JP2002521848A - 太陽電池の製法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
有機ポリマーフィルムは、支持材料が９０℃ないし２００℃のガラス転移温度をもつポリマー材料からなる場合に、少なくとも１枚の光電池として活性な層に対する支持材料として働く可能性がある。光電池として活性な層の被覆は、ガラス転移温度より低い温度で実施され、アニールはレーザーにより少なくとも２５０℃の温度で実施される。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は薄層太陽電池、例えばＣｄＴｅ太陽電池（ＣｄＴｅ＝カドミウムテル
ライド）の経済的に改良された製法に関する。ＣｄＴｅは以下に、単に、すべて
の薄層太陽電池に対する一例として使用されている。
ライド）の経済的に改良された製法に関する。ＣｄＴｅは以下に、単に、すべて
の薄層太陽電池に対する一例として使用されている。
【０００２】 ＣｄＴｅ及びＣｄＴｅ／ＣｄＳ太陽電池は、様々な方法（米国特許第５ ３０
４ ４９９号）により製造することができ、それらすべてに共通なものは適切な
効力を達成するための、少なくとも５７５℃における熱処理である。これらの温
度は支持体として、高価な種類のガラスのみの使用を許す。支持体としてのガラ
スの使用は、選択される被覆法に関係なく、ガラスのパネルを不連続的な方法で
のみＣｄＴｅで被覆することができるという欠点をもつ。
４ ４９９号）により製造することができ、それらすべてに共通なものは適切な
効力を達成するための、少なくとも５７５℃における熱処理である。これらの温
度は支持体として、高価な種類のガラスのみの使用を許す。支持体としてのガラ
スの使用は、選択される被覆法に関係なく、ガラスのパネルを不連続的な方法で
のみＣｄＴｅで被覆することができるという欠点をもつ。
【０００３】 米国特許第５ ３０４ ４９９号は単に４８０ないし５２０℃の温度で被覆が
実施され、従って、安価な種類のガラス（「窓ガラス」）を使用することが可能
である方法につき記載している。
実施され、従って、安価な種類のガラス（「窓ガラス」）を使用することが可能
である方法につき記載している。
【０００４】 この目的のためには、ガラスには最初に、例えばドープ酸化鉛の、透明な導電
性の層を適用することが必要である。この次には、薄い硫化カドミウム（ＣｄＳ
）層が適用され、次にそれに、感光性ＣｄＴｅ層を、４８０ないし５２０℃にお
ける昇華により適用される。
性の層を適用することが必要である。この次には、薄い硫化カドミウム（ＣｄＳ
）層が適用され、次にそれに、感光性ＣｄＴｅ層を、４８０ないし５２０℃にお
ける昇華により適用される。
【０００５】 ＣｄＴｅ層の適用に要する装置は複雑で高価であり、支持材料及びＣｄＴｅ源
は、必要な温度に加熱されている向かい合う黒鉛のブロックにより、ＣｄＴｅ源
が支持体表面から２ないし３ｍｍのみの場所に位置するように保持される。次に
、０．１ｍｂａｒの不活性ガス雰囲気、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン又は水
素雰囲気中で昇華を実施する。この方法では、太陽電池製造のための広い面積の
ＣｄＴｅ被覆材料を経済的に製造することができない。
は、必要な温度に加熱されている向かい合う黒鉛のブロックにより、ＣｄＴｅ源
が支持体表面から２ないし３ｍｍのみの場所に位置するように保持される。次に
、０．１ｍｂａｒの不活性ガス雰囲気、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン又は水
素雰囲気中で昇華を実施する。この方法では、太陽電池製造のための広い面積の
ＣｄＴｅ被覆材料を経済的に製造することができない。
【０００６】 Ｈ．Ｎｉｓｈｉｗａｋｉ ｅｔ ａｌ，Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｅｙ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ ３７（１９９５）２９５ ｔ
ｏ ３０６は、５００℃を越えるそのガラス転移温度のために、テレフタル酸ポ
リエチエレン（ＰＥＴ）及びナフタル酸ポリエチエレン（ＰＥＮ）に比較して、
ポリイミド材料が十分な熱抵抗を有するので、ポリイミドフィルムを支持体とし
て使用している。ポリイミドは通常の溶媒に不溶性であり、溶融されることがで
きないという欠点をもつ。従って、それは加工が極めて困難である。
ｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ ３７（１９９５）２９５ ｔ
ｏ ３０６は、５００℃を越えるそのガラス転移温度のために、テレフタル酸ポ
リエチエレン（ＰＥＴ）及びナフタル酸ポリエチエレン（ＰＥＮ）に比較して、
ポリイミド材料が十分な熱抵抗を有するので、ポリイミドフィルムを支持体とし
て使用している。ポリイミドは通常の溶媒に不溶性であり、溶融されることがで
きないという欠点をもつ。従って、それは加工が極めて困難である。
【０００７】 既知の方法は、ポリマーの有機材料の、製造の容易なフィルムの、支持体とし
ての使用を許さない。
ての使用を許さない。
【０００８】 本発明の目的は、光電池として活性な層、例えばＣｄＴｅ層を含む支持体の経
済的な生産であった。
済的な生産であった。
【０００９】 驚くべきことには、ポリマーの支持材料が高温により損傷されずに、ＣｄＴｅ
による被覆及びアニールのための柔軟なポリマーフィルムの使用を許す方法が発
見された。この方法で、高効率の太陽電池のための出発材料が得られる。
による被覆及びアニールのための柔軟なポリマーフィルムの使用を許す方法が発
見された。この方法で、高効率の太陽電池のための出発材料が得られる。
【００１０】 従って、本発明はＣｄＴｅで、有機ポリマーの支持材料を被覆し、このように
被覆された材料のＣｄＴｅ層をアニールする方法で、その支持材料が９０℃ない
し２００℃のガラス転移温度をもつポリマー材料からなり、ＣｄＴｅ層の被覆が
ガラス転移温度より下の温度で、そしてアニールが少なくとも２５０℃、なかで
も４００ないし６００℃の温度で、２ないし５０００ワット／ｍｍ2のエネルギ
ーで０．０１ないし１ｓの間、レーザーにより実施されることを特徴とする方法
を提供する。
被覆された材料のＣｄＴｅ層をアニールする方法で、その支持材料が９０℃ない
し２００℃のガラス転移温度をもつポリマー材料からなり、ＣｄＴｅ層の被覆が
ガラス転移温度より下の温度で、そしてアニールが少なくとも２５０℃、なかで
も４００ないし６００℃の温度で、２ないし５０００ワット／ｍｍ2のエネルギ
ーで０．０１ないし１ｓの間、レーザーにより実施されることを特徴とする方法
を提供する。
【００１１】 好ましくは支持材料は少なくとも６０μｍ、なかでも９０ないし１２０μｍの
厚さをもち、ＣｄＴｅ層は最大で３０μｍ、なかでも２ないし７μｍの厚さをも
つ。
厚さをもち、ＣｄＴｅ層は最大で３０μｍ、なかでも２ないし７μｍの厚さをも
つ。
【００１２】 被覆は例えば、水又は溶媒含有ＣｄＴｅ懸濁液で実施される。
【００１３】 次に、材料を乾燥する。適切な被覆法は例えば、流し塗り及びナイフ塗布であ
る。
る。
【００１４】 アニールは数回実施することができ、好ましくは、冷却相が、幾つかのアニー
ル段階の中間に提供される。
ル段階の中間に提供される。
【００１５】 適切なポリマーは、ＰＥＴ及びＰＥＮである。被覆の前に、ポリマー支持材料
に、ＣｄＴｅ層の付着を改善する、例えば酸化インジウム−錫の基材層を適用す
ることができる。基材層は透明で導電性でなければならない。
に、ＣｄＴｅ層の付着を改善する、例えば酸化インジウム−錫の基材層を適用す
ることができる。基材層は透明で導電性でなければならない。
【００１６】 適切なレーザーは例えば、周波数重複を伴うアルゴンレーザー及びヤグレーザ
ーである。
ーである。
【００１７】 有機ポリマーの支持材料は柔軟で、従って、適切な被覆法を使用する連続的被
覆を許す。
覆を許す。
【００１８】 ＣｄＴｅ粒子は特に微細であり、なかでもいわゆるナノ−粒子、すなわちそれ
らの平均直径がナノメーターの範囲にあり、例えば３ないし５ｎｍの値をもつ粒
子、の形態、にあることが特に好都合である。
らの平均直径がナノメーターの範囲にあり、例えば３ないし５ｎｍの値をもつ粒
子、の形態、にあることが特に好都合である。
【００１９】 この場合、ナノ粒子の凝集を妨げる薬剤、例えばトリブチルホスファンが、ナ
ノ粒子の製造中に存在することが好都合である。
ノ粒子の製造中に存在することが好都合である。
【００２０】 本発明は更に、支持体上に最大で３０μｍの厚さの少なくとも１枚のＣｄＴｅ
層を含んでなり、その支持体が少なくとも６０μｍの厚さで、少なくとも９０℃
のガラス転移温度をもつポリマーの有機材料であることを特徴とする太陽電池を
提供する。
層を含んでなり、その支持体が少なくとも６０μｍの厚さで、少なくとも９０℃
のガラス転移温度をもつポリマーの有機材料であることを特徴とする太陽電池を
提供する。
【００２１】 その柔軟性のお陰で、ポリマーの有機支持体は、写真のフィルムの被覆から知
られるような、被覆剤、例えばメニスカス又は流し塗り剤による連続的被覆を許
す。
られるような、被覆剤、例えばメニスカス又は流し塗り剤による連続的被覆を許
す。
【００２２】
厚さ１００μｍ及び幅１００ｃｍをもつＰＥＮのフィルムを、１リッターに付
き、分散剤及び３１ｇのカドミウムテルライドを含む懸濁液で連続的に被覆する
。次に、被覆されたフィルムを乾燥し、適用された層は５μｍの乾燥した層の厚
さを示す。
き、分散剤及び３１ｇのカドミウムテルライドを含む懸濁液で連続的に被覆する
。次に、被覆されたフィルムを乾燥し、適用された層は５μｍの乾燥した層の厚
さを示す。
【００２３】 フィルムは次のようにアニールされる。
【００２４】 全面を、５０μｍの焦点をもつＡｒイオンのレーザー（波長５１４ｎｍ、出力
７Ｗ）で照射する。温度は４００ないし４５０℃に調整される。
７Ｗ）で照射する。温度は４００ないし４５０℃に調整される。
【００２５】 アニール後、フィルムは光依存性電気抵抗を示し、従って光電池の製造に適す
る。
る。
【００２６】 支持材料はレーザー照射により損傷されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 モデマン，カール ドイツ・デー−53225ボン・ハインリヒ− ハイネ−シユトラーセ39 (72)発明者 コツホ，エベルハルト ドイツ・デー−51399ブルシヤイト・ケー ニヒスベルガーシユトラーセ34 (72)発明者 ザウエルタイク，ボルフガング ドイツ・デー−51373レーフエルクーゼ ン・バルター−フレツクス−シユトラーセ １ Ｆターム(参考） 5F051 AA09 CB13 CB25 GA03
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも１枚の光電池として活性な層で、有機ポリマー支
持材料を被覆し、このように被覆された材料をアニールする方法であって、支持
材料が９０℃ないし２００℃のガラス転移温度をもつポリマー材料からなること
を特徴とする方法。被覆はガラス転移温度より下の温度で、そしてアニールは少
なくとも２５０℃、なかでも４００ないし６００℃の温度で、２ないし５０００
ワット／ｍｍ2のエネルギーで０．０１ないし１ｓの間、レーザーにより実施さ
れる。 - 【請求項２】 支持材料が少なくとも６０μｍの厚さをもち、光電池の層が
最大で３０μｍの厚さをもつ、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 支持材料がテレフタル酸ポリエチレン又はナフタル酸ポリエ
チレンから製造されている、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 支持体上に少なくとも１枚の光電池として活性な層を含んで
なる太陽電池であって、その支持体が９０℃ないし２００℃のガラス転移温度を
もつポリマーの有機材料であることを特徴とする、太陽電池。 - 【請求項５】 光電池として活性な層がカドミウムテルライドを含んでなる
ことを特徴とする、請求項４記載の太陽電池。 - 【請求項６】 支持体がテレフタル酸ポリエチレン又はナフタル酸ポリエチ
レンからなることを特徴とする、請求項４記載の太陽電池。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19834358 | 1998-07-30 | ||
| DE19834358.2 | 1998-07-30 | ||
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