JPH0319379A

JPH0319379A - 太陽電池

Info

Publication number: JPH0319379A
Application number: JP1152406A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Kawakami; 総一郎川上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1991-01-28

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、複数個の光電変換領域を接続して、光エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池に関する
ものである。

［従来の技術］近年、世界的にエネルギー危機が問題となり、無公害で
無尽蔵のエネルギーを利用して発電する太陽電池が注目
されている。また、太陽電池の中でも省資源、省エネル
ギー型としてアモルファスシリコン等の薄膜太陽電池は
、盛んに研究され，実際に電卓等のエレクトロニクス製
品の電源として応用されている。

電卓、ラジオ、テレビ、テープレコーダー、充電器、照
明器、ボンブ等の機器を太陽電池で駆動するためには、
各々の機器に合せた起電力及び起電圧の太陽電池が必要
である。

従来は、機器の仕様に合わせて太陽電池素子を再配列し
、直列あるいは並列に結線し、モジュール化した太陽電
池モジュールが使用されている。

第８図は従来のモジュール化した太陽電池の概略断面図
である。第８図において、８００は絶縁基体、８０１は
導電性接着剤、８０２は太陽電池素子、８０３は電極、
８０４は配線ワイヤーである。該方法は組み立てコスト
が高くつき、結線圀所が多いため信頼性が低い。

また、１枚の基体上に、機器仕様の電流値に合わせた大
きさの光電変換領域を有する太陽電池素子を、複数個直
列に配線した集約型アモルファスシリコン太陽電池、及
び硫化カドミウム／テルル化カドミウム太陽電池も実用
化されている。第９図は、従来の集約型太陽電池の概略
構成図である。第９図において、９００は透光性基体、
９０１は透明導電層、９０２は半導体層、９０３は電極
である。

該太陽電池を仕様電流値の異なる多品種の機器の電源と
して用いる場合には、新たに複数個の太陽電池を並列に
配線するか、あるいは該太陽電池の発生電流値の設計変
更が必要である。

［発明が解決しようとする課題］前述した従来例では、多種類の機器仕様に合わせた起電
力、起電圧を発生する太陽電池を作成するためには、複
数の光電変換領域を直列又は並列に接続するため、結線
工程等による組み立てコストが高くつき、また、結線箇
所が多いことから、信頼性が低下するという問題点があ
る。

また、一つの基体上に光電変換領域を複数個、直列に接
続する様に配置して作成し、結線工程を省略した太陽電
池の場合にも、目的とする電流値を得るためには、複数
個の太陽電池を並列に配線するか、または太陽電池の作
成時に、起電流の設計変更により作成しなくてはならな
いため、やはり、コストが高くつき、また太陽電池の作
成後に結線する場合には、結線箇所から来る信頼性の低
下という問題点がある。

［発明の目的］本発明の目的は、上述した従来の太陽電池の問題点を克
服し、多品種の機器の電源として、起電圧、起電流の変
更の容易な、又、安価で信頼性の高い太陽電池を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］前述した従来の課題を解決するための手段として、本発
明は、絶縁基体上に、第１の電極と、半導体層と、第２の電極
とを有する光電変換領域を有する太陽電池において、前記光電変換領域を複数有し、該光電変換領域は、前記
第１の電極同志、第２の電極同志、および第１の電極と
、第２の電極とを電気的に接続する配線を有することを
特徴とする太陽電池を提供するものである。

また、各々の上記光電変換領域を接続する配線と、上記
電極とが一体的に形成されていることを特徴とする太陽
電池により、また上記絶縁基体が、可撓性を持つことを特徴とする太
陽電池により、前記課題を解決しようとするものである
。

本発明において使用される基体としては、例え？、Ａ１
■Ｏ，，ＳｉＯ■等の無機絶縁体材料や、有機ボリマー
や、プラスチックス等の有機絶縁体材料が適用される。

なお、本発明で好適に使用され得る可撓性絶縁基体は、
耐熱４度が、１００゜Ｃ以上、より好ましくは１５０℃
であることが望ましく、具体例としては、例えばポリエ
ステル、ポリイミド、ポリバラフエニレンサルファイド
等の樹脂が挙げられる。

また、可撓性絶縁基体として、上記樹脂に、例えばＳｉ
Ｏ■、Ａ１．０．、ＳｉＪ４．ＳｉＣ等のセラミックス
をコーティングしたものを用いてもよい。

第１の電極の材質としては、例えばＡＩ，　Ｃｒ．　Ａ
ｇＮｉ，　Ａｕ．Ｃｕ．Ｔｉ．　Ｗ．Ｍｏ等の導電性材
料が挙げられる。

第１の電極パターンの形成方法は、第１の電極の反転パ
ターンのマスクを上記基体に密接させて、例えば抵抗加
熱法、電子ビーム法、スパッタ法等の成膜法によって金
属を蒸着させる方法がある。

また他の方法としては、上記基体に金属を蒸着した後、
エッチングペーストをスクリーン印刷で塗布し、パター
ンを形成する。またはマスク用樹脂？塗布し、エッチン
グしてパターンを形成する方法もある。

光電変換部の半導体層としては、例えばアモルファスシ
リコンゲルマニウム、ＧａＡｓ．　ＣｕＩｎＳｅｚ、Ｃ
ｄＴｅ．Ｚｎｓｐａ、Ｃｕａ−ｘＳｅ等の半導体が用イ
ラレル。形成手法としては、例えばプラズマＣ　Ｖ　Ｄ
　（ＣｈｅｒｎＬｃａＬＶａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）　．スバッタ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒ
ｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）等の成膜法が好適に用いられる。半導体層のパターン
形成法にはマスクを用いた蒸着や、フォトリソグラフィ
ーによる方法がある。

透明電極層の材質としてはＳｎＯ■、Ｉｎ．０，−Ｓｎ
Ｏ■、Ｃｄ．ＳｎＯ，，　ＣｄＯ等が用いられ、形成方
法としては、例えば、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、
スパッタ蒸着、ディップ法、スプレー法等の成膜法があ
る。

第２の電極は、例えばカーボン、Ｃｕ．Ａｇ等を含有す
る導電性樹脂ペーストを用いたスクリーン印刷や、イン
クジェットによる印刷、あるいは金属微粉末をホットメ
ルト型の樹脂中に混入した異方導電性接着剤で配線パタ
ーンを形成し、シート状にしたものの熱圧着等の方法に
より形成することができる。

［作用］本発明は、上述した構成の太陽電池の光電変換領域の配
線を、適当な個所で切断することによって、任意に直列
又は並列に配線することができ、使用する機器に必要な
電流と電圧を発生可能となる。つまり、本発明の各光電
変換領域の結線の適当な個所を切断することによって、
容易に、最少単位である各光電変換領域を、任意に並列
あるいは直列に接続することが可能となり、例えば、最
少単位の光電変換領域の整数倍の電流、電圧を発生する
太陽電池を容易に得ることができる。

また本発明は、従来、所望の電流、電圧を得るために、
太陽電池の作成後に行なっていた結線工程を省略できる
ため、従来問題となっていた、結線箇所が原因となる信
頼性の低下の無い太陽電池を提供することができる。

［実施例］以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）第１図　（ａ）と（ｂ）は、それぞれ本発明の太陽電池
の一構成例を示す平面図（ａ）及び平面図（ａ）のＡ−
Ｂ間の断面図（ｂ）である。第１図において、１００は
絶縁基体、１０１は第１の電極、１０２は半導体層、１
０３は透明導電層、１０４は第２の電極、ｌ０５は表面
保護層である。第１図では８個の光電変換素子（光電変
換領域）９９がｘｙ方向に並べてあるが、光電変換素子
の配列数、及び総数は何らこれに限定されるものではな
い。

（製造例）第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１図に示した本発
明の太陽電池の製造工程の一例を説明するための断面図
であり、第２図（ｃ）が第１図（ｂ）に対応する。第２
図のｔｏｏ−１０５は第１図と同一の構成要素を示して
いる。

本発明の太陽電池の製造方法の一例であるアモルファス
シリコン太陽電池の場合に関して、第２図を用いて説明
する。

まず、板状の可撓性絶縁基体として、ポリエステルフィ
ルム１００上に、蒸着マスクを使用してＡ１／Ｃｒの２
層構成の第１の電極パターン１０１を形成する［第２図
（ａ）］。

次に、光電変換領域を分離するためのマスクをした後、
シランガスとホスフィンガス、シランガスとジボランガ
スの各々のプラズマＣＶＤにより、ｎｉｐ接合アモルフ
ァスシリコン半導体層１０２を形成し、ＩｎｚＯｓ−Ｓ
ｎ０２層１０３を電子ビーム法により蒸着して、複数個
の光電変換領域を形成する「第２図（ｂ）１。

ついで、Ａｇの導電性樹脂ペースト１０４をスクリーン
印刷により形成し、粘着剤を塗布したテフロンフィルム
から成る表面保護Ｍ１０５を、熱圧着して太陽電池とす
る［第２図（ｃ）］。保護層１０５の材質としては、光
の吸収と反射が極力少なく，耐候性が良好なものが望ま
しい。

上記、本発明の太陽電池の製造例として、アモルファス
シリコン太陽電池に関して説明したが、本発明は、第１
電極、半導体層、透明導電層、第２電極、表面保護層の
材質、及び形成方法において、本実施例に限定されるも
のではない。

また、可撓性を持たない絶縁基体を用いても、同様に本
発明は実施可能である。

（使用例）本発明第１図の太陽電池の使用例を第３図、第４図、第
５図に示す。すなわち、第１図の太陽電池の配線部分を
、所望の電力が得られるように、適当な位置で切断した
ものが、第３図（ａ）、第４図（ａ）、第５図（ａ）の
太陽電池である。

第３図は単位光電変換領域を２個並列に接続し、これを
４個直列に接続したもので、発生電圧は単位光電変換領
域の４倍、発生電流は２倍になる。第３図（ａ）は平面
模式図、第３図（ｂ）は電気的等価回路である。

第４図（ａ）は、単位光電変換領域８個を並列接続した
もので、発生電圧は単位光電変換領域と同、発生電流は
８倍になる。第４図（ｂ）は電気的等価回路である。

第５図（ａ）は、単位光電変換領域８個を直列に接続し
たもので、発生電圧は単位光電変換領域の８倍、発生電
流は等倍である。第５図（ｂ）は電気的等価回路である
。

上記配線の切断は、例えばパンチ穴あけ工具、カッター
ナイフ等を用いて容易に行なうことができ、所望の起電
力の太陽電池を容易に得ることができる。

第３図（ａ）、第４図（ａ）、第５図（ａ）においては
、８個の光電変換領域が図示されているが、第１図同様
、これに限定されるものではない。即ち、光電変換領域
の数は、上記第３図乃至第５図に限定されるちのではな
く、所望の数の光電変換領域を有してよい。

（実施例２）第６図（ａ）．　（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施
例の構成を示す平面図（ａ）及び平面図（ａ）のＣ一Ｄ
間の断面図（ｂ）である。第６図において、６００はポ
リエステル基体、６０１は電極、６０２は半導体層、６
０３は透明導電層、６０４は第２の電極、６０５は絶縁
層、６０６は単位光電変換素子である。表面保護層は省
略してある。第６図では単位光電変換素子６個を１方向
に並べてある例を示した。ただし、本発明の単位光電変
換素子の配列数はこれに限定されるものではない。

（製造例）第６図の太陽電池の製造方法の一例としては、６０５の
絶縁層の製造工程を除いて、実施例１の製造例と同様の
方法で行なうことができる。６０５の絶縁層は、エボキ
シ樹脂等の絶縁樹脂のスクリーン印刷によって形成され
る。

（使用例）第６図の太陽電池の使用方法の一例を、第７図に示した
。

第７図（ａ）は、第６図の太陽電池の配線の切断例を示
す図であり、第７図（ｂ）、第７図（ｃ）は電気的等価
回路を示す図である。

第７図（ａ）において、Ｅ−Ｆ間で配線を切断した場合
は、単位光電素子を６個並列に接続することになる［第
７図（Ｃ）］。

また、ＧＨＩＪ部を切断除去した場合は、単位光電変換
素子６個を直列に接続した太陽電池として用いることが
できる［第７図（ｂ）］。

上記した様に、本願発明によれば、太陽電池の配線が、
あらかじめ施されているため、前記配線を切断するパタ
ーンにより、多様な起電力の太陽電池を容易に高い信頼
性で提供し得る。

［発明の効果］本発明は、以上説明したように、可撓性絶縁基体上の各
々の光電変換領域を直列に接続する配線と並列に接続す
る配線とを、あらかじめ作或しておくことにより、設計
変更をすることなく、簡単な配線カット処理だけで、多
品種の機器の電源として使用可能な信頼性の高い太陽電
池を低コストで得ることが可能となる．また、本発明の基体にロール状に巻いたフイルムを用い
て、太陽電池を製造すれば、ロール状に巻いた太陽電池
シートができ、適当な大きさに切って用いることによっ
て、小電力用から大電力用まで幅広く利用できる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図（ａ）は本発明の太陽電池の一実施例の平面図。第１図（ｂ）は第１図（ａ）の太陽電池のＡ　−　Ｂ　
＄１での断面図。第２図（ａ）〜（ｃ）は第１図の太陽電池の製造工程の
一例を示す図。第３図（ａ）、第４図（ａ）、第５図（ａ）は本発明の
使用例を示す平面図。第３図（ｂ）、第４図（ｂ）．第５図（ｂ）は各使用例
での等価回路。第６図は本発明の第２の実施例の太陽電池を示す図。第７図は第６図の太陽電池の使用例を示す図である。第８図、第９図は従来の太陽電池を示す図。（単位光電変換素子）９９、６０５・・・光電変換領域１００，６００・・・　絶縁基体１０１．　６０１・・・　第１の電極１０２、６０２、９０２・・・　半導体層、１０３、６
０３、９０１・・・　透明導電層、１０４、６０４・・
・第２の電極、１０５・・・　表面保護層、６００、８００、９００・・・絶縁基体、８０１・・・
導電性接着剤、８０２・・・太陽電池素子、８０３、９０３・・・電極、８０４・・・配車泉ワイヤー８０５・・・絶縁層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基体上に、第１の電極と、半導体層と、第２
の電極とを有する光電変換領域を有する太陽電池におい
て、前記光電変換領域を複数有し、該光電変換領域は、前記
第１の電極同志、第２の電極同志、および第１の電極と
、第２の電極とを電気的に接続する配線を有することを
特徴とする太陽電池。
（２）各々の上記光電変換領域を接続する配線と、上記
電極とが一体的に形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の太陽電池。
（３）上記絶縁基体が、可撓性を持つことを特徴とする
請求項１に記載の太陽電池。