JPH04320380A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池の製造方法

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JPH04320380A
JPH04320380A JP3087111A JP8711191A JPH04320380A JP H04320380 A JPH04320380 A JP H04320380A JP 3087111 A JP3087111 A JP 3087111A JP 8711191 A JP8711191 A JP 8711191A JP H04320380 A JPH04320380 A JP H04320380A
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JP
Japan
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transparent conductive
conductive layer
layer
electrode
transparent
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JP3087111A
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English (en)
Inventor
Shinji Fujikake
伸二 藤掛
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光電変換層からの光起
電力の取出しのために光電変換層の光入射側に透明導電
材料からなる透明電極が設けられる太陽電池の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池はクリーンなエネルギー源とし
て期待されているが、その出力は受光面積に比例するの
で、できるだけ大きな面積の太陽電池を製造することが
望まれる。一方、光電変換層から光起電力を取出すため
に光電変換層の光入射側に設ける電極は、透光性である
必要がある。しかし、透光性の電極の形成のために用い
られるSnO2 , ITO (インジウムすず酸化物
) あるいはZnOなどの透明導電材料は、抵抗率が1
×10−3Ωcm程度で10−6Ωcm台の金属にくら
べて高いため、抵抗による損失を少なくするための考慮
が必要となる。
【0003】図2(a), (b)は従来の太陽電池の
一例でステンレス鋼からなる基板1の上に非晶質シリコ
ン (以下a−Siと記す)からなるp−i−n接合を
有する光電変換層2が積層され、その上の光入射側の電
極としてSnO2 層3が設けられている。SnO2 
層の厚さは5000〜10000 Åでそのシート抵抗
は10〜20Ω/□と高いので、それを補うために金属
マスクを用いてAlなどを蒸着し、櫛歯状の集電電極4
が表面上に形成されている。集電電極4の幹部41は、
その幅が一端で5mm程度であり、枝部42はその幅が
200 μm程度である。このような櫛歯状集電電極は
、多結晶シリコン板を用いた太陽電池でも用いられてい
る。なお、図2の基板1には表面に金属を蒸着したガラ
ス板が用いられることもある。
【0004】図3は従来の集積型太陽電池の一例で、ガ
ラス基板5の上にSnO2 あるいはITOからなる透
明電極31, 32, 33・・・を短冊状に形成し、
その上にa−Siからなるp−i−n接合を有する光電
変換層21, 22, 23・・・をやはり短冊状に形
成し、次いで金属からなる裏面電極61, 62, 6
3・・・をやはり短冊状に、そして縁部が下層の光電変
換層の間隙に入って隣接する透明電極の縁部に重なるよ
うに形成したもので横方向に並べられたユニットセルが
直列接続された構造である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図2に示す太陽電池で
は、集電電極4を蒸着によって形成するため、蒸着装置
により基板1および光電変換層2の面積が制限され、ま
た集電電極4の寸法が大きくなると、蒸着時に特に細い
枝部42で金属マスクが浮上がり、蒸着パターンにぼけ
が生ずるため、大面積化が困難であった。
【0006】図3に示す集積型太陽電池では、例えば短
冊状の透明電極31, 光電変換層21および裏面電極
61からなるユニットセルの幅を広くすると、透明電極
での抵抗損失が大きくなるため、ユニットセルの幅は1
cm以下に制限され、大面積の集積型太陽電池をつくる
には直列接続数が多くなって接続による損失が増加する
問題があった。
【0007】本発明の目的は、上述の問題を解決し、大
面積化が容易な太陽電池の製造方法を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の太陽電池の製造方法は、他面に電極を備
えた光電変換層の一面上にSnO2あるいはITOから
なる第一透明導電層とZnOからなる第二透明導電層を
順次積層したのち、第二透明導電層に第一透明導電層に
達する細溝を形成し、次いで水素 (H2 ) 処理に
より露出した第一透明導電層の表面層を還元するものと
する。その場合還元層を第二透明導電層上に形成した線
状の金属電極で接続することも有効である。本発明の別
の太陽電池の製造方法は、透光性絶縁基板上にSnO2
 あるいはITOからなる第一透明導電層とZnOから
なる第二透明導電層を順次積層したのち、両透明導電層
を加工して一方向に間隔を介して配列された複数の短冊
状に分割し、またその配列方向と平行に第一透明導電層
に達する細溝を第二透明導電層に形成し、H2 処理に
より露出した第一透明導電層の表面層を還元し、そのあ
と短冊状の光電変換層を各透明電極の同一側の縁部を露
出させて形成し、さらに短冊状の裏面電極を同一側の縁
部が直下にある透明電極に隣接する透明電極の露出した
縁部に重なるように形成するものとする。
【0009】
【作用】SnO2 あるいはITOからなる第一透明導
電層の上にZnOからなる第二透明導電層を積層し、第
二透明導電層を加工して線状に第一透明導電層を露出さ
せH2処理を行うと、露出したSnO2 あるいはIT
Oの100 〜200nm 程度の厚さの表面層は還元
されて低抵抗のSnあるいはSn−In合金となるが、
ZnOはプラズマ耐性が強く、H2 処理によって変質
しない。すなわち、プラズマ処理のマスクとなる。この
低抵抗の還元層を形成することにより櫛歯状蒸着電極を
形成しなくても透明電極の抵抗が低減する。あるいは短
冊状透明電極の幅を自由に広げることができる。
【0010】
【実施例】以下、図2, 図3と共通の部分には同一の
符号を付した図を引用して本発明の実施例について説明
する。図1(a), (b)に示した太陽電池は、本発
明の一実施例により次のようにして製造された。まず、
金属基板1の上に主としてa−Siよりなる光電変換層
2を形成し、その上にSnO2 層3を5000〜10
000 Å、ZnO層7を100 〜1000Åの厚さ
にそれぞれCVD法で順次積層する。つぎにレーザ光に
より選択的にZnO層7をパターニングし、SnO2 
層3まで達する深さで幅400 μmの細溝70を1c
m間隔で平行に形成する。これを、1Torr程度のH
2 雰囲気中で基板温度250 〜350 ℃でプラズ
マ処理することにより、細溝70の底に露出したSnO
2が還元され膜厚100 〜200nm の還元層8が
形成される。ZnO層7に覆われたSnO2 層3およ
びH2 プラズマ処理で還元されないZnO層7はとも
に透明であり、透明電極として機能する。一方、SnO
2 が還元されて生ずるSnの抵抗率は11.5×10
−6Ωcmで、ZnO, SnO2 の100 分の1
の抵抗率をもつので図2の集電電極枝部42と同様に機
能する。集電電極の幹部41は図2の場合と同様にAl
のマスク蒸着によって形成する。これにより、マスク蒸
着の際に欠陥のあらわれやすい枝部には蒸着層を用いな
いで集電電極が形成できるため、従来最大面積が20c
m角であった単一型太陽電池の面積を30cm角以上に
大きくすることができた。しかし、幹部にも還元層8を
用いてもよく、あるいは還元層の上に線状金属電極を重
ねてもよい。なお、金属基板1の代わりに表面に金属を
蒸着したガラス板を用いてもよい。また、SnO2 の
代わりにITOを用いたときも、また光電変換層に多結
晶Siを用いたときも全く同様に実施できる。
【0011】図4(a), (b)は本発明の他の実施
例により製造される集積型太陽電池に用いられた基板で
ある。この基板は次のようにして作製された。まず、ガ
ラス基板5の上に5000〜10000 Åの厚さのS
nO2 層および100 〜1000Åの厚さのZnO
層を順次積層する。次に図の左右方向にレーザスクライ
ブを行い、SnO2 層3にZnO層7に達する幅40
0 μmの細溝を1cm間隔で平行に形成する。 次いで、H2 プラズマ処理することにより、細溝の底
に露出したSnO2 層3の表面層が100 〜200
 nmの深さまで還元されて、金属Snからなる還元層
8が形成される。次に、図の上下方向にレーザスクライ
ブを行いZnO層を71, 72, 73・・・、Sn
O2 層を31, 32, 33・・・に短冊状に分割
する。これにより表面に低抵抗の還元層8を平行に有す
るSnO2 層およびZnO層からなる短冊状透明電極
が設けられた基板ができ上がる。この基板を用いて図5
に示すように図3の場合と同様にa−Siを主材料とす
る光電変換層21, 22, 23・・・、裏面電極6
1, 62, 63・・・を形成すれば、集積型太陽電
池ができ上がる。この太陽電池では透明電極の幅方向の
シート抵抗が、還元層8によって図3の場合の11Ω/
□から4Ω/□に低減した。このように透明電極の幅方
向の抵抗が減少するので、透明電極の幅、すなわちユニ
ットセルの幅を自由に広げることができる。なお、この
場合もSnO2 の代わりにITOを用いることができ
る。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、透明電極をSnO2 
あるいはITOからなるH2 処理により還元される透
明透明導電層とH2 処理により還元されないZnOか
らなる透明透明導電層により形成し、ZnO層に細溝を
加工して露出させたSnO2 層あるいはITO層の表
面層をH2 処理で還元して低抵抗にすることにより、
蒸着電極を用いないで透明電極の抵抗を低減させること
ができる。さらに還元層と金属電極とを併用して低抵抗
化を図ることもできる。この結果、大面積の光電変換層
からの集電あるいは集積型太陽電池のユニットセル幅の
増大などが可能になったので、出力の大きな大面積太陽
電池の製造に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による太陽電池を示し、(a
) は平面図、(b) は(a) のA−A線断面図

図2】従来の太陽電池を示し、(a) は平面図、(b
) は(a) のB−B線断面図
【図3】従来の集積型太陽電池の断面図
【図4】本発明
の他の実施例による集積型太陽電池の基板を示し、(a
)は平面図、(b)は断面図
【図5】図4に示した基板
を用いた集積型太陽電池の断面図
【符号の説明】
1    金属基板 2    光電変換層 3    SnO2 層 31    SnO2 層 32    SnO2 層 33    SnO2 層 41    Al電極 5    ガラス基板 61    裏面電極 62    裏面電極 63    裏面電極 7    ZnO層 70    細溝 71    ZnO層 72    ZnO層 73    ZnO層 8    還元層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】他面に電極を備えた光電変換層の一面上に
    酸化すず (SnO2 )からなる第一透明導電層と酸
    化亜鉛 (ZnO) からなる第二透明導電層を順次積
    層したのち、第二透明導電層に第一透明導電層に達する
    細溝を形成し、次いで水素(H2 ) 処理により露出
    した第一透明導電層の表面層を還元することを特徴とす
    る太陽電池の製造方法。
  2. 【請求項2】他面に電極を備えた光電変換層の一面上に
    酸化インジウムすず(ITO) からなる第一透明導電
    層とZnOからなる第二透明導電層を順次積層したのち
    、第二透明導電層に第一透明導電層に達する細溝を形成
    し、次いでH2 処理により露出した第一透明導電層の
    表面層を還元することを特徴とする太陽電池の製造方法
  3. 【請求項3】第一透明導電層の還元層を第二透明導電層
    上に形成した線状の金属電極によって接続する請求項1
    あるいは2記載の太陽電池の製造方法。
  4. 【請求項4】透光性絶縁基板上にSnO2 からなる第
    一透明導電層とZnOからなる第二透明導電層を順次積
    層したのち、両透明導電層を加工して一方向に間隔を介
    して配列された複数の短冊状に分割し、またその配列方
    向と平行に第一透明導電層に達する細溝を第二透明導電
    層に形成し、H2 処理により露出した第一透明導電層
    の表面層を還元し、そのあと短冊状の光電変換層を各透
    明電極の同一側の縁部を露出させて形成し、さらに短冊
    状の裏面電極を同一側の縁部が直下にある透明電極に隣
    接する透明電極の露出した縁部に重なるように形成する
    ことを特徴とする太陽電池の製造方法。
  5. 【請求項5】透光性絶縁基板上にITOからなる第一透
    明導電層とZnOからなる第二透明導電層を順次積層し
    たのち、両透明導電層を加工して一方向に間隔を介して
    配列された複数の短冊状に分割し、またその配列方向と
    平行に第一透明導電層に達する細溝を第二透明導電層に
    形成し、H2 処理により露出した第一透明導電層の表
    面層を還元し、そのあと短冊状の光電変換層を各透明電
    極の同一側の縁部を露出させて形成し、さらに短冊状の
    裏面電極を同一側の縁部が直下にある透明電極に隣接す
    る透明電極の露出した縁部に重なるように形成すること
    を特徴とする太陽電池の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998029902A1 (en) * 1996-12-27 1998-07-09 Radiant Technologies, Inc. Method for restoring the resistance of indium oxide semiconductors after heating while in sealed structures
US5840620A (en) * 1994-06-15 1998-11-24 Seager; Carleton H. Method for restoring the resistance of indium oxide semiconductors after heating while in sealed structures
JP2011176010A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Sharp Corp 裏面電極型太陽電池セル、配線シート、配線シート付き太陽電池セルおよび太陽電池モジュール
JP2013089766A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池
CN104241418A (zh) * 2013-06-18 2014-12-24 新日光能源科技股份有限公司 太阳能电池

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