JPS6231835B2 - - Google Patents

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JPS6231835B2
JPS6231835B2 JP56152751A JP15275181A JPS6231835B2 JP S6231835 B2 JPS6231835 B2 JP S6231835B2 JP 56152751 A JP56152751 A JP 56152751A JP 15275181 A JP15275181 A JP 15275181A JP S6231835 B2 JPS6231835 B2 JP S6231835B2
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Japan
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thin film
electrode layer
electrode
layer
solar cell
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Shinichiro Ishihara
Takashi Hirao
Koshiro Mori
Masaharu Oono
Masatoshi Kitagawa
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基板上に光電変換薄膜を堆積させてな
る薄膜太陽電池に関し、特に直列抵抗損失を減少
させるにより容易に高出力を得ることができる薄
膜太陽電池を提供するものである。
従来、単一基板上に光電変換薄膜を堆積してな
る薄膜太陽電池は非晶質ケイ素（以下ａ―Siと略
記する）よりなる太陽電池に代表されるように基
板上で直列接続されている。第１図ａ，ｂは従来
から提案されている直列接続方式の太陽電池を示
すものである。第１図ａ，ｂにおいて、１は絶縁
基板、２は受光側電極、３はａ―Si薄膜、４は裏
面側電極である。第１図ａの場合は太陽電池が大
きくなると、電極接続部に達するまでの電流の流
れる距離が大きくなり、そのため直列抵抗損失が
大きくなる欠点がある。一方、第１図ｂの場合は
電流の流れる距離は太陽電池が大きくなつても原
理的に変化しない。しかしグロー放電によつてａ
―Siを分解堆積する製法をとる場合、堆積中の真
空度が1Torr程度と悪いためａ―Ci等を分離する
マスクによつて放電が乱れる。すなわち、マスク
による薄膜の切れが悪くなる。このため各素子の
分離に要する面積が大きくなり基板の利用効率が
下がる。
本発明は、従来例を示す第１図ａのように、太
陽電池を大きくすることによつて直列抵抗が大き
くなるという問題や、さらに他の従来例を示す第
１図ｂのように基板の利用効率が下がるというよ
うな問題を生ずることなく、光導電薄膜を同一基
板上に複数個直列接続することが可能な、効率の
良い薄膜太陽電池を提供するものである。
すなわち、本発明は基板の利用効率が高く、し
かも大型化しても直列抵抗損失が増加しない薄膜
太陽電池を提供するものである。
以下、本発明の基礎となる技術について説明す
る。第２図ａ〜ｃはａ―Si薄膜中に金属を貫通し
て埋蔵させる工程を示している。まず洗浄された
ガラス基板１１の一部にAlよりなる電極１２を
蒸着する（第２図ａ）。次にａ―Si薄膜１３をAl
電極１２から電極端子がとり出せるように堆積さ
せる（第２図ｂ）。堆積条件は基板温度180℃〜
300℃真空度0.2〜2Torrの範囲を用いた。ａ―Si
薄膜１３を堆積することによつて予め蒸着した
Al電極１２がａ―Si薄膜１３中を拡散し、その表
面まで達する。Al電極１２の膜厚はａ―Si薄膜１
３と同程度か多少厚めの方が望ましい。次にａ―
Si薄膜１３上にAlよりなる電極１４を蒸着し、こ
のAl電極１４とAl電極１２とでａ―Si薄膜１３
をはさみ込むようにする（第２図ｃ）。Al電極１
２の端子１５とAl電極１４の端子１６、および
Al電極１２の端子１７とAl電極１８間の抵抗を
測定したが、10Ωcm以下という比抵抗が得られ
た。通常得られるａ―Si比抵抗が109Ωcm程度で
あることからすると、Al電極１２の金属拡散に
より十分に低い比抵抗が得られることが分かる。
直列接続用電極の大きさを幅0.5mm、長さ10cm、
厚さ5000Åとすると、その実抵抗は10-3Ω・以下
となり、1A電流を流すのに抵抗損は、1mV以下
と極く小さい。
次にこの現象を用いた本発明の一実施例を示
す。同一ガラス基板上に複数の光起電力素子を直
列接続させる場合について適用する。第３図ａ〜
ｄは、本発明の一実施例に係る光起電力素子を製
造する手順を説明した図である。ガラス素子２０
にほぼ全面に透明電極２１を蒸着する（第３図
ａ）。適当なパターンで透明電極２１をエツチン
グして一定間隔だけ離して並設された電極層２
１′を形成した後、その一部にAlよりなる金属層
２２を蒸着する。全面にAl金属層を蒸着した
後、エツチングにより適当なパターンに形成して
も良い（第３図ｂ）。これを基板とし、ａ―Si薄
膜２３を例えばＰ型、ｉ型、ｎ型の順に堆積させ
る（第３図ｃ）。前述したとおりａ―Si薄膜２３
の堆積中に予め蒸着されているAl金属層２２は
拡散し、ａ―Si薄膜２３表面まで達する。２４は
ａ―Si薄膜２３中にAl２２が拡散され、第１の電
極層の表面成分とは異なるAl―Siの合金を形成し
た導電層であり、この導電層は低抵抗化した領域
であつてａ―Si薄膜を複数の太陽電池素子に区分
する仕切りの役目を果している。第３図ｄに示し
たように表面までAl２２が拡散した部分２４と
接するようにさらにAlよりなる金属層２５を蒸
着する。このAl金属層２５は素子間の直列接続
と同時に隣の素子の裏面電極ともなつている。両
端の素子に電極２６，２７を取り付けて直列接続
素子とする。
以上の工程によつて、本発明の実施例における
薄膜太陽電池が得られる。すなわち、この薄膜太
陽電池は、ａ―Si薄膜２３よりなる光電変換薄膜
層と、この光電変換薄膜層の一方の主面上に一定
間隔だけ離して並設された透明電極層２１′と、
前記光電変換薄膜層の他方の主面側に前記透明電
極層２１′と対向配列されたAl電極層２５とを基
板２０上に具備し、前記透明電極層２１′とAl電
極層２５とを前記光電変換薄膜層中に拡散されて
形成された導電層を介して電気的に接続したもの
である。
以上述べた実施例の薄膜太陽電池において対向
する電極を接続する導電層としてAlを用いてい
るが、透明電極２１上に形成する導電層はａ―Si
薄膜２３の堆積中に拡散し、表面に達し、しかも
低抵抗になるであれば何でも良い。例えば、Al
の他にAu，In，Pd，Pt等の金属層が使用可能で
ある。
以上の説明においては、埋め込む導電層を予め
基板に蒸着させた方法により製造した薄膜太陽電
池のみについて説明してきた。しかし、他の方法
においても本発明の薄膜太陽電池を製造できる。
すなわちAl金属層２２を設けずにａ―Si薄膜２３
を形成し、その上に裏面電極となるAl金属層２
５を蒸着した後、上記の実施例でAl金属層２２
が設けられていた部分に対応する所にレーザー等
を照射し、局部加熱を行なうことにより、Al金
属層２５をａ―Si薄膜に拡散させ透明電極２１に
到達させる方法である。さらに他の方法として、
第３図ｂのAl金属層２２を、ａ―Si薄膜２３の堆
積後、基板温度を上げたままでａ―Si薄膜２３の
所定の位置に蒸着するか、またはAl金属層２２
をａ―Si薄膜２３上の所定の位置に蒸着した後、
基板温度を上げてAl金属層を拡散させ、一旦、
透明電極２１と導通状態にした後、室温付近にま
で基板温度を下げてから、裏面電極用のAl金属
層２５を第３図ｄのように蒸着する方法等が考え
られる。
以上のような、本発明による光電変換薄膜中に
拡散され、第１または第２の電極層の少なくとも
表面成分とは異なつた物質からなる導電層で隣り
合う太陽電池素子間を直列接続した薄膜太陽電池
は、個々の独立した単一太陽電池を外部で直列接
続した特性とほぼ同じであり、複雑なマスクを使
わずに薄膜を堆積できるため、ピンホール等によ
る特性劣化の確率も少なく、かつ、基板の余分な
面積もほぼ半減されるため、基板の利用効率が大
幅に改善される等工業的上の利用価値が高いもの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図ａ，ｂはそれぞれ従来の太陽電池の一部
切欠斜視図、第２図はａ，ｂ，ｃは本発明の原理
を説明するための電気装置の斜視図、第３図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは本発明の一実施例における薄膜太陽
電池の製造工程を説明するための太陽電池の要部
断面図である。 １１，２０…ガラス基板、１２，１４，２２…
金属層、１３，２３…ａ―Si薄膜、２１′…透明
電極、２５…裏面電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 連続した光電変換薄膜層と、前記光電変換薄
    膜層の一方の主面側に一定間隔だけ離して並設さ
    れた第１の電極層と、前記光電変換薄膜層の他方
    の主面側に前記第１の電極層とは位相ずれして対
    向し、一定間隔をおいて配列された第２の電極層
    とを基板上に形成して複数の太陽電池素子を設
    け、１つの素子の第１の電極層と隣り合う素子の
    第２の電極層とを、前記光電変換薄膜中に拡散さ
    れ前記第１または第２の電極層の少なくとも表面
    成分とは異なつた物質からなる導電層を介して電
    気的に直列接続したことを特徴とする薄膜太陽電
    池。
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