JPS60224283A

JPS60224283A - 薄膜電池用金属基板材

Info

Publication number: JPS60224283A
Application number: JP59080702A
Authority: JP
Inventors: Akio Hashimoto; 彰夫橋本
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-04-20
Filing date: 1984-04-20
Publication date: 1985-11-08

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】産業分野この発明は、太陽電池用を始めとする、卓上電算機用、
腕時計、ラジオ用等の各種用途に使用される厚さ０．１
ｍｍ以下の薄膜よりなる薄膜電池用、特に気相成長によ
るＨ膜電池用金属基板材に閤する。

背景技術簿膜電池として代表的な太陽電池を例に説明すると、太
陽電池は、新しい規模のエネルギー源の一方法として注
目され、高効率、大容量化を目標に、低エネルギー化、
低コスト化による製造方法が種々開発されている。

当初、太陽電池用基板には、シリコン単結晶が使用され
、ＰＮ接合を形成後その裏面に裏面電極を、表面に透明
電極及び反射防止膜を被着した電池構造のものが開発さ
れたが、シリコン単結晶は製造コストが非常に高価なた
め、特殊用途に限定されていた。

太陽電池はその作動上、シリコン単結晶の活性領域は、
精々数項であり、またシリコン単結晶の電池製造時の拡
散における温度が１０００℃〜１５００℃と高温を必要
とする。

これに対して、アモルファスシリコンは３００℃以下の
温度で基板上に気相成長により形成させることができ、
さらに、太陽電池の基本構成のＰ層膜−１形膜−ｎ層膜
接合を容易に形成できることから、シリコン単結晶の代
替材として着目され、アモルファスシリコン薄膜を使用
した太陽電池がその製造工程の簡素化とともに製造スト
の低減化により、新しい展開がなされている。

かかる太陽電池の基板材としては、従来、ガラスが多用
されてきたが、ガラスは曲げ強度が低いため、曲げ加工
を必要とする用途の太陽電池用基板材に祷不適であった
。

そこで、曲げ強度が高く、各種油げ加工ができ、曲げ加
工を必要とする用途の太陽電池として用いられると共に
、その製造工程中において、従来のバッチ処理に対して
、曲げ加工ができるために帯状のままで連続的に処理で
きるステンレス鋼板、冷延鋼板等の金属基板材は、上記
の電池製造工程の合理化、生産能率向上に多大の利点を
有している。

この金属基板材を使用した電池製造工程において、該基
板材にアモルファスシリコンを形成する方法としては、
気相成長による方法が採用されている。

一例として、グロー放電法により金属基板材上にアモル
ファスシリコンを形成する方法を説明すると、帯状金属
基板が通過する減圧下の反応室に、原料ガスのシランガ
ス（ＳＬＨ＋）を導入し、反応空白の電極間で高周波プ
ラズマ放電し、高周波により励起される高エネルギーの
電子は上記原料ガスに衝突し、該ガスの分解及び活性化
されたガス間同士の反応により、金属基板表面上にアモ
ルファスシリコンが気相析出して成長する。

ところが、従来の金属基板材表面には、機械的表面疵や
基板材内の介在物等による内質疵があり、これらの疵に
よって気相析出成長したアモルファスシリコンは、該基
板表面上に均一に形成されず、金属基板材と最外面の透
明電極が短絡し、太陽電池の致命的欠陥となり、また、
金属基板材の上に厚み０．１ｍｍ以下の薄膜をもってな
る薄膜電池にとって、金属基板材のかかる疵は同様に致
命的欠陥となる。

かかる金属基板材表面の表面疵を除去するため、表面研
削あるいは表面研摩方法が実施されるが、介在物等によ
る肉質疵は機械的除去方法では除去できず、金属基板材
内の非金属介在物の減少に関して種々検討されているが
、数組程度の微小介在物を皆無とすることは困難で、か
つ多大のコスト高を招来する問題があった。

発明の目的この発明は、かかる現状に鑑み、表面疵が皆無で安価な
、薄膜電池用金属基板材を目的としている。

発明の開示すなわち、この発明は、ステンレス鋼板または冷延鋼板
表面に、めっき層厚み４０Ｉｉｍ以下のＮＬ　、Ｏｒま
たは〜の単独あるいは積層めっき層を被着し、肉質欠陥
及びピンホール等の欠陥をなくすると共に平滑な表面を
有することを特徴とする薄膜電池用金属基板材である。

この発明は、金属基板材表面に上記のめつき層を設ける
ことにより、金属基板表面の機械的疵及び非金属介在物
等による内質疵の表面露出が防止でき、薄膜電池製造時
、金属基板表面に均一な薄膜を形成せしめ、平滑平面を
有し、太陽電池を始め多種用途の薄膜電池用金属基板材
に最適となる。

特に、気相成長による場合はかかる疵の影響が大きいた
め、より有効である。

この発明において、金属基板材には、強度・耐食性にお
いてすぐれたステンレス鋼板が好ましいが、ｓｌｌ電池
製造上の工程で加熱すると、片面のみのめっき層では変
形し易いので、両面にめっき層を被着するが、この両面
めっき層により、冷延鋼板でも使用でき、また、金属基
板材の厚みは軽量化のため、０．３１ｍ１以下が好まし
い。

また、この発明におけるめっき層は、ＮＬ　、Ｏｒ　。

〜のいずれかの単独の電気めっき、化学めっき、あるい
は、５摩以下の化学めっきによる下地めっきの上に、電
気めっき処理する積層めっきを適宜選定でき、積層めっ
きの場合は、同一金属あるいは異種金属でもよい。

また、めっき層厚みは、基板材表面に被着しためつき面
は鏡面仕上げ加工後に、基板材表面疵が露出しない程度
のめっき層厚みとする必要があるが、上限は４０ρとす
る。

この発明は、金属基板材表面に所定のめつき層を被着す
るだけでよいが、該めっき面に０．５如以上の凹凸があ
る場合には、例えば、次工程の薄膜の気相析出成長に悪
影響があるため、基板表面にめっき処理した後、ＮＬめつき層の場合は、５％〜４０％、〜めつき層の場
合は、３％〜４０％、の圧下率で冷間圧延することが必要である。また、この
冷間圧延する場合、めっき層を有する金属基板材をその
まま圧延してもよいが、ステンレス鋼板または冷延鋼板
とのめつき層間、あるいは積層めっきの場合は、さらに
各めっき層との間に２０μ以下の拡散層を生成せしめ、
より強固な密着を得るために、圧延前または圧延後に軟
化処理してもよい。

実施例第１図と第２図は実施例多試料の表面欠陥数と疵大きさ
との関係を示すグラフであり、第３図と第４図は実施例
多試料の冷間圧延率と、表面粗さ、欠陥数、ピンホール
数、めっき層厚との各関係を示すグラフである。

実施例１試料として、厚み０．１ｍｍＸ幅２００ＩＲＩＩＩ×長
さ５００薗寸法の、ＳＵＳ　３０４．　ＳＵＳ　４３０
．　ＣＯ，１％の冷延鋼板の３種を、下記条件（■〜■
）の電解脱脂、酸洗、Ｃｒめっき（めっき層厚み２虜〜
４０摩）、水洗、乾燥の各処理をしたのち、めっき層厚
み及び基板材質の異なる各試料より、長手方向に５等分
し、その中央部の幅２００ｍｍＸ長さ１０ｍｍの試験片
を採取して、めっき前後の表面欠陥を、光学顕微１（倍
率４００倍）により疵大きさとその数で評価し、Ｎ１図
に示す。

■電解脱脂脱脂剤；水酸化ナトリウム５０％、炭酸ナトリウム４０
％、リン酸塩１０％、濃度：６０Ｍ１（上記脱脂剤を用いた水溶液として）浴温；５０℃ 電圧；４ｖ陰極電磁密度；ＩＯＡ／ｄ♂ ＦＲ間：　２分間 ■酸洗（活性化）酸；３０％８２Ｇｏ　４水溶液浴温ニア０℃ 浸漬時間；　３分間 ■ＣｒめっきＣｒｙｓ　；　２５０　Ｑ　／　１Ｈ２ＳＯ４；　１．ＯＱ／　ｌケイ弗化ソーダ；５ｇ／史浴温：４０℃ カソード電流密度；４０Ａ／　ｄｎ＋Ｆめっき時間：２
Ａ１＋１１：２４分、１０ＩＩｍ：１２０分、２０ρ：
２４０分、４０ρ：４８０分 ■水洗 ■乾燥３０℃×３分第１図ａ図には、この発明によるめっき前の各素材の表
面疵欠陥（光学顕微鏡×４００倍）を示すが、各基板材
には多数の欠陥がある。これに対して、この発明による
Ｃｒめっきを各積厚みで被着させた結果、同す図に示す
如く、薄膜電池で特に問題のある５ｆ以上の表面疵の露
出は完全に防止でき、Ｃｒめっきの効果が著しいことが
分る。

実施例２実施例１と同一寸法、材質の試料を、実施例１と同一条
件の電解脱脂■、酸洗■、水洗し、水酸化カリウム２％
水溶液に浸漬したのち、水洗し、下記条件の化学ＮＬめ
つき■を施したのち、水洗しさらに、電気Ｎ１めつき■
処理し、水洗、乾燥し、実施例１と同一方法により、め
っき前後の試料表面の疵の大きさ、数を光学顕微鏡（倍
率４００倍）で測定し、結果を第２図に示す。また、化
学めっきを施さずに、上記条件で電気ＮＬめっきのみで
、３−ｐ厚みのめっきを施した試料も作製し、同様に表
面欠陥を測定した。

■化学ＮＬめつき塩化ニッケル：３０Ｑ／史次亜リン酸ナトリウム：１０ｇ／ｉヒドロキ酢酸ナトリウム；５０Ω／愛Ｈ５− 浴温：９０℃ 浸漬時間＝　８分めっき厚み；　２ρ ■電気Ｎｉめつき塩化ニッケル；４５Ｍｆｆ１硫酸ニッケル；　２５０　ａ　／史ホウ酸；　４０　ａ／　ｌ浴温：５０℃ カソード電流密度：　ＩＡ／　ｄ＋ｎ’めっき時間：１
ρ：２分、３１１ｍ：６分、２３ＩＭ：４６分、３３廊
：６６分、第２図す図に示す如く、この発明による積層めっき及び
単独めっきを施した試料全部が同様に欠陥なしであり、
表面疵の露、出防止に頗る有効であり、また、試料表面
に露出した非金属介在物は導電性がないため、下地に化
学めっきを施して非金属介在物表面を被覆し、導電性を
付与したのち、電気めっき処理することにより、効果が
さらに増大している。

実施例３実施例１と同一寸法、材質の試料を、実施例１と同一条
件の電解脱脂■、酸洗■、水洗し、下記条件のＮｉスト
ライクめつき■、電気ＮＬめつき■処理し、水洗、乾燥
し、冷間圧延機により３％。

５％、ｉｏ％、２０％、３０％、４０％、ＳＯ％の圧下
率で冷間圧延し、圧延後、実施例１と同一方法により、
めっき前後の試料表面の疵の大きさ、数およびピンホー
ル数を光学顕微鏡（倍率４００倍）で測定し、また、表
面粗さを測定し、各結果を第３図に示す。

■Ｎしストライクめっき塩化ニッケル：４５Ｑ／史塩酸：８０ｍ　ｌ／ｌ　（３５％ＨＣｊ）浴温；２０℃ カソード電流密度；　ＩＡ／　ｄｔｎ’めっき時間；　
１分 ■電気ＮＬめつき塩化ニッケル：４５Ｑ／え硫酸ニッケル：　２５００　／史ホウ酸：　４０　Ｑ／愛浴温：５０℃ カソード電流密度：　ＩＡ／　ｄｍ’ めっき時間；　２遍：１２分、ｓ、ｎ　：　３０分、１
０Ａｆｆ１１：６０分、１５摩二９０分、２０ρ：１２
０分第３図から明らかなように、めっき処理後に冷間圧
延すると、めっき厚みは減少するが、表面粗さは平滑化
し、ピンホール等の表面欠陥も、冷間圧延することによ
り減少するが、圧下率４０％を越えて５０％近（になる
と、素材とめっきの接合状態が悪化し、めっき層厚み２
ρのものについては、圧下率３％未満では表面粗さが再
び悪化し、薄膜電池の製造工程における気相析出時に短
絡等の悪影響を及ぼすことになるため、ＮＬめっきの場
合は、３％〜４０％の冷間圧延を施すことにより、表面
粗さは平滑化し、表面欠陥も減少し、気相成長に有害な
凹凸が少なく、表面疵のない金属基板材を提供できる。

実施例４実施例１と周一寸法、材質の試料を、実施例１と同一条
件の電解脱脂■、酸洗■、水洗し、下記条件のＮｉスト
ライクめっき■、電気〜めっきＯ処理し、水洗、乾燥し
、その後水素雰囲気中で６００℃×１０分間焼鈍後、冷
間圧延機により３％、５％、１０％、２０％、３０％、
４０％、５０％の圧下率で冷間圧延し、圧延後、実施例
１と同一方法により、めつき後の試料表面の疵の大きさ
、数及びピンホール数を光学顕微鏡（倍率４００倍）で
測定し、また、表面粗さを測定し、各結果を第４図に示
す。

■ＮＬＮｉストライクき塩化ニッケル：２４０ｉ１１／を塩酸；　１２０ｍ　Ｒ，／　ｌ　（３５％）ＩＣｊ）浴
温：２０℃ カソード電流密度；　１５Ａ／　６ｍ２めっき時間：　
１分Ｏ電気〜めつき毒化銀；３０ａ／ｌ遊離毒化カリウム：４０ｇ／え炭酸カリウム：６０Ｑ／史浴温；２０℃ カソード電流密度；　２Ａ／　６ｍ２めっき時間：　２ρ：　２分、５ρ：　５分、１０摩：
１０分第４図から明らかなように、めっき処理後に冷間圧延を
施すことにより、実施例３と同様に、表面粗さ、表面欠
陥が改善され、また、冷間圧延前に焼鈍を施すことによ
り、めっき層の冷間加工性が改善されると共にめっき層
と基板材との密着性が向上し、さらに平滑な表面が得ら
れる。

上記実施例１〜４より明確になったように、この発明は
、ステンレス鋼板または冷延鋼板表面に、めっき層厚み
４０Ｉｔｍ以下のＮＬ　、Ｃｒまたは〜のうち少なくと
も１層のめっき層を被着した後、冷間圧延するか或いは
冷間圧延前か冷間圧延後に焼鈍することにより、アモル
ファスシリコン太陽電池を代表とする薄膜電池用、特に
気相成長による薄膜電池用に最適な、表面欠陥のない、
平滑平面の金属基板材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は実施例各試料の表面欠陥数と疵大きさ
との関係を示すグラフであり、第３図と第４図は実施例
各試料の冷間圧延率と、表面粗さ、欠陥数、ピンホール
数、めっき層厚との各関係を示すグラフである。ｓ１図（ａ）欠陥数Ｃ個）（ｂ）欠陥数（（２）Ｊ１２図（ａ）欠陥＃；ｌ（個）（ｂ）欠陥数（個）第３図冷間圧延率（％）第４図冷間圧延率（％）

Claims

【特許請求の範囲】

１　ステンレス鋼板または冷延鋼板表面に、めっき層厚
み４０１１ＬＩｌ以下のＮｉ　、Ｃｒまたは〜の単独あ
るいは積層めっき層を被着したことを特徴とする薄膜電
池用金属基板材。