JP2000031513A - ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各構成膜の密着性、電気的接合性および均一
製膜性を向上させ、高変換効率、高信頼性のＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ太陽電池を提供する。 【解決手段】 透明導電膜とＣｄＳ膜との間、ＣｄＴｅ
膜とカーボン電極との間の少なくとも一方に亜鉛化合物
層を介在させる。さらに、透明導電膜と透明基板との間
に酸化チタン膜を形成する。さらにこの酸化チタンに紫
外線を照射する。
製膜性を向上させ、高変換効率、高信頼性のＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ太陽電池を提供する。 【解決手段】 透明導電膜とＣｄＳ膜との間、ＣｄＴｅ
膜とカーボン電極との間の少なくとも一方に亜鉛化合物
層を介在させる。さらに、透明導電膜と透明基板との間
に酸化チタン膜を形成する。さらにこの酸化チタンに紫
外線を照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ
太陽電池に関するもので、特に、高効率化と品質安定化
の技術に関するものである。
太陽電池に関するもので、特に、高効率化と品質安定化
の技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、炭酸ガスによる地球温暖化、オゾ
ン層の破壊等、地球環境問題がクローズアップされる
中、新エネルギー開発、とりわけ太陽電池の早期実用化
に対する期待はますます高まっている。しかしながら、
太陽電池の早期実用化の為には多くの課題が残ってお
り、特に、変換効率の向上、信頼性向上と低コスト化、
製造工程の安定化は重要な課題である。そのような中
で、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池は、光吸収層として最適
な禁制帯幅に近い１．４ｅＶのＣｄＴｅを用いており、
また、使用材料も安価なことから、低コスト高効率太陽
電池の本命の一つとして期待されている。
ン層の破壊等、地球環境問題がクローズアップされる
中、新エネルギー開発、とりわけ太陽電池の早期実用化
に対する期待はますます高まっている。しかしながら、
太陽電池の早期実用化の為には多くの課題が残ってお
り、特に、変換効率の向上、信頼性向上と低コスト化、
製造工程の安定化は重要な課題である。そのような中
で、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池は、光吸収層として最適
な禁制帯幅に近い１．４ｅＶのＣｄＴｅを用いており、
また、使用材料も安価なことから、低コスト高効率太陽
電池の本命の一つとして期待されている。
【０００３】ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池は、一般的に、
バリウムホウ珪酸ガラスなどの透光性基板上に透明導電
膜、硫化カドミウム（以下、ＣｄＳという）の膜、テル
ル化カドミウム（以下、ＣｄＴｅという）の膜を順次形
成し、その上にカーボン電極などのＣｄＴｅ側電極を形
成して構成される。ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の作製方
法は、種々試みられており、製造装置が安価な印刷・焼
結法で製造された太陽電池がすでに電卓用等として広く
使用されている。しかし、上記の印刷・焼結法では、そ
れぞれの層が厚く形成され、半導体としての抵抗が大き
く、電気的損失が大きい。また、ＣｄＳ層が厚いため、
太陽光吸収材料であるＣｄＴｅへの光の侵入が大きく損
なわれるので、太陽電池としての変換効率が低い。これ
を高効率化するためには、ＣｄＳ膜とＣｄＴｅ膜の薄膜
化が必要であり、そのために、例えば、スパッタ法によ
りそれぞれの層を蒸着して薄膜を形成する方法などが検
討されている。
バリウムホウ珪酸ガラスなどの透光性基板上に透明導電
膜、硫化カドミウム（以下、ＣｄＳという）の膜、テル
ル化カドミウム（以下、ＣｄＴｅという）の膜を順次形
成し、その上にカーボン電極などのＣｄＴｅ側電極を形
成して構成される。ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の作製方
法は、種々試みられており、製造装置が安価な印刷・焼
結法で製造された太陽電池がすでに電卓用等として広く
使用されている。しかし、上記の印刷・焼結法では、そ
れぞれの層が厚く形成され、半導体としての抵抗が大き
く、電気的損失が大きい。また、ＣｄＳ層が厚いため、
太陽光吸収材料であるＣｄＴｅへの光の侵入が大きく損
なわれるので、太陽電池としての変換効率が低い。これ
を高効率化するためには、ＣｄＳ膜とＣｄＴｅ膜の薄膜
化が必要であり、そのために、例えば、スパッタ法によ
りそれぞれの層を蒸着して薄膜を形成する方法などが検
討されている。
【０００４】しかし、太陽電池の高効率化のためには、
薄膜化とともに 、以下に述べるような問題があった。
まず、ＣｄＴｅ側電極として一般的に用いられるカーボ
ン電極に関しては、その主要導電材料であるグラファイ
トの形状が粗く、ＣｄＴｅ膜との接触割合が表面積に対
して小さいことなどから、ＣｄＴｅ膜表面とカーボン電
極との界面抵抗の低減が困難なので、集電効率の向上に
妨げになっていた。これを改善するために、グラファイ
トとＣｄＴｅ膜表面を結着させるための樹脂を用いた場
合には、この樹脂層が界面抵抗を増大させる問題があっ
た。また、上記の樹脂を用いない場合には、カーボン電
極自体の結着性、およびカーボン電極とＣｄＴｅ膜との
密着性が悪いために、寿命信頼性、製造安定性に問題が
あった。
薄膜化とともに 、以下に述べるような問題があった。
まず、ＣｄＴｅ側電極として一般的に用いられるカーボ
ン電極に関しては、その主要導電材料であるグラファイ
トの形状が粗く、ＣｄＴｅ膜との接触割合が表面積に対
して小さいことなどから、ＣｄＴｅ膜表面とカーボン電
極との界面抵抗の低減が困難なので、集電効率の向上に
妨げになっていた。これを改善するために、グラファイ
トとＣｄＴｅ膜表面を結着させるための樹脂を用いた場
合には、この樹脂層が界面抵抗を増大させる問題があっ
た。また、上記の樹脂を用いない場合には、カーボン電
極自体の結着性、およびカーボン電極とＣｄＴｅ膜との
密着性が悪いために、寿命信頼性、製造安定性に問題が
あった。
【０００５】また、ＣｄＳ膜に関しては、ＣｄＳ層が粒
子の重なりによる多孔層であるため、透明導電膜との密
着性、接合性が不十分であり、両者の間の界面抵抗を低
減させることが困難であり、しかも、均一な厚みに製膜
するのが困難であった。更に、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電
池の土台となる透明導電膜も基板上に均一な厚みに製膜
することが困難であり、その上に形成されるＣｄＳ膜、
ＣｄＴｅ膜およびカーボン電極層も下地の影響を受けて
均一性を得るのが難しくなる問題があった。しかし、上
記問題点を解決するための有効な手法がなく、その解決
が今後の重要な課題とされている。
子の重なりによる多孔層であるため、透明導電膜との密
着性、接合性が不十分であり、両者の間の界面抵抗を低
減させることが困難であり、しかも、均一な厚みに製膜
するのが困難であった。更に、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電
池の土台となる透明導電膜も基板上に均一な厚みに製膜
することが困難であり、その上に形成されるＣｄＳ膜、
ＣｄＴｅ膜およびカーボン電極層も下地の影響を受けて
均一性を得るのが難しくなる問題があった。しかし、上
記問題点を解決するための有効な手法がなく、その解決
が今後の重要な課題とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、透明基板上
に透明導電膜、ＣｄＳ膜、ＣｄＴｅ膜、およびカーボン
電極が順次積層された構成のＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
の上記問題点に鑑み、ＣｄＴｅ膜とカーボン電極間、Ｃ
ｄＳと透明導電膜間の密着性向上と界面抵抗の低減を図
り、高効率、長寿命化、かつ高信頼性の太陽電池を提供
することを目的とする。本発明は、また、透明導電膜の
均一製膜を図り、その上に形成される膜の均一製膜と大
面積化をも可能にして、安定した高品質の太陽電池を提
供することを目的とする。
に透明導電膜、ＣｄＳ膜、ＣｄＴｅ膜、およびカーボン
電極が順次積層された構成のＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
の上記問題点に鑑み、ＣｄＴｅ膜とカーボン電極間、Ｃ
ｄＳと透明導電膜間の密着性向上と界面抵抗の低減を図
り、高効率、長寿命化、かつ高信頼性の太陽電池を提供
することを目的とする。本発明は、また、透明導電膜の
均一製膜を図り、その上に形成される膜の均一製膜と大
面積化をも可能にして、安定した高品質の太陽電池を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ太陽電池は、透明導電膜とＣｄＳ膜との間と、Ｃ
ｄＴｅ膜とカーボン電極層の間との、少なくともいずれ
か一方に、亜鉛化合物層を介在させたものである。これ
により、各構成膜間の密着性と電気的接合性およびＰＮ
特性を高め、太陽電池の変換効率を高め、長寿命化する
ことができる。
ｄＴｅ太陽電池は、透明導電膜とＣｄＳ膜との間と、Ｃ
ｄＴｅ膜とカーボン電極層の間との、少なくともいずれ
か一方に、亜鉛化合物層を介在させたものである。これ
により、各構成膜間の密着性と電気的接合性およびＰＮ
特性を高め、太陽電池の変換効率を高め、長寿命化する
ことができる。
【０００８】本発明によるＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
は、透明導電膜と透明基板との間に、酸化チタン層を介
在させたものである。さらに、本発明によるＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ太陽電池の製造方法は、前記酸化チタン膜を透明
導電膜と透明基板との間に形成した後、この透明基板に
紫外光を照射する工程を有すものである。これにより、
透明基板との接合性、密着性が良好で、均一な厚さの透
明導電膜が得られ、さらに、その膜上にＣｄＳ膜または
亜鉛化合物層を均一な厚さで形成することができるの
で、高効率太陽電池を高品質に安定して製造することが
できる。
は、透明導電膜と透明基板との間に、酸化チタン層を介
在させたものである。さらに、本発明によるＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ太陽電池の製造方法は、前記酸化チタン膜を透明
導電膜と透明基板との間に形成した後、この透明基板に
紫外光を照射する工程を有すものである。これにより、
透明基板との接合性、密着性が良好で、均一な厚さの透
明導電膜が得られ、さらに、その膜上にＣｄＳ膜または
亜鉛化合物層を均一な厚さで形成することができるの
で、高効率太陽電池を高品質に安定して製造することが
できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】まず、本発明により透明導電膜と
ＣｄＳ膜との間に亜鉛化合物層を形成することによっ
て、透明導電膜とＣｄＳ膜との密着性を向上させ、さら
に透明導電膜に対するＣｄＳの粒状点接触接合の接合性
を向上させることができる。これは、前記亜鉛化合物層
が形成される過程での、亜鉛化合物とＣｄＳの化学反応
により、前記亜鉛化合物層のＣｄＳ膜との接合部とその
近傍にＣｄＺｎＳが生成し、その化学結合により前記の
密着性と接合性が向上して界面抵抗が低減するためであ
る。さらに、前記亜鉛化合物層を形成すると、前記Ｃｄ
ＺｎＳがＣｄＴｅの吸収波長に対してほぼ透明性を有
し、これを透過するため、ＣｄＳ膜を薄くでき、バンド
ギャップを上げてＰＮ特性を向上させることができる。
ＣｄＳ膜との間に亜鉛化合物層を形成することによっ
て、透明導電膜とＣｄＳ膜との密着性を向上させ、さら
に透明導電膜に対するＣｄＳの粒状点接触接合の接合性
を向上させることができる。これは、前記亜鉛化合物層
が形成される過程での、亜鉛化合物とＣｄＳの化学反応
により、前記亜鉛化合物層のＣｄＳ膜との接合部とその
近傍にＣｄＺｎＳが生成し、その化学結合により前記の
密着性と接合性が向上して界面抵抗が低減するためであ
る。さらに、前記亜鉛化合物層を形成すると、前記Ｃｄ
ＺｎＳがＣｄＴｅの吸収波長に対してほぼ透明性を有
し、これを透過するため、ＣｄＳ膜を薄くでき、バンド
ギャップを上げてＰＮ特性を向上させることができる。
【００１０】また、本発明によりＣｄＴｅ膜とカーボン
電極の間に亜鉛化合物層を形成することによって、カー
ボン電極とＣｄＴｅ膜との接合性及び密着性を向上させ
ることができる。これは、前記亜鉛化合物層が形成され
る過程での亜鉛化合物とＣｄＴｅの化学反応により、前
記亜鉛化合物層のＣｄＴｅ膜との接合部とその近傍にＺ
ｎＴｅが生成し、その化学結合により前記の密着と接合
性が向上するためである。以上のように、本発明による
亜鉛化合物層の作用により、各膜間の抵抗を減少させ、
ＣｄＴｅ膜への光透過性、光利用効率を向上させて、Ｃ
ｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の出力電流を向上させることが
できる。
電極の間に亜鉛化合物層を形成することによって、カー
ボン電極とＣｄＴｅ膜との接合性及び密着性を向上させ
ることができる。これは、前記亜鉛化合物層が形成され
る過程での亜鉛化合物とＣｄＴｅの化学反応により、前
記亜鉛化合物層のＣｄＴｅ膜との接合部とその近傍にＺ
ｎＴｅが生成し、その化学結合により前記の密着と接合
性が向上するためである。以上のように、本発明による
亜鉛化合物層の作用により、各膜間の抵抗を減少させ、
ＣｄＴｅ膜への光透過性、光利用効率を向上させて、Ｃ
ｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の出力電流を向上させることが
できる。
【００１１】前記亜鉛化合物層の有効な形成方法として
は、透明基板上あるいはＣｄＳ膜上に亜鉛化合物を含む
溶液を塗布して形成した膜を熱処理する方法が一例とし
て挙げられる。これに用いる亜鉛化合物としては、Ｃｄ
ＳあるいはＣｄＴｅと反応して容易にＣｄＺｎＳあるい
はＺｎＴｅを形成するもの、特に、酸化亜鉛やオクチル
酸亜鉛などが好ましい。また、あらかじめ前記亜鉛化合
物を含有させたカーボンペーストをＣｄＴｅ膜上に塗布
した後、熱処理することにより、カーボン電極の形成と
同時に、前記作用を有するＺｎＴｅなどを含む亜鉛化合
物をＣｄＴｅ膜とカーボン電極の間に生成させることも
できる。
は、透明基板上あるいはＣｄＳ膜上に亜鉛化合物を含む
溶液を塗布して形成した膜を熱処理する方法が一例とし
て挙げられる。これに用いる亜鉛化合物としては、Ｃｄ
ＳあるいはＣｄＴｅと反応して容易にＣｄＺｎＳあるい
はＺｎＴｅを形成するもの、特に、酸化亜鉛やオクチル
酸亜鉛などが好ましい。また、あらかじめ前記亜鉛化合
物を含有させたカーボンペーストをＣｄＴｅ膜上に塗布
した後、熱処理することにより、カーボン電極の形成と
同時に、前記作用を有するＺｎＴｅなどを含む亜鉛化合
物をＣｄＴｅ膜とカーボン電極の間に生成させることも
できる。
【００１２】また、本発明は、透明導電膜と透明基板と
の間に、酸化チタン膜を形成することにより、透明導電
膜の均一な製膜を可能にするもので、前記酸化チタン膜
を透明基板上に形成した後、この透明基板に紫外光を照
射することにより、特に顕著な効果が得られる。前記酸
化チタン膜は、透明導電膜形成面の接触角を低下させる
が、これに紫外線照射することにより表面改質されて、
さらにこの性質が大きく増幅される。これにより、透明
導電膜の透明基板への濡れ性（湿潤性）を向上させるこ
とができ、酸化インジウム錫（以下、ＩＴＯという）や
酸化錫などの透明導電膜の蒸着法などにおける均一な製
膜が可能となる。更に、前記濡れ性の向上により、成膜
された透明導電膜の凹凸が減少し配向性が均一になるた
め、透明導電膜上に形成されるＣｄＳ膜または亜鉛化合
物層もその影響を受け、透明導電膜への濡れ性が良くな
り、均一性、接合性が良好な製膜ができる。以上のよう
に、前記酸化チタンの作用により、透明基板との接合
性、密着性が良好で、均一な厚さの透明導電膜を形成
し、この膜上にＣｄＳ膜または亜鉛化合物を均一に形成
することができるので、高効率太陽電池を高品質に安定
して製造することができる。
の間に、酸化チタン膜を形成することにより、透明導電
膜の均一な製膜を可能にするもので、前記酸化チタン膜
を透明基板上に形成した後、この透明基板に紫外光を照
射することにより、特に顕著な効果が得られる。前記酸
化チタン膜は、透明導電膜形成面の接触角を低下させる
が、これに紫外線照射することにより表面改質されて、
さらにこの性質が大きく増幅される。これにより、透明
導電膜の透明基板への濡れ性（湿潤性）を向上させるこ
とができ、酸化インジウム錫（以下、ＩＴＯという）や
酸化錫などの透明導電膜の蒸着法などにおける均一な製
膜が可能となる。更に、前記濡れ性の向上により、成膜
された透明導電膜の凹凸が減少し配向性が均一になるた
め、透明導電膜上に形成されるＣｄＳ膜または亜鉛化合
物層もその影響を受け、透明導電膜への濡れ性が良くな
り、均一性、接合性が良好な製膜ができる。以上のよう
に、前記酸化チタンの作用により、透明基板との接合
性、密着性が良好で、均一な厚さの透明導電膜を形成
し、この膜上にＣｄＳ膜または亜鉛化合物を均一に形成
することができるので、高効率太陽電池を高品質に安定
して製造することができる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明を具体的な実施例を挙げてよ
り詳しく説明する。 《実施例１》図１に、実施例として作製した太陽電池の
一部分である単セルの模式断面を示す。まず、ガラス基
板１（＃１７３７）に厚さ1000オングストロームの酸化
チタン膜８をスパッタ法により蒸着した後、このガラス
基板１に、紫外線照射ランプにより、波長360nm近辺、
出力33mW/cm2の条件で紫外線を１分間照射した。このガ
ラス基板１上に、厚さ2500オングストロームのＩＴＯ２
をスパッタ法により形成した。ＩＴＯ２を形成後のガラ
ス基板の表面抵抗率は７Ω／□であった。次いで、厚さ
800オングストロームのＣｄＳ膜３をＩＴＯ２の表面に
蒸着した。これを１６０℃で３０分間加熱した後、素早
くＣｄＴｅ蒸着槽に入れて厚さ５μｍのＣｄＴｅ膜４を
蒸着した。 その後、０．３モルのＣｄＣｌ2水溶液をＣ
ｄＴｅ膜４に塗布し、酸素濃度１％の窒素雰囲気のベル
ト式電気炉中で４１５℃で３０分間加熱し、水洗の後、
１２０℃、３０分間加熱乾燥した。このＣｄＴｅ膜４を
単セル単位に分割するため、ガラス基板側からＳＨＧレ
ーザ光を照射してＣｄＴｅ膜４を部分的に除去し、パタ
ーニングを行った。
り詳しく説明する。 《実施例１》図１に、実施例として作製した太陽電池の
一部分である単セルの模式断面を示す。まず、ガラス基
板１（＃１７３７）に厚さ1000オングストロームの酸化
チタン膜８をスパッタ法により蒸着した後、このガラス
基板１に、紫外線照射ランプにより、波長360nm近辺、
出力33mW/cm2の条件で紫外線を１分間照射した。このガ
ラス基板１上に、厚さ2500オングストロームのＩＴＯ２
をスパッタ法により形成した。ＩＴＯ２を形成後のガラ
ス基板の表面抵抗率は７Ω／□であった。次いで、厚さ
800オングストロームのＣｄＳ膜３をＩＴＯ２の表面に
蒸着した。これを１６０℃で３０分間加熱した後、素早
くＣｄＴｅ蒸着槽に入れて厚さ５μｍのＣｄＴｅ膜４を
蒸着した。 その後、０．３モルのＣｄＣｌ2水溶液をＣ
ｄＴｅ膜４に塗布し、酸素濃度１％の窒素雰囲気のベル
ト式電気炉中で４１５℃で３０分間加熱し、水洗の後、
１２０℃、３０分間加熱乾燥した。このＣｄＴｅ膜４を
単セル単位に分割するため、ガラス基板側からＳＨＧレ
ーザ光を照射してＣｄＴｅ膜４を部分的に除去し、パタ
ーニングを行った。
【００１４】次いで、この分割された各ＣｄＴｅ膜４上
にカーボンペーストをスクリーン印刷した後、１５０℃
で３０分間加熱して溶媒を除去し、酸素濃度１２０ｐｐ
ｍ以下の窒素雰囲気中において、３７５℃で３０分間の
熱処理を行ってカーボン電極５を形成した。カーボンペ
ーストは、黒鉛粉末、ポリビニルブチラール、カーボン
ブラックを１７：３：３の重量比で配合し、撹拌混合し
て調整した。続いて、ＣｄＴｅ膜が除去された部分に露
出したＣｄＳ膜３上に、銀およびインジウムの混合ペー
ストをスクリーン印刷した後、２００℃で６０分間加熱
してＡｇＩｎ電極６を形成させた。また、銀ペーストを
カーボン電極５上にスクリーン印刷後、１７０℃で６０
分間加熱してＡｇ電極７を形成した。このようにして、
３４ｃｍ角のガラス基板上に、図１に示す２ｃｍ×０．
５ｃｍの単セル群が構成された太陽電池を作製した。
にカーボンペーストをスクリーン印刷した後、１５０℃
で３０分間加熱して溶媒を除去し、酸素濃度１２０ｐｐ
ｍ以下の窒素雰囲気中において、３７５℃で３０分間の
熱処理を行ってカーボン電極５を形成した。カーボンペ
ーストは、黒鉛粉末、ポリビニルブチラール、カーボン
ブラックを１７：３：３の重量比で配合し、撹拌混合し
て調整した。続いて、ＣｄＴｅ膜が除去された部分に露
出したＣｄＳ膜３上に、銀およびインジウムの混合ペー
ストをスクリーン印刷した後、２００℃で６０分間加熱
してＡｇＩｎ電極６を形成させた。また、銀ペーストを
カーボン電極５上にスクリーン印刷後、１７０℃で６０
分間加熱してＡｇ電極７を形成した。このようにして、
３４ｃｍ角のガラス基板上に、図１に示す２ｃｍ×０．
５ｃｍの単セル群が構成された太陽電池を作製した。
【００１５】《比較例１》酸化チタン層８を形成しない
以外は、実施例１と同じ方法で太陽電池を作製した。
以外は、実施例１と同じ方法で太陽電池を作製した。
【００１６】次に、同一基板上に構成された太陽電池の
単セル群の内、ほぼ等間隔の位置に形成された単セル４
９セルを選択し、それぞれの単セルの変換効率を測定し
た。測定はソーラーシミュレータを用いて、２５℃でＡ
Ｍ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して
行った。その結果、実施例１では１５．４％〜１５．５
％の高変換効率が確認され、基板全面に形成された各単
セルがほぼ一定の安定した特性を示すことが観測され
た。一方、比較例１では１４．０％〜１５．３％と大き
なバラツキを示した。また、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）
及びトンネル顕微鏡（ＴＥＭ）での観察、および分光波
長特性（透過率）の測定の結果、実施例１では、透明導
電膜、ＣｄＳ膜、ＣｄＴｅ膜ともに、基板全面の膜厚バ
ラツキが±0.5％以下と均一に製膜できたのに対し、比
較例では±５％程度の大きなバラツキが観測された。
単セル群の内、ほぼ等間隔の位置に形成された単セル４
９セルを選択し、それぞれの単セルの変換効率を測定し
た。測定はソーラーシミュレータを用いて、２５℃でＡ
Ｍ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ2の疑似太陽光を照射して
行った。その結果、実施例１では１５．４％〜１５．５
％の高変換効率が確認され、基板全面に形成された各単
セルがほぼ一定の安定した特性を示すことが観測され
た。一方、比較例１では１４．０％〜１５．３％と大き
なバラツキを示した。また、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）
及びトンネル顕微鏡（ＴＥＭ）での観察、および分光波
長特性（透過率）の測定の結果、実施例１では、透明導
電膜、ＣｄＳ膜、ＣｄＴｅ膜ともに、基板全面の膜厚バ
ラツキが±0.5％以下と均一に製膜できたのに対し、比
較例では±５％程度の大きなバラツキが観測された。
【００１７】《実施例２》実施例１と同様に、ガラス基
板１上に酸化チタン膜８を形成し、この上にＩＴＯ２を
形成した。次いで、このＩＴＯ２上にオクチル酸亜鉛溶
液（日本化学産業株式会社製ニッカオクチックス亜鉛８
％）をスピナーにより、3000rpmでスピンコートした
後、150℃で30分間加熱した。この熱処理によって、膜
厚4500オングストロームの亜鉛化合物層９を形成した。
その後、実施例１の膜厚の約1/2のＣｄＳ膜３を製膜し
た。それ以外の工程は、実施例１と同様にして太陽電池
を作製した。このように作製した太陽電池の単セル群の
変換効率を実施例１の場合と同様にして測定した結果、
１５．７％〜１５．８％の高い変換効率が得られ、基板
全面に形成された各単セルがほぼ一定の安定した良好な
特性を示すことが観測された。
板１上に酸化チタン膜８を形成し、この上にＩＴＯ２を
形成した。次いで、このＩＴＯ２上にオクチル酸亜鉛溶
液（日本化学産業株式会社製ニッカオクチックス亜鉛８
％）をスピナーにより、3000rpmでスピンコートした
後、150℃で30分間加熱した。この熱処理によって、膜
厚4500オングストロームの亜鉛化合物層９を形成した。
その後、実施例１の膜厚の約1/2のＣｄＳ膜３を製膜し
た。それ以外の工程は、実施例１と同様にして太陽電池
を作製した。このように作製した太陽電池の単セル群の
変換効率を実施例１の場合と同様にして測定した結果、
１５．７％〜１５．８％の高い変換効率が得られ、基板
全面に形成された各単セルがほぼ一定の安定した良好な
特性を示すことが観測された。
【００１８】以上のように、透明導電性膜上への亜鉛化
合物層の形成により、ＣｄＳ膜を薄くすることができる
ので、ＣｄＴｅ膜への取り込み光が多くなり、しかもＣ
ｄＳ膜と透明導電膜との電気的な接合性が向上した結
果、特に出力電流が向上し、変換効率が向上したものと
考えられる。なお、ＸＭＡ分析、ＳＩＭＳ分析の結果、
亜鉛化合物層中には主としてＣｄＺｎＳとオクチル酸亜
鉛が混在していることが観測された。
合物層の形成により、ＣｄＳ膜を薄くすることができる
ので、ＣｄＴｅ膜への取り込み光が多くなり、しかもＣ
ｄＳ膜と透明導電膜との電気的な接合性が向上した結
果、特に出力電流が向上し、変換効率が向上したものと
考えられる。なお、ＸＭＡ分析、ＳＩＭＳ分析の結果、
亜鉛化合物層中には主としてＣｄＺｎＳとオクチル酸亜
鉛が混在していることが観測された。
【００１９】《実施例３》ＣｄＣｌ2処理後のＣｄＴｅ
膜４上に、実施例２で用いたオクチル酸亜鉛溶液をスピ
ンコートした後、150℃で30分間加熱する工程を加えた
以外は、実施例２と同様にして太陽電池を作製した。こ
の工程によって、膜厚4500オングストロームの亜鉛化合
物層９をＣｄＴｅ膜４上にも形成した。このように作製
した太陽電池の単セル群の変換効率を実施例１の場合と
同様に測定した結果、１５．９±０．０３％の高い変換
効率が得られ、しかも基板全面に形成された各単セルが
ほぼ一定の安定した特性を示すことが観測された。この
特性の向上は、カーボン電極とＣｄＴｅ膜との接合性が
向上し、電気的損失が減少したためと考えられる。これ
は、カーボン電極をピールテスト法で密着性を評価した
結果、本実施例の場合は表面が若干剥がれる程度であっ
たが、比較例１ではカーボン電極全体が剥がれたことか
らも裏付けられる。
膜４上に、実施例２で用いたオクチル酸亜鉛溶液をスピ
ンコートした後、150℃で30分間加熱する工程を加えた
以外は、実施例２と同様にして太陽電池を作製した。こ
の工程によって、膜厚4500オングストロームの亜鉛化合
物層９をＣｄＴｅ膜４上にも形成した。このように作製
した太陽電池の単セル群の変換効率を実施例１の場合と
同様に測定した結果、１５．９±０．０３％の高い変換
効率が得られ、しかも基板全面に形成された各単セルが
ほぼ一定の安定した特性を示すことが観測された。この
特性の向上は、カーボン電極とＣｄＴｅ膜との接合性が
向上し、電気的損失が減少したためと考えられる。これ
は、カーボン電極をピールテスト法で密着性を評価した
結果、本実施例の場合は表面が若干剥がれる程度であっ
たが、比較例１ではカーボン電極全体が剥がれたことか
らも裏付けられる。
【００２０】また、８５℃放置1000時間、８５℃８５％
高温高湿放置1000時間、６０℃９０％高温高湿放置1000
時間、耐光性試験、ヒートサイクル試験等での信頼性評
価の結果、変換効率の変化は、比較例１では−７〜−１
２％であるのに対し、実施例２では−３％以内と少な
く、特性、信頼性共に比較例１に比べて大きく向上して
いることが確認された。なお、耐光性試験の条件は、サ
ンシャインカーボンアーク灯式耐光性試験機において、
２５５Ｗ／ｍ2の照度でパネル温度６３℃、相対湿度５
０％ＲＨで５００時間とした。ヒートサイクル試験は、
−４０℃、１０分間と９０℃、１０分間、温度勾配８７
℃／ｈのサイクルを200サイクル行った。
高温高湿放置1000時間、６０℃９０％高温高湿放置1000
時間、耐光性試験、ヒートサイクル試験等での信頼性評
価の結果、変換効率の変化は、比較例１では−７〜−１
２％であるのに対し、実施例２では−３％以内と少な
く、特性、信頼性共に比較例１に比べて大きく向上して
いることが確認された。なお、耐光性試験の条件は、サ
ンシャインカーボンアーク灯式耐光性試験機において、
２５５Ｗ／ｍ2の照度でパネル温度６３℃、相対湿度５
０％ＲＨで５００時間とした。ヒートサイクル試験は、
−４０℃、１０分間と９０℃、１０分間、温度勾配８７
℃／ｈのサイクルを200サイクル行った。
【００２１】《実施例４》ＣｄＴｅ膜上にオクチル酸亜
鉛溶液をコートして亜鉛化合物層を形成する代わりに、
カーボンペースト中にペースト全体に対して実施例１で
用いたオクチル酸亜鉛溶液を３％添加した以外は、実施
例３と同様の方法で太陽電池を作製した。この太陽電池
の単セル群の変換効率を実施例１の場合と同様に測定し
た結果、実施例３とほぼ同様に１５．８％〜１５．９％
の一定した高い変換効率が観測された。また、ＳＥＭ、
ＴＥＭによる観察、およびＸＭＡ（Ｘ線解析）の結果、
実施例３と同様にＣｄＴｅ膜とカーボン電極との間に主
としてＺｎＴｅ，ＺｎＯが混在した亜鉛化合物層が形成
されていることが確認された。
鉛溶液をコートして亜鉛化合物層を形成する代わりに、
カーボンペースト中にペースト全体に対して実施例１で
用いたオクチル酸亜鉛溶液を３％添加した以外は、実施
例３と同様の方法で太陽電池を作製した。この太陽電池
の単セル群の変換効率を実施例１の場合と同様に測定し
た結果、実施例３とほぼ同様に１５．８％〜１５．９％
の一定した高い変換効率が観測された。また、ＳＥＭ、
ＴＥＭによる観察、およびＸＭＡ（Ｘ線解析）の結果、
実施例３と同様にＣｄＴｅ膜とカーボン電極との間に主
としてＺｎＴｅ，ＺｎＯが混在した亜鉛化合物層が形成
されていることが確認された。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、透明導電
膜とＣｄＳ膜間、ＣｄＴｅ膜とカーボン電極間の電気抵
抗の低減、ＣｄＴｅ膜の吸収光量の増大などが可能とな
り、高変換効率、高信頼性を備えたＣｄＳ／ＣｄＴｅ太
陽電池を得ることができる。さらに、上記太陽電池の各
構成膜が均一に製膜できるので、大面積化が容易とな
り、製造安定性も向上させることができる。
膜とＣｄＳ膜間、ＣｄＴｅ膜とカーボン電極間の電気抵
抗の低減、ＣｄＴｅ膜の吸収光量の増大などが可能とな
り、高変換効率、高信頼性を備えたＣｄＳ／ＣｄＴｅ太
陽電池を得ることができる。さらに、上記太陽電池の各
構成膜が均一に製膜できるので、大面積化が容易とな
り、製造安定性も向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例におけるＣｄＳ／ＣｄＴｅ太
陽電池の概略断面図である。
陽電池の概略断面図である。
１ ガラス基板 ２ 透明導電膜（ＩＴＯ） ３ ＣｄＳ膜 ４ ＣｄＴｅ膜 ５ カーボン電極 ６ ＡｇＩｎ電極 ７ Ａｇ電極 ８ 酸化チタン膜 ９ 亜鉛化合物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府守口市松下町１番１号 松下電池工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA09 FA02 FA10 GA06
Claims (5)
- 【請求項１】 透明基板上に透明導電膜、ＣｄＳ膜、Ｃ
ｄＴｅ膜およびカーボン電極が順次積層して形成され、
前記透明導電膜と前記ＣｄＳ膜との間、前記ＣｄＴｅ膜
と前記カーボン電極との間、の少なくともいずれか一方
に、亜鉛化合物層が介在していることを特徴とするＣｄ
Ｓ／ＣｄＴｅ太陽電池。 - 【請求項２】 透明基板上に透明導電膜、ＣｄＳ膜、Ｃ
ｄＴｅ膜およびカーボン電極が順次積層して形成され、
前記透明基板と前記透明導電膜との間に酸化チタン膜が
介在していることを特徴とするＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電
池。 - 【請求項３】 透明基板上に透明導電膜、ＣｄＳ膜、Ｃ
ｄＴｅ膜およびカーボン電極が順次積層して形成され、
前記透明基板と前記透明導電膜との間に酸化チタン膜が
介在し、前記透明導電膜と前記ＣｄＳ膜との間、および
前記ＣｄＴｅ膜と前記カーボン電極との間に、亜鉛化合
物層が介在していることを特徴とするＣｄＳ／ＣｄＴｅ
太陽電池。 - 【請求項４】 透明基板上に透明導電膜、ＣｄＳ膜、お
よびＣｄＴｅ膜を順次形成する工程、亜鉛化合物を含有
させたカーボンペーストを前記ＣｄＴｅ膜上に塗布する
工程、および前記塗布したカーボンペーストを熱処理す
ることにより、亜鉛化合物を含むカーボン電極を形成す
る工程を有することを特徴とするＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽
電池の製造方法。 - 【請求項５】 透明基板上に酸化チタン膜を形成する工
程、前記酸化チタン膜を形成した透明基板に紫外線を照
射する工程、および前記紫外線を照射した透明基板上
に、透明導電膜、ＣｄＳ膜、ＣｄＴｅ膜、およびカーボ
ン電極を順次形成する工程を有することを特徴とするＣ
ｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10192764A JP2000031513A (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10192764A JP2000031513A (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031513A true JP2000031513A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16296663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10192764A Pending JP2000031513A (ja) | 1998-07-08 | 1998-07-08 | ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000031513A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007129512A1 (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Ｃｉｓ系薄膜太陽電池モジュールの改良された耐久性試験方法 |
-
1998
- 1998-07-08 JP JP10192764A patent/JP2000031513A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007129512A1 (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Ｃｉｓ系薄膜太陽電池モジュールの改良された耐久性試験方法 |
| US8242795B2 (en) | 2006-05-01 | 2012-08-14 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Method of testing durability of CIS based thin-film solar cell module |
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