JPS5941875A - 焼結膜の製造方法 - 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】 本発明は太陽電池に適した焼結膜の製造方法に関するも
のである。

従来の硫化カドミウム焼結膜等の焼成方法においては、
一般に蓋のない板上の焼成ポートの上に基板を乗せて、
直接炉の雰囲気にさらしながら焼成するか、または孔の
ない蓋をかぶせて密閉した状態で焼成するか、または孔
のある蓋をかぶせて焼成するという３つの方法のいずれ
かがとられていた。このうち第１の方法では、融剤とし
て添加した塩化カドミウムが温度上昇と共に瞬間的に蒸
発するために、硫化カドミウム粉末の結晶成長作用があ
まシなく、また基板の中心部と周辺部では塩化カドミウ
ムの蒸発速度が異なるために、結晶粒子の形状が揃わな
くなるばかりが、焼結膜にピンホールやクラックが多数
発生して、一枚の基板上で場所による特性のばらつきが
大きかった。また第２の焼成方法では、融剤として添加
した塩化カドミウムが焼成ボート内にこもりすぎて、焼
結が終った時点でも硫化カドミウム焼結膜中および表面
に遊離の塩化カドミウムが残りゃすく、残った遊離の塩
化カドミウムは太陽電池の特性に悪影響を及１ｒ′シた
。第３の焼成方法は、第１．第２の方法に比べて最も優
れた方法であり、この方法で焼成すると、焼成初期の段
階で焼成ボート内に塩化カドミウムの蒸気が均一にこも
り、結晶成長が徐々におこなわれ、焼成が進むにつれて
、塩化カドミウムは蓋の孔を通して徐々に焼成ボート外
へ蒸発してゆくので、焼成が終了した時点では遊離の塩
化カドミウムが少なくなる。

太陽電池に適した硫化カドミウム焼結膜は、光導電素子
に比べて残存塩化カドミウム量が少なく、かつ粒径が大
きいことが必要である。粒径を大きくするためには融剤
として働らく塩化カドミウムの添加量を多くしなければ
ならないが、そうすると残存塩化カドミウム量が増加す
る。これを解決するためには塩化カドミウムの添加量を
増加すると共に焼成温度を高くすることが必要であるが
、このためには基板に高温に耐える高価なほうけい酸ガ
ラスを使用しなければならない。

通常、硫化カドミウム焼結膜の焼成は孔のある蓋をかぶ
せて６９０℃で１〜２時間行なっており、面抵抗１００
Ω／Ｌ、１以下の低抵抗の焼結膜が得られている。安価
なソーダ石灰ガラス（はうけい酸ガラスより一桁以上値
段が安い）を使用するには、６００’Ｃ程度に焼成温度
を低下しなければならない。しかし焼成温度を６００℃
と１〜だ場合面抵抗は１にΩん以上となる。この原因を
色々調べだ結果、６００℃で焼成した硫化カドミウム焼
結膜中に多量に残存している塩化カドミウムが面抵抗を
高くする原因であることが分った。

本発明はこのような従来の欠点を除去したもので、６０
０℃の焼成温度でも低抵抗の硫化カドミウム焼結膜が得
られる方法を提供するものであり、本発明の方法を更に
テルル化カドミウム焼結膜の製造に適用すれば、高性能
で寿命特性の良い太陽電池を作製することができる。

以下本発明を実施例によシ説明する。

（実施例１） 硫化カドミウムの粉末１０ｏＩＫ対し、融剤として働く
塩化カドミウムを１ｏｇ加え、粘度調節のだめに有機結
合剤を適当量大れて硫化カドミウムペーストを作製した
。このベーストをスクリーーン印刷機を用いて、縦４０
鴎、横４０９．厚さ０．８鵡のガラス基板上に印刷し、
乾燥した後、第１図に示すベルト式連続焼成炉で焼成し
た。ｉ成炉はヒーター１によって加熱され、炉心管２の
中央部の温度が約６００’Ｃになるよう制御されぞいる
。硫化カドミウムペーストを印刷、乾燥したガラス基板
を有孔蓋付きアルミナ焼成ボート３に入れ、ベルト４上
に乗せてベルトスピードが２〜４　ｃＩｎ／　ｍ　ｉ　
ｎの速さで連続的に送入した。

第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は有孔蓋の平面図と断面図で
あるが、本実施例では縦５０協、横５０肱、厚さ３ｇで
、中央部の孔径１語２周辺部の孔径Ｑ、４　ｍで、合計
２５個の孔を有するものを用いた。また第３図（Ａ）　
、　（Ｂ）はアルミナ焼成ボート３の平面図と断面図で
、本実施例では縦５０Ｍ、横５０％、厚さ５鴎の大きさ
のものを用いた。

炉内に入っだ有孔蓋付きアルミナ焼成ボート３の中では
、温度上昇と共に融剤として加えた塩化カドミウムが融
解して、塩化カドミウムの蒸気が充満する。その結果、
硫化カドミウム粉末は、塩化カドミウムに一部溶解しな
がら再結晶が徐々に行なわれ、結晶成長が促進される。

焼成が進むにつれて、ボート内に充満していた塩化カド
ミウムの蒸気は、徐々にボートにあけられた孔を通って
炉内に出ていく。炉内に排気された塩化カドミウムのガ
スは焼結炉内全体に伸びている、多数の小さな穴のあい
たバイブロよシ出てくる不活性ガスと混合され、燃焼炉
入口に設けられたバイブロによって排気される。また焼
結炉の両側７，８には焼結炉外のガス侵入を防ぐだめに
窒素ガスを流している。このようにして焼成した硫化カ
ドミウム焼結膜の面抵抗は１０°にΩ／口〜１０１にΩ
／口のオーダーであり高抵抗であった。

次に、上記硫化カドミウム焼結膜をもう一部アルミナ焼
成ポートに入れ、有孔蓋をかぶせないで、第１図のベル
ト式連続焼成炉で焼成した。焼成条件は１回目と同じで
ある。このようにして焼成したＣｄＳ焼結膜の面抵抗は
４０〜８ｏΩ／Ｅ［］　と低抵抗であり、焼成温度６９
０℃で焼成した硫化カドミウム焼結膜と同程度であった
。

（実施例２） テルル化カドミウムの粉末１００ｑｒに対し、融剤とし
て働く塩化カドミウムを１　ｇｒ加え、粘度調節のため
に有機結合剤を適当量入れテルル化カドミウムペースト
を作製した。このペーストをスクリーン印刷機を用いて
硫化カドミウム焼結膜上に印刷し、乾燥した後、実施例
１と同様に有孔蓋付きアルミナボートに入れ、ベルト式
連続焼成炉で６２０°Ｃで焼成した。次に有孔蓋を取り
、もう一度ベルト式連続焼成炉で焼成した。このように
して焼成しだテルル化カドミウム焼結膜上にカーボンペ
ーストをスクリーン印刷機を用いて印刷し、乾燥後、３
５０℃で３０分間不活性ガス中で熱処理してカーボン電
極を形成した。カーボンペースト中には微量のアクセプ
タ不純物が含有されており、熱処理中にこの不祠物がテ
ルル化カドミ、／ ラム中に拡散しＰ形のテルル化カドミウムができ、ｎ形
の硫化カドミウムとの間にｐ　−ｎ接合が形成される。

最後に、硫化カドミウム側に銀−インジウムペーストを
スクリーン印刷して硫化カドミラの太陽電池は９０　ｍ
Ｗ／ｃ７１の太陽光下で変換効率７．２％、開放端電圧
０．７３Ｖ、短絡電流１８　、２ｍＡ／ｃＩＩの性能を
示し、屋外実働寿命試験６ケ月間で劣化は全く見られな
かった。一方、テルル化カドミウム膜を一回だけ性成し
て作った太陽電池素子すなわち、アルミナ焼成ボートの
有孔蓋をと９、もう一度焼成するという工程を省略した
素子の性能は、９０ｍＷ／ｄｉの太陽光下で変換効率６
．８　％　。

開放端電圧０．６９　Ｖ　、短絡電流１７　、９ｍＡ／
ｃＩｌであシ、屋外実働寿命試験６ケ月間で劣化率１２
チを示した。

上記したように、テルル化カドミウム焼結膜をもう一部
焼成ボートの蓋をとって再焼成することにより、太陽電
池の初期性能、寿命特性とも良くなることがわかった。

この原因は明らかではないが、蓋をとって再焼成するこ
とにより、テルル化カドミウム焼結膜中に微量残存して
いる塩化カドミウムが少なくなることが初期性能、寿命
特性に好結果をもたらすのではないかと考えられる〇（
実施例３） カドミウム粉末とテルル粉末をモル重量比で１．０５：
１に混合した原料１００ｇｒに対し塩化カドミウムを０
．６ｇｒ加え、粘度調節のために有機結合剤を適当量入
れペーストを作製した。次にミスクリーン印刷機を用い
てこのペーストを硫化カドミウム焼結膜」−に印刷し、
乾燥後、有孔蓋付きアルミナボートに入れ、ベルト式連
続焼成炉で６００℃で焼成した。次に有孔蓋を取った状
態でもう一部ベルト式連続焼成炉で焼成した。焼成吊、
カドミウムとテルルが反応しテルル化カドミウム焼結膜
ができた。この後、実施例２と同様にカーボン電極、銀
−インジウム電極を形成して太陽電池素子を完成した。

この太陽電池は９０ｍＷ／ＣｎＹの太陽光下で変換効率
７．７．開放端電圧ｏ　、　７２Ｖ　。

短絡電流２０．３ｍＡ／ｃＴＬの性能を示し、屋外実働
寿命試験６ケ月間で劣化は全く見られなかった。

一方、−回だけ焼成して作製した太陽電池素子の性能は
９０ｍＷ／ｃｒｌの太陽光下で変換効率６．１％。

開放端電圧ｏ、６ａＶ、短絡電流１９．８ｍＡ／ｉであ
り、屋外実働寿命試験６ケ月間で劣化率１８％を示した
。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、６０
０℃近傍の低温焼成で低抵抗の焼結膜を作製することが
でき、従って、初期特性、寿命特性とも良好な太陽電池
の製造が可能となるため、その実用上の価値は大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に使用するベルト式連続焼成
炉の概略構成図、第２図（Ａ）　、　（Ｉｔ）は本発明
に使用する有効蓋の平面図と断面図、第３図（Ａ）。 （Ｂ）は本発明に使用するアルミナ焼成ケースの平面図
と断面図である。 １・・・・・・ヒーター、２・・・・・・炉心管、３・
・・・・・アルミナ焼成ボート、４・・・・・・ベルト
、５．６・・・・・・パイプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫化カドミウム粉末に一定量の塩化カドミウム粉
   末を加えてペースト状にしたものを基板に塗布し、この
   基板を有孔蓋付きのポートに収納して焼成炉内で連続移
   動焼成した後、上記ボートの蓋を取った状態で再度連続
   移動焼成することを特徴とする焼結膜の製造方法。
2. （２）　　テルル化カドミウム粉末またはカドミウムと
   テルルの混合粉末に、一定量の塩化カドミウム粉末を加
   えてペースト状にしたものをガラス基板に塗布し、この
   ガラス基板を有孔蓋付きのボートに収納して焼成炉内で
   連続移動焼成した後、上記ポートの蓋を・取った状態で
   再度連続移動焼成することを特徴とする焼結膜の製造方
   法。