JPS60195979A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- JPS60195979A JPS60195979A JP59051799A JP5179984A JPS60195979A JP S60195979 A JPS60195979 A JP S60195979A JP 59051799 A JP59051799 A JP 59051799A JP 5179984 A JP5179984 A JP 5179984A JP S60195979 A JPS60195979 A JP S60195979A
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-
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- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/0248—Semiconductor 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
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- H01L31/0392—Semiconductor 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄膜太陽電池に関し特に有機高分子フィルム
を基板とする薄膜において、特にポリ・エーテル・サル
ホン・フィルムを用いた非単結晶半導体からなる薄膜太
陽電池に関する。従来、薄膜太陽電池の基板材料として
は、ガラス等の絶縁基板が用いられている。また、非単
結晶半導体は単結晶半導体に比べて、太陽光を有効に利
用するに必要な膜厚が３μｍ以下で十分であり、可撓性
基板上に非単結晶半導体を形成した場合、任意に曲げ得
る薄膜太陽電池を作製することが可能であることはよく
知られている。この可撓性基板としてプラスチックフィ
ルム等の有機フィルムを用いることが特開昭５４−１４
９４８５号、５５−４９９４号、５５−１１５３７６号
等に開示されている。
を基板とする薄膜において、特にポリ・エーテル・サル
ホン・フィルムを用いた非単結晶半導体からなる薄膜太
陽電池に関する。従来、薄膜太陽電池の基板材料として
は、ガラス等の絶縁基板が用いられている。また、非単
結晶半導体は単結晶半導体に比べて、太陽光を有効に利
用するに必要な膜厚が３μｍ以下で十分であり、可撓性
基板上に非単結晶半導体を形成した場合、任意に曲げ得
る薄膜太陽電池を作製することが可能であることはよく
知られている。この可撓性基板としてプラスチックフィ
ルム等の有機フィルムを用いることが特開昭５４−１４
９４８５号、５５−４９９４号、５５−１１５３７６号
等に開示されている。
しかしながら、太陽電池として良質な非単結晶半導体を
形成するためには、プラスチックフィルムとしては２０
０〜３００℃の耐熱性が必要とされ、かかる見地から耐
熱性のあるポリイミドフイルムを基板として用いること
が攪案されているが、これらのフィルムは溶媒や水分を
含有しているため、非単結晶半導体を形成する温度に加
熱すると、こ、れら溶媒や水分の放出が本こり、該半導
体層の“請厚を著しく悪化させる。更にこれらのフィル
ムは一般に水分の吸収率が高いため高湿度環境下での信
頼性に問題があった。
形成するためには、プラスチックフィルムとしては２０
０〜３００℃の耐熱性が必要とされ、かかる見地から耐
熱性のあるポリイミドフイルムを基板として用いること
が攪案されているが、これらのフィルムは溶媒や水分を
含有しているため、非単結晶半導体を形成する温度に加
熱すると、こ、れら溶媒や水分の放出が本こり、該半導
体層の“請厚を著しく悪化させる。更にこれらのフィル
ムは一般に水分の吸収率が高いため高湿度環境下での信
頼性に問題があった。
そこで本発明者らは非単結晶半導体層を形成する温度領
域においても溶媒や水分の放出がなく、しかも５０〜５
００μｍの厚さで８０％以上の透過率を有するプラスチ
ンクフィルムとして、ポリ・エーテル・サルホン・フィ
ルムを用いることで従来の問題を解決することができた
。
域においても溶媒や水分の放出がなく、しかも５０〜５
００μｍの厚さで８０％以上の透過率を有するプラスチ
ンクフィルムとして、ポリ・エーテル・サルホン・フィ
ルムを用いることで従来の問題を解決することができた
。
即ち、本発明は、非単結晶半導体からなる光起電力発生
層を下記式 で表される構成単位のみを有し、かつフィルムの厚さが
５０〜５００μｍで可視光領域の透過率を８０％以上で
あるポリ・エーテル・サルホン・フィルム上に設けてな
る薄膜太陽電池である。
層を下記式 で表される構成単位のみを有し、かつフィルムの厚さが
５０〜５００μｍで可視光領域の透過率を８０％以上で
あるポリ・エーテル・サルホン・フィルム上に設けてな
る薄膜太陽電池である。
本発明において用いられるポリ・エーテル・サルホン・
フィルムは上記構成単位のみを有するものであり、その
物性は以下の表に示す。
フィルムは上記構成単位のみを有するものであり、その
物性は以下の表に示す。
表１
伸び （％） １７／１４ （ＭＤ／ＴＯ）光線透過率
（％） ８６．３ （１００、ｃａｍ）曇度 （％）０
．８ 線膨張率 （％） ５Ｘ１０−５ 熱収縮率 （％） ０．１１０．１ （ＭＤ／ＴＤ）に
ステンレス等の金属電極（２）、非単結晶半導体、（３
）、上部透明電極（４）の順に積層した構造となり、光
を（４）の透明電極側から入射する構造となる。一方、
本発明によると、第１図の構造は勿論第２図のように基
板（１０入透明電極（１１）、非単結晶半導体（１２）
、上部電極（１３）といった順となり、基板側から光を
入射する構造にすることができる。一般に光起電力発生
層はＰ型半導体層、夏型半導体層、Ｎ型半導体層からな
るが、基板側からＰ型半導体層、夏型半導体層、Ｎ型半
導体層の順に積層したほうが高い変換効率が得られると
・半導体層に禁制体中の広い窓層としてＳＩＣを採用す
ることができ、太陽電池の特性の短絡光電流、曲線図・
子を増加させることができる。□また、半導体層と光入
射側の電極の界面を凹凸化した場合、光を有効に利用で
きる事が一般゛にいねれている。第１図（Ｂ）のように
、半導体層と透明電極界面を凹凸化する場合、半導体層
の光入射側つまりＮ型・半導体層を凹凸化しなければな
らず、化学的要素で凹凸化しなければならない。
（％） ８６．３ （１００、ｃａｍ）曇度 （％）０
．８ 線膨張率 （％） ５Ｘ１０−５ 熱収縮率 （％） ０．１１０．１ （ＭＤ／ＴＤ）に
ステンレス等の金属電極（２）、非単結晶半導体、（３
）、上部透明電極（４）の順に積層した構造となり、光
を（４）の透明電極側から入射する構造となる。一方、
本発明によると、第１図の構造は勿論第２図のように基
板（１０入透明電極（１１）、非単結晶半導体（１２）
、上部電極（１３）といった順となり、基板側から光を
入射する構造にすることができる。一般に光起電力発生
層はＰ型半導体層、夏型半導体層、Ｎ型半導体層からな
るが、基板側からＰ型半導体層、夏型半導体層、Ｎ型半
導体層の順に積層したほうが高い変換効率が得られると
・半導体層に禁制体中の広い窓層としてＳＩＣを採用す
ることができ、太陽電池の特性の短絡光電流、曲線図・
子を増加させることができる。□また、半導体層と光入
射側の電極の界面を凹凸化した場合、光を有効に利用で
きる事が一般゛にいねれている。第１図（Ｂ）のように
、半導体層と透明電極界面を凹凸化する場合、半導体層
の光入射側つまりＮ型・半導体層を凹凸化しなければな
らず、化学的要素で凹凸化しなければならない。
一方、本発明において、第２図（Ｂ）の構造をとると、
基板（１０）であるポリ・エーテル・サルホン・フィル
ムの片側表面を高低差で１μｍ程度に凹凸化することに
より上層の透明電極層（１１）を普通に積層するだけで
半導体層との界面を容易に凹凸化できる。フィルムの凹
凸化はフィルムが熱可塑性であるため、凹凸化して加熱
したローラの間を通すだけで物理的に容易にすることが
できる。また、フィルムを一１Ｈ□、Ｎ、、Ｈｅ、Ａｒ
プラズマ等でスパッタ、反応性スパッタを行い、表面を
凹凸化してもよい。
基板（１０）であるポリ・エーテル・サルホン・フィル
ムの片側表面を高低差で１μｍ程度に凹凸化することに
より上層の透明電極層（１１）を普通に積層するだけで
半導体層との界面を容易に凹凸化できる。フィルムの凹
凸化はフィルムが熱可塑性であるため、凹凸化して加熱
したローラの間を通すだけで物理的に容易にすることが
できる。また、フィルムを一１Ｈ□、Ｎ、、Ｈｅ、Ａｒ
プラズマ等でスパッタ、反応性スパッタを行い、表面を
凹凸化してもよい。
マタ、ポリ・エーテル・サルホン・フィルムとよく似た
構造式を持つポリ・エーテル・ケトン・にあたり、ポリ
・エーテル・サルホン・フィルムとポリ・エーテル・ケ
トン・フィルムを同時に同じプロセスで透明電極を真空
蒸着法により作製したところ、ポリ・エーテル・ケトン
・フィルムは熱により変形、収縮、白濁化してしまい、
列置基板として使用できるものではなかった。
構造式を持つポリ・エーテル・ケトン・にあたり、ポリ
・エーテル・サルホン・フィルムとポリ・エーテル・ケ
トン・フィルムを同時に同じプロセスで透明電極を真空
蒸着法により作製したところ、ポリ・エーテル・ケトン
・フィルムは熱により変形、収縮、白濁化してしまい、
列置基板として使用できるものではなかった。
このように、本発明によると従来の可撓性基板を用いた
太陽電池ではとることができなかった第２図のような高
効率に適している構造をとることができ、現在のガラス
基板で用いられているのと以下に実施例を示す。
太陽電池ではとることができなかった第２図のような高
効率に適している構造をとることができ、現在のガラス
基板で用いられているのと以下に実施例を示す。
実施例１
大きさ１５ Ｘ ２０■腸、厚さ１００μｍのポリ・エ
ーテル・サルホン・フィルムとポリ・エーテル・ケトン
・フィルムを洗浄し、恒温槽で乾燥させる。このフィル
ム上に、真空蒸着法により、透明導電膜（ＩＴＯ／５ｎ
ＯＬ）を作製した。この時、ポリ・エーテル・ケトン・
フィルムは変形、収縮、白濁化してしまい、とうてい基
板に使用できるものではなかった０次にこのポリ・エー
テル・サルホン・フィルムを３室分離型ＰＣＶＤ装置内
にセットし、Ｐ型半導体層（ＳｉＣ） ３００人（平均
膜厚＞、Ｉ型半導体層 ５０００人、Ｎ型半導体層（微
結晶）５００人を基板温度２１０℃としてそれぞれプラ
ズマＣｖＤ法にて作製し、真空蒸着法によりＮ型半導体
層の上にオーミックコンタクトをする金属電極を蒸着し
た。
ーテル・サルホン・フィルムとポリ・エーテル・ケトン
・フィルムを洗浄し、恒温槽で乾燥させる。このフィル
ム上に、真空蒸着法により、透明導電膜（ＩＴＯ／５ｎ
ＯＬ）を作製した。この時、ポリ・エーテル・ケトン・
フィルムは変形、収縮、白濁化してしまい、とうてい基
板に使用できるものではなかった０次にこのポリ・エー
テル・サルホン・フィルムを３室分離型ＰＣＶＤ装置内
にセットし、Ｐ型半導体層（ＳｉＣ） ３００人（平均
膜厚＞、Ｉ型半導体層 ５０００人、Ｎ型半導体層（微
結晶）５００人を基板温度２１０℃としてそれぞれプラ
ズマＣｖＤ法にて作製し、真空蒸着法によりＮ型半導体
層の上にオーミックコンタクトをする金属電極を蒸着し
た。
この際、マスクを用いて３ｘ３ｍｍ角型セルを４つ設け
、ＡＭＩ （ワコム製１００ｍＷ／Ｃ４）で変換効率を
めたところ、最大で４．００％であった。
、ＡＭＩ （ワコム製１００ｍＷ／Ｃ４）で変換効率を
めたところ、最大で４．００％であった。
実施例２
太陽電池の各層の製造方法は実施例１と同様であるが、
下部電極、半導体層、上部電極のそれぞれの工程の後に
レーザスクライブ工程を経て、直列接続の集積化構造の
太陽電池を作製した。その時、レーザスクライブ工程に
おいてポリ・エーテル・サルホン・フィルムはまったく
損傷を受けなかった。
下部電極、半導体層、上部電極のそれぞれの工程の後に
レーザスクライブ工程を経て、直列接続の集積化構造の
太陽電池を作製した。その時、レーザスクライブ工程に
おいてポリ・エーテル・サルホン・フィルムはまったく
損傷を受けなかった。
本発明により極薄で高効率の可撓性太陽電池の作製が容
易に行うことができ、民生用に巾広く用いることができ
るようになった。
易に行うことができ、民生用に巾広く用いることができ
るようになった。
なお、実施例においてはＰＣＶＤ装置のみで半導体層を
作製したが、減圧ＣＶＯ法、光ＣＶＯ法等で作製しても
よい。
作製したが、減圧ＣＶＯ法、光ＣＶＯ法等で作製しても
よい。
また太陽電池はＰＩＮ接合、ヘテロ接合、タンデム接合
等′、その他多くの構造のものでも可能である。
等′、その他多くの構造のものでも可能である。
なお本発明におけるｌ１１ｍ１！太陽電池は単に太陽光
のみならず、螢光灯光等の人為的に作られた光を電気に
変換する光電変換装置すべてを含むことばいうまでもな
い。
のみならず、螢光灯光等の人為的に作られた光を電気に
変換する光電変換装置すべてを含むことばいうまでもな
い。
第１図は半導体層側から光を入射するタイプの太陽電池
の構造を示す。 第２図は基板側から光を入射するタイプの太陽電池の構
造を示す。 た 第３図はレーザスクライプ法により集積化し望構造の太
陽電池の断面図を示す。 特許出願人 株式会社半導体エネルギー研究所 代表者 山 崎 舜 平 （Ａ） 箋 １ 図 （Ａ） （１） 第２図 鵞３ 口
の構造を示す。 第２図は基板側から光を入射するタイプの太陽電池の構
造を示す。 た 第３図はレーザスクライプ法により集積化し望構造の太
陽電池の断面図を示す。 特許出願人 株式会社半導体エネルギー研究所 代表者 山 崎 舜 平 （Ａ） 箋 １ 図 （Ａ） （１） 第２図 鵞３ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、非単結晶半導体層と該半導体層の上部または下部に
直列接続または電力取り出し用の電極を有する薄１輿太
陽電池において、光起電力発のみを構成単位とするポリ
・エーテル・サルホン・フィルム上に設けたことを特徴
とする薄膜太陽電池。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ポリ・エーテ
ル・サルホン・フィルムの表面に高低差１μｍ以下の凹
凸を設、けたことを特徴とする薄膜太陽電池。 ３、特許請求の範囲第１項および第２項において、前記
ポリ・エーテル−サルホン・フィルムの厚さは５０μｍ
以上５００μｍ以下とし、可視光領域において透過率８
０％以上を有することを、特徴とする薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051799A JPS60195979A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051799A JPS60195979A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195979A true JPS60195979A (ja) | 1985-10-04 |
Family
ID=12896972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59051799A Pending JPS60195979A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60195979A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2694451A1 (fr) * | 1992-07-29 | 1994-02-04 | Asulab Sa | Cellule photovoltaïque. |
| US11251316B2 (en) | 2017-06-05 | 2022-02-15 | University Of South Carolina | Photovoltaic cell energy harvesting for fluorescent lights |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189683A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| JPS60194582A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質シリコン光起電力素子の製造法 |
-
1984
- 1984-03-17 JP JP59051799A patent/JPS60195979A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189683A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| JPS60194582A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質シリコン光起電力素子の製造法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2694451A1 (fr) * | 1992-07-29 | 1994-02-04 | Asulab Sa | Cellule photovoltaïque. |
| WO1994003930A1 (fr) * | 1992-07-29 | 1994-02-17 | Asulab S.A. | Cellule photovoltaique |
| EP0606453A1 (fr) * | 1992-07-29 | 1994-07-20 | Asulab Sa | Cellule photovoltaique. |
| US11251316B2 (en) | 2017-06-05 | 2022-02-15 | University Of South Carolina | Photovoltaic cell energy harvesting for fluorescent lights |
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