JPH05315630A - 可撓性のある薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱ベース基板を支持基板から簡単に剥離で
きるようにして、信頼性の高い薄膜太陽電池を製造す
る。 【構成】 支持基板１の上に耐熱ベース基板２を設け、
耐熱ベース基板２の上に、両面に電極層に積層するアモ
ルファスシリコン層４を形成する。耐熱ベース基板２
を、剥離樹脂層２Ａとベースシート２Ｂとの２層に分離
し、支持基板１の上に剥離樹脂を塗布して剥離樹脂層２
Ａを設け、剥離樹脂層２Ａを介して支持基板１にベース
シート２Ｂを接着し、ベースシート２Ｂの上に、両面に
電極層を積層したアモルファスシリコン層４を形成し、
剥離樹脂層２Ａでもってベースシート２Ｂを支持基板１
から剥離する。 【効果】 剥離樹脂層で剥離性を改善し、ベースシート
で薄膜太陽電池の信頼性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可撓性のある薄膜太陽
電池の製造法に関し、とくに、支持基板の上に薄膜太陽
電池を形成した後、支持基板から剥離する薄膜太陽電池
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】可撓性を有する薄膜太陽電池の製造方法
は、金属板タイプと剥離タイプとがある。金属板タイプ
は、例えば０．１ｍｍ程度のステンレス板の上にアモル
ファスシリコン太陽電池を積層して製造する。剥離タイ
プは、ガラス等の支持基板の表面にアモルファスシリコ
ン太陽電池を積層した後、支持基板を剥離して薄膜太陽
電池を製造する。

【０００３】金属タイプは、薄膜太陽電池に可撓性をも
たせるために極めて薄い金属板を使用する必要がある。
このために下記の欠点がある。 アモルファス太陽電池の製造プロセスにおいて、薄
い金属板に印刷する工程およびレーザー加工する等の工
程において、極めて薄い金属板を移送するので、高精度
に移送位置を制御することができない。この欠点は、金
属板が大型化するにつれて益々顕著になる。 金属板が薄いので完全な平面状に保持することが難
しく、この上にアモルファス太陽電池のアモルファスシ
リコン層を理想的な状態で形成することが難しく、大型
化に制限を受ける。アルミ箔、ＳＵＳ箔等の利用も制限
がある。金属板には、ステンレスの薄板に代わって、ア
ルミ箔や、ステンレス箔を使用することもできる。しか
しながら、これ等の金属箔を使用しても、同じ欠点があ
る。

【０００４】剥離タイプの製造方法は、これ等の欠点が
ない。剥離タイプによる薄膜太陽電池の製造方法は、特
開平１−１０５５８１号公報に記載されている。この公
報に記載される製造法は、図１に示すように、支持基板
の上に各層を積層して薄膜太陽電池を製造する。この方
法は下記のようにして薄膜太陽電池を製造する。 ガラス等の支持基板１の上に耐熱性のある未硬化の
樹脂を塗布し、これを硬化させることによって耐熱ベー
ス基板２を形成する。 耐熱ベース基板２の上に、透明電極層３と、アモル
ファスシリコン層４と、背面電極層５とを積層してアモ
ルファス太陽電池を積層する。 デバイス保護のため、アモルファス太陽電池の上に
保護層６を形成する。 水中に浸漬して、支持基板１と耐熱ベース基板２と
の間で剥離して、可撓性のある薄膜太陽電池とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この方法は、厚い支持
基板を使用するので、支持基板を平面状に保持してアモ
ルファス太陽電池を積層することができる。しかしなが
ら、この方法は下記の欠点がある。

【０００６】耐熱ベース基板２は、一般にポリイミドワ
ニス（ポリイミドの前駆体）を支持基板１に塗布し、高
温で焼き付けて溶媒を除去するとともに、イミド化反応
を進行させ、ポリイミド被膜（耐熱性樹脂層）を形成し
て設けられる。耐熱ベース基板２は、薄膜太陽電池を補
強して強度を持たせるもので、あまり薄くすることはで
きない。耐熱ベース基板２は、イミド化を完全にするた
めに、充分に高温で焼くと、膜としては充分なものにな
る。しかしながら、このようにしてガラス等の支持基板
１に設けた耐熱ベース基板２は、簡単に剥離できなくな
って実用的でない。耐熱ベース基板の剥離性は、ポリイ
ミドワニスのイミド化温度を低くすることにより改善で
きる。しかしながら、イミド化温度を低くすると、アモ
ルファスシリコン層を形成する時にアウトガスが発生
し、このガスがアモルファスシリコン層の膜質を低下さ
せる。さらに、充分に硬化されない耐熱ベース基板は、
吸水性及び水分の透過性が大きく、アモルファス太陽電
池としての信頼性が低下する。このように、剥離タイプ
は、耐熱ベース基板の剥離性と信頼性とが表裏一体とな
っており、実用面においてはこの問題の解決が不可欠に
なっている。

【０００７】さらにまた、剥離タイプは、耐熱ベース基
板２にアモルファス太陽電池を積層して設けるので、耐
熱ベース基板２は、薄膜太陽電池に十分な強度を持たせ
るために、膜厚を１０〜２０μｍとすることが要求され
る。ポリイミドワニスは硬化するときに膜厚が１／１０
となる。このため、支持基板には、ポリイミドワニスを
１００〜２００μｍの膜厚に厚く塗布する必要があり、
塗布に手間がかかりスクリーン印刷等の能率的な方法で
塗布できない欠点がある。

【０００８】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、耐
熱ベース基板２を支持基板から簡単かつ確実に剥離で
き、しかも、理想的な状態でアモルファス太陽電池を形
成して信頼性の高い太陽電池を積層できる可撓性を有す
る薄膜太陽電池の製造方法を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、前
述の目的を達成するために下記のようにして薄膜太陽電
池を製造する。すなわち、本発明は、支持基板１の上に
耐熱ベース基板２を設け、耐熱ベース基板２の上に、両
面に電極層に積層するアモルファスシリコン層４を形成
した後、耐熱ベース基板２を支持基板１から剥離する方
法を改良したものである。

【００１０】本発明の製造方法は、とくに、耐熱ベース
基板２を、剥離樹脂層２Ａとベースシート２Ｂとの２層
に分離したことを特徴とする。支持基板１の上に、未硬
化の剥離樹脂を塗布して硬化して剥離樹脂層２Ａを形成
する。この剥離樹脂層２Ａを介して支持基板１にベース
シート２Ｂを接着する。さらに、ベースシート２Ｂの上
に、両面に電極層を積層したアモルファスシリコン層４
を形成し、剥離樹脂層２Ａでもってベースシート２Ｂを
支持基板１から剥離することを特徴としている。

【００１１】剥離樹脂層２Ａには、アモルファス太陽電
池を積層する温度に耐性があり、しかも、支持基板１か
ら容易に剥離できる樹脂、例えば、ポリイミドの前駆体
であるポリアミック樹脂等が使用できる。剥離樹脂層２
Ａは、ベースシート２Ｂを剥離するための層であるか
ら、膜厚を薄くすることができ、例えば数μｍ〜数十μ
ｍとすることができる。

【００１２】ベースシート２Ｂには、ポリイミドフィル
ム等の耐熱性プラスチックフィルム、薄い金属板や金属
箔、薄いガラス板、金属薄膜やセラミック薄膜等が使用
できる。

【００１３】アモルファス太陽電池は、耐熱ベース基板
２の上に順番に、背面電極層５、アモルファスシリコン
層４、透明電極層３を形成し、あるいは逆に、透明電極
層、アモルファスシリコン層、背面電極層を形成する。

【００１４】

【作用】本発明の薄膜太陽電池の製造方法は、耐熱ベー
ス基板２を、ベースシート２Ｂと剥離樹脂層２Ａの２層
に分離している。ベースシート２Ｂは、アモルファス太
陽電池を積層するためのベースとなり、剥離樹脂層２Ａ
は、ベースシート２Ｂを接着したのち剥離する層として
の役目をする。このため、本発明の方法は、剥離樹脂を
非常に薄くできる。たとえば、この層は、膜厚を１μｍ
以下とすることも可能である。このことは、非常に重要
な点であり、次のような利点がある。 材料費のコストダウン 硬化時間の短縮（生産性アップ） 塗布方式に、能率よく処理できるスクリーン印刷法
を使用できる。このため、大型化および自動化が容易に
なる。

【００１５】さらに、耐熱ベース基板２をベースシート
２Ｂと剥離樹脂層２Ａとに分離するので、剥離樹脂層２
Ａには十分な強度が要求されない。このため、支持基板
１に塗布した剥離樹脂を硬化させる温度を、完全重合に
必要な温度から５０〜１００℃程度低くして、剥離性を
向上することができる。十分に硬化しない剥離樹脂層２
Ａは強度は十分にはできないが、重合度が低いと剥離性
は良くなる。さらに、従来の方法で支持基板１に設けら
れる耐熱ベース基板２に比較すると、剥離樹脂層２Ａは
膜厚を１／１０程度に薄くできるので、アモルファスシ
リコン層４を形成するときに発生するアウトガスを大幅
に低減できる。また、ベースシート２Ｂは、すでにシー
ト状に加工したものも使用できるので、薄膜太陽電池の
耐湿性能等を向上させて信頼性の高いアモルファス太陽
電池を形成できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための製造方法を例示するものであって、
本発明の製造方法は、製造された薄膜太陽電池の構造や
材質、あるいは、製造工程における条件を下記のものに
特定するものでない。本発明の薄膜太陽電池の製造方法
は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えること
ができる。

【００１７】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００１８】下記の工程で、図２に示す薄膜太陽電池を
製造する。 支持基板１として青板ガラスを使用し、支持基板１
を洗浄して、乾燥した後、未硬化ペースト状の剥離樹脂
を塗布する。剥離樹脂には、ポリイミド樹脂の前駆体で
あるポリアミック酸溶液を使用する。未硬化の剥離樹脂
の粘度は、室温で５０〜６０ｐｏｉｓｅで、これをスク
リーン印刷により、支持基板１に全面に均一に塗布す
る。乾燥前における剥離樹脂の塗布膜の厚さは、およそ
１０〜１５μｍとする。

【００１９】 剥離樹脂が未硬化のときに、ベースシ
ート２Ｂを積層して熱圧着する。ベースシート２Ｂに
は、ポリイミドフィルムを使用するポリイミドフィルム
は、ラミネート装置を利用して剥離樹脂層２Ａの上に熱
圧着する。その後、必要ならば、内部温度を３５０℃に
設定した熱風乾燥炉に投入して仮硬化を行う。ベースシ
ート２Ｂには、ポリイミドフィルムに代わって、可撓性
のある無機シート、例えば、薄い金属箔または金属板、
または薄い硝子板等も使用できる。さらに、剥離樹脂層
２Ａの上に、真空蒸着法または溶射法により、金属薄膜
やセラミック薄膜を形成してベースシート２Ｂとするこ
ともできる。

【００２０】 その後、ベースシート２Ｂの上に、背
面電極とアモルファスシリコン層４と透明電極からなる
アモルファス太陽電池を形成する。

【００２１】 アモルファス太陽電池の表面に、デバ
イス保護のためにＰＥＴフィルムをラミネートして保護
層６を設ける。

【００２２】 その後、水に浸漬して約１時間経過す
ると、自然に、剥離樹脂層２Ａを境界として、支持基板
１とベースシート２Ｂとが遊離し、可撓性のある薄膜太
陽電池が完成する。

【００２３】以上の実施例は、ベースシート２Ｂの表面
に、順番に背面電極層５と、アモルファスシリコン層４
と、透明電極層３とを形成した太陽電池を積層したが、
本発明の方法は、ベースシート２Ｂの表面に、順番に、
透明電極層と、アモルファスシリコン層と、背面電極層
とを形成してアモルファス太陽電池を形成することも可
能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の可撓性を有する薄膜太陽電池の
製造方法は、アモルファス太陽電池と支持基板との間に
設けられる耐熱ベース基板を、ベースシートと剥離樹脂
層とに分離している。このため、従来の方法のように、
アモルファス太陽電池を形成する耐熱ベース基板に、剥
離性と信頼性の両方の特性が要求されない。信頼性のあ
るアモルファス太陽電池を形成するベースシートには剥
離性が要求されず、剥離樹脂層には信頼性の高いアモル
ファス太陽電池を形成するための基材としての特性が要
求されない。ベースシートには、剥離性を考慮すること
なく、太陽電池を形成するために優れた特性のシートを
使用することができる。このため、ベースシートの表面
に理想的な状態でアモルファス太陽電池を積層すること
ができる。また、太陽電池を形成した後は、剥離樹脂層
によって、支持基板から簡単かつ容易に、しかも確実に
剥離できる特長がある。したがって、本発明の方法は、
高信頼性の薄膜太陽電池を、能率よく高い歩留で安価に
多量生産できる特長がある。

【００２５】さらにまた、本発明の薄膜太陽電池の製造
方法は、ベースシートに優れた剥離性が要求されない。
このため、ベースシートに、耐熱性のプラスチックフィ
ルム、金属やセラミックの薄膜等も使用でき、さらに、
すでにシート状に形成したシート材を支持基板に接着
し、あるいは、真空蒸着法や溶射法によって剥離樹脂層
を介して支持基板に形成することもでき、使用材料の選
択を任意にできる特長もある。

【００２６】さらにまた、本発明の製造方法は、たわみ
の少ないガラス等の支持基板の上に剥離樹脂層を介して
ベースシートを積層し、ベースシートの上にアモルファ
ス太陽電池を積層し、その後に支持基板を剥離して薄膜
太陽電池を製造している。このため、大型の支持基板を
使用して、信頼性の高いの薄膜太陽電池を高精度に能率
よく多量生産できる特長もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の薄膜太陽電池の製造方法を示す断面図

【図２】本発明の一実施例を示す薄膜太陽電池の製造方
法を示す断面図

【符号の説明】

１…支持基板 ２…耐熱ベース基板 ２Ａ…剥離樹脂層
２Ｂベースシート ３…透明電極層 ４…アモルファスシリコン層 ５…背面電極層 ６…保護層

フロントページの続き (72)発明者 若宮 要範 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 海道 佳典 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 勝部 浩司 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持基板(1)の上に、耐熱ベース基板(2)
   を設け、耐熱ベース基板(2)の上に、両面に電極層に積
   層するアモルファスシリコン層(4)を形成した後、耐熱
   ベース基板(2)を支持基板(1)から剥離して薄膜太陽電池
   を製造する方法において、 耐熱ベース基板(2)を剥離樹脂層(2A)とベースシート(2
   B)との２層に分離し、支持基板(1)の上に未硬化の剥離
   樹脂を塗布して硬化させて剥離樹脂層(2A)を設け、この
   剥離樹脂層(2A)を介して支持基板(1)にベースシート(2
   B)を接着し、ベースシート(2B)の上に、両面に電極層を
   積層したアモルファスシリコン層(4)を形成し、剥離樹
   脂層(2A)でもってベースシート(2B)を支持基板(1)から
   剥離するように構成されたことを特徴とする可撓性のあ
   る薄膜太陽電池の製造方法。