JPS63276278A - 埋込み配線付き透明電極 - 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】 ・−のｍ 本発明は、一般には透明電極に関するものであり、更に
詳しく言えば、本発明は透明絶縁基板上に成膜される透
明導電性薄膜に金属配線を施した太陽電池用の透明電極
として有効に使用することができる埋込み配線付き透明
電極に関するものである。従って、本明細書では太陽電
池用透明電極についてのみ説明するが、例えば時計の液
晶ディスプレー及び車の曇止めガラス窓用としても使用
することができる。

゛　びｔ３　　へ 近年、アモルファス半導体（微結晶化半導体をも含む、
）を使用した太陽電池の研究、開発が盛んに行なわれて
いる０例えばアモルファスシリコン太陽電池は製、造が
比較的容易であり、また低コスト化が可能であるため、
現在電卓や時計などの小電力発生用の電源として悸及し
ている。

しかしながら、アモルファスシリコン太陽電池の単位面
積当りの出力は極めて小さく、従って実用に供し得る大
電力を発生するには、太陽電池の表面積を大とすること
が不可欠である。このために、一つの太陽電池素子の表
面積を大とすることが考えられるが、大面積化すればす
るほど素子の表面積を構成する透明導電層（透明電極）
のシート抵抗（通常は５０−１０００／口）が増大し、
そのために電力損失がますま大きくなり、変換効率がよ
り一層低下してしまうという難点があった。

上記透明電極のシート抵抗による電力の損失をなくすた
めに透明電極を透明絶縁基板上に透明導電性薄膜を形成
することにより構成し、該透明導電性薄膜上に更にアル
ミニウム等にて収集電極を設けることが提案されている
。斯る構成は従来の収集電極を有さないアモルファス太
陽電池に比較すれば透明電極のシート抵抗による電力損
失は大幅に改善されるが、未だ十分とは言えない。

又、本出願人は、透明絶縁基板上に全面にわたって酸化
スズのような金属酸化物よりなる透明導電性薄膜を形成
し、次に、この薄膜のうちの金属配線を施こす所定のパ
ターンの部分のみを５元させ、金属とすることにより金
属配線を形成し、薄膜と電気的に接触させた構成とされ
る、所謂、還元法に基づき製造される透明電極を提案し
たが（特開昭６１−１１６８８３号公報）、金属酸化物
の還元法ではその金属の抵抗が高く、完全に満足し得る
ものではなかった。

本発明者等は、上記問題点を解決するべく透明電極の構
造に関し研究実験を行なった結果、収集電極を透明絶縁
基板上に形成された透明導電性薄膜内に埋設することに
より収集電極と透明導電性薄膜との間の接触抵抗を小さ
くすることができ、透明電極のシート抵抗による電力損
失を大幅に改善し得ることを見出した。又、収集電極が
透明導電性薄膜内に埋設され、且つ埋設された収集電極
の表面と透明導電性薄膜表面とを同一平面に仕上げた場
合には該透明電極上への半導体薄膜層の形成が極めて効
率良く達成されると共に、収集電極と裏面電極とが短Ｍ
（リーク）するという不測の事故を防止することができ
ることが分かった。本発明は斯る新規な知見に基づくも
のである。

１１立１１ 従って、本発明の目的は、不測のリーク事故をなくし、
大面積化しても透明電極のシート抵抗が殆んど増大しな
い、従ってアモルファス太陽電池から実用的な高い電圧
を取り出すことを可能にする太陽電池用埋込み配線付き
透明電極を提供することである。

本発明の他の目的は、太陽電池の製造工程を簡単化する
ことができる太陽電池用全埋込み配線付き透明電極を提
供することである。

本発明の更に他の目的は１時計の液晶ディスプレーとか
車の曇止めガラス窓用としても使用することができる埋
込み配線付き透明電極を提供することである。

、１１　　　　　　− 上記目的は本発明によって達成される。要約すれば本発
明は、透明絶縁基板上に成膜された透明導電性ＦＩ膜に
所定のパターンにて溝を形成し、該溝に導電率の大きい
金属を埋め込み、該金属と前記透明導電性薄膜とを電気
的に接触させ所定パターンの金属配線を形成したことを
特徴とする埋込み配線付き透明電極である。好ましくは
、透明絶縁基板はガラス又はプラスチックであり、透明
導電性薄膜は酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン又
は酸化亜鉛であり、金属配線用金属はアルミニウム、銀
、銅、ニッケル、クロム、又はステンレススチール或い
は前記金属の合金とされる。

支息遺 以下１本発明の好ましい実施例について添付図面を参照
して詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明に係る透明電極ｌの実施例を
示す概略断面図である６本発明の透明電極１は、ガラス
、プラスチック等の透明絶縁基板２と、該基板２上に成
膜された酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化
亜鉛のような物質から成る透明導電性薄１８！４とを有
する。更に１本発明によれば、透明導電性Ｓ膜４には溝
６が所定のパターンにて形成され、該溝６に導電率の大
きい金属から成る金属配線８が配置され、透明導電性薄
膜４と金属配線８とが電気的に接触した状態に維持され
る。このように金属配線８が透明導電性ＩＸＩ　ＩＩ２
４内に埋設されたことにより金属配！１８と透明導電性
薄膜４との間の接触抵抗を小さくすることができる。溝
６は、第１図に示すように、透明導電性薄膜４の厚さＴ
内にて所定の深さｔ　（Ｔ＞し）にて形成することもで
きるが、第２図に図示するように透明導電性薄膜４を貫
通し透明絶縁基板２に達するように（Ｔ≦ｔ）形成する
こともできる。

このような透明電極ｌをアモルファス太陽電池等に使用
した場合には、該透明電極ｌの透明導電性薄膜４の上に
、更にアモルファス半導体層ｌＯ，裏面電極１２等が積
層される。このとき収集電極として使用される金属配線
８の外表面を、図示されるように、透明導電性薄ｌｌ！
４の外表面と同一平面に仕上げるのが好ましい。

このように構成することにより、収集電極８は透明絶縁
基板２上に形成された透明導電性薄膜４内に埋設するこ
とができ、収集電極８と透明導電性薄１１！２４との間
の接触抵抗を小さくすることができ、従って透明゛電極
ｌのシート抵抗による電力損失が大幅に改善される。又
、収集電極８を透明導電性薄膜４内に埋設し、且つ埋設
された収集電極８の表面と透明導電性薄膜４の表面とを
同一平面に仕上げることにより透明導電性薄膜４」二へ
の半導体薄膜層１０の形成が極めて効率良く達成される
。つまり、電極１の表面に金属配線８を形成したことに
よる凹凸が殆んどなく、アモルファスシリコンの例えば
ｐｉｎ層を成膜した際に表面の凹凸に起因するアモルフ
ァスシリコンのピンホール等が発生せず、歩留りが低下
する恐れがないという利点がある。更に、斯る構成によ
り、収集電極４と裏面電極１２とが短絡（リーク）する
という不測の水攻を防止することができる。

次に、本発明に係る透［！ＩＩ″ｅ、極１の製造方法に
ついて説明する。木実施例では透明電極１はアモルファ
ス太陽電池用透明電極として使用されるものとして説明
する。

第３図を参照すると、先ず、適当な厚さのガラス又はプ
ラスチックとされる透明絶縁基板２の上に、酸化スズ、
酸化インジウム、酸化チタン或いは酸化亜鉛、又はこれ
らを複数１１！３したものから成る透明導電性薄膜４が
形成され、電極基板１ａが作製される（工程（イ））０
次いで、一般に０．５〜０．８７７ｍとされる透明導電
性薄膜４に所定のパターンにて溝６が所定の深さｔ、例
えば０．４〜０　、７　、ｕ　ｍにて形成される（工程
（ロ））、該溝６は任意の方法、例えば湿式エツチング
、プラズマエツチング、レーザースクライブ等にて形成
することができる。収集電極８の幅となる該パターン、
つまり溝６の幅Ｗは、太陽電池の電流密度に比例するの
で、タンデム型太陽電池等の電流密度の小さい構造の太
陽電池用として製造する場合にはできるだけ小さくされ
、例えば２００〜５００　、ｕ　ｍとされる。

次に、前記所定のパターンの溝６にマスキング２０等に
よりアルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、又はス
テンレススチール或いは前記金属の合金である高電気伝
導性の金属が薄着され、金属配線８が形成される（工程
（ハ））、金属８の厚さは溝６の深さｔと同一であるの
が好ましいが、該１＋Ｗ　６の深さより短かくとも、又
わずかに長くとも良い。

このようにして作製された透明電極ｌは、次いで従来の
方法にて半導体層、裏面？ｔ８ｉが成膜され、太陽電池
が作製される。

第４図の実施例では、溝６が透明絶縁基板２に達するま
で形成され（工程（ロ））、従って該溝６に形成される
配線金Ｊｉｌ１８の底部は該透明絶縁基板２に接触して
いる。他の点は第３図の実施例と同じとされる。

第５図の実施例では、溝６は、第４図の実施例と同じよ
うに透明絶縁基板２に達するまで形成されるが（工程（
ロ））、金属８を蒸着するに先立って該溝６が形成され
た透明導電性８！膜４の全面にわたって該透明導電性薄
膜４と同じ、又は他の材料を使用して透明導電性薄１）
３４ａが成Ｈりされる（工程（ハ））、従って、溝６の
底部にも透明導電性薄膜４ａが形成され、結果として第
３図の実施例と同様の構造とされる。他の点は第３図及
び第４図の実施例と同じとされる。

更に具体的に本発明に係る透明電極を実施例に即して説
明する。

実施例１ 第４図に関連して説明した方法に従って第８図に図示す
るようなパターンの金属配線８を有した透明電極ｌを製
造した。縦４ｃｍ、横４ｃｍ、厚さ１．１ｍｍの正方形
のガラスよりなる透明絶縁基板２上に全面にわたってＳ
ｎＯ２を蒸着し、厚さ５０００スの透明導電性薄膜４を
形成した。

この薄膜４上に、ＹＡＧレーザーで輻５０’０７７ｍ、
深さ５０００スの溝６を４．５ｍｍｃ７）間隔で、第８
図のパターンとなるようにスクライブして形成した０次
に、マスキングにより線溝６にアルミニウムを５０００
人蒸着程良。

この透明電極上に全面にわたってアモルファスシリコン
のｐｉｎ層を順次に厚さ１００ス、５０００大、２００
Ｘにそれぞれ成膜し、ｎ層上にアルミニウムをｌＩＬｍ
の厚さに蒸着して裏面電極を形成し、太陽電池を製造し
た。

この本発明の透明電極を使用した太陽電池と、該太陽電
池と同じ大きさ、仕様を有するが金属配線（収集電極）
８を透明導電性薄膜４の上に形成した従来の太陽電池と
を照射強度１００ｍＷ／ｃゴのＡＭ−１光で照射してそ
の電流−電圧特性を測定したところ、それぞれ第６図及
び第７図に示す結果が得られた。

第６図は従来の太陽電池であり、第７図グラフ（ａ）は
本発明に従って製造された太陽電池である。これより明
らかに本発明の透明電極を使用した太陽電池は電流−電
圧特性が一段と向上していることが分る。

実施例２ 実施例１と同じ条件及び材料を使用して、第３図に図示
する製造方法に従って透明電極を製造した。つまり、透
明導電性薄膜スクライブ時に、該透明導電性薄膜４を約
１０００Ｘ程度残し、アルミニウムを４０００ス蒸着し
た。該透明電極を使用して実施例１と同じ条件及び材料
にて太陽電池を作製した。該太陽電池の電流−電圧特性
が第７図にグラフ（ｂ）にて示される。線図より本実施
例の太陽電池の電流−電圧特性が一段と向上しているこ
とが分る。これは、透明導電性薄膜と金属配線との接触
抵抗が低減したことによるものであると思われる。

実施例３ 実施例１と同じ条件及び材料を使用して、第５図に図示
する製造方法に従って透明電極を製造した。つまり、透
明導電性薄膜スクライブ後に、更にＣＶＤ法によりＳｎ
Ｏ２を厚さ約１０００大蒸着し、その後アルミニウムを
マスキングにより４Ｏ−ＯＯ大蒸着した。該透明電極を
使用して実施例１と同じ条件及び材料にて太陽電池を作
製した。

該太陽電池の電流−電圧特性が第７図にグラフ（Ｃ）に
て示される。線図より本実施例の太陽電池の電流−電圧
特性は実施例２の太陽電池と大略同じであることが分か
る。

実施例４ 実施例３と同様にして、１０ｃｍ角の透明電極を作製し
、アモルファスシリコン太陽電池（３セル積層型）を作
製した。その結果、Ｊｓｃ＝１４．１　ｍＡ／ｃｒｎ”
、ＦＦ＝０．６７、Ｖｏ　ｃ＝２．６１Ｖ、　η＝８．
２％（実効効率６．５％）が得られた。これは、従来の
収集電極を透明導電性薄膜の上に有した太陽電池のＪｓ
ｃ＝１２．５ｍＡ／ｃｒｎ”、ＦＦ＝０．６５、Ｖｏｃ
＝２．５５Ｖ、η＝６．９％（実効効率５．５％）と比
較すると優れていることが分かる。

１１立逝」 上記したように、本発明においては、透明絶縁基板上に
成膜された透明導電性薄膜に所定パターンにて溝を形成
し、該構内に金属配線を設ける構造とされるので、特に
斯る透明電極を太陽電池の電極基板として使用した場合
には、発生電流は透明導電性＠膜を通って最も近傍にあ
る金属配線に収集され、このとき収集電極と透明導電性
薄膜との間の接触抵抗を小さくすることができ、透明電
極のシート抵抗による電力損失を大幅に改善し得る。又
、収集電極が透明導電性薄膜内に埋設され、且つ埋設さ
れた収集電極の表面と透明導電性薄膜表面とを同一平面
に仕上げた場合には該透明電極」二への半導体薄膜層の
形成が品質良く、且つ極めて効率良く製造し得ると共に
、収集電極と裏面電極とが短Ａｆｔ（リーク）するとい
う不測の事故を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１１４及び第２図は、本発明による埋込み配線イ・ｊ
き透明電極の実施例を示す概略断面図である。 第３図から第５図は１本発明に係る透明電極の３つの製
造方法を示す説明図である。 第５図は、本発明による金属配線付き透明電極の他の実
施例を示す概略平面図である。 第６図は、従来の透明電極を使用した太陽電池の電流−
電圧特性図である。 第７図は、本発明の透明電極を使用した太陽電池の電流
−電圧特性図である。 第８図は、本発明に係る透明電極の平面図である。 １ｚ透１３ＦＪ電極 ２：透明絶＆ｉ基板 ４：透明導電性薄膜 ６：溝 ８；金属配線 第１図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明絶縁基板上に成膜された透明導電性薄膜に所定
   のパターンにて溝を形成し、該溝に導電率の大きい金属
   を埋め込み、該金属と前記透明導電性薄膜とを電気的に
   接触させ所定パターンの金属配線を形成したことを特徴
   とする埋込み配線付き透明電極。 ２）透明絶縁基板はガラス又はプラスチックであり、透
   明導電性薄膜は酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン
   又ほ酸化亜鉛であり、金属配線用金属はアルミニウム、
   銀、銅、ニッケル、クロム、又はステンレススチール或
   いは前記金属の合金である特許請求の範囲第１項記載の
   埋込み配線付き透明電極。