WO2000028513A1 - Electronic device with solar cell - Google Patents

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WO2000028513A1
WO2000028513A1 PCT/JP1999/006247 JP9906247W WO0028513A1 WO 2000028513 A1 WO2000028513 A1 WO 2000028513A1 JP 9906247 W JP9906247 W JP 9906247W WO 0028513 A1 WO0028513 A1 WO 0028513A1
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solar cell
transparent substrate
narrow
electronic device
information display
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Kozo Miyoshi
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Citizen Watch Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device, and more particularly to an electronic device in which a solar cell and information display means are combined.
  • a solar cell When a solar cell is used as a primary battery of information display means including an electronic wrist watch, a method of arranging a solar cell module at a position of a dial to receive light for converting into electric energy is often used.
  • a solar cell module 3 in which a solar cell is formed on a substrate is arranged at the position of a dial 4 of a watch, and this is used as it is as a dial. Then, the light is converted into electric energy to charge a secondary battery such as a nickel-powered dome battery, and the clock is driven by extracting the electric energy from the secondary battery.
  • a secondary battery such as a nickel-powered dome battery
  • Another method is to arrange the solar cell module 3 under the clock face 4 as shown in FIG.
  • a solar cell module that obtains a combined electromotive force with four solar cell elements usually has the shape shown in FIG.
  • the electrodes of the four solar cells 6 are connected to each other by extension electrodes formed by extending some of the electrodes. It is configured so that the electromotive force is extracted from output electrodes 7 and 7 ′ provided at both ends thereof.
  • a conventional solar cell 6 is formed by mounting the solar cell 6 on a transparent substrate 11 with electrodes 12 and 14 by, for example, a P-I-N junction type. Since the electromotive force during operation is only about 0.5 V, when used as a power source for an electronic wristwatch, a single element 6 requires nickel. I cannot charge a secondary battery such as a cadmium battery.
  • a plurality of solar cell elements 6 are arranged on the substrate 11 and these elements 6 are connected in series to obtain an added electromotive voltage to charge the secondary battery. Is performed.
  • FIG. 19 (B) schematically shows a cross section of the connection structure of the solar cell 6.
  • a transparent conductive film 12 is formed on a glass substrate 11 and a P_I-N junction type amorphous silicon film (abbreviated as a_Si film) 13 is formed thereon.
  • a metal electrode film 14 formed thereon.
  • the photovoltaic power generated in the a—Si film 13 by the incident light from below the substrate 11 is composed of the transparent conductive film 12 sandwiching the a_Si film 13 and the metal electrode film 14. It can be taken out from the electrode part.
  • the laminated structure on the substrate 11 is divided into right and left at almost the center of FIG. 19 (B), and the two sides form separate solar cell element regions. A, the right side is called element B.
  • the metal electrode film 14 of the element A and the transparent electrode film 12 of the element B are connected, whereby the two solar cell elements 6, 6 'are connected in series.
  • the metal electrode films 14 and the transparent conductive films 12 of the adjacent elements 6 and 6 ′ are connected in the same manner, thereby forming a plurality of layers formed on the substrate 11.
  • the solar cells 6 and 6 ′ of this element are connected in series to constitute a solar cell having a desired electromotive voltage.
  • a transparent conductive film 12 is formed on a substrate 11.
  • an SnO2 film is formed by a thermal CVD method.
  • the S ⁇ ⁇ 2 film is patterned into a desired electrode shape by a laser processing method.
  • an a-Si film 13 is laminated on the transparent conductive film 12 by a CVD method, and is patterned into a desired shape by a laser processing method.
  • a metal film to be a metal electrode film 14 is formed on the transparent conductive film 12 and the a-Si film 13 by sputtering, and the metal electrode film 14 is again formed into a desired film by a laser processing method. Pattern into electrode shape.
  • FIG. 9 a solar cell as shown in FIG. 9 or FIG. 10 having a connection cross-sectional structure as shown in FIG. 19 (B) is completed.
  • the cross-sectional structure other than the connection is shown in Fig. 19 ( A).
  • the relationship between the conventional information display means 4 and the solar cell module 3 including the solar cell 6 is that the solar cell 6 is opaque and has a special color. It is difficult to use it on the surface of the information display means of electronic devices that contain the dial, for example, it is common to form it integrally with the dial or to place it below the dial, For example, in the case of the clock face, a hole is appropriately formed in the clock face so that sunlight can enter the solar cell 6, or the clock face can be made to have a dark color or A method has been adopted in which the color of the solar cell 6 is inconspicuous or the solar cell 6 itself is exposed to the outside. As another conventional example, as shown in FIG. 11, a clock having a configuration in which a solar battery 6 is arranged in a ring around a dial is also seen.
  • watches with such a configuration are less versatile, specially designed, and therefore costly, and are limited to special applications or otherwise distribute only a limited number of products It was just personality.
  • the opaque solar cell is arranged on the surface of the liquid crystal display means. This is impossible, and it is difficult to provide the liquid crystal display means with a hole through which sunlight passes.
  • a solar cell composed of a thin linear body on a transparent substrate is formed so that it cannot be perceived by human eyes.
  • a clock or a liquid crystal display device has been proposed in which the upper surface of the information display means is covered by using a clock, the prior art merely shows vaguely the possibility of its configuration.
  • the solar cell module 3 composed of the substrate on which the solar cell 6 is formed is made to transmit light and the solar cell 6 can be made in a form that cannot be recognized by human eyes, the substrate on which the solar cell 6 is formed
  • the solar cell module 3 consisting of a liquid crystal display device, a dial, etc. on information display means, or as a windshield
  • electronic devices including solar cell clocks with no restrictions on the design of the dial and liquid crystal display device are created. It is possible to do.
  • a solar cell composed of a thin linear body having a narrower width so that photovoltaic power can be obtained efficiently, it is possible to increase the amount of power generation, and at the same time, the solar cell Can be miniaturized.
  • an object of the present invention is to improve the above-mentioned conventional disadvantages and to form a solar cell composed of a thin linear body which cannot be perceived by the human eye on a transparent substrate, thereby providing a transparent substrate.
  • the present invention provides an electronic device equipped with a solar cell driven information display means, comprising: a solar cell comprising a plurality of solar cells, wherein at least a part of the display surface of the predetermined information display means is covered. is there.
  • the electronic device with a solar cell is an electronic device in which most of the information display surface of the information display means is covered with a transparent substrate having a solar cell.
  • the transparent substrate is formed on the transparent substrate in a narrow linear shape so as not to hinder most of the transparency of the transparent substrate, and the solar cell has a small number of the transparent substrates.
  • the transparent substrate including the solar cell is disposed on the light incident direction side with respect to the information display means, and the transparent substrate includes the transparent substrate.
  • the solar cell protruding from the transparent substrate is an electronic device formed on a surface of the transparent substrate facing the information display means.
  • the solar cell is configured to protrude from the upper surface of the transparent substrate.
  • a solar cell is formed on the surface of a transparent substrate, and the solar cell has a thin linear line so as not to hinder most of the transparency of the transparent substrate.
  • the solar cell is a solar cell module having a body shape and formed so as to protrude on at least one main surface of the transparent substrate.
  • Still another embodiment according to the present invention is a timepiece with a solar cell, wherein the solar cell module is arranged above a dial.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an electronic device with a solar cell according to the present invention.
  • FIG. 2 (A) is a cross-sectional view showing a configuration example of a watch with a solar cell according to the present invention
  • FIG. 2 (B) is a cross-sectional view showing another configuration example of a watch with a solar cell according to the present invention. It is.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an example of a conventional timepiece with a solar cell.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of another example of a conventional timepiece with a solar cell.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of a solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing another configuration example of the solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing another configuration example of the solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing still another configuration example of the solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing an example of a conventional solar cell module.
  • FIG. 10 is a plan view showing another example of a conventional solar cell module.
  • FIG. 11 is a plan view showing another example of a conventional solar cell module.
  • FIG. 12 is a fluff showing the relationship between the element size and the electrical characteristics of the solar cell according to the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the relationship between the occupied area of the solar cell and the light transmittance in the present invention.
  • FIGS. 14 (A) to 14 (C) are diagrams illustrating a method for manufacturing a solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a solar cell module obtained by the present invention.
  • FIG. 16 (A) and FIG. 16 (B) are diagrams showing another example of the solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 17 (A) and FIG. 17 (B) are diagrams showing another configuration example of the solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 18 (A) and FIG. 18 (F) are diagrams showing an example of a method of forming a connection portion of an electrode in a solar cell module according to the present invention.
  • FIG. 19 (A) and FIG. 18 (B) are views showing an example of a method of forming a connection portion of an electrode in a conventional solar cell module.
  • FIG. 1 to 3 are diagrams showing the configuration of a specific example of the electronic device according to the present invention, wherein most of the information display surface 2 of the information display means 1 is shown in FIG.
  • the solar cell 6 is formed so as to protrude on at least one main surface of the transparent substrate 4.
  • the solar cell module 3 made of the transparent substrate including the solar cell 6 is incident on the information display means 1 with the incident direction of light from the sun, a fluorescent lamp, or a light source made of light energy.
  • the protruding solar cell 6 shows an electronic device 10 formed on a surface 5 of the transparent substrate 4 facing the information display means 1.
  • FIG. 2A shows that the electronic device 10 is a clock and the information display means 1 is a clock. Is a dial, and the solar cell module 3 is provided on the dial 1 provided below the hour and minute hands 8, 9 provided inside the windshield 7 of the watch. It is arranged so as to cover at least a part, preferably the entire surface, of the panel 1.
  • FIG. 2 (A) although not specified, there is a certain distance between the information display means 1 and the solar cell module 3 including the transparent substrate 4 including the solar cell 6 Things are preferred.
  • Fig. 2 (B) shows that the surface from which the solar cell module 3 and the solar cell 6 protrude as shown in Fig. 3 is attached to the inner surface of the windshield so as to face the dial. It has a configuration.
  • reference numeral 21 denotes a support for the dial 1 and reference numeral 22 denotes a movement having a drive motor for the hour and minute hands. .
  • the electronic device with a solar cell 10 As described above, most of the information display surface of the information display means 1 is covered with the transparent substrate 4 having the solar cell 6. It is desirable that the solar cell 6 is formed on the transparent substrate 4 so as not to hinder most of the transparency of the transparent substrate 4.
  • the information display means 1 in the present invention is not particularly specified, but is, for example, one selected from a liquid crystal display means, a display panel consisting of numerals and images, a clock face, or the like. Things are desirable.
  • an example of the electronic device 10 according to the present invention is a digital or analog watch.
  • each of the solar cells 6 in the present invention needs to be formed so as to protrude from the transparent substrate 4, and as a result, the side wall 30 of the solar cell 6 has a light incident portion. It is configured to function as.
  • the side wall portion 30 of the solar cell 6 is configured such that a part of the sunlight transmitted through the transparent substrate 4 or the reflected light from the information display means 1 enters.
  • the power generation layer 1 is formed via the transparent substrate 4 and the transparent electrode layer 12 in contact with the transparent substrate 4 in the solar cell 6.
  • the solar cell By taking the same light energy into the power generation layer 13 also from the side wall portion 30 of 6, the photovoltaic power in the solar cell 6 can be increased.
  • the electrode 14 provided on the protruding end of the solar cell 6 according to the present invention may be a metal electrode, or may be a transparent electrode 1 similar to the transparent electrode 12. It may be four.
  • the protruding height (H) of the solar cell 6 from the transparent substrate 4 in the present invention is the height (H) on both side walls formed in the longitudinal direction on both sides of the solar cell 6.
  • the sum of (H 1 + H 2) of (1) and (H 2) is equal to (H 1 + H 2) at a section protruding from the transparent substrate 4 in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the solar cell 6.
  • the solar cell 6 is constituted by a thin linear body 35 having a narrow width that is invisible to the naked eye.
  • the plurality of narrow filaments 35 are arranged in parallel with each other or adjacent to each other with a predetermined space therebetween.
  • the width L of the narrow filament 35 and the arrangement interval P of the respective narrow filaments 35 are the narrow width in the solar cell module 3 including the solar cell. It is preferable that the striatum 35 be set to such a condition that it is not perceived by human eyes.
  • the narrow striated body 35 used in the present invention is constituted by a straight line or a curved line.
  • the solar cell module 3 formed by arranging a plurality of the solar cells 6 used in the present invention preferably has a light transmittance of 70% or more. That is, in the present invention, the width L of the narrow linear body 35 as the solar cell 6 is made as narrow as possible, and the interval between the narrow linear bodies 35 is made as large as possible. It is desirable to be composed in.
  • FIG. 12 shows the voltage when the width of the narrow linear body 35 constituting the solar cell 6 according to the present invention is changed (when the element size (/ m) is changed).
  • 7 is a graph showing the relationship between the current and the current, and shows the results of a comparative experiment in which the height (H) of the narrow linear member 35 was fixed to 0.5 ⁇ m.
  • the lower limit is about 8 m.
  • the width L of the narrow filament 35 constituting the solar cell 6 according to the present invention is desirably 200 or less, more preferably 20 zm or less. It is.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the area ratio occupied by the solar cells 6 and the light transmittance in the transparent substrate 4, wherein the plurality of narrow linear bodies 35 are shown. It is understood that even if the total area accounts for 20% of the total area of the transparent substrate 4, the light transmittance still exceeds 70%.
  • the ratio of the total area of the plurality of narrow linear bodies 35 to the total area of the transparent substrate 4 becomes 20% or more, the light transmittance of the transparent substrate 4 becomes 7%. This is not desirable because it will be less than 0%.
  • the interval P between the plurality of narrow filaments 35 constituting the solar cell 6 according to the present invention is at least 100 ⁇ m.
  • the plurality of narrow line groups arranged in the solar cell module 3 according to the present invention be connected in parallel with each other, and that a linear narrow line is formed.
  • the bodies 35 may be arranged in parallel with each other, and the curved narrow-width linear bodies 35 may be arranged concentrically or in parallel at predetermined intervals. May be.
  • FIG. 5 shows the narrow width formed in the solar cell module 3 according to the present invention.
  • a solar cell 6 composed of a linear body 35 having a plurality of thin, circular arc-shaped linear bodies 35 arranged concentrically as shown in FIG.
  • the arrangement pattern of the narrow linear members 35 in FIG. 5 is a spider web shape.
  • FIG. 6 shows the configuration of another specific example of the solar cell module 3 according to the present invention, in which the plurality of narrow strips formed on the transparent substrate 4.
  • the body 35 group is divided into a plurality of sets different from each other, in this specific example, four sets, and a plurality of narrow striatal bodies 35 constituting each set are arranged in parallel with each other.
  • the bases are connected by electrode portions 37, and the plurality of pairs are connected in series by appropriate connection electrodes 38.
  • FIG. 7 shows another configuration example of the solar cell module 3 according to the present invention.
  • the transparent substrate 4 is formed in the same manner as the specific example of FIG.
  • the plurality of narrow strips 35 formed above are divided into four groups, and the plurality of narrow strips arranged in parallel with each other to constitute the one set.
  • Reference numeral 35a is arranged so as to interfit with a plurality of narrow linear bodies 35b constituting another set and arranged in parallel with each other.
  • FIG. 8 shows another configuration example of the solar cell module 3 according to the present invention.
  • the plurality of narrow filaments 35 formed above are divided into four groups, and the plurality of narrow filaments that are arranged in parallel and constitute one set.
  • 35 c is a plurality of narrow filaments 35 d constituting another group and arranged in parallel with each other and arranged so that the arrangement directions thereof are different from each other.
  • the arrangement directions are different from each other by 90 degrees.
  • the power generation layer 13 sandwiched between the two electrodes 12 and 14 in the solar cell 6 according to the present invention may be a single crystal silicon or an amorphous silicon film. There However, any other material having photovoltaic power can be used. It is desirable that the surface of the information display means 1 of the electronic device 10 according to the present invention is configured to be able to efficiently reflect incident sunlight.
  • liquid crystal display means or the surface of the dial or the like be configured to easily reflect light.
  • the solar cell module 3 is disposed below the windshield of a watch or the like, that is, on the surface opposite to the surface on which sunlight enters, that is, on the surface facing the information display means 1. Is preferred.
  • the solar cell element cannot be recognized by the naked eye, and the solar cell is formed by light transmitted through a portion where the solar cell element is not formed.
  • the members on the back surface of the solar cell module can be visually confirmed from the outside of the solar cell module. Therefore, when this solar cell is used for a windshield or the like of a clock, it becomes possible to create a solar cell clock with no restrictions in design.
  • the electromotive force of the solar cell 6 itself can be increased as compared with the conventional solar cell, so that the driving time can be extended and the solar cell itself can be increased. Can be miniaturized.
  • a transparent substrate such as glass or plastic is used as a substrate for forming a solar cell element.
  • a transparent conductive film 12 is formed on a substrate 4 and a photolithography method (hereinafter referred to as photolithography) is formed thereon.
  • a resist pattern 40 is formed by (S).
  • ITO indium tin oxide
  • the ITO 12 film is formed by a sputtering method.
  • the sputtering conditions at this time were such that 100 sccm of argon gas and 2 sccm of oxygen gas were introduced into the sputtering apparatus, and the pressure in the apparatus was set to 5 mTorr to 30 mTorr. Then, plasma is generated by applying high-frequency power (13.56 MHz) of 1 KW to 3 KW to this.
  • the transparent conductive film 12 is etched using the resist film 40 as a mask pattern.
  • dry etching is performed using a treatment agent mixed so that the ratio of iron oxide, hydrochloric acid, and water is 3: 5: 2.
  • the resist is peeled off once, and the a-Si film 13 and the upper electrode film 14 are formed on the surface of the transparent substrate 4 and the transparent electrode 12.
  • a certain IT 0 is deposited.
  • the upper electrode film 14 may be a metal film such as titanium or aluminum, but is preferably a transparent conductive film in order to use reflected light from the dial for power generation.
  • a-Si film formation is performed by a plasma CVD method.
  • a silane gas of 500 sccm and diborane gas of 0.1 sccm to 1 sccm are introduced into the plasma CVD apparatus, and the pressure in the apparatus is increased.
  • the gas is decomposed using plasma generated by applying 50 to 300 watts of high frequency power (13.56 MHz), and the temperature is reduced to 2 torr. This is performed by placing the substrate on the electrode at 50 ° C.
  • silane gas 500 sccm is introduced into the plasma CVD apparatus, and the pressure inside the apparatus is set to 0.5 T 0 rr to 2 T 0 rr.
  • the gas was decomposed using plasma generated by applying high-frequency power (13.56 MHz) from 50 W to 300 W, and the substrate 1 was placed on the electrode at a temperature of 250 ° C. Do it.
  • a silane gas of 5 OO sccm and a phosphine gas of 0.1 to 1 sccm are introduced into the plasma CVD apparatus, and the pressure in the apparatus is increased to 0.5.
  • Gas is decomposed using plasma generated by applying 50 W to 300 W high frequency power (13.56 MHz), and the temperature is set to 250 ° C. This is performed by placing a substrate on the electrode thus formed.
  • a resist pattern 41 is formed thereon by photolithography. Then, by etching the ITO film and the a-Si film using the resist pattern 41 as an etching mask, a configuration as shown in FIG. 15 is obtained.
  • the surface of the solar cell module 3 may be covered with an appropriate protective film 45 or an antireflection film 46 having a lower refractive index than the base.
  • the purpose of the resist pattern 41 is firstly to extract the lower electrode, and secondly to form the power generation unit and the display unit.
  • the solar cell module 3 having the power generation unit 6 can be formed by forming the resist pattern into a shape as shown in FIGS. 5, 6, 7, and 8.
  • the pattern of the ITO as the lower electrode film 14 is formed, if a portion other than the extraction electrode is made to have the same resist pattern, the translucency in the display portion is further improved.
  • the etching of the ITO is performed by a dry etching apparatus in the same manner as described above, and the a-Si film 13 is continuously etched in the dry etching apparatus.
  • the etching of the a-Si film 13 is performed by introducing a SF 6 gas of 100 sccm to 300 sccm and an Osccm of 105 sc into a dry etching apparatus;
  • the entire pressure is set to 50 mTorr to 200 mTorr, and the plasma is generated by applying a high-frequency power (13.56 MHz) of 100 W to 100 W to this.
  • each element is connected in series with a conductive paste to generate a combined electromotive force.
  • a transparent resin is applied as a protective film on the upper surface to complete a solar cell having a connection structure as shown in FIG. 19 (B).
  • FIGS. 17 (A) and 17 (B) show an example of another method for manufacturing the solar cell module 3 according to the present invention, and FIGS.
  • a transparent electrode 12, an a-Si film 13, and a transparent electrode 14 as a lower electrode are formed on a transparent substrate 1 as shown in FIG.
  • the transparent electrode 11 and the a_Si film i 3 are used as a mask, as shown in FIG. 17 (B), using the resist pattern 48 obtained by patterning the resist 48 with an appropriate pattern.
  • the transparent electrode 14 may be simultaneously etched to form a narrow linear body 35 constituting the solar cell 6.
  • FIGS. 18 (A) to 18 (F) show connection electrodes between adjacent solar cells 6.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a method of forming a film. First, as shown in FIG. 18B, a lower electrode film ITO 12 is formed on a glass substrate 1 and a resist of a desired shape is formed thereon. Topa Yun 40 is formed.
  • the power generation area forms the resist pattern shown in Fig. 14 (A), and if it is desired to have the shape shown in Fig. 17 (B), The entire power generation area is covered with resist as shown in Fig. 18 (B).
  • an a_Si film 13 and an upper electrode film ITO 12 are continuously formed as shown in FIG. 18 (D), and a desired resist is formed thereon.
  • the pattern 41 is formed.
  • the ITO and the a-Si film 13 serving as the upper electrode film 14 are etched.
  • the dry etching of the ITO in a specific example of the present invention is, for example, 100 sccm to 200 sc in a tri-etching apparatus. Introduce 118 r gas of 1! 1 and Ar gas of 0 sccm to 50 sccm, and set the pressure in the device to 20 mTo rr to 50 m T 0 rr. It is performed by plasma generated by applying 13.56 MHz.
  • a solar cell is formed on the surface of a transparent substrate, and the solar cell does not hinder most of the transparency of the transparent substrate. And the solar cell is formed so as to protrude on at least one main surface of the transparent substrate.
  • the solar cell module according to the present invention is preferably covered with a transparent protective film, and more preferably, the side wall of the solar cell is configured as a light incident portion.
  • the plurality of narrow filaments are arranged adjacent to each other in parallel or at a predetermined interval.
  • the width of the narrow striated body and the arrangement interval of the narrow striated bodies are set so that the narrow striated body in the solar cell is not perceived by human eyes. It is necessary to be.
  • the narrow striated body in the solar cell module according to the present invention may be constituted by a straight line or a curved line, and further has a light transmittance of 70% or more of the solar cell. It is desirable to design so that
  • the width of the narrow striated body constituting the solar cell module is 200 m or less, and preferably 20 / m or less.
  • the interval between the plurality of narrow wires constituting the solar cell module according to the present invention is at least 50 m.
  • the transparent substrate used in the solar cell module according to the present invention is designed so that the area ratio of the solar cell to the transparent substrate is 20% or less.
  • the dial transmits 80% of the light and shows the dial. It can be used for When the size of the element becomes smaller than 100 micron, it becomes difficult for the human eye to recognize the element, and it becomes a transparent member. In other words, the dial can be freely designed without any restrictions.
  • the minimum width of the amorphous silicon is set to 200 microns or less, and the naked eye recognizes it.
  • the substrate on which the solar cell is formed can be made light-transmissive, producing solar cells that can be applied to all industrial products that require design Will be able to

Description

明 細 書
太陽電池付き電子機器
発明の属する技術分野
本発明は、 電子機器に関するものであり、 特に詳しくは、 太陽電池と情報表示 手段とが組み合わされた電子機器に関するものである。
背景技術
太陽電池を電子腕時計を含む情報表示手段の 1次電池として用いる場合には、 電気エネルギーに変換するための光を受けるために、 太陽電池モジュールを文字 盤の位置に配置する方法が多く用いられる。
つまり、 第 3図に示すように、 太陽電池を基板上に形成した太陽電池モジユー ル 3を時計の文字盤 4の位置に配置し、 これをそのまま文字盤として用いる。 そ して、 光を電気エネルギーに変換してニッケル力ドミゥム電池などの 2次電池に 充電し、 この 2次電池から電気エネルギーをとりだして時計を駆動させることと なる。
また、 もう一つの手段として第 4図に示すように太陽電池モジュール 3を時計 の文字盤 4の下に配置する方法もとられる。 どちらの場合でも、 4個の太陽電池 素子にて合成起電力を得る太陽電池モジュールでは、 通常、 第 9図に示す形状の ものが用いられる。
第 9図に示される様な太陽電池の配置形態に於いては、 第 1 0図に示す様に、 当該 4個の太陽電池 6の電極部同士を、 一部の電極部を延長した延長電極 5を用 いて接続し、 その両端に設けた出力電極 7 、 7 ' から、 起電力を取り出す様に構 成されている。
また、 従来に於ける太陽電池 6は、 第 1 9図 （A ) に示す様に、 当該太陽電池 6を透明性基板 1 1上に電極 1 2及び 1 4と例えば P— I 一 N接合型の非晶質シ リコン膜 1 3とを積層して形成したものであり、 動作時の起電力が 0 . 5 V程度 にとどまるため、 電子腕時計の電源として用いる場合、 1個の素子 6ではニッケ ルカドミゥム電池等の 2次電池に充電させることが出来ない。
そこで、 基板 1 1上に複数個の太陽電池素子 6を配置して、 これらの素子 6を 直列接続した構成とすることにより加算された起電圧を得て、 2次電池への充電 を行う構造がとられる。
第 1 9図 （B ) に太陽電池 6の接铳構造の断面を模式的に示す。 この太陽電池 6は、 ガラス基板 1 1上に透明導電膜 1 2を形成し、 その上に P _ I — N接合型 の非晶質シリ コン膜 （ a _ S i膜と略記） 1 3を形成し、 さらにその上に金属電 極膜 1 4を形成したものである。
基板 1 1の下方からの入射光により a— S i膜 1 3に発生する光起電力は、 a _ S i膜 1 3をはさんでいる透明導電膜 1 2と金属電極膜 1 4からなる電極部か ら取り出すことができる。
当該基板 1 1上の積層構造は第 1 9図 （B ) のほぼ中央部で、 左右に分割され ていて、 その両側は別の太陽電池素子領域をなしているので、 便宜上、 左側を素 子 A、 右側を素子 Bと呼ぶことにする。
素子 Aの金属電極膜 1 4 と素子 Bの透明電極膜 1 2が連結されており、 これに よって二つの太陽電池素子 6、 6 ' は直列接続している。
第 1 9図 （B ) 以外の箇所でも、 隣接する素子 6、 6 ' の金属電極膜 1 4 と透 明導電膜 1 2を同様に接続してあり、 これにより基板 1 1上に形成した複数の素 子の太陽電池 6、 6 ' を直列接続して、 所望の起電圧の太陽電池を構成している のである。
つぎに、 このような太陽電池の製造方法を第 1 9図 （A ) 乃至第 1 9図 （B ) を参照しながら説明する。
まず、 第 1 9図 （A ) に示す様に、 基板 1 1上に透明導電膜 1 2を形成する。 例えば熱 C V D法によって S n 0 2膜を形成する。
そして、 この S η θ 2膜をレーザー加工法にて所望の電極形状にパターニング する。 つぎに、 透明導電膜 1 2上に C V D法によって a— S i膜 1 3を積層し、 これをレーザ一加工法により所望の形状にパターニングする。
さらに、 透明導電膜 1 2 と a— S i膜 1 3の上に金属電極膜 1 4 となる金属膜 をスパッタリ ングで成膜し、 再度この金属電極膜 1 4をレーザー加工法にて所望 の電極形状にパターニングする。
こう して、 第 1 9図 （B ) に示すような接続断面構造をもった、 第 9図又は第 1 0図のような太陽電池セルが完成する。 接続部以外の断面構造は第 1 9図 （ A ) に示すようになる。
係る従来の情報表示手段 4 と太陽電池 6を含む太陽電池モジュール 3 との関係 は、 当該太陽電池 6が不透明で、 特殊な色をしている事等から、 当該時計の文字 盤や液晶表示装置を含む電子機器の情報表示手段の表面に使用する事は困難であ り、 例えば当該文字盤と一体に形成するとか、 当該文字盤の下側に配置する事が 一般的であり、 その為に、 例えば当該時計用の文字盤であれば、 当該文字盤に適 当に孔部を形成して、 太陽光が当該太陽電池 6に入射しえる様に構成するとか、 当該文字盤を黒っぽい色或いは当該太陽電池 6の存在が目立たない色にするか、 当該太陽電池 6そのものを外部に見せる様にする方法が採用されて来ている。 その他の従来例としては、 第 1 1図に示す様に、 文字盤の周囲に環状に太陽電 池 6を配置する構成の時計も見られる。
然しながら、 係る構成を持つ時計では、 汎用性に乏しく、 設計が特殊であり、 従ってコス トが高くなり、 又特殊な用途に限定されるか、 そうでなく とも限られ た数量の製品しか流通しない性格のものでしかなかった。
同様に、 時計以外の情報表示手段として、 例えば液晶を使用した表示手段と太 陽電池 6で駆動する様な電子機器に於いても、 当該不透明な太陽電池を当該液晶 表示手段の表面に配置する事は不可能であり、 また当該液晶表示手段に太陽光を 透過させる孔部を設ける事は困難である。
更に、 上記の技術上に欠点を解消する方法として、 透明性基板上に細幅の線状 体で構成された太陽電池を形成し、 人の目では知覚しえない様に構成した太陽電 池を使用して情報表示手段の上面を被覆する様にした時計或いは液晶表示装置が 提案されてはいるが、 従来の技術に於いては、 単にその構成の可能性を漠然と示 しているに過ぎず、 具体的に如何なるディ メ ンジョ ンであれば好ましい効果を得 られるかに付いての技術的な根拠や開示データがなく、 アイディァの段階に留ま つているのが現状である。
上記のような従来の太陽電池付き時計では、 太陽電池モジュールを時計の文字 盤として配置した場合は文字盤のデザィンが太陽電池モジュールで制限される。 また、 太陽電池モジュールを文字盤の下に配置した場合でも、 文字盤には必ず 透光性が必要となり、 材料やデザインなどに制約を受ける。 つまり、 様々な材料 やデザィンの文字盤を自由に用いることができない。
もし、 太陽電池 6を形成した基板からなる太陽電池モジュール 3に光の透過性 を持たせ、 且つ当該太陽電池 6が人間の目で認識出来ない形態に出来れば、 この 太陽電池 6を形成した基板からなる太陽電池モジュール 3を液晶表示装置、 文字 盤等の情報表示手段上に、 或いは風防ガラス等に用いることで文字盤や液晶表示 装置のデザィンに制約のない太陽電池時計を含む電子機器を作成することが可能 となる。
更に、 より細い幅を持つ細幅の線状体からなる太陽電池で、 光起電力を効率的 に得られる様に構成する事によって、 発電量を増大せしめることが可能となると 同時に、 当該太陽電池の微細化も可能となる。
従って、 本発明の目的は、 上記従来の欠点を改良し、 透明性基板上に人の目に 知覚しえない様な細幅の線状体で構成された太陽電池を形成させる事によって、 透明な太陽電池を構成し、 それによつて、 所定の情報表示手段の表示面の少なく とも一部を被覆する様にした、 太陽電池で駆動される情報表示手段付きの電子機 器を提供するものである。
発明の開示
本発明は上記した目的を達成するため、 以下に記載されたような技術構成を採 用するものである。 即ち、 本発明に係る太陽電池付きの電子機器は、 情報表示手 段の情報表示面の大部分が太陽電池を有する透明性基板によって被覆されている 電子機器であって、 当該太陽電池は、 当該透明性基板の透明性の大部分を阻害し ないように細幅の線条体形状で、 当該透明性基板上に形成されているものであり、 且つ当該太陽電池は、 当該透明性基板の少なく とも一方の主面上に突出する様に 形成されていると共に、 当該太陽電池を含む当該透明性基板は、 当該情報表示手 段に対して、 光の入射方向側に配置されて且つ、 当該透明性基板から突出して形 成された当該太陽電池は、 当該透明性基板に於ける当該情報表示手段に対向する 面に形成されている電子機器である。
つまり、 本発明に係る当該電子機器に於いては、 特に当該太陽電池の長手方向 に形成された側壁面を利用して入射光をより多く集光し、 それによつてより効率 的な発電を行う様に構成したものであり、 その為に、 当該太陽電池は、 当該透明 性基板上面から突出する様に構成したものである。
更に、 本発明に係る別の態様としては、 透明性基板表面に太陽電池が形成され ており、 当該太陽電池は、 当該透明性基板の透明性の大部分を阻害しないように 細幅の線条体形状を有し、 且つ当該太陽電池は、 当該透明性基板の少なくとも一 方の主面上に突出する様に形成されている太陽電池モジュールである。
又、 本発明に係る更に別の態様としては、 文字盤の上方に、 上記した太陽電池 モジュールを配置したことを特徴とする太陽電池付き時計である。
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明による太陽電池付き電子機器の構成の一例を示す断面図で ある。
第 2図 （A ) は、 本発明による太陽電池付き時計の構成例を示す断面図であ り、 第 2図 （B ) は、 本発明による太陽電池付き時計の他の構成例を示す断面図 である。
第 3図は、 従来の太陽電池付き時計の一例の構成を示す断面図である。
第 4図は、 従来の太陽電池付き時計の他の例の構成を示すを示す断面図であ る。
第 5図は、 本発明による太陽電池モジュールの一構成例を示す平面図である。 第 6図は、 本発明による太陽電池モジュールの他の構成例を示す平面図であ る。
第 7図は、 本発明による太陽電池モジュールの別の構成例を示す平面図であ る。
第 8図は、 本発明による太陽電池モジュールの更に他の構成例を示す平面図 である。
第 9図は、 従来の太陽電池モジュールの例を示す平面図である。
第 1 0図は、 従来の太陽電池モジュールの他の例を示す平面図である。
第 1 1図は、 従来の太陽電池モジュールの別の例を示す平面図である。
第 1 2図は、 本発明に於ける太陽電池の素子サイズと電気特性との関係を示 すフラフである。 第 1 3図は、 本発明に於ける太陽電池の占有面積と光透過率との関係を示す フラフである。
第 1 4図 （A ) 乃至第 1 4図 （C ) は、 本発明に係る太陽電池モジュールを 製造する方法を説明する図である。
第 1 5図は、 本発明により得られた太陽電池モジュールの例を示す図である。 第 1 6図 （A ) 及び第 1 6図 （B ) は、 本発明に於ける太陽電池モジュール の他の例を示す図である。
第 1 7図 （A ) 及び第 1 7図 （B ) は、 本発明に於ける太陽電池モジュール の別の構成例を示す図である。
第 1 8図 （A ) 及び第 1 8図 （F ) は、 本発明に係る太陽電池モジュールに 於ける電極の接続部を構成する方法の一例を示す図である。
第 1 9図 （A ) 及び第 1 8図 （B ) は、 従来に於ける太陽電池モジュールに 於ける電極の接続部を構成する方法の一例を示す図である。
発明を実施する為の最良の形態
以下に、 本発明に係る太陽電池付きの電子機器の一具体例の構成を図面を参照 しながら詳細に説明する。
即ち、 第 1図乃至第 3図は、 本発明に係る当該電子機器の一具体例の構成を示 す図であって、 第 1図中、 情報表示手段 1の情報表示面 2の大部分が太陽電池 6 を有する透明性基板 4からなる太陽電池モジュール 3によって被覆されている電 子機器 1 0であって、 当該太陽電池 6は、 当該透明性基板 4の透明性の大部分を 阻害しないように細幅の線条体形状で、 当該透明性基板 4上に形成されているも のであり、 且つ当該太陽電池 6は、 当該透明性基板 4の少なくとも一方の主面上 に突出する様に形成されていると共に、 当該太陽電池 6を含む当該透明性基板か らなる当該太陽電池モジュール 3は、 当該情報表示手段 1に対して、 太陽、 蛍光 灯その他光エネルギーからなる光源からの光の入射方向側に配置されて且つ、 当 該透明性基板 4から突出して形成された当該太陽電池 6は、 当該透明性基板 4に 於ける当該情報表示手段 1に対向する面 5に形成されている電子機器 1 0が示さ れている。
又、 第 2図 （A ) は、 当該電子機器 1 0が時計であって、 当該情報表示手段 1 が文字盤である例を示したものであって、 当該時計の風防ガラス 7内部に設けた 時分針 8、 9の下部に設けられた文字盤 1の上に当該太陽電池モジュール 3が当 該文字盤 1の少なく とも一部、 好ましく は全面を覆う様に配置されたものである。 第 2図 （A ) に於いては、 明記されてはいないが、 当該情報表示手段 1 と当該 太陽電池 6を含む透明性基板 4からなる太陽電池モジュール 3とは、 ある程度の 間隔が開いている事が好ましい。
又、 第 2図 （B ) は、 当該風防ガラスの内面に第 3図に示す様な当該太陽電池 モジュール 3カ^ 太陽電池 6が突出する面を当該文字盤の方向となる様に張りつ けた構成を有するものである。
尚、 第 2図 （A ) 及び第 2図 （B ) 中、 2 1 は当該文字盤 1の支持体であり、 又 2 2は、 当該時分針の駆動モータ一有するム一ブメ ントを示す。
本発明に於ける当該太陽電池付き電子機器 1 0に於いては、 上記した様に、 情 報表示手段 1の情報表示面の大部分が太陽電池 6を有する透明性基板 4によって 被覆されている事が望ましく、 当該太陽電池 6は、 当該透明性基板 4の透明性の 大部分を阻害しないように当該透明性基板 4上に形成されているものである。 本発明に於ける当該情報表示手段 1 は、 特に特定されるものではないが、 例え ば液晶表示手段、 数字、 画像からなるディスプレイ盤、 或いは時計の文字盤等か ら選択された一つである事が望ましい。
従って、 本発明に於ける当該電子機器 1 0の一例としては、 デジタル若しく は アナログ式の時計である。
又、 本発明に於ける当該太陽電池 6のそれぞれは、 当該透明性基板 4から突出 して形成されている事が必要であり、 その結果当該太陽電池 6の側壁部 3 0は、 光入射部として機能する様に構成されている。
つまり、 本発明に於ける当該太陽電池 6の側壁部 3 0は、 当該透明性基板 4を 透過した太陽光の一部若しく は、 当該情報表示手段 1からの反射光が入射する様 に構成されているのであって、 係る構成を採用する事によって、 当該太陽電池 6 に於ける当該透明性基板 4及び当該透明性基板 4に当接している透明電極層 1 2 を介して当該発電層 1 3である例えば、 アモルファスシリ コン （非晶質シリ コ ン） 層に入射する太陽光、 或いはその他の光源からの光に加えて、 当該太陽電池 6の側壁部 3 0からも同様の光エネルギーを当該発電層 1 3に取り込む事によつ て、 当該太陽電池 6に於ける光起電力を増大する事が可能となるのである。
尚、 本発明に於ける当該太陽電池 6に於ける突起部側の端部に設けられる当該 電極 1 4は、 金属性の電極であっても良く、 又透明電極 1 2と同様の透明電極 1 4であっても良い。
本発明に於ける当該太陽電池 6の当該透明性基板 4からの突出高さ （H ) は、 当該太陽電池 6の両側で、 その長手方向に形成された両側壁部に於ける高さ （H 1 ) と （H 2 ) との和 （H 1 + H 2 ) が、 当該太陽電池 6の長手方向と直交する 断面に於ける、 当該透明性基板 4から突出した部分で当該透明性基板 4 と略平行 する部分 3 1の長さ （L ) と、 その両側に於ける側壁に相当する高さの和 （H I + H 2 ) との合計値、 つまり （L ) + ( H 1 + H 2 ) 、 に対して 1 %以上となる 様に構成されている事が望ましい。
更に、 本発明に於いては、 当該太陽電池 6は、 第 5図乃至第 8図に示す様に、 それぞれが目に見えない程度の細い幅を持つ細幅の線状体 3 5で構成されており、 当該複数の当該細幅の線条体 3 5は、 互いに平行に若しくは所定の間隔を介して 互いに隣接して配置されているものである。
本発明に於ける当該細幅の線条体 3 5の幅 L及び当該各細幅の線条体 3 5の配 列間隔 Pは、 当該太陽電池を含む太陽電池モジュール 3に於ける当該細幅の線条 体 3 5が人間の目で知覚されない様な条件に設定されている事が望ましい。
尚、 本発明に於て使用される当該細幅の線条体 3 5は、 直線もしく は曲線で構 成されている事も好ましい。
一方、 本発明に於て使用される当該太陽電池 6を複数個配列して形成された当 該太陽電池モジュール 3に於ける光透過率は 7 0 %以上である事が望ましい。 つまり、 本発明に於いては、 当該太陽電池 6である細幅の線状体 3 5の幅 Lは 出来るだけ細く し、 当該細幅の線状体 3 5間の間隔を出来るだけ広くする様に構 成される事が望ましい。
但し、 当該細幅の線状体 3 5の幅を極端に細くすると逆に抵抗が増大して発電 効果を阻害する事になるので、 その幅は、 細い方の限界を 8 // m程度と考える事 が望ましい。 第 1 2図は、 本発明に於ける当該太陽電池 6を構成する細幅の線状体 3 5の幅 を変化させた場合 （素子サイズ （ / m ) を変化させた場合） に於ける電圧と電流 との関係を示すグラフであり、 当該細幅の線状体 3 5の高さ （H ) は、 0 . 5 β mに固定して比較実験を行った結果を示すものである。
第 1 2図から理解される様に、 当該素子のサイズを小さくする程面積当たりの 電流効率が良くなつている事が判る。
これは、 当該太陽電池 6に於ける側壁から多くの光が入射する事によるものと 考えられる。
然しながら、 当該太陽電池 6の素子サイズが 6 z m以下になると、 プロセスダ メージによる当該素子特性の劣化が見られることから、 8 m程度が下限値と考 えられる。
上記の実験結果を勘案すると、 本発明に於ける当該太陽電池 6を構成する当該 細幅の線条体 3 5の幅 Lは 2 0 0 以下である事が望ましく、 更に好ましく は 2 0 z m以下である。
一方、 第 1 3図は、 透明性基板 4に於て、 太陽電池 6の占める面積割合と光透 過率との関係を示したグラフであり、 当該複数の細幅の線状体 3 5の総面積が、 当該透明性基板 4の全面積に占める割合が 2 0 %であっても、 未だ光透過率は 7 0 %を上回っている事が理解される。
尚、 当該複数の細幅の線状体 3 5の総面積が、 当該透明性基板 4の全面積に占 める割合が 2 0 %以上になると、 当該透明性基板 4の光透過率は 7 0 %を下回る 事になるので、 望ましくない。
又、 本発明に於ける当該太陽電池 6を構成する当該複数の細幅の線条体 3 5相 互の間隔 Pは、 少なく とも 1 0 0 〃mである事が望ましい。
一方、 本発明に係る当該太陽電池モジュール 3に配置形成される当該複数個の 当該細幅の線条体群は、 互いに並列的に接続されている事が望ましく、 直線状の 細幅の線状体 3 5が互いに平行に配列されているもので有っても良く、 又、 湾曲 状の細幅の線状体 3 5が同心的、 或いは並列的に所定の間隔を以て配列されてい るもので有っても良い。
例えば、 第 5図は、 本発明に係る当該太陽電池モジュール 3に形成された細幅 の線状体 3 5からなる太陽電池 6の配置構成例であり、 同心状に複数の円弧状の 細幅の線状体 3 5が図示の様に配置されると共に、 当該湾曲状の個々の細幅の線 状体 3 5間を接続するプリ ッジ部 3 6が適宜の場所に配置されている構成を示し ている。
つまり、 第 5図の当該細幅の線状体 3 5の配置パターンはクモの巣状であると 言える。
又、 第 6図は、 本発明に於ける当該太陽電池モジュール 3の他の具体例の構成 を示すものであり、 当該透明性基板 4上に形成された当該複数個の当該細幅の線 条体 3 5群は、 互いに異なる複数の組、 本具体例では 4組に分割され、 当該それ ぞれの組を構成する複数の細幅の線条体 3 5同志は、 互いに並列的に配置されそ の基部に於て電極部 3 7で接続されており、 且つ当該複数の組同志は、 互いに適 宜の接続電極 3 8によって直列的に接続されているものである。
又、 第 7図は、 本発明に係る当該太陽電池モジュール 3の他の構成例を示すも のであって、 本具体例に於いては、 第 6図の具体例と同様に当該透明性基板 4上 に形成された当該複数個の当該細幅の線条体 3 5群は、 4組に分割され、 当該一 の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体 3 5 aは、 他 の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体 3 5 bと互い インタリーブ状に嵌入しあう様に配置せしめられているものである。
一方、 第 8図は、 本発明に係る当該太陽電池モジュール 3の別の構成例を示す ものであって、 本具体例に於いては、 第 6図の具体例と同様に当該透明性基板 4 上に形成された当該複数個の当該細幅の線条体 3 5群は、 4組に分割され、 当該 一の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体 3 5 cは、 他の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体 3 5 dとそ の配列方向が互いに異なる様に配置せしめられているものであり、 本具体例に於 いては、 互いに 9 0度その配列方向が異なっているものである。
同様に、 全ての隣接する組に於ける配列方向も、 互いに 9 0度その配列方向が 異なっているものである。
本発明に於ける当該太陽電池 6に於ける当該 2つの電極 1 2、 1 4に挟まれた 当該発電層 1 3は、 単結晶シリ コンで有っても良く又非晶質シリ コン膜であって も良いが、 他の光起電力を有する材料であれば如何なるものでも使用可能である。 本発明に於ける当該電子機器 1 0に於ける当該情報表示手段 1の表面は、 入射 された太陽光を効率的に反射しうる様に構成されている事が望ましい。
具体的には、 当該液晶表示手段或いは文字盤等の表面に光を容易に反射させる 様に構成しておく事が望ましい。
本発明に於いては、 当該太陽電池モジュール 3を時計等の風防ガラスの下側、 つまり太陽光が入射する面とは反対側の面、 即ち情報表示手段 1 に面した面に配 置することが好ましい。
本発明に於いては、 上記した様な構成を採る事によって、 太陽電池素子を肉眼 で認識することができなくなり、 太陽電池素子の形成されていない部分を透過す る光によって、 太陽電池を形成した太陽電池モジュールの裏面にある部材を、 当 該太陽電池モジュールの外側から目視によって確認する事ができる。 従って、 時 計の風防ガラス等にこの太陽電池を用いた場合、 デザインに制約のない太陽電池 時計を作成することが可能となる。
然も、 本発明に於いては、 当該太陽電池 6そのものの起電力を従来の太陽電池 よりも増大させる事が可能であり、 それによつて、 駆動時間の延長が可能となる と共に、 太陽電池そのものの微細化も可能となる。
以下に、 第 1図に示された様な本発明に係る当該太陽電池 6と透明性基板 4を 含む太陽電池モジュール 3を構成する方法の一具体例に付いて詳細に説明する。 本発明においては、 太陽電池素子を形成するための基板として、 ガラスやブラ スチック等の透明基板を用いる。
太陽電池素子を作成する手順としては、 まず第 1 4図 （A ) に示す様に、 基板 4上に透明導電膜 1 2を成膜し、 その上にフォ トリソグラフィ一法 （以下フォ ト リ ソ） により レジス トパターン 4 0を形成する。
ここでは、 透明導電膜 1 2としては酸化ィンジゥムスズ （ I T O ) を用いる場 合を説明する。
まず、 I T O 1 2の成膜はスパッタリ ング法により行う。 このときのスパッ夕 リ ングの条件は、 スパッタ リ ング装置内に 1 0 0 s c c mのアルゴンガスと 2 s c c mの酸素ガスを導入し、 装置内の圧力を 5 m T o r r ~ 3 0 m T o r rとし て、 これに 1 KW~ 3 KWの高周波電力 （ 1 3. 5 6MH z) を印加して生成し たプラズマによって行う。
つぎに、 第 1 4図 （B) に示す様に、 上記のレジス 卜膜 4 0をマスクパターン として透明導電膜 1 2をエッチングする。
係る I TO膜 1 2のエッチングには、 酸化鉄と塩酸と水の比が 3 ： 5 ： 2とな るように混合した処理剤を用いてドライエツチングを行う。
その後、 第 1 4図 （C) に示す様に、 レジス 卜をいつたん剥離し、 当該透明性 基板 4と当該透明電極 1 2の表面に a— S i膜 1 3と上部電極膜 1 4である I T 0を成膜する。 上部電極膜 1 4は、 チタンやアルミなどの金属膜でも良いが、 文 字盤からの反射光も発電に利用するするために透明導電膜であることが望ましい。 ここで、 a— S iの成膜はプラズマ C VD法により行う。 このとき P型の a— S i膜 1 3を成膜するには、 プラズマ CVD装置内にシランガス 5 0 0 s c cm と 0. 1 s c cm~ 1 s c cmのジボランガスを導入し、 装置内の圧力を 0. 5 T o r r~2 T o r rとし、 5 0 W~ 3 0 0 Wの高周波電力 （ 1 3. 5 6 MH z) を印加して生成したプラズマを用いてガスを分解し、 温度を 2 5 0 °Cとした 電極上に基板をおいて行う。
I型の a— S i膜 1 3を成膜するには、 プラズマ CVD装置内にシランガス 5 0 0 s c cmを導入し、 装置内の圧力を 0. 5 T 0 r r〜 2 T 0 r rとし、 5 0 W~ 3 0 0 Wの高周波電力 （ 1 3. 5 6 MH z ) を印加して生成したプラズマを 用いてガスを分解し、 温度を 2 5 0 °Cとした電極上に基板 1をおいて行う。
N型の a— S i膜 1 3を成膜するには、 プラズマ CVD装置内にシランガス 5 O O s c cmと 0. l s c c m~ 1 s c cmのホスフィ ンガスを導入し、 装置内 の圧力を 0. 5 To r r〜2 To r rとし、 5 0 W~ 3 0 0 Wの高周波電力 （ 1 3. 5 6MH z) を印加して生成したプラズマを用いてガスを分解し、 温度を 2 5 0 °Cとした電極上に基板をおいて行う。
さらにこの上にフォ トリ ソによりレジス トパターン 4 1を形成する。 そして、 このレジス トパターン 4 1をエッチングマスクとして I TO膜と a— S i膜のェ ツチングを行う事によって第 1 5図に示す様な構成が得られる。
更に、 本発明に於いては、 第 1 6図 （A) 及び第 1 6図 （B) に示す様に、 当 該太陽電池モジュール 3の表面を適宜の保護膜 4 5或いは基体よりも屈折率の低 い反射防止膜 4 6で被覆する様にしたもので有っても良い。
このレジス トパターン 4 1は、 第 1に下部電極を取り出すことを目的とし、 第 2に発電部と表示部を形成することを目的としている。 このレジス トパターンを 第 5図、 第 6図、 第 7図、 及び第 8図のような形状にすることにより発電部 6を 持った太陽電池モジュール 3を形成することができる。 また、 下部電極膜 1 4で ある I TOのパターン形成の際に、 取り出し電極以外の部分を同様なレジス トパ ターンにしておけば、 表示部での透光性がより高くなる。
I TOのエッチングは、 前述と同様にして、 ドライエッチング装置にて行い、 このドライエッチング装置内にて連続して a— S i膜 1 3のエッチングを行う。 a - S i膜 1 3のエッチングは、 ドライエツチング装置内に 1 0 0 s c c m~ 3 0 0 s c cmの S F 6ガスと O s c c m~ 1 0 0 5 ； じ111のじ 1 2ガスを導入 し、 全体の圧力を 5 0mTo r r〜2 0 0mTo r rとして、 これに 1 0 0 W~ 1 0 0 0 Wの高周波電力 （ 1 3. 5 6MH z) を印加して生成したプラズマによ つて行う。
さらに、 レジストパターンを剥離した後、 各素子を導電性ペース トで直列接続 し、 合成された起電力を生じるものにする。 この後、 上面に保護膜として、 透明 樹脂を塗布するなどして第 1 9図 （B) に示す様な接続構造を有する太陽電池が 完成する。
一方、 第 1 7図 （A) 及び第 1 7図 （B) は、 本発明に係る当該太陽電池モジ ユール 3の他の製造方法の例を示すものであって、 第 1 7図 （A) に示す様に、 先ず、 透明性基板 1上に透明電極 1 2、 a— S i膜 1 3及び下部電極として透明 電極 1 4を図示の様に形成し、 その上に適宜のレジス ト 4 8を形成し、 当該レジ ス ト 4 8を適宜のパターンでパターン化したレジス トパターン 4 8を第 1 7図 (B) に示す様にマスクとして当該透明電極 1 1、 a _ S i膜 i 3及び透明電極 1 4を同時にエッチングして太陽電池 6を構成する細幅の線状体 3 5を形成する 方法で有っても良い。
尚、 第 1 8図 （A) 乃至第 1 8図 （F) は、 隣接する太陽電池 6間の接続電極 の形成方法の一例を示す図であり、 先ず図 1 8 (B) に示す様に、 ガラス基板 1 上に下部電極膜である I TO 1 2を成膜し、 この上に所望の形のレジス トパ夕一 ン 4 0を形成する。
そして、 このレジス トパターン 4 0をエッチングマスクと して I T01 2のェ ツチングを行い図 1 8 (C) とする。
この時、 太陽電池素子を図 1 5の形状にしたい場合には、 発電エリアは図 1 4 (A) に示すレジス トパターンを形成し、 図 1 7 (B) の形状にしたい場合には、 発電エリアは図 1 8 (B) に示す様に全面レジストで覆う。
次に、 レジス トを剝離した後、 図 1 8 (D) に示す様に a _ S i膜 1 3と上部 電極膜である I TO 1 2を連続成膜し、 この上に所望のレジス トパターン 4 1を 形成する。
更に、 このレジストパターン 4 1をエッチングマスクとして上部電極膜 1 4で ある I TOと a— S i膜 1 3のエッチングを行う。
ここで、 図 1 8 (B) に示す様に下部電極膜である I TOも同様の形状でエツ チングしたい場合には、 エッチングの後、 剥離をせずに図 1 8 (G) に示すよう につなぎ部分のみ新しいレジス トパターン 42にて覆って、 この状態でさらに I TOのエッチングを行う。
図 1 5の形状を得たい場合には、 この工程は必要ない。
この後、 レジス トを剝離し、 導電ペース ト 8 0にて下部電極 1 2と上部電極 1 4をつなぎ、 保護膜 8 1を塗って図 1 8 (F) の構造を得る。
尚、 本発明の具体例に於ける当該 I TOのドライエッチングは、 例えば、 トラ ィエッチング装置内に 1 0 0 s c cm〜 2 00 s c。1!1の118 rガスと 0 s c c m~ 50 s c cmの A rガスを導入し、 装置内の圧力を 20mTo r r~50m T 0 r rとして、 これに 1 0 0 0 W〜 2000 Wの高周波電力 （ 1 3. 56 MH z ) を印加して生成したプラズマによって行われる。
本発明に係る上記した太陽電池モジュールの基本的な構成としては、 透明性基 板表面に太陽電池が形成されており、 当該太陽電池は、 当該透明性基板の透明性 の大部分を阻害しないように細幅の線条体形状を有し、 且つ当該太陽電池は、 当 該透明性基板の少なく とも一方の主面上に突出する様に形成されているものであ る。
従って、 本発明に係る当該太陽電池モジュールは、 透明の保護膜によって被覆 されている事が望ましく、 更には、 当該太陽電池の側壁部は、 光入射部を構成さ れている事が好ましい。
更に、 本発明に係る当該太陽電池モジュールに於いては、 複数の当該細幅の線 条体は、 互いに平行に若しく は所定の間隔を介して互いに隣接して配置されてい る事が好ましく、 且つ当該細幅の線条体の幅及び当該各細幅の線条体の配列間隔 は、 当該太陽電池に於ける当該細幅の線条体が人間の目で知覚されない様な条件 に設定されている事が必要である。
本発明に於ける当該太陽電池モジユールに於ける当該細幅の線条体は、 直線も しくは曲線で構成されていても良く、 更には、 当該太陽電池の光透過率が 7 0 % 以上となる様に設計する事が望ましい。
又、 当該太陽電池モジュールを構成する当該細幅の線条体の幅は 2 0 0 m以 下で、 好ましく は 2 0 / m以下である。
一方、 本発明に係る当該太陽電池モジュ一ルを構成する当該複数の細幅の線条 体相互の間隔は、 少なく とも 5 0 mである事が好ましい。
更に、 本発明に係る当該太陽電池モジュールに使用される透明性基板に於ける 当該太陽電池の占める面積比率は 2 0 %以下である様に設計される事が好ましい。 このようにして作成した太陽電池モジュール 3は、 例えば素子の占有面積が 2 0 %で表示部の面積が 8 0 %で作成すれば、 8 0 %の光を透過して、 文字盤を見 せるために使えることとなる。 そして、 素子のサイズが 1 0 0 ミ クロン以下にな ると人間の目には認識しづらくなり、 実質的には透明部材となる。 つまり、 文 字盤にはいつさいの制約がなく 自由なデザィンが可能となる。
また、 太陽電池にデザインを施せば、 文字盤の上に新たなデザインを付け加え た新しい時計も実現できる。
以上、 述べたごとく、 本発明は、 基板上に非晶質シリ コン膜を成膜してなる太 陽電池において、 非晶質シリコンの最小幅を 2 0 0 ミ クロン以下とし、 肉眼で認 識できない大きさとすることで、 太陽電池を形成した基板に光透過性を持たせる ことができ、 デザィン性の必要なあらゆる工業製品に応用できる太陽電池を製造 することが可能となる,

Claims

請求の範囲
1 . 情報表示手段の情報表示面の大部分が太陽電池を有する透明性基板に よって被覆されている電子機器であって、 当該太陽電池は、 当該透明性基板の透 明性の大部分を阻害しないように細幅の線条体形状で、 当該透明性基板上に形成 されているものであり、 且つ当該太陽電池は、 当該透明性基板の少なくとも一方 の主面上に突出する様に形成されている事を特徴とする電子機器。
2 . 情報表示手段の情報表示面の大部分が太陽電池を有する透明性基板に よって被覆されている電子機器であって、 当該太陽電池は、 当該透明性基板の透 明性の大部分を阻害しないように細幅の線条体形状で、 当該透明性基板上に形成 されているものであり、 且つ当該太陽電池は、 当該透明性基板の少なくとも一方 の主面上に突出する様に形成されていると共に、 当該太陽電池を含む当該透明性 基板は、 当該情報表示手段に対して、 光源の入射方向側に配置されて且つ、 当該 透明性基板から突出して形成された当該太陽電池は、 当該透明性基板に於ける当 該情報表示手段に対向する面に形成されている事を特徴とする電子機器。
3 . 情報表示手段の情報表示面の大部分が太陽電池を有する透明性基板に よって被覆されている電子機器であって、 当該太陽電池は、 当該透明性基板の透 明性の大部分を阻害しないように細幅の線条体形状で、 当該透明性基板上に形成 されているものであり、 且つ当該太陽電池は、 当該透明性基板の少なくとも一方 の主面上に突出する様に形成されていると共に、 当該太陽電池を含む当該透明性 基板は、 当該情報表示手段に対して、 光源の入射方向側に配置されて且つ、 当該 透明性基板から突出して形成された当該太陽電池は、 当該透明性基板に於ける当 該情報表示手段に対向する面とは反対の面に形成されている事を特徴とする電子 機 。
4 . 当該太陽電池の当該透明性基板からの突出高さは、 当該太陽電池の両 側でその長手方向に形成された両側壁部に於ける高さの和が、 当該太陽電池の長 手方向と直交する断面に於ける、 当該透明性基板から突出した部分で当該透明性 基板と略平行する部分の長さと、 その両側に於ける側壁に相当する高さの和との 合計値に対して 1 % ~ 3 0 %となる様に構成されている事を特徴とする請求範囲 第 1乃至 3項の何れかに記載の電子機器。
5 . 当該太陽電池に於ける当該透明性基板から突出した部分は、 透明な保護 膜で被覆されている事を特徴とする請求範囲第 1乃至 4項の何れかに記載の電子 機器。
6 . 当該太陽電池の側壁部は、 光入射部を構成する事を特徴とする請求範囲 第 1乃至 5項の何れかに記載の電子機器。
7 . 当該太陽電池の側壁部は、 当該透明性基板を透過した光の一部若しくは、 当該情報表示手段からの反射光が入射する様に構成されている事を特徴とする請 求範囲第 1乃至 6項の何れかに記載の電子機器。
8 . 当該情報表示手段は、 液晶表示手段、 数字、 画像盤、 或いは時計の文字 盤等から選択された一つである事を特徴とする請求範囲第 1乃至 7項の何れかに 記載の電子機器。
9 . 当該電子機器は時計である事を特徴とする請求範囲第 1乃至 7項の何れ かに記載の電子機器。
1 0 . 複数の当該細幅の線条体は、 互いに平行に若しくは所定の間隔を介して 互いに隣接して配置されている事を特徴とする請求範囲第 1乃至 9項の何れかに 記載の電子機器。
1 1 . 当該細幅の線条体の幅及び当該各細幅の線条体の配列間隔は、 当該太陽 電池に於ける当該細幅の線条体が人間の目で知覚されない様な条件に設定されて いる事を特徴とする請求範囲第 1乃至 1 0項の何れかに記載の電子機器。
1 2 . 当該細幅の線条体は、 直線もしくは曲線で構成されている事を特徴とす る請求範囲第 1乃至 1 1項の何れかに記載の電子機器。
1 3 . 当該太陽電池の光透過率が 7 0 %以上である事を特徵とする請求範囲第 1乃至 1 2項の何れかに記載の電子機器。
1 4 . 当該太陽電池を構成する当該細幅の線条体の幅は 2 0 0 / m以下である 事を特徴とする請求範囲第 1乃至 1 3項の何れかに記載の電子機器。
1 5 . 当該太陽電池を構成する当該細幅の線条体の幅は 2 0 m以下である事 を特徴とする請求範囲第 1 4項に記載の電子機器。
1 6 . 当該太陽電池を構成する当該複数の細幅の線条体相互の間隔は、 少なく とも 5 0 mである事を特徴とする請求範囲第 1乃至 1 5項の何れかに記載の電 子機器。
1 7 . 当該透明性基板に於ける当該太陽電池の占める面積比率は 2 0 %以下で ある事を特徴とする請求範囲第 1乃至 1 6項の何れかに記載の電子機器。
1 8 . 当該透明性基板上に形成された当該複数個の当該細幅の線条体群は、 互 いに並列的に接続されている事を特徴とする請求範囲第 1乃至 1 7項の何れかに 記載の電子機器。
1 9 . 当該透明性基板上に形成された当該複数個の当該細幅の線条体群は、 互 いに異なる複数の組に分割され、 当該それぞれの組を構成する複数の細幅の線条 体同志は、 互いに並列的に接続されており、 且つ当該複数の組同志は、 互いに直 列的に接続されている事を特徴とする請求範囲第 1乃至 1 8項の何れかに記載の 電子機器。
2 0 . 当該一の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条 体は、 他の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体と互 いインタリーブ状に嵌入しあう様に配置せしめられている事を特徴とする請求範 囲第 1 9項に記載の電子機器。
2 1 . 当該一の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条 体は、 他の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体とそ の配列方向が互いに異なる様に配置せしめられている事を特徴とする請求範囲第 1 8乃至 2 0項の何れかに記載の電子機器。
2 2 . 当該太陽電池は、 当該透明性基板に当接する部分に配置されている透明 電極層と、 当該透明電極層に当接して設けられた発電層と当該発電層に当接して 設けられた金属層からなる電極層若しくは透明電極層とで構成されている事を特 徵とする請求範囲第 1乃至 2 1項の何れかに記載の電子機器。
2 3 . 当該太陽電池の電極層は何れも透明電極層である事を特徴とする請求範 囲第 2 2項記載の電子機器。
2 4 . 当該発電層は、 非晶質シリコン膜である事を特徴とする請求範囲第 2 1 又は 2 2項に記載の電子機器。
2 5 . 当該情報表示手段の表面は、 入射された光を反射しうる様に構成されて いる事を特徴とする請求範囲第 1乃至 2 4項の何れかに記載の電子機器。
2 6 . 透明性基板表面に太陽電池が形成されており、 当該太陽電池は、 当該透 明性基板の透明性の大部分を阻害しないように細幅の線条体形状を有し、 且つ当 該太陽電池は、 当該透明性基板の少なくとも一方の主面上に突出する様に形成さ れている太陽電池モジュール。
2 7 . 当該太陽電池は、 透明の保護膜によって被覆されている事を特徴とする 請求範囲第 2 6項記載の太陽電池モジュール。
2 8 . 当該太陽電池の側壁部は、 光入射部を構成する事を特徴とする請求範囲 第 2 6又は 2 7項に記載の太陽電池モジュール。
2 9 . 複数の当該細幅の線条体は、 互いに平行に若しくは所定の間隔を介して 互いに隣接して配置されている事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 2 8項の何れ かに記載の太陽電池モジユール。
3 0 . 当該細幅の線条体の幅及び当該各細幅の線条体の配列間隔は、 当該太陽 電池に於ける当該細幅の線条体が人間の目で知覚されない様な条件に設定されて いる事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 2 9項の何れかに記載の太陽電池モジュ —ル。
3 1 . 当該細幅の線条体は、 直線もしくは曲線で構成されている事を特徴とす る請求範囲第 2 6乃至 3 0項の何れかに記載の太陽電池モジュール。
3 2 . 当該太陽電池の光透過率が 7 0 %以上である事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 3 1項の何れかに記載の太陽電池モジュール。
3 3 . 当該太陽電池を構成する当該細幅の線条体の幅は 2 0 0 m以下である 事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 3 2項の何れかに記載の太陽電池モジュール c
3 4 . 当該太陽電池を構成する当該細幅の線条体の幅は 2 0 m以下である事 を特徴とする請求範囲第 3 3項に記載の太陽電池モジュール。
3 5 . 当該太陽電池を構成する当該複数の細幅の線条体相互の間隔は、 少なく とも 5 0 である事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 3 4項の何れかに記載の 太陽電池モジュール。
3 6 . 当該透明性基板に於ける当該太陽電池の占める面積比率は 2 0 %以下で ある事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 3 5項の何れかに記載の太陽電池モジュ ール。
3 7 . 当該透明性基板上に形成された当該複数個の当該細幅の線条体群は、 互 いに並列的に接続されている事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 3 6項の何れか に記載の太陽電池モジュール。
3 8 . 当該透明性基板上に形成された当該複数個の当該細幅の線条体群は、 互 いに異なる複数の組に分割され、 当該それぞれの組を構成する複数の細幅の線条 体同志は、 互いに並列的に接続されており、 且つ当該複数の組同志は、 互いに直 列的に接続されている事を特徴とする請求範囲第 2 6乃至 3 7項の何れかに記載 の太陽電池モジュール。
3 9 . 当該一の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条 体は、 他の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体と互 ぃィンタリーブ状に嵌入しあう様に配置せしめられている事を特徴とする請求範 囲第 3 8項に記載の太陽電池モジュール。
4 0 . 当該一の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条 体は、 他の組を構成する互いに並列的に配置されている複数の細幅の線条体とそ の配列方向が互いに異なる様に配置せしめられている事を特徴とする請求範囲第 3 8又は 3 9項に記載の太陽電池モジュール。
4 1 . 文字盤の上方に太陽電池モジュールを配置したことを特徴とする太陽電 池付き時計。
4 2 . 風防ガラスに太陽電池を形成することを特徴とする太陽電池付き時計。
4 3 . 風防ガラス下に太陽電池モジュールを配置することを特徴とする太陽電 池付き時計。
4 4 . 太陽電池モジュールに発電部と表示部を持つ事を特徴とする請求範囲第 4 1乃至 4 3項の何れかに記載の太陽電池付き時計。
4 5 . 太陽電池素子が蜘蛛の巣状である事を特徴とする請求範囲第 4 1乃至 4 4項の何れかに記載の太陽電池付き時計。
4 6 . 太陽電池素子が複数の平行線からなる事を特徴とする請求範囲第 4 1乃 至 4 5項の何れかに記載の太陽電池付き時計。
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