JPS62119979A - 薄膜太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

薄膜太陽電池及びその製造方法

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JPS62119979A
JPS62119979A JP60258618A JP25861885A JPS62119979A JP S62119979 A JPS62119979 A JP S62119979A JP 60258618 A JP60258618 A JP 60258618A JP 25861885 A JP25861885 A JP 25861885A JP S62119979 A JPS62119979 A JP S62119979A
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solar cell
thin film
film solar
electrode
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Tetsuo Sato
哲生 佐藤
Kazutomi Suzuki
鈴木 和富
Hiroshi Okaniwa
宏 岡庭
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Teijin Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 [利用分野] 本発明は非晶質シリコン層を光起電力層とする薄膜太陽
電池及びその製造方法に関する。更に詳細には電気絶縁
性基板上に積層された下部電極層/非晶質シリコン層/
透明電極層/収集電穫層及び接続電極層からなる光電変
1!!!積層体から外部へ電力を取出すための外部接続
用の改良された取出電極を有する薄膜太11i′R池及
びその製造方法に関する。
[従来技術] 非晶質シリコン半導体膜はシランガス等のグロー放電分
解法によって、低い基板温度で広い面積に均一に堆積で
き、基板もガラス、高分子フィルム、セラミック板、金
属フォイル等の各種基板が選択出来る為、太陽電池用半
導体膜として広く研究されている。非晶質シリコン太陽
電池の基本構造としては上記各種基板上に設けられた下
部電極層/非晶質シリコン半導体II/透明電極層の積
層構造が知られている。
上記[1構造から電力を取出すためには上部の透明電極
層上に効率良く電力を集めるための収集′R電極層び下
部電極層を上部へ導く導出電極層を積層し、その取出部
に外部接続用の金属箔からなる取出電極を接続しなけれ
ばならない。
その上、この取出電極を接続する接続層の膜厚方向の電
気抵抗が面積1d当り1Ω以下でないと接続層の電気抵
抗で電力が消費され、効率良く外部に電力を取出すこと
ができない。
ところで、従来はこの取出電極の接続は、通常、収集電
極層及び導出電極層の上部に導電性樹脂を積層し、その
上部に電極となる金属箔を付着させ導電性樹脂層を乾燥
して接続させる方法により行なわれているが、導電性樹
脂層の上部に金属箔を付着させる際に導電性樹脂が積層
部分からはみ出し、時にセル間を短絡してしまい、所望
の性能が得られない問題がある。
また面積1cd当り1Ω以下の電気抵抗を有する接続層
を設けるためには層厚を厚くする必要があり、そのため
乾燥時間が10分以上必要となり生産性の面からも好ま
しくない。一方乾燥の速い導電性樹脂を用いると金属電
極箔を付着させる前に一部が乾燥しはじめ充分に低い抵
抗値が得られない事がある。
[発明の目的] 本発明は、上述の問題点を解決せんとしなされたもので
、光電変換積層体で発生した電力を短絡の危険なしに、
かつ短時間で取付けでき、充分低抵抗な接続ができる電
力取出用の取出電極を右する薄膜太陽電池及びその製造
方法を提供することにある。
[発明の構成・作用] 上述の目的は以下の本発明より達成される。すなわち、
本発明は、電気絶縁性基板上に非晶質シリコンからなる
起電力層を有する薄膜太陽電池において、外部接続のた
めの取出電極が、電極となる金属箔と、その上に積層さ
れた絶縁性樹脂と導電体が混合された導電接続層とから
なり、該導電接続層を介して取出部に圧着され、該金属
箔が該導電体により取出部に接続されていることを特徴
とする薄膜太陽電池を第1発明とし、その製造方法すな
わち、電気絶縁性基板上に非晶質シリコンからなる起電
力層を有する薄膜太陽電池に外部接続のための取出電極
を設けるに際し、電極となる金属箔に絶縁性樹脂と導電
体とが混合された導電接続層を積層し、次いで金属箔を
取出部にその間に導電接続層が介在するようにして熱圧
着することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法を第2
発明とするものである。
上述の本発明において導電接続層の膜厚方向の電気抵抗
は外部に効率良く電力が取出せるように面積1cd当り
1Ω以下にすることが好ましく、更には10−2Ω以下
になるようにすることが好ましい。
ところで、本発明が適用できる薄膜太111ffi池は
、特に限定されず、非晶質シリコン半導体層を起電力層
としたものであれば良く、公知のものが全て適用できる
例えば電気絶縁性基板としては、高分子フィルム、セラ
ミック板、ガラス板あるいは絶縁性層を表面に設けた金
属フォイルが使用出来、特に連続膜形成及び分割加工が
適用できる長尺可撓性基板が有利である。又、その上に
設ける金R?!極層としてもTi 、A(1、W、Pt
 、Ni 、 co 、クロム、ニクロムなどの単体金
属1合金金属が使用出来る。又起電力層の非晶質シリコ
ン半導体層の構成としてもpinの他、pin /pi
n 、 pin /pin /Din等の多層タンデム
構造はもちろんのこと、非品質シリコンゲルマニウム、
非晶質シリコンカーバイトなどのナローバンドギャップ
あるいはワイドバンドギャップの非晶質シリコン半導体
層を適時用いる事も出来る。さらに透明電極層としては
酸化スズ、スズ酸カドミウム等公知の透明導電層が適用
できる。
又、収束電極層及び導出電極層としてはPVD法により
形成された金属薄膜、スクリーン印劉法により形成され
た導電性樹脂層など公知の導電層が全て適用できる。
次に電力取出用の取出の電極となる金属箔としては厚さ
1μm〜1ms+の銅箔、銅合金箔、アルミニウム箔、
アルミニウム合金箔、ニッケル箔、ステンレス箔等公知
の金mferが適用できる。その導電接続層としてはエ
チレンビニルアセテート樹脂。
アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂及
びスチレンブタジェンゴムのようなゴム状弾性高分子な
ど及びこれらの混合物等の絶縁性樹脂と銅、銀、金、錫
、鉛、アルミニウム等公知の金属あるいは合金の粒子、
繊維等の微細な形状の導電体の混合物が用いられる。取
出電極としてはこれら金属箔と導電接続層とをあらかじ
め積層したものであれば全て適用できるが好ましくは耐
候性や低接触抵抗の点から金属箔としては銅ニツケル合
金箔、導電接続層としては融点250℃以下の錫、鉛を
含んだ合金と絶縁性樹脂との混合物が好ましい。
取出電極と収集電極層及び接続電極層の電気的接続は、
熱圧着によって絶縁性樹脂内の金属あるいは合金粒子を
溶融させ、金属箔と収集電極層及び導出電極層を金属あ
るいは合金で接続させることにより行なわれるが、この
方法としては100℃〜2000℃に加熱した金属セラ
ミック、ガラス、ゴム等を取出電極の上部において1〜
100Kg/−の圧力を1〜100秒間かける方法や加
熱した金属。
ゴムセラミック等の2つのロール間を通過する際に1〜
100Ky/cdの圧力を上部のロールに与えて行なう
方法が適用できる。
特に後者は、ガラス、ポリカーボネート及びポリカーボ
ネート複層シート、ポリエステルフィルム同時に行なえ
るので生産性の面からも好ましい。
また、従来の導電性樹脂を用いる方法では、導電性樹脂
は溶剤を含んでいるため流動性があり、金属箔を積層す
る際に周囲に流れ出て単に外観上美観を損ねるという問
題があっただけでなく,後述の第1図において導電性接
続M11bとなる導電性樹脂が分割溝6bを通り越して
隣りの領域まで侵入し短絡するという危険性があった。
それに対し水沫の導電接続層を用いる方法では、導電体
と絶縁樹脂の混合物からなり溶剤を含まないため、例え
取出電極を取出部に熱圧着する場合においてもほとんど
周辺に流動することがなく、短絡防止という点からも有
利である。
導電接続層は絶縁樹脂と導電体からなるため、金属箔よ
り抵抗が大きい。できるだけ抵抗による電力損失を小ざ
くするためにはこの膜厚は薄い程好ましい。面積1 c
i当り膜厚方向の抵抗を1Ω以下更に好ましくは10−
2Ω以下にするにはこの膜厚は3rnIR以下、更に好
ましくは50t1m以下である。
一方あまり薄すぎると金属箔,取出部への接着が充分に
得られずこれが原因で抵抗による電力損失をまねく。こ
の最低膜厚は導電接続層を構成する導電体の金属粒子,
amなどの大きさに依存するが、一般的には1μm以上
が好ましい二双下本発明の詳細を実施例に基いて説明す
る。
[実施例] 第1図は実施例の非晶質シリコン薄膜太陽電池の側断面
図である。基板1として、ロールツーロール法によって
太陽電池構成層を順次長尺の走行する基板上に堆積出来
、大量生産に適した高分子フィルムを用いた例である。
高分子フィルムとしては非晶質シリコン堆積に必要な耐
熱性を有する高分子フィルムなどどれでも良いが好まし
くは、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム
ポリイミドフィル°ムなどが用いられる。図の例はPE
Tフィルムを用いである。
下部電極層2として0.5μm程度のA文層2aと30
0人〜10人程度のステンレス層2bを順次スパッタリ
ング法を用いて堆積したAn/ステンレス積層体を用い
た。
光起電力層の非晶質シリコン半導体層3は周知のpin
形構成を採用し、特開昭59−34668号公報に開示
のものと同様なシランガス等のグロー放電分解法を用い
て金属電極層2上に堆積した。
次にレーデスクライブ法による分割時の電極間短絡防止
のために非晶質シリコン半導体3上に電気絶縁性の絶縁
樹脂層5を設けた。なお、絶縁樹脂l!g15はエポキ
シ樹脂をスクリーン印刷法を用いて第2図に太線で示し
たレーザーで分割加工する所定のパターン形状に10μ
mの厚さに設けた。
次に透明電極層4として酸化インジューム(lTo)層
を電子ビーム蒸着あるいはスパッタリング法によって6
00A程度に堆積し、第1図に示ずP E T/A 4
Q/S U S/非晶質シリコンpin/ハターン化し
たエポキシ樹脂W/I TOI造の非晶質薄膜太陽電池
を得た。
次いで、このPET/Afl/SUS/非晶質シリコン
pin 7パターン化したエポキシ樹脂1/ITo構造
の非晶質太陽電池の103X10CIR角セルをYAG
レーザーで、エポキシ樹脂層からなる電気絶縁性高分子
樹脂層5上を走査して太陽電池成分若しくは透明電極層
4を溶融・蒸発させて第1図の如く基板1若しくは絶縁
樹脂層5までの分割溝6a、 6bを形成して、第2図
の如く基板1までの深い分割溝68により3個の略3 
cts X 10.71角のセルCに分割すると共に絶
縁樹脂層5までの浅い分割溝6bによりセルCの集積化
のため接続部Sを形成した。なお、YAGレーザーはQ
スイッチパルスレーザ−で平均レー瞥アーバワーを下部
の金属電極層2まで分割する分割溝68の場合は0.8
W、透明電極層4のみを分割する分割溝6bの場合は0
.2Wとし、共にパルス周波数2KH7で太陽電池表面
上に照射し、速度80m / Seeで走査ざぜた。
次に分割溝6a、 6bの絶縁を確保するために、電気
絶縁性樹脂としてエポキシ樹脂を用い、これをスクリー
ン印刷法を用いて、絶縁樹脂層5と同じ第2図に示す所
定のパターン形状に10μmの厚さに設け、分割?l+
!6a、6bに充填し、充填樹脂層8を形成した。
次いで、第3図に示すようにフィンガ一部9(F)とバ
スバ一部9(B)からなる電流収集のため収集電極9及
び下部電極層2を上部へ導く導出電極層10をスクリー
ン印刷法を用いて次のように形成した。すなわちAg粉
末を混入したポリエステル系樹脂からなるA(I導電樹
脂をスクリーン印刷して乾燥する事によって15μ厚み
の収集電極9及び導出電極層10を得た。次に導出電極
層10及び収集電極9のバスバ一部(B)上に2KWの
尖頭値パワーを持つYAGレーザ光を断続的に照射しな
がら走査する事によって下部電極層2と導出電極層10
及びバスバ一部9(B)間にオーミック接続を形成して
3直列の集積型の太陽電池を形成した。なお、図の7は
YAGレーザ光による一部蒸発により発生した空孔であ
り、オーミック接続は図の斜線部に示す導出電極層及び
バスバ一部9(B)の溶融固化部により形成される。従
って非常に低抵抗の接続が形成される。
次いで、この集積型太陽電池モジュールの取出部2本例
ではモジュールの両端電極である第3図で最上段のバス
バ一部Bと最下段の導出電極層10の一端に以下のよう
に取出電極11を設けた。取出電極11として長さ4c
tx、幅0.25cm、厚さ30μmの銅山11Aにス
チレンブタジレンゴムと鉛、錫を含む合金粒子との混合
物からなる厚さ30μmの導電接続WJ11Bをラミネ
ートしたものを用い、取出電極11を取出部にその導電
接続層が接するように重ねて 150℃に加熱した2つ
のロール間に4,7Crn/分の速度で通過させ取出電
極11の長さ方向における端から2crRの部分を熱圧
着することによって、接続した。
この3直列モジュールを10UAPIE成し、性能をA
M 1 (10077LW/cd)ソーラシミュレータ
光子で測定した結果、10個全てが6%以上の変換効率
であった。
比較のため上述の実施例と同様の形状の銅箔を同様の構
成の3直列モジュールの収集電極層及び導出電極層に導
電性ペーストを筆によって塗布し、良さ方向における端
から2 cmの部分を付着させ、150℃の熱風乾燥炉
内に15分間放置して導電性べ−ストを乾燥させた。同
様にAM1ソーラシミュレータ光下光子定した結果、1
0個中5個が6%以上の変換効率を示したが5個は3%
以下であった。
3%以下の変換効率の3直列モジュールは銅箔を接続す
るときに用いた導電性ペーストがはみ出して一部のセル
C間が短絡していた。
以上の結果から本発明によれば、短絡のない安定した太
陽電池モジュールが生産性良く得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の側断面図、第2図は実施例セ
ルの分割パターンを示す平面図、第3図は収集電極及び
セル間接続電極のパターンを示す平面図である。 1:基板、  2:金l1lI電極層。 3:非晶質シリコン層、  4:透明電極層5:絶縁樹
脂層、   aa、eb:分割溝。 8:樹脂層、  9:収集電極層。 10:導出電極層、11:取出電極。 11A:銅箔 勺 11Z

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電気絶縁性基板に非晶質シリコンからなる起電力層
    を有する薄膜太陽電池において、外部接続のための取出
    電極が、電極となる金属箔と、その上に積層された絶縁
    性樹脂と導電体が混合された導電接続層とからなり、該
    導電接続層を介して取出部に圧着され、該金属箔が該導
    電体により取出部に接続されていることを特徴とする薄
    膜太陽電池。 2、前記導電接続層の膜厚方向の電気抵抗が面積1cm
    ^2当り1Ω以下である特許請求の範囲第1項記載の薄
    膜太陽電池。 3、電気絶縁性基板上に非晶質シリコンからなる起電力
    層を有する薄膜太陽電池に外部接続のための取出電極を
    設けるに際し、電極となる金属箔に絶縁性樹脂と導電体
    とが混合された導電接続層を積層し、次いで金属箔を取
    出部にその間に導電接続層が介在するようにして熱圧着
    することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 4、前記導電接続層の膜厚方向の電気抵抗が面積1cm
    ^2当り1Ω以下である特許請求の範囲第3項記載の薄
    膜太陽電池の製造方法。 5、熱圧着をロール間を移送しつつ、連続的に行なう特
    許請求の範囲第3項又は第4項記載の薄膜太陽電池の製
    造方法。 6、前記導電体が融点250℃以下の低融点の金属又は
    合金である特許請求の範囲第3項、第4項又は第5項記
    載の太陽電池の製造方法。
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Cited By (3)

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