JPS6261376A - 太陽電池装置 - Google Patents
太陽電池装置Info
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- JPS6261376A JPS6261376A JP60200918A JP20091885A JPS6261376A JP S6261376 A JPS6261376 A JP S6261376A JP 60200918 A JP60200918 A JP 60200918A JP 20091885 A JP20091885 A JP 20091885A JP S6261376 A JPS6261376 A JP S6261376A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、アモルファスシリコン（以下ａ −Ｓｉと記
す）膜などの非晶質半導体薄膜とその両面電極とを絶縁
性基板上に積層してなるユニットセルを直列多段接続し
た太陽電池装置に関する。
す）膜などの非晶質半導体薄膜とその両面電極とを絶縁
性基板上に積層してなるユニットセルを直列多段接続し
た太陽電池装置に関する。
非晶質半導体薄膜を用いた太陽電池としては、ガラス板
などの絶縁性基板上にＩＴＯやＳｎｏｗなどの透明導電
膜からなる第一電極を形成し、次に例えばｐ形、真性（
以下ｉ形と呼ぶ）、ｎ形のａ −３ｉ薄膜を順に積層し
て接合を構成、そして最後にＭなどの第二電極を蒸着し
た構造のものが知られている。このａ−５ｉｊｉはＳｉ
Ｈ４ガスなどのグロー放電分解により形成されるため大
面積化が容易である。 ｐ形やｎ形ａ−３ｔ層を形成する場合には、ＢＪｉ。 ＣＨ４やＰＨ，などのドーピングガスを５ｉＨａガスに
混合することにより得られる。この構造の太［を池を大
面積化する場合には、透明導電膜における抵抗損失を低
減するため、第３図の断面構造に示すように、ガラス基
板ｌ上の第一電極２．ａ −Ｓｉ接合層３．第二を橿４
からなる積層構造を小面積のユニットセルに分割し、第
−電ｐｉ２と次段の第二電極４とを接続することにより
直列多段接続して、発生電力を高電圧で取り出す方式の
ものが知られている。この場合の発電Ｓｒｉ域は、第一
電極２．３−Ｓｉ層３そして第二電極４が全て重なり合
った部分で、他の第−電橋と第二電極の接続部分などは
発電には寄与しない無効部分となる。従って基板あたり
の発Ｔｉ１ｌを増すためには、この無効部分を狭くする
必要がある。Ｌ２かしながら、この無効部分の内第−電
極２と第二電極４の接続部の幅である接触幅Ｗを狭くす
ると両者の接触抵抗が増大し、この部分での電力Ｉｎ失
が大きくなる。例えば第４図は、第一電極をＳｎｕｇと
し、その上に＾１を第二電極として蒸着したときの接触
抵抗と接触幅との関係を示すもので、実線は接′ｐＩ！
、抵抗率をパラメータとした理論曲線１０印は實測値を
表している。このように接触幅を狭（していくと急激に
接触抵抗は増加する。この接触抵抗は基本的には両を橿
の材質により決まるが、１を極特に第二ｉｉｔ掻形底形
成の条件や、また第−電極は通常ＳｎＯ＠などの酸化物
であるためパターニング工程を通して接触部分形成のた
めのａ−３ｉ層を除去する際の処理条件などの界面特性
に強く依存し、桁違いの高い接触抵抗を示すことがある
。従って、現実的には接触幅Ｗは１００！屑程度以下に
することはむづかしく、発電ｚ１域が制約されてしまう
とともに、ある程度の接触幅はとっていても接触部分で
の微妙な界面特性の（ｌｉ； ）’による電力損失が発
生し、しばしば太陽電池特性を低下させるという問題が
あった。
などの絶縁性基板上にＩＴＯやＳｎｏｗなどの透明導電
膜からなる第一電極を形成し、次に例えばｐ形、真性（
以下ｉ形と呼ぶ）、ｎ形のａ −３ｉ薄膜を順に積層し
て接合を構成、そして最後にＭなどの第二電極を蒸着し
た構造のものが知られている。このａ−５ｉｊｉはＳｉ
Ｈ４ガスなどのグロー放電分解により形成されるため大
面積化が容易である。 ｐ形やｎ形ａ−３ｔ層を形成する場合には、ＢＪｉ。 ＣＨ４やＰＨ，などのドーピングガスを５ｉＨａガスに
混合することにより得られる。この構造の太［を池を大
面積化する場合には、透明導電膜における抵抗損失を低
減するため、第３図の断面構造に示すように、ガラス基
板ｌ上の第一電極２．ａ −Ｓｉ接合層３．第二を橿４
からなる積層構造を小面積のユニットセルに分割し、第
−電ｐｉ２と次段の第二電極４とを接続することにより
直列多段接続して、発生電力を高電圧で取り出す方式の
ものが知られている。この場合の発電Ｓｒｉ域は、第一
電極２．３−Ｓｉ層３そして第二電極４が全て重なり合
った部分で、他の第−電橋と第二電極の接続部分などは
発電には寄与しない無効部分となる。従って基板あたり
の発Ｔｉ１ｌを増すためには、この無効部分を狭くする
必要がある。Ｌ２かしながら、この無効部分の内第−電
極２と第二電極４の接続部の幅である接触幅Ｗを狭くす
ると両者の接触抵抗が増大し、この部分での電力Ｉｎ失
が大きくなる。例えば第４図は、第一電極をＳｎｕｇと
し、その上に＾１を第二電極として蒸着したときの接触
抵抗と接触幅との関係を示すもので、実線は接′ｐＩ！
、抵抗率をパラメータとした理論曲線１０印は實測値を
表している。このように接触幅を狭（していくと急激に
接触抵抗は増加する。この接触抵抗は基本的には両を橿
の材質により決まるが、１を極特に第二ｉｉｔ掻形底形
成の条件や、また第−電極は通常ＳｎＯ＠などの酸化物
であるためパターニング工程を通して接触部分形成のた
めのａ−３ｉ層を除去する際の処理条件などの界面特性
に強く依存し、桁違いの高い接触抵抗を示すことがある
。従って、現実的には接触幅Ｗは１００！屑程度以下に
することはむづかしく、発電ｚ１域が制約されてしまう
とともに、ある程度の接触幅はとっていても接触部分で
の微妙な界面特性の（ｌｉ； ）’による電力損失が発
生し、しばしば太陽電池特性を低下させるという問題が
あった。
本発明は、上述の問題を解決してユニットセル間の接続
が狭い接触幅においても低い接触抵抗で行われる太陽電
池装置を堤供することを目的とする。
が狭い接触幅においても低い接触抵抗で行われる太陽電
池装置を堤供することを目的とする。
本発明は、透明絶縁性基板上に透明導電膜からなる第一
電極、非晶質半導体蒲腔、金属からなる第二電極を順次
積層してなるユニットセルが第一電極の端部と隣接セル
の第二電極の端部を接続することにより直列接続される
太陽電池装置の、第一電極の接続部が導電性塗膜により
覆われていることにより、第−ｉ櫓と第二を権の直接接
触の際のように界面特性に影響されて接触抵抗が増大す
ることを防止して上記の目的を達成する、
電極、非晶質半導体蒲腔、金属からなる第二電極を順次
積層してなるユニットセルが第一電極の端部と隣接セル
の第二電極の端部を接続することにより直列接続される
太陽電池装置の、第一電極の接続部が導電性塗膜により
覆われていることにより、第−ｉ櫓と第二を権の直接接
触の際のように界面特性に影響されて接触抵抗が増大す
ることを防止して上記の目的を達成する、
第１図は本発明の一実施例を示し、第３回と共通の部分
には同一の符号が付されている。第２図と同様にガラス
などの透明絶縁性基板１．透明導電膜からなる第一電極
２．ｐ−１−ｎまたはｎ−１−ｐなどのａ−５ｉ接合層
３．金属からなる第二Ｔｌ掻４が順次積層されたセル構
造を有する。この場合、先ず透明絶縁性基板１上にＩＴ
ＯあるいはＳｎｏｗなどの透明導電膜を厚さ０．０５〜
１−程度形成する。ＩＴＯは蒸着やスパッタリング法な
どで形成し、５ｎＯｌは熱ＣＶＤ法やスプレー法などに
よるのがｍｍ的である０次に導電性塗料を約０．１〜５
０μの）ｉさにスクリーン印Ｅｌｊ法などで第二電極と
の接触幅に相当する幅（通常は１ＯＩｎＡ程度以上）だ
け破着し、焼成することにより導電性塗［５を形成する
。導電性塗料としては、Ａ、などの金属粒を含んだペー
ストが用いられる。ペーストにするためのバインダとし
ては、有機系及び無機系の両方がある。有機系では焼成
温度は低くできるもののａ−３ｉ形成温度と同等である
ために耐熱性などで劣る。従って、無機系のバインダが
好ましいが、基板がガラスの場合には約６００ ℃以上
ではガラスは軟化するため、５００℃前後で焼成できる
低融点ガラスのバインダが最も好ましい０次に第一［５
２をユニットセル輻にバターニングする。パターニング
法はフォトエツチング法、スクリーン印刷法あるいはレ
ーザを用いた方法などがとられる。その上にａ−Ｓｔ接
合層３を厚さ０．２〜１−程度形成し、接触部に相当す
る幅のａ −５ｉを上記と同様のバターニング法の方法
により除去する。そして最後ニＡｊ 、 Ａｇ、 Ｃｕ
、 ＴＩ、 Ｎｉ ナトノ金［膜を第二ｔＦＳ４として
蒸着あるいはスパッタリング法などで形成し、同じくユ
ニットセルにバターニングすることにより完成する。 第２図はこの発明の別の実施例を示すもので、第１図と
異なるのは、ａ−５ｉ層３のバターニングの際導電性塗
膜５の上だけ除去する点である。こうすることによって
、第１図の場合ａ −５ｉのバターニング時に第一電極
の露出部分までもが工、チングされるといった問題を回
避できるという利点がある。この場合、第二電極４とａ
−３ｉ層３が接触するが、ａ −５ｉの抵抗率が高いた
め隣接セルの第二電極との短絡は生じない、このように
第二電極４と導電性塗料５の接触幅を狭くしても、金属
と酸化物との接触でなく、金属間の接触であるため良好
な接続を達成することができる。 第５図は第２図の実施例から発展した異なる実施例を示
すもので、第２図と異なる点は、導電性塗膜５と金ｒＸ
電極である第二電極４の接触をさらに確実に行うために
第二電極形成後もしくは第二電極パターニング後に導電
性塗ｌ１１５に対応した位置（図中矢印）に矢印６で示
すようにレーザ等を照射し、導電性塗膜中の金属と第二
電極との融着部７を形成したことである。レーザの照射
は連続的である必要はなく、数−〜数百μ間隔で間欠的
に行っても十分効果はある。尚レーザ光源としてＹ Ａ
Ｇあるいはエキシマレーザを用い実験を行った結果、
照射強度としては１０４〜１０’ Ｗ／−程度が適当で
あることが分かった。 第６図は、さらに異なる実施例である。第５図と異なる
点は第二電極形成後のａ −５ｔ接合層のバターニング
を行わず導電性塗膜５ ＋ ａ Ｓ ｉ接合層３お
よび第二電極４の重なった部分に、第二電極側から直接
レーザ６を照射し導電性塗膜と第二電極との接続部８を
形成するものである。この際ａ−５ｔ接合層は結晶化も
しくは金属けい化物を形成し低抵抗化するため、接触抵
抗を極端に高めることはない、しかしこの場合には、レ
ーザの照射エネルギーは１０４〜１０’ Ｗ／−で第５
図の実施例に比べて高いエネルギーを要した。 第１図に示した本発明の実施例と第３図に示した従来構
造との比較を１００−の面積のａ −３ｉ太陽１！池装
置において行った。従来ｍ造の太陽電池装置では、接触
幅を２００μ以下にすると接触抵抗の急激な増加により
変換効率も低下し、２００ｆｍの接触部の場合の約４０
％の変換効率となった。また、２００ｆａの接触幅の場
合でも、ａ −３ｔ接合層のバターニング方法によって
は第−電極に用いたＳｎｏｗの接続部分が損傷を受け、
正常な場合の約２５％の変換効率まで低下することがあ
った。これに対し、第１図に示す本発明による構造のａ
−５ｔ太陽電池装置では、接触幅を１００−としても
２００−の接触幅とした場合と変換効率は変わらなかっ
た。またａ−５ｔ接合層パターニング後の基板洗浄方法
を変えても２０％程度の変換効率の低下にとどまった。 しかも、この変換効率の低い太１ＪＩｔ池装置のユニッ
トセルの接触部にレーザを照射して第一電極と第二電極
を融着させたところ、接触抵抗の低下により特性が回復
し、正常な場合と同等の変換効率を示した。
には同一の符号が付されている。第２図と同様にガラス
などの透明絶縁性基板１．透明導電膜からなる第一電極
２．ｐ−１−ｎまたはｎ−１−ｐなどのａ−５ｉ接合層
３．金属からなる第二Ｔｌ掻４が順次積層されたセル構
造を有する。この場合、先ず透明絶縁性基板１上にＩＴ
ＯあるいはＳｎｏｗなどの透明導電膜を厚さ０．０５〜
１−程度形成する。ＩＴＯは蒸着やスパッタリング法な
どで形成し、５ｎＯｌは熱ＣＶＤ法やスプレー法などに
よるのがｍｍ的である０次に導電性塗料を約０．１〜５
０μの）ｉさにスクリーン印Ｅｌｊ法などで第二電極と
の接触幅に相当する幅（通常は１ＯＩｎＡ程度以上）だ
け破着し、焼成することにより導電性塗［５を形成する
。導電性塗料としては、Ａ、などの金属粒を含んだペー
ストが用いられる。ペーストにするためのバインダとし
ては、有機系及び無機系の両方がある。有機系では焼成
温度は低くできるもののａ−３ｉ形成温度と同等である
ために耐熱性などで劣る。従って、無機系のバインダが
好ましいが、基板がガラスの場合には約６００ ℃以上
ではガラスは軟化するため、５００℃前後で焼成できる
低融点ガラスのバインダが最も好ましい０次に第一［５
２をユニットセル輻にバターニングする。パターニング
法はフォトエツチング法、スクリーン印刷法あるいはレ
ーザを用いた方法などがとられる。その上にａ−Ｓｔ接
合層３を厚さ０．２〜１−程度形成し、接触部に相当す
る幅のａ −５ｉを上記と同様のバターニング法の方法
により除去する。そして最後ニＡｊ 、 Ａｇ、 Ｃｕ
、 ＴＩ、 Ｎｉ ナトノ金［膜を第二ｔＦＳ４として
蒸着あるいはスパッタリング法などで形成し、同じくユ
ニットセルにバターニングすることにより完成する。 第２図はこの発明の別の実施例を示すもので、第１図と
異なるのは、ａ−５ｉ層３のバターニングの際導電性塗
膜５の上だけ除去する点である。こうすることによって
、第１図の場合ａ −５ｉのバターニング時に第一電極
の露出部分までもが工、チングされるといった問題を回
避できるという利点がある。この場合、第二電極４とａ
−３ｉ層３が接触するが、ａ −５ｉの抵抗率が高いた
め隣接セルの第二電極との短絡は生じない、このように
第二電極４と導電性塗料５の接触幅を狭くしても、金属
と酸化物との接触でなく、金属間の接触であるため良好
な接続を達成することができる。 第５図は第２図の実施例から発展した異なる実施例を示
すもので、第２図と異なる点は、導電性塗膜５と金ｒＸ
電極である第二電極４の接触をさらに確実に行うために
第二電極形成後もしくは第二電極パターニング後に導電
性塗ｌ１１５に対応した位置（図中矢印）に矢印６で示
すようにレーザ等を照射し、導電性塗膜中の金属と第二
電極との融着部７を形成したことである。レーザの照射
は連続的である必要はなく、数−〜数百μ間隔で間欠的
に行っても十分効果はある。尚レーザ光源としてＹ Ａ
Ｇあるいはエキシマレーザを用い実験を行った結果、
照射強度としては１０４〜１０’ Ｗ／−程度が適当で
あることが分かった。 第６図は、さらに異なる実施例である。第５図と異なる
点は第二電極形成後のａ −５ｔ接合層のバターニング
を行わず導電性塗膜５ ＋ ａ Ｓ ｉ接合層３お
よび第二電極４の重なった部分に、第二電極側から直接
レーザ６を照射し導電性塗膜と第二電極との接続部８を
形成するものである。この際ａ−５ｔ接合層は結晶化も
しくは金属けい化物を形成し低抵抗化するため、接触抵
抗を極端に高めることはない、しかしこの場合には、レ
ーザの照射エネルギーは１０４〜１０’ Ｗ／−で第５
図の実施例に比べて高いエネルギーを要した。 第１図に示した本発明の実施例と第３図に示した従来構
造との比較を１００−の面積のａ −３ｉ太陽１！池装
置において行った。従来ｍ造の太陽電池装置では、接触
幅を２００μ以下にすると接触抵抗の急激な増加により
変換効率も低下し、２００ｆｍの接触部の場合の約４０
％の変換効率となった。また、２００ｆａの接触幅の場
合でも、ａ −３ｔ接合層のバターニング方法によって
は第−電極に用いたＳｎｏｗの接続部分が損傷を受け、
正常な場合の約２５％の変換効率まで低下することがあ
った。これに対し、第１図に示す本発明による構造のａ
−５ｔ太陽電池装置では、接触幅を１００−としても
２００−の接触幅とした場合と変換効率は変わらなかっ
た。またａ−５ｔ接合層パターニング後の基板洗浄方法
を変えても２０％程度の変換効率の低下にとどまった。 しかも、この変換効率の低い太１ＪＩｔ池装置のユニッ
トセルの接触部にレーザを照射して第一電極と第二電極
を融着させたところ、接触抵抗の低下により特性が回復
し、正常な場合と同等の変換効率を示した。
本発明によれば、太陽電池ユニットセルの透明電極の次
段セルの金属電極と接続される端部に塗料の印刷、焼成
によって形成できる導電性塗膜を設けることにより、金
１ｔｔｒＩｉあるいは介在層との接触が表面特性の変化
しやすい透明感Ｔ４膜でなくｉ電性塗膜で行われるため
、接続部分での接触抵抗が低減することが可能になる。 この結果、接続部での接触幅を狭くして太陽電池装置の
有効発電面積を増大させることができ、また処理工程中
に発生する界面特性の悪化による接続部分での高接触抵
抗化を未然に防ぐことができて太陽電池装置の特性向上
に極めて有効である。
段セルの金属電極と接続される端部に塗料の印刷、焼成
によって形成できる導電性塗膜を設けることにより、金
１ｔｔｒＩｉあるいは介在層との接触が表面特性の変化
しやすい透明感Ｔ４膜でなくｉ電性塗膜で行われるため
、接続部分での接触抵抗が低減することが可能になる。 この結果、接続部での接触幅を狭くして太陽電池装置の
有効発電面積を増大させることができ、また処理工程中
に発生する界面特性の悪化による接続部分での高接触抵
抗化を未然に防ぐことができて太陽電池装置の特性向上
に極めて有効である。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は別の実施
例の断面図、第３図は従来の太ｌＩＪ＆電池装置の断面
図、第４図はＭとＳｎｏｗとの接触による接触抵抗と接
触幅との関係線図、第５図、第６図はさらに異なる本発
明の実施例をそれぞれ示す断面図である。 １：透明絶縁性基板、２：第一電極、３：ａ−Ｓｉ接合
層、４：第二電極、５：導電性塗膜。 第１図 第２図 第３図 第４図
例の断面図、第３図は従来の太ｌＩＪ＆電池装置の断面
図、第４図はＭとＳｎｏｗとの接触による接触抵抗と接
触幅との関係線図、第５図、第６図はさらに異なる本発
明の実施例をそれぞれ示す断面図である。 １：透明絶縁性基板、２：第一電極、３：ａ−Ｓｉ接合
層、４：第二電極、５：導電性塗膜。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １）透明絶縁性基板上に透明導電膜からなる第一電極、
非晶質半導体薄膜、金属からなる第二電極を順次積層し
てなるユニットセルが第一電極の端部と隣接セルの第二
電極の端部を接続することにより直列接続されるものに
おいて、第一電極の接続部が導電性塗膜により覆われた
ことを特徴とする太陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60200918A JPS6261376A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 太陽電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60200918A JPS6261376A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 太陽電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6261376A true JPS6261376A (ja) | 1987-03-18 |
Family
ID=16432437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60200918A Pending JPS6261376A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6261376A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4956023A (en) * | 1987-03-31 | 1990-09-11 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Integrated solar cell device |
| JP2009177224A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009177222A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009177225A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
-
1985
- 1985-09-11 JP JP60200918A patent/JPS6261376A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4956023A (en) * | 1987-03-31 | 1990-09-11 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Integrated solar cell device |
| JP2009177224A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009177222A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009177225A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
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