JPH03157977A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は太陽電池等として用いられる光起電力装置に係
り、特に集積型の光起電力装置に関する。

（ロ）従来の技術 近年、太陽電池はクリーンなエネルギ源として新エネル
ギとして最も注目をあびている。特に、アモルファス太
陽電池は低コスト化に有利なことから電力用として有望
であり、その研究開発が盛んに行なわれている。

このような状況のなかで、集積型アモルファスシリコン
太陽電池のパターニングプロセスとして例えば、時開６
２−１２２３号公報に開示されているように、全工程を
レーザで行なう方法が提案されている。

第４図は上述した製造方法の各工程における断面図であ
る。

第４図（イ）に示すように、ガラス、透明プラスチック
等の透光性絶縁基板（１）の一方の主面にＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ□等からなる透明電極を形成した後、形成する複数個
の光電変換領域に対応するように、互いに分割し、複数
の透明電極（２１，）　　（２２）（２３）が分割配置
される。そして、断る後に、各々分割配置された透明電
極（２１）　　（２２）　　（２３）　ｕ二にそれらの
隣接間隔部と平行にＡｇペースト等をスクリーン印刷に
より塗布し、ペーストを硬化せしめて導電部材（３２）
　　（３３）を帯状に形成する。

第４図（ロ）に示すように導電部材（３２）（３３）と
平行に、透明導電膜（２１）　　（２２）　　（２３）
の隣接間隔部の反対側に絶縁部材（４２）　　（４３）
を帯状に形成する。この絶縁部材（４２）　　（４３）
としては、カラス等の無機物よりなるペーストをスクリ
ーン印刷し、５００°Ｃ〜６００°Ｃの温度で焼成する
ことによって得られる。

次に、第４図（ハ）に示すように前記導電部材（３２）
　　（３３）　、絶縁部材（４２）　　（４３）及び透
明電極（２１）　　（２２）　　（２３）を含んで透光
性絶縁基板（１）全面に内部にｐｉｎ接合を含み、光活
性層としてのアモルファスシリコン層からなる半導体膜
（５）及び裏面電極（６）を順次形成する。

次に第４図（ニ）に示すように前記導電部材（３２）　
　（３３）上に裏面電極（６）の露出方向側から第１の
レーザビーム（８１）を明射せしめ、裏面電極（６１）
　　（６２）を導電部材（３２）　　（３３）に電気的
に接続せしめる。その後絶縁部材（４２）　　（４３）
上に裏面電極（６）の露出方向側から第２のレーザビー
ム（８２）を照射せしめ、裏面電極（６１）（６２）　
　（６３）及び半導体層（５）を除去し、互いに分割せ
しめ、集積型太陽電池装置を形成する。

第５図は、このようにして形成された集積型太陽電池の
斜視図である。

第５図に示すように、この構造の特徴は隣接する光電変
換領域の裏面電極（６１）・・・透明電極（２１）・・
・どの接続を裏面電極（６１）・・　をレザにより溶着
し、Ａｇペーストなどの導電部材（３１）・・を介して
行なうこと、更に、隣接する光電変換領域の裏面電極（
６）の分離を絶縁部材（４１）・・・上で行ない、光電
変換領域の裏面電極と透明導電膜との短絡を防止してい
る点にある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 従来、導電ペーストとしてＡｇペースト、裏面電極とし
てアルミニウム（Ａｌ）が用いられているが、ＡｇとＡ
ｔの接着性は悪（、レーザパワーが弱いと接触抵抗が高
く、高出力が望めない。しかも、高温における信頼性も
良くないという欠点があった。

また、光電変換領域間の接続を、導電ペーストを介さず
に直接裏面電極と透明電極をレーザにより溶着しようと
いう試みもある。斯る場合、透明電極と裏面電極の間に
存在する高抵抗なａ−３ｉ膜などの影響により、透明電
極と裏面電極との密着性が悪く高出力が望めなかった。

本発明は上述した従来の問題点を解消すべくなされたも
のして、低コストで信頼性が高く、高出力な集積型光起
電力装置を提供することをその課題とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、受光面となる透光性絶縁基板の複数の領域毎
に分割配置された透明電極と、この透明電極上に被着形
成された仕事関数の高い金属薄膜あるいは金属酸化膜と
、前記金属薄膜あるいは金属酸化膜の隣接間隔部近傍の
一方に形成された絶縁性部材と、前記金属薄膜あるいは
金属酸化膜」−に形成された光活性層を含む半導体層と
、この半導体層上に形成された裏面電極と、前記絶縁部
材と隣接間隔部との間に位置する金属薄膜あるいは金属
酸化膜を介して、前記透明電極と前記裏面電極とを接続
する金属溶着部、とからなる。

（ホ）作用 透明電極上に形成された仕事関数の高い金属薄膜又は金
属酸化膜は、透明導電膜に比べ抵抗が低いので、裏面電
極との接続に際し、接触抵抗の低減が図れる。そして、
シリーズ抵抗の減少により、ＦＦの特性改善がなされ、
高効率な光起電力が提供できる。また、半導体層として
アモルファスシリコン膜を用いる場合、このアモルファ
スジノコン膜の形成は、−１ｅ９的にプラズマＣＶＤが
用いられるが、この時基板は２００°Ｃ〜３００°Ｃに
加熱される。この加熱により、透明電極中のＳｎ、■ｎ
等がアモルファシリコン膜中に拡散し、短波長側の収集
効率を低下させることがあった。しかし、本発明の構造
では、透明電極とアモルファスシリコンｌｌｉの間には
、化学的に安定な金属又は金属酸化物が存在するので、
透明導電膜中の物質がアモルファスシリコン膜中に拡散
することもなく、それによる特性の低下もない。

（へ）実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を適用した集積型太陽電池を示す斜視図
である。

第１図に示すように、受光面となるガラスなどからなる
透光性絶縁基板（］）上の複数の領域毎にＩＴＯ／Ｓｎ
Ｏ，あるいはＳｎＯ３：Ｆなどの透明電極（２１）（２
２）　　（２３）が分割配置される。この透明電極（２
１）・・・」二に、Ａ１、ｐｔなどの仕事関数の高い金
属薄膜（７１）　　（７２）　　（７３）が形成されて
いる。そして、金属薄膜（７１）　　　の隣接間隔部近
傍の一方にＳｉＯ□などの絶縁性部材（４１）　　（４
２）　　（４３）が設けられている。

これらの製造方法については後述するが、前記透明電極
（２１）　　・および金属薄膜（７１）・・・は基板（
１）上の全面にまず形成され、ＹＡＧレーザなどでパタ
ーニングを行ない、所定の間隔を有して分割配置される
。

この金−に薄膜（７１）・・・」二全面にｐｉｎ接合を
含み光活性層としてのアモルファスシリコンからなる半
導体層（５）が設けられている。

更に、この半導体層（５）上にＡ１からなる裏面電極（
６１）　　（６２）　　（６３）が形成される。

更に、前記絶縁部材（４１）　ｊ−に位置するこの半導
体層（５）および裏面電極（６１）・・・は、レザによ
り除去され、各光電変換領域は分離される。

一方、金属薄膜（７１）・・・と裏面電極（６１）・・
とは、絶縁部材（４１）・・・に隣接した箇所で、互い
に溶着した溶着部で電気的に接続される。

而して、本発明装置は、金属薄膜（７１）・・・と裏面
電極（６１）・・・どの接続が良好に行なえ、シリーズ
抵抗が大幅に低減できる。

尚、上述金属薄膜（６１）　　・・の代わりに、仕事関
数の高いＮｉＯ、ＴｉＯ、Ｔｉ０ｚ、ＷＯ３，Ｆｅ２ｅ
３■２０５、Ａｌ２Ｏ３などの金属酸化物も用いること
もてきる。

次に、本発明の太陽電池の製造方法の一例を第２図を参
照して説明する。

第２図（イ）に示すように、まず、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍ
　、面積１０ｃｍＸ　１０ｃｍ〜５０ｃｍＸ　５０ｍ程
度の透明なガラスプラスチック等の絶縁材料からなる透
光性基板（１）上の一面全面に、厚さ約２０００人〜８
０００人の酸化スズ（５ｎＯ３）、酸化インジウムスズ
（ＩＴＯ）に代表される透光性導電酸化物ｔＴｃｏ）の
単層型或いはそれらの積層型の透明電極（２）がスパッ
タ法又は熱ＣＶＤ法など被着される。

続いて、膜厚１０人〜１００人のＡ１からなる金属薄膜
又はＮ１０□等の金属酸化物（７）を透明電極（２）上
の全面にスパッタ法により形成する。

そして、第２図（ロ）に示すように、後述の工程で分割
される箇所の近傍にＳｉＯ□などの絶縁ペーストをスク
リーン法により印刷する。そして、５５０°Ｃにて焼成
し、絶縁部材（４１）　　（４２）を形成する。

その後、第２図（ハ）に示すように、絶縁部材（４１）
・・・に沿って平行にレーザなどにより、互いの隣接間
隔部がビームの照射により除去されて、個別の各透明電
極（２１）　　（２２）　　（２３）及び透明電極上に
被着された金属薄膜（７１）　　（７２）（７３）が分
離形成される。使用されるレーザ装置は基板（Ｌ）にほ
とんど吸収されることのない波長が適当であり、ガラス
に対しては、　０．３５μｍ〜２．５μｍの波長のパル
ス出力型が好ましい。

次に、第２図（ニ）に示すように、基板（１）を１５０
°Ｃ〜３００℃まで加熱し、絶縁部材（４１）を含んで
金属薄膜（７１）・・・上全面にｐ型、ｉ型、ｎ型のア
モルファスシリコン層をプラズマＣＶＤ法により順次積
層し、光活性層としての半導体層（５）を形成する。そ
して、この半導体層（５）上にＡｔ、　Ａｇ等よりなる
裏面電極（６）を形成する。

続いて、第２図（ホ）に示すように金属薄膜（７１）・
・・上に裏面電極（６）の露出方向側から第１のレーザ
ビームを昭射せしめ、裏面電極（６）を金属薄膜（７１
）・　と夫々電気的に接χ、？１０ せしめる。次に絶縁部材（４１）・・・の上に裏面電極
（６）の露出方向側から第２のレーザビームを照射せし
め、裏面電極（６）を互いに分割せしめ、各素子に対応
した裏面電極（６１）　　（６２）（６３）を形成し、
集積型太陽電池装置が形成される。

第３図は上述した本発明の太陽電池（Ａ）、裏面電極と
透明電極とを導電ペーストを介して接続した太陽電池（
Ｂ）と、透明電極と裏面電極とをレーザ溶着により直接
接続した太陽電池のシリーズ抵抗値を示す図である。

この図より、初期状態においては、本発明の太陽電池（
Ａ）と従来の太陽電池（Ｂ）のシリーズ抵抗は、従来の
太陽電池（Ｃ）に比して１／１ｏ以の１０Ω以である。

一方、９０°Ｃで１０００時間熱アニールした後のシリ
ーズ抵抗は、本発明の太陽電池（Ａ）がほとんど変化し
ないのに対し、太陽電池（Ｂ）においては、シリーズ抵
抗の増加が見られる。このように、本発明による太陽電
池は初期においても、熱１ アニール後においてもシリーズ抵抗の増大もな（、良好
な特性、信頼性を有する。

第１表に上述した本発明の太陽＠池（Ａ）と従来の太陽
電池（Ｂ）、（Ｃ）の出力特性を示す。

第１表 第１表から明らかなように、本発明の太陽電池（Ａ）の
Ｉｓｃは、透明導電膜中の物質のアモルファスシリコン
膜中への拡散がなく、高い値を示している。また、裏面
電極゛と金属薄膜または金属酸化膜との接合となること
により、接触抵抗が低　２ く良好なＦＦを有゛している。これらの結果により、高
い出力が得られている。これに対し、従来の太陽電池（
Ｂ）はアモルファスシリコン層形成時、加熱されること
により、透明電極中の不純物がアモルファスシリコン膜
中に拡散し、短波長側の収集効率が見られ■、、ｃが低
くなる。

（ト）発明の効果 集積型光起電力装置の接続に関して、透明電極と裏面電
極の間に金属薄膜又は金属酸化物を挿入することにより
、レーザ等による溶着により接続すると、透明電極と裏
面電極の接触抵抗の低減が図られ、ＦＦが向上する。

また透明電極中の物質のアモルファスシリコン股への混
入を化学的に安定な金属薄膜又は金属酸化膜でブロック
することができるので高いＩｓｃを得ることができる。

更に、信頼性についても熱アニールによる接触抵抗の増
大もなく、良好な信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は本発
明の光起電力装置の製造方法の一例を示す断面図、第３
図は」二連した本発明の太陽電池（Ａ）、裏面電極と透
明電極とを導電ペーストを介して接続した太陽電池（Ｂ
）と、透明電極と裏面電極とをレーザ溶着により直接接
続した太陽７ｔｉ池のシリーズ抵抗値を示す図である。 第４図は従来の光起電力装置の各製造工程を示す断面図
、第５図は従来の光起電力装置を示す斜視図である。 １・・・透光性絶縁基板、２．２１．２２．２３・・・
透明電極、４１．４２．４３・・・絶縁部材、５・・・
半導体層、６．６１．６２　、６３・・・裏面電極、？
、７１．７２．７３・・・金属薄膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光面となる透光性絶縁基板の複数の領域毎に分
   割配置された透明電極、 この透明電極上に被着形成された仕事関数の高い金属薄
   膜あるいは金属酸化膜、 前記金属薄膜あるいは金属酸化膜の隣接間隔部近傍の一
   方に形成された絶縁性部材、 前記金属薄膜あるいは金属酸化膜上に形成された光活性
   層を含む半導体層、 この半導体層上に形成された裏面電極、 前記絶縁部材と隣接間隔部との間に位置する金属薄膜あ
   るいは金属酸化膜を介して、前記透明電極と前記裏面電
   極とを接続する金属溶着部、とからなる光起電力装置。