JP2004186443A - 透光性薄膜太陽電池及び透光性薄膜太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性に優れ、外観に優れる、入射光の一部を透過し採光可能な透光性薄膜太陽電池を提供する。
【解決手段】絶縁透光性基板上に順に積層した透明導電膜、光電変換膜、及び裏面電極膜からなり、直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、光電変換膜及び裏面電極膜が除去された透光性開口溝と、接続領域とを含み、透光性開口溝を、同時に複数のレーザ光を基板上のそれぞれ異なる部分に照射することにより形成する透光性薄膜太陽電池において、異なるレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光により形成される透光性開口溝の、レーザ光の状態差に起因する外観変化を目立たなくする。
【選択図】 図１
【解決手段】絶縁透光性基板上に順に積層した透明導電膜、光電変換膜、及び裏面電極膜からなり、直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、光電変換膜及び裏面電極膜が除去された透光性開口溝と、接続領域とを含み、透光性開口溝を、同時に複数のレーザ光を基板上のそれぞれ異なる部分に照射することにより形成する透光性薄膜太陽電池において、異なるレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光により形成される透光性開口溝の、レーザ光の状態差に起因する外観変化を目立たなくする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積型薄膜太陽電池及びその製造方法に関するものであり、特に、透光性を有し、外観及び生産性に優れた薄膜太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に薄膜太陽電池は、ガラス等の絶縁透光性基板上にスパッタ、ＣＶＤ等の方法を用い順次、透明導電膜、半導体の光電変換膜、裏面電極膜を積層することで形成される。透明導電膜としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ等が、金属電極材としては、Ａｇ、Ａｌ等が主に用いられる。さらに大面積の薄膜太陽電池では、エッチング、レーザスクライブ等のパターニングと各膜の積層とを繰り返し実施することで形成される、複数の光電変換セルが、透明導電膜、裏面電極膜及び接続領域を介して直列接続された、いわゆる集積構造とすることが一般的である。
【０００３】
ところで、近年用途によっては、このような大面積薄膜太陽電池に透光性が要求されるようになった。
【０００４】
集積構造を有する大面積薄膜太陽電池モジュールに透光性を付与する方法として、絶縁透光性基板上の、透明導電膜、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換膜、及び裏面電極膜からなる積層体に対して、レーザ光を照射しつつ走査することにより、光電変換膜及び裏面電極膜を除去し、透光性を有する開口溝を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０５−２５１７２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような大面積透光性薄膜太陽電池において、十分な透光性を得るためには、透光性開口溝の太陽電池に対する面積比率を一定以上確保する必要があり、レーザ光を照射しつつ走査することで、光電変換膜及び裏面電極膜を除去し、透光性開口溝を設ける方法で形成する場合、レーザ光の照射及び走査を行ういわゆるレーザスクライブ工程の負荷つまり装置コストや加工時間が、製造工程上過大となるという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、絶縁透光性基板の一主面上に順に積層された透明導電膜、非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体からなる光電変換膜、裏面電極膜を含む多層膜を含み、直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、光電変換膜及び裏面電極が除去された透光性開口溝と、接続領域とを含み、前記透光性開口溝の形成が、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された基板上のそれぞれ異なる部分に照射することによりなされることを特徴とする透光性薄膜太陽電池とすることで、レーザスクライブ工程の負荷を大幅に低下することができることを見出した。同時に複数のレーザ光を基板上のそれぞれ異なる部分に照射することにより、複数の透光性開口溝が同時に形成され、透光性開口溝の面積比率が大きい透光性薄膜太陽電池を、低装置コストで短時間に形成することができる。
【０００８】
ところで、各透光性開口溝は、夫々を形成したレーザ光の状態を反映し、個々異なる形態を有する。そして、レーザ光の状態はレーザ光出射ヘッドが同じなら若干の時間変動を除き一定である。従って、上記のように同時に複数のレーザ光を照射し複数の透光性開口溝を形成する場合には、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域は、周囲と異なった外観に見えるという問題がある。
【０００９】
このため、隣り合う前記透光性開口溝が同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成された前記基板上の領域の数が、前記複数のレーザ光の数よりも大きくすることが有効である。このようにすると、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域が、一枚の基板内で少なくとも２領域以上、間隔をもって、つまり別領域を挟んで離れて存在しているので、外観上平均化して一様に見える効果がある。ここで、別領域とは、上記と異なる、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域のことである。
【００１０】
さらに、隣り合う前記透光性開口溝が異なるレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成されるようにすることが効果的である。このようにすると、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域自体が存在しないので、基板内で透光性開口溝形成に伴う領域としての外観ムラを皆無にすることができる。
【００１１】
また、前記透光性開口溝が直線状に形成されてなる薄膜太陽電池とすると、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された基板上のそれぞれ異なる部分に照射するレーザスクライブ工程により、高い生産性が得られ、また外観上も好ましいものとなる。
【００１２】
さらに、隣り合う前記透光性開口溝間の間隔が実質的に等間隔である薄膜太陽電池とすると、外観に優れた透光性薄膜太陽電池となり好ましい。
【００１３】
特に、接続領域と直線状に形成された前記透光性開口溝との関係は、直線状に形成された前記透光性開口溝が、光電変換セルの直列接続方向と平行であることことが、外観上また実生産上さらには施工上好ましい。一般に光電変換セルの直列接続方向は、短冊状に形成される個々の光電変換セルの端部に形成される直線状の個々の接続領域に直角な方向となる。
【００１４】
上記のような透光性薄膜太陽電池の前記多層膜上に、高い透過率及び耐候性を有するフッ素系樹脂又はガラスを裏面封止材料として配することにより、信頼性優れた透光性の高い透光性薄膜太陽電池モジュールを得ることができる。
【００１５】
【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、本願の各図において同一の参照符号は同一部分または相当部分を示し、重複する説明は繰り返されない。
【００１６】
図１は、本発明の透光性薄膜太陽電池１を説明するための斜視図である。図１に示すように、透光性薄膜太陽電池１の光電変換セル１０は、絶縁透光性基板２上に、透明導電膜３、光電変換膜４、及び裏面電極膜５を順次積層した構造を有している。すなわち、この透光性薄膜太陽電池１は、絶縁透光性基板２側から入射する光を、光電変換膜４によって光電変換するものである。
【００１７】
次に、この透光性薄膜太陽電池１の各構成要素について説明する。
【００１８】
絶縁透光性基板２としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどを用いることができる。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で透明性、絶縁性が高い、ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ及びＣａＯを主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。
【００１９】
透明導電膜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。透明導電膜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。
【００２０】
光電変換膜４は非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換層を備えており、例えば、透明導電膜３側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。これらｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ型半導体層はいずれもプラズマＣＶＤ法により形成することができる。また、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。
【００２１】
光電変換膜４を構成するｐ型半導体層は、例えば、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することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、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を拳げることができる。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。さらに、ｎ型半導体層は、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することができる。
【００２２】
裏面電極膜５は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板２から光電変換膜４に入射し裏面電極膜５に到着した光を反射して光電変換膜４に再入射させる反射層としての機能も有している。裏面電極膜５は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタ法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。
【００２３】
なお、裏面電極膜５と光電変換膜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電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。
【００２４】
透光性薄膜太陽電池１の絶縁透光性基板２に形成された各光電変換セル１０は、封止樹脂層６（図示せず）を介して裏面封止材料７により封止されている。この封止樹脂層６は、裏面封止材料７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、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。また、裏面封止材料７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ガラスのような耐湿性や耐水性に優れた透光性絶縁材料が用いられる。これら封止樹脂層６／裏面封止材料７は、真空ラミネート法により透光性薄膜太陽電池１の裏面側に同時に貼着することができる。
【００２５】
図１に示すように、透光性薄膜太陽電池１には、上記薄膜を分割する第１、第２の分離溝２１、２２と接続溝２３とが設けられている。これら第１、第２の分離溝２１、２２及び接続溝２３は、互いに平行であって、図１の斜視図の紙面右上方向に延在している。また、図１に示すように、透光性薄膜太陽電池１には、上記薄膜を分割する透光性開口溝８が設けられている。この透光性開口溝８は、互いに平行であって、図１の斜視図の紙面左右方向に延在している。
【００２６】
第１の分離溝２１は、透明導電膜３をそれぞれのセル１０に対応して分割しており、透明導電膜３と光電変換膜４との界面に開口を有し且つ絶縁透光性基板２の表面を底面としている。この第１の分離溝２１は、光電変換膜４を構成するシリコン系薄膜によって埋め込まれており、隣り合う透明導電膜３同士を電気的に絶縁している。
【００２７】
第２の分離溝２２は、第１の分離溝２１から離れた位置に設けられている。第２の分離溝２２は、光電変換膜４、及び裏面電極膜５をそれぞれのセル１０に対応して分割しており、裏面電極膜５と樹脂封止層６との界面に開口を有し且つ透明導電膜３の表面を底面としている。この第２の分離溝２２は、封止樹脂層６によって埋め込まれており、隣り合うセル１０間で裏面電極膜５同士を電気的に絶縁している。
【００２８】
接続溝２３は、第１の分離溝２１と第２の分離溝２２との間に設けられている。接続溝２３は、光電変換膜４を分割しており、光電変換膜４と裏面電極膜５との界面に開口を有し且つ透明導電膜３の表面を底面としている。この接続溝２３は、裏面電極膜５を構成する金属材料で埋め込まれており、隣り合うセル１０の一方の裏面電極膜５と他方の透明導電膜３とを電気的に接続している。すなわち、接続溝２３及びそれを埋め込む金属材料は、絶縁透光性基板２上に並置されたセル１０同士を直列接続する役割を担っている。
【００２９】
これら第１、第２の分離溝２１と２２とにより挟まれ接続溝２３を各々１本含む領域は一般に光電変換に寄与しない接続領域９と呼ばれる。
【００３０】
透光性開口溝８は、透光性薄膜太陽電池１に透光性を付与するために、光電変換膜４、及び裏面電極膜５を分割しており、裏面電極膜５と樹脂封止層６との界面に開口を有し且つ透明導電膜３の表面を底面としている。この透光性開口溝８は、封止樹脂層６によって埋め込まれている。
【００３１】
引き続き、この透光性薄膜太陽電池１の製造方法について説明する。
【００３２】
最初に、絶縁透光性基板２の一方の全面に透明導電膜３を製膜した後、例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜３を短冊状に分割する第１の分離溝２１を形成する。
【００３３】
次に、第１の分離溝２１が形成された透明導電膜３にわたって光電変換膜４としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンを、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層した後、例えばＹＡＧ第２高調波レーザ光を照射して光電変換膜４を短冊状に分割する接続溝２３を形成する。
【００３４】
引き続き、接続溝２３が形成された光電変換膜４にわたって裏面電極膜５として透明電導性薄膜及び金属膜を、この順にスパッタ法等で製膜した後、例えばＹＡＧ第２高調波レーザ光を絶縁透光性基板２側から照射して裏面電極膜５を短冊状に分割する第２の分離溝２２を形成する。
【００３５】
このようにして、絶縁透光性基板２の一主面上に順に積層された透明導電膜３、非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体からなる光電変換膜４、裏面電極膜５を含む多層膜を含み、直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、接続領域９とを含む、複数の同一形状の短冊状光電変換セルが直列接続したいわゆる集積型薄膜太陽電池が形成される。
【００３６】
最後に、前記のように形成された集積型薄膜太陽電池の絶縁透光性基板２側からＹＡＧ第２高調波レーザ光を走査し、前記の裏面電極膜５の分割と同様の方法で、図１に示す透光性開口溝８が形成される。この透光性開口溝８のセル領域に対する面積比率は、透光性薄膜太陽電池１の発電に係わる面積効率を極端に低下させない範囲の１／５から１／２０程度が好ましい。
【００３７】
また、透光性開口溝８は、好ましくは直線状で、非連続であってもよいが、透光性を高めるために、連続して設けることが好ましい。
【００３８】
さて、このような透光性薄膜太陽電池１の透光性開口溝８の形成を、本発明では、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された絶縁透光性基板２上のそれぞれ異なる部分に照射することにより実施する。１枚の絶縁透光性基板２に対し１つのレーザ光のみを照射し透光性開口溝８を形成する場合には、このレーザスクライブ工程に長時間を要し、製造工程上大きな負担となる。逆に、同時に照射するレーザ光の数が極端に多くなると、レーザスクライブ装置の構造が複雑になる。従って、１枚の絶縁透光性基板２に対し同時に照射するレーザ光の数は１０以下が好ましく、さらに好ましくは８以下である。
【００３９】
上記のように、１枚の絶縁透光性基板２に対し同時に複数のレーザ光を照射し透光性開口溝８を形成する場合、隣り合う前記透光性開口溝８が同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成された前記基板２上の領域の数が前記複数のレーザ光の数よりも大きくすること、つまり、同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光を用いて加工した前記透光性開口溝８が２本以上連続して隣接してなる領域があり、複数のレーザ光の数よりも該領域の数が大きいようにすることが有効である。
【００４０】
以下、図２の平面図を用いて説明する。例えば、２つの異なるレーザ光出射ヘッド３１及びレーザ光出射ヘッド３２からのレーザ光の走査によって透光性開口溝８が形成される場合、図２のようにレーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１２とが、隣り合っていると、２つのレーザ光出射ヘッド３１と３２とから出射されるレーザ光の状態の違いに起因して、これら２つの領域３１１と３２１との境界１２が目視上顕著に認識され、透光性薄膜太陽電池１の外観が大きく損なわれる。
【００４１】
そこで、図３及び図４のように、レーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１２とを一枚の絶縁透光性基板２上に、少なくとも一方の領域を別な領域を挟んで複数、配置し、これら領域３１１と領域３２１との差異を全体として平均化することで、透光性薄膜太陽電池１の外観を改善することができる。
【００４２】
さらに、隣り合う透光性開口溝８が異なるレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成されるようにする、つまり、同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光を用いて加工した透光性開口溝８が２本以上連続して隣接しないよう配置すると、より効果的である。
【００４３】
すなわち、図５に示しように、２つの異なるレーザ光出射ヘッド３１及びレーザ光出射ヘッド３２からのレーザ光の走査によって透光性開口溝８を形成する場合、レーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８１１と、レーザ光出射ヘッド３２から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８２１とを交互に配置することが最も好ましい。
【００４４】
また、図６に示すように、一枚の絶縁透光性基板２上に、レーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１２とが存在する場合、それぞれレーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８１１と、レーザ光出射ヘッド３２から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８２１とを交互に配置した領域を介して、領域３１１と領域３２１を存在させること好ましい。
【００４５】
さらに、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域と、異なるレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８とを、特定の配置方法に従い配置することにより、透光性薄膜太陽電池１全体として外観を向上させることができる。
【００４６】
例えば、図７に示すように、一枚の絶縁透光性基板２上に、レーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３２１とが、一定距離離れて存在する場合にその挟まれる領域では、領域３１１の近くではレーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成される透光性開口溝８１１を多くし、領域３２１の近くではレーザ光出射ヘッド３２から出射されるレーザ光の走査により形成される透光性開口溝８２１を多くすることで、領域３１１から領域３２１へ外観の急激な変化を伴わず緩やかに移行することができる。
【００４７】
上記の配置方法は、３つ以上のレーザ光を走査して透光性開口溝８を形成させる場合についても同様に適用できる。
【００４８】
同一のレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１は、レーザ光走査を容易にするために、１０本以上の透光性開口溝８が連続して隣接する領域であることが好ましい。特に好ましくは３０本以上である。
【００４９】
以上の述べてきた透光性薄膜太陽電池１をモジュールにする際には、絶縁透光性基板２側から入射した太陽光等の光の一部が透光性開口溝８を介して透光性薄膜太陽電池１の裏面電極膜５側から見えるように、また耐候性を高めるために、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等の透光性を有する封止樹脂層６と、ガラス、弗素樹脂フィルム等の、色彩のない透光性を有する裏面封止材料７とを用い、ラミネート封入による防湿処理仕上げをすると良い。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を比較例とともにいくつかの実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り以下の記載例に限定されるものではない。
【００５１】
上述した実施の形態に従い、４つのレーザ光出射ヘッドを使用して透光性開口溝８を有する透光性薄膜太陽電池１を作製した。
【００５２】
まず、９１０ｍｍ×９１０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有するガラス基板２上に、透明導電膜３として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍのＳｎＯ２膜を製膜した。このＳｎＯ２膜３に対して、ＳｎＯ２膜３側からＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第１の分離溝２１をパターンニング加工形成した。次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、ガラス基板２がをプラズマＣＶＤ製膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換膜４を製膜した。ＣＶＤ装置からガラス基板２を搬出した後、光電変換膜４にガラス基板２側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して接続溝２３を形成した。
【００５３】
次に裏面電極膜５として、厚さ約８０ｎｍのＺｎＯ膜と厚さ約３００ｎｍのＡｇ膜をこの順でスパッタ法で光電変換膜４上に製膜した。さらに、裏面電極膜５にガラス基板２側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し第２の分離溝２２を形成した。セル領域と接続領域とをガラス基板２周囲から絶縁するために、ガラス基板２の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、ＳｎＯ２膜３、アモルファスシリコン光電変換膜４、及び裏面電極膜５を除去した。以上のようにして、面積がほぼ７９．２１ｃｍ２の光電変換セル１０が１００個直列接続した集積型薄膜太陽電池を得た。
【００５４】
次に、裏面電極膜５を短冊状に分割し第２の分離溝２２を形成したのと同様に、４つのレーザ光出射ヘッドを使用して透光性開口溝８を上記集積型薄膜太陽電池に形成した。透光性開口溝８は合計８８９本、長さ８８８ｍｍにて１ｍｍ間隔で、集積型薄膜太陽電池の集積方向１１とほぼ平行に配置した。
【００５５】
これら透光性開口溝８の配置方法の概略を図８に示す。この図では、レーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成される透光性開口溝８を透光性開口溝８１１、隣接して透光性開口溝８１１が形成される領域を領域３１１とし、また領域３１１と領域３２１とに挟まれた領域を領域１２３とした。図９に領域１２３に配置したレーザ光出射ヘッド３１による透光性開口溝８１１とレーザ光出射ヘッド３２による透光性開口溝８２１との組み合わせ配置パターンを示す。
【００５６】
最後に、電力取り出し用の電極を両端の光電変換セル１０付近に配し、封止樹脂層６としてＥＶＡと、裏面封止材料７として９１０ｍｍ×９１０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有するガラス板とを、裏面電極膜５上に順に重ね合わせた状態で真空ラミネーション装置を用い加熱真空封止を行なった。この透光性薄膜太陽電池１をモジュール化した透光性薄膜太陽電池モジュールの太陽電池性能を測定した。
【００５７】
この透光性薄膜太陽電池モジュールの、全ての光電変換セル１０、全ての透光性開口溝８、及び全ての接続領域９の合計面積は８９０ｍｍ×８８８ｍｍである。
【００５８】
ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２）のスペクトル及び光量の光を照射し、２５℃で測定した結果、短絡電流０．１１４Ａ、開放電圧８６．５Ｖ、曲線因子０．５９６、最大出力５８．８Ｗという良好な出力が得られた。
【００５９】
また、４つの異なるレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザビームの状態差に起因する透光性開口溝８の外観上の差異は、図８及び図９に示した透光性開口溝８の配置により大きく抑制され、透光性薄膜太陽電池モジュール全体としての良好な外観を有していた。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、優れた透光性を有し、且つ、外観に優れた大面積集積型薄膜太陽電池モジュールを、高生産性で製造可能な、透光性薄膜太陽電池及び透光性薄膜太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透光性薄膜太陽電池を説明の概念斜視図
【図２】境界が目視上顕著に認識される加工例の平面図
【図３】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図４】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図５】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図６】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図７】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図８】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図９】図８の一部分の拡大図で、本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【符号の説明】
１ 透光性薄膜太陽電池
２ 絶縁透光性基板
３ 透明導電膜
４ 光電変換膜
５ 裏面電極膜
６ 封止樹脂層
７ 裏面封止材料
８ 透光性開口溝
９ 接続領域
１０ 光電変換セル
１１ 集積方向
１２ 境界
２１ 第１の分離溝
２２ 第２の分離溝
２３ 接続溝
３１ レーザ光出射ヘッド
３２ レーザ光出射ヘッド
３１１ レーザ光出射ヘッド３１による形成領域
３２１ レーザ光出射ヘッド３２による形成領域
１２３ 領域３１１と領域３２１とに挟まれた領域
８１１ レーザ光出射ヘッド３１による透光性開口溝
８２１ レーザ光出射ヘッド３２による透光性開口溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積型薄膜太陽電池及びその製造方法に関するものであり、特に、透光性を有し、外観及び生産性に優れた薄膜太陽電池及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に薄膜太陽電池は、ガラス等の絶縁透光性基板上にスパッタ、ＣＶＤ等の方法を用い順次、透明導電膜、半導体の光電変換膜、裏面電極膜を積層することで形成される。透明導電膜としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ等が、金属電極材としては、Ａｇ、Ａｌ等が主に用いられる。さらに大面積の薄膜太陽電池では、エッチング、レーザスクライブ等のパターニングと各膜の積層とを繰り返し実施することで形成される、複数の光電変換セルが、透明導電膜、裏面電極膜及び接続領域を介して直列接続された、いわゆる集積構造とすることが一般的である。
【０００３】
ところで、近年用途によっては、このような大面積薄膜太陽電池に透光性が要求されるようになった。
【０００４】
集積構造を有する大面積薄膜太陽電池モジュールに透光性を付与する方法として、絶縁透光性基板上の、透明導電膜、非晶質シリコン系半導体からなる光電変換膜、及び裏面電極膜からなる積層体に対して、レーザ光を照射しつつ走査することにより、光電変換膜及び裏面電極膜を除去し、透光性を有する開口溝を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０５−２５１７２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような大面積透光性薄膜太陽電池において、十分な透光性を得るためには、透光性開口溝の太陽電池に対する面積比率を一定以上確保する必要があり、レーザ光を照射しつつ走査することで、光電変換膜及び裏面電極膜を除去し、透光性開口溝を設ける方法で形成する場合、レーザ光の照射及び走査を行ういわゆるレーザスクライブ工程の負荷つまり装置コストや加工時間が、製造工程上過大となるという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、絶縁透光性基板の一主面上に順に積層された透明導電膜、非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体からなる光電変換膜、裏面電極膜を含む多層膜を含み、直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、光電変換膜及び裏面電極が除去された透光性開口溝と、接続領域とを含み、前記透光性開口溝の形成が、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された基板上のそれぞれ異なる部分に照射することによりなされることを特徴とする透光性薄膜太陽電池とすることで、レーザスクライブ工程の負荷を大幅に低下することができることを見出した。同時に複数のレーザ光を基板上のそれぞれ異なる部分に照射することにより、複数の透光性開口溝が同時に形成され、透光性開口溝の面積比率が大きい透光性薄膜太陽電池を、低装置コストで短時間に形成することができる。
【０００８】
ところで、各透光性開口溝は、夫々を形成したレーザ光の状態を反映し、個々異なる形態を有する。そして、レーザ光の状態はレーザ光出射ヘッドが同じなら若干の時間変動を除き一定である。従って、上記のように同時に複数のレーザ光を照射し複数の透光性開口溝を形成する場合には、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域は、周囲と異なった外観に見えるという問題がある。
【０００９】
このため、隣り合う前記透光性開口溝が同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成された前記基板上の領域の数が、前記複数のレーザ光の数よりも大きくすることが有効である。このようにすると、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域が、一枚の基板内で少なくとも２領域以上、間隔をもって、つまり別領域を挟んで離れて存在しているので、外観上平均化して一様に見える効果がある。ここで、別領域とは、上記と異なる、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域のことである。
【００１０】
さらに、隣り合う前記透光性開口溝が異なるレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成されるようにすることが効果的である。このようにすると、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザ光により形成された透光性開口溝が隣接している領域自体が存在しないので、基板内で透光性開口溝形成に伴う領域としての外観ムラを皆無にすることができる。
【００１１】
また、前記透光性開口溝が直線状に形成されてなる薄膜太陽電池とすると、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された基板上のそれぞれ異なる部分に照射するレーザスクライブ工程により、高い生産性が得られ、また外観上も好ましいものとなる。
【００１２】
さらに、隣り合う前記透光性開口溝間の間隔が実質的に等間隔である薄膜太陽電池とすると、外観に優れた透光性薄膜太陽電池となり好ましい。
【００１３】
特に、接続領域と直線状に形成された前記透光性開口溝との関係は、直線状に形成された前記透光性開口溝が、光電変換セルの直列接続方向と平行であることことが、外観上また実生産上さらには施工上好ましい。一般に光電変換セルの直列接続方向は、短冊状に形成される個々の光電変換セルの端部に形成される直線状の個々の接続領域に直角な方向となる。
【００１４】
上記のような透光性薄膜太陽電池の前記多層膜上に、高い透過率及び耐候性を有するフッ素系樹脂又はガラスを裏面封止材料として配することにより、信頼性優れた透光性の高い透光性薄膜太陽電池モジュールを得ることができる。
【００１５】
【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、本願の各図において同一の参照符号は同一部分または相当部分を示し、重複する説明は繰り返されない。
【００１６】
図１は、本発明の透光性薄膜太陽電池１を説明するための斜視図である。図１に示すように、透光性薄膜太陽電池１の光電変換セル１０は、絶縁透光性基板２上に、透明導電膜３、光電変換膜４、及び裏面電極膜５を順次積層した構造を有している。すなわち、この透光性薄膜太陽電池１は、絶縁透光性基板２側から入射する光を、光電変換膜４によって光電変換するものである。
【００１７】
次に、この透光性薄膜太陽電池１の各構成要素について説明する。
【００１８】
絶縁透光性基板２としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどを用いることができる。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で透明性、絶縁性が高い、ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ及びＣａＯを主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。
【００１９】
透明導電膜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。透明導電膜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。
【００２０】
光電変換膜４は非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換層を備えており、例えば、透明導電膜３側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。これらｐ型半導体層、ｉ型半導体層、及びｎ型半導体層はいずれもプラズマＣＶＤ法により形成することができる。また、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。
【００２１】
光電変換膜４を構成するｐ型半導体層は、例えば、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することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、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を拳げることができる。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。さらに、ｎ型半導体層は、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することができる。
【００２２】
裏面電極膜５は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板２から光電変換膜４に入射し裏面電極膜５に到着した光を反射して光電変換膜４に再入射させる反射層としての機能も有している。裏面電極膜５は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタ法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。
【００２３】
なお、裏面電極膜５と光電変換膜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電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。
【００２４】
透光性薄膜太陽電池１の絶縁透光性基板２に形成された各光電変換セル１０は、封止樹脂層６（図示せず）を介して裏面封止材料７により封止されている。この封止樹脂層６は、裏面封止材料７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、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。また、裏面封止材料７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ガラスのような耐湿性や耐水性に優れた透光性絶縁材料が用いられる。これら封止樹脂層６／裏面封止材料７は、真空ラミネート法により透光性薄膜太陽電池１の裏面側に同時に貼着することができる。
【００２５】
図１に示すように、透光性薄膜太陽電池１には、上記薄膜を分割する第１、第２の分離溝２１、２２と接続溝２３とが設けられている。これら第１、第２の分離溝２１、２２及び接続溝２３は、互いに平行であって、図１の斜視図の紙面右上方向に延在している。また、図１に示すように、透光性薄膜太陽電池１には、上記薄膜を分割する透光性開口溝８が設けられている。この透光性開口溝８は、互いに平行であって、図１の斜視図の紙面左右方向に延在している。
【００２６】
第１の分離溝２１は、透明導電膜３をそれぞれのセル１０に対応して分割しており、透明導電膜３と光電変換膜４との界面に開口を有し且つ絶縁透光性基板２の表面を底面としている。この第１の分離溝２１は、光電変換膜４を構成するシリコン系薄膜によって埋め込まれており、隣り合う透明導電膜３同士を電気的に絶縁している。
【００２７】
第２の分離溝２２は、第１の分離溝２１から離れた位置に設けられている。第２の分離溝２２は、光電変換膜４、及び裏面電極膜５をそれぞれのセル１０に対応して分割しており、裏面電極膜５と樹脂封止層６との界面に開口を有し且つ透明導電膜３の表面を底面としている。この第２の分離溝２２は、封止樹脂層６によって埋め込まれており、隣り合うセル１０間で裏面電極膜５同士を電気的に絶縁している。
【００２８】
接続溝２３は、第１の分離溝２１と第２の分離溝２２との間に設けられている。接続溝２３は、光電変換膜４を分割しており、光電変換膜４と裏面電極膜５との界面に開口を有し且つ透明導電膜３の表面を底面としている。この接続溝２３は、裏面電極膜５を構成する金属材料で埋め込まれており、隣り合うセル１０の一方の裏面電極膜５と他方の透明導電膜３とを電気的に接続している。すなわち、接続溝２３及びそれを埋め込む金属材料は、絶縁透光性基板２上に並置されたセル１０同士を直列接続する役割を担っている。
【００２９】
これら第１、第２の分離溝２１と２２とにより挟まれ接続溝２３を各々１本含む領域は一般に光電変換に寄与しない接続領域９と呼ばれる。
【００３０】
透光性開口溝８は、透光性薄膜太陽電池１に透光性を付与するために、光電変換膜４、及び裏面電極膜５を分割しており、裏面電極膜５と樹脂封止層６との界面に開口を有し且つ透明導電膜３の表面を底面としている。この透光性開口溝８は、封止樹脂層６によって埋め込まれている。
【００３１】
引き続き、この透光性薄膜太陽電池１の製造方法について説明する。
【００３２】
最初に、絶縁透光性基板２の一方の全面に透明導電膜３を製膜した後、例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜３を短冊状に分割する第１の分離溝２１を形成する。
【００３３】
次に、第１の分離溝２１が形成された透明導電膜３にわたって光電変換膜４としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンを、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層した後、例えばＹＡＧ第２高調波レーザ光を照射して光電変換膜４を短冊状に分割する接続溝２３を形成する。
【００３４】
引き続き、接続溝２３が形成された光電変換膜４にわたって裏面電極膜５として透明電導性薄膜及び金属膜を、この順にスパッタ法等で製膜した後、例えばＹＡＧ第２高調波レーザ光を絶縁透光性基板２側から照射して裏面電極膜５を短冊状に分割する第２の分離溝２２を形成する。
【００３５】
このようにして、絶縁透光性基板２の一主面上に順に積層された透明導電膜３、非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体からなる光電変換膜４、裏面電極膜５を含む多層膜を含み、直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、接続領域９とを含む、複数の同一形状の短冊状光電変換セルが直列接続したいわゆる集積型薄膜太陽電池が形成される。
【００３６】
最後に、前記のように形成された集積型薄膜太陽電池の絶縁透光性基板２側からＹＡＧ第２高調波レーザ光を走査し、前記の裏面電極膜５の分割と同様の方法で、図１に示す透光性開口溝８が形成される。この透光性開口溝８のセル領域に対する面積比率は、透光性薄膜太陽電池１の発電に係わる面積効率を極端に低下させない範囲の１／５から１／２０程度が好ましい。
【００３７】
また、透光性開口溝８は、好ましくは直線状で、非連続であってもよいが、透光性を高めるために、連続して設けることが好ましい。
【００３８】
さて、このような透光性薄膜太陽電池１の透光性開口溝８の形成を、本発明では、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された絶縁透光性基板２上のそれぞれ異なる部分に照射することにより実施する。１枚の絶縁透光性基板２に対し１つのレーザ光のみを照射し透光性開口溝８を形成する場合には、このレーザスクライブ工程に長時間を要し、製造工程上大きな負担となる。逆に、同時に照射するレーザ光の数が極端に多くなると、レーザスクライブ装置の構造が複雑になる。従って、１枚の絶縁透光性基板２に対し同時に照射するレーザ光の数は１０以下が好ましく、さらに好ましくは８以下である。
【００３９】
上記のように、１枚の絶縁透光性基板２に対し同時に複数のレーザ光を照射し透光性開口溝８を形成する場合、隣り合う前記透光性開口溝８が同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成された前記基板２上の領域の数が前記複数のレーザ光の数よりも大きくすること、つまり、同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光を用いて加工した前記透光性開口溝８が２本以上連続して隣接してなる領域があり、複数のレーザ光の数よりも該領域の数が大きいようにすることが有効である。
【００４０】
以下、図２の平面図を用いて説明する。例えば、２つの異なるレーザ光出射ヘッド３１及びレーザ光出射ヘッド３２からのレーザ光の走査によって透光性開口溝８が形成される場合、図２のようにレーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１２とが、隣り合っていると、２つのレーザ光出射ヘッド３１と３２とから出射されるレーザ光の状態の違いに起因して、これら２つの領域３１１と３２１との境界１２が目視上顕著に認識され、透光性薄膜太陽電池１の外観が大きく損なわれる。
【００４１】
そこで、図３及び図４のように、レーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１２とを一枚の絶縁透光性基板２上に、少なくとも一方の領域を別な領域を挟んで複数、配置し、これら領域３１１と領域３２１との差異を全体として平均化することで、透光性薄膜太陽電池１の外観を改善することができる。
【００４２】
さらに、隣り合う透光性開口溝８が異なるレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成されるようにする、つまり、同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光を用いて加工した透光性開口溝８が２本以上連続して隣接しないよう配置すると、より効果的である。
【００４３】
すなわち、図５に示しように、２つの異なるレーザ光出射ヘッド３１及びレーザ光出射ヘッド３２からのレーザ光の走査によって透光性開口溝８を形成する場合、レーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８１１と、レーザ光出射ヘッド３２から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８２１とを交互に配置することが最も好ましい。
【００４４】
また、図６に示すように、一枚の絶縁透光性基板２上に、レーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１２とが存在する場合、それぞれレーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８１１と、レーザ光出射ヘッド３２から出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８２１とを交互に配置した領域を介して、領域３１１と領域３２１を存在させること好ましい。
【００４５】
さらに、同一のレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域と、異なるレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の走査により形成する透光性開口溝８とを、特定の配置方法に従い配置することにより、透光性薄膜太陽電池１全体として外観を向上させることができる。
【００４６】
例えば、図７に示すように、一枚の絶縁透光性基板２上に、レーザ光出射ヘッド３１のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１と、レーザ光出射ヘッド３２のレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３２１とが、一定距離離れて存在する場合にその挟まれる領域では、領域３１１の近くではレーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成される透光性開口溝８１１を多くし、領域３２１の近くではレーザ光出射ヘッド３２から出射されるレーザ光の走査により形成される透光性開口溝８２１を多くすることで、領域３１１から領域３２１へ外観の急激な変化を伴わず緩やかに移行することができる。
【００４７】
上記の配置方法は、３つ以上のレーザ光を走査して透光性開口溝８を形成させる場合についても同様に適用できる。
【００４８】
同一のレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の走査により隣接して透光性開口溝８が形成される領域３１１は、レーザ光走査を容易にするために、１０本以上の透光性開口溝８が連続して隣接する領域であることが好ましい。特に好ましくは３０本以上である。
【００４９】
以上の述べてきた透光性薄膜太陽電池１をモジュールにする際には、絶縁透光性基板２側から入射した太陽光等の光の一部が透光性開口溝８を介して透光性薄膜太陽電池１の裏面電極膜５側から見えるように、また耐候性を高めるために、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等の透光性を有する封止樹脂層６と、ガラス、弗素樹脂フィルム等の、色彩のない透光性を有する裏面封止材料７とを用い、ラミネート封入による防湿処理仕上げをすると良い。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を比較例とともにいくつかの実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り以下の記載例に限定されるものではない。
【００５１】
上述した実施の形態に従い、４つのレーザ光出射ヘッドを使用して透光性開口溝８を有する透光性薄膜太陽電池１を作製した。
【００５２】
まず、９１０ｍｍ×９１０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有するガラス基板２上に、透明導電膜３として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍのＳｎＯ２膜を製膜した。このＳｎＯ２膜３に対して、ＳｎＯ２膜３側からＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第１の分離溝２１をパターンニング加工形成した。次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、ガラス基板２がをプラズマＣＶＤ製膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換膜４を製膜した。ＣＶＤ装置からガラス基板２を搬出した後、光電変換膜４にガラス基板２側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して接続溝２３を形成した。
【００５３】
次に裏面電極膜５として、厚さ約８０ｎｍのＺｎＯ膜と厚さ約３００ｎｍのＡｇ膜をこの順でスパッタ法で光電変換膜４上に製膜した。さらに、裏面電極膜５にガラス基板２側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し第２の分離溝２２を形成した。セル領域と接続領域とをガラス基板２周囲から絶縁するために、ガラス基板２の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、ＳｎＯ２膜３、アモルファスシリコン光電変換膜４、及び裏面電極膜５を除去した。以上のようにして、面積がほぼ７９．２１ｃｍ２の光電変換セル１０が１００個直列接続した集積型薄膜太陽電池を得た。
【００５４】
次に、裏面電極膜５を短冊状に分割し第２の分離溝２２を形成したのと同様に、４つのレーザ光出射ヘッドを使用して透光性開口溝８を上記集積型薄膜太陽電池に形成した。透光性開口溝８は合計８８９本、長さ８８８ｍｍにて１ｍｍ間隔で、集積型薄膜太陽電池の集積方向１１とほぼ平行に配置した。
【００５５】
これら透光性開口溝８の配置方法の概略を図８に示す。この図では、レーザ光出射ヘッド３１から出射されるレーザ光の走査により形成される透光性開口溝８を透光性開口溝８１１、隣接して透光性開口溝８１１が形成される領域を領域３１１とし、また領域３１１と領域３２１とに挟まれた領域を領域１２３とした。図９に領域１２３に配置したレーザ光出射ヘッド３１による透光性開口溝８１１とレーザ光出射ヘッド３２による透光性開口溝８２１との組み合わせ配置パターンを示す。
【００５６】
最後に、電力取り出し用の電極を両端の光電変換セル１０付近に配し、封止樹脂層６としてＥＶＡと、裏面封止材料７として９１０ｍｍ×９１０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有するガラス板とを、裏面電極膜５上に順に重ね合わせた状態で真空ラミネーション装置を用い加熱真空封止を行なった。この透光性薄膜太陽電池１をモジュール化した透光性薄膜太陽電池モジュールの太陽電池性能を測定した。
【００５７】
この透光性薄膜太陽電池モジュールの、全ての光電変換セル１０、全ての透光性開口溝８、及び全ての接続領域９の合計面積は８９０ｍｍ×８８８ｍｍである。
【００５８】
ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２）のスペクトル及び光量の光を照射し、２５℃で測定した結果、短絡電流０．１１４Ａ、開放電圧８６．５Ｖ、曲線因子０．５９６、最大出力５８．８Ｗという良好な出力が得られた。
【００５９】
また、４つの異なるレーザ光出射ヘッドから出射されたレーザビームの状態差に起因する透光性開口溝８の外観上の差異は、図８及び図９に示した透光性開口溝８の配置により大きく抑制され、透光性薄膜太陽電池モジュール全体としての良好な外観を有していた。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、優れた透光性を有し、且つ、外観に優れた大面積集積型薄膜太陽電池モジュールを、高生産性で製造可能な、透光性薄膜太陽電池及び透光性薄膜太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透光性薄膜太陽電池を説明の概念斜視図
【図２】境界が目視上顕著に認識される加工例の平面図
【図３】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図４】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図５】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図６】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図７】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図８】本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【図９】図８の一部分の拡大図で、本発明の１つの加工例を概念的に示す平面図
【符号の説明】
１ 透光性薄膜太陽電池
２ 絶縁透光性基板
３ 透明導電膜
４ 光電変換膜
５ 裏面電極膜
６ 封止樹脂層
７ 裏面封止材料
８ 透光性開口溝
９ 接続領域
１０ 光電変換セル
１１ 集積方向
１２ 境界
２１ 第１の分離溝
２２ 第２の分離溝
２３ 接続溝
３１ レーザ光出射ヘッド
３２ レーザ光出射ヘッド
３１１ レーザ光出射ヘッド３１による形成領域
３２１ レーザ光出射ヘッド３２による形成領域
１２３ 領域３１１と領域３２１とに挟まれた領域
８１１ レーザ光出射ヘッド３１による透光性開口溝
８２１ レーザ光出射ヘッド３２による透光性開口溝
Claims (7)
- 絶縁透光性基板の一主面上に順に積層された透明導電膜、非晶質及び／又は多結晶シリコン系半導体からなる光電変換膜、裏面電極膜を含む多層膜を含み、
直列接続された複数の光電変換セルを含むセル領域と、光電変換膜及び裏面電極膜が除去された透光性開口溝と、接続領域とを含み、
前記透光性開口溝の形成が、同時に複数のレーザ光を前記多層膜が積層された基板上のそれぞれ異なる部分に照射することによりなされることを特徴とする透光性薄膜太陽電池。 - 隣り合う前記透光性開口溝が同一のレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成された前記基板上の領域の数が、前記複数のレーザ光の数よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の透光性薄膜太陽電池。
- 隣り合う前記透光性開口溝が異なるレーザ光出射ヘッドからのレーザ光により形成されることを特徴とする請求項１記載の透光性薄膜太陽電池。
- 前記透光性開口溝が直線状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の透光性薄膜太陽電池。
- 隣り合う前記透光性開口溝間の間隔が等間隔であることを特徴とする請求項１記載の透光性薄膜太陽電池。
- 直線状に形成された前記透光性開口溝が、光電変換セルの直列接続方向と平行であることを特徴とする請求項４記載の透光性薄膜太陽電池。
- 請求項１記載の透光性薄膜太陽電池の前記多層膜上に、裏面封止材料としてフッ素系樹脂又はガラスを備えてなる透光性薄膜太陽電池モジュール。
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