JPS6148797B2 - - Google Patents
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- JPS6148797B2 JPS6148797B2 JP54036070A JP3607079A JPS6148797B2 JP S6148797 B2 JPS6148797 B2 JP S6148797B2 JP 54036070 A JP54036070 A JP 54036070A JP 3607079 A JP3607079 A JP 3607079A JP S6148797 B2 JPS6148797 B2 JP S6148797B2
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- Japan
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- solar cell
- layer
- thin film
- type region
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- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単一基板をなす薄膜太陽電池パネル
において、容易に信頼性の高い直列接続を行い、
高出力電圧とすることができ、直列抵抗損失の減
少により、高いパネル効率を得ることができる薄
膜太陽電池装置に関するものである。
において、容易に信頼性の高い直列接続を行い、
高出力電圧とすることができ、直列抵抗損失の減
少により、高いパネル効率を得ることができる薄
膜太陽電池装置に関するものである。
電力用太陽電池の低コスト化の一つの方法とし
て、シリコン単結晶を用いてプロセスコストを低
減させるため、３インチウエハーから４インチウ
エハーさらに５インチウエハーと大面積ウエハー
を用いる方法が採用されつある。この場合、
AMOでのシリコン結晶太陽電池素子の最適動作
電圧は0.40〜0.55Vと一定であり、最適動作電流
は単位面積当り30〜50mA/cm2であるので、４イ
ンチウエハー（面積81cm2）や５インチウエハー
（面積127cm2）では１枚当りそれぞれ2400〜4000ｍ
Ａ／枚、3800〜6300ｍＡ／枚と極めて大きな電流
となり、素子の直列抵抗を相当小さくしないとこ
の直列抵抗による電力損失は無視出来なくなる。
直列抵抗を小さくしようとすれば現実的には、電
極面積の受光面積に対する割合（電極面積占有
率）が増大することとなり、太陽電池素子の実効
的な光電変換効率の減少をまねく。この対策法の
一つとして、受光面側電極から複数個のリード線
を取り出し太陽電池素子間の相互接続を行うこと
が考えられるが、これは接続配線コストの増大に
つながる。また、民生用太陽電池においては、任
意の高い出力電圧を得るためには、単位太陽電池
素子の動作電圧が0.25〜0.5Vと一定のため複数個
の太陽電池素子を直列接続する必要がある。
て、シリコン単結晶を用いてプロセスコストを低
減させるため、３インチウエハーから４インチウ
エハーさらに５インチウエハーと大面積ウエハー
を用いる方法が採用されつある。この場合、
AMOでのシリコン結晶太陽電池素子の最適動作
電圧は0.40〜0.55Vと一定であり、最適動作電流
は単位面積当り30〜50mA/cm2であるので、４イ
ンチウエハー（面積81cm2）や５インチウエハー
（面積127cm2）では１枚当りそれぞれ2400〜4000ｍ
Ａ／枚、3800〜6300ｍＡ／枚と極めて大きな電流
となり、素子の直列抵抗を相当小さくしないとこ
の直列抵抗による電力損失は無視出来なくなる。
直列抵抗を小さくしようとすれば現実的には、電
極面積の受光面積に対する割合（電極面積占有
率）が増大することとなり、太陽電池素子の実効
的な光電変換効率の減少をまねく。この対策法の
一つとして、受光面側電極から複数個のリード線
を取り出し太陽電池素子間の相互接続を行うこと
が考えられるが、これは接続配線コストの増大に
つながる。また、民生用太陽電池においては、任
意の高い出力電圧を得るためには、単位太陽電池
素子の動作電圧が0.25〜0.5Vと一定のため複数個
の太陽電池素子を直列接続する必要がある。
本発明は、上記従来装置における電極面積占有
率の増大の問題、相互配線コストの増大の問題及
び所定の出力電圧を得る直列接続の問題に鑑みて
なされたもので、薄膜太陽電池の特徴である薄膜
半導体層の厚さがシリコン結晶太陽電池の数百分
の一程度の１〜10μｍであること、及び薄膜の横
方向への高い拡がり抵抗を利用したものである。
即ち単一基板上に直列接続されて形成される複数
個の、pn接合が逆構造をもつ薄膜太陽電池素子
において、互いに隣接する素子の真性半導体薄膜
層或いは高比抵抗半導体薄膜層を連続した共通層
となし、この共通半導体層の両側に形成された逆
構造の各一組のｐ型層とｎ型層を物理的に分離す
ることなく構成し、電気的に直列接続し、電極面
積占有率の小さい低プロセス低コスト高信頼性薄
膜太陽電池を提供するものである。ここでpn接
合が逆構造をもつ１組の太陽電池素子とは、素子
が設けられた基板に対してｐ−ｉ−ｎの順で積層
された素子に対してはｎ−ｉ−ｐ構造が、またｐ
−ｎ−ｎの順で積層された素子に対してはｎ−ｎ
−ｐ構造が夫々逆構造をもち、互いにPN接合が
対象のような関係に形成されている。
率の増大の問題、相互配線コストの増大の問題及
び所定の出力電圧を得る直列接続の問題に鑑みて
なされたもので、薄膜太陽電池の特徴である薄膜
半導体層の厚さがシリコン結晶太陽電池の数百分
の一程度の１〜10μｍであること、及び薄膜の横
方向への高い拡がり抵抗を利用したものである。
即ち単一基板上に直列接続されて形成される複数
個の、pn接合が逆構造をもつ薄膜太陽電池素子
において、互いに隣接する素子の真性半導体薄膜
層或いは高比抵抗半導体薄膜層を連続した共通層
となし、この共通半導体層の両側に形成された逆
構造の各一組のｐ型層とｎ型層を物理的に分離す
ることなく構成し、電気的に直列接続し、電極面
積占有率の小さい低プロセス低コスト高信頼性薄
膜太陽電池を提供するものである。ここでpn接
合が逆構造をもつ１組の太陽電池素子とは、素子
が設けられた基板に対してｐ−ｉ−ｎの順で積層
された素子に対してはｎ−ｉ−ｐ構造が、またｐ
−ｎ−ｎの順で積層された素子に対してはｎ−ｎ
−ｐ構造が夫々逆構造をもち、互いにPN接合が
対象のような関係に形成されている。
まず第１図を用いて、互いに電気的接続された
pn接合が逆構造の薄膜太陽電池素子p+−ｉ−n+
構造素子とn+−ｉ−p+構造素子とについて両者
を完全に物理的、機械的に分割する必要がないこ
と、即ち半導層が連結状態にあつても動作に支障
がないことを電気的に詳しく説明する。第１図に
おいて、n1 +−i0−p1 +積構造からなる薄膜太陽電
池素子１とp2 +−i0−n2 +積層構造からなる薄膜太
陽電池素子とは中間真性半導体薄膜層或いは高比
抵抗半導体薄膜層i0を共通にして夫々pn接合関係
が逆構造に形成されている。隣接する両素子間で
第３層は隣接する素子のp1層とn2層が機械的に分
割することなく境界Ｂを介して連続的に形成さ
れ、他方第１層のn1層とp2層は距離ｌだけ隔てら
れている。
pn接合が逆構造の薄膜太陽電池素子p+−ｉ−n+
構造素子とn+−ｉ−p+構造素子とについて両者
を完全に物理的、機械的に分割する必要がないこ
と、即ち半導層が連結状態にあつても動作に支障
がないことを電気的に詳しく説明する。第１図に
おいて、n1 +−i0−p1 +積構造からなる薄膜太陽電
池素子１とp2 +−i0−n2 +積層構造からなる薄膜太
陽電池素子とは中間真性半導体薄膜層或いは高比
抵抗半導体薄膜層i0を共通にして夫々pn接合関係
が逆構造に形成されている。隣接する両素子間で
第３層は隣接する素子のp1層とn2層が機械的に分
割することなく境界Ｂを介して連続的に形成さ
れ、他方第１層のn1層とp2層は距離ｌだけ隔てら
れている。
上記構造の薄膜太陽電池において真性半導体薄
膜層或いは高比抵抗半導体薄膜層i0の電気伝導度
をσ０、膜厚をt0とし、p1 +薄膜層の電気伝導度
をσp1、膜厚をtp1とし、n1 +薄膜層とp2 +薄膜層
との間隙をｌcm奥行をｗcm、n1 +−i0−p1 +構造素
子による光発生電圧をEvoltとすれば、間隙ｌの
両端にかかる最大電圧は2Evoltとなる。p1薄膜層
とn2薄膜層の境界Ｂでの漏れ電流j0(A)はp1薄膜層
とn2薄膜層の境界Ｂにおける横方向への漏れ電流
の作用している領域の幅を△ｌとした場合 J0＜Ｅ（電圧）×ｗ（長さ）×（伝導度） ×（厚さ）／（幅） ＝Ｅ・ｗ・（σp1・ｔｐ１／△ｌ＋σo2・ｔｏ２／
△ｌ） ＝Ｅ・（ｗ／△ｌ）（σp1ｔp1＋σo2ｔo2） と計算できる。たとえばSiH4／H2ガスのグロー
放電によつて作製されるアモルフアスシリコンの
場合、Ｅ＜1volt、σp1＜10-1／Ωcm、σn2＜
１／Ωcm、tp1＜300Å＝３×10-6cm、tn2＜300Å
＝３×10-6m2であるから、σp1tp1＋σn2tn2＜
10-1×３×10-6＋１×３×10-6＝3.3×10-6とな
り、ｗ＝１cmとすればJ0（μＡ）＜１×１／△ｌ×3.3
× 10-6×106＝３．３／△ｌ、即ち△ｌ＞10μｍ＝10-3cm
とす ればJ0（μＡ）＜1000μＡ（1mA）と計算され
る。電力用太陽電池の光発生電流は30〜50mA/
cm2であるのでJ0＜１ｍＡの値でも素子の特性を劣
化させる程大きな値ではない。またp1 +層とn2 +層
は高導電層で電気的に接続されており、しか特に
アモルフアスシリコンの場合p1 +層とn2 +層の接合
はオーム性を示し、何ら整流性を示さない。更に
第１図に示されるようにp1 +層とn2 +層とは電極３
によつて接続されてほとんど等電位となつている
ため、上記した漏れ電流J0(A)の式におけるＥの値
は1voltではなくてそれの10分の１以下である。
結局σp1、σn2≫σ０である限りσp1.tp1及びσ
n2.tn2の値は非常に小さくなり、境界Ｂでの漏れ
電流は無視でき、たとえp1 +層とn2 +層が連続する
半導体薄膜層として形成されても電極３で電気的
接続されても支障はない。また上記p1 +層とn2 +層
とは図のように同一薄膜半導体層として隣接させ
て形成する必要はなく、第２図に示す如く一方の
素子のn2 +層が他方の素子のp1 +層の一部を被う形
状（逆の場合も同じ）としても、p1 +層とn2 +層の
境界部が間隙ｌの間に位置して設けられる限り何
ら差し支えがない。更にp1 +層とn2 +層とが微小間
隙（≪ｌ）だけ空間が隔てられて構成されても差
し支えはない。
膜層或いは高比抵抗半導体薄膜層i0の電気伝導度
をσ０、膜厚をt0とし、p1 +薄膜層の電気伝導度
をσp1、膜厚をtp1とし、n1 +薄膜層とp2 +薄膜層
との間隙をｌcm奥行をｗcm、n1 +−i0−p1 +構造素
子による光発生電圧をEvoltとすれば、間隙ｌの
両端にかかる最大電圧は2Evoltとなる。p1薄膜層
とn2薄膜層の境界Ｂでの漏れ電流j0(A)はp1薄膜層
とn2薄膜層の境界Ｂにおける横方向への漏れ電流
の作用している領域の幅を△ｌとした場合 J0＜Ｅ（電圧）×ｗ（長さ）×（伝導度） ×（厚さ）／（幅） ＝Ｅ・ｗ・（σp1・ｔｐ１／△ｌ＋σo2・ｔｏ２／
△ｌ） ＝Ｅ・（ｗ／△ｌ）（σp1ｔp1＋σo2ｔo2） と計算できる。たとえばSiH4／H2ガスのグロー
放電によつて作製されるアモルフアスシリコンの
場合、Ｅ＜1volt、σp1＜10-1／Ωcm、σn2＜
１／Ωcm、tp1＜300Å＝３×10-6cm、tn2＜300Å
＝３×10-6m2であるから、σp1tp1＋σn2tn2＜
10-1×３×10-6＋１×３×10-6＝3.3×10-6とな
り、ｗ＝１cmとすればJ0（μＡ）＜１×１／△ｌ×3.3
× 10-6×106＝３．３／△ｌ、即ち△ｌ＞10μｍ＝10-3cm
とす ればJ0（μＡ）＜1000μＡ（1mA）と計算され
る。電力用太陽電池の光発生電流は30〜50mA/
cm2であるのでJ0＜１ｍＡの値でも素子の特性を劣
化させる程大きな値ではない。またp1 +層とn2 +層
は高導電層で電気的に接続されており、しか特に
アモルフアスシリコンの場合p1 +層とn2 +層の接合
はオーム性を示し、何ら整流性を示さない。更に
第１図に示されるようにp1 +層とn2 +層とは電極３
によつて接続されてほとんど等電位となつている
ため、上記した漏れ電流J0(A)の式におけるＥの値
は1voltではなくてそれの10分の１以下である。
結局σp1、σn2≫σ０である限りσp1.tp1及びσ
n2.tn2の値は非常に小さくなり、境界Ｂでの漏れ
電流は無視でき、たとえp1 +層とn2 +層が連続する
半導体薄膜層として形成されても電極３で電気的
接続されても支障はない。また上記p1 +層とn2 +層
とは図のように同一薄膜半導体層として隣接させ
て形成する必要はなく、第２図に示す如く一方の
素子のn2 +層が他方の素子のp1 +層の一部を被う形
状（逆の場合も同じ）としても、p1 +層とn2 +層の
境界部が間隙ｌの間に位置して設けられる限り何
ら差し支えがない。更にp1 +層とn2 +層とが微小間
隙（≪ｌ）だけ空間が隔てられて構成されても差
し支えはない。
次に真性半導体薄膜層i0を介して上記p1 +層、
n2 +層と相対する側のn1 +層及びp2 +層について
は、n1 +−i0−p1 +構造素子１とp2 +−i0−n2 +構造
素子２との真性半導体薄膜層i0に生じる境界領域
４を通じて流れる電流ｉが一組の逆構造素子間の
最大漏れ電流となる。この二つの素子の境界領域
４の両側（破線で示す部分）の最下端間には二つ
の素子による光発生電圧の和である最大電圧
2Evoltが印加され、また境界領域４の頂部では上
記したように高導電層（p1 +、n2 +）で電気的に接
続されており、しかもアモルフアスシリコンで構
成した場合、p1 +、n2 +接合の電流は大部分オーム
性を示し、何ら整流性を示さない。したがつて
p1 +とn2 +との間はほとんど電位差がなく、零に近
い値であり、その結果境界領域４の頂部では電圧
差は実質的に零であり、境界領域４の両側に加わ
る電位差は最大電圧2Evoltを真性半導体層i0の厚
さt0によつて分配した値となり、例えば境界領域
４の頂部からの厚さがｘの位置における電位差は
（２Ｅｘ／ｔ０）となる。
n2 +層と相対する側のn1 +層及びp2 +層について
は、n1 +−i0−p1 +構造素子１とp2 +−i0−n2 +構造
素子２との真性半導体薄膜層i0に生じる境界領域
４を通じて流れる電流ｉが一組の逆構造素子間の
最大漏れ電流となる。この二つの素子の境界領域
４の両側（破線で示す部分）の最下端間には二つ
の素子による光発生電圧の和である最大電圧
2Evoltが印加され、また境界領域４の頂部では上
記したように高導電層（p1 +、n2 +）で電気的に接
続されており、しかもアモルフアスシリコンで構
成した場合、p1 +、n2 +接合の電流は大部分オーム
性を示し、何ら整流性を示さない。したがつて
p1 +とn2 +との間はほとんど電位差がなく、零に近
い値であり、その結果境界領域４の頂部では電圧
差は実質的に零であり、境界領域４の両側に加わ
る電位差は最大電圧2Evoltを真性半導体層i0の厚
さt0によつて分配した値となり、例えば境界領域
４の頂部からの厚さがｘの位置における電位差は
（２Ｅｘ／ｔ０）となる。
したがつて、この点における二つの素子間の漏
れ電流△Ｊは となり、全漏れ電流は となる。
れ電流△Ｊは となり、全漏れ電流は となる。
この結果
ｌ2E×（Ｗ／Ｊ）σ０・t0
のとき、最大の漏れ電流がＪとなることが判る。
具体的には、Ｅ＜1volt、Ｗ＝１cm、σ０＜
10-4／Ωcm、t0＝１μｍ＝10-4cm、Ｊ＜200μＡ＝
２×10-4Aとすれば、ｌ＞2E（ｗ／ｉ）σ0t0＝10-4cm ＝１μｍ、即ち素子間の間隙ｌを１μｍ以上に選
定すれば、漏れ電流は単位cm当り200μＡ以下と
なり、ｌを100μｍ以上に選定すれば漏電流は実
に２μＡ以下に出来ることが示される。ｌの値は
薄膜半導体層の成長技術によつて変り得るが、通
常の成長技術が適用される範囲では漏れ電流は非
常に小さく、太陽電池素子の動作に与える影響は
非常に小さい。また真性半導体層i0の電気伝導度
σ０のAM2100mW/cm2入力に対する値であり、
暗中では光伝導効果によりσ０は10-7〜10-8／Ω
cm程度まで激減するので漏れ電流は更に小さくな
る。従つて上記ｌを与えている境界領域４に対応
する受光領域を予め遮光することにより電気的分
離効果が一層高められる。
10-4／Ωcm、t0＝１μｍ＝10-4cm、Ｊ＜200μＡ＝
２×10-4Aとすれば、ｌ＞2E（ｗ／ｉ）σ0t0＝10-4cm ＝１μｍ、即ち素子間の間隙ｌを１μｍ以上に選
定すれば、漏れ電流は単位cm当り200μＡ以下と
なり、ｌを100μｍ以上に選定すれば漏電流は実
に２μＡ以下に出来ることが示される。ｌの値は
薄膜半導体層の成長技術によつて変り得るが、通
常の成長技術が適用される範囲では漏れ電流は非
常に小さく、太陽電池素子の動作に与える影響は
非常に小さい。また真性半導体層i0の電気伝導度
σ０のAM2100mW/cm2入力に対する値であり、
暗中では光伝導効果によりσ０は10-7〜10-8／Ω
cm程度まで激減するので漏れ電流は更に小さくな
る。従つて上記ｌを与えている境界領域４に対応
する受光領域を予め遮光することにより電気的分
離効果が一層高められる。
次にn1 +層とi0層とp2 +層とでn1 +−i0−p2 +構造
の素子が構成されると考えられるが、上述のごと
く境界領域４の横方向の隔たりｌの長きさがn1 +
−i0−p2 +の接合で光発生する電子及び正孔の拡
散長Ln、Lpの２倍よりも大きければ、即ちｌ＞
2Ln、2Lpであれば上記n1 +層−i0層−境界領域４
−i0層−p2 +層で構成される太陽電池は事実上起
電力を生ぜず、n1 +層−i0層及びp2 +層−i0層はい
ずれも電気的に独立となる。具体的にはアモルフ
アスシリコンの場合Ln、Lp＜0.5μｍであるの
で、ｌ＞１μｍ即ちｌが１μｍ以上あれば十分で
ある。第３図は上記第１図に示した１組の逆構造
をもつ薄膜半導体太陽電池素子が、互いに直列に
電気的接続された状態に同一基板２０上に多数組
設けられた状態を示す。直列接続された複数の太
陽電池素子がいずれも真性半導体薄膜或いは高比
抵抗層を共通にして形成されている。上記実施例
は光の入射方向に対して単一のp+−ｉ−n+−（p+
−n-−n+）構造をもつ素子について説明したが高
出力を得るために開発されているような多層積層
型太陽電池、例えば第４図の如く積層される太陽
電池素子間に透明電極５を介挿させた装置、第５
図の如く透明電極を介することなく積層させた装
置にも本発明は同様に適用できる。
の素子が構成されると考えられるが、上述のごと
く境界領域４の横方向の隔たりｌの長きさがn1 +
−i0−p2 +の接合で光発生する電子及び正孔の拡
散長Ln、Lpの２倍よりも大きければ、即ちｌ＞
2Ln、2Lpであれば上記n1 +層−i0層−境界領域４
−i0層−p2 +層で構成される太陽電池は事実上起
電力を生ぜず、n1 +層−i0層及びp2 +層−i0層はい
ずれも電気的に独立となる。具体的にはアモルフ
アスシリコンの場合Ln、Lp＜0.5μｍであるの
で、ｌ＞１μｍ即ちｌが１μｍ以上あれば十分で
ある。第３図は上記第１図に示した１組の逆構造
をもつ薄膜半導体太陽電池素子が、互いに直列に
電気的接続された状態に同一基板２０上に多数組
設けられた状態を示す。直列接続された複数の太
陽電池素子がいずれも真性半導体薄膜或いは高比
抵抗層を共通にして形成されている。上記実施例
は光の入射方向に対して単一のp+−ｉ−n+−（p+
−n-−n+）構造をもつ素子について説明したが高
出力を得るために開発されているような多層積層
型太陽電池、例えば第４図の如く積層される太陽
電池素子間に透明電極５を介挿させた装置、第５
図の如く透明電極を介することなく積層させた装
置にも本発明は同様に適用できる。
第６図ａ〜ｅを用いて本発明による高出力電圧
薄膜太陽電池パネルの具体的製造方法を示す。
薄膜太陽電池パネルの具体的製造方法を示す。
第６図ａにおいて、２１はガラス基板（ホウケ
イ酸ガラス）でこの上に1TO（In2O3−SnO2）透
明導電膜２２を基板温度200〜450℃でイオンプレ
テイング装置により間隔0.20mm以下で膜厚0.10〜
0.15μｍマスク形成する。この時の1TO膜２２の
シート抵抗は10Ω／口以下である。ガラス基板２
１は太陽電池パネルの受光面側の構成材料を兼ね
る。次に水素ガスベースにモノシラン（SiH4）を
10％添加した混合ガス（SiH4／H2）にホスフイン
（PH3／H2）ガスを少量添加したものを原料とし、
低圧グロー放電により、第６図ｂのようにマスク
２３を用いてn1 +アモルフアスシリコン薄膜層
（100〜300Å厚）を基板上に島状に形成する。こ
の場合ガス圧は0.5〜5torr、基板温度は250〜300
℃で行う。次にSiH4／H2ガスにジボラン
（B2H6／H2）ガスを少量添加した原料を用いて、
第６図ｃに示す如く上記n1 +薄膜層の島領域に対
して位置決めされたp1 +アモルアアスシリコン薄
膜層（100〜200Å厚）が形成される。該p1 +層の
形成にあたつて位置決めするためのマスクが用い
られる該マスク２３は上記n1 +層の形成に用いら
れたマスク２３を平行移動させたものである。低
圧グロー放電であるのでマスクの側面からのまわ
りこみも多少あるが、膜厚がきわめてうすいため
問題にならない。次に真性半導体層或いは高比抵
抗層となるアンドープアモルフアスシリコン薄膜
層i0（5000〜10000Å厚）を上記p1 +層、n1 +層全
面にわたつて共通に形成する。（第６図ｄ）更に
n2アモルフアス薄膜層（200〜300Å厚）、つづい
てp2 +アモルフアスシリコン薄膜層（100〜200Å
厚）が上記n1 +層及びp1 +層との間で位置決めされ
て形成される。次にイオンプレイテイング装置に
よりAg〜Al背面電極２４（１〜３μｍ厚）をマ
スク形成する（第６図ｅ）。ここに薄膜太陽電池
パネルは完成する。背面から見た太陽電池を第７
図に示す。極めて単純な構造になつており、基板
面積に対する有効素子面積は95％以上になつてい
る。
イ酸ガラス）でこの上に1TO（In2O3−SnO2）透
明導電膜２２を基板温度200〜450℃でイオンプレ
テイング装置により間隔0.20mm以下で膜厚0.10〜
0.15μｍマスク形成する。この時の1TO膜２２の
シート抵抗は10Ω／口以下である。ガラス基板２
１は太陽電池パネルの受光面側の構成材料を兼ね
る。次に水素ガスベースにモノシラン（SiH4）を
10％添加した混合ガス（SiH4／H2）にホスフイン
（PH3／H2）ガスを少量添加したものを原料とし、
低圧グロー放電により、第６図ｂのようにマスク
２３を用いてn1 +アモルフアスシリコン薄膜層
（100〜300Å厚）を基板上に島状に形成する。こ
の場合ガス圧は0.5〜5torr、基板温度は250〜300
℃で行う。次にSiH4／H2ガスにジボラン
（B2H6／H2）ガスを少量添加した原料を用いて、
第６図ｃに示す如く上記n1 +薄膜層の島領域に対
して位置決めされたp1 +アモルアアスシリコン薄
膜層（100〜200Å厚）が形成される。該p1 +層の
形成にあたつて位置決めするためのマスクが用い
られる該マスク２３は上記n1 +層の形成に用いら
れたマスク２３を平行移動させたものである。低
圧グロー放電であるのでマスクの側面からのまわ
りこみも多少あるが、膜厚がきわめてうすいため
問題にならない。次に真性半導体層或いは高比抵
抗層となるアンドープアモルフアスシリコン薄膜
層i0（5000〜10000Å厚）を上記p1 +層、n1 +層全
面にわたつて共通に形成する。（第６図ｄ）更に
n2アモルフアス薄膜層（200〜300Å厚）、つづい
てp2 +アモルフアスシリコン薄膜層（100〜200Å
厚）が上記n1 +層及びp1 +層との間で位置決めされ
て形成される。次にイオンプレイテイング装置に
よりAg〜Al背面電極２４（１〜３μｍ厚）をマ
スク形成する（第６図ｅ）。ここに薄膜太陽電池
パネルは完成する。背面から見た太陽電池を第７
図に示す。極めて単純な構造になつており、基板
面積に対する有効素子面積は95％以上になつてい
る。
以上本発明によれば、真性薄膜半導体層或いは
高比抵抗層を介して太陽電池素子を形成し、直列
接続された素子を物理的、機械的に分割すること
なく真性薄膜半導体層或いは高比抵抗層を共通に
して設けることにより、従来装置のように各素子
を物理的に分離したあと電気的に直列接続する方
法にくらべ、極めて低コストでかつ任意の高出力
電圧をもつ薄膜太陽電池パネルが得られ、電極面
積占有率の増大の問題、電極抵抗による電力損失
の増大の問題、相列直列配線コストの増大等の諸
問題を一挙に解決し、高信頼性で高効率薄膜太陽
電池パネルを提供し、更に本発明によれば共通層
を介して両側に形成される単位太陽電池素子の一
方の導電性領域を、隣接する一方の一対の太陽電
池素子のｐ型領域とｎ型領域とを物理的に分離さ
せることなく連続させて一体的に形成するように
なしているため、半導体層の受光面積の無駄部分
がなくなり、大電力を得ることが出来る高効率薄
膜太陽電池パネルを提供するものである。
高比抵抗層を介して太陽電池素子を形成し、直列
接続された素子を物理的、機械的に分割すること
なく真性薄膜半導体層或いは高比抵抗層を共通に
して設けることにより、従来装置のように各素子
を物理的に分離したあと電気的に直列接続する方
法にくらべ、極めて低コストでかつ任意の高出力
電圧をもつ薄膜太陽電池パネルが得られ、電極面
積占有率の増大の問題、電極抵抗による電力損失
の増大の問題、相列直列配線コストの増大等の諸
問題を一挙に解決し、高信頼性で高効率薄膜太陽
電池パネルを提供し、更に本発明によれば共通層
を介して両側に形成される単位太陽電池素子の一
方の導電性領域を、隣接する一方の一対の太陽電
池素子のｐ型領域とｎ型領域とを物理的に分離さ
せることなく連続させて一体的に形成するように
なしているため、半導体層の受光面積の無駄部分
がなくなり、大電力を得ることが出来る高効率薄
膜太陽電池パネルを提供するものである。
第１図は本発明を説明するための原理図、第２
図は本発明による他の実施例を示す要部断面図、
第３図は本発明による一実施例を示す断面図、第
４図及び第５図は本発明による他の実施例を示す
断面図、第６図ａ〜ｅは本発明の一実施例の製造
方法を説明するための断面図、第７図は第６図ｅ
の平面図である。 １：n1 +−i0−p1 +薄膜太陽電池素子、２：p2 +
−i0−n2 +薄膜太陽電池素子、３：電極、２０：
基板。
図は本発明による他の実施例を示す要部断面図、
第３図は本発明による一実施例を示す断面図、第
４図及び第５図は本発明による他の実施例を示す
断面図、第６図ａ〜ｅは本発明の一実施例の製造
方法を説明するための断面図、第７図は第６図ｅ
の平面図である。 １：n1 +−i0−p1 +薄膜太陽電池素子、２：p2 +
−i0−n2 +薄膜太陽電池素子、３：電極、２０：
基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単一基板上に、非結晶質の薄膜半導体層を積
層してなる単位太陽電池素子を複数個直列接続し
た薄膜太陽電池装置において、 基板の側から一方はpinの順で、他方はnipの順
に積層し、 且つ該隣接太陽電池素子のｉ層を連続する共通
層に形成し、 該共通層を介して両側に形成される単位太陽電
池素子の一方の導電性領域を、隣接する一方の一
対の太陽電池素子のｐ型領域とｎ型領域とを物理
的に分離させることなく連続させて一体的に形成
すると共に、他方の一対の太陽電池素子のｐ型領
域とｎ型領域とを物理的に分離させて形成し、 上記共通層を介して両側に形成される単位太陽
電池素子の一方の導電性領域に対応した他方の導
電性領域を、隣接する一方の一対の太陽電池素子
のｎ型領域とｐ型領域とを物理的に分離させて形
成すると共に、他方の一対の太陽電池素子のｎ型
領域とｐ型領域とを物理的に分離させることなく
連続させて一体的に形成し、 前記基板の広がり方向に隣接する単位太陽電池
素子間を、該隣接する一対の太陽電池素子の物理
的に連続させて一体的に形成されたｐ型領域とｎ
型領域上に一体的に形成された電極によつて直列
接続してなることを特徴とする薄膜太陽電池装
置。 ２ 前記単位太陽電池素子は、薄膜半導体層の積
層方向に複数個の太陽電池素子が積層されてなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄
膜太陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3607079A JPS55127077A (en) | 1979-03-26 | 1979-03-26 | Thin film solar battery device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3607079A JPS55127077A (en) | 1979-03-26 | 1979-03-26 | Thin film solar battery device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55127077A JPS55127077A (en) | 1980-10-01 |
| JPS6148797B2 true JPS6148797B2 (ja) | 1986-10-25 |
Family
ID=12459463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3607079A Granted JPS55127077A (en) | 1979-03-26 | 1979-03-26 | Thin film solar battery device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55127077A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59161081A (ja) * | 1983-03-03 | 1984-09-11 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 薄膜太陽電池 |
| JP7819227B2 (ja) * | 2024-03-01 | 2026-02-24 | シャープエネルギーソリューション株式会社 | 太陽電池モジュール |
-
1979
- 1979-03-26 JP JP3607079A patent/JPS55127077A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55127077A (en) | 1980-10-01 |
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