JPS63233571A - アモルフアスシリコン太陽電池 - Google Patents

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） 本発明は、アモルファスシリコンを用いた太陽電池に関
し、特に背面電極にアルミニウムを用いたアモルファス
シリコン太陽電池の耐熱性向上に関する。

（従来の技術） 従来のアモルファスシリコン（以下ａ−５ｉと記す）太
陽電池は、第２図に示すように、ガラス基板１上に透明
電極層２．ｐ型ａ−３ｉ層３．ｉ型ａ−３ｉ層４、ｎ型
ａ−８ｉ層５および背面電極層６を順次積層させた構成
を有しており、ガラス基板１から入射した光により光電
変換を行っている。ここで背面電極層６には１通常、導
電率が大きくかつａ−Ｓｉ層を通過した光を有効に利用
するために反射率が大きいことからＡｌが用いられてい
る。しかしながら背面電極層６にＡｔを用いた場合、高
温時にＡ１原子がａ−８上層中に容易に熱拡散し、太陽
電池の特性を悪化させかつ寿命を縮める原因となってい
た。

そこで従来、上記のような問題を解決するために、　ａ
−５ｉ層とＡｌからなる背面電極層との間に拡散阻止層
として、５００〜１０００人の高融点金属層（特開昭５
８−２０９１６９号、特開昭５８−９８９８６号公報参
照）、数１００人のＳｉ合金層（特開昭５８−１０１４
６９号公報参照）、５００〜１０００人のＳｉｎ、層ま
たは５ｉ３Ｎ４層（特開昭５８−１１１３７９号公報参
照）等を介在させることにより、Ａ１のａ−５ｉ層への
拡散を防止した耐熱構造のものが提案されて、いる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如き耐熱構造の太陽電池では高熱時のＡｌ拡散に
よる特性劣化は著しく少ないが、高融点金属およびＳＬ
金合金それぞれ反射率および透過率が低く共に光の吸収
率が高いため、また５Ｌ０２等は高抵抗であるため、い
ずれの場合も太陽電池の初期特性が低下するという問題
があった。

そこで本発明は、初期特性を低下させることなく耐熱性
を向上させたａ−３ｉ太陽電池を提供しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、ガラス基板上に透明電極層、ａ−５ｉ層お
よびＡｌからなる背面電極層を順次積層させてなるａ−
ＳＬ太陽電池において、　ａ−３ｉ層と背面電極層との
間に膜厚が１００Å以下となるようにしてａ−Ｓｉと遷
移金属との相互拡散層を介在させている。

（作用） 本発明における相互拡散層は、構造的に不安定なａ−５
Ｌ中のＡ１ｇ子の熱拡散経路を、熱的に比較的安定な遷
移金属で塞いだような構成となるので、ＡｌｙＫ子の熱
拡散を阻止して高温時の特性劣化を抑制するとともに、
相互拡散層の膜厚は１００Å以下と非常に薄いため光学
的にその存在を無視することができ、ガラス基板より入
射してａ−５ｉ層を透過した光が相互拡散層で吸収され
ることがほとんどないので、入射光を有効に利用するこ
とができ。

初期特性の低下を抑制することができる。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図であり、
第２図と同一符号のものは同一のものを示している。第
１図において、７はｎ型ａ−５ｉ層５とＡｌからなる背
面電極６との間に形成されたＳＬとＣｒとの相互拡散層
であり１本実施例の次のように作製されている。

その−主面に透明導電膜からなる透明電極層２が被着さ
れたガラス基板１上に、プラズマＣｖＤ法によりｐ型ａ
−Ｓｉ層３．ｉ型ａ−３ｉ層４およびｎ型ａ−３ｉ層５
を順次形成する。次にｎ型ａ−５ｉ層５上に電子ビーム
蒸着法によりＣｒを５００人程０の厚さで蒸着し、相互
拡散層形成のための熱処理を施した後、ウェットエツチ
ングにより未拡散のＣｒを除去することにより相互拡散
層７を形成する。ここで前記の熱処理の温度は、ａ−５
Ｌの変質を避けるためｐ型、ｉ型、ｎ型ａ−８ｉ層３，
４．５の形成温度（２００℃）以下とする。そして最後
に相互拡散層７上に電子ビーム蒸着法によりＡｌｔｔｏ
、５〜１．０μｍ蒸着して背面電極層６を形成する。

なお、相互拡散層７の形成方法については、ｎ型ａ−３
ｉ層５上に所定の膜厚だけＣｒを蒸着しておいて熱処理
を施す方法も考えられるが、電子ビーム蒸着法あるいは
スパッタ法等の一般に用いられている蒸着法では、数十
人というような超薄膜を均一に再現性良く形成すること
は困難である０本実施例のようにｎ型ａ−５ｉ層５上に
数百人の厚さでＣｒを蒸着し、熱処理によってｎ型ａ−
Ｓｉ層５とＣｒ層の界面に薄゛く相互拡散層７を形成し
た後、未拡散のＣｒ層をエツチングにより除去する方法
によれば、このようにして形成した相互拡散層７は未拡
散の金属層除去の際に優れたエツチング選択性を有して
いることから、相互拡散層７を均一かつ再現性良く形成
することができる。

本実施例では、ｎ型ａ−ＳｉＭ５と背面電極層６との間
に、ＳｉとＣｒの相互拡散層７を介在させ、これをＡｌ
拡散阻止層とした。前述したように相互拡散層７は熱処
理によって形成されるが、ａ−３ｉ層の形成温度（２０
０℃程度）以下という限られた熱処理条件のもとではＳ
ｉとＣｒは合金化するまでには至らず、ＳｉとＣｒが相
互に拡散した状態で存在していると考えられる。発明者
らはこのような相互拡散層７を用いても、公知の他の拡
散阻止層を用いた場合と同等のＡｌ拡散阻止能力が得ら
れることを実験により見い出した。

そこで、第３図に示す相互拡散層形成のための熱処理時
間と太陽電池変換効率との関係に基づいて相互拡散層７
の膜厚を決定した。即ち、相互拡散層７の膜厚は熱処理
時間と相関があることから。

第３図において熱処理時間が長くなり相互拡散層７の膜
厚が厚くなると、変換効率が低下する傾向が見られる。

このことは、相互拡散層７の膜厚が厚くなることによっ
て相互拡散層自身による光吸収が増大し、入射光が有効
に利用されないために変換効率が低下していることを示
している。初期特性を維持するためには、表面抵抗の測
定により相互拡散層７の膜厚を１００Å以下にしなけれ
ばならないことがわかった。また、Ａ１の拡散阻止能力
については、相互拡散層７の膜厚が薄い場合でも厚い場
合と同等であることが確かめられた。

このようにして構成された本実施例と拡散阻止層を持た
ない従来のＡ−５ｉ太陽電池との比較として。

両者の初期特性を次表に、また両者の１７０℃における
加熱耐熱試験の結果を第４＠に示す。

まず表より明らかなように、本実施例の変換効率ηは拡
散阻止層を持たない従来例と同等の値であり、相互拡散
層７を設けたことによる太陽電池の初期特性の低化はな
い、また第４図に示すように加熱耐熱試験では、実線で
示す従来例が７時間経過時から急激に変換効率が低下し
、特性劣化が著しいのに比べて、破線で示す本実施例は
殆ど特性劣化が認められず、優れた耐熱性を有している
ことが確認された。

なお本発明では、上記実施例において相互拡散層を構成
する遷移金属としてＣｒを用いたが、ＮｉまたはＮｏを
用いても同様な効果が得られ、さらにＮｉを用いた場合
に、ＮｉがＳｉと一部合金化することがあるが１合金層
であっても非合金層であっても同様な効果を有する。

（効果） 以上説明したように、本発明は、ガラス基板上に透明電
極層、ａ−３ｉ層およびＡＩからなる背面電極層を順次
積層させてなるａ−Ｓｉ太陽電池において。

ａ−Ｓｉ層と背面電極層との間にａ−５Ｌと遷移金属と
の相互拡散層を１００Å以下の膜厚で介在させたもので
、相互拡散層が背面電極からａ−３ｉ層へのＡｌ原子の
熱拡散を阻止することにより、高温時の特性劣化をなく
して高い耐熱性を得ることができるとともに、相互拡散
層の膜厚が１００Å以下と極めて薄く、その存在を光学
的に無視することができるので、入射光を有効に利用す
ることができ、太陽電池の初期特性の低下を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来のａ
−３Ｌ太陽電池の断面図、第３図は本発明の一実施例の
相互拡散層形成のための熱処理時間と太陽電池交換効率
の関係を示す図、第４図は本発明の一実施例の加熱耐熱
試験の結果を示す図である。 １・・・ガラス基板、　２・・・透明電極層、　３・・
・ｐ型ａ−３ｉ層、４−ｉ型ａ−９ｉ層、　５−　ｎ型
ａ−３ｉ層、６・・・背面電極層、　７・・・相互拡散
層。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス基板上に透明電極層、アモルファスシリコ
   ン層およびアルミニウムからなる背面電極層を順次積層
   させてなるアモルファスシリコン太陽電池において、前
   記アモルファスシリコン層と背面電極層との間にアルモ
   ファスシリコンと遷移金属との相互拡散層を１００Å以
   下の膜厚で介在せしめたことを特徴とするアモルファス
   シリコン太陽電池。
2. （２）前記遷移金属は、Ｃｒ、Ｎｉ、またはＭｏである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアモルフ
   ァスシリコン太陽電池。