JPS60187066A - 太陽電池 - Google Patents

太陽電池

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JPS60187066A
JPS60187066A JP59043172A JP4317284A JPS60187066A JP S60187066 A JPS60187066 A JP S60187066A JP 59043172 A JP59043172 A JP 59043172A JP 4317284 A JP4317284 A JP 4317284A JP S60187066 A JPS60187066 A JP S60187066A
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JP
Japan
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glass tube
electrode
solar battery
solar cell
solar
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JP59043172A
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English (en)
Inventor
Sadao Tsuji
辻 貞夫
Shinji Nishiura
西浦 真治
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/0248Semiconductor 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
    • H01L31/0352Semiconductor 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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272Semiconductor 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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281Shape of the body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • 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
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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】 (発明の属する技術分野) 本発明は、透明基体上に形成された、たとえば非晶質シ
リコン(以下α−81と記す)からなる薄膜半導体層に
よって光電変換を行う太陽電池に関する。
(従来技術とその問題点) シラ゛ンのグロー放電分解によって形成されるα−8i
 が構造敏感性を有し、電気的に異なった性質を示すp
型層−81、n型層−Siあるいはノンドープα−81
膜が生成できることが見い出されて以来、低価格の太陽
電池材料として注目されてきた。
その特徴として、可視光における吸収係数が大きいため
に膜厚が約1μm と少ない材料ですむこと、成長温度
が150〜3 Q O00と低いため材料選定の自由度
が大きいこと、さらに気相成長で形成できるため大面積
化が容易であること等が挙げられる。
第1図はガラス基板上に形成されたα−81太陽電池の
断面構造を示し、ガラス基板1の上に熱CVD法により
 工To (インジウムすず酸化物)あるいはSnO,
(酸化すず)のような透明導電膜を被着後バターニング
を行って複数の透明電極2を形成し、その上にグロー放
電分解によりα−81層3を堆積させ、透明電極と相似
のパターンであるがややずれた位置に形成する。α−8
1層3はp型層、ノンドープ層、n型層の3層から成っ
ている。p型層はシランにジボランを1%添加したガ厚
さに1%の7オスフインを添加したシランガスのグロー
放電分解により形成される。対向電極としての金属電極
4は、電子ビーム蒸着したAlをパターニングして形成
される。パターンは透明電極2、(L−3i層3とほぼ
相似の形状であるが一方向に延ばされており、これによ
って隣接セルの透明電極2と接続して各セルの直列接続
が行われる。
第2図は太陽電池モジュールを示し、第1図に示すよう
な構造をもつ太@電池ユニット10を共通ガラス基板1
1の上に多数形成し、その上にテトラ−フィルム12を
1!iVA、PVEなどを用いて接着し、周囲にアルミ
ニウム等の金属枠13を接着剤でとりつけたものである
。しかしこのようなモジュールを大面積化しようとする
とガラス板の強度の問題が生じるので、ガラス基板11
の厚さを増していく必要があり、これに伴って重量が増
加するという欠点がある。
(発明の目的) 本発明は、上述の欠点を除去して軽量で設置容易な太陽
電池を提供することを目的とする。
(発明の要点) 本発明による太陽電池は、透明基体上の複数領域に透明
電極、接合を有する半導体薄膜、金属電極の各層が順次
積層され、各領域の金属電極が隣接領域の透明電極に接
触することにより各領域が直列接続されるものにおいて
、透明基体としてガラス管を用いその内面に各層を積層
することにより上記の目的を達成するものである。
(発明の実施例) 第3図は本発明の一実施例を示し、基体として図(α)
に示すような内在的1QyrLa、ガラス厚さ約1痛鶏
のガラス管5を用いる。ガラス管1の内部に横断面図(
b)に示すように透明電極2、α−81層3、金属電極
4が環状に形成して積層され、各環状太陽電池セルは縦
断面図(C)に示すように金属電極4が軸方向に延びて
隣接セルの透明電極2に重なることにより直列接続され
ている。
このような太陽電池は次のようにして製作される。第4
図は透明電極形成のための熱OVD装置である。反応槽
21に複数のガラス管を支持枠22を用いて収容し導管
23よりテトラメチルすずなどと酸素との混合ガスを導
入し、排気管24より真空ポンプで排気し、1o−10
0Torrの減圧下で400〜6000にガラス管を加
熱してSnO,膜を内面に生成した。加熱は第5図(α
)、(b)に示すように、ガラス管5をヒータを埋め込
んだ支持枠22内にはめ込むことによって行った。支持
枠22は第5図Cb)に示すように開閉可能な構造を有
し、支持棒z5に支えられて反応槽21内に取り付けら
れる。ガスは反応槽21内を全体にわたって流れるが、
ガラス管5の外面は支持枠22で覆われているので外面
にSnO2膜が成長することはない。また反応槽z1の
内壁や支持枠22にSnO2が付着しているが、それの
はがれたもの力fガラス管5の内面に飛着することはほ
とんど見られず、均一で良質なSnO2膜をガラス管5
の内面に形成することができた。なお反応槽21内を真
空ポンプで排気しない場合においてもSnO2膜の特性
上はほとんど差が見られなかった。ガラス管5内面全面
に被着したSnO□膜は、ガラス管5を回転しながらレ
ーザビームをガラス管外側から照射シテパターニングを
行った。これは連続励起のネオジウムYAGレーザ(波
長1.06μ簿)を用い536kHz Qスイッチモー
ドでレーザ出力4,7Wで行われた。
次いでp型膜、ノンドープ膜、n型膜の3層からなるα
−81層3をグロー放電法を用いて形成した。装置は第
4図に示したものと同じであるが、第6図に示すように
ガラス管5の中央に直径1〜2%WLoステンレス鋼棒
26を通し、この電極棒26と支持枠22.支持棒25
の間に高周波電界を加えてグロー放電を発生させた。内
面全面に形成された接合を有するα−8i層を、レーザ
ビームを用いて環状にパターニングした。このときのレ
ーザ出力は、約1.6Wが5n02膜を傷つけずにa−
Si層をパターニングを行う上で有効であった。
金属電極4も第4図に示した装置を用い、第6図に示す
ようにガラス管を支持して行ったが、ステンレス鋼棒2
6の代りにアルミニウム棒を用いた。導管23からアル
ゴンガスを導入し、1×10Torrの真空中で)l電
極と支持枠22との間に電界をかけて、スパッタリング
法によりAX膜を形成した。パターニングは同様にレー
ザビームで行われ、レーザ出力は約IWが透明電極、α
−8i層に影響を及ぼさないでAZ膜のパターンを形成
するのに適当である。
第7図(α)、(A)は光起電力の外部への取り出しの
二つの方法を示し、図(α)ではガラス管5の端部に金
属またはゴムシール付きの金属の蓋6をかぶせて封じ、
リードfj7はその蓋6から取り出されている。図(b
)ではガラス管5の端に蓋となるガラス管51を溶着し
、リード線7はガラス管51の細い口52を通してとり
出され、この日52は図示しないゴム栓等で閉じられる
これらの方法は、太陽集熱器において通常封止に用いら
れている技術を応用することができる。この太陽電池の
ガラス管5は真空排気するか、または真空排気後Ar、
 H2等の不活性ガスを封入することにより劣化を防止
される。
第8図(α)、(iはこのガラス管型太陽電池の取付方
法を示し、屋根等の上に据付用の桁材31を2本設置し
、これにガラス管5を抑える止め金32をボルトで固定
する。また止め金32がガラス管5と接するところは、
第8図(A)に示すようにゴム片33で保護するとガラ
ス管に傷がつかない。これらの方法も太陽集熱器におい
て実用されているものがそのまま利用でき、信頼性の高
い太陽電池システムが実現できる。
第9図は折板屋根上に本発明によるガラス管型太陽電池
を据えつけた太陽電池システムの例である。折板屋根3
4上に保持環35のついた取付は材36を固定し、保持
環35の中に図示しないゴム環を介してガラス管5を挿
入する。こうすることにより、光8が太陽電池のガラス
管5に直接入射するほかに屋根34に当たって反射した
光も入射するので、光が有効に利用されて発電量が増大
する。
(発明の効果) 本発明によれば、ガラス管を基体としてその内面に薄膜
太陽電池を構成し、ガラス管を通じて入射する光により
発電を行うもので、軽量で設置に除して表裏の制約がな
く、また従来の真空管式太陽集熱器と同様な設置方法が
採用できるなど太陽エネルギー利用機器の標準化に役立
てることができる太陽電池が得られる。また太陽電池を
気密封入できるので信頼性が高く、裏側の反射光も利用
できるので光の有効利用も可能となる。従来の太陽電池
モジュールと比較して裏面Vm材が不要になるので部品
点数が減少する利点もあり、得られる効果は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のガラス基板太陽電池ユニットの明の一実
施例を示し、(α)は外観斜視図、<h>は横断面図、
(C)は部分縦断面図、第4図は第3図の5A施例の製
作装置の一部破砕斜視図、第5図(α)、(A)は第4
図の装置におけるガラス管基体の支持枠を示す断面図、
第6図は第4図の装置においてα−81ル々を生成する
場合の支持枠の断面図、第7図(α)、(/l)は本発
明によるガラス管型太陽電池のリード線引出しの二つの
実施例を示す断面図、第8図は本発明による太陽電池の
屋上への設置方式の一例を示し、(a)は斜視図、<b
>はガラス管端部の断面図、第9図は異なる設置方式を
示す断面図である。 2:透明電極、3:(L−8i層、4:金属電極、5ニ
ガラス管。 第1図 第2図 (b) 第3図 第4図 (b) 第7図 (b) 第8図 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)透明基体上の複数領域に透明電極、接合を有する半
    導体薄膜、金属電極の各層が順次積層され、各領域の金
    属電極が隣接領域の透明電極に接触することにより各領
    域が直列接続されるものにおいて透明基体がガラス管で
    あり、その内面に前記各層が積層されたことを特徴とす
    る太陽電池。
JP59043172A 1984-03-07 1984-03-07 太陽電池 Pending JPS60187066A (ja)

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