JP5810548B2 - 太陽電池用複合膜付き透明基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕透明基板と透明電極膜の間に、透明膜を有する太陽電池用複合膜付き透明基板であって、透明膜が、透光性バインダーを含有し、屈折率が、n1<n2<n3(式中、n1は透明基板の屈折率、n2は透明膜の屈折率、およびn3は透明電極膜の屈折率を表す)であることを特徴とする、太陽電池用複合膜付き透明基板。
〔2〕透明膜の屈折率が、1.5〜1.9である、上記〔1〕記載の太陽電池用複合膜付き透明基板。
〔3〕透明膜の厚さが、0.01〜0.5μmである、上記〔1〕または〔2〕記載の太陽電池用複合膜付き透明基板。
〔4〕透明膜の透光性バインダーが、加熱により硬化するポリマー型バインダーおよび/またはノンポリマー型バインダーを含む、上記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載の太陽電池用複合膜付き透明基板。
〔5〕透明膜が、さらに、ITO、ZnO、ATOおよびTiO2からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸化物粒子を含む、上記〔1〕〜〔4〕のいずれか記載の太陽電池用複合膜付き透明基板。
〔6〕透明基板、透明膜、および透明電極膜をこの順で有する太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法であって、透明基板上に、透明膜用組成物を、湿式塗工法により塗布して、透明塗膜を形成した後、透明塗膜を有する透明基板を、焼成または硬化して、透明膜を形成し、さらに、透明膜上に透明電極膜を形成する、太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法。
〔7〕透明導電塗膜の焼成温度が、130〜250℃である、上記〔6〕記載の太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法。
〔8〕透明膜用組成物の湿式塗工法が、スプレーコーティング法、ディスペンサーコーティング法、スピンコーティング法、ナイフコーティング法、スリットコーティング法、インクジェットコーティング法、ダイコーティング法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、またはグラビア印刷法である、上記〔6〕または〔7〕記載の太陽電池用複合膜の製造方法。
〔9〕上記〔1〕〜〔5〕のいずれか記載の太陽電池用複合膜付き透明基板を含む、太陽電池。
本発明の太陽電池用複合膜付き透明基板(以下、複合膜付き透明基板という)は、透明基板と透明電極膜の間に、透明膜を有する太陽電池用複合膜付き透明基板であって、透明膜が、透光性バインダーを含有し、屈折率が、n1<n2<n3(式中、n1は透明基板の屈折率、n2は透明膜の屈折率、およびn3は透明電極膜の屈折率を表す)であることを特徴とする。
透明膜は、透明膜用組成物から製造され、透明膜用組成物は、透光性バインダーを含有する。
本発明の複合膜付き透明基板の製造方法は、透明基板、透明膜、および透明電極膜をこの順で有する太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法であって、透明基板上に、透明膜用組成物を、湿式塗工法により塗布して、透明塗膜を形成した後、透明塗膜を有する透明基板を、焼成または硬化して、透明膜を形成し、さらに、透明膜上に透明電極膜を形成する。
50cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、140gのテトラエトキシシランと、140gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、1.7gの60%硝酸を120gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後50℃で3時間反応させることにより製造した。
500cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、85gのテトラエトキシシランと、100gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら室温で、0.09gの60%硝酸を110gの純水に溶解した溶液を、チューブポンプを用いて10〜15分の時間をかけて投入した。その後、得られた混合溶液に、あらかじめ混合しておいた45gのアルミニウムトリ−sec−ブトキシドと、60gのエチルアルコールの混合溶液を、チューブポンプを用いて10〜15分の時間をかけて投入した。室温にて30分程度攪拌した後、50℃で3時間反応させることにより製造した。
50cm3のガラス製の4つ口フラスコを用い、115gのテトラエトキシシランと、175gのエチルアルコールを加え、攪拌しながら、1.4gの35%塩酸を110gの純水に溶解した溶液を一度に加え、その後45℃で3時間反応させることにより製造した。
ノンポリマー型バインダー1には、2−n−ブトキシエタノールと3−イソプロピル−2,4−ペンタンジオンの混合液を、ノンポリマー型バインダー2には、2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオンとイソプロピルアセテートの混合液(質量比1:1)を用いた。
混合溶媒1には、イソプロパノール、エタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドの混合液(質量比4:2:1)を用いた。
実施例1〜3、比較例2、参考例1、2の透明膜用組成物を、表1に示す湿式塗工法で、透明基板としての1mm厚のアルカリガラス基板に成膜後、200℃で30分間、大気中で焼成した。表1に、焼成後の透明膜の膜厚を示す。
屈折率評価については、実施例1〜3、比較例2、参考例1、2に示す透明導電膜用組成物について、光学定数が既知のアルカリガラス基板(1.54)に対して、湿式塗工法(スピンコーティング法、ダイコーティング法、オフセット印刷法)により透明膜を成膜後、200℃で30分焼成することにより、厚さ0.1〜2μmの透明膜を形成した。その膜に対して、分光エリプソメトリー装置(J.A.Woollam Japan(株)製 M−2000)を用いて測定し、透明膜部分についてデータを解析し、光学定数を求めた。解析した光学定数から、633nmの値を屈折率とした。表1に、これらの結果を示す。
密着性評価については、テープテスト(JIS K−5600)に準ずる方法で評価した。屈折率を評価した試料を用いた。透明膜に対してテープを密着させ、剥がした際に、透明膜がはがれたり、めくれあがったりする状態の程度により、優・可・不可の3段階で評価した。テープ側に透明膜が張り付かず、接着テープのみがはがれた場合を優とし、接着テープの剥がれとアルカリガラス基板が露出した状態が混在した場合を可とし、接着テープの引き剥がしによりアルカリガラス基板表面の全面が露出した場合を不可とした。表1に、これらの結果を示す。
太陽電池の発電特性の評価を行うために、図1に示すスーパーストレート型太陽電池1を作製した。屈折率の測定に使用した透明基板2の透明膜3上に、マグネトロンインライン式スパッタリング装置を用いるスパッタ法で、表面に凹凸テクスチャを有しかつF(フッ素)ドープされた厚さ:800nmの表面電極膜(SnO2膜、屈折率:2.0)を、透明電極膜4として形成した。この透明電極膜4にはレーザー加工法を用いてパターニングすることによりアレイ状とするとともに、それらを電気的に相互接続する配線を形成した。次に透明電極膜4上にプラズマCVD法を用いて、光電変換層5を形成した。この光電変換層5は、この実施例では、透明基板2側から順に、p型a−Si:H(非晶質単価シリコン)、i型a−Si(非晶質シリコン)及びn型μc−Si(微結晶炭化シリコン)、からなる膜を積層して得た。光電変換層5を、レーザー加工法を用いてパターニングした。この光電変換層5上に、スパッタ法により、厚さ:80nmの透明導電層(ZnO層)(図示せず)と、厚さ:200nmのAg膜の反射電極膜6を形成した後、レーザー加工法を用いてパターニングし、スーパーストレート型太陽電池1を作製した。
2 透明基板
3 透明膜
4 透明電極膜
5 光電変換層
6 反射電極膜
10 複合膜付き透明基板
Claims (6)
- 透明基板と二酸化錫からなる透明電極膜の間に、透明膜を有する太陽電池用複合膜付き透明基板であって、
透明膜が、酸化物粒子と、シリコンのアルコキシドと硝酸触媒を含むノンポリマー型バインダー、または2−アルコキシエタノール、β-ジケトンおよびアルキルアセテートからなる群より選択される少なくとも1種のノンポリマー型バインダーを含み、酸化物粒子とノンポリマー型バインダーとの質量比が、(10:22)〜(12:10)である透明膜用組成物から形成された透光性バインダーとを含有し、酸化物粒子が、屈折率が2.0〜2.7で、平均粒径が20〜30nmであり、かつ透明膜の屈折率が1.65〜1.9であり、
屈折率が、n1<n2<n3(式中、n1は透明基板の屈折率、n2は透明膜の屈折率、およびn3は透明電極膜の屈折率を表す)であり、厚さが0.1〜0.4μmであることを特徴とする、太陽電池用複合膜付き透明基板。 - 酸化物粒子が、ITO、ZnO、ATOおよびTiO2からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1記載の太陽電池用複合膜付き透明基板。
- 透明基板、透明膜、および二酸化錫からなる透明電極膜をこの順で有する太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法であって、透明基板上に、酸化物粒子と、シリコンのアルコキシドと硝酸触媒を含むノンポリマー型バインダー、または2−アルコキシエタノール、β-ジケトンおよびアルキルアセテートからなる群より選択される少なくとも1種のノンポリマー型バインダーとを含み、酸化物粒子が、屈折率が2.0〜2.7で、平均粒径が20〜30nmであり、酸化物粒子とノンポリマー型バインダーとの質量比が、(10:22)〜(12:10)である透明膜用組成物を、湿式塗工法により塗布して、透明塗膜を形成した後、透明塗膜を有する透明基板を、焼成または硬化して、屈折率が1.65〜1.9であり、厚さが0.1〜0.4μmである透明膜を形成し、さらに、透明膜上に透明電極膜を形成する、太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法。
- 透明塗膜の焼成温度が、130〜250℃である、請求項3記載の太陽電池用複合膜付き透明基板の製造方法。
- 透明膜用組成物の湿式塗工法が、スプレーコーティング法、ディスペンサーコーティング法、スピンコーティング法、ナイフコーティング法、スリットコーティング法、インクジェットコーティング法、ダイコーティング法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、またはグラビア印刷法である、請求項3または4記載の太陽電池用複合膜の製造方法。
- 請求項1または2記載の太陽電池用複合膜付き透明基板を含む、太陽電池。
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