JPS59130485A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JPS59130485A
JPS59130485A JP58004190A JP419083A JPS59130485A JP S59130485 A JPS59130485 A JP S59130485A JP 58004190 A JP58004190 A JP 58004190A JP 419083 A JP419083 A JP 419083A JP S59130485 A JPS59130485 A JP S59130485A
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JP
Japan
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substrate
photovoltaic device
thickness
glass
film
Prior art date
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Pending
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JP58004190A
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English (en)
Inventor
Hiromitsu Kawamura
河村 啓溢
Akira Misumi
三角 明
Masayoshi Ezawa
江沢 正義
Katsumi Obara
小原 克美
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
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    • HELECTRICITY
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    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03921Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光起電力装置、特に発電に寄与する電子または
正孔を発生する非晶質シリコン層を形成する絶縁基板の
構造に関するものである。
〔従来技術〕
近年、太陽光線を電気エネルギーや熱エネルギーに変換
する各種の装置が研究されており、その中で太陽電池は
最も将来性のある製品として脚光をあびてきた。また、
光エネルギーを電気エネルギーに変換する半導体材料の
研究も盛んに行なわれ、その利用効率を高めるだめの最
大の技術革新として安価にしかも大せに形成できる非晶
質シリコンが利用され&J−うになった。この非晶質シ
リコン膜はガラス基板の上に8iH4,Bd(sまたは
P)isなどの雰囲気中でプラズマCVDやグロー放電
などの手段によシ形成することができる。
第1図は最も一般的に用いられている光起電力装置の一
例を示す要部断面構成図である。同図において、光起電
力装@iは、例えば透光性ガラス板からなる絶縁基板2
と、この絶縁基板2上に被着形成された透明導電電極3
と、この透明導電電極3上にP形弁晶質シリコン層4a
、真性非晶質シリコン層4b、N形非晶質シリコン層4
cの顆に被着形成された非晶質シリコン層4と、このN
形弁晶質シリコン層4cに形成された集電電極5とから
構成され、前記透光性ガラス基板2の外面から例えば外
来光りが入射することによって、透明導′fkt電極3
と集電電極5との間に入射光量に対応した起電力が出力
されることになる。
従来よシ、太陽電池の用途拡大のためには、それの応用
範囲の拡大が必要とされておシ、その機能の一つとして
どのような曲面を有する場所においても容易に取り付け
ることができるように形成することも一つの用途拡大、
光吸収効率の拡大につながるものと考えられる。この要
求の一つとして、基板の材料に関しては、例えば特開昭
52−16990号公報では、ステンレス鋼板や透明電
極の付与されたガラス基板が提案されている。また特開
昭54−149489号公報では、ポリイミド等の樹脂
薄膜の基板への利用が考え出され、可撓性、比較的耐熱
性に富むことをメリットにして提案されている。
しかしながら、基板にステンレス鋼板の薄板を使用した
ときは、オーミックコンタクトを得るためには極めて精
にの高い表面光沢研磨を必要とする。また、平滑な表面
をもつ絶縁膜をコーティングする方法では有機質の耐熱
性のフィルムをコーティングすることも行なわれている
。しかしながら、金属表面の光沢研磨に要する費用は莫
大なものであシ、実用性に問題がある。また、有機質の
コーテイング膜の方法では、金属との密着性が乏しく、
積層界面での欠点が発生しやすい。さらには絶縁性、平
滑性、v度の点などにおいて、充分に実用性を満足する
ものは得られていない。
一方、ガラス基板を使用する方法は、7レキシプル性が
ない。また、ポリイミド等の樹脂薄膜を基板に使用する
方法では、フレキシブル性を有するが、機械的強Kか弱
く、傷がつき易く、化学的にも弱いので、長期間の使用
によシ、表面の変質劣化がみられる。また、耐熱性の点
においても、無機材料に相当する程度の耐熱性は得られ
なかった。この場合、耐熱性、を必要とする理由は、非
晶質シリコン層などの形成のときに、その膜の特性向上
、接着性の強化を目的として基板加熱を行なうことに起
因している。
〔発明の目的〕
したがって本発明は前述した従来の欠点に鑑みてなされ
たものでアシ、その目的とするところは、半径約40圏
までの折り曲げが自在となシ、化学的耐久性にも優れ、
耐熱性1機械的強度を大幅に向上させ、品質、信頼性の
高い光起電刃装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
このような目的を達成するために本発明は、フレキシブ
ル金属基板の表面に膜厚約100μm以下のPbOB2
O3系低融点ガラスを焼き付けて平滑化し、かつ絶縁性
とフレキシブル性を具備した基板を用いるものである。
〔発明の実施例〕
次に、本発明゛の実施例を詳細に説明する。
まず、フレキシブル金)FA基板を脱脂洗浄し、表面の
錆を落すために一般的な酸洗浄や還元処理を行なう。そ
して、このフレキシブル金属基板の表面に下記に示す組
成からなる組成物をコーティングする。
PbO70〜80重量係 khOs  、10〜20重量係 Zn0   0〜10重fiS S墓C120〜 1 01匡f % この場合、このような組成を選択した理由は、金属のア
ニール温度以下で焼き付けられ、余分な熱歪や熱変形を
生じさせないこと、金属の酸化が少ないこと、ガラスj
s充分に良く流動し、平滑性と密漕性が容易に得られる
ことなどによる。。本発明に使用する低融点ガラスは、
表面張力が小さく、金属と良く藺れるので、密着性が得
られる。
この低融点ガラスは、約1200°Cで溶融し、フレー
ク状のカレットにしたものを粉砕して約200メツシユ
以下の大きさにする。これをフリットとして適白なバイ
ンダー/L:溶剤または水と混合して塗布する手段によ
って最適な粘度のスリップに調製する。
次に、基板への塗布手段は、浸漬、印刷、沈降。
ロールコータ、オフセット転写および電気的沈着法など
適当な方法が選択できる。
次に、途布が完了した基板は、加熱炉で550°C〜6
50°Cで3分間〜lO分間焼き付ける。この場合、焼
き付けられたガラス被膜の厚みは、1μm〜100μm
の間に入るものが最適であった。
その理由は、ガラス被膜の厚さが1μm以下の場合は普
通一般の表面粗さく0.1μm = 1μm)を持つ金
属表面の絶縁性が得られない。一方、ガラス被膜の厚さ
が100μm以上となると、金属とガラスとの間の熱収
量率の差による歪や変形が生じることおよびフレキシブ
ル性試験の半径約40圏の変形に対して亀裂が生じる。
したがって、ガラス被膜の厚さは1μm = l O0
μmの範囲に形成すれば良い。
′第2図は本発明による光起電力装置の一例を示す項部
断面構成図であり、第1図と同記号は同−秩素となるの
でその説明は省略する。同図において、6はフレキシブ
ル金属基板、7はフレキシブル金属基板lの表面に形成
されたガラス被膜7である。
〔発明の実施例〕
次に具体的な実施例を用いて説明する。
実施例1゜ フレキシブル金属基板6として板厚0−1 mmを有す
るSU8304と称するFe−Ni   Cr系ステン
レス基板を使用した。ここでまず、このフレキシブル金
属基板6をトリクレンおよびアルカリ洗浄剤で充分に表
面の汚れを落した。次に、約60°Cの8X量チの硫酸
に約5分間浸漬し、表面の錆を落すと同時に1金属表面
へのガラスの密着性を良くするために表面に凹凸をつけ
た。さらに密着性を良くする手段として、金属ニッケル
を付着させるために約70°Cの硫酸ニッケル液に約5
分間浸漬させた。次に中和のために炭酸ソーダと硼砂と
を加えた約40°Cの水溶液に約5分間浸漬させて、金
属基板の前処理を完了した。次に、ガラスフリットとし
て次の組成のガラスを白金ルツボで約1200 ”Cで
30分間溶融した。
pbo   75重量% B20!   15重量% Zn0   5重量% 81025重量% 次に、この溶融ガラスを薄くフレーク状に急冷し、ボー
ルミルで粗粉砕し、約200メツシユの為で篩別した。
次にこのガラス粉末100gに対して粘土を5g、硼砂
を0.5 g 、珪石を3.5 g 、炭酸アンモンを
0.3g添加し、水を同量加えてボールミルで約15時
間ミル引きを行ない、スリップを調製した。次に前述し
た前処理を完了しているフレキシブル金属基板6を、前
記スリップの中に浸漬して引き上げて均一な未焼成のガ
ラス粉末被膜を得た。引き続き乾燥後、約650℃の加
熱炉の中に投入し、約5分間保持した。そして、炉中か
ら取シ出し、ガラス被膜7の厚さを測定した結果、30
μm〜40μmの間にあシ、平均値は35μmであった
このような方法で製作したガラス被膜7の上に抵抗加熱
蒸着によりAt膜を約2000人の厚さに形成して所定
の電極形状となるようにフォトエツチングして集電電極
5を形成し、さらにその上にP形の非晶質シリコン層4
aを形成するために真空装置内で約0.5 Torrと
なるように約3. O%のbhBsを含む8iH<の雰
囲気に調整した後、金属基板6を約300 ”pに保持
して約0.5 mA/iの電流密度をもって約2秒間グ
ロー放電を行ない約10OAの厚さにP形弁晶質シリコ
ン層4aを形成した。
次に不純物を全く含まない真性非晶質シリコンをSiH
4を約0.5 ’J’orr含む雰囲気中で約2 mA
/iの電流密度をもって約15分間グロー放電を行ない
、約100OAの厚さに真性非晶質シリコンN4bを形
成した。次に0.5チのPI(3を含む8i)i4の0
.5Torr雰囲気中で1.0 mA/evilの電流
密度をもってグロー放電を行ない約10OAの厚さにN
形弁晶質シリコン層4Cを形成した。次にその上面に酸
化雷 c−U)よ2な侮底艮工nぼ、非晶質シリコン層4はl
□−7秒以上のキャリア寿命を有し、平均局在状態密度
は10ンd以下で、また1 0−3c4/V・秒の易動
度を有していることが確認され、太陽電池として優れた
特性を有していることがわかった。また、このように構
成された光起電力装置を半径40閣の曲率に折り曲げた
結果、全く破損がなく、折シ曲けた後の特性にも同等変
化は全く生じなかった。
また、ガラス被膜7のピンホールによる絶に不良。
平滑性の低下による特性劣化がなく、高歩留シで光起電
力装置を製造することができた。
実施例2゜ 金属基板6の材質7寸法および前処理は、実施例1と全
く同じとした。また、ガラス被M7の組成も実施例1と
全く同じとし、ガラス粉本はフレーク状カレットを充分
に良く粉砕し、約400メツシユの篩を通過させた。こ
のガラス粉末100gに対してバインダーとしてニトロ
セルロース0、5 g 、溶剤としてカルピトールアセ
テート15gを加えて充分に混練してペーストを調製し
た。
このものを所定のパターンに前記金属基板6の表面に印
刷およびロールコータによチ塗布した。以下の工程は実
施例1と全く同じ方法で光起電力装置を製作した。
このような構成においても、特性およびフレキシブル性
9歩留り等は実施例1の結果と全く同じ良好な結果を示
した。この方式はガラス被膜7が必要な部分のみにコー
ティングされているので、大きな基板で多数個の光起電
力素子を形成し、すべての工程を完成した後にガラス被
膜7がコーティングされていない部分で分割切断するこ
とも可能となり、製造コストを安くすることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による光起電力装置によれば
、フレキシブル金属基板の表面を低融点ガラス被膜でコ
ーティングした基板を使用することによって、折多曲げ
自在となシ、化学的耐久性にも優れ、耐熱性が極めて高
く、品質の安定した太陽電池が得られ、また強度も極め
て大きいので、簡単に破壊されることなく、安全であシ
、応用範囲が大幅に拡大できるなどの極めて優れた効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光起電力装置の一例を示す要部断面構成図、第
2図は本発明による光起電力装置の一例を示す要部断面
構成図である。 1・・・・光起電力装置、3・・・・透明導電電極、今
・・・・非晶質シリコン層、4a・・・・P形弁晶質シ
リコン層、4b・・・・真性非晶質シリコン層、4C・
・・・へ形弁晶質シリコン層、5・・・・集電電極、6
・・・・フレキシブル金践基板、7・・・・低融点ガラ
ス被膜。 早1図 猶2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に光照射によシ起電に寄与する電子または正
    孔を発生する非晶質シリコン層と、前記非晶質シリコン
    層の外面に接触させて前記起電力を集電する一対の電極
    とを少なくとも具備してなる光起電力装置において、前
    記基板はフレキシブル金属基板とするとともに、該フレ
    キシブル金属基板の上で前記電極形成面下に少なくとも
    PbO、BzOsを含む組成物からなるpbo  Bz
    Os系低融点ガラス層を膜厚1〜1001001i@囲
    で設けたことを特徴とする光起電力装置。 2、前記低融点ガラス層の組成物にZnOを含有させた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光起電力
    装置。 3、 前記低融点ガラス層の組成物にZnO、810x
    を含有させたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の光起電力装置。
JP58004190A 1983-01-17 1983-01-17 光起電力装置 Pending JPS59130485A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014110349A (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 Showa Shell Sekiyu Kk 薄膜太陽電池の製造方法

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