JPH04207085A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
太陽電池及びその製造方法Info
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- JPH04207085A JPH04207085A JP2340176A JP34017690A JPH04207085A JP H04207085 A JPH04207085 A JP H04207085A JP 2340176 A JP2340176 A JP 2340176A JP 34017690 A JP34017690 A JP 34017690A JP H04207085 A JPH04207085 A JP H04207085A
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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。
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、結晶半導体粒子を用いた太陽電池に関し、高
効率で安価な太陽電池の製造を可能とするものである。
効率で安価な太陽電池の製造を可能とするものである。
〈従来の技術〉
太陽電池には、単結晶基板を用いたもの、多結晶基板を
用いたもの、アモルファスを用いたものの３種類があり
、これらには一長一短がある。すなわち、単結晶基板を
用いたものは、効率が最も高いが価格も高い。アモルフ
ァスを用いたものは、軽量で折り曲げることができ価格
も安いが、効率が低く信頼性の点でも問題がある。多結
晶基板を用いたものは効率、価格ともに上記のものの中
間に位置するが、それでも十分に低価格ではない。
用いたもの、アモルファスを用いたものの３種類があり
、これらには一長一短がある。すなわち、単結晶基板を
用いたものは、効率が最も高いが価格も高い。アモルフ
ァスを用いたものは、軽量で折り曲げることができ価格
も安いが、効率が低く信頼性の点でも問題がある。多結
晶基板を用いたものは効率、価格ともに上記のものの中
間に位置するが、それでも十分に低価格ではない。
これに対し、高効率で低価格の太陽電池を実現するため
に、単結晶半導体粒子を用いた太陽電池が考えられてい
る。これは裏面電極の形成された基板上に単結晶半導体
粒子を一部に並べ、この半導体粒子内の一部に不純物を
ドープしてｐｎ接合を形成したものである（特開平２−
７３６７１）。
に、単結晶半導体粒子を用いた太陽電池が考えられてい
る。これは裏面電極の形成された基板上に単結晶半導体
粒子を一部に並べ、この半導体粒子内の一部に不純物を
ドープしてｐｎ接合を形成したものである（特開平２−
７３６７１）。
〈発明が解決しようとする課題〉
従来の単結晶基板または多結晶基板を用いた太陽電池で
は、光の吸収に必要となる以上の厚さの基板が用いられ
ており、これが不必要に価格を上げる原因となっていた
。これに対し、単結晶半導体粒子を用いた太閤電池では
、単結晶基板を用いたもののように無駄に材料を用いる
ことがなく低価格化が可能である。
は、光の吸収に必要となる以上の厚さの基板が用いられ
ており、これが不必要に価格を上げる原因となっていた
。これに対し、単結晶半導体粒子を用いた太閤電池では
、単結晶基板を用いたもののように無駄に材料を用いる
ことがなく低価格化が可能である。
しかしながら、従来の単結晶半導体粒子を用いた太陽電
池は裏面側に形成された導電膜より単結晶半導体粒子内
に不純物をドープするために接合が裏面に近い側に形成
されやすく、光発生キャリアの収集効率が悪くなりやす
いという欠点がある。
池は裏面側に形成された導電膜より単結晶半導体粒子内
に不純物をドープするために接合が裏面に近い側に形成
されやすく、光発生キャリアの収集効率が悪くなりやす
いという欠点がある。
そこで本発明は、高効率で低価格を実現できる結晶半導
体粒子を用いた太陽電池において、より高効率で低価格
化が可能な太陽電池の構造とその＃遣方法を提供するこ
とを目的とする。
体粒子を用いた太陽電池において、より高効率で低価格
化が可能な太陽電池の構造とその＃遣方法を提供するこ
とを目的とする。
〈課題を解決するだめの手段〉
上記目的を達成するために本発明は、第−導電形の結晶
半導体粒子上に第二導電形のアモルファス半導体層が形
成されていることを特徴とする太陽電池を提供する。
半導体粒子上に第二導電形のアモルファス半導体層が形
成されていることを特徴とする太陽電池を提供する。
また、基板上に低融点金属層を形成し、該低融点金属層
上に第−導電形の結晶半導体粒子を密に配置し、上記低
融点金属層を加熱して上記低融点金属層に上記結晶半導
体粒子を固定し、該結晶半導体粒子の固定された領域上
に絶縁層を形成し、該絶縁層を一部除去して上記結晶半
導体粒子を露出させ、該結晶半導体粒子の固定された領
域上に第二導電形のアモルファス半導体層を形成するこ
とを特徴とする上記本発明太陽電池の製造方法を提供す
る。
上に第−導電形の結晶半導体粒子を密に配置し、上記低
融点金属層を加熱して上記低融点金属層に上記結晶半導
体粒子を固定し、該結晶半導体粒子の固定された領域上
に絶縁層を形成し、該絶縁層を一部除去して上記結晶半
導体粒子を露出させ、該結晶半導体粒子の固定された領
域上に第二導電形のアモルファス半導体層を形成するこ
とを特徴とする上記本発明太陽電池の製造方法を提供す
る。
〈作 用〉
本発明の太陽電池は、基本的には第−導電形の結晶半導
体粒子１個とこの上に形成された第二導電形のアモルフ
ァス半導体層とで１つの太陽電池として働き、キャリア
は積層方向に移動する。そして、これら基本素子が並列
または直列となるように電極により接続されて大面積の
太陽電池として用いられる。
体粒子１個とこの上に形成された第二導電形のアモルフ
ァス半導体層とで１つの太陽電池として働き、キャリア
は積層方向に移動する。そして、これら基本素子が並列
または直列となるように電極により接続されて大面積の
太陽電池として用いられる。
本発明の製造方法では、まず低融点金属層により結晶半
導体粒子が固定され、絶縁層によりアモルファス半導体
層が基板面と直接接続するのが防汐Ｓれる。基板面には
結晶半導体粒子に接続される裏面電極が形成されるか、
基板自体が裏面電極となっており、アモルファス半導体
層を形成した際に、結晶半導体粒子間のすき間によりこ
の裏面電極にアモルファス半導体層が短絡するのを防ぐ
ために絶縁層が設けられている。そして、本製造方法に
よれば、結晶半導体粒子からなる層とアモルファス半導
体層とがこの順で基板上に形成された大面積の太陽電池
が形成される。
導体粒子が固定され、絶縁層によりアモルファス半導体
層が基板面と直接接続するのが防汐Ｓれる。基板面には
結晶半導体粒子に接続される裏面電極が形成されるか、
基板自体が裏面電極となっており、アモルファス半導体
層を形成した際に、結晶半導体粒子間のすき間によりこ
の裏面電極にアモルファス半導体層が短絡するのを防ぐ
ために絶縁層が設けられている。そして、本製造方法に
よれば、結晶半導体粒子からなる層とアモルファス半導
体層とがこの順で基板上に形成された大面積の太陽電池
が形成される。
く実施例〉
以下実施例によって本発明を具体的に説明する。
５！ｉ！施例１
第１図は本発明第１実施例の太閤電池の製造工程を説明
する図である。同図に基づいて以下説明する。
する図である。同図に基づいて以下説明する。
まず、基板１上に約２０μ１ｍ厚の低融点金属膜２を形
成する（同図（ａ） 、 （ｂ） ）。基板Ｉにはステ
ンレスを、低融点金属膜２にはＳｎを用いた。この場合
、基板１の材質として／ｄ２００℃程度の温度に耐える
ものであれば良く、裏面電極を兼ねさせるために導電性
または導電性の金属膜で表面が覆われたものとする。Ｓ
ｎは融点が２３２℃で４価の金属であり、後の溶融工程
において結晶シリコン粒子に導電形の変化等の影響を与
えることはない。他の低融点金属としては、ＩｎやＺｎ
等の単体またはハンダ等の合金がある。尚、Ｚｎは融点
が４２０℃と高いが結晶シリコン粒子には拡散しにくい
。尚、Ａｔけ融点６６０℃と非常に高く、結晶シリコン
粒子への拡散も起きるが、基板を選べば使用は可能であ
る。
成する（同図（ａ） 、 （ｂ） ）。基板Ｉにはステ
ンレスを、低融点金属膜２にはＳｎを用いた。この場合
、基板１の材質として／ｄ２００℃程度の温度に耐える
ものであれば良く、裏面電極を兼ねさせるために導電性
または導電性の金属膜で表面が覆われたものとする。Ｓ
ｎは融点が２３２℃で４価の金属であり、後の溶融工程
において結晶シリコン粒子に導電形の変化等の影響を与
えることはない。他の低融点金属としては、ＩｎやＺｎ
等の単体またはハンダ等の合金がある。尚、Ｚｎは融点
が４２０℃と高いが結晶シリコン粒子には拡散しにくい
。尚、Ａｔけ融点６６０℃と非常に高く、結晶シリコン
粒子への拡散も起きるが、基板を選べば使用は可能であ
る。
次に、低融点金属膜２上に平均直径が３０μｍのＰ形の
単結晶シリコン粒子６を密に一層付着させる（同図（Ｃ
））。粒子の大きさは結晶のライフタイムと光の吸収係
数、利用波長等によって適宜決定し、単結晶シリコンを
用いる場合には２０〜３０μｍ径のものが良い。また、
効率は低下するが多結晶シリコンを用いることも可能で
、この場合にはさらに価格を下げることができる。尚、
粒径／／′ｉある程度均一であることが好ましい。
単結晶シリコン粒子６を密に一層付着させる（同図（Ｃ
））。粒子の大きさは結晶のライフタイムと光の吸収係
数、利用波長等によって適宜決定し、単結晶シリコンを
用いる場合には２０〜３０μｍ径のものが良い。また、
効率は低下するが多結晶シリコンを用いることも可能で
、この場合にはさらに価格を下げることができる。尚、
粒径／／′ｉある程度均一であることが好ましい。
次に、低融点金属膜２を溶融し、単結晶シリコン粒子６
を裏面電極となる基板１に低融点金属膜２を介して固定
する（同図（ｄ））。
を裏面電極となる基板１に低融点金属膜２を介して固定
する（同図（ｄ））。
次に絶縁Ｍ３を形成する（同図（ｅ））。絶縁膜３は後
の工程のために２００℃程度の温変に耐えるものであれ
ば良く、透明なものを用いる。ここでは、５ｉ０２を５
０００λ形成した。
の工程のために２００℃程度の温変に耐えるものであれ
ば良く、透明なものを用いる。ここでは、５ｉ０２を５
０００λ形成した。
次に、絶縁膜３の表面を研磨し、単結晶シリコン粒子６
の表面を露出させる（同図（ｆ））。研磨は化学的、機
械的のいずれでも良い。
の表面を露出させる（同図（ｆ））。研磨は化学的、機
械的のいずれでも良い。
次に、表面を２００℃に保ちこの上Ｋｎ形のアモルファ
スシリコン層４を形成する（同図（ｇ））。
スシリコン層４を形成する（同図（ｇ））。
これによりｐｎ接合が形成される。最後に、アモルファ
スシリコン層４上に透明導電膜５を形成する（同図（ｈ
））。この上に適宜金属の集電極を形成して大面積の太
陽電池が完成する。
スシリコン層４上に透明導電膜５を形成する（同図（ｈ
））。この上に適宜金属の集電極を形成して大面積の太
陽電池が完成する。
本太陽電池では、単結晶シリコン粒子６からなる層の横
方向のキャリアの移動が阻害されているが、この構造の
太陽電池ではキャリアの膜厚方向の移動が効率に大きな
影響を与えるために、この層を単一の単結晶シリコン層
で形成した場合とほとんど変わるところがない。また、
本実施例では全工程を通して基板が最高で２３０℃にま
でしか上昇しないために、不純物を高温で拡散して接合
を形成するのに比べて基板の材質に対する制限が緩和さ
れ、種々の基板を用いることができる。
方向のキャリアの移動が阻害されているが、この構造の
太陽電池ではキャリアの膜厚方向の移動が効率に大きな
影響を与えるために、この層を単一の単結晶シリコン層
で形成した場合とほとんど変わるところがない。また、
本実施例では全工程を通して基板が最高で２３０℃にま
でしか上昇しないために、不純物を高温で拡散して接合
を形成するのに比べて基板の材質に対する制限が緩和さ
れ、種々の基板を用いることができる。
実施例２
第２図は本発明第２実施例の太陽電池の製造工程を説明
する図である。本実施例は直列接続構造の太陽電池につ
いての例である。
する図である。本実施例は直列接続構造の太陽電池につ
いての例である。
まず、基板■としてはガラス、プラスチック等の絶縁性
ないし絶縁物で覆われたものを用いる（同図（ａ））。
ないし絶縁物で覆われたものを用いる（同図（ａ））。
ここではガラスを用いた。この基板１上に低融点金属膜
２を短冊状に形成する（同図（ｂ））。
２を短冊状に形成する（同図（ｂ））。
これは裏面電極となる。
次に、平均粒径５０μｍのｎ型の多結晶シリコン粒子７
を配置しく同図（Ｃ））、低融点金属膜２を溶融する（
同図（ｄ））。
を配置しく同図（Ｃ））、低融点金属膜２を溶融する（
同図（ｄ））。
次に絶縁膜３を形成しく同図（ｅ））、その表面を研磨
する（同図（ｆ））。この際、低融点金属膜２を一部露
出させるために、マスクを用いて絶縁膜３を蒸着等によ
り形成する。尚、本例では５０μｍ径のシリコン粒子を
用いたが、研磨により、厚さ方向の径は最終的に３０μ
ｍ径度とした。
する（同図（ｆ））。この際、低融点金属膜２を一部露
出させるために、マスクを用いて絶縁膜３を蒸着等によ
り形成する。尚、本例では５０μｍ径のシリコン粒子を
用いたが、研磨により、厚さ方向の径は最終的に３０μ
ｍ径度とした。
次にｐ型のアモルファスシリコン層４をやけりマスクを
用いて形成する（同図（ｇ））。これにより、低融点金
属膜２は一部露出したままとなる。
用いて形成する（同図（ｇ））。これにより、低融点金
属膜２は一部露出したままとなる。
最後に、透明電極５をマスクを用いて形成し、上記で形
成した低融点金属膜２の露出部で各短冊状に形成された
セルが直列に接続されるようにする（同図（ｈ））。
成した低融点金属膜２の露出部で各短冊状に形成された
セルが直列に接続されるようにする（同図（ｈ））。
以上のようにして隣り合った太陽電池セルが直列に接続
された太陽電池が形成される。
された太陽電池が形成される。
〈発明の効果〉
本発明の太陽電池は、接合部を受光面側に形成できるの
で、キャリアの集成効率が良く高変換効率となる。また
、結晶半導体粒子の表面にアモルファス半導体層により
接合を形成するので、低温で接合を形成することができ
、基板として可とう性基板を用いることも可能となる。
で、キャリアの集成効率が良く高変換効率となる。また
、結晶半導体粒子の表面にアモルファス半導体層により
接合を形成するので、低温で接合を形成することができ
、基板として可とう性基板を用いることも可能となる。
さらに、結晶半導体粒子を用い、アモルファス半導体層
も一種の形の形成で良いので低価格の太陽電池となる。
も一種の形の形成で良いので低価格の太陽電池となる。
一方、本発明の製造方法によれば、上記本発明の太陽電
池を大面積で製造することが出来る。
池を大面積で製造することが出来る。
尚、本発明は広く光電変換装置に応用でき、微細な光電
変換装置として使用することもできる。
変換装置として使用することもできる。
第１図は本発明第１実施例の太陽電池の製造工程を説明
する図、第２図は本発明第２実施例の太陽電池の製造工
程を説明する図である。 Ｉ・・・基板 ２・・・低融点金属膜３・・・絶
縁ＭｉＥ ４・・・アモルファスシリコン層５
・透明導電膜 ６・・・単結晶シリコン粒子７・多結晶
シリコン粒子 代理人 弁理士 梅 １） 勝（他２名）！ 第１図 （ａ）［メー１〜 ÷ ＜ｃｔ＞ｍ÷ ◆ げ、Ｆ憂りｉ５へ− 第２図
する図、第２図は本発明第２実施例の太陽電池の製造工
程を説明する図である。 Ｉ・・・基板 ２・・・低融点金属膜３・・・絶
縁ＭｉＥ ４・・・アモルファスシリコン層５
・透明導電膜 ６・・・単結晶シリコン粒子７・多結晶
シリコン粒子 代理人 弁理士 梅 １） 勝（他２名）！ 第１図 （ａ）［メー１〜 ÷ ＜ｃｔ＞ｍ÷ ◆ げ、Ｆ憂りｉ５へ− 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第一導電形の結晶半導体粒子上に第二導電形のアモ
ルファス半導体層が形成されていることを特徴とする太
陽電池。 ２、基板上に低融点金属層を形成し、該低融点金属層上
に第一導電形の結晶半導体粒子を密に配置し、上記低融
点金属層を加熱して上記低融点金属層に上記結晶半導体
粒子を固定し、該結晶半導体粒子の固定された領域上に
絶縁層を形成し、該絶縁層を一部除去して上記結晶半導
体粒子を露出させ、該結晶半導体粒子の固定された領域
上に第二導電形のアモルファス半導体層を形成すること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340176A JP2641800B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 太陽電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340176A JP2641800B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 太陽電池及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04207085A true JPH04207085A (ja) | 1992-07-29 |
| JP2641800B2 JP2641800B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=18334455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2340176A Expired - Fee Related JP2641800B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 太陽電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641800B2 (ja) |
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| US11527669B2 (en) | 2012-11-26 | 2022-12-13 | International Business Machines Corporation | Atomic layer deposition for photovoltaic devices |
| CN116890487A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-10-17 | 深圳金美新材料科技有限公司 | 一种阻燃导电膜 |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US8049103B2 (en) | 2006-01-18 | 2011-11-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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-
1990
- 1990-11-30 JP JP2340176A patent/JP2641800B2/ja not_active Expired - Fee Related
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