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JPH0550151B2 - - Google Patents
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JPH0550151B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0550151B2
JPH0550151B2 JP58187309A JP18730983A JPH0550151B2 JP H0550151 B2 JPH0550151 B2 JP H0550151B2 JP 58187309 A JP58187309 A JP 58187309A JP 18730983 A JP18730983 A JP 18730983A JP H0550151 B2 JPH0550151 B2 JP H0550151B2
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JP
Japan
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thin film
film
substrate
silicon thin
amorphous
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58187309A
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English (en)
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JPS6079779A (ja
Inventor
Atsushi Kudo
Masayoshi Koba
Setsu Akyama
Hiroshi Imagawa
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.)
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Sharp Corp
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Sharp Corp
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6079779A publication Critical patent/JPS6079779A/ja
Publication of JPH0550151B2 publication Critical patent/JPH0550151B2/ja
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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
    • 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

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、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の薄膜を設けた太陽電池に
関するものである。 非晶質薄膜を、ステンレス板、ガラス板等の非
可撓性基板に設けた太陽電池や、ポリイミドなど
の樹脂薄膜のような可撓性基板に設けた太陽電池
が知られている。なかんずく、後者の太陽電池
は、従来の非可撓性基板上に形成された太陽電池
と違い、シート状であるので製品形状に任意性を
持たせることができ、今後の用途開発によりその
応用が拡がることが期待される。また、このよう
な可撓性基板を採用するメリツトは、連続生産が
できる、すなわち適度の張力をかけつつ巻出し、
巻取る、いわゆるRoll to Roll方式で製造できる
点にもある。そのためには、基板はこの張力に耐
え得る引張り強度を有していることが必要になる
が、従来のフイルム単独使用の基板は、太陽電池
製造時あるいは使用時に破れ、傷を受けることが
あり、張力をかけた場合その部分より破断する危
惧があつた。さらに、上記Roll to Roll方式は、
Roll状に巻かれた基材より基板を巻出し、フイル
ム基板に下部電極、シリコン薄膜を形成させた
後、再びRoll状に巻取るものなので、巻上げロー
ルではフイルム面と薄膜面とが接触する。この場
合、両面は滑りが悪くフイルム面が皺になりやす
く、せつかく形成させた太陽電池の非晶質シリコ
ン薄膜を損傷させる不都合が惹起する。このよう
に、これまでのフイルムを基板とする太陽電池で
は、上記Roll to Roll方式以外でもフイルム自体
の破損が起こりやすく、終局的には太陽電池の変
換効率が著しく低下した。 而して、この発明者等は、従来のフイルム基板
太陽電池に付随するデメリツトを解消すべく鋭意
検討した結果、この発明を見出すに至つた。 すなわち、この発明は、表面と裏面を有する高
分子フイルムのシートからなる可撓性基板と、上
記可撓性基板の上記表面に設けられた非晶質シリ
コン薄膜と、上記可撓性基板の上記裏面に積層さ
れた繊維布帛と、を備え、上記繊維布帛の目付は
10〜400g/m2の範囲に選ばれている、非晶質薄
膜を有する太陽電池である。 この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などの単体または化合物からなる水素化ア
モルフアス膜もしくはフツ素化アモルフアス膜が
含まれる。 この発明に使用する高分子フイルムは、シリコ
ン薄膜形成時に熱に耐え得るものであれば格別制
限を設けるものではない。たとえば、ポリイミド
フイルム、芳香族ポリアミドフイルム、ポリエー
テルスルホンフイルム、ポリスルホンフイルムな
どが挙げられる。 また、この発明でフイルムに積層する繊維布帛
とは、織布、ニツト、不織布などの繊維布帛状物
をいう。目付は、10〜400g/m2の範囲のもので
ある。この布帛も耐熱性が要求され、好適な素材
としては芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステ
ルが挙げられる。 かかる高分子のフイルムの裏面に繊維布帛が積
層される。繊維布帛と高分子フイルムとの積層
は、たとえば、エポキシ系、シリコン系、ポリイ
ミド系の耐熱性接着剤を用いて、両者を接着する
ことによつて行なわれる。次に、高分子のフイル
ムの表面に、光起電力要素としての非晶質シリコ
ン薄膜を、グロー放電法、蒸着法、クラスターイ
オンビーム法などにより形成させるが、その形成
前にフイルム表面に下部電極を形成する。電極と
しては特に限定するものではなく、アルミニウ
ム、鉄、ステンレス鋼、ニツケル、タングステン
などを薄膜状となるように蒸着、スパツタリン
グ、イオンプレーテイングなどで基板上に形成さ
せ下部電極が形成できる。 次に、この下部電極上に非晶質シリコン薄膜を
形成する。それには、上述したようなグロー放電
法、蒸着法、クラスターイオンビーム法などの公
知の方法を用いる。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(フイルムと布帛とを
組合せ、下部電極を形成)から該基板を引出し、
200〜350℃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、これと
対向する電極との間に、たとえば、18.56MHz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(PH3)、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、シランガスと水素ガスを供
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、水素ガス、ジボランガ
スを供給して製膜を行なう。またn型シリコン薄
膜を作製するには、シランガス、水素ガス、ホス
フインガスを供給することで製膜する。 次に、この上に表面電極を形成する。これはシ
ヨツトキ接合セルの場合は、シヨツトキ障壁金属
として、白金、金、パラジウムなどをスパツタ
法、真空蒸着法、イオンプレーテイング法などで
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などで堆積させる。さら
に、収集電極をシヨツトキ障壁金属、ヘテロフエ
イス電極表面上に設けて非晶質シリコン薄膜を有
する太陽電池とする。 このように、この発明に関わる非晶質シリコン
太陽電池は、高分子フイルムと繊維布帛とを積層
した基板、該基板上に形成した下部電極、該電極
上に設けた多層の非晶質シリコン膜、さらにその
上に表面電極、収集電極を設けた基本構造を持つ
ている。 このように、可撓性基板として高分子フイルム
と繊維布帛との積層物を用いることによるメリツ
トは次のごとくである。 すなわち、ロール型状による太陽電池の連続製
造が可能であることは言うに及ばず、繊維布帛と
シリコン薄膜面との滑り性が良いため巻取り時で
の皺発生などのトラブルも全くなく、しかも布帛
がフイルム面に裏打ちされているためフイルム単
独使用による基板に比べて破断強度、引張り強度
が大幅に向上する。かかるメリツトが相乗的に作
用して太陽電池の変換効率が著しく高められこと
になつた。 以下この発明の実施例を記載するが、この発明
はかかる実施例によつて何ら限定を受けるもので
はない。 実施例 1 厚さ50μのポリイミドフイルムに、エポキシ系
の接着剤を付して芳香族ポリアミド織布(商品名
ケプラー)を積層し硬化させ、可撓性基板を作製
した。この基板を10-2Torr真空下で150℃2hr乾
燥した。乾燥した基材をスパツタリング装置に挿
入し、タングステンをターゲツトとして厚さ1.5μ
のタングステン薄膜を下部電極として形成させ
た。しかる後、この下部電極を形成させた基板を
グロー放電装置のアノード側の電極上に緊張下で
導入し、8×10-6Torrに排気しながら3000℃に
該基板を加熱し、引続き窒素ガス(N2)を500
c.c./minで導入し、1.0Torrの窒素ガス雰囲気で
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、水素ガスで希釈した10%のシランガスと水素
ガスで0.1%に希釈したホスフインガスをグロー
放電装置内に導入し、0.6Torrの該ガス雰囲気で
100Wの高周波電力を印加し、200Åのn型の非晶
質シリコン薄膜を形成させる。次に、水素ガスと
シランガスで前記と同様にして、n型のシリコン
薄膜上にi型の非晶質薄膜を3000Åの厚みで形成
させる。次に、水素ガス10%に希釈したシランガ
スと水素ガスで0.1%に希釈したジボランガスを
グロー放電装置内に導入し、i型シリコン薄膜上
に300Åのp型非晶質シリコン薄膜を形成させ、
高分子フイルムに繊維布帛を積層させた基板上に
pin型の非晶質シリコン薄膜を設ける。このよう
にして得たpin型非晶質シリコン薄膜をスパツタ
装置に装着し、酸化錫−酸化インジウム薄膜を
1000Å堆積し、ヘテロフエイス層とした。最終的
に、このヘテロフエイス層上に集積電極としてパ
ラジウムを1000Åでi空に堆積させ、可撓性基板
上にpin型ヘテロフエイス型太陽電池デバイスを
得た。上記のデバイスは、Roll to Roll方式で形
成した。得られた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。また、デバ
イス作製段階では巻取り時シリコン面に皺は発生
せず、また基板の破損、破壊は全く認められなか
つた。 実施例 2 厚さ50μのポリエーテルスルホンフイルムにエ
ポキシ系接着剤を介して芳香族ポリアミド繊維織
布(商品名ノーメツクス)を積層し、硬化させて
可撓基板を形成した。該基板を用い、pin型ヘテ
ロフエイス太陽電池を実施例1と同様な方法で作
製した。得られた太陽電池デパイスの初期特性を
第1表に示す。 実施例 3 厚さ50μのポリアリレート樹脂フイルムにシリ
コン系接着剤を介して芳香族ポリアミド繊維織布
(商品名ノーメツクス)を積層し、硬化させて可
撓性基板を形成した。該基板を用い、pin型ヘテ
ロフエイス太陽電池を実施例1と同様な方法で作
製した。得られた太陽電池デパイスの特性を第1
表に示す。 【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 表面と裏面を有する高分子フイルムのシート
    からなる可撓性基板と、 前記可撓性基板の前記表面に設けられた非晶質
    シリコン薄膜と、 前記可撓性基板の前記裏面に積層された繊維布
    帛と、を備え、 前記繊維布帛の目付は10〜400g/m2の範囲に
    選ばれている、非晶質薄膜を有する太陽電池。
JP58187309A 1983-10-05 1983-10-05 非晶質薄膜を有する太陽電池 Granted JPS6079779A (ja)

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JP58187309A JPS6079779A (ja) 1983-10-05 1983-10-05 非晶質薄膜を有する太陽電池

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JP58187309A JPS6079779A (ja) 1983-10-05 1983-10-05 非晶質薄膜を有する太陽電池

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JPS6079779A JPS6079779A (ja) 1985-05-07
JPH0550151B2 true JPH0550151B2 (ja) 1993-07-28

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JP58187309A Granted JPS6079779A (ja) 1983-10-05 1983-10-05 非晶質薄膜を有する太陽電池

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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