JPS63245964A - 集積型太陽電池 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上に小面積の太陽電池セルを多数作成し
て、これらを直列または直並列に接続した集積型太陽電
池に関するものでる。

〔従来の技術〕

従来、基板上に小面積の太陽電池セルを多数作成し、こ
れらを直列または直並列に接続した集積型太陽電池にあ
っては、太陽電池セルの受光面側にインジウム−スズ酸
化物（以下これをＩＴＯと称す）または酸化スズ（以下
これをＳｎＯ２と称す）等からなる透明電極を形成し、
太陽電池セルの受光面に背設する面にアルミニウム、銀
等からなる金属電極を形成して、１つの太陽電池セルの
透明電極と他の太陽電池セルの金属電極とを接触させる
ことによって、直列接続を構成して、集積型太陽電池を
形成していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようにした集積型太陽電池にあっては、■Ｔ　Ｏ％
　Ｓ　ｎ　０２等の透明電極は酸化物である為に、熱が
加わったり、また長期間放置しておくだけでも、金属電
極と透明電極の接触部を介して、透明電極の成分が金属
電極を酸化させ、この接触部の接触抵抗が増大すること
になる。

これから、太陽電池の直列抵抗成分が増加することにな
り、太陽電池の出力は低下するという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点に鑑みて、受光面側には透明電極
を有し、受光面に背設する面には金属電極を有する太陽
電池セルを、基板上に複数個配し、前記透明電極及び金
属電極を利用して、前記複数個の太陽電池セルが、直列
または直並列に接続されてなり、少なくとも前記透明電
極と前記金属電極との直列接続部分に導電性の酸化防止
膜を形成されてなる集積型太陽電池を構成するものであ
る。

〔作用〕

本発明に係る集積型太陽電池は、上述のような構成から
なり、金属電極と透明電極との間に形成した酸化防止膜
が、金属電極の酸化を防止して、太陽電池の出力の低下
を防ぐものである。

〔実施例〕

本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る集積型太陽電池の実施例の断面
図である。

図中１は、当該太陽電池の受光面側に設けられるガラス
基板である。

２は、ガラス基板１上に形成された、ＩＴＯまたはＳｎ
Ｏ２または酸化亜鉛等の透明導電膜でなる透明電極であ
り、小面積の太陽電池セルに対応すべく、エツチングま
たはレーザービーム等によって分離されたものである。

３は、グロー放電分解法等で積層されたアモルファスシ
リコン系半導体層でなる太陽電池セルであり、該太陽電
池セル３も、透明電極２と同様に、小面積のセル毎にレ
ーザービーム等により分離されるものである。

この上に裏面電極として、アルミニウム等の金属を電子
ビーム蒸着等によって、金属電極４を形成し、更に化学
エツチング等により、金属電極４を各セル毎に分離する
ものである。

図例のものは、隣り合うセルを直列に接続してなるもの
であるが、パターンを適宜選択して、並列接続を組合わ
せることも可能である。

゛ここで、金属電極４を形成する前に、透明電極２のレ
ーザービーム等によって露出せしめた部分に、メタルマ
スク等を用いて、酸化防止膜５として、金属膜もしくは
金属シリサイド層を電子ビーム蒸着等によって形成する
ものである。

この酸化防止膜５に用いられる金属としては、ＭＯ％　
Ｎ１５Ｃｒｓ　Ｗ、　Ｐｄｓ　ＰｔＳＭｎ５　Ｆｅのう
ちから選択するものとし、この膜厚は１０〜２００人の
範囲とする。

ここで、太陽電池セル３としては、各種のものが利用可
能であるが、ここでは、第２図に説明用５断面図を示す
ように、受光面側から、ｐ型アモルファスシリコンカー
バイド３ａ、　　ｉ型アモルファスシリコン３ｂＳｎ型
アモルファスシリコン３ｃの順に積層させたＰＩＮ接合
型のアモルファスシリコン太陽電池を利用している。

本発明に係る集積型太陽電池の第１実施例は、上述のよ
うにしてなり、直列接続である太陽電池セル３の透明電
極２と金属電極４との接触部分に金属膜または金属シリ
サイド層でなる酸化防止膜５を設けている為に、ＩＴＯ
または５ｎ０２または酸化亜鉛等の透明導電膜からなる
透明電極２が、アルミニウム等からなる金属電極４を、
その接触部４Ｂより酸化させることを防止し、このこと
から、太陽電池の特性を低下させることなく、長期間出
力を維持することが可能となるものである。

また、アモルファスシリコン系の太陽電池を用いている
為に、コストを抑えることも可能であり、特に受光面側
のｐ型層にアモルファスシリコンカーバイドを利用して
いる為に、エネルギー変換効率を高めることを可能にす
るものである。

第３図は、本発明に係る集積型太陽電池の第２実施例の
断面図である。

この第２実施例では、第１実施例と同様に、ガラス基板
１上に、透明電極２、太陽電池セル３を積層し、レーザ
ービーム等によって、透明電極２の一部を露出させる。

その後、受光面に対設する面全体に、ＭＯｌＮｉ、Ｃｒ
５ＷＳＰｄｓ　Ｐｔｓ　Ｍｎ５Ｆｅ等の金属膜もしくは
、Ｎ０％Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｗ、、Ｐｄ、、　Ｐｔ、　Ｍ
ｎ、Ｆｅ等の金属シリサイド層を蒸着する等して、酸化
防止膜５を形成する。

更に、アルミニウム等の金属でなる金属電極４を形成し
、この金属電極４及び酸化防止膜５の一部を化学エツチ
ング等により分離する。

酸化防止膜５は、透明電極２と金属電極４の接触部分４
ａにあっては、透明電極２が金属電極４を酸化すること
を防止するが、太陽電池セル３と金属電極４の接触部４
ｂにあっては、金属拡散防止膜６として作用するもので
ある。

即ち、アモルファスシリコン系の太陽電池であることか
ら、熱によって、裏面に取付けた金属電極４の金属成分
が、ｎ型アモルファスシリ３７層３ｃに拡散して、太陽
電池としての性能を劣化させるが、この金属拡散防止膜
６を形成することによって、当該太陽電池が高温になっ
ても、金属電極４の金属成分が、半導体層に拡散するこ
とを防止できるものである。

特に、金属成分としてＮ０％　Ｎ１％　Ｃｒ等を利用し
たシリサイド層を形成した時、効果的に金属拡散を防止
することができるものである。

本発明に係る集積型太陽電池の第２実施例は、以上のよ
うにしてなるものであり、第１実施例と同様に、透明電
極２と金属電極４の直列接続部分において、酸化防止膜
５を介して接触している為に、透明電極２が金属電極４
の成分を酸化することを防止し、太陽電池の出力低下を
防ぐとともに、酸化防止膜５の形成において、マスクを
必要としない為、製造工程が簡単になるものである。

また、金属電極４の金属成分が、熱によって、半導体層
に拡散することを、金属拡散防止膜６によって防止して
いる為に、熱による劣化を防ぎ、寿命の長い太陽電池を
得ることを可能にするものである。

第４図は、本発明に係る集積型太陽電池の第３実施例の
断面図である。

この第３実施例では、第１実施例と同様に、ガラス基板
１上に、透明電極２、太陽電池セル３を積層し、レーザ
ービーム等によって、透明電極２の一部を露出させる。

この後、グロー放電装置を用いて水素プラズマを発生さ
せ、透明電極２の露出した部分を還元して還元Ｎ７とし
、次いで、第１実施例と同様に酸化防止膜５及び金属電
極４を形成するものである。

ここで、還元層７と金属電極４の間に形成する酸化防止
膜５は、第１実施例と同様にＮ０％　Ｎｉ、、　Ｃｒ５
Ｗ％　Ｐｄ、　Ｐｔｓ　Ｍｎ５Ｆｅ等の金属膜またはＮ
０％　Ｎ１％　Ｃｒ、Ｗ％　Ｐｄ５Ｐｔｓ　Ｍｎ５Ｐｅ
等のシリサイド層を利用するものである。

この場合、金属膜または金属のシリサイド層を形成せず
に、還元層７と金属電極４を直接接触させることもでき
る。。

本発明に係る集積型太陽電池の第３実施例は、以上のよ
うにしてなり、透明電極２と金属電極４の接触部分４ａ
において、透明電極２を還元して、金属成分の比率を高
めた還元層７及び酸化防止膜５を形成することによって
、酸化防止の効果を更に高めることにより、太陽電池の
出力の低下を防ぐことができるものである。

次に本発明に係る集積型太陽電池を実際に製作して、特
性を測定した実験例を示す。

実験例１ 厚さ１．１鶴の青板ガラス上に９０００人のＳｎＯ２の
透明電極を設け、この透明電極をレーザ・ビームによっ
て分離した。

その後、グロー放電分解法によって、基板温度２００℃
、圧力１．Ｑ　Ｔｏｒｒにて、ｐ型アモルファスカーバ
イド、ｉ型アモルファスシリコン、ｎ型ｍ結晶シリコン
の構成で、それぞれの厚さが、１５０人、６０００人、
３００人のシリコン半導体層を形成した。

更に、レーザ・ビームを用いて、半導体層の一部を除去
し、透明電極の一部を露出させ、この露出した透明電極
の部分に、電子ビーム蒸着により、Ｍｏによる酸化防止
膜を６０人の厚さで形成し、この上にアルミニウムを５
０００人の厚さで形成して、次いで、化学エツチングに
よってパターン化し、金属電極を形成した。

得られた太陽電池の初期特性、８０℃で２００時間加熱
した後の特性、及び３力月間室温で放置した後の特性を
、ＡＭ−１，１００ｍＷ／ｃＪのソーラーシミュレータ
ーを用いて測定し、その結果を第１表に示す。

実験例２ 酸化防止膜として、Ｍｏの金属膜の代わりに、クロムシ
リサイドのターゲットを用いた電子ビーム蒸着により、
クロムシリサイド層を形成した他は、実験例１と同様に
して太陽電池を作成した。

この時のクロムシリサイド層の膜厚は、４０〜５０人の
範囲にあった。

得られた太陽電池の特性を実験例１と同様にして、測定
した結果を第１表に示す。

実験例３ 透明電極の一部を露出せしめた後、グロー放電装置を用
いて、水素プラズマを発生させ、露出した透明電極の表
面を還元させて、その後、実験例１と同様にＭｏを６０
人の厚さで酸化防止膜として形成し、実験例１と同様に
アルミニウムによる金属電極を形成した。

得られた太陽電池の特性は、第１表に示す通りである。

比較例１ 電子ビーム蒸着によるＭｏの酸化防止膜を形成しなかっ
た他は、実験例１と同様にして、太陽電池を作成し、そ
の特性を測定した結果を第１表に示す。

この第１表から明らかなように、本発明に係る実験例１
、実験例２、実験例３は、８０℃で２００時間加熱した
後においても、また３力月間室温で放置した後において
も、太陽電池の電流−電圧特性の短絡電流密度（ＪＳＣ
）、曲線因子であるＦＦ（フィルファクター）の値、及
びエネルギー変換効率ηの値がほとんど変化せず、加熱
や放置によって、金属電極の金属成分が透明電極によっ
て酸化されることなく、太陽電池の特性の低下を防止で
きることが理解されるものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る集積型太陽電池は、以上のような構成から
なり、太陽電池セルの受光面側に設けた透明電極と、受
光面に置設する面に設けた金属電極の直列接続部分にあ
って、その接触部分に酸化防止膜を設けている為に、透
明電極によって金属電極が酸化されることを防止し、こ
のことによって、接触抵抗の増大を防ぎ、太陽電池の出
力低下を防止することができるもので、即ち太陽電池の
寿命を長くして、設定範囲内での出力を長期間保持させ
ることが可能になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る集積型太陽電池の第１実施例の断
面図、第２図は本発明に係る集積型太陽電池に用いられ
るアモルファスシリコン太陽電池の説明用断面図、第３
図は本発明に係る集積型太陽電池の第２実施例の断面図
、第４図は本発明に係る集積型太陽電池の第３実施例の
断面図である。 １；ガラス基板、　　　２：透明電極、３：太陽電池セ
ル、　　４：金属電極、５二酸化防止膜、　　　６：金
属拡散防止膜、７：還元層。 特　許　出　願　人　　ｓｉｌ淵化学工業株式会社第３
図 第４図 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）受光面側には透明電極を有し、受光面に背設する面
   には金属電極を有するアモルファスシリコン系の太陽電
   池セルを、基板上に複数個配し、前記透明電極及び金属
   電極を利用して、前記複数個の太陽電池セルが、直列ま
   たは直並列に接続されてなり、少なくとも前記透明電極
   と前記金属電極との直列接続部分に導電性の酸化防止膜
   を形成されてなる集積型太陽電池。 ２）太陽電池セルとして、ＰＩＮ接合のアモルファスシ
   リコン太陽電池を利用してなる特許請求の範囲第１項記
   載の集積型太陽電池。 ３）太陽電池セルとして、少なくとも受光面側がアモル
   ファスシリコンカーバイドでなる太陽電池を利用した特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の集積型太陽電池
   。 ４）透明電極として、インジウム−スズ酸化物または酸
   化スズまたは酸化亜鉛を利用してなる特許請求の範囲第
   １項〜第３項記載の集積型太陽電池。 ５）酸化防止膜として、金属膜または金属シリサイド層
   を利用してなる特許請求の範囲第１項〜第４項記載の集
   積型太陽電池。 ６）酸化防止膜として、モリブデン、ニッケル、クロム
   、タングステン、パラジウム、白金、マンガン、鉄のう
   ちから選んだ金属成分を利用してなる特許請求の範囲第
   １項〜第５項記載の集積型太陽電池。 ７）酸化防止膜を１０〜２００Åの厚さで形成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項記載の集積
   型太陽電池。 ８）酸化防止膜を、太陽電池セルと金属電極との間に延
   設して、金属拡散防止膜としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第７項記載の集積型太陽電池。 ９）酸化防止膜として、透明電極の金属電極との接続部
   分を還元したものを利用してなる特許請求の範囲第１項
   〜第８項記載の集積型太陽電池。