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    公开号:WO1991017572A1
    申请号:PCT/JP1991/000603
    申请日:1991-05-07
    公开日:1991-11-14
    发明作者:Soichiro Kawakami
    申请人:Canon Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:H01L31-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 太陽電池
    [0003] 発明の分野
    [0004] 本発明は、 導電性基体上に光起電力素子を集積化した太陽電池に 関する。 発明の背景
    [0005] 最近 C 0 2 の増加による温室効果で地球の温暖化が生じる こ とが 予測され、 C 〇 2 を排出する こ とな く して生産できるク リ ー ンなェ ネルギ—への要求がますます高ま っている。 こ う したなかで、 原子 力による発電が注目されて久しいが、 原子力発電については c 0 2 を排出する こ とはないが、 放射性物質の漏洩の問題や、 放射性廃棄 物処理の問題等が完全に解決されてはいないと ころ、 安全性の高い ク リ 一 ンなエネルギーの供給源と しては問題のある ものである。 こ う した状況下にあって、 安全にして且つク リ ― ンなエネルギー源と して太陽電池による発電が最近注目されている。 太陽電池について は安全性が確保でき る こ とはいう までもないが、 取扱いが容易であ る こ とから期待される ところは大である。
    [0006] 太陽電池については、 今までに各種のものが提案されている。 こ う した提案の中で、 非晶質シ リ コ ンや銅イ ンジユ ウムセ レナイ ドな どを使用した太陽電池は大面積化が容易にでき、 製造コ ス ト も比較 的安価である こ とから、 注目されさかんに研究がなされている。
    [0007] ところで、 太陽電池については、 耐候性、 耐衝撃性及び可撓性に 優れている こ とが要求される。 こ う したこ とから、 その基体と して ステ ン レス等の金属 （導電性） 基体が用いられる場合がある。
    [0008] 太陽電池により所望の起電力が得られるよう にするためには上述 したステ ン レス等の導電性基体上に光起電力層を設けてなる光起電 力素子を複数個用意し、 それらを配線接続する こ とが一般に行われ る。 第 4図はその 1例を示すものであって、 複数個の光起電力素子を 配線材で直列配線した従来の太陽電池の 1例の概略構成を示す模式 図である。 第 4図において、 4 0 0 は導電性基体、 4 0 1 は下部電 極、 4 0 2 は半導体層 （光起電力層） 、 4 0 3 は上部電極、 4 0 4 は集電電極、 4 0 5 は複数の光起電力素子を接続する配線材である。 特公昭 5 8 — 2 1 8 2 7号公報、 及び特公昭 5 8 — 5 4 5 1 3号 公報には、 同一絶緣性基体上にマスク蒸着等の方法で太陽電池素子 を集積化する方法が提案されている。 該提案方法の応用として、 導 電性基体上に絶緣層を被覆した後、 金属電極パター ンをマスク蒸着 等の方法で順次形成し、 同一基体上の隣合った光起電力素子 （サブ セル） の金属電極と透明電極を接続する方法が知られている。 第 5 図はマスク蒸着で同一基体上に光起電力素子を集積化した従来の太 陽電池の模式的構成図である。 第 5 )図は平面図、 第 5 (b)図は第 5 ）図における A — B線での略断面図である。 第 5図において、 5 0 0 は導電性基体、 5 0 1 は絶緣層、 5 0 2 は下部電極、 5 0 3 は半導体層 （光起電力層） 、 5 0 4 は上部電極としての透明電極で ある。
    [0009] ところが、 複数の光起電力素子を直列配線を介して接続する方法 は、 配線の接続工程に時間がかかり、 結局は製造コス トを高く して しまう。
    [0010] また、 マスク蒸着により同一基体上で複数の光起電力素子の直列 接続を行う方法は、 マスクの位置合わせが難しく、 特に大面積のモ ジュールの製造では歩留まりが著しく悪い。 加えて要求される種々 の電力容量や任意の形.状に対応するためには、 多種類のマスクを用 意しなければならな く 、 必然的に製造コス トを高く してしまう。
    [0011] 上述したように、 絶緣性基体上に設けられた光起電力素子の複数 個を集積した太陽電池が知られているが、 この場合における集積を レーザ一を使用して行う方法が提案されている。
    [0012] しかし、 金属等の導電性基体を用いた光起電力素子の集積化にレ 一ザ一加工を採用する場合、 絶縁層で被覆された導電性基体上に形 成された導電性電極 （例えば、 金属電極） にレーザー光を照射して バタ—ニングすると、 これにより除去された金属電極の下方に位置 する導電性基体が溶融されることがしばしばあり、 これが原因で、 金属電極と導電性基体とが短絡してしまう ことが多々あり、 且つま た同一導電性基体上に複数の光起電力素子 （サブセ ル） を直列接続 を介して接続することを困難にしてしまう。
    [0013] またレーザー光により上部電極と下部電極との電気的接続を行う 場合においても、 導電性基体と上部電極及び下部電極が短絡してし まう ことがある。 こう したことから導電性基体を使用する太陽電池 の製造においてレーザ—加工を適用するについては解決すべき問題 が多々ある。 もっともレーザ—加工時の導電性基体の上述した短絡 を防止するについて絶緣層を厚く してレーザー光が導電性基体に到 達しないようにする方法が考えられる。 しかし、 この場合厚膜を、 均一かつ平坦にして、 膜ハガレが生じないように大面積の可撓性基 体表面に被覆することは極めて困難なことである。 また、 剛直な無 機材料を厚膜で全面にコ —ティ ングすることは太陽電池の可撓性を 考慮すれば好ま しいものではない。 更に、 厚膜で全面にコ一ティ ン グした場合には、 ク ラ ックが発生しやすいという問題もある。 ク ラ ッ クが発生すると金属電極と導電性基体との間で短絡が生じてしま う。 従って、 従来技術における上述の問題点については有効な解決 策はな く 、 課題として残されているのが実情である。 発明の要約
    [0014] 本発明は、 導電性基体上に複数の光起電力素子 （サブセル） を集 積化した太陽電池における上述の各種問題点を解決し、 耐候性、 耐 衝撃性、 可撓性についての要求を満足し、 所望の起電力、 電力容量 が得られ、 任意の形状に光起電力素子を形成可能であることに加え、 量産化に適した太陽電池を提供することを目的とする。 本発明は、 上記目的を達成すべく本発明者が鋭意研究を重ねた結 果、 完成に至ったものである。
    [0015] 本発明により提供される太陽電池はつぎのとおりの構成のもので ある。
    [0016] 即ち、 導電性基体上に、 第 1 の絶緣層、 複数に分離された第 1 の 電極層、 半導体層及び第 2 の電極層を積層して有し、 前記複数に分 離された第 1 の電極層の少なく とも 1 つと前記第 2の電極層とが電 気的に接続されて隣接する複数の光起電力素子を電気的に接続して なる太陽電池であって、 前記第 1 の絶緣層と、 前記分離された第 1 の電極層の端部と、 の間には第 2 の絶緣層が形成されていること及 び Z又は前記第 1 の電極層の前記電気的接続を担う領域と、 前記第 1 の絶縁層と、 の間には第 2 の铯緣層が形成されていることを特徴 とするものである。
    [0017] 上述した構成の本発明の太陽電池によれば、 導電性基体上の第 1 の絶緣層と、 第 1 の電極層との間に、 第 2の絶緣層を設けることで 光起電力素子 （サブセル） を複数個接続して構成する太陽電池を形 成する際に使用する レーザー光の余分なエネルギーを該第 2の絶緣 層で吸収することができる。 このため、 第 1 の電極層が第 1 の絶緣 層を突き抜けて導電性基体と接触することが防げ、 第 1 の電極層と 導電性基体との短絡を防止できる。
    [0018] また、 本発明の太陽電池は金属等の導電性基体上に形成されてい るこ とから耐候性、 耐衝撃性、 可撓性に優れ、 短絡が生じるこ とな く過酷な使用条件下においても長期間にわたつて安定して電力供給 を行う こ とができる。 好ま しい態様の詳細な説明
    [0019] 以下、 図面を参照しながら本発明について、 より詳細に説明する 第 1図は本発明の太陽電池の構成の 1例を示す模式図である。 第 2図は光起電力素子を集積化した第 1図の太陽電池を製造する 工程を説明する模式図である。
    [0020] 第 1図及び第 2図において、 1 0 0 は導電性基体、 1 0 1 は第 1 の絶緣層、 1 0 2 は第 2 の絶緣層、 1 0 3 は例えば金属などの導電 性電極、 1 0 4 は半導体層、 1 0 5 は透明電極、 1 0 6 は第 2 の絶 縁層 1 0 2 と導電性電極 1 0 3 の レーザー光照射による除去部、 1 0 7 は透明電極 1 0 5 の除去部、 1 0 8 は集電電極、 1 0 9 は レーザー光照射によって形成された導電性電極 1 0 3 、 半導体層 1 0 4及び透明電極 1 0 5 との電気的接続部、 1 1 0 と 1 1 1 とは レーザ一光である。
    [0021] 以下、 導電性基体上に複数の光起電力素子 （サブセル） を集積化 して得られる第 1 図の太陽電池についてその製造方法を説明する。 まず導電性基体 1 0 0上に、 第 1 の絶緣層 1 0 1 を形成した後、 第 2 の絶緣層 1 0 2を形成し、 次に、 電極層 1 0 3を形成する （第 2図（1) ) o
    [0022] 次に電極層 1 0 3 の一部を、 レーザ—光 1 1 0を照射して除去し、 電極層 1 0 3を分離する。 続いて半導体層 1 0 4を形成した後、 透 明電極 1 0 5 を形成する。 次いで、 透明電極 1 0 5 の一部を除去 し、 光起電力素子 （サブセル） 分離部分 1 0 7を形成し、 集電電極 1 0 8を形成する （第 2図 (2) ) 。
    [0023] 次に、 光起電力素子 （サブセル） どう しを直列接続するためにレ —ザ一光 1 1 1 を照射し、 集電電極 1 0 8、 透明電極 1 0 5 と電極 1 0 3 の接合を行い、 複数の光起電力素子を集積化した太陽電池を 得る （第 2図は)） 。 .
    [0024] 本発明における第 1 の絶緣層 1 0 1を構成する材料としては、 酸 ィ匕シリ コ ン、 窒化シリ コ ン、 炭化シ リ コ ン、 アルミナ等の無機材料 を挙げることができる。 第 1 の絶緣層は第 1 の絶緣層形成後に行わ れる半導体層の形成、 電極層の形成等に際してこれらの層中に混入 し、 悪影響を因ぼしかねない有機成分を舍有しないものが好ま しい。 第 1 の絶緣層の形成方法としては、 大面積に亘り、 均一な膜を形 成できるスノ、'フ タ リ ング法ゃ C V D (Chemical Vapor Deposi tion) 法等を挙げることができる。 第 1 の絶緣層の層厚は導電性基体と金 属電極層との短絡防止の機能、 太陽電池の可撓性、 太陽電池の生産 効率等を考慮すると 3 0 0 0 A以上 2 m以下が好ましい。
    [0025] 本発明における第 2の絶緣層 1 0 2を構成する材料としては、 後 工程の半導体層、 透明電極の形成に際し、 変形、 変質等が生じない ものであることが重要である。 また、 耐熱温度は 1 5 0 で以上ある ことが望ましい。 こう した条件を満足するものとして、 ボリ イ ミ ド、 ポ リ フ エ二 レ ンサルフ ア イ ド、 ポ リ フ エ 二 レ ンォキサイ ド、 ポ リ ア ミ ドイ ミ ド、 ポ リ エステルイ ミ ド、 ボ リ ベンツ イ ミダゾ一ノレ、 シ リ コーン、 エポキシ等の樹脂材料を主成分として含むものや、 ガラス ペース トの焼結材等を挙げることができる。 実際の使用に際して、 これらの材料は本発明の太陽電池を形成する際に好適に使用される レーザ一加工に使用する レーザー光を吸収しやすいように、 適当な 着色材料を使用して着色して用いることができる。 その場合の着色 材料としては、 非晶質のカ ーボンブラ ック、 A 203、 酸化銅、 二 酸化マ ンガン、 酸化コ バル ト、 酸化ク ロム、 ( C r , F e ) z 03 の — Α 203 型固溶体、 （ C O , N i ) 0 ( C r , F e )203 系 ス ピネル固溶体、 C O O · n A £ z03, (C O , Z n ) 0 · n A £ z 03 のス ピネル、 2 ( C O , Z n ) 0 * S i 02 ウ レマイ ト型固溶体等 の顔料を挙げることができる。
    [0026] 第 2 の絶緣層の形成方法については、 本発明の太陽電池を形成す る際に使用する レーザー光照射による短絡を防止する機能を第 2 の 絶緣層にもたせるようにすることが要求される。 こう したことから . 好ま し く は 1 0 〜 5 0 mの層厚の絶緣層を精度良く制御された所 望の位置に形成できる方法が望ましい。 具体的な第 2の絶縁層の形 成方法としては、 無機材料を用いる場合には、 金属アルコ ラ一 トの 溶液、 シラノ ール化合物の溶液、 金属キレ一 トの溶液を塗布した後 熱処理を行う方法、 または使用する無機材料の微粉末を樹脂に分散 させたぺ一ス トを用いる塗布法を挙げることができる。 また樹脂材 料を用いる場合は、 ペース ト状樹脂溶液を、 ス ク リ ーン印刷機かデ イ スペンザ—で所定のパター ンに塗布した後、 加熱乾燥する方法を 挙げることができる。
    [0027] 第 2の絶緣層の膜厚としては、 レーザー光の照射時に下地の第 1 の絶緣層と導電性基体に損傷を与えないように、 余分のレーザーェ ネルギ—を吸収できる膜厚が必要であり、 好ま し く は、 1 0〜 5 0 mの膜厚とすることが望ま しい。 該電極層は抵抗加熱蒸着法、 電 子ビ―ム蒸着法、 スパッタ リ ング法、 スプレー法、 C V D法、 不純 物拡散法等により形成することができる。
    [0028] 本発明の太陽電池を、 複数の光起電力素子 （サブセル） を集積化 して形成するについては、 適宜のレーザ—加工装置が使用される。 該レーザー加工装置の光源の代表的な例として N d ： Y A G レーザ 一やエキシマレーザ一等を挙げることができる。 これらのレーザー 光源を使用する加工装置は一般的には発振器、 光学系ュニ ッ ト、 ォ 一 トフオーカス機構等を有する。
    [0029] 以下実施例に基づき、 本発明を詳細に説明する。 なお、 本発明は これらの実施例に限定されるものではない。 実施例 1
    [0030] 第 1図及び第 2図を参照しながら、 導電性基体上に複数の非晶質 シリ コ ン光起電力素子を集積化させた太陽電池の例について説明す る。
    [0031] 第 1図は、 本発明の太陽電池の 1例を示す模式図である。 本実施 例においては、 導電性基体 1 0 0 にはステ ン レスフ ィ ルムを、 第 1 の絶縁層 1 0 1 には窒化シ リ コ ンを、 第 2の絶縁層 1 0 2 はポリ イ ミ ド樹脂を、 電極層 1 0 3 にはア ル ミ ニ ウ ムを、 半導体層 1 0 4 には p i n非晶質シ リ コ ン層を、 透明電極 1 0 5 には I n 2 0 3 - S n 0 2 ( I T O ) を、 集電電極には銀ペース ト電極をそれぞれ用 いた。 また本実施例においてはレーザ一加工に Y A G レーザ—を使 用した。
    [0032] 以下、 上述の太陽電池の作製手順を第 2図を参照しながら説明す る。
    [0033] まず、 導伝性基体として、 表面を研磨した厚さ 0. 1 5 ««のステ ン レス基体 1 0 0を洗浄した後、 該基体上に、 S i H 4 と N H 3 ガス を用いてプラズマ C V D法により、 第一の絶緣層 1 0 1 として窒化 シ リ コ ン膜を 2 mの厚さで堆積させた。 次いで、 第 2 の絶緣層 1 0 2をポリ イ ミ ド樹脂を用いて形成した。 具体的な第 2の絶緣層 1 0 2 の形成は、 まず金属線メ ッ シュ上に感光性樹脂を塗布した後、 バタ一ン露光、 現像、 不溶部除去により版を形成し、 ボリ イ ミ ド樹 脂として日立化成製ポリ イ ミ ド P I X — 3 5 0 0 (商品名） を用い てスク リ 一ン印刷によりポリ イ ミ ド樹脂をパターン状に塗布した。 続いて 9 0 'cで 1時間、 2 0 0 でで 1時間、 更に 3 5 0 でで 3 0分 間の加熱処理を施すこ とにより ボ リ ィ ミ ド樹脂を硬化させ、 膜厚 1 5 ' mの第 2 の絶緣層を形成した。
    [0034] 次いで、 電極層 1 0 3をスパッタ法により A £を 5 0 0 0 Aの厚 さで蒸着して形成した後、 A 電極層 1 0 3の 1部に Y A G レーザ - 1 1 0を照射し （第 2図 (1) ) 、 電極層 1 0 3を分離した。
    [0035] こ こ で、 Y A G レーザ一 は Qス ィ ッ チパルス レーザーで周波数 4 K H z の ものを用い、 平均レーザ—パワ ーは 0. 4、 走査速度を 1 0 0 «» / s ec として使用した。 こう した後、 第 1 の絶緣層、 第 2 の铯緣層及び電極層 1 0 3が形成されたステ ン レス基体を容量結合 型グロ一放電成膜装置の成膜室内に移し、 グロ一放電分解法により 非晶質シリ コ ンからなる P i n型半導体層 1 0 4を第 1表に示す条 件で形成した。 半導体層 原 料 流 量 圧 力 ¾ 層 厚 ガ ス S 体 章周'
    [0036] ¾ 力
    [0037] (seem) (Torr) (•c ) ( W) ( A ) n型 SiH4 30 0.5 250 50 200 a - Si眉 Hz 、 40
    [0038] PH3 (H2) 10
    [0039] i aii S1H4 30 0.5 250 50 3700 a - Si/1 H2 40
    [0040] P型 SiH4 30 0.5 250 50 100 a -Si層 H2 40
    [0041] BF3(H2) 10
    [0042] 次に半導体層 1 0 4上に透明電極 1 0 5 として I T〇を抵抗加熱 蒸着法により 8 0 0 Aの層厚に形成した。
    [0043] こう した後、 透明電極 1 0 5 の 1部をェ ッチング剤 （ F e C ^ 3 H C £ , エチ レ ングリ コール、 でん粉、 を混合しペース ト状にした もの） を透明電極 1 0 5上にスク リ ー ン印刷する こ とで除去してサ ブセル分離部分 1 0 7を形成した。 次いで透明電極 1 0 5上に銀べ ース ト （商品名 ： No. 5 0 0 7 、 デュポ ン社製） をスク リ ー ン印刷に より厚さ 2 0 mで塗布し集電電極 1 0 8を形成した（第 2図 )）。 次に、 光起電力素子 （サブセル） の直列接続を行うため、 集電電 極 1 0 8上から Y A G レーザー光を照射し、 集電電極 1 0 8、 透明 電極 1 0 5 ( I T 0 ) 、 半導体層 1 0 4、 金属電極 1 0 3を溶融さ せて集電電極 1 0 8、 透明電極 1 0 5 ( I T O ) 、 金属電極 1 0 3 の電気的接続をとり、 複数の光起電力素子 （サブセル） が集積化し た非晶質シ リ コ ン太陽電池を得た。 こ こで Y A G レーザーは電極層 1 0 3 の分離に用いたものと同じものを用い、 このときの平均レー ザ一パワーは 0. 9 ワ ッ ト であ った。 本実施例では集電電極を形成し たが、 集電電極は、 太陽電池サブセルの幅が狭い、 つまり透明電極 の幅が狭く透明電極の抵抗値が問題にならない場合には、 な く ても よい。
    [0044] また、 本実施例では、 P i η構成の半導体層 1 0 5 は非晶質シリ コ ンを用いた単層のものを形成したが、 半導体層 1 0 5 は p i n / P i n , p i n Z p i n / p i n等の多層構造であってもよ く、 非 晶質シ リ コ ンカーバィ ドゃ非晶質シ リ コ ンゲルマニウムを用いても よい。
    [0045] こう して得られた P i n構成の非晶質シリ コ ン光起電力素子 （サ ブセル） を 2個直列に集積化した太陽電池についての A M 1. 5 ， 1 0 0 ミ リ ヮ ッ トノ cm'の光照射時における電流—電圧 （ I - V ) 特 性を測定し、 結果を第 3図の aに示した。 この I - V特性から、 開 放端電圧 （ V 0 c ) は 1. 7 ボル トであることがわかる。 これはサブ セル 2個を直列化した時に発生する V 0 cを示しており、 集積化時 に短絡が発生していないことが確認された。
    [0046] また、 本実施例で得られた太陽電池を A M - 1光に近似スぺク ト ルを持つソ一ラーシュ ミ レータ ーにより評価したところ、 光電変換 効率は 8. 2 %という優れた値であった。 実施例 2
    [0047] 第 2の絶緣膜 1 0 2の形成にシリ コーン樹脂を用いた他は実施例 1 と同様にして太陽電池を製造した。
    [0048] 具体的な第 2の絶緣膜の形成は東芝シリ コーン社製耐熱シリ コー ン樹脂 T S E 3 2 6 (商品名） をィ ンクディ スペ ンサ一で膜厚 3 0 mに塗布した後、 1 5 0 での温度で 1時間熱処理して行った。 本実施例で得られた光起電力素子 （サブセル） を実施例 1 と同様 に 2個直列に集積化して得られた太陽電池について、 実施例 1 と同 様にして電流-電圧 （ I - V ) 特性を測定したところ、 本実施例に おいても短絡の発生のないことが確認された。
    [0049] 本実施例では、 第 2 の絶緣膜として、 シリ コ ー ン樹脂を用いるこ とにより、 曲げ強度に優れ、 信頼性の高い太陽電池を得ることがで きた。 実施例 3
    [0050] 第 2 の絶緣膜 1 0 2 の形成に、 出発原料としてシラノ ール化合物 を用いてシリ コ ン酸化物を形成した他は実施例 1 と同様にして太陽 電池を製造した。
    [0051] 具体的な第 2の絶縁膜の形成は以下のよう にして行った。 シラノ —ル化合物として東京応化工業製 0 C D T y pe - 7 8 5 R (商品名） に （ C O , N i ) O ( C r , F e ) 2 0 3スピネル固溶体を 3 w t % 混合したものをイ ンクディ スぺジサ'—により塗布した後、 窒素雰囲 気下で温度 1 5 0 で 3 0分、 3 0 0 'cで 3 0分、 4 2 0 でで 3 0 分間の 3階段の熱処理を行い、 イ ンクディ スペンサーによる塗布と、 熱処理を繰り返すことで膜厚 1 0 mのシリ コ ン酸化物を形成した。 本実施例で得られた光起電力素子 （サブセル） を実施例 1 と同様 に 2個直列に集積化して得られた太陽電池について実施例 1 と同様 にして電流 -電圧 （ I - V ) 特性を測定したところ、 本実施例にお いても短絡の発生のないことが確認された。
    [0052] 更に本実施例では、 第 2 の絶緣膜としてシラノ ール化合物から形 成したシリ コ ン酸化物を用いることにより、 非晶質シリ コ ン膜形成 工程中の脱ガス量が少な く 、 '良質な非晶質シリ コ ン膜が得られるこ とから、 変換効率の高い太陽電池を得ることができた。 実施例 4
    [0053] 第 2 の絶緣膜 1 0 2 の形成にガラスビーズを分散させたエポキシ 樹脂を用いた他は実施例 1 と同様にして太陽電池を製造した。
    [0054] 具体的な第 2の絶緣膜の形成は以下のようにして行つた。 ス リ — ボン ド社製エポキシ配合樹脂 2 0 6 8 K (商品名）にビーズ径 7 m のガラスビーズを 5 w t %の割合で混合したペース トを 1 5 〃 の 厚さにスク リ ーン印刷し、 1 5 0 °cの温度で 3 0分間熱処理して絶 緣膜を形成した。
    [0055] 本実施例で得られた光起電力素子 （サブセル） を実施例 1 と同様 に 2偭直列に集積化して得られた太陽電池について、 実施例 1 と同 様にして電流-電圧 （ I - V ) 特性を測定したところ、 本実施例に おいても短絡の発生のないことが確認された。
    [0056] 尚、 本実施例では、 第 2の絶緣膜として、 ガラ スビーズを分散さ せたエポキシ樹脂を用いることにより、 低コス トで導電性基体上に 集積化した太陽電池を得ることができた。 実施例 5
    [0057] 導電性基体 1 0 0 に厚み 0. 2 «<のアル ミ フ ォ イ ルを用い、 まず該 基体上にテ トラエ トキシシランと 0 z ガスを用いてプラズマ C V D 法により、 第 1 の絶緣層 1 0 1 として酸化シリ コ ンを形成した。
    [0058] 次いで日本電気硝子社製ガラスペース ト P L S - 2 4 0 1 (組成 ： P 0 - B 2 0 3 - S i 0 2 ) (商品名）をスク リ ー ン印刷により第 1 の絶緣層 1 0 1上にバターン状に塗布し、 1 5 0 での温度で 1 0分 間乾燥後、 5 5 0 ての温度で 1 0分間焼結して第 2の絶緣層 1 0 2 を形成した。
    [0059] 次に電子ビーム蒸着法を用いて金属電極層 1 0 3 として、 M 0を 5 0 0 0 A蒸着した後、 下方に第 2の絶緣層 1 0 2が位置する金属 電極層の一部に Y A G レーザー 1 1 0を照射し、 金属電極層 1 0 3 を分離した。 （第 2図 (1) )
    [0060] 続いて、 電子ビーム蒸着法を用いて、 C u層を 2 0 0 O Aの層厚 に、 I n層を 4 0 0 0 人の層厚に順次形成した後、 H 2 S e蒸気中 で処理し、 4 0 0 'C窒素雰囲気中で熱処理を施した後、 スパッ タ リ ング法により、 C d S層を 5 0 0 Aの層厚に堆積させ、 半導体層 1 0 4を形成した。 次に、 同じ く スバッタ リ ング法により、 厚さ 7 0 0 人の Z n 0を堆積させ、 透明電極 1 0 5を形成した。 これ以 降の工程は実施例 1 と同様にして複数の光起電力素子 （サブセル） を集積化し、 銅ィ ンジゥ ムセ レナ レナィ ド太陽電池を得た。
    [0061] 本実施例で得られた光起電力素子を 2個直列に集積化した太陽電 池の電流-電圧特性を実施例 1 と同様にして測定したところ開放端 電圧 （ V 0 c ) は 1. 0ボル トであった。 この値はサブセル 2個を直 列化した時に発生する V 0 cを示しており、 集積化時に短絡が発生 していないことが確認された。
    [0062] 尚、 本発明は、 上述した実施例のみに限定されるものではない。 例えば第 1図に示した半導体層 1 0 4 と して、 C u I n S e 2 / C d S 以外の化合物半導体や P n接合多結晶シ リ コ ンを用いてもよ く 、 p n接合多結晶シリ コ ンの場合には、 高濃度の不純物 ドープ層が、 透明電極の代わりをするため、 透明電極 1 0 5をなく した構成とす る こ ともできる。 比較例 1
    [0063] 第 2 の絶緣層を形成しないこ とを除き、 実施例 1 の製造方法と同 様の方法で非晶質シリ コ ン太陽電池を作製した。 この P i n構成の 非晶質シリ コ ン光起電力素子 （サブセル） を 2個直列に接続集積化 した太陽電池について A M 1. 5 , 1 0 0 ミ リ ヮ ッ ト / の光照射時 における電流 -電圧 （ I - V ) 特性を測定した。 結果を第 3図の b に示す。 この I - V特性から、 本比較例で製造した太陽電池の開放 端電圧 V 0 c は太陽電池素子を 2個直列に接続して得られるはずの V 0 c値即ち、 1. 7 Vをかなり下回っており、 集積化時に短絡が究 生していることが示唆された。 又、 本比較例で得られた太陽電池を 実施例 1 で用いたのと同じソーラーシュ ミ レーターにより評価した ところ、 光電変換効率は 3. 3 %と実施例 1 と比べてはるかに低い値 であった。 比較例 2
    [0064] 第 2 の絶縁層を形成しないこ とを除き、 実施例 5 と同様にして 銅イ ンジウムセ レナイ ド太陽電池を形成した。 こ う して得られた光 起電力素子 （サブセル） を 2個直列に接続集積化した太陽電池につ いて実施例 1 と同様にして電流 -電圧特性 （ I - V ) を測定し、 こ の特性より開放電圧 （V 0 c ) を測定したところ、 0. 5 ボル トであ つた。 この開放電圧 （V o c ) は短絡がない場合に得られるはずの V 0 c値を下回っており、 光起電力素子の集積化時に短絡が発生し ていることが示唆された。
    [0065] 以上、 説明した実施例と比較例からわかるように、 本発明の第 1 の絶緣層と金属電極層の間に第 2の絶緣層を設けた太陽電池におい ては、 太陽電池製造時に使用する レーザ—光の余分なエネルギーを 第 2の絶緣層で吸収できるため、 金属電極と導電性基体との短絡を 防ぐことができ、 同一導電性基体上に光起電力素子を複数個集積化 した構成とすることができる。
    [0066] このことより、 本発明の太陽電池は種々の起電力、 電力容量が得 られる太陽電池とすることができ、 しかも任意の形状に太陽電池素 子を集積化させた構成とすることができる。
    [0067] 更に、 本発明の太陽電池は、 金属等の導電性基体上に形成されて いることに加え、 第 1 の铯緣層と第 2 の絶緣層を形成する材料を選 択したことによって優れた耐候性、 耐衝撃性、 可撓性を示し、 短絡 が排除されていることから、 過酷な使用条件下においても長期間に わたって安定した電力供給を行う ことができる。 図面の簡単な説明
    [0068] 第 1図は、 本発明の太陽電池の一例を示す模式図である。
    [0069] 第 2図は、 本発明の太陽電池を製造する工程の一例を示す模式図 である。
    [0070] 第 3図は、 実施例 1 と比較例 1 で形成した光起電力素子 （サブセ ル） それぞれを、 2個直列に集積化した太陽電池についての、 光照 射時における I 一 V特性を示すグラフである。
    [0071] 第 4図と第 5図は、 従来の導電性基体を用いた太陽電池の模式図 である。
    权利要求:
    Claims 請求 の 範 囲
    (1) 導電性基体上に、 第 1の絶緣層、 複数に分離された第 1 の電極 層、 半導体層及び第 2 の電極層を積層して有し、 前記複数に分離 された第 1 の電極層の少な く とも 1 つと前記第 2 の電極層とが電 気的に接続されて隣接する複数の光起電力素子を電気的に接続し てなる太陽電池であって、 前記第 1 の絶緣層と、 前記分離された 第 1 の電極層の端部と、 の間には第 2の絶緣層が形成されている こ と及び 又は前記第 1 の電極層の前記電気的接続を担う領域と 前記第 1 の絶緣層と、 の間には第 2 の絶縁層が形成されている こ とを特徴とする太陽電池。
    (2) 前記第 2 の絶緣層の層厚が 1 0 〜 5 0 mである請求項 (1)に記 載の太陽電池。
    (3) 前記第 1 の絶緣層の層厚が 3 0 0 O A 〜 2 mである請求項（1) に記載の太陽電池。
    (4) 前記第 1 の絶緣層が無機材料により構成されている請求項 (1)に 記載の太陽電池。
    (5) 前記第 2の絶縁層が樹脂により構成されている請求項 (1)に記載 の太陽電池。
    (6) 前記第 2の絶緣層が、 ポリ イ ミ ド樹脂により構成される請求項 ）に記載の太陽電池。
    (7) 前記第 2 の絶縁層が、 シ リ コ ー ン樹脂により構成される請求項 (5)に記載の太陽電池。
    (8) 前記第 2 の絶緣層が、 シラノ ール化合物から形成される酸化シ リ コ ンにより構成される請求項 (1)に記載の太陽電池。
    (9) 前記第 2 の絶緣層が、 ガラスビーズを分散させたエポキシ樹脂 により構成される請求項 ωに記載の太陽電池。
    do) 前記第 2 の絶縁層が、 ガラスペース トから形成されたガラスで ある請求項 (1)に記載の太陽電池。 ΐ) 前記第 2 の絶縁層が、 レーザー光を吸収する無機顔料、 非晶質 力—ボン、 あるいはアルミナを舍有する請求項 (1)に記載の太陽電 池。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0481094A4|1994-03-30|
    US5328519A|1994-07-12|
    EP0481094A1|1992-04-22|
    DE69132358T2|2000-12-28|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    1991-11-14| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1991-11-14| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    1992-01-03| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991908786 Country of ref document: EP |
    1992-04-22| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991908786 Country of ref document: EP |
    2000-08-09| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991908786 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    JP2/115825||1990-05-07||DE69132358T| DE69132358T2|1990-05-07|1991-05-07|Solarzelle|
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