JP3209700B2 - 光起電力装置及びモジュール - Google Patents
光起電力装置及びモジュールInfo
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Description
結晶系シリコンと非晶質シリコンとの接合を備えたHI
T構造の光起電力装置(太陽電池)及びその装置から構
成されたモジュールに関する。
コン等の結晶系シリコン半導体と、非晶質シリコンに代
表される非晶質半導体との半導体接合を備えた光起電力
装置として、例えば、特開平4−130671号公報
(H01L 31/04)に記載されているHIT構造
の光起電力装置が知られている。
は、互いに逆導電型の関係を有する単結晶半導体と非晶
質半導体との間に、真性の非晶質半導体層を介在させる
ことで、その光起電力特性を大幅に向上させている。
光起電力装置にあっては、材料費の節減のため、結晶系
シリコン基板の厚さを150μm程度にまで薄膜化する
ことが検討されている。
電膜/受光面電極構造を用い、裏面側電極として金属膜
/集電極構造を用いた従来の光起電力装置にあっては、
基板の薄膜化に伴い、前記透明導電膜と金属膜との熱膨
張係数の差に起因するストレスの影響が増大し、基板に
そりが生じるという課題がある。そして、かかる課題を
解決するために、裏面側電極も透明導電膜/集電極構造
にすることが検討されている。
の図3を参照して説明する。同図において、1はn型の
単結晶シリコンの半導体からなる基板、2,3は真性の
非晶質シリコンからなるi型層及びp型非晶質シリコン
からなるp型層であり、基板1の光入射側、即ち表面に
順次積層されている。4はi型層2及びp型層3からな
る表面半導体層、5は酸化スズ(SnO2 ),酸化イン
ジウム(In2 O3 )又はIn2 O3 にSnを添加した
ITOの表面透明導電膜であり、p型層3上に形成され
ている。6はAgからなる線状の受光面電極であり、表
面透明導電膜5上に形成されている。
ち裏面に、i型層2及びn型非晶質シリコンからなるn
型層7が積層された裏面半導体層8が形成され、その裏
面半導体層8上に裏面透明導電膜9が形成され、裏面透
明導電膜9上にAgからなる線状の集電極10が形成さ
れている。
合、金属が酸化することにより、表面透明導電膜5,受
光面電極6間及び裏面透明導電膜9,集電極10間の密
着性が低下し、両電極6,10が剥離して信頼性が低下
するという問題点がある。
及び集電極の剥離を防止し、しかも、熱処理によるそり
をなくし、信頼性が向上したHIT構造の光起電力装置
及びモジュールを提供することを目的とする。
に、本発明の請求項1記載の光起電力装置は、n型の単
結晶シリコンからなる基板と、該基板の光入射側に設け
られたP型の非晶質シリコンからなるp型層と、前記基
板の光入射側とは反対側に設けられたn型の非晶質シリ
コンからなるn型層と、を備え、 前記p型層上及び前記
n型層上にそれぞれ表面透明導電膜及び裏面透明導電膜
が形成され、 前記p型層と前記表面透明導電膜との界
面、及び前記n型層と前記裏面透明導電膜との界面に、
それぞれ金属からなる受光面電極及び集電極が、面対称
の略同一パターンで形成されたものである。
型層上及びn型層に直接接し、両電極と両層との界面に
極薄い合金層が形成され、この合金層により両電極と両
層との密着性が向上し、両電極の剥離を防止することが
できる。
に形成することにより、熱処理によるそりをなくすこと
ができる。そのため、信頼性の高いHIT構造の光起電
力装置を提供することができる。
は、請求項1記載の光起電力装置から構成されたもので
あり、受光面電極及び集電極の剥離及び熱処理によるそ
りがなく、信頼性の高いモジュールを得ることができ
る。
1及び製造プロセスの説明図の図2A,B,Cを参照し
て説明する。それらの図において、図3と同一符号は同
一もしくは相当するものを示し、異なる点は、つぎの通
りである。
板1の表面半導体層4のp型層3と表面透明導電膜5と
の界面に受光面電極6を介在し、裏面半導体層8のn型
層7と裏面透明導電膜9との界面に集電極10を介在
し、かつ、集電極10と受光面電極6との電極パターン
を略同一パターン,即ち面対称にし、かつ、表面透明導
電膜5及び受光面電極6と、裏面透明導電膜9及び集電
極10とを面対称、即ち基板1側に両電極6,10を配
置し、この上にそれぞれ両透明導電膜5,9を配置して
いる。
図2Aに示すように、基板1の表面にi型層2及びp型
層3をプラズマCVD法により順次積層して表面半導体
層4を形成し、つぎに、図2Bに示すように、基板1の
裏面にi型層2及びn型層7をプラズマCVD法により
順次積層して裏面半導体層8を形成する。
にペースト状の受光面電極6をスクリーン印刷法を用い
てパターン形成し、受光面電極6と同様に、n型層7上
に集電極10を形成し、所定の温度で焼成する。その
後、図1に示すように、p型層3及びn型層7上に表
面,裏面透明導電膜5,9をスパッタ法により形成す
る。
光性を有するため、装置単体では、特性が大きく低下す
ることになる。
場合は、装置の裏面に、白色の、ポリビニルフロライド
(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、
ポリエチレンナフタレート(PEN)等の樹脂或いは金
属からなる高反射材料を設けることにより、特性の低下
を防ぐことができる。
からなる電極との組み合わせを例にとって説明したが、
透明導電膜としてSnO2 ,酸化亜鉛(ZnO)、電極
として鉛(Pb),チタン(Ti)を用いた組み合わせ
であってもよい。
る。基板の両面に形成したHIT構造の半導体層及び透
明導電膜の形成条件を表1に示す。
℃〜250℃の温度で焼成し、表1の条件を用いて形成
した。
サイクル試験を実施し比較した。熱サイクルは、−40
℃で1時間保持した後に、2時間かけて+90℃に昇温
し、次いで+90℃で1時間保持した後に、2時間かけ
て再度−40℃に降温し、このプロセスを200回行っ
た。その結果を表2に示す。
性の低下が抑えられていることが明らかであり、図3の
装置の特性の低下は、主に曲線因子であり、電極の剥離
による抵抗増大が原因である。
ースト等の、ペースト状の樹脂に金属を混入させたもの
をp型層3或いはn型層7上に塗布し、焼成工程を経て
形成する。
ているため、つぎに記載する効果を奏する。本発明の光
起電力装置は、基板の光入射側の非晶質シリコンからな
るp型層とその上の表面透明導電膜との界面、及び基板
の光入射側と反対側の非晶質シリコンからなるn型層と
その上の裏面透明導電膜との界面に、それぞれ金属から
なる受光面電極及び集電極を、面対称の略同一パターン
で形成したため、両電極が両層に直接接し、両電極と両
層との界面に極薄い合金層が形成され、この合金層によ
り両電極と両層との密着性が向上し、受光面電極及び集
電極の剥離を防止することができ、しかも、受光面電極
と集電極とが面対称の略同一パターンで形成されたた
め、熱処理による電極のそりをなくすことができ、信頼
性の高いHIT構造の光起電力装置を提供することがで
きる。
することにより、信頼性の高いHIT構造のモジュール
を得ることができる。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 n型の単結晶シリコンからなる基板と、
該基板の光入射側に設けられたP型の非晶質シリコンか
らなるp型層と、前記基板の光入射側とは反対側に設け
られたn型の非晶質シリコンからなるn型層と、を備
え、 前記p型層上及び前記n型層上にそれぞれ表面透明電極
膜及び裏面透明電極膜が形成され、 前記p型層と前記表面透明導電膜との界面、及び前記n
型層と前記裏面透明導電膜との界面に、それぞれ金属か
らなる受光面電極及び集電極が、面対称の略同一パター
ンで形成されている ことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の光起電力装置から構成さ
れたことを特徴とするモジュール。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 1997-03-28 JP JP09527797A patent/JP3209700B2/ja not_active Expired - Fee Related
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