JPH06120533A - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents

薄膜太陽電池およびその製造方法

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JPH06120533A
JPH06120533A JP4266388A JP26638892A JPH06120533A JP H06120533 A JPH06120533 A JP H06120533A JP 4266388 A JP4266388 A JP 4266388A JP 26638892 A JP26638892 A JP 26638892A JP H06120533 A JPH06120533 A JP H06120533A
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JP
Japan
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electrode layer
layer
electrode
solar cell
insulating substrate
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JP4266388A
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English (en)
Inventor
Kiyoo Saito
清雄 齋藤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】光入射側に設けられる透明電極層の高いシート
抵抗によるロスを回避できる薄膜太陽電池を複雑なパタ
ーニング工程なしで製造する。 【構成】透光性絶縁基板1を分散して貫通する複数の接
続導体ピン7を用いてその基板側の透明電極層2全面と
光入射面と反対側に設けられた取出し電極層としての導
電性シート6とを接続することにより、透明電極層2を
通る径路を短くして電流を外部端子9へ取出すことがで
きる。さらにこの貫通導体の挿入される穴8は、基板1
をアモルファス半導体層3の取付けのために利用でき、
その取付けねじ16の頭部を透明電極層2と貫通導体の
接続のための取出し電極9のマスクとして有効に利用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
等を主成分とする薄膜半導体を用いた、透光性絶縁基板
を有する薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】原料ガスのグロー放電分解や光CVDに
より形成されるアモルファス半導体薄膜は、気相成長法
で形成できるために、大面積化が容易であり、低コスト
材料として期待されている。こうしたアモルファス太陽
電池は、太陽光を入射する側にSnO2 膜やZnO膜等の透
明な電極を設けている。しかし、このような透明な電極
は、シート抵抗が大きいために、透明電極を流れる電流
による電力ロスが大きくなってしまう。そのため従来
は、前記太陽電池を複数個に分割し、分割した太陽電池
の隣接するユニットセルを電気的に接続する構造をとっ
ていた。この構造は、図2に示すように透光性絶縁基板
1上にSnO2 やZnO等からなる太陽電池の発電波長領域
に対する透光性と導電性とを有する第一電極層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ア
モルファス半導体層31、32、33、次いで透光性・導電性
薄膜や金属薄膜からなる第二電極層41、42、43を順に積
層する。そして、一つのユニットセルの第一電極層が隣
接するユニットセルの第二電極層と一部接触する構造と
なるように両電極層およびアモルファス半導体層のパタ
ーンを順次ずらして形成する。このような各層のパター
ンは全面に成膜した薄膜をレーザパターニング法により
パターニングすることにより形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、薄膜太陽
電池から発電した電力を効率良く取り出すためには、絶
縁基板上の第一電極層、アモルファス半導体層、第二電
極層を順次ずらしてレーザパターニングする複雑なパタ
ーニング工程を必要とする欠点があった。本発明の目的
は、この欠点を除き、複雑なパターニング工程を必要と
することなく発電した電力を効率良く取り出すことので
きる薄膜太陽電池およびその製造方法を提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の薄膜太陽電池は、透光性絶縁基板上に透
明導電材料よりなる第一電極層、光電変換活性層として
のアモルファス半導体層、導電材料よりなる第二電極
層、絶縁層および導電材料よりなる取出し電極層が積層
され、アモルファス半導体層および第二電極層は分散し
て明けられた複数の貫通孔に遊挿されて第一電極層およ
び接続層にそれぞれ接続される貫通導体を備え、第二電
極層および取出し電極層にそれぞれ外部端子が設けられ
たものとする。そして、接続導体が絶縁基板を嵌通する
金属製ピンであることが有効である。あるいは、アモル
ファス半導体層および第二電極層に明けられた各貫通孔
の内部に第一電極層に接触する取出し電極を有し、絶縁
基板、第一電極層および取出し電極層を貫通する金属製
ピンがその取出し電極にろう付けされたことが有効であ
る。また、このような薄膜太陽電池の製造方法は、透光
性絶縁基板に分散して複数の貫通孔を明けたのち、その
一面上に透明導電材料よりなる第一電極層を被着し、次
いで絶縁基板に明けられた各貫通孔に連通する第一電極
層の貫通孔周辺の第一電極層表面上に取出し電極を形成
し、次に頭部がその取出し電極の表面に接し、前記貫通
孔を通る取付けねじにより絶縁基板を成膜用支持体上に
固定し、その取付けねじをマスクにしてアモルファス半
導体層および第二電極層を順次成膜して第一電極層、ア
モルファス半導体層および第二電極層からなる積層構造
を形成するものとする。
【0005】
【作用】アモルファス半導体層および第二電極層の貫通
孔を通ずる複数の貫通導体によって光の入射する側の反
対側に備えた取出し電極層と第一電極層とを接続するこ
とにより、基板全面上の第一電極層から電流をシート抵
抗の大きい第一電極層、すなわち透明電極層の短い径路
を介するのみで外部端子へ取出すことができる。そし
て、その接続導体との接続のために第一電極層表面に形
成する取出し電極のマスクとして、基板を成膜用支持体
に固定するために上記の貫通孔を通す取付けねじの頭部
を利用すれば、アモルファス半導体層、第二電極層各層
のパターニング工程が不必要になる。
【0006】
【実施例】図1は本発明の一実施例の薄膜太陽電池の断
面の一部を示す。図において、可とう性を有するポリエ
チレンナフタレートフィルムを用いた透光性絶縁基板1
の一面上にZnO膜からなる透明な第一電極層2、pin
構造を有するアモルファスシリコン (a−Si) 層3、銀
よりなる第二電極層4が積層され、さらにその上に樹脂
よりなる絶縁層5を介して導電性シート6が被着してい
る。そして、接続ピン7が絶縁基板1から取出し電極層
としての導電性シート6に達している。接続ピン7は、
絶縁基板1、第一電極層2および導電性シート6は貫通
しているが、a−Si層3および第二電極層4には接触せ
ず、それらの明けられた内径がピン7の径より大きい貫
通孔8を通り、絶縁層5においてもそれに明けられた貫
通孔81を通っている。第一電極層2の貫通孔8側にはAl
からなる取出し電極9が接触し、はんだ10により接続ピ
ン7に電気的に接続される。また、導電性シート6も接
続ピン7の先端とはんだ付けされている。この結果、導
電性シート6と第一電極層2とは各接続ピン7を介して
電気的に接続されるので、a−Si層3で発電される電力
は、導電性シート6にはんだ10によりろう付けされたリ
ード端子11と、第二電極層4にろう付けされたリード端
子12とから取出すことができる。なお、この太陽電池保
護のために、太陽光20の入射面側の可とう性フィルム1
は、耐環境性に適したポリビニルフルオライド (PVF)か
らなる透光性フィルム12、接着材としてのエチレン酢酸
ビニルゴム (EVA)等の樹脂13を介して被覆し、反対側の
導電性シート6は、耐環境性に適したPVFからなるフ
ィルム14が接着材13を介して被覆している。
【0007】図3(a) 〜(e) は図1に示した太陽電池の
製造方法を示し、先ず30mm×40mmの寸法の可とう性樹脂
基板1に直径2mmの取付け穴15を4cm間隔で金属製のパ
ンチにより打ちぬき〔同図(a) 、(b) 〕、その上から第
一電極層2としてZnO膜をスパッタ法により形成し、さ
らに取付け穴15の周辺部のみを露出させるマスクを用い
て、Alのスパッタリングにより取出し電極9を形成した
〔同図(c) 〕。次いでa−Si成膜のために、取付け穴15
に嵌合する取付けねじ16を用いて、成膜トレー17に基板
1を留めた。その際、取付けねじ16の頭部が取出し電極
9を覆う〔同図(d) 〕。この取付けねじによる固定によ
って、可とう製基板1の成膜時の熱膨脹によるそりが抑
制されるので、取付けねじ16の頭部をマスクとしてのプ
ラズマCVD法により成膜されたa−Si層3の膜厚の均
一性が向上した。さらに同様に取付けねじ16の頭部をマ
スクとしてのAgのスパッタリング法により第二電極層4
を形成した〔同図(e) 〕。この際、図では、明らかでな
いが、取付けねじ16の頭部が取出し電極9の表面積より
大きいものを選ぶことにより、取出し電極9とa−Si層
3との間に空隙を形成しておく。このあと、図1に示す
ように基板1の裏面から取付け穴に接続ピン7を差込
み、はんだ10により取出し電極9とはんだ付けした。そ
の上から、接続ピン7の部分だけ穴81を明けたEVA等
の樹脂5、導電性シート6を載せ、導電性シート6と接
続ピン7をはんだ10により接続した。これにより、基板
1の全ての接続ピン7と導電性シート6とは電気的に共
通になる。さらに太陽光20の入射面側は透光性のPVF
等のフィルム12を、反対面側はPVF等のフィルム14を
それぞれ接着材13としてのEVA等の樹脂をはさんで圧
着した。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、透明電極である第一電
極層を基板および各層を貫通する複数の導体を介して反
光入射面側の取出し電極層に接続することにより、透明
電極からの電流を透明電極層の高いシート抵抗によるロ
スなしで反光入射面側に取出すことができ、複雑な直列
接続構造を必要としなくなった。さらに貫通導体の通る
穴は、第一電極層上にアモルファス半導体層および第二
電極層を積層する際の成膜用支持体上への固定と、その
際第一電極層表面に設けられている取出し電極へのマス
クとしても利用でき、フォトリソグラフィを適用するパ
ターニング工程を省略することが可能になった。この結
果、薄膜太陽電池の製造工程が簡易化され、低価格の薄
膜太陽電池が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の薄膜太陽電池の部分断面図
【図2】従来の直列接続型薄膜太陽電池の部分断面図
【図3】本発明の一実施例の薄膜太陽電池製造工程を順
に示し、(a) は平面図、(b) ないし(e) は断面図
【符号の説明】
1 透光性絶縁基板 2 第一電極層 3 アモルファスシリコン層 4 第二電極層 5 絶縁層 6 導電性シート 7 接続ピン 8 貫通孔 81 貫通孔 9 取出し電極 10 はんだ 11 リード端子 12 リード端子 15 取付け穴 16 取付けねじ 17 成膜トレー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性絶縁基板上に透明導電材料よりなる
    第一電極層、光電変換活性層としてのアモルファス半導
    体層、導電材料よりなる第二電極層、絶縁層および導電
    材料よりなる取出し電極層が積層され、アモルファス半
    導体層および第二電極層は分散して明けられた複数の貫
    通孔に遊挿されて第一電極層および取出し電極層にそれ
    ぞれ接続される貫通導体を備え、第二電極層および取出
    し電極層にそれぞれ外部端子が設けられたことを特徴と
    する薄膜太陽電池。
  2. 【請求項2】貫通導体が絶縁基板を嵌通する金属製ピン
    である請求項1記載の薄膜太陽電池。
  3. 【請求項3】アモルファス半導体層および第二電極層に
    明けられた各貫通孔の内部に第一電極層に接触する取出
    し電極を有し、絶縁基板を嵌通し、第一電極層および取
    出し電極層を貫通する金属製ピンがその取出し電極にろ
    う付けされた請求項2記載の薄膜太陽電池。
  4. 【請求項4】透光性絶縁基板に分散して複数の貫通孔を
    明けたのち、その一面上に第一電極層を被着し、次いで
    絶縁基板に明けられた各貫通孔に連通する第一電極層の
    貫通孔周辺の第一電極層表面上に取出し電極を形成し、
    次に頭部がその取出し電極の表面に接し、前記貫通孔を
    通る取付けねじにより絶縁基板を成膜用支持体上に固定
    し、その取付けねじをマスクにしてアモルファス半導体
    層および第二電極層を順次成膜して第一電極層、アモル
    ファス半導体層および第二電極層からなる積層構造を形
    成することを特徴とする請求項3記載の薄膜太陽電池の
    製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6469242B1 (en) 1999-09-01 2002-10-22 Kaneka Corporation Thin-film solar cell module and method of manufacturing the same
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