JP2005303013A - フィルム状太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フィルム基材上に半導体からなる光電変換層を含む積層体が形成されてなるフィルム状太陽電池であって、上記フィルム基材がベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸無水物類とを重縮合してなるポリイミドベンゾオキサゾールを含むフィルムからなる、フィルム状太陽電池。
【選択図】 なし
Description
(1)フィルム基材上に半導体からなる光電変換層を含む積層体が形成されてなるフィルム状太陽電池であって、上記フィルム基材がベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸無水物類とを重縮合してなるポリイミドベンゾオキサゾールを含むフィルムからなる、フィルム状太陽電池。
(2)上記フィルム基材の膜厚が3〜200μmであり、長手方向の線膨張係数が2〜16ppm/℃であり、長手方向の引張弾性率が5GPa以上であり、長手方向の引張破断強度が300MPa以上である上記(1)記載のフィルム状太陽電池。
(3)上記積層体が薄膜シリコン層を有する上記(1)または(2)記載のフィルム状太陽電池。
(4)上記積層体が無定形シリコン層を有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載のフィルム状太陽電池。
(5)上記積層体が多結晶シリコン層を有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載のフィルム状太陽電池。
(6)上記積層体が厚膜半導体層を有する上記(1)または(2)記載のフィルム状太陽電池。
芳香族ジアミン類には、ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミンおよびその芳香環上の水素原子の一部もしくは全てがハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシル基、シアノ基等で置換された芳香族ジアミン等が挙げられる。ここで、上記アルキル基またはアルコキシル基の水素原子の一部または全部は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類は、単独で用いてもよいし、二種以上を用いてもよい。本発明で用いるベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類としては、具体的には以下のものが挙げられる。
本発明で用いられるテトラカルボン酸無水物は芳香族テトラカルボン酸無水物類であり、具体的な例としては、以下のものが挙げられる。
1段目の熱処理:150〜250℃で1〜10分間の処理、
2段目の熱処理:400〜600℃で0.1〜15分間の処理、
1段目の熱処理終了後から2段目の熱処理開始までの昇温条件:2〜7℃/秒、
の条件で熱処理することが好ましい。
より具体的には、上述したポリアミド酸溶液の還元粘度を1.2以上、好ましくは1.5以上、なお好ましくは1.7以上とし、さらにポリアミド酸溶液を支持体に塗布する時点から、イミド化が完了するまでの間の作業雰囲気の相対湿度を75%RH以下、好ましくは60%RH以下、なお好ましくは不活性ガス雰囲気とすることにより上記引張強度を実現することができる。
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液をウベローデ型の粘度管により30℃で測定した。
マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。
測定対象の基材フィルムを、長手方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ100mm×10mmの短冊状に切り出したものを試験片とした。引張試験機(島津製作所製、オートグラフ(R) 機種名AG−5000A)を用い、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmの条件で、MD方向、TD方向それぞれについて、引張弾性率、引張強度及び破断伸度を測定した。
測定対象のフィルム基材について、下記条件にてMD方向およびTD方向の伸縮率を測定し、30℃〜45℃、45℃〜60℃、…と15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。MD方向、TD方向の意味は上述のとおりである。
装置名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
測定対象のフィルム基材について、下記条件で示差走査熱量測定(DSC)を行い、融点(融解ピーク温度Tpm)とガラス転移点(Tmg)をJIS K 7121に準拠して求めた。
装置名 ; MACサイエンス社製DSC3100S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料重量 ; 4mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温終了温度 ; 600℃
昇温速度 ; 20℃/min
雰囲気 ; アルゴン
測定対象のフィルム基材を充分に乾燥したものを試料として、下記条件で熱天秤測定(TGA)を行い、試料の重量が5%減る温度を熱分解温度とみなした。
装置名 ; MACサイエンス社製TG−DTA2000S
パン ; アルミパン(非気密型)
試料重量 ; 10mg
昇温開始温度 ; 30℃
昇温速度 ; 20℃/min
雰囲気 ; アルゴン
測定対象のフィルム基材を測定治具に装着して以下の条件にてX線回折測定を行って、2θ=21.8°付近に現れる回折ピークについての極点図を求めた。
装置名 ;(株)リガク製RINT 2100PC、多目的試料台
電圧、電流値 ;40kV、40mA
測定法 ;反射法および透過法
走査範囲 ;反射法 α;15〜90°/2.5°間隔
β;0〜360°/5°間隔
反射法 α;0〜15°/2.5°間隔
β;0〜360°/5°間隔
スリット ;DS 0.1mm、SS 7mm、RS 7mm、
縦発散制限スリット 1.2mm
走査スピード ;連続(360°/min)
検出器 ;シンチレーションカウンター
面配向係数 =(180°− Ha)÷180°
変換効率をAM=1に調節したオリエル社のソーラーシュミレータで測定した。
(ポリアミド酸溶液の調製)
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、500重量部の5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾオキサゾールを入れた。次いで、5000重量部のN−メチル−2−ピロリドンを加えて完全に溶解させてから、485重量部のピロメリット酸二無水物を加えて、25℃にて48時間攪拌すると、褐色の粘調なポリアミド酸溶液が得られた。この還元粘度(ηsp/C)は2.2であった。
このポリアミド酸溶液をステンレスベルトにコーティングして(スキージ/ベルト間のギャップは、650μm)、3つのゾーンを有する連続式の乾燥炉を用いて、表1記載の条件で乾燥した。表1における、「ゾーン1」〜「ゾーン3」は、連続式の乾燥炉の各ゾーンの温度である。各実施例について、フィルムは3つのゾーンを等しい時間通過させ、その合計時間を表1の「総乾燥時間」として記載している。例えば、実施例1で総乾燥時間が30分であることは、各ゾーンを10分間ずつフィルムを通過させたことを意味する。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムをステンレスベルトから剥離して、厚さ40μmのグリーンフィルムを得た。得られたグリーンフィルムに占める残存溶媒の重量を表1の「前駆体フィルム残溶媒率」として記載する。上記残溶媒率の測定は、所定の大きさに切り取ったグリーンフィルムの重量W0および490℃で60分間熱処理した後のグリーンフィルムの重量W1をそれぞれ秤量し、次式により残溶媒率を計算した。
残溶媒率=100(%)×(W0−W1)/W0
得られたグリーンフィルムを、3つの区画を有し窒素置換された連続式の熱処理炉に通し、表1記載の条件で加熱を施してイミド化反応を進行させた。表1における、「1段目」〜「3段目」は、連続式の熱処理炉の各区画の温度である。各実施例について、フィルムは3つの区画を等しい時間通過させ、その合計時間を表1の「総熱処理時間」として記載している。例えば、実施例1で総熱処理時間が15分であることは、各区画を5分間ずつフィルムを通過させたことを意味する。その後、5分間で室温にまで冷却して、種々のポリイミドベンゾオキサゾールフィルムを得た。得られた各ポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの測定結果を表1に記載する。
スパッタリング装置でステンレスのターゲットを使用して、上記各フィルム上に厚さ1000nmのステンレス層を形成した。次いで、真空反応器中の対向電極と支持電極の間にステンレス層を形成したフィルムを設置して、反応器内を一旦10-5Torrに排気し、支持電極の温度を350℃に高めた。その後、対向電極と支持電極に30Wの15MHzの高周波電圧を印加しつつ、アルゴンガスを反応器内に導入して1Torrのアルゴン雰囲気下でプレスパッタし、次いで水素ガスで10%に希釈したSiH4、同様に水素ガスで1%に希釈したPH3ガスを同時に導入して、1Torrの雰囲気下で上記ステンレス層上に25nmのn型アモルファスシリコン層を形成した。次いで、SiH4のみを導入して、前記n型アモルファスシリコン層の上に、厚さ500nmのi型アモルファスシリコン層を積層し、さらにSiH4ガス中に1%のB2H6を含有する混合ガスを導入することで、前記i型アモルファスシリコン層の上に、厚さ25nmのp型アモルファスシリコン層を形成した。
上述したポリイミドベンゾオキサゾールフィルムの代わりに、市販のポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、カプトン100EN)をフィルム基材として用いたことの他は実施例と同様にしてフィルム状太陽電池を得た。
Claims (6)
- フィルム基材上に半導体からなる光電変換層を含む積層体が形成されてなるフィルム状太陽電池であって、上記フィルム基材がベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類と、芳香族テトラカルボン酸無水物類とを重縮合してなるポリイミドベンゾオキサゾールを含むフィルムからなる、フィルム状太陽電池。
- 上記フィルム基材の膜厚が3〜200μmであり、長手方向の線膨張係数が2〜16ppm/℃であり、長手方向の引張弾性率が5GPa以上であり、長手方向の引張破断強度が300MPa以上である請求項1記載のフィルム状太陽電池。
- 上記積層体が薄膜シリコン層を有する請求項1または2記載のフィルム状太陽電池。
- 上記積層体が無定形シリコン層を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム状太陽電池。
- 上記積層体が多結晶シリコン層を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム状太陽電池。
- 上記積層体が厚膜半導体層を有する請求項1または2記載のフィルム状太陽電池。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004117210A JP2005303013A (ja) | 2004-04-12 | 2004-04-12 | フィルム状太陽電池 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201069A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Teijin Ltd | 太陽電池形成用ポリイミドフィルム |
JP2008085323A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-04-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 太陽電池用透明電極基板 |
JP2008111074A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Toyobo Co Ltd | ポリイミドフィルム及び太陽電池 |
CN110643040A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-01-03 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 聚酰亚胺前驱物、以其形成之聚酰亚胺膜和该聚酰亚胺膜之制备方法 |
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