JPH10275926A - 光起電力装置及びモジュール - Google Patents
光起電力装置及びモジュールInfo
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- JPH10275926A JPH10275926A JP9095277A JP9527797A JPH10275926A JP H10275926 A JPH10275926 A JP H10275926A JP 9095277 A JP9095277 A JP 9095277A JP 9527797 A JP9527797 A JP 9527797A JP H10275926 A JPH10275926 A JP H10275926A
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Classifications
-
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明導電膜と電極との密着性を向上し、電極
の剥離を防止して信頼性を向上する。 【解決手段】 半導体の光入射側とは反対側の裏面半導
体層８に裏面透明導電膜９を形成し、裏面半導体層８と
裏面透明導電膜９との界面に金属からなる集電極１０を
部分的に介在する。
の剥離を防止して信頼性を向上する。 【解決手段】 半導体の光入射側とは反対側の裏面半導
体層８に裏面透明導電膜９を形成し、裏面半導体層８と
裏面透明導電膜９との界面に金属からなる集電極１０を
部分的に介在する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体接合として
結晶系シリコンと非晶質シリコンとの接合を備えた光起
電力装置及びその装置から構成されたモジュールに関す
る。
結晶系シリコンと非晶質シリコンとの接合を備えた光起
電力装置及びその装置から構成されたモジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、単結晶シリコン或いは多結晶シリ
コン等の結晶系シリコン半導体と、非晶質シリコンに代
表される非晶質半導体との半導体接合を備えた光起電力
装置として、例えば、特開平４−１３０６７１号公報
（Ｈ０１Ｌ ３１／０４）に記載されているＨＩＴ構造
の光起電力装置が知られている。
コン等の結晶系シリコン半導体と、非晶質シリコンに代
表される非晶質半導体との半導体接合を備えた光起電力
装置として、例えば、特開平４−１３０６７１号公報
（Ｈ０１Ｌ ３１／０４）に記載されているＨＩＴ構造
の光起電力装置が知られている。
【０００３】このＨＩＴ構造の光起電力装置において
は、互いに逆導電型の関係を有する単結晶半導体と非晶
質半導体との間に、真性の非晶質半導体層を介在させる
ことで、その光起電力特性を大幅に向上させている。
は、互いに逆導電型の関係を有する単結晶半導体と非晶
質半導体との間に、真性の非晶質半導体層を介在させる
ことで、その光起電力特性を大幅に向上させている。
【０００４】ところで、かかる結晶系シリコンを用いた
光起電力装置にあっては、材料費の節減のため、結晶系
シリコン基板の厚さを１５０μｍ程度にまで薄膜化する
ことが検討されている。
光起電力装置にあっては、材料費の節減のため、結晶系
シリコン基板の厚さを１５０μｍ程度にまで薄膜化する
ことが検討されている。
【０００５】しかしながら、光入射側電極として透明導
電膜／受光面電極構造を用い、裏面側電極として金属膜
／集電極構造を用いた従来の光起電力装置にあっては、
基板の薄膜化に伴い、前記透明導電膜と金属膜との熱膨
張係数の差に起因するストレスの影響が増大し、基板に
反りが生じるという課題がある。そして、かかる課題を
解決するために、裏面側電極も透明導電膜／集電極構造
にすることが検討されている。
電膜／受光面電極構造を用い、裏面側電極として金属膜
／集電極構造を用いた従来の光起電力装置にあっては、
基板の薄膜化に伴い、前記透明導電膜と金属膜との熱膨
張係数の差に起因するストレスの影響が増大し、基板に
反りが生じるという課題がある。そして、かかる課題を
解決するために、裏面側電極も透明導電膜／集電極構造
にすることが検討されている。
【０００６】従来のこの種光起電力装置につき、断面図
の図３を参照して説明する。同図において、１はｎ型の
単結晶シリコンの半導体からなる基板、２，３は真性の
非晶質シリコンからなるｉ型層及びｐ型非晶質シリコン
からなるｐ型層であり、基板１の光入射側、即ち表面に
順次積層されている。４はｉ型層２及びｐ型層３からな
る表面半導体層、５は酸化スズ（ＳｎＯ2 ），酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）又はＩｎ2 Ｏ3 にＳｎを添加した
ＩＴＯの表面透明導電膜であり、ｐ型層３上に形成され
ている。６はＡｇからなる線状の受光面電極であり、表
面透明導電膜５上に形成されている。
の図３を参照して説明する。同図において、１はｎ型の
単結晶シリコンの半導体からなる基板、２，３は真性の
非晶質シリコンからなるｉ型層及びｐ型非晶質シリコン
からなるｐ型層であり、基板１の光入射側、即ち表面に
順次積層されている。４はｉ型層２及びｐ型層３からな
る表面半導体層、５は酸化スズ（ＳｎＯ2 ），酸化イン
ジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）又はＩｎ2 Ｏ3 にＳｎを添加した
ＩＴＯの表面透明導電膜であり、ｐ型層３上に形成され
ている。６はＡｇからなる線状の受光面電極であり、表
面透明導電膜５上に形成されている。
【０００７】そして、基板１の光入射側とは反対側、即
ち裏面に、ｉ型層２及びｎ型非晶質シリコンからなるｎ
型層７が積層された裏面半導体層８が形成され、その裏
面半導体層８上に裏面透明導電膜９が形成され、裏面透
明導電膜９上にＡｇからなる線状の集電極１０が形成さ
れている。
ち裏面に、ｉ型層２及びｎ型非晶質シリコンからなるｎ
型層７が積層された裏面半導体層８が形成され、その裏
面半導体層８上に裏面透明導電膜９が形成され、裏面透
明導電膜９上にＡｇからなる線状の集電極１０が形成さ
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の前記装置の場
合、金属が酸化することにより、表面透明導電膜５，受
光面電極６間及び裏面透明導電膜９，集電極１０間の密
着性が低下し、両電極６，１０が剥離して信頼性が低下
するという問題点がある。
合、金属が酸化することにより、表面透明導電膜５，受
光面電極６間及び裏面透明導電膜９，集電極１０間の密
着性が低下し、両電極６，１０が剥離して信頼性が低下
するという問題点がある。
【０００９】本発明は、前記の点に留意し、透明導電膜
と電極との密着性を向上し、電極の剥離を防止して信頼
性を向上できる光起電力装置及びモジュールを提供する
ことを目的とする。
と電極との密着性を向上し、電極の剥離を防止して信頼
性を向上できる光起電力装置及びモジュールを提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の光起電力装置は、半導体の
光入射側とは反対側の裏面半導体層に裏面透明導電膜を
形成し、前記裏面半導体層と前記裏面透明導電膜との界
面に金属からなる集電極を部分的に介在したものであ
る。
に、本発明の請求項１記載の光起電力装置は、半導体の
光入射側とは反対側の裏面半導体層に裏面透明導電膜を
形成し、前記裏面半導体層と前記裏面透明導電膜との界
面に金属からなる集電極を部分的に介在したものであ
る。
【００１１】したがって、電極が半導体層に直接接し、
電極と半導体層との界面に極薄い合金層が形成され、こ
の合金層により電極と半導体層との密着性が向上し、電
極の剥離を防止することができ、信頼性を向上すること
ができる。
電極と半導体層との界面に極薄い合金層が形成され、こ
の合金層により電極と半導体層との密着性が向上し、電
極の剥離を防止することができ、信頼性を向上すること
ができる。
【００１２】また、本発明の請求項２記載の光起電力装
置は、半導体の光入射側の表面半導体層に金属からなる
受光面電極を、光入射側とは反対側の集電極と面対称に
形成したものである。
置は、半導体の光入射側の表面半導体層に金属からなる
受光面電極を、光入射側とは反対側の集電極と面対称に
形成したものである。
【００１３】さらに本発明の請求項３記載の光起電力装
置は、半導体の光入射側の表面半導体層に表面透明導電
膜及び受光面電極を、光入射側とは反対側の裏面透明導
電膜及び集電極と面対称に形成したものである。
置は、半導体の光入射側の表面半導体層に表面透明導電
膜及び受光面電極を、光入射側とは反対側の裏面透明導
電膜及び集電極と面対称に形成したものである。
【００１４】したがって、半導体の両面の電極を面対称
に形成することにより、熱処理によるそりをなくすこと
ができる。
に形成することにより、熱処理によるそりをなくすこと
ができる。
【００１５】また、本発明の請求項４記載のモジュール
は、請求項１，２又は３記載の光起電力装置から構成さ
れたものであり、電極の剥離がなく、信頼性の高いモジ
ュールを得ることができる。
は、請求項１，２又は３記載の光起電力装置から構成さ
れたものであり、電極の剥離がなく、信頼性の高いモジ
ュールを得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の１形態につき、断面図の図
１及び製造プロセスの説明図の図２Ａ，Ｂ，Ｃを参照し
て説明する。それらの図において、図３と同一符号は同
一もしくは相当するものを示し、異なる点は、つぎの通
りである。
１及び製造プロセスの説明図の図２Ａ，Ｂ，Ｃを参照し
て説明する。それらの図において、図３と同一符号は同
一もしくは相当するものを示し、異なる点は、つぎの通
りである。
【００１７】ｎ型の単結晶シリコンの半導体からなる基
板１の表面半導体層４のｐ型層３と表面透明導電膜５と
の界面に受光面電極６を介在し、裏面半導体層８のｎ型
層７と裏面透明導電膜９との界面に集電極１０を介在
し、かつ、集電極１０と受光面電極６との電極パターン
を略同一パターン，即ち面対称にし、かつ、表面透明導
電膜５及び受光面電極６と、裏面透明導電膜９及び集電
極１０とを面対称、即ち基板１側に両電極６，１０を配
置し、この上にそれぞれ両透明導電膜５，９を配置して
いる。
板１の表面半導体層４のｐ型層３と表面透明導電膜５と
の界面に受光面電極６を介在し、裏面半導体層８のｎ型
層７と裏面透明導電膜９との界面に集電極１０を介在
し、かつ、集電極１０と受光面電極６との電極パターン
を略同一パターン，即ち面対称にし、かつ、表面透明導
電膜５及び受光面電極６と、裏面透明導電膜９及び集電
極１０とを面対称、即ち基板１側に両電極６，１０を配
置し、この上にそれぞれ両透明導電膜５，９を配置して
いる。
【００１８】つぎに製造方法について説明する。まず、
図２Ａに示すように、基板１の表面にｉ型層２及びｐ型
層３をプラズマＣＶＤ法により順次積層して表面半導体
層４を形成し、つぎに、図２Ｂに示すように、基板１の
裏面にｉ型層２及びｎ型層７をプラズマＣＶＤ法により
順次積層して裏面半導体層８を形成する。
図２Ａに示すように、基板１の表面にｉ型層２及びｐ型
層３をプラズマＣＶＤ法により順次積層して表面半導体
層４を形成し、つぎに、図２Ｂに示すように、基板１の
裏面にｉ型層２及びｎ型層７をプラズマＣＶＤ法により
順次積層して裏面半導体層８を形成する。
【００１９】そして、図２Ｃに示すように、ｐ型層３上
にペースト状の受光面電極６をスクリーン印刷法を用い
てパターン形成し、受光面電極６と同様に、ｎ型層７上
に集電極１０を形成し、所定の温度で焼成する。その
後、図１に示すように、ｐ型層３及びｎ型層７上に表
面，裏面透明導電膜５，９をスパッタ法により形成す
る。
にペースト状の受光面電極６をスクリーン印刷法を用い
てパターン形成し、受光面電極６と同様に、ｎ型層７上
に集電極１０を形成し、所定の温度で焼成する。その
後、図１に示すように、ｐ型層３及びｎ型層７上に表
面，裏面透明導電膜５，９をスパッタ法により形成す
る。
【００２０】なお、前記形態の場合、装置の裏面側は透
光性を有するため、装置単体では、特性が大きく低下す
ることになる。
光性を有するため、装置単体では、特性が大きく低下す
ることになる。
【００２１】しかし、実際にモジュールとして使用する
場合は、装置の裏面に、白色の、ポリビニルフロライド
（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂或いは金
属からなる高反射材料を設けることにより、特性の低下
を防ぐことができる。
場合は、装置の裏面に、白色の、ポリビニルフロライド
（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂或いは金
属からなる高反射材料を設けることにより、特性の低下
を防ぐことができる。
【００２２】また、前記形態の場合、ＨＩＴ構造の光起
電力装置の半導体層と透明導電膜との界面に電極を介在
させるようにしたが、他の構造の光起電力装置にも適用
することができ、信頼性の向上に有効である。
電力装置の半導体層と透明導電膜との界面に電極を介在
させるようにしたが、他の構造の光起電力装置にも適用
することができ、信頼性の向上に有効である。
【００２３】さらに、ＩＴＯからなる透明導電膜とＡｇ
からなる電極との組み合わせを例にとって説明したが、
透明導電膜としてＳｎＯ2 ，酸化亜鉛（ＺｎＯ）、電極
として鉛（Ｐｂ），チタン（Ｔｉ）を用いた組み合わせ
であってもよい。
からなる電極との組み合わせを例にとって説明したが、
透明導電膜としてＳｎＯ2 ，酸化亜鉛（ＺｎＯ）、電極
として鉛（Ｐｂ），チタン（Ｔｉ）を用いた組み合わせ
であってもよい。
【００２４】（実施例）つぎに実施例について説明す
る。基板の両面に形成したＨＩＴ構造の半導体層及び透
明導電膜の形成条件を表１に示す。
る。基板の両面に形成したＨＩＴ構造の半導体層及び透
明導電膜の形成条件を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】なお、透明導電膜は、電極形成後、１３０
℃〜２５０℃の温度で焼成し、表１の条件を用いて形成
した。
℃〜２５０℃の温度で焼成し、表１の条件を用いて形成
した。
【００２７】つぎに、図１及び図３の光起電力装置の熱
サイクル試験を実施し比較した。熱サイクルは、−４０
℃で１時間保持した後に、２時間かけて＋９０℃に昇温
し、次いで＋９０℃で１時間保持した後に、２時間かけ
て再度−４０℃に降温し、このプロセスを２００回行っ
た。その結果を表２に示す。
サイクル試験を実施し比較した。熱サイクルは、−４０
℃で１時間保持した後に、２時間かけて＋９０℃に昇温
し、次いで＋９０℃で１時間保持した後に、２時間かけ
て再度−４０℃に降温し、このプロセスを２００回行っ
た。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】図１の装置の場合、図３の装置に比して特
性の低下が抑えられていることが明らかであり、図３の
装置の特性の低下は、主に曲線因子であり、電極の剥離
による抵抗増大が原因である。
性の低下が抑えられていることが明らかであり、図３の
装置の特性の低下は、主に曲線因子であり、電極の剥離
による抵抗増大が原因である。
【００３０】なお、両電極６，１０の形成には通常銀ペ
ースト等の、ペースト状の樹脂に金属を混入させたもの
をｐ型層３或いはｎ型層７上に塗布し、焼成工程を経て
形成するが、この際、前記樹脂材料がｐ型層３或いはｎ
型層７中に混入するおそれがある。
ースト等の、ペースト状の樹脂に金属を混入させたもの
をｐ型層３或いはｎ型層７上に塗布し、焼成工程を経て
形成するが、この際、前記樹脂材料がｐ型層３或いはｎ
型層７中に混入するおそれがある。
【００３１】このうちｐ型層３への混入した樹脂材料が
基板１との界面にまで達すると、ｐ／ｎ接合に悪影響を
及ぼし、光起電力特性を劣化させる場合が生じる。
基板１との界面にまで達すると、ｐ／ｎ接合に悪影響を
及ぼし、光起電力特性を劣化させる場合が生じる。
【００３２】したがって、特にｐ型層３及びｉ型層２の
膜厚を薄くする場合には、受光面電極６は表面透明導電
膜５上に備えても良い。
膜厚を薄くする場合には、受光面電極６は表面透明導電
膜５上に備えても良い。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、つぎに記載する効果を奏する。本発明の光
起電力装置は、半導体の光入射側又はそれとは反対側の
半導体層に透明導電膜を形成し、半導体層と透明導電膜
との界面に金属からなる電極を部分的に形成したため、
電極が半導体層に直接接し、電極と半導体層との界面に
極薄い合金層が形成され、この合金層により電極と半導
体層との密着性が向上し、電極の剥離を防止することが
でき、信頼性を向上することができる。
ているため、つぎに記載する効果を奏する。本発明の光
起電力装置は、半導体の光入射側又はそれとは反対側の
半導体層に透明導電膜を形成し、半導体層と透明導電膜
との界面に金属からなる電極を部分的に形成したため、
電極が半導体層に直接接し、電極と半導体層との界面に
極薄い合金層が形成され、この合金層により電極と半導
体層との密着性が向上し、電極の剥離を防止することが
でき、信頼性を向上することができる。
【００３４】さらに、半導体の両面の受光面電極と集電
極とを面対称に形成したため、熱処理による電極のそり
をなくすことができる。
極とを面対称に形成したため、熱処理による電極のそり
をなくすことができる。
【００３５】また、前記装置を用いてモジュールを構成
することにより、信頼性を向上できるモジュールを得る
ことができる。
することにより、信頼性を向上できるモジュールを得る
ことができる。
【図１】本発明の実施の１形態の断面図である。
【図２】Ａ，Ｂ，Ｃは図１の製造プロセスの説明図であ
る。
る。
【図３】従来例の断面図である。
４ 表面半導体層 ５ 表面透明導電膜 ６ 受光面電極 ８ 裏面半導体層 ９ 裏面透明導電膜 １０ 集電極
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体の光入射側とは反対側の裏面半導
体層に裏面透明導電膜を形成し、 前記裏面半導体層と前記裏面透明導電膜との界面に金属
からなる集電極を部分的に介在したことを特徴とする光
起電力装置。 - 【請求項２】 半導体の光入射側とは反対側の裏面半導
体層に裏面透明導電膜を形成し、 前記裏面半導体層と前記裏面透明導電膜との界面に金属
からなる集電極を部分的に介在し、 かつ、前記半導体の光入射側の表面半導体層に金属から
なる受光面電極を前記集電極と面対称に形成したことを
特徴とする光起電力装置。 - 【請求項３】 半導体の光入射側とは反対側の裏面半導
体層に裏面透明導電膜を形成し、 前記裏面半導体層と前記裏面透明導電膜との界面に金属
からなる集電極を部分的に介在し、 かつ、前記半導体の光入射側の表面半導体層に表面透明
導電膜及び受光面電極を、前記裏面透明導電膜及び前記
集電極と面対称に形成したことを特徴とする光起電力装
置。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の光起電力装置
から構成されたことを特徴とするモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09527797A JP3209700B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 光起電力装置及びモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09527797A JP3209700B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 光起電力装置及びモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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