JPS6146993B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、地上で大規模に使用することがで
きそして相互接続することができる大表面の太陽
電池の製造方法に関し、特に、光電池を構成する
各層をスプレイにより塗布し次いでこれを直列接
続太陽電池アレイに形成しこゝで各素光電池はフ
イルム除去装置により形成されるものである大表
面積光電池の製造方法に関する。

現在使用されているエネルギ源の代替エネルギ
源の研究は米国内および全世界において供給使用
可能エネルギ量が減少してきたことに応じて加速
度的に進行、発展している。工学的および／また
はコスト的考慮を一応払わないで良いものとすれ
ば、開発可能な代替エネルギ源は多数存在する。
量が豊富であることおよび環境汚染の問題の全く
ないという効果の面からみて、太陽エネルギは大
規模に研究されるべき代替エネルギ源である。

太陽光線の入射に応答して電気エネルギを発生
する基本的光電池については工学的にそして理論
的に充分に知られている。現在研究の主要な対象
とされている技術的問題は上記の如き基本的な技
術を実用的な技術にすることである。即ち、上述
の如き光電池を、石油および石炭或は原子力のよ
うなエネルギ源を使用した今日実用化されている
発電設備の建設、運転に必要とされるコストに匹
敵するコストで製造することができるようにする
ことを最大の技術的課題としている。この課題を
解決するには、光電池を使用した発電所を大量生
産技術により製造することが必要であることは明
らかなことである。こゝにおいて製造される光電
池は大表面積の、平方マイルの単位で測定される
程度のものが実現されなければならない。この発
明によれば、大表面積光電池が大量生産型の技術
を種々使用して形成され、次いでこれが大量生産
に適した方法で直列接続光電池アレイに形成さ
れ、出来上りのアレイは商用に必要とされる程度
の電気エネルギの発電を可能とする程大きなもの
とされる。

従来の第１世代の光電池製造方法においては、
シリコン或は硫化カドミウムの単結晶の成長を行
なわしめ次いで出来上りの単結晶を半導体層形成
のためにスライスすることが必要とされた。この
技術によれば、光電池を製造するよう複数枚の要
素を接合することによつて製造された複数個の不
連続の層状光電池を積層することにより不連続光
電池が製造された。この製造方法は、それ自体コ
スト高のものであり、小表面積光電池のみを製造
するものにすぎなかつた。それは、太陽からの入
射光に応動する半導体を単結晶物質のみから求め
ていたからである。

単結晶物質を使用することにより必然的に生ず
るコスト高と小サイズの問題を解決するために、
単結晶物質を使用した光電池のサイズより可成り
大なるサイズの光電池を製造するのに好適な多結
晶物質の開発が行なわれている。光電池に適した
半導体物質は周期律表の第および族の原素を
使用した化合物である。硫化カドミウムは特に適
した化合物であることがわかつており、これはカ
ドミウムおよび硫黄を含有する多数の化合物から
製造することができるものであり、これを種々の
方法で基板に塗布することによつて半導体特性を
示す硫化カドミウム層が形成される。

この種の公知の光電池は、適当な基板に形成さ
れた多結晶硫化カドミウム（CdS）層を具備し、
CdSと反応してヘテロ・ジヤンクシヨン或はバリ
ヤ層を形成する第２の物質を具備している。CdS
とヘテロ・ジヤンクシヨンを形成するのに典型的
に使用されている物質は硫化銅、CuxS、であ
る。ここで、ｘは２より小さく、従つて非−化学
量論的結合をした硫化銅がCdS上に形成される。
CdSーCuxSヘテロ・ジヤンクシヨンを有する光
電池を大量生産する工学技術は急速に開発、発展
しつつあるが、これはこの発明の主題ではない。

光電池を大規模地上用のものとするためには、
各光電池は大表面積を覆うようにし且相互接続ア
レイに形成されなければならない。単一のCdS−
CuxSヘテロ・ジヤンクシヨンは約0.40−0.54ボ
ルトの開路電圧を発生することができる。光電池
アレイからの出力電力を送電或は直接利用するた
めに高い出力電圧のものとするためには、各素の
光電池は、現今の蓄電池のバツテリの発生する12
−24ボルトに等しい電圧の出力電圧を発生するよ
うに直列接続されなければならない。

素の光電池を採用して光電池アレイを提供する
従来の試みにおいては、これらの素電池は共通基
板に接着せしめられ、次いでアレイとするために
導線によりこれら素電池を相互接続するようにし
ていた。米国特許第3411050号明細書にはこのよ
うな従来例が図示、説明されている。これらの光
電池は注文生産されていたが、コストは大であつ
た。多数の導線により光電池を相互接続しなけれ
ばならないので、光電活性面の利用率が減少し、
如くして光電アレイの主体としての効率が小さな
ものとなる。

多結晶CdSの光電素子としての利用性は大なる
ものであり、これはこの種素光電素子の直列接続
アレイを形成するための能力を大きく増大した。
米国特許第3483038号、3571915号、3713893号に
示されたものは太陽電池アレイを形成する最新の
従来技術である。これらの従来技術によるアレイ
においては、適当な基板例えば可撓性プラスチツ
ク或は金属箔上に硫化カドミウムの多結晶の層を
マスキングとそれに引続いた真空蒸着法によつて
形成し、次いで硫化カドミウム層上に硫化銅の層
を真空蒸着或はスラリーを析出せしめることによ
り形成してヘテロ・ジヤンクシヨンを形成するこ
とが行なわれていた。この方法は製造に長時間を
要し、素の光電池が直列接続されて大規模パネル
のアレイとされるに際し大量生産方法を採用する
ことができない欠点を有するものである。この方
法は、また、プラスチツクは高温に耐えられない
ものであるので、真空蒸着のような低温度を使用
する工程のみしか採用できないものである点注目
されたい。

更に、上述の米国特許に示される光電アレイは
いわゆるフロント・ウオール型太陽電池の型をと
るものである。即ち、太陽放射は直接にヘテロ・
ジヤンクシヨンに入射し、基板は一般に光に対し
不透過性のものである。フロント・ウオール型太
陽電池においては、ヘテロ・ジヤンクシヨン
（CuxS層）に適用される電極は光をヘテロ・ジヤ
ンクシヨンに迄達するようにするために格子状の
ものに形成される。格子状電極を使用すると、格
子塗布工程中或はそれに引続いた外気露出中に
CuxS層が変質してしまう恐れが生ずる。或る製
造技術においては、格子は接着剤により光電池に
取りつけられ、如くして接着剤硬化工程中に
CuxSが酸化される恐れも生ずる。また、CuxSは
空気中の酸素および水蒸気に露出することによよ
つて光電池使用中に変質する。

フロント・ウオール型太陽電池が格子を使用す
ることによる即ち活性ヘテロ・ジヤンクシヨン領
域の一部を覆うことに起因する効率の低さを有す
るものでありそしてヘテロ・ジヤンクシヨンに変
質の恐れがあるものであることに加えて、この種
の型の太陽電池は光学的に不整合なものであると
いう本質的な欠点を有するものである。硫化銅お
よび硫化カドミウムの屈折率は、それぞれ、３−
3.5および約2.5である。従つて、ヘテロ・ジヤン
クシヨンに対しCuxS−CdS界面における臨界角
より大なる角度で入射した光は透過することなく
反射される。こゝで、上記臨界角は屈折率により
異なり、35゜ないし55゜であるものとする。更
に、空気から硫化銅へと急激に屈折率が増大する
ことによつて、反射光の強さは屈折率1.50程度の
ガラス面からの反射放射の強さより大となる。

多結晶CdSを使用した光電池を形成する革新的
な方法は適当な溶液を基板にスプレイしそこでフ
イルムを形成する方法である。Jordanその他の
米国特許第3880633、第3902920号明細書には、ス
プレイ法により大表面積バツク・ウオール型光電
池を形成する適当な技術が開示されている。ガラ
ス基板は酸化錫のフイルム、硫化カドミウムのフ
イルム、および硫化銅のフイルムを形成するため
に一連の小室を介して通過せしめられる。このス
プレイ工程による特徴は各フイルムが従来技術の
工程における処理温度よりも低い温度で処理され
る点にある。従つて、各フイルムが形成されて後
にこの大表面積光電パネルを高電圧を実現するた
めに直列接続されるべきより小面積の光電池に分
離することが望ましい。この技術はガラス熱のサ
イクルを小さくし、光電池製造に必要とされるエ
ネルギも減少せしめるものである。

この発明により従来技術の欠点は解消せられ、
直列接続光電池アレイを得るための改善された方
法が提供された。更に、共通基板上に形成された
直列接続光電池アレイの改良されたものが提供さ
れる。

この発明を要約すると、この発明により共通基
板上に大表面積光電池を形成しこれを複数個の各
別の光電池に分離する方法が提供される。大表面
積光電池は、先ず、透明基板全面に亘つて層状フ
イルムを形成することにより製造される。これら
フイルムの一部は次いで選択的に除去されてより
小面積の光電池が複数個形成されるに到る。最後
に、これら複数個の光電池を相互接続してアレイ
にするために導電物質が塗布される。

光電池の改良されたものはガラスその他の透明
ガラス状物質基板に形成される。バツク・ウオー
ル型光電池アレイは、如くして、スプレイ技術を
用いて大表面積光電池を形成し次いでフイルムの
一部を除去し複数個の光電池を得ることにより製
造される。ガラス質基板はフイルム形成を高温度
で行うことを可能とするものであり、そして次い
で行なわれる機械的或は化学的フイルム除去工程
に充分に耐えるものである。

更に改良された光電池アレイが製造されるが、
これは層状フイルムが複合光電ヘテロ・ジヤンク
シヨン構造およびこれに取りつけられた電極を形
成しているものである。基板のほゞ全表面は各フ
イルムにより被覆され、これらフイルムは、基板
上に複数個の光電池を形成するためにそしてこれ
ら光電池間を直列相互接続するために必要な部分
のみ除去されるものである。ヘテロ・ジヤンクシ
ヨンに接触する導電物質は下側の物質をシールし
そして保護する一方、光電池を適当なアレイに相
互接続する。

先ず光電池ヘテロ・ジヤンクシヨンを形成する
各フイルムを基板全面に形成し次いでアレイを形
成するように上記フイルムの選択された部分を除
去することにより直列接続光電アレイを製造する
ことをこの発明の一つの特徴とするものである。

各物質層で全パネルを被覆するようにして手の
込んだマスキング技術を省略するようにした点を
この発明の他の特徴とするものである。

入射光線が照射する面を有するガラス基板に全
光電池が形成された光電池アレイを製造すること
をこの発明の一つの特徴とするものである。

複数個の光電池を形成、相互接続するために除
去されるべきフイルム領域であつて従つて発電活
性領域として利用することができない領域は極く
小さなものとした光電池アレイを製造することを
この発明の他の特徴とするものである。

基板に形成される導電フイルムおよびCdSフイ
ルムはスプレイ技術により全パネルに亘つて覆
い、次いでこれらフイルムの一部は光電池を複数
個形成するよう除去されるようにした点をその一
つの特徴とするものである。

太陽電池パネルは発電アレイに相互接続するに
好適なものであり、こゝにおいて上記アレイは大
規模発電をする極めて大なる面積に亘るものであ
る点をこの発明の一つの特徴とするものである。

大表面積光電池を形成する層状フイルムの一部
を切削により除去することをこの発明の一つの特
徴とするものである。

ヘテロ・ジヤンクシヨンを形成する物質に接触
する電極物質がヘテロ・ジヤンクシヨンをシール
しそして保護する作用をすることをこの発明の一
つの特徴とするものである。

この発明のその他の更なる目的、利点および特
徴は添付の図面を用いた詳細な説明より明らかに
される。

先ず、第１ないし５図についてみると、こゝに
は相互接続された太陽電池アレイを形成するこの
発明の好適な方法を説明するための断面が示され
ている。これらの図において、負電極は全パネル
に亘つて形成され、そして上側に形成されている
ヘテロジヤンクシヨン形成フイルムを選択的に除
去するときに隣接する負電極領域が電気的に分離
された電極領域にされる。第１Ａないし５Ａ図は
他の方法を示すためのもので、こゝにおいては負
電極は上側に被覆されるフイルムを形成するに先
立つて複数個の負電型極領域に分離されている。

第１ないし５図、特に第１図について先ず着目
してみるに、ここには層状にされたSnOxフイル
ム１２，Cdsフイルム１４およびCuxSフイルム
２２が被覆された基板パネル１０の断面が示され
ている。これらの層は協働して大表面積光電池を
構成するものであり、そしてこれらは初めは基板
パネル１０の全面に亘つて形成されるものであ
る。この段階においては、実際に全パネルは大な
る光電池であり、パネルに電極を付着すれば低電
圧、大電流の電力をとり出すことのできるもので
ある。

全パネルが半導体材料で被覆されて後、この光
電パネルは次いで第２図に示される如くに複数個
の光電池に分割される。CuxSフイルム２２およ
びCdSフイルム１４はSnOxフイルム１２の特定
の部分１６の上にある部分のみ除去されこの部分
１６が露出せしめられる。この発明の一実施例に
おいては、約１ミリメートル幅のSnOx細長片が
露出される。露出した細長片の幅は種々の絶縁物
質およびSnOxの上側に形成されて電気的相互接
続を行なうに必要とされる他の物質を収容するこ
とができる程度のものに選択される。フイルム２
２および１４は、例えば旋盤の刃或は回転切削工
具のようなフイルム除去に適した工具により、除
去される。

第２図についてみると、SnOxフイルム１２は
半導体フイルム２２および１４の除去された領域
の一方の端部に沿つて除去されなければならな
い。SnOxフイルム１２は硬く、しつかりと固着
したフイルムであるので、CdSフイルム１４およ
びCuxSフイルム２２の如くに機械加工により容
易に除去することができない。従つて、各光電ユ
ニツトがこの段階において隣接する光電ユニツト
から電気的に分離されるようにフイルム１２の一
部をわずかだけ蒸発させることができる工程が選
択されるに到る。ギヤツプ１３を形成するように
SnOxフイルムを蒸発せしめるに好適な技術とし
ては低電圧プローブを使用するものがある。この
プローブは約20ボルトd.c.を使用してSnOxの除
去されるべき部分に沿つて電気アークを発生せし
めるものである。SnOxフイルムは、また、SnOx
フイルムの除去されるべき小領域に集束せしめら
れるリーザ・ビームによつても除去することがで
きるものである。更に、SuOxの選択された部分
を除去してギヤツプ１３を形成するのに半導体装
置を製造するに際して慣用されているマスキング
および化学エツチングの手法を適用することもで
きる。これら手法は例えば米国特許第4009061号
明細書に記載されているようなものである。

複数個の光電池が形成されそして電気的に分離
されてから、これらユニツトは引続いて直列接続
アレイを形成するように接続されなければならな
い。第３図に示される如く、光電ユニツトはこれ
らの上側に塗布されるべき導電物質層を受け入れ
るための処理がなされなければならない。半導体
層１４および２２の露出端部は第１に適当な電気
絶縁物質により被覆される。化学エツチングのた
めに使用される慣用のマスキング操作において使
用される絶縁フイルム形成物質をこのために使用
することができる。第１の絶縁フイルム２４は
SnOxの露出細長片１６に隣合つた半導体物質端
部に沿つて形成される。第２の絶縁フイルム２６
は隣の光電池ユニツトの半導体層露出端部合体に
亘つて且ギヤツプ１３を完全に充填するように形
成される。絶縁フイルム２４および２６は互に同
一の物質とすることもできるし、或はまた異なる
物質とすることもできるが、この点については後
で更に詳しく説明される。

絶縁フイルム２４および２６は、半導体層１４
および２２と反応してこれらの半導体特性を劣化
してしまうような物質でなければ、どのような材
料でもよい。好適に使用することができる物質と
しては、KodakからKMERの商標で販売されてい
るホト・レジスト、塩化ビニル・フイルム、およ
びセルロース・フイルム・ホルマールがある。後
で除去されるべき所に相当する絶縁フイルム２４
はアスフアルトを基材とした印刷用インク或は溶
媒を主材とした引きはがすことができるフイルム
形成物質で形成することができるが、これら物
質、インクは印刷およびエツチング工業において
よく知られたものである。これらの絶縁物質を塗
布する方法として針状のペンによる方法が用いら
れている。上記ペンは可成り大なる孔を有するも
のであつて絶縁物質が可成り固いスラリー状のも
のであつても該ペンを介して塗布可能とされるも
のである。

再び第３図に着目すると、こゝには更に、
SnOx細長片１６の面に形成された「接着性細長
片」２８が示されている。この細長片２８は、後
でその上側に塗布される導電層と下側のSnOx層
１２との間に良好な接着状態を実現しそして良好
な電気的接続状態を実現するために適用されるも
のである。一つの実施例においては回転するブラ
ス・ホイールを使用しこれを回転しながら露出細
長片１６に接触せしめながら少量のブラスを該細
長片１６上に析出せしめることができる。ブラス
はその上側に形成される銅層と相溶性の特に良好
なものである。接着性細長片２８を形成するその
他の材料としては亜鉛、インジウム、カドミウ
ム、錫、ブロンズ、およびこれらの金属の合金が
ある。

第４図についてみるに、こゝには基板および光
電池の上側に全面に亘つて導電体層が被覆された
光電パネルが示されている。基板の全表面に亘つ
て導電物質で覆うことが望ましいことであり、こ
れは真空蒸着法によつて各種の金属により覆うこ
とができる。第４図に示される如く、第１の導電
層３０は基板の全面に亘り真空蒸着されており、
そして該層３０は銅であると満足な結果を示す。
即ち、銅層３０はCuxS層２２および接着性細長
片２８と満足な結合をすることができる。最後
に、鉛層３２げ銅の層３０の上面全面に亘り塗布
されて更なる導電路を構成すると同時にこの層は
光電池を大規模アレイにするに適した引続いてな
される製造工程において銅層３０を酸化その他の
損傷から保護する作用もするものである。しかし
銅および鉛はこれらの層を形成後に光電池を加熱
処理したときにこれらの接合面において合金を形
成するものである点注目されたい。如くして、数
オングストロームの極く薄いバリヤ・フイルムが
上記接合面において銅−鉛の直接接触を防止する
ために必要とされる。適当な物理的バリヤは酸化
銅、鉄、インコネルから形成される。

この発明の一つの特徴は、鉛層はCuxS層を劣
化しないように保護し、そして光電池ヘテロ・ジ
ヤンクシヨンを長寿命化する作用をする点にあ
る。銅の硫化物は、通常、例えばフロント・ウオ
ール型動作をして空気に露出するような場合のよ
うに酸素および水蒸気が存在するときは極く容易
に変質してしまうものである。銅の硫化物層を被
覆してこれを保護する目的で透明な導体を使用す
ることはできない。如くして、光電池をシールす
るに必要とされる更なる被覆を具備した格子状電
極が必要とされる。この発明の主題であるところ
のバツク・ウオール型光電池は銅の硫化物の層を
照射する必要のないものであるので、銅の酸化物
の層をシールしそして保護するための厚い電極を
使用することができる。

銅および鉛よりなる多層導体は多くの利点を有
するものである。銅は銅の硫化物に良好に接着
し、そして銅の硫化物を化学量論的に変化させる
こともない。しかし、銅のみでは酸素および水蒸
気を幾分透過させてしまう。銅の表面に更に形成
された第２の層である鉛層は銅層をシールする。
鉛は、また、導電体であるのべ、如くして上面に
被覆された導電物質全体の全導電度を改善するも
のであり、一方CuxSを保護するものである。

第５図について説明すると、こゝには直列接続
された完成した光電池パネルの断面が示されてい
る。上側に被覆された導電層３０および３２の一
部は露出SnOx細長片１６との間の電気接点を構
成するものであり、この電気接点は接着性細長片
２８によりその接触性を改善されている。導電層
３０および３２は、次いで、隣接光電池のCuxS
層２２の上面に亘り広がつているが、これは隣接
光電池のその他の部分とは絶縁体２６により完全
に絶縁されている。SnOx層は一つの光電ユニツ
トの負電極を形成するものであり、そしてCuxS
層は隣接ユニツトの正電極の一部を構成するもの
であるので、これらユニツトは如くして電気的に
直列に接続されたものということができる。光電
パネルの上面は、必要に応じて、適当なシーラン
ト（密封剤）３４により被覆して雰囲気の変化影
響から該パネルを保護するものとする。

上述のことから明らかな如く、直列接続光電池
ユニツトを形成する全工程は大量生産に適したも
のということができる。各光電池ユニツトを形成
する工程、即ち絶縁細長片および接着性細長片を
塗布する工程は適当な機械を用いて被覆された基
板を横切つてなされる１工程でなされるようにす
ることができる。必要に応じて複数個の機械を使
用してパネル全体が１度に準備されそしてパネル
に必要な精密位置決めは一度のみでよいようにす
ることもできる。引続いて行なわれる工程即ち真
空蒸着により金属導電層３０および３２を形成す
る工程は製造ベースで容易に実施することができ
る。しかし、これは他のフイルムを製造するスプ
レー法に比して高価な方法である。以下において
更に詳しく説明されることではあるが、導電フイ
ルム３０および３２を選択的に一部除去して完全
なアレイとするための技術は各種のものを使用す
ることができる。

再び第５図についてみるに、絶縁物細長片２４
は導体層３０および３２の一部に沿つて除去され
る。この除去のためには超音波振動を適用するこ
とが行なわれる。これによると、上側に存在する
導体層３０および３２はその構造の裏付けとなる
ものが除去されることとなるのでこれら導電体自
体も除去されるに到る。絶縁フイルム２６はフイ
ルム２４が除去されるに到る超音波周波数におい
てもとのまゝの状態を保持するものとされてい
る。如くして、導電フイルム３０および３２の選
択された部分のみが除去されて所望の電気的相互
接続が完成されることとなる。

第１Ａないし５Ａ図について説明すると、こゝ
にはSnOx１２領域はすでに形成され且互に分離
された状態とされた基板パネル１０の断面が示さ
れている。これは欠陥のあるパネルを再処理する
場合或はCdSコーテイングをSnOxがすでに除去
された状態で実施しようとする場合のパネルであ
る。分離された電極領域を形成するためのSnOx
の除去は第２図により図示、説明された通りの手
法により実行される。光電パネルをスプレイ技術
により形成する場合は温度は継続的に保持されて
いる必要があるので、SnOxを除去するときに全
パネルを室温迄冷却し次いで再加熱するというよ
うなことはしない方が望ましい。このような場
合、好適な実施方法としてはCdS層４の形成に先
立つて低電圧プローベにより除去する方法があ
る。

基板全面がヘテロ・ジヤンクシヨン形成用フイ
ルム、即ちCdS層１４およびCuxS層２２により
被覆あれてから、これら被覆の選択された部分が
第２図により図示、説明された手法と同様の手法
で除去される。更に、第２Ａ図に示される如く、
CuxSフイルム２２およびCdSフイルム１４の除
去された部分はSnOxフイルム１２のすでに除去
された部分と重なつており、そして、CdS２０の
小部分は分離ギヤツプ中に留まつている。この小
部分２０は上側フイルム２枚の除去された領域の
端部全長に亘つて配置されているものである。

再び第１Ａおよび２Ａ図についてみるに、こゝ
にはCdS２０の一部により充填されたギヤツプ１
３が示されている。この充填は半導体フイルムを
形成するに先立つて除去されたSnOx部分に生起
したものである。これはフイルム蒸着に際して発
生する熱により半導体物質が損傷する可能性を避
けるたものものである。ギヤツプ１３を充填する
CdS物質２０はSnOxフイルム上に直接に形成さ
れるCdS微結晶とは異なる結晶構造を有するもの
である。ギヤツプ１３中のCdS物質２０はCdSフ
イルム１４におけるCdS物質と比較して極めて大
なる電気抵抗を有するものと信じられており、従
つて、物質２０は隣接するSnOxフイルム領域１
２相互間を電気的に絶縁するよう動作する。従つ
て、半導体領域２２および１４が除去されるとき
にCdS物質２０のみは残存するようにされる。

第３Ａ，４Ａおよび５Ａ図は絶縁性フイルム２
４および２６を形成する工程、導電性細長片２８
を形成する工程、次いで所望の電気的相互接続を
実現するために導体層の一部を除去する工程を説
明するものである。これらの工程は、第３，４お
よび５図により図示、説明されたものと同様のも
のであり、その結果出来上つた光電パネルは電気
エネルギの発生に利用することができる。

光電池を分離しそして同時に直列に一体的に接
続せしめられた光電池アレイを形成するために被
覆された導電フイルムをその一部だけ除去する方
法は好適なものを一つだけ説明した。１枚の絶縁
フイルムと被覆された導電体とを除去するための
超音波を使用した他の方法は第６，６Ａおよび６
Ｂ図により図示、説明される。第６図に示される
如く、光電パネルはすでに形成され、そして
SnOx層１２の選択された部分および被覆された
フイルム１４および２２の選択された部分は基板
１０上に複数個の光電池を形成するよう除去され
ている。絶縁フイルム２４および２６は第３図に
より図示、説明されたように塗布されるが、ただ
塗布ペンによる絶縁フイルム２４の形成が絶縁フ
イルム２６の高さより高くなるようにされる点の
み相違する。絶縁細長片２４および２６の高さの
差異は絶縁細長片２４の頂部が導体３２および３
０適用後の絶縁細長片２６側の高さより高となる
ようにされている。従つて、他方の光電池の導電
フイルム３２および３０の一部を除去することな
しに一方の光電池の絶縁細長片２４を切除するこ
とによりその上側の導体３２および３０を除去す
ることができる（第６Ａ図参照）。如くして、絶
縁領域４２が第６Ｂ図に示さる如く形成されたこ
とになるが、これは絶縁細長片２４の頂部が除去
されたものであり、こゝに再び隣接光電池間の直
列相互接続が形成された。この技術の一つの長所
は、所望の相互接続が完成したパネルを適当な切
断刃の下を単に通過せしめるのみで完了する点に
ある。

第７，７Ａおよび７Ｂ図について説明すると、
こゝには導電層３０および３２を除去して直列接
続を形成する更に他の技術が示されている。
SnOx層１２、CdS層１４およびCuxS層２２を具
備した複数個の光電池は第１，２図に図示、説明
された方法により基板１０に形成されている。第
７図に示される如く、絶縁性細長片２４および２
６も形成されている。更に、絶縁細長片２４上に
は引き裂き用細長片４４が設置される。細長片４
４は金属ワイヤその他導体層を後述の如くに切断
するに充分な引張り力を有する材料により構成さ
れる。第７Ａ図に示される如く、導体層３０およ
び３２は基板パネル１０のほゞ全面に亘り特に引
き裂き用細長片４４上にも及んで形成される。引
き裂き用細長片４４は基板パネル１０の端部を超
えて延伸せしめられて、該片４４を上向きに引き
上げることができて該片に沿つた導体層３０およ
び３２を破壊し如くして光電ユニツトが分離さ
れ、第７Ｂ図に示される如くに直列接続が形成さ
れるようにしてある。第７Ｂ図は分離領域４６を
示すものである。こゝにおいては絶縁性細長片４
４が除去せしめられているが、これは必要に応じ
て残存したまゝでもよいものである。

好適な実施例においては、第８図に示すように
基板パネル５２はガラスのような透明ガラス状物
質により構成され、そして光電池５４はガラス上
にバツク・ウオール状に、即ちCdSがガラス側に
面するように配置される。この配置はスプレイ技
術による最初の大表面積光電池の製造に特に適し
たものである。ガラス基板上の各フイルムは順次
にそして徐々に低温度となるように形成される。
如くして、ガラス基板はただ一度だけ高温に加熱
される必要があるのみで、その後はそれより低温
にされる。規定された速度でくり返してなされる
加熱、冷却工程に要する時間はわずかであり、ガ
ラスに生ずる過度の歪みは阻止される。更に、ガ
ラスは耐熱性であり、錫の酸化物フイルムおよび
カドミウムの硫化物フイルムを形成する比較的な
高温度に耐えるものである。

ガラス基板は、また、大表面積光電池をより小
面積の光電池にする場合に特に有用なものであ
る。この剛体の支持体はそこに被覆されているフ
イルムの除去に際して切削工具の使用を可能とす
るものである。ガラスの大なる耐熱性は、また、
蒸発により酸化錫の除去を可能とするものであ
る。ガラスは、また、必要に応じて化学エツチン
グにより酸化錫を除去する場合もその化学処理に
も耐える。

完成した光電パネルが出来上る迄には幾段階も
のテスト工程が必要である。特に、光電ユニツト
を電気的に分離するための導電層の除去が満足に
なされたかどうかを確認するために隣接光電池間
の上記導電層除去後のこれら電池間の抵抗値の検
査は大切である。アレイの完成後欠陥のある光電
池を特定するために個々の電池を独立に検査する
ことができる点がバツク・ウオール型アレイの特
徴とする点である。更に、被覆された導電層が分
離されて後直列接続が現実になされたか否かを検
査するためにパネル電圧も検査されなければなら
ない。光電池に直角の方向の基板パネル５２の側
部細長片（図示されていない）は、通常、パネル
が完成した後に除去されるものである。この細長
片は導電層の除去が完全ではないことに起因して
尚電気的に接続している部分である。

上述の光電パネルは電力を大規模に発生せしめ
るに好適な低コストの光電池を提供することがで
きるものである。各光電パネルは大面積を占める
ものであり、比較的低いD.C.電圧即ち18ないし
24ボルトで大電力を供給することができるもので
ある。この光電池の内部抵抗は米国特許第
3880633号明細書に記載される方法によりSnOx層
を形成することにより小さなものとされる。上記
明細書に記載される方法により形成された酸化錫
層は約５ないし10オーム・パー・スクエアのシー
ト抵抗を有するものである。このシート抵抗は光
電池の厚さを、内部抵抗により許容し難い電力損
失を生ぜしめるこをなしに、２センチメートル程
度に迄小さくすることを可能とするものである。

この発明により形成された太陽電池アレイのそ
の他の特徴は大量生産工程により大表面積光電セ
ルを形成することができる点にありこゝにおいて
は支持基板上に光電池を形成する複数の層を製造
するためにスプレイ技術が採用されている。更
に、光電パネルの活性領域は被覆されたフイルム
がほんのわずかの細長片を除去されたにすぎない
ものであるので極めて大であり、一般にこの細長
片の面積は全パネル面積の10％を超えることはな
く、更に被覆された導体は殆んど連続的な層とし
て形成されているものであるので内部抵抗は非常
に低いものである。最後に、ガラス基板は光入射
表面を光の入射を制限することなしにシールする
性質を本来具備するものでありそしてこれに隣接
している導体もヘテロ・ジヤンクシヨン表面をシ
ールして外界から与えられるパネルに対する悪影
響が阻止される。光電池の露出端部に対する最終
的なシーラントおよび機械的強度を高めるための
裏打ち材を必要とするように考えられるが、特に
これらのものは必要ではない。

第９および９Ａ図について説明すると、こゝに
は完成した光電パネルの端子領域が図示されてお
り、第９図には正端子６０が示され、第９Ａ図に
は負端子６２が示されている。先ず第９図に示さ
れる正端子６０について説明すると、導体６１は
導体層３２に接しそしてCuxS層２２の上側に適
用される。基本実施例においては、導体６１は錫
−鉛合金のような半田であつて、導体層３２およ
び３０上に析出されたものである。導体細長片６
１を形成するよう析出される半田の体積は該細長
片６１内の電流密度がエネルギ損を低レベルに維
持することを保障する量とされる。導体層に接触
せしめられる材料としては接触抵抗を小さくする
ために導体層の仕事函数に等しい仕事函数を有す
る材料が選択される。外部回路の接続は半田、ク
ランピングその他の適当な方法によつて端子細長
片６１に対して行なわれる。

第９Ａについて説明すると、負電極を形成する
ためにSnOx層の露出部分３６に接触するよう端
子細長片６３が具備せしめられる。端子細長片６
３はインジウム半田のような適当な材料により形
成される。端子細長片６３は半導体フイルム１４
および２２に接触しないように配置されなければ
ならない。これは露出SnOx表面３６の幅を端子
細長片６３を収容するに充分な幅とすることによ
り達成され、或は被覆された半導体層の露出面お
よび導体層に沿つて絶縁性細長片を形成すること
により達成される。この場合の絶縁性細長片の形
成は上述の直列接続形成時の工程と同様の方法で
なされる。

光電パネル５２を商用に耐える程の電力量を発
生するように回路接続するための装置は、この発
明の要旨とするところではないが、端子細長片６
１および６３を形成するための適当な材料は多数
存在し、またこの細長片は必ずしも半田付けされ
なければならないものではなく光電パネルの適当
な領域に圧接するようにすることもできるもので
ある。要するに、正端子６０はCuxSに接触せし
められさえすればよく、そして負端子６２は
SnOx層に接触しそしてSnOx層に被覆されるフイ
ルム層に接触しないようにしさえすればよいので
ある。

この発明は、従つて、上述の目的を達成し長所
を発揮することのできるものであるが、このこと
は上述の如き図示、説明から明らかなことであ
る。この発明の構成の各種の組合せ、結合であつ
て有用なものの実施が可能であることが理解され
るであろうが、これらもすべてこの発明の範囲に
含まれるものである点理解されたい。

この発明の精神および範囲内で多数の実施例を
実施することができることから、上記の図示、説
明はすべて単なる説明のためのものであつてこの
発明をこれに限定するものではない点も理解され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１および１Ａ図は基礎の光電層が適用された
光電パネルの断面を示す図である。第２および２
Ａ図は複数個の光電池を形成するためにフイルム
材料の一部が除去された光電パネルの断面を示す
図である。第３および３Ａ図は光電パネル上に導
電コーテイングを施すための準備をされた光電パ
ネルの断面を示す図である。第４および４Ａ図は
導電層が上面に施された光電パネルの断面を示す
図である。第５および５Ａ図は外界からシールさ
れた直列接続光電パネルの断面を示す図である。
第６，６Ａおよび６Ｂ図はスライス技術により直
列接続を形成する手法を説明するための図であ
る。第７，７Ａ，７Ｂ図は細長片を裂いて引き離
すことにより直列接続を形成する手法を説明する
ための図である。第８図はこの発明により形成さ
れた光電パネルの完成品の斜視図（光電パネルの
厚さは過大に示されている）である。第９および
９Ａ図は光電パネル端部の電極の形状を示すため
の断面図である。 図中符号、１０，５２……基板パネル、１２…
…SnOxフイルム、１３……ギヤツプ、１４……
CdSフイルム、１６……特定の部分（露出細長
片）、２０……CdS物質、２２……CuxSフイル
ム、２４，２６……絶縁フイルム、２８……接着
性細長片、３０……導電層（銅層）、３２……鉛
層、４４……引き裂き用細長片、４６……分離領
域、５４……光電池を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス基板上にこれと接触する透明な導電性
   層を形成し、この導電性層を少なくとも１種類の
   半導体物質からなる半導体層で被覆し光電セルの
   直列接続バツクウオール型アレイの大表面積光電
   池の製造方法であつて、 前記導電性層１２及び半導体層の一部を選択的
   に除去し前記基板上に導電性層の露出した部分を
   有する互いに離隔された複数の光電セルを形成
   し、 前記導電性層の露出した部分と隣接する前記半
   導体層の端部に沿つて第１の絶縁物質２４を析出
   し、 前記複数の光電セルを被覆し前記導電性層の露
   出した部分と接触する連続導電性層を析出し、 そして前記光電セルから第１の絶縁物質を剥離
   し１つのセルの半導体層の上面及び隣接するセル
   の導電性層間を電気的に接続している連続導電性
   層を互いに離隔された導電性層に分離することに
   より光電セルの直列接続を形成することを特徴と
   する大表面積光電池の製造方法。 ２ 更に前記半導体層を形成する前に前記導電性
   層の一部を選択的に前記基板上に前記導電性層の
   絶縁された部分を形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の製造方法。 ３ 更に前記導電性層の露出した部分を有する導
   電性層を有する基板の一部と隣接しそれを被覆し
   ている前記半導体層の一部を選択的に除去するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の製
   造方法。 ４ 前記連続導電性層を析出する工程は、更に前
   記導電性層の露出した部分と対向する前記導電性
   層及び半導体層の端部に第２の絶縁物質２６を塗
   布することを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の製造方法。 ５ 更に前記導電性層の露出した部分にあらかじ
   め選択された前記導電性層と連続導電性層とを接
   着する物質２８を塗布し、 前記選択された物質上をその一部が被覆するよ
   うに前記連続導電性層を析出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載の製造方法。 ６ 複数の光電セルを形成するために前記導電性
   層の一部を選択的に除去する工程は更に、 前記半導体層の一部を選択的に除去し導電性層
   の少なくとも１部を露出させ、 その後前記露出した導電性層部分の一部を選択
   的に除去することにより各々が導電性層の露出し
   た部分を有する互いに絶縁された光電セルを形成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の製造方法。 ７ 前記連続導電性層を析出させる工程は更に、
   前記導電性層の露出した部分と対向する前記導電
   性層及び半導体層の端部を第２の絶縁物質で被覆
   することを含む特許請求の範囲第６項に記載の製
   造方法。 ８ 更に前記導電性層の露出した部分にあらかじ
   め選択された前記導電性層と連続導電性層とを接
   着する物質２８を塗布し、 前記選択された物質上をその一部が被覆するよ
   うに前記連続導電性層を析出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載の製造方法。