JPH0139229B2 - - Google Patents
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- JPH0139229B2 JPH0139229B2 JP55071341A JP7134180A JPH0139229B2 JP H0139229 B2 JPH0139229 B2 JP H0139229B2 JP 55071341 A JP55071341 A JP 55071341A JP 7134180 A JP7134180 A JP 7134180A JP H0139229 B2 JPH0139229 B2 JP H0139229B2
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- amorphous silicon
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- solar cell
- aromatic polyamide
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
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- H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03921—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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、該基板に芳香族ポリアミド
系重合体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ステンレス鋼、ガラス板
などの基板上に設けた太陽電池は特開昭52−
16990号（特公昭53−37718号）公報に記載されて
いるごとく公知である。また、可撓性基板として
耐熱性に富むポリイミド等の樹脂薄膜を基板に使
用した非晶質シリコン太陽電池は特開昭54−
149489号、特開昭55−4994号、さらに特開昭55−
29154号各公報に記載されているごとく公知であ
る。 非晶質シリコン太陽電池を製造するに際して可
撓性基板を用いる特徴は、特開昭55−4994号およ
び特開昭55−29154号で開示されているごとく、
支持基板上に必要な層を連続法で設けた非晶質シ
リコン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号に開示されている
ごとく、可撓性基板上に形成された非晶質シリコ
ン太陽電池は、従来の太陽電池に比較してフイル
ム状であるので、任意に曲げることが可能であ
り、その応用が広がることが期待されている。 しかるに、かかる可撓性高分子フイルムを基板
に用いた場合、(1)非晶質シリコン薄膜を光起電力
要素に用いるには、製造上に少くとも250〜350℃
の高温が望ましい為、耐熱性の優れたポリイミド
樹脂からなるフイルムしか適用できない。しか
し、(2)ポリイミド樹脂からなるフイルムは、熱時
（200〜300℃）における初期ヤング率が常温時の
１／２以下になる。したがつて、非晶質シリコン薄
膜を該フイルム上に設ける際の両者の熱膨張係数
の差異にもとずく熱応力が、該フイルムの機械的
強度を越え該フイルムが曲率半径が４cm以下にカ
ールしてしまい、製造上大きな問題を残した。さ
らに、該フイルムが曲率半径が４cm以下にカール
すると変換効率の非可逆的減少を示す重大な欠陥
を伴なうことが見出された。 可撓性高分子フイルムを基板とする非晶質シリ
コン薄膜太陽電池を実現するには、少なくとも
250〜350℃の耐熱性を持ち、しかもかかる温度範
囲での初期ヤング率が少なくとも200Kg／mm2以上
であつて製膜時の熱応力に打克つ腰の強い高分子
フイルムを利用することが重要である。 本発明者はかかる要求特性を持つた高分子フイ
ルムを種々探索した結果、全芳香族ポリアミド系
重合体からなる可撓性高分子フイルムが非晶質シ
リコン薄膜太陽電池の基板材料として好適である
ことを見出し、本発明に到達した。 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、該基板に、250℃における熱収縮率が0.7
％以下であり、更に好ましくは300℃における初
期ヤング率が200Kg／mm2以上である全芳香族ポリ
アミド系重合体（以下″芳香族ポリアミド系重合
体″と略称する）からなる可撓性高分子フイルム
を用いることを特徴とする非晶質シリコン太陽電
池である。 本発明の可撓性高分子フイルム基板に用いる芳
香族ポリアミド系重合体からなる可撓性高分子フ
イルムとは、下記式 で示された繰返し構造単位を単独、又は共重合の
形で含む芳香族ポリアミド系重合体のフイルムで
あり、好ましくは該構造単位を75モル％以上含む
芳香族ポリアミド系重合体のフイルムである。 ここにAr1、Ar2は芳香環で同一であつても異
つていてもよく、その代表的なものとして次の構
造式を挙げることができる。 ここにおいてＲは低級アルキル、低級アルコキ
シ、ハロゲンあるいはニトロ基であり、ｎは０お
よび４を含む０〜４の整数であり、×は
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、該基板に芳香族ポリアミド
系重合体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ステンレス鋼、ガラス板
などの基板上に設けた太陽電池は特開昭52−
16990号（特公昭53−37718号）公報に記載されて
いるごとく公知である。また、可撓性基板として
耐熱性に富むポリイミド等の樹脂薄膜を基板に使
用した非晶質シリコン太陽電池は特開昭54−
149489号、特開昭55−4994号、さらに特開昭55−
29154号各公報に記載されているごとく公知であ
る。 非晶質シリコン太陽電池を製造するに際して可
撓性基板を用いる特徴は、特開昭55−4994号およ
び特開昭55−29154号で開示されているごとく、
支持基板上に必要な層を連続法で設けた非晶質シ
リコン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号に開示されている
ごとく、可撓性基板上に形成された非晶質シリコ
ン太陽電池は、従来の太陽電池に比較してフイル
ム状であるので、任意に曲げることが可能であ
り、その応用が広がることが期待されている。 しかるに、かかる可撓性高分子フイルムを基板
に用いた場合、(1)非晶質シリコン薄膜を光起電力
要素に用いるには、製造上に少くとも250〜350℃
の高温が望ましい為、耐熱性の優れたポリイミド
樹脂からなるフイルムしか適用できない。しか
し、(2)ポリイミド樹脂からなるフイルムは、熱時
（200〜300℃）における初期ヤング率が常温時の
１／２以下になる。したがつて、非晶質シリコン薄
膜を該フイルム上に設ける際の両者の熱膨張係数
の差異にもとずく熱応力が、該フイルムの機械的
強度を越え該フイルムが曲率半径が４cm以下にカ
ールしてしまい、製造上大きな問題を残した。さ
らに、該フイルムが曲率半径が４cm以下にカール
すると変換効率の非可逆的減少を示す重大な欠陥
を伴なうことが見出された。 可撓性高分子フイルムを基板とする非晶質シリ
コン薄膜太陽電池を実現するには、少なくとも
250〜350℃の耐熱性を持ち、しかもかかる温度範
囲での初期ヤング率が少なくとも200Kg／mm2以上
であつて製膜時の熱応力に打克つ腰の強い高分子
フイルムを利用することが重要である。 本発明者はかかる要求特性を持つた高分子フイ
ルムを種々探索した結果、全芳香族ポリアミド系
重合体からなる可撓性高分子フイルムが非晶質シ
リコン薄膜太陽電池の基板材料として好適である
ことを見出し、本発明に到達した。 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、該基板に、250℃における熱収縮率が0.7
％以下であり、更に好ましくは300℃における初
期ヤング率が200Kg／mm2以上である全芳香族ポリ
アミド系重合体（以下″芳香族ポリアミド系重合
体″と略称する）からなる可撓性高分子フイルム
を用いることを特徴とする非晶質シリコン太陽電
池である。 本発明の可撓性高分子フイルム基板に用いる芳
香族ポリアミド系重合体からなる可撓性高分子フ
イルムとは、下記式 で示された繰返し構造単位を単独、又は共重合の
形で含む芳香族ポリアミド系重合体のフイルムで
あり、好ましくは該構造単位を75モル％以上含む
芳香族ポリアミド系重合体のフイルムである。 ここにAr1、Ar2は芳香環で同一であつても異
つていてもよく、その代表的なものとして次の構
造式を挙げることができる。 ここにおいてＲは低級アルキル、低級アルコキ
シ、ハロゲンあるいはニトロ基であり、ｎは０お
よび４を含む０〜４の整数であり、×は
【式】
【式】の内から選ば
れた１個であつて、ここにＹは水素あるいは低級
アルキル基を示す。 さらに、前記芳香族ポリアミド系重合体に配合
してフイルム特性をより一層向上せしめる架橋化
合物群は次のようなものが代表的なものとしてあ
げられる。 すなわち (1) 一般式
アルキル基を示す。 さらに、前記芳香族ポリアミド系重合体に配合
してフイルム特性をより一層向上せしめる架橋化
合物群は次のようなものが代表的なものとしてあ
げられる。 すなわち (1) 一般式
【式】で
示される基を少なくとも１個以上含有する化合
物群。 ここでR1、R2、R3は水素、アルキル基を示
し、かかる化合物群の代表的なものとしては、
一般式
物群。 ここでR1、R2、R3は水素、アルキル基を示
し、かかる化合物群の代表的なものとしては、
一般式
で示される化合物群がある。
ここでR1′、R2′、R3′、R4′は水素、アルキル
基、ハイドロオキシアルキル基、カルボキシア
ルキル基、ハロゲン化アルキル基、を示し、ｎ
は１以上の整数であつて、かつR1′、R2′、R3′、
R4′の内少くとも１個以上がラジカル反応性を
もつ官能基例えば不飽和アルキル基、アリル基
等でなければならない。 (2) 一般式
基、ハイドロオキシアルキル基、カルボキシア
ルキル基、ハロゲン化アルキル基、を示し、ｎ
は１以上の整数であつて、かつR1′、R2′、R3′、
R4′の内少くとも１個以上がラジカル反応性を
もつ官能基例えば不飽和アルキル基、アリル基
等でなければならない。 (2) 一般式
【式】
で示される基を少くとも１個以上含有する化合
物群。 ここでR1、R2、R3は水素、アルキル基を示
す。 これら(1)〜(2)に示した化合物群から選ばれた１
種以上の架橋性化合物を前記芳香族ポリアミド系
重合体に対して10重量％以下、好ましくは１〜５
重量％の範囲で配合したフイルムを熱、紫外線お
よび電子線等の処理を施すことによつて、該芳香
族ポリアミドフイルムの熱的特性をあげることが
できる。かかる芳香族ポリアミドフイルムは、
300℃といつた高温でも熱収縮率は0.7％以下であ
るというすぐれた寸法安定性を示す。更に、特質
すべきことは、300℃での初期ヤング率が従来の
ポリイミドフイルムの常温時の初期ヤング率とほ
ぼ同等で極めて腰の強いフイルムである。 該フイルムを非晶質シリコン太陽電池の基板と
して用いる場合のフイルム厚さは10〜500μｍが
可撓性の点から好適である。厚さが500μｍを越
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10μｍ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
で好ましくない。 芳香族ポリアミド樹脂フイルムを非晶質シリコ
ン太陽電池の基板として用いるために、少なくと
も表面抵抗が1000Ω／□以下になるように厚さ
0.01〜20μｍの導電層を積層する。該導電層には
ステンレス鋼、ニツケルクロム合金およびニツケ
ル、タンタル、鉄、クロム、ニオブ、ジルコニウ
ム、チタン金属および／またはそれらの合金薄膜
を蒸着法、スパタリング法で沈積したもの、さら
には、前記金属フイルムをラミネートしたものや
酸化錫、酸化インジウム、錫酸カドミウム等の酸
化物薄膜を蒸着法、スパタリング法で沈積したも
のがある。該導電層の厚さが0.01μｍ以下では導
電性が不充分であり、20μｍを越えると高分子フ
イルム本来の可撕性を損なうので好ましくない。 可撓性基板上に非晶質シリコン薄膜を沈積する
には、グロー放電法、スパタリング法、イオンプ
レーテイング法等公知の方法を用いる。例えば、
グロー放電法の場合、10〜0.1Torrに維持された
真空槽内でロールアツプされた可撓性基板から該
基板を引き出し、200〜400℃に加熱した基板ホル
ダーに密着させる。この基板ホルダーを一方の電
極とし、それと対抗する電極との間に、13.56M
Hzの高周波電力を供給する。真空槽内にはシラン
（SiH4）、ジボラン（B2H6）、ホスフイン（PH3）
ガスを導入してグロー放電を起し、所定の膜厚に
前記ガスの分解生成物を沈積せしめ、光起電力要
素である非晶質シリコン薄膜を設ける。 次に、該非晶質シリコン薄膜を太陽電池デバイ
スとするために光起電力要素である導電化芳香族
ポリアミドフイルムの非晶質シリコン膜を真空槽
内に装着し、例えばシヨツトキー接合セルの場合
はシヨツトキー障壁金属として白金、金、パラジ
ウム等をスパツタ法や真空蒸着法で100Å前後の
膜厚で沈積する。またヘテロ（フエイス）接合セ
ルの場合は、酸化インジウム、酸化錫、錫酸カド
ミウム薄膜を200〜3000Å前後の膜厚になるよう
にスパツタ法や真空蒸着法で沈積し、表面電極を
形成する。 次に、収集電極をシヨツトキー障害金属、ヘテ
ロ（フエイス）電極表面上に設けて非晶質シリコ
ン太陽電池デバイスとする。 本発明になる非晶質シリコン太陽電池は、可撓
性基板として導電化芳香族ポリアミド系重合体か
らなるフイルムを選び、光起電力要素として非晶
質シリコン膜を設け、その上にシヨツトキー障壁
金属またはヘテロ（フエイス）電極さらに収集電
極を設けた基本構造をもつている。 本発明の非晶質シリコン太陽電池は可撓性高分
子フイルム基板として芳香族ポリアミド系重合体
からなるフイルムを選んだことに大きな特徴を持
つている。すなわち、(1)基板フイルムの耐熱性が
非晶質シリコン薄膜形成温度である250〜350℃の
高温下においても充分であり、熱収縮率が0.7％
以下であるというすぐれた寸法安定性を示す。ま
た、(2)熱時（300℃）の初期ヤング率が、可撓性
高分子フイルム基板として提案されているポリイ
ミド樹脂フイルムの常温時の初期ヤング率とほゞ
同等であるというすぐれた特性を持つている。こ
の結果、可撓性高分子フイルムを基板とする非晶
質シリコン太陽電池の製造が可能となり、さらに
該基板の初期ヤング率が大きいことによるフイル
ムの腰の強さは製造時および／または実用時に可
撓性薄膜太陽電池の曲率半径４cm以下のカール現
象を防止する。曲率半径４cm以下のカール現象は
該太陽電池の変換効率の非可逆的な減少を伴なう
のでさけなければならぬ。この重大な問題は高分
子フイルム基板として本発明になる芳香族ポリア
ミドフイルムを用いることによつて始めて可能と
なつた。 以下、実施例をあげて本発明を説明する。 実施例 芳香族ポリアミドフイルムの製造 テレフタル酸単位３モル％を含むｍ−フエニレ
ンイソフタルアミド重合体20部、塩化リチウム４
部、エチレンビス（ジアリルシアヌレート）0.6
部およびジメチルアセトアミド80部からなる重合
体溶液をガラス板上ドクターナイフで流延し、
140℃で乾燥した後水中に浸漬し透明フイルムを
得た。得られたフイルムを95℃の熱水中で２軸方
向に逐次延伸した後定長で乾燥し50μｍのフイル
ムを得た。このフイルムを紫外ランプで紫外線照
射し、続いて350℃で定長で熱処理した。 かくして得られた芳香族ポリアミドフイルム
は、300℃における熱収縮率が0.7％以下であり、
初期ヤング率は室温で380Kg／mm2300℃で240Kg／
mm2であつた。なお、対照品としてのポリイミドフ
イルムは熱収縮率が0.5％、初期ヤング率は250
Kg／mm2、300℃で90Kg／mm2であつた。 非晶質シリコン太陽電池の製造 前記芳香族ポリアミドフイルムをアセトン及び
イオン交換水で超音波洗浄後、110℃30分間乾燥
した。その後、該フイルムをスパタリング装置内
に装着し、ステンレス鋼ターゲツトより該フイル
ム上に厚さ1000Åのステンレス鋼のスパツタ薄膜
を有する導電化芳香族ポリアミドフイルムを得
た。 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300℃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グを行う。次に水素ガスで10
％に稀釈したシランガスと同様に水素ガスで１％
に稀釈したホスフイ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
リンをドープしたｎ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ｎ型の非晶質シリコン薄膜上に厚さ8000Å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％に稀釈したジボランガスを混
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のホウ素をドープしたｐ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。
10-5Torr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の雰囲気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1000Å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1000Åのパラジウム薄膜をくし形に真空
蒸着し、芳香族ポリアミドフイルム基板上にpin
ヘテロフエイス型太陽電池デバイスを得た。な
お、対照品としてポリイミドフイルム（厚さ
125μｍ）を選び前記と同様の方法で製造するに
際して、該フイルムをグロー放電装置内の一方の
電極に自重のみで装着すると基板加熱時に該フイ
ルムはカールしてしまい非晶質シリコン膜の製造
が不可能である。したがつて一方の電極に装着す
るに際して該フイルムを緊張下においた。 非晶質シリコン太陽電池の特性 該太陽電池の変換効率をAM＝１に調節したオ
リエル社ソーラーシユミレーター（pin＝92.5ｍ
Ｗ／cm2）で測定した。本発明になる芳香族ポリア
ミドフイルムを基板に用いた太陽電池の変換効率
は3.4％であつた。対照品として用いたポリイミ
ドフイルムを基板に用いた太陽電池の変換効率は
緊張下において3.2％とほゞ本発明と同一レベル
にあつたが、緊張状態を解放すると該薄膜太陽電
池は曲率半径４cm以下にカールした。電池特性を
測定するため再び緊張下においたところ、太陽電
池の変感効率は2.5％に非可逆的な減少を示した。
物群。 ここでR1、R2、R3は水素、アルキル基を示
す。 これら(1)〜(2)に示した化合物群から選ばれた１
種以上の架橋性化合物を前記芳香族ポリアミド系
重合体に対して10重量％以下、好ましくは１〜５
重量％の範囲で配合したフイルムを熱、紫外線お
よび電子線等の処理を施すことによつて、該芳香
族ポリアミドフイルムの熱的特性をあげることが
できる。かかる芳香族ポリアミドフイルムは、
300℃といつた高温でも熱収縮率は0.7％以下であ
るというすぐれた寸法安定性を示す。更に、特質
すべきことは、300℃での初期ヤング率が従来の
ポリイミドフイルムの常温時の初期ヤング率とほ
ぼ同等で極めて腰の強いフイルムである。 該フイルムを非晶質シリコン太陽電池の基板と
して用いる場合のフイルム厚さは10〜500μｍが
可撓性の点から好適である。厚さが500μｍを越
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10μｍ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
で好ましくない。 芳香族ポリアミド樹脂フイルムを非晶質シリコ
ン太陽電池の基板として用いるために、少なくと
も表面抵抗が1000Ω／□以下になるように厚さ
0.01〜20μｍの導電層を積層する。該導電層には
ステンレス鋼、ニツケルクロム合金およびニツケ
ル、タンタル、鉄、クロム、ニオブ、ジルコニウ
ム、チタン金属および／またはそれらの合金薄膜
を蒸着法、スパタリング法で沈積したもの、さら
には、前記金属フイルムをラミネートしたものや
酸化錫、酸化インジウム、錫酸カドミウム等の酸
化物薄膜を蒸着法、スパタリング法で沈積したも
のがある。該導電層の厚さが0.01μｍ以下では導
電性が不充分であり、20μｍを越えると高分子フ
イルム本来の可撕性を損なうので好ましくない。 可撓性基板上に非晶質シリコン薄膜を沈積する
には、グロー放電法、スパタリング法、イオンプ
レーテイング法等公知の方法を用いる。例えば、
グロー放電法の場合、10〜0.1Torrに維持された
真空槽内でロールアツプされた可撓性基板から該
基板を引き出し、200〜400℃に加熱した基板ホル
ダーに密着させる。この基板ホルダーを一方の電
極とし、それと対抗する電極との間に、13.56M
Hzの高周波電力を供給する。真空槽内にはシラン
（SiH4）、ジボラン（B2H6）、ホスフイン（PH3）
ガスを導入してグロー放電を起し、所定の膜厚に
前記ガスの分解生成物を沈積せしめ、光起電力要
素である非晶質シリコン薄膜を設ける。 次に、該非晶質シリコン薄膜を太陽電池デバイ
スとするために光起電力要素である導電化芳香族
ポリアミドフイルムの非晶質シリコン膜を真空槽
内に装着し、例えばシヨツトキー接合セルの場合
はシヨツトキー障壁金属として白金、金、パラジ
ウム等をスパツタ法や真空蒸着法で100Å前後の
膜厚で沈積する。またヘテロ（フエイス）接合セ
ルの場合は、酸化インジウム、酸化錫、錫酸カド
ミウム薄膜を200〜3000Å前後の膜厚になるよう
にスパツタ法や真空蒸着法で沈積し、表面電極を
形成する。 次に、収集電極をシヨツトキー障害金属、ヘテ
ロ（フエイス）電極表面上に設けて非晶質シリコ
ン太陽電池デバイスとする。 本発明になる非晶質シリコン太陽電池は、可撓
性基板として導電化芳香族ポリアミド系重合体か
らなるフイルムを選び、光起電力要素として非晶
質シリコン膜を設け、その上にシヨツトキー障壁
金属またはヘテロ（フエイス）電極さらに収集電
極を設けた基本構造をもつている。 本発明の非晶質シリコン太陽電池は可撓性高分
子フイルム基板として芳香族ポリアミド系重合体
からなるフイルムを選んだことに大きな特徴を持
つている。すなわち、(1)基板フイルムの耐熱性が
非晶質シリコン薄膜形成温度である250〜350℃の
高温下においても充分であり、熱収縮率が0.7％
以下であるというすぐれた寸法安定性を示す。ま
た、(2)熱時（300℃）の初期ヤング率が、可撓性
高分子フイルム基板として提案されているポリイ
ミド樹脂フイルムの常温時の初期ヤング率とほゞ
同等であるというすぐれた特性を持つている。こ
の結果、可撓性高分子フイルムを基板とする非晶
質シリコン太陽電池の製造が可能となり、さらに
該基板の初期ヤング率が大きいことによるフイル
ムの腰の強さは製造時および／または実用時に可
撓性薄膜太陽電池の曲率半径４cm以下のカール現
象を防止する。曲率半径４cm以下のカール現象は
該太陽電池の変換効率の非可逆的な減少を伴なう
のでさけなければならぬ。この重大な問題は高分
子フイルム基板として本発明になる芳香族ポリア
ミドフイルムを用いることによつて始めて可能と
なつた。 以下、実施例をあげて本発明を説明する。 実施例 芳香族ポリアミドフイルムの製造 テレフタル酸単位３モル％を含むｍ−フエニレ
ンイソフタルアミド重合体20部、塩化リチウム４
部、エチレンビス（ジアリルシアヌレート）0.6
部およびジメチルアセトアミド80部からなる重合
体溶液をガラス板上ドクターナイフで流延し、
140℃で乾燥した後水中に浸漬し透明フイルムを
得た。得られたフイルムを95℃の熱水中で２軸方
向に逐次延伸した後定長で乾燥し50μｍのフイル
ムを得た。このフイルムを紫外ランプで紫外線照
射し、続いて350℃で定長で熱処理した。 かくして得られた芳香族ポリアミドフイルム
は、300℃における熱収縮率が0.7％以下であり、
初期ヤング率は室温で380Kg／mm2300℃で240Kg／
mm2であつた。なお、対照品としてのポリイミドフ
イルムは熱収縮率が0.5％、初期ヤング率は250
Kg／mm2、300℃で90Kg／mm2であつた。 非晶質シリコン太陽電池の製造 前記芳香族ポリアミドフイルムをアセトン及び
イオン交換水で超音波洗浄後、110℃30分間乾燥
した。その後、該フイルムをスパタリング装置内
に装着し、ステンレス鋼ターゲツトより該フイル
ム上に厚さ1000Åのステンレス鋼のスパツタ薄膜
を有する導電化芳香族ポリアミドフイルムを得
た。 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300℃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グを行う。次に水素ガスで10
％に稀釈したシランガスと同様に水素ガスで１％
に稀釈したホスフイ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
リンをドープしたｎ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ｎ型の非晶質シリコン薄膜上に厚さ8000Å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％に稀釈したジボランガスを混
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のホウ素をドープしたｐ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。
10-5Torr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の雰囲気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1000Å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1000Åのパラジウム薄膜をくし形に真空
蒸着し、芳香族ポリアミドフイルム基板上にpin
ヘテロフエイス型太陽電池デバイスを得た。な
お、対照品としてポリイミドフイルム（厚さ
125μｍ）を選び前記と同様の方法で製造するに
際して、該フイルムをグロー放電装置内の一方の
電極に自重のみで装着すると基板加熱時に該フイ
ルムはカールしてしまい非晶質シリコン膜の製造
が不可能である。したがつて一方の電極に装着す
るに際して該フイルムを緊張下においた。 非晶質シリコン太陽電池の特性 該太陽電池の変換効率をAM＝１に調節したオ
リエル社ソーラーシユミレーター（pin＝92.5ｍ
Ｗ／cm2）で測定した。本発明になる芳香族ポリア
ミドフイルムを基板に用いた太陽電池の変換効率
は3.4％であつた。対照品として用いたポリイミ
ドフイルムを基板に用いた太陽電池の変換効率は
緊張下において3.2％とほゞ本発明と同一レベル
にあつたが、緊張状態を解放すると該薄膜太陽電
池は曲率半径４cm以下にカールした。電池特性を
測定するため再び緊張下においたところ、太陽電
池の変感効率は2.5％に非可逆的な減少を示した。
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太陽電池において、
該基板に、250℃における熱収縮率が0.7％以下で
ある全芳香族ポリアミド系重合体からなる可能性
高分子フイルムを用いることを特徴とする可撓性
フイルム基板非晶質シリコン太陽電池。 ２ 前記全芳香族ポリアミド系重合体は300℃に
おける初期ヤング率が200Kg／mm2以上である特許
請求の範囲第１項記載の可撓性フイルム基板非晶
質シリコン太陽電池。 ３ 前記全芳香族ポリアミド系重合体が下記式 〔ここでAr1、Ar2は芳香環で同一であつても異
なつていてもよい。〕 で示された繰返し構造単位を単独、又は共重合の
形で含むものである特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の可撓性フイルム基板非晶質シリコン太
陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7134180A JPS56169372A (en) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | Flexible film substrate amorphous silicon solar battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7134180A JPS56169372A (en) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | Flexible film substrate amorphous silicon solar battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56169372A JPS56169372A (en) | 1981-12-26 |
| JPH0139229B2 true JPH0139229B2 (ja) | 1989-08-18 |
Family
ID=13457695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7134180A Granted JPS56169372A (en) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | Flexible film substrate amorphous silicon solar battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56169372A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61124168A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密着型イメ−ジセンサ− |
| JP2838141B2 (ja) * | 1988-06-08 | 1998-12-16 | 旭化成工業株式会社 | 太陽電池 |
-
1980
- 1980-05-30 JP JP7134180A patent/JPS56169372A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56169372A (en) | 1981-12-26 |
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