JPS59147469A - 非晶質シリコン太陽電池 - Google Patents

非晶質シリコン太陽電池

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JPS59147469A
JPS59147469A JP58021495A JP2149583A JPS59147469A JP S59147469 A JPS59147469 A JP S59147469A JP 58021495 A JP58021495 A JP 58021495A JP 2149583 A JP2149583 A JP 2149583A JP S59147469 A JPS59147469 A JP S59147469A
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amorphous silicon
film
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solar cell
silicon solar
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JP58021495A
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Seiji Kumada
熊田 政治
Hideo Tanabe
英夫 田辺
Katsuo Yuhara
克夫 湯原
Akira Misumi
三角 明
Hiroshi Kawasaki
浩 川崎
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Hitachi Ltd
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    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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    • H01L31/03921Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は非晶質シリコン太陽電池特に外部光入射面と反
対向面側に位置する電極の電極構造に関するものである
〔従来技術〕
近年、新しいエネルギー源として太陽電池への関心が高
まっており、その中でも特に非晶質シリコンを用いた太
陽電池に大きな期待が寄せられている。これは太陽光エ
ネルギーが無公害で枯渇する心配がないこと、また従来
の太陽電池、例えば単結晶シリコンからなる太陽電池が
極めて高価で用途が特殊分野に限定されていたことなど
の理由に対して非晶質シリコン太陽電池は大幅な低価格
化が実現可能と考えられるためである。
これまで、非晶質シリコンからなる太陽電池の 。
基板としては、透光性ガラス板もしくはステンレス板材
が主に用いられてきた。これらのガラス。
ステンレス板材は非晶質シリコン太陽電池の基板として
多くの優れたl特長を有している。
しかしながら、ガラス、ステンレス板材などは、低価格
化を実現させるという観点からは非晶質シリコン太陽電
池の基板として必ずしも望ましいとは肖えなかった。す
なわち、非晶質シリコン太陽電池の低価格化が実現可能
であろうと考えられる根拠の一つとして、非晶質シリコ
ン膜が大面積でかつ連続的に形成可能である点をあげる
ことができるが、この利点を活かすためには、基板をフ
ィルム化して連続的にロールで巻上げるようにすること
が望ましい。
一方、非晶質シリコン太陽電池の出力電圧は、通常1■
以下であるが、実用化に際しては多くの場合1v以上で
あることが要求される。このため、太陽電池を複数個直
列に接続することが必要となるが、低価格化を実現させ
るという観点からはこれを同一基板上に連続的に形成で
きることが不可欠である。そして、同一基板上に太陽電
池を複数個直列に接続するためには、まず個々の太陽電
池が電気的に分離されていることが必要であるが、その
ためには基板自体が絶縁体であるが、基板が導電体であ
る場合にはその表面に絶縁膜が形成されなければならな
い。
このような要求に対する試みとしてはこれまで耐熱性を
有するポリイミド系高分子樹脂からなるフィルムあるい
は表面に耐熱性樹脂を有する金属フィルムを非晶質シリ
コン太陽電池の基板として用いた例がある。
しかしながら、このような構成による非晶質シリコン太
陽電池は一般に信頼性に乏しく、特に耐湿性に問題があ
った。すなわち、下部電極つまυ外部光入射面と反対向
面軸に位置する電極としては通常ステンレス、Cr、N
i−Cr、Moなどが用いられるが、電気的絶縁部材と
して用いる有機樹脂は水分を透過しやすいため、長期間
の使用あるいは放置によって下部電極が酸化され、やが
ては腐蝕に発展し、導電特性が劣化するとともに、場合
によっては剥離するに到って太陽電池の出力が大幅に低
下するという欠点があった。
〔発明の目的〕
したがって本発明は前述した従来の欠点に鑑みてなされ
たものであシ、その目的とするところは、下部電極の耐
層Fik性を向上させ、太陽電池の出力低下を抑止した
非晶質シリコン太陽電池を提供することにある。
〔発明の概要〕
このような目的を達成するために本発明は、下部型4至
の少なくとも一部を遷移金属とシリコン。
遷移金属と窒素あるいは遷移金属と炭素との化合物で構
成したものである。
〔発明の実施例〕
次に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
PI¥1図(a) 、 (b)は本発明による非晶質シ
リコン太陽電池の一例を示す要部平面構成図、その要部
断面構成図である。同図において、基板として例えば板
厚0.1 armのステンレスフィルム1を用い、この
ステンレスフィルム1の表面に厚さ約5μmの耐熱性樹
脂膜2を形成する。この場合、この耐熱性樹脂膜2はロ
ールコータを用いて一様に塗布し、約300℃で加熱乾
燥することによって形成し、た1、このようにして耐熱
性樹脂膜2が形成されたステンレス基板1上に遷移金属
とシリコンとの化合物としてMoシリサイド(Mosi
2)をスパッタリング法により下部電極3a、3b、3
c、3d、3eを膜厚約200OAの厚さでそれぞれ所
定間隔幅で形成し、さらに基板温度を約250℃に保持
してこれらの各下部電極3 a + 3 b + 3 
c 、3 d + 3 eが形成された耐熱性樹脂膜2
上に非晶質シリコンをプラズマCVD法にj ’) p
 + ’ + nの順にそれぞれ約300A 。
ン膜4を形成する。次に、前記各下部電極3a。
3b、3e、3d、3eと対向する非晶質シリコン膜4
上には相互に隣接する各下部型41i’t、 3 b 
、 3 e 、 3 d 。
3e上の一端にまたがってIn2O3−8n02をスパ
 −ツタリング法によシ膜厚約80OAの透光性上部電
極5a、5b、5c、5d、5eをそれぞれ被着形成す
る。
最後にこれらの上部電極5a、5b、5C95d、5e
上陶s i O2をスパッタリング法により膜厚約20
00大のパッシベーションおよび反射防止としての81
02膜6を形成して5個直列接続された非晶質シリコン
太陽電池を完成した。この場合、5個の非晶質シリコン
太陽電池の相互の接続は各上部電極5a 、5b 、5
c 、5d 、5eの電極パターンの形成と同時に形成
され、また下部電極3aの一端部と上部電極5eの一端
部とには出力取り出し用の端子3ar、5e/がそれぞ
れ形成されている。
そして、外部光りは矢印A方向から照射される。
このように構成された非晶質シリコン太陽電池において
、下部電極3a〜3eとして金属膜の代りにMoシリサ
イド膜を用いたことにより、良好な初期特性が得られる
ことは勿論、温度約70℃。
相対温度約95%で約1000時間以上の耐湿試験にお
いても下部電極3a〜3eの腐蝕、剥離等の発生が皆無
となり、出力特性の劣化も全くなく、極めて良好な結果
が得られた。また、下部電極に金属膜を用いた場合、耐
湿試験において下部電極の腐蝕は素子への入射光量が多
いほど進行速度が大きい傾向がみられるが、下部電極に
Moシリサイド膜を用いた場合にはそのような傾向は全
く見られなかった。
第3図は本発明による非晶質シリコン太陽電池の他の実
施例を示す要部断面構成図であり、前述の図と同記号は
同一要素となるのでその説明は省略する。同図において
、透光性ガラス板からなる基板T上にはIn2O!1−
5n02からなる透光性下部電極5a、5b、5c、5
d、5eが形成され、これらの下部電極5a、5b、5
c、5d、5eと対向する非晶質シリコン膜4上にはM
oシリサイドからなる上部電極3 a + 3 b 、
3 c −3d 、 3 eがそれぞれ形成され、さら
にこれらの上部電極3a〜3eを含む非晶質シリコン膜
4上にはノくツシベーションとしてのレジン膜8が被着
形成されている。
第4図は本発明による非晶質シリコン太陽電池のさらに
他の実施例を示す要部断面構成図であり、前述の図と同
記号は同一要素となるのでその説明は省略する。同図に
おいて、第3図と異なる点は、上部電極3 a + 3
 b + 3 c 、3 d 、3 eがAt膜からな
る第1の電1tiN、3a+ 、3bt 、3ct 、
3d+ 、3ex  とその上面に形成されたMoシリ
サイドからなる第2の電i$ 31L2.3b2,3e
z 、3d2,3ez  とから積層構成されている。
このように第3図および第4図に示すような構成におい
ても、前述した第1図および第2図と全く同等の効果が
得られる。
なお、前述した実施例において、外部光入射面と反対向
面側に位置する電極としてMoシリサイド膜を用いた場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、MOシリサイドα(りに他の遷移金属とシリ
コンとの化合物、例えばTI 、Zr 、Hf 、V、
Nb 、Ta 、Cr 、W、Fe 、Co 、Nl 
Pt、Pdなどとシリコンとの化合物を用いても前述と
全く同等の効果が得られる。また、組成もMoSi2に
限定されるものではなく、sinがモル比で20〜80
%の範囲であれば良い。またその形成方法もスパッタリ
ング法に限定されるものではなく蒸着法、プラズマCV
Dなどを用いても良い。さらには腰電極として遷移金属
として例えばTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo
、W  と炭素との化合物あるいはへ素との化合物を用
いても前述と全く同等の効果を得ることができた。
また前述した実施例において、非晶質シリコン膜を形成
する可撓性かつ耐熱性を有する基板として表面に耐熱性
樹脂を有する厚さ約0.1 mmのステンレス板を用い
た場合について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、ステンレス板の代りに板厚約0.1 m
の金属基板、例えばFe−旧合金板を用いても良く、あ
るいはまた耐熱性樹脂板を用いても良く、この場合には
表面には耐熱性樹脂膜を有しなくても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、外部光入射面と反
対向面側に位置する電極の少なくとも一部に遷移金属と
シリコン、遷移金属と炭素、遷移金属と窒素との化合物
を用いたことによシ、該電極の腐蝕、剥離等の発生が皆
無となシ、出力の経時劣化を確実に抑止することができ
るので、信頼性の高い、高品質、高性能の非晶質シリコ
ン太陽電池が得られるという極めて優れた効果を有する
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明による非晶質シリコン太陽
電池の一実施例を示す要部平面構成図およびその要部断
面構成図、第3図および第4図は本発明による非晶質シ
リコン太陽電池の他の実施例を示す要部断面構成図であ
る。 111・−・ステンレスフィルム、2・IIe・耐熱性
樹脂膜、3a、3b、3c、3d、36−− m s電
極、3 g’ e * * e端子、3ax、3bt、
3el、3dl、3ex・−・・第1の電極、3ag、
3b2,3ez、3d2,3et・・・・第2の電極、
4・・・・非晶質シリコン月A% 5aH5b + 5
0) 5d + 56 ・・・*透光性電極、50′・
・・・端子、6・・・・5i02膜、T・・・・透光性
ガラス基板、8・・・・レジン膜。 代理人 弁理士  高  橋  明  夫ハ・ 、′・
・【。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、耐熱性を有する基板と、前記基板上に形成された下
    部電極と、前記下部電極上に形成された非晶質シリコン
    膜と、前記非晶質シリコン膜上に形成された上部電極と
    、前記上部電極上に形成された絶縁膜とを少なくとも備
    えだ非晶質シリコン太陽電池において、前記上、下部電
    極のうち外部光入射面と反対向面側に位(1q、する電
    極の少なくとも一部分を遷移金属とシリコン、遷移金属
    と窒素もしくは遷移金属と炭素との化合物で形成したこ
    とを特徴とする非晶質シリコン太陽電池。 2、前記基板は表面に耐熱性樹脂膜を有する金属板とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非晶質
    シリコン太陽電池。 3、前記基板は耐熱性樹脂板としたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の非晶質シリコン太陽雷、池。 4、前記基板は表面に耐熱性樹脂膜を有する耐熱性樹脂
    板としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    非晶質シリコン太陽電池。
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