JPS6236882A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 本発明は基板に無色透明なポリイミドフィルムを用い、
該基板側から光を照射することにより光電変換効率を向
上させた光電変換装置に関する。

（ｂ）従来の技術 非晶質シリコン薄膜等を用いて光エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する光電変換装置は、低コストの太陽電池
（本発明では太陽電池も光電変換装置に含める）や光セ
ンサー等に応用されている。

光電変換装置、例えば太陽電池は、従来、ステンレス箔
等の金属板上にｐ形、　ｉ形、ｎ形の非晶質シリコン薄
膜を順次堆積し、更に光透過性の導電性薄膜を積層した
構造のもの、及びガラス板上に光透過性の導電性薄膜と
　ｐ形、　ｉ形、　ｎ形の非晶質シリコン薄膜を順次堆
積し、更ｌこアルミニウム等の導電性薄膜を積層したＷ
ＩＩ造のもの等が実用化されている。

ステンレス等の金属基板の場合、基板のシート抵抗が十
分に低いので、一基板上に単一の太陽電池を形成でき、
一定面積の基板から大出力の電流を得ることができる。

一方ガラス等の絶縁基板を用いる場合には、２以上の光
電変換素子を互に隣接させて配置し、これを導電体で容
易に直列接続して２倍以上の電圧を得るのに都合がよい
。

ところで現在、非晶質シリコン太陽電池に関してその光
電変換効率の改善と共に材料面及び生産工程面の改善に
より低コスト化の努力がなされている。この−環として
ポリイミドフィルム等の耐熱性プラスチックフィルム上
にステンレス等の薄膜を設け、その上に非晶質シリコン
薄膜を堆積し、その上に酸化インジウム−酸化錫（以下
、Ｉ　Ｔ○導電性薄膜と略記する）又は酸化錫等の透明
導電性薄膜を付したものが提案されている　（例えば、
特開昭５４．−１４９４８９号公報、同５５−４９９４
号公報、同５５−２９１５４号公報及び同５７−１０３
８３９号公報など）。　これらは材料コストが低く、し
かも基板が可撓性でロール状に巻回して連続処理できる
ため生産コスト面上で大きな利点があり、更に形状を任
意に選択できることから広範にわたる応用、用途が期待
されている。

しかし、現在ポリイミドフィルムを基盤とする非晶質シ
リコン太陽電池は多くの可能性を期待されながらも実用
化されるに至っていない。これは、ステンレス箔やガラ
ス板を基板とするものに比して、一般に光電変換効率が
大幅に低いこと、経口安定性及び曲げ応力に対する安定
性に欠けるためである。

これらの欠点の理由の一つは、温度２５０°Ｃ〜３５０
℃の条件下、基板上に非晶質シリコン薄膜を堆積する際
に、当該基板に吸着されている水分やポリイミドフィル
ム中の残留溶媒、更に残留未反応部の縮合により発生す
る水分等が不純物として膜中に取り込まれること、又他
の理由は非可逆的な熱収縮性（薄膜を堆積後室温に戻し
たときに初期の寸法よりも′収縮していること）により
基板フィルムと電極用ステンレス薄膜等との界面に歪が
残留している点にある。これらの改良策として、非晶質
シリコン薄膜を堆積する前に基板を予め加熱処理してお
く方法が提案されている（特公昭５９−５３１７８号公
報）。

（ｃ）発明が解決しようとする問題点 」二連の基板を予熱処理する方法は当該基板が有する本
質的な問題を緩和した点で極めて優れているが、太陽電
池の光電変換効率を向上させる方法としては本質的な改
善策にはなっていない。

即ち、ポリイミドフィルムを基板とする太陽電池は、従
来非透光性のポリイミドフィルム上にステンレスのスパ
ッタ薄膜を設け、この上に非晶質シリコン薄膜を順次堆
積させ、次いでＩＴＯ導電性薄膜を積層した構造を有す
る。そして、光を基板と反対側、つまｒｌＩＴｏ膜側か
ら照射させて光エネルギーを電気エネルギーに変換させ
でいる。

ところで、非晶質シリコン薄膜の堆積状態は、下地基板
の平滑性に対応して、換言すると、表面の微細な凹凸に
沿ってドメインを形成しながら成長し、この結果上記非
晶質シリコン薄膜の膜厚が１〜２μｍ程度までは膜厚が
厚くなる程、一般に構造欠陥の多い膜が形成される。

又、主として真性層中で発生した電子と正札は薄膜の構
造欠陥の多い箇所で再結合しやすく、当該箇所で光電流
の損失が大であると思われる。したがって、光電変換効
率は基板から遠い箇所、つまり基板側の面とは反対側の
表面に近い程劣悪になると推考されるから、上述の如く
、光を基板と反対側、っま’）ＩＴＯ導電性薄膜側から
照射させた場合、基板としてポリイミドフィルムを用い
たものと鏡面ステンレス箔を用いたものとではポリイミ
ドフィルムの表面粗さが大であることがら光電変換効率
がポリイミドフィルムの方が劣悪になると考えられる　
（ポリイミドフィルムの表面平滑性には限界がある）。

（ｄ）問題点を解決するための手段 そこで、本発明者らは耐熱性に優れるポリイミドフィル
ムであって、しかも無色透明なポリイミドフィルムを開
発し、これを基板に用いた光電変換装置を作成し、光を
この基板側から照射させて光電変換効率を調査した結果
、この種の光電変換装置ではその基板による光の吸収は
避けられないが、驚くべきことにそれにも拘わらず、従
来のポリイミド基板型の太陽電池に比較して大幅な充電
変換効率の向上が認められることを見い出し、本発明を
完成するに至ったものである。

即ち、本発明は基板上に光エネルギーを電気エネルギー
に変換する光電変換素子を設けた光電変換装置において
、該基板が一般式 ％式％ で示される繰返し単位を有するポリイミドを主成分とす
るポリイミドフィルムで形成されていることを特徴とす
るものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において光電変換装置とは光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換するする装置のことであって、基板に光
電変換素子を設けたものであれば総てのものに適用でき
、具体的には、例えば太陽電池や光センサー等が挙げら
れる。

そして、本発明の最も大きな特徴は、上記基板として無
色透明な光透過性のポリイミドフィルムを採用した点に
ある。

そして、この無色透明とは、膜厚５０±５μｍのポリイ
ミドフィルムに対する可視光線（５００ｎｍ）透過率が
７０％以上であって、且つ黄色度（イエローネスインデ
ックス）が４０以下のことをいう。

ポリイミドフィルムは耐熱性であるが、従来無色透明な
ポリイミドフィルムは存在せず、本発明者らの研究の結
果、完成されたものである。

７一 本発明に用いる無色透明なポリイミドフィルムは、一般
式 で示される繰返し単位を有するポリイミドを主成分とす
るポリイミドフィルムによって形成される。

本発明に用いられる無色透明なポリイミドは、一般式（
Ｉ） ｏ　　　　　　Ｏ で示されるビフェニルテトラカルボン酸二無水物と一般
式ＮＶ）及び（Ｖ） で表される芳香族ジアミノ化合物との反応によって得ら
れる。

上記ビフェニルテトラカルボン酸二無水物としては、下
記の３．３　′、４．４　’−ビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物と ２．３．３　’、４　′−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物 とが挙げられる。

又、上記メタ位置にアミ７基を有する芳香族ジアミノ化
合物のうち、一般式（■、）で表される芳香族２核体ジ
アミンの代表例としては下記のものが挙げられる。

３．３′−ジアミノジフェニルエーテル３．３゛−ジア
ミノジフェニルスルボン３．３′−ジアミ７ジフェニル
チオエーテル３．３′−ジアミノジ７ヱニルメタン ３．３′−ジアミノベンゾフェノン 又、芳香族４核体ジアミンの代表例としては、下記のも
のが挙げられる。

＝１１− ４．４′−ジー（３−アミノフェノキシ）ジフェニルス
ルホン ＣＨ。

４．４′−ジー（３−アミノフェノキシ）ジフェニルプ
ロパン ４．４′−ジー（３−アミ／フェノキシ）ジフェニルヘ
キサフルオロプロパン　（以下、ｒ３，３　′−ＢＡＰ
ＦＪと略す） 上記芳香族２核体ジアミン及び芳香族４核体ジアミンは
それぞれ単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて用い
てもよい。

上記のようなビフェニルテトラカルボン酸二無水物とメ
タ位置にアミ７基を有する芳香族２核体ジアミン及び／
又は芳香族４核体ジアミンとを組み合わせることにより
初めて、上記一般式（１）及び／又は（ｎ）で表される
繰返し単位を主成分とする無色透明なポリイミドが得ら
れるのである。

ここで主成分とするとは、全体が上記の一般式（ｒ）及
び／又は（ＩＩ）のみからなる場合も含める趣旨である
。

この場合、このようにして得られたポリイミドにおいて
、上記一般式（Ｉ）で表される繰返し単位及び／又は上
記一般式（ＩＩ）で表される繰返し単位で示されるポリ
イミドの含有量が多いほど得られるポリイミドフィルム
の無色透明性が高まる。しかしながら、上記の一般式（
１）で表される繰返し単位及び／又は一般式（Ｕ）表さ
れる繰返し単位のポリイミドが、７０モル％以上含有さ
れていれば少なくともこの発明で求める無色透明性が確
保されるのでその範囲内において、上記ビ７ヱニルテト
ラカルボン酸二無水物以外のその他の芳香族テトラカル
ボン酸二無水物及び上記メタ位置にアミノ基を有する芳
香族２核体・４核体ノアミン以外の他のジアミノ化合物
を用いることができる。

即ち、上記一般式（１）で表される繰返し単位及び／又
は一般式（ＩＴ）で表される繰返し単位で表されるポリ
イミドの好ましい範囲は７０モル％以上であり、最も好
ましい範囲は９５モル％以上である。

上記他の芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピ
ロメリット酸二無水物、３．３　”、４．４′−ベンゾ
７エ７ンテトラカルボン酸二無水物、４゜４′−オキシ
シフタル酸二無水物、４．４′−ビス（３，４−ジカル
ボキシ７エ／キシ）ジフェニルスルホンニ無水物、２．
２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフル
オロプロパンニ無水物、　２．３．６．７−す７タレン
テトラカルボン酸二無水物、　ｉ、２，５．６−す７タ
レンテトラカルボン酸二無水物、　１．．４，５．８−
す７タレンテトラカルボン酸二無水物が挙げられ、これ
らは単独で又は併せて用いることができる。

また、その他のジアミノ化合物としては、４゜４′−ジ
アミノジフェニルエーテル、　３．４　’−ジアミノジ
フェニルエーテル、　４．４’−ジアミノジフェニルス
ルホン、４．４　′−ジアミノジフェニルメタン、４．
４　′−ジアミノベンゾフェノン、４．４′−ジアミノ
シ７ヱニルプロパン、　バラフェニレンジアミン、メタ
フェニレンジアミン、ベンジジン、３．３′−ジメチル
ベンジジン、４．４′−ジアミノジフエニルチオエーテ
ル、　３．３”−ジメトキシ−４，４′−ジアミノジフ
ェニルメタン、３．３′−ジメチル−４，４′−ジアミ
ノジフェニルメタン、　２，２−ビス（４−アミノフェ
ニル）フロパン、　２，２−ビス［４−（４−アミノフ
ェノキシ）フェニル］−へキサフルオロプロパン、１，
３−ビス（アミノフェノキシ）ベンゼンが挙げられ、こ
れらは単独で、もしくは併せて用いることができる。

本発明に用いる無色透明なポリイミドフィルムは、上記
の芳香族テトラカルボン酸二無水物及びジアミノ化合物
を有機極性溶媒中において、温度８０℃以下で重合させ
ることによりポリイミド前駆体溶液をつくり、このポリ
イミド前駆体溶液を用いて流延、ロールコーティング等
の方法で所望の形状の賦形体を形成し、この賦形体を空
気中又は不活性ガス中において、温度：５０〜３５０°
Ｃ１圧カニ常圧もしくは減圧の条件下で有機極性溶媒を
蒸発除去すると同時にポリイミド前駆体を脱水閉環して
得られる。

また、上記方法に代えて、上記ポリイミド前駆体をピリ
ジンと無水酢酸のベンゼン溶液等を用い、脱溶媒とイミ
ド化を行いポリイミドにすること等の方法によっても得
ることができる。

上記の有機極性溶媒としては、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド、ジグライム、クレゾール、ハロ
ゲン化フェノール等が好適であるが、特にジメチルアセ
トアミドが良溶媒で、しかも沸点が極めて低いから好ま
しい。これらの有機極性溶媒は単独で用いてもよいし、
或はこれに代えて２種以上を混合して用いても支障はな
い。

有機極性溶媒として、上記に例示した各溶媒は、沸点が
低いため、加熱による脱水閉環の際に分解してその分解
物がポリイミド中に残留して当該ポリイミドが着色する
といった問題を生じないのである。

しかしながら、高沸点の重合用溶媒、例えばＮ−メチル
−２−ピロリドンを用い、ポリイミド前駆体合成後、溶
媒置換により、上記例示の好適な溶媒に生成ポリイミド
前駆体を溶解するようにすれば上記弊害を排除しうる。

この場合、上記例示の好適な溶媒は希釈溶媒となる。」
１記ポリイミドフィルムの製造に際しては、このように
、重合溶媒と希釈溶媒とを別種のものにし、溶媒置換に
よって生成ポリイミド前駆体を希釈溶媒に溶解するよう
にしてもよいのである。

なお、上記に例示した好適な有機極性溶媒を使用する際
に、この溶媒に、エタノール、トルエン、ベンゼン、キ
シレン、ジオキサン、テトラヒドロ７ラン、二ｔロベン
ゼン等の溶媒を、ポリイミドフイリムの無色透明性を損
なわない範囲内におし・て一種もしくは二種以上適宜混
合して用いでもよ（１。

上記のようにしで、無色透明なポリイミドフィルムをｇ
Ｊｌ遺する際にポリイミド前駆体溶液の対数粘度（Ｎ−
メチル−２−ピロリドン溶媒中０．５ｇ／ｉｏｏｍＮの
濃度において３０℃で測定）が０．３〜５．０の範囲に
なるように調整するのが好ましい。

より好適なのは０．４〜２，０である。この対数粘度が
低すぎると得られるポリイミドフィルムの機械的強度が
低くなるため好ましくない。逆に、対数粘度が高すぎる
とポリイミド前駆体溶液を適当な形状に賦形する際に流
延させにくく作業が困難となるため好ましくない。また
、ポリイミド前駆体溶液の濃度も、作業性等の観点から
、５〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％に設定
することが望ましいのである。

なお、上記対数粘度は次式で計算されるものであり、式
中の粘度は毛細管粘度計により測定されるものである。

（溶液の粘度） ポリイミド前駆体溶液を用いての無色透明性に優れるポ
リイミドフィルムを得るにはガラス板、ステンレス板等
の鏡面に上記ポリイミド前駆体溶液を一定の厚みになる
ように流延し、１００〜３５０℃の温度で徐々に加熱し
て脱水閉環させ、これにポリイミド前駆体をイミド化す
ることにより行なわれる。ポリイミド前駆体溶液からの
ポリイミドフィルム形成における有機極性溶媒の除去及
びポリイミド前駆体のイミド化のための加熱は、連続し
て行ってもよく、又これらの工程を減圧下もしくは不活
性ガス雰囲気中で行ってもよい。更に短時間であれば４
００　’Ｃ前後まで最終的に加熱することにより生成ポ
リイミドフィルムの特性を向上させることができる。

また、ポリイミドフィルム形成の他の方法は、上記のポ
リイミド前駆体溶液をガラス板上等に流延して１００〜
１５０℃で３０〜１２０分間加熱乾燥して皮膜を形成し
、この皮膜をピリジンと無水酢酸のベンゼン溶液等に浸
漬して脱溶剤とイミド化反応を行い、上記皮膜をポリイ
ミドフィルムとする方法であり、この方法によっても無
色透明なポリイミドフィルムを得ることができる。

このようにして得られるポリイミドフィルムはその厚み
を７〜５５０μｍ程度に設定することが好ましい。この
厚さが５５０μｍを超えると光の透過率が悪化すると共
に可撓性に欠けて連続的にロール状に巻回するのが困難
となり、つまり生産性に問題が生じるのであり、逆に厚
さが７μｍ未満になると充分な機械的強度が得られない
と共に非晶質シリコン薄膜を堆積する際の温度（２５０
℃〜３５０℃）に耐えることができず、この熱応力によ
って基板が変形することがあるから好ましくない。この
ポリイミドフィルムは、無色透明であって従来のように
黄色ないし黄褐色に着色していないため、比較的厚膜で
あっても極めて無色透明性が良好である。

以上のようにして、ポリイミド前駆体溶液をイミド化し
てポリイミドとする場合において、生成ポリイミドは、
特性の、αから対数粘度（９７重量％硫酸中０．５ｇ／
ｄｆの濃度で３０°Ｃのもとで測定）を０．３〜５．０
の範囲内に設定することが好ましい。最も好ましのは０
．４〜４．０である。

この上うｌこして得られたポリイミドフィルムは、従来
のものとは全く異なり、無色透明であって極めて透明度
が高いものである。

そして、特に、無色透明性が優れて本発明に用いる基板
に最適なのは一般式（Ｒ’）及び（Ｖ）で示される芳香
族２核体ジアミン及び芳香族４核体ジアミンにおいて、
　ＸＩ及びＸ２がＳＯ２であるものを用いたものである
。このものを用いて得られたポリイミドフィルムは、無
色透明性が極めて優れているばかりでなく耐熱性にも著
しく優れて熱収縮率が小さいのである。

このようにして得たポリイミドフィルム製基板上に光電
変換素子を堆積して光電変換装置を形成する。

本発明においては、先ず基板上にＩＴＯ膜や酸化スズ薄
膜等の光透過型の導電性薄膜を蒸着法やスパッタリング
法で積層する工程Ａを実施する。

該導電性薄膜の厚みとしては０．０１〜１．０μｍとす
るのが好ましく、　０．０１μｍ未満では所望の導電性
（表面抵抗が１０００Ω／口以下）が得られず、逆に１
．０μｍを超えるとポリイミドフィルムの導電性薄膜の
透明性が損なわれるから好ましくない。

本発明においては、次に上記導電性薄膜上に光電変換素
子を堆積する工程Ｂを実施する。

該光電変換素子としては、上記導電性薄膜上に、例えば
ｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐの順序で堆積して成る非晶質
シリコン薄膜の他、上記導電性薄膜上に、ｐ形弁晶質炭
化珪素薄膜、ｉ形弁晶質シリコン薄膜及びｎ形弁晶質シ
リコン薄膜の順序で堆積して成る光電変換素子等の各種
のものが挙げられる。

そして、ｐ形弁晶質シリコン薄膜、ｉ形弁晶質シリコン
薄膜、ｎ形弁晶質シリコン薄膜の堆積方法としては、ス
パッタリング法、グロー放電法、光ＣＶＤ法、イオンブ
レーティング法等の各種の方法を採用しうる。

例えば、グロー放電法の場合、温度２００〜３５０℃に
加熱された基板ホルダーに、片面に透明導電性薄膜を形
成した基板を保持させ、該基板ホルダーを一方の電極と
し、これに対する対極との間に１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を供給する。そして、例えばｎ形弁晶質シリコン
薄膜を形成するには、シランにホスフィン（ＰＨ３）を
混入し、　一方ｐ形非晶質シリコン薄膜を形成するには
、シランにジボラン（Ｂ２Ｈ６）を導入すればよいので
ある。

又、上記の非晶質シリコン薄膜とは、水素化非晶質シリ
コンと、フッ素化非晶質シリコンをいう。

本発明においては、かくして得られた光電変換素子上に
アルミニウム、ニッケル、チタン、クロム、鉄、ステン
レス、ニッケルクロム合金等の金属薄膜を蒸着法、スパ
ッタリング法等の適宜の方法で形成するのである。例え
ば蒸着法では真空度１０−４〜１　ｔｏｒｒ、　　蒸着
源温度は用いる材料の融点付近の条件下で行なわれる。

（ｅ）作用 基板上に非晶質シリコン薄膜を堆積する場合、膜厚が１
〜２μｍ迄は、基板表面の平滑性の影響で膜厚が厚くな
る程膜質が悪くなる　（構造欠陥が多くなる）。　この
傾向は、基板と非晶質シリコン薄膜との境界の電極用金
属薄膜の有無には関係なり１゜ 非透光性のプラスチックフィルムを基板とし、金属薄膜
電極を介して、光電変換素子と透明導電性薄膜を堆積し
た構造の従来のアモルファスシリコン太陽電池では膜質
の良い基板とは反対側の表面より光を照射しているのに
対し、換言すると、膜質の劣悪な方より光を照射しでい
るのに対し、本発明による無色透明なポリイミドフィル
ムを基板とするアモルファスシリコン太陽電池の場合に
は、膜質が良好な基板側から光を照射させ、これによっ
て、主として真性シリコン薄膜で発生した電子と正札が
構造欠陥の多い箇所で再結合して損失する率を極力抑制
しているものと推考される。

つまり、本発明の光電変換装置では膜質の良い刃側（構
造欠陥の少ない刃側）、換言すると基板側から光を照射
しているから光を受けて発生した電子と正孔が再結合す
る率が低くなって光電変換効率が大幅に高くなる作用を
有するものと考えられる。

（ｆ）実施例 ■無色透明なポリイミドフィルムの製作溶媒としてジメ
チルアセトアミドを用いて、３゜３′−ジアミノジフェ
ニスル７才ン１ｍｏｊ！に対シ、３．３′、４．４　′
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を１　ｍｏ１反
応させ、ポリイミド前駆体の溶液を得た。この溶液をガ
ラス板上に流延して皮膜を形成し、この皮膜を熱風乾燥
し、最後には３００℃で５時間加熱してイミド化反応を
完全に行い、厚み５０μｍのポリイミドフィルムを得た
。

このフィルムの光線透過率（波長５００　ｎ＋ｎ）は８
５％、又表面粗さは両面共に８０人、温度３５０°Ｃで
の熱収縮率２％以下であった。

■アモルファスシリコン太陽電池の製作実施例１ 基板として、上記ので得た厚み５０μｍの無色透明なポ
リイミドフィルムを用いた。

該基板の片面にはスパッタリング法によって厚み６００
人のＩＴＯ導電性薄膜を設け、このＩＴ○導電性薄膜付
き基板を、内部電極型の高周波（１３，５６ＭＨｚ）グ
ロー放電装置内のヒーター付きホルダーに保持し、２５
０℃前後に保った後、水素で１０モル％に希釈したシラ
ンと、水素で５，０００　ｐｐｍに希釈したジボランを
混合（８２Ｈ６／（ＳｉＨイ＋Ｂ２Ｈ６）＝０．５モル
％）し、　グロー放電装置内に導入し、真空度０．２Ｔ
ｏｒｒの雰囲気下で１０Ｗの高周波電力を印加して該基
板上にほう素をドープした２００人のｐ形弁晶質シリコ
ン層を設けた。引き続いて上記の水素希釈シランのみを
導入し同様に反応を行い７ンドープで厚み４５００人の
　ｉ形弁晶質シリコン薄膜を堆積し、更に水素希釈シラ
ンと、水素で５，０００　ｐｐｍに希釈した７オスフイ
ン（ＰＨ３）を混合（Ｐ　Ｈ３７（Ｓ　ｉＨ４＋　Ｐ　
Ｈ＝）＝０．５モル％）し、　グロー放電装置内に導入
してｉ形弁晶質シリコン薄膜上にリンをドープした５０
０人のｎ形弁晶質シリコン薄膜を設けた。

即ち、無色透明のポリイミドフィルム製基板上に、ＩＴ
Ｏの導電性薄膜を介して、　ｐ形−１形−ｎ形の非晶質
シリコン薄膜から成る光電変換素子を形成した。

次にこれを真空蒸着装置内に保持し、常法の蒸着によっ
て、ｎ形弁晶質シリコン薄膜上に厚み０゜１μｍのアル
ミニウム製導電性薄膜を積層した。

かくして得られた太陽電池の光電変換効率をＡＭ＝　１
　、　１００＋ｎＷ／ｃｍ２のソーラーシュミレータ−
で測定した。この場合、光を基板側から照射した。

その結果を第１表に示す。

比較例１ 実施例１と特性を比較するために、厚さが５０μｍ１　
　表面粗さ８０人の非透過性ポリイミドフィルム（デュ
ポン社製カプトンＨ）を基板とする従来型のアモルファ
スシリコン太陽電池を作成した。

なお、この電池の基本的構造は実施例１と同様である。

その具体的作成方法は以下の通りである。

即ち、上記基板の片面に、スパッタ蒸着法により厚み５
，０００人のステンレス鋼製の導電性薄膜を設けた。次
に、実施例１と同様の装置、同様条件で、該導電性薄膜
上に、リンをドープした厚み５００人のｎ形弁晶質シリ
コン薄膜、／ノドープで厚み４５００人の　ｉ形弁晶質
シリコン薄膜及びほう素をドープした厚み２００人のｐ
形弁晶質シリコン薄膜を順次堆積して光電変換素子を形
成した。更に、該ｐ形弁晶質シリコン薄膜上に、スパッ
タ蒸着法により厚み６００人のＩＴＯ導電性薄膜を設け
た。次に、この電池の光電変換効率を実施例１と同様に
測定した。この場合、光を基板と反対側、つまりＩＴＯ
導電性薄膜側から照射した。

参考例１ 基板として厚みｉ、Ｏｍｍのパイレックスガラスを用い
る以外は、実施例１と同様の構造のアモルファスシリコ
ン太陽電池を製作し、実施例１と同様に光電変換効率を
測定した。

実施例２ 上記■で得た無色透明なポリイミドフィルム基板の片面
に、実施例１と同様にＩＴ○導電性薄膜を形成し、実施
例１と同様にグロー放電装置内の温度を２５０℃前後に
保った後、該グロー放電装置内に水素で各々１０モル％
、１０モル％及び５゜０００　ｐｐｍに希釈したシラン
、　エチレン及びシボランの混合（Ｂ　２Ｈａ／（ｓ　
ｉＨ４＋　Ｃ２Ｈ４）＝　０．５モル％、Ｃ２Ｈ＜／　
（Ｓ　ｉ　Ｈ＜　十Ｃ２Ｈ４）　＝　０　、８モル％）
ガスを導入し、真空度０．２Ｔｏｒｒの雰囲気下で１０
Ｗの高周波電力を印加して該基板上にほう素をドープし
た厚さ２００人のｐ形弁晶質炭化珪素薄膜を設けた。

次いで、実施例１と同様の操作により、７ンドープで厚
み４５００人の　ｉ形弁晶質シリコン薄膜及びリンをド
ープした厚み５００人のｎ形弁晶質シリコン薄膜を設け
た。

即ち、ＩＴＯ導電性薄膜を介してｐ形弁晶質炭化珪素薄
膜、　ｉ形弁晶質シリコン薄膜及びｎ形弁晶質シリコン
薄膜から成る光電変換素子を形成した。次に、実施例１
と同様の方法により厚み０゜１μｍのアルミニウム製導
電性薄膜を設けた。

この太陽電池の光電変換効率をＡＭ＝１，１００　ｍＷ
　／　ｃｍ２のソーラーシュミレータ−で測定した。

この場合、光を基板側から照射した。

その結果を第１表に示す。

比較例２ 実施例２と特性を比較するために、厚さが５０μｍ１　
　表面粗さが８０人の非透光性ポリイミドフィルムを基
板とする従来型のアモルファスシリコン太陽電池を作成
した。

なお、この電池の基本的構造は実施例１と同様である。

この電池の具体的作成方法は以下の通りである。

比較例１と同様に基板上に厚み５，０００人のステンレ
ス鋼製導電性薄膜、リンをドープした厚み５００人のｌ
形弁晶質シリコン薄膜及び７ンドープで厚み４５００人
の　ｉ形弁晶質シリコン薄膜を各々堆積した。更に　ｉ
形弁晶質シリコン薄膜上に実施例２と同様に、はう素を
ドープした厚み２゜０人のｐ形弁晶質炭化珪素薄膜を堆
積した後、該ｐ形弁晶質炭化珪素薄膜上にＩＴ○導電性
薄膜を堆積した。

この電池の光電変換効率を実施例２と同様に測定した結
果を第１表に示す。

参考例２ 基板として厚み０．５１のパイレックスプラスを用いる
以外は、実施例２と同様の構造のアモルファスシリコン
太陽電池を製作し、実施例２と同様に光電変換効率を測
定した。

実施例３ 上記■で得た無色透明なポリイミドフィルム製の基板の
片面に、実施例１と同様にＩＴＯ導電性薄膜を形成し、
これを実施例１と同様のグロー放電装置内のホルダーに
保持し、２５０℃前後に保った後、実施例１と同様の原
料ガスを使用し、真空度０，２Ｔｏｒｒの雰囲気下で１
０Ｗの高周波電力を印加して上記ＩＴ○導電性薄膜上に
リンをドープした厚さ２００人のｎ形弁晶質シリコン薄
膜を設けた後、ノンドープで厚み４５００人の　ｉ形弁
晶質シリコン薄膜及びほう素をドープした厚み５００人
のｐ形弁晶質シリコン薄膜を順次堆積した。

即ち、無色透明なポリイミドフィルム基板上に、ＩＴＯ
導電性薄膜を介して、ｎ形、　１形及びｐ形の非晶質シ
リコン薄膜から成る光電変換素子を形成した。次に、ｐ
形弁晶質シリコン薄膜上に実施例１と同様に厚み０．１
μｍのアルミニウム製導電性薄膜を設けた。

この太陽電池の光電変換効率をＡＭ＝１，１００　ｍＷ
　／　ｃ＋ｎ２のソーラーシュミレータ−で測定した。

この場合、光を基板側から照射した。

この電池の光電変換効率を第１表に示す。

比較例３ 実施例３と特性を比較するために、厚さが５０μ鎗、表
面粗さ８０人の非道光性ポリイミドフィルムを基板とす
る従来型のアモルファスシリコン太陽電池を製作した。

なお、この電池の基本的構造は実施例１と同様である。

この電池の製作方法は以下の通りである。

」１記基板」二に厚み５．０００人のステンレス鋼製導
電性薄膜、はう素をドープした厚み５００人のｐ形弁晶
質シリコン薄膜及びノンドープで厚み４５００人の　ｉ
形弁晶質シリコン薄膜及びリンをドープした厚み２００
人のｎ形弁晶質シリコン薄膜を各々順次堆積して光電変
換素子を形成した。又、該ｎ形弁晶質シリコン薄膜上に
厚み６００人のＩＴｏ導電性薄膜を積層した。

この太陽電池の光電変換効率を実施例３と同様に測定し
た。この場合、光をＩＴ○導電性薄膜側から照射した。

その結果を第１表に示す。

参考例３ 基板として厚み０．５１のパイレックスプラスを用いる
以外は、実施例３と同様の構造のアモルファスシリコン
太陽電池を製作し、該電池の光電変換効率を実施例３と
同様に測定した。

その結果を第１表に示す 第１表 第１表より、基板として無色透明なポリイミドフィルム
を用い、且つ該基板側から光を照射するようにした太陽
電池は、非透光性のポリイミドフィルム基板を用い、該
基板と反対側から光を照射するようにしたものより極め
て高い光電変換効率を示すことが認められる。

上記実施例は太陽電池について説明したが、本発明は、
これに代えて、光センサー等にも適用できるのである。

（ｇ）効果 本発明の光電変換装置はその基板に無色透明なポリイミ
ドフィルムを用い、該基板側、つまり膜質の優れた力価
より光を照射するようにしたから従来のものより光電変
換効率を著しく向上させることができるのである。

又、基板が無色透明なポリイミドフィルムで形成され、
該基板が可撓性であるからロール状に巻回した基板を連
続的に引き出しつつ連続的に光電変換装置を製造でき、
この結果、生産性が向上すると共に製造コストを下げる
ことができるのであり、しかも材料が安価であり、この
点からも製造コストの低減を図ることができるのである
。

更に、基板にポリイミドフィルムを用いているから耐熱
性で熱収縮率が低いから温度変化に伴う歪みが小さく、
この結果、基板上に堆積した光電変換素子が温度変化に
よって割れたり、欠ける等の問題が少ないのである。

特に、基板が無色透明なポリイミドフィルムで形ｒ＆さ
れており、該基板が電気絶縁性であるから、該基板上を
用いて太陽電池を形成するにあたり、＝３５− 同一基板上に複数の太陽電池素子の直・並列の接続が可
能となり、各種タイプの太陽電池を簡単に製造できる等
の効果を奏するのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に光エネルギーを電気エネルギーに変換す
   る光電変換素子を設けた光電変換装置において、該基板
   が一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 及び／又は ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、式（ I ）においてＸ＿１はＯ、ＳＯ＿２、Ｃ
   Ｈ＿２又はＣＯであり、式（II）において、Ｘ＿２はＳ
   Ｏ＿２、Ｃ（ＣＨ＿３）＿２又はＣ（ＣＦ＿３）＿２で
   ある。 で示される繰返し単位を有するポリイミドを主成分とす
   るポリイミドフィルムで形成されていることを特徴とす
   る光電変換装置。