JP2002043599A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JP2002043599A
JP2002043599A JP2000221304A JP2000221304A JP2002043599A JP 2002043599 A JP2002043599 A JP 2002043599A JP 2000221304 A JP2000221304 A JP 2000221304A JP 2000221304 A JP2000221304 A JP 2000221304A JP 2002043599 A JP2002043599 A JP 2002043599A
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photovoltaic
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Kazutaka Uda
和孝 宇田
Masahiro Kuroda
雅博 黒田
Yoshiaki Takeuchi
良昭 竹内
Yasuhiro Yamauchi
康弘 山内
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁基板上に形成された第1電極と該電極上
に少なくとも1つのPINジャンクションを有する非晶
質半導体と該半導体上に第2電極からなる複数の光起電
力素子を該基板上で直列に接続した起電力装置におい
て、外部取り出し電極の第2電極の導線接合部分周辺一
帯に亀裂が発生しても、一端の起電力素子とは常に電気
的接触を保つことの出来る外部取り出し電極構造の提
供。 【解決手段】 一端の前記光起電力素子に連結する外部
取り出し電極の第1電極は、該一端の光起電力素子の第
1電極とは少なくとも1つの第1開口により隔てられ、
該外部取り出し電極部の第2電極が該取り出し電極の第
1電極と電気的に接触している構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は絶縁基板上に形成
された光起電力装置、特に薄膜シリコン太陽電池の外部
取り出し電極構造に関する。
【0002】
【従来の技術】光起電力装置は透明絶縁基板上に透明導
電性電極膜(第1電極)、発電膜である非晶質半導体
層、主として金属膜からなる導電性電極膜(第2電極)
の少なくとも三層の積層膜からなる構造を有し、皮膜形
成ごとにレーザービームなどで分離溝を形成し単位の起
電力素子に分離するとともに、素子相互を直列に接続、
該直列に接続された複数の起電力素子の、一端の起電力
素子に連結して、外部取り出し電極を設け、該直列に接
続された複数の起電力素子の、他端の起電力素子に連結
して、外部取り出し電極を設けるという一連のステップ
で製造される。
【0003】かかる構造の光起電力装置において、一端
の光起電力素子に連結する従来の外部取り出し電極の構
造を図2に示す。図2において、1は第1電極、2は第
2電極、3は非晶質半導体膜、4は絶縁基板、5は外部
取り出し電極、6は導線、7は一端の光起電力素子、9
は一端の光起電力素子領域、10は外部取り出し電極領
域、11は第2電極の亀裂を示す。
【0004】図2に現れているように、従来の一端の光
起電力素子に連結する外部取り出し電極は、該一端の光
起電力素子から延在する第2電極からなっていた。そし
てその下部にはやはり該一端の光起電力素子から延在す
る非晶質半導体膜および分離溝によって分離された第一
電極を有していた。
【0005】上記の分離溝の存在意義は、6の導線に変
えて導電性ゴムを圧接して電流を取り出す利用のしかた
があるが、その際圧迫力で非晶質半導体膜が潰れ、第1
電極と第2電極が短絡しても、該外部取り出し電極およ
び一端の光起電力素子の機能に影響を及ぼさないように
した工夫である。
【0006】上記分離溝があるなしいずれにせよ、電流
の取り出しには当該電極に導線をろう付けして行う方法
が信頼性上好ましい方法である。該方法であれば圧迫の
影響はないが、ろう付け時の熱が第2電極から下層の非
晶質半導体膜へ影響し、その熱で分解ガスが発生して上
部の第2電極膜に亀裂が生成する。この様子を平面で見
たのが第3図であって、導線6が接合されたろうの周辺
を取り巻いて亀裂11が発生し、導線6を電極膜から孤
立させてしまう。断面では図2の11のごとくである。
即ちこれはもはや断線事故であり、電流は取り出すこと
のできない状態に陥る。
【0007】なお、ろう付けの変わりに熱のかからな
い、銀ペーストによる接合法も可能であるが、コスト
面、長期信頼性面を慮れば、ろう付けに優るものはな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
問題点に鑑みてなされたもので、外部取り出し電極の第
2電極の導線接合部分周辺一帯に亀裂が発生しても、一
端の起電力素子とは常に電気的接触を保つことの出来る
外部取り出し電極の構造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形
成された第1電極と該電極上に少なくとも1つのPIN
ジャンクションを有する非晶質半導体と該半導体上に第
2電極からなる複数の光起電力素子を該基板上で直列に
接続した起電力装置において、一端の前記光起電力素子
に連結する外部取り出し電極の第1電極は、該一端の光
起電力素子の第1電極とは少なくとも1つの第1開口に
より隔てられ、該外部取り出し電極部の第2電極が該取
り出し電極の第1電極と電気的に接触していることを特
徴とする。
【0010】即ち、外部取り出し電極領域において、第
2電極の導線がろう付けされた周辺に亀裂が生じ、第2
電極膜平面上で電気的に孤立してもその下部において該
外部取り出し電極部の第1電極と導通していれば、断線
からは免れ、隣接の一端の光起電力素子との接続は可能
なのである。ただし少なくとも、該取り出し電極領域の
第1電極は隣接の一端の光起電力素子領域の第1電極が
延在したものでは機能せず、それぞれの第1電極はレー
ザースクライビング法などで設けられた分離溝中の非晶
質半導体の充填によってそれぞれに分離されていなけれ
ばならない。
【0011】さらに本発明は前記外部取りだし電極の下
部に前記半導体が設けられていないことを特徴とする。
即ち、外部取り出し電極領域の第2電極と第1電極の接
続は、半導体膜がむしろ存在せず直接接触していても単
純確実であって本発明の目的は達せられる。この構造は
皮膜形成時に若干の工夫を必要とするが、とくに困難な
ものではない。
【0012】さらに本発明は一端の光起電力素子に連結
する外部取り出し電極は前記一端の光起電力素子から延
在した第2電極と電気的に接触する第1電極を下部に有
し、該第1電極と電気的に接触し且つ前記一端の光起電
力素子とは第2開溝によって隔てられた第2電極からな
ることも特徴とする。
【0013】本発明は発明の主旨から言って、第1電極
と第2電極が電気的に接触していることが基本となるも
のだが、上記特徴もこの基本をなすもので、隣接した一
端の光起電力素子の機能に影響を及ぼさず外部取りだし
電極が該一端の光起電力素子の第2電極に接続できる構
造である。
【0014】さてこれら本発明の外部取り出し電極構造
を持つ起電力装置は現在行われている通常の技術で製造
できる。即ち、厚さ1mm前後、面積100cm前後
のガラスなどの透明絶縁基板上に酸化錫などの透明電極
膜(第1電極膜)をCVDなどの手法で厚さ0.5μm
前後に形成する。ついで、前記した構造の外部取り出し
電極領域を形成し、計画した複数の各起電力素子に分離
し且つ該分離した各素子を直列に接続するための分離溝
を例えば波長1.06μmのNd:YAGレーザービー
ムでエッチングして該透明電極膜(第1電極膜)に設け
る。
【0015】更に、その上に光電変換機能を有する多層
の非晶質半導体皮膜をやはりCVDなどの方法で0.4
μm程度の厚さに形成する。従って、前工程で透明電極
膜にスクライビングした分離溝は該半導体層で埋め込ま
れることになる。かくして形成した半導体層に同様にし
て、前記した構造の外部取り出し電極領域を形成し、計
画した複数の各起電力素子に分離し且つ該分離した各素
子を直列に接続するための分離溝を設ける。
【0016】次の工程では、該半導体膜上に金属電極膜
もしくは透明電極膜(下層膜)と金属電極膜(上層膜)
からなる第2電極膜の0.5μm前後の厚さを真空蒸着
などの手法で成膜する。ここで前記した半導体層にスク
ライビングした分離溝は導電性の第2電極膜質で充填さ
れるので、この半導体層にある分離溝部分で第1電極膜
と第2電極膜は導通することになる。
【0017】かくして形成された第2電極膜にも同様に
して前記した構造の外部取り出し電極領域を形成し、計
画した複数の各起電力素子に分離し且つ該分離した各素
子を直列に接続するための分離溝を設ける。該分離溝は
各素子若しくは外部取り出し電極の第2電極を平面上で
絶縁するためのものであるから、その分離溝深さは下層
の第一電極膜まで到達していることが好ましい。
【0018】必要ならば、さらにSiCなどのパッシベ
ーション膜で全体(電極取り出し部を除き)を被覆す
る。ついで本発明の外部取り出し電極にリード線をハン
ダ付けする。最後に有機樹脂などで保護被覆を施して、
完成する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照しながら例示的に詳しく説明する。但し本実施の
実施の形態に記載する製品の寸法、形状、材質、その相
対的配置等は特に特定的記載が無い限りは特に発明をそ
の範囲に限定する趣旨のものではなく単なる説明例に過
ぎない。
【0020】(実施例1)図1は本発明の1つの実施態
様を説明する図であって、1は第1電極、2は第2電
極、3は非晶質半導体膜、4は絶縁基板、5は外部取り
出し電極、6は導線、7は一端の光起電力素子、8は第
2開溝、9は一端の光起電力素子領域、10は外部取り
出し電極領域、11は第2電極の亀裂を示す。
【0021】図に示すように、外部取り出し電極領域1
0は基本的には光起電力素子領域9と同一積層膜からな
っているが、外部取り出し電極領域10の第1電極は隣
接する一端の光起電力素子7の第1電極の左端側から延
在している。一方導線6がろう付けされている外部取り
出し電極5即ち第2電極は一端の光起電力素子7の第2
電極2とは第2開溝8で分離されている。そして、導線
6がろう付けされている部分の直下で、半導体層にスク
ライブされ、第2電極物質が充填して第1電極1まで到
達している分離溝によって縦方向に、第1電極1と電気
的に接続されている。この導線接合部直下の縦方向接続
部の存在でたとえ亀裂11が発生し、導線接合部分が外
部取り出し電極5と孤立絶縁になっても、下部の第1電
極1と接続されることになり、該第1電極1は右方の一
端の光起電力素子7へ延在し、延在右側直上で、一端の
光起電力素子7の第2電極2と縦方向に接続するのと同
時に、さらに右側の一端の光起電力素子7の第1電極1
の分離溝で一端の素子の第1電極1とは分離しているた
め、一端の光起電力素子7の第2電極2と接続が保た
れ、以下両電極にサンドイッチされた半導体が直列に接
続する構造の光起電力装置となるのである。
【0022】(実施例2)図4は本発明の1つの実施態
様を説明する図であって41は第1開溝であって、他の
符号は図1で説明した符号と同一の意味を持つ。
【0023】同図に示すように、一端の光起電力素子7
の第2電極2から延在する外部取り出し電極5(第2電
極)は、その下部に半導体層が存在せず、直接第1電極
1上に接触被覆されている。即ちこの状態で電気的接触
は保たれている。但し、取り出し電極領域10の第1電
極膜は光起電力素子領域9の第1電極1とは第1開溝4
1で分離されている。これにより、例え図示のようにろ
う付け周りに亀裂11が入り、導線6が平面的に孤立絶
縁状態になっても、ろう付け部分下部の第1電極膜を通
じて一端の光起電力素子7の第2電極2へ接続されてい
ることになり、同時に一端の光起電力素子7は独立した
(ただし取りだし電極と該一端の光起電力素子の次の光
起電力素子とは直列接続されて)素子としての機能をは
たせることになる。
【0024】この半導体膜の存在しない構造は、例え
ば、外部分をマスキングして半導体膜を積層するなどの
方法で容易に実現できる。
【0025】(実施例3)さて、前記実施例2の方法
は、半導体膜を積層するとき、分離溝部41が狭い設計
になっていると、基板4の位置決め誤差などの要因で半
導体膜の境界裾野が外部取り出し電極領域10まではみ
出し、第1電極1と接触してしまうような不具合が生じ
ることもある。また該境界裾野部分がガラス基板などの
ような密着性の悪い材質の場合、直接端の裾野部分がガ
ラスにタッチするので、端から剥離を起こし欠陥の原因
になる。
【0026】そこで実施例3は図5に示す構造とした。
図5において51は二条からなる第1開溝である。他の
符号は第1図と同様な意味である。
【0027】本実施例では、外部取り出し電極領域に半
導体層がはさまれていない構造は実施例2と同様であり
亀裂発生の場合の接続の径路は実施例と同様であるが、
分離溝51の中央に第1電極1がのこされており、分離
溝が二条になっている。このため、半導体層を積層する
とき、この半導体層の終端部が分離溝51の中央に残さ
れた第1電極1に被り込み裾野が該第1電極1の上で終
わるように製造すれば、前記したような不具合の発生は
防止されるのである。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により外部
取り出し電極の第2電極の導線接合部分周辺一帯に亀裂
が発生しても、一端の起電力素子とは常に電気的接触を
保つことの出来る外部取り出し電極の構造を提供するこ
とが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光起電力装置の外部取り出し電極構
造の一例を示した断面図
【図2】 従来の光起電力装置の外部取り出し電極構造
の一例を示した断面図
【図3】 図2の光起電力装置の外部取り出し電極構造
を示した平面図
【図4】 本発明の光起電力装置の外部取り出し電極構
造の一例を示した断面図
【図5】 本発明の光起電力装置の外部取り出し電極構
造の一例を示した断面図
【符号の説明】
1 第1電極 2 第2電極 3 非晶質半導体膜 4 絶縁基板 5 外部取り出し電極 6 導線 7 一端の光起電力素子 8 第2開溝 9 一端の光起電力素子領域 10 外部取り出し電極領域 11 第2電極の亀裂 41 第1開溝 51 2条からなる第1開溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 良昭 長崎市深堀町五丁目717番地1号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 山内 康弘 長崎市飽の浦町1丁目1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Fターム(参考) 5F051 AA05 DA04 EA02 FA16 FA17 FA30 GA03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に形成された第1電極と該電
    極上に少なくとも1つのPINジャンクションを有する
    非晶質半導体と該半導体上に第2電極からなる複数の光
    起電力素子を該基板上で直列に接続した起電力装置にお
    いて、一端の前記光起電力素子に連結する外部取り出し
    電極の第1電極は、該一端の光起電力素子の第1電極と
    は少なくとも1つの第1開口により隔てられ、該外部取
    り出し電極部の第2電極が該取り出し電極の第1電極と
    電気的に接触していることを特徴とする光起電力装置。
  2. 【請求項2】 前記外部取りだし電極の下部に前記半導
    体が設けられていないことを特徴とする請求項1記載の
    光起電力装置。
  3. 【請求項3】 一端の光起電力素子に連結する外部取り
    出し電極は前記一端の光起電力素子から延在した第2電
    極と電気的に接触する第1電極を下部に有し、該第1電
    極と電気的に接触し且つ前記一端の光起電力素子とは第
    2開溝によって隔てられた第2電極からなることを特徴
    とする請求項1記載の光起電力装置。
  4. 【請求項4】 前記外部取り出し電極部の第2電極面に
    導線をろう付けしたことを特徴とする請求項1乃至3い
    ずれかの項記載の光起電力装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013506987A (ja) * 2009-09-30 2013-02-28 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 太陽光発電装置及びその製造方法
JP2013074117A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Kyocera Corp 光電変換モジュール

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