JPS5961077A - アモルフアスシリコン太陽電池 - Google Patents

アモルフアスシリコン太陽電池

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JPS5961077A
JPS5961077A JP57170770A JP17077082A JPS5961077A JP S5961077 A JPS5961077 A JP S5961077A JP 57170770 A JP57170770 A JP 57170770A JP 17077082 A JP17077082 A JP 17077082A JP S5961077 A JPS5961077 A JP S5961077A
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amorphous silicon
solar cell
silicon solar
layer
amorphous
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JP57170770A
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Yukihisa Takeuchi
幸久 竹内
Masaaki Mori
正昭 森
Kenji Maekawa
前川 謙二
Toshiaki Nishizawa
西沢 俊明
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、柔軟性を右するアモルファスシリコン太陽電
池に関する。
アモルファスシリコン太陽電池とは、フ号トンのエネル
ギーによりアモルファスシリコン(以下f’a−8iJ
と略す> 静yitim内部に生成した電子、正孔対を
、a−3i薄膜層の電界で加速して、外部回路を流れる
電流として取り出づ光電変ILj!素子C゛ある。通常
かかるa−3!太陽電池は、出力霜月−を6°hめるI
こめ、段数個直列に接続して使用されく) 。
a−8i太陽電池は、低コスト、かつ大面積化が容易で
あるという利点を右づる。このため近年積極的に開Rl
+Il究が推進されCいる。
本発明1.L、かかるa−8i太陽電池に柔軟性をもた
け1自動車等の曲面をイj”lる物品に貼り付【ノて使
用ぐきるJ:うにしたものである。
従来、柔軟性を右ザるa−8i太陽電池どして(よ、耐
熱牲右1幾)rシム上にa−3i薄膜層を堆積さけたも
のが知られている。
しかし、耐熱性有機フィルムを用いた従来のa−3i太
陽電池番よ、製造上以下の如き欠点を有する。
第1に耐熱性イjb1フィルムと、a−8iとの熱膨張
率の差が大きいため、加熱した該耐熱性有機フィルム上
にグロー放電分解法によってa −3i薄膜層を堆積ざ
Uる際、剥離、クラック等が発生し易かった。
第2にa −3i 薄膜を、加熱した耐熱性右U31フ
ィルム上にグロー放電分解法によって堆積させる際、該
耐熱性有様フィルムからガスが光牛し、このためa −
S i R9FJffffの物性特性が態化した。
本発明は、従来の柔軟性をイjvるa3i太陽電池のか
かる欠点を克服づることを目的どしで案出されたものe
ある。
即ち、本発明のa−8i太陽電池は、金属箔と、該金属
箔の一面に一体的に形成された絶縁層と、該絶縁層上に
形成された少むくとも1つのa −31太陽電池素子と
から構成される。
金属箔はa−3i太陽電池素子を成長させる幕板として
の機能を有づる。金属箔としては、ステンレス箔、アル
ミニウム箭、鉄箔等を用いるどよい。なお、金FS箔の
厚さは、a−3i太陽電池の柔軟性を増すためには博い
方が良<10μ−〜250μm程度がよい。
絶縁層は、複数のa−3i太陽電池素子の下部電極が、
前記金属箔によって短絡することを紡I卜する機能ど、
前記金属箔中の不純物であるす1〜リウム、カリウ11
、カルシウム等がa−3i太陽電池素j′中へ浸透りる
ことを防止づる機11シとをイjづる。絶縁層としては
、アモルファス窒化珪素、アモルファス酸化珪素、アモ
ルファス炭化珪素、アモルフノ・スシリコン等を用いる
ことができる。なJ3、絶縁層は、前記金属箔上に、グ
ロー放電分解法にJ、ってJrt梢させることができる
a−3i太陽電池素子は、光起電力発生素子としての機
能を右づる。これは、電界領域を有するa−3i薄膜を
、下部電極と上部電極とでザンドイッヂ状にはさんだI
M Tiをなす。下部型(セは、前記絶縁層上に、アル
ミニウム、ニッケルクロム、モリブデン、白金、パラジ
ウム、銀等を電子ビームあるい【、1スパツタリング等
によってf4 Wして形成づる。a  3i薄模は、前
記下部電極上に、グロー放電分解法によって成長させる
。なお、a−8i薄膜の電界領域は、n層、i層、p層
の接合によって形成してもよく、あるいはショットキー
型として形成してもよい。要は、電子、正孔を加速して
分離し得る電界領域がa−3i薄膜層内に形成されれば
J:い。上部電極は、受光面側となるため、光透過性を
有しなければならない。上部電極としては、インジウム
酸化物と二酸化錫との混合物である[TO股、あるい(
よ、二酸化錫膜等の透明導電膜を用いることができる。
これら)1明導電膜は、a−3i薄lり上に電子ビーム
あるい【よスパッタリング等によって蒸着して形成覆る
。なa3透明MI電膜は、a −3i ii9膜層側か
ら順に比較的薄い二酸化t13膜、比較的厚いI−r 
o Ilb;の二F7栴造としてもよい。なんとなれば
、二酸化錫はa−31簿膜を比較的劣化さけにりく、一
方、+ l’ Oは二酸化錫よりも低抵抗だからである
。したがって、透明導電膜を低抵抗とし、かつa−3t
R?紛を良質なものと−4るためには、前記二層椙造ど
づるのがよい。
かかるa−3i太陽電池累子は、出力電圧を増すために
通常複数個を同−基板上に作成して直列に接続する。た
とえば第1図に承りように、受光面側からp層、1lp
7.n層が積層された、いわゆる順タイプa−3i太陽
電池素子を同−金属箔上に多数作成して、隣接Jる太陽
電池素子の上部電極と下部電極とをリード線によ−)で
接続してもよい。あるいは第2図に示りJ、うに、順タ
イプa−5i太陽電池素子と、受光面側から0層、i層
II h’7の順に偵に’iされlコいわゆる逆タイプ
a −3i太陽電池素子とを相Nに隣接して配置し、上
部電極どうし、下部電極どうしをぞれぞれ1つおきにづ
゛らして接続しくもJ、い。
かかる構成の木梵明のa−3i太陽電池は、基板どしC
全1+lS箔を用いているため柔軟である。したがって
自動中等の曲面を何する物品に貼り(=J fJて使用
rニーきるためh用である。金属箔及び絶縁層の熱膨張
率と、a−31薄股の熱膨張率の差は小さいため、基板
として耐熱性有償フィルムを用いたa−3a人陽電池の
ような、製造時における刺部、クラックの発生といった
問題も生じない。また、金属箔から1よ、耐熱↑り有機
フィルムのようなガスも発生しないため、a−3a薄膜
層の物性特性も悪化しづ゛、したがって太陽電池として
の効率し良い。
なお、類タイプと逆タイプのa−3i太陽電池素子を相
互に隣接して配置した場合は、電極を接続づるリード線
の蒸着は容易であり、かつ有効受光面f1’tが111
1−0また、任意の出力電圧を取り出づこともできる。
以下、本発明の詳細な説明りる。
第1図は以下の実施例で作成したa−3i太陽電?l!
! 9の断面模式図であり、第4図はa−3i太陽電池
9の平面図であり、第5図(Δ)は第4図に+3ける△
−A′断面図、第5図(13)はB−13′pi面図、
第5図(C)はCr−C−1tli面図であり、第3図
は、該a−3i太陽電池9を自動中に狭看した状態を表
わす図である。
第1実施例 以下の手順によって第1図、第4図、第5図に承りよう
なa−3i太陽電池9を作成した。
(1)金属箔1として厚さ50〜ε30μm1而積が1
0cmx 10cm角であるステンレス前を用意し、超
音波洗浄、電界研磨、再度の超音波洗浄を施した侵、1
3.56MHzの高周波電源を用いグl」−放電分解法
にJ、って、該ステンレス箔上に絶れ層2どじて抵抗率
1010〜1013ΩC…のア−1: /L/ −77
’ ス窒化1.[克を0.05〜0.2μm 1(4f
i’tさぜた。ガスとしてはシラン(311−1a)、
及びシランし二/’(Nl+3)ま1.、:は窒素(N
t)を用い、真空[0、5〜11−orr 、a’%周
波電力密度1−80 mw/ cm2 、ステンレス前
のmU270〜300℃の条f;とした。
(2)前記アモルフPス窒化珪素上にマスクを施し、電
子ビーム熱着法ににつで下部電極31としてニッケルク
ロ1\合金を朋さ500〜2500人魚iu/こ。前記
マスクの形状は、1.6CIllX4゜9cm角の電極
が12個、前記ステンレス泊上に形成されるにうに多形
状である。
(3)(2)と別のマスクを用い、グ[1−放電分解法
にJ、っI前記下部電極31上にn型a−3+ sp膜
321 を300〜500A成長さけた。ガスとしては
、シラン(SiH4):ホスフイン1)l−1a>:ア
ルゴン(Ar )〜10:0.01〜0.3:90の混
合ガスを用い、真空度0. 1〜11orr、高周波電
力密度1〜80 rrnv/ cm2、ステンレス前の
温度270−・300℃の条イ′1どしIC。
(4>  (3>と同一のマスクを用い、グ+:+ −
/J文電電分解法よってi型a−3i薄膜322を前記
1)型a−3i薄股321上に0.5〜0.εsμm成
長させた。ガスとしてはシラン(S!l−1a):アル
ゴン(八r)〜10:90の混合ガスを用い、’y%’
1度、高周波電力密度及びステンレス箔の温度は(3〉
と同じとした。
(5)<3)と同一のマスクを用い、グロー放電分解法
によって、1)型a−3i it’?lk!323ヲn
iJ記i3すa −3i 薄膜322上に100〜30
0人成長さUた。ガスとしてはシラン(Si 114 
) ニジボラン(Bzl−(e):メタン(Cl14)
:アルゴン(Ar )〜10:0.01〜0.3:2〜
4:86〜88の混合ガスを用いた。真¥度、高周波電
力+7度及びステンレス前のfRft3jは(3〉ど同
じとした。
(6)(2)、(3)とは別のマスクを用い、スパッタ
リング法にJ、っ゛C1前記p型a−37薄膜323上
に、上部電極33及びリード線4として透明V)電膜(
あるI l’ 0 (イジウム酸化物と二酸化錫の混合
物)を1000〜3000 人ta積させた。
(7)前記リード線4上に、有1災フィル云製の保訛I
I!、!5を形成した。
以上のよ・)にして、12貼)の類タイプa  S 1
人l!11電池崇子ζ3を同一のステンレス箔上に形成
して相Uに直列接続したa−37太陽電池9をf7′:
成した。
本第1実施例のa−37太円電池9は、ΔM1照IJ下
で開放電圧10.5V、短絡充電流密度13.5mA/
cmz、トF0.55、変挽交率6゜/′16%であっ
た。また、出力特性は第6図のようであった。
第2実施例 以下の手順で12個の順タイプa−3i太陽7G池素了
3を同一のステンレス箔基板上に形成して、(]1uに
直タIノ接続したa−B+太陽電池9を作成した。
(1)金属箔1として第1実施例ど同じステンレス箔を
用い、該ステンレス箔を第1実施例と同様にして洗浄し
た後、該ステンレス箔上に、グ[1−M?t!分解法に
よって、絶縁層2どしてアモルファス酸化■1素を0.
05〜0.2μm Ht槓さl! A:。
ガスとしてはシラン(Si lla ) 、酸化窒素(
N20)を用い、真空度、高周波電力密度及びステンレ
ス箔の滌亀は第1実施例と同じとした。
(2)前記アモルファス酸化I!素土に第1実施例と同
じマスクを施し、スパッタリング法によって、下部型I
に31としてアルミニウムを1000〜2000 A 
Iff積させた。
(3)(2)と別のマスクを用い、グロー放電分解法に
よ−〕で第1実施例と同様にしてn型a −31薄膜3
21を300〜500△成I(さけ、ついでi型a−8
iR9躾322を0.5〜0.8μn成長さけた。
(4)(3)と同じマスクを用い、グロー放電分解法に
よって、前記i型a−3i薄躾322十に1)ヘリn 
 3!RVIIシ! 323を100〜300△成1(
8せた。ガスどしてはシラン(3iH4):ジボ”;r
ン(1:32 LI G ) :アルゴン(Δr)−1
0:0゜0゛1〜0.3:90の11,11合で混合し
たガスを用いた。真空度、高周波電力密度及びステンレ
ス箔の)1.Δ麿は第1実施例と同じとした。
(!1)(2)、(3)と別のマスクを用い、スパッタ
リング法にJ、って前記P型a−3iMII9323上
に上部電極33及びリード線4として二酸化錫を500
〜1000△Hf積させ、継い′C′I TOを500
 □〜・3000△堆積させた。
(6)前記リード線上に、イ1機フィルム製の保護膜F
)を形成した。
以上のJ、うにして、第2実施例のa−5i太陽電池を
作成した。
本第2実施例のa−3i太陽電池はΔM1照射1; r
:17fl放’13)工10.2V、短絡充電流密度1
3゜2111 A/Cm2 、FF0.57、変換効率
6.40%Cあった。また、出力特性は第7図のようで
あつ lこ 。
第3実施例 第33実施例は、第1実施例と略同じである。第3実施
例が第1実施例と異なる点は、金Ii′1箔1として厚
さく30〜120μmの鉄箔を用い、絶縁F、F2とし
てアモルファス炭化珪素を用いた点でおる。
なお該炭化珪素は、グo −b’i電分解法によって、
ガスとしではシラン(3itla):メタン〈C11a
 ) : フルボン(Δr )=10:4〜10:80
〜86の混合ガスを用いて鉄箔上にHL積させた。
本第3実施例のa−8i太陽’iU池tよΔM1照Gn
下C間放電圧10.6V、短絡光電流V度13゜4mA
/cm2 、Ff”O,,51、変換効率6.01%で
あった。
以上凹りるに本発明のa−3i太陽?Ii池とは金属箔
と、該金属箔上に一体的に形成された絶縁層と、該絶縁
層上に形成された少なくとも1つのa−3i太陽電池素
子から成る。またa−3i太陽電池素子が複数あるとき
は、それらは直列に接続されている。
本発明のa−3i太陽電池は基板として金Iil箔を用
いているため柔軟である。また、金属箔の熱膨張率と、
絶縁層の熱膨張率、及びa−3i傳股の熱膨張17には
、あまり差がないため、製造時に金属箔を加熱してIJ
&、lI離、クラックは発生しない。
また、金属箔からはガスは発生じないためa −31前
膜の物性特fトの悪化は防止される。その結果、a  
3!太陽電池の特性は、実施例に詳述したように良好で
ある。
さらに、a−3i太陽電池素子として、順タイプのムの
と逆タイプのものを相互に隣接して配置した場合は、こ
れらの接続は容易であり、有効受光面積は大きくなる。
また、任意の出力電圧を取り出づことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は順タイプのa−3i太陽電池素子のみを配置し
た本発明のa−8(太陽電池の断面校式図、第2図は順
タイプ及び逆タイプのa−3i太陽電池素子を相7jに
隣接して配置した本発明のa−3i太陽電池の断面模式
図、第3図は本発明のa−3i人−陽電池を自動車に装
着した状態を表わず図、第4図は本発明のWS1実施例
のa−3i太陽電池の平面図、第5図(Δ)は第4図に
J3りるΔ−A′所面図、第5図(]3)は[3−[3
′断面図、第5図(C)はC−C−断面図、第6図は本
発明の第1実施例の出力特11L図、群)7図は本発明
の第2実M例の出ツノ特性図である。 1・・・・・・金属箔  2・・・・・・絶縁層3・・
・・・・a−3i太陽電池素子 31・・・・・・下部電極 321・・・・・・n型a−8i薄膜 322・・・・・・i型a−37薄膜 3232・・・・・・P型a−3i醇膜33・・・・・
・上部電極 4・・・・・・リード線 5・・・・・・保護税 特許出願人  口木電装株式会社 代理人  弁理士  大川 宏 同   弁理上  膝行 修 同   弁理士  丸山明夫 第5図 (A) 第5図 (B) 第5図 (C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)金属箔と、該金属箔の一面に一体的に形成された
    絶縁h′弓と、該絶縁層上に形成された少なくとも1つ
    のア[ルフノ・スラリ:1ン太陽?(H池累子ど、かう
    成ることを特徴とするアセルフ?スジζ〕−1ン人陽電
    池。 (2)前記金属箔は、ステンレス箔、アルミニウム前、
    鉄箔の1種であり、1frl i’ie絶縁層を成り擾
    4刊は、アモルファス窒化珪累、アモルフ7・ス酸化珪
    素、アモルファス炭化珪素、アモルフ?スジ1ノ]ンの
    1種である特許請求の範囲第1項記載のアモルファスシ
    リコン太陽電池。 (30前記アモルファスシリコン太陽電池素子は、前記
    絶縁層上に順次下部電極、電界領域を有覆るアモルファ
    スシリニ1ン]9、透明導電膜が形成された4M 造を
    成し、かかるアモルファスシリコン太陽電池素子が複数
    個形成され、該複数個のアモルフj・スシリニ1ン太陽
    電池素了は直列に接続されているL’jI71請求の範
    囲第1 Tn記載のアモルファスシリ−1ン太陽電池。 (4)前記複数個のアモルファスシリ−」ン太陽電池素
    子は、11q記電界領域を!jりるアモルファスシリコ
    ン薄膜が受光面側/)S lう順次pF4、i層、11
    層の構造を成す順タイプアモルファスシリニ1ン太陽電
    池素子と、受光面側から順次n層、i層、1岡の構造を
    成り逆タイブアモルフノ・スシリニ1ン人陽電it!I
    素子とから成り、これらが相互にFΔ接して配置されて
    いる特許請求の範囲第33項記載のアモルファスシリコ
    ン太陽電池。
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