JPS6041878B2 - 薄膜太陽電池装置 - Google Patents

薄膜太陽電池装置

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JPS6041878B2
JPS6041878B2 JP54016309A JP1630979A JPS6041878B2 JP S6041878 B2 JPS6041878 B2 JP S6041878B2 JP 54016309 A JP54016309 A JP 54016309A JP 1630979 A JP1630979 A JP 1630979A JP S6041878 B2 JPS6041878 B2 JP S6041878B2
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light
thin film
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池装置の電極構造の改良に関するもので
ある。
近年太陽エネルギーの有効利用を図るために、半導体基
板が比較的簡単な製造プロセスで得るこＩＬとができ、
且つパネル状への素子組み立て作業が容易な太陽電池装
置として、アモルファスシリコン薄膜を利用した装置が
開発され、実用化が試みられている。
この種の太陽電池素子は、ガラス等の透光性基板面に電
極が形成された後、該電極を２ι被つてアモルファスシ
リコン層を生長させ、適宜リン或いはボロン等の不純物
を導入して光起電力特性を備えた太陽電池装置が構成さ
れている。ここて上記薄膜太陽電池装置は比較的薄い半
導体層に形成されるため、受光面と相対する背面電極側
２５に反射率の高い金属膜が用いられるならば、半導体
薄膜との屈折率の差によつて両者の界面で光の反射が生
じ、実質的に光の入射強度が増加したことに相当し、こ
のために太陽電池の効率向上が期待できる。一般的に半
導体薄膜の屈折率をｎ、、背面電極材料の複素屈折率を
ｎ２−ｉＲ２とすれば、半導体薄膜側から垂直入射した
光の背面電極との界面反射率Ｒｍ−は次の式で与えられ
る。
（ｎ、−ｎ０）゜＋Ｒ漿 Ｒｍロー −（ｎ、＋ ｎ。
）’＋Ｒりシリコン結晶と金、銀、銅、ニッケル或いは
アルミニウムとの組合せについて上式により垂直反射率
Ｒｍａｘを求めると第１図のようになる。
太陽光の放射スペクトルは主として０．３μｍから２μ
ｍの波長域に存在するので、第１図からは銀、アルミニ
ウム、金、銅、ニッケルの順で反射特性がナぐれている
ことになる。ところでシリコン薄膜とこれらの電極材料
について実験して見ると、■Ｒ、金、銅等は予想される
程、太陽電池の効率を着加させることは出来なかつた。
これはシリコン寺膜とこれら電極材料が界面で合金層を
形成し、各電極材料それ自身がもつ優れた反射特性を維
持−１１来ないことに原因があり、従つてシリコン薄膜
との間で合金層を形成する可能性のある全ての金叫材料
を背面電極材として用いた場合にこの問題プゞ生ずるが
、特に光反射性の高い銀、金あるいは伺を背面電極材と
して用いた場合に顕著に現われ６０この光電変換率が予
想値を下回る現象についＣは本発明者の実験によつて確
認された。本発明は上記電極材料及び半導体薄膜の特性
に鑑みてなされたもので、次に実施例を挙げて本発明の
詳細な説明する。
第２図に於て１は入射光を受光する透光性ガラス基板で
、該ガラス基板の表面には光電変換出力を取り出すため
一方の電極２が所望パターンで設げられている。
該電極２に電気的接続されたアモルファスシリコン素子
３がモノシランガス等から板状に成長させて設けられ、
リン及びボロン等の不純物が成長過程で同時にドープさ
れて、ＰＮ接合による光起電力特性をもつた太陽電池素
子を得る。エッチング等の処理が施こされて所望形状に
形成されたシリコン素子３は、上記ガラス基板１と対向
した受光面に対して相対する背面側に透明導電層４が設
けられている。該透明導電層４は上記半導体素子３と後
述する背面電極との合金化を阻止する役目を果すもので
、Ｉｒｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２混合
物、ＣｄＳ．，ＺｎＯ．，ＢＰ．．ＢＮｌＡＩＮ．Ｇａ
Ｎ或いはＴａＮ等の透明且つ低抵抗導電材料がシリコン
素子背面の少なく共背面電極が被着される領域に設けら
れている。透明導電層４上には光出力を外部に導出する
ための背面電極５が設けられている。該背面電極５はＡ
ｇ．Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ．．Ｐｔ．，Ｒｈ．．Ｍｇ．．Ｚ
ｎｌＣｄ．．ＴｉＮＰｄ．．Ｎｉ或いはこれ等金属の合
金が用いられ無電解メッキ、電解メッキ等によつて形成
され、各素子について出力を取り出すための電極が設け
られると共に、各素子間が相互に電気的接続される。配
線されたシリコン素子は外部配線のためのリードが取付
けられた状態で、湿気、汚染等の外部環境から保護する
ためのバシベーシヨン膜６が被覆され、更にガラス等の
保護材７が重ねられて封止されている。上記パシベーシ
ョン膜６はＳｌ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ
，、Ｎｌ）２０５、ＴｉＯ２、ＷＯ３等の無機質薄膜或
いは防湿特性がすぐれたポリ四フッ化エチレン、ポリ三
フッ化塩化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、
ポリエチレン、ポリプロピレン等の有機質薄膜で形成す
ることができ、単に保護材７を重ねてシールするだけの
場合に比べてシリコン素子の保護は一段と高められる。
上記本発明の太陽電池電極構造によれば、透明導電層で
シリコン半導体層と背面電極間は隔てられているため、
両者が合金化する惧れはほとんどなく、背面電極は金属
本来の高い反射率を維持して太陽電池の光電変換効率の
低下を防ぎ、長期に亘つて高出力効率を維持することが
てきる。
即ち、背面電極は金属て形成されるため、背面電極界面
は金属光沢を呈し、高い光反射特性を示すはずであるが
、光電変換用のシリコン半導体層との接合界面て合金化
が進行するとこの金属光沢は喪失され、光反射特性は低
下することとなる。本発明は透明導電層の介在によつて
この合金の進行を阻止して背面電極の金属光沢を残存せ
しめるものであり、これによつてシリコン半導体層のＰ
Ｎ接合を通過して背面電極に到達した光がこの界面の光
反射特性によつて反射され、再度シリコン半導体層中に
入射して光電変換に寄与するため、効率の高い太陽電池
素子が得られれることになる。また合金化を阻止するた
めの透明導電層は、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｉｎ２−Ｓ
ｎＯ２の混合物、ＣｄＯｌＺｎＯ．．ＢＰ．．ＢＮ，，
ＡｌＮ．，ＧａＮ或いはＴａＮのいずれかが用いられる
ため、比較的簡単な製造工程で作製することができ、高
出力太陽電池を経済性よく得ることができる。図面の簡
単な説明第１図は電極材料の波長と垂直反射率の関係を
示す図、第２図は本発明による太陽電池装置の断面図で
ある。
１：ガラス基板、２：電極、３：薄膜シリコン素子、４
：透明導電層、５：背面電極、６：パシベーシヨン膜、
−７：保護材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 受光面に相対する背面に背面電極が設けられた光電
    変換用シリコン半導体層を有する薄膜太陽電池装置にお
    いて、波長０．３〜２μｍの光に対して高い反射率を示
    す金属で前記背面電極を形成し、前記背面電極と前記シ
    リコン半導体層間に、Ｉｎ＿２Ｏ＿３、ＳｎＯ＿２、Ｉ
    ｎＯ＿２−ＳｎＯ＿２の混合物、ＣｄＯ、ＺｎＯ、ＢＰ
    、ＢＮ、ＡｌＮ、ＣａＮ或いはＴａＮのいずれかからな
    る透明導電層を介在したことを特徴とする薄膜太陽電池
    装置。
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