JP3513032B2 - Integrated thin-film solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents

Integrated thin-film solar cell and method of manufacturing the same

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JP3513032B2
JP3513032B2 JP29190598A JP29190598A JP3513032B2 JP 3513032 B2 JP3513032 B2 JP 3513032B2 JP 29190598 A JP29190598 A JP 29190598A JP 29190598 A JP29190598 A JP 29190598A JP 3513032 B2 JP3513032 B2 JP 3513032B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体光電変換層を
含む薄膜太陽電池に関し、特に、複数の分割された発電
領域が電気的に直列接続された集積型薄膜太陽電池に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film solar cell including a semiconductor photoelectric conversion layer, and more particularly to an integrated thin film solar cell in which a plurality of divided power generation regions are electrically connected in series.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜太陽電池は、その半導体光電変換層
として、たとえば非晶質シリコンを主成分とする薄膜を
含み得る。このようなシリコン薄膜は、シリコン単結晶
ウェハに比べて遙に容易かつ安価に大面積で形成され得
る。したがって、低コストで大面積に製造され得る薄膜
太陽電池の実用化が望まれている。
2. Description of the Related Art A thin-film solar cell may include, as its semiconductor photoelectric conversion layer, a thin film containing amorphous silicon as a main component, for example. Such a silicon thin film can be formed in a large area much easier and cheaper than a silicon single crystal wafer. Therefore, practical application of a thin-film solar cell that can be manufactured in a large area at low cost is desired.

【0003】ところで、薄膜太陽電池においては、所望
の出力電圧値と出力電流値を得るために、1つの大きな
基板上に形成された大面積の発電領域を複数の発電領域
に分割し、それらの分割発電領域を電気的に直列接続し
た集積型薄膜太陽電池の開発が主流となっている。
By the way, in a thin film solar cell, in order to obtain a desired output voltage value and output current value, a large-area power generation region formed on one large substrate is divided into a plurality of power generation regions, The mainstream is the development of integrated thin-film solar cells in which divided power generation regions are electrically connected in series.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図2において、先行技
術による集積型薄膜太陽電池の一例が模式的な平面図で
示されている(特開平3−196679参照)。なお、
図2においては互いに直列接続された2つの発電領域の
みが示されているが、実際には左右にさらに多くの発電
領域が直列接続され得ることは言うまでもない。
In FIG. 2, an example of a prior art integrated thin film solar cell is shown in a schematic plan view (see Japanese Patent Laid-Open No. 3-196679). In addition,
Although only two power generation regions connected in series with each other are shown in FIG. 2, it goes without saying that more power generation regions can be connected in series on the left and right sides.

【0005】この太陽電池においては、絶縁基板11上
に第1と第2の発電領域のための下部電極12a,12
bが形成されている。これらの下部電極12a,12b
は、それぞれの延長部12ae,12beを含んでい
る。下部電極12a,12b上には、それらを覆うよう
に半導体光電変換層13が積層されている。光電変換層
13上には、第1と第2の発電領域のための上部電極1
4a,14bが形成されている。これらの上部電極14
a,14bは、それぞれの延長部14ae,14beを
含んでいる。そして、下部電極12aと上部電極14a
が重複している領域が第1の発電領域を形成し、下部電
極12bと上部電極14bが重複している領域が第2の
発電領域を形成している。
In this solar cell, lower electrodes 12a, 12 for the first and second power generation regions are formed on the insulating substrate 11.
b is formed. These lower electrodes 12a, 12b
Includes respective extensions 12ae, 12be. A semiconductor photoelectric conversion layer 13 is laminated on the lower electrodes 12a and 12b so as to cover them. On the photoelectric conversion layer 13, the upper electrode 1 for the first and second power generation regions is formed.
4a and 14b are formed. These upper electrodes 14
a and 14b include respective extensions 14ae and 14be. Then, the lower electrode 12a and the upper electrode 14a
The region in which is overlapped with each other forms the first power generation region, and the region in which the lower electrode 12b and the upper electrode 14b are overlapped forms the second power generation region.

【0006】第1発電領域の上部電極14aの延長部1
4aeは、半導体層13を介して、第2発電領域の下部
電極12bの延長部12be上に部分的に重ねられてい
る。そして、点線15によって表わされているようにレ
ーザビームを走査することによって、上部電極の延長部
14aeと下部電極の延長部12beとがその走査線1
5に沿って溶着されている。こうして、基板11上で左
側の第1発電領域と右側の第2発電領域とが電気的に直
列接続されている。
Extension 1 of the upper electrode 14a in the first power generation region
4ae is partially overlapped with the semiconductor layer 13 on the extension 12be of the lower electrode 12b in the second power generation region. Then, by scanning the laser beam as represented by the dotted line 15, the extension 14ae of the upper electrode and the extension 12be of the lower electrode are scanned by the scanning line 1.
5 is welded. Thus, the first power generation region on the left side and the second power generation region on the right side are electrically connected in series on the substrate 11.

【0007】図2に示されているような太陽電池におい
て、下部電極12a,12bおよび上部電極14a,1
4bは、通常はメタルマスクを用いて形成される。しか
し、メタルマスクを用いる場合、基板11からのマスク
の浮き上がりやずれなどによって、上下電極の延長部1
4ae,12beの接合を確実に行なうことができなく
て、その接合部で電気抵抗成分を増大させてしまうこと
がある。言うまでもなく、このような抵抗成分の増大
は、太陽電池の出力特性を低下させてしまう。
In a solar cell as shown in FIG. 2, lower electrodes 12a, 12b and upper electrodes 14a, 1
4b is usually formed using a metal mask. However, in the case of using a metal mask, the extension 1 of the upper and lower electrodes may be changed due to the lift or displacement of the mask from the substrate 11.
There is a case where the bonding of 4ae and 12be cannot be performed reliably, and the electrical resistance component increases at the bonding portion. Needless to say, such an increase in the resistance component deteriorates the output characteristics of the solar cell.

【0008】他方、上下電極12a,12b,14a,
14bをレーザビームでパターン化するには、そのレー
ザビームで罫書くべき面積が非常に大きくて、太陽電池
の量産性を損なうことになる。また、下部電極12a,
12bを覆う半導体層13上に形成される上部電極14
a,14bのみを選択的にレーザでパターニングするこ
とは困難であり、上部電極14a,14bの形成は別の
方法によらざるを得ない。
On the other hand, the upper and lower electrodes 12a, 12b, 14a,
When 14b is patterned with a laser beam, the area to be marked with the laser beam is very large, which impairs the mass productivity of solar cells. In addition, the lower electrode 12a,
An upper electrode 14 formed on the semiconductor layer 13 that covers 12b
It is difficult to selectively pattern only a and 14b with a laser, and the upper electrodes 14a and 14b must be formed by another method.

【0009】図3において、先行技術による集積型薄膜
太陽電池のもう1つの例が模式的に部分的な断面斜視図
で示されている(特公昭62−14954参照)。この
太陽電池においては、絶縁基板21上に下部電極層22
が形成され、これは複数の平行な分離溝22gによって
複数の領域に分割されている。半導体光電変換層23は
下部電極層22を覆うように積層されており、これは対
応する下部電極分離溝22gに近接して平行に形成され
た複数の分離溝23gによって複数の領域に分割されて
いる。上部電極層24は半導体層23を覆うように積層
されており、これは対応する半導体層分離溝23gに近
接して平行に形成された複数の分離溝24gによって複
数の領域に分割されている。
In FIG. 3, another example of an integrated type thin film solar cell according to the prior art is schematically shown in a partial sectional perspective view (see Japanese Patent Publication No. 62-14954). In this solar cell, the lower electrode layer 22 is formed on the insulating substrate 21.
Is formed, which is divided into a plurality of regions by a plurality of parallel separation grooves 22g. The semiconductor photoelectric conversion layer 23 is laminated so as to cover the lower electrode layer 22, and the semiconductor photoelectric conversion layer 23 is divided into a plurality of regions by a plurality of separating grooves 23g formed in parallel in proximity to the corresponding lower electrode separating groove 22g. There is. The upper electrode layer 24 is laminated so as to cover the semiconductor layer 23, and this is divided into a plurality of regions by a plurality of separation grooves 24g formed in parallel in proximity to the corresponding semiconductor layer separation groove 23g.

【0010】すなわち、基板21上において、互いに平
行に複数の長方形状の発電領域が形成されている。そし
て、任意の1つの発電領域の上部電極24は、その右側
に隣接する発電領域の下部電極22へ、半導体層分離溝
23gを介して接続されている。こうして、基板21上
において、複数の発電領域が直列接続された集積型薄膜
太陽電池が構成され得る。
That is, a plurality of rectangular power generation regions are formed on the substrate 21 in parallel with each other. Then, the upper electrode 24 in any one power generation region is connected to the lower electrode 22 in the power generation region adjacent to the right side thereof via the semiconductor layer separation groove 23g. Thus, on the substrate 21, an integrated thin film solar cell in which a plurality of power generation regions are connected in series can be formed.

【0011】しかし、図3に示されているような太陽電
池において、下部電極層分離溝22gや半導体層分離溝
23gを形成する場合と同様にして正常な上部電極層分
離溝24gをレーザ(たとえばYAGレーザの第2高調
波または第3高調波)を用いて形成することは困難であ
る。すなわち、レーザスクライブ条件を選択しても、上
部電極層24そのものが切れない(分離できない)か、
または逆に下部電極層22まで切れてしまう場合が多く
て、上部電極層24のみを選択的に罫書くことが難し
く、正常に集積化された薄膜太陽電池を得ることが困難
である。
However, in the solar cell as shown in FIG. 3, a normal upper electrode layer separation groove 24g is formed by laser (for example, in the same manner as in the case of forming the lower electrode layer separation groove 22g and the semiconductor layer separation groove 23g). It is difficult to form using the second harmonic or the third harmonic of the YAG laser. That is, even if the laser scribe condition is selected, the upper electrode layer 24 itself cannot be cut (cannot be separated),
On the contrary, in many cases, the lower electrode layer 22 is also cut, and it is difficult to selectively draw the upper electrode layer 24 selectively, and it is difficult to obtain a normally integrated thin-film solar cell.

【0012】このような問題を回避するために、図2の
場合と同様にメタルマスクを用いることによって上部電
極層24をパターン化するか、またはレジストパターン
塗布した後に化学的エッチングを施すことによって分離
溝24gを形成する方法も提案されている。しかし、メ
タルマスクまたはレジストパターンのずれやエッチング
不良などによって、集積化が不完全(上部電極層24の
分離が不完全)となる場合が少なくない。また、化学的
エッチングにおいては、エッチング液の調整や排液の処
理などについて、実際の太陽電池の量産時に多大の時間
と経費が必要であり、その生産歩留りの低下や価格上昇
を招くことになる。
In order to avoid such a problem, the upper electrode layer 24 is patterned by using a metal mask as in the case of FIG. 2 or is separated by applying a resist pattern and then performing chemical etching. A method of forming the groove 24g has also been proposed. However, there are many cases where the integration is incomplete (the separation of the upper electrode layer 24 is incomplete) due to the deviation of the metal mask or the resist pattern, the etching failure, or the like. Further, in the chemical etching, a great amount of time and cost are required in the actual mass production of the solar cell for adjusting the etching liquid and treating the drainage liquid, which leads to a decrease in production yield and an increase in price. .

【0013】上述のような先行技術における課題に鑑
み、本発明は、正常に集積化された薄膜太陽電池を高い
歩留りで効率よくかつ低コストで提供することを目的と
している。
In view of the above problems in the prior art, the present invention aims to provide a normally integrated thin film solar cell efficiently with a high yield and at a low cost.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による集積型薄膜
太陽電池は、基板の絶縁性表面上に形成された下部電極
層、半導体光電変換層、および上部電極層とをこの順序
で含み、それぞれの層に所定のパターンで分離溝を形成
することによって複数の発電領域が形成されていて、そ
れらの複数の発電領域が電気的に直列接続されている太
陽電池であって、複数の発電領域の任意の1つである第
1の発電領域とそれに隣接する第2の発電領域との間で
下部電極層を分離するための分離溝の幅内に導電島が形
成されており、第1発電領域の上部電極が前記第2発電
領域の下部電極に接続されることなく導電島に接続され
ており、導電島は発電領域以外の領域を介して第2発電
領域の下部電極に接続されていることを特徴としてい
る。
An integrated thin-film solar cell according to the present invention includes a lower electrode layer, a semiconductor photoelectric conversion layer, and an upper electrode layer, which are formed on an insulating surface of a substrate in this order, and A solar cell in which a plurality of power generation regions are formed by forming separation grooves in a layer of a predetermined pattern, and the plurality of power generation regions are electrically connected in series, A conductive island is formed within the width of the separation groove for separating the lower electrode layer between the first power generation region, which is any one, and the second power generation region adjacent to the first power generation region. The upper electrode of the second power generation
It is characterized in that it is connected to the conductive island without being connected to the lower electrode of the region, and the conductive island is connected to the lower electrode of the second power generation region through a region other than the power generation region.

【0015】導電島は、下部電極層をレーザビームで罫
書くことによってその下部電極層から形成されることが
好ましい。また、上部電極分離溝は、第2発電領域の下
部電極と導電島との間の分離溝の位置に合わせて形成さ
れていることが好ましい。
The conductive islands are preferably formed from the lower electrode layer by scoring the lower electrode layer with a laser beam. Further, it is preferable that the upper electrode separation groove is formed at the position of the separation groove between the lower electrode and the conductive island in the second power generation region.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1において、本発明の実施の形
態としての集積型薄膜太陽電池の一例が図解されてい
る。図1(A)は模式的に部分的な断面斜視図を示して
おり、(B)はそれに対応する模式的な平面透視図を示
している。なお、図1においては互いに直列接続された
2つの発電領域のみが部分的に示されているが、実際に
は左右の方向にさらに多くの発電領域が直列接続され得
ることは言うまでもない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 illustrates an example of an integrated thin film solar cell as an embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) schematically shows a partial sectional perspective view, and FIG. 1 (B) shows a schematic plan perspective view corresponding thereto. Although only two power generation regions connected in series with each other are partially shown in FIG. 1, it goes without saying that more power generation regions can be connected in series in the left and right directions in practice.

【0017】この太陽電池において、たとえばAlやス
テンレスのような金属からなる不透明基板1が用いられ
得る。導電性である金属基板1が用いられる場合、その
表面はたとえばポリイミドのような絶縁膜1aによって
覆われる。そのような絶縁膜1aは、ポリイミドの溶解
液をロールコータで塗布することによって、約30μm
の厚さに形成され得る。なお、本発明の太陽電池におい
て、基板1は金属に限られるものではなく、ガラスのよ
うな透明絶縁基板であってもよいことは言うまでもな
い。
In this solar cell, an opaque substrate 1 made of a metal such as Al or stainless can be used. When the conductive metal substrate 1 is used, its surface is covered with an insulating film 1a such as polyimide. Such an insulating film 1a is formed by applying a solution of polyimide with a roll coater to obtain about 30 μm.
Can be formed to a thickness of. In the solar cell of the present invention, it goes without saying that the substrate 1 is not limited to metal and may be a transparent insulating substrate such as glass.

【0018】絶縁膜1a上には、たとえばAlまたはA
gなどからなる下部電極層2が幅2Lにわたって形成さ
れている。この下部電極層2は、分離溝2gによって、
第1と第2の発電領域に対応する第1と第2の下部電極
2a,2bに分離されている。下部電極分離溝2gは、
好ましくはレーザ(たとえばYAGレーザの第2高調
波)によるアブレーション効果を利用して、たとえば7
00μmの幅で形成され得る。
On the insulating film 1a, for example, Al or A
A lower electrode layer 2 made of g or the like is formed over a width 2L. This lower electrode layer 2 is separated by the separation groove 2g.
It is divided into first and second lower electrodes 2a and 2b corresponding to the first and second power generation regions. The lower electrode separation groove 2g is
Preferably, the ablation effect of a laser (for example, the second harmonic of a YAG laser) is used, for example, 7
It can be formed with a width of 00 μm.

【0019】下部電極分離溝2gの幅内において、導電
島5が形成されている。このような導電島5は、メタル
マスク等を利用して下部電極層2と同じ材料による成
膜、またはメッシュパターンを利用して導電ペースト
(たとえば導電性カーボンやAgのペースト)の印刷法
などによって形成され得る。導電島5の寸法は、たとえ
ば500μmの幅と100μmの高さに設定され得る。
このとき、導電島5の中心軸は下部電極分離溝2gのほ
ぼ中央に沿って配置されることが好ましい。
A conductive island 5 is formed within the width of the lower electrode separation groove 2g. Such conductive islands 5 are formed by using a metal mask or the like to form a film of the same material as the lower electrode layer 2 or by using a mesh pattern to print a conductive paste (for example, conductive carbon or Ag paste). Can be formed. The dimensions of the conductive island 5 can be set to a width of 500 μm and a height of 100 μm, for example.
At this time, the central axis of the conductive island 5 is preferably arranged substantially along the center of the lower electrode separation groove 2g.

【0020】導電島5を形成させるためのさらに好まし
い方法は、レーザビームによる罫書きを利用して下部電
極層2から形成する方法である。たとえば、下部電極層
2にレーザビームを走査して、第1下部電極2aと導電
島5とを分離するための溝2hが、たとえば100μm
の幅で形成される。次に、同様なレーザビームによる罫
書きによって、第2下部電極2bと導電島5とを分離す
るための溝2iが、たとえば100μmの幅で形成され
る。こうして、幅700μmの下部電極分離溝2gの中
央に幅約500μmの導電島5が形成される。
A more preferable method for forming the conductive island 5 is to form the lower electrode layer 2 by utilizing scoring with a laser beam. For example, the lower electrode layer 2 is scanned with a laser beam to form a groove 2h for separating the first lower electrode 2a and the conductive island 5, for example, 100 μm.
Formed with a width of. Next, a groove 2i for separating the second lower electrode 2b and the conductive island 5 is formed with a width of, for example, 100 μm by similar scoring with a laser beam. Thus, the conductive island 5 having a width of about 500 μm is formed at the center of the lower electrode separation groove 2g having a width of 700 μm.

【0021】導電島5は、いずれの方法で形成される場
合でも、図1(B)に見られるように、発電領域以外に
設けられた接続部5aを介して第2下部電極2bに接続
されている。このような接続部5aを形成するために
も、レーザビームを用いる方法が好ましい。すなわち、
第2下部電極2bと導電島5との間の分離溝2iをレー
ザビームで形成するときに、その分離溝の長さが2iL
になる破線のラインAに達したときにレーザによるアブ
レーションを止めればよい。レーザアブレーションの停
止は、レーザ装置の電気的スイッチングまたはビームに
対する機械的シャッタを用いることによって容易になし
得る。
Whichever method is used, the conductive island 5 is connected to the second lower electrode 2b through the connecting portion 5a provided outside the power generation region, as shown in FIG. 1 (B). ing. A method using a laser beam is also preferable for forming such a connecting portion 5a. That is,
When the separation groove 2i between the second lower electrode 2b and the conductive island 5 is formed by a laser beam, the length of the separation groove is 2iL.
The ablation by the laser may be stopped when the line A, which is indicated by the broken line, is reached. Stopping laser ablation can be easily accomplished by electrical switching of the laser device or by using a mechanical shutter for the beam.

【0022】下部電極層2上には、分離溝2iの長さ2
iLより短い幅3Lにわたって、半導体光電変換層3が
積層されている。光電変換層3は、たとえば非晶質シリ
コン層を含んで形成することができ、また、Siの単層
あるいはそれとSiGe層との積層を含んで形成するこ
ともできる。このような半導体光電変換層3は、たとえ
ばプラズマCVD法によって形成され得る。
On the lower electrode layer 2, the length 2 of the separation groove 2i is set.
The semiconductor photoelectric conversion layers 3 are stacked over a width 3L shorter than iL. The photoelectric conversion layer 3 can be formed to include, for example, an amorphous silicon layer, or can be formed to include a single layer of Si or a stacked layer of the single layer and Si. Such a semiconductor photoelectric conversion layer 3 can be formed by, for example, a plasma CVD method.

【0023】半導体層3には、それを第1と第2の半導
体層領域3a,3bに分離するとともに上部電極4aを
導電島5に接続するための分離溝3gが設けられてい
る。この分離溝3gもレーザによる罫書きで形成するの
が好ましい。このとき、分離溝3gの左側壁は、第1下
部電極2aと導電島5との間の分離溝2hの幅内に位置
していることが好ましい。なぜならば、そうすることに
よって上部電極4aが導電島5の上面のみならず左側面
とも接合でき、それらの間の電気的接続をより確実なも
のにすることができるからである。
The semiconductor layer 3 is provided with a separation groove 3g for separating it into the first and second semiconductor layer regions 3a and 3b and connecting the upper electrode 4a to the conductive island 5. This separation groove 3g is also preferably formed by marking with a laser. At this time, the left side wall of the separation groove 3g is preferably located within the width of the separation groove 2h between the first lower electrode 2a and the conductive island 5. This is because by doing so, the upper electrode 4a can be bonded not only to the upper surface of the conductive island 5 but also to the left side surface thereof, and the electrical connection between them can be made more reliable.

【0024】半導体光電変換層3上には、半導体層3の
幅3Lより少し小さな幅4Lにわたって、上部電極層4
が積層されている。この上部電極層4の幅4Lが第1と
第2の発電領域の幅を決定することになる。すなわち、
図1(B)において、導電島5と第2下部電極2bとの
間の接続領域5aが発電領域の外に形成されていること
がわかる。
The upper electrode layer 4 is formed on the semiconductor photoelectric conversion layer 3 over a width 4L slightly smaller than the width 3L of the semiconductor layer 3.
Are stacked. The width 4L of the upper electrode layer 4 determines the widths of the first and second power generation regions. That is,
In FIG. 1B, it can be seen that the connection region 5a between the conductive island 5 and the second lower electrode 2b is formed outside the power generation region.

【0025】基板1が不透明な金属からなる場合、光電
変換層3内に光を導入するために、上部電極層4は透明
でなければならない。そのような透明電極層4は、Zn
O,ITO,SnO2 のような透明導電性酸化物を用い
て形成され得る。たとえば、ITOを用いる場合には、
上部電極層4はスパッタ法で形成することができる。そ
のITO層4の厚さとしては、入射光の反射を最も小さ
くし得る600〜700μm程度が好ましく選択され得
る。
When the substrate 1 is made of an opaque metal, the upper electrode layer 4 must be transparent in order to introduce light into the photoelectric conversion layer 3. Such a transparent electrode layer 4 is made of Zn
It can be formed using a transparent conductive oxide such as O, ITO, or SnO 2 . For example, when ITO is used,
The upper electrode layer 4 can be formed by a sputtering method. The thickness of the ITO layer 4 can be preferably selected from about 600 to 700 μm, which can minimize reflection of incident light.

【0026】上部電極層4には第1と第2の発電領域に
対応する第1と第2の上部電極4a,4bに分離するた
めの分離溝4gが設けられている。この上部電極分離溝
4gは、導電島5と第2下部電極2bとの間の分離溝2
iの位置に合わせて形成されることが好ましい。なぜな
らば、そうすることによって、第1と第2の発電領域の
間の分離のために必要とされる非発電領域を小さくする
ことができるからである。
The upper electrode layer 4 is provided with a separation groove 4g for separating the first and second upper electrodes 4a and 4b corresponding to the first and second power generation regions. The upper electrode separation groove 4g is formed in the separation groove 2 between the conductive island 5 and the second lower electrode 2b.
It is preferably formed according to the position of i. This is because by doing so, the non-power generation region required for the separation between the first and second power generation regions can be reduced.

【0027】また、上部電極分離溝4gは、導電島5と
第2下部電極2bとの間の分離溝2iの幅より小さな幅
を有しかつその分離溝2iの幅内に形成されることが好
ましい。なぜならば、こうすることによって、第2下部
電極2bと第2上部電極4bとの間で、上部電極分離溝
4gの側壁を介するリーク電流を防止し得るからであ
る。
The upper electrode separation groove 4g may have a width smaller than that of the separation groove 2i between the conductive island 5 and the second lower electrode 2b and may be formed within the width of the separation groove 2i. preferable. This is because by doing so, it is possible to prevent a leak current between the second lower electrode 2b and the second upper electrode 4b through the side wall of the upper electrode separation groove 4g.

【0028】すなわち、上部電極分離溝4gをレーザビ
ームを用いた罫書きによって形成する場合、そのレーザ
ビームの熱影響によって溝4gの側壁表面で非晶質シリ
コン層3が結晶化して電気抵抗値が低下したり、または
溝4gの側壁表面に上部電極層4からの蒸発物質が付着
して抵抗値が低下することが起こり得る。したがって、
もし上部電極分離溝4gの幅が広くてその右側壁が第2
下部電極2bの上面に接続していれば、その右側壁を介
して第2下部電極2bと第2上部電極4bとの間でリー
ク電流が生じ得るのである。しかし、図1(A)に示さ
れているように上部電極分離溝4gの右側壁が第2下部
電極2bの上面および左側面から隔てられていれば、そ
のような溝4gの側壁を介するリーク電流を防止し得る
ことになる。
That is, when the upper electrode isolation groove 4g is formed by scoring using a laser beam, the amorphous silicon layer 3 is crystallized on the side wall surface of the groove 4g due to the thermal effect of the laser beam, and the electric resistance value is increased. It is possible that the resistance value may decrease or the evaporation material from the upper electrode layer 4 may adhere to the sidewall surface of the groove 4g to decrease the resistance value. Therefore,
If the upper electrode separation groove 4g is wide and the right side wall is the second
If it is connected to the upper surface of the lower electrode 2b, a leak current may occur between the second lower electrode 2b and the second upper electrode 4b via the right side wall thereof. However, as shown in FIG. 1A, if the right side wall of the upper electrode separation groove 4g is separated from the upper surface and the left side surface of the second lower electrode 2b, leakage through the side wall of such groove 4g. The current can be prevented.

【0029】上述のようにして左右方向に複数の発電領
域が直列接続された集積型薄膜太陽電池においては、出
力電力の取出のために、左方端の発電領域の下部電極に
接続された出力端子と、右方端の発電領域の上部電極に
接続された出力端子とが設けられている。このような実
施の形態に対応して、金属基板1上に集積型薄膜太陽電
池を実際に作製して出力特性を測定したところ、その出
力電圧として直列集積段数に対応した値が観測され、複
数の発電領域が正常に集積化されていることが確認され
た。
In the integrated thin-film solar cell in which a plurality of power generation regions are connected in series in the left-right direction as described above, the output connected to the lower electrode of the power generation region at the left end is used to extract output power. A terminal and an output terminal connected to the upper electrode in the power generation region at the right end are provided. Corresponding to such an embodiment, when an integrated type thin film solar cell was actually produced on the metal substrate 1 and the output characteristics were measured, a value corresponding to the number of serial integrated stages was observed as the output voltage, It was confirmed that the power generation area was normally integrated.

【0030】また、金属基板に代わって白板ガラスの基
板1を用いた集積型薄膜太陽電池も実際に作製された。
この場合、絶縁層1aは省略可能であり、下部電極層2
としてZnO,ITO等の透明電極層が形成され、上部
電極層4としてAl,Ag等の高反射金属層が用いられ
る。なお、半導体光電変換層3と金属電極層4との間に
は、その金属電極層の反射効率を高めるためにZnO,
ITO等の透明導電層を挿入してもよい。このようなガ
ラス基板1上に作製された集積型薄膜太陽電池の出力特
性を測定しても、その出力電圧として直列集積段数に対
応した値が観測され、複数の発電領域が正常に集積化さ
れていることが確認された。
An integrated type thin film solar cell using a white glass substrate 1 in place of the metal substrate was also actually manufactured.
In this case, the insulating layer 1a can be omitted and the lower electrode layer 2
A transparent electrode layer of ZnO, ITO or the like is formed, and a highly reflective metal layer of Al, Ag or the like is used as the upper electrode layer 4. Between the semiconductor photoelectric conversion layer 3 and the metal electrode layer 4, ZnO, in order to improve the reflection efficiency of the metal electrode layer,
A transparent conductive layer such as ITO may be inserted. Even when the output characteristics of the integrated type thin film solar cell manufactured on such a glass substrate 1 are measured, a value corresponding to the number of serial integration stages is observed as the output voltage, and a plurality of power generation regions are normally integrated. Was confirmed.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、正常に
集積化された薄膜太陽電池を高い歩留りで効率よくかつ
低コストで提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a normally integrated thin film solar cell efficiently with a high yield and at a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明の実施の形態による集積型薄膜
太陽電池の一例を模式的に示す部分的断面斜視図であ
り、(B)はそれに対応する模式的平面透視図である。
1A is a partial cross-sectional perspective view schematically showing an example of an integrated thin-film solar cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic plan perspective view corresponding thereto.

【図2】先行技術による集積型薄膜太陽電池の一例を示
す模式的な平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of an integrated thin-film solar cell according to the prior art.

【図3】先行技術による集積型薄膜太陽電池のもう1つ
の例を模式的に示す部分的断面斜視図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view schematically showing another example of the integrated thin-film solar cell according to the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 1a 絶縁膜 2 下部電極層 2a,2b 第1と第2の下部電極 2g 下部電極分離溝 2h 第1下部電極と導電島との間の分離溝 2i 導電島と第2下部電極との間の分離溝 2L 下部電極層の幅 2iL 導電島と第2下部電極との間の分離溝の長さ 3 半導体光電変換層 3a,3b 第1と第2の半導体層領域 3g 半導体層領域分離溝 3L 半導体層領域の幅 4 上部電極層 4a,4b 第1と第2の上部電極 4g 上部電極分離溝 4L 上部電極層の幅 5 導電島 5a 導電島と第2下部電極との接続部 1 substrate 1a insulating film 2 Lower electrode layer 2a, 2b First and second lower electrodes 2g Lower electrode separation groove 2h Separation groove between first lower electrode and conductive island 2i Separation groove between conductive island and second lower electrode 2L width of lower electrode layer 2iL Length of separation groove between conductive island and second lower electrode 3 Semiconductor photoelectric conversion layer 3a, 3b First and second semiconductor layer regions 3g Semiconductor layer region separation groove Width of 3L semiconductor layer region 4 Upper electrode layer 4a, 4b First and second upper electrodes 4g Upper electrode separation groove 4L width of upper electrode layer 5 Conductive island 5a Connection between conductive island and second lower electrode

フロントページの続き (72)発明者 木戸口 晋 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 谷口 浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 野元 克彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−81874(JP,A) 特開 昭63−37674(JP,A) 特開 昭61−183975(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078 Front page continuation (72) Inventor Shin Kidoguchi, 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture, Sharp Corporation (72) Inventor Hiroshi Taniguchi, 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture (72) ) Inventor Katsuhiko Nomoto 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Prefecture (56) References JP-A-60-81874 (JP, A) JP-A-63-37674 (JP, A) JP-A-SHO 61-183975 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 31/04-31/078

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の絶縁性表面上に形成された下部電
極層、半導体光電変換層、および上部電極層とをこの順
序で含み、それぞれの層に所定のパターンで分離溝を形
成することによって複数の発電領域が形成されていて、
前記複数の発電領域が電気的に直列接続されている太陽
電池であって、 前記複数の発電領域の任意の1つである第1の発電領域
とそれに隣接する第2の発電領域との間で前記下部電極
層を分離するための分離溝の幅内に導電島が設けられて
おり、 前記第1発電領域の上部電極が前記第2発電領域の下部
電極に接続されることなく前記導電島に接続されてお
り、 前記導電島は発電領域以外の領域を介して前記第2発電
領域の下部電極に接続されていることを特徴とする集積
型薄膜太陽電池。
1. A lower electrode layer, a semiconductor photoelectric conversion layer, and an upper electrode layer formed on an insulating surface of a substrate are included in this order, and separation grooves are formed in a predetermined pattern in each layer. Multiple power generation areas are formed,
A solar cell in which the plurality of power generation regions are electrically connected in series, between a first power generation region that is any one of the plurality of power generation regions and a second power generation region that is adjacent to the first power generation region. A conductive island is provided within the width of the separation groove for separating the lower electrode layer, and the upper electrode of the first power generation region is lower than the second power generation region.
The integrated type thin film solar device is connected to the conductive island without being connected to an electrode, and the conductive island is connected to a lower electrode of the second power generation region through a region other than the power generation region. battery.
【請求項2】 前記導電島は前記下部電極層と同一の材
料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
太陽電池。
2. The solar cell according to claim 1, wherein the conductive island is made of the same material as the lower electrode layer.
【請求項3】 請求項2に記載の太陽電池を製造するた
めの方法であって、前記下部電極層の分離溝と前記導電
島とは、その下部電極層を罫書くことによって形成され
ることを特徴とする太陽電池の製造方法。
3. The method for manufacturing a solar cell according to claim 2, wherein the separation groove of the lower electrode layer and the conductive island are formed by marking the lower electrode layer. A method for manufacturing a solar cell, comprising:
【請求項4】 前記下部電極層の罫書きはレーザスクラ
イブ法によって行なわれることを特徴とする請求項3に
記載の製造方法。
4. The manufacturing method according to claim 3, wherein the marking of the lower electrode layer is performed by a laser scribing method.
【請求項5】 前記第1と第2の発電領域の間で前記上
部電極層を分離するための分離溝は、前記第2発電領域
の下部電極と前記導電島との間の分離溝の幅内に形成さ
れてい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。
5. The separation groove for separating the upper electrode layer between the first and second power generation regions has a width of a separation groove between the lower electrode of the second power generation region and the conductive island. The solar cell according to claim 1 or 2, wherein the solar cell is formed inside.
【請求項6】 請求項5に記載の太陽電池を製造するた
めの方法であって、前記上部電極層を分離するための分
離溝は、レーザスクライブ法によって形成されることを
特徴とする太陽電池の製造方法。
6. The method for manufacturing the solar cell according to claim 5, wherein the separation groove for separating the upper electrode layer is formed by a laser scribing method. Manufacturing method.
【請求項7】 請求項2に記載の太陽電池を製造するた
めの方法であって、前記下部電極層の分離溝と前記導電
島はマスクを用いて同時に形成されることを特徴とする
太陽電池の製造方法。
7. The method for manufacturing a solar cell according to claim 2, wherein the isolation groove of the lower electrode layer and the conductive island are simultaneously formed by using a mask. Manufacturing method.
【請求項8】 請求項1に記載の太陽電池を製造するた
めの方法であって、前記導電島は導電性ペーストを利用
して形成されることを特徴とする太陽電池の製造方法。
8. The method for manufacturing the solar cell according to claim 1, wherein the conductive island is formed by using a conductive paste.
【請求項9】 請求項1に記載の太陽電池を製造するた
めの方法であって、前記下部電極層、半導体光電変換
層、および上部電極層を分離するためのすべての分離溝
がレーザスクライブ法によって形成されることを特徴と
する太陽電池の製造方法。
9. The method for manufacturing the solar cell according to claim 1, wherein all the separation grooves for separating the lower electrode layer, the semiconductor photoelectric conversion layer, and the upper electrode layer are formed by a laser scribing method. And a solar cell manufacturing method.
【請求項10】 前記半導体光電変換層は非晶質シリコ
ンを主成分とする層を含むことを特徴とする請求項1に
記載の太陽電池。
10. The solar cell according to claim 1, wherein the semiconductor photoelectric conversion layer includes a layer containing amorphous silicon as a main component.
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