JP3287754B2 - 太陽電池の金属電極形成方法 - Google Patents
太陽電池の金属電極形成方法Info
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池の金属
電極を形成する方法に関し、特に、薄膜太陽電池に薄膜
裏面金属電極を形成する方法に関する。
電極を形成する方法に関し、特に、薄膜太陽電池に薄膜
裏面金属電極を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、薄膜金属電極を形成する方法とし
ては、真空処理プロセスと塗布プロセスが知られてい
る。表１に各種金属の薄膜金属電極形成方法の特徴を示
す。
ては、真空処理プロセスと塗布プロセスが知られてい
る。表１に各種金属の薄膜金属電極形成方法の特徴を示
す。
【０００３】
【表１】
【０００４】真空処理プロセスとしては、真空ポンプで
背圧を真空にした後、形成した膜の密着性を高めるため
に基板を１００〜２００℃に加熱し、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ
等の金属を電子ビームもしくは高周波で加熱させる真空
蒸着法や、Ａｒ等希ガスのプラズマで電極材料金属のタ
ーゲットをアノードとし、太陽電池素子もしくは太陽電
池を作製する基板をカソードとして、直流電源もしくは
交流電源を用いて、このアノード、カソード間にＡｒ等
希ガスのプラズマを発生させ、アノードである電極材料
金属をプラズマ中のＡｒイオン等でスパッタし、カソー
ドに薄膜金属電極を堆積させるスパッタ法が用いられて
いる。
背圧を真空にした後、形成した膜の密着性を高めるため
に基板を１００〜２００℃に加熱し、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ
等の金属を電子ビームもしくは高周波で加熱させる真空
蒸着法や、Ａｒ等希ガスのプラズマで電極材料金属のタ
ーゲットをアノードとし、太陽電池素子もしくは太陽電
池を作製する基板をカソードとして、直流電源もしくは
交流電源を用いて、このアノード、カソード間にＡｒ等
希ガスのプラズマを発生させ、アノードである電極材料
金属をプラズマ中のＡｒイオン等でスパッタし、カソー
ドに薄膜金属電極を堆積させるスパッタ法が用いられて
いる。
【０００５】一方、塗布プロセスとしては、スピンコー
ター等で電極金属のペーストを塗布し焼成する厚膜ペー
スト法、有機金属化合物を同様に塗布焼成するＭＯＣ
（Ｍｅｔａｌｌｏ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎ
ｄ）法、ＳＨＭ会誌Ｖｏｌ．１１，ｐｐ２８〜３２に記
載されている”超微粒子を用いた低温焼成ペースト”が
ある（以下、超微粒子分散ペースト法と記す）。超微粒
子分散ペースト法は、Ｎ、Ｈ、Ｃ、Ｏで構成される分子
量１００〜２００程度の低分子有機溶媒を用いるため、
また、独立分散させた０．０３μｍ以下の粒径の金属超
微粒子を用いるため低温で焼成が可能である。
ター等で電極金属のペーストを塗布し焼成する厚膜ペー
スト法、有機金属化合物を同様に塗布焼成するＭＯＣ
（Ｍｅｔａｌｌｏ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎ
ｄ）法、ＳＨＭ会誌Ｖｏｌ．１１，ｐｐ２８〜３２に記
載されている”超微粒子を用いた低温焼成ペースト”が
ある（以下、超微粒子分散ペースト法と記す）。超微粒
子分散ペースト法は、Ｎ、Ｈ、Ｃ、Ｏで構成される分子
量１００〜２００程度の低分子有機溶媒を用いるため、
また、独立分散させた０．０３μｍ以下の粒径の金属超
微粒子を用いるため低温で焼成が可能である。
【０００６】また、太陽電池に用いられる薄膜裏面金属
電極は、光電変換半導体層で吸収されずに透過した入射
光を薄膜裏面金属電極で反射させ、その反射光も光電変
換半導体層に吸収させることによって光電変換効率の向
上が図られている。このため、光電変換半導体層での光
の吸収量を増加させるためには入射光の光路長を長くす
ればよく、そのためにはテクスチャー構造が必要とな
る。結晶半導体層を使用している場合であれば、薬品に
よるエッチングや光入射側の表面に機械加工で数１０μ
ｍ程度のグルーブを形成することで容易にテクスチャー
構造が得られる。しかし、厚さ１μｍ程度のアモルファ
ス半導体層や厚さ数１０μｍの多結晶薄膜半導体層では
エッチング処理ができず、また、薄膜であるため機械加
工によるグルーブ形成も困難である。そこで、特開平４
−２１８９７７号公報に開示されているように蒸着やス
パッタリング時の温度条件を複雑に制御することで、薄
膜裏面金属電極にテクスチャー構造を形成する方法が提
起されている。
電極は、光電変換半導体層で吸収されずに透過した入射
光を薄膜裏面金属電極で反射させ、その反射光も光電変
換半導体層に吸収させることによって光電変換効率の向
上が図られている。このため、光電変換半導体層での光
の吸収量を増加させるためには入射光の光路長を長くす
ればよく、そのためにはテクスチャー構造が必要とな
る。結晶半導体層を使用している場合であれば、薬品に
よるエッチングや光入射側の表面に機械加工で数１０μ
ｍ程度のグルーブを形成することで容易にテクスチャー
構造が得られる。しかし、厚さ１μｍ程度のアモルファ
ス半導体層や厚さ数１０μｍの多結晶薄膜半導体層では
エッチング処理ができず、また、薄膜であるため機械加
工によるグルーブ形成も困難である。そこで、特開平４
−２１８９７７号公報に開示されているように蒸着やス
パッタリング時の温度条件を複雑に制御することで、薄
膜裏面金属電極にテクスチャー構造を形成する方法が提
起されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空蒸
着法やスパッタ法では、蒸着金属を効率よく均一に蒸着
するため、また、形成された金属電極内への不純物の混
入を防ぐために、背圧１０-5ｔｏｒｒ以上の高真空プロ
セスが必要不可欠であり、太陽電池製造にかかるコス
ト、タクトタイム双方の大幅な増加をもたらす要因とな
っており、太陽電池の量産化のための大きな障害となっ
ていた。
着法やスパッタ法では、蒸着金属を効率よく均一に蒸着
するため、また、形成された金属電極内への不純物の混
入を防ぐために、背圧１０-5ｔｏｒｒ以上の高真空プロ
セスが必要不可欠であり、太陽電池製造にかかるコス
ト、タクトタイム双方の大幅な増加をもたらす要因とな
っており、太陽電池の量産化のための大きな障害となっ
ていた。
【０００８】一方、真空プロセスを用いない厚膜ペース
ト法では、粒径が１μｍ程度であるため、コスト低減の
ため大面積に均一なサブミクロンオーダーの薄膜形成が
必要な太陽電池の金属電極形成法としては適用が困難で
あり、その上、粒径が大きいため焼成温度が６５０℃以
上の高温であることが必要なので、太陽電池の素子効率
の低下を招くという問題があった。また、ＭＯＣ法で
は、焼成温度は厚膜ペースト法と同様に６５０℃以上と
高いため、同様に素子効率低下の問題があるばかりでは
なく、不純物であるアルカリ、硫黄などを１００ｐｐｍ
オーダーで含み、これらの不純物の拡散が起こるため、
隣接する膜の膜質を悪化させるという問題があり、薄膜
太陽電池の薄膜金属電極形成には使用されていなかっ
た。
ト法では、粒径が１μｍ程度であるため、コスト低減の
ため大面積に均一なサブミクロンオーダーの薄膜形成が
必要な太陽電池の金属電極形成法としては適用が困難で
あり、その上、粒径が大きいため焼成温度が６５０℃以
上の高温であることが必要なので、太陽電池の素子効率
の低下を招くという問題があった。また、ＭＯＣ法で
は、焼成温度は厚膜ペースト法と同様に６５０℃以上と
高いため、同様に素子効率低下の問題があるばかりでは
なく、不純物であるアルカリ、硫黄などを１００ｐｐｍ
オーダーで含み、これらの不純物の拡散が起こるため、
隣接する膜の膜質を悪化させるという問題があり、薄膜
太陽電池の薄膜金属電極形成には使用されていなかっ
た。
【０００９】また、本発明者らの研究によると、超微粒
子分散ペースト法を用いて薄膜太陽電池の薄膜金属電極
形成工程に適用したところ、優れた比抵抗の特性を示し
たが、半導体層もしくは、透明導電膜上に形成する場合
には導電性接触が非常に取りにくいという課題がわかっ
た。表２に金属超微粒子を塗布焼成することで得られた
金属電極の比抵抗測定結果を示す。
子分散ペースト法を用いて薄膜太陽電池の薄膜金属電極
形成工程に適用したところ、優れた比抵抗の特性を示し
たが、半導体層もしくは、透明導電膜上に形成する場合
には導電性接触が非常に取りにくいという課題がわかっ
た。表２に金属超微粒子を塗布焼成することで得られた
金属電極の比抵抗測定結果を示す。
【００１０】
【表２】
【００１１】加熱条件は１００℃で５時間、２５０℃で
３０分間、３５０℃で３０分間の焼成を行った。すべて
の加熱条件において、比抵抗値、バルク値とも非常に良
好な特性を示している。１００℃の低温焼成においても
５時間の加熱することによって他の条件と同様の導電性
が得られた。
３０分間、３５０℃で３０分間の焼成を行った。すべて
の加熱条件において、比抵抗値、バルク値とも非常に良
好な特性を示している。１００℃の低温焼成においても
５時間の加熱することによって他の条件と同様の導電性
が得られた。
【００１２】図３に超微粒子分散ペースト法によって２
５０℃、３０分間で形成した薄膜裏面金属電極を有する
太陽電池の電流−電圧特性曲線を示す。図３は、薄膜裏
面金属電極と光電変換半導体層の間の導電性接触が取れ
ていないことを示している。
５０℃、３０分間で形成した薄膜裏面金属電極を有する
太陽電池の電流−電圧特性曲線を示す。図３は、薄膜裏
面金属電極と光電変換半導体層の間の導電性接触が取れ
ていないことを示している。
【００１３】また、別の問題として、薄膜太陽電池では
薄膜裏面金属電極で透過光を反射させて光路長を長くし
て吸収量を増加させているが、厚膜ペースト法を、用い
れば真空プロセスを用いて作製した金属電極に比べて金
属電極の反射率が大幅に低下し、そのため素子効率を低
下させるという問題もあった。特に、ステンレスやポリ
イミド等の基板上に太陽電池素子を形成する場合におい
ては、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ等の薄膜裏面金属電極にサブミ
クロンから数ミクロン程度のテクスチャー構造を形成す
る必要があり、特開平４−２１８９７７号公報に記載さ
れているように蒸着やスパッタ時の温度を複雑に変化さ
せるので、工程を複雑化することが必要であった。
薄膜裏面金属電極で透過光を反射させて光路長を長くし
て吸収量を増加させているが、厚膜ペースト法を、用い
れば真空プロセスを用いて作製した金属電極に比べて金
属電極の反射率が大幅に低下し、そのため素子効率を低
下させるという問題もあった。特に、ステンレスやポリ
イミド等の基板上に太陽電池素子を形成する場合におい
ては、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ等の薄膜裏面金属電極にサブミ
クロンから数ミクロン程度のテクスチャー構造を形成す
る必要があり、特開平４−２１８９７７号公報に記載さ
れているように蒸着やスパッタ時の温度を複雑に変化さ
せるので、工程を複雑化することが必要であった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池の
高反射率金属電極形成方法は、０．０３μｍ以下の粒径
の金属超微粒子を１００〜２００程度の低分子量の有機
溶媒に分散させた溶液を用いて塗布焼成を行い、下層電
極層を形成し、その上に、前記下層電極層形成により用
いた溶液より金属超微粒子の含有濃度が同じあるいはよ
り高い濃度の溶液を用いて塗布焼成を行い、上層電極層
を形成することを特徴とする。
高反射率金属電極形成方法は、０．０３μｍ以下の粒径
の金属超微粒子を１００〜２００程度の低分子量の有機
溶媒に分散させた溶液を用いて塗布焼成を行い、下層電
極層を形成し、その上に、前記下層電極層形成により用
いた溶液より金属超微粒子の含有濃度が同じあるいはよ
り高い濃度の溶液を用いて塗布焼成を行い、上層電極層
を形成することを特徴とする。
【００１５】また、同様の方法で、３００℃以上６５０
℃以下の温度で焼成することで、金属電極にテクスチャ
ー構造を形成することを特徴とする。
℃以下の温度で焼成することで、金属電極にテクスチャ
ー構造を形成することを特徴とする。
【００１６】また、本発明に係る太陽電池の金属電極形
成方法では、電極層を多層に積層することを特徴として
いる。
成方法では、電極層を多層に積層することを特徴として
いる。
【００１７】
（実施の形態１）実施の形態１として光電変換半導体層
上に、薄膜太陽電池の薄膜裏面電極を形成する場合を挙
げる。図１に形成された太陽電池の断面図を示す。１は
薄膜裏面金属電極、２は光電変換半導体層、３は透明導
電膜電極である。
上に、薄膜太陽電池の薄膜裏面電極を形成する場合を挙
げる。図１に形成された太陽電池の断面図を示す。１は
薄膜裏面金属電極、２は光電変換半導体層、３は透明導
電膜電極である。
【００１８】図１に示す太陽電池の製造プロセスを説明
する。
する。
【００１９】まず、透光性基板４としてガラス上にＳｎ
Ｏ2からなる透明導電膜電極３を常圧ＣＶＤ法あるいは
スパッタ法でよって、基板温度５００〜６００℃で１μ
ｍ程度の厚みで製膜する。透明導電膜電極３は、ＳｎＯ
2だけでなく、ＺｎＯ等でも構わない。
Ｏ2からなる透明導電膜電極３を常圧ＣＶＤ法あるいは
スパッタ法でよって、基板温度５００〜６００℃で１μ
ｍ程度の厚みで製膜する。透明導電膜電極３は、ＳｎＯ
2だけでなく、ＺｎＯ等でも構わない。
【００２０】この透明導電膜電極３を印刷法、もしくは
レーザーパターニング法を用いて分割した後、例えば原
料ガスをＳｉＨ4，ＧｅＨ4，ＣＨ4，Ｂ2Ｈ6，ＰＨ4，Ｈ
2等を用いてプラズマＣＶＤ法で光電変換半導体層２と
してアモルファス層もしくは薄膜多結晶層を数百ｎｍか
ら数十μｍ程度堆積させ、単層構造もしくはタンデム等
の多層構造を形成する。
レーザーパターニング法を用いて分割した後、例えば原
料ガスをＳｉＨ4，ＧｅＨ4，ＣＨ4，Ｂ2Ｈ6，ＰＨ4，Ｈ
2等を用いてプラズマＣＶＤ法で光電変換半導体層２と
してアモルファス層もしくは薄膜多結晶層を数百ｎｍか
ら数十μｍ程度堆積させ、単層構造もしくはタンデム等
の多層構造を形成する。
【００２１】本実施の形態では光電変換半導体層２はｐ
層、ｂ層、ｉ層、ｎ層のアモルファス層からなる場合を
説明する。プラズマＣＶＤ法によって、例えばｐ層では
ＳｉＨ4／Ｂ2Ｈ6／ＣＨ4／Ｈ2＝１００／１／２０／２
００，全流量２００ｓｃｃｍ，圧力０．３ｔｏｒｒ，パ
ワー密度０．４Ｗ／ｃｍ2，ｂ層ではＳｉＨ4／ＣＨ4／
Ｈ2＝１００／２０／２００，全流量２００ｓｃｃｍ，
圧力０．３ｔｏｒｒ，パワー密度０．４５Ｗ／ｃｍ2，
ｉ層ではＳｉＨ4／Ｈ2＝１／８，全流量２００ｓｃｃ
ｍ，圧力０．５ｔｏｒｒ，パワー密度０．５Ｗ／ｃ
ｍ2，ｎ層ではＳｉＨ4／ＰＨ4／Ｈ2＝５／１／１０，全
流量３００ｓｃｃｍ，圧力０．５ｔｏｒｒ，パワー密度
０．５Ｗ／ｃｍ2の条件で成膜を行う。
層、ｂ層、ｉ層、ｎ層のアモルファス層からなる場合を
説明する。プラズマＣＶＤ法によって、例えばｐ層では
ＳｉＨ4／Ｂ2Ｈ6／ＣＨ4／Ｈ2＝１００／１／２０／２
００，全流量２００ｓｃｃｍ，圧力０．３ｔｏｒｒ，パ
ワー密度０．４Ｗ／ｃｍ2，ｂ層ではＳｉＨ4／ＣＨ4／
Ｈ2＝１００／２０／２００，全流量２００ｓｃｃｍ，
圧力０．３ｔｏｒｒ，パワー密度０．４５Ｗ／ｃｍ2，
ｉ層ではＳｉＨ4／Ｈ2＝１／８，全流量２００ｓｃｃ
ｍ，圧力０．５ｔｏｒｒ，パワー密度０．５Ｗ／ｃ
ｍ2，ｎ層ではＳｉＨ4／ＰＨ4／Ｈ2＝５／１／１０，全
流量３００ｓｃｃｍ，圧力０．５ｔｏｒｒ，パワー密度
０．５Ｗ／ｃｍ2の条件で成膜を行う。
【００２２】図示はしないが、光電変換半導体層２を堆
積させた後、入射光の光路長を増加させるため、さらに
アモルファス層及び薄膜多結晶層と屈折率の異なる酸化
物系の透明導電膜電極を数十〜数百ｎｍ程度この上に作
製しても良い。
積させた後、入射光の光路長を増加させるため、さらに
アモルファス層及び薄膜多結晶層と屈折率の異なる酸化
物系の透明導電膜電極を数十〜数百ｎｍ程度この上に作
製しても良い。
【００２３】次に、ここまで作製した太陽電池素子を、
透明導電膜電極３を分割した方法と同様の方法でセル毎
に分割した後、１００〜２００程度の低分子量の有機系
溶媒としてα−テルピネオールにＡｇの金属超微粒子を
分散させた溶液を、スピンコート法を用いて形成する。
本実施の形態では、有機系溶媒としてα−テルピネオー
ルを使用したがトルエン、キシレンなど他の低分子量の
有機系溶媒を用いてもかまわない。また、金属超微粒子
は、平均粒径０．０１μｍで０．０３〜０．００５μｍ
の範囲の粒径のものを使用した。最初に、超微粒子の粘
度を１０ｃｐｓとした溶液で３０ｎｍ程度の薄膜金属電
極を塗布した後、一度２５０℃，５分間焼成を行ない、
下層電極層を形成する。次に８０ｃｐｓ程度の溶液を塗
布した後、２５０℃で３０分以上焼成し、薄膜裏面金属
電極１を３００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成する。
尚、同一の有機溶媒中では、超微粒子の含有重量濃度が
大きくなると、粘度も高くなる。本実施例で用いた粘度
１０ｃｐｓの溶液は、３．５％の濃度の金属超微粒子を
含有し、８０ｃｐｓの溶液では３０％含有する。
透明導電膜電極３を分割した方法と同様の方法でセル毎
に分割した後、１００〜２００程度の低分子量の有機系
溶媒としてα−テルピネオールにＡｇの金属超微粒子を
分散させた溶液を、スピンコート法を用いて形成する。
本実施の形態では、有機系溶媒としてα−テルピネオー
ルを使用したがトルエン、キシレンなど他の低分子量の
有機系溶媒を用いてもかまわない。また、金属超微粒子
は、平均粒径０．０１μｍで０．０３〜０．００５μｍ
の範囲の粒径のものを使用した。最初に、超微粒子の粘
度を１０ｃｐｓとした溶液で３０ｎｍ程度の薄膜金属電
極を塗布した後、一度２５０℃，５分間焼成を行ない、
下層電極層を形成する。次に８０ｃｐｓ程度の溶液を塗
布した後、２５０℃で３０分以上焼成し、薄膜裏面金属
電極１を３００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成する。
尚、同一の有機溶媒中では、超微粒子の含有重量濃度が
大きくなると、粘度も高くなる。本実施例で用いた粘度
１０ｃｐｓの溶液は、３．５％の濃度の金属超微粒子を
含有し、８０ｃｐｓの溶液では３０％含有する。
【００２４】塗布の方法として、他に塗布法、ディップ
コート法、スクリーン印刷法等で行うこともできるが、
好ましくはスピンコート法であった。また、スクリーン
印刷法を用いるときは、低濃度の溶液で下層電極層を形
成した後、マスクだれを防ぎ、また印刷によるかすれが
生じないようにするため、比較的粘度の高い溶媒、例え
ばＥＣＲ(エチレングリコールモノエチルエーテルアセ
テート)等に、金属超微粒子を分散させた溶液を使用し
て粘度を１００００ｃｐｓ程度まで上げてスクリーン印
刷を行う。これを１００〜２５０℃で良好な導電性が確
保されるまで、好ましくは２５０℃で３０分以上焼成
し、薄膜裏面金属電極を形成する。
コート法、スクリーン印刷法等で行うこともできるが、
好ましくはスピンコート法であった。また、スクリーン
印刷法を用いるときは、低濃度の溶液で下層電極層を形
成した後、マスクだれを防ぎ、また印刷によるかすれが
生じないようにするため、比較的粘度の高い溶媒、例え
ばＥＣＲ(エチレングリコールモノエチルエーテルアセ
テート)等に、金属超微粒子を分散させた溶液を使用し
て粘度を１００００ｃｐｓ程度まで上げてスクリーン印
刷を行う。これを１００〜２５０℃で良好な導電性が確
保されるまで、好ましくは２５０℃で３０分以上焼成
し、薄膜裏面金属電極を形成する。
【００２５】どの塗布方法を用いても、焼成時の圧力は
常圧で十分である。また焼成方法もオーブン等を用いれ
ばよいが、さらに作製された金属電極の伝導性と反射率
をより高めるためにホットプレートを用いて透明導電膜
電極１側から加熱することが、より効果的である。以上
の方法により、真空プロセスを用いないで容易に良好な
導電性を有する薄膜裏面金属電極１が形成できる。
常圧で十分である。また焼成方法もオーブン等を用いれ
ばよいが、さらに作製された金属電極の伝導性と反射率
をより高めるためにホットプレートを用いて透明導電膜
電極１側から加熱することが、より効果的である。以上
の方法により、真空プロセスを用いないで容易に良好な
導電性を有する薄膜裏面金属電極１が形成できる。
【００２６】図４に、上記の方法で作製された太陽電池
素子の電流−電圧特性を示す。図４から素子の導電性接
触が通常の高真空プロセスを用いて作製した電極を用い
た場合と同様に小さいことが示されている。また、反射
率も厚膜ペースト法を用いて作製した電極と比較して３
０％程度向上した。従って、本発明に係る金属電極形成
方法を用いた金属電極は、太陽電池素子に対して適用し
ても支障ないことが確認できた。
素子の電流−電圧特性を示す。図４から素子の導電性接
触が通常の高真空プロセスを用いて作製した電極を用い
た場合と同様に小さいことが示されている。また、反射
率も厚膜ペースト法を用いて作製した電極と比較して３
０％程度向上した。従って、本発明に係る金属電極形成
方法を用いた金属電極は、太陽電池素子に対して適用し
ても支障ないことが確認できた。
【００２７】本実施の形態では、有機溶媒に分散させた
金属超微粒子としてＡｇを用いたが、Ａｌ、Ｔｉ等他の
金属を用いても良い。
金属超微粒子としてＡｇを用いたが、Ａｌ、Ｔｉ等他の
金属を用いても良い。
【００２８】（実施の形態２）次に、実施の形態２とし
てテクスチャー構造をもつ薄膜裏面金属電極１をステン
レスやポリイミドの基板上に形成する場合について述べ
る。図２にテクスチャー構造を持つ薄膜金属電極を有す
る太陽電池の構造図を示す。図１と同一部材には、同一
符号を付す。
てテクスチャー構造をもつ薄膜裏面金属電極１をステン
レスやポリイミドの基板上に形成する場合について述べ
る。図２にテクスチャー構造を持つ薄膜金属電極を有す
る太陽電池の構造図を示す。図１と同一部材には、同一
符号を付す。
【００２９】ステンレス基板５上に、３０ｃｐｓ、８５
ｃｐｓ、１５０ｃｐｓ、１０００ｃｐｓのＡｇ超微粒子
分散溶液を噴霧法により各１層ずつ順次塗布焼成を行
う。温度は３００℃以上、望ましくは３５０℃で３０分
以上の焼成を行うことにより、良好な電気伝導性を示す
だけでなく、０．５μｍ程度のテクスチャー構造が得ら
れる。
ｃｐｓ、１５０ｃｐｓ、１０００ｃｐｓのＡｇ超微粒子
分散溶液を噴霧法により各１層ずつ順次塗布焼成を行
う。温度は３００℃以上、望ましくは３５０℃で３０分
以上の焼成を行うことにより、良好な電気伝導性を示す
だけでなく、０．５μｍ程度のテクスチャー構造が得ら
れる。
【００３０】温度を上げていくと焼成時間は短縮される
が、不純物の混入による比抵抗の上昇が起こるため、温
度を上げていく時には、焼成雰囲気を制御する必要があ
る。例えば、３５０℃程度までは、真空プロセスを用い
る必要はないが、６５０℃以上では真空プロセスと同様
１０-5ｔｏｒｒ程度まで真空度を上げてやることが必要
である。これ以上の温度では、更に高真空度が必要と思
われるのでコスト的にメリットが少ない。
が、不純物の混入による比抵抗の上昇が起こるため、温
度を上げていく時には、焼成雰囲気を制御する必要があ
る。例えば、３５０℃程度までは、真空プロセスを用い
る必要はないが、６５０℃以上では真空プロセスと同様
１０-5ｔｏｒｒ程度まで真空度を上げてやることが必要
である。これ以上の温度では、更に高真空度が必要と思
われるのでコスト的にメリットが少ない。
【００３１】また、ここで噴霧法を用いるのは、微妙な
凹凸構造を形成でき、よりテクスチャー構造を得易いた
めであるが、とくに、この方法に限定されるものではな
く、塗布法、ディプコート法を用いてもよい。
凹凸構造を形成でき、よりテクスチャー構造を得易いた
めであるが、とくに、この方法に限定されるものではな
く、塗布法、ディプコート法を用いてもよい。
【００３２】さらに、テクスチャー構造の凹凸を大きく
するには、この上に１０００ｃｐｓの高濃度の層を更に
数回積層する必要があり、逆に所望のテクスチャー構造
の凹凸が０．１μｍ程度の場合には、粘度８５ｃｐｓ程
度の溶液を２層形成するだけで可能である。つまり、所
望のテクスチャー構造の凹凸の大きさを得るためには、
適宜使用する超微粒子分散ペーストの溶液の濃度と、積
層回数を選択するだけでよい。
するには、この上に１０００ｃｐｓの高濃度の層を更に
数回積層する必要があり、逆に所望のテクスチャー構造
の凹凸が０．１μｍ程度の場合には、粘度８５ｃｐｓ程
度の溶液を２層形成するだけで可能である。つまり、所
望のテクスチャー構造の凹凸の大きさを得るためには、
適宜使用する超微粒子分散ペーストの溶液の濃度と、積
層回数を選択するだけでよい。
【００３３】次に、上記テクスチャー構造を有する薄膜
金属電極１の上に、実施の形態１と同様の方法で光電変
換半導体層２、透明導電膜電極３を形成する。以上によ
って、太陽電池素子が形成される。
金属電極１の上に、実施の形態１と同様の方法で光電変
換半導体層２、透明導電膜電極３を形成する。以上によ
って、太陽電池素子が形成される。
【００３４】以上のように形成された太陽電池素子の特
性は、平坦なセル構造に比べて光路長が増加したことに
よる出力電流の増加が見られた。
性は、平坦なセル構造に比べて光路長が増加したことに
よる出力電流の増加が見られた。
【００３５】
【発明の効果】太陽電池の金属電極に用いる金属超微粒
子を有機系溶媒に分散させた溶液を塗布し、１００〜２
５０℃の低温で焼結することで高真空プロセスを用いず
に、反射率、導電率共に高い大面積で均一な金属電極を
複数回形成することができる。また、３００℃以上で焼
結することで、反射率、導電率が共に高く表面に数ミク
ロンからサブミクロン程度のテクスチャー構造を有した
金属電極を形成することができる。本発明に係る電極形
成方法を用いることによって、コスト、タクトタイムと
も大幅な低減が図ることができ、大面積に均一形成が容
易な反射率、導電率双方とも高い薄膜金属電極を形成す
ることができる。また、積層回数を適宜選択することに
よって、所望のテクスチャー構造の凹凸の大きさを得る
ことができる。
子を有機系溶媒に分散させた溶液を塗布し、１００〜２
５０℃の低温で焼結することで高真空プロセスを用いず
に、反射率、導電率共に高い大面積で均一な金属電極を
複数回形成することができる。また、３００℃以上で焼
結することで、反射率、導電率が共に高く表面に数ミク
ロンからサブミクロン程度のテクスチャー構造を有した
金属電極を形成することができる。本発明に係る電極形
成方法を用いることによって、コスト、タクトタイムと
も大幅な低減が図ることができ、大面積に均一形成が容
易な反射率、導電率双方とも高い薄膜金属電極を形成す
ることができる。また、積層回数を適宜選択することに
よって、所望のテクスチャー構造の凹凸の大きさを得る
ことができる。
【図１】薄膜裏面金属電極形成に金属超粒子分散ペース
ト法を用いた太陽電池の構成図である。
ト法を用いた太陽電池の構成図である。
【図２】テクスチャー構造を持つ薄膜裏面金属電極を有
する太陽電池の構成図である。
する太陽電池の構成図である。
【図３】超微粒子分散ペースト法による薄膜裏面金属電
極を用いた太陽電池の電流−電圧特性である。
極を用いた太陽電池の電流−電圧特性である。
【図４】超微粒子分散ペーストを２層積層させた薄膜裏
面金属電極を用いた太陽電池の電流−電圧特性である。
面金属電極を用いた太陽電池の電流−電圧特性である。
１ 薄膜裏面金属電極 ２ 光電変換半導体層 ３ 透明導電膜電極 ４ 透過性基板 ５ ステンレス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−167056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−55579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57762（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽電池の高反射率金属電極を形成する
工程において、 ０．０３μｍ以下の粒径の金属超微粒子を１００〜２０
０程度の低分子量の有機溶媒に分散させた溶液を用いて
塗布焼成を行い、下層電極層を形成し、 前記下層電極層の形成に用いた溶液より金属超微粒子の
含有重量濃度が同じあるいはより高い濃度の溶液を用い
て塗布焼成を行い、上層電極層を形成することを特徴と
する太陽電池の金属電極形成方法。 - 【請求項２】 太陽電池の金属電極を形成する工程にお
いて、 金属超微粒子を有機溶媒に分散させた溶液を用いて塗布
焼成を行い、下層電極層を形成し、 前記下層電極層の形成に用いた溶液より金属超微粒子の
含有重量濃度が同じあるいはより高い濃度の溶液を用い
て塗布焼成を行い、上層電極層を形成し、 さらに前記上層電極層の上に、前記上層電極層の形成に
用いた溶液より金属超微粒子の含有重量濃度が同じ、ま
たはより高い溶液を用いて塗布焼成を繰り返し、電極層
を複数回積層することを特徴とする太陽電池の金属電極
形成方法。 - 【請求項３】 ３００℃以上６５０℃以下の温度で焼成
することで、テクスチャー構造を形成することを特徴と
する請求項１、または２に記載の太陽電池の金属電極形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04456096A JP3287754B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 太陽電池の金属電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04456096A JP3287754B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 太陽電池の金属電極形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246577A JPH09246577A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3287754B2 true JP3287754B2 (ja) | 2002-06-04 |
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ID=12694894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04456096A Expired - Fee Related JP3287754B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 太陽電池の金属電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287754B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6638575B1 (en) | 2000-07-24 | 2003-10-28 | Praxair Technology, Inc. | Plasma sprayed oxygen transport membrane coatings |
| US8816193B2 (en) | 2006-06-30 | 2014-08-26 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for manufacturing electrode of solar cell, method of manufacturing same electrode, and solar cell using electrode obtained by same method |
| US10020409B2 (en) | 2007-04-19 | 2018-07-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for producing a conductive reflective film |
| CN112341208B (zh) * | 2021-01-07 | 2021-07-09 | 矿冶科技集团有限公司 | 失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料电池电解质薄膜 |
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| CN101371316B (zh) * | 2006-01-11 | 2011-06-29 | 同和电子科技有限公司 | 银导电膜及其制造方法 |
| JP5309521B2 (ja) * | 2006-10-11 | 2013-10-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 電極形成用組成物及びその製造方法並びに該組成物を用いた電極の形成方法 |
| JP5151229B2 (ja) * | 2007-02-23 | 2013-02-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 太陽電池の電極形成用組成物及び該電極の形成方法並びに該形成方法により得られた電極を用いた太陽電池の製造方法 |
| CN101803037B (zh) * | 2007-09-12 | 2013-01-02 | 三菱综合材料株式会社 | 超直型太阳能电池用复合膜及其制造方法、以及亚直型太阳能电池用复合膜及其制造方法 |
| JP5444923B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2014-03-19 | 三菱マテリアル株式会社 | スーパーストレート型太陽電池用の複合膜及びその製造方法 |
| DE102008064355A1 (de) * | 2008-12-20 | 2010-07-01 | Saint-Gobain Sekurit Deutschland Gmbh & Co. Kg | Dünnschichtsolarzelle mit Leiterbahnenelektrode |
| JP5493468B2 (ja) * | 2009-05-26 | 2014-05-14 | 三菱マテリアル株式会社 | スーパーストレート型薄膜太陽電池用の導電性反射膜及びその製造方法 |
| JP5493469B2 (ja) * | 2009-05-26 | 2014-05-14 | 三菱マテリアル株式会社 | スーパーストレート型薄膜太陽電池用の複合膜及びその製造方法 |
| JP2011198785A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Fuji Electric Co Ltd | 裏面電極および太陽電池ならびに製造方法および製造装置 |
| JP5948936B2 (ja) | 2012-02-20 | 2016-07-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 導電性反射膜の製造方法 |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP04456096A patent/JP3287754B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8816193B2 (en) | 2006-06-30 | 2014-08-26 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for manufacturing electrode of solar cell, method of manufacturing same electrode, and solar cell using electrode obtained by same method |
| US9312404B2 (en) | 2006-06-30 | 2016-04-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for manufacturing electrode of solar cell, method of manufacturing same electrode, and solar cell using electrode obtained by same method |
| US9620668B2 (en) | 2006-06-30 | 2017-04-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for manufacturing electrode of solar cell, method of manufacturing same electrode, and solar cell using electrode obtained by same method |
| US10020409B2 (en) | 2007-04-19 | 2018-07-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for producing a conductive reflective film |
| CN112341208B (zh) * | 2021-01-07 | 2021-07-09 | 矿冶科技集团有限公司 | 失氧型氧化物陶瓷球形粉末的制备方法、失氧型氧化物陶瓷球形粉末和燃料电池电解质薄膜 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09246577A (ja) | 1997-09-19 |
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