JP2748471B2 - 非晶質太陽電池 - Google Patents
非晶質太陽電池Info
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- JP2748471B2 JP2748471B2 JP63324287A JP32428788A JP2748471B2 JP 2748471 B2 JP2748471 B2 JP 2748471B2 JP 63324287 A JP63324287 A JP 63324287A JP 32428788 A JP32428788 A JP 32428788A JP 2748471 B2 JP2748471 B2 JP 2748471B2
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- silane coupling
- electrode
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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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、非晶質太陽電池、特に、非晶質シリコン膜
からなる電池ユニットの透過光面側に厚膜電極を形成し
てなる非晶質太陽電池に関する。
からなる電池ユニットの透過光面側に厚膜電極を形成し
てなる非晶質太陽電池に関する。
（従来の技術） 一般に、非晶質太陽電池は、第３図に示すように、ガ
ラス等の絶縁性透明基板（１）上にITO膜等の透明電極
（２）を形成し、その上に非晶質のｐ形シリコン膜
（３）、ｉ形シリコン膜（４）およびｎ形シリコン膜
（５）を順次積層し、その透過光面（７）側のシリコン
膜上に背面電極（６）を形成した構造を有し、その背面
電極としては、真空蒸着やスパッタリングにより形成さ
れたアルミニウム等の良導電性金属からなる薄膜電極が
採用されているが、薄膜形成装置は高価であり、しかも
面積生産性が低いという問題があった。このため、例え
ば、特開昭61−199673号公報に記載のように、背面電極
としてバインダ樹脂溶液にニッケル粉末を分散させてな
る導電ペーストで形成した厚膜電極を使用することが提
案されている。
ラス等の絶縁性透明基板（１）上にITO膜等の透明電極
（２）を形成し、その上に非晶質のｐ形シリコン膜
（３）、ｉ形シリコン膜（４）およびｎ形シリコン膜
（５）を順次積層し、その透過光面（７）側のシリコン
膜上に背面電極（６）を形成した構造を有し、その背面
電極としては、真空蒸着やスパッタリングにより形成さ
れたアルミニウム等の良導電性金属からなる薄膜電極が
採用されているが、薄膜形成装置は高価であり、しかも
面積生産性が低いという問題があった。このため、例え
ば、特開昭61−199673号公報に記載のように、背面電極
としてバインダ樹脂溶液にニッケル粉末を分散させてな
る導電ペーストで形成した厚膜電極を使用することが提
案されている。
（発明が解決しようとする課題） この種の厚膜電極は、印刷法やスプレー法により安価
に形成でき、生産性に優れているが、非晶質シリコン膜
との機械的密着強度が極めて弱く、保存特性面での信頼
性に乏しいという問題がある。例えば、導電ペーストで
形成された厚膜電極を有する非晶質太陽電池を100℃で
４時間煮沸する煮沸試験等の保存特性試験にかけると、
厚膜電極と非晶質シリコン膜との密着性が一段と低下
し、しかも、それに伴ってオーミック特性も著しく劣化
するという問題がある。
に形成でき、生産性に優れているが、非晶質シリコン膜
との機械的密着強度が極めて弱く、保存特性面での信頼
性に乏しいという問題がある。例えば、導電ペーストで
形成された厚膜電極を有する非晶質太陽電池を100℃で
４時間煮沸する煮沸試験等の保存特性試験にかけると、
厚膜電極と非晶質シリコン膜との密着性が一段と低下
し、しかも、それに伴ってオーミック特性も著しく劣化
するという問題がある。
従って、本発明は、安価で生産性に優れているという
厚膜電極の利点を生かしつつ、厚膜電極と非晶質シリコ
ン膜との密着性を向上させ、かつ、保存特性面での信頼
性を向上させた非晶質太陽電池を得ること目的とするも
のである。
厚膜電極の利点を生かしつつ、厚膜電極と非晶質シリコ
ン膜との密着性を向上させ、かつ、保存特性面での信頼
性を向上させた非晶質太陽電池を得ること目的とするも
のである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するための手段として、少
なくとも厚膜電極と太陽電池ユニットの透過光面側シリ
コン膜との境界面にシランカップリング剤を介在させる
ようにしたものである。
なくとも厚膜電極と太陽電池ユニットの透過光面側シリ
コン膜との境界面にシランカップリング剤を介在させる
ようにしたものである。
即ち、本発明は、導電性材料粉末をバインダ樹脂中に
分散させてなる厚膜電極を太陽電池ユニットの透過光面
に形成してなる非晶質太陽電池において、少なくとも前
記透過光面と厚膜電極との境界面にシランカップリング
剤を介在させてなることを特徴とする非晶質太陽電池を
その要旨とするものである。
分散させてなる厚膜電極を太陽電池ユニットの透過光面
に形成してなる非晶質太陽電池において、少なくとも前
記透過光面と厚膜電極との境界面にシランカップリング
剤を介在させてなることを特徴とする非晶質太陽電池を
その要旨とするものである。
前記シランカップリング剤を少なくとも太陽電池ユニ
ットの透過光面と背面電極との間に介在させる手段とし
ては、導電性材料粉末とバインダ樹脂溶液とからなるペ
ーストに、その固形分に対して0.2〜3.0重量％のシラン
カップリング剤を添加して分散させた導電ペーストを用
いて厚膜電極を形成する方法を採用すれば良いが、必ず
しもこれに限定されるものではない。
ットの透過光面と背面電極との間に介在させる手段とし
ては、導電性材料粉末とバインダ樹脂溶液とからなるペ
ーストに、その固形分に対して0.2〜3.0重量％のシラン
カップリング剤を添加して分散させた導電ペーストを用
いて厚膜電極を形成する方法を採用すれば良いが、必ず
しもこれに限定されるものではない。
例えば、シランカップリング剤をイソプロピルアルコ
ール等の有機溶剤に分散させ、これを太陽電池ユニット
の透過光面に塗布、乾燥させてシランカップリング剤の
薄膜を形成し、その上に導電性材料をバインダ樹脂に分
散させてなる導電ペーストで背面電極を形成する方法を
採用しても良い。また、予め導電性材料粉末をシランカ
ップリング剤で処理して個々の粒子表面にシランカップ
リング剤の薄膜を形成しておき、これをバインダ樹脂中
に分散させて導電ペーストを調製し、この導電ペースト
を用いて背面電極を形成する方法を採用してもよい。こ
の場合、導電性材料粉末の粒子表面に担持されたシラン
カップリング剤の一部がバインダ樹脂中に分散し、この
分散したシランカップリング剤が粒子表面のシランカッ
プリング剤と共に透過光面側の非晶質シリコン膜と厚膜
電極との間に介在することになる。
ール等の有機溶剤に分散させ、これを太陽電池ユニット
の透過光面に塗布、乾燥させてシランカップリング剤の
薄膜を形成し、その上に導電性材料をバインダ樹脂に分
散させてなる導電ペーストで背面電極を形成する方法を
採用しても良い。また、予め導電性材料粉末をシランカ
ップリング剤で処理して個々の粒子表面にシランカップ
リング剤の薄膜を形成しておき、これをバインダ樹脂中
に分散させて導電ペーストを調製し、この導電ペースト
を用いて背面電極を形成する方法を採用してもよい。こ
の場合、導電性材料粉末の粒子表面に担持されたシラン
カップリング剤の一部がバインダ樹脂中に分散し、この
分散したシランカップリング剤が粒子表面のシランカッ
プリング剤と共に透過光面側の非晶質シリコン膜と厚膜
電極との間に介在することになる。
なお、いづれの場合においても、シランカップリング
剤の量は、厚膜電極形成成分の0.2〜3.0重量％に設定す
るのが好適である。
剤の量は、厚膜電極形成成分の0.2〜3.0重量％に設定す
るのが好適である。
前記厚膜電極を構成する導電性材料粉末としては、従
来の導電ペーストに採用されているニッケル、カーボン
その他の良導電性材料を使用すれば良く、また、バイン
ダ樹脂も従来公知のものを使用すれば良い。
来の導電ペーストに採用されているニッケル、カーボン
その他の良導電性材料を使用すれば良く、また、バイン
ダ樹脂も従来公知のものを使用すれば良い。
シランカップリング剤としては、厚膜電極を構成する
バインダ樹脂および導電性材料粉末に応じて市販の任意
のものを使用でき、代表的なものとしては、例えば、ビ
ニルトリクロロシラン、γ−クロロプロピルトリメトキ
シシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
バインダ樹脂および導電性材料粉末に応じて市販の任意
のものを使用でき、代表的なものとしては、例えば、ビ
ニルトリクロロシラン、γ−クロロプロピルトリメトキ
シシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
シランカップリング剤の介在量を厚膜電極を構成する
バインダ樹脂および導電性材料粉末の総量の0.2〜3.0重
量％としたのは、その介在量が0.2重量％未満では、そ
の電気的特性および接着強度を向上させる効果が十分に
期待できず、また、3.0重量％を越えると、電極の固有
抵抗が増大しオーミック特性の劣化を生じさせるからで
ある。
バインダ樹脂および導電性材料粉末の総量の0.2〜3.0重
量％としたのは、その介在量が0.2重量％未満では、そ
の電気的特性および接着強度を向上させる効果が十分に
期待できず、また、3.0重量％を越えると、電極の固有
抵抗が増大しオーミック特性の劣化を生じさせるからで
ある。
（作用） シランカップリング剤は、同一分子中に有機材料と反
応する置換基を有する有機官能性基（例えば、ビニル
基、アミノ基、エポキシ基）と、無機材料と反応する加
水分解性基を持つため、少なくとも厚膜電極と透過光面
との間に介在するシランカップリング剤が非晶質シリコ
ン膜や導電性材料粉末と化学結合すると共に、厚膜電極
中の樹脂とも化学結合して、両者間の密着性および機械
的強度を向上させる。
応する置換基を有する有機官能性基（例えば、ビニル
基、アミノ基、エポキシ基）と、無機材料と反応する加
水分解性基を持つため、少なくとも厚膜電極と透過光面
との間に介在するシランカップリング剤が非晶質シリコ
ン膜や導電性材料粉末と化学結合すると共に、厚膜電極
中の樹脂とも化学結合して、両者間の密着性および機械
的強度を向上させる。
（実施例１） フェノール樹脂10重量部、α−テレピネオール５重量
部、ベンジルアルコール５重量部からなるフェノール樹
脂溶液20重量部にニッケル粉末80重量部を分散させてな
る導電ペーストに、樹脂の固形分に対し0.5重量％のシ
ランカップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン）を加え、３本ロールで十分に混練して背
面電極形成用導電ペーストを調製した。
部、ベンジルアルコール５重量部からなるフェノール樹
脂溶液20重量部にニッケル粉末80重量部を分散させてな
る導電ペーストに、樹脂の固形分に対し0.5重量％のシ
ランカップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン）を加え、３本ロールで十分に混練して背
面電極形成用導電ペーストを調製した。
次いで、第３図に示すように、ガラス製透明基板
（１）上にITO膜からなる透明電極（２）を形成し、そ
の上に非晶質のｐ形シリコン膜（３）、ｉ形シリコン膜
（４）およびｎ形シリコン膜（５）を順次積層して構成
した太陽電池ユニットの透過光面側シリコン膜上に、前
記導電ペーストを印刷して背面電極（６）を形成し、太
陽電池を得た。
（１）上にITO膜からなる透明電極（２）を形成し、そ
の上に非晶質のｐ形シリコン膜（３）、ｉ形シリコン膜
（４）およびｎ形シリコン膜（５）を順次積層して構成
した太陽電池ユニットの透過光面側シリコン膜上に、前
記導電ペーストを印刷して背面電極（６）を形成し、太
陽電池を得た。
（比較例１） 実施例１で調製したニッケル粉末およびフェノール樹
脂溶液からなる導電ペーストを、実施例１と同様に、太
陽電池ユニットの透過光面側に印刷して厚膜電極を形成
し、太陽電池を得た。
脂溶液からなる導電ペーストを、実施例１と同様に、太
陽電池ユニットの透過光面側に印刷して厚膜電極を形成
し、太陽電池を得た。
（実施例２） カーボンブラック40重量部を実施例１と同組成のフェ
ノール樹脂溶液60重量部に分散させてなる導電ペースト
に、樹脂の固形分に対し0.5重量％のシランカップリン
グ剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
を加え、３本ロールで十分に混練して背面電極形成用導
電ペーストを調製した。
ノール樹脂溶液60重量部に分散させてなる導電ペースト
に、樹脂の固形分に対し0.5重量％のシランカップリン
グ剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
を加え、３本ロールで十分に混練して背面電極形成用導
電ペーストを調製した。
この導電ペーストを実施例１と同様に太陽電池ユニッ
トの透過光面側に印刷して厚膜電極を形成し、太陽電池
を得た。
トの透過光面側に印刷して厚膜電極を形成し、太陽電池
を得た。
（比較例２） 実施例２で調製したカーボンブラックおよびフェノー
ル樹脂溶液からなる導電ペーストを、実施例１と同様
に、太陽電池ユニットの透過光面側に印刷して厚膜電極
を形成し、太陽電池を得た。
ル樹脂溶液からなる導電ペーストを、実施例１と同様
に、太陽電池ユニットの透過光面側に印刷して厚膜電極
を形成し、太陽電池を得た。
（実施例３） ニッケル粉末80重量部を実施例１と同組成のフェノー
ル樹脂溶液20重量部に分散させて背面電極形成用導電ペ
ーストを調製した。
ル樹脂溶液20重量部に分散させて背面電極形成用導電ペ
ーストを調製した。
次いで、予めシランカップリング剤をイソプロピルア
ルコールに溶解して調製した0.5％シランカップリング
剤溶液を太陽電池ユニットの透過光面側に印刷して乾燥
させ、その上に前記導電ペーストを印刷して非晶質シリ
コン太陽電池を得た。
ルコールに溶解して調製した0.5％シランカップリング
剤溶液を太陽電池ユニットの透過光面側に印刷して乾燥
させ、その上に前記導電ペーストを印刷して非晶質シリ
コン太陽電池を得た。
（実施例４） ニッケル粉末80gに実施例３で調製した0.5％シランカ
ップリング剤溶液1000mlを加えて十分に攪はんした後、
乾燥させ、これを実施例１と同組成のフェノール樹脂溶
液20gに分散させて背面電極形成用導電ペーストを調製
した。
ップリング剤溶液1000mlを加えて十分に攪はんした後、
乾燥させ、これを実施例１と同組成のフェノール樹脂溶
液20gに分散させて背面電極形成用導電ペーストを調製
した。
この導電ペーストを、実施例１と同様に太陽電池ユニ
ットの透過光面側に印刷して厚膜電極を形成し、太陽電
池を得た。
ットの透過光面側に印刷して厚膜電極を形成し、太陽電
池を得た。
このようにして得られた各太陽電池について、煮沸試
験の前後における電流電圧特性、厚膜電極の密着強度お
よびオーミック性を測定した。なお、煮沸試験は太陽電
池を100℃の沸騰水中で４時間煮沸することにより行
い、密着強度はクロスカット試験により求めた。それら
の結果を第１表、第１図および第２図に示す。
験の前後における電流電圧特性、厚膜電極の密着強度お
よびオーミック性を測定した。なお、煮沸試験は太陽電
池を100℃の沸騰水中で４時間煮沸することにより行
い、密着強度はクロスカット試験により求めた。それら
の結果を第１表、第１図および第２図に示す。
第１表の密着強度の欄中、○は剥離なし、△は部分剥
離、×は全面剥離を意味する。
離、×は全面剥離を意味する。
第１表、第１図および第２図に示す結果から明らかな
ように、本発明に係る太陽電池は、初期段階はもち論の
こと煮沸試験後においても極めて良好な密着強度および
オーミック性を示し、優れた電流電圧特性を示す。特
に、導電性材料としてニッケル粉末を用いた場合に、シ
ランカップリング剤を介在させた効果が著しく、本発明
に係る太陽電池は優れた保存特性を示す。
ように、本発明に係る太陽電池は、初期段階はもち論の
こと煮沸試験後においても極めて良好な密着強度および
オーミック性を示し、優れた電流電圧特性を示す。特
に、導電性材料としてニッケル粉末を用いた場合に、シ
ランカップリング剤を介在させた効果が著しく、本発明
に係る太陽電池は優れた保存特性を示す。
（発明の効果） 本発明によれば、非晶質シリコン膜との密着強度に優
れ、しかも良好なオーミック接触が得られ、保存特性面
でも信頼性の高い太陽電池が得られる。また、印刷法や
スプレー法などにより容易に電極を形成できるため、安
価で生産性の高い太陽電池が得られる。
れ、しかも良好なオーミック接触が得られ、保存特性面
でも信頼性の高い太陽電池が得られる。また、印刷法や
スプレー法などにより容易に電極を形成できるため、安
価で生産性の高い太陽電池が得られる。
第１図および第２図は各種非晶質太陽電池の煮沸試験前
後における電流電圧特性を示すグラフ、第３図は非晶質
太陽電池の構造を示す断面図である。 １……絶縁性透明基板、２……透明電極、3,4,5……非
晶質シリコン膜、６……背面電極、７……透過光面。
後における電流電圧特性を示すグラフ、第３図は非晶質
太陽電池の構造を示す断面図である。 １……絶縁性透明基板、２……透明電極、3,4,5……非
晶質シリコン膜、６……背面電極、７……透過光面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−117177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−54768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−185071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−84711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−168669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213974（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】導電性材料粉末をバインダ溶液中に分散さ
せ、かつ、シランカップリング剤を前記バインダ溶液の
固形分に対して0.2〜0.5重量％含有させてなる導電性ペ
ーストを印刷した厚膜電極を太陽電池ユニットの透過光
面に形成してなる非晶質太陽電池において、少なくとも
前記透過光面と厚膜電極との境界面にシランカップリン
グ剤を介在させてなることを特徴とする非晶質太陽電
池。 - 【請求項２】前記導電性粉末がNi粉末又はカーボンブラ
ックであることを特徴とする請求項１記載の非晶質太陽
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63324287A JP2748471B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 非晶質太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63324287A JP2748471B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 非晶質太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170473A JPH02170473A (ja) | 1990-07-02 |
| JP2748471B2 true JP2748471B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=18164122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324287A Expired - Lifetime JP2748471B2 (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 非晶質太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748471B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004288898A (ja) | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Canon Inc | 太陽電池モジュールの製造方法 |
| US8455753B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-06-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof |
| CN102362357A (zh) * | 2009-03-30 | 2012-02-22 | 三菱综合材料株式会社 | 太阳能电池模块的制造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPS63185071A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質太陽電池 |
| JPS6454768A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Fuji Electric Co Ltd | Manufacture of thin film solar cell |
| JP2698401B2 (ja) * | 1988-10-26 | 1998-01-19 | 富士電機株式会社 | 薄膜光電変換素子 |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP63324287A patent/JP2748471B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02170473A (ja) | 1990-07-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |