JP2000208787A - 太陽電池 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】基板周辺の薄い所で透明電極膜が過剰にエッチ
ングされることなく、かつ透明電極膜と裏面電極膜間の
高い絶縁抵抗が得られる太陽電池を提供することを課題
とする。 【解決手段】透明絶縁基板１１上に透明電極１２，半導
体膜１３，裏面電極膜１４から構成された単位セル１５
が複数個直列に接続された太陽電池において、前記半導
体膜１３及び前記裏面電極膜１４の膜厚分布がともに±
１０％であることを特徴とする太陽電池。
ングされることなく、かつ透明電極膜と裏面電極膜間の
高い絶縁抵抗が得られる太陽電池を提供することを課題
とする。 【解決手段】透明絶縁基板１１上に透明電極１２，半導
体膜１３，裏面電極膜１４から構成された単位セル１５
が複数個直列に接続された太陽電池において、前記半導
体膜１３及び前記裏面電極膜１４の膜厚分布がともに±
１０％であることを特徴とする太陽電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に関し、特
に第１・第２電極膜間の半導体膜に非晶質シリコン膜を
用いた太陽電池に関する。
に第１・第２電極膜間の半導体膜に非晶質シリコン膜を
用いた太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、薄膜太陽電池は、２つの電
極膜で半導体膜を挟んだ構造をしており、２つの電極膜
のうち光が入射する側は透明電極を、他方には裏面電極
を用いている。前記裏面電極は低抵抗のＡｌやＡｇが用
いられる。一方、前記透明電極には、ＳｎＯ2 （酸化
錫），ＩＴＯ（インジウム・錫酸化膜）またはＺｎＯ
（酸化亜鉛）などの透明導電膜が用いられているが、電
気抵抗率が約５×１０-4Ω・ｃｍと金属膜より２桁程大
きいため、発生した電流が透明電極を流れる間に電力損
失が生じる。それは金属面積が大きくなる程顕著とな
り、外部へ取り出せる電力を減少させるため損失を小さ
くするための構造として、集積化太陽電池が提案されて
いる。
極膜で半導体膜を挟んだ構造をしており、２つの電極膜
のうち光が入射する側は透明電極を、他方には裏面電極
を用いている。前記裏面電極は低抵抗のＡｌやＡｇが用
いられる。一方、前記透明電極には、ＳｎＯ2 （酸化
錫），ＩＴＯ（インジウム・錫酸化膜）またはＺｎＯ
（酸化亜鉛）などの透明導電膜が用いられているが、電
気抵抗率が約５×１０-4Ω・ｃｍと金属膜より２桁程大
きいため、発生した電流が透明電極を流れる間に電力損
失が生じる。それは金属面積が大きくなる程顕著とな
り、外部へ取り出せる電力を減少させるため損失を小さ
くするための構造として、集積化太陽電池が提案されて
いる。
【０００３】これは、上記構造膜からなる太陽電池（単
位セル）を１枚の基板上に複数個作成し夫々を直列に接
続したものである。図３は、従来の集積化太陽電池の断
面図を示す。図中の付番１は、ガラス等からなる透明絶
縁基板を示す。この透明絶縁基板１上には、透明電極膜
２，アモルファスシリコン等からなる半導体膜３，Ａｌ
からなる裏面電極膜４から構成された単位セル５が複数
個直列に接続されている。単位セル５同士は、発電に寄
与しない領域である直列接続部６で接続されている。
位セル）を１枚の基板上に複数個作成し夫々を直列に接
続したものである。図３は、従来の集積化太陽電池の断
面図を示す。図中の付番１は、ガラス等からなる透明絶
縁基板を示す。この透明絶縁基板１上には、透明電極膜
２，アモルファスシリコン等からなる半導体膜３，Ａｌ
からなる裏面電極膜４から構成された単位セル５が複数
個直列に接続されている。単位セル５同士は、発電に寄
与しない領域である直列接続部６で接続されている。
【０００４】前記単位セル５との境界近くの直列接続部
６に位置する前記透明電極膜２は、選択的に除去されて
開溝７が形成されている。前記直列接続部６に対応する
前記半導体膜３には、前記裏面電極膜４と透明電極膜２
を接続するコンタクト部８が形成されている。前記直列
接続部６に対応する前記透明電極膜４及び半導体膜３は
選択的に除去され、透明電極膜２を露出させる開口部９
が形成されている。前記開溝７、コンタクト部８及び開
口部９は、垂直にレーザスクライブにより形成されてい
る。
６に位置する前記透明電極膜２は、選択的に除去されて
開溝７が形成されている。前記直列接続部６に対応する
前記半導体膜３には、前記裏面電極膜４と透明電極膜２
を接続するコンタクト部８が形成されている。前記直列
接続部６に対応する前記透明電極膜４及び半導体膜３は
選択的に除去され、透明電極膜２を露出させる開口部９
が形成されている。前記開溝７、コンタクト部８及び開
口部９は、垂直にレーザスクライブにより形成されてい
る。
【０００５】図３は下方（透明絶縁基板１側）から太陽
光が入射する場合であり、発電電流は単位セル５の面積
に比例する。全ての単位セル５に等しい電流が流れるよ
うに単位セルの面積を等しくする必要がある。ところ
で、前記半導体膜３や裏面電極膜４の成膜は、夫々プラ
ズマＣＶＤ法や真空蒸着法といった気相成長法が用いら
れる。
光が入射する場合であり、発電電流は単位セル５の面積
に比例する。全ての単位セル５に等しい電流が流れるよ
うに単位セルの面積を等しくする必要がある。ところ
で、前記半導体膜３や裏面電極膜４の成膜は、夫々プラ
ズマＣＶＤ法や真空蒸着法といった気相成長法が用いら
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
ように成膜された膜の厚さは基板の中央で厚く、基板周
辺で薄い傾向を有し、基板サイズが大きくなる程その傾
向は顕著になる。この基板内の膜厚分布が大きいと、モ
ジュール化の際のレーザスクライブ工程において膜厚の
薄いところで過剰なエッチングが生じてしまう。具体的
な事例を以下に述べる。図３の開口部９は、波長２４８
ｎｍのエキシマレーザを使用して裏面電極膜４及び半導
体膜３をエッチングした溝である。図５（Ａ）はこのエ
ッチング溝を形成する際、裏面電極膜４のみをエッチン
グした場合を示す。そもそもレーザエッチング過程にお
いては、レーザ光が物質に吸収されることにより熱が発
生して物質の蒸発に使われるものの、一部は周辺に伝導
によって散逸する。このとき、Ａｌ原子が下地の半導体
膜３へ拡散することにより、半導体膜が低抵抗化する。
その結果、透明電極膜２及び裏面電極膜４間の絶縁抵抗
が小さくなり、太陽電池特性を悪化させる。なお、図５
（Ａ）中の矢印Ｘは電流経路を、付番１０の影部は半導
体膜３の低抵抗部を示す。
ように成膜された膜の厚さは基板の中央で厚く、基板周
辺で薄い傾向を有し、基板サイズが大きくなる程その傾
向は顕著になる。この基板内の膜厚分布が大きいと、モ
ジュール化の際のレーザスクライブ工程において膜厚の
薄いところで過剰なエッチングが生じてしまう。具体的
な事例を以下に述べる。図３の開口部９は、波長２４８
ｎｍのエキシマレーザを使用して裏面電極膜４及び半導
体膜３をエッチングした溝である。図５（Ａ）はこのエ
ッチング溝を形成する際、裏面電極膜４のみをエッチン
グした場合を示す。そもそもレーザエッチング過程にお
いては、レーザ光が物質に吸収されることにより熱が発
生して物質の蒸発に使われるものの、一部は周辺に伝導
によって散逸する。このとき、Ａｌ原子が下地の半導体
膜３へ拡散することにより、半導体膜が低抵抗化する。
その結果、透明電極膜２及び裏面電極膜４間の絶縁抵抗
が小さくなり、太陽電池特性を悪化させる。なお、図５
（Ａ）中の矢印Ｘは電流経路を、付番１０の影部は半導
体膜３の低抵抗部を示す。
【０００７】その回避策として、図５（Ｂ）のように、
半導体膜３までレーザエッチングにより除去しなければ
ならない。このとき、レーザエッチングのエネルギー条
件は膜厚の厚い所における最適条件に設定されるため、
膜厚の薄いところで過剰にエッチングされ、図５（Ｂ）
のように透明電極膜２は薄くなる。したがって、矢印Ｙ
で示した電流経路の抵抗が増加するため、太陽電池特性
（直列抵抗）を悪化させる。その故に、半導体膜３及び
裏面電極膜４ともに膜厚分布が小さい方が好ましいが、
現実的には小さくするのは容易ではない。
半導体膜３までレーザエッチングにより除去しなければ
ならない。このとき、レーザエッチングのエネルギー条
件は膜厚の厚い所における最適条件に設定されるため、
膜厚の薄いところで過剰にエッチングされ、図５（Ｂ）
のように透明電極膜２は薄くなる。したがって、矢印Ｙ
で示した電流経路の抵抗が増加するため、太陽電池特性
（直列抵抗）を悪化させる。その故に、半導体膜３及び
裏面電極膜４ともに膜厚分布が小さい方が好ましいが、
現実的には小さくするのは容易ではない。
【０００８】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、半導体膜及び第２の電極膜の膜厚分布をともに
±１０％とすることにより、基板周辺の薄い所で透明電
極膜が過剰にエッチングされることなく、かつ透明電極
膜と裏面電極膜間の高い絶縁抵抗が得られる太陽電池を
提供することを目的とする。
もので、半導体膜及び第２の電極膜の膜厚分布をともに
±１０％とすることにより、基板周辺の薄い所で透明電
極膜が過剰にエッチングされることなく、かつ透明電極
膜と裏面電極膜間の高い絶縁抵抗が得られる太陽電池を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
第１の電極膜，半導体膜，第２の電極膜から構成された
単位セルが複数個直列に接続された太陽電池において、
前記半導体膜及び前記第２の電極膜の膜厚分布がともに
±１０％であることを特徴とする太陽電池である。
第１の電極膜，半導体膜，第２の電極膜から構成された
単位セルが複数個直列に接続された太陽電池において、
前記半導体膜及び前記第２の電極膜の膜厚分布がともに
±１０％であることを特徴とする太陽電池である。
【００１０】本発明において、前記半導体膜に膜厚２５
０〜５００ｎｍの非晶質シリコン膜を用い、かつ前記第
２の電極膜にＡｌ膜を用いた場合、Ａｌの最適膜厚範囲
は、非晶質シリコン膜の膜厚が２５０ｎｍ，３１０ｎ
ｍ，３８０ｎｍ，５００ｎｍのときＡｌ膜の膜厚が夫々
６８０ｎｍ，６１０ｎｍ，４７０ｎｍ，４２０ｎｍであ
る第１のＡｌ膜厚曲線と、非晶質シリコン膜の膜厚が２
５０ｎｍ，３１０ｎｍ，３８０ｎｍ，５００ｎｍのとき
Ａｌ膜の膜厚が夫々５００ｎｍ，３８０ｎｍ，３５０ｎ
ｍ，３００ｎｍである第２のＡｌ膜厚曲線の間にあるこ
とが好ましい。つまり、Ａｌの最適膜厚範囲は、図２の
第１のＡｌ膜厚曲線（イ）と第２のＡｌ膜厚曲線（ロ）
で囲まれた領域である。
０〜５００ｎｍの非晶質シリコン膜を用い、かつ前記第
２の電極膜にＡｌ膜を用いた場合、Ａｌの最適膜厚範囲
は、非晶質シリコン膜の膜厚が２５０ｎｍ，３１０ｎ
ｍ，３８０ｎｍ，５００ｎｍのときＡｌ膜の膜厚が夫々
６８０ｎｍ，６１０ｎｍ，４７０ｎｍ，４２０ｎｍであ
る第１のＡｌ膜厚曲線と、非晶質シリコン膜の膜厚が２
５０ｎｍ，３１０ｎｍ，３８０ｎｍ，５００ｎｍのとき
Ａｌ膜の膜厚が夫々５００ｎｍ，３８０ｎｍ，３５０ｎ
ｍ，３００ｎｍである第２のＡｌ膜厚曲線の間にあるこ
とが好ましい。つまり、Ａｌの最適膜厚範囲は、図２の
第１のＡｌ膜厚曲線（イ）と第２のＡｌ膜厚曲線（ロ）
で囲まれた領域である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る太
陽電池について図１を参照して説明する。本実施例は、
半導体膜及び前記第２の電極膜の膜厚分布をともに±１
０％することを特徴とする。
陽電池について図１を参照して説明する。本実施例は、
半導体膜及び前記第２の電極膜の膜厚分布をともに±１
０％することを特徴とする。
【００１２】図中の付番１１は、ガラスからなる透明絶
縁基板を示す。この透明絶縁基板１１上には、ＳｎＯ2
からなる透明電極膜（第１の電極膜）１２，アモルファ
スシリコンからなる半導体膜１３，Ａｌからなる裏面電
極膜（第２の電極膜）１４から構成された単位セル１５
が複数個直列に接続されている。なお、透明電極膜１２
の材料は、ＳｎＯ2 の他、ＩＴＯ又はＺｎＯなどを用い
てもよい。単位セル１５同士は、発電に寄与しない領域
である直列接続部１６で接続されている。
縁基板を示す。この透明絶縁基板１１上には、ＳｎＯ2
からなる透明電極膜（第１の電極膜）１２，アモルファ
スシリコンからなる半導体膜１３，Ａｌからなる裏面電
極膜（第２の電極膜）１４から構成された単位セル１５
が複数個直列に接続されている。なお、透明電極膜１２
の材料は、ＳｎＯ2 の他、ＩＴＯ又はＺｎＯなどを用い
てもよい。単位セル１５同士は、発電に寄与しない領域
である直列接続部１６で接続されている。
【００１３】前記単位セル１５との境界近くの直列接続
部１６に位置する前記透明電極膜１２は、選択的に除去
されて開溝１７が形成されている。前記直列接続部１６
に対応する前記半導体膜１３には、前記裏面電極膜１４
と透明電極膜１２を接続するコンタクト部１８が形成さ
れている。前記直列接続部１６に対応する前記裏面電極
膜１４及び半導体膜１３は選択的に除去され、透明電極
膜１２を露出させる開口部１９が形成されている。前記
開溝１７、コンタクト部１８及び開口部１９は、垂直に
レーザスクライブにより形成されている。
部１６に位置する前記透明電極膜１２は、選択的に除去
されて開溝１７が形成されている。前記直列接続部１６
に対応する前記半導体膜１３には、前記裏面電極膜１４
と透明電極膜１２を接続するコンタクト部１８が形成さ
れている。前記直列接続部１６に対応する前記裏面電極
膜１４及び半導体膜１３は選択的に除去され、透明電極
膜１２を露出させる開口部１９が形成されている。前記
開溝１７、コンタクト部１８及び開口部１９は、垂直に
レーザスクライブにより形成されている。
【００１４】こうした構成の太陽電池において、半導体
膜１３及び裏面電極膜１４の膜厚分布はともに±１０％
である。具体的には、半導体膜１３に膜厚２５０〜５０
０ｎｍの非晶質シリコン膜を用い、かつ裏面電極膜１４
にＡｌ膜を用いた場合、Ａｌの最適膜厚範囲は、（半導
体膜の膜厚，裏面電極膜の膜厚）＝（２５０ｎｍ，６８
０ｎｍ）、（３１０ｎｍ，６１０ｎｍ）、（３８０ｎ
ｍ，４７０ｎｍ）、（５００ｎｍ，４２０ｎｍ）の点を
結ぶ最大Ａｌ膜厚曲線（イ）と、（半導体膜の膜厚，裏
面電極膜の膜厚）＝（２５０ｎｍ，５００ｎｍ）、（３
１０ｎｍ，３８０ｎｍ）、（３８０ｎｍ，３５０ｎ
ｍ）、（５００ｎｍ，３００ｎｍ）の点を結ぶ最小Ａｌ
膜厚曲線（ロ）で囲まれた領域であることが好ましい。
膜１３及び裏面電極膜１４の膜厚分布はともに±１０％
である。具体的には、半導体膜１３に膜厚２５０〜５０
０ｎｍの非晶質シリコン膜を用い、かつ裏面電極膜１４
にＡｌ膜を用いた場合、Ａｌの最適膜厚範囲は、（半導
体膜の膜厚，裏面電極膜の膜厚）＝（２５０ｎｍ，６８
０ｎｍ）、（３１０ｎｍ，６１０ｎｍ）、（３８０ｎ
ｍ，４７０ｎｍ）、（５００ｎｍ，４２０ｎｍ）の点を
結ぶ最大Ａｌ膜厚曲線（イ）と、（半導体膜の膜厚，裏
面電極膜の膜厚）＝（２５０ｎｍ，５００ｎｍ）、（３
１０ｎｍ，３８０ｎｍ）、（３８０ｎｍ，３５０ｎ
ｍ）、（５００ｎｍ，３００ｎｍ）の点を結ぶ最小Ａｌ
膜厚曲線（ロ）で囲まれた領域であることが好ましい。
【００１５】次に、図１の太陽電池の製造方法について
説明する。 (1) まず、透明絶縁基板１１上に、熱ＣＶＤ装置を用い
て透明電極膜１２を成膜した後、透明電極膜１２に対し
てＹＡＧレーザを用いて開溝１７を形成した。ここで、
レーザ波長は１０６４ｎｍ，ビーム径は４０μｍ，レー
ザパワー密度は２×１０5 Ｗ／ｃｍ2 とした。つづい
て、ＰＩＮ非晶質シリコン又は微結晶シリコン相を含む
ＰＩＮ非晶質シリコンなどの半導体薄膜１３を、プラズ
マＣＶＤ装置を用いて基板全面に形成した。Ｐ型非晶質
シリコン層は、シランガス（ＳｉＨ 4 ），メタンガス
（ＣＨ4 ），及びＰ型不純物元素ドーピングジボランガ
ス（Ｂ 2 Ｈ6 ）のグロー放電分解により形成した。
説明する。 (1) まず、透明絶縁基板１１上に、熱ＣＶＤ装置を用い
て透明電極膜１２を成膜した後、透明電極膜１２に対し
てＹＡＧレーザを用いて開溝１７を形成した。ここで、
レーザ波長は１０６４ｎｍ，ビーム径は４０μｍ，レー
ザパワー密度は２×１０5 Ｗ／ｃｍ2 とした。つづい
て、ＰＩＮ非晶質シリコン又は微結晶シリコン相を含む
ＰＩＮ非晶質シリコンなどの半導体薄膜１３を、プラズ
マＣＶＤ装置を用いて基板全面に形成した。Ｐ型非晶質
シリコン層は、シランガス（ＳｉＨ 4 ），メタンガス
（ＣＨ4 ），及びＰ型不純物元素ドーピングジボランガ
ス（Ｂ 2 Ｈ6 ）のグロー放電分解により形成した。
【００１６】(2) 次に、同様な方法で、シランガスを用
いてＩ型非晶質シリコン層を形成した。つづいて、シラ
ンガス，水素ガス（Ｈ2 ），及びＮ型不純物元素ドーピ
ング用のホスフィンガス（ＰＨ3 ）を用いて、Ｎ型非晶
質シリコン層が形成された。各層の膜厚は、夫々５〜１
５ｎｍ，２００〜４５０ｎｍ，１０〜５０ｎｍであっ
た。更に、半導体膜１３にＹＡＧレーザを用いてコンタ
クト部１８を形成した。ここで、レーザ波長は１０６４
ｎｍ，ビーム径は１００〜３００μｍ，レーザパワー密
度は１．５×１０4 Ｗ／ｃｍ2 とした。
いてＩ型非晶質シリコン層を形成した。つづいて、シラ
ンガス，水素ガス（Ｈ2 ），及びＮ型不純物元素ドーピ
ング用のホスフィンガス（ＰＨ3 ）を用いて、Ｎ型非晶
質シリコン層が形成された。各層の膜厚は、夫々５〜１
５ｎｍ，２００〜４５０ｎｍ，１０〜５０ｎｍであっ
た。更に、半導体膜１３にＹＡＧレーザを用いてコンタ
クト部１８を形成した。ここで、レーザ波長は１０６４
ｎｍ，ビーム径は１００〜３００μｍ，レーザパワー密
度は１．５×１０4 Ｗ／ｃｍ2 とした。
【００１７】(3) 次に、基板全面に裏面電極膜１４とし
て膜厚３００〜７００ｎｍのＡｌを真蒸着法により形成
した。つづいて、エキシマレーザを用いて裏面電極膜１
４及び半導体膜１３を選択的にエッチング除去し、開口
部１９を形成した。ここで、レーザ波長は２４８ｎｍ，
ビーム径は３０〜８０μｍ，レーザパワー密度は２〜３
Ｊ／ｃｍ2 とした。
て膜厚３００〜７００ｎｍのＡｌを真蒸着法により形成
した。つづいて、エキシマレーザを用いて裏面電極膜１
４及び半導体膜１３を選択的にエッチング除去し、開口
部１９を形成した。ここで、レーザ波長は２４８ｎｍ，
ビーム径は３０〜８０μｍ，レーザパワー密度は２〜３
Ｊ／ｃｍ2 とした。
【００１８】図２は、種々の膜厚の非晶質シリコン（ａ
−Ｓｉ）膜上にＡｌ膜を積層成膜した後、エキシマレー
ザを用いて開口部９を形成したとき、透明電極膜まで過
剰にエッチングされない条件で良好な太陽電池特性が得
られる最適Ａｌ膜厚範囲を示す。横軸のａ−Ｓｉ膜厚
は、２５０ｎｍ未満では吸収される光の量が少なく、発
生電流が小さくなってしまう。また、ａ−Ｓｉ膜厚は、
５００ｎｍを越えると光劣化による変換効率の低下が大
きくなる。従って、ａ−Ｓｉ膜厚は、２５０ｎｍ〜５０
０ｎｍの範囲が適する。
−Ｓｉ）膜上にＡｌ膜を積層成膜した後、エキシマレー
ザを用いて開口部９を形成したとき、透明電極膜まで過
剰にエッチングされない条件で良好な太陽電池特性が得
られる最適Ａｌ膜厚範囲を示す。横軸のａ−Ｓｉ膜厚
は、２５０ｎｍ未満では吸収される光の量が少なく、発
生電流が小さくなってしまう。また、ａ−Ｓｉ膜厚は、
５００ｎｍを越えると光劣化による変換効率の低下が大
きくなる。従って、ａ−Ｓｉ膜厚は、２５０ｎｍ〜５０
０ｎｍの範囲が適する。
【００１９】また、ａ−Ｓｉ膜上のＡｌ膜厚が薄くなる
ほど、レーザエッチング時に発生した熱の影響を受けや
すく、透明電極膜と裏面電極膜（Ａｌ膜）間の絶縁抵抗
が小さくなる。Ａｌ電極面積が０．２５ｃｍ2 のテスト
サンプルを使用したとき良好な太陽電池特性を得るに
は、絶縁抵抗は１０ｋΩ以上必要である。図２の最小Ａ
ｌ膜厚曲線（イ）は、エッチング後の絶縁抵抗が１０ｋ
Ω以上となる下限のＡｌ膜厚を示す。また、最大Ａｌ膜
厚曲線（ロ）は、これ以上膜厚を厚くしても絶縁抵抗の
増加はなく、しかも上記以上のレーザパワーが必要とな
る上限のＡｌ膜厚を示す。
ほど、レーザエッチング時に発生した熱の影響を受けや
すく、透明電極膜と裏面電極膜（Ａｌ膜）間の絶縁抵抗
が小さくなる。Ａｌ電極面積が０．２５ｃｍ2 のテスト
サンプルを使用したとき良好な太陽電池特性を得るに
は、絶縁抵抗は１０ｋΩ以上必要である。図２の最小Ａ
ｌ膜厚曲線（イ）は、エッチング後の絶縁抵抗が１０ｋ
Ω以上となる下限のＡｌ膜厚を示す。また、最大Ａｌ膜
厚曲線（ロ）は、これ以上膜厚を厚くしても絶縁抵抗の
増加はなく、しかも上記以上のレーザパワーが必要とな
る上限のＡｌ膜厚を示す。
【００２０】種々のａ−Ｓｉ膜厚に対する必要な最小最
大のＡｌ膜厚を調べた結果、ａ−Ｓｉ膜厚が２５０ｎｍ
のとき最小５００ｎｍ，最大６８０ｎｍ、ａ−Ｓｉ膜厚
が３１０ｎｍのとき最小３８０ｎｍ，最大６１０ｎｍ、
ａ−Ｓｉ膜厚が３８０ｎｍのとき最小３５０ｎｍ，最大
４７０ｎｍ、ａ−Ｓｉ膜厚が５００ｎｍのとき最小３０
０ｎｍ，最大４２０ｎｍであり、これらの各点を結ぶ最
小Ａｌ膜厚曲線（イ）と最大Ａｌ膜厚曲線（ロ）に囲ま
れた領域が最適なＡｌ膜厚となる。
大のＡｌ膜厚を調べた結果、ａ−Ｓｉ膜厚が２５０ｎｍ
のとき最小５００ｎｍ，最大６８０ｎｍ、ａ−Ｓｉ膜厚
が３１０ｎｍのとき最小３８０ｎｍ，最大６１０ｎｍ、
ａ−Ｓｉ膜厚が３８０ｎｍのとき最小３５０ｎｍ，最大
４７０ｎｍ、ａ−Ｓｉ膜厚が５００ｎｍのとき最小３０
０ｎｍ，最大４２０ｎｍであり、これらの各点を結ぶ最
小Ａｌ膜厚曲線（イ）と最大Ａｌ膜厚曲線（ロ）に囲ま
れた領域が最適なＡｌ膜厚となる。
【００２１】これは、例えば基板内のａ−Ｓｉの膜厚分
布が±１０％の場合、ａ−Ｓｉの平均膜厚が２８０ｎｍ
（最小２５２ｎｍ〜最大３０８ｎｍ）とすると、基板中
央のｓ−Ｓｉの厚い所（３０８ｎｍ）ではＡｌ膜も厚く
成膜されるため、Ａｌの最大膜厚は約６１０ｎｍとな
る。一方、基板周辺のａ−Ｓｉの薄い所（２５２ｎｍ）
ではＡｌ膜も薄く成膜されるため、Ａｌの最小膜厚は約
５００ｎｍとなる。また、ａ−Ｓｉ平均膜厚が３５０ｎ
ｍ（最小３１５ｎｍ〜最大３８５ｎｍ）とすると、Ａｌ
の最大膜厚は４７０ｎｍ，最小膜厚は３８０ｎｍで膜厚
分布が４２５ｎｍ±１０％以下の範囲にある。更に、ａ
−Ｓｉ平均膜厚が４５０ｎｍ（最小４０５ｎｍ〜最大４
９５ｎｍ）とすると、Ａｌの最大膜厚は４２０ｎｍ，最
小膜厚３４０ｎｍで膜厚分布が３８０ｎｍ±１０％程度
の範囲にあることが見いだされた。
布が±１０％の場合、ａ−Ｓｉの平均膜厚が２８０ｎｍ
（最小２５２ｎｍ〜最大３０８ｎｍ）とすると、基板中
央のｓ−Ｓｉの厚い所（３０８ｎｍ）ではＡｌ膜も厚く
成膜されるため、Ａｌの最大膜厚は約６１０ｎｍとな
る。一方、基板周辺のａ−Ｓｉの薄い所（２５２ｎｍ）
ではＡｌ膜も薄く成膜されるため、Ａｌの最小膜厚は約
５００ｎｍとなる。また、ａ−Ｓｉ平均膜厚が３５０ｎ
ｍ（最小３１５ｎｍ〜最大３８５ｎｍ）とすると、Ａｌ
の最大膜厚は４７０ｎｍ，最小膜厚は３８０ｎｍで膜厚
分布が４２５ｎｍ±１０％以下の範囲にある。更に、ａ
−Ｓｉ平均膜厚が４５０ｎｍ（最小４０５ｎｍ〜最大４
９５ｎｍ）とすると、Ａｌの最大膜厚は４２０ｎｍ，最
小膜厚３４０ｎｍで膜厚分布が３８０ｎｍ±１０％程度
の範囲にあることが見いだされた。
【００２２】このようにａ−Ｓｉの膜厚が薄い程、最適
なＡｌ膜厚は厚くする必要がある。この理由は、ａ−Ｓ
ｉの膜厚が薄い程、透明電極膜とＡｌ膜間の距離が短い
ためＡｌ原子が透明電極膜付近まで拡散してａ−Ｓｉ膜
が低抵抗化しやすくなるが、Ａｌ膜が厚い分発生した熱
がＡｌ膜の水平方向に伝導によって散逸しやすく、温度
上昇が抑えられてＡｌ原子の拡散が少なくなるためと推
察される。逆に、ａ−Ｓｉの膜厚が厚い程、Ａｌ原子の
拡散が透明電極膜まで及びにくいためＡｌ膜は薄くても
よい。
なＡｌ膜厚は厚くする必要がある。この理由は、ａ−Ｓ
ｉの膜厚が薄い程、透明電極膜とＡｌ膜間の距離が短い
ためＡｌ原子が透明電極膜付近まで拡散してａ−Ｓｉ膜
が低抵抗化しやすくなるが、Ａｌ膜が厚い分発生した熱
がＡｌ膜の水平方向に伝導によって散逸しやすく、温度
上昇が抑えられてＡｌ原子の拡散が少なくなるためと推
察される。逆に、ａ−Ｓｉの膜厚が厚い程、Ａｌ原子の
拡散が透明電極膜まで及びにくいためＡｌ膜は薄くても
よい。
【００２３】一方、ａ−Ｓｉの膜厚分布が±２０％の場
合、例えばａ−Ｓｉの平均膜厚が３５０ｎｍ（最小２８
０ｎｍ〜最大４２０ｎｍ）のときＡｌの最大膜厚は４５
０ｎｍ、最小膜厚は４４０ｎｍで膜厚分布が４４５ｎｍ
±１％が要求されるが、Ａｌ膜厚を±１％に制御するこ
とはほとんど不可能である。
合、例えばａ−Ｓｉの平均膜厚が３５０ｎｍ（最小２８
０ｎｍ〜最大４２０ｎｍ）のときＡｌの最大膜厚は４５
０ｎｍ、最小膜厚は４４０ｎｍで膜厚分布が４４５ｎｍ
±１％が要求されるが、Ａｌ膜厚を±１％に制御するこ
とはほとんど不可能である。
【００２４】このようにエキシマレーザを用いてエッチ
ングにより開口部１９を形成する場合、ａ−Ｓｉ膜とＡ
ｌ膜はともに膜厚分布が±１０％以下であることが、透
明電極膜まで過剰にエッチングされない条件として必要
である。
ングにより開口部１９を形成する場合、ａ−Ｓｉ膜とＡ
ｌ膜はともに膜厚分布が±１０％以下であることが、透
明電極膜まで過剰にエッチングされない条件として必要
である。
【００２５】上記実施例によれば、非晶質シリコンから
なる半導体膜１３及びＡｌからなる裏面電極膜１４の膜
厚分布をともに±１０％に設定した構成とすることによ
り、基板中央の厚い所でエキシマレーザの最適エネルギ
ー条件を設定した場合、基板周辺の膜厚の薄い所で透明
電極膜１２が過剰にエッチングされることなく、かつ透
明電極膜１２と裏面電極膜（Ａｌ膜）１４間の高い絶縁
抵抗が得られる。具体的には、電極面積が０．２５ｃｍ
2 のテストサンプルで絶縁抵抗は１０ｋΩ以上である。
その結果、太陽電池特性を示す形状因子は０．６５以上
が得られた。
なる半導体膜１３及びＡｌからなる裏面電極膜１４の膜
厚分布をともに±１０％に設定した構成とすることによ
り、基板中央の厚い所でエキシマレーザの最適エネルギ
ー条件を設定した場合、基板周辺の膜厚の薄い所で透明
電極膜１２が過剰にエッチングされることなく、かつ透
明電極膜１２と裏面電極膜（Ａｌ膜）１４間の高い絶縁
抵抗が得られる。具体的には、電極面積が０．２５ｃｍ
2 のテストサンプルで絶縁抵抗は１０ｋΩ以上である。
その結果、太陽電池特性を示す形状因子は０．６５以上
が得られた。
【００２６】なお、基板サイズが４００ｍｍ角以上のと
き、プラズマＣＶＤ法でａ−Ｓｉ膜厚分布±１０％以内
に抑えて成膜するには、放電電極形状、高周波電力の給
電方法、放電電圧、成膜ガス圧力などの最適化が必要で
あった。また、真空蒸着法でＡｌ電極膜を膜厚分布±１
０％で形成するには、基板の公転、自転及び遮蔽板形状
の最適化が必要であった。
き、プラズマＣＶＤ法でａ−Ｓｉ膜厚分布±１０％以内
に抑えて成膜するには、放電電極形状、高周波電力の給
電方法、放電電圧、成膜ガス圧力などの最適化が必要で
あった。また、真空蒸着法でＡｌ電極膜を膜厚分布±１
０％で形成するには、基板の公転、自転及び遮蔽板形状
の最適化が必要であった。
【００２７】また、上記実施例では裏面電極膜としてＡ
ｌを用いた場合について述べたが、これに限らず、Ａｇ
（銀）等の低抵抗材料を用いてもよい。
ｌを用いた場合について述べたが、これに限らず、Ａｇ
（銀）等の低抵抗材料を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、半
導体膜及び第２の電極膜の膜厚分布をともに±１０％と
することにより、基板周辺の薄い所で透明電極膜が過剰
にエッチングされることなく、かつ透明電極膜と裏面電
極膜間の高い絶縁抵抗が得られる太陽電池を提供でき
る。
導体膜及び第２の電極膜の膜厚分布をともに±１０％と
することにより、基板周辺の薄い所で透明電極膜が過剰
にエッチングされることなく、かつ透明電極膜と裏面電
極膜間の高い絶縁抵抗が得られる太陽電池を提供でき
る。
【図１】本発明の一実施例に係る太陽電池の断面図。
【図２】種々の膜厚の非晶質シリコン膜上にＡｌ膜を積
層成膜した後、エキシマレーザを用いて開口部を形成し
たとき、透明電極膜まで過剰にエッチングされない条件
で良好な太陽電池特性が得られる最適Ａｌ膜厚範囲を示
す図。
層成膜した後、エキシマレーザを用いて開口部を形成し
たとき、透明電極膜まで過剰にエッチングされない条件
で良好な太陽電池特性が得られる最適Ａｌ膜厚範囲を示
す図。
【図３】従来の太陽電池の断面図。
【図４】成膜された透明電極膜、半導体膜及び金属裏面
電極膜の基板中央、基板周辺における膜厚分布を示す説
明図。
電極膜の基板中央、基板周辺における膜厚分布を示す説
明図。
【図５】エキシマレーザによるエッチング溝の形状の差
を説明するための図。
を説明するための図。
１１…透明絶縁基板、 １２…透明電極膜（第１の電極膜）、 １３…半導体膜、 １４…裏面電極膜（第２の電極膜）、 １５…単位セル、 １６…直列接続部、 １７…開溝、 １８…コンタクト部、 １９…開口部、
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁基板上に第１の電極膜，半導体膜，
第２の電極膜から構成された単位セルが複数個直列に接
続された太陽電池において、 前記半導体膜及び前記第２の電極膜の膜厚分布がともに
±１０％であることを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 前記半導体膜に膜厚２５０〜５００ｎｍ
の非晶質シリコン膜を用い、かつ前記第２の電極膜にＡ
ｌ膜を用いた場合、Ａｌの最適膜厚範囲は、非晶質シリ
コン膜の膜厚が２５０ｎｍ，３１０ｎｍ，３８０ｎｍ，
５００ｎｍのときＡｌ膜の膜厚が夫々６８０ｎｍ，６１
０ｎｍ，４７０ｎｍ，４２０ｎｍである第１のＡｌ膜厚
曲線と、非晶質シリコン膜の膜厚が２５０ｎｍ，３１０
ｎｍ，３８０ｎｍ，５００ｎｍのときＡｌ膜の膜厚が夫
々５００ｎｍ，３８０ｎｍ，３５０ｎｍ，３００ｎｍで
ある第２のＡｌ膜厚曲線の間にあることを特徴とする請
求項１記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004159A JP2000208787A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004159A JP2000208787A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208787A true JP2000208787A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11576976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11004159A Withdrawn JP2000208787A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208787A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008102172A1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-08-28 | David John Ruchat | Photovoltaic device and manufacturing method therefor |
| WO2009142187A1 (ja) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | 株式会社カネカ | 薄膜光電変換装置とその製造方法 |
| JP2012227459A (ja) * | 2011-04-22 | 2012-11-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 導電性基板、太陽電池、及び表示装置 |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP11004159A patent/JP2000208787A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008102172A1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-08-28 | David John Ruchat | Photovoltaic device and manufacturing method therefor |
| WO2009142187A1 (ja) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | 株式会社カネカ | 薄膜光電変換装置とその製造方法 |
| JP5069791B2 (ja) * | 2008-05-22 | 2012-11-07 | 株式会社カネカ | 薄膜光電変換装置とその製造方法 |
| US8907204B2 (en) | 2008-05-22 | 2014-12-09 | Kaneka Corporation | Thin film photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
| JP2012227459A (ja) * | 2011-04-22 | 2012-11-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 導電性基板、太陽電池、及び表示装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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