JP2010147307A - Solar cell module, method for manufacturing the same, and manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール、及びその製造方法並びに製造装置に関する。 The present invention relates to a solar cell module, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
エネルギーの効率的な利用の観点から、近年、太陽電池はますます広く一般に利用されつつある。特に、シリコン単結晶を利用した太陽電池は単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。しかし一方でシリコン単結晶を利用した太陽電池は、シリコン単結晶インゴットをスライスしたシリコンウエハを用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。特に屋外などに設置される大面積の太陽電池をシリコン単結晶を利用して実現しようとすると、相当にコストが掛かるのが現状である。そこで、より安価に製造可能なアモルファス(非晶質)シリコン薄膜を利用した太陽電池が、ローコストな太陽電池として普及している。 In recent years, solar cells are becoming more and more widely used from the viewpoint of efficient use of energy. In particular, a solar cell using a silicon single crystal is excellent in energy conversion efficiency per unit area. However, on the other hand, since a solar cell using a silicon single crystal uses a silicon wafer obtained by slicing a silicon single crystal ingot, a large amount of energy is consumed for manufacturing the ingot, and the manufacturing cost is high. In particular, if a large-area solar cell installed outdoors or the like is to be realized using a silicon single crystal, the current cost is considerably high. Therefore, solar cells using amorphous (amorphous) silicon thin films that can be manufactured at lower cost are widely used as low-cost solar cells.
アモルファスシリコン太陽電池は、光を受けると電子とホールを発生するアモルファスシリコン膜(i型)を、p型およびn型のシリコン膜ではさんだpin接合と呼ばれる層構造の半導体膜を用いて、この半導体膜の両面にそれぞれ電極を形成したものである。太陽光によって発生した電子とホールは、p型・n型半導体の電位差によって活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで両面の電極に電位差が生じる。 An amorphous silicon solar cell uses an amorphous silicon film (i-type) that generates electrons and holes when receiving light, and a semiconductor film having a layer structure called a pin junction sandwiched between p-type and n-type silicon films. Electrodes are formed on both sides of the film. Electrons and holes generated by sunlight move actively due to the potential difference between the p-type and n-type semiconductors, and this is continuously repeated, causing a potential difference between the electrodes on both sides.
こうしたアモルファスシリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、受光面側となるガラス基板にTCOなどの透明電極を下部電極として成膜し、この上にアモルファスシリコンからなる半導体膜と、上部電極となるAg薄膜などを形成してなる。このような上下電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池は、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは電位差が小さく、抵抗値の問題もあるため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した太陽電池セルを形成し、互いに隣接する太陽電池セルどうしを電気的に接続してなる。具体的には、基根上に広い面積で均一に形成した光電変換体に、レーザー光などでスクライブ線(スクライブライン)と称される溝を形成して多数の短冊状の太陽電池セルとし、この太陽電池セルどうしを電気的に直列に接続した構造とする。 As a specific configuration of such an amorphous silicon solar cell, for example, a transparent electrode such as TCO is formed as a lower electrode on a glass substrate on the light-receiving surface side, and a semiconductor film made of amorphous silicon, an upper electrode, An Ag thin film is formed. An amorphous silicon solar cell having a photoelectric conversion body composed of such upper and lower electrodes and a semiconductor film has a small potential difference and a problem of resistance value only by forming each layer uniformly on a large area on a substrate. A solar battery cell in which photoelectric conversion bodies are electrically partitioned for each predetermined size is formed, and solar battery cells adjacent to each other are electrically connected to each other. Specifically, a plurality of strip-shaped solar cells are formed by forming grooves called scribe lines (scribe lines) with a laser beam or the like in a photoelectric converter uniformly formed over a large area on the base. The solar battery cells are electrically connected in series.
ところで、薄膜系シリコン太陽電池において、一部の太陽電池セルがパーティクルや電極の不均一性、電極不良もしくは光の入射面にゴミが載るもしくは影を形成して出力が低下した場合、直列構造をなす薄膜系シリコン太陽電池モジュール全体の出力は著しく低下する。さらに出力が低下した太陽電池セルは、回路上の抵抗となり、その太陽電池セルの両端には逆方向に電圧(バイアス電圧)が印加され、局所的に加熱する現象(ホットスポット現象)が起きる。 By the way, in a thin film silicon solar cell, when some solar cells have particle or electrode non-uniformity, electrode failure, or dust is deposited on the light incident surface or a shadow is formed and the output is reduced, a series structure is used. The output of the entire thin film silicon solar cell module formed is significantly reduced. Further, the solar cell whose output is reduced becomes a resistance on the circuit, and a voltage (bias voltage) is applied in the opposite direction to both ends of the solar cell, causing a phenomenon of local heating (hot spot phenomenon).
従来、出力の低下とホットスポット現象を回避するために、薄膜シリコン太陽電池モジュールごとにバイパスダイオードを設ける(例えば、特許文献1参照)、もしくは、スクライブ線に平行な部分的スクライブ線を設けること(例えば、特許文献2参照)等の技術が知られている。
しかしながら、これらの技術では、製造工程が増加したり、バイパスダイオードのコスト上昇につながる等の問題があった。
However, these techniques have problems such as an increase in the manufacturing process and an increase in the cost of the bypass diode.
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、複雑な構造を必要とせず、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、工程を増やすことなく、既設の装置に追加することが可能であり、かつコストを削減することができ、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュールを製造することが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することを第二の目的とする。
また、本発明は、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュールを製造することが可能な太陽電池モジュールの製造装置を提供することを第三の目的とする。
The present invention has been devised in view of such a conventional situation, does not require a complicated structure, can prevent a decrease in output and a hot spot phenomenon, and has a highly reliable solar cell module. The primary purpose is to provide it.
In addition, the present invention can be added to an existing apparatus without increasing the number of steps, can reduce costs, can prevent a decrease in output and a hot spot phenomenon, and has excellent reliability. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar cell module capable of manufacturing a solar cell module.
The third object of the present invention is to provide a solar cell module manufacturing apparatus capable of preventing a decrease in output and a hot spot phenomenon and capable of manufacturing a solar cell module excellent in reliability. To do.
本発明の請求項1に記載の太陽電池モジュールは、基板上に第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねてなる積層体が、スクライブ線により区画されて複数の太陽電池セルとされ、隣接する位置にある該太陽電池セル同士を直列に接続し、複数段の該太陽電池セルから構成される太陽電池モジュールであって、前記第二電極層は、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有しており、前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されていることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の太陽電池モジュールは、請求項1において、前記第二電極層において、前記第一部位の膜厚が150nm以上、かつ、前記第二部位の膜厚が50nm以下であることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の太陽電池モジュールの製造方法は、基板上に第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねてなる積層体が、スクライブ線により区画されて複数の太陽電池セルとされ、隣接する位置にある該太陽電池セル同士を直列に接続し、複数段の該太陽電池セルから構成され、前記第二電極層は、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有しており、前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されている太陽電池モジュールの製造方法であって、所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記第二電極層の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、第二電極層を形成する工程を含み、前記工程において、前記第一電極層及び前記発電層が既に作製され、かつスクライブ線も形成された前記基板を用い、該基板と前記ターゲットの間に、前記スクライブ線と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを配置し、該マスクを介して前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記基板上に付着させることにより前記第二電極層を形成することを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の太陽電池モジュールの製造装置は、基板上に第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねてなる積層体が、スクライブ線により区画されて複数の太陽電池セルとされ、隣接する位置にある該太陽電池セル同士を直列に接続し、複数段の該太陽電池セルから構成され、前記第二電極層は、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有しており、前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されている太陽電池モジュールの製造装置であって、前記第一電極層及び前記発電層が既に作製され、かつスクライブ線も形成された前記基板を用い、該基板上に前記第二電極層を形成する成膜空間内において、前記基板と前記ターゲットの間に、前記スクライブ線と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを備えたことを特徴とする。
In the solar cell module according to claim 1 of the present invention, a stacked body in which a first electrode layer, a power generation layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate is partitioned by a scribe line, and a plurality of solar cells. The solar cells are connected in series to each other at adjacent positions, and are composed of a plurality of stages of the solar cells, wherein the second electrode layer has a thick first portion. And a second portion having a thickness smaller than that of the first portion, and both the first portion and the second portion are alternately arranged so as to intersect the scribe line. It is characterized by.
The solar cell module according to claim 2 of the present invention is the solar cell module according to claim 1, wherein, in the second electrode layer, the film thickness of the first part is 150 nm or more and the film thickness of the second part is 50 nm or less. It is characterized by being.
In the method for manufacturing a solar cell module according to
In the solar cell module manufacturing apparatus according to claim 4 of the present invention, a stacked body in which a first electrode layer, a power generation layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate is partitioned by a scribe line to form a plurality of solar cells. The battery cells are connected in series between the adjacent solar battery cells, and are composed of a plurality of stages of the solar battery cells. The solar cell has a second portion having a thickness smaller than that of one portion, and the first portion and the second portion are arranged alternately so as to intersect the scribe line. An apparatus for manufacturing a module, wherein the first electrode layer and the power generation layer are already formed and the substrate on which a scribe line is also formed is used, and the second electrode layer is formed on the substrate in a film formation space In the above, the scrub between the substrate and the target. A portion extending in the direction intersecting the drive line, characterized in that it comprises a mask having desired number.
本発明の太陽電池モジュールでは、第二電極層が、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有しており、前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されている。これにより、ある一つの太陽電池セルに不具合が生じたとしても、膜厚が薄い第二部位によって電流を流すことができるため、他の太陽電池セルに及ぼす影響を抑えることができる。その結果、本発明では複雑な構成を必要とせず、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。 In the solar cell module of the present invention, the second electrode layer has a first part having a large film thickness and a second part having a film thickness smaller than that of the first part. All of the second portions are alternately arranged so as to intersect the scribe line. Thereby, even if a problem occurs in a certain solar battery cell, an electric current can be passed through the second portion having a thin film thickness, so that the influence on other solar battery cells can be suppressed. As a result, the present invention does not require a complicated configuration, can prevent output reduction and hot spot phenomenon, and can provide a highly reliable solar cell module.
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法では、スパッタを行い第二電極層を形成する工程において、基板とターゲットの間に、前記スクライブ線と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを配置し、該マスクを介して前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記基板上に付着させることにより前記第二電極層を形成している。
これにより、得られる太陽電池モジュールにおいて、第二電極層は、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有し、前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されたものとなる。その結果、本発明では、工程を増やすことなく、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュールを製造することが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。
Further, in the method for manufacturing a solar cell module of the present invention, in the step of forming the second electrode layer by sputtering, a desired number of portions extending in the direction intersecting the scribe line are provided between the substrate and the target. The second electrode layer is formed by disposing a mask having only this, and depositing sputtered particles knocked out of the target through the mask onto the substrate.
Thereby, in the solar cell module to be obtained, the second electrode layer has a first part having a large film thickness and a second part having a film thickness smaller than that of the first part, All of the second parts are arranged so as to cross the scribe line and alternately. As a result, the present invention provides a method for manufacturing a solar cell module that can prevent a decrease in output and a hot spot phenomenon without increasing the number of steps and can manufacture a highly reliable solar cell module. be able to.
また、本発明の太陽電池モジュールの製造装置では、基板上に前記第二電極層を形成する成膜空間内において、前記基板と前記ターゲットの間に、前記スクライブ線と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを備えている。
この製造装置を用いることにより得られる太陽電池モジュールは、第二電極層が、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有し、前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されたものとなる。その結果、本発明では、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュールを製造することが可能な太陽電池モジュールの製造装置を提供することができる。
In the solar cell module manufacturing apparatus of the present invention, in the film formation space for forming the second electrode layer on the substrate, the solar cell module extends between the substrate and the target in a direction intersecting the scribe line. And a mask having a desired number of portions.
In the solar cell module obtained by using this manufacturing apparatus, the second electrode layer has a first part having a large film thickness and a second part having a film thickness smaller than that of the first part. Both the one part and the second part are arranged alternately so as to intersect the scribe line. As a result, in the present invention, it is possible to provide a solar cell module manufacturing apparatus that can prevent a decrease in output and a hot spot phenomenon, and that can manufacture a solar cell module excellent in reliability.
以下、本発明に係る太陽電池モジュール、及びその製造方法並びに製造装置の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, the best mode of a solar cell module, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratio of each component is the same as the actual one. Not necessarily.
図1は、本発明のアモルファスシリコン型の太陽電池モジュールの一例を示す要部拡大斜視図である。また、図2は図1の太陽電池モジュールの層構成を示す断面図であり、(a)は図1中、X1−X2線における断面図であり、(b)は図1中、Y1−Y2線における断面図である。
本発明の太陽電池モジュール10は、基板11の一面11a上に第一電極層13、発電層14、バッファ層15、第二電極層16を順に重ねてなる積層体12が、スクライブ線20により区画されて複数の太陽電池セル(区画素子)21,21・・・とされ、隣接する位置にある該太陽電池セル21,21・・・どうしを直列に接続し、複数段の該太陽電池セルから構成される太陽電池モジュールである。
FIG. 1 is an enlarged perspective view of an essential part showing an example of an amorphous silicon type solar cell module of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing the layer structure of the solar cell module of FIG. 1, (a) is a cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG. 1, and (b) is Y1-Y2 in FIG. It is sectional drawing in a line.
In the
そして本発明の太陽電池モジュール10は、前記第二電極層16は、膜厚が厚い第一部位16aと、該第一部位16aに比べて膜厚が薄い第二部位16bとを有しており、前記第一部位16aと前記第二部位16bは何れも、前記スクライブ線20に交差するように、かつ交互に配されていることを特徴とする。
In the
基板11は、たとえば、ガラスや透明樹脂等、太陽光の透過性に優れ、かつ、耐久性のある絶縁材料からなる。この太陽電池モジュール10では、基板11の他面11b側から太陽光Sを入射させる。
The
積層体12は、基板11側から順に第一電極層(下部電極)13、発電層(半導体層)14、バッファ層15、第二電極層(上部電極)16を積層してなる。
第一電極層(下部電極)13は、透明な導電材料、例えば、SnO2 、ITO、ZnOなどの光透過性の金属酸化物から形成されていればよい。
The laminate 12 is formed by laminating a first electrode layer (lower electrode) 13, a power generation layer (semiconductor layer) 14, a
The first electrode layer (lower electrode) 13 may be formed of a transparent conductive material, for example, a light-transmitting metal oxide such as SnO 2 , ITO, or ZnO.
発電層(半導体層)14は、例えば、図2(a)の上部に示すように、p型アモルファスシリコン膜14pとn型アモルファスシリコン膜14nとの間にi型アモルファスシリコン膜14iを挟んだpin接合構造を成す。そして、この発電層14に太陽光が入射すると電子とホールが生じて、p型アモルファスシリコン膜14pとn型アモルファスシリコン膜14nとの電位差によって活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで第一電極層(下部電極)13と第二電極層(上部電極)16との間に電位差が生じる(光電変換)。
The power generation layer (semiconductor layer) 14 is, for example, a pin having an i-type amorphous silicon film 14i sandwiched between a p-type
発電層14と、該発電層14上に配される第二電極層16との間にバッファ層15が配されていることが好ましい。
発電層14と第二電極層16との間にバッファ層15を配することにより、第二電極層16から発電層14中のシリコンへの拡散・反応を抑制することができる。このようなバッファ層15は、例えばZnO等からなる。
It is preferable that the
By disposing the
第二電極層(上部電極)16は、Ag(銀)やAl(アルミニウム)など導電性の光反射膜によって構成されれば良い。この第二電極層16は、たとえばスパッタ法などにより形成することができる。
The second electrode layer (upper electrode) 16 may be formed of a conductive light reflecting film such as Ag (silver) or Al (aluminum). The
このような積層体12は、スクライブ線(スクライブライン)20によって、例えば外形が短冊状の多数の太陽電池セル21,21・・・に分割されている。この太陽電池セル21,21・・・は互いに電気的に区画されるとともに、互いに隣接する太陽電池セル21どうしの間で、例えば電気的に直列に接続される。これにより、積層体12は、太陽電池セル21,21・・・を全て電気的に直列に繋いだ形態となり、高い電位差の電流を取り出すことができる。スクライブ線20は、例えば、基板11の一面に均一に積層体12を形成した後、レーザー光線などによって積層体12に所定の間隔で溝を形成することにより形成すれば良い。
Such a laminate 12 is divided by a scribe line (scribe line) 20 into a large number of
そして特に、本発明の太陽電池モジュール10では、図1及び図2(b)に示すように、第二電極層16が、膜厚が厚い第一部位16aと、該第一部位16aに比べて膜厚が薄い第二部位16bとを有しており、前記第一部位16aと前記第二部位16bは何れも、前記スクライブ線20に交差するように、かつ交互に配されている。
And especially in the
ここで、例えば図3に示すように、発電層14にコンタミネーションが混入する構造欠陥A1や、発電層14に微細なピンホールが生じる構造欠陥A2などの不具合が発生する場合がある。こうした構造欠陥A1,A2は、第一電極層13と第二電極層16との間を局所的に短絡(リーク)させ、発電効率を低下させる。
Here, for example, as shown in FIG. 3, defects such as a structural defect A1 in which contamination is mixed in the
また、スクライブ線20の形成途上でも、図3に示すように、レーザー照射位置のズレなどによって第二電極層16をなす金属が溶融してスクライブ線20の溝内に流下する構造欠陥A3などの不具合が発生する場合がある。こうした構造欠陥A3は、第一電極層13と第二電極層16との間を局所的に短絡(リーク)させ、発電効率を低下させる。
Further, even during the formation of the
このような構造欠陥や短絡(リーク)により出力が低下した場合、直列構造をなす太陽電池モジュール全体の出力は著しく低下する。
短絡が発生した場合、第二部位16bを形成しないと、長手方向のセルを流れる電流が全て短絡に集中するので、その長手方向のセルは発電に寄与しなくなる。しかし、第二部位16bを形成すると、第二部位16bの抵抗が高いため長手方向のセルの電流が全て部分的な短絡部分には集中せず、発電効率の低下を抑えることができる。
さらに影などにより出力が低下した太陽電池セルは、回路上の抵抗となり、その太陽電池セルの両端には逆方向に電圧(バイアス電圧)が印加され、このバイアス電圧により局所的に加熱する現象(ホットスポット現象)が起きる。しかし、第二部位16bを形成すると、第二部位16bが抵抗となり、長手方向のセルの逆電圧が全て局所に集中することを抑えることができる。これにより、ホットスポットの形成を抑制できる。
なお、第二部位16bの位置で第二電極を分離することでも短絡部への電流の集中や、逆電圧の局所への集中を防止することができる。しかし、この場合、この太陽電池は複数の直列の電池が並列に並べられた構造になる。この場合に、一の直列の系の一のセルが影やゴミなどにより出力が低下し、高抵抗のセルが発生した場合その直列の系全てが発電に寄与しなくなる。しかし、第二部位16bを設けることで、高抵抗となったセルを避けるように第二部位16bから他の直列の系に電流が流れるので、完全に第二部位16b部分で横手方向に分離する場合より発電効率の低下を抑えることができる。
このように第二部位16bは、短絡やホットスポットに集中する比較的大きな電流には抵抗として作用し、部分的に抵抗となったセルを避ける比較的小さな電流には電極として作用するので、全体として発電効率を維持できる。
When the output is reduced due to such a structural defect or a short circuit (leakage), the output of the entire solar cell module having a series structure is significantly reduced.
When a short circuit occurs, if the
Further, the solar cell whose output is reduced due to a shadow or the like becomes a resistance on the circuit, and a voltage (bias voltage) is applied in the opposite direction to both ends of the solar cell, and the phenomenon of local heating by this bias voltage ( Hot spot phenomenon) occurs. However, when the
Note that separation of the second electrode at the position of the
Thus, the
しかしながら、本発明の太陽電池モジュール10では、第二電極層16は、膜厚が厚い第一部位16aと、該第一部位16aに比べて膜厚が薄い第二部位16bとを有し、前記第一部位16aと前記第二部位16bは何れも、前記スクライブ線20に交差するように、かつ交互に配されている。
これにより、ある一つの太陽電池セルに上述したような不具合が生じたとしても、膜厚が薄い第二部位16bによって電流を流すことができる。そのため、他の太陽電池セルに及ぼす影響を抑えることができる。その結果、太陽電池モジュール10は、複雑な構成を必要とせず、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れたものとなる。
However, in the
Thereby, even if the above-mentioned malfunction occurs in a certain solar battery cell, an electric current can be sent by the 2nd site |
第2部位16bの幅としては、特に限定されるものではないが、例えば1〜10mm程度である。
第二電極層16の一部を除去してしまうのではなく、膜厚の薄い第二部位16bとすることにより、第二電極層16における反射性能の低下(ロス)を防止することができる。
Although it does not specifically limit as a width | variety of the 2nd site |
Instead of removing a part of the
第二電極層16において、前記第一部位16aの膜厚が150nm以上、かつ、前記第二部位16bの膜厚が50nm以下であることが好ましい。第一部位16aの膜厚が150nm以上であることで、低抵抗でかつ反射性能をもち、かつ長期間の使用に対して耐候性に優れたものとなる。また、第二部位16bの膜厚が50nm以下であることで、導電性を保ちつつ出力やホットスポット現象が起きた場合、バイパス電極の機能をもち、かつ反射性能を有するものとなる。
In the
なお、第二電極層16(上部電極)15の上に、保護層17を形成するのが好ましい。このような保護層17は、例えばTi等からなる。
A
次に、上述したような構成の太陽電池モジュール10を製造するための製造方法及び製造放置について説明する。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記第二電極層16の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、第二電極層16を形成する工程を含む。
そして本発明は、前記工程において、前記第一電極層13及び前記発電層14が既に作製され、かつスクライブ線20も形成された前記基板11を用い、該基板11と前記ターゲット42の間に、前記スクライブ線20と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを配置し、該マスクを介して前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記基板11上に付着させることにより前記第二電極層16を形成することを特徴とする。
Next, a manufacturing method and manufacturing leaving for manufacturing the
The manufacturing method of the solar cell module of the present invention generates a horizontal magnetic field on the surface of the target while applying a sputtering voltage to the target forming the base material of the
And this invention uses the said board |
これにより、得られる太陽電池モジュール10において、第二電極層16は、膜厚が厚い第一部位16aと、該第一部位16aに比べて膜厚が薄い第二部位16bとを有し、前記第一部位16aと前記第二部位16bは何れも、前記スクライブ線20に交差するように、かつ交互に配されたものとなる。その結果、本発明では、工程を増やすことなく、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュール10を製造することが可能である。
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法を工程順に説明する。
Thereby, in the obtained
Hereinafter, the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention will be described in the order of steps.
まず、第一電極層13として透明導電膜が成膜された絶縁性透明基板11を準備する。
次いで、第一電極層13上に、発電層14のp型アモルファスシリコン膜14p、i型アモルファスシリコン膜14i、n型アモルファスシリコン膜14nと、を各々別々のプラズマCVD反応室内で形成する。
First, an insulating
Next, the p-type
p型アモルファスシリコン膜14pは、個別の反応室内においてプラズマCVD法により、たとえばアモルファスシリコン(a−Si)のp層を、基板温度が180−200℃、電源周波数が13.56MHz、反応室内圧力が70〜120Pa、反応ガス流量は、モノシラン(SiH4)が300sccm、水素(H2)が2300sccm、水素を希釈ガスとしたジボラン(B2H6/H2)が180sccm、メタン(CH4)が500sccmの条件で成膜することができる。
The p-type
また、i型アモルファスシリコン膜14iは、個別の反応室内においてプラズマCVD法により、たとえばアモルファスシリコン(a−Si)のi層を、基板温度が180〜200℃、電源周波数が13.56MHz、反応室内圧力が70〜120Pa、反応ガス流量はモノシラン(SiH4)が1200sccmの条件で成膜することができる。 Further, the i-type amorphous silicon film 14i is formed by, for example, forming an i-layer of amorphous silicon (a-Si) in a separate reaction chamber using a substrate temperature of 180 to 200 ° C., a power supply frequency of 13.56 MHz, and a reaction chamber. The film can be formed under the conditions of a pressure of 70 to 120 Pa and a reactive gas flow rate of monosilane (SiH 4 ) of 1200 sccm.
さらに、n型アモルファスシリコン膜14nは、個別の反応室内においてプラズマCVD法により、たとえばアモルファスシリコン(a−Si)のn層を、基板温度が180〜200℃、電源周波数が13.56MHz、反応室内圧力が70〜120Pa、反応ガスの流量は、水素を希釈ガスとしたホスフィン(PH3/H2)が200sccmの条件で成膜することができる。
Further, the n-type
次に、第一電極層13及び発電層14に向けて、例えばレーザー光線などを照射して、スクライブ線(スクライブライン)20を形成する。これにより、積層体12は短冊状の多数の太陽電池セル21,21・・・に分割される。この太陽電池セル21,21・・・は互いに電気的に区画されるとともに、互いに隣接する太陽電池セル21同士の間で、例えば電気的に直列に接続される。
Next, a
次に、前記発電層14上に、バッファ層15、第二電極層16、保護層17を順に形成する。
これらバッファ層15、第二電極層16及び保護層17は、例えばインライン型のスパッタ装置を用いて、同一装置内で連続して形成(成膜)される。
Next, the
The
ここで、バッファ層15、第二電極層16及び保護層17の形成に用いられる、本発明の太陽電池モジュールの製造装置について説明する。
図4は、本実施形態における太陽電池モジュールの製造装置の概略構成図(側面図)である。また、図5は、図4に示す製造装置におけるスパッタ室の概略構成図(側面図)である。
図4に示すように、製造装置30は、基板11を水平保持して搬送するインライン式のスパッタ装置であって、基板11の仕込室31と、加熱室32と、スパッタ室33と、隔離室34と、取出室35とを備え、それぞれが連通可能に構成されている。
Here, the solar cell module manufacturing apparatus of the present invention used for forming the
FIG. 4 is a schematic configuration diagram (side view) of the solar cell module manufacturing apparatus in the present embodiment. FIG. 5 is a schematic configuration diagram (side view) of the sputtering chamber in the manufacturing apparatus shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the
スパッタ装置30内には、基板11の搬送方向(図5矢印F−F’方向)に沿って複数の搬送ローラ(搬送手段)36が配列されている。搬送ローラ36の回転軸は、基板11の搬送方向と直交するように配置され、回転軸には複数のローラ本体37が基板11の搬送方向に並んで配置されている。そして、回転軸が回転することにより、ローラ本体37上に保持された基板11が搬送される。本実施形態のスパッタ装置30では、基板11が水平に保持された状態で搬送される。
In the
仕込室31、加熱室32、スパッタ室33及び隔離室34はそれぞれ、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段38を備えている。真空引きされた仕込室31内に基板11が搬送される。
The
スパッタ室33は、開口部が矩形状に形成され、スパッタ室33内の天井側には、基板11の表面と略平行に複数のスパッタカソード機構40a〜40c(例えば、図5では3個)が配置されている。
なお、スパッタカソード機構40a〜40cは、それぞれ同様の構成とされているので、以下の説明では、スパッタカソード機構40a〜40cをまとめてスパッタカソード機構40として記す場合がある。また、スパッタカソード機構40a〜40cの構成部材についても同様である。
The sputtering
Since the
スパッタカソード機構40は、ターゲット42と、防着部材44とを備えている。
ターゲット42は、平面視矩形状のものであり、その短手方向を基板11の搬送方向に一致させて、複数のターゲット42が配列されている。つまり、基板11は搬送手段により、ターゲット42の配列方向に沿って搬送される。各ターゲット42は、その表面と基板11の表面との間に所定の間隔を空けて基板11に対向配置されている。
The
The target 42 has a rectangular shape in plan view, and a plurality of targets 42 are arranged such that the short direction thereof coincides with the transport direction of the
スパッタ室33において太陽電池のバッファ層15、第二電極層16及び保護層17を形成する場合、スパッタ室33のターゲット42aは、バッファ層15となるZnO系膜の成膜材料を備えている。また、ターゲット42bは、第二電極層16となるAg系膜の成膜材料を備えている。また、ターゲット42cは、保護層17となるTi系膜の成膜材料を備えている。
When the solar
なお、ターゲット42は、背面プレート46にロウ材でポンディングされている。そして、ターゲット42は、背面プレート46を介して外部電源(電源)に接続され、負電位に保持されている。スパッタ室33の外方には、背面プレート46の裏面に沿って、ターゲット42の表面に水平な磁界を発生させる図示しない磁気回路が配置されている。
The target 42 is bonded to the back plate 46 with a brazing material. The target 42 is connected to an external power source (power source) via the back plate 46 and is held at a negative potential. Outside the
防着部材44は、側面視L宇状の部材が対向したものであり、各ターゲット42の長手方向に沿う両側方を各々囲むように設けられている。したがって、各ターゲット間は、防着部材44により遮られている。防着部材44は、ターゲット42から叩き出された粒子の飛散範囲を規制して、粒子が基板11の表面以外の箇所(例えば、スパッタ室33の壁面等)に付着することを防ぐものである。また、基板11に対する粒子の入射角度を所定角度範囲に制限するものである。
The
ターゲット42の近傍であって、防着部材44に囲まれた内側には、各スパッタカソード機構40に対応してガス供給手段47が接続されている。このガス供給手段47は、Ar等の不活性ガス(スパッタガス)や,O2 等の反応ガスをスパッタ室33に供給するものである。
A gas supply means 47 is connected to each sputtering
スパッタ室33の搬出側には、スパッタ室33に連通して隔離室34及び取出室35が設けられている。この取出室35には、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段39が設けられており、取り出し室35を真空引きすることで隔離室34及びスパッタ室33も真空引きされるように構成されている。
On the carry-out side of the sputtering
そして特に、本発明の太陽電池モジュールの製造装置30では、基板11上に前記第二電極層16を形成する成膜空間内において、前記基板11と前記ターゲット42の間に、前記スクライブ線20と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスク50を備えている。
この製造装置30を用いることにより得られる太陽電池モジュール10は、第二電極層16が、膜厚が厚い第一部位16aと、該第一部位16aに比べて膜厚が薄い第二部位16bとを有し、前記第一部位16aと前記第二部位16bは何れも、前記スクライブ線20に交差するように、かつ交互に配されたものとなる。その結果、本発明の製造装置では、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れた太陽電池モジュール10を製造することが可能である。
And in particular, in the solar cell
In the
次に、このような製造装置30を用いての、バッファ層15、第二電極層16、保護層17の形成方法について説明する。
まず、スパッタ室33において、ターゲット42を背面プレート46にインジウム材等でボンディングして固定する。ここで、ターゲット42aとしては、バッファ層15となるZnO系膜の成膜材料を備えている。また、ターゲット42bとしては、第二電極層16となるAg系膜の成膜材料を備えている。また、ターゲット42cとしては、保護層17となるTi系膜の成膜材料を備えている。
Next, a method of forming the
First, in the sputtering
そして、基板11を仕込室31に収納した状態で、仕込31及びスパッタ室33を真空排気手段38で粗真空引きし、仕込室31及びスパッタ室33が所定の真空度、となった後に、基板11を仕込室31からスパッタ室33に搬入する。
基板11を位置Aまで搬送し、基板11をターゲット42aに対向させて配する。
Then, in a state where the
The board |
次いで、スパッタ室33を真空排気手段38で高真空引きし、スパッタ室33が所定の高真空度となった後に、スパッタ室33に、スパッタガス導入手段15によりAr等のスパッタガスを導入し、スパッタ室33内を所定の圧力(スパッタ圧力)とする。
Next, the sputtering
次いで、電源によりターゲット42aにスパッタ電圧、例えば、直流電圧に高周波電圧を重畳したスパッタ電圧を印加する。スパッタ電圧印加により、基板11上にプラズマが発生し、このプラズマにより励起されたAr等のスパッタガスのイオンがターゲット42aに衝突し、このターゲット42aから構成原子を飛び出させ、基板11の発電層14上にZnOからなるバッファ層15を成膜する。
Next, a sputtering voltage, for example, a sputtering voltage in which a high-frequency voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the
バッファ層15を成膜した後、基板11を位置Bまで搬送し、基板をターゲット42bに対向させて配する。
次いで、電源によりターゲット42bにスパッタ電圧を印加することによりターゲット42bから構成原子を飛び出させ、発電層14上にAgからなる第二電極層16を成膜する。
After the
Next, a sputtering voltage is applied to the
ここで本発明では、スパッタを行い第二電極層16を形成する工程において、基板11とターゲット42の間に、前記スクライブ線20と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスク50を配置する。このマスク50は、例えばワイヤ状のものであってもよい。
そして、マスク50を介して前記ターゲット42bから叩き出されたスパッタ粒子を前記基板11(バッファ層15)上に付着、堆積させる。
Here, in the present invention, in the step of forming the
Then, sputtered particles knocked out of the
このとき、スパッタ粒子の付着がマスク50により阻害された部分では、該スパッタ粒子は薄く堆積し、それ以外の部分ではスパッタ粒子は厚く堆積する。
これにより、形成された第二電極層16は、膜厚が厚い第一部位16aと、該第一部位16aに比べて膜厚が薄い第二部位16bとを有し、前記第一部位16aと前記第二部位16bは何れも、前記スクライブ線20に交差するように、かつ交互に配されたものとなる。
At this time, the sputtered particles are deposited thinly in the portion where the adhesion of the sputtered particles is blocked by the
Thereby, the formed
第二電極層16を成膜した後、基板11を位置Cまで搬送し、基板をターゲット42cに対向させて配する。
次いで、電源によりターゲット42cにスパッタ電圧を印加することによりターゲット42cから構成原子を飛び出させ、第二電極層15上にTiからなる保護層17を成膜する。
After the
Next, a sputtering voltage is applied to the
以上のようにして基板11上にバッファ層15、第二電極層16、保護層17を成膜した後、この基板11をスパッタ室33から隔離室34/取出室35へと搬送し、この取出室35の真空を破り、このバッファ層15、第二電極層16、保護層17が形成された基板11を取り出す。
これにより、図1及び図2に示すような太陽電池モジュール10が得られる。
After the
Thereby, the
このようにして製造された太陽電池モジュール10では、ある一つの太陽電池セルに不具合が生じたとしても、膜厚が薄い第二部位16bによって電流を流すことができるため、他の太陽電池セルに及ぼす影響を抑えることができる。その結果、太陽電池モジュール10は、出力低下やホットスポット現象を防止することができ、信頼性に優れたものとなる。
In the
以上、本発明の太陽電池モジュール、及びその製造方法並びに製造装置について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although the solar cell module of this invention, its manufacturing method, and a manufacturing apparatus have been demonstrated, this invention is not limited to the example mentioned above, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can change suitably.
本発明は、太陽電池モジュール、及びその製造方法並びに製造装置に広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to a solar cell module, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus.
10 太陽電池モジュール、11 基板、12 積層体、13 第一電極層、14 発電層、15 バッファ層、16 第二電極層、16a 第一部位、16b 第二部位、20 スクライブ線、21 太陽電池セル。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第二電極層は、膜厚が厚い第一部位と、該第一部位に比べて膜厚が薄い第二部位とを有しており、
前記第一部位と前記第二部位は何れも、前記スクライブ線に交差するように、かつ交互に配されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 A stacked body in which a first electrode layer, a power generation layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate is partitioned by a scribe line to form a plurality of solar cells, and the solar cells in adjacent positions are connected in series. A solar cell module comprising a plurality of stages of the solar cells,
The second electrode layer has a first portion having a thick film thickness and a second portion having a thin film thickness compared to the first portion,
Both the first part and the second part are arranged alternately so as to intersect the scribe line.
所望のプロセスガス雰囲気中にて、前記第二電極層の母材をなすターゲットにスパッタ電圧を印加しつつ、該ターゲットの表面に水平磁界を発生させてスパッタを行い、第二電極層を形成する工程を含み、
前記工程において、前記第一電極層及び前記発電層が既に作製され、かつスクライブ線も形成された前記基板を用い、該基板と前記ターゲットの間に、前記スクライブ線と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを配置し、該マスクを介して前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を前記基板上に付着させることにより前記第二電極層を形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A stacked body in which a first electrode layer, a power generation layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate is partitioned by a scribe line to form a plurality of solar cells, and the solar cells in adjacent positions are connected in series. And the second electrode layer has a first part having a large film thickness and a second part having a film thickness smaller than that of the first part. The first part and the second part are both a method of manufacturing a solar cell module that is alternately arranged so as to intersect the scribe line,
In a desired process gas atmosphere, while applying a sputtering voltage to a target that forms the base material of the second electrode layer, a horizontal magnetic field is generated on the surface of the target to perform sputtering, thereby forming a second electrode layer. Including steps,
In the step, using the substrate on which the first electrode layer and the power generation layer have already been formed and the scribe line is also formed, the substrate and the target are extended in a direction intersecting the scribe line. The second electrode layer is formed by disposing a mask having a desired number of exposed portions and attaching sputtered particles knocked out of the target through the mask onto the substrate. Manufacturing method of battery module.
前記第一電極層及び前記発電層が既に作製され、かつスクライブ線も形成された前記基板を用い、該基板上に前記第二電極層を形成する成膜空間内において、前記基板と前記ターゲットの間に、前記スクライブ線と交差する方向に延設された部位を所望の数だけ有するマスクを備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。 A stacked body in which a first electrode layer, a power generation layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on a substrate is partitioned by a scribe line to form a plurality of solar cells, and the solar cells in adjacent positions are connected in series. And the second electrode layer has a first part having a large film thickness and a second part having a film thickness smaller than that of the first part. The first part and the second part are both solar cell module manufacturing apparatuses that are alternately arranged so as to intersect the scribe line,
Using the substrate on which the first electrode layer and the power generation layer have already been formed and the scribe line is formed, in the film formation space for forming the second electrode layer on the substrate, the substrate and the target An apparatus for manufacturing a solar cell module, comprising a mask having a desired number of portions extending in a direction intersecting with the scribe line therebetween.
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JP2015205186A (en) * | 2009-06-30 | 2015-11-19 | ゴジョ・インダストリーズ・インコーポレイテッド | hygiene compliance monitoring system |
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