JP4324970B2 - 光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法 - Google Patents

光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4324970B2
JP4324970B2 JP2005092494A JP2005092494A JP4324970B2 JP 4324970 B2 JP4324970 B2 JP 4324970B2 JP 2005092494 A JP2005092494 A JP 2005092494A JP 2005092494 A JP2005092494 A JP 2005092494A JP 4324970 B2 JP4324970 B2 JP 4324970B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
semiconductor layer
type semiconductor
conversion device
dye
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 - Fee Related
Application number
JP2005092494A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006278507A (ja
Inventor
英樹 田中
一夫 湯田坂
昌宏 古沢
勉 宮本
達也 下田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2005092494A priority Critical patent/JP4324970B2/ja
Priority to US11/364,000 priority patent/US8723015B2/en
Publication of JP2006278507A publication Critical patent/JP2006278507A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4324970B2 publication Critical patent/JP4324970B2/ja
Priority to US14/227,507 priority patent/US9142703B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H01L31/125Composite devices with photosensitive elements and electroluminescent elements within one single body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03921Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic System
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は、ケイ素化合物を含有する液体を用いて光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法に関するものである。
従来から、環境にやさしい電源として、太陽電池等の光電変換装置が注目を集め、人工衛星用電源等に用いられる単結晶シリコン型の太陽電池、また、多結晶シリコンやアモルファスシリコンを用いた太陽電池が、産業用や家庭用に広く用いられている。
一般に、アモルファスシリコン太陽電池は、P型半導体層とN型半導体層がI型半導体層からなる光吸収層を挟む、いわゆるPIN構造と呼ばれる構造を有し、I型半導体層にできる内蔵電界を利用して、電極から光電流と光起電力が取り出される。
特許文献1では、大掛かりな設備を用いずに低コストで太陽電池を製造する方法として、ケイ素化合物を含有する液体のコーティング組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜を熱処理および/または光処理して形成したシリコン膜を半導体層として用いる方法が提案されている。
太陽電池の利用範囲が広がるに伴い、太陽電池部分に文字や図形を表示することに対する需要が高まっている。例えば、全体が太陽電池で形成されたICカード上に顔写真や氏名等を表示する場合が考えられる。
太陽電池部分に文字や図形を表示する方法として、例えば、特許文献2には、太陽電池パネルを並べることでモザイク状に2次元描画パターンを作成する方法が記載されている。
また、特許文献3には、太陽電池の表面の透明膜に、部分的に凹凸形状を変えて文字や絵模様を形成する方法が記載されている。
また、特許文献4には、光電変換装置を形成する電極、半導体層、および色素層を、表示する図形等の形状に形成する方法が記載されている。
国際公開公報WO00/59044 特開平10−308525号公報 特開平8−88383号公報 特開2004−228450号公報
しかし、特許文献2〜特許文献4に記載の方法では微細な絵や高精細な写真を表現することができない。また、IDカードのような多品種少量生産への利用はコスト的に困難である。
そこで、本発明は、高精細な静止画を施した光電変換装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明の光電変換装置は、基板上に配置された複数の光電変換領域と、前記基板上の前記光電変換領域相互間に配置された着色領域とを有し、前記着色領域は前記基板上に画像を形成することを特徴とする。
かかる構成とすることにより、表示機能と光電変換機能とを同一面に持たせることができ、平面の利用効率を向上させることができる。
光電変換領域の単位面積あたりの個数は、基板全体で略均一であることが好ましい。それにより、光電変換装置の性能が基板全体で均一となる。
また、着色領域の単位面積あたりの個数は、基板全体で略均一であることが好ましい。また、光電変換領域Aと着色領域Bの面積比率B/Aは、好ましくは1以上である。これにより、高精細な静止画を形成することができる。
また、静止画は、例えば、文字、写真、およびシンボルマーク等である。
また、本発明の光電変換装置は、基板上に形成された第1の電極と、前記第1の電極上に形成された第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層上に形成された複数のI型半導体膜と、前記複数のI型半導体膜上に形成された第2導電型半導体層と、前記第2導電型半導体層上に形成された第2の電極と、を有し、前記複数のI型半導体膜は各々間隔を開けて島状に形成され、前記複数のI型半導体膜と重複しない領域に色素が配置され、前記色素を構成要素に含む画像が形成されているものである。前記色素は、例えば前記第2の電極上に形成することができる。また、前記色素は前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層の間で前記I型半導体膜の形成されていない領域に形成してもよい。
かかる構成とすることにより、表示機能と光電変換機能とを同一面に持たせることができ、平面の利用効率を向上させることができる。
また、前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層の間で前記I型半導体膜の形成されていない領域に絶縁膜を形成することにより、第1導電型半導体層と第2導電型半導体層との間でI型半導体層の形成されていない領域の短絡を防ぐことができる。絶縁膜の代わりに、前記I型半導体膜よりも厚みの小さい半導体膜を形成してもよい。
また、本発明の光電変換装置は、前記第2導電型半導体層の前記色素と重複しない領域と前記色素とが前記画像を形成する要素として構成される。
これにより、前記第2導電型半導体層の前記色素と重複しない領域を色素のひとつとして画像処理することができるので、画像の質を向上することができる。
また、本発明の画像表示装置は、上記の光電変換装置を含む。
かかる構成とすることによって、画像表示装置に高精細な静止画を形成し、機能性、デザイン性を高めることができると共に、情報表示器等を搭載する場合の駆動電力を供給することができる。ここで画像表示装置とは、光電変換装置を備えたICカード、写真、ポスター、携帯電話、看板などを含むことはもちろん、乗用車、航空機など、装飾面を有するもの全般を含む。ここには建造物の壁面など不動産物も含まれる。
また、本発明の光電変換装置の製造方法は、基板上に第1導電型半導体層を形成する工程と、前記第1導電型半導体層上に複数の液体材料をそれぞれ間隔が空くように配置する工程と、前記複数の液体材料を焼成し複数のI型半導体膜を形成する工程と、前記複数のI型半導体膜上に第2導電型半導体層を形成する工程と、前記複数のI型半導体膜と重複しない領域に色素を配置する工程と、を有し、前記色素は画像を形成する要素であることを特徴とする。
かかる構成とすることによって、表示機能と光電変換機能とを同一面に持たせることができ、平面の利用効率を向上させることができる。
また、前記複数の液体材料と前記色素を、インクジェット装置のノズルより吐出して配置することにより、所望の位置にI型半導体膜と色素とを配置することができる。
さらに、前記複数の液体材料を配置する工程に先立ち、前記複数の液体材料と前記色素との配置を画像処理情報に基いて決定する工程を設けてもよい。予め画像を形成する要素を決定することで画質を著しく落とすことなく適切な場所に複数の液体材料を配置することができる。
また、本発明の画像表示装置の製造方法は、上記の光電変換装置の製造方法を用いる。これにより、画像表示装置に高精細な静止画を形成し、機能性、デザイン性を高めることができると共に、情報表示器等を搭載する場合の駆動電力を供給することができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
実施例1.
図1は、本発明の光電変換装置1の実施形態を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図1中の紙面上、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、各層(各部材)の上側の面を「上面」、下側の面を「下面」と言う。
図1に示す光電変換装置1は、電解質溶液を必要としない、いわゆる乾式光電変換装置と呼ばれるものである。この光電変換装置1は、基板10と、第1の電極(面電極)12と、第1導電型半導体層としてのP型半導体層14と、I型半導体層16と、第2導電型半導体層としてのN型半導体層18と、第2の電極(対向電極)20とを有している。第2の電極20の上面には、色素層22(図中、梨地部分)によって図形が形成されている。第1の電極12と第2の電極20とを外部回路8により接続すると、外部回路8に電流(光励起電流)が流れる。
次に各層(各部)の構成について説明する。
基板10は、第1の電極12、P型半導体層14、I型半導体層16、N型半導体層18および第2の電極20の各層を支持するものである。この基板10は、平板状(または層状)の部材で構成されている。
図1に示すように、光電変換装置1は、基板10および第1の電極12側から、例えば、太陽光等の光(以下、単に「光」と言う。)を入射させて(照射して)使用するものである。このため、基板10および第1の電極12は、それぞれ、好ましくは実質的に透明(無色透明、着色透明または半透明)とされる。これにより、光を、I型半導体層16に効率よく到達させることができる。
図2に、光電変換装置1の製造工程を示す。
(第1の電極の形成工程)
まず図2(A)に示すように、基板10上に、第1の電極12を形成する。
基板10の構成材料としては、例えば、各種ガラス材料、各種セラミックス材料、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)のような各種樹脂材料等が挙げられる。また、基板10は、単層または複数層の積層体で構成されていてもよい。
基板10の平均厚さは、材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、次のようにすることができる。
基板10が硬質なものである場合、その平均厚さは、0.1〜1.5mm程度であるのが好ましく、0.8〜1.2mm程度であるのがより好ましい。また、基板10が可撓性(フレキシブル性)を有するもの(主として樹脂材料で構成された可撓性基板)である場合、その平均厚さは、0.5〜150μm程度であるのが好ましく、10〜75μm程度であるのがより好ましい。
なお、光電変換装置1を各種の電子機器に搭載する場合、電子機器の構成部材を光電変換装置1の基板10として利用することができる。
基板10の上面には、層状の第1の電極(面電極)12が設けられている。第1の電極12の構成材料には、例えば、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素ドープした酸化錫(FTO)、酸化インジウム(IO)、酸化錫(SnO2)のような各種金属酸化物(透明導電性酸化物)、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタルまたはこれらを含む合金のような各種金属材料、カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレンのような各種炭素材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができ、スパッタ法、スプレー法、インクジェット法等によって薄膜状の電極を形成することができる。
第1の電極12の平均厚さは、材料、用途等により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、次のようにすることができる。第1の電極12を各種金属酸化物で構成する場合、その平均厚さは、0.05〜5μm程度であるのが好ましく、0.1〜1.5μm程度であるのがより好ましい。また、第1の電極12を各種金属材料や各種炭素材料で構成する場合、その平均厚さは、0.01〜1μm程度であるのが好ましく、0.03〜0.1μm程度であるのがより好ましい。
(P型半導体層の形成工程)
次に、図2(B)に示すように、第1の電極12上に、第1の半導体層としてP型半導体層14を形成する。
P型半導体層14は、例えば、一般式Sinm(ここで、Xは水素原子および/またはハロゲン原子を表し、nは5以上の整数を表し、mはnまたは2n−2または2nの整数を表す。)で表される環系を有するケイ素化合物(特にシラン化合物)に、一般式Siabcで表されるケイ素化合物を添加し、これに紫外線を照射して重合させた後、トルエン等の溶媒で希釈し、フィルターを通した液体材料を用いて形成することができる。ここで用いられる溶媒は、上記シラン化合物および/または変性シラン化合物を溶解し、溶質と反応しないものであれば特に限定されない。また、P型半導体層の形成に用いられる変性シランとしては、例えば、ホウ素原子を含むシラン化合物が挙げられる。
上述の液体材料は、スピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スプレー法、インクジェット法等を用いて、第1の電極12上に塗布することができ、例えば、厚さ数十nm程度に形成する。塗布後、焼成し(例えば、400℃1時間)、ドープされたアモルファスシリコンとする。必要に応じてさらにレーザ照射等により結晶化する。
具体的例として、ホウ素変性シラン化合物1−ボラヘキサプリズマン(化合物)1mgとシクロヘキサシラン1gをトルエン20gに溶かして塗布溶液を調製し、この溶液をアルゴン雰囲気中で基板10上にスピンコートして150℃で乾燥した後、水素3%含有アルゴン中で450℃で熱分解を行い、膜厚60nm程度のp型アモルファスシリコン膜を形成する方法が挙げられる。
(シリコン膜の前駆体膜の形成工程)
次に図2(C)に示すように、不純物を含まない液体シリコン材料をインクジェット法によって吐出し、P型半導体層14に液滴を配置し、乾燥させて、シリコン膜の前駆体膜16’を形成する。
液体シリコン材料としては、例えば、一般式Sinm(ここで、Xは水素原子および/またはハロゲン原子を表し、nは5以上の整数を表し、mはnまたは2n−2または2nの整数を表す。)で表される環系を有するケイ素化合物(特にシラン化合物)に紫外線を照射して重合させ、トルエン溶剤で希釈して10%前後とし、フィルターを通したものを用いることができる。
ここで、図3にインクジェット法に用いられる液滴吐出装置(インクジェット装置)の一例を示す。
図3に示す液滴吐出装置30は、基板10を載置する載置テーブル32と、載置テーブル32をx軸方向に移動(主走査)するx軸駆動ローラ34と、ノズル36を有する液滴吐出ヘッド38と、液滴吐出ヘッド38をy軸方向に移動(副走査)するy軸駆動機構40とを有している。
液滴吐出ヘッド38内には、液体シリコン材料が収納され、ノズル36の先端に形成された小孔から液滴42として吐出される。
載置テーブル32をx軸方向へ移動させるとともに、液滴吐出ヘッド38をy軸方向において往復動させつつ、液滴42をノズル36の小孔から吐出させることにより、前記膜を形成する。
この液滴42は、液滴吐出装置を用いることによって、所定の画像処理情報に基いて計算されて基板10上に配置することができる。所定の画像とは後述の色素層の形成工程を経て形成される画像(図形)のことである。
(加熱処理工程)
続いて、図2(D)に示すように、400℃、1時間の焼成を行い、シリコン膜の前駆体膜16’を、アモルファスシリコン膜(I型半導体層)16に変換させる。
焼成すると膜厚は薄くなるが、本発明に係る方法によれば、液滴の高さは、1μm以上、好ましくは2μm以上、さらに好ましくは3μm以上に形成される。
加熱処理の場合には一般に到達温度が約550℃以下の温度ではアモルファス状、それ以上の温度では多結晶状のシリコン膜が得られる。アモルファス状のシリコン膜を得たい場合は、好ましくは300℃〜550℃、より好ましくは350℃〜500℃が用いられる。到達温度が300℃未満の場合は、シラン化合物の熱分解が十分に進行せず、十分な特性のシリコン膜を形成できない場合がある。上記熱処理を行う場合の雰囲気は窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、もしくは水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。多結晶状のシリコン膜を得たい場合は、上記で得られたアモルファス状シリコン膜にレーザを照射して多結晶シリコン膜に変換することができる。上記レーザを照射する場合の雰囲気も窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、もしくはこれらの不活性ガスに水素なとの還元性ガスを混入したもの等酸素を含まない雰囲気とすることが好ましい。尚、加熱処理に代えてエキシマレーザ等のレーザを照射すれば、多結晶シリコン膜を得ることができる。また、焼成によってアモルファスシリコン膜を得てから、レーザを照射して結晶化させてもよい。
(絶縁膜形成工程)
次に、図2(E)に示すように、島状に配置されたI型半導体層16の間隙を絶縁膜17で埋める。絶縁膜17の種類は特に限定されず、SiO2膜等を用いることができる。形成方法も一般的なスパッタ法、CVD法等などを用いることができる。本発明に係る光電変換装置の製造方法の特徴は、真空プロセスを必要とせず、液体材料を用いてI型半導体層を形成することにあるので、他の薄膜も液体材料を用いる方法に統一することによって、同一の装置、環境下ですべての工程を行うことができる。したがって、絶縁膜17は、例えば、ポリシラザンをインクジェット法によって島と島の間の領域にのみ塗布し、これを大気中で焼成し、SiO2膜とすることによって形成できる。あるいは、上述したケイ素化合物を含む液体を塗布し、大気中で焼成してもよい。絶縁膜17の厚さは200nm〜500nm程度が望ましい。
絶縁膜17によって、P型半導体層14が、この後形成されるN型半導体層と接合するのを阻止することができる。
なお、絶縁膜17の代わりに、I型半導体層16の間隙に、I型半導体層16よりも厚みの小さい半導体膜を形成しても同様の効果が得られる。半導体膜は、図2(C)、(D)で示したI型半導体層16と同様の方法で形成することができる。
(N型半導体層および第2の電極の形成工程)
次に、図2(F)に示すように、N型半導体層18および第2の電極20を形成する。
N型半導体層18は、上述したP型半導体層14の形成方法において、ホウ素変性シランに代えて、リン変性シラン化合物を用いることによって形成できる。
具体的には、リン変性シラン化合物1−ホスホシクロペンタシラン1mgとオクタシラキュバン(化合物2)1gをトルエン10gとテトラヒドロナフタレンの混合溶媒に溶解して塗布溶液を調製し、アルゴン雰囲気中でスピンコートし150℃で乾燥した後、水素3%含有アルゴン中で450℃で熱分解を行えば、膜厚60nm程度のN型半導体層18を形成することができる。
最後に、インジウムとスズを含む有機化合物の液体材料を塗布し、熱処理を行ってITO膜に変換し、第2の電極20とする。
(色素層の形成工程)
次に、図2(G)に示すように、第2の電極20上に所定の図形の形状を描くように色素層22を形成する。色素層22は、図3に示す液滴吐出装置を用いて色素をインクジェット法により吐出し、色素の液滴を配置することにより形成される。ここでは、図1に示す「E」の形状を形成するように色素が配置される。
図4(A)は、色素層22を形成した状態の光電変換装置1の一部の平面図である。図に示すように、ドットパターンで形成されたI型半導体層16と重複しない領域に色素がドットパターンで配置されることが好ましい。
なお、所定の画像処理情報に基いてI型半導体層16と色素層22とが所定の画像を構成するように配置を計算した上で、液滴吐出装置から色素を吐出することができる。
また、色素層22は、図4(B)に示すように、絶縁膜17の上、すなわち、P型半導体層14とN型半導体層18の間の、I型半導体層16と重複しない領域にドットパターンで配置してもよい。
また、図4の例では、色素層22が画像を構成する要素となっているが、色素層22と、N型半導体層18のうち色素層22と重ならない部分を画像の要素としてもよい。色素層22以外の部分も画像の要素として利用することにより、画像の質をさらに向上させることができる。
色素には、各種顔料や各種染料を単独で、または混合して使用することができる。なお、経時的な変質が少ないという点では顔料が、第2の電極20への吸着性に優れるという点では染料が優れている。
顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、アゾ系顔料、アントラキノン系顔料、アゾメチン系顔料、キノフタロン系顔料、イソインドリン系顔料、ニトロソ系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、ピロロピロール系顔料、ジオキサジン系顔料のような各種有機顔料、炭素系顔料、クロム酸塩系顔料、硫化物系顔料、酸化物系顔料、水酸化物系顔料、フェロシアン化物系顔料、ケイ酸塩系顔料、リン酸塩系顔料、その他(例えば、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等)のような各種無機顔料等が挙げられる。
また、染料としては、例えば、RuL2(SCN)2、RuL2Cl2、RuL2(CN)2、Rutenium535−bisTBA(Solaronics社製)、[RuL2(NCS)222Oのような金属錯体色素、シアン系色素、キサンテン系色素、アゾ系色素、ハイビスカス色素、ブラックベリー色素、ラズベリー色素、ザクロ果汁色素、クロロフィル色素等が挙げられる。なお、前記組成式中のLは、2,2'−bipyridine、または、その誘導体を示す。
実施例2.
本実施形態では、N型半導体層18を形成した後で、N型半導体層18上に色素層22を形成する。図5に、実施例2による光電変換装置1の製造工程を示す。図5(A)〜(E)に示す工程は実施例1と同様である。
(N型半導体層の形成工程)
図5(F)に示すように、N型半導体層18を形成する。実施例1と同様に、リン変性シラン化合物1−ホスホシクロペンタシラン1mgとオクタシラキュバン(化合物2)1gをトルエン10gとテトラヒドロナフタレンの混合溶媒に溶解して塗布溶液を調製し、アルゴン雰囲気中でスピンコートし150℃で乾燥した後、水素3%含有アルゴン中で450℃で熱分解を行えば、膜厚60nm程度のN型半導体層18を形成することができる。
(色素層の形成工程)
次に、図5(G)に示すように、N型半導体層18上に所定の図形の形状を描くように色素層22を形成する。色素層22は、実施例1と同様に、色素をインクジェット法によって吐出することにより形成される。
(第2の電極の形成工程)
最後に、図5(H)に示すように、色素層22上に、インジウムとスズを含む有機化合物の液体材料を塗布し、熱処理を行ってITO膜に変換し、第2の電極20を形成する。
(画像表示装置)
本発明の画像表示装置は、上記のような光電変換装置1を備えるものである。
図6は、本発明の画像表示装置を適用したICカード100を示す平面図である。
ICカード100は、本体101が太陽電池機能を有し、本体101上に、例えば電子マネー等の情報を格納するICチップ102、表示装置103を有する。本体101上に印刷された写真104、ロゴマーク105、文字106は、本発明の方法により太陽電池上に形成されている。
なお、本発明の画像表示装置としては、図6に示すICカードの他、例えば、太陽電池機能を持った写真、看板、その他、携帯電話等の電子機器に備えられた太陽電池機能を持つボタンやキーに適用することもできる。さらに、乗用車、航空機など、装飾面を有するもの全般を対象とする。ここには建造物の壁面など不動産物も含まれる。
本発明に係る光電変換装置の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る光電変換装置の製造工程を示す説明図である。 本発明に係る光電変換装置の製造方法に用いられる液滴吐出装置を示す図である。 本発明に係る光電変換装置の平面図である。 本発明に係る第2の実施例の光電変換装置の製造工程を示す説明図である。 本発明に係る携帯型装置の一例を示す図である。
符号の説明
1 光電変換装置、8 外部回路、10 基板、12 第1の電極、14 P型半導体層、16 I型半導体層、16’ シリコン膜の前駆体膜、17 絶縁膜、18 N型半導体層、20 第2の電極、22 色素層、30 液滴吐出装置、32 載置テーブル、34 x軸駆動ローラ、36 ノズル、38 液滴吐出ヘッド、40 y軸駆動機構、42 液滴、100 ICカード、101 本体、102 ICチップ、103 表示装置、104 写真、105 ロゴマーク、106 文字

Claims (12)

  1. 基板上に配置された第1のドットパターンでなる複数の光電変換領域と、
    前記基板上の前記複数の光電変換領域相互間に配置された第2のドットパターンでなる複数の着色領域と、を有し、
    前記複数の着色領域は前記基板上に前記第2のドットパターンでなる画像を形成することを特徴とする光電変換装置。
  2. 基板上に形成された第1の電極と、
    前記第1の電極上に形成された第1導電型半導体層と、
    前記第1導電型半導体層上に形成された第1のドットパターンでなる複数のI型半導体と、
    前記複数のI型半導体上に形成された第2導電型半導体層と、
    前記第2導電型半導体層上に形成された第2の電極と、
    前記複数のI型半導体と重複しない領域に形成された第2のドットパターンでなる複数の色素層と、を有し、
    前記基板上に前記第2のドットパターンで画像が形成される
    ことを特徴とする光電変換装置。
  3. 請求項2に記載の光電変換装置において、
    前記色素は前記第2の電極上に形成されていることを特徴とする光電変換装置。
  4. 請求項2に記載の光電変換装置において、
    前記色素は前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層の間で前記I型半導体の形成されていない領域に形成されていることを特徴とする光電変換装置。
  5. 請求項2乃至4のいずれかに記載の光電変換装置において、
    前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層の間で前記I型半導体の形成されていない領域に絶縁膜が形成されていることを特徴とする光電変換装置。
  6. 請求項2乃至4のいずれかに記載の光電変換装置において、
    前記第1導電型半導体層と前記第2導電型半導体層の間で前記I型半導体の形成されていない領域に前記I型半導体よりも厚みの小さい半導体膜が形成されていることを特徴とする光電変換装置。
  7. 請求項2乃至6のいずれかに記載の光電変換装置において、
    前記第2導電型半導体層の前記色素と重複しない領域と前記色素とが前記画像を形成する要素として構成されていることを特徴とする光電変換装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載の光電変換装置を備えることを特徴とする画像表示装置。
  9. 基板上に第1導電型半導体層を形成する工程と、
    前記第1導電型半導体層上に複数の液体材料をそれぞれ間隔が空くように配置する工程と、
    前記複数の液体材料を焼成し複数のI型半導体を形成する工程と、
    前記複数のI型半導体上に第2導電型半導体層を形成する工程と、
    前記複数のI型半導体と重複しない領域に色素を配置する工程と、を有し、
    前記色素は画像を形成する要素であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  10. 請求項9に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記複数の液体材料と前記色素とはインクジェット装置のノズルより吐出されて配置されることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  11. 請求項10に記載の光電変換装置の製造方法において、
    前記複数の液体材料を配置する工程に先立ち、前記複数の液体材料と前記色素との配置を画像処理情報に基いて決定する工程をさらに有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
  12. 請求項9乃至11のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法を用いることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
JP2005092494A 2005-03-28 2005-03-28 光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法 Expired - Fee Related JP4324970B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005092494A JP4324970B2 (ja) 2005-03-28 2005-03-28 光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法
US11/364,000 US8723015B2 (en) 2005-03-28 2006-03-01 Photoelectric conversion device, image display, method of manufacturing photoelectric conversion device, and method of manufacturing image display
US14/227,507 US9142703B2 (en) 2005-03-28 2014-03-27 Method of manufacturing photoelectric conversion device, and method of manufacturing image display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005092494A JP4324970B2 (ja) 2005-03-28 2005-03-28 光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006278507A JP2006278507A (ja) 2006-10-12
JP4324970B2 true JP4324970B2 (ja) 2009-09-02

Family

ID=37033974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005092494A Expired - Fee Related JP4324970B2 (ja) 2005-03-28 2005-03-28 光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8723015B2 (ja)
JP (1) JP4324970B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101378089A (zh) * 2007-08-28 2009-03-04 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 太阳能电池
DE102008060404A1 (de) * 2008-07-30 2010-02-11 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Einseitig kontaktiertes Dünnschicht-Solarmodul mit einer inneren Kontaktschicht
KR101069411B1 (ko) * 2009-11-24 2011-10-04 삼성전기주식회사 휴대폰
JP5464498B2 (ja) * 2010-10-08 2014-04-09 株式会社日野樹脂 多機能性広告装飾表示太陽電池パネルの設置構造
US20120325305A1 (en) * 2011-06-21 2012-12-27 International Business Machines Corporation Ohmic contact between thin film solar cell and carbon-based transparent electrode
US11161369B2 (en) 2015-01-23 2021-11-02 Sistine Solar, Inc. Graphic layers and related methods for incorporation of graphic layers into solar modules
EP3248223A1 (en) 2015-01-23 2017-11-29 Sistine Solar, Inc. Graphic layers and related methods for incorporation of graphic layers into solar modules
KR102352232B1 (ko) * 2015-06-15 2022-01-17 삼성전자주식회사 콘택 구조체들을 갖는 반도체 소자의 제조 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6141261Y2 (ja) 1981-04-16 1986-11-25
US4378460A (en) * 1981-08-31 1983-03-29 Rca Corporation Metal electrode for amorphous silicon solar cells
DE69232932T2 (de) * 1991-12-09 2003-08-14 Pacific Solar Pty Ltd Vergrabener kontakt, miteinander verbundene dünnschicht- und grossvolumige photovoltaische zellen
JPH0888383A (ja) 1994-09-16 1996-04-02 Canon Inc 太陽電池ユニット
JP4063896B2 (ja) * 1995-06-20 2008-03-19 株式会社半導体エネルギー研究所 有色シースルー光起電力装置
US6091077A (en) * 1996-10-22 2000-07-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. MIS SOI semiconductor device with RTD and/or HET
CN1142597C (zh) * 1998-03-25 2004-03-17 Tdk株式会社 太阳能电池组件
JPH10308525A (ja) 1998-04-30 1998-11-17 Opt Techno:Kk 太陽電池装置
WO2000059044A1 (en) 1999-03-30 2000-10-05 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing solar cell
US7227078B2 (en) * 2000-09-08 2007-06-05 Akzo Nobel N.V. Colored solar cell unit
JP3919468B2 (ja) 2001-05-21 2007-05-23 シャープ株式会社 薄膜太陽電池モジュール及び薄膜太陽電池パネル
JP2004228450A (ja) 2003-01-24 2004-08-12 Seiko Epson Corp 光電変換素子および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US8723015B2 (en) 2014-05-13
US20140212999A1 (en) 2014-07-31
US20060213547A1 (en) 2006-09-28
US9142703B2 (en) 2015-09-22
JP2006278507A (ja) 2006-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4324970B2 (ja) 光電変換装置、画像表示装置、光電変換装置の製造方法、および画像表示装置の製造方法
JP4345064B2 (ja) 光電変換素子の製造方法、および電子機器
JP4640322B2 (ja) 光電変換素子及びその製造方法、並びに電気化学セルの製造方法
TWI242104B (en) Method for forming pattern and method for forming circuit pattern, electro-optical device, and electronic equipment
JP2007149679A (ja) 電気化学電池およびその製造方法
US20110083719A1 (en) Electronic device
WO2016031294A1 (ja) 有機薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法、および電子機器
CN101785138A (zh) 制造光电转换设备的方法
CN203871350U (zh) 用于打印钙钛矿基薄膜太阳电池的喷墨打印机
US20090199896A1 (en) Dye-sensitized solar cell
CN108987449A (zh) 像素界定层及其制造方法、显示基板
CN110494906A (zh) 显示装置及其制造方法
Im et al. Flashlight-material interaction for wearable and flexible electronics
Cheng et al. Droplet Manipulation and Crystallization Regulation in Inkjet-Printed Perovskite Film Formation
Han et al. Recent Patterning Methods for Halide Perovskite Nanoparticles
JP2004228450A (ja) 光電変換素子および電子機器
Duan et al. Mode-tunable, micro/nanoscale electrohydrodynamic deposition techniques for optoelectronic device fabrication
JP2016051805A (ja) 有機薄膜太陽電池およびその製造方法、電子機器
CN101800166B (zh) 制作斥液性挡墙的方法
Wu Printed Electronics Technologies
JP2004221495A (ja) 光電変換素子の製造方法、光電変換素子および電子機器
Arulraj et al. Rational Strategies for Large‐area Perovskite Solar Cells: Laboratory Scale to Industrial Technology
Tian et al. 14.5: Perovskite Quantum Dot Color Conversion Pattern Fabricated by an In‐situ Inkjet Printing
KR101360548B1 (ko) 태양전지의 모듈화 방법과 이에 의해 제조된 태양전지 모듈
Utama Inkjet printing for commercial high efficiency silicon solar cells

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090518

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees