JPS6316913B2 - - Google Patents
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- JPS6316913B2 JPS6316913B2 JP58087193A JP8719383A JPS6316913B2 JP S6316913 B2 JPS6316913 B2 JP S6316913B2 JP 58087193 A JP58087193 A JP 58087193A JP 8719383 A JP8719383 A JP 8719383A JP S6316913 B2 JPS6316913 B2 JP S6316913B2
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Classifications
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- 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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は透明絶縁基板上に透明電極、例えば非
晶質シリコン（以下ａ−siと記す）からなり光起
電機能を有する半導体薄膜ならびに金属電極が順
次積層されてなる半導体光起電力装置、いわゆる
太陽電池に関する。
晶質シリコン（以下ａ−siと記す）からなり光起
電機能を有する半導体薄膜ならびに金属電極が順
次積層されてなる半導体光起電力装置、いわゆる
太陽電池に関する。
半導体光起電力装置の低コスト化のために、
種々の検討が進められているが、なかでも非晶質
半導体すなわちａ−siおよび化合物半導体
（CdS、CdTe、CuInSe2など）などの材料を用い
た薄膜形太陽電池が有望と考えられる。しかしこ
れら薄膜形太陽電池の構成方法については、いく
つかの提案がなされているものの、それらは必ず
しも実用上満足できるものではない。今、ａ−si
太陽電池を例にとつて説明する。第１図はガラス
基板形ａ−si太陽電池の公知の構造で、ガラス基
板側から入射した光により発電する形式のもので
ある。
種々の検討が進められているが、なかでも非晶質
半導体すなわちａ−siおよび化合物半導体
（CdS、CdTe、CuInSe2など）などの材料を用い
た薄膜形太陽電池が有望と考えられる。しかしこ
れら薄膜形太陽電池の構成方法については、いく
つかの提案がなされているものの、それらは必ず
しも実用上満足できるものではない。今、ａ−si
太陽電池を例にとつて説明する。第１図はガラス
基板形ａ−si太陽電池の公知の構造で、ガラス基
板側から入射した光により発電する形式のもので
ある。
ガラス基板１上に透明電極２１〜２３が分離形
成されている。ａ−si薄膜だけでは、光電流を外
部回路に取り出す過程での抵抗による電力損失が
大きいために、ITO（Inを添加したSnO2）、SnC2
あるいはそれらを積層した透明電極が必要とな
る。透明電極２１〜２３に重ねて接合を持つたａ
−si薄膜１１〜１３、そしてさらに金属電極３１
〜３３が形成される。透明電極、ａ−siおよび金
属電極が重ね合された部分が一つの光起電力領域
を形成する。金属電極の一端は隣接の光起電領域
の透明電極と接触するよう形成され、電気的に接
続され、複数の光起電領域が直列接続された構成
となつている。このような直列構成がとられる一
つの大きな理由は、透明電極内での電力損失を抑
制するためである。透明電極の電気伝導度は104
（Ω・cm）-1程度であり、その膜厚は光の吸収、反
射を防ぐために0.2μm以下にする必要がある。従
つて透明電極のシート抵抗は５Ω以上ある。この
抵抗による電力損失を問題とならない程度にする
ためには、一光起電力領域に属する透明電極の電
流の通過方向の幅Ｘを１cm程度以内に設計する必
要がある。そのために１cm程度の幅を持つ光起電
力領域をガラス基板上に複数個形成し、それらを
直列接続した第１図に示す構成が採用されてい
る。この公知の構造の欠点は、太陽電池の出力特
性の設計上の自在性に欠けることである。一光起
電力領域の太陽光下で発生する電圧は0.5〜0.7V
である。仮に0.5Vとすると、10cm角の基板を使
つた太陽電池の場合一光起電力領域が10個直列接
続されるので5V、20cm角の場合10V、１ｍ角の
場合50Vと決つて了う。面積効率（基板面積に対
する光起電領域の比）を無視して幅Ｘを１cm以下
にすれば上述の値より高い出力電圧は得られる
が、より低い出力電圧に設計することは困難であ
る。太陽電池はその用途によつて要求される出力
電圧、電流は異なる。公知の構造の場合要求され
る基板形状、出力電圧、出力電流を同時に満足さ
せる点で、大いなる不便が生ずることは容易に理
解される。
成されている。ａ−si薄膜だけでは、光電流を外
部回路に取り出す過程での抵抗による電力損失が
大きいために、ITO（Inを添加したSnO2）、SnC2
あるいはそれらを積層した透明電極が必要とな
る。透明電極２１〜２３に重ねて接合を持つたａ
−si薄膜１１〜１３、そしてさらに金属電極３１
〜３３が形成される。透明電極、ａ−siおよび金
属電極が重ね合された部分が一つの光起電力領域
を形成する。金属電極の一端は隣接の光起電領域
の透明電極と接触するよう形成され、電気的に接
続され、複数の光起電領域が直列接続された構成
となつている。このような直列構成がとられる一
つの大きな理由は、透明電極内での電力損失を抑
制するためである。透明電極の電気伝導度は104
（Ω・cm）-1程度であり、その膜厚は光の吸収、反
射を防ぐために0.2μm以下にする必要がある。従
つて透明電極のシート抵抗は５Ω以上ある。この
抵抗による電力損失を問題とならない程度にする
ためには、一光起電力領域に属する透明電極の電
流の通過方向の幅Ｘを１cm程度以内に設計する必
要がある。そのために１cm程度の幅を持つ光起電
力領域をガラス基板上に複数個形成し、それらを
直列接続した第１図に示す構成が採用されてい
る。この公知の構造の欠点は、太陽電池の出力特
性の設計上の自在性に欠けることである。一光起
電力領域の太陽光下で発生する電圧は0.5〜0.7V
である。仮に0.5Vとすると、10cm角の基板を使
つた太陽電池の場合一光起電力領域が10個直列接
続されるので5V、20cm角の場合10V、１ｍ角の
場合50Vと決つて了う。面積効率（基板面積に対
する光起電領域の比）を無視して幅Ｘを１cm以下
にすれば上述の値より高い出力電圧は得られる
が、より低い出力電圧に設計することは困難であ
る。太陽電池はその用途によつて要求される出力
電圧、電流は異なる。公知の構造の場合要求され
る基板形状、出力電圧、出力電流を同時に満足さ
せる点で、大いなる不便が生ずることは容易に理
解される。
本発明は上述の欠点を除去して、より出力特性
設計上の自由度を有する薄膜形光起電力装置の構
造を提供することを目的とする。
設計上の自由度を有する薄膜形光起電力装置の構
造を提供することを目的とする。
本発明は、冒頭に挙げたような構成を有する半
導体光起電力装置において、透明電極は相互に分
離された複数の領域として形成され、半導体薄膜
は所定の幅を有する領域として各透明電極薄膜領
域に接触してそれぞれ設けられるほかに前記半導
体薄膜領域の間隙において透明電極に直接接触し
て設けられ、一つの透明電極領域に直接接触する
金属電極が隣接透明電極領域上の半導体領域に接
触する金属電極に接続されることにより上記の目
的を達成する。
導体光起電力装置において、透明電極は相互に分
離された複数の領域として形成され、半導体薄膜
は所定の幅を有する領域として各透明電極薄膜領
域に接触してそれぞれ設けられるほかに前記半導
体薄膜領域の間隙において透明電極に直接接触し
て設けられ、一つの透明電極領域に直接接触する
金属電極が隣接透明電極領域上の半導体領域に接
触する金属電極に接続されることにより上記の目
的を達成する。
第２図および第３図に本発明の実施例の構成の
手順を示す。例えばガラス板を用いる透明絶縁基
板１の上に任意の大きさの二つの透明電極領域２
３，２４を形成する。次に、第２図に斜線を引い
て示すように例えばpin接合構造を有するａ−si
薄膜１３，１４を形成する。ａ−si薄膜１３，１
４はそれぞれ長方形のａ−si薄膜領域１５，１６
が間隙１７，１８を介して横に並べられ、一端で
連結されたくし歯状を成している。ａ−si薄膜は
シランガスのグロー放電分解あるいはCVD法、
固体シリコンを材料としたスパツタリングあるい
はクラスタイオンビーム法などで形成する。くし
歯形状のパターニングはマスクを用いたａ−si成
長、ａ−si薄膜成長後のエツチング処理、レーザ
トリミングなどで可能なことは良く知られてい
る。つづいて第３図に斜線を引いて示すように、
例えば蒸着により金属電極３３，３４，３５を形
成する。金属電極３３は、ａ−si薄膜領域１５に
接触する部分３６を一端で連結してくし歯状に形
成されている。金属電極３４はａ−si薄膜領域１
６に接触する部分３７およびａ−si薄膜の間隙１
７で透明電極２３に接触する部分３８を中央で連
結した両くし歯状に形成されている。すなわちこ
の金属電極３４と透明電極２３との接触により、
ａ−si薄膜領域１５，１６で発生した光起電力が
直列接続される。金属電極３５はワイヤリングパ
ツドとして用いられる。例えば、透明電極上にｐ
形、ｉ形（真性）、ｎ形のａ−si層を順次形成し
た構造の場合、この太陽電池の正の電極は３５、
負の電極は３６となる。一定の面積の透明絶縁基
板を用いる場合、透明電極の幅（第３図のＺ）を
短くし、直列接続数を増すことにより高出力電
圧、低出力電流、逆にＺを長くし直列数を減ずれ
ば低出力電圧、高出力電流の太陽電池を設計する
ことができる。すなわち、本発明の構造の適用に
より設計上の自由度が大幅に向上することにな
る。さらに、一本のａ−si薄膜のくし歯の幅（第
３図のＹ）は同一の電力損失条件のもとで第１図
の公知の構造のａ−si薄膜１１〜１３の幅のおよ
そ２倍にすることが可能であり、面積効率を改善
できる利点もある。何故ならば、第２図の一本の
ａ−si薄膜のくし歯の両側に金属電極が延長形成
されているので、電流の透明電極中を流れる距離
はＹのおよそ２分の１であるためである。
手順を示す。例えばガラス板を用いる透明絶縁基
板１の上に任意の大きさの二つの透明電極領域２
３，２４を形成する。次に、第２図に斜線を引い
て示すように例えばpin接合構造を有するａ−si
薄膜１３，１４を形成する。ａ−si薄膜１３，１
４はそれぞれ長方形のａ−si薄膜領域１５，１６
が間隙１７，１８を介して横に並べられ、一端で
連結されたくし歯状を成している。ａ−si薄膜は
シランガスのグロー放電分解あるいはCVD法、
固体シリコンを材料としたスパツタリングあるい
はクラスタイオンビーム法などで形成する。くし
歯形状のパターニングはマスクを用いたａ−si成
長、ａ−si薄膜成長後のエツチング処理、レーザ
トリミングなどで可能なことは良く知られてい
る。つづいて第３図に斜線を引いて示すように、
例えば蒸着により金属電極３３，３４，３５を形
成する。金属電極３３は、ａ−si薄膜領域１５に
接触する部分３６を一端で連結してくし歯状に形
成されている。金属電極３４はａ−si薄膜領域１
６に接触する部分３７およびａ−si薄膜の間隙１
７で透明電極２３に接触する部分３８を中央で連
結した両くし歯状に形成されている。すなわちこ
の金属電極３４と透明電極２３との接触により、
ａ−si薄膜領域１５，１６で発生した光起電力が
直列接続される。金属電極３５はワイヤリングパ
ツドとして用いられる。例えば、透明電極上にｐ
形、ｉ形（真性）、ｎ形のａ−si層を順次形成し
た構造の場合、この太陽電池の正の電極は３５、
負の電極は３６となる。一定の面積の透明絶縁基
板を用いる場合、透明電極の幅（第３図のＺ）を
短くし、直列接続数を増すことにより高出力電
圧、低出力電流、逆にＺを長くし直列数を減ずれ
ば低出力電圧、高出力電流の太陽電池を設計する
ことができる。すなわち、本発明の構造の適用に
より設計上の自由度が大幅に向上することにな
る。さらに、一本のａ−si薄膜のくし歯の幅（第
３図のＹ）は同一の電力損失条件のもとで第１図
の公知の構造のａ−si薄膜１１〜１３の幅のおよ
そ２倍にすることが可能であり、面積効率を改善
できる利点もある。何故ならば、第２図の一本の
ａ−si薄膜のくし歯の両側に金属電極が延長形成
されているので、電流の透明電極中を流れる距離
はＹのおよそ２分の１であるためである。
なお、第２図、第３図では二直列の例について
説明したが、もちろん直列数を任意に増加するこ
とは可能である。また本発明はａ−si太陽電池に
限らず透明電極を必要とするすべての薄膜形光起
電力装置に効果的に適用可能である。
説明したが、もちろん直列数を任意に増加するこ
とは可能である。また本発明はａ−si太陽電池に
限らず透明電極を必要とするすべての薄膜形光起
電力装置に効果的に適用可能である。
本発明は以上述べたように別個の透明電極領域
上に形成された光起電領域の直列接続を一列配置
された複数の半導体薄膜領域の間隙に隣接光起電
力領域の金属電極に接続されて伸びる金属電極の
透明電極への接触によつて行うもので、このよう
な構造は半導体薄膜および金属電極をくし歯状に
することにより容易に実現できる。これによつて
透明電極内での電力損失を抑制したままで光起電
力の出力特性の設計上の自在性が大幅に増大し、
効率がすぐれ、使用上便利な光起電力装置を得る
ことができるので本発明の効果は極めて大であ
る。
上に形成された光起電領域の直列接続を一列配置
された複数の半導体薄膜領域の間隙に隣接光起電
力領域の金属電極に接続されて伸びる金属電極の
透明電極への接触によつて行うもので、このよう
な構造は半導体薄膜および金属電極をくし歯状に
することにより容易に実現できる。これによつて
透明電極内での電力損失を抑制したままで光起電
力の出力特性の設計上の自在性が大幅に増大し、
効率がすぐれ、使用上便利な光起電力装置を得る
ことができるので本発明の効果は極めて大であ
る。
第１図は従来のガラス基板形ａ−si太陽電池の
断面図、第２図は本発明の一実施例の構成の途中
における平面図、第３図はそのでき上りの平面図
である。 １……透明絶縁基板、１３，１４……ａ−si薄
膜、１７，１８……間隙、２３，２４……透明電
極、３３，３４……金属電極。
断面図、第２図は本発明の一実施例の構成の途中
における平面図、第３図はそのでき上りの平面図
である。 １……透明絶縁基板、１３，１４……ａ−si薄
膜、１７，１８……間隙、２３，２４……透明電
極、３３，３４……金属電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 透明絶縁基板上に透明電極、光起電機能を有
する半導体薄膜および金属電極が順次積層されて
なるものにおいて、透明電極は相互に分離された
複数の領域として形成され、半導体薄膜は所定の
幅を有する領域として各透明電極領域上に幅方向
に間隙を介して配列され、金属電極は各半導体薄
膜領域に接触してそれぞれ設けられるほかに、前
記半導体薄膜領域の間隙において透明電極に直接
接触して設けられ、一つの透明電極領域に直接接
触する金属電極が隣接透明電極領域上の半導体領
域に接触する金属電極に接続されたことを特徴と
する半導体光起電力装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
半導体薄膜および金属電極がくし歯状に形成され
たことを特徴とする半導体光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58087193A JPS59213175A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 半導体光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58087193A JPS59213175A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 半導体光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59213175A JPS59213175A (ja) | 1984-12-03 |
| JPS6316913B2 true JPS6316913B2 (ja) | 1988-04-11 |
Family
ID=13908143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58087193A Granted JPS59213175A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 半導体光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59213175A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03129412A (ja) * | 1989-10-14 | 1991-06-03 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートツール加熱制御装置 |
| JPH0478601U (ja) * | 1990-11-15 | 1992-07-09 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577976A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photo electromotive force element |
| JPS5818971A (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 光起電力装置 |
-
1983
- 1983-05-18 JP JP58087193A patent/JPS59213175A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577976A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photo electromotive force element |
| JPS5818971A (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 光起電力装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03129412A (ja) * | 1989-10-14 | 1991-06-03 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートツール加熱制御装置 |
| JPH0478601U (ja) * | 1990-11-15 | 1992-07-09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59213175A (ja) | 1984-12-03 |
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