DE4104713A1

DE4104713A1 - Mehrzelliger integrierter solarzellenmodul und verfahren fuer dessen herstellung

Info

Publication number: DE4104713A1
Application number: DE4104713A
Authority: DE
Inventors: Soichiro Kawakami; Kimitoshi Fukae
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1991-08-29
Anticipated expiration: 2011-02-16
Also published as: JPH03239377A; DE4104713C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Solarzellenmodul mit einer Vielzahl von mittels einer Leitpaste integrierten Solarzellenelementen sowie auf ein Verfahren für das Her stellen dieses Solarzellenmoduls.

In den letzten Jahren wurde eine Erwärmung der Erde infolge des sog. Treibhauseffekts vorhergesagt, der auf der Zunahme von CO₂ zurückzuführen ist. Daher besteht ein steigender Bedarf für eine Energieerzeugung, die eine "reine" Energie liefert, ohne daß CO₂ erzeugt wird. Im Hinblick auf das Vermeiden der CO₂-Erzeugung wurde als geeignet die Atom krafterzeugung in Betracht gezogen. Hinsichtlich der Atom krafterzeugung bestehen jedoch die Probleme, daß unvermeid bar radioaktive Abfälle entstehen, die für Lebewesen schäd lich sind, und daß die Möglichkeit besteht, daß bei einer Störung des Atomkrafterzeugungssystems schädliche radioakti ve Materialien austreten. In dieser Hinsicht besteht eine zunehmend verstärkte gesellschaftliche Forderung darin, möglichst schnell ein Energieerzeugungssystem zu schaffen, das reine Energie liefert, ohne daß wie bei Wärmekraftwerken CO₂ erzeugt wird und ohne daß wie bei den Atomkraftwerken radioaktive Abfälle und radioaktive Materialien anfallen.

Zum Erfüllen dieser gesellschaftlichen Forderungen wurden verschiedenerlei Vorschläge gemacht. Von diesen Vorschlägen wird eine Solarzelle hoch eingeschätzt und von dieser erwar tet, daß sie eine zukünftige Energieerzeugungsquelle bildet, da sie elektrische Leistung abgibt, ohne die vorstehend genannten Probleme zu verursachen.

Hinsichtlich der Solarzelle wurde schon eine Anzahl von Vorschlägen gemacht. Es wurden verschiedenerlei Untersuchun gen über deren Halbleiterfilme als Bestandteil von verschie denerlei Gesichtspunkten wie der Reproduzierbarkeit, der Produktivität, der Herstellungskosten und dergleichen ange stellt. Beispielsweise wurden umfangreiche Studien bezüglich anorganischer oder organischer Halbleiterfilme vorgenommen, insbesondere hinsichtlich nicht einkristalliner Halbleiter filme aus amorphem Silicium, d. h. a-Si, oder polykristalli nem Silicium, d. h., poly-Si, da diese nicht einkristallinen Halbleiterfilme unter verhältnismäßig geringen Herstellungs kosten auf einer großen Fläche ausgebildet werden können.

Wenn die Solarzelle zur Energieerzeugung eingesetzt wird, wird eine Vielzahl von Solarzellenelementen zu einem Solar zellenmodul integriert. Jedes der Solarzellenelemente ent hält einen oder mehrere Halbleiterfilme, die auf ein leitendes Substrat aufgeschichtet sind; daher ist außer den Halbleiterfilmen als Bestandteil auch das Substrat ein wesentlicher Faktor, da hierfür Stoßwiderstandsfähigkeit, Biegsamkeit und dergleichen erfordert ist.

Ferner ist es notwendig, eine Anzahl von Solarzellenelemen ten unter Reihenschaltung elektrisch zu verbinden. In diesem Fall müssen die Solarzellenelemente derart elektrisch in Reihe geschaltet werden, daß ihre leitenden Substrate nicht miteinander in Kontakt sind.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Solarzellenmoduls aus einer Vielzahl von Solarzellenelemen ten, die durch Reihenschaltung über Verdrahtungsmaterial integriert bzw. zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Die Fig. 1 zeigt ein leitfähiges Substrat 100, eine untere Elektrode 101, eine Halbleiterschicht 102, eine obere Elek trode 103, eine Sammelelektrode 104, ein Verdrahtungsmate rial 105 und ein Solarzellenelement 106.

Zum Herstellen dieses Solarzellenmoduls durch Integrieren einer Vielzahl von Solarzellenelementen wird üblicherweise ein Verfahren angewandt, bei dem diese Elemente miteinander durch Verdrahtungsmaterialien gemäß der vorstehenden Be schreibung in Reihe geschaltet werden. Bei diesem Verfahren wird jedes Paar benachbarter Solarzellenelemente durch das elektrische Verbinden des leitenden Substrats des einen Elements mit der Sammelelektrode an der Vorderfläche des anderen Elements mittels einer Verdrahtung in Reihe geschal tet, wozu ein sog. Vorderflächen-Verbindungsschritt und ein sog. Rückflächen-Verbindungsschritt auszuführen sind. In diesem Fall muß gemäß der vorstehenden Beschreibung beachtet werden, daß das leitende Substrat des ersteren Elements elektrisch von demjenigen des letzteren Elements zu isolie ren ist.

Daher ist der Prozeß zur Herstellung des Solarzellenmoduls aus einer Vielzahl von Solarzellenelementen nicht einfach, sondern ziemlich kompliziert und schwierig zu automatisie ren.

Ferner ist das Herstellen eines mehrzelligen integrierten Solarzellenmoduls nach dem bekannten Verfahren zeitraubend, so daß das Produkt unvermeidbar kostspielig wird.

Da weiterhin bei der Herstellung des bekannten mehrzelligen integrierten Solarzellenmoduls auf die vorstehend beschrie bene Weise die Drahtverbindung nicht nur an der Vorderflä che, sondern auch der Rückfläche eines jeden der zusammenzu setzenden Solarzellenelemente vorzunehmen ist, wird damit der sich ergebende integrierte Modul derart gestaltet, daß durch die Drahtverbindung an dessen Vorderfläche eine Viel zahl von unebenen Bereichen entsteht. Diese unebenen Berei che verursachen häufig das Entstehen von Blasen bzw. Fehler stellen in einer Schutzschicht, die darauffolgend geformt wird, um den Modul zu schützen, oder zwischen der Schutz schicht und der Oberfläche des Moduls bei der Formung der Schutzschicht. Diese eingeschlossenen Blasen bewirken manch mal ein Ablösen der Schutzschicht infolge ihrer wiederholten Ausdehnung und Schrumpfung, die durch den Anstieg und den Abfall der Temperatur insbesondere dann verursacht werden, wenn der Solarzellenmodul im Freien eingesetzt wird. Zusätz lich zu diesen Problemen besteht ein weiteres Problem darin, daß wegen der Verringerung des Brechungsindex an dem Be reich, an dem die Blasen eingeschlossen sind, das auf die Schutzschicht fallende Licht möglicherweise vor dem Auftref fen auf das Solarzellenelement reflektiert werden kann, wodurch der fotoelektrische Umsetzwirkungsgrad verringert ist.

Wenn ferner bei dem Solarzellenmodul mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau bei der Herstellung eine Versetzung hinsichtlich des Anordnungsabstands des jeweiligen Solarzel lenelements auftritt, geschieht es in diesem Fall manchmal, daß eine zuverlässige elektrische Verbindung der Solarzel lenelemente unmöglich wird. Im einzelnen wird dann, wenn der Abstand zwischen den jeweiligen benachbarten Solarzellenele menten sehr klein ist, häufig eine Durchbiegung des Verdrah tungsmaterials hervorgerufen, die einen Kurzschluß verursa chen kann, während andererseits dann, wenn der Abstand übermäßig groß ist, das Herstellen der erwünschten elektri schen Verbindung schwierig wird. Insbesondere dann, wenn zwischen den jeweiligen benachbarten Solarzellenelementen eine übermäßig lange Drahtverbindung hergestellt wird, um einen Solarzellenmodul mit einer erwünschten Elastizität zu erhalten, wird der sich ergebende Modul derart gestaltet, daß eine hohe Wahrscheinlichkeit des Entstehens von Kurz schlüssen besteht. Gleichermaßen wird dann, wenn zwischen den benachbarten Solarzellenelementen eine sehr kurze Draht verbindung gebildet wird, der sich ergebende Solarzellenmo dul derart gestaltet, daß ein Bruch der Drahtverbindung oder das Lösen des Verbindungsbereichs auftritt. Daher ist der bekannte Solarzellenmodul mit der in Fig. 1 gezeigten Gestaltung hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der Produk tivität noch nicht zufriedenstellend.

In der japanischen Patentveröffentlichung No. 21 827/1983 oder No. 54 513/1983 ist ein Verfahren zum Integrieren einer Vielzahl von Solarzellenelementen auf dem gleichen isolie renden Substrat mittels eines Maskenaufdampfverfahrens oder dergleichen beschrieben. Als eine Abwandlungsform dieses Verfahrens ist ein Verfahren zum elektrischen Verbinden der auf dem gleichen leitfähigen Substrat angebrachten benach barten Solarzellenelemente durch Verbinden ihrer Metallelek troden und lichtdurchlässigen Elektroden bekannt, bei dem nach dem Aufbringen einer Isolierschicht auf die Oberfläche des leitfähigen Substrats für jedes der Solarzellenelemente durch Maskenaufdampfung intermittierend ein Maskenelektro denmuster ausgebildet wird.

Fig. 2(a) und 2(b) sind schematische erläuternde Ansichten, die jeweils die Gestaltung eines bekannten Solarzellenmoduls aus einer Vielzahl von Solarzellenelementen zeigen, welche durch Maskenaufdampfung auf dem gleichen Substrat integriert sind. Die Fig. 2(a) ist eine schematische Draufsicht, wäh rend die Fig. 2(b) eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie A-B in Fig. 2(a) ist.

Die Fig. 2(a) und 2(b) zeigen ein leitfähiges Substrat 200, eine Isolierschicht 201, eine untere Elektrode 202, eine Halbleiterschicht 203 und eine lichtdurchlässige Elektrode 204 als obere Elektrode. Der in den Fig. 2(a) und 2(b) dargestellte Solarzellenmodul enthält eine Vielzahl von Solarzellenelementen, die jeweils derart aufgebaut sind, daß auf das leitfähige Substrat 200 die Isolierschicht 201 aufgebracht ist, auf die die untere Elektrode 202, die Halbleiterschicht 203 und die lichtdurchlässige Elektrode 204 in dieser Aufeinanderfolge aufgebracht sind. In diesem Solarzellenmodul werden die jeweils benachbarten Solarzel lenelemente elektrisch durch das Verbinden der lichtdurch lässigen Elektrode des einen Elements mit der unteren Elek trode des anderen Elements in der Weise verbunden, daß ein Ausläufer der lichtdurchlässigen Elektrode des ersteren Elements, der außerhalb des Bereichs liegt, an dem die Halbleiterschicht angebracht ist, mit einem Ausläufer der unteren Elektrode des letzteren Elements verbunden wird, der außerhalb des Bereichs liegt, an dem die Halbleiterschicht angebracht ist.

Hinsichtlich des Verfahrens der Reihenschaltung einer Viel zahl von Solarzellenelementen auf dem gleichen Substrat durch Maskenaufdampfung bestehen jedoch Probleme darin, daß es schwierig ist, die Masken auf gewünschte Weise auszurich ten, daß die Ausbeute bei der Herstellung von großflächigen Solarzellenmodulen nicht zufriedenstellend ist und daß vielerlei Masken erforderlich sind, die dazu zu verwenden sind, den sich ergebenden Solarzellenmodul derart zu gestal ten, daß die Forderungen hinsichtlich einer gewünschten elektrischen Leistungskapazität oder einer gewünschten Form erfüllt sind. Außer diesen Problemen bestehen andere Proble me darin, daß bei der Verwendung eines leitfähigen Substrats dessen Oberfläche mit einem Isoliermaterial beschichtet werden muß, jedoch diese Beschichtung ohne das Entstehen von Nadellöchern schwierig ist, die Kurzschlüsse verursachen und die Leistungsfähigkeit einer Solarzelle verringern, daß eine große Anzahl von Herstellungsschritte erforderlich ist und daß das Verfahren kompliziert ist und deshalb das Produkt unvermeidbar kostspielig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Ausschalten der nicht nur bei den bekannten Solarzellenmodulen, sondern auch bei den bekannten Verfahren zu deren Herstellung auf tretenden vorstehend genannten Probleme einen mehrzelligen integrierten Solarzellenmodul zu schaffen, der sich hinsichtlich der Wetterbeständigkeit auszeichnet und der über eine lange Zeitdauer gleichmäßig einen wünschenswerten fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad zeigt. Ferner soll mit der Erfindung ein Verfahren geschaffen werden, das es ermöglicht, diesen mehrzelligen integrierten Solarzellenmo dul unter verringerten Herstellungskosten zweckentsprechend herzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines bekannten Solarzellenmoduls aus einer Vielzahl von Solarzel lenelementen, die durch Reihenschaltung mittels einer Ver drahtung zu einer Einheit zusammengefaßt sind.

Fig. 2(a) und 2(b) sind schematische erläu ternde Ansichten, die jeweils die Gestaltung eines bekannten Solarzellenmoduls aus einer Vielzahl von Solarzellenelemen ten zeigen, die durch Maskenaufdampfung auf dem gleichen Substrat integriert sind.

Fig. 3(a) ist eine schematische Draufsicht, die die Gestaltung eines Ausführungsbeispiels eines erfin dungsgemäßen Solarzellenmoduls mit vier integrierten Solar zellenelementen zeigt.

Fig. 3(b) ist eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie A-B in Fig. 3(a).

Fig. 3(c) ist eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie C-D in Fig. 3(a).

Fig. 4(a) und 4(b) sind schematische Ansich ten, die jeweils die Gestaltung des Solarzellenelements in dem in Fig. 3(a) bis 3(c) gezeigten Solarzellenmodul veran schaulichen.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die die Gestaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls veranschaulicht, der eine Vielzahl integrierter Solarzellenelemente enthält.

Als Ergebnis ausgedehnter Untersuchungen für das Lösen der vorstehend genannten Probleme bei den bekannten Solarzellen modulen und den bekannten Verfahren zu deren Herstellung und für das Lösen der genannten Aufgabe der Erfindung wurden folgende Erkenntnisse gewonnen, auf denen die Erfindung basiert:

Es wurde der Umstand festgestellt, daß dann, wenn eine Vielzahl von Solarzellenelementen, die jeweils auf einem leitfähigen Substrat ausgebildet sind, auf einer isolieren den Fläche eines Basiselements angeordnet wird und die Elemente elektrisch miteinander durch Verbinden eines jewei ligen Paars der Elemente über eine durchsichtige obere Elektrode eines Elements und eine untere Elektrode des anderen Elements mittels einer Leitpaste verbunden werden, sich die Vorteile ergeben, daß jeglicher Verbindungsbereich frei von Ungleichmäßigkeiten ist, die bei dem bekannten Solarzellenmodul auftreten, daß die bei den bekannten Solar zellenmodulen entstehende Einschließung von Blasen bzw. Aufblähungen bei dem Aufbringen einer Beschichtung bzw. Schutzschicht aus einem Deckmaterial wie Kunstharz oder dergleichen auf die Oberfläche des Solarzellenmoduls nicht auftritt und daher das bei den bekannten Solarzellenmo dulen entstehende Ablösen der Abdeckung bzw. Schutzschicht kaum auftritt, und daß auf wirtschaftliche Weise ohne eine Verringerung der Ausbeute ein erwünschtes Solarzellenmodul produkt erzielt wird, das über eine lange Zeitdauer einen fotoelektrischen Wandlerwirkungsgrad gleichmäßig einhält. Es wurde ferner der Umstand festgestellt, daß bei dem Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den jeweili gen auf der Oberfläche des Substrats in Abständen angeordne ten Solarzellenelementen mittels einer Leitpaste die Schrit te zur Herstellung des Solarzellenmoduls bemerkenswert vereinfacht werden können und ein erwünschter Solarzellenmo dul unter verringerten Kosten hergestellt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird daher bezüglich des Solarzel lenmoduls mit dem Modul gemäß Patentanspruch 1 und bezüglich des Verfahrens zu dessen Herstellung mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 2 gelöst.

Als erfindungsgemäß benutzte Leitpaste zählen sog. Leithar ze, Leitermaterialpasten, Lötpasten oder dergleichen. Dieses leitfähige Harz und die Lötpaste können in Kombination als Leitpaste benutzt werden.

Falls zwei oder mehr Arten von Leitpasten kombiniert verwen det werden, wie z. B. eine leitfähige Paste, die hervorragen de Haftfähigkeit zeigt, aber hinsichtlich der Leitfähigkeit nicht zufriedenstellend ist, und eine andere leitfähige Paste, die hinsichtlich der Leitfähigkeit hervorragend ist, aber verhältnismäßig geringe Haftfähigkeit hat, kann die erwünschte elektrische Verbindung infolge des synergetischen Effekts der von diesen mehreren Arten der gemeinsam benutz ten leitfähigen Pasten gezeigten unterschiedlichen Eigen schaften erreicht werden. Infolgedessen ergibt sich ein gewünschter Solarzellenmodul, der verbesserte Biegefestig keit hat und an dem keine Drahtbrüche oder Kontaktausfälle auftreten.

Bestimmte Beispiele für das leitfähige Harz sind Harzzusam mensetzungen, die hochmolekulare Verbindungen enthalten, in die leitfähiges Füllmaterial wie pulverförmiges Metall, leitfähiger Ruß oder Kohlefasern eingefügt sind. In der Praxis wird irgendeine dieser Harzzusammensetzungen in der Form einer Dispersion in einem organischen Lösungsmittel eingesetzt.

Bestimmte Beispiele für die Leitermaterialpaste sind Disper sionen, die feine Teilchen von einem Metall oder mehreren Metallen, beispielsweise Au, Ag, Pd, W, Mo, Cu, Ni und Al enthalten, welche in einem organischen Lösungsmittel disper giert sind.

Bestimmte Beispiele für die Lötpaste sind cremeartige Mate rialien, die durch Einmischen von pulverförmigem Lötmittel in ein sehr zähes Flußmittel erzielt werden.

Es ist möglich, mit einer derartigen Leitpaste gemäß den vorstehenden Ausführungen für jedes von einer Vielzahl von zusammenzufassenden Solarzellenelementen auf der oberen Elektrode eine Sammelelektrode zu formen, die zum wirkungs vollen Sammeln einer erzeugten EMK geeignet ist. In diesem Fall ergibt sich ein bemerkenswerter Vorteil dadurch, daß die Sammelelektrode gleichzeitig mit dem elektrischen Ver binden der Vielzahl von Solarzellenelementen miteinander unter Verwendung der genannten Leitpaste gebildet werden kann, ohne daß eine Verschiebung hinsichtlich der Lagebezie hung zwischen der Sammelelektrode und dem Verbindungsbereich hervorgerufen wird. In diesem Fall kann durch Verwendung eines geeigneten guten Leiters wie bei dem beschriebenen Verstärken des Verbindungsbereichs die Sammelelektrode verstärkt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann durch das Verstär ken unter Verwendung eines geeigneten guten Leiters zumin dest für den durch die genannte Leitpaste gebildeten Verbin dungsbereich ein erwünschter Solarzellenmodul erzielt wer den, der sich durch Biegefestigkeit auszeichnet und an dem bei dem Biegen weder ein Drahtbruch noch ein Kontaktfehler auftritt. Dieser Effekt ist weiter verbessert, wenn die Sammelelektrode eines jeden der zusammenzufassenden Solar zellenelemente gleichfalls aus der genannten Leitpaste gebildet wird und mittels eines guten Leiters verstärkt wird.

Falls ferner der Verbindungsbereich mittels gewählter mehre rer Arten von Leitpasten geformt und der sich ergebende Bereich mittels eines geeigneten guten Leiters verstärkt wird, kann die Leitungsverbindung zwischen den Solarzellen elementen für das Bilden des Solarzellenmoduls auf gewünsch te Weise hergestellt werden, während die Leitfähigkeit verbessert wird, wobei als Ergebnis ein erwünschter Solar zellenmodul erzielt wird, der insbesondere hinsichtlich der Biegefestigkeit und Dauerhaftigkeit weiter verbessert ist und der auf stabile bzw. gleichmäßige Weise einen gewünsch ten fotoelektrischen Wandlerwirkungsgrad zeigt.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Solarzellenmodul anhand der Zeichnung ausführlicher beschrieben.

Die Fig. 3(a) bis 3(c) sind schematische erläuternde Ansich ten, die die Gestaltung des Solarzellenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulichen.

Im einzelnen ist Fig. 3(a) eine schematische Draufsicht auf den Solarzellenmodul gemäß dem Ausführungsbeispiel, bei dem vier Solarzellenelemente in Reihe geschaltet sind. Fig. 3(b) ist eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie A-B in Fig. 3(a). Fig. 3(c) ist eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie C-D in Fig. 3(a).

Die Fig. 3(a) bis 3(c) zeigen ein isolierendes Substrat 300, ein Solarzellenelement 301, einen freigelegten Bereich 302 eines leitenden Substrats, ein Isoliermaterial 303 bei spielsweise aus isolierendem Harz, eine aus einer Leitpaste geformte Sammelelektrode 304, eine aus einer Leitpaste gebildete leitende Verbindung 305, ein leitendes Substrat 306, eine Zelleneinheit 307 mit einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht, einer Halbleiterschicht und einer Metall elektrodenschicht, eine Einlage 311, eine Oberflächenschutz schicht 312, eine Metallfolie 313, ein leitendes Klebe- oder Lötmittel 314, einen Zuleitungsdraht 315 und ein Abdich tungsteil 316.

Fig. 4(a) und 4(b) sind schematische erläuternde Ansichten, die ein Beispiel für den Aufbau des in dem Solarzellenmodul gemäß Fig. 3(a) bis 3(c) verwendeten Solarzellenelements veranschaulichen. Fig. 4(a) ist eine schematische Draufsicht auf das Element, während Fig. 4(b) eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang einer Linie E-F in Fig. 4(a) ist.

In den Fig. 4(a) und 4(b) haben die Bezugszeichen 301, 302 und 306 jeweils die gleiche Bedeutung wie in den Fig. 3(a) bis 3(c), während mit 308 eine Metallelektrodenschicht als untere Elektrode bezeichnet ist, mit 309 eine Halbleiter schicht bezeichnet ist und mit 310 eine lichtdurchlässige Elektrode als obere Elektrode bezeichnet ist.

Anhand der Fig. 3(a) bis 3(b), 4(a) und 4(b) wird nun der Solarzellenmodul gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.

Das in dem Solarzellenmodul gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendete Solarzellenelement 301 enthält die Metallelektro denschicht 308, die Halbleiterschicht 309 und die licht durchlässige Elektrode 310, die in dieser Aufeinanderfolge auf das leitfähige Substrat 306 aufgebracht sind, mit dem die Metallelektrodenschicht 308 elektrisch verbunden ist. Auf dem freiliegenden Bereich 302 des leitenden Substrats 306 sind die Metallelektrodenschicht, die Halbleiterschicht und die durchsichtige Elektrode nicht aufgebracht (siehe Fig. 4(a) und 4(b)). In dem Solarzellenmodul gemäß diesem Beispiel ist jedes Paar benachbarter Solarzellenelemente elektrisch miteinander über zwei derartige freiliegende Bereiche verbunden. Somit hat jedes der zusammengesetzten Solarzellenelemente 301 zwei derartige freiliegende Bereiche 302, über die jeweils die zwei benachbarten Solarzellenele mente miteinander elektrisch verbunden sind.

Bei der in Fig. 3(a) bis 3(c) gezeigten Gestaltung des Solarzellenmoduls sind vier dieser Solarzellenelemente 301 in gleicher Richtung nebeneinander angeordnet und miteinan der über die zwei freiliegenden Bereiche 302 eines jeden der vier Solarzellenelemente 301 folgendermaßen elektrisch verbunden:

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die leitende Verbindung 305 für das elektrische Verbinden des jeweiligen Paars benachbarter Solarzellenelemente 301 und die Sammelelektrode 304 eines jeden Solarzellenelements 301 jeweils aus der vorangehend beschriebenen Leitpaste geformt. Im einzelnen wird der freiliegende Bereich 302 des leitenden Substrats 306 des einen Solarzellenelements 301 durch die aus der genannten Leitpaste geformte Leitungsverbindung elektrisch mit der lichtdurchlässigen Elektrode 310 des anderen Solarzellenelements 301 verbunden, das dem ersteren Element am nächsten liegt. Die Leitungsverbindung erstreckt sich bis zu der Sammelelektrode 304 des letzteren Elements, die bei dem Ausführungsbeispiel kammförmig ist.

Zwischen den beiden benachbarten Solarzellenelementen 301 ist das Isoliermaterial 303 angebracht, um bei dem Anbringen der Verbindung aus der Leitpaste eine unerwünschte elektri sche Verbindung zwischen den benachbarten Elementen zu verhindern. Im einzelnen ist das Isoliermaterial 303 nicht nur zum Verhindern einer elektrischen Verbindung zwischen den leitenden Substraten 306 der benachbarten Solarzellen elemente 301 angebracht, sondern auch zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen der lichtdurchlässigen Elektrode 310 und dem leitenden Substrat 306 eines jeden der Solarzellen elemente 301 bei dem Aufbringen der Leitpaste als Leitungs verbindung 305 zwischen den jeweils benachbarten Solarzel lenelementen 301.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Isoliermaterial 303 derart angebracht, daß es die obere Fläche der lichtdurch lässigen Elektrode 310 erreicht. Dadurch erfüllt das Mate rial auf wirkungsvolle Weise die vorstehend beschriebenen Zwecke, wobei auch wie gewünscht der unerwünschte Kontakt der aus der Leitpaste gebildeten Leitungsverbindung mit der Halbleiterschicht 309 verhindert werden kann.

Für das leitende Substrat 306 eines jeden Solarzellenele ments kann irgendein beliebiges Material benutzt werden, solange es eine leitende Oberfläche hat, auf der eine Zelle mit einer Halbleiterschicht zur fotoelektrischen Umsetzung angebracht werden kann.

Wenn das Substrat 306 eine leitende Oberfläche hat, ist die Metallelektrodenschicht 308 des Solarzellenelements 301 nicht unbedingt erforderlich.

In dem vorstehend beschriebenen Fall ist der freiliegende Bereich 302 des leitenden Substrats gemäß Fig. 4(b) frei von der Metallelektrodenschicht 308, jedoch kann diese an dem Bereich belassen und nicht abgetragen werden. Wenn der freiliegende Bereich 302 des leitenden Substrats derart gestaltet wird, erhält der Bereich, an dem die Metallelek trodenschicht 308 abgetragen wird, die Funktion als eine Sperre, die bei dem Formen der Leitungsverbindung aus der Leitpaste eine elektrische Verbindung zwischen der Halblei terschicht 309 und der Leitungsverbindung verhindert. Im Hinblick darauf ist es bei dem beschriebenen Ausführungsbei spiel anzustreben, an dem freiliegenden Bereich 302 des leitenden Substrats die Metallelektrodenschicht 308 zu entfernen.

In Fig. 5 ist die Gestaltung des erfindungsgemäßen Solarzel lenmoduls gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel gezeigt. Der in Fig. 5 gezeigte Solarzellenmodul enthält eine Viel zahl von Solarzellenelementen, die jeweils auf einem leiten den Substrat angebracht sind und eine Sammelelektrode haben, wobei die Solarzellenelemente elektrisch mittels Leitungs verbindungen in Reihe geschaltet sind, welche aus der be schriebenen Leitpaste geformt sind.

Die Fig. 5 zeigt eine isolierende Unterlage 500, eine licht durchlässige Elektrode 501, einen freiliegenden Bereich 502 eines leitenden Substrats, ein Isoliermaterial 503 wie isolierendes Harz, eine aus der Leitpaste geformte Sammel elektrode 504 und eine aus der Leitpaste geformte Leitungs verbindung 505. Der grundlegende Aufbau des in Fig. 5 ge zeigten Solarzellenmoduls ist der gleiche wie derjenige des vorangehend beschriebenen Solarzellenmoduls. Daher erübrigt sich eine ausführliche Beschreibung des ersteren Moduls.

Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Solarzellen module sind Reihenschaltungs-Module, können aber auch als Parallelschaltungs-Module gestaltet werden.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen des erfin dungsgemäßen Solarzellenmoduls beschrieben, der die in Fig. 3 dargestellte Gestaltung hat.

Als erstes wird ein Substrat mit einer leitenden Oberfläche hergestellt. Auf die leitende Oberfläche des Substrats werden auf herkömmliche Weise aufeinanderfolgend eine Me tallelektrodenschicht, eine Halbleiterschicht und eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht aufgebracht, um dadurch ein Solarzellenelement mit dem in Fig. 4(b) gezeigten Schichtenaufbau zu erhalten. Dann wird dieses Solarzellen element in eine Vielzahl von Solarzellenelementen mit je weils vorbestimmter Größe zerschnitten. An jedem der auf diese Weise erhaltenen Solarzellenelemente wird ein Teil des Zellenbereichs mit Ausnahme des Substrats ausgeschnitten, um ein Solarzellenelement mit der in Fig. 4(a) und 4(b) gezeig ten Gestaltung zu erhalten, welches an dem leitenden Sub strat 306 den freiliegenden leitenden Bereich 302 hat. In diesem Fall ist es möglich, die Metallelektrodenschicht unverändert auf der leitenden Fläche des Substrats zu belas sen und nicht von diesem abzutragen.

Gesondert hiervon wird als isolierendes Substrat 300 ein Isolierteil hergestellt, auf dessen Oberfläche die Einlage 311 aufgebracht wird. In einem Bereich des isolierenden Substrats 300 wird eine Öffnung geformt, in die ein Ausgabe teil eines Ausgangsanschlußes einzubauen ist. Die Metallfo lie 313 wird als Ausgangsanschluß derart angebracht, daß sie die Öffnung abdeckt. Auf die Oberfläche der Metallfolie 313, über der das leitende Substrat 306 des Solarzellenelements anzuordnen ist, wird das leitende Klebe- oder Lötmittel 314 aufgebracht.

Dann werden auf die an dem isolierenden Substrat 300 ange brachte Einlage 311 die vorstehend beschriebenen Solarzel lenelemente in einer vorbestimmten Anzahl, nämlich vier Elemente gemäß Fig. 3 nebeneinander aufgesetzt, welche jeweils die freiliegenden Bereiche 302 der leitenden Sub strate haben. Danach werden die Randflächen der jeweiligen Solarzellenelemente teilweise mittels des Isoliermaterials 303 abgedeckt. Hierbei ist es möglich, die Randflächen der Solarzellenelemente vor deren Anordnung auf der isolierenden Unterlage bzw. dem isolierenden Substrat 300 abzudecken. Darauffolgend werden mit der vorangehend beschriebenen Leitpaste jeweils die Sammelelektrode 304 und die Leitungs verbindung 305 für die elektrische Reihenschaltung der Solarzellenelemente geformt. Diese Sammelelektroden und/oder diese Leitungsverbindungen aus der Leitpaste können gemäß der vorangehenden Beschreibung mittels eines guten Leiters verstärkt werden.

Im weiteren wird nach dem Bilden der Oberflächenschutz schicht 312 der von dem Ausgangsanschluß bzw. der Metallfo lie 313 weg führende Zuleitungsdraht 315 angebracht, wonach der Bereich, durch den der Zuleitungsdraht 315 gefaßt ist, mittels eines Dichtungsmaterials abgedichtet wird. Auf diese Weise wird der erwünschte Solarzellenmodul fertiggestellt.

In diesem Solarzellenmodul dient das Isoliermaterial 303 dazu, einen unerwünschten Kontakt zwischen der Leitungsver bindung 305 und dem leitenden Substrat 306 zu verhindern, der eine elektrische Verbindung zwischen diesen bilden würde.

Bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß zur Herstellung des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls wird für die Reihen schaltung einer Vielzahl von Solarzellenelementen ein Ver fahren angewandt, bei dem die Sammelelektrode eines Solar zellenelements elektrisch mit dem freiliegenden Bereich des leitenden Substrats des anderen Solarzellenelements verbun den wird. Alternativ kann die Reihenschaltung einer Vielzahl von Solarzellenelementen für das Erhalten des erfindungsge mäßen Solarzellenmoduls folgendermaßen ausgeführt werden: An einem Randabschnitt des einen Solarzellenelements wird ein Bereich mit einem Teil einer lichtdurchlässigen Elektroden schicht gebildet, der in Bandform unterteilt ist, und der Bereich wird durch Bilden einer Leitungsverbindung mittels der Leitpaste elektrisch mit einer Sammelelektrode des nächstgelegenen anderen Solarzellenelements verbunden. Dann wird die an dem Bereich geformte Leitungsverbindung durch Laserbestrahlung geschmolzen, um eine Verbindung mit einer unteren Elektrode desselben zu bilden. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Solarzellenelementen zu dem erfindungsge mäßen Solarzellenmodul integriert.

Erfindungsgemäß kann nach irgendeinem der vorstehend be schriebenen Verfahren ein erwünschter großflächiger Solar zellenmodul auf leistungsfähige Weise mit hoher Ausbeute hergestellt werden, ohne daß die eingangs beschriebenen komplizierten Schritte wie bei dem Stand der Technik ange wandt werden und ohne daß die genannten Probleme von Un gleichmäßigkeiten entstehen, welche bei der Verbindung einer Vielzahl von Solarzellenelementen bei dem Stand der Technik hervorgerufen werden. Daher kann erfindungsgemäß der ange strebte Solarzellenmodul unter verringerten Kosten herge stellt werden.

Hinsichtlich des leitfähigen Harzes, das erfindungsgemäß als Leitpaste verwendet wird, können Harze verwendet werden, die feine Teilchen von Ag, Au, Cu, Ni, Kohlenstoff oder derglei chen enthalten, die zusammen mit einem Bindemittel-Polymer dispergiert sind. Beispiele für das Bindemittelpolymer sind Polyesterharz, Epoxyharz, Acrylharz, Alkydharz, Polyvinyla cetat, Kautschuk, Urethanharz, Phenolharz und dergleichen. Gemäß der vorangehenden Beschreibung ist es möglich, als Leitpaste eine Kombination aus einem leitfähigen Harz und einer Lötpaste bzw. cremigen Lötmasse zu verwenden. Bestimm te Beispiele für eine derartige Kombination sind Laminate mit einem Lötmittel wie einem Lötmittel auf In-Basis, das auf irgendeines der vorangehend genannten leitfähigen Harze auflaminiert ist, Laminate mit irgendeinem der genannten leitfähigen Harze und einem Lötmittel, das das Metall wie das in dem leitfähigen Harz enthaltene Metall enthält und das auf das leitfähige Harz aufgeschichtet ist, oder der gleichen. Von diesen Laminaten sind am günstigsten ein Laminat mit einem auf ein silberhaltiges leitfähiges Harz aufgeschichteten Lötmittel auf In-Basis und ein Laminat mit einem auf ein silberhaltiges leitfähiges Harz aufgeschichte ten silberhaltigen Lötmittel anzuwenden.

Die Leitungsverbindung und/oder die Sammelelektrode mit der Leitpaste in dem erfindungsgemäßen Solarzellenmodul kann auf geeignete Weise dadurch geformt werden, daß die Leitpaste durch Siebdruck oder mittels eines Spenders in einem vorbe stimmten Muster aufgebracht wird und dieses verfestigt wird, wodurch die Leitungsverbindung oder die Sammelelektrode im gewünschten Zustand geformt wird. Wenn als Leitpaste das leitfähige Kunstharz verwendet wird, wird die genannte Harzzusammensetzung in Form einer Dispersion verwendet und die auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebrachte Harzzusammensetzung einer Wärmebehandlung unterzogen, um dadurch das darin enthaltene Bindemittelpolymer auszuhärten und das Harz zu verfestigen. Bei der Verwendung des cremear tigen Lötmittels bzw. der Lötpaste als leitfähige Paste wird diese auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebrachte cremeartige Lötpaste erwärmt, um dadurch das darin enthal tene Lötmittel zu schmelzen, welches dann gekühlt wird, um es zu verfestigen.

Bei der Verwendung des Siebdruckers müssen verschiedenerlei Druckplatten bereitgestellt werden, um die geforderten verschiedenartigen Muster bilden zu können. Dies ist jedoch weitaus einfacher als bei einer Bedampfung oder bei einem Ätzen. Wenn der Spender verwendet wird, kann diesen Forde rungen leicht genügt werden, da eine numerische Steuerung nach Belieben ausgeführt werden kann.

Bestimmte Beispiele für den zur Verstärkung der Leitungsver bindung oder der Sammelelektrode zu verwendenden guten Leiter sind folienartige oder linear geformte Teile aus Cu, Al, Ni, Ag und dergleichen sowie Kohlefasern. Bei der Ver stärkung der Leitungsverbindung oder der Sammelelektrode, die jeweils aus der Leitpaste geformt ist, mittels eines solchen folienartigen oder drahtförmigen Metalls wird das Metall mit einem Lötmittel an der Oberfläche der Leitungs verbindung oder der Sammelelektrode befestigt.

Besondere Beispiele für das erfindungsgemäß zu verwendende Isoliermaterial sind Polyesterharz, Polyesterimidharz, Polyimidharz, Polyurethanharz, Siliconharz, Epoxyharz, Acrylharz und dergleichen. Das Aufbringen dieser Isolierma terialien kann auf geeignete Weise nach einem herkömmlichen Spritzbeschichtungsverfahren, einem herkömmlichen Siebdruck verfahren oder anderen herkömmlichen Verfahren wie einem Beschichtungsverfahren mittels eines Spenders erfolgen. Außer diesen Verfahren kann das Aufbringen nach einem Ver fahren ausgeführt werden, bei dem ein mit einem druckemp findlichen Klebstoff versehener Film aus irgendeinem der genannten Isolierharze mittels des druckempfindlichen Kleb stoffs aufgebracht wird.

Bestimmte Beispiele für die erfindungsgemäß verwendete Einlage sind Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer, Polyvinyl- Butyral, Siliconharz und dergleichen.

Bestimmte Beispiele für die isolierende Unterlage bzw. das isolierende Substrat sind eine Metallplatte aus Al oder dergleichen, die mit Butylkautschuk, isolierendem Harz oder dergleichen beschichtet ist, ein Film aus einem Fluorin- Kunststoff wie Polyvinyliden-Fluorid oder dergleichen, eine Aluminiumfolie, die mit einem Harzfilm aus Polyester, Poly ethylen, Polypropylen oder dergleichen beschichtet ist, usw.

Hinsichtlich der Oberflächenschutzschicht des erfindungsge mäßen Solarzellenmoduls wird gefordert, daß sie ausreichend Licht zu den Solarzellenelementen durchläßt. Die Oberflä chenschutzschicht soll eine zufriedenstellende Widerstands fähigkeit gegen Ultraviolettstrahlung und Ozon sowie eine ausreichende Wetterbeständigkeit haben. Bei einem vorzugs weise gewählten Ausführungsbeispiel besteht die Oberflächen schutzschicht aus zwei Schichten mit einem Fluorin-Kunst stoffilm, der auf einem Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymerfilm angebracht ist, wobei der Kunststoffilm an der Lichtein fallseite angeordnet ist. Alternativ kann die Oberflächen schutzschicht aus einem Abdeckmaterial wie Siliconharz, Fluorin-Kunststoff oder dergleichen geformt werden.

Bestimmte Beispiele für das in dem erfindungsgemäßen Solar zellenmodul zu verwendende Abdichtungsmaterial sind Silicon harz, Butylkautschuk und dergleichen, durch die das Wasser gar nicht oder nur schwer hindurchdringt.

Als leitendes Substrat für die Solarzellenelemente im erfindungsgemäßen Solarzellenmodul kann irgendein leitfähi ges Material wie Edelstahl, Al, Cu oder dergleichen oder ein Kohlenstoffblatt verwendet werden.

Die Metallelektroden der Solarzellenelemente in dem erfin dungsgemäßen Solarzellenmodul werden vorzugsweise aus einem geeigneten Metall wie Ti, Tr, Mo, W, Al, Ag, Ni oder der gleichen geformt. Das Formen der Metallelektrode aus irgend einem dieser Metalle kann nach einem Widerstandserwärmungs- Bedampfungsverfahren, einem Elektronenstrahl-Bedampfungs verfahren oder einem Aufsprühverfahren vorgenommen werden.

Die Halbleiterschicht als fotoelektrisches Wandlermaterial in den Solarzellenelementen des erfindungsgemäßen Solarzel lenmoduls kann aus irgendeinem bekannten Halbleitermaterial bestehen, das üblicherweise bei Dünnfilm-Solarzellenelemen ten benutzt wird. Beispielsweise kann die Halbleiterschicht der Solarzellenelemente eine Schicht aus amorphem Silicium mit pin-Übergang, eine Schicht aus polykristallinem Silicium mit pn-Übergang oder eine Halbleiterschicht mit CuInSe₂/CdS sein. Die Schicht aus amorphem Silicium mit pin-Übergang kann nach einem herkömmlichen Plasma-CVD-Verfahren geformt werden, bei dem in einem Rohmaterialgas wie Silangas für die Filmformung eine Plasmaentladung hervorgerufen wird. Die Schicht aus polykristallinem Silicium mit pn-Übergang kann beispielsweise nach einem herkömmlichen Filmformungsverfah ren gebildet werden, bei dem aus geschmolzenem Silicium ein Film erzeugt wird. Die Halbleiterschicht mit CuInSe₂/CdS kann nach einem Elektronenstrahl-Bedampfungsverfahren, einem Aufsprühverfahren oder einem Elektroablagerungsverfahren geformt werden.

Die lichtdurchlässige Elektrode der Solarzellenelemente in dem erfindungsgemäßen Solarzellenmodul kann aus In₂O₃, SnO₃, In₂O₃-SnO₂, ZnO, TiO₂, Cd₂SnO₄, kristallinen Halbleitermate rialien mit einem hohen Dotierungsgehalt an Fremdstoffen oder dergleichen gebildet werden. Die lichtdurchlässige Elektrode aus einem derartigen Material kann in einem Wider standserwärmungs-Bedampfungsverfahren, einem Elektronen strahl-Bedampfungsverfahren, einem Aufsprühverfahren, einem Spritzbeschichtungsverfahren, einem CVD-Verfahren oder einem Fremdstoffdiffusionsverfahren geformt werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile werden nun aus führlicher anhand des folgenden Beispiels beschrieben:

Es wurde ein Solarzellenmodul mit der in den Fig. 3(a) bis 3(c) gezeigten Gestaltung hergestellt, wobei jedes der Solarzellenelemente den in Fig. 4(a) und 4(b) gezeigten Aufbau hatte.

Als erstes wurde eine Edelstahlplatte in einer Dicke von 0,2 mm mit einer gereinigten Oberfläche als leitendes Substrat 306 für die Solarzellenelemente hergestellt. Dann wurden auf der reinen Oberfläche der Edelstahlplatte jeweils nach einem herkömmlichen Aufsprühverfahren ein 500 nm dicker Aluminium film und ein 500 nm dicker ZnO-Film als untere Elektroden schicht 308 aufgebracht, wobei das Substrat auf 350°C gehal ten wurde.

Dann wurden in einem herkömmlichen Plasma-CVD-Verfahren unter Einhalten der Substrattemperatur von 250°C auf dem ZnO-Film aufeinanderfolgend unter Verwendung von SiH₄-Gas, PH₃-Gas und H₂-Gas eine 15 nm dicke n-a-Si-Schicht, unter Verwendung von SiH₄-Gas und H₂-Gas eine 400 nm dicke i-a-Si-Schicht und unter Verwendung von SiH₄-Gas, BF₃-Gas und H₂-Gas eine 10 nm dicke p-a-Si-Schicht geformt, wodurch eine dreischichtige fotoelektrische Wandlerschicht als Halbleiterschicht 309 mit pin-Übergang gebildet wurde. Danach wurde auf die Halbleiterschicht 309 ein 70 nm dicker In₂O₃-SnO₂-Film, nämlich ein ITO-Film als lichtdurchlässige Elektrode 310 in einem Bedampfungsverfahren mit Widerstands erwärmung aufgebracht, bei dem In und Sn in einer sauer stoffhaltigen Atmosphäre verdampft wurden, während das Substrat auf 200°C gehalten wurde.

Zum Erhalten einer Vielzahl von Solarzellenelementen mit jeweils einer vorbestimmten gleichen Größe wurde der ITO Film des Produkts teilweise geätzt. Das Ätzen des ITO-Films erfolgte in der Weise, daß eine durch das Mischen von FeCl₃, HCl, Stärke und Glycerin erhaltene Ätzpaste mittels einer Siebdruckmaschine (von FUJIOKA SEISAKUSHO Kabushiki Kaisha) zum Bilden einer Vielzahl von Elementemustern mit 0,5 mm Linienbreite aufgedruckt wurde und die erzeugten Muster in einem Infrarotofen einer Wärmebehandlung bei 130°C/min unterzogen wurden, wonach mit Wasser gewaschen und dann getrocknet wurde. Dann wurden mittels eines Schleifers an jedem der herzustellenden Solarzellenelemente der ITO-Film 310, die Halbleiterschicht 309 mit dem pin-Übergang und die Metallelektrode 308 jeweils an den Stellen, an denen die Leitungsverbindung angebracht werden sollte, zum Freilegen der leitenden Oberfläche des Substrats 306 abgetragen. Die jeweiligen Bereiche, an denen der ITO-Film entfernt war, wurden zum Schneiden dieser Bereiche mit einem YAG-Laser strahl (mit 50 µm Durchmesser) bestrahlt, um dadurch eine Vielzahl von Solarzellenelementen 30i mit jeweils 60 mm Breite zu erhalten. Die Halbleiterschicht 309 und die untere Elektrodenschicht 308, die jeweils an dem in einem Bänderzustand an dem Randbereich eines jeden der die Solar zellenelemente bildenden Teile während des Ätzprozesses für das Abtragen des ITO-Films geätzten Teilbereichen des ITO- Films aufgebracht waren, wurden mittels eines Mikroschlei fers abgetragen, um damit an jedem der Solarzellenelemente die freiliegenden Bereiche 302 gemäß Fig. 4 an dem Edel stahlsubstrat zu bilden. Gesondert davon wurde als Unterla ge bzw. isolierendes Substrat 300 eine 2 mm dicke Butylkaut schukplatte hergestellt. Auf die Butylkautschukplatte wurde ein EVA-Blatt in 100 µm Dicke als Einlage 311 aufgeschich tet. In dem als Auslaß für einen Zuleitungsdraht vorgesehe nen Bereich des sich ergebenden Laminats wurde eine Öffnung ausgebildet. Auf die Auslaßöffnung wurde mit einem Lötmittel auf In-Basis eine Kupferfolie 313 aufgebracht. Auf das sich ergebende Zwischenprodukt wurden in Abständen vier der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellten Solarzellen elemente derart aufgesetzt, daß sie einander nicht berührt haben. Die auf diese Weise angeordneten Solarzellenelemente wurden mit einem Band aus Polyimid festgelegt. Danach wurde mittels eines Verteilers bzw. Spenders (von MUSASHI Enginee ring Co., Ltd.) eine Silberpaste (Viskosität 70 PaS, von Du Pont Co., Ltd.) aufgebracht, die bei 180°C über 30 Minuten getrocknet wurde, um dadurch ein Reihenschaltungsmuster der Leitungsverbindungen 305 und ein Muster für die Sammelelek trode 304 der Solarzellenelemente zu formen. Dann wurde auf die Leitungsverbindungs- und Sammelelektrodenmuster ein cremeartiges silberhaltiges Lötmittel aufgebracht, das ein Flußmittel Alpha Flux No. 100 enthielt und aus 62% Sn, 36% Pb und 2% Ag bestand (Viskosität 300 PaS, von Alpha Metals Inc.), wonach eine Wärmebehandlung folgte. Dann wurde ein YAG-Laserstrahl auf den an den freiliegenden Bereichen 302 der Edelstahlsubstrate der Solarzellenelemente 301 gebilde ten Leitungsverbindungsbereich zur Reihenschaltung gerich tet, um dadurch dessen Haftung zu verstärken.

Schließlich wurde mittels einer Vakuumbeschichtungsvorrich tung auf die Oberfläche des auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltenen mehrzelligen Integrationsprodukts ein Laminat aus einem Polyvinyliden-Fluorid-Filmblatt in 50 µm Dicke mit einem darauf aufgeschichteten EVA-Blatt in 100 µm Dicke als Oberflächenschutzschicht 312 aufgebracht. An den Ausgangsanschluß bzw. die Metallfolie 313 wurde mittels eines herkömmlichen Lötmittels der Zuleitungsdraht 315 angeschlossen. Dann wurde die Auslaßöffnung mit einem Sili conharz abgedichtet. Auf diese Weise wurde der erfindungsge mäße Solarzellenmodul fertiggestellt.

Die Messung einer Leerlaufspannung Voc bei der Bestrahlung mit Licht der Norm AM1,5 (100 mW/cm²) ergab für den herge stellten Solarzellenmodul eine Spannung von 3,1 V.

Der fertiggestellte Solarzellenmodul wurde durch einen Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest und einen Biegetest bewertet.

Der Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest wurde über zehn Zyklen unter den Bedingungen: Temperatur 40°C bis 85°C, relative Feuchtigkeit 85% und Zyklusdauer 6 Stunden ausge führt. Danach wurde der Solarzellenmodul darauf untersucht, ob ein Ablösen des Laminats aufgetreten ist oder nicht. Es wurde das Ausmaß einer Verringerung der Ausgangsleistung gemessen. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß kein Ablösen des Laminats aufgetreten ist und daß das Ausmaß der Verrin gerung der Ausgangsleistung innerhalb von 5% gelegen hat.

Der Biegetest wurde dermaßen ausgeführt, daß der Solarzel lenmodul fünfmal mit seiner Vorderfläche und fünfmal mit seiner Rückfläche um einen Zylinder mit 10 cm Durchmesser gelegt wurde. Danach wurde das Ausmaß einer Verringerung der Ausgangsleistung gemessen. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das Ausmaß der Ausgangsleistungsverringerung innerhalb von 10% lag.

Aus diesen Ergebnissen ist zu erkennen, daß der fertigge stellte Solarzellenmodul gleichmäßig die für einen Modul geforderten Solarzelleneigenschaften zeigt.

Unabhängig davon wurden die vorstehend beschriebenen Proze duren für das Herstellen eines Solarzellenmoduls mit der Ausnahme wiederholt, daß die amorphe Silicium-Halbleiter schicht mit dem pin-Übergang durch eine Halbleiterschicht aus polykristallinem Silicium mit pin-Übergang bzw. eine Halbleiterschicht aus CuInSe₂/CdS ersetzt wurde, um dadurch zweierlei Arten von Solarzellenmodulen zu erhalten. Jeder der sich ergebenden Solarzellenmodule wurde auf die vorste hend beschriebene Weise bewertet. Dabei wurden für jeden der beiden Solarzellenmodule ähnlich gute Ergebnisse wie die vorstehend beschriebenen erzielt.

Da bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß zum Herstellen des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls ein Schritt ausge führt wird, bei dem die Sammelelektroden und die Leitungs verbindungen gleichzeitig auf einer Seite geformt werden, ist der Herstellungsprozeß unkompliziert und einfach. Außer dem kann Leitungsverbindungsmaterial gespart werden. Ferner tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht das vorange hend beschriebene Problem hinsichtlich des Entstehens von Blasenöffnungen bei dem Aufbringen der Oberflächenschutz schicht auf, die bei dem Stand der Technik festzustellen sind. Daher kann mit hoher Ausbeute bzw. geringen Ausfällen ein Solarzellenmodul hoher Qualität hergestellt werden. Demzufolge ermöglicht es die Erfindung, einen vorteilhaften Solarzellenmodul unter verringerten Kosten herzustellen.

Weiterhin ist es selbstverständlich, daß die vorstehend beschriebene Halbleiterschicht 309 mit dem pin-Übergang durch irgendeine andere geeignete Halbleiterschicht zur fotoelektrischen Umwandlung ersetzt werden kann, beispiels weise durch folgende Schichten: eine mehrschichtig gestapel te Halbleiterschicht, z. B. mit pin/pin-Struktur oder pin/ pin/pin-Struktur, eine Halbleiterschicht mit pn-Übergang oder eine mehrschichtig gestapelte Halbleiterschicht mit pn/pn- oder pn/pn/pn-Struktur, eine Halbleiterschicht aus amorphem Siliciumkarbid anstelle der Halbleiterschicht aus amorphem Silicium oder eine Halbleiterschicht aus amorphem Silicium-Germanium anstelle der Halbleiterschicht aus amor phem Silicium.

Als Vergleichsbeispiel wurde ein Solarzellenmodul dadurch hergestellt, daß die bei dem vorangehend beschriebenen Beispiel ausgeführten Prozeduren mit der Ausnahme wiederholt wurden, daß statt der Leitungsverbindungen 305 für die Reihenschaltung eine 100 µm dicke Kupferfolie mit herkömmli chem Lötmittel an die Sammelelektroden 304 und die freilie genden Bereiche 302 der Edelstahlsubstrate angeschlossen wurde.

Der sich dadurch ergebende Solarzellenmodul wurde auf die gleiche Weise wie bei dem vorangehend beschriebenen Beispiel bewertet. Das Ergebnis des Temperatur- und Feuchtigkeitszy klustests zeigte das Auftreten von Laminatablösung an dem Randbereich der Kupferfolie. Das Ausmaß der Verringerung der Ausgangsleistung war höher als 35%. Das Ausmaß der Ausgangs leistungsverringerung nach dem Biegetest war höher als 70%.

Es werden ein Solarzellenmodul mit einer Vielzahl von Solar zellenelementen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben: Die Solarzellenelemente enthalten jeweils eine Halbleiterschicht und eine obere Elektrode, die in dieser Aufeinanderfolge auf eine leitende Fläche eines Substrats aufgebracht sind; die Solarzellenelemente werden in Abstän den auf eine Unterlage aufgesetzt, wobei jeweils zwei be nachbarte Elemente elektrisch miteinander verbunden werden. Dabei wird zwischen die beiden benachbarten Elemente ein Isoliermaterial eingebracht, auf das ein durch eine leitfä hige Paste gebildeter Leiter derart aufgebracht wird, daß ein Ende des Leiters elektrisch mit der leitenden Fläche an einem der benachbarten Elemente verbunden ist und das andere Ende des Leiters elektrisch mit der oberen Elektrode des anderen Elements verbunden ist.

Claims

1. Solarzellenmodul mit einer Vielzahl von Solarzellenele menten, die jeweils eine Halbleiterschicht und eine obere Elektrode enthalten, welche in dieser Aufeinanderfolge auf eine leitende Oberfläche eines Substrats aufgebracht sind, wobei die Solarzellenelemente in Abständen auf einer Unter lage angeordnet sind und jeweils zwei benachbarte Elemente miteinander elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeich net, daß zwischen die beiden benachbarten Solarzellenelemen te (301) ein Isoliermaterial (303) eingefügt ist, auf das ein durch eine leitfähige Paste gebildeter Leiter (305) derart aufgebracht ist, daß ein Ende des Leiters elektrisch mit der leitenden Fläche (302) an einem der beiden benach barten Elemente verbunden ist und das andere Ende des Lei ters elektrisch mit der oberen Elektrode (304, 310) des anderen Elements verbunden ist.

2. Verfahren zum Herstellen des Solarzellenmoduls gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer Unterlage in Abständen eine Vielzahl von Solarzellenelementen angeordnet wird, die jeweils eine Halbleiterschicht und eine obere Elektrode enthalten, welche in dieser Aufeinanderfolge auf eine leitende Oberfläche eines Substrats aufgebracht sind,
daß in den Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten Solarzellenelementen ein Isoliermaterial aufgebracht wird, um mit diesem zumindest einen Teil des Zwischenraums abzudek ken, und
daß ein durch eine leitfähige Paste gebildeter Leiter unter Überqueren des Isoliermaterials derart aufgebracht wird, daß jeweils ein Ende des Leiters mit der oberen Elektrode an einem der Solarzellenelemente in Kontakt ist und das andere Ende des Leiters mit der leitenden Fläche an dem anderen Solarzellenelement in Kontakt ist.