JPH05259494A - フレキシブル型太陽電池の製造方法 - Google Patents
フレキシブル型太陽電池の製造方法Info
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- JPH05259494A JPH05259494A JP4055784A JP5578492A JPH05259494A JP H05259494 A JPH05259494 A JP H05259494A JP 4055784 A JP4055784 A JP 4055784A JP 5578492 A JP5578492 A JP 5578492A JP H05259494 A JPH05259494 A JP H05259494A
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- 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
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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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】カルコパイライト系化合物薄膜を高分子フィル
ムの電極層上に形成してａ−Si薄膜を用いたものより変
換効率の高いフレキシブル型太陽電池を得る。 【構成】めっき法で表面に電極層を備えた高分子フィル
ム基板上に形成したカルコパイライト系化合物のCuInSe
2 などの結晶性を、基板を零下の温度に保持してレーザ
アニールすることにより改善するので、高分子フィルム
が損傷することがない。
ムの電極層上に形成してａ−Si薄膜を用いたものより変
換効率の高いフレキシブル型太陽電池を得る。 【構成】めっき法で表面に電極層を備えた高分子フィル
ム基板上に形成したカルコパイライト系化合物のCuInSe
2 などの結晶性を、基板を零下の温度に保持してレーザ
アニールすることにより改善するので、高分子フィルム
が損傷することがない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、CuInSe2 のようなカル
コパイライト型構造をもつ三元系化合物からなる半導体
薄膜をフィルム基板上に形成したフレキシブル型太陽電
池の製造方法に関する。
コパイライト型構造をもつ三元系化合物からなる半導体
薄膜をフィルム基板上に形成したフレキシブル型太陽電
池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜太陽電池としては、従来活性層に非
晶質シリコン (以下ａ−Siと記す) 薄膜を用いたａ−Si
太陽電池、あるいはCdTe、CuInSe2 などの薄膜を用いた
化合物半導体太陽電池が知られている。これらのａ−Si
セル、CdTeセルあるいはＣＩＳセルでは基板としてガラ
ス板が用いられることが多い。しかし、モジュール寸法
が大きくなると、ガラス基板太陽電池では重量が大きく
なり、持運びに不便である。そこで、可搬型モジュール
として、ａ−Siセルでは基板に耐熱性高分子フィルムを
用いたフレキシブル型太陽電池が開発されている。
晶質シリコン (以下ａ−Siと記す) 薄膜を用いたａ−Si
太陽電池、あるいはCdTe、CuInSe2 などの薄膜を用いた
化合物半導体太陽電池が知られている。これらのａ−Si
セル、CdTeセルあるいはＣＩＳセルでは基板としてガラ
ス板が用いられることが多い。しかし、モジュール寸法
が大きくなると、ガラス基板太陽電池では重量が大きく
なり、持運びに不便である。そこで、可搬型モジュール
として、ａ−Siセルでは基板に耐熱性高分子フィルムを
用いたフレキシブル型太陽電池が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高分子フィル
ムを基板に用いた場合、ガラス基板を用いた場合に比し
て変換効率が低く、ａ−Siを用いたフレキシブル型太陽
電池は、ガラス基板のときに12％であった変換効率が10
％以下より得られず、実用に供されるレベルに達しな
い。そこで、ガラス基板太陽電池では18％以上の高変換
効率が期待されるカルコパイライト系化合物のCuInS
e2 、CuInＳ2 、CuIn1-x Cax Se2 などを活性層として
用いたＣＩＳ系太陽電池をフレキシブル型にすることが
考えられる。しかし、ＣＩＳ系太陽電池の製造過程で
は、どのような方法でＣＩＳ系膜を形成するときにも40
0 〜600 ℃の加熱が結晶性の良い膜を得るために必要で
ある。例えば、CuInSe2 薄膜の成膜の際、Cu、Inおよび
Se蒸発源を用いる同時蒸着法では500℃前後の基板温度
を必要とし、セレン化法ではCu層とIn層を積層したのち
にＨ2SeあるいはSe蒸気雰囲気中で400 ℃に加熱する。
めっき法ではめっき電極温度120 ℃〜200 ℃で膜形成で
きるが結晶性が低いため、そのあと結晶性の改善のため
に約500 ℃の加熱を行わなければならない。従って、プ
ラズマＣＶＤ法で成膜されるａ−Si膜を用いる従来のフ
レキシブル型太陽電池では、耐熱温度が260 ℃のポリイ
ミド樹脂系高分子フィルムの適用が可能であるのに対
し、ＣＩＳ系フレキシブル型太陽電池ではポリイミド系
高分子フィルムの特性が劣化するためその適用は困難で
あった。
ムを基板に用いた場合、ガラス基板を用いた場合に比し
て変換効率が低く、ａ−Siを用いたフレキシブル型太陽
電池は、ガラス基板のときに12％であった変換効率が10
％以下より得られず、実用に供されるレベルに達しな
い。そこで、ガラス基板太陽電池では18％以上の高変換
効率が期待されるカルコパイライト系化合物のCuInS
e2 、CuInＳ2 、CuIn1-x Cax Se2 などを活性層として
用いたＣＩＳ系太陽電池をフレキシブル型にすることが
考えられる。しかし、ＣＩＳ系太陽電池の製造過程で
は、どのような方法でＣＩＳ系膜を形成するときにも40
0 〜600 ℃の加熱が結晶性の良い膜を得るために必要で
ある。例えば、CuInSe2 薄膜の成膜の際、Cu、Inおよび
Se蒸発源を用いる同時蒸着法では500℃前後の基板温度
を必要とし、セレン化法ではCu層とIn層を積層したのち
にＨ2SeあるいはSe蒸気雰囲気中で400 ℃に加熱する。
めっき法ではめっき電極温度120 ℃〜200 ℃で膜形成で
きるが結晶性が低いため、そのあと結晶性の改善のため
に約500 ℃の加熱を行わなければならない。従って、プ
ラズマＣＶＤ法で成膜されるａ−Si膜を用いる従来のフ
レキシブル型太陽電池では、耐熱温度が260 ℃のポリイ
ミド樹脂系高分子フィルムの適用が可能であるのに対
し、ＣＩＳ系フレキシブル型太陽電池ではポリイミド系
高分子フィルムの特性が劣化するためその適用は困難で
あった。
【０００４】本発明の目的は、この困難を克服し、高分
子フィルム基板上に形成した化合物半導体薄膜を活性層
とするフレキシブル型太陽電池の製造方法を提供するこ
とにある。
子フィルム基板上に形成した化合物半導体薄膜を活性層
とするフレキシブル型太陽電池の製造方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のフレキシブル型太陽電池の製造方法は、
表面に電極層を備えたフィルム基板上に光活性層となる
カルコパイライト系化合物からなる半導体薄膜を形成す
る際に、カルコパイライト系化合物の構成元素を含んだ
電解質溶液を用いてめっき法により前記化合物の薄膜を
電極上に形成する工程と、基板を−100 ℃〜０℃の温度
に保持してその薄膜にレーザ光を照射する工程とを含む
ものとする。そして、カルコパイライト系化合物をCuＸ
Ｙなる化学式で表したときに、ＸがInあるいはGa、Ｙが
ＳあるいはSeであることが有効である。また基板がポリ
イミドフィルム、ポリ四ふっ化エチレンフィルムあるい
は四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合フィル
ムのいずれかである高分子フィルムであることが有効で
ある。さらに基板を０℃以下の温度に保持するための冷
媒として液体窒素を用いることが有効である。
めに、本発明のフレキシブル型太陽電池の製造方法は、
表面に電極層を備えたフィルム基板上に光活性層となる
カルコパイライト系化合物からなる半導体薄膜を形成す
る際に、カルコパイライト系化合物の構成元素を含んだ
電解質溶液を用いてめっき法により前記化合物の薄膜を
電極上に形成する工程と、基板を−100 ℃〜０℃の温度
に保持してその薄膜にレーザ光を照射する工程とを含む
ものとする。そして、カルコパイライト系化合物をCuＸ
Ｙなる化学式で表したときに、ＸがInあるいはGa、Ｙが
ＳあるいはSeであることが有効である。また基板がポリ
イミドフィルム、ポリ四ふっ化エチレンフィルムあるい
は四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合フィル
ムのいずれかである高分子フィルムであることが有効で
ある。さらに基板を０℃以下の温度に保持するための冷
媒として液体窒素を用いることが有効である。
【０００６】
【作用】めっき法でのカルコパイライト系化合物の膜の
成膜温度は200 ℃以下である。レーザアニールでは、光
は化合物薄膜の0.５μｍ〜１μｍ以内の厚さの表面層で
吸収され、熱発生による溶融、再結晶が10-6〜10-9秒で
おき、結晶性の改善が行われる。以上の過程は特開平３
−116937号公報で公知であるが、そのときに基板を−10
0 ℃〜０℃で冷却しているため、高分子フィルム基板に
レーザアニールで生じた熱前線が及んでもフィルムの損
傷、劣化は回避できる。
成膜温度は200 ℃以下である。レーザアニールでは、光
は化合物薄膜の0.５μｍ〜１μｍ以内の厚さの表面層で
吸収され、熱発生による溶融、再結晶が10-6〜10-9秒で
おき、結晶性の改善が行われる。以上の過程は特開平３
−116937号公報で公知であるが、そのときに基板を−10
0 ℃〜０℃で冷却しているため、高分子フィルム基板に
レーザアニールで生じた熱前線が及んでもフィルムの損
傷、劣化は回避できる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例のフレキシブル型太
陽電池の断面を示す。図において、約0.５mm〜１mm厚さ
のポリイミドフィルムもしくはポリ四ふっ化エチレンフ
ィルムあるいは四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン
共重合フィルムなどのふっ素系フィルムからなる耐熱性
150 ℃以上の高分子フィルム基板１上にスパッタリング
法でMo、Pt、Au等の金属電極２を成膜温度200 ℃以下で
形成する。その上のＣＩＳ系薄膜は電解めっき法により
めっき電極温度120 ℃〜200 ℃で膜形成されるが、結晶
性は低い。本発明によるめっき法膜の結晶性改質法とし
ては、レーザアニールを行った。レーザは波長1.06μｍ
のNd：ＹＡＧレーザを用い、出力10Ｗ、径10μｍのレー
ザビームを特開平３−116937号公報に記載されているよ
うにＣＩＳ系膜表面を走査しつつ照射した。このとき、
高分子フィルム／Mo／ＣＩＳ積層膜は液体窒素等の冷媒
により−100 ℃〜０℃に保持した。このように冷却する
とき、レーザアニールを行っても高分子フィルム基板１
の溶融、損傷等は見受けられず、Ｘ線回折から良好なカ
ルコパイライト構造が得られることが確認した。このよ
うにして得られたＣＩＳ系薄膜３上に溶液成長法により
成長温度40℃〜80℃で厚さ0.02μｍ〜0.05μｍのCdＳ薄
膜またはCdZnＳ薄膜４を形成し、ついでスパッタリング
法によりＩＴＯ、ZnＯなどの透明導電膜からなる透明電
極５を温度150 ℃〜200 ℃で厚さ１μｍ〜２μｍ形成
し、最後にAl、Ti等の金属薄膜から取出し電極６をパタ
ーニングしてフレキシブル型ＣＩＳ系薄膜セルを作製し
た。試作したフレキシブル型ＣＩＳ系セルの特性は、AM
1.5(100mW／cm2 ) 光のもとで、ＶOC＝0.502 、ＪSC＝
33.6mA／cm2 、ＦＦ＝0.61および変換効率10.3％を得
た。
陽電池の断面を示す。図において、約0.５mm〜１mm厚さ
のポリイミドフィルムもしくはポリ四ふっ化エチレンフ
ィルムあるいは四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン
共重合フィルムなどのふっ素系フィルムからなる耐熱性
150 ℃以上の高分子フィルム基板１上にスパッタリング
法でMo、Pt、Au等の金属電極２を成膜温度200 ℃以下で
形成する。その上のＣＩＳ系薄膜は電解めっき法により
めっき電極温度120 ℃〜200 ℃で膜形成されるが、結晶
性は低い。本発明によるめっき法膜の結晶性改質法とし
ては、レーザアニールを行った。レーザは波長1.06μｍ
のNd：ＹＡＧレーザを用い、出力10Ｗ、径10μｍのレー
ザビームを特開平３−116937号公報に記載されているよ
うにＣＩＳ系膜表面を走査しつつ照射した。このとき、
高分子フィルム／Mo／ＣＩＳ積層膜は液体窒素等の冷媒
により−100 ℃〜０℃に保持した。このように冷却する
とき、レーザアニールを行っても高分子フィルム基板１
の溶融、損傷等は見受けられず、Ｘ線回折から良好なカ
ルコパイライト構造が得られることが確認した。このよ
うにして得られたＣＩＳ系薄膜３上に溶液成長法により
成長温度40℃〜80℃で厚さ0.02μｍ〜0.05μｍのCdＳ薄
膜またはCdZnＳ薄膜４を形成し、ついでスパッタリング
法によりＩＴＯ、ZnＯなどの透明導電膜からなる透明電
極５を温度150 ℃〜200 ℃で厚さ１μｍ〜２μｍ形成
し、最後にAl、Ti等の金属薄膜から取出し電極６をパタ
ーニングしてフレキシブル型ＣＩＳ系薄膜セルを作製し
た。試作したフレキシブル型ＣＩＳ系セルの特性は、AM
1.5(100mW／cm2 ) 光のもとで、ＶOC＝0.502 、ＪSC＝
33.6mA／cm2 、ＦＦ＝0.61および変換効率10.3％を得
た。
【０００８】
【発明の効果】ポリイミドフィルム等の高分子フィルム
を基板上に形成した電極上に、めっき法にてカルコパイ
ライト系化合物の薄膜を形成し、これを−100 ℃〜０℃
の零下温度に保持しつつレーザ光を表面を走査しつつ照
射することにより、高分子フィルム基板に損傷を与えず
にカルコパイライト系化合物薄膜の再結晶化を行うこと
ができ、これにより特性良好なフレキシブル型太陽電池
の製造が可能となった。
を基板上に形成した電極上に、めっき法にてカルコパイ
ライト系化合物の薄膜を形成し、これを−100 ℃〜０℃
の零下温度に保持しつつレーザ光を表面を走査しつつ照
射することにより、高分子フィルム基板に損傷を与えず
にカルコパイライト系化合物薄膜の再結晶化を行うこと
ができ、これにより特性良好なフレキシブル型太陽電池
の製造が可能となった。
【図１】本発明の一実施例のフレキシブル型太陽電池の
断面図
断面図
１ 高分子フィルム基板 ２ 金属電極 ３ ＣＩＳ系薄膜 ４ CdＳ系薄膜 ５ 透明電極 ６ 取出し電極
Claims (4)
- 【請求項１】表面に電極層を備えたフィルム基板上に光
活性層となるカルコパイライト系化合物からなる半導体
薄膜を形成する際に、三元系カルコパイライト系化合物
の構成元素を含んだ電解質溶液を用いてめっき法により
前記化合物の薄膜を電極上に形成する工程と、基板を−
100 ℃〜０℃に保持してその薄膜にレーザ光を照射する
工程とを含むことを特徴とするフレキシブル型太陽電池
の製造方法。 - 【請求項２】カルコパイライト系化合物をCuＸＹ2 なる
化学式で表したとき、ＸがInあるいはGa、ＹがＳあるい
はSeである請求項１記載のフレキシブル型太陽電池の製
造方法。 - 【請求項３】基板がポリイミドフィルム、ポリふっ化エ
チレンフィルムあるいは四ふっ化エチレン、六ふっ化プ
ロピレン共重合フィルムのいずれかである請求項１ある
いは２記載のフレキシブル型太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】基板を０℃以上の温度に保持するための冷
媒として液体窒素を用いる請求項１、２あるいは３記載
のフレキシブル型太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055784A JPH05259494A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | フレキシブル型太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055784A JPH05259494A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | フレキシブル型太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259494A true JPH05259494A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13008530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4055784A Pending JPH05259494A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | フレキシブル型太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259494A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274805B1 (en) | 1997-05-07 | 2001-08-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2007113365A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Peccell Technologies Inc | 色素増感型太陽電池ブラインド |
| WO2009116626A1 (ja) * | 2008-03-21 | 2009-09-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 太陽電池及びその製造方法 |
| US7663056B2 (en) | 2004-04-28 | 2010-02-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Chalcopyrite type solar cell |
| US7741560B2 (en) | 2005-07-22 | 2010-06-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Chalcopyrite solar cell |
| US7804021B2 (en) * | 2007-02-23 | 2010-09-28 | Lintec Corporation | Light transmissible solar cell module, process for manufacturing same, and solar cell panel thereof |
| US7964791B2 (en) | 2005-05-24 | 2011-06-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Chalcopyrite type solar cell |
| JP2013179133A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Osaka Gas Co Ltd | 簡便に製造可能な光電変換装置 |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP4055784A patent/JPH05259494A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274805B1 (en) | 1997-05-07 | 2001-08-14 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Solar cell and manufacturing method thereof |
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| US7964791B2 (en) | 2005-05-24 | 2011-06-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Chalcopyrite type solar cell |
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| TWI460866B (zh) * | 2007-02-23 | 2014-11-11 | Lintec Corp | 透光性太陽電池模組與其製造方法及太陽電池面板 |
| WO2009116626A1 (ja) * | 2008-03-21 | 2009-09-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 太陽電池及びその製造方法 |
| JP5366154B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-12-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 太陽電池及びその製造方法 |
| US8921691B2 (en) | 2008-03-21 | 2014-12-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Solar cell and manufacturing method thereof |
| JP2013179133A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Osaka Gas Co Ltd | 簡便に製造可能な光電変換装置 |
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