JPS58218179A - 薄膜太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアモルファス等の薄膜太陽電池に関し、特に受
光面の保護に関するものである。

近年内隅電池の低コスト化を目的として、クロー放電な
どによりアモルファス状態でのシリコン薄膜をステンレ
ス、銅、Ａｌ、等の基板上に積層させ、太陽電池、とし
て使用する試みがなされている。

この種の従来装置としては第１図に示すごとく、ステン
レス基板１上にＣＶＤグロー放電等によりｐ型、真性層
（ｉ型）、ｎ型の各アモルファスＳｉ層２を成長させた
後、ＩＴＯ，５ｎ０２等の透明導電層３を被覆、その上
に蒸着、又はスパッター等の手法によりＡＩ、　Ｎｉ、
Ｃｕ等の単層膜、又はＡ＃Ａｇ、ＴｉＡｇ、ＣｒＣｕ等
の二層膜、又はＡβＡｇハンダ層の三層膜等よりなる電
極４を形成して太陽電池素子を作製したものがある。こ
のような太陽電池素子を電卓等の民生用機器に適用する
場合、第１図の太陽電池素子をプリント基板等に接着し
てモジュール化した状態で利用し、電力用として利用す
る場合には、複数個の太陽電池素子を直列又は並列に接
続して、ガラスやシリコーン樹脂等で全体を被覆保護し
て使用される。

しかるに民生用に使用する場合、ＩＴＯ，ＳｎＯ３等の
透明導電層３′及びアモルファスＳｉ層２は機械的強度
が弱く、モジュール作製時、又は民生用機器に装着する
場合キズ等がつきやすく、取扱い上難点があるとともに
、表面側より水分等が侵入しやすぐアモルファスＳｉ層
等に悪影響を及ぼし信頼性に問題があった。

又電力用太陽電池に使用する場合、接続された太陽電池
素子の全体がシリコン樹脂やガラス等で被覆されるため
、非常に製造工程が複雑で、かつ多くの材料が必要なだ
め実装パッケージングコストが非常に高価になる欠１！
があった。

本発明は上述のような欠点を回避し、かつ新たな利点を
有する薄膜太陽電池を提供せんとするも□ のである。　　　　　　　：： 本発明を要約すれば、′瘉テンレス基板、セラミック基
板、ガラス基板社□光起電力発生部となる例えばアモル
ファスＳｉ層を形成後、その上にＩＴＯ，５ｎＯｚ等の
透明導電層を作製し２、電極形成、後又は電極形成前に
受光面側に透光性樹脂を被覆せんとするものである。

しかるに本発明に於ては次のような利点がある。

■　薄膜太陽電池素子の受光面を透光性樹脂で被覆する
だめ、゛表面が保護されて、機械的強度が高まり、キズ
等のつく惧れがきわめて少くなる。

■　太陽電池素子表面が透光性樹脂により外気から遮断
されるため、湿気等の悪影響が非常に少なく、信頼性が
飛躍的に向上する。

■　透明性樹脂被覆は、液体性樹脂を印刷、スプレ、デ
ィップ等の手法により塗布後加熱等によシ簡単に硬化さ
せて得ることができるため５量産性がよく、製造方法が
簡単となる。

■　被覆する透岑性樹脂の厚み等は任意に選ぶことがで
き、民生用、電力用など、それぞれの用途に応じ最適は
保護された太陽電池を得ること・１ ゜ができる。　　・ｊ□ ■　透光性樹脂のネン覆には、印刷等の技術を利用する
こと汐・でき大きな面積の基板を用いて一斉　　　　　
”に処理することができ、太陽電池の大面積化が容易に
なり、製品の汎用性及び量産性に非常に有利である。

■　透光性樹脂は透過率等の物性を大きく損うことなく
微量の染料等により着色し得るため、容易に太陽電池表
面の色彩を変化させることが可能となり、特に民生用機
器に太陽電池を使用する場合、意匠的効果を高めること
ができる。

以下実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。

実施例１　本実施例は主に電卓用等の民生用機−器に用
いる概して小型の太陽電池を挙げる。

第２図において、ステンレス、セラミック、ガラス等よ
りなる基板５上にはプラズマグロー放電等の手法により
ＳｉＨ４、ＳｉＦ４　、Ｈ２＋　　ＰＨ３Ｂ２Ｈ６等の
ガスを適宜用いてｐ層、ｉ層及びｎ層の組からなるアモ
ルファスＳｉ層６が一層又は多層に堆積されている。太
陽光線を受光して起電力を生じさせるための基板５上に
堆積された半導体層は、上記アモルファスＳｉ層に限ら
れるものではなく、多結晶或いは微結晶からなる薄膜半
導体層を用いて実施することもできる。

尚基板５としてがラヌ、セラミック等の絶縁材料が用い
られる場合には、出力を取り出す電極とするためアモル
ファスＳｉ層６の堆積前に予め基板表面に導電体が被着
される。

上記基板５ば複数の太陽電池素子の作製が可能となるよ
うに広面積のものが用いられ、表面に均一に上記アモル
ファスＳｉ層６が堆積される。堆積されたアモルファス
Ｓｉ層６の表面には小面積をもつ個々の太陽電池素子に
対応する領域に、第３図（ａ）、　　（ｂ）に示す如く
光起電力を取り出すだめの透明導電層７が形成される。

透明導電層７はＩ　Ｔ　Ｏ，Ｓ　ｎ　０２等からなシ、
スパッタリング、真空蒸着、又はスプレー法等により膜
形成される。

パターンは所定の金属マスクにより膜形成時に作製する
か、又はアモルファスＳｉ層上全面に一旦透明導電層を
形成した後、印刷技術又は、ホトエアチ技術により所定
のパターンのレジストマスクを形成し、その後フッ酸、
塩酸、塩化斗２鉄等の連光なエツチング液を用いて所定
パターンの透明導電層７を形成し、不要となったレジス
トマスクを剥離液により除去すること等により形成され
る。

尚本実施例においては、受光面側にｐ及びｎ側の両電極
が設けられた構造を採るため、透明導電層７の一部は相
対する側の電極取り出しのために切り欠かれている。

透明導電層７が形成されたアモルファスＳｉ層６上には
、第′４図（ａ）、（ｂ）に示す如く、少なくとも電極
取出し部８ａ電極取出し部８ｂを除いて工電池素子を構
成する部分に被覆される。上記透光性樹脂層９は、印刷
可能な樹脂材の場合は、スクリーン印刷により所定のパ
ターンに被覆後加熱・硬化等により作成される。壕だそ
の他の樹脂材では、前もって透光性樹脂を被覆しない部
分にホトエッチ、レジスト印刷等によ、、シ所定パター
ンのレジスト膜を形成しておき、そめ上にスプレー法、
−１１゜ スピンナー法、ディップ法等に↓り透光性樹脂を被覆・
硬化させ、その後前もって形成したレジスト膜、を剥離
又は溶解により除去することにより、作成される。なか
でも印刷により透光性樹脂層９を形成する方法に於ては
次のような利点がある。

■　大きい面積を一度に短時間に処理し得るため非常に
生産性がよい。

■　スクリーンの厚み等により容易に被覆する透光性樹
脂の厚み等を調整し得る、 ■　印刷作業のみで所望パターンの透光性樹脂層が得ら
れるため工程が非常に簡単である。

父上記透光性樹脂層の中に樹脂の透光性をそζなわない
程度に微量の染料等の着色剤を混本するたる太陽電池素
子の受光面の着色が可能であり、太陽電池を搭載する機
器の色との兼合いで外観上ア・７・フ・スＳｉ層♂の基
板５側出力を取り出す、・１す 電極８ｂを作成するため、該占領域のアモルファスＳｉ
層部分を機械的、化学的又はプラズマエツチングによっ
て除去し、該除去部分８ｂ及びアモルファスＳｉ層表面
側の出力取出し電極部８ａに−電極層１０を作成する。

電極層１０は低温硬化型Ａｇペースト、黒鉛ベーヌト等
をスクリーン印刷により被覆後加熱硬化させるか、又は
蒸着ヌパソター等により全面に、Ａ１．Ｎｉ、Ｃｕ等の
単層膜、Ａ／−Ａｇ、ＴｉＡｇ、ＣｒＣｕ等の二層嘆形
成後、レジスト印刷技術及びホトエンテ技術により、電
極層１０に対応するレジスト膜を形成し化学エッチ、プ
ラズマエッチ等によって不要な部分を除去した後、レジ
スト剥離により形成する３、又は前もって所定のパター
ンがある金属マスクを用意し、マスク蒸着等によっても
作成し得る。

その後、上記アモルファスＳｉ層を基板５と共にプレス
による杓ち抜き又は、シャーリンク等の手法によって第
６図（ａ）、　（ｂ）に示すごとく大面積状態から個々
の素子形状に分離して薄膜太陽電池得る。

上記実施例に於ては透光性樹脂層形成後電極の形成を行
ったが、必要に応じ電極形成後透光性樹脂層の形成が可
能であることは容易に推測し得る。

又、本実施例に於ては、裏面側より電極を取り二：Ｘ６
＼ 出す場合、透光性樹脂形成後、電極取出し部８ｂのアモ
ルファスＳｉ層を除去することにより行ったが、透明導
電層のパターン形成のエツチング時に、フッ酸硝酸混合
液等により透明導電層７で被われていないアモルファス
Ｓｉｔ［もってエツチング除去し得ることは可能である
。

又本実施例では太陽電池表面側に基板側の電極を作製し
だが、実装方式等によシ基板を電極として利用し得る事
は明白である。

さらに又電極の形状及び太陽電池形状は種々変化し得る
事は明白である。

実施例２　本実施列は戸外にて使用する電力用太陽電池
を挙げる。

第７図（ａ）、（ｂ）は前記実施例と同様に、ステンレ
ス、Ａｌ板等の導電体よりなる基体１１にｐ−１−ｎ型
の接合をもった一層又は多層のアモルファスｓｉ層１２
を形成し、その上にＩ　Ｔ　Ｏ，ＳｎＯ＋等の透明導電
層１３を作製する。該透明導電層１３上に印刷、蒸着等
の手法により電極層１４を形成後、仲力を外部に導くた
めにハンダ層を被覆したＣｕ、Ｎｉ又はコバール等より
なる上部外付り−ド１５−及び丁部外付リード１６を上
記電極層１４及び基板１１にハンダは、導〒Ｅ性ペース
トによる接着或いは溶接等によって接続する。

次に上記各電極が取付けられた基板は、第８図に示す如
く表面側の電極層１４．上部外付リード１５の一部等を
覆うようにしてエポキシ系、ポリエステル系、アクリル
系、シリコーン系等よりなる透光性樹脂層１７が相当の
厚みをもって形成される。該透光性樹脂層１７は、印刷
可能な樹脂を用いて、印刷・硬化の工程を繰返すことに
より厚く作成するか、又は基体１１の周辺部に前もって
樹脂流出防止壁を所望の高さに作製しておき透光性樹脂
を基体１１上に流し込み、加熱等により硬化後樹脂流出
防止壁を取り除く等により作製し得る。　　　　　　　
　　　　　　　　　　　・□、、１′、じ本実施例の如
く基体表面に透光性樹脂を相当の厚みをもって形成する
ことにより受光面の機械的強度の向上のみならず、出力
を取り出すための電極の保護をも図ることができ、高信
頼性の素子を作成し得る。

上記実施例に於ては、太陽電池素子を個々に処理する場
合について述べたが多数の太陽電池を一度に作製処理す
′ることか可能であることは明白である。

また基板１１の背面に下部外付リード１６を接続したが
基板上部側より基板側の電極の取り出しが可能であるこ
とは明白である。

以上本発明に於ては、薄膜半導体層をもつ太陽電池の受
光面側に透光性樹脂層を形成することにより、簡単な構
成を付加するのみで、太陽電池の受光面を機械的損傷な
化学的な腐蝕等から保護することができ、信頼性及び耐
久性にすぐれた太陽電池を得ることができる。

寸だ受光開被−：、・□のための透光性樹脂は、膜厚、
形状着色を選ぶ一ト看ができ、用途に応じて能率的な保
護を図るこｔできる。　　　　　　　　　　　　　　　
　１１更に樹脂被覆のための作業が簡単で、量産性にす
ぐれ、経済性の高い太陽電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアモルファス太陽電池を示す断面図、第
２図は本発明による一実施例を説明するためのアモルフ
ァスＳｉが堆積された基板の断面図、第３図（ａ）及び
（ｂ）は同実施例を説明するだめの透明導電膜が被着さ
れた基板の平面図及び断□面図、第４図（ａ）及び（ｂ
）は同実施例を説明するための透光性樹脂層が作成され
た基板の平面図及び断面図、第５図は同実施例を説明す
るだめの電極が作成された基板の断面図、第６図（ａ）
及び（ｂ）は同実施例の平面図及び断面図、第７図（ａ
）及び（ｂ）は本発明による他の実施例を説明するだめ
の平面図及び断面図、第８図は本発明による他の実施例
を示す断面図である。 ５．１１：基板　　６．１２：アモルファスＳｉ層　　
７，１３：透明導電膜　　９．１７：透光性樹脂層　　
１０，１４：電極　　１５．１６：リード 代澗人　弁理士　　福　士　愛　彦（他２名）第６図 第１頁の続き ０発　明　者　埴岡登 大阪市阿倍野区長池町２２番２２号 シャープ株式会社内 ０発　明　者　水戸清 大阪市阿倍野区長池町２２番２２号 シャープ株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に、ｐ−ｎ、ｐ−１−ｎ等の光起電力を生ず
   るだめの接合を有する薄膜半導体層を堆積してなる太陽
   電池において、受光面を透光性樹脂で破って保護するこ
   とを特徴とする薄膜太陽電池。 ２、　前記薄膜半導体層はアモルファスシリコンからな
   ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の薄膜太陽電
   池。 ３　＠記透光性樹脂は、受光面の電極取出し部を除いた
   領域を被ってなることを特徴とする請求の範囲第１項記
   載の薄膜太陽電池。 ４、　前記透光性樹脂は、着色されてなることを特徴と
   する請求の範囲第１項記載の薄膜太陽電池。