JP3222981B2 - 太陽電池とその製造方法 - Google Patents
太陽電池とその製造方法Info
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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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は太陽電池とその製造方
法に関し、特にたとえば透明基板／透明電極／半導体膜
／裏面電極のような構造で透明基板側から光を照射す
る、いわゆる順タイプ構造の太陽電池とその製造方法に
関する。
法に関し、特にたとえば透明基板／透明電極／半導体膜
／裏面電極のような構造で透明基板側から光を照射す
る、いわゆる順タイプ構造の太陽電池とその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の太陽電池を大面積化する際の１
つの問題として、光入射側の透明電極による抵抗損失の
増加がある。これを回避するデバイス構造として、たと
えば「太陽電池ハンドブック」（コロナ社）電気学会太
陽電池調査専門委員会編１９８５年第１１２〜第１１３
頁に記載されている、集電極構造や集積型構造が提案さ
れている。
つの問題として、光入射側の透明電極による抵抗損失の
増加がある。これを回避するデバイス構造として、たと
えば「太陽電池ハンドブック」（コロナ社）電気学会太
陽電池調査専門委員会編１９８５年第１１２〜第１１３
頁に記載されている、集電極構造や集積型構造が提案さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】集積型構造では、透明
電極，半導体膜および裏面電極を別々に加工する必要が
あるので、製造工程が多くなるという問題がある。これ
に対して、集電極構造では、透明電極上に形成された集
電極をまたいで半導体膜を形成する必要があるので、集
電極による段差部分において半導体膜の被覆が不十分に
なるため、このような集電極構造は順タイプ構造のもの
には現実には採用されていなかった。
電極，半導体膜および裏面電極を別々に加工する必要が
あるので、製造工程が多くなるという問題がある。これ
に対して、集電極構造では、透明電極上に形成された集
電極をまたいで半導体膜を形成する必要があるので、集
電極による段差部分において半導体膜の被覆が不十分に
なるため、このような集電極構造は順タイプ構造のもの
には現実には採用されていなかった。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、実
現可能な集電極構造を有する、順タイプ構造の太陽電池
を提供することである。
現可能な集電極構造を有する、順タイプ構造の太陽電池
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１発明は、透明基板、
透明基板上に形成される透明電極、透明電極上に形成さ
れる半導体膜、半導体膜中に形成され透明電極まで到達
する少なくとも１つの溝、透明電極に接続されるように
溝中に形成されかつ半導体膜上に露出された集電極、お
よび半導体膜上において集電極と同一平面に形成されか
つ表面が露出せしめられた半導体膜により集電極とは電
気的に分離されている裏面電極を備える、太陽電池であ
る。
透明基板上に形成される透明電極、透明電極上に形成さ
れる半導体膜、半導体膜中に形成され透明電極まで到達
する少なくとも１つの溝、透明電極に接続されるように
溝中に形成されかつ半導体膜上に露出された集電極、お
よび半導体膜上において集電極と同一平面に形成されか
つ表面が露出せしめられた半導体膜により集電極とは電
気的に分離されている裏面電極を備える、太陽電池であ
る。
【０００６】第２発明は、透明基板上に透明電極、半導
体膜および裏面電極がこの順に積層的に形成された太陽
電池の製造方法において、半導体膜を形成した後にこれ
を選択的に除去して溝を形成し、その溝を含んで半導体
膜上に裏面電極を形成した後、裏面電極の所定部分をエ
ッチングして、裏面電極における透明電極と接している
部分を他の部分から電気的に分離するようにしたことを
特徴とする、太陽電池の製造方法である。
体膜および裏面電極がこの順に積層的に形成された太陽
電池の製造方法において、半導体膜を形成した後にこれ
を選択的に除去して溝を形成し、その溝を含んで半導体
膜上に裏面電極を形成した後、裏面電極の所定部分をエ
ッチングして、裏面電極における透明電極と接している
部分を他の部分から電気的に分離するようにしたことを
特徴とする、太陽電池の製造方法である。
【０００７】
【作用】透明基板の上に透明電極を形成し、その上にた
とえばアモルファス半導体からなりかつｐｉｎ接合を有
する半導体膜を形成する。そして、その半導体膜中に、
たとえばレーザビームによってその半導体膜を部分的な
いしは選択的に除去することによって、少なくとも１つ
の溝を形成する。この溝を含んで、半導体膜上にたとえ
ばアルミニウムの蒸着によって裏面電極を形成する。し
たがって、裏面電極の一部が溝を通して透明電極に接続
される。そして、たとえばレーザビームによって、透明
電極と接続されている裏面電極の部分を、他の部分と電
気的に分離する。透明電極に接続されている裏面電極の
部分が集電極として作用する。
とえばアモルファス半導体からなりかつｐｉｎ接合を有
する半導体膜を形成する。そして、その半導体膜中に、
たとえばレーザビームによってその半導体膜を部分的な
いしは選択的に除去することによって、少なくとも１つ
の溝を形成する。この溝を含んで、半導体膜上にたとえ
ばアルミニウムの蒸着によって裏面電極を形成する。し
たがって、裏面電極の一部が溝を通して透明電極に接続
される。そして、たとえばレーザビームによって、透明
電極と接続されている裏面電極の部分を、他の部分と電
気的に分離する。透明電極に接続されている裏面電極の
部分が集電極として作用する。
【０００８】
【発明の効果】この発明によれば、半導体膜は透明電極
上にそのまま形成することができるので、半導体膜の膜
厚が不均一になってしまうという問題点が解決され、し
たがって集電極を用いた大面積の順タイプ構造の太陽電
池を実現することができる。この発明の上述の目的，そ
の他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以
下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
上にそのまま形成することができるので、半導体膜の膜
厚が不均一になってしまうという問題点が解決され、し
たがって集電極を用いた大面積の順タイプ構造の太陽電
池を実現することができる。この発明の上述の目的，そ
の他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以
下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００９】
【実施例】図１に示すステップでは、ガラス基板１２上
に、たとえばＩＴＯからなる透明電極１４が形成され、
その透明電極１４上に、公知のプラズマＣＶＤ法などに
よって、アモルファスシリコンあるいはその化合物によ
ってたとえばｐｉｎ接合を有する半導体膜１６が形成さ
れる。
に、たとえばＩＴＯからなる透明電極１４が形成され、
その透明電極１４上に、公知のプラズマＣＶＤ法などに
よって、アモルファスシリコンあるいはその化合物によ
ってたとえばｐｉｎ接合を有する半導体膜１６が形成さ
れる。
【００１０】図２に示す次のステップにおいては、半導
体膜１６中に透明電極１４にまで達する溝１８ａおよび
１８ｂを形成する。この溝１８ａおよび１８ｂを形成す
るためには、たとえばＹＡＧレーザのレーザビームが用
いられる。ＹＡＧレーザの波長はたとえば０．５３μｍ
である。このとき、レーザビームが透明電極１４まで達
したとしても、レーザビームは透明電極１４を通過する
ので、透明電極１４がそのレーザビームによって損傷を
受けることはない。すなわち、溝１８ａおよび１８ｂに
おいては半導体膜１６を確実に除去でき、しかも透明電
極１４に損傷を与えることはない。ただし、エッチング
技術によってこの溝１８ａおよび１８ｂを形成してもよ
い。
体膜１６中に透明電極１４にまで達する溝１８ａおよび
１８ｂを形成する。この溝１８ａおよび１８ｂを形成す
るためには、たとえばＹＡＧレーザのレーザビームが用
いられる。ＹＡＧレーザの波長はたとえば０．５３μｍ
である。このとき、レーザビームが透明電極１４まで達
したとしても、レーザビームは透明電極１４を通過する
ので、透明電極１４がそのレーザビームによって損傷を
受けることはない。すなわち、溝１８ａおよび１８ｂに
おいては半導体膜１６を確実に除去でき、しかも透明電
極１４に損傷を与えることはない。ただし、エッチング
技術によってこの溝１８ａおよび１８ｂを形成してもよ
い。
【００１１】図３に示す次のステップにおいては、たと
えばアルミニウムや銀の蒸着やスパッタリングによって
によって、裏面電極２０を形成する。その後、図４に示
すステップにおいて、レーザビームを用いてあるいはエ
ッチング技術によって、裏面電極２０の透明電極１４と
接続されている部分２０Ａａおよび２０Ａｂを、他の部
分２０Ｂａ，２０Ｂｂおよび２０Ｂｃから電気的に分離
する。その結果、裏面電極２０は、図５に示すように、
斜線で示す２０Ａの部分とそれとは電気的に分離してい
る２０Ｂの部分とに分離される。したがって、２０Ａの
部分が集電極として作用し、２０Ｂの部分が本来の裏面
電極として作用する。したがって、半導体膜１６からの
電流は図４の点線で示す経路を通って集電極２０Ａａお
よび２０Ａｂに流れる。そのため、透明電極１４中にお
ける電流経路長があまり大きくならないので、大面積の
光起電力素子１０が得られる。
えばアルミニウムや銀の蒸着やスパッタリングによって
によって、裏面電極２０を形成する。その後、図４に示
すステップにおいて、レーザビームを用いてあるいはエ
ッチング技術によって、裏面電極２０の透明電極１４と
接続されている部分２０Ａａおよび２０Ａｂを、他の部
分２０Ｂａ，２０Ｂｂおよび２０Ｂｃから電気的に分離
する。その結果、裏面電極２０は、図５に示すように、
斜線で示す２０Ａの部分とそれとは電気的に分離してい
る２０Ｂの部分とに分離される。したがって、２０Ａの
部分が集電極として作用し、２０Ｂの部分が本来の裏面
電極として作用する。したがって、半導体膜１６からの
電流は図４の点線で示す経路を通って集電極２０Ａａお
よび２０Ａｂに流れる。そのため、透明電極１４中にお
ける電流経路長があまり大きくならないので、大面積の
光起電力素子１０が得られる。
【００１２】このように、図１〜図５に示す実施例にお
いては、集電極部分２０Ａと裏面電極部分２０Ｂとを同
時に裏面電極２０として形成し、その後各部を電気的に
分離させるようにしているため、電極膜形成工程が１回
でよく、製造が簡単になる。なお、図４に示す太陽電池
１０において、たとえば裏面電極２０Ｂａと集電極２０
Ａａとの間のように集電極２０Ａと表面電極２０Ｂとを
分離する部分において半導体膜１６が露出するが、この
間隔は相対的に長く（たとえば５０μｍ）であり、特に
電流リークの問題を生じることはない。
いては、集電極部分２０Ａと裏面電極部分２０Ｂとを同
時に裏面電極２０として形成し、その後各部を電気的に
分離させるようにしているため、電極膜形成工程が１回
でよく、製造が簡単になる。なお、図４に示す太陽電池
１０において、たとえば裏面電極２０Ｂａと集電極２０
Ａａとの間のように集電極２０Ａと表面電極２０Ｂとを
分離する部分において半導体膜１６が露出するが、この
間隔は相対的に長く（たとえば５０μｍ）であり、特に
電流リークの問題を生じることはない。
【００１３】また、集電極２０Ａａおよび２０Ａｂのパ
ターン幅をあまり大きくできないときには、この集電極
による抵抗損失を小さくするためには、たとえばめっき
や蒸着などでさらに膜を形成し、その厚みを大きくして
やればよい。さらに、このような集電極構造は公知のい
わゆる集積型構造のものにも適用できる。この場合、透
明電極を各セル毎に分離し、その１つのセル内で先に説
明したような集電極を形成すればよい。このとき、隣接
セルの集電極どうしを分離しないでそのまま繋いでおけ
ば集積型の接続構造が得られる。
ターン幅をあまり大きくできないときには、この集電極
による抵抗損失を小さくするためには、たとえばめっき
や蒸着などでさらに膜を形成し、その厚みを大きくして
やればよい。さらに、このような集電極構造は公知のい
わゆる集積型構造のものにも適用できる。この場合、透
明電極を各セル毎に分離し、その１つのセル内で先に説
明したような集電極を形成すればよい。このとき、隣接
セルの集電極どうしを分離しないでそのまま繋いでおけ
ば集積型の接続構造が得られる。
【００１４】すなわち、集積型太陽電池にこのような集
電極を設ける一例が図６に示される。図６に示す集積型
太陽電池１００は、点線１０２で分離された複数の（こ
の実施例では２つの）ユニットセル１０４ａおよび１０
４ｂを含む。各ユニットセル１０４ａおよび１０４ｂは
共通のガラス基板１１２上に形成され、それぞれ、透明
電極１１４ａおよび１１４ｂを含み、透明電極１１４ａ
および１１４ｂが間隔１１４ｃにおいて分離されてい
る。透明電極１１４ａおよび１１４ｂのそれぞれの上
に、たとえばアモルファスシリコンのような半導体膜１
１６ａおよび１１６ｂが形成され、各半導体膜１１６ａ
および１１６ｂが点線１０２すなわち分離部１１６ｃに
おいて分離される。この分離部１１６ｃを通して、第２
ユニットセル１０４ｂの集電極１２０ｂＡが同じユニッ
トセルの透明電極１１４ｂに接続される。そして、隣接
ユニットセル１１４ａの集電極１２０ａＡが集電極１２
０ｂＡに接続される。また各ユニットセル１０４ａおよ
び１０４ｂ内においては、各集電極１２０ａＡおよび１
２０ｂＡとは分離された裏面電極１２０ａＢおよび１２
０ｂＢが形成される。
電極を設ける一例が図６に示される。図６に示す集積型
太陽電池１００は、点線１０２で分離された複数の（こ
の実施例では２つの）ユニットセル１０４ａおよび１０
４ｂを含む。各ユニットセル１０４ａおよび１０４ｂは
共通のガラス基板１１２上に形成され、それぞれ、透明
電極１１４ａおよび１１４ｂを含み、透明電極１１４ａ
および１１４ｂが間隔１１４ｃにおいて分離されてい
る。透明電極１１４ａおよび１１４ｂのそれぞれの上
に、たとえばアモルファスシリコンのような半導体膜１
１６ａおよび１１６ｂが形成され、各半導体膜１１６ａ
および１１６ｂが点線１０２すなわち分離部１１６ｃに
おいて分離される。この分離部１１６ｃを通して、第２
ユニットセル１０４ｂの集電極１２０ｂＡが同じユニッ
トセルの透明電極１１４ｂに接続される。そして、隣接
ユニットセル１１４ａの集電極１２０ａＡが集電極１２
０ｂＡに接続される。また各ユニットセル１０４ａおよ
び１０４ｂ内においては、各集電極１２０ａＡおよび１
２０ｂＡとは分離された裏面電極１２０ａＢおよび１２
０ｂＢが形成される。
【図１】この発明の一実施例に従って太陽電池を製造す
る第１のステップを示す図解図である。
る第１のステップを示す図解図である。
【図２】太陽電池を製造する第２のステップを示す図解
図である。
図である。
【図３】太陽電池を製造する第３のステップを示す図解
図である。
図である。
【図４】太陽電池を示す第４のステップおよびこの実施
例によって製造される太陽電池を示す図解図であり、図
５の線IV−IVにおける断面を示す。
例によって製造される太陽電池を示す図解図であり、図
５の線IV−IVにおける断面を示す。
【図５】太陽電池を示す平面図である。
【図６】この発明の他の実施例としての集積型太陽電池
を示す図解図であり、図６（Ａ）が平面図を示し、図６
（Ｂ）が線Ｂ−Ｂ′における断面図を示す。
を示す図解図であり、図６（Ａ）が平面図を示し、図６
（Ｂ）が線Ｂ−Ｂ′における断面図を示す。
１０ …太陽電池 １２ …ガラス基板 １４ …透明電極 １６ …半導体膜 ２０Ａ …集電極 ２０Ｂ …裏面電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−20371（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261883（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−57950（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−48253（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (2)
- 【請求項１】透明基板、 前記透明基板上に形成される透明電極、 前記透明電極上に形成される半導体膜、 前記半導体膜中に形成され前記透明電極まで到達する少
なくとも１つの溝、 前記透明電極に接続されるように前記溝中に形成されか
つ前記半導体膜上に露出された集電極、および前記半導
体膜上において前記集電極と同一平面に形成されかつ表
面が露出せしめられた前記半導体膜により前記集電極と
は電気的に分離されている裏面電極を備える、太陽電
池。 - 【請求項２】透明基板上に透明電極、半導体膜および裏
面電極がこの順に積層的に形成された太陽電池の製造方
法において、 前記半導体膜を形成した後にこれを選択的に除去して溝
を形成し、その溝を含んで半導体膜上に裏面電極を形成
した後、当該裏面電極の所定部分をエッチングして、裏
面電極における前記透明電極と接している部分を他の部
分から電気的に分離するようにしたことを特徴とする、
太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11265893A JP3222981B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 太陽電池とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11265893A JP3222981B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 太陽電池とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326336A JPH06326336A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3222981B2 true JP3222981B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=14592244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11265893A Expired - Lifetime JP3222981B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 太陽電池とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3222981B2 (ja) |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP11265893A patent/JP3222981B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06326336A (ja) | 1994-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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