JPH11330506A - 太陽電池およびその電極の製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその電極の製造方法Info
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- JPH11330506A JPH11330506A JP10127643A JP12764398A JPH11330506A JP H11330506 A JPH11330506 A JP H11330506A JP 10127643 A JP10127643 A JP 10127643A JP 12764398 A JP12764398 A JP 12764398A JP H11330506 A JPH11330506 A JP H11330506A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池において、Ｃｄ
Ｔｅ膜とカーボン電極との界面抵抗を減少させることを
目的とする。 【解決手段】 グラファイトとカーボンブラックを含む
カーボン電極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍におけるグラ
ファイトに対するカーボンブラックの重量比率を電極の
他の部分よりも大きくする。
Ｔｅ膜とカーボン電極との界面抵抗を減少させることを
目的とする。 【解決手段】 グラファイトとカーボンブラックを含む
カーボン電極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍におけるグラ
ファイトに対するカーボンブラックの重量比率を電極の
他の部分よりも大きくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硫化カドミウム／
テルル化カドミウム系太陽電池のテルル化カドミウム半
導体膜側の電極およびその製造方法に関するものであ
る。
テルル化カドミウム系太陽電池のテルル化カドミウム半
導体膜側の電極およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】硫化カドミウム半導体膜（以下、ＣｄＳ
膜と記す）とテルル化カドミウム半導体膜（以下、Ｃｄ
Ｔｅ膜と記す）より構成されるｐｎ接合を持つ太陽電池
において、−側電極としては、透明導電膜上に形成した
ＡｇＩｎ電極が、また＋側電極としては、ＣｄＴｅ膜上
に形成したカーボン電極がそれぞれを用いられる。これ
らの電極には、電極自体の抵抗が低いことはもちろん、
電極の半導体膜との接触面近傍の抵抗および電極と半導
体膜との接触抵抗が低いことが要求されている。ＣｄＴ
ｅ膜側のカーボン電極材料としては、電極自体の抵抗を
低くするために有効なグラファイトが用いられていた
が、この場合には前記接触面近傍の抵抗および接触抵抗
が高くなることが問題視されていた。この抵抗が高くな
る原因の一つは、グラファイトが層状構造を有するの
で、面方向の導電性は良好であるが、層間方向の電気抵
抗が大きい特質を持っていることにある。即ち、カーボ
ン電極は通常、ＣｄＴｅ膜上にカーボンペーストを塗布
し、乾燥、焼成して形成されるが、この電極膜中のグラ
ファイト粒子は前記接触面の近傍では接触面に沿って層
方向に配置されている。そのため、前記接触面近傍の電
極の面抵抗は小さいが、接触面に垂直な方向の抵抗はグ
ラファイトの層間抵抗に依存して大きくなる。今一つの
原因は、通常用いるグラファイト粒子の長径が５〜１０
ミクロンと比較的大きく、扁平で複雑な形状のものが混
在しているため、前記接触面において、ＣｄＴｅの一部
の表面がグラファイト粒子と点接触をしているに過ぎな
いことにある。このためＣｄＴｅ膜とカーボン電極との
接触抵抗が大きくなる。
膜と記す）とテルル化カドミウム半導体膜（以下、Ｃｄ
Ｔｅ膜と記す）より構成されるｐｎ接合を持つ太陽電池
において、−側電極としては、透明導電膜上に形成した
ＡｇＩｎ電極が、また＋側電極としては、ＣｄＴｅ膜上
に形成したカーボン電極がそれぞれを用いられる。これ
らの電極には、電極自体の抵抗が低いことはもちろん、
電極の半導体膜との接触面近傍の抵抗および電極と半導
体膜との接触抵抗が低いことが要求されている。ＣｄＴ
ｅ膜側のカーボン電極材料としては、電極自体の抵抗を
低くするために有効なグラファイトが用いられていた
が、この場合には前記接触面近傍の抵抗および接触抵抗
が高くなることが問題視されていた。この抵抗が高くな
る原因の一つは、グラファイトが層状構造を有するの
で、面方向の導電性は良好であるが、層間方向の電気抵
抗が大きい特質を持っていることにある。即ち、カーボ
ン電極は通常、ＣｄＴｅ膜上にカーボンペーストを塗布
し、乾燥、焼成して形成されるが、この電極膜中のグラ
ファイト粒子は前記接触面の近傍では接触面に沿って層
方向に配置されている。そのため、前記接触面近傍の電
極の面抵抗は小さいが、接触面に垂直な方向の抵抗はグ
ラファイトの層間抵抗に依存して大きくなる。今一つの
原因は、通常用いるグラファイト粒子の長径が５〜１０
ミクロンと比較的大きく、扁平で複雑な形状のものが混
在しているため、前記接触面において、ＣｄＴｅの一部
の表面がグラファイト粒子と点接触をしているに過ぎな
いことにある。このためＣｄＴｅ膜とカーボン電極との
接触抵抗が大きくなる。
【０００３】これを改善するために、グラファイトとカ
ーボンブラックを混合して電極材料として用いることが
提案されている。その例として、ブチルカルビトールな
どの溶媒にポリビニルブチラールなどの増粘剤を溶解さ
せ、これにグラファイトとカーボンブラックを分散させ
てカーボンペーストを調製し、このペーストをスクリー
ン印刷法等によりＣｄＴｅ膜上に塗布して塗布膜を形成
し、乾燥により溶媒を蒸発させ、焼成により増粘剤を分
解除去してカーボン電極を形成する方法（特公昭５６−
２８０３２号公報）などがある。上記の方法は、電気抵
抗的に異方性が少ないカーボンブラックを混合すること
により、前記の接触面とその近傍の抵抗を低減し、さら
に、グラファイトに比較して粒径がサブミクロンオーダ
ーと小さく、かつ球形に近い形状のカーボンブラック粒
子が、前記接触面もしくはその近傍においてグラファイ
ト粒子相互間、およびグラファイト粒子とＣｄＴｅ膜と
の界面の空隙を埋めることにより、電極のＣｄＴｅ膜接
触面近傍の抵抗および電極とＣｄＴｅ膜との接触抵抗を
低減することを期待したものである。
ーボンブラックを混合して電極材料として用いることが
提案されている。その例として、ブチルカルビトールな
どの溶媒にポリビニルブチラールなどの増粘剤を溶解さ
せ、これにグラファイトとカーボンブラックを分散させ
てカーボンペーストを調製し、このペーストをスクリー
ン印刷法等によりＣｄＴｅ膜上に塗布して塗布膜を形成
し、乾燥により溶媒を蒸発させ、焼成により増粘剤を分
解除去してカーボン電極を形成する方法（特公昭５６−
２８０３２号公報）などがある。上記の方法は、電気抵
抗的に異方性が少ないカーボンブラックを混合すること
により、前記の接触面とその近傍の抵抗を低減し、さら
に、グラファイトに比較して粒径がサブミクロンオーダ
ーと小さく、かつ球形に近い形状のカーボンブラック粒
子が、前記接触面もしくはその近傍においてグラファイ
ト粒子相互間、およびグラファイト粒子とＣｄＴｅ膜と
の界面の空隙を埋めることにより、電極のＣｄＴｅ膜接
触面近傍の抵抗および電極とＣｄＴｅ膜との接触抵抗を
低減することを期待したものである。
【０００４】しかし、この方法では、前記接触面もしく
はその近傍に期待通りにカーボンブラックを十分に存在
させることができず、僅かな効果が得られるに過ぎなか
った。これを改善するため多量のカーボンブラックを混
合した場合には、ある程度抵抗が低減されるものの、粒
子間抵抗が大きいカーボンブラックが過剰に存在するた
め、電極自体の抵抗が増大する問題があった。一方、電
極自体の抵抗を低くするため、電極中にエポキシ樹脂な
どの硬化性樹脂を含有させ、硬化時の樹脂の収縮と同時
にグラファイトの粒子間距離を近接させる方法が考えら
れている。しかし、この方法により、グラファイトとカ
ーボンブラックと樹脂とを溶媒を用いてペースト状に
し、これを用いて塗布膜を形成すると、ＣｄＴｅ膜に接
する面に樹脂が介在するために、この部分の抵抗が高く
なるという問題があった。
はその近傍に期待通りにカーボンブラックを十分に存在
させることができず、僅かな効果が得られるに過ぎなか
った。これを改善するため多量のカーボンブラックを混
合した場合には、ある程度抵抗が低減されるものの、粒
子間抵抗が大きいカーボンブラックが過剰に存在するた
め、電極自体の抵抗が増大する問題があった。一方、電
極自体の抵抗を低くするため、電極中にエポキシ樹脂な
どの硬化性樹脂を含有させ、硬化時の樹脂の収縮と同時
にグラファイトの粒子間距離を近接させる方法が考えら
れている。しかし、この方法により、グラファイトとカ
ーボンブラックと樹脂とを溶媒を用いてペースト状に
し、これを用いて塗布膜を形成すると、ＣｄＴｅ膜に接
する面に樹脂が介在するために、この部分の抵抗が高く
なるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決し、電極自体の抵抗を増大させるこ
となく、電極のＣｄＴｅ膜接触面近傍の抵抗および電極
とＣｄＴｅ膜との接触抵抗が低減された低抵抗のカーボ
ン電極を提供することを目的とする。本発明は、また抵
抗のばらつきが少なく、安定した電極を製造する方法を
提供することを目的とする。
技術の問題点を解決し、電極自体の抵抗を増大させるこ
となく、電極のＣｄＴｅ膜接触面近傍の抵抗および電極
とＣｄＴｅ膜との接触抵抗が低減された低抵抗のカーボ
ン電極を提供することを目的とする。本発明は、また抵
抗のばらつきが少なく、安定した電極を製造する方法を
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】本発明は、ＣｄＳ膜、Ｃ
ｄＴｅ膜、およびＣｄＴｅ側の電極を備える太陽電池に
おいて、前記電極がグラファイトとカーボンブラックを
含み、カーボンブラックのグラファイトに対する重量比
率を、電極のテルル化カドミウム半導体膜との接触面近
傍において、それ以外の部分より大きくしたことを特徴
とする。本発明の電極の製造方法は、ＣｄＴｅ膜上に塗
布したカーボンペーストの塗布膜を乾燥する以前に、前
記塗布膜にＣｄＴｅ膜との接触面側への遠心力を加える
ことにより、ＣｄＴｅ膜との接触面近傍のカーボンブラ
ックの密度を高くするものである。また、前記塗布膜に
超音波振動を加えることにより、ＣｄＴｅ膜との接触面
近傍のカーボンブラックを均一且つ密に分布させるもの
である。これにより、上記課題が解決され、カーボン電
極の抵抗増大に起因する太陽電池の性能低下とばらつき
を抑止することが可能となるので、高効率で高品質の太
陽電池を安定的に製造することができる。
ｄＴｅ膜、およびＣｄＴｅ側の電極を備える太陽電池に
おいて、前記電極がグラファイトとカーボンブラックを
含み、カーボンブラックのグラファイトに対する重量比
率を、電極のテルル化カドミウム半導体膜との接触面近
傍において、それ以外の部分より大きくしたことを特徴
とする。本発明の電極の製造方法は、ＣｄＴｅ膜上に塗
布したカーボンペーストの塗布膜を乾燥する以前に、前
記塗布膜にＣｄＴｅ膜との接触面側への遠心力を加える
ことにより、ＣｄＴｅ膜との接触面近傍のカーボンブラ
ックの密度を高くするものである。また、前記塗布膜に
超音波振動を加えることにより、ＣｄＴｅ膜との接触面
近傍のカーボンブラックを均一且つ密に分布させるもの
である。これにより、上記課題が解決され、カーボン電
極の抵抗増大に起因する太陽電池の性能低下とばらつき
を抑止することが可能となるので、高効率で高品質の太
陽電池を安定的に製造することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、ＣｄＴｅ膜側の電極
が、電極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍において、グラフ
ァイトに対するカーボンブラックの重量比率を電極中の
他の部分より大きくすることを基本とするものである。
これにより、電極自体の抵抗を増大させることなく、電
極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍の抵抗および電極とＣｄ
Ｔｅ膜との接触抵抗を減少させることができる。先に従
来の技術の項で記述したように、グラファイトは電極自
体の抵抗を低減するためには有効であるが、電極のＣｄ
Ｔｅ膜との接触面近傍における接触面に垂直な方向の抵
抗および電極とＣｄＴｅ膜との間の接触抵抗を低減する
効果が乏しい。本発明によれば、電気抵抗的に異方性が
少なく、グラファイトより小粒子で球形に近いカーボン
ブラックを前記接触面近傍に密に存在させ、接触面もし
くはその近傍においてグラファイト粒子相互間、および
グラファイト粒子とＣｄＴｅ膜表面の空隙を埋めること
により、接触面近傍の電極の抵抗および電極とＣｄＴｅ
膜間の接触抵抗を低減させることができる。また、上記
接触面から離れた部分にグラファイトを密に存在させ、
カーボンブラックを粗に存在させることにより、電極自
体の抵抗も同時に低減できる。
が、電極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍において、グラフ
ァイトに対するカーボンブラックの重量比率を電極中の
他の部分より大きくすることを基本とするものである。
これにより、電極自体の抵抗を増大させることなく、電
極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍の抵抗および電極とＣｄ
Ｔｅ膜との接触抵抗を減少させることができる。先に従
来の技術の項で記述したように、グラファイトは電極自
体の抵抗を低減するためには有効であるが、電極のＣｄ
Ｔｅ膜との接触面近傍における接触面に垂直な方向の抵
抗および電極とＣｄＴｅ膜との間の接触抵抗を低減する
効果が乏しい。本発明によれば、電気抵抗的に異方性が
少なく、グラファイトより小粒子で球形に近いカーボン
ブラックを前記接触面近傍に密に存在させ、接触面もし
くはその近傍においてグラファイト粒子相互間、および
グラファイト粒子とＣｄＴｅ膜表面の空隙を埋めること
により、接触面近傍の電極の抵抗および電極とＣｄＴｅ
膜間の接触抵抗を低減させることができる。また、上記
接触面から離れた部分にグラファイトを密に存在させ、
カーボンブラックを粗に存在させることにより、電極自
体の抵抗も同時に低減できる。
【０００８】本発明における「ＣｄＴｅ膜との接触面近
傍」は、電極のＣｄＴｅ膜に接する側の層、好ましくは
ＣｄＴｅ膜に接する電極表面の接触面から１ミクロン以
内の深さの電極層を指す。「接触面以外の部分」は、Ｃ
ｄＴｅ膜と接触する面とは反対側の面を含む層であり、
好ましくはＣｄＴｅ膜に接する電極表面の接触面から１
ミクロンを越える深さの電極層を言う。また、本発明に
適用できるカーボンブラックとしては、例えばケッチェ
ンブラック、チャネルブラック、サーマルブラックなど
がある。また、グラファイトとしては、各種の天然黒
鉛、人造黒鉛を用いることができる。さらに、上記の電
極中のＣｄＴｅ膜との接触面近傍におけるグラファイト
に対するカーボンブラックの重量比率を、電極の中央部
の層における重量比率の２倍以上とすることにより、上
記の効果が顕著に得られる。上記の電極中に、グラファ
イトとカーボンブラック以外にエポキシ樹脂などの硬化
性樹脂成分を含有させることにより、本発明の効果がさ
らに高まる。すなわち、樹脂の硬化時の収縮により、グ
ラファイトの粒子間距離を近接させて電極自体の抵抗の
一層の減少が可能となり、同時にＣｄＴｅ膜との接触面
近傍における電極中のカーボンブラックの重量比率を大
きくし、樹脂成分を少なくすることにより、接触面近傍
の抵抗を低減し、接触抵抗の増大を防ぐことができる。
その際、電極中の樹脂に対するカーボンブラックの重量
比率を、ＣｄＴｅ膜との接触面近傍において、電極の中
央部の層における重量比率の２倍以上とすることが好ま
しい。
傍」は、電極のＣｄＴｅ膜に接する側の層、好ましくは
ＣｄＴｅ膜に接する電極表面の接触面から１ミクロン以
内の深さの電極層を指す。「接触面以外の部分」は、Ｃ
ｄＴｅ膜と接触する面とは反対側の面を含む層であり、
好ましくはＣｄＴｅ膜に接する電極表面の接触面から１
ミクロンを越える深さの電極層を言う。また、本発明に
適用できるカーボンブラックとしては、例えばケッチェ
ンブラック、チャネルブラック、サーマルブラックなど
がある。また、グラファイトとしては、各種の天然黒
鉛、人造黒鉛を用いることができる。さらに、上記の電
極中のＣｄＴｅ膜との接触面近傍におけるグラファイト
に対するカーボンブラックの重量比率を、電極の中央部
の層における重量比率の２倍以上とすることにより、上
記の効果が顕著に得られる。上記の電極中に、グラファ
イトとカーボンブラック以外にエポキシ樹脂などの硬化
性樹脂成分を含有させることにより、本発明の効果がさ
らに高まる。すなわち、樹脂の硬化時の収縮により、グ
ラファイトの粒子間距離を近接させて電極自体の抵抗の
一層の減少が可能となり、同時にＣｄＴｅ膜との接触面
近傍における電極中のカーボンブラックの重量比率を大
きくし、樹脂成分を少なくすることにより、接触面近傍
の抵抗を低減し、接触抵抗の増大を防ぐことができる。
その際、電極中の樹脂に対するカーボンブラックの重量
比率を、ＣｄＴｅ膜との接触面近傍において、電極の中
央部の層における重量比率の２倍以上とすることが好ま
しい。
【０００９】本発明によるカーボン電極を製造する方法
としては、グラファイトとカーボンブラックを含有する
ペーストをＣｄＴｅ膜上に印刷し、塗布膜を形成した
後、前記塗布膜に前記ＣｄＴｅ膜側への遠心力を加えた
後に乾燥、焼成してカーボン膜を形成し、これを電極と
する方法が有効である。遠心力を加える以前の未乾燥塗
布膜中には、溶媒に溶解した増粘剤および必要に応じて
加えた硬化性樹脂が含まれ、これにグラファイトとカー
ボンブラックが均一に分散しているが、前記の遠心力を
加えることにより、増粘剤や硬化性樹脂よりも真比重が
大きいグラファイトとカーボンブラックが粘性抵抗に逆
らって、ＣｄＴｅ膜との接触面側に移動し、接触面に近
くなるほど密に分布する。特に、カーボンブラックは、
球状構造で粒径が極めて小さいので、遠心力により上記
の移動をする際に受ける粘性抵抗が小さく、接触面側に
比較的容易に移動する。一方、グラファイトは、層状構
造を持つので、概して形状が扁平であり、塗布面に水平
に位置し易いため、大きな粘性抵抗を受ける。このた
め、カーボンブラックよりも接触面側への移動が遅くな
る。また、グラファイトは粒径が大きいために、接触面
側に移動して積層された状態では、粒子間およびＣｄＴ
ｅ膜表面との間に多くの空隙が形成される。その空隙を
通して粒径の小さいカーボンブラックが遠心力を受けて
接触面側に移動すると共にその空隙を埋めるので、接触
面側にカーボンブラックが密に偏在することが助長され
る。このように、接触面側にカーボンブラックを密に偏
在させることは、同時に接触面から遠い側にグラファイ
トを密に存在させることになる。
としては、グラファイトとカーボンブラックを含有する
ペーストをＣｄＴｅ膜上に印刷し、塗布膜を形成した
後、前記塗布膜に前記ＣｄＴｅ膜側への遠心力を加えた
後に乾燥、焼成してカーボン膜を形成し、これを電極と
する方法が有効である。遠心力を加える以前の未乾燥塗
布膜中には、溶媒に溶解した増粘剤および必要に応じて
加えた硬化性樹脂が含まれ、これにグラファイトとカー
ボンブラックが均一に分散しているが、前記の遠心力を
加えることにより、増粘剤や硬化性樹脂よりも真比重が
大きいグラファイトとカーボンブラックが粘性抵抗に逆
らって、ＣｄＴｅ膜との接触面側に移動し、接触面に近
くなるほど密に分布する。特に、カーボンブラックは、
球状構造で粒径が極めて小さいので、遠心力により上記
の移動をする際に受ける粘性抵抗が小さく、接触面側に
比較的容易に移動する。一方、グラファイトは、層状構
造を持つので、概して形状が扁平であり、塗布面に水平
に位置し易いため、大きな粘性抵抗を受ける。このた
め、カーボンブラックよりも接触面側への移動が遅くな
る。また、グラファイトは粒径が大きいために、接触面
側に移動して積層された状態では、粒子間およびＣｄＴ
ｅ膜表面との間に多くの空隙が形成される。その空隙を
通して粒径の小さいカーボンブラックが遠心力を受けて
接触面側に移動すると共にその空隙を埋めるので、接触
面側にカーボンブラックが密に偏在することが助長され
る。このように、接触面側にカーボンブラックを密に偏
在させることは、同時に接触面から遠い側にグラファイ
トを密に存在させることになる。
【００１０】さらに、本発明による今一つの製造方法
は、前記のカーボンペーストの未乾燥塗布膜に超音波振
動を加える。カーボンペースト中には、粒子の小さいカ
ーボンブラックが部分的に凝集して二次粒子として存在
する場合が多く、未乾燥の塗布膜中にも同様の二次粒子
が存在する。この未乾燥塗布膜に超音波振動を加えるこ
とにより、これらの二次粒子の凝集状態を解除して一次
粒子化させることができる。これにより、塗布膜中のカ
ーボンブラックをより均一に分散させることができ、グ
ラファイト粒子間およびグラファイト粒子とＣｄＴｅ膜
表面の間の空隙の細部にも入り込んだ状態が形成でき
る。また、未乾燥塗布膜に前記の遠心力と超音波振動の
両方を加えることにより、これらの相乗効果により、カ
ーボンブラックを接触面側に多く偏在させた上に、前記
の空隙の細部にわたるまで密に充填できる。以上のよう
に、上記の各方法で処理された未乾燥塗布膜を乾燥、焼
成することにより、前記接触面近傍の抵抗と接触抵抗お
よび電極自体の抵抗が同時に低減された低抵抗のカーボ
ン電極を形成できる。
は、前記のカーボンペーストの未乾燥塗布膜に超音波振
動を加える。カーボンペースト中には、粒子の小さいカ
ーボンブラックが部分的に凝集して二次粒子として存在
する場合が多く、未乾燥の塗布膜中にも同様の二次粒子
が存在する。この未乾燥塗布膜に超音波振動を加えるこ
とにより、これらの二次粒子の凝集状態を解除して一次
粒子化させることができる。これにより、塗布膜中のカ
ーボンブラックをより均一に分散させることができ、グ
ラファイト粒子間およびグラファイト粒子とＣｄＴｅ膜
表面の間の空隙の細部にも入り込んだ状態が形成でき
る。また、未乾燥塗布膜に前記の遠心力と超音波振動の
両方を加えることにより、これらの相乗効果により、カ
ーボンブラックを接触面側に多く偏在させた上に、前記
の空隙の細部にわたるまで密に充填できる。以上のよう
に、上記の各方法で処理された未乾燥塗布膜を乾燥、焼
成することにより、前記接触面近傍の抵抗と接触抵抗お
よび電極自体の抵抗が同時に低減された低抵抗のカーボ
ン電極を形成できる。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明を具体的な実施例を挙げてよ
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
【００１２】《実施例１》図１に示した太陽電池の模式
断面図により、本実施例を説明する。硫黄−カドミウム
結合を有する有機金属化合物であるイソプロピルキサン
トゲン酸カドミウムを１−メチル−２−ピロリドンに溶
解させた溶液を調製した。ガラス基板６上に厚さ約６０
０ナノメータの二酸化錫膜７を形成した基板１上に、前
記溶液を塗布し、これを１１０℃で乾燥して溶媒を揮発
させた。その後大気中にて４５０℃で３分間加熱し、前
記有機金属化合物を熱分解させることにより、ＣｄＳ膜
２を製膜した。その際、上記溶液の濃度と製膜回数を調
節して、膜厚を７０ナノメータに調整した。一方、Ｃｄ
Ｔｅ粉末をプロピレングリコールで混練して調製したペ
ーストをガラス板上に印刷して、ＣｄＴｅ膜形成のため
のソ−スを作製した。このソースにＣｄＳ膜２を対向さ
せて基板１を配置し、Ａｒ雰囲気中で基板温度６００
℃、ソース温度６３０℃、圧力１ｔｏｒｒ、基板とソー
ス間の距離２ｍｍの条件の近接昇華法により、ＣｄＳ膜
２上に約８ミクロンの膜厚のＣｄＴｅ膜３を形成した。
この後、ＣｄＴｅ膜３上に塩化カドミウムの水溶液を塗
布して乾燥し、４００℃で３０分間熱処理した後、純水
中で超音波洗浄により洗浄した。
断面図により、本実施例を説明する。硫黄−カドミウム
結合を有する有機金属化合物であるイソプロピルキサン
トゲン酸カドミウムを１−メチル−２−ピロリドンに溶
解させた溶液を調製した。ガラス基板６上に厚さ約６０
０ナノメータの二酸化錫膜７を形成した基板１上に、前
記溶液を塗布し、これを１１０℃で乾燥して溶媒を揮発
させた。その後大気中にて４５０℃で３分間加熱し、前
記有機金属化合物を熱分解させることにより、ＣｄＳ膜
２を製膜した。その際、上記溶液の濃度と製膜回数を調
節して、膜厚を７０ナノメータに調整した。一方、Ｃｄ
Ｔｅ粉末をプロピレングリコールで混練して調製したペ
ーストをガラス板上に印刷して、ＣｄＴｅ膜形成のため
のソ−スを作製した。このソースにＣｄＳ膜２を対向さ
せて基板１を配置し、Ａｒ雰囲気中で基板温度６００
℃、ソース温度６３０℃、圧力１ｔｏｒｒ、基板とソー
ス間の距離２ｍｍの条件の近接昇華法により、ＣｄＳ膜
２上に約８ミクロンの膜厚のＣｄＴｅ膜３を形成した。
この後、ＣｄＴｅ膜３上に塩化カドミウムの水溶液を塗
布して乾燥し、４００℃で３０分間熱処理した後、純水
中で超音波洗浄により洗浄した。
【００１３】次に、長径が５〜１０ミクロンの鱗片状天
然黒鉛３０ｇ、ケッチェンブラック２７０ｇ、ビスフエ
ノール系エポキシ樹脂７０ｇ、およびブチルカルビトー
ルを混合してカーボンペーストを調製した。このペース
トをスクリーン印刷法によりＣｄＴｅ膜上に塗布して塗
布膜を形成した後、ＣｄＴｅ膜との接触面に向けて遠心
力が塗布膜に加わるように、ガラス基板６側を外側に向
けて遠心分離器中に固定し、回転速度２０００ｒｐｍ、
回転半径２０ｃｍの条件で１０分間処理を行った。その
後直ちに１２０℃で９０分間乾燥した後、３８０℃で３
０分間熱処理して焼成を行い、膜厚１５ミクロンのカー
ボン膜を形成し、ＣｄＴｅ膜側のカーボン電極４とし
た。この場合、樹脂の溶媒としてペースト中に加えたブ
チルカルビトールは乾燥により蒸発して除去されるの
で、形成されたカーボン電極４は、グラファイトとケッ
チェンブラックとエポキシ樹脂から構成されたものとな
る。さらに、ＣｄＳ膜２上および電極４上に銀・インジ
ウムを含むペーストを塗布し、乾燥してそれぞれＡｇＩ
ｎ膜５および８を形成し、図１に示す構造の太陽電池を
作製した。
然黒鉛３０ｇ、ケッチェンブラック２７０ｇ、ビスフエ
ノール系エポキシ樹脂７０ｇ、およびブチルカルビトー
ルを混合してカーボンペーストを調製した。このペース
トをスクリーン印刷法によりＣｄＴｅ膜上に塗布して塗
布膜を形成した後、ＣｄＴｅ膜との接触面に向けて遠心
力が塗布膜に加わるように、ガラス基板６側を外側に向
けて遠心分離器中に固定し、回転速度２０００ｒｐｍ、
回転半径２０ｃｍの条件で１０分間処理を行った。その
後直ちに１２０℃で９０分間乾燥した後、３８０℃で３
０分間熱処理して焼成を行い、膜厚１５ミクロンのカー
ボン膜を形成し、ＣｄＴｅ膜側のカーボン電極４とし
た。この場合、樹脂の溶媒としてペースト中に加えたブ
チルカルビトールは乾燥により蒸発して除去されるの
で、形成されたカーボン電極４は、グラファイトとケッ
チェンブラックとエポキシ樹脂から構成されたものとな
る。さらに、ＣｄＳ膜２上および電極４上に銀・インジ
ウムを含むペーストを塗布し、乾燥してそれぞれＡｇＩ
ｎ膜５および８を形成し、図１に示す構造の太陽電池を
作製した。
【００１４】《実施例２》遠心分離器で遠心力を加える
条件を５００ｒｐｍで１０分間とした以外は、実施例１
と同様の方法にて太陽電池を作製した。
条件を５００ｒｐｍで１０分間とした以外は、実施例１
と同様の方法にて太陽電池を作製した。
【００１５】《実施例３》増粘剤としてのポリビニルブ
チラール樹脂３００ｇをブチルカルビトールに溶解し、
これにグラファイト３０ｇとケッチェンブラック２７０
ｇを分散させたカーボンペーストを用いた以外は、実施
例１と同様の方法にて太陽電池を作製した。この場合、
溶媒および増粘剤は乾燥、焼成の段階で蒸発あるいは熱
分解により除去されるため、テルル化カドミウム膜側の
電極は、グラファイトとケッチェンブラックのみから構
成されたカーボン電極となっている。
チラール樹脂３００ｇをブチルカルビトールに溶解し、
これにグラファイト３０ｇとケッチェンブラック２７０
ｇを分散させたカーボンペーストを用いた以外は、実施
例１と同様の方法にて太陽電池を作製した。この場合、
溶媒および増粘剤は乾燥、焼成の段階で蒸発あるいは熱
分解により除去されるため、テルル化カドミウム膜側の
電極は、グラファイトとケッチェンブラックのみから構
成されたカーボン電極となっている。
【００１６】《実施例４》カーボンペーストをＣｄＴｅ
膜上にスクリーン印刷した後、遠心力を加えるのに替え
て、超音波振動子をガラス基板６の端面に接触させて、
出力２Ｗ、１８ｋＨｚの超音波振動を５分間加えた以外
は、実施例１と同様の方法にて太陽電池を作製した。
膜上にスクリーン印刷した後、遠心力を加えるのに替え
て、超音波振動子をガラス基板６の端面に接触させて、
出力２Ｗ、１８ｋＨｚの超音波振動を５分間加えた以外
は、実施例１と同様の方法にて太陽電池を作製した。
【００１７】《実施例５》実施例１と同様にして、カー
ボンペーストをＣｄＴｅ膜上にスクリーン印刷し、遠心
力を加えた後、実施例４と同様にして超音波振動を加え
た以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池を作製し
た。
ボンペーストをＣｄＴｅ膜上にスクリーン印刷し、遠心
力を加えた後、実施例４と同様にして超音波振動を加え
た以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池を作製し
た。
【００１８】《比較例１》カーボンペーストをＣｄＴｅ
膜上にスクリーン印刷した後、遠心力を加えないで、直
ちに乾燥、熱処理をした以外は、実施例１と同様の方法
にて太陽電池を作製した。
膜上にスクリーン印刷した後、遠心力を加えないで、直
ちに乾燥、熱処理をした以外は、実施例１と同様の方法
にて太陽電池を作製した。
【００１９】次に、本発明の効果を確認するために、実
施例１〜５および比較例１のカーボン電極について、Ｃ
ｄＴｅ膜との接触面から１ミクロンの深さの電極層（以
下、電極層１と記す）および電極中央部の層（以下、電
極層２と記す）のケッチェンブラックとグラファイトお
よび樹脂の重量比率を調べた。分析方法は、電極断面の
ケッチェンブラック表面にオスミウムを付着させて粒子
輪郭を明瞭にするための処理を行い、Ｘ線マイクロアナ
ライザーでケッチェンブラックの占有体積を測定し、走
査型電子顕微鏡でグラファイトの占有体積を測定し、各
電極層の体積から前二者の占有体積を差し引いて樹脂の
占有体積を算出した。それぞれの占有体積と比重から各
々の重量と重量比率を算出した。尚、電極層２について
はカーボン電極の中央部の電極層（接触面から約７〜８
ミクロンの深さの電極層）について分析した。分析した
電極層１，２の厚みは各試料とも１ミクロンとした。
施例１〜５および比較例１のカーボン電極について、Ｃ
ｄＴｅ膜との接触面から１ミクロンの深さの電極層（以
下、電極層１と記す）および電極中央部の層（以下、電
極層２と記す）のケッチェンブラックとグラファイトお
よび樹脂の重量比率を調べた。分析方法は、電極断面の
ケッチェンブラック表面にオスミウムを付着させて粒子
輪郭を明瞭にするための処理を行い、Ｘ線マイクロアナ
ライザーでケッチェンブラックの占有体積を測定し、走
査型電子顕微鏡でグラファイトの占有体積を測定し、各
電極層の体積から前二者の占有体積を差し引いて樹脂の
占有体積を算出した。それぞれの占有体積と比重から各
々の重量と重量比率を算出した。尚、電極層２について
はカーボン電極の中央部の電極層（接触面から約７〜８
ミクロンの深さの電極層）について分析した。分析した
電極層１，２の厚みは各試料とも１ミクロンとした。
【００２０】上記で作製したそれぞれの太陽電池につい
て、ソーラシミュレータを用いて、ＡＭ；１．５，１０
０ｍＶ／ｃｍ2の条件下で、太陽電池の直列抵抗、フィ
ルファクタおよび変換効率を測定した。それらの結果を
表１に示す。
て、ソーラシミュレータを用いて、ＡＭ；１．５，１０
０ｍＶ／ｃｍ2の条件下で、太陽電池の直列抵抗、フィ
ルファクタおよび変換効率を測定した。それらの結果を
表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１に示すように、実施例１〜５では何れ
も、グラファイトに対するケッチェンブラックの重量比
率はＣｄＴｅ膜との接触面近傍の電極層１が電極中央部
の電極層２より大きく、この比率が大きいほど太陽電池
の直列抵抗が低く、高い変換効率を示した。特に、電極
層１におけるグラファイトに対するケッチェンブラック
の重量比率が電極層２における重量比率の２倍以上であ
る実施例１、３、４および５は、高い変換効率を得るこ
とができた。また、電極に樹脂を含有させた実施例の
内、電極層１における樹脂に対するケッチェンブラック
の重量比率が電極層２における重量比率の２倍以上であ
る実施例１、４および５がより高い変換効率を示した。
これらの結果から、本発明の製造方法により、カーボン
ペーストの塗布膜に遠心力や超音波を加えることによっ
て、カーボン電極中の電極層１でのケッチェンブラック
の重量比率を高める顕著な効果が得られることが実証さ
れた。また、比較例１では、電極層１と電極層２とでケ
ッチェンブラックがほぼ同等の密度で存在しており、太
陽電池の諸特性も各実施例より劣っている。なお、表１
に示した以外に、各実施例の電極の表面からの深さを変
えて、上記と同様の分析を行った結果、ＣｄＴｅ膜との
接触面に近くなるにつれて、グラファイトあるいは樹脂
に対するケッチェンブラックの重量比率が大きくなって
いる傾向が確認された。
も、グラファイトに対するケッチェンブラックの重量比
率はＣｄＴｅ膜との接触面近傍の電極層１が電極中央部
の電極層２より大きく、この比率が大きいほど太陽電池
の直列抵抗が低く、高い変換効率を示した。特に、電極
層１におけるグラファイトに対するケッチェンブラック
の重量比率が電極層２における重量比率の２倍以上であ
る実施例１、３、４および５は、高い変換効率を得るこ
とができた。また、電極に樹脂を含有させた実施例の
内、電極層１における樹脂に対するケッチェンブラック
の重量比率が電極層２における重量比率の２倍以上であ
る実施例１、４および５がより高い変換効率を示した。
これらの結果から、本発明の製造方法により、カーボン
ペーストの塗布膜に遠心力や超音波を加えることによっ
て、カーボン電極中の電極層１でのケッチェンブラック
の重量比率を高める顕著な効果が得られることが実証さ
れた。また、比較例１では、電極層１と電極層２とでケ
ッチェンブラックがほぼ同等の密度で存在しており、太
陽電池の諸特性も各実施例より劣っている。なお、表１
に示した以外に、各実施例の電極の表面からの深さを変
えて、上記と同様の分析を行った結果、ＣｄＴｅ膜との
接触面に近くなるにつれて、グラファイトあるいは樹脂
に対するケッチェンブラックの重量比率が大きくなって
いる傾向が確認された。
【００２３】上記の各実施例においては、ＣｄＳ膜を有
機金属化合物から形成する方法を用いたが、液層製膜
法、近接昇華法、蒸着法あるいはスパッタリング法等の
他の方法により形成した場合にも本発明を適用して同様
の効果が得られる。また、ＣｄＴｅ膜を近接昇華法によ
り形成したが、蒸着法やスパッタリング法等の他の方法
により形成した場合にも本発明を適用して同様の効果が
得られる。
機金属化合物から形成する方法を用いたが、液層製膜
法、近接昇華法、蒸着法あるいはスパッタリング法等の
他の方法により形成した場合にも本発明を適用して同様
の効果が得られる。また、ＣｄＴｅ膜を近接昇華法によ
り形成したが、蒸着法やスパッタリング法等の他の方法
により形成した場合にも本発明を適用して同様の効果が
得られる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、カーボン
電極のＣｄＴｅ膜との接触面側にカーボンブラック粉末
を密に偏在させることにより、電極自体の抵抗を増大さ
せることなく、電極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍の抵抗
および電極とＣｄＴｅ膜との接触抵抗を低減させること
ができ、変換効率の高い太陽電池を安定して提供でき
る。
電極のＣｄＴｅ膜との接触面側にカーボンブラック粉末
を密に偏在させることにより、電極自体の抵抗を増大さ
せることなく、電極のＣｄＴｅ膜との接触面近傍の抵抗
および電極とＣｄＴｅ膜との接触抵抗を低減させること
ができ、変換効率の高い太陽電池を安定して提供でき
る。
【図１】本発明の実施例における太陽電池の模式断面図
である。
である。
１ 基板 ２ ＣｄＳ膜 ３ ＣｄＴｅ膜 ４ カーボン電極 ５、８ 銀・インジウム膜 ６ ガラス基板 ７ 二酸化錫膜
Claims (7)
- 【請求項１】 硫化カドミウム半導体膜、テルル化カド
ミウム半導体膜、およびテルル化カドミウム半導体膜側
の電極を具備し、前記電極がグラファイトとカーボンブ
ラックを含み、カーボンブラックのグラファイトに対す
る重量比率が、電極のテルル化カドミウム半導体膜との
接触面近傍において、それ以外の部分より大きいことを
特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 前記接触面近傍におけるカーボンブラッ
クのグラファイトに対する重量比率が、電極中央部の層
のそれの２倍以上である請求項１記載の太陽電池。 - 【請求項３】 前記電極が樹脂を含む請求項１記載の太
陽電池の電極。 - 【請求項４】 カーボンブラックの前記樹脂に対する重
量比率が、前記接触面近傍において、電極中央部の層の
それの２倍以上である請求項３記載の太陽電池。 - 【請求項５】 硫化カドミウム半導体膜とテルル化カド
ミウム半導体膜を備えた太陽電池のテルル化カドミウム
半導体膜側の電極の製造方法であって、グラファイトと
カーボンブラックを含有するペーストを前記テルル化カ
ドミウム半導体膜上に印刷して塗布膜を形成する工程、
前記塗布膜にその未乾燥状態において、前記テルル化カ
ドミウム半導体膜側への遠心力を加える工程、および前
記塗布膜を乾燥し、次いで焼成することによりカーボン
膜を形成する工程を有することを特徴とする太陽電池の
電極の製造方法。 - 【請求項６】 硫化カドミウム半導体膜とテルル化カド
ミウム半導体膜を備えた太陽電池のテルル化カドミウム
半導体膜側の電極の製造方法であって、グラファイトと
カーボンブラックを含有するペーストを前記テルル化カ
ドミウム半導体膜上に印刷して塗布膜を形成する工程、
前記塗布膜にその未乾燥状態において超音波振動を加え
る工程、および前記塗布膜を乾燥し、次いで焼成するこ
とによりカーボン膜を形成する工程を有することを特徴
とする太陽電池の電極の製造方法。 - 【請求項７】 前記塗布膜に遠心力を加える工程の前ま
たは後に、前記塗布膜に超音波振動を加える工程を有す
る請求項５記載の太陽電池の電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10127643A JPH11330506A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 太陽電池およびその電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10127643A JPH11330506A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 太陽電池およびその電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330506A true JPH11330506A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=14965174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10127643A Pending JPH11330506A (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 太陽電池およびその電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330506A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444899B2 (en) * | 1999-12-22 | 2002-09-03 | Tdk Corporation | Solar cell and method of fabricating the same |
| US6521823B2 (en) | 1999-12-22 | 2003-02-18 | Tdk Corporation | Solar cell and method of fabricating the same |
| WO2012067463A2 (ko) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 주식회사 엘지화학 | 전극형성용 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 실리콘 태양전지 |
| US8455753B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-06-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof |
| JP2015073006A (ja) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 太陽電池及びそのカーボン電極の製造方法 |
| EP3138133A4 (en) * | 2014-04-29 | 2018-06-13 | China Triumpf International Engineering Co. Ltd. | Additional temperature treatment step for thin-film solar cells |
-
1998
- 1998-05-11 JP JP10127643A patent/JPH11330506A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444899B2 (en) * | 1999-12-22 | 2002-09-03 | Tdk Corporation | Solar cell and method of fabricating the same |
| US6521823B2 (en) | 1999-12-22 | 2003-02-18 | Tdk Corporation | Solar cell and method of fabricating the same |
| US8455753B2 (en) | 2005-01-14 | 2013-06-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof |
| WO2012067463A2 (ko) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 주식회사 엘지화학 | 전극형성용 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 실리콘 태양전지 |
| WO2012067463A3 (ko) * | 2010-11-18 | 2012-08-23 | 주식회사 엘지화학 | 전극형성용 은 페이스트 조성물 및 이를 이용한 실리콘 태양전지 |
| CN103222011A (zh) * | 2010-11-18 | 2013-07-24 | Lg化学株式会社 | 用于形成电极的银糊组合物以及使用其的硅太阳能电池 |
| US9640298B2 (en) | 2010-11-18 | 2017-05-02 | Lg Chem, Ltd. | Silver paste composition for forming an electrode, and silicon solar cell using same |
| JP2015073006A (ja) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 太陽電池及びそのカーボン電極の製造方法 |
| EP3138133A4 (en) * | 2014-04-29 | 2018-06-13 | China Triumpf International Engineering Co. Ltd. | Additional temperature treatment step for thin-film solar cells |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040902 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050113 |