光起電薄膜装置の製造方法および光起電薄膜装置
【課題】太陽電池での使用に適した光起電薄膜装置を、簡単かつ低コストに製造できるようにする。また、できるかぎり効率的かつ低コストに大面積の光起電モジュールを形成できることが望ましい。
【解決手段】直径約３ｎｍ〜約３０ｎｍのナノスケールの粒子を含む懸濁液を透明な基板上へ塗布することにより、金属カルコゲナイド化合物半導体層を形成し、基板上に塗布される金属カルコゲナイド化合物半導体層の厚さを約１５０ｎｍ〜約２０００ｎｍまたは約２５００ｎｍとする。
【解決手段】直径約３ｎｍ〜約３０ｎｍのナノスケールの粒子を含む懸濁液を透明な基板上へ塗布することにより、金属カルコゲナイド化合物半導体層を形成し、基板上に塗布される金属カルコゲナイド化合物半導体層の厚さを約１５０ｎｍ〜約２０００ｎｍまたは約２５００ｎｍとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換する光起電モジュールの分野に関連しており、特に、光起電薄膜装置の製造方法、ならびに、この方法にしたがって製造される光起電薄膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国公開第１０２００４０１２３０３号明細書から、水素ガスを光電化学的に形成する反応セルが公知である。ここでは、水素を含む電解質で充填されたケーシングが設けられており、このケーシング内に、ドープされた半導体材料、例えばＴｉＯ２またはＳｒＴｉＯ３から形成されている第１の電極と、貴金属または半貴金属から形成されているかまたは第１の電極とは反対の導電型にドープされた半導体材料から形成されている第２の電極とが設けられている。２つの電極は相互に電気的に接続されており、動作中、光源からの光を受ける。反応セルは２つのチャンバへ分割され、そこにイオン伝導可能なように相互に接続された２つの電極が配置される。ガス出射口を介してチャンバ内部に生じた水素が放出される。
【０００３】
また、欧州特許第１２３２５３０号明細書からは、ＵＶ光を検出する半導体素子が公知である。ここでは、基板がＵＶ光を吸収する金属カルコゲナイド化合物半導体の材料を含む半導体として設けられており、半導体と金属とがショットキーコンタクトを形成している。ナノ結晶の金属カルコゲナイド化合物半導体層を有する半導体は、一方側で電気コンタクト層または金属基板に導電接続され、他方側でＵＶ光に対して少なくとも部分的に透明な金属層に接続されている。
【０００４】
さらに、国際公開第２００９／０１１２３９７号明細書からは、金属カルコゲナイド化合物半導体層すなわちＴｉＯ２層および金属層から形成される光起電薄膜装置が公知である。ここでは、表面をナノパターニングされた銀層に可視光が入射して、プラズマ共鳴が誘導される。しかし、実験によれば、当該のプラズマ共鳴は電荷担体の分離に寄与しないことが判明している。なぜなら、誘導された振動は銀層とＴｉＯ２層とのあいだのショットキーバリアの広がりに対して垂直ではなく平行に延在するからである。しかも、プラズマ共鳴は入射光の入射角をきわめて正確に調整しないかぎり得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国公開第１０２００４０１２３０３号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２３２５３０号明細書
【特許文献３】国際公開第２００９／０１１２３９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の基礎とする課題は、太陽電池での使用に適した光起電薄膜装置を、簡単かつ低コストに製造できるようにすることである。ここで、できるかぎり効率的かつ低コストに大面積の光起電モジュールを形成できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、直径約３ｎｍ〜約３０ｎｍのナノスケールの粒子を含む懸濁液を透明な基板上へ塗布することにより、金属カルコゲナイド化合物半導体層を形成し、基板上に塗布される金属カルコゲナイド化合物半導体層の厚さを約１５０ｎｍ〜約２０００ｎｍまたは約２５００ｎｍとすることにより解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光感応領域、ＴＣＯ端子および金属端子を有するモノセルベースの光起電薄膜装置の概略図である。
【図２】図１の装置の断面図である。
【図３】３つのセルが直列に接続されたマルチセルベースの光起電薄膜装置の断面図である。
【図４】複数のセルが直列に接続された光起電薄膜装置の平面図である。
【図５】複数のセルが直列および並列に接続された光起電薄膜装置の平面図である。
【図６】複数のセルが直列および並列に接続され、さらにバイパスダイオードの接続された光起電薄膜装置の平面図である。
【図７】光起電ダブルセル装置の断面図である。
【図８】接着剤シートを含む積層体として構成された光起電薄膜装置の断面図である。
【図９】後面基板を含む絶縁ガラス接合体として構成された光起電薄膜装置の断面図である。
【図１０】ＴＣＯコーティング（Pilkington社のＴＥＣガラス）されたガラス基板および２０ｎｍ厚さの白金ショットキー電極上に１５０ｎｍ厚さのドープされたＴｉＯ２層を有する光起電薄膜装置の電流電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、従来技術から公知の層構造体を修正し、これをソーラーモジュールの製造のための公知の技術的手段に適切に組み込めるようにした点に特徴がある。
【００１０】
本発明の方法は、簡単に実行可能であり、大面積の光起電モジュールを低コストに製造することができる。白金に変えて、パラジウムなどの低コストの材料を選択することにより、製造コストをさらに低減することができる。
【００１１】
本発明の光起電薄膜装置の製造方法および光起電薄膜装置の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明を図示の実施例に則して説明する。ただし、本発明の実施例は本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１には、光感応領域３、ＴＣＯ端子（transparent conductive oxide terminal）４および金属端子５のショットキーコンタクトを備えたモノセルをベースとした、薄膜の光起電薄膜装置１の平面図が示されている。
【００１４】
半導体材料としてｎドープされたＴｉＯ２および薄い白金ショットキー電極が選択される場合、端子４，５で約０．４Ｖの電圧が得られる。典型的な効率を３％〜１２％とすると、こうしたモノセルは大面積のフォーマットには適さない。なぜなら、ＴＣＯ、インジウム錫酸化物ＩＴＯ、アンチモン錫酸化物ＡＴＯ、フッ素ドープ錫酸化物ＦＴＯ、亜鉛酸化物ＺｎＯなどの層や、金や銀線などから形成される半透明の金属薄膜、および、シングルウォールカーボンナノチューブをベースとした薄膜は、太陽光に対する透過度の値を小さくしないと面抵抗≦１０Ω／ｍ２が達成されないからである。
【００１５】
Pilkington Specialty Glass Products社（米国Tredo, OH43697-0799）のＴＥＣガラス＃８／３は、太陽光に対する透過度７７％のとき面抵抗≦９Ω／ｍ２である。
【００１６】
ショットキーコンタクトによって光起電が起こるように選定されている場合、電極の一方の表面は太陽光に対してできるだけ透過性を有するように形成されなければならないので、大きなセルでは、太陽光の透過度を低下させずに導電性を改善する観点から、電極を最適化しなければならない。
【００１７】
ここで、有利には、いわゆるバスバー、すなわち、高い導電性を有する線路が、縁領域に配置され、電流負荷の低減に役立てられる。
【００１８】
銀ペースト、銀アルミニウムペーストまたはアルミニウムペーストの形態のバスバーは、必要な設計に応じて、プリンティング法（Siebdruck）、スクリーンプリンティング法（Schablonendruck）、ディスペンサ法、インクジェット法、エアロゾルジェット法またはブラシ法を用いて塗布され、続いて熱処理にかけられる。通常のバスバーシステムは、その厚さおよび幅に応じて、数１０Ａまでのアンペア領域の電流を大きな温度上昇なしに導通することができる。
【００１９】
図１では、左方のバスバー１０がＴＣＯ端子４へ接続されており、右方のバスバー１１が金属端子５へ接続されている。しかし、基本的には種々のタイプのバスバーの構成を利用することができる。
【００２０】
２つの対向する縁のバスバーにＴＣＯ層を接触させ、９０°ずれた２つの対向する縁のバスバーに金属層を接触させることもできる。また、４つの縁全てのＴＣＯ層にバスバーを設け、金属層は後面の全体にわたって電気的なコンタクトを形成するようにしてもよい。
【００２１】
図２には、光起電薄膜装置１の断面図が示されている。ここでは、熱分解法によって被着されたＴＣＯ層６を有するガラス基板１２が用いられている。基板は、Pilkington Specialty Glass Products社の＃８／３，１５／３．３または１５／４などのＴＥＣガラスであってよい。また、真空中でコーティングされる導電性かつ透過性のガラスを使用してもよいし、ゾルゲル法またはガルバニックコーティング法によって形成された基板を用いてもよい。
【００２２】
ＴＣＯ層６は、右方の縁において、レーザー剥離、切削、サンドブラストまたはエッチングなどによって除去され、パターニングされる。有利には、レーザー剥離またはエッチングが用いられる。これは、レーザー剥離プロセスでは、マイクロリスが発生せず、目下のところ１０ｃｍ２／ｓｅｃ〜１００ｃｍ２／ｓｅｃの速度で実行可能であり、剥離させるべき層部分または層列部分をきわめて良好に設定できるからである。このことはエッチングプロセスにも相当する。
【００２３】
図２には示されていない別の製造方法として、ガラス基板上にまず２つのバスバーコンタクト線１０，１１を被着し、続いてＴＣＯ層６を全面にわたって被着し、さらに例えばレーザー剥離またはエッチングによってパターニングを行ってもよい。
【００２４】
続いて、半導体のグループＴｉＯ２，ＳｒＴｉＯ３，Ｃｕ２Ｓ，ＺｎＯ，ＷＯ３，ＣｄＳ，ＭｏＳ２，ＣｄＳｅＳ，ＳｎＯ２，Ｐｂ３Ｏ４，ＣｄＳｅから選択された材料をベースとした、ナノ結晶の薄膜の半導体層７が塗布される。本発明では、乾燥時の層厚さは１５０ｎｍ〜約２５００ｎｍ、有利には５００ｎｍ〜１０００ｎｍである。製造方法として、実験室レベルでは、ディップコーティング法が用いられる。基板が大面積である場合、コーティングプロセスとしては、ブレードコーティング（Rakeln）、ローラコーティング、カーテンコーティング（Vorhanggiessen）、プリンティングまたはスプレー塗布が有利である。また、こうした層にもパターニングを行わなくてはならず、パターニングは、バスバー１０，１１の領域をあらかじめ覆って行われるか、または、後のエッチングないしレーザー剥離によって行われる。
【００２５】
薄膜の半導体層７の上に、金属のグループＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｔａ，Ｗから選択された材料をベースとして、数１０ｎｍの厚さの薄い金属層８を塗布することにより、ショットキーコンタクトが形成される。特に有利な金属は白金、金、パラジウム、ニッケルである。
【００２６】
当該の金属層８もパターニングされる。このためにマスクエッチングプロセスまたはレーザー剥離プロセスが用いられる。また、数１０ｎｍの厚さの層しか必要ないのであれば、スパッタリングや蒸着などの真空プロセスも、製造にきわめて良好に適している。もちろん、適用分野に応じて、他の化学的堆積プロセスないし電気的堆積プロセスを利用してもよい。
【００２７】
ショットキー電極とも称される金属層８は、基本的には、バスバー１１に接続することができる。接続の可否の判断基準は、高い面抵抗による電圧降下である。通常、コストおよび動作の点から、強化されかつ導電性の高い第２の金属層９が設けられる。当該の付加的な第２の金属層９も第１の金属層８と同様にパターニングされなければならない。ここでのパターニングもマスクエッチングまたはレーザー剥離によって行われる。これに代えて、第２の金属層９を、プリンティング法（Siebdruck）、スクリーンプリンティング法（Schablonendruck）、ディスペンサ法、インクジェット法またはエアロゾルジェット法を用いて形成することもできる。
【００２８】
図２のガラス基板１２は、下方から太陽１４の放射する光１５を受ける。入射する光１５の反射を低減するために、ガラス基板１２にプリズム面または反射防止コーティングの形態の反射防止面１３を設けることができる。
【００２９】
光起電力によって生じる電圧は典型的には約０．４Ｖであり、バスバー１０，１１の端子４，５で取り出される。
【００３０】
ガラス基板１２として、通常、強化フロートガラス、部分的にプリテンションされたガラスＴＶＧまたは安全ガラスＥＳＧ（シングルプレート型／合わせ型）の形態のものが用いられる。通常のフロートガラスのほか、有利に、酸化鉄フリーの白色ガラスまたはソーラーガラスを利用することもできる。
【００３１】
図３には、マルチセルベースの光起電薄膜装置２の断面図が示されており、ここでは光起電セルが直列に接続された３つのセル１６〜１８によって形成されている。それぞれ幅の狭い個々のセル１６〜１８が用いられる場合、付加的な第２の金属層９を省略して、第１の金属層８の役割を図示されていない直列回路に担当させることもできる。直列接続されるセルの個数は適用分野に応じて調整可能である。
【００３２】
図３の実施例においても、バスバー１０，１１はＴＣＯ層６の被着前に被着することができる。バスバー１１は、良好な導電性を有する第２の金属層９が図３に示されているようにバスバー機能を担当するのであれば、基本的には省略可能である。
【００３３】
図４には、直列回路１９を備えた光起電薄膜装置の平面図が示されている。この実施例では、細長い個々のセル１６〜１８が図３と同様に直列に接続されている。セルの個数は適用分野に応じて調整可能である。個々のセルの幅が狭くなるにつれて、ＴＣＯ層６の導電性への要求は小さくなり、また、金属層８，９の導電性への要求も小さくなる。
【００３４】
図５には、直列回路１９および並列回路２０を備えた光起電薄膜装置の平面図が示されている。ここでは、細長い個々のセル１６〜１８が直列に接続されたセル線２２〜２５に分割されており、これらのセル線が端子４，５の縁（エッジ）で接続されている。セルの列の数および行の数は適用分野に応じて調整可能である。端子４，５で取り出される全電圧は、セルの列の数、すなわち、直列に接続されたセルの個数によって定まる。この実施例では、個々のセルは、均等に、パラメータのばらつきが小さくないように製造されていなければならない。これは、逆方向電流が発生してセルが破壊されるおそれを小さくするためである。
【００３５】
図６には、直列回路、並列回路およびバイパスダイオード２６を有する光起電薄膜装置の平面図が示されている。
【００３６】
この実施例では、逆方向電流によるセルの破壊を防止するための種々の保護手段が導入されている。特に、いわゆるバイパスダイオード２６が直列に接続されたセル２２〜２５へ接続されている。保護ダイオードであるバイパスダイオード２６は、ガラス基板上に配置されている。基本的には、ＳＭＤモジュールの形態のバイパスダイオード２６は直接にガラスに接触させることができるが、ガラスから離して配置することもできる。ただし、後者の場合、直列に接続された個々のセルにそれぞれ個別のコンタクトを設けなければならない。
【００３７】
図７には、ダブルセル２７を備えた光起電薄膜装置の断面図が示されている。
【００３８】
基本的には、半導体と金属との組み合わせのショットキーダイオード効果を利用した光起電薄膜装置は、小さな電圧しか達成できない。例えば、ＴＣＯとｎドープされたＴｉＯ２とＰｔとを組み合わせた装置では約０．４Ｖの光起電力が形成される。こうした電圧は多くの適用分野に対してきわめて小さく、通常の薄膜構造体では処理の困難な高電流を生じさせる。
【００３９】
平面状のショットキーダイオードの層が極端に薄いので、各セルがｚ方向すなわち上下に並べられたダブルセルでは、これらのセルの直列回路によってセル電圧を高めることが容易であり、積層のコストを小さく抑えることができ、効率が高まる。
【００４０】
基本的には、ダブルセルと同様にトリプルセルを形成することもでき、その場合、端子４，５で１．２Ｖの電圧が取り出される。ただし、こうしたセルの積層は、入射面から遠くなるにしたがって光の吸収度が大きくなることを考え、充分な透明性が保持されるように行わなければならない。
【００４１】
ダブルセル２７の実施例では、第１のセルの第１の金属層８上に導電性を改善するための第２のＴＣＯ層２８が配置され、この第２のＴＣＯ層２８上に第２の半導体層２９および第２の金属層３０が配置される。導電性の高い第２の金属層９はモノセルの場合と同様に端子５または第２のバスバー１１へ接続される。
【００４２】
半導体として構成されたナノスケールのＴｉＯ２層はＵＶ領域において良好な吸収度を有するので、金属層を選択する際にはＵＶ領域での吸収度ができるだけ小さくなるように注意するか、または、効率を高めるためにＵＶ領域での吸収度のできるだけ小さいガラス基板１２を選択するとよい。
【００４３】
さらに、第１の半導体層の厚さ、第２の半導体層の厚さおよび場合により設けられる第３の半導体層の厚さを、均等なエネルギ収量が得られるように相互に調整すると有利である。
【００４４】
上下に並べられたマルチセルの実施例においても、セルを直列および並列に接続した回路を用いることができる。
【００４５】
図８には、接着剤シート３８を含む積層体として構成された光起電薄膜装置の断面図が示されている。
【００４６】
この装置では、ＥＶＡシート（エチレンビニルアセテートシート）またはＰＶＢシートポリビニルブチラールシート）の形態の接着剤シートが積層のために後面基板３９に設けられている。結晶の光起電モジュールを製造するプロセスでは、通常、ＥＶＡシートはポリマーサンドウィッチ積層体および比較的簡単なテーブル積層体とともに用いられ、ファサード用のガラスを製造するプロセスでは、少なくとも３７０ｎｍ、通常の２倍または３倍の厚さのＰＶＢシートがガラス基板に接合されて用いられる。サンドウィッチ積層体は薄いＰＶＦシートおよび薄いＰＥＴシートから形成された積層体であってもよいし、さらにそのあいだに水蒸気バリア層としての薄いアルミニウムシートを挟んだ積層体であってもよい。こうしたシートの典型的な例はIsovolta社のIcosolarシートである。こうしたシートを後面基板３９に用いることの利点は、ガラスの厚さ３ｍｍ〜６ｍｍに比べて重量が小さくなり、積層プロセスが簡単となることにある。
【００４７】
ガラスの形態の後面基板３９を使用する際には、ＥＳＧ接合体が実現され、接着剤シート３８としてＰＶＢシートが用いられる。こうした構成は、特に、建築物のファサード材、屋根材、胸壁材、庇材、梁材となる場合、有利である。通常、ガラス基板として、少なくとも部分的にプリテンションされたガラスＴＶＧまたは安全ガラスＥＳＧが用いられる。
【００４８】
図９には、後面基板３１およびガラスプレート１２を備えた絶縁ガラス接合体として構成された光起電薄膜装置の断面図が示されている。この実施例では、光起電薄膜装置はガラスプレート１２の内面に配置されている。基本的には、光起電薄膜装置をガラスプレート１２の別の内面に配置することもできるのであるが、当該の別の内面は光を反射するので、入射する太陽光の強い減衰を回避するために反射防止層が設けられることがある。
【００４９】
ガラスプレート１２および後面基板３１から形成される絶縁ガラス接合体は、従来技術にしたがって製造される。つまり、当該の絶縁ガラス接合体では、周全体にスペーサ３２が設けられ、このスペーサ３２の開口部３６に乾燥剤３３が充填される。当該のスペーサ３２によって絶縁ガラス内室３７が区切られる。
【００５０】
スペーサ３２は、ブチレンまたはポリイソブチレンＰＴＢなどの第１の封止剤３４によってガラスプレート１２および後面基板３１に接合されており、第２の封止剤３５によってその周縁を閉鎖されている。第２の封止剤３５としては、シリコーン、ポリジメチルシロキサンＰＤＭＳ、ポリウレタンＰＵまたはポリスルフィドＰＳが用いられる。
【００５１】
絶縁ガラス内室３７には、アルゴン、キセノンまたはクリプトンなどの不活性の希ガスが絶縁ガラス接合体の外側に生じている圧力で充填されている。複数の実施例において、端子４，５はバスバー１０，１１によって形成される。このとき、バスバーの線路とガラスとのあいだに水蒸気の拡散が生じないように注意すべきである。また、第１の封止剤３４および第２の封止剤３５の下方では全ての層６〜８，２８〜３０が取り除かれていなければならない。なぜなら、これらの層の隙間を通して絶縁ガラス内室３７へ水蒸気が拡散してしまうからである。
【００５２】
絶縁ガラス接合体として構成される光起電薄膜装置の別の実施例として、ガラスプレート１２の代わりに、図８に示したような安全ガラスを用いた光起電薄膜装置を用いてもよい。
【００５３】
図１０には、１５０ｎｍ厚さのドープされたＴｉＯ２層の電流電圧特性曲線が示されている。このＴｉＯ２層は、Pilkington社のＴＥＣガラスでＴＣＯコーティングされたガラス基板および２０ｎｍ厚さの白金ショットキー電極上に配置されている。
【符号の説明】
【００５４】
１，２ 光起電薄膜装置、 ３ 光感応領域、 ４ ＴＣＯ端子、 ５ 金属端子、 ６，２８ ＴＣＯ層、 ７，２９ 半導体層、 ８ 第１の金属層、 ９，３０ 第２の金属層（付加的な導電層）、 １０，１１ バスバー、 １２，３１，３９ 基板、 １３ 反射防止層、 １４ 太陽、 １５ 太陽光、 １６〜１８ 個別セル、 １９ 直列回路、 ２０ 並列回路、 ２２〜２５ セル線、 ２６ バイパスダイオード、 ２７ ダブルセル、 ３２ スペーサ、 ３３ 乾燥剤、 ３４，３５ 封止剤、 ３６ 開口部、 ３７ 絶縁ガラス内室、 ３８ 接着剤シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換する光起電モジュールの分野に関連しており、特に、光起電薄膜装置の製造方法、ならびに、この方法にしたがって製造される光起電薄膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国公開第１０２００４０１２３０３号明細書から、水素ガスを光電化学的に形成する反応セルが公知である。ここでは、水素を含む電解質で充填されたケーシングが設けられており、このケーシング内に、ドープされた半導体材料、例えばＴｉＯ２またはＳｒＴｉＯ３から形成されている第１の電極と、貴金属または半貴金属から形成されているかまたは第１の電極とは反対の導電型にドープされた半導体材料から形成されている第２の電極とが設けられている。２つの電極は相互に電気的に接続されており、動作中、光源からの光を受ける。反応セルは２つのチャンバへ分割され、そこにイオン伝導可能なように相互に接続された２つの電極が配置される。ガス出射口を介してチャンバ内部に生じた水素が放出される。
【０００３】
また、欧州特許第１２３２５３０号明細書からは、ＵＶ光を検出する半導体素子が公知である。ここでは、基板がＵＶ光を吸収する金属カルコゲナイド化合物半導体の材料を含む半導体として設けられており、半導体と金属とがショットキーコンタクトを形成している。ナノ結晶の金属カルコゲナイド化合物半導体層を有する半導体は、一方側で電気コンタクト層または金属基板に導電接続され、他方側でＵＶ光に対して少なくとも部分的に透明な金属層に接続されている。
【０００４】
さらに、国際公開第２００９／０１１２３９７号明細書からは、金属カルコゲナイド化合物半導体層すなわちＴｉＯ２層および金属層から形成される光起電薄膜装置が公知である。ここでは、表面をナノパターニングされた銀層に可視光が入射して、プラズマ共鳴が誘導される。しかし、実験によれば、当該のプラズマ共鳴は電荷担体の分離に寄与しないことが判明している。なぜなら、誘導された振動は銀層とＴｉＯ２層とのあいだのショットキーバリアの広がりに対して垂直ではなく平行に延在するからである。しかも、プラズマ共鳴は入射光の入射角をきわめて正確に調整しないかぎり得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国公開第１０２００４０１２３０３号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２３２５３０号明細書
【特許文献３】国際公開第２００９／０１１２３９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の基礎とする課題は、太陽電池での使用に適した光起電薄膜装置を、簡単かつ低コストに製造できるようにすることである。ここで、できるかぎり効率的かつ低コストに大面積の光起電モジュールを形成できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、直径約３ｎｍ〜約３０ｎｍのナノスケールの粒子を含む懸濁液を透明な基板上へ塗布することにより、金属カルコゲナイド化合物半導体層を形成し、基板上に塗布される金属カルコゲナイド化合物半導体層の厚さを約１５０ｎｍ〜約２０００ｎｍまたは約２５００ｎｍとすることにより解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光感応領域、ＴＣＯ端子および金属端子を有するモノセルベースの光起電薄膜装置の概略図である。
【図２】図１の装置の断面図である。
【図３】３つのセルが直列に接続されたマルチセルベースの光起電薄膜装置の断面図である。
【図４】複数のセルが直列に接続された光起電薄膜装置の平面図である。
【図５】複数のセルが直列および並列に接続された光起電薄膜装置の平面図である。
【図６】複数のセルが直列および並列に接続され、さらにバイパスダイオードの接続された光起電薄膜装置の平面図である。
【図７】光起電ダブルセル装置の断面図である。
【図８】接着剤シートを含む積層体として構成された光起電薄膜装置の断面図である。
【図９】後面基板を含む絶縁ガラス接合体として構成された光起電薄膜装置の断面図である。
【図１０】ＴＣＯコーティング（Pilkington社のＴＥＣガラス）されたガラス基板および２０ｎｍ厚さの白金ショットキー電極上に１５０ｎｍ厚さのドープされたＴｉＯ２層を有する光起電薄膜装置の電流電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、従来技術から公知の層構造体を修正し、これをソーラーモジュールの製造のための公知の技術的手段に適切に組み込めるようにした点に特徴がある。
【００１０】
本発明の方法は、簡単に実行可能であり、大面積の光起電モジュールを低コストに製造することができる。白金に変えて、パラジウムなどの低コストの材料を選択することにより、製造コストをさらに低減することができる。
【００１１】
本発明の光起電薄膜装置の製造方法および光起電薄膜装置の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明を図示の実施例に則して説明する。ただし、本発明の実施例は本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１には、光感応領域３、ＴＣＯ端子（transparent conductive oxide terminal）４および金属端子５のショットキーコンタクトを備えたモノセルをベースとした、薄膜の光起電薄膜装置１の平面図が示されている。
【００１４】
半導体材料としてｎドープされたＴｉＯ２および薄い白金ショットキー電極が選択される場合、端子４，５で約０．４Ｖの電圧が得られる。典型的な効率を３％〜１２％とすると、こうしたモノセルは大面積のフォーマットには適さない。なぜなら、ＴＣＯ、インジウム錫酸化物ＩＴＯ、アンチモン錫酸化物ＡＴＯ、フッ素ドープ錫酸化物ＦＴＯ、亜鉛酸化物ＺｎＯなどの層や、金や銀線などから形成される半透明の金属薄膜、および、シングルウォールカーボンナノチューブをベースとした薄膜は、太陽光に対する透過度の値を小さくしないと面抵抗≦１０Ω／ｍ２が達成されないからである。
【００１５】
Pilkington Specialty Glass Products社（米国Tredo, OH43697-0799）のＴＥＣガラス＃８／３は、太陽光に対する透過度７７％のとき面抵抗≦９Ω／ｍ２である。
【００１６】
ショットキーコンタクトによって光起電が起こるように選定されている場合、電極の一方の表面は太陽光に対してできるだけ透過性を有するように形成されなければならないので、大きなセルでは、太陽光の透過度を低下させずに導電性を改善する観点から、電極を最適化しなければならない。
【００１７】
ここで、有利には、いわゆるバスバー、すなわち、高い導電性を有する線路が、縁領域に配置され、電流負荷の低減に役立てられる。
【００１８】
銀ペースト、銀アルミニウムペーストまたはアルミニウムペーストの形態のバスバーは、必要な設計に応じて、プリンティング法（Siebdruck）、スクリーンプリンティング法（Schablonendruck）、ディスペンサ法、インクジェット法、エアロゾルジェット法またはブラシ法を用いて塗布され、続いて熱処理にかけられる。通常のバスバーシステムは、その厚さおよび幅に応じて、数１０Ａまでのアンペア領域の電流を大きな温度上昇なしに導通することができる。
【００１９】
図１では、左方のバスバー１０がＴＣＯ端子４へ接続されており、右方のバスバー１１が金属端子５へ接続されている。しかし、基本的には種々のタイプのバスバーの構成を利用することができる。
【００２０】
２つの対向する縁のバスバーにＴＣＯ層を接触させ、９０°ずれた２つの対向する縁のバスバーに金属層を接触させることもできる。また、４つの縁全てのＴＣＯ層にバスバーを設け、金属層は後面の全体にわたって電気的なコンタクトを形成するようにしてもよい。
【００２１】
図２には、光起電薄膜装置１の断面図が示されている。ここでは、熱分解法によって被着されたＴＣＯ層６を有するガラス基板１２が用いられている。基板は、Pilkington Specialty Glass Products社の＃８／３，１５／３．３または１５／４などのＴＥＣガラスであってよい。また、真空中でコーティングされる導電性かつ透過性のガラスを使用してもよいし、ゾルゲル法またはガルバニックコーティング法によって形成された基板を用いてもよい。
【００２２】
ＴＣＯ層６は、右方の縁において、レーザー剥離、切削、サンドブラストまたはエッチングなどによって除去され、パターニングされる。有利には、レーザー剥離またはエッチングが用いられる。これは、レーザー剥離プロセスでは、マイクロリスが発生せず、目下のところ１０ｃｍ２／ｓｅｃ〜１００ｃｍ２／ｓｅｃの速度で実行可能であり、剥離させるべき層部分または層列部分をきわめて良好に設定できるからである。このことはエッチングプロセスにも相当する。
【００２３】
図２には示されていない別の製造方法として、ガラス基板上にまず２つのバスバーコンタクト線１０，１１を被着し、続いてＴＣＯ層６を全面にわたって被着し、さらに例えばレーザー剥離またはエッチングによってパターニングを行ってもよい。
【００２４】
続いて、半導体のグループＴｉＯ２，ＳｒＴｉＯ３，Ｃｕ２Ｓ，ＺｎＯ，ＷＯ３，ＣｄＳ，ＭｏＳ２，ＣｄＳｅＳ，ＳｎＯ２，Ｐｂ３Ｏ４，ＣｄＳｅから選択された材料をベースとした、ナノ結晶の薄膜の半導体層７が塗布される。本発明では、乾燥時の層厚さは１５０ｎｍ〜約２５００ｎｍ、有利には５００ｎｍ〜１０００ｎｍである。製造方法として、実験室レベルでは、ディップコーティング法が用いられる。基板が大面積である場合、コーティングプロセスとしては、ブレードコーティング（Rakeln）、ローラコーティング、カーテンコーティング（Vorhanggiessen）、プリンティングまたはスプレー塗布が有利である。また、こうした層にもパターニングを行わなくてはならず、パターニングは、バスバー１０，１１の領域をあらかじめ覆って行われるか、または、後のエッチングないしレーザー剥離によって行われる。
【００２５】
薄膜の半導体層７の上に、金属のグループＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｔａ，Ｗから選択された材料をベースとして、数１０ｎｍの厚さの薄い金属層８を塗布することにより、ショットキーコンタクトが形成される。特に有利な金属は白金、金、パラジウム、ニッケルである。
【００２６】
当該の金属層８もパターニングされる。このためにマスクエッチングプロセスまたはレーザー剥離プロセスが用いられる。また、数１０ｎｍの厚さの層しか必要ないのであれば、スパッタリングや蒸着などの真空プロセスも、製造にきわめて良好に適している。もちろん、適用分野に応じて、他の化学的堆積プロセスないし電気的堆積プロセスを利用してもよい。
【００２７】
ショットキー電極とも称される金属層８は、基本的には、バスバー１１に接続することができる。接続の可否の判断基準は、高い面抵抗による電圧降下である。通常、コストおよび動作の点から、強化されかつ導電性の高い第２の金属層９が設けられる。当該の付加的な第２の金属層９も第１の金属層８と同様にパターニングされなければならない。ここでのパターニングもマスクエッチングまたはレーザー剥離によって行われる。これに代えて、第２の金属層９を、プリンティング法（Siebdruck）、スクリーンプリンティング法（Schablonendruck）、ディスペンサ法、インクジェット法またはエアロゾルジェット法を用いて形成することもできる。
【００２８】
図２のガラス基板１２は、下方から太陽１４の放射する光１５を受ける。入射する光１５の反射を低減するために、ガラス基板１２にプリズム面または反射防止コーティングの形態の反射防止面１３を設けることができる。
【００２９】
光起電力によって生じる電圧は典型的には約０．４Ｖであり、バスバー１０，１１の端子４，５で取り出される。
【００３０】
ガラス基板１２として、通常、強化フロートガラス、部分的にプリテンションされたガラスＴＶＧまたは安全ガラスＥＳＧ（シングルプレート型／合わせ型）の形態のものが用いられる。通常のフロートガラスのほか、有利に、酸化鉄フリーの白色ガラスまたはソーラーガラスを利用することもできる。
【００３１】
図３には、マルチセルベースの光起電薄膜装置２の断面図が示されており、ここでは光起電セルが直列に接続された３つのセル１６〜１８によって形成されている。それぞれ幅の狭い個々のセル１６〜１８が用いられる場合、付加的な第２の金属層９を省略して、第１の金属層８の役割を図示されていない直列回路に担当させることもできる。直列接続されるセルの個数は適用分野に応じて調整可能である。
【００３２】
図３の実施例においても、バスバー１０，１１はＴＣＯ層６の被着前に被着することができる。バスバー１１は、良好な導電性を有する第２の金属層９が図３に示されているようにバスバー機能を担当するのであれば、基本的には省略可能である。
【００３３】
図４には、直列回路１９を備えた光起電薄膜装置の平面図が示されている。この実施例では、細長い個々のセル１６〜１８が図３と同様に直列に接続されている。セルの個数は適用分野に応じて調整可能である。個々のセルの幅が狭くなるにつれて、ＴＣＯ層６の導電性への要求は小さくなり、また、金属層８，９の導電性への要求も小さくなる。
【００３４】
図５には、直列回路１９および並列回路２０を備えた光起電薄膜装置の平面図が示されている。ここでは、細長い個々のセル１６〜１８が直列に接続されたセル線２２〜２５に分割されており、これらのセル線が端子４，５の縁（エッジ）で接続されている。セルの列の数および行の数は適用分野に応じて調整可能である。端子４，５で取り出される全電圧は、セルの列の数、すなわち、直列に接続されたセルの個数によって定まる。この実施例では、個々のセルは、均等に、パラメータのばらつきが小さくないように製造されていなければならない。これは、逆方向電流が発生してセルが破壊されるおそれを小さくするためである。
【００３５】
図６には、直列回路、並列回路およびバイパスダイオード２６を有する光起電薄膜装置の平面図が示されている。
【００３６】
この実施例では、逆方向電流によるセルの破壊を防止するための種々の保護手段が導入されている。特に、いわゆるバイパスダイオード２６が直列に接続されたセル２２〜２５へ接続されている。保護ダイオードであるバイパスダイオード２６は、ガラス基板上に配置されている。基本的には、ＳＭＤモジュールの形態のバイパスダイオード２６は直接にガラスに接触させることができるが、ガラスから離して配置することもできる。ただし、後者の場合、直列に接続された個々のセルにそれぞれ個別のコンタクトを設けなければならない。
【００３７】
図７には、ダブルセル２７を備えた光起電薄膜装置の断面図が示されている。
【００３８】
基本的には、半導体と金属との組み合わせのショットキーダイオード効果を利用した光起電薄膜装置は、小さな電圧しか達成できない。例えば、ＴＣＯとｎドープされたＴｉＯ２とＰｔとを組み合わせた装置では約０．４Ｖの光起電力が形成される。こうした電圧は多くの適用分野に対してきわめて小さく、通常の薄膜構造体では処理の困難な高電流を生じさせる。
【００３９】
平面状のショットキーダイオードの層が極端に薄いので、各セルがｚ方向すなわち上下に並べられたダブルセルでは、これらのセルの直列回路によってセル電圧を高めることが容易であり、積層のコストを小さく抑えることができ、効率が高まる。
【００４０】
基本的には、ダブルセルと同様にトリプルセルを形成することもでき、その場合、端子４，５で１．２Ｖの電圧が取り出される。ただし、こうしたセルの積層は、入射面から遠くなるにしたがって光の吸収度が大きくなることを考え、充分な透明性が保持されるように行わなければならない。
【００４１】
ダブルセル２７の実施例では、第１のセルの第１の金属層８上に導電性を改善するための第２のＴＣＯ層２８が配置され、この第２のＴＣＯ層２８上に第２の半導体層２９および第２の金属層３０が配置される。導電性の高い第２の金属層９はモノセルの場合と同様に端子５または第２のバスバー１１へ接続される。
【００４２】
半導体として構成されたナノスケールのＴｉＯ２層はＵＶ領域において良好な吸収度を有するので、金属層を選択する際にはＵＶ領域での吸収度ができるだけ小さくなるように注意するか、または、効率を高めるためにＵＶ領域での吸収度のできるだけ小さいガラス基板１２を選択するとよい。
【００４３】
さらに、第１の半導体層の厚さ、第２の半導体層の厚さおよび場合により設けられる第３の半導体層の厚さを、均等なエネルギ収量が得られるように相互に調整すると有利である。
【００４４】
上下に並べられたマルチセルの実施例においても、セルを直列および並列に接続した回路を用いることができる。
【００４５】
図８には、接着剤シート３８を含む積層体として構成された光起電薄膜装置の断面図が示されている。
【００４６】
この装置では、ＥＶＡシート（エチレンビニルアセテートシート）またはＰＶＢシートポリビニルブチラールシート）の形態の接着剤シートが積層のために後面基板３９に設けられている。結晶の光起電モジュールを製造するプロセスでは、通常、ＥＶＡシートはポリマーサンドウィッチ積層体および比較的簡単なテーブル積層体とともに用いられ、ファサード用のガラスを製造するプロセスでは、少なくとも３７０ｎｍ、通常の２倍または３倍の厚さのＰＶＢシートがガラス基板に接合されて用いられる。サンドウィッチ積層体は薄いＰＶＦシートおよび薄いＰＥＴシートから形成された積層体であってもよいし、さらにそのあいだに水蒸気バリア層としての薄いアルミニウムシートを挟んだ積層体であってもよい。こうしたシートの典型的な例はIsovolta社のIcosolarシートである。こうしたシートを後面基板３９に用いることの利点は、ガラスの厚さ３ｍｍ〜６ｍｍに比べて重量が小さくなり、積層プロセスが簡単となることにある。
【００４７】
ガラスの形態の後面基板３９を使用する際には、ＥＳＧ接合体が実現され、接着剤シート３８としてＰＶＢシートが用いられる。こうした構成は、特に、建築物のファサード材、屋根材、胸壁材、庇材、梁材となる場合、有利である。通常、ガラス基板として、少なくとも部分的にプリテンションされたガラスＴＶＧまたは安全ガラスＥＳＧが用いられる。
【００４８】
図９には、後面基板３１およびガラスプレート１２を備えた絶縁ガラス接合体として構成された光起電薄膜装置の断面図が示されている。この実施例では、光起電薄膜装置はガラスプレート１２の内面に配置されている。基本的には、光起電薄膜装置をガラスプレート１２の別の内面に配置することもできるのであるが、当該の別の内面は光を反射するので、入射する太陽光の強い減衰を回避するために反射防止層が設けられることがある。
【００４９】
ガラスプレート１２および後面基板３１から形成される絶縁ガラス接合体は、従来技術にしたがって製造される。つまり、当該の絶縁ガラス接合体では、周全体にスペーサ３２が設けられ、このスペーサ３２の開口部３６に乾燥剤３３が充填される。当該のスペーサ３２によって絶縁ガラス内室３７が区切られる。
【００５０】
スペーサ３２は、ブチレンまたはポリイソブチレンＰＴＢなどの第１の封止剤３４によってガラスプレート１２および後面基板３１に接合されており、第２の封止剤３５によってその周縁を閉鎖されている。第２の封止剤３５としては、シリコーン、ポリジメチルシロキサンＰＤＭＳ、ポリウレタンＰＵまたはポリスルフィドＰＳが用いられる。
【００５１】
絶縁ガラス内室３７には、アルゴン、キセノンまたはクリプトンなどの不活性の希ガスが絶縁ガラス接合体の外側に生じている圧力で充填されている。複数の実施例において、端子４，５はバスバー１０，１１によって形成される。このとき、バスバーの線路とガラスとのあいだに水蒸気の拡散が生じないように注意すべきである。また、第１の封止剤３４および第２の封止剤３５の下方では全ての層６〜８，２８〜３０が取り除かれていなければならない。なぜなら、これらの層の隙間を通して絶縁ガラス内室３７へ水蒸気が拡散してしまうからである。
【００５２】
絶縁ガラス接合体として構成される光起電薄膜装置の別の実施例として、ガラスプレート１２の代わりに、図８に示したような安全ガラスを用いた光起電薄膜装置を用いてもよい。
【００５３】
図１０には、１５０ｎｍ厚さのドープされたＴｉＯ２層の電流電圧特性曲線が示されている。このＴｉＯ２層は、Pilkington社のＴＥＣガラスでＴＣＯコーティングされたガラス基板および２０ｎｍ厚さの白金ショットキー電極上に配置されている。
【符号の説明】
【００５４】
１，２ 光起電薄膜装置、 ３ 光感応領域、 ４ ＴＣＯ端子、 ５ 金属端子、 ６，２８ ＴＣＯ層、 ７，２９ 半導体層、 ８ 第１の金属層、 ９，３０ 第２の金属層（付加的な導電層）、 １０，１１ バスバー、 １２，３１，３９ 基板、 １３ 反射防止層、 １４ 太陽、 １５ 太陽光、 １６〜１８ 個別セル、 １９ 直列回路、 ２０ 並列回路、 ２２〜２５ セル線、 ２６ バイパスダイオード、 ２７ ダブルセル、 ３２ スペーサ、 ３３ 乾燥剤、 ３４，３５ 封止剤、 ３６ 開口部、 ３７ 絶縁ガラス内室、 ３８ 接着剤シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光の吸収体としての平面状の金属カルコゲナイド化合物半導体層（７）と、
該金属カルコゲナイド化合物半導体層上に被着される第１の金属層（８）と
を有しており、
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層と前記第１の金属層のコンタクト面との接触面がショットキーコンタクトを形成している、
光起電薄膜装置（２）の製造方法において、
直径約３ｎｍ〜約３０ｎｍのナノスケールの粒子を含む懸濁液を透明な材料の基板（１２）上へ塗布することにより、前記金属カルコゲナイド化合物半導体層を形成し、
前記基板上に塗布される前記金属カルコゲナイド化合物半導体層の厚さを約１５０ｎｍ〜約２５００ｎｍとする
ことを特徴とする光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層の前記厚さを約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍとする、請求項１記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層を、前記基板の材料に対して、ブレードコーティング、ローラコーティング、カーテンコーティング、プリンティングまたはスプレーコーティングを行うことにより被着させる、請求項１または２記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層として、ＴｉＯ２，ＳｒＴｉＯ３，Ｃｕ２Ｓ，ＺｎＯ，ＷＯ３，ＣｄＳ，ＭｏＳ２，ＣｄＳｅＳ，ＳｎＯ２，Ｐｂ３Ｏ４，ＣｄＳｅのグループに含まれるいずれかの半導体材料、有利にはＴｉＯ２を用いる、請求項１から３までの光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の金属層を、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｔａ，Ｗのグループに含まれるいずれかの金属、有利にはＰｔ，Ｐｄ，ＡｕまたはＮｉにより形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層上に被着される前記第１の金属層の厚さを約１０ｎｍ〜約２０ｎｍとする、請求項１から５までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の金属層のうち前記金属カルコゲナイド化合物半導体層から遠い側の面に強化された第２の金属層（９）を被着し、該第２の金属層の材料を該第２の金属層と前記第１の金属層とのあいだにオーミックコンタクトが形成されるように選定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項８】
前記透明な材料の基板はガラス基板であり、有利には安全ガラスの形態の強化フロートガラスまたは非強化フロートガラスであり、前記透明な材料の基板は前記金属カルコゲナイド化合物半導体層によってコーティングされる面に透光性の導電層または透明な導電層（６）を有しており、有利には該導電層はＴＣＯ層であり、特に有利にはＦＴＯ層である、請求項１から７までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項９】
複数の光起電薄膜装置をモジュラー状に並べて共通の基板（１２）上に被着し、前記基板および該基板上に被着された薄膜の積層体を一体的にパターニングすることにより複数の光起電薄膜装置を形成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の光起電薄膜装置をマトリクス状に前記基板に被着し、複数の光起電薄膜装置を、行状に直列に、また、列状に並列に接続する、請求項９記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１１】
複数の光起電薄膜装置を共通の基板（１２）上に積層体（２７）として上下方向に形成する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１２】
１つまたは複数の光起電薄膜装置を接着剤シート（３８）および後面基板（３９）によって一体に積層する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１３】
前記後面基板はフロートガラスまたは部分的にプリテンションされたフロートガラス（ＴＶＧ）から形成されたガラス基板であり、該後面基板と前記金属カルコゲナイド化合物半導体層を支持するガラス基板とを共通にオートクレーブプロセスにかけて合わせ安全ガラス（ＶＳＧ）を形成する、請求項１２または８記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１４】
前記後面基板を薄膜のＰＶＦシートおよびＰＥＴシートを含むポリマーサンドウィッチシートから形成し、２つのシートのあいだに水蒸気バリア層としてアルミニウムシートが挿入される、請求項１２記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１５】
１つまたは複数の光起電薄膜装置を、絶縁ガラス接合体の内部に、有利には、太陽光の当たるガラスプレートの内側に、配置される、請求項１から１４までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法にしたがって製造されることを特徴とする光起電薄膜装置。
【請求項１７】
建築物のファサード材、屋根材、胸壁材、庇材または梁材として用いられる、請求項１６記載の光起電薄膜装置。
【請求項１】
太陽光の吸収体としての平面状の金属カルコゲナイド化合物半導体層（７）と、
該金属カルコゲナイド化合物半導体層上に被着される第１の金属層（８）と
を有しており、
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層と前記第１の金属層のコンタクト面との接触面がショットキーコンタクトを形成している、
光起電薄膜装置（２）の製造方法において、
直径約３ｎｍ〜約３０ｎｍのナノスケールの粒子を含む懸濁液を透明な材料の基板（１２）上へ塗布することにより、前記金属カルコゲナイド化合物半導体層を形成し、
前記基板上に塗布される前記金属カルコゲナイド化合物半導体層の厚さを約１５０ｎｍ〜約２５００ｎｍとする
ことを特徴とする光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層の前記厚さを約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍとする、請求項１記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層を、前記基板の材料に対して、ブレードコーティング、ローラコーティング、カーテンコーティング、プリンティングまたはスプレーコーティングを行うことにより被着させる、請求項１または２記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層として、ＴｉＯ２，ＳｒＴｉＯ３，Ｃｕ２Ｓ，ＺｎＯ，ＷＯ３，ＣｄＳ，ＭｏＳ２，ＣｄＳｅＳ，ＳｎＯ２，Ｐｂ３Ｏ４，ＣｄＳｅのグループに含まれるいずれかの半導体材料、有利にはＴｉＯ２を用いる、請求項１から３までの光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の金属層を、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｔａ，Ｗのグループに含まれるいずれかの金属、有利にはＰｔ，Ｐｄ，ＡｕまたはＮｉにより形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属カルコゲナイド化合物半導体層上に被着される前記第１の金属層の厚さを約１０ｎｍ〜約２０ｎｍとする、請求項１から５までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の金属層のうち前記金属カルコゲナイド化合物半導体層から遠い側の面に強化された第２の金属層（９）を被着し、該第２の金属層の材料を該第２の金属層と前記第１の金属層とのあいだにオーミックコンタクトが形成されるように選定する、請求項１から６までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項８】
前記透明な材料の基板はガラス基板であり、有利には安全ガラスの形態の強化フロートガラスまたは非強化フロートガラスであり、前記透明な材料の基板は前記金属カルコゲナイド化合物半導体層によってコーティングされる面に透光性の導電層または透明な導電層（６）を有しており、有利には該導電層はＴＣＯ層であり、特に有利にはＦＴＯ層である、請求項１から７までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項９】
複数の光起電薄膜装置をモジュラー状に並べて共通の基板（１２）上に被着し、前記基板および該基板上に被着された薄膜の積層体を一体的にパターニングすることにより複数の光起電薄膜装置を形成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の光起電薄膜装置をマトリクス状に前記基板に被着し、複数の光起電薄膜装置を、行状に直列に、また、列状に並列に接続する、請求項９記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１１】
複数の光起電薄膜装置を共通の基板（１２）上に積層体（２７）として上下方向に形成する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１２】
１つまたは複数の光起電薄膜装置を接着剤シート（３８）および後面基板（３９）によって一体に積層する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１３】
前記後面基板はフロートガラスまたは部分的にプリテンションされたフロートガラス（ＴＶＧ）から形成されたガラス基板であり、該後面基板と前記金属カルコゲナイド化合物半導体層を支持するガラス基板とを共通にオートクレーブプロセスにかけて合わせ安全ガラス（ＶＳＧ）を形成する、請求項１２または８記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１４】
前記後面基板を薄膜のＰＶＦシートおよびＰＥＴシートを含むポリマーサンドウィッチシートから形成し、２つのシートのあいだに水蒸気バリア層としてアルミニウムシートが挿入される、請求項１２記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１５】
１つまたは複数の光起電薄膜装置を、絶縁ガラス接合体の内部に、有利には、太陽光の当たるガラスプレートの内側に、配置される、請求項１から１４までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の光起電薄膜装置の製造方法にしたがって製造されることを特徴とする光起電薄膜装置。
【請求項１７】
建築物のファサード材、屋根材、胸壁材、庇材または梁材として用いられる、請求項１６記載の光起電薄膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１８３０８３（Ｐ２０１０−１８３０８３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４９５（Ｐ２０１０−２４４９５）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（５０９２５１２９１）チュールム ベタイリグングスゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー パテンテ ツヴァイ コマンディートゲゼルシャフト (4)
【氏名又は名称原語表記】Ｚｙｌｕｍ Ｂｅｔｅｉｌｉｇｕｎｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． Ｐａｔｅｎｔｅ ＩＩ ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｒｌｉｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｄ−１２５２９ Ｓｃｈｏｅｎｅｆｅｌｄ／Ｗａｌｔｅｒｓｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（５０９２５１２９１）チュールム ベタイリグングスゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー パテンテ ツヴァイ コマンディートゲゼルシャフト (4)
【氏名又は名称原語表記】Ｚｙｌｕｍ Ｂｅｔｅｉｌｉｇｕｎｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． Ｐａｔｅｎｔｅ ＩＩ ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｒｌｉｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｄ−１２５２９ Ｓｃｈｏｅｎｅｆｅｌｄ／Ｗａｌｔｅｒｓｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]