JPH01231378A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH01231378A JPH01231378A JP63057557A JP5755788A JPH01231378A JP H01231378 A JPH01231378 A JP H01231378A JP 63057557 A JP63057557 A JP 63057557A JP 5755788 A JP5755788 A JP 5755788A JP H01231378 A JPH01231378 A JP H01231378A
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Links
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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
Landscapes
- 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、同一の絶縁性基板上に両面に第−電極および
第二電極を備えた非晶質半導体層からなる単位太陽電池
の複数個が配列され、直列接続された太陽電池に関する
。
第二電極を備えた非晶質半導体層からなる単位太陽電池
の複数個が配列され、直列接続された太陽電池に関する
。
非晶質半導体を用いた太陽電池は、高い出力電圧を得る
ために同一の絶縁性基板上に複数の単位太陽電池を形成
し、それらを基板上で直列接続した構造のものが従来知
られている。第２図は３個の単位太１ＩＡ１′ｉｔ池を
直列接続した太陽電池の平面図、第３図は断面図を示し
、ガラス等の透光性絶縁基板１の上に３個の短冊状の第
一を極２１，２２．２３を第２図における左右方向に配
列し、その上にやはり短冊状でそれぞれシリコンを成分
とする非晶質半導体１１！１３１．３２．３３を少し右
側にずらしてＪＩＪ！し、さらにその上に短冊状の第二
１ｔｉ４１，４２．４３をさらに右側にずらして積層し
たもので、各上層はずれた部分で下層の各部分間の間隙
を埋めている。その結果、第一電極２１．半導体層３１
．第二電極４１からなる左側の単位太陽電池と第一電極
２２．半導体層３２、第二電極４２からなる中央の単位
太陽電池とは第二？ｉｔ Ｊｆｆｉ ４ ｔの延長部５
１で、中央の単位太陽電池と第一電極２３．半導体層３
３．第二電極４３からなる右側の単位太陽電池とは第二
１１Ｆｊ４２の延長部５２でそれぞれ接続され、３個の
単位太Ｖ４ｉｉｔ池が直列接続される、この太陽電池の
出力は、左側単位大ｔＩｈｔ池の第−電＄ｌ１２１の左
端に非晶質半導体７１３０との間隙で接触する取出し′
ｒ！ｌ極４０極右０単位太陽電池の第二電極４３から取
出ずことができる。
ために同一の絶縁性基板上に複数の単位太陽電池を形成
し、それらを基板上で直列接続した構造のものが従来知
られている。第２図は３個の単位太１ＩＡ１′ｉｔ池を
直列接続した太陽電池の平面図、第３図は断面図を示し
、ガラス等の透光性絶縁基板１の上に３個の短冊状の第
一を極２１，２２．２３を第２図における左右方向に配
列し、その上にやはり短冊状でそれぞれシリコンを成分
とする非晶質半導体１１！１３１．３２．３３を少し右
側にずらしてＪＩＪ！し、さらにその上に短冊状の第二
１ｔｉ４１，４２．４３をさらに右側にずらして積層し
たもので、各上層はずれた部分で下層の各部分間の間隙
を埋めている。その結果、第一電極２１．半導体層３１
．第二電極４１からなる左側の単位太陽電池と第一電極
２２．半導体層３２、第二電極４２からなる中央の単位
太陽電池とは第二？ｉｔ Ｊｆｆｉ ４ ｔの延長部５
１で、中央の単位太陽電池と第一電極２３．半導体層３
３．第二電極４３からなる右側の単位太陽電池とは第二
１１Ｆｊ４２の延長部５２でそれぞれ接続され、３個の
単位太Ｖ４ｉｉｔ池が直列接続される、この太陽電池の
出力は、左側単位大ｔＩｈｔ池の第−電＄ｌ１２１の左
端に非晶質半導体７１３０との間隙で接触する取出し′
ｒ！ｌ極４０極右０単位太陽電池の第二電極４３から取
出ずことができる。
このような太陽電池の短冊状の第一を極３１，３２゜３
３の材料としては透光性を有する酸化＄１（Ｓｎｏｗ）
が用いられ、四塩化ｍ （Ｓｎ（Ｊ、）の加水分解反応
または三メチル化ＩＪＩＩ（Ｓｎ（ＣＬＬ）の酸化反応
を用いた熱気相成長法により絶縁基板上に被着した酸化
錫層をレーザ加工により溝を切って形成する。短冊状の
非晶π半導体ＩＷ４１，４２．４３は、入射光エネルギ
を電気エネルギに変換する光電変換層であり、ｐ形成、
アンドープ膜、ｎ形成の３Ｎ構造となっている。このよ
うな非晶質半導体層の各膜は、シラン（Ｓｌｌ＋４）ガ
ス、それにｐ形成の場合にはｐ形ドーピングガスとして
さらにジボラン（Ｂ、ｌＩ＆）ガス、ｎ形成の場合には
ｎ形ドーピングガスとしてフォスフイン（Ｐｌ！、）ガ
スを添加した雰囲気中でのグロー放電分解により順次堆
積形成される。なおアンドープ層の光学バンドギャップ
を変えるために、シランガスにゲルマン（ＧθＨａ）ガ
スやメタンガスを添加することもある。また、上記の３
ａｉ類の成膜を２〜３周ル１繰返し、例えばｐｉｎｐｌ
ｎ積肩構造として、いわゆるタンダム型の非晶質太陽電
池とすることもある。この非晶質半導体層も全面被着後
、レーザ加工により溝を切りそれぞれ短冊状の光電変換
層３１，３２．３３および取り出し電極部の下層３ｏに
する。Ｉｋ後に第二電Ｐｉ４１，４２．４３および取出
し電極４０は、アルミニウムなどで構成され、真空蒸着
法またはスパッタ法で被：ＩＦ後、フォトエツチング法
により溝を切ってそれぞれ短冊状に形成したものである
。
３の材料としては透光性を有する酸化＄１（Ｓｎｏｗ）
が用いられ、四塩化ｍ （Ｓｎ（Ｊ、）の加水分解反応
または三メチル化ＩＪＩＩ（Ｓｎ（ＣＬＬ）の酸化反応
を用いた熱気相成長法により絶縁基板上に被着した酸化
錫層をレーザ加工により溝を切って形成する。短冊状の
非晶π半導体ＩＷ４１，４２．４３は、入射光エネルギ
を電気エネルギに変換する光電変換層であり、ｐ形成、
アンドープ膜、ｎ形成の３Ｎ構造となっている。このよ
うな非晶質半導体層の各膜は、シラン（Ｓｌｌ＋４）ガ
ス、それにｐ形成の場合にはｐ形ドーピングガスとして
さらにジボラン（Ｂ、ｌＩ＆）ガス、ｎ形成の場合には
ｎ形ドーピングガスとしてフォスフイン（Ｐｌ！、）ガ
スを添加した雰囲気中でのグロー放電分解により順次堆
積形成される。なおアンドープ層の光学バンドギャップ
を変えるために、シランガスにゲルマン（ＧθＨａ）ガ
スやメタンガスを添加することもある。また、上記の３
ａｉ類の成膜を２〜３周ル１繰返し、例えばｐｉｎｐｌ
ｎ積肩構造として、いわゆるタンダム型の非晶質太陽電
池とすることもある。この非晶質半導体層も全面被着後
、レーザ加工により溝を切りそれぞれ短冊状の光電変換
層３１，３２．３３および取り出し電極部の下層３ｏに
する。Ｉｋ後に第二電Ｐｉ４１，４２．４３および取出
し電極４０は、アルミニウムなどで構成され、真空蒸着
法またはスパッタ法で被：ＩＦ後、フォトエツチング法
により溝を切ってそれぞれ短冊状に形成したものである
。
このような太陽電池において、透光性の基板ｌおよび第
一電極２１，２２．２３を通って光が非晶π半導体［３
１，３２，３３に入ると、主にアンドープ層において電
子および正孔が発生し、ｐＪｆｊ膜、アンドープ膜、ｎ
形成の作るｐｉｎ接合電界により互いに逆方向に移動し
て対向する第一電極および第二電極にそれぞれ集められ
、ｐ形成に接する正孔の集まる電極を正極とした電圧が
発生する。各対向１ｉ極間の起電力は接続部５１．５２
を介して加算され、取り出し電極４０と右側単位太陽電
池の第二電極４３の間には３倍の起電力が生ずる。従っ
て、電池の総面積が同してこのような直列接続をしなか
った場合にくらべて直列数に応じた高い起電力が得られ
る。さらに、太陽電池全体としての出力電流が約１／３
となる上、抵抗の高い方の電極、この例では酸化錫よ
りなる第一電極２１．２２．２３を光電流が流れる距離
が短くなり、熱損失となる分が低減され、太陽電池の出
力がその分増加する。
一電極２１，２２．２３を通って光が非晶π半導体［３
１，３２，３３に入ると、主にアンドープ層において電
子および正孔が発生し、ｐＪｆｊ膜、アンドープ膜、ｎ
形成の作るｐｉｎ接合電界により互いに逆方向に移動し
て対向する第一電極および第二電極にそれぞれ集められ
、ｐ形成に接する正孔の集まる電極を正極とした電圧が
発生する。各対向１ｉ極間の起電力は接続部５１．５２
を介して加算され、取り出し電極４０と右側単位太陽電
池の第二電極４３の間には３倍の起電力が生ずる。従っ
て、電池の総面積が同してこのような直列接続をしなか
った場合にくらべて直列数に応じた高い起電力が得られ
る。さらに、太陽電池全体としての出力電流が約１／３
となる上、抵抗の高い方の電極、この例では酸化錫よ
りなる第一電極２１．２２．２３を光電流が流れる距離
が短くなり、熱損失となる分が低減され、太陽電池の出
力がその分増加する。
ところが、このような半導体薄膜を用いた太陽電池にお
いては、′ｇ４膜に小さな穴、すなわちピンホールがあ
くことにより、対向電極が電気的に短絡し、起電力が発
生しないことが起こる場合がある。第４図に示すように
、単位太陽電池６１．６２．６３が直列接続されている
場合、いずれか一つの単位太陽電池にピンホールが１個
でもあると、出力端子１０．２０間に発生する起電力は
、ピンホールが全くない場合の２７３になり、そのため
出力電力は大幅に低下してしまうという欠点があった。
いては、′ｇ４膜に小さな穴、すなわちピンホールがあ
くことにより、対向電極が電気的に短絡し、起電力が発
生しないことが起こる場合がある。第４図に示すように
、単位太陽電池６１．６２．６３が直列接続されている
場合、いずれか一つの単位太陽電池にピンホールが１個
でもあると、出力端子１０．２０間に発生する起電力は
、ピンホールが全くない場合の２７３になり、そのため
出力電力は大幅に低下してしまうという欠点があった。
本発明の課題は、非晶質半導体層にピンホールがあって
も出力低下が最小限に抑えられる直列接続型太１１電池
を徒供することにある。
も出力低下が最小限に抑えられる直列接続型太１１電池
を徒供することにある。
上記の課題の解決のために、本発明の太陽電池は、同一
の絶縁性基板上にそれぞれ両面に第一電極および第二ｔ
ｉを備えた非晶質半導体層からなる複数個の単位、太陽
電池が行列状に配置され、各行に属する単位太陽電池は
第−ｉｌｉ極が隣接単位太陽電池の第二電極と接触する
ことによりそれぞれ直列接続され、各列に属する単位太
陽電池のうち両端の列に属する単位太陽電池のみが一端
の列においては第一？ｔＰｉ同志が、他端の列において
は第二電極同志が互いに接続されたものとする。
の絶縁性基板上にそれぞれ両面に第一電極および第二ｔ
ｉを備えた非晶質半導体層からなる複数個の単位、太陽
電池が行列状に配置され、各行に属する単位太陽電池は
第−ｉｌｉ極が隣接単位太陽電池の第二電極と接触する
ことによりそれぞれ直列接続され、各列に属する単位太
陽電池のうち両端の列に属する単位太陽電池のみが一端
の列においては第一？ｔＰｉ同志が、他端の列において
は第二電極同志が互いに接続されたものとする。
複数個の単位太陽電池を行列状に配置し、第５図に示す
ように各行に属する単位太陽電池６１，６２゜６３の３
個、 ７１．７２．７３の３個、 ８１，１１２．８３
の３個および９１，９２．９３の３個をそれぞれ直列接
続し、各列に属する単位太ＩＱ＆電池は互いに絶縁され
ているが、一端の列に属する単位太陽電池６１．７１，
８１．９１の４個と他端の列に属する単位太陽電池６３
，７３，８３．９３はそれぞれ一方は第一電極を、他方
は第二電極を接続することにより、全単位太陽電池が直
並列接続されるので、そのうちの１個の単位太陽電池に
ピンホールがあった場合にも、それによる出力の低下は
多数の単位太陽電池の一つが占める面積の総面積に対す
る比で留まる。
ように各行に属する単位太陽電池６１，６２゜６３の３
個、 ７１．７２．７３の３個、 ８１，１１２．８３
の３個および９１，９２．９３の３個をそれぞれ直列接
続し、各列に属する単位太ＩＱ＆電池は互いに絶縁され
ているが、一端の列に属する単位太陽電池６１．７１，
８１．９１の４個と他端の列に属する単位太陽電池６３
，７３，８３．９３はそれぞれ一方は第一電極を、他方
は第二電極を接続することにより、全単位太陽電池が直
並列接続されるので、そのうちの１個の単位太陽電池に
ピンホールがあった場合にも、それによる出力の低下は
多数の単位太陽電池の一つが占める面積の総面積に対す
る比で留まる。
第１図は本発明の一実施例の平面構造図で、第２、第３
図と共通の部分には同一の符号が付されている。左側の
端にある第一電極２１と右側の端にある第二＠ ｌｉ
４３は第２図と同様に短冊状であるが、それ以外の第一
電極、第二電極は第２図と異なり図の上下方向に４分割
され、第−電１２２，２４，２５゜２６および２３，２
７．２８，２９ 、第二電極４１．４４，４５．４６お
よび４２，４７．４８．４９が形成されている０図の左
右方向には第二電極４１，４４，４５．４６と第一電極
２２，２４，２５゜２６との間および第二電極４２．４
７．４８．４９と第一電極２３、２７．２８．２９の間
にそれぞれ接続部５１，５４，５５，５６゜５２、５７
．５８．５９が形成され、各行毎に直列接続が維持され
ている。しかし図の上下方向では、分割されない非晶質
半導体［３１，３２，３３が高抵抗なため、分割された
第一電極１第二電極の対向電捲間に形成される単位太陽
電池は電気的に独立していて、１２個の単位太陽電池が
直並列接続され、第一電極２１に接触する取出しｔＦｉ
４０と右端の第二電極４３が出力端子となる。そして、
いずれかの一つの単位太陽電池の非晶質半導体層にピン
ホールがあっても、図の上下方向に並ぶ４個の単位太陽
電池のうちの１個の起電力が零となるだけである。
図と共通の部分には同一の符号が付されている。左側の
端にある第一電極２１と右側の端にある第二＠ ｌｉ
４３は第２図と同様に短冊状であるが、それ以外の第一
電極、第二電極は第２図と異なり図の上下方向に４分割
され、第−電１２２，２４，２５゜２６および２３，２
７．２８，２９ 、第二電極４１．４４，４５．４６お
よび４２，４７．４８．４９が形成されている０図の左
右方向には第二電極４１，４４，４５．４６と第一電極
２２，２４，２５゜２６との間および第二電極４２．４
７．４８．４９と第一電極２３、２７．２８．２９の間
にそれぞれ接続部５１，５４，５５，５６゜５２、５７
．５８．５９が形成され、各行毎に直列接続が維持され
ている。しかし図の上下方向では、分割されない非晶質
半導体［３１，３２，３３が高抵抗なため、分割された
第一電極１第二電極の対向電捲間に形成される単位太陽
電池は電気的に独立していて、１２個の単位太陽電池が
直並列接続され、第一電極２１に接触する取出しｔＦｉ
４０と右端の第二電極４３が出力端子となる。そして、
いずれかの一つの単位太陽電池の非晶質半導体層にピン
ホールがあっても、図の上下方向に並ぶ４個の単位太陽
電池のうちの１個の起電力が零となるだけである。
例えば第５図において、単位太陽電池６１の起電力が零
であったとしても、１個の単位太陽電池の起電力をｐＶ
とすると、単位太陽電池６２．６３で２ｐ Ｖ、 ７
１，７２．７３ｔ’ ３ ｐ Ｖ、 ８１，８２．８
３テ３ ｐ Ｖ、 ９１゜９２．９３で３ｐＶの起電
力が発生し、これらが並列に接続されているため、出力
端子１０．２０間に発生する起電力は、第一次近似では
上記４直列の起電力の平均値すなわち（２ｐ＋３ｐｘ３
）／４＝２．７５ｐＶとなり、第２〜第４図に示した従
来構造では２ｐＶになるのに比べれば、ピンホールによ
る起電力低下が大幅に低減されることがわかる。なお、
短冊状の第一電極を分割するための溝幅Ｗ１および短冊
状の第二電極を分割するための溝幅Ｗ、は通常約５０−
程度であるため、電極分割による発電領域の面積減少は
ほとんど生じない０例えば図での上下方向の長さ４００
鶴の太陽電池において幅５０μの溝を２０本切って２１
並列にした場合でも、面積減少は０．２５％である。
であったとしても、１個の単位太陽電池の起電力をｐＶ
とすると、単位太陽電池６２．６３で２ｐ Ｖ、 ７
１，７２．７３ｔ’ ３ ｐ Ｖ、 ８１，８２．８
３テ３ ｐ Ｖ、 ９１゜９２．９３で３ｐＶの起電
力が発生し、これらが並列に接続されているため、出力
端子１０．２０間に発生する起電力は、第一次近似では
上記４直列の起電力の平均値すなわち（２ｐ＋３ｐｘ３
）／４＝２．７５ｐＶとなり、第２〜第４図に示した従
来構造では２ｐＶになるのに比べれば、ピンホールによ
る起電力低下が大幅に低減されることがわかる。なお、
短冊状の第一電極を分割するための溝幅Ｗ１および短冊
状の第二電極を分割するための溝幅Ｗ、は通常約５０−
程度であるため、電極分割による発電領域の面積減少は
ほとんど生じない０例えば図での上下方向の長さ４００
鶴の太陽電池において幅５０μの溝を２０本切って２１
並列にした場合でも、面積減少は０．２５％である。
本発明によれば、太陽電池を単位太陽゛電池の直列接続
でなく、同一基板上に行列状に配置した単位太陽電池の
直並列接続によって構成することにより、同一面積の基
板上に形成される非晶質半導体’ｉｌｊ膜太陽電池で考
えれば、非晶質半導体層に生ずるピンホールによって短
絡が起きた場合にもその影響が及ぶ面積範囲が小さくな
るので、全体としての出力低下が最小限に抑制される太
陽電池が得られた。
でなく、同一基板上に行列状に配置した単位太陽電池の
直並列接続によって構成することにより、同一面積の基
板上に形成される非晶質半導体’ｉｌｊ膜太陽電池で考
えれば、非晶質半導体層に生ずるピンホールによって短
絡が起きた場合にもその影響が及ぶ面積範囲が小さくな
るので、全体としての出力低下が最小限に抑制される太
陽電池が得られた。
なお、Ｔｌ極の分割をレーザ加工で行う場合は直列接続
型に比して工数が増加するが、フォトリソグラフィで行
う場合は工数は増加しない。
型に比して工数が増加するが、フォトリソグラフィで行
う場合は工数は増加しない。
第１図は本発明の一実施例の太陽電池の平面図、第２図
は従来の直列接続型太陽電池の平面図、第３図はその断
面図、第４図は第２図、第３図に示した太陽電池の電気
的接続を示すブロック図、第５図は第１図に示した太陽
電池の同様のブロック図である。 １：ｉ３光性絶縁基板、２１〜２９：第一電極、３１゜
３２．３３ ：非晶質半導体層、４１〜４９：第二電
極、５１〜５２．５４〜５９：接続部、６１〜６３．７
１〜７３．８１〜８３、９１〜９３：単位太陽電池。 第１図 ５／ｆ２ 第２図 ３７） ２／ ３／ ２２ ３２ ２３３３
第３図 第４図 第５図
は従来の直列接続型太陽電池の平面図、第３図はその断
面図、第４図は第２図、第３図に示した太陽電池の電気
的接続を示すブロック図、第５図は第１図に示した太陽
電池の同様のブロック図である。 １：ｉ３光性絶縁基板、２１〜２９：第一電極、３１゜
３２．３３ ：非晶質半導体層、４１〜４９：第二電
極、５１〜５２．５４〜５９：接続部、６１〜６３．７
１〜７３．８１〜８３、９１〜９３：単位太陽電池。 第１図 ５／ｆ２ 第２図 ３７） ２／ ３／ ２２ ３２ ２３３３
第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- （１）同一の絶縁性基板上にそれぞれ両面に第一電極お
よび第二電極を備えた非晶質半導体層からなる複数個の
単位太陽電池が行列状に配置され、各行に属する単位太
陽電池は第一電極が隣接単位太陽電池の第二電極と接触
することによりそれぞれ直列接続され、各列に属する単
位太陽電池のうち両端の列に属する単位太陽電池のみが
一端の列においては第一電極同志が、他端の列において
は第二電極同志が互いに接続されたことを特徴とする太
陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057557A JPH01231378A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057557A JPH01231378A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01231378A true JPH01231378A (ja) | 1989-09-14 |
Family
ID=13059117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057557A Pending JPH01231378A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01231378A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5593901A (en) * | 1989-09-08 | 1997-01-14 | Amoco/Enron Solar | Monolithic series and parallel connected photovoltaic module |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753986A (ja) * | 1980-07-25 | 1982-03-31 | Eastman Kodak Co | |
| JPS60182178A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-09-17 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | 大面積光起電力電池とその製法 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63057557A patent/JPH01231378A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753986A (ja) * | 1980-07-25 | 1982-03-31 | Eastman Kodak Co | |
| JPS60182178A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-09-17 | エナージー・コンバーション・デバイセス・インコーポレーテッド | 大面積光起電力電池とその製法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5593901A (en) * | 1989-09-08 | 1997-01-14 | Amoco/Enron Solar | Monolithic series and parallel connected photovoltaic module |
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