JPS62154788A

JPS62154788A - 集積型太陽電池

Info

Publication number: JPS62154788A
Application number: JP60294688A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kamaike; 蒲池　誠
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1987-07-09

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］木光明は、人Ｖ＠電池に係り、特に、集積型太陽電池に
関する。

［従来技術およびその問題点］半導体の光起電力効宋を利用して、光１ネルギーを直接
電気エネルギーに変換する太１Ｉｊ３電池は、少資源国
である戊が国では、その有効利用が注目されているデバ
イスである。

太陽電池は、光１ネルギーを有効に変換づるために（１）光エネルギーを半導体部（光電変換部）に有効に
導き入れること。

（２）光キ１？リアの生成。

（３）内部電界による光生成キ↑・リアの分極。

（／ｌ）分極キτ！リアの有効な収集。

の４つの基本的機能を面えていることが必要ｒある。

通１δ、太陽電池では光“本変換層を２つの電極で挟ん
だ構造がとられるが、２つの電極のうら尤の入射方向側
に配置される電極は、透光性の導電膜で形成８れる。こ
の透光性の導電膜は、透光性を維持するためには、幼く
形成されなりればならないが、薄く形成されると太陽電
池の人面積化が進むにつれで、電極そのものの抵抗が人
さくなり、集電効率が低下づるという問題がありｌこ。

そこで、狛聞昭５６−１３０９７７　Ｓ′ｉ公報にも記
載されているように、透光性の導電膜トに良導電性力？
１からなるくし形の集電用電極（グリッド電極）を形成
する構造がＲ案されている。

このようなｎｆｌ造では電力取り出し部による抵抗は小
さくなるが、集電用電極の存在ηる部分は（入射光量の
減衰にＪ、す）太１１Ｘ！電池として助かないため、受
光面積がその分たり小さくなり、特に、電力取り出し用
の帯上部の存在は光の有効利用という観貞でｔよ、大き
な問題となっている。この問題は集電用電極の形状の最
適化をはかることにより多少の改善は可能であるが、根
本的に解決りるのはＩＡＩ九であった。

このような問題点を解決すべく、本発明者らは透光性の
表面電極と１面電極とによって光電変換層を侠／νだ太
陽電池において、太陽電池の表面すなわち光の入射方向
の反対側に絶縁層を介して集電用電極を形成すると共に
、この電極を前記表面電極と電気的に接続するようにし
た構造を掟案じている。（特願６０−１２６／１７５号
）すなわちこの太陽電池では、各部で発生した電流は、
例えば透光性の表面電極から、光電変換層を越えて裏面
に形成されている集電用電極に導かれ、太陽電池の裏面
側で電流の取り出しが（１なわれる。

従って、有効電池面積が大幅に向上づ゛る上、集電用電
極の面積を大きくとることができるため電力損失ら低減
される。

どころＣ１人重重ｆを必要どづるようなデバイスでは、
上述の如き太陽電池を複数個直列接続して使用すること
がある。

このＪ、うな場合、通常、プリントＪＳ板等の配線パタ
ーンを貝えた基板上に、複数個の太陽電池を載置し、ワ
イＡ１　ｊｌｃンｊ′イング法−ｑによって接続すると
いうｈ法がとられていた。

しかしながら、実装工程が複雑である上、デバイスが大
型化するどいつ不都合があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたちのぐ、小型で、
電力損失の少ない、大電圧型の太陽電池を捉供すること
を目的とする。

Ｅ問題点を解決するための手段１そこで木光明では、同一・基板」ニに、透光性の表面電
極と裏面電極とによっで光電変換層を挟んだ複数個の太
陽電池を配設置るど共に、各太陽電池の裏面電極の裏面
側に、絶縁層を介しで集電用電極を配設し、この各集電
用電極をＩｉｕ記各表面電極に第１のスルーホールを介
して電気的に接続すると共に、隣接する一方の太陽電池
の裏面電極に対し第２のスルーホールを介して電気的に
接続し、隣接覆る２つの太陽電池が集電用電極を介して
直列接続されるようにしている。

［作用Ｊづなわち、かかる構成によれば同一基板上に多′ｖｉ個
の太陽電池が形成され、これらの隣接する太ｖＪＡ電池
の透光性の表面電極と裏面電極との間が集電電極によっ
て電気的に接続されることにより、各太陽電池は直列接
続され、電力損失の少ない大電圧型の太陽電池とげるこ
とがＣきる。

［実施例Ｊ以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ訂綱に
説明１する。

第１図（ａ　）　＋３　にび（ｂ）は、本発明実施例の
集積型の太ｆＰＡ電池を示１ノ図である。（第１図（ａ
＞は第１図（１））のＡ−Ａ断面図である。）口の太陽
電池は、ガラス基板１上に所定の間隔を＋３いて配列さ
れた酸化インジウム錫（ＩＴＯ＞層からなる透光性の第
１乃至第３の裏面電極２ａ。

２ｂ、２ｃど、該表面電極を１ｆｌｌむように大々８Ｉ
Ｊ層ｕしめられた、水素化ア〔ルフフ１スシリコン層か
らなる第１乃至第３の光電変換層３ａ、３ｂ、３Ｃと、
各光電変換層の上層に夫々積層せしめられたアルミニウ
ｔ＼囮からなる第１乃至第３の裏面電極４ａ、／Ｉｂ、
４Ｃと、この上層を被覆するように形成され）ζ窒化シ
リコン膜からなる絶縁層５と、更にこの、し層に６第１
乃至第３の裏面電極４ａ。

４ｂ、４ｃの間にかかるように形成された第１乃〒第３
の集電用？ｆｉ４１に６ａ、６Ｆ）、６０とから構成さ
れており、該第１の集電用電極は、第１のスルーホール
７ａＪｊＪ、び第２のスルー小−ル７ｂを介して人々＋
’＋７ｒ記第１の表面電極２ａおよび前記第２の裏面電
極４ｂに接続ｕしめられ、第２の東電用電４１ｉｉ６ｂ
は、第３のスルーホール７Ｃお＋５び第４のスルーホー
ル７ｄを介しＣ人々第２の表面電極２ｂおよび前記第３
の裏面電極／′ＩＣにＰｔＬ続せしめられ、更に、第３
の集電用電極６Ｃは、第５のスルーホール７ｅを介して
第３の表面型４Ｉｉ！２Ｇに接続せしめられ、３個の小
太陽電池ａ、ｂ、ｃが直列接続された＃Ｉｆｆｍとなっ
ている。

次に、この太陽電池の製造り法について説明する。

まず、第２図（ａ）に示Ｊ如く、透光性のガラスＬ（板
１に対し、酸化インジウム９５ｍｏ１％＋酸化錫（Ｓｎ
ｏ２）５ｍｏ　１％からなるターゲットを用いてスパッ
タリングを行ない、膜厚約１０ＯＯΔの酸化インジウム
錫薄膜を形成した後フ４トリソエツヂング法により第１
乃至第３の表面型ｆｆ１２ａ、２ｂ、２ｃをパターニン
グする。この酸化インジウム錫ａ９膜はシート抵抗が３
０Ω／口であった。

次いで、第２図（ｂ）に示ず如くモノシラン（ｓｉ＋＋
４＞ガスのグロー欣雷分解法により、水素化アモルファ
スシリコン２層、水木化アしルフ７・スシリ］ン、水素
化アモルファスシリ：１ンＮＩ？？Ｊの３１４からなる
光電変換層３を形成覆る。そしてアモルファスシリゴコ
ン［ン層、ア［ルフン・スシリコン１層、ア［ルファス
シリー１ンＮ層の各層の厚さは大々１００Ａ、２０００
△、５０ＯＡどし、１〕層を形成するためのドーパント
としてはジボラン（＋３２１１６）、Ｎ層を形成覆るだ
めのドーパントとしてはホスフィンＩＨ３）を大々添加
した。

続いて、電子ビーム蒸着法によりアルミニウム層を形成
した後スクリーン印刷法によりレジストパターン（図示
しず）を形成し、これをマスクとして」ツブングを行な
い、第１．第２．第３の裏面電極とじでのアルミニウム
雷ｇｉ４ａ、　７１ｂ、４Ｃをバターニング覆る。続い
てこの第１．第２゜第３の裏面電極をマスクとして＋１
う配光４電体層の１ツチングを行イにい、第７．第２．
第３の光導電体に４３ａ、３ｂ、３ｃをバターニングす
る。ここで各光電変換層の中央には長手方向に延びる第
１゜第２．第３のスルーホール７ａ、７ｃ、７ｃが形成
される。（第２図（Ｃ））この後、第２図（ｄ＞に示す如く、スクリーン印刷林に
より前記第１．第２．第３の光電変換層３　ｄｉよび第
１．第２．第３の裏面ｍＭｆｉ４　ａ、　４　ｂ。

４Ｃを被覆づるように絶縁層としてのポリイミド樹脂膜
５を形成りる。このとさ、裏面？上極側の電極取り出し
部第１．第２．第ご３．第４ｊｊよび第５のスルーホー
ル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｃが形成８れる。

そして最後に、電子ビーム蒸着法により、１ｙ−１°）
１μｒ口のアルミニウム電極からなる第１．第２゜＋３
Ｊ、び第３の集電用雷ＫＡ　６　ａ　、　６　ｂ　、　
ｆｊ　にを形成して、木光明の太陽゛電池が完成する。

この太陽電池では透光性の表面電極のための集電電極を
裏面電極側に絶縁層を介して形成し、表面電極で得られ
た電流をこの集電電極に導くと同１ｔ４に隣接電極の裏
面電極と接続し、各太陽電池を直列接続するようにして
いるため、？：ｒＪ集積化が可能であると共に、太１県
電池の有効面積を大きくすることができ、実効効率を高
め、電力１４失が小さく小型で°入電ＩＥの太陽電池を
１！７ることがでさる。

なお、上記実施例では、第１図（ｂ）に矢印で″示゛す
如く、例えば第１の表面電極は、第１のスルーホール７
ａによって技手方向のほぼ全長を切断され、両端部のみ
がつながっているため、この両端部１１．Ｔ２で電流集
中が起り、シリーズ抵抗が増大することにより電池特性
が低下ｕしめられることがある。

そこで第３図に示づ如く、スルーホールを°長手方向で
２つに分所１６ようにしてもよい。このとぎ電流には中
央にも流れ込むことがでさ電流集中は防止され、またシ
リーズ抵抗のｊｆＪ大す防止される。この構造の集積型
太陽電池の電池特性を第４図に示づ。（たて軸は電流、
横軸は電圧を承り、、）また、第３図に示した集積型太
陽電池では、表面電極へのコンタクトをとるためのスル
ーホール７ａ’を２つに分ＩＩ　するようにしたが、そ
れ以、Ｌでもよく、また、各表面電極のλ【１手方向に
走行１するようにスルーホールを形成１ノーる等、スル
ーホールの形状については適宜変更可能である。

更に、実施例では、裏面電極、および東電用電極の形成
に際し、パターンＪツチング法を用いているが、メタル
マスクを用いてバターニングするようにしてもよい。

更にまた、各層のＩ′１１についても、実施例に限定さ
れることなく適宜変更可能である。特に絶縁］〆どじで
はポリイミド樹脂１１φ等の有機膜の他、窒化シリコン
膜等の無は膜の使用５　Ｆｉｌ能ひあり、また、集電用
電極についても、蒸？′Ｊ膜の他、導体ペーストを使用
りる等の方法も可能である。

［効果］以上説明してきたように、本発明によれば基板−にに複
数個の太陽電池を配設りると共に、各人１髪電池の表面
電極に電気的に接続された集電用電極を隣接げる太陽電
池の表面電極に接続することにより、各太陽電池を直列
接続するようにしているため、高ｆ：梢化が可能となり
、電力損失も小さく、小型かつ大電圧型の集積型入ｖＩ
Ａ電池の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明実施例の太陽電池を
示す図（第１図（ａ）は第１図（ｂ＞の△−八面断面図
ある。）、第２図（ａ）乃ｆ、（ｄ）は、同太陽電池の
製造１程図、第３図は木ツテ明の他の実施例の太１髪電
池を示σ図、第４図は第３図に示した太陽電池の電池特
性を示η図である。１・・・ガラス基板、２ａ・・・第１の表面電極、２ｂ
・・・第２の表面電極、２Ｃ・・・第３の表面電極、３
ａ・・・第１の光電変換層、３ｂ・・・第２の光電変換
１閃、３Ｃ・・・第３の光電変換層、４ａ・・・第１の
裏面電極、４ｂ・・・第２の裏面電極、４に・・・第３
の裏面電極、５・・・絶縁層、６ａ・・・第１の１ｃ電
川電棒、ｅ３　ｂ・・・第２の集電用電極、６Ｃ・・・
第２の集電用電極、７ａ・・・第１のスルーホール、７
ｂ・・・第２のスルーホール、７Ｃ・・・第３のスルー
ホール、７ｄ・・・第４のスルーホール、７０・・・第
５のスルーホール。出願人代理人　　本　＋４　高　久第１図（Ｑ）ＴＩ第１図（ｂ）第２図（α）第２図（ｂ）第２図（Ｃ）第２図（ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に透光性の表面電極と裏面電極とによつて光電変換層を挟
んだ複数個の太陽電池を配設してなる集積型太陽電池に
おいて、各太陽電池の裏面電極の裏面側に、各太陽電池に対応す
るように、絶縁層を介して集電用電極を配設すると共に各集電用電極は第１のスルーホールを介して前記各表面
電極に接触する一方、第２のスルーホールを介して、隣
接する太陽電池の裏面電極に接触することにより、隣接
する２つの太陽電池を直列接続するようにしたことを特
徴とする集積型太陽電池。
（２）各集電用電極と表面電極との接触をはかるための
第１のスルーホールは、複数個に分断され表面電極の長
手方向に伸延するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の集積型太陽電池。
（３）各集電用電極と表面電極との接触をはかるための
第１のスルーホールは、表面電極の長手方向に対して直
交する方向に伸延するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項記載の集積型太陽電池。
（４）前記光電変換層は、水素化アモルフアスシリコン
層からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
乃至第（３）項のいずれかに記載の集積型太陽電池。
（５）前記表面電極は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層
又は酸化錫（ＳｎＯ＿２）層からなることを特徴とする
特許請求の範囲第（４）項記載の集積型太陽電池。
（６）前記表面電極は、酸化インジウム錫層および酸化
錫層の積層膜からなることを特徴とする特許請求の範囲
第（４）項記載の集積型太陽電池。