JP2523734B2 - 光起電力装置の製造法 - Google Patents
光起電力装置の製造法Info
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- JP2523734B2 JP2523734B2 JP62325834A JP32583487A JP2523734B2 JP 2523734 B2 JP2523734 B2 JP 2523734B2 JP 62325834 A JP62325834 A JP 62325834A JP 32583487 A JP32583487 A JP 32583487A JP 2523734 B2 JP2523734 B2 JP 2523734B2
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- photovoltaic device
- manufacturing
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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
- 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
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
-
- 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
- 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)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光起電力装置、とくに太陽電池の製造法に関
するものである。
するものである。
太陽電池は、現在石油の代替エネルギーとして、積極
的な研究開発が展開されている。その中で、原材料費が
低く、大量生産に適する太陽電池として、化合物半導体
太陽電池が最近積極的に開発されており、その中でもII
−VI族化合物半導体を用いたものが、一部商品化されて
いる。化合物半導体太陽電池は、シリコン単結晶のそれ
に比べて原材料コストが低く、低コストな太陽電池とし
てアモルファス太陽電池とともに有望視されている。II
−VI族化合物半導体のなかで、特にCdTdは、II−VI族化
合物半導体中唯一のp,n両方の電気伝導を示す半導体
で、太陽光の吸収材料として最適に近い禁制帯幅1.44eV
をもち、直接遷移型である。このため吸収端より短波長
側で吸収係数は急激に増大するため、太陽光を十分吸収
するのに厚さが10μあればよく、低コスト化をする上で
適した特性を有している。
的な研究開発が展開されている。その中で、原材料費が
低く、大量生産に適する太陽電池として、化合物半導体
太陽電池が最近積極的に開発されており、その中でもII
−VI族化合物半導体を用いたものが、一部商品化されて
いる。化合物半導体太陽電池は、シリコン単結晶のそれ
に比べて原材料コストが低く、低コストな太陽電池とし
てアモルファス太陽電池とともに有望視されている。II
−VI族化合物半導体のなかで、特にCdTdは、II−VI族化
合物半導体中唯一のp,n両方の電気伝導を示す半導体
で、太陽光の吸収材料として最適に近い禁制帯幅1.44eV
をもち、直接遷移型である。このため吸収端より短波長
側で吸収係数は急激に増大するため、太陽光を十分吸収
するのに厚さが10μあればよく、低コスト化をする上で
適した特性を有している。
従来の技術 化合物半導体を用いた光起電力装置において、一般的
には、ｎ型半導体である化合物層とｐ型半導体である化
合物層の接合により、光起電力を生じる構造を有してい
る。現在、化合物半導体太陽電池としては、ｎ型半導体
としてCdS,p型半導体としてCdTeを用いたものや、ｐ型
半導体としてCuInSe2を用いたものが作成されている。
これらを、太陽電池として実用化するためには、ｐ型半
導体,n型半導体から、電流を取り出すための電極を形成
する必要がある。一般的に、半導体上に電極を形成する
ことは、化合物半導体とオーミックな接触を得ることが
必要であるという点から考えて、現在の技術水準から見
ても高度な技術を要する。現在用いられている電極材料
は、ｐ型半導体上へは、カーボン，白金，金，銅等が用
いられており、ｎ型半導体上へは、銀，インジウム，ガ
リウム等が用いられている。特に、ｐ型半導体上への電
極形成は、カーボン塗布布、400〜450℃で焼成する方法
や、銅メッキをする方法等がとられているが、安価に、
しかも安定した電極性能を有するものは、まだ開発され
ていない。カーボン材料を用いたものは、１部実用化さ
れており、第２図にその断面構造を示した。１はガラス
基板、２はCdS層、４はカーボン電極層、５は銀電力
層、６は銀インジウム電極層を示す。
には、ｎ型半導体である化合物層とｐ型半導体である化
合物層の接合により、光起電力を生じる構造を有してい
る。現在、化合物半導体太陽電池としては、ｎ型半導体
としてCdS,p型半導体としてCdTeを用いたものや、ｐ型
半導体としてCuInSe2を用いたものが作成されている。
これらを、太陽電池として実用化するためには、ｐ型半
導体,n型半導体から、電流を取り出すための電極を形成
する必要がある。一般的に、半導体上に電極を形成する
ことは、化合物半導体とオーミックな接触を得ることが
必要であるという点から考えて、現在の技術水準から見
ても高度な技術を要する。現在用いられている電極材料
は、ｐ型半導体上へは、カーボン，白金，金，銅等が用
いられており、ｎ型半導体上へは、銀，インジウム，ガ
リウム等が用いられている。特に、ｐ型半導体上への電
極形成は、カーボン塗布布、400〜450℃で焼成する方法
や、銅メッキをする方法等がとられているが、安価に、
しかも安定した電極性能を有するものは、まだ開発され
ていない。カーボン材料を用いたものは、１部実用化さ
れており、第２図にその断面構造を示した。１はガラス
基板、２はCdS層、４はカーボン電極層、５は銀電力
層、６は銀インジウム電極層を示す。
発明が解決しようとする問題点 カーボン材料を用いる方法は、400〜450℃の高温域
で、しかも酸素濃度をコントロールしながら焼成するこ
とが必要であり、またさらに、カーボン膜自体の機械的
強度が弱く、しかも面抵抗が高いため、カーボン膜上に
銀ペーストを塗布し、銀電極を形成することが必要であ
るなど、材料費用，生産費用，生産安定性の面で問題が
多い。また、カーボン材料は、CdS層１とオーミック接
触が得られないため、第２図に示す様に、CdS層２上に
形成する陰電極は銀インジウム電極等の高価な金属を用
いた電極が必要であった。
で、しかも酸素濃度をコントロールしながら焼成するこ
とが必要であり、またさらに、カーボン膜自体の機械的
強度が弱く、しかも面抵抗が高いため、カーボン膜上に
銀ペーストを塗布し、銀電極を形成することが必要であ
るなど、材料費用，生産費用，生産安定性の面で問題が
多い。また、カーボン材料は、CdS層１とオーミック接
触が得られないため、第２図に示す様に、CdS層２上に
形成する陰電極は銀インジウム電極等の高価な金属を用
いた電極が必要であった。
問題点を解決するための手段 本発明は、従来の問題点を解決すべく、化合物半導体
表面に銅ペーストの塗布，乾燥を行い、化合物半導体太
陽電池の陽極又は陽極，陰極両電極の形成を低温かつ低
価格材料で行うこと、および銅ペースト中に、0.1μ以
下の微粉末の銅又は銅化合物の粉末を加えることによ
り、ｐ型半導体化合物のｐ型をさらに増加させ、裏面電
界効果を増加させて光電特性の中で、開放電圧を増加さ
せたことを主たる特徴とする。
表面に銅ペーストの塗布，乾燥を行い、化合物半導体太
陽電池の陽極又は陽極，陰極両電極の形成を低温かつ低
価格材料で行うこと、および銅ペースト中に、0.1μ以
下の微粉末の銅又は銅化合物の粉末を加えることによ
り、ｐ型半導体化合物のｐ型をさらに増加させ、裏面電
界効果を増加させて光電特性の中で、開放電圧を増加さ
せたことを主たる特徴とする。
作用 本発明の製造法によって形成した化合物半導体太陽電
池の電極は、低温で乾燥するだけで形成できるため、き
わめて製造コストが低くなり、材料コストも、Ag,In,A
u,Gaに比較すると低いため、低価格の光起電力装置が作
成できるようになった。
池の電極は、低温で乾燥するだけで形成できるため、き
わめて製造コストが低くなり、材料コストも、Ag,In,A
u,Gaに比較すると低いため、低価格の光起電力装置が作
成できるようになった。
実 施 例 本発明による太陽電池の構造を第１図に示した。図
中、１はガラス基板、２はCdS層、３はCdTe層、７は銅
電極層、８は銅インジウム又は銀インジウム層を示す。
この中で、２はCdS以外にｎ型半導体性を示す化合物で
あればよく、３についてもｐ型半導体性を示す化合物で
あればよい。特に３については、CuInSe2であってもす
ぐれた性能が得られる。
中、１はガラス基板、２はCdS層、３はCdTe層、７は銅
電極層、８は銅インジウム又は銀インジウム層を示す。
この中で、２はCdS以外にｎ型半導体性を示す化合物で
あればよく、３についてもｐ型半導体性を示す化合物で
あればよい。特に３については、CuInSe2であってもす
ぐれた性能が得られる。
CdS,CdTe層を形成後、銅ペーストをCdTe層上に塗布
し、100〜200℃の温度で乾燥させる。乾燥温度は、銅ペ
ースト中の樹脂又は添加するガラスバインダーの耐熱性
により、50〜500℃の間で自由に変えることができる。
乾燥処理後、常温まで冷却後、光電特性を測定，評価す
る。
し、100〜200℃の温度で乾燥させる。乾燥温度は、銅ペ
ースト中の樹脂又は添加するガラスバインダーの耐熱性
により、50〜500℃の間で自由に変えることができる。
乾燥処理後、常温まで冷却後、光電特性を測定，評価す
る。
第１図中の３が、銅インジウムセレナイド（CuInS
e2）又は銅，インジウム，セレンおよびそれらの元素を
含む化合物よりなる化合物半導体により形成された膜層
であっても、テルル化カドミウムもしくはカドミウム，
テルルを含む化合物より形成された膜層のものとほぼ同
等の光電特性を得ることができる。
e2）又は銅，インジウム，セレンおよびそれらの元素を
含む化合物よりなる化合物半導体により形成された膜層
であっても、テルル化カドミウムもしくはカドミウム，
テルルを含む化合物より形成された膜層のものとほぼ同
等の光電特性を得ることができる。
銅ペースト中の銅又は銅化合物の粉体の平均粒子径が
0.5〜50μｍのものを主として用い、これに粒体の１次
粒子の平均粒子径が0.1μｍ以下のものを銅ペースト全
体重量に対し50PPM以上加える。主要成分である銅又は
銅化合物の粉体の平均粒子径が0.5〜50μｍである理由
は、0.5μｍ以下であると銅ペーストの熱硬化時に、粉
体表面が酸化して電気抵抗が上がり、光電特性が低下す
るからである。又反対に50μｍ以上であると、ｐ型半導
体化合物とのオーミック接触性が低下するため、光電特
性が同様に低下する。また、平均粒子径が0.1μｍ以下
の微粉末は、ｐ型又は両性型半導体のｐ性を増加させ、
裏面電界効果を出すために添加する。この効果により、
光電特性における開放電圧は、10％向上する。添加量は
銅ペースト全体重量に対し、50PPM以上が望ましく、こ
れ以下であると、上記効果が小さくなる。平均粒子径0.
5〜50μｍの銅化合物の表面の１部又は全表面に銀化合
物を被覆したものを用いるのが望ましい。これは、銅及
び銅化合物自体が表面に酸化物を作りやすいためで、上
記処理をすることにより、経時変化の少ない安定した電
極を得ることができる。
0.5〜50μｍのものを主として用い、これに粒体の１次
粒子の平均粒子径が0.1μｍ以下のものを銅ペースト全
体重量に対し50PPM以上加える。主要成分である銅又は
銅化合物の粉体の平均粒子径が0.5〜50μｍである理由
は、0.5μｍ以下であると銅ペーストの熱硬化時に、粉
体表面が酸化して電気抵抗が上がり、光電特性が低下す
るからである。又反対に50μｍ以上であると、ｐ型半導
体化合物とのオーミック接触性が低下するため、光電特
性が同様に低下する。また、平均粒子径が0.1μｍ以下
の微粉末は、ｐ型又は両性型半導体のｐ性を増加させ、
裏面電界効果を出すために添加する。この効果により、
光電特性における開放電圧は、10％向上する。添加量は
銅ペースト全体重量に対し、50PPM以上が望ましく、こ
れ以下であると、上記効果が小さくなる。平均粒子径0.
5〜50μｍの銅化合物の表面の１部又は全表面に銀化合
物を被覆したものを用いるのが望ましい。これは、銅及
び銅化合物自体が表面に酸化物を作りやすいためで、上
記処理をすることにより、経時変化の少ない安定した電
極を得ることができる。
第１図に示す様に、ｎ型半導体CdS層２上の陰極８
は、本発明による銅ペースト，又は銅ペーストにインジ
ウムを加えたものを塗布，乾燥させて形成するか、又は
銀ペーストにインジウムを加えたものを塗布，乾燥させ
て形成させてもよい。
は、本発明による銅ペースト，又は銅ペーストにインジ
ウムを加えたものを塗布，乾燥させて形成するか、又は
銀ペーストにインジウムを加えたものを塗布，乾燥させ
て形成させてもよい。
発明の効果 本発明の製造法による光起電力装置は、つぎの様な数
多くの利点を有している。
多くの利点を有している。
（１） 銅又は銅化合物を主として用いているため、
銀，白金，金，インジウム，ガリウム等を用いたものに
比べて材料費用が安い。
銀，白金，金，インジウム，ガリウム等を用いたものに
比べて材料費用が安い。
（２） 銅ペーストの塗布，乾燥により電極を形成する
ことができ、乾燥温度も100〜200℃で十分電極が乾燥硬
化するため、従来のカーボン電極では、400〜450℃で焼
成する必要があったのに比べて、光起電力装置の製造費
用が安価になる。
ことができ、乾燥温度も100〜200℃で十分電極が乾燥硬
化するため、従来のカーボン電極では、400〜450℃で焼
成する必要があったのに比べて、光起電力装置の製造費
用が安価になる。
（３） 銅ペースト中に、0.1μｍ以下の銅又は銅化合
物を混入させることにより、裏面電界効果が生じ、開放
電圧が約10％向上する。
物を混入させることにより、裏面電界効果が生じ、開放
電圧が約10％向上する。
（４） 銅ペースト中の銅又は銅化合物粒子表面に銅を
被覆させることにより、長期間の電気抵抗の経時変化が
少なくなり、安定した光電特性が得られる。
被覆させることにより、長期間の電気抵抗の経時変化が
少なくなり、安定した光電特性が得られる。
第１図は本発明の製造法による光起電力装置の断面構造
図、第２図は従来の光起電力装置の断面構造図である。 １……ガラス基板、２……CdS層、３……CdTe層、４…
…カーボン層、５……銀層、６……AgIn層、７……銅電
極、８……AgIn電極又は銅電極。
図、第２図は従来の光起電力装置の断面構造図である。 １……ガラス基板、２……CdS層、３……CdTe層、４…
…カーボン層、５……銀層、６……AgIn層、７……銅電
極、８……AgIn電極又は銅電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北 祐太郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 北村 外幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 室園 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−203385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−70746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−82855（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−1040（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】Ｐ又はＮいずれかの導電型の化合物半導体
物質からなる第１の膜層上に、前記導電型とは反対の導
電型を有する化合物半導体層を第２の膜層として形成さ
せ、第１の膜層と第２の膜層上にそれぞれ電極を形成す
るに際し、陽電極又は陽，陰両電極が、平均粒径0.5〜5
0μの銅又は銅化合物と、平均粒径0.1μ以下の銅又は銅
化合物と、樹脂からなる導電ペーストの塗布，乾燥によ
り形成することを特徴とする光起電力装置の製造法。 - 【請求項２】銅又は銅化合物の微粉末のペースト中の含
有量が、50PPM以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光起電力装置の製造法。 - 【請求項３】平均粒径0.5〜50μの銅又は銅化合物粉体
の表面が銀又は銀化合物で被覆されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光起電力装置の製造
法。 - 【請求項４】第１の膜層が、硫化カドミウムもしくはイ
オウ，カドミウムを含む化合物半導体からなり、第２の
膜層がテルル化カドミウムもしくはカドミウム，テルル
を含む化合物半導体により形成されたものである特許請
求の範囲第１項記載の光起電力装置の製造法。 - 【請求項５】第２の膜層が、銅インジウムセレナイド、
又は銅，インジウム，セレンおよびそれらの元素を含む
化合物よりなる化合物半導体により形成されたものであ
る特許請求の範囲第１項記載の光起電力装置の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62325834A JP2523734B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 光起電力装置の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62325834A JP2523734B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 光起電力装置の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01168072A JPH01168072A (ja) | 1989-07-03 |
| JP2523734B2 true JP2523734B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=18181130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62325834A Expired - Lifetime JP2523734B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 光起電力装置の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2523734B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62325834A patent/JP2523734B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01168072A (ja) | 1989-07-03 |
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