JPS5924554B2 - 太陽電池の構造 - Google Patents
太陽電池の構造Info
- Publication number
- JPS5924554B2 JPS5924554B2 JP54128544A JP12854479A JPS5924554B2 JP S5924554 B2 JPS5924554 B2 JP S5924554B2 JP 54128544 A JP54128544 A JP 54128544A JP 12854479 A JP12854479 A JP 12854479A JP S5924554 B2 JPS5924554 B2 JP S5924554B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- thickness
- solar cell
- solar cells
- Prior art date
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜を材料として用い、素子間の接続の簡単化
と薄型化をはかろうとする太陽電池に関する。
と薄型化をはかろうとする太陽電池に関する。
近年、クリーンエネルギー利用の立場から太陽電池は大
きな注目を集めている。
きな注目を集めている。
利用範囲は人工衛生や燈台等に用いる電力用から、電卓
、ラジオ、時計等の民生機器用まで広範囲である。しか
し、太陽電池自身の起電力が小さいため、いずれの場合
も複数の太陽電池を直列に接続して利用している。従来
の太陽電池はシリコン単結晶を用いた太陽電池がほとん
どであり、その接続方法を第１図および第２図に示す。
、ラジオ、時計等の民生機器用まで広範囲である。しか
し、太陽電池自身の起電力が小さいため、いずれの場合
も複数の太陽電池を直列に接続して利用している。従来
の太陽電池はシリコン単結晶を用いた太陽電池がほとん
どであり、その接続方法を第１図および第２図に示す。
第１図は一方の電極が表面、他方の電極が表面にある太
陽電池の接続方法である。
陽電池の接続方法である。
同図で１０１は絶縁物基板、１０２ａ〜１０２ｄは表面
電極からの取り出し配線、１０３ａ〜１０３ｄはＰ型領
域、１０４ａ〜１０４ｄはＮ型領域、１０５ａ〜１０５
ｃは太陽電池間の接続配線である。一般に接続配線は小
型の民生機器ではワイヤボンディングが用いられる。ま
た複数個の太陽電池を接続したアレイから外部への取り
出しは１０６とＩＯＴとから行なわれる。第２図は正負
の両電極が裏面にある太陽電池の接続方法の一例である
。
電極からの取り出し配線、１０３ａ〜１０３ｄはＰ型領
域、１０４ａ〜１０４ｄはＮ型領域、１０５ａ〜１０５
ｃは太陽電池間の接続配線である。一般に接続配線は小
型の民生機器ではワイヤボンディングが用いられる。ま
た複数個の太陽電池を接続したアレイから外部への取り
出しは１０６とＩＯＴとから行なわれる。第２図は正負
の両電極が裏面にある太陽電池の接続方法の一例である
。
同図において、２０１はプリント基板等の絶縁物基板で
ある。２０２ａ〜２０２ｄは絶縁物基板上に形成された
金属配線、２０３ａ〜２０３ｃは太陽電池のＰ型領域、
２０４ａ〜２０４ｃはＮ型領域、２０５ａ〜２０５ｃは
Ｎ型領域と金属配線との接着剤であり導通を要するため
、ハンダや導電接着剤が用いられる。
ある。２０２ａ〜２０２ｄは絶縁物基板上に形成された
金属配線、２０３ａ〜２０３ｃは太陽電池のＰ型領域、
２０４ａ〜２０４ｃはＮ型領域、２０５ａ〜２０５ｃは
Ｎ型領域と金属配線との接着剤であり導通を要するため
、ハンダや導電接着剤が用いられる。
当然のことながら、第１図と第２図において、Ｎ型領域
とＰ型領域を逆にした場合、外部出力の極性が逆転する
たけである。
とＰ型領域を逆にした場合、外部出力の極性が逆転する
たけである。
第１図と第２図に示した従来の接続方法では次の欠点が
エネルギー源として利用する場合問題となる。
エネルギー源として利用する場合問題となる。
１ 接続方法が複雑であり、製造コストが高くなる。
２ アレイが厚くなり、時計や電卓等への応用が難しい
。
。
したがつて、利用範囲が制限される。接続方法をみると
、第１図の方法では１段ずつワイヤポンチシダ丁るため
、接続時間は素子の数に比例する。したがつて多数の素
子から成るアレイではコストアップとなる。また第２図
の方法も同様に、導電接着剤で接着する時間、あるいは
一・シダ付けをする時間が素子の数に比例する。さらに
、第１図、第２図とも太陽電池を基板に対して位置合せ
するのにもかなりの時間を要するこのように従来の接続
方法は、素子数の多いアレイについては組立て時間が多
く、それがコストアツプの要因となつている。次に厚さ
についてみると、従来は単結晶太陽電池を用いることか
ら、太陽電池そのものの厚みが少なくとも３００μｍ程
度となる。
、第１図の方法では１段ずつワイヤポンチシダ丁るため
、接続時間は素子の数に比例する。したがつて多数の素
子から成るアレイではコストアップとなる。また第２図
の方法も同様に、導電接着剤で接着する時間、あるいは
一・シダ付けをする時間が素子の数に比例する。さらに
、第１図、第２図とも太陽電池を基板に対して位置合せ
するのにもかなりの時間を要するこのように従来の接続
方法は、素子数の多いアレイについては組立て時間が多
く、それがコストアツプの要因となつている。次に厚さ
についてみると、従来は単結晶太陽電池を用いることか
ら、太陽電池そのものの厚みが少なくとも３００μｍ程
度となる。
第１図の方法のようにワィヤボンテングを用いる場合、
ワイヤのたわみ等で約１００μｍ、さらにボンデングに
耐えられる厚み基板を用いると基板の厚みが５００〜６
００μｍあり、アレイの厚さは約１Ｔｆ１Ｊｔになつて
しまう。第２図の場合も、基板は強度が要求され、接着
剤の厚さも考慮するとアレイ全体の厚さは約１Ｖ！１と
なつてしまう。
ワイヤのたわみ等で約１００μｍ、さらにボンデングに
耐えられる厚み基板を用いると基板の厚みが５００〜６
００μｍあり、アレイの厚さは約１Ｔｆ１Ｊｔになつて
しまう。第２図の場合も、基板は強度が要求され、接着
剤の厚さも考慮するとアレイ全体の厚さは約１Ｖ！１と
なつてしまう。
腕時計、電卓、ラジオあるいは測定器等の民生機器にお
いては厚さの制限がきびしく、場合によつては５０〜１
００μｍを競うことさえある。
いては厚さの制限がきびしく、場合によつては５０〜１
００μｍを競うことさえある。
上述の理由から従来の接続方式のように、アレイが厚い
ことは、今後応用範囲が狭められることになる。本発明
はかかる欠点を除去したものであつて、その目的とする
ところは、１）接続方法の簡単化 ２）太陽電池アレイの薄型化 にある。
ことは、今後応用範囲が狭められることになる。本発明
はかかる欠点を除去したものであつて、その目的とする
ところは、１）接続方法の簡単化 ２）太陽電池アレイの薄型化 にある。
以下に本発明を実施例をもつて説明する。本発明の太陽
電池の実施例を第３図にしめす。絶縁物、あるいは表面
を絶縁化した段差を有する基板３０１の全面にＮ型非晶
質半導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ、真性非晶質半
導体３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，．Ｐ型非晶質半導
体３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの順に形成する。その
後、両端の非晶質半導体に引き出し配線３０２を設ける
。その際、重要な事は該段差を有する基板３０１におけ
る段差の形状と高さ、及びその上に蒸着する薄膜の膜厚
との関係である。本発明においては、該段差によつて全
面の蒸着された各薄膜が、段差の部分で切断されること
、および切断された薄膜のうち、下層の薄膜であるＮ型
非晶質半導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃと、上層の
薄膜であるＰ型非晶質半導体３０５ａ，３０５ｂ，３０
５ｃが、ほぼ同じ高さに位置することによつて、接続さ
れることが要求される。その為には、段差の形状はほぼ
直角（８０れ以上）であるか、オーバーハングの状態で
あることが必要であり、また段差の高さと各薄膜の膜厚
の比率は約２倍以上にしなければならない。また、Ｎ型
非晶質半導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ，５Ｐ型非
晶質半導体３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃとを接続した
場合の電流特性は、よく知られている様に非晶質である
ために、バンドギヤツプ中に準位が多く存在することか
ら、ジヤンクシヨンを形成されず各半導体を導電物質で
つないた時と同じ特性を持つ。
電池の実施例を第３図にしめす。絶縁物、あるいは表面
を絶縁化した段差を有する基板３０１の全面にＮ型非晶
質半導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ、真性非晶質半
導体３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，．Ｐ型非晶質半導
体３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃの順に形成する。その
後、両端の非晶質半導体に引き出し配線３０２を設ける
。その際、重要な事は該段差を有する基板３０１におけ
る段差の形状と高さ、及びその上に蒸着する薄膜の膜厚
との関係である。本発明においては、該段差によつて全
面の蒸着された各薄膜が、段差の部分で切断されること
、および切断された薄膜のうち、下層の薄膜であるＮ型
非晶質半導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃと、上層の
薄膜であるＰ型非晶質半導体３０５ａ，３０５ｂ，３０
５ｃが、ほぼ同じ高さに位置することによつて、接続さ
れることが要求される。その為には、段差の形状はほぼ
直角（８０れ以上）であるか、オーバーハングの状態で
あることが必要であり、また段差の高さと各薄膜の膜厚
の比率は約２倍以上にしなければならない。また、Ｎ型
非晶質半導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃ，５Ｐ型非
晶質半導体３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃとを接続した
場合の電流特性は、よく知られている様に非晶質である
ために、バンドギヤツプ中に準位が多く存在することか
ら、ジヤンクシヨンを形成されず各半導体を導電物質で
つないた時と同じ特性を持つ。
この様な性質を有する為に、本発明の様にＮ型非晶質半
導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃとＰ型非晶質半導体
３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃが、単に密着していても
通常の導通状態にある。次に本実施例の製造方法につい
て詳細に説明する。
導体３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃとＰ型非晶質半導体
３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃが、単に密着していても
通常の導通状態にある。次に本実施例の製造方法につい
て詳細に説明する。
Ｓｌ基板上に、１μｍの段差を、３段作る場合、半導体
製造で、通常、使用されているホトリングラフィ一と、
反応性イオンエツチングを使用する。
製造で、通常、使用されているホトリングラフィ一と、
反応性イオンエツチングを使用する。
まず、第４図の１ａの様に、所望のパターンに、レジス
トを形成し、反応性イオンエツチングにより、レジスト
のついていない部分を、１μｍエツチングする。次に、
形成した段差を覆う様に、所望のパターンのレジストを
形成し、同様に、１μｍエツチングをする事によつて、
２段目の段差を形成する。以下、同様の方法で、３段の
段差をＳｉ基板上に形成する。段差の形状は、反応性イ
オンエツチングの条件により、直角に近い角度にする事
ができる。なお、Ｓｉ基板、以外の基板例えばガラス基
板等でも、反応性イオンエツチングの条件をかえること
によつて、所定のパターンを形成できる。
トを形成し、反応性イオンエツチングにより、レジスト
のついていない部分を、１μｍエツチングする。次に、
形成した段差を覆う様に、所望のパターンのレジストを
形成し、同様に、１μｍエツチングをする事によつて、
２段目の段差を形成する。以下、同様の方法で、３段の
段差をＳｉ基板上に形成する。段差の形状は、反応性イ
オンエツチングの条件により、直角に近い角度にする事
ができる。なお、Ｓｉ基板、以外の基板例えばガラス基
板等でも、反応性イオンエツチングの条件をかえること
によつて、所定のパターンを形成できる。
なお、フオトエツチングを用いないで、予め所望の段差
のあるもので、ラツピングする事によつても、同じ形状
の基板を得ることができる。又、アモルフオスシリコン
薄膜は以下の条件で生成する。太陽電池を作る為のａ−
Ｓｉの反応条件はブラズマＣＶＤ法を用い以下の通りで
ある。
のあるもので、ラツピングする事によつても、同じ形状
の基板を得ることができる。又、アモルフオスシリコン
薄膜は以下の条件で生成する。太陽電池を作る為のａ−
Ｓｉの反応条件はブラズマＣＶＤ法を用い以下の通りで
ある。
基板の大きさ＆ζ １０いＸｌＯＣｆＩＬである。ＲＦ
ｌ３．５６ＭＨＺＰＯｗ ｅｒ２ＯＷ 反応温度 ２５『Ｃ 圧力 ０．８／ＴＯｒｒ ガス １００％ ＳｉＨ４ １． Ｐ型非晶質半導体の形成の場合 上記のガスのガス流量は、下記の通り。
ｌ３．５６ＭＨＺＰＯｗ ｅｒ２ＯＷ 反応温度 ２５『Ｃ 圧力 ０．８／ＴＯｒｒ ガス １００％ ＳｉＨ４ １． Ｐ型非晶質半導体の形成の場合 上記のガスのガス流量は、下記の通り。
２．
真性非晶質半導体を形成する場合
上記のガスのガス流量！虱下記の通り。
３．
Ｎ型非晶質半導体を形成する場合
上記のガスのガス流量は、下記の通り。
素子は、電卓用太陽電池として、３段構造において１Ｃ
ＴｒＬ×４ｃｍ角のものを、１０？ＸｌＯ？の基板より
、１８ケ作成した。
ＴｒＬ×４ｃｍ角のものを、１０？ＸｌＯ？の基板より
、１８ケ作成した。
素子の厚みは、基板をクラツキングする前に、ラツピン
グを行なう事によつて、約１００μｍとした。素子内の
段数は、３段で、各基板段差は、１μｍの各段に形成さ
れた太陽電池の厚みは、１．２μｍであり、全段の太陽
電池薄膜の厚みは、３．２μｍである。上述の如く本発
明は、薄膜を用いた段差構造としたから、絶絶された基
板の厚み！虱通常、半導体構造で用いられているＳｉウ
エハ一にラツピング加工をほどこしたものは、約４００
μｍであるため、アレイの厚さは、０．４ｕとなる。
グを行なう事によつて、約１００μｍとした。素子内の
段数は、３段で、各基板段差は、１μｍの各段に形成さ
れた太陽電池の厚みは、１．２μｍであり、全段の太陽
電池薄膜の厚みは、３．２μｍである。上述の如く本発
明は、薄膜を用いた段差構造としたから、絶絶された基
板の厚み！虱通常、半導体構造で用いられているＳｉウ
エハ一にラツピング加工をほどこしたものは、約４００
μｍであるため、アレイの厚さは、０．４ｕとなる。
さらに、時計用太陽電池の様に、アレイの面積が、１？
Ｘ１礪となると、強度的に、さらに薄くする事が可能で
あり、アレイ基板加工上りで、１００μｍ程度まで、薄
くする事ができる効果を有する。
Ｘ１礪となると、強度的に、さらに薄くする事が可能で
あり、アレイ基板加工上りで、１００μｍ程度まで、薄
くする事ができる効果を有する。
第１図、第２図は、従来の太陽電池の説明であり、第３
図は、本発明の太陽電池の説明である。 第４図は、段差の形成方法について工程図である。１０
１・・・・・・絶縁物基板、１０２ａ〜１０２ｄ・・・
・・・取り出し配線、１０３ａ〜１０３ｄ・・・・・・
Ｐ型領域、１０４ａ〜１０４ｄ・・・・・・Ｎ型領域、
１０５ａ〜１０５ｃ・・・・・・按続配線、２０１・・
・・・・絶縁物基板、２０２ａ〜２０２ｄ・・・・・・
金属配線、２０３ａ〜２０３ｃ・・・・・・Ｐ型領域、
２０４ａ〜２０４ｃ・・・・・・Ｎ型領域、２０５ａ〜
２０５ｃ・・・・・・Ｎ型領域と金属配線との接着斉Ｌ
３Ｏｌ・・・・・・段差を有する基板、３０２・・・・
・・引き出し配線、３０３ａ〜３０３ｃ・・・・・・Ｎ
型非晶質半導体、３０４ａ〜３０４ｃ・・・・・・基性
非晶質半導体、３０５ａ〜３０５ｃ・・・・・・Ｐ型非
晶質半導体。
図は、本発明の太陽電池の説明である。 第４図は、段差の形成方法について工程図である。１０
１・・・・・・絶縁物基板、１０２ａ〜１０２ｄ・・・
・・・取り出し配線、１０３ａ〜１０３ｄ・・・・・・
Ｐ型領域、１０４ａ〜１０４ｄ・・・・・・Ｎ型領域、
１０５ａ〜１０５ｃ・・・・・・按続配線、２０１・・
・・・・絶縁物基板、２０２ａ〜２０２ｄ・・・・・・
金属配線、２０３ａ〜２０３ｃ・・・・・・Ｐ型領域、
２０４ａ〜２０４ｃ・・・・・・Ｎ型領域、２０５ａ〜
２０５ｃ・・・・・・Ｎ型領域と金属配線との接着斉Ｌ
３Ｏｌ・・・・・・段差を有する基板、３０２・・・・
・・引き出し配線、３０３ａ〜３０３ｃ・・・・・・Ｎ
型非晶質半導体、３０４ａ〜３０４ｃ・・・・・・基性
非晶質半導体、３０５ａ〜３０５ｃ・・・・・・Ｐ型非
晶質半導体。
Claims (1)
- １ 相互に段差を有する複数の平面を有する基板と、該
平面上に形成された第１導電型の第１非晶質半導体薄膜
と、該第１の薄膜上に形成された真性の第２非晶質半導
体薄膜と、該第２の薄膜上に形成された第２導電型の第
３非晶質半導体薄膜とからなり、該第１の薄膜は隣接す
る平面上の第３の薄膜とほぼ同一高さを有し、かつ、直
接接続されてなることを特徴とする太陽電池の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54128544A JPS5924554B2 (ja) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | 太陽電池の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54128544A JPS5924554B2 (ja) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | 太陽電池の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5651881A JPS5651881A (en) | 1981-05-09 |
| JPS5924554B2 true JPS5924554B2 (ja) | 1984-06-09 |
Family
ID=14987374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54128544A Expired JPS5924554B2 (ja) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | 太陽電池の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5924554B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5659179A (en) * | 1995-03-07 | 1997-08-19 | Motorola | Ultra-small semiconductor devices having patterned edge planar surfaces |
-
1979
- 1979-10-05 JP JP54128544A patent/JPS5924554B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5651881A (en) | 1981-05-09 |
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