JPH0964397A - 太陽電池および太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高湿度下での部分的な光遮断による太陽電池
モジュールの短絡の発生を抑制し、信頼性の高い太陽電
池及び太陽電池モジュールを提供する。 【解決手段】 本発明の太陽電池は、ｎ型半導体をｎ、
ｉ型半導体をｉ、及びｐ型半導体をｐとした場合、導電
性基板上にシリコン系非単結晶半導体からなるｎｉｐま
たはｐｉｎ接合を複数積層したタンデム型太陽電池素子
と、前記太陽電池素子とは電気的に逆方向となるよう
に、前記太陽電池素子と並列接続されたバイパスダイオ
ードからなる太陽電池において、前記バイパスダイオー
ドが、前記導電性基板上に堆積形成されたシリコン系非
単結晶半導体からなるｉｎまたはｉｐ接合のダイオード
素子であることを特徴とする。また、本発明の太陽電池
モジュールは、上記太陽電池を複数個直列接続したこと
を特微とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池および太陽電
池モジュールに係る。より詳細には、太陽電池素子とは
電気的に逆方向となるように、太陽電池素子と並列接続
されたバイパスダイオードを設けた太陽電池および太陽
電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、電力用太陽電池は一般的に複数の
太隠電池素子を直列接続した素子アレイの形でモジュー
ル化されている。

【０００３】直列接続で動作する場合、素子アレイの一
部の素子が影に入ると、影になった素子にその他の発電
している素子の発生電圧の合計が逆方向電圧の形で印加
され、この逆方向電圧が素子の耐圧を超える値になると
素子の破壊が生じるという問題がある。

【０００４】このような部分的な光遮断による素子の破
壊を防止する方法としては、直列接続された各素子に逆
向きにいわゆるバイパスダイオードを並列に接続する方
法が知られており、一般的に行われている。また、バイ
パスダイオードを光起電力素子と同時に形成することも
行われており、非単結晶半導体を用いた太陽電池におい
ても、バイパスダイオードを同一基板上に形成する技術
がいくつか提案されている。

【０００５】特公昭６３−１３３５８号公報には、絶縁
基板上に堆積した非晶質シリコンを用いた太陽電池で、
素子の一部を分離して逆向きに電極接続し、バイパスダ
イオードを形成する技術が開示されている。特公平２−
５５７５号公報には、同一基板上に非晶質シリコン太陽
電池とショットキー障壁ダイオードを分離形成する技術
が開示されている。

【０００６】このように各太陽電池素子にバイパスダイ
オードを並列接続すれば、素子アレイの一部の素子が影
になった場合においても、影になった素子にはバイパス
ダイオードの順方向電圧以上の逆方向電圧は印加され
ず、高電圧印加による太陽電池素子の破壊を防ぐことが
できる。

【０００７】ところが、このようにバイパスダイオード
を接続していても、一定の条件の下では部分的に影にな
った太陽電池素子が短絡状態になることがありうる。

【０００８】すなわち、バイパスダイオードの順方向電
圧は単結晶シリコンのｐｎ接合ダイオードの場合約０．
８Ｖ程度で、部分的に光遮断された太陽電池素子にはこ
の程度の逆方向電圧は印加される。通常、この程度の電
圧では非晶質シリコン太陽電池素子には短絡を生じない
が、太陽電池素子の電極や裏面反射膜としてイオン化し
て移動しやすい金属を用いた場合、太陽電池素子の半導
体膜に膜の端部やクラック、ピンホール等を介して水分
が侵入した状態においては、この程度の電圧でも金属イ
オンが半導体膜中を移動し、半導体膜に部分的な導電路
を形成し、短絡電路を発生させるため、危険な状態が生
じるという問題がある。

【０００９】以下では、導電性基板上に裏面の光反射層
として反射率の高いＡｇの層を形成し、その上に非晶質
Ｓｉのｎ，ｉ，ｐ型半導体層をこの順に積層し、さらに
その上に透明電極を形成した太陽電池素子の場合を取り
上げ、上記問題に関してより具体的に説明する。

【００１０】非単結晶シリコン系半導体を用いた太陽電
池においては、光入射側にｐ型半導体層を配置するｎｉ
ｐ接合構造が主流であり、入射光を有効利用して発生電
流量を増加させるために半導体層を一度透過した光を裏
面で反射させる裏面光反射層の形成することも多く行わ
れており、この例は極めて一般的な太陽電池素子の構成
である。

【００１１】このような太陽電池素子で、通常発電時の
全面に光照射がなされた状態では、導電性基板側が負の
電圧を発生するため、半導体層に水分が侵入して光反射
層のＡｇの一部が正イオン化しても半導体膜中をＡｇイ
オンが移動することはない。

【００１２】ところが、このような太陽電池で半導体膜
中に水分が侵入した状態で、該太陽電池素子が素子アレ
ーの中で部分的に光遮断された場合には、透明電極側に
負の電圧が印加されると、光反射層のＡｇの一部が正イ
オン化し、正のＡｇイオンが半導体膜中を負の電圧の印
加された透明電極に向かって移動し、透明電極側で再び
Ａｇとして析出することが考えられる。これにより、半
導体膜中に部分的なＡｇの短絡電路が形成される危険性
が高い。

【００１３】このような金属イオンのイオン化、移動、
析出の現象は単結晶シリコンのｐｎ接合ダイオードの約
０．８Ｖの順方向電圧でも発生し、印加される電圧にほ
ぼ比例して進行するものと考えられるが、この現象が一
定以上進行すると半導体膜に短絡電路が形成され、短絡
電流が急激に増加するものと考えられる。

【００１４】このような現象は、半導体膜裏面にイオン
化するような金属を使わないこと、あるいは水蒸気等の
水分の侵入を完全に防ぐことができれば回避できる。

【００１５】しかし、集電電極や裏面反射層としては高
導電性、高反射率の金属を使用する必要があり、このよ
うな金属として多く用いられる銀、銅等の金属はイオン
化しやすい傾向がある。

【００１６】また、電力用太陽電池として長年にわたっ
て屋外の厳しい環境条件で使用する場合、モジュールに
完璧な防水を保証することは極めて困難であり、太陽電
池素子全体を完全にガラスで封止する等の防水対策を行
うとモジュールの重量が非常に重くなり、設置方法が限
定される。また、電力用として商用電力と同等の発電コ
ストを得るにはコストがかかりすぎるという問題も生じ
る。

【００１７】前記の特公昭６３−１３３５８号公報に開
示された、非晶質シリコンを用いた太陽電池を絶縁基板
上に堆積し、素子の一部を分離して逆向きに電極接続し
てバイパスダイオードを形成する方法では、非晶質シリ
コンのｐｉｎ接合からなる光起電力素子の順方向電圧は
約１．０Ｖで、単結晶シリコンのｐｎ接合からなるダイ
オードの順方向電圧と同等で、単結晶シリコンダイオー
ドにかえて採用しても前述の高湿下の部分的光遮断によ
る半導体膜の短絡の発生を抑制するには効果がない。特
に、太陽電池素子が複数のｎｉｐ接合を積層したタンデ
ム型構造の場合には、太陽電池素子の開放電圧が高いた
め、バイパスダイオードの順方向電圧が太陽電池素子の
開放電圧に比例してかなり高くなるという問題がある。

【００１８】一方、前記の特公平２−５５７５号公報に
開示された、同一基板上に非晶質シリコン太陽電池とシ
ョットキー障壁ダイオードを形成する方法では、ショッ
トキー障壁ダイオードの順方向電圧はｐｎ接合ダイオー
ドの順方向電圧よりも低いため、単結晶シリコンのｐｎ
接合ダイオードにかえて採用すれば高湿下の部分的光遮
断による短絡の抑制に効果があるものと考えられる。

【００１９】しかし、前記の特公平２−５５７５号公報
に開示された方法では、同一の導電性基板上に太陽電池
素子とダイオードを形成した場合、導電性基板上に絶縁
層を設けて太陽電池素子とダイオードの電極を完全に分
離しない限り、導電性基板に対して太陽電池素子とダイ
オードが同方向の極性になるため、太陽電池素子にダイ
オードを逆方向に並列接続することができず、逆流防止
のブロッキングダイオードとして使用することはできる
ものの、バイパスダイオードとしては使用できないとい
う問題があった。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高湿度下で
の部分的な光遮断による太陽電池モジュールの短絡の発
生を抑制し、信頼性の高い太陽電池及び太陽電池モジュ
ールを提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池は、ｎ
型半導体をｎ、ｉ型半導体をｉ、及びｐ型半導体をｐと
した場合、導電性基板上にシリコン系非単結晶半導体か
らなるｎｉｐまたはｐｉｎ接合を複数積層したタンデム
型太陽電池素子と、前記太陽電池素子とは電気的に逆方
向となるように、前記太陽電池素子と並列接続されたバ
イパスダイオードからなる太陽電池において、前記バイ
パスダイオードが、前記導電性基板上に堆積形成された
シリコン系非単結晶半導体からなるｉｎまたはｉｐ接合
のダイオード素子であることを特徴とする。

【００２２】また、前記ダイオード素子におけるｉは、
非晶質シリコンゲルマニウムからなることが好ましい。

【００２３】さらに、前記バイパスダイオードとは電気
的に順方向となるように、前記バイパスダイオードと並
列接続された単結晶半導体からなるダイオードを有する
ことが望ましい。

【００２４】本発明の太陽電池モジュールは、上述した
太陽電池を、複数個直列接続したことを特微とする。

【００２５】

【作用】請求項１に係る発明では、ｎ型半導体をｎ、ｉ
型半導体をｉ、及びｐ型半導体をｐとした場合、導電性
基板上にシリコン系非単結晶半導体からなるｎｉｐまた
はｐｉｎ接合を複数積層したタンデム型太陽電池素子
と、前記太陽電池素子とは電気的に逆方向となるよう
に、前記太陽電池素子と並列接続されたバイパスダイオ
ードからなる太陽電池において、前記バイパスダイオー
ドが、前記導電性基板上に堆積形成されたシリコン系非
単結晶半導体からなるｉｎまたはｉｐ接合のダイオード
素子であるため、前記導電性基板上に絶縁層を設けて、
前記太陽電池素子と前記バイパスダイオードの電極を完
全に分離する必要がなく、かつ、ｐｉｎまたはｎｉｐ接
合のダイオード素子と比較して、ダイオード素子の順方
向電圧を約半分の０．４５〜０．５Ｖとすることができ
る。

【００２６】請求項２に係る発明では、前記ダイオード
素子におけるｉを非晶質シリコンゲルマニウムとしたた
め、バンドギャップの狭いａ−ＳｉＧｅをｉ型半導体層
に用いた場合には順方向電圧は更に低くなり、ＳｉとＧ
ｅの組成比にもよるが、約０．３Ｖ程度にまで下げるこ
とができる。

【００２７】請求項３に係る発明では、前記バイパスダ
イオードとは電気的に順方向となるように、前記バイパ
スダイオードと並列接続された単結晶半導体からなるダ
イオードを有するため、バイパスダイオードの順方向電
圧の引き下げと許容電流容量の増大の両立を図ることが
できる。

【００２８】上述した請求項１〜３による順方向電圧の
低減は、タンデム型太陽電池素子のアレーに部分的な光
遮断が生じても遮光素子に印加される逆方向電圧のさら
なる低下をもたらす。

【００２９】その結果、高電圧による素子の絶縁破壊は
もとより、太陽電池素子の半薄体膜に水分が侵入した場
合においても金属イオンの移動による素子の短絡が大幅
に抑制することが可能な太陽電池が得られる。

【００３０】請求項４に係る発明では、請求項１〜３の
少なくとも１項に記載の太陽電池を、複数個直列接続し
たため、高湿度下での部分的な光遮断による太陽電池モ
ジュールの短絡の発生が抑制される。その結果、信頼性
の高い太陽電池モジュールが得られる。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（太陽電池）本発明に係る太陽電池は、基本的には、導
電性基板と、複数のｎｉｐ（またはｐｉｎ）接合からな
るタンデム型太陽電池素子と、ｉｎ（またはｉｐ）接合
からなるダイオード素子から構成されたものである。実
際には、ｎｉｐ（またはｐｉｎ）接合の重ねる数、及び
太陽電池素子とダイオード素子の配置関係から、次に示
す多数の太陽電池が考えられる。

【００３２】以下では、図面を参照しながら、本発明に
係る太陽電池に関して詳細に説明する。 （太陽電池ａ）図１は、本発明に係る太陽電池の一例を
示す模式的断面図であり、以後太陽電池ａと呼称する。
太陽電池ａとは、太陽電池素子とダイオード素子が導電
性基板の同一面上にあり、太陽電池素子とダイオード素
子が導電性基板と導線を介してのみ電気的に接続されて
いる場合である。

【００３３】図１において、太陽電池素子１０１は導電
性基板１０３上にｎ（またはｐ）型半導体層１０４Ａ、
実質的に真性な半導体層１０５Ａ、ｐ（またはｎ）型半
導体層１０６Ａ、ｎ（またはｐ）型半導体層１０４Ｂ、
実質的に真性の半導体層１０５Ｂ、ｐ（またはｎ）型半
導体層１０６Ｂ、透明電極１０７、集電電極１０８から
構成されている。

【００３４】また、ダイオード素子１０２は太陽電池素
子と同一の導電性基板１０３上に形成され、実質的に真
性の半導体層１０５Ｄ、ｎ（またはｐ）型半導体層１０
４Ｄ、透明電極１０７Ｄ、集電電極１０８Ｄから構成さ
れている。

【００３５】透明電極側からの光入射によって、太陽電
池素子１０１には導電性基板１０３側が負（または正）
で、上部集電電極１０８側が正（または負）の向きの起
電力が発生する。

【００３６】一方、ダイオード素子１０２には遮光塗料
１１０等により遮光されており、半導体層への光入射は
行われず、光起電力は発生しない。ダイオード素子１０
２は、導電性基板１０３から集電電極１０８Ｄヘの向き
が順方向（または逆方向）であるため、太陽電池素子１
０１の集電電極１０８とダイオード素子の集電電極１０
８Ｄとを導線１０９で接続することによって、ダイオー
ド素子１０２は太陽電池素子１０１に逆方向に並列接続
され、バイパスダイオードとして作用する。

【００３７】本発明において、太陽電池素子はタンデム
型の構造を有するため、高い電圧を発生する。半導体層
としてアモルファスシリコン系材料を用いた場合、ｉ型
層がａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉのｎｉｐｎｉｐ２層タンデム型
素子で約１．８Ｖ、ａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅ
のｎｉｐｎｉｐｎｉｐ３層タンデム型素子で約２．６Ｖ
の高い開放電圧が発生する。

【００３８】しかし、本発明のバイパスダイオード素子
は単独のｉｎまたはｉｐ接合構造であるため、その順方
向電圧は単独のｐｉｎまたはｎｉｐ接合ダイオードの順
方向電圧の約半分になる。本発明のバイパスダイオード
素子の順方向電圧は、単結晶シリコンのｐｎ接合からな
るダイオードの順方向電圧よりも低く、ｉ型半導体層が
ａ−Ｓｉの場合は約０．４５〜０．５Ｖになる。また、
バンドギャップの狭いａ−ＳｉＧｅをｉ型半導体層に用
いた場合には順方向電圧は更に低くなり、ＳｉとＧｅの
組成比にもよるが約０．３Ｖ程度にまで下げることがで
きる。

【００３９】この低い順方向電圧のため、タンデム型太
陽電池素子のアレーに部分的な光遮断が生じても遮光素
子に印加される逆方向電圧が非常に低くなり、高電圧に
よる素子の絶縁破壊はもとより、太陽電池素子の半薄体
膜に水分が侵入した場合においても金属イオンの移動に
よる素子の短絡が大幅に抑制される。

【００４０】本発明において、ダイオード素子の半導体
膜上にはＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ ₂），ＳｎＯ₂，Ｉｎ
₂Ｏ₃，ＺｎＯ等の透明電極を積層することが望ましい。
図１において、ダイオード素子１０２の半導体層１０４
Ｄ上に集電電極１０８Ｄを直接設けず、光照射しないに
もかかわらず透明電極１０７Ｄを積層しているのは、ダ
イオード素子の集電電極１０８Ｄの金属が太陽電池素子
の発電電圧で半導体膜へ侵入することを阻止し、ダイオ
ード素子の短絡を防止するためである。

【００４１】本発明において、太陽電池素子の半導体層
とダイオード素子の半導体層は同質のシリコン系非単結
晶からなるため、導電性基板上に同時に形成することが
可能である。図１において太陽電池素子１０１とダイオ
ード素子１０２の半導体膜は導電性基板１０３上で分離
されているが、ダイオード素子のｉ型層１０５Ｄは太陽
電池素子のｉ型層１０５Ａと同時に、ｎ（ｐ）型層１０
４Ｄは１０４Ｂと同時に、透明導電膜１０７Ｄは１０７
と同時に、集電電極１０８Ｄは１０８と同時に堆積形成
することができる。その場合、ダイオード素子の部分に
太陽電池素子の堆積膜の一部を堆積させるには、マスキ
ング等の公知の手段を用いることができる。太陽電池素
子でダイオード素子で必要な膜以外の膜を堆積する際
に、ダイオード素子形成領域をマスクで覆って膜が堆積
されない様にすることで所望の膜だけを選択して堆積す
ることができる。

【００４２】（太陽電池ｂ）図２は、本発明に係る太陽
電池の一例を示す模式的断面図であり、以後太陽電池ｂ
と呼称する。太陽電池ｂとは、ダイオード素子として堆
積する半導体膜を、太陽電池素子と分離することなく連
続して堆積した場合である。

【００４３】図２における２０１〜２１０は、図１の１
０１〜１１０に対応している。図２において、ダイオー
ド素子２０２のｉ型層２０５Ａ、ｎ（ｐ）型層２０４Ｂ
は太陽電池素子２０１のｉ型層２０５Ａ、ｎ（ｐ）型層
２０４Ｂと連続している。

【００４４】半導体層を共用することで該半導体層には
横方向に漏れ電流が生じるが、非単結晶シリコン膜の抵
抗率はかなり高く、膜厚も薄いため該半導体層における
横方向への漏れ電流は極めて小さく、導電率の高い透明
電極と集電電極さえ数ｍｍ程度分離すれば、太陽電池素
子の特性には実用上悪影響を及ぼさない。共用する半導
体層には太陽電池素子２０１の端部で段差ができるが、
ここで膜が連続している必要はなく、段差で切断されて
いた方が太陽電池素子とダイオード素子との間隔が狭く
ても横方向への漏れ電流を防止できる点でより望まし
い。

【００４５】なお、太陽電池素子とダイオード素子の間
の領域は、光が照射されると太陽電池素子とは逆方向の
光起電力を発生するため、上部電極がなく殆ど集電され
ないものの、遮光塗料２１０等を塗布するなどして遮光
することが望ましい。

【００４６】（太陽電池ｃ）図３は、本発明に係る太陽
電池の一例を示す模式的断面図であり、以後太陽電池ｃ
と呼称する。太陽電池ｃとは、導電性基板を介して、太
陽電池素子とダイオード素子を設けた場合である。図３
における３０１〜３０９は、図１の１０１〜１０９に対
応している。

【００４７】この場合、ダイオード素子３０２は導電性
基板３０１の光照射裏面に形成されるので、ダイオード
素子の形成によって太陽電池モジュールの受光面積が減
少することがない。また、ダイオード素子を受光面積の
減少を気にせず大面積に形成することが可能で、ダイオ
ード素子の電流容量を大きくとることができる。さら
に、ダイオード素子が導電性基板によって遮光されるた
め、ダイオード素子を遮光塗料等で遮光する必要がない
という利点がある。

【００４８】なお、この場合、ダイオード素子３０２の
半導体層３０５Ｄ、３０４Ｄは、太陽電池素子３０１の
半導体層３０５Ａ，３０４Ｂの堆積時に導電性基板３０
３の裏面にも同時に半導体膜を堆積することによって容
易に形成することができる。

【００４９】また、図３ではダイオード素子は導電性基
板の裏面にのみ形成されているが、裏面と表面の両面に
形成してもよい。

【００５０】（太陽電池ｄ）図４は、本発明に係る太陽
電池の一例を示す模式的断面図であり、以後太陽電池ｄ
と呼称する。太陽電池ｄとは、図１の太陽電池ａに、単
結晶半導体からなるダイオード４１１をさらに並列接続
して設けた場合である。図４における４０１〜４０９
は、図１の１０１〜１０９に対応している。

【００５１】前述したように、太陽電池素子４０１には
同一基坂４０３上にダイオード素子４０２が形成され、
導線４０９で逆方向に並列接続されており、太陽電池ア
レイ化された場合、単結晶ダイオード４１１がなくとも
バイパスダイオードとして作用する。

【００５２】このとき、ダイオード素子４０２の順方向
電圧が低いため、太陽電池アレイに部分的な光遮断が生
じても太陽電池素子４０１に印加される逆方向電圧はか
なり低くなる。

【００５３】ところが、ダイオード素子４０２は太陽電
池素子４０１と同一の基板４０３上にあり、受光面積の
減少を防ぐために太陽電池素子４０１に比較してダイオ
ード素子４０２の面積はあまり大きくできない。そのた
め、単結晶ダイオード４１１がない場合、太陽電池アレ
イで部分的な光遮断が生じた場合には、小さなダイオー
ド素子４０２に太陽電池素子４０１の発生電流にほぼ等
しい太陽電池アレイの他の太陽電池素子の発生電流が順
方向電流として流れることになり、この順方向電流がシ
リコン系非単結晶半導体からなるダイオード素子４０２
の許容電流容量を超えるとダイオード素子４０２破壊さ
れる危険性がある。

【００５４】順方向電圧は高くでも、電流容量の大きな
単結晶ダイオード４１１をダイオード素子４０２に同方
向に並列に接続した場合、印加電圧の高い領域での大電
流は単結晶ダイオード４１１を流れ、単結晶ダイオード
の順方向電圧より印加電圧の低い領域での小電流は非単
結晶半導体からなるダイオード素子４０２を流れるよう
に作用し、バイパスダイオードの順方向電圧の引き下げ
と許容電流容量の増大の両立が図られる。

【００５５】なお、本発明において用いられる単結晶ダ
イオードとしては、シリコンまたはゲルマニウムからな
り、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合またはショットキー障壁接合
構造を有する個別のダイオード素子が拳げられる。該単
結晶ダイオードの順方向許容電流容量（最大定格値）
は、望ましくは各太陽電池素子のＡＭ１．５（１０００
Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電流の２倍以上、より好ましく
は３倍以上とする。

【００５６】（太陽電池ｅ〜ｈ）図６〜図９は、本発明
に係る太陽電池の一例を示す模式的断面図であり、以後
太陽電池ｅ〜ｈと呼称する。太陽電池ｅ〜ｈは、ｎｉｐ
またはｐｉｎ接合を３個積層した３層タンデム型太陽電
池素子を用いた場合である。

【００５７】この場合には、太陽電池素子と同一基板上
に形成するダイオード素子に用いる半導体層を、太陽電
池素子のどの半導体層と同時に形成するかで複数の組み
合わせが存在する。

【００５８】図６〜図９では、太陽電池素子のどの半導
体層とダイオード素子の半導体層が同時に形成されたか
が分かるように、半導体層が連続して示してある。

【００５９】図６（太陽電池ｅ）は、ダイオード素子の
半導体層を、下から順に、太陽電池素子の第１層目のセ
ルのｉ型半導体層、第２層目のセルのｎ（またはｐ）型
半導体層、とした場合である。

【００６０】図７（太陽電池ｆ）は、ダイオード素子の
半導体層を、下から順に、太陽電池素子の第２層目のセ
ルのｉ型半導体層、第３層目のセルのｎ（またはｐ）型
半導体層、とした場合である。

【００６１】図８（太陽電池ｇ）は、ダイオード素子の
半導体層を、下から順に、太陽電池素子の第１層目のセ
ルのｉ型半導体層、第２層目のセルのｎ（またはｐ）型
半導体層、第３層目のセルのｎ（またはｐ）型半導体
層、とした場合である。

【００６２】この場合、ダイオード素子の不純物ドープ
層の層厚を厚くすることができる。

【００６３】図９（太陽電池ｈ）は、ダイオード素子の
半導体層を、下から順に、太陽電池素子の第１層目のセ
ルのｉ型半導体層、第２層目のセルのｉ型半導体層、第
２層目のセルのｎ（またはｐ）型半導体層、とした場合
である。この場合、ダイオード素子の実質的に真性なｉ
型半導体層の層厚を厚くすることができる。

【００６４】（ダイオード素子）本発明に係るダイオー
ド素子の実質的に真性な半導体層の層厚としては、約５
０ｎｍから約５００ｎｍの範囲が望ましい。約５０ｎｍ
未満では半導体層にピンホールを生じ易く、絶縁破壊も
生じ易い。また、約５００ｎｍより厚いと該層の内部の
電界が弱まり、ダイオード特性の低下を招く。

【００６５】また、本発明に係る、ダイオード素子で実
質的に真性な半導体膜と接合される不純物ドープ層の膜
厚としては、約５ｎｍ以上であることが望ましい。約５
ｎｍ未満では半導体層を均一に形成することが困難で、
ダイオード特性の低下を招く。

【００６６】（導電性基板）本発明に係る導電性基板と
しては、半導体膜形成時に必要とされる温度において変
形、歪みが少なく、所望の強度を有し、良好な導電性を
有するものであることが好ましい。具体的にはステンレ
ススチール、アルミニウムおよびその合金、鉄およびそ
の合金、銅およびその合金等の金属板、あるいはポリイ
ミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポ
キシ等の耐熱性樹脂やガラス板等の表面に金属単体また
は合金、および透明導電性酸化物等を蒸着法、スパッタ
リング法、メッキ法等で導電処理を行ったものが挙げら
れる。

【００６７】なお、導電性基板には、基板に到達した長
波光の反射率の向上、基板材料と半導体層との相互拡散
の防止、密着性の向上、基板表面の平滑化等の目的で異
種の金属層を半導体層形成側表面に設けても良い。

【００６８】光反射層として設ける場合、このような金
属層としてはＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，ＡｌＳｉ等の可
視光から近赤外で反射率が高い金属が適している。

【００６９】また、これらの金属層を設けた場合、これ
らの金属層と半導体層の間には、金属層から半導体層ヘ
の金属の拡散を防止するために透明導電層を設けること
が望ましい。

【００７０】このような透明導電層としては、ＺｎＯ，
ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＩＴＯ等の透明導電性酸化物が最
適なものとして挙げられる。

【００７１】（シリコン系非単結晶半導体層の製造装置
および製造方法）本発明に係る太陽電池において、シリ
コン系非単結晶半導体層を形成するにあたっては、各種
の製造方法、製造装置を用いることが可能である。

【００７２】図１に示した太陽電池は、例えば、図１０
に示した構成の製造装置を用いて作製することができ
る。図１０に示す製造装置は、プラスマＣＶＤ法による
所謂ロール・ツー・ロール方式の連続製造装置である。
図１０において、図１０（Ａ）は装置の横方向からみた
断面図、図１０（Ｂ）は同装置の上方からみた断面図で
ある。

【００７３】図１０において、１００４Ａ，１００５
Ａ，１００６Ａ，１００４Ｂ，１００５Ｂ，１００６Ｂ
はプラズマＣＶＤ法によるｎ，ｉ，ｐ（またはｐ，ｉ，
ｎ）型層の成膜室、１００１，１００２は帯状の導電性
基板の巻き出し室、巻き取り室である。各成膜室の真空
チャンバーには放電室１００８が設けられ、放電室内部
にグロー放電を生起することによってシリコン系非単結
晶半導体膜の堆積が行われる。各成膜室の真空チャンバ
ーは、狭い隙間にＨｅ等のパージガスを流して成膜室間
のガスの相互混入を防ぐガスゲート１００７によって接
続される。１００３はたとえば厚さ０．１３ｍｍ、幅３
６ｃｍのステンレスシートのような帯状の導電性基板で
あり、供給室１００１から巻き出され、連続的に搬送さ
れながら６つの成膜室１００４Ａ，１００５Ａ，１００
６Ａ，１００４Ｂ，１００５Ｂ，１００６Ｂを通過し
て、巻き取り室１００２に巻き取られる間、その表面に
図１０（Ｂ）の導電性基板向こう側の領域に２層のｎｉ
ｐ（またはｐｉｎ）構造の太陽電池素子用のシリコン系
非単結晶半導体の積層膜が、図１０（Ｂ）の導電性基板
手前側の領域にｉｎ（またはｉｐ）構造のダイオード素
子用のシリコン系非単結晶半導体の積層膜が形成され
る。

【００７４】なお、図には示していないが、各成膜室に
は基板を半導体の堆積に適した所定の温度に制御する加
熱ヒーター等の温度制御手段、ガス供給手段から各成膜
室内に半導体形成用の原料ガスを導入する原料ガス導入
手段、排気手段により成膜室を排気し所定の圧力に調整
する不図示の排気管、不図示の高周波電源から成膜室内
のガスに高周波電力を供給する不図示の放電手段が設け
られ、成膜室１００４Ａ，１００５Ａ，１００６Ａ，１
００４Ｂ，１００５Ｂ，１００６Ｂでは、各放電室１０
０８においてそれぞれ、ｎ，ｉ，ｐ，ｎ，ｉ，ｐ（また
はｐ，ｉ，ｎ，ｐ，ｉ，ｎ）型のシリコン系非単結晶半
導体層がプラズマＣＶＤ法によって堆積される。

【００７５】放電室１００８上部には導電性基板１００
３との間にマスク１００９が設けられ、帯状の導電性基
板１００３上の所定の位置に所望の半導体層が堆積され
る。

【００７６】各放電室１００８のどの位置にマスク１０
０９の開口部があり、どの位置で半導体層が堆積される
かを図１０（Ｂ）に示す。マスク１００９の開口部は、
同図導電性基板１００３の向こう側の太陽電池素子用半
導体層形成領域１０１０と、手前側のダイオード素子用
半導体膜形成領域１０１１とに分離され、同図導電性基
板１００３の向こう側にｎｉｐｎｉｐ（またはｐｉｎｐ
ｉｎ）構造の太陽電池素子用の半導体積層膜が、手前側
にｉｎ（またはｉｐ）構造のダイオード素子用の半導体
積層膜が堆積される。

【００７７】このような装置を用いれば、本発明の太陽
電池の半導体層を形成することができる。その後、公知
の真空蒸着法あるいはスパッタリング法等によりＩＴ
Ｏ，ＳｎＯ₂等の透明導電膜を形成し、さらに真空蒸着
法、スクリーン印刷法等によりＡｇ，Ａｌ等の集電電極
を形成し、太陽電池素子とダイオード素子の集電電極を
導線で接続し、ダイオード素子上に黒色の遮光塗料等を
塗布することによって図１に示すような本発明の太陽電
池を製造することができる。

【００７８】（太陽電池モジュール）本発明に係る太陽
電池モジュールとは、上述した太陽電池素子にバイパス
ダイオード素子を接続した太陽電池を、複数個直列接続
し、モジュール化したものを指す。

【００７９】バイパスダイオードが無い場合、直列接続
されたｎ個の太陽電池の中で１つの太陽電池が影になる
と、影になった太陽電池には最大、他の太陽電池素子の
開放電圧の（ｎ−１）倍の逆方向電圧が印加されるた
め、部分的な影ができた時に太陽電池素子にかかる逆方
向電圧が太陽電池素子の耐圧を超えない範囲内でしか直
列接続数を増やすことができない。

【００８０】しかし、本発明の太陽電池は各太陽電池素
子毎にバイパスダイオードが接続されているため、モジ
ュール化される際の太陽電池の直列接続数は、所望の出
力電圧が得られる様に自由に設定することができる。

【００８１】また、本発明において、シリコン系非単結
晶半導体からなるバイパスダイオード素子に単結晶半導
体からなるダイオードをさらに並列接続してもよいが、
太陽電池を直列接続してモジュール化する場合、単結晶
半導体からなるダイオードは必ずしも各太陽電池ごとに
接続する必要はなく、直列接続された複数の太陽電池に
１個の割合で並列接続する様にしてもよい。

【００８２】さらに、複数の太陽電池モジュールを直列
接続するような場合には、１枚の太陽電池モジュールに
単結晶半導体からなるダイオードを１個だけ入れるよう
にしてもよい。

【００８３】

【実施例】以下では、本発明の太陽電池および太陽電池
モジュールに関して詳述するが、本発明はこれらの実施
例によって何ら限定されるものではない。

【００８４】（実施例１）本例では、図１０に示した構
成の製造装置を用い、導電性基板上にシリコン系非単結
晶半導体からなるｎｉｐｎｉｐ構造の太陽電池素子と、
シリコン系非単結晶半導体からなるｉｎ構造のダイオー
ド素子の半導体膜を連続的に形成し、図１に示した構成
の太陽電池を作製した。

【００８５】以下では、その作製方法を手順に従って説
明する。 （１）ＳＵＳ４３０ＢＡ製の帯状のステンレス板（幅３
５６ｍｍ×長さ２００ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）の表面に
公知のＤＣマグネトロンスパッタリング法により裏面反
射層として５００ｎｍのＡｇ層と、Ａｇの拡散防止層と
して１０００ｎｍのＺｎＯ透明導電層とを形成、積層し
た帯状の導電性基板１００３をコイル状に巻いた状態で
基板巻き出し室１００１にセットした。次に、該導電性
基坂１００３を各ガスゲート１００７を介して成膜室１
００４Ａ，１００５Ａ、１００６Ａ，１００４Ｂ，１０
０５Ｂ，１００６Ｂを貫通させ、基板巻き取り室１００
３まで渡し、弛まない程度に張力をかけた。

【００８６】なお、基板巻さ取り室１００３には十分乾
燥したアラミド紙製の保穫フィルム（幅３５６ｍｍ×長
さ２００ｍ×厚さ０．０５ｍｍ）の巻きつけられた不図
示のボビンをセットし、表面に半導体層の形成された導
電性基坂１００３とともに該保護フィルムが巻き込まれ
るようにした。

【００８７】（２）導電性基板をセットした後、各成膜
室１００４Ａ〜１００６Ｂ内を不図示の真空排気ポンプ
で一度真空排気し、引き続き排気しながらＨｅガスを導
入して約２００ＰａのＨｅ雰囲気中で各成膜室内部を約
３５０℃に加熱べーキングした。

【００８８】（３）加熱ベーキングの後、各室１００４
Ａ〜１００６Ｂをそれぞれ真空排気ポンプで排気しなが
ら、各ガスゲートにゲートガスとしてＨ₂を各１０００
ｓｃｃｍ，各成膜室の放電室１００８にそれぞれの原料
ガスを所定流量導入した。そして、各成膜室を排気する
真空排気ポンプと各成膜室の間の排気管に設けた不図示
のスロットルバルブの開度を調整することにより、基板
巻き出し室１００１と基板巻き取り室１００２の内部を
１３０Ｐａに、各成膜室１００４Ａ〜１００６Ｂの各放
電室内部を１３５Ｐａに圧力設定した。

【００８９】（４）各室の圧力が安定したところで、基
板巻き取り室１００２の導電性基板１００３の巻き取り
ボビンを回転させ、導電性基板１００３を成膜室１００
４Ａから成膜室１００６Ｂに向かう方向に２５０ｍｍ／
ｍｉｎの速度で移動させた。また、各放電室１００８に
設けた不図示の温度制御手段により、移動する導電性基
板が各放電室で所定の温度になるよう温度制御を行っ
た。

【００９０】（５）基板の温度が安定したところで、成
膜室１００４Ａ〜１００６Ｂの各放電室に設けた不図示
の放電電極に、不図示の高周波電源からマッチング装置
を介して高周波電力を投入し、各放電室内の原料ガスを
グロー放電分解し、プラズマを発生させた。表１に示し
た成膜条件により、各成膜室内で連続的に移動する導電
性基板上に半導体膜の堆積が行われ、幅３５６ｍｍの導
電性基板上に６ｍｍの間隔をあけて、幅３００ｍｍのｎ
ｉｐｎｉｐ構造の２層タンデム型太陽電池素子と幅５０
ｍｍのｉｎ構造のダイオード素子を形成した。

【００９１】（６）帯状基板の約１７０ｍにわたって半
導体膜を堆積形成した後、放電電力の投入と、原料ガス
の導入と、導電性基板と成膜室の加熱を停止し、成膜室
内のパージを行い、導電性基板および装置内部を十分冷
却してから装置を開け、表面に半導体層を形成されコイ
ル状に巻かれた導電性基板を装置から取り出した。

【００９２】（７）形成した半導体膜上に、スパッタリ
ング法によって透明導電膜として膜厚７０ｎｍのＩＴＯ
薄膜を形成し、Ａｇぺ一ストを使ったスクリーン印刷法
により集電電極として一定間隔に細線状のＡｇ電極を形
成した。なお、透明導電膜と集電電極は半導体膜上にの
み形成し、太陽電池素子上の集電電極とダイオード素子
上の集電電極は薄い銅板の導線で接続した。

【００９３】（８）ダイオード素子の部分に遮光用の黒
色塗料を塗布した後、太陽電池を形成した導電性基板を
長さ１００ｍｍ毎に切断し、幅３５６ｍｍ、長さ１００
ｍｍの太陽電池を１５０個作製した。図１は、作製した
太陽電池の層構成を示す模式的断面図である。

【００９４】（９）この太陽電池を、厚さ０．１ｍｍの
フッ素系表面保護シート〔４フッ化エチレンとエチレン
の共重合体ＥＴＦＥ（デュポン製テフゼル）〕と厚さ
０．３ｍｍの亜鉛塗装鋼板の間に厚さ約０．５ｍｍのＥ
ＶＡ耐脂（エチレンビニルアセテート）を介して挟み込
み、公知の真空貼り合わせ装置を用いて加熱圧縮するこ
とによって樹脂で封止した。

【００９５】（１０）上記工程（１）〜（９）にて作製
した太陽電池の電流−電圧特性を調べたところ、ダイオ
ード素子がバイパスダイオードとして動作しており、光
が遮断された状態でも、逆方向電圧０．３Ｖにおいて太
陽電池素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の
短絡電流と同じだけの電流が流れ、暗状態で逆方向に電
圧を印加しても太陽電池素子には極めて低い逆方向電圧
しか印加されないことが確認された。

【００９６】（１１）作製した太陽電池に対して光を完
全に遮断し、逆方向に１Ｖの定電圧電源を接続して、湿
度９５％、温度５０℃の環境試験装置に入れ、高湿下で
部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状態を
再現した耐久試験を連続１時間行った。なお、定電圧電
源には電流制限回路を設け、太陽電池素子のＡＭ１．５
（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電流以上の電流が流
れる場合には、太陽電池素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ
／ｍ²）照射時の短絡電流の定電流電源として動作する
ようにした。

【００９７】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態における太陽電池の並列抵抗は、試
験前の平均値が１０ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が１０
０ｋΩｃｍ²と低下がみられたものの実用上何等問題の
ない水準に保たれており、太陽電池素子の曲線因子、開
放電圧には殆ど変化のないことが分かった。

【００９８】また、耐久試験後の太陽電池の湿度５０
％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の光電変換効率は試験前の平均９５％の値で殆ど変
化していなかった。

【００９９】（比較例１）本例では、図１０の装置を用
い太陽電池を作製する際に、各放電室のマスクのダイオ
ード素子用開口部１０１１を塞ぎ、ダイオード素子用の
半導体膜を堆積しないようにした点が実施例１と異な
る。

【０１００】本例の太陽電池は、図１の太陽電池素子１
０１の部分からなり、ダイオード素子をもたない。した
がって、実施例１に記載した、遮光塗料１１０の塗布や
導線１０９の結線は行わなかった。

【０１０１】このようにして作製した太陽電池を実施例
１と同条件で樹脂で封止し、実施例１と同条件で、高湿
下で部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状
態を再現した耐久試験を連続１時間行った。

【０１０２】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態での太陽電池の並列抵抗は、試験前
の平均値が１０ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が１ｋΩｃ
ｍ²と大きく低下しており、太陽電池素子の電流−電圧
曲線に影響が現われ、曲線因子、開放電圧が大きく低下
した。

【０１０３】また、耐久試験後の太陽電池の湿度５０
％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の光電変換効率は試験前の平均７０％の値まで低下
した。

【０１０４】なお、ダイオード素子を接続しない太陽電
池素子の耐久試験前の光電変換効率は、実施例１のダイ
オード素子を接続した太陽電池の耐久試験前の光電変換
効率と全く同じで、実施例１においてダイオード素子の
接続によって太陽電池素子の光電変換効率に影響がなか
ったことが確認された。

【０１０５】（実施例２）本例では、図１０に示した構
成の製造装置を用い、成膜室１００４Ａ，１００６Ａ，
１００４Ｂ，１００６Ｂで成膜する半導体膜の導電型を
逆極性として、図１に示した構成の太陽電池を作製した
点が実施例１と異なる。

【０１０６】すなわち、導電性基板上にシリコン系非単
結晶半導体からなるｐｉｎｐｉｎ構造の太陽電池素子
と、シリコン系非単結晶半導体からなるｉｐ構造のダイ
オード素子の半導体膜を連続的に形成した。表２は各成
膜室における半導体膜の作製条件である。

【０１０７】このようにして作製した太陽電池を実施例
１と同条件で樹脂で封止し、実施例１と同条件で、高湿
下で部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状
態を再現した耐久試験を連続１時間行った。

【０１０８】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態での太陽電池の並列抵抗は、試験前
の平均値が１０ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が１００ｋ
Ωｃｍ²と低下がみられたものの実用上何等問題のない
水準に保たれており、太陽電池素子の曲線因子、開放電
圧には殆ど変化がなかった。

【０１０９】また、耐久試験後の太陽電池の湿度５０
％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の光電変換効率は試験前の平均９５％の値で殆ど変
化していなかった。

【０１１０】（実施例３）本例では、シリコン系非単結
晶半導体からなるｉｎ構造のダイオード素子に、単結晶
シリコンからなるダイオードを並列接続して、図４に示
した構成の太陽電池を作製した点が実施例１と異なる。

【０１１１】以下では、その作製方法を手順に従って説
明する。 （１）図１０に示した構成の製造装置を用い、実施例１
と同様にして、導電性基板上にシリコン系非単結晶半導
体からなるｎｉｐｎｉｐ構造の太陽電池素子と、シリコ
ン系非単結晶半導体からなるｉｎ構造のダイオード素子
の半導体膜を連続的に形成した。

【０１１２】（２）順方向電流の最大定格が太陽電池素
子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電流
の３倍で、順方向電流が太陽電池素子のＡＭ１．５（１
０００Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電流と等しい時の順方向
電圧が約０．８Ｖの単結晶シリコンからなるダイオード
を導線を介して並列接続し、図４に示した構成の太陽電
池を製造した。

【０１１３】なお、シリコン系非単結晶半導体からなる
ダイオード素子と単結晶シリコンからなるダイオードと
は、順方向が同じ向きになるようにして並列接続した。

【０１１４】このようにして作製した太陽電池を実施例
１と同条件で樹脂で封止し、実施例１と同条件で、高湿
下で部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状
態を再現した耐久試験を連続１時間行った。

【０１１５】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態での太陽電池の並列抵抗は試験前の
平均値が５ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が５０ｋΩｃｍ²
と低下がみられたものの実用上何等問題のない水準に保
たれており、太陽電池素子の曲線因子、開放電圧には殆
ど変化がなかった。

【０１１６】また、耐久試験後の太陽電池の湿度５０
％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の光電変換効率は試験前の平均９５％の値で殆ど変
化していなかった。

【０１１７】（実施例４）本例では、図１０に示した構
成の製造装置を一部変更し、各成膜室１００５Ａ，１０
０４Ｂで放電室１００８のマスク１００９の開口部を２
箇所に分けず、ダイオード素子用半導体膜形成領域１０
１１を太陽電池素子用半導体膜形成領域１０１０とが連
続するようにして、図２に示した構成の太陽電池を作製
した点が実施例１と異なる。

【０１１８】すなわち、導電性基板上にシリコン系非単
結晶半導体からなるｎｉｐｎｉｐ構造の太陽電池素子
と、シリコン系非単結晶半導体からなるｉｎ構造のダイ
オード素子の半導体膜を連続的に形成した。

【０１１９】このようにして作製した太陽電池を実施例
１と同条件で樹脂で封止し、実施例１と同条件で、高湿
下で部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状
態を再現した耐久試験を連続１時間行った。

【０１２０】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態での太陽電池の並列抵抗は試験前の
平均値が１ＭΩｃｍ^２、試験後の平均値が１００ｋΩｃ
ｍ^２と低下がみられたものの実用上何等問題のない水準
に保たれており、太陽電池素子の曲線因子、開放電圧に
は殆ど変化がなかった。

【０１２１】また、耐久試験後の太陽電池の湿度５０
％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の光電変換効率は試験前の平均９５％の値で殆ど変
化していなかった。

【０１２２】（実施例５）本例では、図１０に示した構
成の製造装置を一部変更し、各成膜室１００５Ａ，１０
０４Ｂで、導電性基板の表側に太陽電池素子用の半導体
膜が幅３５０ｍｍで、導電性基板の裏側にダイオード素
子用の半導体膜が幅１５０ｍｍで形成されるようにし
て、図３に示した構成の太陽電池を作製した点が実施例
１と異なる。

【０１２３】すなわち、導電性基板の表裏にシリコン系
非単結晶半導体からなるｎｉｐｎｉｐ構造の太陽電池素
子と、シリコン系非単結晶半導体からなるｉｎ構造のダ
イオード素子の半導体膜を連続的に形成した。

【０１２４】なお、ダイオード素子は導電性基板の裏面
に形成され、入射光が遮られるためダイオード素子には
遮光塗料の塗布は行わなかった。

【０１２５】このようにして作製した太陽電池を実施例
１と同条件で樹脂で封止し、実施例１と同条件で、高湿
下で部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状
態を再現した耐久試験を連続１時間行った。

【０１２６】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態での太陽電池の並列抵抗は試験前の
平均値が１ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が１００ｋΩｃ
ｍ²と低下がみられたものの実用上何等問題のない水準
に保たれており、太陽電池素子の曲線因子、開放電圧に
は殆ど変化がなかった。

【０１２７】また、耐久試験後の太陽電池の湿度５０
％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の光電変換効率は試験前の平均９５％の値で殆ど変
化していなかった。

【０１２８】（実施例６）本例では、図１０に示した構
成の製造装置を一部変更し、成膜室１００６Ｂと基板巻
き取り室１００２との間に更に３つの成膜室、ｎ（ｐ）
型層成膜室１００４Ｃ、ｉ型層成膜室１００５Ｃ、ｐ
（ｎ）型層成膜室１００６Ｃを追加した。

【０１２９】これにより、ｎｉｐｎｉｐｎｉｐ（または
ｐｉｎｐｉｎｐｉｎ）構造の３層タンデム型太陽電池素
子用の半導体膜が形成され、成膜室１００５Ａ、１００
５Ｂ、１００４Ｃにおいて導電性基板の一部にダイオー
ド素子用の半導体膜が形成されるようにして、図５に示
した構成の太陽電池を作製した点が実施例１と異なる。

【０１３０】すなわち、各成膜室の成膜条件を表３に示
したように変更した以外は実施例１と同様にして、導電
性基板上にシリコン系非単結晶半導体からなるｎｉｐｎ
ｉｐｎｉｐ構造の太陽電池素子と、シリコン系非単結晶
半導体からなるｉｎ構造のダイオード素子の半導体膜を
連続的に形成した。

【０１３１】このようにして作製した太陽電池を実施例
１と同条件で樹脂で封止し、実施例１と同条件で、高湿
下で部分的な遮光が行われ、逆方向電圧が印加された状
態を再現した耐久試験を連続１時間行った。

【０１３２】その結果、耐久試験前後で、湿度５０％、
温度２５℃、暗状態での太陽電池の並列抵抗は試験前の
平均値が１０ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が１００ｋΩ
ｃｍ²と低下がみられたものの実用上何等問題のない水
準に保たれており、太陽電池素子の曲線因子、開放電圧
には殆ど変化がなかった。

【０１３３】また、試験後の太陽電池の湿度５０％、温
度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の
光電変換効率は試験前の平均９５％の値で殆ど変化して
いなかった。

【０１３４】（実施例７）本例では、実施例６で作製し
た太陽電池素子とダイオード素子から構成された太陽電
池を１０段直列接続して、太陽電池モジュールを作製し
た。

【０１３５】なお、各太陽電池には順方向電流の最大定
格が太陽電池素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の短絡電流の３倍で、順方向電流が太陽電池素子の
ＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電流と等
しい時の順方向電圧が約０．８Ｖの単結晶シリコンから
なるダイオードを並列に接続した。

【０１３６】このようにして作製した太陽電池モジュー
ルを実施例１と同条件で樹脂で封止し、１０段直列接続
した太陽電池の中の１個だけをマスクで完全に遮光し、
逆方向に３Ｖの定電圧電源を接続して湿度９５％、温度
５０℃の環境試験装置に入れ、高湿下で部分的な遮光が
行われ、逆方向電圧が印加された状態を再現した耐久試
験を連続１時間行った。

【０１３７】なお、定電圧電源には電流制限回路を設
け、太陽電池素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の短絡電流以上の電流が流れる場合には、太陽電池
素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電
流の定電流電源として動作するようにした。

【０１３８】その結果、耐久試験前後で、光を遮断した
太陽電池の湿度５０％、温度２５℃、暗状態での並列抵
抗は試験前の平均値が５ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が
５０ｋΩｃｍ²と低下がみられたものの実用上何等問題
のない水準に保たれており、太陽電池素子の曲線因子、
開放電圧には殆ど変化がなかった。

【０１３９】また、試験後の遮光マスクを外した太陽電
池モジュールの湿度５０％、温度２５℃でのＡＭ１．５
（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の光電変換効率は試験前の
平均９５％の値で殆ど変化していなかった。

【０１４０】（比較例２）本例では、実施例６で作製し
た太陽電池モジュールにおいて、ダイオード素子の集電
電極を太陽電池素子に接続する導線を除き、シリコン系
非単結晶半導体からなるダイオード素子が接続されない
様にして、シリコン系非単結晶半導体からなるｉｎ構造
のダイオード素子の接続されていない太陽電池モジュー
ルとした点が実施例７と異なる。なお、太陽電池モジュ
ールの１０段直列接続された各太陽電池には実施例７と
同様に単結晶シリコンからなるダイオードを並列に接続
した。

【０１４１】このようにして作製した太陽電池モジュー
ルを実施例１と同条件で樹脂で封止し、１０段直列接続
した太陽電池の中の１個だけをマスクで完全に遮光し、
逆方向に３Ｖの定電圧電源を接続して湿度９５％、温度
５０℃の環境試験装置に入れ、高湿下で部分的な遮光が
行われ、逆方向電圧が印加された状態を再現した耐久試
験を連続１時間行った。

【０１４２】なお、定電圧電源には電流制限回路を設
け、太陽電池素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照
射時の短絡電流以上の電流が流れる場合には、太陽電池
素子のＡＭ１．５（１０００Ｗ／ｍ²）照射時の短絡電
流の定電流電源として動作するようにした。

【０１４３】その結果、耐久試験前後で、光を遮断した
太陽電池の湿度５０％、温度２５℃、暗状態での並列抵
抗は試験前の平均値が５ＭΩｃｍ²、試験後の平均値が
１ｋΩｃｍ²と大きく低下しており、太陽電池素子の電
流−電圧曲線に影響が現われ、曲線因子、開放電圧が大
きく低下した。

【０１４４】また、試験後の太陽電池モジュールの湿度
５０％、温度２５℃でのＡＭ１．５（１０００Ｗ／
ｍ²）照射時の光電変換効率は試験前の平均７０％の値
まで低下した。

【０１４５】

【表１】

【０１４６】

【表２】

【０１４７】

【表３】

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
太陽電池モジュールに部分的な影が生じても各太陽電池
に印加される逆方向電圧が極めて低いため、裏面反射層
や集電電極にＡｇ等の金属を用いても高湿度下での部分
的な光遮断による太陽電池モジュールの短絡の発生が抑
制され、太陽電池の性能を低下させることなく、太陽電
池および太陽電池モジュールの信頼性を格段に高めるこ
とができる太陽電池が得られる。

【０１４９】また、本発明によれば、同一の導電性基板
上にその表面を絶縁処理することなく、太陽電池素子と
バイパスダイオード素子を同時に形成することができ、
生産性に優れたバイパスダイオード付きの太陽電池およ
び太陽電池モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池の一例を示す模式的断面
図である。

【図２】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図３】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図４】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図５】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図６】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図７】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図８】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図９】本発明に係る太陽電池の他の一例を示す模式的
断面図である。

【図１０】本発明に係る太陽電池の作製に用いた製造装
置の一例を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７
０１、８０１、９０１太陽電池素子、 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７
０２、８０２、９０２ダイオード素子、 １０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７
０３、８０３、９０３、１００３ 導電性基坂、 １０４Ａ、２０４Ａ、３０４Ａ、４０４Ａ、５０４Ａ、
６０４Ａ、７０４Ａ、８０４Ａ、９０４Ａ、１０４Ｂ、
２０４Ｂ、３０４Ｂ、４０４Ｂ、５０４Ｂ、６０４Ｂ、
７０４Ｂ、８０４Ｂ、９０４Ｂ、５０４Ｃ、６０４Ｃ、
７０４Ｃ、８０４Ｃ、９０４Ｃ、１０４Ｄ、３０４Ｄ、
４０４Ｄ、５０４Ｄ ｎ（またはｐ）型半導体層、 １０５Ａ、２０５Ａ、３０５Ａ、４０５Ａ、５０５Ａ、
６０５Ａ、７０５Ａ、８０５Ａ、９０５Ａ、１０５Ｂ、
２０５Ｂ、３０５Ｂ、４０５Ｂ、５０５Ｂ、６０５Ｂ、
７０５Ｂ、８０５Ｂ、９０５Ｂ、５０５Ｃ、６０５Ｃ、
７０５Ｃ、８０５Ｃ、９０５Ｃ、１０５Ｄ、３０５Ｄ、
４０５Ｄ、５０５Ｄ 実質的に真性な半導体層、 １０６Ａ、２０６Ａ、３０６Ａ、４０６Ａ、５０６Ａ、
６０６Ａ、７０６Ａ、８０６Ａ、９０６Ａ、１０６Ｂ、
２０６Ｂ、３０６Ｂ、４０６Ｂ、５０６Ｂ、６０６Ｂ、
７０６Ｂ、８０６Ｂ、９０６Ｂ、５０６Ｃ、６０６Ｃ、
７０６Ｃ、８０６Ｃ、９０６Ｃ ｐ（またはｎ）型半導
体層、 １０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７
０７、８０７、９０７、１０７Ｄ、２０７Ｄ、３０７
Ｄ、４０７Ｄ、５０７Ｄ、６０７Ｄ、７０７Ｄ、８０７
Ｄ、９０７Ｄ 透明導電膜、 １０８、２０８、３０８、４０８、５０８、６０８、７
０８、８０８、９０８、１０８Ｄ、２０８Ｄ、３０８
Ｄ、４０８Ｄ、５０８Ｄ、６０８Ｄ、７０８Ｄ、８０８
Ｄ、９０８Ｄ 集電電極、 １０９、２０９、３０９、４０９、５０９、６０９、７
０９、８０９、９０９導線、 １１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８
１０、９１０ 遮光塗料、 ４１１ 単結晶半導体からなるダイオード、 １００１ 基板巻き出し室、 １００２ 基板巻き取り室、 １００４Ａ、１００４Ｂ ｎ（またはｐ）型半導体層成
膜室、 １００５Ａ、１００５Ｂ 実質的に真性な半導体層の成
膜室、 １００６Ａ、１００６Ｂ ｐ（またはｎ）型半導体層成
膜室、 １００７ ガスゲート、 １００８ 放電室、 １００９ マスク、 １０１０ 太陽電池素子用半導体膜形成領域、 １０１１ ダイオード素子用半導体膜形成領域。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ型半導体をｎ、ｉ型半導体をｉ、及び
   ｐ型半導体をｐとした場合、導電性基板上にシリコン系
   非単結晶半導体からなるｎｉｐまたはｐｉｎ接合を複数
   積層したタンデム型太陽電池素子と、 前記太陽電池素子とは電気的に逆方向となるように、前
   記太陽電池素子と並列接続されたバイパスダイオードか
   らなる太陽電池において、 前記バイパスダイオードが、前記導電性基板上に堆積形
   成されたシリコン系非単結晶半導体からなるｉｎまたは
   ｉｐ接合のダイオード素子であることを特徴とする太陽
   電池。
2. 【請求項２】 前記ダイオード素子におけるｉは、非晶
   質シリコンゲルマニウムからなることを特徴とする請求
   項１に記載の太陽電池。
3. 【請求項３】 前記バイパスダイオードとは電気的に順
   方向となるように、前記バイパスダイオードと並列接続
   された単結晶半導体からなるダイオードを有することを
   特微とする請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の少なくとも１項に記載
   の太陽電池を、複数個直列接続したことを特微とする太
   陽電池モジュール。