JPH11261086A

JPH11261086A - 光起電力装置及び太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH11261086A
Application number: JP10061435A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Taniguchi; 浩谷口; Takeshi Nakanishi; 健中西; Hisashi Hayakawa; 尚志早川; Katsuhiko Nomoto; 克彦野元; Koji Tomita; 孝司富田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】集電による電力ロスが極めて小さく、かつ、
工程的に簡便で、低コストの光起電力装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】導電性基板１上に、絶縁性樹脂膜２、裏
面電極３、４、５、非晶質シリコン層６及び透明電極７
を順に備えてなる光起電力装置であって、該光起電力装
置に、少なくとも１つの凹部又は貫通孔８が形成されて
おり、該凹部又は貫通孔８内壁において前記非晶質シリ
コン層６が少なくとも裏面電極３、４、５を完全に被覆
し、かつ前記透明電極７が前記凹部又は貫通孔８内で前
記非晶質シリコン層６を被覆するとともに、前記凹部又
は貫通孔８を介して前記導電性基板１に接続されている
光起電力装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光起電力装置及び太
陽電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池はクリーンなエネルギー
として注目されている。なかでも、結晶シリコン系太陽
電池が主流となっているが、コスト的、資源的に問題が
あるため、非晶質シリコン系の薄膜太陽電池が注目を集
めている。従来、薄膜型太陽電池は、ガラス基板が用い
られて作製されてきたが、ガラス基板は取扱いの簡便性
に欠けるうえ、曲面部位等への応用に制約が課せられ
る。よって、取り扱い簡便性及び曲面部位等への応用を
考慮して、ガラス基板に代えて可撓性樹脂フィルム又は
金属薄膜からなる基板を使用する薄膜太陽電池の開発が
進められている。

【０００３】このような可撓性樹脂フィルム又は金属薄
膜からなる基板を使用する薄膜太陽電池は、ガラス基板
を使用する太陽電池と異なり、ｎ層、ｉ層及びｐ層の順
で非晶質シリコンが積層され、ｐ層表面に形成された透
明電極のパターニングが容易でなく、集積化が困難であ
る。よって、表面の透明電極上に別途櫛形電極を設け
て、集電する方法が用いられる。

【０００４】しかし、このような集電方法では、櫛形電
極が透明性材料で形成されていない場合には、遮光され
る面積が大きいため、電流ロスが大きくなる。これに対
して、裏面電極が形成された基板に貫通孔を開け、この
貫通孔を含む基板上に非晶質シリコン層及び透明電極を
形成することにより、透明電極を基板裏側まで延設し、
さらに基板裏面に接続電極層を形成して透明電極と接続
することにより、基板裏面で集電する方法が、特開平６
−３４２９２４号公報に提案されている。この方法によ
れば、透明電極は、非晶質シリコン層により裏面電極と
絶縁分離されるため合理的な構造である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、基板裏側が絶
縁体であるため、上述したように基板裏側を電流の経路
とするために、金属等の導電性材料による接続電極層を
形成する必要があり、製造工程が増える。また、基板材
料として可撓性樹脂フィルムを使用する場合には、保持
力を持たせるために基板の膜厚を厚くする必要があり、
コスト高になる。

【０００６】さらに、基板裏側の接続電極層は、一般に
蒸着法で形成されるため、厚膜化が困難であり、あまり
厚膜で形成できず、抵抗ロスが大きくなる。本発明は上
記課題に鑑みなされたものであり、集電による電力ロス
が極めて小さく、かつ製造工程的に簡便で、低コストの
光起電力装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
基板上に、絶縁性樹脂膜、裏面電極、非晶質シリコン層
及び透明電極が順に積層されてなる光起電力装置であっ
て、該光起電力装置に、少なくとも１つの凹部又は貫通
孔が形成されており、該凹部又は貫通孔内壁において前
記非晶質シリコン層が少なくとも裏面電極を完全に被覆
し、かつ前記透明電極が前記凹部又は貫通孔内で前記非
晶質シリコン層を被覆するとともに、前記凹部又は貫通
孔を介して前記導電性基板に接続されている光起電力装
置が提供される。

【０００８】また、本発明によれば、導電性基板上に、
絶縁性樹脂膜、裏面電極、非晶質シリコン層及び透明電
極が順に形成されており、前記導電性基板の端部表面の
一部に、絶縁性樹脂膜及び裏面電極のみを備える領域を
有する光起電力装置が複数個接続されてなる太陽電池モ
ジュールであって、一方の光起電力装置の導電性基板の
一部が、他方の光起電力装置の前記絶縁性樹脂膜及び裏
面電極のみを備える領域に載置されることにより、互い
に隣接する光起電力装置の裏面電極と導電性基板とが接
続されてなる太陽電池モジュールが提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の光起電力装置は、太陽電
池、光センサ等に利用することができるものであり、主
として、導電性基板、絶縁性樹脂膜、裏面電極、非晶質
シリコン層及び透明電極からなる。本発明の光起電力装
置を構成する導電性基板は、導電性を示す基板である。
このような基板としては、例えば、ステンレス、アルミ
ニウム、銅、亜鉛等の金属からなる基板、樹脂又はガラ
ス等からなる絶縁性基板に上述のような金属による被膜
が形成されて導電性が与えられた基板等、種々の基板を
使用することができる。なかでも、適度な強度を有し、
かつ安価であるステンレス、アルミニウム等の金属基板
又はアルミニウム、亜鉛等の金属によってめっきされた
鋼材が好ましい。これらの基板は、適当な強度を有する
ような膜厚のものを使用することが好ましい。

【００１０】絶縁性樹脂膜は、上記導電性基板上に形成
されるものであり、その材料は絶縁性を有するものであ
れば特に限定されない。例えば、ポリイミド、ＰＥＴ、
ＰＥＮ、ＰＥＳ、テフロン等の樹脂膜が挙げられる。ま
た、これら樹脂膜は、凹凸構造形成のために、絶縁材料
による微粒子を含有していてもよい。このような微粒子
としては、例えば、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、
アクリル、ポリスチレン等が挙げられる。この微粒子の
大きさは０．２〜０．５μｍ程度の粒径を有しているこ
とが好ましい。このような微粒子を絶縁性樹脂膜に含有
させる場合には、絶縁性樹脂膜全体に対して２０〜７０
重量％程度であることが好ましい。さらに、これら絶縁
性樹脂膜は、光閉じ込め効果のために表面に凹凸を有す
るように形成してもよい。凹凸形状としては、例えば、
ピッチ１０〜５０μｍ程度、開口角６０〜１００°程度
のＶ溝構造が挙げられる。これら絶縁性樹脂膜の膜厚
は、最終的に作製される光起電力装置の大きさにより適
宜調整することができるが、例えば２０〜１００μｍ程
度が挙げられる。

【００１１】裏面電極は、一般に電極材料として使用さ
れるものであれば、その材料は特に限定されない。例え
ば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属、Ａｌ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｃｕ等の金属、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂等の導電
性酸化物等が挙げられる。これらの電極材料は、単層又
は積層層として形成することができる。このような裏面
電極の膜厚は、使用する材料等により適宜調整すること
ができるが、例えば、２００〜２０００ｎｍ程度が好ま
しい。

【００１２】非晶質シリコン太陽電池は、拡散よりも内
蔵電界によるドリフトが動作の本質であるため、ｐｉｎ
接合を構成する半導体層であることが好ましい。また、
この場合、電子とホールの平均自由行程の違いを考慮し
て、基板側からｎ層、ｉ層及びｐ層の順に形成すること
が好ましい。非晶質シリコン層は、ｐｉｎ接合を有する
限り必ずしも３層構造でなくてもよく、例えば中間層、
バッファ層等を形成してもよい。また、ｐｉｎ接合を１
つだけ有していてもよいし、繰り返し複数個有していて
もよい。また、ｐｉｎ接合を構成するｎ層、ｉ層及びｐ
層の全てが非晶質シリコンにより形成していなくてもよ
く、少なくともｎ層、ｉ層が非晶質シリコンで形成され
ていればよい。ｎ層又はｐ層は、半導体層を形成する際
にｎ型又はｐ型の不純物をドーピングすることにより形
成してもよいし、半導体層を形成した後、イオン注入又
は熱拡散等の方法によりドーピングしてもよい。これら
不純物の濃度は、通常光起電力装置、例えば太陽電池等
に通常使用される濃度であれば特に限定されない。

【００１３】非晶質シリコン層の膜厚は、光起電力装置
により得ようとするエネルギー、半導体層中の不純物濃
度等により適宜調整することができるが、例えば、ｐｉ
ｎ接合を１つだけ有している場合には、ｐ層／ｉ層／ｎ
層は、１０〜３０ｎｍ／１００〜６００ｎｍ／３０〜１
００ｎｍ程度が挙げられる。透明電極は、太陽光を透過
する性質を有する電極であり、太陽光の透過率が６０％
程度以上であれば、その材料は特に限定されない。例え
ば、ＩＴＯ、ＳｎＯ ₂、ＺｎＯ等の透明電極材料、上述
の裏面電極と同様の材料が挙げられる。透明電極の膜厚
は、特に限定されるものではないが、透明電極材料で形
成される場合には、５０〜５００ｎｍ程度が挙げられ、
裏面電極と同様の材料により形成される場合には、透明
性を有する程度の極薄膜、例えば１０〜１００ｎｍ程度
が挙げられる。

【００１４】上記導電性基板、絶縁性樹脂膜、裏面電
極、非晶質シリコン層及び透明電極からなる光起電力装
置においては、その表面に少なくとも１つの凹部又は貫
通孔が形成されている。ここで、凹部とは、光起電力装
置の表面側から裏面側に完全に貫通していない穴を意味
し、例えば、順次積層された絶縁性樹脂膜、裏面電極、
非晶質シリコン層及び透明電極に穴が形成され、穴の底
部が導電性基板の表面に至るもの、あるいは上記各層の
他、導電性基板の表面の一部にまで穴が形成され、穴の
底部が導電性基板表面から低い位置に存在するもの等が
挙げられる。さらに、穴の底部が導電性基板の表面に至
るものであるが、上層に形成される非晶質シリコン膜や
透明電極等が穴内部に埋め込まれているもの等であって
もよい。

【００１５】貫通孔とは、光起電力装置の表面側から裏
面側に完全に貫通する孔を意味し、導電性基板のみなら
ず、導電性基板及び絶縁性樹脂膜の双方、導電性基板、
絶縁性樹脂膜及び裏面電極の全てに形成される孔を含
む。なお、この場合の貫通孔には、非晶質シリコン膜や
透明電極が埋め込まれていてもよいが、非晶質シリコン
膜及び裏面電極により貫通孔を塞ぐものは含まない。

【００１６】具体的には、表面に絶縁性樹脂膜及び裏面
電極が形成された導電性基板に、導電性基板の表面側か
ら裏面側に貫通する貫通孔を形成するか、あるいは導電
性基板上に絶縁性樹脂基板及び裏面電極が形成され、こ
れら絶縁性樹脂基板及び裏面電極のみに、導電性基板表
面に至る穴をあけることにより絶縁性樹脂基板に凹部を
形成することが好ましい。

【００１７】このような凹部又は貫通孔は、導電性基板
と透明電極とを接続するためのものであり、１つの光起
電力装置に１個のみ形成されていてもよいし、複数個形
成されていてもよい。凹部又は貫通孔は、０．０５〜
０．６ｍｍ程度の直径を有していることが好ましい。ま
た、凹部又は貫通孔が複数個形成されている場合には、
凹部間又は貫通孔間の距離が１〜５ｍｍ程度であること
が好ましい。

【００１８】以下に、上記光起電力装置の好ましい製造
方法を説明する。まず、導電性基板上に絶縁性樹脂膜を
タイコート法、スピンコート法等により形成する。さら
に、絶縁性樹脂膜上に裏面電極を形成する。裏面電極
は、用いる材料に応じた方法により形成することが好ま
しく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、ＥＢ法
等、あるいはこれらの組み合わせ等種々の方法を使用す
ることができる。

【００１９】次いで、導電性基板、絶縁性樹脂膜及び裏
面電極に貫通孔を形成するか、あるいは絶縁性樹脂膜及
び裏面電極に穴をあけることにより凹部を形成する。貫
通孔は、レーザ加工法（ＹＡＧレーザ、ＣＯ₂レーザ
等）又は機械的加工法により導電性基板の裏面側から、
あるいは表面側から形成することができる。なお、凹部
は、基板表面側からレーザ（ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレー
ザ等）を照射することにより形成することができる。

【００２０】続いて、非晶質シリコン層を形成する。こ
こでの非晶質シリコン層は、公知の方法、例えばシラン
ガス等を使用するＣＶＤ法により形成することができ
る。このように形成される非晶質シリコン層は、凹部又
は貫通孔内に一部埋設することになるが、凹部又は貫通
孔内壁において、少なくとも裏面電極を完全に被覆し、
後工程で形成される透明電極と裏面電極とを絶縁分離す
るように形成されることが必要である。

【００２１】なお、非晶質シリコン層を凹部を埋設する
ように形成する場合には、穴の底部に存在する導電性基
板表面を露出するように、好ましくは非晶質シリコン層
が導電性基板に接触しないように形成することが必要で
ある。非晶質シリコン層が導電性基板に接触した場合に
は、その部分の非晶質シリコン層を、必要に応じてレー
ザを用いて除去することが好ましい。これにより、さら
にコンタクトが良好となるからである。

【００２２】また、非晶質シリコン層が貫通孔を通し
て、導電性基板の裏面にまで回り込んで形成された場合
には、必要に応じて非晶質シリコン層を積層した後、サ
ンドブラスト処理等により導電性基板の裏側に回り込ん
だ非晶質シリコン層を除去してもよい。このような処理
を行うことにより導電性基板と後述する透明電極とのコ
ンタクトが向上するからである。

【００２３】次に、非晶質シリコン層上に透明電極を形
成する。透明電極は、裏面電極と同様に、用いる材料に
応じた方法により形成することが好ましく、例えば、真
空蒸着法、スパッタリング法、ＥＢ法等、あるいはこれ
らの組み合わせ等種々の方法を使用することができる。
このように形成される透明電極は、凹部又は貫通孔内に
一部埋設することとなるが、凹部又は貫通孔内におい
て、先に形成された非晶質シリコン層を被覆するととも
に、さらに深く凹部又は貫通孔に入り込み、この凹部又
は貫通孔を介して導電性基板に接続されることが必要で
ある。この際、導電性基板裏側から、透明電極と導電性
基板とのハンダ付けフロー工程に付すことによりさらに
コンタクトが良好となる。

【００２４】このように、光起電力装置に貫通孔を形成
した場合には、シースルー化ができ、透光ガラスとして
の付加価値を与えることができる。一方、凹部を形成し
た場合には、デザイン上、シースルーを好まないものへ
の応用が可能であり、コンタクト性も向上させることが
できるというメリットがある。

【００２５】また、本発明の太陽電池モジュールにおい
ては、上述した光起電力装置と同様の積層層を備える光
起電力装置を、瓦積み形に積層することにより直列接続
することで、太陽電池モジュールを得ることができる。
つまり、導電性基板上に、絶縁性樹脂膜、裏面電極、非
晶質シリコン層及び透明電極が順に形成されてなる。

【００２６】ここで使用することができる導電性基板
は、上述と同様のものを使用することができるが、その
形状はモジュール化することを考慮して多角形形状、好
ましくは矩形形状であることが好ましい。また、絶縁性
樹脂膜、裏面電極、非晶質シリコン層及び透明電極は、
上述したものと同様のものを使用することができる。絶
縁性樹脂膜及び裏面電極は、導電性基板上のほぼ全面に
形成されていることが好ましく、非晶質シリコン層及び
透明電極は、導電性基板の端部及び端部近傍上に形成さ
れないように、導電性基板よりもやや小さいサイズで形
成されていることが好ましい。

【００２７】つまり、導電性基板の端部表面の一部は、
絶縁性樹脂膜及び裏面電極のみを備える領域を有してお
り、その領域上には非晶質シリコン層及び透明電極が形
成されていない。この領域は、太陽電池モジュールを構
成する際の積層状態、太陽電池モジュール全体の大き
さ、各光起電力装置の接続方法等を考慮して適切な面積
で、適切な位置に配置することができるが、例えば導電
性基板が矩形形状の場合には、その一辺全体を含む端部
及び端部付近、その２辺以上の各辺全体を含む端部及び
端部付近であってもよい。その一辺全体を含む端部及び
端部付近上に絶縁性樹脂膜及び裏面電極のみを備え、非
晶質シリコン層及び透明電極が形成されていない場合に
は、１方向に複数の光起電力装置を瓦積み形に積層する
ことにより、１つの光起電力装置の導電性基板が、隣接
する他の光起電力装置の裏面電極に直接接続されること
となり、直列接続された太陽電池モジュールを得ること
ができる。また、その隣接する２辺の各辺全体を含む端
部及び端部付近上に絶縁性樹脂膜及び裏面電極のみを備
え、非晶質シリコン層及び透明電極が形成されていない
場合には、２方向に複数の光起電力装置を瓦積み形に積
層することができる太陽電池モジュールを得ることがで
きる。

【００２８】以下に、本発明の光起電力装置の実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。実施例１本発明の光起電力装置の一実施例である太陽電池を図１
に示す。この太陽電池は、基板１上に、絶縁性樹脂膜と
してポリイミド樹脂膜２、裏面電極としてＴｉ膜３、Ａ
ｇ膜４、ＺｎＯ膜５が形成されており、これら膜３、
４、５を含む基板１に貫通孔８が形成され、この貫通孔
８を含む基板１上にｎ層、ｉ層、ｐ層の順に非晶質シリ
コン層６が形成され、さらに、この非晶質シリコン層６
を被覆するように透明電極としてＩＴＯ膜７が形成され
てなる。非晶質シリコン層６は貫通孔８の一部を被覆し
ており、ＩＴＯ膜７は、貫通孔８内に存在する非晶質シ
リコン層６を完全に被覆するとともに、基板１裏面にま
で達している。

【００２９】以下に、上記太陽電池の製造方法を説明す
る。まず、絶縁性樹脂膜として、平均粒径０．３μｍの
シリカを含有したポリイミド樹脂膜２が膜厚２０μｍで
形成された厚さ１５０μｍのステンレス製基板１上に、
裏面電極として、ＥＢ蒸着法により膜厚５０ｎｍのＴｉ
膜３、スパッタリング法により膜厚５００ｎｍのＡｇ膜
４、膜厚１００ｎｍのＺｎＯ膜５を形成した。

【００３０】その後、基板１裏側から、スポット径１０
０μｍのＹＡＧレーザを照射し、基板１に貫通孔８を開
けた。その際、貫通孔８と貫通孔８との間の距離を３ｍ
ｍとした。次に、貫通孔８を含む基板１表面に、プラズ
マＣＶＤ法によりｎ層、ｉ層、ｐ層の順に非晶質シリコ
ン層６を形成した。ｎ層は、基板温度１７０℃、パワー
０．５Ｗ／ｃｍ²、圧力０．２５ｔｏｒｒ、ガス流量Ｓ
ｉＨ₄１ｓｃｃｍ、Ｈ₂１００ｓｃｃｍ、ＰＨ₃０．０１
ｓｃｃｍ、ｉ層は、基板温度１７０℃、パワー０．１Ｗ
／ｃｍ²、圧力０．１２ｔｏｒｒ、ガス流量ＳｉＨ₄４２
ｓｃｃｍ、Ｈ₂１４ｓｃｃｍ、ｐ層は、基板温度１７０
℃、パワー０．５Ｗ／ｃｍ²、圧力０．２５ｔｏｒｒ、
ガス流量ＳｉＨ₄１ｓｃｃｍ、Ｈ₂１００ｓｃｃｍ、Ｂ₂
Ｈ₆０．００５ｓｃｃｍの条件で形成した。ｎ層の膜厚
は３０ｎｍ、ｉ層の膜厚は５００ｎｍ、ｐ層の膜厚は１
０ｎｍに設定した。これにより、非晶質シリコン層６の
一部は貫通孔８の一部内にも堆積された。

【００３１】さらに、非晶質シリコン層６上に、スパッ
タリング法により透明電極として膜厚７００ｎｍのＩＴ
Ｏ膜７を形成した。上記太陽電池について、ソーラーシ
ミュレーターによりＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²
の疑似太陽光を照射することにより、短絡電流密度
Ｊ_SC、開放電圧Ｖ_OC、曲線因子ＦＦ、変換効率ηを測定
した。その結果を表１に示す。

【００３２】実施例２基板１として、厚さ２００μｍのアルミニウム製基板上
に平均粒径０．３μｍのシリカを含有したポリイミド樹
脂膜２が膜厚２０μｍで設けられたものを用いた以外
は、実施例１と同様に太陽電池を作製した。

【００３３】この太陽電池について、実施例１と同様に
特性の評価を行った。その結果を表１に示す。

【００３４】実施例３基板１として、厚さ２００μｍのアルミめっき鋼基板上
に平均粒径０．３μｍのシリカを含有したポリイミド樹
脂膜２が膜厚２０μｍで設けられたものを用いた以外
は、実施例１と同様に太陽電池を作製した。

【００３５】この太陽電池について、実施例１と同様に
特性の評価を行った。その結果を表１に示す。

【００３６】実施例４基板１として、厚さ１５０μｍのステンレス製基板上に
ピッチ２０μｍ、開口角６０度のＶ溝構造を有するポリ
イミド樹脂膜２が膜厚３０μｍで設けられたものを用い
た以外は、実施例１と同様に太陽電池を作製した。

【００３７】この太陽電池について、実施例１と同様に
特性の評価を行った。その結果を表１に示す。

【００３８】実施例５基板１として、厚さ１５０μｍのステンレス製基板上に
ピッチ２０μｍ、開口角６０度のＶ溝構造を有し、かつ
平均粒径０．３μｍのシリカを含有したポリイミド樹脂
膜２が膜厚３０μｍで設けられたものを用いた以外は、
実施例１と同様に太陽電池を作製した。

【００３９】この太陽電池について、実施例１と同様に
特性の評価を行った。その結果を表１に示す。

【００４０】実施例６本発明の光起電力装置の一実施例である太陽電池を図２
に示す。この太陽電池は、基板１１上に、絶縁性樹脂膜
としてポリイミド樹脂膜１２、裏面電極としてＴｉ膜１
３、Ａｇ膜１４、ＺｎＯ膜１５が形成されており、ポリ
イミド樹脂膜１２、膜１３、１４、１５に基板１１に至
る貫通孔１８が形成され、この貫通孔１８を含む基板１
１上にｎ層、ｉ層、ｐ層の順に非晶質シリコン層１６が
形成され、さらに、この非晶質シリコン層１６を被覆す
るように透明電極としてＩＴＯ膜１７が形成されてな
る。非晶質シリコン層１６は貫通孔１８の一部を被覆し
ており、ＩＴＯ膜１７は、貫通孔１８内に存在する非晶
質シリコン層１６を完全に被覆するとともに、基板１１
表面にまで達している。

【００４１】以下に、上記太陽電池の製造方法を説明す
る。まず、実施例１と同様のポリイミド樹脂膜１２が形
成された基板１１上に、裏面電極として、実施例１と同
様にＴｉ膜１３、Ａｇ膜１４、ＺｎＯ膜１５を形成し
た。その後、基板１１表面から、スポット径１００μｍ
のＹＡＧレーザを照射し、ポリイミド樹脂膜１２、Ｔｉ
膜１３、Ａｇ膜１４及びＺｎＯ膜１５に、基板１１表面
に至る貫通孔１８を形成した。その際、貫通孔１８と貫
通孔１８との間の距離を３ｍｍとした。

【００４２】次に、貫通孔１８を含む基板１１表面に、
実施例１と同様に、非晶質シリコン層１６を形成した。
これにより、非晶質シリコン層１６の一部は貫通孔８の
一部内にも堆積された。さらに、非晶質シリコン層１６
上に、実施例１と同様にＩＴＯ膜１７を形成した。

【００４３】上記太陽電池について、ソーラーシミュレ
ーターによりＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の疑似
太陽光を照射することにより、短絡電流密度Ｊ_SC、開放
電圧Ｖ_OC、曲線因子ＦＦ、変換効率ηを測定した。その
結果を表１に示す。

【００４４】比較例１比較例１の太陽電池を図４に示す。この太陽電池は、Ｓ
ｎＯ₂膜３２によるテクスチャー付ガラス基板３１上
に、非晶質シリコン層３３、裏面電極としてＺｎＯ膜３
４、裏面金属反射電極としてＡｇ膜３５が積層されてな
る。

【００４５】以下にこの太陽電池の製造方法を示す。ま
ず、ＳｎＯ₂膜３２によるテクスチャー付ガラス基板３
１上に、プラズマＣＶＤ法によりｐ層、ｉ層、ｎ層の順
に非晶質シリコン層３３を形成した。なお、ｐ層、ｉ層
及びｎ層は実施例１と同様の条件で形成した。ｐ層の膜
厚は１０ｎｍ、ｉ層の膜厚は３００ｎｍ、ｎ層の膜厚は
３０ｎｍに設定した。

【００４６】次に、裏面電極として、スパッタリングに
よりＺｎＯ膜３４を膜厚６０ｎｍで形成し、最後に裏面
金属反射電極としてＡｇ膜３５を膜厚５００ｎｍで形成
した。上記太陽電池について、実施例１と同様に特性の
評価を行った。その結果を表１に示す。

【００４７】比較例２比較例２の太陽電池を図５に示す。この太陽電池は、ス
テンレス基板４１上に、実施例１と同様のポリイミド膜
４２、Ｔｉ膜４３、Ａｇ膜４４、ＺｎＯ膜４５、非晶質
シリコン層４６、ＩＴＯ膜４７が順次積層されてなり、
さらに、ＩＴＯ膜４７上に、櫛形Ａｇ集電電極４８が形
成されてなる。

【００４８】以下にこの太陽電池の製造方法を示す。ま
ず、平均粒径０．３μｍのシリカを含有したポリイミド
樹脂膜４２が膜厚２０μｍで設けられた基板４１上に、
実施例１と同様の方法により、裏面電極としてＴｉ膜４
３を膜厚５０ｎｍで、Ａｇ膜４４を膜厚５００ｎｍで、
ＺｎＯ膜４５を膜厚１００ｎｍで形成した。その後、実
施例１と同様の方法により、ｎ層、ｉ層及びｐ層からな
る非晶質シリコン層４６を形成した。

【００４９】次に、非晶質シリコン層４６上に、実施例
１と同様の方法により、ＩＴＯ膜４７を膜厚７００ｎｍ
で形成した。さらに、ＩＴＯ膜４７上にＡｇ膜を膜厚５
００ｎｍで形成し、所望の形状にパターニングして櫛形
Ａｇ集電電極４８を形成した。上記太陽電池について、
実施例１と同様に特性の評価を行った。その結果を表１
に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】実施例７本発明の光起電力装置の一実施例である太陽電池を図３
に示す。この太陽電池は、基板１１上に、絶縁性樹脂膜
としてポリイミド樹脂膜１２、裏面電極としてＴｉ膜１
３、Ａｇ膜１４、ＺｎＯ膜１５が形成されており、ポリ
イミド樹脂膜１２、膜１３、１４、１５に基板１１に至
る貫通孔１８が形成され、この貫通孔１８を含む基板１
１上にｎ層、ｉ層、ｐ層の順に非晶質シリコン層１６が
形成され、さらに、この非晶質シリコン層１６を被覆す
るように透明電極としてＩＴＯ膜１７が形成されてな
る。非晶質シリコン層１６は貫通孔１８の一部を被覆し
ており、ＩＴＯ膜１７は、貫通孔１８内に存在する非晶
質シリコン層１６を完全に被覆するとともに、基板１１
表面にまで達している。

【００５２】以下に、上記太陽電池の製造方法を説明す
る。まず、実施例１と同様のポリイミド樹脂膜１２が形
成された一辺１００ｍｍの正方形、厚さ１５０μｍのス
テンレス製基板１１上に、裏面電極として、実施例１と
同様にＴｉ膜１３及びＡｇ膜１４を形成した。その後、
基板１１の辺の端部５ｍｍの領域を金属マスクでマスキ
ングし、実施例１と同様にＺｎＯ膜１５、非晶質シリコ
ン層１６及びＩＴＯ膜１７を形成した一単位の太陽電池
を作製した。

【００５３】続いて、上記一単位の太陽電池のＡｇ膜１
４上に、他の一単位の太陽電池を載置してＡｇ膜１４と
基板１１とを接続し、１０単位の太陽電池を直列接続す
ることにより太陽電池モジュールを作製した。上記太陽
電池モジュールについて、実施例１と同様に特性の評価
を行った。その結果を表２に示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、導電性基板上に、絶縁
性樹脂膜、裏面電極、非晶質シリコン層及び透明電極が
順に積層されてなる光起電力装置であって、この光起電
力装置に、少なくとも１つの凹部又は貫通孔が形成され
ており、この凹部又は貫通孔内壁において、非晶質シリ
コン層が少なくとも裏面電極を完全に被覆し、かつ透明
電極が、凹部又は貫通孔内で前記非晶質シリコン層を被
覆するとともに、凹部又は貫通孔を介して前記導電性基
板に接続されているので、基板そのものを導電路として
使用することができ、よって、基板裏側への電極積層工
程を省略でき、さらに、基板自体が導電性を有するもの
であればどのようなものでも使用することができるた
め、材料コストを抑えることができ、これらのことか
ら、光起電力装置の製造コストの低減を図ることが可能
となる。しかも、基板自体がある程度の厚さを有してい
るため、抵抗ロスを極めて低くすることができ、集電効
率を向上させることが可能となる。

【００５６】また、本発明によれば、導電性基板上に、
絶縁性樹脂膜、裏面電極、非晶質シリコン層及び透明電
極が順に形成されており、前記導電性基板の端部表面の
一部に、絶縁性樹脂膜及び裏面電極のみを備える領域を
有する光起電力装置が複数個接続されてなる太陽電池モ
ジュールであって、一方の光起電力装置の導電性基板の
一部が、他方の光起電力装置の前記絶縁性樹脂膜及び裏
面電極のみを備える領域に載置されることにより、互い
に隣接する光起電力装置の裏面電極と導電性基板とが接
続されてなるので、例えば、導電性基板上の端部をｎ層
側の電極取り出し口、導電性基板をｐ層側の電極取り出
し口とすることにより、外部配線等を省略することがで
きる。よって、太陽電池モジュール、ことに光起電力装
置が複数個直列接続された太陽電池モジュールを簡易に
作製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光起電力装置の一例である太陽電池を
示す要部の概略断面図である。

【図２】本発明の光起電力装置の一例である別の太陽電
池を示す要部の概略断面図である。

【図３】本発明の太陽電池モジュールを示す要部の概略
断面図である。

【図４】本発明の光起電力装置との比較を説明するため
の太陽電池の構成を示す概略断面図である。

【図５】本発明の光起電力装置との比較を説明するため
の別の太陽電池の構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１、１１、３１基板２、１２、３２ポリイミド膜（絶縁性樹脂膜）３、１３、３３Ｔｉ膜４Ａｇ膜５ＺｎＯ膜６非晶質シリコン層７ＩＴＯ膜（透明電極）８貫通孔１８凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野元克彦大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者富田孝司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板上に、絶縁性樹脂膜、裏面電
極、非晶質シリコン層及び透明電極が順に積層されてな
る光起電力装置であって、該光起電力装置に、少なくとも１つの凹部又は貫通孔が
形成されており、該凹部又は貫通孔内壁において前記非
晶質シリコン層が少なくとも裏面電極を完全に被覆し、
かつ前記透明電極が前記凹部又は貫通孔内で前記非晶質
シリコン層を被覆するとともに、前記凹部又は貫通孔を
介して前記導電性基板に接続されていることを特徴とす
る光起電力装置。
【請求項２】凹部又は貫通孔が、絶縁性樹脂膜を有す
る導電性基板上に裏面電極を積層した後に形成され、該
裏面電極上に前記非晶質シリコン層及び透明電極が順に
積層されることにより形成されてなる請求項１記載の光
起電力装置。
【請求項３】凹部又は貫通孔が、絶縁性樹脂膜を有す
る導電性基板上に裏面電極を積層した後、絶縁性樹脂膜
及び裏面電極のみを貫通するように形成され、該裏面電
極上に前記非晶質シリコン層及び透明電極が順に積層さ
れることにより形成されてなる請求項１記載の光起電力
装置。
【請求項４】導電性基板が、ステンレス又はアルミニ
ウムからなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の光起
電力装置。
【請求項５】導電性基板が、導電性材料によりめっき
された基板である請求項１〜３のいずれか１つに記載の
光起電力装置。
【請求項６】絶縁性樹脂膜が、ポリイミドからなる請
求項１〜５のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項７】凹部又は貫通孔が、０．０５〜０．６ｍ
ｍの直径を有し、凹部間又は貫通孔間の距離が１〜５ｍ
ｍである請求項１〜６のいずれか１つに記載の光起電力
装置。
【請求項８】絶縁性樹脂膜が、ピッチ１０〜３０μ
ｍ、開口角４０〜１００度のＶ溝構造を有する請求項１
〜７のいずれか１つに記載の光起電力装置。
【請求項９】導電性基板上に、絶縁性樹脂膜、裏面電
極、非晶質シリコン層及び透明電極が順に形成されてお
り、前記導電性基板の端部表面の一部に、絶縁性樹脂膜
及び裏面電極のみを備える領域を有する光起電力装置が
複数個接続されてなる太陽電池モジュールであって、一方の光起電力装置の導電性基板の一部が、他方の光起
電力装置の前記絶縁性樹脂膜及び裏面電極のみを備える
領域に載置されることにより、互いに隣接する光起電力
装置の裏面電極と導電性基板とが接続されてなることを
特徴とする太陽電池モジュール。