JPH0340471A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- JPH0340471A JPH0340471A JP1175935A JP17593589A JPH0340471A JP H0340471 A JPH0340471 A JP H0340471A JP 1175935 A JP1175935 A JP 1175935A JP 17593589 A JP17593589 A JP 17593589A JP H0340471 A JPH0340471 A JP H0340471A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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、光電変換層にアモルファス半導体を用いた薄
膜太陽電池に関する。
膜太陽電池に関する。
原料ガスのグロー放電分解や光ＣＶＤ法により形成され
るアモルファス半導体膜は気相成長であるため、大面積
化が容易で、低コスト太陽電池の光電変換膜として期待
されている。こうした大面積のアモルファス太陽電池か
ら効率よく電力を取出すためのよく知られた方法として
、第３図あるいは第４図に示されるような直列接続型の
太陽電池を形成する方法がある。これは、ガラス基板ｉ
：との透光性絶縁基板１上に、酸化すずやＩＴＯなどの
透明導電膜からなる第１電極２１．２２．２３・・・を
短冊状に形成し、その上に光起電力発生部であるｐ−１
−ｎ接合を持つ半導体薄膜３１．３２．３３・・・を、
次いで金属薄膜からなる第２電極４１．４２．４３・・
・を形成したものである。
るアモルファス半導体膜は気相成長であるため、大面積
化が容易で、低コスト太陽電池の光電変換膜として期待
されている。こうした大面積のアモルファス太陽電池か
ら効率よく電力を取出すためのよく知られた方法として
、第３図あるいは第４図に示されるような直列接続型の
太陽電池を形成する方法がある。これは、ガラス基板ｉ
：との透光性絶縁基板１上に、酸化すずやＩＴＯなどの
透明導電膜からなる第１電極２１．２２．２３・・・を
短冊状に形成し、その上に光起電力発生部であるｐ−１
−ｎ接合を持つ半導体薄膜３１．３２．３３・・・を、
次いで金属薄膜からなる第２電極４１．４２．４３・・
・を形成したものである。
第１電極２１．半導体薄膜３１．および第２電極４１の
組合せ、第１電極２２．半導体薄膜３２．および第２電
極４２の組合せ等が各ユニットセルを構成する。
組合せ、第１電極２２．半導体薄膜３２．および第２電
極４２の組合せ等が各ユニットセルを構成する。
そして、一つのユニットセルの第１電極層が隣接するユ
ニットセルの第２電極層と一部接触するように画電極お
よび半導体薄膜のパターンが形成され、各ユニットセル
が直列に接続される。
ニットセルの第２電極層と一部接触するように画電極お
よび半導体薄膜のパターンが形成され、各ユニットセル
が直列に接続される。
こうした直列接続型の太陽電池の形成には、各層をそれ
・ぞれ基板前面に被着させた後、ファトエッチング法、
レーザスクライブ法、メカニカルスクライブ法等の各種
バターニングプロセス技術を用いてバターニングを行う
のが普通である。
・ぞれ基板前面に被着させた後、ファトエッチング法、
レーザスクライブ法、メカニカルスクライブ法等の各種
バターニングプロセス技術を用いてバターニングを行う
のが普通である。
なお、第３図に示した太陽電池の場合には、各ユニット
セル間の第２電極層の分割の際、アモルファス半導体層
３１．３２．３３・・・の縁部も同様にバターニングさ
れているが゛、第４図に示した太陽電池の場合にはアモ
ルファス半導体層はバターニングされず、第１電極層と
接触する第２電極層の側部に接触したままである。この
ようにしても、アモルファス半導体層のシート抵抗が大
きいため、各ユニットセルの第２電極間が短絡されるこ
とはＩヨい。
セル間の第２電極層の分割の際、アモルファス半導体層
３１．３２．３３・・・の縁部も同様にバターニングさ
れているが゛、第４図に示した太陽電池の場合にはアモ
ルファス半導体層はバターニングされず、第１電極層と
接触する第２電極層の側部に接触したままである。この
ようにしても、アモルファス半導体層のシート抵抗が大
きいため、各ユニットセルの第２電極間が短絡されるこ
とはＩヨい。
上述の従来の太陽電池の製造方法において、第２電極と
なる金属電極の形成には、Ｍ’やＡｇ等を真空蒸着やス
パッタにより被着させ、その後フォトエツチング法やレ
ーザスクライブ法によりバターニングを行う方法が通常
用いられる。しかし、この方法では真空装置を使用する
こと、バターニングに多くの工程を要することなどから
、スループットが低く製造コストがかさむという難点が
ある。
なる金属電極の形成には、Ｍ’やＡｇ等を真空蒸着やス
パッタにより被着させ、その後フォトエツチング法やレ
ーザスクライブ法によりバターニングを行う方法が通常
用いられる。しかし、この方法では真空装置を使用する
こと、バターニングに多くの工程を要することなどから
、スループットが低く製造コストがかさむという難点が
ある。
これを解決する一つの方法として、導電性ペーストをア
モルファス半導体層上にスクリーン印刷で塗布し、焼成
する方法が提案されている。この方法では、スクリーン
マスクを用いて印刷すれば第２電極のパターンが形成さ
れるので、バターニングプロセスが省略できるだけでな
く、スルーブツトの大幅な向上も実現される。しかし、
この方法（以下、印刷電極法と呼ぶ）で製造された薄膜
太陽電池は、印刷電極とアモルファス半導体層の間の接
触抵抗が大きく、直列抵抗成分が大きいという問題点が
ある。
モルファス半導体層上にスクリーン印刷で塗布し、焼成
する方法が提案されている。この方法では、スクリーン
マスクを用いて印刷すれば第２電極のパターンが形成さ
れるので、バターニングプロセスが省略できるだけでな
く、スルーブツトの大幅な向上も実現される。しかし、
この方法（以下、印刷電極法と呼ぶ）で製造された薄膜
太陽電池は、印刷電極とアモルファス半導体層の間の接
触抵抗が大きく、直列抵抗成分が大きいという問題点が
ある。
こうした点を解決するため印刷電極と接する半導体層を
微結晶シリコンにする（特開昭５９−６３７７４号公報
〉、導電ペーストの充填材としてＭｏを用いる（特願昭
６３−２７０４１７号明細書）９球形の充填材を用いる
（特願平１−１１９８３６号明細書）等の提案が戊され
ている。これにより良好なオーミック接続がとれるよう
になってきた。しかし、蒸着あるいはスパッタにより形
成されたＡｇやＡ１の電極に比べて、これらの印刷電極
は光の反射率が小さく、そのため多重反射を利用した光
閉込め効果による発電電流の増加が小さいという問題が
あった。
微結晶シリコンにする（特開昭５９−６３７７４号公報
〉、導電ペーストの充填材としてＭｏを用いる（特願昭
６３−２７０４１７号明細書）９球形の充填材を用いる
（特願平１−１１９８３６号明細書）等の提案が戊され
ている。これにより良好なオーミック接続がとれるよう
になってきた。しかし、蒸着あるいはスパッタにより形
成されたＡｇやＡ１の電極に比べて、これらの印刷電極
は光の反射率が小さく、そのため多重反射を利用した光
閉込め効果による発電電流の増加が小さいという問題が
あった。
本発明の目的は、上記の欠点を除去し、反射率が大きく
しかも接触抵抗の小さな印刷電極を用いた低コストで性
能のよい薄膜太陽電池を提供することにある。
しかも接触抵抗の小さな印刷電極を用いた低コストで性
能のよい薄膜太陽電池を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明は透光性絶縁基板
上にあって半導体薄膜の基板側に透光性の第１電極、反
基板側に充填材である金属粉体と結合材である樹脂から
なる導電ペーストを塗布し、焼成して形成される第２電
極を備えた薄膜太陽電池において、導電ペーストとして
ＭＯとＡｇの混合粉体を充填材として含むものとし、Ａ
ｇの比率をそれが接する半導体薄膜に応じて最適化する
。
上にあって半導体薄膜の基板側に透光性の第１電極、反
基板側に充填材である金属粉体と結合材である樹脂から
なる導電ペーストを塗布し、焼成して形成される第２電
極を備えた薄膜太陽電池において、導電ペーストとして
ＭＯとＡｇの混合粉体を充填材として含むものとし、Ａ
ｇの比率をそれが接する半導体薄膜に応じて最適化する
。
導電ペーストとしてＭｏを充填材として用いると、半導
体層と良好なオーミック接続が得られるが、反射率が小
さいため光閉込め効果は小さく、発電電流はそれ程大き
くない。一方、Ａｇを用いると反射率は大きいが良好な
オーミック接続が得られない。そこで、両者を混合し、
Ｍｏよりは光閉込め効果が大きく、かつ良好な接続を持
つ導電ペースト材を得ようとするものである。
体層と良好なオーミック接続が得られるが、反射率が小
さいため光閉込め効果は小さく、発電電流はそれ程大き
くない。一方、Ａｇを用いると反射率は大きいが良好な
オーミック接続が得られない。そこで、両者を混合し、
Ｍｏよりは光閉込め効果が大きく、かつ良好な接続を持
つ導電ペースト材を得ようとするものである。
ガラス基板上に厚さ４５００人の酸化すず膜を透明電極
として形成し、その上に厚さ約２００人のｐ形アモルフ
ァスシリコンカーボン（ａ −５ｉＣ： Ｈ） 層、
厚さ約５０００人の真性アモルファスシリコン（ａＳｉ
： Ｈ）層、厚さ約３００Ａｃ）ｎ形の微結晶化シリ
コン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層をグロー放電分解法により順
次形成した。ｎ形微結晶膜の伝導度は１〜ｌＯ８／ ｃ
ｍのものであった。その上に、はぼ球状のＭＯとＡｇ（
粒径は共に０．５〜１μｍ）をフェノール樹脂に混合し
たペースト材をスクリーン印刷し、１５０℃〜１７０℃
で約３０分間焼成を行い、電極を形成した。
として形成し、その上に厚さ約２００人のｐ形アモルフ
ァスシリコンカーボン（ａ −５ｉＣ： Ｈ） 層、
厚さ約５０００人の真性アモルファスシリコン（ａＳｉ
： Ｈ）層、厚さ約３００Ａｃ）ｎ形の微結晶化シリ
コン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）層をグロー放電分解法により順
次形成した。ｎ形微結晶膜の伝導度は１〜ｌＯ８／ ｃ
ｍのものであった。その上に、はぼ球状のＭＯとＡｇ（
粒径は共に０．５〜１μｍ）をフェノール樹脂に混合し
たペースト材をスクリーン印刷し、１５０℃〜１７０℃
で約３０分間焼成を行い、電極を形成した。
焼成後の電極の厚さは１０〜３０μｍであった。またペ
ースト中の金属粉体の充填率は７０〜８０％であった。
ースト中の金属粉体の充填率は７０〜８０％であった。
第１図は、充填材（Ｍｏ＋八ｇへ中のＡｇの重量比率を
変えたときの太陽電池の変換効率の相対値（Ａｇ不添加
を１とする）を示すものであり、擬似太陽光（Ａ Ｍｌ
、 ５ 、１００ｍＷ ／ ｃｄ ）下での面積１ ｃ
ｉの結果である。この結果から、Ａｇの比率がＯから２
０％の範囲で、旧だけの場合より性能が向上することが
わかる。この増加は電極の反射率向上による発電電流の
増加によるものである。しかし、Ａｇの比率が大きくな
るに従い、半導体層との接触抵抗が増大し、フィルファ
クターが減少する。その結果、この図に示すようにＡｇ
の比率がｌＯ％程度のところで変換効率はピークを持ち
、変換効率９．５％が得られ、その効果は５〜１５％の
範囲で顕著である。
変えたときの太陽電池の変換効率の相対値（Ａｇ不添加
を１とする）を示すものであり、擬似太陽光（Ａ Ｍｌ
、 ５ 、１００ｍＷ ／ ｃｄ ）下での面積１ ｃ
ｉの結果である。この結果から、Ａｇの比率がＯから２
０％の範囲で、旧だけの場合より性能が向上することが
わかる。この増加は電極の反射率向上による発電電流の
増加によるものである。しかし、Ａｇの比率が大きくな
るに従い、半導体層との接触抵抗が増大し、フィルファ
クターが減少する。その結果、この図に示すようにＡｇ
の比率がｌＯ％程度のところで変換効率はピークを持ち
、変換効率９．５％が得られ、その効果は５〜１５％の
範囲で顕著である。
次に同様の検討を印刷電極に接する半導体層がｎ形のａ
−Ｓｉ ： Ｈ膜である場合について行った。
−Ｓｉ ： Ｈ膜である場合について行った。
用いたａ −３ｉ ： Ｈ膜の電気伝導度は１０−３〜
１０−” Ｓ／ ｃｍのグロー放電分解で得られるご＜
−級的なものである。第２図はその時のＡｇの比率を変
化させると、０〜４０％の範囲でＭｏだけのペーストを
用いた場合より効率が向上する。効率のピークはＡｇの
比率が３０％のときに得られ、そのときの変換効率は約
９％であり、１０％〜３５％の範囲で特にＡｇ添加の効
果が大きい。Ａｇの比率が増加し過ぎると効率が減少す
るのは、ａ −３ｉ ： Ｈ層と良好な接続がとれなく
なるためである。しかし、Ａｇ添加による反射率向上の
効果が優勢な範囲では効率が改善されることになる。
１０−” Ｓ／ ｃｍのグロー放電分解で得られるご＜
−級的なものである。第２図はその時のＡｇの比率を変
化させると、０〜４０％の範囲でＭｏだけのペーストを
用いた場合より効率が向上する。効率のピークはＡｇの
比率が３０％のときに得られ、そのときの変換効率は約
９％であり、１０％〜３５％の範囲で特にＡｇ添加の効
果が大きい。Ａｇの比率が増加し過ぎると効率が減少す
るのは、ａ −３ｉ ： Ｈ層と良好な接続がとれなく
なるためである。しかし、Ａｇ添加による反射率向上の
効果が優勢な範囲では効率が改善されることになる。
ＭｏとＡｇの粉体を混合した導電ペーストを用いた印刷
電極を薄膜太陽電池の一方の電極に用いたところ、接す
る半導体層がμｃ −Ｓｉ ： Ｈの場合にはＡｇの重
量比率が０〜２０％で、またａ −Ｓｉ ： Ｈの場合
には０〜４０％の範囲でＭＯだけを充填材として用いた
印刷電極の場合に比べて良好な特性が得られることがわ
かった。それにより電極のバターニング工程が省略でき
るだけでなく、電極形成に真空装置を用いる必要がない
ので、スループットも大幅に向上し、高効率の薄膜太陽
電池を低コストで製造することが可能になる。
電極を薄膜太陽電池の一方の電極に用いたところ、接す
る半導体層がμｃ −Ｓｉ ： Ｈの場合にはＡｇの重
量比率が０〜２０％で、またａ −Ｓｉ ： Ｈの場合
には０〜４０％の範囲でＭＯだけを充填材として用いた
印刷電極の場合に比べて良好な特性が得られることがわ
かった。それにより電極のバターニング工程が省略でき
るだけでなく、電極形成に真空装置を用いる必要がない
ので、スループットも大幅に向上し、高効率の薄膜太陽
電池を低コストで製造することが可能になる。
第１図および第２図は充填材中のＡｇの比率を変えた場
合の変換効率（相対値）の変化を示す線図、第３図およ
び第４図は直列接続型太陽電池のそれぞれ異なる例を示
す断面図である。 １ 透光性絶縁基板、２１．２２．２３ 第１電極、
３１、３２．３３ 半導体薄膜、４１．４２．４３
第２電極。 ＴＯ２０３０４０ Ａ９の重量比率（Ｗ↑％） 第１図 Ａｇの重量比率（Ｗ↑％） 第２図
合の変換効率（相対値）の変化を示す線図、第３図およ
び第４図は直列接続型太陽電池のそれぞれ異なる例を示
す断面図である。 １ 透光性絶縁基板、２１．２２．２３ 第１電極、
３１、３２．３３ 半導体薄膜、４１．４２．４３
第２電極。 ＴＯ２０３０４０ Ａ９の重量比率（Ｗ↑％） 第１図 Ａｇの重量比率（Ｗ↑％） 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）透明性絶縁基板に順に透光性の第１電極、半導体薄
膜ならびに第２電極を積層してなり、該電極は金属粉体
と結合材である樹脂からなる導電ペーストを塗布し、焼
成してなるものにおいて、前記第２電極に接する半導体
薄膜がｎ形アモルファス半導体からなり、導電ペースト
の充填材がＭｏとＡｇの混合粉体からなりしかも全充填
量に対するＡｇの重量比率が４０％以下であることを特
徴とする薄膜太陽電池。 ２）透明性絶縁基板に順に透光性の第１電極、半導体薄
膜ならびに第２電極を積層してなり、該電極は金属粉体
と結合材である樹脂からなる導電ペーストを塗付し、焼
成してなるものにおいて、前記第２電極に接する半導体
薄膜がｎ形微結晶化アモルファス半導体からなり、導電
ペーストの充填材がＭｏとＡｇの混合粉体からなりしか
も全充填量に対するＡｇの重量比率が２０％以下である
ことを特徴とする薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1175935A JPH0340471A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1175935A JPH0340471A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0340471A true JPH0340471A (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=16004826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1175935A Pending JPH0340471A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0340471A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715022A (ja) * | 1993-06-16 | 1995-01-17 | Hokuriku Toryo Kk | 太陽電池用電極 |
| JP2002373867A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 半導体素子用導電性薄膜、半導体素子及びそれらの製造方法 |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP1175935A patent/JPH0340471A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0715022A (ja) * | 1993-06-16 | 1995-01-17 | Hokuriku Toryo Kk | 太陽電池用電極 |
| JP2002373867A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 半導体素子用導電性薄膜、半導体素子及びそれらの製造方法 |
| EP1396881A1 (en) * | 2001-06-14 | 2004-03-10 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Conductive thin film for semiconductor device, semiconductor device, and methods for producing them |
| EP1396881A4 (en) * | 2001-06-14 | 2009-04-22 | Idemitsu Kosan Co | THIN-CONDUCTIVE FILM FOR SEMICONDUCTOR DEVICE, SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME |
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