JPH08264818A - Amorphous silicon film solar cell - Google Patents

Amorphous silicon film solar cell

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Publication number
JPH08264818A
JPH08264818A JP7069182A JP6918295A JPH08264818A JP H08264818 A JPH08264818 A JP H08264818A JP 7069182 A JP7069182 A JP 7069182A JP 6918295 A JP6918295 A JP 6918295A JP H08264818 A JPH08264818 A JP H08264818A
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JP
Japan
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film
solar cell
amorphous silicon
present
substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7069182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirosaku Nagasawa
啓作 長沢
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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Abstract

PURPOSE: To provide a film solar cell excellent in flexibility and photoelectric conversion efficiency. CONSTITUTION: Within the solar cell wherein amorphous silicon thin film is provided as a photovoltaic element on a flexible film substrate, as for a film substrate, a thermal resistant synthetic resin film in thermal contraction coefficient at 200 deg.C not exceeding 2% wherein fine protrusions in level of 0.05-0.4μm exist at density of 50-1000pieces/μm<2> is adopted. Through these procedures, the flexible film solar cell in high utilization factor of incident light can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、可撓性のフィルム基板
上に光起電力要素として、アモルファスシリコン薄膜を
設けた太陽電池に関するものであり、さらに詳しくは、
光電変換効率が改良されたフィルム状太陽電池に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell provided with an amorphous silicon thin film as a photovoltaic element on a flexible film substrate.
The present invention relates to a film solar cell with improved photoelectric conversion efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】アモルファスシリコン薄膜をステンレス
スチール板、硝子板などの基板上に設けた太陽電池は、
特開昭52−149489号公報、特開昭55−499
4号公報、特開昭55−29154号公報などにより知
られている。また、芳香族ポリアミド(以下、アラミド
という)フィルムやポリイミドフィルムを基板とするも
のについても、特開昭54−149489号公報、特開
昭55−4994号公報、特開昭55−29154号公
報、特開昭55−82474号公報、特開昭56−16
9372号公報、特開昭57−103839号公報、特
開昭59−34677号公報、特開昭59−88874
号公報、特開昭59−108368号公報、特開昭59
−158571号公報、特開昭60−130867号公
報、特開昭60−257183号公報、特開昭61−7
624号公報、特開昭63−236372号公報、特開
平1−119072号公報、特開平1−309385号
公報などにより知られている。
2. Description of the Related Art A solar cell in which an amorphous silicon thin film is provided on a substrate such as a stainless steel plate or a glass plate is
JP-A-52-149489, JP-A-55-499
No. 4, JP-A-55-29154, and the like. Also, those using an aromatic polyamide (hereinafter referred to as aramid) film or a polyimide film as a substrate are disclosed in JP-A-54-149489, JP-A-55-4994, JP-A-55-29154, JP-A-55-82474, JP-A-56-16
9372, JP-A-57-103839, JP-A-59-34677, and JP-A-59-88874.
JP-A-59-108368, JP-A-59-108368
-158571, JP-A-60-130867, JP-A-60-257183, and JP-A-61-1.
It is known from JP-A No. 624, JP-A No. 63-236372, JP-A No. 1-119072, and JP-A No. 1-309385.

【0003】これらフィルムを基板とした場合、フィル
ムをロールから送り出して処理後再度ロールに巻き取り
つつ、アモルファスシリコン層などの必要な各層を連続
的に真空蒸着、スパッタ蒸着またはプラズマグロー放電
などの方法で形成できるという利点がある。また、得ら
れるフィルム状の太陽電池は従来の硝子基板などによる
太陽電池と異なり、自由に曲げることができ、その応用
が広がることが期待できる。
When these films are used as a substrate, each of the necessary layers such as an amorphous silicon layer is continuously vacuum-deposited, sputter-deposited or plasma-glow-discharge while the film is sent out from a roll, processed, and then rewound on the roll. There is an advantage that it can be formed by. Further, unlike the conventional solar cell using a glass substrate, the obtained film-shaped solar cell can be freely bent, and its application can be expected to expand.

【0004】ところで、太陽電池全般の課題として、光
電変換効率の向上がある。光電変換効率が低下する要因
の一つとして、シリコン半導体表面での光の反射による
光吸収ロスがある。これを解決するための工夫として、
光を重複反射する凹凸面を形成した基板上に、それに沿
ってアモルファスシリコン層を設けた太陽電池が既に提
案されている。例えば、米国特許第4,376,228
号には、断面が放物線状に成形されたフィルムの使用が
提案されている。しかしながら、この場合には耐熱性フ
ィルムの成形が難しい問題点がある。また、特開昭59
−14682号公報では、金属基板を化学的にエッチン
グしたものの使用が提案されているが、フィルムでの実
用には至っていない。また、特開昭60−201668
号公報では、正弦波状断面の波板状などの凹凸に成形し
たフィルムの使用が提案されているが、この様な単純な
凹凸面では光の多重反射の観点からは不満足な結果しか
期待できない。
By the way, as a general problem of solar cells, there is an improvement in photoelectric conversion efficiency. One of the factors that lowers the photoelectric conversion efficiency is light absorption loss due to reflection of light on the silicon semiconductor surface. As a device to solve this,
There has already been proposed a solar cell in which an amorphous silicon layer is provided on a substrate having an uneven surface that reflects light repeatedly. For example, US Pat. No. 4,376,228
The use of a film with a parabolic cross-section is proposed in U.S. Pat. However, in this case, it is difficult to form the heat resistant film. In addition, JP-A-59
In Japanese Patent No. 14682, use of a chemically etched metal substrate is proposed, but it has not been practically used as a film. In addition, JP-A-60-201668
In the publication, use of a film formed in a corrugated shape with a sinusoidal cross section is proposed, but such a simple concavo-convex surface can be expected to provide unsatisfactory results from the viewpoint of multiple reflection of light.

【0005】上記の凹凸面を持つた基板上にアモルファ
スシリコン層を設けて太陽電池を提供するアイデアが、
フィルム状太陽電池において実用化にいたらない理由と
して、フィルム状に好ましい凹凸を形成することが難し
かったこと、また凹凸面上にアモルファスシリコン層を
形成すると、シリコン層がフィルムから剥離し易く、太
陽電池の歩留まりが低くなったり、使用時の性能低下が
大きいという問題が挙げられる。
The idea of providing a solar cell by providing an amorphous silicon layer on the above-mentioned substrate having an uneven surface is as follows.
As a reason for not being put to practical use in a film-shaped solar cell, it was difficult to form preferable unevenness in a film shape, and when an amorphous silicon layer was formed on the uneven surface, the silicon layer was easily peeled from the film, so that the solar cell There are problems such as a low yield and a large decrease in performance during use.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は可撓性に優
れ、光電変換効率に優れたフィルム状太陽電池を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a film type solar cell having excellent flexibility and photoelectric conversion efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の従来
技術の欠点を克服すべく鋭意検討の結果、本発明に到達
した。即ち本発明は、可撓性フィルム基板上に光起電力
要素としてアモルファスシリコン薄膜を設けた太陽電池
において、フィルム基板として200℃における熱収縮
率が2%以下であり、アモルファスシリコン薄膜を設け
る側のフィルム表面に、高さが0.05〜0.4μmの
微細な突起が、50〜1000個/μm 2の密度で存在
する耐熱性合成樹脂フィルムを用いることを特徴とする
フィルム状アモルファスシリコン太陽電池である。
The inventor of the present invention has been able to solve the above-mentioned problems.
The present invention has been reached as a result of intensive studies to overcome the drawbacks of the technology.
did. That is, the present invention is a photovoltaic device on a flexible film substrate.
Solar cell with amorphous silicon thin film as an element
Shrinkage as a film substrate at 200 ℃
The rate is 2% or less, and an amorphous silicon thin film is provided.
On the side of the film that has a height of 0.05 to 0.4 μm
50-1000 fine projections / μm 2Present in the density of
Characterized by using a heat-resistant synthetic resin film
It is a film-shaped amorphous silicon solar cell.

【0008】本発明を実施する上で重要なことは、太陽
電池を形成するアモルファスシリコン薄膜を設ける側の
フィルム表面に微細な突起が形成されているフィルム
(以下、微細突起フィルムと称する)を用いることであ
り、その微細な突起とは高さが0.05〜0.4μm、
更に好ましくは0.1〜0.3μmのものであり、その
密度は50〜1000個/μm2、更に好ましくは10
0〜500個/μm2であることが望ましい。このフィ
ルム上に形成された太陽電池は、アモルファスシリコン
層などが薄いため、ほぼフィルム面の形状に沿った表面
形状を示し高低差の大きな微細な凹凸の粗面が形成され
ており、入射光は太陽電池面で複雑に多重反射しつつ、
太陽電池に吸収され、高い変換効率が実現できるもので
ある。
What is important in carrying out the present invention is to use a film having fine projections formed on the surface of the film on which the amorphous silicon thin film for forming a solar cell is provided (hereinafter referred to as a fine projection film). The fine protrusions have a height of 0.05 to 0.4 μm,
The density is more preferably 0.1 to 0.3 μm, and the density thereof is 50 to 1000 pieces / μm 2 , and further preferably 10
The number is preferably 0 to 500 pieces / μm 2 . Since the solar cell formed on this film has a thin amorphous silicon layer, etc., it shows a surface shape that is almost in line with the shape of the film surface. While complex multiple reflections on the solar cell surface,
It is absorbed by solar cells and can realize high conversion efficiency.

【0009】本発明に用いられるフィルムは、アモルフ
ァスシリコン層形成に際して受ける高温に耐える耐熱性
を持つ必要があり、その耐熱の尺度として、200℃に
おける熱収縮率が2%以下の物であれば、本発明の目的
を達成する。本発明の微細突起フィルム上にアモルファ
スシリコン層を形成する上で、フィルムの熱膨張係数が
10×10-6以下、−2×10-6以上、さらに好ましく
は7×10-6以下、0以上であることが好ましい。ここ
で熱膨張係数は、室温から300℃の間の平均値で表す
ものとする。熱膨張係数がこれらの範囲から外れると、
太陽電池製造に際しては形成されたアモルファスシリコ
ン層が室温に冷却された時に、フィルム基板との寸法差
が大きくなり、歪み応力が発生するため、剥離が生じや
すく、また太陽電池として使用されるにおいては、温度
変動を繰り返し受けるため、同様に剥離が生じ易い場合
がある。
The film used in the present invention is required to have heat resistance to withstand the high temperature received during the formation of the amorphous silicon layer. As a measure of the heat resistance, if the heat shrinkage at 200 ° C. is 2% or less, The object of the present invention is achieved. In forming an amorphous silicon layer on the fine projection film of the present invention, the thermal expansion coefficient of the film is 10 × 10 −6 or less, −2 × 10 −6 or more, more preferably 7 × 10 −6 or less, 0 or more. Is preferred. Here, the coefficient of thermal expansion is represented by an average value between room temperature and 300 ° C. If the coefficient of thermal expansion deviates from these ranges,
In the production of solar cells, when the formed amorphous silicon layer is cooled to room temperature, the dimensional difference from the film substrate becomes large and strain stress occurs, so peeling is likely to occur, and when used as a solar cell In addition, peeling may occur similarly due to repeated temperature fluctuations.

【0010】更に、本発明で用いられるフィルムの強度
は20kg/mm2以上、好ましくは25kg/mm2
上であることが好ましく、フィルム状太陽電池を加工し
たり、使用したりする上での取扱い時の破損を防ぐ上で
好適である。フィルムの弾性率も、フィルム状太陽電池
を加工したり、取り扱う上で、太陽電池に加わる力によ
る無用な変形を防ぎ、アモルファスシリコン層の破壊を
防止する上で、600kg/mm2以上、好ましくは8
00kg/mm2以上の物を用いることが好ましい。
Further, the strength of the film used in the present invention is preferably 20 kg / mm 2 or more, more preferably 25 kg / mm 2 or more, and it is handled in processing or using the film-shaped solar cell. It is suitable for preventing damage at the time. The elastic modulus of the film is also 600 kg / mm 2 or more, preferably from the viewpoint of preventing unnecessary deformation due to the force applied to the solar cell when processing or handling the film solar cell and preventing the destruction of the amorphous silicon layer. 8
It is preferable to use a material of 00 kg / mm 2 or more.

【0011】これらのフィルムの特性は、長尺方向、幅
方向のいずれにおいても満足されるべきであるが、それ
らが必ずしも同じである必要はなく、いわゆるバランス
タイプ、一軸緊張タイプのいずれであってもよい。これ
らの特性を満足するフィルムとしては、アラミド樹脂や
ポリイミド樹脂よりなるフィルムの一部の物が使用可能
である。
The characteristics of these films should be satisfied in both the lengthwise direction and the widthwise direction, but they do not necessarily have to be the same, and may be so-called balanced type or uniaxial tension type. Good. As a film satisfying these characteristics, a part of the film made of aramid resin or polyimide resin can be used.

【0012】本発明に用いられるアラミド樹脂として
は、次の構成単位からなる群より選択された単位より実
質的に構成される。 −NH−Ar1−NH− (1) −CO−Ar2−CO− (2) −NH−Ar3−CO− (3) ここでAr1、Ar2、Ar3は少なくとも1個の芳香環
を含み、同一でも異なっていてもよく、これらの代表例
としては下記のものが挙げられる。
The aramid resin used in the present invention is substantially composed of a unit selected from the group consisting of the following constitutional units. —NH—Ar 1 —NH— (1) —CO—Ar 2 —CO— (2) —NH—Ar 3 —CO— (3) where Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are at least one aromatic ring. And may be the same or different, and typical examples thereof include the following.

【0013】[0013]

【化1】 Embedded image

【0014】また、これらの芳香環の環上の水素の一部
が、ハロゲン基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基
などで置換されているものも含む。また、Xは−O−、
−CH2−、−SO2−、−S−、−CO−などである。
特に、全ての芳香環の80モル%以上がパラ位にて結合
されているアラミド樹脂は、本発明に用いられるフィル
ムを製造する上で好ましい。
In addition, some of the hydrogen atoms on the rings of these aromatic rings are substituted with a halogen group, a nitro group, an alkyl group, an alkoxy group or the like. Also, X is -O-,
-CH 2 -, - SO 2 - , - S -, - CO- , and the like.
In particular, an aramid resin in which 80 mol% or more of all aromatic rings are bonded in the para position is preferable for producing the film used in the present invention.

【0015】本発明に用いられるポリイミド樹脂として
は、ポリマーの繰り返し単位の中に芳香環とイミド基を
それぞれ1個以上含むものであり、下記一般式(1)又
は(2)で表されるものである。
The polyimide resin used in the present invention contains at least one aromatic ring and one imide group in the repeating unit of the polymer, and is represented by the following general formula (1) or (2). Is.

【0016】[0016]

【化2】 Embedded image

【0017】ここで上記(1)及び(2)のAr4及び
Ar6は少なくとも1個の芳香環を含み、イミド環を形
成する2個のカルボニル基は芳香環上の隣接する炭素原
子に結合している。このAr4は、芳香族テトラカルボ
ン酸またはその無水物に由来する。代表例としては、下
記のものがある。
Here, Ar 4 and Ar 6 in the above (1) and (2) contain at least one aromatic ring, and two carbonyl groups forming an imide ring are bonded to adjacent carbon atoms on the aromatic ring. are doing. This Ar 4 is derived from an aromatic tetracarboxylic acid or its anhydride. The following are typical examples.

【0018】[0018]

【化3】 Embedded image

【0019】ここでYは、−O−、−CO−、−CH2
−、−S−、−SO2−などである。また、Ar6は無水
トリカルボン酸、あるいはそのハライドに由来する。上
記(1)及び(2)のAr5、Ar7は、少なくとも1個
の芳香環を含み、芳香族ジアミン、芳香族イソシアネー
トに由来する。Ar5またはAr7の代表例としては下記
のものがある。
Here, Y is --O--, --CO--, --CH 2
-, - S -, - SO 2 - and the like. Ar 6 is derived from tricarboxylic acid anhydride or its halide. Ar 5 and Ar 7 in the above (1) and (2) include at least one aromatic ring and are derived from aromatic diamine and aromatic isocyanate. The following are typical examples of Ar 5 or Ar 7 .

【0020】[0020]

【化4】 [Chemical 4]

【0021】ここで、これらの芳香環の環上の水素の一
部が、ハロゲン基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ
基などで置換されているものも含む。Zは、−O−、−
CH 2−、−S−、−SO2−、−CO−などである。特
に、上記(1)及び(2)のAr5、Ar7の80%以上
がパラ位に結合された芳香環であるポリイミド樹脂が、
本発明に用いられるフィルムを製造する上で好ましい。
Here, one of the hydrogens on these aromatic rings is
Part is halogen group, nitro group, alkyl group, alkoxy
It also includes those substituted with a group. Z is -O-,-
CH 2-, -S-, -SO2-, -CO- and the like. Special
In addition, Ar of the above (1) and (2)Five, Ar7More than 80%
Is a polyimide resin that is an aromatic ring bonded in the para position,
It is preferable for producing the film used in the present invention.

【0022】また、本発明のアラミド樹脂またはポリイ
ミド樹脂には、フィルムの物性を損ねたり、本発明の目
的に反しない限り、滑剤、酸化防止剤、その他の添加剤
などや、他のポリマーが含まれていてもよい。本発明の
フィルムの製造法については、特に限定されるものでは
なく、それぞれの樹脂に適した製造法が取られてよい。
Further, the aramid resin or polyimide resin of the present invention contains a lubricant, an antioxidant, other additives, and other polymers as long as the physical properties of the film are not impaired and the object of the present invention is not impaired. It may be. The production method of the film of the present invention is not particularly limited, and a production method suitable for each resin may be adopted.

【0023】まずアラミド樹脂については、有機溶剤可
溶のものでは、直接溶剤中で重合するか、一旦ポリマー
を単離した後再溶解するなどして溶液とし、ついで乾式
法または湿式法にて製膜され、また、ポリパラフェニレ
ンテレフタルアミド(PPTA)等の有機溶剤に難溶の
ものについては、濃硫酸などに溶解して溶液とし、つい
で乾式法または湿式法にて製膜される。
As for the aramid resin, if it is soluble in an organic solvent, it is polymerized directly in a solvent, or once the polymer is isolated and then redissolved to prepare a solution, which is then prepared by a dry method or a wet method. Films that are hardly soluble in an organic solvent such as polyparaphenylene terephthalamide (PPTA) are dissolved in concentrated sulfuric acid to form a solution, and then formed into a film by a dry method or a wet method.

【0024】一方、ポリイミド樹脂については、有機溶
剤中にてテトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンを反
応させて、ポリアミド酸とし、この溶液をそのまま、ま
たは一旦閉環処理してポリイミドとし、再度溶剤に溶解
して溶液を得、それらを乾式法または湿式法にて製膜さ
れる。乾式法では、溶液はダイから押し出され、金属ド
ラムやエンドレスベルトなどの支持体上にキャストさ
れ、キャストされた溶液が自己支持性あるフィルムを形
成するまで乾燥またはイミド化反応が進められる。
On the other hand, regarding the polyimide resin, a tetracarboxylic acid anhydride and an aromatic diamine are reacted in an organic solvent to give a polyamic acid, and this solution is directly or once subjected to a ring-closing treatment to give a polyimide, which is again used as a solvent. A solution is obtained by dissolving them, and they are formed into a film by a dry method or a wet method. In the dry method, the solution is extruded from a die and cast onto a support such as a metal drum or endless belt, and the drying or imidization reaction proceeds until the cast solution forms a self-supporting film.

【0025】湿式法では、溶液はダイから直接凝固液中
に押し出されるか、乾式と同様に金属ドラムまたはエン
ドレスベルト上にキャストされた後、凝固液中に導か
れ、凝固される。次いでこれらのフィルムはフィルム中
の溶剤や無機塩などを洗浄され、延伸、乾燥、熱処理な
どの処理を受け、ロール状に巻き取られることで製造さ
れる。
In the wet method, the solution is extruded directly from a die into a coagulating liquid, or is cast on a metal drum or an endless belt as in the dry method and then introduced into the coagulating liquid to be solidified. Next, these films are manufactured by washing the solvent, inorganic salt and the like in the film, subjecting them to treatments such as stretching, drying and heat treatment and winding them into a roll.

【0026】本発明に用いられるフィルムの厚みは特に
制限されるものではなく、通常5μm以上、150μm
以下、好ましくは12μm以上、100μm以下に選ば
れる。またフィルムには、易滑剤、染料や顔料などの着
色剤、難燃剤、帯電防止剤、酸化防止剤、その他の改質
剤についても、それが本発明の目的に反しない限り含ま
れていてもよい。
The thickness of the film used in the present invention is not particularly limited and is usually 5 μm or more and 150 μm.
The following is preferably selected to be 12 μm or more and 100 μm or less. Further, the film may contain a lubricant, a colorant such as a dye or a pigment, a flame retardant, an antistatic agent, an antioxidant, and other modifiers, as long as they do not violate the object of the present invention. Good.

【0027】本発明の微細突起フィルムの製造法は、例
えばグロー放電による低温プラズマによりフィルム表面
を処理してエッチングする方法、更に好ましい例とし
て、グロー放電により発生したプラズマ中のイオンを直
流高電界により加速して対象物に衝突させるスパッタリ
ング法によりフィルム表面を処理する方法(これらを総
称してスパッタエッチング法と称する。)が挙げられる
がこれらに限定されるものではない。更に、これらの処
理に当たって、グロー放電を妨げない範囲で、酸素や水
分などの活性な分子を共存させて、フィルム表面の合成
樹脂分子の分解を促進することも好ましい実施態様であ
る。
The method for producing the fine projection film of the present invention is, for example, a method of treating the film surface with low temperature plasma by glow discharge and etching, and as a more preferable example, the ions in the plasma generated by glow discharge are applied by a direct current high electric field. Examples thereof include, but are not limited to, a method of treating the film surface by a sputtering method of accelerating and colliding with an object (these are collectively referred to as a sputter etching method). Further, in these treatments, it is also a preferred embodiment that active molecules such as oxygen and water are allowed to coexist within a range that does not hinder glow discharge to promote decomposition of synthetic resin molecules on the film surface.

【0028】本発明を実施する上で、スパッタエッチン
グ法により処理された後、必要あれば、フィルムは再度
洗浄されてもよい。また、微細突起フィルムを製造する
ためのスパッタエッチング法に引き続き、直接以下に述
べるアモルファスシリコン太陽電池をフィルム上に構築
することが行われることも、本発明の実施態様の一つで
ある。
In practicing the present invention, after being processed by the sputter etching method, the film may be washed again if necessary. It is also one of the embodiments of the present invention that, following the sputter etching method for producing the fine projection film, the amorphous silicon solar cell described below is directly built on the film.

【0029】次いで、上記基板フィルムにアモルファス
シリコン太陽電池を構築する方法について説明する。本
発明のアモルファスシリコン太陽電池を得るためには、
まず、フィルム上に第1の導電層を0.01〜20μm
の厚みで形成する。導電層としては、ステンレススチー
ル、ニッケルクロム合金、およびニッケル、鉄、クロ
ム、ニオブ、ジルコニウム、チタンの単体またはそれら
の合金、または酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウ
ム錫、酸化カドミウムなどの酸化物を蒸着法またはスパ
ッタリング法で形成することで形成できる。
Next, a method for constructing an amorphous silicon solar cell on the above substrate film will be described. In order to obtain the amorphous silicon solar cell of the present invention,
First, the first conductive layer is formed on the film by 0.01 to 20 μm.
It is formed with the thickness of. As the conductive layer, stainless steel, nickel-chromium alloy, and nickel, iron, chromium, niobium, zirconium, titanium alone or their alloys, or oxides such as tin oxide, indium oxide, indium tin oxide, and cadmium oxide are deposited. It can be formed by a sputtering method or a sputtering method.

【0030】その後、アモルファスシリコン層をグロー
放電法、スパッタリング法、イオンプレーティング法な
どの方法により形成する。例えば、グロー放電の場合、
1〜0.01Torrに保たれた真空反応器内で、ロー
ル状に巻かれたフィルムを引き出し、200〜400℃
に加熱した支持電極上を走行させる。真空反応器内にS
iH4ガスを送り込みつつ支持電極に対抗する電極との
間に直流電圧または1〜数10MHzの高周波電圧を印
加して、グロー放電を起こし、真空反応器内をプラズマ
状態とすることによりSiH4が分解してフィルム上に
アモルファスシリコン層を形成する。この際、SiH4
と共にB26を0.5〜5重量%送り込めばp型シリコ
ン層が、PH3をSiH4と共に送り込めばn型シリコン
層が形成される。
After that, an amorphous silicon layer is formed by a glow discharge method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. For example, in the case of glow discharge,
In a vacuum reactor maintained at 1 to 0.01 Torr, pull out the film wound into a roll, and 200 to 400 ° C.
It is made to run on the support electrode heated to the above. S in the vacuum reactor
iH 4 by applying a DC voltage or to several 10MHz high frequency voltage between the electrodes against the support electrode while feeding a gas, causing a glow discharge, is SiH 4 by the vacuum reactor and a plasma state Decomposes to form an amorphous silicon layer on the film. At this time, SiH 4
If B 2 H 6 is sent together with 0.5 to 5% by weight, a p-type silicon layer is formed, and if PH 3 is sent together with SiH 4 , an n-type silicon layer is formed.

【0031】次に、例えばショットキー接合セルの場合
はショットキーバリア電極として白金、金、パラジウム
などをスパッタ法や真空蒸着法によって100オングス
トローム前後の厚さに形成する。また、ヘテロ結合セル
の場合は、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム
錫、酸化カドミウム層をスパッタ法または真空蒸着法で
200〜3000オングストローム前後の厚さに形成す
る。
Next, in the case of a Schottky junction cell, for example, platinum, gold, palladium or the like is formed as a Schottky barrier electrode by sputtering or vacuum evaporation to a thickness of about 100 Å. In the case of a heterojunction cell, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide, and cadmium oxide layers are formed by sputtering or vacuum evaporation to a thickness of about 200 to 3000 angstroms.

【0032】更に、収集電極をショットキーバリア金
属、ヘテロ電極上に設けてアモルファスシリコン太陽電
池が完成される。これらの真空蒸着処理、スパッタ処
理、グロー放電処理などの処理は、フィルムをロールか
らロールに連続して移動させつつ実施されても、一定寸
法のフィルムを回分的に処理しても、いずれの方法であ
ってもよい。
Further, a collecting electrode is provided on the Schottky barrier metal / hetero electrode to complete the amorphous silicon solar cell. These vacuum deposition treatment, sputtering treatment, glow discharge treatment and the like can be carried out while continuously moving the film from roll to roll, or even if the film having a certain size is treated batchwise. May be

【0033】[0033]

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明がそ
れらに限られるものでないことは勿論である。 (特性の測定法)本発明の特性値の測定法は次の通りで
ある。 (1)フィルムの厚み、強度、伸度、弾性率の測定法 フィルムの厚みは、直径2mmの測定面を持つダイヤル
ゲージで測定する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto. (Characteristic Measuring Method) The characteristic value measuring method of the present invention is as follows. (1) Method for measuring film thickness, strength, elongation and elastic modulus The film thickness is measured with a dial gauge having a measuring surface with a diameter of 2 mm.

【0034】強度、伸度、弾性率は、定速伸長型強伸度
測定機(島津製作所製 DSS−500)を用い、測定
長100mm、引っ張り速度50mm/分で測定したも
のである。 (2)熱収縮率の測定法 フィルムから2cm×5cmの試料片を切り出し、4c
mの間隔に刃物で傷をつけて標識とし、予め23℃、5
5%RHの雰囲気下に72時間放置した後、標識間の距
離を読み取り顕微鏡にて測定し、次いで200℃の熱風
式オーブンに2時間拘束することなく放置した後、再度
23℃、55%RHの雰囲気下に72時間放置した後、
標識間の距離を読み取り顕微鏡にて測定して求めた。 (3)熱膨張係数の測定法 熱力学特性測定機(TMA、真空理工株式会社製TM7
000型)に幅5mmのサンプルを取り付け、荷重0.
3g下で、一旦300℃まで昇温してサンプルの残留歪
を除去した後、窒素気流下に冷却し、300℃から30
℃までのフィルムの寸法変化を測定し、この間の熱膨張
率を平均値として求める。 (4)微細突起の観察法 観察すべきフィルム面に厚さ400〜500オングスト
ロームの金を蒸着し、その試料を45度の傾斜で走査型
電子顕微鏡にセットし、加速電圧15kV、倍率4万倍
で撮影し、その写真から測定した。 (5)光電変換特性 光電変換特性は、変換効率をAM=1に調節したオリエ
ル社のソーラーシュミレータで測定した。
The strength, elongation and elastic modulus were measured by a constant speed elongation type strong elongation measuring machine (DSS-500 manufactured by Shimadzu Corporation) at a measuring length of 100 mm and a pulling speed of 50 mm / min. (2) Method of measuring heat shrinkage A sample piece of 2 cm × 5 cm was cut out from the film, 4c
Mark with scratches at m intervals with a knife and pre-set at 23 ° C, 5
After leaving in the atmosphere of 5% RH for 72 hours, the distance between the markers was read and measured with a microscope, and then left in a hot air oven at 200 ° C for 2 hours without being restrained, and then again at 23 ° C and 55% RH. After leaving it in the atmosphere for 72 hours,
The distance between the markers was determined by reading with a microscope. (3) Measuring method of thermal expansion coefficient Thermodynamic characteristic measuring machine (TMA, TM7 manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.)
A sample with a width of 5 mm is attached to the (000 type) and the load is 0.
Under 3 g, the temperature was once raised to 300 ° C. to remove the residual strain of the sample, and then cooled under a nitrogen stream, and the temperature was changed from 300 ° C. to 30 ° C.
The dimensional change of the film up to ° C is measured, and the coefficient of thermal expansion during this period is determined as an average value. (4) Method for observing fine projections Gold having a thickness of 400 to 500 angstrom was vapor-deposited on the film surface to be observed, and the sample was set at a scanning electron microscope with an inclination of 45 degrees, and the acceleration voltage was 15 kV and the magnification was 40,000 times. Taken at, and measured from the photo. (5) Photoelectric conversion characteristic The photoelectric conversion characteristic was measured by a solar simulator manufactured by Oriel Co., Ltd., whose conversion efficiency was adjusted to AM = 1.

【0035】[0035]

【実施例1】ポリパラフェニレンテレフタルアミド(P
PTA)を、予め0.04μmのシリカ粒子をPPTA
に対し0.3重量%となるように超音波攪拌機により分
散させた99.8%濃硫酸にポリマー濃度が12%にな
るように溶解し、ダイからエンドレスベルト上にキャス
トした。ベルト上で加熱と同時に吸湿処理して、ドープ
を液晶相から等方相に相転換した後、0℃の45%硫酸
中にて凝固させ、中和、水洗し、縦横ともに1.1倍の
延伸を施した後クリップテンターにより定長状態を保ち
つつ熱風乾燥し、次いで400℃で緊張熱処理、350
℃でフリー熱処理した後巻き上げた。
Example 1 Polyparaphenylene terephthalamide (P
PTA) with 0.04 μm silica particles in advance in PPTA
In contrast, it was dissolved in 99.8% concentrated sulfuric acid dispersed by an ultrasonic stirrer so as to have a concentration of 0.3% by weight so that the polymer concentration became 12%, and cast from a die onto an endless belt. After heating and absorbing moisture on the belt at the same time, the dope is phase-converted from a liquid crystal phase to an isotropic phase, and then solidified in 45% sulfuric acid at 0 ° C., neutralized, washed with water, and 1.1 times the length and width. After stretching, it is dried with hot air using a clip tenter while maintaining a constant length, and then heat treated at 400 ° C. for tension, 350
It was wound up after free heat treatment at ℃.

【0036】得られたPPTAフィルムは50μmの厚
みであり、長尺方向、幅方向にそれぞれ、強度35、3
7kg/mm2、伸度40、37%、弾性率950、9
80kg/mm2、200℃熱収縮率0.06、0.0
5%、熱膨張係数4.2×10-6、4.0×10-6であ
った。また、このフィルムについて上記条件で微細突起
の有無を観察したところ、微細突起は見つからなかっ
た。
The obtained PPTA film has a thickness of 50 μm and has strengths of 35 and 3 in the longitudinal direction and the width direction, respectively.
7 kg / mm 2 , elongation 40, 37%, elastic modulus 950, 9
80 kg / mm 2 , 200 ° C heat shrinkage rate 0.06, 0.0
The thermal expansion coefficient was 5% and the thermal expansion coefficient was 4.2 × 10 −6 and 4.0 × 10 −6 . When the presence or absence of fine protrusions was observed under the above conditions for this film, no fine protrusion was found.

【0037】このフィルムを、直径80mm、電極間距
離45mmの電極を持つイオンスパッタリング装置に
て、アルゴンガス雰囲気下で、電流10mA、真空度
0.1Torrで10分間処理した。得られたフィルム
は、高さが0.11μm、密度が340個/μm2の微
細突起が形成されており、フィルムの機械的特性は、長
尺方向、幅方向にそれぞれ、強度32、33kg/mm
2、伸度35、33%、弾性率933、960kg/m
2、200℃熱収縮率0.05、0.05%、熱膨張
係数4.1×10-6、4.0×10-6であった。
This film was treated with an ion sputtering apparatus having electrodes having a diameter of 80 mm and an electrode distance of 45 mm under an argon gas atmosphere at a current of 10 mA and a vacuum degree of 0.1 Torr for 10 minutes. The obtained film was formed with fine projections having a height of 0.11 μm and a density of 340 / μm 2 , and the mechanical properties of the film were that the strength was 32 and 33 kg / in the longitudinal direction and the width direction, respectively. mm
2 , elongation 35, 33%, elastic modulus 933, 960 kg / m
m 2 , 200 ° C., thermal shrinkage rate was 0.05, 0.05%, and thermal expansion coefficient was 4.1 × 10 −6 and 4.0 × 10 −6 .

【0038】このフィルムをスパッタリング装置にてス
テンレススチールターゲットよりフィルム上に厚さ10
00オングストロームのステンレススチール層を形成し
た。次いで、真空反応器中の支持電極上に上記処理フィ
ルムを設置し、反応器内を一旦10-5Torrに排気
し、支持電極の温度を300℃に高めた後、対抗電極と
支持電極に30Wの13.56MHzの高周波電圧を印
加しつつアルゴンガスを器内に導入して1Torrのア
ルゴン雰囲気下でプレスパッタし、次いで水素ガスで1
0%に希釈したSiH4同様に水素ガスで1%に希釈し
たPH3ガスを導入し、0.8Torrの雰囲気化でフ
ィルム上に200オングストロームのn型アモルファス
シリコン層を形成する。引き続き、SiH4のみを導入
し、厚さ6000オングストロームのi型アモルファス
シリコン層を積層し、さらにSiH 4ガス中に1%のB2
6を含有するものを導入し、厚さ200オングストロ
ームのp型アモルファスシリコン層を形成した。
This film was sputtered with a sputtering device.
Ten-less steel target with a thickness of 10 on the film
Forming a 00 angstrom layer of stainless steel
Was. Then, the above-mentioned treatment film is placed on a supporting electrode in a vacuum reactor.
Install the rum and once in the reactor 10-FiveExhaust to Torr
Then, after raising the temperature of the supporting electrode to 300 ° C,
Apply 30W 13.56MHz high frequency voltage to the supporting electrode.
Argon gas was introduced into the vessel while adding, and the pressure was 1 Torr.
Pre-sputter in a Rugong atmosphere, then with hydrogen gas 1
SiH diluted to 0%FourSimilarly, dilute to 1% with hydrogen gas
PH3Introduce gas and make the atmosphere of 0.8 Torr.
200 angstrom n-type amorphous film on film
Form a silicon layer. Continuously, SiHFourIntroduced only
And i-type amorphous with a thickness of 6000 angstroms
Laminate a silicon layer and further SiH Four1% B in gas2
H6With a thickness of 200 angstroms
A p-type amorphous silicon layer of a membrane was formed.

【0039】次いでこのpin型アモルファスシリコン
半導体層を形成したフィルムを真空蒸着装置内に設置
し、電子ビーム法により1000オングストローム厚み
の酸化インジウム錫層を蒸着しヘテロフェイス層とし
た。最後にその上に厚さ1000オングストロームのパ
ラジウム層を櫛形に真空蒸着し、フィルム状太陽電池を
構成した。
Next, the film having the pin type amorphous silicon semiconductor layer formed thereon was placed in a vacuum vapor deposition apparatus, and an indium tin oxide layer having a thickness of 1000 angstrom was vapor deposited by an electron beam method to form a heteroface layer. Finally, a 1000 Å-thick palladium layer was vacuum-deposited thereon in a comb shape to form a film-shaped solar cell.

【0040】得られた太陽電池の光電変換効率は8.2
%であった。
The photoelectric conversion efficiency of the obtained solar cell was 8.2.
%Met.

【0041】[0041]

【比較例1】比較のため、実施例1のスパッタエッチン
グ法を施す前の微細突起のないPPTAフィルムを用い
た他は全く同様に実施例1を実施した。得られた太陽電
池の光電変換効率は6.5%であった。
Comparative Example 1 For comparison, Example 1 was carried out in exactly the same manner as Example 1 except that the PPTA film without fine projections before the sputter etching method was used. The photoelectric conversion efficiency of the obtained solar cell was 6.5%.

【0042】[0042]

【実施例2】市販のポリイミドフィルムであるカプトン
(東レ・デュポン株式会社商標)200V(厚さ50μ
m)を用いて実施例1と同様にスパッタエッチング処理
し、太陽電池を製造した。用いたフィルムの長尺方向、
幅方向それぞれの強度は18.5、17.4kg/mm
2、伸度45.4、47.9%、弾性率390、430
kg/mm2、熱膨張係数23×10-6、20×10-6
であり、実施例1と同様の表面構造が観察され、高さが
0.09μm、密度が315個/μm2の微細突起が形
成されていた。このフィルムを用いて太陽電池を製造し
たところ、得られた太陽電池は光電変換効率が6.7%
であった。
Example 2 Kapton (trademark of Toray DuPont Co., Ltd.), which is a commercially available polyimide film, 200 V (thickness: 50 μm)
Using m), a sputter etching process was performed in the same manner as in Example 1 to manufacture a solar cell. Length direction of the film used,
Strength in each width direction is 18.5, 17.4 kg / mm
2 , elongation 45.4, 47.9%, elastic modulus 390, 430
kg / mm 2 , coefficient of thermal expansion 23 × 10 -6 , 20 × 10 -6
The same surface structure as in Example 1 was observed, and fine protrusions having a height of 0.09 μm and a density of 315 / μm 2 were formed. When a solar cell was manufactured using this film, the solar cell obtained had a photoelectric conversion efficiency of 6.7%.
Met.

【0043】[0043]

【比較例2】比較のため、実施例2のスパッタエッチン
グ法を施す前の微細突起のないポリイミドフィルムを用
いた他は実施例2と同様にして太陽電池を製造した。得
られた太陽電池の光電変換効率は4%であった。
[Comparative Example 2] For comparison, a solar cell was manufactured in the same manner as in Example 2 except that a polyimide film having no fine protrusions before the sputter etching method of Example 2 was used. The photoelectric conversion efficiency of the obtained solar cell was 4%.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、入射光の効率的な太陽
電池面への吸収が可能となるため、高い光電変換性能の
太陽電池が提供できる。また、フィルム基板とアモルフ
ァスシリコン層との剥離による製造上の歩留まり不良が
回避できるため、コストダウンにも寄与し、また使用時
の温度変化の繰り返しによる剥離もなく、長期間安定し
て性能を発揮できる。従って、屋外環境で長期間の使用
にも耐え、太陽光発電の実用化に有効である。またフィ
ルム太陽電池の可撓性共相まってその応用範囲を広げる
ことが可能となる。
According to the present invention, since incident light can be efficiently absorbed on the surface of the solar cell, a solar cell having high photoelectric conversion performance can be provided. In addition, it is possible to avoid manufacturing yield defects due to peeling between the film substrate and the amorphous silicon layer, which also contributes to cost reduction, and there is no peeling due to repeated temperature changes during use, and stable performance is demonstrated for a long time. it can. Therefore, it can withstand long-term use in an outdoor environment and is effective for practical use of solar power generation. Further, the flexibility of the film solar cell can be combined with the application range of the solar cell.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可撓性フィルム基板上に光起電力要素と
してアモルファスシリコン薄膜を設けた太陽電池におい
て、フィルム基板として200℃における熱収縮率が2
%以下であり、アモルファスシリコン薄膜を設ける側の
フィルム表面に、高さが0.05〜0.4μmの微細な
突起が、50〜1000個/μm2の密度で存在する耐
熱性合成樹脂フィルムを用いることを特徴とするフィル
ム状アモルファスシリコン太陽電池。
1. A solar cell in which an amorphous silicon thin film is provided as a photovoltaic element on a flexible film substrate, and the film substrate has a heat shrinkage factor of 2 at 200 ° C.
% Or less, and a heat-resistant synthetic resin film in which fine projections having a height of 0.05 to 0.4 μm are present at a density of 50 to 1000 pieces / μm 2 on the film surface on the side where the amorphous silicon thin film is provided. A film type amorphous silicon solar cell characterized by being used.
【請求項2】 耐熱性合成樹脂フィルムの微細な突起
が、スパッタエッチング法により形成されたものである
ことを特徴とする請求項1記載のフィルム状アモルファ
スシリコン太陽電池。
2. The film-form amorphous silicon solar cell according to claim 1, wherein the fine projections of the heat-resistant synthetic resin film are formed by a sputter etching method.
【請求項3】 耐熱性合成樹脂フィルムの熱膨張係数が
10×10-6以下、−2×10-6以上であることを特徴
とする請求項1又は2記載のフィルム状アモルファスシ
リコン太陽電池。
3. The film-like amorphous silicon solar cell according to claim 1, wherein the heat-resistant synthetic resin film has a coefficient of thermal expansion of 10 × 10 −6 or less and −2 × 10 −6 or more.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1129645A (en) * 1997-07-11 1999-02-02 Ube Ind Ltd Aromatic polyimide film, laminate and solar cell
WO2004062907A1 (en) * 2003-01-08 2004-07-29 Fcm Co., Ltd. Si LAMINATED BODY HAVING Si LAYER FORMED ON SUBSTRATE SHEET
JP2007253399A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Ube Ind Ltd Heat control film, heat control film with metallic layer, and space flying object and space instrument equipped with them

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