JP2001068713A - 薄膜光電変換モジュール - Google Patents
薄膜光電変換モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高い信頼性を有する薄膜光電変換モジュールを
提供すること。 【解決手段】本発明の薄膜光電変換モジュール１は、基
板２と、該基板２上に形成されそれぞれ複数の薄膜光電
変換セル１０を直列接続してなる複数の直列アレイ１１
と、該複数の直列アレイ１１を並列接続する一対の共通
電極１２とを具備し、下記条件下での短絡電流が１Ａ以
上であり、前記複数の直列アレイ１１のそれぞれの下記
条件下での短絡電流は６００ｍＡ以下であることを特徴
とする。 光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃
提供すること。 【解決手段】本発明の薄膜光電変換モジュール１は、基
板２と、該基板２上に形成されそれぞれ複数の薄膜光電
変換セル１０を直列接続してなる複数の直列アレイ１１
と、該複数の直列アレイ１１を並列接続する一対の共通
電極１２とを具備し、下記条件下での短絡電流が１Ａ以
上であり、前記複数の直列アレイ１１のそれぞれの下記
条件下での短絡電流は６００ｍＡ以下であることを特徴
とする。 光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜光電変換モジ
ュールに関し、特には、複数の薄膜光電変換セルが直列
接続された薄膜光電変換モジュールに関する。
ュールに関し、特には、複数の薄膜光電変換セルが直列
接続された薄膜光電変換モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、複数の薄膜光電変換セルを直列
接続してなる薄膜光電変換モジュールは、帯状に形成さ
れた複数の薄膜光電変換セルをその短軸方向に集積した
構造を有している。かかるモジュールにおいては、ある
薄膜光電変換セルの受光面に木の葉や鳥の糞などが付着
すると、その光起電力が低下し、延いてはモジュール全
体の出力が大幅に低下する。これは、光起電力の低下を
生じたセルが、発電方向と逆方向に直列接続されたダイ
オードとして振る舞い、極めて大きな抵抗値を示すため
である。
接続してなる薄膜光電変換モジュールは、帯状に形成さ
れた複数の薄膜光電変換セルをその短軸方向に集積した
構造を有している。かかるモジュールにおいては、ある
薄膜光電変換セルの受光面に木の葉や鳥の糞などが付着
すると、その光起電力が低下し、延いてはモジュール全
体の出力が大幅に低下する。これは、光起電力の低下を
生じたセルが、発電方向と逆方向に直列接続されたダイ
オードとして振る舞い、極めて大きな抵抗値を示すため
である。
【０００３】このような問題に対し、特開昭５７−５３
９８６号公報は、直列接続された複数の薄膜光電変換セ
ルを分割して複数の直列アレイを形成し、これら直列ア
レイを並列接続することを開示している。これによる
と、いずれかのセルの光起電力がゼロとなった場合にお
いても、モジュール全体の出力が大幅に低下するのを防
止することができる。
９８６号公報は、直列接続された複数の薄膜光電変換セ
ルを分割して複数の直列アレイを形成し、これら直列ア
レイを並列接続することを開示している。これによる
と、いずれかのセルの光起電力がゼロとなった場合にお
いても、モジュール全体の出力が大幅に低下するのを防
止することができる。
【０００４】しかしながら、上記付着物により生ずる問
題はこれだけではなく、以下に説明するように、より深
刻な問題が存在する。
題はこれだけではなく、以下に説明するように、より深
刻な問題が存在する。
【０００５】上述した問題を生じた場合に、上記ダイオ
ードとして振る舞うセルに逆方向耐電圧以上の電圧が印
加されると、その絶縁破壊が生ずる。そのような状態の
セルにおいて電流は均一に流れないため、ホットスポッ
ト現象と呼ばれる局所的な加熱を生ずる。
ードとして振る舞うセルに逆方向耐電圧以上の電圧が印
加されると、その絶縁破壊が生ずる。そのような状態の
セルにおいて電流は均一に流れないため、ホットスポッ
ト現象と呼ばれる局所的な加熱を生ずる。
【０００６】このような加熱は、セルを流れる電流が少
ない場合には大きな問題とはならない。しかしながら、
大面積のモジュールでは一般に出力電流も大きいため、
絶縁破壊が生じると上記セル内で局所的に大電流が流れ
ることとなる。その結果、金属電極層が溶融して、最終
的にはそのセル自体が破壊されてしまうことがある。
ない場合には大きな問題とはならない。しかしながら、
大面積のモジュールでは一般に出力電流も大きいため、
絶縁破壊が生じると上記セル内で局所的に大電流が流れ
ることとなる。その結果、金属電極層が溶融して、最終
的にはそのセル自体が破壊されてしまうことがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、高い信頼性を有する薄膜
光電変換モジュールを提供することを目的とする。
に鑑みてなされたものであり、高い信頼性を有する薄膜
光電変換モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するに当り、複数の直列アレイが並列接続された
構造において、それぞれのアレイの短絡電流が所定値以
下となるように設計することにより、１つの薄膜光電変
換セルが全く光起電力を生じない場合においてもそのセ
ルの破壊を十分に防止可能となることを見出した。
を解決するに当り、複数の直列アレイが並列接続された
構造において、それぞれのアレイの短絡電流が所定値以
下となるように設計することにより、１つの薄膜光電変
換セルが全く光起電力を生じない場合においてもそのセ
ルの破壊を十分に防止可能となることを見出した。
【０００９】すなわち、本発明によると、基板と、該基
板上に形成されそれぞれ複数の薄膜光電変換セルを直列
接続してなる複数の直列アレイと、該複数の直列アレイ
を並列接続する一対の共通電極とを具備し、下記条件下
での短絡電流が１Ａ以上の薄膜光電変換モジュールであ
って、前記複数の直列アレイのそれぞれの下記条件下で
の短絡電流は６００ｍＡ以下であることを特徴とする薄
膜光電変換モジュールが提供される。
板上に形成されそれぞれ複数の薄膜光電変換セルを直列
接続してなる複数の直列アレイと、該複数の直列アレイ
を並列接続する一対の共通電極とを具備し、下記条件下
での短絡電流が１Ａ以上の薄膜光電変換モジュールであ
って、前記複数の直列アレイのそれぞれの下記条件下で
の短絡電流は６００ｍＡ以下であることを特徴とする薄
膜光電変換モジュールが提供される。
【００１０】光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃ 本発明において、複数の薄膜光電変換セルは、それぞ
れ、基板上に順次形成された第１の電極層と非単結晶シ
リコン系薄膜光電変換ユニットと第２の電極層とで構成
することができる。
れ、基板上に順次形成された第１の電極層と非単結晶シ
リコン系薄膜光電変換ユニットと第２の電極層とで構成
することができる。
【００１１】また、本発明において、複数の薄膜光電変
換セルは、通常、基板上で縦横格子状の配列構造を呈す
るように設けられる。この場合、複数の直列アレイを複
数の薄膜光電変換セルを縦方向に直列接続し、一対の共
通電極を上記配列構造の縦方向両端部にそれぞれ配置す
ることができる。
換セルは、通常、基板上で縦横格子状の配列構造を呈す
るように設けられる。この場合、複数の直列アレイを複
数の薄膜光電変換セルを縦方向に直列接続し、一対の共
通電極を上記配列構造の縦方向両端部にそれぞれ配置す
ることができる。
【００１２】また、本発明において、複数の直列アレイ
のそれぞれの上記条件下での短絡電流は３００ｍＡ以下
であることが好ましい。
のそれぞれの上記条件下での短絡電流は３００ｍＡ以下
であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図に
おいて同様の部材には同一の参照符号を付し、重複する
説明は省略する。
図面を参照しながらより詳細に説明する。なお、各図に
おいて同様の部材には同一の参照符号を付し、重複する
説明は省略する。
【００１４】図１は、本発明の第１の実施形態に係る薄
膜光電変換モジュールを概略的に示す上面図である。図
１に示す薄膜光電変換モジュール１は、透明基板２上に
複数の薄膜光電変換セル１０を集積した構造を有してい
る。なお、図１において、これら薄膜光電変換セル１０
は縦方向に直列接続された複数の直列アレイ１１を形成
しており、これら直列アレイ１１は、リボン状の銅箔等
からなる一対の共通電極である電極バスバー１２により
並列接続されている。
膜光電変換モジュールを概略的に示す上面図である。図
１に示す薄膜光電変換モジュール１は、透明基板２上に
複数の薄膜光電変換セル１０を集積した構造を有してい
る。なお、図１において、これら薄膜光電変換セル１０
は縦方向に直列接続された複数の直列アレイ１１を形成
しており、これら直列アレイ１１は、リボン状の銅箔等
からなる一対の共通電極である電極バスバー１２により
並列接続されている。
【００１５】図１に示すモジュール１について、図２を
参照しながら、さらに詳しく説明する。図２は、図１に
示す薄膜光電変換モジュール１のＡ−Ａ線に沿った断面
図である。なお、図２には、モジュール１の一部のみが
描かれている。
参照しながら、さらに詳しく説明する。図２は、図１に
示す薄膜光電変換モジュール１のＡ−Ａ線に沿った断面
図である。なお、図２には、モジュール１の一部のみが
描かれている。
【００１６】図２に示すように、モジュール１の薄膜光
電変換セル１０は、透明基板２上に、透明前面電極層
３、薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５を
順次積層した構造を有している。このモジュール１は、
透明基板２側から入射する光を光電変換ユニット４によ
り光電変換するものである。
電変換セル１０は、透明基板２上に、透明前面電極層
３、薄膜光電変換ユニット４、及び金属裏面電極層５を
順次積層した構造を有している。このモジュール１は、
透明基板２側から入射する光を光電変換ユニット４によ
り光電変換するものである。
【００１７】図１及び図２に示す光電変換モジュール１
において、透明基板２は、ガラス板や透明樹脂フィルム
等により構成することができる。
において、透明基板２は、ガラス板や透明樹脂フィルム
等により構成することができる。
【００１８】透明基板１上に形成される透明前面電極層
３は、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、或いはＺｎＯ膜のような
透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明前
面電極層３は単層構造でも多層構造であってもよい。透
明前面電極層３は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタ
リング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成する
ことができる。
３は、ＩＴＯ膜、ＳｎＯ2膜、或いはＺｎＯ膜のような
透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明前
面電極層３は単層構造でも多層構造であってもよい。透
明前面電極層３は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタ
リング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成する
ことができる。
【００１９】透明前面電極層３の表面は、微細な凹凸を
含む表面テクスチャ構造を有することが好ましい。透明
前面電極層３の表面にこのようなテクスチャ構造を形成
することにより、光電変換ユニット４への光の入射効率
を向上させることができる。
含む表面テクスチャ構造を有することが好ましい。透明
前面電極層３の表面にこのようなテクスチャ構造を形成
することにより、光電変換ユニット４への光の入射効率
を向上させることができる。
【００２０】透明前面電極層３の上に形成される薄膜光
電変換ユニット４は、例えば、図２に示すように、透明
前面電極層３上にｐ型非単結晶シリコン系半導体層４
１、非単結晶シリコン系薄膜光電変換層４２、及びｎ型
非単結晶シリコン系半導体層４３を順次積層した構造を
有する。これらｐ型半導体層４１、光電変換層４２およ
びｎ型半導体層４３はいずれもプラズマＣＶＤ法により
形成することができる。
電変換ユニット４は、例えば、図２に示すように、透明
前面電極層３上にｐ型非単結晶シリコン系半導体層４
１、非単結晶シリコン系薄膜光電変換層４２、及びｎ型
非単結晶シリコン系半導体層４３を順次積層した構造を
有する。これらｐ型半導体層４１、光電変換層４２およ
びｎ型半導体層４３はいずれもプラズマＣＶＤ法により
形成することができる。
【００２１】ｐ型シリコン系半導体層４１は、シリコン
またはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等の
シリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決
定不純物原子をドープすることにより形成されている。
またはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等の
シリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決
定不純物原子をドープすることにより形成されている。
【００２２】ｐ型半導体層４１上に形成される光電変換
層４２は、非単結晶シリコン系半導体材料で形成され、
そのような材料には、真性半導体のシリコン（水素化シ
リコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニ
ウム等のシリコン合金等が含まれる。また、光電変換機
能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含
む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用い
られ得る。
層４２は、非単結晶シリコン系半導体材料で形成され、
そのような材料には、真性半導体のシリコン（水素化シ
リコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニ
ウム等のシリコン合金等が含まれる。また、光電変換機
能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含
む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用い
られ得る。
【００２３】光電変換層４２上に形成されるｎ型シリコ
ン系半導体層４３は、シリコンまたはシリコンカーバイ
ドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒
素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより
形成されている。
ン系半導体層４３は、シリコンまたはシリコンカーバイ
ドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒
素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより
形成されている。
【００２４】光電変換ユニット上４上に形成される金属
裏面電極層５は電極としての機能を有するだけでなく、
透明基板２から光電変換ユニット４に入射し裏面電極層
５に到達した光を反射して光電変換ユニット４内に再入
射させる反射層としての機能も有している。金属裏面電
極層５は、銀等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等
により形成することができる。
裏面電極層５は電極としての機能を有するだけでなく、
透明基板２から光電変換ユニット４に入射し裏面電極層
５に到達した光を反射して光電変換ユニット４内に再入
射させる反射層としての機能も有している。金属裏面電
極層５は、銀等を用いて、蒸着法やスパッタリング法等
により形成することができる。
【００２５】なお、金属裏面電極層５と光電変換ユニッ
ト４との間には、例えば両者の間の接着性を向上させる
ために、ＺｎＯのような非金属材料からなる透明導電性
薄膜（図示せず）を設けることができる。
ト４との間には、例えば両者の間の接着性を向上させる
ために、ＺｎＯのような非金属材料からなる透明導電性
薄膜（図示せず）を設けることができる。
【００２６】上述した透明前面電極層３、薄膜光電変換
ユニット４、及び金属裏面電極層５は、それぞれの成膜
後にＹＡＧレーザ等を用いたレーザスクライブにより分
割され、図１に示すように格子状に配列した複数の薄膜
光電変換セル１０を形成している。また、上述したよう
に、これら薄膜光電変換セル１０は、相互に並列接続さ
れた複数の直列アレイ１１を形成している。
ユニット４、及び金属裏面電極層５は、それぞれの成膜
後にＹＡＧレーザ等を用いたレーザスクライブにより分
割され、図１に示すように格子状に配列した複数の薄膜
光電変換セル１０を形成している。また、上述したよう
に、これら薄膜光電変換セル１０は、相互に並列接続さ
れた複数の直列アレイ１１を形成している。
【００２７】このような並列構造を採用すると、いずれ
かのセル１０が遮光されてその光起電力が低下したとし
ても、直列構造のみで構成した場合ほどモジュール１の
出力が大幅に低下することはない。また、これら直列ア
レイ１１は、光源にキセノンランプを用い、放射照度を
１００ｍＷ／ｃｍ2、ＡＭ（Ａｉｒ Ｍａｓｓ）を１．
５、及び温度を２５℃とした場合に、短絡電流が６００
ｍＡ以下となるように設計されている。このように設計
した場合、いずれかのセル１０の光起電力がゼロになっ
たとしても、そのセル１０の金属裏面電極層５が溶融す
る程度にまで加熱されることはない。したがって、セル
１０が破壊されるのを防止することができる。
かのセル１０が遮光されてその光起電力が低下したとし
ても、直列構造のみで構成した場合ほどモジュール１の
出力が大幅に低下することはない。また、これら直列ア
レイ１１は、光源にキセノンランプを用い、放射照度を
１００ｍＷ／ｃｍ2、ＡＭ（Ａｉｒ Ｍａｓｓ）を１．
５、及び温度を２５℃とした場合に、短絡電流が６００
ｍＡ以下となるように設計されている。このように設計
した場合、いずれかのセル１０の光起電力がゼロになっ
たとしても、そのセル１０の金属裏面電極層５が溶融す
る程度にまで加熱されることはない。したがって、セル
１０が破壊されるのを防止することができる。
【００２８】直列アレイ１１の上記条件下での短絡電流
は、３００ｍＡ以下であることが好ましく、２００ｍＡ
以下であることがより好ましい。直列アレイ１１の短絡
電流が小さいほど、セル１０の破壊をより良好に防止す
ることができる。
は、３００ｍＡ以下であることが好ましく、２００ｍＡ
以下であることがより好ましい。直列アレイ１１の短絡
電流が小さいほど、セル１０の破壊をより良好に防止す
ることができる。
【００２９】また、本発明を適用することにより得られ
る上記効果は、ホットスポット現象が発生した際に高温
に加熱されるような条件、すなわち、モジュール１の短
絡電流が大きい場合に特に顕著である。したがって、本
発明は、モジュール１の上記条件下での短絡電流が１Ａ
以上の場合に有効であり、特に短絡電流が１．２Ａ以上
の場合により有効となる。
る上記効果は、ホットスポット現象が発生した際に高温
に加熱されるような条件、すなわち、モジュール１の短
絡電流が大きい場合に特に顕著である。したがって、本
発明は、モジュール１の上記条件下での短絡電流が１Ａ
以上の場合に有効であり、特に短絡電流が１．２Ａ以上
の場合により有効となる。
【００３０】同様に、上述した効果は、ホットスポット
現象が発生し易い条件、すなわち、これら直列アレイ１
１の開放電圧が大きい場合に特に顕著である。したがっ
て、これら直列アレイ１１のそれぞれの上記条件下での
開放電圧が１０Ｖ以上である場合、或いは、これら直列
アレイ１１のそれぞれの集積数が１２個以上である場合
により有効となる。
現象が発生し易い条件、すなわち、これら直列アレイ１
１の開放電圧が大きい場合に特に顕著である。したがっ
て、これら直列アレイ１１のそれぞれの上記条件下での
開放電圧が１０Ｖ以上である場合、或いは、これら直列
アレイ１１のそれぞれの集積数が１２個以上である場合
により有効となる。
【００３１】上述した薄膜光電変換セル１０の共通電極
１２に垂直な方向の長さはモジュール１に要求される出
力特性等に依存して決定され、例えば、３００ｍｍない
し１０００ｍｍの範囲内に設定される。また、薄膜光電
変換セル１０の共通電極１２と平行な方向の長さは、個
々の直列アレイ１１の短絡電流に基づいて決定され、例
えば、４００ｍｍ以下とすることにより、個々の直列ア
レイ１１の短絡電流を上記範囲内とすることができる。
なお、セル１０の共通電極１２と平行な方向の長さは、
１５０ｍｍ以上であることが好ましい。セル１０を過剰
に小さくした場合、セル１０を得るための分割工程によ
り多くの時間が必要となり、しかも、光電変換に有効な
面積が減少する。
１２に垂直な方向の長さはモジュール１に要求される出
力特性等に依存して決定され、例えば、３００ｍｍない
し１０００ｍｍの範囲内に設定される。また、薄膜光電
変換セル１０の共通電極１２と平行な方向の長さは、個
々の直列アレイ１１の短絡電流に基づいて決定され、例
えば、４００ｍｍ以下とすることにより、個々の直列ア
レイ１１の短絡電流を上記範囲内とすることができる。
なお、セル１０の共通電極１２と平行な方向の長さは、
１５０ｍｍ以上であることが好ましい。セル１０を過剰
に小さくした場合、セル１０を得るための分割工程によ
り多くの時間が必要となり、しかも、光電変換に有効な
面積が減少する。
【００３２】上述したモジュール１には、通常、その裏
面側に、封止樹脂層（図示せず）を介して有機保護フィ
ルム（図示せず）が設けられる。この封止樹脂層は、透
明基板２上に形成された各薄膜光電変換セル１０を封止
するものであり、有機保護フィルムをこれらセル１０に
接着することが可能な樹脂が用いられる。そのような樹
脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化
性樹脂等を挙げることができ、例えば、ＥＶＡ（エチレ
ン・ビニルアセテート共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニル
ブチラール）、ＰＩＢ（ポリイソブチレン）、及びシリ
コーン樹脂等を用いることができる。
面側に、封止樹脂層（図示せず）を介して有機保護フィ
ルム（図示せず）が設けられる。この封止樹脂層は、透
明基板２上に形成された各薄膜光電変換セル１０を封止
するものであり、有機保護フィルムをこれらセル１０に
接着することが可能な樹脂が用いられる。そのような樹
脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化
性樹脂等を挙げることができ、例えば、ＥＶＡ（エチレ
ン・ビニルアセテート共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニル
ブチラール）、ＰＩＢ（ポリイソブチレン）、及びシリ
コーン樹脂等を用いることができる。
【００３３】有機保護フィルムとしては、ポリフッ化ビ
ニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標
名））のようなフッ素樹脂系フィルム或いはＰＥＴフィ
ルムのように耐湿性や耐水性に優れた絶縁性フィルムが
用いられる。有機保護フィルムは、単層構造でもよく、
これらを積層した積層構造であってもよい。さらに、有
機保護フィルムは、アルミニウム等からなる金属箔がこ
れらフィルムで挟持された構造を有してもよい。アルミ
ニウム箔のような金属箔は耐湿性や耐水性を向上させる
機能を有するので、有機保護フィルムをこのような構造
とすることにより、薄膜光電変換セル１０をより効果的
に水分から保護することができる。
ニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標
名））のようなフッ素樹脂系フィルム或いはＰＥＴフィ
ルムのように耐湿性や耐水性に優れた絶縁性フィルムが
用いられる。有機保護フィルムは、単層構造でもよく、
これらを積層した積層構造であってもよい。さらに、有
機保護フィルムは、アルミニウム等からなる金属箔がこ
れらフィルムで挟持された構造を有してもよい。アルミ
ニウム箔のような金属箔は耐湿性や耐水性を向上させる
機能を有するので、有機保護フィルムをこのような構造
とすることにより、薄膜光電変換セル１０をより効果的
に水分から保護することができる。
【００３４】これら封止樹脂／有機保護フィルムは、真
空ラミネート法により薄膜光電変換モジュール１の裏面
側に同時に貼着することができる。
空ラミネート法により薄膜光電変換モジュール１の裏面
側に同時に貼着することができる。
【００３５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜光
電変換モジュールを概略的に示す上面図である。図３に
示す薄膜光電変換モジュール１は、図１のモジュール１
と同様に透明基板２上に複数の薄膜光電変換セル１０を
集積した構造を有しているが、図１のモジュール１とは
共通電極１２の形状等が異なっている。
明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜光
電変換モジュールを概略的に示す上面図である。図３に
示す薄膜光電変換モジュール１は、図１のモジュール１
と同様に透明基板２上に複数の薄膜光電変換セル１０を
集積した構造を有しているが、図１のモジュール１とは
共通電極１２の形状等が異なっている。
【００３６】図３のモジュール１は、３つの領域１５ａ
〜１５ｃで主に構成されている。領域１５ａ〜１５ｃの
それぞれでは、複数の直列アレイ１１が共通電極１２
ａ，１２ｂにより並列接続されている。また、共通電極
１２ａ，１２ｂは、領域１５ａ〜１５ｃの全てに共用さ
れている。すなわち、図３のモジュール１では、領域１
５ａ〜１５ｃの全ての直列アレイ１１が並列接続されて
いる。
〜１５ｃで主に構成されている。領域１５ａ〜１５ｃの
それぞれでは、複数の直列アレイ１１が共通電極１２
ａ，１２ｂにより並列接続されている。また、共通電極
１２ａ，１２ｂは、領域１５ａ〜１５ｃの全てに共用さ
れている。すなわち、図３のモジュール１では、領域１
５ａ〜１５ｃの全ての直列アレイ１１が並列接続されて
いる。
【００３７】図３に示すモジュール１では、セル１０の
サイズを大幅に変更することなく各直列アレイ１１の集
積数を減少させることができる。したがって、低電圧出
力が望まれる場合に特に有用である。
サイズを大幅に変更することなく各直列アレイ１１の集
積数を減少させることができる。したがって、低電圧出
力が望まれる場合に特に有用である。
【００３８】上述した各実施形態は、透明基板２上に、
透明電極層３、ｐ−ｉ−ｎ接合を有する薄膜光電変換ユ
ニット４、及び金属電極層５を順次積層した構造に関す
るものであるが、他の構造を採用することもできる。例
えば、基板上に、金属電極層、ｎ−ｉ−ｐ接合を有する
薄膜光電変換ユニット、及び透明電極層を順次積層した
構造を採用することができる。また、薄膜光電変換ユニ
ット４をタンデム型とすることも可能である。
透明電極層３、ｐ−ｉ−ｎ接合を有する薄膜光電変換ユ
ニット４、及び金属電極層５を順次積層した構造に関す
るものであるが、他の構造を採用することもできる。例
えば、基板上に、金属電極層、ｎ−ｉ−ｐ接合を有する
薄膜光電変換ユニット、及び透明電極層を順次積層した
構造を採用することができる。また、薄膜光電変換ユニ
ット４をタンデム型とすることも可能である。
【００３９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例）図１及び図２に示す薄膜光電変換モジュール
１を以下に示す方法により作製した。まず、ＹＡＧレー
ザを用いて基板１の長辺に平行にレーザスキャンするこ
とにより、ガラス基板２の一方の主面に形成されたＳｎ
Ｏ2膜３をスクライブして複数の帯状パターンに分割し
た。
１を以下に示す方法により作製した。まず、ＹＡＧレー
ザを用いて基板１の長辺に平行にレーザスキャンするこ
とにより、ガラス基板２の一方の主面に形成されたＳｎ
Ｏ2膜３をスクライブして複数の帯状パターンに分割し
た。
【００４０】その後、プラズマＣＶＤ法により、ＳｎＯ
2膜３上に、厚さ１０ｎｍのｐ型水素含有非晶質シリコ
ンカーバイド層４１、厚さ３００ｎｍのｉ型水素含有非
晶質シリコン層４２、及び厚さ１０ｎｍのｎ型水素含有
微結晶シリコン層４３を順次成膜した。なお、ｐ型水素
含有非晶質シリコンカーバイド層４１は不純物としてボ
ロンをドープされ、ｉ型水素含有非晶質シリコン層４２
はノンドープであり、ｎ型水素含有微結晶シリコン層４
３は燐をドープされている。以上のようにして、ｐ−ｉ
−ｎ接合を有する薄膜光電変換ユニット４を形成した。
2膜３上に、厚さ１０ｎｍのｐ型水素含有非晶質シリコ
ンカーバイド層４１、厚さ３００ｎｍのｉ型水素含有非
晶質シリコン層４２、及び厚さ１０ｎｍのｎ型水素含有
微結晶シリコン層４３を順次成膜した。なお、ｐ型水素
含有非晶質シリコンカーバイド層４１は不純物としてボ
ロンをドープされ、ｉ型水素含有非晶質シリコン層４２
はノンドープであり、ｎ型水素含有微結晶シリコン層４
３は燐をドープされている。以上のようにして、ｐ−ｉ
−ｎ接合を有する薄膜光電変換ユニット４を形成した。
【００４１】次に、ＹＡＧレーザを用いて基板１の長辺
に平行にレーザスキャンすることにより、この薄膜光電
変換ユニット４のスクライブを行い、薄膜光電変換ユニ
ット４を複数の帯状パターンに分割した。
に平行にレーザスキャンすることにより、この薄膜光電
変換ユニット４のスクライブを行い、薄膜光電変換ユニ
ット４を複数の帯状パターンに分割した。
【００４２】次に、薄膜光電変換ユニット４上に、スパ
ッタ法により、厚さ９０ｎｍのＺｎＯ膜（図示せず）及
び厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５を順次成膜して裏面電極層
を形成した。この裏面電極層についても、同様に、ＹＡ
Ｇレーザを用いたレーザスクライブを行い、複数の帯状
パターンに分割した。
ッタ法により、厚さ９０ｎｍのＺｎＯ膜（図示せず）及
び厚さ３００ｎｍのＡｇ膜５を順次成膜して裏面電極層
を形成した。この裏面電極層についても、同様に、ＹＡ
Ｇレーザを用いたレーザスクライブを行い、複数の帯状
パターンに分割した。
【００４３】続いて、ＹＡＧレーザを用いて基板２の短
辺に平行にレーザスクライブを行い、ＳｎＯ2膜３、薄
膜光電変換ユニット４、及び裏面電極層をそれぞれ基板
２の長辺方向に分割した。以上のようにして、縦１０ｍ
ｍ×横２００ｍｍの薄膜光電変換セル１０を縦方向に
（基板２の短辺に平行に）５０段直列接続してなる直列
アレイ１１を４個形成した。
辺に平行にレーザスクライブを行い、ＳｎＯ2膜３、薄
膜光電変換ユニット４、及び裏面電極層をそれぞれ基板
２の長辺方向に分割した。以上のようにして、縦１０ｍ
ｍ×横２００ｍｍの薄膜光電変換セル１０を縦方向に
（基板２の短辺に平行に）５０段直列接続してなる直列
アレイ１１を４個形成した。
【００４４】その後、基板２に一対の電極バスバー１２
を取り付けてこれら直列アレイ１１同士を並列接続し
た。さらに、基板２の直列アレイ１１を形成した面に、
ＥＶＡ層（図示せず）を介してフッ素樹脂系シート（商
標名：テドラー；図示せず）をラミネートすることによ
りモジュール１を得た。
を取り付けてこれら直列アレイ１１同士を並列接続し
た。さらに、基板２の直列アレイ１１を形成した面に、
ＥＶＡ層（図示せず）を介してフッ素樹脂系シート（商
標名：テドラー；図示せず）をラミネートすることによ
りモジュール１を得た。
【００４５】以上説明した方法で１０枚のモジュール１
を製造し、それぞれについて、光源としてキセノンラン
プを用いた放射照度１００ｍＷ／ｃｍ2、ＡＭ１．５の
ソーラーシュミレータを用いて出力特性を調べた。な
お、測定温度は２５℃とした。
を製造し、それぞれについて、光源としてキセノンラン
プを用いた放射照度１００ｍＷ／ｃｍ2、ＡＭ１．５の
ソーラーシュミレータを用いて出力特性を調べた。な
お、測定温度は２５℃とした。
【００４６】その結果、モジュール１の開放電圧は４４
Ｖであり、短絡電流は１Ａであった。また、それぞれの
直列アレイ１１については、開放電圧が４４Ｖであり、
短絡電流は２５０ｍＡであった。
Ｖであり、短絡電流は１Ａであった。また、それぞれの
直列アレイ１１については、開放電圧が４４Ｖであり、
短絡電流は２５０ｍＡであった。
【００４７】次に、これらモジュール１をそれぞれ短絡
して、上記照射条件下に放置した。なお、このとき、そ
れぞれのモジュール１においては、セル１０の１つには
光を照射せずに、その光起電力をゼロとした。１分経過
後、それぞれのモジュール１についてセル１０が破壊さ
れたかどうかを調べた。その結果、全てのモジュール１
において、セル１０の破壊は見られなかった。
して、上記照射条件下に放置した。なお、このとき、そ
れぞれのモジュール１においては、セル１０の１つには
光を照射せずに、その光起電力をゼロとした。１分経過
後、それぞれのモジュール１についてセル１０が破壊さ
れたかどうかを調べた。その結果、全てのモジュール１
において、セル１０の破壊は見られなかった。
【００４８】（比較例）基板の短辺に平行にレーザスク
ライブを行わずに、縦１０ｍｍ×横８００ｍｍの薄膜光
電変換セルを縦方向に５０段直列接続してなる直列アレ
イを１個形成したこと以外は上記実施例と同様にして薄
膜光電変換モジュールを１０枚製造した。
ライブを行わずに、縦１０ｍｍ×横８００ｍｍの薄膜光
電変換セルを縦方向に５０段直列接続してなる直列アレ
イを１個形成したこと以外は上記実施例と同様にして薄
膜光電変換モジュールを１０枚製造した。
【００４９】これらモジュールについても上記実施例と
同様の条件で出力特性を調べた。その結果、モジュール
の開放電圧は４４Ｖであり、短絡電流は１Ａであった。
同様の条件で出力特性を調べた。その結果、モジュール
の開放電圧は４４Ｖであり、短絡電流は１Ａであった。
【００５０】次に、これらモジュールをそれぞれ短絡し
て、上記照射条件下に放置した。なお、このとき、それ
ぞれのモジュールにおいては、セルの１つには光を照射
しなかった。１分経過後、それぞれのモジュールについ
てセルが破壊されたかどうかを調べた。その結果、１０
枚のモジュールにおいてセルの破壊が生じた。
て、上記照射条件下に放置した。なお、このとき、それ
ぞれのモジュールにおいては、セルの１つには光を照射
しなかった。１分経過後、それぞれのモジュールについ
てセルが破壊されたかどうかを調べた。その結果、１０
枚のモジュールにおいてセルの破壊が生じた。
【００５１】
【発明の効果】以上示したように、本発明においては、
それぞれの直列アレイの短絡電流が所定値以下となるよ
うに設計されるため、１つの薄膜光電変換セルが全く光
起電力を生じない場合においてもそのセルの破壊を十分
に防止することが可能である。すなわち、本発明による
と、高い信頼性を有する薄膜光電変換モジュールが提供
される。
それぞれの直列アレイの短絡電流が所定値以下となるよ
うに設計されるため、１つの薄膜光電変換セルが全く光
起電力を生じない場合においてもそのセルの破壊を十分
に防止することが可能である。すなわち、本発明による
と、高い信頼性を有する薄膜光電変換モジュールが提供
される。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る薄膜光電変換モ
ジュールを概略的に示す上面図。
ジュールを概略的に示す上面図。
【図２】図１に示す薄膜光電変換モジュールのＡ−Ａ線
に沿った断面図。
に沿った断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る薄膜光電変換モ
ジュールを概略的に示す上面図。
ジュールを概略的に示す上面図。
１…薄膜光電変換モジュール ２…基板 ３…透明前面電極層 ４…薄膜光電変換ユニット ５…金属裏面電極層 １０…薄膜光電変換セル １１…直列アレイ １２…共通電極
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に形成されそれぞれ複
数の薄膜光電変換セルを直列接続してなる複数の直列ア
レイと、該複数の直列アレイを並列接続する一対の共通
電極とを具備し、下記条件下での短絡電流が１Ａ以上の
薄膜光電変換モジュールであって、 前記複数の直列アレイのそれぞれの下記条件下での短絡
電流は６００ｍＡ以下であることを特徴とする薄膜光電
変換モジュール。 光源 ：キセノンランプ 放射照度：１００ｍＷ／ｃｍ2 ＡＭ ：１．５ 温度 ：２５℃ - 【請求項２】 前記複数の薄膜光電変換セルは、それぞ
れ、前記基板上に順次形成された第１の電極層と非単結
晶シリコン系薄膜光電変換ユニットと第２の電極層とを
具備することを特徴とする請求項１に記載の薄膜光電変
換モジュール。 - 【請求項３】 前記複数の薄膜光電変換セルは前記基板
上で縦横格子状の配列構造を呈することを特徴とする請
求項１または２に記載の薄膜光電変換モジュール。 - 【請求項４】 前記複数の直列アレイは前記複数の薄膜
光電変換セルを縦方向に直列接続してなり、前記一対の
共通電極は前記配列構造の縦方向両端部にそれぞれ配置
されたことを特徴とする請求項３に記載の薄膜光電変換
モジュール。 - 【請求項５】 前記複数の直列アレイのそれぞれの前記
条件下での短絡電流は３００ｍＡ以下であることを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の薄膜光
電変換モジュール。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23870899A JP4053193B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 薄膜光電変換モジュール |
| AU20613/00A AU767581B2 (en) | 1999-08-25 | 2000-03-01 | Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same |
| EP00103474A EP1079441A3 (en) | 1999-08-25 | 2000-03-01 | Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same |
| EP10175900A EP2256824A3 (en) | 1999-08-25 | 2000-03-01 | Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same |
| EP14184222.9A EP2835834A3 (en) | 1999-08-25 | 2000-03-01 | Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same |
| US09/517,218 US6288323B1 (en) | 1999-08-25 | 2000-03-02 | Thin film photoelectric conversion module and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23870899A JP4053193B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 薄膜光電変換モジュール |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068713A true JP2001068713A (ja) | 2001-03-16 |
| JP2001068713A5 JP2001068713A5 (ja) | 2007-07-05 |
| JP4053193B2 JP4053193B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=17034108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23870899A Expired - Lifetime JP4053193B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 薄膜光電変換モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4053193B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6653550B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-11-25 | Kaneka Corporation | Integrated thin-film photoelectric conversion module |
| JP2006049552A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 太陽電池モジュールおよび太陽電池素子 |
| EP1930948A1 (de) * | 2006-12-06 | 2008-06-11 | SCHOTT Solar GmbH | Elektrodenanordnung für ein Photovoltaisches Modul in Reihenschaltung |
| WO2009001647A1 (ja) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | 光電変換装置、集積型光電変換装置、光電変換装置の製造方法 |
| WO2009011174A1 (ja) | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | 薄膜太陽電池モジュール |
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| JP2009177224A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009177222A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009529783A (ja) * | 2007-01-09 | 2009-08-20 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 薄膜型光起電装置モジュール及びその製造方法 |
| WO2009104601A1 (ja) | 2008-02-18 | 2009-08-27 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2009200445A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Sharp Corp | 太陽光発電システム |
| WO2010026849A1 (ja) | 2008-09-04 | 2010-03-11 | シャープ株式会社 | 集積型薄膜太陽電池 |
| US7750233B2 (en) | 2005-03-07 | 2010-07-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film solar cell and manufacturing method thereof |
| WO2010079769A1 (ja) | 2009-01-09 | 2010-07-15 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池モジュール及び薄膜太陽電池アレイ |
| WO2010079770A1 (ja) | 2009-01-09 | 2010-07-15 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池モジュール |
| JP2015154071A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 聯相光電股▲ふん▼有限公司 | 熱破損防止用薄膜太陽電池パネル |
-
1999
- 1999-08-25 JP JP23870899A patent/JP4053193B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2009011174A1 (ja) | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | 薄膜太陽電池モジュール |
| EP2169729A4 (en) * | 2007-07-13 | 2015-11-18 | Sharp Kk | SOLAR CELL MODULE IN THIN LAYER |
| JPWO2009104601A1 (ja) * | 2008-02-18 | 2011-06-23 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池モジュール |
| WO2009104601A1 (ja) | 2008-02-18 | 2009-08-27 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池モジュール |
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| WO2010026849A1 (ja) | 2008-09-04 | 2010-03-11 | シャープ株式会社 | 集積型薄膜太陽電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4053193B2 (ja) | 2008-02-27 |
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