JPH10200143A - アモルファスシリコン太陽電池 - Google Patents

アモルファスシリコン太陽電池

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JPH10200143A
JPH10200143A JP9004481A JP448197A JPH10200143A JP H10200143 A JPH10200143 A JP H10200143A JP 9004481 A JP9004481 A JP 9004481A JP 448197 A JP448197 A JP 448197A JP H10200143 A JPH10200143 A JP H10200143A
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JP
Japan
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amorphous silicon
film
solar cell
silicon solar
layer
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JP9004481A
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English (en)
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Kimi Imai
希美 今井
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch 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
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】時計用のアモルファス太陽電池に関し、外観及
び信頼性に優れなおかつ製造工程の簡単なアモルファス
シリコン太陽電池を提供する。 【解決手段】ガラス基板1上に、アモルファスシリコン
発電層3、透明導電膜2及び金属電極4からなる電極部
を含む構成によるアモルファスシリコン太陽電池素子に
おいて、絶縁保護層5は、酸化膜、窒化膜などの絶縁膜
及びアモルファスシリコン膜6からなるアモルファスシ
リコン太陽電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ン太陽電池に関し、さらに詳しくは時計用のアモルファ
スシリコン太陽電池の保護層に関する。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコン太陽電池は、時計
用の電池として用いる際、文字板の下にアモルファスシ
リコン太陽電池を設置するが、一枚のガラス基板上に複
数のアモルファスシリコン太陽電池素子があり、その各
素子をリード線もしくは集積構造により各素子を直列接
続しているため、光の受光する面(以下受光面)より、
アモルファスシリコン太陽電池素子の各素子間の隙間が
見えるため外観が悪い。
【0003】また、アモルファスシリコン太陽電池は、
時計機構枠に組み込む際、ガラス基板と反対の面、詳し
くは受光面と反対の面は金属電極などがむき出しの状態
となるため、耐衝撃性、腐食、耐湿などの耐環境性及び
信頼性の点においても受光面と反対の面には、保護する
べき層が必要である。
【0004】このような問題点を解決するためにアモル
ファスシリコン太陽電池の保護層に関する技術として
は、特開昭55−123177公報にあるようにアモル
ファスシリコン太陽電池素子を形成後、グロー放電法ま
たはスパッタ法により形成した、酸化シリコン膜もしく
は窒化シリコン膜をアモルファスシリコン太陽電池の絶
縁層に設けることを特徴とした方法もしくは樹脂層をア
モルファスシリコン太陽電池の保護層にした方法が提案
されている。
【0005】しかしながら、酸化シリコン膜及び窒化シ
リコン膜を形成した際、すべてのコーティングプロセス
と比較すると、スパッタリング法は、装置等の経費が高
く、成膜速度が遅く、低温プロセスにおいて緻密な膜が
できにくいという問題が考えられる。
【0006】また、従来例では、グロ−放電またはスパ
ッタリング法により、酸化シリコン膜及び窒化シリコン
膜を形成した膜と金属電極は、光の透過が可能であるた
め、受光面より見た際にアモルファスシリコン太陽電池
素子の素子間の各隙間を隠すことができないため外観が
悪く、またさらに、金属電極からの反射光による光起電
力効果が得られないため、アモルファス太陽電池特性は
低下することが考えられる。
【0007】またさらに、エポキシ樹脂等の材料を保護
層に採用することにより、エポキシ樹脂に含有してい
る、NH42+,Na+,K+,Cl−などのイオン性
物質が金属電極腐食などアモルファス太陽電池素子自体
に悪影響を及ぼし、信頼性が低下することが考えられ
る。
【0008】エポキシ樹脂等を前記アモルファスシリコ
ン太陽電池素子上に形成する際、一般的には、スクリー
ン印刷法を用いるが、印刷精度が極めて悪いため、スク
リーン印刷法により、アモルファスシリコン太陽電池素
子上にエポキシ樹脂などを形成した際、膜厚分布が悪
く、特に印刷後の樹脂端の平坦性が特に悪い。
【0009】また、他のエポキシ樹脂などの塗布方法、
例えばスピンナー塗布による方法は、製造工程が複雑に
なり、歩留まり低下や製造コストがかかりすぎることが
考えられる。
【0010】またさらに、エポキシ樹脂などはフィラー
や顔料などを混入しているため、エポキシ樹脂などの材
料自体も気泡を巻き込みやすいが、スクリーン印刷工程
においてもかなり気泡を巻き込んでしまうことが考えら
れ、十分な撹拌脱泡処理を行っても完全には取り除くこ
とができず、特に10μm以上の膜を形成する際には、
膜中に残存する気泡が加熱硬化中に外部に出ようとする
ため、形成した膜状態が悪くなり、歩留まりが低下する
ことが考えられる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、時計用のア
モルファスシリコン太陽電池に関し、外観及び信頼性に
優れなおかつ製造工程の簡単なアモルファスシリコン太
陽電池を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明のアモルファスシリコン太陽電池は下記記
載の構成を採用する。ガラス基板上に、アモルファスシ
リコン発電層、透明導電膜及び金属電極からなる電極部
を含む構成によるアモルファスシリコン太陽電池素子に
おいて、絶縁保護層は、酸化膜、窒化膜などの絶縁膜及
びアモルファスシリコン膜からなることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】ガラス基板上に、アモルファスシ
リコン発電層、透明導電膜及び金属電極からなる電極
部、絶縁保護層からなるアモルファスシリコン太陽電池
であって、絶縁保護層は酸化膜、窒化膜などの絶縁膜あ
るいはアモルファスシリコン膜からなることを特徴とす
るアモルファスシリコン太陽電池。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を図1を用いて説明する。図
1は、ガラス基板1上にスパッタリング法などにより透
明導電膜(ITO膜)2を形成し、素子形状にパターニ
ングを施した後、SiH4ガスを高周波グロー放電によ
り分解することで基板上へ薄膜上に成長させる方法(以
下プラズマCVD法)によりp−i−n接合型のアモル
ファスシリコン発電層3を形成後、スパッタリング法に
よりAl金属電極4を蒸着し、アモルファスシリコン太
陽電池素子構造を形成した後、プラズマCVD法を用い
て、絶縁膜として窒化シリコン膜5、アモルファスシリ
コン膜6を形成し、絶縁保護層としている。
【0015】本実施例において、透明導電膜2は、IT
O膜を使用したが、可視光に対する透明性と電気伝導性
に優れた特性を持つ材料、例えば、SnO2膜及びIn
2O3膜などでも良い。
【0016】p−i−n接合型のアモルファスシリコン
発電層3は、ガラス基板側よりp層、i層、n層の順に
アモルファスシリコン膜を積層し、アモルファスシリコ
ン膜は、アモルファスシリコンSi膜中に水素を取り込
ませるようにプラズマCVD法により膜(以下水素化ア
モルファスシリコン膜)を形成させており、水素化アモ
ルファスシリコン膜は、Siの未結合手(以下ダングリ
ングボンド)はHで終端されるなどの効果をしているた
め欠陥は少なく、さらに、200〜300℃に基板を加
熱し形成させているため、膜生成ラジカル種のホッピン
グ移動を容易にするとともに、ネットワークの構造緩和
剤としての役割を果たし、熱的構造緩和と相まって、ダ
ングリングボンドが極めて少ない膜を形成している。
【0017】また、水素化アモルファスシリコンp層及
びn層は、SiH4ガスにp層はB2H6ガス、n層は
PH3ガスを不純物添加(以下ドーピング)することに
より価電子制御しており、SiH4ガスは、B2H6ガ
スまたはPH3ガスを10−6〜10−1(1〜104
ppm)混入し、グロー放電分解することにより、電気
伝導度及び活性化エネルギーなどを制御し、本実施例に
おいてはSH4ガスのみのグロー放電分解を行いi層を
形成したが、微少量ドーピングする(アイソドープ)こ
とによりi層を形成することも可能である。
【0018】またさらに、本実施の形態においては、p
−i−n接合型の水素化アモルファスシリコン積層膜と
したが、よりSiとの結合力が強いFをアモルファスシ
リコン膜に取り込んだフッ素化アモルファスシリコン膜
などにおいても可能である。
【0019】本実施例では行っていないが、透明導電膜
2とアモルファスシリコン発電層3の間に絶縁膜5を形
成することにより、より化学的に安定し、平坦性を持つ
アモルファスシリコン発電層が得られ、その際、絶縁膜
5は透光性に優れたものでなくてはならない。
【0020】金属電極4は、Al金属を採用したが、
W、Mo、Ti、Ta、Ni、Cr、Au、Pt、Cu
等でも良い。また、金属電極4の形成はスパッタリング
法を採用したが、プラズマCVD法による形成も可能な
ため、製造工程に一貫性を持つことができ、さらなる量
産性の向上及び製造工程の簡略化が可能である。
【0021】またさらに、金属電極4は透光性がないた
め、金属電極に反射した光は光起電力効果に利用できる
ことから、変換効率などの太陽電池特性を損失すること
はなく、むしろ向上する。
【0022】本実施例において絶縁膜5には、SiN膜
を使用したが、SiO2、SiO、PSG、SOG、T
a2O5、Si3N4などでも良く、Si以外の窒化膜
もしくは酸化膜においても同様の効果が得られる。
【0023】また、絶縁膜5上に形成されたアモルファ
スシリコン膜6は、ドーピングガスを添加したものある
いは単独ガスでも良く、本実施例では、SiH4ガスを
使用し、ドーピングガスは導入しなかったが、体積抵抗
率1×1015以上の絶縁性に優れたアモルファスシリ
コン膜6が形成でき、明るさのムラも解消できる。
【0024】またさらに、アモルファスシリコン膜6
は、SiにFを取り込んだフッ素化アモルファスシリコ
ン膜においても可能である。
【0025】アモルファスシリコン膜層と絶縁保護層で
ある絶縁膜5とアモルファスシリコン膜6は、同プラズ
マ中で形成できることから、製造工程の一貫性が可能で
あり、量産性の向上が可能である。
【0026】また、絶縁保護層として2種類の膜を使用
したが、アモルファスシリコン膜6もしくは絶縁膜5の
単膜においても本発明と同様の効果が得られるが、化学
的安定性などの信頼性面及び平坦性などにおいても両者
形成したほうが好ましい。
【0027】本発明によれば、絶縁膜及びアモルファス
シリコン膜を形成することにより、金属電極の腐食、ア
モルファスシリコン層の劣化などのアモルファスシリコ
ン太陽電池の性能の低下を防止することができるため、
耐環境性などの信頼性に優れたアモルファス太陽電池を
提供することができる。
【0028】このようにして作製されたアモルファスシ
リコン太陽電池は、従来のようなエポキシ樹脂等の有機
膜及び無機膜を形成してはいないが、絶縁膜及びアモル
ファスシリコン膜を形成しているため、アモルファスシ
リコン発電層及びAl金属蒸着膜を保護することができ
るため、Al金属の腐食等が起こらないなど耐環境性に
優れており、アモルファスシリコン太陽電池の性能に悪
影響を及ぼすことはないので、従来の様に、スクリーン
印刷機等による有機膜及び無機膜を形成する工程を省く
ことができるため製造工程の簡略化が可能である。
【0029】また、スクリーン印刷装置などにより有機
膜及び無機膜を形成することがなく、絶縁膜及びアモル
ファスシリコン膜の形成は、アモルファスシリコン太陽
電池素子を形成した装置により形成することが可能であ
るため、既存の装置で形成することができることから製
造工程の簡略化が可能であるとともに一貫した生産が可
能であり、生産向上が期待できる。
【0030】またさらに、図2に示されるように、太陽
電池7は、各アモルファスシリコン太陽電池素子を直列
接続する上でアモルファスシリコン太陽電池素子間の隙
間、即ち太陽電池の電極部9が露出してしまうことは当
然のことながら見られなく、明るさのムラも解消できる
ため、外観上優れたアモルファスシリコン太陽電池が作
製できることが可能である。
【0031】またさらに、文字板等の改良及び特殊仕様
により電極部分9を覆う必要が全くないため、アモルフ
ァス太陽電池の製造工程の簡略化が可能、さらにアモル
ファスシリコン太陽電池素子間の電極を覆うためなどの
外部要因により受光面が狭くなることが防止できるた
め、アモルファス太陽電池特性向上が可能であり、外観
上も優れたアモルファスシリコン太陽電池が作製でき
る。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、外観及び信頼性に優れ
なおかつ製造工程の簡略化が可能な時計用のアモルファ
スシリコン太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるアモルファスシリコン太陽電池
の模式図。
【図2】アモルファス太陽電池の受光面から見た電極部
の平面図。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明導電膜 3 アモルファスシリコン発電層 4 金属電極 5 絶縁膜 6 アモルファスシリコン膜 7 アモルファスシリコン太陽電池 8 時計機構枠 9 電極部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上に、アモルファスシリコン
    発電層、透明導電膜及び金属電極からなる電極部、絶縁
    保護層からなるアモルファスシリコン太陽電池であっ
    て、絶縁保護層は酸化膜、窒化膜などの絶縁膜あるいは
    アモルファスシリコン膜からなることを特徴とするアモ
    ルファスシリコン太陽電池。
JP9004481A 1997-01-14 1997-01-14 アモルファスシリコン太陽電池 Pending JPH10200143A (ja)

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Cited By (5)

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