JP3486829B2 - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性フィルムの
ような可撓性基板などの上に形成された非晶質半導体薄
膜などよりなる光電変換層を利用した薄膜太陽電池に関
する。
ような可撓性基板などの上に形成された非晶質半導体薄
膜などよりなる光電変換層を利用した薄膜太陽電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池はクリーンなエネルギーとして
注目されており、その技術の進歩はめざましいものがあ
る。特に、アモルファスシリコンを主材料とした光電変
換層は大面積の成膜が容易で低価格であるため、それを
用いた薄膜太陽電池に対する期待は大きい。従来の薄膜
太陽電池にはガラス基板が用いられていたが、厚型で重
く、割れやすい欠点があり、また屋外の屋根等への適用
化に対応する作業性の改良等の理由により、薄型・軽量
化の要望が強くなっている。これらの要望に対し、可撓
性のあるプラスチックフィルムあるいは薄膜金属フィル
ムを基板に用いた可撓性の薄膜太陽電池の実用化が進み
つつある。
注目されており、その技術の進歩はめざましいものがあ
る。特に、アモルファスシリコンを主材料とした光電変
換層は大面積の成膜が容易で低価格であるため、それを
用いた薄膜太陽電池に対する期待は大きい。従来の薄膜
太陽電池にはガラス基板が用いられていたが、厚型で重
く、割れやすい欠点があり、また屋外の屋根等への適用
化に対応する作業性の改良等の理由により、薄型・軽量
化の要望が強くなっている。これらの要望に対し、可撓
性のあるプラスチックフィルムあるいは薄膜金属フィル
ムを基板に用いた可撓性の薄膜太陽電池の実用化が進み
つつある。
【０００３】薄膜太陽電池は、基板の一面上に光電変換
層が両面に電極層を備えて形成される。この電極層のう
ち、光の入射側に存在するものは、ＩＴＯあるいはＺｎ
Ｏなどの透明導電材料よりなる透明電極層である。この
透明電極層はシート抵抗が大きいため、電流が透明電極
層を流れることによる電力ロスが大きくなってしまう。
そのため従来は、薄膜太陽電池を複数の幅のせまいユニ
ットセルに分割し、分割したユニットセルを隣接するユ
ニットセルに電気的に接続する直列接続構造をとってい
た。これに対し、特開平６−３４２９２４号で公知の薄
膜太陽電池では、絶縁性基板を貫通する接続孔をあけ、
この接続孔を利用して光電変換層の反基板側にある透明
電極層を基板裏面の接続電極層と接続することにより、
高シート抵抗の透明電極層を流れる電流の径路の距離を
短縮できる。
層が両面に電極層を備えて形成される。この電極層のう
ち、光の入射側に存在するものは、ＩＴＯあるいはＺｎ
Ｏなどの透明導電材料よりなる透明電極層である。この
透明電極層はシート抵抗が大きいため、電流が透明電極
層を流れることによる電力ロスが大きくなってしまう。
そのため従来は、薄膜太陽電池を複数の幅のせまいユニ
ットセルに分割し、分割したユニットセルを隣接するユ
ニットセルに電気的に接続する直列接続構造をとってい
た。これに対し、特開平６−３４２９２４号で公知の薄
膜太陽電池では、絶縁性基板を貫通する接続孔をあけ、
この接続孔を利用して光電変換層の反基板側にある透明
電極層を基板裏面の接続電極層と接続することにより、
高シート抵抗の透明電極層を流れる電流の径路の距離を
短縮できる。
【０００４】図２はそのような薄膜太陽電池の断面構造
を概念的に示し、フィルム基板１に第一接続孔２を明け
たのち、Ａｇ等の金属膜からなる第一電極層４を形成す
る。ついで第二接続孔３を明けたのち、光電変換層とな
るアモルファスシリコンなどの薄膜半導体層５、ＩＴＯ
などの透明第二電極層６を積層する。この両層は、接続
孔３の内面を被覆し、接続孔３の下端まで達する。この
あと、裏面側を接続第三電極層７により被覆する。この
第三電極層７は、接続孔２の内面の第一電極層４および
第三電極層７を介して基板１表面上の第一電極層４と、
接続孔３の内面を覆い、第一電極層４とは半導体層５に
より実質的に絶縁された第二電極層６および第三電極層
７を介して基板表面上の第二電極層６とそれぞれ接続さ
れる。図３（ａ）、（ｂ）はこのような接続構造をもつ
薄膜太陽電池の上面図および下面図を示し、この図から
分かるように、接続孔２および３は同一線上には存在し
ない。そしてそれらの間で、基板表面上ではパターニン
グライン８１が第一電極層４、半導体層５、第二電極層
６を分割して複数の単位太陽電池とし、基板裏面上で
は、パターニングライン８１と上下で重なり合わないパ
ターニングライン８２が第三電極層７を分割する。これ
により、単位太陽電池の直列接続構造ができ上がる。こ
の場合、接続孔２は単位太陽電池の直列接続に役立ち、
接続孔３は各単位太陽電池内の集電に役立つ。このよう
に直列接続構造の太陽電池の保護のために、エチレン酢
酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの透明樹脂を両面に密
着させて封止する。
を概念的に示し、フィルム基板１に第一接続孔２を明け
たのち、Ａｇ等の金属膜からなる第一電極層４を形成す
る。ついで第二接続孔３を明けたのち、光電変換層とな
るアモルファスシリコンなどの薄膜半導体層５、ＩＴＯ
などの透明第二電極層６を積層する。この両層は、接続
孔３の内面を被覆し、接続孔３の下端まで達する。この
あと、裏面側を接続第三電極層７により被覆する。この
第三電極層７は、接続孔２の内面の第一電極層４および
第三電極層７を介して基板１表面上の第一電極層４と、
接続孔３の内面を覆い、第一電極層４とは半導体層５に
より実質的に絶縁された第二電極層６および第三電極層
７を介して基板表面上の第二電極層６とそれぞれ接続さ
れる。図３（ａ）、（ｂ）はこのような接続構造をもつ
薄膜太陽電池の上面図および下面図を示し、この図から
分かるように、接続孔２および３は同一線上には存在し
ない。そしてそれらの間で、基板表面上ではパターニン
グライン８１が第一電極層４、半導体層５、第二電極層
６を分割して複数の単位太陽電池とし、基板裏面上で
は、パターニングライン８１と上下で重なり合わないパ
ターニングライン８２が第三電極層７を分割する。これ
により、単位太陽電池の直列接続構造ができ上がる。こ
の場合、接続孔２は単位太陽電池の直列接続に役立ち、
接続孔３は各単位太陽電池内の集電に役立つ。このよう
に直列接続構造の太陽電池の保護のために、エチレン酢
酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの透明樹脂を両面に密
着させて封止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
薄膜太陽電池においては、図３に示すように、基板表面
上には第二電極層３および半導体層４のみが露出し、金
属層は露出していないが、基板裏面上に露出している第
三電極層７のＡｇ等の金属はＥＶＡなどの封止樹脂との
接着性が低い。そして、高温高湿状態でその界面に侵入
する水分により金属腐食が起こるという問題がある。ま
た、第三電極層を第二電極層と接続する第三電極層の延
長部などの導体が、第二接続孔内で同様に金属からなる
第一電極層と近接しているため、マイグレーションや電
気的な腐食あるいはピンホールを通じての短絡等が生ず
る問題もある。
薄膜太陽電池においては、図３に示すように、基板表面
上には第二電極層３および半導体層４のみが露出し、金
属層は露出していないが、基板裏面上に露出している第
三電極層７のＡｇ等の金属はＥＶＡなどの封止樹脂との
接着性が低い。そして、高温高湿状態でその界面に侵入
する水分により金属腐食が起こるという問題がある。ま
た、第三電極層を第二電極層と接続する第三電極層の延
長部などの導体が、第二接続孔内で同様に金属からなる
第一電極層と近接しているため、マイグレーションや電
気的な腐食あるいはピンホールを通じての短絡等が生ず
る問題もある。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題を解決し、金
属電極の腐食などによる信頼性の低下のない耐環境性の
強い薄膜太陽電池を提供することにある。
属電極の腐食などによる信頼性の低下のない耐環境性の
強い薄膜太陽電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁性基板の一面上に光電変換層であ
る半導体層をはさんで基板側に第一電極層、反対側に透
明な第二電極層が設けられ、基板の他面上に金属よりな
る第三電極層が設けられ、この第三電極層が第二電極層
と、基板、第一電極層、半導体層を貫通する接続孔を通
じ、第一電極層と実質的に絶縁された導体により接続さ
れ、少なくとも基板他面側を樹脂層が被覆する薄膜太陽
電池において、第三電極層が樹脂層側で酸化物層により
覆われたものとする。透明電極層における電力ロスを小
さくするため、基板に明けた接続孔を通じて第二電極層
と接続される第三電極層を酸化物層で覆うと、その酸化
層は第三電極層に密着すると共にその上のＥＶＡなどの
樹脂層との接着性も良好で、いずれの界面にも水分の侵
入が起こらず、第三電極層を構成する金属の腐食が起こ
らない。また、酸化物層は耐水性があるのでそれ自体を
腐食しない。第三電極層が第二電極層と、基板、第一電
極層、半導体層を貫通する接続孔を通じ、第一電極層と
実質的に絶縁された導体により接続されてなる単位太陽
電池が基板を共通にして複数個形成され、一つの単位太
陽電池の第一電極層の延長部が、隣接単位太陽電池の第
三電極層の延長部と、基板を貫通する接続孔を通じ、そ
の単位太陽電池の第二電極層と実質的に絶縁された導体
により接続されたことが有効である。このように第三電
極層を単位太陽電池の直列接続にも利用する場合、酸化
層による金属第三電極層保護の作用はより重要になる。
酸化物層が接続孔内に延び、接続孔内面上に最上層とし
て被着したことがよい。これにより、金属よりなる電極
層が接続孔内に延びていても、酸化物層がそれを覆って
いるので、金属腐食が防止される。酸化物層が単一物質
よりなることが望ましい。これにより層内に生ずる電位
差に基づく電気化学的な腐食のおそれがなくなる。酸化
物層の酸化物が絶縁性でもよい。被覆する保護の効果は
絶縁性の有無に関係ない。そのような絶縁性酸化物が酸
化けい素であることがよい。酸化けい素は吸水性が低
い。酸化物層の酸化物が導電性であることもよい。導電
性であれば第三電極層の通電容量を補強することができ
る。そのような導電性酸化物が酸化インジウムすず、酸
化すず、酸化チタンのうちの少なくとも一つであること
がよい。これらの酸化物も吸水性が低い。導電性酸化物
層の接続孔内への延長部が第三電極層と第二電極層とを
接続する導体であることが有効である。これにより、第
三電極層形成後にそれを覆い接続孔内に延びる付加電極
層を金属により形成する必要がなくなる。従って接続孔
内部には導体としての金属が存在せず、金属腐食の問題
がなくなる。かつ通常金属よりなる第一電極層との間に
介在する半導体層、第二電極層に欠陥のあった場合に、
接続孔端部での第一電極との間でマイグレーション等の
現象が発生する可能性が低下する。また、導電性酸化物
と金属との接触抵抗は金属間の接触抵抗より大きい。従
って、接続孔周辺で半導体層、第二電極層にピンホール
などの欠陥があって導電性酸化物層の延長部がそれらの
欠陥を介して第一電極層と接触することがあっても、隣
接単位太陽電池間の短絡が起きるおそれがない。この場
合、導電性酸物層の酸化物と同一材料で第二電極層が形
成されたことがよい。これによって導電性酸化物層と第
二電極層との間に低い接触抵抗での接続が行われ、第二
電極層と第三電極層の低抵抗接続が生ずる。第三電極層
の縁部が酸化物層によって覆われることがよい。パター
ニングラインなどで露出するおそれがある金属第三電極
層の縁部が酸化物層で覆われれば、保護されて基板裏面
側で金属の腐食のおそれがない。その際、第一電極層の
縁部が半導体層あるいは第二電極層によって覆われたこ
とが望ましい。パターニングラインなどで露出するおそ
れがある金属第一電極層の縁部が非金属の半導体層ある
いは透明第二電極層によって覆われれば、基板表面側で
金属の腐食が起こらない。
めに、本発明は、絶縁性基板の一面上に光電変換層であ
る半導体層をはさんで基板側に第一電極層、反対側に透
明な第二電極層が設けられ、基板の他面上に金属よりな
る第三電極層が設けられ、この第三電極層が第二電極層
と、基板、第一電極層、半導体層を貫通する接続孔を通
じ、第一電極層と実質的に絶縁された導体により接続さ
れ、少なくとも基板他面側を樹脂層が被覆する薄膜太陽
電池において、第三電極層が樹脂層側で酸化物層により
覆われたものとする。透明電極層における電力ロスを小
さくするため、基板に明けた接続孔を通じて第二電極層
と接続される第三電極層を酸化物層で覆うと、その酸化
層は第三電極層に密着すると共にその上のＥＶＡなどの
樹脂層との接着性も良好で、いずれの界面にも水分の侵
入が起こらず、第三電極層を構成する金属の腐食が起こ
らない。また、酸化物層は耐水性があるのでそれ自体を
腐食しない。第三電極層が第二電極層と、基板、第一電
極層、半導体層を貫通する接続孔を通じ、第一電極層と
実質的に絶縁された導体により接続されてなる単位太陽
電池が基板を共通にして複数個形成され、一つの単位太
陽電池の第一電極層の延長部が、隣接単位太陽電池の第
三電極層の延長部と、基板を貫通する接続孔を通じ、そ
の単位太陽電池の第二電極層と実質的に絶縁された導体
により接続されたことが有効である。このように第三電
極層を単位太陽電池の直列接続にも利用する場合、酸化
層による金属第三電極層保護の作用はより重要になる。
酸化物層が接続孔内に延び、接続孔内面上に最上層とし
て被着したことがよい。これにより、金属よりなる電極
層が接続孔内に延びていても、酸化物層がそれを覆って
いるので、金属腐食が防止される。酸化物層が単一物質
よりなることが望ましい。これにより層内に生ずる電位
差に基づく電気化学的な腐食のおそれがなくなる。酸化
物層の酸化物が絶縁性でもよい。被覆する保護の効果は
絶縁性の有無に関係ない。そのような絶縁性酸化物が酸
化けい素であることがよい。酸化けい素は吸水性が低
い。酸化物層の酸化物が導電性であることもよい。導電
性であれば第三電極層の通電容量を補強することができ
る。そのような導電性酸化物が酸化インジウムすず、酸
化すず、酸化チタンのうちの少なくとも一つであること
がよい。これらの酸化物も吸水性が低い。導電性酸化物
層の接続孔内への延長部が第三電極層と第二電極層とを
接続する導体であることが有効である。これにより、第
三電極層形成後にそれを覆い接続孔内に延びる付加電極
層を金属により形成する必要がなくなる。従って接続孔
内部には導体としての金属が存在せず、金属腐食の問題
がなくなる。かつ通常金属よりなる第一電極層との間に
介在する半導体層、第二電極層に欠陥のあった場合に、
接続孔端部での第一電極との間でマイグレーション等の
現象が発生する可能性が低下する。また、導電性酸化物
と金属との接触抵抗は金属間の接触抵抗より大きい。従
って、接続孔周辺で半導体層、第二電極層にピンホール
などの欠陥があって導電性酸化物層の延長部がそれらの
欠陥を介して第一電極層と接触することがあっても、隣
接単位太陽電池間の短絡が起きるおそれがない。この場
合、導電性酸物層の酸化物と同一材料で第二電極層が形
成されたことがよい。これによって導電性酸化物層と第
二電極層との間に低い接触抵抗での接続が行われ、第二
電極層と第三電極層の低抵抗接続が生ずる。第三電極層
の縁部が酸化物層によって覆われることがよい。パター
ニングラインなどで露出するおそれがある金属第三電極
層の縁部が酸化物層で覆われれば、保護されて基板裏面
側で金属の腐食のおそれがない。その際、第一電極層の
縁部が半導体層あるいは第二電極層によって覆われたこ
とが望ましい。パターニングラインなどで露出するおそ
れがある金属第一電極層の縁部が非金属の半導体層ある
いは透明第二電極層によって覆われれば、基板表面側で
金属の腐食が起こらない。
【０００８】
【発明の実施の形態】絶縁性基板にはアラミド、ポリエ
ーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレー
ト（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタート（ＰＥＴ）、
ポリイミドなどのプラスチックフィルムを用いる。第一
電極層および第三電極層は、通常同一材料を用いてスパ
ッタ法で成膜し、Ａｇ、Ａｌなどの単層構造膜あるいは
これらの積層膜を用いる。本発明による酸化物層は、絶
縁酸化物としてＳｉＯｘ、導電性酸化物としてＩＴＯ、
ＳｎＯｘあるいはＴｉＯｘ（以下すべてｘは２以下）を
用いる。厚さは５ｎｍ以上は必要で１０ｎｍ以上が好ま
しい。請求項４に記載のように、単一物質で形成するこ
とが望ましいが、複数の物質の積層あるいは混合によっ
てもよい。封止用樹脂層としてはＥＶＡを用いる。
ーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレー
ト（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタート（ＰＥＴ）、
ポリイミドなどのプラスチックフィルムを用いる。第一
電極層および第三電極層は、通常同一材料を用いてスパ
ッタ法で成膜し、Ａｇ、Ａｌなどの単層構造膜あるいは
これらの積層膜を用いる。本発明による酸化物層は、絶
縁酸化物としてＳｉＯｘ、導電性酸化物としてＩＴＯ、
ＳｎＯｘあるいはＴｉＯｘ（以下すべてｘは２以下）を
用いる。厚さは５ｎｍ以上は必要で１０ｎｍ以上が好ま
しい。請求項４に記載のように、単一物質で形成するこ
とが望ましいが、複数の物質の積層あるいは混合によっ
てもよい。封止用樹脂層としてはＥＶＡを用いる。
【０００９】
【実施例】以下、図２、図３を含めて共通な部分に同一
の符号を付した図を引用して本発明の実施例について説
明する。 実施例１：図１（ａ）、（ｂ）は実施例１の薄膜太陽電
池の上面図および下面図を示す。基板１の一面上でパタ
ーニングライン８１により分割、形成された単位太陽電
池の最上層の第二電極層６は、基板１、図示されない第
一電極層、半導体層４を貫通する第二接続孔３を通じ、
第一電極層と実質的に絶縁された導体により図示されな
い第三電極層と接続されている。各単位太陽電池は、一
つの単位太陽電池の第一電極層が基板１を貫通する第一
接続孔２を通じ、その単位太陽電池の第二電極層５と実
質的に絶縁された導体により第三電極層と接続されるこ
とによって直列接続される。以上の点は、図２、図３に
示した従来の薄膜太陽電池と同様であるが、この実施例
では、第三電極層の表面がＳｉＯ2 からなる厚さ１０ｎ
ｍ以上の酸化物層９によって覆われている。この酸化物
層は、モジュールを形成する際の封止材であるＥＶＡと
の接着性が良好で、高温高湿状態でも界面の吸水が増大
しないため、モジュールの耐環境信頼性が向上する。 実施例２：図４は、実施例２の薄膜太陽電池における接
続孔３近傍の断面図で、接続孔３を通じての第二電極層
と第一電極層との接続構造を示す。この構造は、次のよ
うにして作製する。先ず、絶縁基板１の一面上に第一電
極層４、他面上は第三電極層７をいずれもＡｇによって
形成後、第二接続孔３を明ける。そのあとで、半導体層
５、第二電極層６を積層する。そして、第三電極層７の
上に接続用付加電極層７１を形成する。この付加電極層
７１は、接続孔３内でその内面を被覆している第二電極
層６をさらに覆う。これにより第三電極層７と第二電極
層４は付加電極層７１を介して接続される。ＥＶＡとの
密着性改善のために被覆する酸化物層９は、接続孔３の
内部に入り、付加電極層７１を覆って水分と金属との接
触を防ぐ。酸化物層９がＳｉＯ2 のような絶縁物よりな
るときは、通電には役立たないが、ＩＴＯ、ＳｎＯｘ、
ＴｉＯｘのような導電性酸化物よりなるときは、単位太
陽電池の集電、あるいは直列接続のための通電抵抗の低
減に役立つ。 実施例３：図５は、実施例３の薄膜太陽電池における接
続孔３近傍の断面図である。この実施例の前記実施例と
の相違点は、付加電極層７１を省き、第二電極層６との
接続を酸化物層で行う。従って、第三電極層７をＩＴＯ
からなる導電性酸化物層９１によって覆う。この際、接
続孔３内に導電性酸化物層９１が延びて第二電極層６の
延長部と接触する。
の符号を付した図を引用して本発明の実施例について説
明する。 実施例１：図１（ａ）、（ｂ）は実施例１の薄膜太陽電
池の上面図および下面図を示す。基板１の一面上でパタ
ーニングライン８１により分割、形成された単位太陽電
池の最上層の第二電極層６は、基板１、図示されない第
一電極層、半導体層４を貫通する第二接続孔３を通じ、
第一電極層と実質的に絶縁された導体により図示されな
い第三電極層と接続されている。各単位太陽電池は、一
つの単位太陽電池の第一電極層が基板１を貫通する第一
接続孔２を通じ、その単位太陽電池の第二電極層５と実
質的に絶縁された導体により第三電極層と接続されるこ
とによって直列接続される。以上の点は、図２、図３に
示した従来の薄膜太陽電池と同様であるが、この実施例
では、第三電極層の表面がＳｉＯ2 からなる厚さ１０ｎ
ｍ以上の酸化物層９によって覆われている。この酸化物
層は、モジュールを形成する際の封止材であるＥＶＡと
の接着性が良好で、高温高湿状態でも界面の吸水が増大
しないため、モジュールの耐環境信頼性が向上する。 実施例２：図４は、実施例２の薄膜太陽電池における接
続孔３近傍の断面図で、接続孔３を通じての第二電極層
と第一電極層との接続構造を示す。この構造は、次のよ
うにして作製する。先ず、絶縁基板１の一面上に第一電
極層４、他面上は第三電極層７をいずれもＡｇによって
形成後、第二接続孔３を明ける。そのあとで、半導体層
５、第二電極層６を積層する。そして、第三電極層７の
上に接続用付加電極層７１を形成する。この付加電極層
７１は、接続孔３内でその内面を被覆している第二電極
層６をさらに覆う。これにより第三電極層７と第二電極
層４は付加電極層７１を介して接続される。ＥＶＡとの
密着性改善のために被覆する酸化物層９は、接続孔３の
内部に入り、付加電極層７１を覆って水分と金属との接
触を防ぐ。酸化物層９がＳｉＯ2 のような絶縁物よりな
るときは、通電には役立たないが、ＩＴＯ、ＳｎＯｘ、
ＴｉＯｘのような導電性酸化物よりなるときは、単位太
陽電池の集電、あるいは直列接続のための通電抵抗の低
減に役立つ。 実施例３：図５は、実施例３の薄膜太陽電池における接
続孔３近傍の断面図である。この実施例の前記実施例と
の相違点は、付加電極層７１を省き、第二電極層６との
接続を酸化物層で行う。従って、第三電極層７をＩＴＯ
からなる導電性酸化物層９１によって覆う。この際、接
続孔３内に導電性酸化物層９１が延びて第二電極層６の
延長部と接触する。
【００１０】図６は、この実施例の薄膜太陽電池の製造
工程を示す。この工程は次の通りに行った。図６（ａ）
に示す絶縁性基板１としては、厚さ５０μｍのアラミド
フィルムを用いた。もちろん厚さ５０μｍに限定される
ものではない。この基板１の絶縁に近い位置に直列接続
用貫通孔２を明ける〔図１（ｂ）〕。この接続孔の断面
形状は必ずしも円である必要はない。太陽電池の特性を
向上させるためには接続孔２の面積は出来るだけ小さ
く、しかも周辺の長さが出来る限り長くなる形状が良
い。この上に、第一電極層４およびそれと反対側の面に
第三電極層７をＡｇのスパッタにより０．１μｍ程度の
厚さに形成した。接続孔を通じた第三電極層７が第一電
極層４と接触することにより接続が行われる〔図６
（ｃ）〕。このあと、集電用接続孔３を分散して形成す
る〔図６（ｄ）〕。この接続孔３の形成も必ず円である
必要はない。太陽電池の特性を向上させるためには接続
孔３の面積は出来るだけ小さく、しかも周辺の長さが出
来るかぎり長くなる形状が良い。
工程を示す。この工程は次の通りに行った。図６（ａ）
に示す絶縁性基板１としては、厚さ５０μｍのアラミド
フィルムを用いた。もちろん厚さ５０μｍに限定される
ものではない。この基板１の絶縁に近い位置に直列接続
用貫通孔２を明ける〔図１（ｂ）〕。この接続孔の断面
形状は必ずしも円である必要はない。太陽電池の特性を
向上させるためには接続孔２の面積は出来るだけ小さ
く、しかも周辺の長さが出来る限り長くなる形状が良
い。この上に、第一電極層４およびそれと反対側の面に
第三電極層７をＡｇのスパッタにより０．１μｍ程度の
厚さに形成した。接続孔を通じた第三電極層７が第一電
極層４と接触することにより接続が行われる〔図６
（ｃ）〕。このあと、集電用接続孔３を分散して形成す
る〔図６（ｄ）〕。この接続孔３の形成も必ず円である
必要はない。太陽電池の特性を向上させるためには接続
孔３の面積は出来るだけ小さく、しかも周辺の長さが出
来るかぎり長くなる形状が良い。
【００１１】こうした工程を経たうえで、光電変換層と
なる薄膜半導体層５を形成する。本実施例では通常のグ
ロー放電分解法により推積される水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）系の材料を用いてｎ−ｉ−ｐ接
合を形成した〔図６（ｅ）〕。その上に第二電極層であ
る透明電極層６をスパッタ法によるＩＴＯ膜によって形
成した〔図６（ｆ）〕。このとき、膜形成時にマスクで
覆って直列接続用貫通孔２の周辺部分には膜が形成され
ないようにする。最後に、図６（ｇ）に示すように導電
性酸化物層９１としてＩＴＯを１０ｎｍ以上の厚さに成
膜し、第二接続孔３の内部に延びて第二電極層６の延長
部に接触するようにした。 実施例４：図７は（ａ）、（ｂ）は、この実施例の薄膜
太陽電池の上面図および下面図を示す。この場合は、単
位太陽電池の直列接続が図の上下方向と左右方向の両方
向を組み合わせて行われる。そのために、図１の左右方
向のパターニングライン８１、８２のほかに、隣接する
が直接直列接続されない単位太陽電池間を分割する、図
の上下方向のパターニングライン８３、８４が存在す
る。 実施例５：図８、図９は、パターニングラインの異なる
構造をもつ実施例５の薄膜太陽電池のパターニングライ
ン部を示す。
なる薄膜半導体層５を形成する。本実施例では通常のグ
ロー放電分解法により推積される水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）系の材料を用いてｎ−ｉ−ｐ接
合を形成した〔図６（ｅ）〕。その上に第二電極層であ
る透明電極層６をスパッタ法によるＩＴＯ膜によって形
成した〔図６（ｆ）〕。このとき、膜形成時にマスクで
覆って直列接続用貫通孔２の周辺部分には膜が形成され
ないようにする。最後に、図６（ｇ）に示すように導電
性酸化物層９１としてＩＴＯを１０ｎｍ以上の厚さに成
膜し、第二接続孔３の内部に延びて第二電極層６の延長
部に接触するようにした。 実施例４：図７は（ａ）、（ｂ）は、この実施例の薄膜
太陽電池の上面図および下面図を示す。この場合は、単
位太陽電池の直列接続が図の上下方向と左右方向の両方
向を組み合わせて行われる。そのために、図１の左右方
向のパターニングライン８１、８２のほかに、隣接する
が直接直列接続されない単位太陽電池間を分割する、図
の上下方向のパターニングライン８３、８４が存在す
る。 実施例５：図８、図９は、パターニングラインの異なる
構造をもつ実施例５の薄膜太陽電池のパターニングライ
ン部を示す。
【００１２】図８においては、基板１裏面側のパターニ
ングライン８１の縁部で第一電極層４を露出させない
で、半導体層５および第二電極層６が覆っており、パタ
ーニングライン８１を挟む形で存在する第一電極層４に
よるマイグレーションを低減している。図７に示したパ
ターニングライン８３でも同様に行う。図９において
は、基板１裏面側のパターニングライン８２の縁部で第
三電極層７を露出させないで、酸化物層９によって覆っ
ている。これにより、やはりマイグレーションや電気的
腐食が防止される。もちろん酸化物層９が導電性酸化物
層９１であっても、金属より高抵抗であるため有効であ
る。図７に示したパターニングライン８４でも同様に行
う。このようなパターニングラインの構造は、第一電極
層４あるいは第三電極層７のパターニングを先に行い、
他の層５、６、９の積層はそのあとで行うことによって
形成する。
ングライン８１の縁部で第一電極層４を露出させない
で、半導体層５および第二電極層６が覆っており、パタ
ーニングライン８１を挟む形で存在する第一電極層４に
よるマイグレーションを低減している。図７に示したパ
ターニングライン８３でも同様に行う。図９において
は、基板１裏面側のパターニングライン８２の縁部で第
三電極層７を露出させないで、酸化物層９によって覆っ
ている。これにより、やはりマイグレーションや電気的
腐食が防止される。もちろん酸化物層９が導電性酸化物
層９１であっても、金属より高抵抗であるため有効であ
る。図７に示したパターニングライン８４でも同様に行
う。このようなパターニングラインの構造は、第一電極
層４あるいは第三電極層７のパターニングを先に行い、
他の層５、６、９の積層はそのあとで行うことによって
形成する。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、接続孔を明けた基板の
一面側には最上層に非金属の透明電極層を有するが、他
面側には接続用の金属第三電極層を有する薄膜太陽電池
の第三電極層と封止用樹脂との接着力の不足を第三電極
層を酸化物層で覆うことによって解消した結果、耐環境
性を大幅に向上することができた。さらに、この酸化物
層に導電性酸化物を用いることにより、第三電極層と透
明電極層との接続孔内での接続に利用することができ、
接続孔内の保護に利用することができる。
一面側には最上層に非金属の透明電極層を有するが、他
面側には接続用の金属第三電極層を有する薄膜太陽電池
の第三電極層と封止用樹脂との接着力の不足を第三電極
層を酸化物層で覆うことによって解消した結果、耐環境
性を大幅に向上することができた。さらに、この酸化物
層に導電性酸化物を用いることにより、第三電極層と透
明電極層との接続孔内での接続に利用することができ、
接続孔内の保護に利用することができる。
【図１】本発明の実施例の薄膜太陽電池を平面図で示
し、（ａ）が上面図、（ｂ）が下面図
し、（ａ）が上面図、（ｂ）が下面図
【図２】従来の薄膜太陽電池の接続構造を示す断面図
【図３】従来の薄膜太陽電池を平面図で示し、（ａ）が
上面図、（ｂ）が下面図
上面図、（ｂ）が下面図
【図４】本発明の実施例２の薄膜太陽電池における第二
接続孔近傍の断面図
接続孔近傍の断面図
【図５】本発明の実施例３の薄膜太陽電池における第二
接続孔近傍の断面図
接続孔近傍の断面図
【図６】図５に示した薄膜太陽電池の製造工程は（ａ）
ないし（ｇ）の順に示す断面図
ないし（ｇ）の順に示す断面図
【図７】本発明の実施例４の薄膜太陽電池を示し、
（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図
（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図
【図８】本発明の実施例５の薄膜太陽電池における基板
一面上のパターニングライン部の断面図
一面上のパターニングライン部の断面図
【図９】本発明の実施例５の薄膜太陽電池における基板
他面上のパターニングライン部の断面図
他面上のパターニングライン部の断面図
１ 絶縁性基板
２ 第一接続孔
３ 第二接続孔
４ 第一電極層
５ 半導体層
６ 第二電極層
７ 第三電極層
７１ 付加電極層
８１、８２、８３、８４ パターニングライン
９ 酸化物層
９１ 導電性酸化物層
Claims (12)
- 【請求項１】絶縁性基板の一面上に光電変換層である半
導体層をはさんで基板側に第一電極層、反対側に透明な
第二電極層が設けられ、基板の他面上に金属よりなる第
三電極層が設けられ、この第三電極層が第二電極層と、
基板、第一電極層、半導体層を貫通する接続孔を通じ、
第一電極層と実質的に絶縁された導体により接続され、
少なくとも基板他面側を樹脂層が被覆する薄膜太陽電池
において、第三電極層が樹脂層側で酸化物層により覆わ
れたことを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項２】第三電極層が第二電極層と、基板、第一電
極層、半導体層を貫通する接続孔を通じ、第一電極層と
実質的に絶縁された導体により接続されてなる単位太陽
電池が基板を共通にして複数個形成され、一つの単位太
陽電池の第一電極層の延長部が、隣接単位太陽電池の第
三電極層の延長部と、基板を貫通する接続孔を通じ、そ
の単位太陽電池の第二電極層と実質的に絶縁された導体
により接続された請求項１記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項３】酸化物層が接続孔内に延び、接続孔内面上
に最上層として被着した請求項１あるいは２記載の薄膜
太陽電池。 - 【請求項４】酸化物層が単一物質よりなる請求項１ない
し３のいずれかに記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項５】酸化物層の酸化物が絶縁性である請求項１
ないし３のいずれかに記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項６】絶縁性酸化物が酸化けい素である請求項５
記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項７】酸化物層の酸化物が導電性である請求項１
ないし４のいずれかに記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項８】導電性酸化物が酸化インジウムすず、酸化
すず、酸化チタンのうちの少なくとも一つである請求項
７記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項９】導電性酸化物層の接続孔内への延長部が第
三電極層と第二電極層とを接続する導体である請求項７
あるいは８記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１０】導電性酸化物層の酸化物と同一材料で第
二電極層が形成された請求項９記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項１１】第三電極層の縁部が酸化物層によって覆
われた請求項１ないし１０のいずれかに記載の薄膜太陽
電池。 - 【請求項１２】第一電極層の縁部が半導体層あるいは第
二電極層によって覆われた請求項１１記載の薄膜太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33289695A JP3486829B2 (ja) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33289695A JP3486829B2 (ja) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | 薄膜太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172194A JPH09172194A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3486829B2 true JP3486829B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=18260019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33289695A Expired - Fee Related JP3486829B2 (ja) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3486829B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4854105B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2012-01-18 | 株式会社カネカ | 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 |
| EP2107614A3 (en) * | 2008-04-01 | 2010-11-03 | Kisco | Thin-film photovoltaic cell, thin-film photovoltaic module and method of manufacturing thin-film photovoltaic cell |
-
1995
- 1995-12-21 JP JP33289695A patent/JP3486829B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09172194A (ja) | 1997-06-30 |
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