CN101809760A - 光电装置和光电装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光电装置和光电装置的制造方法。该光电装置由在基板上形成有透明导电层、光电层和金属电极的一个或多个光电池构成，在金属电极的第一部位与金属电极的远离第一部位的第二部位之间施加电压，除去金属电极的至少一部分。
Description
技术领域
本发明涉及光电装置和光电装置的制造方法。
背景技术
已知有使用多晶、微晶或非结晶的太阳能电池。在一般的太阳能电池的制作工艺中，在玻璃基板上形成氧化锡(SnO2)等的透明导电膜后，通过化学气相沉积法(CVD法)等形成作为光电层的多晶、微晶或非结晶。然后，形成作为背面电极的电极。在电极形成中，使用通过真空蒸镀法、溅射法将铝(Al)、银(Ag)、钛(Ti)等导电性物质进行制膜的方法等。
然而，在形成这样的电极层时，会将金属供给到作为形成面的光电层的与形成面相反的一侧的玻璃基板的背侧，从而导致产生以下等问题，即，太阳能电池的背面电极与玻璃基板表面之间的绝缘电阻降低。
因此，可考虑以下的方法(日本特开2007-197745号公报等)：缩小载置基板的基板支架(托盘)与基板的间隙，使得膜不会绕到基板的成膜面的背侧形成。
然而，存在这样的问题，即，在反复进行电极层的形成处理期间，附着于基板支架的附着物在电极层的形成处理中剥落，进入电极层中。因此，为了不使附着物剥落，不得不采取总是将基板支架保持在高温等对策，而且为了在形成电极层时减少来自基板支架等的杂质的带入，倾向于采用无支架方式(无托盘方式)。
发明内容
然而，当采用无支架方式时，会产生本来被基板支架防止的金属层的向玻璃基板侧的绕入，以致在光电层的制膜面的背侧会形成电极层。例如，如图9所示，在利用辊(roller)10、12将形成有光电层的基板14在与辊10、12的延伸方向正交的方向上进行搬送、并通过溅射等形成电极层的情况下，电极层可能会以在沿着基板14的搬送方向的边14a、14b绕到玻璃基板侧的方式形成。
当电极层像这样绕到玻璃基板侧形成时，可能会导致电极层与玻璃基板之间的绝缘耐压特性降低。
此外，即使是在光电层侧形成的电极层，在模块化的情况下，形成于基板的端部附近的电极部会位于作为模块的结构体的金属制的框架附近，可能会导致模块的绝缘耐压降低。
本发明的一个方面是光电装置的制造方法，该光电装置由在基板上形成有第一电极层、半导体层和第二电极层的一个或多个光电池构成，该光电装置的制造方法的特征在于，在上述第二电极层的不能获得光电动势的第一部位与上述第二电极层的远离上述第一部位的不能获得光电动势的第二部位之间施加电压，除去上述第二电极层的至少一部分。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的光电装置的制造工序的截面图。
图2是对本发明的实施方式的使用发送接收装置的通信会话进行说明的图。
图3是表示本发明的实施方式的通信系统的发送接收装置的其他例子的结构的图。
图4是表示本发明的实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极、和电路基板的配置的图。
图5是表示本发明的实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极、和电路基板的配置的图。图6是表示本发明的实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极、和电路基板的等效电路的图。
图7是表示本发明的实施方式的发送接收装置的接收信号的例子的图。
图8是表示本发明的实施方式的通信系统的接收装置的结构的图。说明本发明的实施方式的光电装置的制造方法的其他例子的图。
图9是表示本发明的实施方式的通信系统的接收装置的其他例子的结构的图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式的光电装置的制造方法进行说明。在本实施方式中，以使用非晶硅膜(a-Si膜)和微晶硅膜(μc-Si膜)的叠层(tandem)型薄膜光电装置为例进行说明。但是，本发明的适用范围不限定于此，能够应用于单层、多层、或薄膜型、堆积型(bulk type)等各种光电装置。
首先，在基板20形成透明导电膜22作为第一电极(图1(a))。作为基板20，能够使用玻璃、塑料等透明绝缘材料。透明导电膜22通过热化学气相沉积法(热CVD法)等使用氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)等形成。
接着，通过激光分离加工在透明导电膜22形成隙缝(slit)22a，将透明导电膜22分离加工为长方形状(图1(b)：隙缝22a形成在垂直于纸面的方向上)。在该激光分离加工中，例如优选使用波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
在进行激光分离加工后，在透明导电膜22上，按照成为光电层(发电层)的a-Si膜24和μc-Si膜26的顺序各分别成p层、i层、n层(图1(c))。a-Si膜和μc-Si膜能够通过等离子体化学气相沉积法(P-CVD法)形成。此时的成膜条件的例子在表1中示出。
[表1]
接着，对加工成长方形状的透明导电膜22的隙缝22a的旁边部位的光电层24、26实施激光分离加工来形成隙缝26a，将光电层24、26分离加工成长方形状(图1(d))。例如，在自透明导电膜22的隙缝22a离开50μm的位置，沿着透明导电膜22的隙缝22a进行分离加工。该激光分离加工中，例如优选使用波长约1.06μm、能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
接着，在光电层26上形成金属电极28作为第二电极(图1(e))。作为金属电极28，例如优选以银(Ag)作为主材料。金属电极28能够通过溅射来形成。金属电极28的膜厚例如优选为200nm。
此时，当将基板20装入基板支架来进行溅射处理时，附着于基板支架的附着物可能会进入金属电极28。因此，如图9所示那样，优选采用通过辊10、12来搬送基板20并形成金属电极28的无支架方式(无托盘方式)。
接着，对加工成长方形状的光电层26的隙缝26a的旁边部位的金属电极28实施激光分离加工来形成隙缝28a，将金属电极28分离加工成长方形状(图1(f))。例如，在位于与透明导电膜22的隙缝22a相反的一侧、自光电层26的隙缝26a离开50μm的位置，沿着光电层26的隙缝26a进行分离加工。该激光分离加工中，例如优选使用波长约1.06μm、能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。
此外，对基板20的端部附近实施激光分离加工来形成隙缝28b。隙缝28b按照贯穿透明导电膜22、光电层24、26和金属电极28的方式设置。通过设置隙缝28b，在基板20的端部的区域形成对发电没有贡献的无效部分。
通过以上的工序，完成集成型光电装置的基本结构，该集成型光电装置串联地连接有被隙缝28a分离的多个太阳电池单元。
然而，在当形成金属电极28时采用无支架方式(无托盘方式)等情况下，如图2的基板端部的截面图所示，存在以下情况：金属电极28绕到基板20侧，直至基板20的侧面和表面形成有金属电极28。
因此，在本实施方式中，进行将绕到基板20的表面侧而形成的金属电极28除去的处理。如图3所示，将作为导电性部件的电极棒30配置在从光电装置的引出(lead-out)电极区域A稍稍露出、并与无效区域B接触的位置。此外，将另一个电极棒32配置在远离绕到基板20的表面的金属电极28的位置。
电极棒30、32用导电性部件形成即可，但是优选例如采用铜制。此外，因为希望电极棒30、32能够遍及基板20的边地配置，所以优选使其长度为基板20的宽度以上。此外，例如能够使电极棒30、32为圆柱状、圆筒状、棱柱状，但是更优选具有与金属电极28线状地接触的曲面的形状。
接着，在电极棒30、32之间施加电压。所施加的电压，优选至少高于太阳电池单元(光电池)的电动势。也就是说，优选采用由流过电极棒30、32的电流产生的焦耳热可导致金属电极28蒸发的程度的电压。例如优选采用100V以上5000V以下。
在电压的施加中，优选使用具备保护电路的装置，该保护电路例如像耐电压试验装置等那样，感测供给电流，在流过大于规定值的电流的情况下停止施加电压。
在该状态下，如图4所示那样，使电极棒32与基板20的表面或绕到基板20的表面侧形成的金属电极28的表面接触，并且一点点地向基板20的端部移动。由此，电流流过电极棒30、32之间，由该电流产生的焦耳热导致金属电极28蒸发。通过使其从基板20的表面侧向端部侧面移动、并从端部侧面继续向光电层26侧移动，如图4和图5所示那样，能够将多余的金属电极28除去。
由于在电极棒30、32之间施加有电压，因此优选使电极棒32移动至电极棒30、32不接触的程度。从而，如图6的立体图所示那样，在光电装置的基板20的端部，光电层26的表面的一部分没有被金属电极28覆盖，相当于电极棒30、32的间隙的程度的金属电极28c残留为岛状，能够提高光电装置的绝缘耐压。
另外，在本实施方式中，对使电极棒32移动的情况进行了说明，但是也可以将电极棒32固定而移动电极棒30。此外，也可以使电极棒30、32两者以相互靠近的方式移动。
此外，也可以不采用对电极棒30、32施加高电压来除去金属电极28的方法，而是使用激光将金属电极28除去。例如，能够使用在形成薄膜太阳电池模块时所用的激光来除去金属电极28。具体而言，在波长532nm、频率10kHz、功率0.7W的条件下从光电层26侧照射激光，按照与激光的照射区域重合的方式在纵、横方向上移动基板20，使得激光进行扫描，由此能够除去任意区域的金属电极28。
此外，也可以通过喷射加工(blast process)来除去金属电极28。在喷射加工中，通过从喷嘴吹出微小的粒子，利用机械能来除去金属电极28。粒子优选使用钨、氧化铝、二氧化硅和氧化锆等。粒子的粒径优选使用研磨剂的#1000(1000号)左右的大小。例如，通过在喷射压力0.15MPa、80Hz(68g/分)的条件下喷射钨的粒子、使其相对基板20以相对速度1.0m/分的速度移动，能够将粒子击中的区域的金属电极28除去。
此外，也可以通过蚀刻来除去金属电极28。例如，通过浸渍于将28％稀释的氢氧化铵(NH4OH)和过氧化氢(H2O2)以2：1的比例混合而成的水溶液，金属电极28被蚀刻而除去。在以蚀刻进行除去的区域以外，优选使用适当的抗蚀剂等进行保护。
接着，参照图7，对将光电装置模块化的处理进行说明。在形成于基板20的端部的引出电极部A，通过超声波焊接铜箔引线(未图示)作为引出电极。接着，通过将EVA/背面薄膜(聚对苯二甲酸乙酯：PET等)依次层压进行真空加热压接，形成填充部40。背面膜除PET以外、也可以是由氟树脂(ETFE，PVDF)、PC、玻璃等夹着金属箔的结构和单体、不锈钢、伽等金属(钢板)。真空加热压接优选以例如150℃进行。进而，以150℃进行30分钟以上的加热处理，使EVA交联从而使其稳定化。在填充部40上还可以设置后座42。接着，将接线盒44安装于背面，将铜箔引线焊接于接线盒44，从而能够从光电装置取出电力。根据不同的情况，夹着橡胶等缓冲部件46，安装在铝、铁、不锈钢等的框架48上，从而完成模块。
对本实施方式中的实施了金属电极28的除去处理的模块与没有实施该处理的模块进行耐压试验，并对各个模块的耐压进行调查。耐压试验依照JIS C 8917进行。
对于实施了金属电极28的除去处理的模块，在耐压试验中没有产生问题。而另一方面，对于没有实施金属电极28的除去处理的模块，在电压施加中流有过电流，不能够达到耐压条件。试验后，对模块进行调查所得到的结果是，引出电极部与无效部之间变黑，推测电流流过该部分。
另外，在本实施方式中，在对金属电极28实施激光分离加工形成隙缝28a之后进行金属电极28的除去处理，但是也可以在形成隙缝28a之前进行除去处理。即，也可以是，如图8所示，使电极棒30与成为光电装置的无效区域B的位置接触，并且将电极棒32配置在远离绕到基板20的表面的金属电极28的位置，一边施加电压一边逐渐使电极棒32移动。
通常，隙缝28a通过从基板20侧入射激光来形成。当在基板20的端部形成有不需要的金属电极28的情况下，由于受到该金属电极28的干扰，可能导致不能够以期望的条件对透明导电膜22、光电膜24、26等照射激光。在该情况下，优选在形成隙缝28a之前除去不需要的金属电极28。
此外，在本实施方式中，对在光电装置的正电极(+电极)侧的端部应用金属电极28的除去处理的情况进行了说明，但对负电极(-电极)侧的端部或沿着基板20的隙缝22a、26a、28a的方向的端部的金属电极28也能够应用该处理。
此外，在本实施方式中，对除去绕到基板20的表面侧的金属电极28的方法进行了说明，但是在不存在金属电极28绕到基板20的表面侧的情况下，也能够应用本实施方式的金属除去方法。
例如在不存在金属电极28的绕入的情况下，也能够通过将基板20的端部的无效区域B中的光电层26上的金属电极28除去，提高模块化后的框架48与光电装置之间的耐压特性。
Claims (7)
1.一种光电装置的制造方法，该光电装置由在基板上形成有第一电极层、半导体层和第二电极层的一个或多个光电池构成，该光电装置的制造方法的特征在于：
在所述第二电极层的不能获得光电动势的第一部位与所述第二电极层的远离所述第一部位的不能获得光电动势的第二部位之间施加电压，除去所述第二电极层的至少一部分。
2.如权利要求1所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述第一部位，是形成在所述半导体层侧的所述第二电极层的部位，
所述第二部位，是绕到与所述半导体层相反侧的所述第二电极层的部位，
除去所述第二部位的至少一部分。
3.如权利要求1所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
在施加所述电压时，一边使对所述第一部位施加电压的电极和对所述第二部位施加电压的电极中的至少一个移动，一边施加电压。
4.如权利要求1所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述电压至少高于所述光电池的电动势。
5.如权利要求1所述的光电装置的制造方法，其特征在于：
所述电压的施加使用棒状的导电性部件。
6.一种光电装置，由在基板上形成有第一电极层、半导体层和第二电极层的一个或多个光电池构成，该光电装置的特征在于：
所述半导体层的一部分没有被所述第二电极层覆盖。
7.如权利要求6所述的光电装置，其特征在于：
所述基板端部的所述半导体层上的所述第二电极层形成为岛状。
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