JPS61234574A

JPS61234574A - 光電池装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPS61234574A
Application number: JP60072495A
Authority: JP
Inventors: ドン・エル・モレル; ロバート・アール・ゲイ; ゲーリー，・ピー・ターナー
Original assignee: Atlantic Richfield Co
Current assignee: Atlantic Richfield Co
Priority date: 1985-04-05
Filing date: 1985-04-05
Publication date: 1986-10-18
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0732259B2

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】（産業上の利用分野〕本発明は、おおむね太陽電池の技術に係り、特に、複数
の光起電性領域が薄膜自体を介して直列に接続されたモ
ノリシック薄膜太陽電池を少なくとも有する光電池装置
およびそめ製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕゛従来、薄膜太陽電池の複数のセルからなるアレイは、予
め選定されたパターンで該セルの光活性層を含む各層を
積層することにより製作されていた。他の場合には、各
層は、積層された後各セル間の層の部分を除去すること
によりパターン化されていた。最終的に得られる各セル
は、外部的に相互接続され、太陽電池アレイを形成する
。この方法により形成されるアレイの例は、ハナクの「
アモルファスシリコンのモノリシック太陽電池パネルｊ
、５ｏｌａｒ　　Ｅｎｅｒｇｙ　　２３．１４５−１４
７　　（１９７９）、ボーデンの米国特許第４、２７８
．４７３号、およびハナクの米国特許第４，２９２，０
９２号に記載されている。このようなアレイは、主とし
て、光活性層を個別の素子にパターン化するときに必要
とされるステップに起因して、概してむしろ高価で且つ
製造が容易ではない。パターン化のプロセスは、また、
セルの活性領域を著しく縮小させる。

薄膜光起電性素子の他の形態は、クワノ他の米国特許第
４．２８１　、　ｊ’ｏａ号に記載されている。そこに
開示された実施例の１つにおいては、多数の光起電性領
域を有するパターン化されていない活性層が設けられて
いる。電気的相互接続は、活性層のエツジを越えて形成
される。該構成は、上述したものよりも製造が容易であ
るが、電流が内部接続が形成されるセルの端部まで導か
れなければならずその電極のシート抵抗により、寸法が
制限される。該シート抵抗は、パネルの内部において生
成された出力信号のどの部分をも著しく減衰させるため
、大部分の用途において、開示された構成を非実用的と
する。このクワノ他の特許には、他の構成も開示されて
おり、それによれば、活性層はパネル内部での接続を許
容するためパターン化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがって、多くの応用において、活性層が連続で且つ
パターン化されておらず、しかも薄膜の光起電性領域が
容易に直列接続され得る薄膜光起電性素子を提供するこ
とが望まれる。

すなわち、本発明の目的は、薄膜光起電性素子における
活性層が連続で且つパターン化されず、しかも薄膜の光
起電性領域が容易に直列接続され得る光電池装置および
その製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の装
置は、前主面および前主面ならびに間をあけて配置され
た複数の光起電性領域を有する連続薄膜と、該前面に、
上記連続薄膜の形成に先だって形成され且つ実質的に上
記各光起電性領域と同一の範囲に広がる複数の分離した
前面電極部を有する透明電極手段と、該背面に、実質的
に上記各光起電性領域と同一の範囲に広がる複数の分離
した背面電極部を有する他の電極手段と、少なくとも２
つの光起電性領域を電気的に直列に接続するため、各背
面電極部と隣接する光起電性領域の前面電極部との間に
、上記連続薄膜の厚みを横切って電気的接続を完成させ
るための手段とを具備している。好ましい実施例におい
ては、各前面電極部は、上記連続薄膜を介して上記背面
電極に対する電気的接続を完成するため、隣接する光起
電性領域の背面電極と所定領域においてオーバラップす
る相互接続部を備えており、各相互接続部は、連続薄膜
の前面に隣接する凹凸面または肉厚部を有する少なくと
も１つのコンタクト部すなわち「スティッチバー」を備
えている。望ましい凹凸の度合いは、顕微鏡スケールの
粗さである。

他の実施例においては、電気的接続手段は、連続薄膜の
複数の局部導電領域を備えており、該導電領域は、薄膜
内への導電誘起剤の拡散により形成される。　　、本発明の装置は、薄膜活性層の離間配置された光起電領
域で定義される複数のセルを有するモノリシック太陽電
池パネルである。セルは、活性層自体を通して横切って
接続されるから、接続は、層をパターン化することなく
、どの所望位置においても完成される。したがって、モ
ノリシック太陽電池パネルの製造上の実現可能性、サイ
ズおよび形状における制限は除去される。さらに、背面
電極は、設置された半導体表面上に、パターン化のだめ
に、それを処理装置から取去ることなく、直接に設けら
れる。この寛容性は、背面電極が設けられる前の半導体
表面のコンタミネーションに関して有利である。

本発明の概念は、多結晶質または単結晶薄膜を有する素
子においても有用であるが、微品質薄膜（ｍｉｃｒｏｃ
ｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｔｈｉｎ　ｆｉ１ｍ〜ＭＴ　Ｆ
　）光起電性素子のような薄膜素子の場合に最も有用で
ある。

これに関連して、「微品質」の語は、文献において一般
に「アモルファス（非晶質）」として漠然と定義される
種々の薄膜をカバーしようとするものである。そのよう
な薄膜のほとんどは、故意に生成されようとされまいと
、微晶質部分を含んでいる。そして、より正確には、一
般に「微品質」がそうであるように、目に見える結晶性
を欠いているすべての薄膜を意味していると考えられる
。

本発明のオーバラップする電極は、各セルを電気的に直
列接続するため、あるセルの背面と隣接するセルの前面
との間に、接続がなされることを可能とする。前面電極
のスティッチバーは、薄膜活性層近傍に凹凸面を有する
か、または該層よりも厚肉であるかのいずれかであり、
活性層はその上に施される。このため、活性層の電気的
な距離は、スティッチバーの近傍で非常に小ざく、結果
的に該層を通して伸びる局部導電パスすなわち「短絡回
路」となる。導電は、均一でおっても選択的であっても
、該電極またはその他の導電性誘起材料を活性層に拡散
させるための背面電極の加熱により、ざらに一層内上さ
れ得る。これらの構成の各々によって、活性層を通る電
流は、実質的に該層の厚みを横切る一つの電極部からそ
の他の電極部への流れに限定される。活性層は非常に高
いシート抵抗を有しているので、該層内に明白な電流は
存在しない。そして、各セルは、適切な高出力電圧レベ
ルを達成するために直列接続された個別の太陽電池とし
て動作する。

もしも、前面電極の上記スティツチバーが、それ自体で
活性層を通して短絡するのに、充分に高い、または充分
に凸凹でない場合、あるいは、もしも端部が肉厚のステ
ィッチバーが完全に省かれている場合には、電気的接続
は、電極オーバラップ部分における背面電極部の局部加
熱によって達成され得る。その場合、電極材料は、薄膜
内に拡散して、局部化された高導電性領域を生成する。

このことは、上述のように、活性層面内でなく該活性層
を横切って電流が流れ得るようにする。局部加熱は、レ
ーザ、電子ビーム銃または他の適切な手段の使用により
実現し得る。レーザは、セルの活性領域を不当に制限す
ることのない、高度に局部化された導電領域の作成に有
用である。いくらかの応用においては、燐、硼素または
砒素のような導電誘起剤の薄いストリップを相互接続領
域に設けることも望ましい場合がある。該導電誘起剤は
、それ自体であるいは加熱されたときに活性層に拡散し
、導電相互接続を生成し得る。該導電誘起剤は、例えば
、スクリーン印刷プロセスにより、あるいは適宜な不純
物ガスを含むガス雰囲気中でのレーザビームによる局部
領域の加熱により設けられる。これらのどの構成も、電
極部のオーバラップおよび分離エリアを最小にし、高効
率の太陽電池パネルをもたらす。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明の一実施例により構成されたモノリシ
ック薄膜太陽電池パネル１０を示している。

該パネル１０は、一対の外部リード線１４の間で電気的
に直列接続される複数の太陽電池セル１２で定義される
。各セル１２は、直列抵抗損失を最小とするように各対
向する長手方向のエツジに沿って接続され、幅の狭いス
トリップとして形成される。セル間の接続は、太陽電池
パネルのパターン化されていない活性薄膜を通して、薄
膜を中断することなく達成される。入射光（ｈν）に応
答してセルによって生成される電流は、隣接するセルの
対向電極に達する前に各セル電極内の非常に短い距離を
通過する。

第２図に示されるように、太陽電池パネル１０は、透明
基板１６、透明前面型＠１８、光起電性材料の連続薄膜
２０およびパターン化された背面電極２２で構成される
。該電極２２は、空隙２６で分離され且つ実質的に薄膜
の細長い光起電性領域２８の上方に重なる複数の背面電
極部２４を備えている。前面電極１８は、透明導電層２
９および一連のコンタクト部すなわち［スティッチバー
Ｊ　３０を備えている。層２９は、空隙３４で分離され
、且つ実質的に光起電性領域の下方に重なる複数の透明
電極部３２を形成するようにパターン化される。このよ
うに、光起電性領域は、背面電極部２４と前面電極部３
２との間に、該領域内で生成された電流を収集すように
効果的にサンドイッチされている。さらに、各前面電極
部は、隣接する光起電性領域の背面電極部に所定領域３
６において部分的にオーバラップする。

本発明の主たる特徴は、各前面電極部と隣接する光起電
性領域の背面電極部との間で実質的に活性薄膜２０を横
切る導電パスの提供である。光起電性領域を電気的に直
列に接続するための相互接続は、薄膜のパターン化また
は他の中断なしに、電極のオーバラップ部分で達成され
る。

実施例の太陽電池薄膜１０においては、スティッチバ−
３０は、該薄膜を介して電気的に短絡するために、薄膜
２０に比して充分に高く且つ幅が狭い、および／または
充分に凸凹である。スティッチバーは、透明層２９上に
設けられたものとして図示されているが、次に設置され
る透明層がそれらと電気的に接続される限り、それらを
基板１６の表面上に直接に設けることも可能である。太
陽電池パネル１０の最終的な構成は、第３図に示された
ものが最善である。そこでは、スティッチバーは、次に
設けられる薄膜２０を、セル電圧に耐えられないような
、相対的に薄い領域３８を作るように変形させる。この
領域３８を介して電気的な伝導が生ずる。

スティッチバーは、印加された電界を集中させ且つ領域
３８の抵抗を最小とするため、それらの上面においてで
きるだけ粗いほうが有利である。

スティッチバ−３０は、好ましくはほぼ２５μの厚みを
有し、上記薄膜２０およびパターン化された透明導電層
２９は、それぞれ、ほぼ６，０００および２，０００人
の厚みである。背面電極の厚みは、スクリーン印刷の場
合ほぼ２５μであり、蒸着の場合ほぼ２μである。ある
−例におけるスティッチバー３０の位置では、薄膜２０
は、少なくとも薄膜の最も厚い部分の４０倍の厚みをｉ
する一対の導電エレメントの間にサンドイッチされてい
る。該厚みの比は、相対的に薄い領域３８、すなわち薄
膜の厚みが５人あるいはそれより小さい部分において一
層大きい。

このことは、各スティッチバーの部分において薄膜を通
る効果的な短絡回路を作るが、薄膜２０は非常に高いシ
ート抵抗を有しているので、セル１２を完全に短絡しつ
くしてしまうことはない。該シート抵抗は、光起電性領
域内に延び且つオーバラップ部分で電極間を通る横断電
流のみを実質的に残して、薄膜の面内における電流を除
去する。

第２図および第３図をより詳細に参照すれば、パネル１
０の各層と電極部は、実質的に、基板１６の主面４０上
に設けられる。該基板は、スティッチバ−３０と透明導
電層２９の材料と両立性のあるガラスもしくは他の適切
な透明材料で構成される。

透明導電層２９としては、酸化インジウム錫（ＴＣｏ−
ｉｎｄｉｕｏ＋　ｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ）　、酸化錫（Ｔ
ｏ−ｔｉｎｏｘｉｄｅ　）または酸化インジウム（Ｉ　
Ｏ〜ｉｎｄｉｕｍ　。

ｘｉｄｅ）のような透明導電性酸化物（ＴＣＯ−ｔｒａ
ｎＳｐａｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｏｘｉｄｅ
）を用いることが望ましい。化学的および／または電気
的両立性の効果を得、且つ装置のパフォーマンスを最適
化するために、これらの材料層の組合せを用いることも
できる。コンタミネーションを最小にするため、ステイ
ツチバーの設置に優先して透明導電層を設けることが望
ましい。しかしながら、設置の順序は、適切な予防措置
がとられれば、反転することもできる。

透明導電層２９は、最初は連続層として設けられる。例
えば、ＩＴＯは、３００℃において酸素雰囲気中でグロ
ー放電の助けを借りてのインジウムと錫の真空蒸着によ
り設けられる。グロー放電は、酸素を活性化して、高品
質フィルムを作る。Ｔ。

は、化学蒸着プロセスを用いて設けることができ、ＩＯ
は、活性酸素雰囲気中におけるインジウムの反応蒸着に
よって設けられる。

透明導電層２９の厚みは、それによる光の反射と吸収を
最小とするように選定される。確立した光学原理によれ
ば、透明コーティングによる内部反射損失は、該コーテ
ィングの厚みが、入射光の１／４波長の奇数倍をコーテ
ィングの屈折率で割った値であるときに、最小化される
。この目的のために、適切な波長は、薄膜を形成してい
る光起電性材料のスペクトルレスポンスのピークに対応
する。ＭＴＦシリコンの場合、それはほぼ５　、４００
人であり、屈折率１．８で補正すると３．０００人とな
り、１／４波長は７５０人、そして３／４波長は２，２
５０人となる。多くの在来の透明導電酸化物は、シート
抵抗を許容できるレベルに減少させることが要求される
が、実際には、光吸収を最小とするために７５０人の厚
みが望まれる。

スティッチバーは、スクリーン印刷かマスクを介しての
蒸着かにより、透明導電層上に設けられることが望まし
い。スクリーン印刷の場合、商業的に入手し得る適切な
スクリーン印刷ペーストは、パターン化されたスクリー
ンを介して塗布される。

該ペーストは、例えば、銀（Ａｇ）パウダ、ガラスフリ
ットおよび適宜なる有機媒質すなわちバインダを含むで
あろう。透明層を設けた後、ペーストは、＠およびガラ
スフリットを残して上記有機媒質を取除くために焼かれ
る。ガラスフリットは、基板に融合しがちであって、強
い結合性を提供し、また金属銀は、スティッチバーを導
電性とする。

代りになるべきものとして、ガラスフリットを有しない
、市販のスクリーン印刷ペーストが使用され得る。もし
も、スティッチバーが蒸着される場合は、それらは、銀
、アルミニウムまたは高品質コンタクトを提供し得るそ
の他の材料で作られる。

スティッチバー３０は、電極がオーバラップしている所
定領域３６を通過する格子線または格子線の断片として
図示されているが、それらが連続していたり、線状であ
ったりする必要はない。もしも、スティッチバーがスク
リーン印刷されるならば、充分な動作のため、それらは
、ほぼ２５μの高さが必要である。もし、蒸着であれば
、それらは、約２μで、また望ましくは１０μの高さが
必要となる。

各々の場合、スティッチバーの縦横比（高さ７幅）およ
び粗さすなわち面の凹凸度は、パネル１０の動作を許容
する局部短絡回路を左右するパラメータとなる。もしも
、該バーの幅が、それらの高さに実質的に応じているか
、該バーが粗いというよりもむしろ平滑でおる場合、そ
の高さは上述した値を越えて増大させる必要がある。粗
さは、通常、高導電性通路を生じさせる支配的な要因と
なる。

このことは、スティッチバーを一連の点電位源として動
作させ得るようにし、該活性層を通しての導電性を有意
的に増大させる。いくつかの場合においては、ステイッ
チバーの設置プロセスによる結果としての表面の凹凸性
すなわち「マイクロラフネス」は、この目的を達成し得
る。

スティッチバーを設けた後、透明導電層２９が、レーザ
スクライビングのような在来の技術によりパターン化さ
れる。パネル１０の場合、パターン化操作は、スティッ
チバー３０近傍の一連の平行線に沿う透明導電層の除去
を必要とし、それによって空隙３４で分離された前面電
極部３２を生成する。こうして、該前面電極部は、おお
むね第１図のセル１２の部分に従った平行ストリップ群
として形成される。しかしながら、前面電極部３２およ
びセル１２は、各前面電極部が隣接する光起電性領域の
背面電極部と部分的にオーバラップする相互接続部を備
えていさえすれば、必ずしもストリップ状に形成される
必要はない。層２９は、ステイッチバー３０より先にも
後にもいずれにも設けられ得るが、スティッチバーが設
けら丘た後までパターン化されないことが望ましい。そ
して、スティッチバ−３０は、層２９をパターン化する
ためのガイドとして働く。

薄膜２０は、光を電気エネルギへ変換するための光結合
を特徴とするどんな光起電性材料をも含み得る。この実
施例においては、薄膜２０は、第２図に示されたように
、Ｎ＋、■およびＰ＋層４４．４６および４８をそれぞ
れ有するＭＴＦシリコンである。

代りに、それが、多結晶質、または単結晶質材料であっ
てもよい。ＭＴＦシリコンの場合、薄膜２０は、パター
ン化またはマスキングを用いない在来のグロー放電技術
によって設けられる。該薄膜２０は、連続的に且つ完全
にステインチバー３０．透明導電層２９および空隙３４
を横切って延設される。異なる導電型を有する３層を完
備した薄膜２０の厚みは、ほぼ６０００人である。この
寸法は、薄膜２０の材質に依存するが、スティツチバ−
３０は、どの場合でも、薄膜の厚みに比して、高く且つ
粗くなければならない。さもなければ、薄膜を通る所望
の導電パスは存在しない。

背面電極２２は、セル１２の背面コンタクトとして働く
。それは、スクリーン印刷のような適宜な技術によって
形成され得る。スクリーン印刷の場合には、背面電極部
２４の形状に選択的に導電銀を設けるのに在来のエポキ
シをベースとする銀／グラフフィト材料が使用され１ｑ
る。そのとき、パネルは、エポキシを硬化させるため、
ほぼ１００℃に加熱される。背面コンタクトにおける銀
の代りに他の材料、すなわちニッケル、パラジウムまた
は金のような材料も使用され得る。商業的な意味におい
ては、コストを最小化するために貴金属は除外されると
予測される。背面電極のざらなる可能性は、モリブデン
／アルミニウム／モリブデンの３つの材料が在来の技術
によって順次流されたサンドイッチ層でおる。アルミニ
ウム層は、光の向きを薄膜内に戻すための良好な反射性
を提供し、同時に外側のモリブデン層は、薄膜との良好
な電気的接触および良好なレーザ結合を約束する。レー
ザ結合は以下に述べる実施例において重要でおる。

薄膜２０を通る短絡は、多くの状況において上述した構
成により達成されるが、太陽電池パネル１０に対する加
熱により、薄膜を通る局部導電性を増大させることが時
には望まれる。スティッチバー３０が相対的に高く、狭
く且つ粗いときには、該加熱は、背面電極材料、あるい
はスティッチバー３０の材料を半導体薄膜中に拡散させ
得る。結果として得られる拡散領域は、薄膜の実体部分
よりも良好な導電性を有し、セルの相互接続を増強させ
る。

導電金属材料は、個別の原子として薄膜内に拡散し、あ
るいはフィルム内の格子間隙を占める粒子として存在す
る。後者においては、薄膜の導電領域は、金属および半
導体粒子の混合物で構成される。

導電性を向上させるためパネル１０を加熱するとき、所
定のオーバラップ部分内の局部領域のみを加熱すること
が通常は望ましい。こうして、薄膜２０の実体部分は熱
によって変化されることがなく、金属電極材料が拡散さ
れないので、オーバラップ部分で所望の拡散レベルを得
ることができる。このアプローチは、第３図の右側に示
されており、そこではレーザビーム５０が背面電極部に
導かれ、相対的に薄い領域３８に導電領域５１を生成す
る。レーザスクライバの出力であるレーザビーム５０は
、太陽電池パネルを横切って移動され、ステインチバー
３０のパターンに沿って薄膜を加熱する。該加熱操作は
、領域３８の近傍における薄膜内への金属電極材料の拡
散を生じさせる。ビーム５０は、背面コンタクトおよび
薄膜材料を溶融させ、領域５１において両者の共融組成
を形成させ、あるいは単に充分に該材料を加熱し、拡散
を促進する。背面コンタクトがアルミニウムであり、薄
膜がＭＴＦシリコンであるとき、２つの材料は化合して
、薄膜の厚みを橋絡する導電珪化物を形成する。

局部加熱は、レーザビームに関して上述したが、他の種
々の加熱技術が使用され得ることは容易に理解されるで
あろう。そのような技術には、拡散を生じさせるため電
子ビーム源または放射加熱ワイヤを使用することも含ま
れる。

本発明のその他の実施例が第４図に示されており、そこ
ではステインチバ−３０が、導電領域を生成するための
局部加熱に有利なように省略されている。このような太
陽電池パネル１０−は、複数の個々のセル５４を導電領
域５６により直列に接続する。

第２図および第３図に関連して述べたように、セル５４
の各々は、透明前面電極部３２と背面電極部２４との間
に設置された光起電性領域３８を備えている。

各前面電極部は、隣接するセルの背面電極部と所定領域
においてオーバラップしており、そしてそこでは導電領
域５６の１つによって背面電極部に結合される。

該パネル１０′の種々の層は、ステインチバー３０が除
去されていることを除いてパネル１０に関連して上述さ
れた方法で形成される。各層が設置された後、レーザビ
ーム５０あるいは他の適切な手段が、オーバラップ部分
３６において背面電極部２４および薄膜２０を加熱する
ために使用される。このことにより、背面電極材料を薄
膜内に拡散させ導電領域が作られる。そして、導電領域
５６は、第３図の領域５１と同様の方法で形成され、同
様の構成を有する。唯一の相違は、領域５６がステイン
チバ−３０のない太陽電池セルの相互接続において一層
厳密な役割を果たすことである。そのため、導電領域５
６が、可能な限り薄膜内に且つ薄膜を通して下方に延び
ることが重要である。

第４図の実施例は、薄膜の電力発生に有効でない部分を
最小とする。パネル１０のこれら不活性領域は、相互接
続がスクリーン印刷によりパターン化される場合にほぼ
３０ミル（ｍｉｌ　）の幅を有していれば、第４図に示
されるように、レーザまたは機械的スクライビング技術
を用い且つステインチバーを用いずに３〜５ミルまたは
それより小さい相互接続領域が得られる。この相違は、
実質的に大面積太陽電池パネルにおける活性面積の損失
を低減する。さらに、該セルは、接続あたりの面積損失
が最小であるときに、一層幅狭く構成され得る。幅の狭
い構成において、透明導電層に要求される厚みもまた減
少され、１／４波長厚み層を使用し得るようにする。こ
れは、透明層による光損失を最小とし、セル全体の効率
を増大させる。セル１２および５４の幅は通常数ｍｍ〜
ほぼ２ｃｍの間であることが予想される。

薄膜のシート抵抗は、相互接続のある位置からその他の
位置へのセルの短絡の防止を決定する。

本発明の薄膜２０は、太陽光入射の条件で、単位面積あ
たり１０”Ωよりも大きな抵抗率を有している。

もしも、該薄膜が一層小さな抵抗率を有しているならば
、半導体材料のいくらかは、短絡防止のために、相互接
続線に隣接して蝕刻除去される。ざらに、次のような動
作パラメータの範囲が、本発明の実施にあたって有用で
あると考えられる。

ステインチバー３０の幅　　　　１０〜２５００μ（ま
たは領域５６）ステインチバー３０の高さ　　　１〜５０００μ光活性
薄膜２０の厚み　　　　０．０５〜１００μ背面電極２
２の厚み　　　　１００人〜５０００μ間隙２６および
２４　　　　　　１〜２５００μ（または第４図におけ
る透過間隙）実用に際しては、太陽電池パネル１０および１０′は、
透明基板１６と前面電極１８を介して入射光′（ｈν）
を受けるように配置される。光は、領域２８の光起電性
材料によって吸収され、セルの前面および背面電極部に
より収集するための電流に変換される。あるセルの前面
電極部における電圧は、薄膜２０の短絡領域によって、
隣接するセルの背面電極部に印加され、セルを直列接続
する。２本のリード線１４間を横切る電圧は、各太陽電
池セル１２の電圧の合計となり、パネル１０全体として
相対的に高い出力電圧レベルを生ずる。

本発明によって作られたＭＴＦ太陽電池モジュールは良
好な結果が得られる。該モジュールは、１ＱＣｍ四方の
７０５９ガラス基板上に、１８個の平行ストリップセル
のアレイとして作られる。ガラス基板は、最初に洗剤、
それからＮＨ４０Ｈ／Ｈ２０２のエツチング、次いで水洗を用い
て洗浄される。そして、該ガラスは、テトラメチル錫、
ＣＦ：ｌＢｒおよび０２を含む混合ガスによる化学蒸着
により設けられた酸化錫（ＴＯ）により覆われる。結果
として得られる導電酸化物層（２９）は、単位面積あた
り５Ωのシート抵抗および太陽光スペクトル（おける約
８０％の光透過を有する。導電層は、Ｔｈ１ｃｋ　　Ｆ
ｉｌｍ　　ｓｙｓｔｅｍｓによりｒＣｏｎｄｕｃｔｒｏ
ｘ　　３３４７」の名で販売されている銀ペーストを使
用して１８個の平行ステイツチバー（３０）のアレイと
ともに印刷され、該試料は５５０℃で焼灼されて、ほぼ
０．００８インチ幅のステイツチバーが残される。

そして、Ｔｏを各ステイツチバーの側方の線に沿ってス
クライブし、該ＴＯ層の溝状の空隙を形成するのにレー
ザが使用される。該空隙は、各セルを互いに絶縁するた
め約０．００１インチの幅を有してい６６基板の周辺に
おける付力楠なレーザスクライブは、セルをガラスのエ
ツジを覆って延設されるＴｏから絶縁する。

それから、上記基板は、メタノール中でリンスされ、Ｍ
ＴＦ被着反応炉中に配置されて、次のような特徴を有す
るｐ−１−ｎ層が作られる。

層　　　　　　ｐ型　　　真性　　　ｎ型厚み　　　　
　　１５０人　　５０００人　　　４００人組成　　　
　　Ｓｉ　−ＣＳｉ　−１−Ｉ　　Ｓｉ　−Ｐ−Ｂ−Ｈ
合金　−日合金　　　合金バンド　　　　２．０　　　１．７４　　　１．８ギヤ
ツプ（ｅＶ）暗導電率　　　１０”　　　　１０−９　　１０（Ω−
ｃｍ）’ 光導電率　　　　　　　　１０４（Ω−ｃｍ）’ モジュールの最終層である背面コンタクト（２４）は、
シャドウマスクを介しての蒸着によりほぼ２μの厚みに
堆積される。該マスクは、背面コンタクト層部分の間に
ほぼ０．００４インチの空隙を作り、ほぼ０．０１５イ
ンチの全相互接続幅を得る。そして、該モジュールは、
ＣＦ４＋４％０２　１００Ｗのグロー放電中で　　　　
１．５分蝕刻され、空隙２６の位置における導電ｎ型背
面層によるセル間の短絡が除去される。

このようにして製造されたモジュールは次のような特性
を有する。

ＶＯＣ：　　１４．３Ｖ ■ｓｃ：　　７０．７ｍＡ（ＡＭ−１の一照光下で）フ
ィルファクタ（ＦＦ）：６９．３％効率ニア、０％上述によれば、モノリシック薄膜太陽電池パネルの複数
のセルが連続光活性薄膜を介して直列に接続された光起
電性装置およびそれに関連する形成方法が提供されるこ
とがわかる。

以上では、代表として、本発明のある特定の実施例につ
いて述べたが、もちろん、本発明はこれらの特定の形態
に限定されるものではなく、その要旨の範囲に含まれる
全ての変形例に適用し得るものである。例えば、太陽電
池パネル１０のセル１２は、望むならば、ここに開示さ
れた単なるストリップ形状以外の多種多様の形状とする
ことができる。また、その場合、セルの各面の電極は、
同様に形成され、少なくとも２個のセルを電気的に直列
に接続するため、ここに述べられた方法で相互接続され
る。

【発明の効果〕

本発明によれば、薄膜光起電性素子における活性層が連
続で且つパターン化されず、しかも薄膜の光起電性領域
が容易に直列接続され得る光電池装置およびその製造方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例により構成されるモノリシッ
ク薄膜太陽電池パネルの構成を示す斜視図、第２図は同
実施例の要部を詳細に示す第１図の２−２線に沿う断面
を展開して示す図、第３図は第２図の一部に対応する完
成状態を示す断面図、第４図は本発明の他の実施例の要
部構成を示す断面図である。１０、１０−・・・太陽電池パネル、１２．５４・・・
太陽電池セル、１４・・・リード線、１６・・・透明基
板、１８・・・前面電極、２０・・・連続薄膜、２２・
・・背面電極、２４・・・背面電極部、２８・・・光起
電性領域、３０・・・スティツチバー、３２・・・前面
電極部。図面の浄ＩＦ（内容に変更なし）手続補正書（１制御、事件の表示特願昭６０−７２４９５号２、発明の名称光電池装置およびその製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人名称　アトランデイック・リッチフィールド・カンパニ
ー４、代理人昭和６０年６月２５日６、補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】

（１）前主面および背主面ならびに間をあけて配置され
た複数の光起電性領域を有する連続薄膜と、該前面に、
上記連続薄膜の形成に先だつて形成され且つ実質的に上
記各光起電性領域と同一の範囲に広がる複数の分離した
前面電極部を有する透明電極手段と、該背面に、実質的
に上記各光起電性領域と同一の範囲に広がる複数の分離
した背面電極部を有する他の電極手段とを具備し、且つ
各前面電極部は、上記連続薄膜を介して上記背面電極に
対する電気的接続を完成するため、実質的に該薄膜より
厚く、隣接する光起電性領域の背面電極と所定領域にお
いてオーバラップする少なくとも１つのコンタクト部を
備えた光電池装置。
（２）コンタクト部は、連続薄膜の前面に隣接して実質
的に凹凸の表面を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の光電池装置。
（３）実質的に凹凸の表面は、顕微鏡スケールの粗面で
ある特許請求の範囲第２項に記載の光電池装置。
（４）コンタクト部は、導電格子線である特許請求の範
囲第１項に記載の光電池装置。
（５）連続薄膜は、上記電気的接続を促進するため上記
オーバラップ部分における背面電極手段および連続薄膜
の局部加熱により生成された複数の導電領域を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光電池装
置。
（６）コンタクト部は、少なくとも１０μの厚さである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光電池
装置。
（７）コンタクト部は、ほぼ２５μの厚さである特許請
求の範囲第１項に記載の光電池装置。
（８）コンタクト部は、連続薄膜の少なくとも４０倍の
厚さであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の光電池装置。
（９）複数の光起電性領域を定義する所定の全体厚の光
起電性薄膜を有する光電池装置を製造するにあたり、透
明基板の主面上に、各々が、実質的に薄膜の全体厚より
も厚い少なくとも１つのコンタクト部を有する空隙を存
して分離配置された複数の透明前面電極手段を形成する
工程と、前面電極手段を覆つて且つそれを挟んで基板の
主面の上方に薄膜を形成する工程と、該連続薄膜上に空
隙を存して分離配置され、各々がそれとの間で光起電性
領域を決定するある前面電極手段を実質的に覆つて配置
され且つ隣接する光起電性領域の該電極手段とコンタク
ト部においてオーバラップする複数の背面電極手段を形
成する工程とからなり、各背面電極手段とそれとオーバ
ラップする上記コンタクト部との間に該連続薄膜を通し
て電気的接続が完成されるようにした光電池装置の製造
方法。
（１０）コンタクト部の上面が実質的に粗面とされるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の光電池装
置の製造方法。
（１１）各背面電極手段とオーバラップするコンタクト
部との間の電気的接続が、該コンタクト部における背面
電極手段と連続薄膜との局部加熱により促進されること
を特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の光電池装置
の製造方法。
（１２）背面電極手段および連続薄膜は、所定位置にお
いてレーザビームにより加熱される特許請求の範囲第１
１項に記載の光電池装置の製造方法。
（１３）背面電極手段および連続薄膜は、所定位置にお
いてレーザビームにより不純物中で加熱される特許請求
の範囲第１１項に記載の光電池装置の製造方法。
（１４）粉体成分を有するペーストをスクリーン印刷に
より施してコンタクト部を形成させることを特徴とする
特許請求の範囲第９項に記載の光電池装置の製造方法。