JPH0693517B2 - 非晶質半導体太陽電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、非晶質半導体層を有する非晶質半導体太陽電
池に関し、特に、金属薄板を用いた非晶質半導体太陽電
池に関する。

［従来の技術］ いわゆる非晶質半導体太陽電池は、これまで、主にガラ
ス基板を用いて作られていたが、最近では、ガラス基板
にはない性質、例えば可撓性を得るために、金属基板を
用いた非晶質半導体太陽電池が提案されている。この様
な金属基板を用いた非晶質半導体太陽電池の一般的な構
成を、その製造方法に従って説明すると、次の通りであ
る。

すなわち、先ず可撓性を有するステンレス等の金属基板
の表面に、例えばポリイミド等の耐熱性樹脂または有機
シリケート等を主成分とする有機コーティング剤を硬化
させたり、スパッタリング等の成膜手段で絶縁被覆層を
設ける。この絶縁被覆層の上にステンレス等の金属を真
空蒸着して背面電極を形成し、さらに、この上に非晶質
シリコン層をＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の順で形成する。
その後、この非晶質シリコン層の上に酸化インジウム錫
等の透明電極層、保護膜層を形成する。

この工程において、上記非晶質半導体太陽電池の出力を
取り出すために、上記背面電極及び上記透明電極を形成
する時に、これら電極を金属基板の端部に引き出して二
つの出力電極を設ける。そして、これらの二つの出力電
極の一方を、上記金属基板に接続する。この様に、金属
基板に一方の電極を接続する理由は、例えば、二つの出
力電極を近接して設けるためである。例えば、背面電極
を金属基板に接続し、この金属基板を介して、透明電極
側の出力電極に近接して設けられた出力電極に背面電極
を導通させる。

上記の様に、絶縁被覆層の上に形成された電極を上記金
属基板に接続する方法としては、例えば、金属基板の上
に絶縁被覆層を形成する際のパターニング、或は形成し
た後のエッチング等の手段により、絶縁被覆層を一部欠
落させておき、上記背面電極及び透明電極の一方を形成
する工程でこの欠落部分に出力電極を形成して金属基板
に接続する手段がとられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来技術による非晶質半導体太陽
電池は、上記出力電極と金属基板とを接続するために透
明電極等の薄膜を使用しているため、その部分の接続抵
抗が高く、電力損失分が大きい。そのため、太陽電池か
ら高出力を得ることは出来ない。

また、接続手段として薄膜を使用していることから、上
記絶縁被覆層を除去した時に生じる段差やエッジ部分の
突起等によって、出力電極と上記金属基板との間の薄膜
が傷付けられて断線することもある。

そこで、本発明の目的は、上記の従来技術における問題
点に鑑み、一方の出力電極を金属基板に接続した構造の
非晶質半導体太陽電池において、上記金属基板との接続
部分の抵抗が十分に低いために大出力が得られ、しかも
接続部分の薄膜が断線することのない非晶質半導体太陽
電池を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ すなわち、上記の本発明の目的は、金属基板の上に絶縁
被覆層、背面電極層、非晶質半導体層、透明電極層、保
護膜層を順次形成した発電区域を単一又は複数形成する
と共に、上記背面電極層及び透明電極層の各々に電気的
に導通する薄膜によって出力電極を形成し、かつ、上記
出力電極のいずれか一方を、上記絶縁被覆層の一部欠落
した部分で上記金属基板に接続した非晶質半導体太陽電
池において、上記金属基板と接続した出力電極とを接続
するように、上記絶縁被覆層の一部欠落した部分の上
に、導電性ペーストを塗布し、硬化させた導電膜層を形
成することを特徴とする非晶質半導体太陽電池によって
達成される。

［作用］ 上記本発明による非晶質半導体太陽電池では、金属基板
と接続した出力電極と接続するように、上記絶縁被覆層
の一部欠落した部分の上に、導電性ペーストを塗布し、
硬化させた導電膜層を形成しているが、この導電膜層は
厚膜であり、その抵抗が薄膜に比べて極めて低い。その
ため、出力電極と金属基板との接続部の接続抵抗も低く
なる。従って、電力損失分が小さく、大出力を取り出す
ことが出来る。

さらに、上記厚膜導電膜層は、上記絶縁被覆層の欠落部
分の縁に生じる段差やエッジ部分の突起等によって傷付
けられて断線することが無い。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照しな
がら説明する。

第１図に示すように、例えばステンレスの薄板からなる
金属基板１の表面に絶縁被覆層２を形成し、その表面上
に所定の形状の背面電極層３を形成する。これら背面電
極層３の表面上に非晶質シリコン層４をＰ型層、Ｉ型
層、Ｎ型層の順で形成する。さらに、この非晶質シリコ
ン層４の上に酸化インジウム錫等の透明電極層５を形成
する。この時、上記透明電極層５は、隣接する発電区域
の背面電極層３に電気的に接続され、複数の発電区域が
直列に接続される。またこの時、上記透明電極層５の一
部は延長されて出力電極６となる導電膜が形成されると
共に、図中右上の部分に示す一方の出力端子部となる出
力電極７は、予め上記絶縁被覆層２の一部欠落した部分
を介して上記金属基板１の表面に電気的に接続されてい
る。

これら透明電極層５を形成した後、上記出力電極６及び
７の部分を除いて、非晶質半導体太陽電池の表面全体に
透明な保護膜層８を形成し、非晶質半導体太陽電池が完
成する。

なお、図中の左下部に示す符号９で示す部分は、上記背
面電極層３を絶縁被覆層２の欠落部分を通して金属基板
１の表面に接続する構造を示している。

次に、上記本発明による非晶質半導体太陽電池の出力電
極７と金属基板１との間の接続構造の具体例について、
その製造方法と共に、以下に詳細に説明する。

（実施例１） 先ず、金属基板１となる金属板にはステンレス板を用
い、この表面に、例えば水12g、ブチルアルコール50g、
テトラエトキシシラン100g、塩化錫1gとを混合したエチ
ルシリケートを基剤とするコーティング剤を塗布し、こ
れを硬化させて絶縁被覆層２を形成した。次いで、上記
絶縁被覆層２の表面上に金属を真空蒸着し、背面電極層
３を形成する。これと同時に、第２図（ａ）に示すよう
に、一方の出力電極７も形成する。

この工程に続いて、第２図（ｂ）に示すように、この上
記金属基板１に接続するための電極部７の端部70の部分
の金属基板１の表面を露出するため、酸あるいはアルカ
リ溶液で出力電極７の端部70の絶縁被覆層２をエッチン
グした。

次に、背面電極層３の表面上に、非晶質シリコン層４を
Ｐ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の順で形成する。ここで、さら
に透明電極層５を形成すると同時に、第２図（ｃ）に示
すように、上記絶縁被覆層２の一部をエッチングして金
属基板１の表面を露出させた部分と出力電極部７の端部
70の上にも透明導電膜５′を形成し、上記出力電極７と
上記金属基板１とを接続する。

次に、第２図（ｄ）に示すように、銅粉を主成分とする
導電性ペーストをスクリーン印刷等の手段で上記透明導
電膜５′の上に塗布し、これを硬化させて導電膜層72を
形成する。この時使用された導電性ペーストは、８〜10
μｍ程度の銅粒子に銀をコートしたものを主成分とし
て、これにフェノール系樹脂、メチルカルビトールを混
練したペースト状のものを用いた。

最後に、上記出力電極６及び７の部分を除いて、非晶質
半導体太陽電池の表面全体に透明な樹脂を塗り、保護膜
層８を形成する。

（実施例２） 金属基板１となる金属板にはステンレス板を用い、この
表面に、例えば水12g、ブチルアルコール50g、テトラエ
トキシシラン100g、塩化錫1gとを混合したエチルシリケ
ートを基剤とするコーティング剤を塗布し、これを硬化
させて絶縁被覆層２を形成した。

次に、第３図（ａ）に示すように、出力電極７を形成す
る個所の上記絶縁被覆層２をアルカリ溶液でエッチング
し、上記金属基板１の表面を一部露出させる。

次いで、上記絶縁被覆層２の表面上に金属を真空蒸着し
て背面電極層３を形成した後、その背面電極３の表面上
に非晶質シリコン層４をＰ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の順で
形成し、さらにこの非晶質シリコン層４の上に透明電極
層５を形成する。そして、第３図（ｂ）に示すように、
上記背面電極層３または上記透明電極層５を形成する時
に、上記絶縁被覆層２を除去して金属基板１の表面を露
出させた部分上に、上記背面電極３または透明電極５と
同じ金属層を形成し、これを出力電極７とする。

次に、第３図（ｃ）に示すように、銅粉を主成分とする
導電性ペーストをスクリーン印刷等の方法により上記絶
縁被覆層２が一部欠落した部分の出力電極７とその周囲
に部分の上に塗布し、これを硬化させて導電膜層72を形
成する。

最後に、上記出力電極６及び７の部分を除いて、非晶質
半導体太陽電池の表面全体に透明な樹脂を塗り、保護膜
層８を形成する。

（実施例３） 金属基板１となる金属板にはステンレス板を用い、この
表面に、例えば水12g、ブチルアルコール50g、テトラエ
トキシシラン100g、塩化錫1gとを混合したエチルシリケ
ートを基剤とするコーティング剤を塗布し、これを硬化
させて絶縁被覆層２を形成した。

次に、第４図（ａ）に示すように、出力電極７を形成す
る個所の上記絶縁被覆層２をアルカリ溶液でエッチング
し、上記金属基板１の表面を一部露出させる。

次いで、絶縁被覆層２の上に所定のパターンで背面電極
層３、Ｐ型層、Ｉ型層、Ｎ型層の順で形成される非晶質
シリコン層４、さらに、透明電極層５を順次形成する。
その後、第４図（ｂ）に示すように、上記金属基板１の
表面を露出させた部分上に、銅粉を主成分とする導電性
ペーストをスクリーン印刷等の手段により塗布し、これ
を硬化させて導電膜層72を形成し、これを金属基板１に
接続された出力電極７とした。なお、図４には図示して
ないが、この出力電極７は、前記背面電極３或は透明電
極５の何れかに接続される。

最後に、上記出力電極６及び７の部分を除いて、非晶質
半導体太陽電池の表面全体に透明な樹脂を塗り、保護膜
層８を形成した。

（比較例） 一方、上記三つの実施例による非晶質半導体太陽電池を
比較するため、上記引出し電極７の表面上に銅粉を主成
分とする導電性ペーストを塗布しなかったこと以外は上
記実施例１と同じ方法と条件で非晶質半導体太陽電池を
製造した。

以上の様にして得られた上記実施例１、（施例２、実施
例３及び比較例について、それらの特性を調べるため、
それぞれ得られた太陽電池について、その出力電極と金
属基板との間の抵抗値（接続部の抵抗）を測定し、その
結果を表１に示した。

また、上記接続部の抵抗の電気的特性を試験するため、
それぞれの太陽電池について、その受光面に100mW/cm²
の太陽光を照射し、その時の短絡電流、開放電圧、最大
出力を測定し、その結果を以下の表２に示した。ここ
で、測定のために用いた端子の一方は、上記金属基板
に、もう一方は、上記金属基板に接続されていない出力
端子を用いた。

なお、上記実施例では、太陽電池の出力電極と金属基板
との間の接続構造について説明したが、第１図に示した
出力電極６または背面電極層３を上記金属基板１に接続
する構造について本発明を適用することも可能である。
この場合も金属基板１と電極の接続抵抗を減少させるこ
とが可能であることは明らかである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明による非晶質半
導体太陽電池によれば、出力電極の金属基板との接続部
の接続抵抗を低く出来るため、この接続部での電力損失
分が小さくなり、大出力を得ることが可能となる。ま
た、導電性ペーストによる導電膜層は厚膜であるため、
上記金属基板上に形成された絶縁被覆層の一部欠落部分
の縁に生じる段差やエッジ部により、上記接続部の導電
膜層が断線することもなく、信頼性に優れた非晶質半導
体太陽電池を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による非晶質半導体太陽電池の構造を
示す斜視図であり、第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び
（ｄ）は、本発明の実施例１による上記太陽電池の出力
電極と金属基板との接続構造の製造工程を示す工程図で
あり、第３図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実
施例２による上記太陽電池の出力電極と金属基板との接
続構造の製造工程を示す工程図であり、そして、第４図
（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例３による上記太陽
電池の出力電極と金属基板との接続構造の製造工程を示
す工程図である。 １…金属基板、２…絶縁被覆層、３…背面電極層、４…
非晶質シリコン層、５…透明電極層、６、７…出力電
極、８…保護膜層、70…電極部、72…導電膜層

フロントページの続き (72)発明者 飯田 英世 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−134081（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−55451（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属基板の上に絶縁被覆層、背面電極層、
   非晶質半導体層、透明電極層、保護膜層を順次形成した
   発電区域を単一又は複数形成すると共に、上記背面電極
   層及び透明電極層の各々に電気的に導通する薄膜によっ
   て出力電極を形成し、かつ、上記出力電極のいずれか一
   方を、上記絶縁被覆層の一部欠落した部分で上記金属基
   板に接続した非晶質半導体太陽電池において、上記金属
   基板と接続した出力電極と接続するように、上記絶縁被
   覆層の一部欠落した部分の上に、導電性ペーストを塗布
   し、硬化させた導電膜層を形成することを特徴とする非
   晶質半導体太陽電池。