JPH06334204A - 可撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法 - Google Patents
可撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法Info
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- JPH06334204A JPH06334204A JP5120244A JP12024493A JPH06334204A JP H06334204 A JPH06334204 A JP H06334204A JP 5120244 A JP5120244 A JP 5120244A JP 12024493 A JP12024493 A JP 12024493A JP H06334204 A JPH06334204 A JP H06334204A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は可撓性アモルファスシリコン太陽電
池の製造法に関する。 【構成】 その製造ステップは先ず両種の芳香族ジアン
ハイドライドおよび両種の芳香族ジアミンモノマーでポ
リアミド酸ワニスに合成し、このワニスをガラス基板に
塗布してイミド化し、その上に順に金属フィルム、アモ
ルファスシリコンフィルムおよび透明導電フィルムを蒸
着させた後透明保護膜を塗布し、その後、ポリイミドフ
ィルムをガラス基板から分離させ、該ポリイミドフィル
ムの本来ガラス基板と接触した面に保護膜を塗布する。
これにより合成されたポリイミドフィルムは熱膨脹係数
が低いので、ガラス基板から容易に分離することができ
る。また製造過程が容易となり、伝統のガラス基板太陽
電池の設備をそのまま利用できるのでコストが一段と下
る。
池の製造法に関する。 【構成】 その製造ステップは先ず両種の芳香族ジアン
ハイドライドおよび両種の芳香族ジアミンモノマーでポ
リアミド酸ワニスに合成し、このワニスをガラス基板に
塗布してイミド化し、その上に順に金属フィルム、アモ
ルファスシリコンフィルムおよび透明導電フィルムを蒸
着させた後透明保護膜を塗布し、その後、ポリイミドフ
ィルムをガラス基板から分離させ、該ポリイミドフィル
ムの本来ガラス基板と接触した面に保護膜を塗布する。
これにより合成されたポリイミドフィルムは熱膨脹係数
が低いので、ガラス基板から容易に分離することができ
る。また製造過程が容易となり、伝統のガラス基板太陽
電池の設備をそのまま利用できるのでコストが一段と下
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可撓性アモルファスシリ
コン太陽電池に関するものである。
コン太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池は汚染などの公害を引起さない
ため、新エネルギー源として応用され、その需要性は日
の経過につれてだんだん広くなり、小さなものの電子製
品から大なものの発電工場に至るまでいずれも太陽電池
が使われてあり、将来の主たるエネルギー源の一つとし
て注目されている。
ため、新エネルギー源として応用され、その需要性は日
の経過につれてだんだん広くなり、小さなものの電子製
品から大なものの発電工場に至るまでいずれも太陽電池
が使われてあり、将来の主たるエネルギー源の一つとし
て注目されている。
【０００３】この可撓性アモルファスシリコン太陽電池
はアモルファスシリコン、金属および高分子等のフィル
ムを可撓性基板に成長させたものであるので、軽薄、折
曲げ可能、容易携帯、耐破裂等の利点を有している。し
たがって、従来のガラス基板アモルファスシリコン太陽
電池よりももっと広く使われている。
はアモルファスシリコン、金属および高分子等のフィル
ムを可撓性基板に成長させたものであるので、軽薄、折
曲げ可能、容易携帯、耐破裂等の利点を有している。し
たがって、従来のガラス基板アモルファスシリコン太陽
電池よりももっと広く使われている。
【０００４】可撓性アモルファスシリコン太陽電池とし
ては、例えばアメリカＥＣＯ社およびソボニックソーラ
システム社等の製品のように、金属材例えばステンレス
を基板としてその上に順に金属、アモルファスシリコン
および透明導電フィルム等を成長させたものと、例えば
アメリカのアイオワ・スイン・フィルム・テクノロジー
社および日本三洋電機（株）により開発された太陽電池
のように、高分子材を基板としてその上に同じく順に金
属、アモルファスシリコンおよび透明導電膜等を成長さ
せたものとの主たるタイプがある。その中高分子膜とし
て透明式および低透過率式の２種が使われている。前者
の高分子膜は可視光範囲内において透過率が高いのでそ
の上に順に透明導電膜、アモルファスシリコン材および
金属等を成長させている。
ては、例えばアメリカＥＣＯ社およびソボニックソーラ
システム社等の製品のように、金属材例えばステンレス
を基板としてその上に順に金属、アモルファスシリコン
および透明導電フィルム等を成長させたものと、例えば
アメリカのアイオワ・スイン・フィルム・テクノロジー
社および日本三洋電機（株）により開発された太陽電池
のように、高分子材を基板としてその上に同じく順に金
属、アモルファスシリコンおよび透明導電膜等を成長さ
せたものとの主たるタイプがある。その中高分子膜とし
て透明式および低透過率式の２種が使われている。前者
の高分子膜は可視光範囲内において透過率が高いのでそ
の上に順に透明導電膜、アモルファスシリコン材および
金属等を成長させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】金属基板太陽電池と高
分子基板太陽電池を比較すれば、前者は金属片が薄過ぎ
ると折曲後変形してしまうためその厚さに限度があり、
余り薄くできないことから重さがかさみ、折曲性が比較
的低いという欠点が存在している。したがって、今日製
品が要求するレベルから言えばこのように重さ、厚さに
おいて十分に軽薄に作成できず、ただ可撓性を有してい
るのみでは可撓性アモルファスシリコン太陽電池が具備
すべき軽、薄および可撓の三利点を十分に発揮すること
ができない。ソボニックソーラシステム社が所有してい
る特許では、非常に薄い金属を基板（＜５０μｍ）と
し、又は電池に仕上げた後エッチングして非常に軽薄な
可撓性アモルファスシリコン太陽電池を製作することが
提案されているが、製作プログレスが比較的複雑である
外、変形しやすいので製品が実現化されていない。一
方、高分子基板は軽、薄および可撓性の三特点を有して
いるので、これで製作された太陽電池は金属基板により
作成されたものよりも薄く、軽く、かつより可撓性に富
んでいる。
分子基板太陽電池を比較すれば、前者は金属片が薄過ぎ
ると折曲後変形してしまうためその厚さに限度があり、
余り薄くできないことから重さがかさみ、折曲性が比較
的低いという欠点が存在している。したがって、今日製
品が要求するレベルから言えばこのように重さ、厚さに
おいて十分に軽薄に作成できず、ただ可撓性を有してい
るのみでは可撓性アモルファスシリコン太陽電池が具備
すべき軽、薄および可撓の三利点を十分に発揮すること
ができない。ソボニックソーラシステム社が所有してい
る特許では、非常に薄い金属を基板（＜５０μｍ）と
し、又は電池に仕上げた後エッチングして非常に軽薄な
可撓性アモルファスシリコン太陽電池を製作することが
提案されているが、製作プログレスが比較的複雑である
外、変形しやすいので製品が実現化されていない。一
方、高分子基板は軽、薄および可撓性の三特点を有して
いるので、これで製作された太陽電池は金属基板により
作成されたものよりも薄く、軽く、かつより可撓性に富
んでいる。
【０００６】この太陽電池の製作に適用される高分子膜
は（１）熱安定性、（２）高機械強度、（３）膜平坦性
と均一性が良いこと、（４）高真空中にガスを釈放しな
いように高純度であること、（５）耐環境性に優れてい
ることの５特性を具備しなければならない。このために
いかに最適な高分子基材を製作するかが今後この分野に
課された課題の一つである。この外、この高分子膜に太
陽電池の各層を蒸着する時、いかに蒸着時高分子膜の熱
膨脹、熱収縮による変形を防止し、膜を平坦かつ均一に
して剥離、亀裂を発生させないように製作することも今
後の課題となっている。
は（１）熱安定性、（２）高機械強度、（３）膜平坦性
と均一性が良いこと、（４）高真空中にガスを釈放しな
いように高純度であること、（５）耐環境性に優れてい
ることの５特性を具備しなければならない。このために
いかに最適な高分子基材を製作するかが今後この分野に
課された課題の一つである。この外、この高分子膜に太
陽電池の各層を蒸着する時、いかに蒸着時高分子膜の熱
膨脹、熱収縮による変形を防止し、膜を平坦かつ均一に
して剥離、亀裂を発生させないように製作することも今
後の課題となっている。
【０００７】さて、高分子膜太陽電池に適用されている
高分子基材に次の数種がある。
高分子基材に次の数種がある。
【０００８】（１）ポリイミドフィルム（ＰＩ） 一般に耐熱、機械強度、電機絶縁、耐放射性および耐化
学薬品制に優れているパイロメリチックジアンハイドラ
イド（ＰＭＤＡ）およびオキシジアミン（ＯＤＡ）を主
成分とする、アメリカ・デュポン社製の「カプトン（ka
pton）」が採用されているが、熱膨脹係数（４．０〜
５．０×１０-5ｃｍ／ｃｍ℃）が比較的高く、かつ膜が
非常に柔軟であるため、金属をアモルファスシリコン層
に蒸着した後、容易に応力がマッチしない問題を発生
し、蒸着膜の剥離、亀裂および厚さ不均一等の結果を招
く（アメリカ特許第０，３８５，００７および４，３２
１，２９９参照）。一方、直接ＰＩを基板とすると、薄
膜に蒸着した時基板面がスムースな平坦面となれず、か
つ熱膨脹、冷収縮の巾が大きい等の問題が発生するの
で、ＰＩ膜の下側に支持膜を付加しているものがある
（アメカリ特許第４，５１４，５８３、日本特開昭６０
−７９７７９および６０−６６８９、およびアメリカソ
ボニックソーラシステムアメリカ特許第０，１８９，９
７６号参照）。この支持膜は通常金属フィルムによりな
るが、繊維布又はその他高分子材を使用しているものも
ある。ソボニックソーラシステム社の当該特許では非常
に薄い金属膜を利用して膜上にＰＩを塗布し、電池に仕
上げた後その金属膜をエッチングして除去することによ
り可撓性太陽電池を製作している。また、金属膜をエッ
チングして基板の一部とするものもあるが、ソボニック
ソーラシステム社の方法が余り複雑である外、非常に薄
い金属片をＰＩ膜に加えて基板としているので柔かす
ぎ、蒸着時スムースな平坦面となれず、なお熱膨脹又は
冷収縮の欠点を回避できない。また、繊維布やガラス繊
維等を支持膜とすると、それ自体の表面が粗く不均一
（数μｍに達する）であるため、その上に塗布されたＰ
Ｉ膜も平坦均一でなく良好な基板の要件にそわない。
学薬品制に優れているパイロメリチックジアンハイドラ
イド（ＰＭＤＡ）およびオキシジアミン（ＯＤＡ）を主
成分とする、アメリカ・デュポン社製の「カプトン（ka
pton）」が採用されているが、熱膨脹係数（４．０〜
５．０×１０-5ｃｍ／ｃｍ℃）が比較的高く、かつ膜が
非常に柔軟であるため、金属をアモルファスシリコン層
に蒸着した後、容易に応力がマッチしない問題を発生
し、蒸着膜の剥離、亀裂および厚さ不均一等の結果を招
く（アメリカ特許第０，３８５，００７および４，３２
１，２９９参照）。一方、直接ＰＩを基板とすると、薄
膜に蒸着した時基板面がスムースな平坦面となれず、か
つ熱膨脹、冷収縮の巾が大きい等の問題が発生するの
で、ＰＩ膜の下側に支持膜を付加しているものがある
（アメカリ特許第４，５１４，５８３、日本特開昭６０
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ボニックソーラシステムアメリカ特許第０，１８９，９
７６号参照）。この支持膜は通常金属フィルムによりな
るが、繊維布又はその他高分子材を使用しているものも
ある。ソボニックソーラシステム社の当該特許では非常
に薄い金属膜を利用して膜上にＰＩを塗布し、電池に仕
上げた後その金属膜をエッチングして除去することによ
り可撓性太陽電池を製作している。また、金属膜をエッ
チングして基板の一部とするものもあるが、ソボニック
ソーラシステム社の方法が余り複雑である外、非常に薄
い金属片をＰＩ膜に加えて基板としているので柔かす
ぎ、蒸着時スムースな平坦面となれず、なお熱膨脹又は
冷収縮の欠点を回避できない。また、繊維布やガラス繊
維等を支持膜とすると、それ自体の表面が粗く不均一
（数μｍに達する）であるため、その上に塗布されたＰ
Ｉ膜も平坦均一でなく良好な基板の要件にそわない。
【０００９】（２）ポリエチルスルホン（ＰＥＳ） ガラス転移温度（Ｔｇ）が２２５℃で真空中でガスを釈
放しやすいため、これにより得られた基材のフィルム特
性は非常に劣り効率の高い素子を製造できない。かつ、
ＰＥＳの熱膨脹係数よりも大きく５．５×１０-5ｃｍ／
ｃｍ℃に達するので、金属、インジウムスズ酸化物（Ｉ
ＴＯ）、ａ−Ｓｉ間の応力はなおさらマッチしにくい。
放しやすいため、これにより得られた基材のフィルム特
性は非常に劣り効率の高い素子を製造できない。かつ、
ＰＥＳの熱膨脹係数よりも大きく５．５×１０-5ｃｍ／
ｃｍ℃に達するので、金属、インジウムスズ酸化物（Ｉ
ＴＯ）、ａ−Ｓｉ間の応力はなおさらマッチしにくい。
【００１０】（３）ＰＩ／ＭｅＯ／ＰＩ／ＭｅＯ積層膜
（ＭｅＯは金属酸化物） ＰＩとＭｅＯを複数層積層してＰＩの過度柔軟性を改善
してガラス転移温度を低下させることができるが、製作
過程が繁雑すぎるため工業化されていない。したがって
目前に至る迄、高分子太陽電池の一般製法は連続ローリ
ングの方式で高分子膜上に各層の薄膜を蒸着した方式の
製法が採られている。金属膜又は透明導電膜の蒸着に必
要な設備に熱蒸発器スパッター又はＥ‐ビームガン蒸発
器等があり商品化されているが、比較的高価である。一
方、アモルファスシリコンフィルムの蒸着に必要なプラ
ズマ−加強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、又はＧＤ−ＣＶＤ
（Glow Discharge Chmical Vapor Deposition ：グロー
放電化学蒸着）を、連続ローリングの方式に設計するの
は比較的複雑で困難とされている。したがって、目前商
業化のＰＥＣＶＤは連続ローリング蒸着に使用されてい
ず、使用者はいずれも自己開発しなければならない。特
に、太陽電池効率を向上させるためには、該アモルファ
スシリコンのＮ、Ｉ、Ｐ ３層のフィルムはそれぞれ三
つの異なる反応膜中で蒸着すべく、それ故マルチチャン
バＰＥＣＶＤを用いて蒸着している。この場合、連続ロ
ーリングの方式にするのはなおさら困難となり、その解
決に今まだ模索中である。
（ＭｅＯは金属酸化物） ＰＩとＭｅＯを複数層積層してＰＩの過度柔軟性を改善
してガラス転移温度を低下させることができるが、製作
過程が繁雑すぎるため工業化されていない。したがって
目前に至る迄、高分子太陽電池の一般製法は連続ローリ
ングの方式で高分子膜上に各層の薄膜を蒸着した方式の
製法が採られている。金属膜又は透明導電膜の蒸着に必
要な設備に熱蒸発器スパッター又はＥ‐ビームガン蒸発
器等があり商品化されているが、比較的高価である。一
方、アモルファスシリコンフィルムの蒸着に必要なプラ
ズマ−加強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、又はＧＤ−ＣＶＤ
（Glow Discharge Chmical Vapor Deposition ：グロー
放電化学蒸着）を、連続ローリングの方式に設計するの
は比較的複雑で困難とされている。したがって、目前商
業化のＰＥＣＶＤは連続ローリング蒸着に使用されてい
ず、使用者はいずれも自己開発しなければならない。特
に、太陽電池効率を向上させるためには、該アモルファ
スシリコンのＮ、Ｉ、Ｐ ３層のフィルムはそれぞれ三
つの異なる反応膜中で蒸着すべく、それ故マルチチャン
バＰＥＣＶＤを用いて蒸着している。この場合、連続ロ
ーリングの方式にするのはなおさら困難となり、その解
決に今まだ模索中である。
【００１１】したがって、連続ローリング方式で高分子
膜太陽電池を蒸着すると以下の欠点を伴う。
膜太陽電池を蒸着すると以下の欠点を伴う。
【００１２】（１）必要な蒸着システムが従来の蒸着シ
ステムと異なっているので既存のガラス基板太陽電池の
蒸着システムを利用できず、別に新しいシステムを取入
れなければならない。また、この新システムは構造が複
雑の上既成品がない。
ステムと異なっているので既存のガラス基板太陽電池の
蒸着システムを利用できず、別に新しいシステムを取入
れなければならない。また、この新システムは構造が複
雑の上既成品がない。
【００１３】（２）広い面積にわたって蒸着するので高
分子基板の平坦度を維持するのが容易でないとともに、
高分子膜が熱変形のために蒸着膜の厚さが不均一となり
品質が比較的劣る。
分子基板の平坦度を維持するのが容易でないとともに、
高分子膜が熱変形のために蒸着膜の厚さが不均一となり
品質が比較的劣る。
【００１４】（３）マルチチャンバＰＥＶＣＤにするの
が困難なため高分子膜太陽電池の効率向上が容易でな
い。
が困難なため高分子膜太陽電池の効率向上が容易でな
い。
【００１５】（４）設備が高価なため製品のコストがア
ップしてしまう。
ップしてしまう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれら先行
技術の欠点にかんがみ、鋭意研究の結果、本発明の可撓
性アモルファスシリコン太陽電池の製造法の開発に成功
した。
技術の欠点にかんがみ、鋭意研究の結果、本発明の可撓
性アモルファスシリコン太陽電池の製造法の開発に成功
した。
【００１７】この発明の主たる目的はＰＩをガラス基板
の上でフィルムに成形させて、これにその他各層の薄膜
を蒸着又は塗布した後、ＰＩ膜／太陽電池をガラス基板
から取り外して得る、可撓性アモルファスシリコン太陽
電池の製造方法を提供することにある。
の上でフィルムに成形させて、これにその他各層の薄膜
を蒸着又は塗布した後、ＰＩ膜／太陽電池をガラス基板
から取り外して得る、可撓性アモルファスシリコン太陽
電池の製造方法を提供することにある。
【００１８】本発明の次の目的は従来使用されていたＰ
Ｉと特性が異なり、比較的適宜な熱膨脹係数を具備し、
複数層の膜を蒸着した後でも容易にガラス基板から分離
可能の、可撓性アモルファスシリコン太陽電池に適用の
ＰＩの合成法を提供することにある。
Ｉと特性が異なり、比較的適宜な熱膨脹係数を具備し、
複数層の膜を蒸着した後でも容易にガラス基板から分離
可能の、可撓性アモルファスシリコン太陽電池に適用の
ＰＩの合成法を提供することにある。
【００１９】本発明の又次の目的は既存のガラス基板太
陽電池の製造設備を利用でき、かつ直接アモルファスシ
リコン蒸着およびレーザ切断手段を使用できる可撓性ア
モルファスシリコン太陽電池の製造法を提供することに
ある。
陽電池の製造設備を利用でき、かつ直接アモルファスシ
リコン蒸着およびレーザ切断手段を使用できる可撓性ア
モルファスシリコン太陽電池の製造法を提供することに
ある。
【００２０】上記目的を達成するための本発明の可撓性
アモルファスシリコン太陽電池の構造は図１に示す如く
アモルファスシリコン太陽電池を高分子膜上に成長させ
て以下のように製作される。
アモルファスシリコン太陽電池の構造は図１に示す如く
アモルファスシリコン太陽電池を高分子膜上に成長させ
て以下のように製作される。
【００２１】（ａ）ＰＩワニス塗料をガラス基板に塗布
し、（ｂ）このワニス被膜をイミド化して前記ガラス基
板にＰＩフィルム２を形成させ、（ｃ）このＰＩフィル
ムに金属フィルム３を蒸着してパターン化させるととも
に（ｄ）該金属フィルム上にアモルファスシリコンフィ
ルム４を蒸着してレーザ切断機でこのフィルムをパター
ン化させ、（ｅ）このアモルファスフィルム上に透明導
電フィルム５を蒸着してこのフィルムをパターン化し、
（ｆ）しかる後、この透明導電フィルム上に透明保護膜
６を塗布し、（ｇ）ＰＩフィルムをガラス基板の周囲か
ら切離し、（ｈ）この切離されたＰＩフィルムの後側に
保護膜７を塗布すると、軽、薄および折曲可能な可撓性
高分子膜太陽電池が完成される。
し、（ｂ）このワニス被膜をイミド化して前記ガラス基
板にＰＩフィルム２を形成させ、（ｃ）このＰＩフィル
ムに金属フィルム３を蒸着してパターン化させるととも
に（ｄ）該金属フィルム上にアモルファスシリコンフィ
ルム４を蒸着してレーザ切断機でこのフィルムをパター
ン化させ、（ｅ）このアモルファスフィルム上に透明導
電フィルム５を蒸着してこのフィルムをパターン化し、
（ｆ）しかる後、この透明導電フィルム上に透明保護膜
６を塗布し、（ｇ）ＰＩフィルムをガラス基板の周囲か
ら切離し、（ｈ）この切離されたＰＩフィルムの後側に
保護膜７を塗布すると、軽、薄および折曲可能な可撓性
高分子膜太陽電池が完成される。
【００２２】ところで、大面積の太陽電池を製作する場
合、蒸着された各層の薄膜はいずれもパターン化を必要
とするが、既存のレーザ切断手段を利用できるので、量
産に好適である。しかしながら、基板自体が柔軟である
場合、これを極めて平に切断台上に伸ばして置くことは
容易でないため切断効果が余りよくない。これを解決す
るために従来では柔軟基板の下側にサポート手段が設置
されている。
合、蒸着された各層の薄膜はいずれもパターン化を必要
とするが、既存のレーザ切断手段を利用できるので、量
産に好適である。しかしながら、基板自体が柔軟である
場合、これを極めて平に切断台上に伸ばして置くことは
容易でないため切断効果が余りよくない。これを解決す
るために従来では柔軟基板の下側にサポート手段が設置
されている。
【００２３】これに対し本発明は直接ＰＩをガラス基板
上にフィルムを形成させるものであるから非常に平坦な
ＰＩ／ガラス基板を得ることができる。また、この上に
各層のフィルムを成長させた後レーザで切断してパター
ン化させるのでガラス基板太陽電池と全く同一の方法を
採択でき、既存の設備をそのまま利用でき、費用の節
約、コストダウンに大きく寄与できる。
上にフィルムを形成させるものであるから非常に平坦な
ＰＩ／ガラス基板を得ることができる。また、この上に
各層のフィルムを成長させた後レーザで切断してパター
ン化させるのでガラス基板太陽電池と全く同一の方法を
採択でき、既存の設備をそのまま利用でき、費用の節
約、コストダウンに大きく寄与できる。
【００２４】本発明に使用された方法は操作が簡単でガ
ラスの上に塗布するので非常に平坦なＰＩフィルムを得
ることができ、かつ、その上にその他各層のフィルムを
蒸着する時変形しないから熱膨脹係数の差異によるフィ
ルム間の応力差を減少することができ、非常に均一かつ
接着性良好なフィルムを得ることができる。
ラスの上に塗布するので非常に平坦なＰＩフィルムを得
ることができ、かつ、その上にその他各層のフィルムを
蒸着する時変形しないから熱膨脹係数の差異によるフィ
ルム間の応力差を減少することができ、非常に均一かつ
接着性良好なフィルムを得ることができる。
【００２５】太陽電池に使用されていた従来のＰＩフィ
ルム基板は熱膨脹係数が大きく、かつその上に各層のフ
ィルムを蒸着した後ガラス基板との接着力が大であるた
め、ガラスの上から容易に剥離できないので、本発明の
製造過程に適用できない。
ルム基板は熱膨脹係数が大きく、かつその上に各層のフ
ィルムを蒸着した後ガラス基板との接着力が大であるた
め、ガラスの上から容易に剥離できないので、本発明の
製造過程に適用できない。
【００２６】本発明に用いられたＰＩは伝統のＰＩと特
性が異なり、特殊に調合合成されたものであるのでその
ＰＩフィルムに各層のフィルムを蒸着した後でも容易に
ガラス基板から剥離することができる。
性が異なり、特殊に調合合成されたものであるのでその
ＰＩフィルムに各層のフィルムを蒸着した後でも容易に
ガラス基板から剥離することができる。
【００２７】伝統用ＰＩは単一種類の芳香族ジアンハイ
ドライドとジアミンとから合成してなるが、本発明に用
いられるＰＩは２種の芳香族ジアンハイドライドとジア
ミンとから合成される。
ドライドとジアミンとから合成してなるが、本発明に用
いられるＰＩは２種の芳香族ジアンハイドライドとジア
ミンとから合成される。
【００２８】本発明の可撓性アモルファス太陽電池に適
用されるポリイミド前駆物質、すなわちポリアミド酸
（polyamic acid ）の合成法は以下の通りにて行われ
る。
用されるポリイミド前駆物質、すなわちポリアミド酸
（polyamic acid ）の合成法は以下の通りにて行われ
る。
【００２９】合成用化合物は以下のものを含む。 （１）芳香族ジアンハイドライド
【００３０】
【化１２】 その中
【００３１】
【化１３】 又は
【００３２】
【化１４】 又は
【００３３】
【化１５】 又は
【００３４】
【化１６】 の中のいずれかの２種および （２）芳香族ジアミン ＮＨ２−Ｒ′−ＮＨ２ その中、
【００３５】
【化１７】 又は
【００３６】
【化１８】 又は
【００３７】
【化１９】 又は
【００３８】
【化２０】 又は
【００３９】
【化２１】 又は
【００４０】
【化２２】 又は
【００４１】
【化２３】 の中のいずれかの２種。
【００４２】本発明可撓性アモルファスシリコン太陽電
池用の多アミン酸は以上の過程を経て合成される。
池用の多アミン酸は以上の過程を経て合成される。
【００４３】（１）６０〜１００重量％の非プロトン性
溶媒および０〜４０重量％の芳香族溶媒の混合液を調合
する。
溶媒および０〜４０重量％の芳香族溶媒の混合液を調合
する。
【００４４】これに使用された非プロトン性溶媒は
（ａ）Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン；（ｂ）Ｎ′，Ｎ‐
ジメチルアセトアミド；および（ｃ）Ｎ，Ｎ′‐ジメチ
ルホルムアミドの中のいずれか一種である。
（ａ）Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン；（ｂ）Ｎ′，Ｎ‐
ジメチルアセトアミド；および（ｃ）Ｎ，Ｎ′‐ジメチ
ルホルムアミドの中のいずれか一種である。
【００４５】また、芳香族溶媒にはシクロヘキサノン、
トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトンお
よびブチロラクトンの中のいずれか一種が使用される。
トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトンお
よびブチロラクトンの中のいずれか一種が使用される。
【００４６】（２）この混合液に分子比が１：９の２種
の芳香族ジアミンを添加する。
の芳香族ジアミンを添加する。
【００４７】（３）引続き、分子比が１：５の所定の２
種のジアンハイドライドを該混合液に添加し、室温で窒
素雰囲気中に６時間反応させるとポリアミド酸、つまり
ＰＩワニスに共重合される。このＰＩワニスはスピンコ
ーティング、押し出し型鋳造又はドクターブレード法を
用いてガラス基板上に回転塗布した後高温でイミド化す
れば平坦かつ均一なＰＩフィルムが得られる。このＰＩ
フィルムは以下の特性を有する。
種のジアンハイドライドを該混合液に添加し、室温で窒
素雰囲気中に６時間反応させるとポリアミド酸、つまり
ＰＩワニスに共重合される。このＰＩワニスはスピンコ
ーティング、押し出し型鋳造又はドクターブレード法を
用いてガラス基板上に回転塗布した後高温でイミド化す
れば平坦かつ均一なＰＩフィルムが得られる。このＰＩ
フィルムは以下の特性を有する。
【００４８】 表１ 本発明のＰＩ特性 合成用化合物 ＢＰＤＡ／ＢＴＤＡ／ＰＰＤＡ／Ｏ
ＤＡ その中ＢＰＤＡはビフェニルテトラカルボン酸ジアンハ
イドライド ＢＴＤＡはベンゾホンテトラカルボン酸ジアンハイドラ
イド ＰＰＤＡ パラフェニルジアミン ＯＤＡ オキシジアミン 溶媒混合液 ＮＭＰ：Ｎ‐メチル‐２‐ピロリド
ン ＮＭＰ／キシレン 固形物含量 １５％ ＮＭＰ／トルエン 固形物含量 ２０％ 降伏電圧 ４５００ｖ／ｍｉｌ 熱膨脹係数(TCE) ２０．５〜１０-6℃-1 分解温度 ４５０℃ 引張強度 １３．７ｋｇ／ｍｍ2 延伸率 ２９％ 絶縁耐力 ３．３（１０ＫＨｚ） 容積抵抗 ＞１０6 Ω-cm 表面抵抗 ＞１０15Ω 吸水率 １．２％（２４時間水に浸漬する） 表２は主材ＰＭＤＡ
ＤＡ その中ＢＰＤＡはビフェニルテトラカルボン酸ジアンハ
イドライド ＢＴＤＡはベンゾホンテトラカルボン酸ジアンハイドラ
イド ＰＰＤＡ パラフェニルジアミン ＯＤＡ オキシジアミン 溶媒混合液 ＮＭＰ：Ｎ‐メチル‐２‐ピロリド
ン ＮＭＰ／キシレン 固形物含量 １５％ ＮＭＰ／トルエン 固形物含量 ２０％ 降伏電圧 ４５００ｖ／ｍｉｌ 熱膨脹係数(TCE) ２０．５〜１０-6℃-1 分解温度 ４５０℃ 引張強度 １３．７ｋｇ／ｍｍ2 延伸率 ２９％ 絶縁耐力 ３．３（１０ＫＨｚ） 容積抵抗 ＞１０6 Ω-cm 表面抵抗 ＞１０15Ω 吸水率 １．２％（２４時間水に浸漬する） 表２は主材ＰＭＤＡ
【００４９】
【化２４】 と
【００５０】
【化２５】 により合成された伝統のカプトンＰＩフィルムをガラス
上にて熱処理および蒸着した後のガラス間との剥離強度
を示す。
上にて熱処理および蒸着した後のガラス間との剥離強度
を示す。
【００５１】真空加熱蒸着処理を行わないＰＩフィルム
とガラス間の剥離強度は０．０１ｌｂｓ／ｉｎ2 、蒸着
金属フィルムの温度と時間で真空加熱（しかし金属フィ
ルムを蒸着しない）した時の剥離強度は変化せず、同じ
く０．０１ ｌｂｓ／ｉｎ2 である。しかし蒸着後剥離
強度は０．６に増加し、傷をつけずに剥離するのは不可
能である。かつ、蒸着のフィルム総数が多ければ多い程
接着性が益々強く、例えば金属フィルム、アモルファス
シリコンフィルムおよび透明導電フィルムを蒸着した時
の剥離強度は１．３７ ｌｂｓ／ｉｎ2 に増加してしま
い、ＰＩフィルムとガラス間の剥離が容易でない。これ
に対し本発明の方法により製作されたＰＩフィルムは、
ガラスとの接着性が大巾に低下され、通常の引張り機で
はその剥離強度を測定できない。かつ、フィルムの蒸着
過程中、ＰＩフィルムとガラスとの付着性がよく、各層
のフィルム蒸着後ＰＩフィルムの周縁を切離すれば容易
にガラスから完全無欠に取り外すことができる。
とガラス間の剥離強度は０．０１ｌｂｓ／ｉｎ2 、蒸着
金属フィルムの温度と時間で真空加熱（しかし金属フィ
ルムを蒸着しない）した時の剥離強度は変化せず、同じ
く０．０１ ｌｂｓ／ｉｎ2 である。しかし蒸着後剥離
強度は０．６に増加し、傷をつけずに剥離するのは不可
能である。かつ、蒸着のフィルム総数が多ければ多い程
接着性が益々強く、例えば金属フィルム、アモルファス
シリコンフィルムおよび透明導電フィルムを蒸着した時
の剥離強度は１．３７ ｌｂｓ／ｉｎ2 に増加してしま
い、ＰＩフィルムとガラス間の剥離が容易でない。これ
に対し本発明の方法により製作されたＰＩフィルムは、
ガラスとの接着性が大巾に低下され、通常の引張り機で
はその剥離強度を測定できない。かつ、フィルムの蒸着
過程中、ＰＩフィルムとガラスとの付着性がよく、各層
のフィルム蒸着後ＰＩフィルムの周縁を切離すれば容易
にガラスから完全無欠に取り外すことができる。
【００５２】 表２ カプトンＰＩフィルム（ＰＭＤＡ＋ＯＤＡ）とガラス基板間の剥離強度 剥離強度 基板蒸着フィルム状態 剥離強度lbs ／in2 ＰＩフィルム／ガラス ０．０１ ＰＩフィルム／ガラス ０．０１ （蒸着金属フィルムの温度と時間で真空加熱） 金属フィルム／ＰＩフィルム／ガラス ０．６ 透明導電フィルム／アモルファスシリコンフィルム／ 金属フィルム／ＰＩフィルム／ガラス １．３７
【００５３】
【実施例】実施例１ ６．９１２ｇ（０．０６４モル）の１，４‐フェニルジ
アミンおよび１２．８ｇ（０．０６４モル）の４，４‐
ジアミノジフェニルエーテルを１８０ｇのＮ‐メチル‐
２‐ピロリドンと１２０ｇのキシレンとにより組成され
た混合溶媒中に溶解させ、完全に溶解後再度１６．４８
６４ｇ（０．０５１２モル）の３，３′，４，４′‐ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸ジアンハイドライドを添
加し、その後１６．７４２４ｇ（０．０７６８モル）の
パイロメリチックジアンハイドライドを該溶液中に添加
し、室温で窒素雰囲気中に６時間反応させると、黄褐色
で固形物含量が１５％のポリアミド酸を得た。得られた
ポリアミド酸を隙間が３００μｍのドクターブレードで
ガラス基板上に塗布し、それぞれ１００℃で３０分、３
００℃で３０分、３５０℃で１時間イミド化した後、平
面が平滑で緻密な厚さ３０μｍのＰＩフィルムを得た。 実施例２ 先ず、ＰＩ／ガラス基板上にＥ‐ビームガン蒸発器又は
スパッターで一層の２００オングストロームのＡｌフィ
ルムを蒸着し、次に一層の１０００オングストロームの
Ｃｒフィルムを蒸着し、さらにプラズマ加強化学蒸着で
厚さ３００オングストローム〜６００オングストローム
のｎ型アモルファスシリコンフィルム、４０００オング
ストローム〜５０００オングストロームのｉ型アモルフ
ァスシリコンフィルムおよび１００オングストローム〜
２００オングストロームのｐ型アモルファスシリコンフ
ィルムをそれぞれＰＨ３及びＳｉＨ４（ｎ型層）、Ｓｉ
Ｈ４（ｉ型層）、Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、ＣＨ４およびＳｉＨ
４（ｐ型層）の雰囲気中において蒸着積層する。この時
圧力は０．３〜０．５トール ＲＦパワー密度は０．１
ｗ／ｃｍ2 である。最後に、Ｅ‐ビームガン蒸発器又は
スパッターで厚さ２０００オングストロームの透明電極
フィルムを蒸着してアモルファスシリコン太陽電池に仕
上げ、刃片でこのＰＩフィルム周縁を切放すとＰＩフィ
ルム太陽電池の製品が得られる。
アミンおよび１２．８ｇ（０．０６４モル）の４，４‐
ジアミノジフェニルエーテルを１８０ｇのＮ‐メチル‐
２‐ピロリドンと１２０ｇのキシレンとにより組成され
た混合溶媒中に溶解させ、完全に溶解後再度１６．４８
６４ｇ（０．０５１２モル）の３，３′，４，４′‐ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸ジアンハイドライドを添
加し、その後１６．７４２４ｇ（０．０７６８モル）の
パイロメリチックジアンハイドライドを該溶液中に添加
し、室温で窒素雰囲気中に６時間反応させると、黄褐色
で固形物含量が１５％のポリアミド酸を得た。得られた
ポリアミド酸を隙間が３００μｍのドクターブレードで
ガラス基板上に塗布し、それぞれ１００℃で３０分、３
００℃で３０分、３５０℃で１時間イミド化した後、平
面が平滑で緻密な厚さ３０μｍのＰＩフィルムを得た。 実施例２ 先ず、ＰＩ／ガラス基板上にＥ‐ビームガン蒸発器又は
スパッターで一層の２００オングストロームのＡｌフィ
ルムを蒸着し、次に一層の１０００オングストロームの
Ｃｒフィルムを蒸着し、さらにプラズマ加強化学蒸着で
厚さ３００オングストローム〜６００オングストローム
のｎ型アモルファスシリコンフィルム、４０００オング
ストローム〜５０００オングストロームのｉ型アモルフ
ァスシリコンフィルムおよび１００オングストローム〜
２００オングストロームのｐ型アモルファスシリコンフ
ィルムをそれぞれＰＨ３及びＳｉＨ４（ｎ型層）、Ｓｉ
Ｈ４（ｉ型層）、Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、ＣＨ４およびＳｉＨ
４（ｐ型層）の雰囲気中において蒸着積層する。この時
圧力は０．３〜０．５トール ＲＦパワー密度は０．１
ｗ／ｃｍ2 である。最後に、Ｅ‐ビームガン蒸発器又は
スパッターで厚さ２０００オングストロームの透明電極
フィルムを蒸着してアモルファスシリコン太陽電池に仕
上げ、刃片でこのＰＩフィルム周縁を切放すとＰＩフィ
ルム太陽電池の製品が得られる。
【００５４】
【発明の効果】このように本発明の可撓性アモルファス
シリコン太陽電池用ＰＩは特殊な配合によって合成さ
れ、伝統のＰＩと特性が異なり比較的低い熱膨脹係数値
を有しているので積層フィルムに蒸着した後でもなお容
易にガラスと分離することができる。また、本発明の可
撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法は既存のガ
ラス基板太陽電池の製造設備を利用でき、直接アモルフ
ァス蒸着および切断手段を使用できるので、費用を節約
でき、製造コストが低下され、製造過程が簡易になり、
産業上の利用価値を十分に具備している。
シリコン太陽電池用ＰＩは特殊な配合によって合成さ
れ、伝統のＰＩと特性が異なり比較的低い熱膨脹係数値
を有しているので積層フィルムに蒸着した後でもなお容
易にガラスと分離することができる。また、本発明の可
撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法は既存のガ
ラス基板太陽電池の製造設備を利用でき、直接アモルフ
ァス蒸着および切断手段を使用できるので、費用を節約
でき、製造コストが低下され、製造過程が簡易になり、
産業上の利用価値を十分に具備している。
【図１】本発明による太陽電池の説明図である。
２ ＰＩフィルム ３ 金属フィルム ４ アモルファスシリコンフィルム ５ 透明導電フィルム ６ 透明保護膜 ７ 保護膜
フロントページの続き (72)発明者 徐 文 月 台湾新竹県▲ション▼林郷上山村二隣20− ２号 (72)発明者 蔡 宇 泰 台湾台中県清水鎮▲アオ▼峰路28号
Claims (11)
- 【請求項１】（ａ）ＰＩワニス塗料をガラス基板に塗布
し、 （ｂ）このワニス被膜をイミド化して前記ガラス基板に
ＰＩフィルムを形成させ、 （ｃ）このＰＩフィルムに金属フィルムを真空蒸着して
前記金属フィルムをパターン化し、 （ｄ）引続き、この金属フィルムにアモルファスシリコ
ンフィルムを同じく真空蒸着して該アモルファスシリコ
ンフィルムをパターン化し、 （ｅ）しかる後、このアモルファスシリコンフィルムに
透明電極フィルムを真空蒸着して該透明導電フィルムを
パターン化させた後、 （ｆ）透明保護膜を前記透明導電フィルム全体に塗布
し、 （ｇ）前記ＰＩフィルムを前記ガラス基板から分離させ
て、 （ｈ）前記ＰＩフィルムの後側に保護膜を塗布したこと
を特徴とする、可撓性のアモルファスシリコン太陽電池
の製造法。 - 【請求項２】前記イミド化は、前記ワニスフィルムを１
００℃の温度で３０分、２００℃で３０分、３００℃で
３０分、および３５０℃で１時間加熱して行われる請求
項１に記載の製造法。 - 【請求項３】前記金属フィルムは２０００オングストロ
ームのＡｌ膜、および１０００オングストロームのＣｒ
膜を含む請求項１に記載の製造法。 - 【請求項４】前記アモルファスシリコンフィルムの蒸着
は、２５０℃の温度で０．３〜０．５トール（ｔｏｒ
ｒ）下、および０．１ｗ／ｃｍ2 のＲＦパワー密度で行
われ、かつ、前記アモルファスシリコンフィルムは３０
０〜６００オングストロームのｎ膜と、４，０００〜
５，０００オングストロームのｉ膜と、１００〜２００
オングストロームのｐ膜とを含んでなる請求項１に記載
の製造法。 - 【請求項５】前記透明電極フィルムは２，０００オング
ストロームの厚さのインジウムスズ酸化物により組成さ
れる請求項１に記載の製造法。 - 【請求項６】前記ＰＩフィルムの前記基板からの分離
は、前記ガラス基板周囲の前記ＰＩフィルムを切断、お
よび前記ＰＩフィルムを前記ガラス基板から剥取ること
により行われる請求項１に記載の製造法。 - 【請求項７】（ａ）６０〜１００重量％の非プロトン性
溶媒および０〜４０重量％の芳香族溶媒の混合液を調合
し、 （ｂ）この混合液に分子比が１：９の２種の芳香族ジア
ミンを添加し、 （ｃ）引続き、分子比が１：５の所定の２種の芳香族ジ
アンハイドライドを該混合液に添加し、 （ｄ）これを室温で窒素雰囲気中に６時間反応させて得
る 可撓性アモルファスシリコン太陽電池製造用のポリアミ
ド酸の合成法。 - 【請求項８】前記２種の芳香族ジアミンは 【化１】 の構造式を有するものからなる群より選ばれ、その中Ｒ
は 【化２】 【化３】 および 【化４】 よりなる群から選ばれたものである、請求項７に記載の
合成法。 - 【請求項９】前記芳香族ジアンハイドライドは、ＨＮ−
Ｒ′−ＮＨの構造式を有するものからなる群より選ば
れ、その中Ｒ′は 【化５】 【化６】 【化７】 【化８】 【化９】 【化１０】 および 【化１１】 からなる群より選ばれたものである、請求項７に記載の
合成法。 - 【請求項１０】前記非プロトン性溶媒はＮ‐メチル‐２
‐ピロリドン、Ｎ′，Ｎ‐ジメチルアセトアミドおよび
Ｎ，Ｎ′‐ジメチルホルムアミドからなる群より選ばれ
たものである、請求項７に記載の合成法。 - 【請求項１１】前記芳香族溶媒はシクロヘキサノン、ト
ルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、お
よびブチロラクトンからなる群より選ばれたものである
請求項７に記載の合成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5120244A JPH06334204A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 可撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5120244A JPH06334204A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 可撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334204A true JPH06334204A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14781406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5120244A Pending JPH06334204A (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 可撓性アモルファスシリコン太陽電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06334204A (ja) |
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1993
- 1993-05-21 JP JP5120244A patent/JPH06334204A/ja active Pending
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