JP2001345459A - フレキシブル太陽電池の製造方法 - Google Patents
フレキシブル太陽電池の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】一般に使用されているプラスチックフィルムを
用いたフレキシブルな太陽電池の製造方法を提供するこ
とである。 【解決手段】フレキシブルな金属薄膜からなる基板上
に、光電変換層、および金属電極層を加熱形成後、この
金属電極層上にプラスチックフィルムをラミネートした
積層素材を用い、しかも基板をエッチングにより表面電
極とした、太陽電池の製造方法である。
用いたフレキシブルな太陽電池の製造方法を提供するこ
とである。 【解決手段】フレキシブルな金属薄膜からなる基板上
に、光電変換層、および金属電極層を加熱形成後、この
金属電極層上にプラスチックフィルムをラミネートした
積層素材を用い、しかも基板をエッチングにより表面電
極とした、太陽電池の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブルな金
属薄膜からなる基板に、光電変換層を設けたフレキシブ
ル太陽電池の製造方法に関するものである。
属薄膜からなる基板に、光電変換層を設けたフレキシブ
ル太陽電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の薄型太陽電池、特にCdS/CdTeやCu
InSe2 を用いた化合物半導体太陽電池は、光電変換層を
蒸着法やスクリーン印刷法等により基板上に形成した
後、４００〜６００℃の高温で焼成する工程が必要であ
った。そのため前記基板として、４００℃以上のガラス
等の耐熱性を有する基板が必要であった。
InSe2 を用いた化合物半導体太陽電池は、光電変換層を
蒸着法やスクリーン印刷法等により基板上に形成した
後、４００〜６００℃の高温で焼成する工程が必要であ
った。そのため前記基板として、４００℃以上のガラス
等の耐熱性を有する基板が必要であった。
【０００３】また、モジュール化した電池とするために
は、下部電極としてモリブデンを用いるのが一般的で、
レーザースクライブ等、硬い薄膜を高精度に制御して切
削する装置を用いなければならず、大型設備を必要とし
ていた。
は、下部電極としてモリブデンを用いるのが一般的で、
レーザースクライブ等、硬い薄膜を高精度に制御して切
削する装置を用いなければならず、大型設備を必要とし
ていた。
【０００４】一方、フレキシブルな太陽電池を製造する
ためには、プラスチックフィルムを用いるのが一般的で
あるが、プラスチックフィルムは、４００℃以下の耐熱
性のものが殆どであり、光電変換層を設ける際、あるい
は焼成工程において変色や変形が生じ、前述の方法で製
造することは困難であった。ただし、ポリイミドフィル
ムのように耐熱性を有するフィルムであれば、プラスチ
ックフィルムを用いたフレキシブルな太陽電池を製造す
ることが可能であるが、これらのフィルムは、特殊なフ
ィルムであるため、価格が高く汎用性がなく、採用する
ことは困難であった。一方、前述のガラスを基板とした
太陽電池は、フレキシビリティがなく、曲面を持った構
造物に設置することが困難であった。
ためには、プラスチックフィルムを用いるのが一般的で
あるが、プラスチックフィルムは、４００℃以下の耐熱
性のものが殆どであり、光電変換層を設ける際、あるい
は焼成工程において変色や変形が生じ、前述の方法で製
造することは困難であった。ただし、ポリイミドフィル
ムのように耐熱性を有するフィルムであれば、プラスチ
ックフィルムを用いたフレキシブルな太陽電池を製造す
ることが可能であるが、これらのフィルムは、特殊なフ
ィルムであるため、価格が高く汎用性がなく、採用する
ことは困難であった。一方、前述のガラスを基板とした
太陽電池は、フレキシビリティがなく、曲面を持った構
造物に設置することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、一
般的なプラスチックフィルムを用いた汎用性のある太陽
電池の製造方法を提供することを目的とする。
般的なプラスチックフィルムを用いた汎用性のある太陽
電池の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、フレキシブルな金属薄膜からなる基板上に、光電変
換層、および金属電極層を加熱形成後、前記金属電極層
上にプラスチックフィルムをラミネートした積層素材を
用いたことを特徴とする、フレキシブル太陽電池の製造
方法である。このように、フレキシブルな金属薄膜から
なる基板上に、光電変換層、および金属電極層を加熱形
成するので、光電変換層の形成時、および金属電極層を
加熱焼成することが可能であり、また、引っ張り圧縮に
優れた太陽電池とすることができる。
は、フレキシブルな金属薄膜からなる基板上に、光電変
換層、および金属電極層を加熱形成後、前記金属電極層
上にプラスチックフィルムをラミネートした積層素材を
用いたことを特徴とする、フレキシブル太陽電池の製造
方法である。このように、フレキシブルな金属薄膜から
なる基板上に、光電変換層、および金属電極層を加熱形
成するので、光電変換層の形成時、および金属電極層を
加熱焼成することが可能であり、また、引っ張り圧縮に
優れた太陽電池とすることができる。
【０００７】請求項２に記載の発明は、前記基板をエッ
チングすることにより表面電極を形成したフレキシブル
太陽電池の製造方法ある。このように、光電変換層、お
よび金属電極層を形成する基板を、表面電極として使用
できる。
チングすることにより表面電極を形成したフレキシブル
太陽電池の製造方法ある。このように、光電変換層、お
よび金属電極層を形成する基板を、表面電極として使用
できる。
【０００８】請求項３に記載の発明は、前記基板を、
銅、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコ
ニウム、亜鉛のいずれか１種を用いることで、耐熱性、
導電性に問題のないフレキシブル太陽電池の製造が可能
となった。
銅、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコ
ニウム、亜鉛のいずれか１種を用いることで、耐熱性、
導電性に問題のないフレキシブル太陽電池の製造が可能
となった。
【０００９】請求項４に記載の発明は、前記基板および
光電変換層に、マスクを用いエッチングを行い、モジュ
ール化することを特徴とするフレキシブル太陽電池の製
造方法で、裁断、再形成することなく、容易に直列回路
を有する効果的な太陽電池とすることができる。
光電変換層に、マスクを用いエッチングを行い、モジュ
ール化することを特徴とするフレキシブル太陽電池の製
造方法で、裁断、再形成することなく、容易に直列回路
を有する効果的な太陽電池とすることができる。
【００１０】
【作用】このように、フレキシブルな金属薄膜からなる
基板を用いることで、光電変換層、および金属電極層を
加熱形成しても、熱による影響を与えることない。そし
て、電極形成後に、プラスチックフィルムをラミネート
することにより、フレキシビリティ、引っ張り圧縮に強
い積層素材とすることができる。また、基板をマスクを
用いて、エッチングすることで、表面電極を形成するこ
とができる。
基板を用いることで、光電変換層、および金属電極層を
加熱形成しても、熱による影響を与えることない。そし
て、電極形成後に、プラスチックフィルムをラミネート
することにより、フレキシビリティ、引っ張り圧縮に強
い積層素材とすることができる。また、基板をマスクを
用いて、エッチングすることで、表面電極を形成するこ
とができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の太陽電池の積層
状態の一例を示す断面図である。１は、銅、アルミニウ
ム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛の
いずれか１種からなるフレキシブルな金属薄膜からなる
基板で、この基板１の片面に光電変換層１０、および金
属電極層１１を形成し、この金属電極層１１の面にプラ
スチックフィルム１２を設けた積層素材を用いる。そし
て、この積層素材の基板１をエッチングにより表面電極
１３を形成する製造方法である。ここで、光電変換層１
０は、例えばＩＴＯからなる透明導電膜層２、例えばＺ
ｎＯからなるｎ型半導体層３、例えば硫化亜鉛、あるい
は硫化カドミウムからなるバッファ層４、インジウムお
よびセレンー銅合金からなるｐ型半導体層５からなるも
のである。前記硫化亜鉛、あるいは硫化カドミウムから
なるバッファ層４は、カドミウム化合物、または亜鉛化
合物と、チオウレアのアンモニア水溶液に浸漬すること
により、溶液成長法により堆積して行う。このカドミウ
ム化合物、または亜鉛化合物は、ヨウ化物、塩化物、硫
酸塩のいずれかからなる。また、金属電極層１１は、例
えばモリブデン等の金属からなる。前記基板１を表面電
極１３として形成する手段は、マスクを用いたウェット
エッチングにより行うことが可能である。
状態の一例を示す断面図である。１は、銅、アルミニウ
ム、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛の
いずれか１種からなるフレキシブルな金属薄膜からなる
基板で、この基板１の片面に光電変換層１０、および金
属電極層１１を形成し、この金属電極層１１の面にプラ
スチックフィルム１２を設けた積層素材を用いる。そし
て、この積層素材の基板１をエッチングにより表面電極
１３を形成する製造方法である。ここで、光電変換層１
０は、例えばＩＴＯからなる透明導電膜層２、例えばＺ
ｎＯからなるｎ型半導体層３、例えば硫化亜鉛、あるい
は硫化カドミウムからなるバッファ層４、インジウムお
よびセレンー銅合金からなるｐ型半導体層５からなるも
のである。前記硫化亜鉛、あるいは硫化カドミウムから
なるバッファ層４は、カドミウム化合物、または亜鉛化
合物と、チオウレアのアンモニア水溶液に浸漬すること
により、溶液成長法により堆積して行う。このカドミウ
ム化合物、または亜鉛化合物は、ヨウ化物、塩化物、硫
酸塩のいずれかからなる。また、金属電極層１１は、例
えばモリブデン等の金属からなる。前記基板１を表面電
極１３として形成する手段は、マスクを用いたウェット
エッチングにより行うことが可能である。
【００１２】図２は、図１に示す太陽電池を製造するた
めの、表面電極を形成する前の積層素材を示す断面図で
ある。図３は、モジュール化した太陽電池の例を示す断
面図で、基板１５に光電変換層３０、および金属電極層
２０を形成する際に、マスキングすることで直列回路を
形成することができる。そして、金属電極層２０の面に
プラスチックフィルム２１を積層し、前記基板１５をエ
ッチングにより表面電極１３を形成する、フレキシブル
太陽電池の製造方法である
めの、表面電極を形成する前の積層素材を示す断面図で
ある。図３は、モジュール化した太陽電池の例を示す断
面図で、基板１５に光電変換層３０、および金属電極層
２０を形成する際に、マスキングすることで直列回路を
形成することができる。そして、金属電極層２０の面に
プラスチックフィルム２１を積層し、前記基板１５をエ
ッチングにより表面電極１３を形成する、フレキシブル
太陽電池の製造方法である
【００１３】
【実施例】＜実施例１＞アルミニウム箔からなる基板１
の片面に、スパッタリング法により、ＩＴＯからなる厚
さ１０００Åの透明導電膜層２、ＺｎＯからなるｎ型半
導体層３をそれぞれ形成する。この、透明導電膜層２と
ｎ型半導体層３を形成した基板１は、アセトン、エタノ
ールを用いて順次超音波洗浄機中で有機洗浄した後、純
水で洗浄、乾燥を行った。次に、ｎ型半導体層３の表面
をヨウ化カドミウム(CdI2 ) とチオウレア(CS(NH 2 )
2 ) のアンモニア水溶液に浸漬し、８０℃に加熱して
溶液成長法により、硫化カドミウム(CdS) からなるバッ
ファ層４を堆積した。このバッファ層４上に、銅(Cu)、
インジウム(In)、セレン(Se)を共蒸着によりｐ型半導体
層５を形成し、光電変換層を設けた。この時、基板１を
５５０℃に昇温しておいた。さらに、前記ｐ型半導体層
５上に、モリブデン(Mo)からなる金属電極層１１を、高
周波スパッタリング法により形成した。この金属電極層
１１側に、厚さ５０ｍμのポリエチレンテレフタレート
(PET) からなるプラスチックフィルム１２を積層し、積
層素材を製造した。そして、基板１側にマスキングを行
い、１０％の塩酸に浸漬し、エッチングにより表面電極
１３を形成し、太陽電池を製造した。
の片面に、スパッタリング法により、ＩＴＯからなる厚
さ１０００Åの透明導電膜層２、ＺｎＯからなるｎ型半
導体層３をそれぞれ形成する。この、透明導電膜層２と
ｎ型半導体層３を形成した基板１は、アセトン、エタノ
ールを用いて順次超音波洗浄機中で有機洗浄した後、純
水で洗浄、乾燥を行った。次に、ｎ型半導体層３の表面
をヨウ化カドミウム(CdI2 ) とチオウレア(CS(NH 2 )
2 ) のアンモニア水溶液に浸漬し、８０℃に加熱して
溶液成長法により、硫化カドミウム(CdS) からなるバッ
ファ層４を堆積した。このバッファ層４上に、銅(Cu)、
インジウム(In)、セレン(Se)を共蒸着によりｐ型半導体
層５を形成し、光電変換層を設けた。この時、基板１を
５５０℃に昇温しておいた。さらに、前記ｐ型半導体層
５上に、モリブデン(Mo)からなる金属電極層１１を、高
周波スパッタリング法により形成した。この金属電極層
１１側に、厚さ５０ｍμのポリエチレンテレフタレート
(PET) からなるプラスチックフィルム１２を積層し、積
層素材を製造した。そして、基板１側にマスキングを行
い、１０％の塩酸に浸漬し、エッチングにより表面電極
１３を形成し、太陽電池を製造した。
【００１４】＜実施例２＞実施例１の基板１に用いた材
料を銅とした以外は、同じ材料を用い、同じ工程で太陽
電池を製造した。ただし、バッファ層４上に、ｐ型半導
体層５を蒸着により形成する際の、基板の昇温は、５０
０℃とした。
料を銅とした以外は、同じ材料を用い、同じ工程で太陽
電池を製造した。ただし、バッファ層４上に、ｐ型半導
体層５を蒸着により形成する際の、基板の昇温は、５０
０℃とした。
【００１５】＜実施例３＞アルミニウム箔からなる基板
１の片面に、スパッタリング法により、ＩＴＯからなる
厚さ１０００Åの透明導電膜層２、ＺｎＯからなるｎ型
半導体層３をそれぞれ形成する。この、透明導電膜層２
とｎ型半導体層３を形成した基板１は、アセトン、エタ
ノールを用いて順次超音波洗浄機中で有機洗浄した後、
純水で洗浄、乾燥を行った。次に、ｎ型半導体層３の表
面を硫化亜鉛(ZnSO 4 ) と チオウレア(CS(NH2 ) 2 )
のアンモニア水溶液に浸漬し、８０℃に加熱して溶液成
長法により、硫化亜鉛(ZnS) からなるバッファ層４を堆
積した。以下、実施例１と同じ条件、工程により、太陽
電池を製造した。
１の片面に、スパッタリング法により、ＩＴＯからなる
厚さ１０００Åの透明導電膜層２、ＺｎＯからなるｎ型
半導体層３をそれぞれ形成する。この、透明導電膜層２
とｎ型半導体層３を形成した基板１は、アセトン、エタ
ノールを用いて順次超音波洗浄機中で有機洗浄した後、
純水で洗浄、乾燥を行った。次に、ｎ型半導体層３の表
面を硫化亜鉛(ZnSO 4 ) と チオウレア(CS(NH2 ) 2 )
のアンモニア水溶液に浸漬し、８０℃に加熱して溶液成
長法により、硫化亜鉛(ZnS) からなるバッファ層４を堆
積した。以下、実施例１と同じ条件、工程により、太陽
電池を製造した。
【００１６】実施例３により製造された太陽電池の、上
部電極側から疑似太陽光（スペクトル ＡＭ１．５、照
射強度 １００ｍＷ／ｃｍ2 ）を照射し、電流ー電圧を
測定した。この結果、短絡電流は、３０ｍＡ／ｃｍ2 、
開放電圧は０．６Ｖであった。
部電極側から疑似太陽光（スペクトル ＡＭ１．５、照
射強度 １００ｍＷ／ｃｍ2 ）を照射し、電流ー電圧を
測定した。この結果、短絡電流は、３０ｍＡ／ｃｍ2 、
開放電圧は０．６Ｖであった。
【００１７】
【発明の効果】本発明の方法で製造された太陽電池は、
フレキシブルな金属薄膜からなる基板に、光電変換層を
設けるので、耐熱性の比較的低いプラスチックフィルム
を用いても製造することができる。また、基板、および
プラスチックフィルムを用いた積層素材を用いるので、
フレキシブルな太陽電池とすることができ、曲面への取
付けや加工が容易となる。さらに、フレキシブルな金属
薄膜からなる基板を、エッチングにより表面電極として
使用することができる。このエッチングは、ウェットエ
ッチングにより加工できるので、耐熱性の比較的低いプ
ラスチックフィルムを用いることができ、さらに、大規
模な装置を用いなくても製造が可能である。
フレキシブルな金属薄膜からなる基板に、光電変換層を
設けるので、耐熱性の比較的低いプラスチックフィルム
を用いても製造することができる。また、基板、および
プラスチックフィルムを用いた積層素材を用いるので、
フレキシブルな太陽電池とすることができ、曲面への取
付けや加工が容易となる。さらに、フレキシブルな金属
薄膜からなる基板を、エッチングにより表面電極として
使用することができる。このエッチングは、ウェットエ
ッチングにより加工できるので、耐熱性の比較的低いプ
ラスチックフィルムを用いることができ、さらに、大規
模な装置を用いなくても製造が可能である。
【図１】本発明の太陽電池の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池を製造するための積層素材の
一例を示す断面図である。
一例を示す断面図である。
【図３】本発明の太陽電池の他の例を示す断面図であ
る。
る。
１、１５…基板 ２…透明導電膜層 ３…ｎ型半導体層 ４…バッファ層 ５…ｐ型半導体層 １１、２０…金属電極層 １２、２１…プラスチックフィルム １０、３０…光電変換層 １３…表面電極層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F051 AA09 AA10 BA15 CB11 CB13 CB21 DA03 EA01 EA02 FA02 FA13 GA02 GA05 JA05
Claims (4)
- 【請求項１】フレキシブルな金属薄膜からなる基板上
に、光電変換層、およ金属電極層を加熱形成後、前記金
属電極層上にプラスチックフィルムをラミネートした積
層素材を用いたことを特徴とする、フレキシブル太陽電
池の製造方法。 - 【請求項２】前記基板をエッチングすることにより表面
電極を形成することを特徴とする、請求項１に記載のフ
レキシブル太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】前記基板が、銅、アルミニウム、チタン、
タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛のいずれか１種
からなることを特徴とする、請求項１、または請求項２
のいずれかに記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】前記基板および光電変換層に、マスクを用
いエッチングを行い、モジュール化することを特徴とす
る請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフレ
キシブル太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000165681A JP2001345459A (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | フレキシブル太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000165681A JP2001345459A (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | フレキシブル太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001345459A true JP2001345459A (ja) | 2001-12-14 |
Family
ID=18669121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000165681A Pending JP2001345459A (ja) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | フレキシブル太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001345459A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9708719B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-07-18 | Aquahydrex Pty Ltd | Multi-layer water-splitting devices |
-
2000
- 2000-06-02 JP JP2000165681A patent/JP2001345459A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9708719B2 (en) | 2010-12-10 | 2017-07-18 | Aquahydrex Pty Ltd | Multi-layer water-splitting devices |
| US10428431B2 (en) | 2010-12-10 | 2019-10-01 | Aquahydrex Pty Ltd | Multi-layer water-splitting devices |
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