JPS59117275A - 光起電力装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は光エネルギを直接電気エネルギに変換する光起
電力装置に関する。

（ロ）従来技術 第１図及び第２図は既に提案された此の稲光起電力装置
を示し、第１図は平面図、第２図は第１図に於けるＸ−
Ｘ線断面図であり、（１）は受光面となるガラス等の透
光性の絶縁基板、（２）は該基板（１）上に被着された
酸化スズ・酸化インジウム・酸化インジウムスズ・酸化
チタン等の酸化物半導体から成る透光性導電層、（３）
は該透光性導電層（２）上に被着された例えば非晶質シ
リコンの如き膜状半導体層、（４）は該膜状半導体層（
３）上に被着された裏面電極層である。

上記半導体層（３）は光活性層を含み、光照射により発
電に寄与する電子及びまたは正孔を発生するもので、具
体的には非晶質シリコンの場合、受光面側から順次積層
されたＰ型層、■型層及びＮ型層のＰＩＮ接合を持つ三
層構造から成シ、斯る構造はシランなどのシリコン化合
物ガスに適宜Ｐ型・Ｎ型決定不純物ガスを含む雰囲気中
でのグロー放電によシ形成される。

絶縁基板（１）及び透光性導電層（２）を介して光が半
導体層（３）に伝搬すると、主に１型層に於いて自由状
態の電子及び正孔が発生し、これらは半導体層（３）内
のＰＩＮ接合電界に引かれて移動して該半導体層（３）
を挾んで対向する透光性導電層（２）及び裏面電極層（
４）に到達することによシ両層（２１（４１間に光起電
力が発生する。

この従来装置の特徴は、透光性導電層（２）の抵抗成分
による電力損失を減小せしめるために、該導電層（２）
より良導電体から成る枝状の集−極（５）を、導電層（
２）と半導体層（３）との間に配挿し該導電層と共に受
光面電極層（６）を形成することによって、移動するキ
ャリアを効果的に集電せしめる構成としたところである
。即ち、透光性導電層（２）は光の透過率は艮いが抵抗
が高いためにキャリア損失が大きい。例えば通常透光性
導電層（２）として使用される酸化スズ・酸化インジウ
ムスズにあってはそのシート抵抗は約６０〜５０Ω／　
ｃｌであシ、アルミニウム・金・銀等の金属に較べろ桁
以上大きい。

従って、上述の如き低抵抗のアルミニウム・金・銀等の
金属から集電極（５）を構成することによシ透光性導電
層（２）中を移動するキャリアの移動距離を小さくし、
該導電層（２）に於ける電力損失を抑圧することが可能
となる。

尚、上記集電極（５）は受光面側に配置せしめられるだ
めに光の伝搬路をあまシ遮ることなく配挿せしめら”れ
ることか肝要であり、該集電極（５）の発電に寄与する
有効受光面積の５〜１０％程度が適当である。

然し乍ら、斯る構造によれば電力損失対策については有
効な手段となシ得るものの、第２図に示す如く集電極（
５）が肉薄な半導体Ｅ［３１を貫通し裏面電極Ｍ　（４
＋と接触する短絡部（６）を生じる危惧を有していた。

特に集電極（５）と裏面電極層（４）との短絡事故は半
導体層（３）の厚みＴｓが蒸着等により形成される集電
１（５）のそれＴｃに較べほぼ等しいか若しくは小さい
時に高い発生率を呈する。

（ハ）発明の目的 本発明は斯る点に鑑みて為されたものであって、その目
的は短絡事故を招くことなく電力損失対策に有効な集電
極の配挿を可能ならしめるものである。

に）発明の構成 本発明は、受光面となる透光性の絶縁基板上に、受光面
電極層、光活性層を含む膜状の半導体層及び裏面電極層
を積層せしめた光起電力装置に於いて、上記受光面電極
層は、溝部が設けられた透光性導電層と、該導電層の溝
部に充填された良導電体の集電極と、から形成されると
共に、上記半導体Ｈパ）が積層せしめられる受光面−極
層の表面をほぼ平坦化した構成にある。

（ホ）実施例 第６図は本発明の一実施例の要部拡大断面図を示し第２
図の従来例と対応し同じものについては同番号を付し説
明を割愛する。而して、本発明の特徴は受光面となる透
光性の絶縁基板（１）と膜状の半導体Ｄ’ｉ　（３）と
の間に介在せしめられる受光面電極層（８）の構成にあ
る。即ち、受光面電極層（８）は上記酸化物半導体の透
光性導電層（９）と良導電体の集電極００）から成ると
共に、該集電極００）は、透光性導電Ｍｉ（９１がその
厚み方向に枝状に除去されて形成された溝部（１１）に
充填配ＩＮされている。

上記受光面電極層（８）は先ず絶縁基板（１）の−主面
の全域に渡って電子ビーム蒸着によりｅみ１ミクロン程
度の透光性導電層（９）を被着後フォトリソグラフィ技
術により所望形状の溝部（１１）を穿設し、次いで斯る
溝部α１）に粉末状の低融点金属を充填後加熱溶融して
該低融点金属から成る集電極（１０）を上記溝部（１１
）に固石するととにより形成される。

上述の如く集電極（１０）が粉末状の低融点金属の加熱
溶融により形成される場合、斯る加熱温度によって透光
性導電層（９）が溶融すると溝部（１１）が崩れると共
に電気的特性も悪化するので上記低融点金属の融点は透
光性導電層（９）のそれより低いことが肝要である。通
常上記透光性導電層（９）の融点は５００〜６００°Ｃ
程度であるので、上記低融点金属は融点が約４００°Ｃ
以下の例えば２００’Ｃ前後に融点が存在すると共に固
有抵抗の小さいはんだが好適で、他にはインジウム（１
５６°Ｃ）、スズ（２ろ２°Ｃ）、ビスマス（２７１°
Ｃ）、カドミウム（ろ２１°Ｃ）及び鉛（３２７°Ｃ）
の単体及びそれら金属を少くとも一種含む合金も適用可
能である。

この様にして透光性導？［＃（９７の溝部（１１）に充
填後加熱溶融によシ固着された集電極α０）は上記溝部
α１）から大きく突出することはなく、また逆に深く凹
むこともなく、受光面電極層（８）の表面をほぼ平坦化
する。

本発明者等は幅（Ｗ）１朋深さくＤ）１μｍの溝Ｑｌｌ
に粒径が数１０μｍ程度好ましくは１０μｍ以下の上記
低触点金属を配散し加熱溶融によシ集Ｔ［＆（ｌσを形
成したところ、僅かにその先端がアーチ状に突出したほ
ぼ平坦な表面を有する受光面電極層（８）が得られた。

そして、斯る受光面箱：極層（８）を有する光起電力装
置を量産試作したところ８５％以上の歩留りを得た。尚
、従来構造に於ける歩留りは５０％以下である。

上記集電極α０）は透光性導電層（９）の融点に鑑み、
該融点より低い低融点金属から形成せしめられていだが
、低融点金属は銀、銅及び金に較べ低抗値が高いために
、溝（１１）の幅Ｗを広くしなければならず集電Ｔｈ　
＋１０＋の占有率が高くなっていた。一方、上記銀、銅
及び金は周知の如くその融点は夫々９６０’Ｃ１１０８
３°Ｃ及び１０６ろ°Ｃであシ透光性導【ｍ１９）のそ
れより遥かに高く上述の如き全体の加熱により溝（１１
）に溶融固着することは不可能である。

従って、斯る透光性導電層（９）よυ高融点の銀、銅、
金及びそれらを含む合金例えばチタン銀等の良導電体か
ら集電極α０）を構成するには、溝０１）内に高融点の
置溝電体粉末を充填後該艮導電体粉末をレーザビームの
如きエネルギビームの照射によって選択的に溶融するこ
とにより実現することができる。斯る高融点良導電体か
ら集電極００）を構成すると、選択的なエネルギビーム
の照射工程を必要とする反面、固有抵抗が作製容易な低
融点良導電体に較べ小さくなり該集電極（１０）の幅（
溝（１１）の幅Ｗ）を縮小することが可能となる結果、
集電棒（１０）の占有率を減小せしめることができる。

（へ）発明の効果 本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く、溝
部が設けられた透光性導電層と、上記溝部に充填された
良導電体の集電極と、から形成される受光面電極層はそ
の表面がほぼ平坦化されているので、該受光面電極層表
面に積層される膜状の半導体層を上記集電極が貫通する
ことはなく、従って短絡事故を招くことなく電力損失効
率に有効な集電極を配挿せしめることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来装置の上面図、第２図は第１図に於けるＸ
−Ｘ線拡大断面図、第６図は第２図に対応する本究明装
Ｅｆの拡大照「面図、を夫々示している。 （１）・・・・・・絶縁基板、（３）・・・・・・膜状
半導体層、（４）・・・・・・裏面鵞、極層、（８）・
・・・・・受光面電極層、（９）・・・・・・透光性導
電１層、ＱＯ）・・・・・・集電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光面となる透光性゛の絶縁基板上に、受光面電
   極層、光活性層を含む膜状の半導体層及び裏面電極層を
   積層せしめた光起電力装置に於いて、上記受光面電極層
   は、溝部が設けられた透光性導電層と、該導電層の溝部
   に充填された置溝電体の集電極と、から形成されると共
   に、上記半導体層が積層せしめられる受光面電極層の表
   面をほぼ平坦化したことを特徴とする光起電力装置。