JPH0974212A - Photovoltaic element array - Google Patents
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- JPH0974212A JPH0974212A JP7228362A JP22836295A JPH0974212A JP H0974212 A JPH0974212 A JP H0974212A JP 7228362 A JP7228362 A JP 7228362A JP 22836295 A JP22836295 A JP 22836295A JP H0974212 A JPH0974212 A JP H0974212A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光起電力素子アレーに
係る。より詳細には、高性能で信頼性が高く、かつ、量
産が容易な太陽電池として機能する、光起電力素子アレ
ーに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a photovoltaic device array. More specifically, the present invention relates to a photovoltaic element array that has high performance, high reliability, and functions as a solar cell that can be easily mass-produced.
【0002】[0002]
【従来の技術】人類のこれからのエネルギー源として、
その使用の結果発生する二酸化炭素の為に地球の温暖化
をもたらすと言われる石油や石炭、不測の事故により、
さらには正常な運転時に於いてすら放射線の危険が皆無
とは言えない原子力に全面的に依存していく事は問題が
多い。太陽電池は太陽をエネルギー源としており地球環
境に対する影警が極めて少ないので、一層の普及が期待
されている。しかし現状に於いては、本格的な普及を妨
げている問題として以下のものが挙げられる。2. Description of the Related Art As a future energy source for humanity,
Due to carbon dioxide generated as a result of its use, oil and coal, which are said to bring global warming, and an unexpected accident,
Furthermore, there are many problems in relying entirely on nuclear power, which can be said to have no danger of radiation even during normal operation. Since solar cells use the sun as an energy source and have very few shadows for the global environment, they are expected to become even more widespread. However, in the present situation, the following problems can be cited as problems that prevent full-scale dissemination.
【0003】従来太陽光発電用としては、単結晶又は多
結晶のシリコンが多く用いられてきた。しかしこれらの
太陽電池では結晶の成長に多くのエネルギーと時間を要
し、またその後も複雑な工程が必要となるため量産効果
があがりにくく、低価格での提供が困難であるという問
題点Aがあった。Conventionally, monocrystalline or polycrystalline silicon has been widely used for solar power generation. However, in these solar cells, a lot of energy and time are required for crystal growth, and a complicated process is required thereafter, so that the mass production effect is difficult to increase and it is difficult to provide at a low price. there were.
【0004】この問題点Aを解決するために、アモルフ
ァスシリコン(以下a−Siと記載)や、CdS・Cu
InSe2などの化合物半導体を用いた、いわゆる薄膜
半導体太陽電池が盛んに研究、開発されてきた。これら
の太陽電池は、ガラス、ステンレススティール、アルミ
ニウムなどの安価な基板が利用でき、かつ、これらの基
板上に機能上必要なだけの半導体層を形成すればよく、
その製造工程も比較的簡単であり、使用する半導体の量
も少ないため、より低価格で生産できる可能性を持って
いる点が優れている。In order to solve this problem A, amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) or CdS.Cu
So-called thin-film semiconductor solar cells using compound semiconductors such as InSe 2 have been actively researched and developed. For these solar cells, inexpensive substrates such as glass, stainless steel, and aluminum can be used, and it suffices to form as many semiconductor layers as are functionally necessary on these substrates,
Since the manufacturing process is relatively simple and the amount of semiconductors used is small, it is advantageous in that it can be manufactured at a lower price.
【0005】しかしながら、上記の太陽電池は、一般に
単体素子での出力電圧が低いため、殆どの用途に対して
は単体素子を直列接続して出力電圧を高める必要がある
という問題点Bがあった。However, since the above-mentioned solar cell generally has a low output voltage in a single element, there is a problem B that the output voltage needs to be increased by connecting the single elements in series for most applications. .
【0006】この問題点Bを解決するために、薄膜半導
体太陽電池では同一の基板上に直列接続された素子のア
レーを作り込むことが必要となる。その解決法として
は、例えば次の3つの特許が挙げられる。 (イ)米国特許第4,254,386号(出願日:19
79年6月13日)には、絶縁性の基板上に分割された
複数の第1電極と、分割された薄膜半導体の光起電力層
(pn接合)と、分割された第2電極とからなる直列接
続光起電力素子アレーの構造が開示されている。In order to solve the problem B, it is necessary to form an array of elements connected in series on the same substrate in the thin film semiconductor solar cell. As the solution, for example, the following three patents are listed. (A) US Pat. No. 4,254,386 (filing date: 19
(June 13, 1979), a plurality of divided first electrodes on an insulating substrate, a divided thin film semiconductor photovoltaic layer (pn junction), and a divided second electrode. The structure of a series connected photovoltaic device array is disclosed.
【0007】(ロ)米国特許第4,292,092号
(出願日:1981年9月29日)には、導電層や半導
体光起電力層を分割する手段として、レーザービームを
使用する方法が開示されている。 (ハ)米国特許第4,697,041号(出願日:19
86年2月10日)には、第1電極と第2電極の電気的
接続をとるための手段としてレーザービームを使用する
方法が開示されている。(B) US Pat. No. 4,292,092 (filing date: September 29, 1981) discloses a method of using a laser beam as a means for dividing a conductive layer or a semiconductor photovoltaic layer. It is disclosed. (C) US Pat. No. 4,697,041 (filing date: 19
(February 10, 1986), a method of using a laser beam as a means for electrically connecting the first electrode and the second electrode is disclosed.
【0008】これらの方法によれば、各層の分割・直列
接続は容易に行えるので、直列接続光起電力素子アレー
を低価格で生産できる可能性が指摘されている。しかし
ながら、上記(イ)〜(ハ)の特許では、使用する基板
は絶縁性のフィルムに限定され、基板選択の自由度がな
いという問題点Cがあった。[0008] According to these methods, it is pointed out that the series-connected photovoltaic element array can be produced at a low cost because the division / serial connection of each layer can be easily performed. However, in the above patents (A) to (C), the substrate to be used is limited to the insulating film, and there is a problem C that there is no degree of freedom in selecting the substrate.
【0009】また、薄膜半導体を用いる場合、米国特許
第4,369,730号(出願日:1981年3月16
日)に開示された可撓性のある長尺の基板を用いると、
ロール状に巻きながら使用できるため、太陽電池を連続
的に大量生産するのに適している。When a thin film semiconductor is used, US Pat. No. 4,369,730 (filing date: March 16, 1981)
Using the flexible long substrate disclosed in
Since it can be used while being rolled up, it is suitable for continuous mass production of solar cells.
【0010】この場合の基板として、原理的には絶縁性
の樹脂のフィルムが使用出来るが、特性の良い薄膜半導
体を製造するには、少なくとも200℃以上に基板を加
熱する必要がある。したがって、通常の樹脂フィルムは
熱のため溶けたり、変形したり、ガスを放出するため使
用が困難であるという問題点Dがあった。一方、ポリイ
ミドのような耐熱性に優れたフイルムは、フィルムへの
加工が困難なため価格も高くなるという問題点Eがあっ
た。In principle, an insulating resin film can be used as the substrate in this case, but it is necessary to heat the substrate to at least 200 ° C. or higher in order to manufacture a thin film semiconductor having good characteristics. Therefore, there is a problem D that a normal resin film is difficult to use because it melts or deforms due to heat and releases gas. On the other hand, a film having excellent heat resistance, such as polyimide, has a problem E that the cost is high because it is difficult to process into a film.
【0011】このような問題点D及びEを解決するため
に、可撓性のある長尺の基板としては、例えばステンレ
ススティール、アルミニウム等の金属の薄板が実用に供
されてきた。In order to solve the problems D and E, a thin plate made of metal such as stainless steel or aluminum has been put to practical use as a flexible long substrate.
【0012】しかし、金属の基板を用いるとそれ自体が
導電性であるため、この表面に絶縁層を敷いてから直列
接続光起電力素子アレーを作る必要があった。その解決
策として、例えば、米国特許第4,410,558号
(出願日:1981年3月16日)には、アルミニウム
からなる基板の上に、陽極酸化層を形成してから直列接
続光起電力素子アレーを作る技術が開示されている。However, since the metal substrate itself is electrically conductive, it was necessary to lay an insulating layer on this surface before forming the series-connected photovoltaic element array. As a solution to this problem, for example, in U.S. Pat. No. 4,410,558 (filing date: March 16, 1981), an anodized layer is formed on a substrate made of aluminum, and then a series connection photovoltaic is formed. Techniques for making power element arrays are disclosed.
【0013】ところで、直列接続光起電力素子アレーで
は、12V又は24Vといった高い出力電圧が得られ
る。したがって、金属基板の上に敷いた絶緑層は、第1
電極層と金属基板の間に生じる電位差に耐えることが要
求される。もし絶縁層の耐圧が不十分だと、発生した電
力が失われるばかりでなく、漏電による危険も生じるの
で、絶縁層の材質、厚さは最適に設計されなければなら
ない。By the way, in the series-connected photovoltaic element array, a high output voltage of 12 V or 24 V can be obtained. Therefore, the insular layer laid on the metal substrate is
It is required to withstand a potential difference generated between the electrode layer and the metal substrate. If the withstand voltage of the insulating layer is insufficient, not only the generated electric power is lost but also there is a risk of leakage, so the material and thickness of the insulating layer must be designed optimally.
【0014】さらに、金属層の分割を行ったり、電極間
の電気的接続を取るためにレーザースクライブ法を用い
ると、加工の行われた部分の直下の絶縁層を傷める可能
性がある。したがって、従来は、金属基板を用いたレー
ザー加工による直列接続光起電力素子アレーの製造は不
可能ではないまでも、現実には困難と考えられてきた。Further, when the laser scribing method is used for dividing the metal layer or for making electrical connection between the electrodes, there is a possibility of damaging the insulating layer directly below the processed portion. Therefore, conventionally, it has been considered difficult in reality, if not impossible, to manufacture a series-connected photovoltaic element array by laser processing using a metal substrate.
【0015】以下では、上述した従来のレーザービーム
を用いて製造した直列接続光起電力素子アレーにおいて
生じる問題点を述べる。 (1)「第1電極の不完全な分割による隣接単位素子間
の導通」に関する問題。 基板として金属を用いると基板へ熱が拡散し易いので、
第1電極をレーザービームの照射により溶融、蒸発させ
て分割を行う際十分に温度が上がらず、第1電極の分割
が不完全になり易い。第1電極の分割が不完全である
と、単位素子が発生する電力が失われる事になる。The problems that occur in the series-connected photovoltaic element array manufactured using the above-mentioned conventional laser beam will be described below. (1) Problems relating to "conduction between adjacent unit elements due to incomplete division of the first electrode". When metal is used as the substrate, heat easily diffuses to the substrate,
When the first electrode is melted and vaporized by irradiation with a laser beam to perform division, the temperature does not rise sufficiently, and the division of the first electrode is likely to be incomplete. If the division of the first electrode is incomplete, the electric power generated by the unit element will be lost.
【0016】(2)「第1電極と第2電極間の直列抵抗
による出力電力損失」に関する問題。 レーザービームの照射によって光起電力層を変質させ低
抵抗化して第1電極と第2電極の間の接続を取る際、レ
ーザービームの強度が不十分だと抵抗の高い部分が残る
ので、ここを電流が流れる時に直列抵抗損失が発生す
る。(2) A problem concerning "output power loss due to series resistance between the first electrode and the second electrode". When the connection between the first electrode and the second electrode is made by changing the resistance of the photovoltaic layer by irradiating the laser beam to lower the resistance, a portion with high resistance remains if the intensity of the laser beam is insufficient. Series resistance loss occurs when current flows.
【0017】(3)「レーザービームの照射による、絶
縁層の損傷」に関する問題。 一方、(1)、(2)の工程でレーザービームの強度が
十分で、第1電極の分割が完全に行われ、又は電極間の
接続が完全にとれても、この加工の間に絶縁層に伝わっ
た熱によって、絶縁層も溶融、蒸発して表面が極端に荒
れたり、金属基板面が露出したり、熱膨張により絶縁層
にひびが入ったりし易い。このような状態では第1電極
と金属基板の間が導通したり、この上の光起電力層の堆
積が乱され、第1電極と第2電極の間が導通したりす
る。(3) Problems related to "damage of insulating layer due to laser beam irradiation". On the other hand, in the steps (1) and (2), even if the intensity of the laser beam is sufficient and the first electrode is completely divided or the electrodes are completely connected, the insulating layer is formed during this process. Due to the heat transmitted to the insulating layer, the insulating layer is also melted and vaporized to make the surface extremely rough, the surface of the metal substrate is exposed, and the insulating layer is likely to be cracked due to thermal expansion. In such a state, there is conduction between the first electrode and the metal substrate, or the deposition of the photovoltaic layer on this is disturbed, and there is conduction between the first electrode and the second electrode.
【0018】上述したとおり、レーザービームの強度の
最適値の決定には困難が多い。場合によっては、どのよ
うな強度にしても、上記の問題のいずれか1つ、又は2
つ以上が起こり、適当な値を決めることができなかっ
た。As described above, there are many difficulties in determining the optimum value of the laser beam intensity. Depending on the case, any one of the above problems, or 2
One or more things happened and I couldn't decide the proper value.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、絶縁部材又
は/及び第1電極を改善することで、隣接単位素子間の
導通を少なくし、第1電極と第2電極間の出力電力損失
を小さくし、かつ、レーザービームによる絶縁層の損傷
を軽くしたことにより、高効率で、低コストな、信頼性
の高い太陽電池として機能する、光起電力素子アレーを
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention improves the insulating member and / or the first electrode to reduce the conduction between adjacent unit elements and reduce the output power loss between the first electrode and the second electrode. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic element array that functions as a highly efficient, low-cost, highly reliable solar cell by reducing the size and reducing damage to the insulating layer due to the laser beam.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子ア
レーは、絶部材上に設けられ、溝によって電気的に分割
された複数の第1電極と、前記第1電極の上に設けられ
た半導体からなる光起電力層と、前記光起電力層の上に
設けられ、前記第1電極の溝とは平面方向に距離Xず
れ、かつ、前記第1電極の溝とは平行となる位置に、溝
によって電気的に分割された複数の第2電極と、前記光
起電力層における前記距離Xの範囲内に、前記第1電極
と前記第2電極との電気的接触部とを設けてなる光起電
力素子アレーであって、前記絶縁部材が、熱伝導率の高
い第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に設けた熱伝導率
の低い第2絶縁層から構成されていることを特徴とす
る。A photovoltaic element array according to the present invention is provided on an insulating member, and is provided on a plurality of first electrodes electrically divided by grooves and on the first electrodes. A position which is provided on the photovoltaic layer made of a semiconductor and the photovoltaic layer, is displaced from the groove of the first electrode by a distance X in the plane direction, and is parallel to the groove of the first electrode. A plurality of second electrodes electrically divided by a groove, and an electric contact portion between the first electrode and the second electrode within the range of the distance X in the photovoltaic layer. In the photovoltaic element array, the insulating member includes a first insulating layer having a high thermal conductivity and a second insulating layer having a low thermal conductivity provided on the first insulating layer. It is characterized by
【0021】また、前記第1絶縁層の熱伝導率は0.0
5cal/(cm・sec・deg)以上であり、前記
第2絶縁層の熱伝導率は0.05cal/(cm・se
c・deg)未満であることが好ましい。The thermal conductivity of the first insulating layer is 0.0.
5 cal / (cm · sec · deg) or more, and the thermal conductivity of the second insulating layer is 0.05 cal / (cm · se).
It is preferably less than c · deg).
【0022】さらに、前記第1電極は、波長0.7μm
の光に対して85%以上の反射率、及び、波長0.53
μmの光に対して70%以下の反射率、を有する金属か
らなることが望ましい。Further, the first electrode has a wavelength of 0.7 μm.
Reflectance of 85% or more, and wavelength 0.53
It is preferably made of a metal having a reflectance of 70% or less for μm light.
【0023】特に、前記第1電極を形成する金属として
は、銅又は銅を70原子%以上含む合金が好適である。In particular, as the metal forming the first electrode, copper or an alloy containing 70 atomic% or more of copper is preferable.
【0024】またさらに、前記絶縁部材が、導電性基体
の上に設けてあっても構わない。Furthermore, the insulating member may be provided on the conductive substrate.
【0025】[0025]
【作用】図1は、本発明の光起電力素子アレーの一例を
示す断面図である。図1において、101は導電性基
板、102aは熱伝導率の高い第1絶縁層、102bは
熱伝導率の低い第2絶縁層、103は第1電極、104
は第1電極を分離する溝、105は半導体からなる光起
電力層、106は電気的接続部、107は第2電極、1
08は第2電極を分離する溝である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of the photovoltaic element array of the present invention. In FIG. 1, 101 is a conductive substrate, 102 a is a first insulating layer having a high thermal conductivity, 102 b is a second insulating layer having a low thermal conductivity, 103 is a first electrode, and 104.
Is a groove separating the first electrode, 105 is a photovoltaic layer made of a semiconductor, 106 is an electrical connection portion, 107 is a second electrode, 1
Reference numeral 08 is a groove for separating the second electrode.
【0026】以下では、図1に基づき、本発明の請求項
1による作用に関して説明する。請求項1では、従来単
一の構成であった絶縁部材すなわち絶縁層602(図
6)を、図1に示すとおり102aと102bの2層と
した。特に、下層にあたる102aを熱伝導率の高い第
1絶縁層とし、上層にあたる102bは熱伝導率の低い
第2絶縁層とした。The operation according to claim 1 of the present invention will be described below with reference to FIG. In the first aspect, the insulating member, that is, the insulating layer 602 (FIG. 6), which has a single structure in the past, has two layers 102a and 102b as shown in FIG. In particular, the lower layer 102a was the first insulating layer having a high thermal conductivity, and the upper layer 102b was the second insulating layer having a low thermal conductivity.
【0027】その結果、以下の3つの作用が得られる。 第1電極103と接する絶縁層102bは熱伝導率が
低いため、レーザービームによって第1電極103や半
導体光起電力層105を加工する際に熱の損失が少な
く、加工を短時間で終了できる光起電力素子アレーが得
られる。As a result, the following three actions are obtained. Since the insulating layer 102b in contact with the first electrode 103 has a low thermal conductivity, there is little heat loss when the first electrode 103 and the semiconductor photovoltaic layer 105 are processed by a laser beam, and light that can complete the processing in a short time. An electromotive force element array is obtained.
【0028】上記は、絶縁層102b自体は熱が蓄
積し易く、特にその表面はある程度熱による損傷を受け
易いことを意味する。しかし、絶縁層102aは熱伝導
性が高く伝わってきた熱を容易に金属基板に逃がすた
め、熱の蓄積が少なく損傷を受けにくい。その結果、レ
ーザービーム強度が過剰な場合、絶縁層102bが損傷
を受けたり、極端な場合には全部が除去されるかもしれ
ないが、絶縁膜102aは残存できるため、絶縁層とし
ての機能には影響が無い光起電力素子アレーが得られ
る。The above means that heat is easily accumulated in the insulating layer 102b itself, and in particular, the surface thereof is easily damaged by heat to some extent. However, since the insulating layer 102a has high thermal conductivity and easily releases the transferred heat to the metal substrate, the insulating layer 102a hardly accumulates heat and is not easily damaged. As a result, if the laser beam intensity is excessive, the insulating layer 102b may be damaged or, in an extreme case, all may be removed, but the insulating film 102a can remain, so that the function as an insulating layer is not achieved. A photovoltaic element array having no influence can be obtained.
【0029】さらに、上記絶縁層の2層化は、熱のロ
スが少ないので、比較的低いレーザービーム強度で第1
電極103や半導体からなる光起電力層105を加工す
ることができる。したがって、レーザービームによる加
工条件のラティチュードを広げることが可能な光起電力
素子アレーが得られる。Furthermore, since the insulating layer is formed into two layers, heat loss is small, so that the first layer can be formed with a relatively low laser beam intensity.
The electrode 103 and the photovoltaic layer 105 made of a semiconductor can be processed. Therefore, it is possible to obtain the photovoltaic element array capable of expanding the latitude of the processing conditions by the laser beam.
【0030】請求項2では、前記第1絶縁層の熱伝導率
を0.05cal/(cm・sec・deg)以上、前
記第2絶縁層の熱伝導率を0.05cal/(cm・s
ec・deg)未満としたため、特にレーザービームに
よる加工条件のラティチュードを広げることが可能とな
った。その結果、特性が安定し、信頼性の高い光起電力
素子アレーが得られる。In the second aspect, the thermal conductivity of the first insulating layer is 0.05 cal / (cm · sec · deg) or more, and the thermal conductivity of the second insulating layer is 0.05 cal / (cm · s).
Since it is less than ec · deg), the latitude of the processing conditions by the laser beam can be particularly widened. As a result, a photovoltaic element array with stable characteristics and high reliability can be obtained.
【0031】請求項3では、前記第1電極103は、波
長0.7μmの光に対して85%以上の反射率、及び波
長0.53μmの光に対して70%以下の反射率を有す
る金属としたため、波長0.7μm付近での半導体から
なる光起電力層の透過光損失が改善された光起電力素子
アレーが得られる。In the third aspect, the first electrode 103 is made of a metal having a reflectance of 85% or more for light having a wavelength of 0.7 μm and a reflectance of 70% or less for light having a wavelength of 0.53 μm. Therefore, it is possible to obtain a photovoltaic element array in which the transmitted light loss of the photovoltaic layer made of a semiconductor in the vicinity of the wavelength of 0.7 μm is improved.
【0032】また、このような加工には通常Nd−YA
Gレーザ(基本波=1.06μm)を用いるが、波長
0.53μmの第2高調波も利用可能な光起電力素子ア
レーが得られる。For such processing, Nd-YA is usually used.
A G-laser (fundamental wave = 1.06 μm) is used, but a photovoltaic device array in which a second harmonic wave having a wavelength of 0.53 μm can also be used is obtained.
【0033】さらに、波長0.5μm程度の光の多く
は、半導体からなる光起電力層105でほとんど吸収さ
れるため、前記第1電極103のはこの付近の波長で高
い反射率を持っている必要がない。逆にこのような波長
の光に対し、反射率が低ければ(すなわち、吸収が多け
れば)、それだけNd−YAGレーザーの第2高調波の
吸収が増える。その結果、最も絶縁層に悪影響を与え易
い第1電極103の加工に必要なレーザービームの強度
をより低くできることから、絶縁層の損傷を低減した光
起電力素子アレーが得られる。Further, most of the light having a wavelength of about 0.5 μm is almost absorbed by the photovoltaic layer 105 made of a semiconductor, so that the first electrode 103 has a high reflectance at wavelengths around this. No need. On the contrary, if the reflectance with respect to the light of such a wavelength is low (that is, the absorption is large), the absorption of the second harmonic of the Nd-YAG laser increases accordingly. As a result, the intensity of the laser beam required for processing the first electrode 103 most likely to adversely affect the insulating layer can be further reduced, so that a photovoltaic element array in which damage to the insulating layer is reduced can be obtained.
【0034】請求項4では、前記第1電極を形成する金
属が、銅又は銅を70原子%以上含む合金としたため、
請求項3の特徴を満たし、かつ高湿度下での動作安定性
を向上させることが可能となった。その結果、変換効率
が高く、信頼性の高い光起電力素子アレーが得られる。In claim 4, since the metal forming the first electrode is copper or an alloy containing 70 atomic% or more of copper,
It has become possible to satisfy the feature of claim 3 and improve the operational stability under high humidity. As a result, a highly reliable photovoltaic element array with high conversion efficiency can be obtained.
【0035】請求項5では、前記絶縁部材が導電性基体
の上に設けてあるため、薄くて強度の大きい金属の薄板
を基板として使用することが可能となった。その結果、
連続生産に適合し、コストの低い光起電力素子アレーが
得られる。According to the present invention, since the insulating member is provided on the conductive substrate, it is possible to use a thin metal plate having high strength as a substrate. as a result,
A low cost photovoltaic device array suitable for continuous production is obtained.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下では、本発明を実施をするの
に好適な各構成要素、製造方法等について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, each component suitable for carrying out the present invention, a manufacturing method and the like will be described.
【0037】(光起電力素子アレー)本発明に係る光起
電力素子アレー(図1)に関して、金属基板を用いた従
来の直列接続光起電力素子アレー(図6)と比較しなが
ら以下に説明する。(Photovoltaic Element Array) The photovoltaic element array (FIG. 1) according to the present invention will be described below in comparison with a conventional series-connected photovoltaic element array (FIG. 6) using a metal substrate. To do.
【0038】図6において、金属の薄板からなる導電性
の基板601の上に、絶縁層602が基板全体を覆う様
に堆積されている。この上に第1電極603a、603
b、603cが堆積されている。第1電極は溝604
a、604bで完全に分離されている。第1電極603
は光に対し透明でも良いし、金属の様に不透明でも良
い。この上に半導体光起電力層605が堆積されてい
る。半導体光起電力層605は、その内部にpn接合、
pin接合、ショットキー接合等を含み、光起電力を発
生する。In FIG. 6, an insulating layer 602 is deposited on a conductive substrate 601 made of a thin metal plate so as to cover the entire substrate. On top of this, the first electrodes 603a, 603
b, 603c are deposited. First electrode is groove 604
It is completely separated by a and 604b. First electrode 603
May be transparent to light or opaque like metal. A semiconductor photovoltaic layer 605 is deposited on this. The semiconductor photovoltaic layer 605 has a pn junction,
A pin junction, a Schottky junction, etc. are included, and a photoelectromotive force is generated.
【0039】さらにその上に透明な第2電極607a、
607b、607cが堆積されている。第2電極は溝6
07a、607bによって完全に分離されている。溝6
07a、607bは溝604a、604bとは平面方向
にずらして設けられ、607aと604a、607bと
604bの間には各々微小な幅Xの領域が設けられてい
る。Further thereon, a transparent second electrode 607a,
607b and 607c are deposited. Second electrode is groove 6
It is completely separated by 07a and 607b. Groove 6
The grooves 07a and 607b are provided so as to be offset from the grooves 604a and 604b in the plane direction, and areas having a minute width X are provided between the grooves 607a and 604a and 607b and 604b.
【0040】幅Xの領域の中には第1電極603bと第
2電極607aを電気的に接続するための領域606
a、第1電極603cと第2電極607bを電気的に接
続するための領域606bが設けられている。領域60
6a、606bは例えばレーザービームの照射による溶
融、再凝固等の手段で低抵抗化された半導体層からなっ
ても良いし、半導体層に穿たれた穴や溝に充填された導
電性材料からなっていても良い。幅Xはこの領域が光起
電力の発生に寄与しないので、領域606a、606b
を設けるのに必要十分な範囲でなるべく狭い方が良い。A region 606 for electrically connecting the first electrode 603b and the second electrode 607a is provided in the region of the width X.
a, a region 606b for electrically connecting the first electrode 603c and the second electrode 607b is provided. Area 60
6a and 606b may be made of a semiconductor layer whose resistance has been lowered by means such as melting and re-solidifying by irradiation with a laser beam, or a conductive material filled in holes or grooves formed in the semiconductor layer. It may be. Since the width X does not contribute to the generation of photovoltaic power in the area X, the areas 606a and 606b are
It is better to be as narrow as possible within the necessary and sufficient range for the provision.
【0041】また溝607a、607bの直下の半導体
光起電力層605は除去されても良いが、半導体光起電
力層605が平面方向にある程度以上の抵抗を持ってい
れば、図示した構にそのまま残されても良い。The semiconductor photovoltaic layer 605 directly below the grooves 607a and 607b may be removed. However, if the semiconductor photovoltaic layer 605 has a certain level of resistance in the plane direction, the structure shown in the figure is left as it is. It may be left.
【0042】次に、図6の直列接続光起電力素子アレー
の機能について説明する。半導体光起電力層605は、
第2電極607側から入射する光を吸収して起電力を生
じ、第1電極603aと第2電極607a、第1電極2
03bと第2電極207b、第1電極603cと第2電
極607cの間には各々電位差Vが発生する。ここで領
域606a、606bによって、第1電極603bと第
2電極607a、第1電極603cと第2電極607b
とは同電位とされているので、隣り合う第1電極603
a、603b、603c、及び隣り合う第2電極607
a、607b、607cは順次Vづつ昇圧してゆく。Next, the function of the series-connected photovoltaic element array shown in FIG. 6 will be described. The semiconductor photovoltaic layer 605 is
Light entering from the second electrode 607 side is absorbed to generate electromotive force, and the first electrode 603a, the second electrode 607a, and the first electrode 2
03b and the second electrode 207b, and a potential difference V is generated between the first electrode 603c and the second electrode 607c. Here, by the regions 606a and 606b, the first electrode 603b and the second electrode 607a, and the first electrode 603c and the second electrode 607b.
Have the same potential, so that the adjacent first electrodes 603
a, 603b, 603c, and the adjacent second electrode 607.
a, 607b, 607c are sequentially boosted by V.
【0043】図6は簡単のため起電力素子アレーの1部
を示したに過ぎないが、実際にはこのような構成が求め
られる出力電圧に応じて必要なだけの回数繰り返し設け
られている。FIG. 6 shows only a part of the electromotive force element array for simplification, but in practice, such a structure is repeatedly provided as many times as necessary according to the output voltage required.
【0044】ところで前述した様に、溝604a、60
4bや電気的接続のための領域607a、607bを設
けるに当たっては、レーザービームを利用すると、製造
のスループットが高く都合が良い。By the way, as described above, the grooves 604a, 60
4b and the regions 607a and 607b for electrical connection are provided with a laser beam, it is convenient because the manufacturing throughput is high.
【0045】しかし、この種の加工を行うと、その直下
の絶縁層602が、加工の間に伝わった熱によって、溶
融、蒸発して表面が荒れたり、金属基板の面が露出した
り、熱膨張によりひびが入ったりし易い。このような状
態では第1電極と金属基板の間が導通したり、この上の
光起電力層に堆積が乱され、第1電極と第2電極の間が
導通したりしする。一つ以上の第1電極、例えば603
aと603cの下の絶縁層602に、導通が発生すると
本来これらの電極の間に生じていた電位差2Vが無効に
なり、太陽電池としての出力を損なう。また高い電圧が
基板に漏れるので危険でもある。However, when this type of processing is performed, the insulating layer 602 directly below the insulating layer 602 is melted and evaporated by the heat transferred during the processing to roughen the surface, the surface of the metal substrate is exposed, and heat is applied. Easy to crack due to expansion. In such a state, conduction is established between the first electrode and the metal substrate, or deposition is disturbed in the photovoltaic layer on the first electrode, leading to conduction between the first electrode and the second electrode. One or more first electrodes, eg 603
When conduction occurs in the insulating layer 602 under a and 603c, the potential difference of 2V originally generated between these electrodes becomes ineffective and the output of the solar cell is impaired. It is also dangerous because high voltage leaks to the board.
【0046】一方、このような恐れを避けるためレーザ
ービームの強度を低めにすると、第1電極の分離、又は
第1電極と第2電極の間の電気的接続が不十分となるの
で、これまた太陽電池としての出力を損なう事になる。
この様な事態をさけるためには、絶縁層や第1電極の材
質に関して、次のような特性が望まれる。On the other hand, if the intensity of the laser beam is lowered to avoid such a fear, the separation of the first electrode or the electrical connection between the first electrode and the second electrode will be insufficient, and this The output of the solar cell will be impaired.
In order to avoid such a situation, the following characteristics are desired regarding the materials of the insulating layer and the first electrode.
【0047】(1)絶縁層自体が損傷を受けないため
に、絶縁層はなるべく熱伝導率が高いこと。基板として
金属を用いている場合には、基板は熱伝導率が高いの
で、上から伝わってきた熱を速やかに基板に逃がせば絶
縁層自体は損傷を受けない。(1) The thermal conductivity of the insulating layer is as high as possible so that the insulating layer itself is not damaged. When a metal is used as the substrate, the substrate has a high thermal conductivity, and thus the insulating layer itself is not damaged if the heat transmitted from above is quickly released to the substrate.
【0048】(2)第1電極や半導体層の加工がなるべ
く短時間で終わる様に、絶縁層の熱伝導率が低いこと。
すなわち、熱の損失が少なく、加工が短時間で終われば
絶縁層の損傷も少ない。しかし、明らかに(1)と
(2)は矛盾した要求である。(2) The thermal conductivity of the insulating layer is low so that the processing of the first electrode and the semiconductor layer is completed in the shortest possible time.
That is, the heat loss is small, and the damage to the insulating layer is small if the processing is completed in a short time. However, obviously (1) and (2) are contradictory requirements.
【0049】(3)第1電極がなるべくレーザービーム
をよく吸収すること。他方、第1電極は半導体光起電力
層605で吸収しきれなかった光を半導体に戻して再利
用させる機能があるので、原則としてなるべく光の反射
率が高い、言い換えると吸収の少ない材料である事が望
ましい。(3) The first electrode should absorb the laser beam as much as possible. On the other hand, the first electrode has a function of returning the light that could not be absorbed by the semiconductor photovoltaic layer 605 back to the semiconductor and reusing it, and therefore, in principle, is a material having a high reflectance of light, in other words, a material having a low absorption. Things are desirable.
【0050】本発明者はこのような状況に鑑み検討を進
めた結果、上記(1)〜(3)の要求を矛盾無く満たせ
る、図1にその断面構造を示した直列接続光起電力素子
アレーを想起するに至った。図1で、図6と共通な構成
要素は、その番号の下2桁を図6と共通にしてあるの
で、以下では、図1と図6の構成が異なっている点に関
して説明する。As a result of studying in view of such a situation, the inventor of the present invention has made it possible to satisfy the requirements (1) to (3) described above without contradiction. Came to remember. In FIG. 1, the components common to FIG. 6 have the last two digits of their numbers in common with FIG. 6, and therefore the difference between the configurations of FIGS. 1 and 6 will be described below.
【0051】まず、図6では単一の構成であった絶縁層
602は、図1では102a、102bの積層からなっ
ている。絶縁層102aは、熱伝導性が高い絶緑材料か
らなっており、絶縁層102bは、熱伝導性が低い絶縁
材料からなっている。First, the insulating layer 602, which has a single structure in FIG. 6, is composed of a stack of 102a and 102b in FIG. The insulating layer 102a is made of an insulating material having high thermal conductivity, and the insulating layer 102b is made of an insulating material having low thermal conductivity.
【0052】こうすると、第1電極103と接する絶縁
層102bは、熱伝導性が低いのでレーザービームによ
って第1電極103や半導体光起電力層105を加工す
る際に熱の損失が少なく、加工が短時間で終了する。し
かし、自体は熱が蓄積し易く、特にその表面はある程度
熱による損傷を受ける可能性がある。一方、絶縁層10
2aは熱伝導性が高く伝わってきた熱を容易に金属基板
に逃がすので、熱の蓄積が少なく損傷を受けにくい。In this case, since the insulating layer 102b in contact with the first electrode 103 has a low thermal conductivity, there is little heat loss when the first electrode 103 and the semiconductor photovoltaic layer 105 are processed by the laser beam, and the processing is difficult. Finish in a short time. However, heat tends to accumulate on itself, and its surface may be damaged by heat to some extent. On the other hand, the insulating layer 10
2a has high thermal conductivity and easily releases the transferred heat to the metal substrate, so that heat is less accumulated and is less likely to be damaged.
【0053】すなわちレーザービーム強度が過剰である
と、絶縁層102bが損傷を受けたり、極端な場合には
全部が除去されるかもしれないが、絶縁膜102aがそ
のまま残るので、絶縁層としての機能には影響が無い。
しかも熱のロスが少ないので、比較的低いレーザービー
ム強度で第1電極103や半導体光起電力層105が加
工出来て、最適なレーザービームの強度の範囲が広く、
加工条件のラティチュードが広くなる。That is, if the laser beam intensity is excessive, the insulating layer 102b may be damaged or completely removed in an extreme case, but since the insulating film 102a remains as it is, it functions as an insulating layer. Has no effect on.
Moreover, since the heat loss is small, the first electrode 103 and the semiconductor photovoltaic layer 105 can be processed with a relatively low laser beam intensity, and the optimum laser beam intensity range is wide.
The latitude of processing conditions becomes wider.
【0054】また第1電極103は、形態上は図6の第
1電極603と変わらないが、本発明者はその材質につ
いて考察し、上に述べた新規な絶縁層と併用して、その
効果を一層高める材質の特性を想起するに至った。Although the first electrode 103 is similar in form to the first electrode 603 of FIG. 6, the present inventor has considered its material and used it in combination with the novel insulating layer described above to obtain its effect. We came up with the characteristic of the material that further enhances.
【0055】すなわち、前述した様に第1電極は、半導
体光起電力層105で吸収し切れなかった光を再度半導
体に戻す機能が求められるが、一般に半導体材料は波長
の短い光ほど、強く吸収する傾向があり、例えば太陽電
池用の薄膜半導体として良く用いられる厚さ0.5μm
程度の水素化アモルファスシリコン(a−Si:H)の
場合、波長が0.7μmより短い光は殆ど吸収してしま
い、実際上第1電極103までは到達しない。That is, as described above, the first electrode is required to have a function of returning the light, which has not been completely absorbed by the semiconductor photovoltaic layer 105, to the semiconductor again. Generally, the semiconductor material strongly absorbs light having a shorter wavelength. 0.5 μm, which is often used as a thin film semiconductor for solar cells.
In the case of hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), the light having a wavelength shorter than 0.7 μm is almost absorbed and does not actually reach the first electrode 103.
【0056】しかし、これより波長が長くなると次第に
透過する光の割合が増え、波長0.7μm程度では50
%以上の光が透過してしまう。透過光の損失を改善する
ため、第1電極の材料はこのような波長に対して反射率
高い事が望ましい。透過光の損失を極力除くため、第1
電極の材料として、AgやAl等の反射率の高い金属が
用いられる事が多い。However, as the wavelength becomes longer than this, the proportion of the light that is transmitted gradually increases, and when the wavelength is about 0.7 μm, it becomes 50.
% Or more of the light is transmitted. In order to improve the loss of transmitted light, it is desirable that the material of the first electrode has a high reflectance for such a wavelength. The first to eliminate the loss of transmitted light as much as possible
As a material of the electrode, a metal having a high reflectance such as Ag or Al is often used.
【0057】図2に示した様に、これらの金属では、確
かに波長0.7μmでは反射率は85%程度又はそれ以
上で、透過光損失改善の観点からは優れている。しかし
これらの金属は、あらゆる波長の光に対して85%以上
の反射率を示すためレーザー加工を行う上で不都合であ
る。As shown in FIG. 2, with these metals, the reflectance is certainly about 85% or more at the wavelength of 0.7 μm, which is excellent from the viewpoint of improving the transmitted light loss. However, these metals have a reflectance of 85% or more with respect to light of all wavelengths, which is inconvenient for laser processing.
【0058】現在太陽電池の製造においては、出力の大
きさ、安定性、装置の価格が比較的低廉である等の理由
により、殆どNd−YAGレーザーが用いられている。
Nd−YAGレーザーでは、基本波は波長1.06μm
であり、この波長で使用されることも多いが、波長0.
53μmの第2高調波を利用する事も出来る。At present, most Nd-YAG lasers are used in the manufacture of solar cells because of their large output power, stability, and relatively low device cost.
In the Nd-YAG laser, the fundamental wave has a wavelength of 1.06 μm.
Is often used at this wavelength, but the wavelength of 0.
It is also possible to use the second harmonic of 53 μm.
【0059】Nd−YAGレーザーの第2高調波を利用
すれば、更に次のような特徴が出る。前述した様に、波
長0.5μm程度の光は多くの場合、半導体光起電力層
105で殆ど吸収されてしまうので、第1電極の材料は
これより波長が短い光に対して高い反射率を持っている
必要は無い。逆にこのような光に対し、反射率が低けれ
ば(吸収が多ければ)それだけNd−YAGレーザーの
第2高調波の吸収が増え、最も絶縁層に悪影響を与え易
い第1電極103の加工に必要なレーザービームの強度
が低くて良く、結局絶縁層の損傷も少なくて済む。If the second harmonic of the Nd-YAG laser is used, the following characteristics will be obtained. As described above, in most cases, light having a wavelength of about 0.5 μm is mostly absorbed by the semiconductor photovoltaic layer 105, so that the material of the first electrode has a high reflectance for light having a shorter wavelength. You don't have to have one. On the contrary, if the reflectance with respect to such light is low (absorption is large), the absorption of the second harmonic of the Nd-YAG laser increases, and thus the first electrode 103 that is most likely to adversely affect the insulating layer is processed. The required laser beam intensity is low, and the damage to the insulating layer is small after all.
【0060】以上に示したとおり、本発明の構造に従え
ば、効率が高く、かつ信頼性の高い直列接続光起電力素
子アレーを得る事ができる。As described above, according to the structure of the present invention, a highly efficient and highly reliable series-connected photovoltaic element array can be obtained.
【0061】(導電性基体)本発明に係る導電性基体と
しては、各種の金属が用いられる。中でもステンレス
板、亜鉛鋼板、アルミニウム板、銅板等は価格も比較的
低廉で好適である。これらの金属板は、一定の形状に切
断して用いても良いし、長尺のシート状の形態で用いて
も良い。この場合にはコイル状に巻く事ができるので連
続生産に適合性がよく、保管や輸送も容易になる。基板
の表面は研磨しても良いが、例えばブライトアニール処
理されたステンレス板の様にの仕上がりの良い場合には
そのまま用いても良い。(Conductive Substrate) Various metals are used as the conductive substrate according to the present invention. Among them, stainless steel plates, zinc steel plates, aluminum plates, copper plates and the like are suitable because their prices are relatively low. These metal plates may be cut into a certain shape and used, or may be used in the form of a long sheet. In this case, since it can be wound in a coil shape, it is suitable for continuous production and can be easily stored and transported. Although the surface of the substrate may be polished, it may be used as it is if it has a good finish such as a bright annealed stainless steel plate.
【0062】(絶縁部材)本発明に係る絶縁部材として
は、光が照射される条件下でも、少なくとも10 10Ωc
m以上、好ましくは1012Ωcm以上の比抵抗を有する
必要がある。また、電極や半導体の堆積で加わる温度
(通常200℃以上)や、さらにレーザービーム加工に
おいて加わる温度(瞬間的には1000℃程度になると
予想される。)に耐える必要がある。この制約のため無
機物の中から選択せざるを得ない。(Insulating member) As an insulating member according to the present invention
Is at least 10 even under the condition of being irradiated with light. TenΩc
m or more, preferably 1012Has a specific resistance of Ωcm or more
There is a need. Also, the temperature applied during the deposition of electrodes and semiconductors
(Usually 200 ° C or higher) and for laser beam processing
The temperature to be applied at a moment
is expected. ) Must endure. None due to this constraint
There is no choice but to choose from among the features.
【0063】また、これまでに詳しく説明してきた様
に、絶縁部材の熱伝導率はレーザーによる加工性に大き
な影響を与える。したがって、絶縁部材を、熱伝導率の
大小異なる絶縁層102a、絶縁層102bとし、機能
分離して用いることが好ましい。熱伝導率の大きい絶縁
層としては、例えば、ダイヤモンド膜(熱伝導率1.7
cal/cm・sec・deg))、シリコン膜、炭化
シリコン膜(Cの組成比0.2以下)(熱伝導率0.3
cal/(cm・sec・deg))、アルミナ膜(熱
伝導率0.1cal/(cm・sec・deg))、窒
化シリコン膜(熱伝導率0.05cal/(cm・se
c・deg))等がある。一方、熱伝導率の小さい絶縁
層としては、フッ化カルシウム(熱伝導率0.02ca
l/(cm・sec・deg))、酸化シリコン(熱伝
導率0.01cal/(cm・sec・deg))等が
ある。実験によると凡そ室温において0.05cal/
(cm・sec・deg))より熱伝導率が大きいもの
は絶縁層102aに、熱伝導率が0.05cal/(c
m・sec・deg))に満たないものは絶縁層102
bに好適であることが分かった。これらの膜は、例え
ば、スパッタリング、プラズマCVD、イオンプレーテ
ィング等の方法で基板の上に堆積できる。As described in detail above, the thermal conductivity of the insulating member has a great influence on the workability by the laser. Therefore, it is preferable that the insulating members are the insulating layers 102a and 102b having different thermal conductivities, and the functions are separated. As the insulating layer having a high thermal conductivity, for example, a diamond film (thermal conductivity 1.7
cal / cm · sec · deg)), silicon film, silicon carbide film (composition ratio of C is 0.2 or less) (heat conductivity is 0.3).
cal / (cm · sec · deg)), alumina film (thermal conductivity 0.1 cal / (cm · sec · deg)), silicon nitride film (thermal conductivity 0.05 cal / (cm · se)
c • deg)) etc. On the other hand, as an insulating layer having a low thermal conductivity, calcium fluoride (thermal conductivity of 0.02 ca
1 / (cm · sec · deg)), silicon oxide (thermal conductivity 0.01 cal / (cm · sec · deg)) and the like. According to the experiment, about 0.05 cal / at room temperature
If the thermal conductivity is larger than (cm · sec · deg)), the insulating layer 102a has a thermal conductivity of 0.05 cal / (c).
Insulating layer 102 is less than m · sec · deg))
It has been found suitable for b. These films can be deposited on the substrate by a method such as sputtering, plasma CVD, or ion plating.
【0064】(第1電極)本発明に係る第1電極として
は、例えばAgやAlのように、反射率の高い金属層が
好適に用いられる。しかし、前述した様に波長0.5μ
mより短い光に対しては反射率は高い必要は無く、むし
ろこの範囲では反射率は低い方がYAGレーザービーム
(第2高調波)の吸収が良く、レーザー加工にとって都
合が良い。この点からCuは特に好ましい材料である。
また、硬度を上げる高湿度下での安定性を高める等の目
的から、Cuを合金化して用いても構わない。(First Electrode) As the first electrode according to the present invention, a metal layer having a high reflectance such as Ag or Al is preferably used. However, as mentioned above, the wavelength is 0.5μ
It is not necessary to have a high reflectance for light shorter than m. Rather, a lower reflectance in this range absorbs the YAG laser beam (second harmonic) better, which is convenient for laser processing. From this point, Cu is a particularly preferable material.
Further, Cu may be alloyed and used for the purpose of increasing hardness and stability under high humidity.
【0065】合金の相手金属としては、例えばAg、A
l、Be、Ni、Sn、Zn等が挙げられ、組成として
0.1原子%から30原子%位までの範囲で、反射率の
特性を大きく損なうことなく、好適に使用できる。これ
らの膜は、例えば、メッキ、スパッタリング、プラズマ
CVD、イオンプレーティング等の方法で基板の上に堆
積できる。As the alloying metal of the alloy, for example, Ag, A
1, Be, Ni, Sn, Zn and the like can be mentioned, and they can be preferably used within a composition range of about 0.1 atom% to 30 atom% without significantly impairing reflectance characteristics. These films can be deposited on the substrate by methods such as plating, sputtering, plasma CVD, and ion plating.
【0066】(半導体からなる光起電力層)本発明に係
る半導体からなる光起電力層を構成する半導体材料とし
ては、すでに説明した水素化アモルファスシリコン(a
−Si:H)やその合金a−SiC:H、a−SiG
e:H等が挙げられ、pin接合やショットキー接合と
して用いる事ができる。pin接合のp層やn層には微
結晶シリコン(μc−Si)が好適に使用できる。これ
らの半導体は、原料ガスであるシラン(SiH4)、ジ
シラン(Si2H6)、4フッ化シラン(SiF4)、メ
タン(CH4)、エタン(C2H4)、ゲルマン(Ge
H4)、及びドーパントを導入するためのガスであるフ
ォスフィン(PH3)、ジボラン(B2H6)、3フッ化
ホウ素(BF3)等をグロー放電分解して堆積できる。
また、半導体元素をターゲットとし、水素を導入した反
応性スパッタリングによっても堆積できる。(Photovoltaic Layer Made of Semiconductor) As the semiconductor material forming the photovoltaic layer made of a semiconductor according to the present invention, hydrogenated amorphous silicon (a) described above is used.
-Si: H) and its alloys a-SiC: H, a-SiG
e: H and the like can be used, and it can be used as a pin junction or a Schottky junction. Microcrystalline silicon (μc-Si) can be preferably used for the p layer and the n layer of the pin junction. These semiconductors include silane (SiH 4 ), which is a raw material gas, disilane (Si 2 H 6 ), tetrafluorosilane (SiF 4 ), methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 4 ), germane (Ge).
H 4 ), and phosphine (PH 3 ), which is a gas for introducing a dopant, diborane (B 2 H 6 ), boron trifluoride (BF 3 ), and the like can be deposited by glow discharge decomposition.
Alternatively, the semiconductor element may be used as a target and deposited by reactive sputtering in which hydrogen is introduced.
【0067】本発明の内容は、主としてこれらのa−S
i:H系の半導体を用いて説明しているが、またこの他
に、CdS−CdTe接合、CdS−CuInSe接合
等を用いても、同様に本発明を好適に実施することがで
きる。これらの材料は、スパッタリングやペーストを焼
成して得ることも可能である。The content of the present invention is mainly based on these aS.
Although the present invention is described using an i: H-based semiconductor, the present invention can be similarly suitably implemented by using a CdS-CdTe junction, a CdS-CuInSe junction, or the like. These materials can also be obtained by sputtering or firing paste.
【0068】(第2電極)本発明に係る第2電極10
7、すなわち透明導電層の材料としては、例えば、酸化
インジウム/錫(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化
カドミウム(CdO)、カドミウムスタネイト(Cd2
SnO4)等の金属酸化物を用いることができる。これ
らの材料は、10-4Ωcm程度にまで低抵抗化すること
が可能である。また、膜の厚さを、太陽電池として最も
感度の高い光の波長の1/4n(nは透明導電層の屈折
率)とすれば、反射防止効果が得られ、太陽電池の出力
電流を改善出来る。(Second Electrode) Second electrode 10 according to the present invention
7, that is, the material of the transparent conductive layer is, for example, indium oxide / tin (ITO), zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), cadmium stannate (Cd 2).
A metal oxide such as SnO 4 ) can be used. These materials can reduce the resistance to about 10 −4 Ωcm. Further, if the thickness of the film is set to 1 / 4n (n is the refractive index of the transparent conductive layer) of the wavelength of light that has the highest sensitivity as a solar cell, an antireflection effect is obtained and the output current of the solar cell is improved. I can.
【0069】(レーザー加工)本発明に係るレーザー加
工では、例えば、YAGレーザー(主発振波長=1.0
6μm)、CO2レーザー(主発振波長=10.6μ
m)、エキシマーレーザー(主発振波長=0.9μm)
等が好適に用いられる。各々発振波長が異なり特徴があ
るが、中でも太陽電池の加工用としては、YAGレーザ
ーが最も使われている。YAGレーザーでは1.06μ
mの他に、非線形光学素子を併用すると第2高調波(発
振波長=0.53μm)を利用することもできる。YA
Gレーザーは、連続発振動作もできるが、高いピークパ
ワーを得るためにQスイッチパルス発振動作で使用する
ことが多い。Qスイッチパルス発振の周波数は、通常数
kHzから数十kHz程度であり、一つのパルスの継続
時間は100nsec前後である。発振のモードは、T
EM00モードがビーム内の強度分布がきれいで使い易
い。レーザー加工用光学形の概要を図3に示す。301
はレーザー本体である。この中に必要に応じてQスイッ
チ、非線形光学素子が組み込まれている。302は電源
でレーザーの励起光源を点灯する。303は冷却装置で
冷却水を循環している。304は出力されたレーザービ
ームで、ダイクロイックミラー305によって90度折
り曲げられレンズ306にて試料307上に集光され
る。試料307はステージ308の上に取りつけられ、
ステージ308はコントローラ309により、決められ
た速度で水平方向に移動し、試料表面をビームが走査す
る。大型の試料の場合は、ポリゴンミラーを利用して、
ビームを移動する様にしても良い。照明光源310から
の光がレンズ311でコリメートされ、ダイクロイック
ミラー312で90度折り曲げられ、試料307を照明
する。加工の状況はITVカメラ314によって撮影さ
れ、モニター315でその場観察できる。(Laser Processing) In the laser processing according to the present invention, for example, YAG laser (main oscillation wavelength = 1.0
6 μm), CO 2 laser (main oscillation wavelength = 10.6 μm)
m), excimer laser (main oscillation wavelength = 0.9 μm)
Etc. are preferably used. The YAG lasers are the most used for processing solar cells. 1.06μ for YAG laser
In addition to m, the second harmonic (oscillation wavelength = 0.53 μm) can also be used by using a nonlinear optical element together. YA
The G laser can also perform continuous oscillation operation, but is often used in Q switch pulse oscillation operation in order to obtain high peak power. The frequency of the Q switch pulse oscillation is usually about several kHz to several tens of kHz, and the duration of one pulse is about 100 nsec. The oscillation mode is T
The EM00 mode has a clean intensity distribution in the beam and is easy to use. An outline of the optical form for laser processing is shown in FIG. 301
Is the laser body. If necessary, a Q switch and a non-linear optical element are incorporated therein. A power source 302 turns on a laser excitation light source. A cooling device 303 circulates cooling water. An output laser beam 304 is bent by 90 degrees by a dichroic mirror 305 and focused on a sample 307 by a lens 306. The sample 307 is mounted on the stage 308,
The stage 308 is moved horizontally by the controller 309 at a predetermined speed, and the beam scans the sample surface. For large samples, use a polygon mirror
The beam may be moved. The light from the illumination light source 310 is collimated by the lens 311, bent 90 degrees by the dichroic mirror 312, and illuminates the sample 307. The processing situation is photographed by the ITV camera 314 and can be observed on the spot on the monitor 315.
【0070】以下では、本発明の効果を示すために行っ
た予備実験とその結果について説明する。Hereinafter, a preliminary experiment conducted to show the effect of the present invention and the result thereof will be described.
【0071】(予備実験1)図6で、基板601として
大きさ10cm×10cm、厚さ0.2mmのステンレ
ススティールを用いた。この基板は十分な可撓性を持っ
ている。この上に絶縁層602として、シラン(SiH
4)、エチレン(C2H4)をグロー放電分解して、厚さ
1μmのSiC膜を堆積した。分析によればこの膜はC
を約20%程度含みその比抵抗は約1014Ωcmであっ
た。この膜の熱伝導率は約0.3cal/(cm・se
c・deg)である。引き続きこの上に試料Aを作製す
る。(Preliminary Experiment 1) In FIG. 6, as the substrate 601, stainless steel having a size of 10 cm × 10 cm and a thickness of 0.2 mm was used. This substrate has sufficient flexibility. On top of this, as an insulating layer 602, silane (SiH
4 ) and ethylene (C 2 H 4 ) were decomposed by glow discharge to deposit a 1 μm thick SiC film. According to the analysis, this film is C
Of about 20% and its specific resistance was about 10 14 Ωcm. The thermal conductivity of this film is about 0.3 cal / (cm · se
c · deg). Subsequently, a sample A is prepared on this.
【0072】同じステンレススティール基板の上に、ま
た別の絶緑層602として、石英ガラスをターゲットと
して、RFスパッタリング法により、厚さ1μmのSi
O2膜を堆積した。この膜の比抵抗は1015Ωcm以上
で測定不能だった。この膜の熱伝導率は約0.005c
al/(cm・sec・deg)である。引き続きこの
上に試料Bを作製する。On the same stainless steel substrate, as another insulative layer 602, silica glass having a thickness of 1 μm was formed by a target of silica glass by an RF sputtering method.
An O 2 film was deposited. The specific resistance of this film was 10 15 Ωcm or more and could not be measured. The thermal conductivity of this film is about 0.005c
al / (cm · sec · deg). Subsequently, a sample B is prepared on this.
【0073】図1で試料A、Bと同じ基板の上に絶縁層
102aとして厚さ0.1μmのSiC膜を堆積し、さ
らにその上に厚さ絶縁層102bとして0.3μmのS
iO 2膜を堆積した。ここで用いたSiC膜やSiO2膜
はそれぞれ試料1や試料2と同じ方法で作製した。引き
続きこの上に試料Cを作製する。An insulating layer is formed on the same substrate as the samples A and B in FIG.
A SiC film having a thickness of 0.1 μm is deposited as 102a.
In addition, as a thickness insulating layer 102b, S of 0.3 μm
iO 2The film was deposited. The SiC film and SiO used here2film
Were manufactured in the same manner as in Sample 1 and Sample 2, respectively. pull
Subsequently, a sample C is prepared on this.
【0074】各基板の上にスパッタ法にて第1電極60
3又は103としてAgを厚さ0.1μm堆積した。そ
の後、Nd−YAGレーザービーム(第2高調波)で、
幅100μmの溝604又は104を切りAgの層を幅
約1cm毎に10分割した(レーザー加工1)。The first electrode 60 is formed on each substrate by the sputtering method.
As 3 or 103, Ag was deposited to a thickness of 0.1 μm. After that, with Nd-YAG laser beam (second harmonic),
The groove 604 or 104 having a width of 100 μm was cut, and the Ag layer was divided into 10 at intervals of about 1 cm (laser processing 1).
【0075】次いでグロー放電分解によって、a−S
i:Hの半導体光起電力層605又は105を堆積し
た。ここで半導体光起電力層605又は105はリン
(P)がドープされた厚さ約10nmのn層、不純物が
ドープされていない厚さ500nm(=0.5μm)の
i層、ホウ素(B)がドープされた厚さ約10nmのp
層とからなっている。さらにこの上に第2電極607又
は107として、RFスパッタ法によりITO(酸化イ
ンジウム−錫)を約65nm堆積した。この第2電極6
07又は107は、反射防止膜を兼ねる様に厚さが設定
されている。次いでNd−YAGレーザービーム(基本
波)で、幅100μmの溝607又は108を切りIT
Oの層を幅約1cm毎に10分割した(レーザー加工
2)。Then, by glow discharge decomposition, a-S
An i: H semiconductor photovoltaic layer 605 or 105 was deposited. Here, the semiconductor photovoltaic layer 605 or 105 is an n-layer having a thickness of about 10 nm doped with phosphorus (P), an i-layer having a thickness of 500 nm (= 0.5 μm) not doped with impurities, and boron (B). P-doped about 10 nm thick
It consists of layers. Further, as the second electrode 607 or 107, about 65 nm of ITO (indium oxide-tin) was deposited thereon by the RF sputtering method. This second electrode 6
The thickness of 07 or 107 is set so that it also serves as an antireflection film. Then, an Nd-YAG laser beam (fundamental wave) is used to cut the groove 607 or 108 having a width of 100 μm
The O layer was divided into 10 pieces every 1 cm in width (laser processing 2).
【0076】溝604と溝607又は溝104と溝10
8は約300μm(=X)ずらした。最後に溝604と
溝607又は溝104と溝108の間を、Nd−YAG
レーザービーム(第2高調波)で照射し、第1電極60
3と第2電極607又は第1電極103と第2電極10
7の間を接続した(レーザー加工3)。Groove 604 and groove 607 or groove 104 and groove 10
8 was shifted by about 300 μm (= X). Finally, between the groove 604 and the groove 607 or between the groove 104 and the groove 108, Nd-YAG
Irradiate with a laser beam (second harmonic), and the first electrode 60
3 and the second electrode 607 or the first electrode 103 and the second electrode 10
7 were connected (laser processing 3).
【0077】最後のレーザービームの照射によって、a
−Si:H光起電力層605又は105のビームを照射
した部分が溶解、再凝固し結晶化して低抵抗化したと考
えられる。こうして10段に直列接続された光起電力素
子アレー、試料A、試料B、試料Cが作製された。By the last irradiation of the laser beam, a
It is considered that the beam-irradiated portion of the —Si: H photovoltaic layer 605 or 105 was melted, re-solidified, and crystallized to lower the resistance. In this way, a photovoltaic element array connected in series in 10 stages, Sample A, Sample B, and Sample C were produced.
【0078】このようにして作製された試料の光電変換
特性を、AM−1.5のソーラーシミュレーターの下で
測定し、変換効率を評価した。またこれとは別に、IT
Oをマスクを用いて堆積した面積1cm2の単体素子を
作製し、標準拭料として変換効率を評価した。The photoelectric conversion characteristics of the sample thus produced were measured under a solar simulator of AM-1.5 to evaluate the conversion efficiency. In addition to this, IT
A single element with an area of 1 cm 2 was prepared by depositing O using a mask, and the conversion efficiency was evaluated as a standard wipe.
【0079】本実験の試料の様な直列接続有アレーで
は、第1電極や第2電極に設けた溝(図1では104や
108)の面積や、これらの溝の間の幅Xの領域の面積
の様な損失が生じるので、溝や電気的接続部が理想的に
形成出来たとしても、太陽電池としての変換効率は標準
試料より若干低くなる。もし、溝や電気的接続の形成に
伴って絶縁層が導通したり半導体が損傷した場合には、
さらに変換効率が下がる事になる。In an array with series connection such as the sample of this experiment, the area of the grooves (104 and 108 in FIG. 1) provided in the first electrode and the second electrode and the region of width X between these grooves are Since a loss such as an area occurs, even if the groove and the electrical connection portion can be ideally formed, the conversion efficiency as a solar cell is slightly lower than that of the standard sample. If the insulating layer becomes conductive or the semiconductor is damaged due to the formation of grooves or electrical connections,
Furthermore, the conversion efficiency will decrease.
【0080】次にレーザービームの影響を評価するた
め、レーザー加工1、3でレーザービームの強度を段階
的に変えて試料を作製した。レーザービームの強度と変
換効率との相関を示す。Next, in order to evaluate the influence of the laser beam, the intensity of the laser beam was changed stepwise by laser processing 1 and 3 to prepare a sample. The correlation between the laser beam intensity and the conversion efficiency is shown.
【0081】(予備実験2)レーザー加工3におけるビ
ームの強度の影響を調べた。第2高調波でレーザーの連
続発振出力を1Wに固定し、フィルターの調整でビーム
強度を調整した(フィルター無しの条件を強度1とす
る)。レーザーのQ−スイッチパルス発振の周波数は4
kHzであり、パルスの継続時間は約100nsec程
度と推定される。またビームの送り速度は5cm/se
cとした。またレーザー加工2〜3におけるレーザービ
ーム強度については、試料ごとに標準条件を設定した。(Preliminary Experiment 2) The influence of the beam intensity in the laser processing 3 was examined. The continuous oscillation output of the laser was fixed at 1 W with the second harmonic, and the beam intensity was adjusted by adjusting the filter (the condition without a filter is intensity 1). The frequency of laser Q-switch pulse oscillation is 4
It is estimated that the pulse duration is about 100 nsec. The beam feed rate is 5 cm / se
c. Regarding the laser beam intensity in laser processing 2-3, standard conditions were set for each sample.
【0082】[0082]
【表1】 ◎=標準試料と同等(変換効率が標準試料の95%以上)、 ○=標準試料とぼぼ同等(95〜80%)、 △=特性劣る(85〜50%)、 ×=特性劣悪(50〜0%)[Table 1] ⊚ = equivalent to the standard sample (conversion efficiency is 95% or more of the standard sample), ◯ = almost equivalent to the standard sample (95 to 80%), Δ = inferior characteristic (85 to 50%), x = poor characteristic (50 to 50%) 0%)
【0083】試料Aでは、ビーム強度が強いところで最
適値があった。顕微鏡観察によると、ビーム強度の弱い
ところでは第1電極603分離のための溝604が切れ
ていなかった。また、ビーム強度1では絶縁層にひびが
入っていた。In Sample A, the optimum value was obtained at a high beam intensity. According to the microscopic observation, the groove 604 for separating the first electrode 603 was not cut at the place where the beam intensity was weak. Further, at the beam intensity 1, the insulating layer was cracked.
【0084】試料Bではビーム強度が弱いところで最適
値があった。顕微鏡観察によると、ビーム強度の強いと
ころでは絶縁層にも溝が切れていた。In Sample B, the optimum value was obtained at a weak beam intensity. Microscopic observation revealed that the insulating layer also had a groove at a place where the beam intensity was high.
【0085】試料Cでは、ビーム強度1/4が最適値で
あったがビーム強度1/2から1/8の範囲でも実用に
耐える特性が得られ、試料Aや試料Bよりはるかに広い
条件範囲で溝が切れる事が分かった。In the sample C, the beam intensity of 1/4 was the optimum value, but practically usable characteristics were obtained even in the range of the beam intensity of 1/2 to 1/8, and the condition range far wider than those of the samples A and B. I found that the groove would be cut.
【0086】(予備実験3)レーザー工程3におけるビ
ームの強度の影響を調べた。レーザーの連続発振出力は
1Wに固定し(第2高調波)、フィルターの調整でビー
ム強度の調整を行った(フィルター無しの条件を強度1
とする)。レーザーのQスイッチパルス発振の周波数は
4kHzであり、パルスの継続時間は約100n秒程度
と推定される。また、ビームの送り速度は2cm/se
cとした。また、工程2、工程3については試料ごとに
標準条件を設定した。(Preliminary Experiment 3) The influence of the beam intensity in the laser process 3 was examined. The continuous wave output of the laser was fixed at 1 W (second harmonic), and the beam intensity was adjusted by adjusting the filter (the condition without the filter was intensity 1).
And). The frequency of laser Q-switched pulse oscillation is 4 kHz, and the duration of the pulse is estimated to be about 100 ns. The beam feed rate is 2 cm / se.
c. Further, with regard to Steps 2 and 3, standard conditions were set for each sample.
【0087】[0087]
【表2】 ◎=標準試料と同等(変換効率が標準試料の95%以上)、 ○=標準試料とほぼ同等(95〜80%)、 △=特性劣る(85〜80%)、 ×=特性劣悪(50〜0%)[Table 2] ⊚ = equivalent to the standard sample (conversion efficiency is 95% or more of the standard sample), ∘ = almost equal to the standard sample (95 to 80%), Δ = inferior property (85 to 80%), x = inferior property (50 to 50) 0%)
【0088】試料Aでは、ビーム強度が強いところに最
適値があった。顕微鏡観察によると、ビーム強度の弱い
ところでは接続部606でアモルファスシリコンの溶融
が起こっておらず、低抵抗化が進んでいない事が分かっ
た。またビーム強度1では絶縁層にひびが入っていた。In Sample A, the optimum value was found in the place where the beam intensity was strong. Microscopic observation revealed that melting of the amorphous silicon did not occur at the connection portion 606 at a place where the beam intensity was weak, and the resistance did not decrease. At the beam intensity of 1, the insulating layer was cracked.
【0089】試料Bでは、ビーム強度が弱いところで最
適値があった。顕微鏡観察によると、ビーム強度の強い
ところでは絶縁層にも溝が切れていた。In sample B, the optimum value was obtained at a weak beam intensity. Microscopic observation revealed that the insulating layer also had a groove at a place where the beam intensity was high.
【0090】試料Cでは、ビーム強度1/4及び1/8
が最適値であったがビーム強度1/2から1/16の範
囲でも実用に耐える特性が得られ、試料Aや試料Bより
はるかに広い条件範囲で接続できる事が分かった。For sample C, the beam intensities of 1/4 and 1/8
Was the optimum value, but it was found that the characteristics that could be practically used were obtained even in the range of the beam intensity of 1/2 to 1/16, and that the connection was possible in a much wider condition range than the sample A and the sample B.
【0091】(予備実験4)第1電極103としてAg
のかわりに0.1μmのCuを用いた他は、前記試料C
と同一の工程で試料Dを作った。試料Dについて実験1
と同様にしてレーザー工程1におけるビーム強度の効果
を調べた。(Preliminary Experiment 4) Ag as the first electrode 103
Sample C except that 0.1 μm Cu was used instead of
Sample D was made in the same process as above. Experiment 1 on sample D
The effect of the beam intensity in the laser process 1 was examined in the same manner as in.
【0092】[0092]
【表3】 ◎=標準試料と同等(変換効率が標準試料の95%以
上)、 ○=標準試料とほぼ同等(95〜80%)、 △=特性劣る(85〜50%)、 ×=特性劣悪(50〜0%)[Table 3] ⊚ = equivalent to the standard sample (conversion efficiency is 95% or more of the standard sample), ∘ = almost equal to the standard sample (95 to 80%), Δ = inferior characteristic (85 to 50%), x = poor characteristic (50 to 50) 0%)
【0093】ここで試料Dでは、試料Cよりさらに低い
ビーム強度でも良好な特性が得られ、一層広い条件範囲
で溝が切れる事が分かった。Here, it has been found that in the sample D, good characteristics can be obtained even with a beam intensity lower than that of the sample C, and the groove can be cut in a wider condition range.
【0094】以上実験1〜3によって本発明の絶縁層の
構成とする事によって、従来より広い条件範囲で直列接
続光起電力素子アレーを製造出来る事が分かった。ま
た、最適な条件ではその特性も従来の直列接続光起電力
素子アレーより優れている。更に、第1電極の材料を本
発明に従って選択する事によって、その効果は一層高ま
る。By the above Experiments 1 to 3, it was found that by forming the insulating layer of the present invention, it is possible to manufacture a series-connected photovoltaic element array in a wider condition range than before. Also, under optimal conditions, its characteristics are superior to the conventional series-connected photovoltaic element array. Furthermore, by selecting the material of the first electrode according to the present invention, the effect is further enhanced.
【0095】[0095]
【実施例】以下、実施例により、本発明に係る光起電力
素子アレーについて更に詳しく説明するが、本発明はこ
れらの実施例により限定されるものではない。EXAMPLES Hereinafter, the photovoltaic element array according to the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【0096】(実施例1)本例では、第1電極と半導体
からなる光起電力層の間に、透明導電層を設けた点が前
記予備実験と異なる。Example 1 This example is different from the above preliminary experiment in that a transparent conductive layer was provided between the first electrode and the photovoltaic layer made of a semiconductor.
【0097】図4は本例の光起電力素子アレーの模式的
断面図である。図4では、第1電極403の上に透明導
電層409を、透明導電層409の上に半導体からなる
光起電力層405を配設した場合である。また、第1電
極403及び透明導電層409は、電気的に分割する溝
404a、bによって、3つの部分(403aの上に4
09aが積層された部分、403bの上に409bが積
層された部分、及び403cの上に409cが積層され
た部分)に分かれている。FIG. 4 is a schematic sectional view of the photovoltaic element array of this example. In FIG. 4, the transparent conductive layer 409 is provided on the first electrode 403, and the photovoltaic layer 405 made of a semiconductor is provided on the transparent conductive layer 409. In addition, the first electrode 403 and the transparent conductive layer 409 are formed on the three portions (403a above the 403a) by the grooves 404a and 404b that are electrically divided.
09a is laminated, a portion 409b is laminated on 403b, and a portion 409c is laminated on 403c).
【0098】透明導電層以外の部分は、図1の直列接続
光起電力素子アレーと同等であり、各構成要素の番号の
下2桁は共通である。The parts other than the transparent conductive layer are the same as the series-connected photovoltaic element array of FIG. 1, and the last two digits of the numbers of the respective constituent elements are common.
【0099】本例の透明導電層409は、第1電極(こ
こではAg)の表面での光の反射を増加させ太陽電池の
出力電流を増し、かつ適度な抵抗を持たせることができ
る。したがって、半導体に欠陥個所が発生しても、この
部分を流れる過剰電流を制限し、太陽電池全体としての
特性の低下を抑制する機能がある。The transparent conductive layer 409 of this example can increase the reflection of light on the surface of the first electrode (Ag in this case), increase the output current of the solar cell, and have an appropriate resistance. Therefore, even if a defective portion occurs in the semiconductor, it has a function of limiting the excess current flowing through this portion and suppressing the deterioration of the characteristics of the solar cell as a whole.
【0100】以下では、本例の光起電力素子アレーの製
造方法を、工程にしたがって説明する。 (1)基板401としては、大きさが10cm角で、厚
さが0.2mmのステンレススティールを用いた。この
基板をDCマグネトロンスパッタ装置にセットし、まず
多結晶シリコンターゲットを用いて、アルゴン(A
r)、エチレン(C2H4)、水素(H2)を雰囲気ガス
として、厚さ0.7μmのSiC膜を堆積し絶縁層40
2aとした。The method for manufacturing the photovoltaic element array of this example will be described below in accordance with steps. (1) As the substrate 401, stainless steel with a size of 10 cm square and a thickness of 0.2 mm was used. This substrate was set in a DC magnetron sputtering device, and first a polycrystalline silicon target was used to set the argon (A
r), ethylene (C 2 H 4 ), and hydrogen (H 2 ) as atmosphere gases, a SiC film having a thickness of 0.7 μm is deposited to form the insulating layer 40.
2a.
【0101】(2)上記(1)の試料を、3個のターゲ
ットが使用できる別のRFマグネトロンスパッタ装置に
セットし、まず石英ガラスターゲットを用いて、Arを
雰囲気ガスとして、厚さ0.3μmのSiO2膜を堆積
し絶縁層402bとした。次にAgターゲットを用い
て、Arを雰囲気ガスとして、厚さ0.1μmのAg膜
を堆積し第1電極403とした。さらに酸化亜鉛(Zn
O)ターゲットを用いて、Arを雰囲気ガスとして、厚
さ1.0μmのZnO膜を堆積し透明導電層409とし
た。(2) The sample of the above (1) is set in another RF magnetron sputtering apparatus that can use three targets, and first a quartz glass target is used, Ar is used as an atmospheric gas, and the thickness is 0.3 μm. Of SiO 2 film was deposited as an insulating layer 402b. Next, using a Ag target and using Ar as an atmospheric gas, a 0.1 μm-thick Ag film was deposited to form a first electrode 403. Furthermore, zinc oxide (Zn
O) A target was used and Ar was used as an atmosphere gas to deposit a ZnO film having a thickness of 1.0 μm to form a transparent conductive layer 409.
【0102】(3)図3のレーザー加工機のステージ3
08上に、上記(2)の試料307をセットした。Nd
−YAGレーザー301を発振させつつ、ステージ30
8を移動してレーザービームを走査し、幅100μmの
溝404を切り、ZnO及びAgからなる2層を幅約1
cm毎に10分割した。この時のレーザーの連続発振時
出力は4W、発振周波数は4kHz、走査速度は5cm
/秒であった。(3) Stage 3 of the laser beam machine shown in FIG.
The sample 307 of (2) above was set on the 08. Nd
While oscillating the YAG laser 301, the stage 30
8 is moved to scan a laser beam, a groove 404 having a width of 100 μm is cut, and two layers of ZnO and Ag have a width of about 1
It was divided into 10 for each cm. At this time, the laser output during continuous oscillation was 4 W, the oscillation frequency was 4 kHz, and the scanning speed was 5 cm.
/ Sec.
【0103】(4)上記(3)の試料上に、アモルファ
スシリコンの半導体からなる光起電力層405を堆積し
た。平行平板容量結合型のグロー放電装置に試料をセッ
トし、まずシラン(SiH4)、フォスフィン(P
H3)、水素(H2)を流して圧力を1Torrに調整
し、試料を250℃に加熱して、電極間に高周波電圧を
印加しグロー放電プラズマを生起し、リン(P)がドー
プされた厚さ約20nmのn層(図示せず)を堆積し
た。(4) A photovoltaic layer 405 made of a semiconductor of amorphous silicon was deposited on the sample of (3). The sample was set in a parallel plate capacitively coupled glow discharge device, and silane (SiH 4 ) and phosphine (P
H 3 ), hydrogen (H 2 ) are flowed to adjust the pressure to 1 Torr, the sample is heated to 250 ° C., a high frequency voltage is applied between the electrodes to generate glow discharge plasma, and phosphorus (P) is doped. An n-layer (not shown) having a thickness of about 20 nm was deposited.
【0104】次に、シラン(SiH4)、水素(H2)を
流して圧力を1Torrに調整し、試料を200℃に加
熱して、電極間に高周波電圧を印加しグロー放電プラズ
マを生起し、厚さ400nm(=0.4μm)のi層
(図示せず)を堆積した。さらに、シラン(Si
H4)、ジボラン(B2H6)、水素(H2)を流して圧力
を1Torrに調整し、試料を150℃に加熱して、電
極間に高周波電圧を印加しグロー放電プラズマを生起
し、ボロン(B)がドープされた厚さ約10nmのp層
(図示せず)を堆積した。電子線回折実験を行ったとこ
ろ上記p層は微結晶化していることが分かった。Next, silane (SiH 4 ) and hydrogen (H 2 ) were flowed to adjust the pressure to 1 Torr, the sample was heated to 200 ° C., a high frequency voltage was applied between the electrodes to generate glow discharge plasma. , An i-layer (not shown) having a thickness of 400 nm (= 0.4 μm) was deposited. Furthermore, silane (Si
H 4 ), diborane (B 2 H 6 ), hydrogen (H 2 ) are flowed to adjust the pressure to 1 Torr, the sample is heated to 150 ° C., a high frequency voltage is applied between the electrodes to generate glow discharge plasma. , A p-layer (not shown) having a thickness of about 10 nm doped with boron (B) was deposited. An electron diffraction experiment was conducted, and it was found that the p layer was microcrystallized.
【0105】(5)上記(4)の試料上に、第2電極4
07を形成した。DCマグネトロンスパッタ装置に試料
をセットし、ITO(酸化インジウム−錫)ターゲット
を用いArを雰囲気ガスとして、第2電極407として
ITO膜を約65nm堆積した。この第2電極407
は、反射防止膜を兼ねる様に厚さが設定されている。(5) The second electrode 4 is placed on the sample of (4) above.
07 was formed. The sample was set in a DC magnetron sputtering device, and an ITO film was deposited to a thickness of about 65 nm as the second electrode 407 using an ITO (indium-tin oxide) target and Ar as an atmospheric gas. This second electrode 407
Has a thickness set so as to also serve as an antireflection film.
【0106】(6)上記(5)の試料を、再び図3のレ
ーザー加工機にセットし、第2電極407の溝408を
形成した。Nd−YAGレーザーを発振させつつ、ステ
ージ308を移動してレーザービームを走査し、幅10
0μmの溝408を切りITOの層を幅約1cm毎に1
0分割した。この時、レーザーの連続発振時出力は1
W、発振周波数は4kHz、走査速度は1cm/秒とし
た。また、溝408は溝404と約300μm(=X)
ずらして形成した。(6) The sample of (5) above was set again in the laser beam machine of FIG. 3 to form the groove 408 of the second electrode 407. While oscillating the Nd-YAG laser, the stage 308 is moved to scan the laser beam, and the width is 10
Cut the groove 408 of 0 μm and put the ITO layer on every 1 cm width.
It was divided into 0. At this time, the output during continuous oscillation of the laser is 1
W, oscillation frequency was 4 kHz, and scanning speed was 1 cm / sec. Further, the groove 408 is approximately 300 μm (= X) with the groove 404.
It was formed by shifting.
【0107】(7)上記(6)の試料において、溝40
4と溝408の間を、Nd−YAGレーザービーム(第
2高調波)で照射し、透明導電層409と第2電極40
7の間を電気的に接続した。この時、レーザーの連続発
振時出力は1W、発振周波数は4kHz、走査速度は1
0cm/秒とした。 (8)上記工程(1)〜(7)によって作製した光起電
力素子を、10段に直列接続した光起電力素子アレーを
作製した。(7) In the sample of (6) above, the groove 40
4 and the groove 408 are irradiated with an Nd-YAG laser beam (second harmonic), and the transparent conductive layer 409 and the second electrode 40 are irradiated.
7 were electrically connected. At this time, the laser output during continuous oscillation is 1 W, the oscillation frequency is 4 kHz, and the scanning speed is 1
It was set to 0 cm / sec. (8) A photovoltaic element array in which the photovoltaic elements produced by the above steps (1) to (7) were connected in series in 10 stages was produced.
【0108】この光起電力素子アレーを、AM−1.5
照度100mW/cm2のソーラーシュミレーターにセ
ットして、その光電変換特性を評価した。This photovoltaic element array was provided with AM-1.5.
It was set in a solar simulator with an illuminance of 100 mW / cm 2 and its photoelectric conversion characteristics were evaluated.
【0109】その結果、本例の光起電力素子アレー(面
積10cm2)は、標準試料(面積1cm2の直列接続し
た単体素子)とほぼ同等の変換効率を示した。As a result, the photovoltaic element array (area: 10 cm 2 ) of this example showed almost the same conversion efficiency as the standard sample (single element connected in series with an area of 1 cm 2 ).
【0110】一方、比較のために、絶縁層をSiCから
なる単層膜とした光起電力素子アレー、及び、絶縁層を
SiO2からなる単層膜とした光起電力素子アレーを作
製して、本例と同様に光電変換特性を調べた。その結
果、両方の光起電力素子アレーは、上述した標準試料よ
りも変換効率が低下することが分かった。On the other hand, for comparison, a photovoltaic element array in which the insulating layer was a single layer film made of SiC and a photovoltaic element array in which the insulating layer was a single layer film made of SiO 2 were prepared. The photoelectric conversion characteristics were examined in the same manner as this example. As a result, it was found that the conversion efficiency of both photovoltaic element arrays was lower than that of the standard sample described above.
【0111】したがって、第1電極と半導体からなる光
起電力層との間に透明導電層を設けた本発明の光起電力
素子アレーは、優れた変換効率を実現できると判断し
た。Therefore, it was judged that the photovoltaic element array of the present invention in which the transparent conductive layer was provided between the first electrode and the photovoltaic layer made of a semiconductor could realize excellent conversion efficiency.
【0112】(実施例2)本例では、絶縁層402aと
してダイヤモンド膜、絶縁層402bとしてMgF
2膜、及び透明導電層としてZnO膜を設けた点が前記
予備実験と異なる。Example 2 In this example, a diamond film is used as the insulating layer 402a and MgF is used as the insulating layer 402b.
The difference from the preliminary experiment is that two films and a ZnO film as a transparent conductive layer were provided.
【0113】以下では、本例の光起電力素子アレーの製
造方法を工程にしたがって説明する。 (1)基板401としては、大きさが10cm角で、厚
さが0.2mmのステンレススティールを用いた。この
基板をECR放電装置にセットし、エチレン(C
2H4)、水素(H2)を流しながら、周波数2.45G
Hzのマイクロ波を導入し、基板温度を500℃とし
て、厚さ0.7μmのダイヤモンド膜を堆積し絶縁層5
02aとした。In the following, the photovoltaic element array of this example is manufactured.
The manufacturing method will be described according to steps. (1) The substrate 401 has a size of 10 cm square and is thick.
A stainless steel having a size of 0.2 mm was used. this
Set the substrate on the ECR discharge device and
2HFour), Hydrogen (H2), The frequency is 2.45G
Introducing a microwave of Hz to bring the substrate temperature to 500 ° C.
Then, a diamond film having a thickness of 0.7 μm is deposited to form an insulating layer 5
02a.
【0114】(2)上記(1)の試料を、3個のターゲ
ットが使用できるRFマグネトロンスパッタ装置にセッ
トし、フッ化マグネシウム(MgF2)ターゲットを用
いて、Arを雰囲気ガスとして、厚さ0.3μmのMg
F2膜を堆積し絶縁層402bとした。次に、銅(C
u)ターゲットを用いて、Arを雰囲気ガスとして、厚
さ0.1μmのCu膜を堆積し第1電極403を堆積し
た。さらに、酸化亜鉛(ZnO)ターゲットを用いて、
Arを雰囲気ガスとして、厚さ1.0μmのZnO膜を
堆積し透明導電層409とした。(2) The sample of the above (1) is set in an RF magnetron sputtering apparatus which can use three targets, and a magnesium fluoride (MgF 2 ) target is used, Ar is used as an atmospheric gas, and a thickness of 0 is obtained. 0.3 μm Mg
An F 2 film was deposited to form an insulating layer 402b. Next, copper (C
u) Using a target, using Ar as an atmospheric gas, a Cu film having a thickness of 0.1 μm was deposited and a first electrode 403 was deposited. Further, using a zinc oxide (ZnO) target,
A ZnO film having a thickness of 1.0 μm was deposited using Ar as an atmosphere gas to form a transparent conductive layer 409.
【0115】(3)上記(2)の試料を、図3のレーザ
ー加工機を用いて、幅100μmの溝404を切りZn
O及びAgの層を幅約1cm毎に10分割した。この時
のレーザーの連続発振時出力は1W(第2高調波)、発
振周波数は4kHz、走査速度は5cm/秒であった。
レーザー加工に必要なビーム強度が、実施例1の場合に
比べ低い値で良好な結果が得られた。(3) Using the laser beam machine shown in FIG. 3, the sample of (2) above was cut into a groove 404 having a width of 100 μm, and Zn was formed.
The O and Ag layers were divided into 10 parts every 1 cm in width. At this time, the laser output during continuous oscillation was 1 W (second harmonic), the oscillation frequency was 4 kHz, and the scanning speed was 5 cm / sec.
Good results were obtained with a lower beam intensity required for laser processing than in the case of Example 1.
【0116】(4)上記(3)の試料上に、アモルファ
スシリコンの半導体からなる光起電力層405を堆積し
た。但し、以下のi層形成条件のみ実施例1と異なり、
その他は実施例1と同様とした。i層としては、原料ガ
スにゲルマン(GeH4)をSiH4−H2に加えたガス
を用い、アモルファスシリコンゲルマニウム(a−Si
Ge:H)を形成した。(4) A photovoltaic layer 405 made of a semiconductor of amorphous silicon was deposited on the sample of (3). However, only the following i layer formation conditions differ from Example 1
Others were the same as in Example 1. For the i layer, a gas obtained by adding germane (GeH 4 ) to SiH 4 —H 2 as a source gas is used, and amorphous silicon germanium (a-Si) is used.
Ge: H) was formed.
【0117】(5)上記(4)以下の工程は、実施例1
と同様にした。 (6)上記工程(1)〜(5)によって作製した光起電
力素子を、10段に直列接続した光起電力素子アレーを
作製した。(5) The steps following (4) above are the same as those in Example 1.
Same as. (6) A photovoltaic element array in which the photovoltaic elements produced by the above steps (1) to (5) were connected in series in 10 stages was produced.
【0118】この光起電力素子アレーを、AM−1.5
照度100mW/cm2のソーラーシュミレーターにセ
ットして、その光電変換特性を評価した。This photovoltaic element array was provided with AM-1.5.
It was set in a solar simulator with an illuminance of 100 mW / cm 2 and its photoelectric conversion characteristics were evaluated.
【0119】その結果、本例の光起電力素子アレー(i
層:a−SiGe:H)は、実施例1の光起電力素子ア
レー(i層:a−Si:H)よりも大きな出力電流が得
られた。その理由としては、入射した太陽光の波長域に
おいて、より長波長の部分まで利用できる点が挙げられ
る。As a result, the photovoltaic element array (i
The layer: a-SiGe: H) provided a larger output current than the photovoltaic element array of Example 1 (i layer: a-Si: H). The reason is that in the wavelength range of incident sunlight, even longer wavelength portions can be used.
【0120】また、本例の光起電力素子アレー(面積1
0cm2)は、標準試料(面積1cm2の直列接続した単
体素子)とほぼ同等の変換効率を示した。Further, the photovoltaic element array (area 1
0 cm 2 ) showed almost the same conversion efficiency as the standard sample (single element connected in series with an area of 1 cm 2 ).
【0121】(実施例3)本例では、導電性基体とし
て、幅10cm、厚さ0.1mm、長さ300mのステ
ンレススティールを用い、図5に示したロール・ツー・
ロール装置によって、図4の構成からなる光起電力素子
アレーを作製した点が前記予備実験と異なる。(Embodiment 3) In this embodiment, as the conductive substrate, stainless steel having a width of 10 cm, a thickness of 0.1 mm and a length of 300 m is used, and the roll-to-roll shown in FIG.
This is different from the preliminary experiment in that a photovoltaic device array having the configuration shown in FIG. 4 was produced by a roll device.
【0122】以下では、本例の光起電力素子アレーの製
造方法を、工程にしたがって説明する。 (1)ステンレススティールからなる導電性基体として
は、アルカリ性の洗浄液(温度60℃)で洗浄し、次に
イオン交換水でリンスし、温風乾燥した後、コイル状に
巻いたものを基体として用いた。The method of manufacturing the photovoltaic element array of this example will be described below in accordance with steps. (1) As the conductive substrate made of stainless steel, it is washed with an alkaline cleaning liquid (temperature: 60 ° C.), then rinsed with ion-exchanged water, dried with warm air, and then wound into a coil, which is used as the substrate. I was there.
【0123】(2)基体上に、絶縁層402aから透明
導電層409までを、図5に示すロール・ツー・ロール
・スパッタリング装置を用いて堆積した。ステンレスス
ティール基体に各層を堆積する場合は、送りだし室50
1にセットされたロール507から、基体は一定の速度
で送り出され、各成膜室を通過した後、巻き取り室50
6でロール509に巻き取られる。(2) The insulating layer 402a to the transparent conductive layer 409 were deposited on the substrate by using the roll-to-roll sputtering device shown in FIG. When depositing each layer on a stainless steel substrate, the delivery chamber 50
The substrate is sent out from the roll 507 set to 1 at a constant speed, passes through each film forming chamber, and then is wound into the winding chamber 50.
It is wound on a roll 509 at No. 6.
【0124】各成膜室では、以下の各条件で薄膜を形成
した。 (2−1)堆積室502では、多結晶シリコンターゲッ
ト510に電源512から直流電圧を印加し、アルゴン
(Ar)、エチレン(C2H4)、水素(H2)を雰囲気
ガスとして、基体508の裏面からヒーター511で基
板が300℃となる様加熱しつつ、厚さ0.7μmのS
iC膜を堆積し絶縁層402aとした。In each film forming chamber, a thin film was formed under the following conditions. (2-1) In the deposition chamber 502, a DC voltage is applied to the polycrystalline silicon target 510 from a power source 512, and argon (Ar), ethylene (C 2 H 4 ) and hydrogen (H 2 ) are used as an atmosphere gas to form a substrate 508. While heating the substrate from the back surface of the substrate to a temperature of 300 ° C. with a heater 511, a 0.7 μm thick S
An iC film was deposited to form an insulating layer 402a.
【0125】(2−2)絶縁層402aの上に、堆積室
503では、石英ガラスターゲットを用いて、Arを雰
囲気ガスとして基板を300℃として、厚さ0.3μm
のSiO2膜を堆積し絶縁層402bとした。 (2−3)堆積室503内の構成は、堆積室502と同
様である。(2-2) On the insulating layer 402a, in a deposition chamber 503, a quartz glass target is used, Ar is used as an atmospheric gas, the substrate is set to 300 ° C., and the thickness is 0.3 μm.
Of SiO 2 film was deposited as an insulating layer 402b. (2-3) The configuration inside the deposition chamber 503 is similar to that of the deposition chamber 502.
【0126】(2−4)堆積室504内でCuターゲッ
トを用いて、Arを雰囲気ガスとして、厚さ0.1μm
のCu膜を堆積し第1電極403とした。 (2−5)堆積室505内で、酸化亜鉛(ZnO)ター
ゲットを用いて、Arを雰囲気ガスとして、厚さ1.0
μmのZnO膜を堆積し透明導電層409とした。(2-4) Using a Cu target in the deposition chamber 504 and using Ar as an atmospheric gas, a thickness of 0.1 μm
Cu film was deposited and used as the first electrode 403. (2-5) In the deposition chamber 505, a zinc oxide (ZnO) target is used and Ar is used as an atmospheric gas to have a thickness of 1.0.
A μm ZnO film was deposited to form a transparent conductive layer 409.
【0127】(3)巻き取られたロール509を、再び
巻き戻しながら搬送しつつ、透明導電層409の表面
を、Nd−YAGレーザーのレーザービームを、回転ポ
リゴンミラーで基板の幅方向に走査ししつつ、パルス発
振を同期させて、基板の長手方向に伸びる幅100μm
の溝404を切り、ZnO及びAgの層を約1cm毎に
10分割した。この時、レーザーの連続発振時出力は1
0W(第2高調波)、発振周波数は4kHz、基板の搬
送速度は5cm/秒とした。(3) While the rolled-up roll 509 is being rewound and conveyed, the surface of the transparent conductive layer 409 is scanned with the laser beam of the Nd-YAG laser in the width direction of the substrate by the rotating polygon mirror. While synchronizing the pulse oscillation, the width extending in the longitudinal direction of the substrate is 100 μm.
The groove 404 was cut, and the ZnO and Ag layers were divided into 10 at intervals of about 1 cm. At this time, the output during continuous oscillation of the laser is 1
0 W (second harmonic), the oscillation frequency was 4 kHz, and the substrate transport speed was 5 cm / sec.
【0128】(4)米国特許第4,369,730号に
開示されるような、ロール・ツー・ロール・グロー放電
堆積装置を用いて、タンデム型の半導体からなる光起電
力層405を堆積した。この光起電力層405は、i層
としてゲルマン(GeH4)をSiH4、H2に加えて流
し堆積したアモルファスシリコンゲルマニウム(a−S
iGe:H)を用いたボトムセルと、i層としてアモル
ファスシリコン(a−Si:H)を用いたトップセルを
積層した構造体である。(4) A photovoltaic layer 405 made of a tandem type semiconductor was deposited by using a roll-to-roll glow discharge deposition apparatus as disclosed in US Pat. No. 4,369,730. . This photovoltaic layer 405 is formed by adding germane (GeH 4 ) as an i-layer to SiH 4 and H 2 and then depositing the amorphous silicon germanium (a-S).
It is a structure in which a bottom cell using iGe: H) and a top cell using amorphous silicon (a-Si: H) as an i layer are stacked.
【0129】タンデム型光起電力層では、入射太陽光の
うち、波長が500nmより短い部分は主としてトップ
セルで吸収し、卜ップセルで吸収し切れなかった波長が
500nmより長い部分をボトムセルで効率よく利用す
ることができる。また、2つのセルが直列化されている
ので、高い出力電圧を得ることも可能である。In the tandem type photovoltaic layer, the portion of the incident sunlight having a wavelength shorter than 500 nm is mainly absorbed by the top cell, and the portion of the incident sunlight which is not completely absorbed by the upper cell is longer than 500 nm is efficiently emitted by the bottom cell. Can be used. Moreover, since the two cells are serialized, it is possible to obtain a high output voltage.
【0130】(5)上記(4)の試料上に、再びロール
・ツー・ロール・スパッタリング装置(堆積室は1室の
み)で、ITO(酸化インジウム−錫)ターゲットを使
用し、Arを雰囲気ガスとして、第2電極407として
ITO膜を約65nm堆積した。(5) On the sample of (4) above, again using a roll-to-roll sputtering apparatus (only one deposition chamber), an ITO (indium oxide-tin) target was used, and Ar was used as an atmosphere gas. As the second electrode 407, an ITO film was deposited to a thickness of about 65 nm.
【0131】(6)巻き取られたロール509を、再び
巻き戻しながら搬送しつつ、第2電極407の表面を、
Nd−YAGレーザーのレーザービームで基板の幅方向
に走査ししつつパルス発振を同期させて、基板の長手方
向に伸びる幅100μmの溝408を切り、ITOの層
を幅約1cm毎に10分割した。(6) The surface of the second electrode 407 is conveyed while the wound roll 509 is being conveyed while being rewound again.
While scanning in the width direction of the substrate with a laser beam of an Nd-YAG laser, pulse oscillation was synchronized to cut a groove 408 having a width of 100 μm extending in the longitudinal direction of the substrate, and the ITO layer was divided into 10 parts every 1 cm width. .
【0132】この時、レーザーの連続発振時出力は5
W、発振周波数は4kHz、走査速度は5cm/秒とし
た。溝408は溝404と約300μm(=X)ずらし
て形成した。またこれと同時に、別のNd−YAGレー
ザーのレーザービーム(第2高調波)で、基板の幅方向
に走査ししつつパルス発振を同期させて透明導電層40
9と第2電極407の間を電気的に接続した。この時の
レーザーの連続発振時出力は5W、発振周波数は4kH
zであった。At this time, the output during continuous oscillation of the laser is 5
W, oscillation frequency was 4 kHz, and scanning speed was 5 cm / sec. The groove 408 was formed so as to be offset from the groove 404 by about 300 μm (= X). At the same time, the pulsed oscillation is synchronized with the transparent conductive layer 40 while scanning in the width direction of the substrate with the laser beam (second harmonic) of another Nd-YAG laser.
9 and the second electrode 407 were electrically connected. At this time, the laser output during continuous oscillation is 5 W, and the oscillation frequency is 4 kHz.
It was z.
【0133】(7)レーザー加工が終了したロールは、
長さ10cm毎に切り取った。 (8)上記工程(1)〜(7)によって作製した光起電
力素子を、10段に直列接続した光起電力素子アレーを
作製した。(7) The roll after laser processing is
It was cut every 10 cm in length. (8) A photovoltaic element array in which the photovoltaic elements produced by the above steps (1) to (7) were connected in series in 10 stages was produced.
【0134】この光起電力素子アレーを、AM−1.5
照度100mW/cm2のソーラーシュミレーターにセ
ットして、その光電変換特性を評価した。This photovoltaic element array was provided with AM-1.5.
It was set in a solar simulator with an illuminance of 100 mW / cm 2 and its photoelectric conversion characteristics were evaluated.
【0135】その結果、作製した試料の95%が、面積
1cm2の直列接続した単体素子とほぼ同等の変換効率
を示した。したがって、本発明の構成を有する光起電力
素子アレーは、量産性にも富んでいることが分かった。As a result, 95% of the manufactured samples showed almost the same conversion efficiency as the single element connected in series with an area of 1 cm 2 . Therefore, it has been found that the photovoltaic element array having the configuration of the present invention has high mass productivity.
【0136】[0136]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明によれば、第1電極と第2電極の間に電気的接触部を
設けるためのレーザー加工における絶縁層の熱的損傷を
減少させるとができるので、加工条件のラティチュード
が広い光起電力素子アレーが得られる。As described above, according to the invention of claim 1, the thermal damage to the insulating layer in the laser processing for providing the electrical contact portion between the first electrode and the second electrode is reduced. Therefore, a photovoltaic element array having a wide latitude of processing conditions can be obtained.
【0137】請求項2に係る発明によれば、前記絶縁層
の熱的損傷を、より抑制できる光起電力素子アレーが得
られる。According to the second aspect of the invention, a photovoltaic element array capable of further suppressing the thermal damage of the insulating layer can be obtained.
【0138】請求項3に係る発明によれば、レーザーに
よって加工し易く、かつ、第1電極を実効的な太陽光の
反射率が高い反射層として設けた光起電力素子アレーが
得られる。According to the third aspect of the present invention, there can be obtained a photovoltaic element array which is easy to process with a laser and which has the first electrode as a reflective layer having a high effective sunlight reflectance.
【0139】請求項4に係る発明によれば、請求項3の
特徴を満たし、かつ高湿度下で安定性の優れた光起電力
素子アレーが得られる。According to the invention of claim 4, a photovoltaic element array satisfying the characteristics of claim 3 and excellent in stability under high humidity can be obtained.
【0140】請求項5に係る発明によれば、連続生産に
適合し、コストの低いとなる光起電力素子アレーが得ら
れる。According to the fifth aspect of the present invention, a photovoltaic element array that is suitable for continuous production and has a low cost can be obtained.
【図1】本発明に係る光起電力素子アレーの一例を示し
た模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a photovoltaic element array according to the present invention.
【図2】本発明に係る光起電力素子アレーにおいて、第
1電極を形成する際に検討した各種金属の分光反射率を
示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing spectral reflectances of various metals examined when forming the first electrode in the photovoltaic element array according to the present invention.
【図3】本発明に係る光起電力素子アレーを形成する際
に用いた、Nd−YAGレーザー加工機の構成を示す模
式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of an Nd-YAG laser beam machine used when forming the photovoltaic element array according to the present invention.
【図4】本発明に係る光起電力素子アレーの別の一例を
示した模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the photovoltaic element array according to the present invention.
【図5】本発明に係る光起電力素子アレーを製造するの
に好適なロール・ツー・ロール・スパッタリング装置の
一例を示した模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a roll-to-roll sputtering apparatus suitable for manufacturing the photovoltaic element array according to the present invention.
【図6】従来の光起電力素子アレーを示した模式的断面
図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a conventional photovoltaic element array.
101、401、601 導電性基板、 102、402、602 絶縁層、 103、403、603 第1電極、 104、404、604 第1電極を分離する溝、 105、405、605 半導体からなる光起電力層、 106、406、606 電気的接触部、 107、407、607 第2電極、 108、408、608 第2電極を分離する溝、 409 透明導電層、 301 YAGレーザー、 307 試料、 310 照明光源、 314 ITVカメラ、 501 送り出し室、 502、503、504、505 堆積室、 506 巻き取り室、 507 基板コイル、 510 ターゲット。 101, 401, 601 Conductive substrate, 102, 402, 602 Insulating layer, 103, 403, 603 First electrode, 104, 404, 604 Groove separating first electrode, 105, 405, 605 Photovoltaic semiconductor Layer, 106, 406, 606 electrical contact part, 107, 407, 607 second electrode, 108, 408, 608 groove separating second electrode, 409 transparent conductive layer, 301 YAG laser, 307 sample, 310 illumination light source, 314 ITV camera, 501 delivery chamber, 502, 503, 504, 505 deposition chamber, 506 winding chamber, 507 substrate coil, 510 target.
Claims (5)
的に分割された複数の第1電極と、 前記第1電極の上に設けられた半導体からなる光起電力
層と、 前記光起電力層の上に設けられ、前記第1電極の溝とは
平面方向に距離Xずれ、かつ、前記第1電極の溝とは平
行となる位置に、溝によって電気的に分割された複数の
第2電極と、 前記光起電力層における前記距離Xの範囲内に、前記第
1電極と前記第2電極との電気的接触部とを設けてなる
光起電力素子アレーであって、 前記絶縁部材が、熱伝導率の高い第1絶縁層と、前記第
1絶縁層の上に設けた熱伝導率の低い第2絶縁層から構
成されていることを特徴とする光起電力素子アレー。1. A plurality of first electrodes provided on an insulating member and electrically divided by a groove, a photovoltaic layer made of a semiconductor provided on the first electrodes, and the photovoltaic. A plurality of second electrodes provided on the layer and electrically separated by a groove at a position displaced from the groove of the first electrode in the plane direction by a distance X and parallel to the groove of the first electrode. A photovoltaic element array comprising an electrode and an electrical contact portion between the first electrode and the second electrode within a range of the distance X in the photovoltaic layer, wherein the insulating member is A photovoltaic element array comprising a first insulating layer having a high thermal conductivity and a second insulating layer having a low thermal conductivity provided on the first insulating layer.
al/(cm・sec・deg)以上であり、前記第2
絶縁層の熱伝導率が0.05cal/(cm・sec・
deg)未満であることを特徴とする請求項1に記載の
光起電力素子アレー。2. The thermal conductivity of the first insulating layer is 0.05 c
Al / (cm · sec · deg) or more, and the second
The thermal conductivity of the insulating layer is 0.05 cal / (cm ・ sec ・
The photovoltaic element array according to claim 1, wherein the photovoltaic element array is less than deg).
対して85%以上の反射率、及び、波長0.53μmの
光に対して70%以下の反射率、を有する金属からなる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光起電力素子
アレー。3. The first electrode is made of a metal having a reflectance of 85% or more for light having a wavelength of 0.7 μm and a reflectance of 70% or less for light having a wavelength of 0.53 μm. The photovoltaic element array according to claim 1 or 2, wherein.
銅を70原子%以上含む合金であることを特徴とする請
求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電力素子アレ
ー。4. The photovoltaic element array according to claim 1, wherein the metal forming the first electrode is copper or an alloy containing 70 atomic% or more of copper.
られたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
に記載の光起電力素子アレー。5. The photovoltaic element array according to claim 1, wherein the insulating member is provided on a conductive substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7228362A JPH0974212A (en) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | Photovoltaic element array |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7228362A JPH0974212A (en) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | Photovoltaic element array |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0974212A true JPH0974212A (en) | 1997-03-18 |
Family
ID=16875277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7228362A Pending JPH0974212A (en) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | Photovoltaic element array |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0974212A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002528888A (en) * | 1998-09-17 | 2002-09-03 | シーメンス ソーラー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method for structuring a transparent electrode layer |
JP2011077149A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Fujifilm Corp | Solar cell module |
WO2013094943A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Solar cell and method of fabricating the same |
JP2014523106A (en) * | 2011-08-08 | 2014-09-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Thin film structures and devices with integrated light and heat shielding layers for laser patterning |
-
1995
- 1995-09-05 JP JP7228362A patent/JPH0974212A/en active Pending
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