JPH11224954A

JPH11224954A - 太陽電池、太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの設置方法及び太陽電池の製造方法

Info

Publication number: JPH11224954A
Application number: JP10023150A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yamano; 大山野; Teiji Tsuge; 定司津毛; Shinya Tsuda; 信哉津田; Kunimoto Ninomiya; 国基二宮
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【目的】キャリアの取出し効率に優れ、特性の向上し
た太陽電池を提供する。【構成】光の入射により結晶系半導体層で生成される
光生成キャリアのうち、少数キャリアの取出しを前記結
晶系半導体層の両面側から行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶シリコン、
多結晶シリコン等の結晶系半導体を用い、特性の優れた
太陽電池及び太陽電池モジュールを提供する技術であ
る。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は無尽蔵でクリーンなエネルギ
ー源である太陽からの光を直接電気エネルギーに変換で
きることから、従来の石油・石炭等の化石燃料を用いた
エネルギー源に代わる代替エネルギー源として検討が進
められている。

【０００３】図１２は斯かる太陽電池の素子構造断面図
であり、１０１は抵抗率０．３〜１Ωｃｍで厚さ３００
〜４００μｍのｐ型の単結晶または多結晶シリコン等の
結晶系半導体からなる結晶系半導体層、１０２は熱拡散
により該結晶系半導体層１０１の光入射面側に形成され
た厚さ５μｍ程度のｎ型層、１０３は該ｎ型層１０２上
に形成されたＡｇ，Ａｌ等の導電材からなる櫛形形状の
集電極である。

【０００４】また、前記結晶系半導体層１０１の光透過
面側の全面にはＡｇ，Ａｌ等の導電材からなる裏面電極
１０４が設けられている。

【０００５】斯かる従来の太陽電池に集電極１０３側か
ら光が入射すると、結晶系半導体層１０１内において電
子・正孔対が生成される。そして、これら電子・正孔対
は太陽電池内部に形成される内部電界により互いに分離
され、それぞれ集電極１０３及び裏面電極１０４から外
部に取出されることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
太陽電池にあっては、ｎ型層１０２での不純物密度が
（２〜４）×１０²⁰ｃｍ^-3と非常に大きいため、この領
域において少数キャリアである電子の寿命が小さくな
り、従って光照射により生成された電子・正孔対が有効
に取出せないため太陽電池特性が低下する、という課題
があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】斯かる課題を解決するた
めに、本発明太陽電池は、光の入射により結晶系半導体
層内で生成される光生成キャリアのうち、少数キャリア
の取出しを前記結晶系半導体層の両側から行うことを特
徴とする。

【０００８】また、一導電型を有する結晶系半導体層の
光入射面側に他導電型を有する第一の半導体層を備えた
太陽電池であって、前記結晶系半導体層の光透過面側に
他導電型を有する第二の半導体層を備えたことを特徴と
する。

【０００９】さらには、前記第一の半導体層と電気的に
接続される第一の電極と、前記第二の半導体層と電気的
に接続される第二の電極と、前記第二の半導体層を絶縁
状態で貫通し、前記結晶系半導体層と電気的に接続され
る第三の電極と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】ここで、前記第二の電極及び第三の電極
は、夫々前記結晶系半導体素子の光透過面側の略全面に
わたり分布して設けられたことを特徴とし、また前記結
晶系半導体層の光透過面側において互いに対向する端部
に夫々電極取出し領域を有することを特徴とする。

【００１１】さらに、前記第三の電極は、前記第二の電
極が部分的に除去されることにより露出せしめられた前
記結晶系半導体層の露出面において、該結晶系半導体層
と電気的に接続されたことを特徴とし、加えて前記結晶
系半導体層における前記第三の電極との接触界面にＢＳ
Ｆ領域を備えることを特徴とする。

【００１２】また、本発明太陽電池は、前記第三の電極
上を含んで前記第二の半導体上に形成された絶縁膜を備
えることを特徴とし、前記絶縁膜上に反射膜を備えるこ
とを特徴とすると共に、前記反射膜は、前記電極取出し
領域を除く領域に設けられたことを特徴とする。

【００１３】ここで、前記第一の半導体層と第二の半導
体層とは、同じ半導体材料から構成すると良い。

【００１４】また、前記第二の半導体層は非晶質または
微結晶の半導体からなるものであっても良い。

【００１５】このとき、前記第一及び第二の電極は、透
光性導電膜を介して夫々前記第一及び第二の半導体層と
電気的に接続されることを特徴とする。

【００１６】加えて、前記第一及び第二の半導体層と、
前記結晶系半導体層との間に、実質的に真性の非晶質ま
たは微結晶からなる第三の半導体層を備えたことを特徴
とする。

【００１７】また、本発明に係る太陽電池モジュールに
おいては、光入射面側に配される透光性を有する第一の
部材と光透過面側に配される第二の部材との間に、互い
に電気的に直列接続された複数の太陽電池が挟持されて
なる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池として
本発明の太陽電池を用いたことを特徴とする。

【００１８】ここで、前記第二の部材が透光性を有する
ことにより透光性の太陽電池モジュールを提供すること
ができ、また前記第二の部材の前記太陽電池側に、光反
射層を設けることで光の利用効率の向上した太陽電池モ
ジュールを提供できる。前記光反射層としては白色の樹
脂を用いると良い。

【００１９】また、本発明に係る太陽電池モジュールの
設置方法は、第二の部材が透光性を有することを特徴と
する本発明の太陽電池モジュールを設置する方法であっ
て、互いに隣接する前記太陽電池モジュールを、一方の
太陽電池モジュールにおける前記第一の部材にて反射さ
れた光が他方の太陽電池モジュールにおける前記第二の
部材を透過し、該他方の太陽電池モジュールにおける前
記太陽電池に光透過面側から入射する配置で設置するこ
とを特徴としている。

【００２０】さらに、本発明に係る太陽電池の製造方法
においては、一導電型を有する結晶系半導体基板の両主
面に熱拡散により他導電型を有する不純物を拡散し、前
記結晶系半導体基板の内部に一導電型を有する結晶系半
導体層を残した状態で、前記基板の表面に他導電型を有
する半導体層を形成する工程と、前記半導体層のうち前
記結晶系半導体層の光入射面側に位置する第一の半導体
層上に第一の電極を形成する工程と、前記半導体層のう
ち前記結晶系半導体層の光透過面側に位置する第二の半
導体層上に第二の電極を形成する工程と、前記第二の半
導体層を部分的に除去して前記結晶系半導体層の露出面
を設け、該露出面上に第三の電極を形成する工程と、を
備えることを特徴とし、前記第二の電極及び第三の電極
を、夫々前記結晶系半導体素子の光透過面側の略全面に
わたり分布して形成すること、或いは前記第二の電極及
び第三の電極の、前記結晶系半導体層の光透過面側にお
いて互いに対向する端部に夫々電極取出し領域を設ける
ことを特徴とする。

【００２１】加えて、前記第二及び第三の電極を覆って
前記第二の半導体層上に絶縁膜を形成する工程を備えた
ことを特徴とし、前記絶縁膜上に反射膜を形成する工程
を備えたことを特徴とする。

【００２２】ここで、前記反射膜を、前記電極取出し領
域に対応する領域を除いて形成すると良い。

【００２３】また、本発明に係る太陽電池の製造方法に
おいては、一導電型を有する結晶系半導体層の両主面
に、プラズマＣＶＤ法を用いて他導電型を有する非晶質
又は微結晶の半導体層を形成する工程と、前記半導体層
のうち前記結晶系半導体層の光入射面側に位置する第一
の半導体層上に透光性導電膜及び第一の電極を形成する
工程と、前記半導体層のうち前記結晶系半導体層の光透
過面側に位置する第二の半導体層上に透光性導電膜及び
第二の電極を形成する工程と、前記第二の半導体層及び
透光性導電膜を部分的に除去して前記結晶系半導体層の
露出面を設け、該露出面上に第三の電極を形成する工程
と、を備えることを特徴とする。

【００２４】また、前記第二の電極及び第三の電極を、
夫々前記結晶系半導体素子の光透過面側の略全面にわた
り分布して形成することを特徴とし、前記第二の電極及
び第三の電極の、前記結晶系半導体層の光透過面側にお
いて互いに対向する端部に夫々電極取出し領域を設ける
ことを特徴とする。

【００２５】さらに、前記第二及び第三の電極を覆って
前記結晶系半導体層の光透過面側に透光性導電膜上に絶
縁膜を形成する工程を備えたことを特徴とし、前記絶縁
膜上に反射膜を形成する工程を備えたことを特徴とする
と共に、前記反射膜を、前記電極取出し領域に対応する
領域を除いて形成することを特徴とする。

【００２６】加えて、前記結晶系半導体層と前記第一及
第二の半導体層の少なくともいずれか一方との間に、実
質的に真性の非晶質または微結晶からなる第三の半導体
層を形成する工程を備えることを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
第１の実施の形態に係る太陽電池の基本構造を示し、同
図（Ａ）は素子構造断面図、同図（Ｂ）は上面図、また
同図（Ｃ）は下面図である。尚、同図（Ａ）は、同図
（Ｃ）におけるＡ−Ａ線における断面図である。

【００２８】図１（Ａ）において、１は抵抗率０．３〜
１Ωｃｍで厚さ３００〜４００μｍのｐ型の単結晶また
は多結晶シリコン等の結晶系半導体からなる結晶系半導
体層、２は該結晶系半導体層１の光入射面側に設けられ
た、ｎ型の導電型を有する第一の半導体層、３は該第一
の半導体層２上に設けられたＡｇ，Ａｌ等の導電材から
なる第一の電極であり、同図（Ｂ）に示す如く櫛形状の
形状を有している。

【００２９】前記結晶系半導体層１の光透過面側にはｎ
型の導電型を有する第二の半導体層４が設けられてお
り、該第二の半導体層４上にはＡｇ，Ａｌ等の導電材か
らなる第二の電極５が設けられている。

【００３０】また、結晶系半導体層１の光透過面側に
は、前記第二の半導体層４を絶縁状態で貫通し、前記結
晶系半導体層１と電気的に接続する第三の電極６が設け
られている。

【００３１】この第三の電極６は、例えば図１（Ｃ）に
示す如く、結晶系半導体層１の光透過面側に櫛形形状を
有して設けられ、また第二の電極５はこれを取り囲むよ
うな形状に設けられている。

【００３２】さらに、第二の電極５及び第三の電極６
は、結晶系半導体層１の光透過面側において互いに対向
する端部に、夫々電極取出し領域５Ａ及び６Ａを有して
いる。加えて、結晶系半導体層１の第三の電極６との接
触界面にはＢＳＦ（Back Surface Field）効果用のＢＳ
Ｆ領域７を備えている。

【００３３】尚、第一の電極３及び第二の電極５は共に
電子を取出すための電極であるので、これら両電極３，
５は図示しない接続手段により電気的に接続されてい
る。

【００３４】斯かる構成の本発明太陽電池によれば、上
記第一の電極３及び第二の電極５により、結晶系半導体
層１の両側から少数キャリアである電子の取出しを行う
ことができる。このため、結晶系半導体層１の内部にお
いて第一の電極３に近い領域で生成された電子は当該第
一の電極３から、また第二の電極５に近い部分で生成さ
れた電子は当該第二の電極５から、それぞれ取出される
こととなる。従って、電子が電極に到達するまでに拡散
すべき距離を従来よりも大幅に低減できるので電子の取
出し損失が低減され、太陽電池特性を従来よりも向上す
ることができる。

【００３５】さらに、本発明太陽電池においては第二の
電極５及び第三の電極６の両方を、図１（Ｃ）に示すよ
うに特定の箇所に偏在することなく結晶系半導体層１の
光透過面側の全面にわたって略均一に分布するように設
けている。従って、結晶系半導体層１内で生成された電
子及び正孔が各電極３，５，６まで到達するのに要する
距離を、生成される場所によらず略同程度とすることが
でき、太陽電池特性のより一層の向上を図ることができ
る。

【００３６】また、本発明太陽電池によれば、第二の電
極５及び第三の電極６からの電力取出しを、夫々互いに
対向する端部に設けられた電極取出し領域５Ａ、６Ａを
介して行うので、電力取出しのためのタブ等の引き回し
等の配線工程が容易となる。

【００３７】以上のように、本発明に係る太陽電池にお
いては少数キャリアの取出しを結晶系半導体素子層１の
両側から行うので、少数キャリアの拡散すべき距離を短
縮でき、従ってキャリアの有効利用が図れ、太陽電池特
性を向上できる。（実施例１）次に、第１の実施の形態に係る太陽電池の
実施例について説明する。

【００３８】図２は第１の実施の形態に係る太陽電池の
製造工程を説明するための工程別素子構造図である。
尚、図１と同じ部分には同一の符号を付している。

【００３９】まず同図（Ａ）に示す工程においては、抵
抗率０．５Ωｃｍで厚さ４００μｍのｐ型の単結晶シリ
コンからなる結晶系半導体基板の表面に、ドーピングガ
スとしてＰＯＣｌ₃ガスを用いて約９００℃の温度でｎ
型の導電性不純物であるＰ（リン）を拡散し、前記結晶
系半導体基板の内部にｐ型の結晶系半導体層１を残した
状態で、前記基板表面の約５μｍの深さまでをｎ型領域
とする。この工程によりｎ型を有する第一の半導体層２
と第二の半導体層４とが同時に形成されることとなる。

【００４０】上記第一の半導体層２と第二の半導体層４
は、必ずしも同じ半導体材料から構成する必要はない。
例えば、第一の半導体層２と第二の半導体層４とを夫々
異なる導電性不純物をドープした半導体材料から構成し
ても良い。

【００４１】然し乍ら、ここで説明したように、第一の
半導体層２と第二の半導体層４とを同一の半導体材料か
ら構成することにより、同一の工程で両半導体層２，４
を形成することが可能となり、製造プロセスの短縮を図
ることができ、製造コストを低減することができる。

【００４２】尚、本工程においては結晶系半導体層１の
側面にもｎ型の半導体層が形成されることとなるが、特
に問題はない。

【００４３】次に、同図（Ｂ）に示す工程においては、
第二の半導体層４をレーザ加工法を用いて少なくとも結
晶系半導体層１に達する深さにまで部分的に除去し、結
晶系半導体層１の露出面１Ａを形成する。上述したよう
に第二の半導体層４の厚さは約５μｍ程度であるので、
除去する深さが７〜１０μｍ程度となるようレーザ加工
の条件を設定して除去加工を行えば良い。

【００４４】また、除去加工の幅については約２００μ
ｍとした。この加工幅については後工程で前記露出面１
Ａ上に形成する第三の電極６の幅を考慮し、この幅より
も若干広めとなるように設定すれば良い。

【００４５】尚、斯かる除去加工にはレーザ加工法ばか
りでなく、例えばフォトリソグラフィー等他の方法を用
いても良い。

【００４６】次いで、同図（Ｃ）に示す工程において
は、結晶系半導体層１の露出面１Ａ上にＡｌペーストを
用いてスクリーン印刷法によりＡｌからなる第三の電極
６を形成する。このとき、第三の電極６の幅を約１００
μｍとすると共に第二の半導体層４との間に間隙を設け
るように形成することで、両者の短絡を防止している。

【００４７】続いて、同図（Ｄ）に示す工程において
は、第一の半導体層２と第２の半導体層４上に、それぞ
れＡｌペーストを用いてスクリーン印刷法によりＡｌか
らなる第一の電極３及び第二の電極５を形成する。

【００４８】最後に、約７００℃の温度で上記第一、第
二及び第三の電極３，５，６を焼成する。そして、この
工程中に第三の電極６中のＡｌが結晶系半導体層１内に
拡散し、第三の電極６との接触界面近傍にＡｌが高濃度
に拡散されたＢＳＦ効果用のＢＳＦ領域７が形成され、
図１の構成の太陽電池が完成する。

【００４９】以上の工程により製造した本発明太陽電池
の太陽電池特性を、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２の
光照射条件で測定した結果を表１に示す。尚、比較のた
め、図１２の構造の従来型太陽電池の特性もあわせて示
す。

【００５０】

【表１】

【００５１】同表から明らかに、本発明によれば従来よ
りも太陽電池特性を向上でき、光電変換特性の優れた太
陽電池を提供できることがわかる。（実施例２）本実施例においては、実施例１の工程と同
一の工程により図１の構造の太陽電池を形成した後、さ
らに図３の素子構造断面図に示す如く第二及び第三の電
極５，６を含んで第二の半導体層上４の全面にＳｉＯ２
からなる絶縁膜８を形成した。この実施例によれば、絶
縁膜８が第二の半導体層４と第３の電極６との間の間隙
を充填して形成されるので、第二の半導体層４と第三の
電極６との間の絶縁をより確実なものとすることがで
き、長期間の信頼性を向上することができる。

【００５２】この構成においては第二及び第三の電極
５，６上が絶縁膜８にて被覆されることとなるが、これ
ら電極５，６上に配線用のタブを取り付ける際に、上述
した電極取出し部５Ａ及び６Ａにおいて上記絶縁膜８を
破壊して取り付けるようにすれば問題ない。

【００５３】尚、以上の説明においては結晶系半導体層
１としてｐ型の単結晶シリコンからなるものについて説
明したが、単結晶シリコンに限らず単結晶ゲルマニウム
或いは多結晶シリコン等他の結晶系半導体を用いたもの
であってっも良いことは言うまでもない。

【００５４】また、結晶系半導体層１としてｐ型ではな
くｎ型の結晶系半導体を用いたものについても本発明を
適用することができる。このときには少数キャリアであ
る正孔を結晶系半導体層の両側から取出す構成とすれば
良い。（第２の実施の形態）図４は本発明の第２の実施の形態
に係る太陽電池の構造を示す素子構造断面図である。

【００５５】同図において、１１は抵抗率０．１〜１０
Ωｃｍで厚さ３００〜４００μｍのｎ型の単結晶または
多結晶シリコン等の結晶系半導体からなる結晶系半導体
層、１２は該結晶系半導体層１の光入射面側に形成され
たｐ型の非晶質シリコンカーバイド或いは微結晶シリコ
ン等の非晶質或いは微結晶の半導体からなる膜厚約１０
０Åの第一の半導体層、１３は該第一の半導体層１２上
に設けられたＩＴＯ，ＺｎＯ等の透光性導電材からなる
透光性導電膜であり、１４は該透光性導電膜１３上に設
けられたＡｇ，Ａｌ等の導電材からなる櫛形状の第一の
電極である。

【００５６】また、１５は結晶系半導体層１１の光透過
面側に設けられた、第一の半導体層１２と同様ｐ型の非
晶質或いは微結晶の半導体からなる膜厚約１００Åの第
二の半導体層であり、１６は該第二の半導体層１５上に
設けられたＩＴＯ，ＺｎＯ等の透光性導電材からなる透
光性導電膜、１７は該透光性導電膜１６上に設けられた
Ａｇ，Ａｌ等の導電材からなる第二の電極である。

【００５７】さらに、結晶系半導体層１１の光透過面側
には前記第二の半導体層１５を絶縁状態で貫通し、前記
結晶系半導体層１１と電気的に接続する第三の電極１８
が設けられている。

【００５８】尚、第一、第二及び第三の電極１４，１
７，１８の平面形状は第１の実施の形態と同一であるの
で、ここでは説明を省略する。

【００５９】斯かる構成の太陽電池によれば、上記第一
の電極１４及び第二の電極１７により、結晶系半導体層
１１の両側から少数キャリアである正孔の取出しを行う
ことができる。このため、結晶系半導体層１１の内部に
おいて第一の電極１４に近い領域で生成された正孔は当
該第一の電極１４から、また第二の電極１７に近い部分
で形成された正孔は当該第二の電極１７から、それぞれ
取出されることとなる。従って、正孔が電極に到達する
までに拡散すべき距離を従来よりも大幅に低減できるの
で正孔の取出し損失が低減され、太陽電池特性を従来よ
りも向上することができる。

【００６０】以上のように、本実施形態に係る太陽電池
においても少数キャリアの取出しを結晶系半導体素子層
１１の両側から行うので、少数キャリアの拡散すべき距
離を短縮でき、従ってキャリアの有効利用が図れ、太陽
電池特性が向上する。

【００６１】また、図５は図４に示した太陽電池の変形
例であり、この太陽電池においては結晶系半導体層１１
とｐ型を有する第一及び第二の半導体層１２，１５との
間に、実質的に真性の、非晶質或いは微結晶の半導体か
らなる膜厚約５０Åの第三の半導体層１９を備えてい
る。

【００６２】この構成によれば、図４の太陽電池に比べ
て結晶系半導体層１１と、第一或いは第二の半導体層１
２、１５との間の界面特性を向上させることができるの
で、より高い太陽電池特性を得ることができる。

【００６３】尚、第三の半導体層１９は、結晶系半導体
層１１と第一の半導体層１２及び第二の半導体層１５の
少なくともいずれか一方に設けるだけでも良い。いずれ
か一方に設けただけでも図４に示す構成の太陽電池に比
べ、太陽電池特性を向上することができる。（実施例３）次に、第２の実施の形態に係る太陽電池の
実施例について説明する。

【００６４】図６は図５に示した太陽電池の製造工程を
説明するための工程別素子構造断面図である。

【００６５】まず、同図（Ａ）に示す工程においては、
抵抗率１Ωｃｍ、厚さ４００μｍのｎ型の単結晶シリコ
ンからなる結晶系半導体層１１の両主面に、原料ガスと
してＳｉＨ₄を用いたプラズマＣＶＤ法により真性の非
晶質シリコンからなる厚さ約５０Åの第三の半導体層１
９を形成する。

【００６６】次いで、上記第三の半導体層１９上に、原
料ガスとして例えばＳｉＨ₄，ＣＨ₄，Ｂ₂Ｈ₆及びＨ₂を
用いたプラズマＣＶＤ法により、ｐ型の非晶質シリコン
カーバイドからなる膜厚約１００Åの第一の半導体層１
２及び第二の半導体層１５を形成する。

【００６７】斯かる結晶系半導体層１１上への第一、第
二及び第三の各半導体層１２，１５，１９の形成にあた
っては、片面ずつ行っても良いしまたプラズマＣＶＤ装
置の改良により両面同時に行っても良い。この場合には
製造時間を短縮できるので、製造コストの低減も図るこ
とができる。

【００６８】尚、プラスマＣＶＤ法による薄膜形成にあ
っては通常成膜用基板の表面だけではなく、その側面或
いは裏面へも回り込んで薄膜が形成されるが、本発明に
おいては両面に同じ導電型の薄膜を形成するので、何ら
問題は生じない。

【００６９】次に、同図（Ｂ）に示す工程においては、
スパッタ法を用いてＩＴＯからなる厚さ約７００Åの透
光性導電膜１３及び１６を、夫々第一の半導体層１２及
び第二の半導体層１５上に形成する。

【００７０】この場合にもスパッタ装置の改良等により
透光性導電膜１３及び１６を同時に形成することで、製
造時間を短縮でき従って製造コストの低減を図ることが
できる。

【００７１】続いて同図（Ｃ）に示す工程においては、
結晶系半導体層１１の光透過面側において、第三の半導
体層１９、第二の半導体層１５及び透光性導電膜１６の
積層体をレーザ加工法により少なくとも結晶系半導体層
１１に達する深さにまで部分的に除去し、結晶系半導体
層１１の露出面１１Ａを形成する。

【００７２】このとき、除去加工の幅は前述の実施例１
と同様約２００μｍとした。

【００７３】尚、斯かる除去加工にはレーザ加工法ばか
りでなく、例えばフォトリソグラフィー等他の方法を用
いても良い。

【００７４】さらに、同図（Ｄ）に示す工程において
は、結晶系半導体層１１の露出面１１Ａ上にＡｌペース
トを用いてスクリーン印刷法によりＡｌからなる第三の
電極１８を形成する。このとき、第三の電極１８の幅を
約１００μｍとし、上記積層体との間に間隙を設け短絡
を防止した。

【００７５】最後に、結晶系半導体層１１の光入射面側
面に設けられた透光性導電膜１３上にＡｇからなる第一
の電極１４を、また光透過面側に設けられた透光性導電
膜１６上にＡｇからなる第二の電極１７を、ともにＡｇ
ペーストを用いてスクリーン印刷法により形成し、図５
に示した構造の太陽電池を完成する。

【００７６】以上の工程により製造した太陽電池におい
ても、正孔の取出しを光入射面側からのみ行うようにし
た従来の太陽電池に比べ、太陽電池特性が約３％向上し
た。（実施例４）本実施例においては、実施例３の工程と同
一の工程により図５の構造の太陽電池を形成した後、さ
らに図７の素子構造断面図に示す如く第二及び第三の電
極１７，１８を含んで光透過面側の透光性導電膜１６の
全面にＳｉＯ₂からなる絶縁膜２０を形成した。

【００７７】この実施例によれば、絶縁膜２０が第三の
半導体層１９、第二の半導体層１５及び透光性導電膜１
０からなる積層体と第３の電極１８との間の間隙を充填
して形成されるので、これらの間の絶縁をより確実なも
のとすることができ、長期間の信頼性を向上させること
ができる。

【００７８】この構成においても第二及び第三の電極１
７，１８上が絶縁膜８にて被覆されることとなるが、こ
れら電極１７，１８上に配線用のタブを取り付ける際
に、上記絶縁膜２０を破壊して取り付けるようにすれば
良い。

【００７９】尚、以上の実施形態１，２においてはいず
れも第一の電極３或いは１４が外部に直接露出する構造
となっているが、さらに光入射面側に反射防止膜を設け
ても良いことは言うまでもない。（第３の実施の形態）図８は、本発明の第３の実施の形
態に係る太陽電池の素子構造断面図である。尚、本実施
の形態に係る太陽電池の基本構造は図３の太陽電池の構
造と同一であるので、図８においても図３と同一の部分
には同一の符号を付している。

【００８０】同図において図３の太陽電池と異なる点
は、結晶系半導体層１の光透過面側に設けられた絶縁膜
８上に、さらにＡｇ，Ａｌ等の金属からなる光反射用の
反射膜９を設けた点にある。

【００８１】従って、本実施の形態の太陽電池によれ
ば、結晶系半導体層１に吸収されずに該半導体層１を透
過し、さらに第二及び第三の電極５，６に遮られること
なく背後に透過する光を、反射膜９により反射すること
で結晶系半導体層１に再入射させることができるので、
入射光の利用効率を向上させることができる。

【００８２】但し、反射膜９を金属から構成する場合に
は、該反射膜９による短絡防止のために、前述した太陽
電池の配線用のタブの取り付け位置を除いて形成する必
要がある。

【００８３】尚、ここでは図３の太陽電池を基本構成と
した太陽電池について説明したが、図７の太陽電池を基
本構成とした太陽電池についても適用できることは言う
までもない。（第４の実施の形態）図９は、本発明の太陽電池モジュ
ールに係る実施の形態を説明するための構造断面図であ
る。

【００８４】同図において、２１は第１または第２の実
施形態うちのいずれかに係る本発明の太陽電池であり、
複数個の太陽電池２１が導電性部材２２により互いに電
気的に接続されている。

【００８５】また、２３は光入射側に配される、ガラス
等の透光性を有する第一の部材、２４は光透過側に配さ
れる第二の部材であり、前記複数の太陽電池２１がこれ
ら第一の部材２３及び第二の部材２４の間に、ＥＶＡ等
の透光性充填層２５を介して挟持されている。

【００８６】上記第１或いは第２の実施形態に係る太陽
電池によれば、結晶系半導体層の光透過面側に設けられ
る第二及び第三の電極の間に間隙が存在し、この間隙か
ら光が透過するために透光性を有している。

【００８７】従って、このような太陽電池を用いた図９
の構造の太陽電池モジュールにおいて、第二の部材２４
をガラス、プラスチック等の透光性の材料から構成する
ことにより、透光性の太陽電池モジュールを提供するこ
とができる。

【００８８】斯かる太陽電池モジュールによれば、図１
０に示す太陽電池モジュールの設置側面図の如く設置す
ることにより、太陽電池モジュールの光透過側から入射
する光も発電に有効に寄与するため、発電能力の高い太
陽光発電システムを提供できる。

【００８９】即ち、同図において、３０，３０は本実施
の形態に係る太陽電池モジュールであり、光透過面側に
配する第二の部材を透光性の材料から構成したものであ
る。

【００９０】そして、同図に示すように、互いに隣接す
る太陽電池モジュール３０，３０を、一方の太陽電池モ
ジュール３０における前記第一の部材にて反射された光
が他方の太陽電池モジュール３０における前記第二の部
材を透過し、該他方の太陽電池モジュールにおける前記
太陽電池に光透過側から入射する配置で、支持部材３
１，３１により設置している。

【００９１】従って、図中Ａで示す矢印の方向に入射し
た光は、一方の太陽電池モジュール３０の光入射面側に
配された第一の部材（図示せず）にて矢印Ｂの方向に反
射され、そして他方の太陽電池モジュール３０における
第二の部材（図示せず）を透過し、該他方の太陽電池モ
ジュール３０における太陽電池に光透過側から入射して
発電に寄与し、発電能力を向上させることとなる。

【００９２】図１１は本発明に係る太陽電池モジュール
の変形例を示す断面構造図である。

【００９３】同図に示すように、この太陽電池モジュー
ルにおいては第二の部材２４の太陽電池２１…側に、白
色のＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタ
レート）等の樹脂からなる光反射層２６を設けている。

【００９４】従って、この太陽電池モジュールによれ
ば、太陽電池２１…を透過した光、及び太陽電池２１…
同士の間を透過した光を該光反射層２６で反射し、再度
太陽電池２１…に入射させることが可能となるので、光
の有効利用を図ることができる。

【００９５】尚、上記光反射層２６の材料は上述した白
色の樹脂に限らずＡｇ、Ａｌ等の金属からなるものであ
ってもよいが、白色の樹脂を用いた方が高いモジュール
特性を得られた。

【００９６】また、第二の部材２４自体を白色のＰＶ
Ｆ，ＰＥＴ，ＰＥＮ等の樹脂或いは金属から構成しても
良く、或いは第二の部材２４の表面をこれらの材料で被
覆しても同様の効果を得ることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば少
数キャリアを結晶系半導体層の両側から取出すので、キ
ャリアの取出し損失を低減でき、特性の優れた太陽電池
を提供することができる。また、結晶系半導体層の光透
過面側に光反射用の膜を設けることにより光の利用効率
を高めることができる。さらには本発明に係る太陽電池
を用いることで、透光性を有する太陽電池モジュールを
提供することができる。

【００９８】或いは太陽電池の背面側に光反射膜を設け
ることで、光の利用効率の優れた太陽電池モジュールを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池の基
本構造を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池の製
造工程を説明するための工程別素子構造断面図である。

【図３】本発明の実施例２に係る太陽電池の変形例を示
す素子構造断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池の素
子構造断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池の変
形例を示す素子構造断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池の製
造工程を説明するための工程別素子構造断面図である。

【図７】本発明の実施例４に係る太陽電池の素子構造断
面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池の素
子構造断面図である。

【図９】本発明に係る太陽電池モジュールの構造断面図
である。

【図１０】本発明太陽電池モジュールの設置側面図であ
る。

【図１１】本発明に係る太陽電池モジュールの変形例を
示す構造断面図である。

【図１２】従来の太陽電池の素子構造断面図である。

【符号の説明】

１，１１…結晶系半導体層、２，１２…第一の半導体
層、３，１４…第一の電極４，１５…第二の半導体層、５，１７…第二の電極、
６，１８…第三の電極１９…第三の半導体層

フロントページの続き (72)発明者二宮国基大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の入射により結晶系半導体層内で生成
される光生成キャリアのうち、少数キャリアの取出しを
前記結晶系半導体層の両側から行うことを特徴とする太
陽電池。
【請求項２】一導電型を有する結晶系半導体層の光入
射面側に他導電型を有する第一の半導体層を備えた太陽
電池であって、前記結晶系半導体層の光透過面側に他導電型を有する第
二の半導体層を備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項３】前記第一の半導体層と電気的に接続され
る第一の電極と、前記第二の半導体層と電気的に接続される第二の電極
と、前記第二の半導体層を絶縁状態で貫通し、前記結晶系半
導体層と電気的に接続される第三の電極と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の太陽電池。
【請求項４】前記第二の電極及び第三の電極は、夫々
前記結晶系半導体素子の光透過面側の略全面にわたり分
布して設けられたことを特徴とする請求項２または３記
載の太陽電池。
【請求項５】前記第二の電極及び第三の電極は、夫々
前記結晶系半導体層の光透過面側において互いに対向す
る端部に電極取出し領域を有することを特徴とする請求
項３または４記載の太陽電池。
【請求項６】前記第三の電極は、前記第二の電極が部
分的に除去されることにより露出せしめられた前記結晶
系半導体層の露出面において、該結晶系半導体層と電気
的に接続されたことを特徴とする請求項３乃至５記載の
太陽電池。
【請求項７】前記結晶系半導体層における前記第三の
電極との接触界面にＢＳＦ領域を備えることを特徴とす
る請求項３乃至６記載の太陽電池。
【請求項８】前記第三の電極上を含んで前記第二の半
導体上に形成された絶縁膜を備えることを特徴とする請
求項３乃至７記載の太陽電池。
【請求項９】前記絶縁膜上に反射膜を備えることを特
徴とする請求項８記載の太陽電池。
【請求項１０】前記反射膜は、前記電極取出し領域を
除く領域に設けられたことを特徴とする請求項９記載の
太陽電池。
【請求項１１】前記第一の半導体層と第二の半導体層
とは、同じ半導体材料からなることを特徴とする請求項
２乃至１０記載の太陽電池。
【請求項１２】前記第二の半導体層は非晶質または微
結晶の半導体からなることを特徴とする請求項２乃至１
１記載の太陽電池。
【請求項１３】前記第一及び第二の電極は、透光性導
電膜を介して前記第一及び第二の半導体層と夫々電気的
に接続されることを特徴とする請求項１２記載の太陽電
池。
【請求項１４】前記第一及び第二の半導体層と、前記
結晶系半導体層との間に、実質的に真性の非晶質または
微結晶からなる第三の半導体層を備えたことを特徴とす
る請求項１２または１３記載の太陽電池。
【請求項１５】光入射面側に配される透光性を有する
第一の部材と光透過面側に配される第二の部材との間
に、互いに電気的に接続された複数の太陽電池が挟持さ
れてなる太陽電池モジュールであって、前記太陽電池として請求項１乃至１４に記載の太陽電池
を用いたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１６】前記第二の部材が透光性を有すること
を特徴とする請求項１５記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】前記第二の部材の前記太陽電池側に、
光反射層を設けたことを特徴とする請求項１５記載の太
陽電池モジュール。
【請求項１８】前記光反射層が白色の樹脂からなるこ
とを特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】請求項１乃至１４に記載の太陽電池
を、互いに透光性を有する光入射面側の第一の部材と光
透過面側の第二の部材との間に挟持してなる太陽電池モ
ジュールを設置する太陽電池モジュールの設置方法であ
って、互いに隣接する前記太陽電池モジュールを、一方の太陽
電池モジュールにおける前記第一の部材にて反射された
光が他方の太陽電池モジュールにおける前記第二の部材
を透過し、該他方の太陽電池モジュールにおける前記太
陽電池に光透過面側から入射する配置で設置することを
特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。
【請求項２０】一導電型を有する結晶系半導体基板の
両主面に熱拡散により他導電型を有する不純物を拡散
し、前記結晶系半導体基板の内部に一導電型を有する結
晶系半導体層を残した状態で、前記基板の表面に他導電
型を有する半導体層を形成する工程と、前記半導体層のうち前記結晶系半導体層の光入射面側に
位置する第一の半導体層上に第一の電極を形成する工程
と、前記半導体層のうち前記結晶系半導体層の光透過面側に
位置する第二の半導体層上に第二の電極を形成する工程
と、前記第二の半導体層を部分的に除去して前記結晶系半導
体層の露出面を設け、該露出面上に第三の電極を形成す
る工程と、を備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２１】前記第二の電極及び第三の電極を、夫
々前記結晶系半導体素子の光透過面側の略全面にわたり
分布して形成することを特徴とする請求項２０記載の太
陽電池の製造方法。
【請求項２２】前記第二の電極及び第三の電極の、前
記結晶系半導体層の光透過面側において互いに対向する
端部に夫々電極取出し領域を設けることを特徴とする請
求項２０または２１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２３】前記第二及び第三の電極を覆って前記
第二の半導体層上に絶縁膜を形成する工程を備えたこと
を特徴とする請求項２０乃至２２記載の太陽電池の製造
方法。
【請求項２４】前記絶縁膜上に反射膜を形成する工程
を備えたことを特徴とする請求項２３記載の太陽電池の
製造方法。
【請求項２５】前記反射膜を、前記電極取出し領域
に対応する領域を除いて形成することを特徴とする請求
項２４記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２６】一導電型を有する結晶系半導体層の両
主面に、プラズマＣＶＤ法を用いて他導電型を有する非
晶質又は微結晶の半導体層を形成する工程と、前記半導体層のうち前記結晶系半導体層の光入射面側に
位置する第一の半導体層上に透光性導電膜及び第一の電
極を形成する工程と、前記半導体層のうち前記結晶系半導体層の光透過面側に
位置する第二の半導体層上に透光性導電膜及び第二の電
極を形成する工程と、前記第二の半導体層及び透光性導電膜を部分的に除去し
て前記結晶系半導体層の露出面を設け、該露出面上に第
三の電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項２７】前記第二の電極及び第三の電極を、夫
々前記結晶系半導体素子の光透過面側の略全面にわたり
分布して形成することを特徴とする請求項２６記載の太
陽電池の製造方法。
【請求項２８】前記第二の電極及び第三の電極の、前
記結晶系半導体層の光透過面側において互いに対向する
端部に夫々電極取出し領域を設けることを特徴とする請
求項２６または２７記載の太陽電池の製造方法。
【請求項２９】前記第二及び第三の電極を覆って前記
結晶系半導体層の光透過面側の透光性導電膜上に絶縁膜
を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項２６乃
至２８記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３０】前記絶縁膜上に反射膜を形成する工程
を備えたことを特徴とする請求項２９記載の太陽電池の
製造方法。
【請求項３１】前記反射膜を、前記電極取出し領域
に対応する領域を除いて形成することを特徴とする請求
項３０記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３２】前記結晶系半導体層と前記第一及び第
二の半導体層の少なくともいずれか一方との間に、実質
的に真性の非晶質または微結晶からなる第三の半導体層
を形成する工程を備えることを特徴とする請求項２６乃
至３１記載の太陽電池の製造方法。