JP2583933B2 - 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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- JP2583933B2 JP2583933B2 JP62325851A JP32585187A JP2583933B2 JP 2583933 B2 JP2583933 B2 JP 2583933B2 JP 62325851 A JP62325851 A JP 62325851A JP 32585187 A JP32585187 A JP 32585187A JP 2583933 B2 JP2583933 B2 JP 2583933B2
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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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- 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
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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CdTeは、II−VI族化
合物半導中唯一の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CdTeは、II−VI族化
合物半導中唯一の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太陽電池においては、一般的に
ｎ型半導体である化合物層と、ｐ型半導体である化合物
層との接合により、光起電力を生じる構造を有してい
る。
ｎ型半導体である化合物層と、ｐ型半導体である化合物
層との接合により、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II−VI族太陽電池
や、CulnSe/CdSpn接合型太陽電池が作成されている。
てCdS,p型半導体としてCdTeを用いたII−VI族太陽電池
や、CulnSe/CdSpn接合型太陽電池が作成されている。
又これらの太陽電池の電極材料としてはこれまでAg,I
n,Ga,Au,Cが用いられてきた。この中でAg,Au,Inは高価
な金属であり、太陽電池の低コスト化を図る上で大きな
ネックとなっていた。Gaは、CdS層とオーミックな接触
が得られやすいが、常温で液状であるため、太陽電池を
商品化する上でその使用は不可能であった。また、Agは
CdTe層とオーミックな接触が得られないためCdTe層に直
接形成して用いることは不可能であった。
n,Ga,Au,Cが用いられてきた。この中でAg,Au,Inは高価
な金属であり、太陽電池の低コスト化を図る上で大きな
ネックとなっていた。Gaは、CdS層とオーミックな接触
が得られやすいが、常温で液状であるため、太陽電池を
商品化する上でその使用は不可能であった。また、Agは
CdTe層とオーミックな接触が得られないためCdTe層に直
接形成して用いることは不可能であった。
CdTe層とオーミックな接触が得られるものとして、カ
ーボンを用いたものが一部商品化されている。このカー
ボンを用いたII−VI族系太陽電池の従来の構造を第２図
に示した。ガラス基板１の上のCdS層２に重ねて設けたC
dTe3上にカーボン４を印刷後、300〜500℃の温度で焼成
することにより、CdTe層３とカーボン層４はオーミック
な接触が得られる。
ーボンを用いたものが一部商品化されている。このカー
ボンを用いたII−VI族系太陽電池の従来の構造を第２図
に示した。ガラス基板１の上のCdS層２に重ねて設けたC
dTe3上にカーボン４を印刷後、300〜500℃の温度で焼成
することにより、CdTe層３とカーボン層４はオーミック
な接触が得られる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、カーボン層４は機械的強度が弱く、面
抵抗も高いため、カーボン層４上に、銀ペーストを塗布
し、銀電極層５を形成することが必要であった。さら
に、この方法でカーボン層４を形成する際、300〜500℃
の高温で焼成する必要があり、またさらに酸素濃度を一
定値以下にコントロールする必要があるため、窒素ガス
を使用することが必要であった。これらの点から、材料
費及び生産費用が高くかかるため、商品化する上でこれ
が大きなネックとなっていた。
抵抗も高いため、カーボン層４上に、銀ペーストを塗布
し、銀電極層５を形成することが必要であった。さら
に、この方法でカーボン層４を形成する際、300〜500℃
の高温で焼成する必要があり、またさらに酸素濃度を一
定値以下にコントロールする必要があるため、窒素ガス
を使用することが必要であった。これらの点から、材料
費及び生産費用が高くかかるため、商品化する上でこれ
が大きなネックとなっていた。
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、Cuペーストの塗
布、乾燥により、化合物半導体太陽電池の少なくともｐ
型半導体膜と直接オーミック接触を得る電極を簡易に形
成する光起電力装置の製造法を提供するものであり、Cu
ペーストを用いることにより、半導体膜層上に直接、低
温でしかも低い材料および生産コストで電極を形成する
ことを主とする特徴とする。
布、乾燥により、化合物半導体太陽電池の少なくともｐ
型半導体膜と直接オーミック接触を得る電極を簡易に形
成する光起電力装置の製造法を提供するものであり、Cu
ペーストを用いることにより、半導体膜層上に直接、低
温でしかも低い材料および生産コストで電極を形成する
ことを主とする特徴とする。
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、ｐ型半導体膜層上に直接銅ペーストを塗布
し、低温で乾燥するだけでｐ型半導体層と直接オーミッ
ク接触を得る電極を形成できるため、きわめて製造コス
トが低くなり、材料コストも、Ag,In,Au,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、ｐ型半導体膜層上に直接銅ペーストを塗布
し、低温で乾燥するだけでｐ型半導体層と直接オーミッ
ク接触を得る電極を形成できるため、きわめて製造コス
トが低くなり、材料コストも、Ag,In,Au,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
層、８はAgIn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、CuInSe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
層、８はAgIn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、CuInSe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
ト中の樹脂又はガラスバインダーの耐熱性により50〜50
0℃まで自由に変えることが可能である。銅ペースト
は、銅の粒子径が50μ以下のものが最ものぞましい。ま
たさらに、銅粒子表面に銀をメッキしたものを用いる
と、電極の電気的特性が長期的に安定し、電極の面抵抗
も小さくなるため、良い性能が得られる。銀メッキ量
は、銅粒子全重量の1.0〜10％範囲が最もよい。1.0％以
下であると電極抵抗の長期安定性が得られにくく、また
10％をこえると、ｐ型半導体、特にCdTe層とのオーミッ
ク性が低下する。銅ペースト中に、カーボンブラックを
入れると、ｐ型半導体電極との間の接触抵抗が小さくな
り、光照射による劣化も防止する作用があり有効であ
る。カーボンブラックの１次平均粒子径は、１μ以下で
あることが望ましく、粒子径が１μ以上になると、接触
抵抗を低下させる作用が弱くなる。カーボンブラックの
銅ペースト中への含有量は、0.001〜20％の範囲が望ま
しい。0.001％以下になると上記効果がほとんどなくな
る。また、20％を越えると、銅電極の面抵抗が大きくな
り、光起電力装置の光電特性が低下する。
100〜200℃の温度で乾燥させる。乾燥温度は、銅ペース
ト中の樹脂又はガラスバインダーの耐熱性により50〜50
0℃まで自由に変えることが可能である。銅ペースト
は、銅の粒子径が50μ以下のものが最ものぞましい。ま
たさらに、銅粒子表面に銀をメッキしたものを用いる
と、電極の電気的特性が長期的に安定し、電極の面抵抗
も小さくなるため、良い性能が得られる。銀メッキ量
は、銅粒子全重量の1.0〜10％範囲が最もよい。1.0％以
下であると電極抵抗の長期安定性が得られにくく、また
10％をこえると、ｐ型半導体、特にCdTe層とのオーミッ
ク性が低下する。銅ペースト中に、カーボンブラックを
入れると、ｐ型半導体電極との間の接触抵抗が小さくな
り、光照射による劣化も防止する作用があり有効であ
る。カーボンブラックの１次平均粒子径は、１μ以下で
あることが望ましく、粒子径が１μ以上になると、接触
抵抗を低下させる作用が弱くなる。カーボンブラックの
銅ペースト中への含有量は、0.001〜20％の範囲が望ま
しい。0.001％以下になると上記効果がほとんどなくな
る。また、20％を越えると、銅電極の面抵抗が大きくな
り、光起電力装置の光電特性が低下する。
ｎ型半導体であるCdS層の電極はAgとInの混合物から
なる電極から形成されているが、銅ペースト単体又は銅
ペーストにInを混合したものを塗布，乾燥して形成する
ことも可能である。
なる電極から形成されているが、銅ペースト単体又は銅
ペーストにInを混合したものを塗布，乾燥して形成する
ことも可能である。
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） 銅およびカーボンを主としたペーストを用いる
ため、銀,In,金電極に比べて材料コストが低い。
ため、銀,In,金電極に比べて材料コストが低い。
（２） 銅ペーストの塗布，乾燥により電極が形成され
るため従来のカーボンの焼成により形成する方法に比べ
て製造コストが低くなる。
るため従来のカーボンの焼成により形成する方法に比べ
て製造コストが低くなる。
（３） 従来のカーボンを用いた方法と比べて、銅を直
接ｐ型半導体膜層に形成することにより、ｐ型半導体裏
面部に裏面電界効果をもたせることができ、光電特性の
開放電圧が10％向上した。
接ｐ型半導体膜層に形成することにより、ｐ型半導体裏
面部に裏面電界効果をもたせることができ、光電特性の
開放電圧が10％向上した。
（４） 銅電極の面抵抗が小さいため、従来のカーボン
電極と比べて、光電特性がすぐれている。
電極と比べて、光電特性がすぐれている。
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 高田 肇 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62−270675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−203385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−136276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−82855（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】ｎ型半導体性を示す化合物半導体物質から
なる第１の膜層上に、ｐ型半導体性を示す化合物半導体
物質からなる第２の膜層を形成させ、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、少なくとも
第２の膜層と直接オーミック接触を得る電極が、銅又は
銅化合物を主として含有するペーストの塗布、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】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】第２の膜層が、銅インジウムセレナイドも
しくは、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４】銅又は銅化合物が、粒状物質であり、その
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５】銅又は銅化合物の粒子径が、50μ以下であ
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６】電極層が、銅又は銅化合物とカーボンブラ
ックを含む化合物からな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７】カーボンブラックの１次粒子径が１μ以下
である特許請求の範囲第６項記載の光起電力装置の製造
法。 - 【請求項８】電極層中のカーボンブラックの含有量が重
量百分率で0.001〜20％の範囲である特許請求の範囲第
６項記載の光起電力装置の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62325851A JP2583933B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP62325851A JP2583933B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 光起電力装置の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01168073A JPH01168073A (ja) | 1989-07-03 |
| JP2583933B2 true JP2583933B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=18181326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62325851A Expired - Fee Related JP2583933B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | 光起電力装置の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583933B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01168071A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光起電力装置の製造法 |
| GB9123684D0 (en) * | 1991-11-07 | 1992-01-02 | Bp Solar Ltd | Ohmic contacts |
| JPH06283748A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Susumu Yoshitoku | 化合物薄膜の形成方法及び化合物半導体太陽電池の製造方法 |
| JP4776748B2 (ja) | 1999-12-22 | 2011-09-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 太陽電池 |
| JP4467692B2 (ja) * | 1999-12-22 | 2010-05-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 太陽電池及びその作製方法 |
| AU2002354064A1 (en) * | 2002-11-28 | 2004-06-18 | Setsu Anzai | Solar thermal cell |
| US8455753B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-06-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof |
| US20130206225A1 (en) | 2012-02-10 | 2013-08-15 | Lockheed Martin Corporation | Photovoltaic cells having electrical contacts formed from metal nanoparticles and methods for production thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5682855A (en) * | 1979-12-11 | 1981-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Conductive paint |
| US4611091A (en) * | 1984-12-06 | 1986-09-09 | Atlantic Richfield Company | CuInSe2 thin film solar cell with thin CdS and transparent window layer |
| JPS62270675A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-11-25 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 電子線硬化型導電性ペ−スト |
| JPS62203385A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池 |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62325851A patent/JP2583933B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01168073A (ja) | 1989-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |