JPH01181476A - ＣｄＴｅ太陽電池の集電体の製造方法 - 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、太陽電池及びフォトセンサー等の光起電力素
子の集電体の製造方法に関するものである。

従来の技術 近年、太陽電池は、石油の代替エネルギーとして、積極
的な研究開発が進められている。その大きな課題は、商
用電源コストと同等なコストで製造することにあり、低
コスト化のためには、高効率化と竜産低コスト化が必要
とされている。

各種材料系で太陽電池が開発されているが、印刷と焼成
をくりかえして形成する全印刷式のＣｄＳ／ＣａＴｅ太
陽電池は、使用材料費が安く、薄膜形態であり、かつ太
陽光吸収材料として最適の禁制帯幅をもつＣｄＴｅ（Ｅ
ｇ＝１．４ｅＶ）を用いるコトカ。

ら、低価格で高効率の太陽電池を突成できる可能性が大
きい。以下図面を参照しながら、上述した従来の全印刷
式ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の一例について説明する。

第２図は従来の全印刷式Ｃｄｓ　１０ｄＴｅ太陽電池の
断面を示すものである。第２図において、ガラス基板１
上にＣ（Ｉｓ粉末に融剤ｃａｃｇ２　及び、粘結剤を加
えペースト状にしたものを印刷焼結してＣｄＳ焼結膜２
を形成する。次に同膜上にＣｄ、Ｔｏを水中で粉砕し乾
燥した微粉に微量のｃａｃｇ２　　と適量の粘結剤を加
えてペースト状にしたものを印刷焼結してＣｄＴｅ焼結
膜３．４を形成する。さらに、（、ｉＴａＴａ上にカー
ボンペーストと印刷後、４００　’Ｃで焼成してカーボ
ン膜６を形成する。このカーボン電極上にムｇ電極７を
、Ｃｌｌ５　膜上にムｇＩｎ電極６をそれぞれスクリー
ン印刷とその後の熱処理で形成する。

上記の製法で形成した太陽電池にガラス側から晃８を入
射させると、起電力が発生し、五ｇ電極側か十極、五ｇ
Ｉｎ電極側が一極となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、ＣｄＴｅ膜は第２
図に示す様に、緻密なＣｄＴｅ膜３と多孔質な０ｄＴｅ
膜４とよりなり、ＣｄＴａ膜中のボアの増大により膜抵
抗が大幅に増加し、太陽電池の内部抵抗が増加し特性が
低下する。これはＣｄＴｅペースト中の７ラツクスの添
加量が微量であることと、ｃｄ粉末とＴｏ粉末の反応に
よって形成するため反応後の空洞が増加するものと考え
られる。フラックス添加量を増加すれば膜中ボアを減少
させることができるが、ｃａｃｅ２　はＣｄＳ　のフラ
ックスでもあるため０６５／ＣｄＴｅ界面にＣｄＳ、−
ｘＴθ固溶体が形成され、特性が大幅に増加される。第
３図に全印刷式ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の断面の電子
顕＊鏡写真を示す。この写真から緻密なＣｄＴｅ層（Ｃ
ｄＴｅ活性層）３と多孔質なＣｄＴｅ層４の存在が確認
できる。ＣｄＴｅ膜上にカーボンペースト６を印刷する
ことによって、多孔質なＣｄＴｅ膜のボアを導電微粉カ
ーボンブラックで充填しうるが、ＣｄＴｅ層　Ｑ界面で
のオーばツク性を得るためには、４００　’Ｃ以上での
熱処理が必要であり、このような温度ではカーボンペー
スト中の樹脂は熱分解してしまう。第３図はカーボン焼
成後の断面であるが、ボア部分には充填されていないこ
とがわかる。

すなわち、従来の方法では、ＣｄＴｅとのオーミック接
触は得られても、多孔質Ｃ４Ｔｅ層４のたて方向の抵抗
が大きいという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、全印刷式のＣｄＳ／Ｃ（Ｉ
　Ｔ　６太陽電池のＣｄＴａ膜抵抗を減少させるＣｄＴ
ｅ太陽電池の集電体の製造方法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ＣｄＴｅ太陽電池
の集電体の製造方法は、焼結により形成したｃａ’ｒｅ
膜中の空洞をＣｄＴａとオーミック接触をもつ材料と高
導電材料とで一部もしくは全部を充填するものである。

作用 本発明は上記した構成によって、ＣｄＴｅ膜との接触抵
抗の増加もなく、ＣｄＴｅ膜中のボア部分を高導電材料
で充填するため、高抵抗な多孔質（＋ＩＴｅ層を電流が
流れる時、低抵抗部分である充填された高導電材料中を
電流が流れ太陽電池の内部抵抗が減少して特性は向上す
る。また、多孔質なＣｄＴｅ膜は、機械的強度が弱く、
信頼性に悪影響を与えるが、高導電材料の充填によりそ
の強度も増し、信頼性も向上することになる。

実施例 以下本発明の一実施例のＣｄＴｅ太陽電池の集電体につ
いて、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の
実施例におけるＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の断面図を示
すものである。第１図において、１はガラス基板、２は
ＣａＳ　焼結膜、３は緻密なＣ（ＩＴ６膜、４は多孔質
なＣｄＴｅ膜、６はムｇ−Ｉｎ電極、９は銅電極を示す
。ここでのＣｄＳ　焼結膜、ＣｄＴｅ膜は従来のペース
トの印刷焼結によって形成した。この中で、２はＣｄＳ
　以外にもｎ型半導体であり、ＣｄＴｅと良好なＰ　−
ｎヘテロ接合を形成するものであれば、その材料を使用
できる。

ＣａＳ膜２、Ｃ（１τθ膜３，４を形成後、銅ペースト
９　ヲＣｄＴθ膜４上に２００メツシユのステンレスス
クリーンを用いてスクリーン印刷し、１００〜２００°
Ｃの温度で乾燥させる。乾燥温度は、銅ペースト中の樹
脂又はガラスバインダーの耐熱性により６０〜５００’
Ｃまで自由に変えることができる。銅ペースト中に含ま
れる樹脂は、フェノール又は、エポキシ、又はアクリル
等の熱硬化性樹脂の中に、ポリビニルブチラール樹脂（
ＰＶＢ樹脂）等の透明な熱可塑性樹脂を含有させる。こ
れは、熱可塑性樹脂は、乾燥、硬化時の熱を受けても弾
性があるため、銅ペースト硬化処理中に熱による樹脂の
膨張、収縮により、多孔質Ｃ（ｌＴ１５膜の結晶粒界に
クラックを発生させるのを防止することと、より多（Ｃ
ｄＴｅの多孔質部分に導電材料を充填するためである。

銅ペーストは、導電性微粉としての銅もしくは銅化合物
とＣｄＴｅとオーミック接触をもつカーボンブラックと
より構成されている。そして、導電ｉ微粉は粒子表面の
酸化等の変化を防ぐため同ペースト中の銅または銅化合
物粒子表面の一部が銀または銀化合物により被覆されて
いるものを用いることが望ましい。特に、銀メツキ量は
銅または銅化合物重量の１〜１０％の範囲が最もよい。

１％以下であると、電極抵抗の長期安定性が得られにく
く、また１０％をこえるとＣｄＴｅとのオーミック性が
低下する。これはＣｕ粉が導電材料であり、かつｃａ’
ｒｅのオーミック接触材料であることを示している。

銅ペースト中にＣｄＴｅとオーミック接触をするカーボ
ンブラックを混入させるとＣｄＴｅ／Ｃｕ間の接触抵抗
が小さくなり、光照射による劣化も防止する効果がある
。その混合量は銅ペース全重量に対し０．１〜６％の範
囲が望ましい。

上記構成のＣｄＳ／ＣｄＴｅ／Ｃｕ太陽電池は、従来の
ＣｄＳ／（、ＩＴａ／Ｃと比較して内部抵抗（接続抵抗
）が約３０％低下し特性が約１０％向上した。これは多
孔質０ａＴｅ膜中へ導電材料である銅ペーストが充填さ
れていることによるＣｄＴｅ膜抵抗が減少したためと考
えられる。

発明の効果 以上のように“本発明は、焼結により形成した（ｊｄＴ
６膜中の空薊ζ部もしくは全部をＣｄＴｅと、オースツ
ク接触をもつ材料と高導電材料とで充填することにより
、高効率で信頼性の高い太陽電池を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法による太陽電池の断面図、第
２図は従来の太陽電池の断面図、第３図は第２図に太陽
電池断面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真である。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・ＣｄＳ焼結
膜、　３・・・・・・緻密なＣｄＴ１５膜、４・・・・
・・多孔質なＣｄＴｅ膜、６・・・・・・カーボン膜、
６・・・・・・カーボン膜、６・・・・・・ムｇＩｎ電
極膜、７・・・・・・ムｇ電極膜、８・・・・・・入射
光、９・・・・・・電極膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−力うス基征 ２−Ｃｄ５蔑緒膜 ３−１ｉｃｋ　ａ　’！　ＣｄＴｅ１９　　　。 ４　−−　９ｐ　　ＪＬ　＊　　？　　ＣｄＴｅ　Ｍ。 ６−−−　Ａｇ−Ｉｎ電極膜 ８−入射光 ９−−−　Ｃｕ電梧膜 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣｄＳもしくはｎ型半導体基板上に、Ｃｄ、Ｔｅ
   およびＣｄＴｅを含むペーストを塗布焼結してｎ型半導
   体基板に密着した緻密なＣｄＴｅ層と同層上に形成され
   た空洞の多いＣｄＴｅ多孔質層からなるＣｄＴｅ膜を形
   成し、ＣｄＴｅ多孔質部分の空洞を、ＣｄＴｅとオーミ
   ック接触の得られる材料と高導電材料を熱可塑性樹脂を
   含んだ樹脂および有機溶媒中に分散させたペーストを塗
   布することによって、一部もしくは全部充填することを
   特徴とするＣｄＴｅ太陽電池の集電体の製造方法。
2. （２）ＣｄＴｅとのオーミック接触をもつ材料が、Ｃ、
   Ｃｕ、ＣｕＯ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅあるいはその化合物
   のいずれかよりなる特許請求の範囲第１項記載のＣｄＴ
   ｅ太陽電池の集電体の製造方法。