JP2001044457A

JP2001044457A - 光電変換素子および太陽電池

Info

Publication number: JP2001044457A
Application number: JP11215908A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kondo; 繁雄近藤; Junji Nakajima; 潤二中島
Original assignee: Matsushita Battery Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】重金属元素を含有する光電変換素子が、火災
などで高温に曝された場合に、重金属成分が大気中へ逸
散するのを阻止する。【解決手段】重金属成分を含有する光電変換素子内
に、溶融ないしは気化された前記重金属成分中の重金属
元素を捕捉する材料、好ましくはシェブレル相化合物、
を配設する。また、この光電変換素子を用いて太陽電池
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属あるいは重
金属化合物（以下、「重金属あるいは重金属化合物」を
「重金属成分」という）を使用してなる光電変換素子、
およびこれを用いて構成された太陽電池に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子、エレクトロニクス機
器が大量に生産、消費されるにともない、これらに含ま
れる重金属成分による環境汚染が懸念される時代になり
つつある。こうした半導体には種々のものがあり、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、あるいはＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＣｄＡｓ、ＳｉＮ、Ｔａ₂Ｏ₃、
ＺｒＯ₃等の二元系半導体、さらにはＣｄＧｅＡｓ₂、Ｓ
ｉＧｅＢ等の三元系半導体など様々な金属および金属化
合物が用いられている。また、これら半導体を利用した
素子としてはトランジスターやＬＳＩ、超ＬＳＩのよう
な集積半導体、光電変換素子、液晶などがある。これら
のうち、光電変換素子の用途としては光変調素子、光セ
ンサー、光導波路、発光素子あるいは太陽電池素子な
ど、数多くのものがある。

【０００３】更に詳しく光電変換素子についてみると、
例えば光変調素子にはＬｉＮｂＯ₃、ＫＴａ_0.65Ｎｂ
_0.35Ｏ₃など、集電センサーにはＬｉＴａＯ₃などの材料
が使用されている。また、太陽電池素子としては、シリ
コン太陽電池素子、化合物半導体太陽電池素子が実用化
されている。シリコン太陽電池素子の場合には、主材料
として用いるＳｉそのものは環境汚染の心配はないが、
素子内の導電材料として、環境汚染対策が必要と考えら
れる鉛半田が多量に使用される場合がある。一方、II−
VI族あるいはIII−Ｖ族の化合物半導体太陽電池素子に
は、Ｉｎ₂Ｏ ₃、ＳｎＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃などが透明導電膜
に、ｎ型半導体としてＣｄＳ、ＺｎＳ、ＧａＡｓなど
が、Ｐ型半導体としてＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ、ＣｕＩ
ｎＳ、ＧａＡｓなどが用いられている。

【０００４】このように、光電変換素子にはＩｎ、Ｇ
ａ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｔａ、ＳｅあるいはＧｅ
など、環境汚染対策が必要と考えられる多種類の重金属
成分が用いられている。これらの内、代表的な太陽電池
素子にはＣｄ、Ｔｅ、Ｇａ、Ａｓ、Ｐｂ、Ｉｎなどの重
金属成分が多く含まれている。これら重金属成分を用い
た光電変換素子、あるいはこれらの素子を用いた機器が
一ヶ所に集中して使用され、火災などの不慮の事故など
により異常な高熱に曝された場合、前記光電変換素子が
加熱され、あるいは燃焼することにより、無視できない
量の重金属成分が素子内から大気中に飛散する可能性が
ある。これらの重金属成分が大気を汚染し、あるいは地
上に落ちて土壌に染み込み、土壌汚染を引き起こすこと
が懸念される。

【０００５】現在、太陽電池素子に代表される光電変換
素子は、各種の光センサーとして、さらに、時計、電
卓、道路標識用などの比較的小型の電源として、電子デ
バイス商品に広く利用されている。これらの場合には、
光電変換素子あるいはこれを用いた機器が一カ所に集中
して使用される場合が少なく、また、光電変換素子に使
用されている重金属成分の量は、上記機器の全体量から
見ると極めて少ない。そのため、上記の場合には、現在
のところ格別な環境汚染対策はとられていない。一方、
太陽電池は、化石燃料による発電と異なり、燃料の枯渇
や燃焼時の有害ガス発生がなく、無尽蔵な太陽光エネル
ギーを利用するクリーンな電力源として注目されてい
る。従って、太陽電池は、住宅用や電力用などの比較的
大型の屋外用電源として、今後一層広く使用され、さら
に大型化するものと考えられる。これらの屋外電力用の
大型太陽電池には、多数の太陽電池素子が集中して使用
されるので、これらに使用される重金属成分による環境
汚染問題への対応が今後、特に必要と考えられる。

【０００６】上記の大型太陽電池の場合でも、耐用年数
を経過したり、不要となった太陽電池は、回収して無害
化処理することによって、通常は環境汚染を防ぐことが
できる。しかし、不慮の事故や火災に遭遇した場合は、
これらの屋外用太陽電池は１０００℃近くの高温まで異
常加熱される可能性がある。この場合には、太陽電池素
子に含まれる多量の重金属成分が気化して大気中に逸散
することにより、周辺地域の大気や土壌に重金属汚染を
与えることが懸念される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、重金属成分
を含む光電変換素子、あるいはこれら素子が使用されて
いる太陽電池などの装置や機器が、火災などの不慮の事
故によって加熱され、あるいは燃焼した場合に、前記光
電変換素子中に含まれる重金属成分が気化して大気中に
逸散することを阻止し、これにより環境汚染を防止する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光電変換素子
は、重金属あるいは重金属化合物を含有する光電変換素
子であって、溶融ないしは気化した前記重金属あるいは
前記重金属化合物中の重金属元素を捕捉する材料を具備
したことを特徴とするものである。さらに、前記重金属
を捕捉する材料は、組成式Ｍ_zＭｏ₆Ｘ_8-yで表されるシ
ェブレル相化合物（ただし、ＸはＳ、ＳｅおよびＴｅか
らなる群より選択された少なくとも一種のカルコゲン元
素、ｚは０≦ｚ＜４、ｙはカルコゲン元素の欠損量）で
あり、かつＭが、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択さ
れた少なくとも一種の元素を主体とする元素、あるいは
Ｍが、Ｃｄ、Ｓｂ、ＴｅおよびＩｎからなる群より選択
された少なくとも一種の元素を主体とする元素であるこ
とが好ましい。

【０００９】これにより、光電変換素子が異常加熱され
た場合に、光電変換素子中の重金属成分が気化して大気
中に逸散する現象を効果的に抑制することができ、火災
などの不慮の災害に曝された場合の環境汚染を軽減する
ことができる。また、本発明の太陽電池は、上記の本発
明により得られた光電変換素子を用いて構成したもので
ある。これにより、太陽電池、特に大型電力用太陽電池
が上記のように異常加熱され、あるいは燃焼した場合の
環境汚染問題対策の一環として有効な手段が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明における重金属元素を捕捉
する材料は、光電変換素子が使用される通常の温度では
重金属成分に対して化学的に反応せず、かつ、加熱され
て溶融ないしは気化した前記重金属成分もしくは前記重
金属成分中の重金属イオンを捕捉して内部に取り込むこ
とができる性質を備えた材料をいう。これらの材料の代
表的なものとして各種のシェブレル相化合物を用いるこ
とができ、それ以外に、例えば低融点ガラスフリットな
どを用いることもできる。

【００１１】また、本発明では、重金属元素は比重４以
上の金属の元素を総称し、これらの何れの重金属元素を
対象にした場合にも本発明の効果が期待される。それら
の内、光電変換素子による前記環境汚染の可能性が懸念
される重金属元素として、周期律表でＩＢ〜IVＡ属に属
する重金属元素、例えば、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ａ
ｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｐｂなどが挙げら
れる。さらに、上記の重金属元素の内、大型電源用の光
電変換素子中に含まれ、あるいは今後含まれる可能性が
大きく、これらによる環境汚染対策を特に検討すべきと
考えられる重金属元素として、Ｃｄ、Ｔｅ、Ａｇ、Ｉ
ｎ、Ａｓ、Ｐｂなどが挙げらる。本発明は、これらの重
金属元素を含む光電変換素子、特に大型電源用太陽電池
素子に適用することが重要、かつ効果的である。

【００１２】シェブレル相化合物はＭｏ₆Ｘ₈のクラスタ
ーが三次元格子を形成し、このクラスター間のイオンサ
イトをＣｕ、Ａｇなどのカチオンが占めた構造となって
おり、カチオンはこのＭｏ₆Ｘ₈より形成される三次元網
目状構造の間を拡散することができる。また、シェブレ
ル相化合物は電子伝導性も大きく、その結果、電子−イ
オン混合導電体として作用する金属化合物であることも
知られている。シェブレル相化合物は、例えば次のよう
にして重金属成分を捕捉する。Ｐｂ、Ｃｄなどの重金属
は、シェブレル相化合物層と接合させ、加熱すると、重
金属が溶融、気化し、前記重金属もしくは重金属イオン
がシェブレル相化合物内に拡散して捕捉される。また、
例えば、ＣｄＳ、ＣｄＴｅなどの重金属化合物は、シェ
ブレル相化合物層と接合させ、加熱すると、重金属化合
物または重金属化合物から分離した重金属が溶融、気化
し、前記重金属化合物、前記重金属もしくは重金属イオ
ンがシェブレル相化合物内に拡散して捕捉される。

【００１３】一般に、シェブレル相化合物は前記のよう
に、組成式Ｍ_zＭｏ₆Ｘ_8-yで表されるが、使用するシェ
ブレル相化合物としては、特に、カチオンの拡散性に優
れたものが好ましい。シェブレル相化合物中での拡散が
特に速いカチオンは形式電荷が＋１価のカチオンなの
で、Ｍ元素は、＋１価のカチオンとなり得るＣｕおよび
Ａｇからなる群より選択された少なくとも一種類の元素
を主体とすることが特に好ましい。

【００１４】さらに、上記のシェブレル相化合物の作用
として、ＣｄＴｅ系太陽電池におけるＣｄＴｅ層をｐ型
化する作用がある。例えば、ＣｄＴｅ層をｐ型にするた
めに、不純物として銅をＣｄＴｅ層に拡散させる一つの
方法として、ＣｄＴｅ層に銅シェブレル相化合物を接合
させ、熱処理することにより、シェブレル相化合物中の
ＣｕをＣｄＴｅ層に拡散させることができる。この場
合、シェブレル相化合物のＭ元素の含有量ｚが０に近い
ほど、その仕事関数がＣｄＴｅの仕事関数５．０７ｅＶ
に近くなり、前記ＣｄＴｅ層をｐ型にするために必要な
ドーパントとしてのＣｕの量は数ｐｐｍ〜数１０ｐｐｍ
という極めて少量で良い。その結果、仕事関数が５ｅＶ
前後の低抵抗の半導体層となり、ＣｄＴｅ層との接合が
極めて良好な状態となる。

【００１５】この様に、ＣｄＴｅ層へのＭ元素のドープ
量は、極く少量で十分であることから、＋１価のカチオ
ンとなり得ない元素をＭ元素として用いた場合でも、高
温でドーパントを拡散させることにより同様の効果を引
き起こすことができる。このようなＭ元素としては、Ｃ
ｄ、Ｓｂ、ＴｅおよびＩｎよりなる群より選択された少
なくとも一種の元素を主体とするものを好ましく用いる
ことができる。以上のように、Ｍ元素がＣｕ、Ａｇの場
合とＣｄ、Ｓｂ、ＴｅおよびＩｎの場合とで、類似の作
用効果が得られるが、前者の場合には、より迅速に重金
属元素を捕捉し易い性質を備えている。また、Ｍ元素の
ドーパント効果は、Ｃｕ＞Ａｇ＞Ｃｄ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ
ｎの順であり、ＣｄＴｅ膜を低抵抗化するためには、Ｍ
元素をＣｕとするのが最も効果的である。

【００１６】以上のことから、シェブレル相化合物とし
ては、Ｍ_zＭｏ₆Ｘ_8-y（ＸはＳ、Ｓｅ、Ｔｅより選ばれ
る１種類以上のカルコゲン元素、ｚは０≦ｚ＜４、ｙは
カルコゲン元素の欠損量）で表され、かつＭが、Ａｇ、
Ｃｕからなる群より選択された少なくとも一種類の元素
を主体とするものを用いることが最も好ましい。また、
上記に次いで、Ｍ_zＭｏ₆Ｘ_8-yで表され、かつＭが、Ｃ
ｄ、Ｓｂ、ＴｅおよびＩｎからなる群より選択された少
なくとも一種類の元素を主体とするシェブレル相化合物
を用いることが好ましい。さらに、他に用い得る重金属
捕捉材として低融点ガラスフリットがあり、一般的に５
００℃以下の融点を備えたものが好ましい。これを用い
ることにより、光電変換素子が異常加熱された際、光電
変換素子中の溶融した重金属成分を、溶融したガラス内
に取り込むことができ、外部に重金属成分が逸散するこ
とを防止できる。

【００１７】上記の本発明は、前記のような光センサ
ー、光変調素子、発光素子あるいは太陽電池素子など、
重金属成分を含む何れの光電変換素子にも適用すること
ができる。さらに、本発明の太陽電池は、上記本発明に
よる光電変換素子を用いて構成されたものであり、前記
のシリコン太陽電池や各種の化合物半導体太陽電池、有
機半導体太陽電池など重金属成分を含む何れの太陽電池
にも適用できる。これらの中でも、特にＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系、ＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ系、ＧａＡｓ系など、重金
属成分を多く含有する太陽電池に適用した場合に効果的
である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００１９】《実施例１》シェブレル相化合物としてＣ
ｕ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈で表される銅シェブレル相化合物を用
い、光電変換素子としてＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池素子
を作製した例について図１により説明する。まず、酸化
錫からなる透明電極２（伝導率；約１０Ω／ｃｍ²、光
透過率；９８％）を形成した透明ガラス基板１（７５×
７５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのホウ珪酸ガラス板）上に、
厚さ８００オングストロームのＣｄＳ層３をジエチルジ
チオカルバミン酸カドミウム錯体を３５０℃の温度で１
分間加熱分解することにより形成した。次いで、近接昇
華法にてＣｄＳ層３上に厚さ３μｍのＣｄＴｅ層４を形
成した。次いで、平均粒径１０μｍのＣｕ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈
の粉末８５ｗｔ％と平均粒径１５μｍのガラス粉末（融
点４５０℃）１５ｗｔ％からなる固形分と、ジエチレン
グリコールモノブチルエーテルとを３：１の重量比で混
合し、ペーストにしたものをＣｄＴｅ層４上に塗布し、
１５０℃で乾燥して、厚さ５μｍのシェブレル相化合物
層５を形成した。このシェブレル相化合物層５上に導電
性カーボンペーストを塗布した後、１５０℃で加熱硬化
させ、集電体としてのカーボン電極６を形成した。さら
に、カーボン電極６の表面とＣｄＳ層３の露出部とに銀
ペーストを塗布、乾燥して、リード電極としての＋側銀
電極７と−側銀電極８を各々形成して、太陽電池素子を
作製した。

【００２０】《実施例２》シェブレル相化合物層５の形
成方法として、実施例１の塗布、乾燥法に代えて、スパ
ッタ蒸着法により厚さ１００オングストロームのシェブ
レル相化合物層５を形成した以外は、実施例１と同様に
して太陽電池素子を作製した。

【００２１】《実施例３》実施例１で用いた銅シェブレ
ル相化合物に代えて、Ａｇ_0.05Ｍｏ₆Ｓ₈で表される銀シ
ェブレル相化合物に対して、ドーパント材として３５ｐ
ｐｍの銅粉末を加えたものを用いた以外は、実施例１と
同様の方法で太陽電池素子を構成した。

【００２２】《実施例４》実施例１で用いた銅シェブレ
ル相化合物に代えて、Ｃｄ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈で表されるカド
ミウムシェブレル相化合物に対して、ドーパント材とし
て３５ｐｐｍの銅粉末を加えたものを用いた以外は、実
施例１と同様の方法で太陽電池素子を構成した。

【００２３】《実施例５》実施例１で用いた銅シェブレ
ル相化合物に代えて、Ｉｎ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈で表されるイン
ジウムシェブレル相化合物に対して、ドーパント材とし
て３５ｐｐｍの銅粉末を加えたものを用いた以外は、実
施例１と同様の方法で太陽電池素子を構成した。

【００２４】《実施例６》実施例１で用いた銅シェブレ
ル相化合物に代えて、Ｔｅ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈で表されるテル
ルシェブレル相化合物に対して、ドーパント材として３
５ｐｐｍの銅粉末を加えたものを用いた以外は、実施例
１と同様の方法で太陽電池素子を構成した。

【００２５】《実施例７》実施例１で用いた銅シェブレ
ル相化合物に代えて、Ｓｂ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈で表されるアン
チモンシェブレル相化合物に対して、ドーパント材とし
て３５ｐｐｍの銅粉末を加えたものを用いた以外は、実
施例１と同様の方法で太陽電池素子を構成した。

【００２６】《実施例８》銅シェブレル相化合物とし
て、Ｃｕ_0.1Ｍｏ₆Ｓｅ₈で表されるシェブレル相化合物
を用いた以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池素子
を構成した。

【００２７】《実施例９》銅シェブレル相化合物とし
て、Ｃｕ_0.1Ｍｏ₆Ｔｅ₈で表されるシェブレル相化合物
を用いた以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池素子
を構成した。

【００２８】《比較例１》シェブレル相化合物層５を設
置せず、ＣｄＴｅ層４の上に、ドーパント材としての酸
化銅粒子を２０ｐｐｍ含むカーボンペーストを塗布し、
４００℃で加熱硬化させてカーボン電極６を形成し、次
いで＋側銀電極７と−側銀電極８を各々形成した以外
は、実施例１と同様にして太陽電池素子を作製した。

【００２９】上記の実施例１〜９および比較例１の太陽
電池素子を、図２に示した太陽電池加熱装置を用いて加
熱試験に供した。図中、１０は直径１０ｃｍ、長さ１０
０ｃｍの石英ガラスよりなる炉心管、１１は管状電気
炉、１２は窒素ガス導入口１３を備えたステンレス鋼製
の導入側フランジ、１４は窒素ガス排出口１５を備えた
ステンレス鋼製の排出側フランジであり、１６は排出ガ
ス中に含まれる重金属成分を捕集するための重金属捕集
装置、１７は気体排出口である。太陽電池の加熱試験に
際しては、炉心管１０内に太陽電池素子１８を設置した
後、導入側フランジ１２を開け、１０００℃で２時間加
熱した。この際、導入側フランジ１２の側から導入され
た窒素ガスは、排出側フランジ１４から排出されながら
排出経路で自然冷却され、微粒子状に固体化された排気
ガス中の重金属成分が、重金属捕集装置１６中に備えら
れたフィルターで捕集される。尚、上記の加熱試験は、
火災時の最高温度と酸欠状態を想定し、１０００℃の窒
素ガス雰囲気中で行った。

【００３０】この実験に当たっては、実施例１〜９およ
び比較例１の各太陽電池素子を各１０個作製した。その
内、各５個の素子について、それぞれに含まれるＣｄ全
量を化学分析により定量した。残りの各５個の太陽電池
素子を個々に上記の加熱装置を用いた加熱試験に供し、
その際に排出ガス中から捕集した重金属成分中に含まれ
るＣｄ量、加熱試験後の太陽電池素子の溶融ガラス中に
含まれるＣｄ量、およびシェブレル相化合物を含む残査
中に含まれるＣｄ量とを化学分析により定量した。これ
らの測定結果から、加熱試験前の太陽電池素子に含まれ
るＣｄ重量の平均値を１００％とし、（Ａ）加熱試験後
の太陽電池素子の溶融ガラス中に含まれるＣｄ重量百分
率、（Ｂ）シェブレル相化合物を含む残査中に含まれる
Ｃｄ重量百分率、および（Ｃ）排出ガス中の固体微粒子
中に含まれるＣｄ重量百分率、を各々の場合について求
めた。その結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から、シェブレル相化合物層を設けた
実施例１〜９と、シェブレル相化合物層を設けていない
比較例１の太陽電池素子の場合とを比較してわかるよう
に、本発明による何れの太陽電池素子においても、１０
００℃の高温に加熱した場合にＣｄ成分が気化して外部
へ逸散する現象を効果的に抑制されていることがわかっ
た。

【００３３】次に、実施例１および比較例１の太陽電池
素子について、上記の加熱試験で測定したＣｄ以外の重
金属成分として、ＴｅおよびＡｇの含有量を測定した。
その結果、加熱試験前の太陽電池素子中のＴｅ重量を１
００ｗｔ％とした場合、実施例１では、加熱試験後の溶
融したガラス基板内には１５．８ｗｔ％、シェブレル相
化合物を含む残査中には８３．６ｗｔ％、排出ガス中の
固体微粒子中には０．６ｗｔ％のＴｅ量が検出された。
一方、比較例１の太陽電池素子では、燃焼後の溶融した
ガラス基板内には１７．２ｗｔ％、ガラス基板上に残っ
ている残査には１２．４ｗｔ％、排ガス中の固体微粒子
中には７０．４ｗｔ％のＴｅが検出された。

【００３４】また、試験前の太陽電池素子中のＡｇ重量
を１００ｗｔ％とした場合、実施例１では、燃焼後の溶
融したガラス基板内には６．８ｗｔ％、ガラス基板上に
残っているシェブレル相化合物を含む残査には８２．７
ｗｔ％、排出ガス中の固体微粒子中には０．５ｗｔ％の
Ａｇ量が検出された。一方、比較例１の太陽電池素子で
は、燃焼後の溶融したガラス基板内には７．２ｗｔ％、
ガラス基板上に残っている残査には６１．４ｗｔ％、排
ガス中の固体微粒子中には３１．４ｗｔ％のＡｇ量が検
出された。以上の結果、本発明による太陽電池素子では
１０００℃の高温に加熱した場合に、Ｃｄ成分以外に
も、Ｔｅ成分およびＡｇ成分が外部へ逸散する現象が効
果的に抑制されていることが分かった。

【００３５】《実施例１０》本実施例では、リード電極
として鉛半田を用いたシリコン単結晶太陽電池素子を作
製した。図３に作製したシリコン太陽電池素子の概略断
図面を示す。図中、２０はｐ型Ｓｉ層、２１はｎ型Ｓｉ
層、２２は鉛半田からなる−側リード電極、３０は鉛半
田からなる＋側リード電極、２３はシェブレル相化合物
層であり、実施例１と同様にして、銅シェブレル相化合
物（Ｃｕ_0.1Ｍｏ₆Ｓ₈）を含むペーストを塗布、乾燥し
て、−側リード電極２２上および＋側リード電極３０上
に形成した。２４はホウ珪酸ガラス製の表面ガラス基
板、２５はホウ珪酸ガラス製の裏面ガラス板であり、ガ
ラススペーサ２６を介在させ、その内部には透光性のＥ
ＶＡ樹脂２７を充填した。２８は＋側電極端子、２９は
−側電極端子であり、各々＋側リード電極３０、−側リ
ード電極２２に接続されている。

【００３６】《比較例２》シェブレル相化合物層２３を
形成していない以外は、実施例１０と同様にして太陽電
池素子を作製した。

【００３７】実施例１０および比較例２のシリコン単結
晶太陽電池素子について、実施例１と同様の加熱試験を
行い、排出ガスへの鉛の逸散状況を調べた。その結果、
試験前の太陽電池素子中のＰｂ重量を１００ｗｔ％とし
た場合、実施例１０の場合には、加熱試験後の溶融した
ガラス基板内には１４．６ｗｔ％、ガラス以外の残査部
位には８５ｗｔ％、排出ガス中には０．４ｗｔ％の鉛が
それぞれ検出された。一方、比較例２の場合には、燃焼
後の溶融したガラス基板内には１６．２ｗｔ％、ガラス
基板以外の残査部位に４７．６ｗｔ％、排出ガス中の固
体微粒子中には３６．２ｗｔ％の鉛がそれぞれ検出され
た。以上の結果、本発明による太陽電池素子では１００
０℃の高温に加熱した場合にＰｂ成分が気化して外部へ
逸散する現象が効果的に抑制されていることが分かっ
た。

【００３８】尚、以上の各実施例においては、シェブレ
ル相化合物として銅シェブレル相化合物をはじめ、代表
的なものについて検討した結果を示した。本発明におい
ては、これらに拘ることなく、例えば、Ｍカチオンの組
成比の異なったもの、カルコゲン元素の不定比の異なっ
たものをはじめ、リチウムシェブレル相化合物など他の
シェブレル相化合物を用いてもほぼ同様の効果が得られ
る。また、本発明の実施例においては、ｎ型半導体とし
てＣｄＳ、ｐ型半導体としてＣｄＴｅを用いた太陽電
池、シリコン単結晶太陽電池についてのみ説明した。本
発明は、これらの太陽電池に拘ることなく、例えば、ｎ
型半導体としてｎ型ＣｄＴｅ、ＧａＡｓを用いた太陽電
池、ｐ型半導体としてＺｎＴｅ、ＧａＡｓなどを用いた
太陽電池、あるいはＣＩＳ型太陽電池など、他の太陽電
池についても同様に適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】重金属元素を含有する光電変換素子にお
いて、その内部に、溶融ないしは気化した重金属成分中
の重金属元素を捕捉する材料、好ましくはシェブレル相
化合物、を配設することにより、これら素子が１０００
℃のような高温に曝されても、素子内部に含まれる重金
属成分が気化して大気中に逸散することを抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池素
子の概略断面図である。

【図２】太陽電池の加熱試験用装置の模式構成図であ
る。

【図３】本発明の実施例のシリコン単結晶太陽電池素子
の概略断面図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２透明電極３ＣｄＳ層４ＣｄＴｅ層５シェブレル相化合物層６カーボン電極７＋側銀電極８ −側銀電極１０炉心管１１管状電気炉１２導入側フランジ１３窒素ガス導入口１４排出側フランジ１５窒素ガス排出口１６重金属捕集装置１７気体排出口１８太陽電池素子２０ｐ型Ｓｉ２１ｎ型Ｓｉ２２ −側リード電極２３シェブレル相化合物層２４表面ガラス基板２５裏面ガラス板２６ガラススペーサ２７ＥＶＡ樹脂２８＋側端子２９ −側端子３０＋側リード電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重金属あるいは重金属化合物を含有する
光電変換素子であって、溶融ないしは気化した前記重金
属あるいは前記重金属化合物中の重金属元素を捕捉する
材料を具備したことを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】重金属元素が、砒素、銀、カドミウム、
インジウム、テルルおよび鉛からなる群より選択された
少なくとも一種の元素である請求項１に記載の光電変換
素子。
【請求項３】重金属元素を捕捉する材料が、組成式Ｍ
_zＭｏ₆Ｘ_8-yで表されるシェブレル相化合物（ただし、
Ｘは硫黄、セレンおよびテルルからなる群より選択され
た少なくとも一種のカルコゲン元素、ｚは０≦ｚ＜４、
ｙはカルコゲン元素の欠損量）であり、かつＭが、銅お
よび銀からなる群より選択された少なくとも一種の元素
を主体とすることを特徴とする請求項１に記載の光電変
換素子。
【請求項４】重金属元素を捕捉する材料が、組成式Ｍ
_zＭｏ₆Ｘ_8-yで表されるシェブレル相化合物（ただし、
Ｘは硫黄、セレンおよびテルルからなる群より選ばれる
少なくとも一種のカルコゲン元素、ｚは０≦ｚ＜４、ｙ
はカルコゲン元素の欠損量）であり、かつＭが、カドミ
ウム、アンチモン、テルルおよびインジウムからなる群
より選択された少なくとも一種の元素を主体とすること
を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の光電変
換素子を用いて構成された太陽電池。