JPS5942994B2 - 薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池の製造方法Info
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- JPS5942994B2 JPS5942994B2 JP54036069A JP3606979A JPS5942994B2 JP S5942994 B2 JPS5942994 B2 JP S5942994B2 JP 54036069 A JP54036069 A JP 54036069A JP 3606979 A JP3606979 A JP 3606979A JP S5942994 B2 JPS5942994 B2 JP S5942994B2
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- Japan
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- thin film
- solar cell
- film solar
- substrate
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- Prior art date
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単一基板状をなす薄膜太陽電池において、信
頼性の高い直列接続によつて容易に高出力電圧を得るこ
とができ、更に直列抵抗損失の減少により高出力を得る
ことができる太陽電池の製造方法に関するものである。
頼性の高い直列接続によつて容易に高出力電圧を得るこ
とができ、更に直列抵抗損失の減少により高出力を得る
ことができる太陽電池の製造方法に関するものである。
電力用太陽電池の低コスト化の一つの方法として、シリ
コン単結晶を用いて、プロセスコストを低減させるため
、３インチウェハーから４インチウェハーさらに５イン
チウェハーと大面積ウェハーを用いる方向に進みつつあ
る。
コン単結晶を用いて、プロセスコストを低減させるため
、３インチウェハーから４インチウェハーさらに５イン
チウェハーと大面積ウェハーを用いる方向に進みつつあ
る。
この場合、シリコン結晶太陽電池素子の最適動作電圧は
０．４４〜０．５５Ｖと一定であり、最適動作電流は単
位面積当り３０〜５０ｍＡ／ｃ−ｄであるので、４イン
チウェハーや５インチウェハーでは、１枚当りそれぞれ
２．４００〜４．０００ｍＡ／枚、３．８００〜６．３
００ｍ／枚と極めて大きな電流となり、素子の直列抵抗
を相当小さくしないと直列抵抗による電力損失は無視出
来なもなる。直列抵抗を小さくしようとすれば、現実的
には、電極面積の受光面積に対する割合が増大すること
となり、太陽電池素子の実効的な光電変換効率の減少と
なる。この解決法の一つとして、受光面から複数のリー
ド線を取り出し、太陽電池素子間の相互接続を行うこと
が考えられるが、これは接続配線コストの増大につなが
る。また、センサー用太陽電池においては、任意な出力
電圧を得るためには、単一太陽電池素子の動作電圧が一
定のため、複数個の太陽電池素子を直列接続する必要が
ある。本発明は、上記従来装置における接続配線コスト
の増大の問題及び所望出力電圧を得る接続関係の問題に
鑑みてなされたもので、非晶質半導体材料の特徴である
低温プロセスを利用し、単一基板上にＰＮ接合が互いに
逆構造の太陽電池素子を、薄膜形成時のマスク移動によ
り隣接させて形成し、太陽電池素子の電極と各素子間の
電気的直列接続配線とを一体的に形成し、直列接続配線
を不要化した単一基板の高出力電圧薄膜太陽電池を得る
ものである。
０．４４〜０．５５Ｖと一定であり、最適動作電流は単
位面積当り３０〜５０ｍＡ／ｃ−ｄであるので、４イン
チウェハーや５インチウェハーでは、１枚当りそれぞれ
２．４００〜４．０００ｍＡ／枚、３．８００〜６．３
００ｍ／枚と極めて大きな電流となり、素子の直列抵抗
を相当小さくしないと直列抵抗による電力損失は無視出
来なもなる。直列抵抗を小さくしようとすれば、現実的
には、電極面積の受光面積に対する割合が増大すること
となり、太陽電池素子の実効的な光電変換効率の減少と
なる。この解決法の一つとして、受光面から複数のリー
ド線を取り出し、太陽電池素子間の相互接続を行うこと
が考えられるが、これは接続配線コストの増大につなが
る。また、センサー用太陽電池においては、任意な出力
電圧を得るためには、単一太陽電池素子の動作電圧が一
定のため、複数個の太陽電池素子を直列接続する必要が
ある。本発明は、上記従来装置における接続配線コスト
の増大の問題及び所望出力電圧を得る接続関係の問題に
鑑みてなされたもので、非晶質半導体材料の特徴である
低温プロセスを利用し、単一基板上にＰＮ接合が互いに
逆構造の太陽電池素子を、薄膜形成時のマスク移動によ
り隣接させて形成し、太陽電池素子の電極と各素子間の
電気的直列接続配線とを一体的に形成し、直列接続配線
を不要化した単一基板の高出力電圧薄膜太陽電池を得る
ものである。
つまり、出カニ電圧×電流の関係から、電圧を直列接続
数倍し、電流を相対的に直列接続数分の一に減少させる
ことにより直列抵抗損失を減少させることができ、また
直列接続数を適当に選ぶことにより任意の出力電圧を単
一基板の太陽電池から得ることができる。
数倍し、電流を相対的に直列接続数分の一に減少させる
ことにより直列抵抗損失を減少させることができ、また
直列接続数を適当に選ぶことにより任意の出力電圧を単
一基板の太陽電池から得ることができる。
この直列接続は、従来、第１図に示すように、単一基板
１上に一体的に作成された各素子間をエツチング等の処
理により分離した後、各素子２１，２２・・・・・・間
を直列接続配線３して行われており、大幅なコスト上昇
と、配線数増加による信頼性低下を伴つていた。本発明
は非晶質薄膜太陽電池が低温プロセスであることから、
薄膜形成時にマスクの耐熱性やオートドーピングの問題
が少ないため金属マスク等の使用が可能であることを利
用し、第２図に示すように単一基板１上に逆構造の太陽
電池素子Ａを薄膜形成時のマスク移動により基板の隣接
領咳に形成し、太陽電池素子Ａの電極と一体的に各素子
間を電気的直列接続するための配線を形成し、別工程に
よる直列接続配線を不要化して、直列接続に併うコスト
上昇を大幅に低減するとともに、第１図に示した接続構
造のように、別途に接続配線３を作成する場合に生じる
接続部での信頼性低下、及び接続配線３が有効受光面積
を減少させる問題をも防止するものである。
１上に一体的に作成された各素子間をエツチング等の処
理により分離した後、各素子２１，２２・・・・・・間
を直列接続配線３して行われており、大幅なコスト上昇
と、配線数増加による信頼性低下を伴つていた。本発明
は非晶質薄膜太陽電池が低温プロセスであることから、
薄膜形成時にマスクの耐熱性やオートドーピングの問題
が少ないため金属マスク等の使用が可能であることを利
用し、第２図に示すように単一基板１上に逆構造の太陽
電池素子Ａを薄膜形成時のマスク移動により基板の隣接
領咳に形成し、太陽電池素子Ａの電極と一体的に各素子
間を電気的直列接続するための配線を形成し、別工程に
よる直列接続配線を不要化して、直列接続に併うコスト
上昇を大幅に低減するとともに、第１図に示した接続構
造のように、別途に接続配線３を作成する場合に生じる
接続部での信頼性低下、及び接続配線３が有効受光面積
を減少させる問題をも防止するものである。
ここで逆構造とは、基板１に対して一方がＰ一ｎ構造に
形成されている場合には他方がｎ−Ｐ構造をなし、また
Ｐ＋−１−ｎ＋構造ならばｎ＋−１一Ｐ＋構造に形成さ
れた関係を表わす。
形成されている場合には他方がｎ−Ｐ構造をなし、また
Ｐ＋−１−ｎ＋構造ならばｎ＋−１一Ｐ＋構造に形成さ
れた関係を表わす。
第３図ａ−ｅに、アモルフアスシリコン薄膜太陽電池を
単一ガラス基板上に形成する場合の、高出力電圧薄膜太
陽電池の製造工程を具体的に示す。
単一ガラス基板上に形成する場合の、高出力電圧薄膜太
陽電池の製造工程を具体的に示す。
第３図ａで１はガラス基板（コーニング７０５９）で、
この上に１．Ｔ．Ｏ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）透明導電
膜４を基板温度２５０〜４５０℃で電子ビーム蒸着装置
により、０．５ｍｍ間隔で０．１０〜０．１５μｍ厚蒸
着する。ガラス基板１は、太陽電池パツケージの受光面
側の構成材料を兼ねる。次に、水素ガスベースにモノシ
ラン（ＳｉＨ４）を１０％添加した混合ガス（ＳｉＨ４
／Ｈ２）にジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）ガスを少量添加
したものを原料ガスとし、低圧グロー放電装置により、
第３図ｂのようにステンレスマスク５を用いてＰ＋アモ
ルフアスシリコン層６１を１００〜２００Ａ厚形成する
。この場合、ガス圧は、１〜５ｔ０ｒｒ１成長速度は６
０〜１８０λ／分、基板温度は２５０〜３００℃で行つ
。次に、ＳｉＨ４／Ｈ２ガスにホスフイン（ＰＨ３／Ｈ
２）ガスを少量添加したものを原料として、上記Ｐ＋ア
モルフアスシリコン層６１と同様に第３図Ｃのようにス
テンレスマスク５を用いてＮ＋アモルフアスシリコン層
７１を１００〜２００λ厚形成する。
この上に１．Ｔ．Ｏ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）透明導電
膜４を基板温度２５０〜４５０℃で電子ビーム蒸着装置
により、０．５ｍｍ間隔で０．１０〜０．１５μｍ厚蒸
着する。ガラス基板１は、太陽電池パツケージの受光面
側の構成材料を兼ねる。次に、水素ガスベースにモノシ
ラン（ＳｉＨ４）を１０％添加した混合ガス（ＳｉＨ４
／Ｈ２）にジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）ガスを少量添加
したものを原料ガスとし、低圧グロー放電装置により、
第３図ｂのようにステンレスマスク５を用いてＰ＋アモ
ルフアスシリコン層６１を１００〜２００Ａ厚形成する
。この場合、ガス圧は、１〜５ｔ０ｒｒ１成長速度は６
０〜１８０λ／分、基板温度は２５０〜３００℃で行つ
。次に、ＳｉＨ４／Ｈ２ガスにホスフイン（ＰＨ３／Ｈ
２）ガスを少量添加したものを原料として、上記Ｐ＋ア
モルフアスシリコン層６１と同様に第３図Ｃのようにス
テンレスマスク５を用いてＮ＋アモルフアスシリコン層
７１を１００〜２００λ厚形成する。
この場合、ステンレスマスク５は、Ｐ＋アモルフアスシ
リコン層形成時のものを平行移動させて用いる。またス
テンレスマスク５とガラス基板１との間のＰ＋アモルフ
アスシリコン層の厚みに対応した空隙８は避けられない
が、各アモルフアスシリコン層６１及び７１は１μｍ厚
以下の薄膜であるのでこの種の空隙は問題にならない。
以下同様に、第３図ｄのように１アモルフアスシリコン
層６２及び７２（９０００λ）、及びＮ＋アモルフアス
シリコン層６３、Ｐ＋アモルフアスシリコン層７３（そ
れぞれ１００〜３００λ）を順次形成することにより、
逆構造を有する太陽電池素子が同一基板上に隣接して得
られる。次に第３図ｅのように、各素子６及び７間を、
電気的絶縁状態に保つためにＳｌ３Ｎ４膜９を形成した
後、アルミニウム裏面電極１０を電子ビーム蒸着装置に
より約１μｍ厚蒸着する。このアルミニウム裏面電極１
０及び上記１．Ｔ。０透明電極４はいずれも隣接する各
素子間を直列接続の働きを兼ねており、特に裏面電極１
０は各素子の出力を導出する電極になると共に、ほぼ平
面をなして隣接する素子間を直列に電気的接続する配線
が同工程で一体的に形成され、直列接続配線を不要化し
ている。
リコン層形成時のものを平行移動させて用いる。またス
テンレスマスク５とガラス基板１との間のＰ＋アモルフ
アスシリコン層の厚みに対応した空隙８は避けられない
が、各アモルフアスシリコン層６１及び７１は１μｍ厚
以下の薄膜であるのでこの種の空隙は問題にならない。
以下同様に、第３図ｄのように１アモルフアスシリコン
層６２及び７２（９０００λ）、及びＮ＋アモルフアス
シリコン層６３、Ｐ＋アモルフアスシリコン層７３（そ
れぞれ１００〜３００λ）を順次形成することにより、
逆構造を有する太陽電池素子が同一基板上に隣接して得
られる。次に第３図ｅのように、各素子６及び７間を、
電気的絶縁状態に保つためにＳｌ３Ｎ４膜９を形成した
後、アルミニウム裏面電極１０を電子ビーム蒸着装置に
より約１μｍ厚蒸着する。このアルミニウム裏面電極１
０及び上記１．Ｔ。０透明電極４はいずれも隣接する各
素子間を直列接続の働きを兼ねており、特に裏面電極１
０は各素子の出力を導出する電極になると共に、ほぼ平
面をなして隣接する素子間を直列に電気的接続する配線
が同工程で一体的に形成され、直列接続配線を不要化し
ている。
本具体例によるアモルフアスシリコン薄膜太陽電池の平
面図を第４図に示す。第４図から直列接続配線のスペー
スを設ける必要がなくガラス基板面が有効に利用されて
いる状態が判る。以上、本発明によれば、単一基板状を
なす薄膜太陽電池を、従来のように素子間分離処理後、
直列接続配線を行う方法に比べ、低コストで容易に高出
力電圧薄膜太陽電池とすることができる。
面図を第４図に示す。第４図から直列接続配線のスペー
スを設ける必要がなくガラス基板面が有効に利用されて
いる状態が判る。以上、本発明によれば、単一基板状を
なす薄膜太陽電池を、従来のように素子間分離処理後、
直列接続配線を行う方法に比べ、低コストで容易に高出
力電圧薄膜太陽電池とすることができる。
すなわち、直列接続配線を不要化したことにより、直列
接続配線に併うコスト上昇、信頼性低下及び基板面積に
対する有効受光面積の減少を防止し、また高出力電圧と
したことにより電極抵抗による電力損失を減少させ高効
率の太陽電池を得るとともに任意の高出力電圧が単一基
板から得られ、薄膜太陽電池の応用範囲が飛躍的に広が
る。また基板上の薄膜太陽電池は、Ｐ／Ｎ構造及びＮ／
Ｐ構造のようにたとえ積層関係が異なつていても、共通
マスクを使用してその位置を変化させることによつて作
製するため、非常に簡単な工程で複数個が直列接続され
た高出力薄膜太陽電池を得ることができる。
接続配線に併うコスト上昇、信頼性低下及び基板面積に
対する有効受光面積の減少を防止し、また高出力電圧と
したことにより電極抵抗による電力損失を減少させ高効
率の太陽電池を得るとともに任意の高出力電圧が単一基
板から得られ、薄膜太陽電池の応用範囲が飛躍的に広が
る。また基板上の薄膜太陽電池は、Ｐ／Ｎ構造及びＮ／
Ｐ構造のようにたとえ積層関係が異なつていても、共通
マスクを使用してその位置を変化させることによつて作
製するため、非常に簡単な工程で複数個が直列接続され
た高出力薄膜太陽電池を得ることができる。
尚、本実施例では、単一基板上の単位薄膜太陽電池素子
の構造を、Ｐ＋／ｉ／Ｎ＋構造として説明したが、Ｐ／
Ｎ構造等他の構造の単位薄膜太陽電池素子を用いてもよ
いことは、容易に類推できる。
の構造を、Ｐ＋／ｉ／Ｎ＋構造として説明したが、Ｐ／
Ｎ構造等他の構造の単位薄膜太陽電池素子を用いてもよ
いことは、容易に類推できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来装置の断面図、第２図は本発明による実施
例の断面図、第３．図ａ−ｃは本発明による実施例を説
明するための断面図、第４図は第３図ｅの平面図である
。 １：ガラス基板、４：１．Ｔ．Ｏ透明電極、５：マスタ
、６１，６２，６３：Ｐ＋−１−Ｎ＋薄膜太陽電池素子
、７１，７２，７３：Ｎ＋−１−Ｐ＋薄膜太陽電池素子
、１０：裏面電極。
例の断面図、第３．図ａ−ｃは本発明による実施例を説
明するための断面図、第４図は第３図ｅの平面図である
。 １：ガラス基板、４：１．Ｔ．Ｏ透明電極、５：マスタ
、６１，６２，６３：Ｐ＋−１−Ｎ＋薄膜太陽電池素子
、７１，７２，７３：Ｎ＋−１−Ｐ＋薄膜太陽電池素子
、１０：裏面電極。
Claims (1)
- １ 同一基板上に複数の薄膜太陽電池素子を設けてなる
装置の製造方法において、基板面の隣接する領域に、一
方の領域をマスクして他方の領域に一導電型の非晶質薄
膜半導体層を形成する工程と、次に上記マスクを移動さ
せて他方の領域をマスクし、一方の領域に異なる導電型
の非晶質薄膜半導体層を形成する工程と、上記両非晶質
薄膜半導体層上に非晶質薄膜半導体層を積層して、基板
上の隣接領域にＰＮ接合が逆構造の薄膜太陽電池素子を
形成し、隣接する太陽電池素子間をほぼ平面状で直列接
続する工程とよりなることを特徴とする薄膜太陽電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54036069A JPS5942994B2 (ja) | 1979-03-26 | 1979-03-26 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54036069A JPS5942994B2 (ja) | 1979-03-26 | 1979-03-26 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55127076A JPS55127076A (en) | 1980-10-01 |
| JPS5942994B2 true JPS5942994B2 (ja) | 1984-10-18 |
Family
ID=12459432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54036069A Expired JPS5942994B2 (ja) | 1979-03-26 | 1979-03-26 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5942994B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10017610C2 (de) * | 2000-03-30 | 2002-10-31 | Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls mit integriert serienverschalteten Dünnschicht-Solarzellen und Verwendung davon |
-
1979
- 1979-03-26 JP JP54036069A patent/JPS5942994B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55127076A (en) | 1980-10-01 |
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