JP2001077392A - 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ガラス不織布シートあるいは１６０
℃耐熱の合成繊維不織布シートで行う。

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、その端子を介して電力出力用ケーブル等が接続さ
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提示された特開平
９−３２６４９７の構造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、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
されたガラス不織布シートあるいは１８０℃耐熱の合成
樹脂不織布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、充填材のシートとガラス不織布シートある
いは１８０℃耐熱の合成樹脂不織布シートを挟み、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、ガラス不織布シートあるいは１８０℃耐熱の合成繊
維不織布シート、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、
従来問題であった封止モジュール内でのフラックス残留
の問題が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。 ［ガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維
不織布シート］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
填材に埋設されたガラス不織布シートあるいは１６０℃
耐熱の合成樹脂不織布シート７が配置されている。

【００３７】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。

【００３８】ガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱
の合成繊維不織布シート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。

【００３９】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、樹脂との接着性を改善するためにプライマー処理が
なされたものがあり、適宜選択できる。

【００４０】また、近年、耐熱性を有した合成繊維不織
布が電子工業用に販売されるようになった。これらはア
クリル繊維など１６０℃程度の耐熱がある繊維を使用し
ており。ガラス不織布と比較して充填材との接着性が改
善された特性となっている。

【００４１】ガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱
の合成繊維不織布シート７の厚みは、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〜
O．４ｍｍのものが用いられる。

【００４２】製造工程としては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７と１枚の充填材シート６を重ねたも
のを挿入する。この様にしておけば、真空ラミネートの
際に充填材が溶融し不織布を完全に含浸する。しかも、
半田メッキ銅箔５，５’と太陽電池の素子面２との間
は、完全に空間を保たれ両者が触れる可能性はない。ま
たガラス不織布はガラスを主体として素材で出来ている
為に屈折率が１．５であり充填材の屈折率とほぼ同じで
あるため樹脂が含浸すると透明になる。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、充填材６の色を
裏面保護カバーの充填材と触れる側の色調と同じに着色
したものを使用するのが好ましい。

【００４３】半田メッキ銅箔５，５’の幅に対してガラ
ス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布
シート７の幅は大きめにする必要があり、作業的には５
ｍｍの半田メッキ銅箔に対して２５ｍｍ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、ガラス不織布シートあるいは１６０℃
耐熱の合成繊維不織布シート７とそれを挟む充填材６を
示す。

【００４４】充填材６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」にセットして
（コテ面温度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」にセッ
トすると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。

【００４５】また、ＥＶＡ６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。 ［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％〜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。

【００４６】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。

【００４７】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
た別のガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成
繊維不織布シート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。

【００４８】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ガラス不織布シートあるいは１６０
℃耐熱の合成繊維不織布シート小片１１を半田メッキ銅
箔の周りにセットし、保護カバーをセットすればよい。

【００４９】本発明の別の形態としてはガラス不織布シ
ートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布シート小片
１１のかわりに、前記、充填材９と同じ大きさのガラス
不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布シ
ートを利用することも可能である。この場合、不織布シ
ートのコストが増大するという問題はあるが、裏面保護
カバー１３としてＴｅｄｌｅｒ／Ａｌ箔／Ｔｅｄｌｅｒ
三層シートの様に内部に金属を用いている場合におい
て、半田メッキ銅箔等の配線部材や半田に突起が生じた
場合においてこれらの突起がＴｅｄｌｅｒ等の樹脂層を
突き破り裏面保護カバーシート内部の金属箔と接触する
という問題を防ぐことが可能である。

【００５０】またＥＶＡとガラス不織布を重ね合わせた
形態のシートが販売されており、この実施形態の場合は
配線５，５’と素子面２との絶縁を含めて、特に有効に
利用できる。

【００５１】さらに、ガラス不織布は熱収縮が無い、材
料として腰があるので取り扱いが簡便であるので、極め
て容易に実施可能である。

【００５２】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。 ［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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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２層の充填材層６，９、１枚の不織布層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、この部分の厚みはそれ以外の
部分の厚みと比較して理論上は２倍程度になるが、現実
には充填材はその周囲に分散するためこの部分の厚みの
増加は極めて少ない。

【００５７】この厚み増加を更に少なくする方法として
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。

【００５８】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。

【００５９】

【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。

【００６０】（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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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ミック半田のバンプ２
６を設けた。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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のサイズで厚み０．４ｍｍのＥＶＡ６、厚み０．２ｍ
ｍのガラス不織布７を２層重ねた状態のものを当該の隙
間に挿入した。ＥＶＡ６は白く着色したものを用いた。

【００７４】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（登録
商標）加工のあるもの）の温度設定を「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。

【００７５】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。

【００７６】その引き出した部分に１．５ｃｍ角６ｍｍ
の切り込みのあるガラス不織布シート小片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た。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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
が出来ていることが判明した。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】

【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、不織布シート２枚とＥＶＡ追加部材１枚
ときわめて簡便な工程追加で実現できた。

【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。

【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 ガラス不織布シートあるいは１８０℃耐熱の合成
繊維不織布シート 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
ぐ為の開口付きのガラス不織布シートあるいは１８０℃
耐熱の合成繊維不織布シートの小片 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 ４４，４５ 絶縁された半田メッキ銅箔 １００ 太陽電池素子

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【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、前記と別の
   充填材に埋設されたガラス不織布シートあるいは１６０
   ℃耐熱の合成繊維不織布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】 前記ガラス不織布シートあるいは１８０
   ℃耐熱の合成繊維不織布シートが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】 前記ガラス不織布シートあるいは１６０
   ℃耐熱の合成繊維不織布シートを埋設する充填材が、太
   陽電池素子面を封止する充填材と概略同じ種類の充填材
   であり、その色調が裏面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。
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、ガラス不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成
   繊維不織布シートを順次、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、を含むこ
   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、ガラス
   不織布シートあるいは１６０℃耐熱の合成繊維不織布シ
   ート、裏面保護カバーを敷設、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。