JPS6222274B2 - - Google Patents

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JPS6222274B2
JPS6222274B2 JP57075414A JP7541482A JPS6222274B2 JP S6222274 B2 JPS6222274 B2 JP S6222274B2 JP 57075414 A JP57075414 A JP 57075414A JP 7541482 A JP7541482 A JP 7541482A JP S6222274 B2 JPS6222274 B2 JP S6222274B2
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JP
Japan
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film
amorphous silicon
temperature
heat
layer
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Expired
Application number
JP57075414A
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English (en)
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JPS58194376A (ja
Inventor
Kazutomi Suzuki
Hiroo Inada
Hiroshi Okaniwa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPS6222274B2 publication Critical patent/JPS6222274B2/ja
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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
    • H01L31/0248Semiconductor 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 System
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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
フイルムをベースとする薄膜太陽電池において特
定の有機高分子フイルムを用いた非晶質シリンか
らなる薄膜太陽電池に関する。 従来、太陽電池の光起電力発生層を構成する非
晶質シリコン膜は、特開昭52−16990号、同56−
104433号及び同56−104477号各公報にも開示され
ている如くプラズマグロー放電法、スパツタ蒸着
法又はイオンプレーテイング法によつて形成さ
れ、膜内に少なくとも10〜30原子%の水素原子を
含有し、その他に第三成分原子としてフツ素原
子、炭素原子若しくは窒素原子等を含有するもの
が代表的なものとして挙げられる。(ここで上記
「非晶質シリコン膜」なる語は粒径が約100Å以下
の微結晶からなるシリコン膜をも包含する意味で
用いられている。) 上記非晶質シリコン膜は、可視光に対する吸収
係数が単結晶シリコン膜に比べて1桁以上大き
く、従つて太陽光を有効に吸収利用するに必要な
膜厚は3μm以下でも可能である。このことは上
記非晶質シリコン膜からなる光起電力発生層を可
撓性基板上に設けることによつて任意に曲げうる
薄膜太陽電池を作成しうることを示唆している。 事実、可撓性に富んだプラスチツクフイルムを
ベースとした非晶質シリコン型薄膜太陽電池が、
既に特開昭54−149489号、同55−4994号及び同55
−154726号公報に記載されている。 しかるに太陽電池として良質な非晶質シリコン
膜を形成するためには可撓性プラスチツクフイル
ムとしては200〜300℃の耐熱性を必要とするとさ
れ、かかる見地から耐熱性のあるポリイミドフイ
ルムをベースとして用いることが提案されている
がこれらのフイルムは溶媒や吸着水を含有してい
るため非晶質シリコン膜を積層する温度領域に加
熱するとそれら溶媒や吸着水の放出がおこり形成
される非晶質シリコン膜を汚染して良質の非晶質
シリコン膜の形成を妨害する。更にこれらのフイ
ルムは一般に水分の吸収度が大きいため、高湿度
環境下での安定性に問題があつた。 そこで本発明者らは非晶質シリコン膜を積層す
る温度領域においても溶媒や吸着水の放出などと
いうトラブルがないプラスチツクフイルムとして
ポリエーテルエーテルケトン系フイルムを用いる
事を検討し、当該フイルムが薄層太陽電池のベー
スとして好適なることを見出し、本発明に到達し
た。 即ち本発明は、水素・シリコンを主成分とする
非晶質シリコンからなる光起電力発生層を、下記
式() で表わされる構成単位を主として有し、且つ260
℃、1時間で測定した熱収縮率がすべての方向に
3%以下であるポリエーテルエーテルケトンフイ
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エーテ
ルケトンフイルムの素材は上記した如く式()
で表わされる構成単位を主として有するものであ
るが、当該構成単位のみからなるもの及び当該構
成単位を50モル%以上、好ましくは70モル%以上
含有するものが用いられる。当該構成単位以外の
代表的構成単位としては以下の如きものが挙げら
れる。 (式中Aは直接結合、酸素、硫黄、−SO2−、−CO
−または二価の炭化水素基である) (式中、亜単位 の酸素原子は基QまたはQ′に対しオルト位また
はパラ位にあり、QおよびQ′は同一または異な
り−CO−または−SO2−であり、Ar′は二価の芳
香族基であり、そしてnは0、1、2または3で
ある) かかるポリマーの詳細は特開昭54−90296号公
報に記載されている。 本発明においては、上記ポリマーからなるフイ
ルムは熱収縮率が260℃、好ましくは280℃、特に
好ましくは300℃、30秒間で3%以下であること
である。好ましくはそれら熱収縮率は2%以下で
あり特に好ましくは1%以下である。 熱収縮率が大きいと該フイルムにa−Si膜を堆
積する際膜にクラツク・シワが入りやすく、これ
を回避する為に低温で堆積すると非晶質シリコン
膜の特性が低下し、太陽電池として好ましくな
い。 前記特性を有するフイルムは、例えば上記ポリ
マーを融点以上の温度で溶融押出ししてフイルム
化し、次いで二次転位温度〜結晶化温度で好まし
くは二軸延伸した後、熱処理することによつて得
られる。 好ましい熱処理条件は 延伸フイルムを260℃T1<Tm(但しTmは
ポリマーの融点(℃))で示される温度T1
(℃)で伸長〜制限収縮下熱処理し、次いで 250℃<T2T1で示される温度T2(℃)で該
フイルムの縦方向及び横方向にそれぞれO<S
MSΓ、O<STSΓ、好ましくは0.2SΓ
M<SΓ、0.2SΓ<ST<SΓ、より好ましく
は0.5SΓ<SM<SΓ、0.5SΓ<ST<SΓ(但
しSΓ、SΓはそれぞれ温度T2℃に於ける該
フイルムの縦及び横方向の収縮率(%)を示
す)で示される割合SM、ST(%)だけ収縮さ
せつつ熱処理する 方法である。 特に2段階目の熱処理方法としては、特定のS
M、STまでフリー収縮させつつ熱処理する方法、
1段目の熱処理で得られるフイルムの2段目の熱
処理温度下での収縮応力より小さい応力で緊張さ
せつつ熱処理する方法、が好ましい。更には2段
熱処理した後、更に熱処理するいわゆる多段熱処
理方法も好ましく採用できる。 尚、本発明でいう熱収縮率とは、フイルムを長
さ約10cm、巾約1cmの短冊状に切りとり、所定温
度のシリコンオイル中に30秒間浸漬した場合の収
縮の割合を%で示したものである。また、フイル
ムの厚さは25μ〜500μ程度が好ましい。 上記した如きフイルムをベースとして、それに
必要に応じて片面又は両面に種々の下塗り層を設
け(場合によつては更に熱処理し)、光起電力発
生層を堆積する。 本発明においては、光起電力発生層は公知の手
段により、公知の構成の非晶質シリコン膜から本
質的になるものとして形成せしめることができ
る。 以下、実施例により本発明を更に説明する。 実施例1及び比較例 下記繰返し単位 よりなり、濃硫酸中C=0.1g/deで25℃で測定
した還元粘度が1.32であるポリエーテルエーテル
ケトンチツプを乾燥後390℃に溶融し、巾20cmの
Tダイを先端に設置したルーダーより押出し、急
冷することにより厚さ約250μmの透明なフイル
ムを得た。次いで該フイルムを150℃で縦横それ
ぞれ3倍に同時二軸延伸し、定長下空気中300℃
で2分間熱処理を行つた。かくして得られたフイ
ルムの収縮率は260℃で縦方向7.6%、横方向7.3
%であつた。次に該フイルムを約50g/cmの応力
で縦・横方向から緊張しつつ、300℃で2分間熱
処理した。このようにして得られたフイルムの収
縮率は260℃で縦方向0.3%、横方向0.2%;280℃
で縦方向0.4%、横方向0.3%;300℃で縦方向0.6
%、横方向0.6%であつた。 この様にして得たフイルムの上に金属層として
ステンレス(SUS340)をスパツタリングで厚さ
約4000Å設けた。これを、SUS304製の金枠に四
面固定して取付けた後、グロー放電反応装置内に
セツトし、基板温度250℃、圧力0.6torrのアルゴ
ン雰囲気中で15分間13.56MHzの高周波放電させ
て清浄化した。次に10-4torrまで排気した後、水
素希釈した10%シランガス(SiH4)と2%ホスフ
インガス(PH3)(SiH4に対し1%量のPH3)を
導入して約1torrにし、基板温度250℃で高周波放
電を行ない、ステンレス層上にn型シリコン層を
約350Åの厚さに設けた。次に装置内を排気して
から水素希釈したシランガスのみを供給し、約
0.5μmのシリコン層を形成した。更にジボラン
(B2H6)をシラン中に約0.5%の温度に混合し、反
応装置内に導入して、高周波放電を用いて約100
ÅのP型シリコン層を設けた。 次にこのP型シリコン層上に、厚さ約700Åの
酸化インジウムを反応性蒸着法によつて設けた。
さらに酸化インジウム膜上に銀をくし型に蒸着し
て、収着電極とした。 比較のため、前記延伸フイルムを定長下、空気
中330℃で2分施したフイルム(260℃の熱収縮率
は、MD方向4.6%、TD方向4.4%)を用いて、同
様の条件で非晶質シリコン層を設けたところ、フ
イルム面に多数のクラツクが見られた。 酸化インジウム層を設ける時、マスクを用いて
3×3mm角型セルを同一フイルム上に30個設け、
その中の最大変換効率の85%までのセルを生存セ
ルとし、生存セル数を表−1に示した。
【表】 実施例 2、3 実施例1と同様にして得た延伸フイルムを定長
下空気中330℃で2分間熱処理し、次いで下表2
に示す条件下で熱処理してフイルムを得た。該フ
イルムを用い、実施例1と同様に太陽電池を作製
した場合のフイルム面の状況、生存セル数を表2
に示した。
【表】 実施例4、比較例2 実施例1と同様の方法で溶解、延伸、熱処理し
て得られたフイルム上に、金属層としてステンレ
ス(SUS304)をスパツタリングで約4000Å設け
た。これを金枠に取りつけた後、グロー放電反応
装置内にセツトし、基板温度250℃、圧力0.6torr
のアルコーン雰囲気中で15分間、13.56MHzの高
周波放電させて清浄化した。次に10-4torrまで排
気した後、水素希釈した10%シランガス
(SiH4)とジボランガス(シランに対し0.75%の
B2H6)を導入して約1torrにし、基板温度250℃で
高周波放電を行ない、ステンレス層上にP型シリ
コンを約400Åの厚さに設けた。次に装置内を排
気してから水素希釈したシランガスのみを供給
し、約0.5μmのシリコン層を形成した。更にホ
スフインガス(SiH4に対し1%のPH3)を導入し
て高周波放電を行ない約100Åのn型シリコン層
を設けた。次に、この上に酸化インジウムAgを
実施例1と同様の方法で設けた。 比較のため、75μカプトンフイルム(Dupont
製H type)を有機溶媒、水洗浄後、100℃で乾
燥したフイルムを用い、ステンレス層、シリコン
層、酸化インジウム層、Ag層を実施例4と同じ
条件で、別のバツチで設けた。 これらのサンプルの変換効率の初期値を測定し
た後、80℃95%相対湿度の雰囲気に100hr放置
し、変換効率を再測定した。ポリエーテルエーテ
ルケトンを用いたセルでの初期変換効率を1.00と
した時の、各変換効率の比を表−3に示す。な
お、この場合には、3×3mmの角型セル30個の
内、それぞれのサンプルから変換効率の高いもの
を10個選びその平均値を求めた値である。
【表】 これより、ポリイミドフイルムであるカプトン
では、初期の変換効率が低いだけでなく、高湿度
下での熱安定性も欠けることがわかる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水素・シリコンを主成分とする非晶質シリコ
    ンからなる光起電力発生層を、下記式 で表わされる構成単位を主として有し、且つ260
    ℃、30秒間で測定した熱収縮率がすべての方向に
    3%以下であるポリエーテル・エーテルケトンフ
    イルム上に設けてなる薄膜太陽電池。
JP57075414A 1982-05-07 1982-05-07 薄膜太陽電池 Granted JPS58194376A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57075414A JPS58194376A (ja) 1982-05-07 1982-05-07 薄膜太陽電池

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JP57075414A JPS58194376A (ja) 1982-05-07 1982-05-07 薄膜太陽電池

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JPS58194376A JPS58194376A (ja) 1983-11-12
JPS6222274B2 true JPS6222274B2 (ja) 1987-05-16

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ID=13575487

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JP57075414A Granted JPS58194376A (ja) 1982-05-07 1982-05-07 薄膜太陽電池

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57162750A (en) * 1981-03-30 1982-10-06 Sekisui Chem Co Ltd Electrically-conductive resin composition
JPS5863417A (ja) * 1981-10-13 1983-04-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd 等方性配向ポリエ−テルエ−テルケトンフイルムの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57162750A (en) * 1981-03-30 1982-10-06 Sekisui Chem Co Ltd Electrically-conductive resin composition
JPS5863417A (ja) * 1981-10-13 1983-04-15 Sumitomo Bakelite Co Ltd 等方性配向ポリエ−テルエ−テルケトンフイルムの製造方法

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JPS58194376A (ja) 1983-11-12

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