CN102362357A - 太阳能电池模块的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使在高湿度环境下发电效率的降低也少、且长时间发挥稳定性能的太阳能电池模块以及可更廉价地制造该太阳能电池模块的制造方法,其中,在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层、在该表面电极层上形成利用光发电的光电转换单元;在光电转换单元上形成透明导电膜、在该透明导电膜上形成含银的背面电极层;进而在背面电极层上利用湿式涂布法涂布补强膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成背面电极补强膜。

Description

太阳能电池模块的制造方法
技术领域
本发明涉及硅系的薄膜型或多接合型太阳能电池模块的制造方法。更详细地,涉及太阳能电池模块的制造方法,该方法可大幅简化具备阻挡膜的太阳能电池模块的制造工序,其中所述阻挡膜在耐气候性、耐水性、耐湿性等各特性上具有优异的可靠性。
背景技术
现在,从保护环境的立场出发,清洁能源的研发不断进行。其中,太阳能电池由于作为其资源的太阳光是无限的且无公害等而受到关注。太阳能电池具有各种形态,作为其代表性的,有单晶硅系、多晶硅系、非晶硅系等硅系太阳能电池。此外,还存在代替硅而使用了包含Cu、In、Ga、Al、Se、S等的化合物的、以CIS系太阳能电池为代表的化合物系太阳能电池。另一方面,这些太阳能电池根据其形态分类为薄膜型或多接合型(串联型)等。特别地,薄膜太阳能电池、非晶硅系太阳能电池、化合物系太阳能电池等由于成本较低,且容易大面积化等,而被认为会成为今后太阳能电池的主流。
可是,作为这类太阳能电池所要求的特性,除了在将光能转换为电能时获得高转换效率之外,还由于太阳能电池一般在屋外使用,因而在其构成、材质结构等方面要求充分的耐久性、耐气候性等。例如,对于屋外环境,由于要求至少20~30年的长时间稳定地进行发电,因而在要求耐刮擦性、冲击吸收性等优异的同时,还要求防止水分、氧等的侵入的耐湿性、耐水性、或防止表面污垢、垃圾等的蓄积的高保护能力性等等。特别地,构成太阳能电池的太阳能电池元件容易受到温度或湿度的影响、高温多湿下的使用中的发电效率的降低成为严重的问题。这除了是太阳能电池元件自身的劣化之外,认为主要原因是金属离子由构成太阳能电池元件的集电电极溶出和移动所致的、元件短路电流的增加,从而提出了各种用于防止功能降低的技术。
但是,实际状况却是构成太阳能电池的材料、原材料等中并没有具备上述全部条件的物质。例如,被提出作为太阳能电池模块的表面保护层的氟系树脂片,与玻璃等相比虽然在可塑性、耐冲击性、轻量化、低成本化等上充分,但在耐热性、耐水性、防湿性等方面差。此外,构成太阳能电池模块的填充剂层在长时间使用时,存在因变质或劣化而生成分解物、从而导致太阳能电池性能劣化的问题等。
为了解决这些问题,公开有下述太阳能电池模块,其特征在于,其具备:在太阳能电池元件的表面设置的、至少阻止透过水蒸气、氧气、分解物、或添加剂的1种以上的障壁层;在含有该障壁层的太阳能电池元件的两面设置的、由利用以填充剂为漆料主成分的填充剂组合物而得的涂布膜或印刷膜构成的填充剂层;在设置于该表里两面的填充剂层之上设置的、由利用以树脂为漆料主成分的树脂组合物而得的涂布膜或印刷膜构成的耐气候性层;和在上述任意层上或层间设置的1层或1层以上的防污性层或紫外线遮蔽层(例如,参照专利文献1参照)。该太阳能电池模块中,pn接合结构等的结晶硅、p-i-n接合结构等的非晶硅、化合物半导体等的电动势部分形成在玻璃基板、塑料基板等基板上而构成太阳能电池元件,在与构成该太阳能电池元件的基板相对的面、即、在构成太阳能电池元件的电动势部分的表面形成障壁层。由此,显示耐气候性、耐热性、耐水性、耐湿性、耐风压性、耐降雹性、其它特性等各特性优异的效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-217441号公报(权利要求1、[0005]段)。
发明内容
发明要解决的课题
然而,构成上述专利文献1的发明的障壁层是使用真空蒸镀法、溅射法等物理气相生长法、或等离子体化学气相生长法、光化学气相生长法等化学气相生长法等而形成的无机氧化物的蒸镀膜。因此,存在制造工序中必须经由繁杂的工序、运行成本增加的问题。
本发明的目的在于提供太阳能电池模块的制造方法,该方法可以尽可能地排除真空蒸镀法或溅射法等真空工艺,而通过使用湿式涂布法更廉价地制造在高湿度环境下发电效率的降低也少、且长时间发挥稳定性能的太阳能电池。
用于解决课题的手段
本发明的第1观点是太阳能电池模块的制造方法,其包含:在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层的工序、在上述表面电极层上形成1个或2个以上利用光发电的光电转换单元的工序、在上述光电转换单元上形成透明导电膜的工序、在上述透明导电膜上形成背面电极层的工序、和在上述背面电极层上利用湿式涂布法涂布补强膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成背面电极补强膜的工序。
本发明的第4观点是基于第1观点的发明,其特征在于,在形成上述背面电极补强膜的工序之后,进一步包含在上述补强膜上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成阻挡膜的工序。
本发明的第17观点是太阳能电池模块的制造方法,其包含:在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层的工序、在上述表面电极层上形成1个或2个以上利用光发电的光电转换单元的工序、在上述光电转换单元上形成透明导电膜的工序、在上述透明导电膜上形成背面电极层的工序、和在上述背面电极层上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成阻挡膜的工序。
发明效果
对于本发明的第1观点的太阳能电池模块的制造方法来说,其包含:在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层的工序、在表面电极层上形成1个或2个以上利用光发电的光电转换单元的工序、在光电转换单元上形成透明导电膜的工序、在透明导电膜上形成背面电极层的工序、和在背面电极层上利用比较简便的湿式涂布法涂布补强膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成背面电极补强膜的工序。利用湿式涂布法可在较短时间内容易地得到硬而致密、且对背面电极层的密合性高的背面电极补强膜。其结果,背面电极补强膜可以保持背面电极层的电磁特性和耐腐食性。此外,即使利用激光划线来形成从光电转换单元起、贯穿透明导电膜和背面电极层而到达背面电极补强膜的分离槽,也可以防止该分离槽形成后的各层和膜出现剥离或缺损。因此,可以不使用真空设备等价格高且控制项目多的复杂的制造设备、而以简便的方法来形成背面电极补强膜。因此,不仅运行成本少即可完成,而且即使将太阳能电池的模块大型化也可以较容易地制造该模块。
对于本发明的第4观点的太阳能电池模块的制造方法来说,其特征在于,在形成上述背面电极补强膜的工序之后,进一步包含在上述补强膜上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成阻挡膜的工序。由于利用湿式涂布法来形成阻挡膜,故可以制为将具有不同性质的材料按意图重叠而得的层叠膜。由此,可以制造在耐气候性、耐水性、耐湿性等各特性上具有优异可靠性的太阳能电池。
对于本发明的第17观点的太阳能电池模块的制造方法来说,其包含:在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层的工序、在表面电极层上形成1个或2个以上利用光发电的光电转换单元的工序、在光电转换单元上形成透明导电膜的工序、在透明导电膜上形成背面电极层的工序、和在背面电极层上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成阻挡膜的工序。由于利用湿式涂布法来形成阻挡膜,故可以制为将具有不同性质的材料按意图重叠而得的层叠膜。由此,可以制造在耐气候性、耐水性、耐湿性等各特性上具有优异可靠性的太阳能电池。
此外,对于本发明的太阳能电池模块的制造方法来说,通过尽可能地排除真空蒸镀法或溅射法等真空工艺、并使用湿式涂布法,可以更廉价且不经由繁杂的工序而制造即使在高湿度环境下发电效率的降低也少、且长时间发挥稳定性能的太阳能电池。
附图说明
[图1] 本发明的第1实施方式的太阳能电池模块的主要部分放大剖面构成图。
[图2] 该太阳能电池模块的剖面构成图。
[图3] 显示本发明的其它实施方式的太阳能电池模块的、与图2对应的剖面构成图。
[图4] 本发明的第2实施方式的太阳能电池模块的主要部分放大剖面构成图。
[图5] 该太阳能电池模块的剖面构成图。
[图6] 显示本发明的其它实施方式的太阳能电池模块的、与图5对应的剖面构成图。
[图7] 本发明的第3实施方式的太阳能电池模块的主要部分放大剖面构成图。
[图8] 该太阳能电池模块的剖面构成图。
[图9] 显示本发明的其它实施方式的太阳能电池模块的、与图8对应的剖面构成图。
具体实施方式
<第1实施方式>
基于图1~图3来说明本发明的第1实施方式。如图1和图2所示,薄膜硅太阳能电池模块10具备基板11、与层叠于该基板11上的光敏元件15,该基板11具有绝缘性表面。光敏元件15是在基板11上按表面电极层12、光电转换单元13、透明导电膜14和背面电极层16的顺序进行层叠而形成的。而且具有下述结构,即,具备层叠于该光敏元件15上的、利用湿式涂布法涂布补强膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成的背面电极补强膜17,进而设置了隔着填充剂层19而层叠于该补强膜17上的背面膜21。该实施方式中,在与基板11的光入射侧相反的背面侧上,依次配置了光敏元件15、背面电极补强膜17、填充剂层19和背面膜21。
如图1和图2所示,基板11可以使用包含玻璃、陶瓷或高分子材料的透光性基板的任一者,或选自玻璃、陶瓷、高分子材料和硅的2种以上的透光性层叠体。作为高分子基板,可举出由聚酰亚胺或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等有机聚合物形成的基板。
表面电极层12是使从基板11侧入射的光向光电转换单元13透射,同时还作为光敏元件的一个电极发挥功能的透明且具有导电性的膜。作为该表面电极层12,可举出例如ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)、ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)、SnO2(氧化锡)、ZnO(氧化锌)、IZO(氧化铟-氧化锌系复合氧化物)、AZO(氧化铝-氧化锌系复合氧化物)等的膜。此外,表面电极层12还可由选自在ZnO、In2O3、SnO2、CdO、TiO2、CdIn2O4、Cd2SnO4或Zn2SnO4的任一者中掺杂Sn、Sb、F、Ga或Al的任一者而得的金属氧化物中的1种或2种以上的金属氧化物来构成。上述表面电极层12可通过例如热CVD法、溅射法、真空蒸镀法、湿式涂布法等目前已知的方法来形成,并无特别限定。利用湿式涂布法来形成表面电极层12时,与通过湿式涂布法形成后述的透明导电膜14的情形相同地进行。应予说明,上述ZnO具有高透光性、低电阻性、可塑性,且价格低,故适宜作为表面电极层12的材料。通过这种方法在基板11上形成的表面电极层12利用激光划线而被图案化为短栅状。即、形成分离槽22而进行分离加工。该分离槽22可以与后述分离槽18使用相同的装置来形成。
上述表面电极层12上形成有利用光发电的光电转换单元13。该光电转换单元13由非结晶(非晶质)硅半导体或结晶硅半导体构成。该实施方式中,光电转换单元13具有由非晶硅半导体形成的第1光电转换单元13a、与由微晶硅半导体形成的第2光电转换单元13b。具体地,第1光电转换单元13a是从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si(非晶硅)和n型a-Si(非晶硅)的p-i-n型的非晶硅层。此外,第2光电转换单元13b是从第1光电转换单元13a侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si(微晶硅)和n型μc-Si(微晶硅)的p-i-n型的微晶硅层。如此在光电转换单元中使用了i型a-Si(第1光电转换单元13a)与i型μc-Si(第2光电转换单元13b)的串联型太阳能电池模块是层叠了光吸收波长不同的2种半导体的结构,可以有效地利用太阳光光谱。这里,本说明书中,“微晶”意指不仅包含完全的结晶状态,而且还包含部分非结晶(非晶质)状态。通过这种方法在表面电极层12上形成的光电转换单元13利用激光划线而被图案化为短栅状。即、形成分离槽23而进行分离加工。该分离槽23可以与后述分离槽18使用相同的装置来形成。
应予说明,光电转换单元可以采取由非晶硅层或微晶硅层的任一者构成的单接合型、或将非晶硅层或微晶硅层的任一者或两者含有多层的多接合型的任一形态。
此外,还可采取p型a-SiC:H(非晶质碳化硅)/i型a-Si/n型μc-Si这样的结构。但并不限定于此,可以通过等离子体CVD法之类目前已知的方法来形成。进一步地,在光电转换单元之间,例如用上述串联型结构的例子表示时,如图3所示,在第1光电转换单元(非晶硅光电转换单元)13a与第2光电转换单元13b(微晶硅光电转换单元)13b之间,可以形成中间层53a。该中间层53a优选使用如表面电极层12或透明导电膜14中所使用的材料。
光电转换单元13上形成有透明导电膜14。透明导电膜14没有特别限定,可以通过溅射法、真空蒸镀法、热CVD法、湿式涂布法等目前已知的方法来形成。该透明导电膜14被设置来用于抑制光电转换单元13与背面电极层16的相互扩散、且提高背面电极层16的反射效率。利用湿式涂布法来形成该透明导电膜14时,首先制作透明导电膜用组合物。该透明导电膜用组合物是含有导电性氧化物微粒、且该导电性氧化物微粒分散于分散介质的组合物。作为透明导电膜用组合物中所含的导电性氧化物微粒,优选ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟-氧化锡系复合氧化物)、ATO(Antimony Tin Oxide:氧化锑-氧化锡系复合氧化物)的氧化锡粉末,或含有选自Al、Co、Fe、In、Sn、Ga和Ti中的1种或2种以上的金属的氧化锌粉末等。其中,特别优选ITO、ATO、AZO(Aluminum Zinc Oxide:铝掺杂氧化锌)、IZO(Indium Zinc Oxide:氧化铟-氧化锌系复合氧化物)、TZO(Tin Zinc Oxide:含锡氧化锌系复合氧化物)。此外,导电性氧化物微粒在透明导电膜用组合物中所含的固体成分中所占的含有比例优选为50~90质量%的范围内。使导电性氧化物微粒的含有比例在上述范围内,其原因是小于下限值则导电性降低而不优选,超过上限值则密合性降低而不优选的缘故。其中,特别优选为70~90质量%的范围内。此外,导电性氧化物微粒的平均粒径,为了在分散介质中保持稳定性,故优选为10~100nm的范围内,其中,特别优选为20~60nm的范围内。
透明导电膜用组合物是含有通过加热而固化的聚合物型粘合剂或非聚合物型粘合剂的任一者或两者的组合物。作为聚合物型粘合剂,可举出丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酯、醇酸树脂、聚氨酯、丙烯酸氨基甲酸酯(アクリルウレタン)、聚苯乙烯、聚缩醛、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、纤维素和硅氧烷聚合物等。此外聚合物型粘合剂中优选包含铝、硅、钛、锆、铬、锰、铁、钴、镍、银、铜、锌、钼或锡的金属皂、金属络合物或金属醇盐的水解物。该金属醇盐的水解物中含有溶胶凝胶。作为非聚合物型粘合剂,可举出金属皂、金属络合物、金属醇盐、卤代硅烷类、2-烷氧基乙醇、β-二酮和乙酸烷基酯等。此外金属皂、金属络合物或金属醇盐中所含的金属为铝、硅、钛、锆、铬、锰、铁、钴、镍、银、铜、锌、钼、锡、铟或锑。由于这些聚合物型粘合剂、非聚合物型粘合剂通过加热而固化,故可形成低温下的低雾度和体积电阻系数的透明导电膜14。这些粘合剂的含有比例,以在透明导电膜用组合物中的固体成分中所占的比例计,优选为5~50质量%的范围内、特别优选为10~30质量%的范围内。
透明导电膜用组合物优选对应于使用的其它成分而加入偶联剂。这是为了提高导电性微粒与粘合剂的粘合性以及由该透明导电膜用组合物形成的透明导电膜14、与光电转换单元13或背面电极层16的密合性的缘故。作为偶联剂,可举出硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂等。
作为硅烷偶联剂,可举出乙烯基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。此外作为铝偶联剂,可举出下式(1)所示的含有乙酰烷氧基的铝偶联剂。进而作为钛偶联剂,可举出下式(2)~(4)所示的具有二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂、或下式(5)所示的具有二烷基亚磷酸酯基的钛偶联剂。
[化1]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE001
[化2]
Figure 357327DEST_PATH_IMAGE002
[化3]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE003
[化4]
Figure 212150DEST_PATH_IMAGE004
[化5]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE005
使用上述透明导电膜用组合物来形成透明导电膜14时,首先,利用湿式涂布法将透明导电膜用组合物涂布于光电转换单元13上,进行成膜以使烧成后的厚度为0.03~0.5μm、优选为0.05~0.3μm的范围内。这里,将透明导电膜14的厚度限定于0.03~0.5μm的范围,是因为小于0.03μm或超过0.5μm时不能充分得到增反射效果的缘故。接着,将该层叠体在大气中或者在氮、氩等惰性气体气氛中在120~400℃的温度保持5~60分钟进行烧成,由此形成透明导电膜14。
在透明导电膜14上形成背面电极层16。该背面电极层16发挥着使吸收不完而透过光电转换单元的光反射、并再次返回光电转换单元,由此使发电效率提高的作用,因而要求高扩散反射率。因此背面电极层16优选反射率高的金属。作为该金属,例示有银、铁、铬、钽、钼、镍、铝、钴或钛等金属、或这些金属的合金、或者镍铬耐热合金或不锈钢等合金。该背面电极层16没有特别限定,可通过例如热CVD法、溅射法、真空蒸镀法、湿式涂布法等目前已知的方法来形成。
利用湿式涂布法形成背面电极层16时,使用金属纳米粒子分散于分散介质中的电极用组合物。该电极用组合物是通过将金属纳米粒子分散于分散介质中而制备的组合物。上述金属纳米粒子的金属元素中的银的比例为75质量%以上、优选为80质量%以上。使金属元素中的银的比例为75质量%以上的范围,是因为小于75质量%则使用该电极用组合物形成的背面电极层16的反射率会降低的缘故。此外,金属纳米粒子受碳骨架为碳原子数1~3的有机分子主链的保护剂化学修饰。使化学修饰金属纳米粒子的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为1~3的范围,是因为碳原子数为4以上时,保护剂难以通过加热而脱离或分解(分离・燃烧)、有机残渣大量残留于上述背面电极层16内、变质或劣化而使背面电极层16的导电性和反射率降低的缘故。
适宜的是以数平均计,金属纳米粒子含有70%以上、优选75%以上的一次粒径10~50nm的范围内的金属纳米粒子。以数平均计,使一次粒径10~50nm的范围内的金属纳米粒子的含量相对于全部金属纳米粒子100%为小于70质量%时,则金属纳米粒子的比表面积增大,有机物所占的比例变大。因此,即使是容易通过加热而脱离或分解(分离・燃烧)的有机分子,也由于该有机分子所占的比例大,因而有机残渣大量残留于背面电极层16内。该残渣发生变质或劣化而有可能使背面电极层16的导电性和反射率降低。此外,还因为金属纳米粒子的粒度分布变宽、背面电极层16的密度变得容易降低,则背面电极层16的导电性和反射率会降低的缘故。进一步地,出于一次粒径与金属纳米粒子的经时稳定性(经年稳定性)的相关,使上述金属纳米粒子的一次粒径为10~50nm的范围内。
含有该金属纳米粒子的电极用组合物中优选进一步含有选自有机高分子、金属氧化物、金属氢氧化物、有机金属化合物和硅油中的1种或2种以上的添加物。作为添加物,可使用电极用组合物中所含的有机高分子、金属氧化物、金属氢氧化物、有机金属化合物或硅油。由此,可实现增大与基材的化学性结合或锚效果、或者改善进行加热烧成的工序中的金属纳米粒子与基材的浸润性,可不损害导电性而提高与基材的密合性。此外,使用该电极用组合物来形成背面电极层16时,可以利用金属纳米粒子间的烧结来调节粒生长。使用该电极用组合物的背面电极层16的形成中,由于成膜时不需要真空工艺,故工艺的制约小、且可大幅降低制造设备的运行成本。
添加物的含量为构成金属纳米粒子的银纳米粒子的质量的0.1~20%、优选0.2~10%。添加物的含量小于0.1%时,则有可能出现平均直径大的气孔、或气孔的密度变高。添加物的含量超过20%时,则对形成的背面电极层16的导电性造成不良影响,产生体积电阻系数超过2×10-5Ω·cm的缺点。
作为添加物使用的有机高分子可使用选自聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone;以下称为PVP)、PVP的共聚物和水溶性纤维素中的1种或2种以上。具体地,作为PVP的共聚物,可举出PVP-甲基丙烯酸酯共聚物、PVP-苯乙烯共聚物、PVP-乙酸乙烯酯共聚物等。此外,作为水溶性纤维素,可举出羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素等纤维素醚。
作为添加物使用的金属氧化物适宜为含有选自铝、硅、钛、锆、铬、锰、铁、钴、镍、银、铜、锌、钼、锡、铟和锑中的至少1种的氧化物、或复合氧化物。复合氧化物具体为ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟-氧化锡系复合氧化物)、ATO(Antimony Tin Oxide:氧化锑-氧化锡系复合氧化物)、IZO(Indium Zic Oxide:氧化铟-氧化锌系复合氧化物)、AZO(Aluminum Zinc Oxide:氧化铝-氧化锌系复合氧化物)等。
作为添加物使用的金属氢氧化物适宜为含有选自铝、硅、钛、锆、铬、锰、铁、钴、镍、银、铜、锌、钼、锡、铟和锑中的至少1种的氢氧化物。
作为添加物使用的有机金属化合物适宜为含有选自硅、钛、锆、铬、锰、铁、钴、镍、银、铜、锌、钼和锡中的至少1种的金属皂、金属络合物或者金属醇盐。例如,金属皂可举出乙酸铬、甲酸锰、柠檬酸铁、甲酸钴、乙酸镍、柠檬酸银、乙酸铜、柠檬酸铜、乙酸锡、乙酸锌、草酸锌、乙酸钼等。此外金属络合物可举出乙酰丙酮锌络合物、乙酰丙酮铬络合物、乙酰丙酮镍络合物等。此外金属醇盐可举出异丙氧基钛、硅酸甲酯、异氰基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷等。
作为添加物使用的硅油可以使用直镏硅油以及改性硅油两者。改性硅油进而可使用:在聚硅氧烷的侧链的一部分导入了有机基团的改性硅油(侧链型)、在聚硅氧烷的两末端导入了有机基团的改性硅油(两末端型)、在聚硅氧烷的两末端中的任一端导入了有机基团的改性硅油(单末端型)以及在聚硅氧烷的侧链的一部分与两末端导入了有机基团的改性硅油(侧链两末端型)。改性硅油有反应性硅油与非反应性硅油,这两种均可作为本发明的添加物使用。应予说明,反应性硅油表示氨基改性、环氧基改性、羧基改性、甲醇改性、巯基改性、以及异类官能基改性(环氧基、氨基、聚醚基),非反应性硅油表示聚醚改性、甲基苯乙烯基改性、烷基改性、高级脂肪酸酯改性、氟改性、以及亲水特殊改性。
另一方面,构成电极用组合物的金属纳米粒子之中,银纳米粒子以外的金属纳米粒子优选进一步含有包含选自金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬和锰中的1种粒子或2种以上的混合组成或合金组成的金属纳米粒子。该银纳米粒子以外的金属纳米粒子,相对于全部金属纳米粒子100质量%,优选为0.02质量%以上且小于25质量%,更优选为0.03质量%~20质量%。这是因为银纳米粒子以外的粒子的含量为0.02质量%以上且小于25质量%的范围内时,耐气候性试验(温度100℃且湿度50%的恒温恒湿槽中保持1000小时的试验)后的背面电极层16的导电性和反射率与耐气候性试验前相比不会变差的缘故。
此外,电极用组合物中的含有银纳米粒子的金属纳米粒子的含量,相对于包含金属纳米粒子和分散介质的电极用组合物100质量%,优选含有2.5~95.0质量%、更优选含有3.5~90质量%。这是因为相对于电极用组合物100质量%的含有比例超过95.0质量%时,则电极用组合物的湿式涂布时会失去作为油墨或糊料的必要的流动性的缘故。
此外,构成用于形成背面电极层16的电极用组合物的分散介质,相对于全部分散介质100质量%,含有1质量%以上、优选2质量%以上的水,与2质量%以上、优选3质量%以上的与水相溶的溶剂,例如醇类是适宜的。例如,分散介质仅包含水和醇类时,含有水2质量%时则含有醇类98质量%,含有醇类2质量%时则含有水98质量%。进一步地,分散介质、即在金属纳米粒子表面进行化学修饰的保护分子含有羟基(-OH)或羰基(-C=O)中的任一者或两者。使水的含量相对于全部分散介质100质量%为1质量%以上的范围是适宜的。这是因为水的含量小于2质量%时,则利用湿式涂布法涂布电极用组合物而得的膜在低温下难以进行烧结的缘故。进而还因为烧成后的背面电极层16的导电性与反射率会降低的缘故。应予说明,羟基(-OH)被含有在对银纳米粒子等金属纳米粒子进行化学修饰的保护剂中时,电极用组合物的分散稳定性优异,对涂膜的低温烧结也具有有效作用。此外,羰基(-C=O)被含有在对银纳米粒子等金属纳米粒子进行化学修饰的保护剂中时,与上述相同,电极用组合物的分散稳定性优异,对涂膜的低温烧结也具有有效作用。作为分散介质中使用的与水相溶的溶剂,优选醇类。其中,作为上述醇类,特别优选使用选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、甘油、异冰片基己醇和赤藓醇中的1种或2种以上。
用于形成背面电极层16的含有金属纳米粒子的电极用组合物的制造方法如下所述。
(a) 对银纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为3时
首先,将硝酸银溶解于去离子水等水中以制备金属盐水溶液。另一方面,在将柠檬酸钠溶解于去离子水等水中所得的浓度10~40%的柠檬酸钠水溶液中,在氮气等惰性气体的气流中直接加入粒状或粉状的硫酸亚铁并溶解,制备以3∶2的摩尔比含有柠檬酸离子与亚铁离子的还原剂水溶液。接着,一边在上述惰性气体气流中搅拌上述还原剂水溶液,一边向该还原剂水溶液滴加上述金属盐水溶液并混合。这里,优选调节各溶液的浓度以使金属盐水溶液的添加量为还原剂水溶液的量的1/10以下,由此即使滴加室温的金属盐水溶液,反应温度也会保持于30~60℃。此外,调节上述两水溶液的混合比,以使作为还原剂加入的亚铁离子的当量为金属离子的当量的3倍。即,调节为(金属盐水溶液中的金属离子的摩尔数)×(金属离子的价数)=3×(还原剂水溶液中的亚铁离子的摩尔数)。结束金属盐水溶液的滴加后,进一步继续混合液的搅拌10~300分钟,制备包含金属胶体的分散液。将该分散液在室温下放置,利用倾析法或离心分离法等分离沉降的金属纳米粒子的凝聚物后、向该分离物添加去离子水等水而制为分散体,利用超滤进行脱盐处理。进而继续用醇类进行置换清洗,使金属(银)的含量为2.5~50质量%。之后,使用离心分离机并调节该离心分离机的离心力,对粗粒子进行分离,由此制备以数平均计含有一次粒径10~50nm的范围内的银纳米粒子70%以上的银纳米粒子。即、进行调节以使以数平均计、相对于全部银纳米粒子100%的一次粒径10~50nm的范围内的银纳米粒子所占的比例为70%以上。由此,得到对银纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为3的分散体。
接着,调节所得的分散体以使相对于分散体100质量%的最终的金属含量(银含量)为2.5~95质量%的范围内。此外,将分散介质制为含有醇类的水溶液时,优选将溶剂的水和醇类分别调节为1%以上和2%以上。此外,使电极用组合物中进一步含有添加物时,可通过在分散体中以期望的比例添加选自有机高分子、金属氧化物、金属氢氧化物、有机金属化合物和硅油中的1种或2种以上的添加物来进行。添加物的含量调节为相对于所得电极用组合物100质量%为0.1~20质量%的范围内。由此,得到经碳骨架的碳原子数为3的有机分子主链的保护剂所化学修饰的银纳米粒子分散于分散介质中的电极用组合物。
(b) 对银纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为2时
除了将制备还原剂水溶液时使用的柠檬酸钠替换为苹果酸钠以外,与上述(a)相同地制备分散体。由此得到对银纳米粒子进行化学修饰的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为2的分散体。
(c) 对银纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为1时
除了将制备还原剂水溶液时使用的柠檬酸钠替换为乙醇酸钠以外,与上述(a)相同地制备分散体。由此得到对银纳米粒子进行化学修饰的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为1的分散体。
(d) 对银纳米粒子以外的金属纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为3时
作为构成银纳米粒子以外的金属纳米粒子的金属,可举出金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬和锰。除了将制备金属盐水溶液时使用的硝酸银替换为氯金酸、氯铂酸、硝酸钯、三氯化钌、氯化镍、硝酸亚铜、二氯化锡、硝酸铟、氯化锌、硫酸铁、硫酸铬或硫酸锰以外,与上述(a)相同地制备分散体。由此得到对银纳米粒子以外的金属纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为3的分散体。
应予说明,对银纳米粒子以外的金属纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为1或2时,除了将制备金属盐水溶液时使用的硝酸银替换为上述种类的金属盐以外,与上述(b)或上述(c)相同地制备分散体。由此,得到对银纳米粒子以外的金属纳米粒子进行化学修饰的保护剂的有机分子主链的碳骨架的碳原子数为1或2的分散体。
作为金属纳米粒子,含有银纳米粒子以及银纳米粒子以外的金属纳米粒子时,例如,将用上述(a)的方法制造的含有银纳米粒子的分散体作为第1分散体,将用上述(d)的方法制造的含有银纳米粒子以外的金属纳米粒子的分散体作为第2分散体时,混合75质量%以上的第1分散体与小于25质量%的第2分散体,以使第1和第2分散体的合计含量为100质量%。应予说明,第1分散体并不局限于用上述(a)的方法制造的含有银纳米粒子的分散体,还可以使用以上述(b)的方法制造的含有银纳米粒子的分散体或以上述(c)的方法制造的含有银纳米粒子的分散体。
使用上述电极用组合物来形成背面电极层16时,首先,利用湿式涂布法将上述电极用组合物涂布于光电转换单元13上,形成电极用涂布层,以使加热烧成后的厚度为0.05~2.0μm、优选为0.1~1.5μm的厚度。接着,将该电极用涂布层在大气中或在氮、氩等惰性气体气氛中、在130~400℃、优选150~350℃的温度保持5分钟~1小时、优选15~40分钟以进行烧成。这里,将烧成后的背面电极层16的厚度限定为0.05~2.0μm的范围。这是因为小于0.05μm则太阳能电池模块所必需的电极的表面电阻值会变得不充分的缘故。此外,使电极用涂布层的加热温度为130~400℃的范围。这是因为小于130℃则金属纳米粒子彼此的烧结会变得不充分、同时保护剂难以通过加热而脱离或分解(分离・燃烧)的缘故。即、因为烧成后的背面电极层16内会大量残留有机残渣,该残渣会发生变质或劣化而使背面电极层16的导电性和反射率降低的缘故。此外,超过400℃时,则不能产生所谓低温处理的生产上的优点。即,由于制造成本增大、生产率降低,特别是会对非晶硅、微晶硅、或使用了它们的混合型硅太阳能电池模块中的光电转换的光波长区域造成影响的缘故。进而,使电极用涂布层的加热时间为5分钟~1小时的范围。这是因为小于5分钟则金属纳米粒子彼此的烧结变得不充分、同时保护剂难以通过加热而脱离或分解(分离・燃烧),因而烧成后的背面电极层16内会大量残留有机残渣、该残渣会发生变质或劣化而使背面电极层16的导电性和反射率降低的缘故。
如此利用湿式涂布法来形成背面电极层16时,由于以简易的工序在短时间内完成、且成膜时不需要真空工艺,故工艺的制约小、可以大幅降低制造设备的运行成本。由该方法所得的背面电极层16中,出现在层的光电转换单元13侧的接触面的气孔的平均直径为100nm以下、气孔所在的平均深度为100nm以下、气孔的数密度为30个/μm2以下。如此,通过减小出现在背面电极层16的光电转换单元13侧的接触面的气孔的平均直径、减小气孔所在的平均深度、降低气孔的数密度,而使在光电转换单元13上形成背面电极层16时的、从光电转换单元13侧测定的反射光谱开始降低的拐点向短波长侧偏移。上述背面电极层16中,使出现在背面电极层16的光电转换单元13侧的接触面的气孔的平均直径为100nm以下的大小、使气孔所在的平均深度为100nm以下、使气孔的数密度为30个/μm2以下。由此,在使用透射率为98%以上的透光性基材时,在波长500~1200nm的范围内,可实现理论反射率的80%以上的高扩散反射率。该波长500~1200nm的范围基本涵盖了使用多晶硅作为光电转换单元时的、可转换的波长。此外上述背面电极层16可得到与构成电极用组合物中所含的金属纳米粒子的金属本身所具有的比电阻相近的比电阻。即、显示与可用作太阳能电池模块用电极的本体相同程度的低比电阻。此外,本发明的背面电极层16与用溅射法等真空工艺进行成膜的膜相比,膜的反射率或密合性、比电阻等的长期稳定性优异。其原因可举出:在大气中进行成膜的本发明的背面电极层16与在真空中进行成膜的膜相比,难以受到水分的浸入或氧化等导致的影响。
在背面电极层16上,利用湿式涂布法形成背面电极补强膜17。该背面电极补强膜17保护背面电极层16的电磁特性和耐腐食性,或防止利用激光划线形成分离槽后的各层和膜发生剥离或缺损。利用湿式涂布法来形成背面电极补强膜17时,首先,制作在背面电极层16上利用湿式涂布法涂布的补强膜用组合物。该补强膜用组合物含有通过进行紫外线照射、或加热,或者进行紫外线照射后加热而固化的聚合物型粘合剂的有机系或无机系基质材料或者非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的任一者或两者。聚合物型粘合剂的有机系基质材料优选含有选自丙烯酸系、环氧系、氨基甲酸酯系、丙烯酸氨基甲酸酯系、环氧丙烯酸系、纤维素系和硅氧烷系的聚合物中的1种或2种以上。作为丙烯酸系粘合剂,可以使用在丙烯酸系单体中添加光聚合引发剂、并对该混合物照射紫外线(UV)而进行光聚合所得的丙烯酸系聚合物。作为丙烯酸系单体,可举出选自1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化异氰尿酸三丙烯酸酯和四羟甲基甲烷四丙烯酸酯中的1种或2种以上的单一单体或混合单体。优选向这些单体添加MIBK(甲基异丁基酮)、PGME(1-甲氧基-2-丙醇)、PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)等溶剂。但只要是可溶解上述单体的一般有机溶剂即可,可使用乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、NMP(N-甲基吡咯烷酮)、丙烯腈、乙腈、THF(四氢呋喃)、乙酸乙酯、MEK(甲基乙基酮)、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基溶纤剂、丁基溶纤剂乙酸酯、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、IPA(异丙醇)、丙酮、DMF(二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、哌啶、苯酚等。此外作为光聚合引发剂,可举出1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮等。丙烯酸系单体可以相对于上述任意的溶剂进行稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。光聚合引发剂相对于丙烯酸系单体100质量%而添加0.1~30质量%。这是因为光聚合引发剂的添加量相对于丙烯酸系单体100质量%,若小于0.1质量%则固化会变得不充分,若超过30质量%则固化膜(背面电极补强膜)会变色、残留应力而引起密合不良的缘故。如此,向丙烯酸系单体添加溶剂和光聚合引发剂并进行搅拌,并将所得混合液作为补强膜用组合物的基液。应予说明,向丙烯酸系单体添加溶剂和光聚合引发剂并进行搅拌而得的混合液不能均匀时,可以加热至40℃左右。
作为环氧系粘合剂,可以使用向环氧系树脂添加溶剂并进行搅拌、向该混合液添加热固化剂并进行搅拌、对所得混合液进行加热而得的环氧系聚合物。作为环氧系树脂,可举出联苯型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、萘型环氧树脂等。此外作为溶剂,可举出BCA(丁基卡必醇乙酸酯)、ECA(乙基卡必醇乙酸酯)、BC(丁基卡必醇)等。但只要是可以溶解上述环氧系树脂的一般有机溶剂即可,可使用乙醇、甲醇、苯、甲苯、二甲苯、PGME(1-甲氧基-2-丙醇)、PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)NMP(N-甲基吡咯烷酮)、MIBK(甲基异丁基酮)、丙烯腈、乙腈、THF(四氢呋喃)、乙酸乙酯、MEK(甲基乙基酮)、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基溶纤剂、丁基溶纤剂乙酸酯、乙基卡必醇、乙基卡必醇乙酸酯、IPA(异丙醇)、丙酮、DMF(二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、哌啶、苯酚等。进一步地,作为热固化剂,可举出2-乙基-4-甲基咪唑、氟化硼・单乙醇胺、DICY(双氰胺)、二乙基氨基丙基胺、异佛尔酮二胺、二氨基二苯基甲烷、哌啶、2,4,6-三-(二甲基氨基甲基)苯酚、2-甲基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、7,11-十八烷二烯-1,18-二碳酰肼等。环氧系树脂可以用上述任意的溶剂进行稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。热固化剂相对于环氧系树脂100质量%而添加0.5~20质量%。这是因为热固化剂的添加量相对于环氧系树脂100质量%,若小于0.5质量%则固化会变得不充分,若超过20质量%则固化物(背面电极补强膜)会产生大的内部应力引起密合性不良的缘故。如此,向环氧系树脂添加溶剂和热固化剂并进行搅拌,将所得的混合液作为补强膜用组合物的基液。应予说明,向环氧系树脂添加溶剂并进行搅拌所得的混合液不能均匀时,可以加热至40℃左右。
纤维素系粘合剂是向纤维素系聚合物添加溶剂并进行搅拌、向该混合液中添加明胶并进行搅拌、对所得混合液进行加热而得到的。作为纤维素系聚合物,可举出作为水溶性纤维素衍生物的羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素等。此外作为溶剂,可举出IPA(异丙醇)、乙醇、甲醇、PGME(丙二醇单甲基醚)、PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)、MIBK(甲基异丁基酮)、丙酮等。纤维素系聚合物可以用上述任意的溶剂稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。明胶相对于纤维素系聚合物100质量%添加0.1~20质量%。这是因为明胶的添加量相对于纤维素系聚合物100质量%,若小于0.1质量%或超过20质量%,则得不到适于涂布的粘度的缘故。如此,向纤维素系树脂添加溶剂和明胶并进行搅拌,将所得混合液作为补强膜用组合物的基液。应予说明,向纤维素系聚合物添加溶剂和明胶,加热至30℃左右并进行搅拌,从而可使混合液变均匀。
使用了热固化性氨基甲酸酯树脂的氨基甲酸酯系粘合剂如下所述制备。首先,使以甲苯二异氰酸酯 (TDI)、二苯基甲烷异氰酸酯(MDI)等为代表的过量的多异氰酸酯化合物、与以三羟甲基丙烷或新戊二醇等多元醇化合物为代表的多元醇成分反应,得到含有末端活性异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物。接着,使以甲基苯酚为代表的酚系、以β-丁内酰胺为代表的内酰胺系、或以甲基乙基酮肟为代表的肟系等的封端剂与该含有末端活性异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物反应。作为溶剂,可使用酮类、烷基苯类、溶纤剂类、酯类、醇类等。作为酮类的具体例,可举出丙酮、甲基乙基酮等;作为烷基苯类的具体例,可举出苯、甲苯等。此外作为溶纤剂类的具体例,可举出甲基溶纤剂、丁基溶纤剂等;作为酯类的具体例,可举出丁基溶纤剂乙酸酯、乙酸丁酯等;作为醇类的具体例,可举出异丙醇、丁醇等。另一方面,作为热固化剂(反应剂),可使用多胺。作为多胺的具体例,可举出N-辛基-N-氨基丙基-N'-氨基丙基丙二胺、N-月桂基-N-氨基丙基-N'-氨基丙基丙二胺、N-肉豆蔻基-N-氨基丙基-N'-氨基丙基丙二胺、N-辛基-N-氨基丙基-N',N'-二(氨基丙基)丙二胺等。利用封端剂对使上述多元醇成分与异氰酸酯化合物反应而得的含有末端活性异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物实施封端化,来制作封端多异氰酸酯。多胺所具有的氨基相对于该封端多异氰酸酯所具有的异氰酸酯基的当量比为1左右(0.7~1.1的范围)是理想的。这是因为多胺所具有的氨基相对于封端多异氰酸酯所具有的异氰酸酯基的当量比若小于0.7、或超过1.1,则封端多异氰酸酯与多胺的任一者会变多,反应变得不充分,因而固化变得不足的缘故。氨基甲酸酯聚合物可以用上述任意的溶剂稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。
作为丙烯酸氨基甲酸酯系粘合剂,可举出含有氨基甲酸酯丙烯酸酯系低聚物的通过紫外线(UV)的照射而固化的、紫光UV-3310B或紫光UV-6100B(日本合成社制)、或者EBECRYL4820或EBECRYL284(ダイセル・サイテック社制)、U-4HA或UA-32P(新中村化学工业社制)等丙烯酸氨基甲酸酯系聚合物。并且可根据需要添加在丙烯酸酯系中使用的光聚合引发剂(例如,1-羟基-环己基-苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮等)を添加,由此来提高固化性。此外作为溶剂,可使用酮类、烷基苯类、溶纤剂类、酯类、醇类等。作为酮类的具体例,可举出丙酮、甲基乙基酮等;作为烷基苯类的具体例,可举出苯、甲苯等。此外作为溶纤剂类的具体例,可举出甲基溶纤剂、丁基溶纤剂等;作为酯类的具体例,可举出丁基溶纤剂乙酸酯、乙酸丁酯等;作为醇类的具体例,可举出异丙醇、丁醇等。根据需要,光聚合引发剂相对于丙烯酸氨基甲酸酯系聚合物100质量%而添加0.1~30质量%的范围内的量。这是因为光聚合引发剂的添加量若小于0.1质量%,则固化会变得不充分,超过30质量%则背面电极补强膜的内部应力变大、密合性会变得不良的缘故。此外,丙烯酸氨基甲酸酯系单体可以用上述任意的溶剂稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。
作为环氧丙烯酸系粘合剂,可使用环氧丙烯酸系聚合物。作为环氧丙烯酸系聚合物,可举出双酚A型环氧丙烯酸酯(例如,新中村化学工业社制的NKオリゴEA-1020)或1,6-己二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯(例如,新中村化学工业社制的NKオリゴEA-5521)等。此外还可以使用日本ユピカ社制的ネオポール8318或ネオポール8355等。作为溶剂,可使用酮类、烷基苯类、溶纤剂类、酯类、醇类等。作为酮类的具体例,可举出丙酮、甲基乙基酮等;作为烷基苯类的具体例,可举出苯、甲苯等。此外作为溶纤剂类的具体例,可举出甲基溶纤剂、丁基溶纤剂等。作为酯类的具体例,可举出丁基溶纤剂乙酸酯、乙酸丁酯等。作为醇类的具体例,可举出异丙醇、丁醇等。环氧丙烯酸系聚合物中,可根据需要添加热固化剂或光聚合引发剂。并且,利用热固化剂或光聚合引发剂进行加热固化、或UV固化、或者在UV固化后进行加热固化。此外,环氧丙烯酸系聚合物可以用上述任意的溶剂稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。
作为硅氧烷系粘合剂,可使用硅氧烷系聚合物。作为硅氧烷系聚合物,可举出聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等。此外,作为这里表示的硅氧烷系聚合物,可以使用直镏硅油和改性硅油两者。作为改性硅油,进一步可使用在聚硅氧烷的侧链的一部分导入了有机基团的改性硅油(侧链型)、在聚硅氧烷的两末端导入了有机基团的改性硅油(两末端型)、在聚硅氧烷的两末端中的任一端导入了有机基团的改性硅油(单末端型)、在聚硅氧烷的侧链的一部分与两末端导入了有机基团的改性硅油(侧链两末端型)等。改性硅油有反应性硅油与非反应性硅油,这两者均可使用。应予说明,反应性硅油表示氨基改性、环氧基改性、羧基改性、甲醇改性、巯基改性、或异类官能基改性(环氧基、氨基、聚醚基),非反应性硅油表示聚醚改性、甲基苯乙烯基改性、烷基改性、高级脂肪酸酯改性、氟改性、或亲水特殊改性。此外,作为溶剂,可使用酮类、烷基苯类、溶纤剂类、酯类、醇类等。作为酮类的具体例,可举出丙酮、甲基乙基酮等。作为烷基苯类的具体例,可举出苯、甲苯等。此外作为溶纤剂类的具体例,可举出甲基溶纤剂、丁基溶纤剂等。作为酯类的具体例,可举出丁基溶纤剂乙酸酯、乙酸丁酯等。作为醇类的具体例,可举出异丙醇、丁醇等。硅氧烷系聚合物中,可根据需要添加热固化剂或光聚合引发剂,但不加入热固化剂膜也会固化的情形中并不需要热固化剂。此外硅氧烷系聚合物可以用上述任意的溶剂稀释、调节至容易涂布的粘度来使用。
聚合物型粘合剂的无机系基质材料优选含有选自金属皂、金属络合物和金属醇盐的水解物中的1种或2种以上。这些聚合物型聚合物型粘合剂的无机系基质材料是通过加热而可从有机系变换为无机系基质材料的物质。即、可以通过烧成形成具有无机系基质材料性质的膜。并且上述金属皂、金属络合物或金属醇盐的水解物中所含的金属优选为选自铝、硅、钛、锆和锡中的1种或2种以上。作为上述金属皂,可举出乙酸铬、甲酸锰、柠檬酸铁、甲酸钴、乙酸镍、柠檬酸银、乙酸铜、柠檬酸铜、乙酸锡、乙酸锌、草酸锌、乙酸钼等。此外作为金属络合物,可举出乙酰丙酮锌络合物、乙酰丙酮铬络合物、乙酰丙酮镍络合物等。进而作为金属醇盐,可举出异丙氧基钛、硅酸甲酯、异氰基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷等。
另一方面,作为非聚合物型粘合剂的无机系基质材料,可举出SiO2粘合剂。该SiO2粘合剂如以下所示一例那样制作。首先,一边搅拌一边将HCl溶解于纯水而制备HCl水溶液。接着将四乙氧基硅烷与乙醇混合,向该混合液加入上述HCl水溶液后,加热进行反应。由此制作SiO2粘合剂。此外非聚合物型粘合剂优选含有选自金属皂、金属络合物、金属醇盐的水解物、卤代硅烷类、2-烷氧基乙醇、β-二酮和乙酸烷基酯中的1种或2种以上。该金属醇盐的水解物中含有溶胶凝胶。并且上述金属皂、金属络合物或金属醇盐的水解物中所含的金属优选为选自铝、硅、钛、锆和锡中的1种或2种以上。作为上述金属皂,可举出乙酸铬、甲酸锰、柠檬酸铁、甲酸钴、乙酸镍、柠檬酸银、乙酸铜、柠檬酸铜、乙酸锡、乙酸锌、草酸锌、乙酸钼等;作为金属络合物,可举出乙酰丙酮锌络合物、乙酰丙酮铬络合物、乙酰丙酮镍络合物等;作为金属醇盐,可举出异丙氧基钛、硅酸甲酯、异氰基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷等。此外作为卤代硅烷类,可举出氯硅烷、溴硅烷、氟硅烷等。作为2-烷氧基乙醇,可举出2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇等。作为β-二酮,可举出2,4-戊二酮、1,3-二苯基-1,3-丙二酮等。进而,作为乙酸烷基酯,可举出乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯等。
补强膜用组合物可以含有选自硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂中的1种或2种以上。硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂可以使用在上述透明导电膜用组合物中添加的硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂。补强膜用组合物通过含有硅烷偶联剂、铝偶联剂等,可以进一步提高背面电极补强膜17对背面电极层16的密合性。因此,即使在利用激光划线形成分离槽18时增大激光的输出,背面电极补强膜17也不会从背面电极层16剥离。
此外,补强膜用组合物可以含有选自硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子和蒙脱石粒子中的1种或2种以上的金属氧化物微粒或扁平粒子。硅胶是SiO2或其水合物的胶体、平均粒径为1~100nm、优选为5~50nm,且具有一定的结构。蒸汽沉积二氧化硅粒子是将氯化硅气化、在高温火焰中在气相状态下氧化而生成的、平均粒径为1~50nm、优选为5~30nm。二氧化硅粒子是平均粒径1~100nm、优选为5~50nm的粒子。云母粒子是以合成法制造的平均粒径10~50000nm的粒子,优选为平均直径1~20μm且平均厚度10~100nm的扁平粒子。蒙脱石粒子是采取由离子键等构成的面互相以弱结合力平行堆叠的结晶结构的离子交换性层状硅酸盐化合物的一种,是平均粒径10~100000nm的粒子、优选为平均直径1~20μm且平均厚度10~100nm的扁平粒子。补强膜用组合物通过含有硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子等,可以进一步增大背面电极补强膜17的硬度。因此,在利用激光划线形成分离槽18后,即使以气刀等来除去残留于该分离槽18中的毛边或污泥,也由于背面电极补强膜17的耐磨损性和耐冲击性良好,因而背面电极补强膜17的分离槽18的边缘部不会缺损。它们的添加量优选为0.1~30质量%,特别优选0.2~20质量%。小于0.1质量%则难以得到效果,另一方面,超过30质量%则密合性容易降低。应予说明,本发明中各粒子和各微粒的平均粒径如下所述进行测定。是指用激光衍射/散射式粒度分布测定装置(堀场制作所制 LA-950)进行测定,将粒径基准作为个数计算得到的50%平均粒径(D50)。利用该激光衍射/散射式粒度分布测定装置得到的个数基准平均粒径的值,与利用扫描型电子显微镜(日立ハイテクノロジーズ制 S-4300SE和S-900)观察得到的图像中对任意50个粒子实际测定粒径时的其平均粒径大致相同。此外,上述扁平粒子的平均直径和平均厚度、或后述各扁平微粒的平均直径和平均厚度均为与上述相同地测定得到的值。
应予说明,将上述硅胶的平均粒径限定于1~100nm的范围,是因为小于1nm则胶体不稳定且容易凝聚,而超过100nm则粒径大、不能成为分散液的缘故。此外,将上述蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子、蒙脱石粒子的尺寸限定于上述范围,是因为其是可获得的粒子尺寸、或是为了使其为不大于下层的膜的厚度的尺寸范围的缘故。
进一步地,补强膜用组合物可以含有微粒或扁平微粒,该微粒或扁平微粒含有选自金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬、锰和铝中的1种或2种以上的金属或它们的金属氧化物。这些微粒的平均粒径设定为1~50000nm、优选100~5000nm的范围。扁平微粒的平均直径优选为1~50000nm,扁平微粒的平均厚度优选为100~20000nm。补强膜用组合物通过含有金、铂等微粒或扁平微粒,可以对背面电极补强膜17进一步赋予柔软性。因此,在利用激光划线形成分离槽18时,即使背面电极补强膜17产生应力,也可以通过背面电极补强膜17所具有的延性和展性来缓和上述应力。这里,将上述金属的微粒的尺寸限定于上述范围,是由所得微粒的尺寸出发来限定的缘故,将金属的扁平微粒的尺寸限定于上述范围,是为了使之为不超过背面电极补强膜的厚度的尺寸范围的缘故。这些微粒或扁平微粒的添加量优选为0.1~30质量%,特别优选为0.2~20质量%。这是因为小于0.1质量%则难以得到效果,另一方面,超过30质量%则密合性容易降低的缘故。此外,上述金属或金属氧化物在上述微粒或扁平微粒中的含量设定为70质量%以上、优选80~100质量%的范围。这是因为小于70质量%则背面电极补强膜17的加工性会降低的缘故。
应予说明,作为向补强膜用组合物的基液添加上述必要的粒子、微粒、扁平微粒等添加剂并使这些添加剂分散于基液的方法,可举出分散器搅拌等利用叶片搅拌的分散、行星搅拌或3辊磨机等的剪切分散、包括珠磨机或涂料震动器的使用珠子的分散等。此外,也可以采用预先以如上所述方法将添加剂分散于基液中的溶剂成分中、再进行混合的方法。进一步地,添加剂自身已经通过适当的溶剂分散成为分散液时,除了上述方法以外,还可以使用利用超声波均质器或超声波振动的液体混合方法。
对使用如此制备的补强膜用组合物来在背面电极层16上形成背面电极补强膜17的方法进行说明。首先,利用湿式涂布法将上述补强膜用组合物涂布于背面电极层16上,而在背面电极层16上形成补强膜用涂布层。作为湿式涂布法,优选使用喷涂法、分配器涂布法、旋涂法、刮涂法、狭缝涂布法、喷墨涂布法、模涂布法、丝网印刷法、胶版印刷法或凹版印刷法的任一者。但是,湿式涂布法并不限于此,可使用所有的方法。喷涂法是将分散体利用压缩空气制为雾状而涂布于基材、或者将分散体自身加压形成雾状而涂布于基材的方法。此外,分配器涂布法是例如将分散体放入注射器、并通过挤压该注射器的活塞来使分散体从注射器前端的微细喷嘴排出而涂布于基材上的方法。旋涂法是将分散体滴加至正在旋转的基材上,并利用其离心力将该滴加的分散体扩展至基材周缘的方法。刮涂法是将与刮刀前端隔开规定间隙的基材设置成可水平方向移动,向与该刮刀相比为上游侧的基材上供给分散体,并使基材向下游侧水平移动的方法。狭缝涂布法是使分散体从狭小的狭缝流出而涂布于基材上的方法。喷墨涂布法是将分散体填充至市售的喷墨打印机的墨盒中、而在基材上进行喷墨印刷的方法。模涂布法是将供给至模内的分散体用歧管进行分配、由狭缝挤出至薄膜上而对运动的基材表面进行涂布的方法。该模涂布法有缝涂布方式、或滑动涂布方式、帘幕涂布方式。丝网印刷法是、使用纱作为图案指示材料、通过制作在其上的版图像而使分散体转移至基材的方法。胶版印刷法是使版上带有的分散体不直接附着至基材,而是从版上先转印至橡胶片,再从橡胶片重新转移至基材上的、利用了油墨的拒水性的印刷方法。凹版印刷法是在转印至具有凹部的滚筒表面的油墨中,利用刮墨刀除去附着于滚筒表面的油墨而仅在凹部内残留油墨,并将该油墨转印至基材上的图案印刷的方法,或β印刷等全面印刷的方法。这些湿式涂布法也可以在利用湿式涂布法来形成上述表面电极层12、透明电极层14、背面电极层16和后述阻挡膜时使用。
接着,对该补强膜用涂布层进行紫外线照射,或将补强膜用涂布层加热至120~400℃、优选120~200℃,或者对补强膜用涂布层进行紫外线照射后将补强膜用涂布层加热至120~400℃、优选120~200℃。由此在背面电极层16上形成厚度0.01~2.0μm、优选0.03~1.0μm的背面电极补强膜17。即、背面电极补强膜17的厚度形成为背面电极层16的厚度的0.2~1倍、优选0.2~0.8倍。应予说明,补强膜用涂布层的加热温度小于120℃时,则溶剂等残留成分会妨碍背面电极补强膜内的固化、使固化变得不充分,超过400℃时,则不能产生所谓低温处理的生产上的优点。此外,还会对非晶硅、微晶硅、或者使用了它们的混合型(多接合型)硅太阳能电池模块中的光电转换的光波长区域造成影响。进一步地,即使将背面电极补强膜17的厚度形成为薄至背面电极层16的厚度的0.2~1倍,背面电极补强膜17也会通过湿式涂布法与紫外线照射或加热而成为硬且致密的膜。因此,该背面电极补强膜17可以保持背面电极层16的电磁特性和耐腐食性。进而,即使利用激光划线贯穿各层和膜而形成分离槽18,也可以防止分离槽18形成后的各层和膜中产生剥离或缺损。应予说明,优选使用高压水银灯或金属卤化物灯在100mJ/cm2以上的积算光量条件下照射1~20次左右次数的紫外线。
形成上述背面电极补强膜17后,在表面电极层12上形成的光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极层16和背面电极补强膜17通过激光划线而被图案化为短栅状。即、形成分离槽18而进行分离加工。该分离槽18是通过,例如使用激光光束分离槽加工装置,在大气中从基板侧照射具有规定能量密度的激光光束,而由上述补强膜17的表面延伸至表面电极层12上地设置的。
由此,光敏元件15在基板11上隔着表面电极层12、空出间隙(分离槽18)而多个配置,这些光敏元件15为电串联连接。并且上述间隙(分离槽18)中配置有后述的填充剂层19。这里,相邻的光敏元件15,15的背面电极层16,16通过分离槽18而相互电分离,相邻的光敏元件15,15的光电转换单元13,13也通过分离槽18而相互分离。相邻的光敏元件15,15中的一个光敏元件15的背面电极层16,隔着分离槽23上配置有光电转换单元13的透明导电膜14而与另一个光敏元件15的表面电极层16电连接。如此,通过将相邻的光敏元件15,15电串联连接,电流成为向一个方向流动。
在背面电极补强膜17上隔着填充剂层19而层叠背面膜21。背面膜21由PET、PEN、ETFE、PVDF、PCTFE、PVF、PC等树脂膜构成。应予说明,背面膜21可以是由树脂膜等夹持金属箔的结构、或是SUS钢板或镀铝锌钢板等金属板。进一步地,背面膜21具有尽可能防止水分从外部浸入的功能。另一方面,填充剂层19由EVA、EEA、PVB、硅、氨基甲酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂构成。此外,填充剂层19还具有作为背面膜21与背面电极补强膜17的粘附剂和缓冲剂的功能。
以上,通过本发明的第1实施方式中的太阳能电池模块的制造方法,可以利用湿式涂布法,在较短时间内容易地得到硬而致密、且对背面电极层的密合性高的背面电极补强膜。其结果,背面电极补强膜可以保持背面电极层的电磁特性和耐腐食性。此外,即使利用激光划线来形成从光电转换单元起、贯穿透明导电膜和背面电极层而到达背面电极补强膜的分离槽,也可以防止该分离槽形成后的各层和膜中出现剥离或缺损。因此,可以不使用真空设备等高额且控制项目多的复杂的制造设备、而以简便的方法来形成背面电极补强膜。因此,不仅运行成本少即可完成,而且即使将太阳能电池的模块大型化也可以较容易地制造该模块。
<第2实施方式>
基于图4~图6对本发明的第2实施方式进行说明。图4~图6中,与图1~图3相同的符号表示相同的构成要素。如图4和图5所示,薄膜硅太阳能电池模块10具备具有绝缘性表面的基板11、和层叠于该基板11上的光敏元件15。光敏元件15是在基板11上按照表面电极层12、光电转换单元13、透明导电膜14和背面电极层16的顺序层叠而形成的。并且具有下述结构,即,具备层叠于该光敏元件15上的、利用湿式涂布法涂布补强膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者进行紫外线照射后加热而形成的背面电极补强膜17,并且设置了阻挡膜24,所述阻挡膜24是在该补强膜17上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者进行紫外线照射后加热而形成的。该实施方式中,在与基板11的光入射侧相反的背面侧,依次配置有光敏元件15、背面电极补强膜17和阻挡膜24。应予说明,该第2实施方式中,对于基板11、表面电极层12、光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极层16和背面电极补强膜17,由于与上述第1实施方式为相同的构成,故省略。
上述背面电极补强膜17的形成后,形成于表面电极层12上的光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极层16和背面电极补强膜17通过激光划线而被图案化为短栅状,形成分离槽18而被分离加工,光敏元件15在基板11上隔着表面电极层12、空出间隙(分离槽18)地多个配置,这些光敏元件15为电串联连接。并且上述间隙(分离槽18)配置有后述的阻挡膜24。这里,相邻的光敏元件15,15的背面电极层16,16通过分离槽18而相互电分离,相邻的光敏元件15,15的光电转换单元13,13也通过分离槽18而相互分离。相邻的光敏元件15,15中的一个光敏元件15的背面电极层16,隔着分离槽23上配置有光电转换单元13的透明导电膜14而与另一个光敏元件15的表面电极层16电连接。如此,通过将相邻的光敏元件15,15电串联连接,电流成为向一个方向流动。
阻挡膜24的形成首先是通过在补强膜17上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物来进行的。此时,涂布阻挡膜用组合物,以便掩埋通过激光划线而形成的分离槽18。接着,对所得的层进行紫外线照射或加热、或者进行紫外线照射后加热以形成阻挡膜24。
阻挡膜24的形成中使用的阻挡膜用组合物是含有通过进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而固化的聚合物型粘合剂的有机系或无机系基质材料或者非聚合物型粘合剂的无机系基质材料中的任一者或两者的组合物。这些聚合物型粘合剂、非聚合物型粘合剂通过进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而固化,由此可形成显示耐气候性、耐水性、耐湿性、耐热性等的致密的阻挡膜24。
聚合物型粘合剂的有机系或无机系基质材料或者非聚合物型粘合剂的无机系基质材料可以使用前述补强膜用组合物中例示的材料。
阻挡膜用组合物中优选对应于使用的其它成分而加入偶联剂。这是为了提高与下层补强膜的密合性。作为偶联剂,可举出硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂等。硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂可以使用上述透明导电膜用组合物中添加的硅烷偶联剂、铝偶联剂和钛偶联剂。
此外,阻挡膜用组合物优选含有选自硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子和蒙脱石粒子中的1种或2种以上的金属氧化物微粒或扁平粒子。通过将这些金属氧化物微粒或扁平粒子添加至阻挡膜用组合物中,可以得到防止水分浸入的挡板效果,因此,特别是在使用有机系基质材料的粘合剂时,对提高耐水性、防水性有效。上述硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子和蒙脱石粒子可以使用前述补强膜用组合物中例示的粒子。
此外,阻挡膜用组合物优选含有微粒或扁平微粒,该微粒或扁平微粒含有选自金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬、锰和铝中的1种或2种以上的金属或它们的金属氧化物。通过添加这些微粒或扁平微粒,与金属氧化物微粒或扁平粒子相同,可得到防止水分浸入的挡板效果。这些微粒的尺寸和添加量可以与前述补强膜用组合物中记载的微粒的尺寸和添加量相同。
应予说明,向阻挡膜用组合物的基液添加上述必要的粒子、微粒、扁平微粒等添加剂、并将这些添加剂分散于基液的方法可以使用与前述补强膜用组合物中所记载的方法相同的方法。
阻挡膜24优选是将使用了含有聚合物型粘合剂的无机系基质材料或非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的阻挡膜用组合物的1层或2层以上的无机系阻挡膜、与使用了含有聚合物型的有机系基质材料的阻挡膜用组合物的1层或2层以上的有机系阻挡膜交互重叠而形成的。进一步地,特别优选为将无机系阻挡膜与有机系阻挡膜交互重叠,形成3~5层的多层层叠。由此,可以通过不同性质的多层层叠来形成阻挡膜24。由含有无机系基质材料的阻挡膜用组合物形成的无机系阻挡膜的耐湿性和耐热性高,在得到硬质膜方面可期待优异的效果,但容易引起膜中产生成为缺陷的空孔的缺点。另一方面,由含有有机系基质材料的阻挡膜用组合物形成的有机系阻挡膜虽然在耐水性和耐冲击性上优异,但由于水蒸气透过性高故在耐湿性方面差。因此,通过不同性质的多层层叠来形成阻挡膜24,可以弥补相互的缺点,得到作为致密且耐水性、耐湿性、耐气候性、耐冲击性、耐热性等各特性优异的阻挡膜24而发挥功能的效果。为6层以上时,虽无特性上的缺点,但会浪费材料,工序数也增多因而制造成本变高,故不优选。
如此,对涂布阻挡膜用组合物而得的单层或多层进行紫外线照射或加热至120~400℃、优选120~200℃,或者进行紫外线照射后加热至120~400℃、优选120~200℃来形成。加热温度小于120℃时,则溶剂等残留成分会妨碍背面电极补强膜内的固化,使固化变得不充分,超过400℃时则不能产生所谓低温处理的生产上的优点。即、制造成本增大,生产率降低,特别是会对非晶硅、微晶硅、或者使用了它们的混合型(多接合型)硅太阳能电池模块中的光电转换的光波长区域造成影响的缘故。此外,形成的阻挡膜24的厚度优选设为0.2~20μm的范围内。阻挡膜24的厚度小于0.2μm时,则在产生缺陷的情形等中难以保持充分的耐气候性、耐水性、耐湿性等,超过20μm时,虽没有特别的缺点,但会浪费材料。其中,阻挡膜24的厚度特别优选设为0.2μm~10μm的范围内。
以上,通过本发明的第2实施方式中的太阳能电池模块的制造方法,可以利用湿式涂布法来形成阻挡膜,故可以制为将具有不同性质的材料按意图重叠而得的层叠膜。由此,可以制造耐气候性、耐水性、耐湿性等各特性上具有优异可靠性的太阳能电池。此外,通过尽可能的排除真空蒸镀法、溅射法等真空工艺,而使用湿式涂布法,可以更廉价地制造太阳能电池。进一步地,由本发明的第2实施方式的方法得到的太阳能电池模块由于具有通过湿式涂布法而形成的阻挡膜,故即使在湿度环境下发电效率的降低也少,而发挥长时间、稳定的性能。
<第3实施方式>
基于图7~图9对本发明的第3的实施方式进行说明。图7~图9中,与图1~图3相同的符号表示相同的构成。如图7和图8所示,薄膜硅太阳能电池模块10具备:具有绝缘性表面的基板11、和层叠于该基板11上的光敏元件15。光敏元件15是在基板11上按照表面电极层12、光电转换单元13、透明导电膜14和背面电极层16的顺序层叠而形成的。并且具有设置了阻挡膜24的结构,所述阻挡膜24是在该光敏元件15的背面电极层16上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成的。该实施方式中,在与基板11的光入射侧相反的背面侧,依次配置有光敏元件15与阻挡膜24。应予说明,该第3实施方式中,对于基板11、表面电极层12、光电转换单元13、透明导电膜14和背面电极层16,是与上述第1实施方式相同的构成,对于阻挡膜24,是与上述第2实施方式相同的构成,故省略。此外,如图4和图5所示,也可以为下述结构,即具备层叠于该光敏元件15上的背面电极补强膜17,并且设置了阻挡膜24,所述阻挡膜24是在该补强膜17上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热,或者进行紫外线照射后加热而形成的。此时的背面电极补强膜17,除了上述第2实施方式中的湿式涂布法以外,还可以通过例如溅射法等来形成。在减压气氛下以约150℃的温度而形成的防腐蚀效果高的含Ti溅射膜是适宜的。利用溅射法时的背面电极补强膜17的厚度优选形成为0.01~2.0μm的范围内。该实施方式中,在与基板11的光入射侧相反的背面侧,依次配置有光敏元件15、背面电极补强膜17和阻挡膜24。
以上,通过本发明的第3实施方式中太阳能电池模块的制造方法,利用湿式涂布法来形成阻挡膜,故可以制为将具有不同性质的材料按意图重叠而得的层叠膜。由此,可以制造耐气候性、耐水性、耐湿性等各特性上具有优异可靠性的太阳能电池。此外,通过尽可能地排除真空蒸镀法或溅射法等真空工艺,而使用湿式涂布法,可以更廉价地制造太阳能电池。进一步地,由本发明的第3实施方式的方法得到的太阳能电池模块通过具有由湿式涂布法形成的阻挡膜,即使在湿度环境下发电效率的降低也少,而发挥长时间、稳定的性能。
实施例
以下对本发明的实施例以及比较例进行详细说明。
首先,将表示构成以下实施例58~80和实施例104~126中形成的背面电极层的电极用组合物和使用该组合物的背面电极层的形成方法的、背面电极层No.1~No.17示于下表1。
[表1]
Figure 428106DEST_PATH_IMAGE006
接着,如下所述分别制备作为背面电极补强膜的形成中使用的补强膜用组合物以及阻挡膜的形成中使用的阻挡膜用组合物的成分的分类1~12的基液。
<分类1的基液>
首先将1,6-己二醇二丙烯酸酯与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯以质量比1∶1的比例进行混合而制备单体。将该混合单体与溶剂MIBK(甲基异丁基酮)以质量比3∶7的比例进行混合。接着,在该丙烯酸系混合单体中,添加相对于丙烯酸系混合单体100质量%为5质量%份额的作为光聚合引发剂的1-羟基-环己基-苯基-酮,并搅拌直至均匀。应予说明,不能均匀时,加热至40℃左右进行搅拌。该基液通过紫外线(UV)的照射而固化。
<分类2的基液>
首先将新戊二醇二丙烯酸酯与四羟甲基甲烷四丙烯酸酯以质量比1∶1的比例制备混合单体。将该混合单体与溶剂PGME(1-甲氧基-2-丙醇)以质量比1∶1的比例进行混合。接着在该丙烯酸系混合单体中,添加相对于丙烯酸系混合单体100质量%为4质量%份额的作为光聚合引发剂的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮,并搅拌直至均匀。应予说明,不能均匀时,加热至40℃左右进行搅拌。该基液通过紫外线(UV)的照射而固化。
<分类3的基液>
首先将1,6-己二醇二丙烯酸酯与二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯以质量比4∶6来制备混合单体。将该混合单体与溶剂PGMEA(丙二醇单甲基醚乙酸酯)以质量比4∶6的比例进行混合。接着在该丙烯酸系混合单体中,添加相对于丙烯酸系混合单体100质量%为5质量%份额的作为光聚合引发剂的1-羟基-环己基-苯基-酮,并搅拌直至均匀。应予说明,不能均匀时,加热至40℃左右进行搅拌。该基液通过紫外线(UV)的照射而固化。
<分类4的基液>
首先将溶剂BCA(丁基卡必醇乙酸酯)与联苯型环氧树脂(ジャパンエポキシレジン社制:YX4000)以质量比7∶3的比例进行混合。这里,不能均匀时,加热至40℃左右进行搅拌。接着向该混合物加入适量的作为热固化剂的2-乙基-4-甲基咪唑。应予说明,该基液通过加热而固化。
<分类5的基液>
首先将溶剂ECA(乙基卡必醇乙酸酯)与甲酚酚醛清漆型环氧树脂(DIC社制:EPICLON-665-EXP-S)以质量比8∶2的比例进行混合。这里,不能均匀时,加热至40℃左右进行搅拌。接着向该混合物加入适量的作为热固化剂的氟化硼・单乙醇胺。应予说明,该基液通过加热而固化。
<分类6的基液>
首先将溶剂BC(丁基卡必醇)与联苯型环氧树脂(日本化药社制:NC3000)以质量比8∶2的比例进行混合。这里,不能均匀时,加热至40℃左右进行搅拌。接着对该混合物加入适量的作为热固化剂的DICY(双氰胺)。应予说明,该基液通过加热而固化。
<分类7的基液>
首先将溶剂IPA(异丙醇)与水以质量比1∶1的比例进行混合来制备溶剂。接着向该混合溶剂94质量%中添加作为水溶性纤维素衍生物的羟丙基纤维素1质量%、与明胶5质量%后,加热至30℃进行混合。应予说明,该基液通过加热而固化。
<分类8的基液>
首先将作为导电性氧化物微粒的平均粒径0.025μm的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子(添加剂2)6质量%、作为偶联剂的具有二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂(添加剂1)9质量%、与作为分散介质的乙醇和丁醇的混合液(质量比98∶2)85质量%进行混合,在室温以800rpm的旋转速度搅拌1小时。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备ATO粒子的分散液。应予说明,含二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂(添加剂1)由上述实施方式中举出的式(3)所表示。此外,将作为粘合剂的SiO2粘合剂10质量%、与作为分散介质的上述乙醇和丁醇的混合液(质量比98∶2)90质量%混合,制备SiO2粘合剂的分散液。应予说明,上述SiO2粘合剂如下所述而制造。首先一边搅拌一边将1.0g的12N-HCl溶解于25g的纯水中。接着在500ml的玻璃制4口烧瓶中加入四乙氧基硅烷140g与乙醇240g,一次加入上述HCl水溶液后,在80℃保持6小时进行反应而制造SiO2粘合剂。并且将ATO粒子的分散液与SiO2粘合剂的分散液进行混合而得到基液。该基液通过加热而固化。
<分类9的基液>
首先将作为导电性氧化物微粒的平均粒径0.025μm的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子(添加剂2)8质量%、作为偶联剂的具有二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂(添加剂1)2质量%、与作为分散介质的乙醇和丁醇的混合液(质量比98∶2)90质量%进行混合,在室温以800rpm的旋转速度搅拌1小时。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时。由此,制备ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子的分散液。这里,含二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂(添加剂1)由上述实施方式中举出的式(2)所表示。此外,与分类8的SiO2粘合剂的分散液相同地制备SiO2粘合剂的分散液。并且将ITO粒子的分散液与SiO2粘合剂的分散液进行混合而得到基液。该基液通过加热而固化。
<分类10的基液>
首先将作为导电性氧化物微粒的平均粒径0.025μm的AZO(氧化铝-氧化锌系复合氧化物)粒子(添加剂2)10质量%、作为偶联剂的具有二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂(添加剂1)1.6质量%、与作为分散介质的甲醇和乙醇的混合液(质量比4∶1)90质量%进行混合,在室温以800rpm的旋转速度搅拌1小时。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备AZO粒子的分散液。这里,含二烷基焦亚磷酸酯基的钛偶联剂(添加剂1)由上述实施方式中举出的式(4)所表示。此外,与分类8的SiO2粘合剂的分散液相同地制备SiO2粘合剂的分散液。并且将AZO粒子的分散液与SiO2粘合剂的分散液进行混合而得到基液。该基液通过加热而固化。
<分类11的基液>
首先将溶剂IPA(异丙醇)与甲醇以质量比4∶1的比例进行混合而制备溶剂。接着,将与分类8相同地制备的SiO2粘合剂,以10质量%的比例与上述制备的溶剂混合而得到基液。该基液通过加热而固化。
<分类12的基液>
首先将1,6-己二醇二丙烯酸酯与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯以质量比1∶1的比例进行混合而制备单体。接着,将全氢聚硅氮烷10质量%与二甲苯90质量%进行混合而制备全氢聚硅氮烷系混合液。接着,将上述制备的混合单体与全氢聚硅氮烷系混合液以质量比3∶97的比例进行混合而得到基液。该基液通过加热而固化。
接着,将表示构成以下实施例35~80中形成的背面电极补强膜的补强膜用组合物和使用了该组合物的背面电极补强膜的形成方法的、补强膜No.1~No.17示于下表2。
<补强膜No.1>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂1的硅胶分散液。接着将分类1的丙烯酸系基液与上述硅胶分散液进行混合,用带搅拌桨叶的分散器、以500rpm左右的旋转速度搅拌5分钟而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以使固化后的膜厚为500nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.2>
首先将分类1的丙烯酸系基液85质量%、与作为添加剂1的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)15质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.3>
首先将分类2的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的扁平的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.4>
首先将分类2的丙烯酸系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径20nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为300nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.5>
首先将分类3的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径140nm且平均厚度50nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使蒙脱石粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.6>
首先将分类4的环氧系基液93质量%、与作为添加剂1的平均直径27μm且平均厚度100nm左右的扁平的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)7质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.7>
首先将分类4的环氧系基液80质量%、与作为添加剂1的平均直径1μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)20质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.8>
首先将分类5的环氧系基液97质量%、与作为添加剂1的蒸汽沉积二氧化硅分散液(日本アエロジル社制:アエロジル)3质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液如下所述制备。首先将蒸汽沉积二氧化硅粒子10质量%、与IPA(异丙醇)和乙醇的混合溶剂(质量比2∶1)90质量%进行混合后,在室温下以800rpm的旋转速度搅拌1小时,而制备混合物。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备作为导电性氧化物微粒的蒸汽沉积二氧化硅粒子的分散液。
<补强膜No.9>
首先将分类6的环氧系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径180nm且平均厚度30nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶进行搅拌,使蒙脱石粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转数。接着利用狭缝涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.10>
首先将分类6的环氧系基液87质量%、与作为添加剂1的硅胶分散液13质量%进行混合,利用行星搅拌装置在室温下混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用丝网印刷装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为900nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,上述硅胶分散液是与补强膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<补强膜No.11>
首先将分类7的纤维素系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径30nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。
<补强膜No.12>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂3的硅胶分散液(日产化学社制:スノーテックス20)。接着将分类8的SiO2粘合剂系基液75质量%与上述硅胶分散液25质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表2中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。
<补强膜No.13>
首先将分类8的SiO2粘合剂系基液98质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液2质量%进行混合,利用超声波振动器在室温分散混合10分钟,以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表2中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液是与补强膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<补强膜No.14>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液95质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液5质量%进行混合,利用超声波振动器在室温分散混合10分钟,以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为350nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表2中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液是与补强膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<补强膜No.15>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液90质量%、与作为添加剂3的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表2中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。
<补强膜No.16>
首先将分类1的丙烯酸系基液96质量%、与作为添加剂1的平均直径27μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)4质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为250nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)而使补强膜用涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的背面电极补强膜。
<补强膜No.17>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%以制备作为添加剂1的硅胶分散液(日产化学社制:IPA-ST-UP)。接着将分类1的丙烯酸系基液93质量%与上述硅胶分散液7质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜和背面电极层(银电极层)的层叠体的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)而使补强膜用涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的背面电极补强膜。
[表2]
接着,将表示构成以下实施例35~126中形成的阻挡膜的阻挡膜用组合物和使用该组合物的阻挡膜的形成方法的、阻挡膜No.1~No.24示于下表3,4。
<阻挡膜No.1>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂1的硅胶分散液。接着将分类1的丙烯酸系基液与上述硅胶分散液进行混合,用带搅拌桨叶的分散器、以500rpm左右的旋转速度搅拌5分钟而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为800nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV),以使涂布层UV光固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.2>
首先将分类1的丙烯酸系基液85质量%、与作为添加剂1的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)15质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为600nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV),以使涂布层UV光固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.3>
首先将分类2的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV),以使涂布层UV光固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.4>
首先将分类2的丙烯酸系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径20nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为750nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV),以使涂布层UV光固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.5>
首先将分类3的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径140nm且平均厚度50nm左右的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使蒙脱石粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为1000nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV),以使涂布层UV光固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.6>
首先将分类4的环氧系基液93质量%、与作为添加剂1的平均直径27μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为1200nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.7>
首先将分类4的环氧系基液80质量%、与作为添加剂1的平均直径1μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)20质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为900nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.8>
首先将分类5的环氧系基液97质量%、与作为添加剂1的蒸汽沉积二氧化硅分散液(日本アエロジル社制:アエロジル)3质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液如下所述制备。首先将蒸汽沉积二氧化硅粒子10质量%、与IPA(异丙醇)和乙醇的混合溶剂(质量比2∶1)90质量%进行混合后,在室温下以800rpm的旋转速度搅拌1小时,而制备混合物。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备作为导电性氧化物微粒的蒸汽沉积二氧化硅粒子的分散液。
<阻挡膜No.9>
首先将分类6的环氧系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径180nm且平均厚度30nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶进行搅拌,使蒙脱石粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转数。接着利用狭缝涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.10>
首先将分类6的环氧系基液87质量%、与作为添加剂1的硅胶分散液13质量%进行混合,利用行星搅拌装置在室温下混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用丝网印刷装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为900nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,上述硅胶分散液是与阻挡膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<阻挡膜No.11>
首先将分类7的纤维素系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径30nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为700nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.12>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂3的硅胶分散液(日产化学社制:スノーテックス20)。接着将分类8的SiO2粘合剂系基液75质量%与上述硅胶分散液25质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,表3中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(锑掺杂氧化锡)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量用以涂液(阻挡膜用组合物)整体为100质量时的比例(带括号的数值)来表示。
<阻挡膜No.13>
首先将分类8的SiO2粘合剂系基液98质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液2质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,表3中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(锑掺杂氧化锡)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量用以涂液(阻挡膜用组合物)整体为100质量时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液是与阻挡膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<阻挡膜No.14>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液95质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液5质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为350nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,表3中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(铟锡氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量用以涂液(阻挡膜用组合物)整体为100质量时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液是与阻挡膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<阻挡膜No.15>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液90质量%、与作为添加剂3的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,表3中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(铟锡氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量用以涂液(阻挡膜用组合物)整体为100质量时的比例(带括号的数值)来表示。
<阻挡膜No.16>
首先将分类10的SiO2粘合剂系基液30质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液70质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为300nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,表3中,添加剂1的钛偶联剂3与添加剂2的AZO(锑掺杂氧化锡)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量用以涂液(阻挡膜用组合物)整体为100质量时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液是与阻挡膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<阻挡膜No.17>
首先将分类10的SiO2粘合剂系基液50质量%与硅胶分散液50质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为250nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,上述胶体分散液如下所述制备。首先将硅胶粒子10质量%、与甲醇改性醇和IPA(异丙醇)的混合溶剂(质量比 4∶1)90质量%进行混合后,在室温下以800rpm的旋转速度搅拌1小时,而制备混合物。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备硅胶分散液。此外,表4中,添加剂1的钛偶联剂3与添加剂2的ATO(锑掺杂氧化锡)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量用以涂液(阻挡膜用组合物)整体为100质量时的比例(带括号的数值)来表示。
<阻挡膜No.18>
首先将分类11的SiO2粘合剂系基液30质量%、与作为添加剂1的蒸汽沉积二氧化硅分散液(日本アエロジル社制:アエロジル)70质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液是与阻挡膜No.8的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备的。
<阻挡膜No.19>
首先将分类11的SiO2粘合剂系基液50质量%、与含有作为添加剂1的平均直径1μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)的分散液50质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为600nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。应予说明,上述云母分散液如下所述制备。首先将云母粒子10质量%、与IPA(异丙醇)和乙醇的混合溶剂(质量比 2∶1)80质量%进行混合后,在室温以300rpm的旋转速度搅拌1小时,以使材料整体溶合,进而使用可高速旋转至5000rpm左右的分散器桨叶进行搅拌来制备。
<阻挡膜No.20>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%,而制备作为添加剂1的硅胶分散液(日产化学社制:IPA-ST)。接着将分类11的丙烯酸系基液40质量%与上述硅胶分散液60质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为300nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到充分固化的阻挡膜。
<阻挡膜No.21>
首先将分类12的SiO2粘合剂系基液90质量%、与作为添加剂1的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.22>
首先将分类12的SiO2粘合剂系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为500nm的方式形成涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使涂布层热固化而得到阻挡膜。
<阻挡膜No.23>
首先将分类1的丙烯酸系基液96质量%、与作为添加剂1的平均直径27μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)4质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为1100nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV)以使涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,而得到充分固化的阻挡膜。
<阻挡膜No.24>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%,而制备作为添加剂1的硅胶分散液(日产化学社制:IPA-ST-UP)。接着将分类1的丙烯酸系基液93质量%与上述硅胶分散液7质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为阻挡膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在基板上依次层叠有表面电极层、光电转换单元、透明导电膜、背面电极层和背面电极补强膜的层叠体的补强膜上涂布该涂液(阻挡膜用组合物),以固化后的膜厚为800nm的方式形成涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从涂布层脱离,利用紫外线照射装置对涂布层照射紫外线(UV)以使涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的阻挡膜。
[表3]
[表4]
<实施例1>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂1的硅胶分散液。接着将分类1的丙烯酸系基液与上述硅胶分散液进行混合,用带搅拌桨叶的分散器、以500rpm左右的旋转速度搅拌5分钟而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以使固化后的膜厚为500nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
应予说明,“已经进行着成膜的太阳能电池模块”表示以下的状态。首先如图1所示,准备在一个主面上形成有厚度50nm的SiO2层(未图示)的玻璃板来作为基板11。并且,在该SiO2层上通过溅射法形成了表面具有凹凸图案且掺杂了F(氟)的厚度800nm的表面电极层(SnO2膜)12。使用激光加工法对该表面电极层12进行图案化。即、通过形成分离槽22而分离加工为短栅状。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽22的形成)中,使用了波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。接着使用等离子体CVD法,在表面电极层12上形成了光电转换单元13。在该实施例中,使该光电转换单元13为,由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层、与在该非晶硅层上进一步层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层的2层构成的串联型结构的光电转换单元。具体地,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、CH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型a-Si,源自SiH4与H2的混合气体的膜厚300nm的i型a-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型a-Si依次层叠而形成非晶硅层。此外,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型μc-Si,源自SiH4与H2的混合气体的膜厚2000nm的i型μc-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型μc-Si依次层叠而形成微晶硅层。上述等离子体CVD法中的详细条件示于下表5。进而使用激光加工法,将上述光电转换单元13图案化为短栅状。即,形成分离槽23而分离加工。该分离槽23形成于距表面电极层12的图案化位置的旁边50μm的位置。之后,使用磁控管在线(マグネトロンインライン)式溅射装置,在光电转换单元13上形成厚度80nm的透明导电膜(ZnO层)14和厚度200nm的背面电极层(银电极层)16。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽23的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
[表5]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE011
并且,在透明导电膜14上形成背面电极层16之后、且在背面电极层16上形成背面电极补强膜17之前,将背面电极层16、透明导电膜14和光电转换单元13,从背面侧起利用激光加工法图案化为短栅状。即、形成分离槽18而进行分离加工。该分离槽18形成于距光电转换单元13的图案化位置(分离槽23)旁边50μm的位置。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽18的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。在该背面电极层16等的分离加工后,利用CF4进行数十秒钟的干式蚀刻。但也可以使用湿式蚀刻等。此外,在背面电极补强膜17上,依次层叠包含乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的填充剂层19、与包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的背面膜21,使用层合装置,通过在150℃下进行30分钟热处理,对填充剂层19进行交联、稳定化并真空压合。进而在安装端子盒并取出后,连接电极而得到太阳能电池模块10。
<实施例2>
首先将分类1的丙烯酸系基液85质量%、与作为添加剂1的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)15质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例3>
首先将分类2的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的扁平的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例4>
首先将分类2的丙烯酸系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径20nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为300nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例5>
首先将分类3的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径140nm且平均厚度50nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使蒙脱石粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例6>
首先将分类4的环氧系基液93质量%、与作为添加剂1的平均直径27μm且平均厚度100nm左右的扁平的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例7>
首先将分类4的环氧系基液80质量%、与作为添加剂1的平均直径1μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)20质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例8>
首先将分类5的环氧系基液97质量%、与作为添加剂1的蒸汽沉积二氧化硅分散液(日本アエロジル社制:アエロジル)3质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液如下所述制备。首先将蒸汽沉积二氧化硅粒子10质量%、与IPA(异丙醇)和乙醇的混合溶剂(质量比2∶1)90质量%进行混合后,在室温下以800rpm的旋转速度搅拌1小时,而制备混合物。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备作为导电性氧化物微粒的蒸汽沉积二氧化硅粒子的分散液。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例9>
首先将分类6的环氧系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径180nm且平均厚度30nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶进行搅拌,使Ti粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转数。接着利用狭缝涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例10>
首先将分类6的环氧系基液87质量%、与作为添加剂1的硅胶分散液13质量%进行混合,利用行星搅拌装置在室温下混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用丝网印刷装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为900nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,上述硅胶分散液与实施例8的蒸汽沉积二氧化硅分散液同样地制备。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例11>
首先将分类7的纤维素系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径30nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例12>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂3的硅胶分散液(日产化学社制:スノーテックス20)。接着将分类8的SiO2粘合剂系基液75质量%与上述硅胶分散液25质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例13>
首先将分类8的SiO2粘合剂系基液98质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液2质量%进行混合,利用超声波振动器在室温分散混合10分钟,以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液与实施例8的蒸汽沉积二氧化硅分散液同样地制备。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例14>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液95质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液5质量%进行混合,利用超声波振动器在室温分散混合10分钟,以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为350nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液与实施例8的蒸汽沉积二氧化硅分散液同样地制备。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例15>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液90质量%、与作为添加剂3的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例16>
首先将分类1的丙烯酸系基液96质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)4质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为250nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)而使补强膜用涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的背面电极补强膜。应予说明,该实施例中,使发电层为由从基板侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层1层构成的光电转换单元。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<实施例17>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%,而制备作为添加剂1的硅胶分散液(日产化学社制:IPA-ST)。接着将分类1的丙烯酸系基液93质量%与上述硅胶分散液7质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)而使补强膜用涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的背面电极补强膜。应予说明,该实施例中,使发电层为由从基板侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层1层构成的光电转换单元。此外,除上述以外,与实施例1相同地制作太阳能电池模块。
<比较例1>
在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上不形成背面电极补强膜。将该太阳能电池模块作为比较例1。
<比较例2>
在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上通过溅射法蒸镀Ti(钛),由此形成厚度15nm的背面电极补强膜(Ti层)。将该太阳能电池模块作为比较例2。
<比较例3>
在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上通过溅射法蒸镀Al(铝),由此形成厚度200nm的背面电极补强膜(Al层)。将该太阳能电池模块作为比较例3。
<比较试验1和评价>
对实施例1~17和比较例1~3的太阳能电池模块评价毛边的发生、密合性和相对输出特性。首先,对于毛边的发生,在利用激光加工法对太阳能电池模块实施激光划线时,将分离槽的背面(加工面)上的毛边的发生程度、分离槽的宽度的晃荡程度用优、良、可以和不可以4个等级来评价。分离槽的加工线稳定而漂亮的为“优”。并且,分离槽的一部分可见起伏等但没有大的凹凸或鼓出部的为“良”。此外,分离槽整体上线宽度不稳定、加工线总是晃荡而可见凹凸、但线之间必然有间隙而未见短路部分的为“可以”。进而,分离槽的加工线的凹凸非常大、线之间未断开而很可能引起短路的状况的,或线宽度以上宽的切削污泥牢固地残留于线上的为“不可以”。
密合性按照基于胶带试验(JIS K-5600)的方法,根据在太阳能电池模块的加工部贴上粘附胶带并剥离时的、背面电极补强膜等的剥离程度或翘尾现象的程度,而用优、良、可以和不可以4个等级来评价。粘附胶带侧未粘上太阳能电池模块的加工部的为“优”。并且,粘附胶带侧粘上太阳能电池模块的一部分加工污泥等、但加工线自身未见浮起等的为“良”。此外,出现太阳能电池模块的加工污泥、同时一部加工线在形状上出现翘尾等,但线部分自身没有大的形状变化的为“可以”。进而,太阳能电池模块的加工污泥以及线周围的补强膜自身与粘附胶带粘上,线形状自身发生变形的为“不可以”。
相对输出特性如下所述进行评价。首先,将引线布线于太阳能电池模块的线加工后的基板上,将确认I-V(电流-电压)特性曲线时的输出特性(填充因子FF(Fill Factor)由最大输出/(开路电压×短路电流)来表示)的值作为初始值。接着经过1周左右的时间,对确认背面电极层的Ag自身的耐腐蚀性所致的变化是否可见时的输出特性(填充因子FF)的值进行测定,将该测定值用相对于初始值100%的比例(%)来表示。将这些结果与背面电极补强膜的粘合剂种类和厚度一道示于表7。应予说明,表6中,表示了实施例1~17和比较例1~3的涂液(补强膜用组合物)固化方法、基液的分类编号与混合比例、添加剂1~3的种类与混合比例、涂液(补强膜用组合物)的涂布方法和背面电极补强膜的厚度。
[表6]
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[表7]
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由表7的“毛边发生”一栏中可知,没有补强膜的比较例1中,分离槽的加工线的凹凸非常大,线之间未断开、线宽度以上宽的切削污泥牢固地残留于线上。补强膜为Ti、Al的比较例2和3中,线之间必然有间隙且未见短路部分,但分离槽整体上线宽度不稳定,加工线上不稳可见凹凸。与此相对,具有使二氧化硅粒子或云母粒子等分散于粘合剂并进行了固化的补强膜的实施例1~17中,分离槽的加工线稳定而漂亮,或者分离槽的一部分虽可见起伏等但没有大的凹凸或鼓出部。此外,由表7的“密合性”一栏可知,没有补强膜的比较例1或补强膜为Al的比较例3中,太阳能电池模块的加工污泥连同线周围的补强膜自身粘贴于粘附胶带,线形状自身发生变形。与此相对,具有使二氧化硅粒子或云母粒子等分散于粘合剂并进行了固化的补强膜的实施例1~17中,加工线自身未见浮起等,线部分自身没有大的形状变化。进而由表7的“相对输出特性”一栏可知,补强膜为Ti、Al的比较例2和3中相对输出特性分别高达95%,但没有补强膜的比较例1中相对输出特性降低至60%。与此相对,具有使二氧化硅粒子或云母粒子等分散于粘合剂并进行了固化的补强膜的实施例1~17中,相对输出特性高,为95%以上。
由上述可知以下内容。在太阳能电池模块上利用激光划线形成分离槽时,成为加工性的关键的是背面电极补强膜。背面电极层(银电极层)为柔软的材料时,由于同时被利用作为反射膜,故变得容易变形,难以加工。即、分离槽的形成时发生毛边、或发生翘尾等密合性不良的位置多为背面电极层。结果可知,通过用硬而脆的材质的背面电极补强膜来覆盖背面电极层,由于断裂性提高、加工性变得良好,故可以防止分离槽的形成时背面电极层的毛边的发生或密合性不良的发生。此外,还可知背面电极层(银电极层)容易引起氧化或硫化等与大气接触导致的劣化、变色。因此,产生得不到所需的反射率,输出降低,或者导电性降低等问题。但是,通过利用背面电极补强膜进行被覆,可以防止背面电极层的劣化,用背面电极补强膜被覆背面电极层的实施例的太阳能电池模块即使在大气中放置1周左右,相对输出特性也基本不降低。
<实施例18>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂1的硅胶分散液。接着将分类1的丙烯酸系基液与上述硅胶分散液进行混合,用带搅拌桨叶的分散器、以500rpm左右的旋转速度搅拌5分钟而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以使固化后的膜厚为500nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。
应予说明,“已经进行着成膜的太阳能电池模块”表示以下的状态。首先如图1所示,准备在一个主面上形成有厚度50nm的SiO2层(未图示)的玻璃板来作为基板11。并且,在该SiO2层上通过溅射法形成了表面具有凹凸图案且掺杂了F(氟)的厚度800nm的表面电极层(SnO2膜)12。使用激光加工法对该表面电极层12进行图案化。即、通过形成分离槽22而分离加工为短栅状。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽22的形成)中,使用了波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。接着使用等离子体CVD法,在表面电极层12上形成了光电转换单元13。在该实施例中,使该光电转换单元13为,由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层、与在该非晶硅层上进一步层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层的2层构成的串联型结构的光电转换单元。具体地,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、CH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型a-Si、源自SiH4与H2的混合气体的膜厚300nm的i型a-Si、源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型a-Si依次层叠而形成非晶硅层。此外,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型μc-Si、源自SiH4、H2的混合气体的膜厚2000nm的i型μc-Si、源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型μc-Si依次层叠而形成微晶硅层。上述等离子体CVD法中的详细条件示于上述表5。进而使用激光加工法,将上述光电转换单元13图案化为短栅状。即,形成分离槽23而分离加工。该分离槽23形成于距表面电极层12的图案化位置的旁边50μm的位置。之后,使用磁控管在线式溅射装置,在光电转换单元13上形成厚度80nm的透明导电膜(ZnO层)14。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽23的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
在该透明导电膜14上用以下方法来形成背面电极层16。首先,将硝酸银溶解于去离子水而制备金属盐水溶液。此外,将柠檬酸钠溶解于去离子水而制备浓度为26重量%的柠檬酸钠水溶液。向该柠檬酸钠水溶液中,在保持于35℃的氮气气流中直接加入粒状的硫酸亚铁并使之溶解,以制备按3∶2的摩尔比含有柠檬酸离子与亚铁离子的还原剂水溶液。接着,在将上述氮气气流保持于35℃的状态下,将磁力搅拌器的搅拌子加入还原剂水溶液中,使搅拌子以100rpm的旋转速度旋转,一边搅拌上述还原剂水溶液,一边向该还原剂水溶液滴加上述金属盐水溶液并进行混合。这里,以金属盐水溶液在还原剂水溶液中的添加量为还原剂水溶液的量的1/10以下的方式,调节各溶液的浓度,由此即使滴加室温的金属盐水溶液,也可将反应温度保持于40℃。此外,上述还原剂水溶液与金属盐水溶液的混合比调节为使作为还原剂加入的亚铁离子的当量为金属离子的当量的3倍。向还原剂水溶液中滴加金属盐水溶液结束后,通过进一步继续搅拌混合液15分钟,而使金属粒子产生于混合液内部,得到分散了金属粒子的金属粒子分散液。金属粒子分散液的pH为5.5,分散液中的金属粒子的化学计量生成量为5g/升。所得分散液通过在室温下放置,而使分散液中的金属粒子沉降,利用倾析法分离沉降的金属粒子的凝聚物。向分离的金属凝聚物加入去离子水而制为分散体,通过超滤进行脱盐处理后,进一步用甲醇进行置换清洗,由此使金属(银)的含量为50重量%。之后,使用离心分离机并调节该离心分离机的离心力,分离粒径超过100nm的较大的银粒子,由此调节为使得以数平均计含有71%的一次粒径10~50nm的范围内的银纳米粒子。即、进行调节使得以数平均计,相对于全部银纳米粒子100%的一次粒径10~50nm的范围内的银纳米粒子所占的比例为71%。所得的银纳米粒子被碳骨架是碳原子数为3的有机分子主链的保护剂所化学修饰。
接着,通过将所得金属纳米粒子10重量份添加至含有水、乙醇和甲醇的混合溶液90重量份中并混合来进行分散,进而向该分散液中,以表8所示的比例加入表8所示的添加物,从而分别得到背面电极用涂液(背面电极用组合物)。这里,构成背面电极用涂液(背面电极用组合物)的金属纳米粒子含有75重量%以上的银纳米粒子。应予说明,作为金属纳米粒子,在含有银纳米粒子、以及银纳米粒子以外的金属纳米粒子时,将由上述方法得到的银纳米粒子的分散液作为第1分散液,代替硝酸银而使用形成下表8所示的银纳米粒子以外的金属纳米粒子的种类的金属盐。除此以外,与上述银纳米粒子的制造方法相同地制备银纳米粒子以外的金属纳米粒子的分散液,将该金属纳米粒子的分散液作为第2分散液,在加入添加剂之前,按下表8所示的比例混合第1分散液与第2分散液,从而得到背面电极用涂液(背面电极用组合物)。在下表8所示的透明导电膜14上通过各种涂布方法涂布所得的背面电极用涂液(背面电极用组合物)以使烧成后的厚度为102~2×103nm后,通过用下表8所示的热处理条件来进行加热、烧成,而在透明导电膜14上形成背面电极层16。此外,表8中的聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量Mw为360,000。
应予说明,在透明导电膜14上形成背面电极层16之后、且在背面电极层16上形成背面电极补强膜17之前,将背面电极层16、透明导电膜14和光电转换单元13,在距光电转换单元13的图案化位置(分离槽23)旁边50μm的位置,从背面侧起利用激光加工法图案化为短栅状,即形成分离槽18而进行分离加工。这里,使用激光加工法的分离加工(分离槽18的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。该背面电极层16等的分离加工后,利用CF4进行数十秒钟的干式蚀刻。但也可以使用湿式蚀刻等。此外,在背面电极补强膜17上,依次层叠包含乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的填充剂层19、与包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的背面膜21,使用层合装置,通过在150℃下进行30分钟热处理,对填充剂层19进行交联、稳定化并真空压合。进而在安装端子盒并取出后,连接电极而得到太阳能电池模块10。
<实施例19>
首先将分类1的丙烯酸系基液85质量%、与作为添加剂1的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)15质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例20>
首先将分类2的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的扁平的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例21>
首先将分类2的丙烯酸系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径20nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为300nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例22>
首先将分类3的丙烯酸系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径140nm且平均厚度50nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使蒙脱石粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)、使补强膜用涂布层UV光固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例23>
首先将分类4的环氧系基液93质量%、与作为添加剂1的平均直径27μm且平均厚度100nm左右的扁平的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例24>
首先将分类4的环氧系基液80质量%、与作为添加剂1的平均直径1μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)20质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例25>
首先将分类5的环氧系基液97质量%、与作为添加剂1的蒸汽沉积二氧化硅分散液(日本アエロジル社制:アエロジル)3质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液如下所述制备。首先将蒸汽沉积二氧化硅粒子10质量%、与IPA(异丙醇)和乙醇的混合溶剂(质量比2∶1)90质量%进行混合后,在室温下以800rpm的旋转速度搅拌1小时,而制备混合物。接着将该混合物60g加入100cc的玻璃瓶中,使用直径0.3mm的氧化锆珠(昭和シェル石油社制:ミクロハイカ)100g以涂料震动器分散6小时,由此制备作为导电性氧化物微粒的蒸汽沉积二氧化硅粒子的分散液。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例26>
首先将分类6的环氧系基液95质量%、与作为添加剂1的平均直径180nm且平均厚度30nm左右的扁平的蒙脱石粒子(コープケミカル社制:合成蒙脱石)5质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶进行搅拌,使Ti粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转数。接着利用狭缝涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例27>
首先将分类6的环氧系基液87质量%、与作为添加剂1的硅胶分散液13质量%进行混合,利用行星搅拌装置在室温下混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用丝网印刷装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为900nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,上述硅胶分散液与实施例25的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备。此外,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例28>
首先将分类7的纤维素系基液90质量%、与作为添加剂1的平均粒径30nm左右的二氧化硅粒子(扶桑化学工业社制:シリカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使二氧化硅粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例29>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%,而制备作为添加剂3的硅胶分散液(日产化学社制:スノーテックス20)。接着将分类8的SiO2粘合剂系基液75质量%与上述硅胶分散液25质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例30>
首先将分类8的SiO2粘合剂系基液98质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液2质量%进行混合,利用超声波振动器在室温分散混合10分钟,以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用喷涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为150nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在150℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂1与添加剂2的ATO(氧化锑-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液与实施例25的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备。进一步地,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例31>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液95质量%、与作为添加剂3的蒸汽沉积二氧化硅分散液5质量%进行混合,利用超声波振动器在室温分散混合10分钟,以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为350nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在180℃保持20分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,上述蒸汽沉积二氧化硅分散液与实施例25的蒸汽沉积二氧化硅分散液相同地制备。进一步地,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例32>
首先将分类9的SiO2粘合剂系基液90质量%、与作为添加剂3的平均直径5μm且平均厚度20nm左右的云母粒子(コープケミカル社制:ミクロマイカ)10质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速转动至5000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使云母粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。此时注意不要使涂液为70℃以上而调节桨叶形状与旋转速度。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为200nm的方式形成补强膜用涂布层。进而在室温下干燥20分以上后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在200℃保持30分钟,使补强膜用涂布层热固化而得到背面电极补强膜。应予说明,表6中,添加剂1的钛偶联剂2与添加剂2的ITO(氧化铟-氧化锡系复合氧化物)粒子已经包含于基液中,因而它们的添加量以涂液(补强膜用组合物)整体为100质量%时的比例(带括号的数值)来表示。此外,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例33>
首先将分类1的丙烯酸系基液96质量%、与作为添加剂1的平均直径35μm且平均厚度100nm左右的Al粒子(东洋铝社制:アルペースト)4质量%进行混合,利用转子在室温下以300rpm左右的旋转速度搅拌1小时,使混合物整体溶合。接着使用可高速旋转至2000rpm左右的分散器桨叶对上述混合物进行搅拌,使Al粒子分散于基液中而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用模涂布装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为250nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)而使补强膜用涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的背面电极补强膜。应予说明,该实施例中,使发电层为由从基板侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层1层构成的光电转换单元。此外,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<实施例34>
首先在IPA(异丙醇)85质量%中混合平均粒径20nm左右的硅胶15质量%而制备作为添加剂1的硅胶分散液(日产化学社制:IPA-ST)。接着将分类1的丙烯酸系基液93质量%与上述硅胶分散液7质量%进行混合,利用超声波振动器在室温下分散混合10分钟以使混合物整体溶合,而制备作为补强膜用组合物的涂液。接着利用旋涂装置,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层(银电极层)上涂布该涂液(补强膜用组合物),以固化后的膜厚为400nm的方式形成补强膜用涂布层。进而通过真空干燥使溶剂从补强膜用涂布层脱离,利用紫外线照射装置对补强膜用涂布层照射紫外线(UV)而使补强膜用涂布层UV光固化后,将太阳能电池模块在热风干燥炉内、在70℃保持3小时以进行热固化,由此得到充分固化的背面电极补强膜。应予说明,该实施例中,使发电层为由从基板侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层1层构成的光电转换单元。此外,除上述以外,与实施例18相同地制作太阳能电池模块。
<比较例4>
在已经进行着成膜的太阳能电池模块上,即,在光电转换单元上利用湿式涂布法形成了透明导电膜和背面电极层的太阳能电池模块上,不形成背面电极补强膜。将该太阳能电池模块作为比较例4。
<比较例5>
在已经进行着成膜的太阳能电池模块上,即,在光电转换单元上利用湿式涂布法形成了透明导电膜和背面电极层的太阳能电池模块上,通过溅射法蒸镀Ti(钛)而形成厚度15nm的背面电极补强膜(Ti层)。将该太阳能电池模块作为比较例5。
<比较例6>
在已经进行着成膜的太阳能电池模块上,即,在光电转换单元上利用湿式涂布法形成了透明导电膜和背面电极层的太阳能电池模块上,通过溅射法蒸镀Al(铝)而形成厚度200nm的背面电极补强膜(Al层)。将该太阳能电池模块作为比较例6。
<比较试验2和评价>
对实施例18~34和比较例4~6的太阳能电池模块评价毛边的发生、密合性和相对输出特性。首先,对于毛边的发生,在利用激光加工法对太阳能电池模块实施激光划线时,将分离槽的背面(加工面)上的毛边的发生程度、分离槽的宽度的晃荡程度用优、良、可以和不可以4个等级来评价。分离槽的加工线稳定而漂亮的为“优”。并且,分离槽的一部分可见起伏等但没有大的凹凸或鼓出部的为“良”。此外,分离槽整体上线宽度不稳定、加工线总是晃荡而可见凹凸、但线之间必然有间隙而未见短路部分的为“可以”。进而,分离槽的加工线的凹凸非常大,线之间未断开、很可能引起短路的状况的,或线宽度以上宽的切削污泥牢固地残留于线上的为“不可以”。
密合性按照基于胶带试验(JIS K-5600)的方法,根据在太阳能电池模块的加工部贴上粘附胶带并剥离时的、背面电极补强膜等的剥离程度或翘尾现象的程度,而用优、良、可以和不可以4个等级来评价。粘附胶带侧没有粘上太阳能电池模块的加工部的为“优”。并且,粘附胶带侧粘上太阳能电池模块的一部分加工污泥等、但加工线自身未见浮起等的为“良”。此外,出现太阳能电池模块的加工污泥、同时一部加工线在形状上出现翘尾等,但线部分自身没有大的形状变化的为“可以”。进而,太阳能电池模块的加工污泥以及线周围的补强膜自身与粘附胶带粘上,线形状自身发生变形的为“不可以”。
相对输出特性如下所述进行评价。首先,将引线布线于太阳能电池模块的线加工后的基板上,将确认I-V(电流-电压)特性曲线时的输出特性(填充因子FF(Fill Factor)由最大输出/(开路电压×短路电流)来表示)的值作为初始值。接着经过1周左右的时间,对确认背面电极层的Ag自身的耐腐蚀性所致的变化是否可见时的输出特性(填充因子FF)的值进行测定,将该测定值用相对于初始值100%的比例(%)来表示。将这些结果与背面电极补强膜的粘合剂的种类和厚度一道示于表9。应予说明,表6中,显示了实施例18~34和比较例4~6的补强膜用涂液(补强膜用组合物)固化方法、基液的分类编号与混合比例、添加剂1~3的种类与混合比例、补强膜用涂液(补强膜用组合物)的涂布方法和背面电极补强膜的厚度。此外,表8中,显示了背面电极用涂液(背面电极用组合物)的金属纳米粒子的种类和混合比例、添加物1的种类和添加比例、添加物2的种类和添加比例、涂布方法、和热处理条件。
[表8]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE015
[表9]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE017
由表9的“毛边发生”一栏可知,没有补强膜的比较例4中,分离槽的加工线的凹凸非常大,线之间未断开、线宽度以上宽的切削污泥牢固地残留于线上。补强膜为Ti、Al的比较例5和6中,线之间必然有间隙而未见短路的部分,但分离槽整体上线宽度不稳定,加工线上不稳可见凹凸。与此相对,具有使二氧化硅粒子或云母粒子等分散于粘合剂并进行了固化的补强膜的实施例18~34中,分离槽的加工线稳定而漂亮,或者分离槽的一部分虽可见起伏等但没有大的凹凸或鼓出部。此外,由表9的“密合性”一栏可知,没有补强膜的比较例4、补强膜为Ti的比较例5、和补强膜为Al的比较例6中,太阳能电池模块的加工污泥连同线周围的补强膜自身粘贴于粘附胶带,线形状自身发生变形。与此相对,具有使二氧化硅粒子或云母粒子等分散于粘合剂并进行了固化的补强膜的实施例18~34中,加工线自身未见浮起等,线部分自身没有大的形状变化。进而由表9的“相对输出特性”一栏可知,补强膜为Ti、Al的比较例5和6中,相对输出特性分别高达90%和85%,但没有补强膜的比较例4中相对输出特性降低至60%。与此相对,具有使二氧化硅粒子或云母粒子等分散于粘合剂并进行了固化的补强膜的实施例18~34中,相对输出特性极高,为95%以上。
由上述可知以下内容。在太阳能电池模块上利用激光划线形成分离槽时,成为加工性的关键的是背面电极补强膜。背面电极层(银电极层)为柔软的材料时,由于同时被利用作为反射膜,故变得容易变形,难以加工。即、分离槽的形成时发生毛边、或发生翘尾等密合性不良的位置多为背面电极层。结果可知,通过用硬而脆的材质的背面电极补强膜来覆盖背面电极层,由于断裂性提高、加工性变得良好,故可以防止分离槽的形成时背面电极层的毛边的发生或密合性不良的发生。此外,还可知背面电极层(银电极层)容易引起氧化或硫化等由于与大气接触所致的劣化、容易发生变色。因此,发生得不到所需的反射率而输出降低、或者导电性降低等问题。但是,通过利用背面电极补强膜进行被覆,可以防止背面电极层的劣化,用背面电极补强膜被覆背面电极层的实施例的太阳能电池模块即使在大气中放置1周左右,相对输出特性也基本不降低。
<实施例35>
首先,如图4所示,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层16(银电极层)上,利用上述表2的补强膜No.12来形成补强膜17。接着,在距后述光电转换单元13的图案化位置(分离槽23)旁边50μm的位置,从基板11侧照射激光而进行图案化。即,利用将光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极16和背面电极补强膜17炸裂的激光划线,形成从补强膜17的表面向表面电极层12延伸的分离槽18,由此分离加工为短栅状。利用激光划线的分离加工(分离槽18的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。最后,在掩埋分离槽18的同时,在补强膜17上利用上述表3的阻挡膜No.1形成单一的阻挡膜。将该太阳能电池模块作为实施例35。
应予说明,“已经进行着成膜的太阳能电池模块”表示以下的状态。首先如图4所示,准备在一个主面上形成有厚度50nm的SiO2层(未图示)的玻璃板来作为基板11。并且,在该SiO2层上通过溅射法形成了表面具有凹凸图案且掺杂了F(氟)的厚度800nm的表面电极层(SnO2膜)12。使用激光加工法对该表面电极层12进行图案化。即、通过形成分离槽22而分离加工为短栅状。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽22的形成)中,使用了波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。接着使用等离子体CVD法,在表面电极层12上形成了光电转换单元13。在该实施例中,使该光电转换单元13为,由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层、与在该非晶硅层上进一步层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层的2层构成的串联型结构的光电转换单元。具体地,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、CH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型a-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚300nm的i型a-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型a-Si依次层叠而形成非晶硅层。此外,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型μc-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚2000nm的i型μc-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型μc-Si依次层叠而形成微晶硅层。上述等离子体CVD法中的详细条件示于上述表5。进而使用激光加工法,将上述光电转换单元13图案化为短栅状。即,形成分离槽23而分离加工。该分离槽23形成于距表面电极层12的图案化位置的旁边50μm的位置。之后,使用磁控管在线式溅射装置,在光电转换单元13上依次形成厚度80nm的透明导电膜(ZnO层)14和厚度200nm的背面电极层(银电极层)16。应予说明,利用激光划线的分离加工(分离槽23的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
<实施例36>
如下表10所示,利用补强膜No.1形成补强膜,利用阻挡膜No.12形成阻挡膜,除此以外与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例37>
如下表10所示,利用补强膜No.13形成补强膜,利用阻挡膜No.4形成阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例38>
如下表10所示,利用补强膜No.7形成补强膜,利用阻挡膜No.7形成阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例39>
如下表10所示,利用补强膜No.2形成补强膜,利用阻挡膜No.14形成阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例40>
如下表10所示,利用补强膜No.3形成补强膜,将阻挡膜No.16成膜后,进而将阻挡膜No.1重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例41>
如下表10所示,利用补强膜No.8形成补强膜,将阻挡膜No.14成膜后,进而将阻挡膜No.6重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例42>
如下表10所示,利用补强膜No.10形成补强膜,将阻挡膜No.15成膜后,进而将阻挡膜No.7重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例43>
如下表10所示,利用补强膜No.16形成补强膜,将阻挡膜No.13成膜后,进而将阻挡膜No.10重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例44>
如下表10所示,利用补强膜No.14形成补强膜,将阻挡膜No.4成膜后,进而将阻挡膜No.16重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例45>
如下表10所示,利用补强膜No.15形成补强膜,将阻挡膜No.15成膜后,将阻挡膜No.1重叠并成膜、进而将阻挡膜No.21重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例46>
如下表10所示,利用补强膜No.9形成补强膜,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.2重叠并成膜,进而将阻挡膜No.19重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例47>
如下表10所示,利用补强膜No.4形成补强膜,将阻挡膜No.20成膜后,将阻挡膜No.18重叠并成膜,进而将阻挡膜No.3重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例48>
如下表10所示,利用补强膜No.12形成补强膜,将阻挡膜No.13成膜后,将阻挡膜No.22重叠并成膜,进而将阻挡膜No.5重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例49>
如下表10所示,利用补强膜No.5形成补强膜,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.20重叠并成膜,进而将阻挡膜No.23重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例50>
如下表10所示,利用补强膜No.11形成补强膜,将阻挡膜No.12、阻挡膜No.9、阻挡膜No.19和阻挡膜No.1依次重叠并成膜,形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例51>
如下表10所示,利用补强膜No.2形成补强膜,将阻挡膜No.18、阻挡膜No.11、阻挡膜No.22和阻挡膜No.4依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例52>
如下表10所示,利用补强膜No.6形成补强膜,将阻挡膜No.13、阻挡膜No.6、阻挡膜No.17和阻挡膜No.24依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例53>
如下表10所示,利用补强膜No.14形成补强膜,将阻挡膜No.14、阻挡膜No.7、阻挡膜No.12、阻挡膜No.1和阻挡膜No.16依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例54>
如下表10所示,利用补强膜No.13形成补强膜,将阻挡膜No.20、阻挡膜No.10、阻挡膜No.20、阻挡膜No.3和阻挡膜No.21依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例55>
如下表10所示,利用补强膜No.1形成补强膜,将阻挡膜No.15、阻挡膜No.8、阻挡膜No.18、阻挡膜No.4和阻挡膜No.22依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。
<实施例56>
如下表10所示,利用补强膜No.17形成补强膜,将阻挡膜No.17、阻挡膜No.19、阻挡膜No.4、阻挡膜No.19和阻挡膜No.5依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层1层构成的光电转换单元。
<实施例57>
如下表10所示,利用补强膜No.10形成补强膜,将阻挡膜No.13、阻挡膜No.21、阻挡膜No.2、阻挡膜No.21和阻挡膜No.2依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例35相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从基板11侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层1层构成的光电转换单元。
<比较例7>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,将作为阻挡材料的EVA树脂与PET膜热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例7。
<比较例8>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,将作为阻挡材料的EVA树脂与テドラー膜(デュポン社制)热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例8。
[表10]
Figure 113034DEST_PATH_IMAGE018
<比较试验3和评价>
对实施例35~57和比较例7,8的太阳能电池模块,进行以下项目的评价。它们的结果示于下表11。
(1)温湿度循环:-40℃/1小时、85℃/85%RH/4小时的温湿度循环试验实施20循环,对试验后的太阳能电池模块的外观进行观察。
(2)转换效率:首先,将引线布线于太阳能电池模块的线加工后的基板上,使用太阳能模拟器与数字源表(Digital Source Meter),测定照射AM1.5、100mW/cm2的光时的I-V(电流-电压)特性,通过计算值求出转换效率。此时,求出将比较例7的转换效率设为1时的相对值。
(3)可靠性试验:将太阳能电池模块在85℃/85%RH的气氛中放置2000小时,比较试验前后的太阳能电池模块的转换效率,求出相对降低率。
(4)密合性:通过基于JIS-K5400的胶带试验法,评价阻挡膜的密合性。对于密合性的具体评价,是根据使胶带密合于加工部、并进行剥离时,已成膜的膜发生剥离、或发生翘尾的状态的程度,用良、可以、不可以3个等级来评价的。将剥离胶带时加工部无变化、仅胶带剥离的情形作为良,将一部分加工污泥等附着于胶带侧但膜表面无变化的状态作为可以,将膜发生翘尾、或剥离,在界面可见气泡等的间隙、或者在胶带侧可见膜的附着的情形作为不可以。
[表11]
Figure 781913DEST_PATH_IMAGE020
由表11可知,将实施例35~57与比较例7,8进行比较时,在温湿度循环试验中,可以确认实施例35~57与利用现有方法的比较例7,8相同,在外观方面耐湿性优异。特别地,在可靠性试验中,确认到与比较例7相比,实施例35~57均可得到高评价、可得到高耐湿性。
<实施例58>
首先,如图4所示,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的光电转换单元13上,使用磁控管在线式溅射装置,利用溅射法形成厚度80nm的ZnO膜,将其作为透明导电膜14。接着,利用上述表1的背面电极层No.12来形成背面电极层(银电极层)16。接着,在该背面电极层16上利用上述表2的补强膜No.12来形成补强膜17。接着,在距后述光电转换单元13的图案化位置(分离槽23)旁边50μm的位置,从基板11侧照射激光进行图案化。即,利用将光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极层16和背面电极补强膜17炸裂的激光划线,形成由补强膜17的表面向表面电极层12延伸的分离槽18,由此分离加工为短栅状。利用激光划线的分离加工(分离槽18的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。最后,在掩埋分离槽18的同时,在补强膜17上利用上述表3的阻挡膜No.1来形成单一的阻挡膜19。将该太阳能电池模块作为实施例58。
应予说明,“已经进行着成膜的太阳能电池模块”表示以下的状态。首先如图4所示,准备在一个主面上形成有厚度50nm的SiO2层(未图示)的玻璃板来作为基板11。并且,在该SiO2层上通过溅射法形成了表面具有凹凸图案且掺杂了F(氟)的厚度800nm的表面电极层(SnO2膜)12。使用激光加工法对该表面电极层12进行图案化。即、通过形成分离槽22而分离加工为短栅状。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽22的形成)中,使用了波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。接着使用等离子体CVD法,在表面电极层12上形成了光电转换单元13。在该实施例中,使该光电转换单元13为,由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层、与在该非晶硅层上进一步层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层的2层构成的串联型结构的光电转换单元。具体地,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、CH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型a-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚300nm的i型a-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型a-Si依次层叠而形成非晶硅层。此外,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型μc-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚2000nm的i型μc-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型μc-Si依次层叠而形成微晶硅层。上述等离子体CVD法中的详细条件示于上述表5。进而使用激光加工法,将上述光电转换单元13图案化为短栅状。即,形成分离槽23而分离加工。该分离槽23形成于距表面电极层12的图案化位置的旁边50μm的位置。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽23的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
<实施例59>
如下表12所示,利用背面电极层No.1来形成背面电极层,利用补强膜No.1来形成补强膜,利用阻挡膜No.12来形成阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例60>
如下表12所示,利用背面电极层No.13来形成背面电极层,利用补强膜No.13来形成补强膜,利用阻挡膜No.4来形成阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例61>
如下表12所示,利用背面电极层No.7来形成背面电极层,利用补强膜No.7来形成补强膜,利用阻挡膜No.7来形成阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例62>
如下表12所示,利用背面电极层No.2来形成背面电极层,利用补强膜No.2来形成补强膜,利用阻挡膜No.14来形成阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例63>
如下表12所示,利用背面电极层No.3来形成背面电极层,利用补强膜No.3来形成补强膜,将阻挡膜No.16成膜后,进而将阻挡膜No.1重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例64>
如下表12所示,利用背面电极层No.8来形成背面电极层,利用补强膜No.8来形成补强膜,将阻挡膜No.14成膜后,进而将阻挡膜No.6重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例65>
如下表12所示,利用背面电极层No.10来形成背面电极层,利用补强膜No.10来形成补强膜,将阻挡膜No.15成膜后,进而将阻挡膜No.7重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例66>
如下表12所示,利用背面电极层No.16来形成背面电极层,利用补强膜No.16来形成补强膜,将阻挡膜No.13成膜后,进而将阻挡膜No.10重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例67>
如下表12所示,利用背面电极层No.14来形成背面电极层,利用补强膜No.14来形成补强膜,将阻挡膜No.4成膜后,进而将阻挡膜No.16重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例68>
如下表12所示,利用背面电极层No.15来形成背面电极层,利用补强膜No.15来形成补强膜,将阻挡膜No.15成膜后,进而将阻挡膜No.1重叠并成膜,进而将阻挡膜No.21重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例69>
如下表12所示,利用背面电极层No.9来形成背面电极层,利用补强膜No.9来形成补强膜,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.2重叠并成膜,进而将阻挡膜No.19重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例70>
如下表12所示,利用背面电极层No.4来形成背面电极层,利用补强膜No.4来形成补强膜,将阻挡膜No.20成膜后,将阻挡膜No.18重叠并成膜,进而将阻挡膜No.3重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例71>
如下表12所示,利用背面电极层No.12来形成背面电极层,利用补强膜No.12来形成补强膜,将阻挡膜No.13成膜后,将阻挡膜No.22重叠并成膜,进而将阻挡膜No.5重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例72>
如下表12所示,利用背面电极层No.5来形成背面电极层,利用补强膜No.5来形成补强膜,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.20重叠并成膜,进而将阻挡膜No.23重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例73>
如下表12所示,利用背面电极层No.11来形成背面电极层,利用补强膜No.11来形成补强膜,将阻挡膜No.12、No.9、No.19和No.1依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例74>
如下表12所示,利用背面电极层No.2来形成背面电极层,利用补强膜No.2来形成补强膜,将阻挡膜No.18、No.11、No.22和No.4依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例75>
如下表12所示,利用背面电极层No.6来形成背面电极层,利用补强膜No.6来形成补强膜,将阻挡膜No.13、No.6、No.17和No.24依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例76>
如下表12所示,利用背面电极层No.14来形成背面电极层,利用补强膜No.14来形成补强膜,将阻挡膜No.14、No.7、No.12、No.1和No.16依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例77>
如下表12所示,利用背面电极层No.13来形成背面电极层,利用补强膜No.13来形成补强膜,将阻挡膜No.20、No.10、No.20、No.3和No.21依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例78>
如下表12所示,利用背面电极层No.1来形成背面电极层,利用补强膜No.1来形成补强膜,将阻挡膜No.15、No.8、No.18、No.4和No.22依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。
<实施例79>
如下表12所示,利用背面电极层No.17来形成背面电极层,利用补强膜No.17来形成补强膜,将阻挡膜No.17、No.19、No.4、No.19和No.5依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从绝缘性基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层1层构成的光电转换单元。
<实施例80>
如下表12所示,利用背面电极层No.10来形成背面电极层,利用补强膜No.10来形成补强膜,将阻挡膜No.13、No.21、No.2、No.21和No.2依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例58相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从绝缘性基板11侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层1层构成的光电转换单元。
<比较例9>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,使作为阻挡材料的EVA树脂与PET膜热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例9。
<比较例10>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,使作为阻挡材料的EVA树脂与テドラー膜(デュポン社制)热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例10。
[表12]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE021
<比较试验4和评价>
对实施例58~80和比较例9,10的太阳能电池模块,进行以下项目的评价。它们的结果示于以下的表13。
(1)温湿度循环:-40℃/1小时、85℃/85%RH/4小时的温湿度循环试验实施20个循环,观测试验后的太阳能电池模块的外观。
(2)转换效率:首先,将引线布线于太阳能电池模块的线加工后的基板上,使用太阳能模拟器与数字源表,测定照射AM1.5、100mW/cm2的光时的I-V(电流-电压)特性,通过计算值求出转换效率。此时,求出将比较例9的转换效率设为1.00时的相对值。
(3)可靠性试验:将太阳能电池模块在85℃/85%RH的气氛中放置2000小时,比较试验前后的太阳能电池模块的转换效率,求出相对降低率。
(4)密合性:通过基于JIS-K5400的胶带试验法,对阻挡膜的密合性进行评价。对于密合性的具体评价,是根据使胶带密合于加工部、并进行剥离时,已成膜的膜发生剥离、或发生翘尾的状态的程度,用良、可以、不可以3个等级来评价的。将剥离胶带时加工部无变化、仅胶带剥离的情形作为良,将一部分加工污泥等附着于胶带侧但膜表面无变化的状态作为可以,将膜发生翘尾、或剥离,在界面可见气泡等的间隙、或者在胶带侧可见膜的附着的情形作为不可以。
[表13]
由表13可知,将实施例58~80与比较例9,10进行比较时,可以确认实施例58~80与利用现有方法的比较例9,10相同,在外观方面耐湿性优异。特别地,确认到可靠性试验中,与比较例9相比实施例58~80均可得到高评价、可得到高耐湿性。
<实施例81>
首先,如图4所示,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面电极层16(银电极层)上,利用溅射法,以覆盖背面电极层(银电极层)16的方式,形成厚度15nm的钛层,将其作为背面电极层的补强膜17。接着,在距后述光电转换单元13的图案化位置(分离槽23)旁边50μm的位置,从基板11侧照射激光进行图案化。即,利用将光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极16和背面电极补强膜17炸裂的激光划线,形成从补强膜17的表面向表面电极层12延伸的分离槽18。利用激光划线的分离加工(分离槽18的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。最后,在掩埋分离槽18的同时,在补强膜17上利用上述表3的阻挡膜No.1形成单一的阻挡膜。将该太阳能电池模块作为实施例81。
应予说明,“已经进行着成膜的太阳能电池模块”表示以下的状态。首先如图4所示,准备在一个主面上形成有厚度50nm的SiO2层(未图示)的玻璃板来作为基板11。并且,在该SiO2层上通过溅射法形成了表面具有凹凸图案且掺杂了F(氟)的厚度800nm的表面电极层(SnO2膜)12。使用激光加工法对该表面电极层12进行图案化。即、通过形成分离槽22而分离加工为短栅状。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽22的形成)中,使用了波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。接着使用等离子体CVD法,在表面电极层12上形成了光电转换单元13。在该实施例中,使该光电转换单元13为,由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层、与在该非晶硅层上进一步层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层的2层构成的串联型结构的光电转换单元。具体地,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、CH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型a-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚300nm的i型a-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型a-Si依次层叠而形成非晶硅层。此外,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型μc-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚2000nm的i型μc-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型μc-Si依次层叠而形成微晶硅层。上述等离子体CVD法中的详细条件示于上述表5。进而使用激光加工法,将上述光电转换单元13图案化为短栅状。即,形成分离槽23而分离加工。该分离槽23形成于距表面电极层12的图案化位置的旁边50μm的位置。之后,使用磁控管在线式溅射装置,在光电转换单元13上依次形成厚度80nm的透明导电膜(ZnO层)14和厚度200nm的背面电极层(银电极层)16。应予说明,利用激光划线的分离加工(分离槽23的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
<实施例82>
如下表14所示,利用阻挡膜No.12来形成阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例83>
如下表14所示,利用阻挡膜No.4来形成阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例84>
如下表14所示,利用阻挡膜No.7来形成阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例85>
如下表14所示,利用阻挡膜No.14来形成阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例86>
如下表14所示,将阻挡膜No.16成膜后,进而将阻挡膜No.1重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例87>
如下表14所示,将阻挡膜No.14成膜后,进而将阻挡膜No.6重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例88>
如下表14所示,将阻挡膜No.15成膜后,进而将阻挡膜No.7重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例89>
如下表14所示,将阻挡膜No.13成膜后,进而将阻挡膜No.10重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例90>
如下表14所示,将阻挡膜No.4成膜后,进而将阻挡膜No.16重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例91>
如下表14所示,将阻挡膜No.15成膜后,将阻挡膜No.1重叠并成膜,进而将阻挡膜No.21重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例92>
如下表14所示,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.2重叠并成膜,进而将阻挡膜No.19重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例93>
如下表14所示,将阻挡膜No.20成膜后,将阻挡膜No.18重叠并成膜,进而将阻挡膜No.3重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例94>
如下表14所示,将阻挡膜No.13成膜后,将阻挡膜No.22重叠并成膜,进而将阻挡膜No.5重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例95>
如下表14所示,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.20重叠并成膜,进而将阻挡膜No.23重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例96>
如下表14所示,将阻挡膜No.12、阻挡膜No.9、阻挡膜No.19和阻挡膜No.1依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例97>
如下表14所示,将阻挡膜No.18、阻挡膜No.11、阻挡膜No.22和阻挡膜No.4依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例98>
如下表14所示,将阻挡膜No.13、阻挡膜No.6、阻挡膜No.17和阻挡膜No.24依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例99>
如下表14所示,将阻挡膜No.14、阻挡膜No.7、阻挡膜No.12、阻挡膜No.1和阻挡膜No.16依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例100>
如下表14所示,将阻挡膜No.20、阻挡膜No.10、阻挡膜No.20、阻挡膜No.3和阻挡膜No.21依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例101>
如下表14所示,阻挡膜No.15、阻挡膜No.8、阻挡膜No.18、阻挡膜No.4和阻挡膜No.22依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。
<实施例102>
如下表14所示,将阻挡膜No.17、阻挡膜No.19、阻挡膜No.4、阻挡膜No.19和阻挡膜No.5依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层1层构成的光电转换单元。
<实施例103>
如下表14所示,将阻挡膜No.13、阻挡膜No.21、阻挡膜No.2、阻挡膜No.21和阻挡膜No.2依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例81相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从基板11侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层1层构成的光电转换单元。
<比较例11>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层来作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,使作为阻挡材料的EVA树脂与PET膜热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例11。
<比较例12>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层来作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,使作为阻挡材料的EVA树脂和テドラー膜(デュポン社制)热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例12。
[表14]
<比较试验5和评价>
对实施例81~103和比较例11,12的太阳能电池模块,进行以下项目的评价。它们的结果示于下表15。
(1)温湿度循环:-40℃/1小时、85℃/85%RH/4小时的温湿度循环试验实施20循环,对试验后的太阳能电池模块的外观进行观察。
(2)转换效率:首先,将引线布线于太阳能电池模块的线加工后的基板上,使用太阳能模拟器与数字源表,测定照射AM1.5、100mW/cm2的光时的I-V(电流-电压)特性,通过计算值求出转换效率。此时,求出将比较例11的转换效率设为1时的相对值。
(3)可靠性试验:将太阳能电池模块在85℃/85%RH的气氛中放置2000小时,比较试验前后的太阳能电池模块的转换效率,求出相对降低率。
(4)密合性:通过基于JIS-K5400的胶带试验法,对阻挡膜的密合性进行评价。对于密合性的具体评价,是根据使胶带密合于加工部、并进行剥离时,已成膜的膜发生剥离、或发生翘尾的状态的程度,用良、可以、不可以3个等级来评价的。将剥离胶带时加工部无变化、仅胶带剥离的情形作为良,将一部分加工污泥等附着于胶带侧但膜表面无变化的状态作为可以,将膜发生翘尾、或剥离,在界面可见气泡等的间隙、或者在胶带侧可见膜的附着的情形作为不可以。
[表15]
Figure 841190DEST_PATH_IMAGE026
由表15可知,将实施例81~103与比较例11,12进行比较时,在温湿度循环试验方面,可以确认实施例91中一部分产生了裂纹,但实施例81~103与利用现有方法的比较例11,12相同,在外观方面耐湿性优异。特别地,在可靠性试验中,确认到与比较例11相比实施例81~103均可得到高评价、可得到高耐湿性。
<实施例104>
首先,如图4所示,在已经进行着成膜的太阳能电池模块的光电转换单元13上,使用磁控管在线式溅射装置,利用溅射法形成厚度80nm的ZnO膜,将其作为透明导电膜14。接着,利用上述表1的背面电极层No.12形成背面电极层(银电极层)16。接着,在该背面电极层16上使用磁控管在线式溅射装置,利用溅射法,以覆盖背面电极层(银电极层)16的方式形成厚度15nm的钛层,将其作为背面电极层的补强膜17。接着,在距后述光电转换单元13的图案化位置(分离槽23)旁边50μm的位置,从基板11侧照射激光进行图案化。即,利用将光电转换单元13、透明导电膜14、背面电极层16和背面电极补强膜17炸裂的激光划线,形成由补强膜17的表面向表面电极层12延伸的分离槽18,由此分离加工为短栅状。利用激光划线的分离加工(分离槽18的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率4kHz的Nd:YAG激光。最后,在掩埋分离槽18的同时,在补强膜17上利用上述表3的阻挡膜No.1来形成单一的阻挡膜19。将该太阳能电池模块作为实施例104。
应予说明,“已经进行着成膜的太阳能电池模块”表示以下的状态。首先如图4所示,准备在一个主面上形成有厚度50nm的SiO2层(未图示)的玻璃板来作为基板11。并且,在该SiO2层上通过溅射法形成了表面具有凹凸图案且掺杂了F(氟)的厚度800nm的表面电极层(SnO2膜)12。使用激光加工法对该表面电极层12进行图案化。即、通过形成分离槽22而分离加工为短栅状。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽22的形成)中,使用了波长约1.06μm、能量密度13J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。接着使用等离子体CVD法,在表面电极层12上形成了光电转换单元13。在该实施例中,使该光电转换单元13为,由从基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层、与在该非晶硅层上进一步层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层的2层构成的串联型结构的光电转换单元。具体地,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、CH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型a-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚300nm的i型a-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型a-Si依次层叠而形成非晶硅层。此外,利用等离子体CVD法,将源自SiH4、H2与B2H6的混合气体的膜厚10nm的p型μc-Si,源自SiH4、H2的混合气体的膜厚2000nm的i型μc-Si,源自SiH4、H2与PH3的混合气体的膜厚20nm的n型μc-Si依次层叠而形成微晶硅层。上述等离子体CVD法中的详细条件示于上述表5。进而使用激光加工法,将上述光电转换单元13图案化为短栅状。即,形成分离槽23而分离加工。该分离槽23形成于距表面电极层12的图案化位置的旁边50μm的位置。应予说明,使用激光加工法的分离加工(分离槽23的形成)中使用了能量密度0.7J/cm3、脉冲频率3kHz的Nd:YAG激光。
<实施例105>
如下表16所示,利用背面电极层No.1来形成背面电极层,利用阻挡膜No.12来形成阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例106>
如下表16所示,利用背面电极层No.13来形成背面电极层,利用阻挡膜No.4来形成阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例107>
如下表16所示,利用背面电极层No.7来形成背面电极层,利用阻挡膜No.7来形成阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例108>
如下表16所示,利用背面电极层No.2来形成背面电极层,利用阻挡膜No.14来形成阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例109>
如下表16所示,利用背面电极层No.3来形成背面电极层,将阻挡膜No.16成膜后,进而将阻挡膜No.1重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例110>
如下表16所示,利用背面电极层No.8来形成背面电极层,将阻挡膜No.14成膜后,进而将阻挡膜No.6重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例111>
如下表16所示,利用背面电极层No.10来形成背面电极层,将阻挡膜No.15成膜后,进而将阻挡膜No.7重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例112>
如下表16所示,利用背面电极层No.16来形成背面电极层,将阻挡膜No.13成膜后,进而将阻挡膜No.10重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例113>
如下表16所示,利用背面电极层No.14来形成背面电极层,将阻挡膜No.4成膜后,进而将阻挡膜No.16重叠并成膜而形成由2层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例114>
如下表16所示,利用背面电极层No.15来形成背面电极层,将阻挡膜No.15成膜后,将阻挡膜No.1重叠并成膜,进而将阻挡膜No.21重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例115>
如下表16所示,利用背面电极层No.9来形成背面电极层,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.2重叠并成膜,进而将阻挡膜No.19重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例116>
如下表16所示,利用背面电极层No.4来形成背面电极层,将阻挡膜No.20成膜后,将阻挡膜No.18重叠并成膜,进而将阻挡膜No.3重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例117>
如下表16所示,利用背面电极层No.12来形成背面电极层,将阻挡膜No.13成膜后,将阻挡膜No.22重叠并成膜,进而将阻挡膜No.5重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例118>
如下表16所示,利用背面电极层No.5来形成背面电极层,将阻挡膜No.17成膜后,将阻挡膜No.20重叠并成膜,进而将阻挡膜No.23重叠并成膜而形成由3层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例119>
如下表16所示,利用背面电极层No.11来形成背面电极层,将阻挡膜No.12、No.9、No.19和No.1依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例120>
如下表16所示,利用背面电极层No.2来形成背面电极层,将阻挡膜No.18、No.11、No.22和No.4依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例121>
如下表16所示,利用背面电极层No.6来形成背面电极层,将阻挡膜No.13、No.6、No.17和No.24依次重叠并成膜,而形成由4层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例122>
如下表16所示,利用背面电极层No.14来形成背面电极层,将阻挡膜No.14、No.7、No.12、No.1和No.16依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例123>
如下表16所示,利用背面电极层No.13来形成背面电极层,将阻挡膜No.20、No.10、No.20、No.3和No.21依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例124>
如下表16所示,利用背面电极层No.1来形成背面电极层,将阻挡膜No.15、No.8、No.18、No.4和No.22依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。
<实施例125>
如下表16所示,利用背面电极层No.17来形成背面电极层,将阻挡膜No.17、No.19、No.4、No.19和No.5依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为由从绝缘性基板11侧起依次层叠了p型a-Si(非晶硅)、i型a-Si和n型a-Si的非晶硅层1层构成的光电转换单元。
<实施例126>
如下表16所示,利用背面电极层No.10来形成背面电极层,将阻挡膜No.13、No.21、No.2、No.21和No.2依次重叠并成膜,而形成由5层构成的阻挡膜,除此以外,与实施例104相同地形成太阳能电池模块。应予说明,该实施例中,使发电层13为,由从绝缘性基板11侧起依次层叠了p型μc-Si(微晶硅)、i型μc-Si和n型μc-Si的微晶硅层1层构成的光电转换单元。
<比较例13>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层来作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,使作为阻挡材料的EVA树脂与PET膜热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例13。
<比较例14>
以覆盖已经进行着成膜的太阳能电池模块的背面银电极层的方式,形成厚度15nm的钛层来作为背面银电极补强膜,利用激光加工法进行划线后,使作为阻挡材料的EVA树脂与テドラー膜(デュポン社制)热粘合于其上部而形成。将该太阳能电池模块作为比较例14。
[表16]
Figure DEST_PATH_IMAGE027
<比较试验6和评价>
对实施例104~126和比较例13,14的太阳能电池模块,进行以下项目的评价。它们的结果示于下表17。
(1)温湿度循环:-40℃/1小时、85℃/85%RH/4小时的温湿度循环试验实施20个循环,观察试验后的太阳能电池模块的外观。
(2)转换效率:首先,将引线布线于太阳能电池模块的线加工后的基板上,使用太阳能模拟器与数字源表,测定照射AM1.5、100mW/cm2的光时的I-V(电流-电压)特性,通过计算值求出转换效率。此时,求出将比较例13的转换效率设为1.00时的相对值。
(3)可靠性试验:将太阳能电池模块在85℃/85%RH的气氛中放置2000小时,比较试验前后的太阳能电池模块的转换效率,求出相对降低率。
(4)密合性:通过基于JIS-K5400的胶带试验法,对阻挡膜的密合性进行评价。对于密合性的具体评价,是根据使胶带密合于加工部、并进行剥离时,已成膜的膜发生剥离、或发生翘尾的状态的程度,用良、可以、不可以3个等级来评价的。将剥离胶带时加工部无变化、仅胶带剥离的情形作为良,将一部分加工污泥等附着于胶带侧但膜表面无变化的状态作为可以,将膜发生翘尾、或剥离,在界面可见气泡等的间隙、或者在胶带侧可见膜的附着的情形作为不可以。
[表17]
Figure 2010800128537100002DEST_PATH_IMAGE029
由表17可知,将实施例104~126与比较例13,14进行比较时,可以确认实施例104~126与利用现有方法的比较例13,14相同,在外观方面耐湿性优异。特别地,在可靠性试验方面,确认到与比较例13相比实施例104~126均可得到高评价,可得到高耐湿性。
产业实用性
本发明的太阳能电池模块的制造方法可用于制造即使在高湿度环境下,发电效率的降低也少,而长时间发挥稳定性能的太阳能电池。
符号说明
10,50 太阳能电池模块
11 基板
12 表面电极层
13,53 光电转换单元
14 透明导电膜
15,55 光敏元件
16 背面电极层
17 背面电极补强膜
19 填充剂层
24 阻挡膜

Claims (25)

1. 太阳能电池模块的制造方法,其包含:
在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层的工序、
在前述表面电极层上形成1个或2个以上利用光发电的光电转换单元的工序、
在前述光电转换单元上形成透明导电膜的工序、
在前述透明导电膜上形成背面电极层的工序、和
在前述背面电极层上利用湿式涂布法涂布补强膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成背面电极补强膜的工序。
2. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,光电转换单元含有非晶硅层或微晶硅层的任一者1层或2层以上、或者含有前述非晶硅层和前述微晶硅层各1层以上。
3. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,补强膜用组合物含有通过进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而固化的聚合物型粘合剂的有机系或无机系基质材料或者非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的任一者或两者。
4. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,在形成前述背面电极补强膜的工序之后,进一步含有在前述补强膜上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成阻挡膜的工序。
5. 权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜用组合物含有通过进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而固化的聚合物型粘合剂的有机系或无机系基质材料或者非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的任一者或两者。
6. 权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜是将使用了含有聚合物型粘合剂的无机系基质材料或非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的阻挡膜用组合物的1层或2层以上的无机系阻挡膜、与使用了含有聚合物型的有机系基质材料的阻挡膜用组合物的1层或2层以上的有机系阻挡膜交互重叠而形成的。
7. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,补强膜用组合物含有选自硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子和蒙脱石粒子中的1种或2种以上的金属氧化物微粒或扁平粒子。
8. 权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜用组合物含有选自硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子和蒙脱石粒子中的1种或2种以上的金属氧化物微粒或扁平粒子。
9. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,补强膜用组合物含有微粒或扁平微粒,该微粒或扁平微粒含有选自金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬、锰和铝中的1种或2种以上的金属或它们的金属氧化物,前述金属或前述金属氧化物在前述微粒或前述扁平微粒中的含量为70质量%以上。
10. 权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜用组合物含有微粒或扁平微粒,该微粒或扁平微粒含有选自金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬、锰和铝中的1种或2种以上的金属或它们的金属氧化物,前述金属或前述金属氧化物在前述微粒或前述扁平微粒中的含量为70质量%以上。
11. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,前述背面电极层是在前述透明导电膜上利用湿式涂布法涂布含银的电极用组合物并对所得的层进行加热而形成的。
12. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,背面电极补强膜的厚度为背面电极层的厚度的0.2~1倍。
13. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,
透明导电膜的厚度为0.03~0.5μm的范围内,
背面电极层的厚度为0.05~2.0μm的范围内,
对补强膜用组合物进行紫外线照射或加热至120~400℃、或者在进行紫外线照射后加热至120~400℃而形成的背面电极补强膜的厚度为0.01~2.0μm的范围内。
14. 权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,对阻挡膜用组合物进行紫外线照射或加热至120~400℃、或者在进行紫外线照射后加热至120~400℃而形成的阻挡膜的厚度为0.2~20μm的范围内。
15. 权利要求1所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,光敏元件由在基板上形成的表面电极层、光电转换单元、透明电极层和背面电极层而构成,前述光敏元件在前述基板上隔着间隙而配置多个,前述多个光敏元件被电串联地连接,进而在前述间隙配置了填充剂层。
16. 权利要求4所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,光敏元件由在基板上形成的表面电极层、光电转换单元、透明电极层和背面电极层而构成,前述光敏元件在前述基板上隔着间隙而配置多个,前述多个光敏元件被电串联地连接,进而在前述间隙配置了阻挡膜。
17. 太阳能电池模块的制造方法,其包含:
在基板上形成透明且具有导电性的表面电极层的工序、
在前述表面电极层上形成1个或2个以上利用光发电的光电转换单元的工序、
在前述光电转换单元上形成透明导电膜的工序、
在前述透明导电膜上形成背面电极层的工序、和
在前述背面电极层上利用湿式涂布法涂布阻挡膜用组合物并对所得的层进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而形成阻挡膜的工序。
18. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,光电转换单元含有非晶硅层或微晶硅层的任一者1层或2层以上、或者含有前述非晶硅层和前述微晶硅层两者各1层以上。
19. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜用组合物含有通过进行紫外线照射或加热、或者在进行紫外线照射后加热而固化的聚合物型粘合剂的有机系或无机系基质材料或者非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的任一者或两者。
20. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜是将使用了含有聚合物型粘合剂的无机系基质材料或非聚合物型粘合剂的无机系基质材料的阻挡膜用组合物的1层或2层以上的无机系阻挡膜、与使用了含有聚合物型的有机系基质材料的阻挡膜用组合物的1层或2层以上的有机系阻挡膜交互重叠而形成的。
21. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜用组合物含有选自硅胶、蒸汽沉积二氧化硅粒子、二氧化硅粒子、云母粒子和蒙脱石粒子中的1种或2种以上的金属氧化物微粒或扁平粒子。
22. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,阻挡膜用组合物含有微粒或扁平微粒,该微粒或扁平微粒含有选自金、铂、钯、钌、镍、铜、锡、铟、锌、铁、铬、锰和铝中的1种或2种以上的金属或它们的金属氧化物,前述金属或前述金属氧化物在前述微粒或前述扁平微粒中的含量为70质量%以上。
23. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,前述背面电极层是在前述透明导电膜上利用湿式涂布法涂布含银的电极用组合物并对所得的层进行加热而形成的。
24. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,
透明导电膜的厚度为0.03~0.5μm的范围内,
背面电极层的厚度为0.05~2.0μm的范围内,
对阻挡膜用组合物进行紫外线照射或加热至120~400℃、或者在进行紫外线照射后加热至120~400℃而形成的阻挡膜的厚度为0.2~20μm的范围内。
25. 权利要求17所述的太阳能电池模块的制造方法,其中,光敏元件由在基板上形成的表面电极层、光电转换单元、透明电极层和背面电极层而构成,前述光敏元件在前述基板上隔着间隙而配置多个,前述多个光敏元件被电串联地连接,进而在前述间隙配置了阻挡膜。
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