JPH0590625A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光電変換層の損傷のおそれが小さくかつ簡単
な工程からなる太陽電池の製造方法を提供する。 【構成】 基体フィルムに少なくとも融着防止剤を介し
て光電変換層を積層し更に接着層を積層してなる成形シ
ート１を、成形機のキャビティ内周面１３ａに配置す
る。この後キャビティに支持体２９を構成する樹脂材料
を充填する。支持体２９が成形される際、支持体２９に
接着層により光電変換層が接着し、もって支持体２９に
光電変換層が一体化した太陽電池が得られる。成形時、
樹脂からの力が及び成形シート１に応力が生ずるが、融
着防止層が基体フィルムと光電変換層との融着を防止す
る。したがって、基体フィルムが樹脂からの力で変形し
ても変形のため光電変換層に作用する力は緩和される結
果、光電変換層に発生する応力は小さくなり、光電変換
層に割れ等の損傷が生じるおそれは小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光電変換層を支持体に支
持させた太陽電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）太陽電池はガラス、金属、樹脂など色々な種類の材
料の基板上に形成できるため、容易に湾曲する樹脂製の
基体フィルム上にアモルファスシリコン太陽電池を形成
することで湾曲したフィルム太陽電池を作成するなど、
若干の曲率を持たせた単純形状製品への太陽電池の応用
が一部行われている。しかし、フィルム太陽電池では基
体フィルムに使用する材料の特性として、光電変換層の
形成する製造面において必要な特性と、市場に供給する
製品として必要な特性の両方が要求され、両特性を満足
する樹脂材料の選択は難しい。そこで、従来は次の太陽
電池の製造方法が提案されている。

【０００３】即ち、従来方法は光電変換層を形成する基
体フィルムと、製品として使用するフィルム（支持体）
とを使い分けるもので、基体フィルムには光電変換層の
積層に適当な材料を使用し、支持体には製品としての特
性をもつ材料を使用する。そして、まず、基体フィルム
に光電変換層を積層し、次に、基体フィルムを所定形状
にカットする。このカットした基体フィルムの光電変換
層側を、製品形状に成形された支持体に接着剤で接着す
る。こうして光電変換素子が支持体に接着された太陽電
池を製造する。基体フィルムを予めカットするのは、基
体フィルムを支持体に押圧し接着する際に基体フィルム
に発生する応力を小さくし、もって光電変換層に発生す
る応力を小さくするためである。発生する応力が小さい
ので光電変換層が割れ等の損傷を受けにくくなる。この
従来方法では基体フィルムおよび支持体の材料を使い分
けることができ、材料の選択が容易になる利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法は、基体フィルムを所定形状にカットする
工程、カットした基体フィルムを支持体に押圧し接着す
る工程など製造工程が複雑になるという問題がある。ま
た、基体フィルムのカットにより基体フィルムに発生す
る応力の低減を図ってはいるが、基体フィルムを支持体
に押圧する際、支持体の表面の形状によっては押圧力の
分力により基体フィルムの光電変換層に大きな応力が発
生する。したがって、光電変換層に割れ等の損傷が起き
るおそれが充分解消されていない。

【０００５】本発明は上記課題を解決し、光電変換層の
損傷のおそれが小さくかつ簡単な工程からなる太陽電池
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の太陽電
池の製造方法は、光電変換素子の両面に電極を設けた光
電変換層を支持体に支持させた太陽電池の製造方法にお
いて、基体フィルムに少なくとも融着防止剤を介して前
記光電変換層を積層し更に接着層を積層してなる成形シ
ートを、成形機のキャビティ内周面に配置し、この後、
前記キャビティに前記支持体を構成する樹脂材料を充填
して支持体を成形することを特徴とする太陽電池の製造
方法。

【０００７】上記構成においては、成形シートを成形機
のキャビティ内周面に配置し、この後、キャビティに支
持体を構成する樹脂材料を充填して支持体を成形する。
これだけの簡単な工程であるが、キャビティ形状に支持
体が成形される際、接着層により光電変換層が支持体に
接着し、もって支持体に光電変換層が一体化した太陽電
池が製造される。また、成形の際には樹脂からの力が及
んで成形シートに応力が発生するが、融着防止層が基体
フィルムと光電変換層との融着を防止する。したがっ
て、基体フィルムが樹脂からの力をうけて変形しても、
この変形により光電変換層に作用する力は緩和される。
この結果、光電変換層に発生する応力は小さく抑えら
れ、光電変換層に割れ等の損傷が生じるおそれは小さく
なる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例の
製造方法は、射出成形により太陽電池を製造するもので
ある。 （第１実施例）図１の断面図に射出成形機に装填する成
形シートの構造を示す。成形シート１は、基体フィルム
３に順に融着防止層５、剥離層７、光電変換層９、接着
層１１を積層した構成を備える。

【０００９】基体フィルム３は、射出成形工程における
溶融樹脂の熱量と射出圧力に対し可塑性を示すプラスチ
ックフィルムとして、２軸延伸プラスチックフィルムが
使用される。２軸延伸プラスチックフィルムとして使用
するフィルムには２軸延伸ポリエステルフィルム、２軸
延伸ナイロンフィルム、あるいはこれら２軸延伸ポリエ
ステルフィルムおよび２軸延伸ナイロンフィルムのラミ
ネートフィルム等がある。この基体フィルム３の厚みは
成形品の形状によっても異なるが、２０μｍ〜１００μ
ｍ程度である。２５〜７５μｍ程度が好ましい。

【００１０】融着防止層５は融着防止剤により構成され
る。融着防止剤としては架橋することにより硬化する物
質が使用でき、例えばメラニン系樹脂、尿素系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、熱硬化アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂
などの熱硬化性樹脂が使用できる。剥離層７は基体フィ
ルム３と光電変換層９との間の剥離を容易にする剥離剤
（離型剤）により構成される。

【００１１】光電変換層９は、透明導電膜（電極）を形
成しその上に非結晶または微結晶、多結晶材料のｐ層、
ｉ層、ｎ層を順次積層したｐｉｎ光電変換素子、あるい
はｎｉｐ光電変換素子を１層または複数層積層した後、
さらに電極を形成したものである。光電変換素子に用い
る材料は、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ、ａ−Ｇｅ：
Ｈなどの非晶質材料があり、これら材料は、剥離層７上
にプラズマＣＶＤ法により形成される。なお、非晶質材
料のｐ層には、非晶質材料にボロン、アルミニウム等の
３価のイオンを添加した材料が用いられる。非晶質材料
のｎ層には、非晶質材料にリン、ひ素等の５価のイオン
を添加した材料が用いられる。

【００１２】接着層１１としては、射出成形時に使用さ
れる成形用樹脂（ここではＡＢＳ樹脂）の溶融温度（こ
こでは２３０℃）よりも軟化点が低く、成形用樹脂と溶
け合い成形用樹脂に熱接着する材料が使用される。この
ような材料としては、スチロール樹脂、熱可塑アクリル
樹脂、ポリカーボネイト、塩化ビニル・酢酸ビニル重合
体、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩素価ポ
リオレフィンなどを主成分としたものが用いられる。適
宜着色剤、助剤を添加したものでもよい。

【００１３】上記構成の成形シート１として以下の成形
シート１を製造した。即ち、２軸延伸ポリエステルフィ
ルムからなる基体フィルム３上に後記の組成からなる
インキ層を用いてグラビアコート法にて厚さ２μｍの融
着防止層５を形成し、１８０℃の雰囲気温度にて２０秒
間硬化処理した後、その上に後記の組成からなるイン
キを用いてグラビア印刷法にて剥離層７として離型剤層
を形成した。次に、真空装置内において、透明導電膜Ｉ
ＴＯ（インジウムティンオキサイド）を蒸着した。そし
て、ｎ層ａ−Ｓｉ、ｉ層ａ−Ｓｉ：Ｈ、ｐ層ａ−Ｓｉ
Ｃ：ＨをプラズマＣＶＤ装置を用いて形成し、後に、透
明導電膜を蒸着して光電変換層９を形成した。さらにそ
の上に後記の組成からなるインキを用いてグラビアコ
ート法にて接着層１１を形成した。こうして成形シート
１を得た。以下に代表的な組成を示す。 融着防止層の組成 尿素樹脂（尿素、ホルムアルデヒド混合物） …… ６０重量部 エポキシ樹脂 …… ２０重量部 ＣＡＢ（セルロースアセテートブチレート） …… ２０重量部 酸触媒（硬化剤） …… ２０重量部 メタノール／ＭＥＫ（メチルエチレンケトン）を４：１の割合で混合した混合 物 …… ２００重量部 剥離層の組成 熱可塑性アクリル樹脂 …… ７０重量部 塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂 …… ３０重量部 ポリエチレンワックス …… ３重量部 トルエン／ＭＥＫを１：１の割合で混合した混合物 ……２００重量部 接着剤層の組成 ＡＢＳ樹脂 …… ５０重量部 顔料 …… ２０重量部 トルエン／酢酸エチルを３：７の割合で混合した混合物 ……２００重量部 次に、上記成形シート１をセットする射出成形機を説明
する。

【００１４】図２の断面図に型開き状態の射出成形機の
要部を示す。可動側型板１３と固定側型板１５との間に
上述の成形シート１が配置される。成形シート１の基体
フィルム３が可動側型板１３側に面し、光電変換層９等
の積層部分が固定側型板１５に面するように成形シート
１はセットされる。この成形シート１はシートロール１
７に巻かれており、シートロール１７から引き出された
成形シート１は可動側型板１３と固定側型板１５との間
を通って、巻取ロール１９に巻き取られる。また、成形
シート１はシートロール１７側に配置した押しロール２
１ならびに駆動ロール２３、および巻取ロール１９側に
配置した押しロール２５ならびに駆動ロール２７により
案内される。成形シート１の巻取・位置決め制御は巻取
ロール１９、駆動ロール２３，２７の回動制御によりな
される。なお、押しロール２１，２５は成形シート１を
駆動ロール２３，２７側に押圧して適当な張力を付与
し、成形シート１の巻取・位置決め制御を確実にする。

【００１５】この射出成形機は以下のように作用する。
図２に示す型開き状態で、まず、成形シート１が巻き取
られ位置決めされる。位置決めでは成形シート１の光電
変換層９等の積層部分が、可動側型板１３のキャビティ
内周面１３ａと固定側型板１５のキャビティ内周面１５
ａとの間の、最終製品（太陽電池）の設計内容に鑑みた
所定位置に配置される。

【００１６】次に、図３に示すように型締めを行なう。
適当な張力で張られた成形シート１は可動側型板１３の
雄型で構成されるキャビティ内周面１３ａにぴったり沿
って配置される。続いて、ゲート１５ｂよりキャビティ
に支持体を構成する溶融樹脂として２３０℃に溶融した
ＡＢＳ樹脂２９が射出される。

【００１７】キャビティに射出されたＡＢＳ樹脂２９が
キャビティ形状に成形される際、ＡＢＳ樹脂に光電変換
層９が接着層１１により接着する。また、成形の際には
樹脂の流れにより成形シート１が引っ張られるが、融着
防止層５が基体フィルム３と光電変換層９との融着を防
止しているから、基体フィルム３が樹脂からの力をうけ
て変形しても、この変形により光電変換層９に作用する
力は緩和される。とりわけ樹脂流からの力が大きくなる
３次元形状で凹凸の変化の大きい所やＲ部において、光
電変換層９に作用する力の緩和が顕著となる。したがっ
て、光電変換層９に発生する応力は小さく抑えられ、こ
の成形時における光電変換層９に割れ等の損傷が生じる
おそれが格段に小さくなっている。

【００１８】冷却後、図４に示すように型開きを行な
う。型開きの際、成形シート１の巻取・位置決め機構
（シートロール１７、巻取ロール１９等）が固定側型板
１５から離間することで、剥離層７の働きにより基体シ
ート３は、ＡＢＳ樹脂２９の成形品と既に一体化した光
電変換層９より剥離する。

【００１９】図５の斜視図にこうして製造した太陽電池
を示す。この太陽電池３０は１方向に湾曲した３次元形
状のＡＢＳ樹脂製支持体２９に光電変換層９を一体化さ
せたものである。光電変換層９の表面とＡＢＳ樹脂成形
品の表面とは面一である。この太陽電池３０のエネルギ
変換効率は５．５［％］であった。

【００２０】以上説明した太陽電池の製造方法によれ
ば、融着防止層５を介在させた成形シート１を射出成形
機のキャビティ内周面１３ａに配置し、この後、キャビ
ティにＡＢＳ樹脂２９を射出して支持体を成形するとい
う簡単な工程で太陽電池３０を製造でき、しかも光電変
換層９に割れ等の損傷が生じるおそれが格段に小さくな
るという効果を奏する。もちろん、射出成形でＡＢＳ樹
脂支持体２９を成形するから、複雑な３次元形状の支持
体２９をもつ太陽電池も製造可能となる。

【００２１】また、ＡＢＳ樹脂製支持体２９の表面と光
電変換層９の表面とが面一であるから、光電変換層９が
傷つきにくくかつ美観に優れる太陽電池３０を製造でき
るという利点もある。 （第２実施例）この実施例は、第１実施例と同様に射出
成形により太陽電池を製造する方法であるが、基体フィ
ルムを剥離しないことに特徴のある製造方法である。

【００２２】図６の断面図に成形シート４１の構造を示
す。成形シート４１は基体フィルム４３に順に融着防止
層４５、光電変換層４７、接着層４９を積層してなる。
基体フィルム４３は、射出成形工程における溶融樹脂の
熱量と射出圧力に対して可塑性を示すプラスチックフィ
ルムとして、第１実施例の基体フィルム３と同様に、２
軸延伸プラスチックフィルムが使用される。融着防止層
４５は第１実施例の融着防止層５と同様に融着防止剤に
より構成される。光電変換層４７も、第１実施例の光電
変換層９と同様に、透明導電膜を形成しその上に非結晶
または微結晶、多結晶材料のｐ層、ｉ層、ｎ層を順次積
層したｐｉｎ光電変換素子、あるいはｎｉｐ光電変換素
子を１層または複数層積層した後、電極を形成したもの
である。接着層４９としては、第１実施例の接着層１１
と同様に、射出成形時に使用される成形用樹脂の溶融温
度よりも軟化点が低く、成形用樹脂と溶け合い成形用樹
脂に熱接着する材料が使用される。

【００２３】第２実施例では以下の成形シート４１を製
造した。即ち、２軸延伸ポリエステルフィルムからなる
基体フィルム４３上に後記の組成からなるインキ層を
用いてグラビアコート法にて厚さ２μｍの融着防止層４
５を形成し、１８０℃の雰囲気温度にて２０秒間硬化処
理した。次に、真空装置内において、透明導電膜ＩＴＯ
（インジウムティンオキサイド）を蒸着した。そして、
ｎ層ａ−Ｓｉ、ｉ層ａ−Ｓｉ：Ｈ、ｐ層ａ−ＳｉＣ：Ｈ
をプラズマＣＶＤ装置を用いて形成し、後に透明導電膜
を蒸着して光電変換層４７を形成した。さらにその上に
後記の組成からなるインキを用いてグラビアコート法
にて接着層４９を形成した。こうして成形シート４１を
得た。代表的な組成は以下のとおりである。 融着防止層の組成 尿素樹脂（尿素、ホルムアルデヒド混合物） …… ６０重量部 エポキシ樹脂 …… ２０重量部 ＣＡＢ（セルロースアセテートブチレート） …… ２０重量部 酸触媒（硬化剤） …… ２０重量部 メタノール／ＭＥＫ（メチルエチレンケトン）を４：１の割合で混合した混合 物 …… ２００重量部 接着剤層の組成 ＡＢＳ樹脂 …… ５０重量部 顔料 …… ２０重量部 トルエン／酢酸エチルを３：７の割合で混合した混合物 ……２００重量部 次に、上記成形シート１がセットされる射出成形機を説
明する。

【００２４】図７の断面図に型開き状態の射出成形機の
要部を示す。可動側型板５１と固定側型板５３との間に
成形シート４１が配置される。成形シート４１の基体フ
ィルム４３が可動側型板５１側に面し、光電変換層４７
等の積層部分が固定側型板５３に面するように成形シー
ト４１はセットされる。この成形シート４１はシートロ
ール５７に巻かれており、シートロール５７から引き出
された成形シート５７は可動側型板５１と固定側型板５
３との間を通って、巻取ロール５７に巻き取られる。ま
た、成形シート４１はシートロール５７側に配置した押
しロール６１ならびに駆動ロール６３、および巻取ロー
ル５９側に配置した押しロール６５ならびに駆動ロール
６７により案内される。成形シート４１の巻取・位置決
め制御は巻取ロール５９、駆動ロール６３，２７の回動
制御によりなされる。なお、押しロール６１，６５は成
形シート４１を駆動ロール６３，６７側に押圧して適当
な張力を付与し、成形シート４１の巻取・位置決め制御
を確実にする。

【００２５】この射出成形機の可動側型板５１には上型
（雄型）を囲繞するカッタ５５が収納部５１ａに収納さ
れている。カッタ５５は図示しないアクチュエータによ
り型板表面より出入する。この射出成形機は以下のよう
に作用する。

【００２６】図７に示す型開き状態で、まず、成形シー
ト４１が巻き取られ、位置決めされる。位置決めでは、
成形シート４１の光電変換層４７等の積層部分が、可動
側型板５１のキャビティ内周面５１ｂと固定側型板５３
のキャビティ内周面５３ａとの間の、最終製品（太陽電
池）の設計内容に鑑みた所定位置に配置される。

【００２７】次に、図８に示すように型締めを行なう。
適当な張力で張られた成形シート４１は可動側型板１３
の雄型で構成されるキャビティ内周面５１ｂにぴったり
沿って配置される。続いて、ゲートより支持体を構成す
る溶融樹脂として、２３０℃に溶融したＡＢＳ樹脂６９
がキャビティに射出される。

【００２８】キャビティに射出されたＡＢＳ樹脂６９が
キャビティ形状に成形される際、ＡＢＳ樹脂に接着層４
９により光電変換層４７が接着する。また、成形の際に
は樹脂の流れにより成形シート１が引っ張られるが、融
着防止層５が基体フィルム３と光電変換層９との融着を
防止しているから、基体フィルム３が樹脂からの力をう
けて変形しても、この変形により光電変換層９に作用す
る力は緩和される。とりわけ樹脂流からの力が大きくな
る３次元形状で凹凸の変化の大きい所やＲ部において、
光電変換層４７に作用する力の緩和が顕著となる。した
がって、光電変換層４７に発生する応力は小さく抑えら
れ、成形時において光電変換層４７に割れ等の損傷が生
じるおそれが格段に小さくなる。

【００２９】次に、図９に示すように、カッタ５５を可
動側型板５１表面より出し、キャビティ周縁の基体フィ
ルム４３を打ち抜く。冷却後、図１０に示すように型開
きを行なう。型開きの際、成形シート１の巻取・位置決
め機構（シートロール５７、巻取ロール５９等）が固定
側型板５３から離間すると基体フィルム３が離れ、３次
元形状のＡＢＳ樹脂支持体６９に光電変換層４７が一体
化した太陽電池が得られる。太陽電池の光電変換層４７
側には打ち抜かれた基体フィルム４３が表面を覆ってい
る。この太陽電池３０のエネルギ変換効率は５．８
［％］であった。

【００３０】以上説明した太陽電池の製造方法によれ
ば、第１実施例の効果に加えて、表面を覆う基体フィル
ム４３により光電変換層４７の保護が図られた太陽電池
を簡単に製造できるという効果を奏する。なお、基体フ
ィルム４３が製品（太陽電池）の一部を構成するが、支
持体として必要な特性（強度等）はＡＢＳ樹脂が担持す
るから、基体フィルム４３の材料の選択が、基体フィル
ム自体を支持体とする場合に比べ格段に容易であること
に変わりはない。

【００３１】図１１に以上説明した第１実施例および第
２実施例により製造可能な太陽電池７０を例示する。各
実施例によれば、このように複雑な３次元形状の支持体
７１に光電変換層７３を一体化した太陽電池７０を簡単
に製造できる。以上実施例を説明したが、本発明は実施
例に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲において種々なる態様で実施しえることは勿
論である。例えば射出成形機以外にも、ブロー成形機、
圧縮成形機、トランスファ成形機を使用するなど、他の
各種成形方法を利用してもよい。また、実施例では基体
フィルム３がキャビティ内周面１３ａに面し、光電変換
層９等の積層部分がゲート１５ｂに面するように成形シ
ート１を配置して成形するが、逆に、光電変換層９等の
積層部分がキャビティ１３ａに面し、基体フィルム３が
ゲート１５ｂに面するように成形シート１を配置して成
形を行なってもよい。この場合、基体フィルム３がキャ
ビティに充填される樹脂より光電変換層９を保護するか
ら、光電変換層９に作用する力が一層緩和されることが
期待される。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した本発明の太陽電池の製造方
法によれば、融着防止層を介在させた成形シートを成形
機のキャビティ内周面に配置し、この後、キャビティに
支持体を構成する樹脂材料を充填して支持体を成形する
という簡単な工程で太陽電池を製造でき、しかも光電変
換層に割れ等の損傷が生じるおそれが小さくなるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例で使用される成形シートの
構造を示す断面図。

【図２】第１実施例で使用される射出成形機の要部を示
す断面図。

【図３】キャビティに樹脂を射出した状態を示す射出成
形機の要部の断面図。

【図４】型開きした状態を示す射出成形機の要部の断面
図。

【図５】製造される太陽電池を例示した斜視図。

【図６】第２実施例で使用される成形シートの構造を示
す断面図。

【図７】第２実施例で使用される射出成形機の要部を示
す断面図。

【図８】キャビティに樹脂を射出した状態を示す射出成
形機の要部の断面図。

【図９】カッタを作動させた状態を示す射出成形機の要
部の断面図。

【図１０】型開きした状態を示す射出成形機の要部の断
面図。

【図１１】製造される太陽電池を例示した斜視図。

【符号の説明】

１，４１…成形シート， ３，４３…基体フィル
ム，５，４５…融着防止層， ９，４７…光電変
換層，１１，４９…接着層， ２９，６９…ＡＢ
Ｓ樹脂支持体，３０，７０…太陽電池，
７１…支持体，７３…光電変換層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電変換素子の両面に電極を設けた光電
   変換層を支持体に支持させた太陽電池の製造方法におい
   て、 基体フィルムに少なくとも融着防止剤を介して前記光電
   変換層を積層し更に接着層を積層してなる成形シート
   を、成形機のキャビティ内周面に配置し、 この後、前記キャビティに前記支持体を構成する樹脂材
   料を充填して支持体を成形することを特徴とする太陽電
   池の製造方法。