JPH0579192B2 - - Google Patents
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- JPH0579192B2 JPH0579192B2 JP62222313A JP22231387A JPH0579192B2 JP H0579192 B2 JPH0579192 B2 JP H0579192B2 JP 62222313 A JP62222313 A JP 62222313A JP 22231387 A JP22231387 A JP 22231387A JP H0579192 B2 JPH0579192 B2 JP H0579192B2
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- glass
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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
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- 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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、太陽電池及びフオトセンサー等の光
電変換素子に用いられているガラス支持基板に関
するものである。
電変換素子に用いられているガラス支持基板に関
するものである。
従来の技術
近年、−族を中心とした多結晶薄膜太陽電
池は、材料コストが安く、かつ高い効率が得られ
る等の事から、低コスト化を目指す太陽電池の１
つの方向として、注目を浴びている。CdSもしく
はそれを含む化合物半導体層のＮ型半導体膜を常
圧化で大量に、かつ均一な膜を大面積に得る方法
として、焼結法が知られており、一般にCdS等の
微粉末化したものの中に、CdCl2等の融剤を加
え、CdSの融点を下げ、比較的低い温度（600〜
800℃）で、膜の粒径成長を生じさせて均一な膜
を得ている。第１図にCdSとCdCl2の擬２元状態
図を示す。CdCl2の量を増すことで1400℃付近の
CdSの融点を約520℃付近まで下げることが可能
である。ところが実際には、光透過率、膜抵抗等
の最適化のためには、約670℃以上の温度を必要
とする。第２図に、10wt％のCdCl2を添加した
CdSペーストを印刷・焼成した膜の各処理温度に
対しての膜抵抗と結晶粒径を示している。つまり
温度は低い段階では一部粒成長はするが、膜中に
CdCl2が残存し、粒径成長も小さく、JO（飽和電
流）が大きく、光透過率が悪い等、効率の高い素
子は得られない。そのため、支持基板としてはソ
ーダライム等の低コストな基板は使用できず、一
般にコーニンググラス社のバリウムボロシリケー
トガラス（7059）が用いられている。
池は、材料コストが安く、かつ高い効率が得られ
る等の事から、低コスト化を目指す太陽電池の１
つの方向として、注目を浴びている。CdSもしく
はそれを含む化合物半導体層のＮ型半導体膜を常
圧化で大量に、かつ均一な膜を大面積に得る方法
として、焼結法が知られており、一般にCdS等の
微粉末化したものの中に、CdCl2等の融剤を加
え、CdSの融点を下げ、比較的低い温度（600〜
800℃）で、膜の粒径成長を生じさせて均一な膜
を得ている。第１図にCdSとCdCl2の擬２元状態
図を示す。CdCl2の量を増すことで1400℃付近の
CdSの融点を約520℃付近まで下げることが可能
である。ところが実際には、光透過率、膜抵抗等
の最適化のためには、約670℃以上の温度を必要
とする。第２図に、10wt％のCdCl2を添加した
CdSペーストを印刷・焼成した膜の各処理温度に
対しての膜抵抗と結晶粒径を示している。つまり
温度は低い段階では一部粒成長はするが、膜中に
CdCl2が残存し、粒径成長も小さく、JO（飽和電
流）が大きく、光透過率が悪い等、効率の高い素
子は得られない。そのため、支持基板としてはソ
ーダライム等の低コストな基板は使用できず、一
般にコーニンググラス社のバリウムボロシリケー
トガラス（7059）が用いられている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、700℃付近の温度で成膜を行な
うと、現在用いている支持基板（7059、7740等）
では、 (1) ガラスの表面が柔かくなり、表面が変形す
る。又CdS膜内部に歪みが残り、特にガラスと
の界面の密着強度が悪くなる。
うと、現在用いている支持基板（7059、7740等）
では、 (1) ガラスの表面が柔かくなり、表面が変形す
る。又CdS膜内部に歪みが残り、特にガラスと
の界面の密着強度が悪くなる。
(2) ガラスの寸法が変化し、大基板となるほど、
印刷におけるパターン合せ精度が悪く、直並列
に接続する素子において、各素子間の分離スペ
ースを0.6〜1.0mmと十分にとる必要があり、有
効受光部でない部分が増える。
印刷におけるパターン合せ精度が悪く、直並列
に接続する素子において、各素子間の分離スペ
ースを0.6〜1.0mmと十分にとる必要があり、有
効受光部でない部分が増える。
(3) 焼結における焼成降温時にガラス内部に歪み
が生じ、機械的強度が低下してプロセス処理中
に破損しやすい。
が生じ、機械的強度が低下してプロセス処理中
に破損しやすい。
(4) ガラス中のNa等のアルカリイオンが半導体
層へ移行し、膜の特性を悪化させて素子の光電
変換効率を下げる。
層へ移行し、膜の特性を悪化させて素子の光電
変換効率を下げる。
等の問題がある。
又、低コスト化を図るためには、材料費の約70
％を占める支持基板のコストダウンを図る必要も
ある。ガラスのコストは、材料（成分）でなく、
製法が非常に重要なフアクタであり、この点から
はフロート法が有効な方法であるが、現在用いて
いるバリウムボロシリケートガラス（7059）で
は、この製法が利用できず、0.5円／cm2以下のコ
ストにする事は、非常に難かしい。
％を占める支持基板のコストダウンを図る必要も
ある。ガラスのコストは、材料（成分）でなく、
製法が非常に重要なフアクタであり、この点から
はフロート法が有効な方法であるが、現在用いて
いるバリウムボロシリケートガラス（7059）で
は、この製法が利用できず、0.5円／cm2以下のコ
ストにする事は、非常に難かしい。
本発明は、上記問題点を鑑み、常圧化での印刷
−焼成と言う製法を採用でき、均一で大面積化が
図れ、かつ量産性にすぐれた光電変換素子を、高
効率でかつ低コスト化で供給するための技術基板
を提供するものである。
−焼成と言う製法を採用でき、均一で大面積化が
図れ、かつ量産性にすぐれた光電変換素子を、高
効率でかつ低コスト化で供給するための技術基板
を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明の光電変
換素子のガラス支持基板は、ガラス転移点が700
℃以上であり、かつアルカリ含有率は0.1％以下
のアルミナボロシリケートからなる構成としたも
のである。
換素子のガラス支持基板は、ガラス転移点が700
℃以上であり、かつアルカリ含有率は0.1％以下
のアルミナボロシリケートからなる構成としたも
のである。
作 用
本発明は上記した構成により、従来の支持基板
よりも、表面が変形することがなく、焼結膜であ
るCdS膜等の内部に歪みを残すことがない。又、
各成膜の熱処理によつてガラスの寸法が変化せ
ず、印刷におけるパターン精度が大幅に改善され
る。そしてさらに焼結成膜の焼成降温時にガラス
内部に歪みが生ずることが大幅に改善され、機械
的強度が低下するのを防ぐことができる。次にガ
ラス中のNa等のアルカリの含有率を0.1％以下に
し、かつ転移点を700℃以上にし、各焼結膜（半
導体層）へのアルカリ分の移行を押えて膜の特性
を改善でき、安定した光効率の高電変換素子を提
供する事ができる。そしてさらに、本支持基板の
組成をアルミナボロシリケートガラスとし、フロ
ート法にて製板できるため、高品質のガラスを低
コストに、かつ大量に供給できる。したがつて従
来よりも大面積が図れ、高効率でしかも、低コス
トを目ざす光電変換素子が形成されることにな
る。
よりも、表面が変形することがなく、焼結膜であ
るCdS膜等の内部に歪みを残すことがない。又、
各成膜の熱処理によつてガラスの寸法が変化せ
ず、印刷におけるパターン精度が大幅に改善され
る。そしてさらに焼結成膜の焼成降温時にガラス
内部に歪みが生ずることが大幅に改善され、機械
的強度が低下するのを防ぐことができる。次にガ
ラス中のNa等のアルカリの含有率を0.1％以下に
し、かつ転移点を700℃以上にし、各焼結膜（半
導体層）へのアルカリ分の移行を押えて膜の特性
を改善でき、安定した光効率の高電変換素子を提
供する事ができる。そしてさらに、本支持基板の
組成をアルミナボロシリケートガラスとし、フロ
ート法にて製板できるため、高品質のガラスを低
コストに、かつ大量に供給できる。したがつて従
来よりも大面積が図れ、高効率でしかも、低コス
トを目ざす光電変換素子が形成されることにな
る。
実施例
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。第３図に示すように、まず本発明の支持基
板１に、CdS粉末100ｇに対し、融剤として働く
塩化カドミウムを10ｇ加え、粘度調整のために有
機バインダを適当量入れCdSペースト２をつく
り、スクリーン印刷法にて、印刷し、100℃で60
分間乾燥する。そして690℃の温度に保たれたベ
ルト式焼成炉にて、約60〜90分間焼成し、約30μ
の厚さの第１の半導体層（CdS焼結膜）３を形成
させる。次にCd粉末とTe粉末を水中で粉砕後乾
燥した混合物100ｇにCdCl2粉末を0.5ｇ添加し、
適量の有機バインダを混合したCdTe印刷ペース
ト４をガラス基板１上のCdS焼結膜３上にスクリ
ーン印刷法にて塗布し、乾燥させる。この基板を
ベルト式焼成炉の620℃の温度で約60分間焼成を
し、第２の半導体層（CdTe焼結膜）５を形成さ
せる。この様にして得られたCdTe焼結膜５上に
カーボンペースト６を同じく、印刷乾燥し、400
℃で約30分間ベルト式焼成炉で焼結することによ
り、CdTe膜５からオーミツクな電極をとるため
のカーボン電極膜７を形成する。このカーボン電
極膜７上にAg電極８を、そしてCdS焼結膜３上
にAg−In電極９をそれぞれスクリーン印刷し、
その後熱処理を実施してCdS／CdTe系太陽電池
を作製した。このようにして得られた光電変換素
子は、まずガラス表面の変形が少なく、焼成時に
ガラス基板と接する部材の平面度がゆるやかにな
り、低コストの部材を焼成用のサセプタとして利
用でき、かつガラス表面に発生する小さなくぼみ
も改善でき、外観上の問題も改善できた。支持基
板のガラス転移点が処理温度よりも低いと、ガラ
スの粘性が急に増し、平面が柔かくなり、従来基
板では、サセプタのガラスと接する面を精密研磨
して対応してきたため、コストの高いものであつ
た。次にガラスの焼成後の寸法変化をほぼ０に近
くする事ができ、直並列に素子を形成するための
分離幅を0.3〜0.4mmにする事ができ、有効受光面
積の改善ができた。そしてガラスの寸法変化に伴
なう、CdSとガラスの界面のエアギヤツプ及び
CdS膜内部の歪によるグレインバウンダリイーの
発生が改善でき、反射損及びCdS膜内での光の吸
収を少くする事ができ、光生成電流が向上した。
次にガラスの転移点が膜の形成温度よりも高く、
そのため歪点近くの温度で膜形成ができ、ベルト
式焼成炉の降温部のガラスの降温レイトが大きく
ても、ガラス内部に歪みが発生せず、機械的な強
度を下げずに成膜でき、従来よりも破損強度が大
幅に改善できた。次にガラス中のNa等のアルカ
リ含有率は0.1％以下とし、かつガラスの温度に
対する粘性を改善することにより歪点を高温処理
まで高めてガラスから、各半導体層膜へのアルカ
リの移行をなくし、JOを下げる事ができ、安定し
たバラツキの少ない効率の素子を得ることができ
た。第４図にここで用いた支持基板と、従来の支
持基板の物性値を示す。そして支持基板の組成を
フロート法にて製板ができるアルミナボロシリケ
ートガラスにしたことにより、大面積で均一な板
を大量に製造ができ、支持基板コストを0.4円／
cm2以下にでき、材料費の大幅なコストダウンが図
れた。
する。第３図に示すように、まず本発明の支持基
板１に、CdS粉末100ｇに対し、融剤として働く
塩化カドミウムを10ｇ加え、粘度調整のために有
機バインダを適当量入れCdSペースト２をつく
り、スクリーン印刷法にて、印刷し、100℃で60
分間乾燥する。そして690℃の温度に保たれたベ
ルト式焼成炉にて、約60〜90分間焼成し、約30μ
の厚さの第１の半導体層（CdS焼結膜）３を形成
させる。次にCd粉末とTe粉末を水中で粉砕後乾
燥した混合物100ｇにCdCl2粉末を0.5ｇ添加し、
適量の有機バインダを混合したCdTe印刷ペース
ト４をガラス基板１上のCdS焼結膜３上にスクリ
ーン印刷法にて塗布し、乾燥させる。この基板を
ベルト式焼成炉の620℃の温度で約60分間焼成を
し、第２の半導体層（CdTe焼結膜）５を形成さ
せる。この様にして得られたCdTe焼結膜５上に
カーボンペースト６を同じく、印刷乾燥し、400
℃で約30分間ベルト式焼成炉で焼結することによ
り、CdTe膜５からオーミツクな電極をとるため
のカーボン電極膜７を形成する。このカーボン電
極膜７上にAg電極８を、そしてCdS焼結膜３上
にAg−In電極９をそれぞれスクリーン印刷し、
その後熱処理を実施してCdS／CdTe系太陽電池
を作製した。このようにして得られた光電変換素
子は、まずガラス表面の変形が少なく、焼成時に
ガラス基板と接する部材の平面度がゆるやかにな
り、低コストの部材を焼成用のサセプタとして利
用でき、かつガラス表面に発生する小さなくぼみ
も改善でき、外観上の問題も改善できた。支持基
板のガラス転移点が処理温度よりも低いと、ガラ
スの粘性が急に増し、平面が柔かくなり、従来基
板では、サセプタのガラスと接する面を精密研磨
して対応してきたため、コストの高いものであつ
た。次にガラスの焼成後の寸法変化をほぼ０に近
くする事ができ、直並列に素子を形成するための
分離幅を0.3〜0.4mmにする事ができ、有効受光面
積の改善ができた。そしてガラスの寸法変化に伴
なう、CdSとガラスの界面のエアギヤツプ及び
CdS膜内部の歪によるグレインバウンダリイーの
発生が改善でき、反射損及びCdS膜内での光の吸
収を少くする事ができ、光生成電流が向上した。
次にガラスの転移点が膜の形成温度よりも高く、
そのため歪点近くの温度で膜形成ができ、ベルト
式焼成炉の降温部のガラスの降温レイトが大きく
ても、ガラス内部に歪みが発生せず、機械的な強
度を下げずに成膜でき、従来よりも破損強度が大
幅に改善できた。次にガラス中のNa等のアルカ
リ含有率は0.1％以下とし、かつガラスの温度に
対する粘性を改善することにより歪点を高温処理
まで高めてガラスから、各半導体層膜へのアルカ
リの移行をなくし、JOを下げる事ができ、安定し
たバラツキの少ない効率の素子を得ることができ
た。第４図にここで用いた支持基板と、従来の支
持基板の物性値を示す。そして支持基板の組成を
フロート法にて製板ができるアルミナボロシリケ
ートガラスにしたことにより、大面積で均一な板
を大量に製造ができ、支持基板コストを0.4円／
cm2以下にでき、材料費の大幅なコストダウンが図
れた。
発明の効果
以上のように本発明は、フロート法による製法
にて、ガラス転移点を700℃以上とし、アルカリ
分の少ない支持基板を用いて、CdS、CdTe膜を
CdCl2等によつて印刷焼結法にて形成する素子に
おいて、膜焼成温度よりも基板ガラスのガラス転
移点を700℃以上にすることにより、パターン合
せ精度を改善し、又機械的強度を高める事ができ
る。さらに、アルカリ分によるJO（飽和電流）を
低減し、効率が改善でき、かつバラツキの少ない
素子を低コストに得ることができる。
にて、ガラス転移点を700℃以上とし、アルカリ
分の少ない支持基板を用いて、CdS、CdTe膜を
CdCl2等によつて印刷焼結法にて形成する素子に
おいて、膜焼成温度よりも基板ガラスのガラス転
移点を700℃以上にすることにより、パターン合
せ精度を改善し、又機械的強度を高める事ができ
る。さらに、アルカリ分によるJO（飽和電流）を
低減し、効率が改善でき、かつバラツキの少ない
素子を低コストに得ることができる。
第１図は本発明に用いた第１の半導体層を焼結
法で得るためのCdS−CdCl2との擬２元状態図、
第２図は10wt％のCdCl2を添加したCdSペースト
の印刷焼結した膜の膜抵抗と結晶粒径との関係
図、第３図は本発明による光電変換素子の断面
図、第４図は本発明に用いた支持基板の物性値と
従来の支持基板の物性値を比較した図である。 １……支持基板、２……CdSペースト、３……
CdS膜（CdS焼結膜）、４……CdTeペースト、５
……CdTe膜（CdTe膜）、６……カーボンペース
ト、７……カーボン電極膜、８……Ag電極、９
……Ag−In電極。
法で得るためのCdS−CdCl2との擬２元状態図、
第２図は10wt％のCdCl2を添加したCdSペースト
の印刷焼結した膜の膜抵抗と結晶粒径との関係
図、第３図は本発明による光電変換素子の断面
図、第４図は本発明に用いた支持基板の物性値と
従来の支持基板の物性値を比較した図である。 １……支持基板、２……CdSペースト、３……
CdS膜（CdS焼結膜）、４……CdTeペースト、５
……CdTe膜（CdTe膜）、６……カーボンペース
ト、７……カーボン電極膜、８……Ag電極、９
……Ag−In電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 支持基板上にCdCl2を融剤としたCdSペース
トを印刷焼結して、Ｎ型半導体層であるCdSもし
くは、それを含む化合物半導体を形成し、さらに
その上にCdTe、CuInSe2等の半導体層を形成し
た光電変換素子の支持基板において、支持基板と
してのガラスは、そのガラス転移点が700℃より
も高くかつ前記各半導体層を形成するための温度
よりも高いことを特徴とする光電変換素子。 ２ 支持基板をなすガラスのアルカリ含有量
（R2O但しＲはNa、Ｋ、Li等のアルカリ）が0.1
％以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光電変換素子。 ３ 支持基板をなすガラスはその組成がSiO2−
Al2O3−B2O3−ROを主体とするアルミナボロシ
リケート系ガラスからなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光電変換素子。 ４ アルミナポロシリケート系ガラスがフロート
法にて製板されたことを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62222313A JPS6464368A (en) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | Photoelectric converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62222313A JPS6464368A (en) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | Photoelectric converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6464368A JPS6464368A (en) | 1989-03-10 |
| JPH0579192B2 true JPH0579192B2 (ja) | 1993-11-01 |
Family
ID=16780403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62222313A Granted JPS6464368A (en) | 1987-09-04 | 1987-09-04 | Photoelectric converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6464368A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53138288A (en) * | 1977-05-10 | 1978-12-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Thin-film solar battery of sintered electrode type |
-
1987
- 1987-09-04 JP JP62222313A patent/JPS6464368A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53138288A (en) * | 1977-05-10 | 1978-12-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Thin-film solar battery of sintered electrode type |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6464368A (en) | 1989-03-10 |
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