JPH098338A - Amorphous silicon film solar cell - Google Patents
Amorphous silicon film solar cellInfo
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- JPH098338A JPH098338A JP7155774A JP15577495A JPH098338A JP H098338 A JPH098338 A JP H098338A JP 7155774 A JP7155774 A JP 7155774A JP 15577495 A JP15577495 A JP 15577495A JP H098338 A JPH098338 A JP H098338A
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
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Abstract
Description
【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、
耐候性に優れた可撓性の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 flexible film solar cell having excellent weather resistance.
【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号公報などにより公
知である。また、アラミド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54−1494
89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56−169372号公報、特開昭57−103
839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61−7624号公報、特開昭63−236
372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
It is known from Japanese Patent Laid-Open No. 4 and Japanese Patent Laid-Open No. 55-29154. Also, those using an aramid film or a polyimide film as a substrate are disclosed in JP-A-54-1494.
89, JP-A-55-4994, JP-A-55
-29154, JP-A-55-82474,
JP-A-56-169372, JP-A-57-103
839, JP 59-34677, JP 59-88874, JP 59-108368, JP 59-158571, JP 60-.
130867, JP-A-60-257183, JP-A-61-7624, JP-A-63-236.
It is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 372, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-119072, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-309385.
【0003】フィルムを基板とする方法は、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ことである。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の上にアモルフ
ァスシリコン薄膜を設けたものや、単結晶シリコン板や
多結晶シリコン板から製造された太陽電池と異なり、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。A method of using a film as a substrate is a method in which necessary layers such as an amorphous silicon layer are continuously vacuum-deposited, sputter-deposited or plasma-glow-discharge while the film is sent out from a roll, processed, and then wound around the roll again. It can be formed by. Further, the obtained film-shaped solar cell can be freely bent unlike a conventional solar cell provided with an amorphous silicon thin film on a glass substrate or a solar cell manufactured from a single crystal silicon plate or a polycrystalline silicon plate. It is possible, and it can be expected that its application will spread.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記太陽電池を実用に
供する上で、アモルファスシリコン層などの各要素材料
が、吸湿により劣化したり、材料間の寸法変化の差によ
る構造破壊が生じたりして、太陽電池としての性能が低
下することがあり、通常太陽電池を外気から遮断したモ
ジュール内に封止することが行われている。In practical use of the above-mentioned solar cell, each element material such as an amorphous silicon layer is deteriorated by moisture absorption, or structural destruction occurs due to a difference in dimensional change between the materials. However, the performance as a solar cell may be deteriorated, and the solar cell is usually sealed in a module that is shielded from the outside air.
【0005】しかしモジュール内に封止することは、フ
ィルム状太陽電池の可撓性という利点が失われるため好
ましくない。本発明の目的は、耐環境性に優れた可撓性
のフィルム状太陽電池を提供することである。However, encapsulation in a module is not preferable because the flexibility advantage of the film solar cell is lost. An object of the present invention is to provide a flexible film solar cell having excellent environment resistance.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アモルフ
ァスシリコン層の上に設置される透明電極である酸化イ
ンジウム錫膜がその生成条件によっては本発明目的を達
成する場合があること、それがその膜のガスバリヤ効果
によるものであること、酸化インジウム錫膜はガスバリ
ヤ性の安定性に乏しいことを見出し、鋭意研究の結果、
本発明を完成するに至った。The present inventors have found that an indium tin oxide film, which is a transparent electrode provided on an amorphous silicon layer, may achieve the object of the present invention depending on its production conditions. Is due to the gas barrier effect of the film, and the indium tin oxide film is poor in gas barrier stability, and as a result of earnest research,
The present invention has been completed.
【0007】即ち、本発明の課題は、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お
よび表面電極および裏面電極を設けた太陽電池におい
て、少なくとも太陽電池が形成された面上に酸化珪素ま
たは酸化アルミニウムを主体とする層を0.005〜5
μmの厚みに設置した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により達成される。That is, an object of the present invention is to provide a solar cell in which an amorphous silicon thin film, a front surface electrode and a back surface electrode are provided as a photovoltaic element on a flexible film substrate, and at least the surface on which the solar cell is formed is oxidized. 0.005-5 layer mainly composed of silicon or aluminum oxide
It is achieved by a film-shaped amorphous silicon solar cell characterized by being installed in a thickness of μm.
【0008】以下に、本発明の具体的な実施方法の一態
様を示しつつ、詳細に説明する。本発明を実施するに
は、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。A detailed description will be given below while showing one mode of a specific method for carrying out the present invention. To carry out the present invention, a first conductive layer is formed on the film to a thickness of 0.01 to 20 μm. For 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 method or a sputtering method.
【0009】ついで、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B2H6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。Then, 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, the film wound in a roll is pulled out, and 200 to 400 ° C.
On the heated supporting electrode. S in the vacuum reactor
A DC voltage or a high frequency voltage of 1 to several tens of MHz is applied between the electrode facing the support electrode and the iH 4 gas while sending iH 4 gas to cause a glow discharge, and the inside of the vacuum reactor is brought into a plasma state to thereby produce SiH 4. Decompose to form an amorphous silicon layer on the film. At this time, SiH 4
At the same time, p-type silicon layer is formed when B 2 H 6 is fed by 0.5 to 5% by weight, and n-type silicon layer is formed when PH 3 is sent together with SiH 4 .
【0010】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 hetero-coupled cell, an indium oxide, tin oxide, indium tin oxide, and cadmium oxide layer is formed to a thickness of about 200 to 3000 angstroms by a sputtering method or a vacuum evaporation method.
【0011】次に、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。次いで、このように形成されたフィル
ム状太陽電池上に、更に好ましくはベースフィルムの裏
面にも、本発明の特徴とする酸化珪素または酸化アルミ
ニウムを主体とする層(以下、バリヤ層と称する。)を
形成する。バリヤ層として、酸化珪素を主体とする層お
よび酸化アルミニウムを主体とする層を積層して設ける
ことも好ましい態様である。Next, a collecting electrode is provided on the Schottky barrier metal / hetero electrode to complete the amorphous silicon solar cell. Then, on the thus-formed film-shaped solar cell, more preferably on the back surface of the base film, a layer mainly composed of silicon oxide or aluminum oxide (hereinafter referred to as a barrier layer), which is a feature of the present invention, will be described. To form. As a barrier layer, it is also a preferable embodiment that a layer mainly containing silicon oxide and a layer mainly containing aluminum oxide are laminated and provided.
【0012】太陽電池の耐環境性を改良するためには、
太陽電池面にバリヤ層を設けるだけで本発明の効果を得
ることが多いが、用いる基板フィルムによっては太陽電
池の裏面(基板フィルム面)にもバリヤ層を設けること
は好ましい実施態様である。この際設けられるバリヤ層
は太陽電池面に設けるものと同じであっても異なったも
のであってもよく、また、酸化珪素又は酸化アルミニウ
ムを主体とするものの他に、金属アルミニウム、ニッケ
ル、クロム、チタンや、それらを主体とする合金など、
塩化ビニリデン、ふっ化ビニリデンなどのガス透過性の
小さな合成樹脂なども好ましく用いられる。In order to improve the environmental resistance of the solar cell,
Although the effect of the present invention is often obtained only by providing a barrier layer on the solar cell surface, it is a preferred embodiment to provide a barrier layer on the back surface of the solar cell (substrate film surface) depending on the substrate film used. The barrier layer provided at this time may be the same as or different from that provided on the solar cell surface, and in addition to those mainly containing silicon oxide or aluminum oxide, metal aluminum, nickel, chromium, Titanium and alloys based on them,
A synthetic resin having a small gas permeability such as vinylidene chloride or vinylidene fluoride is also preferably used.
【0013】酸化珪素および酸化アルミニウムには、そ
れら以外の金属(例えば、ホウ素、マグネシウム、鉛、
亜鉛など)の酸化物が含まれることも、それが本発明の
効果を損なわない限り許される。バリヤ層を形成する方
法としては、スパッタ法または真空蒸着法等が任意に用
いられてよい。Silicon oxide and aluminum oxide include metals other than these (for example, boron, magnesium, lead,
The inclusion of oxides such as zinc) is also permitted as long as it does not impair the effects of the present invention. As a method for forming the barrier layer, a sputtering method, a vacuum vapor deposition method or the like may be arbitrarily used.
【0014】バリヤ層の厚みとしては、0.005〜5
μm、好ましくは0.01〜2μm、更に好ましくは
0.04〜0.5μmの範囲に選ばれるべきであり、こ
れ以下では、バリヤ層形成時のピンホールなどによりバ
リヤ効果が不十分となる恐れがある。またこれ以上の厚
みでは、フィルム状太陽電池が屈曲された際にバリヤ層
が破壊されて、バリヤ効果を失う恐れがある。The thickness of the barrier layer is 0.005-5.
[mu] m, preferably 0.01 to 2 [mu] m, more preferably 0.04 to 0.5 [mu] m. Below this range, the barrier effect may be insufficient due to pinholes during barrier layer formation. There is. If the thickness is larger than this, the barrier layer may be destroyed when the film solar cell is bent, and the barrier effect may be lost.
【0015】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。本発明に用いられるフィルムの機械的特性は、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、強度が18kg/mm
2以上、好ましくは25kg/mm2以上、弾性率が30
0kg/mm2以上、好ましくは600kg/mm2以上
の物を用いるることが推奨される。更に伸度は10〜1
00%であることが好ましい。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。The processes such as the vacuum deposition process, the sputtering process and the glow discharge process are carried out while the film is continuously moved from roll to roll, or the film having a certain size is batchwise processed. Either method may be used. The mechanical properties of the film used in the present invention are, in processing or handling the film-shaped solar cell, preventing unnecessary deformation due to the force applied to the solar cell, and preventing the destruction of the amorphous silicon layer, and the strength is 18 kg / mm
2 or more, preferably 25 kg / mm 2 or more, elastic modulus of 30
It is recommended to use 0 kg / mm 2 or more, preferably 600 kg / mm 2 or more. Further elongation is 10 to 1
Preferably, it is 00%. The characteristics of these films should be satisfied in both the longitudinal direction and the width direction, but they do not necessarily have to be the same,
It may be a so-called balanced type or a uniaxial tension type.
【0016】本発明に用いられるフィルムとしては、従
来から用いられる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などが安価な材料として用いられる
が、更に好ましくは、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素材が推奨され
る。その耐熱の尺度として、200℃における熱収縮率
が2%以下の物である。As the film used in the present invention, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc. which have been conventionally used are used as inexpensive materials, and more preferably, a material having heat resistance to withstand the high temperature received when forming an amorphous silicon layer. Is recommended. As a measure of the heat resistance, the heat shrinkage at 200 ° C. is 2% or less.
【0017】さらに、本発明に用いられるフィルムの熱
膨張係数が大きいと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や、使用時の太陽光による昼夜の
加熱、冷却の温度差に曝された時、フィルム基板との寸
法差による歪み応力が発生し剥離することがあり、フィ
ルムの熱膨張係数は15×10-6,さらには10×10
-6以下、−2×10-6以上、さらに好ましくは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3
00℃の間の平均値で表すものとする。Further, when the film used in the present invention has a large coefficient of thermal expansion, the formed amorphous silicon layer is exposed to the temperature difference between when it is cooled to room temperature and when it is heated and cooled by sunlight during use. When this occurs, strain stress may occur due to the dimensional difference from the film substrate and peel off, and the thermal expansion coefficient of the film is 15 × 10 −6 , and further 10 × 10
-6, -2 × 10 -6 or more, further preferably greater than or equal to zero. Here, the coefficient of thermal expansion is from room temperature to 3
It shall be expressed as an average value between 00 ° C.
【0018】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。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− (A) −CO−Ar2−CO− (B) −NH−Ar3−CO− (C) 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
としては下記一般式で表されるものが挙げられる。As the film satisfying these characteristics, a part of the film made of aramid resin or polyimide resin can be used. The aramid resin used in the present invention is substantially composed of units selected from the group consisting of the following structural units. —NH—Ar 1 —NH— (A) —CO—Ar 2 —CO— (B) —NH—Ar 3 —CO— (C) 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 those represented by the following general formula.
【0019】[0019]
【化1】 Embedded image
【0020】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、熱膨張係数が小さいフィル
ムを製造しやすいため好ましい。In addition, some of the hydrogen atoms on 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 because it is easy to produce a film having a small thermal expansion coefficient.
【0021】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.
【0022】[0022]
【化2】 Embedded image
【0023】ここで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A
r4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、下記一般式で表されるものが
ある。Here, Ar 4 and Ar 6 contain at least one aromatic ring, and two carbonyl groups forming an imide ring are bonded to adjacent carbon atoms on the aromatic ring. This A
r 4 is derived from an aromatic tetracarboxylic acid or its anhydride. A typical example is one represented by the following general formula.
【0024】[0024]
【化3】 Embedded image
【0025】ここでYは、−O−、−CO−、−CH2
−、−S−、−SO2−などである。また、上記(2)
の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
例としては下記一般式で示されるものがある。Here, Y is --O--, --CO--, --CH 2
-, - S -, - SO 2 - and the like. The above (2)
Ar 6 is derived from tricarboxylic acid anhydride or its halide. Ar 5 and Ar 7 in the above (1) and (2) are
It contains at least one aromatic ring and is derived from aromatic diamines and aromatic isocyanates. Representative examples of Ar 5 or Ar 7 include those represented by the following general formula.
【0026】[0026]
【化4】 Embedded image
【0027】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、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は、熱膨張係数が小さいフィ
ルムを製造しやすいため好ましい。Here, one of the hydrogens on the ring of 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
, ArFive, Ar7More than 80% of the
Polyimide resin, which is an aromatic ring, has a small coefficient of thermal expansion.
It is preferable because rum is easy to manufacture.
【0028】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 method for producing the film of the present invention is not particularly limited, and a production method suitable for each resin may be employed.
【0029】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.
【0030】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, tetracarboxylic acid anhydride and aromatic diamine are reacted in an organic solvent to form a polyamic acid, and this solution is directly or once subjected to a ring-closing treatment to form a polyimide, which is then re-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, cast on a support such as a metal drum or an endless belt, and the drying or imidization reaction proceeds until the cast solution forms a self-supporting film.
【0031】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。つ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 washed with solvents and inorganic salts in the films and subjected to processes such as stretching, drying and heat treatment.
【0032】フィルムに滑り性を付与する目的で、微粒
子を混在させることも行われてよい。微粒子としては、
有機化合物、無機化合物があるが、通常は、例えばSi
O2、TiO2、ZnO、Al2O3、CaSO4、BaS
O4、CaCO3、カーボンブラック、ゼオライト、その
他金属粉末などの無機化合物が用いられる。粒子径は
0.005から2μm、添加量は0.03重量%以上、
5重量%未満に選ばれることが多い。Fine particles may be mixed for the purpose of imparting slipperiness to the film. As fine particles,
There are organic compounds and inorganic compounds, but usually, for example, Si
O 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , CaSO 4 , BaS
Inorganic compounds such as O 4 , CaCO 3 , carbon black, zeolite and other metal powders are used. The particle size is 0.005 to 2 μm, the addition amount is 0.03% by weight or more,
It is often chosen to be less than 5% by weight.
【0033】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、染料や顔料などの着色剤や、
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. Also, on the film, coloring agents such as dyes and pigments,
Flame retardants, antistatic agents, antioxidants, and other modifiers may also be included as long as they do not violate the object of the present invention.
【0034】本発明のフィルム状太陽電池は、その可撓
性を活かすために単独で用いられても、何らかの支持体
上に積層固定されて用いられても良く、またモジュール
として組み込まれて用いられてもよい。 (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。The film-shaped solar cell of the present invention may be used alone to make the most of its flexibility, or may be used by being laminated and fixed on any support, or may be used by being incorporated as a module. May be. (Method of measuring characteristics) The method of measuring characteristic values according to 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.
【0035】強度、伸度、弾性率は、定速伸長型強伸度
測定機を用い、測定長100mm、引っ張り速度50m
m/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)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 using a constant speed elongation type strong elongation measuring machine, measuring length 100 mm, pulling speed 50 m.
It is measured in m / min. (2) Method of measuring heat shrinkage A sample piece of 2 cm × 5 cm is cut out from a film and 4c
The mark is made by making a mark with a knife at intervals of m.
After leaving for 72 hours in an atmosphere of 5% RH, the distance between the labels was read and measured with a microscope, and then left in a hot air oven at 200 ° C. for 2 hours without restraining, then again at 23 ° C. and 55% RH. After leaving for 72 hours in the atmosphere of
The distance between the labels was read and measured with a microscope. (3) Measurement method of thermal expansion coefficient Thermodynamic property measuring device (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.
After removing the residual strain of the sample by raising the temperature once to 300 ° C. under 3 g, the sample was cooled under a nitrogen stream, and the temperature was lowered 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) Photoelectric conversion characteristics The photoelectric conversion characteristics were measured with a solar simulator manufactured by Oriel Co., Ltd., whose conversion efficiency was adjusted to AM = 1.
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【実施例1】ポリパラフェニレンテレフタルアミド(P
PTA)を、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、3
50℃でフリー熱処理した後巻き上げた。Example 1 Polyparaphenylene terephthalamide (P
PTA) in 99.8% concentrated sulfuric acid with a polymer concentration of 12%
It was melted so as to become and was cast from the die onto an endless belt. After heating and moisture absorption on the belt, the dope was changed from the liquid crystal phase to the isotropic phase, and then the temperature was 45% at 0 ° C.
Coagulate in sulfuric acid, neutralize, wash with water, and measure 1.1
After stretching twice, it is dried with hot air using a clip tenter while maintaining a constant length, then heat treated at 400 ° C for tension, 3
After free heat treatment at 50 ° C., it was wound up.
【0038】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。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1000オング
ストロームのステンレススチール層を形成した。The PPTA film obtained had a thickness of 50 μm and had 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 . A 1000 angstrom thick stainless steel layer was formed on the film from a stainless steel target using a sputtering apparatus.
【0039】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10−5Tor
r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1To
rr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10%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SiH4ガス中に
1%のB2H6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。Next, the above-mentioned treated film was placed on the supporting electrode in the vacuum reactor, and the inside of the reactor was once maintained at 10-5 Torr.
After evacuating to r and raising the temperature of the supporting electrode to 300 ° C., argon gas was introduced into the vessel while applying a high frequency voltage of 30 W at 13.56 MHz to the counter electrode and the supporting electrode, and 1 To was obtained.
Pre-sputtering in rr argon atmosphere, then 1% with hydrogen gas as well as SiH 4 diluted to 10% with hydrogen gas
A diluted PH 3 gas is introduced, and a 200 Å n-type amorphous silicon layer is formed on the film in an atmosphere of 0.8 Torr. Subsequently, only SiH 4 was introduced, an i-type amorphous silicon layer having a thickness of 6000 angstrom was laminated, and SiH 4 gas containing 1% of B 2 H 6 was further introduced to obtain a p-type film having a thickness of 200 angstrom. A type amorphous silicon layer was formed.
【0040】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 on which the pin type amorphous silicon semiconductor layer was formed 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.
【0041】次いで、このフィルム状太陽電池を真空蒸
着装置内に設置し、太陽電池面に、次いでフィルムの裏
面にスパッタ法にて酸化アルミニウムをそれぞれ0.1
μmの厚みに積層した。このフィルム状太陽電池の光電
変換特性は6.5%であった。このフィルム状太陽電池
を室温の水中に1昼夜浸漬したが、特別な外観上の変化
は見られなかった。その後、水中から取り出し80℃の
熱風乾燥機中にて乾燥し、光電変換特性を測定したとこ
ろ、6.5%を示し、水に浸漬したことによる性能の低
下は全く見られなかった。Next, this film-shaped solar cell was installed in a vacuum vapor deposition apparatus, and 0.1% of aluminum oxide was sputtered on the surface of the solar cell and then on the back surface of the film.
It was laminated to a thickness of μm. The photoelectric conversion characteristic of this film solar cell was 6.5%. This film solar cell was immersed in water at room temperature for one day and no special change in appearance was observed. After that, the product was taken out from water and dried in a hot air dryer at 80 ° C., and the photoelectric conversion characteristics were measured. As a result, it showed 6.5%, and no deterioration in performance due to immersion in water was observed.
【0042】[0042]
【比較例1】比較のため、実施例1において得られた酸
化アルミニウムをスパッタする前のフィルム状太陽電池
を、実施例1と同様に水に浸漬したところ、フィルムの
吸湿膨張により、フィルム状太陽電池に反りが発生し
た。また、水から取り出し乾燥したフィルム状太陽電池
の光電変換特性は、水に浸漬する前の6.5%から5.
0%まで低下した。Comparative Example 1 For comparison, a film solar cell obtained in Example 1 before being sputtered with aluminum oxide was immersed in water in the same manner as in Example 1. The battery is warped. Further, the photoelectric conversion characteristics of the film-shaped solar cell taken out from water and dried are 6.5% to 5. 5% before being immersed in water.
It fell to 0%.
【0043】[0043]
【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を用いた他は
実施例1と同様にして太陽電池を構成した。用いたフィ
ルムの長尺方向、幅方向それぞれの強度は22.5、2
3.5kg/mm2、伸度61.4、61.9%、弾性
率386、422kg/mm2、熱膨張係数23×10
-6、20×10-6であった。Example 2 A solar cell was constructed in the same manner as in Example 1 except that Kapton (trademark of Toray DuPont Co., Ltd.) 200V which was a commercially available polyimide film was used. The strength of the film used in the long and width directions is 22.5 and 2 respectively.
3.5 kg / mm 2, elongation 61.4,61.9%, elastic modulus 386,422kg / mm 2, a thermal expansion coefficient 23 × 10
-6 and 20 x 10 -6 .
【0044】次いで、酸化珪素をその両面に0.12μ
mの厚みにスパツタ法にて積層した。得られたフィルム
状太陽電池の光電変換特性は5.8%であり、80℃、
95%RHの雰囲気に1週間放置した後に取り出し、乾
燥したものの光電変換特性は5.8%を示した。Next, silicon oxide was applied on both surfaces of 0.12 μm.
The thickness of m was laminated by the sputter method. The photoelectric conversion characteristic of the obtained film solar cell is 5.8%,
After being left in an atmosphere of 95% RH for 1 week and then taken out and dried, the photoelectric conversion characteristic was 5.8%.
【0045】[0045]
【比較例2】実施例2で得られた酸化珪素を積層する前
のフィルム状太陽電池を、同様の湿熱雰囲気に曝したと
ころ、光電変換特性は、5.8%から4.0%に低下し
た。Comparative Example 2 When the film-form solar cell obtained in Example 2 before being laminated with silicon oxide was exposed to the same moist heat atmosphere, the photoelectric conversion characteristics decreased from 5.8% to 4.0%. did.
【0046】[0046]
【実施例3】市販の75μの厚みのポリエチレンナフタ
レートを用いて、実施例1と同様にしてフィルム状太陽
電池を製造し、太陽電池面にのみ実施例と同様にして酸
化アルミニウム層を積層した。この光電変換特性が6.
1%のフィルム状太陽電池をステンレススチール板上に
エポキシ樹脂にて張り付け、太陽電池面に室温の水を5
時間にわたって注いだ。その後風乾したものの光電特性
は、6.1%であった。Example 3 Using a commercially available polyethylene naphthalate having a thickness of 75 μm, a film type solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, and an aluminum oxide layer was laminated only on the solar cell surface in the same manner as in Example. . This photoelectric conversion characteristic is 6.
A 1% film type solar cell is attached to a stainless steel plate with epoxy resin, and water at room temperature is applied to the solar cell surface for 5 hours.
Poured over time. The photoelectric characteristics of the film which was air dried thereafter was 6.1%.
【0047】[0047]
【比較例3】実施例3で酸化アルミニウム層を積層しな
い他は全く同様の試験を実施したところ、光電変換特性
は6.1%から3.2%に低下した。COMPARATIVE EXAMPLE 3 A completely similar test was carried out except that the aluminum oxide layer was not laminated in Example 3, and the photoelectric conversion characteristic was lowered from 6.1% to 3.2%.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、実用に当たって吸湿に
よる特性の低下が少ない耐環境性に優れた可撓性のフィ
ルム状太陽電池が提供できる。従って、従来の太陽電池
の如くモジュールとして封止するなどの加工が不要であ
り、コスト面での利点がある他、可撓性が殺されること
がない。Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to provide a flexible film-shaped solar cell having excellent environmental resistance, which is less likely to deteriorate in characteristics due to moisture absorption in practical use. Therefore, it is not necessary to perform processing such as encapsulation as a module as in the conventional solar cell, which is advantageous in terms of cost and flexibility is not lost.
【0049】本発明によれば、可撓性と耐環境性を活か
した新しい太陽電池としての活用方法が拓けることが期
待できる。具体的な実用上の利点としては、例えば、軽
量でかつ巻取る等の手段で持ち運びが容易であることか
ら、レジャー用や緊急用の太陽光発電などにに用いられ
る。According to the present invention, it can be expected that a new solar cell utilization method utilizing the flexibility and environment resistance can be developed. As a specific practical advantage, for example, it is used for leisure or emergency solar power generation because it is lightweight and easy to carry by means such as winding.
Claims (4)
してアモルファスシリコン薄膜および表面電極および裏
面電極を設けた太陽電池において、少なくとも太陽電池
が形成された面上に酸化珪素または酸化アルミニウムを
主体とする層を0.005〜5μmの厚みに設置したこ
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 and a front surface electrode and a back surface electrode are provided as a photovoltaic element on a flexible film substrate, and silicon oxide or aluminum oxide is mainly used on at least the surface on which the solar cell is formed. A film-like amorphous silicon solar cell, characterized in that the layer is set to a thickness of 0.005 to 5 μm.
mm2以上、弾性率が300kg/mm2以上である合成
樹脂フィルムを用いる請求項1記載のフィルム状アモル
ファスシリコン太陽電池。2. A film substrate having a strength of 18 kg /
The film-form amorphous silicon solar cell according to claim 1, wherein a synthetic resin film having a modulus of 2 or more and an elastic modulus of 300 kg / mm 2 or more is used.
mm2以上、弾性率が300kg/mm2以上、200℃
における熱収縮率が2%以下である耐熱性合成樹脂フィ
ルムを用いる請求項1記載のフィルム状アモルファスシ
リコン太陽電池。3. A film substrate having a strength of 18 kg /
mm 2 or more, elastic modulus 300 kg / mm 2 or more, 200 ° C.
The film-form amorphous silicon solar cell according to claim 1, wherein the heat-resistant synthetic resin film having a heat shrinkage ratio of 2% or less is used.
m2以上、弾性率が300kg/mm2以上、200℃に
おける熱収縮率が2%以下であり、熱膨張係数が15×
10-6以下、−2×10-6以上である耐熱性合成樹脂フ
ィルムを用い請求項1記載のフィルム状アモルファスシ
リコン太陽電池。4. The strength as a film substrate is 18 kg / m.
m 2 or more, elastic modulus is 300 kg / mm 2 or more, thermal shrinkage at 200 ° C. is 2% or less, and thermal expansion coefficient is 15 ×
10 -6, the film-like amorphous silicon solar cell according to claim 1 using a heat-resistant synthetic resin film is -2 × 10 -6 or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7155774A JPH098338A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Amorphous silicon film solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7155774A JPH098338A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Amorphous silicon film solar cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH098338A true JPH098338A (en) | 1997-01-10 |
Family
ID=15613120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7155774A Withdrawn JPH098338A (en) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | Amorphous silicon film solar cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH098338A (en) |
Cited By (3)
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 |
JP2005101032A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Sekisui Jushi Co Ltd | Solar cell module |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP7155774A patent/JPH098338A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
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 |
JP2005101032A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Sekisui Jushi Co Ltd | Solar cell module |
JP4550390B2 (en) * | 2003-09-22 | 2010-09-22 | 積水樹脂株式会社 | Solar cell module |
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