JP2001077383A - 薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明絶縁基板に直接素子が形成された基板一
体型薄膜太陽電池モジュールの専有面積のなかで光起電
力に寄与する部分の面積を減少することなく、バス領域
間あるいはバス領域から端子ボックス等に電力供給接続
領域までの配線を高い信頼性でかつ簡便に実現する。 【解決手段】 バス領域からの配線を半田メッキ銅箔で
行うと共に、素子面と該半田メッキ銅箔との間の絶縁を
充填材で埋設された絶縁シートで行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜太陽電池モジ
ュール及びその製造方法に係わり、特に透明絶縁基板上
に光起電力素子が直接形成され構成された薄膜太陽電池
を単一あるいは少数組み合わせて構成される薄膜太陽電
池モジュールの電極取り出し構成及びその組み付け方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】資源の枯渇、あるいは二酸化炭素の発生
量の増大等の環境問題を解決する手段として太陽光発電
が盛んとなっており、シリコン等の半導体材料の使用量
が少ないと言う点で薄膜太陽電池が注目されている。

【０００３】薄膜太陽電池は従来から実用化されている
結晶基板を用いる太陽電池と比較して光を電力に変換す
る効率が数割低いという問題があり、特に日本などの太
陽電池を設置する場所が限られている環境においては、
太陽電池モジュールの占有する面積に対して発電に寄与
する面積を大きくすることがその効率のギャップを埋め
る手段として重要視されている。結晶基板を用いる太陽
電池の場合は結晶基板一枚に一つの太陽電池が形成され
ておりそれを数１０枚接続して太陽電池モジュールを構
成しているが、それを配置するための隙間、接続された
太陽電池素子の電力を端子ボックス等の接続手段まで配
線の領域のために太陽電池モジュールの面積の内、実
際、発電に寄与する面積はその７割から８割である。こ
れに対して薄膜太陽電池モジュールでは透明絶縁基板に
直接太陽電池素子を形成し、基板上で接続する薄膜太陽
電池モジュール（以降、基板一体型太陽電池モジュール
と呼ぶ）が提案されており、発電領域の面積はモジュー
ル専有面積の９割程度まで実現可能である。

【０００４】基板一体型太陽電池の太陽電池部分の構
造、並びにその製造方法については、米国特許第４２９
２０９２号に開示されている。ガラス等の透明絶縁基板
に透明導電膜を形成し、レーザ加工線によりストリップ
状の個別の光起電力領域に分離し、その上にｐ型、ｉ
型、ｎ型のアモルファスシリコンを全面に製膜し光起電
力半導体層とする。最初の加工線と平行にずらした位置
に隣の素子と接続するための接続溝をレーザ加工にて作
り。さらに裏面電極層を形成した後、接続溝と平行かつ
透明電極の分離溝と反対側に裏面電極分離溝を形成す
る。これらの工程により一つの基板にストリップ状の複
数の光起電力素子が直列に接続された薄膜太陽電池が形
成される。

【０００５】薄膜太陽電池の電力を取り出す為に接続の
終端部あるいは途中にバス手段が設けられる。バス手段
は発電に寄与しない部分であるので光起電力素子より若
干狭いストリップ状の領域（バス領域）に、より電力を
集めやすい様に、良導体を設置する。良導体としては例
えば特開平３−１７１６７５に開示されている様にガラ
スフリット等の金属粒子を分散したペーストをその領域
に塗布する方法、あるいは特開平９−８３００１に開示
されている様に半田メッキ銅箔をセラミック用の半田で
接続する方法がある。

【０００６】結晶基板、薄膜を問わず太陽電池モジュー
ルには、外部に電力を供給するための接続手段を持って
おり、その具体例として端子ボックスが用いられる。端
子ボックスはその中に端子を持っており、太陽電池モジ
ュール内部から引き出された線がその端子に接続されて
おり、その端子を介して出力用電力ケーブルが接続され
る。

【０００７】バス領域と外部接続手段の間の接続構造に
は、結晶基板太陽電池で用いられている透明支持体の上
に銅箔を基板と同平面で並べて接続する方法や、特開平
３−１７１６７５の様に透明絶縁基板上の主として周辺
部に存在する光起電力素子が存在しない領域にガラスフ
リット等の金属粒子を分散したペーストを線状に塗布し
て配線する方法が存在するが、これらの方法では配線の
ためにスペースを要するために、限られた太陽電池モジ
ュールの専有面積から発電領域の面積を奪ってしまう点
に問題がある。

【０００８】この様な問題を解決するために、特開平９
−３２６４９７には素子を封止するための充填材の中で
バス領域と外部に電力を供給する手段を接続するための
配線を半田メッキした銅箔等で行うことが提案されてい
る。この場合、銅箔と光起電力素子と間の絶縁を確保す
るための絶縁フイルムが用いられ、充填材と裏面カバー
をその上に設置する構造が従来例として開示され、ま
た、銅箔を絶縁フィルムで被覆した構成のものが実施例
として開示されている。

【０００９】前者の方法を具体的に図２に紹介すると、
薄膜太陽電池１００上に正負の電力を集めるバス領域
３，３’を設けそれらの上には半田メッキ銅箔４，４’
が設けられ、これらの半田メッキ銅箔４，４’の間に外
部に電力を供給するための接続手段としての端子ボック
スの電極取り出し部が配置される位置に対応して絶縁フ
ィルム７を敷き、一端を半田メッキ銅箔４，４’に接続
した２本の半田メッキ銅箔５，５’を絶縁フィルムの上
に這わせて配線とする。続いて、その上に被せられる裏
面保護カバー１３をガラス基板１に密着させるための充
填材のフィルム９とを該裏面保護カバーとこの順序で重
ねていく。この裏面カバー１３には電極取り出しの為の
開口部が設けられており、半田メッキ銅箔５，５’はそ
の開口部から裏面カバーの外側に導出され、この状態で
真空ラミネーターを用いて加熱圧着され固定される。

【００１０】また、同発明の実施例の方法を図３に紹介
すると、半田メッキ銅箔５，５’の代わりに図４に示す
ように絶縁フィルム１５によって被覆された銅箔４５、
４５’を用いると共に図２で用いていた絶縁シート７を
用いない構成である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて、特開平３−１７１６７５に示した方法では、配線
の為に失われる面積が大きく、太陽電池モジュールとし
ての特性が低下するという問題がある。

【００１２】これに代わる方法として特開平９−３２６
４９７に開示された方法は組立は容易であるが、完成し
たモジュールを観察すると図２に示す方法では半田メッ
キ銅箔５，５’の下には充填材が存在しないことが判明
し、開口部から半田メッキ銅箔を引っ張ると隙間ができ
た。また、図３の構造のものでは被覆された銅箔４５，
４５’と光起電力素子との間に同様に隙間が生じた。

【００１３】これらの薄膜太陽電池モジュールを、湿度
８５％、温度８５℃の環境試験機に入れて１０００時間
経過したときに観察したところ、上述した隙間に水分が
進入して、その近傍の裏面電極が腐食していた。また、
充填材以外の接着剤を用いて絶縁フィルム１５が銅箔を
被覆した場合において、絶縁フィルム１５の周辺の充填
材９が黄色く変色していた。

【００１４】太陽電池モジュールは家屋の屋上等に設置
され常時８０℃程度まで温度が上昇するなど環境の影響
を受けやすい点、価格や販売形態から２０年程度の耐用
年数を要求されている点など、極めて厳しい信頼性項目
を要求されている。これに対応するためには、信頼性の
保証されたもの以外の材料の使用を避けると共に、太陽
電池モジュール内部は充填材で完全に充填され空隙の無
い状態にする必要がある。

【００１５】また、この様な厳しい信頼性項目を満足す
ると共に、太陽光発電の普及の為には価格面を安価に押
さえる必要があり、簡易な構造や方法で上記項目を実現
する必要がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記条件を満
たす解決手段を、特開平９−３２６４９７に開示した構
造を出発点として、日夜改良してきた結果、請求項に記
載したように本発明に開示する単純且つ明解な手段を見
いだした。

【００１７】すなわち本発明によれば、その薄膜太陽電
池が形成された面を保護する充填材と保護カバーを含む
封止手段と、その薄膜太陽電池により発生した電力を外
部に供給するための接続手段とを含む薄膜太陽電池モジ
ュールにおいて、前記バス領域から接続手段までの配線
が、前記充填材に埋設され、その配線と裏面電極層との
間に、配線を埋設する充填材と同じ材質の充填材に埋設
された絶縁シートが存在するようにした。

【００１８】この構造を実現する構造として、具体的に
は前記充填材が、真空ラミネート法で用いられるエチレ
ン・酢酸ビニール共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニールブ
チラール（ＰＶＢ）等の未硬化のシート状で供給され、
加熱により溶融し、熱架橋するタイプのものを用いる場
合では、バス領域から電力供給の為の接続手段（端子ボ
ックス）とを結ぶ配線と太陽電池の裏面電極面との間を
含む領域に、充填材のシートで絶縁シートをサンドイッ
チした３層構造のものを挟み、その領域において透明絶
縁基板、薄膜太陽電池素子、充填材、絶縁シート、充填
材、配線（銅箔）、全面を覆う充填材、全面を覆う裏面
カバーが順に積層する構成として真空ラミネート法で脱
気、加熱、圧着する方法が一方法とし実施される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、具体的な実施の形態を図を
用いて説明する。ここに述べられる内容は形態を説明す
るものであり、これに限定されるものではなく、別の形
態をとるものであってもその技術思想を反映するもので
あれば、適用できるものである。

【００２０】［薄膜太陽電池］図５には、本発明で用い
られる薄膜太陽電池の一例の断面図を、図６には上面図
を示す。

【００２１】薄膜太陽電池で用いられる透明絶縁基板１
としてはガラスや耐熱性のプラスチックが用いられる。
この基板上に基板の不純物がその上の層に拡散しない様
に例えばＳｉＯ₂が形成される。この上に透明電極層が
形成される。

【００２２】透明電極層１６としては、結晶粒の頂角に
よって凹凸が形成される形に成長したＳｎＯ₂が好適に
用いられる。その形成方法としては熱ＣＶＤ法が一般的
である。

【００２３】この透明電極層はレーザ加工法などを用い
て溝１８が設けられ、ストリップ状の個別領域１７が形
成される。

【００２４】その上には半導体層１９が形成される。半
導体層としてはアモルファスシリコンや、薄膜多結晶シ
リコン、ＣＩＳ、ＣｄＴｅなどの光起電力接合が適宜形
成される。また透明電極の材料もこれらの半導体に適し
たものが適宜選択される。

【００２５】これらの半導体層には隣の光起電力素子と
の接続の為の溝２１が設けられる。

【００２６】半導体層１９の上には裏面電極層２２が形
成される。裏面電極層としては、ＺｎＯなどの透明導電
材料とＡｇなどの高光反射金属を組み合わせた電極が好
適に用いられる。

【００２７】これらの裏面電極層３３は溝２４によって
個別の電極２３となる。この形態により透明電極と裏面
電極の間に半導体が挟まれた単位素子２８が直列に接続
される。

【００２８】これらの素子２８が接続されたの両端には
電力を集めるためのバス領域３，３’が設けられる。こ
の領域には透明電極層を露呈させるための溝２５が複数
設けられ、その部分に離散的にセラミック半田のバンプ
２６が形成される。セラミック半田は透明電極やセラミ
ックと接合が可能になるように希土類を配合したもので
あり、千住金属などからセラソルザの商品名で市販され
ている。

【００２９】このバンプ２６に半田メッキ銅箔４が接続
されている。半田メッキ銅箔４は０．２ｍｍ前後の厚み
の幅数ｍｍの銅箔を通常の共晶半田でコートしたもので
ある。このコートにより耐食性が改善されるのと、バン
プの上にこの銅箔を配置し銅箔の上から半田鏝で押さえ
るだけで容易に半田接続ができるという効果がある。そ
の結果、酸系の材料であるフラックスが不必要となり封
止後のフラックス残留の問題が生じないので信頼性の面
でも好適である。

【００３０】また基板１の周辺領域２７には全ての上の
層が存在しない領域があるか、あるいは上の全ての層を
除去した溝を設けることで、電気的に絶縁すると共に、
この領域での充填材の付着力が増大する効果により、周
囲から空気や水分を隔離している。

【００３１】これらを素子が形成されている面からみる
と図６のように、基板の中央部にストリップ状の太陽電
池素子２８の裏面電極が並んで見えて発電領域２を形成
し、その両端にバス領域３，３’があり、それらを取り
囲む周辺領域２７が存在している。

【００３２】なお、バス領域上の半田メッキ銅箔４，
４’は、充填材が銅箔と素子面との隙間に充填するよう
に僅かな隙間を形成するように調整されて接続される。

【００３３】［配線］太陽電池モジュールから外部へ電
力を供給するための手段としての端子ボックスの位置は
用途により任意に選定できるが、現行市販されている結
晶基板のモジュールの場合においては短辺の中央近傍の
ガラス面端部より数ｃｍの場所に位置しているケースが
多い。ここでは短辺中央部５ｃｍの場所に端子ボックス
を配置するとして図７、図８を用いて説明する。

【００３４】この場合、まず図８（ｂ）の様に、バス領
域上３．３’の半田メッキ銅箔４，４’の基板端から５
ｃｍの位置に別の半田メッキ銅箔５，５’を接続する。
この半田メッキ銅箔５，５’は端子ボックスの金具と接
続するのに最適なものを選ぶ、発明者の経験上は、バス
領域の半田メッキ銅箔４，４’の幅は比較的長い引き回
しをするのに都合よくするために３ｍｍより狭くするの
がよく、半田バンプとの半田の付着強度を１ｋｇ以上に
確保する為には１ｍｍより広くするのが好ましい。ま
た、端子ボックスまでの接続用の半田メッキ銅箔５，
５’は強度を確保するためにバス領域の半田メッキ銅箔
より幅が広いことが望ましく、ボックス内部の接続端子
の幅が７ｍｍ程度であるので５ｍｍ前後のものが好まし
く用いられる。この銅箔の厚みは作業性の利便から０．
２ｍｍ以下の厚みが好ましい。

【００３５】バス領域の半田メッキ銅箔４，４’と引き
回し用の半田メッキ銅箔５，５’の接続は、接続する場
所で両者を重ね合わせ、押さえながら半田鏝で銅箔上の
半田を溶融させて半田付けする。半田付け強度は最低で
も１ｋｇは必要であるが、この強度を確保するためには
半田メッキ銅箔上の半田厚みを５０μｍ以上にする必要
があり好ましくは０．１ｍｍあるものが望ましい。半田
の量を確保すると半田付け強度が増すので半田を追加す
ることも可能であるが、フラックス（半田用のヤニ）が
含まれると金属を腐食する危険性がある点、また半田を
供給する作業が繁雑になるため、半田メッキの厚みを確
保してメッキの半田のみで接続することが有効であるこ
とが解っている。

【００３６】半田の量が少ないと半田強度が小さくなる
原因は、銅箔の面が接触面に対して０．１ｍｍ以上の凹
凸があり、その凹凸を埋めるだけの半田が無いと半田接
合は面状ではなく点状になるためである。

【００３７】［絶縁シート］バス領域から外部へ電力を
供給するための接続手段までの配線と太陽電池の素子面
の間には、充填材に埋設された絶縁シート７が配置され
ている。

【００３８】太陽電池モジュールの充填材９は、一般的
にエチレン・酢酸ビニール共重合体（ＥＶＡ）が用いら
れる。また、裏面保護カバー１３の材料としては、フッ
素系のフィルムが用いられ特にデュポン社のＴｅｄｌｅ
ｒが一般的であり、水分の透過を防止するためにＴｅｄ
ｌｅｒ／Ａｌ箔／Ｔｅｄｌｅｒの３層構造が好適に用い
られる。この組み合わせは、１９８０年代初頭に米国の
ジェット推進研究所（ＪＰＬ）が結晶基板を用いた太陽
電池モジュールの材料・構造を総括的に検討した結果、
最も信頼性の高い組み合わせとして見いだされたもので
あり、以来２０年間に渡ってほぼ業界標準として用いら
れているものである。本発明ではこの組み合わせが好適
に用いられるが、この２０年間各社より、より安価な、
あるいは信頼性を改善した代替品などが開発されつつあ
り、これらのものも適宜用いられる。

【００３９】絶縁シート７としては、信頼性の面から既
に信頼性の確認された材料を使用するのが好ましい。ま
た、絶縁を確保する為には金属を含まない方が良く、Ｔ
ｅｄｌｅｒの単体シートなどが好適な選択となるが、他
にはＰＥＴなどの安価な樹脂フィルム等も安全性を確保
できるなら使用することが可能である。

【００４０】絶縁シート７は、透明のものも選択するこ
とが可能であるが、薄膜太陽電池１００には半導体及び
裏面電極層の存在しない部分２４があり、光入射側から
見るとこの部分が透けて見えるため、前記半田メッキ銅
箔を隠蔽するために、裏面保護カバーの充填材と触れる
側の色調と同じものを使用するのが好ましい。

【００４１】絶縁シート７は、バス領域間の太陽電池素
子群（発電領域２）と半田メッキ銅箔５，５’とが接触
しない様に適宜、長さ及び幅が選択される。厚みとして
は、３０μｍ乃至１００μｍのものが封止後にその部分
が突起とならない様に選択される。半田メッキ銅箔５，
５’の幅に対して絶縁シート７の幅は大きめにする必要
があり、作業的には５ｍｍの半田メッキ銅箔に対して２
５ｍｍ以上あれば半田メッキ銅箔が万が一ずれた場合に
も絶縁を確保できる。図７（Ｂ）には、絶縁シート７と
それを挟む充填材６，８を示す。

【００４２】絶縁シートを埋設する充填材６，８は、前
述のＥＶＡの場合は、熱可塑性のシートとして供給され
る。この場合は絶縁シートと同じ形状に加工して、絶縁
シートをサンドイッチの様に挟んで所定の位置にセット
する。これらのシートは、ずれない様に部分的にＥＶＡ
を溶融させて仮固定することも可能である。発明者らは
電気アイロン（表面にテフロン加工のあるもの）の温度
設定を「中」にして（鏝面温度１３０℃）部分的に押さ
えることでズレが生じないことを発見している。温度設
定を「高」にすると１６０℃以上となりＥＶＡが変質が
起こるので温度設定には注意が必要となる。

【００４３】また、絶縁シート７、ＥＶＡ６，８は加熱
に対して延伸方向に対して縮みやすい傾向があり、寸法
精度を確保するために、縮みにくい延伸方法（例えば二
軸延伸法）で作られた材料を用いる、あらかじめ熱収縮
を測定して縮みにくい方向を寸法精度の必要な長手方向
にする、あるいは、予備的な加熱で寸法を安定化させて
から用いる等の対策が必要である。なお、絶縁シートと
充填材を設置するのは、半田メッキ銅箔５，５’設置の
前でも後でも実施の態様にあわせて選択できる。

【００４４】［裏面保護カバーの設置］電力取り出し接
続手段までの半田メッキ銅箔５，５’を端子ボックス設
置位置にて、その端子ボックス側の端が基板に対して垂
直になるように折り曲げて、図７（Ｃ）に示す様に半田
メッキ銅箔を通すためのスリット１０を開口した基板全
面を覆う充填材を被せる。ＥＶＡの場合は基板より若干
大きめのサイズのものを用いると前述の熱収縮に対して
対策できる。概略的には長さで２％から５％大きめにす
るのが好ましい。半田メッキ銅箔５，５’を通すための
スリット１０は銅箔の裏面カバーの外に出る部分以外に
ついては充填材に覆われている必要があるため出来るだ
け細くする必要がある。

【００４５】裏面保護カバー１３も同様に開口１４を設
ける必要があるが、裏面保護カバー１３としてＴｅｄｌ
ｅｒ／Ａｌ箔／Ｔｅｄｌｅｒ三層シートの様に金属層を
含むカバーを用いるときにおいては開口部分１４で半田
メッキ銅箔５，５’と金属層とが電気的に接触すると、
太陽電池の出力の全てが金属層で短絡して出力が得られ
ない、あるいは、一方の極の銅箔と金属層とが接触した
場合でも、裏面保護カバー１３の一部が後で設置するフ
レームや取り付け具と接触すると、漏電して安全上問題
となる。工業規格ではフレームや金具と端子間の絶縁耐
圧を１．５ｋＶ以上維持することが決められており、こ
れに適合する上でも前記接触を防ぐ対策が必要となって
くる。

【００４６】その為の対策としては、裏面保護カバー１
３に設ける開口１４を半田メッキ銅箔より大きくすると
ともに、保護カバーの開口より大きめでかつ半田メッキ
銅箔を通す穴あるいはスリットがあり充填材に埋設され
た別の絶縁シート１１を充填材の上に配置してから裏面
保護カバー１３を設置する方法が採られている。

【００４７】具体的には図７（Ｄ）、図８（Ｅ）に示す
様に充填材のシートの上に保護カバーの穴より少し大き
めで切り込みのあるＴｅｄｌｅｒシート小片を半田メッ
キ銅箔の周りにセットし、さらにほぼ同じサイズのＥＶ
Ａシート小片１２をセットしてから、保護カバーをセッ
トすればよい。

【００４８】保護カバーの開口から半田メッキ銅箔を出
すとともに耐熱性テープで銅箔と保護カバーが接触しな
い位置に仮固定することにより、真空ラミネート工程で
ずれることなく、ショートしない様にすることが出来
る。図８（Ｆ）、図８（Ｇ）参照。

【００４９】［真空ラミネート工程］以上の工程にて組
立てた太陽電池モジュールは真空室がゴムのダイアフラ
ムで上下に分離された二重真空槽式ラミネーター（略称
真空ラミネーター）で加熱圧着される。太陽電池モジュ
ールはガラスを下にした状態で装置にセットされる。

【００５０】まず、１００℃程度の温度で、上下の真空
室を真空引きし太陽電池モジュールを脱気する。この時
の到達真空度は装置のカタログでは０．５ｔｏｒｒ程度
である。この間にＥＶＡが溶融し内部の気泡等が除去さ
れる。次に上側の真空室に大気を導入することで大気圧
でモジュールを圧着する。そのまま、１５０℃程度まで
昇温しＥＶＡを架橋させる。この架橋時間は１９８０年
頃は１５分程度かかったが最近ではファーストキュア品
が販売され２分程度で架橋させることが可能である。

【００５１】この様にして組上がった薄膜太陽電池モジ
ュールは、基板周辺にはみ出した充填材や保護カバーを
除去するとともに、周辺枠や端子ボックスを所定の場所
に取り付けることで製品として完成する。

【００５２】以上の工程での各シートの重ね合わせの構
成を図９に示す。

【００５３】薄膜太陽電池モジュールの配線部分の周辺
以外の部分では図９（ａ）に示す様に充填材とカバーの
２層であるのに対して、配線の周辺部では図９（ｂ）に
示すように３層の充填材層６，８，９、１枚の絶縁シー
ト層７、半田メッキ銅箔４が重なって裏面保護カバーの
内部に配置されている部分があり、この部分が外観上盛
り上がって見えると共に封止材の応力集中の原因となる
可能性がある。

【００５４】この対策としては、主要な充填材の厚みが
０．４ｍｍとすれば、本発明で新たに用いられる部分に
対しては０．２ｍｍの充填材を用いることが好ましい。

【００５５】さらに、本発明の絶縁部分の作業性並びに
上記外観の問題を解決する為に、絶縁シートとして、ガ
ラス不織布を用いることを発明した。

【００５６】ガラス不織布は充填材の浸透性が極めて良
いという性質を有していると共に、確実に絶縁が得られ
ることが判明している。また、ＣｒａｎｅＧｌａｓ２３
０という特定の商品ではあるが前述のジェット推進研究
所の試験で良好な特性が得られることが証明されてい
る。もちろん、近年においては長繊維のグラスファイバ
ーとより信頼性の高いアクリルなどでバインドしたもの
があり、適宜選択できる。

【００５７】ガラス不織布を絶縁フィルムとして用いる
場合は、真空ラミネート工程で押さえられて体積が小さ
くなることを考慮して樹脂フイルムより厚いものを使用
する。好適には０．１乃至０．４ｍｍのものが用いられ
る。

【００５８】バス領域と端子ボックス間の半田メッキ銅
箔配線と太陽電池素子との間の絶縁には、ガラス不織布
３０と１枚の充填材シート３１を重ねたものを挿入す
る。樹脂フィルムの絶縁シートの場合はその両側に充填
材が無ければそのシートを埋設できないが、ガラス不織
布の場合は充填材が不織布の隙間を浸透するため一枚の
充填材で十分である。また、裏面保護カバーの開口部の
絶縁においては、ガラス不織布３２を一枚設置するだけ
で充填材のシートを用いる必要がない。ガラス不織布は
その下の基板サイズの充填材シートのＥＶＡが浸透する
からである。

【００５９】この様に、充填材シートの数が少なくなる
ことにより、配線部周辺の厚みの増加を大幅に抑えるこ
とが可能であるばかりでなく、作業的にも簡便になる。
さらに、ガラス不織布は熱収縮が少なく材料として腰が
あるので取り扱いが簡便であるので、本発明の工程の簡
略の面でも極めて有利であることが判った。

【００６０】ガラス不織布を用いた場合の構成を図９に
示した。不織布を用いない場合と比較して大幅に部品点
数が少ないことが判る。

【００６１】以上説明した様に、本発明の構造及び製造
方法を用いることにより、裏面封止カバーとガラス基板
の空間が構成部品と樹脂で充填され、空隙が全く生じな
い構造の薄膜太陽電池モジュールを簡便に作ることが出
来た。また、本発明によれば配線と裏面封止カバーの接
触を防ぐことが出来た。以上の説明では材料として特定
のものが用いられているが、他の材料についても同様に
適用することができる。また、バス領域が一対、端子ボ
ックスが一カ所設けられているもので説明しているが、
この構造に限定されるものではなく、例えば特開平３−
１７１６７５に開示されている様な一枚の基板に複数の
直列接続の集積太陽電池が存在し、それらを並列に一つ
の端子ボックスに集める配線においても適用でき好まし
い結果が得られることはいうまでもない。

【００６２】

【実施例】次に、本発明の実施例をガラス上に構成され
たアモルファスシリコン太陽電池をＥＶＡとＴｅｄｌｅ
ｒ／Ａｌ箔／Ｔｅｄｌｅｒの３層構造フィルムを用いる
場合という特定の応用について詳細に述べる。

【００６３】（実施例１）透明絶縁基板１として短辺５
０ｃｍ長辺１００ｃｍ厚さ４ｍｍの青板ガラスを用い
た。このガラスはプロセス中の熱割れや機械的な破壊を
防ぐため切断面の周辺を面取りしたものを用いている。

【００６４】このガラスに熱ＣＶＤ法によりアルカリバ
リアとしてＳｉＯ２を１０００Å形成し透明導電層１６
としてフッ素ドープのＳｎＯ２を１００００Å形成し
た。その表面は結晶粒の頂角によって凹凸が形成されて
いる。

【００６５】この透明電極層１６にはＹＡＧレーザの第
２高調波を用いてレーザ加工法で溝１８を設けた。

【００６６】その上にプラズマＣＶＤ法を用いてｐ型ア
モルファスシリコンカーバイドを１００Å、ｉ型アモル
ファスシリコンを３０００Å、ｎ型アモルファスシリコ
ンを３００Å半導体層１９として形成した。

【００６７】ＹＡＧレーザの第２高調波を用いて隣の光
起電力素子との接続の為の溝２１が設けられた。

【００６８】更に半導体層１９の上に、スパッタ法を用
いてＺｎＯを１０００Å、Ａｇを３０００Å形成し裏面
電極層２２とした。

【００６９】これらの裏面電極層２２はＹＡＧレーザの
第２高調波を用いて溝２４を形成し個別の電極２３を得
た。この形態により透明電極と裏面電極の間に半導体が
挟まれた単位素子２８が直列に接続される。この単位素
子の幅は約１０ｍｍである。

【００７０】同様にレーザ加工を用いてこれらの素子の
両端に電力を集めるためのバス領域３，３’を５ｍｍの
幅で設けた。正極のバス領域３’と負極のバス領域３と
の間隔は４８ｃｍであった。この領域には透明電極層を
露呈させるための溝２５を複数設け、その部分に２ｃｍ
置きに超音波半田鏝を用いてセラソルザのバンプ２６を
設けた。

【００７１】このバンプに２ｍｍ幅、銅箔厚み０．２ｍ
ｍ、半田厚み０．１ｍｍの半田メッキ銅箔４を接続し
た。

【００７２】また基板１の周辺領域２７は、サンドブラ
スト法を用いて研磨し全ての上の層が存在しない領域を
設けた。

【００７３】なお、バス領域上の半田メッキ銅箔４，
４’は、充填材が銅箔と素子面との隙間に充填するよう
に０．１ｍｍの隙間を形成するように調整した。

【００７４】バス領域３，３’上の半田メッキ銅箔４，
４’の基板端から５ｃｍの位置に長さ３０ｃｍ幅５ｍｍ
の半田メッキ銅箔５，５’を接続した。この銅箔の厚み
と半田厚みは前述の半田メッキ銅箔と同じである。

【００７５】半田メッキ銅箔同士の接続は、接続する場
所で両者を重ね合わせ、押さえながら半田鏝で銅箔上の
半田を溶融させて半田付けした。

【００７６】この５ｍｍ幅の半田メッキ銅箔５，５’と
素子の表面とを絶縁するために長さ４８ｃｍ幅２．５ｃ
ｍのサイズで０．４ｍｍ厚みのＥＶＡ６、０．０５ｍｍ
厚みのＴｅｄｌｅｒ７、０．４ｍｍ厚みのＥＶＡ８を３
層重ねた状態のものを当該の隙間に挿入した。Ｔｅｄｌ
ｅｒ７の色は白のものを用いた。

【００７７】太陽電池の短辺の中央部で２ｃｍの間隔を
開けて５ｍｍ幅の半田メッキ銅箔５，５’をその端子ボ
ックス側の端が基板に対して垂直になるように折り曲げ
た。銅箔の上から電気アイロン（表面にテフロン加工の
あるもの）の中にセットして（鏝面温度１３０℃）部分
的に押さえて仮固定した。

【００７８】その上に当該の場所に８ｍｍの切り込みス
リット１０を開口した幅５２ｃｍ長さ１０４ｃｍのＥＶ
Ａシート９をセットした。スリット１０からは両極から
の半田メッキ銅箔を引き出した。

【００７９】その引き出した部分に１．５ｃｍ角６ｍｍ
の切り込みのあるＴｅｄｌｅｒシート小片１１を両方の
半田メッキ銅箔に切り込みを通す形でセットし、さらに
同じサイズのＥＶＡシート小片１２をセットした。

【００８０】裏面保護カバーとして１ｃｍ角の穴１４を
開口した白色のＴｅｄｌｅｒ／Ａｌ箔／Ｔｅｄｌｅｒの
３層構造フィルム１３をその開口から半田メッキ銅箔を
出すようにして耐熱性テープで銅箔と保護カバーが接触
しない位置に仮固定した。

【００８１】二重真空槽式ラミネーター（略称真空ラミ
ネーター）でこれらをラミネートし本発明の薄膜太陽電
池モジュールを得た。

【００８２】このモジュールの端子と裏面保護カバーの
Ａｌ層との間に１５００Ｖを１分間印加したところ絶縁
ができていることが判明した。

【００８３】このモジュールを高温高湿試験にかけるた
め、８５℃８５％の環境に１０００時間放置した後、端
子と保護カバーの絶縁を測定したが問題ないことが判明
した。また、太陽電池モジュールの発電特性を測定した
が高温高湿試験の前後で全く変化しなかった。

【００８４】その後モジュールの分解を試みたが充填材
が完全に保持されており、また、半田メッキ銅箔の取り
出し部分からの水分の進入は皆無であった。

【００８５】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、従来技術
の薄膜太陽電池モジュールと比較して大幅に信頼性を改
善することが、シート状の絶縁部材、充填シート部材の
介挿という簡便な工程で実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜太陽電池モジュールの各部材の積
層斜視図

【図２】従来例の薄膜太陽電池モジュールの各部材の積
層斜視図

【図３】従来の改良例の薄膜太陽電池モジュールの各部
材の積層斜視図

【図４】従来の改良例の配線部分の構造

【図５】本発明で用いられる薄膜太陽電池の一例の断面
図

【図６】本発明で用いられる薄膜太陽電池の一例の上面
図。

【図７】本発明の配線の工程図（１）

【図８】本発明の配線の工程図（２）

【図９】本発明の発明の配線部分の断面図。

【図１０】ガラス不織布を絶縁シートとして用いた各部
材の積層斜視図

【符号の説明】

１ 透明絶縁基板 ２ 太陽電池の発電領域 ３，３’ バス領域 ４，４’ バス領域のコンダクタンスを増大する手段
（半田メッキ銅箔） ５，５’ バス領域と電力を外部に出すための接続手
段までの配線（半田メッキ銅箔） ６ 絶縁シートを埋設する充填材 ７ 絶縁シート ８ 絶縁シートと５の配線を埋設する充填材 ９ 充填材 １０ ５の配線を通すために充填材に設けられた開口 １１ 裏面保護カバーの開口と５の配線との接触を防
ぐ為の開口付きの別の絶縁シート １２ １１の絶縁シートを埋設するための充填材 １３ 裏面保護カバー １４ ５の配線を通すために裏面保護カバーに設置さ
れた開口 １５ 従来発明で用いた絶縁材 １６ 透明電極層 １７ 個別の透明電極 １８ 透明電極を個別化するための溝 １９ 半導体層 ２０ 個別に分けられた半導体層 ２１ 隣接した光起電力素子を接続するために半導体
層に設けられた溝 ２２ 裏面電極層 ２３ 個別の裏面電極 ２４ 裏面電極を分離するための溝 ２５ バス領域にコンダクタンス増大手段を接続する
ための溝 ２６ 半田バンプ ２７ 薄膜太陽電池周囲に設けられた絶縁領域 ２８ 薄膜太陽電池を構成する個別の光起電力素子 ３０ ガラス不織布による絶縁シート ３１ 充填材 ３２ ガラス不織布による別の絶縁シート ４４，４５ 絶縁された半田メッキ銅箔 １００ 太陽電池素子

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年８月１４日（２０００．８．１
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明絶縁基板上に、透明電極層、光起電
   力薄膜半導体層、裏面電極層を含む層が順次形成され、
   複数個の領域に分割されてなされる光起電力素子が電気
   的に接続され、その接続の終端として電力を集めるバス
   領域を有する薄膜太陽電池と、 その薄膜太陽電池が形成された面を保護する充填材と裏
   面保護カバーを含む封止手段と、 その薄膜太陽電池により発生した電力を外部に供給する
   ための接続手段とを含む薄膜太陽電池モジュールにおい
   て、 前記バス領域から接続手段までの配線が、前記充填材に
   埋設され、その配線と裏面電極層との間に、配線を埋設
   する充填材と同じ材質の充填材に埋設された絶縁シート
   が存在することを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 前記絶縁シートが保護カバーの樹脂成分
   と同じ樹脂からなり、保護カバーと同系統の色調である
   ことを特徴とする請求項１記載の薄膜太陽電池モジュー
   ル。
3. 【請求項３】 前記配線が半田あるいは錫で被覆された
   銅の線または箔であることを特徴とする請求項１記載の
   薄膜太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】 前記配線および絶縁シートを埋設する充
   填材が、同じ種類の充填材であることを特徴とする請求
   項１記載の薄膜太陽電池モジュール。
5. 【請求項５】 前記充填材が、エチレン・酢酸ビニール
   共重合体（ＥＶＡ）、シリコーン、ポリビニールブチラ
   ール（ＰＶＢ）の何れかであることを特徴とする請求項
   １記載の薄膜太陽電池モジュール。
6. 【請求項６】 前記配線及びバス領域の導電率増大手段
   が、幅２ｍｍ以上の半田メッキ銅箔であり、半田メッキ
   の厚みが５０μｍ以上好ましくは１００μｍ以上、２０
   ０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄
   膜太陽電池モジュール。
7. 【請求項７】 透明絶縁基板上に、透明電極層、光起電
   力薄膜半導体層、裏面電極層を含む層が順次形成され、
   複数個の領域に分割されてなされる光起電力素子が電気
   的に接続され、その接続の終端として電力を集めるバス
   領域を有する薄膜太陽電池を形成する工程と、 前記、薄膜太陽電池とその薄膜太陽電池により発生した
   電力を外部に供給するための接続手段との間をつなぐ配
   線を形成する工程と、 その配線が薄膜太陽電池に投影する領域を含む領域に充
   填材、絶縁シート、充填材を順次、薄膜太陽電池と配線
   との間に敷設する工程と、 薄膜太陽電池全面を覆い、配線を接続手段に到達させる
   為の配線穴を開けた充填材を敷設する工程と、 その充填材を全面を覆う、前記充填材と対応する位置に
   穴を開けた裏面保護カバーを敷設する工程と、を有する
   ことを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
8. 【請求項８】 前記充填材が、真空ラミネート法で用い
   られるエチレン・酢酸ビニール共重合体（ＥＶＡ）、ポ
   リビニールブチラール（ＰＶＢ）等の未硬化のシート状
   で供給され、、加熱により溶融し、熱架橋するタイプの
   ものであって、シート状の状態で充填材、配線、絶縁シ
   ート、保護カバーを敷設、組立後、真空ラミネート法に
   よって固定することを特徴とする請求項６に記載の薄膜
   太陽電池モジュールの製造方法。