JP2001044467A - 集積型薄膜太陽電池の洗浄装置 - Google Patents

集積型薄膜太陽電池の洗浄装置

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JP2001044467A
JP2001044467A JP11215178A JP21517899A JP2001044467A JP 2001044467 A JP2001044467 A JP 2001044467A JP 11215178 A JP11215178 A JP 11215178A JP 21517899 A JP21517899 A JP 21517899A JP 2001044467 A JP2001044467 A JP 2001044467A
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solar cell
photoelectric conversion
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Katsuhiko Hayashi
克彦 林
Toshihide Okatsu
敏秀 大勝
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力特性,絶縁特性及び耐電圧特性が優れた集
積型薄膜太陽電池を提供することにある。 【解決手段】集積型薄膜太陽電池1を光電変換セルの分
割ライン1aと平行または分割ライン1aと直交する方
向に搬送するコンベア12と,このコンベア12による
集積型薄膜太陽電池1の搬送中に光電変換セルに向かっ
て洗浄水を噴射する噴射ノズル機構16と,光電変換セ
ルの分割ラインと交差して配置され,搬送洗浄中に前記
複数のセルのうちの正極側と負極側のセルまたはそれら
に近いセル及び前記周縁領域と摺擦して電気的に導通さ
せて同電位とする導電ブラシ機構17とを具備したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,太陽エネルギー
を直接電気エネルギーに変換する集積型薄膜太陽電池の
洗浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス基板に透明電極層,アモルファス
半導体層,裏面電極層を形成した集積型薄膜光電変換装
置としての薄膜太陽電池は,その製造のための原材料が
少なくてすみ,かつ大面積の集積型太陽電池が絶縁基板
上に直接作製可能であることから,低コストの太陽電池
として注目されている。
【0003】この薄膜太陽電池の製造においては,CV
D法やスパッタリング法などによる薄膜の堆積ステップ
とレーザスクライブ法などによるパターニングステップ
の適宜の繰り返しや組合せを含む製造プロセスによっ
て,所望の構造が形成される。通常は,1枚の絶縁基板
上に複数の光電変換セルが電気的に直列接続された集積
型構造が採用され,屋外用途のための電力用太陽電池で
は,例えば90cm×45cmの大面積の基板が用いら
れる。
【0004】図7は,このような集積型薄膜太陽電池1
の構造の断面図であり,絶縁基板としてのガラス基板2
上に第1電極層3,アモルファスシリコンなどからなる
半導体光電変換層5及び第2電極層7が順次積層されて
おり,パターニングによって半導体光電変換層5に設け
られた接続用開口溝6を介して互いに左右に隣接し合う
光電変換セルが電気的に直列に接続されている。
【0005】第1電極層3としては,一般に酸化錫(S
nO),酸化亜鉛(ZnO),酸化インジウム錫
(ITO)等の透明導電膜が用いられ,また,第2電極
層7としては銀(Ag),アルミニウム(Al),クロ
ム(Cr)等の金属膜が用いられる。
【0006】このように構成された集積型薄膜太陽電池
1は,次のような方法で製造される。まず,ガラス基板
2上にSnO,ZnO,ITO等の透明導電膜が第
1電極層3として堆積され,その第1電極層3を複数の
光電変換セルに対応する複数の領域に分離するために,
レーザスクライブ法によって下部電極分離溝4が形成さ
れる。すなわち,これらの下部電極分離溝4は,図7の
紙面に直交する方向に直線状に延びている。そして,複
数の領域に分離された第1電極層3を覆うように,プラ
ズマCVD法を用いて,pin接合を含む非晶質シリコ
ンの半導体光電変換層5が堆積される。この半導体光電
変換層5には,左右に隣接する光電変換セルを電気的に
直列接続するための接続用開口溝6がレーザスクライブ
法によって形成される。これらの接続用開口溝6も,図
7の紙面に垂直な方向に直線状に延びている。続いて,
これらの接続用開口溝6を埋めかつ半導体光電変換層5
を覆うように,Ag,Al,Cr等の金属膜の単層また
は複層が第2電極層7を複数の光電変換セルに対応する
複数の領域に分離するように,上部電極分離溝8がレー
ザスクライブ法によって形成される。
【0007】これらの上部電極分離溝8も図7の紙面に
直交する方向に直線状に延びており,かつ好ましくは第
1電極層3に至る深さを有している。このようにして,
図7に示されるような集積型薄膜太陽電池が完成する。
【0008】一般に,図7に示すような集積型薄膜太陽
電池の製造においては,光入射側の透明電極からなる第
1電極層3やその反対側の裏面金属電極としての第2電
極層7を形成するときに,ガラス基板2の端面や下面に
透明導電材料や金属材料が回り込んで付着する。このた
め,集積される個々の光電変換セルが基板上面で互いに
分離されていても,基板端面や基板下面に付着した透明
導電材料や金属材料を介して互いに導通し,その集積型
薄膜太陽電池1の出力特性が低下させられる。
【0009】この問題を改善するために,図8の平面図
に示すように,集積型薄膜太陽電池1の第2電極層7及
び上部電極分離溝8を含むセル集積領域とその周縁に沿
った周縁領域10とを互いに電気的に分離する絶縁ライ
ンとしての周縁分離溝9がレーザスクライブ法によって
形成される。すなわち,周縁分離溝9を形成することに
よって,基板端面や基板下面に付着した透明導電材料や
金属材料による光電変換セル相互間の短絡が防止され,
集積型薄膜太陽電池1の出力特性,絶縁特性,及び耐電
圧特性が改善される。
【0010】レーザスクライブ法によって形成される周
縁分離溝9は,一般に0.05mm〜1.0mmの範囲
内の幅を有し,このスクライブラインによってセル集積
領域と周縁領域10とが電気的に分離される。このよう
な周縁分離溝9が形成された後に,集積型薄膜太陽電池
1の第2電極層7上を封止する前に,その集積型薄膜太
陽電池1を清浄にすることを目的として水洗浄が行われ
る。このような水洗浄の間に,その集積型薄膜太陽電池
1は製造工程室内の光を受けて発電し,起電力を発生す
る。ここで,例えば63段のセル集積段数を有する集積
型薄膜太陽電池1は,1段当りに約0.85Vの開放電
圧を有している。すなわち,このような集積型薄膜太陽
電池1の正極側と負極側では,電位差が約53Vにもな
る。
【0011】このように正負両極間で約53Vの電位差
がある状態で,図8に示すように,洗浄工程において絶
縁ライン9aの一部を覆うように水滴Wがいずれかのセ
ルに付着すれば,周縁領域10はその水滴Wの付着した
段のセルと短絡し,その段のセルの電位に等しくなる。
この結果,水滴Wより正極側の段のセルと周縁領域10
との間では,セルが周縁領域10に対して高電位とな
る。他方,水滴Wより負極側の段のセルと周縁領域10
との間では,セルに対して周縁領域10の方が高電位に
なる。
【0012】このような電位差がある状態で,図9に示
されているように別の新たな水滴W ,Wが絶縁
ライン9aを覆うように付着すれば,それらの水滴W
,W中には電位差が存在するので,周縁領域1
0とセルとの間で低電位側から高電位側に向かって例え
ば銀の金属電極層から銀のマイグレーションが発生し,
樹枝状の銀結晶K,Kが成長する。このような
銀のマイグレーションが起こる速度は,水滴のようなイ
オンパスが形成された場合には,電解速度が数百V/m
mであれば,その成長速度が0.1mm/秒に近い大き
な値となる。このようにして,洗浄工程において金属電
極層から金属マイグレーションが発生し,セル集積領域
と周縁領域10との間に絶縁不良が生じる。
【0013】実際の洗浄工程では集積型薄膜太陽電池1
がコンベアで洗浄チャンバ内へ搬送されるので,水洗浄
が開始される際には,前方からの水の飛沫が集積型薄膜
太陽電池1上に付着する。そして,このような飛沫によ
る水滴が,図8に示されるように,周縁分離溝9内で金
属イオンマイグレーションを生じさせる。しかも,この
マイグレーションによる樹枝状金属結晶の成長速度が十
分に速いので,集積型薄膜太陽電池1全体を水が覆って
すべてのセルが同電位になる前に,セルと周縁領域10
との間の電位差に起因して,金属マイグレーションによ
る金属樹枝状晶の短絡通路が形成されてしまう。すなわ
ち,金属電極層からのイオンマイグレーションによって
セル集積領域と周縁領域とが導通させられ,集積型薄膜
太陽電池1の出力特性,絶縁特性及び耐電圧特性が低下
させられる原因となっている。
【0014】そこで,前述のような問題を解決するため
に,本出願人は,特開平10−209477号公報に示
すように,集積型薄膜太陽電池1の水洗工程において
は,直列に接続された複数のセルのうちの正極と負極の
セルまたはそれらに近いセルと周縁との間を導電体によ
って電気的にショートさせ,水洗工程の完了後に前記シ
ョートさせる導電体を除去することにより,集積型薄膜
太陽電池1の周縁分離溝中にイオンマイグレーションに
よる短絡を生じさせることのない洗浄を可能にした。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,特開平
10−209477号公報に示すように,集積型薄膜太
陽電池1の水洗工程の前に,直列に接続された複数のセ
ルのうちの正極側と負極側のセルを同電位にするため
に,微小短絡領域を設け,水洗工程後に,その微小短絡
領域をレーザによってカットしたり,あるいは正極側と
負極側とをリード線によって接続し,水洗工程後に,そ
のリード線を取外すことが行われている。
【0016】従って,集積型薄膜太陽電池1の水洗工程
前と水洗工程後に面倒な作業が必要となっている。
【0017】この発明は,前記事情に着目してなされた
もので,その目的とするところは,集積型薄膜太陽電池
の水洗工程前及び水洗工程後に,直列に接続された複数
の光電変換セルのうちの正極側と負極側のセルを同電位
にするための面倒な作業が必要なく、出力特性,絶縁特
性及び耐電圧特性が優れた集積型薄膜太陽電池を得るこ
とができる集積型薄膜太陽電池の洗浄装置を提供するこ
とにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明は,前記目的を
達成するために,請求項1は,絶縁基板上に順次積層さ
れた第1電極層,半導体光電変換層及び第2電極層を含
む積層体を備え,前記第1電極層と第2電極層の少なく
とも一方は金属層を含み,前記積層体は周縁分離溝によ
って光電変換セル集積領域と周縁領域とに分離されてお
り,前記光電変換セル集積領域は複数の光電変換セルを
形成するように分割ラインによって分割され,かつそれ
ら複数の光電変換セルの少なくとも一部は電気的に直列
に接続されている集積型薄膜太陽電池の洗浄装置であっ
て,前記集積型薄膜太陽電池を前記光電変換セルの分割
ラインと平行または分割ラインと直交する方向に搬送す
る搬送手段と,この搬送手段による集積型薄膜太陽電池
の搬送中に光電変換セルに向かって洗浄水を噴射する洗
浄水噴射手段と,前記光電変換セルの分割ラインと交差
して配置され,搬送洗浄中に前記複数の光電変換セルの
うちの正極側と負極側のセルまたはそれらに近いセル及
び前記周縁領域と摺擦して電気的に導通させて同電位と
する導電摺擦手段とを具備したことを特徴とする。
【0019】請求項2は,請求項1の前記導電摺擦手段
は,集積型薄膜太陽電池の搬送方向と平行または搬送方
向と交差する方向に架設された導電支持体と,この導電
支持体に設けられ光電変換セル集積領域及び周縁領域と
摺擦する導電ブラシとから構成されていることを特徴と
する。
【0020】前記構成によれば,集積型薄膜太陽電池が
搬送手段によって搬送中に洗浄水噴射手段から洗浄水が
集積型薄膜太陽電池に噴射され,洗浄されるとともに,
この搬送洗浄中に導電ブラシからなる導電摺擦手段が光
電変換セル集積領域及び周縁領域と摺擦して電気的に導
通状態として同電位に保つことができる。従って,集積
型薄膜太陽電池全体を洗浄水が覆ってすべてのセルが同
電位になる前に,セルと周縁領域との間の電位差に起因
して,金属マイグレーションによる金属樹枝状晶の短絡
通路が形成されてしまうという問題を解消できる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下,この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0022】図1〜図4は第1の実施形態を示し,図1
は集積型薄膜太陽電池の洗浄装置の概略的斜視図,図2
は同洗浄装置の概略的側面図,図3は要部を拡大した縦
断側面図、図4は導電ブラシ機構の斜視図である。
【0023】集積型薄膜太陽電池1は,図7の場合と同
様であり,絶縁基板としてのガラス基板2上に酸化錫
(SnO),酸化亜鉛(ZnO),酸化インジウム
錫(ITO)等の透明導電膜からなる第1電極層3,ア
モルファスシリコンなどからなる半導体光電変換層5及
び銀(Ag),アルミニウム(Al),クロム(Cr)
等の金属膜からなる第2電極層7が順次積層されてお
り,パターニングによって半導体層5に設けられた接続
用開口溝6を介して互いに左右に隣接し合う光電変換セ
ルが電気的に直列に接続されている。さらに、第1電極
層3を複数の光電変換セルに対応する複数の領域に分離
するために,レーザスクライブ法によって下部電極分離
溝4が形成される。
【0024】前述のように構成された集積型薄膜太陽電
池1を洗浄する洗浄装置11は、集積型薄膜太陽電池1
を載置して搬送する搬送手段としてのコンベア12を備
えており,これは例えばメッシュ状または梯子状で、通
水性を有するエンドレスベルトによって形成され,駆動
機構(図示しない)によって矢印方向に走行するように
なっている。
【0025】コンベア12は走行方向に複数の水洗チャ
ンバ13や温風乾燥機(図示しない)を備えた乾燥チャ
ンバ14が順次設けられ,トンネル状に構成されてお
り,各チャンバ13,14の境界には短冊状に切断され
たゴムまたはポリマーシートからなるカーテン15が設
けられている。
【0026】水洗チャンバ13の内部にはコンベア12
の上面に向かって洗浄水噴射手段としての噴射ノズル機
構16と導電摺擦手段としての導電ブラシ機構17が設
けられている。
【0027】噴射ノズル機構16は,図3に示すよう
に,コンベア12の走行方向に直交する方向に架設さ
れ,洗浄水供給源(図示しない)と連通するパイプ18
にコンベア12の上面に向かって開口する多数のノズル
孔19を有している。
【0028】また,導電ブラシ機構17は,図3及び図
4に示すように,コンベア12の走行方向に直交する方
向に架設された金属製の導電支持体20と,この導電支
持体20に設けられた導電ブラシ21とから構成されて
いる。導電支持体20は帯状金属板を略逆U字状に湾曲
することにより形成され,この内部にはカーボン,ステ
ンレス,アクリル等の可撓性を有する細線束からなる導
電ブラシ21を両面テープ22によって接着されてい
る。そして,導電ブラシ21の先端21aがコンベア1
2の上面に載置された集積型薄膜太陽電池1の光電変換
セル集積領域及び周縁領域と摺擦し,所謂パンタグラフ
式に電気的に導通状態として同電位に保つようになって
いる。
【0029】次に,第1の実施形態の作用について説明
する。
【0030】洗浄装置11のコンベア12は駆動機構に
よって矢印方向に走行しており,被洗浄物としての集積
型薄膜太陽電池1がその分割ライン1aを走行方向と平
行にした状態にコンベア12に移載されると、コンベア
12の走行に伴って集積型薄膜太陽電池1は水洗チャン
バ13に導入される。水洗チャンバ13内においては,
コンベア12の上面に向かって導電ブラシ21が設置さ
れ,さらに噴射ノズル機構16のノズル孔19から洗浄
水が噴射している。
【0031】従って,集積型薄膜太陽電池1は走行中に
ノズル孔19から噴射される洗浄水によって洗浄される
とともに、導電ブラシ21の先端21aは走行中の集積
型薄膜太陽電池1の光電変換セル集積領域及び周縁領域
と摺擦し,電気的に導通状態として同電位に保たれ、周
縁分離溝9において電位差が存在しないので,イオンマ
イグレーションが生じることなく,セル集積領域及び周
縁領域とが金属の樹枝状晶によって短絡されることがな
い。洗浄が完了した集積型薄膜太陽電池1は乾燥チャン
バ14に導入されると,温風によって乾燥された後,洗
浄装置11から搬出される。
【0032】従って,集積型薄膜太陽電池1の水洗工程
前及び水洗工程後に,直列に接続された複数の光電変換
セルのうちの正極側と負極側のセルを同電位にするため
の面倒な作業が必要なく、出力特性,絶縁特性及び耐電
圧特性が優れた集積型薄膜太陽電池1を得ることができ
る。
【0033】図5及び図6は第2の実施形態を示し,第
1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を
省略する。第1の実施形態は集積型薄膜太陽電池1をそ
の分割ラインと平行に搬送する場合について説明した
が,本実施形態は,集積型薄膜太陽電池1をコンベア1
2によってその分割ライン1aと直交する方向に搬送す
る場合である。
【0034】コンベア12の上面に向かって洗浄水噴射
手段としての噴射ノズル機構16と導電摺擦手段として
の導電ブラシ機構17が設けられている。噴射ノズル機
構16は,図5及び図6に示すように,コンベア12の
走行方向に直交する方向に架設され,洗浄水供給源(図
示しない)と連通するパイプ18にコンベア12の上面
に向かって開口する多数のノズル孔19を有している。
【0035】また,導電ブラシ機構17は,コンベア1
2の走行方向と平行に架設された金属製の導電支持体2
0と,この導電支持体20に設けられた導電ブラシ21
とから構成されている。導電ブラシ21の先端21aが
コンベア12の上面に載置された集積型薄膜太陽電池1
の光電変換セル集積領域及び周縁領域と摺擦して電気的
に導通状態として同電位に保つようになっている。
【0036】次に,第2の実施形態の作用について説明
する。
【0037】コンベア12は矢印方向に走行しており,
被洗浄物としての集積型薄膜太陽電池1がその分割ライ
ンを走行方向と直交した状態にコンベア12に移載され
ると、コンベア12の走行に伴って集積型薄膜太陽電池
1は水洗チャンバ13に導入される。水洗チャンバ13
内においては,コンベア12の上面に向かって導電ブラ
シ21が設置され,さらに噴射ノズル機構16のノズル
孔19から洗浄水が噴射している。
【0038】従って,集積型薄膜太陽電池1は走行中に
ノズル孔19から噴射される洗浄水によって洗浄される
とともに、導電ブラシ21の先端21aは走行中の集積
型薄膜太陽電池1の光電変換セル集積領域及び周縁領域
と摺擦し,電気的に導通状態として同電位に保たれる。
このため,周縁分離溝9において電位差が存在しないの
で,イオンマイグレーションが生じることなく,セル集
積領域及び周縁領域とが金属の樹枝状晶によって短絡さ
れることがない。
【0039】なお,前記各実施形態においては,集積型
薄膜太陽電池を搬送する手段としてエンドレスベルトか
らなるコンベアを用いたが,ローラコンベア等の通水性
を有するものであればよい。また、導電ブラシ機構は、
導電支持体の長手方向に亘って導電ブラシを密に設けた
が,光電変換セルの間隔に対応したピッチに設けてもよ
い。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように,この発明によれ
ば,集積型薄膜太陽電池を搬送手段によって搬送中に洗
浄水噴射手段から洗浄水が集積型薄膜太陽電池に噴射さ
れ,洗浄されるとともに,この搬送洗浄中に導電摺擦手
段が光電変換セル集積領域及び周縁領域と摺擦して電気
的に導通状態として同電位に保つことができる。従っ
て,集積型薄膜太陽電池全体を洗浄水が覆ってすべての
セルが同電位になる前に,セルと周縁領域との間の電位
差に起因して,金属マイグレーションによる金属樹枝状
晶の短絡通路が形成されてしまうという問題を解消でき
る。
【0041】また、集積型薄膜太陽電池の水洗工程前及
び水洗工程後に,直列に接続された複数のセルのうちの
正極側と負極側のセルを同電位にするための面倒な作業
が必要なく、出力特性,絶縁特性及び耐電圧特性が優れ
た集積型薄膜太陽電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示す集積型薄膜太
陽電池の洗浄装置の概略的斜視図。
【図2】同実施形態の洗浄装置の概略的側面図。
【図3】同実施形態の要部を拡大した縦断側面図。
【図4】同実施形態の導電ブラシ機構の斜視図。
【図5】この発明の第2の実施形態を示す集積型薄膜太
陽電池の洗浄装置の概略的斜視図。
【図6】同実施形態の要部を拡大した縦断側面図。
【図7】一般的な集積型薄膜太陽電池の一部を拡大した
縦断側面図。
【図8】一般的な集積型薄膜太陽電池の平面図。
【図9】一般的な集積型薄膜太陽電池の平面図。
【符号の説明】
1…集積型薄膜太陽電池 1a…分割ライン 12…コンベア 16…噴射ノズル機構 17…導電ブラシ機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3B116 AA02 AA46 AB14 BA02 BA22 BB22 BB33 CC01 CC03 CD34 3B201 AA02 AA46 AB14 BA02 BA22 BB22 BB33 CB15 CB25 CC11 CD34 5F051 AA05 BA12 CA40 DA04 EA10 EA11 EA16 FA02 FA03 FA04 FA06 GA03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に順次積層された第1電極
    層,半導体光電変換層及び第2電極層を含む積層体を備
    え,前記第1電極層と第2電極層の少なくとも一方は金
    属層を含み,前記積層体は周縁分離溝によって光電変換
    セル集積領域と周縁領域とに分離されており,前記光電
    変換セル集積領域は複数の光電変換セルを形成するよう
    に平行する分割ラインによって分割され,かつそれら複
    数の光電変換セルの少なくとも一部は電気的に直列に接
    続されている集積型薄膜太陽電池の洗浄装置であって,
    前記集積型薄膜太陽電池を前記光電変換セルの分割ライ
    ンと平行または分割ラインと直交する方向に搬送する搬
    送手段と,この搬送手段による集積型薄膜太陽電池の搬
    送中に光電変換セルに向かって洗浄水を噴射する洗浄水
    噴射手段と,前記光電変換セルの分割ラインと交差して
    配置され,搬送洗浄中に前記複数の光電変換セルのうち
    の正極側と負極側のセルまたはそれらに近いセル及び前
    記周縁領域と摺擦して電気的に導通させて同電位とする
    導電摺擦手段とを具備したことを特徴とする集積型薄膜
    太陽電池の洗浄装置。
  2. 【請求項2】 前記導電摺擦手段は,集積型薄膜太陽電
    池の搬送方向と平行または搬送方向と交差する方向に架
    設された導電支持体と,この導電支持体に設けられ光電
    変換セル集積領域及び周縁領域と摺擦する導電ブラシと
    から構成されていることを特徴とする請求項1記載の集
    積型薄膜太陽電池の洗浄装置。
JP11215178A 1999-07-29 1999-07-29 集積型薄膜太陽電池の洗浄装置 Pending JP2001044467A (ja)

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