JPS6324677A - 太陽電池 - Google Patents

太陽電池

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Publication number
JPS6324677A
JPS6324677A JP61168954A JP16895486A JPS6324677A JP S6324677 A JPS6324677 A JP S6324677A JP 61168954 A JP61168954 A JP 61168954A JP 16895486 A JP16895486 A JP 16895486A JP S6324677 A JPS6324677 A JP S6324677A
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JP
Japan
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layer
transparent electrode
metal alkoxide
electrode
solar cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP61168954A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumi Maruyama
和美 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS6324677A publication Critical patent/JPS6324677A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

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】 【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスなどの透光性絶縁基板上に順次形成さ
れた透明導電膜からなる透明電極、アモルファスシリコ
ンなどを主成分としたアモルファス半導体層および金属
電極から構成される太陽電池に関する。
【従来技術とその問題点】
グロー放電法を利用して作製することのできるアモルフ
ァス太陽電池は、大面積低コスト太陽電池として注目さ
れ実用化が進められている。アモルファス太陽電池の構
造としては、ガラスなどの透光性絶縁基板上に形成され
たITO,SnJおよびZnOなどの透明導電膜の上に
、p、iおよびn形のアモルファスシリコン層、さらに
M、^g、 Cr。 ITO/^gなどの電極層を順次形成したものが主流と
なっている。この理由は、各層を形成後条状のパターン
を次々形成していくことによってユニットセルが直列に
接続でき、任意の電圧の太陽電池を外部配線なしに容易
に作り出せるためにバッテリなどに蓄電したり、あるい
は直接機器を駆動するのに適しているためである。この
場合のアモルファスシリコン層は、通常RFグロー放電
法により、先ず9層はSiH4もしくはSiJ、ガスに
ドーピングガスのBJiおよび広い光学的バンドギャッ
プを得るためのCALガス、更には希釈用のH,ガスを
混合し、約I Torrのガス圧下で約100〜150
人の厚さに形成され、次に1層は5iH1もしくは5i
J4ガスと希釈のためのhガスの混合ガス中で約500
0人の厚さに、さらにn層はSiHオガスなどにドーピ
ングガスPI!3などを混合して150〜500人厚程
度形成して得られる。 この構造の太陽電池における問題点は、実際の使用状態
である光照射下において、ステブラ・ロンスキ−(St
aebler−Wronsky)効果と呼ばれるアモル
ファスシリコンに特有の光劣化現象のために特性低下が
起こることである。これを解決するためには、i層の膜
厚を薄くし、内部電界を強くするか、膜形成温度を高く
して膜質の向上を図るかであるが、膜厚を薄くするとi
層内での光吸収貴う(低下し、初期特性そのものが低下
する。一方、膜形成温度を高くすると、透明導電膜の構
成元素であるInやSnがアモルファス中へ拡散し特性
低下を引き起こすという問題が生ずる。そこで透明導電
膜とアモルファス層の間にSiO+ Si3Nオなどの
膜を蒸着法やスパッタ法で形成するという考えはあるが
、これらの方法は、化学N論的組成の実現が難しいこと
と、真空中でのプロセスを要するためコストが高(つく
という問題があった。 一方、長波長光を有効に利用し、変換効率を向上させる
ために、第3図に示すように透光性絶縁基板lの上に透
明電極2を介してp−1−n構造を有するアモルファス
接合層3.4を2重にし、金属を種層5を被着したタン
デム構造の太vI/3電池は、各接合層3.4の厚さを
上記の構造の太陽電池より薄くできるため光劣化の少な
い太陽電池が得られる。しかしこの場合にも、長波長光
まで吸収領域を伸ばすために光学的バンドギャップを狭
くしなければならず、そのため第二接合N4の形成温度
を高くする必要がある。従って、その際に透明を極2か
ら第一接合層3の中へ透明電極の構成元素が拡散し性能
を低下させるという問題があった。
【発明の目的] 本発明は、上述の問題点を解決し、透明電極からのアモルファス半導体層への構成元素の拡散による性能劣化なしにステブラ・ロンスキ−効果に基づく光劣化を防止し、かつ製造プロセスが簡便で大面積化に対して問題のない太陽電池を捷供することを目的とする。 【発明の要点】
本発明は、透明電極とアモルファス半導体層の間にメタ
ルアルコキシドを原料として形成された金属酸化物層を
介在させ、高温での透明電極元素の熱拡散を防ぐことに
よって、アモルファス半導体層の膜質を憂め、劣化の少
ない太陽電池を得ようとするものである。
【発明の実施例】
以下第3図と共通の部分に同一の符号を付した図を引用
して本発明の実施例について説明する。 第1図は、一つの接合層を有する太陽電池、第2図は二
つの接合層を存する太陽電池の実施例の断面構造図をそ
れぞれ示している。ガラスなどの絶縁性基板1上にIT
O(インジウム錫酸化物)、■T O/Snow、 5
nOz+ ZnOなどの透明電極2が蒸着法や熱CVD
法で形成され、その上にメタルアルコキシドを主原料と
した金属酸化物層6、さらにグロー放電法によりp−1
−n形のアモルファス半4体I!3あるいは第2図の場
合はこれを2Mとしたアモルファス半導体層4が形成さ
れ、最後にAt、 Ag、 Cr、  I T O/A
gなどから成る金属電極5がスパッタ法などにより形成
されている。 金属酸化物層6は、ZrOx、 tto、、 Ta0g
、 A7!On +NbOtJOt1MOO!などから
なる。そこで金属酸化物層の形成方法をZrOxを例に
とうて説明する。先ずテトラエトキシジルコニウム(Z
r(OCtHs) 4)などのメタルアルコキシドとア
ルコール系、ヘキサンあるいはベンゼン系などの溶剤お
よび水を混合しZrOx濃度換算で0.1〜10%程度
の溶液をつ(る0次に透明電極2を形成したガラス基板
1を浸漬し、ゆっくり引き上げる。この時の引き上げ速
度と溶液の濃度によって金属酸化物層の厚さとして20
人〜数百人まで制御できる。これを約150℃の温度で
約30分間乾燥する0次に300℃〜500℃の温度で
30〜60分間焼付けして金属酸化物層6を得る。この
方法で得られる膜は、溶液からの引き上げによって得ら
れるため大面積においても均一で、しかも化学的に安定
であるという特長がある。第4図はガラス基板上に形成
されたI T O/ SnOt &板上に上述のメタル
アルコキシドから形成する方法および蒸着法によってZ
r01膜を200人形成し、基板温度を約300℃とし
て水素プラズマ中に30分間さらした前後の透過率を示
すもので、締41によって示すメタルアルコキシドから
形成した基板は、線40で示す処理前の基板に対しほと
んど透過率の変化が見られないのに対し、vA42で示
す蒸着法によるZr(h膜を形成した基板および線43
で示すZrO,膜を形成していない基板では著しい低下
が見られた。 同様にTa0zの場合には、ペンタエトキシタンタル(
Ta(OCJs)s)、 NbO*の場合の場合にはN
b(OCtHs)sなどのメタルアルコ・キシドを用い
て形成できる。 また、この方法によって作製された金属酸化物の特長は
、第4図から分かるように200人程度の膜を形成して
も形成しないものと透過率の差がほとんど見られない点
でアモルファス層へ吸収される光の量に全く影響を与え
ないという大きな利点がある。なお、メタルアルコキシ
ドの塗膜をITOおよびI T O/ Sn0w膜を被
着した基板上に形成し、400℃以上で焼き付けると、
若干透過率が低下したが、これはITO膜の変質による
ものである。 上記のように金属酸化物層を形成することによって、高
温での基板の耐プラズマ性が向上し、従来ITOでは約
180℃、  I T O/ Snowおよび5nOx
では220℃までしか1層の形成温度を上げることはで
きなかったのが、250℃以上においてもilgの形成
が可能となり、光照射に対する特性低下が極めて少ない
太陽電池が得ることができるようになった。 第5図は本発明の別の実施例を示すもので、第2図と異
なる点は、第一アモルファス接合N3と第二アモルファ
ス接合層4との間に拡散防止層7を挿入した点である。 この拡散防止層はSiNヶ(χ= O〜4/3)、  
a −3iC,a −Cなどから成り、アモルファス層
の形成と同様にグロー放電法で形成され、15〜500
人の膜厚である。原料ガスとしては、SiN、を形成す
る場合にはSIH,とliH,もしくはN。 の混合ガス、a−5iCの場合は5iHzとCtHt、
さらにa−Cの場合にはCH,、C,H,、CH3など
が用いられる。これにより、第二アモルファス接合1!
4の1層形成の際、基板温度を250℃以上にしても透
明電極の構成元素の第一アモルファスN3への熱拡散お
よび第一アモルファス層の不純物元素(特に1層のりん
)の第ニアモルファスIW4への拡散がそれぞれ金属酸
化物層6および拡散防止層7によって防がれるため太陽
電池性能の低下がなく、しかもこれによって光劣化の少
ない太陽電池が得られるという利点が得られる。 第6図は本発明のさらに別の実施例を示すもので、上述
の太陽電池をユニットセル化し、これらを直列接続する
ことによって実使用の太陽電池を構成する際の断面図を
示している。まず、ガラス基vil上に透明電極2を形
成後短冊状にパターニングする0次に金属酸化物層6を
全面に形成する。 透明電極のパターニングは金属酸化物層形成後に両者共
バターニングする方法で行ってもよいが、透明電極の切
断面が露出し、アモルファス層形成時に悪影響を及ぼす
可能性がある点では望ましくない0次にアモルファス半
導体層3を形成し同様にパターニングし、さらに金属電
極5も同様に形成する。そして最終的に金属電極5と次
段の透明T!l極2とが接続されるようパターンが形成
される。 この場合、金属電極5と透明電極2の間にも金属酸化物
層6が入るが、金属電橋膜層は薄いため接触抵抗等は問
題とならない、なお、アモルファス半導体層は、第2図
および第5図に示すようなタンデム構造でも良い。
【発明の効果】
本発明によれば、透光性絶縁基板上の透明電極。 アモルファス半導体層、金属′r!!極層で構成された
太陽電池の透明電極とアモルファス半導体層の間にメタ
ルアルコキシドを原料とした金属酸化物層を挿入したこ
とにより、アモルファス半導体層の形成温度を高くでき
るようになり、光照射に対する劣化を抑制できるという
効果が得られる。また金属酸化物の形成にメタルアルコ
キシドを用いたので、大面積にわたって均一に、しかも
安価にこの層の形成が可能となり、低コストな太陽電池
が得られる。 本発明を実際のセルに適用した結果、従来の構造の太陽
電池ではA M I (100mW/ cd )のソー
ラシュミレータの光を100時間照射した時の特性低下
率が、ガラス/透明1!極/ p −i −n形a−5
it!7Mでは5〜7%であったものが、ガラス/透明
電極/ Z、rO*/ p−’ −n形a−5i層/A
jでは2〜4%に抑えることができた。また、タンデム
構造セルについては、第3図に示す構造では1000時
間の照射での特性低下率が7〜15%であったものが、
第5図に示す構造で金属酸化物層にZr01.拡散防止
層にSIN、を用いることによって2〜3%の特性低下
に抑えることができ、本発明による大きな効果が得られ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本発
明の異なる実施例を示す断面図、第3図は従来のタンデ
ム構造太陽電池の断面図、第4図は各種基板の透過率分
光曲線図、第5図、第6図はそれぞれ本発明のさらに異
なる実施例を示す断面図である。 1:透光性wA縁縁板板2:i3明’tPj、3,4:
アモルファス半導体層、5:金属電極、6:金属第1図 第2図 第3図 波+(nm) 第4図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)透光性絶縁基板上に基板側に透明電極、反対側に金
    属電極を備えたアモルファス半導体層を有するものにお
    いて、透明電極と半導体層の間にメタルアルコキシドを
    原料として形成された金属酸化物層が介在することを特
    徴とする太陽電池。
JP61168954A 1986-07-17 1986-07-17 太陽電池 Pending JPS6324677A (ja)

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