JPH06318721A - Solar battery - Google Patents

Solar battery

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Publication number
JPH06318721A
JPH06318721A JP5107080A JP10708093A JPH06318721A JP H06318721 A JPH06318721 A JP H06318721A JP 5107080 A JP5107080 A JP 5107080A JP 10708093 A JP10708093 A JP 10708093A JP H06318721 A JPH06318721 A JP H06318721A
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JP
Japan
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solar cell
layer
electrode
barrier layer
resistance
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Pending
Application number
JP5107080A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Murakami
勉 村上
Akio Hasebe
明男 長谷部
Hirobumi Ichinose
博文 一ノ瀬
Yuko Yokoyama
優子 横山
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06318721A publication Critical patent/JPH06318721A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a highly reliable solar battery having excellent initial characteristics by providing a barrier layer having a higher resistance than a grid has and insulating layer between an upper electrode and grid electrode, with the insulating layer being formed so that the layer can surround the barrier layer area. CONSTITUTION:This battery is composed of a semiconductor layer having at least one pair of pin or p-n semiconductor junctions, transparent upper electrode 106 formed on the light incident side surface of the semiconductor layer, and grid electrode 108 formed on the electrode 106. In addition, a barrier layer area 107 having a higher resistance than the grid 108 has and insulating layer area 112 are formed between the electrodes 106 and 108, with the area 112 being formed so that the area 112 can surround the area 107. The specific resistivity of the layer 107 is set at 0.1-1,000cm and the transmissivity of the layer 112 against all kinds of light rays is controlled to 50% to 90%. Therefore, the manufacturing yield of the battery can be increased and the metal migration which occurs under a high-temperature, high-humidity condition can be prevented. In addition, the reliability of the battery can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特性が優れ、信頼性の
高い太陽電池に係わる。より詳しくは、本発明は、シャ
ントやショートを防ぎ、かつ、長期使用時における信頼
性の高い太陽電池のグリッド電極の構成に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a solar cell having excellent characteristics and high reliability. More specifically, the present invention relates to a grid electrode structure for a solar cell that prevents shunts and short circuits and has high reliability during long-term use.

【0002】[0002]

【従来の技術】太陽電池は、電卓、腕時計など民生機器
用の電源として広く応用されており、また、石油、石炭
などのいわゆる化石燃料の代替電力用として実用化可能
な技術として注目されている。
2. Description of the Related Art Solar cells have been widely applied as a power source for consumer equipment such as calculators and wristwatches, and have been attracting attention as a technique that can be put to practical use as an alternative power source for so-called fossil fuels such as petroleum and coal. .

【0003】太陽電池は半導体のpn接合、pin接
合、ショットキー接合等の半導体接合部に発生する拡散
電位を利用した技術であり、シリコンなどの半導体が太
陽光を吸収して電子と正孔の光キャリヤーを生成し、該
光キャリヤーを前記接合部の拡散電位により生じた内部
電界でドリフトさせ、外部に取り出すものである。この
ような太陽電池の半導体材料として、アモルファスシリ
コン、アモルファスシリコンゲルマニウム、アモルファ
スシリコンカーバイドなどのテトラヘドラル系のアモル
ファス半導体が挙げられる。これらの材料を用いた薄膜
太陽電池は、単結晶太陽電池に比較して大面積の膜が作
製できることや、膜厚が薄くて済むこと、任意の基板材
料に堆積できることなどの長所があり有望視されてい
る。
A solar cell is a technique that utilizes the diffusion potential generated at a semiconductor junction such as a pn junction, a pin junction, and a Schottky junction of a semiconductor. A semiconductor such as silicon absorbs sunlight to generate electrons and holes. Photocarriers are generated, the photocarriers are drifted by an internal electric field generated by the diffusion potential of the junction, and the photocarriers are taken out to the outside. Examples of semiconductor materials for such solar cells include amorphous silicon, amorphous silicon germanium, and tetrahedral amorphous semiconductors such as amorphous silicon carbide. Thin-film solar cells using these materials have the advantages of being able to form a large-area film, having a small film thickness, and being able to be deposited on any substrate material, as compared to single-crystal solar cells. Has been done.

【0004】アモルファスシリコン太陽電池の構造は、
例えば基板上に薄膜のアモルファスシリコンからなるp
層、i層、n層を積層して構成される。また、変換効率
を向上させるためにpin接合を2以上の直列に積層す
るいわゆるタンデムセルも検討されている。半導体層の
光入射側及び裏面側には上部電極及び下部電極の一対の
電極が設けられる。アモルファスシリコン太陽電池にお
いては一般的に半導体自体のシート抵抗は高いため、半
導体全面にわたり透明な上部電極を必要とし、通常は、
SnO2,ITO(In23+SnO2)のような反射防
止膜として機能する透明導電膜が用いられる。上部電極
の上には、更に光の入射を妨げないように櫛状に形成さ
れた集電用のグリッド電極が設けられ、更にグリッド電
極の電流を集合させるバスバーが設けられる。
The structure of an amorphous silicon solar cell is
For example, p made of thin film amorphous silicon on the substrate
It is configured by laminating a layer, an i layer, and an n layer. In addition, a so-called tandem cell in which two or more pin junctions are stacked in series has been studied to improve conversion efficiency. A pair of electrodes, an upper electrode and a lower electrode, are provided on the light incident side and the back surface side of the semiconductor layer. In amorphous silicon solar cells, the sheet resistance of the semiconductor itself is generally high, so a transparent upper electrode is required over the entire surface of the semiconductor.
A transparent conductive film that functions as an antireflection film, such as SnO 2 or ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) is used. A comb-shaped grid electrode for collecting current is provided on the upper electrode so as not to prevent the incidence of light, and a bus bar for collecting the current of the grid electrode is further provided.

【0005】ところで、太陽電池を例えば一般家庭の電
力供給用として用いる場合には約3KWの出力が必要と
なり、変換効率10%の太陽電池を用いた場合では30
2の面積と、大面積の太陽電池が必要となる。しかし
ながら、太陽電池の製造工程上、大面積にわたって欠陥
のない太陽電池を作製することは難しく、例えば多結晶
では粒界部分に低抵抗な部分が生じてしまったり、アモ
ルファスシリコンのような薄膜太陽電池においては、半
導体層の成膜時にダストの影響などによりピンホールや
欠陥が生じてシャントやショートの原因となり、これら
のシャントやショートが変換効率を著しく低下させるこ
とが知られている。
By the way, when a solar cell is used for supplying electric power to a general household, for example, an output of about 3 KW is required, and when a solar cell with a conversion efficiency of 10% is used, it is 30.
An area of m 2 and a large area solar cell are required. However, it is difficult to make a defect-free solar cell over a large area due to the manufacturing process of the solar cell. For example, a polycrystal has a low resistance part in the grain boundary part, or a thin film solar cell such as amorphous silicon. It is known that in forming a semiconductor layer, pinholes and defects are generated due to the influence of dust and the like, which causes shunts and shorts, and these shunts and shorts significantly reduce the conversion efficiency.

【0006】ピンホールや欠陥ができる原因とその影響
についてさらに詳しく述べると、例えばステンレス基板
上に堆積したアモルファスシリコン太陽電池の場合で
は、基板表面は完全に平滑な面とは言えず傷やへこみ、
あるいはスパイク状の突起等が存在することや、基板上
に光を乱反射する目的で凹凸のあるバックリフレクター
を設けたりするため、p、n層のように数10nmの厚
みの薄膜の半導体層がこのような表面を完全にカバーで
きないこと、あるいは別の原因として成膜時のごみなど
によりピンホールが生じることなどが挙げられる。太陽
電池の下部電極と上部電極との間の半導体が、ピンホー
ルにより失われていて下部電極と上部電極とが直接接触
したり、基板のスパイク状欠陥が上部電極と接触した
り、半導体層が完全に失われないまでも低抵抗なシャン
トまたはショートとなっている場合には、光によって発
生した電流が上部電極を平行に流れて前記シャントまた
はショート部の低抵抗部分に流れ込むこととなり発生し
た電流を損失することになる。微少な欠陥においても欠
陥に流れ込む電流はかなり大きなものとなる。このよう
な電流損失があると太陽電池の開放電圧は大きく低下
し、とりわけ、光強度が低い場合には光によって太陽電
池で発生する電流とシャントによるリーク電流との大き
さがあまり変わらないため、顕著に開放電圧が下がるこ
とになる。さらに、欠陥の位置がグリッド電極やバスバ
ーから離れている場合には、欠陥部分に流れ込むときの
抵抗が大きいため電流損失は比較的少ないが、欠陥部分
がグリッド電極やバスバーの下にあるときは欠陥により
損失する電流はより大きなものとなる。一方、ピンホー
ル状の欠陥部分では、半導体層で発生した電荷が欠陥部
分にリークするばかりでなく、水分との相互作用により
イオン性の物質が生成するため、太陽電池の使用時に、
使用時間の経過と共に次第に欠陥部分の電気抵抗が低下
し、変換効率などの特性が劣化する現象が見られる。
The cause of pinholes and defects and their effects will be described in more detail. For example, in the case of an amorphous silicon solar cell deposited on a stainless steel substrate, the substrate surface cannot be said to be a perfectly smooth surface, and scratches, dents,
Alternatively, since there are spike-like protrusions or a back reflector having irregularities is provided on the substrate for the purpose of irregularly reflecting light, a thin semiconductor layer having a thickness of several tens nm such as p and n layers is Such surface cannot be completely covered, or another cause is that pinholes are generated due to dust during film formation. The semiconductor between the lower electrode and the upper electrode of the solar cell is lost due to the pinhole and the lower electrode and the upper electrode are in direct contact with each other, the spike-like defect of the substrate is in contact with the upper electrode, and the semiconductor layer is If the shunt or short circuit has low resistance, if not completely lost, the current generated by light will flow in parallel to the upper electrode and flow into the low resistance part of the shunt or short circuit. Will be lost. Even with a minute defect, the current flowing into the defect is quite large. With such a current loss, the open-circuit voltage of the solar cell drops significantly, and especially when the light intensity is low, the magnitude of the current generated in the solar cell by the light and the leak current due to the shunt does not change much, The open circuit voltage will decrease significantly. Furthermore, when the defect is located away from the grid electrode or bus bar, the resistance when flowing into the defect is large, so the current loss is relatively small, but when the defect is below the grid electrode or bus bar, the defect is defective. Therefore, the current that is lost becomes larger. On the other hand, in the pinhole-shaped defect portion, not only the charge generated in the semiconductor layer leaks to the defect portion, but also an ionic substance is generated due to the interaction with moisture, so that when the solar cell is used,
It can be seen that the electric resistance of the defective portion gradually decreases with the lapse of use time, and characteristics such as conversion efficiency deteriorate.

【0007】このような問題の対策としては、例えば、
米国特許4,598,306号公報には、欠陥部分のシ
ャントまたはショートを防ぐため、半導体層と透明電極
層との間に充分な高抵抗を有する材料をバリヤ層として
設けることにより、透明電極やグリッド電極あるいはバ
スバーとの接触抵抗を高め、変換効率減少を防ぐという
方法が開示されている。その他には、米国特許4,59
0,327号公報に開示されるようにバスバーと透明電
極の間に絶縁層を設ける方法が提案されている。
As a measure against such a problem, for example,
In US Pat. No. 4,598,306, a transparent electrode or a transparent electrode is provided by providing a material having a sufficiently high resistance as a barrier layer between a semiconductor layer and a transparent electrode layer in order to prevent a shunt or a short circuit at a defective portion. A method of increasing the contact resistance with the grid electrode or the bus bar and preventing a decrease in conversion efficiency is disclosed. In addition, US Pat. No. 4,59
As disclosed in Japanese Patent No. 0,327, a method of providing an insulating layer between the bus bar and the transparent electrode has been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記開
示された従来の太陽電池においては、バリヤ層は透明で
なければならないため、数100Å〜数μmと薄くする
必要がり、その結果バリヤ層自体にピンホールができ易
く、このためシャントによる製造歩留まり低下や実使用
時における湿度によるリークが防げず信頼性に問題があ
る。また、バスバーの下に絶縁層を設けることによりバ
スバーでのシャントは防げるが、バスバーの下部は上部
電極とは電気的に接触していないため集電効率が落ちた
り、また、グリッド電極の下部でのシャントは防止でき
ないという問題がある。
However, in the conventional solar cell disclosed above, since the barrier layer must be transparent, it is necessary to make it as thin as several hundred Å to several μm, and as a result, the barrier layer itself has to be pinned. Holes are likely to be formed, so that the production yield due to the shunt and leakage due to humidity during actual use cannot be prevented and there is a problem in reliability. Also, by providing an insulating layer under the busbar, shunting at the busbar can be prevented, but the lower part of the busbar is not in electrical contact with the upper electrode, so the current collection efficiency is reduced, and at the lower part of the grid electrode. There is a problem that the shunt cannot be prevented.

【0009】本発明の目的は太陽電池のシャントや信頼
性等の課題を解決して特性の良好な信頼性の高い太陽電
池の構成を提供することである。
An object of the present invention is to solve the problems such as the shunt and reliability of a solar cell and to provide a highly reliable solar cell configuration with good characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池は、少
なくとも一対のpin半導体接合またはpn半導体接合
を有する半導体層と、該半導体層の光入射側に形成され
た透明な上部電極と、該上部電極上に形成されたグリッ
ド電極とからなる太陽電池において、前記上部電極と前
記グリッド電極との間に、前記グリッドよりも高抵抗な
バリヤ層領域と該バリヤ層領域を囲むように絶縁層領域
を設けたことを特徴とする。
The solar cell of the present invention comprises a semiconductor layer having at least a pair of pin semiconductor junctions or pn semiconductor junctions, a transparent upper electrode formed on the light incident side of the semiconductor layer, In a solar cell including a grid electrode formed on an upper electrode, a barrier layer region having a higher resistance than the grid between the upper electrode and the grid electrode, and an insulating layer region surrounding the barrier layer region. Is provided.

【0011】また、前記バリヤ層の比抵抗値は0.1か
ら1000Ωcmとすることが好ましい。前記絶縁層の
全光線透過率が50%から90%とすることが好まし
い。
The specific resistance value of the barrier layer is preferably 0.1 to 1000 Ωcm. The total light transmittance of the insulating layer is preferably 50% to 90%.

【0012】[0012]

【作用及び実施態様例】本発明の太陽電池は、反射防止
層を兼ねる上部電極とグリッド電極との間に前記グリッ
ド電極よりも高抵抗なバリヤ層領域を形成してショート
またはシャントを防止する。さらに前記バリヤ層領域の
周囲に絶縁層領域を設けているため、前記バリヤ層領域
と前記絶縁層領域との相乗効果により一層バリヤ層の機
能を向上させることができ、シャドーロスやシリーズ抵
抗の増加等の弊害を防ぎながら、同時に、半導体層の欠
陥部における上部電極及び下部電極の接触を防いで初期
のシャントを無くすことができる。従って、製造歩留ま
りを向上させるとともに屋外での実使用時の高温高湿の
環境下で発生する金属のマイグレーションを防ぐことが
でき、信頼性を向上させることができるものである。
FUNCTION AND EXAMPLE OF OPERATION In the solar cell of the present invention, a barrier layer region having a higher resistance than the grid electrode is formed between the upper electrode also serving as an antireflection layer and the grid electrode to prevent a short circuit or a shunt. Furthermore, since the insulating layer region is provided around the barrier layer region, the function of the barrier layer can be further improved by the synergistic effect of the barrier layer region and the insulating layer region, increasing shadow loss and series resistance. It is possible to prevent the initial shunt by preventing contact between the upper electrode and the lower electrode in the defective portion of the semiconductor layer while preventing the adverse effects such as the above. Therefore, it is possible to improve the manufacturing yield, prevent the migration of metal that occurs in a high temperature and high humidity environment during actual outdoor use, and improve the reliability.

【0013】前記グリッド電極は半導体層で発生した起
電力を取り出すための電極であるが、グリッド電極の材
料としては、Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、N
i、Cu、Sn、Pt等の金属またはこれらの合金や半
田などが用いられる。太陽電池を屋外で使用する場合、
前記金属は各々の金属種により程度はあるが湿度により
マイグレーションし、太陽電池特性を低下させるが、本
発明においては高抵抗なバリヤ層をグリッドと半導体層
との間に設けるため、マイグレーションを防止し、太陽
電池の信頼性は高いものとなる。
The grid electrode is an electrode for taking out the electromotive force generated in the semiconductor layer, and the material of the grid electrode is Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, N.
A metal such as i, Cu, Sn, or Pt, an alloy thereof, solder, or the like is used. When using the solar cell outdoors,
The metal migrates depending on the type of each metal to some extent due to humidity and deteriorates solar cell characteristics.However, in the present invention, since a barrier layer having high resistance is provided between the grid and the semiconductor layer, migration is prevented. , The reliability of solar cells will be high.

【0014】バリヤ層の材料としては、SnO2,In2
3,ZnO,CdO,CdSnO4,ITOなどの金属
酸化物、該金属酸化物をフィラーとした導電性ペース
ト、カーボンペーストなどが好適に用いられる。
As the material of the barrier layer, SnO 2 , In 2
A metal oxide such as O 3 , ZnO, CdO, CdSnO 4 , and ITO, a conductive paste containing the metal oxide as a filler, and a carbon paste are preferably used.

【0015】また、太陽電池においては、基板の凹凸や
成膜時のダストなどの原因で生じる低抵抗部分、あるい
は製造初期には正常であっても使用中に低抵抗化した部
分からなる欠陥が存在する。該欠陥部分は上部電極と下
部電極との間で短絡部分となりショートあるいはシャン
トとなる。グリッド電極と該欠陥部分とは直接接触する
ため太陽電池特性は著しく劣化するが、本発明のように
高抵抗なバリヤ層を設けることによりショートを防止
し、太陽電池特性の劣化を防ぐことができる。バリヤ層
の特性としてはグリッド電極よりも高抵抗であることが
要求され、なおかつ、太陽電池で発生した電流に対して
は充分な導電性を有し、太陽電池の効率を損なわない程
度の抵抗値が必要である。即ち、バリヤ層は、太陽電池
によって発生する電流に対しては抵抗とならず、それと
共に、欠陥がある場合には抵抗として働き、大きなリー
クとなることが防ぐものである。バリヤ層の抵抗値は、
グリッドの設計、太陽電池の動作点での電流値、欠陥の
大きさなどにより決定されるが、膜厚10μmの時は比
抵抗としては0.1Ωcm〜1000Ωcmが好まし
く、この範囲ではシャントに対して充分な抵抗となり、
かつ、太陽電池で発生した電流に対しては無視できる程
度の抵抗値となる。また、バリヤ層と上部電極とはオー
ミック特性を有することが必要である。
In the solar cell, defects such as a low resistance portion caused by unevenness of the substrate, dust during film formation, or the like, which is normal in the initial stage of manufacture but has a low resistance during use, have defects. Exists. The defective portion becomes a short-circuited portion between the upper electrode and the lower electrode and becomes a short circuit or a shunt. Since the grid electrode and the defective portion are in direct contact with each other, the solar cell characteristics are significantly deteriorated. However, by providing a barrier layer having high resistance as in the present invention, short circuit can be prevented and deterioration of the solar cell characteristics can be prevented. . The barrier layer is required to have a higher resistance than the grid electrode, yet has sufficient conductivity with respect to the current generated by the solar cell and has a resistance value that does not impair the efficiency of the solar cell. is necessary. That is, the barrier layer does not resist the current generated by the solar cell, and at the same time, acts as a resistance when there is a defect and prevents a large leak. The resistance value of the barrier layer is
It is determined by the design of the grid, the current value at the operating point of the solar cell, the size of defects, etc., but when the film thickness is 10 μm, the specific resistance is preferably 0.1 Ωcm to 1000 Ωcm. Enough resistance,
Moreover, the resistance value is negligible with respect to the current generated in the solar cell. In addition, the barrier layer and the upper electrode must have ohmic characteristics.

【0016】バリヤ層の厚みは、ピンホールが無いこ
と、湿度に対するバリヤ性が充分なこと、密着性や柔軟
性があることなどの要求から決められるが、1μm以下
ではピンホールとなり易く、30μm以上では柔軟性が
損なわれるため1〜30μm程度が好適である。バリヤ
層領域の形態は通常グリッド電極のパターンよりも小さ
く形成されるものであるが、グリッド電極の形状とは異
なっていても良く例えばドット状に点在して形成されて
いても良い。バリヤ層領域のパターン形成をスクリーン
印刷で行う場合には、ペーストの粘度は1000cps
から10万cps程度であることが望ましい。
The thickness of the barrier layer is determined by requirements such as no pinholes, sufficient barrier properties against humidity, adhesiveness and flexibility, but if it is 1 μm or less, it easily becomes pinholes, and if it is 30 μm or more. However, the flexibility is impaired, so about 1 to 30 μm is preferable. The morphology of the barrier layer region is usually formed smaller than the pattern of the grid electrode, but it may be different from the shape of the grid electrode, and may be formed in dots, for example. When the pattern formation in the barrier layer region is performed by screen printing, the viscosity of the paste is 1000 cps.
It is desirable to be about 100,000 cps.

【0017】また、太陽電池を屋外で使用する場合に
は、湿度、温度に耐えるような耐候性が必要である。従
って、本発明ではグリッド電極の下部であって前記バリ
ヤ層の無いところには湿度の影響でグリッド電極に用い
た金属のマイグレーションなどを防ぐため、グリッド電
極よりもやや広めに絶縁層領域が形成される。また、グ
リッド電極以外の部分のシャドーロスを少なくするため
太陽電池の分光感度がある波長に対しては前記絶縁層は
透明であることが好ましく、例えばJISK7105に
規定された全光線透過率が50〜90%であることが望
ましい。
In addition, when the solar cell is used outdoors, it is necessary to have weather resistance that can withstand humidity and temperature. Therefore, in the present invention, the insulating layer region is formed slightly wider than the grid electrode in order to prevent the migration of the metal used for the grid electrode due to the influence of humidity in the place below the grid electrode and without the barrier layer. It Further, in order to reduce shadow loss in the portion other than the grid electrode, it is preferable that the insulating layer is transparent with respect to a wavelength having a spectral sensitivity of the solar cell, and for example, the total light transmittance defined by JISK7105 is 50 to 50. 90% is desirable.

【0018】該絶縁層の材料としては、高分子樹脂、セ
ラミックス、SiO2,Si34等が好適に用いられ
る。形成方法としては、スクリーン印刷法、スパッタ
法、フィルム状の絶縁層を接着する方法などが用いられ
る。また、バリヤ層領域を導電性ペーストで形成した場
合には、導電性ペーストのバインダー成分が前記絶縁層
の機能を有するようにしても良い。
As the material of the insulating layer, polymer resin, ceramics, SiO 2 , Si 3 N 4, etc. are preferably used. As a forming method, a screen printing method, a sputtering method, a method of adhering a film-like insulating layer, or the like is used. Further, when the barrier layer region is formed of a conductive paste, the binder component of the conductive paste may have the function of the insulating layer.

【0019】本発明の太陽電池はグリッド電極の下部に
高抵抗層を形成することでシャントやショートによる電
流リークを少なくした構成であり、アモルファスシリコ
ン太陽電池に好適に適用できるものであるが、同様の思
想からなる構成は単結晶、多結晶系あるいはシリコン以
外の半導体を用いた太陽電池、ショットキー接合型の太
陽電池などにも適用できることは言うまでもない。
The solar cell of the present invention has a structure in which current leakage due to a shunt or short circuit is reduced by forming a high resistance layer under the grid electrode, and it can be suitably applied to an amorphous silicon solar cell. It goes without saying that the configuration based on the above concept can be applied to a solar cell using a single crystal, a polycrystalline system, or a semiconductor other than silicon, a Schottky junction type solar cell, and the like.

【0020】以下に、本発明の太陽電池の実施態様構成
例について図を用いて説明する。
An example of the embodiment of the solar cell of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】本発明の太陽電池の好適な構成例を図1〜
6に模式的に示す。
A preferred example of the structure of the solar cell of the present invention is shown in FIGS.
6 schematically shows.

【0022】図1は本発明の太陽電池の断面図を示す。
図2は本発明の太陽電池を光入射側から見た図であり、
この図では直線のバリヤ層領域を用いている。図3はバ
リヤ層領域をドット状に形成したものである。図4は基
板と反対側から光入射するシングルセル構造の本発明の
アモルファスシリコン太陽電池、図5は図4の太陽電池
をトリプル構造とした太陽電池、図6は図1〜図5の構
成の太陽電池を光入射側から見た図であり、約10cm
の長さのグリッドが形成され、中央にバスバーが設けら
れている。さらに図示しないがガラス基板上に堆積され
た太陽電池、単結晶、多結晶等の結晶系太陽電池や薄膜
多結晶太陽電池においても本発明の思想を用いた構成は
適用可能であることは言うまでもない。
FIG. 1 shows a sectional view of the solar cell of the present invention.
FIG. 2 is a view of the solar cell of the present invention viewed from the light incident side,
In this figure, a linear barrier layer region is used. In FIG. 3, the barrier layer region is formed in a dot shape. FIG. 4 is an amorphous silicon solar cell of the present invention having a single cell structure in which light is incident from the side opposite to the substrate, FIG. 5 is a solar cell having a triple structure of the solar cell of FIG. 4, and FIG. 6 is a structure of FIGS. It is the figure which looked at the solar cell from the light incident side, and is about 10 cm.
The grid of the length is formed, and the bus bar is provided in the center. Further, although not shown, it goes without saying that the configuration using the idea of the present invention can be applied to a solar cell deposited on a glass substrate, a crystalline solar cell such as a single crystal or a polycrystal, or a thin film polycrystalline solar cell. .

【0023】図1において、100Aは太陽電池本体、
101は基板、102は下部電極、103はn層、10
4はi層、105はp層、106は上部電極、107は
バリヤ層、108はグリッド電極、109はバスバー、
110は取り出し電極、111は欠陥部分、112は絶
縁層を表す。
In FIG. 1, 100A is a solar cell main body,
101 is a substrate, 102 is a lower electrode, 103 is an n layer, 10
4 is an i layer, 105 is a p layer, 106 is an upper electrode, 107 is a barrier layer, 108 is a grid electrode, 109 is a bus bar,
Reference numeral 110 represents an extraction electrode, 111 represents a defective portion, and 112 represents an insulating layer.

【0024】基板101はアモルファスシリコンのよう
な薄膜の太陽電池の場合、半導体層103,104,1
05を機械的に支持する部材であり、また場合によって
は電極として用いられる。基板101は、半導体層10
3,104,105を成膜するときの加熱温度に耐える
耐熱性が要求され、導電性のものでも電気絶縁性のもの
でも良い。導電性の材料としては、具体的にはFe,N
i,Cr,Al,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,
Pt,Pb,Ti等の金属またはこれらの合金、例えば
真ちゅう、ステンレス鋼等の薄板及びその複合体やカー
ボンシート、亜鉛メッキ鋼板等が拳げられる。電気絶縁
性材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカ
ーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、
ポリアミド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂
のフィルムまたはシート又はこれらとガラスファイバ
ー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維
等との複合体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等
の表面に異種材質の金属薄膜及び/またはSiO2,S
34、Al23,AlN等の絶縁性薄膜をスパッタ
法、蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行
ったものおよび、ガラス、セラミックスなどが挙げられ
る。
When the substrate 101 is a thin film solar cell such as amorphous silicon, the semiconductor layers 103, 104, 1
05 is a member that mechanically supports and is also used as an electrode in some cases. The substrate 101 is the semiconductor layer 10
Heat resistance is required to withstand the heating temperature at the time of forming the films 3, 104, 105, and either conductive or electrically insulating material may be used. As the conductive material, specifically, Fe, N
i, Cr, Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti,
Metals such as Pt, Pb and Ti or alloys thereof, for example, thin plates such as brass and stainless steel and their composites, carbon sheets, galvanized steel plates and the like can be used. As the electrically insulating material, polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene,
Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene,
Films or sheets of heat-resistant synthetic resins such as polyamide, polyimide and epoxy, or composites of these with glass fibers, carbon fibers, boron fibers, metal fibers, etc., and different materials on the surface of thin plates of these metals, resin sheets, etc. Thin metal film and / or SiO 2 , S
Examples thereof include those obtained by subjecting an insulating thin film such as i 3 N 4 , Al 2 O 3 and AlN to a surface coating treatment by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method, glass, ceramics and the like.

【0025】下部電極102は、半導体層103,10
4,105で発生した電力を取り出すための一方の電極
であり、半導体層103に対してはオーミックコンタク
トとなるような仕事関数を持つことが要求される。材料
としては、Al,Ag,Pt,Au,Ni,Ti,M
o,W,Fe,V,Cr,Cu,ステンレス,真ちゅ
う,ニクロム,SnO2,In23,ZnO,ITO等
のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物
(TCO)等が用いられる。下部電極102の表面は平
滑であることが好ましいが、光の乱反射を起こさせる場
合にはテクスチャー化しても良い。また、基板101が
導電性であるときは下部電極102は特に設ける必要は
ない。
The lower electrode 102 is composed of the semiconductor layers 103 and 10
It is one electrode for taking out the electric power generated at 4, 105, and is required to have a work function that makes an ohmic contact with the semiconductor layer 103. As the material, Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, M
o, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2, In 2 O 3 , ZnO, so-called metal alone or an alloy, and a transparent conductive oxide such as ITO (TCO) or the like is used . Although the surface of the lower electrode 102 is preferably smooth, it may be textured if it causes irregular reflection of light. Further, when the substrate 101 is conductive, the lower electrode 102 need not be provided.

【0026】下部電極の作製法には、メッキ、蒸着、ス
パッタ等の方法を用いられる。また、上部電極の作製方
法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、
スパッタリング法、スプレー法等を用いることができ所
望に応じて適宜選択される。
As a method of manufacturing the lower electrode, a method such as plating, vapor deposition, sputtering or the like is used. Further, as a method for manufacturing the upper electrode, a resistance heating evaporation method, an electron beam heating evaporation method,
A sputtering method, a spray method, or the like can be used and is appropriately selected as desired.

【0027】本発明に用いられる太陽電池の半導体層と
しては、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結
晶シリコン等が挙げられる。アモルファスシリコン太陽
電池において、i層104を構成する半導体材料として
は、a−Si:H、a−Si:F、a−Si:H:F、
a−SiGe:H、a−SiGe:F、a−SiGe:
H:F、a−SiC:H、a−SiC:F、a−Si
C:H:F等のいわゆる第IV族及び第IV族合金系ア
モルファス半導体が拳げられる。p層105またはn層
103を構成する半導体材料としては、前述したi層1
04を構成する半導体材料に価電子制御剤をドーピング
することによって得られる。p型半導体を得るための価
電子制御剤としては周期律表第III族の元素を含む化
合物が用いられ、第III族の元素としては、B、A
l、Ga、Inが挙げられる。n型半導体を得るための
価電子制御剤としては周期律表第V族の元素を含む化合
物が用いられる。第V族の元素としては、P、N、A
s、Sbが拳げられる。
Examples of the semiconductor layer of the solar cell used in the present invention include amorphous silicon, polycrystalline silicon, and single crystal silicon. In the amorphous silicon solar cell, as a semiconductor material forming the i layer 104, a-Si: H, a-Si: F, a-Si: H: F,
a-SiGe: H, a-SiGe: F, a-SiGe:
H: F, a-SiC: H, a-SiC: F, a-Si
So-called group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductors such as C: H: F are used. As the semiconductor material forming the p layer 105 or the n layer 103, the i layer 1 described above is used.
It is obtained by doping the semiconductor material constituting 04 with a valence electron control agent. As the valence electron control agent for obtaining the p-type semiconductor, a compound containing an element of Group III of the periodic table is used, and as the element of Group III, B, A
1, Ga, and In may be used. As a valence electron control agent for obtaining an n-type semiconductor, a compound containing an element of Group V of the periodic table is used. Group V elements include P, N and A
s and Sb are fisted.

【0028】アモルファスシリコン半導体層の成膜法と
しては、蒸着法、スパッタ法、RFプラズマCVD法、
マイクロ波プラズマCVD法、ECR法、熱CVD法、
LPCVD法等の公知の方法が所望に応じて用いられ
る。工業的に採用されている方法としては、原料ガスを
RFプラズマで分解し、基板上に堆積させるRFプラズ
マCVD法が好んで用いられる。さらに、RFプラズマ
CVDにおいては、原料ガスの分解効率が約10%と低
いことや、堆積速度が1Å/secから10Å/sec
程度と遅いこと等の問題があるが、この点を改良した成
膜法としてマイクロ波プラズマCVD法が注目されてい
る。以上の成膜を行うための反応装置としては、バッチ
式の装置や連続成膜装置などの公知の装置が所望に応じ
て使用できる。本発明の太陽電池においては、分光感度
や電圧の向上を目的として半導体接合を2以上積層する
いわゆるタンデムセルにも用いることができる。
The amorphous silicon semiconductor layer can be formed by vapor deposition, sputtering, RF plasma CVD,
Microwave plasma CVD method, ECR method, thermal CVD method,
A known method such as the LPCVD method is used as desired. As an industrially adopted method, an RF plasma CVD method in which a source gas is decomposed by RF plasma and deposited on a substrate is preferably used. Further, in RF plasma CVD, the decomposition efficiency of the source gas is as low as about 10%, and the deposition rate is from 1Å / sec to 10Å / sec.
The microwave plasma CVD method is attracting attention as a film forming method that improves this point, though it has problems such as being relatively slow. As a reaction apparatus for performing the above film formation, a known apparatus such as a batch type apparatus or a continuous film forming apparatus can be used as desired. The solar cell of the present invention can also be used in a so-called tandem cell in which two or more semiconductor junctions are stacked for the purpose of improving spectral sensitivity and voltage.

【0029】上部電極106は、半導体層103,10
4,105で発生した起電力を取り出すための電極であ
り、下部電極102と対をなすものである。上部電極1
06はアモルファスシリコンのようにシート抵抗が高い
半導体の場合に必要であり、結晶系の太陽電池ではシー
ト抵抗が低いため特に必要としない。また、上部電極1
06は、光入射側に位置し透明であることが必要である
ため、透明電極とも呼ばれる。上部電極106は、太陽
や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収さ
せるために光の透過率が85%以上であることが望まし
く、さらに、電気的には光で発生した電流を半導体層に
対し横方向に流れるようにするためシート抵抗値は10
0Ω/□以下であることが望ましい。このような特性を
備えた材料としてSnO2,In23,ZnO,Cd
O,CdSnO4,ITO(In23+SnO2)などの
金属酸化物が拳げられる。
The upper electrode 106 is composed of the semiconductor layers 103, 10
The electrodes are for taking out the electromotive force generated at 4, 105 and form a pair with the lower electrode 102. Upper electrode 1
06 is required in the case of a semiconductor having a high sheet resistance such as amorphous silicon, and is not particularly necessary in a crystalline solar cell since the sheet resistance is low. Also, the upper electrode 1
06 is also called a transparent electrode because it is required to be located on the light incident side and transparent. The upper electrode 106 preferably has a light transmittance of 85% or more in order to efficiently absorb light from the sun, a white fluorescent lamp, or the like in the semiconductor layer. Further, electrically, a current generated by light is used. Sheet resistance value is 10
It is preferably 0Ω / □ or less. As materials having such characteristics, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, Cd
Metal oxides such as O, CdSnO 4 , and ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) can be used.

【0030】次にグリッド電極108は半導体層10
3,104,105で発生した起電力を取り出すための
電極である。グリッド電極108は櫛状に形成され、半
導体層105あるいは上部電極106のシート抵抗の大
きさから好適な幅やピッチなどの設計が決定される。グ
リッド電極108は比抵抗が低く太陽電池の直列抵抗と
ならないことが要求され、所望の比抵抗としては10-2
Ωcm〜10-6Ωcmであり、材料としては、Ti、C
r、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、Sn、Pt、
Cu、等の金属またはこれらの合金や半田が用いられ
る。櫛状グリッド電極108の形成方法としては、所望
の形状のマスクパターンを用い、スパッタリング法、抵
抗加熱法、CVD法等で形成する方法が用いられる。あ
るいは全面に金属層を蒸着した後にエッチングしてパタ
ーニングする方法、光CVDにより直接グリッド電極パ
ターンを形成する方法、グリッド電極のネガパターンの
マスクを形成した後にメッキ法により形成する方法、前
記金属の粉末にポリマーのバインダー及びバインダーの
溶剤を適度な比率で混合し、ペースト状としたいわゆる
導電性ペーストのスクリーン印刷を用いたり、前記金属
のメッキ法を用いたり、前記金属をワイヤ状にして敷設
したりする方法などが挙げられる。
Next, the grid electrode 108 is formed on the semiconductor layer 10.
It is an electrode for taking out the electromotive force generated at 3, 104 and 105. The grid electrode 108 is formed in a comb shape, and a design such as a suitable width and pitch is determined depending on the magnitude of the sheet resistance of the semiconductor layer 105 or the upper electrode 106. It is required that the grid electrode 108 has a low specific resistance and does not become a series resistance of the solar cell, and a desired specific resistance is 10 -2.
Ωcm to 10 −6 Ωcm, and the material is Ti, C
r, Mo, W, Al, Ag, Ni, Cu, Sn, Pt,
A metal such as Cu, an alloy thereof, or solder is used. As a method of forming the comb-shaped grid electrode 108, a method of forming a comb pattern having a desired shape by a sputtering method, a resistance heating method, a CVD method, or the like is used. Alternatively, a method of depositing a metal layer on the entire surface and then patterning by etching, a method of directly forming a grid electrode pattern by photo CVD, a method of forming a negative pattern mask of the grid electrode and then forming by a plating method, the metal powder A polymer binder and a solvent for the binder are mixed in an appropriate ratio, and screen printing of a so-called conductive paste in paste form is used, or the metal plating method is used, or the metal is laid in a wire form. The method of doing is mentioned.

【0031】スクリーン印刷法は、ポリエステルやステ
ンレスからなるメッシュに所望のパターニングを施した
スクリーンを用いて導電性ペーストを印刷インキとして
用いるものであり、最小で50μm位の幅の電極を形成
することができる。印刷機は市販のスクリーン印刷機が
好適に用いられる。スクリーン印刷した導電性ペースト
はバインダーを架橋させ、溶剤を揮発させるために乾燥
炉で加熱する。乾燥炉は熱風オーブンやIR(赤外線)
オーブンが用いられる。
In the screen printing method, a conductive paste is used as a printing ink by using a screen in which a mesh made of polyester or stainless steel is subjected to desired patterning, and an electrode having a minimum width of about 50 μm can be formed. it can. A commercially available screen printing machine is preferably used as the printing machine. The screen-printed conductive paste is heated in a drying oven to crosslink the binder and evaporate the solvent. Drying oven is hot air oven or IR (infrared)
An oven is used.

【0032】本発明で用いられるバスバー109は、グ
リッド電極108を流れる電流を更に一端に集めるため
の電極である。電極材料としてはAg、Pt、Cu、等
の金属やこれらの合金からなるものを用いることがで
き、形態としてはワイヤー状、箔状のものを張り付けた
り、グリッド電極108と同様の導電性ペーストを用い
ても良い。箔状のものとしては、例えば銅箔、或いは銅
箔にスズメッキしたもので、場合によっては接着剤付き
のものが用いられる。
The bus bar 109 used in the present invention is an electrode for further collecting the current flowing through the grid electrode 108 at one end. As the electrode material, a metal such as Ag, Pt, Cu or the like or an alloy thereof can be used, and as the form, a wire-like or foil-like one is stuck, or a conductive paste similar to the grid electrode 108 is used. You may use. As the foil, for example, a copper foil, or a copper foil plated with tin, and in some cases, an adhesive is used.

【0033】バスバー109の形成方法としては、金属
ワイヤーを導電性接着剤で固定したり、銅箔を張り付け
たり、あるいはグリッド電極108と同様に形成しても
良い。 以上のように作製された太陽電池は、屋外使用
の際、耐候性を改善し機械的強度を保つために公知の方
法でエンカプシュレーションをしてモジュール化され
る。具体的なエンカプシュレーション用材料としては、
接着層については、太陽電池との接着性、耐候性、緩衝
効果の点でEVA(エチレンビニールアセテート)が好
適に用いられる。また、さらに耐湿性や耐傷性を向上さ
せるために、表面保護層として、弗素系の樹脂が積層さ
れる。弗素系の樹脂としては、例えば4フッ化エチレン
の重合体TFE(デュポン製テフロンなど)、4フッ化
エチレンとエチレンの共重合体ETFE(デュポン製テ
フゼルなど)、ポリフッ化ビニル(デュポン製テドラー
など)、ポリクロロフルオロエチレンCTFE(ダイキ
ン工業製ネオフロン)等が挙げられる。またこれらの樹
脂に公知の紫外線吸収剤を加えることで耐候性を向上さ
せても良い。
As a method of forming the bus bar 109, a metal wire may be fixed with a conductive adhesive, a copper foil may be attached, or the bus bar 109 may be formed similarly to the grid electrode 108. The solar cell manufactured as described above is modularized by encapsulation by a known method in order to improve weather resistance and maintain mechanical strength during outdoor use. As a concrete encapsulation material,
As the adhesive layer, EVA (ethylene vinyl acetate) is preferably used in terms of adhesiveness with a solar cell, weather resistance, and buffering effect. Further, in order to further improve moisture resistance and scratch resistance, a fluorine-based resin is laminated as a surface protection layer. Examples of the fluorine-based resin include a polymer of tetrafluoroethylene TFE (such as Teflon manufactured by DuPont), a copolymer of ethylene tetrafluoride and ethylene ETFE (such as Tefzel manufactured by DuPont), and polyvinyl fluoride (Tedlar manufactured by DuPont). , Polychlorofluoroethylene CTFE (Neotron manufactured by Daikin Industries, Ltd.) and the like. Further, weather resistance may be improved by adding a known ultraviolet absorber to these resins.

【0034】エンカプシュレーションの方法としては、
例えば真空ラミネーターのような公知の装置を用いて、
太陽電池基板と前記樹脂フィルムとを真空中で加熱圧着
する方法が望ましい。
As a method of encapsulation,
Using a known device such as a vacuum laminator,
A method of heating and pressing the solar cell substrate and the resin film in a vacuum is desirable.

【0035】[0035]

【実施例】本発明の太陽電池の構成について実施例に基
づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例
により限定されるものではない。
EXAMPLES The structure of the solar cell of the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0036】(実施例1)図4に示す層構成のグリッド
長が10cmでバスバー付きのpin接合型シングルセ
ル構成の太陽電池100Bを以下のようにして作製し
た。
Example 1 A solar cell 100B having a pin junction type single cell structure with a bus bar and a grid length of 10 cm shown in FIG. 4 was prepared as follows.

【0037】まず、十分に脱脂、洗浄を行ったSUS4
30BA製基板(10cm角、厚み0.2mm)101
をDCスパッタ装置に入れAgを400nm堆積し、そ
の後ZnOを400nm堆積して下部電極102を形成
した。基板101を取り出し、RFプラズマCVD成膜
装置に入れn層103、i層104、p層105の順で
堆積を行った。その後、抵抗加熱の蒸着装置に入れて、
酸素を導入しながら1×10-4Torrの内圧に保ち、
InとSnの合金を抵抗加熱により蒸着し、反射防止効
果を兼ねた透明なITOの上部電極106を70nm堆
積した。
First, SUS4 which has been thoroughly degreased and washed
Substrate made of 30BA (10 cm square, thickness 0.2 mm) 101
Was placed in a DC sputtering apparatus to deposit Ag to a thickness of 400 nm, and then ZnO was deposited to a thickness of 400 nm to form the lower electrode 102. The substrate 101 was taken out and placed in an RF plasma CVD film forming apparatus to deposit the n layer 103, the i layer 104, and the p layer 105 in this order. After that, put it in a resistance heating vapor deposition device,
Maintaining an internal pressure of 1 × 10 -4 Torr while introducing oxygen,
An alloy of In and Sn was vapor-deposited by resistance heating, and a transparent ITO upper electrode 106 also having an antireflection effect was deposited to a thickness of 70 nm.

【0038】次に、以下のようにしてバリヤ層107を
形成した。本実施例でバリヤ層はエポキシ樹脂バインダ
ーのカーボンペーストを用いた。該カーボンペーストの
比抵抗は、1000Ωcmであった。
Next, the barrier layer 107 was formed as follows. In this embodiment, the barrier layer is made of carbon paste of epoxy resin binder. The specific resistance of the carbon paste was 1000 Ωcm.

【0039】基板101をスクリーン印刷機に設置し、
幅100μm、長さ10cmのカーボンペーストからな
るバリヤ層107を間隔5mmで印刷した。次に、熱風
オーブンの温度を、120℃に保持し、基板101を投
入し、バリヤ層107の硬化を行った。
The substrate 101 is installed in the screen printing machine,
A barrier layer 107 made of a carbon paste having a width of 100 μm and a length of 10 cm was printed at intervals of 5 mm. Next, the temperature of the hot air oven was maintained at 120 ° C., the substrate 101 was put in, and the barrier layer 107 was cured.

【0040】次に、絶縁層112を以下のようにして形
成した。本実施例で絶縁層はエポキシ樹脂を用いた。基
板101をスクリーン印刷機に設置し、幅100μmの
絶縁層112をバリヤ層107の両端に印刷した。次
に、熱風オーブンの温度を、120℃に保持し、基板1
01を投入して絶縁層の硬化を行った。絶縁層112の
全光線透過率は80%であった。
Next, the insulating layer 112 was formed as follows. In this embodiment, the insulating layer is made of epoxy resin. The substrate 101 was placed in a screen printing machine, and an insulating layer 112 having a width of 100 μm was printed on both ends of the barrier layer 107. Next, the temperature of the hot air oven was maintained at 120 ° C., and the substrate 1
01 was added to cure the insulating layer. The total light transmittance of the insulating layer 112 was 80%.

【0041】その後、基板101をオーブンから取り出
して冷却後、基板101をスクリーン印刷機に設置し、
幅200μm長さ10cmの銀ペーストからなるグリッ
ド電極108をバリヤ層107に重ねて印刷した。印刷
後、基板101を前記オーブンに入れて160℃で30
分間保持し、銀ペーストをキュアした。さらに、幅5m
mの接着剤付き銅箔のバスバー109を接着し、図4に
示す10cm×10cm角のシングルセルを作製した。
After that, the substrate 101 was taken out of the oven and cooled, and then the substrate 101 was placed in a screen printing machine.
A grid electrode 108 made of a silver paste having a width of 200 μm and a length of 10 cm was overlaid on the barrier layer 107 and printed. After printing, the substrate 101 is placed in the oven at 160 ° C. for 30 minutes.
Hold for minutes to cure silver paste. Furthermore, width 5m
A copper foil bus bar 109 with an adhesive of m was adhered to produce a 10 cm × 10 cm square single cell shown in FIG.

【0042】次に、これら試料のエンカプシュレーショ
ンを以下のように行った。基板101の上下にEVAを
積層し、さらにその上下にフッ素樹脂フィルムETFE
(デュポン製 製品名テフゼル)を積層した後、真空ラ
ミネーターに投入して150℃で60分間保持し、真空
ラミネーションを行った。さらに、同様の方法で試料を
10枚作製した。
Next, encapsulation of these samples was performed as follows. EVA is laminated on the upper and lower sides of the substrate 101, and the fluororesin film ETFE is formed on and under the EVA.
After stacking (product name Tefzel manufactured by DuPont), it was put into a vacuum laminator and held at 150 ° C. for 60 minutes to carry out vacuum lamination. Further, ten samples were prepared by the same method.

【0043】得られた試料の初期特性を以下のようにし
て測定した。
The initial characteristics of the obtained sample were measured as follows.

【0044】まず、試料の暗状態での電圧電流特性を測
定し、原点付近の傾きからシャント抵抗を求めたとこ
ろ、30KΩcm2〜80KΩcm2と、シャントが無く
良好な特性であり、またばらつきも少なかった。
[0044] First, to measure the voltage-current characteristic in the dark state of the samples were determined inclination shunt resistance from the vicinity of the origin, and 30KΩcm 2 ~80KΩcm 2, a rather good characteristics shunt, also variation in small It was

【0045】次に、AM1.5グローバルの太陽光スペ
クトルで100mW/cm2の光量のSPIRE社製疑
似太陽光源(以下シミュレータと呼ぶ)を用いて太陽電
池特性を測定し、変換効率を求めたところ、5.8%±
0.5%と良好な特性でありばらつきも少なかった。
Next, the conversion efficiency was determined by measuring the solar cell characteristics using a pseudo solar light source (hereinafter referred to as a simulator) manufactured by SPIRE with a light amount of 100 mW / cm 2 in the AM1.5 global sunlight spectrum. 5.8% ±
The characteristic was as good as 0.5% and there was little variation.

【0046】これらの試料の信頼性試験を、日本工業規
格C8917の結晶系太陽電池モジュールの環境試験方
法及び耐久試験方法に定められた温湿度サイクル試験A
−2に基づいて行った。
The reliability test of these samples was conducted according to the temperature / humidity cycle test A defined in the environmental test method and durability test method of the crystalline solar cell module of Japanese Industrial Standard C8917.
-2.

【0047】まず、試料を温湿度が制御できる恒温恒湿
器に投入し、−40℃から+85℃(相対湿度85%)
に変化させるサイクル試験を10回繰り返し行った。次
に、試験終了後の試料を初期特性の測定と同様にシミュ
レータを用い太陽電池特性を測定したところ、初期変換
効率に対して平均で2%の低下であり有意な劣化は生じ
なかった。また、シャント抵抗を測定したところ平均で
約10%の減少で有意な劣化はなかった。
First, the sample is placed in a thermo-hygrostat whose temperature and humidity can be controlled, and from -40 ° C to + 85 ° C (85% relative humidity).
The cycle test of changing to 10 was repeated 10 times. Next, when the solar cell characteristics of the sample after the test were measured using a simulator in the same manner as the measurement of the initial characteristics, the average conversion efficiency was reduced by 2% and no significant deterioration occurred. When the shunt resistance was measured, there was no significant deterioration with an average decrease of about 10%.

【0048】本実施例の結果から本発明の太陽電池は歩
留まりが良く良好な特性で有り、信頼性も良いことがわ
かる。
From the results of this example, it can be seen that the solar cell of the present invention has good yield, good characteristics, and high reliability.

【0049】本実施例ではバリヤ層107としてエポキ
シバインダーのカーボンペーストを用いたが、In
23、SnO2、SbドープしたSnO2、ITO、Ti
2、CdO、ZnO等の粉体と高分子樹脂とからなる
ペ一ストを用いても同様の効果が得られ、また、絶縁層
としてエポキシ樹脂を用いたが、例えばアクリル樹脂、
アルキド樹脂、ウレタン樹脂、スチレン樹脂、ブチラー
ル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フ
ェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、ウレタ
ン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系
樹脂等でも同様の効果が得られることを確認した。
In this embodiment, a carbon paste of an epoxy binder is used as the barrier layer 107.
2 O 3 , SnO 2 , Sb-doped SnO 2 , ITO, Ti
The same effect can be obtained by using a paste composed of a powder of O 2 , CdO, ZnO or the like and a polymer resin, and an epoxy resin is used as the insulating layer.
Confirmed that similar effects can be obtained with alkyd resin, urethane resin, styrene resin, butyral resin, polyester resin, polycarbonate resin, phenol resin, melamine resin, alkyd resin, urethane resin, polyester resin, polyimide resin, fluorine resin, etc. did.

【0050】(比較例1)次に、比較のため、図7に示
すバリヤ層の無い従来の太陽電池200を実施例1とほ
ぼ同様にして以下のようにして作製した。
(Comparative Example 1) Next, for comparison, a conventional solar cell 200 having no barrier layer shown in FIG. 7 was manufactured in substantially the same manner as in Example 1 as follows.

【0051】実施例1と同様に基板201上に上部電極
206までを形成した。次に、実施例1と同様にしてグ
リッド電極208を印刷した。さらに接着剤付きの銅箔
のバスバー209を積層し、10cm×10cm角のシ
ングルセル200を10枚作製した。
Similar to Example 1, the upper electrode 206 was formed on the substrate 201. Next, the grid electrode 208 was printed in the same manner as in Example 1. Further, a copper foil bus bar 209 with an adhesive was laminated to produce 10 single cells 200 of 10 cm × 10 cm square.

【0052】次にこの試料のエンカプシュレーションを
実施例1と同様に行った。
Next, the encapsulation of this sample was performed in the same manner as in Example 1.

【0053】得られた試料の初期特性を実施例1と同様
の手順で測定したところ、変換効率は4.8%±2.5
%、シャント抵抗は0.5KΩcm2から50KΩcm2
であり、実施例1に比較してシャント抵抗が低く、この
ため変換効率は低く、ばらつきも大きかった。
When the initial characteristics of the obtained sample were measured by the same procedure as in Example 1, the conversion efficiency was 4.8% ± 2.5.
%, The shunt resistance is 0.5 KΩcm 2 to 50 KΩcm 2
The shunt resistance was lower than that of Example 1, and therefore the conversion efficiency was low and the variation was large.

【0054】次にこの試料の信頼性試験を実施例1と同
様に評価した。温湿度サイクル試験終了後の試料の太陽
電池特性を測定したところ初期値に対し平均で17%の
低下を示し、有意な劣化が起きていた。
Next, the reliability test of this sample was evaluated in the same manner as in Example 1. When the solar cell characteristics of the sample after the temperature / humidity cycle test were measured, the average value showed a decrease of 17% from the initial value, and significant deterioration occurred.

【0055】また、シャント抵抗を測定したところ平均
で1.3KΩcm2まで低下しており、信頼性試験後に
おいてシャントが発生していることがわかった。
When the shunt resistance was measured, the average resistance dropped to 1.3 KΩcm 2 , and it was found that a shunt was generated after the reliability test.

【0056】この試料のシャント部分は、以下のように
して確認した。まず、試料に1.5Vの逆バイアスを印
加した。この時シャント部分には電流が流れて発熱する
が正常な部分は逆バイアスなので電流が流れず発熱しな
い。この状態で試料表面を赤外線カメラで観察したとこ
ろ発熱部分が観察されグリッド電極208の下でシャン
トしていることがわかった。
The shunt portion of this sample was confirmed as follows. First, a reverse bias of 1.5 V was applied to the sample. At this time, current flows through the shunt portion to generate heat, but the normal portion does not generate heat due to the reverse bias because no current flows. When the surface of the sample was observed with an infrared camera in this state, a heat generating portion was observed and it was found that the sample electrode was shunted under the grid electrode 208.

【0057】以上の実施例1と比較例1とから本発明の
太陽電池ではバリヤ層107及び絶縁層110がグリッ
ド電極108の下部でのシャントを防ぐことにより、初
期効率が高く、信頼性が良好であることが分かった。
From the above-mentioned Example 1 and Comparative Example 1, in the solar cell of the present invention, the barrier layer 107 and the insulating layer 110 prevent shunting under the grid electrode 108, so that the initial efficiency is high and the reliability is good. It turned out that

【0058】(実施例2)次に、絶縁層110の材料及
び形成方法を種々変えた以外は実施例1と同様にして試
料を作製した。バリヤ層107としてはZnO、絶縁層
としてはSiO2を用いた。
Example 2 Next, a sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the material and forming method of the insulating layer 110 were changed. ZnO was used for the barrier layer 107 and SiO 2 was used for the insulating layer.

【0059】実施例1と同様に基板101上に上部電極
106までを形成した。次に、基板101をDCスパッ
タ装置に設置し、ZnOを5μm堆積してバリヤ層10
7を形成した。スパッタ時の酸素分圧の適正化により化
学量論比を調整してバリヤ層107の比抵抗を0.1Ω
cmとした。バリヤ層107の幅と長さは実施例1と同
様にした。次にSiO2をスパッタで堆積し絶縁層11
2を形成した。絶縁層112の全光線透過率は90%で
あった。その後、実施例1と同様にしてグリッド電極1
08とバスバー109を積層し、図4に示す10cm×
10cm角のシングルセル100Bを10枚作製した。
Similar to Example 1, the upper electrode 106 was formed on the substrate 101. Next, the substrate 101 is placed in a DC sputtering apparatus, ZnO is deposited to a thickness of 5 μm, and the barrier layer 10 is formed.
Formed 7. The stoichiometric ratio is adjusted by optimizing the oxygen partial pressure during sputtering to adjust the specific resistance of the barrier layer 107 to 0.1Ω.
cm. The width and length of the barrier layer 107 were the same as in Example 1. Next, SiO 2 is deposited by sputtering to form the insulating layer 11
Formed 2. The total light transmittance of the insulating layer 112 was 90%. Then, in the same manner as in Example 1, the grid electrode 1
08 and bus bar 109 are laminated, and 10 cm × shown in FIG.
Ten 10 cm square single cells 100B were produced.

【0060】次にこの試料のエンカプシュレーションを
実施例1と同様に行った。
Next, the encapsulation of this sample was performed in the same manner as in Example 1.

【0061】得られた試料の初期特性を実施例1と同様
の手順で測定したところ、6.3%±0.2%であり、
シャント抵抗は50KΩcm2〜70KΩcm2と良好な
特性でばらつきも少なかった。
When the initial characteristics of the obtained sample were measured by the same procedure as in Example 1, it was 6.3% ± 0.2%,
The shunt resistance was 50 KΩcm 2 to 70 KΩcm 2 with good characteristics and little variation.

【0062】次に、この試料の信頼性試験を実施例1と
同様にした。温湿度サイクル試験終了後の試料の太陽電
池特性を測定したところ初期値に対し平均で約1.5%
の低下であり有為な劣化はなかった。また、シャント抵
抗を測定したところほとんど変化していなかった。
Next, the reliability test of this sample was performed in the same manner as in Example 1. When the solar cell characteristics of the sample after the temperature and humidity cycle test were measured, it was about 1.5% on average with respect to the initial value.
There was no significant deterioration. In addition, when the shunt resistance was measured, there was almost no change.

【0063】本実施例の結果から本発明の構成の太陽電
池は歩留まりが良く、良好な特性で有り耐久性も良いこ
とがわかる。
From the results of this example, it is understood that the solar cell having the constitution of the present invention has a good yield, good characteristics and good durability.

【0064】本実施例ではバリヤ層107としてZnO
を用いたが、In23、SnO2、SbドープしたSn
2、ITO、TiO2、CdO等の薄膜を用いても同様
の効果が得られ、また、絶縁層112としては、SiO
2を用いたが、Al23,Si34等を用いても同様の
効果が得られることが確認されている。
In this embodiment, ZnO is used as the barrier layer 107.
However, In 2 O 3 , SnO 2 , and Sb-doped Sn were used.
The same effect can be obtained by using a thin film of O 2 , ITO, TiO 2 , CdO or the like, and the insulating layer 112 is made of SiO.
Although 2 was used, it has been confirmed that the same effect can be obtained by using Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or the like.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明により、即ち上部電極とグリッド
電極との間に前記グリッドよりも高抵抗なバリヤ層領域
と該バリヤ層領域を囲むように絶縁層を設けることによ
り、初期特性が良好で信頼性の高い太陽電池を提供する
ことが可能となる。
According to the present invention, that is, by providing a barrier layer region having a higher resistance than the grid between the upper electrode and the grid electrode and an insulating layer surrounding the barrier layer region, good initial characteristics can be obtained. It is possible to provide a highly reliable solar cell.

【0066】また、請求項2の発明により、光電変換効
率並びに信頼性が一層向上した太陽電池が得ることがで
きる。さらに、請求項3の発明により、初期特性を更に
良好な太陽電池を得ることができる。
According to the second aspect of the invention, a solar cell having further improved photoelectric conversion efficiency and reliability can be obtained. Further, according to the invention of claim 3, it is possible to obtain a solar cell having further excellent initial characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の太陽電池の構成を模式的に示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a solar cell of the present invention.

【図2】本発明の太陽電池のバリヤ層、グリッド電極、
絶縁層の構成例を模式的に示す平面図である。
FIG. 2 shows a barrier layer of the solar cell of the present invention, a grid electrode,
It is a top view which shows the structural example of an insulating layer typically.

【図3】本発明の太陽電池のバリヤ層、グリッド電極、
絶縁層の他の構成例を模式的に示す平面図である。
FIG. 3 is a barrier layer of the solar cell of the present invention, a grid electrode,
It is a top view which shows the other structural example of an insulating layer typically.

【図4】本発明のシングル型太陽電池の構成を模式的に
示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a single solar cell of the present invention.

【図5】本発明のトリプル型太陽電池の構成を模式的に
示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a triple solar cell of the present invention.

【図6】本発明の太陽電池の構成を模式的に示す平面図
である。
FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of the solar cell of the present invention.

【図7】従来の太陽電池の構成を模式的に示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing a configuration of a conventional solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,200 太陽電池本体 101,201 基板 102,112,122,202 下部電極 103,113,123,203 n層 104,114,124,204 i層 105,115,125,205 p層 106,116,126,206 上部電極 107,117,127 バリヤ層領域 108,118,128,208 グリッド電極 109,119,129 バスバー 110 取り出し電極 111 欠陥部分 112 絶縁層。 100,200 Solar cell main body 101,201 Substrate 102,112,122,202 Lower electrode 103,113,123,203 n layer 104,114,124,204 i layer 105,115,125,205 p layer 106,116, 126,206 Upper electrode 107,117,127 Barrier layer region 108,118,128,208 Grid electrode 109,119,129 Bus bar 110 Extraction electrode 111 Defective part 112 Insulating layer.

フロントページの続き (72)発明者 横山 優子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Yuko Yokoyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一対のpin半導体接合また
はpn半導体接合を有する半導体層と、該半導体層の光
入射側に形成された透明な上部電極と、該上部電極上に
形成されたグリッド電極とからなる太陽電池において、
前記上部電極と前記グリッド電極との間に、前記グリッ
ドよりも高抵抗なバリヤ層領域と該バリヤ層領域を囲む
ように絶縁層領域とを設けたことを特徴とする太陽電
池。
1. A semiconductor layer having at least a pair of a pin semiconductor junction or a pn semiconductor junction, a transparent upper electrode formed on a light incident side of the semiconductor layer, and a grid electrode formed on the upper electrode. In the solar cell
A solar cell, wherein a barrier layer region having a higher resistance than the grid and an insulating layer region surrounding the barrier layer region are provided between the upper electrode and the grid electrode.
【請求項2】 前記バリヤ層の比抵抗値は、0.1〜1
000Ω・cmであることを特徴とする請求項1に記載
の太陽電池。
2. The specific resistance value of the barrier layer is 0.1 to 1
The solar cell according to claim 1, wherein the solar cell has a resistance of 000 Ω · cm.
【請求項3】 前記絶縁層の全光線透過率は、50%〜
90%であることを特徴とする請求項1または2に記載
の太陽電池。
3. The total light transmittance of the insulating layer is from 50% to
It is 90%, The solar cell of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009616A (en) * 2009-06-29 2011-01-13 Sanyo Electric Co Ltd Solar cell

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