JPS646534B2 - - Google Patents
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- JPS646534B2 JPS646534B2 JP58040040A JP4004083A JPS646534B2 JP S646534 B2 JPS646534 B2 JP S646534B2 JP 58040040 A JP58040040 A JP 58040040A JP 4004083 A JP4004083 A JP 4004083A JP S646534 B2 JPS646534 B2 JP S646534B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は導電ペーストを用いた低価格のシリコ
ン半導体電極に関する。
ン半導体電極に関する。
半導体としてのシリコンに接触する電極として
は、従来真空蒸着、スパツタリングなどにより被
着された金属層が用いられた。しかし、これらは
真空ふん囲気を必要とするため高額の設備費およ
び維持費を必要とする。近年、とりわけ低価格化
が要望されている太陽電池の分野において、シリ
コン半導体電極を真空蒸着等の手段を用いず、大
量生産、低価格化に適した導電ペーストを用いて
研究が進められている。しかしながら、厚膜集積
回路などに用いられる導電材料として銀を含む導
電ペーストを塗布、硬化した場合、シリコンと導
電体との間にバリアが生じて接触抵抗が高く、そ
の結果電極としての必要条件である良好なオーム
接触が得られない。
は、従来真空蒸着、スパツタリングなどにより被
着された金属層が用いられた。しかし、これらは
真空ふん囲気を必要とするため高額の設備費およ
び維持費を必要とする。近年、とりわけ低価格化
が要望されている太陽電池の分野において、シリ
コン半導体電極を真空蒸着等の手段を用いず、大
量生産、低価格化に適した導電ペーストを用いて
研究が進められている。しかしながら、厚膜集積
回路などに用いられる導電材料として銀を含む導
電ペーストを塗布、硬化した場合、シリコンと導
電体との間にバリアが生じて接触抵抗が高く、そ
の結果電極としての必要条件である良好なオーム
接触が得られない。
本発明はこれに対し導電ペーストを用いてシリ
コンに対して良好なオーム接触を呈するシリコン
半導体電極を提供することを目的とする。
コンに対して良好なオーム接触を呈するシリコン
半導体電極を提供することを目的とする。
この目的は、シリコン半導体電極が炭素を含む
導電ペーストを塗布硬化させてなり、半導体に接
して設けられる第一層と、その上に金属のみを含
む導電ペーストを塗布、硬化させてなる第二層と
の積層体であることによつて達成される。半導体
に接する第一層のための導電ペーストには炭素の
ほかに金属を添加してもよい。
導電ペーストを塗布硬化させてなり、半導体に接
して設けられる第一層と、その上に金属のみを含
む導電ペーストを塗布、硬化させてなる第二層と
の積層体であることによつて達成される。半導体
に接する第一層のための導電ペーストには炭素の
ほかに金属を添加してもよい。
本発明は半導体に接触する層としてシリコンと
低接触抵抗を示す炭素を含む導電ペーストにより
形成される層を用い、その上には通電にのみに役
立つ層として従来の導電ペーストと同様に金属の
みを含む導電ペーストにより形成される層を用い
たものである。すなわち、電極を復層構造とし集
電機能と通電機能とを分離したものである。
低接触抵抗を示す炭素を含む導電ペーストにより
形成される層を用い、その上には通電にのみに役
立つ層として従来の導電ペーストと同様に金属の
みを含む導電ペーストにより形成される層を用い
たものである。すなわち、電極を復層構造とし集
電機能と通電機能とを分離したものである。
ペーストに含まれる金属としては銀，銅，金，
アルミニウム，ニツケルが用いられ、半導体との
接触する第一層のシート抵抗が105Ω／口以下で
り、第二層は通電途中の抵抗損失を低下させるた
めシート低抗が10Ω／口以下であることが望まし
い。
アルミニウム，ニツケルが用いられ、半導体との
接触する第一層のシート抵抗が105Ω／口以下で
り、第二層は通電途中の抵抗損失を低下させるた
めシート低抗が10Ω／口以下であることが望まし
い。
以下図を引用して本発明の実施例について説明
する。第１図に示す太陽電池は、ガラス板などを
用いる共通透明基板１の上に複数の太陽電池素子
を形成したものであり、各素子はITOなどからな
る透明電極２、アモルフアスシリコン（以下ａ―
Siと記す）のｐ層３、ａ―Sii層４、ａ―Sin層５
および電極６が積層されてなる。電極６は本発明
により炭素あるいは炭素と銀などの金属を含む導
電ペーストの塗布、硬化により形成された第一層
７と銀などの金属のみを含む導電ペーストの塗
布、硬化により形成された第二層８からなる。第
二層８は延長されて隣接素子の透明電極２と接続
されており、これによつて光９により光起電力を
生ずる各太陽電池素子が直列接続される。
する。第１図に示す太陽電池は、ガラス板などを
用いる共通透明基板１の上に複数の太陽電池素子
を形成したものであり、各素子はITOなどからな
る透明電極２、アモルフアスシリコン（以下ａ―
Siと記す）のｐ層３、ａ―Sii層４、ａ―Sin層５
および電極６が積層されてなる。電極６は本発明
により炭素あるいは炭素と銀などの金属を含む導
電ペーストの塗布、硬化により形成された第一層
７と銀などの金属のみを含む導電ペーストの塗
布、硬化により形成された第二層８からなる。第
二層８は延長されて隣接素子の透明電極２と接続
されており、これによつて光９により光起電力を
生ずる各太陽電池素子が直列接続される。
実施例 １
黒鉛20wt％、アセチレンブラツク10wt％、お
よびフエノール樹脂70wt％からなる導電ペース
トを調製し、第１図に示したａ―Si半導体のｎ層
面にスクリーン印刷し、100℃で10分間の予備乾
燥後150℃の空気中で２時間硬化させ、厚さ10μm
の第一層７を形成した。ついで銀80wt％、フエ
ノール樹脂20wt％からなる導電ペーストを調製
し、隣接する素子の表面電極を接続できるように
スクリーン印刷し、100℃で10分間の予備乾燥後
150℃の空気中で１時間硬化させ、厚さ20μmの第
二層８を形成した。この場合の第一層のシート抵
抗はほぼ105Ω／口であつた。この太陽電池の出
力特性をソーラーシユミレーターAM1
（100mw／cm2）の光照射下で測定したところ第２
図の曲線２１に示すように形状因子（FF）0.28、
効率２％であつた。これは、第２図の曲線２２に
示す第一層に用いるペーストのみで電極を形成し
た太陽電池、あるいは曲線２３で示す銀を主成分
としたペーストのみで電極を形成した場合に較べ
著しく優れている。なお第一層のシート抵抗を変
えた場合、105Ω／口より小さくなるに伴い形状
因子が向上する結果が得られた。
よびフエノール樹脂70wt％からなる導電ペース
トを調製し、第１図に示したａ―Si半導体のｎ層
面にスクリーン印刷し、100℃で10分間の予備乾
燥後150℃の空気中で２時間硬化させ、厚さ10μm
の第一層７を形成した。ついで銀80wt％、フエ
ノール樹脂20wt％からなる導電ペーストを調製
し、隣接する素子の表面電極を接続できるように
スクリーン印刷し、100℃で10分間の予備乾燥後
150℃の空気中で１時間硬化させ、厚さ20μmの第
二層８を形成した。この場合の第一層のシート抵
抗はほぼ105Ω／口であつた。この太陽電池の出
力特性をソーラーシユミレーターAM1
（100mw／cm2）の光照射下で測定したところ第２
図の曲線２１に示すように形状因子（FF）0.28、
効率２％であつた。これは、第２図の曲線２２に
示す第一層に用いるペーストのみで電極を形成し
た太陽電池、あるいは曲線２３で示す銀を主成分
としたペーストのみで電極を形成した場合に較べ
著しく優れている。なお第一層のシート抵抗を変
えた場合、105Ω／口より小さくなるに伴い形状
因子が向上する結果が得られた。
実施例 ２
アセチレンブラツク25wt％、平均粒径10μm以
下の銀粉末35wt％、およびフエノール樹脂40wt
％からなる導電ペーストを調製し、実施例１と同
様の方法で厚さ10μmの第一層を形成した。つい
で、銀80wt％、フエノール樹脂20wt％からなる
導電ペーストを調製し、厚さ20μmの第二層８を
形成した。この場合の第一層７のシート抵抗は、
ほぼ10Ω／cm2であつた。この太陽電池の変換効率
は第３図の曲線に示すように2.74％、形状因子は
0.4前後であつた。
下の銀粉末35wt％、およびフエノール樹脂40wt
％からなる導電ペーストを調製し、実施例１と同
様の方法で厚さ10μmの第一層を形成した。つい
で、銀80wt％、フエノール樹脂20wt％からなる
導電ペーストを調製し、厚さ20μmの第二層８を
形成した。この場合の第一層７のシート抵抗は、
ほぼ10Ω／cm2であつた。この太陽電池の変換効率
は第３図の曲線に示すように2.74％、形状因子は
0.4前後であつた。
第４図は別の実施例の構造を示し、第１図と共
通の部分には同一の符号が付されている。この場
合は隣接素子との接続が第一層７で行われる。ａ
―Si層３，４，５の側面に接する部分では通電径
路が抵抗の高い第一層７となるが、図では拡大さ
れているけれどもこの径路は短くむしろ隣接素子
の透明電極２との接触抵抗の方が問題となるの
で、この接触抵抗に応じて第１図と第４図の構造
の何れかが選ばれる。
通の部分には同一の符号が付されている。この場
合は隣接素子との接続が第一層７で行われる。ａ
―Si層３，４，５の側面に接する部分では通電径
路が抵抗の高い第一層７となるが、図では拡大さ
れているけれどもこの径路は短くむしろ隣接素子
の透明電極２との接触抵抗の方が問題となるの
で、この接触抵抗に応じて第１図と第４図の構造
の何れかが選ばれる。
実施例 ３
アセチレンブラツク30wt％、フエノール樹脂
70wt％からなる導電ペーストを調製し、第４図
に示したａ―Si半導体の層面にスクリーン印刷
し、100℃で10分間の予備乾燥後150℃の空気中で
２時間硬化させ、厚さ10μmの第一層７を形成し
た。ついで、銀80wt％、フエノール樹脂20wt％
からなる導電ペーストを調製し、第一層７の上に
スクリーン印刷し、100℃で10分間の予備乾燥後
150℃の空気中で１時間硬化させ、厚さ20μmの第
二層８を形成した。第一層７のシート抵抗は、ほ
ぼ105Ω／口であつた。このようにして試作した
ａ―Si太陽電池の出力特性を200lxの光照射下で
測定したところ、第５図の曲線５１に示すように
形状因子が0.493であつた。これは、第５図の曲
線５２に示す第一層に用いたペーストのみで電極
を形成した太陽電池に較べはるかにすぐれてい
る。一方AM１下では隣接する素子との接合部で
の抵抗損失が大きく、充分な特性は得られなかつ
た。しかしシート抵抗が105Ω／口から小さくな
るに伴ない、出力特性は大幅に向上することが見
られた。
70wt％からなる導電ペーストを調製し、第４図
に示したａ―Si半導体の層面にスクリーン印刷
し、100℃で10分間の予備乾燥後150℃の空気中で
２時間硬化させ、厚さ10μmの第一層７を形成し
た。ついで、銀80wt％、フエノール樹脂20wt％
からなる導電ペーストを調製し、第一層７の上に
スクリーン印刷し、100℃で10分間の予備乾燥後
150℃の空気中で１時間硬化させ、厚さ20μmの第
二層８を形成した。第一層７のシート抵抗は、ほ
ぼ105Ω／口であつた。このようにして試作した
ａ―Si太陽電池の出力特性を200lxの光照射下で
測定したところ、第５図の曲線５１に示すように
形状因子が0.493であつた。これは、第５図の曲
線５２に示す第一層に用いたペーストのみで電極
を形成した太陽電池に較べはるかにすぐれてい
る。一方AM１下では隣接する素子との接合部で
の抵抗損失が大きく、充分な特性は得られなかつ
た。しかしシート抵抗が105Ω／口から小さくな
るに伴ない、出力特性は大幅に向上することが見
られた。
実施例 ４
アセチレンブラツク30wt％、平均粒径10μm以
下の銀粉末25wt％、フエノール樹脂45wt％から
なる導電ベーストを調製し、実施例３と同様の方
法で第４図の構造で厚さ10μmの第一層７を形成
した。ついで、銀80wt％、フエノール樹脂20wt
％からなる導電ペーストを調製し、実施例３と同
様の方法で20μmの第二層８を形成した。第一層
のシート抵抗10Ω／口であつた。この太陽電池の
出力特性をソーラーシユミレーターAM１の光照
射下で測定したところ、第６図の曲線６１に示す
ように変換効率2.6％、形状因子は、0.37前後で
あつた。この値は、第６図の曲線６２に示す銀と
フエノール樹脂からなる導電ベーストのみを用い
て電極を形成した場合、あるいは、曲線６３に示
すアセチレンブラツクと銀とフエノール樹脂から
なる導電ベーストのみを電極として用いた場合に
較べ、特性の改善が大きく行われたことを示して
いる。
下の銀粉末25wt％、フエノール樹脂45wt％から
なる導電ベーストを調製し、実施例３と同様の方
法で第４図の構造で厚さ10μmの第一層７を形成
した。ついで、銀80wt％、フエノール樹脂20wt
％からなる導電ペーストを調製し、実施例３と同
様の方法で20μmの第二層８を形成した。第一層
のシート抵抗10Ω／口であつた。この太陽電池の
出力特性をソーラーシユミレーターAM１の光照
射下で測定したところ、第６図の曲線６１に示す
ように変換効率2.6％、形状因子は、0.37前後で
あつた。この値は、第６図の曲線６２に示す銀と
フエノール樹脂からなる導電ベーストのみを用い
て電極を形成した場合、あるいは、曲線６３に示
すアセチレンブラツクと銀とフエノール樹脂から
なる導電ベーストのみを電極として用いた場合に
較べ、特性の改善が大きく行われたことを示して
いる。
このように、複層構造の導電ペースト電極を用
いることにより太陽電池の出力特性が向上したの
は、炭素を主成分とする第一層がシリコンとの接
触抵抗が低く、銀を主成分となる第二層がシート
抵抗が低いことによる電極の直列抵抗損失の減少
に起因するものである。
いることにより太陽電池の出力特性が向上したの
は、炭素を主成分とする第一層がシリコンとの接
触抵抗が低く、銀を主成分となる第二層がシート
抵抗が低いことによる電極の直列抵抗損失の減少
に起因するものである。
本発明により導電ペーストを用い複層構造の電
極を形成した太陽電池の高い変換効率を得るため
の条件は、第一層として用いる導電ペーストの配
合組成は炭素：銀の比率が100：０から５：95の
範囲であり、第二層として用いる導電ペーストの
銀粉末成分40〜95wt％の範囲であつた。
極を形成した太陽電池の高い変換効率を得るため
の条件は、第一層として用いる導電ペーストの配
合組成は炭素：銀の比率が100：０から５：95の
範囲であり、第二層として用いる導電ペーストの
銀粉末成分40〜95wt％の範囲であつた。
また、上記実施例においては金属は銀のみにつ
いて示したが、実際には銅、金、アルミニウム、
ニツケルでも同様な結果が得られている。
いて示したが、実際には銅、金、アルミニウム、
ニツケルでも同様な結果が得られている。
なお、本発明が適用しうるシリコン半導体は、
ａ―Si半導体に限らず、多結晶シリコン半導体、
単結晶シリコン半導体を含むものである。また、
導電ペーストの塗布方法は、スクリーン印刷方法
に限らず、凸版印刷等の各種の方法をいずれも適
用することができる。
ａ―Si半導体に限らず、多結晶シリコン半導体、
単結晶シリコン半導体を含むものである。また、
導電ペーストの塗布方法は、スクリーン印刷方法
に限らず、凸版印刷等の各種の方法をいずれも適
用することができる。
以上のように本発明はシリコン半導体電極を半
導体との接触抵抗の低い層と固有抵抗の低い層と
の複層構造としたもので、これにより特に太陽電
池電極に導電ペーストを用いる場合の直列抵抗増
大が防止され、安価で変換効率の高い太陽電池を
得るのに極めて有効である。
導体との接触抵抗の低い層と固有抵抗の低い層と
の複層構造としたもので、これにより特に太陽電
池電極に導電ペーストを用いる場合の直列抵抗増
大が防止され、安価で変換効率の高い太陽電池を
得るのに極めて有効である。
第１図は本発明に基づく電極を用いた太陽電池
の一実施例の断面図、第２図は本発明に基づく電
極を用いた太陽電池の実施例と比較例の太陽電池
の出力特性図、第３図は別の実施例の出力特性
図、第４図は本発明に基づく電極を用いた太陽電
池の別の実施例の断面図、第５図，第６図はそれ
ぞれ第４図の構造を有する太陽電池の異なる実施
例と比較例の太陽電池の出力特性図である。 ２……透明電極、３……ａ―Sip層、４……ａ
―Sii層、５……ａ―Sin層、６……電極、７……
第一層、８……第二層。
の一実施例の断面図、第２図は本発明に基づく電
極を用いた太陽電池の実施例と比較例の太陽電池
の出力特性図、第３図は別の実施例の出力特性
図、第４図は本発明に基づく電極を用いた太陽電
池の別の実施例の断面図、第５図，第６図はそれ
ぞれ第４図の構造を有する太陽電池の異なる実施
例と比較例の太陽電池の出力特性図である。 ２……透明電極、３……ａ―Sip層、４……ａ
―Sii層、５……ａ―Sin層、６……電極、７……
第一層、８……第二層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素を含む導電ペーストを塗布、硬化させて
なり、半導体に接して設けられる第一層と、その
上に金属のみを含む導電ペーストを塗布、硬化さ
せてなる第二層との積層体であることを特徴とす
るシリコン半導体電極。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電極において、
第一層のための導電ペーストが炭素のほかに金属
をも含むことを特徴とするシリコン半導体電極。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の電
極において、第一層のシート抵抗が105Ω／口以
下であることを特徴とするシリコン半導体電極。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載の電極において第二層のシート抵抗が
10Ω／口以下であることを特徴とするシリコン半
導体電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58040040A JPS59167056A (ja) | 1983-03-12 | 1983-03-12 | シリコン半導体電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58040040A JPS59167056A (ja) | 1983-03-12 | 1983-03-12 | シリコン半導体電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59167056A JPS59167056A (ja) | 1984-09-20 |
| JPS646534B2 true JPS646534B2 (ja) | 1989-02-03 |
Family
ID=12569794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58040040A Granted JPS59167056A (ja) | 1983-03-12 | 1983-03-12 | シリコン半導体電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59167056A (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1983
- 1983-03-12 JP JP58040040A patent/JPS59167056A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59167056A (ja) | 1984-09-20 |
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