JPS6314873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は光エネルギを直接電気エネルギに変換
する光起電力装置に関する。

(ロ) 従来技術 第１図及び第２図は既に提案された此の種光起
電力装置を示し、第１図は平面図、第２図は第１
図に於けるＸ―X′線断面図であり、１は受光面
となるガラス等の透光性の絶縁基板、２は該基板
１上に被着された酸化スズ・酸化インジウム・酸
化インジウムスズ・酸化チタン等の酸化物半導体
から成る透光性導電層、３は該透光性導電層２上
に被着された例えば非晶質シリコンの如き膜状半
導体層、４は該膜状半導体層３上に被着された裏
面電極層である。

上記半導体層３は光活性層を含み、光照射によ
り発電に寄与する電子及びまたは正孔を発生する
もので、具体的には非晶質シリコンの場合、受光
面側から順次積層されたＰ型層、Ｉ型層及びＮ型
層のPIN接合を持つ三層構造から成り、斯る構造
はシランなどのシリコン化合物ガスに適宜Ｐ型・
Ｎ型決定不純物ガスを含む雰囲気中でのグロー放
電により形成される。

絶縁基板１及び透光性導電層２を介して光が半
導体層３に伝搬すると、主にＩ型層に於いて自由
状態の電子及び正孔が発生し、これらは半導体層
３内のPIN接合電界に引かれて移動して該半導体
層３を挾んで対向する透光性導電層２及び裏面電
極層４に到達することにより両層２，４間に光起
電力が発生する。

この従来装置の特徴は、透光性導電層２の抵抗
成分による電力損失を減少せしめるために、該導
電層２より良導電体から成る枝状の集電極５を、
導電層２と半導体層３との間に配挿し、移動する
キヤリアを効果的に集電せしめる構成としたとこ
ろである。即ち、透光性導電層２は光の透過率は
良いが抵抗が高いためにキヤリア損失が大きい。
例えば通常透光性導電層２として使用される酸化
スズ・酸化インジウムスズにあつてはそのシート
抵抗は約30〜50Ω／cm²であり、アルミニウム・
金・銀等の金属に較べ３桁以上大きい。従つて上
述の如き低抵抗のアルミニウム・金・銀等の金属
から集電極５を構成することにより透光性導電層
２中を移動するキヤリアの移動距離を小さくし、
該導電層２に於ける電力損失を抑圧することが可
能となる。

尚、上記集電極５は受光面側に配置せしめられ
るために光の伝搬路をあまり遮ることなく配挿せ
しめられることが肝要であり、該集電極５の発電
に寄与する有効受光面積の５〜10％程度が適当で
ある。

然し乍ら、斯る構造によれば電力損失対策につ
いては有効な手段となり得るものの、第２図に示
す如く集電極５が肉薄な半導体層３を貫通し裏面
電極層４と接触する短絡部６を生じる危惧を有し
ていた。特に集電極５と裏面電極層４との短絡事
故は半導体層３の厚みTsが蒸着等により形成さ
れる集電極５のそれTcに較べほぼ等しいか若し
くは小さい時に高い発生率を呈する。

(ハ) 発明の目的 本発明は斯る点に鑑みて為されたものであつ
て、その目的は短絡事故を招くことなく電力損失
対策に有効な集電極の配挿を可能ならしめるもの
である。

(ニ) 発明の構成 本発明は、受光面となる透光性の絶縁基板上
に、透光性導電層、光活性領域を含む膜状の半導
体層及び裏面電極層を積層せしめた光起電力装置
に於いて、上記透光性導電層と半導体層との間
に、上記導電層より良導電体から成りその概ね全
域に渡つて光伝搬路を残して延在する集電極を配
挿すると共に、更に該集電極上に絶縁膜を重畳し
た、構成にある。

(ホ) 実施例 第３図は第２図の従来例と対応した本発明の一
実施例を示し、同じものについては同番号を付し
てあり、異なるところは集電極５上に絶縁膜７を
重畳したところにある。上記集電極５はその中心
に共通電極部５ａを有し、斯る共通電極部５ａか
ら両側面に向つて延る枝電極部５ｂ，５ｂ…が設
けられ、有効受光面の概ね全域に渡つて均一に延
在し、約95％の光伝搬路を残して設けられてお
り、従つて上記絶縁膜７を重畳したと雖も、上記
約95％の光伝搬路を保障する。

本発明の好適な実施例に於いては膜状の半導体
層３として、集電極５の厚みTcが通常１ミクロ
ン程度であること並びに単位発電量当りのコス
ト、大面積化が容易でその膜厚Tsが0.5〜１ミク
ロンと上記集電極５のそれより肉薄若しくは同等
に形成することのできる上記非晶質シリコン及び
該非晶質シリコンと同じシリコン化合物雰囲気中
でのグロー放電により得ることのできる非晶質シ
リコンカーバイド、非晶質シリコンナイトライ
ド、非晶質シリコンオキサイド、非晶質シリコン
ゲルマニウム、非晶質シリコンスズが用いられ、
更には他の非晶質シリコン化合物を用いることが
でき、またその接合形態もPINホモ接合に限ら
ず、PI、IN、PN、ヘテロ接合及び斯る接合形態
を二重、三重に重畳したタンデム構造が適用され
る。

また、ガリウム砒素、インジウムリン及びテル
ル化カドミウムなどについては約２ミクロン程度
で光起電力装置として良好な半導体層４を得るこ
とができるので、集電極５の厚みTcとほぼ等し
くなるために適用可能である。

次いで絶縁膜７としては、次工程の半導体層３
形成時の形成条件に耐え得ることが肝要であり、
例えばグロー放電により形成される非晶質シリコ
ン系の半導体層３にあつては約200〜300℃程度に
絶縁基板１が熱せられることから、ポリイミド等
の耐熱性樹脂が適用可能である。特に、集電極５
を透光性導電層２上全面に被着後、フオトリソグ
ラフイ技術により上述の如き共通電極部５ａと枝
電極部５ｂ，５ｂ…との所望形状にパターニング
する際のフオトレジスト膜として兼用することの
できる感光性耐熱樹脂が好適である。例えば斯る
感光性耐熱樹脂としてはポリイミド系の400℃の
高温に耐えることのできる東レ株式会社製「フオ
トニース」UR3100が用いられる。

この様に集電極５のパターニングの際に使用さ
れたフオトレジスト膜を剥離することなくそのま
ま絶縁膜７として残存せしめれば、本発明構造を
採るために特別の作業工数を付加することもな
く、逆にフオトレジスト膜の剥離工程が割愛でき
るので、作業性の向上も図ることが可能となる。
更にフオトレジスト膜を残存せしめた絶縁膜７に
あつては、第４図の如く該絶縁膜７は集電極５の
先端５′に較べエツチング時のオーバハングによ
り幅広となり、その結果絶縁膜７の両サイド７
ａ，７ｂは集電極５の先端５′から突出すること
によつて該集電極５の先端５′のみならずその先
端５′近傍の側面をも実質的に被覆し、該側面で
の短絡事故をも防止し得る。

(ヘ) 発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、受光面
側の透光性導電層と膜状の半導体層との間に配挿
された集電極上に更に絶縁膜を重畳せしめたの
で、上記集電極が半導体層を貫通してもその先端
に位置する上記絶縁膜が裏面電極と接触するだけ
で集電極は短絡するに至らず、従つて短絡部の発
生を招くことなく電力損失対策として有効な集電
体を設けることができ、更には透光性導電層とし
て抵抗値が高いために使用することのできなかつ
た光透過率の極めて高い材料の使用、及び抵抗値
を低減するために光透過率を犠性にして肉厚とし
たものを肉厚に用いることが可能となり、半導体
層への発電に寄与する光伝搬量を上昇せしめるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の平面図、第２図は第１図に
於けるＸ―X′線拡大断面図、第３図は第２図と
対応する本発明一実施例の拡大断面図、第４図は
本発明の他実施例の要部拡大断面図、を夫々示し
ている。 １……絶縁基板、３……膜状の半導体層、４…
…裏面電極層、５……集電極、７……絶縁膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 受光面となる透光性の絶縁基板上に、透光性
   導電層、光活性領域を含む膜状の半導体層及び裏
   面電極層を積層せしめた光起電力装置に於いて、
   上記透光性導電層と半導体層との間に、上記導電
   層より良導電体から成りその概ね全域に渡つて光
   伝搬路を残して延在する集電極を配挿すると共
   に、更に該集電極上に絶縁膜を重畳したことを特
   徴とする光起電力装置。 ２ 上記半導体層の厚みは集電極のそれとほぼ等
   しいか若しくはそれ以下であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光起電力装置。