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JPS6253956B2 - - Google Patents
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JPS6253956B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6253956B2
JPS6253956B2 JP57224008A JP22400882A JPS6253956B2 JP S6253956 B2 JPS6253956 B2 JP S6253956B2 JP 57224008 A JP57224008 A JP 57224008A JP 22400882 A JP22400882 A JP 22400882A JP S6253956 B2 JPS6253956 B2 JP S6253956B2
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JP
Japan
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cds
sintered film
powder
content
solar cell
Prior art date
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Expired
Application number
JP57224008A
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English (en)
Other versions
JPS59115577A (ja
Inventor
Hitoshi Matsumoto
Hiroshi Uda
Yasumasa Komatsu
Akihiko Nakano
Kyoshi Kuribayashi
Seiji Ikegami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPS6253956B2 publication Critical patent/JPS6253956B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/125The active layers comprising only Group II-VI materials, e.g. CdS, ZnS or CdTe
    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02E10/543Solar cells from Group II-VI materials

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は焼結膜型CdS/CdTe構造の太陽電池
に適した硫化カドミウム焼結膜の製造方法に関す
るものである。
従来例の構成とその問題点 硫化カドミウム(CdS)膜を利用した太陽電池
は、CdSが多結晶であつてもかなり性能の良い太
陽電池が実現できるので、大面積化が可能である
だけでなく、製造技術的にも制約が少なく量産し
やすいため、今日広く研究されている。その中で
CdS/CdTe構造の太陽電池は性能が高く寿命も
安定であると言われている。また、このCdS/
CdTe構造の太陽電池を量産性に優れたスクリー
ン印刷,焼結という方法で製造しようという試み
もなされており、この方法で作製されたCdS焼結
膜/CdTe焼結膜構造の太陽電池(以下焼結膜型
CdS/CdTe太陽電池という)では変換効率8%
程度のものも得られている。
この焼結膜型CdS/CdTe太陽電池に使用され
るCdS焼結膜の出発原料は、従来は粒径0.1μm
程度のCdS生粉を700℃近傍で化焼して粒成長さ
せ、その後粉砕して2〜3μmの粒径に調製した
ものを用いていたが、この仮焼,粉砕工程は非常
に面倒なものであつた。
発明の目的 本発明は上記の問題点に鑑みて成されたもので
面倒な仮焼,粉砕工程を省略しても十分低抵抗で
焼結性の良いCdS焼結膜の製造方法を提供するも
のである。
発明の構成 本発明の製造方法は、平均粒径が1〜10μmで
硫酸イオン(SO4 --)含有量が0.2wt%〜1.5wt%
の硫化ガドミウム(CdS)粉末に、塩化カドミウ
ム(CdCl2)を添加してペーストを作成し、この
ペーストをガラス基板に塗布した後焼成するもの
である。上記したように粒径1〜10μmで、
SO4 --含有量0.2wt%〜1.5wt%のCdS生粉を出発
原料として使用すれば、仮焼粉砕工程を省略して
も低抵抗で焼結性の良いCdS焼結膜を作製するこ
とができ、このCdS焼結膜を用いて高性能の焼結
膜型CdS/CdTe太陽電池の製造が可能となる。
SO4 --イオンを含有するCdS粉を用いるとなぜ低
抵抗で焼結性の良いCdS焼結膜が得られるかの理
由は下記のように考えられる。SO4 --はCdSO4
して存在しており、CdS焼成温度600℃〜700℃で
CdSと次のように反応し、Cdが化学量論比より
多い低抵抗のCd1+xSができる。
CdS+CdSO4=2Cd+2SO2 CdS+xCd =Cd1+xS このCd1+xSの存在は格子欠陥が多いので、焼
結性を良くするのにも効果があるのであろう。し
かしながらSO4 --量が余り多くなると次の副次的
な反応により、CdOが大量にできて不純物とな
り、太陽電池の性能を低下すると考えられる。
CdSO4=CdO+SO2+1/2O2 実施例の説明 以下本発明の実施例を図面を参照して具体的に
説明する。第1図は以下の各実施例で作製した焼
結膜型CdS/CdTe太陽電池の断面図であり、図
中1はガラス基板、2はCdS焼結膜、3はCdTe
焼結膜、4はCdTe焼結膜3上に形成したカーボ
ン電極、5はCdS焼結膜2上に設けたAg―In電
極、6はカーボン電極4上に設けたAg電極であ
る。
〔実施例 1〕 平均粒径2.0μmでSO4 --含有量0.01wt%のCdS
生粉(以下A生粉と言う)90grに粒径2.1μmで
SO4 --含有量5.0wt%のCdS生粉(以下B生粉と
言う)10grを加えることにより、SO4 --含有量
0.51wt%の混合粉末を作製した。この混合粉末に
融剤として働くCdCl2を10gr加え、粘度調節のた
めにプロピレングリコールを適当量入れCdSペー
ストを作製した。次に、このペーストをスクリー
ン印刷機を用いて縦100mm,横100mm,厚さ1.2mm
のガラス基板1上に印刷し、乾燥した後有孔蓋付
きアルミナ製焼成ボードに入れ、ベルト式連続焼
成炉を用いてN2雰囲気中で焼成した。焼成炉中
央部の温度は約690℃であり、この温度で約1.5時
間焼成することによりCdS焼結膜2が得られた。
焼成中,有孔蓋付きアルミナボートの中では、融
剤として加えたCdCl2が融解してCdCl2の蒸気が
充満する。CdS粉末はCdCl2に一部溶解しながら
再結晶が徐々に行なわれ、結晶成長が促進され
る。焼成が進むにつれて、ボード内に充満してい
たCdCl2の蒸気は、徐々にボートにあけられた孔
を通つて炉内に出ていく。このようにして作製し
たCdS焼結膜の膜厚は25μmで面抵抗は70Ω/□
であつた。
次にテルル化カドミウムの粉末100grに対し、
CdCl21grと適当量のプロピレングリコールを加
えてテルル化カドミウムペーストを作製した。こ
のペーストをスクリーン印刷機を用いて、CdS焼
結膜2上に印刷し、乾燥した後、有孔蓋付きアル
ミナボートに入れ、ベルト式連続焼成炉を用いて
N2雰囲気中620℃で約1時間焼成した。
このようにして作製したCdTe焼結膜3上にカ
ーボンペーストをスクリーン印刷機を用いて印刷
し、乾燥後、350℃で30分間不活性ガス中で熱処
理し、カーボン電極4を形成した。カーボンペー
スト中には微量のアクセプタ不純物が含有されて
おり、熱処理中にこの不純物がCdTe中に拡散し
てp形のCdTeができ、n形のCdSとの間にp―
n接合が形成される。最後にCdS側にAg―In電
極5を、カーボン電極上にAg補助電極6を形成
して、太陽電池素子を完成した。図面は完成した
太陽電池素子の断面図である。この太陽電池素子
の変換効率は8.5%であつた。
比較のため、SO4 --含有量の少ないA生粉のみ
で作製したCdS焼結膜は、膜厚は25μmと変らな
いが、面抵抗が1KΩ/□を越えた。このCdS焼
結膜から上記と同様にCdTe焼結膜,カーボン電
極,Ag―In電極,Ag電極を形成して作製した太
陽電池素子の変換効率は2.1%と低いものであつ
た。又A生粉に添加するB生粉の量が少なく、混
合粉末中のSO4 --含有量が0.2wt%未満である場
合には、面抵抗100Ω/□以上のCdS焼結膜の生
じる割合が増加し、太陽電池素子の変換効率が低
下した。混合原料中のSO4 --含有量が0.2wt%以
上だと比較的安定して100Ω/□以下のCdS焼結
膜が得られた。
一方、混合粉末中のSO4 --含有量が多くなると
100Ω/□以下のCdS焼結膜が安定して得られる
が、SO4 --含有量が1.5wt%をこえると太陽電池
素子の性能、特に開放端電圧が低下し変換効率が
悪化した。第2図に平均粒径2〜2.1μmのCdS
粉中のSO4 --含有量と太陽電池素子の変換効率と
の関係を示す。高性能の太陽電池素子を得るには
SO4 --含有量が0.2〜1.5wt%の混合原料を用いる
ことが必要である。
〔実施例 2〕 平均粒径3.5μmでSO4 --含有量0.05wt%のCdS
生粉100grにCdSO4を2.0gr加えることにより
SO4 --含有量0.97wt%の原料を作製した。この原
料にCdCl210grと適当量のプロピレングリコール
を加えてCdSペーストをつくり、実施例1と同様
の工程でCdS焼結膜を作製した。得られたCdS焼
結膜の膜厚は31μmで面抵抗は65Ω/□であつ
た。このCdS焼結膜を用いて、実施例1と同様の
方法で作製した焼結型CdS/CdTe太陽電池素子
の変換効率は8.1%であつた。
比較のため、平均粒径0.5μmでSO4 --含有量
0.02wt%のCdS生粉にCdSO4を加え、SO4 --含有
量を0.97wt%に調製した原料を用いて作製した
CdS焼結膜の膜厚は15μmで、面抵抗は150Ω/
□であつた。このCdS焼結膜を用いて作製した太
陽電池素子の変換効率は4.6%と低いものであつ
た。このようにCdS粒子の粒径が1μm未満だと
焼結膜の膜厚は20μmをこえず、変換効率の低い
太陽電池素子ができやすい。
一方、平均粒径10μmをこえるCdS生粉に
CdSO4を添加し、SO4 --含有量を0.97wt%に調製
した原料を用いると、膜厚は大きくなるが焼結性
が悪くなり、面抵抗の低いCdS焼結膜を得るのが
難かしかつた。第3図にSO4 --含有量0.97wt%の
CdS粉の平均粒径と太陽電池素子の変換効率との
関係を示す。粉末の平均粒径が1μm〜10μmだ
と6%以上の性能を安定に得ることができる。
発明の効果 以上説明したように本発明の方法によれば、1
〜10μmの粒径のCdS生粉を用いることにより、
SO4 --含有量を調製するだけで、仮焼,粉砕工程
を用いなくても膜厚が大きく、かつ焼結性の良い
低抵抗のCdS焼結膜を得ることができ、このCdS
焼結膜を用いれば高性能の焼結膜型CdS/CdTe
太陽電池を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を用いて得られる焼結膜
型CdS/CdTe太陽電池の一例の断面図である。
第2図はCdS粉中のSO4 --含有量と変換効率との
関係を、又第3図はCdS粉中の平均粒径と変換効
率との関係を示すグラフである。 1……ガラス基板、2……CdS焼結膜、3…テ
ルル化カドミウム焼結膜、4……カーボン電極、
5……Ag―In電極、6……Ag電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平均粒径が1〜10μmで硫酸イオン含有量が
    0.2wt%〜1.5wt%の硫化カドミウム粉末に塩化カ
    ドミウムを添加してペーストを作製し、このペー
    ストを耐熱性基板に塗布した後、焼成することを
    特徴とする硫化カドミウム焼結膜の製造方法。
JP57224008A 1982-12-22 1982-12-22 硫化カドミウム焼結膜の製造方法 Granted JPS59115577A (ja)

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