JP3050546B1 - 太陽電池の短絡部除去方法 - Google Patents
太陽電池の短絡部除去方法Info
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Abstract
太陽電池に生じた短絡部以外の部分を破壊することなく
確実に短絡部分を除去する方法を提供する。 【解決手段】 基板上に第1の電極層、半導体層、第2
の電極層が順次形成された1又は複数の太陽電池セルを
含む太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に対
し、逆方向に耐電圧以下の逆方向電圧を印加し、短絡部
を除去する太陽電池の短絡部除去方法であって、前記逆
方向印加電圧を図1(A)〜(C)に示す値が時間とと
もに周期的に連続して変化する略交流(正弦波、正弦波
の半波、ノコギリ波)の電圧とした。
Description
を用いた薄膜太陽電池に生じた短絡部を除去する方法に
関する。さらに詳しくは、本発明は、上記薄膜太陽電池
において、発電に寄与する光電変換半導体層を挾む基板
側電極と裏面側電極の電極間に短絡部が発生した場合
に、耐電圧以下の逆方向電圧を印加して、その際に発生
したジュール熱により短絡部を除去あるいは酸化して絶
縁する方法に関する。
は、絶縁性基板1の一つの面に所定のパターンで形成し
た、第1の電極2と、該第1の電極2の表面に設けた非
晶質半導体からなる光電変換半導体層3と、該光電変換
半導体層3の表面に設けた第2の電極4とから構成され
た太陽電池セル5a,5b,5cを、一つの基板1上に
複数個設け、太陽電池セル5aの第1の電極2aと隣接
する太陽電池セル5bの第2の電極4b、太陽電池セル
5bの第1の電極2bと隣接する太陽電池セル5cの第
2の電極4cを直列に接続して構成されている。
て、硝子基板や透明性樹脂基板などを用いた場合、第1
の電極2としてITO(Indium Tin Oxide:酸化錫を混
入した酸化インジウム)などの透明電極材料が、第2の
電極4として金属電極材料が用いられる。また、絶縁性
基板1として、透光性を有さない基板材料を用いた場
合、第1の電極2として金属電極材料が、第2の電極4
として透明電極材料が用いられる。
体の場合、非晶質シリコン、水素化非晶質シリコン、水
素化非晶質シリコンカーバイド、非晶質シリコンナイト
ライドなどのほか、シリコンと炭素、ゲルマニウム、錫
等の他の金属との合金からなる非晶質シリコンなどが用
いられ、さらに、これら非晶質または微結晶をpin
型、nip型、ni型、pn型、MIS型、ヘテロ接合
型、ホモ接合型、ショットキーバリアー型あるいはこれ
らを組み合わせた形などに構成した半導体材料が用いら
れる。また、半導体層は、シリコン系に限られず、Cd
S系、GaAs系、InP系などを用いて構成してもよ
い。
造時に光電変換半導体層3bに生起したピンホールに起
因して、太陽電池セル5bの第1の電極2bと第2の電
極4bの間に短絡を生じた場合には、短絡部を除去した
り短絡部を酸化させて絶縁することが行われている。
けた第1の電極2bと光電変換半導体層3bの裏面側に
設けた第2の電極4b間に生じた短絡部を除去する場合
には、電極4b,4cにプローブ電極6a,6bを接触
させ、発電に寄与する光電変換半導体層3bを挾む第1
の電極2bと第2の電極4b間に、図2(D)に示すよ
うな逆耐圧(逆バイアス電圧)以下(0V側)の直流あ
るいはパルス状の矩形波の逆方向電圧を印加して、短絡
部に電流を集中させ、発生したジュール熱によって短絡
部の金属を酸化させて絶縁体としたり、金属を飛散させ
て短絡部を除去している。
価であり、電極2と電極4間に逆方向の電圧を印加した
場合には、第1の電極2と光電変換半導体層3と第2の
電極4からなる太陽電池セル5は、コンデンサーとして
働き、電荷を蓄積する。
印加した場合は、印加した電圧を急激に除いた後でも、
電極2,4間に電荷が残留し、この電荷による電圧に起
因して、光電変換半導体層3の欠陥以外の弱い部分に破
壊を生起させるという問題がある。
めに、電極2,4間にパルス状の矩形波電圧を印加する
手法では、太陽電池セルに高い電圧が蓄積されることを
防ぐために耐電圧に近い充分な電圧を印加することがで
きず4V程度の逆方向の電圧パルスを印加している。し
かしながら、このような低い電圧では、短絡部分にエネ
ルギーを十分に与えることができなくなり、発生したジ
ュール熱で短絡部を除去したり酸化することができない
部分を生じるという問題があるとともに、蓄積された電
荷が半導体の耐圧の低い部分を介して放電することによ
って短絡部以外の正常部分が破壊する現象が発生してい
た。
鑑み、薄膜太陽電池に生じた短絡部を除去する場合に、
電極間に印加した逆方向電圧によって、短絡部以外の部
分を破壊することなく、確実に短絡部分を除去すること
ができる方法を提供することを目的とする。
もに周期的に連続して変化する略交流の電圧を電極2,
4間に印加することによって、短絡部除去時に印加する
逆方向電圧による太陽電池セルに蓄積された電荷を放電
して太陽電池セルを保護するようにした。また、上記印
加電圧波形が正弦波の半波もしくはノコギリ波の場合
は、逆耐圧にピークが来るように印加する。
層、半導体層、第2の電極層が順次形成された1または
複数の太陽電池セルを含む太陽電池における該太陽電池
セルの正負の両極に対し、0ボルトから逆方向に耐電圧
以下の逆方向電圧を印加し、短絡部を除去する太陽電池
の短絡部除去方法であって、前記逆方向印加電圧を、値
が時間とともに周期的に連続して変化する正弦波の半波
とした。
層、半導体層、第2の電極層が順次形成された1または
複数の太陽電池セルを含む太陽電池における該太陽電池
セルの正負の両極に対し、0ボルトから逆方向に耐電圧
以下の逆方向電圧を印加し、短絡部を除去する太陽電池
の短絡部除去方法であって、前記逆方向印加電圧は、値
が時間とともに周期的に連続して変化するノコギリ波と
した。
2の太陽電池の短絡部除去方法において、前記逆方向印
加電圧の繰返し周波数を20〜1000Hzとした。
3のいずれか1項の太陽電池の短絡部除去方法におい
て、太陽電池素子の逆方向電圧印加時の容量と抵抗で規
定される時定数の周波数の略交流波形の電圧を逆方向印
加するようにした。
短絡部除去方法において、時間とともに周期的に連続し
て変化する逆方向印加電圧の繰返し周波数を50〜12
0Hzとした。
5のいずれか1項の太陽電池の短絡部除去方法において
前記逆方向印加電圧のピーク値を太陽電池の逆方向の耐
圧に等しい値とした。
逆方向電圧を瞬間的に8V程度まで高めることができる
ようになり、短絡部分のみを発熱させて除去することが
できる。
蓄積された電荷は電源電圧が0Vの期間及びピーク値か
ら0Vに近づく期間に放電され、蓄積電荷に起因して短
絡部分以外の個所に破壊を生起するおそれがなくなる。
除去方法について説明する。 短絡部を有する太陽電池に
電流を流す方法は、図2に示した方法と同じである。本
発明においては、プローブ電極6aとプローブ電極6b
間に印加する電圧を、直流ではなく値が時間とともに周
期的に変化する略交流の電圧とした点に特徴を有してい
る。 すなわち、プローブ電極6aとプローブ電極6bに
印加する電圧は、図1(A)に示すように、正弦波形の
電圧とし、一方のピーク値を0Vとし、他のピーク値を
太陽電池の逆バイアス電圧に略近い値の逆方向電圧まで
印加するようにした。 このような波形の逆方向電圧を印
加することによって、他方のピーク時に逆バイアス電圧
に略近い逆方向電圧を印加した後、徐々に印加電圧を0
V近傍に近付けていく(逆方向電圧を低下させていく)
ので、電極2,4間に蓄積された電荷は電源電圧(印加
電圧)の低下にともなって減少し、正常な部分に破壊を
起こすことがなくなる。
示す図で、逆方向印加電圧を正弦波の半波とした。この
場合も正弦波のピーク値は太陽電池の逆バイアス電圧に
略近い値逆方向電圧とした。 この場合も、電極2,4間
に蓄積された電荷は電圧の低下にともなって放電される
とともに電圧を印加しない区間(0Vの期間)で十分減
少し、正常な部分に破壊を起こすことがなくなる。
示す図で、逆方向印加電圧をノコギリ波とした。この場
合もノコギリ波の一方のピーク値を0Vとし、他のピー
ク値を太陽電池の逆バイアス電圧に略近い値逆方向電圧
とした。 この場合も、電極2,4間に蓄積された電荷は
電源電圧の低下にともなって減少し、正常な部分に破壊
を起こすことがなくなる。
に、図1(A)に示した逆方向電圧を電極2,4間に印
加した場合、57個のセルの短絡が取り除かれて回復し
たが、4Vの矩形波パルスを印加する従来法では、50
個が回復したにすぎず、本発明による短絡部除去方法が
極めて有効であることがわかる。
印加電圧の電源として、60hz程 度の交番電源を用い
ることができるが、値が時間とともに周期的に変化する
略交流の周波数を、太陽電池の容量Cと逆方向の抵抗R
で定義される時定数にマッチングする周波数とすると蓄
積電荷の放電が確実に行われ確実に目的を達成すること
ができる。さらに、本発明においては、値が時間ととも
に周期的に変化する略交流の周波数を、20〜1000
Hz、好ましくは50〜120Hzとすることによって
蓄積電荷を確実に放電することができる。
することができるので、逆方向電圧を印加して除去でき
る電圧に所定の分布がある短絡部において、従来の技術
では除去できなかった高い逆方向電圧でしか除去できな
い短絡部を除去できるようになった。
を交流にし、太陽電池の容量Cと逆方向の抵抗Rで定義
される時定数にマッチングする周波数とすることで、印
加電圧の波形を電源電圧の波形に追随指せることが可能
となった。
を示す図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上に第1の電極層、半導体層、第2
の電極層が順次形成された1または複数の太陽電池セル
を含む太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に
対し、0ボルトから逆方向に耐電圧以下の逆方向電圧を
印加し、短絡部を除去する太陽電池の短絡部除去方法で
あって、 前記逆方向印加電圧は、値が時間とともに周期的に連続
して変化する正弦波の半波であることを特徴とする太陽
電池の短絡部除去方法。 - 【請求項2】 基板上に第1の電極層、半導体層、第2
の電極層が順次形成された1または複数の太陽電池セル
を含む太陽電池における該太陽電池セルの正負の両極に
対し、0ボルトから逆方向に耐電圧以下の逆方向電圧を
印加し、短絡部を除去する太陽電池の短絡部除去方法で
あって、 前記逆方向印加電圧は、値が時間とともに周期的に連続
して変化するノコギリ波であることを特徴とする 太陽電
池の短絡部除去方法。 - 【請求項3】 前記逆方向印加電圧の繰返し周波数が2
0〜1000Hzである請求項1または請求項2に記載
の太陽電池の短絡部除去方法。 - 【請求項4】 太陽電池素子の逆方向電圧印加時の容量
と抵抗で規定される時定数の周波数の略交流波形の電圧
を逆方向印加することを特徴とする請求項1ないし請求
項3のいずれか1項に記載の太陽電池の短絡部除去方
法。 - 【請求項5】 時間とともに周期的に連続して変化する
逆方向印加電圧の繰返し周波数が50〜120Hzであ
る請求項4に記載の太陽電池の短絡部除去方法。 - 【請求項6】 前記逆方向印加電圧のピーク値が太陽電
池の逆方向の耐圧に等しい値である請求項1ないし請求
項5のいずれか1項に記載の太陽電池の短絡部除去方
法。
Priority Applications (11)
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Cited By (1)
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1999
- 1999-03-24 JP JP11079077A patent/JP3050546B1/ja not_active Expired - Lifetime
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