JP4222991B2 - Photovoltaic device - Google Patents
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Description
本発明は、光起電力装置に関し、特に、集電極を備えた光起電力装置に関する。 The present invention relates to a photovoltaic device, and more particularly to a photovoltaic device provided with a collector electrode.
従来、半導体層の表面上に形成された透光性導電膜と、その透光性導電膜の表面上に形成された集電極とを備えた光起電力装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a photovoltaic device is known that includes a light-transmitting conductive film formed on the surface of a semiconductor layer and a collector electrode formed on the surface of the light-transmitting conductive film (for example, a patent Reference 1).
図23は、上記特許文献1に開示された光起電力装置と同様の構成を有する従来の光起電力装置の構造を部分的に示した拡大斜視図である。図24は、図23に示した従来の一例による光起電力装置の全体構成を示した上面図である。なお、図23は、図24中の破線で囲まれた領域601aの構造を示している。図23および図24を参照して、従来の一例による光起電力装置601では、n型単結晶シリコン基板602の上面上に、実質的に真性のi型非晶質シリコン層603と、p型非晶質シリコン層604とが順次形成されている。また、p型非晶質シリコン層604の所定領域上には、透光性導電膜605が形成されている。また、透光性導電膜605の上面上の所定領域には、表面側集電極606が形成されている。この表面側集電極606は、透光性導電膜605の上面のみに接触するように形成されている。また、表面側集電極606は、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数の櫛形電極部606aと、櫛形電極部606aにより収集された電流を集合させるバスバー電極部606bとによって構成されている。また、n型単結晶シリコン基板602の下面上には、実質的に真性のi型非晶質シリコン層607と、n型非晶質シリコン層608とが順次形成されている。また、n型非晶質シリコン層608の下面上には、透光性導電膜609が形成されている。また、透光性導電膜609の下面上には、複数の櫛形電極部610aと、バスバー電極部(図示せず)とからなる裏面側集電極610が形成されている。この裏面側集電極610は、透光性導電膜609の下面のみに接触するように形成されている。
FIG. 23 is an enlarged perspective view partially showing a structure of a conventional photovoltaic device having the same configuration as that of the photovoltaic device disclosed in
しかしながら、図23に示した従来の一例による光起電力装置では、表面側集電極606が透光性導電膜605のみに接触するように形成されているため、表面側集電極606の透光性導電膜605に対する密着性が小さい場合には、表面側集電極606にタブ(電気配線)を取り付ける際に加わる応力や、取り付けたタブを介して加わる外力によって、表面側集電極606が剥離する場合があるという不都合がある。また、裏面側集電極610も透光性導電膜609のみに接触しているため、表面側集電極606と同様、剥離する場合があるという不都合がある。このため、複数の光起電力装置をタブにより接続することによってモジュール化する際の歩留まりが低下するという問題点があった。
However, in the photovoltaic device according to the conventional example shown in FIG. 23, the surface-
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、モジュール化する際の歩留まりの低下を抑制することが可能な光起電力装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a photovoltaic device capable of suppressing a decrease in yield when modularized. That is.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における光起電力装置は、透光性導電膜と、透光性導電膜の表面上に形成されるとともに、その一部が半導体層に接触するように形成された集電極とを備えている。 In order to achieve the above object, a photovoltaic device according to a first aspect of the present invention is formed on a surface of a translucent conductive film and the translucent conductive film, and a part thereof is formed on a semiconductor layer. And a collector electrode formed so as to be in contact with each other.
この第1の局面による光起電力装置では、上記のように、透光性導電膜の表面上に形成した集電極の一部が半導体層に接触するように構成することによって、集電極と半導体層との密着性は、集電極と透光性導電膜との密着性に比べて大きいので、集電極を透光性導電膜のみに接触するように構成した場合に比べて、集電極を剥離しにくくすることができる。すなわち、半導体層の表面に形成される自然酸化膜は、透光性導電膜に比べて親水性が高いので、半導体層と集電極との密着性が高くなると考えられ、その結果、集電極を剥離しにくくすることができると考えられる。これにより、複数の光起電力装置をタブにより接続することによってモジュール化する際に集電極が剥離するのを抑制することができるので、光起電力装置をモジュール化する際の歩留まりの低下を抑制することができる。 In the photovoltaic device according to the first aspect, as described above, the collector electrode and the semiconductor are configured such that a part of the collector electrode formed on the surface of the translucent conductive film is in contact with the semiconductor layer. Since the adhesion to the layer is greater than the adhesion between the collector electrode and the translucent conductive film, the collector electrode is peeled off compared to the case where the collector electrode is configured to contact only the translucent conductive film. Can be difficult. That is, since the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor layer has higher hydrophilicity than the translucent conductive film, it is considered that the adhesion between the semiconductor layer and the collector electrode is increased. It is thought that it can be made difficult to peel. As a result, it is possible to suppress the separation of the collecting electrode when modularizing by connecting a plurality of photovoltaic devices by means of tabs, thereby suppressing a decrease in yield when the photovoltaic device is modularized. can do.
上記第1の局面による光起電力装置において、好ましくは、半導体層は、透光性導電膜下に形成された第1半導体層を含み、第1半導体層は、非単結晶半導体層を含み、集電極の一部は、非単結晶半導体層に接触している。このように構成すれば、第1半導体層が発電層となる結晶系半導体層を含む場合に、その発電層となる結晶系半導体層に集電極の一部を接触させる場合に比べて、非単結晶半導体層に集電極の一部を接触させる場合の方が集電極と第1半導体層との界面でキャリアの再結合が生じにくいので、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。これにより、集電極が剥離するのを抑制しながら、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。なお、非単結晶は、非晶質のみならず、微結晶も含む広い概念である。 In the photovoltaic device according to the first aspect, preferably, the semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed under the light-transmitting conductive film, the first semiconductor layer includes a non-single-crystal semiconductor layer, A part of the collector electrode is in contact with the non-single-crystal semiconductor layer. According to this configuration, when the first semiconductor layer includes a crystalline semiconductor layer serving as a power generation layer, the non-single unit is compared with a case where a part of the collector electrode is brought into contact with the crystalline semiconductor layer serving as the power generation layer. In the case where a part of the collector electrode is brought into contact with the crystalline semiconductor layer, carrier recombination is less likely to occur at the interface between the collector electrode and the first semiconductor layer, so that the output characteristics of the photovoltaic device are prevented from deteriorating. be able to. Thereby, it can suppress that the output characteristic of a photovoltaic device falls, suppressing that a collector electrode peels. Non-single crystal is a broad concept including not only amorphous but also microcrystal.
上記第1半導体層を備える光起電力装置において、好ましくは、第1半導体層は、第1導電型の結晶系半導体層と、結晶系半導体層の表面上に形成された実質的に真性の第1非単結晶半導体層と、第1非単結晶半導体層の表面上に形成された第2導電型の第2非単結晶半導体層とを含み、集電極の一部は、第2非単結晶半導体層に接触している。このように構成すれば、第1導電型の結晶系半導体層の表面上に実質的に真性の第1非単結晶半導体層と、第2導電型の第2非単結晶半導体層とが順次形成された光起電力装置において、集電極が剥離するのを抑制することができる。また、集電極の一部を第2非単結晶半導体層に接触させることによって、集電極の一部を発電層となる結晶系半導体層に接触させる場合に比べて、集電極の一部を第2非単結晶半導体層に接触させる場合の方が集電極と第1半導体層との界面でキャリアの再結合が生じにくいので、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。 In the photovoltaic device including the first semiconductor layer, preferably, the first semiconductor layer includes a first conductive type crystalline semiconductor layer and a substantially intrinsic first layer formed on the surface of the crystalline semiconductor layer. A first non-single crystal semiconductor layer and a second non-single crystal semiconductor layer of the second conductivity type formed on the surface of the first non-single crystal semiconductor layer. It is in contact with the semiconductor layer. With this configuration, a substantially intrinsic first non-single crystal semiconductor layer and a second conductivity type second non-single crystal semiconductor layer are sequentially formed on the surface of the first conductivity type crystalline semiconductor layer. In the photovoltaic device thus formed, the collector electrode can be prevented from peeling off. Further, by bringing a part of the collector electrode into contact with the second non-single-crystal semiconductor layer, a part of the collector electrode can be made to contact the second non-single crystal semiconductor layer as compared with the case where a part of the collector electrode is brought into contact with the crystalline semiconductor layer serving as the power generation layer. 2 When contact is made with the non-single-crystal semiconductor layer, carrier recombination is less likely to occur at the interface between the collector electrode and the first semiconductor layer, so that it is possible to suppress degradation of the output characteristics of the photovoltaic device. .
上記第1半導体層を備える光起電力装置において、好ましくは、集電極は、電流を収集するための第1電極部と、第1電極部により収集された電流を集合させるための第2電極部とを含み、第2電極部の一部が、第1半導体層に接触している。このように構成すれば、タブを第2電極部に取り付けることによりタブを介して第2電極部に外力が加えられやすい場合にも、第2電極部の剥離を抑制することができるので、集電極が光起電力装置から剥離するのを抑制することができる。 In the photovoltaic device including the first semiconductor layer, preferably, the collector electrode includes a first electrode part for collecting current and a second electrode part for collecting the current collected by the first electrode part. A part of the second electrode portion is in contact with the first semiconductor layer. According to this configuration, even when an external force is easily applied to the second electrode part through the tab by attaching the tab to the second electrode part, the peeling of the second electrode part can be suppressed. It can suppress that an electrode peels from a photovoltaic apparatus.
この場合において、好ましくは、第2電極部の長手方向の端部近傍の部分が第1半導体層に接触している。このように構成すれば、剥離の起点となることの多い第2電極部の端部近傍の部分の密着性を向上させることができるので、容易に、集電極が光起電力装置から剥離するのを抑制することができる。 In this case, preferably, a portion in the vicinity of the end portion in the longitudinal direction of the second electrode portion is in contact with the first semiconductor layer. If comprised in this way, since the adhesiveness of the part near the edge part of the 2nd electrode part which is often the starting point of peeling can be improved, a collector electrode peels easily from a photovoltaic apparatus. Can be suppressed.
上記第2電極部の長手方向の端部近傍の部分が第1半導体層に接触している構成において、好ましくは、第2電極部の長手方向の両側の端部近傍の部分が第1半導体層に接触している。このように構成すれば、第2電極部の長手方向の両側の端部近傍の部分の密着性を向上させることができるので、集電極が光起電力装置から剥離するのをより抑制することができる。 In the configuration in which the portion in the vicinity of the end portion in the longitudinal direction of the second electrode portion is in contact with the first semiconductor layer, the portion in the vicinity of the end portions on both sides in the longitudinal direction of the second electrode portion is preferably the first semiconductor layer. Touching. If comprised in this way, since the adhesiveness of the vicinity of the edge part of the both sides of the 2nd electrode part at the longitudinal direction can be improved, it can suppress that a collector electrode peels from a photovoltaic apparatus more. it can.
上記第1半導体層を備える光起電力装置において、好ましくは、透光性導電膜は、透光性導電膜の外側面の一部に平面的に見て凹状の開口部を含み、集電極は、透光性導電膜の開口部を介して第1半導体層に接触している。このように構成すれば、第1半導体層の外周部近傍の透光性導電膜により覆われていない領域が小さいことに起因して、その透光性導電膜により覆われていない領域に集電極を接触させにくい場合にも、透光性導電膜の開口部を介して容易に集電極を第1半導体層に接触させることができる。 In the photovoltaic device including the first semiconductor layer, preferably, the light-transmitting conductive film includes a concave opening as viewed in plan in a part of the outer surface of the light-transmitting conductive film, and the collector electrode is The first semiconductor layer is in contact with the transparent conductive film through the opening. If comprised in this way, it is because the area | region which is not covered with the translucent conductive film of the outer peripheral part vicinity of a 1st semiconductor layer is small, it is a collector electrode in the area | region which is not covered with the translucent conductive film Even when it is difficult to contact the collector, the collector electrode can be easily brought into contact with the first semiconductor layer through the opening of the translucent conductive film.
この場合において、好ましくは、開口部の少なくとも一部は、集電極によって遮光される領域に形成されている。このように構成すれば、透光性導電膜の集電に寄与しない領域に開口部の少なくとも一部を形成することができる。これにより、集電極を第1半導体層に接触させるために、透光性導電膜の集電に寄与する領域を小さくするのを抑制することができるので、集電効率が低下するのを抑制することができる。このため、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。 In this case, preferably, at least a part of the opening is formed in a region shielded by the collector electrode. If comprised in this way, at least one part of an opening part can be formed in the area | region which does not contribute to the current collection of a translucent conductive film. Thereby, since it can suppress reducing the area | region which contributes to the current collection of a translucent electrically conductive film in order to make a current collection electrode contact a 1st semiconductor layer, it suppresses that current collection efficiency falls. be able to. For this reason, it can suppress that the output characteristic of a photovoltaic apparatus falls.
上記第1半導体層を備える光起電力装置において、好ましくは、透光性導電膜は、溝部を含み、集電極の一部は、透光性導電膜の溝部に沿って溝部内に露出された第1半導体層に接触している。このように構成すれば、第1半導体層の外周部近傍の透光性導電膜により覆われていない領域が小さいことに起因して、その透光性導電膜により覆われていない領域に集電極を接触させにくい場合にも、透光性導電膜の溝部を介して容易に集電極を第1半導体層に接触させることができる。 In the photovoltaic device including the first semiconductor layer, preferably, the light-transmitting conductive film includes a groove, and a part of the collector electrode is exposed in the groove along the groove of the light-transmitting conductive film. It is in contact with the first semiconductor layer. If comprised in this way, it is because the area | region which is not covered with the translucent conductive film of the outer peripheral part vicinity of a 1st semiconductor layer is small, it is a collector electrode in the area | region which is not covered with the translucent conductive film Even when it is difficult to contact the collector electrode, the collector electrode can be easily brought into contact with the first semiconductor layer through the groove of the translucent conductive film.
この場合において、好ましくは、溝部の少なくとも一部は、集電極によって遮光される領域に形成されている。このように構成すれば、透光性導電膜の集電に寄与しない領域に溝部の少なくとも一部を形成することができる。これにより、集電極を第1半導体層に接触させるために、透光性導電膜の集電に寄与する領域を小さくするのを抑制することができるので、集電効率が低下するのを抑制することができる。このため、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。 In this case, preferably, at least a part of the groove is formed in a region shielded by the collector electrode. If comprised in this way, at least one part of a groove part can be formed in the area | region which does not contribute to the current collection of a translucent electrically conductive film. Thereby, since it can suppress reducing the area | region which contributes to the current collection of a translucent electrically conductive film in order to make a current collection electrode contact a 1st semiconductor layer, it suppresses that current collection efficiency falls. be able to. For this reason, it can suppress that the output characteristic of a photovoltaic apparatus falls.
上記第1の局面による光起電力装置において、好ましくは、半導体層は、第1導電型の結晶系半導体層と、結晶系半導体層の表面上に形成された実質的に真性の第1非単結晶半導体層と、第1非単結晶半導体層の表面上に形成された第2導電型の第2非単結晶半導体層とを含み、集電極の一部は、結晶系半導体層に接触するように形成されている。このように構成すれば、集電極の一部が透光性導電膜のみに接触する場合に比べて、集電極を剥離しにくくすることができる。 In the photovoltaic device according to the first aspect, preferably, the semiconductor layer includes a first conductive type crystalline semiconductor layer and a substantially intrinsic first non-single layer formed on the surface of the crystalline semiconductor layer. Including a crystalline semiconductor layer and a second non-single crystalline semiconductor layer of the second conductivity type formed on the surface of the first non-single crystalline semiconductor layer, and a part of the collector electrode is in contact with the crystalline semiconductor layer Is formed. If comprised in this way, compared with the case where a part of collector electrode contacts only a translucent conductive film, a collector electrode can be made hard to peel.
上記第1の局面による光起電力装置において、好ましくは、半導体層は、透光性導電膜上に形成された第2半導体層を含み、集電極は、第2半導体層に接触するように形成されている。このように構成すれば、容易に、透光性導電膜上に形成した第2半導体層により、集電極を剥離しにくくすることができる。 In the photovoltaic device according to the first aspect, preferably, the semiconductor layer includes a second semiconductor layer formed on the translucent conductive film, and the collector electrode is formed so as to contact the second semiconductor layer. Has been. If comprised in this way, it can make it difficult to peel a collector electrode easily by the 2nd semiconductor layer formed on the translucent conductive film.
この発明の第2の局面における光起電力装置は、半導体層と、半導体層の表面上に形成された透光性導電膜と、透光性導電膜の表面上に形成されるとともに、その一部が半導体層に接触するように形成された集電極とを備えている。 A photovoltaic device according to a second aspect of the present invention is formed on a semiconductor layer, a translucent conductive film formed on the surface of the semiconductor layer, a surface of the translucent conductive film, and one of them. And a collector electrode formed so that the portion is in contact with the semiconductor layer.
この第2の局面による光起電力装置では、上記のように、透光性導電膜の表面上に形成した集電極の一部が半導体層に接触するように構成することによって、集電極と半導体層との密着性は、集電極と透光性導電膜との密着性に比べて大きいので、集電極を透光性導電膜のみに接触するように構成した場合に比べて、集電極を剥離しにくくすることができる。すなわち、半導体層の表面に形成される自然酸化膜は、透光性導電膜に比べて親水性が高いので、半導体層と集電極との密着性が高くなると考えられ、その結果、集電極を剥離しにくくすることができると考えられる。これにより、複数の光起電力装置をタブにより接続することによってモジュール化する際に集電極が剥離するのを抑制することができるので、光起電力装置をモジュール化する際の歩留まりの低下を抑制することができる。 In the photovoltaic device according to the second aspect, as described above, the collector electrode and the semiconductor are configured such that a part of the collector electrode formed on the surface of the translucent conductive film is in contact with the semiconductor layer. Since the adhesion to the layer is greater than the adhesion between the collector electrode and the translucent conductive film, the collector electrode is peeled off compared to the case where the collector electrode is configured to contact only the translucent conductive film. Can be difficult. That is, since the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor layer has higher hydrophilicity than the translucent conductive film, it is considered that the adhesion between the semiconductor layer and the collector electrode is increased. It is thought that it can be made difficult to peel. As a result, it is possible to suppress the separation of the collecting electrode when modularizing by connecting a plurality of photovoltaic devices by means of tabs, thereby suppressing a decrease in yield when the photovoltaic device is modularized. can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による光起電力装置の構造を部分的に示した拡大斜視図である。図2は、図1に示した第1実施形態による光起電力装置の全体構成を示した上面図である。図3は、図2に示した第1実施形態による光起電力装置の100−100線に沿った断面図である。図4は、図2に示した第1実施形態による光起電力装置の150−150線に沿った断面図である。なお、図1は、図2中の破線で囲まれた領域1aの構造を示している。まず、図1〜図4を参照して、第1実施形態による光起電力装置の構造について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is an enlarged perspective view partially showing the structure of the photovoltaic device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view showing the overall configuration of the photovoltaic device according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 100-100 of the photovoltaic device according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 150-150 of the photovoltaic device according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 1 shows the structure of a
第1実施形態による光起電力装置1では、図1に示すように、約1Ω・cmの抵抗率と約300μmの厚みとを有するとともに、(100)面を有するn型単結晶シリコン基板2の上面上に、約5nmの厚みを有する実質的に真性のi型非晶質シリコン層3が形成されている。なお、このn型単結晶シリコン基板2は、本発明の「半導体層」、「第1半導体層」および「結晶系半導体層」の一例であり、i型非晶質シリコン層3は、本発明の「半導体層」、「第1半導体層」および「第1非単結晶半導体層」の一例である。また、n型単結晶シリコン基板2は、発電層としての機能を有する。また、i型非晶質シリコン層3上には、約5nmの厚みを有するp型非晶質シリコン層4が形成されている。なお、このp型非晶質シリコン層4は、本発明の「半導体層」、「第1半導体層」および「第2非単結晶半導体層」の一例である。
In the
また、p型非晶質シリコン層4上には、約80nm〜約100nmの厚みを有する透光性導電膜5が形成されている。この透光性導電膜5は、図2に示すように、平面的に見てp型非晶質シリコン層4よりも一回り小さく形成されている。つまり、p型非晶質シリコン層4の上面の外周部近傍には、透光性導電膜5によって覆われていない領域が設けられている。また、透光性導電膜5は、約5質量%のSnO2を含有するInO2からなるITO(Indium Tin Oxide)膜によって構成されている。また、透光性導電膜5の上面上の所定領域には、銀(Ag)からなる表面側集電極6が形成されている。なお、この表面側集電極6は、本発明の「集電極」の一例である。また、集電極6は、図1および図2に示すように、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数の櫛形電極部6aと、櫛形電極部6aにより収集された電流を集合させるバスバー電極部6bとによって構成されている。なお、この櫛形電極部6aは、本発明の「第1電極部」の一例であり、バスバー電極部6bは、本発明の「第2電極部」の一例である。また、櫛形電極部6aは、約10μm〜約50μmの厚みと、約100μm〜約500μmの幅とを有している。また、バスバー電極部6bは、約10μm〜約100μmの厚みと、約1.3mm〜約3mmの幅とを有している。
A translucent
ここで、第1実施形態では、バスバー電極部6bの長手方向の両側の端部近傍の部分は、図1および図3に示すように、p型非晶質シリコン層4の外周部近傍の上面の透光性導電膜5によって覆われていない領域に接触している。なお、p型非晶質シリコン層4の外周部近傍の上面の透光性導電膜5によって覆われていない領域には、透光性導電膜5よりも親水性の高い自然酸化膜が形成されているので、この領域に接触するバスバー電極部6bの端部近傍の部分の密着性は、透光性導電膜5に接触する場合の密着性よりも大きくなっていると考えられる。
Here, in the first embodiment, the portion in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the bus
また、n型単結晶シリコン基板2の下面上には、約5nmの厚みを有する実質的に真性のi型非晶質シリコン層7と、約5nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層8とが順次形成されている。なお、このi型非晶質シリコン層7およびn型非晶質シリコン層8は、本発明の「半導体層」および「第1半導体層」の一例である。また、n型非晶質シリコン層8の下面上には、約80nm〜約100nmの厚みを有するITO膜からなる透光性導電膜9が形成されている。また、透光性導電膜9の下面上には、図1および図4に示すように、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数の櫛形電極部10aと、櫛形電極部10aにより収集された電流を集合させるバスバー電極部10bとからなる裏面側集電極10が形成されている。なお、櫛形電極部10aおよびバスバー電極部10bは、それぞれ、本発明の「第1電極部」および「第2電極部」の一例である。また、裏面側集電極10は、本発明の「集電極」の一例である。
On the lower surface of the n-type single
また、第1実施形態では、図3に示すように、裏面側集電極10のバスバー電極部10bの長手方向の両側の端部近傍の部分は、n型非晶質シリコン層8の外周部近傍の下面の透光性導電膜9によって覆われていない領域に接触している。なお、n型非晶質シリコン層8の外周部近傍の下面の透光性導電膜9によって覆われていない領域には、透光性導電膜9よりも親水性の高い自然酸化膜が形成されているので、この領域に接触するバスバー電極部10bの端部近傍の部分の密着性は、透光性導電膜9に接触する場合の密着性よりも大きくなっていると考えられる。また、i型非晶質シリコン層7、n型非晶質シリコン層8、透光性導電膜9および裏面側集電極10の上記以外の構成は、それぞれ、上記したi型非晶質シリコン層3、p型非晶質シリコン層4、透光性導電膜5および表面側集電極6の構成と同様である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the portion in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the bus
第1実施形態では、上記のように、表面側集電極6のバスバー電極部6bの長手方向の両側の端部近傍の部分がp型非晶質シリコン層4に接触するように構成することによって、表面側集電極6とp型非晶質シリコン層4との密着性は、表面側集電極6と透光性導電膜5との密着性に比べて大きいので、表面側集電極6を透光性導電膜5のみに接触するように構成した場合に比べて、表面側集電極6を剥離しにくくすることができる。すなわち、p型非晶質シリコン層4の表面に形成される自然酸化膜は、透光性導電膜5に比べて親水性が高いので、p型非晶質シリコン層4と表面側集電極6との密着性が高くなると考えられ、その結果、表面側集電極6を剥離しにくくすることができると考えられる。また、裏面側集電極10のバスバー電極部10bの長手方向の両側の端部近傍の部分がn型非晶質シリコン層8に接触するように構成することによって、上記表面側集電極6の場合と同様、裏面側集電極10を剥離しにくくすることができる。これにより、複数の光起電力装置1をタブにより接続することによってモジュール化する際に表面側集電極6および裏面側集電極10が剥離するのを抑制することができるので、光起電力装置1をモジュール化する際の歩留まりの低下を抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, by configuring the portions in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the bus
また、第1実施形態では、表面側集電極6のバスバー電極部6bの端部近傍の部分をp型非晶質シリコン層4に接触させることによって、表面側集電極6を発電層となるn型単結晶シリコン基板2に接触させる場合に比べて、表面側集電極6をp型非晶質シリコン層4に接触させる場合の方が表面側集電極6と半導体層との界面でキャリアの再結合が生じにくいので、光起電力装置1の出力特性が低下するのを抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the surface
また、第1実施形態では、表面側集電極6および裏面側集電極10のバスバー電極部6bおよび10bの長手方向の両側の端部近傍の部分をそれぞれp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8に接触させることによって、剥離の起点となることの多いバスバー電極部6bおよび10bの長手方向の両側の端部近傍の部分の密着性を向上させることができるので、容易に、表面側集電極6および裏面側集電極10が剥離するのを抑制することができる。
In the first embodiment, the portions near the ends on both sides in the longitudinal direction of the bus
図5は、本発明の第1実施形態による光起電力装置の製造プロセスを説明するための上面図である。次に、図1〜図5を参照して、第1実施形態による光起電力装置の製造プロセスについて説明する。 FIG. 5 is a top view for explaining the manufacturing process for the photovoltaic device according to the first embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 1-5, the manufacturing process of the photovoltaic apparatus by 1st Embodiment is demonstrated.
まず、約1Ω・cmの抵抗率と約300μmの厚みとを有するとともに、(100)面を有するn型単結晶シリコン基板2(図1参照)を洗浄することにより不純物を除去する。そして、RFプラズマCVD法を用いて、周波数:約13.56MHz、形成温度:約100℃〜約300℃、反応圧力:約5Pa〜約100Pa、RFパワー:約1mW/cm2〜約500mW/cm2の条件下で、n型単結晶シリコン基板2上に、i型非晶質シリコン層3およびp型非晶質シリコン層4をそれぞれ約5nmの厚みで順次堆積する。これにより、pin接合を形成する。なお、p型非晶質シリコン層4を形成する際のp型ドーパントとしては、3族元素であるB、Al、Ga、Inが挙げられる。p型非晶質シリコン層4の形成時に、SiH4(シラン)ガスなどの原料ガスに、上記したp型ドーパントの少なくとも1つを含む化合物ガスを混合することによって、p型非晶質シリコン層4を形成することが可能である。
First, the n-type single crystal silicon substrate 2 (see FIG. 1) having a resistivity of about 1 Ω · cm and a thickness of about 300 μm and having a (100) plane is cleaned to remove impurities. And using RF plasma CVD method, frequency: about 13.56 MHz, formation temperature: about 100 ° C. to about 300 ° C., reaction pressure: about 5 Pa to about 100 Pa, RF power: about 1 mW / cm 2 to about 500 mW / cm 2 conditions, on the n-type single
次に、図3および図4に示すように、n型単結晶シリコン基板2の下面上に約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層7と、約5nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層8とをこの順番で形成する。なお、n型非晶質シリコン層8を形成する際のn型ドーパントとしては、5族元素であるP、N、As、Sbが挙げられる。n型非晶質シリコン層8の形成時に、原料ガスに上記したn型ドーパントの少なくとも1つを含む化合物ガスを混合することによってn型非晶質シリコン層8を形成することが可能である。これ以外のn型非晶質シリコン層8およびi型非晶質シリコン層7の形成プロセスは、それぞれ、上記したp型非晶質シリコン層4およびi型非晶質シリコン層3の形成プロセスと同様である。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, an i-type
次に、スパッタリング法を用いて、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の上に、ITO膜からなる透光性導電膜5および9をそれぞれ形成する。この際、透光性導電膜5および9は、それぞれ、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の形成領域よりも一回り小さい領域に形成する。この透光性導電膜5および9の形成時には、SnO2粉末を約5質量%含むIn2O3粉末の焼結体からなるターゲットを、スパッタリング装置(図示せず)のチャンバ(図示せず)内のカソード(図示せず)に設置する。この場合、SnO2粉末の量を変化させることにより、ITO膜中のSn量を変化させることが可能である。Inに対するSnの量は、約1質量%〜約10質量%が好ましい。また、ターゲットの焼結密度は、約90%以上であることが好ましい。なお、透光性導電膜5および9の形成には、約1000Gaussの強磁場をマグネットにより印加可能なスパッタリング装置を使用する。
Next, translucent
そして、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の外周部近傍の表面の所定領域をメタルマスクで覆った後、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8が形成されたn型単結晶シリコン基板2をカソードと平行に対向配置する。そして、チャンバ(図示せず)を真空排気した後、加熱ヒータ(図示せず)を用いて、基板温度が約200℃になるまで加熱する。そして、基板温度を約200℃にした状態で、ArガスとO2ガスとの混合ガスを流して圧力を約0.4Pa〜約1.3Paに保持するとともに、カソードに約0.5kW〜約2kWのDC電力を投入することにより放電を開始する。この場合、n型単結晶シリコン基板2をカソードに対して静止させた状態で成膜速度は約10nm/min〜約80nm/minとなる。このようにして、図3〜図5に示すように、透光性導電膜5および9をそれぞれp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の形成領域よりも一回り小さい領域に約80nm〜約100nmの厚みになるまで形成する。
Then, after covering a predetermined region of the surface near the outer periphery of the p-type
次に、スクリーン印刷法を用いて透光性導電膜5の上面上の所定領域にエポキシ樹脂に銀(Ag)微粉末を練り込んだAgペーストを塗布することにより、表面側集電極6を形成する。この際、表面側集電極6の櫛形電極部6aが約10μm〜約50μmの厚みと、約100μm〜約500μmの幅とを有するとともに、バスバー電極部6bが約10μm〜約100μmの厚みと、約1.3mm〜約3mmの幅とを有するように形成する。
Next, the surface-
第1実施形態では、バスバー電極部6bの長手方向の両側の端部近傍の部分は、p型非晶質シリコン層4の外周部近傍の上面の透光性導電膜5によって覆われていない領域に接触するように形成する。この後、約200℃で約80分間焼成することによってAgペーストを硬化させる。これにより、図2に示すように、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数の櫛形電極部6aと、櫛形電極部6aにより収集された電流を集合させるバスバー電極部6bとからなる表面側集電極6が形成される。
In the first embodiment, the region in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the bus
最後に、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜9の下面上に所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数の櫛形電極部10aと、櫛形電極部10aにより収集された電流を集合させるバスバー電極部10bとからなる裏面側集電極10を形成する。この裏面側集電極10は、上記した表面側集電極6と同様に形成する。このようにして、図1に示した本実施形態による光起電力装置1が形成される。
Finally, using a screen printing method, a plurality of comb-shaped
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態による光起電力装置の全体構成を示した上面図である。図7は、図6に示した第2実施形態による光起電力装置の200−200線に沿った断面図である。図8は、図6に示した第2実施形態による光起電力装置の250−250線に沿った断面図である。次に、図6〜図8を参照して、第2実施形態による光起電力装置の構造について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a top view showing the overall configuration of the photovoltaic device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view taken along line 200-200 of the photovoltaic device according to the second embodiment shown in FIG. FIG. 8 is a sectional view taken along the line 250-250 of the photovoltaic device according to the second embodiment shown in FIG. Next, the structure of the photovoltaic device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
第2実施形態による光起電力装置11では、図6および図7に示すように、上記第1実施形態による光起電力装置1(図1参照)と異なり、表面側集電極16および裏面側集電極20の各々のバスバー電極部16bおよび20bの長手方向の両側の端部近傍の部分は、それぞれ、透光性導電膜15および19の外側面に形成された平面的に見て凹状の開口部15aおよび19aを介してp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8に接触している。なお、開口部15aおよび19a内に露出されたp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の表面には、透光性導電膜15および19よりも親水性の高い自然酸化膜が形成されているので、これらの表面に接触するバスバー電極部16bおよび20bの端部近傍の部分の密着性は、それぞれ、透光性導電膜15および19に接触する場合の密着性よりも大きくなっていると考えられる。
In the
また、透光性導電膜15および19の開口部15aおよび19aは、バスバー電極部16bおよび20bと、バスバー電極部16bおよび20bの上に取り付けられるタブ(図示せず)とにより遮光される領域に形成されている。また、第2実施形態では、図6〜図8に示すように、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の外周部近傍の上面の透光性導電膜15および19によって覆われていない領域の面積が、上記第1実施形態による光起電力装置1(図2〜図4参照)に比べて小さくなるように構成されている。すなわち、第2実施形態による光起電力装置11では、上記第1実施形態による光起電力装置1に比べて、透光性導電膜15および19の集電に寄与する領域が大きくなるように構成されている。これにより、第2実施形態による光起電力装置11では、上記した第1実施形態による光起電力装置1に比べて集電効率が向上される。第2実施形態による光起電力装置の上記以外の構造は、上記した第1実施形態による光起電力装置の構造と同様である。
Further, the
図9は、本発明の第2実施形態による光起電力装置の製造プロセスを説明するための上面図である。次に、図6〜図9を参照して、第2実施形態による光起電力装置の製造プロセスについて説明する。 FIG. 9 is a top view for explaining the manufacturing process for the photovoltaic device according to the second embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 6-9, the manufacturing process of the photovoltaic apparatus by 2nd Embodiment is demonstrated.
まず、図7および図8に示すように、n型単結晶シリコン基板2の上面上にi型非晶質シリコン層3およびp型非晶質シリコン層4を順次積層した後、n型単結晶シリコン基板2の下面上にi型非晶質シリコン層7およびn型非晶質シリコン層8を順次積層する。
First, as shown in FIGS. 7 and 8, after sequentially laminating an i-type
その後、第2実施形態では、図7〜図9に示すように、メタルマスクを用いて、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の表面上に、外側面に平面的に見て凹状の開口部15aおよび19aを有する透光性導電膜15および19をそれぞれ形成する。
Thereafter, in the second embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, an outer surface is formed on each surface of the p-type
次に、図6〜図8に示すように、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜15の上面上の所定領域に櫛形電極部16aおよびバスバー電極部16bからなる表面側集電極16を形成した後、透光性導電膜19の下面上の所定領域に櫛形電極部(図示せず)およびバスバー電極部20bからなる裏面側集電極20を形成する。
Next, as shown in FIGS. 6 to 8, the surface-
この際、第2実施形態では、バスバー電極部16bの長手方向の両側の端部近傍の部分が透光性導電膜15の開口部15aを介してp型非晶質シリコン層4に接触するように形成するとともに、バスバー電極部20bの長手方向の両側の端部近傍の部分が透光性導電膜19の開口部19aを介してn型非晶質シリコン層8に接触するように形成する。第2実施形態による光起電力装置11の上記以外の製造プロセスは、上記した第1実施形態による光起電力装置1の製造プロセスと同様である。
At this time, in the second embodiment, the portions in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the bus
第2実施形態では、上記のように、表面側集電極16のバスバー電極部16bの長手方向の両側の端部近傍の部分を透光性導電膜15の開口部15aを介してp型非晶質シリコン層4に接触させることによって、p型非晶質シリコン層4の外周部近傍の上面の透光性導電膜15により覆われていない領域の面積が小さいことに起因して、その透光性導電膜15により覆われていない領域に表面側集電極16を接触させにくい場合にも、開口部15aを介して容易に表面側集電極16をp型非晶質シリコン層4に接触させることができる。
In the second embodiment, as described above, the portions near the ends on both sides in the longitudinal direction of the bus
また、第2実施形態では、透光性導電膜15のバスバー電極部16bと、バスバー電極部16bに取り付けるタブとにより遮光される領域に開口部15aを形成することによって、透光性導電膜15の集電に寄与しない領域に開口部15aを形成することができる。これにより、表面側集電極16をp型非晶質シリコン層4に接触させるために、透光性導電膜15の集電に寄与する領域を小さくする必要がないので、集電効率が低下するのを抑制することができる。このため、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。
In the second embodiment, the transparent
第2実施形態による上記以外の効果は、上記した第1実施形態による効果と同様である。 The effects of the second embodiment other than those described above are the same as the effects of the first embodiment described above.
(第3実施形態)
図10は、本発明の第3実施形態による光起電力装置の全体構成を示した上面図である。図11は、図10に示した第3実施形態による光起電力装置の300−300線に沿った断面図である。図12は、図10に示した第3実施形態による光起電力装置の350−350線に沿った断面図である。次に、図10〜図12を参照して、第3実施形態による光起電力装置の構造について説明する。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a top view showing the overall configuration of the photovoltaic device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line 300-300 of the photovoltaic device according to the third embodiment shown in FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 350-350 of the photovoltaic device according to the third embodiment shown in FIG. Next, the structure of the photovoltaic device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
第3実施形態による光起電力装置21では、図10〜図12に示すように、上記第1実施形態による光起電力装置1(図1参照)と異なり、透光性導電膜25および29には、それぞれ、2つの直線状の溝部25aおよび29aがバスバー電極部26bおよび30bの長手方向に沿って形成されている。そして、その溝部25aおよび29aに沿って表面側集電極26および裏面側集電極30のバスバー電極部26bおよび30bの一部がそれぞれp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8に接触している。なお、溝部25aおよび29a内に露出されたp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の表面には、透光性導電膜25および29よりも親水性の高い自然酸化膜が形成されているので、これらの表面に接触するバスバー電極部26bおよび30bの一部の密着性は、それぞれ、透光性導電膜25および29に接触する場合の密着性よりも大きくなっていると考えられる。
In the
また、透光性導電膜25および29の溝部25aおよび29aは、バスバー電極部26bおよび30bと、バスバー電極部26bおよび30bに取り付けられるタブ(図示せず)とによって遮光される領域に形成されている。また、第3実施形態では、図10〜図12に示すように、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の外周部近傍の上面の透光性導電膜25および29によって覆われていない領域の面積が、上記第1実施形態による光起電力装置1(図2〜図4参照)に比べて小さくなるように構成されている。すなわち、第3実施形態による光起電力装置21では、上記第1実施形態による光起電力装置1に比べて、透光性導電膜25および29の集電に寄与する領域が大きくなるように構成されている。これにより、第3実施形態による光起電力装置21では、上記した第1実施形態による光起電力装置1に比べて集電効率が向上される。第3実施形態による光起電力装置21の上記以外の構造は、上記した第1実施形態による光起電力装置1の構造と同様である。
Further, the
図13は、本発明の第3実施形態による光起電力装置の製造プロセスを説明するための上面図である。次に、図10〜図13を参照して、第3実施形態による光起電力装置の製造プロセスについて説明する。 FIG. 13 is a top view for explaining the manufacturing process for the photovoltaic device according to the third embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 10-13, the manufacturing process of the photovoltaic apparatus by 3rd Embodiment is demonstrated.
まず、図11および図12に示すように、n型単結晶シリコン基板2の上面上にi型非晶質シリコン層3およびp型非晶質シリコン層4を順次積層した後、n型単結晶シリコン基板2の下面上にi型非晶質シリコン層7およびn型非晶質シリコン層8を順次積層する。その後、図11〜図13に示すように、メタルマスクを用いて、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の表面上のp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の形成領域よりも一回り小さい領域に透光性導電膜25および29をそれぞれ形成する。
First, as shown in FIGS. 11 and 12, an i-type
その後、第3実施形態では、図12および図13に示すように、エキシマレーザを用いて透光性導電膜25および29の一部を除去することにより2つの直線状の溝部25aおよび29aをそれぞれ形成する。
Thereafter, in the third embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the two
次に、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜25の上面上の所定領域に櫛形電極部26aおよびバスバー電極部26bからなる表面側集電極26を形成した後、透光性導電膜29の下面上の所定領域に櫛形電極部(図示せず)およびバスバー電極部30bからなる裏面側集電極30を形成する。この際、バスバー電極部26bを透光性導電膜25の2つの溝部25aの各々に沿って延びるように形成するとともに、バスバー電極部30bを透光性導電膜29の2つの溝部29aの各々に沿って延びるように形成する。これにより、バスバー電極部26bおよび30bは、それぞれ、透光性導電膜25および29の溝部25aおよび29aに沿って溝部25aおよび29a内に露出されたp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8に接触する。第3実施形態による光起電力装置21の上記以外の製造プロセスは、上記した第1実施形態による光起電力装置1の製造プロセスと同様である。
Next, after forming the surface
第3実施形態では、上記のように、表面側集電極26のバスバー電極部26bの一部を透光性導電膜25の溝部25aに沿ってp型非晶質シリコン層4に接触させることによって、p型非晶質シリコン層4の外周部近傍の上面の透光性導電膜25により覆われていない領域の面積が小さいことに起因して、その透光性導電膜25により覆われていない領域に表面側集電極26を接触させにくい場合にも、溝部25aを介して容易に表面側集電極26をp型非晶質シリコン層4に接触させることができる。
In the third embodiment, as described above, a part of the bus
また、第3実施形態では、透光性導電膜25のバスバー電極部26bと、バスバー電極部26bに取り付けるタブとによって遮光される領域に溝部25aを形成することによって、透光性導電膜25の集電に寄与しない領域に溝部25aを形成することができる。これにより、表面側集電極26をp型非晶質シリコン層4に接触させるために、透光性導電膜25の集電に寄与する領域を小さくする必要がないので、集電効率が低下するのを抑制することができる。このため、光起電力装置の出力特性が低下するのを抑制することができる。
In the third embodiment, the
第3実施形態による上記以外の効果は、上記した第1実施形態による効果と同様である。 The effects of the third embodiment other than those described above are the same as the effects of the first embodiment described above.
(第4実施形態)
図14は、本発明の第4実施形態による光起電力装置の構造を部分的に示した拡大斜視図である。図15は、図14に示した第4実施形態による光起電力装置の全体構成を示した上面図である。図16は、図15に示した第4実施形態による光起電力装置の400−400線に沿った断面図である。図17は、図15に示した第4実施形態による光起電力装置の450−450線に沿った断面図である。図18は、図17に示した第4実施形態による光起電力装置のバスバー電極部の構造を示した拡大断面図である。なお、図14は、図15中の破線で囲まれた領域31aの構造を示している。次に、図14〜図18を参照して、第4実施形態による光起電力装置の構造について説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is an enlarged perspective view partially showing the structure of the photovoltaic device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 15 is a top view showing the overall configuration of the photovoltaic device according to the fourth embodiment shown in FIG. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line 400-400 of the photovoltaic device according to the fourth embodiment shown in FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line 450-450 of the photovoltaic device according to the fourth embodiment shown in FIG. FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the bus bar electrode portion of the photovoltaic device according to the fourth embodiment shown in FIG. FIG. 14 shows the structure of a
第4実施形態による光起電力装置31では、図14および図16〜図18に示すように、上記第1実施形態による光起電力装置1(図1参照)と異なり、透光性導電膜5上の所定領域に、所定の間隔を隔てて2つの非晶質シリコン層32が形成されている。なお、この非晶質シリコン層32は、本発明の「半導体層」および「第2半導体層」の一例である。また、非晶質シリコン層32は、実質的に真性なi型に形成されているとともに、約0.5mmの幅と、約1.5nmの厚みとを有している。そして、この2つの非晶質シリコン層32上に表面側集電極36のバスバー電極部36bがそれぞれ形成されている。このバスバー電極部36bは、図16に示すように、非晶質シリコン層32の表面の長手方向の全域に渡って接触するように形成されている。また、バスバー電極部36bは、図18に示すように、非晶質シリコン層32の上面および側面を覆うように形成されるとともに、透光性導電膜5の上面の非晶質シリコン層32が形成された領域の両側の領域にも接触するように形成されている。つまり、バスバー電極部36bは、非晶質シリコン層32よりも大きい幅(約1.5mm)および厚み(約40μm)で、非晶質シリコン層32を覆うように形成されている。また、光起電力装置31の下面側の透光性導電膜9の下面上には、図16および図17に示すように、上記の非晶質シリコン層32と同様の構造を有する非晶質シリコン層33が形成されている。そして、この非晶質シリコン層33の表面の長手方向の全域に渡って接触するように、上記バスバー電極部36bと同様の構造を有するバスバー電極部40bが形成されている。このバスバー電極部40bは、非晶質シリコン層33の下面および側面を覆うように形成されるとともに、透光性導電膜9の下面の非晶質シリコン層33が形成された領域の両側の領域にも接触するように形成されている。つまり、バスバー電極部40bは、非晶質シリコン層33よりも大きい幅(約1.5mm)および厚み(約40μm)で、非晶質シリコン層33を覆うように形成されている。
In the
なお、非晶質シリコン層32および33の表面には、透光性導電膜5および9よりも親水性の高い自然酸化膜が形成されているので、この非晶質シリコン層32および33の表面にそれぞれ接触するバスバー電極部36bおよび40bの密着性は、透光性導電膜5および9にそれぞれ接触する場合の密着性よりも大きくなっていると考えられる。第4実施形態による光起電力装置31の上記以外の構造は、上記した第1実施形態による光起電力装置1の構造と同様である。
Note that a natural oxide film having a higher hydrophilicity than the translucent
次に、図14〜図18を参照して、第4実施形態による光起電力装置の製造プロセスについて説明する。 Next, with reference to FIGS. 14-18, the manufacturing process of the photovoltaic apparatus by 4th Embodiment is demonstrated.
第4実施形態では、図15〜図17に示すように、上記第1実施形態と同様にして、n型単結晶シリコン基板2の上面上にi型非晶質シリコン層3およびp型非晶質シリコン層4を順次積層した後、n型単結晶シリコン基板2の下面上にi型非晶質シリコン層7およびn型非晶質シリコン層8を順次積層する。その後、メタルマスクを用いて、p型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の各々の表面上のp型非晶質シリコン層4およびn型非晶質シリコン層8の形成領域よりも一回り小さい領域に透光性導電膜5および9をそれぞれ形成する。
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 15 to 17, the i-type
次に、第4実施形態では、メタルマスクなどを用いて、透光性導電膜5の上面上の所定領域に、所定の間隔を隔てて2つの非晶質シリコン層32を形成する。この際、非晶質シリコン層32は、i型に構成するとともに、約0.5mmの幅と、約1.5nmの厚みとを有するように形成する。そして、上記の非晶質シリコン層32と同様にして、透光性導電膜9の下面上の所定領域に、所定の間隔を隔てて2つの非晶質シリコン層33を形成する。
Next, in the fourth embodiment, two amorphous silicon layers 32 are formed in a predetermined region on the upper surface of the translucent
次に、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜5および2つの非晶質シリコン層32上に、櫛形電極部36aおよびバスバー電極部36bからなる表面側集電極36を形成する。この際、バスバー電極部36bは、非晶質シリコン層32よりも大きい幅(約1.5mm)および厚み(約40μm)で、非晶質シリコン層32の表面の長手方向の全域に渡って接触するとともに、非晶質シリコン層32の上面および側面を覆うように形成する。また、バスバー電極部36bは、透光性導電膜5の上面の非晶質シリコン層32が形成された領域の両側の領域にも接触するように形成する。この後、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜9および2つの非晶質シリコン層33上に櫛形電極部40aおよびバスバー電極部40bからなる裏面側集電極40を形成する。この際、バスバー電極部40bは、非晶質シリコン層33よりも大きい幅(約1.5mm)および厚み(約40μm)で、非晶質シリコン層33の表面の長手方向の全域に渡って接触するとともに、非晶質シリコン層33の下面および側面を覆うように形成する。また、バスバー電極部40bは、透光性導電膜9の下面の非晶質シリコン層33が形成された領域の両側の領域にも接触するように形成する。第4実施形態による光起電力装置31の上記以外の製造プロセスは、上記した第1実施形態による光起電力装置1の製造プロセスと同様である。
Next, the surface-
第4実施形態では、上記のように、表面側集電極36および裏面側集電極40のバスバー電極部36bおよび40bをそれぞれ、非晶質シリコン層32および33の表面の長手方向の全域に渡って接触させるとともに、非晶質シリコン層32の上面および側面、および、非晶質シリコン層33の下面および側面を覆うように形成することによって、表面側集電極36および裏面側集電極40の非晶質シリコン層32および33に対する密着性は透光性導電膜5および9に対する密着性に比べて大きいので、表面側集電極36および裏面側集電極40をそれぞれ透光性導電膜5および9のみに接触するように構成した場合に比べて、表面側集電極36および裏面側集電極40を剥離しにくくすることができる。すなわち、非晶質シリコン層32および33の表面に形成される自然酸化膜は、透光性導電膜5および9に比べて親水性が高いので、非晶質シリコン層32および33と表面側集電極36および裏面側集電極40との密着性が高くなると考えられ、その結果、表面側集電極36および裏面側集電極40を剥離しにくくすることができると考えられる。これにより、複数の光起電力装置31をタブにより接続することによってモジュール化する際に表面側集電極36および裏面側集電極40が剥離するのを抑制することができるので、光起電力装置31をモジュール化する際の歩留まりの低下を抑制することができる。
In the fourth embodiment, as described above, the bus
(第5実施形態)
図19は、本発明の第5実施形態による光起電力装置の全体構成を示した上面図である。図20は、図19に示した第5実施形態による光起電力装置の500−500線に沿った断面図である。図21は、図19に示した第5実施形態による光起電力装置の550−550線に沿った断面図である。次に、図19〜図21を参照して、第5実施形態による光起電力装置の構造について説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 19 is a top view showing the overall configuration of the photovoltaic device according to the fifth embodiment of the present invention. 20 is a cross-sectional view of the photovoltaic device according to the fifth embodiment shown in FIG. 19 taken along the line 500-500. FIG. 21 is a sectional view taken along line 550-550 of the photovoltaic device according to the fifth embodiment shown in FIG. Next, the structure of the photovoltaic device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
第5実施形態による光起電力装置41では、図19および図20に示すように、上記第1実施形態による光起電力装置1(図1参照)と異なり、表面側集電極46および裏面側集電極50の各々のバスバー電極部46bおよび50bの長手方向の両側の端部近傍の部分は、それぞれ、n型単結晶シリコン基板2の上面および下面に接触している。また、第5実施形態では、図20および図21に示すように、i型非晶質シリコン層43および47、p型非晶質シリコン層44、n型非晶質シリコン層48、透光性導電膜45および49は、全て、n型単結晶シリコン基板2よりも一回り小さい領域に形成されている。すなわち、n型単結晶シリコン基板2の上面の外周部近傍には、i型非晶質シリコン層43、p型非晶質シリコン層44および透光性導電膜45によって覆われていない領域が形成されるとともに、n型単結晶シリコン基板2の下面の外周部近傍には、i型非晶質シリコン層47、n型非晶質シリコン層48および透光性導電膜49によって覆われていない領域が形成されている。なお、i型非晶質シリコン層43は、本発明の「半導体層」、「第1半導体層」および「第1非単結晶半導体層」の一例であり、p型非晶質シリコン層44は、本発明の「半導体層」、「第1半導体層」および「第2非単結晶半導体層」の一例である。また、i型非晶質シリコン層47は、本発明の「半導体層」および「第1半導体層」の一例であり、n型非晶質シリコン層48は、本発明の「半導体層」および「第1半導体層」の一例である。
In the
また、表面側集電極46のバスバー電極部46bの端部近傍の部分は、n型単結晶シリコン基板2の上面のi型非晶質シリコン層43、p型非晶質シリコン層44および透光性導電膜45によって覆われていない領域に接触している。一方、裏面側集電極50のバスバー電極部50bの端部近傍の部分は、n型単結晶シリコン基板2の下面のi型非晶質シリコン層47、n型非晶質シリコン層48および透光性導電膜49によって覆われていない領域に接触している。なお、n型単結晶シリコン基板2のi型非晶質シリコン層43および47、p型非晶質シリコン層44、n型非晶質シリコン層48、透光性導電膜45および49によって覆われていない領域の表面には、透光性導電膜45および49よりも親水性の高い自然酸化膜が形成されているので、この領域の表面に接触するバスバー電極部46bおよび50bの端部近傍の部分の密着性は、透光性導電膜45および49に接触する場合の密着性よりも大きくなっていると考えられる。第5実施形態による光起電力装置41の上記以外の構造は、上記した第1実施形態による光起電力装置1の構造と同様である。
Further, the portion of the front
次に、図19〜図21を参照して、第5実施形態による光起電力装置の製造プロセスについて説明する。 Next, with reference to FIGS. 19-21, the manufacturing process of the photovoltaic apparatus by 5th Embodiment is demonstrated.
第5実施形態では、図20および図21に示すように、メタルマスクを用いて、n型単結晶シリコン基板2の上面上のn型単結晶シリコン基板2よりも一回り小さい領域にi型非晶質シリコン層43、p型非晶質シリコン層44を順次積層した後、n型単結晶シリコン基板2の下面上のn型単結晶シリコン基板2よりも一回り小さい領域にi型非晶質シリコン層47およびn型非晶質シリコン層48を順次積層する。その後、メタルマスクを用いて、p型非晶質シリコン層44およびn型非晶質シリコン層48の各々の表面上に透光性導電膜45および49をそれぞれ形成する。
In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 20 and 21, an i-type non-crystalline region is used in a region slightly smaller than the n-type single
次に、図19〜図21に示すように、スクリーン印刷法を用いて、透光性導電膜45の上面上の所定領域に櫛形電極部46aおよびバスバー電極部46bからなる表面側集電極46を形成した後、透光性導電膜49の下面上の所定領域に櫛形電極部(図示せず)およびバスバー電極部50bからなる裏面側集電極50を形成する。
Next, as shown in FIGS. 19 to 21, the surface-
この際、第5実施形態では、バスバー電極部46bの長手方向の両側の端部近傍の部分がn型単結晶シリコン基板2の上面の外周部近傍に接触するように形成するとともに、バスバー電極部50bの長手方向の両側の端部近傍の部分がn型単結晶シリコン基板2の下面の外周部近傍に接触するように形成する。第5実施形態による光起電力装置41の上記以外の製造プロセスは、上記した第1実施形態による光起電力装置1の製造プロセスと同様である。
At this time, in the fifth embodiment, the bus
第5実施形態では、上記のように、表面側集電極46および裏面側集電極50のバスバー電極部46bおよび50bの長手方向の両側の端部近傍の部分をそれぞれn型単結晶シリコン基板2の上面および下面に接触させることによって、表面側集電極46および裏面側集電極50のn型単結晶シリコン基板2に対する密着性は透光性導電膜45および49に対する密着性に比べて大きいので、表面側集電極46および裏面側集電極50をそれぞれ透光性導電膜45および49のみに接触するように構成した場合に比べて、表面側集電極46および裏面側集電極50を剥離しにくくすることができる。すなわち、n型単結晶シリコン基板2の表面に形成される自然酸化膜は、透光性導電膜45および49に比べて親水性が高いので、n型単結晶シリコン基板2と表面側集電極46および裏面側集電極50との密着性が高くなると考えられ、その結果、表面側集電極46および裏面側集電極50を剥離しにくくすることができると考えられる。これにより、複数の光起電力装置41をタブにより接続することによってモジュール化する際に表面側集電極46および裏面側集電極50が剥離するのを抑制することができるので、光起電力装置41をモジュール化する際の歩留まりの低下を抑制することができる。
In the fifth embodiment, as described above, the portions near the ends on both sides in the longitudinal direction of the bus
次に、上記第1〜第5実施形態による効果を確認するために行った集電極の密着性に関する実験について説明する。 Next, an experiment relating to the adhesion of the collector electrode performed to confirm the effects of the first to fifth embodiments will be described.
まず、n型単結晶シリコン基板、p型非晶質シリコン層および透光性導電膜の各々の上面上に集電極を形成した3つのサンプルを作製した。そして、これら3つのサンプルの各々について、集電極の密着強度を測定した。この密着強度の測定では、図22に示すように、集電極60のバスバー電極部60a上に、1.5mmの幅と、150μmの厚みとを有するタブ61を取り付けた。なお、このタブ61は、複数の光起電力装置を接続してモジュール化する際に用いられるCu箔からなる電気配線であり、半田によりコーティングされている。このタブ61の取付けは、集電極60のバスバー電極部60aにフラックスを塗布した後、タブ61を加熱してバスバー電極部60aに半田付けすることによって行った。そして、サンプルを固定するとともに、タブ61の一方の端部をサンプルの上面に対して垂直な方向に折り曲げた後、その折り曲げた端部を測定装置62のクリップ63で挟んだ。その後、測定装置62のハンドル64を回してタブ61を引張ることによりタブ61および集電極60がサンプルから剥離する際の引き剥がし強度を計測器65で測定した。上記のようにして、集電極の密着強度を測定した。
First, three samples were prepared in which collector electrodes were formed on the upper surfaces of an n-type single crystal silicon substrate, a p-type amorphous silicon layer, and a light-transmitting conductive film. Then, the adhesion strength of the collector electrode was measured for each of these three samples. In the measurement of the adhesion strength, as shown in FIG. 22, a
上記した3つのサンプルについて行った集電極の密着強度の測定において、透光性導電膜の上面上に集電極を形成したサンプルの密着強度を1とした場合の規格化密着強度は、p型非晶質シリコン層の上面上に集電極を形成したサンプルでは5.2〜6.3となり、n型単結晶シリコン基板の上面上に集電極を形成したサンプルでは4.9〜6.0となった。この結果から、p型非晶質シリコン層またはn型単結晶シリコン基板の上面上に集電極を形成した場合には、透光性導電膜の上面上に集電極を形成した場合に比べて、非常に大きな密着強度を得られることが判明した。これは、p型非晶質シリコン層およびn型単結晶シリコン基板の表面には高い親水性を有する自然酸化膜が形成されることにより、p型非晶質シリコン層およびn型単結晶シリコン基板の表面の濡れ性が向上されるので、p型非晶質シリコン層およびn型単結晶シリコン基板に対する集電極の密着性が向上することによると考えられる。 In the measurement of the adhesion strength of the collector electrode performed for the above three samples, the normalized adhesion strength when the adhesion strength of the sample in which the collector electrode is formed on the upper surface of the light-transmitting conductive film is 1 is p-type non- The sample having the collector electrode formed on the upper surface of the crystalline silicon layer has a value of 5.2 to 6.3, and the sample having the collector electrode formed on the upper surface of the n-type single crystal silicon substrate has a value of 4.9 to 6.0. It was. From this result, when the collector electrode is formed on the upper surface of the p-type amorphous silicon layer or the n-type single crystal silicon substrate, compared to the case where the collector electrode is formed on the upper surface of the translucent conductive film, It has been found that very high adhesion strength can be obtained. This is because a p-type amorphous silicon layer and an n-type single crystal silicon substrate are formed by forming a natural oxide film having high hydrophilicity on the surfaces of the p-type amorphous silicon layer and the n-type single crystal silicon substrate. This is thought to be due to the improved adhesion of the collector electrode to the p-type amorphous silicon layer and the n-type single crystal silicon substrate.
次に、以下の実施例1〜6および比較例1による光起電力装置を作製した後、その作製した各光起電力装置について集電極の密着強度を測定した。 Next, after producing photovoltaic devices according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 below, the adhesion strength of the collector electrode was measured for each of the produced photovoltaic devices.
(実施例1)
この実施例1による光起電力装置は、上記した第1実施形態による光起電力装置の上面側と同様に構成した。具体的には、10cm角のn型単結晶シリコン基板の上面全体を覆うようにi型非晶質シリコン層を形成するとともに、i型非晶質シリコン層の上面全体を覆うようにp型非晶質シリコン層を形成した。そして、p型非晶質シリコン層の上面上に9cm角の透光性導電膜を形成した。これにより、p型非晶質シリコン層の上面の外周部近傍に5mmの幅を有する透光性導電膜によって覆われていない領域を形成した。そして、透光性導電膜の上面上に透光性導電膜の1辺よりも長いバスバー電極部を有する集電極を形成するとともに、バスバー電極部の両端から2mm分がそれぞれp型非晶質シリコン層に接触するように構成した。なお、バスバー電極部は、1.5mmの幅と、40μmの厚みとを有するように形成した。
(Example 1)
The photovoltaic device according to Example 1 was configured in the same manner as the upper surface side of the photovoltaic device according to the first embodiment described above. Specifically, an i-type amorphous silicon layer is formed so as to cover the entire top surface of a 10 cm square n-type single crystal silicon substrate, and a p-type non-crystalline layer is formed so as to cover the entire top surface of the i-type amorphous silicon layer. A crystalline silicon layer was formed. Then, a 9 cm square translucent conductive film was formed on the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. As a result, a region not covered with the translucent conductive film having a width of 5 mm was formed in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. And the collector electrode which has a bus-bar electrode part longer than one side of a translucent conductive film is formed on the upper surface of a translucent conductive film, and 2 mm from both ends of a bus-bar electrode part is respectively p-type amorphous silicon It was configured to contact the layer. The bus bar electrode portion was formed to have a width of 1.5 mm and a thickness of 40 μm.
(実施例2)
この実施例2による光起電力装置は、上記した第2実施形態による光起電力装置の上面側と同様に構成した。具体的には、10cm角のn型単結晶シリコン基板の上面全体を覆うようにi型非晶質シリコン層を形成するとともに、i型非晶質シリコン層の上面全体を覆うようにp型非晶質シリコン層を形成した。そして、p型非晶質シリコン層の上面上に、外側面に平面的に見て矩形状の開口部を有する透光性導電膜を形成した。なお、この際、p型非晶質シリコン層の上面の外周部近傍に5mmの幅を有する透光性導電膜によって覆われていない領域を形成した。そして、透光性導電膜の上面上に集電極を形成するとともに、集電極のバスバー電極部の両端から2mm分がそれぞれ透光性導電膜の開口部を介してp型非晶質シリコン層に接触するように構成した。なお、バスバー電極部は、1.5mmの幅と、40μmの厚みとを有するように形成した。
(Example 2)
The photovoltaic device according to Example 2 was configured in the same manner as the upper surface side of the photovoltaic device according to the second embodiment described above. Specifically, an i-type amorphous silicon layer is formed so as to cover the entire top surface of a 10 cm square n-type single crystal silicon substrate, and a p-type non-crystalline layer is formed so as to cover the entire top surface of the i-type amorphous silicon layer. A crystalline silicon layer was formed. Then, on the upper surface of the p-type amorphous silicon layer, a translucent conductive film having a rectangular opening as viewed in plan on the outer surface was formed. At this time, a region not covered with the light-transmitting conductive film having a width of 5 mm was formed in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. Then, the collector electrode is formed on the upper surface of the translucent conductive film, and 2 mm from both ends of the bus bar electrode portion of the collector electrode is respectively formed on the p-type amorphous silicon layer through the openings of the translucent conductive film. Configured to contact. The bus bar electrode portion was formed to have a width of 1.5 mm and a thickness of 40 μm.
(実施例3)
この実施例3による光起電力装置は、上記した第3実施形態による光起電力装置の上面側と同様に構成した。具体的には、10cm角のn型単結晶シリコン基板の上面全体を覆うようにi型非晶質シリコン層を形成するとともに、i型非晶質シリコン層の上面全体を覆うようにp型非晶質シリコン層を形成した。そして、p型非晶質シリコン層の上面上に9cm角の透光性導電膜を形成した。これにより、p型非晶質シリコン層の上面の外周部近傍に5mmの幅を有する透光性導電膜によって覆われていない領域を形成した。その後、エキシマレーザを用いて透光性導電膜の一部を除去することにより、0.5μmの幅を有する2つの直線状の溝部を形成した。そして、透光性導電膜の上面上に集電極を形成するとともに、2つの溝部に沿って集電極のバスバー電極部がp型非晶質シリコン層に接触するように構成した。なお、バスバー電極部は、1.5mmの幅と、40μmの厚みとを有するように形成した。
(Example 3)
The photovoltaic device according to Example 3 was configured in the same manner as the upper surface side of the photovoltaic device according to the third embodiment. Specifically, an i-type amorphous silicon layer is formed so as to cover the entire top surface of a 10 cm square n-type single crystal silicon substrate, and a p-type non-crystalline layer is formed so as to cover the entire top surface of the i-type amorphous silicon layer. A crystalline silicon layer was formed. Then, a 9 cm square translucent conductive film was formed on the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. As a result, a region not covered with the translucent conductive film having a width of 5 mm was formed in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. Then, two linear grooves having a width of 0.5 μm were formed by removing a part of the light-transmitting conductive film using an excimer laser. Then, the collector electrode was formed on the upper surface of the translucent conductive film, and the bus bar electrode portion of the collector electrode was configured to contact the p-type amorphous silicon layer along the two groove portions. The bus bar electrode portion was formed to have a width of 1.5 mm and a thickness of 40 μm.
(実施例4)
この実施例4による光起電力装置は、上記した第4実施形態による光起電力装置の上面側と同様に構成した。具体的には、10cm角のn型単結晶シリコン基板の上面全体を覆うようにi型非晶質シリコン層を形成するとともに、i型非晶質シリコン層の上面全体を覆うようにp型非晶質シリコン層を形成した。そして、p型非晶質シリコン層の上面上に9cm角の透光性導電膜を形成した。そして、透光性導電膜の上面上の所定領域に、2つの非晶質シリコン層を所定の間隔を隔てて形成した。この2つの非晶質シリコン層は、0.5mmの幅と、1.5nmの厚みとを有するように形成した。そして、透光性導電膜の上面上の所定領域と、2つの非晶質シリコン層とを覆うように集電極を形成した。この際、集電極のバスバー電極部は、2つの非晶質シリコン層の各々の表面の長手方向の全域に渡って接触するとともに、2つの非晶質シリコン層の各々の上面および側面を覆うように形成した。また、バスバー電極部は、透光性導電膜の上面の非晶質シリコン層が形成された領域の両側の領域にも接触するように形成した。なお、非晶質シリコン層上にバスバー電極部を形成した状態で、非晶質シリコン層およびバスバー電極部からなる部分は、1.5mmの幅と、40μmの厚みとを有するように構成した。
(Example 4)
The photovoltaic device according to Example 4 was configured in the same manner as the upper surface side of the photovoltaic device according to the fourth embodiment described above. Specifically, an i-type amorphous silicon layer is formed so as to cover the entire top surface of a 10 cm square n-type single crystal silicon substrate, and a p-type non-crystalline layer is formed so as to cover the entire top surface of the i-type amorphous silicon layer. A crystalline silicon layer was formed. Then, a 9 cm square translucent conductive film was formed on the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. Then, two amorphous silicon layers were formed at a predetermined interval in a predetermined region on the upper surface of the translucent conductive film. The two amorphous silicon layers were formed to have a width of 0.5 mm and a thickness of 1.5 nm. Then, a collector electrode was formed so as to cover a predetermined region on the upper surface of the translucent conductive film and the two amorphous silicon layers. At this time, the bus bar electrode portion of the collector electrode is in contact with the entire surface in the longitudinal direction of each surface of the two amorphous silicon layers and covers the upper surface and side surfaces of each of the two amorphous silicon layers. Formed. Further, the bus bar electrode portion was formed so as to be in contact with the regions on both sides of the region where the amorphous silicon layer was formed on the upper surface of the translucent conductive film. In addition, in a state where the bus bar electrode portion was formed on the amorphous silicon layer, the portion composed of the amorphous silicon layer and the bus bar electrode portion was configured to have a width of 1.5 mm and a thickness of 40 μm.
(実施例5)
この実施例5による光起電力装置は、上記した第5実施形態による光起電力装置の上面側と同様に構成した。具体的には、10cm角のn型単結晶シリコン基板の上面上に9cm角のi型非晶質シリコン層、p型非晶質シリコン層および透光性導電膜を順次堆積した。これにより、n型単結晶シリコン基板の上面の外周部近傍に5mmの幅を有する透光性導電膜、p型非晶質シリコン層およびi型非晶質シリコン層によって覆われていない領域を形成した。そして、透光性導電膜の上面上に透光性導電膜の1辺よりも長いバスバー電極部を有する集電極を形成するとともに、バスバー電極部の両端から2mm分がそれぞれn型単結晶シリコン基板に接触するように構成した。なお、バスバー電極部は、1.5mmの幅と、40μmの厚みとを有するように形成した。
(Example 5)
The photovoltaic device according to Example 5 was configured in the same manner as the upper surface side of the photovoltaic device according to the fifth embodiment described above. Specifically, a 9 cm square i-type amorphous silicon layer, a p-type amorphous silicon layer, and a light-transmitting conductive film were sequentially deposited on the top surface of a 10 cm square n-type single crystal silicon substrate. As a result, a region not covered by the translucent conductive film having a width of 5 mm, the p-type amorphous silicon layer, and the i-type amorphous silicon layer is formed in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface of the n-type single crystal silicon substrate. did. And the collector electrode which has a bus-bar electrode part longer than one side of a translucent conductive film is formed on the upper surface of a translucent conductive film, and 2 mm from both ends of a bus-bar electrode part is an n-type single crystal silicon substrate, respectively It was comprised so that it might contact. The bus bar electrode portion was formed to have a width of 1.5 mm and a thickness of 40 μm.
(実施例6)
この実施例6による光起電力装置では、3質量%のAl2O3をドープしたZnOを用いて透光性導電膜を形成した。これ以外は、上記した実施例1と同様にして実施例6による光起電力装置を作製した。
(Example 6)
In the photovoltaic device according to Example 6, a translucent conductive film was formed using ZnO doped with 3 % by mass of Al 2 O 3 . Except for this, a photovoltaic device according to Example 6 was produced in the same manner as in Example 1 described above.
(比較例1)
この比較例1による光起電力装置は、上記した従来の一例による光起電力装置(図24参照)の上面側と同様に構成した。具体的には、10cm角のn型単結晶シリコン基板の上面全体を覆うようにi型非晶質シリコン層を形成するとともに、i型非晶質シリコン層の上面全体を覆うようにp型非晶質シリコン層を形成した。そして、p型非晶質シリコン層の上面上に9cm角の透光性導電膜を形成した。これにより、p型非晶質シリコン層の上面の外周部近傍に5mmの幅を有する透光性導電膜によって覆われていない領域を形成した。そして、透光性導電膜の上面上に集電極を形成した。この際、集電極は、透光性導電膜の上面のみに接触するように形成した。また、集電極のバスバー電極部は、1.5mmの幅と、40μmの厚みと、8.8mmの長さとを有するように形成した。
(Comparative Example 1)
The photovoltaic device according to Comparative Example 1 was configured in the same manner as the upper surface side of the above-described conventional photovoltaic device (see FIG. 24). Specifically, an i-type amorphous silicon layer is formed so as to cover the entire top surface of a 10 cm square n-type single crystal silicon substrate, and a p-type non-crystalline layer is formed so as to cover the entire top surface of the i-type amorphous silicon layer. A crystalline silicon layer was formed. Then, a 9 cm square translucent conductive film was formed on the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. As a result, a region not covered with the translucent conductive film having a width of 5 mm was formed in the vicinity of the outer peripheral portion of the upper surface of the p-type amorphous silicon layer. And the collector electrode was formed on the upper surface of a translucent conductive film. At this time, the collector electrode was formed so as to contact only the upper surface of the translucent conductive film. The bus bar electrode portion of the collector electrode was formed to have a width of 1.5 mm, a thickness of 40 μm, and a length of 8.8 mm.
上記した実施例1〜4および比較例1による光起電力装置について、集電極の密着強度の測定を行った。なお、この密着強度の測定は、耐湿試験(湿度:85%、温度:85℃、2時間)を行う前と後との2回行った。また、この測定では、実施例1〜4および比較例1による各100枚のサンプルについて密着強度を測定するとともに、その測定した各100枚の密着強度の平均値を算出した後、比較例1について算出した密着強度により規格化を行った。以下の表1にその結果を示す。 For the photovoltaic devices according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 described above, the adhesion strength of the collector electrode was measured. This adhesion strength was measured twice before and after the moisture resistance test (humidity: 85%, temperature: 85 ° C., 2 hours). In this measurement, the adhesion strength was measured for each of the 100 samples according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, and the average value of the measured adhesion strength of each 100 sheets was calculated, and then Comparative Example 1 was used. Normalization was performed based on the calculated adhesion strength. The results are shown in Table 1 below.
また、上記表1の結果から、耐湿試験前および耐湿試験後のどちらにおいても、実施例4では、比較例1に比べて密着強度が大きく向上していることがわかる。これは、実施例4では、集電極のバスバー電極部が、集電極に対する密着性が透光性導電膜に比べて高い非晶質シリコン層上を覆うように形成されていることによると考えられる。この結果から、透光性導電膜上の所定領域に非晶質シリコン層を形成するとともに、その非晶質シリコン上を覆うように集電極のバスバー電極部を形成することが集電極の剥離を抑制するために好ましいことが判明した。また、上記表1から、実施例4の規格化密着強度(耐湿試験前:2.7、耐湿試験後:9.3)は、実施例1の規格化密着強度(耐湿試験前:5.3、耐湿試験後:18.3)、および、実施例2の規格化密着強度(耐湿試験前:5.1、耐湿試験後:18.7)に比べて小さいことがわかる。すなわち、実施例4では、実施例1および2に比べて、集電極の剥離を抑制する効果が小さいことがわかる。これは、実施例4では、集電極の剥離の起点となるバスバー電極部の端部近傍の部分のp型非晶質シリコン層に対する接触面積が、実施例1および2によるバスバー電極部の端部近傍の部分のp型非晶質シリコン層に対する接触面積に比べて小さいため、実施例1および2に比べて集電極の剥離を抑制する効果が小さくなったと考えられる。 In addition, from the results of Table 1 above, it can be seen that the adhesion strength is significantly improved in Example 4 as compared with Comparative Example 1 both before and after the moisture resistance test. This is considered to be due to the fact that in Example 4, the bus bar electrode portion of the collector electrode is formed so as to cover the amorphous silicon layer having higher adhesion to the collector electrode than the translucent conductive film. . From this result, it is possible to form an amorphous silicon layer in a predetermined region on the translucent conductive film and to form a bus bar electrode portion of the collector electrode so as to cover the amorphous silicon. It has been found preferable to suppress. Further, from Table 1 above, the normalized adhesion strength of Example 4 (before the moisture resistance test: 2.7, after the moisture resistance test: 9.3) is the normalized adhesion strength of Example 1 (before the moisture resistance test: 5.3). And after the moisture resistance test: 18.3) and the normalized adhesion strength of Example 2 (before the moisture resistance test: 5.1, after the moisture resistance test: 18.7). That is, it can be seen that the effect of suppressing the peeling of the collector electrode is smaller in Example 4 than in Examples 1 and 2. In Example 4, the contact area with the p-type amorphous silicon layer in the vicinity of the end of the bus bar electrode part, which is the starting point of peeling of the collector electrode, is the end of the bus bar electrode part according to Examples 1 and 2. Since the contact area with the p-type amorphous silicon layer in the vicinity is small, it is considered that the effect of suppressing the peeling-off of the collector electrode is smaller than in Examples 1 and 2.
次に、上記実施例1〜4および比較例1による光起電力装置を用いて、12枚の光起電力装置をタブにより直列に接続するタブ取付工程における歩留まりを測定した。なお、この歩留まりの測定は、実施例1〜4および比較例1の各々について12000枚(1000セット)の光起電力装置を用いて行った。以下の表2に、その結果を示す。 Next, using the photovoltaic devices according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 above, the yield in a tab attaching step in which 12 photovoltaic devices were connected in series by tabs was measured. The yield was measured using 12,000 (1000 sets) photovoltaic devices for each of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 2 below.
次に、実施例5および6と比較例1とによる光起電力装置について、上記実施例1〜4と同様にして、耐湿試験前および耐湿試験後の集電極の密着強度を測定した。その結果を以下の表3に示す。 Next, for the photovoltaic devices according to Examples 5 and 6 and Comparative Example 1, the adhesion strength of the collector electrode before and after the moisture resistance test was measured in the same manner as in Examples 1 to 4 above. The results are shown in Table 3 below.
また、上記表1および表3の結果から、実施例6による光起電力装置では、実施例1による光起電力装置の密着強度(耐湿試験前:5.3、耐湿試験後:18.3)と同等の高い密着強度(耐湿試験前:6.1、耐湿試験後:18.8)を得られることがわかる。この結果から、透光性導電膜がAl2O3をドープしたZnOなどのITO以外の材料からなる場合にも、集電極のバスバー電極部の端部近傍の部分をp型非晶質シリコン層に接触させることによって、集電極の剥離を抑制することが可能であることが判明した。また、実施例5および6による光起電力装置では集電極の剥離を抑制することができるので、上記実施例1〜3と同様、光起電力装置をモジュール化する際のタブ取付工程における歩留まりを容易に向上させることができると考えられる。 Further, from the results of Table 1 and Table 3, in the photovoltaic device according to Example 6, the adhesion strength of the photovoltaic device according to Example 1 (before the moisture resistance test: 5.3, after the moisture resistance test: 18.3) It can be seen that a high adhesion strength equivalent to (before the moisture resistance test: 6.1, after the moisture resistance test: 18.8) can be obtained. From this result, even when the translucent conductive film is made of a material other than ITO, such as ZnO doped with Al 2 O 3 , the portion near the end portion of the bus bar electrode portion of the collector electrode is a p-type amorphous silicon layer. It has been found that peeling of the collector electrode can be suppressed by contacting the electrode. In addition, since the photovoltaic device according to Examples 5 and 6 can suppress peeling of the collector electrode, the yield in the tab attachment process when the photovoltaic device is modularized is the same as in Examples 1 to 3 above. It can be easily improved.
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、n型単結晶シリコン基板上にi型非晶質シリコン層およびp型非晶質シリコン層が形成される構造の光起電力装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、他の構造を有する光起電力装置に広く適用可能である。 For example, in the above embodiment, a photovoltaic device having a structure in which an i-type amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer are formed on an n-type single crystal silicon substrate has been described as an example. The present invention is not limited to this, and can be widely applied to photovoltaic devices having other structures.
また、上記実施形態の効果を確認するために行った実験では、p型非晶質シリコン層に集電極の一部を接触させた場合における集電極の密着強度の測定を示したが、本発明はこれに限らず、n型非晶質シリコン層に集電極の一部を接触させた場合にも同様の結果を得ることができる。なお、このことは本願発明者の実験により確認済みである。 Further, in the experiment conducted for confirming the effect of the above embodiment, the measurement of the adhesion strength of the collector electrode when a part of the collector electrode is brought into contact with the p-type amorphous silicon layer is shown. However, the present invention is not limited to this, and the same result can be obtained when a part of the collector electrode is brought into contact with the n-type amorphous silicon layer. This has been confirmed by experiments of the present inventors.
また、上記実施形態では、半導体材料として、シリコン(Si)を用いたが、本発明はこれに限らず、SiGe、SiGeC、SiC、SiN、SiGeN、SiSn、SiSnN、SiSnO、SiO、Ge、GeC、GeNのうちのいずれかの半導体を用いてもよい。この場合、これらの半導体は、結晶質、または、水素およびフッ素の少なくともいずれか一方を含む非晶質または微結晶であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although silicon (Si) was used as a semiconductor material, this invention is not limited to this, SiGe, SiGeC, SiC, SiN, SiGeN, SiSn, SiSnN, SiSnO, SiO, Ge, GeC, Any semiconductor of GeN may be used. In this case, these semiconductors may be crystalline or amorphous or microcrystalline containing at least one of hydrogen and fluorine.
また、上記実施形態では、透光性導電膜を構成する材料として、Snをドープした酸化インジウム(ITO)を用いたが、本発明はこれに限らず、ITO膜以外の材料からなる透光性導電膜を用いてもよい。たとえば、Zn、As、Ca、Cu、F、Ge、Mg、S、SiおよびTeの少なくとも1つを化合物粉末として適量、酸化インジウム粉末(In2O3)に混ぜて焼結することにより作製したターゲットを用いて形成した透光性導電膜を用いてもよい。 In the above embodiment, Sn-doped indium oxide (ITO) is used as the material constituting the translucent conductive film. However, the present invention is not limited to this, and the translucent material made of a material other than the ITO film is used. A conductive film may be used. For example, it was prepared by mixing an appropriate amount of at least one of Zn, As, Ca, Cu, F, Ge, Mg, S, Si and Te as a compound powder with indium oxide powder (In 2 O 3 ) and sintering. A light-transmitting conductive film formed using a target may be used.
また、上記実施形態では、RFプラズマCVD法を用いて非晶質シリコン層を形成したが、本発明はこれに限らず、蒸着法、スパッタリング法、マイクロ波プラズマCVD法、ECR法、熱CVD法、LPCVD(減圧CVD)法など他の方法を用いて、非晶質シリコン層を形成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the amorphous silicon layer was formed using RF plasma CVD method, this invention is not limited to this, Vapor deposition method, sputtering method, microwave plasma CVD method, ECR method, thermal CVD method The amorphous silicon layer may be formed using other methods such as LPCVD (low pressure CVD).
また、上記実施形態では、透明導電膜を構成するITO膜のスパッタリング時に、Arガスを用いたが、本発明はこれに限らず、He、Ne、Kr、Xeの他の不活性ガスまたはこれらの混合気体を用いることも可能である。 Moreover, in the said embodiment, Ar gas was used at the time of sputtering of the ITO film | membrane which comprises a transparent conductive film, However, this invention is not restricted to this, He, Ne, Kr, other inert gas of Xe, or these It is also possible to use a mixed gas.
また、上記実施形態では、スパッタリング時の放電動作を、DC電力を用いて行ったが、本発明はこれに限らず、パルス変調DC放電や、RF放電、VHF放電、マイクロ波放電などを用いてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the discharge operation | movement at the time of sputtering was performed using DC electric power, this invention is not limited to this, Pulse modulation DC discharge, RF discharge, VHF discharge, microwave discharge etc. are used. Also good.
また、上記第2実施形態では、透光性導電膜の開口部の幅がバスバー電極部の幅よりも大きくなるように構成したが、本発明はこれに限らず、透光性導電膜の開口部の幅がバスバー電極部の幅以下の大きさになるように構成してもよい。 Moreover, in the said 2nd Embodiment, although comprised so that the width | variety of the opening part of a translucent conductive film might become larger than the width | variety of a bus-bar electrode part, this invention is not limited to this, The opening of a translucent conductive film You may comprise so that the width | variety of a part may become a magnitude | size below the width | variety of a bus-bar electrode part.
また、上記第2実施形態では、透光性導電膜に矩形状の開口部を形成したが、本発明はこれに限らず、透光性導電膜に形成する開口部の形状は、三角形や円形などの他の形状であってもよい。集電極のバスバー電極部を透光性導電膜の下側に形成された半導体層に接触させることが可能であれば、開口部がどのような形状であっても上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。 Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the rectangular-shaped opening part was formed in the translucent conductive film, this invention is not limited to this, The shape of the opening part formed in a translucent conductive film is a triangle or circular Other shapes may be used. As long as it is possible to bring the bus bar electrode portion of the collector electrode into contact with the semiconductor layer formed on the lower side of the translucent conductive film, the same shape as in the second embodiment can be used regardless of the shape of the opening. An effect can be obtained.
また、上記第3実施形態では、透光性導電膜に直線的に延びるように溝部を形成したが、本発明はこれに限らず、透光性導電膜に破線状などの他の形状の溝部を形成してもよい。この場合にも、上記第3実施形態と同様の効果を得ることができる。 Moreover, in the said 3rd Embodiment, although the groove part was formed in the translucent conductive film so that it might extend linearly, this invention is not restricted to this, The groove part of other shapes, such as a broken line shape, in this translucent conductive film May be formed. Also in this case, the same effect as the third embodiment can be obtained.
また、上記第4実施形態では、透光性導電膜上に形成した非晶質シリコン層をi型に構成したが、本発明はこれに限らず、非晶質シリコン層をn型に構成してもよい。このように非晶質シリコン層をn型にすれば、非晶質シリコン層の抵抗を小さくすることができるので、非晶質シリコン層の抵抗に起因して出力特性が大幅に低下するのを抑制することができる。また、透光性導電膜がn型である場合に、非晶質シリコン層にn型の不純物を導入することにより非晶質シリコン層をn型にすれば、非晶質シリコン層および透光性導電膜間の接触抵抗を低減することができるので、出力特性の低下をより抑制することができる。 In the fourth embodiment, the amorphous silicon layer formed on the translucent conductive film is configured as i-type. However, the present invention is not limited to this, and the amorphous silicon layer is configured as n-type. May be. If the amorphous silicon layer is made n-type in this way, the resistance of the amorphous silicon layer can be reduced, so that the output characteristics are greatly reduced due to the resistance of the amorphous silicon layer. Can be suppressed. In addition, when the light-transmitting conductive film is n-type, the amorphous silicon layer and the light-transmitting material can be obtained by making the amorphous silicon layer n-type by introducing n-type impurities into the amorphous silicon layer. Since the contact resistance between the conductive films can be reduced, it is possible to further suppress the deterioration of the output characteristics.
また、上記第4実施形態では、非晶質シリコン層を直線的に延びるように形成するとともに、連続した1つの層によって構成したが、本発明はこれに限らず、透光性導電膜上に形成する非晶質シリコン層は、上記以外の種々の形状に形成してもよい。たとえば、ドット状や、破線状などの不連続な形状に形成してもよい。 In the fourth embodiment, the amorphous silicon layer is formed so as to extend linearly and is configured by one continuous layer. However, the present invention is not limited to this, and the amorphous silicon layer is formed on the translucent conductive film. The amorphous silicon layer to be formed may be formed in various shapes other than the above. For example, it may be formed in a discontinuous shape such as a dot shape or a broken line shape.
1、11、21、31、41 光起電力装置
2 n型単結晶シリコン基板(結晶系半導体層、第1半導体層、半導体層)
3、43 i型非晶質シリコン層(第1非単結晶半導体層、第1半導体層、半導体層)
4、44 p型非晶質シリコン層(第2非単結晶半導体層、第1半導体層、半導体層)
5、15、25、45 透光性導電膜
6、16、26、36、46 表面側集電極(集電極)
6a、16a、26a、36a、46a 櫛形電極部(第1電極部)
6b、16b、26b、36b、46b バスバー電極部(第2電極部)
7、47 i型非晶質シリコン層(半導体層、第1半導体層)
8、48 n型非晶質シリコン層(半導体層、第1半導体層)
9、19、29、49 透光性導電膜
10、20、30、40、50 裏面側集電極(集電極)
10a、40a 櫛形電極部(第1電極部)
10b、20b、30b、40b、50b バスバー電極部(第2電極部)
32、33 非晶質シリコン層(半導体層、第2半導体層)
1, 11, 21, 31, 41 Photovoltaic device 2 n-type single crystal silicon substrate (crystalline semiconductor layer, first semiconductor layer, semiconductor layer)
3, 43 i-type amorphous silicon layer (first non-single crystal semiconductor layer, first semiconductor layer, semiconductor layer)
4, 44 p-type amorphous silicon layer (second non-single crystal semiconductor layer, first semiconductor layer, semiconductor layer)
5, 15, 25, 45 Translucent
6a, 16a, 26a, 36a, 46a Comb electrode part (first electrode part)
6b, 16b, 26b, 36b, 46b Bus bar electrode part (second electrode part)
7, 47 i-type amorphous silicon layer (semiconductor layer, first semiconductor layer)
8, 48 n-type amorphous silicon layer (semiconductor layer, first semiconductor layer)
9, 19, 29, 49 Translucent
10a, 40a Comb electrode part (first electrode part)
10b, 20b, 30b, 40b, 50b Bus bar electrode part (second electrode part)
32, 33 Amorphous silicon layer (semiconductor layer, second semiconductor layer)
Claims (8)
前記透光性導電膜の表面上に形成されるとともに、その一部が半導体層に接触するように形成された集電極とを備えた光起電力装置であって、
前記半導体層は、前記透光性導電膜下に形成された第1半導体層を含み、
前記第1半導体層は、非単結晶半導体層を含み、
前記集電極は、電流を収集するための第1電極部と、前記第1電極部により収集された前記電流を集合させるための第2電極部とを含み、
前記第2電極部の長手方向の端部近傍の部分が前記第1半導体層に接触している、光起電力装置。 A translucent conductive film;
A photovoltaic device comprising a collector electrode formed on the surface of the light-transmitting conductive film and partly formed so as to contact the semiconductor layer ,
The semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed under the translucent conductive film,
The first semiconductor layer includes a non-single crystal semiconductor layer,
The collector electrode includes a first electrode part for collecting current and a second electrode part for collecting the current collected by the first electrode part,
The photovoltaic device , wherein a portion of the second electrode portion in the vicinity of an end in the longitudinal direction is in contact with the first semiconductor layer .
前記第2電極部の長手方向の端部近傍の部分は、前記第2非単結晶半導体層に接触している、請求項1に記載の光起電力装置。 The first semiconductor layer includes a first conductive type crystalline semiconductor layer, a substantially intrinsic first non-single crystal semiconductor layer formed on a surface of the crystalline semiconductor layer, and the first non-single crystal. A second non-single crystal semiconductor layer of the second conductivity type formed on the surface of the semiconductor layer,
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein a portion in the vicinity of an end portion in the longitudinal direction of the second electrode portion is in contact with the second non-single crystal semiconductor layer.
前記第2電極部の長手方向の端部近傍の部分は、前記透光性導電膜の開口部を介して前記第1半導体層に接触している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光起電力装置。 The translucent conductive film includes a concave opening as viewed in plan on a part of the outer surface of the translucent conductive film,
4. The device according to claim 1, wherein a portion in the vicinity of an end portion in the longitudinal direction of the second electrode portion is in contact with the first semiconductor layer through an opening of the translucent conductive film. The photovoltaic device described.
前記第2電極部の長手方向の端部近傍の部分は、前記透光性導電膜の溝部に沿って前記溝部内に露出された前記第1半導体層に接触している、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光起電力装置。 The translucent conductive film includes a groove portion,
The portion in the vicinity of the end portion in the longitudinal direction of the second electrode portion is in contact with the first semiconductor layer exposed in the groove portion along the groove portion of the translucent conductive film. The photovoltaic device of any one of these.
前記透光性導電膜の表面上に形成されるとともに、その一部が半導体層に接触するように形成された集電極とを備えた光起電力装置であって、
前記半導体層は、第1導電型の結晶系半導体層と、前記結晶系半導体層の表面上に形成された実質的に真性の第1非単結晶半導体層と、前記第1非単結晶半導体層の表面上に形成された第2導電型の第2非単結晶半導体層とを含み、
前記集電極は、電流を収集するための第1電極部と、前記第1電極部により収集された前記電流を集合させるための第2電極部とを含み、
前記第2電極部の長手方向の端部近傍の部分が、前記結晶系半導体層に接触するように形成されている、光起電力装置。 A translucent conductive film;
A photovoltaic device comprising a collector electrode formed on the surface of the light-transmitting conductive film and partly formed so as to contact the semiconductor layer,
The semiconductor layer includes a first conductivity type crystalline semiconductor layer, a substantially intrinsic first non-single-crystal semiconductor layer formed on a surface of the crystalline semiconductor layer, and the first non-single-crystal semiconductor layer. A second non-single crystal semiconductor layer of the second conductivity type formed on the surface of
The collector electrode includes a first electrode part for collecting current and a second electrode part for collecting the current collected by the first electrode part,
The photovoltaic device, wherein a portion of the second electrode portion in the vicinity of an end portion in the longitudinal direction is formed so as to be in contact with the crystalline semiconductor layer.
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