JP2698401B2 - 薄膜光電変換素子 - Google Patents
薄膜光電変換素子Info
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- JP2698401B2 JP2698401B2 JP63270417A JP27041788A JP2698401B2 JP 2698401 B2 JP2698401 B2 JP 2698401B2 JP 63270417 A JP63270417 A JP 63270417A JP 27041788 A JP27041788 A JP 27041788A JP 2698401 B2 JP2698401 B2 JP 2698401B2
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非晶質シリコン,II−VI族あるいはカルコ
パイライト系化合物半導体の薄膜からなる光電変換部を
有し、絶縁透光性基板を通して光電変換部に光が入射し
て生ずる熱起電力を、基板側の透明電極と反基板側の印
刷電極から取出す太陽電池などの薄膜光電変換素子に関
する。
パイライト系化合物半導体の薄膜からなる光電変換部を
有し、絶縁透光性基板を通して光電変換部に光が入射し
て生ずる熱起電力を、基板側の透明電極と反基板側の印
刷電極から取出す太陽電池などの薄膜光電変換素子に関
する。
薄膜光電変換素子において、光の入射側に設けられる
透明電極に対向する裏面電極としては金属の蒸着やスパ
ッタリングなどによって被着された金属電極が用いられ
ていた。しかし、薄膜光電変換素子の低コスト化のため
裏面電極をエポキシ系樹脂をバインダとしたカーボンペ
ーストまたは銀ペーストを用いた印刷電極に代えること
が行われるようになった。第１図はそのような薄膜光電
変換素子としての太陽電池を示し、ガラスなどの絶縁透
光性基板１の上に、第一電極としてSnO2などの透明導電
膜からなる透明電極21,22,23…、光起電力層としてｐ−
ｉ−ｎ接合構造をもつ非晶質シリコン層31,32,33…、第
二電極として印刷電極41,42,43…を順次短冊状に形成
し、この際公知のやり方でパターンをずらすことにより
単位セルが直列接続となるように作製される。このよう
な太陽電池は、裏面電極をスクリーンマスクを用いて印
刷すれば第二電極のパターンが形成されるので、パター
ニングプロセスが省略できるだけでなく、スループット
の大幅な向上も実現される。
透明電極に対向する裏面電極としては金属の蒸着やスパ
ッタリングなどによって被着された金属電極が用いられ
ていた。しかし、薄膜光電変換素子の低コスト化のため
裏面電極をエポキシ系樹脂をバインダとしたカーボンペ
ーストまたは銀ペーストを用いた印刷電極に代えること
が行われるようになった。第１図はそのような薄膜光電
変換素子としての太陽電池を示し、ガラスなどの絶縁透
光性基板１の上に、第一電極としてSnO2などの透明導電
膜からなる透明電極21,22,23…、光起電力層としてｐ−
ｉ−ｎ接合構造をもつ非晶質シリコン層31,32,33…、第
二電極として印刷電極41,42,43…を順次短冊状に形成
し、この際公知のやり方でパターンをずらすことにより
単位セルが直列接続となるように作製される。このよう
な太陽電池は、裏面電極をスクリーンマスクを用いて印
刷すれば第二電極のパターンが形成されるので、パター
ニングプロセスが省略できるだけでなく、スループット
の大幅な向上も実現される。
裏面電極を印刷法で形成した薄膜光電変換素子は、印
刷電極と半導体層の間の接触抵抗が大きく、直列抵抗成
分が大きい。そのため、電卓用などの低照度，低電流下
で使用する用途ではあまり問題とはならないが、太陽光
下で用いる電力用途では、この抵抗分が光電変換素子の
出力特性に大きな影響を及ぼす。すなわち、入射光量の
増加に伴いフィルファクタが低下し、変換効率が著しく
制限される。
刷電極と半導体層の間の接触抵抗が大きく、直列抵抗成
分が大きい。そのため、電卓用などの低照度，低電流下
で使用する用途ではあまり問題とはならないが、太陽光
下で用いる電力用途では、この抵抗分が光電変換素子の
出力特性に大きな影響を及ぼす。すなわち、入射光量の
増加に伴いフィルファクタが低下し、変換効率が著しく
制限される。
本発明の課題は、上記の欠点を除去し、裏面電極とし
て印刷電極を用いても実用上問題とならないような良好
な接触を半導体層との間に形成し、低コストの薄膜光電
変換素子を提供することにある。
て印刷電極を用いても実用上問題とならないような良好
な接触を半導体層との間に形成し、低コストの薄膜光電
変換素子を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明によれば、半導
体薄膜からなる光電変換部を有し、絶縁透光性基板を通
して光電変換部に光が入射して生ずる光起電力を、基板
側の透明電極と反基板側の印刷電極から取出すものにお
いて、印刷電極がフェノール系樹脂をバインダとし導電
材料としてモリブデン粉体を含む導電ペーストの印刷，
焼成によって形成されると共に、導電ペーストは界面活
性剤であるシランカップリング剤が混合されて成るもの
であることとする。
体薄膜からなる光電変換部を有し、絶縁透光性基板を通
して光電変換部に光が入射して生ずる光起電力を、基板
側の透明電極と反基板側の印刷電極から取出すものにお
いて、印刷電極がフェノール系樹脂をバインダとし導電
材料としてモリブデン粉体を含む導電ペーストの印刷，
焼成によって形成されると共に、導電ペーストは界面活
性剤であるシランカップリング剤が混合されて成るもの
であることとする。
フェノール樹脂をバインダとして用いた導電ペースト
を印刷，焼成した裏面電極は半導体薄膜との接触抵抗が
蒸着あるいはスパッタリングで形成されたアルミニウム
電極とほぼ同程度となり、その結果、太陽光下のような
発電電流な大きな条件においてもフィルファクタの低下
が見られない薄膜光電変換素子が得られる。ここでモリ
ブデン粉体は半導体薄膜とコンタクトを取りやすい。ま
た、界面活性剤は、半導体薄膜と印刷電極との「ぬれ
性」を向上し、当該部分での接触抵抗をさらに減少せし
める。
を印刷，焼成した裏面電極は半導体薄膜との接触抵抗が
蒸着あるいはスパッタリングで形成されたアルミニウム
電極とほぼ同程度となり、その結果、太陽光下のような
発電電流な大きな条件においてもフィルファクタの低下
が見られない薄膜光電変換素子が得られる。ここでモリ
ブデン粉体は半導体薄膜とコンタクトを取りやすい。ま
た、界面活性剤は、半導体薄膜と印刷電極との「ぬれ
性」を向上し、当該部分での接触抵抗をさらに減少せし
める。
第１図に示した構造の太陽電池の裏面電極41,42,43…
を従来のエポキシ系樹脂をバインダとする銀ペースト、
藤倉化成（株）製商品名FA−301Cのポリエステル系樹脂
をバインダとする銀ペーストおよび村田製作所製商品名
CP−3005のフェノール系樹脂をバインダとするニッケル
ペーストをそれぞれ用いスクリーン印刷で塗布し、100
〜300℃で焼成して固着させた、印刷電極の隣接セルの
透明電極21,22,23…との接触幅は0.2mmとした。第２図
は製作された非晶質シリコン太陽電池のAM1.0,100mW/cm
2の擬似太陽光下での電流・電圧特性で、バインダがエ
ポキシ系の場合を線21、ポリエステル系の場合を線22、
またフェノール系の場合を線23で示す。第２図からフェ
ノール樹脂をバインダとした導電ペーストを用いて印刷
電極を形成した太陽電池は開放電圧VOC＝0.88V,短絡電
流密度JSC＝12.2mA/cm2,フィルファクタFF＝0.654で、
真空蒸着で被着したAlを裏面電極に用いた太陽電池に近
い特性である。
を従来のエポキシ系樹脂をバインダとする銀ペースト、
藤倉化成（株）製商品名FA−301Cのポリエステル系樹脂
をバインダとする銀ペーストおよび村田製作所製商品名
CP−3005のフェノール系樹脂をバインダとするニッケル
ペーストをそれぞれ用いスクリーン印刷で塗布し、100
〜300℃で焼成して固着させた、印刷電極の隣接セルの
透明電極21,22,23…との接触幅は0.2mmとした。第２図
は製作された非晶質シリコン太陽電池のAM1.0,100mW/cm
2の擬似太陽光下での電流・電圧特性で、バインダがエ
ポキシ系の場合を線21、ポリエステル系の場合を線22、
またフェノール系の場合を線23で示す。第２図からフェ
ノール樹脂をバインダとした導電ペーストを用いて印刷
電極を形成した太陽電池は開放電圧VOC＝0.88V,短絡電
流密度JSC＝12.2mA/cm2,フィルファクタFF＝0.654で、
真空蒸着で被着したAlを裏面電極に用いた太陽電池に近
い特性である。
次に、フェノール系樹脂をバインダとし、導電材料と
してNi,Ni＋Ag,Ag,Mo,W,Cの最大粒径30μｍの粉体を樹
脂の４倍の重量混合して作成したペーストを塗布し、15
0〜170℃で約30分間焼成を行って印刷裏面電極とした1c
m2の面積の太陽電池の、VOC,JSC,FF,変換効率ηおよび
直列抵抗RSを比較のためのAl裏面電極を有する太陽電池
の値を同時に第３図に示す。第３図からMo粉体を導電材
料としたものは、Niその他の材料を導電材料としたもの
に比べてFF,ηが高く、RSは約一桁以上小さくなり、蒸
着Alを裏面電極にしたものと同程度の性能を示すことが
分かる。
してNi,Ni＋Ag,Ag,Mo,W,Cの最大粒径30μｍの粉体を樹
脂の４倍の重量混合して作成したペーストを塗布し、15
0〜170℃で約30分間焼成を行って印刷裏面電極とした1c
m2の面積の太陽電池の、VOC,JSC,FF,変換効率ηおよび
直列抵抗RSを比較のためのAl裏面電極を有する太陽電池
の値を同時に第３図に示す。第３図からMo粉体を導電材
料としたものは、Niその他の材料を導電材料としたもの
に比べてFF,ηが高く、RSは約一桁以上小さくなり、蒸
着Alを裏面電極にしたものと同程度の性能を示すことが
分かる。
また、Mo粉体とフェノール樹脂からなるペーストに界
面活性剤であるシランカップリング剤を混合したものを
用いると、特性はさらに改善されることが示された。す
なわち、シランカップリング剤を重量比で約２％混合し
たペーストを用いた場合には、FFは0.62から0.65へ，η
は7.5％から８％に向上する結果が得られた。
面活性剤であるシランカップリング剤を混合したものを
用いると、特性はさらに改善されることが示された。す
なわち、シランカップリング剤を重量比で約２％混合し
たペーストを用いた場合には、FFは0.62から0.65へ，η
は7.5％から８％に向上する結果が得られた。
本発明によれば、上記の構成を採用した結果、印刷電
極と、半導体薄膜との接触抵抗が低下し、特性の大幅な
向上が達成された。特に導電ペーストの導電材料として
Mo粉体を用いた場合はAl裏面電極を有するものに比して
遜色のない特性を有する低コストの薄膜光電変換素子が
得られた。
極と、半導体薄膜との接触抵抗が低下し、特性の大幅な
向上が達成された。特に導電ペーストの導電材料として
Mo粉体を用いた場合はAl裏面電極を有するものに比して
遜色のない特性を有する低コストの薄膜光電変換素子が
得られた。
第１図は本発明の実施される印刷電極を備えた薄膜太陽
電池の断面図、第２図は薄膜太陽電池の電流・電圧特性
図、第３図は印刷電極のための導電ペーストに種々の導
電材料を用いた場合および蒸着裏面電極を形成した場合
の薄膜太陽電池の特性比較グラフである。 1:ガラス基板、21,21,23:透明電極、31,32,33:非晶質シ
リコン層、41,42,43:印刷電極。
電池の断面図、第２図は薄膜太陽電池の電流・電圧特性
図、第３図は印刷電極のための導電ペーストに種々の導
電材料を用いた場合および蒸着裏面電極を形成した場合
の薄膜太陽電池の特性比較グラフである。 1:ガラス基板、21,21,23:透明電極、31,32,33:非晶質シ
リコン層、41,42,43:印刷電極。
フロントページの続き (72)発明者 市川 幸美 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−185071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213974（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−7476（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体薄膜からなる光電変換部を有し、絶
縁透光性基板を通して光電変換部に光が入射して生ずる
光起電力を、基板側の透明電極と反基板側の印刷電極か
ら取出すものにおいて、印刷電極がフェノール系樹脂を
バインダとし導電材料としてモリブデン粉体を含む導電
ペーストの印刷，焼成によって形成されると共に、導電
ペーストは界面活性剤であるシランカップリング剤が混
合されて成るものであることを特徴とする薄膜光電変換
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270417A JP2698401B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270417A JP2698401B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 薄膜光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117177A JPH02117177A (ja) | 1990-05-01 |
| JP2698401B2 true JP2698401B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17485978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63270417A Expired - Lifetime JP2698401B2 (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | 薄膜光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2698401B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8455753B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-06-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2748471B2 (ja) * | 1988-12-22 | 1998-05-06 | 株式会社村田製作所 | 非晶質太陽電池 |
| JP3156973B2 (ja) * | 1991-10-18 | 2001-04-16 | キヤノン株式会社 | 太陽電池 |
| JP3254044B2 (ja) * | 1993-06-16 | 2002-02-04 | ナミックス株式会社 | 太陽電池用電極 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59168669A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-22 | Hitachi Ltd | 電極用ペースト材料 |
| JPS6084711A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | 株式会社日立製作所 | スル−ホ−ル充填用ペ−スト |
| JPS6166306A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-05 | 株式会社日立製作所 | モリブデンペ−スト |
| JPS63185071A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質太陽電池 |
| JPS63213974A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
| JPH027476A (ja) * | 1988-06-26 | 1990-01-11 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | アモルファスシリコン系半導体装置及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP63270417A patent/JP2698401B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8455753B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-06-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02117177A (ja) | 1990-05-01 |
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Legal Events
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