JP2002141536A - 耐熱性に優れた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板及びその製造方法 - Google Patents
耐熱性に優れた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板及びその製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽電池セル形成時に高温加熱されても熱劣
化が少なく、熱安定性，絶縁特性に優れた絶縁皮膜が形
成された薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板を提供
する。 【構成】 この薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板
は、Ｓｉ−Ｏ結合を主鎖骨格とし、アルキル基，アルケ
ニル基，フェニル基等が側鎖として付加されたシリコー
ン系樹脂にガラスフリット粉末を５〜４０質量％配合し
たシリコーン系塗料を用い、膜厚２〜２０μｍの絶縁皮
膜を金属基板表面に形成している。金属基板に塗布され
たシリコーン系塗料は、３５０〜６００℃×３０〜１５
０秒で焼き付けられる。
化が少なく、熱安定性，絶縁特性に優れた絶縁皮膜が形
成された薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板を提供
する。 【構成】 この薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板
は、Ｓｉ−Ｏ結合を主鎖骨格とし、アルキル基，アルケ
ニル基，フェニル基等が側鎖として付加されたシリコー
ン系樹脂にガラスフリット粉末を５〜４０質量％配合し
たシリコーン系塗料を用い、膜厚２〜２０μｍの絶縁皮
膜を金属基板表面に形成している。金属基板に塗布され
たシリコーン系塗料は、３５０〜６００℃×３０〜１５
０秒で焼き付けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性，絶縁性に優れ
た薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板及びその製造
方法に関する。
た薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境負荷の少ない太陽光発電は，クリー
ンな石油代替エネルギーとして大きな期待が寄せられて
いる。現在使用されている太陽電池はシリコン半導体を
使用するものが主流であり、バルク型と薄膜型に分類さ
れる。単結晶シリコン，多結晶シリコン等のバルク型で
はシリコンの使用量が多く、原料の調達価格が半導体の
生産動向に大きく作用される虞がある。これに対し，薄
膜型アモルファスシリコンは、半導体層が１μｍ程度の
薄膜であるため、省資源，省エネルギーで製造できる利
点がある。しかし、光電変換効率が６〜８％に留まり、
単結晶シリコンに比較して約半分と光電変換効率が低い
ことが欠点である。
ンな石油代替エネルギーとして大きな期待が寄せられて
いる。現在使用されている太陽電池はシリコン半導体を
使用するものが主流であり、バルク型と薄膜型に分類さ
れる。単結晶シリコン，多結晶シリコン等のバルク型で
はシリコンの使用量が多く、原料の調達価格が半導体の
生産動向に大きく作用される虞がある。これに対し，薄
膜型アモルファスシリコンは、半導体層が１μｍ程度の
薄膜であるため、省資源，省エネルギーで製造できる利
点がある。しかし、光電変換効率が６〜８％に留まり、
単結晶シリコンに比較して約半分と光電変換効率が低い
ことが欠点である。
【０００３】そこで、薄膜型の利点である低コストを活
かしつつ、高い光電変換効率が期待できる薄膜多結晶シ
リコン太陽電池が注目され、開発が進められている。薄
膜多結晶シリコン太陽電池セルは、５０〜５５０℃程度
の高温下で作製され、約１２％程度の光電変換効率が期
待できる。太陽電池の普及が最も期待される住宅用太陽
光発電システムを用いた屋根一体型の太陽電池を想定す
ると、波型形状等に加工できるフレキシブルな金属基板
の使用が望ましい。金属基板は、ガラス板に比較して可
撓性に優れ、樹脂フィルムにない耐熱性をもつことも長
所である。
かしつつ、高い光電変換効率が期待できる薄膜多結晶シ
リコン太陽電池が注目され、開発が進められている。薄
膜多結晶シリコン太陽電池セルは、５０〜５５０℃程度
の高温下で作製され、約１２％程度の光電変換効率が期
待できる。太陽電池の普及が最も期待される住宅用太陽
光発電システムを用いた屋根一体型の太陽電池を想定す
ると、波型形状等に加工できるフレキシブルな金属基板
の使用が望ましい。金属基板は、ガラス板に比較して可
撓性に優れ、樹脂フィルムにない耐熱性をもつことも長
所である。
【０００４】金属板に太陽電池セルを直接形成すると、
各セルの一方の電極が基板を介して電気的に並列接続さ
れるため、実用に供する電圧が得られない。基板までを
も切断してセルを分離することにより直列接続が可能と
なり定格電圧がえられるが、これでは製造性が低下する
ことは勿論、複数のセルを集積する際にセル間に余分な
隙間ができ、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発
電効率が低下する。そのため、金属板の表面に絶縁皮膜
を設けることによって太陽電池セルを直列接続する方式
が採用されている。たとえば、アモルファスシリコン太
陽電池用途としては、アルミナ微粒子を添加したアルカ
リシリケート系塗料を金属板の表面に塗布して無機系絶
縁皮膜を形成する方法（特開平１１−２３８８９１号公
報）、有機シリケートに絶縁性微粒子を添加した塗料を
硬化させ、シリカを主体とする無機・有機複合体皮膜を
形成する方法（特許登録第２６６３４１４号明細書）等
がある。
各セルの一方の電極が基板を介して電気的に並列接続さ
れるため、実用に供する電圧が得られない。基板までを
も切断してセルを分離することにより直列接続が可能と
なり定格電圧がえられるが、これでは製造性が低下する
ことは勿論、複数のセルを集積する際にセル間に余分な
隙間ができ、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発
電効率が低下する。そのため、金属板の表面に絶縁皮膜
を設けることによって太陽電池セルを直列接続する方式
が採用されている。たとえば、アモルファスシリコン太
陽電池用途としては、アルミナ微粒子を添加したアルカ
リシリケート系塗料を金属板の表面に塗布して無機系絶
縁皮膜を形成する方法（特開平１１−２３８８９１号公
報）、有機シリケートに絶縁性微粒子を添加した塗料を
硬化させ、シリカを主体とする無機・有機複合体皮膜を
形成する方法（特許登録第２６６３４１４号明細書）等
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来から提案されてい
る各種絶縁皮膜の中で、シリコーン樹脂を主成分とする
絶縁皮膜は、無機質のシロキサンと有機側鎖からなる複
合皮膜であり、アモルファスシリコン太陽電池セルの形
成温度（２００〜３００℃程度）で十分な耐熱性を呈す
る。しかし、薄膜多結晶シリコン太陽電池の形成温度
（５００〜５５０℃程度）では、熱劣化により絶縁皮膜
としての機能が損なわれる。耐熱性を向上させるためシ
リコーン樹脂における有機基の結合量を減少させると、
薄膜多結晶シリコン太陽電池セル形成時の高温加熱によ
って太陽電池セル間の短絡原因となるヒートクラックが
絶縁皮膜に生じやすくなる。有機基結合量の減少は、シ
リコーン樹脂がもつ加工性を著しく低下させ、波型形状
等への加工が想定される屋根一体型太陽電池として適さ
なくなる。
る各種絶縁皮膜の中で、シリコーン樹脂を主成分とする
絶縁皮膜は、無機質のシロキサンと有機側鎖からなる複
合皮膜であり、アモルファスシリコン太陽電池セルの形
成温度（２００〜３００℃程度）で十分な耐熱性を呈す
る。しかし、薄膜多結晶シリコン太陽電池の形成温度
（５００〜５５０℃程度）では、熱劣化により絶縁皮膜
としての機能が損なわれる。耐熱性を向上させるためシ
リコーン樹脂における有機基の結合量を減少させると、
薄膜多結晶シリコン太陽電池セル形成時の高温加熱によ
って太陽電池セル間の短絡原因となるヒートクラックが
絶縁皮膜に生じやすくなる。有機基結合量の減少は、シ
リコーン樹脂がもつ加工性を著しく低下させ、波型形状
等への加工が想定される屋根一体型太陽電池として適さ
なくなる。
【０００６】アルカリシリケート系塗料から形成した絶
縁皮膜では、アルカリシリケート系塗料が水溶性である
ことから水分が残存しやすい。絶縁皮膜形成時の加熱温
度よりも太陽電池セルの加熱温度が高いと、残存水分が
蒸発し、絶縁皮膜にフクレを発生させる。そのため、５
００〜５５０℃程度の高温加熱を必要とする薄膜多結晶
シリコンを堆積させる場合、アルカリシリケート系塗料
で絶縁皮膜を形成した金属基板を太陽電池用絶縁基板と
して使用できない。以上の理由から、５００〜５５０℃
程度の高温環境下で十分な耐熱性を呈する太陽電池用絶
縁皮膜はこれまでのところ提案されていない。
縁皮膜では、アルカリシリケート系塗料が水溶性である
ことから水分が残存しやすい。絶縁皮膜形成時の加熱温
度よりも太陽電池セルの加熱温度が高いと、残存水分が
蒸発し、絶縁皮膜にフクレを発生させる。そのため、５
００〜５５０℃程度の高温加熱を必要とする薄膜多結晶
シリコンを堆積させる場合、アルカリシリケート系塗料
で絶縁皮膜を形成した金属基板を太陽電池用絶縁基板と
して使用できない。以上の理由から、５００〜５５０℃
程度の高温環境下で十分な耐熱性を呈する太陽電池用絶
縁皮膜はこれまでのところ提案されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、無機結合比率が
高いシリコーン系樹脂にガラスフリット粉末を配合した
塗料を使用することにより、絶縁皮膜の熱安定性を向上
させ、高温加熱時においてもフクレ等の欠陥発生がない
絶縁皮膜を備えた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基
板を提供することを目的とする。
題を解消すべく案出されたものであり、無機結合比率が
高いシリコーン系樹脂にガラスフリット粉末を配合した
塗料を使用することにより、絶縁皮膜の熱安定性を向上
させ、高温加熱時においてもフクレ等の欠陥発生がない
絶縁皮膜を備えた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基
板を提供することを目的とする。
【０００８】本発明の薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶
縁基板は、その目的を達成するため、一般式 で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格とするシリコーン系
樹脂に耐熱性顔料としてガラスフリット粉末を５〜４０
質量％配合した膜厚２〜２０μｍの絶縁皮膜が金属基板
の表面に形成されていることを特徴とする。
縁基板は、その目的を達成するため、一般式 で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格とするシリコーン系
樹脂に耐熱性顔料としてガラスフリット粉末を５〜４０
質量％配合した膜厚２〜２０μｍの絶縁皮膜が金属基板
の表面に形成されていることを特徴とする。
【０００９】絶縁皮膜は、好ましくは２〜２０μｍの膜
厚で基板表面に形成される。形成された絶縁皮膜は、昇
温速度１０℃／秒で５００℃まで加熱したときの重量減
少量が５質量％以下と優れた熱安定性を備えており、ガ
ラスが均一に分散していることから一層優れた耐熱性及
び絶縁性を呈する。ガラスフリット粉末としては、アル
ミニウム化合物，リン酸化合物，アルカリ金属酸化物等
を配合し，配合物を一旦溶解した後で急冷することによ
って得られる低融点フリット粉末が好ましい。
厚で基板表面に形成される。形成された絶縁皮膜は、昇
温速度１０℃／秒で５００℃まで加熱したときの重量減
少量が５質量％以下と優れた熱安定性を備えており、ガ
ラスが均一に分散していることから一層優れた耐熱性及
び絶縁性を呈する。ガラスフリット粉末としては、アル
ミニウム化合物，リン酸化合物，アルカリ金属酸化物等
を配合し，配合物を一旦溶解した後で急冷することによ
って得られる低融点フリット粉末が好ましい。
【００１０】この薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基
板は、前掲一般式で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格と
するシリコーン系樹脂に耐熱性顔料としてガラスフリッ
ト粉末を５〜４０質量％配合したシリコーン系塗料を金
属基板に塗布し、３５０〜６００℃×３０〜１５０秒で
焼き付けることにより製造される。金属基板には、ステ
ンレス鋼板，普通鋼板，溶融アルミニウムめっき鋼板，
溶融アルミニウムめっきステンレス鋼板，アルミニウム
板，銅板等が使用される。シリコーン系塗料の塗布に先
立ち、水洗，湯洗，アルカリ又は有機溶剤による脱脂，
酸洗，塗布型クロメート処理等の前処理を金属基板に施
しておくことが好ましい。
板は、前掲一般式で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格と
するシリコーン系樹脂に耐熱性顔料としてガラスフリッ
ト粉末を５〜４０質量％配合したシリコーン系塗料を金
属基板に塗布し、３５０〜６００℃×３０〜１５０秒で
焼き付けることにより製造される。金属基板には、ステ
ンレス鋼板，普通鋼板，溶融アルミニウムめっき鋼板，
溶融アルミニウムめっきステンレス鋼板，アルミニウム
板，銅板等が使用される。シリコーン系塗料の塗布に先
立ち、水洗，湯洗，アルカリ又は有機溶剤による脱脂，
酸洗，塗布型クロメート処理等の前処理を金属基板に施
しておくことが好ましい。
【００１１】
【実施の形態】従来のシリコーン系樹脂では、側鎖の有
機結合を多くすることにより塗膜に柔軟性を与えている
が、高温環境に曝されると有機結合が切れることに伴っ
て塗膜の分解が進行する。これに対し、本発明で使用す
るシリコーン系樹脂は、側鎖の有機結合と無機系顔料の
添加により柔軟性を付与している。このシリコーン系樹
脂は、前掲の一般式で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格
にしており、従来のシリコーン系樹脂に比較して無機結
合比率（Ｓｉ−Ｏ結合）が高い。そのため、従来のシリ
コーン系樹脂程度の加工性が得られないものの、ヒート
クラックを防止する程度の柔軟性があり、塗膜の結合全
体に対する無機結合の比率が高いため熱安定性にも優れ
ている。側鎖に導入される基としては、熱的安定性を考
慮すると側鎖全てを耐熱性に優れたフェニル基とするこ
とが考えられるが、下地金属と塗膜との密着性を確保す
る上で焼付け時に結合が切れる低級アルキル基が必要と
なるため、側鎖の一部にアルキル基，アルケニル基が結
合した樹脂が使用される。
機結合を多くすることにより塗膜に柔軟性を与えている
が、高温環境に曝されると有機結合が切れることに伴っ
て塗膜の分解が進行する。これに対し、本発明で使用す
るシリコーン系樹脂は、側鎖の有機結合と無機系顔料の
添加により柔軟性を付与している。このシリコーン系樹
脂は、前掲の一般式で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格
にしており、従来のシリコーン系樹脂に比較して無機結
合比率（Ｓｉ−Ｏ結合）が高い。そのため、従来のシリ
コーン系樹脂程度の加工性が得られないものの、ヒート
クラックを防止する程度の柔軟性があり、塗膜の結合全
体に対する無機結合の比率が高いため熱安定性にも優れ
ている。側鎖に導入される基としては、熱的安定性を考
慮すると側鎖全てを耐熱性に優れたフェニル基とするこ
とが考えられるが、下地金属と塗膜との密着性を確保す
る上で焼付け時に結合が切れる低級アルキル基が必要と
なるため、側鎖の一部にアルキル基，アルケニル基が結
合した樹脂が使用される。
【００１２】前式のシリコーン系樹脂は、無機質に対す
る分散性，親和性が高く、また分解温度（約４２０℃）
に加熱されると徐々にシリカに分解される。分解生成物
であるシリカは、シリコーン系樹脂に配合されているガ
ラスフリットと互いに結合し、強固な塗膜を形成する。
シリコーン系樹脂に配合されたガラスフリットは、絶縁
皮膜の強度を高めると共に耐熱性を向上させる。なかで
も、シリコーン系樹脂の分解温度（約４２０℃）近傍で
溶融する低融点フリット粉末を使用すると、溶融状態の
フリットがシリカと結合し、一層強固なセラミック系の
絶縁皮膜が形成される。
る分散性，親和性が高く、また分解温度（約４２０℃）
に加熱されると徐々にシリカに分解される。分解生成物
であるシリカは、シリコーン系樹脂に配合されているガ
ラスフリットと互いに結合し、強固な塗膜を形成する。
シリコーン系樹脂に配合されたガラスフリットは、絶縁
皮膜の強度を高めると共に耐熱性を向上させる。なかで
も、シリコーン系樹脂の分解温度（約４２０℃）近傍で
溶融する低融点フリット粉末を使用すると、溶融状態の
フリットがシリカと結合し、一層強固なセラミック系の
絶縁皮膜が形成される。
【００１３】低融点フリット粉末は、アルミニウム化合
物，リン酸化合物，アルカリ金属酸化物等の混合物を一
旦溶融した後で急冷することにより製造される。アルミ
ニウム化合物，リン酸化合物，アルカリ金属酸化物等の
配合比は，低融点フリット粉末の軟化点が３５０〜５０
０℃の範囲となるように調整することが好ましい。シリ
コーン系樹脂に配合されるガラスフリット粉末は、塗料
への分散性やロールコータ−等を用いた塗装時の均一転
写性を考慮すると１０μｍ以下の平均粒径をもつものが
好ましい。ガラスフリット粉末は、必要とする塗膜強度
及び耐熱性を得るため５〜４０質量％の配合割合でシリ
コーン系樹脂に添加される。５質量％未満の配合量では
絶縁皮膜の強度向上効果が不足し、耐熱性も不充分とな
る。逆に４０質量％を超える過剰量のガラスフリット粉
末を配合すると、塗料の粘度が著しく増加し、塗装性及
び貯蔵安定性が低下する。
物，リン酸化合物，アルカリ金属酸化物等の混合物を一
旦溶融した後で急冷することにより製造される。アルミ
ニウム化合物，リン酸化合物，アルカリ金属酸化物等の
配合比は，低融点フリット粉末の軟化点が３５０〜５０
０℃の範囲となるように調整することが好ましい。シリ
コーン系樹脂に配合されるガラスフリット粉末は、塗料
への分散性やロールコータ−等を用いた塗装時の均一転
写性を考慮すると１０μｍ以下の平均粒径をもつものが
好ましい。ガラスフリット粉末は、必要とする塗膜強度
及び耐熱性を得るため５〜４０質量％の配合割合でシリ
コーン系樹脂に添加される。５質量％未満の配合量では
絶縁皮膜の強度向上効果が不足し、耐熱性も不充分とな
る。逆に４０質量％を超える過剰量のガラスフリット粉
末を配合すると、塗料の粘度が著しく増加し、塗装性及
び貯蔵安定性が低下する。
【００１４】絶縁皮膜は、十分な絶縁性を確保するため
２〜２０μｍの膜厚に調整される。２μｍ未満の膜厚で
はピンホール等の欠陥が絶縁皮膜に生じやすくなり、逆
に２０μｍを肥える厚膜では塗料消費量が多くなるばか
りでなく、加熱による溶媒の急激な蒸発に起因すると考
えられるワキが発生しやすくなる。
２〜２０μｍの膜厚に調整される。２μｍ未満の膜厚で
はピンホール等の欠陥が絶縁皮膜に生じやすくなり、逆
に２０μｍを肥える厚膜では塗料消費量が多くなるばか
りでなく、加熱による溶媒の急激な蒸発に起因すると考
えられるワキが発生しやすくなる。
【００１５】ガラスフリット粉末を配合したシリコーン
系塗料は、ロールコート法，カーテンフローコート法等
で金属基板に塗布された後、３５０〜６００℃×３０〜
１５０秒の加熱で金属基板に焼き付けられる。この焼付
け条件で絶縁皮膜を形成するとき、熱安定性に優れた薄
膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板が得られる。３５
０℃未満の加熱温度や３０秒に達しない焼付け時間では
シリコーン系塗料の反応が十分に進行せず、生成した絶
縁皮膜中にも溶媒が残存しやすくなる。その結果、薄膜
多結晶シリコン太陽電池セル形成装置のチャンバが発生
ガスで汚染されると共に、薄膜多結晶シリコン層に欠陥
が導入される傾向が顕著になる。しかし、６００℃を超
える高温加熱や１５０秒を超える長時間加熱は、ライン
の生産性を低下させることは勿論、シリコーン系樹脂の
熱分解により絶縁皮膜にピンホール状欠陥が発生し、太
陽電池セル間を短絡させる原因になる。
系塗料は、ロールコート法，カーテンフローコート法等
で金属基板に塗布された後、３５０〜６００℃×３０〜
１５０秒の加熱で金属基板に焼き付けられる。この焼付
け条件で絶縁皮膜を形成するとき、熱安定性に優れた薄
膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板が得られる。３５
０℃未満の加熱温度や３０秒に達しない焼付け時間では
シリコーン系塗料の反応が十分に進行せず、生成した絶
縁皮膜中にも溶媒が残存しやすくなる。その結果、薄膜
多結晶シリコン太陽電池セル形成装置のチャンバが発生
ガスで汚染されると共に、薄膜多結晶シリコン層に欠陥
が導入される傾向が顕著になる。しかし、６００℃を超
える高温加熱や１５０秒を超える長時間加熱は、ライン
の生産性を低下させることは勿論、シリコーン系樹脂の
熱分解により絶縁皮膜にピンホール状欠陥が発生し、太
陽電池セル間を短絡させる原因になる。
【００１６】
【実施例】アルカリ脱脂した板厚０．３０ｍｍのＳＵＳ
４３０ステンレス鋼板を金属基板に使用した。絶縁皮膜
形成用塗料として、Ｓｉ−Ｏ結合を主鎖骨格として側鎖
にメチル基，フェニル基からなる有機系ポリマーを組み
込んだ無機系高分子をバインダーとし、低融点フリット
粉末（アルミニウムリン酸アルカリガラス）を０〜５０
質量％配合したシリコーン系塗料を用意した。乾燥膜厚
が１〜３０μｍとなるようにシリコーン系塗料を金属基
板に塗布し、４００℃に１２０秒間加熱することにより
焼き付けた。
４３０ステンレス鋼板を金属基板に使用した。絶縁皮膜
形成用塗料として、Ｓｉ−Ｏ結合を主鎖骨格として側鎖
にメチル基，フェニル基からなる有機系ポリマーを組み
込んだ無機系高分子をバインダーとし、低融点フリット
粉末（アルミニウムリン酸アルカリガラス）を０〜５０
質量％配合したシリコーン系塗料を用意した。乾燥膜厚
が１〜３０μｍとなるようにシリコーン系塗料を金属基
板に塗布し、４００℃に１２０秒間加熱することにより
焼き付けた。
【００１７】絶縁皮膜が形成された金属基板から試験片
を切り出し、５５０℃加熱後の絶縁性及び貯蔵安定性を
調査した。５５０℃耐熱試験では、到達真空度１〜３×
１０-2Ｐａの真空焼鈍炉に試験片をセットし、５５０℃
に９０分間保持した。加熱後の絶縁皮膜の絶縁性をより
厳しく評価するため、０．６Ｎの塩化アンモニウム水溶
液を滲み込ませた面積１ｃｍ2の濾紙を絶縁皮膜に載
せ、その上に銅板電極を当て、絶縁皮膜面と裏面との間
に１．５Ｖの電圧を印加し、２５箇所の面接触抵抗を測
定した。面接触抵抗が１ＭΩ・ｃｍ2以上が２５箇所あ
る試験片を◎，２３箇所以上の試験片を○，２２箇所以
下の試験片を×として絶縁性を評価した。
を切り出し、５５０℃加熱後の絶縁性及び貯蔵安定性を
調査した。５５０℃耐熱試験では、到達真空度１〜３×
１０-2Ｐａの真空焼鈍炉に試験片をセットし、５５０℃
に９０分間保持した。加熱後の絶縁皮膜の絶縁性をより
厳しく評価するため、０．６Ｎの塩化アンモニウム水溶
液を滲み込ませた面積１ｃｍ2の濾紙を絶縁皮膜に載
せ、その上に銅板電極を当て、絶縁皮膜面と裏面との間
に１．５Ｖの電圧を印加し、２５箇所の面接触抵抗を測
定した。面接触抵抗が１ＭΩ・ｃｍ2以上が２５箇所あ
る試験片を◎，２３箇所以上の試験片を○，２２箇所以
下の試験片を×として絶縁性を評価した。
【００１８】塗料安定性試験では，ガラスフリット粉末
を配合したシリケート系塗料を４０℃に１ヶ月放置した
後、塗料粘度をＢ型粘度計で測定し、塗料調製直後から
の粘度上昇率を求めた。粘度上昇率が１０％以下を○，
１０％以上を×として貯蔵安定性を評価した。表１の調
査結果にみられるように，耐熱顔料として低融点フリッ
ト粉末を５〜４０質量％配合したシリコーン系塗料を用
い、膜厚２〜２０μｍの絶縁皮膜を形成した試験番号１
〜６（本発明例）では，５５０℃加熱後においても優れ
た絶縁性を呈しており、絶縁皮膜の熱劣化が小さく、ヒ
ートクラック等の欠陥発生がないことが判る。また、使
用した塗料も貯蔵安定性に優れ、長期にわたって品質が
安定した絶縁皮膜の形成に使用できた。
を配合したシリケート系塗料を４０℃に１ヶ月放置した
後、塗料粘度をＢ型粘度計で測定し、塗料調製直後から
の粘度上昇率を求めた。粘度上昇率が１０％以下を○，
１０％以上を×として貯蔵安定性を評価した。表１の調
査結果にみられるように，耐熱顔料として低融点フリッ
ト粉末を５〜４０質量％配合したシリコーン系塗料を用
い、膜厚２〜２０μｍの絶縁皮膜を形成した試験番号１
〜６（本発明例）では，５５０℃加熱後においても優れ
た絶縁性を呈しており、絶縁皮膜の熱劣化が小さく、ヒ
ートクラック等の欠陥発生がないことが判る。また、使
用した塗料も貯蔵安定性に優れ、長期にわたって品質が
安定した絶縁皮膜の形成に使用できた。
【００１９】これに対し、低融点フリット粉末を５〜４
０質量％配合したシリコーン系塗料を使用する場合で
も、膜厚１μｍの試験番号７（比較例）の絶縁皮膜は、
ピンホールに起因して絶縁性が劣っていた。逆に膜厚３
０μｍと厚膜の絶縁皮膜が形成された試験番号８（比較
例）では、塗料焼付け後に発生した微小のワキに起因し
て絶縁性が劣っていた。また、低融点フリット粉末を含
まない試験番号９（比較例）の絶縁皮膜はヒートクラッ
クの発生に起因して絶縁性が劣り、逆に低融点フリット
粉末を過剰に配合した試験番号１０（比較例）では絶縁
性に優れるものの塗料の貯蔵安定性が劣っていた。
０質量％配合したシリコーン系塗料を使用する場合で
も、膜厚１μｍの試験番号７（比較例）の絶縁皮膜は、
ピンホールに起因して絶縁性が劣っていた。逆に膜厚３
０μｍと厚膜の絶縁皮膜が形成された試験番号８（比較
例）では、塗料焼付け後に発生した微小のワキに起因し
て絶縁性が劣っていた。また、低融点フリット粉末を含
まない試験番号９（比較例）の絶縁皮膜はヒートクラッ
クの発生に起因して絶縁性が劣り、逆に低融点フリット
粉末を過剰に配合した試験番号１０（比較例）では絶縁
性に優れるものの塗料の貯蔵安定性が劣っていた。
【００２０】以上の結果から明らかなように、本発明に
従って絶縁皮膜を形成した太陽電池用絶縁基板は、薄膜
多結晶シリコン太陽電池形成時の高温加熱によっても短
絡原因となるピンホール，ヒートクラック等の欠陥発生
がなく、絶縁性にも優れていることが確認された。
従って絶縁皮膜を形成した太陽電池用絶縁基板は、薄膜
多結晶シリコン太陽電池形成時の高温加熱によっても短
絡原因となるピンホール，ヒートクラック等の欠陥発生
がなく、絶縁性にも優れていることが確認された。
【００２１】
【００２２】次いで、貯蔵安定性に優れた塗料を用い、
次の工程で薄膜多結晶シリコン太陽電池セルを作製し
た。先ず、３５ｍｍ角の試験片表面に金属アルミニウム
を蒸着し、下部電極を形成した。下部電極上に５００℃
の加熱温度で薄膜多結晶シリコン膜をプラズマＣＶＤ法
で形成し、薄膜多結晶シリコン膜をマスキングした後、
１０ｍｍ角の透光性上部電極として酸化インジウム膜９
個をスパッタリング法で形成した。次いで、上部電極か
ら下部電極までをレーザ切断して９個のセルに分割し、
ボンディングにより９個のセルを直列接続することによ
り一つのモジュールを形成した。得られた各太陽電池セ
ルモジュールについて、ソーラーシミュレーター（山下
電装株式会社製）を用いて光電変換率を測定した。
次の工程で薄膜多結晶シリコン太陽電池セルを作製し
た。先ず、３５ｍｍ角の試験片表面に金属アルミニウム
を蒸着し、下部電極を形成した。下部電極上に５００℃
の加熱温度で薄膜多結晶シリコン膜をプラズマＣＶＤ法
で形成し、薄膜多結晶シリコン膜をマスキングした後、
１０ｍｍ角の透光性上部電極として酸化インジウム膜９
個をスパッタリング法で形成した。次いで、上部電極か
ら下部電極までをレーザ切断して９個のセルに分割し、
ボンディングにより９個のセルを直列接続することによ
り一つのモジュールを形成した。得られた各太陽電池セ
ルモジュールについて、ソーラーシミュレーター（山下
電装株式会社製）を用いて光電変換率を測定した。
【００２３】表２の測定結果にみられるように、本発明
例では何れも高性能の薄膜多結晶シリコン太陽電池セル
として使用できることが確認された。これに対し、比較
例では、ピンホール，ワキ及び５００℃加熱温度で発生
するヒートクラックのため、各セル間にＳＵＳ基板を介
した短絡が生じ、低い光電変換効率であった。
例では何れも高性能の薄膜多結晶シリコン太陽電池セル
として使用できることが確認された。これに対し、比較
例では、ピンホール，ワキ及び５００℃加熱温度で発生
するヒートクラックのため、各セル間にＳＵＳ基板を介
した短絡が生じ、低い光電変換効率であった。
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の薄膜多
結晶シリコン太陽電池用絶縁基板は、無機結合比率が高
いシリコーン系樹脂に耐熱性顔料として低融点フリット
粉末を分散させた絶縁皮膜を金属基板の表面に形成して
いる。このシリコーン系塗料からなる絶縁皮膜は、熱安
定性に優れ、薄膜多結晶シリコン太陽電池セル形成時の
高温加熱によっても熱劣化が少なく、しかもヒートクラ
ックの発生がないため絶縁特性にも優れている。そのた
め、発電効率の高い太陽電池セル用の絶縁基板として使
用される。
結晶シリコン太陽電池用絶縁基板は、無機結合比率が高
いシリコーン系樹脂に耐熱性顔料として低融点フリット
粉末を分散させた絶縁皮膜を金属基板の表面に形成して
いる。このシリコーン系塗料からなる絶縁皮膜は、熱安
定性に優れ、薄膜多結晶シリコン太陽電池セル形成時の
高温加熱によっても熱劣化が少なく、しかもヒートクラ
ックの発生がないため絶縁特性にも優れている。そのた
め、発電効率の高い太陽電池セル用の絶縁基板として使
用される。
フロントページの続き (72)発明者 梶本 淳 千葉県市川市高谷新町７番１号 日新製鋼 株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4J038 DL031 HA486 NA21 PA19 PB09 PC02 5F051 AA03 BA03 CB12 CB13 CB15 FA03 FA06 GA03 GA06 GA16
Claims (2)
- 【請求項１】一般式 で表されるＳｉ−Ｏ結合を主鎖骨格とするシリコーン系
樹脂に耐熱性顔料としてガラスフリット粉末を５〜４０
質量％配合した膜厚２〜２０μｍの絶縁皮膜が金属基板
の表面に形成されていることを特徴とする薄膜多結晶シ
リコン太陽電池用絶縁基板。 - 【請求項２】 前掲一般式で表されるＳｉ−Ｏ結合を主
鎖骨格とするシリコーン系樹脂にガラスフリット粉末を
５〜４０質量％配合したシリコーン系塗料を金属基板に
塗布し、３５０〜６００℃×３０〜１５０秒で焼き付け
ることにより金属基板の表面に絶縁皮膜を形成すること
を特徴とする薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001036897A JP4526198B2 (ja) | 2000-08-23 | 2001-02-14 | 耐熱性に優れた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-252842 | 2000-08-23 | ||
| JP2000252842 | 2000-08-23 | ||
| JP2001036897A JP4526198B2 (ja) | 2000-08-23 | 2001-02-14 | 耐熱性に優れた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002141536A true JP2002141536A (ja) | 2002-05-17 |
| JP4526198B2 JP4526198B2 (ja) | 2010-08-18 |
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| JP2001036897A Expired - Fee Related JP4526198B2 (ja) | 2000-08-23 | 2001-02-14 | 耐熱性に優れた薄膜多結晶シリコン太陽電池用絶縁基板の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4526198B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003003069A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-08 | Fujikura Ltd | シリコーン樹脂組成物およびそれを用いた低圧耐火ケーブル |
| JP2003012926A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-15 | Fujikura Ltd | シリコーン樹脂組成物およびそれを用いた低圧耐火ケーブル |
| CN1322594C (zh) * | 2003-12-09 | 2007-06-20 | 清华大学 | 一种薄膜太阳能电池衬底制备工艺 |
| WO2011093148A1 (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-04 | 日産化学工業株式会社 | 絶縁膜形成用組成物及び絶縁膜 |
| EP2718979B1 (de) * | 2011-06-07 | 2019-03-27 | Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung E.V. | Dünnschicht-solarmodul mit integrierter verschaltung sowie verfahren zu dessen herstellung |
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| JPH02148854A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-07 | Toshiba Silicone Co Ltd | 電子部品の製造方法 |
| JPH02180081A (ja) * | 1988-12-30 | 1990-07-12 | Taiyo Yuden Co Ltd | 非晶質半導体太陽電池 |
| JPH03212977A (ja) * | 1990-01-18 | 1991-09-18 | Canon Inc | 太陽電池用基板 |
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| JP2000124485A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Sharp Corp | 光電変換装置とその製造方法 |
-
2001
- 2001-02-14 JP JP2001036897A patent/JP4526198B2/ja not_active Expired - Fee Related
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