JPH1126787A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- JPH1126787A JPH1126787A JP9182214A JP18221497A JPH1126787A JP H1126787 A JPH1126787 A JP H1126787A JP 9182214 A JP9182214 A JP 9182214A JP 18221497 A JP18221497 A JP 18221497A JP H1126787 A JPH1126787 A JP H1126787A
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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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
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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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 裏面電極層を構成するAg層の硫化を抑制す
ることにより、長期間にわたる屋外使用にも高い信頼性
を維持できる太陽電池を、その光電変換特性を劣化させ
ることなく提供せんとするものである。 【解決手段】 透明基体(1)上に、透明電極層
(2)、シリコンを主成分とする半導体層(3)、裏面
電極層(4)が順に形成されてなる薄膜太陽電池におい
て、裏面電極層(4)が、Agを主成分としPdを含有
する層を有し、Agを主成分としPdを含有する層中の
透明基体に近い部分のPd含有量が、Agを主成分とし
Pdを含有する層中の透明基体と遠い部分のPd含有量
よりも低いことを特徴とする薄膜太陽電池。
ることにより、長期間にわたる屋外使用にも高い信頼性
を維持できる太陽電池を、その光電変換特性を劣化させ
ることなく提供せんとするものである。 【解決手段】 透明基体(1)上に、透明電極層
(2)、シリコンを主成分とする半導体層(3)、裏面
電極層(4)が順に形成されてなる薄膜太陽電池におい
て、裏面電極層(4)が、Agを主成分としPdを含有
する層を有し、Agを主成分としPdを含有する層中の
透明基体に近い部分のPd含有量が、Agを主成分とし
Pdを含有する層中の透明基体と遠い部分のPd含有量
よりも低いことを特徴とする薄膜太陽電池。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアモルファスシリコ
ン半導体層、多結晶シリコン半導体層、微結晶シリコン
半導体層等のシリコンを主成分とする半導体層を有する
集積型の薄膜太陽電池において、長期間の屋外使用に際
しても信頼性が低下しないように工夫した薄膜太陽電池
に関する。
ン半導体層、多結晶シリコン半導体層、微結晶シリコン
半導体層等のシリコンを主成分とする半導体層を有する
集積型の薄膜太陽電池において、長期間の屋外使用に際
しても信頼性が低下しないように工夫した薄膜太陽電池
に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス基板上にプラズマプロセスでアモ
ルファスシリコン半導体層、多結晶シリコン半導体層、
微結晶シリコン半導体層等のシリコンを主成分とする薄
膜半導体層を形成する薄膜太陽電池では、裏面電極とし
て金属酸化物層とAg層を積層したものが一般的に用い
られている。これは通常のAg電極と比べると屈折率の
関係で高い反射率が得られるため、「光の閉じ込め効
果」によって太陽電池の発電効率を高めることができる
ことと、Agと半導体層の合金化等を抑止して、半導体
層との付着強度を高めることができ、太陽電池の信頼性
を向上できるためである。
ルファスシリコン半導体層、多結晶シリコン半導体層、
微結晶シリコン半導体層等のシリコンを主成分とする薄
膜半導体層を形成する薄膜太陽電池では、裏面電極とし
て金属酸化物層とAg層を積層したものが一般的に用い
られている。これは通常のAg電極と比べると屈折率の
関係で高い反射率が得られるため、「光の閉じ込め効
果」によって太陽電池の発電効率を高めることができる
ことと、Agと半導体層の合金化等を抑止して、半導体
層との付着強度を高めることができ、太陽電池の信頼性
を向上できるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような半
導体層とAg層との間に金属酸化物を設けることによっ
て信頼性を高めた太陽電池であっても屋外で長期間使用
すると太陽電池としての特性が劣化し、信頼性が低下す
るという問題がある。これは外部環境に直接晒される側
である裏面電極層の表面側が空気中の水分を取り込んで
腐食することに主な原因がある。このため裏面電極層の
露出側、即ち透明基体が積層される側とは反対側の面を
樹脂で封止することが行われているが、このような樹脂
層で封止した太陽電池であっても長期間にわたって屋外
使用を続けると太陽電池としての特性が徐々に劣化する
ことに本発明者等は見いだした。これは、如何に裏面電
極層を樹脂封止しても樹脂層を透過する空気が存在する
ため、この透過した空気中のSOX がAgを硫化させて
Ag層を脆化させる現象が生じ、この結果、付着強度が
低下した封止樹脂層と裏面電極層との間に水分が侵入す
ることが原因であることを見出した。Ag層の脆化の原
因は硫化だけとは限らないが、主たる原因は硫化現象に
あると推測される。そして、Ag層と封止樹脂層間に侵
入した水分を放置すると電蝕反応による裏面電極層の腐
食が進行し、ついには電極自体が消滅して太陽電池の機
能そのものを失わせる危険すらある。ここでは裏面電極
層の露出側を封止樹脂層で封止した場合を例にしてAg
層の硫化の問題を述べたが、Ag層の硫化原因は空気と
の接触にあるから、裏面電極層を樹脂封止していない場
合には、Ag層の硫化はより深刻である。
導体層とAg層との間に金属酸化物を設けることによっ
て信頼性を高めた太陽電池であっても屋外で長期間使用
すると太陽電池としての特性が劣化し、信頼性が低下す
るという問題がある。これは外部環境に直接晒される側
である裏面電極層の表面側が空気中の水分を取り込んで
腐食することに主な原因がある。このため裏面電極層の
露出側、即ち透明基体が積層される側とは反対側の面を
樹脂で封止することが行われているが、このような樹脂
層で封止した太陽電池であっても長期間にわたって屋外
使用を続けると太陽電池としての特性が徐々に劣化する
ことに本発明者等は見いだした。これは、如何に裏面電
極層を樹脂封止しても樹脂層を透過する空気が存在する
ため、この透過した空気中のSOX がAgを硫化させて
Ag層を脆化させる現象が生じ、この結果、付着強度が
低下した封止樹脂層と裏面電極層との間に水分が侵入す
ることが原因であることを見出した。Ag層の脆化の原
因は硫化だけとは限らないが、主たる原因は硫化現象に
あると推測される。そして、Ag層と封止樹脂層間に侵
入した水分を放置すると電蝕反応による裏面電極層の腐
食が進行し、ついには電極自体が消滅して太陽電池の機
能そのものを失わせる危険すらある。ここでは裏面電極
層の露出側を封止樹脂層で封止した場合を例にしてAg
層の硫化の問題を述べたが、Ag層の硫化原因は空気と
の接触にあるから、裏面電極層を樹脂封止していない場
合には、Ag層の硫化はより深刻である。
【0004】このような現象に対する理解から、長期間
の屋外使用時における太陽電池の信頼性を万全のものと
するには、裏面電極層における半導体層と接触する側に
金属酸化物層を介在させたり、その反対面に封止樹脂層
を設けるだけでは不十分であり、Ag層の硫化を抑制す
るための対策が不可欠であるとの結論にいたった。本発
明は、このような認識にもとずきなされたもので、Ag
層の硫化を抑制することでAg層の脆化に起因する太陽
電池の特性劣化を防止せんとするものであり、加えて、
前述した金属酸化物層の介装や樹脂封止等の他の劣化防
止策を併用することにより、屋外使用した場合にも、長
期間にわたって高い信頼性を維持できる太陽電池を提供
せんとするものである。
の屋外使用時における太陽電池の信頼性を万全のものと
するには、裏面電極層における半導体層と接触する側に
金属酸化物層を介在させたり、その反対面に封止樹脂層
を設けるだけでは不十分であり、Ag層の硫化を抑制す
るための対策が不可欠であるとの結論にいたった。本発
明は、このような認識にもとずきなされたもので、Ag
層の硫化を抑制することでAg層の脆化に起因する太陽
電池の特性劣化を防止せんとするものであり、加えて、
前述した金属酸化物層の介装や樹脂封止等の他の劣化防
止策を併用することにより、屋外使用した場合にも、長
期間にわたって高い信頼性を維持できる太陽電池を提供
せんとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記課題は、Ag層にPd(パラジウム)を含有させ、且
つこのAgを主成分としPdを含有する層中における透
明基体に近い部分のPd含有量を、Agを主成分としP
dを含有する層中の透明基体と遠い部分のPd含有量よ
りも低く設定することで解決できることを見いだした。
記課題は、Ag層にPd(パラジウム)を含有させ、且
つこのAgを主成分としPdを含有する層中における透
明基体に近い部分のPd含有量を、Agを主成分としP
dを含有する層中の透明基体と遠い部分のPd含有量よ
りも低く設定することで解決できることを見いだした。
【0006】Agを主成分としPdを含有する層中の透
明基体に近い部分の膜厚は、300nm以下となし、A
gを主成分としPdを含有する層中の透明基体と遠い部
分の膜厚は、100nm以下となすことが好ましい。
明基体に近い部分の膜厚は、300nm以下となし、A
gを主成分としPdを含有する層中の透明基体と遠い部
分の膜厚は、100nm以下となすことが好ましい。
【0007】Agを主成分としPdを含有する層中の透
明基体に近い部分のPd含有量は、AgとPdとの総和
に対して0.5wt%以下となし、Agを主成分としP
dを含有する層中の透明基体と遠い部分のPd含有量
は、AgとPdとの総和に対して1〜l0wt%に設定
することが望まれる。ここで金属酸化物と接する部分の
Pd含有量を0.5wt%以下に抑えるという意味は、
Pd含有量が0wt%の場合、即ち、Pdを含まない場
合も当然対象としている。Pd含有量を0.5wt%以
下に抑えるのは、前述したように裏面電極層による反射
効果を低下させないことと、Pdの金属酸化物への拡散
を防止するためであり、更には高価なPdの使用量を減
らす意味もある。
明基体に近い部分のPd含有量は、AgとPdとの総和
に対して0.5wt%以下となし、Agを主成分としP
dを含有する層中の透明基体と遠い部分のPd含有量
は、AgとPdとの総和に対して1〜l0wt%に設定
することが望まれる。ここで金属酸化物と接する部分の
Pd含有量を0.5wt%以下に抑えるという意味は、
Pd含有量が0wt%の場合、即ち、Pdを含まない場
合も当然対象としている。Pd含有量を0.5wt%以
下に抑えるのは、前述したように裏面電極層による反射
効果を低下させないことと、Pdの金属酸化物への拡散
を防止するためであり、更には高価なPdの使用量を減
らす意味もある。
【0008】Agを主成分としPdを含有する層は複数
の金属層から構成してもよい、透明基体に最も近い金属
層のPd含有量は、AgとPdとの総和に対して0.5
wt%以下に設定し、他方透明基体と最も遠い金属層の
Pd含有量は、AgとPdとの総和に対して1〜l0w
t%となすことが好ましい。
の金属層から構成してもよい、透明基体に最も近い金属
層のPd含有量は、AgとPdとの総和に対して0.5
wt%以下に設定し、他方透明基体と最も遠い金属層の
Pd含有量は、AgとPdとの総和に対して1〜l0w
t%となすことが好ましい。
【0009】裏面電極層は、Agを主成分としPdを含
有する層と金属酸化物層とを有し、且つこの金属酸化物
層が、Agを主成分としPdを含有する層とシリコンを
主成分とする半導体層との間に形成した構成とすること
ができる。
有する層と金属酸化物層とを有し、且つこの金属酸化物
層が、Agを主成分としPdを含有する層とシリコンを
主成分とする半導体層との間に形成した構成とすること
ができる。
【0010】裏面電極層の透明基体と反対側の面は、露
出させてもよいが、封止樹脂層を形成して裏面電極層と
空気との直接接触を遮断することが好ましい。
出させてもよいが、封止樹脂層を形成して裏面電極層と
空気との直接接触を遮断することが好ましい。
【0011】このような構成の薄膜太陽電池は、Ag層
に含まれるPdがAg層の硫化を抑制し、Ag層の脆化
を防止する。また透明基体に近い部分のPd含有量を、
Agを主成分としPdを含有する層中の透明基体と遠い
部分のPd含有量よりも低く設定しているため、Pdの
存在が裏面電極層による光の反射効果を低下させること
はない。
に含まれるPdがAg層の硫化を抑制し、Ag層の脆化
を防止する。また透明基体に近い部分のPd含有量を、
Agを主成分としPdを含有する層中の透明基体と遠い
部分のPd含有量よりも低く設定しているため、Pdの
存在が裏面電極層による光の反射効果を低下させること
はない。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明の詳細を図示した実施
例に基づき説明する。図1は本発明の薄膜太陽電池(以
下、単に太陽電池と称す)の一実施例であり、積層構造
を模式的に示している。本発明の太陽電池は、ガラス基
板1の上に透明電極層2、薄膜半導体層3、裏面電極層
4を順次形成し、その露出側を封止樹脂層5で覆い、更
にその外側をフッ素系樹脂(テドラーフィルム)のカバ
ーフィルム6で覆った構成であり、ガラス基板1の側か
ら光Lを入射させる構造である。本実施例ではガラス基
板1として厚さ4mmの青板ガラスを用い、透明電極層
2としてSnO2 を用いているが、青板ガラスの代わり
に白板ガラスを用いたり、SnO2の代わりにITOを
用いてもよい。薄膜半導体層3は、シリコンを主成分と
する半導体層であり、具体的にはアモルファスシリコン
半導体層、多結晶シリコン半導体層、微結晶シリコン半
導体層等を用いる。ここではp型a・SiC:H半導体
層、i型a・Si:H半導体層、n型微結晶Si半導体
層を積層した構成としている。前記シリコン半導体層に
は、必要に応じて水素等を添加することができる。シリ
コンを主成分とする半導体層の膜厚は、300〜500
nmが好ましい。
例に基づき説明する。図1は本発明の薄膜太陽電池(以
下、単に太陽電池と称す)の一実施例であり、積層構造
を模式的に示している。本発明の太陽電池は、ガラス基
板1の上に透明電極層2、薄膜半導体層3、裏面電極層
4を順次形成し、その露出側を封止樹脂層5で覆い、更
にその外側をフッ素系樹脂(テドラーフィルム)のカバ
ーフィルム6で覆った構成であり、ガラス基板1の側か
ら光Lを入射させる構造である。本実施例ではガラス基
板1として厚さ4mmの青板ガラスを用い、透明電極層
2としてSnO2 を用いているが、青板ガラスの代わり
に白板ガラスを用いたり、SnO2の代わりにITOを
用いてもよい。薄膜半導体層3は、シリコンを主成分と
する半導体層であり、具体的にはアモルファスシリコン
半導体層、多結晶シリコン半導体層、微結晶シリコン半
導体層等を用いる。ここではp型a・SiC:H半導体
層、i型a・Si:H半導体層、n型微結晶Si半導体
層を積層した構成としている。前記シリコン半導体層に
は、必要に応じて水素等を添加することができる。シリ
コンを主成分とする半導体層の膜厚は、300〜500
nmが好ましい。
【0013】封止樹脂層5の材料としては、EVA、P
VB、PIB、シリコーンからなる群から選ばれる1種
以上の樹脂等が挙げられる。封止樹脂層の膜厚は、10
0〜1000μmが好ましい。
VB、PIB、シリコーンからなる群から選ばれる1種
以上の樹脂等が挙げられる。封止樹脂層の膜厚は、10
0〜1000μmが好ましい。
【0014】本発明の太陽電池はこのような構成におい
て、裏面電極層4の構成を特別なものとしたことが特徴
である。図例の裏面電極層4は薄膜半導体層3と接する
側にZnOよりなる金属酸化物層4aを配し、これにA
g層4bを隣接させている。ここで金属酸化物層4aを
設けるのは薄膜半導体層3を透過して裏面電極層4に入
射する光の反射効率を高めることと、Agの薄膜半導体
層3への拡散を防止するためである。金属酸化物層4a
の材料としては、Zn、In、Sn、Ti、Cr、A
I、ZrおよびSiからなる群から選ばれる1種以上の
金属酸化物等が挙げられる。金属酸化物層4aの材料
は、ZnOが好ましい。B、Al、Ga、In等が添加
されたZnOも好ましく用いられる。この場合の添加割
台は、Znに対して1〜10原子%が好ましい。金属酸
化物層の膜厚は、5〜100nmが好ましく、10〜5
0nmがより好ましい。
て、裏面電極層4の構成を特別なものとしたことが特徴
である。図例の裏面電極層4は薄膜半導体層3と接する
側にZnOよりなる金属酸化物層4aを配し、これにA
g層4bを隣接させている。ここで金属酸化物層4aを
設けるのは薄膜半導体層3を透過して裏面電極層4に入
射する光の反射効率を高めることと、Agの薄膜半導体
層3への拡散を防止するためである。金属酸化物層4a
の材料としては、Zn、In、Sn、Ti、Cr、A
I、ZrおよびSiからなる群から選ばれる1種以上の
金属酸化物等が挙げられる。金属酸化物層4aの材料
は、ZnOが好ましい。B、Al、Ga、In等が添加
されたZnOも好ましく用いられる。この場合の添加割
台は、Znに対して1〜10原子%が好ましい。金属酸
化物層の膜厚は、5〜100nmが好ましく、10〜5
0nmがより好ましい。
【0015】本発明ではAg層4bにPdを含有させて
いる。Pdを含有させることでAgの硫化が抑制され、
空気と接触してもAgが脆化しにくくなり、また、封止
樹脂層5とAg層4bとの付着強度が低下することもな
くなる。このような効果を有効なものとするにはAg層
4bに含有させるPdの量は封止樹脂層5と接する部分
でAgとPdとの総和に対して1〜l0wt%に設定す
る必要がある。1wt%未満ではAg層4bの硫化を抑
制する効果が充分でない。また、Pdを10wt%を超
えて含有させてもコストが割高となるだけで硫化抑制効
果はそれほど向上しない。一方、封止樹脂層と接する部
分から遠ざかるにしたがってPdを含ませる必要性は少
なくなる。透明基体に最も近い金属層のPd含有量は、
AgとPdとの総和に対して0.5wt%以下でよく、
より好ましくはこの金属層にはPdを含有させないこと
である。これら部分へのPd含有量が多いとコスト高と
なるだけでなく、裏面電極での反射率の低下を招き、太
陽電池の短絡電流が低下するため好ましくない。
いる。Pdを含有させることでAgの硫化が抑制され、
空気と接触してもAgが脆化しにくくなり、また、封止
樹脂層5とAg層4bとの付着強度が低下することもな
くなる。このような効果を有効なものとするにはAg層
4bに含有させるPdの量は封止樹脂層5と接する部分
でAgとPdとの総和に対して1〜l0wt%に設定す
る必要がある。1wt%未満ではAg層4bの硫化を抑
制する効果が充分でない。また、Pdを10wt%を超
えて含有させてもコストが割高となるだけで硫化抑制効
果はそれほど向上しない。一方、封止樹脂層と接する部
分から遠ざかるにしたがってPdを含ませる必要性は少
なくなる。透明基体に最も近い金属層のPd含有量は、
AgとPdとの総和に対して0.5wt%以下でよく、
より好ましくはこの金属層にはPdを含有させないこと
である。これら部分へのPd含有量が多いとコスト高と
なるだけでなく、裏面電極での反射率の低下を招き、太
陽電池の短絡電流が低下するため好ましくない。
【0016】Ag層4bにおいて、Pd含有量が0.5
wt%以下の部分と、1〜10wt%である部分の設け
方は、Ag層全体を単層となし、この単層内部で封止樹
脂層5側から金属酸化物層3側に向かって漸次的にPd
含有量を減少させるようにしてもよいが、本実施例では
金属酸化物層3側にPd含有量を0.5wt%以下に設
定した第1Ag層(4b−1)を、封止樹脂層5側にP
d含有量を1〜10wt%に設定した第2Ag層(4b
−2)を設け、両層を積層した構造を採用している。第
1Ag層(4b−1)を第2Ag層(4b−2)を形成
する製膜装置と同じ装置で形成する場合、微量ではある
が第2Ag層(4b−2)形成用材料が不可避に混入す
るため第1Ag層(4b−1)をPdを全く含まない層
とすることは、生産設備上困難であるが、理論的には第
1Ag層(4b−1)はPdを全く含まない層であるこ
とが好ましい。第1Ag層(4b−1)の膜厚t1は3
00nm以下、特に100〜200nmに設定すること
が好ましく、一方、第2Ag層(4b−2)の膜厚t2
は100nm以下、特に2〜50nm、より好ましくは
2〜10nm以下に設定することが望まれる。大面積の
太陽電池を作製する場合、その裏面電極の膜厚を2nm
以下に制御することは工程上困難であることを考える
と、膜厚の下限は2nmである。
wt%以下の部分と、1〜10wt%である部分の設け
方は、Ag層全体を単層となし、この単層内部で封止樹
脂層5側から金属酸化物層3側に向かって漸次的にPd
含有量を減少させるようにしてもよいが、本実施例では
金属酸化物層3側にPd含有量を0.5wt%以下に設
定した第1Ag層(4b−1)を、封止樹脂層5側にP
d含有量を1〜10wt%に設定した第2Ag層(4b
−2)を設け、両層を積層した構造を採用している。第
1Ag層(4b−1)を第2Ag層(4b−2)を形成
する製膜装置と同じ装置で形成する場合、微量ではある
が第2Ag層(4b−2)形成用材料が不可避に混入す
るため第1Ag層(4b−1)をPdを全く含まない層
とすることは、生産設備上困難であるが、理論的には第
1Ag層(4b−1)はPdを全く含まない層であるこ
とが好ましい。第1Ag層(4b−1)の膜厚t1は3
00nm以下、特に100〜200nmに設定すること
が好ましく、一方、第2Ag層(4b−2)の膜厚t2
は100nm以下、特に2〜50nm、より好ましくは
2〜10nm以下に設定することが望まれる。大面積の
太陽電池を作製する場合、その裏面電極の膜厚を2nm
以下に制御することは工程上困難であることを考える
と、膜厚の下限は2nmである。
【0017】裏面電極層における金属層全体を同一の製
膜装置で形成する場合、不純物混入を避ける観点から、
金属層全体を同一金属を主材料にして形成することが生
産上有利であるが、不純物の混入量を実質上問題のない
程度に制御できるならば、第2Ag層(4b−2)の代
わりにAg以外の金属による安定な層、例えばTiやC
r等よりなる層を用いることも考えられる。
膜装置で形成する場合、不純物混入を避ける観点から、
金属層全体を同一金属を主材料にして形成することが生
産上有利であるが、不純物の混入量を実質上問題のない
程度に制御できるならば、第2Ag層(4b−2)の代
わりにAg以外の金属による安定な層、例えばTiやC
r等よりなる層を用いることも考えられる。
【0018】
【実施例】本発明の効果を確かめるために、本発明内容
に従ってAg層にPdを含有させた本発明実施例として
の太陽電池と、本発明内容から外れた条件でAg層にP
dを含有させた太陽電池、更にはPdを含有させないA
g層を用いた太陽電池のそれぞれについて、硫化の程度
を評価した。具体的には太陽電池からの封止樹脂層の引
き剥がし試験を行い、裏面電極と封止樹脂層相互の付着
性を評価することで硫化の程度をはかった。試験に用い
た太陽電池の作製手順とその試験手順は次の通りであ
る。 (実施例1)面積12.7cm×12.7cmのソーラ
ーライムガラス上に熱CVD法で酸化錫膜800nmを
形成したものを、集積のためレーザースクライバ−でパ
ターニングした後、その上にa−Si層をプラズマCV
D法で形成した。パターニング方法は、X−Yテーブル
上にセットして、QスイッチYAGレーザーを用いて分
離加工した。レーザーの運転条件は、第2高調波532
nmを用い、パルス幅3kHz、平均出力500mw、
パルス幅10nsecである。分離幅は50μm、スト
リング幅は10mmである。分離加工された上記基坂上
に分離形成型装置のプラズマCVD室を用いて200℃
でp型a−SiC:H半導体層、i型a−Si:H半導
体層、n型微結晶Si半導体層を順次堆積してPIN接
合を形成した。p型半導体層、i型半導体層、n型半導
体層の各層を形成する際のガスとしてはそれぞれ10s
ccm、50sccm、10sccmの流量のSiH4
ガスをベースにして、p型半導体層とn型半導体層を形
成する際にはこのSiH4 ガスに1000ppm水素希
釈のB 2 H6 とPH3 を200sccmの流量で混入さ
せ、更にp型半導体層形成時にはこれらガスに加えて3
0sccmのCH3 も混入させることにより炭素合金化
を行った。投入パワーは各層それぞれ500W、50
W、30Wで、反応圧力はそれぞれ1torr、0.5
torr、1torrであった。形成した層の膜厚はそ
れぞれ15nm、320nm、30nmと推定される。
に従ってAg層にPdを含有させた本発明実施例として
の太陽電池と、本発明内容から外れた条件でAg層にP
dを含有させた太陽電池、更にはPdを含有させないA
g層を用いた太陽電池のそれぞれについて、硫化の程度
を評価した。具体的には太陽電池からの封止樹脂層の引
き剥がし試験を行い、裏面電極と封止樹脂層相互の付着
性を評価することで硫化の程度をはかった。試験に用い
た太陽電池の作製手順とその試験手順は次の通りであ
る。 (実施例1)面積12.7cm×12.7cmのソーラ
ーライムガラス上に熱CVD法で酸化錫膜800nmを
形成したものを、集積のためレーザースクライバ−でパ
ターニングした後、その上にa−Si層をプラズマCV
D法で形成した。パターニング方法は、X−Yテーブル
上にセットして、QスイッチYAGレーザーを用いて分
離加工した。レーザーの運転条件は、第2高調波532
nmを用い、パルス幅3kHz、平均出力500mw、
パルス幅10nsecである。分離幅は50μm、スト
リング幅は10mmである。分離加工された上記基坂上
に分離形成型装置のプラズマCVD室を用いて200℃
でp型a−SiC:H半導体層、i型a−Si:H半導
体層、n型微結晶Si半導体層を順次堆積してPIN接
合を形成した。p型半導体層、i型半導体層、n型半導
体層の各層を形成する際のガスとしてはそれぞれ10s
ccm、50sccm、10sccmの流量のSiH4
ガスをベースにして、p型半導体層とn型半導体層を形
成する際にはこのSiH4 ガスに1000ppm水素希
釈のB 2 H6 とPH3 を200sccmの流量で混入さ
せ、更にp型半導体層形成時にはこれらガスに加えて3
0sccmのCH3 も混入させることにより炭素合金化
を行った。投入パワーは各層それぞれ500W、50
W、30Wで、反応圧力はそれぞれ1torr、0.5
torr、1torrであった。形成した層の膜厚はそ
れぞれ15nm、320nm、30nmと推定される。
【0019】これらの製膜後、X−Xテーブル上にセッ
トして、QスイッチYAGレーザーを用いて半導体層と
ZnO層とを同時にSnO2 層のパターニング位置から
100μmずらして同じようにパターニングを行った。
レーザーの運転条件は、第2高調波532nmを用い、
パルス幅3kHz、平均出力500mw、パルス幅10
nsecであった。焦点位置をずらすことで分離幅を1
00μmにした。その後、マグネトロンスパッタにより
直流放電でZnOターゲットを用いた80nmの膜厚で
金属電極層を形成した。アルゴンガス圧力は2mtor
r、放電パワー200W、製膜温度200℃であった。
次に、その上層にマグネトロンスパッタ装置を用いた直
流放電により、Agターゲットを用いて室温環境下で、
200nmの膜厚の金属電極層を形成した。アルゴンガ
ス圧力は2mtorr、放電パワー200Wであった。
さらに、その上層を前述のマグネトロンスパッタ装置の
同じ真空室内に設けられた別のPd−Agターゲットを
用いて直流放電により、前述のAgの製膜に用いたのと
同じ条件下で、20nmの膜厚を有するPd含有量1.
5wt%のAg層を形成した。最後に、マグネトロンス
パッタ装置から基板を取り出して、X−Yテーブル上に
セットして、QスイッチYAGレーザーを用いてAg層
を取り除くことにより半導体層加工部から100μm離
れた位置を分離加工した。レーザーの運転条件は、半導
体層の加工条件と全く同じであった。分離幅は70μ
m、ストリング幅も100mmである。
トして、QスイッチYAGレーザーを用いて半導体層と
ZnO層とを同時にSnO2 層のパターニング位置から
100μmずらして同じようにパターニングを行った。
レーザーの運転条件は、第2高調波532nmを用い、
パルス幅3kHz、平均出力500mw、パルス幅10
nsecであった。焦点位置をずらすことで分離幅を1
00μmにした。その後、マグネトロンスパッタにより
直流放電でZnOターゲットを用いた80nmの膜厚で
金属電極層を形成した。アルゴンガス圧力は2mtor
r、放電パワー200W、製膜温度200℃であった。
次に、その上層にマグネトロンスパッタ装置を用いた直
流放電により、Agターゲットを用いて室温環境下で、
200nmの膜厚の金属電極層を形成した。アルゴンガ
ス圧力は2mtorr、放電パワー200Wであった。
さらに、その上層を前述のマグネトロンスパッタ装置の
同じ真空室内に設けられた別のPd−Agターゲットを
用いて直流放電により、前述のAgの製膜に用いたのと
同じ条件下で、20nmの膜厚を有するPd含有量1.
5wt%のAg層を形成した。最後に、マグネトロンス
パッタ装置から基板を取り出して、X−Yテーブル上に
セットして、QスイッチYAGレーザーを用いてAg層
を取り除くことにより半導体層加工部から100μm離
れた位置を分離加工した。レーザーの運転条件は、半導
体層の加工条件と全く同じであった。分離幅は70μ
m、ストリング幅も100mmである。
【0020】次に、電極取り出しのための配線を行った
後、EVAシートとフッ素系フィルムを重ねたうえ、真
空ラミネータを用いて太陽電池を封止してフレーム付け
を行って太陽電池を完成させた。
後、EVAシートとフッ素系フィルムを重ねたうえ、真
空ラミネータを用いて太陽電池を封止してフレーム付け
を行って太陽電池を完成させた。
【0021】完成した太陽電池を、100mW/cm2
のAM1.5ソーラーシミュレーター下で特性を測定し
た。結果を表1に示す。完成直後の太陽電池に対し、そ
の封止面側からカッターナイフで切り込みを入れ、2.
5cm×2.5cmの範囲を1つが5mm角の正方形と
なるように封止樹脂層を碁盤状に分割した後、これら隣
接する分割面を一括して覆うように幅50mmのガムテ
ープを貼りつけ、ゆっくりと引き剥がす試験を行った。
結果は各分割片は一枚も剥がれず、封止樹脂層からガム
テープが外れた。これにより完成直後の太陽電池の裏面
電極と封止樹脂層とは十分な付着性を有し硫化現象がな
いことを確認した。次いで、前記完成した太陽電池を屋
外で1年間暴露した後、前記試験と同様、封止樹脂層を
分割したうえ、引き剥がし試験を行った。結果は、完成
直後の太陽電池に対する結果と同様、剥がれるものはな
く、本発明の太陽電池が1年間の暴露試験後も硫化が進
行せず裏面電極と封止樹脂層とが十分な付着性を維持し
ていることが確認された。
のAM1.5ソーラーシミュレーター下で特性を測定し
た。結果を表1に示す。完成直後の太陽電池に対し、そ
の封止面側からカッターナイフで切り込みを入れ、2.
5cm×2.5cmの範囲を1つが5mm角の正方形と
なるように封止樹脂層を碁盤状に分割した後、これら隣
接する分割面を一括して覆うように幅50mmのガムテ
ープを貼りつけ、ゆっくりと引き剥がす試験を行った。
結果は各分割片は一枚も剥がれず、封止樹脂層からガム
テープが外れた。これにより完成直後の太陽電池の裏面
電極と封止樹脂層とは十分な付着性を有し硫化現象がな
いことを確認した。次いで、前記完成した太陽電池を屋
外で1年間暴露した後、前記試験と同様、封止樹脂層を
分割したうえ、引き剥がし試験を行った。結果は、完成
直後の太陽電池に対する結果と同様、剥がれるものはな
く、本発明の太陽電池が1年間の暴露試験後も硫化が進
行せず裏面電極と封止樹脂層とが十分な付着性を維持し
ていることが確認された。
【0022】(比較例1)220nmすべてのAg層を
Pd含有量1.5wt%のAgで形成した以外は実施例
1と全く同じ方法で太陽電池を作製し、測定と試験を行
った。測定結果を表1に示す。1年間暴露後の引き剥が
し試験の結果は実施例1と同様に剥がれるものはなかっ
た。 (比較例2)220nmすべてのAg層をPd含有量が
0.1wt%のAgで形成した以外は実施例1と全く同
じ方法で太陽電池を作製し、測定と試験を行った。測定
結果を表1に示す。1年間暴露後の引き剥がし試験の結
果は、25個の正方形のうち21個で剥離が生じた。
Pd含有量1.5wt%のAgで形成した以外は実施例
1と全く同じ方法で太陽電池を作製し、測定と試験を行
った。測定結果を表1に示す。1年間暴露後の引き剥が
し試験の結果は実施例1と同様に剥がれるものはなかっ
た。 (比較例2)220nmすべてのAg層をPd含有量が
0.1wt%のAgで形成した以外は実施例1と全く同
じ方法で太陽電池を作製し、測定と試験を行った。測定
結果を表1に示す。1年間暴露後の引き剥がし試験の結
果は、25個の正方形のうち21個で剥離が生じた。
【0023】
【表1】
【0024】これらの試験結果をみると、本発明の薄膜
太陽電池である実施例1の太陽電池は1年間の屋外暴露
にも、硫化が進行せず裏面電極層と封止樹脂層との付着
性も低下せず、高い信頼性を有していることがわかり、
しかもこのような硫化抑制効果を得るための工夫は光電
変換特性に悪影響を与えていないことがわかる。これに
対して、220nmのAg層のすべてにPdを1.5w
t%含有させた比較例1の太陽電池は、実施例1と同等
の優れた硫化抑制効果を有し、付着性も維持できるもの
の、光電変換特性がやや劣ることがわかる。また220
nmのAg層のすべてにPdを0.1wt%以下含有さ
せた比較例2の太陽電池では、光電変換特性の劣化はな
いが、Pd含有量が少ないため硫化抑制効果が発揮され
ず付着性維持の効果も発揮できないことが確認された。
太陽電池である実施例1の太陽電池は1年間の屋外暴露
にも、硫化が進行せず裏面電極層と封止樹脂層との付着
性も低下せず、高い信頼性を有していることがわかり、
しかもこのような硫化抑制効果を得るための工夫は光電
変換特性に悪影響を与えていないことがわかる。これに
対して、220nmのAg層のすべてにPdを1.5w
t%含有させた比較例1の太陽電池は、実施例1と同等
の優れた硫化抑制効果を有し、付着性も維持できるもの
の、光電変換特性がやや劣ることがわかる。また220
nmのAg層のすべてにPdを0.1wt%以下含有さ
せた比較例2の太陽電池では、光電変換特性の劣化はな
いが、Pd含有量が少ないため硫化抑制効果が発揮され
ず付着性維持の効果も発揮できないことが確認された。
【0025】
【発明の効果】本発明の薄膜太陽電池は、Ag層に含ま
れるPdがAg層の硫化を抑制し、Ag層の脆化が防止
される。そしてAg層内において硫化現象が発生しやす
い部分である透明基体から遠い部分のPd含有量を多く
し、硫化現象がほとんど発生しない透明基体に近い部分
ではPd含有量を少なくしていることから、裏面電極層
による光の反射効果を低下させることなくAg層の硫化
を効果的に抑制でき、光電変換特性を低下させることな
く屋外での長期使用時における太陽電池の信頼性を向上
させることができる。
れるPdがAg層の硫化を抑制し、Ag層の脆化が防止
される。そしてAg層内において硫化現象が発生しやす
い部分である透明基体から遠い部分のPd含有量を多く
し、硫化現象がほとんど発生しない透明基体に近い部分
ではPd含有量を少なくしていることから、裏面電極層
による光の反射効果を低下させることなくAg層の硫化
を効果的に抑制でき、光電変換特性を低下させることな
く屋外での長期使用時における太陽電池の信頼性を向上
させることができる。
【0026】また裏面電極層が、Agを主成分としPd
を含有する層と金属酸化物層とを有し、且つこの金属酸
化物層が、Agを主成分としPdを含有する層とシリコ
ンを主成分とする半導体層との間に形成された構成とし
た場合、金属酸化物層の介在によって半導体層との付着
強度が向上するとともにマイグレーションを防止できる
効果が加わる。しかもこの薄膜太陽電池はPdを必要最
小量しか使用しないから、製造コスト上昇も最低限に抑
えることができる。
を含有する層と金属酸化物層とを有し、且つこの金属酸
化物層が、Agを主成分としPdを含有する層とシリコ
ンを主成分とする半導体層との間に形成された構成とし
た場合、金属酸化物層の介在によって半導体層との付着
強度が向上するとともにマイグレーションを防止できる
効果が加わる。しかもこの薄膜太陽電池はPdを必要最
小量しか使用しないから、製造コスト上昇も最低限に抑
えることができる。
【0027】また、裏面電極層の透明基体とは反対側の
面に封止樹脂層を形成した場合、Ag層が空気と直接接
触することを防止できるので、Ag層の硫化はより抑制
される。そして封止樹脂界面での硫化が抑制されている
ことから、Ag層と封止樹脂層との付着強度も高く、太
陽電池の信頼性は一層優れたものとなる。
面に封止樹脂層を形成した場合、Ag層が空気と直接接
触することを防止できるので、Ag層の硫化はより抑制
される。そして封止樹脂界面での硫化が抑制されている
ことから、Ag層と封止樹脂層との付着強度も高く、太
陽電池の信頼性は一層優れたものとなる。
【図1】 本発明の薄膜太陽電池の積層構造の一実施例
を示す説明図
を示す説明図
L 光 1 ガラス基板 2 透明電極層 3 薄膜半導体層 4 裏面電極層 3a p型a・SiC:H半導体層 3b i型a・Si:H半導体層 3c n型微結晶Si半導体層 4a 金属酸化物層 4b Ag層 4b−1 第1Ag層 4b−2 第2Ag層 5 封止樹脂層 6 カバーフィルム
Claims (6)
- 【請求項1】 透明基体上に、透明電極層、シリコンを
主成分とする半導体層、裏面電極層が順に形成されてな
る薄膜太陽電池において、裏面電極層が、Agを主成分
としPdを含有する層を有し、Agを主成分としPdを
含有する層中の透明基体に近い部分のPd含有量が、A
gを主成分としPdを含有する層中の透明基体と遠い部
分のPd含有量よりも低いことを特徴とする薄膜太陽電
池。 - 【請求項2】 Agを主成分としPdを含有する層中の
透明基体に近い部分の膜厚が300nm以下であり、A
gを主成分としPdを含有する層中の透明基体から遠い
部分の膜厚が、100nm以下である請求項1記載の薄
膜太陽電池。 - 【請求項3】 Agを主成分としPdを含有する層中の
透明基体に近い部分のPd含有量が、AgとPdとの総
和に対して0.5wt%以下であり、Agを主成分とし
Pdを含有する層中の透明基体から遠い部分のPd含有
量が、AgとPdとの総和に対して1〜l0wt%であ
る請求項1記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項4】 Agを主成分としPdを含有する層が複
数の金属層から構成され、透明基体に最も近い金属層の
Pd含有量が、AgとPdとの総和に対して0.5wt
%以下であり、透明基体から最も遠い金属層のPd含有
量が、AgとPdとの総和に対して1〜l0wt%であ
る請求項1記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項5】 裏面電極層が、Agを主成分としPdを
含有する層と金属酸化物層とを有し、且つこの金属酸化
物層が、Agを主成分としPdを含有する層とシリコン
を主成分とする半導体層との間に形成された請求項1記
載の薄膜太陽電池。 - 【請求項6】 裏面電極層の透明基体とは反対側の面に
封止樹脂層が形成された請求項1記載の薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9182214A JPH1126787A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9182214A JPH1126787A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126787A true JPH1126787A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16114354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9182214A Pending JPH1126787A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126787A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6294722B1 (en) | 1999-02-25 | 2001-09-25 | Kaneka Corporation | Integrated thin-film solar battery |
| JP2004327496A (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-18 | Asahi Glass Co Ltd | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP2009137284A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-25 | Tdk Corp | サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び印画装置 |
| JP2011151135A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Kyocera Corp | 光電変換モジュール |
| JP2013105546A (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-30 | Ulvac Japan Ltd | 有機el表示装置、led装置、太陽電池、反射膜 |
| US8841541B2 (en) | 2009-09-04 | 2014-09-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Solar battery and method of manufacturing the same |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP9182214A patent/JPH1126787A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6294722B1 (en) | 1999-02-25 | 2001-09-25 | Kaneka Corporation | Integrated thin-film solar battery |
| JP2004327496A (ja) * | 2003-04-21 | 2004-11-18 | Asahi Glass Co Ltd | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP2009137284A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-25 | Tdk Corp | サーマルヘッド、サーマルヘッドの製造方法及び印画装置 |
| US8841541B2 (en) | 2009-09-04 | 2014-09-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Solar battery and method of manufacturing the same |
| JP2011151135A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Kyocera Corp | 光電変換モジュール |
| JP2013105546A (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-30 | Ulvac Japan Ltd | 有機el表示装置、led装置、太陽電池、反射膜 |
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