JP2838141B2 - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JP2838141B2 JP2838141B2 JP63139526A JP13952688A JP2838141B2 JP 2838141 B2 JP2838141 B2 JP 2838141B2 JP 63139526 A JP63139526 A JP 63139526A JP 13952688 A JP13952688 A JP 13952688A JP 2838141 B2 JP2838141 B2 JP 2838141B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- solar cell
- substrate
- amorphous silicon
- organic polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、可撓性の有機高分子フイルムを基板とする
非晶質シリコンを光起電力要素として用いた薄膜太陽電
池に関する。
非晶質シリコンを光起電力要素として用いた薄膜太陽電
池に関する。
（従来技術とその問題点） 非晶質シリコン薄膜太陽電池は、低コスト化が可能な
太陽電池としてすでに一部では実用化の段階に入つてい
る。また、非晶質シリコン薄膜太陽電池の特徴をより生
かす方法として、可撓性高分子フイルム基板上に連続的
に非晶質シリコン薄膜を形成し、ロールアツプするとい
う考えが特開昭54−149489号、同55−4994号および55−
29154号で提示されている。この太陽電池の特徴は、連
続生産が可能であるとともに、従来の金属あるいはガラ
スを基板とする太陽電池に比較して、フイルム状の形態
により任意の曲率を持たせることが可能であり、その軽
量性とともに応用範囲を広げることができる点にある。
太陽電池としてすでに一部では実用化の段階に入つてい
る。また、非晶質シリコン薄膜太陽電池の特徴をより生
かす方法として、可撓性高分子フイルム基板上に連続的
に非晶質シリコン薄膜を形成し、ロールアツプするとい
う考えが特開昭54−149489号、同55−4994号および55−
29154号で提示されている。この太陽電池の特徴は、連
続生産が可能であるとともに、従来の金属あるいはガラ
スを基板とする太陽電池に比較して、フイルム状の形態
により任意の曲率を持たせることが可能であり、その軽
量性とともに応用範囲を広げることができる点にある。
しかし、このような薄膜太陽電池において、非晶質シ
リコン層、電極（金属層）及び有機高分子フイルム相互
の熱膨張係数が異なるため、太陽電池として期待される
性能が得られないことがあつた。この問題の解決策の１
つとして、特公昭63−10590号公報には、有機高分子フ
イルムの両側に金属層を設けることが提案されている
が、各構成層の熱膨張係数の差は変わつていないため
に、根本的な解決にはなつていない。
リコン層、電極（金属層）及び有機高分子フイルム相互
の熱膨張係数が異なるため、太陽電池として期待される
性能が得られないことがあつた。この問題の解決策の１
つとして、特公昭63−10590号公報には、有機高分子フ
イルムの両側に金属層を設けることが提案されている
が、各構成層の熱膨張係数の差は変わつていないため
に、根本的な解決にはなつていない。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、有機高分子フィルムの上に金属電極層を形
成した基板上に、非晶質シリコンを主成分とした光起電
力要素及び透明電極層をこの順に形成してなる太陽電池
において、有機高分子フィルムとして熱膨張係数が（−
５〜＋10）×10-6mm/mm/℃の主にポリ（Ｐ−フェニレン
テレフタルアミド）からなるフィルムを用いることを特
徴とする太陽電池、である。
成した基板上に、非晶質シリコンを主成分とした光起電
力要素及び透明電極層をこの順に形成してなる太陽電池
において、有機高分子フィルムとして熱膨張係数が（−
５〜＋10）×10-6mm/mm/℃の主にポリ（Ｐ−フェニレン
テレフタルアミド）からなるフィルムを用いることを特
徴とする太陽電池、である。
そして、本発明の太陽電池は、光起電力要素である非
晶質シリコンと有機高分子フイルムとの熱膨張率の差が
小さく、従つて、光起電力要素の割れ、変形や太陽電池
の反りなどの問題が起らず、太陽電池としての性能が向
上安定したのである。
晶質シリコンと有機高分子フイルムとの熱膨張率の差が
小さく、従つて、光起電力要素の割れ、変形や太陽電池
の反りなどの問題が起らず、太陽電池としての性能が向
上安定したのである。
本発明における基板としては、熱膨張係数が（−５〜
＋10）×10-6mm/mm/℃の範囲の有機高分子フイルムを用
いるべきである。一般に、有機高分子フイルムの熱膨張
係数は15〜60×10-6mm/mm/℃の範囲にあり、この点、本
発明の基板に用いるフイルムは特別に限定されたもので
ある。このような、非常に小さい熱膨張係数のフイルム
としては、パラ配向型の芳香族ポリアミドやパラ配向型
の芳香族ポリエステル等を挙げることができ、本発明に
用いられるのは、主にポリ（ｐ−フエニレンテレフタル
アミド）からなるフイルムである。
＋10）×10-6mm/mm/℃の範囲の有機高分子フイルムを用
いるべきである。一般に、有機高分子フイルムの熱膨張
係数は15〜60×10-6mm/mm/℃の範囲にあり、この点、本
発明の基板に用いるフイルムは特別に限定されたもので
ある。このような、非常に小さい熱膨張係数のフイルム
としては、パラ配向型の芳香族ポリアミドやパラ配向型
の芳香族ポリエステル等を挙げることができ、本発明に
用いられるのは、主にポリ（ｐ−フエニレンテレフタル
アミド）からなるフイルムである。
本発明におけるフイルム基板としては、表面抵抗が50
MΩ／□以上であり、200℃以上の耐熱性をもつている可
撓性の有機高分子フイルムであることが好ましい。ま
た、フイルムの厚みとしては通常10〜150μｍの範囲の
ものが用いられる。
MΩ／□以上であり、200℃以上の耐熱性をもつている可
撓性の有機高分子フイルムであることが好ましい。ま
た、フイルムの厚みとしては通常10〜150μｍの範囲の
ものが用いられる。
上記有機高分子フイルムを太陽電池の基板として使用
する場合、非晶質シリコン層との間に電極となる低電気
抵抗の電極金属層を積層しなければならない。この電極
金属層の材料としては、電気伝導率の高いMo,Cr,W,Fe,T
i,Ta,Alの中より選んだ単一金属あるいはその合金や、
ステンレス合金あるいはニクロム合金が適当である。こ
の電極金属層は真空蒸着法、スパツタリング法などの物
理的手段や、メツキ法などの化学的手段によつて堆積さ
れ、その厚さは十分な導電性を有し、フイルム基板の可
撓性を損わない程度の500〜5000Åの範囲である。
する場合、非晶質シリコン層との間に電極となる低電気
抵抗の電極金属層を積層しなければならない。この電極
金属層の材料としては、電気伝導率の高いMo,Cr,W,Fe,T
i,Ta,Alの中より選んだ単一金属あるいはその合金や、
ステンレス合金あるいはニクロム合金が適当である。こ
の電極金属層は真空蒸着法、スパツタリング法などの物
理的手段や、メツキ法などの化学的手段によつて堆積さ
れ、その厚さは十分な導電性を有し、フイルム基板の可
撓性を損わない程度の500〜5000Åの範囲である。
下部電極金属層を形成した基板上に光起電力要素であ
る非晶質シリコン薄膜を堆積するにはグロー放電法、ス
パツタリング法、イオンプレーテイング法等の公知の方
法を用いる。例えば、グロー放電法の場合、10〜0.1tor
rに維持された真空容器内で基板を100〜400℃に加熱し
た基板ホルダーに密着させる。この基板ホルダーを一方
の電極とし、それと対向する電極との間に13.56MHzの高
周波電力を印刷する。真空容器内にはシラン（SiH4）、
ジボラン（B2H6）、ホスフイン（PH3）ガスを導入して
グロー放電をおこし、所定の構造に上記ガスの分解生成
物を堆積させて、光起電力要素である非晶質シリコン薄
膜を約0.5〜５μｍの厚さで設ける。
る非晶質シリコン薄膜を堆積するにはグロー放電法、ス
パツタリング法、イオンプレーテイング法等の公知の方
法を用いる。例えば、グロー放電法の場合、10〜0.1tor
rに維持された真空容器内で基板を100〜400℃に加熱し
た基板ホルダーに密着させる。この基板ホルダーを一方
の電極とし、それと対向する電極との間に13.56MHzの高
周波電力を印刷する。真空容器内にはシラン（SiH4）、
ジボラン（B2H6）、ホスフイン（PH3）ガスを導入して
グロー放電をおこし、所定の構造に上記ガスの分解生成
物を堆積させて、光起電力要素である非晶質シリコン薄
膜を約0.5〜５μｍの厚さで設ける。
この上に、非晶質シリコンと電位障壁をつくり光は大
部分が透過する白金や金、酸化インジウム、酸化スズな
どの薄膜を50〜1000Å程度の膜厚になるように真空蒸着
法やスパツタ法で堆積し、表面透明電極を形成する。
部分が透過する白金や金、酸化インジウム、酸化スズな
どの薄膜を50〜1000Å程度の膜厚になるように真空蒸着
法やスパツタ法で堆積し、表面透明電極を形成する。
次に、表面透明電極の上に、Al,Pd,Agなどの櫛型収集
電極を設ける。そして、もし必要ならば、反射防止膜と
して酸化ジルコニウム等の膜を設けてもよい。
電極を設ける。そして、もし必要ならば、反射防止膜と
して酸化ジルコニウム等の膜を設けてもよい。
以下、実施例で本発明を説明する。
（実施例） 特開昭63−66233号公報（特願昭61−210670号）に開
示された方法に従つて、25μｍの厚さをもち、７×10-6
mm/mm/℃の熱膨張係数を有するポリ（ｐ−フエニレンテ
レフタルアミド）フイルムを基板に用いて、太陽電池を
試作した。
示された方法に従つて、25μｍの厚さをもち、７×10-6
mm/mm/℃の熱膨張係数を有するポリ（ｐ−フエニレンテ
レフタルアミド）フイルムを基板に用いて、太陽電池を
試作した。
フイルムの片面に厚さ約700ÅのAlを真空蒸着し、金
属電極とした。このフィルム基板のAl蒸着層上にシラン
（SiH4）、ジボラン（B2H6）、ホスフイン（PH3）のガ
スを用いて基板温度200℃でRFグロー放電法により同一
条件でｐ−ｉ−ｎ型非晶質シリコン薄膜を堆積した。こ
の時各層の厚さは、ｐ層約600Å、ｉ層約700Å、ｎ層約
150Åである。さらに非晶質シリコン層の上に厚さ約700
ÅでInとSnの酸化物の透明電極とAgの櫛型収集電極を蒸
着して基板/p−ｉ−ｎ（非晶質シリコン）／透明電極構
成の太陽電池を作成し、電池特性を測定した。その結果
を表１に示す。
属電極とした。このフィルム基板のAl蒸着層上にシラン
（SiH4）、ジボラン（B2H6）、ホスフイン（PH3）のガ
スを用いて基板温度200℃でRFグロー放電法により同一
条件でｐ−ｉ−ｎ型非晶質シリコン薄膜を堆積した。こ
の時各層の厚さは、ｐ層約600Å、ｉ層約700Å、ｎ層約
150Åである。さらに非晶質シリコン層の上に厚さ約700
ÅでInとSnの酸化物の透明電極とAgの櫛型収集電極を蒸
着して基板/p−ｉ−ｎ（非晶質シリコン）／透明電極構
成の太陽電池を作成し、電池特性を測定した。その結果
を表１に示す。
（比較例） 比較として、厚さ50μｍのポリエチレンテレフタレー
トフイルム（熱膨張係数21×10-6mm/mm/℃）及び厚さ25
μｍのポリイミドフイルム（熱膨張係数17×10-6mm/mm/
℃）を用いて、実施例と同様に太陽電池を試作した。そ
れらの結果を表１に示す。
トフイルム（熱膨張係数21×10-6mm/mm/℃）及び厚さ25
μｍのポリイミドフイルム（熱膨張係数17×10-6mm/mm/
℃）を用いて、実施例と同様に太陽電池を試作した。そ
れらの結果を表１に示す。
比較例３ 特開昭63−66233号公報に開示された方法において、
湿潤延伸倍率及び熱処理温度を調整して、15×10-6mm/m
m/℃の熱膨張係数を有する、25μｍの厚さのポリ（Ｐ−
フェニレンテレフタルアミド）フィルムをつくった。
湿潤延伸倍率及び熱処理温度を調整して、15×10-6mm/m
m/℃の熱膨張係数を有する、25μｍの厚さのポリ（Ｐ−
フェニレンテレフタルアミド）フィルムをつくった。
このフィルムを用いて、前記実施例と全く同一の方法
で太陽電池を作成した。
で太陽電池を作成した。
得られた太陽電池の特性は、光−電力変換効率4.8
％、解放電圧0.892V、短絡電流10.88mA/cm2、曲線因子
0.541で、前記実施例に比べて大きく見劣りした。
％、解放電圧0.892V、短絡電流10.88mA/cm2、曲線因子
0.541で、前記実施例に比べて大きく見劣りした。
（作用効果） 本発明の太陽電池は、薄膜型であるため、軽量性、薄
型性、形状の自由度大、加工性などの特徴をもつてお
り、その応用が広がることが約束されるものである。す
なわちラジオ、テープレコーダ用の小型電源やフレキシ
プル電卓用の電源には勿論のこと、住宅の屋根瓦や自動
車等の乗物の窓や車体の曲面にも容易に設備ができ、か
つフイルム状であるために軽量であることやフイルムを
巻取る方式によりコンパクトに収納できること、よつて
持運びが簡単であること等の特徴がある。
型性、形状の自由度大、加工性などの特徴をもつてお
り、その応用が広がることが約束されるものである。す
なわちラジオ、テープレコーダ用の小型電源やフレキシ
プル電卓用の電源には勿論のこと、住宅の屋根瓦や自動
車等の乗物の窓や車体の曲面にも容易に設備ができ、か
つフイルム状であるために軽量であることやフイルムを
巻取る方式によりコンパクトに収納できること、よつて
持運びが簡単であること等の特徴がある。
このような、薄膜型太陽電池本来の特徴に加えて、本
発明の太陽電池は、高分子フイルムが独特の低膨張係数
を備えているため、太陽電池作成時に基板の変形や非晶
質シリコン層の割れ、歪応力による微視的な格子欠陥の
発生などが殆ど又は全く起らず、従つて、光−電力変換
効率をはじめとする太陽電池特性にすぐれている。ま
た、使用時においても、高温のところ、低温のところ、
温度差の大きいところ等の厳しい環境下でも安定した性
能を発揮する。
発明の太陽電池は、高分子フイルムが独特の低膨張係数
を備えているため、太陽電池作成時に基板の変形や非晶
質シリコン層の割れ、歪応力による微視的な格子欠陥の
発生などが殆ど又は全く起らず、従つて、光−電力変換
効率をはじめとする太陽電池特性にすぐれている。ま
た、使用時においても、高温のところ、低温のところ、
温度差の大きいところ等の厳しい環境下でも安定した性
能を発揮する。
Claims (1)
- 【請求項１】有機高分子フィルムの上に金属電極層を形
成した基板上に、非晶質シリコンを主成分とした光起電
力要素及び透明電極層をこの順に形成してなる太陽電池
において、有機高分子フィルムとして熱膨張係数が（−
５〜＋10）×10-6mm/mm/℃の主にポリ（Ｐ−フェニレン
テレフタルアミド）からなるフィルムを用いることを特
徴とする太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139526A JP2838141B2 (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139526A JP2838141B2 (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01309385A JPH01309385A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2838141B2 true JP2838141B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15247338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63139526A Expired - Lifetime JP2838141B2 (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2838141B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3679478B2 (ja) * | 1995-11-29 | 2005-08-03 | 三洋電機株式会社 | 折曲できるフィルム状の太陽電池素子 |
| US6274805B1 (en) | 1997-05-07 | 2001-08-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2002368224A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-20 | Sony Corp | 機能性デバイスおよびその製造方法 |
| JP2003031823A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Toppan Printing Co Ltd | 薄膜太陽電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56169372A (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-26 | Teijin Ltd | Flexible film substrate amorphous silicon solar battery |
-
1988
- 1988-06-08 JP JP63139526A patent/JP2838141B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01309385A (ja) | 1989-12-13 |
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