JPH02106978A - 集積型太陽電池の製造方法 - 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　透光性基板上に透明導電膜、光活性層及び裏
面電極をこの順に積層してなる複数の素子を直列接続し
た集積型太陽電池の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

集積型太陽電池の基本構造は、透光性基板上に透明導電
膜／光活性層／裏面電極の積層体である多数の素子を直
列接続したものであり、光活性層としてはアモルファス
シリコン、　ＣｄＳ、ＣｄＴｅ等の薄成牛導体層が利用
される。これらの中でアモルファスシリコンを使用した
太陽電池（以下アモルファスシリコン太陽電池という）
は、薄膜化が容易であるので低コスト化を図れるという
利点があり、現在量も一般的な太陽電池として知られて
いる。

このような集積型太陽電池の製造方法において各素子毎
に各膜を分離する工程（バターニング工程）に、レーザ
光等の高エネルギビームを照射してパターニングを行う
ことが公知である。

第５図は従来の集積型太陽電池の断面構造図であって、
図中Ａ、Ｂ、Ｃは、透光性基板１１上に透明導電１ｔ！
Ｊ１２．光活性層１４．　ＡＩからなる裏面電極１５の
積層体からなる太陽電池素子を示し、光活性層１４は透
明導電膜１２側から順にｐ型アモルファスシリコン膜１
４１．　ｉ　型アモルファスシリコン膜１４２．　ｎ型
アモルファスシリコン膜１４３の３層構造をなす。

また隣合う太陽電池素子は直列接続されている。

つまり具体的には太陽電池素子Ａ　（Ｂ）の透明導電膜
１２ａ（１２ｂ）はＡｇ銀からなる導電ペース目６を介
して隣合う太陽電池素子Ｂ　（Ｃ）の裏面電極１５ｂ（
１５ｃ）と直列接続されている。また隣合う太陽電池素
子間の裏面電極を分離すべく、導電ペースト１６に相接
した状態で絶縁ペース目７が形成されている。

次にこのような構造の集積型太陽電池の製造工程につい
て説明する６透光性基板ｌｌ上に透明導電膜１２を形成
した後、直列接続部分に導電ペースト１６、絶縁ペース
）１７を並設してパターン形成し、レーザ光を照射して
透明導電膜１２をバターニングする。次に全面に光活性
層１４．裏面電極１５を積層形成する。導電ペースト１
６の形成位置にレーザ光を照射してその部分の光活性層
１４．裏面電極１５を溶融させて隣合う太陽電池素子間
の透明導電膜１２と裏面電極１５とを導電ベース目６を
介して直列接続させると共に、絶縁ベース目７の形成位
置にレーザ光を照射してその部分の光活性層１４．裏面
電極１５を除去して隣合う太陽電池素子間の光活性層１
４、裏面電極１５を分離する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような構造を有する集積型太陽電池では、長時間に
わたって高温状態におかれると、Ａｇからなる導電ペー
ストとＡＩからなる裏面電極との密着性が悪化して直列
接続部において裏面電極が酸化され、直列接続部の抵抗
が大きくなって電池特性が低下するという難点がある。

そして導電ペーストと裏面電極との密着性を高め、また
高温状態でも裏面電極が酸化しないように、高出力なレ
ーザ光を照射して裏面電極を溶融して両者を溶着させよ
うとすると、導電ペーストそれ自身及びその下部の透明
導電膜を破壊してしまうことになる。

また裏面電極として導電ペーストと同材質のＡｇを使用
する場合には、Ａｇは温度変化に弱いので溶着部分が剥
離してしまう欠点がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、直列
接続部において導電ペーストと裏面電極との間に仕事関
数が高い金属薄膜または導電性金属酸化物膜を介在させ
た状態にて、隣合う素子同士にて透明導電膜と裏面電極
とを直列接続させることにより、長時間の高温状態にお
いても導電ペーストと裏面電極との高密着性が維持され
て、電池特性の劣化がない高効率な集積型太陽電池を製
造できる集積型太陽電池の製造方法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る集積型太陽電池の製造方法は、透光性基板
上に透明導電膜、光活性層及び裏面電極をこの順に積層
してなる複数の素子を直列接続して配設した集積型太陽
電池の製造方法において、透光性基板上に透明導電膜を
形成する工程と、直列接続部における前記透明導電膜上
に絶縁ペースト及び導電ペーストを並設形成する工程と
、前記絶縁ペースト及び導電ペーストの表面を含んで前
記透明導電膜上に仕事関数が高い金属薄膜または導電性
金属酸化物膜を形成する工程と、直列接続部における前
記透明導電膜、及び前記金属薄膜または導電性金属酸化
物膜を除去してこれらを各素子毎に分離する工程と、前
記金属薄膜上または導電性金属酸化物膜上及び前記透光
性基板の露出面に、光活性層、裏面電極をこの順に積層
形成する工程と、前記絶縁ペーストの上部の光活性層及
び裏面電極を除去し、前記導電ペーストの上部の光活性
層及び裏面電極を溶融して隣合う素子間の透明導電膜と
裏面電極とを導電ペーストを介して接続する工程とを有
することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の集積型太陽電池の製造方法にあっては、透光性
基板上に透明導電膜、導電ペースト及び絶縁ペーストを
形成した後、この上面に仕事関数が高い金属薄膜または
導電性金属酸化物膜を形成し、次いで透明導電膜及び金
属薄膜または導電性金属酸化物膜を素子毎にバターニン
グし、その後光活性層、裏面電極を順次この全面に積層
し、導電ペースト形成部分、絶縁ペースト形成部分に高
エネルギビームを照射して集積型太陽電池を製造する。

光活性層、裏面電極を積層する際に基板全体は加熱され
るが、この際金属薄膜は導電ペーストに拡散して合金化
される。そうすると高エネルギビームを導電ペースト形
成部分に照射した際に、この合金ペーストと溶融された
導電ペーストとが溶着するので、両者の密着性は高い。

従って長時間の高温状態にさらされても、電池特性の劣
化はない。

一方、導電性金属酸化物膜が導電ペーストと裏面電極と
の間に挟まれた状態にて、高エネルギビームが照射され
ると、導電性金属酸化物膜は溶融し３者が混じり合って
凝固する。導電性金属酸化物膜は熱に対して安定である
ので、高温状態にあっても電池特性は劣化しない。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本発明の集積型太陽電池の製造方法を用いて製
造された集積型太陽電池の断面構造図であり、図中Ａ、
Ｂ、Ｃは、透光性基板１上にＩＴＯ／ＳｎｏｗまたはＳ
ｎＯ□・Ｆ等からなる透明導電膜２、Ａ１からなる金属
薄膜３、ｐ型アモルファスシリコン膜４１＋　　ｉ型ア
モルファスシリコン膜４２．　　ｎ型アモルファスシリ
コン膜４３を積層したｐｉｎ型半導体層からなる光活性
層４．ＡＩからなる裏面電極５を積層してなる太陽電池
素子である。また隣合う太陽電池素子Ａ、Ｂ　（Ｂ、Ｃ
）は電気的に直列接続されている。つまり具体的には、
素子Ａ　（Ｂ）の透明導電膜２ａ　（２ｂ）と素子Ｂ　
（Ｃ）の裏面電極５ｂ　（５ｃ）と力＜Ａｇを焼成して
なる導電ペースト６を介して電気的に直列接続されてい
る。また導電ペースト６にその側縁を相接した状態で、
ＳｉＯ□を焼成してなる絶縁ペースト７が導電ペースト
６と並列に形成されている。

次にこのような構成の集積型太陽電池の製造方法につい
て、その過程を示す第２図に基づき説明する。

まず、透光性基板１上に、スパッタ法または熱ＣＶＯ法
により厚さ２０００〜８０００人の透明導電膜２を形成
する（第２図（ａ））。隣合う太陽電池素子の直列接続
部に相当する位置にＡｇをスクリーン印刷法によって印
刷した後、約５００°Ｃにて焼成して導電ペースト６を
形成し、次いでＳｉＯ□を同じくスクリーン印刷法によ
って印刷した後、前記と同程度の温度にて焼成して絶縁
ペースト７を、導電ペースト６と相接した位置に形成す
る（第２図（ｂ））。

次に導電ペースト６、絶縁ペースト７の表面を含んで透
明導電膜２の上面に、ＡＩからなる厚さ１０〜１００人
の金属薄膜３を形成する（第２図（Ｃ））。

導電ペースト６の形成位置から少しずれた位置に金属薄
膜３の上面側からＹＡＧレーザ光等のレーザ光ＬＢＩを
照射して、透光性基板１に達する分離溝８を形成し、透
明導電膜２．金属薄膜３を各太陽電池素子Ａ、Ｂ、Ｃを
構成する透明導電膜２ａ１２ｂ１２ｃ＋金属薄膜３ａ、
３ｂ、３ｃに分割する（第２図（ｄ））。

基板全体を１５０〜３００“Ｃまで加熱し、プラズマＣ
ｖＤ法によって、ｐ型アモルファスシリコン膜４１．ｉ
型アモルファスシリコン膜４２＋　　ｎ型アモルファス
シリコン膜４３を順次積層し、つまり金属薄膜３側から
ｐｉｎ型の導電型をなすアモルファスシリコン膜からな
る光活性層４を全面に積層した後、スパッタ法または抵
抗加熱にて裏面電極５を光活性層４　（ｎ型アモルファ
スシリコン膜４３）上面に積層形成する（第２図（ｅ）
）。

最後に導電ペースト６の形成位置及び絶縁ペーストアの
形成位置に、裏面電極５の表面側からレーザ光ＬＢ、、
ＬＢ３を照射し、導電ペースト６の形成位置では裏面電
極５．光活性層４．金属薄膜３゜透明導電ｎり２を一旦
溶融させた後凝固させて、隣合う素子間の裏面電極５と
透明導電膜２とを直列接続させ、絶縁ペースト７の形成
位置では裏面電極５．光・活性層４．金属薄膜３を除去
して！ｌＡ縁ペースト７に達する分離溝９を形成する（
第２図（ｅ））。

分離溝９の形成によって裏面電極５．光活性層４は夫々
太陽電池素子Ａ、Ｂ、Ｃを構成する裏面電極５ａ、５ｂ
、５ｃ、光活性層４ａ、４ｂ、４ｃに分割される。

また太陽電池素子Ａ　（Ｂ）の透明導電膜２ａ　（２ｂ
）は導電ペースト６を介して太陽電池素子Ｂ　（Ｃ）の
裏面型ｐｉ５ｂ（５ｃ）と接続されることになり、隣合
う太陽電池素子Ａ、Ｂ　（Ｂ、Ｃ）は直列接続された状
態となる。

上述したような製造工程において、加熱されることによ
り裏面電極のＡｔは導電ペース）　（Ａｇペースト）上
に拡散して合金化する。次にレーザパタニングを行った
際に、従来ではＡｇペーストとＡｔとの溶着であって密
着性が悪いという欠点があったが、本発明の直列接続部
ではＡｇ／Ａｔの合金ペーストとＡ１との溶着であるの
で、両者の密着性は高く、高温状態に長時間さらされて
も電池特性の劣化はない。また直列接続部以外では透明
導電膜／仕事関数が高い金属薄膜／光活性層（アモルフ
ァスシリコン半導体層）の構造となるので、従来のアモ
ルファスシリコン太陽電池に比して開放電圧が向上し、
変換効率も大いに向上する。

上述の実施例では仕事関数が高い金属薄膜を用いること
としたが、この金属薄膜に代えて仕事関数が高い導電性
金属酸化物膜（例えばｖ２０５膜）を使用しても同様の
効果が得られる。なお、導電性金属酸化物膜を使用した
場合における集積型太陽電池の構造及びその製造方法は
、前述の例と同じであるのでこれらの説明を省略する。

仕事関数が高い導電性金属酸化物膜を用いると、導電性
金属酸化物膜は優れた膜強度と化学的安定性とを有して
いるので、導電ペーストと裏面電極との間にこの導電性
金属酸化物膜を介在させた状態にてレーザ光を照射する
と、導電性金属酸化物膜は溶融して導電ペースト材料及
び裏面電極材料と混じった状態にて凝結し、導電ペース
トと裏面電極とが導電性金属酸化物膜を介して接続され
る。

導電性金属酸化物膜は優れた膜強度と化学的安定性とを
有し、熱に対しても安定性が高いので長時間高温状態に
さらされても剥離は生じず、太陽電池の特性は劣化しな
い。また金属薄膜を用いた場合と同様に、開放電圧は従
来に比して向上する。

ところで本発明の集積型太陽電池の製造方法では、絶縁
ペースト上に導電性の金属薄膜または導電性金属酸化物
膜が形成されるので、裏面電極のショートが懸念される
が、レーザ条件（Ｐｏｗｅｒデフォーカス）等を変える
ことによってショートを起こすことなく容易に裏面電極
を分割できる。

第３図は本発明の集積型太陽電池（以下本発明品という
）、従来の集積型太陽電池（以下従来品という）におけ
る高温放置試験（温度条件９０°Ｃ）の結果を示すグラ
フであって、縦軸は最初の最大出力Ｐｍａχ（０）に対
する最大出力Ｐｍａにの割合を示し、横軸は経過時間（
時間）を示しており、図中実線（ａ）は本発明品を、破
線（ｂ）は従来品を夫々示す。第３図から明らかなよう
に、従来品は３００〜６００時間の間にて曲線因子が急
激に低下したことによってその電池特性が初期の３７％
まで低下しているが、本発明品では１０００時間経過後
にあってもその特性の低下はない。以上の如く本発明の
集積型太陽電池では、直列接続部が導電ペースト／仕事
関数が高い金属薄膜または導電性金属酸化物膜／裏面電
極の構造を有しているので、耐熱性は向上する。

第４図は本発明孔、従来品に八Ｍ　１．５，１００ｍＷ
ｃｆｆ１の太陽光を照射した際のｌ−Ｖ特性を示すグラ
フであり、本発明品（図中実線（ａ））の方が従来品（
図中破線（ｂ））より劣化特性が優れている。また本発
明孔、従来品の５インチ角のサブモジュールにおける特
性を下記第１表に示す。

（Ｊ火　　　ト　　　＃、　　　１３）第 ■ 表 本発明品では、発電部の構造が透明導電膜／金属薄膜ま
たは導電性金属酸化物膜／光活性層／Ｍ面電極となった
ことにより、従来品に比して開放電圧Ｖｏｃの向上が見
られ、高効率化を図ることができる。

［発明の効果］ 以上の如く本発明の集積型太陽電池の製造方法では、透
明導電膜と光活性層との間に仕事関数が高い金属薄膜ま
たは導電性金属酸化物膜を介在させ、高エネルギビーム
の照射によって隣合う素子の透明導電膜と裏面電極とを
直列接続するので、直列接続部の耐熱性の向上を図るこ
とができる。

また発電部では透明導電膜／金属薄膜または導電性金属
酸化物膜／光活性Ｎ／裏面電極の構造となるので、開放
電圧が増加し、従来に比して変換効率を向上させること
ができる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る集積型太陽電池の製造方法にて製
造された集積型太陽電池の断面構造図、第２図は本発明
に係る集積型太陽電池の製造方法の過程を示す断面構造
図、第３図は高温放置試験の結果を示すグラフ、第４図
は出力特性を示すグラフ、第５図は従来の集積型太陽電
池の断面構造図である。 １・・・透光性基板　２・・・透明導電膜　３・・・金
属薄膜（導電性金属酸化物膜）　４・・・光活性層　５
・・・裏面電極　６・・・導電ペースト　７・・・絶縁
ペーストＬＢ＋、ＬＢｚ、ＬＢｓ・・・レーザ光特　許
　出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 捧　　２ 電圧（Ｖ） 第 閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性基板上に透明導電膜、光活性層及び裏面電極
   をこの順に積層してなる複数の素子を直列接続して配設
   した集積型太陽電池の製造方法において、 透光性基板上に透明導電膜を形成する工程 と、 直列接続部における前記透明導電膜上に絶 縁ペースト及び導電ペーストを並設形成する工程と、 前記絶縁ペースト及び導電ペーストの表面 を含んで前記透明導電膜上に仕事関数が高い金属薄膜ま
   たは導電性金属酸化物膜を形成する工程と、 直列接続部における前記透明導電膜、及び 前記金属薄膜または導電性金属酸化物膜を除去してこれ
   らを各素子毎に分離する工程と、前記金属薄膜上または
   導電性金属酸化物膜 上及び前記透光性基板の露出面に、光活性層、裏面電極
   をこの順に積層形成する工程と、 前記絶縁ペーストの上部の光活性層及び裏 面電極を除去し、前記導電ペーストの上部の光活性層及
   び裏面電極を溶融して隣合う素子間の透明導電膜と裏面
   電極とを導電ペーストを介して接続する工程と を有することを特徴とする集積型太陽電池 の製造方法。