(57)【要約】【課題】  入射した太陽光を効率良く光変換する事の出来る、太陽電池を提供する。【解決手段】  機械的強度を維持する為の基盤に予め浅く穿孔し、当該基板上に、溶融微粉化シリコンにＰ型及びＮ型伝導性を付与してマスクを介して噴射し、ＰＮ接合を形成した後、活性工程、電極形成工程を組み合わせて作成された、太陽電池。【選択図】図−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤上に、溶射によって形成された溶融微粉状シリコンにＰ型及びＮ型伝導性を付与して噴射し、ＰＮ接合を形成した後、活性工程、電極形成工程を組み合わせて作成された、太陽電池。
【請求項２】
基盤上に、Ｐ型伝導性を有するシリコンを溶射によって溶融、微粉化し、Ｎ型伝導性を付与して噴射し、ＰＮ接合を形成した後、活性工程、電極形成工程を経て作成された、太陽電池。
【請求項３】
基盤上に、溶射によって形成された溶融微粉状シリコンにマスクを介して、Ｐ型部及びＮ型部を噴射し、ＰＮ接合を形成した後、活性工程、電極形成工程を経て作成された太陽電池。
【請求項４】
請求項に記載されている活性化工程は、高圧低温条件にて実施され、その圧力範囲は、１気圧以上１０気圧未満であり、温度は、摂氏１００度以上８５０度未満で作成された太陽電池。
【請求項５】
請求項に記載されている基盤材料は、紙、ガラス及び又はプラスチックにて補強、混合された紙、アルミ及びその合金、アルミと他の金属とのクラッド板で作成された太陽電池。
【請求項６】
請求項に記載されているアルミ及びその合金、アルミと他の金属とのクラッド板において、それ等が染料によって着色、化学的着色、電気化学的着色及びこれ等を組み合わせによって着色された基盤を用いた太陽電池。
【請求項７】
請求項に記載されている着色は、機械的、物理的、化学的、電気化学的及びこれ等との組み合わせによって形成された多孔質層を含む基盤を用いた太陽電池。
【請求項８】
請求項に記載されているシリコンの代わりに、ＰＮ接合が形成される化合物を用いた太陽電池。
【請求項９】
請求項に記載されている活性化工程は、高圧、低温の代わりに、急速高温鈍化工程を用いた太陽電池。
【請求項１０】
請求項に記載されている基盤には、予め機械的、或いは及び化学的、或いは及び物理的或いは及び電気化学的方法及びこれ等の組み合わせによって、凹凸が形成されている太陽電池。
【請求項１１】
請求項に記載されている穿孔及び凹凸は、貫通ではなく、同じ深さ或いは及び異なる深さ或いは及び底辺が傾斜している部分或いは及び底辺に突起部を有するものとの単一或いはこれ等との組み合わされた穿孔及び凸凹を有する基盤を用いた太陽電池。
【請求項１２】
請求項に記載されている穿孔或いは凸凹は、基盤基準面に対して、垂直或いは及び前後左右に角度を有しており、これ等が単一或いは及び組み合わせた穿孔有るいは凸凹を有する基盤を用いた、太陽電池。
【請求項１３】
請求項に記載されている電極形成工程は、溶射或いは及び印刷或いは及び減圧中或いはこれ等が組み合わされた方法が適用された太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、溶射技術を応用してシリコンＰＮ接合を加工紙上或いはアルミ有るいはその合金の基盤上に噴射し、且つ当該基盤に予め凸凹を形成、着色した太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のシリコン半導体太陽電池は、其れが結晶、多結晶或いは不定形薄膜であっても、高価な設備、多くの化学薬品処理、高温処理、高価な基盤が必要であり、これ等は結果として環境を破壊し太陽電池の効果を低減させる働きをする。【０００３】  これ等を補う意見として、現品からの電力発生に際して有害物質の排出は無い、即ちクリーンエネルギーと言われているが、上記したように、その生産過程で有害物質の使用及び排出が有り、トータルとして必ずしもクリーンとは言えない大きな問題が有る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  現在の薄膜太陽電池は、光変換効率が経時低下変化する。即ち特性が安定でない欠点がある。またこの様な薄膜太陽電池の生産には、多種多様な有害化学物質を使用し、当然排出する為、この様な太陽電池は、環境に対して決して優しいとは到底言えない欠点が有る。【０００５】  また現時点での薄膜太陽電池の製造には、基本的にＬＣＤ−ＴＦＴ技術の延長上の工程及び設備を使用する為に、量産実績は充分であるが、使用設備は非常に高価である。また当該設備の維持、運用及び工程の遂行には高度の工程管理技術や設備管理、保守経験が要求される。従って従来の太陽電池の製造会社にとっては、実際問題として従来の経験技術は、全く役に立たない事になり、危険の多い事業と言える。【０００６】    現在市場に提供されている薄膜太陽電池の生産工程は、大要以下の通りである。即ち、基盤材料は、ガラスであり、然も大きさは１ｍ角、２ｍ角と言った巨大な薄いガラスを使用する。この巨大なガラス基板上に不定形シリコン及び多結晶シリコンを低温で沈積させＰ−ｉ−Ｎ構造を低温ＣＶＤ法によって形成し、発電効果を得るものである。【０００７】  然も発電機能を通する部分の厚さが数ミクロン程度と非常に薄く且つ巨大な面積全体を一定の厚さに管理するのは、高度の工程管理技術と設備管理技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】    本発明の目的は、簡単な生産工程、廉価な設備及び環境に優しい工程で、化学物質の排出の殆ど無い然も低廉な太陽電池を提供する事である。【０００７】    また他の目的は、従来工程で生産している既存の大多数の太陽電池生産会社でも、容易に、安易に生産が転換出来る太陽電池を提供する事である。【０００８】    また他の目的は、発電量が経時的に殆ど変化しない安定な発電能力を維持する太陽電池を提供する事である。
【発明の効果】
【０００９】    本発明での大きな効果は、基盤材料として紙さえも使用出来得る事である。【００１０】    他の効果は、高温処理を必要としない事である。【００１１】    更に基板上に必要とされる複雑なパターンは、簡単な型押し（金型による加圧）によって安価に、簡単に然も安価なプレスによって形成する事が出来る。【００１２】    その他必要とされる各種技術は、既に該当業界では普遍的技術で有り、施工上のリスクが無く、安全且つ適用容易である。
【発明を実施する為の最良の方法】
【００１３】    以下本発明の実施の形態を図及び実施例に基ずいて説明する。
【実施例】
【００１４】    ガラス繊維で補強された厚紙を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当厚紙に転写した。この情況を第一図に示す。当厚紙にプロパンを燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微分化して、噴射しＰ型シリコン層を形成した。
【図−１】
2009188365.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、溶射技術を応用してシリコンＰＮ接合を加工紙上或いはアルミ有るいはその合金の基盤上に噴射し、且つ当該基盤に予め凸凹を形成、着色した太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のシリコン半導体太陽電池は、其れが結晶、多結晶或いは不定形薄膜であっても、高価な設備、多くの化学薬品処理、高温処理、高価な基盤が必要であり、これ等は結果として環境を破壊し太陽電池の効果を低減させる働きをする。【０００３】  これ等を補う意見として、現品からの電力発生に際して有害物質の排出は無い、即ちクリーンエネルギーと言われているが、上記したように、その生産過程で有害物質の使用及び排出が有り、トータルとして必ずしもクリーンとは言えない大きな問題が有る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  現在の薄膜太陽電池は、光変換効率が経時低下変化する。即ち特性が安定でない欠点がある。またこの様な薄膜太陽電池の生産には、多種多様な有害化学物質を使用し、当然排出する為、この様な太陽電池は、環境に対して決して優しいとは到底言えない欠点が有る。【０００５】  また現時点での薄膜太陽電池の製造には、基本的にＬＣＤ−ＴＦＴ技術の延長上の工程及び設備を使用する為に、量産実績は充分であるが、使用設備は非常に高価である。また当該設備の維持、運用及び工程の遂行には高度の工程管理技術や設備管理、保守経験が要求される。従って従来の太陽電池の製造会社にとっては、実際問題として従来の経験技術は、全く役に立たない事になり、危険の多い事業と言える。【０００６】    現在市場に提供されている薄膜太陽電池の生産工程は、大要以下の通りである。即ち、基盤材料は、ガラスであり、然も大きさは１ｍ角、２ｍ角と言った巨大な薄いガラスを使用する。この巨大なガラス基板上に不定形シリコン及び多結晶シリコンを低温で沈積させＰ−ｉ−Ｎ構造を低温ＣＶＤ法によって形成し、発電効果を得るものである。【０００７】  然も発電機能を有する部分の厚さが数ミクロン程度と非常に薄く且つ巨大な面積全体を一定の厚さに管理するのは、高度の工程管理技術と設備管理技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】    本発明の目的は、簡単な生産工程、廉価な設備及び環境に優しい工程で、化学物質の排出の殆ど無い然も低廉な太陽電池を提供する事である。【０００７】    また他の目的は、従来工程で生産している既存の大多数の太陽電池生産会社でも、容易に、安易に生産が転換出来る太陽電池を提供する事である。【０００８】    また他の目的は、発電量が経時的に殆ど変化しない安定な発電能力を維持する太陽電池を提供する事である。
【発明の効果】
【０００９】    本発明での大きな効果は、基盤材料として紙さえも使用出来得る事である。【００１０】    他の効果は、高温処理を必要としない事である。【００１１】    更に基板上に必要とされる複雑なパターンは、簡単な型押し（金型による加圧）によって安価に、簡単に然も安価なプレスによって形成する事が出来る。【００１２】    その他必要とされる各種技術は、既に該当業界では普遍的技術で有り、施工上のリスクが無く、安全且つ適用容易である。
【発明を実施する為の最良の方法】
【００１３】    以下本発明の実施の形態を図及び実施例に基ずいて説明する。
【実施例】
【００１４】  ガラス繊維で補強された厚紙を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当厚紙に転写した。この情況を第一図に示す。当厚紙に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いでＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そして通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均９％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００１５】    ガラス繊維で補強された厚紙を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当厚紙に転写した。本基盤をカーボン微粉末を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色された厚紙に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いでＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そして通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１２％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００１６】      ガラス繊維で補強された厚紙を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当厚紙に転写した。本基盤をカーボン微粉末を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色された厚紙に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、第二図ａ）に示すマスクを介してＰ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いで第二図ｂ）に示すマスクを介してＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そし通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１２％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００１７】    アルミ金属板を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当アルミ基盤に転写した。本基盤を希硫酸中にて電流５ｍＡを通電し、アルミ表面に多数の孔を形成した。本アルミ基盤をカーボン微粉末と純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色されたアルミ基盤に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、第二図ａ）に示すマスクを介してＰ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いで第二図ｂ）に示すマスクを介してＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そし通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１３％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００１８】    アルミ金属板を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）と針状窄孔を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当アルミ基盤に転写した。本基盤をカーボン微粉末を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色されたアルミ基盤に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いでＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そして通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１４％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００１９】      アルミ金属板を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）と針状窄孔を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当アルミ基盤に転写した。本基盤をカーボン微粉末及び太陽光中のシリコンに対して発電しない波長を、発電するに適した波長に変換させる為の塗料を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色されたアルミ基盤に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いでＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そして通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１６％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００２０】    アルミにシリコン金属を合金させ、融点を上昇させた金属板を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）と針状窄孔を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当アルミ基盤に転写した。本基盤をカーボン微粉末を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色されたアルミ基盤に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いでＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、１秒間３５０度で上昇する高速炉を用いて摂氏８５０度の基でアルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そして通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１４％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００２１】        アルミにシリコン金属を合金させ、融点を上昇させた金属板を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）と針状窄孔を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当アルミ基盤に転写した。本基盤をカーボン微粉末及び太陽光中のシリコンに対して発電しない波長を、発電するに適した波長に変換させる為の塗料を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色されたアルミ基盤に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、Ｐ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いでＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、１秒間３５０度で上昇する高速炉を用いて摂氏８５０度の基でアルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した
そして通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１６％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。【００２２】    ガラス繊維で補強された厚紙を基盤材料として用い、これに多角形凸凹（エンボス）と針状窄孔を有する金型を介してプレスにて加圧し、金型形状を当厚紙に転写した。次いで本基盤をカーボン微粉末及び太陽光中のシリコンに対して発電しない波長を、発電するに適した波長に変換させる為の塗料を純水と界面活性剤と混合した溶液中に浸して、真空中で基盤中に含浸させた。これを摂氏９０度にて、真空乾燥した。この時表面は黒色で、導電性が認められた。
当黒色に着色され波長変換塗料が含浸された厚紙に酸素―水素を燃料として、溶射装置を用い、第二図ａ）に示すマスクを介してＰ型金属シリコンを溶融、微粉化して基盤板上に１０ミクロンの厚さに噴射し、Ｐ型シリコン層を形成した。次いで第二図ｂ）に示すマスクを介してＮ型不純物である燐をシリコンに添加して、同様に溶融、微粉化して基盤上に３ミクロンの厚さに噴射して、ＰＮ接合を形成した。
次に形成されたＰＮ接合を活性化する為に、５気圧の基で摂氏３５０度アルゴンガス中で１分間加熱し、活性化した。そし通常の電極形成工程を経て、太陽電池を作成した。本太陽電池の効率は、平均１６％であった。その後３０日自然環境中にて放置したが、効率に変化無く安定に動作した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】  受光角度の異なる多角形の配置を断面で示す。
【図２】  ＰＮ接合及び金属層を形成する為の各マスクとその重畳図を示す。
【符号の説明】
【００２４】［図１］記載の
ａ）エンボスされたパターンの密集配置状態を示す。
ｂ）エンボスされたパターンの間隙配置状態を示す。
ｃ）傾斜受光を示す多角形の拡大図を示す。
ｄ）垂直受光を示す多角形の拡大図を示す。
ｅ）異なる傾斜受光を示す多角形の拡大図を示す。
ｆ）傾斜受光の切欠を示す平面図。
ｇ）垂直受光の多角形の平面図
ｈ）異なる傾斜受光の切欠を示す平面図。
［図２］記載の
ａ）Ｐ型を形成する為のマスク。
ｂ）Ｎ型を形成する為のマスク。
ｃ）金属層を形成する為のマスク。
ｄ）全マスクを重畳した基盤平面。
ｅ）基盤。
ｆ）基盤とＰ型との上側重畳接触面。
ｇ）基盤とＰ型との下側重畳接触図。
ｈ）次の基盤との連絡電極。
ｉ）上側の重なり電極部。
ｊ）下側の重なり電極部。
ｋ）Ｎ型金属接触部。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009188365.tif 000004
【図２】
2009188365.tif 000005