JP2735864B2 - 光電変換素子及び光起電力装置 - Google Patents
光電変換素子及び光起電力装置Info
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- JP2735864B2 JP2735864B2 JP1061672A JP6167289A JP2735864B2 JP 2735864 B2 JP2735864 B2 JP 2735864B2 JP 1061672 A JP1061672 A JP 1061672A JP 6167289 A JP6167289 A JP 6167289A JP 2735864 B2 JP2735864 B2 JP 2735864B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、光照射を受けることにより、光電変換動作
を行う光電変換素子及び起電力を発生する光起電力装置
に関する。
を行う光電変換素子及び起電力を発生する光起電力装置
に関する。
（ロ）従来の技術 光照射を受けると起電力を発生する光起電力装置にお
ける受光面側電極は、光電変換作用をなす半導体光活性
層への光照射を招くべく透光性であることが好ましい。
従来、透光性を呈すべく受光面側電極はインジューム
（In）やスズ（Sn）の酸化物であるIn2O2、SnO2、ITO等
に代表される透光性導電酸化物（以下TCOと称する）に
より形成されている。このTCOからなる電極にあって
は、そのシート抵抗は約30〜50／□であり、同じ膜厚
のアルミニウム等の金属材料に比べて３桁以上も高いた
め、この電極における電力損失（抵抗損失）が発生し、
集電効率を低下させる原因となる。
ける受光面側電極は、光電変換作用をなす半導体光活性
層への光照射を招くべく透光性であることが好ましい。
従来、透光性を呈すべく受光面側電極はインジューム
（In）やスズ（Sn）の酸化物であるIn2O2、SnO2、ITO等
に代表される透光性導電酸化物（以下TCOと称する）に
より形成されている。このTCOからなる電極にあって
は、そのシート抵抗は約30〜50／□であり、同じ膜厚
のアルミニウム等の金属材料に比べて３桁以上も高いた
め、この電極における電力損失（抵抗損失）が発生し、
集電効率を低下させる原因となる。
そこで、本願出願人は、受光面側電極として高抵抗な
TCOを用いるにも係わらず、受光面側電極による抵抗損
失を減じる構造として、特開昭61−20371号公報、及び
実開昭61−86955号公報を出願している。この光電変換
素子は、光入射側から見て、受光面電極膜、光活性層を
含む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び受光面電極
膜より低抵抗な第２背面電極膜を重畳し、上記第２背面
電極膜が、受光領域の複数箇所において、内周が上記絶
縁膜により囲繞されたコンタクトホールを貫通して受光
面電極膜に到達することにより、上記第２背面電極膜及
び上記受光面電極膜を電気的に結合したものである。
TCOを用いるにも係わらず、受光面側電極による抵抗損
失を減じる構造として、特開昭61−20371号公報、及び
実開昭61−86955号公報を出願している。この光電変換
素子は、光入射側から見て、受光面電極膜、光活性層を
含む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び受光面電極
膜より低抵抗な第２背面電極膜を重畳し、上記第２背面
電極膜が、受光領域の複数箇所において、内周が上記絶
縁膜により囲繞されたコンタクトホールを貫通して受光
面電極膜に到達することにより、上記第２背面電極膜及
び上記受光面電極膜を電気的に結合したものである。
（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、上述のような光電変換素子において、第２
背面電極膜としては、低抵抗のAl膜やAg膜が用いられて
いるが、これらAl膜やAg膜は、TCOからなる受光面電極
膜との電気的な接触特性が良くなく、従って、両電極膜
間の接触抵抗が高くなり、受光面電極膜として高抵抗な
TCOを用いるにも係わらず受光面電極膜による抵抗損失
を減じる構造として考えられた上述のような構造の特性
を、十分にいかしているとは言えなかった。
背面電極膜としては、低抵抗のAl膜やAg膜が用いられて
いるが、これらAl膜やAg膜は、TCOからなる受光面電極
膜との電気的な接触特性が良くなく、従って、両電極膜
間の接触抵抗が高くなり、受光面電極膜として高抵抗な
TCOを用いるにも係わらず受光面電極膜による抵抗損失
を減じる構造として考えられた上述のような構造の特性
を、十分にいかしているとは言えなかった。
そこで、本発明は、受光面電極膜と第２背面電極膜と
の電気的な接触特性を向上することにある。
の電気的な接触特性を向上することにある。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導
体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重
畳し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背
面電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的
に結合した光電変換素子であって、上記第２背面電極膜
は、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子を被覆した導
電性粒子を含む導電ペーストからなることを第１の特徴
とする。
体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重
畳し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背
面電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的
に結合した光電変換素子であって、上記第２背面電極膜
は、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子を被覆した導
電性粒子を含む導電ペーストからなることを第１の特徴
とする。
また、透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体
膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳
し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背面
電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的に
結合した光電変換素子であって、上記第２背面電極膜
は、上記受光面電極膜と接するNi膜とこれにより低抵抗
な金属膜との積層体からなることを第２の特徴とする。
膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳
し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背面
電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的に
結合した光電変換素子であって、上記第２背面電極膜
は、上記受光面電極膜と接するNi膜とこれにより低抵抗
な金属膜との積層体からなることを第２の特徴とする。
更に、本発明の光起電力装置は、上述の如き各光電変
換素子の複数を、互いに隣接する素子の一方の第１背面
電極膜と他方の第２背面電極膜とでもって半導体膜に対
して背面側にて結合することにより電気的に直列接続し
たことを特徴とする。
換素子の複数を、互いに隣接する素子の一方の第１背面
電極膜と他方の第２背面電極膜とでもって半導体膜に対
して背面側にて結合することにより電気的に直列接続し
たことを特徴とする。
（ホ）作用 本発明によれば、受光面電極膜は、これとの電気的な
接触特性が優れたNiと接触するために、第２電極膜との
電気的な接触特性が向上する。また、NiはAlやAgと比べ
て抵抗値が高いが、Niと電気的に接触してこれより低抵
抗の金属が設けられていることにより、Niの高抵抗は是
正され、全体として受光面電極膜と電気的な接触特性が
優れ、且つ低抵抗の第２背面電極膜が得られる。
接触特性が優れたNiと接触するために、第２電極膜との
電気的な接触特性が向上する。また、NiはAlやAgと比べ
て抵抗値が高いが、Niと電気的に接触してこれより低抵
抗の金属が設けられていることにより、Niの高抵抗は是
正され、全体として受光面電極膜と電気的な接触特性が
優れ、且つ低抵抗の第２背面電極膜が得られる。
（ヘ）実施例 第１図は本発明の光起電力装置の第１実施例の要部を
光入射方向に対して背面側斜め方向から臨んだ一部断面
斜視図であり、光入射側から見てTCO等の透光性受光面
電極膜（１）、膜面に並行なpin接合、pn接合等の半導
体接合の光活性層を含むアモルファスシリコン等を主体
とする半導体膜（２）、オーミック金属の第１背面電極
膜（３）、絶縁膜（４）、及び受光面電極膜（１）に比
べて低抵抗な金属からなる第２背面電極膜（５）を重畳
し、第２背面電極膜（５）が、受光領域内の複数箇所に
おいて、絶縁膜（４）、第１背面電極膜（３）及び半導
体膜（２）を貫通すると共に内周が絶縁膜（４）により
囲繞された円形のコンタクトホール（６）を貫通して受
光面電極膜（１）に到達することにより、受光面電極膜
（１）と電気的に結合した複数の単位光電変換素子（SC
1）（SC2）（SC3）…を形成し、そしてこれら各単位光
電変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…を、受光面電極膜
（１）が分離間隔ｄを隔てた状態で支持体かつ受光面保
護体となるガラス等の透光性絶縁基板（７）上に設けて
いる。
光入射方向に対して背面側斜め方向から臨んだ一部断面
斜視図であり、光入射側から見てTCO等の透光性受光面
電極膜（１）、膜面に並行なpin接合、pn接合等の半導
体接合の光活性層を含むアモルファスシリコン等を主体
とする半導体膜（２）、オーミック金属の第１背面電極
膜（３）、絶縁膜（４）、及び受光面電極膜（１）に比
べて低抵抗な金属からなる第２背面電極膜（５）を重畳
し、第２背面電極膜（５）が、受光領域内の複数箇所に
おいて、絶縁膜（４）、第１背面電極膜（３）及び半導
体膜（２）を貫通すると共に内周が絶縁膜（４）により
囲繞された円形のコンタクトホール（６）を貫通して受
光面電極膜（１）に到達することにより、受光面電極膜
（１）と電気的に結合した複数の単位光電変換素子（SC
1）（SC2）（SC3）…を形成し、そしてこれら各単位光
電変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…を、受光面電極膜
（１）が分離間隔ｄを隔てた状態で支持体かつ受光面保
護体となるガラス等の透光性絶縁基板（７）上に設けて
いる。
そして、各単位光電変換素子（SC1）（SC2）（SC3）
…の隣接する素子の受光面電極膜（１）と第１背面電極
膜（３）とを各光電変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…
の隣接間隔部において重畳することなく、半導体膜
（２）の背面側において直接絶縁膜（４）側から、例え
ばレーザビームの照射あるいはエッチングを行うことに
より開孔した部分の第１背面電極膜（３）に、隣接素子
の第２背面電極膜（５）が延在し埋設することによっ
て、互いに隣接する単位光電変換素子（SC1）（SC2）
（SC3）…は電気的に直列接続されている。
…の隣接する素子の受光面電極膜（１）と第１背面電極
膜（３）とを各光電変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…
の隣接間隔部において重畳することなく、半導体膜
（２）の背面側において直接絶縁膜（４）側から、例え
ばレーザビームの照射あるいはエッチングを行うことに
より開孔した部分の第１背面電極膜（３）に、隣接素子
の第２背面電極膜（５）が延在し埋設することによっ
て、互いに隣接する単位光電変換素子（SC1）（SC2）
（SC3）…は電気的に直列接続されている。
ところで、かかる構造の光起電力装置において、第２
背面電極膜（５）は、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属
粒子、例えばAlやAgの粒子を被覆した導電性粒子を含む
導電ペーストからなる。この導電ペーストは、絶縁膜
（４）上に塗布された後、150℃で30分間または200℃で
15分間熱処理されて硬化される。
背面電極膜（５）は、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属
粒子、例えばAlやAgの粒子を被覆した導電性粒子を含む
導電ペーストからなる。この導電ペーストは、絶縁膜
（４）上に塗布された後、150℃で30分間または200℃で
15分間熱処理されて硬化される。
これによって、TCOからなる受光面電極膜（１）と直
接接触するのは、Ni被膜であり、従って、受光面電極膜
（１）と第２背面電極膜（５）との電気的な接触特性が
向上する。更に、Ni被膜の内部にはAlやAg粒子が存在す
ることからNi被膜の高抵抗は、これら粒子にて是正さ
れ、全体として低抵抗に押さえられる。
接接触するのは、Ni被膜であり、従って、受光面電極膜
（１）と第２背面電極膜（５）との電気的な接触特性が
向上する。更に、Ni被膜の内部にはAlやAg粒子が存在す
ることからNi被膜の高抵抗は、これら粒子にて是正さ
れ、全体として低抵抗に押さえられる。
実際、第２背面電極膜（５）として、Al膜を用いた従
来の光起電力装置と本願の光起電力装置の起電力を測定
したところ、本願の光起電力装置の出力が、従来に秘し
て５〜10％向上した。
来の光起電力装置と本願の光起電力装置の起電力を測定
したところ、本願の光起電力装置の出力が、従来に秘し
て５〜10％向上した。
第２図は本発明の光起電力装置の第２実施例の要部を
光入射方向に対して背面側斜めの方向から臨んだ一部断
面斜視図であり、上述の第１実施例との相違は、第２背
面電極膜（５）が受光面電極膜と接するNi膜（50）とこ
れより低抵抗な、例えばAlやAg等の金属膜（51）とから
なることにある。この場合、Ni膜（50）は50〜500Åの
膜厚で、また金属膜（51）は５〜50μｍの膜厚で夫々形
成される。その他の構成については、全く同じである。
光入射方向に対して背面側斜めの方向から臨んだ一部断
面斜視図であり、上述の第１実施例との相違は、第２背
面電極膜（５）が受光面電極膜と接するNi膜（50）とこ
れより低抵抗な、例えばAlやAg等の金属膜（51）とから
なることにある。この場合、Ni膜（50）は50〜500Åの
膜厚で、また金属膜（51）は５〜50μｍの膜厚で夫々形
成される。その他の構成については、全く同じである。
この構成についても、上述の第１実施例と同様の効果
が得られる。
が得られる。
第３図は本発明の光起電力装置の第３実施例の要部を
光入射方向に対して背面側斜め方向から臨んだ一部断面
斜視図である。
光入射方向に対して背面側斜め方向から臨んだ一部断面
斜視図である。
この実施例にあっては、先の実施例と比較して、光入
射方向が逆転した点に特徴がある。即ち、表面にホーロ
ーや封孔処理したアルミナ膜等の絶縁膜（72）を配置し
たステンレス鋼、アルミニウム板等の金属板（71）から
なる絶縁基板（70）を用意し、まず各単位光電変換素子
（SC1）（SC2）（SC3）…毎に第２背面電極膜（５）を
分割配置し、次いで絶縁膜（４）、第１背面電極膜
（３）、少なくとも一つの半導体接合を備える光活性層
を含む半導体膜（２）、TCO等の透光性受光面電極膜
（１）を積層する。この時、絶縁膜（４）は各単位光電
変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…毎に分割され、露出
した第２背面電極膜（５）に隣の素子の第１背面電極膜
（３）が結合している。半導体膜（２）、第１背面電極
膜（３）及び絶縁膜（４）には第１実施例と同様に受光
領域内で複数個所第２背面電極膜（５）に達するコンタ
クトホール（６）が穿たれており、コンタクトホール
（６）の内壁は絶縁膜（４）により覆われている。そし
て、コンタクトホール（６）を受光面電極膜（１）が埋
設することによって、受光面電極膜（１）と第２背面電
極膜（５）とが電気的に結合されると共に、各単位光電
変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…が半導体膜（２）の
背面において電気的に直列接続される。
射方向が逆転した点に特徴がある。即ち、表面にホーロ
ーや封孔処理したアルミナ膜等の絶縁膜（72）を配置し
たステンレス鋼、アルミニウム板等の金属板（71）から
なる絶縁基板（70）を用意し、まず各単位光電変換素子
（SC1）（SC2）（SC3）…毎に第２背面電極膜（５）を
分割配置し、次いで絶縁膜（４）、第１背面電極膜
（３）、少なくとも一つの半導体接合を備える光活性層
を含む半導体膜（２）、TCO等の透光性受光面電極膜
（１）を積層する。この時、絶縁膜（４）は各単位光電
変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…毎に分割され、露出
した第２背面電極膜（５）に隣の素子の第１背面電極膜
（３）が結合している。半導体膜（２）、第１背面電極
膜（３）及び絶縁膜（４）には第１実施例と同様に受光
領域内で複数個所第２背面電極膜（５）に達するコンタ
クトホール（６）が穿たれており、コンタクトホール
（６）の内壁は絶縁膜（４）により覆われている。そし
て、コンタクトホール（６）を受光面電極膜（１）が埋
設することによって、受光面電極膜（１）と第２背面電
極膜（５）とが電気的に結合されると共に、各単位光電
変換素子（SC1）（SC2）（SC3）…が半導体膜（２）の
背面において電気的に直列接続される。
この構造の光起電力装置においても、第２背面電極膜
（５）は上述の第１実施例または第２実施例と同様に、
Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子、例えばAlやAgの
粒子を被覆した導電性粒子を含む導電ペースト、または
受光面電極膜と接するNi膜とこれより低抵抗な、例えば
AlやAg等の金属膜との積層体からなり、上述の第１実施
例及び第２実施例と同様の効果が得られるのは、当然の
ことである。
（５）は上述の第１実施例または第２実施例と同様に、
Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子、例えばAlやAgの
粒子を被覆した導電性粒子を含む導電ペースト、または
受光面電極膜と接するNi膜とこれより低抵抗な、例えば
AlやAg等の金属膜との積層体からなり、上述の第１実施
例及び第２実施例と同様の効果が得られるのは、当然の
ことである。
（ト）発明の効果 本発明によれば、透光性受光面電極膜、光活性層を含
む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極
膜を重畳し、受光領域内の複数の接続箇所において上記
第２背面電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と
電気的に結合した単位光電変換素子、またはこれら光電
変換素子の複数を、互いに隣接する光電変換素子の一方
の第１背面電極膜と他方の第２背面電極膜とでもって半
導体膜に対して背面側にて結合することにより電気的に
直列接続した光起電力装置において、第２背面電極膜
が、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子を被覆した導
電性粒子を含む導電ペーストか、または受光面電極膜と
接するNi膜とこれより低抵抗な金属膜との積層体からな
ることを特徴とするので、受光面電極膜と第２背面電極
膜との電気的な接触特性を向上させることができ、光電
変換素子及び光起電力装置の出力特性を向上させること
ができる。
む半導体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極
膜を重畳し、受光領域内の複数の接続箇所において上記
第２背面電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と
電気的に結合した単位光電変換素子、またはこれら光電
変換素子の複数を、互いに隣接する光電変換素子の一方
の第１背面電極膜と他方の第２背面電極膜とでもって半
導体膜に対して背面側にて結合することにより電気的に
直列接続した光起電力装置において、第２背面電極膜
が、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子を被覆した導
電性粒子を含む導電ペーストか、または受光面電極膜と
接するNi膜とこれより低抵抗な金属膜との積層体からな
ることを特徴とするので、受光面電極膜と第２背面電極
膜との電気的な接触特性を向上させることができ、光電
変換素子及び光起電力装置の出力特性を向上させること
ができる。
第１図は本発明の第１実施例の要部を示す一部断面斜視
図、第２図は本発明の第２実施例の要部を示す一部断面
斜視図、第３図は本発明の第３実施例の要部を示す一部
断面斜視図である。
図、第２図は本発明の第２実施例の要部を示す一部断面
斜視図、第３図は本発明の第３実施例の要部を示す一部
断面斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−213975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−154788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−20371（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導
体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重
畳し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背
面電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的
に結合した光電変換素子であって、上記第２背面電極膜
は、Ni被膜にてこれより低抵抗の金属粒子を被覆した導
電性粒子を含む導電ペーストからなることを特徴とする
光電変換素子。 - 【請求項２】第１項記載の光電変換素子の複数を、互い
に隣接する素子の一方の第１背面電極膜と他方の第２背
面電極膜とでもって半導体膜に対して背面側にて結合す
ることにより電気的に直列接続したことを特徴とする光
起電力装置。 - 【請求項３】透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導
体膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重
畳し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背
面電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的
に結合した光電変換素子であって、上記第２背面電極膜
は、上記受光面電極膜と接するNi膜とこれより低抵抗な
金属膜との積層体からなることを特徴とする光電変換素
子。 - 【請求項４】第３項記載の光電変換素子の複数を、互い
に隣接する素子の一方の第１背面電極膜と他方の第２背
面電極膜とでもって半導体膜に対して背面側にて結合す
ることにより電気的に直列接続したことを特徴とする光
起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1061672A JP2735864B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 光電変換素子及び光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1061672A JP2735864B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 光電変換素子及び光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239672A JPH02239672A (ja) | 1990-09-21 |
| JP2735864B2 true JP2735864B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=13177967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1061672A Expired - Fee Related JP2735864B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 光電変換素子及び光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735864B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002373995A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Honda Motor Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1061672A patent/JP2735864B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02239672A (ja) | 1990-09-21 |
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