JPH09260696A

JPH09260696A - 太陽電池

Info

Publication number: JPH09260696A
Application number: JP8063138A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mishima; 孝博三島; Takashi Yokoyama; 敬志横山; Kazuma Yamamoto; 和馬山本; Masato Yamamoto; 政人山本; Takeshi Matsuda; 豪松田; Shigeki Ito; 茂樹伊藤
Original assignee: Daido Hoxan Inc
Current assignee: Daido Hoxan Inc
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】電極における直列抵抗が低く、しかも光エネル
ギーの損失が小さく光電変換効率に優れた太陽電池を提
供する。【解決手段】表面電極２０が、幅方向の断面形状が略山
形となるよう左右に傾斜面２０ａを有し、上記表面電極
２０への入射光Ｌが、上記左右の傾斜面２０ａで反射さ
れて受光面に導入されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光エネルギーの損
失がなく、発電効率の高い太陽電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は、一般に、光エネルギーを電
気エネルギーに変換する光電変換部を備え、その受光面
に、変換によって得られた電気エネルギーを取り出すた
めの表面電極が帯状に設けられ、裏面全面に、裏面電極
が設けられた構成になっている。

【０００３】このような太陽電池の代表的な一例を図４
に示す。この太陽電池１の光電変換部２は、単結晶Ｓｉ
からなるｐ層３と、その表面にｎ形不純物を導入するこ
とによって形成されたｎ層４とで形成されている。そし
て、この光電変換部２の受光面（表面）には、光電変換
部２への光入射量が充分に確保されるよう、細いフィン
ガー電極５が設けられている。また、電極を細長く延ば
すと直列抵抗が大きくなって電池の内部抵抗が大きくな
るので、これを低減するために、適当な間隔で太いバス
バー電極６が設けられている。一方、裏面には、裏面電
極７が全面的に設けられている。なお、８は、受光面に
おける反射損失を低減するために形成される反射防止膜
である。

【０００４】また、図４に示す太陽電池１の改良タイプ
して、図５に示すような、ＰＥＲＣ（Ｐａｓｓｉｖａｔ
ｉｄＥｍｉｔｔｅｒａｎｄＲｅａｒＣｅｌｌ）
構造の太陽電池９が知られている。この太陽電池９は、
表面側および裏面側にＳｉＯ ₂のパッシベーション膜１
０，１０ａが形成され、かつ表面に逆転型ピラミッド構
造１１が形成されたもので、キャリアの再結合損失と光
の表面反射を極力低減したことが特長である。なお、他
の構成は上記太陽電池１と同じで、ｐ層３とｎ層４とで
形成された光電変換部２と、フィンガー電極１２と、裏
面電極１３とを備えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記図４に示す太陽電
池１におけるフィンガー電極５およびバスバー電極６
は、通常、ハンダディップ法等によって形成されてお
り、その幅方向の断面形状は、図６に示すように、半月
状もしくは台形状になる。また、上記図５に示す太陽電
池９におけるフィンガー電極１２は、通常、メッキ法や
蒸着法によって形成されており、その幅方向の断面形状
は、図７に示すように、台形状もしくは長方形状にな
る。そして、これらの電極５，６，１２は、従来から、
その表面仕上げ等について何ら考慮されておらず、表面
の凹凸が大きいため、図６，図７に示すように、電極
５，６，１２への入射光Ｌの大半が、矢印で示すように
外部に散乱してしまう。したがって、電極５，６，１２
が設けられた面積分だけ、光電変換部２（図４，図５参
照）への入射光が減じられ、光エネルギーの損失を生じ
る、という問題がある。そこで、上記光エネルギーの損
失低減のために、電極形成面積を極力小さくすることも
検討されているが、すでに述べたように、電極を細くす
ればするほど電極における直列抵抗が大きくなり電池の
内部抵抗が大きくなるため、この方法は好ましくない。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、電極における直列抵抗が低く、しかも光エネル
ギーの損失が小さく太陽電池の光電変換効率に優れた太
陽電池の提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１にかかる太陽電池は、受光面に、
帯状に延びる表面電極が設けられた太陽電池であって、
上記表面電極が、幅方向の断面形状が略山形となるよう
左右に傾斜面を有し、上記表面電極への入射光が、上記
左右の傾斜面で反射されて受光面に導入されるようにな
っていることを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明の請求項２にかかる太陽電池
は、上記請求項１にかかる太陽電池において、表面電極
の少なくとも表面が、アルミニウム，銀，錫，ニッケ
ル，半田，チタン，インジウムおよび金のいずれかの、
高光反射率を有する金属で形成されているものであり、
本発明の請求項３にかかる太陽電池は、上記請求項１ま
たは２にかかる太陽電池において、上記表面電極の表面
が、太陽光スペクトルの波長域の光を２０％以上反射し
うる鏡面に仕上げられているものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を説
明する。

【００１０】図１は、本発明の太陽電池の一例を示すも
ので、受光面表面に帯状に設けられる表面電極（フィン
ガー電極、バスバー電極等、どのようなタイプの電極で
あってもよい）２０は、幅方向の断面形状が、頂角が上
に位置する二等辺三角形状となるよう左右に傾斜面２０
ａを有している。他の構成は従来と同様であり、この例
では、ｐ層２１とｎ層２２とからなる光電変換部２３
と、反射防止膜２４と、裏面電極２５とを有している。
なお、２６は、表面電極２０の下部に形成されるｎ⁺層
で、表面電極２０の特性向上の役目を果たす。

【００１１】そして、上記表面電極２０における左右の
傾斜面２０ａは、鏡面に仕上げられており、優れた光反
射特性を示す。このため、上記表面電極２０への入射光
Ｌは、上記左右の傾斜面２０ａで反射され、全部もしく
はその殆どが、図示のように、左右の光電変換部２３の
受光面に導入される。

【００１２】したがって、上記太陽電池によれば、表面
電極２０が、ある程度幅の太い、受光面の面積を減じる
ものであっても、上記表面電極２０への入射光Ｌの全部
もしくは殆どが、光電変換部２３の受光面に導入される
ため、光エネルギーの損失が従来品に比べて大幅で低減
され、優れた光電変換効率を示す。

【００１３】また、上記の例では、表面電極２０の幅方
向の断面形状を二等辺三角形状にしているが、尖鋭な角
先を形成することは、その加工が容易でなく、また機械
的強度も劣るため、例えば図２に示すように、その断面
形状の下部を同一幅とし、その上の部分を、頂部が丸い
略二等辺三角形状にするようにしてもよい。この形状に
よっても、左右の傾斜面２０ｂによって殆どの入射光Ｌ
を、光電変換部２３の受光面に導入することができる。
しかも、この表面電極２０は、頂部が丸いため、光エネ
ルギーの損失低減効果こそ上記図１のものにやや劣るも
のの、加工が容易で、その部分が損傷しにくいという利
点を有する。

【００１４】なお、上記表面電極２０の断面形状は、必
ずしも図１や図２に示す形状である必要はなく、表面電
極２０への入射光Ｌを受光面に向かって反射しうる傾斜
面が左右に形成されていれば、どのような形状であって
も差し支えはない。このような形状を、本発明では、
「略山形」と総称する。

【００１５】上記略山形をなす左右の傾斜面２０ａ，２
０ｂは、光反射特性に優れていなければならないため、
通常、この部分への入射光、より詳しくは、太陽スペク
トルの波長域（２００〜１２００ｎｍ）の光の２０％以
上が、周囲の受光面に向かって反射される程度に鏡面仕
上げされる。上記鏡面仕上げは、面粗度（Ｒｍａｘ）が
５０〜１０００ｎｍとなる程度に仕上げられていること
が好適である。

【００１６】また、上記左右の傾斜面２０ａ，２０ｂの
傾斜角θ（図１および図２参照）は、形成する表面電極
２０の形状，間隔等に応じて適宜設定されるが、通常、
１０〜４０°に設定することが好適である。

【００１７】なお、上記表面電極２０の高さｈ（図１参
照）は、通常、１００〜１０００μｍに設定することが
好適であり、各表面電極２０の間隔ｄ（図１参照）は、
通常、２００〜５０００μｍに設定することが好適であ
る。

【００１８】そして、本発明において、上記表面電極２
０以外の構造は、従来公知の太陽電池の構造に準じ、ど
のような構造であっても差し支えはない。

【００１９】なお、本発明の太陽電池において、上記図
１や図２に示す特殊な表面電極２０を得る方法として
は、例えば予め上記断面形状を備えた金属ワイヤーを準
備し、これを受光面の所定の位置に融着もしくは接着す
る方法や、ハンダディップ法やメッキ法，蒸着法等の従
来法を用いて受光面上に表面電極を形成したのち、エッ
チングによってその断面形状を本発明の断面形状に変形
する方法があげられる。また、同じく従来法を用いて受
光面上に表面電極を形成したのち、機械研磨加工によっ
てその断面形状を本発明の断面形状に変形する方法も考
えられる。

【００２０】また、左右の傾斜面２０ａ，２０ｂは、前
述のように、通常、研磨等により鏡面仕上げされるが、
それに加えて、表面電極２０の材料として、光反射率の
高い金属を用いることが好ましい。このような金属とし
ては、例えばアルミニウム，銀，錫，ニッケル，半田，
チタン，インジウム，金，ステンレス，白金等があげら
れる。そして、これらは、表面電極２０全体に用いる必
要はなく、例えば図３に示すように、その表面のみに上
記金属３０をコーティングするようにしてもよい。

【００２１】

【実施例】下記の条件で、図１に示す太陽電池を作製
し、その光電変換効率を測定したところ、１７．１％で
あり、同様の太陽電池であって表面電極が図４の形状の
もの（光電変換効率１６．３％）に比べて、大幅に光電
変換効率を向上させることができた。

【００２２】〔太陽電池の構成条件〕・基板 …厚み３５０μｍ（材質：Ｓｉ単結晶板）・ｐ層 …厚み３４９μｍ・ｎ層 …厚み０．２μｍ（ドープ：Ｐ）・反射防止膜 …厚み０．０５μｍ（材質：ＴｉＯ₂）・表面電極 …高さｈ＝５００μｍ（材質：銅＋錫）形成間隔ｄ＝２０００μｍ・受光面に対する表面電極の形成面積の割合 … ７％・裏面電極 …厚み５０μｍ（材質：アルミニウム＋銀）

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の太陽電池は、表
面電極が特殊な断面形状を有し、その左右の傾斜面で表
面電極への入射光を反射して受光面に導入するようにな
っているため、上記表面電極がある程度幅を有し受光面
の面積を減じているにもかかわらず、上記表面電極への
入射光の全部もしくは殆どを受光面に導入することがで
きる。したがって、光エネルギーの損失が従来品に比べ
て大幅に低減され、優れた光電変換効率を示す。しか
も、表面電極を細くする必要がないため、電極における
直列抵抗を低く維持することができる。そして、上記特
殊な表面電極を設ける方法は、非常に簡単であり、特殊
な設備等を要することがないため、本発明の太陽電池
は、これを安価に提供することができるという利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す部分断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す部分断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す部分断面図で
ある。

【図４】従来の太陽電池の一例を示す斜視図である。

【図５】従来の太陽電池の他の例を示す斜視図である。

【図６】上記図４に示す太陽電池の表面電極の幅方向の
断面図である。

【図７】上記図５に示す太陽電池の表面電極の幅方向の
断面図である。

【符号の説明】

２０表面電極２０ａ左右の傾斜面Ｌ入射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本政人大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほくさん株式会社堺工場内 (72)発明者松田豪大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほくさん株式会社堺工場内 (72)発明者伊藤茂樹大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほくさん株式会社堺工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光面に、帯状に延びる表面電極が設け
られた太陽電池であって、上記表面電極が、幅方向の断
面形状が略山形となるよう左右に傾斜面を有し、上記表
面電極への入射光が、上記左右の傾斜面で反射されて受
光面に導入されるようになっていることを特徴とする太
陽電池。
【請求項２】上記表面電極の少なくとも表面が、アル
ミニウム，銀，錫，ニッケル，半田，チタン，インジウ
ムおよび金のいずれかの、高光反射率を有する金属で形
成されている請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】上記表面電極の表面が、太陽光スペクト
ルの波長域の光を２０％以上反射しうる鏡面に仕上げら
れている請求項１または２記載の太陽電池。