JPS6227554B2 - - Google Patents
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- JPS6227554B2 JPS6227554B2 JP57198348A JP19834882A JPS6227554B2 JP S6227554 B2 JPS6227554 B2 JP S6227554B2 JP 57198348 A JP57198348 A JP 57198348A JP 19834882 A JP19834882 A JP 19834882A JP S6227554 B2 JPS6227554 B2 JP S6227554B2
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
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- H—ELECTRICITY
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
- H10F77/169—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates
- H10F77/1692—Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates the films including only Group IV materials
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- 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
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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、可撓性フイルム基板上に光起電力要
素として非晶質シリコン薄膜を設けた太陽電池に
関する。更に詳しくは、該基板に難燃加したポリ
エステルフイルムからなる可撓性高分子フイルム
を用いた太陽電池に関する。 非晶質シリコン薄膜をポリイミドフイルム、芳
香族ポリアミドフイルム、ポリアリレートフイル
ムの如き耐熱性を有する可撓性フイルム基板上に
設けた太陽電池は、特開昭54−149489号、特開昭
55−4944号、特開昭55−29154号、特開昭56−
169372号、特開昭56−169371号に提案されてい
る。 非晶質シリコン薄膜太陽電池を製造するに際し
て、可撓性フイルム基板を用いる特徴は、特開昭
54−4994号や特開昭55−29154号などに開示され
ている如く、支持基板上に必要な層を連続法で設
ける非晶質シリコン薄膜太陽電池の製造を可能な
らしめることにある。また、特開昭54−149489号
に示される如く、可撓性基板上に形成された非晶
質シリコン薄膜太陽電池は、フイルム状であるた
め、任意に曲げることが可能であつて、その応用
が広がると期待されている。 高分子フイルムを可撓性基板として用いた非晶
質シリコン薄膜太陽電池は、その製造面と応用面
とから、上記した如き種々の利点を有する。した
がつて、非晶質シリコン薄膜の成膜技術の進歩と
相まつて、可撓性基板の対象は、耐熱性を有する
ポリイミド、芳香族ポリアミドなどのフイルムに
限定されず、ポリエステルフイルムのような汎用
の高分子フイルムにまで拡大適用されるものと期
待される。 然るに、ポリエステルフイルムのような汎用の
高分子フイルム基板は、ガラス基板、ステンレス
鋼板、あるいは耐熱性を有する芳香族ポリアミド
フイルムやポリイミドフイルムの如き高分子フイ
ルムを基板とした場合と異なり、空気中で比較的
燃焼しやすい性質を有するものである。したがつ
て、ポリエステルフイルムの如き汎用の高分子フ
イルムを基板として用いた非晶質シリコン薄膜太
陽電池を、難然性基材や不燃性基材に併置して使
用する場合、例えば、難燃化が強力に進められて
いる建造物の壁や屋上などに取り付けて使用する
場合、この高分子フイルムの難燃性向上を計るこ
とは、防災面から有役な事と考える。 本発明者らは、ポリエステルフイルムを可撓性
基板の対象として、難燃性向上を計つた非晶質シ
リコン薄膜太陽電池を開発する観点から、該ポリ
エステルフイルムの難燃加工と非晶質シリコン薄
膜太陽電池との関連について鋭意検討を行つた。 従来、ポリエステルフイルムを難燃化する方法
としては、(1)ポリマー重合時に難燃剤を含有せし
める方法、(2)製膜前にポリマーに難燃剤をドライ
ブレンドし溶融押出しする方法、(3)難燃性被覆組
成物をコーテイングする方法などが知られてい
る。しかし、(1)及び(2)の方法はポリエステル樹脂
の融点が約260℃という高温であり、それに伴
い、溶融押出し温度は、280〜315℃となり、この
高温に耐える難燃剤は少なく、樹脂の滞留や熱履
歴のため難燃剤の分離、分解、昇華等が起り、ポ
リマーが分解しゲル化する。このため、異物、ゴ
ミ、気泡が生じフイルムの延伸時における膜破れ
を多発させ、著しく生産性が低下するだけでな
く、フイルムの有する諸物性も低下する。その
上、発生ガスのため、成形後、装置類を腐蝕さ
せ、また、作業環境をも汚染するという欠点があ
る。またポリエステルフイルムは二軸延伸して実
用に供されるため、横延伸の後切り落されるエツ
ジ部分を回収再利用することが、コスト的な面か
ら重要であるが、これらの方法では、難燃剤が他
系列に混入するのを防ぐために、系列毎に完全に
区分して、溶融押出製膜や回収を行なう必要があ
り、工程が複雑化するという欠点がある。 このような欠点を避けるは、前記(3)の方法（コ
ーテイング）によらざるを得ない。そしてこの方
法は、フイルムの特性を損うことなく難燃化でき
る利点を有し、非晶質シリコン薄膜太陽電池用の
可撓性基板の形成方法として好適である。しか
し、在来のこの方法によつて得られたポリエステ
ルフイルムは、難燃剤が析出して白粉を生じた
り、内部からの滲み出しによつてブロツキングを
生じる。さらに、太陽電池形成時に、難燃剤もし
くは難燃剤に起因する物質が、非晶質シリコン薄
膜太陽電池に混入してしまい、太陽電池の光電変
換効率を低下させるという問題を生じた。 本発明者らは、ポリエステルフイルムの中心線
平均粗さ（C.L.A）0.5〜0.8μ（μｍ）という、
通常のポリエステル二軸配向フイルムにくらべ
て、著しい粗面を有するフイルム面に、難燃剤溶
液を塗布して溶媒を除去するならば、難燃剤がフ
イルムの凹面に緊密に付着して充分な難燃性を付
与でき、しかも白粉の析出やブロツキングを避け
られるだけでなく、太陽電池への難燃剤もしくは
難燃剤起因物質の混入からも解放されることを見
出し、本発明に到達した。 即ち、本発明は、可撓性フイルム基板上に光起
電力要素として、非晶質シリコン薄膜を設けた太
陽電池において、該基板としてＡ面の中心平均粗
さが0.5〜0.8μで、その背面のＢ面の中心線平均
粗さが0.002〜0.08μであるポリエステルフイル
ムを用いそのＡ面は難燃剤または該難燃剤とバイ
ンダの塗布によつて難燃加工し、そのＢ面に前記
非晶質シリコン薄膜を設けたことを特徴とする非
晶質シリコン薄膜太陽電池である。 本発明で用いるポリエステルフイルムは、芳香
族線状ポリエステル（特にポリエチレンテレフタ
レート、ポリエチレン−２・６−ナフタレンジカ
ルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート
等）のフイルムが好ましい。延伸ポリエステルフ
イルム、とりわけ二軸延伸ポリエステルフイルム
が好ましく用いられる。通常の延伸ポリエステル
フイルムの表面の中心線平均粗さ（C.L.A）は
0.002〜0.08μ程度である。 しかしながら、本発明ではベースフイルムの片
面の中心線平均粗さが0.5〜0.8μという極めて粗
い面であるフイルムを用いる。このようなフイル
ムを作るには、コロナ放電酸化法、化学処理法、
エンボス法もしくは、サンドブラスト法等によつ
て面を粗面化するとよい。 本発明では、ポリエステルフイルムの中心線平
均粗さが0.5〜0.8μである面に、(a)難燃剤の溶液
を塗布して溶媒を除去するか、あるいは、(b)難燃
剤およびバインダーの溶液を塗布して溶媒を除去
することにより難燃化を行う。塗布されるポリエ
ステルフイルム面の中心線平均粗さが0.5μより
小いと、難燃剤の付着性が低下し、充分な付着性
が得られないと共に、非晶質シリコン薄膜太陽電
池用基板としては、前記した如く、太陽電池形成
時に、難燃剤もしくは難燃剤起因物質が太陽電池
に混入してしまい、その光電変換効率が低下して
しまうので、好ましくない。 また、本発明で用いる難燃剤は、融点が非晶質
シリコン薄膜形成時の基板温度以上のものが好ま
しい。実用面からは融点が180℃以上の難燃剤で
あれば良い。これより低融点のものを用いると、
塗布されたフイルム面に難燃剤白粉が生じたり、
ブロツキングが起こり易くなり、太陽電池形成時
に、難燃剤の滲み出しを招き、特に、非晶質シリ
コン薄膜形成時の非晶質シリコン層の不純物制御
を阻害し、太陽電池の光電変換効率に亜影響を及
ぼすことになり、好ましくない。好ましく用いら
れる難燃剤として、テトラブロモブタン、１・２
−ジブロモ−３−クロロプロパン、１・２・３−
トリブロモプロパン、テトラブロモ無水フタル
酸、テトラクロロ無水フタル酸、パークロロペン
タシクロデカン、クロレンデイツク酸、デカクロ
ロビフエニル、ヘキサブロモベンゼン、トリス−
（２・３−ジブロモプロピル−１−）イソシアヌ
レート等が例示される。難燃剤は１種のみを用い
ても、２種以上を併用してもよい。難燃剤の塗布
量は、塗布された表面積１m2あたり１〜５ｇの割
合で付着せしめるようにするのが好ましい。 本発明では、難燃剤を溶液にして塗布するに際
し、該溶液中にバインダーを含有せしめることも
できる。バインダーとしては、熱硬化型アクリル
樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、シリコー
ン樹脂（加熱或いは常温下で硬化するものが好ま
しい。）、エポキシ樹脂、及びポリウレタン（とり
わけ、加熱或いは常温で硬化する型のものが好ま
しい。）より成る群から選ばれた高分子が好まし
く用いられる。バインダーは、難燃剤１重量部あ
たり１〜２重量部の割合で配合するのが好まし
い。 難燃剤及びバインダーを含有する溶液の塗布量
は、塗布された表面積１m2あたり難燃剤剤１〜５
ｇの割合で付着せしめるようにするのが好まし
い。これを塗布し溶媒を除去したあと、硬化型
（熱硬化型、常温硬化型）のバインダーは、硬化
処理すべきことは言うまでもない。 かかる難燃化ポリエステルフイルムは、中心線
平均粗さが0.5〜0.8μであるフイルム面に難燃剤
を塗布するので、投錨効果や表面積の拡大作用等
により難燃剤をフイルム表面に充分な量付着せし
めることができ、難燃性、可撓性、耐擦傷性、耐
摩耗性、密着性、耐溶剤性、耐ブロツキング性な
どが優れ、このように難燃加工したポリエステル
フイルムは、太陽電池用の可撓性フイルム基板と
して好適である。 さらに、基板の表面粗さは、太陽電池の性能に
大きな影響を及ぼし、表面粗さが大きい場合太陽
電池の性能は、著しく阻害される。したがつて、
本発明では、ポリエステルフイルムの片面のみ
を、その中心線平均粗さが0.5〜0.8μの粗面とし
て難燃加工して、難燃加工していないフイルム面
（中心線平均粗さ0.002〜0.08μ）上に太陽電池を
形成して成るものである。 なお、かかる難燃加工したポリエステルフイル
ムを、非晶質シリコン薄膜太陽電池の基板として
用いる場合、ベースフイルムの厚さが、10〜500
μが可撓性の点から好適である。厚さが500μを
超えると可撓性に欠け、可撓性高分子フイルムを
基板に用いる利点の１つである連続ロールアツプ
が困難となる。一方、厚さが10μより薄くなる
と、非晶質シリコン薄膜を沈積した場合、沈積時
に加わる熱応力を緩和しきれずに該基板が変形す
るのが好ましくない。 なお、フイルム面の中心線平均粗さ（C.L.A）
は、つぎのように測定した。即ち、フイルム表面
をダイヤモンド針によつて追従トレースし、凹凸
による針の動きと、触針の上下動に対応した電流
に変換してオシログラフで記録し、得られた波形
を流れ方向に沿つてその上下に分析した直線を設
けるに際し、該直線の上側のグラフの面積と下側
のグラフの面積との差が最小となる位置に該直線
を設け、該直線が規準線とどれ位離れているかを
示す値をもつて表示されるもので、東京精密K.
K.製サーフコム3B（Ｅ−MD−81OAタイプ）万
能表面形状測定機を用い、この値を計器で直続し
た。 また、該フイルムの難燃性を示す尺度として、
オキシジエンインデツクスを用い、ASTM Ｄ
2863−70に準じて測定した。太陽電池の光電変換
効率は、オリエル社製のAM＝１に調節したソー
ラー・シユミレーター（Pin＝100ｍｗ／cm2）を光
源として測定した。 以下に、実施例により本発明を詳述する。 なお以下の実施例において、非晶質シリコン薄
膜太陽電池の製造方法は、つぎのとおりである。 実施例に示すポリエステルフイルムにおいて、
ベースフイルムの粗面化してない面を堆積面とす
る如く、スパツタリング装置内に装置し、ステン
レス鋼ターゲツトより、厚さ約4000Åのステンレ
ス鋼のスパツタ膜を設け、導電化ポリエステルフ
イルムを得る。 非晶質シリコン薄膜は、内部電極型の高周波
（13.56MHz）グロー放電装置を用いて、前記基
板上に設ける。グロー放電装置内の一方の電極上
に前記基板を装着し、10-5Torrに排気しながら
200℃に該基板を加熱する。その後、アルゴンガ
スを導入して1.0Torrのアルゴン雰囲気下で30W
の高周波電力を印加し前記基板のプレスパタリン
グを行つて基板のクリーニンを行う。次に水素ガ
スで10％に希釈したシランガスと同様に水素ガス
で１％に希釈したジボランガスを混合し、グロー
放電装置内に導入し、0.8Torrの該ガス雰囲気下
で10Wの高周波電力を印加して該基板上に厚さ
240Åのホウ素をドープしたｐ型の非晶質シリコ
ン薄膜を設ける。引続いてシランガス単独で前記
と同様にしてｉ型の非晶質シリコン薄膜上に厚さ
4000Åの非晶質シリコン薄膜を積層する。次に、
シランガス中に水素ガスで１％に希釈したホスフ
インガスを混合し前記と同様にしてｉ型の非晶質
シリコン薄膜上に厚さ240Åのリンをドープした
ｎ型の非晶質シリコン薄膜を設け、可撓性基板上
にpin型の非晶質シリコン薄膜からなる光起電力
要素を設けた。 次に、可撓性基板上にpin型非晶質シリコン薄
膜を設けたフイルムを真空蒸着装置内に装着し
た。10-3Torrに排気しながら200℃に該フイルム
を加熱する。その後、アルゴンと酸素の混合ガス
を導入して10-3Torrの雰囲下で電子ビーム加熱
法で酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物ターゲ
ツトから、厚さ600Åの錫をドープした酸化イン
ジウム薄膜を真空蒸着してヘテロフエイス層とし
た。最後にこのヘテロフエイス層上に、収集電極
として厚さ2000Åの銀薄膜をくし形に真空蒸着
し、難燃加工したもしくは難燃加工してないポリ
エステルフイルム基板上にpinヘチロフイルム型
太陽電池を得た。 実施例 分子量15000、臭素含有率30重量％、酸価45、
OH価630のエポキシ基含有臭素化ポリエーテル
ポリエステル（難燃剤兼バインダー）のメチルイ
ソブチルケトン溶液（該樹脂含有率60重量％）
（商品名エピクロンH940、大日本インキK.K.製品
を使用）500重量部、ブチルエーテル化メラミン
樹脂のキシレン−ブタノール１：１混合物溶液
（該樹脂含有率50重量％）（商品名メラン20：日立
化成K.K.製品を使用）150重量部、トルイレンジ
イソシアネートとトリメチロールプロパンとの付
加反応物でNCO含有率127〜137重量％、粘度
（25℃）1520cpsのものの酢酸エチル溶液（該反
応物含有率75重量％）（商品名コロネートム：日
本ポリウレタン工業K.K.製品を使用）100重量部
及びテトラブロモベンゼン93.75重量部をよく撹
拌混合し、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ト
ルエン（重量比１：２：２）混合物で希釈し、固
形分含有率25重量％の塗布液を調製した。 中心線平均粗さ（CLA）がＡ面で0.69μかつＢ
面で0.02μで厚さ50μのポリエチレンテレフタレ
ート（二軸延伸）サンドマツトフイルムのＡ面
に、該塗布液を乾燥後の固形分付着量がフイルム
面１m2あたり11〜15ｇとなるように、ロールコー
ターを用いて塗布し、150〜160℃の熱風中で２分
間乾燥硬化させた。 得られた難燃化ポリエチレンテレフタレートフ
イルムは、僅かに黄味を帯びた光沢のある外観を
呈し、可撓性、耐擦傷性、耐摩耗性、耐溶剤性、
耐ブロツキング性が優れていた。また、この難燃
化ポリエチレンテレフタレートフイルムのオキシ
ジエン・インデツクス及びこの難燃化ポリエチレ
ンテレフタレートフイルムの難燃化していないＢ
面上に、前述の方法で形成した非晶質シリコン薄
膜太陽電池の光電変換効率を表１に示した。 比較例 １ 中心線平均粗さ（CLA）が0.02μで厚さ50μの
ポリエチレンテレフタレート（二軸延伸）フイル
ムに、実施例で用いたと同じ塗布液を同じ条件で
塗布乾燥し、難燃性フイルムを得た。 この難燃性フイルムのオキシジエン・インデツ
クス及びこの難燃性フイルムの難燃化していない
Ｂ面に前述の方法で、非晶質シリコン薄膜太陽電
池を形成して得られた光電変換効率を表１に示し
た。 比較例 ２ 難燃化しない中心線平均粗さ（CLA）が0.02μ
で厚さ50μのポリエチレンテレフタレート（二軸
延伸）フイルムのオキシジエンインデツクス及
び、該ポリエチレンテレフタレートフイルムを基
板として前述の方法で非晶質シリコン薄膜太陽電
池を形成して得られた光電変換効率を表１に示し
た。 比較例 ３ 両面の中心線平均粗さ（CLA）が0.69μで膜厚
50μのポリエチレンテレフタレート（二軸延伸）
サンドマアトフイルムを用いる以外は、実施例と
同様にして得られた非晶質シリコン薄膜太陽電池
の光電変換効率を表１に示した。
素として非晶質シリコン薄膜を設けた太陽電池に
関する。更に詳しくは、該基板に難燃加したポリ
エステルフイルムからなる可撓性高分子フイルム
を用いた太陽電池に関する。 非晶質シリコン薄膜をポリイミドフイルム、芳
香族ポリアミドフイルム、ポリアリレートフイル
ムの如き耐熱性を有する可撓性フイルム基板上に
設けた太陽電池は、特開昭54−149489号、特開昭
55−4944号、特開昭55−29154号、特開昭56−
169372号、特開昭56−169371号に提案されてい
る。 非晶質シリコン薄膜太陽電池を製造するに際し
て、可撓性フイルム基板を用いる特徴は、特開昭
54−4994号や特開昭55−29154号などに開示され
ている如く、支持基板上に必要な層を連続法で設
ける非晶質シリコン薄膜太陽電池の製造を可能な
らしめることにある。また、特開昭54−149489号
に示される如く、可撓性基板上に形成された非晶
質シリコン薄膜太陽電池は、フイルム状であるた
め、任意に曲げることが可能であつて、その応用
が広がると期待されている。 高分子フイルムを可撓性基板として用いた非晶
質シリコン薄膜太陽電池は、その製造面と応用面
とから、上記した如き種々の利点を有する。した
がつて、非晶質シリコン薄膜の成膜技術の進歩と
相まつて、可撓性基板の対象は、耐熱性を有する
ポリイミド、芳香族ポリアミドなどのフイルムに
限定されず、ポリエステルフイルムのような汎用
の高分子フイルムにまで拡大適用されるものと期
待される。 然るに、ポリエステルフイルムのような汎用の
高分子フイルム基板は、ガラス基板、ステンレス
鋼板、あるいは耐熱性を有する芳香族ポリアミド
フイルムやポリイミドフイルムの如き高分子フイ
ルムを基板とした場合と異なり、空気中で比較的
燃焼しやすい性質を有するものである。したがつ
て、ポリエステルフイルムの如き汎用の高分子フ
イルムを基板として用いた非晶質シリコン薄膜太
陽電池を、難然性基材や不燃性基材に併置して使
用する場合、例えば、難燃化が強力に進められて
いる建造物の壁や屋上などに取り付けて使用する
場合、この高分子フイルムの難燃性向上を計るこ
とは、防災面から有役な事と考える。 本発明者らは、ポリエステルフイルムを可撓性
基板の対象として、難燃性向上を計つた非晶質シ
リコン薄膜太陽電池を開発する観点から、該ポリ
エステルフイルムの難燃加工と非晶質シリコン薄
膜太陽電池との関連について鋭意検討を行つた。 従来、ポリエステルフイルムを難燃化する方法
としては、(1)ポリマー重合時に難燃剤を含有せし
める方法、(2)製膜前にポリマーに難燃剤をドライ
ブレンドし溶融押出しする方法、(3)難燃性被覆組
成物をコーテイングする方法などが知られてい
る。しかし、(1)及び(2)の方法はポリエステル樹脂
の融点が約260℃という高温であり、それに伴
い、溶融押出し温度は、280〜315℃となり、この
高温に耐える難燃剤は少なく、樹脂の滞留や熱履
歴のため難燃剤の分離、分解、昇華等が起り、ポ
リマーが分解しゲル化する。このため、異物、ゴ
ミ、気泡が生じフイルムの延伸時における膜破れ
を多発させ、著しく生産性が低下するだけでな
く、フイルムの有する諸物性も低下する。その
上、発生ガスのため、成形後、装置類を腐蝕さ
せ、また、作業環境をも汚染するという欠点があ
る。またポリエステルフイルムは二軸延伸して実
用に供されるため、横延伸の後切り落されるエツ
ジ部分を回収再利用することが、コスト的な面か
ら重要であるが、これらの方法では、難燃剤が他
系列に混入するのを防ぐために、系列毎に完全に
区分して、溶融押出製膜や回収を行なう必要があ
り、工程が複雑化するという欠点がある。 このような欠点を避けるは、前記(3)の方法（コ
ーテイング）によらざるを得ない。そしてこの方
法は、フイルムの特性を損うことなく難燃化でき
る利点を有し、非晶質シリコン薄膜太陽電池用の
可撓性基板の形成方法として好適である。しか
し、在来のこの方法によつて得られたポリエステ
ルフイルムは、難燃剤が析出して白粉を生じた
り、内部からの滲み出しによつてブロツキングを
生じる。さらに、太陽電池形成時に、難燃剤もし
くは難燃剤に起因する物質が、非晶質シリコン薄
膜太陽電池に混入してしまい、太陽電池の光電変
換効率を低下させるという問題を生じた。 本発明者らは、ポリエステルフイルムの中心線
平均粗さ（C.L.A）0.5〜0.8μ（μｍ）という、
通常のポリエステル二軸配向フイルムにくらべ
て、著しい粗面を有するフイルム面に、難燃剤溶
液を塗布して溶媒を除去するならば、難燃剤がフ
イルムの凹面に緊密に付着して充分な難燃性を付
与でき、しかも白粉の析出やブロツキングを避け
られるだけでなく、太陽電池への難燃剤もしくは
難燃剤起因物質の混入からも解放されることを見
出し、本発明に到達した。 即ち、本発明は、可撓性フイルム基板上に光起
電力要素として、非晶質シリコン薄膜を設けた太
陽電池において、該基板としてＡ面の中心平均粗
さが0.5〜0.8μで、その背面のＢ面の中心線平均
粗さが0.002〜0.08μであるポリエステルフイル
ムを用いそのＡ面は難燃剤または該難燃剤とバイ
ンダの塗布によつて難燃加工し、そのＢ面に前記
非晶質シリコン薄膜を設けたことを特徴とする非
晶質シリコン薄膜太陽電池である。 本発明で用いるポリエステルフイルムは、芳香
族線状ポリエステル（特にポリエチレンテレフタ
レート、ポリエチレン−２・６−ナフタレンジカ
ルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート
等）のフイルムが好ましい。延伸ポリエステルフ
イルム、とりわけ二軸延伸ポリエステルフイルム
が好ましく用いられる。通常の延伸ポリエステル
フイルムの表面の中心線平均粗さ（C.L.A）は
0.002〜0.08μ程度である。 しかしながら、本発明ではベースフイルムの片
面の中心線平均粗さが0.5〜0.8μという極めて粗
い面であるフイルムを用いる。このようなフイル
ムを作るには、コロナ放電酸化法、化学処理法、
エンボス法もしくは、サンドブラスト法等によつ
て面を粗面化するとよい。 本発明では、ポリエステルフイルムの中心線平
均粗さが0.5〜0.8μである面に、(a)難燃剤の溶液
を塗布して溶媒を除去するか、あるいは、(b)難燃
剤およびバインダーの溶液を塗布して溶媒を除去
することにより難燃化を行う。塗布されるポリエ
ステルフイルム面の中心線平均粗さが0.5μより
小いと、難燃剤の付着性が低下し、充分な付着性
が得られないと共に、非晶質シリコン薄膜太陽電
池用基板としては、前記した如く、太陽電池形成
時に、難燃剤もしくは難燃剤起因物質が太陽電池
に混入してしまい、その光電変換効率が低下して
しまうので、好ましくない。 また、本発明で用いる難燃剤は、融点が非晶質
シリコン薄膜形成時の基板温度以上のものが好ま
しい。実用面からは融点が180℃以上の難燃剤で
あれば良い。これより低融点のものを用いると、
塗布されたフイルム面に難燃剤白粉が生じたり、
ブロツキングが起こり易くなり、太陽電池形成時
に、難燃剤の滲み出しを招き、特に、非晶質シリ
コン薄膜形成時の非晶質シリコン層の不純物制御
を阻害し、太陽電池の光電変換効率に亜影響を及
ぼすことになり、好ましくない。好ましく用いら
れる難燃剤として、テトラブロモブタン、１・２
−ジブロモ−３−クロロプロパン、１・２・３−
トリブロモプロパン、テトラブロモ無水フタル
酸、テトラクロロ無水フタル酸、パークロロペン
タシクロデカン、クロレンデイツク酸、デカクロ
ロビフエニル、ヘキサブロモベンゼン、トリス−
（２・３−ジブロモプロピル−１−）イソシアヌ
レート等が例示される。難燃剤は１種のみを用い
ても、２種以上を併用してもよい。難燃剤の塗布
量は、塗布された表面積１m2あたり１〜５ｇの割
合で付着せしめるようにするのが好ましい。 本発明では、難燃剤を溶液にして塗布するに際
し、該溶液中にバインダーを含有せしめることも
できる。バインダーとしては、熱硬化型アクリル
樹脂、ブチルエーテル化メラミン樹脂、シリコー
ン樹脂（加熱或いは常温下で硬化するものが好ま
しい。）、エポキシ樹脂、及びポリウレタン（とり
わけ、加熱或いは常温で硬化する型のものが好ま
しい。）より成る群から選ばれた高分子が好まし
く用いられる。バインダーは、難燃剤１重量部あ
たり１〜２重量部の割合で配合するのが好まし
い。 難燃剤及びバインダーを含有する溶液の塗布量
は、塗布された表面積１m2あたり難燃剤剤１〜５
ｇの割合で付着せしめるようにするのが好まし
い。これを塗布し溶媒を除去したあと、硬化型
（熱硬化型、常温硬化型）のバインダーは、硬化
処理すべきことは言うまでもない。 かかる難燃化ポリエステルフイルムは、中心線
平均粗さが0.5〜0.8μであるフイルム面に難燃剤
を塗布するので、投錨効果や表面積の拡大作用等
により難燃剤をフイルム表面に充分な量付着せし
めることができ、難燃性、可撓性、耐擦傷性、耐
摩耗性、密着性、耐溶剤性、耐ブロツキング性な
どが優れ、このように難燃加工したポリエステル
フイルムは、太陽電池用の可撓性フイルム基板と
して好適である。 さらに、基板の表面粗さは、太陽電池の性能に
大きな影響を及ぼし、表面粗さが大きい場合太陽
電池の性能は、著しく阻害される。したがつて、
本発明では、ポリエステルフイルムの片面のみ
を、その中心線平均粗さが0.5〜0.8μの粗面とし
て難燃加工して、難燃加工していないフイルム面
（中心線平均粗さ0.002〜0.08μ）上に太陽電池を
形成して成るものである。 なお、かかる難燃加工したポリエステルフイル
ムを、非晶質シリコン薄膜太陽電池の基板として
用いる場合、ベースフイルムの厚さが、10〜500
μが可撓性の点から好適である。厚さが500μを
超えると可撓性に欠け、可撓性高分子フイルムを
基板に用いる利点の１つである連続ロールアツプ
が困難となる。一方、厚さが10μより薄くなる
と、非晶質シリコン薄膜を沈積した場合、沈積時
に加わる熱応力を緩和しきれずに該基板が変形す
るのが好ましくない。 なお、フイルム面の中心線平均粗さ（C.L.A）
は、つぎのように測定した。即ち、フイルム表面
をダイヤモンド針によつて追従トレースし、凹凸
による針の動きと、触針の上下動に対応した電流
に変換してオシログラフで記録し、得られた波形
を流れ方向に沿つてその上下に分析した直線を設
けるに際し、該直線の上側のグラフの面積と下側
のグラフの面積との差が最小となる位置に該直線
を設け、該直線が規準線とどれ位離れているかを
示す値をもつて表示されるもので、東京精密K.
K.製サーフコム3B（Ｅ−MD−81OAタイプ）万
能表面形状測定機を用い、この値を計器で直続し
た。 また、該フイルムの難燃性を示す尺度として、
オキシジエンインデツクスを用い、ASTM Ｄ
2863−70に準じて測定した。太陽電池の光電変換
効率は、オリエル社製のAM＝１に調節したソー
ラー・シユミレーター（Pin＝100ｍｗ／cm2）を光
源として測定した。 以下に、実施例により本発明を詳述する。 なお以下の実施例において、非晶質シリコン薄
膜太陽電池の製造方法は、つぎのとおりである。 実施例に示すポリエステルフイルムにおいて、
ベースフイルムの粗面化してない面を堆積面とす
る如く、スパツタリング装置内に装置し、ステン
レス鋼ターゲツトより、厚さ約4000Åのステンレ
ス鋼のスパツタ膜を設け、導電化ポリエステルフ
イルムを得る。 非晶質シリコン薄膜は、内部電極型の高周波
（13.56MHz）グロー放電装置を用いて、前記基
板上に設ける。グロー放電装置内の一方の電極上
に前記基板を装着し、10-5Torrに排気しながら
200℃に該基板を加熱する。その後、アルゴンガ
スを導入して1.0Torrのアルゴン雰囲気下で30W
の高周波電力を印加し前記基板のプレスパタリン
グを行つて基板のクリーニンを行う。次に水素ガ
スで10％に希釈したシランガスと同様に水素ガス
で１％に希釈したジボランガスを混合し、グロー
放電装置内に導入し、0.8Torrの該ガス雰囲気下
で10Wの高周波電力を印加して該基板上に厚さ
240Åのホウ素をドープしたｐ型の非晶質シリコ
ン薄膜を設ける。引続いてシランガス単独で前記
と同様にしてｉ型の非晶質シリコン薄膜上に厚さ
4000Åの非晶質シリコン薄膜を積層する。次に、
シランガス中に水素ガスで１％に希釈したホスフ
インガスを混合し前記と同様にしてｉ型の非晶質
シリコン薄膜上に厚さ240Åのリンをドープした
ｎ型の非晶質シリコン薄膜を設け、可撓性基板上
にpin型の非晶質シリコン薄膜からなる光起電力
要素を設けた。 次に、可撓性基板上にpin型非晶質シリコン薄
膜を設けたフイルムを真空蒸着装置内に装着し
た。10-3Torrに排気しながら200℃に該フイルム
を加熱する。その後、アルゴンと酸素の混合ガス
を導入して10-3Torrの雰囲下で電子ビーム加熱
法で酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物ターゲ
ツトから、厚さ600Åの錫をドープした酸化イン
ジウム薄膜を真空蒸着してヘテロフエイス層とし
た。最後にこのヘテロフエイス層上に、収集電極
として厚さ2000Åの銀薄膜をくし形に真空蒸着
し、難燃加工したもしくは難燃加工してないポリ
エステルフイルム基板上にpinヘチロフイルム型
太陽電池を得た。 実施例 分子量15000、臭素含有率30重量％、酸価45、
OH価630のエポキシ基含有臭素化ポリエーテル
ポリエステル（難燃剤兼バインダー）のメチルイ
ソブチルケトン溶液（該樹脂含有率60重量％）
（商品名エピクロンH940、大日本インキK.K.製品
を使用）500重量部、ブチルエーテル化メラミン
樹脂のキシレン−ブタノール１：１混合物溶液
（該樹脂含有率50重量％）（商品名メラン20：日立
化成K.K.製品を使用）150重量部、トルイレンジ
イソシアネートとトリメチロールプロパンとの付
加反応物でNCO含有率127〜137重量％、粘度
（25℃）1520cpsのものの酢酸エチル溶液（該反
応物含有率75重量％）（商品名コロネートム：日
本ポリウレタン工業K.K.製品を使用）100重量部
及びテトラブロモベンゼン93.75重量部をよく撹
拌混合し、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ト
ルエン（重量比１：２：２）混合物で希釈し、固
形分含有率25重量％の塗布液を調製した。 中心線平均粗さ（CLA）がＡ面で0.69μかつＢ
面で0.02μで厚さ50μのポリエチレンテレフタレ
ート（二軸延伸）サンドマツトフイルムのＡ面
に、該塗布液を乾燥後の固形分付着量がフイルム
面１m2あたり11〜15ｇとなるように、ロールコー
ターを用いて塗布し、150〜160℃の熱風中で２分
間乾燥硬化させた。 得られた難燃化ポリエチレンテレフタレートフ
イルムは、僅かに黄味を帯びた光沢のある外観を
呈し、可撓性、耐擦傷性、耐摩耗性、耐溶剤性、
耐ブロツキング性が優れていた。また、この難燃
化ポリエチレンテレフタレートフイルムのオキシ
ジエン・インデツクス及びこの難燃化ポリエチレ
ンテレフタレートフイルムの難燃化していないＢ
面上に、前述の方法で形成した非晶質シリコン薄
膜太陽電池の光電変換効率を表１に示した。 比較例 １ 中心線平均粗さ（CLA）が0.02μで厚さ50μの
ポリエチレンテレフタレート（二軸延伸）フイル
ムに、実施例で用いたと同じ塗布液を同じ条件で
塗布乾燥し、難燃性フイルムを得た。 この難燃性フイルムのオキシジエン・インデツ
クス及びこの難燃性フイルムの難燃化していない
Ｂ面に前述の方法で、非晶質シリコン薄膜太陽電
池を形成して得られた光電変換効率を表１に示し
た。 比較例 ２ 難燃化しない中心線平均粗さ（CLA）が0.02μ
で厚さ50μのポリエチレンテレフタレート（二軸
延伸）フイルムのオキシジエンインデツクス及
び、該ポリエチレンテレフタレートフイルムを基
板として前述の方法で非晶質シリコン薄膜太陽電
池を形成して得られた光電変換効率を表１に示し
た。 比較例 ３ 両面の中心線平均粗さ（CLA）が0.69μで膜厚
50μのポリエチレンテレフタレート（二軸延伸）
サンドマアトフイルムを用いる以外は、実施例と
同様にして得られた非晶質シリコン薄膜太陽電池
の光電変換効率を表１に示した。
【表】
以上の実施例と比較例との比較から、(1)難燃性
と(2)電池性能としての光電変換効率の２点につい
て以下の通り本発明の効果が明らかとなる。実施
例と比較例１とを比べれば、明らかなように、フ
イルムの難燃化面を粗面化したものとしないもの
とでは、粗面化しない場合には、難燃性の尺度で
あるオキシジエンインデツクスが低く、しかも、
太陽電池の光電変換効率も低い。したがつて、難
燃加工に先立つて、フイルムの片面を粗面化し、
この面に難燃加工することが、(1)難燃性付与、(2)
光電変換効率の低下防止の面から必須であり、非
常に効果があることがわかる。 また、実施例と比較例２とを比べれば、難燃加
工をしていないフイルムは、実施例の難燃加工フ
イルムより、難燃性の面ではるかに劣ることは、
オキシジエンインデツクスの値から明らかであ
る。実施例と比較例２とから、その太陽電池の電
池性能を示す光電変換効率は、同一レベルであつ
て、本発明は、難燃性付与に伴う光電変換効率の
低下の問題を解消していることがわかる。 さらに、実施例１と比較例３とを比べれば、光
起電力要素の堆積面に対しても粗面化すること
は、難燃性の面では何ら支障がないが、電池性能
としての光電変換効率に悪影響を及ぼしているこ
とが明白である。すなわち本発明におけるフイル
ムの片面のみ粗面化し、その面に難燃加工を施こ
し、他面に非晶質シリコン薄膜太陽電池を形成す
る構成のみが目的を達するものであることを示し
ている。
と(2)電池性能としての光電変換効率の２点につい
て以下の通り本発明の効果が明らかとなる。実施
例と比較例１とを比べれば、明らかなように、フ
イルムの難燃化面を粗面化したものとしないもの
とでは、粗面化しない場合には、難燃性の尺度で
あるオキシジエンインデツクスが低く、しかも、
太陽電池の光電変換効率も低い。したがつて、難
燃加工に先立つて、フイルムの片面を粗面化し、
この面に難燃加工することが、(1)難燃性付与、(2)
光電変換効率の低下防止の面から必須であり、非
常に効果があることがわかる。 また、実施例と比較例２とを比べれば、難燃加
工をしていないフイルムは、実施例の難燃加工フ
イルムより、難燃性の面ではるかに劣ることは、
オキシジエンインデツクスの値から明らかであ
る。実施例と比較例２とから、その太陽電池の電
池性能を示す光電変換効率は、同一レベルであつ
て、本発明は、難燃性付与に伴う光電変換効率の
低下の問題を解消していることがわかる。 さらに、実施例１と比較例３とを比べれば、光
起電力要素の堆積面に対しても粗面化すること
は、難燃性の面では何ら支障がないが、電池性能
としての光電変換効率に悪影響を及ぼしているこ
とが明白である。すなわち本発明におけるフイル
ムの片面のみ粗面化し、その面に難燃加工を施こ
し、他面に非晶質シリコン薄膜太陽電池を形成す
る構成のみが目的を達するものであることを示し
ている。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 可撓性フイルム基板上に光起電力要素として
非晶質シリコン薄膜を設けた非晶質シリコン薄膜
太陽電池において、前記可撓性フイルム基板がＡ
面の中心線平均粗さが0.5〜0.8μでＢ面の中心線
平均粗さが0.002〜0.08μであるポリエステルフ
イルムであり、Ｂ面に前記非晶質シリコン薄膜が
設けられ、Ａ面は難燃剤または該難燃剤とバイダ
ーの塗布によつて、難燃加工されていることを特
徴とする非晶質シリコン薄膜太陽電池。 ２ 上記難燃剤の融点が180℃以上である特許請
求の範囲第１項記載の非晶質シリコン薄膜太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198348A JPS5988873A (ja) | 1982-11-13 | 1982-11-13 | 非晶質シリコン薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57198348A JPS5988873A (ja) | 1982-11-13 | 1982-11-13 | 非晶質シリコン薄膜太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5988873A JPS5988873A (ja) | 1984-05-22 |
| JPS6227554B2 true JPS6227554B2 (ja) | 1987-06-15 |
Family
ID=16389616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57198348A Granted JPS5988873A (ja) | 1982-11-13 | 1982-11-13 | 非晶質シリコン薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5988873A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0172855U (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-16 | ||
| JPH02106172U (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-23 |
-
1982
- 1982-11-13 JP JP57198348A patent/JPS5988873A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0172855U (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-16 | ||
| JPH02106172U (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5988873A (ja) | 1984-05-22 |
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