JP2016039198A - 太陽電池、電子機器および太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】静電気耐性の良い太陽電池の製造方法を提供する。【解決手段】発電膜３及び透明導電膜４がこの順に設置された基板２の透明導電膜４上に導電性ペースト６を設置し、導電性ペースト６上に異方性導電膜７を介して配線部材８を設置し、基板２と配線部材８とを挟んで加圧しながら異方性導電膜７を加熱して配線部材８を固定する。【選択図】図１
Description
本発明は、太陽電池、電子機器および太陽電池の製造方法に関するものである。
世に広く用いられているシリコン系太陽電池の構造が特許文献１に開示されている。それによると、光電変換素子は単結晶シリコン型光電変換素子や多結晶型光電変換素子が用いられている。そして、光電変換素子の受光面には銀の膜であるフィンガー電極が設置され、フィンガー電極とタブ線とが導電性接着材にて接着されている。タブ線には銅箔やアルミニウム箔が用いられている。光電変換素子の受光面と反対側の面には裏面電極が設置されている。裏面電極はアルミニウムや銀の膜であり、スパッタ法やスクリーン印刷法にて設置されている。
携帯用の電子機器に設置する太陽電池は薄さと高い発電効率が要求される。そこで、ステンレス等の金属板上に発電膜、透明導電膜を重ねて設置し金属板と透明導電膜に配線する構造が考えられている。発電膜は金属板を裏面電極とし、金属板上にｐ＋形層、ｐ形層、ｎ形層を積層し、ｎ形層に透明導電膜を接続した構造となっている。または、ｐ形層とｎ形層との間に真性半導体を配置したＰＩＮ接合型の構造となっている。これにより、発電膜はｐｎ接合型のフォトダイオードの構造となる。そして、光が発電膜に照射されると発電膜が光励起されて電流が流れる。
透明導電膜には異方性導電膜を介して配線が設置される。配線を設置するとき配線と金属板とで発電膜、透明導電膜、異方性導電膜を挟んで加圧し加熱することにより異方性導電膜を接着材として作用させる。異方性導電膜には導電性の粒子が含まれている。発電膜が加圧されるとき導電性の粒子により応力が集中し発電膜が損傷することがある。これにより静電気耐性が低下することがあった。そこで、静電気耐性の良い太陽電池が望まれていた。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例にかかる太陽電池の製造方法であって、発電膜及び透明導電膜がこの順に設置された基板の前記透明導電膜上に導電性ペーストを設置し、前記導電性ペースト上に異方性導電膜を介して配線部材を設置し、前記基板と前記配線部材とを挟んで加圧しながら加熱して前記配線部材を固定することを特徴とする。
本適用例にかかる太陽電池の製造方法であって、発電膜及び透明導電膜がこの順に設置された基板の前記透明導電膜上に導電性ペーストを設置し、前記導電性ペースト上に異方性導電膜を介して配線部材を設置し、前記基板と前記配線部材とを挟んで加圧しながら加熱して前記配線部材を固定することを特徴とする。
本適用例によれば、基板上に発電膜及び透明導電膜がこの順に設置されている。そして、透明導電膜上に導電性ペーストが設置される。さらに、導電性ペースト上に異方性導電膜を介して配線部材が設置される。次に、基板と配線部材とを挟んで加圧する。そして、加圧しながら加熱して配線部材を固定する。異方性導電膜は導電粒子を接着材の膜内に混入したものである。導電性ペーストも導電粒子を接着材の膜内に混入したものである。導電性ペーストに含まれる導電粒子は異方性導電膜の導電粒子に比べて細かな粒子になっている。
発電膜は光起電力効果を有する半導体膜であり加圧により損傷を受け易い膜である。そして、損傷を受けた発電膜は耐圧が低下する。そして、静電気により電圧が加わるとき損傷を受けた場所で電流がリークし絶縁性が破壊される。本適用例では発電膜と配線部材との間に透明導電膜、導電性ペースト及び異方性導電膜が配置される。基板と配線部材とを挟んで加圧するとき発電膜に加わる応力の分布は導電性ペーストによって平均化される。そして、特定の場所に応力が偏ることが抑制される。従って、発電膜の特定の場所に応力が集中しないので、発電膜が損傷をうけることが抑制される。その結果、太陽電池の静電気耐性を向上させることができる。
［適用例２］
上記適用例にかかる太陽電池の製造方法において、前記導電性ペーストの厚みは５μｍ以上であることを特徴とする。
上記適用例にかかる太陽電池の製造方法において、前記導電性ペーストの厚みは５μｍ以上であることを特徴とする。
本適用例によれば、導電性ペーストの厚みは５μｍ以上である。導電性ペーストの厚みは５μｍ以上のとき、基板と配線部材とを挟んで加圧するとき発電膜に加わる応力の分布は導電性ペーストによって確実に平均化される。そして、特定の場所に応力が偏ることを抑制することができる。
［適用例３］
本適用例にかかる太陽電池であって、導電性を有する基板と、前記基板上に設置され受光して発電する発電膜と、前記発電膜上に設置された透明導電膜と、前記透明導電膜と接続する配線部材と、を備え、前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする。
本適用例にかかる太陽電池であって、導電性を有する基板と、前記基板上に設置され受光して発電する発電膜と、前記発電膜上に設置された透明導電膜と、前記透明導電膜と接続する配線部材と、を備え、前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする。
本適用例によれば、太陽電池は基板上に発電膜及び透明導電膜が設置されている。発電膜が受光して発電した電気を基板及び透明導電膜から取り出すことができる。透明導電膜上には導電性ペースト及び異方性導電膜が設置され、導電性ペースト及び異方性導電膜は透明導電膜の電気を流動させる部材となっている。そして、透明導電膜及び配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されている。
透明導電膜と配線部材とを接合するとき基板と配線部材とを挟んで加圧する。そして、加圧しながら異方性導電膜を加熱して配線部材を固定する。基板と配線部材とを挟んで加圧するとき発電膜に加わる応力の分布は導電性ペーストによって平均化される。そして、特定の場所に応力が偏ることが抑制される。従って、発電膜の特定の場所に応力が集中しないので、発電膜が損傷をうけることが抑制される。その結果、太陽電池の静電気耐性を向上させることができる。
［適用例４］
上記適用例にかかる太陽電池において、前記導電性ペーストの厚みは５μｍ以上であることを特徴とする。
上記適用例にかかる太陽電池において、前記導電性ペーストの厚みは５μｍ以上であることを特徴とする。
本適用例によれば、導電性ペーストの厚みは５μｍ以上である。導電性ペーストの厚みは５μｍ以上のとき、基板と配線部材とを挟んで加圧するとき発電膜に加わる応力の分布は導電性ペーストによって確実に平均化される。そして、特定の場所に応力が偏ることを抑制することができる。
［適用例５］
上記適用例にかかる太陽電池において、前記導電性ペーストは炭素粒子を含むペーストであることを特徴とする。
上記適用例にかかる太陽電池において、前記導電性ペーストは炭素粒子を含むペーストであることを特徴とする。
本適用例によれば、導電性ペーストは炭素粒子を含んでいる。炭素粒子は入手しやすい素材であり容易に入手することができる。従って、容易に導電性ペーストを設置することができる。
［適用例６］
上記適用例にかかる太陽電池において、前記透明導電膜に前記配線部材が固定された前記基板を複数備え、各前記基板において前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする。
上記適用例にかかる太陽電池において、前記透明導電膜に前記配線部材が固定された前記基板を複数備え、各前記基板において前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする。
本適用例によれば、太陽電池は透明導電膜に配線部材が固定された基板を複数備えている。各基板を直列接続するときには出力電圧を高くできる。各基板を並列接続するときには出力電流を高くできる。そして、各基板において透明導電膜及び配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されている。従って、各基板とも発電膜が損傷をうけることが抑制される。その結果、複数の基板を備える太陽電池の静電気耐性を向上させることができる。
［適用例７］
本適用例にかかる電子機器は、太陽電池を備えた電子機器であって、前記太陽電池は、導電性を有する基板と、前記基板上に設置され受光して発電する発電膜と、前記発電膜上に設置された透明導電膜と、前記透明導電膜と接続する配線部材と、を備え、前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする。
本適用例にかかる電子機器は、太陽電池を備えた電子機器であって、前記太陽電池は、導電性を有する基板と、前記基板上に設置され受光して発電する発電膜と、前記発電膜上に設置された透明導電膜と、前記透明導電膜と接続する配線部材と、を備え、前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする。
本適用例によれば、電子機器は太陽電池を備えている。その太陽電池は静電気耐性が向上した太陽電池となっている。従って、電子機器は、静電気耐性が向上した太陽電池を備えた電子機器とすることができる。
本実施形態では、太陽電池と太陽電池の製造方法との特徴的な例について、図に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。また、図示の形状等は本発明の主旨の説明を容易にするための便宜上のものであり、特に限定を加えるものではない。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわる太陽電池について図１〜図６に従って説明する。図１（ａ）は、太陽電池の構造を示す概略斜視図である。図１（ａ）に示すように、太陽電池１は四角形の基板２を備えている。基板２は導電性のある板部材であれば良く、各種の金属板を用いることができる。本実施形態では、例えば、基板２にステンレス板を用いている。ステンレス板は耐食性に優れているので製造工程で使用される環境で酸化し難い。基板２の厚み方向をＺ方向とし、基板２の直交する２辺が延在する方向をＸ方向及びＹ方向とする。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわる太陽電池について図１〜図６に従って説明する。図１（ａ）は、太陽電池の構造を示す概略斜視図である。図１（ａ）に示すように、太陽電池１は四角形の基板２を備えている。基板２は導電性のある板部材であれば良く、各種の金属板を用いることができる。本実施形態では、例えば、基板２にステンレス板を用いている。ステンレス板は耐食性に優れているので製造工程で使用される環境で酸化し難い。基板２の厚み方向をＺ方向とし、基板２の直交する２辺が延在する方向をＸ方向及びＹ方向とする。
基板２の＋Ｚ方向側の面には発電膜３、透明導電膜４及び第１絶縁膜５がこの順に重ねて設置されている。発電膜３は光を受光して電流を流す起電力のある膜である。透明導電膜４は光透過性及び導電性がある膜である。透明導電膜４の種類は特に限定されず、例えば、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＣＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｃｅｒｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）を用いることができる。本実施形態では、例えば、透明導電膜４にＩＴＯを採用している。第１絶縁膜５は透明導電膜４を保護し電気的に絶縁する膜である。第１絶縁膜５の種類は特に限定されず、例えば、アクリル樹脂等の樹脂膜を用いることができる。
第１絶縁膜５はＸ方向且つ−Ｙ方向の角が四角形に欠けた切欠部５ａとなっている。従って、切欠部５ａでは透明導電膜４が露出する。そして、切欠部５ａでは透明導電膜４上に導電性ペースト６及び異方性導電膜７が重ねて設置され、異方性導電膜７上には配線部材８が設置されている。
導電性ペースト６は導電性粒子を樹脂材料に分散させたものであり、樹脂材料を固化して用いられる。導電性ペーストの導電性粒子の材料は特に限定されず、銀、銅等の金属の他カーボンブラックと称される炭素粒子等を用いることができる。本実施形態では、例えば、導電性ペーストの導電性粒子の材料に炭素粒子を用いている。炭素粒子は入手しやすい素材であり容易に入手することができる。従って、容易に導電性ペーストを設置することができる。
異方性導電膜７は異方性導電膜である。異方性導電膜７は導電性粒子を樹脂材料からなる接着材に分散させたものであり、樹脂材料を固化して用いられる。異方性導電膜７の導電性粒子は特に限定されないが、例えば、ポリスチレン等の樹脂の球体に内側からニッケル層、金メッキ層、を重ねた直径３〜５μｍの球体を用いることができる。他にも金属粒子を用いることもできる。
配線部材８は可撓性基板８ａに金属膜８ｂが設置され、金属膜８ｂが異方性導電膜７と接続されている。可撓性基板８ａはフィルム状の絶縁体であり、カバーレイと呼ばれるポリイミド膜もしくはフォトソルダーレジスト膜、ポリエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）等を用いることができる。金属膜８ｂは銅箔等の金属箔であり可撓性基板８ａに接着されている。他にも金属膜８ｂにはカーボンペースト、銀ペースト等を固化した導電膜を用いることができる。
基板２の−Ｚ方向側の面には第２絶縁膜９が設置されている。第２絶縁膜９は絶縁性があれば良く特に限定されず樹脂材料を用いることができる。本実施形態では、例えば、第２絶縁膜９にポリエステルフィルムを用いている。
各部材の厚みは特に限定されないが、本実施形態では、例えば、次の厚みになっている。基板２の厚みは５０μｍ〜２００μｍ、発電膜３の厚みは３００ｎｍ〜７００ｎｍになっている。透明導電膜４の厚みは４０ｎｍ〜１００ｎｍになっている。
図１（ｂ）は太陽電池の回路図である。図１（ｂ）に示すように、太陽電池１は配線部材８が（＋）極となり、基板２が（−）極となる。配線部材８は蓄電池１０の（＋）極と接続される。基板２は逆流防止ダイオード１１を介して蓄電池１０の（−）極と接続されている。逆流防止ダイオード１１は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、ショットキーバリアダイオードが用いられている。
蓄電池１０の（＋）極はスイッチ１２を介して負荷回路１３と接続され、蓄電池１０の（−）極も負荷回路１３と接続されている。回路はスイッチ１２を閉じるとき負荷回路１３に通電する回路となっている。
図１（ｃ）は発電膜３の構造を示す要部模式側面図である。図１（ｃ）に示すように、発電膜３は基板２側からアルミニウム層１４（Ａｌ層）、酸化亜鉛層１５（ＺｎＯ層）、半導体層１６がこの順で積層された構造になっている。太陽電池１には透明導電膜４側（＋Ｚ側）から光が入射する。透明導電膜４は正極として機能する。基板２は負極として機能する。
アルミニウム層１４は、その表面には凹凸が形成されている。アルミニウム層１４は、透明導電膜４側から入射した光のうち、半導体層１６及び酸化亜鉛層１５を透過した光を散乱して反射する層である。酸化亜鉛層１５は、半導体層１６とアルミニウム層１４との間の光の屈折率を調整する層である。
半導体層１６は特に限定されないが本実施形態においては例えば３層構造の多接合型の発電層になっている。この構造をトリプルジャンクション構造と称す。半導体層１６は、酸化亜鉛層１５側から順に第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７、第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８、アモルファスシリコン層２１がこの順で積層された構造になっている。
第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７及び第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８はアモルファスシリコンにゲルマニウムがドープされることによって形成されている。第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７と第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８とにドープされているゲルマニウムの量は異なっている。第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７のドープ量は第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８のドープ量より多くなっている。第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７と、第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８と、アモルファスシリコン層２１とは、それぞれ吸収波長域が異なるように設定されている。
次に上述した太陽電池１の製造方法について図２〜図５にて説明する。図２は、太陽電池の製造方法のフローチャートであり、図３〜図５は太陽電池の製造方法を説明するための模式図である。図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１は発電膜設置工程に相当する。この工程は、基板２上に発電膜３を設置する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、導電膜設置工程に相当する。この工程は、発電膜３上に透明導電膜４を設置する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、導電性ペースト設置工程に相当する。この工程は、透明導電膜４上に導電性ペーストを設置する工程である。次にステップＳ４に移行する。
ステップＳ４は、第１絶縁膜設置工程に相当する。この工程は、透明導電膜４上に第１絶縁膜５を設置する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、第２絶縁膜設置工程に相当する。この工程は、基板２上に第２絶縁膜９を設置する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、配線部材設置工程に相当する。この工程は、導電性ペーストを設置した場所に配線部材８を設置する工程である。以上の工程により太陽電池１を製造する工程を終了する。
次に、図３〜図５を用いて、図２に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。
図３（ａ）はステップＳ１の発電膜設置工程に対応する図である。図３（ａ）に示すように、基板２上に発電膜３を設置する。まず、基板２上にアルミニウムを用いてアルミニウム層１４を成膜する。成膜条件を調整してアルミニウム層１４の表面に凹凸を形成する。次に、アルミニウム層１４上に酸化亜鉛層１５を成膜する。
図３（ａ）はステップＳ１の発電膜設置工程に対応する図である。図３（ａ）に示すように、基板２上に発電膜３を設置する。まず、基板２上にアルミニウムを用いてアルミニウム層１４を成膜する。成膜条件を調整してアルミニウム層１４の表面に凹凸を形成する。次に、アルミニウム層１４上に酸化亜鉛層１５を成膜する。
次に、酸化亜鉛層１５上にゲルマニウムをドープした第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７を成膜する。さらに、第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７上にゲルマニウムをドープした第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８を成膜する。第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８を形成するときには第１アモルファスシリコンゲルマニウム層１７よりゲルマニウムのドープ量を少なくする。
次に、第２アモルファスシリコンゲルマニウム層１８上にアモルファスシリコンの膜を成膜してアモルファスシリコン層２１とする。以上で、発電膜３が成膜される。各層の膜には、化学気相成長法または蒸着法やスパッタ法などの物理気相成長法などを用いて製造することができる。
図３（ｂ）はステップＳ２の導電膜設置工程に対応する図である。図３（ｂ）に示すように、ステップＳ２において、発電膜３上に透明導電膜４を設置する。発電膜３に重ねてＩＴＯの膜を成膜する。ＩＴＯの膜は化学気相成長法または蒸着法やスパッタ法などの物理気相成長法等を用いて製造することができる。
図３（ｃ）及び図３（ｄ）はステップＳ３の導電性ペースト設置工程に対応する図である。図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、ステップＳ３において、透明導電膜４上に導電性ペースト６を設置する。導電性ペースト６を設置する予定の場所に導電性ペースト６を設置する。導電性ペーストはオフセット印刷法やスクリーン印刷法等の各種の印刷方法にて設置することができる。本実施形態では、例えば、スクリーン印刷法を用いて導電性ペーストを設置した。導電性ペースト６を設置した後加熱して導電性ペースト６を固化する。固化条件は、例えば、１５０℃で３０分程になっている。
図４（ａ）及び図４（ｂ）はステップＳ４の第１絶縁膜設置工程に対応する図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ステップＳ４において透明導電膜４上に第１絶縁膜５を設置する。第１絶縁膜５の材料となる樹脂材料をオフセット印刷法やスクリーン印刷法等の各種の印刷方法にて設置する。本実施形態では、例えば、スクリーン印刷法を用いて第１絶縁膜５の材料を設置した。次に、第１絶縁膜５の材料を加熱して固化する。第１絶縁膜５は切欠部５ａを有する形状に設置される。固化条件は、例えば、１５０℃で３０分程になっている。これにより、導電性ペースト６が露出するように第１絶縁膜５を設置する。
図４（ｃ）及び図４（ｄ）はステップＳ５の第２絶縁膜設置工程に対応する図である。図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、ステップＳ５において基板２上に第２絶縁膜９を設置する。第２絶縁膜９は粘着材が塗布されたポリエステルフィルムである。第２絶縁膜９に対して基板２の位置を合わせて貼り付けを行う。貼りつけ後に第２絶縁膜９と基板２とを押圧して確実に接着させる。
第２絶縁膜９は第１絶縁膜５の切欠部５ａと対向する場所が切欠部９ａとなっている。これにより、基板２が露出するので基板２に端子等を接続することが可能になっている。
図５はステップＳ６の配線部材設置工程に対応する図であり、図５（ａ）は、配線部材８を導電性ペースト６に押圧して加熱する加圧加熱装置２２を側面側から見た模式図である。図５（ａ）に示すように、加圧加熱装置２２は基台２３を備えている。基台２３は床に設置された土台２３ａと、土台２３ａから立設した支柱部２３ｂを備えている。さらに、支柱部２３ｂから土台２３ａと平行に梁部２３ｃがせりだしている。
土台２３ａ上には受台２４が設置され、受台２４上にはステップＳ５までの処理が行われた基板２が搭載されている。当該基板２には配線部材８が仮止めされている。梁部２３ｃの土台２３ａ側には加圧装置２５が設置されている。加圧装置２５は内部に油圧シリンダーを備え、油圧シリンダーが可動部２５ａを昇降させる。可動部２５ａの土台２３ａ側には加圧部２６が設置され、加圧部２６は内部に加熱装置２７を備え、加熱装置２７は加圧部２６を加熱する。加熱装置２７は電気的な抵抗体等を有し、抵抗体に通電することにより加熱することができる。加圧装置２５及び加熱装置２７は制御装置２８に接続されている。
加圧部２６には荷重センサー及び温度センサーが設置され、各センサーは制御装置２８に接続されている。制御装置２８は加圧部２６の昇降及び加熱を制御する。制御装置２８は荷重センサーの出力を用いて基板２の切欠部９ａにより露出した部分及び配線部材８を押圧する荷重を制御する。さらに、制御装置２８は温度センサーの出力を用いて加圧部２６の温度を制御する。
図５（ｂ）に示すように、仮止めされていた配線部材８を一旦取り外し、配線部材８の金属膜８ｂ側に異方性導電膜７の材料を設置する。異方性導電膜７の材料は導電性粒子を接着材に分散させたものである。異方性導電膜７の材料の設置方法は特に限定されないがオフセット印刷法やスクリーン印刷法等の各種の印刷方法にて設置することができる。
基板２の切欠部９ａにより露出した部分が受台２４の凸部に位置するように設置され、配線部材８は異方性導電膜７が導電性ペースト６と重なるように設置される。
次に、加圧部２６を下降させることで、受台２４と加圧部２６とで基板２及び配線部材８を挟む。このとき、基板２と配線部材８との間には発電膜３、透明導電膜４、導電性ペースト６及び異方性導電膜７が挟まれている。そして、加圧加熱装置２２は基板２と配線部材８とを加圧する。次に、加圧加熱装置２２は加圧部２６を加熱する。これにより、導電性ペースト６及び異方性導電膜７は硬化し、配線部材８は透明導電膜４に接着され固定される。
つまり、透明導電膜４上に導電性ペースト６が設置される。さらに、導電性ペースト６上に異方性導電膜７を介して配線部材８が設置される。次に、加圧加熱装置２２が基板２と配線部材８とを挟んで加圧する。そして、加圧しながら異方性導電膜７に含まれる接着材を加熱して配線部材８を固定する。加圧条件及び加熱条件は特に限定されないが本実施形態では、例えば、加圧条件は約３×１０6パスカルであり、加熱条件は約１５０℃となっている。
透明導電膜４と配線部材８とを導電性ペースト６だけで接着する方法では、加圧により導電性ペースト６が広がる。これにより導電性ペースト６が配線部材８からはみ出すので製造が難しい。透明導電膜４と配線部材８との間に導電性ペースト６及び異方性導電膜７を設置する方法ではまず導電性ペースト６を加圧しないで固化する。次に、固化した導電性ペースト６に異方性導電膜７を接着する。従って、導電性ペースト６が広がり難くなるので、容易に透明導電膜４と配線部材８とを接着することができる。
発電膜３は光起電力効果を有する半導体膜であり加圧により損傷を受け易い膜である。そして、損傷を受けた発電膜３は電圧に対する耐圧が低下する。そして、静電気により電圧が加わるとき損傷を受けた場所で電流がリークし絶縁性が破壊される。本実施形態では発電膜３と配線部材８との間に透明導電膜４、導電性ペースト６及び異方性導電膜７が配置される。異方性導電膜７では接着材中に樹脂の球体が分散されている。
導電性ペースト６が設置されないときには配線部材８から異方性導電膜７を介して透明導電膜４に伝達される荷重は主に異方性導電膜７に含まれる樹脂の球体を介して透明導電膜４に伝達される。従って、樹脂の球体のある場所に応力が集まる。
一方、導電性ペースト６を設置して基板２と配線部材８とを挟んで加圧するときには発電膜３に加わる応力の分布は導電性ペースト６によって平均化される。そして、異方性導電膜７に含まれる樹脂の球体に応力が偏ることが抑制される。従って、発電膜３の特定の場所に応力が集中しないので、発電膜３が損傷をうけることが抑制される。その結果、太陽電池１の静電気耐性を向上させることができる。
導電性ペースト６の厚みは５μｍ以上であることが好ましい。導電性ペースト６の厚みが５μｍ以上のとき、基板２と配線部材８とを挟んで加圧するとき発電膜３に加わる応力の分布は導電性ペースト６によって確実に平均化される。そして、特定の場所に応力が偏ることを抑制することができる。導電性ペースト６の厚みは３ｍｍ以下であることが好ましい。導電性ペースト６の厚みは３ｍｍ以上では導電性ペースト６が固化する前の工程で変形し易くなるので導電性ペースト６上に配線部材８を位置精度良く設置し難くなる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、静電試験の方法を説明するための模式図であり、図６（ｃ）は、静電試験結果を説明するための図である。まず、基板２に（−）極の静電気を加える試験を説明する。図６（ａ）に示すように、静電試験装置２９は高電圧電源３０、放電プローブ３１及び載置台３２を備えている。高電圧電源３０は静電気を発生し放電プローブ３１に静電気を供給する装置である。載置台３２は被試験品を載置するための台であり、絶縁性の高い構造となっている。放電プローブ３１は印加部３１ａが導電性になっており印加部３１ａから被試験品に放電される。
操作者は載置台３２に太陽電池１を載せる。次に、図示しない固定具にて太陽電池１を載置台３２に固定する。固定具には例えばクランプ機構を用いることができる。次に、操作者は印加部３１ａを基板２に接触させる。続いて、操作者は静電試験装置２９を駆動して基板２に（−）極の高電圧を印加する。発電膜３はダイオードの構造となっており、基板２を（−）極にするときに損傷し易く、基板２を（＋）極にするときは損傷し難いことがわかっている。静電気の電圧を低い電圧から印加し順次電圧を上げて太陽電池１が破壊される電圧を測定する。印加する電圧を設定したあと１０回の電圧印加を行い太陽電池１が破壊したか正常かを確認する。太陽電池１の検査は電圧と電流との特性曲線を測定して判定する。発電膜３が破損したときには光を受光しても電圧が上昇しないので容易に判定することできる。
次に、配線部材８に（＋）極の静電気を加える試験を説明する。図６（ｂ）に示すように、操作者は載置台３２に太陽電池１を載せる。次に、図示しない固定具にて太陽電池１を載置台３２に固定する。次に、操作者は印加部３１ａを配線部材８の金属膜８ｂに接触される。続いて、操作者は静電試験装置２９を駆動して配線部材８に（＋）極の高電圧を印加する。発電膜３はダイオードの構造となっており、配線部材８を（＋）極にするときに損傷し易く、配線部材８を（−）極にするときは損傷し難いことがわかっている。静電気の電圧を低い電圧から印加し順次電圧を上げて太陽電池１が破壊される電圧を測定する。印加する電圧を設定したあと１０回の電圧印加を行い太陽電池１が破壊したか正常かを確認する。
続いて、静電試験結果を説明する。図６（ｃ）において横軸の“導電性ペースト無し”は透明導電膜４に異方性導電膜７が接続され、導電性ペースト６が設置されていない構造を示す。“導電性ペースト有り”は透明導電膜４と異方性導電膜７との間に導電性ペースト６が設置された構造を示す。“基板（−）”は基板２に（−）極の高電圧を印加することを示す。“配線（＋）”は配線部材８の金属膜８ｂに（＋）極の高電圧を印加することを示す。
縦軸の放電破壊電圧は太陽電池１が破壊に至ったときの電圧を示している。“導電性ペースト無し”の“基板（−）”では放電破壊電圧が０．６ｋＶ、０．８ｋＶ、１．８ｋＶであり平均値が０．７３ｋＶであった。これに対して、“導電性ペースト有り”の“基板（−）”では放電破壊電圧が８ｋＶ、９ｋＶ、１０ｋＶであり平均値が９ｋＶであった。従って、基板２から入る静電気に対しては導電性ペースト６を設置することにより太陽電池１の静電気耐性を向上させることができた。
“導電性ペースト無し”の“配線（＋）”では放電破壊電圧が０．４ｋＶ、０．６ｋＶ、０．６ｋＶであり平均値が０．５３ｋＶであった。これに対して、“導電性ペースト有り”の“配線（＋）”では放電破壊電圧が０．６ｋＶ、０．８ｋＶ、１ｋＶであり平均値が０．８ｋＶであった。従って、配線部材８から入る静電気に対しては導電性ペースト６を設置することにより太陽電池１は静電気耐性を向上させることができなかった。
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、導電性ペースト６を設置することにより基板２から入る静電気に対して太陽電池１の静電気耐性を向上させることができた。
（１）本実施形態によれば、導電性ペースト６を設置することにより基板２から入る静電気に対して太陽電池１の静電気耐性を向上させることができた。
（２）本実施形態によれば、導電性ペースト６の厚みは５μｍ以上である。導電性ペースト６の厚みが５μｍ以上のとき、基板２と配線部材８とを挟んで加圧するとき発電膜３に加わる応力の分布は導電性ペースト６によって確実に平均化される。そして、特定の場所に応力が偏ることを抑制することができる。
（３）本実施形態によれば、導電性ペースト６は炭素粒子を含んでいる。炭素粒子は入手しやすい素材であり容易に入手することができる。従って、容易に導電性ペースト６を設置することができる。
（第２の実施形態）
次に、太陽電池の一実施形態について図７の太陽電池の構造を示す模式側面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、太陽電池が複数の基板２を備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、太陽電池の一実施形態について図７の太陽電池の構造を示す模式側面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、太陽電池が複数の基板２を備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
すなわち、本実施形態では、図７に示すように太陽電池３５は第１電池部３６及び第２電池部３７を備えている。第１電池部３６と第２電池部３７とは配線部材としての第１配線部材３８によって接続されている。第１電池部３６及び第２電池部３７は第１の実施形態における太陽電池１と同様の構造となっている。つまり、基板２の片面には発電膜３、透明導電膜４及び第１絶縁膜５が重ねて設置されている。基板２の他方の片面には第２絶縁膜９が設置されている。
第１配線部材３８において第１電池部３６と接続する側の端部を第１端部３８ａとし、第２電池部３７と接続する側を第２端部３８ｂとする。第１配線部材３８は可撓性基板３８ｃを備え、可撓性基板３８ｃの片面に第１金属膜３８ｄが設置され、他方の面に第２金属膜３８ｅが設置されている。第１金属膜３８ｄと第２金属膜３８ｅとは可撓性基板３８ｃを貫通する貫通電極３８ｆにより接続されている。
第１端部３８ａでは透明導電膜４上に導電性ペースト６、異方性導電膜７が積層され、異方性導電膜７と第１配線部材３８の第１金属膜３８ｄが接続されている。透明導電膜４と異方性導電膜７との間に導電性ペースト６が設置されている為、発電膜３が損傷を受け難い構造となっている。
第２端部３８ｂでは基板２と第２金属膜３８ｅとが異方性導電膜７を介して接続されている。従って、第１電池部３６の透明導電膜４と第２電池部３７の基板２とが接続されている。これにより、第１電池部３６と第２電池部３７とは直列接続になっている。
第２電池部３７では透明導電膜４上に導電性ペースト６、異方性導電膜７が積層され、異方性導電膜７と配線部材としての第２配線部材３９が接続されている。第２配線部材３９は可撓性基板３９ａの片面に金属膜３９ｂが設置され、金属膜３９ｂが異方性導電膜７と接続されている。透明導電膜４と異方性導電膜７との間に導電性ペースト６が設置されている為、発電膜３が損傷を受け難い構造となっている。
ただし、第２電池部３７の基板２から静電気が入って第１配線部材３８を介して第１電池部３６の基板２に入ることがある。このときには、第１電池部３６に導電性ペースト６を設置しても静電気に対する耐性は変わらなかった。
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、太陽電池３５は透明導電膜４に第１配線部材３８が固定された基板２を２つ備えている。各基板２は直列接続されているので出力電圧を高くできる。そして、第１電池部３６では基板２において透明導電膜４に第１配線部材３８が導電性ペースト６及び異方性導電膜７を挟んで固定されている。第２電池部３７では透明導電膜４に第２配線部材３９が導電性ペースト６及び異方性導電膜７を挟んで固定されている。従って、各基板２とも発電膜３が損傷を受けることが抑制される。その結果、第１電池部３６の基板２から第２電池部３７の基板２へ移動する静電気に対する静電気耐性を向上させることができる。
（１）本実施形態によれば、太陽電池３５は透明導電膜４に第１配線部材３８が固定された基板２を２つ備えている。各基板２は直列接続されているので出力電圧を高くできる。そして、第１電池部３６では基板２において透明導電膜４に第１配線部材３８が導電性ペースト６及び異方性導電膜７を挟んで固定されている。第２電池部３７では透明導電膜４に第２配線部材３９が導電性ペースト６及び異方性導電膜７を挟んで固定されている。従って、各基板２とも発電膜３が損傷を受けることが抑制される。その結果、第１電池部３６の基板２から第２電池部３７の基板２へ移動する静電気に対する静電気耐性を向上させることができる。
（第３の実施形態）
次に、太陽電池の一実施形態について図８（ａ）の時計の構造を示す模式側面図及び図８（ｂ）の太陽電池の構造を示す模式平面図を用いて説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は時計の外装を省略した図になっている。本実施形態における時計は第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構造の太陽電池を備えている。尚、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、太陽電池の一実施形態について図８（ａ）の時計の構造を示す模式側面図及び図８（ｂ）の太陽電池の構造を示す模式平面図を用いて説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は時計の外装を省略した図になっている。本実施形態における時計は第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構造の太陽電池を備えている。尚、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
すなわち、本実施形態では、図８に示すように、電子機器としての時計４２はムーブメント４３を備え、ムーブメント４３には輪列４４、駆動回路４５、電源部４６等が設置されている。ムーブメント４３は時計４２において外装及び針等を除いた部分を示す。輪列４４は複数の歯車により構成され、各歯車が異なる回転数で回転する。輪列４４からは秒針軸４７、分針軸４８、時針軸４９が突出している。秒針軸４７には秒針５０が設置され、分針軸４８には分針５１が設置されている。時針軸４９には時針５２が設置されている。
ムーブメント４３の時針５２側にはムーブメント４３上に太陽電池５３及び文字板５４重ねて設置されている。文字板５４には時、分、秒を示す目盛が設置されている。文字板５４は光透過性の材質から構成されており、時計４２を照射した光は太陽電池５３に照射される。そして、太陽電池５３は受光して発電する。太陽電池５３は図示しない配線により駆動回路４５に接続されている。
太陽電池５３が発電した電力は駆動回路４５を通過して電源部４６に通電する。電源部４６は蓄電器を備え、電源部４６は太陽電池５３が発電した電力を蓄電する。駆動回路４５には図示しないモーターが設置され、駆動回路４５はモーターを駆動する。このとき、駆動回路４５は電源部４６に蓄電された電力を使用する。モーターにより輪列４４内の歯車が回転され、秒針軸４７、分針軸４８及び時針軸４９が回転する。その結果、秒針５０、分針５１及び時針５２が回転する。
図８（ｂ）に示すように、太陽電池５３は第１太陽電池５３ａ及び第２太陽電池５３ｂを有し、第１太陽電池５３ａと第２太陽電池５３ｂとは配線部材５５により直列接続されている。第１太陽電池５３ａは文字板５４側に透明導電膜４が設置され、透明導電膜４上に導電性ペースト６及び異方性導電膜７が重ねて設置されている。そして、異方性導電膜７上に配線部材５５が設置されている。同様に、第２太陽電池５３ｂは文字板５４側に透明導電膜４が設置され、透明導電膜４上に導電性ペースト６及び異方性導電膜７が重ねて設置されている。そして、異方性導電膜７上に配線部材５５が設置されている。
従って、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に配線部材５５を透明導電膜４に設置して固定するとき、発電膜３に損傷を与えることが抑制される構造となっている。その結果、太陽電池５３は静電気耐性が向上した太陽電池となっている。従って、時計４２は、静電気耐性が向上した太陽電池を備えた電子機器とすることができる。
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、基板２から１つの太陽電池１を製造した。大型基板から複数の太陽電池１を製造してもよい。ステップＳ２の導電膜設置工程の後で大型基板、発電膜３及び透明導電膜４を所定の形状にパターングする。そして、ステップＳ６の配線部材設置工程の後で大型基板を個々の太陽電池１に分割しても良い。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、基板２から１つの太陽電池１を製造した。大型基板から複数の太陽電池１を製造してもよい。ステップＳ２の導電膜設置工程の後で大型基板、発電膜３及び透明導電膜４を所定の形状にパターングする。そして、ステップＳ６の配線部材設置工程の後で大型基板を個々の太陽電池１に分割しても良い。
（変形例２）
前記第１の実施形態では、太陽電池１が第１絶縁膜５及び第２絶縁膜９を備えていた。太陽電池１を絶縁性のある容器に収納する場合等電流の流れる場所が限定されるときには第１絶縁膜５及び第２絶縁膜９を省略しても良い。膜を設置する工程を削除できるので生産性良く製造することができる。
前記第１の実施形態では、太陽電池１が第１絶縁膜５及び第２絶縁膜９を備えていた。太陽電池１を絶縁性のある容器に収納する場合等電流の流れる場所が限定されるときには第１絶縁膜５及び第２絶縁膜９を省略しても良い。膜を設置する工程を削除できるので生産性良く製造することができる。
（変形例３）
前記第２の実施形態では、第１電池部３６と第２電池部３７とが第１配線部材３８により直列接続された。第１電池部３６と第２電池部３７とを並列接続しても良い。このときには出力電流を大きくすることができる。このときにも透明導電膜４と配線部材との間に導電性ペースト６及び異方性導電膜７を設置することにより静電気耐性が向上した太陽電池にすることができる。
前記第２の実施形態では、第１電池部３６と第２電池部３７とが第１配線部材３８により直列接続された。第１電池部３６と第２電池部３７とを並列接続しても良い。このときには出力電流を大きくすることができる。このときにも透明導電膜４と配線部材との間に導電性ペースト６及び異方性導電膜７を設置することにより静電気耐性が向上した太陽電池にすることができる。
（変形例４）
前記第２の実施形態では、第１電池部３６と第２電池部３７とが第１配線部材３８により接続された。接続する電池部の個数は３つ以上でも良い。直列接続するときには、個数が多い程高い電圧にすることができる。並列接続するときには形状を多様な形態にすることができる。
前記第２の実施形態では、第１電池部３６と第２電池部３７とが第１配線部材３８により接続された。接続する電池部の個数は３つ以上でも良い。直列接続するときには、個数が多い程高い電圧にすることができる。並列接続するときには形状を多様な形態にすることができる。
（変形例５）
前記第３の実施形態では、太陽電池５３を備える時計４２の例を示した。太陽電池５３を備える総ての電子機器において透明導電膜４と配線部材との間に導電性ペースト６及び異方性導電膜７を設置することができる。その結果、静電気耐性が向上した電子機器にすることができる。例えば携帯電話、万歩計（登録商標）、ラジオ、テレビ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、温度計等の太陽電池を備える電子機器に上記の構造を適用することができる。
前記第３の実施形態では、太陽電池５３を備える時計４２の例を示した。太陽電池５３を備える総ての電子機器において透明導電膜４と配線部材との間に導電性ペースト６及び異方性導電膜７を設置することができる。その結果、静電気耐性が向上した電子機器にすることができる。例えば携帯電話、万歩計（登録商標）、ラジオ、テレビ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、温度計等の太陽電池を備える電子機器に上記の構造を適用することができる。
１，３５，５３…太陽電池、２…基板、３…発電膜、４…透明導電膜、６…導電性ペースト、７…異方性導電膜、８，５５…配線部材、３６…第１電池部、３７…第２電池部、３８…配線部材としての第１配線部材、３９…配線部材としての第２配線部材、４２…電子機器としての時計。
Claims (7)
- 発電膜及び透明導電膜がこの順に設置された基板の前記透明導電膜上に導電性ペーストを設置し、
前記導電性ペースト上に異方性導電膜を介して配線部材を設置し、
前記基板と前記配線部材とを挟んで加圧しながら加熱して前記配線部材を固定することを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 請求項１に記載の太陽電池の製造方法であって、
前記導電性ペーストの厚みは５μｍ以上であることを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 導電性を有する基板と、
前記基板上に設置され受光して発電する発電膜と、
前記発電膜上に設置された透明導電膜と、
前記透明導電膜と接続する配線部材と、を備え、
前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする太陽電池。 - 請求項３に記載の太陽電池であって、
前記導電性ペーストの厚みは５μｍ以上であることを特徴とする太陽電池。 - 請求項３または４に記載の太陽電池であって、
前記導電性ペーストは炭素粒子を含むペーストであることを特徴とする太陽電池。 - 請求項３〜５のいずれか一項に記載の太陽電池であって、
前記透明導電膜に前記配線部材が固定された前記基板を複数備え、
各前記基板において前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする太陽電池。 - 太陽電池を備えた電子機器であって、
前記太陽電池は、導電性を有する基板と、
前記基板上に設置され受光して発電する発電膜と、
前記発電膜上に設置された透明導電膜と、
前記透明導電膜と接続する配線部材と、を備え、
前記透明導電膜及び前記配線部材は導電性ペースト及び異方性導電膜を挟んで固定されたことを特徴とする電子機器。
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