JPH01179743A - CdS焼結膜の製造方法 - Google Patents
CdS焼結膜の製造方法Info
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- JPH01179743A JPH01179743A JP63002897A JP289788A JPH01179743A JP H01179743 A JPH01179743 A JP H01179743A JP 63002897 A JP63002897 A JP 63002897A JP 289788 A JP289788 A JP 289788A JP H01179743 A JPH01179743 A JP H01179743A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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CdS膜を用いた太陽電池、フォトセンサー等
の光起電力素子に適した、大面積の硫化カドミウム(C
dS )焼結膜の製造方法に関するものである。
の光起電力素子に適した、大面積の硫化カドミウム(C
dS )焼結膜の製造方法に関するものである。
従来の技術
量産性に優れたスクリーン印刷、焼結という方法でつく
られたCC15焼結膜/CdTe焼結膜太陽電池(以下
焼結膜形CdS/CdTe太陽電池という)では、10
(7)角のガラス基板の上につくられたものにおいて光
電変換効率10%程度のものが得られている(電子材料
1983年6月号P、108)。この太陽電池の主役の
一つを演じるCdS焼結膜は、いわゆるフラックス法で
焼結させる。すなわち、CdS粉末に、一定量の塩化カ
ドミウム粉末を加え、ペーストをつくり、基板に塗布し
、その基板を緻密なアルミナを材質とする焼成ボードに
収め、同じ材質の有孔蓋をかぶせて焼結炉内で連続移動
焼成して3ページ 作成する。
られたCC15焼結膜/CdTe焼結膜太陽電池(以下
焼結膜形CdS/CdTe太陽電池という)では、10
(7)角のガラス基板の上につくられたものにおいて光
電変換効率10%程度のものが得られている(電子材料
1983年6月号P、108)。この太陽電池の主役の
一つを演じるCdS焼結膜は、いわゆるフラックス法で
焼結させる。すなわち、CdS粉末に、一定量の塩化カ
ドミウム粉末を加え、ペーストをつくり、基板に塗布し
、その基板を緻密なアルミナを材質とする焼成ボードに
収め、同じ材質の有孔蓋をかぶせて焼結炉内で連続移動
焼成して3ページ 作成する。
この際、塩化カドミウムはステンレスとして動きCdS
の焼結に役立つ。焼成中まず塩化カドミウムが溶け(融
点568°C)、この中へCdS粉が溶ここで融剤とし
て働いた塩化カドミウムが多量にCdS焼結膜中に残る
と太陽電池の性能は悪くなる。
の焼結に役立つ。焼成中まず塩化カドミウムが溶け(融
点568°C)、この中へCdS粉が溶ここで融剤とし
て働いた塩化カドミウムが多量にCdS焼結膜中に残る
と太陽電池の性能は悪くなる。
また、著大の面積が太きすぎたり、焼成容器の材質が気
孔率の大きいものであったりすると、CdSの焼結がす
すまないうちに塩化カドミウムがでていってしまい、や
はり太陽電池の性能は悪くなる。
孔率の大きいものであったりすると、CdSの焼結がす
すまないうちに塩化カドミウムがでていってしまい、や
はり太陽電池の性能は悪くなる。
CdS焼結膜をCdS /CdTe太陽電池のCdS膜
として利用する場合、(1)低抵抗化、(2)ガラス/
CdS界面の反射を減少させるためのガラスとの密着
性改善、そして(s) CdS /CdTeヘテロ接合
界面の連続性向上するためのCdS表面の粒界減少等の
検討課題がある。
として利用する場合、(1)低抵抗化、(2)ガラス/
CdS界面の反射を減少させるためのガラスとの密着
性改善、そして(s) CdS /CdTeヘテロ接合
界面の連続性向上するためのCdS表面の粒界減少等の
検討課題がある。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記の構成では、低抵抗化のために結晶粒
径を増大させるべくCdCe2を多量に加えると焼成時
のCdCe2液相量が増加し、CdS結晶成長の自由度
が増し、結晶粒子径そのものは増大するが、粒子間が不
連続になる。第3図にCdS焼結膜上にCdTe焼結膜
を形成した太陽電池の断面結晶構造の写真を示す。写真
からCdS粒子間に空洞があることがわかり、ガラス/
CdS界面に特に空洞が多くこの空洞部分の反射率、す
なわち空気//cdS界面の反射率は両者の屈折率から
約18.5%程度あり、同膜中で最大である。第4図に
CdS膜中にZnSをCdS膜に対して10mo1%添
加した時の(Cd、Zn)S焼結膜を用いた場合の断面
結晶構造の写真を示す。ZnS無添加のものと比較し、
CdS膜が平板状に形成され、ガラス/ (cd、 Z
n) S界面の空洞が大幅に減少するとともに、(Co
d、Zn)S表面もなめらかになりCdS / CdT
e接合も良好になった。すなわち(Cd、Zn)S膜に
よって光の反射損を減少し、接合部分のリーク電流を大
幅に減少することができた。しかしながら、第6図に5
べ−7 示す様にZnS添加によって(Cd、Zn)S膜の固有
抵抗が大幅に増加し、照射光エネルギー密度の大きい屋
外では、太陽電池特性の向上は見られなかった。
径を増大させるべくCdCe2を多量に加えると焼成時
のCdCe2液相量が増加し、CdS結晶成長の自由度
が増し、結晶粒子径そのものは増大するが、粒子間が不
連続になる。第3図にCdS焼結膜上にCdTe焼結膜
を形成した太陽電池の断面結晶構造の写真を示す。写真
からCdS粒子間に空洞があることがわかり、ガラス/
CdS界面に特に空洞が多くこの空洞部分の反射率、す
なわち空気//cdS界面の反射率は両者の屈折率から
約18.5%程度あり、同膜中で最大である。第4図に
CdS膜中にZnSをCdS膜に対して10mo1%添
加した時の(Cd、Zn)S焼結膜を用いた場合の断面
結晶構造の写真を示す。ZnS無添加のものと比較し、
CdS膜が平板状に形成され、ガラス/ (cd、 Z
n) S界面の空洞が大幅に減少するとともに、(Co
d、Zn)S表面もなめらかになりCdS / CdT
e接合も良好になった。すなわち(Cd、Zn)S膜に
よって光の反射損を減少し、接合部分のリーク電流を大
幅に減少することができた。しかしながら、第6図に5
べ−7 示す様にZnS添加によって(Cd、Zn)S膜の固有
抵抗が大幅に増加し、照射光エネルギー密度の大きい屋
外では、太陽電池特性の向上は見られなかった。
本発明は」1記問題点に鑑み、低抵抗でなおかつ、ガラ
ス/ CdS界面の反射損も少なく、CdS表面に粒界
の少ない太陽電池用CdS焼結膜を提供するものである
。
ス/ CdS界面の反射損も少なく、CdS表面に粒界
の少ない太陽電池用CdS焼結膜を提供するものである
。
課題を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のCdS焼結膜の製
造方法は、ガラス基板との密着層がよいかもしくは低抵
抗のn型半導体層としての第1の層と、粒界の少ない高
抵抗n型半導体層としての第2の層とからなるCdS焼
結膜を形成するものである。
造方法は、ガラス基板との密着層がよいかもしくは低抵
抗のn型半導体層としての第1の層と、粒界の少ない高
抵抗n型半導体層としての第2の層とからなるCdS焼
結膜を形成するものである。
作用
本発明は上記した構成によって第1の層で低抵抗層を形
成し、第2層で高抵抗層を利用し粒界を減少させること
によって、あい反する現象を解決することとなる。
成し、第2層で高抵抗層を利用し粒界を減少させること
によって、あい反する現象を解決することとなる。
6ヘー/
実施例
以下本発明の一実施例におけるCdS焼結膜の製造方法
について図面を参照しながら説明する。第1図は、本発
明の第1の実施例におけるCdS焼結膜の断面図を示す
ものである。CdS粉末100gに対し、このCdSに
対して融剤として働く塩化カドミウム1oy、ガラスの
融剤として働(BaOを5p、CdS膜抵抗を減少させ
るためInSを6gそれぞれ加え、粘度調節のために有
機結合剤を適当量入れ第1のCdSペーストをつくる。
について図面を参照しながら説明する。第1図は、本発
明の第1の実施例におけるCdS焼結膜の断面図を示す
ものである。CdS粉末100gに対し、このCdSに
対して融剤として働く塩化カドミウム1oy、ガラスの
融剤として働(BaOを5p、CdS膜抵抗を減少させ
るためInSを6gそれぞれ加え、粘度調節のために有
機結合剤を適当量入れ第1のCdSペーストをつくる。
このペーストをポリエステ/V80メツシュのスクリー
ンを用いてガラス基板1上に印刷し、乾燥した後ベルト
焼成炉で700°Cで約60分間焼成し第1のCdS膜
2を形成する。次にCdS粉末1ooflに対してZn
S 7.5 f/ 、 Cd0g220 f加え、粘度
調節のための有機結合剤を適当量入れ第2のCdSペー
ストヲつくル。このペーストをステンレス400メツシ
ユのスクリーンを用いて第1のCdS膜2上に印刷し、
乾燥した後ベルト焼成炉で690°Cで約60分間焼成
し、第2のCdS膜3を形成する。第7ベーノ 1表に、第1.第2のCdS膜2,3及びこれらを組合
せた複合膜の膜厚を膜抵抗及び光を4の方向から入射さ
せた際の反射率を示す。第1の膜については、B20
、 InSの無添加膜も作製し、その効果を調べた。
ンを用いてガラス基板1上に印刷し、乾燥した後ベルト
焼成炉で700°Cで約60分間焼成し第1のCdS膜
2を形成する。次にCdS粉末1ooflに対してZn
S 7.5 f/ 、 Cd0g220 f加え、粘度
調節のための有機結合剤を適当量入れ第2のCdSペー
ストヲつくル。このペーストをステンレス400メツシ
ユのスクリーンを用いて第1のCdS膜2上に印刷し、
乾燥した後ベルト焼成炉で690°Cで約60分間焼成
し、第2のCdS膜3を形成する。第7ベーノ 1表に、第1.第2のCdS膜2,3及びこれらを組合
せた複合膜の膜厚を膜抵抗及び光を4の方向から入射さ
せた際の反射率を示す。第1の膜については、B20
、 InSの無添加膜も作製し、その効果を調べた。
(以下余 白)
9 ベージ
単膜のみで比較するとB20の添加によって反射率が減
少し、InS添加によって膜抵抗が減少していることが
わかる。B20添加の有、無を膜断面の結晶構造写真で
比較すると、B20添加によってガラスとCdSとの密
着性が改善されていることがわかった。InSの添加効
果は結晶構造写真ではわからなかったが、CdS結晶中
にInがドープされることによって低抵抗化が進んだも
のと考えられる。
少し、InS添加によって膜抵抗が減少していることが
わかる。B20添加の有、無を膜断面の結晶構造写真で
比較すると、B20添加によってガラスとCdSとの密
着性が改善されていることがわかった。InSの添加効
果は結晶構造写真ではわからなかったが、CdS結晶中
にInがドープされることによって低抵抗化が進んだも
のと考えられる。
複合膜にしても膜抵抗は、第1の膜の低抵抗膜の値を示
し、反射率もほとんど増加しなかった。扁4の膜が従来
の製法で形成された膜であり、第1の膜にInS、B2
0を添加し、第2の膜にZnSを添加することによって
従来よりも低抵抗で、反射率の低いCdS焼結膜を形成
することができる。第2の膜にZnSを添加する効果は
、C(iS単膜ではあられれず、Cd Te膜とへテロ
接合を形成するときに効果があられれる。
し、反射率もほとんど増加しなかった。扁4の膜が従来
の製法で形成された膜であり、第1の膜にInS、B2
0を添加し、第2の膜にZnSを添加することによって
従来よりも低抵抗で、反射率の低いCdS焼結膜を形成
することができる。第2の膜にZnSを添加する効果は
、C(iS単膜ではあられれず、Cd Te膜とへテロ
接合を形成するときに効果があられれる。
以下本発明の第2の実施例について、第1の実施例で作
製したCdS’焼結膜上にCdTe焼結膜を形成した例
について説明する。
製したCdS’焼結膜上にCdTe焼結膜を形成した例
について説明する。
10、−7
第2図は本発明の第2の実施例を示す焼結形CdS/C
dTe太陽電池の断面図である。第1の実施例で形成し
たCdS焼結膜3上にCd、Teの粉末またはカドミウ
ムとテルルの混合粉末100gに対し、融剤として働く
塩化カドミウム0.6f/加え、粘度調節のために有機
結合剤を適当量入れCdTeペーストをつくり、スクリ
ーン印刷し乾燥した後有孔蓋付きアルミナボートに入れ
ベルト焼成炉で620′Cの温度により焼成する。この
ようにしてつくったCdTe焼結膜5上にカーボンペー
ストをスクリーン印刷し、乾燥後400°Cで30分間
不活性ガス中で熱処理し、カーボン電極6を形成する。
dTe太陽電池の断面図である。第1の実施例で形成し
たCdS焼結膜3上にCd、Teの粉末またはカドミウ
ムとテルルの混合粉末100gに対し、融剤として働く
塩化カドミウム0.6f/加え、粘度調節のために有機
結合剤を適当量入れCdTeペーストをつくり、スクリ
ーン印刷し乾燥した後有孔蓋付きアルミナボートに入れ
ベルト焼成炉で620′Cの温度により焼成する。この
ようにしてつくったCdTe焼結膜5上にカーボンペー
ストをスクリーン印刷し、乾燥後400°Cで30分間
不活性ガス中で熱処理し、カーボン電極6を形成する。
カーボンペースト中には微量のアクセプタ不純物が含有
されており熱処理中にこの不純物がCdTe中に拡散し
てp型のCdTeができ、n型の CdSとの間にp−
n接合が形成される。最後にCdS側に銀−インジウム
電極7を、またカーボン電極の上に銀補助電極8をそれ
ぞれスクリーン印刷してCdS / Cd Te太陽電
池を形成した。第2表に、第1の実施例で用いた8種類
のCdS膜上にそれぞれ11 べ−7 上記の工程で太陽電池を形成した場合の特性比較値を従
来の方法、す々わち篤4を基準にして示す。
されており熱処理中にこの不純物がCdTe中に拡散し
てp型のCdTeができ、n型の CdSとの間にp−
n接合が形成される。最後にCdS側に銀−インジウム
電極7を、またカーボン電極の上に銀補助電極8をそれ
ぞれスクリーン印刷してCdS / Cd Te太陽電
池を形成した。第2表に、第1の実施例で用いた8種類
のCdS膜上にそれぞれ11 べ−7 上記の工程で太陽電池を形成した場合の特性比較値を従
来の方法、す々わち篤4を基準にして示す。
(以 下 余 白)
13ぺ−7
特性測定のための入射光はA M 1.51 oomW
/Cylを用いた。第2表よりあきらかな様に篤A −
EまでのCdSに単膜を用いたセルでは、従来の方法磨
りに比較して特性向上は見られないどころかZnS添加
をのぞいて開放電圧(Voc )が大幅に低下した。こ
れは、CdTeと接合を形成すべきCdSの表面状態V
こよるものと考えられる。ZnS添加した膜は膜抵抗の
増大により変換効率が大幅に低下した。
/Cylを用いた。第2表よりあきらかな様に篤A −
EまでのCdSに単膜を用いたセルでは、従来の方法磨
りに比較して特性向上は見られないどころかZnS添加
をのぞいて開放電圧(Voc )が大幅に低下した。こ
れは、CdTeと接合を形成すべきCdSの表面状態V
こよるものと考えられる。ZnS添加した膜は膜抵抗の
増大により変換効率が大幅に低下した。
ところが、上記単膜とZnS添加膜とを組合せるとvO
Cが大幅に改善され、短絡電流Iscも、反射率減少分
に近い値分だけ向上した。もっとも高い変換効率を示し
たのは、第1の膜にB20 、 InS両者を添加した
ものであった。
Cが大幅に改善され、短絡電流Iscも、反射率減少分
に近い値分だけ向上した。もっとも高い変換効率を示し
たのは、第1の膜にB20 、 InS両者を添加した
ものであった。
なお第1の実施例においてB20. InSを添加した
が、それぞれB2O5,In GQ3であってもよい。
が、それぞれB2O5,In GQ3であってもよい。
発明の効果
以上のように本発明のCdS焼結膜は、ガラス基板との
密着性もしくは低抵抗n型半導体層としての第1の層と
、粒界の少ない高抵抗のn型半導体層としての第2層と
からなることにより、ガラス/14ペーノ CdS界面の光反射率の低い低抵抗で、なおかつ接合を
形成すべき表面はリーク電流の減少を可能にし、高効率
太陽電池に応用することができる。
密着性もしくは低抵抗n型半導体層としての第1の層と
、粒界の少ない高抵抗のn型半導体層としての第2層と
からなることにより、ガラス/14ペーノ CdS界面の光反射率の低い低抵抗で、なおかつ接合を
形成すべき表面はリーク電流の減少を可能にし、高効率
太陽電池に応用することができる。
第1図は本発明の第1の実施例におけるCdS焼結膜の
断面図、第2図は第1図のCdS焼結膜を用いた第2の
実施例における焼結形CdS/CdTa太陽電池の断面
図、第3図は従来の焼結形CdS/CdTe太陽電池の
断面における結晶構造を示す写真、第4図はCdS膜中
にZnSを添加した場合の(Cd、Zn)S/CdTe
太陽電池の断面の結晶構造を示す写真、第5図はZnS
の添加量を変化させた際のCdCe2濃度と抵抗率との
関係を示す図である。 1 ・・・ガラス基板、2・・・・・第1のCdS膜、
3・第2のCdS膜、4 ・・反射率測定時の光入射方
向、5 ・ CdTe焼結膜、6 カーボン電極、7
− A7 In電極、8− A1電極、9・・・入射光
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
ガラヌ某扶 2−才1のCdS膜 3−茅2のCdS膜 第3図 第4図
断面図、第2図は第1図のCdS焼結膜を用いた第2の
実施例における焼結形CdS/CdTa太陽電池の断面
図、第3図は従来の焼結形CdS/CdTe太陽電池の
断面における結晶構造を示す写真、第4図はCdS膜中
にZnSを添加した場合の(Cd、Zn)S/CdTe
太陽電池の断面の結晶構造を示す写真、第5図はZnS
の添加量を変化させた際のCdCe2濃度と抵抗率との
関係を示す図である。 1 ・・・ガラス基板、2・・・・・第1のCdS膜、
3・第2のCdS膜、4 ・・反射率測定時の光入射方
向、5 ・ CdTe焼結膜、6 カーボン電極、7
− A7 In電極、8− A1電極、9・・・入射光
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
ガラヌ某扶 2−才1のCdS膜 3−茅2のCdS膜 第3図 第4図
Claims (3)
- (1)ガラス基板上に、CdS粉末およびそれを含むn
型半導体を塗布焼結した第1の膜と、この第1の膜の一
部を露出させ、その他の膜上に、CdS粉末に対してZ
nS粉末を5〜10重量%、CdCl_2粉末を10〜
30重量%添加したペーストを塗布焼結して第2のCd
S焼結膜を形成することを特徴とするCdS焼結膜の製
造方法。 - (2)第1のCdS焼結膜が、CdSおよびそれを含む
粉末に、BaOもしくはB_2O_3を添加したペース
トをガラス基板上に塗布焼成したものである特許請求の
範囲第1項記載のCdS焼結膜の製造方法。 - (3)第1のCdS焼結膜が、CdSおよびそれを含む
粉末に、InCl_3、InS、もしくはIn化合物を
添加したペーストをガラス基板上に塗布したものである
特許請求の範囲第1項記載のCdS焼結膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63002897A JPH01179743A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | CdS焼結膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63002897A JPH01179743A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | CdS焼結膜の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01179743A true JPH01179743A (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=11542145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63002897A Pending JPH01179743A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | CdS焼結膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01179743A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012533178A (ja) * | 2009-07-10 | 2012-12-20 | ファースト ソーラー インコーポレイテッド | 亜鉛を含む光電変換装置 |
-
1988
- 1988-01-08 JP JP63002897A patent/JPH01179743A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012533178A (ja) * | 2009-07-10 | 2012-12-20 | ファースト ソーラー インコーポレイテッド | 亜鉛を含む光電変換装置 |
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