JPH01309385A - 太陽電池 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、可撓性の有機高分子フィ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。

（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っている
。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、可撓性高分子フィルム基板上に連続的に
非晶質シリコン薄膜を形成し、ロールアップするという
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。その太
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
、フィ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）及び有機高分子フィルム相互の
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った。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
子フィ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っていないため
に、根本的な解決にはなっていない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる従来の薄膜太陽電池の欠点を解消せん
と鋭意検討の結果到達したものであり、その要旨とする
ところは、熱膨張係数が（−５〜＋　１０）　Ｘ　１０
−６ｍｍ　７１７℃の有機高分子フィルムの基板上に、
非晶質シリコンを主成分とした光起電力要素を形成した
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ィルムとの熱膨張率の差が小
さく、従って、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−ｂ寵／ＩＩＩＩ／℃の範囲の有機高分
子フィルムを用いるべきである。一般に、有機高分子フ
ィルムの熱膨張係数は１５〜６０ｘｌＯ−’ｎ／ｌＩＩ
／℃の範囲にあり、この点、本発明の基板に用いるフィ
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ィルムとしては、バラ配向型の
芳香族ポリアミドやバラ配向型の芳香族ポリエステル等
を挙げることができ、好ましくは、主にポリ　（ｐ−フ
ェニレンテレフタルアミド）からなるフィルムである。

本発明におけるフィルム基板としては、表面抵抗が５０
ＭΩ／口以上であり、２００℃以上の耐熱性をもってい
る可撓性の有機高分子フィルムであることが好ましい。

また、フィ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。

上記有機高分子フィ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、Ｔｉ、Ｔａ。

Ａ１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１着法、スパッ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って堆積され、
その厚さは十分な導電性を有し、フィルム基板の可撓性
を損わない程度の５００〜５０００人の範囲である。

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
ッタリング法、イオンブレーティ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、１０〜０．１
ｔｏｒｒに維持された真空容器内で基板を１００〜４０
０℃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（Ｓ　ｉ　Ｉｔ　ｔ）、ジボラン（Ｂ２１１
．）、ホスフィン（ｐＨ，）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、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５０〜１０００人程度の膜厚になるように真空蒸
着法やスパッタ法で堆積し、表面透明電極を形成する。

次に、表面透明電極の上に、Ａ／、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。

以下、実施例で本発明を説明する。

（実施例） 特願昭６１−２１０６７０号公報に開示された方法に従
って、２５μｍの厚さをもち、７　Ｘ　１０−’ｍ　／
　１ｍ　／　”Ｃの熱膨張係数を有するポリ　（ｐ−フ
ェニレンテレフタルアミド）フィルムを基板に用いて、
太陽電池を試作した。

フィルムの片面に厚さ約７００人のＡβを真空蒸着した
。このフィルム基板の／ｌ蒸着層上にシラン（Ｓｉｌｔ
）、ジボラン（ＢｚＨｂ）、ホスフィン（ＰＨ：ｌ）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、２層約６００人、ｉＪｉ約７
００人、１層約１５０人である。さらに非晶質シリコン
層の上に厚さ約７００人で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−１−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
トフィルム（熱膨張係数２１ＸＩＱ−’ｍ／龍／　”Ｃ
）及び厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（熱膨張係数
１７　Ｘ　１０−６ｗ　／　ｗ　／　’Ｃ）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。

（以下余白） （作用効果）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｆ本発明の太陽電池は、薄膜型であるため、軽量性、薄
型性、形状の自由慶大、加工性などの特徴をもっており
、その反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ブ
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
フィルム状であるために軽量であることやフィルムを巻
取る方式によりコンパクトに収納できること、よって持
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、高分子フィ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、従って、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生能を
特徴する 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱膨張係数が（−５〜＋１０）×１０＾−＾６ｍｍ／
   ｍｍ／℃の有機高分子フィルムの基板上に、非晶質シリ
   コンを主成分とした光起電力要素を形成したことを特徴
   とする太陽電池