JPH054823B2 - - Google Patents
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- JPH054823B2 JPH054823B2 JP61239504A JP23950486A JPH054823B2 JP H054823 B2 JPH054823 B2 JP H054823B2 JP 61239504 A JP61239504 A JP 61239504A JP 23950486 A JP23950486 A JP 23950486A JP H054823 B2 JPH054823 B2 JP H054823B2
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- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は太陽電池、特に室内等の低照度下で使
用可能なCdS／CdTe構造の光起電力素子の製造
方法に関するものである。 従来の技術 従来、CdS／CdTe構造の光起電力素子の製造
技術の一つとしてスクリーン印刷と、ベルトコン
ベア炉による焼成とを用いた製造方法がある。こ
の方法の特長は簡単に実施でき、かつ量産性に富
み、安価な光起電力素子が得られることにある。
この製造方法でCdS焼結膜を得る方法として粒径
２〜3μｍの高純度（5N）のCdS粉末に融剤とし
て10重量％のCdCl2粉と適当量の粘結剤を加えて
作成したCdSペーストをガラス基板上に80メツシ
ユのポリエステル製スクリーンを用いて印刷し、
有孔蓋付きアルミナボートに入れベルトコンベア
式連続焼成炉で温度690℃近傍で焼成することに
よつて、CdS焼結膜を形成するものがある（例え
ば、日本、ジヤーナル・アプライド・フイジツク
ス、Part1、Vol.21、No.５、800−801、1982）。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような製造方法では、CdS
焼結膜の膜厚が25μｍ以上になり、CdS側から光
が入射した場合接合部分に達する光量の絶対量が
減少する。またCdSの基礎吸収端（λ＝520nｍ）
以下の波長では光起電力効果がない。上記の点
は、短波長側にエネルギー分布をもち、かつ光エ
ネルギー量の少ない蛍光灯下で使用する太陽電池
において重要な問題である。基礎吸収端をより短
波長側にシフトさせる方法として、ZnS等のCdS
よりもバンドギヤツプの広い材料をCdS中に添加
することが考えられてきたが、印刷、焼成という
工程では、良好な膜が得られていない。さらに、
従来の条件で印刷のスクリメツシユを変えてCdS
膜厚を減少させた場合、焼結膜中のピンホールが
増加し、漏れ電流が増加する。また、一般にCdS
膜を減少させるとCdS粒径が減少し膜厚低下分以
上に膜抵抗が増加する。 本発明は上記問題点に鑑み、室内等の蛍光灯な
どの低照度下で、光電変換特性の良好な光電素子
の製造方法を提供するものである。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光起電力
素子の製造方法は、CdS焼成膜の膜厚を減少させ
ると同時にスクリーン印刷するための泥状物中に
ZnS粉末をCdS粉末に対し重量比で４〜12.5％加
えたものであり、好ましくはこれにさらに融剤と
してCdCl2をCdS粉末とZnS粉末の合計量に対し
重量比で17.5〜30％加えたものである。 作 用 本発明は上記した構成によつて、CdS側から光
が入射した合愛、接合部分に達する光量の絶対量
が増加し、ZnS添加によつて、無添加の場合と比
較してより短波長側に光起電力効果が発生する。
さらにZnS添加によつてCdS結晶形状が変わり、
膜厚が減少してもピンホールの少ない焼成膜が得
られる。そして、融剤であるCdCl2量の最適化に
よつてCdS膜の膜透過率および膜抵抗が改善でき
る。ZnSを添加した場合、無添加の場合と比較し
て膜抵抗は増加するが、低照度で発生する微弱電
流の場合、光電変換特性には影響をあたえないレ
ベルであり、それ以上に前記の効果の方が大であ
る。 実施例 以下本発明の一実施例の光起電力素子の製造方
法について図面を参照しながら説明する。 第１図は本発明の第１の実施例における光起電
力素子の断面図を示すものである。CdS焼成膜形
成用泥状物中のZnS粉末量及びCdCl2量を変えて
形成した泥状物を図面１に示すようにアルカリ含
有量0.2％以下のバリウム硼珪酸ガラス基板１上
にスクリーン印刷した後、N2雰囲気中において
690℃で30分間焼成することにより、ｎ型CdS−
ZnS焼結膜２を形成した。焼結膜の膜厚は、印刷
スクリーンのメツシユ数を変えて７〜25μｍのも
のを作製した。このｎ型CdS−ZnS焼結膜２上に
Cd粉末とTe粉末を1.05対1.00のモル比で配合し、
それに融剤としてCdCl2をCdとTeの総重量に対
して0.5重量％、粘結剤としてプロピレングリコ
ールの適量を加えて混合し、泥状としたものをス
クリーン印刷して乾燥させた後、N2雰囲気中に
おいて、580℃で60分間焼成することによつて
CdTe焼結膜３を形成した。次に、CdTe焼結膜
３上に適量のアクセプター不純物を添加した泥状
カーボンをスクリーン印刷して、カーボン膜４を
形成させた後、N2雰囲気中において450℃で30分
間熱処理することにより、カーボン中に含まれて
いるアクセプター不純物がCdTe焼結膜３内にド
ープした。こうしたｎ形CdS−ZnS焼結膜２とＰ
型CdTe焼結膜３との間に光起電力効果をもつヘ
テロ接合を形成した。次にCdS−ZnS焼結膜２上
およびカーボン膜４上にそれぞれオーミツク電極
５，６を付けた後、各々の電極５，６からリード
線７を引き出した。 このようにして得られた素子においてCdS−
ZnS焼結膜形成条件と白色蛍光灯200lx下での単
位面積当りの最大出力Pmax（μw／cm2）との関係
から、最適CdS−ZnS焼結膜形成条件について説
明する。まず、第１にCdS−ZnS膜中のZnS添加
量および融剤であるCdCl2量を変えて作製した素
子の白色蛍光灯200lx下で最大出力Pmaxを第２
図に示す。なお、CdS−ZnS膜厚は25〜30μｍで
一定にした。図より、ZnS7.5％、CdCl225％で
Pmaxが極大値に示した。Pmaxの向上には、
ZnSを重量比で４〜12.5％添加し、CdCl2を重量
比で17.5〜30％を加えることが適切であることが
わかる。 次に、前記の最適条件範囲内でCdS−ZnS焼成
膜の膜厚を、印刷スクリーンメツシユを変えて調
製した素子の出力特性を第３図に示す。膜厚が減
少するとPmaxは増加し、12μｍ程度に最大値が
みられる。12μｍ以下に減少する膜抵抗が増加す
るため、Pmaxは減少する。したがつてPmax向
上には、CdS−ZnS膜厚を８〜20μｍの範囲で形
成することが適切であることがわかる。 以上のように、本実施例によれば、CdS膜形成
用泥状物中のZnS量をCdS重量に対して重量比で
４〜12.5％、CdCl2量を17.5〜30％の範囲で作製
し、印刷焼成後の膜厚を８〜20μｍにすることに
より、白色蛍光灯200lx下等の短波長成分の多い
低照度光源下で、出力特性の高い光起電力素子を
製造することができる。 以下に本発明の第２の実施例について説明す
る。素子構造およびその製法は、上記実施例とほ
ぼ同一であるが、CdS、ZnS、CdCl2粉末の混合
物をあらかじめ、微粉砕する点が異なる。 CdS粉末に対して重量比でZnSを75％、CdCl2
を20％加え、CdS重量の２倍量の蒸留水を添加
し、遊星ボールミを用いて粉砕を行なつた。粉砕
後100℃で24時間以上乾燥し、上記実施例１の泥
状物として用いた。表１に粉砕時間と出力特性の
関係を示す。
用可能なCdS／CdTe構造の光起電力素子の製造
方法に関するものである。 従来の技術 従来、CdS／CdTe構造の光起電力素子の製造
技術の一つとしてスクリーン印刷と、ベルトコン
ベア炉による焼成とを用いた製造方法がある。こ
の方法の特長は簡単に実施でき、かつ量産性に富
み、安価な光起電力素子が得られることにある。
この製造方法でCdS焼結膜を得る方法として粒径
２〜3μｍの高純度（5N）のCdS粉末に融剤とし
て10重量％のCdCl2粉と適当量の粘結剤を加えて
作成したCdSペーストをガラス基板上に80メツシ
ユのポリエステル製スクリーンを用いて印刷し、
有孔蓋付きアルミナボートに入れベルトコンベア
式連続焼成炉で温度690℃近傍で焼成することに
よつて、CdS焼結膜を形成するものがある（例え
ば、日本、ジヤーナル・アプライド・フイジツク
ス、Part1、Vol.21、No.５、800−801、1982）。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような製造方法では、CdS
焼結膜の膜厚が25μｍ以上になり、CdS側から光
が入射した場合接合部分に達する光量の絶対量が
減少する。またCdSの基礎吸収端（λ＝520nｍ）
以下の波長では光起電力効果がない。上記の点
は、短波長側にエネルギー分布をもち、かつ光エ
ネルギー量の少ない蛍光灯下で使用する太陽電池
において重要な問題である。基礎吸収端をより短
波長側にシフトさせる方法として、ZnS等のCdS
よりもバンドギヤツプの広い材料をCdS中に添加
することが考えられてきたが、印刷、焼成という
工程では、良好な膜が得られていない。さらに、
従来の条件で印刷のスクリメツシユを変えてCdS
膜厚を減少させた場合、焼結膜中のピンホールが
増加し、漏れ電流が増加する。また、一般にCdS
膜を減少させるとCdS粒径が減少し膜厚低下分以
上に膜抵抗が増加する。 本発明は上記問題点に鑑み、室内等の蛍光灯な
どの低照度下で、光電変換特性の良好な光電素子
の製造方法を提供するものである。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光起電力
素子の製造方法は、CdS焼成膜の膜厚を減少させ
ると同時にスクリーン印刷するための泥状物中に
ZnS粉末をCdS粉末に対し重量比で４〜12.5％加
えたものであり、好ましくはこれにさらに融剤と
してCdCl2をCdS粉末とZnS粉末の合計量に対し
重量比で17.5〜30％加えたものである。 作 用 本発明は上記した構成によつて、CdS側から光
が入射した合愛、接合部分に達する光量の絶対量
が増加し、ZnS添加によつて、無添加の場合と比
較してより短波長側に光起電力効果が発生する。
さらにZnS添加によつてCdS結晶形状が変わり、
膜厚が減少してもピンホールの少ない焼成膜が得
られる。そして、融剤であるCdCl2量の最適化に
よつてCdS膜の膜透過率および膜抵抗が改善でき
る。ZnSを添加した場合、無添加の場合と比較し
て膜抵抗は増加するが、低照度で発生する微弱電
流の場合、光電変換特性には影響をあたえないレ
ベルであり、それ以上に前記の効果の方が大であ
る。 実施例 以下本発明の一実施例の光起電力素子の製造方
法について図面を参照しながら説明する。 第１図は本発明の第１の実施例における光起電
力素子の断面図を示すものである。CdS焼成膜形
成用泥状物中のZnS粉末量及びCdCl2量を変えて
形成した泥状物を図面１に示すようにアルカリ含
有量0.2％以下のバリウム硼珪酸ガラス基板１上
にスクリーン印刷した後、N2雰囲気中において
690℃で30分間焼成することにより、ｎ型CdS−
ZnS焼結膜２を形成した。焼結膜の膜厚は、印刷
スクリーンのメツシユ数を変えて７〜25μｍのも
のを作製した。このｎ型CdS−ZnS焼結膜２上に
Cd粉末とTe粉末を1.05対1.00のモル比で配合し、
それに融剤としてCdCl2をCdとTeの総重量に対
して0.5重量％、粘結剤としてプロピレングリコ
ールの適量を加えて混合し、泥状としたものをス
クリーン印刷して乾燥させた後、N2雰囲気中に
おいて、580℃で60分間焼成することによつて
CdTe焼結膜３を形成した。次に、CdTe焼結膜
３上に適量のアクセプター不純物を添加した泥状
カーボンをスクリーン印刷して、カーボン膜４を
形成させた後、N2雰囲気中において450℃で30分
間熱処理することにより、カーボン中に含まれて
いるアクセプター不純物がCdTe焼結膜３内にド
ープした。こうしたｎ形CdS−ZnS焼結膜２とＰ
型CdTe焼結膜３との間に光起電力効果をもつヘ
テロ接合を形成した。次にCdS−ZnS焼結膜２上
およびカーボン膜４上にそれぞれオーミツク電極
５，６を付けた後、各々の電極５，６からリード
線７を引き出した。 このようにして得られた素子においてCdS−
ZnS焼結膜形成条件と白色蛍光灯200lx下での単
位面積当りの最大出力Pmax（μw／cm2）との関係
から、最適CdS−ZnS焼結膜形成条件について説
明する。まず、第１にCdS−ZnS膜中のZnS添加
量および融剤であるCdCl2量を変えて作製した素
子の白色蛍光灯200lx下で最大出力Pmaxを第２
図に示す。なお、CdS−ZnS膜厚は25〜30μｍで
一定にした。図より、ZnS7.5％、CdCl225％で
Pmaxが極大値に示した。Pmaxの向上には、
ZnSを重量比で４〜12.5％添加し、CdCl2を重量
比で17.5〜30％を加えることが適切であることが
わかる。 次に、前記の最適条件範囲内でCdS−ZnS焼成
膜の膜厚を、印刷スクリーンメツシユを変えて調
製した素子の出力特性を第３図に示す。膜厚が減
少するとPmaxは増加し、12μｍ程度に最大値が
みられる。12μｍ以下に減少する膜抵抗が増加す
るため、Pmaxは減少する。したがつてPmax向
上には、CdS−ZnS膜厚を８〜20μｍの範囲で形
成することが適切であることがわかる。 以上のように、本実施例によれば、CdS膜形成
用泥状物中のZnS量をCdS重量に対して重量比で
４〜12.5％、CdCl2量を17.5〜30％の範囲で作製
し、印刷焼成後の膜厚を８〜20μｍにすることに
より、白色蛍光灯200lx下等の短波長成分の多い
低照度光源下で、出力特性の高い光起電力素子を
製造することができる。 以下に本発明の第２の実施例について説明す
る。素子構造およびその製法は、上記実施例とほ
ぼ同一であるが、CdS、ZnS、CdCl2粉末の混合
物をあらかじめ、微粉砕する点が異なる。 CdS粉末に対して重量比でZnSを75％、CdCl2
を20％加え、CdS重量の２倍量の蒸留水を添加
し、遊星ボールミを用いて粉砕を行なつた。粉砕
後100℃で24時間以上乾燥し、上記実施例１の泥
状物として用いた。表１に粉砕時間と出力特性の
関係を示す。
【表】
以上のように、CdS、ZnSそして融剤である
CdCl2粉末の混合物に蒸留水を加えた系であらか
じめ微粉砕することによつて、従来より白色蛍光
灯200lx下での最大出力を向上させることができ
る。 なお、実施例ではCdS粉にZnS粉を混合して
CdS−ZnS焼成膜を形成したが、CdSとZnSの固
溶体粉末を用いてCdS−ZnS焼成膜を形成しても
同様の効果を得ることができる。 発明の効果 以上の本発明は、ｎ−CdS膜とｐ−CdTe膜を
用いた光起電力素子において、CdS膜形成用の泥
状物作製に際し、CdS粉末に対して重量比でZnS
を４〜12.5％、CdCl2量を17.3〜30％の範囲で添
加し、あらかじめ微粉砕し、焼成後の膜厚を８〜
20μｍの範囲で形成することによつて、白色蛍光
灯200lx等の短波長成分の多い低照度光源下で出
力特性の高い光起電力素子を製造することができ
る。
CdCl2粉末の混合物に蒸留水を加えた系であらか
じめ微粉砕することによつて、従来より白色蛍光
灯200lx下での最大出力を向上させることができ
る。 なお、実施例ではCdS粉にZnS粉を混合して
CdS−ZnS焼成膜を形成したが、CdSとZnSの固
溶体粉末を用いてCdS−ZnS焼成膜を形成しても
同様の効果を得ることができる。 発明の効果 以上の本発明は、ｎ−CdS膜とｐ−CdTe膜を
用いた光起電力素子において、CdS膜形成用の泥
状物作製に際し、CdS粉末に対して重量比でZnS
を４〜12.5％、CdCl2量を17.3〜30％の範囲で添
加し、あらかじめ微粉砕し、焼成後の膜厚を８〜
20μｍの範囲で形成することによつて、白色蛍光
灯200lx等の短波長成分の多い低照度光源下で出
力特性の高い光起電力素子を製造することができ
る。
第１図は本発明の製造方法により得られる光起
電力素子の一例を示す断面図、第２図はCdS粉末
に対するZnSの添加量及びCdCl2の添加量と最大
光電変換出力との関係を示す図、第３図はCdS膜
厚と最大光電変換出力との関係を示す図である。 １……ガラス基板、２……CdS−ZnS焼結膜、
３……CdTe焼結膜、４……カーボン膜、５……
オーミツク電極、６……オーミツク電極、７……
リード線。
電力素子の一例を示す断面図、第２図はCdS粉末
に対するZnSの添加量及びCdCl2の添加量と最大
光電変換出力との関係を示す図、第３図はCdS膜
厚と最大光電変換出力との関係を示す図である。 １……ガラス基板、２……CdS−ZnS焼結膜、
３……CdTe焼結膜、４……カーボン膜、５……
オーミツク電極、６……オーミツク電極、７……
リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に、CdSおよびZnSもしくはこれらを
含む化合物半導体からなる第１の膜をスクリーン
印刷および焼結工程により形成し、前記第１の膜
とpn接合を形成する半導体物質よりなる第２の
膜を、前記第１膜上に形成した光起電力素子の製
造方法に於て、 第１の膜をスクリーン印刷するための泥状物が
CdS粉末、ZnS粉末もしくはCdSとZnSの固溶体
粉末、粘結剤およびCdCl2よりなり、ZnS粉末の
量がCdS粉末に対し重量比で４〜12.5％であり、
CdCl2の添加量がCdSとZnSの合計量に対し重量
比で17.5〜30％であり、 第１の膜の膜厚が８〜20μｍであることを特徴
とする光起電力素子の製造方法。 ２ 前記基板がガラスである特許請求の範囲第１
項記載の光起電力素子の製造方法。 ３ 前記基板がアルカリ含有量0.3重量％以下の
バリウム硼珪酸ガラスである特許請求の範囲第１
項記載の光起電力素子の製造方法。 ４ CdS、ZnSそしてCdCl2粉末の混合物に分散
媒を加えた系をあらかじめ微粉砕すると同時に均
一に混合しておき、その後その乾燥物に粘結剤を
添加して泥状物を作製する特許請求の範囲第１項
記載の光起電力素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239504A JPS6393167A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239504A JPS6393167A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 光起電力素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6393167A JPS6393167A (ja) | 1988-04-23 |
| JPH054823B2 true JPH054823B2 (ja) | 1993-01-20 |
Family
ID=17045772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61239504A Granted JPS6393167A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | 光起電力素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6393167A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5138230B2 (ja) * | 1973-08-07 | 1976-10-20 | ||
| JPS54141597A (en) * | 1978-04-26 | 1979-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoconductive cell |
| JPS54159194A (en) * | 1978-06-07 | 1979-12-15 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture for cadmium sulfide sintering film |
| JPS5555580A (en) * | 1978-10-17 | 1980-04-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Method of fabricating solar battery |
-
1986
- 1986-10-08 JP JP61239504A patent/JPS6393167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6393167A (ja) | 1988-04-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |