JP2001007355A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
太陽電池及びその製造方法Info
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐｎ型接合の太陽電池の製造工程でｐ形半導
体層及び／又はｎ形半導体層が損傷を受け難い構造の太
陽電池を提供する。 【解決手段】 光透過性を有する二枚の絶縁性基板１
０、１２が、その各々の一面側に形成された電極１８、
２０が対向するように配置され、且つ電極１８、２０が
形成された絶縁性基板１０、１２の電極形成面の間に、
ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層されたｐｎ接合層
が形成されて成る太陽電池において、該ｐ型半導体層
が、金属化合物から成る無機半導体層１４であり、ｎ型
半導体層が、有機化合物から成る有機ｎ型半導体層１６
であることを特徴とする。
体層及び／又はｎ形半導体層が損傷を受け難い構造の太
陽電池を提供する。 【解決手段】 光透過性を有する二枚の絶縁性基板１
０、１２が、その各々の一面側に形成された電極１８、
２０が対向するように配置され、且つ電極１８、２０が
形成された絶縁性基板１０、１２の電極形成面の間に、
ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層されたｐｎ接合層
が形成されて成る太陽電池において、該ｐ型半導体層
が、金属化合物から成る無機半導体層１４であり、ｎ型
半導体層が、有機化合物から成る有機ｎ型半導体層１６
であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池及びその製
造方法に関し、更に詳細には光透過性を有する二枚の絶
縁性基板が、その各々の一面側に形成された電極が対向
するように配置され、且つ前記電極が形成された絶縁性
基板の電極形成面の間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体層
とが積層されたｐｎ接合層が形成されて成る太陽電池及
びその製造方法に関する。
造方法に関し、更に詳細には光透過性を有する二枚の絶
縁性基板が、その各々の一面側に形成された電極が対向
するように配置され、且つ前記電極が形成された絶縁性
基板の電極形成面の間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体層
とが積層されたｐｎ接合層が形成されて成る太陽電池及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池には、ｐ型半導体層とｎ型半導
体層とが積層されて形成されたｐｎ接合層を具備するｐ
ｎ接合の太陽電池がある。この太陽電池を図７に示す。
図７に示す太陽電池１００は、光透過性を有する絶縁性
基板としてのガラス基板１０２上に電極膜としてモリブ
デン層１０４が形成されている。このモリブデン層１０
４上には、ｐ型半導体層１０６とｎ型半導体層１０８と
が積層されたｐｎ接合層が形成されており、ｎ型半導体
層１０８上に、ＺｎＳから成る薄膜層１１０を介して透
明電極１１２が形成されている。更に、透明電極１１２
上には櫛形電極１１４が形成されている。この櫛形電極
１１２は、図８に示す様に、電極が枝別れ状（櫛形状）
に形成されているものである。
体層とが積層されて形成されたｐｎ接合層を具備するｐ
ｎ接合の太陽電池がある。この太陽電池を図７に示す。
図７に示す太陽電池１００は、光透過性を有する絶縁性
基板としてのガラス基板１０２上に電極膜としてモリブ
デン層１０４が形成されている。このモリブデン層１０
４上には、ｐ型半導体層１０６とｎ型半導体層１０８と
が積層されたｐｎ接合層が形成されており、ｎ型半導体
層１０８上に、ＺｎＳから成る薄膜層１１０を介して透
明電極１１２が形成されている。更に、透明電極１１２
上には櫛形電極１１４が形成されている。この櫛形電極
１１２は、図８に示す様に、電極が枝別れ状（櫛形状）
に形成されているものである。
【０００３】かかる太陽電池１００の櫛形電極１１２
は、図７に示す様に、隣接する太陽電池１００ａのモリ
ブデン層と帯状金属箔１１６ａによって電気的に接続さ
れ、且つ太陽電池１００のモリブデン層１０４は、隣接
する太陽電池１００ｂの櫛形電極と帯状金属箔１１６ｂ
によって電気的に接続されている。この様に、複数個の
太陽電池同士は、直列に連結されて使用される。図７及
び図８に示す太陽電池１００は、図９に示す方法で製造
される。先ず、ガラス基板１０２の一面側に、モリブデ
ン層１０４から成る電極膜をスパッタリングによって形
成した後〔図９（ａ）の工程〕、モリブデン層１０４上
に蒸着又はスパッタリングにより銅層１１８を形成し、
更に銅層１１８上にインジウム層１２０を蒸着又はスパ
ッタリングによって形成する〔図９（ｂ）の工程〕。こ
の銅層１１８とインジウム層１２０とから成る金属層
を、硫化水素雰囲気中で加熱処理する硫化処理を施して
ｐ型半導体層１０６とした後〔図９（ｃ）の工程〕、抵
抗値を高めてｐ型半導体層１０６の特性を適正化して安
定した特性とすべく、ｐ型半導体層１０６の表面を、Ｋ
ＣＮが５〜１０重量％含有されたＫＣＮ溶液によってエ
ッチングするＫＣＮ処理を施す。
は、図７に示す様に、隣接する太陽電池１００ａのモリ
ブデン層と帯状金属箔１１６ａによって電気的に接続さ
れ、且つ太陽電池１００のモリブデン層１０４は、隣接
する太陽電池１００ｂの櫛形電極と帯状金属箔１１６ｂ
によって電気的に接続されている。この様に、複数個の
太陽電池同士は、直列に連結されて使用される。図７及
び図８に示す太陽電池１００は、図９に示す方法で製造
される。先ず、ガラス基板１０２の一面側に、モリブデ
ン層１０４から成る電極膜をスパッタリングによって形
成した後〔図９（ａ）の工程〕、モリブデン層１０４上
に蒸着又はスパッタリングにより銅層１１８を形成し、
更に銅層１１８上にインジウム層１２０を蒸着又はスパ
ッタリングによって形成する〔図９（ｂ）の工程〕。こ
の銅層１１８とインジウム層１２０とから成る金属層
を、硫化水素雰囲気中で加熱処理する硫化処理を施して
ｐ型半導体層１０６とした後〔図９（ｃ）の工程〕、抵
抗値を高めてｐ型半導体層１０６の特性を適正化して安
定した特性とすべく、ｐ型半導体層１０６の表面を、Ｋ
ＣＮが５〜１０重量％含有されたＫＣＮ溶液によってエ
ッチングするＫＣＮ処理を施す。
【０００４】かかるｐ型半導体層１０６上には、化学的
溶液析出法によってｎ型半導体層１０８を形成してｐｎ
接合層を形成した後〔図９（ｄ）の工程〕、ｎ型半導体
層１０８上に、ＺｎＳから成る薄膜層１１０を形成する
〔図９（ｅ）の工程〕。この薄膜層１１０は、硫酸亜鉛
水溶液、チオ尿素水溶液、及びアンモニア水溶液の混合
液に、ｎ型半導体層１０８を形成した基板を浸漬して約
８０℃に加熱することによって、ｎ型半導体層１０８の
表面にＺｎＳが積層して形成できる。この様に形成し
た、ｐ型半導体層１０６、ｎ型半導体層１０８、及び薄
膜層１１０の周縁部の一部をレーザによって除去するこ
とにより、図７に示す帯状金属箔１１６ａの一端部が接
続されるモリブデン層１０４の表面を露出する〔図９
（ｆ）の工程〕。更に、薄膜層１１０上にスパッタリン
グによってＺｎＯ：Ａｌ又はＺｎＯ：Ａｌ2 Ｏ3 から成
る透明電極１１２を形成した後〔図９（ｇ）の工程〕、
透明電極１１２上に、スパッタリングや蒸着によって形
成したニッケル薄膜とアルミニウム薄膜とによって形成
された多層薄膜から成る櫛型電極１１４を形成すること
によって、太陽電池１００を得ることができる〔図９
（ｈ）の工程〕。尚、ＺｎＳから成る薄膜層１１０を省
略することができ、その場合は、図９（ｅ）の工程を省
略できる。
溶液析出法によってｎ型半導体層１０８を形成してｐｎ
接合層を形成した後〔図９（ｄ）の工程〕、ｎ型半導体
層１０８上に、ＺｎＳから成る薄膜層１１０を形成する
〔図９（ｅ）の工程〕。この薄膜層１１０は、硫酸亜鉛
水溶液、チオ尿素水溶液、及びアンモニア水溶液の混合
液に、ｎ型半導体層１０８を形成した基板を浸漬して約
８０℃に加熱することによって、ｎ型半導体層１０８の
表面にＺｎＳが積層して形成できる。この様に形成し
た、ｐ型半導体層１０６、ｎ型半導体層１０８、及び薄
膜層１１０の周縁部の一部をレーザによって除去するこ
とにより、図７に示す帯状金属箔１１６ａの一端部が接
続されるモリブデン層１０４の表面を露出する〔図９
（ｆ）の工程〕。更に、薄膜層１１０上にスパッタリン
グによってＺｎＯ：Ａｌ又はＺｎＯ：Ａｌ2 Ｏ3 から成
る透明電極１１２を形成した後〔図９（ｇ）の工程〕、
透明電極１１２上に、スパッタリングや蒸着によって形
成したニッケル薄膜とアルミニウム薄膜とによって形成
された多層薄膜から成る櫛型電極１１４を形成すること
によって、太陽電池１００を得ることができる〔図９
（ｈ）の工程〕。尚、ＺｎＳから成る薄膜層１１０を省
略することができ、その場合は、図９（ｅ）の工程を省
略できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図９に示す太陽電池の
製造方法によれば、容易にｐｎ型接合の太陽電池を製造
できる。しかし、ｐ型半導体層１０６及びｎ型半導体層
１０８を形成した後、スパッタリング等によって透明電
極１１２等を形成する。このため、既に形成されたｐ型
半導体層１０６及び／又はｎ型半導体層１０８は、スパ
ッタリング等の際に、照射されるプラズマ等の高エネル
ギーの影響を受けて損傷されることがある。この様に、
ｐ型半導体層１０６及び／又はｎ型半導体層１０８が損
傷された太陽電池は、その変換効率が著しく低下する。
そこで、本発明の課題は、ｐｎ型接合の太陽電池の製造
工程でｐ型半導体層及び／又はｎ型半導体層が損傷を受
け難い構造の太陽電池及びその製造方法を提供すること
にある。
製造方法によれば、容易にｐｎ型接合の太陽電池を製造
できる。しかし、ｐ型半導体層１０６及びｎ型半導体層
１０８を形成した後、スパッタリング等によって透明電
極１１２等を形成する。このため、既に形成されたｐ型
半導体層１０６及び／又はｎ型半導体層１０８は、スパ
ッタリング等の際に、照射されるプラズマ等の高エネル
ギーの影響を受けて損傷されることがある。この様に、
ｐ型半導体層１０６及び／又はｎ型半導体層１０８が損
傷された太陽電池は、その変換効率が著しく低下する。
そこで、本発明の課題は、ｐｎ型接合の太陽電池の製造
工程でｐ型半導体層及び／又はｎ型半導体層が損傷を受
け難い構造の太陽電池及びその製造方法を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討した結果、ｐ型半導体層とｎ型半導体
層とのいずれか一方の半導体層を、金属のスパッタリン
グ等によって形成した銅(Cu)層とインジウム(In)層とを
積層して形成した金属層に、硫化処理を施して無機半導
体層とし、他方の半導体層を、溶媒等を用いて流動状態
として形成し得る有機化合物から成る有機半導体層とす
ることによって、既に形成したｐ型半導体層及び／又は
ｎ型半導体層に、プラズマ等の高エネルギーによる損傷
を与えることなくｐｎ型接合の太陽電池を製造できるこ
とを知り、本発明に到達した。すなわち、本発明は、光
透過性を有する二枚の絶縁性基板が、その各々の一面側
に形成された電極が対向するように配置され、且つ前記
電極が形成された絶縁性基板の電極形成面の間に、ｐ型
半導体層とｎ型半導体層とが積層されたｐｎ接合層が形
成されて成る太陽電池において、該ｐ型半導体層とｎ型
半導体層とのいずれか一方の半導体層が、金属化合物か
ら成る無機半導体層であり、他方の半導体層が、有機化
合物から成る有機半導体層であることを特徴とする太陽
電池にある。また、本発明は、光透過性を有する二枚の
絶縁性基板が、その各々の一面側に形成された電極が対
向するように配置され、且つ前記電極が形成された絶縁
性基板の電極形成面の間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体
層とが積層されたｐｎ接合層が形成されて成る太陽電池
を製造する際に、該ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのい
ずれか一方の半導体層として、前記電極の一方が形成さ
れた絶縁性基板の電極形成面に、銅(Cu)層とインジウム
(In)層とを積層して形成した金属層又はインジウム(In)
層と亜鉛(Zn)層とを積層して形成した金属層に、硫化処
理又はセレン化処理を施して無機半導体層を形成し、次
いで、前記無機半導体層と他方の電極が形成された絶縁
性基板とを、他方の半導体層として形成した有機化合物
から成る有機半導体層を介して接合することを特徴とす
る太陽電池の製造方法にある。
を解決すべく検討した結果、ｐ型半導体層とｎ型半導体
層とのいずれか一方の半導体層を、金属のスパッタリン
グ等によって形成した銅(Cu)層とインジウム(In)層とを
積層して形成した金属層に、硫化処理を施して無機半導
体層とし、他方の半導体層を、溶媒等を用いて流動状態
として形成し得る有機化合物から成る有機半導体層とす
ることによって、既に形成したｐ型半導体層及び／又は
ｎ型半導体層に、プラズマ等の高エネルギーによる損傷
を与えることなくｐｎ型接合の太陽電池を製造できるこ
とを知り、本発明に到達した。すなわち、本発明は、光
透過性を有する二枚の絶縁性基板が、その各々の一面側
に形成された電極が対向するように配置され、且つ前記
電極が形成された絶縁性基板の電極形成面の間に、ｐ型
半導体層とｎ型半導体層とが積層されたｐｎ接合層が形
成されて成る太陽電池において、該ｐ型半導体層とｎ型
半導体層とのいずれか一方の半導体層が、金属化合物か
ら成る無機半導体層であり、他方の半導体層が、有機化
合物から成る有機半導体層であることを特徴とする太陽
電池にある。また、本発明は、光透過性を有する二枚の
絶縁性基板が、その各々の一面側に形成された電極が対
向するように配置され、且つ前記電極が形成された絶縁
性基板の電極形成面の間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体
層とが積層されたｐｎ接合層が形成されて成る太陽電池
を製造する際に、該ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのい
ずれか一方の半導体層として、前記電極の一方が形成さ
れた絶縁性基板の電極形成面に、銅(Cu)層とインジウム
(In)層とを積層して形成した金属層又はインジウム(In)
層と亜鉛(Zn)層とを積層して形成した金属層に、硫化処
理又はセレン化処理を施して無機半導体層を形成し、次
いで、前記無機半導体層と他方の電極が形成された絶縁
性基板とを、他方の半導体層として形成した有機化合物
から成る有機半導体層を介して接合することを特徴とす
る太陽電池の製造方法にある。
【０００７】かかる本発明において、半導体層の一方
を、銅(Cu)- インジウム(In)- 硫黄(S) 又は銅(Cu)- イ
ンジウム(In)- セレン(Se)から成る無機ｐ型半導体層と
し、他方の半導体層を、芳香族化合物のオキサジアゾー
ル誘導体、ペリレン誘導体、又は金属錯体のキノリノー
ルアルミニウム錯体から成る有機ｎ型半導体層とするこ
と、或いは半導体層の一方を、インジウム(In)- 亜鉛(Z
n)- 硫黄(S) から成る無機ｎ型半導体層とし、他方の半
導体層を、テトラフェニルジアミン系化合物、銅フタロ
シアニン、又はスターバーストアミン系化合物から成る
有機ｐ型半導体層とすることが好適である。
を、銅(Cu)- インジウム(In)- 硫黄(S) 又は銅(Cu)- イ
ンジウム(In)- セレン(Se)から成る無機ｐ型半導体層と
し、他方の半導体層を、芳香族化合物のオキサジアゾー
ル誘導体、ペリレン誘導体、又は金属錯体のキノリノー
ルアルミニウム錯体から成る有機ｎ型半導体層とするこ
と、或いは半導体層の一方を、インジウム(In)- 亜鉛(Z
n)- 硫黄(S) から成る無機ｎ型半導体層とし、他方の半
導体層を、テトラフェニルジアミン系化合物、銅フタロ
シアニン、又はスターバーストアミン系化合物から成る
有機ｐ型半導体層とすることが好適である。
【０００８】本発明によれば、絶縁性基板の一方にスパ
ッタリングによって電極を形成した基板と、他方の絶縁
性基板に電極を形成した電極形成面にスパッタリングに
よってｐｎ接合層を形成する半導体層の一方を形成した
基板とを、有機半導体層を介して接合できる。このた
め、絶縁性基板の一方に形成した半導体層は、他方の絶
縁性基板に施すスパッタリング等の高エネルギーに因る
損傷を避けることができる。その結果、最終的に得られ
る太陽電池の変換効率を高く維持できる。
ッタリングによって電極を形成した基板と、他方の絶縁
性基板に電極を形成した電極形成面にスパッタリングに
よってｐｎ接合層を形成する半導体層の一方を形成した
基板とを、有機半導体層を介して接合できる。このた
め、絶縁性基板の一方に形成した半導体層は、他方の絶
縁性基板に施すスパッタリング等の高エネルギーに因る
損傷を避けることができる。その結果、最終的に得られ
る太陽電池の変換効率を高く維持できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る太陽電池の一例を図
１に示す。図１に示す太陽電池を形成する光透過性を有
する絶縁性基板１０、１２の間に、ｐ型半導体層１４と
ｎ型半導体層１６とが積層されて形成されたｐｎ接合層
が配設されている。かかる絶縁性基板１０、１２のう
ち、ガラス製の絶縁性基板１０の一面側には、スパッタ
リングによって形成した電極膜としてのモリブデン層１
８と、ｐ型半導体層１４として、銅(Cu)- インジウム(I
n)- 硫黄(S) から成る無機ｐ型半導体層（以下、無機ｐ
型半導体層１４と称することがある）とが形成されてい
る。この無機ｐ型半導体層１４は、図９（ｂ）（ｃ）に
示す工程と同様にして形成される。つまり、絶縁性基板
１０の一面側に形成されたモリブデン層１８上に、スパ
ッタリング、蒸着、又はめっきによって銅層を形成した
後、この銅層上にインジウム層を、スパッタリング、蒸
着、又はめっきによって形成する。次いで、この銅層と
インジウム層とから成る金属層を、硫化水素雰囲気中で
加熱処理する硫化処理を施して無機ｐ型半導体層１４を
形成した後、無機ｐ型半導体層１４の表面を、ＫＣＮが
５〜１０重量％含有されたＫＣＮ溶液によってエッチン
グするＫＣＮ処理を施し、抵抗値を高めて無機ｐ型半導
体層１４の特性を適正化して安定した特性とする。
１に示す。図１に示す太陽電池を形成する光透過性を有
する絶縁性基板１０、１２の間に、ｐ型半導体層１４と
ｎ型半導体層１６とが積層されて形成されたｐｎ接合層
が配設されている。かかる絶縁性基板１０、１２のう
ち、ガラス製の絶縁性基板１０の一面側には、スパッタ
リングによって形成した電極膜としてのモリブデン層１
８と、ｐ型半導体層１４として、銅(Cu)- インジウム(I
n)- 硫黄(S) から成る無機ｐ型半導体層（以下、無機ｐ
型半導体層１４と称することがある）とが形成されてい
る。この無機ｐ型半導体層１４は、図９（ｂ）（ｃ）に
示す工程と同様にして形成される。つまり、絶縁性基板
１０の一面側に形成されたモリブデン層１８上に、スパ
ッタリング、蒸着、又はめっきによって銅層を形成した
後、この銅層上にインジウム層を、スパッタリング、蒸
着、又はめっきによって形成する。次いで、この銅層と
インジウム層とから成る金属層を、硫化水素雰囲気中で
加熱処理する硫化処理を施して無機ｐ型半導体層１４を
形成した後、無機ｐ型半導体層１４の表面を、ＫＣＮが
５〜１０重量％含有されたＫＣＮ溶液によってエッチン
グするＫＣＮ処理を施し、抵抗値を高めて無機ｐ型半導
体層１４の特性を適正化して安定した特性とする。
【００１０】一方、絶縁性基板１０に対向するガラス製
の絶縁製基板１２には、絶縁性基板１０のモリブデン層
１８と対向する対向面に、スパッタリングや蒸着によっ
て形成したニッケル薄膜とアルミニウム薄膜とによって
形成された多層薄膜から成る櫛型電極２０、及びスパッ
タリングによって形成したＺｎＯ：Ａｌ又はＺｎＯ：Ａ
ｌ2 Ｏ3 から成る透明電極２２が順次形成されている。
更に、かかる透明電極２２の表面には、ＺｎＳから成る
薄膜層２４が形成されている。この薄膜層２４は、図９
（ｅ）に示す工程と同様に、硫酸亜鉛水溶液、チオ尿素
水溶液、及びアンモニア水溶液の混合液に、透明電極２
２等を形成した基板１２を浸漬して約８０℃に加熱する
ことによって、透明電極２２の表面にＺｎＳが積層して
形成できる。この様に、絶縁性基板１０に形成された無
機ｐ型半導体層１４と、絶縁性基板１２に形成された透
明電極２２及び薄膜層２４とは、ｎ型半導体層１６とし
ての有機ｎ型半導体層（以下、有機ｎ型半導体層１６と
称することがある）を介して接合されている。
の絶縁製基板１２には、絶縁性基板１０のモリブデン層
１８と対向する対向面に、スパッタリングや蒸着によっ
て形成したニッケル薄膜とアルミニウム薄膜とによって
形成された多層薄膜から成る櫛型電極２０、及びスパッ
タリングによって形成したＺｎＯ：Ａｌ又はＺｎＯ：Ａ
ｌ2 Ｏ3 から成る透明電極２２が順次形成されている。
更に、かかる透明電極２２の表面には、ＺｎＳから成る
薄膜層２４が形成されている。この薄膜層２４は、図９
（ｅ）に示す工程と同様に、硫酸亜鉛水溶液、チオ尿素
水溶液、及びアンモニア水溶液の混合液に、透明電極２
２等を形成した基板１２を浸漬して約８０℃に加熱する
ことによって、透明電極２２の表面にＺｎＳが積層して
形成できる。この様に、絶縁性基板１０に形成された無
機ｐ型半導体層１４と、絶縁性基板１２に形成された透
明電極２２及び薄膜層２４とは、ｎ型半導体層１６とし
ての有機ｎ型半導体層（以下、有機ｎ型半導体層１６と
称することがある）を介して接合されている。
【００１１】かかる有機ｎ型半導体層１６は、図２に示
す様に、溶媒等を用いて流動状態として形成し得る有機
化合物を用い、無機ｐ型半導体層１４上に流動状態の有
機化合物を滴下、塗布、コーティング等することによっ
て形成できる。形成された有機ｎ型半導体層１６は、無
機ｐ型半導体層１４と積層されてｐｎ接合層を形成して
おり、有機ｎ型半導体層１６が固化するまでに基板１２
に形成した薄膜層２４を圧着することによって、有機ｎ
型半導体層１６と薄膜層２４とを接合できる。この有機
ｎ型半導体層１６を形成する有機化合物としては、例え
ば芳香族化合物のオキサジアゾール誘導体、ペリレン誘
導体、又は金属錯体のキノリノールアルミニウム錯体を
挙げることができる。
す様に、溶媒等を用いて流動状態として形成し得る有機
化合物を用い、無機ｐ型半導体層１４上に流動状態の有
機化合物を滴下、塗布、コーティング等することによっ
て形成できる。形成された有機ｎ型半導体層１６は、無
機ｐ型半導体層１４と積層されてｐｎ接合層を形成して
おり、有機ｎ型半導体層１６が固化するまでに基板１２
に形成した薄膜層２４を圧着することによって、有機ｎ
型半導体層１６と薄膜層２４とを接合できる。この有機
ｎ型半導体層１６を形成する有機化合物としては、例え
ば芳香族化合物のオキサジアゾール誘導体、ペリレン誘
導体、又は金属錯体のキノリノールアルミニウム錯体を
挙げることができる。
【００１２】この様に、無機ｐ型半導体層１４と有機ｎ
型半導体層１６とが接合された太陽電池では、絶縁性基
板１０、１２の周縁部にロ字状の絶縁シート２４が配設
されている。この絶縁シート２４の開口部内には、無機
ｐ型半導体層１４と有機ｎ型半導体層１６とが積層され
て成るｐｎ接合層が形成されている。かかる絶縁シート
２４の一面側には、一端が櫛型電極２０と電気的に接続
された金属箔が取出電極２６として絶縁性基板１０、１
２の外方に引き出されている。更に、絶縁シート２４の
他面側にも、一端がモリブデン層１８と電気的に接続さ
れた金属箔が取出電極２８として絶縁性基板１０、１２
の外方に引き出されている。かかる取出電極２６の一端
と櫛型電極２０との接続、及び／又は取出電極２８の一
端とモリブデン層１８との接続は、銀(Ag)ペーストや導
電性接着剤等を用いることによって確実に接続できる。
ここで、図１及び図２に示す無機ｐ型半導体層１４とし
ては、銅(Cu)- インジウム(In)- セレン(Se)から成る無
機ｐ型半導体層であってもよい。この無機ｐ型半導体層
は、先ず、基板１０の一面側に形成されたモリブデン層
１８上に、スパッタリング、蒸着、又はめっき等によっ
て銅層を形成し、更に銅層上にインジウム層をスパッタ
リング、蒸着、又はめっき等によって形成する。次い
で、この銅層とインジウム層とから成る金属層を、セレ
ン化水素雰囲気中で加熱処理するセレン化処理を施すこ
とによって得ることができる。
型半導体層１６とが接合された太陽電池では、絶縁性基
板１０、１２の周縁部にロ字状の絶縁シート２４が配設
されている。この絶縁シート２４の開口部内には、無機
ｐ型半導体層１４と有機ｎ型半導体層１６とが積層され
て成るｐｎ接合層が形成されている。かかる絶縁シート
２４の一面側には、一端が櫛型電極２０と電気的に接続
された金属箔が取出電極２６として絶縁性基板１０、１
２の外方に引き出されている。更に、絶縁シート２４の
他面側にも、一端がモリブデン層１８と電気的に接続さ
れた金属箔が取出電極２８として絶縁性基板１０、１２
の外方に引き出されている。かかる取出電極２６の一端
と櫛型電極２０との接続、及び／又は取出電極２８の一
端とモリブデン層１８との接続は、銀(Ag)ペーストや導
電性接着剤等を用いることによって確実に接続できる。
ここで、図１及び図２に示す無機ｐ型半導体層１４とし
ては、銅(Cu)- インジウム(In)- セレン(Se)から成る無
機ｐ型半導体層であってもよい。この無機ｐ型半導体層
は、先ず、基板１０の一面側に形成されたモリブデン層
１８上に、スパッタリング、蒸着、又はめっき等によっ
て銅層を形成し、更に銅層上にインジウム層をスパッタ
リング、蒸着、又はめっき等によって形成する。次い
で、この銅層とインジウム層とから成る金属層を、セレ
ン化水素雰囲気中で加熱処理するセレン化処理を施すこ
とによって得ることができる。
【００１３】図１及び図２に示す太陽電池は、無機ｐ型
半導体層と有機ｎ型半導体層とが積層されて形成された
ｐｎ接合層が配設されて成る太陽電池であるが、図３に
示す様に、無機ｎ型半導体層３２と有機ｐ型半導体層３
０とが積層されて形成されたｐｎ接合層が配設されて成
る太陽電池であってもよい。図３に示す太陽電池を構成
する、光透過性を有する絶縁性基板１０、１２のうち、
ガラス製の絶縁性基板１０の一面側には、スパッタリン
グによって形成した電極膜としてのモリブデン層１８が
形成されている。一方、絶縁性基板１０と対向するガラ
ス製の絶縁性基板１２には、絶縁性基板１０のモリブデ
ン層１８と対向する対向面に、スパッタリングや蒸着に
よって形成したニッケル薄膜とアルミニウム薄膜とによ
って形成された多層薄膜から成る櫛型電極２０、及びス
パッタリングによって形成したＺｎＯ：Ａｌ又はＺｎ
Ｏ：Ａｌ2 Ｏ3 から成る透明電極２２が形成されてい
る。かかる透明電極２２の表面には、ＺｎＳから成る薄
膜層２４が形成されている。この薄膜層２４は、図９
（ｅ）に示す工程と同様に、硫酸亜鉛水溶液、チオ尿素
水溶液、及びアンモニア水溶液の混合液に、透明電極２
２等を形成した基板１２を浸漬して約８０℃に加熱する
ことにより、透明電極２２の表面にＺｎＳが積層して形
成できる。
半導体層と有機ｎ型半導体層とが積層されて形成された
ｐｎ接合層が配設されて成る太陽電池であるが、図３に
示す様に、無機ｎ型半導体層３２と有機ｐ型半導体層３
０とが積層されて形成されたｐｎ接合層が配設されて成
る太陽電池であってもよい。図３に示す太陽電池を構成
する、光透過性を有する絶縁性基板１０、１２のうち、
ガラス製の絶縁性基板１０の一面側には、スパッタリン
グによって形成した電極膜としてのモリブデン層１８が
形成されている。一方、絶縁性基板１０と対向するガラ
ス製の絶縁性基板１２には、絶縁性基板１０のモリブデ
ン層１８と対向する対向面に、スパッタリングや蒸着に
よって形成したニッケル薄膜とアルミニウム薄膜とによ
って形成された多層薄膜から成る櫛型電極２０、及びス
パッタリングによって形成したＺｎＯ：Ａｌ又はＺｎ
Ｏ：Ａｌ2 Ｏ3 から成る透明電極２２が形成されてい
る。かかる透明電極２２の表面には、ＺｎＳから成る薄
膜層２４が形成されている。この薄膜層２４は、図９
（ｅ）に示す工程と同様に、硫酸亜鉛水溶液、チオ尿素
水溶液、及びアンモニア水溶液の混合液に、透明電極２
２等を形成した基板１２を浸漬して約８０℃に加熱する
ことにより、透明電極２２の表面にＺｎＳが積層して形
成できる。
【００１４】更に、薄膜層２４の表面には、インジウム
(In)- 亜鉛(Zn)- 硫黄(S) から成る無機ｎ型半導体層３
２が形成されている。かかる無機ｎ型半導体層３２を形
成する際には、先ず、基板１２の一面側に形成された薄
膜層２４の表面に、スパッタリング、蒸着、又はめっき
等によって銅層を形成し、更に銅層上に亜鉛層をスパッ
タリング、蒸着、又はめっき等によって形成する。次い
で、この銅層と亜鉛層とから成る金属層を、硫化水素雰
囲気中で加熱処理する硫化処理を施すことによって、無
機ｎ型半導体層３２を得ることができる。この様に、基
板１２に形成された無機ｎ型半導体層３２等と、絶縁性
基板１０に形成されたモリブデン層１８等とは、ｐ型半
導体層３０としての有機ｐ型半導体層（以下、有機ｐ型
半導体層３２と称することがある）を介して接合されて
いる。かかる有機ｐ型半導体層３０は、図４に示す様
に、溶媒等を用いて流動状態として形成し得る有機化合
物を用い、絶縁性基板１０のモリブデン層１８上に流動
状態の有機化合物を滴下、塗布、コーティング等するこ
とによって形成できる。形成された有機ｐ型半導体層３
０は、モリブデン層１８と接合されており、有機ｐ型半
導体層３０が固化するまでに基板１２に形成した無機ｎ
型半導体層３２を圧着することによって、有機ｐ型半導
体層３０と無機ｎ型半導体層３２とが積層されたｐｎ接
合層を形成できる。この有機ｐ型半導体層３０を形成す
る有機化合物としては、例えばテトラフェニルジアミン
系化合物、銅フタロシアニン、又はスターバーストアミ
ン系化合物を挙げることができる。
(In)- 亜鉛(Zn)- 硫黄(S) から成る無機ｎ型半導体層３
２が形成されている。かかる無機ｎ型半導体層３２を形
成する際には、先ず、基板１２の一面側に形成された薄
膜層２４の表面に、スパッタリング、蒸着、又はめっき
等によって銅層を形成し、更に銅層上に亜鉛層をスパッ
タリング、蒸着、又はめっき等によって形成する。次い
で、この銅層と亜鉛層とから成る金属層を、硫化水素雰
囲気中で加熱処理する硫化処理を施すことによって、無
機ｎ型半導体層３２を得ることができる。この様に、基
板１２に形成された無機ｎ型半導体層３２等と、絶縁性
基板１０に形成されたモリブデン層１８等とは、ｐ型半
導体層３０としての有機ｐ型半導体層（以下、有機ｐ型
半導体層３２と称することがある）を介して接合されて
いる。かかる有機ｐ型半導体層３０は、図４に示す様
に、溶媒等を用いて流動状態として形成し得る有機化合
物を用い、絶縁性基板１０のモリブデン層１８上に流動
状態の有機化合物を滴下、塗布、コーティング等するこ
とによって形成できる。形成された有機ｐ型半導体層３
０は、モリブデン層１８と接合されており、有機ｐ型半
導体層３０が固化するまでに基板１２に形成した無機ｎ
型半導体層３２を圧着することによって、有機ｐ型半導
体層３０と無機ｎ型半導体層３２とが積層されたｐｎ接
合層を形成できる。この有機ｐ型半導体層３０を形成す
る有機化合物としては、例えばテトラフェニルジアミン
系化合物、銅フタロシアニン、又はスターバーストアミ
ン系化合物を挙げることができる。
【００１５】この様に、有機ｐ型半導体層３０と無機ｎ
型半導体層３２とが積層されて形成されたｐｎ接合層が
絶縁性基板１０、１２の間に配設されて成る太陽電池で
は、絶縁性基板１０、１２の周縁部にロ字状の絶縁シー
ト２４が配設されている。この絶縁シート２４の開口部
内には、有機ｐ型半導体層３０と無機ｎ型半導体層３２
とが積層されて成るｐｎ接合層が形成されている。かか
る絶縁シート２４の一面側には、一端が櫛型電極２０と
電気的に接続された金属箔が取出電極２６として絶縁性
基板１０、１２の外方に引き出されている。更に、絶縁
シート２４の他面側にも、一端がモリブデン層１８と電
気的に接続された金属箔が取出電極２８として絶縁性基
板１０、１２の外方に引き出されている。かかる取出電
極２６の一端と櫛型電極２０との接続、及び／又は取出
電極２８の一端とモリブデン層１８との接続は、銀(Ag)
ペーストや導電性接着剤等を用いることによって確実に
接続できる。尚、有機ｐ型半導体層３０を形成した場
合、無機ｐ型半導体層１４を形成する際に施した、ＫＣ
Ｎ溶液によって無機ｐ型半導体層１４をエッチングする
ＫＣＮ処理は不要である。
型半導体層３２とが積層されて形成されたｐｎ接合層が
絶縁性基板１０、１２の間に配設されて成る太陽電池で
は、絶縁性基板１０、１２の周縁部にロ字状の絶縁シー
ト２４が配設されている。この絶縁シート２４の開口部
内には、有機ｐ型半導体層３０と無機ｎ型半導体層３２
とが積層されて成るｐｎ接合層が形成されている。かか
る絶縁シート２４の一面側には、一端が櫛型電極２０と
電気的に接続された金属箔が取出電極２６として絶縁性
基板１０、１２の外方に引き出されている。更に、絶縁
シート２４の他面側にも、一端がモリブデン層１８と電
気的に接続された金属箔が取出電極２８として絶縁性基
板１０、１２の外方に引き出されている。かかる取出電
極２６の一端と櫛型電極２０との接続、及び／又は取出
電極２８の一端とモリブデン層１８との接続は、銀(Ag)
ペーストや導電性接着剤等を用いることによって確実に
接続できる。尚、有機ｐ型半導体層３０を形成した場
合、無機ｐ型半導体層１４を形成する際に施した、ＫＣ
Ｎ溶液によって無機ｐ型半導体層１４をエッチングする
ＫＣＮ処理は不要である。
【００１６】図１〜図４に示す太陽電池では、有機ｎ型
半導体層１６又は無機ｎ型半導体層３２と透明電極２２
との間に、ＺｎＳから成る薄膜層２４が形成されている
が、かかる薄膜層２４を形成しなくてもよい。図５に透
明電極２４の表面に有機ｎ型半導体層１６が直接形成さ
れた太陽電池を示し、図６に透明電極２４の表面に無機
ｎ型半導体層３２が直接形成された太陽電池を示す。と
ころで、図１〜図６に示す様に、太陽電池を形成するｐ
ｎ接合層の一方の半導体層を有機ｎ型半導体層１６又は
有機ｐ型半導体層３０によってが形成されている、この
ため、有機ｎ型半導体層１６と有機ｐ型半導体層３０と
が積層されて成るｐｎ接合層が配設された太陽電池も製
造可能である。しかし、ｐｎ接合層を有機半導体層のみ
によって形成した太陽電池では、その変換効率が極めて
低いため、実用に供し得ないものである。この点、本発
明に係る太陽電池は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との
いずれか一方の半導体層が無機半導体層であり、他方の
半導体層が有機半導体層であるため、その変換効率は、
ｐｎ接合層が無機半導体層のみによって形成された太陽
電池（スパッタリング等によって無機半導体層が損傷を
受けていない場合）と略同一値を呈することができる。
半導体層１６又は無機ｎ型半導体層３２と透明電極２２
との間に、ＺｎＳから成る薄膜層２４が形成されている
が、かかる薄膜層２４を形成しなくてもよい。図５に透
明電極２４の表面に有機ｎ型半導体層１６が直接形成さ
れた太陽電池を示し、図６に透明電極２４の表面に無機
ｎ型半導体層３２が直接形成された太陽電池を示す。と
ころで、図１〜図６に示す様に、太陽電池を形成するｐ
ｎ接合層の一方の半導体層を有機ｎ型半導体層１６又は
有機ｐ型半導体層３０によってが形成されている、この
ため、有機ｎ型半導体層１６と有機ｐ型半導体層３０と
が積層されて成るｐｎ接合層が配設された太陽電池も製
造可能である。しかし、ｐｎ接合層を有機半導体層のみ
によって形成した太陽電池では、その変換効率が極めて
低いため、実用に供し得ないものである。この点、本発
明に係る太陽電池は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との
いずれか一方の半導体層が無機半導体層であり、他方の
半導体層が有機半導体層であるため、その変換効率は、
ｐｎ接合層が無機半導体層のみによって形成された太陽
電池（スパッタリング等によって無機半導体層が損傷を
受けていない場合）と略同一値を呈することができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、太陽電池を構成する半
導体層が、その製造工程において、スパッタリング等の
際に照射されるプラズマ等の高エネルギーに因る損傷を
回避することができる。その結果、変換効率の高い安定
した太陽電池を提供することができる。
導体層が、その製造工程において、スパッタリング等の
際に照射されるプラズマ等の高エネルギーに因る損傷を
回避することができる。その結果、変換効率の高い安定
した太陽電池を提供することができる。
【図１】本発明に係る太陽電池の一例を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図２】図１に示す太陽電池の製造方法を説明する説明
図である。
図である。
【図３】本発明に係る太陽電池の他の例を示す縦断面図
である。
である。
【図４】図３に示す太陽電池の製造方法を説明する説明
図である。
図である。
【図５】本発明に係る太陽電池の他の例を示す縦断面図
である。
である。
【図６】本発明に係る太陽電池の他の例を示す縦断面図
である。
である。
【図７】従来の太陽電池を説明するための縦断面図であ
る。
る。
【図８】従来の太陽電池を説明するための正面図であ
る。
る。
【図９】従来の太陽電池の製造方法を説明するための工
程図である。
程図である。
１０、１２ 基板 １４ 無機ｐ型半導体層 １６ 有機ｎ型半導体層 １８ モリブデン層 ２０ 櫛型電極 ２２ 透明電極 ２４ 絶縁シート ２６、２８ 取出電極 ３０ 有機ｐ型半導体層 ３２ 無機ｎ型半導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 健司 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 (72)発明者 菅沼 茂明 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA10 AA11 AA12 BA14 CB30 DA03 GA03
Claims (6)
- 【請求項１】 光透過性を有する二枚の絶縁性基板が、
その各々の一面側に形成された電極が対向するように配
置され、且つ前記電極が形成された絶縁性基板の電極形
成面の間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層され
たｐｎ接合層が形成されて成る太陽電池において、 該ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのいずれか一方の半導
体層が、金属化合物から成る無機半導体層であり、 他方の半導体層が、有機化合物から成る有機半導体層で
あることを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 ｎ型半導体層が、芳香族化合物のオキサ
ジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、又は金属錯体のキ
ノリノールアルミニウム錯体から成る有機ｎ型半導体層
であり、 ｐ型半導体層が、銅(Cu)- インジウム(In)- 硫黄(S) 又
は銅(Cu)- インジウム(In)- セレン(Se)から成る無機ｐ
型半導体層である請求項１記載の太陽電池。 - 【請求項３】 ｎ型半導体層が、インジウム(In)- 亜鉛
(Zn)- 硫黄(S) から成る無機ｎ型半導体層であり、 ｐ型半導体層が、テトラフェニルジアミン系化合物、銅
フタロシアニン、又はスターバーストアミン系化合物か
ら成る有機ｐ型半導体層である請求項１記載の太陽電
池。 - 【請求項４】 光透過性を有する二枚の絶縁性基板が、
その各々の一面側に形成された電極が対向するように配
置され、且つ前記電極が形成された絶縁性基板の電極形
成面の間に、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層され
たｐｎ接合層が形成されて成る太陽電池を製造する際
に、 該ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのいずれか一方の半導
体層として、前記電極の一方が形成された絶縁性基板の
電極形成面に、銅(Cu)層とインジウム(In)層とを積層し
て形成した金属層又はインジウム(In)層と亜鉛(Zn)層と
を積層して形成した金属層に、硫化処理又はセレン化処
理を施して無機半導体層を形成し、 次いで、前記無機半導体層と他方の電極が形成された絶
縁性基板とを、他方の半導体層として形成した有機化合
物から成る有機半導体層を介して接合することを特徴と
する太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 半導体層の一方を、銅(Cu)- インジウム
(In)- 硫黄(S) 又は銅(Cu)- インジウム(In)- セレン(S
e)から成る無機ｐ型半導体層とし、 他方の半導体層を、芳香族化合物のオキサジアゾール誘
導体、ペリレン誘導体、又は金属錯体のキノリノールア
ルミニウム錯体から成る有機ｎ型半導体層とする請求項
４記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】 半導体層の一方を、インジウム(In)- 亜
鉛(Zn)- 硫黄(S) から成る無機ｎ型半導体層とし、 他方の半導体層を、テトラフェニルジアミン系化合物、
銅フタロシアニン、又はスターバーストアミン系化合物
から成る有機ｐ型半導体層とする請求項４記載の太陽電
池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174657A JP2001007355A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 太陽電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174657A JP2001007355A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 太陽電池及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001007355A true JP2001007355A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15982428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11174657A Pending JP2001007355A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 太陽電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001007355A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196224B2 (en) | 2002-03-27 | 2007-03-27 | Bando Chemical Industries, Ltd. | 1,3,5-tris(arylamino)benzenes |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP11174657A patent/JP2001007355A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196224B2 (en) | 2002-03-27 | 2007-03-27 | Bando Chemical Industries, Ltd. | 1,3,5-tris(arylamino)benzenes |
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