JPS60251675A - 導電性高分子フイルム太陽電池及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は改良された導電性高分子フィルムを用いた乾式
太陽電池とその製造方法に関する。

〔従来技術〕

ｎ型半導体と導電性高分子フィルムからなるｐ−ｎ接合
を用いた乾式太陽電池用導電性高分子材としては、従来
、ポリアセチレンが用いられていた。しかし、従来のも
のは、大気中でポリアセチレンが酸化するため、時間の
経過と共に吸収効率が著しく劣下すること、しかもポリ
アセチレンが黒色系であることからｐ−ｎ接合部の吸収
効率がポリアセチレンの薄膜に著しく依存するため、１
μ恒程度に制御する必要性があること等の欠点を有して
いた。更に高分子フィルム自体の機械的強度が低く、取
扱いが困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、これらの欠点を除去するためになされたもの
であり、その目的は、経時変化がなく、シかも機械的強
度の強い導電性高分子フィルムとｎ形半導体とを包含す
る信頼性の高い導電性高分子フィルム太陽電池及びその
製造方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は導電性高分
子フィルム太陽電池に関する発明であって、ｎ型半導体
基板上に形成した高分子フィルムと、該フィルム付基板
上に電解酸化により電気化学的に形成した芳香族系高分
子化合物とを包含することを特徴とする。

そして、本発明の第２の発明は導電性高分子フィルム太
陽電池の製造方法に関する発明であって、ｎ型半導体基
板上に高分子フィルムをコーティングする工程、及びそ
の上に電解酸化により芳香族系高分子化合物を電気化学
的に形成する工程の各工程を包含することを特徴とする
。

ピロールやチオフェン等の電解重合による導電性高分子
フィルムは通常電極基板をアセトニトリル等の有機溶媒
中に電解重合用モノマーとなる芳香族系化合物と通電さ
せるための電解質とを溶解させた溶液中に、対向電極と
共に入れ、両電極間に通電させることにより形成される
。

このように形成された導電性高分子フィルムは、一般に
ｐ型半導体としての性質を持ち、また、黒色に近く、透
明度は低く、数ミクロン程度の膜厚を有するフィルムで
は、光をほとんど透過しない。

しかしながら、本発明者等は、電極基板上に各種の高分
子フィルムを塗布し、これを溶解させることのない適切
な電解反応溶液を組合せることにより電極反応が通常の
電極上と同様に進むことを見出した。このようにして形
成された導電性高分子フィルムは、ｐ型半導体としての
性質を持つため、電極基板として、ｎ型牛導体材料を使
用すれば、電極基板と導電性高分子フィルム界面でｐ−
ｎ接合が形成される。したがって、このｐ−ｎ接合部で
光吸収が起れば、光起電力が発生し、太陽電池としての
機能を有する０ 本発明では、ｎ型半導体電極基板上にコーティングする
高分子フィルムとして、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニ
リデン等の機械的強度の高い材料を用いると、電解重合
後に形成された導電性フィルムも機械的に高強度となり
破損し難いｐ−ｎ接合を形成することができる。更にｎ
型半導体電極基板上にコーティングする高分子フィルム
として光透過度の高い高分子フィルムを選択しコーティ
ングし、電解重合条件を適当に選び、比較的透過度の高
い導電性高分子フィルムを形成することにより、導電性
高分子フィルムの膜厚に大きく依存することなく、ｐ−
ｎ接合部で充分な光吸収を起すことができる。

本発明に使用できる高分子フィルムとしてはポリ塩化ビ
ニル系樹脂、すなわち、ポリ塩化ビニル及び塩化ビニル
と各種ビニルエステル類、ビニルエーテル類、アクリル
酸及びそのエステル類、メタクリル酸及びそのエステル
類、マレイン酸及びそのエステル類、フマル酸及びその
エステル類、無水マレイン酸、スチレンを始めとする芳
香族ビニル化合物、・・ロゲン化ビニリデン化合物、ア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、プロピレン等の
モノマーとの共重合体が使用できる。また、塩化ビニリ
デンと各種ビニルエステル、ビニルエーテル、アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル等の共重合
体、また、ポリエチレン及びエチレンと上記各種モノマ
ーとの共重合体も使用できる。更にまた、ポリエチレン
テレフタレートやゴム系の材料も使用できる。

更に以上の樹脂に可塑剤、熱安定剤、滑剤、紫外線吸収
剤、防曇剤、顔料、染料等を配合したフィルムも使用で
きる。

また、電解酸化重合できる芳香族化合物としては、ピロ
ール、３−メチルビロール、Ｎ−メチルピロール、チオ
フェン、フラン、フェノール、チオフェノール、セレノ
フェン、テルロフェン、ビフェニル、アズレン、ｐ−タ
ーフェニル、０−ターフェニル、ｐ−クォータフェニル
、２−ヒドロキシビフェニル、ジフェニルスルフ−ｆ）
”、２−（α−チェニル）チオフェン、２−（α−チェ
ニル）７ラン、２−（２−ピロリル）ピロール、２−（
２−ピロリル）チオフェン、２−フェニルチオフェン、
α−チェニルフェニルエーテル、β−フリル−α−チェ
ニルセレニド、２−（２−ピロリル）セレノフェン、２
−（２−セレニエニル）テルロ７エン、Ｎ−ビニルカル
バゾール、Ｎ−エチニルカルバゾール、メチルアズレン
、ピレン等の芳香族化合物が使用できる。また、芳香族
化合物ではないが各種置換ブタジェン化合物も使用でき
る。

また、電解重合時の電解質としては有機第４級アンモニ
ウム塩、無機塩、プロトン酸及びエステル等種々の化合
物が使用できる。溶剤としてはアセトニトリル系のもの
を通常使用するが、芳香族化合物の電解重合が可能で、
適当な電解質を溶解させるものであれば選択できる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されな（１０ 実施例１ 抵抗率５００ｍのｎ型単結晶８１基板上に約２μ憤のポ
リ塩化ビニリデン（分子量５０万）フィルムをスピンコ
ードし、この基板をアセトニトリルとテトラヒドロフラ
ンの２：１の混合溶媒にα３モル／ｌのテトラエチルア
ンモニウムパラトルエンスルホネートと１モル／ｌのピ
ロールを溶解させた電解液に白金対向電極と共に入れ、
ｔ２■電圧で２０分間電解酸化を行うとｎ型Ｓ１基板上
に、ポリ塩化ビニリデンとポリピロールの複合フィルム
が形成された。

ｎＷｓｉの裏面からオーム性金電極を取出し、他方、複
合フィルムの上面に金電極を形成し、ｎＷｓｉ／ポリ塩
化ビニリデン・ポリピロール複合フィルムの電流電圧特
性を測定したところ、ｐ−ｎ接合に見られる典型的な非
対称な整流特性（±１ｖでの整流比１０００以上）を示
した。

また、この接合の複合フィルム上面より太陽光（１１０
漢Ｗ／ｃＩｎ”　）　を照射することにより、開放端電
圧０１５Ｖの光起電力を示し、効率は１チであった。ま
た、この接合を５０日間室温放置したところ暗状態及び
光照射時の電流・電圧特性に変化が見られなかった。

実施例２ ステンレス板上にＣＶＤ法により厚さ１μ漢のアモルフ
ァスＳｉ　を堆積させ、リンをドーピングし、１００Ω
譚のｎ型アモルファスＳ１を形成した。この基板のアモ
ルファスＳｌ側に、約２μｍのポリ塩化ビニルをスピン
コードし、裏面は絶縁性ゴム系樹脂を被覆し、この基板
をアセトニトリルとテトラヒドロフランの１：１の混合
溶媒にテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト０．６モル／ｌと１モル／ｌのチオフェンを溶解させ
た電解液に白金対向電極と共に入れ、１３■電圧で６０
分間電解酸化を行うとアモルファスＳｉ基板上にポリ塩
化ビニルとポリチオフェンの複合フィルムが形成された
。

ステンレス板上に被覆した絶縁性ゴム系樹脂を除去し、
電極を取付け、他方、複合フィルム上に金電極を形成し
、電流、電圧特性を測定したところ、±１■で整流比１
０００以上の整流特性な示した。また、この接合に複合
フィルムの上方より１１０　ｍＷ／ｍ２の光照射を行っ
たところ、解放端電圧０．５５　Ｖの光起電力を示し、
効率は、１％であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による複合導電性フィルム
を用いた太陽電池は、ｎ型半導体基板上にコートする高
分子フィルムとして機械的強度の強い材料を用いること
により、安定で信頼性の高い太陽電池が形成できる利点
がある。

特許出願人　日本電信電話公社 代理人　中本　宏 同　弁上　昭 同　吉　嶺　桂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ｎ型半導体基板上に形成した高分子フィルムと、該
   フィルム付基板上に電解酸化により電気化学的に形成し
   た芳香族系高分子化合物とを包含することを特徴とする
   導電性高分子フィルム太陽電池。 ２、ｎ型半導体基板上に高分子フィルムをコーティング
   する工程、及びその上に電解酸化により芳香族系高分子
   化合物を電気化学的に形成する工程の各工程を包含する
   ことを特徴とする導電性高分子フィルム太陽電池の製造
   方法。