JPH11186576A

JPH11186576A - 薄膜太陽電池とその製造方法

Info

Publication number: JPH11186576A
Application number: JP9365144A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Haoto; 大作羽音; Kaneo Yamada; 務夫山田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で受光面積率が大きい薄膜太陽電
池とのその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の薄膜太陽電池は、柔軟な導電性
基材上にアモルファスシリコン起電力層と透明電極が積
層して形成された複数の太陽電池単位セル間が、導電性
基材の一端と上部電極の一端が接触するように積み重ね
られた状態で接合しているため、簡単な構造で受光面積
率を大きくすることができる。また、本発明の薄膜太陽
電池は、帯状の柔軟な導電性基材上に単位セルを形成し
た後、帯状の太陽電池を導電性基材と透明電極が部分的
に重なり合うように円筒周面に螺旋状に巻き付け、重な
り部分を低融点金属で接合してから切断することにより
容易に製造することができる。この低融点金属に金属イ
ンジウムを使用することにより良好な接合が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜太陽電池に
関する発明であり、特に薄膜太陽電池のセルパターニン
グ工程・接続工程のコスト低減と受光面積率の向上によ
る単位面積当たりの発電量向上を目的としている。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽電池は、珪素基板、ガラス等
の絶縁性基板上に電極および光起電力層をパターニング
することにより作製している。また、単一の太陽電池セ
ルを直列につなぐことにより実用的な電圧を得ている。
このセル接合は、セル間をパターニングし、このパター
ニングされた空き領域を利用して隣り合ったセルの上部
電極および下部電極の接合を行っている。この空き領域
は、太陽電池ユニット中の数ないし十数％といった面積
となるため、単位面積当たりの発電量向上の足枷となっ
ている。

【０００３】この太陽電池セル間の接合は、太陽電池の
各薄膜層を形成後にフォトリソグラフィー法を用いたパ
ターニングにより行われている。この工程は太陽電池の
各薄膜層、すなわち、金属電極層、ａ−Ｓｉ：Ｈ層、透
明電極層の各層に対して、各々、レジスト塗布、レ
ジストプリベーク、マスクアライメント、紫外線露
光、レジスト現像、レジストポストベーク、エッ
チング、レジスト剥離、の８種の工程が必要となる。
これらの工程により太陽電池単位セル間の接合も同時に
されることになるが、太陽電池全体の製造コストとして
は、コスト高となっている。

【０００４】図８は、従来法による薄膜太陽電池セル製
造プロセスを示す断面図である。まず、図８（Ａ）のよ
うに、ガラスやプラスチックフィルムのような基材２１
を準備する。次いで、基材上に第１の電極を形成するた
めに蒸着、スパッタリング等により金属電極層２２とな
る金属薄膜を形成する（図８（Ｂ））。金属材料として
は導電性のものであればよく、アルミニウム、銅、クロ
ム、銀等が用いられる。金属薄膜を電極パターン形状に
パターン形成するために、当該金属薄膜上に感光性レジ
スト材料を塗布して、プリベーク、マスクアライメン
ト、フォトマスク露光、現像処理を行い（図８
（Ｃ））、ポストベークして、レジスト膜２３を形成す
る。次に、レジスト膜を介して金属薄膜のエッチングを
行う（図８（Ｄ））。エッチングは通常塩化第２鉄等に
よる化学エッチングが採用されるが、レーザーによるパ
ターニングを採用することもできる。その後、レジスト
を剥離すれば、基材上には金属電極パターンが形成され
ている（図８（Ｅ））。通常、このレジスト材料の塗布
から、露光、現像、エッチング、レジスト剥離の一連の
工程を「パターニング」といっている。

【０００５】次に、金属電極上にアモルファスシリコン
層２４を、ｎ型、ｉ型、ｐ型の順に３層積層して形成
し、再び感光性レジスト材料を塗布してアモルファスシ
リコン層のパターニングを行う（図８（Ｆ））。シリコ
ン層の上に光透過性の上部電極となる透明導電膜２５を
形成した後、再びパターニングを行って透明電極パター
ンの形成を行う（図８（Ｇ））。最後にパッシベーショ
ン膜２６を成膜して薄膜太陽電池セルパターンが完成す
る（図８（Ｈ））。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来法
による薄膜太陽電池の化学的エッチングによる製法では
「パターニング」を繰り返して行う必要があり、製造コ
ストを高くしていた。これは、レーザーパターニング等
の場合も同様である。また、セルパターン中には単位セ
ル間の接合部を設けるため、太陽電池の表面面積に対し
て実際に太陽光を受けることに使用される受光面積（発
電有効面積）は比較的に小さなものとなっていた。

【０００７】太陽電池ユニットの効率向上の手段とし
て、太陽電池そのものの効率改善を目指す手段、ユ
ニットの電気損失を減少させる手段、ユニット内の受
光面積（発電有効面積）の増加を図る手段が考えられ
る。本発明は、太陽電池製造プロセスの簡易化と太陽電
池ユニット内の受光面積の増加を図ることにより太陽電
池ユニットの単位面積当たりの発電効率を改善させ、基
板側の電極形成や上部透明電極の形成、配線工程が簡易
化されるため、製造コストの低減が可能となる。さら
に、本発明の製造方法によれば、太陽電池ユニットの製
造を円筒周面に帯状の太陽電池を螺旋状に巻き付ける方
法により行うので、太陽電池ユニットを容易に製造で
き、また、帯状基材による連続生産の可能性も見込まれ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の要旨の第１は、柔軟な導電性基材上にアモルファス
シリコン起電力層と光透過性の上部電極が積層して形成
された複数の薄膜太陽電池単位セル間が導電性基材の一
端と上部電極の一端が接触するように積み重ねられた状
態で直列に接合して、一つのユニットを形成しているこ
とを特徴とする薄膜太陽電池、にある。かかる薄膜太陽
電池であるため受光面積が増加できかつ低コストで量産
することができる。

【０００９】上記課題を解決する本発明の要旨の第２
は、帯状の柔軟な導電性基材上にアモルファスシリコン
起電力層を形成する工程、当該起電力層上に光透過性の
上部電極を積層して形成する工程とにより帯状の太陽電
池を形成した後、当該帯状の太陽電池を一定長に切断し
た後、導電性基材と光透過性の上部電極の一部が重なる
ようにし、かつ重なり部分間に低融点の金属材料を薄層
にして挿入しながら、円筒周面に螺旋状に巻き付ける工
程、円筒を加熱して低融点金属を溶融して導電性基材と
光透過性の上部電極間を接合する工程、螺旋状に巻き付
けられた太陽電池をその一端から他端に至る間を円筒周
面に沿って切断する工程、切断した太陽電池を円筒周面
から剥離して平面状に展開する工程、とにより太陽電池
ユニットを形成することを特徴とする薄膜太陽電池の製
造方法、にある。かかる薄膜太陽電池の製造方法である
ため、薄膜太陽電池セルパターンの受光面積を増加でき
かつ低コストで量産することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の薄膜太陽電池は、柔軟な
帯状の導電性基材上にアモルファスシリコン起電力層、
透明電極層を順次堆積させて帯状の太陽電池を形成し、
これを円筒状の周面に導電性基材と透明電極の一部が重
なるように螺旋状に巻き付けて、円筒周面に沿って切断
することにより単位セル間の連接した太陽電池ユニット
とする。この際、導電性基材と透明電極の重なった部分
に金属インジウム（Ｉｎ）等の低融点金属を挟み込み加
熱することにより接合の完全を図る。こうすることで、
受光面積を大きくし太陽電池のセルパターニング工程が
省略でき、低コストな太陽電池の製造が可能となる。

【００１１】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の薄膜太陽電池の実施形態を
示す図である。本発明の薄膜太陽電池は、図１のよう
に、太陽電池の単位セルＣが直列に複数個接続した状態
で１つの太陽電池ユニット１０を構成しているが、単位
セルＣ₁の導電性基材１１と単位セルＣ₂の表面側透明
電極１５とが重ねられ、単位セルＣ₂の導電性基材１１
と単位セルＣ₃の表面側透明電極１５とが重ねられ、結
果的にＣ₁・・Ｃ_iの単位セルが直列に接合することを
特徴とする。本発明ではこのような単位セルの接合を独
自な方法で行うことを特徴とする。単位セルの接続する
数は、単位セルの起電力により左右される。すなわち、
接続したセルの数によって必要な電圧が得られればその
数で十分であるが、ユニット単位で更に直列接続するこ
ともできるので、いちがいには決められない。結局は、
取扱い容易な数量単位で太陽電池ユニットを構成するこ
とになる。太陽電池の単位セルＣは、柔軟な導電性基材
１１上に平面的に積層形成されたアモルファスシリコン
による起電力層１４と透明導電膜１５から構成されてい
る。単位セル間の接合材料は導電性の低融点材料であれ
ば特に制限なく使用することができるが、金属インジウ
ムである場合は後述のように好適に接合することができ
る。太陽電池ユニット１０の両端には端子ｔ₁，ｔ₂が
設けられる。

【００１２】本発明の薄膜太陽電池は、耐光性または耐
候性であってかつ耐熱性の保護フィルム（樹脂フィル
ム）でカバーして使用することが好ましい。耐熱性が必
要なのは太陽電池を被覆する際に一般に熱プレスを行う
ことと、夏場の太陽熱による軟化や劣化防止のためであ
る。図２は、本発明の薄膜太陽電池に端子および保護フ
ィルムを設けた状態、図３は、本発明の薄膜太陽電池に
他の形態の端子および保護フィルムを設けた状態を示す
図である。耐光性、耐候性かつ耐熱性の保護フィルム１
９としては、ポリ塩化ビニリデンやポリフッ化ビニリデ
ンあるいはポリイミドフィルムを好適に使用することが
できる。

【００１３】太陽電池ユニット１０の両端の端子ｔ₁，
ｔ₂は、導線を導電性基材１１あるいは透明導電膜１５
に接続するか、端子ｔ₁，ｔ₂のいずれかまたは双方に
導電性基材１１と同一または同質のものと接合して保護
フィルム１９の外部に延長することで外部端子とするこ
とができる。図２においては、端子ｔ₁、端子ｔ₂に
は、導線を接続して端子としている。また、図３におい
ては、端子ｔ₁，ｔ₂に導電性基材１１を接合し外部端
子としている例が示されている。

【００１４】次に、本発明の薄膜太陽電池の製造方法を
説明することとする。図４は、本発明の薄膜太陽電池の
製造工程を示す図である。まず、図４（Ａ）のように、
帯状の柔軟な導電性基材１１を準備する。基材は後述の
ように各種のものを使用することができるが低抵抗のも
のが好ましい。柔軟であることが必要なのは、円筒周面
に螺旋状に巻き付ける工程が必要であるからであり、同
じ理由からある程度の長さが必要とされ、連続した工程
が可能である限り連続した基材であってもよい。次い
で、基材上にアモルファスシリコン層を形成する。通常
の太陽電池で基材に非導電性の材料を使用する場合、基
材側電極の形成を行うが、本発明の場合、基材１１を導
電性のものとし直接電極とするため、基材側の電極形成
を特に行わないものとする。当該帯状基材の両端部をマ
スク１３で覆って基材の裏面に薄膜が回り込まないよう
ににする（図４（Ｂ））。マスクで覆う基材端部は受光
面積率を大きくするため、できるだけ小面積となるよう
にすることが好ましい。

【００１５】次いで、３層（ｎ型、ｉ型、ｐ型層）のア
モルファスシリコン起電力層１４をＣＶＤ法等により順
次堆積する（図４（Ｃ））。この３層のアモルファスシ
リコン層は、同一形状であれば良いので、マスク交換の
必要はない。アモルファスシリコン起電力層１４の形成
は各種の方法が知られているが、多用される方法はシラ
ンガス（ＳｉＨ₄）を真空炉中に導入し、電界を印加し
プラズマ放電することにより基材上にアモルファスシリ
コン薄膜を形成する方法である。このとき、シランガス
に不純物を添加しない場合はｉ型層が、ジボラン（Ｂ₂
Ｈ₆）を不純物として添加するとｐ型層が、フォスヒン
（ＰＨ₃）を添加するとｎ型層を形成することができ
る。すなわち、ガスの切替えによって、ｎ・ｉ・ｐ型層
の接合を形成できる。このようにｎ・ｉ・ｐ型はガスの
切替えだけで１つの反応層で形成することができるが、
各層を分離した反応室で行うラインで連続的に形成する
こともできる。この場合には残留不純物が悪影響を及ぼ
すことが少ない効果がある。

【００１６】続いて、第２の電極を透明導電膜１５によ
り形成する（図４（Ｄ））。通常、透明導電膜はセル間
の接合のためにパターン形成するが、本発明の薄膜太陽
電池では、セル間の接合は単位セル間の電気的な接合に
より行うのでパターン形成は行わない。透明導電膜に用
いる材料としては、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₂
−ＳｎＯ₂（ＩＴＯ）、ＴｉＯ₂があり、これらをスパ
ッタリングや電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着、イオンプ
レーティング等で形成することができる。以上により薄
膜太陽電池の単位セルが完成する（図４（Ｅ））。つま
り、本製造方法では、各薄膜層を、特にパターン状に形
成することなく帯状の太陽電池が形成される。

【００１７】薄膜太陽電池の基材としては、導電性のも
のが求められるが、フィルム状またはシート状の各種材
質を使用することができる。例えば、以下のようにな例
がある。導電性有機材料導電性有機材料には、異種元素あるいは分子（ドーパン
ト）が添加されて導電性を発現するものとドーピングな
しで導電性を発現するものとがある。前者に属するもの
では、ポリアセチレン、ポリフェニルアセチレン、ポリ
フェニルクロルアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、
ポリ（ｍ−フェニレン）、ポリピロール、ポリアニリン
等がある。また、後者に属するものでは、ポリアセン、
ポリアセナセン、ポリペリナフタレン等がある。これら
の樹脂をフィルム状またはシート状にしたものを使用す
ることができる。またはこれらの導電性有機材料表面
を、銅、アルミニウム、クロム、金、銀、あるいはこれ
らを主成分とする合金等の低抵抗金属を被覆したものが
挙げられる。

【００１８】低熱膨張率金属例えば、鉄−ニッケル合金である、インバー（３５．５
Ｎｉ−Ｆｅ）がある。インバーは、常温近傍における熱
膨張係数が、２×１０^-6×Ｋ^-1以下となり通常のＦｅに
比べて極端に小さくなっている。インバーにコバルトや
クロムを添加したものも使用することができる。また、
鉄−ニッケル−コバルト合金であるコバール（２９Ｎｉ
−１８Ｃｏ−Ｆｅ）は、ガラスやセラミックスと熱膨張
係数が同程度であることから、これらの材料と併用する
ときに好まれて使用される。基材にはこれらの材料単
独、またはこれらの基材表面を、銅、アルミニウム、ク
ロム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等の
低抵抗金属を被覆したものを使用することができる。

【００１９】絶縁性基材の表裏両面に低抵抗金属の導
電性材料を薄膜形成し、表裏の導電性材料間をスルーホ
ールにより導通させたもの。例えば、メラミン、ポリエ
ステル、エポキシ、フェノール等の熱硬化性材料コア紙
積層材料、繊維強化プラスチック、紙間強化紙、ポリイ
ミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リアクリレート、ポリアリレート、テフロン等の樹脂フ
ィルムの表裏両面に、銅、アルミニウム、クロム、金、
銀、あるいはこれらを主成分とする合金等の低抵抗金属
の導電性材料を薄膜形成して被覆したものである。被覆
により表裏間の導通が得られればスルーホールを形成し
なくてもよい。

【００２０】導電性無機材料ステンレススチール、チタン、亜鉛めっき鋼板、カーボ
ンシート、アルミ板、鉄板等の薄層のものを使用するこ
とができ、これらの基材表面に、銅、アルミニウム、ク
ロム、金、銀、あるいはこれらを主成分とする合金等の
低抵抗金属を被覆したものを使用することができる。上
記の導電性基材は、ある程度の強度が保持できる厚さ
で、かつ直径１０ｃｍ程度の円筒に巻きつけられる柔軟
性が得られる厚さであることが必要である。

【００２１】次に、このような帯状の太陽電池を単位セ
ルの接合体に形成する方法について説明する。図５は、
帯状の太陽電池を螺旋状に巻き付けるための円筒を示
す。円筒１６は太陽電池ユニットの大きさにより任意の
ものとすることができるが、直径Ｒが、１０ｃｍの円筒
であれば、一辺が３１．４ｃｍの大きさの太陽電池とな
り、１０ｃｍ幅の太陽電池単位セルを５単位接続するた
めには筒長Ｌを、６０〜７０ｃｍ程度とする必要がある
が、最終的な太陽電池の形状、必要な出力等を考慮して
円筒サイズを選定することになる。円筒の材質は特に制
限されないが、円筒を加熱してセル間接合の低融点金属
を融かすためには、熱伝導性の良い銅、アルミニウム等
の材質が好ましい。円筒は中空円筒として内部に加熱装
置を設けることが好ましい。

【００２２】図６は、帯状の太陽電池を円筒周面に螺旋
状に巻き付けた状態を示す。帯状の太陽電池１０は、導
電性基材を内面にして、導電性基材と透明電極の一部が
重なり部「Ｊ」を形成するようにして円筒１６の周面に
巻き付ける。帯状太陽電池は直径１０ｃｍの円筒に図の
ように５回巻とした場合に、全長１６０ｃｍ程度の長さ
が必要になる。帯状の太陽電池を巻き付ける際には、イ
ンジウム等の低融点金属であって透明電極、導電性基材
との接合に対して整流性のないオーミック接合をする材
質を選定し、そのワイヤ状またはリボン状の接合部材１
８が導電性基材と透明電極の一部が重なり部「Ｊ」に位
置するように巻き込むようにする。この後、帯状の太陽
電池を円筒軸の周面に沿って切断して平面状に展開する
が、切断の方法としては、図６中、Ｓ１の一点鎖線のよ
うに円筒軸の軸芯に平行にして切断しても良いし、Ｓ２
の点線のように、帯状の太陽電池に直交する線で切断し
ても良い。

【００２３】図７は、太陽電池ユニットを示す図であ
る。図７（Ａ）は、図６のＳ１の一点鎖線のように円筒
軸の軸芯に平行にして切断した場合の太陽電池ユニット
の展開図を示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ線
における断面を示している。この切断方法の場合は、Ｃ
₁，Ｃ₅のように、ユニットの両端に不等辺四角形状の
太陽電池単位セルが発生し、単位セルの導電性基材と透
明電極の一部が重なり部「Ｊ」が切断した辺に対して斜
行した状態となる。不等辺四角形状の太陽電池が不定型
の半端なものである場合は「Ｊ」のラインに沿って切断
除去してもよい。一方、図６のＳ２の点線のように帯状
太陽電池の辺に直交して切断する場合には帯状太陽電池
の長さを必要な所定長にすれば、不等辺四角形状の太陽
電池単位セルの発生がなく斜行した継ぎ目も生じないと
いう利点があるが、切断の方法がやや困難という問題が
ある。

【００２４】以上のように円筒周面に沿っていずれかの
方法で切断して展開した太陽電池ユニットは、さらに、
平行平板プレス機で加熱プレスすることで、平面性を高
めることができるとともに透明電極−低融点金属−導電
性基材の接合を完全にすることができる。これは、展開
した太陽電池ユニットをプレス機に入れ、低融点金属の
溶融温度以上に加熱することによりなされる。平行平板
プレス機のプレス面は熱伝導性の利点からやはり銅製の
ものが好ましい。

【００２５】太陽電池単位セル間の接合は、金属インジ
ウムを使用して好適に接合することができる。太陽電池
単位セルは、導電性基材と透明電極が重なることだけで
も電気的な接続はされるが、単位セル間が機械的な力で
結び付けられていないので容易に分離しやすい。そこで
金属インジウムを使用すると電気的な導通と機械的な接
続の両者の役割りを果たすことができる。金属インジウ
ムは、融点１５６．４°Ｃの白色の導電性金属であるが
蝋のように軟らかい性質を有する。このものは、直径
０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のワイヤ状としたものある
いは、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の幅のリボン状とし
たものが市販されており、常温で柔軟であることから、
圧着して容易に変形し対象物に付着する特性がある。こ
の金属インジウムワイヤまたはリボンを帯状太陽電池の
端縁に沿って付着させ、一方の単位セルの導電性基材面
と他方の単位セルの透明導電膜間に圧着させれば、両単
位セルは電気的に接合され、また、簡単には分離しない
ようになる。このような接合を例えば、５個の単位セル
を直列に接続するように各単位セル間を接合すれば一つ
のユニットが形成される。

【００２６】一つのユニットに接合された太陽電池を実
用に供する場合は、太陽光、降雨等による屋外暴露条件
においても劣化しない耐候性の樹脂フィルム材料で被覆
された状態であることが好ましい。このような被覆は、
太陽電池を外部環境から保護すると同時に、太陽電池ユ
ニットの機械的強度を高めて取扱を容易にする役割をも
果たすことになる。また、保護フィルムは多くの場合、
熱プレスすることによって太陽電池を被覆することにな
るので、１５０°Ｃ程度の熱プレス温度に耐えることが
必要とされる。

【００２７】このような被覆材料として好適な樹脂フィ
ルムとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリフ
ッ化ビニルから選ばれるフッ素樹脂の他、パーフルオロ
アルコキシ樹脂、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレ
ン共重合体、エチレン−４フッ化エチレン共重合体、塩
化−３フッ化エチレン共重合体、ポリ塩化ビニリデン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ４フッ化エチレン樹脂、
ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリア
クリレート、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のフィ
ルムまたはこれらの複合フィムを挙げることができる。
保護フィルムの厚さは、防湿効果を有するものであれ
ば、特に制限されないが通常、１５μｍ以上の厚さのフ
ィルムが使用される。また、防湿効果を高めるためにＳ
ｉＯ₂等からなるガラス状皮膜を積層した構造のもので
あっても良い。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図３〜図７
を参照して説明する。＜導電性基材の準備＞洗浄した、０．０５ｍｍ厚のステ
ンレス板（ＳＵＳ３０４）〔サイズ；幅１０ｃｍ×長さ
１９０ｃｍ〕を使用し、その両面に、アルミニウムを３
０００Åの厚みで真空蒸着して導電性基材とした。

【００２９】＜アモルファスシリコン層の形成＞当該導
電性基材１１上に、アモルファスシリコン起電力層（ａ
−Ｓｉ：Ｈ層）１４を、ＣＶＤ法により成膜した。この
成膜は、基材１１の両端部で薄膜の裏面への回り込みが
生じないように、両端の幅１ｍｍ程度をステンレス金属
板マスク（０．１ｍｍ厚）１３で覆うようにして成膜し
た（図４（Ｂ））。アモルファスシリコン層の形成は、
基板側から最初に、Ｐ（燐）ドープによるｎ型のアモ
ルファスシリコン層〔ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ）層〕を形成
し、ノンドープのｉ型の真正アモルファスシリコン半
導体層〔ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層〕を形成し、最後に、
Ｂ（ほう素）ドープによるｐ型のアモルファスシリコン
層〔ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ）層〕を形成することにより行っ
た（図４（Ｃ））。

【００３０】各成膜条件は次のとおりである。（Ｐドープａ−Ｓｉ：Ｈ（ｎ層）成膜条件）成膜温度：３００°Ｃ導入ガス：ＳｉＨ₄／Ｈ₂／ＰＨ₃流量＝１０／３０／１０ｓｃｃｍ成膜圧力：５０ｍＴｏｒｒＲＦパワー：５０Ｗ堆積速度：１０Å／ｓｅｃ膜厚：５００Å （ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ層）成膜条件）成膜温度：３００°Ｃ導入ガス：ＳｉＨ₄／Ｈ₂流量＝１０／５０ｓｃｃｍ成膜圧力：５０ｍＴｏｒｒＲＦパワー：５０Ｗ堆積速度：１０Å／ｓｅｃ膜厚：３０００Å （Ｂ₂Ｈ₆ドープａ−Ｓｉ：Ｈ（ｐ層）成膜条件）成膜温度：３００°Ｃ導入ガス：ＳｉＨ₄／Ｈ₂流量／Ｂ₂Ｈ₆＝１０／３０／５ｓｃｃｍ成膜圧力：５０ｍＴｏｒｒＲＦパワー：５０Ｗ堆積速度：１０Å／ｓｅｃ膜厚：３００Å

【００３１】＜透明電極パターンの形成＞アモルファス
シリコン起電力層１４上に、ＩＴＯによる透明導電膜１
５を反応性スパッタリング法により、次の条件で成膜し
た（図４（Ｄ））。（スパッタ条件）ターゲット：Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂焼結ターゲット（ＳｎＯ₂：１０ｗｔ％）成膜温度：２５０°Ｃ成膜圧力：５ｍＴｏｒｒＤＣパワー：２．０ｋＷＡｒ／Ｏ₂流量：１００／３ｓｃｃｍ堆積速度：１０Å／ｓｅｃ膜厚：１０００Å

【００３２】上記で作製された薄膜太陽電池を直径１０
ｃｍの銅製の中空円筒１６（図５）に、螺旋部の重なり
部「Ｊ」の幅が１ｃｍとなるように導電性基材１１が円
筒周面に接するようにして螺旋状に５回転分巻き付けた
（図６）。その際、螺旋部の重なり部分の透明電極と導
電性基材との間に、幅１ｍｍ×厚さ２００μｍの金属イ
ンジウムリボン（高純度化学株式会社製）を接合部材１
８として、一方の単位セルの透明導電膜１５の端縁に沿
って指で挿入し、押圧して圧着させた後、他方の単位セ
ルの導電性基材面が接触するようにした。巻き付け張力
は１．０ｋｇ重となるようにした。

【００３３】銅製の中空円筒１６に、螺旋状に巻き付け
た状態で、円筒内部に設けた加熱装置により帯状太陽電
池表面が、２００°Ｃの温度になるよう均一に加熱し、
その状態で２０分間保持した。加熱中、巻き付け張力は
１．０ｋｇ重となるように保持した。室温（２５°Ｃ）
にまで冷却した後、円筒の長軸軸芯に平行な線で太陽電
池を切断した（図６のＳ１の切断線に沿って）。こうす
ることにより、５個の単位セルが直列に接合した太陽電
池ユニット１０が得られた。この太陽電池が平面になる
ように、プレス板が銅製である平行平板プレス機によ
り、２００°Ｃの温度で、５．５ｋｇ／ｃｍ²、２０分
間のプレスを行った。

【００３４】さらに、両端の単位セルに接続端子ｔ₁，
ｔ₂を設けるために、一方のセルの導電性金属面端部中
央に、基材と同様にアルミニウムを真空蒸着した、幅１
０ｍｍ×長さ５０ｍｍのステンレス材（厚さ０．０５ｍ
ｍ）を同様に、幅１ｍｍ×厚さ２００μｍの金属インジ
ウムリボンを使用して接合し端子ｔ₁とした。また、他
方のセルの透明導電膜１５面端部中央にに、同一の金属
インジウムリボンを使用して、同サイズのステンレス材
を接合し端子ｔ₂とした（図３）。

【００３５】このようにして、５個の単位セルを接合し
たものを１ユニットとし、保護フィルムとして、厚さ１
２５μｍ厚のポリ塩化ビニリデンフィルム（旭化成株式
会社製「サラン」）２枚を使用して、試作太陽電池を太
陽電池ユニット１０の両端子ｔ₁，ｔ₂が、保護フィル
ムの外に突出するようにしてラミネートした。ラミネー
ト時のドラム温度は１５０°Ｃ、ラミネート圧力は２．
０ｋｇ／ｃｍ²とし、接着剤には、エポキシ系接着剤
「アラルダイト」を使用した。

【００３６】上記で作製された薄膜太陽電池ユニットが
太陽光に面する部分に対する実際の受光面積率は、実質
的に９８％以上になった。従って、通常の電極パターン
形成方法による太陽電池よりもかなりの受光面積率向上
を図ることができた。また、この薄膜太陽電池にＡＭ−
１（赤道上での太陽輻射スペクトルを再現した標準光
源）を照射したところ、７Ｖの初期電圧が得られ、当初
における太陽電池変換効率は８％程度であった。

【００３７】

【発明の効果】本発明の薄膜太陽電池は、柔軟な導電性
基材上にアモルファスシリコン起電力層と光透過性の上
部電極が積層して形成された薄膜太陽電池単位セル間が
導電性基材の一部と光透過性の上部電極の一部が接触す
るように重ねられた状態で直列接合して、一つの太陽電
池ユニットを形成しているので、構成が簡単であり、太
陽電池セルパターン形成工程、電極の接合工程の簡易化
を図ることができる。また、単位面積当たりの受光面積
が増大し発電効率を高めることができる。また、本発明
の薄膜太陽電池の製造方法は、帯状の柔軟な導電性基材
上に形成された太陽電池を円筒周面上に螺旋状に巻き付
け、単位セル間を低融点金属で接合して切断することに
より、太陽電池ユニットを形成できるので、薄膜の太陽
電池を効率良く製造でき、また、連続生産の可能性も見
込まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜太陽電池の実施形態を示す図で
ある。

【図２】本発明の薄膜太陽電池に端子および保護フィ
ルムを設けた状態を示す図である。

【図３】本発明の薄膜太陽電池に他の形態の端子およ
び保護フィルムを設けた状態を示す図である。

【図４】本発明の薄膜太陽電池の製造工程を示す図で
ある。

【図５】本発明の薄膜太陽電池の製造工程を示す図で
ある。

【図６】帯状の太陽電池を円筒周面に螺旋状に巻き付
けた状態を示す。

【図７】太陽電池ユニットを示す図である。

【図８】従来法による薄膜太陽電池セルパターン製造
プロセスを示す断面図である。

【符号の説明】

１０太陽電池ユニット１１導電性基材１３金属板マスク１４アモルファスシリコン起電力層１５透明導電膜１６円筒１８接合部材１９保護フィルム２１基材２２金属電極層２４アモルファスシリコン層２５透明導電膜２６パッシベーション膜Ｃ太陽電池単位セルＪ重なり部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柔軟な導電性基材上にアモルファスシリ
コン起電力層と光透過性の上部電極が積層して形成され
た複数の薄膜太陽電池単位セル間が導電性基材の一端と
上部電極の一端が接触するように積み重ねられた状態で
直列に接合して、一つのユニットを形成していることを
特徴とする薄膜太陽電池。
【請求項２】導電性基材が導電性有機材料であること
を特徴とする請求項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項３】導電性基材が低熱膨張率金属であるイン
バー材またはコバール材であることを特徴とする請求項
１記載の薄膜太陽電池。
【請求項４】導電性基材が絶縁性基材の表裏両面に導
電性材料を薄膜形成し、表裏の導電性材料間をスルーホ
ールにより導通させたものであることを特徴とする請求
項１記載の薄膜太陽電池。
【請求項５】導電性基材が低抵抗金属により被覆され
た低熱膨張率金属であるインバー材またはコバール材で
あることを特徴とする請求項３記載の薄膜太陽電池。
【請求項６】導電性基材が低抵抗金属により被覆され
た絶縁性基材であることを特徴とする請求項１記載の薄
膜太陽電池。
【請求項７】導電性基材が低抵抗金属により被覆され
た導電性有機材料であることを特徴とする請求項２記載
の薄膜太陽電池。
【請求項８】低抵抗金属がアルミニウム、銅、クロ
ム、金、銀のいずれかの金属もしくはこれらを主成分と
する合金であることを特徴とする請求項５から請求項７
記載の薄膜太陽電池。
【請求項９】単位セル間の接合が金属インジウムを使
用してされることを特徴とする請求項１記載の薄膜太陽
電池。
【請求項１０】一つのユニットを形成する太陽電池
が、端子となる両端部を除いて光透過性かつ耐候性の樹
脂フィルムで被覆されていることを特徴とする請求項１
から９記載の薄膜太陽電池。
【請求項１１】帯状の柔軟な導電性基材上にアモルフ
ァスシリコン起電力層を形成する工程、当該起電力層上
に光透過性の上部電極を積層して形成する工程とにより
帯状の太陽電池を形成した後、当該帯状の太陽電池を一
定長に切断した後、導電性基材と光透過性の上部電極の
一部が重なるようにし、かつ重なり部分間に低融点の金
属材料を薄層にして挿入しながら、円筒周面に螺旋状に
巻き付ける工程、円筒を加熱して低融点金属を溶融して
導電性基材と光透過性の上部電極間を接合する工程、螺
旋状に巻き付けられた太陽電池をその一端から他端に至
る間を円筒周面に沿って切断する工程、切断した太陽電
池を円筒周面から剥離して平面状に展開する工程、とに
より太陽電池ユニットを形成することを特徴とする薄膜
太陽電池の製造方法。
【請求項１２】低融点金属が金属インジウムであるこ
とを特徴とする請求項１１記載の薄膜太陽電池の製造方
法。
【請求項１３】螺旋状に巻き付けられた太陽電池の切
断を円筒軸に平行な線で切断することを特徴とする請求
項１１記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１４】螺旋状に巻き付けられた太陽電池の切
断を帯状の太陽電池の一片に直交する線で切断すること
を特徴とする請求項１１記載の薄膜太陽電池の製造方
法。
【請求項１５】切断して展開した太陽電池を平型プレ
ス機でプレスすることを特徴とする請求項１１記載の薄
膜太陽電池の製造方法。