フィルム基板及びそれを用いたフィルム型太陽電池
【課題】フィルム基板の張り付きを防止し、良好な搬送性を有するフィルム基板を提供すること。
【解決手段】フィルム基板１１を送り出す巻き出し室２と、フィルム基板１１を巻き取る巻き取り室３と、巻き出し室２と巻き取り室３との間に位置し、フィルム基板１１の表面に製膜する製膜室４とを備えたロールツーロール方式のフィルム基板の製造装置において、巻き出し室２に配置されたレーザ照射部１５によりフィルム基板１１の一方の面にレーザ光を照射する。このレーザ光１５ａにより、フィルム基板１１の表面に突起１６を形成し、フィルム基板１１の張り付きを防止し、フィルム基板１１の搬送性を改善する。
【解決手段】フィルム基板１１を送り出す巻き出し室２と、フィルム基板１１を巻き取る巻き取り室３と、巻き出し室２と巻き取り室３との間に位置し、フィルム基板１１の表面に製膜する製膜室４とを備えたロールツーロール方式のフィルム基板の製造装置において、巻き出し室２に配置されたレーザ照射部１５によりフィルム基板１１の一方の面にレーザ光を照射する。このレーザ光１５ａにより、フィルム基板１１の表面に突起１６を形成し、フィルム基板１１の張り付きを防止し、フィルム基板１１の搬送性を改善する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル性を有するフィルム基板に関し、特に太陽電池向けのフィルム基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池等の薄膜デバイスの基板として、フィルム基板が用いられている。フィルム基板は、従来のガラス基板や金属基板に比べ安価であり、軽量化、モジュールの薄型化や折り曲げが可能であることから、広範囲に適用できる。フィルム基板は、製造時のフィルム基板上の薄膜デバイスの破損のため、平坦な表面を有することが必要とされる。このような、フィルム基板の製造方法としては、フィルム基板を搬送しながら薄膜デバイスを形成するロールツーロール生産方式を用い、フィルム基板の表面へ凹凸を有するコーティング膜を形成する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
フィルム基板の製造時には、フィルム基板の平坦な表面同士またはフィルム基板巻き取り時のフィルム基板とフィルムロールとの張り付きによる搬送障害が問題となる。このため、特許文献１記載の例では、フィルム基板の表面に熱硬化性樹脂を塗布してフィルム表面に凹凸を形成することにより、フィルム基板の張り付きを防止し、搬送障害を改善している。この他、フィルム基板の搬送障害の改善のため、フィルム基板の表面に粒状の有機系または無機系滑剤（フィラー）を混練し、フィルム基板の表面に凹凸を設ける例、フィルム基板の巻き取り時に凹凸を有する別のフィルムを挟む例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のようにフィルム基板の表面上にコーティング膜を形成する場合、コーティング材料及びコーティング工程の増加によるタクトタイムの増加が懸念される。また、フィルム基板の巻き取り時に凹凸を有する別のフィルムを挟む場合、使用する別のフィルムの搬送など、作業が煩雑となる。
【０００６】
また、フィラー混練法は、フィラー自身が周辺雰囲気の極わずかな水分等で容易に凝集する。このため、フィラー粒径のバラつきが大きく、フィルム表面の凹凸高さや凹凸形状の制御が困難であった。また、フィラーが顕著に凝集した場合、デバイス膜厚を超えるような巨大突起が形成されるため、突起先端が搬送時の巻き取り時にフィルム表面が擦られてデバイスが破壊され、デバイスのリークポイントとなることが懸念される。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フィルム基板の張り付きを防止し、良好な搬送性を有するフィルム基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のフィルム基板は、フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板本体と、前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜デバイスと、前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム基板であって、前記突起は、前記薄膜デバイスを形成する前にレーザ光を用いた局所加熱により形成されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、フィルム基板の表面に突起を設けることにより、フィルム基板の張り付きを防止することができるので、フィルム基板の滑りを向上させることができ、フィルム基板の搬送性を向上できる。また、突起をレーザ光によるフィルム基板の局所加熱によって形成するので、ロールツーロール方式などのフィルム基板の連続生産に対応することができる。さらに、突起をフィルム基板の薄膜デバイスが形成される面の反対側に形成するので、薄膜デバイスの形成に影響することなくフィルム基板の搬送性を改善できる。
【００１０】
本発明は、上記フィルム基板において、前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜デバイスの最大厚さより小さいことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、フィルム基板の表面の突起を薄膜デバイスの最大厚さより小さくするので、フィルム基板の製造時において、突起による薄膜デバイスの破損を抑制できると共に、フィルム基板の搬送性を向上させることができる。
【００１２】
本発明のフィルム型太陽電池は、フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板と、前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜太陽電池と、前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム型太陽電池であって、前記突起は、前記薄膜太陽電池を形成する前にレーザ光を用いた局所加熱により、形成されることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、フィルム型太陽電池の表面に突起を設けることにより、フィルム型太陽電池の張り付きを防止することができるので、フィルム型太陽電池の滑りを向上させることができ、フィルム型太陽電池の搬送性を向上できる。また、突起をレーザ光によるフィルム型太陽電池の局所加熱によって形成するので、ロールツーロール方式などのフィルム型太陽電池の連続生産に対応することができる。さらに、突起をフィルム型太陽電池の薄膜デバイスが形成される面の反対側に形成するので、フィルム型太陽電池の形成に影響することなくフィルム型太陽電池の搬送性を改善できる。
【００１４】
本発明は、上記フィルム型太陽電池において、前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜太陽電池より小さいことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、フィルム型太陽電池の表面の突起を薄膜太陽電池の最大厚さより小さくするので、フィルム型太陽電池の製造時において、突起による薄膜太陽電池の破損を抑制できると共に、フィルム型太陽電池の搬送性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フィルム基板の張り付きを防止し、良好な搬送性を有するフィルム基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係る搬送装置を側面から見た時の模式図であり（ｂ）本発明の実施の形態に係る搬送装置を下面からみた際の透過視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフィルム基板の突起の形態の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレーザ照射部の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレーザ照射部の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る搬送装置を側面から見た時の模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）を下面からみた際の透過視図である。
【００１９】
本実施の形態に係るフィルム搬送装置１は、フィルム基板１１を送り出す巻き出し室２と、フィルム基板１１を巻き取る巻き取り室３と、巻き出し室２と巻き取り室３との間に位置し、フィルム基板１１の表面に薄膜デバイスを製膜する製膜室４とを備えて構成される。巻き出し室２と製膜室４との間及び製膜室４と巻き取り室３の間には、フィルム基板１１を通過させる開口部（図示せず）が形成され、巻き出し室２から製膜室４を介して巻き取り室３までフィルム基板１１を搬送できるように構成されている。
【００２０】
巻き出し室２は、巻き出し側フィルムロール１２と、フィルム基板１１を巻き取り室３に向けて搬送する搬送用ロール１３と、フィルム基板１１の静電気を除電する静電気除去装置１４と、フィルム基板１１の表面に凹凸を形成するレーザ照射部１５とを備える。
【００２１】
フィルム基板１１は、巻芯によって巻き出し側フィルムロール１２に巻きつけられている。巻き出し側フィルムロール１２は、回転軸が水平になるように配置され、フィルム基板１１を水平に搬送用ロール１３に向けて巻き出しする。搬送用ロール１３は、フィルム基板１１の下面側に、搬送用ロール１３の回転軸が巻き出し側フィルムロール１２の回転軸と同一になるように配置される。また、搬送用ロール１３は、フィルム基板１１下面から支持し、巻き取り室３に向けてフィルム基板１１を水平に支持するように搬送する。
【００２２】
静電気除去装置１４は、巻き出し側ロール１２と搬送用ロール１３との間に配置され、フィルム基板１１の巻き出しの際に、フィルム基板１１同士が引き剥されることにより発生する静電気を除去する。この静電気除去装置１４は、例えば、オゾンをフィルム基板１１に吹き付けることで、フィルム基板１１の表面に帯電した静電気を速やかに除去する機構を有する。
【００２３】
レーザ照射部１５は、搬送用ロール１３と静電気除去装置１４との間に配置され、フィルム基板１１の下面にレーザ光１５ａを照射することにより、フィルム基板１１の下面の一部を溶融して突起１６を形成する。このレーザ照射部１５は、ビーム径や、レーザ光１５ａの照射面積などを任意に調整でき、突起１６の形状を任意に調整できるように構成されている。
【００２４】
このように、巻き出し室２は、フィルム基板１１を巻き出し側ロール１２より水平に巻き出しし、巻き出し室２内で、フィルム基板１１の下面にレーザ光１５ａを照射してフィルム基板１１の下面の一部を溶融して突起１６を形成し、搬送ロール１３を介してフィルム基板を製膜室４へ搬送するように構成されている。
【００２５】
製膜室４では、巻き取り室２より水平に搬送されるフィルム基板１１の上面に薄膜デバイスの製膜が行われる。薄膜デバイスの製膜は、製造するフィルム基板１１の種類に応じて一回または複数回行われる。複数回薄膜デバイスの製膜を行う場合、複数の製膜室４を備えるように構成される。
【００２６】
巻き取り室３は、搬送用ロール１７と、巻き取り側フィルムロール１８とを備えて構成される。搬送用ロール１７は、フィルム基板１１の下面に、搬送用ロール１３と回転軸が同一になるように配置される。この搬送用ロール１７により、フィルム基板１１が製膜室４より巻き取り側フィルムロール１８に向けて水平に搬送される。
【００２７】
巻き取り側フィルムロール１８は、巻芯を中心に回転軸が搬送用ロール１７と同一になるように、水平方向に配置されている。この巻き取り用ロール１８により、フィルム基板１１が巻き取られ、フィルム基板１１が製造される。
【００２８】
このように、本実施の形態においては、フィルム基板１１は、巻き出し側フィルムロール１２と巻き取り側フィルムロール１８との間に張り渡され、このフィルム基板１１を２本の搬送用ロール１３、１７によって下面から支持して搬送するように構成されている。また、フィルム基板１１の下面には、巻き出し室２においてレーザ照射部１５によって突起１６が形成され、フィルム基板１１の上面には、製膜室４において薄膜デバイスが製膜される。
【００２９】
また、巻き出し室２及び巻き取り室４には、フィルム基板１１に一定の張力をかけるように、駆動機構（図示せず）が内蔵されている。駆動機構は、例えば、巻き取り室４にモータ及び減速機を内蔵し、一定の速度で巻き取りロールを回転させることにより実現することができる。また、巻き出し室２には、フィルム基板１１が一定の張力を保持した状態で引き出されるように、一定の制動を加える機構を備えていても良い。巻き出し室２及び巻き取り室４は、制御機構（図示せず）によって一定の速度を維持するように制御されている。
【００３０】
次に、以上のように構成された搬送装置の動作について説明する。まず、巻き出し室２において、フィルム基板１１は、巻き出しロール１２の巻芯に巻き取られた形で巻き出しロール１２に装着される。次に、フィルム基板１１は、巻き出しロール１２より搬送ロール１３に向けて水平に巻き出しされる。このとき、巻き出しロール１２上でフィルム基板１１同士がはく離するので、フィルム基板１１の表面には静電気が帯電する。この静電気を静電気除去装置１４によって徐電する。静電気を除電することにより、フィルム基板１１同士の張り付きが防止できるので、円滑に巻き出しを行うことができる。また、静電気による異物の付着を抑制することができるので、薄膜デバイスの形成及び突起１６の形成を正確に行うことができる。なお、本実施の形態において、静電気除去装置１４は、フィルム基板１１の下面側に設置しているが、フィルム基板１１の上面に設置してもよい。
【００３１】
次に、レーザ照射部１５によってフィルム基板１１の下面にレーザ光１５ａを照射する。レーザ光１５ａは、レーザ照射部１５をフィルム基板１１の搬送方向とフィルム基板１１の面内で直交するフィルム基板１１の幅方向にレーザ照射部１５を往復運動させながら周期的に照射される。また、レーザ光１５ａは、フィルム基板１１の下面側から、フィルム基板１１の下面に向かって照射されて突起１６を形成する。次いで、突起１６が下面に形成されたフィルム基板１１は、搬送用ロール１３を介して製膜室４に搬送される。このように、本実施の形態においては、フィルム基板１１の製膜面と反対側の面にレーザ光１５ａを照射してフィルム基板１１の下面を溶融させ、突起１６を形成する。次いで、製膜室４に突起１６を有するフィルム基板１１が搬送される。
【００３２】
図２に本実施の形態に係る突起１６の一例を示す。本実施の形態において、突起の形状は、搬送時のすべりが確保されれば特に限定されない。例えば、図２（ａ）に示すように、フィルム基板１１下面から山状に隆起した形状１６ａのものとしても良いし、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）の山状の突起の中央が陥没した形状１６ｂのものであってもよい。この他にも、突起の形状は、矩形状の形状などを用いることもできる。これらの中でも、ロール巻き取り時に接触するフィルム基板１１面の保護の観点から、突起の頂点が十分なだらかでることが望ましい。
【００３３】
製膜室４では、フィルム基板１１の上面にフィルム基板１１の用途に応じて種々の材質が製膜され、薄膜デバイスが形成される。フィルム基板１１の上面への薄膜デバイスの形成は、従来公知の手段で行うことができる。例えば、薄膜太陽電池を製膜する場合、フィルム基板１１の上面にスパッタリングによって金属電極を積層し、次いで、ＣＶＤ（化学起草蒸着）によって発電層を形成する。次にスパッタリングによって透明電極を形成することにより、薄膜太陽電池デバイスを形成することができる。このように、製膜室４で製膜されたフィルム基板１１は、巻き取り室３へ搬出される。
【００３４】
巻き取り室３では、搬送用ロール１６を介して、製膜室４よりフィルム基板１１が搬送される。巻き取り室３に搬入されたフィルム基板１１は、巻芯を有する巻き取用フィルムロール１７に巻き取される。このフィルム基板１１巻き取りの際に、フィルム基板１１の下に形成された突起１６が大きい場合、この突起１６とフィルム基板１１の上面に形成された薄膜デバイスとが接触する。このような突起１６と薄膜デバイスとの接触により、薄膜デバイスが破損する。また、突起１６の大きさが適切に形成されることにより、搬送時及び巻き取り時におけるフィルム基板１１同士の接触面積が低下し、フィルム基板１１の張り付きが防止できるので、フィルム基板１１の搬送性が向上する。さらに、突起１６の大きさが適切に形成されることにより、突起１６と薄膜デバイスとの接触による薄膜デバイスの破損を伴うことなく、フィルム基板１１を製造することができる。
【００３５】
このように、本実施の形態においては、フィルム基板１１の搬送中にレーザ光１５ａを周期的に照射し、レーザ光１５ａのエネルギーを用いてフィルムを局所的に溶融することにより、フィルム基板１１の表面に搬送性を確保可能な突起１６を形成する。なお、本実施の形態において、用いるレーザ光１５ａの出力は、使用するフィルム基板１１に応じて、フィルム製膜面側にダメージを与えないように調整する。また、突起の形状は、レーザ光１５ａの出力や発射条件の調整により、突起高さや幅などの形状が制御可能である。
【００３６】
また、本実施の形態において、突起１６の高さは特に制限されないが、ｎｍオーダのものが好ましい。また、突起１６による薄膜デバイスの破損防止の観点から、突起１６の高さは、薄膜デバイスの合計膜厚を超えないことが望ましい。突起１６の大きさは、おおむね１０ｎｍ以上であれば、フィルム基板１１の張り付きを防止し、フィルム基板１１の搬送性を向上することができる。また、１０００ｎｍ以下であれば、フィルム基板１１製造時における薄膜デバイスの破損を抑制することができるが、より好ましくは８００ｎｍ以下である。
【００３７】
また、突起１６の幅は、通常μｍオーダのものが用いられる。突起１６の幅が１０μｍ以上であれば、フィルム基板１１の張り付きを防止できる。
【００３８】
また、本実施の形態において、フィルム基板１１下面の突起１６の平均面内個数密度には、通常２０００個／ｍｍ２〜１００００個／ｍｍ２の範囲で用いられるが、特に規定されるものではない。
【００３９】
本実施の形態において、突起１６は、レーザ光１５ａの出力や、照射条件の調整により、突起１６の高さや幅等を任意に調整することができる。図３は、レーザ照射部１５を示す模式図である。同図において、レーザ照射部１５は、レーザ発振器３１、このレーザ発振器３１から誘導放出されたレーザ光を拡大するエキスパンダ３２、拡大されたレーザ光を加工面上で結像させるための焦点調整レンズ３３、レーザ光を任意の矩形状に整形するマスク３４、整形されたレーザ光を加工面上でＸＹ方向に走査するガルバノスキャナ３５などから構成されている。
【００４０】
レーザ発振器３１としては、波長変換ユニットを含むＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器を用い、パルス状のＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）を出射する。本実施の形態においては、フィルム基板１１にダメージを与えないように、波長は４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲にすることが好ましい。また、加工材料の種類に応じて、ＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ等のレーザ光を用いることもできる。
【００４１】
ガルバノスキャナ３５は、それぞれ加工面上におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向への走査に対応した一対のガルバノミラー３６、３７、および、それらを回動させるサーボモータ等の駆動機構３８、３９などから構成されており、ガルバノミラー３６、３７の回動角に応じてレーザ光の加工スポットを、加工面上でフィルム基板１１の加工面上でＸＹ方向に走査することができる。
【００４２】
図４に示すように、マスク３４は、Ｘ軸方向に沿って光軸の両側から進退可能に設けられた一対のスリット板４１ａ、４１ｂと、それらにＸ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って光軸の両側から進退可能に設けられたもう一対のスリット板４２ａ、４２ｂとで構成されている。これら４つのスリット板４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ（遮光部材）は、矩形状のスリット４０を画成しており、図４に破線で示されるような楕円形状のエネルギー強度分布を持つレーザ光の加工スポットを矩形状に整形可能に構成されている。
【００４３】
また、本実施の形態において、突起１６の形状は、レーザ照射部１５を調整することにより任意に調整することができる。例えば、レーザ照射部１５のマスク３４の開口部を４つのスリット板４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの位置を移動させることで、開口部の形状を正方形や長方形といった所定の矩形に変化させることができる。スリット板４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの移動は、それぞれサーボモータ４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを用いて行うことができる。このようにして、突起１６を任意の形状に形成することができる。
【００４４】
レーザ発振器３１から出射されたレーザ光１５ａは、エキスパンダによって、ビーム径が拡大されたレーザ光１５ａとなる。このビーム径が拡大されたレーザ光１５ａは、マスクの開口部によりその周縁部が遮られ、断面形状が略矩形のレーザ光１５ａとなる。この断面形状が略矩形のレーザ光１５ａは、反射ミラーで反射され、集光レンズを経て、フィルム基板１１上に照射される。このようにして、フィルム基板１１の表面に略矩形の加工スポットが結像される。これにより、この加工スポット部分のフィルム上に突起１６が形成される。この加工スポットの形状は、集光レンズの形状を調整することにより、任意に調整することができる。また、加工スポットの寸法は、突起の形態およびレーザ光の出力に応じて適宜調整する。
【００４５】
また、本実施の形態においては、レーザ照射部１５をフィルム基板１１の幅方向に移動させる構成としたが、レーザ光１５ａの出射方向を調整によりフィルム基板１１の下面に突起１６を形成してもよい。この場合、例えば、ファイバ光学系を用い、レーザ光１５ａの出射方向を調整することにより、加工スポットを移動させることができる。また、加工スポットの移動については、ガルバノミラー３６、３７を駆動させて調整してもよい。
【００４６】
なお、ガルバノミラー３６、３７を駆動させた場合、レーザ光１５ａの基板への入射角度が変化するため、加工スポットの形状が変形する。このように、ガルバノミラー３６、３７の駆動に応じて、スリット４０の形状をさせることによっても、加工スポットの形状を任意に調整することができるので、突起１６の形状を任意に調整することができる。
【００４７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（実施例）
搬送装置１において、フィルムの製膜面と反対側にレーザ光１５ａを照射して突起１６を形成した。このとき、レーザ光１５ａは、出力４ｋｗ、加工スポット径１０μｍ、レーザ光出力部移動速度１ｍ／ｓｅｃとした。さらに、突起１６の平均面内個数密度が２６００個／ｍｍ２になるようにレーザ光照射間隔を調整した。なお、このときの突起１６の形態は、図２の（ａ）のような山状であった。
【００４９】
（比較例）
使用したフィルムは、幅５０ｃｍ厚さ５０μｍのポリイミドフィルムとした。従来通りフィルム中にリン酸水素ナトリウム製フィラーを混入した。このとき、フィラーの平均面内個数密度が２６００個／ｍｍ２となるようにフィラー混入量を調整した。
【００５０】
（太陽電池の作製）
実施例で作製したフィルムと比較例で作製したフィルムのそれぞれを用いて２段タンデム型薄膜アモルファス太陽電池を積層した。まず、スパッタ方式にて金属電極Ａｇ（膜厚３００ｎｍ）、ＺｎＯ（膜厚６０ｎｍ）を積層し、次いで、ＣＶＤ（化学気相蒸着）方式にてボトムｎ層（ａ−Ｓｉ及びａ−ＳｉＯ、膜厚６０ｎｍ）、ボトムｉ層（ａ−ＳｉＧｅ、膜厚１３０ｎｍ）、ボトムｐ層（ａ−ＳｉＯ及び微結晶Ｓｉ、膜厚４０ｎｍ）、トップｎ層（ａ−Ｓｉ、膜厚３０ｎｍ）、トップｉ層（ａ−Ｓｉ、膜厚２００ｎｍ）、トップｐ層（ａ−ＳｉＯ、膜厚２０ｎｍ）からなる発電層を積層した。最後にスパッタ方式で透明電極（ＩＴＯ）を積層した（膜厚７０ｎｍ）。なお、この時の総膜厚は、合計で約９００ｎｍであった。
【００５１】
このように作成した実施例及び比較例の２種類のフィルム及びそれぞれのフィルムを用いて作成した太陽電池について、以下のような評価を行った。
【００５２】
まず、薄膜アモルファス太陽電池積層前のフィルムについて、非接触式３次元形状測定装置（ＷＹＫＯ ＨＤ−２０００、Ｖｅｅｃｏ社製）にて表面の突起高さを調査した。さらに、太陽電池に逆バイアス電圧（−２Ｖ）を印加し、その時のリーク電流を測定した。
【００５３】
その結果、フィルムの突起形状及びリーク電流について表１のような結果を得た。表１に示すように、実施例のフィルムは、比較例のフィルムに比べ、平均突起高さ、平均突起径、フィルム突起面内密度はほぼ同等であるが、それらのバラつきが小さい傾向が見られた。さらに、太陽電池層膜厚を超える大きな高さの突起は０であることが分かった。また、リーク電流も、比較例のフィルムは、リーク電流が１００ｍＡ以上であるのに対し、実施例のフィルムは、約１０ｍＡであり、１桁リーク電流が下がっていることが分かった。
【００５４】
比較例のフィルムを用いた太陽電池について、リーク位置を特定し、断面観察したところ、フィルム中のフィラーにより、フィルム表面に太陽電池の総膜厚を超える突起が形成されていた。さらに、突起上部の積層膜が破壊され、突起の周囲で金属電極と透明電極とが導通してリークに至ったことが判明した。このことから、搬送時のロールやフィルム巻き取り部との接触により、突起に応力集中が生じ、薄膜が破壊されたと考えられる。一方、実施例のフィルムを用いた太陽電池は、製膜面に凹凸が形成されていないため、上記のような突起による膜破壊は発生しない。
【００５５】
【表１】
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態においては、フィルム基板１１搬送時にレーザ光１５ａを周期的に照射し、レーザ光１５ａのエネルギーを用いてフィルムを局所的に溶融させ、フィルム基板１１表面にフィルム基板１１の搬送性を確保可能な突起１６を形成する。この突起１６により、フィルム基板１１の張り付きを防止することができるので、良好な搬送性を得ることができる。特に、本実施の形態においては、フィルム基板１１の搬送を止めることなく突起１６を形成することができるので、ロールツーロール方式など、フィルム基板１１の連続製造装置に組み込むことができる。
【００５７】
また、フィルム基板１１の搬送性を向上する突起１６を設ける機構は、フィルム基板１１の製造装置１の初期段階に組み込むことができる。このため、製造後期において、フィルム基板１１上へコーティング膜を形成する工程を設ける従来技術などによる比べ、コーティング工程が不要となるので、製造工程を簡略化することができる。更に、フィルム基板１１の突起１６形成にレーザ光１５ａを用いることで、フィラー等を用いた場合より、より均一な突起１６を形成することができる。また、製膜面に凹凸をつけていないので、電流リークに繋がる膜の破損を防止することができる。
【００５８】
本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、例えば屋外用の太陽電池モジュール、あるいは薄型の太陽電池に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 搬送装置
２ 巻き出し室
３ 巻き取り室
４ 製膜室
１１ フィルム基板
１２ 巻き出し側フィルムロール
１３、１７ 搬送用ロール
１４ 静電気除去装置
１５ レーザ照射部
１５ａ レーザ光
１６ 突起
１６ａ、１６ｂ 突起の一例
１８ 巻き取り側フィルムロール
３１ レーザ発振器
３２ エキスパンダ
３３ 焦点調整レンズ
３４ マスク
３５ ガルバノスキャナ
３６、３７ ガルバノミラー
３８、３９ 駆動機構
４０ スリット
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ スリット板
４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ サーボモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル性を有するフィルム基板に関し、特に太陽電池向けのフィルム基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池等の薄膜デバイスの基板として、フィルム基板が用いられている。フィルム基板は、従来のガラス基板や金属基板に比べ安価であり、軽量化、モジュールの薄型化や折り曲げが可能であることから、広範囲に適用できる。フィルム基板は、製造時のフィルム基板上の薄膜デバイスの破損のため、平坦な表面を有することが必要とされる。このような、フィルム基板の製造方法としては、フィルム基板を搬送しながら薄膜デバイスを形成するロールツーロール生産方式を用い、フィルム基板の表面へ凹凸を有するコーティング膜を形成する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
フィルム基板の製造時には、フィルム基板の平坦な表面同士またはフィルム基板巻き取り時のフィルム基板とフィルムロールとの張り付きによる搬送障害が問題となる。このため、特許文献１記載の例では、フィルム基板の表面に熱硬化性樹脂を塗布してフィルム表面に凹凸を形成することにより、フィルム基板の張り付きを防止し、搬送障害を改善している。この他、フィルム基板の搬送障害の改善のため、フィルム基板の表面に粒状の有機系または無機系滑剤（フィラー）を混練し、フィルム基板の表面に凹凸を設ける例、フィルム基板の巻き取り時に凹凸を有する別のフィルムを挟む例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のようにフィルム基板の表面上にコーティング膜を形成する場合、コーティング材料及びコーティング工程の増加によるタクトタイムの増加が懸念される。また、フィルム基板の巻き取り時に凹凸を有する別のフィルムを挟む場合、使用する別のフィルムの搬送など、作業が煩雑となる。
【０００６】
また、フィラー混練法は、フィラー自身が周辺雰囲気の極わずかな水分等で容易に凝集する。このため、フィラー粒径のバラつきが大きく、フィルム表面の凹凸高さや凹凸形状の制御が困難であった。また、フィラーが顕著に凝集した場合、デバイス膜厚を超えるような巨大突起が形成されるため、突起先端が搬送時の巻き取り時にフィルム表面が擦られてデバイスが破壊され、デバイスのリークポイントとなることが懸念される。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フィルム基板の張り付きを防止し、良好な搬送性を有するフィルム基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のフィルム基板は、フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板本体と、前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜デバイスと、前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム基板であって、前記突起は、前記薄膜デバイスを形成する前にレーザ光を用いた局所加熱により形成されることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、フィルム基板の表面に突起を設けることにより、フィルム基板の張り付きを防止することができるので、フィルム基板の滑りを向上させることができ、フィルム基板の搬送性を向上できる。また、突起をレーザ光によるフィルム基板の局所加熱によって形成するので、ロールツーロール方式などのフィルム基板の連続生産に対応することができる。さらに、突起をフィルム基板の薄膜デバイスが形成される面の反対側に形成するので、薄膜デバイスの形成に影響することなくフィルム基板の搬送性を改善できる。
【００１０】
本発明は、上記フィルム基板において、前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜デバイスの最大厚さより小さいことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、フィルム基板の表面の突起を薄膜デバイスの最大厚さより小さくするので、フィルム基板の製造時において、突起による薄膜デバイスの破損を抑制できると共に、フィルム基板の搬送性を向上させることができる。
【００１２】
本発明のフィルム型太陽電池は、フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板と、前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜太陽電池と、前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム型太陽電池であって、前記突起は、前記薄膜太陽電池を形成する前にレーザ光を用いた局所加熱により、形成されることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、フィルム型太陽電池の表面に突起を設けることにより、フィルム型太陽電池の張り付きを防止することができるので、フィルム型太陽電池の滑りを向上させることができ、フィルム型太陽電池の搬送性を向上できる。また、突起をレーザ光によるフィルム型太陽電池の局所加熱によって形成するので、ロールツーロール方式などのフィルム型太陽電池の連続生産に対応することができる。さらに、突起をフィルム型太陽電池の薄膜デバイスが形成される面の反対側に形成するので、フィルム型太陽電池の形成に影響することなくフィルム型太陽電池の搬送性を改善できる。
【００１４】
本発明は、上記フィルム型太陽電池において、前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜太陽電池より小さいことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、フィルム型太陽電池の表面の突起を薄膜太陽電池の最大厚さより小さくするので、フィルム型太陽電池の製造時において、突起による薄膜太陽電池の破損を抑制できると共に、フィルム型太陽電池の搬送性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フィルム基板の張り付きを防止し、良好な搬送性を有するフィルム基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係る搬送装置を側面から見た時の模式図であり（ｂ）本発明の実施の形態に係る搬送装置を下面からみた際の透過視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフィルム基板の突起の形態の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレーザ照射部の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレーザ照射部の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る搬送装置を側面から見た時の模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）を下面からみた際の透過視図である。
【００１９】
本実施の形態に係るフィルム搬送装置１は、フィルム基板１１を送り出す巻き出し室２と、フィルム基板１１を巻き取る巻き取り室３と、巻き出し室２と巻き取り室３との間に位置し、フィルム基板１１の表面に薄膜デバイスを製膜する製膜室４とを備えて構成される。巻き出し室２と製膜室４との間及び製膜室４と巻き取り室３の間には、フィルム基板１１を通過させる開口部（図示せず）が形成され、巻き出し室２から製膜室４を介して巻き取り室３までフィルム基板１１を搬送できるように構成されている。
【００２０】
巻き出し室２は、巻き出し側フィルムロール１２と、フィルム基板１１を巻き取り室３に向けて搬送する搬送用ロール１３と、フィルム基板１１の静電気を除電する静電気除去装置１４と、フィルム基板１１の表面に凹凸を形成するレーザ照射部１５とを備える。
【００２１】
フィルム基板１１は、巻芯によって巻き出し側フィルムロール１２に巻きつけられている。巻き出し側フィルムロール１２は、回転軸が水平になるように配置され、フィルム基板１１を水平に搬送用ロール１３に向けて巻き出しする。搬送用ロール１３は、フィルム基板１１の下面側に、搬送用ロール１３の回転軸が巻き出し側フィルムロール１２の回転軸と同一になるように配置される。また、搬送用ロール１３は、フィルム基板１１下面から支持し、巻き取り室３に向けてフィルム基板１１を水平に支持するように搬送する。
【００２２】
静電気除去装置１４は、巻き出し側ロール１２と搬送用ロール１３との間に配置され、フィルム基板１１の巻き出しの際に、フィルム基板１１同士が引き剥されることにより発生する静電気を除去する。この静電気除去装置１４は、例えば、オゾンをフィルム基板１１に吹き付けることで、フィルム基板１１の表面に帯電した静電気を速やかに除去する機構を有する。
【００２３】
レーザ照射部１５は、搬送用ロール１３と静電気除去装置１４との間に配置され、フィルム基板１１の下面にレーザ光１５ａを照射することにより、フィルム基板１１の下面の一部を溶融して突起１６を形成する。このレーザ照射部１５は、ビーム径や、レーザ光１５ａの照射面積などを任意に調整でき、突起１６の形状を任意に調整できるように構成されている。
【００２４】
このように、巻き出し室２は、フィルム基板１１を巻き出し側ロール１２より水平に巻き出しし、巻き出し室２内で、フィルム基板１１の下面にレーザ光１５ａを照射してフィルム基板１１の下面の一部を溶融して突起１６を形成し、搬送ロール１３を介してフィルム基板を製膜室４へ搬送するように構成されている。
【００２５】
製膜室４では、巻き取り室２より水平に搬送されるフィルム基板１１の上面に薄膜デバイスの製膜が行われる。薄膜デバイスの製膜は、製造するフィルム基板１１の種類に応じて一回または複数回行われる。複数回薄膜デバイスの製膜を行う場合、複数の製膜室４を備えるように構成される。
【００２６】
巻き取り室３は、搬送用ロール１７と、巻き取り側フィルムロール１８とを備えて構成される。搬送用ロール１７は、フィルム基板１１の下面に、搬送用ロール１３と回転軸が同一になるように配置される。この搬送用ロール１７により、フィルム基板１１が製膜室４より巻き取り側フィルムロール１８に向けて水平に搬送される。
【００２７】
巻き取り側フィルムロール１８は、巻芯を中心に回転軸が搬送用ロール１７と同一になるように、水平方向に配置されている。この巻き取り用ロール１８により、フィルム基板１１が巻き取られ、フィルム基板１１が製造される。
【００２８】
このように、本実施の形態においては、フィルム基板１１は、巻き出し側フィルムロール１２と巻き取り側フィルムロール１８との間に張り渡され、このフィルム基板１１を２本の搬送用ロール１３、１７によって下面から支持して搬送するように構成されている。また、フィルム基板１１の下面には、巻き出し室２においてレーザ照射部１５によって突起１６が形成され、フィルム基板１１の上面には、製膜室４において薄膜デバイスが製膜される。
【００２９】
また、巻き出し室２及び巻き取り室４には、フィルム基板１１に一定の張力をかけるように、駆動機構（図示せず）が内蔵されている。駆動機構は、例えば、巻き取り室４にモータ及び減速機を内蔵し、一定の速度で巻き取りロールを回転させることにより実現することができる。また、巻き出し室２には、フィルム基板１１が一定の張力を保持した状態で引き出されるように、一定の制動を加える機構を備えていても良い。巻き出し室２及び巻き取り室４は、制御機構（図示せず）によって一定の速度を維持するように制御されている。
【００３０】
次に、以上のように構成された搬送装置の動作について説明する。まず、巻き出し室２において、フィルム基板１１は、巻き出しロール１２の巻芯に巻き取られた形で巻き出しロール１２に装着される。次に、フィルム基板１１は、巻き出しロール１２より搬送ロール１３に向けて水平に巻き出しされる。このとき、巻き出しロール１２上でフィルム基板１１同士がはく離するので、フィルム基板１１の表面には静電気が帯電する。この静電気を静電気除去装置１４によって徐電する。静電気を除電することにより、フィルム基板１１同士の張り付きが防止できるので、円滑に巻き出しを行うことができる。また、静電気による異物の付着を抑制することができるので、薄膜デバイスの形成及び突起１６の形成を正確に行うことができる。なお、本実施の形態において、静電気除去装置１４は、フィルム基板１１の下面側に設置しているが、フィルム基板１１の上面に設置してもよい。
【００３１】
次に、レーザ照射部１５によってフィルム基板１１の下面にレーザ光１５ａを照射する。レーザ光１５ａは、レーザ照射部１５をフィルム基板１１の搬送方向とフィルム基板１１の面内で直交するフィルム基板１１の幅方向にレーザ照射部１５を往復運動させながら周期的に照射される。また、レーザ光１５ａは、フィルム基板１１の下面側から、フィルム基板１１の下面に向かって照射されて突起１６を形成する。次いで、突起１６が下面に形成されたフィルム基板１１は、搬送用ロール１３を介して製膜室４に搬送される。このように、本実施の形態においては、フィルム基板１１の製膜面と反対側の面にレーザ光１５ａを照射してフィルム基板１１の下面を溶融させ、突起１６を形成する。次いで、製膜室４に突起１６を有するフィルム基板１１が搬送される。
【００３２】
図２に本実施の形態に係る突起１６の一例を示す。本実施の形態において、突起の形状は、搬送時のすべりが確保されれば特に限定されない。例えば、図２（ａ）に示すように、フィルム基板１１下面から山状に隆起した形状１６ａのものとしても良いし、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）の山状の突起の中央が陥没した形状１６ｂのものであってもよい。この他にも、突起の形状は、矩形状の形状などを用いることもできる。これらの中でも、ロール巻き取り時に接触するフィルム基板１１面の保護の観点から、突起の頂点が十分なだらかでることが望ましい。
【００３３】
製膜室４では、フィルム基板１１の上面にフィルム基板１１の用途に応じて種々の材質が製膜され、薄膜デバイスが形成される。フィルム基板１１の上面への薄膜デバイスの形成は、従来公知の手段で行うことができる。例えば、薄膜太陽電池を製膜する場合、フィルム基板１１の上面にスパッタリングによって金属電極を積層し、次いで、ＣＶＤ（化学起草蒸着）によって発電層を形成する。次にスパッタリングによって透明電極を形成することにより、薄膜太陽電池デバイスを形成することができる。このように、製膜室４で製膜されたフィルム基板１１は、巻き取り室３へ搬出される。
【００３４】
巻き取り室３では、搬送用ロール１６を介して、製膜室４よりフィルム基板１１が搬送される。巻き取り室３に搬入されたフィルム基板１１は、巻芯を有する巻き取用フィルムロール１７に巻き取される。このフィルム基板１１巻き取りの際に、フィルム基板１１の下に形成された突起１６が大きい場合、この突起１６とフィルム基板１１の上面に形成された薄膜デバイスとが接触する。このような突起１６と薄膜デバイスとの接触により、薄膜デバイスが破損する。また、突起１６の大きさが適切に形成されることにより、搬送時及び巻き取り時におけるフィルム基板１１同士の接触面積が低下し、フィルム基板１１の張り付きが防止できるので、フィルム基板１１の搬送性が向上する。さらに、突起１６の大きさが適切に形成されることにより、突起１６と薄膜デバイスとの接触による薄膜デバイスの破損を伴うことなく、フィルム基板１１を製造することができる。
【００３５】
このように、本実施の形態においては、フィルム基板１１の搬送中にレーザ光１５ａを周期的に照射し、レーザ光１５ａのエネルギーを用いてフィルムを局所的に溶融することにより、フィルム基板１１の表面に搬送性を確保可能な突起１６を形成する。なお、本実施の形態において、用いるレーザ光１５ａの出力は、使用するフィルム基板１１に応じて、フィルム製膜面側にダメージを与えないように調整する。また、突起の形状は、レーザ光１５ａの出力や発射条件の調整により、突起高さや幅などの形状が制御可能である。
【００３６】
また、本実施の形態において、突起１６の高さは特に制限されないが、ｎｍオーダのものが好ましい。また、突起１６による薄膜デバイスの破損防止の観点から、突起１６の高さは、薄膜デバイスの合計膜厚を超えないことが望ましい。突起１６の大きさは、おおむね１０ｎｍ以上であれば、フィルム基板１１の張り付きを防止し、フィルム基板１１の搬送性を向上することができる。また、１０００ｎｍ以下であれば、フィルム基板１１製造時における薄膜デバイスの破損を抑制することができるが、より好ましくは８００ｎｍ以下である。
【００３７】
また、突起１６の幅は、通常μｍオーダのものが用いられる。突起１６の幅が１０μｍ以上であれば、フィルム基板１１の張り付きを防止できる。
【００３８】
また、本実施の形態において、フィルム基板１１下面の突起１６の平均面内個数密度には、通常２０００個／ｍｍ２〜１００００個／ｍｍ２の範囲で用いられるが、特に規定されるものではない。
【００３９】
本実施の形態において、突起１６は、レーザ光１５ａの出力や、照射条件の調整により、突起１６の高さや幅等を任意に調整することができる。図３は、レーザ照射部１５を示す模式図である。同図において、レーザ照射部１５は、レーザ発振器３１、このレーザ発振器３１から誘導放出されたレーザ光を拡大するエキスパンダ３２、拡大されたレーザ光を加工面上で結像させるための焦点調整レンズ３３、レーザ光を任意の矩形状に整形するマスク３４、整形されたレーザ光を加工面上でＸＹ方向に走査するガルバノスキャナ３５などから構成されている。
【００４０】
レーザ発振器３１としては、波長変換ユニットを含むＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器を用い、パルス状のＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）を出射する。本実施の形態においては、フィルム基板１１にダメージを与えないように、波長は４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲にすることが好ましい。また、加工材料の種類に応じて、ＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＶＯ等のレーザ光を用いることもできる。
【００４１】
ガルバノスキャナ３５は、それぞれ加工面上におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向への走査に対応した一対のガルバノミラー３６、３７、および、それらを回動させるサーボモータ等の駆動機構３８、３９などから構成されており、ガルバノミラー３６、３７の回動角に応じてレーザ光の加工スポットを、加工面上でフィルム基板１１の加工面上でＸＹ方向に走査することができる。
【００４２】
図４に示すように、マスク３４は、Ｘ軸方向に沿って光軸の両側から進退可能に設けられた一対のスリット板４１ａ、４１ｂと、それらにＸ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って光軸の両側から進退可能に設けられたもう一対のスリット板４２ａ、４２ｂとで構成されている。これら４つのスリット板４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ（遮光部材）は、矩形状のスリット４０を画成しており、図４に破線で示されるような楕円形状のエネルギー強度分布を持つレーザ光の加工スポットを矩形状に整形可能に構成されている。
【００４３】
また、本実施の形態において、突起１６の形状は、レーザ照射部１５を調整することにより任意に調整することができる。例えば、レーザ照射部１５のマスク３４の開口部を４つのスリット板４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの位置を移動させることで、開口部の形状を正方形や長方形といった所定の矩形に変化させることができる。スリット板４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂの移動は、それぞれサーボモータ４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを用いて行うことができる。このようにして、突起１６を任意の形状に形成することができる。
【００４４】
レーザ発振器３１から出射されたレーザ光１５ａは、エキスパンダによって、ビーム径が拡大されたレーザ光１５ａとなる。このビーム径が拡大されたレーザ光１５ａは、マスクの開口部によりその周縁部が遮られ、断面形状が略矩形のレーザ光１５ａとなる。この断面形状が略矩形のレーザ光１５ａは、反射ミラーで反射され、集光レンズを経て、フィルム基板１１上に照射される。このようにして、フィルム基板１１の表面に略矩形の加工スポットが結像される。これにより、この加工スポット部分のフィルム上に突起１６が形成される。この加工スポットの形状は、集光レンズの形状を調整することにより、任意に調整することができる。また、加工スポットの寸法は、突起の形態およびレーザ光の出力に応じて適宜調整する。
【００４５】
また、本実施の形態においては、レーザ照射部１５をフィルム基板１１の幅方向に移動させる構成としたが、レーザ光１５ａの出射方向を調整によりフィルム基板１１の下面に突起１６を形成してもよい。この場合、例えば、ファイバ光学系を用い、レーザ光１５ａの出射方向を調整することにより、加工スポットを移動させることができる。また、加工スポットの移動については、ガルバノミラー３６、３７を駆動させて調整してもよい。
【００４６】
なお、ガルバノミラー３６、３７を駆動させた場合、レーザ光１５ａの基板への入射角度が変化するため、加工スポットの形状が変形する。このように、ガルバノミラー３６、３７の駆動に応じて、スリット４０の形状をさせることによっても、加工スポットの形状を任意に調整することができるので、突起１６の形状を任意に調整することができる。
【００４７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（実施例）
搬送装置１において、フィルムの製膜面と反対側にレーザ光１５ａを照射して突起１６を形成した。このとき、レーザ光１５ａは、出力４ｋｗ、加工スポット径１０μｍ、レーザ光出力部移動速度１ｍ／ｓｅｃとした。さらに、突起１６の平均面内個数密度が２６００個／ｍｍ２になるようにレーザ光照射間隔を調整した。なお、このときの突起１６の形態は、図２の（ａ）のような山状であった。
【００４９】
（比較例）
使用したフィルムは、幅５０ｃｍ厚さ５０μｍのポリイミドフィルムとした。従来通りフィルム中にリン酸水素ナトリウム製フィラーを混入した。このとき、フィラーの平均面内個数密度が２６００個／ｍｍ２となるようにフィラー混入量を調整した。
【００５０】
（太陽電池の作製）
実施例で作製したフィルムと比較例で作製したフィルムのそれぞれを用いて２段タンデム型薄膜アモルファス太陽電池を積層した。まず、スパッタ方式にて金属電極Ａｇ（膜厚３００ｎｍ）、ＺｎＯ（膜厚６０ｎｍ）を積層し、次いで、ＣＶＤ（化学気相蒸着）方式にてボトムｎ層（ａ−Ｓｉ及びａ−ＳｉＯ、膜厚６０ｎｍ）、ボトムｉ層（ａ−ＳｉＧｅ、膜厚１３０ｎｍ）、ボトムｐ層（ａ−ＳｉＯ及び微結晶Ｓｉ、膜厚４０ｎｍ）、トップｎ層（ａ−Ｓｉ、膜厚３０ｎｍ）、トップｉ層（ａ−Ｓｉ、膜厚２００ｎｍ）、トップｐ層（ａ−ＳｉＯ、膜厚２０ｎｍ）からなる発電層を積層した。最後にスパッタ方式で透明電極（ＩＴＯ）を積層した（膜厚７０ｎｍ）。なお、この時の総膜厚は、合計で約９００ｎｍであった。
【００５１】
このように作成した実施例及び比較例の２種類のフィルム及びそれぞれのフィルムを用いて作成した太陽電池について、以下のような評価を行った。
【００５２】
まず、薄膜アモルファス太陽電池積層前のフィルムについて、非接触式３次元形状測定装置（ＷＹＫＯ ＨＤ−２０００、Ｖｅｅｃｏ社製）にて表面の突起高さを調査した。さらに、太陽電池に逆バイアス電圧（−２Ｖ）を印加し、その時のリーク電流を測定した。
【００５３】
その結果、フィルムの突起形状及びリーク電流について表１のような結果を得た。表１に示すように、実施例のフィルムは、比較例のフィルムに比べ、平均突起高さ、平均突起径、フィルム突起面内密度はほぼ同等であるが、それらのバラつきが小さい傾向が見られた。さらに、太陽電池層膜厚を超える大きな高さの突起は０であることが分かった。また、リーク電流も、比較例のフィルムは、リーク電流が１００ｍＡ以上であるのに対し、実施例のフィルムは、約１０ｍＡであり、１桁リーク電流が下がっていることが分かった。
【００５４】
比較例のフィルムを用いた太陽電池について、リーク位置を特定し、断面観察したところ、フィルム中のフィラーにより、フィルム表面に太陽電池の総膜厚を超える突起が形成されていた。さらに、突起上部の積層膜が破壊され、突起の周囲で金属電極と透明電極とが導通してリークに至ったことが判明した。このことから、搬送時のロールやフィルム巻き取り部との接触により、突起に応力集中が生じ、薄膜が破壊されたと考えられる。一方、実施例のフィルムを用いた太陽電池は、製膜面に凹凸が形成されていないため、上記のような突起による膜破壊は発生しない。
【００５５】
【表１】
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態においては、フィルム基板１１搬送時にレーザ光１５ａを周期的に照射し、レーザ光１５ａのエネルギーを用いてフィルムを局所的に溶融させ、フィルム基板１１表面にフィルム基板１１の搬送性を確保可能な突起１６を形成する。この突起１６により、フィルム基板１１の張り付きを防止することができるので、良好な搬送性を得ることができる。特に、本実施の形態においては、フィルム基板１１の搬送を止めることなく突起１６を形成することができるので、ロールツーロール方式など、フィルム基板１１の連続製造装置に組み込むことができる。
【００５７】
また、フィルム基板１１の搬送性を向上する突起１６を設ける機構は、フィルム基板１１の製造装置１の初期段階に組み込むことができる。このため、製造後期において、フィルム基板１１上へコーティング膜を形成する工程を設ける従来技術などによる比べ、コーティング工程が不要となるので、製造工程を簡略化することができる。更に、フィルム基板１１の突起１６形成にレーザ光１５ａを用いることで、フィラー等を用いた場合より、より均一な突起１６を形成することができる。また、製膜面に凹凸をつけていないので、電流リークに繋がる膜の破損を防止することができる。
【００５８】
本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、例えば屋外用の太陽電池モジュール、あるいは薄型の太陽電池に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 搬送装置
２ 巻き出し室
３ 巻き取り室
４ 製膜室
１１ フィルム基板
１２ 巻き出し側フィルムロール
１３、１７ 搬送用ロール
１４ 静電気除去装置
１５ レーザ照射部
１５ａ レーザ光
１６ 突起
１６ａ、１６ｂ 突起の一例
１８ 巻き取り側フィルムロール
３１ レーザ発振器
３２ エキスパンダ
３３ 焦点調整レンズ
３４ マスク
３５ ガルバノスキャナ
３６、３７ ガルバノミラー
３８、３９ 駆動機構
４０ スリット
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ スリット板
４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ サーボモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板本体と、
前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜デバイスと、
前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム基板であって、
前記突起は、前記薄膜デバイスを形成する前に、レーザ光を用いた局所加熱により形成されることを特徴とするフィルム基板。
【請求項２】
前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜デバイスの最大厚さより小さいことを特徴とする請求項１記載のフィルム基板。
【請求項３】
フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板と、
前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜太陽電池と、
前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム型太陽電池であって、
前記突起は、前記薄膜太陽電池を形成する前に、レーザ光を用いた局所加熱により形成されることを特徴とするフィルム型太陽電池。
【請求項４】
前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜太陽電池より小さいことを特徴とする請求項３記載のフィルム型太陽電池。
【請求項１】
フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板本体と、
前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜デバイスと、
前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム基板であって、
前記突起は、前記薄膜デバイスを形成する前に、レーザ光を用いた局所加熱により形成されることを特徴とするフィルム基板。
【請求項２】
前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜デバイスの最大厚さより小さいことを特徴とする請求項１記載のフィルム基板。
【請求項３】
フレキシブル性を有し、一対の表面を有するフィルム基板と、
前記フィルム基板の一方の表面に形成される薄膜太陽電池と、
前記フィルム基板の他方の表面に形成される突起と、を有するフィルム型太陽電池であって、
前記突起は、前記薄膜太陽電池を形成する前に、レーザ光を用いた局所加熱により形成されることを特徴とするフィルム型太陽電池。
【請求項４】
前記突起は、前記フィルム基板の他方の表面からの最大高さが前記薄膜太陽電池より小さいことを特徴とする請求項３記載のフィルム型太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２４５１４９（Ｐ２０１０−２４５１４９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９８９５（Ｐ２００９−８９８９５）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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