JPH0613637A - 大面積薄膜太陽電池 - Google Patents

大面積薄膜太陽電池

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JPH0613637A
JPH0613637A JP4193126A JP19312692A JPH0613637A JP H0613637 A JPH0613637 A JP H0613637A JP 4193126 A JP4193126 A JP 4193126A JP 19312692 A JP19312692 A JP 19312692A JP H0613637 A JPH0613637 A JP H0613637A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
solar cell
electrode
film solar
area thin
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Withdrawn
Application number
JP4193126A
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English (en)
Inventor
Masataka Kondo
正隆 近藤
Yoshinori Yamaguchi
美則 山口
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry 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】 【目的】 大面積薄膜太陽電池の光電変換領域の面積割
合の減少を最小限に押えながら、電極膜の抵抗成分を低
減することにより、高い光電変換効率が得られる大面積
薄膜太陽電池を提供する。 【構成】 絶縁性基板上1に、第1電極膜2、光電変換
半導体層3及び第2電極層4がこの順で積層されている
光電変換体5が複数配列されるとともに、それらの光電
変換体5の端部において、隣接する光電変換体5が直列
接続されている大面積薄膜太陽電池において、光電変換
体5の電極膜2(または4)から接触グリッド8,8,
・・・を隣の光電変換体5の内部に延伸せしめて電極膜
4(または2)と直列接続してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光エネルギーを直接電気
に変換する大面積薄膜太陽電池に関する。さらに詳しく
は、透明電極と裏面電極との接続構造が改善されてなる
大面積薄膜太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、大面積薄膜太陽電池として、
図9〜10に示すように、絶縁性の基板上にいくつかの
光電変換領域を形成し、これを直列接続してなるものが
用いられている。すなわち、ガラスなどの透光性絶縁基
板101上に、透光性の第1電極膜102a,102
b,102c、アモルファスシリコンのPIN接合など
の光電変換半導体膜103a,103b,103cおよ
び第2電極膜104a,104b,104cを各々積層
せしめてなる光電変換領域105a,105b,105
cを電気的に直列接続することによって太陽電池を形成
するものである。かかる大面積薄膜太陽電池において
は、光電変換領域105a,105b,105cで発生
した光起電力が加算された起電力が得られる。
【0003】ところで、最近環境保護の観点からクリー
ンエネルギーである太陽光エネルギーのより一層の有効
利用が検討されている。その一環として、大面積薄膜太
陽電池の効率改善が検討されている。
【0004】ちなみに、かかる構成を有する大面積薄膜
太陽電池の光電変換効率を左右する要因は、次のとおり
である。
【0005】(1)光電変換領域105の面積の合計が
素子全体の総面積に占める割合である。すなわち、この
割合が大きい程、光電変換効率が高い。
【0006】(2)接続部106ab,106bcの抵
抗成分である。すなわち、この抵抗成分が小さい程、光
電変換効率が高い。
【0007】(3)透光性の第1電極膜102による直
列抵抗成分である。すなわち、この抵抗成分が小さい
程、光電変換効率が高い。
【0008】したがって、理論的には、前記要件を同時
に望ましい方向に持って行けば、大面積薄膜太陽電池の
光電変換効率を改善することができることになる
【0009】ところで、(2)の接続部の抵抗成分10
6を低減するためには、第1電極膜102と第2電極膜
104の接触面積を拡大する必要がある。しかしなが
ら、そうすると光電変換領域105の面積が減少し
(1)の要因の改善とトレードオフの関係が発生する。
また、透光性の第1電極膜102の面積抵抗を小さくし
ようとすると、電極膜の厚みを増やさねばならない。し
かしながら、そうすると光の透過率が下がるというトレ
ードオフの関係が発生する。また、透光性の第1電極膜
の抵抗のみかけじょうの影響を少なくするために、1個
の大面積薄膜太陽電池をより数多くの光電変換領域に分
離する試みもなされているが、この場合も接続部の数が
増加し、(1)の光電変換領域面積の素子全体の総面積
における割合が減少する。これらの問題は、仮に加工技
術および電極膜同士の接続技術の問題が充分解決された
としてもなお残る構造本来の問題である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、大面積薄膜太
陽電池の光電変換領域の面積割合の減少を最小限に押え
ながら、電極膜の接続部の抵抗成分を低減することによ
り、高い光電変換効率が得られる大面積薄膜太陽電池を
提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の大面積薄膜太陽
電池は、絶縁性基板上に、第1電極膜、半導体層および
第2電極層がこの順で積層されている光電変換体が複数
配設されるとともに、それらの光電変換体の端部におい
て、隣接する光電変換体と直列接続されてなる大面積薄
膜太陽電池であって、前記光電変換体の内部においても
隣接する光電変換体との直列接続部が形成されてなるこ
とを特徴としている。
【0012】本発明の大面積薄膜太陽電池の第1態様
は、前記光電変換体の内部における隣接する光電変換体
との直列接続が、前記第2電極膜表面から前記第1電極
の表面にまで到達する溝部を、前記光電変換体の内部に
形成し、該溝部に隣接する光電変換体の第2電極膜の一
部を延伸せしめて、前記第1電極膜と接続することによ
りなされることを特徴としている。
【0013】また、本発明の大面積薄膜太陽電池の第2
態様は、前記光電変換体の内部における隣接する光電変
換体との直列接続が、前記第2電極膜下面にまで到達す
る空洞部を、前記第1電極および前記光電変換体の内部
に形成し、該空洞部に隣接する光電変換体の第1電極膜
の一部を延伸せしめて、前記第2電極膜と接続すること
によりなされることを特徴としている。
【0014】本発明の大面積薄膜太陽電池においては、
前記光電変換体の半導体層が、非晶質シリコンまたは薄
膜多結晶シリコンなどの薄膜半導体を含んでなるのが好
ましい。
【0015】
【作用】本発明の大面積薄膜太陽電池は、各々の光電変
換領域の第2電極膜及び光電変換半導体膜にストライプ
状に除去し第1電極が露出した領域を設けて、その部分
に隣接した光電変換領域の第2電極膜をストリング状に
延ばして接続することで、接続面積の増大と結晶太陽電
池で言われている電流収集グリッド電極の働きをもたせ
る構成にある。したがって、光電変換体の面積の減少を
最小限に押えながら、全直列抵抗値を低減することがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【0017】図1は本発明の大面積薄膜太陽電池の第1
態様の平面図、図2は図1のAーA線断面図、図3は同
BーB線断面図、図4は同CーC線断面図、図5は本発
明の大面積薄膜太陽電池の第2態様の平面図、図6は図
5のDーD線断面図、図7は同EーE線断面図、図8は
同FーF線断面図である。図において、1は透光性絶縁
基板、2は第1電極膜、3は光電変換半導体膜、4は第
2電極膜、5は光電変換体、6は端部電極膜、7、9は
端部第1電極膜に形成された接触グリッド、8、10は
第2電極膜に形成された接触グリッド、Gは溝部(空洞
部)を示す。
【0018】図1に示す本発明の大面積薄膜太陽電池の
第1態様は、ガラスなどの透光性絶縁基板1上に、透光
性の第1電極膜2a,2b,2c、アモルファスシリコ
ンのPIN接合などの光電変換半導体膜3a,3b,3
cおよび第2電極膜4a,4b,4cを各々積層せしめ
た光電変換体5a,5b,5cを電気的に直列接続する
という基本構造は従来のものと同様である。
【0019】次に、本発明の大面積薄膜太陽電池の第1
態様の特徴を光電変換体5bに着目して説明する。まず
光電変換半導体膜3bおよび第2電極膜4bには複数の
溝Gbが設けられ、その部分では第1電極膜2bが露出
している(図3参照)。その部分へ光電変換体5aから
第2電極膜4aの一部(以下、接触グリッドという)8
aが光電変換体5bの第2電極膜4bと直接接触しない
ようにフィンガー状に延伸せしめられて第1電極膜2b
と接続されている。なお、溝部Gの形成は、光電変換半
導体膜3を部分的に、例えばリアクティブイオンエッチ
ング法によりエッチングするか、レ−ザスクライブ法に
よりレ−ザで焼き飛ばすなどの方法により、選択的に除
去することによりなされる。
【0020】この接触グリッド8aは光電変換体5a,
5bの接続面積を増大させているだけでなく、第1電極
膜2aに同グリッド8aが並列抵抗成分になっているこ
と、および光電変換体5bで発生するキャリアの収集電
極として、結晶系の太陽電池の電流収集グリッドと同様
に動作することにより、光電変換体5bの第1電極膜2
bの直列抵抗成分を低減する働きもしている。
【0021】なお、図1では接続部および接触グリッド
部が意図的に拡大されている。
【0022】図5に示される本発明の大面積薄膜太陽電
池の第2態様は、ガラスなどの透光性絶縁基板1上に、
第1電極膜2a、2b、2c、アモルファスシリコンの
NIP接合などの光電変換半導体膜3a、3b、3cお
よび第2電極膜4a、4b、4cを各々積層してなる光
電変換体5a、5b、5cを電気的に直列接続するとい
う基本構造は、従来の第2電極を光入射側とするタイプ
の大面積薄膜太陽電池と同様である。
【0023】次に、本発明の大面積薄膜太陽電池の第2
態様の特徴を光電変換体5bに着目して説明する。
【0024】まず、第1態様の第2電極膜4aと同じパ
タ−ンで、グリッドおよびその周囲の部分10aが設け
られ、光電変換半導体膜3bに複数の溝部(空洞部)G
bが設けられグリッド10aが光電変換体5bの第1電
極膜2bと直接接触しないようにして、フィンガ−状に
延伸せしめられて透明な第2電極膜と4bと接続されて
いる。なお、溝部(空洞部)Gbの形成方法は第1態様
の場合と同様である。
【0025】次に、具体的な実施例に基づいて本発明を
より詳細に説明する。
【0026】実施例1および比較例1
【0027】10cm角のガラス基板上に8段接続の大
面積アモルファスシリコン薄膜太陽電池を作製した(実
施例1)。この大面積アモルファスシリコン薄膜太陽電
池の1つの光電変換体の幅は、12.5mmである。ま
た、第1電極の分離幅は20μm、第1電極と第2電極
との接触幅は150μm、第2電極の分離幅は40μm
とするとともに、接触グリッドの幅を200μm、長さ
10mmとし、その本数を単位光電変換体当たり9本と
した。かかる構成を有する実施例1における光電変換体
の全面積に対する割合は、96.62%である。一方、
接触グリッドを設けなかった他は、実施例1と同様にし
て大面積アモルファスシリコン薄膜太陽電池を作製した
(比較例1)。比較例1における光電変換体の全面積に
対する割合は、98.16%である。ところで、第1電
極と第2電極との接触幅は実施例1では、前記説明より
縮小可能であるので、両者の差は実際には1%以内にで
きる。
【0028】実施例2〜5および比較例2〜5
【0029】第2電極膜をアルミニウムにするとともに
膜厚を9000Åとし、第1電極膜のシート抵抗を表1
のように調整したほかは、実施例1と同様にして大面積
薄膜太陽電池を作製した(実施例2〜5)。
【0030】また、同じく第2電極膜をアルミニウムに
するとともに膜厚を9000Åとし、第1電極膜のシー
ト抵抗を表1のように調整したほかは、比較例1と同様
にして大面積薄膜太陽電池を作製した(比較例2〜
5)。
【0031】実施例2〜5および比較例2〜5の全直列
抵抗を、「太陽光発電」(1980年、高橋清、浜川圭
弘、後川昭雄著、森北出版)82頁記載のHandyの
方法により計算した。その結果を表1に併せて示した。
なお、実施例2〜5の接触グリッドの抵抗は約2Ωであ
った。
【0032】表1より、実施例2〜5の抵抗値は、比較
例2〜5と比較して約1/4〜1/8になるのがわか
る。
【0033】ところで、実際の特性上では、1cm2
半導体層評価用の小面積太陽電池と比較して直列抵抗に
敏感な曲線因子が、小面積太陽電池で75%のとき、比
較例2〜5では70%になるのに対して、実施例2〜5
では74%であった。したがって全体として大面積化の
ためのロスは比較例2〜5の場合8.4%であるのに対
して、実施例2〜5ではこのように最適化しない場合で
も4.4%に収まっている。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大面積薄膜太陽電池の光電変換体の面積割合を従来より
ほとんど減少させることなく接続部の抵抗成分を下げる
とともに、全抵抗値において比較的大きな割合を占める
透光性の電極膜による直列抵抗成分を低減し、高い光電
変換効率の大面積薄膜太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の大面積薄膜太陽電池の第1態様の平面
図である。
【図2】図1のAーA線断面図である。
【図3】同BーB線断面図である。
【図4】同CーC線断面図である。
【図5】本発明の大面積薄膜太陽電池の第2態様の平面
図である。
【図6】図5のDーD線断面図である。
【図7】同EーE線断面図である。
【図8】同FーF線断面図である。
【図9】従来の大面積薄膜太陽電池の平面図である。
【図10】図9のGーG線断面図である。
【符号の説明】
1 透光性絶縁基板 2 第1電極膜 3 光電変換半導体膜 4 第2電極膜 5 光電変換体 6 端部電極膜 7 端部第1電極膜に形成された接触グリッド 8 第2電極膜に形成された接触グリッド 9 端部第1電極膜に形成された接触グリッド 10 第1電極膜に形成された接触グリッド G 溝部(空洞部)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に、第1電極膜、半導体層
    および第2電極層がこの順で積層されている光電変換体
    が複数配設されるとともに、それらの光電変換体の端部
    において、隣接する光電変換体が直列接続されてなる大
    面積薄膜太陽電池であって、 前記光電変換体の内部においても隣接する光電変換体と
    の直列接続部が形成されてなることを特徴とする大面積
    薄膜太陽電池。
  2. 【請求項2】 前記光電変換体の内部における隣接する
    光電変換体との直列接続が、前記第2電極膜表面から前
    記第1電極の表面にまで到達する溝部を、前記光電変換
    体の内部に形成し、該溝部に隣接する光電変換体の第2
    電極膜の一部を延伸せしめて、前記第1電極膜と接続す
    ることによりなされることを特徴とする請求項1記載の
    大面積薄膜太陽電池。
  3. 【請求項3】 前記光電変換体の内部における隣接する
    光電変換体との直列接続が、前記第2電極膜下面にまで
    到達する空洞部を、前記第1電極および前記光電変換体
    の内部に形成し、該空洞部に隣接する光電変換体の第1
    電極膜の一部を延伸せしめて、前記第2電極膜と接続す
    ることによりなされることを特徴とする請求項1記載の
    大面積薄膜太陽電池。
  4. 【請求項4】 前記光電変換体の半導体層が薄膜半導体
    を含んでなることを特徴とする請求項1、2または3記
    載の大面積薄膜太陽電池。
  5. 【請求項5】 前記光電変換体の半導体層が、非晶質シ
    リコンを含んでなることを特徴とする請求項1、2、3
    または4記載の大面積薄膜太陽電池。
  6. 【請求項6】 前記光電変換体の半導体層が、薄膜多結
    晶シリコンを含んでなることを特徴とする請求項1、
    2、3または4記載の大面積薄膜太陽電池。
JP4193126A 1992-06-25 1992-06-25 大面積薄膜太陽電池 Withdrawn JPH0613637A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177225A (ja) * 2009-05-15 2009-08-06 Sharp Corp 薄膜太陽電池モジュール
JP2009177224A (ja) * 2009-05-15 2009-08-06 Sharp Corp 薄膜太陽電池モジュール
JP2009177222A (ja) * 2009-05-15 2009-08-06 Sharp Corp 薄膜太陽電池モジュール

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177225A (ja) * 2009-05-15 2009-08-06 Sharp Corp 薄膜太陽電池モジュール
JP2009177224A (ja) * 2009-05-15 2009-08-06 Sharp Corp 薄膜太陽電池モジュール
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