JPH03276683A - 光電変換素子及び光起電力装置 - 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、光照射を受けることにより起電力を発生する
光電変換素子及びこれの複数個を電気的に直列接続して
なる光起電力装置に関する。

（ロ）従来の技術 光照射を受けると起電力を発生する光起電力装置におけ
る受光面を極膜は、光電変換作用をなす半導体光活性層
への光照射を招くべく透光性であることが好ましい。従
来、透光性を呈すべく受光面側電極はインジューム（Ｉ
ｎ）やスズ（Ｓｎ）の酸化物であるＩｎ、ｏ、、５ｎＯ
ｔ、　ＩＴＯ等に代表される透光性導電酸化物（以下Ｔ
ＣＯと称する）により形成されている。このＴＣＯから
なる電極にあっては、そのシート抵抗は約３０〜５０口
／Ωであり、同じ膜厚のアルミニウム等の金属材料に比
べて３桁以上も高いため、この電極における電力損失（
抵抗損失）が発生し、集電効率を低下させる原因となる
。

そこで、本願出願人は、受光面電極膜として高抵抗なＴ
ＣＯを用いるにも係わらず、受光面電極膜による抵抗損
失を減じる構造として、特開昭６１−２０３７１号公報
、及び実開昭６１−８６９５５号公報を出願している。

この光起電力装置は、光入射側から見て、受光面電極膜
、光活性層を含む半導体膜、第１背面を極膜、絶縁膜及
び受光面電極膜より低抵抗な第２背面１１Ｌ極膜を１畳
し、上記第２背面を極膜が、受光領域の複数箇所におい
て、内周が上記絶縁膜により囲繞されたコンタクトホー
ルを貫通して受光面電極膜に到達することにより、上記
第２背面を極膜及び上記受光面電極膜を１Ｅ気的に結合
したものである。

（ハノ発明が解決しようとする課題 ところで、上述の光起電力装置に当っては、第２背面電
極膜と受光面電極膜とのコンタクト部のコンタクト抵抗
による損失が大きいと、シート抵抗のよる損失を第２背
面電極膜にて抑制するという効果が薄れてしまう。

そこで、本発明の目的は、受光面電極膜と第２背面電極
膜とのコンタクト抵抗による損失を抑制し、上述の構成
の光起電力装置における出力特性向上効果を確実に発揮
できるようにすることである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体
膜、第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面を極膜を重畳
し、受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背面
電極膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的に
結合した光電変換素子であって、上記接続箇所における
受光面電極膜のシート抵抗は、その他の部分より低減さ
れていることを特徴とする。

更に、本発明の光起電力装置は、複数個の上記光電変換
素子を、互いに隣接する充電変換素子の一方の第１背面
電極膜と他方の第２背面電極膜とでもって半導体膜に対
して背面側にて結合することにより、複数個の上記光電
変換素子を電気的に直列接続したことを特徴とする。

（ホ）作用 本発明によれば、受光面電極膜と第２背面電極膜とのコ
ンタクト抵抗による損失が低減され、効果的に第２背面
電極膜にて集電することができる。

（へｊ実施例 第１図は本発明の光起電力装置の一実施例の要部を光入
射方向に対して背面側斜め方向から臨んだ一部断面斜視
図であり、光入射側から見てＴＣＯ等の透光性受光面電
極膜１、膜面に並行なｐｉｎ接合、ｐｎ接合等の半導体
接合の光活性層を含むアモルファスシリコン等を主体と
する半導体膜２、オーミｌり金属の第１背面電極膜３、
絶縁膜４、及び受光面電極膜１に比べて低抵抗の金属か
らなる第２背面電極膜５を重畳し、第２背面電極膜５が
、受光領域内の複数箇所において、絶縁膜４、第１背面
電極膜３及び半導体ｌｌ＊２を貫通すると共に内周が絶
縁膜４により囲繞された円形等のコンタクトホール６を
貫通して受光面電極膜１に到達することにより、受光面
電極膜１と電気的に結合した複数の単位光電変換素子Ｓ
Ｃ１、ｓｃ、、　ｓｃ。

を、各単位光電変換素子ＳＣ３、ＳＣ，、ＳＣ，・・の
受光面電極膜１が分離間隔を隔てた状態で支持体かつ受
光面保護体となるガラス等の透光性絶縁基板７上に設け
ている。

そして、各単位光電変換素子ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ８・
の隣接する素子の受光面電極膜１と第１背面電極膜３と
を各光電変換素子ＳＣ７、ＳＣ２、ＳＣｓ・・の隣接間
隔部において直接重畳することなく、半導体膜２の背面
側において絶縁膜４側から、例えばレーザビームの照射
あるいはエツチングを行うことにより開孔した部分の第
１背面電極膜３に、隣接素子の第２背面電極膜５が延在
し埋設することにより、互いに隣接する単位光電変換素
子ＳＣ，＋、ＳＣ２、Ｓｃｒ・・は電気的に直列接続さ
れている。

ところで、斯る構造の光起電力装置において、受光面電
極膜１及び第２背面電極膜５の接触面における界面抵抗
と、コンタクトホール６内の受光面電極膜５のシート抵
抗とから構成されるコンタクトホール６部での受光面電
極膜１と第２背面電極膜５とのコンタクト抵抗は、第２
背面電極膜５における集電効果を低減させるものであり
、従って、できるだけ小さいほうが好ましい。

そこで、本発明者等はこのコンタクト抵抗を、第２図に
示す構成により測定した。

まず、第２図（Ａ）に示す如く、基板１０上の受光面電
極膜１１上に、略１　ｃｍＸ　１　ｃｍの大きさで、半
導体膜１２、第１背面電極膜１３、絶縁膜１４及び第２
背面電極膜１５を積層形成すると共に、第２背面電極膜
１５が、それの略中心部において、絶縁膜１４、第１背
面電極膜１３及び半導体膜１２を貫通すると共に内周が
絶縁膜１４により囲繞された１個の円形のコンタクトホ
ール１６を貫通して受光面電極膜１１に到達することに
より、受光面電極膜１１と電気的に結合したものを用意
した。

なお、コンタクトホール６の径は２１０１＋ｍ及び５０
０ｊｍとした。

そして、第２背面電極膜１５の一側辺を挟んで受光面電
極膜１１と第２背面電極Ｉｌｌ！１５との間に、定電流
源Ｉ及び電流計Ａを接続し、更に、第２背面電極膜１５
の上記−側辺と対向する側辺を挾んで受光面電極膜１１
と第２背面電極膜１５との間に、電圧計〜”を接続した
。

第２図（Ｂ）はこれの等価回路図を示しており、抵抗Ｒ
，，Ｒ，は、夫々定電流源Ｉ、電流計Ａ及び電圧；ｔｖ
の接続経路の受光面を極１］！１１と、第２背面電極膜
１５のシート抵抗とを示し、抵抗Ｒは受光面電極膜１１
と第２背面電極膜１５とのコンタクト抵抗を示している
。

この等価回路図から分かるように、抵抗Ｒ１、Ｒ７成分
は相殺され、従って、今、電圧計Ａによる測定電流を１
．を圧計＼′による測定電属を〜゛とすると、〜’＝Ｉ
Ｒの関係が成り立ち、コンタクト抵抗Ｒの測定が成され
る。

こうして測定したコンタクト抵抗と受光面電極膜１のシ
ート抵抗との関係を調べたところ、第３図に示す如く、
コンタクト抵抗は、受光面電極膜５のシート抵抗と略比
例する関係にあることが判明した。言い換えれば、コン
タクト抵抗は、受光面電極膜１及び第２背面電極膜５の
接触面における界面抵抗の影響を余り受けず、コンタク
トホール６内の受光面電極膜１のシート抵抗の影響を大
きく受けることが分かった。

従って、この部分の受光面電極膜１のシート抵抗を低減
すれば、上記コンタクト抵抗は低減され、この部分での
抵抗損失が抑制されることとなる。

第４図乃至第６図はコンタクトホール６部の受光面電極
膜１のシート抵抗が低減された第１乃至第３の実施例を
示す要部拡大断面図である。

まず、第４図に示す第１の実施例によれば、受光面電極
膜１を基板７上に形成するに先立って、後にコンタクト
ホール６が形成される部分の基板７上に、複数のドツト
状の金属層８を形成した構成である。これにより、この
部分の受光面電極膜ｌのシート抵抗は実質的に低減され
る。

これら金属層８は、Ａｇペーストや凡１ペースト等の金
属ペーストをスクリーン印刷により塗布したり、Ａ１．
　、ＩＩｇ等の金属を、マスクを用いて蒸着することに
より、パターン形成される。

こうして、コンタクトホール６が形成されるべき箇所の
シート抵抗が低減された受光面電極膜１上に、第１図に
示す如く、半導体膜２、第１背面電極膜３、絶縁膜４、
及び第２背面電極膜５が重畳して形成され、その後、コ
ンタクトホール６が形成される。

尚、このように、コンタクトホール６部に金属層８を形
成すれば、当然二の部分は不透明となるが、この部分は
元々発電に寄与しない領域であるため、何ら支障はない
。

次に、第５図に示す第２の実施例によれば、受光面電極
膜１において、後にコンタクトホール６が形成される部
分に、膜厚部１ａが形成されている。これにより、この
膜厚部１ａの受光面電極膜１のシート抵抗が、低減され
ている。

この受光面電極膜１は、まず、基板７上に膜厚部８００
０ロー度で一様に形成された後、膜厚部１ａを残してそ
の他の部分が膜厚４０００人程度ロー択的にエツチング
されることにより、または、受光面電極膜１が膜厚４０
００人程度ロー様に形成された後、膜厚部１ａとなる部
分にのみ選択的に膜厚４０００人の部分が積層されるこ
とにより、形成される。

最後に、第６図に示す第３に実施例によれば、光面電極
膜１において、後にコンタクトホール６が形成される部
分に変質部１ｂを形成している。これにより、この変質
部１ｂの受光面電極膜１のシート抵抗は実質的に低減さ
れる。

変質部１ｂの形成方法としては、例えば、受光面電極膜
１が５ｎＯｔから成る場合、−酸化炭素（ＣＯ）雰囲気
中において、変質部１ｂの形成部分にレーザ光を照射し
て７５０〜９５０℃の温度処理を施こして、Ｓｎｏｗ　
＋　２ＣＯ→Ｓｎ　＋　２ＣＯ！の還元動作を行うこと
により、ＳｎｏｗをＳｎ□＼変質させるか、あるいは、
受光面電極膜ｌの変質部１ｂを形成する表面に、複数の
ピン状部を備える部材を用いて、Ｍｇ、　ＡＩ等の活性
材料を点状に接触５せ、その部分のＳｎＯ＋をＳｎに変
質させる方法等がある。

以上のように、コンタクトホール６部の受光面電極膜１
のシート抵抗を低減することにより、この部分での受光
面電極膜１と第２背面電極膜５とのコンタクト抵抗は小
さくなり、第２背面電極膜５による集電効果は向上する
。

（ト）発明の効果 本発明の光電変換素子及び光起電力装置によれば、受光
面電極膜と第２背面電極膜とのコンタクト部における受
光面電極膜のシート抵抗を低減することによって、斯る
コンタクト部のコンタクト抵抗を小さくしたので、第２
背面電極膜による集電効果が向上し、光電変換素子及び
光起電力装置の出力特性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を示す一部断面斜視図
、第２図（Ａ）及び（Ｂ）はコンタクト抵抗の測定装置
を示す概略図及び等価回路図、第３図はコンタクト抵抗
と受光面電極膜のシート抵抗との関係を示す特性図、第
４図乃至第６図は受光面電極膜のシート低減を図るため
の第１乃至第３実施例の構造を示す要部の断面図である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性受光面電極膜、光活性層を含む半導体膜、
   第１背面電極膜、絶縁膜及び第２背面電極膜を重畳し、
   受光領域内の複数の接続箇所において上記第２背面電極
   膜が上記絶縁膜を貫通して受光面電極膜と電気的に結合
   した光電変換素子であって、上記接続箇所における受光
   面電極膜のシート抵抗は、その他の部分より低減されて
   いることを特徴とする光電変換素子。
2. （２）複数個の第１項記載の光電変換素子を並列配置し
   、互いに隣接する光電変換素子の一方の第１背面電極膜
   と他方の第２背面電極膜とでもって半導体膜に対して背
   面側にて結合することにより、複数個の上記光電変換素
   子を電気的に直列接続したことを特徴とする光起電力装
   置。