JP2550697B2 - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
- Publication number
- JP2550697B2 JP2550697B2 JP1057514A JP5751489A JP2550697B2 JP 2550697 B2 JP2550697 B2 JP 2550697B2 JP 1057514 A JP1057514 A JP 1057514A JP 5751489 A JP5751489 A JP 5751489A JP 2550697 B2 JP2550697 B2 JP 2550697B2
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- Japan
- Prior art keywords
- cell
- unit
- unit cell
- electrode layer
- separation groove
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透光性絶縁基板上に透明電極層，非晶質シ
リコン（アモルファスシリコン、以下ａ−Siと記す）を
主成分とする薄膜半導体層，裏面電極層を積層してなる
ユニットセルを直列接続した薄膜太陽電池に関する。
リコン（アモルファスシリコン、以下ａ−Siと記す）を
主成分とする薄膜半導体層，裏面電極層を積層してなる
ユニットセルを直列接続した薄膜太陽電池に関する。
尚、本明細書における「積層３層」とは、透光性絶縁
基板上に形成された上記透明電極層と薄膜半導体層と裏
面電極層との積層をいうものであり、「積層３層の分離
溝」とは、これら透明電極層と薄膜半導体層と裏面電極
層とを一括して分離した溝であり、本明細書における
「全層分離溝」と同義である。
基板上に形成された上記透明電極層と薄膜半導体層と裏
面電極層との積層をいうものであり、「積層３層の分離
溝」とは、これら透明電極層と薄膜半導体層と裏面電極
層とを一括して分離した溝であり、本明細書における
「全層分離溝」と同義である。
原料ガスのグロー放電分解や光CVD法により形成され
るアモルファス半導体膜は気相成長であるため、大面積
化が容易であり、低コストの太陽電池として期待されて
いる。こうした大面積のアモルファス太陽電池から効率
よく電力を取出すためのよく知られた方法として、第２
図に示されるような直列接続型の薄膜太陽電池がある。
この構造は、ガラス基板などからなる透光性絶縁基板１
上に、酸化すずやITO（酸化イソジウムすず）などの透
明導電膜からなる透明電極層21,22,23…を短冊状に形成
し、その上に光起電力発生部であるａ−Si層31,32,33…
を、次いで金属薄膜からなる裏面電極41,42,43…を順に
積層したものである。そして一つのユニットセルの裏面
電極層が延びて隣接するユニットセルの透明電極の縁部
が電気的に接触する直列接続部51,52,53…が構成される
ような構造となるように、両電極およびａ−Si層のパタ
ーンが形成されて各ユニットセルは直列に接続される。
こうした直列接続型の太陽電池の形成は、各層をそれぞ
れ全面に被着したのち、透明電極層,a−Si層は通常レー
ザ照射によりパターニングし、裏面電極層はフォトプロ
セスあるいはレーザ照射でパターニングすることによっ
て行われる。
るアモルファス半導体膜は気相成長であるため、大面積
化が容易であり、低コストの太陽電池として期待されて
いる。こうした大面積のアモルファス太陽電池から効率
よく電力を取出すためのよく知られた方法として、第２
図に示されるような直列接続型の薄膜太陽電池がある。
この構造は、ガラス基板などからなる透光性絶縁基板１
上に、酸化すずやITO（酸化イソジウムすず）などの透
明導電膜からなる透明電極層21,22,23…を短冊状に形成
し、その上に光起電力発生部であるａ−Si層31,32,33…
を、次いで金属薄膜からなる裏面電極41,42,43…を順に
積層したものである。そして一つのユニットセルの裏面
電極層が延びて隣接するユニットセルの透明電極の縁部
が電気的に接触する直列接続部51,52,53…が構成される
ような構造となるように、両電極およびａ−Si層のパタ
ーンが形成されて各ユニットセルは直列に接続される。
こうした直列接続型の太陽電池の形成は、各層をそれぞ
れ全面に被着したのち、透明電極層,a−Si層は通常レー
ザ照射によりパターニングし、裏面電極層はフォトプロ
セスあるいはレーザ照射でパターニングすることによっ
て行われる。
従来の方法においては、パターニング工程を３回行わ
ねばならなかった。そしてこの３回の工程についてマー
カーを用いる方法などによる基板の位置合わせを必要と
し、これにかなりの時間を要するという問題があった。
ねばならなかった。そしてこの３回の工程についてマー
カーを用いる方法などによる基板の位置合わせを必要と
し、これにかなりの時間を要するという問題があった。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、１工程のパタ
ーニングのみで直列接続構造の形成ができる薄膜太陽電
池を提供することにある。
ーニングのみで直列接続構造の形成ができる薄膜太陽電
池を提供することにある。
透光性絶縁基板上に透明電極層,a−Siを主成分とする
薄膜半導体層，裏面電極層を積層してなる短冊状ユニッ
トセルを直列接続した薄膜太陽電池において、各ユニッ
トセルの一側には、その間にユニットセルの縁部に垂直
な細長いユニットセル接続部をはさむユニットセルの幅
方向の横辺と二つの横辺を前記接続部外で結ぶ縦辺から
なる積層３層のコの字状分離溝を有し、各ユニットセル
の他側には、少なくとも隣接ユニットセルの前記接続部
に対向するユニットセル縁部に設けられる積層３層の短
絡部とその部分とユニットセルの他の部分との間に設け
られる裏面電極層分離溝を有するものとする。
薄膜半導体層，裏面電極層を積層してなる短冊状ユニッ
トセルを直列接続した薄膜太陽電池において、各ユニッ
トセルの一側には、その間にユニットセルの縁部に垂直
な細長いユニットセル接続部をはさむユニットセルの幅
方向の横辺と二つの横辺を前記接続部外で結ぶ縦辺から
なる積層３層のコの字状分離溝を有し、各ユニットセル
の他側には、少なくとも隣接ユニットセルの前記接続部
に対向するユニットセル縁部に設けられる積層３層の短
絡部とその部分とユニットセルの他の部分との間に設け
られる裏面電極層分離溝を有するものとする。
各ユニットセルの大部分は隣接ユニットセルとその間
に存在するコの字状の分離溝の縦辺で分割されるが、分
離溝の横辺にはさまれる接続部の部分においてのみ隣接
ユニットセルと接続される。しかしその接続部に存在す
る透明電極層のシート抵抗が大きいので実質的にはユニ
ットセル間の透明電極層の分離はこの接続部で行われ
る。ユニットセル間のａ−Si層のシート抵抗による分離
は公知である。この接続部で実質的にはただ一つ接続さ
れる裏面電極層は隣接ユニットセルの対向する部分に存
在する全層短絡部を介してそのセルの透明電極と接続さ
れ、ユニットセル間の接続が実現する。全層短絡部にあ
る裏面電極層はそのユニットセルの主要部分の裏面電極
層と分離溝によって分離されている。
に存在するコの字状の分離溝の縦辺で分割されるが、分
離溝の横辺にはさまれる接続部の部分においてのみ隣接
ユニットセルと接続される。しかしその接続部に存在す
る透明電極層のシート抵抗が大きいので実質的にはユニ
ットセル間の透明電極層の分離はこの接続部で行われ
る。ユニットセル間のａ−Si層のシート抵抗による分離
は公知である。この接続部で実質的にはただ一つ接続さ
れる裏面電極層は隣接ユニットセルの対向する部分に存
在する全層短絡部を介してそのセルの透明電極と接続さ
れ、ユニットセル間の接続が実現する。全層短絡部にあ
る裏面電極層はそのユニットセルの主要部分の裏面電極
層と分離溝によって分離されている。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線，（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。第３図
（ａ）〜（ｄ）は第１図の一実施例の製造工程を順次示
す平面図である。両図とも第２図と共通の部分には同一
符号が付されている。図中の符号６が本発明によるユニ
ットセル接続部である。この接続部を形成するために、
ガラス基板１上に透明電極層,a−Si層，裏面電極層を積
層したのち、先ず第３図（ａ）に示すように全層を貫通
する破線状の分離溝71をレーザ照射によって形成し、第
１図（ｂ）に示すように透明電極21,22,23…,a−Si層3
1,32,33…，裏面電極41,42,43…にパターニングした。
レーザ照射によるパターニング幅は、以下の場合も含め
すべて50〜100μｍとした。次に第３図（ｂ）に示すよ
うに、分離溝71の両端にそれぞれ直角の短い分離溝72を
同様にレーザ照射により全層貫通してパターニングし
た。この分離溝72にはさまれた部分に接続部６が生ず
る。この接続部に要求されることは、各ユニットセル間
接続の際の直列抵抗成分となる裏面電極側の抵抗をあま
り大きくしないで、並列抵抗成分となる透明電極側の抵
抗を十分大きくすることである。このためには、裏面電
極側の抵抗を１Ω以下とし、透明電極側の抵抗を1KΩ以
上とする必要がある。この条件をみたすには、透明電極
層および裏面電極層の膜厚がともに5000〜6000Åである
場合に、接続部６の幅を50〜200μｍ、長さを５〜20mm
とすればよい。次に第３図（ｃ）に示すように分離溝71
に平行に裏面電極層のみの分離溝８のパターニングを行
い、第３図（ｄ）に示すように分離溝71と分離溝８の間
の全層をレーザ照射による溶融，合金化によって低抵抗
化し、短絡部９を形成した。これにより図における左側
のユニットセル11の裏面電極は接続部６の裏面電極層、
レーザ照射による短絡部９を介して右側のユニットセル
12の透明電極と接続される。
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線，（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。第３図
（ａ）〜（ｄ）は第１図の一実施例の製造工程を順次示
す平面図である。両図とも第２図と共通の部分には同一
符号が付されている。図中の符号６が本発明によるユニ
ットセル接続部である。この接続部を形成するために、
ガラス基板１上に透明電極層,a−Si層，裏面電極層を積
層したのち、先ず第３図（ａ）に示すように全層を貫通
する破線状の分離溝71をレーザ照射によって形成し、第
１図（ｂ）に示すように透明電極21,22,23…,a−Si層3
1,32,33…，裏面電極41,42,43…にパターニングした。
レーザ照射によるパターニング幅は、以下の場合も含め
すべて50〜100μｍとした。次に第３図（ｂ）に示すよ
うに、分離溝71の両端にそれぞれ直角の短い分離溝72を
同様にレーザ照射により全層貫通してパターニングし
た。この分離溝72にはさまれた部分に接続部６が生ず
る。この接続部に要求されることは、各ユニットセル間
接続の際の直列抵抗成分となる裏面電極側の抵抗をあま
り大きくしないで、並列抵抗成分となる透明電極側の抵
抗を十分大きくすることである。このためには、裏面電
極側の抵抗を１Ω以下とし、透明電極側の抵抗を1KΩ以
上とする必要がある。この条件をみたすには、透明電極
層および裏面電極層の膜厚がともに5000〜6000Åである
場合に、接続部６の幅を50〜200μｍ、長さを５〜20mm
とすればよい。次に第３図（ｃ）に示すように分離溝71
に平行に裏面電極層のみの分離溝８のパターニングを行
い、第３図（ｄ）に示すように分離溝71と分離溝８の間
の全層をレーザ照射による溶融，合金化によって低抵抗
化し、短絡部９を形成した。これにより図における左側
のユニットセル11の裏面電極は接続部６の裏面電極層、
レーザ照射による短絡部９を介して右側のユニットセル
12の透明電極と接続される。
第４図（ａ）〜（ｄ）は別の実施例を示し、（ａ）は
平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線，（ｃ）はＤ−Ｄ
線，（ｄ）はＥ−Ｅ線に沿っての断面図であり、第1,第
３図と共通の部分には同一の符号が付されている。この
場合は上記の実施例と分離溝71,72のパターンは同じで
あるが裏面電極層分離溝８は接続部６に対して開口する
コの字状に形成した。レーザ照射による短絡部９はこの
コの字状分離溝８に囲まれた部分にある。分離溝８の形
状は幅が200〜300μｍで長さ（奥行）はユニットセル1
1,12,13…の幅に応じて自由に設定することができる。
図のように分離溝８に囲まれた短絡部９がくし歯電極に
なるため、ユニットセル11,12,13…の幅が30〜100mm程
度に広い場合の太陽電池を作製する場合に適している。
平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線，（ｃ）はＤ−Ｄ
線，（ｄ）はＥ−Ｅ線に沿っての断面図であり、第1,第
３図と共通の部分には同一の符号が付されている。この
場合は上記の実施例と分離溝71,72のパターンは同じで
あるが裏面電極層分離溝８は接続部６に対して開口する
コの字状に形成した。レーザ照射による短絡部９はこの
コの字状分離溝８に囲まれた部分にある。分離溝８の形
状は幅が200〜300μｍで長さ（奥行）はユニットセル1
1,12,13…の幅に応じて自由に設定することができる。
図のように分離溝８に囲まれた短絡部９がくし歯電極に
なるため、ユニットセル11,12,13…の幅が30〜100mm程
度に広い場合の太陽電池を作製する場合に適している。
本発明によれば、各ユニットセルに透明電極層は抵抗
が大きく、裏面電極層は低抵抗となるようて接続部を全
層分離溝ではさんで隣接セルに向けて設け、隣接セル側
には裏面電極層だけ主要部分から分離溝で切り離された
部分に短絡部を設けることによりユニットセル間の直列
接続を可能にした。その結果、全層分離溝，裏面電極層
分離溝および短絡部の形成はすべてレーザ光の照射によ
って実現できるため、一工程で完了し、パターニング時
の基板の位置合わせが不要となり、それにより全パター
ニングに要する時間が短縮された。またパターニングの
全工程を自動化することも可能になった。
が大きく、裏面電極層は低抵抗となるようて接続部を全
層分離溝ではさんで隣接セルに向けて設け、隣接セル側
には裏面電極層だけ主要部分から分離溝で切り離された
部分に短絡部を設けることによりユニットセル間の直列
接続を可能にした。その結果、全層分離溝，裏面電極層
分離溝および短絡部の形成はすべてレーザ光の照射によ
って実現できるため、一工程で完了し、パターニング時
の基板の位置合わせが不要となり、それにより全パター
ニングに要する時間が短縮された。またパターニングの
全工程を自動化することも可能になった。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を示し、
（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線，（ｃ）は
Ｂ−Ｂ線に沿っての断面図、第２図は従来の直列接続薄
膜太陽電池の断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図の
実施例のパターニング工程を順次示す平面図、第４図
（ａ）〜（ｄ）は本発明の別の実施例を示し、（ａ）は
平面図，（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線，（ｃ）はＤ−Ｄ
線，（ｄ）はＥ−Ｅ線に沿っての断面図である。 1:ガラス板、21,22,23,24:透明電極、31,32,33,34:a−S
i層、41,42,43,44:裏面電極、6:接続部、71:分離溝（縦
辺）、72:分離溝（横辺）、8:裏面電極層分離溝、9:短
絡部、11,12,13,14:ユニットセル。
（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線，（ｃ）は
Ｂ−Ｂ線に沿っての断面図、第２図は従来の直列接続薄
膜太陽電池の断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図の
実施例のパターニング工程を順次示す平面図、第４図
（ａ）〜（ｄ）は本発明の別の実施例を示し、（ａ）は
平面図，（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線，（ｃ）はＤ−Ｄ
線，（ｄ）はＥ−Ｅ線に沿っての断面図である。 1:ガラス板、21,22,23,24:透明電極、31,32,33,34:a−S
i層、41,42,43,44:裏面電極、6:接続部、71:分離溝（縦
辺）、72:分離溝（横辺）、8:裏面電極層分離溝、9:短
絡部、11,12,13,14:ユニットセル。
Claims (1)
- 【請求項１】透光性絶縁基板上に透明電極層，非晶質シ
リコンを主成分とする薄膜半導体層，裏面電極層を積層
してなる短冊状ユニットセルを直列接続したものにおい
て、各ユニットセルの一側には、その間にユニットセル
の縁部に垂直な細長いユニットセル接続部をはさむユニ
ットセルの幅方向の横辺と二つの横辺を前記接続部外で
結ぶ縦辺からなる積層３層のコの字状分離溝を有し、各
ユニットセルの他側には、少なくとも隣接ユニットセル
の前記接続部に対向するユニットセル縁部に設けられる
積層３層の短絡部とその部分とユニットセルの他の部分
との間に設けられる裏面電極層分離溝を有することを特
徴とする薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057514A JP2550697B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057514A JP2550697B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 薄膜太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237080A JPH02237080A (ja) | 1990-09-19 |
| JP2550697B2 true JP2550697B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=13057846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057514A Expired - Lifetime JP2550697B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550697B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2024662A1 (en) * | 1989-09-08 | 1991-03-09 | Robert Oswald | Monolithic series and parallel connected photovoltaic module |
| WO2010087333A1 (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-05 | 京セラ株式会社 | 光電変換セル、光電変換モジュールおよび光電変換セルの製造方法 |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1057514A patent/JP2550697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02237080A (ja) | 1990-09-19 |
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Legal Events
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