JPS5994882A - 薄膜シリコン太陽電池 - Google Patents

薄膜シリコン太陽電池

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JPS5994882A
JPS5994882A JP57205649A JP20564982A JPS5994882A JP S5994882 A JPS5994882 A JP S5994882A JP 57205649 A JP57205649 A JP 57205649A JP 20564982 A JP20564982 A JP 20564982A JP S5994882 A JPS5994882 A JP S5994882A
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solar cell
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solar battery
sodium
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Shinji Nishiura
西浦 真治
Yoshiyuki Uchida
内田 喜之
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
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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】 本発明は、ガラス基鈑上に形成した薄膜シリコン太陽電
池に関する。
第1図にそのような薄膜太陽電池の例を示す。
Mガラス等の透明絶縁基板1の上に複数の透明電極2が
分離して形成されている。透明電極2は通常ITO(イ
ンジウム錫酸化物)や8n02 (錫酸化物)から形成
される。透明電極2の上に非晶質シリコン層3が堆積さ
れ、非晶質シリコン層3は透明電極の側からほう素をド
ープしたp形弁晶質シリコン層(約10OA)、ノンド
ープ非晶質シリコンM (0,5μm)、りんをドープ
したn形弁晶質シリコン層(500A )の3Nから成
っている。これらは電気伝導形に対応して不純物ガスと
共にシランガスのグロー放電圧よって形成される。各非
晶質シリコン層3の上には金偶電極4が形成され、複数
の太陽電池ユニット10ができ上がる。各金−属電極4
を隣接ユニット10の透BA%極2と電気的に接続し、
b中〒十→透明電極21を金属電極4と同時に基板1の
上に形成された端部の金員電極5と接続すること罠より
、太陽電池ユニットが直列接続された太陽電池6が形成
される。金属電極5は電流取り出し電極として用いられ
る。この型の太陽電池は透明絶縁基板上に太陽電池ユニ
ットを任意の数だけ直並列に形成することができる。
第2図は第1図のようにして形成した太陽電池6をモジ
ュール化したものである。このモジュールの特徴は、t
つの太陽電池の基板1をモジュールの光入射側の保護材
として用いるものであり、他に特別に光入射側保膜材を
調達する必要がない。
そのため太陽電池モジュールの低価格化が可能である。
太陽[池ユニットのガラス板との反対(II ic保護
膜7を接着剤又は充填材8を用いて形成する。
保護膜7はふっ素樹脂フィルム又はアルミ箔をはさんだ
合成樹脂等から成り、外からの打撃、湿度、傷付けなど
から太陽電池を守るものである。充填材8は、PVB(
ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニールア
セテート)、シリコーン等が用いられる。次に取りつけ
用治具9かシリコーン樹脂などの接着剤でガラス板1に
とりつげられ、保護膜7の太陽電池6と反対側に電流取
り出し用端子ボックス11が設けられる0 この型の太陽電池モジュールの強度は絶縁基板であるガ
ラス板1により達成される。従ってガラス板1は所定の
必要な強度を有している必要がある。例えば、風圧、ひ
ようなどの打撃または石かあたった場合などの打撃に耐
えて、太陽電池を保護すると共に破壊を防ぎ又破壊した
場合もまわりて災害をひきおこすことをなくす対処が必
要とされる。このために風冷強化ガラスを用いることを
検討したが、風冷強化の板ガラスをグロー放電で非晶y
シリコンを成長させる約300℃の雰囲りにおくと成長
後は生板ガラスの強度に戻ってしまうことが見い出され
た。
未発明の目的は従って非晶質シリコンの成長温度にさら
されても強度の落ちることのない強化ガラスを用いた太
陽電池を提供することにある。
この目的は充電変換活性領域が非晶質シリコンからなる
太陽電池において、透明基板としてガラスの成分の金属
元素の一部を原子半径の大きい元素によって置換した材
料からなる板を用いることによって達成される。
9下図を引用して未発明の実施例について説明する。第
3図はそのようなガラスの成分の金属元素の一部を原子
半径の異なる元素によって置換したいわゆる化学強化ガ
ラスの内部応力を他のガラスと比較して示したもので、
曲M31は化学強化ガラス、曲線32は風冷強化ガラス
、曲線おけ生板ガラスを示す。化学強化ガラスはソーダ
ガラスをカリウム又はリチウム等ナトリウムより原子半
径の大きい成分を含む300〜50℃の塩浴、例えばK
NOa塩浴中に数時間つけることでナトリウムとカリウ
ム又はリチウム原子が置換したもので、表面層では圧縮
応力、内側では引っ張り応力が形成され強化される。し
かし、この圧縮応力が発生する厚さは化学処理時間によ
って異るがtヨぼ15〜30μmであり、ガラスの厚み
に比較すると表面のごく一部であると考えてよい。これ
に引ぎかえ風冷強化ガラスの場合、圧縮応力部は500
〜1000μ でガラ1 7′)厚さ′)/6〜/1oに相当する。
第4図は、化学強化ガラスを図中に記入した各温度で焼
きなましだ実験結果を示す。300℃の雰囲気では62
H放置しても強度は初期の85俤程度保持し、直線41
で示した通常の生板ガラスの強度の5倍程度ある。この
ことから非晶質シリコンを形成する3()0°CIH程
度では強度はほとんど劣化しないと考えてよい。
以上の検討から5趨厚と3朋厚の化学強化ガラスを用い
て第1図の太陽電池を形成し、第2図の方法でモジー−
ルを構成した。その結果60rry  の風圧を模擬し
た静圧力下及びくりかえし圧力下及び225Fの鋼球を
2m上から落下させる試験において両者共合格した。一
方、生板ガラス及び風冷強化ガラスを用いた太陽電池で
同様の試験を行った結果、60 ”/  風圧模擬の条
件の試験は合格したが、鋼球の落下については1mの落
下試験においても合格しなかった。以上の点から、化学
強化ガラスを用いると 非晶質シリコンを形成した低コ
スト非結質太陽電池モジュールが形成できる。
また化学強化ガラスの圧縮応力部は、表面から15〜3
0μmであるのでカッターで傷をつけることにより生板
ガラスと同様圧切断することが出きた。
この場合も切断された箇々のガラス板の強度の劣化はな
か〜た。このことはこの強化ガラスを用いて太陽電池を
作成した後、不要の部分のガラスを切りおとすことがで
きることを示している。
第5図はその実施例を示し、基板1は化学強化ガラスで
ある。この基板1の上に形成された太陽電池ユニット1
0は互に直並列に接続されている。
金4電極形成まではガラス基板1に太IS電池3ニット
領域外に余裕】2をとって形成すると大λなガラス基板
の場合には取り扱いやすく、治具で支え嘔り る場合にも好都合である。このため製造か搦が向上した
。金R電極被着等すべての工程終了後必要最小限領域1
3の部分までガラス基板を切断したものである。こうし
てモジー−ルの面か効率を向上させることができ、モジ
ュール面積当りの発箪、能力が向上した。このことはま
た太陽宵、池モジュールの低価格化につながる1、 化学強化ガラスは第6図忙示す方法で作成した0溶融塩
を入れる器21の底部にはンーダガラX板22を上方へ
引き上げられるように大器がおいている。
ガラス板22により部分された容器21の−1には硝酸
カリウム24.他方にはT/?CJ!又はT/C1!3
 のタリウム塩25が入れられ、図示していたいヒータ
により約400〜500℃に加熱されて融解した状態圧
ある。ガラス板22はこの両方液に接している時間が約
5〜10時間となるようにゆっくり上昇させる。
こうして作成されたガラス板は、第4図に示すのと同じ
強度が得られた。
このガラス板を用いて第7図に示すようにセルを作成し
た。第1図と共違の部分圧は同一の符号が付され、5−
8i屑3はp形層34、ノンドープ層35、n形層36
よりなる。ガラス基板lσ−一方の面14は第6図に示
す方法で硝酸カリウム塩浴中で処理され、Naかに−c
−置換された面で訃り、他方の面15はタリウム寧浴中
で処理され、NaがT7で置換された面である。このセ
ル構造において、太陽電池の表面の光反射率が両面をカ
リウム塩で処理したガラスを用いたセルの反射率に比較
してほぼすべての波長感度のある領域で約3%減少した
。これは、タリウム塩がはいることによりガラス板が強
化されると共に、屈折率が内部から表面にかけて勾配を
もって向上し、表面の屈折率は約1.7となって透明電
極の屈折率との差が小さくなり、この界面における反射
率が減少したためと考えられる。
以上述べたように大全8AVこよる太陽電池は、光入射
側の保護材を兼ねる透明基板として、ガラスの成分の一
部を置換して原子半径の大ぎい元素を添加することによ
って内部と載面で具なった歪みの分布を形成して分化し
たいわゆる化学強化ガラスを用いたもので、a  8i
生成の温度にさらされても軟化せず、太陽電池を外力か
ら十分保v5するばかりでなく、置換元素によっては入
射光の反射率の減少も可能で、低価格で高性能の太陽電
油の製造の上に与える効果は極めて犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は大発明の適用される太陽電池の一例で
第1図は斜視図、第2図は組立て後の断面図であり、第
3図は化学強化ガラスの応力分布を他のガラスのそれを
共に示した線図、第4図は化学強化ガラスの焼鈍妬よる
譬度変化線図、第5図は大発明による太陽電池セルの一
ツ施例の断面図である。 1・・・ガラス基板、2・・・透明電極、3・・a −
S i層、4・・・金8電極。 ’t′5図 オフ図 特許庁畏 官  若杉和夫 殿 1.事件の表示  句昭セフ−7θ♂ど々23、補正を
する者       出願人事件との関係 4、代 理 人 俤忙61’;b’(1@(@61迅、7−名も7り・8
補正の内容 別紙の通り 補正の内容 明細書第9頁第19行目「図」の次に「、第6図は化学
強化ガラスの製造方法を説明するための断面図、第7図
は本発明の他の実施例の断面図」を挿入します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)光電変換活性領域が非晶質シリコンからなるものに
    おいて、透明基板としてガラスの成分の金属元素の一部
    を原子半径の大きい元素によって置換した材料からなる
    板が用いられたことを特徴とする薄膜シリコン太陽電池
    。 2、特許請求の範囲第1項記載の電池において、透明基
    板として成分ナトリウムの一部か一面よりカリウム忙よ
    り、他面よりタリウムにより置換されたソーダガラス板
    が用いられ、その他面上に透明電極を介して非晶質シリ
    コン層が設けられたことを特徴とする薄膜シリコン太陽
    電池。
JP57205649A 1982-11-24 1982-11-24 薄膜シリコン太陽電池 Granted JPS5994882A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4625070A (en) * 1985-08-30 1986-11-25 Atlantic Richfield Company Laminated thin film solar module
JPS6355451U (ja) * 1986-09-27 1988-04-13

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