JPH01168071A - 光起電力装置の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光起電力装置、とくに太陽電池の製造法に関す
るものである。

太陽電池は、現在石油の代替エネルギーとして、積極的
な研究開発が展開されている。その中で、原材料費が低
く、大量生産が可能な太陽電池として、化合物半導体太
陽電池が最近脚光をあびておシ、その中で、特に…−■
族化合物半導体太陽電池は、シリコン単結晶太陽電池に
比べて原材料コストが低く、低コスト太陽電池として、
アモルファス太陽電池とともに、有望視されている。Ｉ
ｔ　−■族化合物半導体のなかで、特にＣｄＴｅは、■
−■族化合物半導体中唯一のＰ　＋　ｎ両方の電気伝導
を示す半導体で、太陽光の吸収材料として、最適に近い
禁制帯＠１．４４ｅＶをもち、直接遷移型である。この
ため吸収端よシ短波長で吸収係数は急激に増大するため
、太陽光を十分吸収するのに厚さが１０μあればよく、
低コスト化する上で適した特性を有する。

従来の技術 化合物半導体を用いた光起電力装置においては、一般的
にｎ型半導体である化合物層と、ｐ型半導体である化合
物層との接合により、光起電力を生じる構造を有してい
る。現在、化合物半導体太陽電池としては、ｎ型半導体
としてＣｄＳ、ｐ型半導体としてＣｄＴｅを用いたもの
や、ｐ型半導体としてＣｕＩｎＳｅ２を用いたものが作
成されている。これらを、太陽電池として実用化するた
めには、ｐ型半導体、ｎ型半導体から、それぞれ電流を
取シ出すための電極を形成する必要がある。一般的に、
半導体上に電極を形成することは、化合物半導体とオー
ミックな接触を得ることが必要であるという点から考え
て、現在の技術水準から見ても高度な技術を要する。現
在用いられている電極材料は、ｎ型半導体上へは、カー
ボン、白金、金２銅等が用いられておシ、ｎ型半導体上
へは、銀、インジウム、ガリウム等が用いられている。

特に、ｎ型半導体上への電極形成は、カーボンを塗布後
、４００〜４５Ｃ）Ｃで焼成する方法や、銅メツキをす
る方法等がとられているが、安価に、しかも安定した電
極性能を有するものは、まだ開発されていない。カーボ
ン材料を用いたものは、一部実用化されており、第１図
にその断面構造を示した。

図中１はガラｙ、基板、２はＣｄＳ層、３はＣｄＴｅ層
、４はカーボン電極層、５は銀電極層、６は銀インジウ
ム電極層を示す。

発明が解決しようとする問題点 このうちカーボン材料を用いる方法は、４００〜４５０
℃の高温域で、しかも酸素濃度をコントロールしながら
焼成することが必要であり、またさらに、カーボン膜自
体の機械的強度が弱く、しかも面抵抗が高いため、カー
ボン膜上に銀ペーストを塗布し、銀電極を形成すること
が必要であるなど材料費用、生産費用、生産安定性の面
で問題が多い。

まだ、カーボン材料は、Ｃｄ３層２とオーミック接触が
得られないため、第２図に示す様に、Ｃｄ８層２上に形
成する陰電極６は、銀インジウム電極等の高価な金属を
用いた電極が必ず必要であった。

問題点を解決するための手段 本発明は、従来の問題点を解決すべくなされたものであ
り、化合物半導体表面に銅ペーヌトの塗布、乾燥を行い
、化合物半導体太陽電池の陽極又は陽極、陰極画電極を
形成することにより、低温でかつ低価格材料で電極形成
を可能にしたことを主たる特徴とする。さらに、本発明
によると、銅ペーヌト中に、カーボンブラック、インジ
ウム等を含有させることにより、ｐ型半導体層、及びｎ
型半導体層とのオーミック性を向上させ、高効率の太陽
電池を得ることができる。

作　　用 本発明の製造法によって形成した化合物半導体太陽電池
の電極は、低温で乾燥するだけで形成できるため、きわ
めて製造コストが低くなり、材料コストも、Ａｇ、Ｉｎ
、Ａｕ、Ｇａに比較すると低いため、低価格の光起電力
装置が作成できるようになった。

実施例 本発明の製造法による光起電力装置の断面構造を第１図
に示した。１はガラス基板、２はＣｄＳ層、３はＣｄ　
Ｔ　ｅ層、７は銅電極層、８は銅インジウム又は銀イン
ジウム電極層を示す。この中で、２はＣｄＳ以外にｎ型
半導体性を示す化合物であればよく、３についてもｎ型
半導体性を示す化合物であればよい。特に３については
、ＣｕＩｎＳｅ２であってもすぐれた光電変換特性が得
られる。

ＣｄＳ層２　、ＣｄＴｅ層３を形成後、銅ペーストをＣ
ｄＴｅ層３上及びＣｄ３層２上に塗布し、１ｏｏ〜２ｏ
ｏ℃の温度で乾燥させる。乾燥温度は、銅ペースト中に
含有する樹脂や添加するガラヌバインダーの附熱性によ
り５０〜５００℃まで自由に変えることが可能である。

乾燥後、常温まで冷却し、光電変換特性を測定する。第
１図中の３が、銅インジウムセレナイド（ＣｕＩｎＳｅ
２）又は、銅、インジウム、セレンおよびそれらの元素
を含む化合物よりなる化合物半導体により形成された膜
層であっても、テルル化カドミウムもしくはカドミウム
、テルルを含む化合物より形成された膜層のものとほぼ
同等の光電変換特性を得ることができる。

銅ペースト中に、カーボンブラックヲ、銅ペースト全重
量に対し、０．００１〜２０％　の重量比率で加えると
、ｐ型半導体層とオーミック接触性が向上する。０．０
０１％未満であるとカーボンブラックの添加の効果がほ
とんど認められず、２０％超になると、銅電極の面抵抗
が増大し、光電変換特性が低下する。カーボンブラック
の１次粒子の平均粒子径が、１μ以下のものが特に銅電
極とｐ型半導体間のオーミック接触性を向上させた。カ
ーボンブラックの１次粒子の平均粒子径が１μ以上のも
のについても、ｐ型半導体とのオーミック接触性の向上
の効果も認められたが、１μ以下の平均粒子径のものに
比べると、かなシ低い効果しか得られなかった。

銅ペースト中に、インジウム、又はインジウム　。

化合物の粉末を入れると、ｎ型半導体とのオーミック接
触性が向上する。したがって、第２図の電極の中で、銅
電極７と銅インジウム電極８を同時に、同一材料で形成
する場合には、銅ペースト中にカーボンブラックとイン
ジウム又は、カーボンブラックとインジウム化合物を加
えるか、インジウム又はインジウム化合物のみを加えた
ペーストを、ＣｄＴｅ層３とＣｄ３層２上に塗布し、１
０Ｏ〜３００℃で乾燥すればよい。インジウム又はイン
ジウム化合物の１次粒子の平均粒子径は、５ｏｌｆｆｎ
以下のものを用いることが望ましい。５０μｍ以上のも
のを用いると、塗布時に、塗布位置の精度が悪くなり、
特に印刷で塗布する場合には、印刷精度が低下する。

上記銅ペースト中の主成分である銅は、銅又は銅化合物
で、粒子状のものを用いるのが望ましい。

銅及び銅化合物は、長期間の経時変化は、金、白金、銀
に比べて大きい項内がある。そこで、銅又は銅化合物表
面の１部又は全面に、粒子表面の酸化等の変化を防ぐ目
的で、銀又は銀化合物を被覆したものを用いると、電極
自体の経時変化が少なく、安定しだ光電特性が得られる
。

本発明による銅ペーストを用いることにより、銅ペース
ト中の銅が、ｐ型半導体又は両性型半導体層のｐ性を高
め、裏面電界効果により、従来のカーボン電極と比較し
て、光電特性の開放電圧が、螢光汀２０　Ｏｌｕｘ下で
、１セル当り従来のカーボン電極構造のもので、０．４
５Ｖ　　であったものが、０．５０Ｖまで向上する。

発明の効果 本発明による光起電力装置は、っぎの様な数多くの利点
を有している。

（１）銅又は銅化合物を主として用いるため、銀。

白金、金、ガリウム等を用いたものに比べて原材料費用
が安い。

（２）　　’Ｊ４ペースト中に、カーボンブラックを混
入させることにより、ｐ型半導体層とのオーミック接触
性が向上し、光電特性のすぐれた光起電力装置を得る仁
とができる。

（３）銅ペースト中にインジウム又はインジウム化合物
を混合させることにより、ｎ型半導体層、ｐ型半導体の
両層よシミ極を取り出すことが可能であり、陽極及び陰
極の画電極を同時形成することが可能である。

（４）銅ペーストの塗布、乾燥により電極を形成するこ
とができ、乾燥温度も１００〜２００℃で十分電極が乾
燥硬化するため、従来のカーボン電極では、４００〜４
５０℃で焼成する必要があったのに比べて、光起電力装
置の製造費用が安価になる。

（５）銅ペースト中の銅又は銅化合物粒子表面に銀を被
覆させているものは、長期間の電気抵抗の経時変化が少
なく、安定した光電特性を得られる。

（６）銅電極の面抵抗が小さいため、従来のカーボン電
極に比べて光電特性がすぐれている。

（７）銅ペーストを用いることにより、銅ペースト中の
銅がｐ型半導体又は両性型半導体層のｐ性を高め、裏面
電界効果により、従来のカーボン電極と比較して、光電
特性の中で開放電圧が、螢光灯下２００　ｌｕｘで、１
セル当ｐｏ、４ｓＶから０．５０Ｖに向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造法による光起電力装置の断面構造
図、第２図は従来の光起電力装置の断面構造図である。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・ＣｄＳ層、
３・・・・・・ＣｄＴ　ｅ層、４・・・・・・カーボン
電極層、６・・・・・・銀電極層、６・・・・・・銀イ
ンジウム電極層、７・・・・・・銅電極層、８・・・・
・・銅インジウム電極層又は銀インジウム電極層。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐ又はＮいずれかの導電型の化合物半導体物質か
   らなる第１の膜層上に、前記導電型とは反対の導電型を
   有する化合物半導体層を第２の膜層として形成させ、第
   １の膜層と第２の膜層上にそれぞれ電極を形成するに際
   し、陰電極又は陽、陰両電極が、銅又は銅化合物を導電
   物質として主として含有し、かつインジウム、インジウ
   ム化合物又は、カーボン、カーボン化合物の少なくとも
   一方を含有する銅ペーストの塗布、乾燥により形成され
   ることを特徴とする光起電力装置の製造法。
2. （２）第１の膜層が、硫化カドミウムもしくはイオウ、
   カドミウムを含む化合物半導体からなり、第２の膜層が
   テルル化カドミウムもしくはカドミウム、テルルを含む
   化合物より形成された特許請求の範囲第１項記載の光起
   電力装置の製造法。
3. （３）第２の膜層が銅インジウムセレナイド又は、銅、
   インジウム、セレンおよびそれらの元素を含む化合物よ
   りなる化合物半導体により形成された特許請求の範囲第
   １項記載の光起電力装置の製造法。
4. （４）ペースト中におけるカーボンの含有比率が０．０
   ０１〜２０％、Ｉｎ粉の含有比率が０．１〜９０％であ
   る特許請求の範囲第１項記載の光起電力装置の製造法。
5. （５）カーボンがカーボンブラックであり、１次粒子の
   平均粒子径が１μｍ以下である特許請求の範囲第１項記
   載の光起電力装置の製造法。
6. （６）インジウム、インジウム化合物の１次粒子の平均
   粒子径が５０μｍ以下である特許請求の範囲第１項記載
   の光起電力装置の製造法。
7. （７）銅又は銅化合物が粒状物質であり、粒子表面が銀
   又は銀化合物で被覆されている特許請求の範囲第１項記
   載の光起電力装置の製造法。