JP5895971B2 - 太陽電池、及び太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池、及び太陽電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5895971B2
JP5895971B2 JP2014116990A JP2014116990A JP5895971B2 JP 5895971 B2 JP5895971 B2 JP 5895971B2 JP 2014116990 A JP2014116990 A JP 2014116990A JP 2014116990 A JP2014116990 A JP 2014116990A JP 5895971 B2 JP5895971 B2 JP 5895971B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cured resin
resin layer
solar cell
layer
cured
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.)
Active
Application number
JP2014116990A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015230986A (ja
Inventor
小巻 壮
壮 小巻
裕一 藤岡
裕一 藤岡
師岡 久雄
久雄 師岡
山田 寛
寛 山田
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK 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 TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2014116990A priority Critical patent/JP5895971B2/ja
Priority to TW104118011A priority patent/TWI564141B/zh
Priority to EP15170542.3A priority patent/EP2953169A1/en
Priority to CN201510303483.7A priority patent/CN105322037B/zh
Priority to US14/732,065 priority patent/US9478687B2/en
Publication of JP2015230986A publication Critical patent/JP2015230986A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5895971B2 publication Critical patent/JP5895971B2/ja
Active 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • G04C10/02Arrangements of electric power supplies in time pieces the power supply being a radioactive or photovoltaic source
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • 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
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • H01L31/0481Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • 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
    • 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

Description

本発明は、太陽電池、及び太陽電池の製造方法に関する。
下記特許文献1に記載されているようなシート状の太陽電池は、例えば、電源(発電装置)として腕時計又は携帯型計算機等の電子機器に搭載される。
特開2001−127327号公報
図5aに示すように、従来のシート状の太陽電池300は、例えば、樹脂を含む基板10と、基板10に重なる光電変換層100と、光電変換層100に重なる保護層(第二硬化樹脂層9)と、を備える。第二硬化樹脂層9は、光電変換層100を封止する。第二硬化樹脂層9の表面は、受光面である。温度変化に伴う太陽電池300の寸法及び形状の変化を抑制するために、基板10は線膨張係数(熱膨張率)が比較的小さい樹脂から構成される。しかし、本発明者らは、太陽電池300が加熱されると、第二硬化樹脂層9に含まれる樹脂の線熱膨張係数が、基板10に含まれる樹脂の線熱膨張係数よりも大きいことに起因して、太陽電池300の受光面(第二硬化樹脂層9側の表面S2)が凸状に反り、表面S2の反対側にある太陽電池300の表面S1’が凹状に反ってしまうことを発見した(図5a参照)。このような太陽電池の形状を、以下では「凸形状」と記す。
温度上昇に伴って太陽電池300が凸形状に変形すると、電子機器において、太陽電池300の受光面(第二硬化樹脂層9側の表面S2)が、本来接触してはならない部分と接触する。例えば、太陽電池が腕時計に搭載される場合、図5bに示すように、受光面(第二硬化樹脂層9側の表面S2)が文字盤14に対向する状態で、太陽電池300がスペーサー12を介して文字盤14の下に設置される。この太陽電池300が温度上昇に伴い凸形状に変形すると、図5bに示すように、太陽電池300の受光面が文字盤に接触する。その結果、太陽電池若しくは腕時計の性能、又は腕時計の外観が損なわれる。近年の腕時計の小型化及び薄型化に伴い、太陽電池300と文字盤14との間隔が益々狭くなり、太陽電池300の表面S2が文字盤14に接触し易くなっている。
腕時計の場合と同様に、電子機器全般において、太陽電池が温度上昇に伴い凸形状に変形することは問題である。つまり、近年の電子機器の小型化及び薄型化に伴い、電子機器において太陽電池の設置に許されるスペースが益々狭くなっているので、温度上昇に伴う太陽電池の変形を抑制することは、重要な課題である。
本発明者らは、保護層(第二硬化樹脂層9)の反対側に位置する基板10の表面S1’を、第二硬化樹脂層9と同様の組成及び厚さを有する硬化樹脂層で覆い、太陽電池の構造を対称的にすることによって、太陽電池300が凸形状に変形することを抑制することを試みた。しかしながら、これら2つの硬化樹脂層を順次形成する際に、樹脂の硬化・収縮のために一方の硬化樹脂層が先に変形して、室温においても太陽電池300が凸形状になってしまった。
太陽電池の構造を対称的にするために、光電変換層100を一対の基板10で挟み込む場合、太陽電池の製造コストが上がったり、製造方法が複雑になったりする。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、凸形状を有し難く、温度上昇に伴って太陽電池が凸形状に変形することを抑制することができる太陽電池、及び太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る太陽電池は、シート状の太陽電池であって、第一硬化樹脂層と、第一硬化樹脂層に重なり、樹脂を含む基板と、基板に重なる光電変換層と、光電変換層に重なる第二硬化樹脂層と、を備え、第一硬化樹脂層に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、第二硬化樹脂層に含まれる硬化樹脂の線膨張係数以上であり、第二硬化樹脂層に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、基板に含まれる樹脂の線膨張係数よりも大きく、基板に対向する第一硬化樹脂層の第一表面側の硬化度が、C%であり、第一表面の反対側にある第一硬化樹脂層の第二表面側の硬化度が、C%であるとき、CはCよりも大きく、(C−C)が2〜15%であり、太陽電池の第一硬化樹脂層側の表面が、凸状に反っており、太陽電池の第二硬化樹脂層側の表面が、凹状に反っている。
本発明の一側面においては、第一硬化樹脂層の厚さが、5〜50μmであってよく、第二硬化樹脂層の厚さが、3〜30μmであってよい。
本発明の一側面においては、第一硬化樹脂層が、紫外線硬化型エポキシ樹脂から形成されていてよい。
本発明の一側面においては、第一硬化樹脂層の内部応力が、第二硬化樹脂層の内部応力よりも大きくてよい。
本発明の一側面においては、第一硬化樹脂層が、第二硬化樹脂層よりも厚くてよい。
本発明の一側面においては、C が83〜96%であってよい。
本発明の一側面に係る太陽電池の製造方法は、上記太陽電池の製造方法であって、光電変換層を基板上に形成する工程と、第二硬化樹脂層を光電変換層上に形成する工程と、光電変換層の反対側に位置する基板の表面に紫外線硬化型樹脂を付着させて、第二硬化樹脂層にヒートシンク(放熱器)を接触させた状態で紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射することにより、第一硬化樹脂層を形成する工程と、を備える。
本発明によれば、凸形状を有し難く、温度上昇に伴って太陽電池が凸形状に変形することを抑制することができる太陽電池、及び太陽電池の製造方法が提供される。
図1aは、本発明の一実施形態に係る太陽電池の模式図であって、第一硬化樹脂層、基板、光電変換層及び第二硬化樹脂層が重なった方向における太陽電池の断面を示すものであり、図1bは、本発明の一実施形態に係る太陽電池が腕時計に搭載された状態を示す模式図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の模式図であって、第一硬化樹脂層、基板、光電変換層及び第二硬化樹脂層が重なった方向における太陽電池の断面を示すものである。 図3は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の製造方法を示す模式図である。 図4は、本発明の一実施形態に係る太陽電池の製造方法に用いるヒートシンクの三面図である。 図5aは、従来の太陽電池の模式図であって、基板、光電変換層及び第二硬化樹脂層が重なった方向における太陽電池の断面を示すものであり、図5bは、従来の太陽電池が腕時計に搭載された状態を示す模式図である。
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な一実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。図面において、同一又は同等の構成要素には同一の符号を付す。
(太陽電池)
図1a及び2に示すように、本実施形態に係る太陽電池200は、シート状である。太陽電池200は、第一硬化樹脂層40と、第一硬化樹脂層40の一部又は全体に重なる基板10と、基板10の一部又は全体に重なる光電変換層100と、光電変換層100の一部又は全体に重なる第二硬化樹脂層9(保護層)と、を備える。基板10はフィルム状であり、樹脂を含む。
第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂の線膨張係数は、第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数以上である。第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数は、基板10に含まれる樹脂の線膨張係数よりも大きい。
基板10に対向する第一硬化樹脂層40の第一表面40a側の硬化度が、C%であり、第一表面40aの反対側にある第一硬化樹脂層40の第二表面40b側の硬化度が、C%であるとき、CはCよりも大きく、(C−C)は、2〜15%である。(C−C)は、2.6〜13.5%、又は3〜10%であってもよい。硬化樹脂層の表面側の硬化度とは、例えば、当該表面からの距離(深さ)が5μm以下である領域における硬化樹脂層の硬化度であってよい。
樹脂の硬化度C(%)は、例えば、下記式1で表される。
C={1−(i×i/iS0)/i}×100 (1)
式1中、iとは、硬化樹脂の前駆体である未反応のモノマー(全く硬化していない樹脂)の赤外分光スペクトルの波数wにおける強度である。iS0とは、未反応のモノマーの赤外分光スペクトルの波数wにおける強度であり、樹脂の硬化(硬化反応)の前後において略一定である強度である。つまり、波数wとは、モノマーの分子構造のうち硬化反応によって変化しない部分に由来する。iとは、硬化度が未知である樹脂(硬化度が特定されるべき試料)の赤外分光スペクトルの波数wにおける強度である。iとは、硬化度が未知である樹脂の赤外分光スペクトルの波数wにおける強度である。波数wは、モノマーの分子構造のうち硬化反応によって変化しない部分に由来するため、理論的には硬化樹脂のiはモノマーのiS0と略等しくなる。ただし、実際の測定では、硬化度のみならず他の種々の要因も赤外分光スペクトルに影響するので、測定毎に赤外分光スペクトルの強度が異なる。そのため、iの測定値は必ずしもiS0の測定値と一致せず、測定値i及びiの比(i/i)は、硬化度のみならず他の要因によって影響され得る。したがって、測定値i及びiに基づき正確な硬化度Cを算出するためには、iを標準化して、硬化度以外の要因に起因する硬化度の誤差を補正する必要がある。このような理由から、i/iS0を補正係数としてiに乗じて強度iを標準化して、標準化されたi(つまり、i×i/iS0)とiとを比較することで、硬化度Cを求める。iは、未反応のモノマーの赤外分光スペクトルの波数wにおける強度から、スペクトル全体のベースラインの強度を引いた補正値であってよい。iS0は、未反応のモノマーの赤外分光スペクトルの波数wにおける強度から、スペクトル全体のベースラインの強度を引いた補正値であってよい。iは、硬化度が未知である樹脂の赤外分光スペクトルの波数wにおける強度から、スペクトル全体のベースラインの強度を引いた補正値であってよい。iは、硬化度が未知である樹脂の赤外分光スペクトルの波数wにおける強度から、スペクトル全体のベースラインの強度を引いた補正値であってよい。
波数wは、未反応のモノマーの赤外分光スペクトルと、完全に硬化した硬化樹脂の赤外分光スペクトルと、の間において、顕著な差がある強度の波数である。波数wは、硬化樹脂又はモノマーの種類(分子構造)に依存する。例えば、波数wは、モノマーの分子構造のうち硬化反応によって変化する部分(完全に硬化した硬化樹脂にはない構造)に由来するものであってよい。つまり、波数wは、モノマーの分子構造のうちモノマー間の結合に直接関与する部分に由来するものであってよい。この場合、完全に硬化した硬化樹脂の赤外分光スペクトルでは、波数wにおけるピークが現れ難い。この場合、iはiよりも大きく、i≧i≧0という不等式が成り立つ。上記の各赤外分光スペクトルは、例えば、フーリエ変換型の赤外分光法(FT−IR)によって測定される。
以上のように、式1は、硬化度が未知である樹脂の赤外分光スペクトルに基づいて樹脂の硬化度が算出されることを意味する。式1から明らかなように、硬化度Cは、硬化反応の反応率に対応するものである。
第一硬化樹脂層40の第一表面40a側の硬化度Cを求める場合、例えば、第一硬化樹脂層40と同じ原料(モノマーを含む。)から形成され、完全に硬化した樹脂の赤外分光スペクトルを測定する。また、第一硬化樹脂層40の原料(未硬化の原料)の赤外分光スペクトルを測定する。これらの赤外分光スペクトルに基づき、w及びwを選定し、波数wにおけるi、及び波数wにおけるiS0を求めてよい。または、第一硬化樹脂層40の原料(未硬化の原料)の赤外分光スペクトルのみに基づいて、w及びwを選定し、波数wにおけるi、及び波数wにおけるiS0を求めてもよい。そして、これらの値から上記式1を導出する。次に、第一硬化樹脂層40を太陽電池200から剥がし、第一硬化樹脂層40の第一表面40aの赤外分光スペクトルを測定する。この測定結果から、第一表面40aのi及びiを求める。そして、上記式1に基づき、第一表面40aの硬化度Cが算出される。また、第一表面40aの反対側にある第一硬化樹脂層40の第二表面40bの赤外分光スペクトルを測定する。この測定結果から、第二表面40bのi及びiを求める。そして、上記式1に基づき、第二表面40bの硬化度Cが算出される。
太陽電池200の第一硬化樹脂層40側の表面S1は、凸状に反っており、太陽電池200の第二硬化樹脂層9側の表面S2は、凹状に反っている。太陽電池200の第一硬化樹脂層40側の表面S1は、第一硬化樹脂層40の第二表面40bと同じである。太陽電池200の第二硬化樹脂層9側の表面S2は、第二硬化樹脂層9の外表面であり、受光面である。
以下では、太陽電池200の第一硬化樹脂層40側の表面S1が凸状に反っており、太陽電池200の第二硬化樹脂層9側の表面S2(受光面)が凹状に反っている構造を、太陽電池の「凹形状」と記す。なお、図示の便宜上、図2に示す太陽電池200は反っていないようにみえるが、実際の太陽電池200は、図1aに示すように凹形状を有する。
温度が25℃であり、相対湿度(RH)が50%である環境下において、太陽電池200は凹形状を有する。第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数以上であり、CがCよりも大きく、(C−C)が2〜15%であるため、太陽電池200が例えば80℃に加熱されたとしても、太陽電池200が凸形状に変形することが抑制される。つまり、太陽電池200の温度が上昇しても、太陽電池200の凹形状が維持される。仮に、第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数以下である場合、又は第一硬化樹脂層40がない場合、第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、基板10に含まれる樹脂の線膨張係数よりも大きいため、室温において太陽電池200が凸形状を有したり、室温において凹形状である太陽電池200が、加熱によって凸形状に変形したりする。仮に(C−C)が2%未満である場合、室温において、太陽電池200は凸形状を有する。仮に(C−C)が15%よりも大きい場合、室温において太陽電池200は凹形状を有することができるが、加熱されると凸形状に変形してしまう。
以上のように、本実施形態に係る太陽電池200は凹形状を有し、加熱されても凹形状が維持される。したがって、図1bに示すように、受光面(第二硬化樹脂層9側の表面S2)が文字盤14に対向する状態で、太陽電池200がスペーサー12を介して文字盤14の下に設置された場合、太陽電池200の受光面が文字盤14に接触し難い。腕時計以外の電子機器の限られた狭いスペースに太陽電池200が設置される場合も、太陽電池200の受光面が、本来接触してはならない部分と接触し難い。
具体例に基づき、本実施形態に係る作用効果を説明する。例えば、基板10が、線膨張係数が20ppm/℃である樹脂(例えば、ポリエチレンナフタレート)からなり、第二硬化樹脂層9が、線膨張係数が55ppm/℃である硬化樹脂からなり、第一硬化樹脂層40がない場合、太陽電池が置かれた環境の温度が上昇すると、線膨張係数の差により、太陽電池が容易に凸形状になってしまう。例えば、環境の温度が25℃から80℃へ変化した場合、線膨張係数の差分(35ppm/℃)と温度の変化量(55℃)との積である1925ppmであるため、第二硬化樹脂層9が基板10よりも膨張して太陽電池が容易に凸形状になる。しかし、本実施形態では、第一硬化樹脂層40及び第二硬化樹脂層9が基板10に対して対称的に配置され、且つ第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数以上であるため、温度変化によって太陽電池200が凸形状に変形することが抑制される。ただし、本実施形態に係る作用効果は、上記具体例に限定されるものではない。
第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂の線膨張係数(線膨張係数の平均値)は、例えば、60〜120ppm/℃、又は80〜120ppm/℃であってよい。第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂は、光硬化樹脂又は熱硬化樹脂であってよい。第一硬化樹脂層40に含まれる硬化樹脂は、例えば、エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂の一方又は両方であってよい。エポキシ樹脂及びオキセタン樹脂は、光(例えば、紫外線)又は熱によって硬化されてよい。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジフェニル型エポキシ樹脂、及び多官能型エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。上記の硬化樹脂の線膨張係数は、上記の範囲内である。上記の硬化樹脂のうち複数の種類を混合することにより、硬化樹脂全体の線膨張係数を所望の値に調整してよい。例えば、主成分であるオキセタン樹脂に、2官能のビスフェノールA型エポキシ樹脂、又は2官能の脂環式エポキシ樹脂を配合することにより、比較的大きな線膨張係数を有する硬化樹脂が調製される。例えば、多官能型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂及びジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂のうちの一種又はこれらの混合物は、比較的小さい線膨張係数を有する。樹脂の反応速度(硬化速度)、低い収縮率、及び大きな線膨張係数の観点において、脂環式エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂が、第一硬化樹脂層40に用い易い。
光硬化樹脂は、熱硬化樹脂よりも、硬化度の制御が容易である。したがって、第一硬化樹脂層40は、例えば、紫外線硬化型エポキシ樹脂から形成されていてよい。この場合、第一硬化樹脂層40の形成過程において、上記の硬化度C、C及び(C−C)を所望の値に制御し易い。
第一硬化樹脂層40は、上記の硬化型樹脂のみからなっていてよい。第一硬化樹脂層40は、主成分である硬化樹脂に加えて、副成分として後述する複数のフィラーを含んでもよい。
第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂の線膨張係数(線膨張係数の平均値)は、例えば、50〜70ppm/℃であってよい。第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂は、例えば、熱硬化型樹脂であってよい。第二硬化樹脂層9に含まれる熱硬化型樹脂は、例えば、フェノール樹脂(PF)、エポキシ樹脂(EP)、メラミン樹脂(MF)、ユリア樹脂(UF)、不飽和ポリエステル樹脂(UP)、ポリイミド樹脂(PI)、ポリウレタン樹脂(PUR)、フェノキシ樹脂及びアルキド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。第二硬化樹脂層9は、上記の硬化型樹脂のみからなっていてよい。第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂は、光硬化型樹脂であってもよい。第二硬化樹脂層9は、主成分である硬化樹脂に加えて、副成分である複数のフィラーを含んでもよい。フィラーの含有により、第二硬化樹脂層9の印刷による成形が容易になり、太陽電池の美観が向上し、太陽電池の変換効率が向上し、樹脂層の機械的強度が向上する。フィラーは特に限定されない。フィラーは、有機フィラーであってよい。有機フィラーは、例えば、架橋アクリル樹脂、架橋スチレン樹脂、架橋ウレタン樹脂、又はシリコーン樹脂であってよい。フィラーは、無機フィラーであってもよい。無機フィラーは、例えば、シリカのような酸化物;水酸化カルシウムのような水酸化物;炭酸カルシウムのような炭酸塩;硫酸バリウムのような硫酸塩;又は、タルク、マイカ若しくはワラストナイトのような珪酸塩であってよい。フィラーの粒径は、例えば、5nm〜10μm、又は10nm〜1μmであってよい。フィラーの添加量は、硬化前の樹脂の粘度及び樹脂の塗布方法に応じて、適正な樹脂の粘度及びチクソ性が得られる程度に調整すればよい。
基板10に含まれる樹脂の線膨張係数(線膨張係数の平均値)は、例えば、10〜40ppm/℃であってよい。基板10に含まれる樹脂は、例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニルサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、非晶ポリアリレート(PAR)及びアラミド樹脂からなる群より選ばれる少なくも一種であってよい。これら耐熱性に優れた樹脂を延伸することによって、基板10が形成される。基板10は、上記の樹脂のみならなっていてよい。上記の樹脂から構成される基板10のうち、PENから構成される基板10は、その線膨張係数が小さく、その寸法が安定している点において、比較的に優れている。
第一硬化樹脂層40では、その温度の上昇に伴い、樹脂の硬化・収縮が進行し、樹脂の硬化・収縮に伴って内部応力が発生する。第二硬化樹脂層9についても、同様である。第一硬化樹脂層40の内部応力は、第二硬化樹脂層9の内部応力よりも大きくてよい。この場合、太陽電池200が凹形状を有し易く、太陽電池200の温度が上昇したとしても、凹形状が維持され易い。つまり、太陽電池200の温度変化に対して太陽電池200の凹形状が安定し易い。温度変化に伴って各硬化樹脂層に生じる内部応力は、例えば、下記式2に基づき、簡易に算出される。
σ=Δt×CTE×Y×T (2)
式2中、σは、内部応力である。Δtは、硬化樹脂層の温度変化量(t2−t1)である。CTEは、硬化樹脂層に含まれる樹脂の線膨張係数である。Yは、硬化樹脂層のヤング率(弾性率)である。Tは、硬化樹脂層の厚さである。
例えば、第二硬化樹脂層9の温度が25℃から80℃へ変化し(Δtが55℃であり)、第二硬化樹脂層9に含まれる樹脂の線膨張係数が55ppm/℃であり、80℃(t2)での第二硬化樹脂層9のヤング率が2.5GPaであり、第二硬化樹脂層9の厚さが10μmであるとき、第二硬化樹脂層9の内部応力は約76Paである。したがって、第一硬化樹脂層40の内部応力が76Paよりも大きければ、太陽電池200が凹形状を有し易く、太陽電池200の温度が上昇したとしても、凹形状が維持され易い。つまり、第一硬化樹脂層40の内部応力が第二硬化樹脂層9の内部応力よりも大きくなるように、第二硬化樹脂層9に含まれる硬化樹脂よりも線膨張係数が大きい硬化樹脂を、第一硬化樹脂層40に用いればよい。各硬化樹脂のヤング率に応じて、各硬化樹脂の厚さを調整し、ヤング率及び厚さをバランスさせてよい。ただし、本実施形態は上記具体例に限定されるものではない。
第一硬化樹脂層40は、第二硬化樹脂層9よりも厚くてよい。この場合、上記式2から明らかなように、第一硬化樹脂層40の内部応力が第二硬化樹脂層9の内部応力よりも大きくなり易い。
第一硬化樹脂層40の厚さT1(例えば平均厚さ)は、例えば、5〜50μmであってよく、第二硬化樹脂層9の厚さT2(例えば平均厚さ)は、例えば、3〜30μmであってよい。T1及びT2が上記の範囲である場合、第一硬化樹脂層40の内部応力が第二硬化樹脂層9の内部応力よりも大きくなり易い。同様の理由から、基板10の厚さ(例えば平均厚さ)は、例えば、25〜150μmであってよい。
光電変換層100は、下部電極20、光電変換部30、絶縁樹脂層6、透明電極層7及び配線層8を有する。
下部電極20は、基板10上に設けられている。下部電極20は、導電材料から構成されている。下部電極20は、光を反射する金属からなっていてよい。例えば、下部電極20が、アルミニウム、チタン、銀及びステンレスからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を含んでよい。下部電極20は、複数の金属層から構成される積層体であってもよい。下部電極20は、例えば、スパッタリング法により形成される。
光電変換部30は、下部電極20上に設けられる。アモルファスシリコン系の太陽電池では、例えば、n型アモルファスシリコン薄膜30n、i型アモルファスシリコン薄膜30i、及びp型アモルファスシリコン薄膜30pがこの順序で下部電極20上に重なる。光電変換部30を構成する各薄膜は、例えば、プラズマCVD、又はスパッタリングにより形成される。光電変換部30は、上記以外の他のタイプの光電変換部であってもよい。
透明電極層7は、光電変換部30上に形成されている。透明電極層7は、例えばITO(酸化インジウム−スズ化合物)から構成されていてよい。透明電極層7は、例えば、スパッタリングにより形成される。
下部電極20、光電変換部30、及び透明電極層7には、これ等を貫通する開口h1及びh2が形成されている。開口h1及びh2は、例えばレーザー加工により形成される。開口h1は、ユニットセルを形成すべく、下部電極20、光電変換部30、及び透明電極層7の積層構造を水平方向に分離し、これらを互いに絶縁する。
開口h1には絶縁樹脂層6が埋め込まれている。絶縁樹脂層6は、例えば、絶縁インクを用いたスクリーン印刷法により形成される。絶縁インクを、スクリーン印刷により、所望の位置に付着させた後、絶縁インクをオーブンで加熱し、乾燥することにより、絶縁樹脂層6が形成される。絶縁インクは、例えば、特許第3594711号に示されるような、フェノキシ樹脂又はエポキシ樹脂と、多官能イソシアネート化合物と、有機溶剤と、の混合物であってよい。または、絶縁インクは、例えば、特開平11−140147に示されるような、飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、及びポリアミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種と、メラミン樹脂と、有機溶剤と、の混合物であってよい。有機溶剤は、上記樹脂を溶解可能なものであればよく、例えば、シクロヘキサノン、イソホロン、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン、ブチルセロソルブアセテート、又はブチルカルビトールアセテートであってよい。上記の有溶剤を単独で用いても、混合して用いてもよい。
開口h2は、開口h1に近接している。配線層8は、開口h2を充填すると共に、開口h1を充填する絶縁樹脂層6の頂部を乗り越えて隣接するユニットセルuの透明電極層7の上の一部にまで伸びている。これにより、各ユニットセルuが電気的に直列に接続されている。
配線層8は、導電材料から構成されている。例えば、樹脂と樹脂中に分散した導電性粒子とから構成される導電インキを、スクリーン印刷により所望の位置に付着させた後、絶縁インクをオーブンで加熱し、乾燥することにより、配線層8が形成される。導電性粒子は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、又は銀から構成されていてよい。
(太陽電池の製造方法)
図3aに示すように、本実施形態に係る太陽電池200の製造方法では、まず光電変換層100を基板10上に形成する。光電変換層100の形成には、プラズマCVD、又はスパッタリングを用いるため、光電変換層100と基板10との間に温度差が生じ、基板10を圧縮する応力が生じる。その結果、図3aに示す光電変換層100及び基板10からなる積層体では、光電変換層100の表面が凸状に反ることがある。
図3bに示すように、第一硬化樹脂層40を形成する前に、第二硬化樹脂層9を光電変換層100上に形成する。例えば、未硬化の樹脂と重合開始剤と溶媒とを含む塗料を調製する。未硬化の樹脂は、熱硬化型樹脂又は光硬化型樹脂であってよい。重合開始剤は、熱重合開始剤又は光重合開始剤であってよい。この塗料をスクリーン印刷等によって光電変換層100の表面に塗布して、塗膜を形成する。熱硬化型樹脂を用いる場合、塗膜を加熱することにより、熱硬化反応が進行し、第二硬化樹脂層9が形成される。塗膜の硬化・収縮により、第二硬化樹脂層9の表面が凸状に反ることがある。ただし、塗膜の厚さの調整によって、第二硬化樹脂層9の表面を平坦にしたり、凹状に反らせたりすることができる。つまり、塗膜の厚さの調整によって、第二硬化樹脂層9の表面の反りの向き及び程度を調整することができる。ただし、第二硬化樹脂層9の表面を凹状に反らせたとしても、第一硬化樹脂層40がなければ、温度の上昇に伴い、第二硬化樹脂層9が膨張して、第二硬化樹脂層9の表面が凸状にしってしまう。仮に、第二硬化樹脂層9を形成する前に第一硬化樹脂層40を形成した場合、反った仕掛品が形成され易く、仕掛品を搬送し難い。
図3cに示すように、第二硬化樹脂層9の形成後、以下の手順で第一硬化樹脂層40を形成する。まず、第二硬化樹脂層9の形成に用いた樹脂よりも線膨張係数が大きい紫外線硬化型樹脂(未硬化の樹脂)を含む塗料を調製する。この塗料を、光電変換層100の反対側に位置する基板10の表面に塗布して、前駆体層40c(塗膜)を形成する。ヒートシンク16を第二硬化樹脂層9の表面(表面S2)に接触させた状態で、紫外線Lを前駆体層40cの外表面(40b)に照射する。その結果、前駆体層40c中の紫外線硬化型樹脂の硬化(光重合反応)が進行して、第一硬化樹脂層40が形成され、太陽電池200が完成する。
仮にヒートシンク16を第二硬化樹脂層9の表面に接触させずに、前駆体層40c中の紫外線硬化型樹脂を硬化させた場合、紫外線の光源で発生する熱と、光重合反応の反応熱と、によって、前駆体層40cの全体において紫外線硬化型樹脂の硬化反応が急激に進む。その結果、上記の硬化度Cを硬化度Cよりも大きくすることが困難であり、(C−C)を2〜15%に制御することも困難になる。つまり、ヒートシンク16を用いない場合、前駆体層40c全体において紫外線硬化型樹脂の硬化・収縮が均一に進行し易く、太陽電池200が凸形状になり易い。一方、本実施形態では、第二硬化樹脂層9の表面(表面S2)に押し当てたヒートシンク16によって、放熱を行う。放熱により、紫外線が照射される前駆体層40cの外表面(40b)と、前駆体層40cの深部(基板10と接触する前駆体層40cの内表面(40a))との間で温度差が生じる。この温度差により、前駆体層40cの外表面と前駆体層40cの深部との間において、光重合反応の反応速度の差が生じる。つまり、前駆体層40cの深部における紫外線硬化型樹脂の硬化が遅れる。この反応速度の差(反応速度の制御)により、基板10に対向する第一硬化樹脂層40の第一表面40aと、第一表面40aの反対側にある第一硬化樹脂層40の第二表面40bとの間において、硬化度の差(又は応力の差)が生じる。つまり、硬化度Cが硬化度Cよりも大きくなる。その結果、第一硬化樹脂層40の第二表面40b(太陽電池200の表面S1)が凸状に反り、第二硬化樹脂層9の表面(太陽電池200の表面S2)が凹状に反る。前駆体層40cの厚さ、ヒートシンク16の熱伝導率及び比熱、紫外線Lの照射量、及び紫外線Lの照射時の前駆体層40cの表面の温度によって、硬化度の差(C−C)、及び第一硬化樹脂層40の第二表面40bの反りの程度を制御することができる。
前駆体層40cの外表面(40b)に照射する紫外線Lの積算光量は、例えば、300〜1200mJ/cmであってよい。積算光量が小さいほど硬化度の差(C−C)が大きくなり易い。積算光量が大きいほど硬化度の差(C−C)が小さくなり易い。
ヒートシンク16は、熱伝導率と比熱とが大きい材料から構成されていてよい。例えば、ヒートシンクは、亜鉛、アルミニウム、ジュラルミン、金、銀、タングステン、銅及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属から構成されていてよい。これらの金属の中でも、アルミニウムは比較的安価であり、加工が容易である。ヒートシンク16の熱伝導率は、例えば、150〜420W/mKであってよい。
図3c及び図4に示すように、第二硬化樹脂層9の表面(表面S2)に押し当てるヒートシンク16の表面16aは、R形状を有してよい。つまり、ヒートシンク16の表面16aは、曲面であってよい。この場合、ヒートシンク16の表面16aが第二硬化樹脂層9の表面に密着し易いので、両者の隙間が生じ難く、両者の位置がずれ難い。その結果、熱が第二硬化樹脂層9の表面からヒートシンク16の表面16aへ伝導し易く、ヒートシンク16による放熱が容易になる。ヒートシンク16の表面16aは平坦であってもよい。
第一硬化樹脂層40を紫外線硬化型樹脂から形成する場合、熱硬化型樹脂を用いる場合に比べて、反応速度(硬化速度)を制御し易く、第一硬化樹脂層40における硬化度の差(C−C)を制御し易い。紫外線硬化型樹脂は、例えば、エポキシ樹脂のように、硬化反応が酸素によって影響され難い樹脂であってよい。この場合、紫外線が当る前駆体層40cの外表面(40b)が前駆体層40cの内部よりも先に硬化するので、第一硬化樹脂層40の第二表面40b(太陽電池200の表面S1)が、凸状に反り易い。つまり、硬化反応が酸素によって影響され難い樹脂を用いた場合、第一硬化樹脂層40における硬化度の差を制御し易い。
仮に、アクリル樹脂のように、硬化反応が酸素によって影響され易い樹脂を用いた場合、前駆体層40cの外表面(40b)における硬化反応が酸素によって阻害され、前駆体層40cの内部が外表面よりも先に硬化する。その結果、第一硬化樹脂層40の第二表面40b(太陽電池200の表面S1)が、凹状に反り易い。ただし、酸素を遮断した雰囲気中で前駆体層40cを硬化する場合、硬化反応が酸素によって影響され易い樹脂から、第一硬化樹脂層40を形成してもよい。
第一硬化樹脂層40の原料である塗料は、例えば、反応開始剤として、カチオン型光重合開始剤を含んでよい。カチオン型光重合開始剤は、例えば、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、又はフェロセニウム塩等であってよい。反応速度の制御が容易である点において、スルフォニウム塩が用い易い。また、塗料は、カチオン型光重合開始剤に加えて、増感剤又は熱重合開始剤を含んでよい。
前駆体層40cは、例えば、スクリーン印刷により形成される。印刷板(スクリーンメッシュ)のメッシュ数は、例えば、50〜400mesh/inchであってよい。スクリーンメッシュの材質は、例えば、塗料に含まれる紫外線硬化型樹脂(未硬化の樹脂)の組成に応じて選定される。スクリーンメッシュは、例えば、ステンレス、ポリエステル又はナイロンから構成されていてよい。
以下では実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
(実施例1)
[光電変換層の形成]
以下の手順で、図2に示す光電変換層100を、シート状の基板10の表面全体に形成した。
ステンレス層を基板10の表面全体に形成し、アルミニウム層をステンレス層の表面全体に形成した。つまり、ステンレス層とアルミニウム層とを備える積層体(下部電極20)を、基板10上に形成した。ステンレス層及びアルミニウム層は、スパッタリングによって形成した。基板は、ポリエチレンナフタレートからなるものであった。基板10の寸法は、縦320mm×横200mm×厚さ100μmであった。
PIN接合を有するアモルファスシリコン層(光電変換部30)を下部電極20上に形成した。アモルファスシリコン層は、プラズマCVDによって形成した。
次に、ITOからなる透明電極層7を光電変換部30上に形成した。透明電極層7は、スパッタリングにより形成した。
レーザー加工により、下部電極20、光電変換部30、及び透明電極層7に開口h1を形成し、これらを5つのセルに分断した。レーザーとしては、YAGレーザーを用いた。またレーザー加工により開口h2も形成した。
絶縁樹脂層用インクをスクリーン印刷により印刷した後、インクをオーブンで160℃に加熱し、インクを乾燥して、ユニットセルを互いに分断する絶縁樹脂層6を形成した。
カーボンブラックが分散した導電インキをスクリーン印刷により印刷した後、インクをオーブンで160℃に加熱し、インクを乾燥して、配線層8を形成した。
以上の工程を経て、光電変換層100を完成させた。
[第二硬化樹脂層の形成]
γ−ブチロラクトン100質量部及びブチルセロソルブアセテート50質量部を混合して溶剤を調製した。この溶剤を攪拌しながら、溶剤150質量部に対して、飽和ポリエステル樹脂(熱硬化樹脂)100質量部を加えた。飽和ポリエステル樹脂として、東洋紡社製のバイロン200を用いた。飽和ポリエステル樹脂が完全に溶剤に溶解した後、溶剤を攪拌しながら、消泡剤2.5質量部と架橋アクリルビーズ50質量部とを溶剤に加えた。架橋アクリルビーズとしては、根上工業社製のJ−4PYを用いた。架橋アクリルビーズの平均粒径は2.2μmであった。
消泡剤及び架橋アクリルビーズを溶剤に加えた後、硬化剤であるn−ブチル化メラミン樹脂40質量部を溶剤に加えて、溶剤を混合した。n−ブチル化メラミン樹脂としては、三井化学社製のユーバン21Rを用いた。以上の工程を経て、第二硬化樹脂層用塗料を調製した。
第二硬化樹脂層用塗料をスクリーン印刷により光電変換層100の表面全面に塗布した後、塗料をオーブンで150℃に加熱して、乾燥することにより、塗料内における熱硬化反応を進行させて、第二硬化樹脂層9を形成した。第二硬化樹脂層9の厚さは10μmに調整した。
[第一硬化樹脂層の形成]
以下の成分を含む樹脂の混合物を調製した。
3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル(紫外線硬化型樹脂) 50質量部(株式会社ダイセル製のセロキサイドCEL2021P)。
オキセタン(紫外線硬化型樹脂) 50質量部(東亜合成株式会社製のOXT−221)。
光重合開始剤 2質量部(BASF社製のIRGACURE290)。
上記の樹脂の混合物を攪拌しながら、混合物に疎水性フュームドシリカ10質量部を加えて、第一硬化樹脂層用塗料を調製した。疎水性フュームドシリカとしては、日本アエロジル株式会社製のアエロジルR972を用いた。
第一硬化樹脂層用塗料を、スクリーン印刷により、光電変換層100の反対側に位置する基板10の表面に塗布して、前駆体層40cを形成した。前駆体層40cの厚さは、30μmに調整した。第二硬化樹脂層9の表面(表面S2)をアルミニウムからなるヒートシンク16上に載置した状態で、紫外線Lを前駆体層40cの外表面(40b)に照射した。紫外線の積算光量(UV積算光量)は、下記表1に示す値に調整した。前駆体層40cの外表面にサーモラベルを貼り付けて、紫外線Lの照射時における前駆体層40cの外表面の温度(表面温度)を測定した。表面温度は、下記表1に示す値であった。紫外線の照射により、前駆体層40c中の紫外線硬化型樹脂の硬化(光重合反応)を進行させて、第一硬化樹脂層40を形成した。
以上の工程を得て、実施例1のシート状の太陽電池200を作製した。太陽電池200は、第一硬化樹脂層40と、第一硬化樹脂層40に重なる基板10と、基板10に重なる光電変換層100と、光電変換層100に重なる第二硬化樹脂層9と、を備えるものであった。第一硬化樹脂層40を構成する硬化樹脂の平均線膨張係数は、100ppm/℃であった。第二硬化樹脂層9を構成する硬化樹脂の平均線膨張係数は、60ppm/℃であった。基板10を構成するポリエチレンナフタレートの線膨張係数は、20ppm/℃であった。太陽電池200は、直列に接続された5つのユニットセルuを備えるものであった。各ユニットセルの有効面積(受光面の面積)は40mmであった。
(実施例2、3及び比較例5)
実施例2、3及び比較例5では、UV積算光量を下記表1に示す値に調整した。実施例2、3及び比較例5では、紫外線の照射時における前駆体層の表面温度は、下記の表1に示す値であった。これらの事項以外は実施例1と同様の方法で、実施例2、3及び比較例5其々の太陽電池を作製した。実施例2、3及び比較例5其々の太陽電池も、実施例1の同様に、第一硬化樹脂層と、第一硬化樹脂層に重なる基板と、基板に重なる光電変換層と、光電変換層に重なる第二硬化樹脂層と、を備えるものであった。
(比較例1〜4)
比較例1〜4では、ヒートシンクを用いることなく、第一硬化樹脂層を形成した。比較例1〜4では、UV積算光量を下記表1に示す値に調整した。比較例1〜4では、紫外線の照射時における前駆体層の表面温度は、下記の表1に示す値であった。これらの事項以外は実施例1と同様の方法で、比較例1〜4其々の太陽電池を作製した。比較例1〜4其々の太陽電池も、実施例1の同様に、第一硬化樹脂層と、第一硬化樹脂層に重なる基板と、基板に重なる光電変換層と、光電変換層に重なる第二硬化樹脂層と、を備えるものであった。
<硬化度の評価>
以下の方法により、実施例1の基板10に対向する第一硬化樹脂層40の第一表面40a側の硬化度(C)、第一表面40aの反対側にある第一硬化樹脂層40の第二表面40b側の硬化度(C)、及び硬化度の差(C−C)を求めた。
実施例1の太陽電池200から、第一硬化樹脂層40を剥がした。実施例1の第一硬化樹脂層40の第一表面40a側の赤外分光スペクトルを測定した。実施例1の第一硬化樹脂層40の第二表面40b側の赤外分光スペクトルを測定した。参考例1として、実施例1と同様の方法で、前駆体層40cを形成した。参考例1の前駆体層40cに紫外線を照射せずに、参考例1の前駆体層40cの赤外分光スペクトルを測定した。上記の各赤外分光スペクトルは、ダイヤモンド結晶を用いた全反射法(ATR法)に基づいて測定した。上記の各赤外分光スペクトルの測定には、Thermo Nicoret社製の赤外分光装置「FT−IR NEXUS670」を用いた。
参考例1の赤外分光スペクトルの比較に基づき、w及びwを選定した。波数wとして980cm−1を選び、波数wとして1730cm−1を選んだ。980cm−1(波数w)におけるスペクトルの強度は、第一硬化樹脂層40の原料(モノマー)である3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチルのエポキシ基に由来する。1730cm−1(波数w)におけるスペクトルの強度は、3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチルのエステル構造に由来する。続いて、参考例1の赤外分光スペクトルの980cm−1(波数w)における強度iを求めた。参考例1のiは、0.129であった。また、参考例1の赤外分光スペクトルの1730cm−1(波数w)におけるiS0を求めた。参考例1のiS0は、0.129であった。
実施例1の第一硬化樹脂層40の第一表面40a側の赤外分光スペクトルの1730cm−1(波数w)における強度iを求めた。当該i及び上記参考例1のiS0から、実施例1の第一表面40a側のis/isを算出した。実施例1の第一表面40a側のis/isを下記表1に示す。実施例1の第一硬化樹脂層40の第一表面40a側の赤外分光スペクトルの980cm−1(波数w)における強度iを求めた。実施例1の第一表面40a側の強度iに、実施例1の第一表面40a側のis/isを乗じて、実施例1の第一表面40a側の(i×i/iS0)を算出した。算出結果を下記表1に示す。上記式1に基づき、上記参考例1のiと、実施例1の第一表面40a側の(i×i/iS0)とから、実施例1の第一表面40a側の硬化度Cを算出した。実施例1の硬化度Cを下記表1に示す。
実施例1の第一硬化樹脂層40の第二表面40b側の赤外分光スペクトルの1730cm−1(波数w)における強度iを求めた。当該i及び上記参考例1のiS0から、実施例1の第二表面40b側のis/isを算出した。実施例1の第二表面40b側のis/isを下記表1に示す。実施例1の第一硬化樹脂層40の第二表面40b側の赤外分光スペクトルの980cm−1(波数w)における強度iを求めた。実施例1の第二表面40b側の強度iに、実施例1の第二表面40b側のis/isを乗じて、実施例1の第二表面40b側の(i×i/iS0)を算出した。算出結果を下記表1に示す。上記式1に基づき、上記参考例1のiと、実施例1の第二表面40b側の(i×i/iS0)とから、実施例1の第二表面40b側の硬化度Cを算出した。実施例1の硬化度Cを下記表1に示す。
実施例1の硬化度Cと実施例1の硬化度Cとの差を求めた。実施例1の硬化度の差(C−C)を下記表1に示す。
実施例1と同様の方法で、他の実施例及び比較例其々の第一硬化樹脂層の第一表面側における赤外分光スペクトルを測定した。実施例1と同様の方法で、他の実施例及び比較例の第一硬化樹脂層の第一表面側のis/is及び(i×i/iS0)を算出した。これらの算出結果を下記表1に示す。実施例1と同様の方法で、他の実施例及び比較例其々の第一硬化樹脂層の第二表面側における赤外分光スペクトルを測定した。実施例1と同様の方法で、他の実施例及び比較例の第一硬化樹脂層の第二表面側のis/is及び(i×i/iS0)を算出した。これらの算出結果を下記表1に示す。実施例1と同様の方法で、他の実施例及び比較例其々の硬化度C及びC、並びに硬化度の差(C−C)を求めた。各実施例及び各比較例の硬化度C及びC、並びに硬化度の差(C−C)を、下記表1に示す。
下記表1に示すように、全ての実施例及び比較例において、CはCよりも大きかった。全ての実施例において、(C−C)は2〜15%の範囲内であった。一方、全ての比較例において、(C−C)は2〜15%の範囲外であった。
<第一硬化樹脂層の外観の評価>
各実施例及び各比較例の第一硬化樹脂層の外観を目視で評価した。評価結果を下記表1に示す。全実施例並びに比較例2及び3其々の第一硬化樹脂層の外観に欠陥はなかった。比較例1の第一硬化樹脂層は歪んでいた。比較例4及び5其々の第一硬化樹脂層には皺があった。
<太陽電池の形状の評価>
実施例1の太陽電池を、第二硬化樹脂層(太陽電池の受光面)を上に向けた状態で、熱機械分析装置内に設置した。熱機械分析装置内の相対湿度(RH)を50%に調整し、熱機械分析装置内の温度を25℃に調整し、太陽電池を熱機械分析装置内に1時間放置した。放置直後の太陽電池の形状を目視で観察した。
実施例1の太陽電池を、第二硬化樹脂層を上に向けた状態で、熱機械分析装置内に設置した。熱機械分析装置内の相対湿度(RH)を50%に調整し、熱機械分析装置内の温度を80℃に調整し、太陽電池を熱機械分析装置内に30分放置した。放置直後の太陽電池の形状を目視で観察した。
上記の熱機械分析装置としては、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製のTMA/SS6100を用いた。
実施例1と同様の方法で、他の実施例及び全比較例其々の太陽電池の形状を評価した。25℃で1時間放置した直後の各太陽電池の形状、及び80℃で30分放置した直後の太陽電池の形状を、下記表1に示す。下記表1に記載の「凸」形状とは、太陽電池の第一硬化樹脂層側の表面が凹状に反っており、太陽電池の第二硬化樹脂層側の表面(受光面)が凸状に反っていることを意味する。下記表1に記載の「凹」形状とは、太陽電池の第一硬化樹脂層側の表面が凸状に反っており、太陽電池の第二硬化樹脂層側の表面が凹状に反っていることを意味する。
下記表1に示すように、全実施例の太陽電池は、25℃及び80℃のいずれの温度においても、凹形状であった。つまり、全実施例において、太陽電池の温度が上昇しても、太陽電池の凹形状が維持された。
比較例5では、実施例と同様にヒートシンクを用いて第一硬化樹脂層を形成したにも関わらず、凹形状の太陽電池が、温度の上昇に伴って凸形状に変形した。比較例5の太陽電池の変形は、UV積算光量が小さく、(C−C)が大き過ぎたこと(第一硬化樹脂層の第一表面側の硬化度Cが小さ過ぎたこと)に起因する。
比較例1〜3では、25℃において太陽電池が凸形状であった。25℃における太陽電池の凸形状は、ヒートシンクを用いずに第一硬化樹脂層を形成したため、硬化度の差(C−C)が小さかったことに起因する。
比較例1では、第一硬化樹脂の形成時におけるUV積算光量が大きく、前駆体層の表面温度が高かったため、80℃においても太陽電池が凸形状であった。
比較例4では、凹形状の太陽電池が、温度の上昇に伴って凸形状に変形した。比較例4の太陽電池の変形は、UV積算光量が小さく、硬化度の差(C−C)が大き過ぎたこと(第一硬化樹脂層の第一表面側の硬化度Cが小さ過ぎたこと)に起因する。
Figure 0005895971
本発明に係る太陽電池は、例えば、腕時計又は携帯型計算機等の電子機器に搭載される。
9…第二硬化樹脂層、10…基板、16…ヒートシンク、40…第一硬化樹脂層、40a…第一硬化樹脂層の第一表面、40b…第一硬化樹脂層の第二表面、100…光電変換層、200…太陽電池、S1…太陽電池の第一硬化樹脂層側の表面、S2…太陽電池の第二硬化樹脂層側の表面、T1…第一硬化樹脂層の厚さ、T2…第二硬化樹脂層の厚さ。

Claims (7)

  1. シート状の太陽電池であって、
    第一硬化樹脂層と、
    前記第一硬化樹脂層に重なり、樹脂を含む基板と、
    前記基板に重なる光電変換層と、
    前記光電変換層に重なる第二硬化樹脂層と、
    を備え、
    前記第一硬化樹脂層に含まれる硬化樹脂の線膨張係数が、前記第二硬化樹脂層に含まれる硬化樹脂の線膨張係数以上であり、
    前記第二硬化樹脂層に含まれる前記硬化樹脂の前記線膨張係数が、前記基板に含まれる前記樹脂の線膨張係数よりも大きく、
    前記基板に対向する前記第一硬化樹脂層の第一表面側の硬化度が、C%であり、前記第一表面の反対側にある前記第一硬化樹脂層の第二表面側の硬化度が、C%であるとき、CはCよりも大きく、(C−C)が2〜15%であり、
    前記太陽電池の前記第一硬化樹脂層側の表面が、凸状に反っており、
    前記太陽電池の前記第二硬化樹脂層側の表面が、凹状に反っている、
    太陽電池。
  2. 前記第一硬化樹脂層の厚さが、5〜50μmであり、
    前記第二硬化樹脂層の厚さが、3〜30μmである、
    請求項1に記載の太陽電池。
  3. 前記第一硬化樹脂層が、紫外線硬化型エポキシ樹脂から形成されている、
    請求項1又は2に記載の太陽電池。
  4. 前記第一硬化樹脂層の内部応力が、前記第二硬化樹脂層の内部応力よりも大きい、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池。
  5. 前記第一硬化樹脂層が、前記第二硬化樹脂層よりも厚い、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池。
  6. 前記C が83〜96%である、
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の太陽電池。
  7. 請求項1〜のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法であって、
    前記光電変換層を前記基板上に形成する工程と、
    前記第二硬化樹脂層を前記光電変換層上に形成する工程と、
    前記光電変換層の反対側に位置する前記基板の表面に紫外線硬化型樹脂を付着させて、前記第二硬化樹脂層にヒートシンクを接触させた状態で前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射することにより、前記第一硬化樹脂層を形成する工程と、
    を備える、
    太陽電池の製造方法。
JP2014116990A 2014-06-05 2014-06-05 太陽電池、及び太陽電池の製造方法 Active JP5895971B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014116990A JP5895971B2 (ja) 2014-06-05 2014-06-05 太陽電池、及び太陽電池の製造方法
TW104118011A TWI564141B (zh) 2014-06-05 2015-06-03 太陽電池、及太陽電池之製造方法
EP15170542.3A EP2953169A1 (en) 2014-06-05 2015-06-03 Solar cell and producing method thereof
CN201510303483.7A CN105322037B (zh) 2014-06-05 2015-06-05 太阳能电池以及太阳能电池的制造方法
US14/732,065 US9478687B2 (en) 2014-06-05 2015-06-05 Solar cell and producing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014116990A JP5895971B2 (ja) 2014-06-05 2014-06-05 太陽電池、及び太陽電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015230986A JP2015230986A (ja) 2015-12-21
JP5895971B2 true JP5895971B2 (ja) 2016-03-30

Family

ID=53276804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014116990A Active JP5895971B2 (ja) 2014-06-05 2014-06-05 太陽電池、及び太陽電池の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9478687B2 (ja)
EP (1) EP2953169A1 (ja)
JP (1) JP5895971B2 (ja)
CN (1) CN105322037B (ja)
TW (1) TWI564141B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190334046A1 (en) * 2017-02-17 2019-10-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solar cell module
CN110390233A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 上海箩箕技术有限公司 指纹成像模组和电子设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637156A (en) 1994-09-22 1997-06-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Resin Composition and an electronic device using the same
JP3594711B2 (ja) 1994-09-22 2004-12-02 株式会社半導体エネルギー研究所 電子ディバイス及び太陽電池
US6525261B1 (en) 1994-09-22 2003-02-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Resin composition and an electronic device using the same
JP3035137U (ja) * 1996-01-23 1997-03-11 須藤 憲一 鍋 蓋
AU741432B2 (en) * 1997-04-21 2001-11-29 Canon Kabushiki Kaisha Solar cell module and method for manufacturing same
JP3301722B2 (ja) 1997-11-06 2002-07-15 ティーディーケイ株式会社 薄膜型電子デバイス
JP2001127327A (ja) 1999-08-16 2001-05-11 Du Pont Toray Co Ltd 太陽電池用基板およびその製造方法
US7057102B2 (en) * 2000-11-10 2006-06-06 Citizen Watch Co., Ltd. Solar cell module and portable electronic apparatus with it
JP2002246627A (ja) * 2001-02-13 2002-08-30 Nissan Motor Co Ltd 太陽電池パネルおよびその製造方法
US8455753B2 (en) * 2005-01-14 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Solar cell and semiconductor device, and manufacturing method thereof
JP4667406B2 (ja) * 2006-03-30 2011-04-13 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2010041040A (ja) * 2008-07-10 2010-02-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置および光電変換装置の製造方法
JP5380950B2 (ja) * 2008-08-20 2014-01-08 富士電機株式会社 太陽電池パネル、太陽電池パネルの保持構造、並びに太陽電池パネルの形成方法
JP5141853B2 (ja) * 2011-03-28 2013-02-13 日立化成工業株式会社 多層樹脂シート、樹脂シート積層体、多層樹脂シート硬化物及びその製造方法、金属箔付き多層樹脂シート、並びに半導体装置
KR20120113018A (ko) * 2011-04-04 2012-10-12 삼성전기주식회사 태양전지모듈 및 그 제조방법
JP5971076B2 (ja) * 2012-10-17 2016-08-17 大日本印刷株式会社 太陽電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN105322037B (zh) 2017-04-12
EP2953169A1 (en) 2015-12-09
TW201609368A (zh) 2016-03-16
CN105322037A (zh) 2016-02-10
US9478687B2 (en) 2016-10-25
TWI564141B (zh) 2017-01-01
US20150357493A1 (en) 2015-12-10
JP2015230986A (ja) 2015-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5087910B2 (ja) 電子機器用接着剤組成物、電子機器用接着剤シートおよびそれを用いた電子部品
WO2016061949A1 (zh) 阵列基板及其制备方法、柔性显示面板和显示装置
WO2008123110A1 (ja) 感光性接着剤組成物、フィルム状接着剤、接着シート、接着剤パターン、接着剤層付半導体ウェハ、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
TWI782108B (zh) 硬化體及其製造方法、樹脂薄片及樹脂組成物
JP2011066267A (ja) 反射板機能を有するプリント配線板の製造方法
CN104010448B (zh) 部件内置型布线基板的制造方法以及半导体装置
JP5895971B2 (ja) 太陽電池、及び太陽電池の製造方法
US20130201573A1 (en) Optical element
WO2016084855A1 (ja) 感光性樹脂組成物、感光性エレメント、硬化物、半導体装置、レジストパターンの形成方法及び回路基材の製造方法
JP5864585B2 (ja) 可撓性の被覆層を持つoled
JP2015200724A (ja) 画像表示装置および画像表示装置の製造方法
JP2014123630A (ja) シールドプリント配線板の製造方法、シールドフィルム、及び、シールドプリント配線板
JP2016213321A (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
TW201443728A (zh) 觸控裝置及觸控面板的製作方法
JP5963625B2 (ja) ガラスと硬化性樹脂層および透明樹脂層を有する積層体
KR20140005797A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치 및 압착 장치
JP2016029748A (ja) シールドプリント配線板の製造方法
JP6149498B2 (ja) 紫外線硬化性シート材料、紫外線硬化性ドライフィルム、紫外線硬化性ビルドアップ用絶縁材料
TW201920340A (zh) 樹脂組成物
KR101542702B1 (ko) 투명 접착제용 조성물 및 이를 제조하는 방법
JP2015025082A (ja) 接着フィルム、フィルム巻装体、及びフィルム巻装体の製造方法
JP2011082582A (ja) 接続構造体の製造方法、異方性導電接続方法及び接続構造体
CN105375232B (zh) 连接结构体的制造方法及各向异性导电粘接膜
JP6409390B2 (ja) 配線基板、半導体パッケージ、電子装置、配線基板の製造方法、および半導体パッケージの製造方法
JP6455007B2 (ja) ゲート絶縁膜、有機薄膜トランジスタ、及び有機薄膜トランジスタの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160107

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: 20160202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5895971

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150