JPS63107073A - 薄膜太陽電池の製造法 - Google Patents

薄膜太陽電池の製造法

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JPS63107073A
JPS63107073A JP62158243A JP15824387A JPS63107073A JP S63107073 A JPS63107073 A JP S63107073A JP 62158243 A JP62158243 A JP 62158243A JP 15824387 A JP15824387 A JP 15824387A JP S63107073 A JPS63107073 A JP S63107073A
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JP
Japan
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heat
transparent resin
solar cell
layer
resistant transparent
Prior art date
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Pending
Application number
JP62158243A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Osawa
道雄 大沢
Takashi Arita
有田 孝
Akira Hanabusa
花房 彰
Masaharu Ono
大野 雅晴
Koshiro Mori
森 幸四郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of JPS63107073A publication Critical patent/JPS63107073A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10Semiconductor bodies
    • H10F77/16Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
    • H10F77/169Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates
    • H10F77/1692Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates the films including only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • 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

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、耐熱性透明樹脂をもちいて可撓性のある薄膜
太陽電池を作る製造法に間するものである。
従来の技術 従来、この種の太陽電池の製造法は大別して第3図のA
、Bに示すように、2つのタイプがある。Aのタイプは
、現在のガラス基板太陽電池の製造方法に採用されてい
るもので、透明基板13上に透明電極層3.アモルファ
スSi層4.金属電極層5を順次形成し太陽電池を作っ
た後、デバイス保護のため、保護樹脂6を形成したのち
透明基板13側から光10が入射する。Bのタイプは、
可撓性の要求される太陽電池に採用されているもので、
支持基板ll上に耐熱性絶縁層12を形成した基板を用
いて、金属電極層5.アモルファスSi層4.透明電極
層3を順次形成して太陽電池を形成したのちデバイス保
護のため、透光性保護膜14を形成する。なお、透光性
保護膜14側から光lOは入射される。なおこの種の太
陽電池のほかに、ステンレス基板の上に透光性絶縁膜を
形成するものもあるが、太陽電池をBのタイプのように
形成して太陽電池に製膜し次に保護用樹脂を塗布し太陽
電池を形成するものであるがこの方法の特徴は、製膜面
についている耐熱製基板をエツチング等により除去する
ことであり、太陽電池の支持基板は保護用樹脂である。
発明が解決しようとする問題点 従来のBタイプの製造方法は可撓性のある太陽電池に採
用され、支持基板のうえに耐熱性絶縁層を形成して耐熱
性絶縁層の上に、金属電極層、アモルファスSi層、透
明電極層、透明保護膜層を順次形成して構成されていた
。しかしながら、アモルファスSi太陽電池の性質上ア
モルファスS1層においては、P型層、■型層、N型層
と順次形成するのがボロンの拡散による1層中のドナー
準位の補償の点から望ましい、しかしながら、この場合
のBタイプの従来の可撓性太陽電池においては、アモル
ファスSi層を、P型層、■型層。
N型層と形成しても、光の入射方向はN型層側からとし
なければならない。光の入射方向も、アモルファスSi
層に対しては、P型層側から入光するのが光劣化防止、
ホールの移動度、SiCを使用した窓効果を利用する点
で望ましい。そのため、Bタイプの太陽電池では、Aタ
イプの太陽電池と比較して初期の光照射時の短絡電流値
が少なく、90%程度の電流値であり、光照射試験後は
、短絡電流値で初期値に比べ50%以上小さくなるとい
う光劣化現象を示していた。またAタイプとして、特公
昭62−22274号公報に示されたようにポリエーテ
ル・エーテルケトン等の耐熱性透明樹脂フィルムを透明
基板にもちいて、耐熱性透明樹脂フィルム基板、透明型
ii、アモルファスSt層(P型層、■型層、N型N)
、金属電極層を順次形成すると、太陽電池の光電特性面
ではガラス基板で作った太陽電池とほぼ同等な性能を得
る事ができ、かつ光劣化もガラス基板太陽電池と同様な
性能を得るはずである。しかしながら、フィルム膜厚を
およそ30μとした場合透明電極層、アモルファスSi
層、金属電極層等を製膜した際に、各層の製膜時、各層
の膜より生じる応力、および耐熱性透明樹脂フィルムに
かかる各製膜時の熱的ストレス(150℃〜300’C
)により耐熱性透明樹脂フィルムが熱収縮応力でカーリ
ング(反り)を生じてしまう。太陽電池の直列結線をす
るためにはメタルマスクを使用して各層をパターンニン
グするため、メタルマスクの基板に対する位置合わせが
必要であるが、この耐熱性透明樹脂フィルムのカーリン
グにより、メタルマスクの耐熱性透明樹脂フィルムに対
する位置合わせが難しかった。耐熱性透明樹脂フィルム
のカーリングを防ぐために耐熱性透明樹脂フィルムの厚
さを増すと、耐熱性透明樹脂フィルムによって光が吸収
される量が増え、太陽電池の発電領域に到達する光量が
落ちて、発電量が少なくなり太陽電池特性上、Aタイプ
よりも劣り、実用に耐えないという問題があった。また
N膜中耐熱性透明樹脂がカーリングするためと思われる
が、PIN接合が確保できないためにショート不良、ま
たはフィルファクター(F、F、)の低下を招いていた
本発明はこのような問題点を解決するもので、耐熱性透
明樹脂を基板としてガラス基板太陽電池と同等な性能を
得る事を目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この問題を解決するための手段として、本発明では支持
基板上に耐熱性透明樹脂層を形成し、その後耐熱性透明
樹脂層を支持基板から剥離することを特徴とする。好ま
しくは支持基板で固定した耐熱性透明樹脂層上に順次透
明電極層、アモルファスSi層、金属電極層、保護樹脂
層を形成し、その後に耐熱性透明樹脂層を水等の液中に
浸漬して、水を支持基板と耐熱性透明樹脂層に間に浸入
させることにより耐熱性透明樹脂層を支持基板から剥離
し、可撓性のある太陽電池を形成する工程をとるもので
ある。この様にすれば、前記透明耐熱性樹脂上で素子の
製膜を行う際に、前記支持基板と耐熱性透明樹脂を一体
化したので、耐熱性透明樹脂層を確実に固定でき、素子
製膜時の耐熱性透明樹脂の熱収縮応力によるカーリング
を防ぎ、マスクによる製膜のパターンニングの位置合わ
せな容易にできる。また前記支持基板から、前記耐熱性
透明樹脂層を剥離した際、成膜時の各極膜の応力および
製膜温度により耐熱性透明樹脂層がカーリングしないよ
うに耐熱性透明樹脂面に各種製膜後、保護樹脂を塗布し
硬化させた後に、耐熱性透明樹脂から支持基板を剥離す
る。この保護樹脂の支持により耐熱性透明樹脂のカーリ
ングを矯正する事も可能である。さらに支持基板から耐
熱性透明樹脂を剥離するには、例えばスクレーバ等の治
具を両面の界面に差し込んで強制的な機械的剥離手段で
剥すことも可能である。
作用 この構成により、耐熱性透明樹脂を支持基板に塗布硬化
して形成し、その基板を工程中使用すれば後の工程は従
来のガラス基板を使用したAの工程と代わりなく行う事
ができる。従って、現在大量に生産されているガラス基
板太陽電池と同等な生産ラインで生産を行う事ができる
。この場合、太陽電池の光電特性も、P型層側からの入
光となるため、Aタイプと同程度になる。また、耐熱性
透明樹脂フィルムを扱う際に問題となる耐熱性透明樹脂
のカーリングは、この工法をとる限り支持基板から耐熱
性透明樹脂を剥離するまでは何ら問題は生じない。また
、保護樹脂としてエポキシ樹脂を用い塗布硬化させると
、これも太陽電池としての強度向上に貢献するため、耐
熱性透明樹脂層それ自身を薄くできて光透過率も向上す
る。
実施例 以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。
ガラス支持基板1上に例えば芳香族テトラカルボン酸無
水物(3,3’ 、4.4’−ビフェニルテトラカルボ
ン酸無水物)と芳香族ジアミン(3,3’ジアミノジフ
エニルスルフォニノ)を重縮合しポリアミド酸として塗
布し、約300℃でイミド化させた耐熱性透明樹脂2を
厚さ30μに形成する。次に、耐熱性透明樹脂2上にメ
タルマスクを用いてマスキングし、例えば電子ビーム蒸
着等の方法で250℃に加熱後、酸化インジウム、酸化
スズ等で透明電極N3を形成する。次に、透明電極層3
上にメタルマスクをもちいてマスキングしプラズマCV
D装置中で約200℃でアモルファスSiF!4を堆積
させる。次にメタルマスクをもちいてマスキングし例え
ば電子ビーム蒸着等でAt電極等の、金属電極層5を形
成する。これらの方法によりアモルファスSi太陽電池
ができる。透明電極層3.アモルファスSi層4、金属
電極層5の厚みは合計して約1μである。第2図は、こ
のようにして太陽電池を形成した上に保護樹脂6、例え
ばエポキシ樹脂をおよそ60μ塗布硬化して裏面の保護
膜とし太陽電池素子を保護する。保護樹脂6の硬化後、
ガラス支持基板1から耐熱性透明樹脂2をその上に作っ
た太陽電池とともに剥離するために、約60℃に加熱し
た水中にいれ5分間浸漬し耐熱性透明樹脂2とガラス支
持基板1との界面より湯を入り込ませて両者を剥離する
。前記ポリイミド耐熱性透明樹脂2は、平滑な面、特に
ガラス面において密着力に弱い。水等の液中に浸漬した
とき、耐熱性透明樹脂2とガラス支持基板1との界面に
水が毛細管現象で浸入し、密着した境界面で耐熱性透明
樹脂2は僅かに膨潤しかつ各層形成時における残留応力
でカーリングがはじまり簡単に剥離ができる。カーリン
グは裏面の保護樹脂層の厚みで調節できる。このことに
より厚さが約0.1mmの薄く、軽い太陽電池素子が形
成できた。使用したガラス支持基板lは、再使用可能で
ある。剥離した耐熱性透明樹脂2側に、光IOを入射さ
せる事により、これまでのガラス基板太陽電池と同様な
P型層側から入光する太陽電池となり太陽光(AMl)
10時間照射試験後の電気特性劣化率はガラス基板P型
層側人光の太陽電池と同等であった。
またPIN接合も良好に確保できフィルファクター、シ
ョート率も従来のAタイ・ブの太陽電池と同等であった
。耐熱性透明樹脂2をガラス転移点以上に温度を上げて
も太陽電池電気特性が確認できた。このことから素子製
膜温度よりガラス転移温度の低いポリエチレンテレフタ
レートでも使用できる。なお、ポリイミドにかえてポリ
エーテル・エーテルケトン、ポリエチレンテレフタレー
ト。
及びポリエーテルサルホンにつき検討したがこれらの樹
脂の場合でもほぼポリイミドMA脂と同等の工程操作に
より可撓性の薄膜太陽電池を形成できた。又支持基板と
、素子製膜後の樹脂剥離は機械的剥離によって達成でき
た。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、工程的に、現
在のガラス基板太陽電池で生産中の設備を共通に使用で
き、可撓性ある薄膜の太陽電池を作る事が可能になった
。この方法による太陽電池は、P型層入光の太陽電池で
あり、太陽電池特性面でガラス基板太陽電池と同等の性
能を持ち、かつ薄く、軽い。なお、実施例で述べてきた
ガラス支持基板の代りに、ステンレス鋼フープ基板を支
持基板とすると、ロール ツー ロール方式でも使用す
ることができるために高い生産性が期待される。また保
護樹脂と耐熱性透明樹脂とでカーリング応力を支えるた
め耐熱性透明樹脂層を薄くすることができる。現在、耐
熱性透明樹脂はガラスに比較してコストが高いものとな
っているが、本発明によれば、この耐熱性透明樹脂を薄
くする事ができるために耐熱性透明樹脂の使用量が僅か
で済み、ガラスと同等以下のコストで太陽電池を作る事
が可能となる。更に、耐熱性透明樹脂を薄くする事によ
り、耐熱性透明樹脂中での光の吸収損失が減少する事に
なり、太陽電池の発電領域中に到達する光量が増えて発
電電力量の増大につながることになる。又、耐熱性透明
樹脂を薄くする事により、可撓性が増し、よりわん曲や
折り曲げの可能な太陽電池を形成する事ができるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の太陽電池の製造法の一実施例における
工程順の断面図、第2図は本発明の太陽電池の製造法の
一実施例において裏面に保護樹脂を塗布して支持基板を
取り去った断面図、第3図Aは従来におけるガラス基板
を用いた太陽電池の製造法の工程順の断面図、Bは可撓
性基板を用いた製造法の工程順の断面図である。 1−−−−−ガラス支持基板、2−・・・・・耐熱性透
明樹脂層、3 ・−−−−−透明電極層、4−・・・・
・アモルファスSi層、5・・−・・・金属電極層、6
・・・・・・保護樹脂代理人の氏名弁理士 中 尾 敏
 男 はか1名10−一一党 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)支持基板上に耐熱性透明樹脂を形成し、前記耐熱
    性透明樹脂上に順次透明電極層、アモルファスSi層、
    金属電極層、保護樹脂層を形成し、その後に液中への浸
    漬か、又は強制的な機械的剥離手段により耐熱性透明樹
    脂を支持基板から剥離し、可撓性のある太陽電池を形成
    することを特徴とする薄膜太陽電池の製造法。
  2. (2)耐熱性透明樹脂が、ポリイミド、ポリエーテル・
    エーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、及びポ
    リエーテルサルホンからなる群のいずれかである特許請
    求の範囲第1項記載の薄膜太陽電池の製造法。
  3. (3)耐熱性透明樹脂がポリイミドであり、その支持上
    基板上の剥離が水中への浸漬処理である特許請求の範囲
    第1項記載の薄膜太陽電池の製造法。
JP62158243A 1986-06-26 1987-06-25 薄膜太陽電池の製造法 Pending JPS63107073A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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JP15028886 1986-06-26
JP61-150288 1986-06-26

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