JPH0518271B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0518271B2 JPH0518271B2 JP58159674A JP15967483A JPH0518271B2 JP H0518271 B2 JPH0518271 B2 JP H0518271B2 JP 58159674 A JP58159674 A JP 58159674A JP 15967483 A JP15967483 A JP 15967483A JP H0518271 B2 JPH0518271 B2 JP H0518271B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- amorphous silicon
- solar cell
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 47
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 37
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 24
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 24
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 8
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 7
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AZWHFTKIBIQKCA-UHFFFAOYSA-N [Sn+2]=O.[O-2].[In+3] Chemical compound [Sn+2]=O.[O-2].[In+3] AZWHFTKIBIQKCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Si-N Chemical class 0.000 description 1
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008310 Si—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01L31/036—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
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
［発明の技術分野］
本発明は可撓性基板上に光起電力発生要素とし
て非晶質シリコン薄膜を設けた太陽電池に関する
ものであり、さらに詳しくは可撓性基板として炭
素繊維の布状物を使用した非晶質シリコン薄膜太
陽電池に関するものである。 ［従来技術］ 非晶質シリコン薄膜をガラス板などの非可撓性
基板に設けたもの、また可撓性基板としてポリイ
ミド等の樹脂薄膜を使用する太陽電池が知られて
いる。 非晶質シリコン太陽電池を製造するに際して可
撓性フイルム基板を用いる特徴は、基板上に必要
な非晶質シリコン層を連続的に設けることがで
き、製造コストおよび製造の容易性の面で非可撓
性基板に比し極めて優位に立てる点にある。さら
に可撓性基板上に形成させた非晶質シリコン太陽
電池は従来の非可撓性基板上に形成させた太陽電
池と違いフイルム状であるので、製品形状にある
程度任意性を持たせることができ、その応用が広
がることが期待されるものである。 しかるにかかる非晶質シリコンを可撓性基板上
に形成させる場合、非晶質シリコン薄膜形成温度
として少なくとも250℃〜350℃の高温が必要とな
り、高分子フイルムを用いる場合には、耐熱性の
優れたポリイミドフイルムしか適用できない。し
かし、ポリイミドフイルムは、このような高温時
における初期ヤング率があまり大きくなく非晶質
シリコン薄膜時の熱応力に耐えるに十分な膜の強
さをもつていないという問題点がある。すなわ
ち、十分な膜の強さをもつていない基板の場合に
は、非晶質シリコン薄膜を基板上に設ける際、非
晶質シリコン薄膜と基板、両方の熱膨張係数の差
異に基づく熱応力が基板の機械的強度を越え基板
がカールしてしまうことになる不都合が派生す
る。 このカールの程度が大きくなると太陽電池とし
ての効率が大幅に低下してしまうという重大な欠
陥を招来させることが確認されている。さらに従
来のポリイミドフイルムは、表面が平滑すぎるた
め一旦表面で反射した光は再び利用されることな
く太陽電池外へ放出され高い光電変換効率を得る
ことが難しい状態にあつたし、可撓性基板とはい
えまだまだ満足なフレキシビリテイを具備するも
のではなかつた。 したがつて、可撓性基板を用いて非晶質シリコ
ン太陽電池を実現するには少なくとも250℃以上
の耐熱性に加え、かかる高温時において製膜時の
熱応力に耐えることのできる膜の強さおよび入射
光の表面における多重反射を可能にし、それによ
つて光吸収率を向上せしめる適宜な表面粗さをも
つた、しかもフレキシビリテイに富む基板を供し
なければならない。 ［発明の概要］ 本発明の目的の１つは、250℃〜350℃といつた
高温下における製膜時にカール発生のない可撓性
基板を提供することにある。 他の目的として光電変換効率に大きな影響を及
ぼす適宜な粗面を有するフレキシビリテイに富め
る可撓性基板を提供することにある。基板の表面
粗さと太陽電池の変換効率の関連性について、変
換効率を向上せしめるには、太陽電池表面の太陽
光の反射防止をすること、すなわち太陽光の反射
率を小さくすることが重要である。 しかし、あまりに表面を粗面化することにより
非晶質シリコン薄膜中の細孔の生成および起電力
要素の短絡を多数誘起させることで、太陽電池と
しての特性そのものが悪くなつてしまえば、太陽
電池本来の目的から逸脱してしまうので好ましく
ない。したがつて反射の防止と電池特性維持等の
兼ね合いから基板について適宜な表面粗さを必要
とするのである。 本発明者等は、非晶質シリコン薄膜を光起電力
要素とする薄膜太陽電池において非晶質シリコン
薄膜を基板上に形成させる際に熱応力に十分耐え
ることができる、つまりカール発生のない、かつ
適宜な表面粗さを有する基板を選択して電池特性
を向上せしめるべく鋭意努力した結果、目付が10
〜2000ｇ／m2である炭素繊維の布状物を太陽電池
用基板として使用することで本発明の目的を有利
に達成することを得、本発明に到達した。 前述したごとく本発明は可撓性基板上に光起電
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、優れたフレキシビリテイを有しかつ
適度の粗面を有するように目付が10〜2000ｇ／cm2
である可撓性炭素繊維布状物を基板として用いる
ことを特徴とするものである。 ［発明の実施例］ 本発明に係る非晶質シリコン薄膜を有する太陽
電池とは、シリコン系の非晶質薄膜を用いてシヨ
ツトキー型、pin型、またはタンデム型の素子構
造を形成した太陽電池である。なお、シリコン系
の非晶質薄膜としては、Si、Si−Ge、Si−Ｃ、
Si−Ｎ等の単体または化合物からなる水素化アモ
ルフアス膜を、またはフツ素化アモルフアス膜が
含まれる。 また本発明において使用する炭素繊維布状物と
しては、布帛形状に成形加工できるものであれば
炭素繊維の種類において特に制限を設けるもので
はない。たとえばピツチ繊維もしくはアクリル繊
維をプレカーサーとしてこれを焼成して作製した
炭素繊維またはこの炭素繊維をさらに高温焼成し
黒鉛化した炭素繊維等が使用できる。本発明に用
いる炭素繊維布状物とは、織布、ニツト、不織布
を含むものであり目付としては10〜2000ｇ／m2の
範囲のものから選択使用できる。布状物としての
構成、粗織、外観を左右する因子としては糸の選
択および織布、ニツト方式の選択があるが目的と
する布帛構造から糸の太さ、断面形状、モノある
いはマルチフイラメントの選択を行ない、適宜な
布状物形式手段を採用して非晶質太陽電池として
の基板に形成する炭素繊維布状物の好適例として
アクリル繊維プレカーサーを焼成して作製した炭
素繊維布状物について説明する。該炭素繊維は通
常の有機繊維（たとえばポリエステル、アクリル
繊維等）より布状物を作製する手段を採用して不
織布、編織布等の布状物に成形加工できる。この
ように成形加工したものはその表面が入射光の多
重反射を可能にし、それによつて光吸収率を高め
得る適当な粗面構造を呈してなるものである。 上述のごとく作成した基板の強度、剛性、耐熱
性に関して、特に剛性、耐熱性については炭素繊
維であるがゆえに従来のポリイミドフイルムに比
し、極めて優れた特性を示す。耐熱性は400℃程
度に加熱しても全く問題なく、良質の非晶質シリ
コン薄膜を作製するには極めて有利といえる。強
度、剛性についても耐熱性と同様、炭素繊維であ
るため、布状物に成形したものについては腰があ
り、非晶質シリコン薄膜時の熱応力に十分耐え得
るものである。 可撓性炭素繊維布状物を用いて太陽電池を作製
するには該布状物（基板）上に直接非晶質薄膜を
形成させればよい。本発明の場合は基板そのもの
が良好な導電性を有するため裏面電極の作製の必
要がない。非晶質シリコン薄膜を形成させるには
グロー放電法、スパツタリング法、イオンプレー
テイング法等公知の手段が採用できる。たとえば
グロー放電法の場合は0.1〜10Torrに維持された
真空層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200〜350℃に加熱した基板ホルダ
に密着させる。 この基板ホルダを一方の電極とし、これと対向
する電極との間にたとえば13.56MHzの高周波電
力を供給する。真空層内にはシランガス
（SiH4）、ジボランガス（B2H6）、ホスフインガ
ス（PH6）、水素ガス（H2）を導入してグロー放
電を起こし、所定の薄膜になるまで原料ガスを供
給し、光起電力の要素である非晶質シリコン薄膜
を形成させる。さらに詳しくはｉ型シリコン薄膜
を作製するにはシランガス（SiH4）と水素ガス
（H2）を供給して製膜を行ない、またｐ型シリコ
ン薄膜を作製するにはシランガス（SiH4）、水素
ガス（H2）、ジボランガス（B2H6）を供給して
製膜を行なう。ｎ型シリコン薄膜の場合はシラン
ガス（SiH4）、水素ガス（H2）、ホスフインガス
（PH6）を供給して製膜する。 次いでｐ、ｉ、ｎ層を積層させた可撓性基板を
真空層内に装着し、たと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、真空蒸着法、イ
オンプレーテイング法等で100Å程度の薄膜で堆
積させる。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、酸化錫−酸化インジウ
ム膜を200〜5000Å程度の薄膜になるようにスパ
ツタ法、真空蒸着法、イオンプレーテイング法等
で堆積させ、表面電極を形成させる。次いで収集
電極をシヨツトキー障壁金属、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。このように本発明に係る非晶質シリコ
ン薄膜太陽電池は、可撓性炭素繊維布状物基板上
に多層の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を設
け、さらにその上に収集電極を設けた基本構造を
もつている。 以下実施例を挙げ、本発明を説明するが本発明
はかかる実施例によつて何ら限定されるものでは
ない。 実施例 １ アクリル繊維を焼成炭化して作製した炭素繊維
を不織布状に成形し、厚さ３mm、目付400ｇ／m2
の可撓性を有する炭素繊維不織布を得た。 この不織布を10-2Torrの真空下で150℃、２時
間の乾燥を行なつた。非晶質シリコン薄膜は容量
結合方式の高周波（13.56MHz）グロー放電装置
を用いて、該基板をグロー放電装置のアノード側
の電極上に緊張下で装着し８×10-6Torrに排気
しながら300℃に該基板を加熱する。その後窒素
ガス（N2）を500c.c.／min導入し、1.0Torrの窒
素ガス（N2）雰囲気で200Wの高周波電力を印加
し基板のイオンボンバードを20分行ない、基板を
クリーニングする、次に水素ガス（H2）で希釈
した10％のシランガス（SiH4）と水素ガス（H2）
で0.1％に希釈したホスフインガス（PH8）をグ
ロー放電装置内に導入し、0.6Torrのガス雰囲気
で100Wの高周波電力を印加し200Åのｎ型の非晶
質シリコン薄膜を設ける。次いで水素ガス（H2）
とシランガス（SiH4）で前記と同様にしてｎ型
の薄膜層上にｉ型の非晶質薄膜を3000Åの厚みで
形成させる。次いで水素ガス（H2）で10％のシ
ランガス（SiH4）と水素ガス（H2）で0.1％に希
釈したジボランガス（B2H6）をグロー放電装置
内に導入し、ｉ型の薄膜層上にｐ型の非晶質層膜
を300Åの厚みで形成させる。このようにして得
られたpin型薄膜をスパツタ装置に装着し酸化錫
−酸化インジウム薄膜を1000Å堆積させ、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パラジウムを1000Å＜ｉ型に
堆積させ、可撓性炭素繊維不織布基板上にpinヘ
テロフエイス型太陽電池デバイスを得た。 実施例 ２ 実施例１と同様の炭素繊維を平織り織布に成形
し、目付200ｇ／m2の可撓性を有する炭素繊維織
布を得た。pinヘテロフエイス型太陽電池デバイ
スは実施例１と同様な条件で作製した。 上述のごとく得られた２種の太陽電池デバイス
の初期特性をAM＝１に調整したオリエル社製ソ
ーラシユミレータで測定した。その結果を第１表
に示す。 なお、比較例としてポリイミドフイルムを選
び、このフイルム上に実施例１と同様の方法pin
型の太陽電池デバイスを形成させたものを採用し
た。その結果も第１表に併記する。初期特性測定
に際しては、太陽電池デバイス形成工程を通して
一度もサンプルの緊張状態を解かずに行なつた。
て非晶質シリコン薄膜を設けた太陽電池に関する
ものであり、さらに詳しくは可撓性基板として炭
素繊維の布状物を使用した非晶質シリコン薄膜太
陽電池に関するものである。 ［従来技術］ 非晶質シリコン薄膜をガラス板などの非可撓性
基板に設けたもの、また可撓性基板としてポリイ
ミド等の樹脂薄膜を使用する太陽電池が知られて
いる。 非晶質シリコン太陽電池を製造するに際して可
撓性フイルム基板を用いる特徴は、基板上に必要
な非晶質シリコン層を連続的に設けることがで
き、製造コストおよび製造の容易性の面で非可撓
性基板に比し極めて優位に立てる点にある。さら
に可撓性基板上に形成させた非晶質シリコン太陽
電池は従来の非可撓性基板上に形成させた太陽電
池と違いフイルム状であるので、製品形状にある
程度任意性を持たせることができ、その応用が広
がることが期待されるものである。 しかるにかかる非晶質シリコンを可撓性基板上
に形成させる場合、非晶質シリコン薄膜形成温度
として少なくとも250℃〜350℃の高温が必要とな
り、高分子フイルムを用いる場合には、耐熱性の
優れたポリイミドフイルムしか適用できない。し
かし、ポリイミドフイルムは、このような高温時
における初期ヤング率があまり大きくなく非晶質
シリコン薄膜時の熱応力に耐えるに十分な膜の強
さをもつていないという問題点がある。すなわ
ち、十分な膜の強さをもつていない基板の場合に
は、非晶質シリコン薄膜を基板上に設ける際、非
晶質シリコン薄膜と基板、両方の熱膨張係数の差
異に基づく熱応力が基板の機械的強度を越え基板
がカールしてしまうことになる不都合が派生す
る。 このカールの程度が大きくなると太陽電池とし
ての効率が大幅に低下してしまうという重大な欠
陥を招来させることが確認されている。さらに従
来のポリイミドフイルムは、表面が平滑すぎるた
め一旦表面で反射した光は再び利用されることな
く太陽電池外へ放出され高い光電変換効率を得る
ことが難しい状態にあつたし、可撓性基板とはい
えまだまだ満足なフレキシビリテイを具備するも
のではなかつた。 したがつて、可撓性基板を用いて非晶質シリコ
ン太陽電池を実現するには少なくとも250℃以上
の耐熱性に加え、かかる高温時において製膜時の
熱応力に耐えることのできる膜の強さおよび入射
光の表面における多重反射を可能にし、それによ
つて光吸収率を向上せしめる適宜な表面粗さをも
つた、しかもフレキシビリテイに富む基板を供し
なければならない。 ［発明の概要］ 本発明の目的の１つは、250℃〜350℃といつた
高温下における製膜時にカール発生のない可撓性
基板を提供することにある。 他の目的として光電変換効率に大きな影響を及
ぼす適宜な粗面を有するフレキシビリテイに富め
る可撓性基板を提供することにある。基板の表面
粗さと太陽電池の変換効率の関連性について、変
換効率を向上せしめるには、太陽電池表面の太陽
光の反射防止をすること、すなわち太陽光の反射
率を小さくすることが重要である。 しかし、あまりに表面を粗面化することにより
非晶質シリコン薄膜中の細孔の生成および起電力
要素の短絡を多数誘起させることで、太陽電池と
しての特性そのものが悪くなつてしまえば、太陽
電池本来の目的から逸脱してしまうので好ましく
ない。したがつて反射の防止と電池特性維持等の
兼ね合いから基板について適宜な表面粗さを必要
とするのである。 本発明者等は、非晶質シリコン薄膜を光起電力
要素とする薄膜太陽電池において非晶質シリコン
薄膜を基板上に形成させる際に熱応力に十分耐え
ることができる、つまりカール発生のない、かつ
適宜な表面粗さを有する基板を選択して電池特性
を向上せしめるべく鋭意努力した結果、目付が10
〜2000ｇ／m2である炭素繊維の布状物を太陽電池
用基板として使用することで本発明の目的を有利
に達成することを得、本発明に到達した。 前述したごとく本発明は可撓性基板上に光起電
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、優れたフレキシビリテイを有しかつ
適度の粗面を有するように目付が10〜2000ｇ／cm2
である可撓性炭素繊維布状物を基板として用いる
ことを特徴とするものである。 ［発明の実施例］ 本発明に係る非晶質シリコン薄膜を有する太陽
電池とは、シリコン系の非晶質薄膜を用いてシヨ
ツトキー型、pin型、またはタンデム型の素子構
造を形成した太陽電池である。なお、シリコン系
の非晶質薄膜としては、Si、Si−Ge、Si−Ｃ、
Si−Ｎ等の単体または化合物からなる水素化アモ
ルフアス膜を、またはフツ素化アモルフアス膜が
含まれる。 また本発明において使用する炭素繊維布状物と
しては、布帛形状に成形加工できるものであれば
炭素繊維の種類において特に制限を設けるもので
はない。たとえばピツチ繊維もしくはアクリル繊
維をプレカーサーとしてこれを焼成して作製した
炭素繊維またはこの炭素繊維をさらに高温焼成し
黒鉛化した炭素繊維等が使用できる。本発明に用
いる炭素繊維布状物とは、織布、ニツト、不織布
を含むものであり目付としては10〜2000ｇ／m2の
範囲のものから選択使用できる。布状物としての
構成、粗織、外観を左右する因子としては糸の選
択および織布、ニツト方式の選択があるが目的と
する布帛構造から糸の太さ、断面形状、モノある
いはマルチフイラメントの選択を行ない、適宜な
布状物形式手段を採用して非晶質太陽電池として
の基板に形成する炭素繊維布状物の好適例として
アクリル繊維プレカーサーを焼成して作製した炭
素繊維布状物について説明する。該炭素繊維は通
常の有機繊維（たとえばポリエステル、アクリル
繊維等）より布状物を作製する手段を採用して不
織布、編織布等の布状物に成形加工できる。この
ように成形加工したものはその表面が入射光の多
重反射を可能にし、それによつて光吸収率を高め
得る適当な粗面構造を呈してなるものである。 上述のごとく作成した基板の強度、剛性、耐熱
性に関して、特に剛性、耐熱性については炭素繊
維であるがゆえに従来のポリイミドフイルムに比
し、極めて優れた特性を示す。耐熱性は400℃程
度に加熱しても全く問題なく、良質の非晶質シリ
コン薄膜を作製するには極めて有利といえる。強
度、剛性についても耐熱性と同様、炭素繊維であ
るため、布状物に成形したものについては腰があ
り、非晶質シリコン薄膜時の熱応力に十分耐え得
るものである。 可撓性炭素繊維布状物を用いて太陽電池を作製
するには該布状物（基板）上に直接非晶質薄膜を
形成させればよい。本発明の場合は基板そのもの
が良好な導電性を有するため裏面電極の作製の必
要がない。非晶質シリコン薄膜を形成させるには
グロー放電法、スパツタリング法、イオンプレー
テイング法等公知の手段が採用できる。たとえば
グロー放電法の場合は0.1〜10Torrに維持された
真空層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200〜350℃に加熱した基板ホルダ
に密着させる。 この基板ホルダを一方の電極とし、これと対向
する電極との間にたとえば13.56MHzの高周波電
力を供給する。真空層内にはシランガス
（SiH4）、ジボランガス（B2H6）、ホスフインガ
ス（PH6）、水素ガス（H2）を導入してグロー放
電を起こし、所定の薄膜になるまで原料ガスを供
給し、光起電力の要素である非晶質シリコン薄膜
を形成させる。さらに詳しくはｉ型シリコン薄膜
を作製するにはシランガス（SiH4）と水素ガス
（H2）を供給して製膜を行ない、またｐ型シリコ
ン薄膜を作製するにはシランガス（SiH4）、水素
ガス（H2）、ジボランガス（B2H6）を供給して
製膜を行なう。ｎ型シリコン薄膜の場合はシラン
ガス（SiH4）、水素ガス（H2）、ホスフインガス
（PH6）を供給して製膜する。 次いでｐ、ｉ、ｎ層を積層させた可撓性基板を
真空層内に装着し、たと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、真空蒸着法、イ
オンプレーテイング法等で100Å程度の薄膜で堆
積させる。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、酸化錫−酸化インジウ
ム膜を200〜5000Å程度の薄膜になるようにスパ
ツタ法、真空蒸着法、イオンプレーテイング法等
で堆積させ、表面電極を形成させる。次いで収集
電極をシヨツトキー障壁金属、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。このように本発明に係る非晶質シリコ
ン薄膜太陽電池は、可撓性炭素繊維布状物基板上
に多層の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を設
け、さらにその上に収集電極を設けた基本構造を
もつている。 以下実施例を挙げ、本発明を説明するが本発明
はかかる実施例によつて何ら限定されるものでは
ない。 実施例 １ アクリル繊維を焼成炭化して作製した炭素繊維
を不織布状に成形し、厚さ３mm、目付400ｇ／m2
の可撓性を有する炭素繊維不織布を得た。 この不織布を10-2Torrの真空下で150℃、２時
間の乾燥を行なつた。非晶質シリコン薄膜は容量
結合方式の高周波（13.56MHz）グロー放電装置
を用いて、該基板をグロー放電装置のアノード側
の電極上に緊張下で装着し８×10-6Torrに排気
しながら300℃に該基板を加熱する。その後窒素
ガス（N2）を500c.c.／min導入し、1.0Torrの窒
素ガス（N2）雰囲気で200Wの高周波電力を印加
し基板のイオンボンバードを20分行ない、基板を
クリーニングする、次に水素ガス（H2）で希釈
した10％のシランガス（SiH4）と水素ガス（H2）
で0.1％に希釈したホスフインガス（PH8）をグ
ロー放電装置内に導入し、0.6Torrのガス雰囲気
で100Wの高周波電力を印加し200Åのｎ型の非晶
質シリコン薄膜を設ける。次いで水素ガス（H2）
とシランガス（SiH4）で前記と同様にしてｎ型
の薄膜層上にｉ型の非晶質薄膜を3000Åの厚みで
形成させる。次いで水素ガス（H2）で10％のシ
ランガス（SiH4）と水素ガス（H2）で0.1％に希
釈したジボランガス（B2H6）をグロー放電装置
内に導入し、ｉ型の薄膜層上にｐ型の非晶質層膜
を300Åの厚みで形成させる。このようにして得
られたpin型薄膜をスパツタ装置に装着し酸化錫
−酸化インジウム薄膜を1000Å堆積させ、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パラジウムを1000Å＜ｉ型に
堆積させ、可撓性炭素繊維不織布基板上にpinヘ
テロフエイス型太陽電池デバイスを得た。 実施例 ２ 実施例１と同様の炭素繊維を平織り織布に成形
し、目付200ｇ／m2の可撓性を有する炭素繊維織
布を得た。pinヘテロフエイス型太陽電池デバイ
スは実施例１と同様な条件で作製した。 上述のごとく得られた２種の太陽電池デバイス
の初期特性をAM＝１に調整したオリエル社製ソ
ーラシユミレータで測定した。その結果を第１表
に示す。 なお、比較例としてポリイミドフイルムを選
び、このフイルム上に実施例１と同様の方法pin
型の太陽電池デバイスを形成させたものを採用し
た。その結果も第１表に併記する。初期特性測定
に際しては、太陽電池デバイス形成工程を通して
一度もサンプルの緊張状態を解かずに行なつた。
【表】
［発明の効果］
本発明の非晶質シリコン太陽電池は、可撓性基
板として炭素繊維の布状物を用いることに大きな
特徴を有するものであるが、この可撓性基板が炭
素繊維より構成されるものであることに起因する
メリツトは次の点にある。 強度、剛性が大きく製膜中の熱応力に十分耐
え得る。 耐熱性に優れていること、すなわち400℃に
加熱しても全く問題がないので従来のグロー放
電法により非晶質シリコン薄膜が基板上に形成
できる。 適宜な表面粗度をもつているため、良好な光
電変換効率を得ることができる。 フレキシビリテイに富んでいる。 従来ポリイミドフイルムが可撓性基板として用
いられているがフイルムのフレキシビリテイは言
わば一方向的であり、２次局面（たとえば球面）
に沿わせようとすれば固い折れ皺が発生して好ま
しくない。すなわち、電気的に断線したりする。
また本発明の炭素繊維布状物を基板として作成し
た太陽電池は十分なるドレープ性を有しており上
記ポリイミドフイルムのものに比して大きなフレ
キシビリテイを呈したとえば衣服分野に利用でき
る。このように可撓性基板として炭素繊維の布状
物を用いることにより、ロール形状による連続的
太陽電池の製造が可能であることに加え製膜中の
熱応力に耐え得る剛性を有し、かつ適宜な表面粗
さをもつていることに起因する光電変換効率の優
れたフレキシビリテイ性太陽電池を実現すること
が初めて可能となつた。
板として炭素繊維の布状物を用いることに大きな
特徴を有するものであるが、この可撓性基板が炭
素繊維より構成されるものであることに起因する
メリツトは次の点にある。 強度、剛性が大きく製膜中の熱応力に十分耐
え得る。 耐熱性に優れていること、すなわち400℃に
加熱しても全く問題がないので従来のグロー放
電法により非晶質シリコン薄膜が基板上に形成
できる。 適宜な表面粗度をもつているため、良好な光
電変換効率を得ることができる。 フレキシビリテイに富んでいる。 従来ポリイミドフイルムが可撓性基板として用
いられているがフイルムのフレキシビリテイは言
わば一方向的であり、２次局面（たとえば球面）
に沿わせようとすれば固い折れ皺が発生して好ま
しくない。すなわち、電気的に断線したりする。
また本発明の炭素繊維布状物を基板として作成し
た太陽電池は十分なるドレープ性を有しており上
記ポリイミドフイルムのものに比して大きなフレ
キシビリテイを呈したとえば衣服分野に利用でき
る。このように可撓性基板として炭素繊維の布状
物を用いることにより、ロール形状による連続的
太陽電池の製造が可能であることに加え製膜中の
熱応力に耐え得る剛性を有し、かつ適宜な表面粗
さをもつていることに起因する光電変換効率の優
れたフレキシビリテイ性太陽電池を実現すること
が初めて可能となつた。
Claims (1)
- １ 可撓性基板上に非晶質シリコン薄膜を有する
太陽電池において、目付が10〜2000ｇ／m2である
炭素繊維の布状物を該基板として使用することを
特徴とする非晶質シリコン薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159674A JPS6050977A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 非晶質シリコン薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159674A JPS6050977A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 非晶質シリコン薄膜太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050977A JPS6050977A (ja) | 1985-03-22 |
| JPH0518271B2 true JPH0518271B2 (ja) | 1993-03-11 |
Family
ID=15698851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58159674A Granted JPS6050977A (ja) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | 非晶質シリコン薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050977A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58220944A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-22 | Yamaha Motor Co Ltd | エンジンのシリンダ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5254391A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-02 | Yuuji Yamaguchi | Fibrous photocell |
-
1983
- 1983-08-30 JP JP58159674A patent/JPS6050977A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5254391A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-02 | Yuuji Yamaguchi | Fibrous photocell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6050977A (ja) | 1985-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10944017B2 (en) | Stacked photoelectric conversion device and method for producing same | |
| CN1122299C (zh) | 形成微晶硅膜的方法、光电元件的制造方法 | |
| US4433202A (en) | Thin film solar cell | |
| CN102804392A (zh) | 半导体光学检测器结构 | |
| JP2009503848A (ja) | 組成傾斜光起電力デバイス及び製造方法並びに関連製品 | |
| US5419783A (en) | Photovoltaic device and manufacturing method therefor | |
| CN101627457A (zh) | 类金刚石碳多层掺杂生长的方法和器件 | |
| US6815788B2 (en) | Crystalline silicon thin film semiconductor device, crystalline silicon thin film photovoltaic device, and process for producing crystalline silicon thin film semiconductor device | |
| CA1187622A (en) | Semiconductor device having a body of amorphous silicon | |
| JP2004260014A (ja) | 多層型薄膜光電変換装置 | |
| TW201023370A (en) | Method for manufacturing transparent conductive oxide (TCO) films; properties and applications of such films | |
| Wang et al. | Crystal silicon heterojunction solar cells by hot-wire CVD | |
| US5085711A (en) | Photovoltaic device | |
| JPH0518271B2 (ja) | ||
| JPH10242492A (ja) | 非晶質シリコンゲルマニウム薄膜の製造方法及び光起電力素子 | |
| Banerjee et al. | Fabrication of heterojunction solar cells by using microcrystalline hydrogenated silicon oxide film as an emitter | |
| JPH0518270B2 (ja) | ||
| KR101525904B1 (ko) | 탄소 섬유를 이용한 태양 전지의 제조 방법 및 이에 따른 태양 전지 | |
| JPH059947B2 (ja) | ||
| JPH059946B2 (ja) | ||
| US8268714B2 (en) | Method for fabricating solar cell using inductively coupled plasma chemical vapor deposition | |
| JP3609147B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| Li et al. | Molybdenum oxide hole selective transport layer by hot wire oxidation-sublimation deposition for silicon heterojunction solar cells | |
| JPH05308143A (ja) | 太陽電池 | |
| JPH0550150B2 (ja) |