【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性の基体を用いた薄膜太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜太陽電池は、基板の軽量性および可撓性（フレキシビリティー）という特徴から、広い用途への適用が可能である。さらに、前記基体を金属製にすることにより高温プロセスにも耐えうるという点で、太陽電池の高効率化が期待できる。
【０００３】
しかし、その場合には導電性の基板を用いると、基板上で複数のユニットセルを直列接続し集積化することが困難になるという問題がある。これらの問題に対し、バスバーを用いない集積方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）図３に基づいて説明すると、導電性基体上に半導体層、透明電極層、集電電極３６を形成し、所望の大きさに切断して太陽電池セル３１を構成する。それを、各太陽電池セル３１の一側端に沿う集電電極層３６、透明電極層、半導体層を夫々除去し、導電性基体の表面の一部３２は露出となる。前記各太陽電池セル３１は、平板３５上に横並び状態で電極端子タブ３４の間に並べ、隣接する太陽電池セル間には直列接続用部材３３を貼付ける。そのため、半田付け、絶縁樹脂の塗布等の面倒な操作を経ることなく簡単且つ迅速に製造でき、また、電流を集中させるバスバーが不要となり、太陽電池モジュールの全体形状を平坦化できるものである。
【０００４】
一方、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２（以下、ＣＩＧＳと記述する）に代表されるカルコパイライト構造半導体を光吸収層に用いた太陽電池が高い変換効率を示すことから注目されている。ＣＩＧＳを用いた太陽電池では、一般にガラス基板が基体として用いられている。また、軽量な太陽電池や可撓性を有する太陽電池の作製を目的として、ガラス基板以外にポリイミドやステンレスシートを用いた太陽電池も報告されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−５１０１８号公報（第４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の太陽電池では銅箔に半田を表面処理したリボン等を用いて集積するストリングス構成無しに直列構造を構成できるという利点があるが、代わりに太陽電池セルの一側端に沿って透明電極層、半導体層を除去し導電性基体の一部を露出し、および直列接続用部材を張付ける作業が発生するという課題があり、より一層の作業の合理化が望まれている。
【０００７】
また、モジュール面積の中で直列接続部材が張付いた部分は発電に寄与できないため、モジュール効率が低下するという課題がある。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するもので、基体に導電性金属を採用しその基体を電極として利用することにより、透明電極層、半導体層を除去し導電性基体の一部を露出させる工程を省略し、ストリングス作業が簡略化でき、安価な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
また、直列接続部材を用いることのない集積構造を採用することにより、デッドスペースを最小限に押さえることができ、モジュール効率の高い太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池の反受光面側に導電性の基体と、該基体の受光面側には裏面電極層とこれに光吸収層と窓層と透明導電層と集電電極であるフィンガーとを重層して形成した２個以上の太陽電池セルの接合にあって、複数の太陽電池セルを接合するとき、隣接する一方の太陽電池セルの基体と他方の太陽電池セルのフィンガーを、フィンガーの方向を合わせてそれぞれの太陽電池セルの外周縁部を重ねて接合し、各々の太陽電池セルを電気的に接続することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の本発明は請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、透明導電層と基体の接合部に半田或いは導電性接着剤を使用することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の本発明は請求項１の太陽電池モジュールにおいて、光吸収層が、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とを含む半導体からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の本発明は請求項３に記載の太陽電池モジュールにおいて、光吸収層が、Ｃｕと、ＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１つの元素とを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の本発明は請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、基体が、ステンレスまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の本発明は請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、薄膜太陽電池セルの基体を含めた厚さが８０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による太陽電池モジュールは、太陽電池の反受光面側に導電性の基体と、該基体の受光面側には裏面電極層とこれに光吸収層と窓層と透明導電層と集電電極であるフィンガーとを重層して形成した２個以上の太陽電池セルの接合にあって、複数の太陽電池セルを接合するとき、隣接する一方の太陽電池セルの基体と他方の太陽電池セルのフィンガーを、フィンガーの方向を合わせてそれぞれの太陽電池セルの外周縁部を重ねて接合し、各々の太陽電池セルを電気的に接続する。これにより、透明電極層、半導体層を除去し導電性基体の一部を露出させる工程を省略し、ストリングス作業が簡略化できる。従って、太陽電池モジュールの高電圧化が容易にでき、安価な太陽電池モジュールを提供できる。また直列接続部材を用いることなく、高電圧化ができるので、デッドスペースが少なくなり、モジュールの発電有効面積を広くとることが可能となる。
【００１７】
本発明の第２の実施の形態は、請求項１の実施の形態における太陽電池モジュールにおいて、透明導電層と基体の接合部に半田或いは導電性接着剤を使用するものである。
【００１８】
本発明の第３の実施の形態は、請求項１の実施の形態における太陽電池モジュールにおいて、光吸収層が、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とを含む半導体からなるものである。
【００１９】
本発明の第４の実施の形態は、請求項３の実施の形態における太陽電池モジュールにおいて、光吸収層が、Ｃｕと、ＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１つの元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１つの元素とを含むものである。
【００２０】
本発明の第５の実施の形態は、請求項１の実施の形態における太陽電池モジュールにおいて、基体が、ステンレスまたはアルミニウム合金からなるものである。
【００２１】
本発明の第６の実施の形態は、請求項１の実施の形態における太陽電池モジュールにおいて、薄膜太陽電池セルの基体を含めた厚さが８０μｍ以下として構成されたものである。
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例では、基体としてステンレスシートを用いているが、デュラルミンなどのアルミニウム化合物からなる基体を用いてもよい。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の薄膜太陽電池セルの詳細図である。図１に示すように、基体１１は、導電性であって可撓性を有する厚さ５０μｍのステンレスシートであり、前記ステンレスシートの受光面側にＲＦスパッタリングによる厚さ０．４μｍのＭｏ層の裏面電極層１２と、該裏面電極層１２の上面に蒸着法で作製したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２層である光吸収層１３と、その上に、化学浴析出法によるＣｄＳ層とによりｐｎ接合を形成している。そして、スパッタリング法でＺｎＯ層と、ＩＴＯ層の透明導電層１５とを形成し、Ａｕからなる取り出し電極のフィンガー１６を該透明導電層１５上に５ｍｍピッチで平行に設けたものが、薄膜太陽電池セル１７である。
【００２４】
次に図２は薄膜太陽電池モジュールの集積構造図である。図２に示す第１薄膜太陽電池セル１８、第２薄膜太陽電池セル１９および第３薄膜太陽電池セル２０は、前記薄膜太陽電池セル１７を１０ｃｍ角に切断したものである。
【００２５】
これを接続するには、第１薄膜太陽電池セル１８のフィンガー１６に直行する側の端辺の透明導電層面に半田或いは導電性接着剤２１を塗布し、その上に第２薄膜太陽電池セル１９を、双方にフィンガー１６の方向を合わせて、基板１１の端辺を幅５ｍｍ重ねる。そして、第２薄膜太陽電池セル１９の他の対向する端部にも半田或いは導電性接着剤２１を塗布し、その上面に第３薄膜太陽電池セル２０を、双方にフィンガー１６の方向を合わせた上、基板１１の端辺を幅５ｍｍ重ねる。このようにして、複数の薄膜太陽電池セルを順次重ねたものに熱処理を加えて接合し、太陽電池モジュールを構成する。
【００２６】
当該構成は、基体１１が極めて薄い材料でフレキシブル性を有し、２枚の薄膜太陽電セルが重なった部分にほとんど段差が発生しないこと、また太陽電池セルの最上面と最下面が導電性であることから可能となる。
【００２７】
上記構成において、太陽電池モジュールに太陽光が照射されると、太陽電池が発電し一枚のセルあたり約０．５Ｖの電圧が発生する。この時ステンレスシートの基体１１はプラス電極、透明導電層１５上の電極のフィンガー１６はマイナス電極となる。そして、この薄膜太陽電池セル１７のステンレスシートの基体１１と隣に配置されている太陽電池セル１７の透明導電層１５上の電極のフィンガー１６が接触することにより、直列構造となり電圧の昇圧をおこなうものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、基体に導電性金属を採用しその基体を電極として利用することにより、透明電極層、半導体層を除去し導電性基体の一部を露出させる工程を省略し、ストリングス作業が簡略化でき、安価な太陽電池モジュールを提供できる。
【００２９】
また、直列接続部材を用いない集積構造を採用することにより、デッドスペースを最小限に押さえることができ、モジュール効率の高い太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の薄膜太陽電池セルの詳細図
【図２】同薄膜太陽電池モジュールの集積構造図
【図３】従来の太陽電池モジュールを示す構成図
【符号の説明】
１１ 基体
１２ 裏面電極層
１３ 光吸収層
１４ 窓層
１５ 透明導電層
１６ フィンガー
１７ 薄膜太陽電池セル
１８ 第１薄膜太陽電池セル
１９ 第２薄膜太陽電池セル
２０ 第３薄膜太陽電池セル
２１ 半田あるいは導電性接着剤
３１ 太陽電池セル
３２ 導電性基体の表面
３３ 直列接続用部材
３４ 電極端子タブ
３５ 平板
３６ 集電電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin-film solar cell using a conductive substrate.
[0002]
[Prior art]
The thin-film solar cell can be applied to a wide range of applications because of the characteristics of the substrate's light weight and flexibility (flexibility). Further, by making the substrate made of metal, it can withstand high-temperature processes, so that high efficiency of the solar cell can be expected.
[0003]
However, in that case, when a conductive substrate is used, there is a problem that it is difficult to connect a plurality of unit cells in series and integrate them on the substrate. To solve these problems, an integration method that does not use a bus bar is disclosed (for example, see Patent Document 1). Referring to FIG. 3, a semiconductor layer, a transparent electrode layer, and a current collecting electrode 36 are formed on a conductive substrate. The solar cell 31 is formed and cut into a desired size to form the solar cell 31. Then, the current collecting electrode layer 36, the transparent electrode layer, and the semiconductor layer along one side end of each solar cell 31 are removed, and a part 32 of the surface of the conductive substrate is exposed. The solar cells 31 are arranged between the electrode terminal tabs 34 side by side on a flat plate 35, and a series connection member 33 is attached between adjacent solar cells. Therefore, the solar cell module can be manufactured easily and quickly without a troublesome operation such as soldering or application of an insulating resin, and a bus bar for concentrating current is not required, and the entire shape of the solar cell module can be flattened.
[0004]
On the other hand, a solar cell using a chalcopyrite structure semiconductor typified by Cu (In, Ga) Se2 (hereinafter, referred to as CIGS) for a light absorbing layer has attracted attention because of its high conversion efficiency. In a solar cell using CIGS, a glass substrate is generally used as a base. In addition, a solar cell using a polyimide or stainless steel sheet in addition to a glass substrate has been reported for the purpose of manufacturing a lightweight solar cell or a flexible solar cell.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-51018 (page 4, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional solar cell, there is an advantage that a series structure can be configured without a string configuration in which the ribbon is integrated using a surface-treated solder on a copper foil, but instead, along one side edge of the solar cell There is a problem that an operation of removing the transparent electrode layer and the semiconductor layer, exposing a part of the conductive substrate, and attaching a member for series connection occurs. Therefore, further streamlining of the operation is desired.
[0007]
In addition, there is a problem in that the portion where the serial connection member is stuck in the module area cannot contribute to power generation, so that module efficiency is reduced.
[0008]
The present invention solves such a conventional problem. By using a conductive metal as a base and using the base as an electrode, the transparent electrode layer and the semiconductor layer are removed to expose a part of the conductive base. An object of the present invention is to provide an inexpensive solar cell module that can omit the step of performing the string operation and simplify the string operation.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a solar cell module having high module efficiency by minimizing dead space by employing an integrated structure that does not use a series connection member.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The solar cell module according to the first aspect of the present invention includes a conductive base on the side opposite to the light receiving surface of the solar cell, a back electrode layer on the light receiving side of the base, a light absorbing layer, a window layer, and a transparent conductive layer. In joining two or more solar cells formed by layering a layer and a finger as a collecting electrode, when joining a plurality of solar cells, the base of one adjacent solar cell and the other The method is characterized in that the fingers of the solar cells are aligned and the outer peripheral edges of the respective solar cells are overlapped and joined, and the respective solar cells are electrically connected.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the solar cell module according to the first aspect, a solder or a conductive adhesive is used for a joint between the transparent conductive layer and the base.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the solar cell module of the first aspect, the light absorption layer is made of a semiconductor containing a group Ib element, a group IIIb element, and a group VIb element.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the solar cell module according to the third aspect, the light absorption layer includes Cu, at least one element selected from In and Ga, and at least one element selected from Se and S. It is characterized by including.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the solar cell module according to the first aspect, the base is made of stainless steel or an aluminum alloy.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the solar cell module according to the first aspect, a thickness of the thin film solar cell including the base is 80 μm or less.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The solar cell module according to the first embodiment of the present invention includes a conductive base on the side opposite to the light receiving surface of the solar cell, a back electrode layer on the light receiving side of the base, and a light absorbing layer and a window layer. In the joining of two or more solar cells formed by layering a transparent conductive layer and a finger that is a collecting electrode, when joining a plurality of solar cells, the base of one adjacent solar cell The fingers of the other solar cell are joined by overlapping the outer peripheral edges of the respective solar cells with the direction of the fingers aligned, and electrically connecting the respective solar cells. Thereby, the step of removing the transparent electrode layer and the semiconductor layer and exposing a part of the conductive substrate is omitted, and the stringing operation can be simplified. Therefore, it is possible to easily increase the voltage of the solar cell module and provide an inexpensive solar cell module. Further, since the voltage can be increased without using a series connection member, the dead space is reduced, and the effective power generation area of the module can be increased.
[0017]
According to a second embodiment of the present invention, in the solar cell module according to the first embodiment, a solder or a conductive adhesive is used at a joint between the transparent conductive layer and the base.
[0018]
According to a third embodiment of the present invention, in the solar cell module according to the first embodiment, the light absorption layer is made of a semiconductor containing a group Ib element, a group IIIb element, and a group VIb element.
[0019]
According to a fourth embodiment of the present invention, in the solar cell module according to the third embodiment, the light absorption layer is selected from Cu, at least one element selected from In and Ga, and Se and S. It contains at least one element.
[0020]
According to a fifth embodiment of the present invention, in the solar cell module according to the first embodiment, the base is made of stainless steel or an aluminum alloy.
[0021]
In a sixth embodiment of the present invention, in the solar cell module according to the first embodiment, the thickness of the thin film solar cell including the base is 80 μm or less.
[0022]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following examples, a stainless steel sheet is used as the base, but a base made of an aluminum compound such as duralumin may be used.
[0023]
【Example】
(Example 1)
FIG. 1 is a detailed view of a thin-film solar battery cell according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the substrate 11 is a conductive and flexible stainless steel sheet having a thickness of 50 μm, and a Mo layer having a thickness of 0.4 μm formed by RF sputtering on the light receiving surface side of the stainless steel sheet. A pn junction is formed by a back electrode layer 12, a light absorption layer 13 which is a Cu (In, Ga) Se2 layer formed on the upper surface of the back electrode layer 12 by a vapor deposition method, and a CdS layer formed thereon by a chemical bath deposition method. Is formed. A thin-film solar cell is obtained by forming a ZnO layer and a transparent conductive layer 15 of an ITO layer by a sputtering method, and providing fingers 16 of extraction electrodes made of Au in parallel on the transparent conductive layer 15 at a pitch of 5 mm. The cell 17.
[0024]
Next, FIG. 2 is an integrated structure diagram of the thin-film solar cell module. The first thin film solar cell 18, the second thin film solar cell 19, and the third thin film solar cell 20 shown in FIG. 2 are obtained by cutting the thin film solar cell 17 into 10 cm square.
[0025]
To connect them, solder or conductive adhesive 21 is applied to the transparent conductive layer surface on the side of the first thin-film solar cell 18 that is perpendicular to the finger 16, and the second thin-film solar cell 19 is further applied thereon. The edges of the substrate 11 are overlapped with each other by 5 mm in width so that the directions of the fingers 16 are aligned with both sides. Then, solder or conductive adhesive 21 was applied to the other opposite end of the second thin-film solar cell 19, and the third thin-film solar cell 20 was placed on the upper surface, and the direction of the finger 16 was adjusted to both. The upper edge of the substrate 11 is overlapped with a width of 5 mm. In this way, a plurality of thin-film solar cells are sequentially stacked and subjected to heat treatment and joined to form a solar cell module.
[0026]
In this configuration, the substrate 11 is made of an extremely thin material and has flexibility, and there is almost no step in the portion where the two thin-film solar cells overlap, and the top and bottom surfaces of the solar cells are conductive. It is possible because there is something.
[0027]
In the above configuration, when the solar cell module is irradiated with sunlight, the solar cell generates electric power and generates a voltage of about 0.5 V per cell. At this time, the base 11 of the stainless sheet becomes a positive electrode, and the finger 16 of the electrode on the transparent conductive layer 15 becomes a negative electrode. Then, the finger 16 of the electrode on the transparent conductive layer 15 of the solar cell 17 disposed adjacent to the stainless steel sheet base 11 of the thin-film solar cell 17 comes into contact, thereby forming a series structure and increasing the voltage. Things.
[0028]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the transparent electrode layer and the semiconductor layer are removed and a part of the conductive substrate is exposed by using the conductive metal for the substrate and using the substrate as an electrode. The steps can be omitted, the string work can be simplified, and an inexpensive solar cell module can be provided.
[0029]
In addition, by employing an integrated structure that does not use a series connection member, a dead space can be minimized, and a solar cell module with high module efficiency can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a detailed view of a thin-film solar cell according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an integrated structural view of the thin-film solar cell module. FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional solar cell module.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Back electrode layer 13 Light absorption layer 14 Window layer 15 Transparent conductive layer 16 Finger 17 Thin film solar cell 18 First thin film solar cell 19 Second thin film solar cell 20 Third thin film solar cell 21 Solder or conductivity Adhesive 31 Solar cell 32 Surface of conductive base 33 Member for series connection 34 Electrode terminal tab 35 Flat plate 36 Current collecting electrode
