JPH06163955A - 太陽電池用基板及び太陽電池 - Google Patents

太陽電池用基板及び太陽電池

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JPH06163955A
JPH06163955A JP43A JP31823992A JPH06163955A JP H06163955 A JPH06163955 A JP H06163955A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 31823992 A JP31823992 A JP 31823992A JP H06163955 A JPH06163955 A JP H06163955A
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洋 樋口
Takashi Arita
孝 有田
Hiroyuki Kitamura
外幸 北村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁物を基板とする太陽電池において、基板
内不純物の太陽電池への拡散を抑制し特性劣化を抑制し
て、より低価格なガラスの使用を可能にする。また、太
陽電池窓材であるn型半導体を低面抵抗化、高光透過率
化して、高変換効率化する。 【構成】 絶縁物からなる基板1の表面上に、少なくと
もチタン酸化物を含む絶縁物層2と、n型半導体3と、
p型半導体4とをこの順序で形成して太陽電池とする。
絶縁物層2によって、太陽電池への基板内不純物拡散が
抑制できて、特性劣化を防止する。また、絶縁物層2に
よって、基板に密着し、且つ内部に空隙がなくなり、低
面抵抗、高光透過率n型半導体3が作製できて、太陽電
池の変換効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池用基板及びこ
れを用いた太陽電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、絶縁物からなる基板を用いた太陽
電池としては、特開平2−177377号公報で開示さ
れたような構成を採っていた。その構成を図6で説明す
ると、1の絶縁物からなる基板はガラス、3のn型半導
体はCdS、4のp型半導体はCdTe、5の電極1は
カーボン電極、6の電極2はAgIn電極である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】低価格なソーダガラス
を太陽電池の基板として、従来の方法により太陽電池を
作製した場合には、アルカリ金属原子等のデバイス特性
を阻害する原子がソーダガラス内から太陽電池に拡散し
て、特性を劣化させることが分かっている。上記理由に
より、現在は、太陽電池の基板に、バリウム硼珪酸ガラ
スのような不純物、取り分けアルカリ金属元素が低濃度
に抑制された材料を用いている。しかし、このような材
料は一般に高価で、量産用太陽電池用の基板として不十
分であり、低価格太陽電池用基板の早期実現が求められ
ている。
【0004】さらに、従来の技術によって作製した太陽
電池は、絶縁物からなる基板とn型半導体との境界部分
及びn型半導体内部に多くの空隙が存在している。スパ
ッタ法、真空蒸着法で作製したn型半導体の場合にも、
同様な構造となるために、n型半導体の面抵抗が高く且
つ光透過率が低くなるという問題があった。
【0005】本発明は、上記の二つの課題を解決するも
ので、基板中に含まれる上記不純物が、太陽電池に拡散
することを抑制することによって、特性劣化を防止し、
より安価な太陽電池の作製を可能にする。また、この基
板を用いることにより、基板と密着しなお且つ内部に空
隙が無い構造であることにより、面抵抗の低い、光透過
率の高い特性を持つn型半導体の作製を実現して、従来
よりも変換効率の高い太陽電池を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
本発明の第1の手段は、絶縁物からなる基板面上に、少
なくともチタン酸化物を含む絶縁物層を形成したものを
太陽電池用基板とすることである。
【0007】第2の手段は、絶縁物からなる基板面上に
n型半導体とp型半導体をこの順序で積層し、さらにn
型半導体に接触する負極とp型半導体に接触する正極を
形成する太陽電池において、絶縁物からなる基板とn型
半導体の間に、少なくともチタン酸化物を含む絶縁物層
を形成することである。
【0008】
【作用】第1の手段では、絶縁物からなる基板内部に含
まれる原子が、太陽電池に拡散することを抑制して、特
性劣化を防止する。
【0009】第2の手段では、基板面に密着し、且つ、
内部に空隙が無い構造のn型半導体を作製することがで
きることによって、n型半導体の面抵抗が低減される。
絶縁物からなる基板とn型半導体が光透過性を示す場
合、n型半導体が基板面に密着し、且つ、内部に空隙が
無い構造となることにより、n型半導体の光透過率は向
上する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0011】(実施例1)本発明の太陽電池の断面図を
図1に示す。図1において、1はソーダガラスからなる
基板、2は本発明のTiO2とSiO2との混合絶縁物
層、3はCdSからなるn型半導体、4はCdTeから
なるp型半導体、5はカーボンからなる電極1、6はA
gInからなる電極2である。
【0012】TiO2とSiO2との混合絶縁物層の作製
方法は、電子ビーム蒸着法による二源蒸着法を使用し
た。蒸着源はTiO2粉末とSiO2粉末で、純度はとも
に99.99%で、蒸着速度は共に50Å/分である。
【0013】上記方法で形成したTiO2とSiO2との
混合絶縁物層の上に、従来と同様の方法によってCd
S、CdTe、カーボン電極、AgIn電極を形成して
本発明の太陽電池とした。また、少なくともチタン酸化
物を含む絶縁物層を有さない基板を用いた太陽電池を従
来の太陽電池とした。
【0014】図2に、基板であるソーダガラスからn型
半導体であるCdS内部へ拡散するナトリウム原子の濃
度分布図を示す。従来のCdSよりも本発明のCdSの
方が、CdS中のナトリウム原子濃度が1桁低い。これ
はナトリウム原子がTiO2とSiO2との混合絶縁物層
により一部吸収されていることを示してい、太陽電池へ
のナトリウム原子の拡散が抑制されていることが分か
る。
【0015】(実施例2)絶縁物からなる基板にバリウ
ム硼珪酸ガラスを使用し、他の構成は実施例1と同様
で、本発明の太陽電池と従来の太陽電池を作製した。但
し、上記の本発明の太陽電池を構成する一部分であるT
iO2とSiO2との混合絶縁物層は、バリウム硼珪酸ガ
ラス基板面に、Siアルコキシド50重量部とTiアル
コキシド50重量部を含むエタノールを主溶剤とする溶
液をスピンコーティング法で塗布し、150℃で15分
乾燥した後、さらに500℃で1時間焼成して作製し
た。
【0016】図3は、本発明によりバリウム硼珪酸ガラ
ス上のTiO2とSiO2との混合絶縁物層の上に形成し
たCdS(以下、本発明のCdSとする)の断面図、図
7は従来の方法によって、バリウム硼珪酸ガラス上に形
成したCdS(以下、従来CdSとする)の断面図であ
る。従来は、CdS内部及びCdSと基板との境界面に
空隙が存在していたが、本発明のTiO2とSiO2との
混合絶縁物層を形成した場合には、TiO2とSiO2
の混合絶縁物層とCdSが密着しており、その境界部分
に空隙が発生せず、さらにCdSの内部にも空隙は発生
しない。
【0017】図4は、本発明のCdSと従来のCdSの
面抵抗の比較図である。本発明のCdSの面抵抗は、従
来のCdSの4分の1以下に低減されていることがわか
る。
【0018】図5は、従来のCdSと本発明のCdSの
分光透過率の比較図である。従来のCdSと本発明のC
dSを透過光強度比で比較した場合、波長515〜60
0nm光に対して約10%、波長600〜900nm光
に対して約15%、本発明のCdSが光強度比で優れて
いる。この膜を用いてCdS/CdTe太陽電池を作製
した場合には、光電流で10%以上の増加が期待でき
る。
【0019】(表1)に実施例1及び2に述べた本発明
の太陽電池と、基板とCdSの間に絶縁物層を有さない
従来の太陽電池とに、光強度100mW/cm2の太陽ス
ペクトル光を照射した場合の光電変換特性を示す。
【0020】
【表1】
【0021】従来の太陽電池において、ソーダガラスを
基板とした太陽電池の1セル当たり開放電圧は0.73
V程度であり、バリウム硼珪酸ガラスを基板とする太陽
電池の開放電圧0.77Vよりも低くなる。これに対
し、本発明の太陽電池の場合、ソーダガラスを基板とす
る太陽電池の開放電圧は0.76Vであり、バリウム硼
珪酸ガラスを基板とした太陽電池と同等の値を示す。こ
れは、従来は太陽電池に拡散して特性を劣化させていた
ソーダガラス内のアルカリ金属原子が、本発明によっ
て、太陽電池に拡散することが抑制されたことによるも
のである。また、従来の太陽電池の短絡電流密度は1
7.8mA/cm2程度であったが、本発明の太陽電池の
場合には20.0mA/cm2を示す。短絡電流密度の増
加率は14%であった。さらに、従来の太陽電池と本発
明の太陽電池の、曲線率、変換効率をそれぞれ比較した
場合、その全てについて本発明の太陽電池の方が優れた
値であった。以上のように、従来の太陽電池よりも短絡
電流密度、開放電圧、曲線率が大きくなり、変換効率が
大幅に改善された。
【0022】また、CuInSe2をp型半導体とする
太陽電池の特性結果からも同様な結果が得られた。な
お、ここでは、少なくともチタン酸化物を含む混合絶縁
物層がチタン酸化物と珪素酸化物との混合絶縁物層であ
る場合の実施例を示したが、本発明はこれに限定される
ものではない。さらに、その比率が5:5の場合の実施
例を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。また、本発明は二つの実施例についてのみ説明した
が、これらに限定されるものではない。
【0023】
【発明の効果】以上のように、絶縁物からなる基板上
に、チタン酸化物を含む絶縁物層を形成することによっ
て、基板中の不純物が太陽電池に拡散することを抑制
し、太陽電池の特性劣化を防止する。これにより、内部
に多くの不純物を含む低価格ガラスを太陽電池用基板と
して使用することが可能となるため、より低価格で太陽
電池を作製することができる。
【0024】さらに、基板に密着して、なお且つ内部に
空隙を持たない構造のn型半導体を作製することができ
る。これにより、n型半導体の面抵抗が低減されること
によって、太陽電池の開放電圧と曲線率が増大し、また
基板とn型半導体との界面の光反射とn型半導体内部に
おける光反射が低減されることによって、短絡電流密度
が増大する。以上のように、開放電圧、曲線率、短絡電
流密度が全て改善されることによって、太陽電池の変換
効率は大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における太陽電池の断面
【図2】CdS内部へ拡散するナトリウム原子の濃度分
布図
【図3】本発明の第2の実施例におけるCdSの断面図
【図4】本発明の第2の実施例におけるCdSと従来の
CdSの面抵抗の比較図
【図5】本発明の第2の実施例におけるCdSと従来の
CdSの光透過率の比較図
【図6】従来の太陽電池の断面図
【図7】従来のCdSの断面図
【符号の説明】
1 絶縁物からなる基板 2 少なくともチタン酸化物を含む絶縁物層 3 n型半導体 4 p型半導体 5 電極1 6 電極2 7 空隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁物からなる基板面上に、少なくともチ
    タン酸化物を含む絶縁物層を備えたことを特徴とする太
    陽電池用基板。
  2. 【請求項2】絶縁物からなる基板がガラスであることを
    特徴とする請求項1記載の太陽電池用基板。
  3. 【請求項3】チタン酸化物を含む絶縁物層が、チタン酸
    化物と珪素酸化物との混合物であることを特徴とする請
    求項1記載の太陽電池用基板。
  4. 【請求項4】絶縁物からなる基板面上に、n型半導体と
    p型半導体をこの順序で積層し、さらにn型半導体に接
    触する負極とp型半導体に接触する正極を形成する太陽
    電池において、絶縁物からなる基板とn型半導体の間
    に、少なくともチタン酸化物を含む絶縁物層を形成する
    ことを特徴とする太陽電池。
  5. 【請求項5】絶縁物からなる基板がガラスであることを
    特徴とする請求項4記載の太陽電池。
  6. 【請求項6】チタン酸化物を含む絶縁物層が、チタン酸
    化物と珪素酸化物との混合物であることを特徴とする請
    求項4記載の太陽電池。
  7. 【請求項7】n型半導体がCdSもしくはCd、Sを含
    む化合物であることを特徴とする請求項4記載の太陽電
    池。
  8. 【請求項8】p型半導体がCdTeもしくはCd、Te
    を含む化合物であることを特徴とする請求項4記載の太
    陽電池。
  9. 【請求項9】p型半導体がCuInSe2もしくはC
    u、In、Seを含む化合物であることを特徴とする請
    求項4記載の太陽電池。
  10. 【請求項10】絶縁物からなる基板面上に、CdSから
    なるn型半導体と、CdTeからなるp型半導体とをこ
    の順序で積層し、さらにn型半導体に接触する負極とp
    型半導体に接触する正極を形成する太陽電池において、
    絶縁物からなる基板とn型半導体の間に、少なくともチ
    タン酸化物を含む絶縁物層を形成することを特徴とする
    太陽電池。
JP43A 1992-11-27 1992-11-27 太陽電池用基板及び太陽電池 Pending JPH06163955A (ja)

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JP43A JPH06163955A (ja) 1992-11-27 1992-11-27 太陽電池用基板及び太陽電池
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