JPS6150381A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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） 本発明は非晶質半導体層を有する太陽電池において、基
板の一生面に形成された複数の発電区域が配列方向に直
列接続する太陽電池に関するものである。

（従来の技術） 第２図は従来の各発電区域が直列接続する太陽電池の構
造を示す断面図である。

２１は絶縁基板、２２ａ　、　２２１）　ｌ；ｌ該基板
２１上に形成した１ｉｔｕ極、２３ａ　、　２３ｂ　ｉ
；を夫々第１１！極２２ａ、２２ｂ上に被着した非晶質
半導体層、２４ａ、　　２４ｂは夫々非晶質半導体層２
３ａ、　　２３ｂ上に被着した第２電極である。

上記の絶縁基板２１は可視光線を透過するガラス基板又
は、セラミック基板などが用いられ、第１電極２２ａ、
２２ｂ及び第２電極２４ａ　、　２４ｂ　＋ｉ光が入射
する側の電極は透光性を有する酸化錫、酸化インジウム
、などで構成され、他方の電極はアルミニウム、クロム
、ニッケルなどの金属で構成されている。

上記非晶質半導体層２３ａ、２３ｔ）は光照射によって
電子、正孔を発生するもので、第１電極２２ａ。

２２１）側からＰｍ層、髪型（ノンドープ）層及びＮ型
層の３層構造となっている非晶質シリコン層などが用い
られる。

上記の太陽電池の製造方法としては、各発電区域の形状
に応じて所定の形状の孔を有する金属マスクが用いられ
る。該マスクを絶縁基板２１上に装着し、第１電極形成
装置で、第１電極２２ａ、２２ｂを基板２１上に析出す
る。次に該マスクを第１電極２２ａ、２２１）の配列方
向に所定の距離だけ移動させ、第１電極２２ａ、２２ｂ
上に装着する。この後に、プラズマＣＶＤ装置等を用い
て非晶質半導体層２３ａ、２３０を該第１電極２２ａ、
２２ｂ上に生成する。さらに該マスクを上述と同一方向
に所定の距離だけ移動させ、非晶質半導体層２３ａ、　
２３ｂ上に装着する。この後に第２電極形成装置で、第
２電極２４ａ１ン 、２４ｂを析出する。これに、発電区域ａ′のｖｇ１電
極２２ａが隣接する発電区域ｂ′の第２電極２４ｂに接
続された太陽電池が製造される。（特公昭４Ｂ　−２６
９７７号公報参照） また別の製造方法としては、基板２１上に所定の形状を
した第１電極２２ａ、２２ｂ上に非晶質半導体層２３ａ
、２３ｂを生成し、非晶質半導体層２３ａ　。

２３ｂの不必要部分をマスクを介してプラズマエラ１　
　　　　チング、逆スパツタリング又はレーザビーム照
射等の手法で除去する。さらに該非晶質半導体層２３ａ
、２３ｔ）上に第２電極２４ａ　、　２４’ｂを被着し
、上述の手法で、不必要部分の第２１１極２４ａ、２４
ｂを除去して上記と同様に直列接続された太陽電池が製
造される。

上記の従来の太陽電池において各発電区域ａ′。

ｂ′に光が照射されると非晶質半導体層２３ａ、２３ｂ
に電子、正孔が発生し、第１電極２２ａ、２２ｂと電２
電極２４ａ、２４１）間に電位差が生じる。

この時、発電区域ａ′の第１電極２２ａと発電区域ｂ′
の第２電極２４１）が電気的に接続された状態となり、
各発電区域ａ’、ｂ’の起電圧は相加される。

（発明か解決１−ようとする問題点） しかし従来の直列接続された太陽電池は、直列接続を形
成するために製造上、マスクを何回も移動させたり、又
は数種類のマスクを使用しなければならないためにマス
クの脱着作業時に各層を損傷させ、又誤操作によって接
続不良を招くといった問題を生じる。また、接続部分が
せいぜい１μｍ程度の透明電極と金属薄膜とが重畳して
いるだけであり、複数の発電区域を直列接続させた場合
、太陽電池の直列抵抗が大きくなり、光電変換による出
力を充分引き出すことが困難であった。

（問題を解決するための手段） 本発明の目的は上述の欠点を一挙に解決するものであり
、接続不良がなく複数の発電区域を直列接続しても良好
な特性の出力を得ることにある。

その目的を達成するために本発明は、基板の一生面上に
所定の形状をした下部電極、非晶質半導体層及び上部電
極から成る複数個の発電区域を有する太陽電池において
、隣接する発電区域に、一方の発電区域の下部電極上に
形成された障壁と該障壁の他方の発電区域側に形成され
た空隙部とを有し該空隙部に導電性材料が充填され、こ
れにより隣接する発電区域が直列接続するようにしたも
のである。

（実施例及び作用） 以下、本発明を図面に基いて詳説する。

第１図Ｃａｌは本発明の実施例の上面図であり、第１図
（ｂｌは同図（ａｌのＸ　−Ｘ’線断面図である。

１はガラス等で構成された絶縁系板であり、　２ａ、　
２ｂは該基板ｌ上に所定の形状をして形成された下部電
極の透明電極であり、３ａ、３１）は該透明電極２ａ、
２ｂ上に被着された非晶質半導体層であり、４ａ、４ｂ
は該非晶質半導体層３ａ、３１）上に被着した上部電極
の金属薄膜電極である。

前ε透明電極２ａ、２ｂは酸化錫、酸化インジウム、酸
化インジウム・錫などで構成され、前記非晶質半導体層
３ａ、３ｂは、シリコン、ゲルマニウム、セレン等を主
成分としたもので構成され、前記金属４膜電極４ａ、４
ｂは抵抗を小さくするためにアルミニウム、クロム、ニ
ッケル等の金属薄膜が用いられる。

次に透明電極２ａ、２ｂ、非晶質半導体層３ａ　。

３ｂ及び金属薄膜電極４ａ、４ｂからなる各発電区域ａ
、ｂを配列方向に直列接続する。以下、その接続手段を
説明する。

発電区域すにおいて、発電区域ａ側の透明電極２ｂ上の
端部には障壁部５２が形成される。

該障壁部５２と発電区域ａとの間には、発電区域すの透
明′Ｗ１極２ｂが露出し、各発電区域ａ、ｂを分離する
空隙部６２が形成される。

また障壁部５２を中心として空隙部６２と対称側には、
少なくとも金属薄膜電極４ｂと障壁部５２が短絡しない
ように設けられた絶縁溝７２が形成される。

前記空隙部６２に銀など抵抗率が極めて小さい金属を主
成分とした導電性ペーストを充填し、焼成した導電性材
料の接続部８２が設けられる。　これにより発電区域す
の透明電極２ｂは接続部８２を介して発電区域ａの金属
薄膜電極４ａと接続され、発電区域ａ、ｂが直列接続さ
れる。太陽電池を構成する各発電区域ａ、ｂの非晶質半
導体層３ａ。

３ｂはシリコンを主成分とし基板側からＰ型非晶質シリ
コン、１型非晶質シリコン、ｎ型非晶質シリコンが夫々
重畳してなり、基板側から光照射した際、非晶質半導体
層３ａ、３ｂ中に発生した正孔が２層側、電子がｎ層側
に移動し、透明電極２ａ　。

２ｂと金属薄膜電極４ａ、４ｂとの間に電位差が生じ、
１　　　　その負荷に電流が流れる。発電区域すの電流
は金属薄膜電極４ｂから非晶質半導体層３ｂを介して透
明電極２ｂに流れ、さらに障壁部５２と発電区域ａ間の
空隙部６２に設けられた接続部８２を通じて発電区域ａ
の金属薄膜電極４ａへと流れ込む。

障壁部５２は発電区域ａの金属薄膜電ｆｆ１４ａと導通
しているが、絶縁溝７２が存在しているため、発電区域
すの金属薄膜電極４ｂに実質的に短絡することがない。

また、製造上、接続部８２である導電性ペーストを充填
する際：こ、空隙部６２に充填されるためダレを防止で
き、確実な直列接続となる。

尚、上述の実施例を発電区域ａ、ｂ間の直列接続を用い
て説明したが図示していない他の発電区域にも同様の接
続が行われ、複数の発電区域が直列接続された太陽電池
が達成される。

次に本発明の複数の発電区域が直列接続されて成る太陽
電池の製造方法を第３図ｊａ）〜（ｅｌに基いて説明す
る。

第３図ｆａｌにおいて、ガラス等の透明絶縁基板１の一
生面上に所定の形状をし７た複数の透明電極２ａ、　２
１）が形成される。該透明電極２ａ、２１）はインジウ
ム錫をターゲットにしてアルゴン圧５．ＯＸ　１０　’
ＴＯｒｒの雰囲気中でスパッタリングを行い、基板ｌ上
に酸化インジウム・錫（工Ｔｏ　）を析出させたもので
ある。前記酸化インジウム・錫の他に酸化錫−酸化イン
ジウム等を使用することができる。

第３図（１）ｌにおいて、複数の透明電極２ａ、２ｂが
形成された該基板１をプラズマＣＶＤ装置中に搬入し、
所定の反応ガスをグロー放電分解させ、透明電極２ａ、
２ｂ上に全面に渡り連なった非晶質半導体層３を生成す
る。非晶質半導体層３がｐ−１−ｎｇ非晶質シリコン層
の構成であるならば、先ず、７”　５　：Ｘ　７　ＣＶ
Ｄ装置装置０室応室１ＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ６、Ｈ２（７）
各ガスを所定の比で混合した反応ガスを一定流量で導入
し、反応室内を一定ガス圧に保ち、かつ基板１を１５０
〜２５０℃に加熱して、１３．５６　Ｍ改の高周波電圧
を印加し、グロー放電を発生させる。これにより反応ガ
スがプラズマ化し、基板１の透明電極２ａ、２ｂ上にｐ
型非晶質シリコン層を生成する。次に反応ガスとしてＳ
ｉＨ＋　、　ＨＦを所定の比で混合したものを用いて、
上述と同様にグロー放電を発生させ、ｐ型非晶質シリコ
ン層上に１型非晶質シリコン層を生成する。さらにＳｉ
Ｈ＋　、　ＰＨａ　。

ＩＩ＋を所定の比で混合した反応ガスを用いて、上述と
同様にグロー放電を発生させ、髪型非晶質シリコン層上
１こｎ型非晶質シリコン層を生成する。

この様に積層された非晶質シリコン層の膜厚は０．５〜
ｌｔ！４程度である。また、スペクトル感度特性を広範
囲にするため非晶質シリコン層を多層構造にし７たタン
デム構造でもよく、上記反応ガスの主成分として戻素Ｃ
１窒素Ｎ、ＱＳｎ、　　リチウムＬｉ　。

ｅｇｏ、　弗素Ｆ、／７’ルマニウムＧｅ、セレンＳｅ
ヲ用いることができる。

第３図（Ｃ）において、非晶質半導体層３上の全面に、
金属薄膜電極４が形成される。金属薄膜電極４はＮｌ　
、　　Ｏｒ　、　　Ａ／などの金属を蒸着することによ
って析出する。

金属薄膜電極４は非晶質半導体層３と同一部分に形成す
るため、この間の工程間にマスクの交換が不要であるた
め、マスクの脱着時、非晶質半導体層３等に損傷を与え
ることなく、またプラズマＣＶＤ装置の反応室と金属蒸
着装置の反応室を連設でき一連のインライン装置として
稼動させることが可能である。

第３図（１）は、各発電区域ａ、ｂの透明電極２ａ。

２ｂ上に障壁部５１．５２を形成する工程を示す。

基板１の複数の透明電極２ａ、２ｔ）上に全面に渡り生
成及び形成された非晶質半導体層３及び金属薄膜電極４
の上部よりレーザビームを照射して、金属薄膜電極４及
び非晶質半導体層３を除去して空隙部６１．６２及び絶
縁溝７１．７２が設けられる。

これにより、透明電極２ａ、２ｂ端部上に障壁部５１．
５２が形成すると同時に、各発電区域ａ、ｂ毎に分離さ
れる。

各発電区域ａ、ｂに障壁部５１．５２を形成するために
用いられるレーザビームはＹＡＧ　（ＹａＡ１６０＋２
・イツトリウム−アルミニウムーガーネット）レーザの
第２高調波０５３μ調を用いる。これは、金属薄膜電極
４及び非晶質半導体層３を除去するが、透明電極２ａ、
２ｂ及び透明絶縁基板１を透過し、（□、７いよ５、う
え、６□□７あ、。

即ち、空隙部６１．６２では透明電極２ａ、２ｂ及び基
板１が、絶縁溝７１．７２では透明電極２ａ。

２ｂが露出することになる。

第３図ｔｅｌにおいて、前工程で設けられた空隙部６１
．６２に銀などの抵抗率の小さい金属を主成分とした導
電性ペースト８１’、　８２’をプリント印刷等で充填
した後焼成し接続部８１．８２を形成することによって
、各発電区域ａ、ｂ間を直列接続させるものである。

以上の製造方法によって各発電区域ａ、ｂを直列接続さ
せる導電性ペース）　８１’、　８２’を空隙部６１゜
６２に充填する際に、障壁部５１．５２が該ペーストの
ダレを完全に防止する上、絶縁溝７１．７２によって隣
接する発電区域の金属薄膜電極４ａ、４ｂが互いに短絡
することはない。

また、基板１に対する発電区域ａ、ｂの占有率が向上し
、光の利用率が上昇する。

尚、障壁部５１　、５２を形成する空隙部６１．６２及
び絶縁溝７１．７２の幅は、レーザビーム照射の絞り加
減で数μ肩まで抑えることができるが空隙部６１　、６
２°幅りは導電性ペースト８１’、　８２’を焼成した
接続部８１　、８２に電流が流れるために少なくとも５
０μｍは必要であり、絶縁用溝７１，７２の［Ｊは隣接
する発電区域の上部電極４ａ、４ｂが互いに短絡しない
程度に設定すればよく、少なくとも５μｍ程度でよい。

次に本発明の複数の発電区域が直列接続されて成る太陽
電池の他の製造方法を説明する。

まず洗浄した絶縁基板１の一生面に所定の形状をした透
明電極２ａ、２ｂをスパッタリングなどの方法によって
析出する。

該基板ｌに形成した透明電極２ａ、２ｂ上に、空隙部６
１．６２及び絶縁溝７１．７２部分を覆う所定の形状を
したマスクを装着してプラズマＣＶＤ装置等を用いて非
晶質半導体層３を生成し、続いて合手 属蒸着法など金属薄膜電極４を析出する。金属薄膜電極
４を形成した後、該マスクを離脱させれば透明電極２ａ
、２ｂ上に障壁部５１．５２が形成される。

この様に一方の発電区域ａ、ｂの透明電極２ａ。

２ｂの端部上に形成された障壁部５１．５２と、該障壁
の他方の発電区域側に形成された空隙部６１゜６２に銀
などの抵抗率が極めて小さい金属を主成分とした導電性
ペーストをプリント印刷などで充填し、焼成することに
よって各発電区域ａ、ｂ間を直列接続させるものである
。

尚、本発明の実施例は基板１に透明絶縁基板を用いて透
明絶縁基板／透明電極／非晶質半導体層／金属薄膜電極
という構成の発電区域となる、基板１側から光を入射す
る場合で説明したが、基板１にセラミックなどの絶縁基
板を用いて、下部電極２ａ、２ｂに金属薄膜電極、上部
電極４ａ、４ｂに透明電極で構成した、即ち絶縁基板／
金属薄膜電極／非晶質半導体層／透明電極の発電区域を
有する、基板１とハ逆側入射の太陽電池を本発明の請求
範囲を逸脱するものではなり。

（発明の効果） 以上の様に構成された太陽電池によれば、太陽電池の全
体の直列抵抗を大きく左右する各発電区域の接続部分に
極めて抵抗率の小さい良導電体の接続部を用いるため、
光電変換によって得た出力を高く供給でき、また、下部
電極及び上部電極が直接接触していないため、該電極を
酸化などによって変質させることがない。

さらに下部電極上に形成された障壁部によって空隙部に
導電性ペーストを確実に充填でき、絶縁溝に流れ込むブ
レを完全に防止できる複数の発電区域が配列方向に直列
接続する太陽電池となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、及び第１図（′ｂ１は本発明の太陽電池
の実施例を示す図であり、第１図（ａ）は上面図、第１
図（′ｂ）は第１図（ａ）のＸ−Ｘ′線断面図を示す。 第２図は、従来の太陽電池の構造を示す断面図である。 第３図（ａ）乃至ｔｅｌは本発明の太陽電池の製造方法
の一例を示す断面図であり、工程毎に示した図である。 １・・基　板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　基板の一主面上に下部電極、非晶質半導体層及び上部
   電極から成る複数個の発電区域を形成した太陽電池にお
   いて、 互いに隣接する発電区域の一方の発電区域の下部電極上
   に、該発電区域の上部電極と電気的に接続されないよう
   に障壁が形成され、前記下部電極と他方の発電区域の上
   部電極とを電気的に接続するために前記障壁と他方の発
   電区域との間に導電性材料が充填されたことを特徴とす
   る太陽電池。