JP2003060214A - Flexible solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブル太陽
電池に係わり、特に、フレキシブル基板との付着性の高
い裏面電極を有するフレキシブル太陽電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible solar cell, and more particularly to a flexible solar cell having a back electrode that has high adhesion to a flexible substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、フレキシブル太陽電池は、基
板フィルム上にアルミニウム層、銀層、酸化亜鉛層を順
に蒸着することによって裏面電極膜を形成し、次いで、
この裏面電極の上に光電変換素子膜、表面電極膜等を順
に形成することにより製造されている。また、特開２０
０１−３６１０９号公報には、太陽電池の集電構造及び
その製造方法が記載されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a flexible solar cell has a back electrode film formed by sequentially depositing an aluminum layer, a silver layer and a zinc oxide layer on a substrate film, and then forming a back electrode film.
It is manufactured by sequentially forming a photoelectric conversion element film, a front electrode film and the like on the back electrode. In addition, JP 20
JP-A-01-36109 describes a solar cell current collecting structure and a method for manufacturing the same.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フレキシブル太陽電池においては、アルミニウム層の基
板フィルム（フレキシブル基板）に対する付着性、密着
性が悪く、アルミニウム層と基板フィルムとの間で剥離
が起りやすいという問題がある。このアルミニウム層と
基板フィルムの付着性を改善するために、基板フィルム
にアルミニウム層を蒸着する前に、基板フィルムの表面
に凹凸をつけるための処理が行われている。また、基板
フィルムの表面に凹凸をつける処理として、基板フィル
ムに酸素やアルゴンガスのプラズマを当てることによっ
て表面に凹凸をつけるプラズマスパッタリングや、エッ
チングによって表面に凹凸をつける化学的処理が知られ
ている。However, in the conventional flexible solar cell, the adhesion and adhesion of the aluminum layer to the substrate film (flexible substrate) are poor, and peeling easily occurs between the aluminum layer and the substrate film. There is a problem. In order to improve the adhesion between the aluminum layer and the substrate film, a treatment for making unevenness on the surface of the substrate film is performed before vapor deposition of the aluminum layer on the substrate film. Further, as a treatment for making the surface of the substrate film uneven, plasma sputtering for making the surface uneven by applying plasma of oxygen or argon gas to the substrate film, and a chemical treatment for making the surface uneven by etching are known. .
【０００４】しかしながら、従来のフレキシブル太陽電
池におけるこれらの処理による付着性の改善は、十分な
ものではなく、依然として剥離が起りやすいという問題
が存在する。また、剥離が起りやすいため、裏面電極膜
の上に光電変換素子膜を形成する前に、裏面電極膜に純
水やエタノールによる超音波洗浄等を施すことができ
ず、裏面電極膜に付着したゴミなどの不純物を取り除く
ことができないという問題もある。この不純物も剥離の
原因となり、剥離により裏面電極膜と表面電極膜との間
が短絡するという問題もある。さらに、基板フィルムの
表面に凹凸をつけるための処理により、基板フィルムの
内部に含まれる添加物等が表面に露出して太陽電池の性
能を低下させるという問題もある。However, the improvement of the adhesion by these treatments in the conventional flexible solar cell is not sufficient, and there is still a problem that peeling is likely to occur. Further, since peeling is likely to occur, the back electrode film cannot be subjected to ultrasonic cleaning with pure water or ethanol before the photoelectric conversion element film is formed on the back electrode film, and the back electrode film adheres to the back electrode film. There is also a problem that impurities such as dust cannot be removed. This impurity also causes peeling, and there is also a problem that peeling causes a short circuit between the back electrode film and the front electrode film. Furthermore, there is a problem that the treatment for making the surface of the substrate film uneven has the effect that the additives contained in the substrate film are exposed on the surface and the performance of the solar cell is deteriorated.
【０００５】本発明は、裏面電極基板とフレキシブル基
板との付着性が高く、剥離しにくい裏面電極膜を有する
フレキシブル太陽電池を提供することを目的としてい
る。An object of the present invention is to provide a flexible solar cell having a back electrode film which has high adhesion between the back electrode substrate and the flexible substrate and which is difficult to peel off.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のフレキシブル太陽電池は、フレキシブ
ル基板と、このフレキシブル基板上に設けられた１又は
複数の層からなり、これ又はこれらの層のうち、フレキ
シブル基板に隣接する層がニッケル層である裏面電極膜
と、この裏面電極膜上に設けられた光電変換素子膜と、
この光電変換素子膜上に設けられた表面電極膜と、を有
することを特徴としている。In order to achieve the above-mentioned object, the flexible solar cell of the present invention comprises a flexible substrate and one or a plurality of layers provided on the flexible substrate. Of the layers, a layer adjacent to the flexible substrate is a back surface electrode film that is a nickel layer, and a photoelectric conversion element film provided on the back surface electrode film,
And a surface electrode film provided on the photoelectric conversion element film.
【０００７】このように構成された本発明においては、
可撓性のあるフレキシブル基板上にニッケルの層を形成
し、更に、裏面電極膜を構成する他の層を必要に応じて
形成、次いで、裏面電極膜の上に光電変換素子膜を設
け、その上に表面電極膜を形成するようにしている。そ
のため本発明のフレキシブル太陽電池に、太陽光線等の
光が入射すると、光電変換素子膜は起電力を発生し、表
面電極膜と裏面電極膜の間に電位差が生じる。In the present invention thus constructed,
A layer of nickel is formed on a flexible substrate having flexibility, and further another layer constituting the back electrode film is formed if necessary, and then a photoelectric conversion element film is provided on the back electrode film. The surface electrode film is formed on top. Therefore, when light such as sunlight is incident on the flexible solar cell of the present invention, the photoelectric conversion element film generates an electromotive force and a potential difference occurs between the front electrode film and the back electrode film.
【０００８】また、本発明によれば、フレキシブル基板
と、その上に設けられたニッケルの層との付着性が高い
ので、フレキシブル基板と裏面電極膜との間に剥離が生
じにくくなる。Further, according to the present invention, since adhesion between the flexible substrate and the nickel layer provided thereon is high, peeling between the flexible substrate and the back electrode film is less likely to occur.
【０００９】また、本発明のフレキシブル太陽電池にお
いては、裏面電極膜が、フレキシブル基板に接する側か
ら順に形成されたニッケル層、銀層及び酸化亜鉛層から
構成されているのが好ましい。Further, in the flexible solar cell of the present invention, it is preferable that the back electrode film comprises a nickel layer, a silver layer and a zinc oxide layer which are sequentially formed from the side in contact with the flexible substrate.
【００１０】また、本発明において、好ましくは、フレ
キシブル基板は、ポリイミド製、又は、ポリエチレンテ
レフタラート製である。In the present invention, the flexible substrate is preferably made of polyimide or polyethylene terephthalate.
【００１１】さらに、本発明は、太陽電池のフレキシブ
ル基板上に形成される裏面電極であって、この裏面電極
が、１又は複数の層からなり、これ又はこれらの層のフ
レキシブル基板に隣接する層がニッケル層であることを
特徴としている。Furthermore, the present invention relates to a back electrode formed on a flexible substrate of a solar cell, the back electrode being composed of one or a plurality of layers, or a layer adjacent to the flexible substrate of these layers. Is a nickel layer.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】基板フィルムであるフレキシブル
基板と、それに蒸着された裏面電極膜が密着又は付着す
るメカニズムは、未だ科学的に十分に解明されておら
ず、多数の説が存在する。例えば、フレキシブル基板
と、それに蒸着された裏面電極膜の微細な凹凸が絡み合
うことによってそれらが付着するとする説、或いは、フ
レキシブル基板と裏面電極膜の間の電気的な力によりそ
れらが付着するとする説等がある。また、フレキシブル
基板と裏面電極膜の線膨張率の相違に起因する残留応力
が剥離の主な原因となるとも云われている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The mechanism by which a flexible substrate, which is a substrate film, and the back electrode film deposited thereon adhere or adhere to each other have not been scientifically fully clarified, and there are many theories. For example, a theory that the flexible substrate and the backside electrode film deposited thereon are entangled with each other due to the entanglement, or a theory that they are attached due to an electric force between the flexible substrate and the backside electrode film. Etc. It is also said that residual stress due to the difference in linear expansion coefficient between the flexible substrate and the back electrode film is the main cause of peeling.
【００１３】本発明者らは、フレキシブル太陽電池にお
いて、裏面電極膜を構成する層のうち、フレキシブル基
板に隣接する層をニッケルによって構成することによ
り、フレキシブル基板と裏面電極膜の付着性が向上し、
剥離が劇的に生じにくくなることを見出した。In the flexible solar cell, the present inventors improve the adhesion between the flexible substrate and the back electrode film by forming a layer adjacent to the flexible substrate out of the layers forming the back electrode film with nickel. ,
It has been found that peeling is dramatically less likely to occur.
【００１４】次に、図面を参照して、本発明の一実施形
態を説明する。図１は、本発明の実施形態によるフレキ
シブル太陽電池の断面図を示す。図１に示すように、フ
レキシブル太陽電池１は、フレキシブル基板２と、その
上に設けられた裏面電極膜４と、裏面電極膜４の上に設
けられた光電変換素子膜６と、光電変換素子膜６の上に
設けられた表面電極膜８と、表面電極膜８の上に部分的
に設けられた複数の集電電極１０と、を有する。また、
裏面電極膜４は、フレキシブル基板２の上に設けられた
ニッケル層１２と、ニッケル層１２の上に設けられた銀
層１４と、銀層１４の上に設けられた酸化亜鉛層１６
と、を有する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a flexible solar cell according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the flexible solar cell 1 includes a flexible substrate 2, a back electrode film 4 provided thereon, a photoelectric conversion element film 6 provided on the back electrode film 4, and a photoelectric conversion element. It has a surface electrode film 8 provided on the film 6 and a plurality of current collecting electrodes 10 partially provided on the surface electrode film 8. Also,
The back electrode film 4 includes a nickel layer 12 provided on the flexible substrate 2, a silver layer 14 provided on the nickel layer 12, and a zinc oxide layer 16 provided on the silver layer 14.
And.
【００１５】フレキシブル基板２は、可撓性のある薄い
シート状物であり、ポリイミド製のシート、ポリエチレ
ンテレフタラート（ＰＥＴ）製のシート等が使用可能で
ある。本実施形態では、フレキシブル基板２として、厚
さ２５μｍのポリイミド製のシートが使用されている。
また、このフレキシブル基板２のシート材料には、シー
トの強度等を改善する目的で適宜、添加物を加えても良
い。The flexible substrate 2 is a flexible thin sheet, and a sheet made of polyimide, a sheet made of polyethylene terephthalate (PET) or the like can be used. In this embodiment, a 25-μm-thick polyimide sheet is used as the flexible substrate 2.
Further, an additive may be appropriately added to the sheet material of the flexible substrate 2 for the purpose of improving the strength of the sheet and the like.
【００１６】裏面電極膜４は、フレキシブル基板２の上
に、蒸着法によって順に形成されたニッケル層１２、銀
層１４、酸化亜鉛層１６からなる複数の層により構成さ
れており、各層とも数十〜数百ｎｍ（ナノメートル）の
厚さを有する。各層の厚さ、及び、層の数は、製膜速
度、製膜安定性、材料コスト、設備コスト等を考慮し、
適用に合わせて任意適当に変更することができる。ま
た、ニッケル層１２の上に蒸着されている各層の材料
も、適用に合わせて適宜変更することができる。The back electrode film 4 is composed of a plurality of layers, which are sequentially formed on the flexible substrate 2 by a vapor deposition method, including a nickel layer 12, a silver layer 14, and a zinc oxide layer 16, and each layer has several tens of layers. Has a thickness of a few hundred nanometers (nanometers). The thickness of each layer, and the number of layers, the film formation speed, film formation stability, material cost, equipment cost, etc.,
It can be arbitrarily changed according to the application. Also, the material of each layer deposited on the nickel layer 12 can be appropriately changed according to the application.
【００１７】光電変換素子膜６は、裏面電極膜４の上に
蒸着法で形成された光電変換素子膜である。光電変換素
子膜６は、アモルファスシリコン薄膜、微結晶シリコン
薄膜、多結晶シリコン薄膜等であってもよく、それらの
薄膜を単独で、或いは、積層して光電変換素子膜６とし
て構成される。好ましくは、光電変換素子膜６を形成す
る前に、光電変換素子膜６を形成すべき裏面電極膜４の
表面が洗浄される。洗浄は、純水やエタノール等を裏面
電極膜４の表面に流すことによって、或いは、裏面電極
膜４の表面を純水やエタノール等によって超音波洗浄す
ることによって行なわれ、これにより、表面に付着した
ゴミ等の不純物が除去される。The photoelectric conversion element film 6 is a photoelectric conversion element film formed on the back electrode film 4 by a vapor deposition method. The photoelectric conversion element film 6 may be an amorphous silicon thin film, a microcrystalline silicon thin film, a polycrystalline silicon thin film, or the like, and these thin films are configured as the photoelectric conversion element film 6 alone or by stacking them. Preferably, before forming the photoelectric conversion element film 6, the surface of the back electrode film 4 on which the photoelectric conversion element film 6 is to be formed is washed. The cleaning is performed by flowing pure water, ethanol, or the like on the surface of the back electrode film 4, or by ultrasonically cleaning the surface of the back electrode film 4 with pure water, ethanol, or the like. Impurities such as dust are removed.
【００１８】表面電極膜８は透明の電極膜であり、フレ
キシブル太陽電池１に入射した光が光電変換素子膜６に
到達するようになっている。表面電極膜８は、例えば、
ＩＴＯ等の薄膜である。The surface electrode film 8 is a transparent electrode film so that light incident on the flexible solar cell 1 reaches the photoelectric conversion element film 6. The surface electrode film 8 is, for example,
It is a thin film of ITO or the like.
【００１９】集電電極１０は、表面電極膜８の上に構成
され、表面電極膜８に発生した電荷を効率良く集めるよ
うになっている。一般に、集電電極１０は、電気抵抗が
小さくなるようにアルミニウム、銅、金、銀等の金属導
電膜で構成されているため、光を透過しない。そのた
め、集電電極１０は、光電変換素子膜６に到達すべき光
をできるだけ遮らないように、櫛形のパターン等により
形成されるのが良い。The collector electrode 10 is formed on the surface electrode film 8 and efficiently collects the charges generated in the surface electrode film 8. In general, the collector electrode 10 does not transmit light because it is made of a conductive metal film of aluminum, copper, gold, silver or the like so as to have a low electric resistance. Therefore, the collector electrode 10 is preferably formed by a comb-shaped pattern or the like so as not to block light that should reach the photoelectric conversion element film 6 as much as possible.
【００２０】次に、本実施形態のフレキシブル太陽電池
の作用を説明する。フレキシブル太陽電池１に入射した
光は、集電電極１０の間から、表面電極膜８に到達す
る。表面電極膜８に入射した光は、透明な表面電極膜８
を透過して光電変換素子膜６に到達する。光を受けた光
電変換素子膜６は起電力を発生し、表面電極膜８と裏面
電極膜４との間に電位差が生じる。表面電極膜８に発生
した電荷は、各集電電極１０によって集められ、集電電
極１０と裏面電極膜４との間に電圧が発生する。また、
可撓性のあるフレキシブル基板２上に構成されたフレキ
シブル太陽電池１は、全体の厚さが数十μｍ程度である
ので、十分な可撓性を有し、自由に曲げることができる
ようになっている。Next, the operation of the flexible solar cell of this embodiment will be described. Light incident on the flexible solar cell 1 reaches the surface electrode film 8 from between the collector electrodes 10. The light incident on the surface electrode film 8 is transparent.
To reach the photoelectric conversion element film 6. The photoelectric conversion element film 6 that receives the light generates an electromotive force, and a potential difference occurs between the front surface electrode film 8 and the back surface electrode film 4. The electric charges generated in the front surface electrode film 8 are collected by each current collecting electrode 10, and a voltage is generated between the current collecting electrode 10 and the back surface electrode film 4. Also,
Since the total thickness of the flexible solar cell 1 formed on the flexible substrate 2 having flexibility is about several tens of μm, it has sufficient flexibility and can be freely bent. ing.
【００２１】本実施形態によれば、フレキシブル基板２
と、その上に形成されたニッケル層との付着性が高いた
め、フレキシブル基板２と裏面電極膜４との間の剥離が
発生しにくい。また、フレキシブル基板２と裏面電極膜
４との間に剥離が発生しにくいため、フレキシブル基板
２上に形成された裏面電極膜４の表面を洗浄することが
可能になり、これにより、表面に付着した不純物を除去
することができる。また、フレキシブル基板２とニッケ
ル層との付着性が高いため、フレキシブル基板２の表面
に凹凸を付ける等の処理が不要になり、工程数、製造設
備、製造コスト等を低減することができる。さらに、フ
レキシブル基板２の表面処理に起因するフレキシブル基
板２の添加物の析出を防止することができる。以上の改
善により、従来、製造したフレキシブル太陽電池のうち
約８０％に生じていた短絡等の不良を、約４０％以下に
激減させることができた。According to this embodiment, the flexible substrate 2
Since the adhesiveness with the nickel layer formed thereon is high, peeling between the flexible substrate 2 and the back electrode film 4 is unlikely to occur. Moreover, since peeling is less likely to occur between the flexible substrate 2 and the back surface electrode film 4, the surface of the back surface electrode film 4 formed on the flexible substrate 2 can be washed, and as a result, adhered to the surface. The impurities thus formed can be removed. Further, since the adhesiveness between the flexible substrate 2 and the nickel layer is high, it is not necessary to treat the surface of the flexible substrate 2 with unevenness, and the number of steps, manufacturing equipment, manufacturing cost, etc. can be reduced. Further, it is possible to prevent the deposition of the additive on the flexible substrate 2 due to the surface treatment of the flexible substrate 2. Due to the above improvement, it has been possible to drastically reduce the defects such as a short circuit, which has occurred in about 80% of the conventionally manufactured flexible solar cells, to about 40% or less.
【００２２】以上、本発明の好ましい実施形態を説明し
たが、上述した実施形態に種々の変更をすることができ
る。特に、フレキシブル基板、フレキシブル基板に隣接
する層以外の、裏面電極膜を構成する層、光電変換素子
膜、表面電極膜、及び、集電電極の材質、厚さ、層の数
等は適用に合わせて適宜変更することができる。また、
各膜の形成方法は蒸着法に限られず、任意適当な方法に
よって形成することができる。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, various modifications can be made to the above-described embodiment. In particular, the material, thickness, number of layers, etc. of the flexible substrate, the layers constituting the back surface electrode film other than the layer adjacent to the flexible substrate, the photoelectric conversion element film, the front surface electrode film, and the current collecting electrode are adapted to the application. Can be changed as appropriate. Also,
The method of forming each film is not limited to the vapor deposition method, and can be formed by any appropriate method.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のフレキシ
ブル太陽電池によれば、裏面電極膜とフレキシブル基板
との付着性が高くなり、裏面電極膜剥離が発生しにくく
なる。As described above, according to the flexible solar cell of the present invention, the adhesion between the back electrode film and the flexible substrate becomes high, and the back electrode film is less likely to peel off.
【図１】本発明の一実施形態によるフレキシブル太陽電
池を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a flexible solar cell according to an embodiment of the present invention.
１ フレキシブル太陽電池 ２ フレキシブル基板 ４ 裏面電極膜 ６ 光電変換素子膜 ８ 表面電極膜 １０ 集電電極 １２ ニッケル層 １４ 銀層 １６ 酸化亜鉛層 1 Flexible solar cell 2 Flexible substrate 4 Back electrode film 6 Photoelectric conversion element film 8 Surface electrode film 10 Current collecting electrode 12 Nickel layer 14 silver layer 16 Zinc oxide layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 直彦 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 宇田 和孝 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 堀岡 竜治 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 5F051 BA11 FA02 FA06 FA15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Naohiko Matsuda 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Hiroshima Research Center (72) Inventor Kazutaka Uda 3-5-1, 717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Hishi Heavy Industries Ltd. Nagasaki Research Center (72) Inventor Ryuji Horioka 1-1 Satinoura Town, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Nagasaki Shipyard Co., Ltd. F-term (reference) 5F051 BA11 FA02 FA06 FA15
Claims (4)
らなり、これ又はこれらの層のうち、前記フレキシブル
基板に隣接する層がニッケル層である裏面電極膜と、 この裏面電極膜上に設けられた光電変換素子膜と、 この光電変換素子膜上に設けられた表面電極膜と、を有
することを特徴とするフレキシブル太陽電池。1. A back electrode film comprising a flexible substrate and one or a plurality of layers provided on the flexible substrate, and among these or these layers, a layer adjacent to the flexible substrate is a nickel layer, and A flexible solar cell comprising a photoelectric conversion element film provided on the back electrode film and a front electrode film provided on the photoelectric conversion element film.
板に接する側から順に形成されたニッケル層、銀層及び
酸化亜鉛層から構成されている請求項１記載のフレキシ
ブル太陽電池。2. The flexible solar cell according to claim 1, wherein the back electrode film is composed of a nickel layer, a silver layer and a zinc oxide layer which are sequentially formed from a side in contact with the flexible substrate.
製、又は、ポリエチレンテレフタラート製である請求項
１又は請求項２記載のフレキシブル太陽電池。3. The flexible solar cell according to claim 1, wherein the flexible substrate is made of polyimide or polyethylene terephthalate.
れる裏面電極であって、この裏面電極が、 １又は複数の層からなり、これ又はこれらの層の前記フ
レキシブル基板に隣接する層がニッケルであることを特
徴とする太陽電池の裏面電極。4. A back electrode formed on a flexible substrate of a solar cell, wherein the back electrode comprises one or a plurality of layers, or a layer of these layers adjacent to the flexible substrate is nickel. A back electrode of a solar cell, which is characterized by being.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249830A JP2003060214A (en) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | Flexible solar cell |
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| JP (1) | JP2003060214A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9087950B2 (en) | 2009-06-05 | 2015-07-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001249830A patent/JP2003060214A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9087950B2 (en) | 2009-06-05 | 2015-07-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081104 |