないことが望ましく、より小さいことが好ましい。例えば、ビアの直径が１ｍｍで、その間隔が１０ｍｍの場合、ビアのエリアによる部分的損失は０．８％であり、直径が０．５ｍｍの場合には０．２％となるが、１．５ｍｍの直径の場合には損失は１．８％に達する。
【００６９】
次に図１１Ａから１１Ｄを参照し、本発明のさらに他の態様について説明する。図１１Ａは透明導電体７００、光起電性層７０２、下部電極７０４、絶縁層７０６、およびライナー７０８の断面図を示す。図示の容易さのために、光起電性層７０２は単一の層として示されているが、限定はされないが図２Ａに示されるように、デバイスは複数の層を備えることができることを理解されたい。図１１Ａに示されるデバイスはビア孔７１０が絶縁されていない中間体のデバイスである。図１１Ａから１１Ｄはビア孔７１０を絶縁する本発明に係る一方法を示している。図１１Ａに示されるように、矢印７１２は絶縁物質がスプレーされる方向を示している。このスプレーには、限定はされないが、エアロゾル技術を含む各種の技術を適用できる。該矢印７１２は実際には太陽電池の中間体デバイスの“下方”からスプレーが来ることを示している。この実施形態では、デバイス全体はスプレー工程を容易にするために上下さかさま（すなわち、透明導電体７００は積層の底にある）に配置されている。当然ながら、他の実施形態では、スプレーは他の方向または両方向から、順次または組み合わせの形で吹き付けることができる。絶縁物質のスプレーは、１１Ａに示されているような積層全体の上下をさかさまにすることなく塗布することができる。絶縁物質はＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰおよび／または金属箔７０４および７１８に対して良好な付着性を有するいずれかの熱可塑性プラスチックであることができる。ＥＶＡは好ましくは４０〜６５重量％水溶液として供される。ガラス転移点Ｔｇが１５０℃未満の場合は、塗布後に６０〜９０℃で９０秒間乾燥することが望ましい。
ついで図１１Ｂを参照し、矢印７１２で示される絶縁物質のスプレーはビア孔７１０の少なくとも側壁を覆う絶縁層７１４を形成する。絶縁層７１４は任意的に、ビア孔７１０の側壁を完全に覆うことを確実にするために、過剰にスプレーされて透明導電体７００の一部分を覆うように形成されてよい。過剰にスプレーされた部分７１６はさらに絶縁層７１４の積層への付着を増強できる。
【００７０】
図１１Ｃは、ライナー７０８が、絶縁層７１４の底部層を除去するために除去できることを示している。任意的に、当然ながら、層７０８は実際には限定は去らないが、ライナー層、接着層およびライナー層などのように複数の別個の層を備えることができる。このことにより、ライナーの取り外しおよび／または接触している物質との接着がより良好になることができる。ライナー物質は、他の物質とよりも、ライナー物質同士でよりよく相互作用できる。このことにより、ライナーの所望の性質を最適化できる。またさらに、前記層７０８は、ライナー層、接着層、ＰＥＴまたは電気的な絶縁層、接着層、ライナー層の構成による複数の個別の層を有することができ、ＰＥＴまたは電気的な絶縁層の保有によりにより電気的な絶縁が保証される。
図１１Ｄは、前記ライナー７０８が除去され、背部電極７１８が前記積層の最下部に配置される状態を示す。前記積層は前記背部電極の前記絶縁層への良好な接着をもたらすために硬化される。ＥＶＡを使用する場合、この硬化は約１５０℃で、約２０分間行われる。当然ながら、本発明の複数の実施形態では、背部電極７１８は背面全体を覆うことのできる箔であることができる。ビア孔７１０は導電性物質７２０で充填され、フィンガー７２０は導電性物質７２０に連結される。
【００７１】
次いで図１２Ａから１２Ｃを参照して、さらに本発明の別の実施形態を説明する。図１２Ａに示されている場合では、絶縁物質によりスプレーされる積層は、図１１Ａに示されているようなライナー７０８を含まない。この実施形態では、絶縁物質が接着性をも備えている。したがって、絶縁層７４０が形成されたときに、その下部から除去する必要はなく、またライナー７０８が必要ないばかりでなく、絶縁層７０６も必要ない。矢印７１２は該絶縁物質が、限定はされないがエアロゾル技術のような一つまたは複数の技術の使用によりスプレーされ、ビア孔７１０と層７０６の裏面を覆うことを示している。
【００７２】
図１２Ｂは、絶縁層７４０がビア孔７１０の側壁を覆い、さらに層７０６の実質的に全ての裏面に沿って覆う層を形成することを示している。この場合にはライナー除去または
事前の絶縁層の塗布工程が必要ないため、工程数が簡略化される。背部電極層７１８（図１２Ｃ）は、層７４０に直接塗布することができる。
【００７３】
図１２Ｃは、いったん前記背部電極７１８が塗布され、前記トレース７２２を介して前記背部電極７１８と透明導体層７００との間に電気的接続を形成するために電導性物質７２０が付加されると、前記背部電極７１８は、下部電極７０４とは絶縁層７４０によって絶縁されながら透明導体層７００と連結されることを示している。
【００７４】
次いで図１３Ａおよび１３Ｂを参照し、本発明のさらに別の実施形態について説明する。本発明のこの実施形態では、ビア孔の側壁に沿って絶縁層を形成する別の方法が説明される。図１３Ａに示されるように、絶縁物質の実質的に均一な層７５０が層７０４の裏面に沿って形成される。任意的に、この層７５０は背部電極層７７０の取り付けを容易にするために接着的性質を備えることができる。この層７５０は、ビアに流れ込み、下部電極７０４の厚みと同程度の厚みで側壁を覆う。側壁のコーティングの正確な厚さは、ある程度ビアのアスペクト比（ビアの直径の箔の厚みに対する比）に依存し、同時にコーティング物質の粘度にも依存する。一実施形態では、約２０〜１００μｍの厚さの層をビア孔７１０の側壁に沿って形成するのに十分な物質が使用される。当然ながら、層７５０からのいくらかの物質がビア孔７１０の一部または全部を充填することができる。図示の簡便さのために、層７５０はビア孔を越えて伸展するように示されている。矢印７５２で示される気体源を層７５０からの物質をビア孔に導きいれるか、または流し込むために使用できる。任意的に、該気体源として気体、不活性気体、空気を使用することができる。さらに、当然ながら気体を吹きつける代わりに真空源７５４（図中、点線で示される）を代替的または気体源と組み合わせて使用できる。
【００７５】
ビア孔に流れ込み、その側壁を薄すぎずかつビア孔を完全に埋めることのない程度に十分な物質量によって、十分な厚さの前記層７５０を形成することができる。一実施形態では、デバイスは約５０〜１００約μｍの範囲の厚さの層を有することができる。別の実施形態では、デバイスは約５０〜１００μｍの範囲の厚さの層を有することができる。別の態様では前記層７５０中に、ビア孔の側壁を約２０〜約１００μｍの厚さの絶縁物質で覆うのに十分な量の物質が含まれる。
【００７６】
図１３Ｂに示されるように、前記ビア孔７１０は、その側壁に前記物質が引き込まれて、絶縁層７５０が形成される間は開口している。前記ビア孔７１０は、導電性物質７２０が前記ビア孔７１０に充填される間は、開口している。この均一な層を印刷する方法によると、前記ビア孔の側壁により厚い絶縁層７５０の形成が可能になる。
【００７７】
図１３Ｃは、背面電極層７７０を前記層７５０と連結できることを示している。前記ビア孔７１０は導電性物質７２０で充填され、フィンガー７２２と連結されており、該フィンガー７２２は、前記透明導電体７００と背面電極７００を電気的に連結している。
【００７８】
もちろん当然ながら、前記のスプレーを使用する方法および気体の衝突を使用する方法（陽圧および／または陰圧の使用）は、単一または複数の工程で組み合わせることができる。制限しない例として、絶縁物質のスプレーの塗布後に次いで気体の衝突処理（陽圧および／または陰圧の使用）を行い、スプレーされてビア孔を塞いでいる物質を確実に該ビア孔の側壁に導いてその側壁をコーティングして、側壁のコーティングを確実にすることができる。任意的に、別の制限しない例では、前記絶縁層の厚さが所望の厚さに達していない場合には、均一コーティングと気体衝突技術により塗布された絶縁物質を、少なくとも前記ビア孔の側壁に絶縁物質をスプレーすることにより補完することができる。さらに別の制限しない例では、まず前記ビア孔の側壁に絶縁物質の一次層をスプレーし、次いで均一コーティングと気体衝突技術により前記絶縁層をさらに厚くすることができる。また
さらに別の実施形態では、層の厚みを形成するために２回のスプレー塗布を行うことができる。別の実施形態では、層の厚みを形成するために２回のコーティング工程（各塗布後に空気衝突を行う）を使用できる。
次いで図１４Ａおよび１４Ｂを参照し、本発明のさらに別の実施形態について説明する。図１４Ａは、前記層７０４上への絶縁物質７６０の塗布を示している。この実施形態では、前記絶縁物質７６０により実質的に全てのビア孔が完全に埋められるか、または全てのビア孔の一部塞がれるように、前記絶縁物質７６０が塗布される。他の実施形態では一部のビア孔が埋められる。制限しない例として、層７６０の物質は、ＥＶＡ， ＰＶＯＨ、ＰＶＡ、ＰＶＰ、ＵＶ硬化性絶縁インク、ガラス硬化点（Ｔｇ）が約１５０℃未満の熱可塑性プラスチック、または前記の組み合わせであることができる。物質の厚みは図１２と図１３で列挙されたものと実質的に同じ範囲であることができる。限定はされないが、ウエットコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、ドクターブレードコーティング、コンタクト印刷、トップフィードリバース印刷、ボトムフィードリバース印刷、ノズルフィードリバース印刷、グラビア印刷、マイクログラビア印刷、リバースマイクログラビア印刷、コンマダイレクト印刷、ローラーコーティング、スロットダイコーティング、マイヤーバーコーティング、リップダイレクトコーティング、デュアルダイレクトコーティング、キャピラリーコーティング、インクジェット印刷、ジェット付着、スプレー付着等の方法と上記の組み合わせおよび／または関連技術の各種の溶液ベースのコーティング技術により、物質７６０を付着することができる。
【００７９】
任意的に、例えば、超音波ノズルスプレー装置、空気原子化ノズルスプレー装置、および原子化スプレー装置を含む薄膜を付着させることのできるスプレー装置を使用することができる。超音波スプレー装置では、ディスク型のセラミック圧電変換器は電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。変換器は、発信器および増幅器の組み合わせとして作用する電源から高周波数の信号の形態での電気的入力を受け取る。空気原子化スプレー装置では、ノズルにより空気と液体流を混合し、完全に原子化されたスプレーを生成する。原子化スプレー装置では、ノズルが加圧された液体からのエネルギーを使用して液体を原子化してスプレーを生成する。
【００８０】
図１４Ａに示されるように、前記ビア孔７１０は物質７６０で少なくとも部分的に埋められることができる。本実施形態では、前記ビアの部分的閉塞は前記ビア中に過剰な物質をもたらし、前記ビア７１０の側壁を覆うのに十分な量の前記物質７６０の存在を確実にする。気体および／または蒸気が強制的に前記ビア７１０を貫通して前記ビアの閉塞を「除去」するが、一定量の前記物質７６０が前記ビア７１０の側壁に残存する。気体源７５２は、気体、不活性気体または空気を吹き付け埋められたビアを貫通する開口を形成する。本発明のいくつかの実施形態では、空気ナイフ、継続的空気ジェット、パルス化空気、非パルス化空気、および／または他の気体衝突技術を前記閉塞されたビア７１０の開口に用いることができる。上記全てにおいて、不活性気体のような他の気体を空気の代わりに使用できる。任意的に、前記気体源７５２は、標的表面の上部または下部に配置できる。任意的に、複数の気体源を使用できる。制限しない例として、気体源７５２および７５３を、標的表面の上下両側に配置して、順次、同時、または他の時間的なパターンに従って稼動することができる。前記気体源７５２および７５３は、同種または異種の気体を使用できる。任意的に、前記気体源７５２および／または７５３の幾何学的配向を変化させることができる。単一の気体源を使用する実施形態では、前記気体源は標的に直角または一定の角度を持つように吹き付けられるように配向される。再び、前記単一の気体源は標的の上側または下側に配置できる。複数の気体源を使用するいくつかの実施形態では、標的に直角に吹き付ける気体源、一定の角度で吹き付ける気体源、または直角および非直角に吹き付ける気体源を使用できる。
【００８１】
図１４Ｂは、開口した前記ビア７１０において、前記物質７６０が前記ビア７１０中に
延伸して、その側壁の少なくとも一部を覆う状態を示している。任意的に、前記物質７６０は、前記ビア７１０の実質的に全ての側壁を覆うことができる。図に示されるように、前記ビア７１０の貫通後も前記ビアの上下に物質７６０が残存する。図に示されるように、前記ビア７１０の貫通により、物質７６０の一部分７６２が前記ビア７１０の周囲を覆う。これにより、望ましくない電気的短絡を防止する付加的な物質が提供される。
【００８２】
図１４Ｃは、本発明の本実施形態を完結させるための追加的物質層を示す。前記ビア孔７１０は、導電性物質７２０により充填され、導電性のフィンガー７２２が該導電性物質７２０と連結される。背面電極層７７０は前記層７６０と連結することができる。導電性物質７２０は、前記背面電極７７０と透明導電体７００を電気的に連結するフィンガー７２２と連結される。当然ながら、前記背面電極７７０は、以下の一つまたは複数のものを備えることができる：ステンレス鋼、銅、チタン、モリブデン、鋼、アルミニウム、銅めっきまたは銅で被覆されたいずれかの前記物質、銀めっきまたは銀で被覆されたいずれかの前記物質、金めっきまたは金で被覆されたいずれかの前記物質、または前記の組み合わせ。
【００８３】
次いで図１５Ａから１５Ｃを参照して、本発明のさらに別の実施形態を説明する。本実施形態は、絶縁層７８０を電極層７０４に塗布することができることを示している。図１５Ａは、図１４Ａに示されているものと同様の前記絶縁層７８０を塗布する各種の方法を示す。図１５Ｂは、絶縁物質（点線で示される）の付加的な層７８４が、任意的に絶縁層７８０上に塗布できることを示している。一実施形態では、前記付加的な層７８４は前記層７８０に用いられているものと同じ物質から成ることができる。代替的に、他の実施形態では、前記層７８４は別の物質から成ることができる。任意的に前記層７８４は、エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン （ＰＶＰ）、ＵＶ硬化性絶縁インク、および／またはガラス転移温度が約１５０oＣ未満の熱可塑性ポリマーから成ることができる。図
１５Ｃは、塗布することのできる他の層を示す。一実施例では、ＵＶインクは、制限はされないが、マスター ボンド社（Ｍａｓｔｅｒ Ｂｏｎｄ Ｉｎｃ）製造のＭａｓｔｅｒ
Ｂｏｎｄ ＵＶ１５Ｘ−５ 等のようなＵＶ硬化性ウレタン・エラストマーであることができる。前記ビア孔７１０は導電性物質７２０で充填され、導電性のフィンガー７２２が前記導電性物質７２０に連結される。背面電極層７７０は前記層７８０に連結されうる。
【００８４】
次いで図１６Ａおよび１６Ｂを参照し、さらに代替的な実施形態を説明する。図１６Ａは、閉塞されたビアを開口する機械的方法を示している。この実施形態は、機械的なプローブ、針、ランセット、ロッドまたは他の突起物を、閉塞されたビアを通じて低下、または通過させることを含むことができる。図１６Ａは、閉塞を突き通す複数のプローブ７８９を備えた回転式のデバイス７８８を示している。この種の機械的技術は、図１３から図１５を含む本明細書に示される全ての閉塞されたビアの開口に適用可能である。図１６Ａは、さらに絶縁性物質７９０を、実質的にビア周辺の表面を覆うことなく、ビアを充填するように塗布できることを示している。この実施形態ではより正確な原料の使用が可能となる。制限しない例として、前記ビア７１０内への前記物質７９０の付着は、インクジェット技術、ニードル付着、スクイージー（ゴム製の拭き道具）、ドクターブレーディング、ドロッパー技術または前記の組み合わせにより行うことができる。
【００８５】
図１６Ｂは、本実施形態で閉塞の除去により前記ビア７１０の側壁に沿って、物質７９０の層が残されることを示している。いくつかの実施形態では、このことにより十分な電気的絶縁がもたらされる。任意的に、他の実施形態では、付加的な絶縁物質を塗布できる。制限しない例として、付加的な絶縁物質は、図１３，１４，１５に示されるような方法により、前記物質７９０上に溶液付着される。この層は前記物質７９０を覆い、各種の導
電性層間の十分な電圧抵抗を確実にする。この第二の物質は前記物質７９０を構成する物質と同じでよい。代替的に、それらは異なる物質であり、好ましくは両方とも電気的絶縁体である。代替的に、最初に下記のいずれかを塗布することができる：エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン （ＰＶＰ）、ＵＶ硬化性絶縁インク、および／またはガラス転移温度が約１５０oＣ未満の熱可塑性ポリマー。その後、上記リストから選ばれる異な
る物質（または全く他の電気的絶縁体）を前記層７９０上に塗布することができる。
【００８６】
本発明をいくつかの特定の実施形態の参照により、説明、図示してきたが、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、手段と手順の各種の適応、変更、修正、置換、削除、または追加が可能であることを十分に理解するであろう。例えば、上記のいずれの実施形態においても、絶縁物質のスプレーの使用はさらに各種の物質層を太陽電池に塗布するために他の印刷技術と組み合わせることができる。一実施形態では、絶縁物質はスプレー技術により提供され、ビア充填は印刷により行われことができ、またはその逆も可能である。当然ながら、本発明の方法とデバイスは、デバイスの一つまたは複数の層を貫通するビアを備えた他のデバイスに対しても適用可能である。図示の簡便さのために、本明細書ではビアは円形として示されているが、ビアは正方形、長方形、多角形、楕円形、三角形、その他の形または前記の組み合わせでありうる。さらに当然ながら、本明細書のスプレー、気体衝突、またはコーティングの技術はロールツーロール型の基板または箔の取り扱いシステムでの使用できるように構成することができる。
【００８７】
さらに本明細書では、濃度、量、および他の数的データは範囲の形式で示すことができる。当然ながら、そのような範囲の形式は単に便宜と簡潔さのために用いられ、その数値は単に範囲の限界の明示的な列挙を含むのみではなく、さらに全ての個別の数値または前記範囲に包含される部分的範囲を含み、あたかも各数値が明示的に列挙されているかのように柔軟に解釈されるべきである。例えば「約１ｎｍから約２００ｎｍのサイズ範囲」という表現は、単に約１ｎｍと約２００ｎｍという限界のみが明示的に示されるとのみ解釈するべきではなく、さらに個別のサイズである、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ等および部分範囲である１０ｎｍから５０ｎｍ、２０ｎｍから１００ｎｍ、等々も含まれると解釈すべきである。
【００８８】
本明細書で議論し引用した刊行物はもっぱら本願の出願日前の開示のために与えられたものである。本願発明が、先の発明によってそのような刊行物よりも前に予期できたものではないことを認めるものとして解釈されるべきではない。さらに、与えられた刊行物の日付は、それぞれに確認される必要がある実際の公表日とは異なっている場合がある。刊行物が引用されているものに関連する構造および／方法について開示および記載するために、本明細書で言及した刊行物はすべて参照により本明細書に包含される。例えば２００５年１月２０日出願の米国特許出願番号第１１／０３９，０５３号明細書および２００５年８月１６日出願の米国特許出願番号第１１／２０７，１５７号明細書は全体が参照により本明細書に包含される。「ＨＩＧＨ−ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＯＬＡＲ ＣＥＬＬ ＷＩＴＨ ＩＮＳＵＬＡＴＥＤ ＶＩＡＳ」と題された２００６年３月１０日出願の、米国暫定特許出願（Ｕ．Ｓ． Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ Ｐａｔｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ）第６０／７８１，１６５号明細書および２００６年４月４日出願の米国特許出願番号第１１／２７８，６４５号明細書は参照により全ての目的でその全体が本明細書に包含される。
【００８９】
上記のものは本発明の好ましい実施形態を十分に説明するものであるが、様々な代替物、改良物および等価物を使用することが可能である。したがって、本発明の範囲は上記の説明に関して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲とその等価物の十分な範囲を加えて決定されるべきである。好むと好まざるとに関わらず、いかなる特徴も他のいか
なる特徴とも組み合わせることができる。特許請求の範囲において、不定冠詞「１つの（ＡまたはＡｎ）」は、別途明示的に指定されていない限り、該不定冠詞に続くものについて１以上の量を意味する。特許請求の範囲は、「〜のための手段」という語句を使用してある請求項において明示的に制限が与えられていない限り、手段＋機能の制限を含んでいると解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの一部分の略断面図。
【図１Ｂ】従来技術による光電子デバイスのアレイの一部分の略断面図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの一部分の垂直略断面図。
【図２Ｂ】図１Ａのアレイの略平面図。
【図２Ｃ】図２Ａ−２Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図２Ｄ】図２Ａ−２Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図２Ｅ】図２Ａ−２Ｂに示されたタイプの光電子デバイスに対する別のトレースパターンを示す略平面図。
【図３】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの製造順序を示す略図。
【図４】本発明の一実施形態による光電子デバイスのアレイの製造順序を示す略分解組立略図。
【図５Ａ】本発明の別の実施形態による光電子デバイスのアレイの製造順序を示す略分解組立略図。
【図５Ｂ】図５Ａに示された光電子デバイスのアレイの一部分の略断面図。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｅ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｆ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｇ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｈ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図６Ｉ】本発明の一実施形態による電気的接点の形成を示す略断面図。
【図７】本発明の一実施形態による各種のトレースのパターンを示す図。
【図８】本発明の一実施形態による各種のトレースのパターンを示す図。
【図９】本発明の一実施形態による各種のトレースのパターンを示す図。
【図１０】本発明の一実施形態による孔の形成デバイスを示す図。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１２Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１３Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１３Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１４Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１５Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１５Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１５Ｃ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１６Ａ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【図１６Ｂ】本発明の一実施形態による絶縁層の形成を示す略断面図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および複数のビアを有する太陽電池を備えたデバイス。
【請求項２】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、少なくとも一つの下部電極、および少なくとも一つの背部電極により構成される高効率の背部電極の構成を有する太陽電池と、
前記太陽電池の前記透明導電体に取り付けられた複数の導電性フィンガーと、
前記複数の導電性フィンガーと連結された複数の充填されたビアと、
前記充填された各ビアは、前記透明導電体から前記背部電極に電荷を伝導する導電性のコアを有することと、ビア絶縁層により前記各ビア中の導電性コアが下部電極から隔てられていることとを備えたデバイス。
【請求項３】
前記絶縁層が前記ビアのエアロゾルによるコーティングで形成される請求項２記載のデバイス。
【請求項４】
前記絶縁層が接着性の物質により形成される請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記背部導電体が下部電極から電気的に絶縁され、十分近くにお互いに配置された前記充填されたビアにより、上部電極の導電性要件を軽減し、光を遮るバスバーの使用が除去されるように連結される請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記絶縁層の厚さが約２０〜１００μｍである請求項２記載のデバイス。
【請求項７】
前記絶縁層が以下の物質の少なくとも一つより成る請求項２に記載のデバイス：ＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰまたはガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃未満である熱可塑性プラスチック。
【請求項８】
前記光起電性層が少なくとも二つの別個のＰ−Ｎ接合を形成する層を備え、少なくともそのうちの一つの層がＣＩＳを主成分とする物質より成る請求項２に記載のデバイス。
【請求項９】
前記充填されたビアが約１ｍｍ以下の直径を有する請求項２に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記充填されたビアが６５０μｍ以下の直径を有する請求項２に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記絶縁層が前記ビアの側壁および前記各ビア周辺の前記透明導電体の一部を覆い、該一部が前記ビアの縁から前記ビアの直径の２倍以内にある請求項２に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および少なくとも一つの下部電極を有する太陽電池を形成する工程と、
前記少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および少なくとも一つの下部電極を貫通するビア孔を形成する工程と、
前記ビア孔の各孔の側壁に沿って絶縁層を形成する工程とを備える方法。
【請求項１３】
前記コーティングが前記側壁に付着して前記絶縁層を形成する物質のエアロゾルのスプレーであることを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
高効率の背部電極構成を有する請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記各ビア孔に前記透明導電体と電気的に連結され、前記ビア孔中の絶縁層によって前記背部電極とは電気的に絶縁された導電性のコアを充填する工程と、
実質的に各ビア孔内で、前記導電性コアと連結された背部電極を形成する工程とをさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
コーティングが、実質的に前記透明導電体の絶縁物質での被覆を避けるために、前記太陽電池の下側から絶縁物質をスプレーする供給源を使用することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
コーティングが、マスクを前記透明導電体に対して使用することなく、前記透明導電体上への絶縁物質の付着を最少化するために、前記太陽電池の下側から絶縁物質をスプレーする供給源を使用することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
コーティングが、前記透明導電体上への絶縁物質の付着を最少化するために、マスクを前記透明導電体に対して使用して、前記太陽電池の上側から絶縁物質をスプレーする供給源を使用することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
コーティングが、十分な量の絶縁物質をスプレーして、前記ビア孔を完全に埋めることなく前記側壁を被覆することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
コーティングが、十分な量の絶縁物質をスプレーして、前記側壁と下部電極の下側を被覆して、下部絶縁層を形成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記絶縁物質層が接着性の物質により形成される請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
コーティングが前記ビア孔へのエアロゾルの塗布により絶縁層を形成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
純粋に誘電性の元素および接着性の成分を有する絶縁性エアロゾルの塗布により絶縁層を形成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
コーティングが前記ビア孔への絶縁性物質の塗布およびスプレー後に気体の衝突により絶縁性物質により閉塞されたビア孔の閉塞を除去することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
コーティングが、太陽電池の片側に施された実質的に均一なコーティングに気体の衝突を使用し、絶縁物質を前記各ビア孔内に誘導することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２６】
コーティングが、太陽電池の片側に実質的に均一な絶縁物質のコーティングを印刷して前記各ビア孔内に絶縁層を形成し、空気の衝突を使用して前記絶縁物質を前記各ビア孔内に誘導し、さらに前記均一なコーティングに、前記各ビア孔に相当する開口を生成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２７】
さらに複数の電気伝導フィンガーを前記太陽電池の前記透明導電体上に形成する請求項１２に記載の方法。
【請求項２８】
コーティングが、太陽電池の片側に実質的に均一な絶縁物質のコーティングを印刷して前記各ビア孔内に絶縁層を形成し、該片側の反対側から吸引を使用して前記均一なコーティングの絶縁物質を前記各ビア孔内に引き込み、さらに前記均一なコーティングに、前記各ビア孔に相当する開口を生成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および複数のビアを備える太陽電池を形成する工程と、
前記各ビア孔をコーティングして前記各ビア孔内の側壁に沿い絶縁層を形成する工程とを備える方法。
【請求項３０】
前記絶縁層が、少なくとも以下の一つの物質より成る請求項２９に記載の方法：ＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰ，ＵＶ硬化性絶縁インク、またはガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃未満である熱可塑性プラスチック。
【請求項３１】
絶縁層の上に、該絶縁層を形成する物質とは異なる物質より成る二番目の絶縁層を形成する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
絶縁層の上に、該絶縁層を形成する物質とは異なる以下の物質より選択される物質より成る二番目の絶縁層を形成する請求項３０に記載の方法：ＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰ，ＵＶ硬化性絶縁インク、またはガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃未満である熱可塑性プラスチック。
【請求項１】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および複数のビアを有する太陽電池を備えたデバイス。
【請求項２】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、少なくとも一つの下部電極、および少なくとも一つの背部電極により構成される高効率の背部電極の構成を有する太陽電池と、
前記太陽電池の前記透明導電体に取り付けられた複数の導電性フィンガーと、
前記複数の導電性フィンガーと連結された複数の充填されたビアと、
前記充填された各ビアは、前記透明導電体から前記背部電極に電荷を伝導する導電性のコアを有することと、ビア絶縁層により前記各ビア中の導電性コアが下部電極から隔てられていることとを備えたデバイス。
【請求項３】
前記絶縁層が前記ビアのエアロゾルによるコーティングで形成される請求項２記載のデバイス。
【請求項４】
前記絶縁層が接着性の物質により形成される請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記背部導電体が下部電極から電気的に絶縁され、十分近くにお互いに配置された前記充填されたビアにより、上部電極の導電性要件を軽減し、光を遮るバスバーの使用が除去されるように連結される請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記絶縁層の厚さが約２０〜１００μｍである請求項２記載のデバイス。
【請求項７】
前記絶縁層が以下の物質の少なくとも一つより成る請求項２に記載のデバイス：ＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰまたはガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃未満である熱可塑性プラスチック。
【請求項８】
前記光起電性層が少なくとも二つの別個のＰ−Ｎ接合を形成する層を備え、少なくともそのうちの一つの層がＣＩＳを主成分とする物質より成る請求項２に記載のデバイス。
【請求項９】
前記充填されたビアが約１ｍｍ以下の直径を有する請求項２に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記充填されたビアが６５０μｍ以下の直径を有する請求項２に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記絶縁層が前記ビアの側壁および前記各ビア周辺の前記透明導電体の一部を覆い、該一部が前記ビアの縁から前記ビアの直径の２倍以内にある請求項２に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および少なくとも一つの下部電極を有する太陽電池を形成する工程と、
前記少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および少なくとも一つの下部電極を貫通するビア孔を形成する工程と、
前記ビア孔の各孔の側壁に沿って絶縁層を形成する工程とを備える方法。
【請求項１３】
前記コーティングが前記側壁に付着して前記絶縁層を形成する物質のエアロゾルのスプレーであることを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
高効率の背部電極構成を有する請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記各ビア孔に前記透明導電体と電気的に連結され、前記ビア孔中の絶縁層によって前記背部電極とは電気的に絶縁された導電性のコアを充填する工程と、
実質的に各ビア孔内で、前記導電性コアと連結された背部電極を形成する工程とをさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
コーティングが、実質的に前記透明導電体の絶縁物質での被覆を避けるために、前記太陽電池の下側から絶縁物質をスプレーする供給源を使用することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
コーティングが、マスクを前記透明導電体に対して使用することなく、前記透明導電体上への絶縁物質の付着を最少化するために、前記太陽電池の下側から絶縁物質をスプレーする供給源を使用することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
コーティングが、前記透明導電体上への絶縁物質の付着を最少化するために、マスクを前記透明導電体に対して使用して、前記太陽電池の上側から絶縁物質をスプレーする供給源を使用することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
コーティングが、十分な量の絶縁物質をスプレーして、前記ビア孔を完全に埋めることなく前記側壁を被覆することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
コーティングが、十分な量の絶縁物質をスプレーして、前記側壁と下部電極の下側を被覆して、下部絶縁層を形成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記絶縁物質層が接着性の物質により形成される請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
コーティングが前記ビア孔へのエアロゾルの塗布により絶縁層を形成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
純粋に誘電性の元素および接着性の成分を有する絶縁性エアロゾルの塗布により絶縁層を形成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
コーティングが前記ビア孔への絶縁性物質の塗布およびスプレー後に気体の衝突により絶縁性物質により閉塞されたビア孔の閉塞を除去することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
コーティングが、太陽電池の片側に施された実質的に均一なコーティングに気体の衝突を使用し、絶縁物質を前記各ビア孔内に誘導することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２６】
コーティングが、太陽電池の片側に実質的に均一な絶縁物質のコーティングを印刷して前記各ビア孔内に絶縁層を形成し、空気の衝突を使用して前記絶縁物質を前記各ビア孔内に誘導し、さらに前記均一なコーティングに、前記各ビア孔に相当する開口を生成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２７】
さらに複数の電気伝導フィンガーを前記太陽電池の前記透明導電体上に形成する請求項１２に記載の方法。
【請求項２８】
コーティングが、太陽電池の片側に実質的に均一な絶縁物質のコーティングを印刷して前記各ビア孔内に絶縁層を形成し、該片側の反対側から吸引を使用して前記均一なコーティングの絶縁物質を前記各ビア孔内に引き込み、さらに前記均一なコーティングに、前記各ビア孔に相当する開口を生成することを備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも一つの透明導電体、一つの光起電性層、および複数のビアを備える太陽電池を形成する工程と、
前記各ビア孔をコーティングして前記各ビア孔内の側壁に沿い絶縁層を形成する工程とを備える方法。
【請求項３０】
前記絶縁層が、少なくとも以下の一つの物質より成る請求項２９に記載の方法：ＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰ，ＵＶ硬化性絶縁インク、またはガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃未満である熱可塑性プラスチック。
【請求項３１】
絶縁層の上に、該絶縁層を形成する物質とは異なる物質より成る二番目の絶縁層を形成する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
絶縁層の上に、該絶縁層を形成する物質とは異なる以下の物質より選択される物質より成る二番目の絶縁層を形成する請求項３０に記載の方法：ＥＶＡ，ＰＶＯＨ，ＰＶＡ，ＰＶＰ，ＵＶ硬化性絶縁インク、またはガラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃未満である熱可塑性プラスチック。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図６Ｈ】
【図６Ｉ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図６Ｇ】
【図６Ｈ】
【図６Ｉ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１５Ｃ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【公表番号】特表２００９−５２９８０５（Ｐ２００９−５２９８０５Ａ）
【公表日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５００５６８（Ｐ２００９−５００５６８）
【出願日】平成１９年３月１０日（２００７．３．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６３７４４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１０６７５６
【国際公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（５０６１５００２１）ナノソーラー インコーポレイテッド (6)
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＯＳＯＬＡＲ，ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１０日（２００７．３．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６３７４４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１０６７５６
【国際公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（５０６１５００２１）ナノソーラー インコーポレイテッド (6)
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＯＳＯＬＡＲ，ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]