DE69736151T2

DE69736151T2 - Photovoltaische Anordnung und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69736151T2
Application number: DE69736151T
Authority: DE
Inventors: Hidenori Ohta-ku Shiotsuka; Takahiro Ohta-ku Mori; Ichiro Ohta-ku Kataoka; Takeshi Ohta-ku Takada; Satoru Ohta-ku Yamada; Ayako Ohta-ku Shiotsuka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2017-05-17
Also published as: CN1103124C; EP0807980A3; AU693738B2; US6121542A; DE69736151D1; KR970077754A; MX9703533A; KR100288866B1; EP0807980A2; AU2280597A; ID16930A; CN1176495A; EP0807980B1; ZA974261B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Fotovoltaikvorrichtung mit einer hochzuverlässigen Elektrodenstruktur und ein Verfahren zur Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Fotovoltaikvorrichtung mit einer Sammelelektrode mit einer metallischen Leiterbahn und einer Busleiste sowie mit einer verbesserten Verbindungsstruktur bezüglich der metallischen Leiterbahn und der Busleiste.
Stand der Technik
Die Anordnung einer Vielzahl von linearen Elektroden auf der Vorderoberfläche einer Solarzelle zum effektiven Sammeln der durch die Solarzelle erzeugten elektrischen Energie ist bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, eine gemeinsame Busleiste an Endabschnitten der linearen Elektroden für die Ausgabe der durch die linearen Elektroden gesammelten elektrischen Energie nach außen anzuordnen.
Die US Patentschrift Nr. 4 260 429 offenbart insbesondere, dass bei einer Anordnung der Sammelelektrode auf der Vorderoberfläche einer Solarzelle eine Vielzahl von durch ein Polymermaterial mit elektrisch leitenden Teilchen beschichtete Metallleiterbahnen auf der Vorderoberfläche der Solarzelle mittels Wärme und/oder Druck fixiert ist, und eine gemeinsame Busleiste mit den Endabschnitten der metallischen Leiterbahnen verbunden ist.
Die US Patentschrift Nr. 5 084 107 offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung einer Vielzahl von metallischen Leiterbahnen mit durch Klammern gestützten gegenüberliegenden Endabschnitten, zum Aufbringen eines elektrisch leitenden Haftmittels auf zumindest Teilabschnitte der metallischen Leiterbahnen, zum behandeln der mit dem elektrisch leitenden Haftmittel versehenden metallischen Leiterbahnen mit Wärme, während die metallischen Leiterbahnen auf die Vorderoberfläche einer Solarzelle gepresst werden, wodurch das elektrisch leitende Haftmittel verfestigt wird, und zum Schneiden der metallischen Leiterbahnen, wodurch Sammelelektroden auf der Vorderoberfläche der Solarzelle ausgebildet werden. Diese Druckschrift offenbart ebenfalls, dass eine Sammelelektrode zum Sammeln elektrischer Ströme der metallischen Leiterbahnen mit den metallischen Leiterbahnen verbunden ist.
Um dabei die metallische Leiterbahn als die Sammelelektrode mit der Busleiste zu verbinden, ist ein Verfahren zur Verwendung einer elektrisch leitenden Paste sowie ein anderes Verfahren zur Verwendung eines Lötmittels bekannt. Im Falle der Verwendung der elektrisch leitenden Paste wird oftmals ein Verfahren zum Ausstoß der elektrisch leitenden Paste auf vorbestimmte mehrere Punkte unter Verwendung einer Aufbringeinrichtung gefolgt von einem Trockenvorgang oder Ausheilvorgang für die somit aufgebrachte elektrisch leitende Paste verwendet. Im Falle der Verwendung des Lötmittels wird üblicherweise ein Verfahren zum direkten Verbinden der metallischen Leiterbahn mit der Busleiste mittels des Lötmittels verwendet.

(1) Im Falle der Verbindung eines metallischen Elementes mit der Busleiste unter Verwendung eines Lötmittels zum Integrieren von Sammelelektroden, Bypassdioden oder Fotovoltaikelementen (oder Solarzellen) in Reihenschaltung oder Parallelschaltung wird das Lötmittel geschmolzen. Dabei ist es nötig, Wärme mit einer hohen Temperatur von 250 bis 350°C lokal anzuwenden, wo die Fotovoltaikelemente Schäden aufgrund der angewandten Wärme erleiden, was zu einer Verschlechterung der Eigenschaften der Fotovoltaikelemente führt.
(2) Im Falle der Verbindung der Sammelelektrode mit der metallischen Leiterbahn mit der Busleiste mittels des Lötmittels ist es schwierig, die Sammelelektrode mit der Busleiste durch eine derartige Haftmittelschicht des vorstehend angeführten elektrisch leitenden Haftmittels zu verbinden. Daher ist es nötig, dass die Haftmittelschicht teilweise entfernt wird, und der Lötmittelvorgang durchgeführt wird. Dabei ist die Durchführung eines Verbindungsvorgangs an einer Vielzahl von Punkten nötig, weswegen die Arbeitseffizienz unterlegen ist.
(3) Für die Busleiste wird üblicherweise ein Metallkörper mit Bohrlöchern verwendet, welcher zu Frakturen neigt. Daher neigen die Bohrlöcher oder frakturierten Abschnitte der Busleiste dazu, in die Halbleiterschicht des Fotovoltaikelementes einzudringen, wodurch das Fotovoltaikelement kurzgeschlossen wird.
(4) Im Falle der Verbindung der metallischen Leiterbahnen mit der Busleiste unter Verwendung einer Silberpaste als der elektrisch leitenden Paste ist es nötig, eine geeignete Aufbringungseinrichtung zu verwenden, die zum Entladen der Silberpaste in einer gewünschten Menge befähigt ist, und zusätzlich dazu ist es nötig, eine Vielzahl von Schritten zum Erwärmen, Trocknen und Ausheilen der Silberpaste anzuwenden. Da hierbei die Silberpaste auf eine unebene Oberfläche aufgebracht wird, ist es schwierig, eine homogene Dicke für die resultierende Silberpastenschicht zu erzielen. Diese Situation neigt dazu, ein Problem dahingehend zu verursachen, dass es schwierig ist, eine Harzversiegelung ohne einen Defekt wie etwa eine Luftblase für das Fotovoltaikelement beim Laminierungsvorgang zum Versiegeln einer Fotovoltaikvorrichtung mit dem Fotovoltaikelement zu erreichen.
(5) Wenn im Falle der Verwendung des Lötmittels dieses zusammen mit einem Flussmittel verwendet wird, oder wenn ein Harzflussmittel-gefülltes Lot verwendet wird, um einen guten Lötmittelvorgang zu erreichen, ist es nötig, die Schritte zum Entfernen des Flussmittels oder des Harzflussmittels über eine Ultraschallreinigung oder dergleichen und ein Trocknen des Erzeugnisses getrennt durchzuführen.
(6) Wenn bei jeder der vorstehend beschriebenen Verfahren die metallische Leiterbahn als die Sammelelektrode erstreckt und auf der Vorderoberfläche des Fotovoltaikelementes angeordnet wird, wird es provisorisch auf einem Nichtenergieerzeugungsbereich des Fotovoltaikelementes fixiert. Dabei gibt es dahingehend ein Problem, dass ein Extrabereich für die provisorische Fixierung außerhalb des Busleistenausbildungsbereiches nötig ist.

Die Druckschrift EP-A-0684652 offenbart eine Fotovoltaikvorrichtung mit zumindest einer Metallleiterbahn auf einer Fläche eines Fotovoltaikelementes zum Sammeln der durch das Fotovoltaikelement erzeugten Energie. Die Metallleiterbahn ist mit einem elektrisch leitenden Haftmittel über die gesamte Länge der Metallleiterbahn beschichtet und auf dem Fotovoltaikelement fixiert. Die Fixierung kann durch Kontaktieren der Leiterbahn über eine Kupferfolie und eines haftenden Bandes mit einem isolierenden Band bereitgestellt sein, das auf der Oberfläche des Fotovoltaikelementes bereitgestellt ist.
ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend angeführten Probleme aus dem Stand der Technik zu eliminieren, und eine hochzuverlässige Elektrodenstruktur für eine Fotovoltaikvorrichtung bereitzustellen, die bei einer adäquaten Arbeitseffizienz effektiv ausgebildet werden kann.
Ein typisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrodenstruktur umfasst einen Energieerzeugungsbereich mit einer metallischen Leiterbahn als eine über einer transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht angeordnete Sammelelektrode für ein Fotovoltaikelement sowie einen Fixierbereich zum Fixieren gegenüberliegender Endabschnitte der metallischen Leiterbahn, wobei die metallische Leiterbahn mit einer wärmebeständigen Polymerschicht durch ein haftendes Material fixiert ist, und die metallische Leiterbahn zwischen einer Busleiste und dem haftenden Material positioniert ist, während sie die Busleiste elektrisch kontaktiert.
Ferner wird eine mit der Elektrodenstruktur bereitgestellte verbesserte Fotovoltaikvorrichtung bereitgestellt, die befriedigende Fotovoltaikeigenschaften zeigt.
Weiterhin wird ein Vorgang angegeben, der ein effizientes Herstellen der Fotovoltaikvorrichtung mit hoher Ausbeute ermöglicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) zeigt eine schematische Draufsicht zur Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung.
1(b) zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' aus 1(a).
1(c) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' aus 1(a).
2(a) zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Elektrodenstruktur für eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung.
2(b) zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Beispiels einer Elektrodenstruktur für eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung.
3(a) zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels für eine Konfiguration einer auf einem erfindungsgemäßen Fotovoltaikelement angeordneten Sammelelektrode.
3(b) zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Beispiels einer Konfiguration für eine auf einem erfindungsgemäßen Fotovoltaikelement angeordneten Sammelelektrode.
4(a) zeigt eine schematische Draufsicht zur Darstellung eines weiteren Beispiels für eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung.
4(b) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' aus 4(a).
4(c) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' aus 4(a).
5 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels für ein Solarzellenmodul, bei dem eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtungen in Reihenschaltung integriert sind.
6 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Energiewandlergerätes, bei dem ein Solarzellenmodul mit einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung verwendet ist.
Die 7(a) bis 7(c) zeigen schematische Ansichten zur jeweiligen Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Verwendung eines Solarzellenmoduls mit einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung als Konstruktionselement.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Erfindung ist dabei nicht als auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt zu verstehen.
Nach vorstehender Beschreibung stellt die vorliegende Erfindung eine mit einer hochzuverlässigen Elektrodenstruktur versehene verbesserte Fotovoltaikvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung bereit.
Die erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung beinhaltet ein Fotovoltaikelement mit einem Substrat mit einer elektrisch leitenden Oberfläche, einer auf der elektrisch leitenden Oberfläche des Substrates ausgebildeten Halbleiterschicht, und einer auf der Halbleiterschicht ausgebildeten transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht; einen Energieerzeugungsbereich mit einer über der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht des Fotovoltaikelementes angeordneten metallischen Leiterbahn; und einen Fixierbereich zum Fixieren eines Endabschnitts der metallischen Leiterbahn, wobei der Endabschnitt der metallischen Leiterbahn mit einer Busleiste in dem Fixierbereich durch einen Haftmittelkörper in dem Fixierbereich fixiert ist, wobei in dem Haftmittelkörper eine Polymerschicht zwischen zwei Haftmittelmaterialschichten sandwichartig umgeben ist, und wobei der Endabschnitt der metallischen Leiterbahn zwischen der Busleiste und dem Haftmittelkörper in dem Fixierbereich positioniert ist, während eine elektrische Verbindung mit der Busleiste derart besteht, dass der Endabschnitt der metallischen Leiterbahn durch den Haftmittelkörper eingebettet ist, und die Busleiste ebenfalls mit dem Fotovoltaikelement durch den Haftmittelkörper fixiert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Vorgang zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Fotovoltaikvorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte: Anordnen des haftenden Körpers mit zwei haftenden Materialschichten und einer zwischen den beiden haftenden Materialschichten in dem Fixierbereich sandwichartig angeordneten Polymerschicht, Anordnen der metallischen Leiterbahn sowohl auf dem haftenden Körper als auch auf der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht auf der Halbleiterschicht, Anordnen der Busleiste sowohl auf dem haftenden Körper als auch auf der metallischen Leiterbahn, und Verbinden der metallischen Leiterbahn mit der Busleiste in dem Fixierbereich mittels des haftenden Körpers und durch Wärme und/oder Druck.
Die mit der erfindungsgemäßen spezifischen Elektrodenstruktur bereitgestellte Fotovoltaikvorrichtung weist verschiedene Vorteile auf, die nachstehend beschrieben sind.

(i) Wenn Wärme einer hohen Temperatur von 300 bis 400°C beim Verbinden der metallischen Leiterbahn mit der Busleiste mittels eines Lötmittels lokal aufgebracht werden soll, wird das Fotovoltaikelement wunschgemäß vor einer Beschädigung aufgrund der angewandten Wärme bewahrt, und deswegen wird die Ausbeute des Fotovoltaikelementes deutlich verbessert. Ferner ermöglicht der Körper mit der wärmebeständigen Polymerschicht und dem haftenden Material das Bewahren eines gewünschten Abstands zwischen der Busleiste und dem Fotovoltaikelement, und deswegen wird das Fotovoltaikelement wunschgemäß davor bewahrt, an Problemen aufgrund von Bohrlöchern oder Rissen eines als Busleiste verwendeten Metallkörpers zu leiden.
(ii) Die Stromsammeleigenschaft der metallischen Leiterbahn als Sammelelektrode wird verbessert, während eine hochzuverlässige Elektrodenstruktur mit einem deutlich verminderten Schattenverlust (sogenannter „shadow loss") bereitgestellt wird.
(iii) Die Verbindung der metallischen Leiterbahn mit der Busleiste wird sichergestellt, und der Kontaktwiderstand der Verbindungsfläche dazwischen wird wunschgemäß verringert.
(iv) Metallionen von der metallischen Leiterbahn werden wunschgemäß davor bewahrt, in den aktiven Energieerzeugungsbereich des Fotovoltaikelementes zu wandern, wodurch das Auftreten einer Nebenleitung aufgrund der Metallwanderung effektiv vermieden wird, was zu einer deutlichen Verbesserung bei der Zuverlässigkeit des Fotovoltaikelementes führt.
(v) Wenn ein haftendes Material eine Hygroskopizität von 1,5 oder weniger zeigt, wenn es unter einer Atmosphäre von 40°C/80% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten wird, kann eine Harzversiegelung für das Fotovoltaikelement effektiv derart durchgeführt werden, dass es eine Harzversiegelung mit einer erwünschten äußeren Erscheinung ohne Fehler wie etwa Poren oder Luftblasen aufweist.
(vi) Die Fotovoltaikvorrichtung weist ausgezeichnete Eigenschaften auf, die für eine Fotovoltaikvorrichtung erforderlich sind. Insbesondere wird beispielsweise die Energieerzeugung durch das Fotovoltaikelement effizient ausgeführt, und die erzeugte Elektrizität wird durch die Busleiste effizient gesammelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fotovoltaikvorrichtung ermöglicht die effiziente Herstellung einer hochzuverlässigen Fotovoltaikvorrichtung bei verbesserter Ausbeute durch einen einfachen Herstellungsvorgang mit einer verringerten Anzahl an Schritten.
Nachstehend ist die Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1(a) zeigt eine schematische Draufsicht zur Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung. 1(b) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' aus 1(a). 1(c) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' aus 1(a).
In den 1(a) bis 1(c) bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine Fotovoltaikvorrichtung, das Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Substrat mit zumindest einer elektrisch leitenden Oberfläche, das Bezugszeichen 102 bezeichnet ein Fotovoltaikelement mit einer unteren Elektrodenschicht und einer transparenten und elektrisch leitenden Schicht (wobei diese Schicht nicht gezeigt ist), das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine metallische Leiterbahn als erste Sammelelektrode, das Bezugszeichen 104 bezeichnet eine Busleiste als zweite Sammelelektrode, das Bezugszeichen 105 bezeichnet einen haftenden Körper. Da das Substrat 101 ein Element mit einer elektrisch leitenden Oberfläche aufweist, muss die untere Elektrodenschicht nicht immer bereitgestellt werden.
Gemäß den 1(b) und 1(c) ist der haftende Körper 105 auf jedem der gegenüberliegenden freiliegenden Oberflächenbereiche des Substrates 101 angeordnet, wo kein fotoelektrisches Element vorliegt.
In den 1(a) bis 1(c) ist die Busleiste 104 auf dem auf jeder der gegenüberliegenden freigelegten Oberflächenbereiche des Substrates 101 angeordneten haftenden Körper angeordnet. Die Busleiste kann über lediglich einer der gegenüberliegenden freiliegenden Oberflächenbereiche des Substrates 101 angeordnet sein.
Die metallische Leiterbahn 103 dient als erste Sammelelektrode zum effizienten Sammeln eines durch das Fotovoltaikelement 102 erzeugten elektrischen Stromes. Die Busleiste 104 dient als zweite Sammelelektrode zur gemeinsamen Ausgabe des durch die metallische Leiterbahn 103 gesammelten elektrischen Stromes nach außen.
Der haftende Körper 105 dient zum Fixieren der metallischen Leiterbahn 103 und der Busleiste 104 an dem Fotovoltaikelement 102.
Wie unter Bezugnahme auf 1(b) ersichtlich ist, ist jeder Endabschnitt der metallischen Leiterbahn 103 zwischen dem haftenden Körper 105 und der Busleiste 104 sandwichartig umschlossen, die auf dem Substrat 101 angeordnet sind.
In ähnlicher Weise ist bezugnehmend auf 1(c) die metallische Leiterbahn 103 derart angeordnet, dass sie in dem haftenden Körper 105 eingebettet ist, während sie zwischen dem haftenden Körper 105 und der Busleiste 104 sandwichartig umschlossen ist, wobei die Busleiste 104 außerdem in Kontakt zu dem haftenden Körper 105 steht.
Die Herstellung der in den 1(a) bis 1(c) gezeigten Fotovoltaikvorrichtung kann beispielsweise auf die nachstehend wiedergegebene Weise ausgeführt werden.
Es wird ein auf einem Substrat 101 mit einer elektrisch leitenden Oberfläche ausgebildetes Fotovoltaikelement 102 (mit zumindest einer fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht) derart bereitgestellt, dass das Fotovoltaikelement 102 auf der elektrisch leitenden Oberfläche des Substrates 101 angeordnet ist, während ein freigelegter Randoberflächenbereich des Substrates 101 auf jeder der gegenüberliegenden Außenseiten des Fotovoltaikelementes 102 verbleibt. Ein haftender Körper 105 wird auf jedem der gegenüberliegenden freiliegenden Oberflächenbereiche des Substrates 101 angeordnet und fixiert.
Eine Vielzahl von metallischen Leiterbahnen 103, die mit einem elektrisch leitenden Haftmittel beschichtet sind, werden beabstandet angeordnet, so dass sie auf der Oberfläche des Fotovoltaikelementes 102 und den gegenüberliegenden freiliegenden Oberflächenbereichen des Substrates 101 angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden Endabschnitte jeder metallischen Leiterbahn 103 mittels der haftenden Körper 105 fixiert sind.
Eine Busleiste 104 mit einem Metallkörper ist auf jedem der gegenüberliegenden haftenden Körper 105 angeordnet, so dass die metallischen Leiterbahnen 103 zwischen der Busleiste 104 und dem haftenden Körper 105 sandwichartig umschlossen sind, wobei die Busleiste 104 auch mittels des haftenden Körpers 105 fixiert ist.
Das somit erhaltene Erzeugnis wird einer Wärmekompressionsbehandlung unterzogen, wobei die elektrisch leitenden Haftmittel der metallischen Leiterbahnen 103 zum Erreichen einer elektrischen und mechanischen Verbindung der metallischen Leiterbahnen 103 mit dem Fotovoltaikelement 102 und den Busleisten 104 verschmolzen und verfestigt werden. Dadurch wird eine Fotovoltaikvorrichtung mit der in den 1(a) bis 1(c) gezeigten Konfiguration erhalten.
Das elektrisch leitende Haftmittel der metallischen Leiterbahn 103 muss nicht immer auf der gesamten metallischen Leiterbahn angeordnet sein. Das elektrisch leitende Haftmittel kann derart angeordnet sein, dass zumindest ein Teil der mit der Busleistung in Kontakt zu bringenden metallischen Leiterbahn 103 mit dem Haftmittel versehen ist.
Die 2(a) und 2(b) zeigen schematische Schnittansichten zur jeweiligen Darstellung eines Beispiels einer Elektrodenstruktur (mit einem auf einer Oberfläche eines Fotovoltaikelementes angeordneten haftenden Körper und einer metallischen Leiterbahn als eine in dem haftenden Körper eingebetteten ersten Sammelelektrode, die mit einer Busleiste als einer zweiten Sammelelektrode elektrisch verbunden ist) für eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung, wobei für jeden Fall eine Schnittansicht eines Endabschnitts der Elektrodenstruktur gezeigt ist.
In den 2(a) und 2(b) bezeichnet das Bezugszeichen 201 ein Fotovoltaikelement (mit zumindest einer fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht und einer transparenten und elektrisch leitenden Schicht, die auf einer elektrisch leitenden Oberfläche eines Substrates ausgebildet ist, wie auch bei dem in den 1(a) bis 1(c) gezeigten Fall), das Bezugszeichen 202 bezeichnet einen haftenden Körper mit einer zwischen zwei haftenden Materialien 204 zwischengelagerten Polymerschicht 203, das Bezugszeichen 205 bezeichnet einen Endabschnitt einer metallischen Leiterbahn als eine erste Sammelelektrode (welche nachstehend einfach metallische Leiterbahn genannt wird), das Bezugszeichen 206 bezeichnet ein elektrisch leitendes Haftmittel, und das Bezugszeichen 207 bezeichnet eine Busleiste als eine zweite Sammelelektrode.
Bei der in 2(a) gezeigten Elektrodenstruktur ist die durch das elektrisch leitende Haftmittel 206 beschichtete metallische Leiterbahn derart angeordnet, dass sie in dem haftenden Körper 202 eingebettet ist, während sie mit der Busleiste in Kontakt steht.
Bei der in 2(b) gezeigten Elektrodenstruktur ist die metallische Leiterbahn 205 ohne eine Beschichtung mit dem elektrisch leitenden Haftmittel 206 derart angeordnet, dass sie in dem haftenden Körper 202 eingebettet ist, während sie mit der Busleiste durch eine Schicht mit dem elektrisch leitenden Haftmittel 206 in Kontakt steht.
Im Falle der in 2(a) gezeigten Elektrodenstruktur muss das elektrisch leitende Haftmittel der metallischen Leiterbahn 206 nicht immer auf der gesamten metallischen Leiterbahn 205 angeordnet sein. Das elektrisch leitende Haftmittel kann derart angeordnet sein, dass zumindest ein Teil der mit der Busleiste 207 in Kontakt zu bringenden metallischen Leiterbahn 205 mit dem Haftmittel versehen ist. Falls nötig, kann die Busleiste ebenfalls mit einem elektrisch leitenden Haftmittel versehen sein (was in der Figur nicht gezeigt ist).
In jedem Fall ist das Fotovoltaikelement mit einer auf seiner Oberfläche ausgebildeten transparenten und elektrisch leitenden Schicht versehen.
Die Oberfläche des Fotovoltaikelementes 201, auf der der haftende Körper 202 anzuordnen ist, kann eine freigelegte Oberfläche der fotoelektrischen Wandlerschicht sein, eine freigelegte Oberfläche des Substrates, oder eine freigelegte Oberfläche der transparenten und elektrisch leitenden Schicht.
Der Oberflächenbereich des Fotovoltaikelementes 201, auf dem die in 1(a) oder 1(b) gezeigte und beschriebene Elektrodenstrukturkonfiguration aufgebaut ist, ist nachstehend gelegentlich als „Endabschnitt fixierender Oberflächenbereich 201 der metallischen Leiterbahn" bezeichnet.
3(a) zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Konfiguration einer auf einem erfindungsgemäßen Fotovoltaikelement angeordneten ersten Sammelelektrode. 3(b) zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines weiteren Beispiels einer Konfiguration einer auf einem erfindungsgemäßen Fotovoltaikelement angeordneten ersten Sammelelektrode.
In den 3(a) und 3(b) bezeichnet das Bezugszeichen 301 ein Fotovoltaikelement, und das Bezugszeichen 300 bezeichnet eine erste Sammelelektrode mit einer metallischen Leiterbahn 302 und einem elektrisch leitenden Haftmittel 303.
Die in 3(a) gezeigte Konfiguration zeigt einen Fall, bei dem die erste Sammelelektrode 300 mit der durch das elektrisch leitende Haftmittel 303 beschichteten metallischen Leiterbahn 302 auf der Oberfläche des Fotovoltaikelementes 301 durch das elektrisch leitende Haftmittel 303 verbunden ist.
Die in 3(b) gezeigte Konfiguration zeigt einen Fall, bei dem die metallische Leiterbahn 302 zunächst auf der Oberfläche des Fotovoltaikelementes 301 angeordnet ist, und die Oberfläche der metallischen Leiterbahn 302 teilweise durch das elektrisch leitende Haftmittel beschichtet ist.
4(a) zeigt eine schematische Draufsicht zur Darstellung eines weiteren Beispiels für eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung. 4(b) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' aus 4(a). Die 4(c) zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' aus 4(a).
In den 4(a) bis 4(c) bezeichnet das Bezugszeichen 401 ein Substrat mit einer elektrisch leitenden Oberfläche, das Bezugszeichen 402 bezeichnet eine Fotovoltaikvorrichtung (mit einer fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht), die auf der gesamten elektrisch leitenden Oberfläche des Substrates 401 ausgebildet ist, und das Bezugszeichen 406 bezeichnet eine transparente und elektrisch leitende Schicht als eine auf der Oberfläche der Halbleiterschicht des Fotovoltaikelementes 402 ausgebildete obere Elektrode.
Das Bezugszeichen 403 bezeichnet eine metallische Leiterbahn 403 als erste Sammelelektrode, das Bezugszeichen 404 bezeichnet eine Busleiste als eine zweite Sammelelektrode, und das Bezugszeichen 405 bezeichnet einen haftenden Körper.
Das Bezugszeichen 407 bezeichnet einen Bereich ohne transparente und elektrisch leitende Schicht, die durch Entfernen von jedem der gegenüberliegenden Seitenteilabschnitte der transparenten und elektrisch leitenden Schicht 406 mittels eines Ätzvorgangs oder dergleichen zum Aufbau eines Energie erzeugenden Schichtbereichs 406b der transparenten und elektrisch leitenden Schicht 406 (der effektiv zur Energieerzeugung wirkt) und gegenüberliegenden elektrisch isolierten Nichtenergieerzeugungsbereichen 406a der transparenten und elektrisch leitenden Schicht 406 (von denen jeder als Abschnitt zum Anordnen einer Busleiste 404 darauf dient) ausgebildet ist. Diese Elektrodenstruktur ist zur weiteren Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen der Elektrode (der unteren Elektrode) auf der Substratseite und auf der Busleiste 404 effektiv.
Ein haftender Körper 405 ist auf jedem der gegenüberliegenden Nichtenergieerzeugungsbereiche 406a angeordnet und fixiert. Eine Vielzahl von metallischen Leiterbahnen 403 (die mit einem elektrisch leitenden Haftmittel derart versehen sein können, wie es im Falle der in den 1(a) bis 1(c) gezeigten Fotovoltaikvorrichtung beschrieben ist) sind beabstandet angeordnet, so dass sie auf dem Energieerzeugungsbereich 406b und den gegenüberliegenden Nichtenergieerzeugungsbereichen 406a angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden Endabschnitte jeder metallischen Leiterbahn 403 mittels der haftenden Körper 405 fixiert sind. Eine Busleiste 404 mit einem Metallkörper ist auf jedem der gegenüberliegenden haftenden Körper 405 angeordnet, so dass die metallischen Leiterbahnen 403 zwischen den Busleisten 404 und den haftenden Körper 405 sandwichartig umschlossen sind, wobei die Busleisten 404 außerdem mittels der haftenden Körper 405 fixiert sind.
Gemäß 4(c) sind die metallischen Leiterbahnen 403 derart angeordnet, dass ihre Endabschnitte in dem haftenden Körper 405 eingebettet sind, während sie zwischen dem haftenden Körper 405 und der Busleiste 404 sandwichartig umschlossen sind, wobei die Busleiste 404 außerdem mit dem haftenden Körper 405 in Kontakt steht.
Dieses in den 4(a) bis 4(c) gezeigte Ausführungsbeispiel ist insbesondere im Falle der Verwendung eines auf einem langen Substrat ausgebildeten Fotovoltaikelementes geeignet.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht zur Darstellung eines Beispiels eines Solarzellenmoduls, bei dem eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtungen in Reihenschaltung integriert sind.
Das in 5 gezeigte Solarzellenmodul umfasst insbesondere einen integrierten Körper mit einer Vielzahl von in Reihe verschalteten erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtungen 501, die mit einer auf der Rückseite des integrierten Körpers auf einem Rückseitenverstärkungselement 502 angeordneten elektrisch isolierenden Schicht 505 mittels eines Versiegelungsharzes 503 zusammen versiegelt sind, wobei das freiliegende Äußere des harzversiegelten Körpers durch eine Oberflächenschutzschicht 504 bedeckt ist.
Einzelne Beispiele für die elektrisch isolierende Schicht 505 sind eine Nylonschicht, eine PET-Schicht und dergleichen.
Spezifische Beispiele für das Rückseitenverstärkungselement 502 sind eine Metallplatte, eine Plastikplatte, eine Glasplatte und dergleichen.
Für das Versiegelungsharz 503 ist die Verwendung eines Harzes wünschenswert, der im Hinblick auf die Witterungsbeständigkeit, die Anhaftung, die Verpackungseigenschaften, die Wärmebeständigkeit, die Kältebeständigkeit und die Stoßbeständigkeit ausgezeichnet ist. Als derartiger Harz kann beispielsweise EVA (Äthylenvinylacetatkcpolymer), EEA (Äthylenäthylacrylatcopolymer) und dergleichen angeführt werden.
Die Bildung der Oberflächenschutzschicht durch ein transparentes Fluoroharz ist bevorzugt, damit das Solarzellenmodul leichtgewichtig und flexibel ist. Ein spezifisches Beispiel für einen derartigen Fluoroharz ist ETFE (Äthylentetrafluoroäthylencopolymer) wie etwa TEFZEL (von der Firma Du Pont hergestellt und markenrechtlich geschützt), Polyvinylfluorid wie etwa TEDLAR (von der Firma Du Pont hergestellt und markenrechtlich geschützt) und dergleichen. Der Fluoroharz, durch den die Oberflächenschutzschicht gebildet wird, kann einen UV-Absorber zur Verbesserung seiner Witterungsbeständigkeit enthalten.
Die Harzversiegelung des vorstehend beschriebenen integrierten Körpers kann auf eine bekannte Laminierungsweise unter Verwendung einer Vakuumbeschichtungsvorrichtung ausgeführt werden, wobei eine Wärmekompressionsverbindung in einer evakuierten Atmosphäre ausgeführt wird.
Wenn ein lichtdurchlässiges Element wie etwa eine Glasplatte als das Substrat verwendet wird, kann das lichtdurchlässige Element als Oberflächenschutzschicht verwendet werden. Dabei wird der vorstehend beschrieben integrierte Körper für die Fotovoltaikvorrichtungen durch das vorstehend beschriebene Versiegelungsharz versiegelt, und die Rückseite wird durch eine Schicht aus dem vorstehend beschriebene Fluoroharz oder einer Schicht aus PET (Poly-(Äthylenterephthalat)) geschützt.
Ein Solarzellenmodul mit einer derartigen in 5 gezeigten erfindungsgemäßen Konfiguration kann in ein Solarzellen-integriertes Konstruktionselement ausgebildet werden, das als Dachelement oder Wandelement verwendbar ist, in dem ein oder beide gegenüberliegende Endabschnitte des Rückseitenverstärkungselementes geeignet gebogen werden.
Das vorliegende Solarzellen-integrierte Konstruktionselement kann dabei gemäß den 7(a), 7(b) oder 7(c) entworfen sein.
7(a) zeigt eine schematische Beschreibung der Ansicht zur Darstellung eines Dachelementes mit einem ebenen Abschnitt 700 mit einer darin angeordneten erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung, das mit einem Befestigungsabschnitt 701 auf der Firstseite und einem weiteren Befestigungsabschnitt 702 auf der Dachrinnenseite versehen ist.
7(b) zeigt eine schematische beschreibende Ansicht zur Darstellung eines weiteren Dachelementes mit einem ebenen Abschnitt 700 mit einer darin angeordneten erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung, das mit Befestigungsabschnitten 703 zum Eingriff mit auf einer Dachplatte 705 gesicherten Ankern 704 versehen ist.
7(b) zeigt eine schematische beschreibende Ansicht zur Darstellung eines weiteren Dachelementes mit einer Vielzahl von Dachelementen jeweils mit einem ebenen Abschnitt 700, der eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung und zwei Befestigungsabschnitte 706 enthält, wobei jedes der benachbarten Dachelemente durch Sichern seiner Befestigungsabschnitte über Abdeckelemente 707 gemäß 7(c) integriert ist.
Ferner kann ein Solarzellenmodul mit einer derartigen in 5 gezeigten erfindungsgemäßen Konfiguration als Energieversorgungsquelle verwendet werden.
6 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Energiewandlergerätes als Beispiel für den Fall der Verwendung des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls als Energieversorgungsquelle.
Das in 6 gezeigte Energiewandlergerät umfasst das erfindungsgemäße Solarzellenmodul 601, eine Erfassungseinrichtung 602 zum Erfassen einer Spannung und eines elektrischen Stroms des Solarzellenmoduls, eine Steuereinrichtung 603 und einen Inverter 604. Die Steuereinrichtung 603 dient dabei zum Steuern des Inverters 604 in Abhängigkeit von einer durch die Erfassungseinrichtung erfassten Ausgabe. Das Energiewandlergerät ist außerdem mit einer Lastschaltung 605 versehen, die mit dem Inverter 604 verbunden ist. Die durch das Solarzellenmodul 601 erzeugte Energie wird der Lastschaltung 605 durch den vorstehend beschriebenen Mechanismus des Energiewandlergerätes zugeführt. Das Energiewandlergerät kann mit einer Verknüpfungsfunktion an ein kommerzielles elektrisches Energieversorgungssystem versehen sein.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung jedes Bestandteils der erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung unter Bezugnahme auf die 2(a) und 2(b).
Haftender Körper 202
Für den haftenden Körper 202, auf dem der die metallische Leiterbahn fixierende Bereich 201 angeordnet ist, der zum Fixieren der metallischen Leiterbahn 205 und der Busleiste 207 dient, wird ein gestapelter Körper mit einer wärmebeständigen Polymerschicht 203 mit gegenüberliegenden Oberflächen jeweils mit einem darauf gestapelten haftenden Material 204 verwendet. Der gestapelte Körper kann sogenannte doppelt beschichtete Bänder und andere Laminaterzeugnisse mit einer Vielzahl von Polymerschichten und einer Vielzahl von Haftschichten beinhalten, die derart abwechselnd gestapelt sind, dass sowohl die obere als auch die untere Schicht eine Haftschicht umfasst. Das Laminaterzeugnis kann eine Vielzahl von verschiedenen Arten von wärmebeständigen Polymerschichten oder eine Vielzahl von verschiedenen Arten von Haftschichten verwenden.
Als spezifisches Beispiel eines derartigen doppelt beschichteten Bandes oder Laminaterzeugnisses, das für den haftenden Körper 202 verwendbar ist, kann das kommerziell erhältliche doppelt beschichtete Band DOUBLE FACE LEW411A (mit einer Breite von 7 mm; von Toyo Ink Kabushiki Kaisha hergestellt und markenrechtlich geschützt) angeführt werden, das eine 0,05 mm dicke Haftschicht aus Polydimethylsiloxan, eine 0,025 mm dicke Polymerschicht aus Polyimid, eine 0,025 mm dicke Haftschicht aus Polydimethylsiloxan, eine 0,075 mm dicke Polymerschicht aus Polyester, sowie eine 0,05 mm dicke Haftschicht aus Polydimethylsiloxan aufweist.
Polymerschicht 203
Die Polymerschicht 203 wird zusammen mit dem Haftmittel 204 als Teil des haftenden Körpers 202 verwendet, um die metallische Leiterbahn 205 oder die Busleiste 207 auf dem Fotovoltaikelement anzuordnen. Die Polymerschicht 203 ist vorzugsweise wärmebeständig, damit das Fotovoltaikelement vor einer Beschädigung durch die Wärme eines Lötmittels, durch eine Bohrung oder durch einen Riss durch die Busleiste beim Verbinden der metallischen Leiterbahn 205 oder einer Bypassdiode mit der Busleiste 207 bewahrt wird. Zudem weist die Polymerschicht 203 vorzugsweise eine elektrisch isolierende Eigenschaft auf, damit die metallische Leiterbahn 205 vor einem Kurzschluss mit der unteren Elektrode auf der Substratseite bewahrt wird.
Das Polymermaterial, durch das die Polymerschicht 203 gebildet ist, kann Zellophan, Rayon, Acetat, Polyethylen, Polyäthylenterephthalat, Polyätherketon, Fluoroharz, Polysulfon, ungesättigter Polyester, Epoxidharz, Polyamidharz, Polyimidharz, Polyamidimidharz und Polyimidsilikonharz beinhalten. Von diesen sind Polyimidharz und Polyäthylenterephthalat am meisten geeignet bezüglich der Anhaftung mit dem Haftmittel 204, einer geringen Wärmeausdehnung und der physikalischen Festigkeit.
Die Polymerschicht 203 weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 250°C oder mehr auf.
Haftendes Material 204
Das haftende Material 204 (oder die haftende Materialschicht) kann ein oder mehr haftende Materialien aus der Gruppe haftende Acrylmaterialien, haftende Materialien der Gummireihe, haftende Materialien der Silikonreihe, haftende Materialien der Polyvinylätherreihe, haftende Materialien der Epoxidreihe, haftende Materialien der Polyurethanreihe, haftende Materialien der Nylonreihe, haftende Materialien der Polyamidreihe, anorganische haftende Materialien und haftende Materialien von zusammengesetzter Art umfassen. Von diesen werden vorzugsweise jene verwendet, die bezüglich der Anhaftung, der Bedeckung, der Haltekraft, der antistatischen Eigenschaft, der Wärmebeständigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit befriedigend sind. Haftende Acrylmaterialien und Haftmittel der Silikonreihe sind besonders geeignet, da sie eine ausgezeichnete Beständigkeit, Haltekraft und Wärmebeständigkeit aufweisen. Von diesen sind haftende Materialien der Silikonreihe am meisten geeignet, da sie eine bevorzugt geringe Feuchtigkeitsabsorption und eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen.
Die Ausbildung einer haftenden Materialschicht als haftendes Material 204 kann auf eine Weise zur Ausbildung einer Bedeckungsschicht mit einer homogenen Breite unter Verwendung einer Auftragungsvorrichtung oder dergleichen ausgeführt werden, wobei eine Nachbehandlung wie etwa eine Trocknungsbehandlung, eine Wärmebehandlung, eine Kompressionsbehandlung oder eine Lichtbestrahlungsbehandlung für die resultierende Bedeckungsschicht in Abhängigkeit von der Art des verwendeten haftenden Materials ausgeführt werden kann.
Das haftende Material 204 ist vorzugsweise derart entworfen, dass es eine Hygroskopizität vorzugsweise im Bereich von 0,0% bis 1,5%, bevorzugter im Bereich von 0,01 bis 1,0% oder weniger aufweist, wenn es in einer Atmosphäre von 40°C/80% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten wird. Dabei ist es möglich, die Ausbildung einer Harzversiegelung wunschgemäß mit einer fehlerfreien guten äußeren Erscheinung für eine Fotovoltaikvorrichtung bei dem Harzversiegelungsvorgang zu erzielen.
Metallische Leiterbahn 205
Die als erste Sammelelektrode für eine Fotovoltaikvorrichtung verwendete metallische Leiterbahn 205 wird vorzugsweise durch ein Metall oder eine Legierung mit einem geringen elektrischen Widerstand gebildet. Ein derartiges Metall kann beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Aluminium, Molybdän und Wolfram beinhalten, und eine derartige Legierung kann beispielsweise Legierungen aus diesen Metallen beinhalten.
Die metallische Leiterbahn 205 kann eine auf ihrer Oberfläche ausgebildete dünne Oberflächenschutzmetallschicht aufweisen, damit sie vor Korrosion oder Oxidierung bewahrt wird, ihre Anhaftung mit einem elektrisch leitenden Harz verbessert wird, und ihre elektrische Leitfähigkeit verbessert wird.
Die Oberflächenschutzmetallschicht ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet, das schwierig zu korrodieren ist oder eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist. Spezielle Beispiele für ein derartiges metallisches Material sind Silber, Palladium, eine Silberpalladiumlegierung, Gold, Nickel und Zinn.
Die Oberflächenschutzmetallschicht kann durch einen Plattierungsvorgang oder einen Ummantelungsvorgang ausgebildet werden.
Alternativ kann die Oberflächenschutzmetallschicht eine unter Verwendung einer elektrisch leitenden Harzzusammensetzung mit in einem Bindemittelharz dispergierten Teilchen aus dem vorstehend angeführten metallischen Material ausgebildet sein. Dabei sollte die dicke Bedeckungsschicht in Abhängigkeit von der einbezogenen Situation geeignet bestimmt werden. Wenn beispielsweise die metallische Leiterbahn 205 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, umfasst die Bedeckungsschicht vorzugsweise eine Dicke entsprechend 1 bis 10% des Durchmessers des kreisförmigen Querschnitts der metallischen Leiterbahn.
Die metallische Leiterbahn 205 weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Sie kann auch einen Querschnitt in einer anderen Form wie etwa eine rechteckige Form in Abhängigkeit von der einbezogenen Situation sein.
Der Durchmesser der metallischen Leiterbahn 205 sollte geeignet entworfen sein, so dass die Summe aus dem Verlust für den elektrischen Widerstand und dem Schattenverlust minimiert ist. Im Einzelnen liegt er vorzugsweise im Bereich von 25 μm bis 1 mm, und noch bevorzugter im Bereich von 25 μm bis 200 μm. Wenn der Durchmesser weniger als 25 μm beträgt, neigt die metallische Leiterbahn zu Problemen wie etwa gelegentlichen Brüchen und einem relativ großen elektrischen Verlust. Wenn der Durchmesser jenseits von 200 μm liegt, gibt es Probleme wie etwa, dass der Schattenverlust (welcher die durch die metallische Leiterbahn über der Oberfläche des Fotovoltaikelementes eingenommene Fläche bedeutet) ansteigt, und unerwünscht große Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Fotovoltaikelementes etabliert werden, und aufgrund dessen ist es nötig, die Dicke einer Harzversiegelung mittels eines in der Harzversiegelung durch Vakuumlaminierung oder dergleichen auszubildenden Versiegelungsharzes wie etwa EVA zu erhöhen.
Eine derartige metallische Leiterbahn wie die metallische Leiterbahn 205 kann mittels einer bekannten Drahtziehmaschine erzeugt werden, die zur Herstellung einer metallischen Leiterbahn mit einem gewünschten Durchmesser in der Lage ist. Die durch die Drahtziehmaschine erzeugte metallische Leiterbahn ist hart. Damit aus diesem Grund der harten metallischen Leiterbahn eine vernünftige Dehnbarkeit und Biegbarkeit verliehen wird, kann sie durch eine Ausheilbehandlung aufgeweicht werden.
Elektrisch leitendes Haftmittel 206
Das auf der Oberfläche der metallischen Leiterbahn 205 angeordnete elektrisch leitende Haftmittel 206, welches mit der Busleiste 207 in Kontakt steht, wirkt zum effektiven Sammeln der Fotovoltaikenergie, wodurch die Fotovoltaikvorrichtung gewünschte Fotovoltaikeigenschaften zeigt.
Zum Anordnen des elektrisch leitenden Haftmittels auf der Oberfläche der metallischen Leiterbahn 205 (vergleiche
2(a)), wird eine gegebene elektrisch leitende Haftmittelzusammensetzung auf der gesamten Oberfläche oder einem gewünschten Teiloberflächenbereich der metallischen Leiterbahn 205 mittels eines bekannten Beschichtungsvorgangs aufgebracht, und danach einer Wärmekompressionsbehandlung unterzogen.
Daneben kann gemäß 2(b) das elektrisch leitende Haftmittel 206 auf der Seite der Busleiste 207 angeordnet sein, so dass die metallische Leiterbahn 206 mit der Busleiste 207 durch das elektrisch leitende Haftmittel elektrisch verbunden ist. Dabei ist es möglich, dass vor der elektrischen Verbindung der metallischen Leiterbahn 205 mit der Busleiste 207 eine haftende Bedeckungsschicht auf einer Oberfläche der Busleiste 207 für einen Kontakt mit der metallischen Leiterbahn 205 durch Aufbringen einer gegebenen elektrisch leitenden Haftmittelzusammensetzung auf die Oberfläche der Busleiste 207 ausgebildet wird, wobei die Busleiste mit der haftenden Bedeckung auf der metallischen Leiterbahn überlagert wird, wonach sie einer Wärmekompressionsbehandlung unterzogen wird.
Auf jeden Fall umfasst das elektrisch leitende Haftmittel 206 zum Verbinden der metallischen Leiterbahn 205 mit der Busleiste 207 eine elektrisch leitende Zusammensetzung mit in einem Bindemittelharz verteilten elektrisch leitenden Teilchen aus einem elektrisch leitenden Material. Für das Bindemittelharz ist die Verwendung eines Polymerharzes wünschenswert, das eine erleichterte Ausbildung einer Beschichtung auf der Oberfläche der metallischen Leiterbahn ermöglicht, eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und Verarbeitbarkeit sowie eine hohe Flexibilität zeigt. Ein derartiges Polymerharz kann durch Wärme ausheilbare Harze und thermoplastische Harze beinhalten.
Spezifische Beispiele für das durch Wärme ausheilbare Harz sind Epoxidharze, Urethanharze, Phenolharze, Polyvinylharze, Alkydharze und von diesen abgewandelte Harze. Unter den vorgenannten sind Urethanharze besonders bevorzugt, weil sie oftmals als isolierendes Beschichtungsmaterial für eine emaillierte Leiterbahn verwendet wurden, und eine ausgezeichnete Flexibilität und Produktivität aufweisen.
Einzelne Beispiele für das thermoplastische Harz sind Polyamidharze, Melaminharze, Butyrale, Phenoxyharze, Polyimidharze, Fluoroharze, Acrylharze, Styrenharze und Polyesterharze.
Das elektrisch leitende Material für die in dem Bindemittelharz verteilten elektrisch leitenden Teilchen kann zur Verleihung von elektrischer Leitfähigkeit befähigte Pigmente beinhalten. Ein spezifisches Beispiel für ein derartiges Pigment ist Graphit, Ruß, Metalloxide wie etwa In₂O₃, TiO₂, SmO₂, ITO und ZnO, und Oxidhalbleiter mit diesen Metalloxiden, denen ein Dotierstoff hinzugefügt wurde.
Die elektrisch leitenden Teilchen müssen eine durchschnittliche Teilchengröße aufweisen, die kleiner als die Dicke einer elektrisch leitenden Haftmittelschicht als dem elektrisch leitenden Haftmittel 206 sind. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße außerordentlich klein ist, entsteht das Problem, dass der Widerstand an einem Kontaktpunkt unter den elektrisch leitenden Teilchen außerordentlich groß wird, so dass ein gewünschter spezifischer Widerstand nicht erhalten werden kann. Diesbezüglich weisen die elektrisch leitenden Teilchen vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 0,02 μm bis 15 μm auf.
Die elektrisch leitenden Teilchen werden mit dem vorstehend beschriebenen Polymerharz in einem geeigneten Mischverhältnis gemischt, so dass ein gewünschter spezifischer Widerstand erhalten werden kann. Wenn der Gehalt der elektrisch leitenden Teilchen außerordentlich groß ausgebildet wird, kann ein geringer spezifischer Widerstand erhalten werden, aber es entsteht ein Nachteil, da der Gehalt des Polymerharzes unerwünscht klein ist, und somit die Ausbildung einer Beschichtung mit einer gewünschten Stabilität schwierig ist.
Wenn der Gehalt des Polymerharzes außerordentlich groß ist, kommen die elektrisch leitenden Teilchen nur schwer in Kontakt miteinander, wie es gewünscht ist, was zu einem starken Anstieg im Widerstand führt.
Daher sollte das Mischverhältnis zwischen den elektrisch leitenden Teilchen und dem Polymerharz in Abhängigkeit von der Art der verwendeten elektrisch leitenden Teilchen und der des verwendeten Polymerharzes und außerdem in Abhängigkeit von deren physikalischen Eigenschaften adäquat bestimmt werden. Im Einzelnen kann ein bevorzugter spezifischer Widerstand erzielt werden, indem die elektrisch leitenden Teilchen in einem Bereich von 5 Vol.-% bis 90 Vol.-% ausgebildet werden.
Das elektrisch leitende Haftmittel 206 muss mit einer derartigen Dicke entworfen werden, dass sein spezifischer Widerstand beim Sammeln des durch das Fotovoltaikelement erzeugten elektrischen Stroms vernachlässigt werden kann, und ein Nebenschluss als Ursache einer entstehenden Metallionenmigration von der metallischen Leiterbahn 205 nicht auftritt. Im Einzelnen ist es erwünscht, dass das elektrisch leitende Haftmittel 206 mit einer Dicke entworfen wird, die einen Nebenschlusswiderstand von 0,01 Ωcm bis 100 Ωcm zeigt, was wie folgt begründet ist. Wenn der Nebenwiderstand des elektrisch leitenden Haftmittels 206 weniger als 0,01 Ωcm beträgt, ist er im Hinblick auf seine Barrierenfunktion zur Vermeidung des Auftretens eines Nebenschlusses unterlegen. Wenn der Nebenwiderstand des elektrisch leitenden Haftmittels jenseits von 100 Ωcm liegt, steigt der Verlust beim elektrischen Widerstand.
Die Herstellung einer bevorzugten elektrisch leitenden Zusammensetzung mit den in dem vorstehend beschriebenen Polymerharz dispergierten elektrisch leitenden Teilchen zur Ausbildung des elektrischen Haftmittels 206 kann unter Verwendung eines bekannten Dispergiergeräts wie etwa einer Dreifachwalzenmühle, einem Farbmixbecher, oder einer Perlenmühle durchgeführt werden. Zur Erleichterung der Dispergierung der elektrisch leitenden Teilchen in dem Polymerharz ist es möglich, ein geeignetes Dispergiermittel zu verwenden. Während oder nach dem Dispergierbetrieb ist es zudem möglich, ein geeignetes Lösungsmittel zum Einstellen der Viskosität des Polymerharzes hinzuzufügen.
Busleiste 207
Nach vorstehender Beschreibung wird die Busleiste 207 über dem den Endabschnitt der metallischen Leiterbahn fixierenden Oberflächenbereich 201 angeordnet.
Der die metallische Leiterbahn fixierende Oberflächenbereich 201 (welcher einen der gegenüberliegenden Kantenabschnitte der Oberfläche des Fotovoltaikelementes bezeichnet, wo ein Endabschnitt der metallischen Leiterbahn 205 fixiert ist) beinhaltet die nachstehend aufgeführten Ausführungsbeispiele.

(i) Ein freigelegter Bereich eines Substrates eines Fotovoltaikelementes mit einer fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht.
(ii) Ein durch Entfernen eines auf der äußersten Oberfläche des Fotovoltaikelementes ausgebildeten Teils einer transparenten und elektrisch leitenden Schicht (als obere Elektrodenschicht) ausgebildeter Bereich.
(iii) Ein Bereich mit einem auf der äußersten Oberfläche des Fotovoltaikelementes ausgebildeten Teil der transparenten und elektrisch leitenden Schicht, wobei das Teil nicht mit der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht des Fotovoltaikelementes verbunden ist.

Die Busleiste 207 ist durch ein metallisches Material mit einem geringen elektrischen Widerstand wie etwa durch ein Metall oder durch eine Metalllegierung gebildet.
Spezifische Beispiele für ein derartiges metallisches Material sind Metalle wie etwa Kupfer, Silber, Gold, Platin, Aluminium, Zinn, Blei und Nickel und Legierungen aus diesen Metallen.
Die Busleiste 207 kann eine auf seiner Oberfläche ausgebildete dünne Oberflächenschutzmetallschicht in elektrischer Verbindung mit der metallischen Leiterbahn 206 zu deren Schutz vor Korrosion oder Oxidierung, zur Verbesserung ihrer Anhaftung mit einem elektrisch leitenden Harz, und zur Verbesserung ihrer elektrischen Leitfähigkeit wie bei der metallischen Leiterbahn 205 aufweisen.
Die Oberflächenschutzmetallschicht kann durch einen Plattierungsvorgang oder Ummantelungsvorgang wie auch im Falle der metallischen Leiterbahn 205 ausgebildet sein.
Alternativ ist es möglich, dass eine elektrisch leitende Paste auf zumindest einem Teil der Oberfläche der Busleiste 207 zur elektrischen Verbindung mit der metallischen Leiterbahn 205 derart aufgebracht ist, dass die Busleiste mit der metallischen Leiterbahn durch die elektrisch leitende Paste elektrisch verbunden ist.
Die Busleiste 207 kann in netzartiger Folienform oder in einer Leiterform geformt sein.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung des erfindungsgemäß verwendeten Fotovoltaikelementes unter Bezugnahme auf die 1(a) bis 1(c).
Das erfindungsgemäß verwendete Fotovoltaikelement 102 umfasst vorzugsweise ein Substrat 101, eine auf dem Substrat angeordnete erste Elektrode (oder untere Elektrode), eine fotoelektrische Wandlerhalbleiterschicht (die zur Energieerzeugung beiträgt), die auf der ersten Elektrode angeordnet ist, und eine auf einer Lichtempfangsoberfläche der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht angeordnete zweite Elektrode (mit einer metallischen Leiterbahn).
Eine transparente und elektrisch leitende Schicht ist zwischen der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht und der zweiten Elektrode zum Schutz vor Lichtreflexion angeordnet.
Die erste Elektrode ist auf der Rückseite der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht nach vorstehender Beschreibung angeordnet. Die erste Elektrode kann eine beispielsweise mittels eines Siebdruckvorgangs oder einer Vakuumabscheidung ausgebildete metallische Schicht umfassen. Dabei kann die metallische Schicht durch ein adäquates metallisches Material gebildet sein, das zur Bereitstellung eines guten ohmschen Kontakts mit der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht befähigt ist.
Wenn die fotoelektrische Wandlerhalbleiterschicht eine amorphe Materialschicht wie etwa eine amorphe Siliziumschicht (eine a-Si-Schicht) aufweist, muss ein Substrat zur Aufnahme der amorphen Materialschicht vorhanden sein. Für das Substrat kann ein elektrisch leitendes Element oder ein elektrisch isolierendes Element mit einer elektrisch leitenden Oberfläche verwendet werden. Dabei wird die erste Elektrode auf dem Substrat ausgebildet.
Die erste Elektrode kann ein beispielsweise durch rostfreien Stahl oder Aluminium gebildetes metallisches Element umfassen. Daneben kann die erste Elektrode ein elektrisch isolierendes Element (das beispielsweise durch Glas, Polymerharz oder Keramik gebildet ist) mit einer aus einem elektrisch leitenden Material wie etwa beispielsweise durch Vakuumabscheidung ausgebildetes Kupfer, Aluminium oder Silber zusammengesetzten elektrisch leitenden Oberfläche aufweisen.
Wenn das Fotovoltaikelement ein Fotovoltaikelement der Kristallsiliziumserie ist, kann die erste Elektrode mittels eines Siebdruckvorgangs unter Verwendung einer Silberpaste ausgebildet sein, ohne das Substrat zu verwenden.
Wenn die vorstehend beschriebene metallische Schicht als erste Elektrode auf einem durch Harz oder dergleichen gebildeten elektrisch isolierenden Substrat ausgebildet ist, kann ein Endabschnitt der ersten Elektrode auf dem Substrat, der einem Nichtenergieerzeugungsbereich entspricht, wo die Busleiste 104 angeordnet ist, zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den oberen und unteren Elektroden entfernt werden.
Die fotoelektrische Wandlerschicht muss eine Struktur mit einem Halbleiterübergang wie etwa einem pn-Übergang, einem pin-Übergang, einem Schottky-Übergang oder dergleichen aufweisen.
Im Einzelnen ist die fotoelektrische Wandlerhalbleiterschicht mit einem derartigen Halbleiterübergang durch ein adäquates Halbleitermaterial gebildet. Für ein derartiges Halbleitermaterial können Halbleitermaterialien mit einem zu der vierten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente gehörenden Element wie etwa ein einkristallines Siliziumhalbleitermaterial, ein polykristallines Siliziumhalbleitermaterial (poly-Si), ein amorphes Siliziumhalbleitermaterial (a-Si), und ein mikrokristallines Siliziumhalbleitermaterial (μc-Si); Halbleiterleitermaterialien mit zu der zweiten und sechsten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente gehörenden Elemente wie etwa ein Cadmiumsulfidhalbleitermaterial und ein Cadmiumtelluridhalbleitermaterial; sowie Halbleitermaterialien mit zu der dritten und fünften Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente gehörenden Elemente wie etwa ein Galliumarsenidhalbleitermaterial und dergleichen genannt werden.
Die fotoelektrische Wandlerschicht kann eine Einzellenstruktur mit einer einzelnen Zelle mit einem pn- oder pin-Übergang, eine Tandemzellenstruktur mit einer gestapelten Zelle mit einem pn- oder pin-Übergang, oder einer Tripelzellenstruktur mit einem pn- oder pin-Übergang aufweisen.
Im Einzelnen kann die Tandemzellenstruktur beispielsweise eine gestapelte Zellenstruktur mit einer Bodenzelle mit einem pin-Übergang und einer oberen Zelle mit einem pin-Übergang beinhalten, die gestapelt sind, wobei die beiden Zellen eine n-Halbleiterschicht, eine i-Halbleiterschicht (mit einer amorphen Siliziumhalbleiterschicht) und eine p-Halbleiterschicht gestapelt aufweisen, sowie eine gestapelte Zellenstruktur mit einer unteren Zelle mit einem pin-Übergang und einer oberen Zelle mit einem pin-Übergang, die gestapelt sind, wobei die untere Zelle eine n-Halbleiterschicht, eine i-Halbleiterschicht (mit einer amorphen Siliziumgermaniumhalbleiterschicht), und eine p-Halbleiterschicht gestapelt aufweisen, und die obere Zelle umfasst eine n-Halbleiterschicht, eine i-Halbleiterschicht (mit einer amorphen Siliziumhalbleiterschicht) und eine p-Halbleiterschicht, welche gestapelt sind. Bei jeder dieser gestapelten Zellstrukturen kann die untere Zelle eine zweischichtige Struktur mit einem pn-Übergang mit einem polykristallinen Halbleitermaterial aufweisen.
Die Tripelzellenstruktur kann beispielsweise eine gestapelte Zellenstruktur mit einer unteren Zelle mit einem pin-Übergang, einer mittleren Zelle mit einem pin-Übergang und einer oberen Zelle mit einem pin-Übergang gestapelt aufweisen, wobei jede der drei Zellen eine n-Halbleiterschicht, eine i-Halbleiterschicht und eine p-Halbleiterschicht gestapelt aufweist, wobei die i-Halbleiterschicht bei der mittleren und der oberen Zelle eine amorphe Siliziumhalbleiterschicht aufweist, und die i-Schicht in der unteren Zelle eine amorphe Siliziumgermaniumhalbleiterschicht aufweist; und eine gestapelte Zellenstruktur mit einer unteren Zelle mit einem pin-Übergang, einer mittleren Zelle mit einem pin-Übergang und eine obere Zelle mit einem pin-Übergang gestapelt beinhalten, wobei jede der drei Zellen eine n-Halbleiterschicht, eine i-Halbleiterschicht und eine p-Halbleiterschicht gestapelt aufweist, wobei die i-Halbleiterschicht bei der oberen Zelle eine amorphe Siliziumhalbleiterschicht aufweist, und die i-Schicht bei der mittleren und der unteren Zelle eine amorphe Siliziumgermaniumhalbleiterschicht aufweist.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen gestapelten Zellenstrukturen kann die auf der Lichteinfallseite angeordnete Halbleiterschicht der p- oder n-Art durch ein mikrokristallines Halbleitermaterial (μc) gebildet sein.
Es ist ersichtlich, dass die fotoelektrische Wandlerschicht des Fotovoltaikelementes nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Die transparente und elektrisch leitende Schicht wird durch ein geeignetes transparentes und elektrisch leitendes Material gebildet. Spezifische Beispiele für ein derartiges transparentes und elektrisch leitendes Material sind ITO, SnO₂, In₂O₃, und dergleichen.
Die zweite Elektrode mit der metallischen Leiterbahn ist auf der Seite der Lichteinfallsfläche der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht angeordnet, wie vorstehend beschrieben ist. Für die metallische Leiterbahn als der ersten Sammelelektrode wird eine Vielzahl von metallischen Leiterbahnen verwendet, und diese werden vorzugsweise in einem gewünschten Intervall und parallel zueinander beabstandet angeordnet, so dass die Summe des elektrischen Widerstandes durch die metallischen Leiterbahnen und der Schattenverlust aufgrund der metallischen Leiterbahnen minimiert wird. Wenn beispielsweise der Schichtwiderstand der transparenten und elektrisch leitenden Schicht etwa 100 Ω/☐ beträgt, sind die metallischen Leiterbahnen vorzugsweise in einem Intervall von etwa 5 mm beabstandet angeordnet. Wenn eine Vielzahl von metallischen Leiterbahnen mit einem relativ geringen Durchmesser verwendet werden, sind diese vorzugsweise in einem geringen Intervall beabstandet angeordnet, und wenn eine Vielzahl von metallischen Leiterbahnen mit einem relativ großen Durchmesser verwendet werden, sind sie vorzugsweise mit einem großen Intervall beabstandet angeordnet, um ihre Anordnungssituation zu optimieren.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikvorrichtung.
Eine erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung kann beispielsweise auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt werden.
Ein Fotovoltaikelement mit einer auf einer elektrisch leitenden Oberfläche eines Substrates ausgebildeten fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht und eine auf der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht ausgebildeten transparenten und elektrisch leitenden Schicht wird bereitgestellt. Ein Teil der in der Peripherie des Fotovoltaikelementes angeordneten transparenten und elektrisch leitenden Schicht wird unter Verwendung einer adäquaten Ätzpaste entfernt, wodurch (a) ein Energieerzeugungsbereich mit der transparenten und elektrisch leitenden Schicht und (b) gegenüberliegende Nichtenergieerzeugungsrandbereiche jeweils mit einem freiliegenden Abschnitt der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht, der außerhalb des Energieerzeugungsbereichs (a) angeordnet ist, auf dem Fotovoltaikelement angeordnet werden. Auf jedem der gegenüberliegenden Nichtenergieerzeugungsbereiche (b) wird ein beliebiger vorstehend beschriebener haftender Körper angeordnet und verbunden. Eine Vielzahl von durch ein elektrisch leitendes Haftmittel beschichteten metallischen Leiterbahnen sind in einem gewünschten Intervall auf dem Fotovoltaikelement beabstandet angeordnet, und ihre Endabschnitte sind auf den gegenüberliegenden haftenden Körpern verbunden. Eine Busleiste (mit beispielsweise einem durch einen Silbermantel beschichteten Hartkupferelement) wird auf jedem der gegenüberliegenden haftenden Körper angeordnet und verbunden, während es mit den metallischen Leiterbahnen elektrisch verbunden wird. Zum Verbinden der metallischen Leiterbahnen auf der Zellenfläche (genauer dem Energieerzeugungsbereich (a) des Fotovoltaikelementes) wird das Erzeugnis einer Wärmekompressionsbehandlung beispielsweise mit den Bedingungen 200°C für die Temperatur, 1 kg/cm² für den Druck und 1 Minute für die Behandlungszeitdauer unterzogen. Zur Verbesserung der Anhaftung zwischen den metallischen Leiterbahnen und den Busleisten wird das Erzeugnis einer Wärmekompressionsbehandlung beispielsweise unter den Bedingungen 200°C für die Temperatur, 5 kg/cm² für den Druck und 15 Sekunden für die Behandlungszeitdauer unterzogen.
Dadurch kann eine bevorzugte erfindungsgemäße Fotovoltaikvorrichtung hergestellt werden.
Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele näher beschrieben, die nur zu darstellenden Zwecken und nicht zur Beschränkung des Erfindungsbereiches gedacht sind.
Beispiel 1
Bei diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul hergestellt, bei dem eine Fotovoltaikvorrichtung mit der in den 4(a) bis 4(c) gezeigten Konfiguration verwendet wurde.
Das Solarzellenmodul wurde auf die nachstehend beschriebene Art hergestellt.
1. Herstellung der Sammelelektrode:
Für die als Sammelelektrode dienende metallische Leiterbahn 403 wurde eine beschichtete metallische Leiterbahn mit dem in 2(a) gezeigten Querschnitt mit einer metallischen Leiterbahn 205 als Kern und einem elektrisch leitenden Haftmittel 206 als Bedeckung (oder Mantel) auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt.

(1) Für die metallische Leiterbahn wurde ein Silbermantelkupferdraht mit 100 μm Durchmesser bereitgestellt, der einen Kupferdraht aufweist, auf den ein Silbermantel mit einer Dicke von 2 μm aufgebracht wurde.
(2) Für die Verwendung zum Beschichten der Silbermantelkupferleiterbahn wurde gemäß nachstehender Beschreibung eine elektrisch leitende Paste hergestellt. Ein aus 2,5 g Äthylacetat und 2,5 g Isopropylalkohol (IPA) zusammengesetztes Mischlösungsmittel wurde in ein Gefäß zum Dispergieren und Schütteln eingefüllt, wonach ein ausreichender Rührvorgang mittels einer Kugelmühle erfolgte. Dann wurden 1,1 g blockiertes Isozyanat als Ausheilmittel und 10 g dispergierende Glaskugeln dem Behälter zum Dispergieren und Schütteln hinzugefügt. Danach wurde der Mischung in dem Behälter zum Dispergieren und Schütteln 2,5 g Rußpulver mit einer durchschnittlichen Hauptteilchengröße von 0,05 μm (als elektrisch leitendes Material) hinzugefügt. Dann wurde der Behälter zum Dispergieren und Schütteln für 10 Stunden mittels einer (durch Tohyoseiki Seisakusho Kabushiki Kaisha erzeugten) Lackschüttelvorrichtung zur Erzeugung einer Paste geschüttelt, bei der die Feinteilchen des Rußpulvers als dem elektrisch leitenden Material in dem Behälter zum Dispergieren und Schütteln gut dispergiert waren. Die resultierende Paste wurde aus dem Behälter zum Dispergieren und Schütteln herausgenommen, und die dispergierenden Glaskugeln wurden der Paste entnommen. Dadurch wurde eine elektrisch leitende Paste erhalten. Eine Probe der resultierenden elektrisch leitenden Paste wurde einer Messung der Durchschnittsteilchengröße unterzogen. Es ergab sich eine durchschnittliche Teilchengröße für die elektrisch leitende Paste von etwa 1 μm. Zudem wurde die Probe einem Wärmeausheilvorgang bei 160°C für 30 Minuten (als Standardausheilbedingungen für das Ausheilmittel mit dem blockierten Isozyanat) für den Erhalt eines ausgeheilten Erzeugnisses unterzogen, und bei dem ausgeheilten Erzeugnis wurde dessen spezifischer Volumenwiderstand gemessen. Es ergab sich ein spezifischer Volumenwiderstand von 10 Ω·cm für das ausgeheilte Erzeugnis. Dies bedeutet, dass das ausgeheilte Erzeugnis einen ausreichend geringen Widerstand aufwies.
(3) Die metallische Leiterbahn mit der in dem vorstehend beschriebenen Schritt (1) bereitgestellten Silbermantelkupferleiterbahn wurde durch die in dem vorstehend beschriebenen Schritt (2) erhaltene elektrisch leitende Paste unter Verwendung einer bekannten Leiterbahnbeschichtungseinrichtung mit einem Blaskopf mit einer Bohrlochgröße von 150 μm bis 200 μm auf die nachstehend beschriebene Weise beschichtet. Die auf einer Ablaufrolle gewickelte metallische Leiterbahn wurde gegeben und die abgegebene metallische Leiterbahn wurde nacheinander auf eine Aufnahmerolle aufgenommen, wo die Leiterbahnbeschichtungseinrichtung zum Aufbringen der elektrisch leitenden Paste auf die sich von der Abgaberolle zu der Aufnahmerolle bewegende metallische Leiterbahn betätigt wurde, wonach ein Trockenvorgang unter den Bedingungen 40 m/min, 2 Sekunden Verweildauer und 120°C Trockentemperatur folgte. Dieser Ablauf wurde fünfmal wiederholt.

Dadurch wurde ein Leiterbahnerzeugnis mit einem Kern mit der Silbermantelkupferleiterbahn erhalten, die durch eine elektrisch leitende Haftmittelmantelschicht beschichtet ist. Dabei ergab sich die auf der Silbermantelkupferleiterbahn ausgebildete elektrisch leitende Haftmittelmantelschicht in einem lösungsfreien nicht ausgeheilten Zustand.
Das resultierende Leiterbahnerzeugnis wurde für den Erhalt einer Vielzahl von Sammelelektroden als der metallischen Leiterbahn 403 geschnitten.
2. Herstellung des Fotovoltaikelementes:
Für das Fotovoltaikelement 402 wurde ein auf die nachstehend beschriebene Weise hergestelltes Fotovoltaikelement in pin-Übergang-Tripelzellenbauart bereitgestellt.
Für das Substrat 401 wurde eine gereinigte Platte aus SUS430BA (rostfreies Stahl) mit einer Dicke von 125 μm bereitgestellt. Auf dem Substrat wurde eine zweischichtige untere Elektrodenschicht mit einer 5000 Å dicken Silberschicht und einer 5000 Å dicken ZnO-Schicht mittels eines bekannten Zerstäubungsvorgangs ausgebildet.
Nachfolgend wurde auf der unteren Elektrodenschicht eine fotoelektrische Wandlerhalbleiterschicht mit einer unteren Zelle mit einer 400 Å dicken a-Si-Schicht vom n-Typ/einer 1000 Å dicken a-SiGe-Schicht vom i-Typ/einer 100 Å dicken μc-Si-Schicht vom p-Typ, eine mittlere Zelle mit einer 400 Å dicken a-Si-Schicht vom n-Typ/einer 900 Å dicken a-SiGe-Schicht vom i-Typ/einer 100 Å dicken μc-Si-Schicht vom p-Typ, und einer oberen Zelle mit einer 100 Å dicken a-Si-Schicht vom n-Typ/einer 1000 Å dicken a-Si-Schicht vom i-Typ/einer 100 Å dicken μc-Si-Schicht vom p-Typ mit der aufgeführten Stapelreihenfolge von der Substratseite mittels eines bekannten Plasma-CVD-Vorgangs ausgebildet, wobei die a-Si-Schicht vom n-Typ bei jeder der drei Zellen aus einer Mischung aus SiH₄-Gas, PH₃-Gas und H₂-Gas ausgebildet wurde; die μc-Si-Schicht vom p-Typ bei jeder der drei Zellen aus einer Mischung aus SiH₄-Gas, BF₃-Gas und H₂-Gas ausgebildet wurde; die a-SiGe-Schicht vom i-Typ bei der unteren und der mittleren Zelle aus einer Mischung aus SiH₄-Gas, GeH₄-Gas und H₂-Gas ausgebildet wurde; und die a-Si-Schicht vom i-Typ in der oberen Zelle aus einer Mischung aus SiH₄-Gas und H₂-Gas ausgebildet wurde.
Dann wurde auf der μc-Si-Schicht vom p-Typ der oberen Zelle der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht eine 700 Å dicke ITO-Schicht als transparente und elektrisch leitende Schicht mittels eines bekannten Wärmewiderstandsverdampfungsvorgangs ausgebildet.
Dadurch wurde ein als Fotovoltaikelement 402 verwendetes Fotovoltaikelement erhalten. Das Fotovoltaikelement ergab sich mit einer 30 cm × 30 cm großen Quadratfläche bezüglich der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht.
3. Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung:

(1) Für das bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 2 erhaltene Fotovoltaikelement wurde unter Verwendung einer Eisenchlorid als Hauptbestandteil enthaltene Ätzpaste und einer bekannten Druckmaschine ein Teil der transparenten und elektrisch leitenden Schicht zur Ausbildung von zwei von der transparenten und elektrisch leitenden Schicht freien Bereichen 407 derart entfernt, dass ein quadratischer aktiver Energieerzeugungsbereich von 900 cm² zwischen den beiden Bereichen 407 sowie ein über dem quadratischen effektiven Bereich angeordneter Energieerzeugungsbereich 406b der transparenten und elektrisch leitenden Schicht und gegenüberliegend jeweils außerhalb des entsprechenden Bereiches 407 angeordnete Nichtenergieerzeugungsbereiche 406a der transparenten und elektrisch leitenden Schicht angeordnet wurden.
(2) Auf jedem der beiden Bereiche 406a der transparenten und elektrisch leitenden Schicht wurde ein haftender Körper 406 mit einem gestapelten Körper aus einer 50 μm dicken Silikonhaftmittelschicht/einer 25 μm dicken Polyimidschicht/einer 25 μm dicken Silikonhaftmittelschicht/einer 75 μm dicken Polyäthylenterephthalatschicht/einer 50 μm dicken Silikonhaftmittelschicht positioniert und damit verbunden. Dann wurden auf der gesamten Oberfläche des Fotovoltaikelementes die bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 1 erhaltenen Sammelelektroden 403 in einem gleichen Intervall von 5,5 mm angeordnet, wonach ihre Endabschnitte auf den haftenden Körpers 405 fixiert wurden. Danach wurde eine durch einen Silbermantel bedeckte Kupferfolie mit einer Breite von 7 mm als Busleiste 404 auf jedem Endabschnitt des Fotovoltaikelementes zum Bedecken der Sammelelektrode 403 und des haftenden Körpers 405 angeordnet.
(3) Das bei dem vorstehend beschriebenen Schritt (2) erhaltene Erzeugnis wurde einer Wärmekompressionsbehandlung bei 200°C bei einem Druck von 1 kg/cm² für 1 Minute unterzogen, um die Sammelelektroden 403 mit der Oberfläche des effektiven Bereiches des Fotovoltaikelementes 402 zu verbinden. Nachfolgend wurde eine weitere Wärmekompressionsbehandlung bei 200°C und einem Druck von 5 kg/cm² für 15 Sekunden ausgeführt, um die Sammelelektroden 403 mit den Busleisten 404 zu verbinden.

Der Querschnitt der Konfiguration, bei der die Sammelelektrode mit der Busleiste verbunden ist, ist dabei in 2(a) gezeigt.
Dadurch wurde eine Fotovoltaikvorrichtung erhalten.
Die vorstehend beschriebenen Abläufe zum Erzeugen einer Fotovoltaikvorrichtung wurden für den Erhalt von 12 Fotovoltaikvorrichtungen wiederholt.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert, was nachstehend beschrieben ist.
4. Herstellung des Solarzellenmoduls:
Für jede der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und für die in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf die nachstehend beschriebene Weise ausgeführt.
Für jede Fotovoltaikvorrichtung wurde auf jeder Vorder- und Rückfläche ein Glasfaserelement und eine Schicht aus EVA (Äthylenvinylacetatcopolymer) in dieser Reihenfolge geschichtet, gefolgt von der Laminierung einer Schicht aus ETFE (Äthylentetrafluoroäthylencopolymer) auf der EVA-Schicht auf jede Vorder- und Rückfläche, wodurch ein gestapelter Körper erhalten wurde.
Unter Verwendung einer bekannten Vakuumlaminiereinrichtung wurde der gestapelte Körper einer Wärmekompressionsverbindungsbehandlung bei 160°C für 60 Minuten unterzogen, wodurch ein Solarzellenmodul erhalten wurde.
Auf diese Weise wurden 11 Solarzellenmodule hergestellt. Die resultierenden Solarzellenmodule wurden einer Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb unterzogen, wie nachstehend beschrieben ist.
Bewertung
1. Bewertung des Lötmittelwiderstandes:
Die bei dem vorstehend beschriebenen Schritt 3 reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einem Lötmittelwiderstandstest auf die nachstehend beschriebene Weise unterzogen. Ein auf 280°C gehaltenes Eisen wurde für eine Minute auf die Busleiste gepresst, wonach ein bei 320°C gehaltenes anderes Eisen auf die Busleiste gepresst wurde. Danach wurde die Busleiste von dem haftenden Körper abgeschält, und der Oberflächenzustand der Polymerschicht des restlichen haftenden Körpers wurde optisch untersucht. Das Untersuchungsergebnis ist auf der Grundlage der nachstehend erläuterten Kriterien in Tabelle 1 wiedergegeben.

O: ein Fall, bei dem die Oberfläche der Polymerschicht selbst bei 320°C nicht geschmolzen war,
Δ: ein Fall, bei dem die Oberfläche der Polymerschicht bei 320°C teilweise geschmolzen war, aber bei 280°C kein Schmelzen der Oberfläche der Polymerschicht auftrat, und
X: ein Fall, bei dem die Oberfläche der Polymerschicht offensichtlich geschmolzen war.

2. Bewertung der äußeren Erscheinung:
Bei jedem der Solarzellenmodule, die unter Verwendung der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen erhalten wurden, und bei dem Solarzellenmodul, das unter Verwendung der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung erhalten wurde, wurde die äußere Erscheinung optisch untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind auf der Grundlage der nachstehend erläuterten Kriterien in Tabelle 1 wiedergegeben.

O: ein Fall, bei dem sich kein Harzversiegelungsfehler wie etwa eine Luftblase zeigte, und
Δ: ein Fall, bei dem unterscheidbare Harzversiegelungsfehler beobachtet wurden, wobei diese Fehler in der Praxis akzeptabel sind.

3. Bewertung des Nebenschlusswiderstandes:
Bei jedem der zehn Solarzellenmodule, die jeweils unter Verwendung der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen erhalten wurden, wurde unter Verwendung eines bekannten Oszilloskops deren V-I-Charakteristik (Spannungsstromcharakteristik) für den Erhalt einer V-I-Charakteristikkurve im Dunkeln gemessen.
Auf der Grundlage des Gradienten nahe dem Ursprung der V-I-Charakteristikkurve wurde ein Nebenschlusswiderstand erhalten. Auf diese Weise wurden zehn Nebenschlusswiderstände für die zehn Solarzellenmodule erhalten, und ein Durchschnittswert unter den zehn Nebenschlusswiderständen wurde ermittelt.
Das Ergebnis ist auf der Grundlage der nachstehend erläuterten Kriterien in Tabelle 1 wiedergegeben.

O: ein Fall, bei dem der mittlere Nebenschlusswiderstand jenseits von 200 kΩ·cm² liegt,
Δ: ein Fall, bei dem der mittlere Nebenschlusswiderstand im Bereich von 50 bis 200 kΩ·cm² liegt, und
X: ein Fall, bei dem der mittlere Nebenschlusswiderstand unter 50 kΩ·cm² liegt.

4. Bewertung der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz:
Jede der zehn Solarzellenmodule, die bei der vorstehend beschriebenen Bewertung 3 einer Bewertung des Nebenschlusswiderstandes unterzogen wurden, wurde in den (durch die SPIRE Company hergestellten und markenrechtlich geschützten) Solarsimulator SPI-SUN SIMULATOR 240A (AM 1.5) eingesetzt, wo ein Pseudosonnenlichtspektrum von 100 mW/cm² auf das Solarzellenmodul gestrahlt wurde, und dessen V-I-Charakteristik für den Erhalt einer V-I-Charakteristikkurve gemessen wurde. Auf der Grundlage der V-I-Charakteristikkurve wurde eine anfängliche fotoelektrische Wandlereffizienz erhalten. Auf diese Weise wurden zehn Anfangseffizienzen für die fotoelektrische Wandlung für die zehn Solarzellenmodule erhalten, und ein Durchschnittswert unter den zehn fotoelektrischen Wandlereffizienzen wurde ermittelt.
Der bei diesem Beispiel erhaltene durchschnittliche fotoelektrische Wandlereffizienzwert wurde bezüglich des Relativwertes zu Vergleichszwecken auf 1,0 eingestellt.
Das erhaltene Ergebnis ist auf der Grundlage der nachstehend erläuterten Kriterien in Tabelle 1 gezeigt.

O: ein Fall, bei dem der Relativwert jenseits von 0,9 liegt, und
Δ: ein Fall, bei dem der Relativwert im Bereich von 0,8 bis 0,9 liegt.

5. Bewertung der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb:
Für jedes der zehn Solarzellenmodule, die bei der vorstehend beschriebenen Bewertung 4 der Bewertung der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz unterzogen wurden, wurde in Übereinstimmung mit dem in dem JIS-Standard C8917 vorgeschriebenen Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest A-2 für Solarzellenmodule der Kristallreihe ein Temperatur- und Feuchtigkeitszyklustest auf die nachstehend beschriebene Weise ausgeführt. Das Solarzellenmodul wurde in einen zum Steuern der Temperatur und der Feuchtigkeit eines Probestücks befähigten Thermohydrostat eingesetzt, wo das Solarzellenmodul der abwechselnden Wiederholung eines Zyklus' aus einem Vorgang zum Aussetzen einer Atmosphäre von –40°C für 1 Stunde und eines Zyklus' aus einem Vorgang zum Aussetzen einer Atmosphäre von 85°C/85% relative Feuchtigkeit für 22 Stunden zwanzigmal unterzogen wurde. Danach wurde auf dieselbe Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Bewertung 4 eine fotoelektrische Wandlereffizienz nach der Dauerbelastung erhalten. Somit wurden zehn fotoelektrische Wandlereffizienzen für die zehn Solarzellenmodule erzielt. Zudem wurde ein Durchschnittswert unter den zehn fotoelektrischen Wandlereffizienzen erhalten.
Dann wurde eine Änderungsrate zwischen der bei der vorstehend beschriebenen Bewertung 4 erhaltenen durchschnittlichen anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der durchschnittlichen fotoelektrischen Wandlereffizienz nach dem Dauerbetrieb erhalten.
Das erhaltene Ergebnis ist auf der Grundlage der nachstehend erläuterten Kriterien in Tabelle 1 gezeigt.

O: ein Fall, bei dem die Änderungsrate weniger als 2% beträgt, und
Δ: ein Fall, bei dem die Änderungsrate mehr als 2% beträgt.

Beispiel 2
Die bei den Schritten 1 bis 2 bei Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass der bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung verwendete haftende Körper (bei Schritt 3) durch einen haftenden Körper mit einem gestapelten Körper aus einer 50 μm dicken Acrylhaftschicht/einer 25 μm dicken Polyimidschicht/einer 25 μm dicken Acrylhaftschicht/einer 75 μm dicken Polyäthylenterephthalatschicht/einer 50 μm dicken Acrylhaftschicht ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung wurde zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Bei jeder der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 von Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einer Bewertung des Lötmittelwiderstandes auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Für die nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodule wurde eine Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt wiedergegeben.
Beispiel 3
Die bei den Schritten 1 bis 3 bei Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass die als Busleiste 404 bedeckte Kupferfolie mit Silbermantel bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung (Schritt 3) durch eine Kupferfolie ohne Silbermantel ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in der Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung wurde zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Bei jeder der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und bei der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung wurde eine Harzversiegelung auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 von Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einer Bewertung des Lötmittelwiderstandes auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Bei den nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodulen wurde eine Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt wiedergegeben.
Beispiel 4
Die bei den Schritten 1 bis 3 bei Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass der bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung verwendete haftende Körper (Schritt 3) durch einen haftenden Körper mit einem gestapelten Körper aus einer 50 mm dicken Acrylhaftschicht/einer 150 μm dicken Polyäthylenterephthalatschicht/einer 50 μm dicken Acrylhaftschicht ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in der Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Bei jeder der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 von Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einer Bewertung des Lötmittelwiderstandes in derselben Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Für die nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodule wurde eine Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach einem Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt gezeigt.
Beispiel 5
Die bei den Schritten 1 bis 3 bei Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass der bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung verwendete haftende Körper (Schritt 3) durch einen haftenden Körper mit einem gestapelten Körper aus einer 50 μm dicken Silikonhaftschicht/einer 50 μm dicken Polyimidschicht/einer 50 μm dicken Silikonhaftschicht ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in der Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Bei jeder der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 in Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde der Bewertung des Lötmittelwiderstandes auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Bei den nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodulen wurde eine Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Die bei den Schritten 1 bis 3 von Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass der bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung verwendete haftende Körper (Schritt 3) durch einen bekannten haftenden Körper ohne Polymerschicht ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in der Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Bei jeder der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 von Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einer Bewertung des Lötmittelwiderstandes auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Für die nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodule wurde eine Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Die bei den Schritten 1 bis 3 nach Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass der bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung verwendete haftende Körper (Schritt 3) durch einen haftenden Körper mit einem gestapelten Körper aus einer 50 μm dicken Acrylhaftschicht/einer 150 μm dicken Nylonschicht/einer 50 μm dicken Acrylhaftschicht ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in der Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Für jede der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und für die in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 nach Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einer Bewertung des Lötmittelwiderstandes auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Bei den nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodule wurde eine Bewertung bezüglich der äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgeführt.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Die bei den Schritten 1 bis 3 nach Beispiel 1 beschriebenen Abläufe wurden wiederholt, außer dass der bei der Herstellung der Fotovoltaikvorrichtung verwendete haftende Körper (Schritt 3) durch einen haftenden Körper mit einem gestapelten Körper aus einer 50 μm dicken Silikonhaftschicht/einer 50 μm dicken Nylonschicht/einer 50 μm dicken Silikonhaftschicht ersetzt wurde, um dadurch 12 Fotovoltaikvorrichtungen zu erhalten.
Von den resultierenden 12 Fotovoltaikvorrichtungen wurden (i) zehn in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtungen sind nachstehend als in der Atmosphäre (i) gehaltene Fotovoltaikvorrichtungen in Bezug genommen), (ii) eine der beiden verbleibenden Fotovoltaikvorrichtungen in einer Atmosphäre von 35°C/90% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden gehalten (diese Fotovoltaikvorrichtung ist nachstehend als in der Atmosphäre (ii) gehaltene Fotovoltaikvorrichtung in Bezug genommen), und (iii) die restliche Fotovoltaikvorrichtung zur Bewertung des Lötmittelwiderstandes reserviert.
Bei jeder der in der Atmosphäre (i) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtungen und bei der in der Atmosphäre (ii) gehaltenen Fotovoltaikvorrichtung wurde ein Harzversiegelungsvorgang auf dieselbe Weise wie bei Schritt 4 nach Beispiel 1 ausgeführt, wodurch 11 Solarzellenmodule erhalten wurden.
Bewertung
Die nach vorstehender Beschreibung reservierte Fotovoltaikvorrichtung wurde einer Bewertung des Lötmittelwiderstandes auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 unterzogen.
Das erhaltene Bewertungsergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Die nach vorstehender Beschreibung erhaltenen Solarzellenmodule wurden bezüglich ihrer äußeren Erscheinung, des Nebenschlusswiderstandes, der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz und der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 bewertet.
Die erhaltenen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gesammelt gezeigt.

(1): in einer Atmosphäre von 25°C/50% relative Feuchtigkeit gehalten
(2): in einer Atmosphäre von 35°C/9β% relative Feuchtigkeit gehalten

Tabelle 1
Auf der Grundlage der in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse ergeben sich die nachstehend beschriebenen Fakten.
Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 5, bei denen die haftenden Körper mit der spezifischen wärmebeständigen Polymerschicht verwendet ist, zeigt jede der resultierenden Fotovoltaikelemente ausgezeichnete Eigenschaften, wie sie für ein Fotovoltaikelement erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Fotovoltaikelement zeichnet sich insbesondere bezüglich des Lötmittelwiderstandes aus, es ist nämlich im Wesentlichen frei von einer Beschädigung des Lötmittels aufgrund von Wärme. Zudem kann ein gewünschtes Intervall zwischen der Busleiste und dem Fotovoltaikelement bewahrt werden, und aufgrund dessen wird das Fotovoltaikelement wunschgemäß vor den Problemen aufgrund eines Bohrloches oder eines Risses des als Busleiste verwendeten Metallkörpers bewahrt.
Andererseits ist das Fotovoltaikelement im Falle des Vergleichsbeispiels 1 ohne Polymerschicht in dem haftenden Körper bezüglich des Lötmittelwiderstandes unterlegen. Aufgrund dessen gibt es eine Neigung bei dem Fotovoltaikelement, leicht kurzgeschlossen zu werden, wodurch das Fotovoltaikelement nicht nur bei der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz sondern auch bei der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb unterlegen ist.
Im Falle der Vergleichsbeispiele 2 und 3, bei denen der haftende Körper mit der Nylonschicht mit einer unterlegenen Wärmebeständigkeit für die Polymerschicht verwendet wird, ist jedes der bei diesen Vergleichsbeispielen erhaltenen Fotovoltaikelemente bezüglich des Lötmittelwiderstandes unterlegen. Aufgrund dessen gibt es eine Neigung für jedes der Fotovoltaikelemente, leicht kurzgeschlossen zu werden, wodurch das Fotovoltaikelement nicht nur bei der anfänglichen fotoelektrischen Wandlereffizienz sondern auch bei der fotoelektrischen Wandlereffizienz nach Dauerbetrieb unterlegen ist.
Somit stellt die vorliegende Erfindung verschiedene Vorteile bereit, die nachstehend beschrieben sind.

(1) Da ein spezifischer haftender Körper mit zumindest einer oder mehr Arten von haftendem Material und einer oder mehr Arten für die wärmebeständige Polymerschicht verwendet wird, falls eine Wärme von 300°C bis 400°C bei der Verbindung der metallischen Leiterbahn auf der Busleiste mittels des Lötmittels lokal aufgebracht werden sollte, kann das Fotovoltaikelement wunschgemäß vor einer Beschädigung aufgrund der zugeführten Wärme geschützt werden, und aufgrund dessen kann die Ausbeute für das hergestellte Fotovoltaikelement wunschgemäß verbessert werden. Zudem ermöglicht die wärmebeständige Polymerschicht des haftenden Körpers die Beibehaltung eines gewünschten Intervalls zwischen der Busleiste und dem Fotovoltaikelement, und aufgrund dessen wird das Fotovoltaikelement wunschgemäß vor Problemen aufgrund eines Bohrloches oder eines Risses des für die Busleiste verwendeten Metallkörpers geschützt werden.
(2) Durch Verbinden zumindest eines Teils der metallischen Leiterbahn mit der Oberfläche des Fotovoltaikelementes durch das elektrisch leitende Haftmittel wird die Stromsammeleigenschaft der metallischen Leiterbahn deutlich verbessert. Zudem ermöglicht die Verwendung der metallischen Leiterbahn den Aufbau einer hochzuverlässigen Elektrodenstruktur mit einem deutlich verringerten Schattenverlust für das Fotovoltaikelement.
(3) Durch Ausbilden der Busleiste mit einer derartigen Struktur, dass zumindest ein Teil davon durch eine elektrisch leitende Paste bedeckt ist, kann die Verbindung der Busleiste mit der metallischen Leiterbahn stärker sichergestellt werden, und zusätzlich dazu kann der Kontaktwiderstand der Verbindungsfläche dazwischen wunschgemäß verringert werden.
(4) Durch Beschichten der metallischen Leiterbahn durch eine elektrisch leitende Paste können Metallionen von der metallischen Leiterbahn wunschgemäß vor einer Migration in den aktiven Energieerzeugungsbereich des Fotovoltaikelementes bewahrt werden, wodurch das Auftreten eines Nebenschlusses aufgrund der Metallmigration effektiv verhindert werden kann, was zu einer deutlichen Verbesserung bei der Zuverlässigkeit des Fotovoltaikelementes führt.
(5) Unter Verwendung eines haftenden Materials mit einer Hygroskopizität von 1,5 oder weniger bei einer Atmosphäre von 40°C/80% relative Feuchtigkeit für 12 Stunden als Bestandteil des haftenden Körpers kann eine Harzversiegelung für das Fotovoltaikelement effektiv derart ausgeführt werden, dass es eine Harzversiegelung mit einer gewünschten äußeren Erscheinung ohne Fehler wie etwa Poren oder Luftblasen aufweist.
(6) Unter Verwendung eines haftenden Materials mit einer ausgezeichneten elektrischen Isolierungseigenschaft als Bestandteil des haftenden Körpers kann die Erzeugung einer zuverlässigen Fotovoltaikvorrichtung erzielt werden, die ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist, so dass die Energieerzeugung effizient ausgeführt und die erzeugte Elektrizität durch die Busleiste effizient gesammelt wird.
(7) Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren für die Herstellung einer Fotovoltaikvorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte Bereitstellen eines Fotovoltaikelementes, Anordnen eines haftenden Körpers mit einem haftenden Material und einer wärmebeständigen Polymerschicht auf dem Fotovoltaikelement, Anordnen einer metallischen Leiterbahn als Sammelelektrode auf dem haftenden Körper und dem Fotovoltaikelement, Anordnen einer Busleiste auf dem haftenden Körper und der Sammelelektrode, und Verbinden der Sammelelektrode und der Busleiste unter Verwendung eines elektrisch leitenden Haftmittels und mit Hilfe von Wärme oder/und Druck. Dieses Verfahren stellt bedeutende Vorteile bereit, wobei die Ausbildung der Sammelelektrode und die Verbindung der Busleiste gleichzeitig ausgeführt werden, während das Fixieren der Sammelelektrode und das Fixieren der Busleiste mittels des haftenden Körpers ausgeführt werden, und daher eine hochzuverlässige Fotovoltaikvorrichtung bei verbesserter Ausbeute durch ein vereinfachtes Herstellungsverfahren mit einer verringerten Schrittanzahl effizient hergestellt werden kann.

Claims

Fotovoltaikvorrichtung mit einem Fotovoltaikelement, das ein Substrat mit einer elektrisch leitenden Oberfläche, eine auf der elektrisch leitenden Oberfläche des Substrats ausgebildete Halbleiterschicht, und eine auf der Halbleiterschicht ausgebildete transparente und elektrisch leitende Elektrodenschicht umfasst; einem Energieerzeugungsbereich mit einer über der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht des Fotovoltaikelements (102, 201, 301, 402) angeordneten metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403); und einem Fixierbereich zum Fixieren eines Endabschnitts der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403), dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt der metallischen Leiterbahn (102, 205, 302, 403) mit einer Busleiste (104, 207, 404) in dem Fixierbereich durch einen haftenden Körper (105, 202, 405) in dem Fixierbereich fixiert ist, wobei in dem haftenden Körper eine Polymerschicht zwischen zwei haftenden Materialschichten (204) sandwichartig angeordnet ist, und wobei der Endabschnitt der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) zwischen der Busleiste (104, 207, 404) und dem haftenden Körper (105, 202, 405) in dem Fixierbereich angeordnet ist, während ein elektrischer Kontakt zu der Busleiste (104, 207, 404) derart ausgebildet ist, dass der Endabschnitt der metallischen Leiterbahn durch den haftenden Körper eingebettet ist, und die Busleiste ebenfalls mit dem fotovoltaischen Element durch den haftenden Körper fixiert ist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fixierbereich einen Teil eines freigelegten Abschnitts des Substrats umfasst.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fixierbereich einen Teil eines freigelegten Abschnitts der Halbleiterschicht umfasst.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fixierbereich auf einem Teil der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht angeordnet ist, und der Teil der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht einen Nichtverbindungsteil der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht mit der Halbleiterschicht aufweist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fixierbereich durch Entfernen von zumindest einem Teil der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht ausgebildet ist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) mit der Oberfläche der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht auf der Halbleiterschicht mittels eines elektrisch leitenden Haftmittels (206, 303) fixiert ist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die haftende Materialschicht (204) eine Hygroskopizität von 0,0 % bis 1,5 % aufweist, wenn es in einer Atmosphäre von 40°C/80 % RH für 12 Stunden gehalten wird.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das haftende Material (204) ein oder mehr haftende Haftmaterialien aus der Gruppe acrylische haftende Materialien, haftende Materialien der Gummireihe, haftende Materialien der Silikonreihe, haftende Materialien der Polyvinylätherserie, haftende Materialien der Epoxydreihe, haftende Materialien der Polyurethanreihe, haftende Materialien der Nylonreihe, haftende Materialien der Polyamidreihe, anorganische haftende Materialien, und zusammengesetzte haftende Materialien aufweist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Polymerschicht eine Polymerharzschicht aufweist, die zumindest einen Schmelzpunkt von mehr als 250°C aufweist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Polymerschicht aus einem oder mehr Materialien aus der Gruppe Zellophan, Viskose, Acetat, Polyäthylen, Polyäthylenterephthalat, Polyätherketon, Fluorharz, Polysulfon, ungesättigte Polyester, Epoxydharz, Polyamidharz, Polyamidimidharz und Polyimidsilikonharz aufweist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschicht ein nicht einkristallines Halbleitermaterial umfasst.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die metallische Leiterbahn (103, 205, 302, 403) mit der Busleiste (104, 207, 404) mittels eines elektrisch leitenden Haftmittels (206, 303) elektrisch verbunden ist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der Busleiste (104, 207, 404) ein darauf aufgebrachtes elektrisch leitendes Haftmittel (206, 303) aufweist.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) mit der Oberfläche der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht auf der Halbleiterschicht mittels des elektrisch leitenden Haftmittels (206, 303) fixiert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: Anordnen des haftenden Körpers (105, 202, 405) mit zwei haftenden Materialschichten (204) und einer zwischen den beiden haftenden Materialschichten (204) in dem Fixierbereich sandwichartig angeordneten Polymerschicht, Anordnen der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) sowohl auf dem haftenden Körper (105, 202, 405) als auch auf der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht auf der Halbleiterschicht, Anordnen der Busleiste (104, 207, 404) sowohl auf dem haftenden Körper (105, 202, 405) als auch auf der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403), und Verbinden der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) mit der Busleiste (104, 207, 404) in dem Fixierbereich mittels des haftenden Körpers (105, 202, 405) und durch Wärme und/oder Druck.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner einen Schritt zur vorherigen Beschichtung der metallischen Leiterbahn (103, 204, 302, 403) mit einem elektrisch leitenden Haftmittel (206, 303) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner einen Schritt zum Verbinden der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) auf der Oberfläche der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht auf der Halbleiterschicht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt zum Verbinden der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) auf der Oberfläche der transparenten und elektrisch leitenden Elektrodenschicht auf der Halbleiterschicht gleichzeitig mit dem Schritt zum Verbinden der metallischen Leiterbahn (103, 205, 302, 403) mit der Busleiste (104, 207, 404) ausgeführt wird.
Solarzellenmodul mit einer Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, die auf einem verstärkenden Material mit Harz versiegelt ist, und einer Schutzschicht, durch die die Fotovoltaikvorrichtung bedeckt ist.
Konstruktionselement mit einer Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 1, die auf einem verstärkenden Material mit Harz versiegelt ist, und einer Schutzschicht, durch die die Fotovoltaikvorrichtung bedeckt ist, wobei ein Teil des verstärkenden Materials gebogen ist.
Energiewandlergerät mit einem Solarzellenmodul nach Anspruch 19, und einer Steuereinrichtung zum Steuern von aus dem Solarzellenmodul ausgegebener Energie.