WO2012015026A1 - 太陽電池用基板およびその製造方法 - Google Patents

太陽電池用基板およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012015026A1
WO2012015026A1 PCT/JP2011/067426 JP2011067426W WO2012015026A1 WO 2012015026 A1 WO2012015026 A1 WO 2012015026A1 JP 2011067426 W JP2011067426 W JP 2011067426W WO 2012015026 A1 WO2012015026 A1 WO 2012015026A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
substrate
film
cell substrate
mold
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/067426
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慶之 岡本
Original Assignee
三菱レイヨン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱レイヨン株式会社 filed Critical 三菱レイヨン株式会社
Priority to JP2011536641A priority Critical patent/JPWO2012015026A1/ja
Publication of WO2012015026A1 publication Critical patent/WO2012015026A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L31/0376Semiconductor 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 amorphous semiconductors
    • H01L31/03762Semiconductor 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 amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0236Special surface textures
    • 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 Table
    • 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
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • 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
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • 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
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Definitions

  • the present invention generally relates to a substrate for a solar cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell having a fine concavo-convex structure, flexibility and structure controllability, and capable of being manufactured at low cost.
  • the present invention relates to a substrate and a manufacturing method thereof.
  • the substrate of a film-like base material is hard to break and safe, and can be reduced in weight by being greatly reduced in thickness. Further, the cost can be reduced by increasing the area and processing by roll-to-roll. Furthermore, since a solar cell using a film-like substrate is flexible, it can be attached to a curved surface.
  • a transparent electrode made of a metal oxide such as zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide, and a photoelectric conversion layer selected from amorphous silicon, crystalline silicon, metal oxide, and the like, It is formed with a back surface reflective electrode selected from gold, silver, copper, palladium, aluminum, titanium and the like, and in this order (referred to as a super straight type) or reverse order (referred to as a substrate type).
  • a dry process is generally used as a manufacturing process of a solar cell using amorphous silicon.
  • a transparent electrode is formed on a substrate by sputtering to produce a substrate with a transparent electrode, an amorphous silicon photoelectric conversion layer is then formed by CVD (chemical vapor deposition), and the back surface
  • CVD chemical vapor deposition
  • the shape of the interface between the photoelectric conversion layer and the transparent electrode is related to the photoelectric conversion efficiency. That is, when the shape of the interface between the photoelectric conversion layer and the transparent electrode is a shape that easily scatters light, the received light can be efficiently photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer. Therefore, it is desirable that the interface between the photoelectric conversion layer and the transparent electrode has an appropriate surface roughness. According to such a structure, scattering occurs when light enters the photoelectric conversion layer from the transparent electrode, the optical path length in the photoelectric conversion layer is increased, and the photoelectric conversion efficiency in the photoelectric conversion layer is increased.
  • an active energy ray-curable resin composition is placed on a glass plate-like support having a fine uneven structure on the surface. Furthermore, a film-like base material is laminated on the active energy ray-curable resin composition, and the active energy ray-curable resin composition is irradiated with active energy rays through the film-like base material or the plate-like support to activate the active energy.
  • a method for forming a transparent electrode on a film-like substrate and a texture layer by curing a linear curable resin composition to form a texture layer and then peeling the plate-like support from the texture layer has been proposed. (For example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 since the substrate for solar cells disclosed in Patent Document 1 uses a plate-like support when forming a fine concavo-convex structure, it can cope with processing by roll-to-roll. Therefore, it was difficult to manufacture at a low cost.
  • the present invention has been made in such a situation, and an object of the present invention is to provide a solar cell substrate and a method for manufacturing the solar cell substrate that can manufacture a flexible solar cell at low cost.
  • a film-like solar cell substrate having a fine relief structure on the surface The fine concavo-convex structure formed of a synthetic resin has a local peak sum average interval S of a roughness curve of 0.3 to 3 ⁇ m.
  • a substrate for solar cells is provided.
  • a flexible solar cell can be manufactured at low cost.
  • the fine concavo-convex structure has a root mean square slope R ⁇ q of a roughness curve of 14 to 30 degrees.
  • the fine uneven structure has a load length ratio Rmr (50%) of a roughness curve at a cutting level of 50% of 0.2 to 0.5.
  • the fine concavo-convex structure is an irregular fine concavo-convex structure having an acute angle.
  • the solar cell is a thin film silicon solar cell having a substrate type structure.
  • a method for manufacturing a solar cell substrate comprising: A mold having an uncured active energy ray-curable resin composition formed on a surface thereof by blasting to form a fine concavo-convex structure having a local peak sum average distance S of 0.3 to 3 ⁇ m in a roughness curve, and a film-like transparent substrate A step sandwiched between and The active energy ray-curable resin composition is irradiated with active energy rays through the film-like transparent substrate to cure the active energy ray-curable composition and complement the fine uneven structure on the surface of the mold. Forming a typical microstructure in the film-like translucent substrate; Peeling the film-like translucent substrate from the mold, and A method for manufacturing a solar cell substrate is provided.
  • the mold is a roll mold.
  • Blast particles used for the blasting process are polygonal.
  • the blast particles have a particle size of 5 to 35 ⁇ m at a cumulative height of 50% in the particle size distribution.
  • the blast particles have a maximum particle size in the particle size distribution of 80 ⁇ m or less.
  • a solar cell substrate and a method for manufacturing the solar cell substrate that can manufacture a flexible solar cell at low cost are provided.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing the configuration of the first solar cell substrate 1 of the present invention.
  • the solar cell substrate 1 of the present embodiment is a solar cell substrate suitable for a thin film silicon solar cell having a substrate type structure.
  • the solar cell substrate 1 of this embodiment for a thin film silicon solar cell having a super straight type structure, light passes through the solar cell substrate 1 and enters the photoelectric conversion layer. It is preferable that the fine unevenness
  • the solar cell substrate 1 includes a film-like translucent substrate 2 and a texture layer 4 laminated on the film-like translucent substrate 2 and having a fine uneven structure. ing.
  • FIG. 1 shows a back reflective electrode film 6 made of a metal layer covering the texture layer 4.
  • the fine concavo-convex structure of the texture layer is formed by transferring a fine concavo-convex structure formed by blasting to the mold surface, as will be described later.
  • a photoelectric conversion layer is formed on the back surface reflective electrode film 6, and a transparent electrode film is further formed thereon.
  • the solar cell substrate 1 of the present embodiment has a texture layer 4 having a fine relief structure on the surface. Therefore, when the back surface reflective electrode film 6, the photoelectric conversion layer, and the transparent electrode film are formed on the texture layer 4, these components are formed in a shape that follows the fine concavo-convex structure of the texture layer 4.
  • a transparent electrode film may be formed on the texture layer 4 and a photoelectric conversion layer and a back surface reflective electrode film may be sequentially laminated.
  • an antireflection mechanism such as a fine concavo-convex structure is provided on the opposite surface.
  • the solar cell substrate 1 of the present embodiment is preferably used for a substrate type thin film solar cell.
  • the film-like translucent substrate 2 constituting the solar cell substrate 1 of the present embodiment is a synthetic resin film-like substrate excellent in heat resistance and ultraviolet transmissivity.
  • a film-like translucent substrate having excellent heat resistance it is possible to form a film at a high temperature when forming a metal or metal oxide as an electrode material.
  • a film-like base material excellent in ultraviolet transmittance the texture layer 4 using the active energy ray-curable composition can be formed as described later.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), and polymethyl methacrylate (PMMA).
  • Acrylic resins such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, styrene resins such as polystyrene (PSt) and acrylonitrile / styrene copolymer (AS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), cyclic Or polyolefin resin having norbornene structure and olefin resin such as ethylene / propylene copolymer (EP), polyamide resin such as nylon and aromatic polyamide (PA), polycarbonate (PC) resin, vinyl chloride resin (PVC) , Polymethacrylimide (PMI) resin And the like.
  • polyethylene naphthalate, polyolefin, and polymethyl methacrylate are preferable from the viewpoint of heat resistance
  • the thickness of the film-like translucent substrate 2 is preferably 10 to 300 ⁇ m, more preferably 20 to 200 ⁇ m, and particularly preferably 30 to 100 ⁇ m from the viewpoint of strength and workability.
  • an adhesion improving treatment such as an anchor coat treatment.
  • the film-like translucent substrate 2 preferably has a heat distortion temperature of 150 ° C. or higher, particularly 180 ° C. or higher, and more preferably 200 ° C. or higher. If the heat distortion temperature is too low, when the metal oxide film is formed at a high temperature in the subsequent process, the substrate swells, the metal oxide cracks, and the sheet resistance may increase remarkably.
  • the upper limit of the heat distortion temperature is usually 500 ° C.
  • the texture layer 4 having a fine concavo-convex structure of the present embodiment preferably has a thickness of 0.1 to 100 ⁇ m, particularly 0.2 to 50 ⁇ m, more preferably 0.3 to 30 ⁇ m in terms of photoelectric conversion efficiency. It is preferable that
  • the uneven structure of the texture layer 4 may not be sufficiently transferred to the boundary between the photoelectric conversion layer and the transparent electrode, which may make it difficult to improve the photoelectric conversion efficiency.
  • the texture layer 4 is cracked, which may deteriorate the photoelectric conversion efficiency.
  • the local peak-top average interval S (JIS B0601 (94)) of the roughness curve in the fine uneven structure of the solar cell substrate 1 of the present embodiment is preferably 0.3 to 3 ⁇ m, particularly 0.6 to 2 It is preferably 5 ⁇ m, more preferably 1 to 2 ⁇ m.
  • the root mean square slope R ⁇ q (JIS B0601 (01)) of the roughness curve in the fine concavo-convex structure of the solar cell substrate 1 of the present embodiment is preferably 14 to 30 degrees, more preferably 15 to 30 degrees, and more preferably 16 to 30 degrees is more preferable.
  • R ⁇ q is too small, sufficient light scattering cannot be caused and the photoelectric conversion efficiency cannot be increased. On the other hand, if R ⁇ q is too large, crystal grain boundaries are generated when the photoelectric conversion layer is formed, and the photoelectric conversion efficiency cannot be increased.
  • the load length ratio Rmr (50%) (JIS B0601 (01)) of the roughness curve at a cutting level of 50% is 0.2 to 0.5. It is preferable that it is preferably 0.25 to 0.45, more preferably 0.3 to 0.4. If Rmr (50%) is too small or too large, the light scattering effect cannot be sufficiently exhibited.
  • a back reflective electrode film 6 made of metal is formed on a texture layer 4 having a fine concavo-convex structure of a film-like translucent substrate 2.
  • the metal used for the back surface reflective electrode film 6 is preferably one having high reflectivity in the visible to infrared region and high conductivity, including one metal selected from Ag, Au, Al, Cu and Pt, or these It is preferable to form with an alloy.
  • a dry process is used as a method of forming the back reflective electrode film 6.
  • a transparent electrode film made of a metal oxide is formed on the texture layer 4 having a fine concavo-convex structure of the film-like translucent substrate 2.
  • Metal oxides used for transparent electrode films are single metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, indium oxide and titanium oxide, and various metal oxides such as indium tin oxide, indium zinc oxide, indium titanium oxide and tin cadmium oxide. And doping metal oxides such as gallium-doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide, boron-doped zinc oxide, titanium-doped zinc oxide, titanium-doped indium oxide, zirconium-doped indium oxide, and fluorine-doped tin oxide.
  • gallium-added zinc oxide, aluminum-added zinc oxide, or boron-added zinc oxide is preferable from the viewpoint of low resistivity.
  • the roll metal mold die used with the manufacturing method of this embodiment is demonstrated.
  • the roll mold is a cylindrical roll mold.
  • the roll mold is manufactured by processing a roll-shaped metal member whose outer peripheral portion is made of a metal such as chromium, nickel, stainless steel (SUS), copper, aluminum, brass, or steel.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view for explaining a method for manufacturing a roll mold.
  • the roll mold is manufactured by processing a roll-shaped metal member having at least an outer peripheral portion made of a metal such as chromium, nickel, stainless steel (SUS), copper, aluminum, brass, or steel.
  • a metal such as chromium, nickel, stainless steel (SUS), copper, aluminum, brass, or steel.
  • the roll-shaped metal member 10 is supported such that the rotation axis (rotation center) thereof is horizontal, and the rotation of the roll-shaped metal member 10 is provided above the roll-shaped metal member 10.
  • a nozzle (blast nozzle) 12 of the blasting device is arranged so as to be reciprocally movable in parallel with the axis.
  • the blast nozzle 12 is disposed toward the rotation axis A of the roll-shaped metal member 10.
  • the blast nozzle 12 is slowly moved along the rotation axis A of the roll metal member 10 while the roll metal member 10 is moved from the blast nozzle 12.
  • the blast particles 14 are sprayed toward the outer peripheral surface of the.
  • This fine concavo-convex structure is such that the texture layer 4 of the solar cell substrate 1 has a dimension and shape complementary to the fine concavo-convex structure.
  • the blast particles used in this blast treatment are fine particles of abrasive having a particle size at a cumulative 50% point in the particle size distribution of 5 to 35 ⁇ m, preferably 7 to 20 ⁇ m, more preferably 10 to 15 ⁇ m.
  • the particle size of the abrasive fine particles is too small, the blasting energy is weak and the surface of the metal member is difficult to process, and it becomes impossible to obtain a fine concavo-convex structure for expressing uniform and sufficient light scattering.
  • the particle size of the abrasive fine particles is too large, the pitch of the formed irregularities becomes large and light scattering cannot be expressed.
  • the abrasive fine particles have a maximum particle size in the particle size distribution of 80 ⁇ m or less, preferably 60 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less.
  • a non-spherical shape can form a fine uneven structure having a shorter uneven pitch and a deeper depth than a spherical shape.
  • the particle size of the abrasive fine particles cannot be reduced to a predetermined value or more. Therefore, in order to reduce the pitch of the concavo-convex structure, it is preferable to use non-spherical abrasive fine particles.
  • the abrasive fine particles are more preferably irregular particles having an acute angle such as an angular shape such as a polyhedral shape.
  • the material of the abrasive fine particles is not particularly limited, but for example, Al 2 O 3 , SiC, ZrO 2 , SiO 2 or the like is preferably used.
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing a substrate manufacturing apparatus 20 that manufactures the solar cell substrate 1 using the roll-shaped mold 14.
  • the long film-like translucent substrate 2 is wound around the outer peripheral surface of a roll-shaped mold 14 that is driven to rotate in the direction of arrow B. However, it is configured to be conveyed in the direction of arrow C. As described above, a fine concavo-convex structure is formed on the outer peripheral surface of the roll-shaped mold 14 by blasting.
  • the roll-shaped mold 14 is supplied with the film-shaped translucent base material 2 along the outer peripheral surface thereof, that is, the surface having a fine uneven structure, and the roll-shaped mold 14 and the film-shaped translucent base are supplied. Between the material 2, the active energy ray-curable composition 22 that forms the texture layer 4 is continuously supplied from the resin tank 24 via the nozzle 26.
  • the active energy ray curable resin is not particularly limited as long as it is cured with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams.
  • active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams.
  • examples thereof include polyesters, epoxy resins, polyester (meth) acrylates, epoxy (meth) acrylates, (meth) acrylate resins such as urethane (meth) acrylates, and the like.
  • a (meth) acrylate resin is particularly preferable from the viewpoint of its optical characteristics and the like.
  • the active energy ray-curable composition 22 used for such a cured resin is also described as a polyfunctional acrylate and / or a polyfunctional methacrylate (hereinafter referred to as a polyfunctional (meth) acrylate) in terms of handleability and curability. ), Monofunctional acrylates and / or methacrylates (hereinafter also referred to as mono (meth) acrylates), and photopolymerization initiators based on active energy rays are preferred.
  • Typical polyfunctional (meth) acrylates include polyol poly (meth) acrylate, polyester poly (meth) acrylate, epoxy poly (meth) acrylate, urethane poly (meth) acrylate, and the like. These are used alone or as a mixture of two or more. Moreover, as mono (meth) acrylate, (meth) acrylic acid ester of monoalcohol, (meth) acrylic acid ester of polyol, etc. are mentioned.
  • the texture layer 4 is preferably made of a synthetic resin containing polyfunctional acrylate as a main component.
  • the photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals by irradiation with active energy rays, and various photopolymerization initiators can be used. Examples include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin propyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,6-dimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide, and the like.
  • 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine is selected among them because of the balance between the wavelength that can be transmitted through the substrate and the absorption spectrum of the photopolymerization initiator. It is particularly preferred that it contains an oxide.
  • These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • photopolymerization initiators are (meth) acrylate compounds (when a monofunctional (meth) acrylate compound is contained, the sum of polyfunctional (meth) acrylate compounds and monofunctional (meth) acrylate compounds) 100 weights It is preferably used in a proportion of usually 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.2 to 5 parts by weight, particularly preferably 0.2 to 3 parts by weight. If the amount used is too small, the polymerization rate will decrease and the polymerization will not proceed sufficiently. If it is too large, the light transmittance of the resulting texture layer 4 will tend to decrease (yellowing), and the mechanical strength will be low. There is a tendency to decrease.
  • thermal polymerization initiator together with a photoinitiator.
  • Known compounds can be used as the thermal polymerization initiator.
  • hydroperoxide such as hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide Peralkyl esters such as t-butylperoxybenzoate, peroxyesters such as t-butylperoxy (2-ethylhexanoate), diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, and peroxycarbonates such as diisopropylperoxycarbonate And peroxides such as peroxyketal and ketone peroxide.
  • hydroperoxide such as hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbuty
  • a nip roll 28 is disposed in the vicinity of the supply position of the active energy ray-curable composition 22 of the roll-shaped mold 14.
  • the nip roll 28 is operated by the pressure mechanism 30 to press the film-like translucent substrate 2 and the active energy ray-curable composition 22 against the outer peripheral surface of the roll-shaped mold 14.
  • the supplied active energy ray-curable composition 22 spreads with a uniform thickness between the film-like translucent substrate 2 and the outer peripheral surface of the roll-shaped mold 14.
  • a metal roll, a rubber roll, or the like is used as the nip roll 28 .
  • the thickness of the active energy ray-curable composition 22 in order to make the thickness of the active energy ray-curable composition 22 uniform, those processed with high accuracy with respect to the roundness, surface roughness, etc. of the nip roll 28 are preferable.
  • a rubber having a high hardness of 60 degrees or more is preferable.
  • a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, various screw mechanisms and the like can be used, but a pneumatic cylinder is preferable from the viewpoint of simplicity of the mechanism.
  • the air pressure is controlled by a pressure regulating valve or the like.
  • the active energy ray-curable composition 22 supplied between the roll-shaped mold 14 and the film-like translucent substrate 2 is kept at a constant viscosity in order to make the thickness of the texture layer 4 obtained constant. It is preferred that In general, the viscosity is preferably in the range of 20 to 3000 mPa ⁇ S, more preferably in the range of 100 to 1000 mPa ⁇ S.
  • the pressure mechanism cannot operate stably, and the thickness of the translucent thin film is not constant.
  • the molding speed is extremely increased, the irradiation amount of the active energy ray is insufficient, and the active energy ray curable composition 22 is not sufficiently cured.
  • the curable composition 22 can be sufficiently distributed to the details of the shape transfer surface structure of the roll-shaped mold 14, and the uneven structure. This makes it difficult to accurately transfer the film, to easily generate defects due to mixing of bubbles, or to deteriorate productivity due to an extremely low molding speed. For this reason, in order to keep the viscosity of the active energy ray-curable composition 22 constant, a sheathed heater, hot water is provided outside or inside the resin tank 24 so that the temperature of the active energy ray-curable composition 22 can be controlled. It is preferable to install a heat source facility such as a jacket.
  • An active energy ray irradiation device 32 is provided downstream of the nip roller 28 in the transport direction.
  • the active energy ray irradiating device 32 is curable with the active energy ray that is disposed between the film-like translucent substrate 2 and the roll-shaped mold 14 via the film-like translucent substrate 2. It arrange
  • the active energy ray irradiation device 32 As the active energy ray irradiation device 32, a chemical reaction chemical lamp, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a visible light halogen lamp, or the like is used.
  • the integrated energy in the wavelength range of 200 to 600 nm, preferably 320 to 390 nm is, for example, 0.1 to 10 J / cm 2 , preferably 0.5 to 8 J / cm 2. It is appropriate to irradiate.
  • inert gas such as air or nitrogen, argon, is mentioned.
  • the active energy ray-curable composition 22 is supplied between the outer peripheral surface of the roll-shaped mold 14 and the film-like film-like translucent substrate 2, the active energy ray-curable composition 22 is supplied. Is irradiated between the roll-shaped mold 14 and the film-shaped translucent substrate 2 by irradiating active energy rays from the active energy beam irradiation device 12 through the film-shaped translucent substrate 2, The energy ray-curable composition 22 is polymerized and cured, and the fine concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the roll mold 14 is transferred.
  • the solar cell substrate 1 having a fine concavo-convex structure composed of the film-like translucent substrate 2 and the texture layer 4 formed of the active energy ray-curable resin 22 from the roll-shaped mold 14 The solar cell substrate 1 having the texture layer 4 having a fine concavo-convex structure having an acute angle such as an angular shape can be obtained.
  • the solar cell substrate 1 released from the roll mold 14 is conveyed in the downstream direction.
  • the back surface reflective electrode film 6 or the transparent electrode is formed on the solar cell substrate 1 formed in this way.
  • the back surface reflective electrode film 6 is generally formed by laminating a reflective electrode film made of Ag or the like and a transparent electrode film.
  • a conventionally known dry process may be used as a method for forming the reflective electrode film and the transparent electrode film on the solar cell substrate 1.
  • the thickness of each of the reflective electrode film and the transparent electrode film is preferably in the range of 5 nm to 5000 nm. When the thickness of the reflective electrode film is less than 5 nm, it is difficult to form a reflective electrode film having a uniform thickness following the fine uneven shape of the solar cell substrate 1. Moreover, when thickness exceeds 5000 nm, it will become difficult to form the reflective electrode film which followed the fine uneven
  • the electrode film is formed on the solar cell substrate 1 at a low temperature such as low-temperature sputtering.
  • the solar cell substrate 1 having a fine concavo-convex structure can be continuously formed using the roll-shaped mold 14, and Since the durability is high, product yield and productivity are improved, and manufacturing costs can be reduced.
  • the shape transfer surface of the roll-shaped mold 14 is formed by blasting, an optimal fine concavo-convex structure for expressing light scattering can be formed on the solar cell substrate 1 at low cost and accurately. Can be formed continuously.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of the solar cell substrate 40 of the second embodiment of the present invention.
  • the solar cell substrate 40 includes a film-like base material 42 having a fine concavo-convex structure formed on the surface, and an electrode layer 44 made of a metal or metal oxide.
  • polyimide since the film-like base material 42 does not require ultraviolet light transmission, polyimide or the like can be used in addition to the base material that can be used in the first embodiment. Polyimide is particularly suitable because of its excellent heat resistance.
  • the fine concavo-convex structure is formed by blasting the film-like base material 42.
  • the dimensional shape of the fine concavo-convex structure on the surface of the solar cell substrate 40 of the second embodiment is substantially the same as the dimensional shape of the fine concavo-convex structure of the texture layer 4 of the solar cell substrate 1 of the first embodiment.
  • the raw film-like base material 42 is fixed to the surface of the metal plate with a double-sided tape or the like.
  • the metal plate used at this time include plates of chromium, nickel, stainless steel (SUS), copper, aluminum, brass, steel, and the like.
  • the nozzle (blast nozzle) of the blasting device is disposed so as to be capable of reciprocating in parallel with the surface of the film-like substrate 42.
  • the blast nozzle is oriented perpendicular to the surface of 44 on the film substrate.
  • blast particles are sprayed toward the surface of the film-like substrate 42 to form a fine uneven structure on the surface of the film-like substrate 42.
  • the blast particles are the same as those used in the first embodiment.
  • the electrode layer 46 made of metal or metal oxide is formed on the surface of the solar cell substrate 40 thus manufactured by the same method as in the first embodiment.
  • (meth) acrylate is a generic term for acrylate and methacrylate
  • (meth) acryl is a generic term for acrylic and methacrylic.
  • a roll-shaped metal member having a diameter of 200 mm and a length of 580 mm, plated with copper of 300 ⁇ m thickness on the outer peripheral surface, and further plated with nickel of 0.5 ⁇ m thickness to prevent copper oxidation. Rotate continuously around the rotation axis at a rotation speed of 40 times per minute.
  • blasting was performed by discharging blast particles from a blast nozzle while rotating the metal roll.
  • a blast nozzle having a discharge port diameter of 7 mm ⁇ is disposed at a position 200 mm away from the surface of the roll-shaped metal member, and the blast nozzle is moved at a speed of 0.2 mm / second in the rotation axis direction of the roll-shaped metal member.
  • Polygonal alumina particles having a particle size distribution of 13 to 15 ⁇ m and a maximum particle size of 38 ⁇ m or less product name Morundum A, manufactured by Showa Denko KK) # 800).
  • the discharge pressure of blast particles was 0.5 MPa.
  • the blast particles discharged from the blast nozzle 5 reach the surface of the roll-shaped metal member with a certain spread, but the spread of the blast particles when reaching the surface is about 54 mm. This obtained the roll-shaped metal mold
  • a roll mold and a rubber nip roll are arranged adjacent to each other in parallel, and a PEN film having a thickness of 100 ⁇ m (trade name: Teonex Q65FA, manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.) is formed between them.
  • a translucent substrate was supplied along the roll mold. The translucent substrate was nipped between the rubber nip roll and the roll mold by a pneumatic cylinder connected to the rubber nip roll.
  • the spectral transmittance of the PEN film used here was measured using a spectrophotometer (trade name Hitachi spectrophotometer U-4100, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), the transmittance of light having a wavelength of 400 nm was 80.0%. there were.
  • the following ultraviolet curable composition 8 phenoxyethyl acrylate (trade name biscoat # 192, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.): 50 parts by weight bisphenol A-diepoxy-acrylate (trade name, epoxy ester 3000A, manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.) ): 50 parts by weight Bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (trade name Irgacure 819, manufactured by BASF): Viscosity of 300 mPa ⁇ S by adjusting the temperature to 25 ° C. It was adjusted.
  • This ultraviolet curable composition was supplied to one surface of a translucent substrate that was nipped into a roll mold by a rubber nip roll. While rotating the roll-shaped mold, the ultraviolet curable composition is sandwiched between the roll-shaped mold and the translucent substrate and irradiated with ultraviolet light from an ultraviolet irradiation device, and the ultraviolet curable composition is The fine concavo-convex structure on the shape transfer surface of the roll mold was transferred by polymerization and curing. Thereafter, the mold was released from the roll mold to obtain a solar cell substrate having a fine concavo-convex structure.
  • the local peak-to-peak average interval S of the roughness curve in the fine concavo-convex structure of the solar cell substrate 7 was 1.1 ⁇ m
  • the root mean square slope R ⁇ q was 17.2 degrees
  • the load length ratio Rmr (50%) of the roughness curve at a cutting level of 50% was 0.43.
  • the cut-off wavelength used for analysis of these roughness parameters is 25 ⁇ m.
  • the film-like translucent substrate having a fine concavo-convex structure was cut into 5 cm square, and then mounted on a sputtering apparatus, and the inside of the sputtering machine was evacuated to 10 ⁇ 4 Pa. Next, Ar was introduced as a sputtering gas from the gas inlet, and the pressure was maintained at 1 Pa.
  • the substrate was further laminated with a Si layer of 2 ⁇ m and an ITO layer of 70 nm to form a substrate-type thin film silicon solar cell, and the photoelectric conversion efficiency was estimated by two-dimensional RCWA simulation when both surfaces were sealed with EVA. .
  • DiffractMOD Ver. 3.2 R-Soft Design Group
  • the shape of the solar cell substrate is assumed to be a prism shape having a node at a prism height of 50%, and the value of the local summit average interval S is used as the pitch P.
  • the inclination angle ⁇ 1 is such that the prism width D at the node is the product of S and the load length ratio Rmr (50%) of the roughness curve at the cutting level of 50%, and the root mean square inclination R ⁇ q is the same as the actually measured value.
  • tan ⁇ 1 tan (R ⁇ q) ⁇ ⁇ (Rmr (50%) / (1 ⁇ Rmr (50%)))
  • tan ⁇ 2 tan (R ⁇ q) ⁇ ⁇ ((1 ⁇ Rmr (50% )) / Rmr (50%)).
  • Example 2 Except that the type of blast particles and the discharge pressure were changed, a fine uneven structure was formed on the outer peripheral surface of the roll mold in the same manner as in Example 1, and a solar cell substrate was prepared using an ultraviolet curable composition. Measurement and estimation of photoelectric conversion efficiency were performed. The results are shown in Table 1.
  • the blast particles in Example 2 were polygonal alumina particles (manufactured by Showa Denko KK, trade name Morundum A # 1200).
  • Example 3 polygonal alumina particles (manufactured by Showa Denko KK, trade name Morundum A # 1500) were used.
  • Example 4 polygonal alumina particles (manufactured by Showa Denko KK, trade name Morundum A # 400) were used. In Example 7, spherical ceramic particles (manufactured by Saint-Gobain, trade name Zilblast B-505) were used.
  • Example 8 A polyimide film (product name: Kapton H type, manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.) with the same shape and thickness is fixed to a SUS plate with a square thickness of 3 mm on a side of 200 mm with double-sided tape. Blasting was performed by discharging. In this blasting process, a blast nozzle having a discharge port diameter of 7 mm ⁇ is disposed at a position 220 mm away from the surface of the polyimide film, and the same amorphous alumina particles as in Example 1 (Showa Denko KK) are scanned toward the polyimide film while scanning the entire surface of the polyimide film.
  • the blast nozzle scan was based on a reciprocating motion, and was scanned with an interval of 0.6 mm between the return and return. Subsequently, the next scanning line was further scanned with an interval of 0.6 mm, and the return scanning was similarly performed with an interval of 0.6 mm. The entire surface of the polyimide film was scanned with this repetition. Thereby, the base material for solar cells which has a fine uneven structure was obtained.
  • the local peak-top average interval S of the roughness curve in the fine uneven structure of the solar cell substrate was 1.5 ⁇ m
  • the root mean square slope R ⁇ q was 14.5 degrees
  • the cutting level was 50%.
  • the load length ratio Rmr (50%) of the roughness curve was 0.59.
  • the cut-off wavelength used for analysis of these roughness parameters is 25 ⁇ m.
  • Example 2 Next, using an Ag target and an Al-containing ZnO target, an Ag layer was laminated in a thickness of 200 nm and an Al-containing ZnO layer was laminated in an order of 40 nm in the same manner as in Example 1.
  • the photoelectric conversion efficiency was estimated by the same two-dimensional RCWA simulation as in Example 1, it was 1.23 times that when there was no unevenness.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

 本発明は、可撓性を有する太陽電池を低コストで製造可能な太陽電池用基板およびその製造方法を提供することを目的としている。 本発明の太陽電池用基板は、表面に微細凹凸構造を有するフィルム状の太陽電池用基板であって、合成樹脂で形成され、前記微細凹凸構造は、粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmであることを特徴とする。

Description

太陽電池用基板およびその製造方法
 本発明は、概略的には、太陽電池用基板およびその製造方法に関し、詳細には、微細凹凸構造を有し、可撓性、および構造制御性を有し、低コストで製造可能な太陽電池基板およびその製造方法に関する。
 近年、環境負荷の低い発電システムとして、太陽電池を用いた太陽光発電が注目されている。現在、太陽電池としては、ガラス製の基板を用いた太陽電池パネルが一般的である。
 しかしながら、ガラスは割れ易く危険である。また、ガラス自体が重いため、例えば、ガラス製の基板を用いた太陽電池パネルを屋根に取り付ける時には、屋根を補強する必要があった。さらに、ガラス製の基板は、コストダウンが難しかった。
 そこで、最近では、太陽電池パネルのガラス基板を、フィルム状基材からなる基板に代える動きが活発である。
 フィルム状基材の基板は、割れにくく安全であり、大幅な薄型化による軽量化が可能となる。また、大面積化およびロール・ツー・ロールによる加工によりコストダウンが可能となる。
 さらに、フィルム状基材の基板を用いた太陽電池は、可撓性を有するため、曲面への取り付けも可能となる。
 一般に、太陽電池では、基板の上に、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムスズなどの金属酸化物などよりなる透明電極と、アモルファスシリコン、結晶シリコン、金属酸化物などより選ばれる光電変換層と、金、銀、銅、パラジウム、アルミニウム、チタニウムなどより選ばれる裏面反射電極と、この順(スーパーストレート型と呼ばれる)もしくは逆順(サブストレート型と呼ばれる)に形成されている。
 そして、特に、光電変換層にアモルファスシリコンを用いた太陽電池が、薄型化や低コスト化が可能であるために注目されている。アモルファスシリコンを用いた太陽電池の製造プロセスとしては、ドライプロセスが一般的である。このドライプロセスでは、基板上に透明電極をスパッタ法によって成膜して透明電極付き基板を作製した後、アモルファスシリコンの光電変換層をCVD法(化学気相成長法)により成膜し、さらに裏面反射電極をスパッタ法によって成膜している。
 ここで、太陽電池においては、光電変換層と透明電極との界面の形状が、光電変換効率と関連している。すなわち、光電変換層と透明電極との界面の形状が、光を散乱させやすい形状であると、受光した光を光電変換層で効率的に光電変換することができる。したがって、光電変換層と透明電極との界面は、適度な表面粗さを有することが望ましい。このような構造によれば、光が透明電極から光電変換層に入射する際に散乱が生じ、光電変換層内の光路長が長くなり、光電変換層での光電変換効率が高くなる。
 光電変換層と透明電極との界面を、光を散乱させやすい構造とする方法としては、表面に微細凹凸構造を有するガラス製の板状支持体上に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を配置し、さらに活性エネルギ線硬化性樹脂組成物の上にフィルム状基材を積層し、フィルム状基材または板状支持体を通して、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射して活性エネルギ線硬化性樹脂組成物を硬化させてテクスチャ層とし、次いで、板状支持体をテクスチャ層から剥離することにより、フィルム状基材及びテクスチャ層の上から透明電極を成膜する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2008-177549号公報
 しかしながら、上記の特許文献1に開示の太陽電池用基板は、微細凹凸構造を形成するときに、板状支持体を使用するものであるため、ロール・トゥ・ロールによる加工に対応することができず、低コストで製造することが困難であった。
 本発明は、このような状況においてなされたものであり、可撓性を有する太陽電池を低コストで製造可能な太陽電池用基板およびその製造方法を提供することを目的としている。
 本発明によれば、
 表面に微細凹凸構造を有するフィルム状の太陽電池用基板であって、
 合成樹脂で形成され、前記微細凹凸構造は、粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmである、
 ことを特徴とする太陽電池用基板が提供される。
 このような太陽電池用基板を使用することにより、可撓性を有する太陽電池を低コストで製造可能となる。
 本発明の他の好ましい態様によれば、前記微細凹凸構造は、粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔqが14~30度である。
 本発明の他の好ましい態様によれば、前記微細凹凸構造は、切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)が0.2~0.5である。
 本発明の他の好ましい態様によれば、前記微細凹凸構造は、鋭角を有する不定形の微細凹凸構造である。
 前記太陽電池は、サブストレート型構造の薄膜シリコン太陽電池である。
 本発明の他の態様によれば、
 太陽電池基板の製造方法であって、
 未硬化の活性エネルギ線硬化性樹脂組成物を、表面にブラスト処理で粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmの微細凹凸構造が形成された金型と、フィルム状透明基材との間に挟持するステップと、
 前記フィルム状透明基材を介して前記活性エネルギ線硬化性樹脂組成物に活性エネルギ線を照射し、前記活性エネルギ線硬化性組成物を硬化させ、前記金型の表面の該微細凹凸構造を相補的な微細構造を前記フィルム状透光性基材に形成するステップと、
 前記フィルム状透光性基材を前記金型から剥離するステップと、を備えている、
 ことを特徴とする太陽電池基板の製造方法が提供される。
 本発明の他の好ましい態様によれば、
 前記金型は、ロール金型である。
 本発明の他の態様によれば、
 フィルム状基材にブラスト処理を施すことで粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmの微細凹凸構造を形成するステップを備えている、
 ことを特徴とする太陽電池基板の製造方法が提供される。
 本発明の他の好ましい態様によれば、
 前記ブラスト処理に用いるブラスト粒子が多角形状である。
 本発明の他の好ましい態様によれば、前記ブラスト粒子は、粒度分布における累積高さ50%点の粒子径が5~35μmである。
 本発明の他の好ましい態様によれば、
 前記ブラスト粒子は、粒度分布における最大粒径が80μm以下である。
 本発明によれば、可撓性を有する太陽電池を低コストで製造可能な太陽電池用基板およびその製造方法が提供される。
本発明の第1の太陽電池用基板1の構成を示す模式的な部分断面図である。 図1の太陽電池用基板1を製造するとき使用するロール金型の製造方法を説明するための模式的な斜視図である。 図2に示すロール状金型を用いて図1の太陽電池用基板を製造する基板製造装置を模式的に示す図面である。 本発明の第2実施形態の太陽電池用基板の構成を模式的に示す部分断面図である。 2次元RCWAシミュレーションにおいて使用する、本発明の第1実施形態の太陽電池基板のモデル図である。
 次に図面を参照して、本発明の第1の実施形態の太陽電池用基板について説明する。図1は、本発明の第1の太陽電池用基板1の構成を示す模式的な部分断面図である。
 本実施形態の太陽電池用基板1は、サブストレート型構造の薄膜シリコン太陽電池に適した太陽電池用基板である。なお、スーパーストレート型構造の薄膜シリコン太陽電池に本実施形態の太陽電池基板1を用いる場合、該太陽電池用基板1を透過して光電変換層に光が入射するために、太陽電池基板1の両面に後述の微細凹凸形状が設けられることが好ましい。
 図1に示されているように、太陽電池用基板1は、フィルム状透光性基材2と、このフィルム状透光性基材2に積層され微細凹凸構造を有するテクスチャ層4とを備えている。図1には、テクスチャ層4を覆う金属層からなる裏面反射電極膜6が示されている。本実施形態では、テクスチャ層の微細凹凸構造は、後述のように、金型表面にブラスト処理によって形成された微細凹凸構造を転写することにより形成されたものである。
 本実施形態の太陽電池用基板1を用いてサブストレート型の薄膜太陽電池を形成する場合、裏面反射電極膜6上に、光電変換層を形成し、さらにその上に透明電極膜を形成すればよい。本実施形態の太陽電池基板1は、表面に微細凹凸構造を有するテクスチャ層4が形成されている。したがって、テクスチャ層4上に裏面反射電極膜6、光電変換層、透明電極膜を形成すると、これらの各構成要素はテクスチャ層4の微細凹凸構造に追従する形状に形成される。
 本実施形態の太陽電池用基板1を用いてスーパーストレート型の薄膜太陽電池を形成する場合、テクスチャ層4上に透明電極膜を形成し、光電変換層・裏面反射電極膜を順に積層すればよい。スーパーストレート型の薄膜太陽電池とした場合、太陽電池用基板1から太陽光が入射するために、基板1に太陽光が入射する際の反射を抑制するために、テクスチャ層4が設けられる面と反対側の面に、微細凹凸構造などの反射防止機構が設けられることが好ましい。
 なお、スーパーストレート型の薄膜太陽電池に用いる場合、太陽電池用基板1が直接太陽光に曝されることになるために、太陽電池用基板1に耐候性を有する樹脂組成物を用いる必要がある等、太陽電池用基板1の製造にあたって種々の制約が生じることとなる。したがって、本実施形態の太陽電池用基板1はサブストレート型の薄膜太陽電池に用いることが好ましい。
 本実施形態の太陽電池用基板1を構成するフィルム状透光性基材2は、耐熱性、紫外線透過性に優れた合成樹脂のフィルム状基材である。耐熱性に優れたフィルム状透光性基材を用いることで、電極材料である金属又は金属酸化物を成膜する時に高温で成膜することが可能となる。また紫外線透過性に優れたフィルム状基材を用いることで、後述するように、活性エネルギー線硬化性組成物を用いたテクスチャ層4の形成が可能となる。
 本実施形態の太陽電池用基板1に用いられるフィルム状透光性基材2の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル系樹脂、ジアセチルセルロース及びトリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリスチレン(PSt)及びアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS)等のスチレン系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン及びエチレン・プロピレン共重合体(EP)等のオレフィン系樹脂、ナイロン及び芳香族ポリアミド(PA)等のポリアミド系樹脂、ポリカーボネート(PC)系樹脂、塩化ビニル系樹脂(PVC)、ポリメタクリルイミド(PMI)系樹脂等が挙げられる。
 これらの中でも、耐熱性の点で、ポリエチレンナフタレート、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレートが好ましい。
 フィルム状透光性基材2の厚さは、強度や作業性などの点から、10~300μmが好ましく、20~200μmがより好ましく、30~100μmが特に好ましい。
 活性エネルギー線硬化性組成物からなるテクスチャ層4との密着性を向上させるため、フィルム状透光性基材2の表面にアンカーコート処理等の密着性向上処理を施すことが好ましい。
 また、フィルム状透光性基材2は、その熱変形温度が、150℃以上であることが好ましく、特には180℃以上、更には200℃以上であることが好ましい。熱変形温度が低すぎると、後工程において、高温で金属酸化物を成膜する時に、基板のうねりが発生し、金属酸化物にクラックが入り、シート抵抗が著しく上昇してしまう場合がある。なお、熱変形温度の上限としては通常500℃である。
 本実施形態の微細凹凸構造を有するテクスチャ層4は、光電変換効率の点で、厚さが0.1~100μmであることが好ましく、特には0.2~50μm、さらには0.3~30μmであることが好ましい。
 テクスチャ層4の厚みが薄すぎると、光電変換層と透明電極の境界にテクスチャ層4の凹凸構造が十分に転写されず、光電変換効率を向上させることが難しくなるおそれがあり、厚すぎると、太陽電池用基板を撓ませたときにテクスチャ層4に割れが生じ、光電変換効率が悪化するおそれがある。
 また、本実施形態の太陽電池基板1の微細凹凸構造における粗さ曲線の局部山頂平均間隔S(JIS B0601(94))は0.3~3μmであることが好ましく、特には0.6~2.5μm、さらには1~2μmが好ましい。
 Sが上記範囲外である場合には、この太陽電池用基板1が使用される太陽電池の光電変換層と透明電極との境界で光散乱が十分に発生せず、光電変換効率を上げることが出来ない。
 また、本実施形態の太陽電池基板1の微細凹凸構造における粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔq(JIS B0601(01))は、14~30度が好ましく、15~30度がより好ましく、16~30度がさらに好ましい。
 RΔqが小さすぎると、十分に光散乱を生じさせることができず、光電変換効率を上げることが出来ない。逆に、RΔqが大きすぎると、光電変換層を成膜する際に結晶粒界が生じ、光電変換効率を上げることが出来ない。
 さらに、本実施形態の太陽電池基板1の微細凹凸構造では、切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)(JIS B0601(01))が0.2~0.5であることが好ましく、特には0.25~0.45、さらには0.3~0.4が好ましい。Rmr(50%)が小さ過ぎても大き過ぎても光散乱効果を十分に発現させることが出来ない。
 本実施形態の太陽電池用基板1は、フィルム状透光性基材2の微細凹凸構造を有するテクスチャ層4の上に、金属よりなる裏面反射電極膜6が形成される。
 裏面反射電極膜6に用いられる金属は、可視から赤外域における高い反射率と高い導電性を有するものが好ましく、Ag、Au、Al、CuおよびPtから選択される1の金属、またはこれらを含む合金で形成されることが好ましい。裏面反射電極膜6形成する方法としては、ドライプロセスが用いられる。
 なお、反射率をさらに向上させるため、裏面反射電極膜6の上に透明電極膜をドライプロセスにより形成することが望ましい。
 太陽電池用基板1をスーパーストレート型の太陽電池に用いる場合は、フィルム状透光性基材2の微細凹凸構造を有するテクスチャ層4の上に、金属酸化物よりなる透明電極膜が形成される。
 透明電極膜に用いられる金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタンなどの単一金属酸化物、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウムチタン、酸化スズカドミウムなどの多種金属酸化物、ガリウム添加酸化亜鉛、アルミニウム添加酸化亜鉛、硼素添加酸化亜鉛、チタン添加酸化亜鉛、チタン添加酸化インジウム、ジルコニウム添加酸化インジウム、フッ素添加酸化スズなどのドーピング型金属酸化物などが挙げられる。
 これらの中では、ガリウム添加酸化亜鉛、アルミニウム添加酸化亜鉛、または硼素添加酸化亜鉛が低抵抗率の観点から好ましい。
 次に、本実施形態の太陽電池用基板1の製造方法について説明する。
 先ず、本実施形態の製造方法で使用するロール金型について説明する。ロール金型は、円筒状のロール金型である。ロール金型は、外周部がクロム、ニッケル、ステンレス(SUS)、銅、アルミニウム、黄銅、鋼等の金属からなるロール状の金属部材を加工することによって製造される。
 図2は、ロール金型の製造方法を説明するための模式的な斜視図である。
 ロール金型は、少なくとも外周部がクロム、ニッケル、ステンレス(SUS)、銅、アルミニウム、黄銅、鋼等の金属からなるロール状の金属部材を加工することによって製造される。
 具体的には、図2に示されているように、ロール状の金属部材10をその回転軸(回転中心)が水平になるようにして支持し、その上方に、ロール状金属部材10の回転軸と平行に往復移動可能なようにブラスト装置のノズル(ブラストノズル)12を配置する。ブラストノズル12は、ロール状金属部材10の回転軸Aに向けて配置されている。
 ロール状金属部材10を、回転軸を中心に連続的回転させた状態で、ブラストノズル12をロール状金属部材10の回転軸Aに沿ってゆっくり移動させながら、ブラストノズル12からロール状金属部材10の外周面に向けてブラスト粒子14を吹き付ける。
 ブラストノズル5を、ロール状金属部材10の軸方向一端から他端まで移動させることにより、ロール状金属部材10の外周面全体にブラスト処理が施され、外周面に、微細凹凸構造が形成されたロール状金型14が得られる。
 この微細凹凸構造は、太陽電池用基板1のテクスチャ層4が微細凹凸構造と相補的な寸法形状を有するものである。
 このブラスト処理で使用されるブラスト粒子は、粒度分布における累積高さ50%点の粒子径が5~35μm、好ましくは7~20μm、さらに好ましくは10~15μmの研削材微粒子である。
 研削材微粒子の粒径が小さすぎると、ブラストのエネルギーが弱く、金属部材の表面の加工が困難であり、均一で充分な光散乱を発現するための微細凹凸構造を得ることができなくなる。
 また、研削材微粒子の粒径が大きすぎると、形成される凹凸のピッチが大きくなり、光散乱を発現出来なくなる。
 同様の理由により、研削材微粒子は、粒度分布における最大粒径が80μm以下、好ましくは60μm以下、より好ましくは40μm以下である。同粒径の研削材微粒子同士で比べた場合、非球形の方が球形に比べて、凹凸のピッチがより短く、深さがより深い微細凹凸構造を形成することが出来る。
 上述の理由により、研削材微粒子の粒径を所定値以上に小さくすることが出来ないため、凹凸構造のピッチを小さくするためには、非球形の研削材微粒子を使用することが好ましい。
 同様の理由で、研削材微粒子は、多面形状などの角張った形状などの、鋭角を有する不定形の粒子であることがさらに好ましい。研削材微粒子の材質は、特に限定されないが、例えばAl23、SiC、ZrO2、SiO2などを用いることが好ましい。
 次に、ロール状金型14を使用して太陽電池用基板1を製造する方法について説明する。図3は、ロール状金型14を用いて太陽電池用基板1を製造する基板製造装置20を模式的に示す図面である。
 図3に示されているように、基板製造装置20では、長尺状のフィルム状透光性基材2が、矢印B方向に回転駆動されるロール状金型14の外周面に巻回されながら矢印C方向に搬送されるように構成されている。上述したように、ロール状金型14の外周面には、ブラスト処理によって、微細凹凸構造が形成されている。
 ロール状金型14には、その外周面即ち微細凹凸構造を有する面に沿ってフィルム状のフィルム状透光性基材2が供給されており、ロール状金型14とフィルム状透光性基材2との間に、テクスチャ層4を形成する活性エネルギー線硬化性組成物22が樹脂タンク24からノズル26を経て連続的に供給される。
 活性エネルギー線硬化樹脂としては、紫外線、電子線等の活性エネルギー線で硬化するものであれば、特に限定されるものではない。
 例えば、ポリエステル類、エポキシ系樹脂、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系樹脂等が挙げられる。(メタ)アクリレート系樹脂がその光学特性等の観点から特に好ましい。
 このような硬化樹脂に使用される活性エネルギー線硬化性組成物22としては、取扱い性や硬化性等の点で、多官能アクリレートおよび/または多官能メタクリレート(以下、多官能(メタ)アクリレートとも記載)、単官能のアクリレートおよび/またはメタクリレート(以下、モノ(メタ)アクリレートとも記載)、および活性エネルギー線による光重合開始剤を主成分とするものが好ましい。
 代表的な多官能(メタ)アクリレートとしては、ポリオールポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、エポキシポリ(メタ)アクリレート、ウレタンポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは、単独あるいは2種以上の混合物として使用される。また、モノ(メタ)アクリレートとしては、モノアルコールの(メタ)アクリル酸エステル、ポリオールの(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。特に、テクスチャ層4は多官能アクリレートを主成分とする合成樹脂からなるのが好ましい。
 光重合開始剤としては、活性エネルギー線の照射によってラジカルを発生し得るものであれば特に制限されず、各種の光重合開始剤を使用することができる。
 例えば、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。
 特に、フィルム状透光性基材2としてポリエチレンナフタレートを用いる時には、基材を透過出来る波長と光重合開始剤の吸収スペクトルとの兼ね合いから、これらの中でも2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドを含むことが特に好ましい。これらの光重合開始剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
 これらの光重合開始剤は、(メタ)アクリレート系化合物(単官能(メタ)アクリレート系化合物を含有させる場合は多官能(メタ)アクリレート系化合物と単官能(メタ)アクリレート系化合物の合計)100重量部に対して、通常0.1~10重量部の割合で使用されることが好ましく、更には0.2~5重量部、特には0.2~3重量部が好ましい。
 使用量が少なすぎると重合速度が低下し、重合が十分に進行しない傾向があり、多すぎると得られるテクスチャ層4の光線透過率が低下(黄変)する傾向があり、また、機械強度が低下する傾向がある。
 また、光重合開始剤とともに、熱重合開始剤を併用しても良い。
 熱重合開始剤としては、公知の化合物を用いることができる。
 例えば、ハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド、ジt-ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシ(2-エチルヘキサノエート)等のパーオキシエステル、ベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート等のパーオキシカーボネート、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド等の過酸化物が挙げられる。
 ロール状金型14の活性エネルギー線硬化性組成物22の供給位置近傍に、ニップロール28が配置されている。ニップロール28は、圧力機構30によって作動し、フィルム状透光性基材2と活性エネルギー線硬化性組成物22をロール状金型14の外周面に押圧している。
 ニップロール28による押圧により、供給された活性エネルギー線硬化性組成物22は、フィルム状透光性基材2とロール状金型14の外周面と間で均一な厚さで拡がる。ニップロール28としては、金属製ロール、ゴム製ロール等が使用される。
 また、活性エネルギー線硬化性組成物22の厚さを均一にさせるためには、ニップロール28の真円度、表面粗さ等について高い精度で加工されたものが好ましく、ゴム製ロールの場合にはゴム硬度が60度以上の高い硬度のものが好ましい。
 圧力機構30としては、油圧シリンダー、空気圧シリンダー、各種ネジ機構等が使用できるが、機構の簡便さ等の観点から空気圧シリンダーが好ましい。空気圧は、圧力調整弁等によって制御される。
 ロール状金型14とフィルム状透光性基材2との間に供給される活性エネルギー線硬化性組成物22は、得られるテクスチャ層4の厚さを一定にするために一定の粘度に保持されることが好ましい。粘度範囲は、一般的には、20~3000mPa・Sの範囲の粘度とすることが好ましく、さらに好ましくは100~1000mPa・Sの範囲である。
 活性エネルギー線硬化性組成物22の粘度を20mPa・S以上とすることにより、テクスチャ層4の厚さを一定にするためにニップ圧を極めて低く設定したり成形スピードを極端に速くしたりする必要がなくなる。
 ニップ圧を極めて低くすると、圧力機構の安定作動ができなくなり、透光性薄膜の厚さが一定しなくなる。また、成形スピードを極端に速くすると、活性エネルギー線の照射量が不足し活性エネルギー線硬化性組成物22の硬化が不十分となる。
 一方、活性エネルギー線硬化性組成物22の粘度を3000mPa・S以下とすることにより、ロール状金型14の形状転写面構造の細部まで十分に硬化性組成物を行き渡らせることができ、凹凸構造の精確な転写が困難となったり気泡の混入による欠陥が発生しやすくなったり成形速度の極端な低下による生産性の悪化をもたらしたりすることがなくなる。
 このため、活性エネルギー線硬化性組成物22の粘度を一定に保持させるためには、活性エネルギー線硬化性組成物22の温度制御が行えるように、樹脂タンク24の外部や内部にシーズヒーター、温水ジャケット等の熱源設備を設置しておくことが好ましい。
 ニップローラ28の搬送方向下流側には、活性エネルギー線照射装置32が設けられている。本実施形態では、活性エネルギー線照射装置32は、フィルム状透光性基材2を介して、フィルム状透光性基材2とロール状金型14の間に配置された活性エネルギー線硬化性組成物22を、フィルム状透光性基材2を介してロール状金型14の外周面の径方向外方位置から照射するように配置されている。
 活性エネルギー線照射装置32としては、化学反応用ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、可視光ハロゲンランプ等が用いられる。活性エネルギー線は、例えば、200~600nm、好ましくは、320~390nmの波長の波長範囲における積算エネルギーが、例えば、0.1~10J/cm2、好ましくは0.5~8J/cm2となるように照射することが適当である。また、活性エネルギー線の照射雰囲気としては、空気、または窒素、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。
 このような構成によって、活性エネルギー線硬化性組成物22をロール状金型14の外周面とフィルム状フィルム状透光性基材2との間に供給した後、活性エネルギー線硬化性組成物22がロール状金型14とフィルム状透光性基材2との間に挟まれた状態で、活性エネルギー線照射装置12から活性エネルギー線をフィルム状透光性基材2を通して照射して、活性エネルギー線硬化性組成物22を重合硬化させ、ロール状金型14の外周面に形成された微細凹凸構造の転写を行う。
 次いで、フィルム状透光性基材2と活性エネルギー線硬化樹脂22で形成されたテクスチャ層4とからなる微細凹凸構造を有する太陽電池用基板1をロール状金型14から離型することで、角張った形状などの鋭角を有する微細凹凸構造からなるテクスチャ層4を有する太陽電池用基板1を得ることができる。ロール状金型14から離型された太陽電池基板1は、下流方向に搬送する。
 このようにして形成された太陽電池用基板1上に、裏面反射電極膜6または透明電極が形成される。
 裏面反射電極膜6は、一般的にAgなどからなる反射電極膜と透明電極膜とが積層されて構成される。太陽電池用基板1上に反射電極膜および透明電極膜を形成する方法としては、従来公知のドライプロセスを用いればよい。反射電極膜および透明電極膜のそれぞれの膜厚は5nm以上5000nm以下の範囲とすることが好ましい。反射電極膜の厚みが5nmを下回ると、太陽電池用基板1の微細凹凸形状に追従した均一厚みの反射電極膜を形成することが困難となる。また、厚みが5000nmを超えると、太陽電池用基板1の微細凹凸形状に追従した反射電極膜を形成することが困難となる。
 なお、ここで言うドライプロセスとしては、スパッタ法、CVD法、蒸着法などが挙げられる。金属または金属酸化物の形成においてはスパッタ法を用いることが、テクスチャ層2との密着性の点で好ましい。また、より好ましくは低温スパッタリングなど低温で太陽電池基板1上に電極膜を形成することが好ましい。
 このような、微細凹凸構造を有する太陽電池用基板1の製造方法によれば、ロール状金型14を用いて連続的に微細凹凸構造を有する太陽電池用基板1を形成でき、さらに型部材の耐久性が高いので、製品歩留まりおよび生産性が向上し、製造コストの低減が可能となる。
 また、この方法では、ロール状金型14の形状転写面をブラスト処理により形成するので、光散乱を発現させるための最適な微細凹凸構造を、太陽電池用基板1上に、低コスト且つ正確に、連続的に形成することができる。
 次に、本実施形態の第2実施形態の太陽電池用基板40について説明する。
 図4は、本発明の第2実施形態の太陽電池用基板40の構成を模式的に示す部分断面図である。図4に示されるように、太陽電池用基板40は、表面に微細凹凸構造が形成されたフィルム状基材42と、金属又は金属酸化物よりなる電極層44とを有している。
 本実施形態では、フィルム状基材42は紫外線透過性を必要としないために、第1実施形態で用いることができる基材の他にポリイミド等も用いることが出来る。ポリイミドは耐熱性にも優れているために、特に好適である。
 本実施形態の太陽電池用基板40では、微細凹凸構造はフィルム状基材42にブラスト処理を施すことで形成されている。
 第2実施形態の太陽電池用基板40の表面の微細凹凸構造の寸法形状は、第1実施形態の太陽電池用基板1のテクスチャ層4の微細凹凸構造の寸法形状を略同一である。
 次に、フィルム状基材42に微細凹凸構造を形成する工程を説明する。
 先ず、未加工のフィルム状基材42を、両面テープなどで金属板の表面に固定する。このとき用いられる金属板としては、例えば、クロム、ニッケル、ステンレス(SUS)、銅、アルミニウム、黄銅、鋼等の板が挙げられる。
 次いで、ブラスト装置のノズル(ブラストノズル)を、フィルム状基材42の表面に対して平行に往復移動可能に配置する。ブラストノズルは、フィルム基材に44の表面に対して垂直に配向されている。
 次いで、ブラストノズルをフィルム状基材42に対して移動させながら、フィルム状基材42の表面に向けてブラスト粒子を吹き付け、フィルム状基材42の表面に微細凹凸構造を形成する。
 ブラスト粒子は、第1実施形態で使用したものと同様である。
 このようにして製造した太陽電池用基板40の表面に、第1実施形態と同様の方法で金属又は金属酸化物よりなる電極層46が形成される。
 なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートの総称であり、「(メタ)アクリル」は、アクリルとメタクリルの総称である。
 本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更又は変形が可能である。
 以下、本発明の実施例について説明する。
 直径200mm及び長さ580mmのロール状鉄部材の外周面に厚さ300μmの銅めっきを施し、さらに銅の酸化防止のために厚さ0.5μmのニッケルめっきを施したロ-ル状金属部材を、回転軸の周りで1分間に40回の回転速度で連続的に回転させる。
 ロール状金属部材を回転させながら、図2示されているように、ブラストノズルからブラスト粒子を吐出させてブラスト処理を施した。このブラスト処理では、ロ-ル状金属部材の表面から200mm離れた位置に吐出口径7mmφのブラストノズルを配置し、ロール状金属部材の回転軸方向に0.2mm/秒の速度でブラストノズルを移動させながらロール状金属部材の回転中心に向かって粒度分布における累積高さ50%点の粒子径が13~15μm、最大粒子径が38μm以下の多角形状アルミナ粒子(昭和電工社製、商品名モランダムA#800)を吹き付けた。
 ブラスト粒子の吐出圧を、0.5MPaとした。ブラストノズル5から吐出されたブラスト粒子は一定の広がりを持ちながらロール状金属部材の表面に到達するが、表面到達時のブラスト粒子の広がりは約54mmである。これにより、外周面に微細凹凸構造を有するロール状金型を得た。
 次いで、図3に示されているように、ロール金型とゴムニップロールとを平行に隣接配置し、それらの間に厚さ100μmのPENフィルム(帝人デュポンフィルム社製、商品名テオネックスQ65FA)からなる透光性基材をロール金型に沿って供給した。
 ゴムニップロールに接続した空気圧シリンダーによりゴムニップロールとロール状金型との間で透光性基材をニップした。ここで用いたPENフィルムの分光透過率を分光光度計(日立ハイテクノロジーズ製、商品名 日立分光光度計U-4100)を用いて測定したところ、波長400nmの光の透過率は80.0%であった。
 一方、以下の紫外線硬化性組成物8フェノキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名ビスコート#192):50重量部ビスフェノールA-ジエポキシ-アクリレート(共栄社油脂化学工業社製、商品名エポキシエステル3000A):50重量部ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(BASF社製、商品名イルガキュア819):2重量部を、温度を25℃にすることにより粘度300mPa・Sに調整した。
 この紫外線硬化性組成物を、ゴムニップロールによりロール状金型へとニップされている透光性基材の一方の表面に供給した。ロール状金型を回転させながら、紫外線硬化性組成物がロール状金型と透光性基材との間に挟まれた状態で、紫外線照射装置から紫外線を照射し、紫外線硬化性組成物を重合硬化させロール状金型の形状転写面の微細凹凸構造を転写させた。その後、ロール状金型より離型し、微細凹凸構造を有する太陽電池用基板を得た。
 原子間力顕微鏡(キーエンス社製、商品名ナノスケールハイブリッド顕微鏡VN-8010)を用いて測定したところ、太陽電池用基板7の微細凹凸構造における粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sは1.1μm、二乗平均平方根傾斜RΔqは17.2度、切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)は0.43であった。なお、これら粗さパラメータの解析に用いたカットオフ波長は25μmである。
 微細凹凸構造を有するフィルム状透光性基材を5cm角に裁断した後、スパッタリング装置に装着し、スパッタ機内を10-4Paまで真空引きを行った。次いで、スパッタガスとしてArをガス導入口から導入し、圧力を1Paに保持した。
 次いで、Agターゲットに直流電源を印加し、微細凹凸構造を有するフィルム状透光性基材7にAg層を200nm積層した。さらに、Al含有ZnOターゲットを用い、同様の手法によりAl含有ZnOを40nm積層した。
 この基板に、さらにSi層を2μm、ITO層を70nm積層してサブストレート型薄膜シリコン太陽電池とし、その両面をEVAで封止したと仮定した時の光電変換効率を2次元RCWAシミュレーションにより見積もった。シミュレーションソフトとしてDiffractMOD Ver.3.2(R-Soft Design Group社製)を用いた。
 図5に示すように、太陽電池用基板の形状として、プリズム高さが50%のところに節を持つプリズム形状を仮定し、そのピッチPに局部山頂平均間隔Sの値を用いた。節におけるプリズム幅DがSと切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)の積になり、かつ二乗平均平方根傾斜RΔqが実測値と同じになるように傾斜角θ1とθ2を定めると、tanθ1=tan(RΔq)×√(Rmr(50%)/(1-Rmr(50%)))tanθ2=tan(RΔq)×√((1-Rmr(50%))/Rmr(50%))となる。
 基板形状に対しAg(200nm)、ZnO(40nm)、Si(2μm)、ITO(70nm)の順に積層し、各薄膜はプリズムの辺からは垂直方向に、頂点からは同心円状に成長するとした。また、ITO層よりもさらに外側の空間は、EVAで満たされているとした。
 このような系で、前述の局部山頂平均間隔S1.1μm、二乗平均平方根傾斜RΔq17.2度、切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)0.43をそれぞれ用いて2次元RCWAシミュレーションを行い、波長360~1100nmの光を垂直入射した時の各波長における吸収率を計算した。これにAM1.5Gスペクトルに各波長を掛けることにより求められる「光子数スペクトル」、サブストレート型薄膜シリコン太陽電池における吸収光子の電子への変換率を掛け合わせて積分することにより、光電変換効率を見積もることが出来た。
 同様のシミュレーションを傾斜角が0度の場合(凹凸がなく平坦な場合)に対して行った物と比較すると、光電変換効率は1.35倍になると見積もられた。
(実施例2~5)
 ブラスト粒子の種類及び吐出圧を変えたこと以外は実施例1と同じ手法でロ-ル金型外周面に微細凹凸構造を形成し、紫外線硬化性組成物を用いて太陽電池用基板を作製し測定及び光電変換効率の見積もりを行った。
 その結果を表1に示す。なお、実施例2におけるブラスト粒子は多角形状アルミナ粒子(昭和電工社製、商品名モランダムA#1200)を用いた。実施例3においては、多角形状アルミナ粒子(昭和電工社製、商品名モランダムA#1500)を用いた。実施例4,5,6においては、多角形状アルミナ粒子(昭和電工社製、商品名モランダムA#400)を用いた。実施例7においては、球状セラミック粒子(サンゴバン社製、商品名ジルブラストB-505)を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(実施例8)
 1辺200mmの正方形厚さ3mmのSUS板に同形状厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名カプトンHタイプ)を両面テープで固定し、ポリイミドフィルム上にブラストノズルからブラスト粒子を吐出させてブラスト処理を施した。このブラスト処理では、ポリイミドフィルムの表面から220mm離れた位置に吐出口径7mmφのブラストノズルを配置し、ポリイミドフィルム全面を走査しながらポリイミドフィルムに向かって実施例1と同じ不定形アルミナ粒子(昭和電工社製、商品名モランダムA#800)を吹き付けた。
 なお、ブラストノズルの走査は往復運動を基本とし、往きと帰りで0.6mmの間隔を空けて走査した。続いて帰りの走査線に対してさらに0.6mmの間隔を空けて次の走査をし、帰りは同様に0.6mmの間隔を空けて走査した。この繰り返しでもってポリイミドフィルムの全面を走査した。これにより、微細凹凸構造を有する太陽電池用基材を得た。
 実施例1と同様に測定したところ、太陽電池用基材の微細凹凸構造における粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sは1.5μm、二乗平均平方根傾斜RΔqは14.5度、切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)は0.59であった。なお、これら粗さパラメータの解析に用いたカットオフ波長は25μmである。
 次いで、AgターゲットおよびAl含有ZnOターゲットを用いて、実施例1と同様の手法によりAg層を200nm、Al含有ZnO層を40nm、順次積層した。実施例1と同様の2次元RCWAシミュレーションにより光電変換効率を見積もったところ、凹凸がない場合の1.23倍であった。
1:太陽電池用基板
2:フィルム状透光性基材
4:テクスチャ層
6:裏面反射電極膜
10:金属部材
12:ブラストノズル
14:ロール状金型

Claims (11)

  1.  表面に微細凹凸構造を有するフィルム状の太陽電池用基板であって、
     合成樹脂で形成され、前記微細凹凸構造は、粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmである、
     ことを特徴とする太陽電池用基板。
  2.  前記微細凹凸構造は、粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔqが14~30度である、
     請求項1に記載の太陽電池用基板。
  3.  前記微細凹凸構造は、切断レベル50%における粗さ曲線の負荷長さ率Rmr(50%)が0.2~0.5である、
     請求項1または2に記載の太陽電池用基板。
  4.  前記微細凹凸構造は、鋭角を有する不定形の微細凹凸構造であることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の太陽電池用基板。
  5.  前記太陽電池は、サブストレート型構造の薄膜シリコン太陽電池である、
     請求項1ないし4のいずれか1項に記載の太陽電池用基板。
  6.  太陽電池基板の製造方法であって、
     未硬化の活性エネルギ線硬化性樹脂組成物を、表面にブラスト処理で粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmの微細凹凸構造が形成された金型と、フィルム状透明基材との間に挟持するステップと、
     前記フィルム状透明基材を介して前記活性エネルギ線硬化性樹脂組成物に活性エネルギ線を照射し、前記活性エネルギ線硬化性組成物を硬化させ、前記金型の表面の該微細凹凸構造を相補的な微細構造を前記フィルム状透光性基材に形成するステップと、
     前記フィルム状透光性基材を前記金型から剥離するステップと、を備えている、
     ことを特徴とする太陽電池基板の製造方法。
  7.  前記金型は、ロール金型である、
     請求項6に記載の太陽電池用基板の製造方法。
  8.  フィルム状基材にブラスト処理を施すことで粗さ曲線の局部山頂平均間隔Sが0.3~3μmの微細凹凸構造を形成するステップを備えている、
     ことを特徴とする太陽電池基板の製造方法。
  9.  前記ブラスト処理に用いるブラスト粒子が多角形状である、
     請求項6ないし8のいずれか1項に記載の太陽電池用基板の製造方法。
  10.  前記ブラスト粒子は、粒度分布における累積高さ50%点の粒子径が5~35μmである、
     請求項9に記載の太陽電池用基板の製造方法。
  11.  前記ブラスト粒子は、粒度分布における最大粒径が80μm以下である、
     請求項8ないし10のいずれか1項に記載の太陽電池用基板の製造方法。
PCT/JP2011/067426 2010-07-29 2011-07-29 太陽電池用基板およびその製造方法 WO2012015026A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011536641A JPWO2012015026A1 (ja) 2010-07-29 2011-07-29 太陽電池用基板およびその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010170070 2010-07-29
JP2010-170070 2010-07-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012015026A1 true WO2012015026A1 (ja) 2012-02-02

Family

ID=45530225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/067426 WO2012015026A1 (ja) 2010-07-29 2011-07-29 太陽電池用基板およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2012015026A1 (ja)
TW (1) TW201216490A (ja)
WO (1) WO2012015026A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015032071A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 王子ホールディングス株式会社 導電性シートの製造方法、導電性シート、および、タッチパネル
JP7492888B2 (ja) 2020-09-10 2024-05-30 株式会社カネカ 太陽電池及び太陽電池製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122764A (ja) * 1993-10-22 1995-05-12 Hitachi Ltd 太陽電池基板の製造方法
JPH09199745A (ja) * 1995-11-13 1997-07-31 Sharp Corp 太陽電池用基板及びその製造方法、基板加工装置、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法
JPH11191632A (ja) * 1997-10-21 1999-07-13 Sharp Corp 薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2008177549A (ja) * 2006-12-22 2008-07-31 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The 太陽電池用透明電極基板
JP2009302109A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Citizen Holdings Co Ltd 太陽電池とその製造方法
JP2010027564A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Mitsubishi Rayon Co Ltd 面光源装置及びそれに用いる導光体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122764A (ja) * 1993-10-22 1995-05-12 Hitachi Ltd 太陽電池基板の製造方法
JPH09199745A (ja) * 1995-11-13 1997-07-31 Sharp Corp 太陽電池用基板及びその製造方法、基板加工装置、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法
JPH11191632A (ja) * 1997-10-21 1999-07-13 Sharp Corp 薄膜太陽電池およびその製造方法
JP2008177549A (ja) * 2006-12-22 2008-07-31 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The 太陽電池用透明電極基板
JP2009302109A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Citizen Holdings Co Ltd 太陽電池とその製造方法
JP2010027564A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Mitsubishi Rayon Co Ltd 面光源装置及びそれに用いる導光体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015032071A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 王子ホールディングス株式会社 導電性シートの製造方法、導電性シート、および、タッチパネル
JP7492888B2 (ja) 2020-09-10 2024-05-30 株式会社カネカ 太陽電池及び太陽電池製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012015026A1 (ja) 2013-09-12
TW201216490A (en) 2012-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6339368B2 (ja) 滲みを低減した、画素化されたoled出力を増加させるための光抽出フィルム
KR101968769B1 (ko) 유기 발광 소자(oleds)를 위한 광 추출 필름
EP2623285A1 (en) Mold having fine irregular structure on surface, method of producing product having fine irregular structure on surface, use of product, stack expressing heterochromia and surface emitting member
WO2010018793A1 (ja) アクリル系樹脂シートを連続的に製造する方法
JP6603808B2 (ja) ガスバリアフィルムおよび太陽電池、ならびに、ガスバリアフィルムの製造方法
JPWO2014017425A1 (ja) 積層体、積層体の製造方法、電極、el素子、面発光体及び太陽電池
WO2011007710A1 (ja) 光起電力装置用保護基板およびその製造方法
WO2015141252A1 (ja) 有機電界発光装置
JP5998600B2 (ja) 光学フィルム及びそれを用いた光学装置
WO2012015026A1 (ja) 太陽電池用基板およびその製造方法
US20120009382A1 (en) Guard substrate for optical electromotive force equipment, and its production process
JP2013228656A (ja) 光学フィルム、光学シート、面発光体及び光学シートの製造方法
CN102498575A (zh) 制造用于光生伏打器件的盖板的方法
JP6262108B2 (ja) 機能性フィルムの製造方法
JP5179076B2 (ja) 積層体の製造方法
JP2009208282A (ja) プラスチックシート
WO2024132501A1 (en) Transparent multi-layer system
JP2009158953A (ja) 波長変換型ライトトラッピングフィルム、型フィルム付波長変換型ライトトラッピングフィルム、及びこれらを用いた太陽電池モジュール
JP2013113955A (ja) 光学シート及びそれを用いた光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011536641

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11812615

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11812615

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1