JPH03132080A - 光起電力装置 - 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、光起電力層を有する光電変換素子の複数個を
同一絶縁基板上にて直列接続させた構成をなす光起電力
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光線を直接電気エネルギに変換して起電力を発生させる
光電変換素子（太陽電池）の開発が進み、その光電変換
素子における光起電力層としては、ｐｉｎ型、　ｐｎ型
の非晶質シリコン層、結晶シリコン層等の半導体層が広
く使用されている。１個の光電変換素子においては得ら
れる起電力に限界があるので、高電圧を得るためには、
複数個の光電変換素子を例えば同一絶縁基板上に直列接
続させる必要がある。

非晶質シリコン等の低導電性材料を光起電力層に使用す
る場合には、例えば特開昭５５−１０７２７６号公報に
開示されているような方法を用いることによって、同一
基板上における複数の光電変換素子の直列接続は容易で
ある。

ところが、単結晶シリコン等の高導電性材料を光起電力
層に使用する場合には、同一基板上にて複数の光電変換
素子を直列接続することはできなかった。従って、この
ような光電変換素子を用いて高電圧を得る際には、複数
の各光電変換素子をワイヤボンディング等にて接続して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、高導電性材料を光起電力層に使用した光電
変換素子にあっては、ワイヤボンディング等にて複数個
を接続しなければならないので、その工程が煩雑である
という難点がある。また、ワイヤボンディング法を用い
るので、光電変換素子を小型化することには限界があり
、光電変換素子の大きさが限定されるという問題点があ
る。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高導
電性材料を光起電力層に使用した光電変換素子を同一絶
縁基板上または基板上の同一絶縁膜上に直列接続できる
光起電力装置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〕

本発明に係る光起電力装置は、光起電力層を有する複数
の光電変換素子を同一絶縁体上に直列接続させた光起電
力装置において、前記各光電変換素子は絶縁体との接触
面積が前記光起電力層と絶縁体との接触面積より小さい
導電膜を前記絶縁体上に有し、この導電膜により隣合う
光電変換素子同士を直列接続していることを特徴とする
。

〔作用〕

本発明の光起電力装置にあっては、複数の光電変換素子
が同一絶縁体上にて直列接続されており、各素子におい
て発生した起電力は集積されて外部に取出される。また
、絶縁体に接触する導電膜の面積は小さいので、導電膜
の使用量は少ない。

〔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図は本発明に係る光起電力装置の断面構造図であり
、図において１は透光性の絶縁基板を示す。絶縁基板ｌ
はガラス製（Ｓｉｎｇが主成分：４９％以上）であり、
該絶縁基板１上には、複数の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃ，
・・・が形成されており、各光電変換素子は隣合う素子
同士にて直列接続されている。各光電変換素子は、絶縁
基板１上に形成された５ｎＯＸからなる第１導電膜２と
、一部が第１薄電膜２上に重畳された態様にて絶縁基板
ｌ上に形成された光起電力層３と、光起電力層３の側面
全域に形成されたＳｉＯ□膜４と、光起電力層３の上面
に接続されて下方に垂れ下がったＡＩからなる第２導電
膜５とを有している。

光起電力層３は、ｐｉｎ型のシリコン半導体層から構成
されており、絶縁基Ｆｉｔ側から結晶性ｐ型半導体層３
ａ、　　ｉ型半導体層３ｂ、　　ｎ型半導体’ｆｆ１３
ｃをこの順に積層した構造をなす。絶縁基板１に接触す
るｐ型半導体層３ａの導電率は１０”Ω−Ｉ　Ｃｌ１ｌ
　−１以上である。各素子における第１導電膜２の幅は
ｌ　ｎであって、隣合う素子間の第１導電膜２の形成ピ
ンチは９鰭であり、第１導電膜２と絶縁基板１との接触
面積は、光起電力層３と絶縁基板ｌとの接触面積よりも
小さい。

光起電力層３　（ｎ型半導体層３ｃ）の上面に一端が接
続された第２導電膜５は、５ｉ０２膜４の存在により光
起電力層３の側面とは絶縁されながら、下方に延在し、
隣合う光電変換素子の第１導電膜２に接続している。こ
のように隣合う光電変換素子間において、一方の素子の
第２導電膜５と他方の素子の第１導電膜２とが接続され
ることにより、画素子は電気的に接続されており、この
ような接続によって複数の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃ，・
・・が直列接続されている。本発明にあっては、第１導
電膜２は隣合う素子間の直列接続用の電極として作用し
、各素子における集電電極としての作用はほとんどない
。

次に、このような構成を有する光起電力装置の製造手順
について、その工程を示す第２図に基づき説明する。

まず、絶縁基板１上に第１導電膜２をパターン形成する
（第２図（ａ））。次に、ｐｉｎ型の半導体層からなる
光起電力層３を、第１導電膜２の表面を含む絶縁基板１
上に積層形成する（第２図（ｂ））。

次いで、第１導電膜２形成位置にレーザビームを照射し
て、光起電力層３を各素子毎にパターン分離する（第２
図（Ｃ））。酸素雰囲気にてレーザアニール処理を施し
て、光起電力層３の側面にのみ５１０２膜４を形成する
（第２図（ｄ））。最後に、所定のマスクを用いて、第
２導電膜５を蒸着形成して、第１図に示すような光起電
力装置を製造する。

光起電力層３に、高導電性材料（実施例では結晶性ｐ型
半導体１ｉ３ａ）を用いるような光起電力装置において
は、高導電性半導体層は高温環境を必要とするので、第
１導電膜２の構成元素（実施例でＳｎ）の半導体層への
拡散を防止することが課題である。本発明では、第１導
電膜２と絶縁基板ｌとの接触面積を光起電力層３と絶縁
基板ｌとの接触面積より小さくしているので、このよう
な拡散を防止できる。また、絶縁基板１に接するｐ型半
導体層３ａは導電率が高いので、もしＳｉＯ□膜４を光
起電力層３の側面に形成しない場合にはｑリーク電流が
増加して光起電力装置の特性が低下する。

従って、光起電力層３の側面とは絶縁状態にして、一方
の素子の第１導電膜２と他方の素子の第２導電膜５とを
接続している。更に、５ｉｎ２膜４を形成する際に酸化
工程が必要であり、第１導電膜２は酸化工程後にあって
も導電性を有する材料から構成される必要があり、本実
施例では第１導電膜２の材料としてＳｎｏｗを用いてい
る。

本実施例にあっては、絶縁基板ｌ側から光が入射される
構成としているが、本発明はこれに限るものではなく、
セラミックス等のような光透過性に乏しい材料にて基板
が構成されていてもよく、この場合には第２導電膜５側
が光入射側となるので、ｎ型半導体層３ｃは高導電性で
あり、第２導電膜５は透光性であることが望ましい。

また、本実施例ではｐｉｎ型の光起電力層３を用いてい
るが、ｐｎ型（ｐ″ｐｎ＋　ｎ”ｎｐ＋　ｐ″ｐｎｎ　
”　も含む）の半導体層からなる光起電力層３を使用し
てもよい。

第１導電膜２の材料としては、実施例にて示したＳｎＯ
，の他に、ＩＴＯ，ＺｎＯ，ｔ、　ＩｒｅＸ等を使用で
き、また本実施例の製造手順には酸化工程が含まれてい
るので、最初にパターン形成する第１導電膜２の材料と
してＳｎ、　Ｉｎ等の金属を使用してもよい。

更に、本実施ｇＡ１では絶縁基板上に複数の光電変換素
子を直列接続した構成について説明したが、表面に絶縁
性薄膜を被着させた基板について、この基板の絶縁性薄
膜上に同様の構造にて？！［数の光電変換素子を直列接
続させた構成としてもよい。

〔発明の効果］ 以上上述した如く本発明の光起電力装置では、多結晶シ
リコン等の高導電性材料から光起電力層が構成される光
電変換素子を同一絶縁体上に直列接続させることができ
、このような光電変換素子の集積化を実現できる。また
本発明では、第１導電膜は隣合う素子との直列接続用に
電極として用いられているだけなので、その形成領域を
狭くしてその使用量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光起電力装置の断面構造図、第２
図は本発明に係る光起電力装置の製造工程を示す断面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光起電力層を有する複数の光電変換素子を同一絶縁
   体上に直列接続させた光起電力装置において、 前記各光電変換素子は絶縁体との接触面積 が前記光起電力層と絶縁体との接触面積より小さい導電
   膜を前記絶縁体上に有し、この導電膜により隣合う光電
   変換素子同士を直列接続していることを特徴とする光起
   電力装置。