JPH04218980A - 光起電力装置の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可撓性を有する光起電
力装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】可撓性を有する光起電力装置の製造方法
が、特開平１−１０５５８１号公報に開示されている。 従来の可撓性光起電力装置の製造方法について図６に従
い説明する。

【０００３】まず図６（Ａ）に示すように、支持基板１
上に、可撓性を有する透光性絶縁膜２を設け、この透光
性絶縁膜２上に順次透明電極、光活性層を含む非晶質半
導体層、裏面電極からなる光電変換部３を形成する。そ
して、裏面電極側には出力端子４が設けられている。

【０００４】次に、図６（Ｂ）に示すように、裏面電極
側に、出力端子４部分が切り取られた樹脂層５を添着し
た後、図６（Ｃ）に示すように、上記積層体を水中に浸
漬し、支持基板１より透光性絶縁膜２を剥離することに
より、図６（Ｄ）に示す可撓性光起電力装置を得る。

【０００５】尚、上述した光起電力装置の場合、支持基
板１より分離後に透光性絶縁膜２、透明電極、非晶質半
導体層及び裏面電極の積層体のみでは、透光性絶縁膜２
側へ素子がロール状にカールするので、このカールを防
止するため、裏面電極の上面に積層体の持つ内部応力と
同等の応力を持つ樹脂層５を積層している。

【０００６】ところで上述した透光性絶縁膜２としては
、耐熱性に優れる透明ポリイミド樹脂が用いられている
。そしてポリイミド樹脂を使用しているために、可撓性
を有し、折り曲げが可能であり、また曲面への貼付けも
容易である。。

【０００７】一方、透明電極と光活性層を含む非晶質半
導体層と裏面電極とからなる光電変換素子は、製造上の
制約から余り大きな面積とすることはできず、現在のと
ころ１０ｃｍ角程度のものが良いとされている。従って
、数Ｗ以上の電力を出力する電力用光起電力装置を形成
する場合、１０ｃｍ角の光電変換素子を多数枚組み合わ
せる手法が用いられている。

【０００８】上述した光電変換素子を多数枚組み合わせ
るには、図６に示す可撓性の光起電力装置を複数枚準備
し、各装置の出力端子４間をリード線を用いて半田付け
などにより電気的に接続する。そして、複数の光起電力
装置を含む長さを有するポリエチレンテレフタレート（
以下、ＰＥＴという。）などからなる表面保護シートを
受光面側、即ち透光性絶縁膜２に接着した後、電極並び
にリード線を被覆するために同じくＰＥＴなどからなる
裏面保護シートを樹脂層５の上に接着して大面積化を図
っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに大面積化を図った場合、カールを防止するための樹
脂層の上に、更に、リード線を被覆保護するための保護
シートを設ける必要があり、部品点数が増加する。

【００１０】更に、光起電力装置を可撓性をもったまま
の状態で多数枚を組み合わせて大面積化を図ることは取
扱いが困難で、また光電変換素子の表裏面に、透光性樹
脂層２、樹脂層５及び表裏面保護シートの合計４つの層
またはシートがあるため、可撓性が失われたり、光透過
率が悪くなって光電変換効率を低下させるなどの問題点
があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力装置は
、透明電極と非晶質半導体層と裏面電極とを積層形成し
た可撓性の光電変換部の透明電極側に（または裏面電極
側に）、可撓性かつ透光性の（または可撓性の）絶縁膜
を添着してなる光電変換素子を複数個並設し、この光電
変換素子の出力端子間を電気的接続部にて接続すると共
に、前記複数の光電変換素子を含む長さを有する可撓性
の（または可撓性かつ透光性の）絶縁膜を裏面電極側に
（または透明電極側に）添着し、複数枚の光電変換素子
を機械的に連結している。

【００１２】また、本発明による第１の製造方法は、支
持基板上に可撓性の透光性絶縁膜と透明電極と非晶質半
導体層と裏面電極とを順次積層形成した光電変換素子基
体を複数個準備し、この複数の光電変換素子を含む長さ
を有する可撓性絶縁膜を前記裏面電極側に添着して機械
的に連結した後、前記支持基板と透光性絶縁膜とを分離
している。

【００１３】更に、本発明による第２の製造方法は、支
持基板上に可撓性絶縁膜と裏面電極と非晶質半導体層と
透明電極とを順次積層形成した光電変換素子基体を複数
個準備し、この複数の光電変換素子を含む長さを有する
可撓性の透光性絶縁膜を前記透明電極側に添着して機械
的に連結した後、前記支持基板と可撓性絶縁膜とを分離
している。

【００１４】

【作用】本発明によれば、複数個の光電変換素子を組み
合わせるための新たな部材を必要としない。

【００１５】また、本発明の製造法によれば、複数の光
電変換素子基体は機械的強度を十分有しているので、連
結の取り扱いが極めて容易に行えると共に、この支持基
板と絶縁膜との分離の際、複数の光電変換素子を機械的
に連結するべく添着された絶縁膜の持つ応力により、カ
ールが防止される。

【００１６】

【実施例】本発明の第１の実施例につき図１及び図２に
従い説明する。図１及び図２は、本実施例に係る光起電
力装置を工程順に示す断面図である。

【００１７】まず、図１（Ａ）に示すように、ガラス、
セラミックス等の支持基板１上に、透明ポリイミドから
なる透光性かつ絶縁性の透光性絶縁膜２が設けられ、こ
の透光性絶縁膜２上に透明電極と光活性層を含む非晶質
半導体層と裏面電極とからなる可撓性の光電変換部３が
形成された光電変換素子基体１０を複数個用意する。こ
の光電変換素子基体１０の裏面電極側には、前述の従来
装置と同じく出力端子４が設けられている。

【００１８】ここで、注目すべきところは、前述した従
来装置の如く、支持基板１より光電変換素子を分離した
際に生じるカールを防止するための樹脂層を設けていな
いことである。

【００１９】次に、図１（Ｂ）に示すように、複数の光
電変換素子基体１０の各出力端子４間をリード線７で電
気的に接続する。この接続作業は、光電変換素子基体１
０に支持基板１が取り付けられたままの状態で行われる
ため、容易に行うことができる。

【００２０】続いて、図１（Ｃ）に示すように、複数の
光電変換素子を含む長さを有する熱可塑性樹脂が被着さ
れたＰＥＴなどからなる裏面フィルム９を出力端子４、
リード線７を覆って、裏面電極側に熱ローラでラミネー
トすることにより添着して複数の光電変換素子基体１０
を機械的に連結する。その状態で図１（Ｄ）に示すよう
に、光電変換素子基体１０を水中へ浸漬することにより
、または機械的に、支持基板１と透光性絶縁膜２の間を
分離し、光電変換部３が機械的に連結された大面積の光
起電力装置を構成する。この支持基板１と透光性絶縁膜
２との分離の際、裏面電極側に添着した裏面フィルム９
の持つ応力により、カールが防止される。

【００２１】以上の工程により大面積の光起電力装置が
一応完成するが、本実施例にあっては、更に、図２に示
すように、熱可塑性樹脂が被着されたＰＥＴなどからな
る表面フィルム８を透光性絶縁膜２側から熱ローラでラ
ミネートすることにより、表裏面がフィルム８、９で被
覆保護された大面積の光起電力装置を、最終的に完成さ
せている。

【００２２】而して、各光電変換素子の出力端子４を接
続するリード線７は裏面フィルム９により被覆されてお
り、複数の光電変換素子の機械的連結とリード線７の被
覆保護が同時に行える。

【００２３】こうして完成された光起電力装置において
は、表面フィルム８側からの入射光により、光起電力が
発生する。

【００２４】次に、本発明の第２の実施例につき図３に
従い説明する。尚、図１と同一部分には同一符号を付し
説明を省略する。

【００２５】この第２の実施例においては、各光電変換
素子の出力端子４を電気的に接続するために、裏面フィ
ルム９に予め電気的接続部１１が形成されている。

【００２６】この電気的接続部１１は、例えば半田メッ
キが施された銅箔を裏面フィルム９上の所定の位置に予
め配置することにより形成したり、また裏面フィルム９
に銀ペースト等の導電性ペーストをスクリーン印刷し、
硬化することにより形成される。

【００２７】そして、図３に示すように、各光電変換素
子基体１０の出力端子４に予め半田をバンプ状に形成し
ておき、この出力端子４と裏面フィルム９の電気的接続
部１１を位置合わせした状態で、熱ローラでラミネート
することにより、各出力端子４の電気的接続と複数の光
電変換素子基体１０の機械的連結が同時に行われる。

【００２８】その後、第１の実施例と同様に、支持基板
１と透光性絶縁膜２との間を分離し、透光性絶縁膜２側
に表面フィルムを添着して、大面積の光起電力装置が得
られる。

【００２９】次に、図１及び図３で示した光電変換素子
基体１０の具体的な形成手法の一例を図４に従って説明
する。

【００３０】図４（Ａ）に示すように、１０ｃｍ角程度
のガラス等の支持基板１上に、透明ポリイミドからなる
５〜１００μｍの厚さの可撓性の透光性絶縁膜２が形成
される。具体的には、透明ポリイミドのワニスをスピン
コータまたはロールコータ等で均一に塗布し、１００℃
から３００℃まで段階的に昇温しながら処理することに
より形成する。この透光性絶縁膜２上に、厚さ１０００
〜５０００Å程度の酸化錫、酸化インジウム錫に代表さ
れる透光性導電酸化物（ＴＣＯ）の単層、或るいはそれ
らの積層型の透明電極層を被着した後、互いの隣接間隔
部が、例えばエッチング、或るいはレーザビームの照射
により除去されて、個別の透明電極２１、２２、２３が
分離形成される。

【００３１】その後、透明電極２１、２２、２３上の一
方の端に沿って、導電部材３２、３３が隣接間隔部と平
行に帯状に形成される。この導電部材３２、３３はポリ
イミド系の銀ペーストをスクリーン印刷し、２５０〜３
５０℃で硬化することによって形成される。この導電部
材３２、３３の幅は０．１〜０．５ｍｍ、高さは５〜３
０μｍ程度である。

【００３２】続いて、図４（Ｂ）に示すように、導電部
材３２、３３と平行に、透明電極２１、２２、２３の隣
接間隔部の反対側に第１の絶縁部材４２、４３が帯状に
形成され、更に透明電極２１、２２、２３の隣接間隔部
を覆ってその両側の透明電極２１、２２、２３の端部に
跨がる第２の絶縁部材５２、５３も、帯状に同時に形成
される。これら第１、第２の絶縁部材４２、４３、５２
、５３はポリイミド系の絶縁性ペーストをスクリーン印
刷法で塗布し、２５０〜３００℃で硬化することによっ
て形成される。

【００３３】尚、これらの絶縁部材４２、４３、５２、
５３の幅も、０．１〜０．５ｍｍ、高さは５〜３０μｍ
程度である。

【００３４】次に、図４（Ｃ）に示すように、導電部材
３２、３３、第１の絶縁部材４２、４３、並びに第２の
絶縁部材５２、５３を含んで透明電極２１、２２、２３
上全面にｐ型、ｉ型、ｎ型のアモルファスシリコン、ア
モルファスシリコンカーバイド等のアモルファス半導体
層を順次形成し、光活性層としての非晶質半導体層２５
を形成する。そして、この半導体層２５上にアルミニウ
ム、銀、チタン等の単層、或るいは積層型の裏面電極層
２６を順次形成する。

【００３５】最後に図４（Ｄ）に示すように、裏面電極
層２６の露出方向側から導電部材３２、３３上に第１の
レーザビーム１００を照射し、裏面電極層２６を溶融さ
せ、その溶融物により裏面電極層２６と導電部材３２、
３３とを夫々電気的に接続する。次に、裏面電極層２６
の露出方向から第１の絶縁部材４２、４３上に第２のレ
ーザビーム１０１を照射し、裏面電極層２６を分割する
分離部を形成し、各素子に対応した裏面電極を形成し、
光電変換素子基体１０が完成する。

【００３６】次に、本発明の第３の実施例につき図５に
従い説明する。図５は本実施例に係る光起電力装置を工
程順に示す断面図である。

【００３７】この実施例は、第１の実施例における透光
性絶縁膜２を非透光性の絶縁膜に、及び裏面フィルム９
を透光性の表面フィルムに、夫々変更したものである。 従って、この実施例に用いられるの光電変換素子基体７
０における各層の形成順序は、後述のように第１の実施
例のものと逆である。

【００３８】まず、図５（Ａ）に示すように、ガラス、
セラミックス等の支持基板６１上に、不透明ポリイミド
からなる可撓性の絶縁膜６２が設けられ、この絶縁膜６
２上に裏面電極と光活性層を含む非晶質半導体層と透明
電極とからなる可撓性の光電変換部６３が形成された光
電変換素子基体７０を複数個用意する。この光電変換素
子基体７０の透明電極側には前述の従来装置と同じく出
力端子６４が設けられている。

【００３９】この実施例においても、第１の実施例と全
く同様に、支持基板６１より光電変換素子を分離した際
に生じるカールを防止するための、樹脂層を設けていな
い。

【００４０】次に、図５（Ｂ）に示すように、複数の光
電変換素子基体７０の各出力端子６４間をリード線６７
で電気的に接続する。この接続作業は光電変換素子基体
７０に支持基板７０が取り付けられたままの状態で行わ
れるため、容易に行うことができる。

【００４１】続いて、図５（Ｃ）に示すように、複数の
光電変換素子を含む長さを有する熱可塑性樹脂が被着さ
れたＰＥＴ、フッ素樹脂などからなる透光性の表面フィ
ルム６９を出力端子６４、リード線６７を覆って、透明
電極側に熱ローラでラミネートすることにより添着して
複数の光電変換素子基体７０を機械的に連結する。その
状態で図５（Ｄ）に示すように、光電変換素子基体７０
を水中へ浸漬することにより、または機械的に、支持基
板６１と絶縁膜６２の間を分離し、光電変換部６３が機
械的に連結された大面積の光起電力装置を構成する。こ
の支持基板６１と絶縁膜６２との分離の際、透明電極側
に添着した表面フィルム６９の持つ応力により、カール
が防止される。

【００４２】この実施例においても、以上の工程により
、大面積の光起電力装置が一応完成するが、図２に示す
第１の実施例と同様に、熱可塑性樹脂が被着されたＰＥ
Ｔなどからなる裏面フィルムを絶縁膜６２側から熱ロー
ラでラミネートすることにより、表裏面がフィルムで被
覆保護された大面積の光起電力装置を、最終的に完成さ
せてもよい。

【００４３】而して、この第３の実施例においても、光
電変換素子の出力端子６４を接続するリード線６７は表
面フィルム６９により被覆されており、複数の光電変換
素子の機械的連結とリード線６７の被覆保護が同時に行
える。

【００４４】こうして完成された光起電力装置において
は、表面フィルム６９側からの入射光により、光起電力
が発生する。

【００４５】更に、この第３の実施例の形態においても
、第２の実施例と同様に、表面フィルム６９に各光電変
換素子の出力端子６４を接続するための電気的接続部を
予め形成しておいてもよい。

【００４６】なお、上記各実施例にあっては、複数の光
電変換素子は１列に配置して電気的に直列接続している
が、それらを２次元的に配置してもよく、また電気的に
直列及び並列接続してもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかな如く、
各光電変換素子の出力端子間を電気的接続部にて接続す
ると共に、複数の光電変換素子を含む長さを有する可撓
性絶縁膜により、複数枚の光電変換素子を機械的に連結
しているので、複数枚の光電変換素子を組み合わせるた
めの新たな部材を全く必要とすることなく、大面積の光
起電力装置を得ることができる。

【００４８】また、本発明の製造方法によれば、複数の
光電変換素子基体は機械的強度を十分に有しているので
、その取り扱いが極めて容易に行えると共に、その支持
基板と絶縁膜との分離の際、複数の光電変換素子の連結
する絶縁膜の持つ応力により、カールを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の製造方法を示す斜視図
である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明に適用される光電変換素子基体の製造方
法の１例を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。

【図６】従来の光起電力装置の製造方法を示す斜視図で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明電極と非晶質半導体層と裏面電極
   とを積層形成した可撓性の光電変換部の前記透明電極側
   に可撓性の透光性絶縁膜を添着してなる光電変換素子を
   複数個並設し、この光電変換素子の出力端子間を電気的
   接続部にて接続すると共に、前記複数の光電変換素子を
   含む長さを有する可撓性絶縁膜を前記裏面電極側に添着
   して、複数個の光電変換素子を機械的に連結してなる光
   起電力装置。
2. 【請求項２】　　支持基板上に可撓性の透光性絶縁膜と
   透明電極と非晶質半導体層と裏面電極とを順次積層形成
   した光電変換素子基体を複数個準備し、この複数の光電
   変換素子を含む長さを有する可撓性絶縁膜を前記裏面電
   極側に添着して機械的に連結した後、前記支持基板と透
   光性絶縁膜とを分離することを特徴とする光起電力装置
   の製造方法。
3. 【請求項３】　　透明電極と非晶質半導体層と裏面電極
   とを積層形成した可撓性の光電変換部の前記裏面電極側
   に可撓性絶縁膜を添着してなる光電変換素子を複数個並
   設し、この光電変換素子の出力端子間を電気的接続部に
   て接続すると共に、前記複数の光電変換素子を含む長さ
   を有する可撓性の透光性絶縁膜を前記透明電極側に添着
   して、複数個の光電変換素子を機械的に連結してなる光
   起電力装置。
4. 【請求項４】　　支持基板上に可撓性絶縁膜と裏面電極
   と非晶質半導体層と透明電極とを順次積層形成した光電
   変換素子基体を複数個準備し、この複数の光電変換素子
   を含む長さを有する可撓性の透光性絶縁膜を前記透明電
   極側に添着して機械的に連結した後、前記支持基板と可
   撓性絶縁膜とを分離することを特徴とする光起電力装置
   の製造方法。