JPH08116081A - 薄膜太陽電池 - Google Patents

薄膜太陽電池

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JPH08116081A
JPH08116081A JP6253115A JP25311594A JPH08116081A JP H08116081 A JPH08116081 A JP H08116081A JP 6253115 A JP6253115 A JP 6253115A JP 25311594 A JP25311594 A JP 25311594A JP H08116081 A JPH08116081 A JP H08116081A
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JP
Japan
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electrode layer
solar cell
substrate
thin film
layer
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Pending
Application number
JP6253115A
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English (en)
Inventor
Kiyoo Saito
清雄 齊藤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】絶縁性基板の一面上に形成した太陽電池の直列
接続を基板裏面の第三電極層によって行う薄膜太陽電池
の製造プロセスを簡単にする。 【構成】第三電極層に銅箔を用い、基板裏面に接着し、
表面上の第一電極層あるいは第二電極層との接続は、基
板を貫通する接続孔に塗布した導電性ペーストで行う。
銅箔を耐候性フィルムに貼ったものを接着すれば裏面の
保護ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
等を主成分とする半導体の薄膜を用いた薄膜太陽電池に
関する。
【0002】
【従来の技術】原料ガスのグロー放電分解や光CVDに
より形成されるアモルファス半導体薄膜は、気相成長法
で形成できるために、大面積化が容易であること、ま
た、形成温度が低いために樹脂のような可とう性を有す
る基板に形成できることという特徴を有している。こう
したアモルファス半導体薄膜を用いた太陽電池半導体薄
膜を第一電極層および第二電極層ではさんだ構造の単位
太陽電池を電気的に直列接続することにより取出し電圧
を設定している。この直列接続の形成は、アモルファス
太陽電池を構成する各層をレーザ加工法により単位太陽
電池に分離すると共に、一つの単位太陽電池の第一電極
層と隣接単位太陽電池の第二電極層と接触させるような
パターニングをすることによっていた。
【0003】この場合、光を半導体薄膜に入射させるた
めに第一、第二電極層の一方は透明電極としなければな
らないが、透明導電材料はシート抵抗が高いため、透明
電極層を長い距離電流が流れることによるジュール損失
を無視することができない。この欠点を除くために特願
平5−220870号明細書等に記載された薄膜太陽電
池は、基板の裏面に金属よりなる第三電極層を設け、基
板を貫通する接続孔を通じて分離した第三電極層の一方
と第一電極層、他方と第二電極層を接続したものであ
る。これにより透明電極層を流れる電流が第三電極層を
流れる電流に置き換えることができ、ジュール損失が低
下する。図2 (a) 、 (b) はそのような薄膜太陽電池
の上面図および下面図を示す。図2において、1は可と
う性の絶縁性基板、3はアモルファス半導体層、4は透
明の第二電極層、5は第三電極層であり、直列接続孔6
1は図示されない第一電極層と第三電極層5とを接続す
るための貫通孔、集電孔62は第二電極層4と第三電極
層5とを接続するための貫通孔である。基板1の上面上
の第一電極層アモルファス半導体層3第二電極層4の分
離線11と下面上の第三電極層3の分離線12とはずれ
た位置にあり、この結果、図では4個の単位太陽電池が
直列接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2に示す構
造では、第三電極層5にスパッタ法等で形成した金属薄
膜を用い、電極層形成時に基板に開いた孔61、62を
通して、反対の主面に金属層をまわり込ませ、第一電極
層あるいは第二電極層との間の接触を採っていたため
に、電極間の接続抵抗が基板に開ける接続孔61、62
の質や各電極層の成膜条件に大きく依存していた。ま
た、接続孔の内面に凹凸があったり、加工残さがある
と、半導体薄膜が第一電極層を覆いきれず第一電極層が
露出して、第三電極層を形成した時に基板上に廻り込ん
だ第三電極層と第一電極層が短絡するといった問題があ
った。
【0005】本発明の目的は、上述の問題を解決して接
続孔の内面の状態に大きく影響されることなく、また基
板両面間での電極層の短絡のおそれがなくなると共に、
第三電極層形成に高価な真空プロセスの適用の必要もな
く、また第三電極層のパターニングの必要もない薄膜太
陽電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁性基板上の一面上に光電変換層で
ある薄膜半導体層をはさんで基板側に第一電極層、反基
板側に透明な第二電極層を設けてなる単位太陽電池の複
数個が、基板上の他面上に設けられた第三電極層が基板
を貫通する接続孔を通る導体により一つの単位太陽電池
の第一電極層と、また隣接する単位太陽電池の第二電極
層と接続されることによって直列接続される薄膜太陽電
池において、第三電極層が基板の他面上に接着された箔
状体の少なくとも表面層を占め、接続孔を通る導体が導
電性ペーストであるものとする。箔状体が第三電極層を
形成する金属箔であることが有効であり、その金属箔の
反基板面が耐候性樹脂で覆われたことも良い。箔状体が
基板側に第三電極層を形成する金属層を備えた耐候性樹
脂フィルムであることも有効である。第三電極層を形成
する金属が銅であること、耐候性樹脂が弗素樹脂である
ことが良い。接続孔の内面が絶縁層で覆われたことが望
ましい。その絶縁層が絶縁性ペーストよりなるか、酸化
シリコンあるいは窒化シリコンよりなることが良い。
【0007】
【作用】第三電極層を基板裏面に接着される金属箔ある
いは耐候性樹脂フィルムの表面の金属層により形成する
ことにより、真空プロセスおよびレーザ法等のパターニ
ングプロセスを用いなくてすむ。また、基板の表裏間の
接続を接続孔を通る導電性ペーストによって行うことに
より、真空プロセスを用いる必要なく、また接続孔内面
の性状に影響されないで安定した接続を行うことができ
る。この導電性ペーストは、接続孔の内面に露出する電
極層と低抵抗の接触をするおそれは少ないが、第一電極
と第二電極の短絡を確実に防止するためには、接続孔内
面を絶縁層で覆うことが効果的である。
【0008】
【実施例】以下、図2を含めて共通の部分に同一の符号
を付した図を引用して本発明の実施例について述べる。
平面図の図1 (a) 、 (a) のA−A線断面図の図1
(b) 、 (a) のB−B線断面図の図1 (c) に示した
本発明の一実施例の薄膜太陽電池は次のようにして作製
した。
【0009】板厚0.1mmのポリイミドフィルムを用い
た可とう性基板1上に第一電極層2として銀膜をスパッ
タ法で形成し、その後に、プラズマCVD法を用いてア
モルファスシリコン (以下にa−Siと記す) 層3を成
膜し、最後に、スパッタ法を用いて第二電極層4として
ITO膜を積層して構成したa−Si太陽電池構造にパ
ンチを用いて直径1mmΦの直列接続孔61および集電
孔62をそれぞれ複数個開け、その後、基板1を挟んで
反対側の主面に帯状の銅箔7を点線で示した分離線12
に間隙が生ずるように集電性接着剤を用いて接着して第
三電極とする。分離線11の位置は直列接続孔61と集
電孔62の間に存在すればよいので、この接着の位置精
度は、きびしいものではない。次に、第二電極層4ある
いはa−Si層3の上からスクリーン印刷法により導電
性ペースト8としての銀ペーストを直列接続孔61およ
び集電孔62の内部に塗布し、第一電極層2と銅箔7お
よび第二電極層4と銅箔7とを電気的に接続した。こう
することにより、板厚の薄い基板1に開いた直径0.1m
m以上の大きな孔に、導電性ペースト8を銅箔7により
保持することができ、従来不安定であった孔を通した電
極の接続を安定にした。最後に、レーザ加工法により、
分離線11にスリットを加工して第一電極層2/a−S
i層3/第二電極層4を分離し、薄膜太陽電池の直列接
続構造を形成した。
【0010】平面図の図3 (a) 、 (a) のC−C線断
面図の図3 (b) 、D−D線断面図の図3 (c) に示す
本発明の別の実施例の薄膜太陽電池においては、集電孔
62の内面に絶縁層を形成している。この太陽電池は次
のようにして作製した。高分子基板1上に第一電極層2
として銀電極層をスパッタ法で形成し、その後に、プラ
ズマCVD法を用いてa−Si層3を成膜し、最後にス
パッタ法を用いて透明第二電極層4である酸化亜鉛電極
層を積層して構成したa−Si太陽電池構造に、パンチ
を用いて直径1mmΦの直列接続孔61および集電孔6
2を開け、その後、前記基板1を挟んで反対側の主面に
帯状銅箔7を分離線12をはさんで導電性接着剤を用い
て接着し、スクリーン印刷法により集電孔62の内面に
絶縁性ペースト81を塗布、乾燥した。その後に、図1
の実施例と同様に銀ペースト8を直列接続孔61および
集電孔62に塗布し、第一電極層2と銅箔7および第二
電極層4と銅箔7とを電気的に接続した。塗布した絶縁
性ペースト81および導電性ペースト8は、第三電極層
である銅箔7により保持されている。絶縁性ペースト8
1は、第一電極層2と第二電極層4の短絡を防止する。
そして最後に超音波カッタを用いて基板1およびその上
の第一電極層2/a−Si層3/第二電極層4を切断線
11の位置で貫通する30〜100μmの幅で切断孔1
3を開けて各層を電気的に分離して薄膜太陽電池の直列
接続構造を形成した。
【0011】平面図の図4 (a) 、 (a) のE−E線断
面図の図4 (b) 、F−F線断面図の図4 (c) に示す
本発明のなお別の実施例の薄膜太陽電池においては、直
列接続孔61および集電孔62の内面に絶縁層を成膜し
て、電極層間の短絡の防止を確実にしており、また、第
三電極の表面を耐候性樹脂で保護している。この太陽電
池は次のようにして作製した。
【0012】高分子基板1上に第一電極層2として銀電
極層をスパッタ法で形成し、その後に、プラズマCVD
法を用いてa−Si層3を成膜し、最後にスパッタ法を
用いて第二電極層4である酸化亜鉛電極層を積層して構
成したa−Si太陽電池構造に、パンチを用いて直径1
mmΦの直列接続孔61および集電孔62を開け、その
後、前記基板1を挟んで反対側の主面にCVD法を用い
て酸化シリコン層82を成膜した。この酸化シリコン層
82は、基板に開けた孔61、62の内面および反対面
の孔周辺領域まで形成される。その後に、厚さ50μm
の耐候性を有する帯状弗素樹脂フィルム9に部分的に厚
さ100μmの銅箔7を貼りつけたものを分離線12を
はさんで導電性接着剤を用いて接着し、スクリーン印刷
法により基板表面側から銀ペースト8を直列接続孔61
および集電孔62の内面に塗布し、第一電極層2と銅箔
7および第二電極層4と銅箔7とを電気的に接続した。
そして最後に、超音波カッタを用いて基板1およびその
上にある第一電極層2/a−Si層3/第二電極層4を
貫通する切断孔13を開けて各層を電気的に分離して薄
膜太陽電池の直列接続構造を形成した。こうすることに
より、EVA等の接着樹脂やこの接着樹脂を固定する特
別な工程を用いずに、耐候性を有する薄膜耐候性を製作
できた。なお、酸化シリコン層82の代わりに窒化シリ
コン層を形成してもよい。
【0013】さらに、別の実施例として、耐候性樹脂フ
ィルム9に銅箔7を貼りつけないで、そのフィルム上に
スパッタ法を用いて、0.1μm程度の厚さの銅よりなる
金属電極層を分離線12を明けて形成し、これを第三電
極層とすることにより、耐候性樹脂フィルムと第三電極
層間の接着剤を無くすことができ、耐候性を有する第三
電極層を簡単に製作できる。
【0014】
【発明の効果】本発明は、基板表面上の電極層間の接続
を行うために裏面上に設ける第三電極層を、金属箔ある
いは金属層を表面上に形成した耐候性樹脂フィムルの接
着により形成することにより、高価な真空プロセスやレ
ーザパターニングプロセスを用いる必要がなくなった。
また、基板表裏間の接続を接続孔内への導電性ペースト
の塗布により行うことにより接続孔内への導電性膜の成
膜による接続の不安定さを解消することができた。そし
て、上記の金属層を形成した耐候性樹脂フィルムの使用
により基板裏面の保護のために耐候性樹脂フィルムを接
着する必要がなくなった。このように、本発明により製
造プロセスの簡略化を図ることができ、低いコストで薄
膜太陽電池を製造することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の薄膜太陽電池を示し、
(a) が平面図、 (b) 、 (c) がそれぞれ (a) のA
−A線、B−B線断面図
【図2】本発明の実施される直列接続型薄膜太陽電池を
示し、 (a) が上面図、 (b)が下面図
【図3】本発明の別の実施例の薄膜太陽電池を示し、
(a) が平面図、 (b) 、 (c)がそれぞれ (a) のC−
C線、D−D線断面図
【図4】本発明のなお別の実施例の薄膜太陽電池を示
し、 (a) が平面図、 (b) 、 (c) がそれぞれ (a)
のE−E線、F−F線断面図
【符号の説明】
1 可とう性基板 2 第一電極層 3 a−Si層 4 第二電極層 61 直列接続孔 62 集電孔 7 銅箔(第三電極層) 8 導電性ペースト 81 絶縁性ペースト 82 酸化シリコン層 9 弗素樹脂フィルム

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板上の一面上に光電変換層である
    薄膜半導体層をはさんで基板側に第一電極層、反基板側
    に透明な第二電極層を設けてなる単位太陽電池の複数個
    が、基板上の他面上に設けられた第三電極層が基板を貫
    通する接続孔を通る導体により一つの単位太陽電池の第
    一電極層と、また隣接する単位太陽電池の第二電極層と
    接続されることによって直列接続されるものにおいて、
    第三電極層が基板の他面上に接着された箔状体の少なく
    とも表面層を占め、接続孔を通る導体が導電性ペースト
    であることを特徴とする薄膜太陽電池。
  2. 【請求項2】箔状体が第三電極層を形成する金属箔であ
    る請求項1記載の薄膜太陽電池。
  3. 【請求項3】金属箔の反基板面が耐候性樹脂で覆われた
    請求項2記載の薄膜太陽電池。
  4. 【請求項4】箔状体が基板側に第三電極層を形成する金
    属層を備えた耐候性樹脂フィルムである請求項1記載の
    薄膜太陽電池。
  5. 【請求項5】耐候性樹脂が弗素樹脂である請求項3ある
    いは4記載の薄膜太陽電池。
  6. 【請求項6】第三電極層を形成する金属が銅である請求
    項1ないし5のいずれかに記載の薄膜太陽電池。
  7. 【請求項7】接続孔の内面が絶縁層で覆われた請求項1
    ないし6のいずれかに記載の薄膜太陽電池。
  8. 【請求項8】絶縁層が絶縁性ペーストよりなる請求項7
    記載の薄膜太陽電池。
  9. 【請求項9】絶縁層が酸化シリコンよりなる請求項7記
    載の薄膜太陽電池。
  10. 【請求項10】絶縁性層が窒化シリコンよりなる請求項7
    記載の薄膜太陽電池。
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