JPH0818081A - ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法 - Google Patents
ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法Info
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- JPH0818081A JPH0818081A JP6146067A JP14606794A JPH0818081A JP H0818081 A JPH0818081 A JP H0818081A JP 6146067 A JP6146067 A JP 6146067A JP 14606794 A JP14606794 A JP 14606794A JP H0818081 A JPH0818081 A JP H0818081A
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- 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 印刷・焼成方式のＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
において、ＣｄＳ焼結膜の結晶粒径を増大させることに
より、透過率を向上させる。さらにＣｄＳ／ＣｄＴｅ接
合におけるＣｄＳＴｅ混晶層の形成を抑えて、短絡電流
と開放電圧の改善を図り、変換効率を向上させる。 【構成】 ＣｄＣｌ2を含むＣｄＳペースト塗膜をＣｄ
Ｃｌ2ガスを含む雰囲気下で焼成してＣｄＳ焼結膜を形
成することにより結晶粒成長を促進し、さらに不活性ガ
ス雰囲気下で熱処理することによりＣｄＣｌ2の残存を
なくす。
において、ＣｄＳ焼結膜の結晶粒径を増大させることに
より、透過率を向上させる。さらにＣｄＳ／ＣｄＴｅ接
合におけるＣｄＳＴｅ混晶層の形成を抑えて、短絡電流
と開放電圧の改善を図り、変換効率を向上させる。 【構成】 ＣｄＣｌ2を含むＣｄＳペースト塗膜をＣｄ
Ｃｌ2ガスを含む雰囲気下で焼成してＣｄＳ焼結膜を形
成することにより結晶粒成長を促進し、さらに不活性ガ
ス雰囲気下で熱処理することによりＣｄＣｌ2の残存を
なくす。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太
陽電池に使用するＣｄＳ系焼結膜の製造方法に関するも
のである。
陽電池に使用するＣｄＳ系焼結膜の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、炭酸ガスによる地球温暖化、オゾ
ン層の破壊等、地球環境問題がクローズアップされるな
か、新エネルギー開発、とりわけ太陽電池の早期実用化
に対する期待はますます大きくなってきている。しかし
ながら、太陽電池の早期実用化のためにはまだまだ解決
しなければならない問題が多々残っている。特に、太陽
電池の変換効率の向上と低コスト化は最も重要な問題で
ある。そのような中で、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池
は、光吸収層として最適な禁制帯幅に近い１．４ｅＶの
ＣｄＴｅを用いており、また使用する材料も安価なこと
から、低コスト高効率太陽電池の本命の一つとして期待
されている。
ン層の破壊等、地球環境問題がクローズアップされるな
か、新エネルギー開発、とりわけ太陽電池の早期実用化
に対する期待はますます大きくなってきている。しかし
ながら、太陽電池の早期実用化のためにはまだまだ解決
しなければならない問題が多々残っている。特に、太陽
電池の変換効率の向上と低コスト化は最も重要な問題で
ある。そのような中で、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池
は、光吸収層として最適な禁制帯幅に近い１．４ｅＶの
ＣｄＴｅを用いており、また使用する材料も安価なこと
から、低コスト高効率太陽電池の本命の一つとして期待
されている。
【０００３】ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池の作製法に
は、種々の方法が試みられているが、印刷・焼結法は使
用する装置も安価であり、すでに同手法で製造された太
陽電池は電卓用として広く使用されている。この印刷・
焼結法によるＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の構成は、例え
ば、ホウ珪酸ガラス等の基板状に順次、ＣｄＳ膜、Ｃｄ
Ｔｅ膜およびカーボン電極を形成したものである。これ
ら各膜の製造方法の概略を以下に説明する。
は、種々の方法が試みられているが、印刷・焼結法は使
用する装置も安価であり、すでに同手法で製造された太
陽電池は電卓用として広く使用されている。この印刷・
焼結法によるＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の構成は、例え
ば、ホウ珪酸ガラス等の基板状に順次、ＣｄＳ膜、Ｃｄ
Ｔｅ膜およびカーボン電極を形成したものである。これ
ら各膜の製造方法の概略を以下に説明する。
【０００４】（１）ＣｄＳ膜 まず、粒径２μｍ〜３μｍの高純度ＣｄＳ粉末に、１２
ｗｔ％程度を限度としてＣｄＣｌ2粉と、適当量のプロ
ピレングリコールとを加え、混練することによりＣｄＳ
ペーストを作製する。次に、このペーストを基板上に印
刷し、乾燥後、アルミナ製焼成ケースに入れ、小さな孔
が多数開いている焼成用蓋を被せて、窒素雰囲気中のベ
ルト炉で６９０℃で９０分間程度焼成する。
ｗｔ％程度を限度としてＣｄＣｌ2粉と、適当量のプロ
ピレングリコールとを加え、混練することによりＣｄＳ
ペーストを作製する。次に、このペーストを基板上に印
刷し、乾燥後、アルミナ製焼成ケースに入れ、小さな孔
が多数開いている焼成用蓋を被せて、窒素雰囲気中のベ
ルト炉で６９０℃で９０分間程度焼成する。
【０００５】（２）ＣｄＴｅ膜 Ｃｄ粉末とＴｅ粉末の等モル量ずつを混合、粉砕した微
粉末に、適量のＣｄＣｌ2を加え、プロピレングリコー
ルを粘結材として混練し、ペーストを作製する。次にペ
ーストをＣｄＳ膜に印刷し、乾燥後、ＣｄＳ膜と同様に
所定の容器を用いて焼成し、ＣｄＴｅ焼結膜を得る。
粉末に、適量のＣｄＣｌ2を加え、プロピレングリコー
ルを粘結材として混練し、ペーストを作製する。次にペ
ーストをＣｄＳ膜に印刷し、乾燥後、ＣｄＳ膜と同様に
所定の容器を用いて焼成し、ＣｄＴｅ焼結膜を得る。
【０００６】（３）カーボン電極 ＣｄＴｅの電極には、Ｃｕを微量添加したカーボンペー
ストを用いる。このペーストをＣｄＴｅ膜上に印刷し、
乾燥後、微量の酸素を含む窒素中で熱処理してカーボン
電極を形成する。微量のＣｕはＣｄＴｅとの接触面をｐ
+−ＣｄＴｅ層とし、良好なオーミック接触を可能にす
る。ここで、化合物半導体膜であるＣｄＳ、ＣｄＴｅに
関しては、上述したように多数の開孔を有する焼成ケー
ス内で焼成することにより形成しており、得られる膜質
に大きな影響を及ぼすＣｄＣｌ2の蒸発を開孔の面積に
よってコントロールしていた（特公平４−６４１９２号
公報）。
ストを用いる。このペーストをＣｄＴｅ膜上に印刷し、
乾燥後、微量の酸素を含む窒素中で熱処理してカーボン
電極を形成する。微量のＣｕはＣｄＴｅとの接触面をｐ
+−ＣｄＴｅ層とし、良好なオーミック接触を可能にす
る。ここで、化合物半導体膜であるＣｄＳ、ＣｄＴｅに
関しては、上述したように多数の開孔を有する焼成ケー
ス内で焼成することにより形成しており、得られる膜質
に大きな影響を及ぼすＣｄＣｌ2の蒸発を開孔の面積に
よってコントロールしていた（特公平４−６４１９２号
公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、確かに焼成用蓋の開孔面積の最適化によって膜
質は向上したが、さらに太陽電池の変換効率を向上させ
るためには以下のような課題が残されている。すなわ
ち、ＣｄＳ膜に関しては、図２に示すように、膜中Ｃｄ
Ｓグレイン２の間隙に生じる空孔３によって光が散乱さ
れ、光吸収層であるＣｄＴｅに到達する光量が減少して
短絡電流が低下する。この空孔を減らすためにペースト
中の融剤ＣｄＣＬ2量を増加させると、ＣｄＳ膜中に過
剰にＣｄＣｌ2が残存することにより、ＣｄＴｅ焼成時
にＣｄＳ−ＣｄＴｅの混晶化が進み、接合特性が劣化し
て短絡電流および開放電圧が低下するという課題があっ
た。本発明は、このような課題を解決するもので、上述
したＣｄＳ膜中の空孔の発生を抑制するとともに、良好
なＣｄＳ／ＣｄＴｅ接合を形成して、高効率な太陽電池
が得られる焼結膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
術では、確かに焼成用蓋の開孔面積の最適化によって膜
質は向上したが、さらに太陽電池の変換効率を向上させ
るためには以下のような課題が残されている。すなわ
ち、ＣｄＳ膜に関しては、図２に示すように、膜中Ｃｄ
Ｓグレイン２の間隙に生じる空孔３によって光が散乱さ
れ、光吸収層であるＣｄＴｅに到達する光量が減少して
短絡電流が低下する。この空孔を減らすためにペースト
中の融剤ＣｄＣＬ2量を増加させると、ＣｄＳ膜中に過
剰にＣｄＣｌ2が残存することにより、ＣｄＴｅ焼成時
にＣｄＳ−ＣｄＴｅの混晶化が進み、接合特性が劣化し
て短絡電流および開放電圧が低下するという課題があっ
た。本発明は、このような課題を解決するもので、上述
したＣｄＳ膜中の空孔の発生を抑制するとともに、良好
なＣｄＳ／ＣｄＴｅ接合を形成して、高効率な太陽電池
が得られる焼結膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法は、基板上に、ＣｄＳ
粉末またはＣｄＺｎＳ粉末と融剤としてのＣｄＣｌ2を
含むペーストの塗膜を形成する工程、次に焼成炉内にお
いてＣｄＣｌ2ガスを含む雰囲気下で焼成してＣｄＳ系
焼結膜を形成する工程、および不活性雰囲気下で熱処理
する工程を有するものである。
ｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法は、基板上に、ＣｄＳ
粉末またはＣｄＺｎＳ粉末と融剤としてのＣｄＣｌ2を
含むペーストの塗膜を形成する工程、次に焼成炉内にお
いてＣｄＣｌ2ガスを含む雰囲気下で焼成してＣｄＳ系
焼結膜を形成する工程、および不活性雰囲気下で熱処理
する工程を有するものである。
【０００９】
【作用】上記の手段によれば、ＣｄＳの焼成において、
融剤であるＣｄＣｌ2にＣｄＳが溶け込み結晶成長が行
われる段階で、外部からＣｄＣｌ2ガスを供給すること
により、膜からのＣｄＣｌ2の蒸発が抑制され、十分に
大きな結晶を成長させることができる。また、結晶が成
長した後には焼成炉内のＣｄＣｌ2ガスを排気して熱処
理することにより、不要のＣｄＣｌ2が膜中に残存する
ことが防止できて、接合特性が改善される。
融剤であるＣｄＣｌ2にＣｄＳが溶け込み結晶成長が行
われる段階で、外部からＣｄＣｌ2ガスを供給すること
により、膜からのＣｄＣｌ2の蒸発が抑制され、十分に
大きな結晶を成長させることができる。また、結晶が成
長した後には焼成炉内のＣｄＣｌ2ガスを排気して熱処
理することにより、不要のＣｄＣｌ2が膜中に残存する
ことが防止できて、接合特性が改善される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、粒径２〜３μｍ、ＣｄＳ粉末（純度ファイブナイ
ン）に１２ｗｔ％のＣｄＣｌ2粉末と適当量のプロピレ
ングリコールを加え、混練してＣｄＳペーストを作製し
た。このペーストをホウ珪酸ガラス基板上にスクリーン
印刷法により印刷し、１２０℃で１時間乾燥した。
ず、粒径２〜３μｍ、ＣｄＳ粉末（純度ファイブナイ
ン）に１２ｗｔ％のＣｄＣｌ2粉末と適当量のプロピレ
ングリコールを加え、混練してＣｄＳペーストを作製し
た。このペーストをホウ珪酸ガラス基板上にスクリーン
印刷法により印刷し、１２０℃で１時間乾燥した。
【００１１】次いで、この基板を焼成炉内に入れ、Ｃｄ
Ｃｌ2を加熱することによって発生させたＣｄＣｌ2ガス
を窒素ガスをキャリアとして焼成炉内に導入した。そし
て、炉内の温度が６９０℃に達し、この温度に３０分間
保持する間前記のガスを供給し続けた。その後、炉内の
ガスを排気し、今度は窒素ガスのみを導入し、同じ温度
でさらに６０分間熱処理した。図１に得られたＣｄＳ膜
の断面模式図を示す。１はガラス基板、２はＣｄＳのグ
レイン、３は空孔を示す。
Ｃｌ2を加熱することによって発生させたＣｄＣｌ2ガス
を窒素ガスをキャリアとして焼成炉内に導入した。そし
て、炉内の温度が６９０℃に達し、この温度に３０分間
保持する間前記のガスを供給し続けた。その後、炉内の
ガスを排気し、今度は窒素ガスのみを導入し、同じ温度
でさらに６０分間熱処理した。図１に得られたＣｄＳ膜
の断面模式図を示す。１はガラス基板、２はＣｄＳのグ
レイン、３は空孔を示す。
【００１２】次に、比較例として、上記のＣｄＳペース
トを印刷し、乾燥後の基板をアルミナ製焼成ケースに入
れ、多数の小孔を設けた焼成用蓋を被せ、窒素雰囲気の
ベルト炉において６９０℃で９０分間焼成した。この比
較例により得られたＣｄＳ膜の断面模式図を図２に示
す。
トを印刷し、乾燥後の基板をアルミナ製焼成ケースに入
れ、多数の小孔を設けた焼成用蓋を被せ、窒素雰囲気の
ベルト炉において６９０℃で９０分間焼成した。この比
較例により得られたＣｄＳ膜の断面模式図を図２に示
す。
【００１３】従来の方法である比較例により作製した膜
は、グレインサイズが小さく、膜中に空孔が多数存在す
るのに比べ、実施例の方法で作製した膜は、グレインサ
イズが大きく、ほぼ１層のグレインから膜が構成されて
いることがわかる。表１に膜の透過率および面抵抗を示
す。実施例による膜の方が透過率が高く、面抵抗も小さ
いことがわかる。この原因としては、実施例の場合、Ｃ
ｄＣｌ2の融液の中にＣｄＳが溶け込み、結晶が成長す
る段階である焼成初期の段階で、ＣｄＣｌ2の蒸発が抑
えられ、十分なＣｄＣｌ2が存在する条件下で焼成を行
ったためであると考えられる。
は、グレインサイズが小さく、膜中に空孔が多数存在す
るのに比べ、実施例の方法で作製した膜は、グレインサ
イズが大きく、ほぼ１層のグレインから膜が構成されて
いることがわかる。表１に膜の透過率および面抵抗を示
す。実施例による膜の方が透過率が高く、面抵抗も小さ
いことがわかる。この原因としては、実施例の場合、Ｃ
ｄＣｌ2の融液の中にＣｄＳが溶け込み、結晶が成長す
る段階である焼成初期の段階で、ＣｄＣｌ2の蒸発が抑
えられ、十分なＣｄＣｌ2が存在する条件下で焼成を行
ったためであると考えられる。
【００１４】
【表１】
【００１５】次に、上記２種類のＣｄＳ膜を用いて、従
来と同じ方法により太陽電池を試作した。すなわち、Ｃ
ｄ粉末（純度ファイブナイン）とＴｅ粉末（純度シック
スナイン）を等モル量ずつ混合し、水とともにボールミ
ルで１μｍ以下の粒径になるまで粉砕し、乾燥した。こ
の微粉末に、適量のＣｄＣｌ2を加え、プロピレングリ
コールを粘結材として混練して作製したペーストを上記
の各ＣｄＳ膜上に印刷し、１２０℃で１時間乾燥後、比
較例のＣｄＳ膜と同様に所定の容器を用いて６００℃〜
７００℃で１時間焼成し、ＣｄＴｅ焼結膜を得た。次に
微量のＣｕを添加したカーボンペーストを前記ＣｄＴｅ
膜上に印刷後、１２０℃で１時間乾燥し、微量の酸素を
含む窒素中において、４５０℃で熱処理してカーボン電
極を形成した。こうして得た太陽電池の特性の比較を表
２に示す。
来と同じ方法により太陽電池を試作した。すなわち、Ｃ
ｄ粉末（純度ファイブナイン）とＴｅ粉末（純度シック
スナイン）を等モル量ずつ混合し、水とともにボールミ
ルで１μｍ以下の粒径になるまで粉砕し、乾燥した。こ
の微粉末に、適量のＣｄＣｌ2を加え、プロピレングリ
コールを粘結材として混練して作製したペーストを上記
の各ＣｄＳ膜上に印刷し、１２０℃で１時間乾燥後、比
較例のＣｄＳ膜と同様に所定の容器を用いて６００℃〜
７００℃で１時間焼成し、ＣｄＴｅ焼結膜を得た。次に
微量のＣｕを添加したカーボンペーストを前記ＣｄＴｅ
膜上に印刷後、１２０℃で１時間乾燥し、微量の酸素を
含む窒素中において、４５０℃で熱処理してカーボン電
極を形成した。こうして得た太陽電池の特性の比較を表
２に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】実施例の方法で作製した膜を用いた方がす
べてのパラメータにおいて優れており、変換効率が高い
ことがわかる。これに関しては、実施例の場合には、結
晶成長が終わった段階で、いったん炉内を排気し、不要
なＣｄＣｌ2を排除したため、膜中および表面に残存す
るＣｄＣｌ2が減少し、ＣｄＳＴｅの混晶形成が抑えら
れたためであると考えられる。混晶層が厚く形成される
比較例の方法では、混晶層での光吸収損が増加し、さら
に結晶性が悪いためキャリアの再結合が増加して短絡電
流と開放電圧の低下を引き起こしたものと考えられる。
上記の実施例においては、ＣｄＳ膜について説明した
が、同じく太陽電池の窓材料として用いられるＣｄＺｎ
Ｓ膜についても、同様に適用することができた。
べてのパラメータにおいて優れており、変換効率が高い
ことがわかる。これに関しては、実施例の場合には、結
晶成長が終わった段階で、いったん炉内を排気し、不要
なＣｄＣｌ2を排除したため、膜中および表面に残存す
るＣｄＣｌ2が減少し、ＣｄＳＴｅの混晶形成が抑えら
れたためであると考えられる。混晶層が厚く形成される
比較例の方法では、混晶層での光吸収損が増加し、さら
に結晶性が悪いためキャリアの再結合が増加して短絡電
流と開放電圧の低下を引き起こしたものと考えられる。
上記の実施例においては、ＣｄＳ膜について説明した
が、同じく太陽電池の窓材料として用いられるＣｄＺｎ
Ｓ膜についても、同様に適用することができた。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低抵抗
かつ高透過率のＣｄＳ系膜を形成でき、さらにＣｄＳ／
ＣｄＴｅ接合特性も改善されることにより、高効率の太
陽電池の作製が可能となる。また、焼成ケースを用いる
必要がないことから、間接材料費の削減につながり、太
陽電池の低コスト化という点からもその効果は大きいと
いえる。
かつ高透過率のＣｄＳ系膜を形成でき、さらにＣｄＳ／
ＣｄＴｅ接合特性も改善されることにより、高効率の太
陽電池の作製が可能となる。また、焼成ケースを用いる
必要がないことから、間接材料費の削減につながり、太
陽電池の低コスト化という点からもその効果は大きいと
いえる。
【図１】本発明の実施例により得たＣｄＳ焼結膜の断面
模式図である。
模式図である。
【図２】従来のＣｄＳ焼結膜の断面模式図である。
１ ガラス基板 ２ ＣｄＳグレイン ３ 空孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上にＣｄＳ粉末またはＣｄＺｎＳ粉
末と融剤のＣｄＣｌ2 を含むペーストの塗膜を形成する
工程、次に焼成炉内においてＣｄＣｌ2ガスを含む雰囲
気下で焼成してＣｄＳ系焼結膜を形成する工程、および
不活性雰囲気下で熱処理する工程を有するＣｄＳ／Ｃｄ
Ｔｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146067A JPH0818081A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146067A JPH0818081A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818081A true JPH0818081A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15399343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146067A Pending JPH0818081A (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池用焼結膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818081A (ja) |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146067A patent/JPH0818081A/ja active Pending
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