JPH11145501A - Photosensor - Google Patents

Photosensor

Info

Publication number
JPH11145501A
JPH11145501A JP9325188A JP32518897A JPH11145501A JP H11145501 A JPH11145501 A JP H11145501A JP 9325188 A JP9325188 A JP 9325188A JP 32518897 A JP32518897 A JP 32518897A JP H11145501 A JPH11145501 A JP H11145501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
organic polymer
polymer material
semiconductor layer
conductive layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9325188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Yajima
孝博 矢島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP9325188A priority Critical patent/JPH11145501A/en
Publication of JPH11145501A publication Critical patent/JPH11145501A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the shunt current of a photosensor, and to improve photovoltaic characteristics by filling a pin hole existing in a power generation layer with a specific organic high-molecular material, regarding the photosensor with the power generation layer composed of an non-single crystal material. SOLUTION: In a photosensor with a power generation layer, in which a first conductive layer 103 constituted of a non-single crystal material, a substantially intrinsic semiconductor layer 104 configured of the non-single crystal material and a second conductive layer 105 constituted of the non-single crystal material are laminated in this order, the power generation layer is coated with an organic high-molecular layer, which has a resistance higher than the semiconductor layer, to which majority carriers in the second conductive layer can be moved and which consists of an organic high-molecular material, and pin holes 108, 109, 110 existing, while penetrating through to the power generation layer in the power generation layer are filled with the organic high-molecular material.

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、シャント電流が小さく
優れた光起電力特性を有する光起電力素子に関する。よ
り詳しくは、本発明は、非単結晶材料からなる発電層を
有する光起電力素子であって、該発電層中に存在するピ
ンホールが有機高分子材料で充填された光起電力素子に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device having a small shunt current and excellent photovoltaic characteristics. More specifically, the present invention relates to a photovoltaic device having a power generation layer made of a non-single-crystal material, wherein a pinhole present in the power generation layer is filled with an organic polymer material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、数多くの非単結晶系の光起電力素
子が提案されている。そうした非単結晶系の光起電力素
子は、一般に、つぎのようにして製造される。すなわ
ち、導電性基板上にZnO,Agなどからなる裏面反射
層(下部電極)を形成し、該裏面反射層上に例えば、ア
モルファスシリコンなどの非単結晶材料で構成されたp
in接合などの半導体接合を有する半導体層(発電層)
を形成し、該半導体層上にITO,SnO2などの透明
導電性酸化物からなる光入射側電極(上部電極)を形成
して光起電力素子を得る。このようにして製造される非
単結晶系光起電力素子、特にアモルファスシリコン光起
電力素子においては、当該光起電力素子の製造における
成膜時、ゴミなどによりその半導体層にピンホールなど
の欠陥が生じ、半導体層中に生じたそうした欠陥はシャ
ントやショートの原因となり、当該光起電力素子の変換
効率を低下させることが知られている。すなわち、光起
電力素子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、下部電極と上部電極とが直接接触
したり、あるいは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ると、光によって発
生した電流が上部電極を平行に流れてシャントまたはシ
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
流を損失してしまう。このような電流損失があると光起
電力素子の開放電圧が下がることになる。
2. Description of the Related Art Numerous non-single-crystal photovoltaic devices have been proposed. Such a non-single-crystal type photovoltaic element is generally manufactured as follows. That is, a back reflection layer (lower electrode) made of ZnO, Ag, or the like is formed on a conductive substrate, and a p-layer made of a non-single-crystal material such as amorphous silicon is formed on the back reflection layer.
Semiconductor layer having semiconductor junction such as in-junction (power generation layer)
Is formed, and a light incident side electrode (upper electrode) made of a transparent conductive oxide such as ITO or SnO 2 is formed on the semiconductor layer to obtain a photovoltaic element. In a non-single-crystal based photovoltaic device manufactured in this manner, particularly an amorphous silicon photovoltaic device, defects such as pinholes are formed in the semiconductor layer by dust or the like during film formation in the manufacturing of the photovoltaic device. It is known that such defects generated in the semiconductor layer cause shunts and short circuits, and lower the conversion efficiency of the photovoltaic element. In other words, the semiconductor between the lower electrode and the upper electrode of the photovoltaic element is lost due to the pinhole, and the lower electrode and the upper electrode are in direct contact with each other or have a low resistance even if the semiconductor layer is not completely lost. When a shunt or short circuit occurs, a current generated by light flows in parallel through the upper electrode and flows into a low-resistance portion of the shunt or short section, so that the generated current is lost. With such a current loss, the open-circuit voltage of the photovoltaic element decreases.

【0003】上述したように、シャントまたはショート
部が生じている場合には、その場所の上部電極を除去す
るかまたは絶縁化することにより、電流損失を小さくす
ることが実施されてきた。シャントまたはショート部の
上部電極を選択的に除去する方法として、例えば、米国
特許第4,729,970号明細書に開示されているよ
うに、AlCl2,ZnCl2,SnCl2,SnCl4
TiCl4などのルイス酸の溶液中に光起電力素子と対
向電極とを浸漬し、電圧を印加して上部電極である透明
導電性酸化物の化学量論比を変えることによって高抵抗
にするパッシベーション法がある。また、欠陥部分のみ
を選択的に絶縁する方法として、例えば、米国特許第
4,197,141号明細書に開示されているように、
多結晶光起電力素子を電解質溶液中に浸漬し、電界を印
加して、多結晶の結晶粒界や格子不整合に基づく欠陥部
分を酸化したり、あるいは、欠陥部分に絶縁物を堆積し
たりあるいは欠陥部分をエッチングする方法がある。こ
れらの他、特公昭62−4869号公報に開示されてい
るように、非晶質薄膜上に感光性絶縁物を塗布するとと
もにピンホール部分に感光性絶縁物を充填し、透光性基
板側から光を照射して前記ピンホール内の感光性絶縁物
のみを固化させ、前記非晶質薄膜上の感光性絶縁物を取
り除く方法がある。
[0003] As described above, when a shunt or a short has occurred, it has been practiced to reduce the current loss by removing or insulating the upper electrode at that location. As a method of selectively removing the upper electrode of the shunt or short portion, for example, as disclosed in US Pat. No. 4,729,970, AlCl 2 , ZnCl 2 , SnCl 2 , SnCl 4 ,
Passivation for immersing the photovoltaic element and the counter electrode in a solution of a Lewis acid such as TiCl 4 and applying a voltage to change the stoichiometric ratio of the transparent conductive oxide as the upper electrode to increase the passivation. There is a law. As a method of selectively insulating only a defective portion, for example, as disclosed in US Pat. No. 4,197,141,
The polycrystalline photovoltaic element is immersed in an electrolyte solution, and an electric field is applied to oxidize a defective portion based on the crystal grain boundary or lattice mismatch of the polycrystal or to deposit an insulator on the defective portion. Alternatively, there is a method of etching a defective portion. In addition to these, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-4869, a photosensitive insulator is applied on an amorphous thin film, and a pinhole portion is filled with the photosensitive insulator, so that a light-transmitting substrate side is formed. There is a method in which only the photosensitive insulator in the pinhole is solidified by irradiating light, and the photosensitive insulator on the amorphous thin film is removed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した方法のいずれ
にあっても、複雑な処理工程を必要とし、そのための装
置は大掛りなものになるといった問題がある。また、こ
うしたことから得られる光起電力素子はコスト高になっ
てしまうという問題もある。本発明の目的は、従来技術
におけるような複雑な処理工程を介することなくまた大
掛りな装置を使用することなくして比較的低コストで製
造することができる良好な特性を有する光起電力素子を
提供することにある。
However, any of the above-mentioned methods requires a complicated processing step, and has a problem that the apparatus for the processing is large-scale. In addition, there is a problem that the cost of the photovoltaic element obtained from the above is high. An object of the present invention is to provide a photovoltaic device having good characteristics that can be manufactured at relatively low cost without using complicated processing steps as in the prior art and without using large-scale equipment. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】従来技術における上述し
た問題点を解決し、上記目的を達成する本発明の光起電
力素子は、非単結晶材料で構成された第1の導電層、非
単結晶材料で構成された実質的に真性な半導体層および
非単結晶材料で構成された第2の導電層がこの順序で基
板上の導電性表面上に積層されてなる発電層上に、前記
半導体層より高抵抗であり且つ前記第2の導電層におけ
る多数キャリアが移動可能な有機高分子材料を塗布する
とともに前記発電層中に該層を貫通して存在するピンホ
ールに該有機高分子材料を充填し、前記発電層上に塗布
した前記高分子材料上に透明導電膜を堆積したことを特
徴とする。
A photovoltaic device according to the present invention, which solves the above-mentioned problems in the prior art and achieves the above object, comprises a first conductive layer made of a non-single-crystal material, A semiconductor layer formed of a crystalline material and a second conductive layer formed of a non-single-crystal material are stacked in this order on a conductive surface on a substrate; An organic polymer material having a higher resistance than that of the second conductive layer and capable of moving majority carriers in the second conductive layer, and applying the organic polymer material to a pinhole existing through the layer in the power generation layer. A transparent conductive film is deposited on the polymer material filled and applied on the power generation layer.

【0006】[0006]

【実施態様例】図1は、本発明の光起電力素子の代表例
の模式的断面図である。図1において、101は導電性
基板を示し、102は基板101上に形成された半導体
層(発電層)を示す。半導体層102は、第1の導電層
103、実質的に真性な半導体層(i型半導体層)10
4および第2の導電層105がこの順序で積層されてな
るものである。106は、半導体層102の第2の導電
層105上に塗布形成された有機高分子材料からなる有
機高分子層を示す。107は、有機高分子層106上に
形成された上部電極としての透明電極を示す。108,
109および110は、それぞれピンホールを示す。な
お、ピンホール108は、第2の導電層105を貫通し
てi型半導体層104との界面近傍まで達しているもの
であり、ピンホール109は、第2の導電層105およ
びi型半導体層104を貫通してi型半導体層104と
第1の導電層103との界面近傍まで達しているもので
あり、ピンホール110は、第2の導電層105、i型
半導体層104および第1の導電層103を貫通して第
1の導電層103と導電性基板101との界面近傍まで
達しているものである。これらのピンホール108,1
09および110は、有機高分子層106の有機高分子
材料により充填されている。図1に示す光起電力素子
は、基板101と反対側から光入射する形態のものであ
る。図2は、本発明の光起電力素子の他の例の模式的断
面図である。図2に示す光起電力素子は、図1に示す光
起電力素子において、基板と第1の導電層との間に透光
性導電膜が設けられている以外は、図1に示す光起電力
素子と同様の構成である。以下、本発明の光起電力素子
の各構成要素について、図1を用いて説明する。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a typical example of a photovoltaic device according to the present invention. In FIG. 1, 101 indicates a conductive substrate, and 102 indicates a semiconductor layer (power generation layer) formed on the substrate 101. The semiconductor layer 102 includes a first conductive layer 103, a substantially intrinsic semiconductor layer (i-type semiconductor layer) 10
4 and the second conductive layer 105 are laminated in this order. Reference numeral 106 denotes an organic polymer layer formed of an organic polymer material and formed on the second conductive layer 105 of the semiconductor layer 102. Reference numeral 107 denotes a transparent electrode as an upper electrode formed on the organic polymer layer 106. 108,
Reference numerals 109 and 110 indicate pinholes, respectively. Note that the pinhole 108 penetrates through the second conductive layer 105 and reaches the vicinity of the interface with the i-type semiconductor layer 104, and the pinhole 109 includes the second conductive layer 105 and the i-type semiconductor layer 104. The pinhole 110 penetrates the first conductive layer 103 and reaches the vicinity of the interface between the i-type semiconductor layer 104 and the first conductive layer 103. It reaches the vicinity of the interface between the first conductive layer 103 and the conductive substrate 101 through the conductive layer 103. These pinholes 108, 1
09 and 110 are filled with the organic polymer material of the organic polymer layer 106. The photovoltaic element shown in FIG. 1 has a form in which light enters from the side opposite to the substrate 101. FIG. 2 is a schematic sectional view of another example of the photovoltaic device of the present invention. The photovoltaic element shown in FIG. 2 is the same as the photovoltaic element shown in FIG. 1 except that a light-transmitting conductive film is provided between the substrate and the first conductive layer. It has the same configuration as the power element. Hereinafter, each component of the photovoltaic element of the present invention will be described with reference to FIG.

【0007】[0007]

【基板】基板101は導電性のものであっても、また電
気絶縁性のものであってもよい。さらには、それらは透
光性のものであっても、また非透光性のものであっても
よい。101が、金属などの電気導電性のものである場
合には、直接電流取り出し用の電極(下部電極)を兼ね
ることができる。基板101が合成樹脂などの電気絶縁
性のものである場合には、半導体層102の形成される
側の表面に金属単体または合金、および透光性導電性酸
化物による電流取り出し用の電極(下部電極)を作製し
ておくことが望ましい。基板101が金属などの非透光
性のものである場合、長波長光の基板表面上での反射率
を向上させるための反射性導電層を該基板上に形成する
ことが好ましい。また、基板材質と半導体層との間での
構成元素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層と
するなどの目的で、反射性導電層としての金属層などを
前記基板上の半導体層が形成される側に設けることが好
ましい。また、基板101が比較的透明であって、該基
板の側から光入射を行う構成の光起電力素子とする場合
には、透光性導電性酸化物や金属などからなる導電層を
該基板上に形成しておくことが望ましい。基板101の
表面性としては、いわゆる平滑面であっても、微小の凹
凸を有する面であってもよい。
[Substrate] The substrate 101 may be conductive or electrically insulating. Furthermore, they may be translucent or non-translucent. When the electrode 101 is an electrically conductive material such as a metal, the electrode 101 can also serve as an electrode (lower electrode) for directly extracting a current. When the substrate 101 is an electrically insulating material such as a synthetic resin, the surface on the side on which the semiconductor layer 102 is formed is formed of a single metal or an alloy, and a current extracting electrode (lower portion) made of a light-transmitting conductive oxide. It is desirable to prepare electrodes. When the substrate 101 is a non-light-transmitting material such as a metal, it is preferable to form a reflective conductive layer on the substrate for improving the reflectance of long-wavelength light on the substrate surface. Further, for the purpose of preventing mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the semiconductor layer or as a buffer layer for preventing short circuit, a metal layer or the like as a reflective conductive layer is formed on the semiconductor layer on the substrate. Is preferably provided on the side where is formed. In the case where the substrate 101 is relatively transparent and a photovoltaic element having a structure in which light enters from the side of the substrate is used, a conductive layer made of a light-transmitting conductive oxide or a metal is used as the substrate. It is desirable to form it above. The surface of the substrate 101 may be a so-called smooth surface or a surface having minute irregularities.

【0008】[0008]

【半導体層(発電層)】半導体層102は、シリコン系
材料の非晶質(いわゆる微結晶も含まれる)から多結晶
までの非単結晶材料で構成される。半導体層102は、
蒸着法、スパッタ法、高周波プラズマCVD法、マイク
ロ波CVD法、ECRCVD法、熱CVD法、光CVD
法など公知の成膜方法で形成することができる。これら
の成膜方法の中、原料ガスをプラズマで分解し、基板上
に成膜するプラズマCVD法が好んで用いられる。プラ
ズマCVD法の場合は、例えば、SiH4やSiH6と、
2やHeなどとの混合ガスをプラズマで分解し、i型
のシリコン系非単結晶半導体層104を形成することが
できる。第1の導電層103は、n型またはp型のシリ
コン系非単結晶材料で構成される。また、第2の導電層
105は、p型またはn型のシリコン系非単結晶材料で
構成される。こうしたn型またはp型の導電層(すなわ
ち、n型またはp型の半導体層)は、n型またはp型の
価電子制御剤で価電子制御されたシリコン系非単結晶材
料で構成される。n型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。該V族の元素
としては、P,N,As,Sbが挙げられる。V族の元
素を含む化合物の好ましい例としては、PH3などが挙
げられる。p型の価電子制御剤としては周期律表第II
I族の元素を含む化合物が用いられる。該III族の元
素としては、B,Al,Ga,Inなどが挙げられる。
第III族の元素を含む化合物の好ましい例としては、
BF3,B26などが挙げられる。第1の導電層103
および第2の導電層105は、前記i型の半導体層10
4の場合と同様、プラズマCVD法で形成することがで
きる。すなわち、例えば、SiH4またはSi26,H2
またはHeおよびV族元素を含む化合物(PH3など)
またはIII族元素を含む化合物(BF3,B26
ど)からなる混合ガスをプラズマ分解することにより形
成することができる。半導体層102(発電層)のシャ
ント抵抗は理想的には無限大であるが、一般的には10
KΩcm2程度であり、この程度のシャント抵抗であれ
ば光起電力素子の変換効率には影響がない。しかしなが
ら、欠陥によるシャントやショートが存在し、1KΩc
2未満になると光電変換効率は著しく低下する。
[Semiconductor Layer (Power Generation Layer)] The semiconductor layer 102 is formed of a non-single-crystal material of silicon-based material ranging from amorphous (including so-called microcrystal) to polycrystal. The semiconductor layer 102
Evaporation method, sputtering method, high frequency plasma CVD method, microwave CVD method, ECRCVD method, thermal CVD method, optical CVD
It can be formed by a known film formation method such as a method. Among these film forming methods, a plasma CVD method in which a source gas is decomposed by plasma to form a film on a substrate is preferably used. In the case of the plasma CVD method, for example, SiH 4 or SiH 6 ,
A gas mixture of H 2 , He, or the like is decomposed by plasma, so that the i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 104 can be formed. The first conductive layer 103 is formed using an n-type or p-type silicon-based non-single-crystal material. Further, the second conductive layer 105 is formed using a p-type or n-type silicon-based non-single-crystal material. Such an n-type or p-type conductive layer (that is, an n-type or p-type semiconductor layer) is made of a silicon-based non-single-crystal material whose valence is controlled by an n-type or p-type valence electron controlling agent. As the n-type valence electron controlling agent, a compound containing an element of Group V of the periodic table is used. Examples of the group V element include P, N, As, and Sb. Preferred examples of compounds containing an element of group V, and a PH 3. As the p-type valence electron controlling agent, the periodic table II
A compound containing a Group I element is used. Examples of the group III element include B, Al, Ga, In and the like.
Preferred examples of the compound containing a Group III element include:
BF 3 , B 2 H 6 and the like. First conductive layer 103
And the second conductive layer 105 is formed of the i-type semiconductor layer 10.
4, it can be formed by a plasma CVD method. That is, for example, SiH 4 or Si 2 H 6 , H 2
Or compounds containing He and V group elements (such as PH 3)
Alternatively, it can be formed by subjecting a mixed gas composed of a compound containing a group III element (BF 3 , B 2 H 6, etc.) to plasma decomposition. The shunt resistance of the semiconductor layer 102 (power generation layer) is ideally infinite, but is generally infinite.
It is about KΩcm 2 , and a shunt resistance of this level does not affect the conversion efficiency of the photovoltaic element. However, shunts and shorts due to defects exist, and 1KΩc
When it is less than m 2, the photoelectric conversion efficiency is significantly reduced.

【0009】[0009]

【有機高分子層(有機高分子材料)】有機高分子層10
6には、第2の導電層105がp型半導体層である場合
には、多数キャリアである正孔のドリフト移動度が高い
正孔輸送型の有機高分子材料を用いる。また、第2の導
電層105がn型半導体層である場合には、多数キャリ
アである電子のドリフト移動度が高い有機高分子材料を
用いる。正孔輸送型の有機高分子材料としては、例え
ば、ポリエステルやポリスチレン、ポリカーボネートな
どの樹脂に、ヒドラゾン化合物などの低分子化合物を分
散した分子分散系高分子材料;そうした低分子化合物を
含まなくても正孔が移動できる、ポリビニルカルバゾー
ルなどの炭素原子を主鎖とした炭素系高分子材料;それ
らに前記低分子化合物を混ぜたもの;及び珪素原子を主
鎖とし、脂肪族や芳香族などの有機置換基を側鎖として
構成される有機ポリシランなどの珪素系高分子材料を好
ましいものとして挙げることができる。しかしこれらに
限定されるものではない。電子輸送型の有機高分子材料
としては、例えば、ポリエステルやポリスチレン、ポリ
カーボネートなどの樹脂に、トリニトロフルオレノン化
合物などの低分子化合物を分散した分子分散樹脂系材料
を好ましいものとして挙げることができる。しかしこれ
らに限定されるものではない。有機高分子層106は、
それが図1に示すように光入射側に設けられる場合は、
透光性であることが望ましい。有機高分子層106の膜
厚は、半導体層102(発電層)中に存在するピンホー
ル(108,109,110)を充填できるだけの厚さ
があればよく、ピンホールのない部分の厚さは半導体層
102(発電層)より薄いことが望ましいが、100n
m以下が好ましい。上記有機高分子材料のドリフト移動
度はなるべく高いことが望ましいが、1×10-7cm2
/Vsec以上のものが好ましい。上記有機高分子材料
のキャリア寿命は長いほうが望ましいが、1×10-3
ec以上のものが好ましい。
[Organic polymer layer (organic polymer material)] Organic polymer layer 10
For 6, when the second conductive layer 105 is a p-type semiconductor layer, a hole transport type organic polymer material having a high drift mobility of holes as majority carriers is used. In the case where the second conductive layer 105 is an n-type semiconductor layer, an organic polymer material having a high drift mobility of electrons serving as majority carriers is used. Examples of the hole transport type organic polymer material include, for example, a molecular dispersion polymer material in which a low molecular compound such as a hydrazone compound is dispersed in a resin such as polyester, polystyrene, or polycarbonate; A carbon-based polymer material having a carbon-based main chain, such as polyvinylcarbazole, capable of transferring holes; a mixture of the above low-molecular compounds; and an organic compound such as an aliphatic or aromatic compound having a silicon atom as a main chain. Preferred examples include silicon-based polymer materials such as organic polysilanes having a substituent as a side chain. However, it is not limited to these. Preferred examples of the electron transport type organic polymer material include a molecularly dispersed resin material in which a low molecular compound such as a trinitrofluorenone compound is dispersed in a resin such as polyester, polystyrene, or polycarbonate. However, it is not limited to these. The organic polymer layer 106
When it is provided on the light incident side as shown in FIG. 1,
Desirably, it is translucent. The thickness of the organic polymer layer 106 only needs to be enough to fill the pinholes (108, 109, 110) existing in the semiconductor layer 102 (power generation layer). It is desirable to be thinner than the semiconductor layer 102 (power generation layer).
m or less is preferable. It is desirable that the drift mobility of the organic polymer material be as high as possible, but 1 × 10 −7 cm 2
/ Vsec or more is preferable. It is desirable that the organic polymer material has a long carrier life, but 1 × 10 −3 s
ec or more are preferred.

【0010】[0010]

【上部電極(透明電極)】上部電極107は、半導体層
102(発電層)で発生した光起電力を取り出すための
電極であり、上述した下部電極と対をなすものである。
この上部電極は導電性酸化物で構成された透光性のもの
であっても、金属で構成された遮光性のものであっても
よいが、図1に示すように光入射側にあるときは透光性
であることが必要である。
[Upper Electrode (Transparent Electrode)] The upper electrode 107 is an electrode for extracting photovoltaic power generated in the semiconductor layer 102 (power generation layer), and forms a pair with the above-described lower electrode.
The upper electrode may be a light-transmitting material made of a conductive oxide or a light-shielding material made of a metal, but when it is on the light incident side as shown in FIG. Must be translucent.

【0011】[0011]

【集電電極】図1には示してないが、上部電極107上
には、一般に、図5に示すように、集電電極としてのグ
リッド電極が設けられる。図5において、501はグリ
ッド電極を示し、502はバスバーを示す。グリッド電
極501は、半導体層102(発電層)で発生した起電
力を取り出すための集電電極である。このグリッド電極
501は、第1の導電層105あるいは上部電極107
のシート抵抗の大きさから好適な配置が決定されるが、
ほぼ串状に形成され、光の入射をできるだけ妨げないよ
うに設計される。該グリッド電極については、比抵抗が
低く光起電力素子(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、10-2Ωcm
10-5Ωcm である。グリッド電極501は、Ag,P
t,Cuなどの金属またはこれら金属の合金で形成する
ことができる。また、グリッド電極はCuで形成するこ
ともできる。この他、グリッド電極は、前記金属または
合金の粉末に、ポリマーからなるバインダーおよび該バ
インダーの溶剤を適度な比率で混合して得られる導電性
ペーストを用いて形成することができる。串状のグリッ
ド電極の形成は、マスクパターンを用いたスパッタリン
グ、抵抗加熱またはCVD蒸着方法;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C
VDにより直接グリッド電極パターンを形成する方法;
またはグリッド電極パターンのネガパターンのマスクを
形成した後にメッキにより形成する方法により行うこと
ができる。この他、上述した導電性ペーストを印刷して
形成する方法により行うことができる。グリッド電極を
導電性ペーストを印刷して形成する方法においては、該
印刷をスクリーン印刷法により行う場合、グリッド電極
の形成を生産性よく行える。当該スクリーン印刷法は、
ナイロンやステンレスでできた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、電極幅としては、最
小で50μm程度とすることができる。印刷機として
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
るためと溶剤を揮発させるために乾燥炉で加熱する。バ
スバー502は、グリッド電極501を流れる電流をさ
らに一端に集めるための電極である。該バスバーは、A
G,Pt,Cuなどの金属、これら金属の合金、あるい
はCで構成することができる。バスバー502の形態と
しては、ワイヤー状や箔状のものを張り付けてもよい
が、上記グリッド電極501と同様の導電性ペーストを
用いてもよい。箔状のものとしては例えば銅箔や、ある
いは銅箔にスズメッキしたものでもよく、場合によって
は接着剤付きのものが用いられる。
[Current collecting electrode] Although not shown in FIG.
In general, as shown in FIG.
A lid electrode is provided. In FIG. 5, reference numeral 501 denotes a grid.
And a bus bar 502. Grid electricity
The pole 501 is an electromotive force generated in the semiconductor layer 102 (power generation layer).
This is a current collecting electrode for extracting force. This grid electrode
501 denotes the first conductive layer 105 or the upper electrode 107
A suitable arrangement is determined from the magnitude of the sheet resistance of
It is almost skewered and does not obstruct the incidence of light as much as possible
Designed to be The specific resistance of the grid electrode is
Do not cause low series resistance of photovoltaic elements (solar cells)
Is required, and the desired specific resistance is 10-2Ωcm ~
10-FiveΩcm It is. The grid electrode 501 is made of Ag, P
Formed from metals such as t and Cu or alloys of these metals
be able to. Also, the grid electrode can be formed of Cu.
Can also be. In addition, the grid electrode is made of the metal or
A binder made of a polymer and the binder are added to the alloy powder.
Conductivity obtained by mixing the solvent of the inder at an appropriate ratio
It can be formed using a paste. Skewered grip
The formation of the gate electrode is performed by sputtering using a mask pattern.
Resistance, heating or CVD deposition method;
Method of patterning by etching after contacting;
A method of directly forming a grid electrode pattern by VD;
Or use a negative electrode mask for the grid electrode pattern.
What to do by forming after plating
Can be. In addition, printing the conductive paste described above
It can be performed by a forming method. Grid electrode
In the method of printing and forming a conductive paste,
When printing by screen printing, grid electrode
Can be formed with high productivity. The screen printing method,
Desired putter on mesh made of nylon or stainless steel
Conductive paste using a screen
It is used as a printing ink.
It can be as small as about 50 μm. As a printing machine
A commercially available screen printing machine is suitably used. School
Lean-printed conductive paste crosslinks the binder
And in a drying oven to evaporate the solvent. Ba
Subbar 502 controls the current flowing through grid electrode 501.
It is an electrode for collecting at one end. The busbar is A
Metals such as G, Pt, Cu, alloys of these metals, or
Can be composed of C. The form of the bus bar 502
Then, wire or foil may be attached
However, the same conductive paste as the grid electrode 501 is used.
May be used. For example, copper foil or
Or tin-plated copper foil.
Is used with an adhesive.

【0012】以上述べたようにして作製される光起電力
素子(太陽電池)は、それを屋外で使用する場合、耐候
性をよく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。該エンカ
プシュレーションを行う際に使用するエンカプシュレー
ション用材料、具体的には接着層については、光起電力
素子(太陽電池)との接着性、耐候性、緩衝効果の点で
EVA(エチレン−ビニルアセテートコポリマー)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(デュポン社製 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
社製 テフゼルなど)、ポリフッ化ビニル(デュポン社
製 テドラー等)、ポリクロロフルオロエチレンCTF
E(ダイキン工業製 ネオフロン)などが挙げられる。
これらの樹脂を光起電力素子(太陽電池)と共に積層す
るについては、例えば真空ラミネーターのような市販の
装置を用いて、真空中で加熱圧着することで行うことが
できる。
When the photovoltaic element (solar cell) manufactured as described above is used outdoors, encapsulation is performed by a known method in order to improve weather resistance and maintain mechanical strength. It is modularized. Regarding the encapsulation material used for the encapsulation, specifically, the adhesive layer, EVA (ethylene-ethylene) in terms of adhesion to a photovoltaic element (solar cell), weather resistance, and a buffer effect. Vinyl acetate copolymer) is preferably used. Further, in order to further improve moisture resistance and scratch resistance, a fluorine-based resin is laminated as a surface protective layer. Examples of the fluorine-based resin include a polymer TFE of tetrafluoroethylene (such as Teflon manufactured by DuPont), a copolymer ETFE of tetrafluoroethylene and ethylene (such as Tefzel manufactured by DuPont), and polyvinyl fluoride (manufactured by DuPont) Tedlar, etc.), polychlorofluoroethylene CTF
E (manufactured by Daikin Industries, Ltd.).
The lamination of these resins together with a photovoltaic element (solar cell) can be performed by using a commercially available device such as a vacuum laminator, for example, by thermocompression bonding in a vacuum.

【0013】以下、図1および図4を参照しながら、本
発明の作用効果について説明する。なお、図4は、本発
明の光起電力素子(太陽電池)のバンドモデル図であ
る。図4において、401は導電性基板、402は第1
の導電層、403はi型半導体層、404は第2の導電
層、405は有機高分子層(有機高分子材料)、406
は上部電極である。図4(a)は、実質的にピンホール
のない場合のバンドモデル図であり、図4(b)は、ピ
ンホールが第2の導電層を貫通して該導電層とi型層と
の界面近傍にまで達している場合(図1の108参照)
のバンドモデル図であり、図4(c)は、ピンホールが
第2の導電層およびi型層を貫通してi型層と第1の導
電層との界面近傍まで達している場合(図1の109参
照)のバンドモデル図であり、図4(d)は、ピンホー
ルが第2の導電層、i型層および第1の導電層を貫通し
て第1の導電層と導電性基板との界面近傍まで達してい
る場合(図1の110参照)のバンドモデル図である。
Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a band model diagram of the photovoltaic device (solar cell) of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 401 denotes a conductive substrate, and 402 denotes a first substrate.
403, an i-type semiconductor layer, 404, a second conductive layer, 405, an organic polymer layer (organic polymer material), 406
Is an upper electrode. FIG. 4A is a band model diagram in the case where there is substantially no pinhole, and FIG. 4B shows that the pinhole penetrates through the second conductive layer and that the conductive layer and the i-type layer are separated from each other. When reaching near the interface (see 108 in FIG. 1)
4C is a band model diagram. FIG. 4C shows a case where a pinhole penetrates the second conductive layer and the i-type layer and reaches near the interface between the i-type layer and the first conductive layer (FIG. FIG. 4D is a band model diagram of FIG. 1 and FIG. 4D is a band model diagram in which a pinhole penetrates through the second conductive layer, the i-type layer, and the first conductive layer to form the first conductive layer and the conductive substrate. FIG. 4 is a band model diagram when the area reaches the vicinity of the interface (see 110 in FIG. 1).

【0014】図4(a)の場合、半導体層(発電層)
(102)上に、有機高分子材料(106,405)を
塗布した部分では、i型層(104,403)で光生成
された正孔が第2導電層(105,404)を通過し
て、第2導電層における多数キャリアが移動可能な有機
高分子材料(106,405)を移動し、上部電極(1
07,406)で収集されるため、前記有機高分子材料
(106,405)は光起電力素子としての動作に影響
を与えない。図4(b)の場合、すなわち、半導体層
(発電層)(102)の一部としての第2導電層(10
5,404)が失われたピンホール108では、半導体
層(発電層)の膜厚が薄くなったことにより、その部分
に局所的に印加電界が強まり、ブレークスルーしやすく
なる。当該ピンホール108に有機高分子材料(10
6,405)が充填されると、印加電界が局所的に強ま
ることがなく、i型層(104,403)で光生成され
た正孔が有機高分子材料(106,405)を移動し、
上部電極(107,406)で収集され、発電に寄与す
る。図4(c)の場合、即ち半導体層(発電層)(10
2)の一部としての第2導電層(105,404)およ
びi型層(104,403)が失われたピンホール10
9には、第1導電層(103,402)のキャリアが多
く、上部電極(107,406)が直接接触することで
大きな短絡電流が流れる。当該ピンホール109に有機
高分子材料(106,405)が充填された場合、第1
導電層(103,402)のキャリアは、電子であるた
めに正孔輸送型である有機高分子材料(106,40
5)を貫通することができずに、ピンホールで生じるシ
ャント電流などによる電流損失を低減できる。図4
(d)に示す場合、すなわち半導体層(発電層)(10
2)の一部が全体として失われたピンホール110で
は、大きな短絡電流が流れ、シャント抵抗が著しく小さ
くなる。当該ピンホール110に有機高分子材料(10
6,405)を充填した部分においては、導電性基板
(101,401)と上部電極(107,406)との
間に有機高分子材料(106,405)が挟まれる構造
となる。導電性基板(101,401)あるいは上部電
極(107,406)から有機高分子材料(106,4
05)へのキャリア注入が十分に小さい場合(ショット
キー接合)は、短絡電流は小さいが、キャリア注入が十
分に大きい場合(オーミック接触)でも有機高分子材料
(106,405)の抵抗で制限された電流となる。よ
って有機高分子材料(106,405)がi型層(10
4,403)よりも高抵抗である場合は、ピンホール1
10に流れる短絡電流は小さくなる。
In the case of FIG. 4A, the semiconductor layer (power generation layer)
In the portion where (102) is coated with the organic polymer material (106, 405), holes generated by light in the i-type layer (104, 403) pass through the second conductive layer (105, 404). The organic polymer material (106, 405) in which majority carriers in the second conductive layer can move is moved, and the upper electrode (1) is moved.
07, 406), the organic polymer material (106, 405) does not affect the operation as a photovoltaic element. 4B, that is, the second conductive layer (10) as a part of the semiconductor layer (power generation layer) (102).
In the pinhole 108 in which (5,404) has been lost, the applied electric field is locally increased in that portion because the thickness of the semiconductor layer (power generation layer) is reduced, so that breakthrough is easily caused. An organic polymer material (10
6,405), the applied electric field does not locally increase, and the holes photo-generated in the i-type layer (104, 403) move through the organic polymer material (106, 405),
It is collected by the upper electrodes (107, 406) and contributes to power generation. In the case of FIG. 4C, that is, the semiconductor layer (power generation layer) (10
2) The pinhole 10 in which the second conductive layer (105, 404) and the i-type layer (104, 403) are lost as part of
9 has a large number of carriers in the first conductive layers (103, 402), and a large short-circuit current flows due to direct contact of the upper electrodes (107, 406). When the pinhole 109 is filled with the organic polymer material (106, 405), the first
Carriers of the conductive layers (103, 402) are electrons, so that the hole transport type organic polymer material (106, 40) is used.
5), the current loss due to a shunt current or the like generated in the pinhole can be reduced. FIG.
In the case shown in (d), namely, the semiconductor layer (power generation layer) (10
A large short-circuit current flows in the pinhole 110 in which part of 2) is lost as a whole, and the shunt resistance is significantly reduced. An organic polymer material (10
6,405), the organic polymer material (106, 405) is sandwiched between the conductive substrate (101, 401) and the upper electrode (107, 406). An organic polymer material (106, 4) is transferred from the conductive substrate (101, 401) or the upper electrode (107, 406).
05) is sufficiently small (Schottky junction), the short-circuit current is small, but even if the carrier injection is sufficiently large (ohmic contact), it is limited by the resistance of the organic polymer material (106, 405). Current. Therefore, the organic polymer material (106, 405) is made of the i-type layer (10
4,403), the pinhole 1
The short-circuit current flowing through 10 becomes small.

【0015】[0015]

【実施例】本発明を以下に示す実施例により更に具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定
されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0016】[0016]

【実施例1】本実施例においては、図1に示す構成の光
起電力素子(太陽電池)を作製した。ステンレス基板1
01上に、不図示のプラズマCVD装置を用いて、n型
a−Si:H膜からなる膜厚100Åの第1の導電層1
03、i型a−Si:H膜からなる膜厚1200Åのi
型層104、p型a−Si:H膜からなる膜厚100Å
の第2の導電層105を積層し半導体層102(発電
層)を形成した。得られたものをプラズマCVD装置か
ら取り出し、その第2の導電層105上に、ポリカーボ
ネート樹脂とヒドラゾン化合物[4−(ジエチルアミ
ノ)ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン]を重量分
散比1:1で混合し、ジオキサンに溶かし、超音波分散
処理して得られた有機高分子材料を有機高分子層106
として浸漬塗工法により塗布した。膜厚は、引き上げ速
度、溶液温度、溶液濃度で制御し、ピンホールでない部
分における膜厚が100±50Åとなるようにした。こ
のときピンホール108,109および110は有機高
分子材料106により充填された。塗布後、真空中で1
50℃、15分間乾燥させた。このように、半導体層1
02(発電層)上に塗布された有機高分子材料からなる
有機高分子層106上に、膜厚870ÅのITO(In
23+SnO2)膜を真空蒸着し、上部電極107とし
た。かくして得られた素子を、図示しないスクリーン印
刷機に設置し、図5に示すように、幅100μm長さ8
cmのグリッド電極(501、図5参照)を間隔1cm
で印刷した。このとき導電性ペーストは、Agフィラー
70重量部、ポリエステルバインダー30重量部、溶剤
として酢酸エチルを20重量部からなる組成のものを用
いた。印刷後、得られたものをオーブンに入れて150
℃で30分間保持し、導電性ペーストをキュアした。つ
いで、幅5mmの接着付き銅箔からなるバスバー(50
2、図5参照)を図5に示すように装着させた。これに
より30cm×30cmのサイズのシングルセルタイプ
の光起電力素子(太陽電池)を得た。以上の手法を繰返
し行って、10個の光起電力素子(太陽電池)を作製し
た。得られたそれぞれの光起電力素子を以下のようにし
てエンカプシュレーションした。即ち、光起電力素子の
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(エチレンテトラフルオロエチレン)(デ
ュポン社製 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。このようにして、10個の光起電力素
子(太陽電池)モジュールを得た。
Embodiment 1 In this embodiment, a photovoltaic element (solar cell) having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. Stainless steel substrate 1
On the first conductive layer 1 made of an n-type a-Si: H film having a thickness of 100 ° using a plasma CVD device (not shown)
03, i-type a-Si: H film having a thickness of 1200 °
Mold layer 104, thickness of 100 ° made of p-type a-Si: H film
The second conductive layer 105 was laminated to form a semiconductor layer 102 (power generation layer). The obtained product is taken out of the plasma CVD apparatus, and a polycarbonate resin and a hydrazone compound [4- (diethylamino) benzaldehyde diphenylhydrazone] are mixed on the second conductive layer 105 at a weight dispersion ratio of 1: 1 and dissolved in dioxane. The organic polymer material obtained by the ultrasonic dispersion treatment is
Was applied by a dip coating method. The film thickness was controlled by the pulling speed, the solution temperature, and the solution concentration, so that the film thickness at a portion other than the pinhole was 100 ± 50 °. At this time, the pinholes 108, 109 and 110 were filled with the organic polymer material 106. After coating, 1 in vacuum
It was dried at 50 ° C. for 15 minutes. Thus, the semiconductor layer 1
02 (electric power generation layer), the organic polymer layer 106 made of an organic polymer material is coated with an ITO (In
A 2 O 3 + SnO 2 ) film was vacuum deposited to form an upper electrode 107. The element thus obtained was set on a screen printing machine (not shown), and as shown in FIG.
cm grid electrodes (501, see FIG. 5) at 1 cm intervals
Printed with. At this time, the conductive paste used had a composition comprising 70 parts by weight of an Ag filler, 30 parts by weight of a polyester binder, and 20 parts by weight of ethyl acetate as a solvent. After printing, place the resulting product in an oven for 150
C. for 30 minutes to cure the conductive paste. Next, a bus bar (50 mm) made of a copper foil with an adhesive having a width of 5 mm is used.
2, see FIG. 5) as shown in FIG. Thus, a single cell type photovoltaic element (solar cell) having a size of 30 cm × 30 cm was obtained. By repeating the above method, ten photovoltaic elements (solar cells) were produced. Each of the obtained photovoltaic elements was encapsulated as follows. That is, EVA is laminated on the upper and lower sides of the photovoltaic element, and a fluororesin film ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) (Tefzel manufactured by DuPont) is laminated on the upper and lower sides of the EVA. Then, vacuum lamination was performed. Thus, ten photovoltaic element (solar cell) modules were obtained.

【0017】[0017]

【評価】得られたモジュールを以下に述べるように評価
した。 (1)初期特性を以下のようにして評価した。即ち、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、15KΩcm2±5KΩc
2であって良好な特性であり、ばらつきが少なかっ
た。 (2)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および耐久試験方法
に定められた耐湿性試験B−2に一部基づいて行った。
即ちまず、試料を温湿度が制御できる恒温恒湿器に投入
し、85℃(相対湿度90〜93%)に設定して200
時間放置した。次に、試験終了後の試料を初期と同様に
シャント抵抗を測定したところ、初期に対して平均で6
%程度の低下率であった。その結果、いずれのモジュー
ルも耐湿性に富むものであることが判った。 以上の評価結果から、本発明の光起電力素子(太陽電
池)は歩留りがよく良好な特性を有し、且つ耐久性(耐
湿性)に富むものであることがわかる。
[Evaluation] The obtained module was evaluated as described below. (1) The initial characteristics were evaluated as follows. That is, the voltage-current characteristics in the dark state were measured, and the shunt resistance was calculated from the inclination near the origin, and found to be 15 KΩcm 2 ± 5 KΩc.
m 2 , good characteristics and little variation. (2) The reliability test was performed based in part on the moisture resistance test B-2 defined in the environmental test method and the durability test method of the crystalline solar cell module of Japanese Industrial Standard C8917.
That is, first, the sample is put into a thermo-hygrostat capable of controlling the temperature and humidity, and the temperature is set at 85 ° C. (relative humidity 90 to 93%) to 200 ° C.
Left for hours. Next, the shunt resistance of the sample after completion of the test was measured in the same manner as in the initial test.
% Reduction rate. As a result, all the modules were found to be rich in moisture resistance. From the above evaluation results, it can be seen that the photovoltaic element (solar cell) of the present invention has good yield, good characteristics, and high durability (moisture resistance).

【0018】[0018]

【比較例1】実施例1において、有機高分子材料の塗布
を行わなかった以外は、実施例1と同様にして10個の
光起電力素子(太陽電池)モジュールを作製した。得ら
れたモジュールを実施例1におけると同様にして評価し
た。その結果、初期シャント抵抗は8KΩcm2±1K
Ωcm2であり、耐湿性試験後のシャント抵抗は初期に
対して平均で65%の低下率であった。得られた評価結
果から、比較例1で得られた光起電力素子(太陽電池)
は実施例1で得られたものより明らかに劣るものである
ことが判った。
Comparative Example 1 Ten photovoltaic element (solar cell) modules were produced in the same manner as in Example 1 except that the organic polymer material was not applied. The obtained module was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the initial shunt resistance is 8KΩcm 2 ± 1K
Ωcm 2 , and the shunt resistance after the moisture resistance test was reduced by an average of 65% from the initial value. From the obtained evaluation results, the photovoltaic element (solar cell) obtained in Comparative Example 1
Was found to be clearly inferior to that obtained in Example 1.

【0019】[0019]

【実施例2】本実施例においては、図2に示す構成の光
起電力素子(太陽電池)を作製した。ガラス基板201
の上に透光性導電膜202としてSnO2膜を真空蒸着
した。該透光性導電膜202の上に、不図示のプラズマ
CVD装置を用いて、p型a−Si:H膜からなる膜厚
100Åの第1の導電層204、膜厚1200Åのi型
層205、n型a−Si:H膜からなる膜厚100Åの
第2導電層206を積層し半導体層203(発電層)を
形成した。得られたものをプラズマCVD装置から取り
出し、その第2の導電層206上に、ポリエステル樹脂
と電子輸送材料(トリニトロフルオレノン)を重量分散
比1:1で混合し、ジメチルホルムアミドに溶かし超音
波分散して得られた有機高分子材料を有機高分子層20
7として浸漬塗工法により塗布した。膜厚は、実施例1
におけると同様の方法で制御し、ピンホールでない部分
における膜厚が100±50Åになるようにした。この
ときピンホール209は、有機高分子材料により充填さ
れた。塗布後、真空中で180℃、30分間乾燥させ
た。このように、半導体層203(発電層)上に塗布さ
れた高分子有機材料からなる有機高分子層207の上
に、膜厚620ÅのITO膜を真空蒸着し、上部電極2
08とした。その後、実施例1と同様にしてグリッド電
極を形成し、バスバーを装着して、シングルセルタイプ
の光起電力素子(太陽電池)を得た。以上の手法を繰返
し行って10個の光起電力素子(太陽電池)を作製し
た。得られた光起電力素子のそれぞれを実施例1におけ
ると同様にしてエンカプシュレーションして、10個の
光起電力素子(太陽電池)モジュールを得た。得られた
モジュールを実施例1におけると同様にして評価した。
その結果、初期シャント抵抗は、16KΩcm2±2K
Ωcm2であって良好な特性であり、ばらつきが少なか
った。また、耐湿性試験後のシャント抵抗は、初期に対
して平均で7%程度の低下率であり、いずれのモジュー
ルも耐湿性に富むものであることが判った。以上の評価
結果から、本発明の光起電力素子(太陽電池)は歩留り
がよく良好な特性を有し、且つ耐久性(耐湿性)に富む
ものであることがわかる。
Embodiment 2 In this embodiment, a photovoltaic element (solar cell) having the structure shown in FIG. 2 was manufactured. Glass substrate 201
A SnO 2 film was vacuum-deposited as a light-transmitting conductive film 202 on the substrate. On the translucent conductive film 202, a first conductive layer 204 made of a p-type a-Si: H film having a thickness of 100 ° and an i-type layer 205 having a thickness of 1200 ° are formed by using a plasma CVD apparatus (not shown). A second conductive layer 206 made of an n-type a-Si: H film and having a thickness of 100 ° was stacked to form a semiconductor layer 203 (power generation layer). The resulting product is taken out of the plasma CVD apparatus, and a polyester resin and an electron transporting material (trinitrofluorenone) are mixed at a weight dispersion ratio of 1: 1 on the second conductive layer 206, dissolved in dimethylformamide, and ultrasonically dispersed. The organic polymer material obtained by the
7 was applied by a dip coating method. Example 1
Was controlled in the same manner as in the above, so that the film thickness in the portion other than the pinhole was 100 ± 50 °. At this time, the pinhole 209 was filled with the organic polymer material. After the application, the coating was dried at 180 ° C. for 30 minutes in a vacuum. As described above, the ITO film having a thickness of 620 ° is vacuum-deposited on the organic polymer layer 207 made of a polymer organic material applied on the semiconductor layer 203 (power generation layer), and the upper electrode 2
08. Thereafter, a grid electrode was formed in the same manner as in Example 1, and a bus bar was attached to obtain a single-cell type photovoltaic element (solar cell). By repeating the above method, ten photovoltaic elements (solar cells) were produced. Each of the obtained photovoltaic elements was encapsulated in the same manner as in Example 1 to obtain ten photovoltaic element (solar cell) modules. The obtained module was evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the initial shunt resistance is 16 KΩcm 2 ± 2K
Ωcm 2 , good characteristics, and little variation. Further, the shunt resistance after the moisture resistance test was reduced by about 7% on average with respect to the initial stage, and it was found that each module was rich in moisture resistance. From the above evaluation results, it can be seen that the photovoltaic element (solar cell) of the present invention has good yield, good characteristics, and high durability (moisture resistance).

【0020】[0020]

【比較例2】実施例2において、有機高分子材料の塗布
を行わなかった以外は、実施例2と同様にして10個の
光起電力素子(太陽電池)モジュールを作製した。得ら
れたモジュールを実施例1におけると同様にして評価し
た。その結果、初期シャント抵抗は7KΩcm2±1K
Ωcm2であり、耐湿性試験後のシャント抵抗は初期に
対して平均で72%の低下率であった。得られた評価結
果から、比較例2で得られた光起電力素子(太陽電池)
は実施例2で得られたものより明らかに劣るものである
ことが判った。
Comparative Example 2 Ten photovoltaic element (solar cell) modules were produced in the same manner as in Example 2 except that the organic polymer material was not applied. The obtained module was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the initial shunt resistance is 7KΩcm 2 ± 1K
Ωcm 2 , and the shunt resistance after the moisture resistance test was reduced by an average of 72% from the initial value. From the obtained evaluation results, the photovoltaic element (solar cell) obtained in Comparative Example 2
Was found to be clearly inferior to that obtained in Example 2.

【0021】[0021]

【実施例3】本実施例においては、図3に示すトリプル
セルタイプの光起電力素子(太陽電池)を作製した。図
3において、301は基板であり、302は反射性導電
層、303は緩衝層である。Iは第1の半導体層(ボト
ムセル)であり、該ボトムセルは、第1の導電層304
(n型半導体層)、三層構成のi型半導体層a(第1の
i型半導体層305、第2のi型半導体層306および
第3のi型半導体層307とからなる)、および第2の
導電層308(p型半導体層)とからなる。IIは第2
の半導体層(ミドルセル)であり、該ミドルセルは、第
1の導電層309(n型半導体層)、三層構成のi型半
導体層b(第1のi型半導体層310、第2のi型半導
体層311および第3のi型半導体層312とからな
る)、および第2の導電層313(p型半導体層)とか
らなる。IIIは第3の半導体層(トップセル)であ
り、該トップセルは、第1の導電層314(n型半導体
層、単層構成のi型半導体層315、および第2の導電
層316(p型半導体層)とからなる。317は有機高
分子材料からなる有機高分子層であり、318は上部電
極である。以上述べた構成の光起電力素子(太陽電池)
は、以下のようにして作製した。ステンレス基板301
上に、DCスパッタ法によって反射性導電層302とし
ての4000Åの膜厚のAg膜を形成し、ついで緩衝層
303として1μmの膜厚のZnO膜を形成した。緩衝
層303としてのZnO膜上に、プラズマCVD法によ
り、ボトムセルI、ミドルセルIIおよびトップセルI
IIをこの順序で積層した。即ち、高周波プラズマCV
D法により300Å厚のn型半導体層304を300Å
形成し、ついで100Å厚のi型半導体層305を形成
し、さらにマイクロ波プラズマCVD法により1000
Å厚のi型半導体層306を形成し、さらに高周波プラ
ズマCVD法により100Å厚のi型半導体層307を
形成し、ついで100Å厚のp型半導体層308を形成
した。これによりボトムセルIを形成した。次に、高周
波プラズマCVD法により100Å厚のn型半導体層3
09を形成し、ついで100Å厚のi型半導体層310
を形成し、さらにマイクロ波プラズマCVD法により1
000Å厚のi型半導体層311を形成し、さらに高周
波プラズマCVD法により100Å厚のi型半導体層3
12を形成し、ついで100Å厚のp型半導体層313
を形成した。これによりミドルセルIIを形成した。続
いて、高周波プラズマCVD法により100Å厚のn型
半導体層314を形成し、ついで1000Å厚のi型半
導体層315を形成し、さらに低周波プラズマCVD法
により100Å厚のp型半導体層316を形成した。こ
れによりトップセルIIIを形成した。かくして形成さ
れたトップセルIIIのp型半導体層316上に、実施
例1で用いたのと同じ有機高分子材料を有機高分子層3
17として浸漬塗工法により塗布した。膜厚は、実施例
1におけると同様の方法で制御し、ピンホールでない部
分の膜厚が100±50Åになるようにした。このとき
ピンホール319は、有機高分子材料により充填され
た。塗布後、真空中で150℃、15分間乾燥した。か
くして塗布形成された有機高分子層317上に、膜厚8
70ÅのITO膜を真空蒸着し、上部電極318とし
た。その後、実施例1と同様にしてグリッド電極を形成
し、バスバーを装着して、トリプルセルタイプの光起電
力素子(太陽電池)を得た。以上の手法を繰返し行って
10個の光起電力素子(太陽電池)を作製した。得られ
た光起電力素子のそれぞれを実施例1におけると同様に
してエンカプシュレーションして、10個の光起電力素
子(太陽電池)モジュールを得た。得られたモジュール
を実施例1におけると同様に評価した。その結果、初期
シャント抵抗は、16KΩcm2±2KΩcm2であって
良好な特性であり、ばらつきが少なかった。また、耐湿
性試験後のシャント抵抗は、初期に対して平均で5%程
度の低下率であり、いずれのモジュールも耐湿性に富む
ものであることが判った。以上の評価結果から、本発明
の光起電力素子(太陽電池)は歩留りがよく良好な特性
を有し、且つ耐久性(耐湿性)に富むものであることが
わかる。
Embodiment 3 In this embodiment, a triple cell type photovoltaic element (solar cell) shown in FIG. 3 was manufactured. In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a substrate, 302 denotes a reflective conductive layer, and 303 denotes a buffer layer. I is a first semiconductor layer (bottom cell), and the bottom cell is a first conductive layer 304
(N-type semiconductor layer), a three-layered i-type semiconductor layer a (consisting of a first i-type semiconductor layer 305, a second i-type semiconductor layer 306, and a third i-type semiconductor layer 307), and And two conductive layers 308 (p-type semiconductor layers). II is the second
Of the first conductive layer 309 (n-type semiconductor layer), the three-layered i-type semiconductor layer b (the first i-type semiconductor layer 310, the second i-type semiconductor layer). The semiconductor layer 311 and the third i-type semiconductor layer 312), and the second conductive layer 313 (p-type semiconductor layer). III is a third semiconductor layer (top cell). The top cell includes a first conductive layer 314 (an n-type semiconductor layer, a single-layer i-type semiconductor layer 315, and a second conductive layer 316 (p Reference numeral 317 denotes an organic polymer layer made of an organic polymer material, and reference numeral 318 denotes an upper electrode.
Was prepared as follows. Stainless steel substrate 301
An Ag film having a thickness of 4000 と し て was formed as the reflective conductive layer 302 by DC sputtering, and a ZnO film having a thickness of 1 μm was formed as the buffer layer 303. On the ZnO film as the buffer layer 303, the bottom cell I, the middle cell II, and the top cell I are formed by a plasma CVD method.
II were stacked in this order. That is, high frequency plasma CV
A 300Å thick n-type semiconductor layer 304 is formed by the D method at 300Å.
Then, an i-type semiconductor layer 305 having a thickness of 100 ° is formed.
An i-type semiconductor layer 306 having a thickness of Å was formed, an i-type semiconductor layer 307 having a thickness of 100 さ ら に was formed by a high-frequency plasma CVD method, and a p-type semiconductor layer 308 having a thickness of 100 つ い was formed. Thus, a bottom cell I was formed. Next, an n-type semiconductor layer 3 having a thickness of 100 ° is formed by a high-frequency plasma CVD method.
09, followed by a 100 ° thick i-type semiconductor layer 310.
Is formed, and 1 is further formed by microwave plasma CVD.
An i-type semiconductor layer 311 having a thickness of 2,000 mm is formed, and an i-type semiconductor layer 3 having a thickness of 100
12 and then a p-type semiconductor layer 313 having a thickness of 100 °
Was formed. Thus, a middle cell II was formed. Subsequently, an n-type semiconductor layer 314 having a thickness of 100 mm is formed by a high-frequency plasma CVD method, an i-type semiconductor layer 315 having a thickness of 1000 mm is formed, and a p-type semiconductor layer 316 having a thickness of 100 mm is formed by a low-frequency plasma CVD method. did. Thus, a top cell III was formed. On the p-type semiconductor layer 316 of the top cell III thus formed, the same organic polymer material as used in Example 1 was used.
No. 17 was applied by a dip coating method. The film thickness was controlled in the same manner as in Example 1 so that the film thickness of the portion other than the pinhole was 100 ± 50 °. At this time, the pinhole 319 was filled with the organic polymer material. After the application, the coating was dried at 150 ° C. for 15 minutes in a vacuum. On the organic polymer layer 317 thus formed, a film thickness of 8
A 70 ° ITO film was vacuum deposited to form an upper electrode 318. Thereafter, a grid electrode was formed in the same manner as in Example 1, and a bus bar was attached to obtain a triple-cell type photovoltaic element (solar cell). By repeating the above method, ten photovoltaic elements (solar cells) were produced. Each of the obtained photovoltaic elements was encapsulated in the same manner as in Example 1 to obtain ten photovoltaic element (solar cell) modules. The obtained module was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the initial shunt resistance was 16 KΩcm 2 ± 2 KΩcm 2 , good characteristics, and little variation. In addition, the shunt resistance after the moisture resistance test was reduced by about 5% on average with respect to the initial stage, and it was found that all the modules were rich in moisture resistance. From the above evaluation results, it can be seen that the photovoltaic element (solar cell) of the present invention has good yield, good characteristics, and high durability (moisture resistance).

【0022】[0022]

【比較例3】実施例3において、有機高分子材料の塗布
を行わなかった以外は、実施例3と同様にして10個の
光起電力素子(太陽電池)モジュールを作製した。得ら
れたモジュールを実施例1におけると同様にして評価し
た。その結果、初期シャント抵抗は10KΩcm2±2
KΩcm2であり、耐湿性試験後のシャント抵抗は初期
に対して平均で35%の低下率であった。得られた評価
結果から、比較例3で得られた光起電力素子(太陽電
池)は実施例3で得られたものより明らかに劣るもので
あることが判った。
Comparative Example 3 Ten photovoltaic element (solar cell) modules were produced in the same manner as in Example 3, except that the organic polymer material was not applied. The obtained module was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the initial shunt resistance was 10 KΩcm 2 ± 2.
KΩcm 2 , and the shunt resistance after the moisture resistance test was reduced by an average of 35% from the initial value. From the obtained evaluation results, it was found that the photovoltaic device (solar cell) obtained in Comparative Example 3 was clearly inferior to that obtained in Example 3.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の光起電力素子は、以上述べたこ
とから明らかなごとく、有機高分子層が高抵抗でピンホ
ール部分のシャントあるいはショートを減らし、ピンホ
ールではない部分の光電流を上部電極に流す機能を備え
るので、シャント電流の小さい優れた光起電力特性が得
られる。
According to the photovoltaic device of the present invention, as is apparent from the above description, the organic polymer layer has a high resistance, reduces shunts or short-circuits at pinhole portions, and reduces photocurrent at portions other than pinholes. Since it has a function of flowing to the upper electrode, excellent photovoltaic characteristics with small shunt current can be obtained.

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

【図1】本発明の光起電力素子の一例である非単結晶半
導体で構成されたシングルセルタイプの光起電力素子の
模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a single-cell type photovoltaic element constituted by a non-single-crystal semiconductor, which is an example of the photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子の一例である非単結晶半
導体で構成されたシングルセルタイプの光起電力素子の
模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a single-cell type photovoltaic device made of a non-single-crystal semiconductor, which is an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子の一例である非単結晶半
導体で構成されたトリプルセルタイプの光起電力素子の
模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a triple-cell type photovoltaic device made of a non-single-crystal semiconductor, which is an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子の作用を説明するために
用いたバンドモデル図である。
FIG. 4 is a band model diagram used to explain the operation of the photovoltaic device of the present invention.

【図5】本発明の光起電力素子の光入射側表面における
配線を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing wiring on a light incident side surface of the photovoltaic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,301,401 基板 102,203 半導体層(発電層) 202 透光性導電膜 103,204,402 第1の導電層(n型またはp
型半導体層) 104,205,403 実質的に真性な半導体層(i
型半導体層) 105,206,404 第2の導電層(p型またはn
型半導体層) 106,207,317,405 有機高分子層 107,208,318,406 上部電極(透光性導
電性) 108,109,110,209,319 ピンホール 302 反射性導電層 303 緩衝層 304,309,314 高周波プラズマCVD法によ
るn型半導体層 305,307,310,312,315 高周波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層 308,313 高周波プラズマCVD法によるp型半
導体層 316 低周波プラズマCVD法によるp型半導体層 306,311 マイクロ波プラズマCVD法によるi
型半導体層 501 グリッド電極 502 バスバー
101, 201, 301, 401 Substrate 102, 203 Semiconductor layer (power generation layer) 202 Translucent conductive film 103, 204, 402 First conductive layer (n-type or p-type)
Semiconductor layer) 104, 205, 403 Substantially intrinsic semiconductor layer (i
Semiconductor layer) 105, 206, 404 Second conductive layer (p-type or n-type)
Type semiconductor layer) 106, 207, 317, 405 Organic polymer layer 107, 208, 318, 406 Upper electrode (translucent conductive) 108, 109, 110, 209, 319 Pinhole 302 Reflective conductive layer 303 Buffer layer 304, 309, 314 n-type semiconductor layer by high-frequency plasma CVD 305, 307, 310, 312, 315 i-type semiconductor layer by high-frequency plasma CVD 308, 313 p-type semiconductor layer by high-frequency plasma CVD 316 low-frequency plasma CVD Semiconductor layers 306, 311 by microwave plasma CVD
Type semiconductor layer 501 grid electrode 502 bus bar

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非単結晶材料で構成された第1の導電
層、非単結晶材料で構成された実質的に真性な半導体層
および非単結晶材料で構成された第2の導電層がこの順
序で積層されてなる発電層を有する光起電力素子におい
て、前記半導体層より高抵抗であり且つ前記第2の導電
層における多数キャリアが移動可能な有機高分子材料か
らなる有機高分子層が前記発電層上に塗布されていて、
前記発電層中に当該層を貫通して存在するピンホールが
前記有機高分子材料で充填されていることを特徴とする
光起電力素子。
A first conductive layer made of a non-single-crystal material; a substantially intrinsic semiconductor layer made of a non-single-crystal material; and a second conductive layer made of a non-single-crystal material. In a photovoltaic device having a power generation layer laminated in order, the organic polymer layer made of an organic polymer material having a higher resistance than the semiconductor layer and capable of moving majority carriers in the second conductive layer is provided. Applied on the power generation layer,
A photovoltaic element, wherein a pinhole penetrating through the power generation layer through the layer is filled with the organic polymer material.
【請求項2】 前記第1の導電層はn型であり、前記第
2の導電層はp型である請求項1に記載の光起電力素
子。
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said first conductive layer is n-type and said second conductive layer is p-type.
【請求項3】 前記有機高分子層を構成する有機高分子
材料は正孔輸送型の有機高分子材料である請求項2に記
載の光起電力素子。
3. The photovoltaic device according to claim 2, wherein the organic polymer material constituting the organic polymer layer is a hole transport type organic polymer material.
【請求項4】 前記正輸送型の有機高分子材料は、分子
分散系有機高分子材料、炭素系有機高分子材料および珪
素系有機高分子材料の中から選ばれるものである請求項
3に記載の光起電力素子。
4. The organic polymer material of the positive transport type according to claim 3, wherein the polymer material is selected from a molecular dispersion organic polymer material, a carbon organic polymer material, and a silicon organic polymer material. Photovoltaic element.
【請求項5】 前記第1の導電層はp型であり、前記第
2の導電層はn型である請求項1に記載の光起電力素
子。
5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said first conductive layer is p-type, and said second conductive layer is n-type.
【請求項6】 前記有機高分子層を構成する前記有機高
分子材料は電子輸送型の有機高分子材料である請求項5
に記載の光起電力素子。
6. The organic polymer material constituting the organic polymer layer is an electron transport type organic polymer material.
3. The photovoltaic device according to claim 1.
【請求項7】 前記電子輸送型の有機高分子材料は、有
機樹脂に低分子の有機化合物を分散してなる分子分散樹
脂系材料である請求項6に記載の光起電力素子。
7. The photovoltaic device according to claim 6, wherein the electron transport type organic polymer material is a molecularly dispersed resin material obtained by dispersing a low molecular weight organic compound in an organic resin.
JP9325188A 1997-11-12 1997-11-12 Photosensor Withdrawn JPH11145501A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9325188A JPH11145501A (en) 1997-11-12 1997-11-12 Photosensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9325188A JPH11145501A (en) 1997-11-12 1997-11-12 Photosensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11145501A true JPH11145501A (en) 1999-05-28

Family

ID=18174004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9325188A Withdrawn JPH11145501A (en) 1997-11-12 1997-11-12 Photosensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11145501A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004022A (en) * 2008-06-18 2010-01-07 Korea Advanced Inst Of Science & Technology Organic solar cell and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004022A (en) * 2008-06-18 2010-01-07 Korea Advanced Inst Of Science & Technology Organic solar cell and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5380371A (en) Photoelectric conversion element and fabrication method thereof
JP2686022B2 (en) Method for manufacturing photovoltaic element
KR100334595B1 (en) Manufacturing method of photovoltaic device
JP2939075B2 (en) Solar cell module
US6008451A (en) Photovoltaic device
US20140349441A1 (en) Solar cell with metal grid fabricated by electroplating
JPH10173210A (en) Electrode, its formation, and photovoltaic element using it
CN102203948A (en) Thin film solar cell and photovoltaic string assembly
AU2004263949A1 (en) Process for manufacturing a solar cell foil using a temporary substrate
JPH07106617A (en) Transparent electrode, formation thereof and solar cell employing same
US5268039A (en) Photovoltaic device including shunt preventing layer and method for the deposition thereof
JP2014103259A (en) Solar cell, solar cell module, and method of manufacturing the same
JPH0563218A (en) Solar battery and manufacture thereof
JP3078936B2 (en) Solar cell
JPH06318724A (en) Electrode and photovoltaic element
JPH06318723A (en) Photovoltaic element and its manufacture
US9391215B2 (en) Device for generating photovoltaic power and method for manufacturing same
CN102412316B (en) As the anisotropic conductive layer of back contacts in film photovoltaic device
JP2002252362A (en) Solar battery module
JPH0864850A (en) Thin film solar battery and fabrication thereof
JPH11145501A (en) Photosensor
JPS61222281A (en) Improved type photovoltaic device resisting small resistancedefect
Nishio et al. Thin-film CdS/CdTe solar cell with 15.05% efficiency
KR101370554B1 (en) Thin film solar cell and method for producing thereof
CN220569691U (en) Connecting piece and solar cell module

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20040305

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050201