JPH01198081A - 太陽電池シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［利用分野］ 本発明は、巻取、展開が可能な太陽電池シートであり、
携帯容易な電源として、もしくは窓などのブラインド、
カーテンとしての使用に好適な太陽電池シートに関する
。

［従来技術］ 太陽電池で得られる出力は、入射光量、つまり入射面積
に大ぎく依存する。つまり大きな電力を得るには、それ
に相当した面積を有する太陽電池が必要であるが、従来
の太陽電池基板は、主としてガラスや金属シートが用い
られているためｆｓｍが大きいだけでなく巻き上げが困
難である。又高分子フィルム等の可撓性基板を用いた太
陽電池も知られているが、モジュール化されたものは板
状となり、多少の可撓性はあるもののシートの如く巻き
上げることは困難である。そのため輸送時に手間がかか
り、さらに携帯に不便になるだけでなく、太陽電池が施
設されている面積は例え発電を必要としない時、あるい
は発電できない様な夜であっても、一義的に決められ、
その使用形態が制約されるなどの問題があった。

［発明の目的］ 本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、高分子フル
ム基板の巻取可能という長所を生かし、持ち運び容易な
携帯用電源、もしくは建物の窓におけるカーテン、ブラ
インド兼用電源として使用できる、不要時は巻き上げ等
により小さくでき、必要時展開して適宜使用できる様な
電源として用いられる折り曲げ自在で、数ｃｍの小径に
巻き上げできる太陽電池シートを供給することを目的と
したものである。

［発明の構成９作用］ 上述の目的は、以下の本発明により達成される。

すなわち、本発明は、高分子フィルム基板上に薄膜太陽
電池を形成し、その上に緩衝粘着フィルム層を介して保
護フィルム層を積層したモジュールシートからなり、モ
ジュールシートの厚みが１０００μｍ以下で、且つその
５ｍｍリサンプルの曲げ剛性が１００　Ｋｇ・ｍｍ２以
下であることを特徴とする太陽電池シートである。

上述の通り本発明は、高分子フィルム基板上に薄膜太陽
電池を形成した自在に折り曲げ”られる太陽電池ユニッ
トを基本とし、耐久性確保に必要な保護層を薄膜の緩衝
粘着層を介してモジュール全−以トとなるように積層す
ることにより、太陽電池を損傷することなく、数ｃｍ程
度の小径に巻き上げ１巻き戻しができることを見出し、
なされたものである。

従って上述の本発明の薄膜太陽電池は、配線による内部
結線が不要な各セルが内部接続された集積化アモルファ
スシリコン太陽電池が、繰り返し折り曲げに対する耐久
性に優れている点で特に好ましい。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明で言う高分子フィルムとは、電気絶縁性。

折り曲げ自在で数ｃｍ以下の小径に巻ぎ上げできる可撓
性、加工のしやすさ、軽量という利点を有したものであ
り、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレ
ンナフタレートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリ
イミドフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム
などが好適に用いられる。そしてその厚さは前述の点か
ら通常３０〜３００４　ｍが用いられる。

次に本発明のこれらフィルム基板上に形成されるｉｌｌ
太陽電池は、薄膜で折り曲げにより損傷しないものであ
れば良く、具体的に以下のアモルファスシリコン太陽電
池等が挙げられる。アモルファスシリコン太陽電池は、
アモルファスシリコン層を電極層ではさｌυだ構造が基
本である。電＃Ｊ、層としては、光入射側は、太陽光に
対して透明であることが必要であり、酸化スズ、酸化イ
ンジウムあるいは両者の混合層、もしくはスズ酸カドミ
ウム等の公知の透明電極層が適用できる。

一方、金属電極層としては、Ａρ、Ａｏ、Ｔｉ。

ｐｔ　、　Ｎｉ　、ステンレス、クロム、ニクロムなど
の単体金属、合金金属が使用できる。又、場合によって
はこれらの金属層とアモルファスシリコン層界面に、両
層の接合を改善する目的で遷移金属。

炭素、酸化チタン、！！！化インジウム等の酸化物の層
を設【プても良い。

又、アモルファスシリコン層の構成としてはｐｉｎの他
、ｐｉｎ　／ｐｉｎ　、　ｐｉｎ　／ｐｉｎ　／ｐｉｎ
等の多層タンデム構造はもちろんのこと、非晶質シリコ
ンゲルマニウム、非晶質シ、リコンカーバイドなどのナ
ローバンドギャップあるいはワイドバンドギャップの非
晶質シリコン半導体層を適時用いる事も出来る。中でも
前述した通り折り曲げ耐久性より以下の集積型アモルフ
ァス太陽電池が好ましく用いられる。すなわち所定巾の
長尺フィルム基板上に形成した所定の面積の連続した非
晶質シコリン太陽電池の発電層をレーザ罫書法やナイフ
カッティング法などで適当な面積を有するセルに分割し
た後、セル間を電気的に接続して集積型太陽電池を得る
。分割されたセル間を電気接続する方法としては、接続
する一方のセルの上部電極と他方のセルの下部電極とを
電気的に接続できるものであれば、特に限定されず、リ
ード線で接続する方法、真空蒸着、スパッタリングなど
の物理的気相堆積等による金属薄膜からなる接続層を形
成する方法、スクリーン印刷法により導電性樹脂層より
なる接続層を形成する方法等公知の方法が適用できる。

中で生産性面、設備面からスクリーン印刷法による電気
接続が好ましく適用される。

この様な方法により、高分子フィルム基板上に集積型ア
モルファスシリコン太ｗＡｉｘ池が得られる。

更にこの上に耐環境性改善の目的で透明高分子材料から
なる保護フィルム層を設ける。この保護フィルム層はラ
ミネート時、折り曲げ時等におけるの太陽電池の１ａａ
ｔの防止、太陽電池の内部応力の緩和等のための緩衝粘
着フィルム層を介して設ける。透明高分子材料は、水分
の没入、大凶の手やＮＯｘ　、ＳＯｘなど腐蝕性ガスな
どの接触、はこり、ゴミなどの付看を防止するものであ
るが、形成の容易さ、耐久性、可撓性の高さなどの観点
から、透明高分子フィルムが選択される。透明高分子フ
ィルムとしては、可視光ｅｔａで透明でかつ、耐候性が
良好という面でポリエチレンテレフタレート、ポリエチ
レンナフタレート、アクリレート。

ポリスルフォン、ポリカーボネート等のフィルムが用い
られる。これらの厚さはハンドリング、可撓性保持とい
う観点から１０〜１００μｍが好適に用いられる。

又ｌ！衝粘着フィルム層は前述の作用により熱可塑性樹
ｆｌｉｔ等が用いられる。かかる熱可塑性杓脂としては
透明性、耐候性、軟化点などの観点から、エチレン・酢
酸ビニル共用合体、ポリビニルブチラール、アイオノマ
ー、ポリエチレン樹脂を単一あるいは組み合わせて用い
る。この膜厚は前記作用、耐久性面からは厚い方が好ま
しいが、可撓性の点からは薄い方が好ましく、２０〜３
００μｍが好適に用いられる。これらｆｉｌｌｉ粘着フ
ィルム層、保護フィルムｌｉｌは加熱Ｏ−ル囚をｓ１述
のフィルム括板のアモルファスシリコン大ＩＩ！池と共
に通すことによる、いわゆるラミネート法等により一１
層され、所望の太陽電池シートが製造される。

また必要に応じて、この反対面、つまり可撓性塁板のａ
ｍに、ポリエステルフィルムなどの高分子フィルム、も
しくはｖ４蝕防止したアルミニウム金！ｉ！箔をポリエ
ステルフィルムなどで貼り合わせた防湿フィルムを裏面
保護フィルム層として耐環境性改善の目的で設けても良
い。これらは前述の表側の保護フィルム層と同様に熱可
塑性８４脂からなる前述の１１慟粘６Ｍを介してラミネ
ート法等により積層される。

そしてこれら両保護フィルム層をアモルファスシリコン
太陽電池より大きくして積層することにより、アモルフ
ァス太陽電池のエツジ部のシールも可能になり、より耐
久性が向上して好ましい。

次に本発明で用いる可撓性を表わす物性艶である曲げ剛
性について説明する。曲げ剛性（Ｓ）はヤング率（Ｅ）
と断面二次モーメント（Ｉｚ）の積であり、両端支持は
り法により、はりの中央に荷１１４　（Ｐ）が加わった
時のたわみ（ｙ）と次の様な関係が成立する。

Ｓ−Ｅ　１２−Ｐｌ　／４８Ｖ ここで皇は、ｒ４ｏａｔの支点間の距離である。

つまり、はり中央に荷重を加えた時の該中央でのたわみ
を測定することにより、曲げ剛性（Ｓ）を求めることが
できる。

本発明では、巻き取っても展開しても太陽電池特性、外
観の変化がないことが特徴であり、そのためには５４Ｗ
ｌ巾のモジュールの曲げ剛性が１１００Ｎ・ｍｍ２以下
、好ましくは１０１９−一以下であることが必要である
。

本発明の太陽電池シートは、高分子フィルムＵ板、その
上に形成した簿映太陽電池、誠画粘鴇フィルム層、保護
フィルム層、場合によっては裏面保護フィルム層からな
るが、各層のＩ１１厚が厚くなる程、曲げ剛性が大きく
なる。材質によってヤング率などの機械的特性が異なり
、各Ｉｌｉ膜厚を一義的に定めることはできないが、支
障なく数１オーダーの小径に巻き上げるためにはモジュ
ール全体として曲げ剛性が１００Ｑ・ｍｍ２以下で、モ
ジ１−ル全体のＩＩ厚が１０００μｍ以下にする必要が
あり、更に好ましくは該膜厚は４００μ扉以下である。

保護フィルム層の被覆に好ましい例として緩衝粘着フィ
ルム層付保護フィルムが用いられるが、その１例として
粘者剤付ポリエステルフィルムの例をあげて説明する。

両者の膜厚としては各種のものが考えられるが、例えば
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い
た、ＰＥＴ（５０μｍ＞／粘着剤（５０μｍ）　、　Ｐ
ＥＴ　（１００μｍ）／粘着剤（２００μｍ）が用いら
れる。ここで前述の通り、ＰＥＴフィルムは耐環境に対
する保護フィルム層の役割を、粘着剤は緩衝粘着フィル
ム層として該保護フィルム層を太陽電池に熱圧着する接
着層としての役割を果たすと同時に熱圧着に際して太陽
電池表面に存在する電流取り出し電極と、太陽電池最表
面層が破壊されないため、更には積層に伴なう内部応力
の緩和のため等の緩衝層の役割をも担う。そしてそれぞ
れの層厚はこれらの作用を基礎に曲げ剛性の大きざと、
耐環境変化の程度の差により選択し、その使用目的と場
所により適宜選択する。

この様にして得られた可撓性モジュールを必要に応じて
、布２紙、金属ホイルなどの可撓性基材にラミネートし
ても良い。例えば可撓性ブラインドとして、発電しない
時には巻取状態で、発電時には展開状態で用いる時、布
にラミネートすることにより、室内にいる人には布面し
か見えず、異和感のない環境をつくり出すことができる
。

次に本発明を実施例によって説明する。ここで曲げ剛性
の測定は、５Ｍ巾のモジュールを用い、実施例１〜３．
比較例１ 第１図に実施例に用いた太陽電池ユニットシートの側断
面図を示す。図示の基板２１の高分子フィルムとしては
非晶質シリコン堆積に必要な耐熱性を有する高分子フィ
ルムならどれでも良いが、好ましくはポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミドフィルムな
どが用いられる。

図の例は厚み１００ｔ１７ｙＬのＰＥＴフィルムを用い
である。

金属電極層２２として０．５μｍ程度の八す層と３０人
程度のステンレス（ＳＵＳ）層を基板２１上に順次スパ
ッタリング法を用いて堆積したＡＮ／ＳＵＳ積層体を用
いた。

光起電力層の非晶質シリコン半導体層２３は周知のｐｉ
ｎ形構成を採用し、特開昭５９−３４６６８号公報に開
示のものと同様なシランガス等のグロー放電分解法を用
いて金属電極層２２のステンレス層上に堆積　し　Ｉこ
　。

次にレーザスクライブ法による分割等の電極間短絡防止
のために非晶質シリコン半導体層２３と透明電極層２４
との界面に設ける電気絶縁性の絶縁樹脂層２５として、
非晶質シリコン半導体層２３上にエポキシ樹脂をスクリ
ーン印刷法を用いてレーザーでセル２０ａに分割加工す
る溝部位にあらかじめ設けた。

次に透明電極層２４として酸化インジューム（Ｉ王Ｏ）
層を電子ビーム蒸着あるいはスパッタリング法によって
６００人程程度堆積し、Ｐ　Ｅ　Ｔ　／／　Ａ　１／Ｓ
ＵＳ〃非晶質シリコンｐｉｎ／／パターン化したエポキ
シ樹脂層／ＩＴＯ構造の大面積の非晶質薄膜太陽電池を
得た。

次いで、このＰＥＴ／Ａ文／ＳＵＳ／非晶質シリコンｐ
ｉｎ　／パターン化したエポキシ樹脂ＩＷ／ＩＴＯ１ｉ
ｌ造の非晶質太陽電池の１００ｍ×１０ｃＩＩＩ角のセ
ルをＹＡＧレーザーで、エポキシ樹脂層からなる前述の
絶縁樹脂層２５上を走査して金属電極層２２まで若しく
は透明電極層２４のみを溶融・蒸発させて必要に応じて
除去して分割溝を形成し、３個の略３Ｃｍ×１０ｃｍ角
のセル２０ａに分割した。なお、これら分割された３個
のセル２０ａを直列接続するために、公知のようにバス
バ一部とフィンガ一部とを有するクシ形導電性インクか
らなる収集電極２７を該セル２０ａ上にスクリーン印刷
法を用いて設けた。その後バスバ一部位の接続個所２８
にレーザ光を照射して隣りあったセル２０ａの収集電極
２７すなわち透明電極２４と一方の金属電極層２２とを
溶融接続して電気的接続をとり、セル２０ａを３直列し
た集積型非晶質太陽電池を作った。そして３直列のセル
２０ａの両側に銅箔からなるリード２９ａ　、　２９ｂ
を取着して太陽電池ユニットシート２０を得た。

引き続いて以下の緩衝粘着フィルム層３０を介して保護
フィルム層４０を積層して、第２図に示す周囲のシール
された太陽電池シート１０を製作し評価した。すなわら
、実施例１としては保護フィルム層４０として５０μｍ
厚のＰＥＴフィルムを用い、その上に緩衝粘着フィルム
層３０として５０μｍ厚のアイオノマー層を形成したア
イオノマー付ＰＥＴをユニットシート２０の表側（太陽
電池上）に、実施例２としては同じアイオノマー付ＰＥ
Ｔをユニットシート２０の表・裏山側にラミネートした
太陽電池シート１０を製造した。又、実施例３としては
、ユニットシート２０の表側に１００μｍ厚のＰＥＴフ
ィルムを保護フィルム層４０として、２５０μｍ厚のＥ
ＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）からなる緩衝粘
着フィルム層３０を介してラミネートし、裏側には同じ
緩衝粘着フィルム層３０を介して市販の５０μｍ厚のＰ
ＥＴフィルム上に２５μｍ厚のアルミニウムホイルを積
層した防湿フィルムを裏面保護フィルム層としてラミネ
ートした太陽電池シートを製作した。比較例としては実
施例３において表側の保護フィルム層４０のＰＥＴフィ
ルムに替えて１１１Ｉ１１厚のポリカーボネート板をし
た太陽電池モジュールを製作した。

なお、ラミネートは１３０℃の加熱ロール間を通すこと
により行なった。これら各サンプルの総厚み９曲げ剛性
の測定結果を表１に示す。なお総厚みは概略平均値であ
る。

表１ 実施例１．２のサンプルを直径４　ｃｍの紙管に巻きつ
け、１日放置した後セル特性を測定したが、セル特性、
外観とも全く変化が見られなかった。

また実施例３では直径４　ｃｍの紙管に巻きつけるのは
困難であったが直径８　ｃＩｍのものには巻きつけるこ
とが容易であり、同様にセル特性などの変化は見られな
かった。

一方、比較例のモジュールでは１０ｃｍ直径の紙管にも
巻きつけることは不可能であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例のアモルファスシリコン太陽電池のユ
ニットシートの断面構造を示す側断面図である。 ２１：ポリエチレンテレフタレートフィルム２２ニアル
ミニウム／ステンレス層 ２３：非晶質シリコン層　　２４：透明電極層２５：絶
縁樹脂層　　　　　２７：収集電極層第２図は実施例１
の構造を示す斜視図である。 ２０：ユニットシート ３０：緩衝粘着フィルム層 ４０：保護フィルム層 第１図 第Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高分子フィルム基板上に薄膜太陽電池を形成し、そ
   の上に緩衝粘着フィルム層を介して保護フィルム層を積
   層したモジュールシートからなり、モジュールシートの
   厚みが１０００μｍ以下で、且つその５ｍｍ巾サンプル
   での曲げ剛性が１００ｋｇ・ｍｍ＾２以下であることを
   特徴とする太陽電池シート。 ２、薄膜太陽電池が集積化アモルファスシリコン太陽電
   池である請求項第１項記載の太陽電池シート。