JP2002009307A - Method for manufacturing solar battery - Google Patents

Method for manufacturing solar battery

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JP2002009307A
JP2002009307A JP2000183595A JP2000183595A JP2002009307A JP 2002009307 A JP2002009307 A JP 2002009307A JP 2000183595 A JP2000183595 A JP 2000183595A JP 2000183595 A JP2000183595 A JP 2000183595A JP 2002009307 A JP2002009307 A JP 2002009307A
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solar cell
light
film
semiconductor layer
lux
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JP2000183595A
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Japanese (ja)
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Miwa Tsuji
美輪 辻
Hideaki Oyama
秀明 大山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Battery Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar battery with high conversion efficiency where the contact resistance between hetero layers in a solar battery, and further resistance in the crosswise direction of a semiconductor layer has been reduced. SOLUTION: In a process after composing a sub module, light with illuminance exceeding 100,000 lux, or preferably 150,000 lux is applied from the light reception surface side of the sub module.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池の製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】1973年の第一次オイルショック以
降、太陽電池は化石エネルギーの代替エネルギー源とし
て期待されてきた。また、太陽電池は1990年代に入
ると地球環境問題に対応するエネルギー源としてさらに
大きな期待を担うようになってきた。しかし、太陽電池
の実用化までには、高変換効率化と低コスト化を始めと
して、解決すべき多くの課題が山積している。太陽電池
はp型およびn型の特性を持った少なくとも1対の半導
体層と、それらの半導体層と電気的に連なる電極層とを
備えており、これら異種の半導体層および電極層が積層
して形成されている。これら異種層間の密着が不完全で
あると電気的に接触不良を起こし、高性能で長期信頼性
を備えた太陽電池を得ることができない。これは、半導
体中の結晶欠陥に起因する問題である。また、半導体層
が多結晶である場合には、多結晶中の粒界に存在する電
気的障壁が半導体の面方向の抵抗を増大させ、太陽電池
の性能を低下させる要因となる。従って、これらの問題
を解決することは、太陽電池の高変換効率化を目指す上
で重要な課題である。
2. Description of the Related Art Since the first oil crisis in 1973, solar cells have been expected as an alternative energy source for fossil energy. In the 1990's, solar cells have come to have much higher expectations as an energy source corresponding to global environmental problems. However, until the practical use of solar cells, there are many problems to be solved, such as high conversion efficiency and low cost. A solar cell includes at least one pair of semiconductor layers having p-type and n-type characteristics, and an electrode layer electrically connected to the semiconductor layers, and these different types of semiconductor layers and electrode layers are stacked. Is formed. If the adhesion between these different layers is incomplete, electrical contact failure occurs, and a solar cell with high performance and long-term reliability cannot be obtained. This is a problem caused by crystal defects in the semiconductor. In the case where the semiconductor layer is polycrystalline, an electric barrier present at a grain boundary in the polycrystal increases the resistance of the semiconductor in the surface direction, which is a factor of deteriorating the performance of the solar cell. Therefore, solving these problems is an important issue in aiming for high conversion efficiency of a solar cell.

【0003】太陽電池を構成する半導体としてSi系半
導体以外に化合物系半導体が実用化されている。化合物
半導体を用いた代表的な太陽電池として、p型半導体に
テルル化カドミウム(CdTe)、n型半導体に硫化カ
ドミウム(CdS)をそれぞれ用いたCdS/CdTe
系太陽電池があり、次のようにして作製される。まず、
ガラス基板などの透光性基板上に酸化インジウム(IT
O)などの透明導電膜、CdS薄膜を順次形成する。次
いで、CdS膜上にCdTe膜を形成する。さらに、C
dTe薄膜上にカーボン膜を形成し、次いで透明導電膜
あるいはCdS膜の露出面上とカーボン膜上にAgIn
膜を形成して太陽電池のサブモジュールが構成される。
このサブモジュールは単セルで構成される場合もある
が、通常は、上記の各膜をそれぞれ所定のパターンにス
クライブして上記ガラス基板上に複数のセルを形成し、
これらセルをAgIn電極などで電気的に接続して構成
される。
[0003] Compound semiconductors other than Si semiconductors have been put to practical use as semiconductors constituting solar cells. As a typical solar cell using a compound semiconductor, CdS / CdTe using cadmium telluride (CdTe) for a p-type semiconductor and cadmium sulfide (CdS) for an n-type semiconductor, respectively.
There is a system solar cell, which is manufactured as follows. First,
Indium oxide (IT) on a light-transmitting substrate such as a glass substrate
A transparent conductive film such as O) and a CdS thin film are sequentially formed. Next, a CdTe film is formed on the CdS film. Further, C
A carbon film is formed on the dTe thin film, and then AgIn is formed on the exposed surface of the transparent conductive film or the CdS film and on the carbon film.
The sub-module of the solar cell is formed by forming the film.
This submodule may be composed of a single cell, but usually, a plurality of cells are formed on the glass substrate by scribing each of the above films in a predetermined pattern,
These cells are electrically connected by an AgIn electrode or the like.

【0004】CdS膜およびCdTe膜の製膜方法につ
いては、近接昇華法、真空蒸着法、スパッタ法、溶液成
長法、有機金属化合物熱分解法などが提案あるいは実施
されてきた。通常、それらの方法で得られたCdS膜あ
るいはCdTe膜は多結晶の形態をとる。多結晶体の粒
界における結晶粒間の接触状態が不十分な場合には、こ
れが導電性を阻害する電気的な障壁となり、これが太陽
電池内の面方向の抵抗成分を増加させる。また、上記の
膜内に結晶欠陥が存在すると各層間の接触抵抗を増大さ
せる。これらの抵抗の増大は太陽電池の曲線因子を低下
させ、さらには太陽光に誘起された電流の集電効率を低
下させて短絡電流密度を低下させる。、
As a method for forming a CdS film and a CdTe film, a proximity sublimation method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a solution growth method, an organic metal compound thermal decomposition method, and the like have been proposed or implemented. Usually, the CdS film or CdTe film obtained by these methods takes a polycrystalline form. When the contact state between the crystal grains at the grain boundary of the polycrystalline body is insufficient, this becomes an electrical barrier that inhibits conductivity, and this increases the resistance component in the plane direction in the solar cell. In addition, the presence of crystal defects in the film increases the contact resistance between the layers. The increase in these resistances reduces the fill factor of the solar cell, and further reduces the current collection efficiency of sunlight-induced current, thereby reducing the short-circuit current density. ,

【0005】上記の問題に対処するために、多結晶化合
物半導体太陽電池の製造工程中の各構成膜を製膜する場
合の製膜温度、製膜時間および雰囲気などの諸条件の最
適化が行われてきた。また、半導体層の結晶性改善のた
め、例えばCdTe膜では塩化カドミウムなどの融点降
下剤の溶液を塗布した後に熱処理を施すなどの措置が採
られてきた。しかし、これらの従来の手法のみでは、上
記の問題が満足すべき状態に解決されていないのが現状
である。
In order to address the above-mentioned problems, various conditions such as a film forming temperature, a film forming time, and an atmosphere for forming each constituent film during a manufacturing process of a polycrystalline compound semiconductor solar cell are optimized. I have been. In order to improve the crystallinity of the semiconductor layer, for example, measures such as applying a heat treatment after applying a solution of a melting point depressant such as cadmium chloride to a CdTe film have been taken. However, at present, the above-mentioned problems have not been solved to a satisfactory state by only these conventional methods.

【0006】また、CdS/CdTe系などの多結晶化
合物半導体太陽電池以外に、ガリウム−砒素系などの化
合物半導体電池、あるいはアモルファス系、単結晶系、
および多結晶系の各シリコン太陽電池においても、半導
体層内の結晶欠陥に起因する異種層間の電気的接触不足
が、太陽電池性能を向上させる上での主要な障害になっ
ている。そして、上記の問題を効果的に解決できる方法
は未だ開発されていないのが現状である。
In addition to polycrystalline compound semiconductor solar cells such as CdS / CdTe, compound semiconductor cells such as gallium-arsenic, amorphous, single crystal, etc.
Also in each of the polycrystalline silicon solar cells, insufficient electrical contact between different layers due to crystal defects in the semiconductor layer is a major obstacle to improving solar cell performance. At present, a method capable of effectively solving the above problem has not been developed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、太陽電池の
性能向上の障害となる上記の問題点を解決し、高変換効
率の太陽電池を製造する方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems that hinder the improvement of the performance of a solar cell and to provide a method for manufacturing a solar cell with high conversion efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池の製造
方法は、n型半導体層およびp型半導体層が積層して形
成され、前記n型半導体層およびp型半導体層にそれぞ
れ電気的に連なる電極が設られたサブモジュールを構成
した後、前記サブモジュールの受光面側から10万ルク
ス以上、好ましくは15万ルクス以上の照度の光を照射
する工程を有することを特徴とするものである。これに
より、CdS/CdTe太陽電池などの多結晶化合物半
導体太陽電池を始め、各種太陽電池の変換効率を大きく
向上させることができる。
According to a method of manufacturing a solar cell of the present invention, an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by lamination, and the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are electrically connected to each other. After forming a submodule provided with a series of electrodes, a step of irradiating light having an illuminance of 100,000 lux or more, preferably 150,000 lux or more from the light receiving surface side of the submodule is provided. . Thereby, the conversion efficiency of various solar cells including polycrystalline compound semiconductor solar cells such as CdS / CdTe solar cells can be greatly improved.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の太陽電池の製造方法は、
基板上にn型半導体層およびp型半導体層を積層して形
成することによってp−n接合を形成し、さらに前記各
半導体層と電気的に連なる電極層を形成する工程を終え
た仕掛品(いわゆるサブモジュール、即ち基板上に電極
形成済みの単数のセルを形成したもの、または基板上に
電極により電気的に接続された複数のセルを形成したも
の)に対して、受光面側から10万ルクス以上の照度の
光を照射する工程を設けることを特徴とするものであ
る。前記光を照射する工程は、前記サブモジュールが構
成された後、これを用いて太陽電池(モジュール)を完
成させるまでの間の何れのタイミングに設けても良い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for manufacturing a solar cell according to the present invention comprises:
A work-in-progress (final process) in which a pn junction is formed by laminating and forming an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer on a substrate and further forming an electrode layer electrically connected to each of the semiconductor layers ( 100,000 from the light-receiving surface side of a so-called sub-module, that is, a single module on which electrodes are formed on a substrate, or a plurality of cells electrically connected by electrodes on a substrate. A step of irradiating light with an illuminance of lux or more is provided. The step of irradiating the light may be provided at any timing after the sub-module is formed and before a solar cell (module) is completed using the sub-module.

【0010】本発明によれば、太陽電池内の各半導体層
内の結晶欠陥を取り除いて膜質を向上させ、異種層間
(半導体層相互間、あるいは半導体層と電極層の間)の
接触抵抗を低下させることができる。また、多結晶化合
物半導体太陽電池に適用した場合には上記効果に加え、
半導体層内の結晶粒界に存在する電気的障壁を除去し、
特に面方向の抵抗成分を低下させる効果が付加される。
これらの効果は、照射光の吸収エネルギーにより、半導
体層内の結晶が再配列することで結晶欠陥が取り除かれ
て層間接触抵抗が低減し、同時に結晶粒界の接触状態が
改善されることに起因するものと考えられる。
According to the present invention, the film quality is improved by removing crystal defects in each semiconductor layer in a solar cell, and the contact resistance between different layers (between semiconductor layers or between a semiconductor layer and an electrode layer) is reduced. Can be done. In addition, when applied to a polycrystalline compound semiconductor solar cell, in addition to the above effects,
Removing electrical barriers present at grain boundaries in the semiconductor layer,
In particular, the effect of reducing the resistance component in the plane direction is added.
These effects are due to the fact that the crystal in the semiconductor layer is rearranged by the absorption energy of the irradiation light, thereby removing crystal defects and reducing the interlayer contact resistance, and at the same time improving the contact state of the crystal grain boundaries. It is thought to be.

【0011】上記作用効果により、太陽電池の出力特性
のうち、特に曲線因子と短絡電流が向上し、これによっ
て太陽電池の変換効率を高めることができる。また、本
発明により、同一基板上に形成されたサブモジュール内
の各単セルの性能を引き上げ、かつバラツキを縮小でき
るので、特に多数の単セルが直列接続された大面積太陽
電池の変換効率を効果的に向上させることができる。さ
らに、本発明はサブモジュールへの光照射という簡易な
手法により、大きな効果が得られるので、太陽電池の低
コスト化にも寄与する。
[0011] By the above operation and effect, among the output characteristics of the solar cell, particularly, the fill factor and the short-circuit current are improved, whereby the conversion efficiency of the solar cell can be increased. In addition, according to the present invention, the performance of each unit cell in a sub-module formed on the same substrate can be improved and the variation can be reduced, so that the conversion efficiency of a large-area solar cell in which many unit cells are connected in series can be improved. It can be improved effectively. Further, the present invention can provide a great effect by a simple method of irradiating the sub-module with light, thereby contributing to cost reduction of the solar cell.

【0012】太陽電池はシリコン系太陽電池と化合物半
導体太陽電池に大きく分類され、本発明はこれらの全て
の太陽電池に適用できる。シリコン系太陽電池の中に
は、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電
池、アモルファスシリコン太陽電池があり、化合物半導
体太陽電池の中には、GaAs/SiやInP/Si、
GaAs/Geなどの単結晶タイプとIII−V族やII−V
I族、カルコパイライトなどの多結晶タイプがある。上
記のうち、本発明を多結晶化合物半導体太陽電池に適用
した場合には、上記理由により、特に大きな実施効果が
得られる。
Solar cells are broadly classified into silicon-based solar cells and compound semiconductor solar cells, and the present invention can be applied to all of these solar cells. Among silicon-based solar cells, there are single-crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, and amorphous silicon solar cells. Among compound semiconductor solar cells, GaAs / Si, InP / Si,
Single crystal type such as GaAs / Ge and III-V group or II-V
There are polycrystalline types such as group I and chalcopyrite. Among the above, when the present invention is applied to a polycrystalline compound semiconductor solar cell, a particularly large effect can be obtained for the above-described reason.

【0013】図1に多結晶化合物半導体太陽電池の一例
として、CdS/CdTe太陽電池の断面図を示し、こ
れにしたがって本発明の実施形態を具体的に説明する。
まず、ガラス基板などの透光性基板1上に透明導電膜2
を形成し、その膜上にn型半導体層としてのCdS膜3
を形成する。次いで、前記透明導電膜とCdS膜を同時
にスクライブして所定のパターンに分割した後、その上
にp型の化合物半導体層としてのCdTe膜4を形成す
る。さらに、p型半導体層に融点降下剤の溶液を塗布
し、300〜500℃で5〜60分間の熱処理を行う。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a CdS / CdTe solar cell as an example of a polycrystalline compound semiconductor solar cell, and an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawing.
First, a transparent conductive film 2 is formed on a transparent substrate 1 such as a glass substrate.
Is formed, and a CdS film 3 as an n-type semiconductor layer is formed on the film.
To form Next, after the transparent conductive film and the CdS film are simultaneously scribed and divided into a predetermined pattern, a CdTe film 4 as a p-type compound semiconductor layer is formed thereon. Further, a solution of a melting point depressant is applied to the p-type semiconductor layer, and heat treatment is performed at 300 to 500 ° C. for 5 to 60 minutes.

【0014】次いで、熱処理したCdTe膜4を所定の
パターンにスクライブして単セル単位に分割した後、分
割された各CdTe膜4にカーボン電極5を形成する。
カーボン電極5はスクリーン印刷によりカーボンペース
トを塗布し、一定時間の乾燥後、燒結することにより形
成することができる。次いで、カーボン電極5から隣接
セルのCdS膜3および透明導電膜2にかけて、スクリ
ーン印刷によりAgペーストを塗布し、乾燥してAgI
n電極6を形成する。これにより、複数の太陽電池セル
が同一の透光性基板上に形成され、これらが直列に接続
された太陽電池サブモジュールが構成される。尚、上記
に準じた方法で透光性基板上に単数の電極付き太陽電池
セルを構成することもでき、ここではこの電極付き太陽
電池セルを含めて、太陽電池サブモジュールという。
Next, after the heat-treated CdTe film 4 is scribed into a predetermined pattern and divided into single cells, a carbon electrode 5 is formed on each of the divided CdTe films 4.
The carbon electrode 5 can be formed by applying a carbon paste by screen printing, drying for a predetermined time, and then sintering. Next, an Ag paste is applied by screen printing from the carbon electrode 5 to the CdS film 3 and the transparent conductive film 2 of the adjacent cell, dried, and dried.
An n-electrode 6 is formed. Thereby, a plurality of solar cells are formed on the same light-transmitting substrate, and a solar cell submodule in which these are connected in series is configured. Note that a single solar cell with electrodes can be formed on a light-transmitting substrate by a method according to the above. Here, the solar cell with the electrodes is referred to as a solar cell submodule.

【0015】透明導電膜2としては、高い光透過性を有
し、かつ低抵抗(好ましくは20Ω/□以下)のものが
好ましく、例えばIn23、In23・SnO2(IT
O)、フッ素をドープしたSnO2(FTO)、Sbを
ドープしたSnO2、In、Al、B、F、Gaもしく
はSiをドープしたZnO、CdIn24、CdSnO
4、CdO、Cd2SnO2、Zn2SnO4およびIn2
3−ZnOなどの膜を用いることができる。
The transparent conductive film 2 has high light transmittance.
And low resistance (preferably 20Ω / □ or less)
Preferably, for example, InTwoOThree, InTwoOThree・ SnOTwo(IT
O), SnO doped with fluorineTwo(FTO), Sb
Doped SnOTwo, In, Al, B, F, Ga or
Is ZnO doped with Si, CdInTwoOFour, CdSnO
Four, CdO, CdTwoSnOTwo, ZnTwoSnOFourAnd InTwoO
Three-A film of ZnO or the like can be used.

【0016】上記の中でも、In23、In23・Sn
2、フッ素またはアンチモンをドープしたSnO2、I
n、AlまたはSiをドープしたZnO、CdIn24
およびCdSnO4よりなる群から選択される少なくと
も一種を用いるのが好ましい。これら透明導電膜は、例
えば電解法、スパッタ法、溶液成長法、化学気相成長
法、有機金属化合物熱分解法、蒸着法、スプレー法、塗
布焼結法などにより形成することができる。
Among the above, In 2 O 3 , In 2 O 3 .Sn
O 2 , fluorine or antimony doped SnO 2 , I
ZnO, CdIn 2 O 4 doped with n, Al or Si
It is preferable to use at least one selected from the group consisting of CdSnO 4 and CdSnO 4 . These transparent conductive films can be formed by, for example, an electrolytic method, a sputtering method, a solution growth method, a chemical vapor deposition method, an organometallic compound pyrolysis method, an evaporation method, a spray method, a coating sintering method, or the like.

【0017】n型半導体層としては、CdS膜3以外
に、硫化亜鉛(ZnS)、酸化カドミウム(CdO)、
酸化亜鉛(ZnO)などの膜を用いることができる。C
dS膜は広いバンドギャップを有するという理由から、
n型半導体層として好ましく用いられ、例えば塗布焼結
法、電解法、スパッタ法、溶液成長法、化学気相成長
法、有機金属化合物熱分解法、蒸着法、近接昇華法また
はスプレー法などを用いて形成することができる。
As the n-type semiconductor layer, in addition to the CdS film 3, zinc sulfide (ZnS), cadmium oxide (CdO),
A film such as zinc oxide (ZnO) can be used. C
Because the dS film has a wide band gap,
It is preferably used as an n-type semiconductor layer, for example, using a coating sintering method, an electrolytic method, a sputtering method, a solution growth method, a chemical vapor deposition method, an organometallic compound pyrolysis method, a vapor deposition method, a proximity sublimation method or a spray method. Can be formed.

【0018】また、p型半導体層はCdS膜とp−n接
合を形成するものであれば特に制限はなく、CdTe膜
以外に、例えばCuInSe2、Cu(InGa)(S
eS)などの膜を用いることができる。これらの膜は、
例えば塗布焼結法、電解法、スパッタ法、溶液成長法、
化学気相成長法、有機金属化合物熱分解法、蒸着法、近
接昇華法、スプレー法などにより形成することができ
る。
The p-type semiconductor layer is not particularly limited as long as it forms a pn junction with the CdS film. In addition to the CdTe film, for example, CuInSe 2 , Cu (InGa) (S
eS) or other films can be used. These membranes
For example, coating sintering, electrolysis, sputtering, solution growth,
It can be formed by a chemical vapor deposition method, an organometallic compound thermal decomposition method, an evaporation method, a proximity sublimation method, a spray method, or the like.

【0019】上記のように太陽電池サブモジュールを構
成した後、このサブモジュールを用いて太陽電池モジュ
ールを完成させるまでの工程において、前記太陽電池サ
ブモジュールに対して光照射を行う。この光照射工程を
設けることが本発明の最大の特徴であり、照射光は太陽
光よりも強い光である必要がある。照射光の具体的な照
度としては10万ルクス以上、好ましくは15万ルクス
以上であることが好ましい。照射光の照度が10万ルク
ス以上で15万ルクス未満の場合には、異種半導体層間
の接触抵抗および半導体層の面方向の抵抗を低減させる
効果は必ずしも十分とは言えず、15万ルクス以上の光
を照射することにより、太陽電池の変換効率を顕著に向
上させることができる。また、照射光の照度が高すぎる
と太陽電池サブモジュールが過熱されて半導体層や電極
がストレスを受けるため、太陽電池の特性に却って悪影
響を及ぼすことがある。このため、照射光の照度の上限
は40万ルクスとするのが好ましい。
After the solar cell sub-module is constructed as described above, in the process until the solar cell module is completed using this sub-module, the solar cell sub-module is irradiated with light. The provision of this light irradiation step is the greatest feature of the present invention, and the irradiation light needs to be light that is stronger than sunlight. The specific illuminance of the irradiation light is preferably 100,000 lux or more, and more preferably 150,000 lux or more. When the illuminance of the irradiation light is 100,000 lux or more and less than 150,000 lux, the effect of reducing the contact resistance between different kinds of semiconductor layers and the resistance in the surface direction of the semiconductor layer is not always sufficient, and the effect of reducing the contact resistance is not less than 150,000 lux. By irradiating light, the conversion efficiency of the solar cell can be significantly improved. If the illuminance of the irradiation light is too high, the solar cell sub-module is overheated and the semiconductor layers and the electrodes are stressed, which may adversely affect the characteristics of the solar cell. Therefore, the upper limit of the illuminance of the irradiation light is preferably set to 400,000 lux.

【0020】また、本発明の効果を十分に得るために
は、前記工程における光照射時間は1500時間以上で
あることが好ましい。また、2000時間を越えると光
照射の効果がほぼ一定となるので、2000時間を越え
る光照射は必ずしも必要ではない。光照射時間が150
0時間未満の場合には、太陽電池の変換効率を向上させ
る効果を必ずしも十分に得られない。
In order to sufficiently obtain the effects of the present invention, the light irradiation time in the above step is preferably 1500 hours or more. In addition, since the effect of light irradiation becomes substantially constant when the time exceeds 2,000 hours, the light irradiation exceeding 2,000 hours is not necessarily required. Light irradiation time 150
If the time is less than 0 hour, the effect of improving the conversion efficiency of the solar cell cannot always be sufficiently obtained.

【0021】また、前記工程における照射する光の波長
は、500〜900nmの特定波長であることが好まし
い。太陽電池には基本的に太陽光スペクトルに準じた波
長範囲で高感度を持つ半導体材料が用いられている。従
って、照射光の波長範囲は太陽光に準じた波長範囲とす
ることが一般論としては適切といえる。本発明では、上
記の一般論を念頭に置いた具体的な実験の結果、照射し
た光を太陽電池の表面で反射させず、しかも太陽電池を
透過させないで、本発明の効果を最大に得るための最適
な波長範囲が500〜900nmであることを見出し
た。500nm未満の短波長光の多くは太陽電池の表面
で反射し、900nmを超える長波長の光の多くは太陽
電池を透過するので、本発明の大きな効果は得られなか
った。
The wavelength of the light to be irradiated in the above step is preferably a specific wavelength of 500 to 900 nm. Semiconductor materials having high sensitivity in a wavelength range similar to the solar spectrum are basically used for solar cells. Therefore, it is generally appropriate to set the wavelength range of the irradiation light to a wavelength range similar to sunlight. In the present invention, as a result of a specific experiment with the above general theory in mind, as a result of not irradiating the reflected light on the surface of the solar cell and transmitting the light through the solar cell, the effect of the present invention can be maximized. Was found to have an optimal wavelength range of 500 to 900 nm. Most of the short-wavelength light having a wavelength of less than 500 nm is reflected on the surface of the solar cell, and most of the long-wavelength light having a wavelength exceeding 900 nm is transmitted through the solar cell. Therefore, the great effect of the present invention was not obtained.

【0022】照射光の光源の種類としては、500〜9
00nmの波長範囲内にピークを持つナトリウムラン
プ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲン
ランプ、水銀ランプなどを用いることができる。これら
の中でもナトリウムランプは、太陽光スペクトルに近い
波長の光を発光し、しかも、発光効率が最も高く、高照
度の光を安定して照射できるため、特に好ましい光源で
ある。
The type of the light source of the irradiation light is 500 to 9
A sodium lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, or the like having a peak in a wavelength range of 00 nm can be used. Among them, the sodium lamp is a particularly preferable light source because it emits light having a wavelength close to the sunlight spectrum, has the highest luminous efficiency, and can stably emit light with high illuminance.

【0023】本発明により、特に大きな性能向上効果が
期待できる太陽電池は、前記のようにCdS/CdTe
太陽電池、CIS太陽電池などの各種多結晶化合物半導
体太陽電池である。特にCdTe層は粒界の電気的障壁
による面方向の抵抗が増大しやすいので、CdTe層を
p型半導体層として備えた各種太陽電池に本発明を適用
した場合に際立った効果が得られる。
According to the present invention, a solar cell which can be expected to have a particularly large effect of improving the performance is a CdS / CdTe as described above.
Various polycrystalline compound semiconductor solar cells such as solar cells and CIS solar cells. In particular, the CdTe layer tends to increase the resistance in the plane direction due to the electrical barrier at the grain boundary, so that a remarkable effect is obtained when the present invention is applied to various solar cells having the CdTe layer as a p-type semiconductor layer.

【0024】[0024]

【実施例】次に、本発明を具体的な実施例を挙げて説明
する。
Next, the present invention will be described with reference to specific examples.

【0025】《実施例1》本実施例では、図1に示す構
造の太陽電池を作製した。まず、10cm×10cmサ
イズのガラス基板1上に蒸着法により透明導電膜2とし
て厚さ400nmのフッ素ドープされたSnO2膜を形
成した。次いで、透明導電膜2上にCdS膜3を形成す
るために、ソース材料としてのジエチルジチオカルバミ
ン酸カドミウムとプロピレングリコールを混練したペー
ストをスクリーン印刷したソース基板を作製し、このソ
ース基板と空隙を挟んで前記透明導電膜2形成済みのガ
ラス基板1を対向させ、ソース材料を熱分解させること
によりにCdS膜3を形成した。
Example 1 In this example, a solar cell having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. First, a 400 nm-thick fluorine-doped SnO 2 film was formed as a transparent conductive film 2 on a glass substrate 1 having a size of 10 cm × 10 cm by an evaporation method. Next, in order to form a CdS film 3 on the transparent conductive film 2, a paste obtained by screen-printing a paste obtained by kneading cadmium diethyldithiocarbamate and propylene glycol as a source material is produced, and a gap is formed between the source substrate and the gap. The CdS film 3 was formed by facing the glass substrate 1 on which the transparent conductive film 2 had been formed and thermally decomposing the source material.

【0026】次いで、透明導電膜2とCdS膜3を同時
にスクライブして単セル単位の膜に分割した後、CdT
e膜4を次のようにして形成した。まず、CdTe粉と
フェニルグリコールとを混練して得たペースト状混合物
をスクリーン印刷したソース基板を作製し、このソース
基板と対向させて、分割された透明導電膜2とCdS膜
3が形成されたガラス基板1を設置し、1torrの減
圧下で、前記ソ−ス基板を640℃、前記ガラス基板1
を600℃に加熱して2分間保持した、これにより、厚
さ5μmのCdTe膜4を、分割された透明導電膜2と
CdS膜3が形成されたガラス基板1上に形成した。そ
の後、CdTe膜4上にCdCl2水溶液をスプレー法
により塗布し、ベルト式電熱炉で1%の酸素を含む窒素
雰囲気中で430℃、30分間の加熱処理を行った後に
水洗した。
Next, the transparent conductive film 2 and the CdS film 3 are scribed at the same time to divide the film into single cell units.
The e-film 4 was formed as follows. First, a source substrate was prepared by screen-printing a paste-like mixture obtained by kneading CdTe powder and phenyl glycol, and a divided transparent conductive film 2 and CdS film 3 were formed facing the source substrate. The glass substrate 1 is set, and the source substrate is heated at 640 ° C. under a reduced pressure of 1 torr.
Was heated to 600 ° C. and held for 2 minutes, whereby a CdTe film 4 having a thickness of 5 μm was formed on the glass substrate 1 on which the divided transparent conductive film 2 and CdS film 3 were formed. Thereafter, an aqueous solution of CdCl 2 was applied onto the CdTe film 4 by a spray method, and was heated at 430 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere containing 1% oxygen in a belt type electric furnace, and then washed with water.

【0027】次いで、CdTe膜4をスクライブして単
セル単位の膜に分割し、CdTe膜4上にカーボン電極
5を形成した。さらに、AgIn電極6をカーボン電極
5から隣接セルのCdS膜3および透明導電膜2にかけ
て形成し、各セルが直列に接続された太陽電池サブモジ
ュールを作製した。
Next, the CdTe film 4 was scribed and divided into single-cell-unit films, and a carbon electrode 5 was formed on the CdTe film 4. Further, an AgIn electrode 6 was formed from the carbon electrode 5 to the CdS film 3 and the transparent conductive film 2 of the adjacent cell, and a solar cell submodule in which each cell was connected in series was manufactured.

【0028】次に、このようにして得られた太陽電池サ
ブモジュールに対して、照度と照射時間を変化させた各
種条件下で、室温で光照射を行った。光照射は太陽電池
サブモジュールの受光面側から行い、光源にはナトリウ
ムランプを用いた。各太陽電池サブモジュールの光電特
性の測定は、ソーラーシミュレータを用い、25℃、A
M1.5、100mW/cm2の条件下で行った。
Next, the solar cell submodule obtained as described above was irradiated with light at room temperature under various conditions of varying illuminance and irradiation time. Light irradiation was performed from the light receiving surface side of the solar cell submodule, and a sodium lamp was used as a light source. The measurement of the photoelectric characteristics of each solar cell sub-module was performed using a solar simulator at 25 ° C. and A
M1.5 was performed under the conditions of 100 mW / cm 2 .

【0029】図2に、照度を25万ルクスの一定値とし
た場合の光照射時間と太陽電池モジュールの変換効率の
関係を示す。図2から、光照射時間が1500時間より
短い場合には、時間経過に伴って多少は変換効率が向上
するが、顕著な効果は見られないことがわかる。しか
し、光照射時間が1500時間から2000時間にかけ
て変換効率向上効果が顕著に増大し、光照射時間が20
00時間を越えると、それ以上の効果は殆ど認められず
一定の変換効率を示すことがわかる。
FIG. 2 shows the relationship between the light irradiation time and the conversion efficiency of the solar cell module when the illuminance is a constant value of 250,000 lux. From FIG. 2, it can be seen that when the light irradiation time is shorter than 1500 hours, the conversion efficiency is slightly improved with time, but no remarkable effect is observed. However, the conversion efficiency improving effect is remarkably increased from the light irradiation time of 1500 hours to 2000 hours, and the light irradiation time is 20 hours.
When the time exceeds 00 hours, no further effect is observed and a certain conversion efficiency is shown.

【0030】次に、光照射を行う前と2000時間の光
照射後のそれぞれの太陽電池サブモジュールの各種出力
特性を測定し、その結果を表1に示す。
Next, various output characteristics of each of the solar cell sub-modules before the light irradiation and after the light irradiation for 2,000 hours were measured, and the results are shown in Table 1.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1より、光照射により特に向上が見られ
た特性は曲線因子であることがわかる。これは、光照射
によりCdTe層の結晶粒界の電気的障壁および層内の
結晶欠陥の除去により、CdTe層の面方向の抵抗成分
とカーボン電極とのオーミック接触抵抗の低下が十分に
進んだことが主要因と考えられる。
From Table 1, it can be seen that the characteristic of which improvement was particularly observed by light irradiation is a fill factor. This is because the electric barrier at the crystal grain boundaries of the CdTe layer and the removal of crystal defects in the layer by light irradiation sufficiently reduced the ohmic contact resistance between the resistance component in the plane direction of the CdTe layer and the carbon electrode. Is considered to be the main factor.

【0033】表2に、光照射時間を2000時間の一定
値とし、照度を変化させた場合の光照射後の太陽電池モ
ジュールの変換効率を示す。
Table 2 shows the conversion efficiency of the solar cell module after light irradiation when the light irradiation time was set to a constant value of 2000 hours and the illuminance was changed.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】表2からわかるように、10万ルクスある
いは13万ルクスの照度の光を照射した場合には、光照
射前よりも多少は変換効率が向上しているが、大きな効
果が認められなかった。しかし、照射光の照度が15万
ルクス、20万ルクス、25万ルクスと強くなるにつれ
て、変換効率向上効果が顕著に認められた。
As can be seen from Table 2, when light having an illuminance of 100,000 lux or 130,000 lux is irradiated, the conversion efficiency is slightly improved as compared to before the light irradiation, but no significant effect is observed. Was. However, as the illuminance of the irradiation light increased to 150,000 lux, 200,000 lux, and 250,000 lux, the effect of improving the conversion efficiency was remarkably recognized.

【0036】次に光源に各種のランプを用いて、25万
ルクスの一定照度で光照射を2000時間行った。光源
としては、500〜900nmの波長の光を多少なりと
も発光するランプを選択した。表3に光照射前後の太陽
電池モジュールの変換効率を示す。
Next, light irradiation was performed for 2000 hours at a constant illuminance of 250,000 lux using various lamps as light sources. As the light source, a lamp which emits light of a wavelength of 500 to 900 nm at all was selected. Table 3 shows the conversion efficiency of the solar cell module before and after light irradiation.

【0037】[0037]

【表3】 [Table 3]

【0038】表3から、ナトリウムランプを用いた場合
には、他のランプを用いた場合に比べて、変換効率が特
に顕著に向上しており、これは曲線因子と短絡電流の向
上によるものである。キセノンランプやメタルハライド
ランプの光が可視域のスペクトルを広くバランス良く持
っているのに対し、ナトリウムランプの光は可視域の中
でも太陽光スペクトルのピーク値に近い550nmから
650nmの間に強いピーク波長を持っているため太陽
電池モジュールに有効に吸収される。そのために、特に
ナトリウムランプを用いた場合には、面方向の抵抗成分
とカーボン電極とのオーミック接触抵抗を減少させる効
果が大きく表れたものと考えられる。
From Table 3, it can be seen that the conversion efficiency is particularly remarkably improved when the sodium lamp is used as compared with the case where other lamps are used, which is due to the improvement of the fill factor and the short-circuit current. is there. The light of a xenon lamp or a metal halide lamp has a well-balanced spectrum in the visible region, while the light of a sodium lamp has a strong peak wavelength in the visible region between 550 nm and 650 nm, which is close to the peak value of the solar spectrum. Because it has, it is effectively absorbed by the solar cell module. For this reason, it is considered that the effect of reducing the ohmic contact resistance between the resistance component in the surface direction and the carbon electrode is particularly large when a sodium lamp is used.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、太陽電池を構成する半
導体層内の結晶欠陥を取り除いて異種材料膜間の接触抵
抗を低下させることができる。さらに、多結晶化合物半
導体太陽電池では半導体層の面方向の抵抗成分も低下さ
せる効果が付加される。これらにより、太陽電池、特に
CdS/CdTe太陽電池などの各種多結晶化合物半導
体太陽電池の変換効率を大幅に向上させることができ
る。
According to the present invention, it is possible to reduce the contact resistance between different kinds of material films by removing crystal defects in the semiconductor layer constituting the solar cell. Further, in a polycrystalline compound semiconductor solar cell, an effect of reducing the resistance component in the plane direction of the semiconductor layer is added. As a result, the conversion efficiency of solar cells, particularly various polycrystalline compound semiconductor solar cells such as CdS / CdTe solar cells, can be greatly improved.

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

【図1】本発明の実施例における太陽電池サブモジュー
ルの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a solar cell submodule according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例における光照射時間と太陽電池
サブモジュールの変換効率の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a light irradiation time and a conversion efficiency of a solar cell submodule according to an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透光性基板 2 透明導電膜 3 CdS膜 4 CdTe膜 5 カーボン電極 6 AgIn電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 translucent substrate 2 transparent conductive film 3 CdS film 4 CdTe film 5 carbon electrode 6 AgIn electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n型半導体層およびp型半導体層が積層
して形成され、前記n型半導体層およびp型半導体層に
それぞれ電気的に連なる電極が設られたサブモジュール
を構成した後、前記サブモジュールの受光面側から10
万ルクス以上の照度の光を照射する工程を有することを
特徴とする太陽電池の製造方法。
An n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by laminating the sub-module, and an electrode electrically connected to each of the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer is formed. 10 from the light receiving surface side of the submodule
A method for manufacturing a solar cell, comprising a step of irradiating light having an illuminance of 10,000 lux or more.
【請求項2】 前記照射する光の照度が、15万ルクス
以上である請求項1に記載の太陽電池の製造方法。
2. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein the illuminance of the irradiated light is 150,000 lux or more.
【請求項3】 前記照射する光の照射時間が1500時
間以上である請求項2に記載の太陽電池の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the irradiation time of the irradiation light is 1500 hours or more.
【請求項4】 前記照射する光の波長範囲が500〜9
00nmである請求項2に記載の太陽電池の製造方法。
4. The wavelength range of the irradiating light is 500-9.
The method for producing a solar cell according to claim 2, wherein the thickness is 00 nm.
【請求項5】 前記照射する光の光源がナトリウムラン
プである請求項1〜4のいずれかに記載の太陽電池の製
造方法。
5. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein a light source of the irradiating light is a sodium lamp.
【請求項6】 前記太陽電池が多結晶化合物半導体太陽
電池である請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池の
製造方法。
6. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein said solar cell is a polycrystalline compound semiconductor solar cell.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003302543A (en) * 2002-04-10 2003-10-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Opto-electric circuit and opto-electric wiring board
CN111668340A (en) * 2020-06-03 2020-09-15 东北电力大学 Cd (cadmium)3Cl2O2Thin film, preparation method thereof and thin film solar cell

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