JPS59124175A

JPS59124175A - 光起電力装置

Info

Publication number: JPS59124175A
Application number: JP57232878A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Owada; 善久太和田; Teizo Togawa; 戸川　定三
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-07-18

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】本発明は光起電力装置に関する。

光起電力装置は、太陽光線等の光エネルギーを直接電気
エイ・ルギーに変換して取シ出すことのできる装置であ
る。近年非晶質シリコン半導体を用いる経済性の高い薄
膜状素子が製造可能となったことによシ、太陽電池の有
用性が著しく冒められてきている。このような太陽電池
は例えば特公昭５３−３７７１’８号、特開昭５７−１
２６１７５号等に示されている。しかしながら、斯る太
陽電池にあっては、その光起電圧は約Ｏ，ＳＶ程度であ
るため、よシ大きな電源電圧を必要とする機器の電源と
しては上記太陽電池はそのま＼使用できない。

この欠点を解決する為に特開昭５５−１０７２７６号に
示されるような同一基板上に複数個の電極と均−且″）
′連続した半導体層からなる発電区域を分離して形成し
、各発電区域を頂１列に接続する事により電圧を高める
工夫がされている。しかし、この装置では半導体屑が連
続しているので、相隣る発電区域間の６．Ｍれ電流が無
視できないこと、また可撓性基板上での使用に耐え難い
々いう欠点がある０他方各発電区域間の半導体層を切断
し、この切断箇所において、第ト電極、半導体層第２電
極等を巧みに１畳していく方法も知られている。この方
法では、漏れ電流を不十分ではあるが少くできるが、製
造工程が複雑となり、且つ重畳のため切断部面積が大き
くなる。即ち発電区域の実効面積が犬となる。また塾雑
な重畳を行っているため擦みに脆いという欠点を有する
０本発明者等はこれらの欠点を改善し、可撓性で高い開放
電圧を有し、しかも漏れ電流のない光起電力装置を得る
ために鋭意研究した結果本発明を完成したものである。

即ち基板上に複数の膜状発電区域が配列形成された光起
電力装置において、半導体層が各発電区域毎に分離され
ると共に、少くとも、二つの発電区域が直列接続となる
べく第１発電区域の第２電極と第２発電区域の第１電極
とが上記配列方向に平行な両端部の少くとも一方の縁部
において接続されている事を特徴とするものである。

本発明に用いる光起電力素子の基本構成は、第１図に代
表例が示される。同図において３は半導体層であり図示
されていないが、ｉ層がアモルファスシリコンであるｐ
−１−ｎ接合になっている。例えばステンレス箔−絶縁
族一寛極−ｎ−ｉ　−ｐ−透明電極の構成、又は、ステ
ンレス箔−絶縁膜一電極−ｐ−ｉ　−ｎ−透明電極の構
成である。その他、ｐ層と透明電極の間に薄い絶縁層を
つけたシ、薄い金夙層をつけた構造でもよい。要は半導
体材料として真性非晶質シリコン層を主成分として含む
ものであればいかなる構成でもよい。

シラン若しくはその誘導体、又はフッ化シラン若しくは
その誘導体、又はこれらの混合物のグロー放電分解で荀
られる約１０−７秒以上のキャリヤー寿命で約１０１７
ｃｍ−”ｅＶ−”以下の局在準位密度および１０−５ｃ
ｍ’　／　Ｖ以上の易動度をもつ真性アモルファスシリ
コン（以下、［ａ−８ｉという）をｉ層として、ｐ型と
ｎ型ドープアモルファス半導体で接合したｐｉｎ接合構
造にするわけであｐ、ｐ、ｉ、ｎ層に非晶質シリコン以
外の半導体層を含むものであってもよい。特に可撓性基
板に接触するｐ層またはｎ層が、非晶質シリコンカーバ
イド、シリコンナイトライド等の化合物半導体である場
合や多結晶シリコン層を有する接合を形成する場合には
、本発明の特徴が更に生かされる。またｉ層に用いる真
性アモルファスシリコンをボロンやリンでドーグしてｐ
−１−ｎホモ接合にしてもよい。

基板１について説明すると、第２図及び第３図において
、金ｈ４箔１１はアルミニウム、銅、妖、ニッケル、ス
テンレス等の金属の箔で厚みは５μｍ〜２扉好壕しくに
５０μｍ〜１ｑｒｎのものが用いられる。絶縁Ｍ’ｉ　
１２は２層以上の層構造であって樹脂からなる層（Ａ）
と無機物又は有機金属化合物からなる層（Ｂ）とを含む
ものがよい。Ａ）ｇｆｊの厚みは１００ＯＡ〜１００μ
ｍ好ましくは１μｍ〜２０μｍであり、Ｂ層の厚みは１
００八〜５βｍ好ましくは５００八〜１μｍである。樹
脂層（Ａ）には耐熱性を廟する樹脂が用いられるが、電
気伝導度が約ＩＦ７（Ω・ｃｍ）−”以下のものが良＜
吉＜にポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポ
リヒダントイン、ポリバラパニック酸、ポリ−ルキシリ
レン、シリコーン、又は環化ポリブタジェンのホモポリ
マー、コポリマー又はブレンド樹脂が好ましく、これら
は通常の方法で金属箔１１の表面に塗布され被膜をつく
る。例えはこれらの樹脂又は前駆体を溶剤で溶解しフェ
スと為し、金属箔１１上にスプレー、ディンピング、コ
ーティング又は印刷によシ塗布し、その後加熱、イオン
ボンバード或いは紫外線、β線、γ線、電子線などの照
射によシ乾燥◆硬化させればよい。層２ｂは無機物又は
有機金属化合物が用いられるが、電気伝導度が１Ｏ−７
（Ω・−一１以下のものが良く、とくにＳｉＯｘ　。

ＴｉＯｘ　、　ｌ’２０３等の金属酸化物、アモルファ
ス又は結晶性の５ｉ（１−Ｘ）Ｃ（Ｘ）　、　５ｉ（１
−７）Ｎ７　、５ｉ（１−ｘ−ｙ）Ｃ（ｘ）Ｎ（ｙ）等
又はその水素ハロゲン化物等が好ましく、シランやフッ
化シランのグロー放電やスパッターで得られるアモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｌ、）もよい。特に本発明の太陽
電池を螢光燈下で作動させる電池として電子装置に組み
込む場合、ＡＭ−１，１００ｍＷ／ｃ♂のような強い光
が照射されると大きな電流が流れる為に保護回路が必要
に々るが、ａ−８ｉのように光照射時の電気伝導度の大
きなものを本発明の絶縁膜として用いると、螢光燈下で
は電気伝導度が小さいのでリークは少ないが、屋外光の
ように、強い元が当ると電気伝導度が太きくなシ、光電
流がリークして保護回路の役割をするので好ましい０３
層は熱ＣＶＤＸ酸化、電子ビーム蒸着、スノくツタ、グ
ロー放電分解等で得ることができる。又有機金属化合物
の場合は、硅素化合物、有機チタネート化合物、有機ス
ズ化合物、有機ジルコニウム化合物が■効であるが、こ
れらの化合物及びこれらを加水分解して得られるプレポ
リマーは、単独で又は混合物として必要に応じて溶剤に
溶解され、Ａ層を有する金属箔上にスプレー、ディッピ
ング、コーティング等により塗布された後、乾燥−硬化
され被膜を形成する。又必要に応じてＡ層とＢ層との間
に別種の素材からなる中間層を設けることもできる。

従来絶縁層１２とし・では、樹脂・無機物或いは有機金
属化合物の１種のみを１〜塗シ又は多層塗シして用いて
いたが、樹脂のみの絶縁層の場合は、その上に形成され
た薄膜光起電力素子の光起電力特性が著しく悪い。これ
は素子の形成中に樹脂層からの脱ガスがあシ、これが素
子物性に悪影響を及はすからでアシ、又形成された素子
の内部応力によシ絶縁層と素子との界面で、はく離が生
じたシ、素子の内部にクラックが生じるからである。さ
らに樹脂層と素子との熱膨張係数の相違によシ光起電力
特性の大きな経時変化が避けられなかった。

一方、無機物や有機金属化合物のみの絶縁層の場合は、
可撓性を維持すあためには厚みを１μ程度以下に抑える
必要があシ、この程度の厚みでは、金属箔上に完全な絶
縁層を形成させることは困難である。又形成できたとし
ても絶縁層の表面は金属箔の表面状態を映して一般に表
面粗度が大で、薄膜光起電力素子を形成させるのに適し
た平滑度になっていなかった。本発明によれば絶縁層に
関するこれらの欠点が大幅に改善され、Ａ層咎によシ金
属箔上に完全な絶縁層が形成でき同時に表面用度が金属
箔のそれの数分の１に減少され、又、Ｂ層がちるた、め
、薄膜光起電力素子に対する樹脂の影響が大いに緩和さ
れ、素子の性能及び信頼性が飛躍的に増大するものであ
る。更にＢ層の存在により＠接する発電区域間の面積即
ち発電にを与しない面積を最小限に留めることが可能と
なった。

第１〜３図は本発明実施例としての光起電力装置を示し
、１は基板、１１は金属箔、１２は絶縁膜で１３゜１４
．１５は該絶縁基板上に膜状に形成された第１１第２、
第３の発電区域である。

該発電区域の各々は、本発明のホモ接合又はヘテロ接合
層３と該層を挾んで対向する第１霜：極２及び第２電極
４から構成されている。ホモ接合又はへテロ接合層３は
図示していないが例えば基板側から順次堆積されたｐ型
層、ノンドープ層（ｉＪｖＩ）及びｎｍ層のホモ接合又
はへテロ接合層からなり、斯るホモ接合又はへテロ接合
層３￥′ｉ各発電区域毎に、互いに独立している。

第１電極２はｎ型層をオーミック接触する金属又は酸化
錫、酸化インジウム、■ＴＯ（工ｎ２０３＋ｘＳｎ０２
゜ｘｌｏ、　１）などで構成するととができるが、■Ｔ
Ｏの上に５０〜５００Ａの５ｎ０２をつけたものが特に
好ましい。第２電極４は透明な酸化錫１ｎ２０３．■Ｔ
Ｏ又はＳｎＯ２の上に工ＴＯをつけた電極などで構成さ
れる。

第１〜第３発電区域１３〜１５の夫々の第１電極２及び
第２電極４は基板１上において夫々の発電区域の外へ延
びる延長部２ａ、２ｂ及び４ａ、４ｂを石し、第１発電
区域１３の第２電穫の延長部４ａ又は４ｂと第２発電区
域１４の第１電極の延長部２ａ又は２ｂとが、又第２発
電区域１４の第２電極の延長部４ａ又は４ｂと第３発電
区域１５の第１電極の延長部２ａ又は２ｂとが夫々互に
重畳して電気的に接続されている。

本実施例装置において、第２電極４を介して光がホモ又
はへテロ接合層３に入ると、第１〜第３発電区域１３〜
１５の夫々において起電圧が生じ、各区域の第１、第２
電極２．４はその延長部において交互に接続されている
ので各区域の起電圧は直列的に相加され、第１発電区域
１３の延長部２ａを電極、第３発電区域１５の第２電極
４の延長部４ａを一極として両極の間に上記の如く相加
された電圧が発生する。

父上記装置においては、各発電区域の隣接間隔が小さい
と、隣り合う区域の第１電極２どうし、あるいは第２電
１極４どうしの間で直接電流が流れる現象、即ち漏れ電
流の発生は殆ど皆無である。又実用に供する場合には第
２電極側から密着包囲する透明な高分子絶ｍｌ挨又は、
Ｓｉｎ□、　ａ−８ｉＣ！、ａ−８ｉＮ。

ａ−８ｉＣＮ等の透明な絶縁膜を設けて保香するのがよ
い。

以上の説明より明らか々如く、本発明の砺造によれば、
ホモ又はへテロ接合光起電力素子を用い、同一基板上に
て複数の発電区域を直列接続したものであって、可撓性
て撓みに対して強く、高い開放電圧をゼし、しかも漏れ
電流のない光起電力装置が得られるのみならず、製造上
も従来の製造工程とほとんど変わることなく量産が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示す図面であって第１図
は本発明装置の平面図、第２図は第１図のｎ　−ｎ’断
面図、第３図は第１図のｒ［Ｉ　−ＩＩＩ’断面図であ
る。１・・・基板　２・・・第１電極　２ａ、２ｂ・・・第
１電極両端の延長部　３・・・半導体／ｍ　　４・・・
第２　％：憶４ａ　、　４ｂ・・・第２電極両端の延長
部特許出願人　鐘淵化♀工菜株式会社代理人弁理士内田敏彦

Claims

【特許請求の範囲】１、基板上に複数の膜状発電区域が配列形成された光起
電力装置において、半導体層が各発電区域毎に分離され
ると共に、少くとも、二つの発電区域が直列接続となる
べく第１発電区域の第２′電極と第２発電区域の第１電
極とが上記配列方向に平行な両端部の少くとも一方の縁
部において接続されている事を特徴とする光起電力装置
０２、前記基板が少くとも２層以上である事を特徴とする
第１項記載の光起電力装置。３、前記基板が可撓性を有する金属箔と絶縁膜よシ構成
される事を特徴とする第２項記載の光起電力装置。４、前記絶縁膜が耐熱性高分子、金属酸化物あるいはそ
の組合せよシなる事を特徴とする第３項記載の光起電力
装置。５、前記装置は、電力数シ出し部を除いて全面に保護層
を設けた事を特徴とする第１項、第２項、第３項または
第４項記載の光起電力装置。