JP2005311180A

JP2005311180A - 単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および薄膜太陽電池モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2005311180A
Application number: JP2004128410A
Authority: JP
Inventors: Takuro Ihara; 卓郎井原
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】太陽電池セル表面を傷つけてその特性を低下させてしまう危険を伴わず、製造におけるコスト増大を招くことなく、工程の煩雑さを増加させることなく且つ複雑な機構を必要としない薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法等を提供する。
【解決手段】アモルファス太陽電池モジュール１１の＋の出力端子１５ａと−の出力端子１５ｂとを短絡させた状態で、アモルファス太陽電池モジュール１１の表面に軽く接触させた又は離した光透過性のない遮断板１４をユニットセルＭ１等の直列接続方向Ｌに合わせて端部ＥａからＥｂへ連続的に移動させる。この結果、光が照射されているすべてのユニットセルの電圧が、光が遮断されている１つのユニットセルに逆バイアス電圧として印加される。遮断板１４を移動させることにより、逆バイアス電圧が順次他のユニットセルへ移動して印加されていき、この逆バイアス電圧により各ユニットセルのすべての微小欠陥部を除去する。
【選択図】図１（Ｂ）

Description

本発明は、複数の単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された薄膜太陽電池モジュールにおける単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法、および当該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池は太陽エネルギーを直接電気エネルギーへ変換するものであるため、従来の他の発電と比較して無公害のクリーンなエネルギー源のエースとして期待を集めている。実用化されている太陽電池の大部分はシリコン系の原料を用いており、これは結晶構造面から単結晶、多結晶、アモルファスに分類される。特にアモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と記載する。）等の薄膜太陽電池は、現在市場で中心的な位置を占めている単結晶または多結晶シリコン太陽電池と比較して以下のような特徴を有している。

１．原料の使用量が少ない。
２．製造ラインにおいて可撓性（フレキシブル）基板を用いた場合、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式を用いた連続形成による大量生産が容易である。
３．フレキシブル基板上に形成することにより、曲面上に設置することが可能である。
４．１枚の基板上に直列接続構造を形成可能であるため、例えばインバータ等に接続するための２００Ｖ程度の電圧を１枚の基板上で得ることも容易である。

上述の１枚の基板上における直列接続構造としては、従来種々の構造が提案されている。図４は従来の１枚の基板上における直列接続構造の一例を示す。図４において、符号４１はガラス基板等の絶縁性基板、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ等（以下、「４２ａ等」と略す。）は絶縁性基板４１上に形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電性酸化物膜（Transparent Conductive Oxide : ＴＣＯ）から成る電流収集用の第１電極層、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ等（以下、「４３ａ等」と略す。）は各々第１電極層４２ａ等上に形成された例えばｐ型ａ−Ｓｉ層、ｉ型ａ−Ｓｉ層およびｎ型ａ−Ｓｉ層の積層構造を有する光電変換を行なう薄膜半導体層、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ等（以下、「４４ａ等」と略す。）は各々薄膜半導体層４３ａ等上に形成された裏面電極である第２電極層である。例えば第１電極層４２ａ、薄膜半導体層４３ａおよび第２電極層４４ａにより構成される領域の太陽電池をユニットセルと呼ぶ。図４に示されるように、第１電極層４２ａ等は例えばレーザスクライビング（laser
scribing）により各々スクライブ線Ｓｍ１、Ｓｍ２、Ｓｍ３、Ｓｍ４等（以下、「Ｓｍ１等」と略す。）でストリング状に分離されている。薄膜半導体層４３ａ等は例えばレーザスクライビングにより第１電極層４２ａ等のスクライブ線Ｓｍ１等とずらせたスクライブ線Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３、Ｓｓ４等（以下、「Ｓｓ１等」と略す。）でストリング状に分離されている。第２電極層４４ａ等は例えばレーザスクライビングにより薄膜半導体層４３ａ等のスクライブ線Ｓｓ１等とずらせたスクライブ線Ｓｎ１、Ｓｎ２、Ｓｎ３、Ｓｎ４等（以下、「Ｓｎ１等」と略す。）でストリング状に分離されている。以上のように各層のスクライブ線をずらせることにより、例えば左端のユニットセルの第２電極層４４ａの端部は隣接するユニットセルの第１電極層４２ｂの端部と接続されることになるため、各ユニットセルは１枚の絶縁性基板４１上において直列に接続されることになる。複数のユニットセルを直列に接続したものをサブモジュールと呼ぶ。サブモジュールは長期に亘って雨等の環境要因から半導体層４３ａ等部分を保護するために、表面保護材または裏面保護材によりパッケージングされている。このパッケージングを施したものをモジュールと呼ぶ。

ａ−Ｓｉ等の薄膜太陽電池では、ほとんどの場合、その製造過程において微小欠陥部が生じる。上述のように、薄膜太陽電池は第１電極層４２ａ等、薄膜半導体層４３ａ等、第２電極層４４ａ等をこの順に形成することにより構成される。上記微小欠陥部が生じる主要因は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の方法により薄膜半導体層４３ａ等を形成する際に微小な異物の混入によりピンホールが生じてしまい、このピンホール中に第２電極層４４ａ等が侵入して第１電極層４２ａ等との間でリーク電流が生じることによるものと考えられている。

上記微小欠陥部は太陽電池特性を低下させる要因となるため、除去することが望ましい。当該特性の低下は、パッケージングを施すモジュール化のための真空ラミネート工程等のように薄膜半導体層４３ａ等を加圧することにより初めて顕在化してくる場合もある。このため、できるだけ一連の太陽電池モジュール製造工程の最終工程に近い段階で上記微小欠陥部を除去することが望ましい。

上記微小欠陥部の修復または除去方法としては、一般的に以下のような逆バイアス電圧印加法が良く知られている。逆バイアス電圧印加法は、ユニットセルの２つの電極（＋電極および−電極）の間に逆バイアス電圧を印加すると、リークの大きい微小欠陥部に集中的に電流が流れてジュール熱が発生する結果、微小欠陥部が焼け切れてなくなるためリーク電流が減少するということに基づく方法である。逆バイアス電圧印加法により微小欠陥部を除去する場合のポイントは、各ユニットセル毎に逆バイアス電圧を印加する必要があるという点である。複数のユニットセルを直列接続したサブモジュール全体に逆バイアス電圧を印加して微小欠陥部の除去を行なう場合、微小欠陥部の多いユニットセルにはリーク電流により低い逆バイアス電圧しか印加されない。逆に、微小欠陥部の少ないユニットセルには高い逆バイアス電圧が印加されることになり不適当である。一方、ユニットセル毎に逆バイアス電圧を印加して微小欠陥部の除去を行なう場合、諸条件が弱すぎると微小欠陥部を十分に焼き切ることができない。逆に、諸条件が強すぎると正常な部分に損傷を与えてしまうことになるため、適度な強さの条件を選ぶ必要がある。この適度な強さはユニットセルの構造により異なるが、通常、印加する逆バイアス電圧の大きさと逆バイアス電圧を印加する時間とを変えることによりコントロールされている。

上述の逆バイアス電圧印加法には以下のような問題点がある。
１．一般的に、多数のユニットセルを直列接続して構成される薄膜太陽電池に対して、ユニットセル毎に逆バイアス電圧を印加することは煩雑な工程である。図４に示されるように、直列接続されたユニットセルでは、例えば１つのユニットセルの第１電極層４２ｃと隣接するユニットセルの第２電極層４４ｂとは電気的に接続されている。このため、第１電極層４２ｂ、薄膜半導体層４３ｂおよび第２電極層４４ｂからなるユニットセルに逆バイアス電圧を印加する場合、図４のａ点とｂ点とにより示されるように当該ユニットセルの第２電極層４４ｂと隣接するユニットセルの第２電極層４４ｃとの間に２本のプローブを接触させて、この２本のプローブ間に逆バイアス電圧を印加する。第２電極層４４ｂと４４ｃとの間に替えて、第１電極層４２ｂと４２ｃとの間に２本のプローブを接触させて、この２本のプローブ間に逆バイアス電圧を印加してもよい。但し、この方法によりユニットセル毎に逆バイアス電圧を印加する場合、上記の２本のプローブを順次別のユニットセルへ移動させる必要がある。そこで、プローブの移動に伴う煩雑さを避けるため、特許文献１に記載されているように、予め各ユニットセルの電極に各々プローブを接触させておき、逆バイアス電圧を印加するプローブの方を順次切替える方法も提案されている。しかし、この方法では多数のプローブを有する必要がある上、電圧を印加するプローブを順次切替えていくための電気的な機構も必要となる。このため、逆バイアス処理ユニットの機構が複雑化するという問題があった。

２．特許文献１に記載されている方法には、さらに、プローブユニット昇降機によりプローブを太陽電池セルに接触させる際に、太陽電池セル表面を傷つけ、却って太陽電池セルの特性を低下させてしまう危険を伴うという問題もあった。

３．第１電極層４２ａ等および第２電極層４４ａ等の中での電圧降下は無視できるほど小さいものではないため、同じ大きさの逆バイアス電圧を印加してもプローブと微小欠陥部との位置関係によって実効的に微小欠陥部に印加される電圧が変化してしまうことになる。この結果、逆バイアス電圧の印加による十分な効果が得られない場合があるだけではなく、逆に過大な逆バイアス電圧印加による正常部の損失が起こる危険性もある。そこで、この危険性等の不安定さを回避するため、特許文献２に記載されているように、１つのユニットセルに接触させるプローブの数を増やし、予め別途の検出手段により、どのプローブが微小欠陥部に近いかを判定した後、最も微小欠陥部に近いプローブに逆バイアス電圧を印加する方法が提案されている。しかし、この方法では予め太陽電池セルの金属裏面電極層にプローブ対を接触させて太陽電池セルに流れる電流を測定し、得られた情報から短絡部の位置を判断する制御手段のような煩雑な機構が必要であり、このような機構は太陽電池製造におけるコストアップ要因となるという問題があった。

４．モジュールの製造が完了してしまうと、微小欠陥部の除去を実施することはできない。モジュールは耐環境性を増すためにガラスまたは樹脂材料等の絶縁性保護材料によりラミネートされているため、電極層が直接露出した状態となることはない。一方、プローブはユニットセルの電極層に接触させる必要がある。従って、逆バイアス電圧の印加による微小欠陥部の除去はモジュールをラミネートする前に実施する必要がある。つまり、モジュールのラミネート時に太陽電池セルが加圧を受けることによりリーク発生ポイントが顕在化して生ずる太陽電池セル特性の低下は除去することはできないことになる。そこで、上述の影響を抑えるため、特許文献３に記載されているように、各ユニットセルの電極層の一部を露出した状態でモジュールをラミネートし、逆バイアス電圧印加による除去を行なった後に露出部を再度絶縁する方法が提案されている。しかし、この方法では工程の煩雑さが増加するという問題があった。

特開２００１−２３７４４０特開２００１−１３５８３５特開２００３−１１０１２３

上述のように、特許文献１に記載されているような予め各ユニットセルの電極に各々プローブを接触させておき、逆バイアス電圧を印加するプローブの方を順次切替える方法では多数のプローブを有する必要がある上、電圧を印加するプローブを順次切替えていくための電気的な機構も必要となる。このため、逆バイアス処理ユニットの機構が複雑化するという問題があった。さらに、プローブユニット昇降機によりプローブを太陽電池セルに接触させる際に、太陽電池セル表面を傷つけ、却って太陽電池セルの特性を低下させてしまう危険を伴うという問題もあった。

特許文献２に記載されているような１つのユニットセルに接触させるプローブの数を増やし、予め別途の検出手段により、どのプローブが微小欠陥部に近いかを判定した後、最も微小欠陥部に近いプローブに逆バイアス電圧を印加する方法では、予め太陽電池セルの金属裏面電極層にプローブ対を接触させて太陽電池セルに流れる電流を測定し、得られた情報から短絡部の位置を判断する制御手段のような煩雑な機構が必要であり、このような機構は太陽電池製造におけるコストアップ要因となるという問題があった。

特許文献３に記載されているような各ユニットセルの電極層の一部を露出した状態でモジュールをラミネートし、逆バイアス電圧印加による除去を行なった後に露出部を再度絶縁する方法では、工程の煩雑さが増加するという問題があった。

そこで、本発明の第１の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、複雑な機構を必要とせず、太陽電池セル表面を傷つけて太陽電池セルの特性を低下させてしまう危険を伴うことがない単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、煩雑な機構を必要とせず、太陽電池製造におけるコストアップを招くことのない単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の第３の目的は、工程の煩雑さを増加させることのない単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

この発明の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法は、複数の単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された薄膜太陽電池モジュールにおける該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法であって、前記太陽電池モジュールに光を照射した状態で該太陽電池モジュールのプラスの出力端子とマイナスの出力端子とを短絡させる工程と、光透過性のない遮断板を前記薄膜太陽電池モジュールの一方の端部にある単位薄膜太陽電池の表面に接触させ又は所定の距離だけ離した位置に置く工程と、前記遮断板を、単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された方向に合わせて前記薄膜太陽電池モジュールの一方の端部から他方の端部へ各単位薄膜太陽電池が一時的に完全に光を遮断される移動速度で連続的に移動させる工程とを備え、光を照射されたすべての単位薄膜太陽電池から光を遮断された１つの単位薄膜太陽電池へ印加される逆バイアス電圧により、該光を遮断された１つの単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部を除去することを特徴とする。

ここで、この発明の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法において、前記移動速度を単位薄膜太陽電池の種類または構成に応じて変化させることができる。

ここで、この発明の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法において、該太陽電池モジュール内に負荷を接続し、該負荷の抵抗値を単位薄膜太陽電池の種類または構成に応じて変化させることができる。

この発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、複数の単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、該単位薄膜太陽電池を保護材と共にラミネートして薄膜太陽電池モジュールを製造した後に、本発明のいずれかの単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いて単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部を除去することを特徴とする。

本発明の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法によれば、アモルファス太陽電池モジュールの＋の出力端子と−の出力端子とを短絡させた状態で、アモルファス太陽電池モジュールの表面に軽く接触させたまたは離した光透過性のない遮断板をユニットセルの直列接続方向に合わせて、アモルファス太陽電池モジュール上の一方の端部から他方の端部へ連続的に移動させる。この過程において、遮断板があるユニットセル上を移動する状態では、当該ユニットセルはその面積全体で光源からの光照射が遮断され、他のユニットセルは光源から光照射を受けている状態になる。この結果、光が照射されているすべてのユニットセルの電圧が、光が遮断されている１つのユニットセルに逆バイアス電圧として印加される状態が発生する。この逆バイアス電圧を利用することにより、プローブを用いる従来の逆バイアス電圧印加法と同様に、ユニットセルの微小欠陥部に集中的に電流が流れてジュール熱が発生する結果、微小欠陥部が焼け切れてなくなるため、ユニットセルの微小欠陥部の除去を行なうことができる。遮断板の移動に伴って、逆バイアス電圧が順次他のユニットセルへ移動して印加されていくため、各ユニットセルのすべての微小欠陥部を除去することができる。遮断板を用いるだけであるため複雑な機構を必要とせず、遮断板はアモルファス太陽電池モジュールに軽く接触または離して移動させるためユニットセルの表面を傷つけて太陽電池セルの特性を低下させてしまう危険を伴うことがない。遮断板を用いるだけであるため煩雑な機構を必要とせず、太陽電池製造におけるコストアップを招くことがなく、工程の煩雑さを増加させることのない単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することができるという効果がある。

以下、本発明の概要および各実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１（Ａ）は、本発明の実施例１における太陽電池モジュールの模式的平面図を示し、図１（Ｂ）は本発明の実施例１における太陽電池モジュールの模式的断面図を示す。図１（Ａ）および（Ｂ）において、符号１０はガラス基板等の絶縁性基板、Ｍ１ないしＭ１２は絶縁性基板１０上に形成されたユニットセル（単位薄膜太陽電池）、１１はユニットセルＭ１ないしＭ１２を直列接続した構造を有するアモルファス太陽電池モジュールである。ユニットセルＭ１等のサイズは例えば幅４０ｃｍ、長さ２０ｍｍが好適であり、アモルファス太陽電池モジュール１１は、当該ユニットセルＭ１等を１枚の絶縁性基板１０上に３０個直列に接続した、有効面積４０ｃｍ×６０ｃｍのモジュールである。図１（Ａ）および（Ｂ）では図面の都合上、１２個のユニットセルＭ１ないしＭ１２、即ち直列接続数＝１２として図示しているが、ユニットセルＭ１等の個数は１２個または３０個に限定されるものではない。

図１（Ｂ）において、符号１３はメタルハライドランプから成る光源、１４は光透過性のない遮断板、１５ａは＋（プラス）の出力端子、１５ｂは−（マイナス）の出力端子である。光源１３は、アモルファス太陽電池モジュール１１へ例えば０．８〜１．０ｋＷ／ｍ^２の強度を有する光を照射する。光源１３の強度は他の強度であってもよい。各ユニットセルＭ１等は２接合型アモルファス構造で構成し、約１．６Ｖの開放電圧を有している。図１（Ｂ）に示されるように、アモルファス太陽電池モジュール１１の＋の出力端子１５ａと−の出力端子１５ｂとを短絡させる。この＋の出力端子１５ａと−の出力端子１５ｂとを短絡させた状態では、アモルファス太陽電池モジュール１１から生ずる光電流が短絡させた＋の出力端子１５ａと−の出力端子１５ｂとの間を流れ、各ユニットセルＭ１等にはほとんど電圧はかかっていない。

上記の＋の出力端子１５ａと−の出力端子１５ｂとを短絡させた状態で、遮断板１４をユニットセルＭ１等の直列接続方向Ｌ（図１（Ｂ）中の矢印Ｌで示す。）に合わせて、アモルファス太陽電池モジュール１１上の一方の端部Ｅａから他方の端部Ｅｂへ連続的に移動させる。遮断板１４としては、ユニットセルＭ１等よりも１回りほど大きい例えば幅５０ｃｍ、長さ３０ｍｍのサイズを有する黒色プラスチック板を用いることが好適である。しかし、光透過性のない遮断板であれば黒色プラスチック板に限定されるものではない。遮断板１４はアモルファス太陽電池モジュール１１の表面に軽く接触させた状態で、例えば２０ｍｍ／秒の速度で直列接続方向Ｌへ移動させる。遮断板１４を直列接続方向Ｌへ連続的に移動させる過程において、遮断板１４がユニットセルＭ１上を移動する状態では、ユニットセルＭ１は０．５秒間ユニットセルＭ１の面積全体への光を遮断され、他のユニットセルＭ２ないしＭ１２は光源１３から光照射を受けている状態になる。次に遮断板１４がユニットセルＭ２上を移動する状態では、ユニットセルＭ２は０．５秒間ユニットセルＭ２の面積全体への光を遮断され、他のユニットセルＭ１、Ｍ３ないしＭ１２は光源１３から光照射を受けている状態になる。他の各ユニットセルＭ３等についても同様である。

図２は、本発明の実施例１における、遮断板１４がユニットセルＭ１の面積全体への光を遮断している状態でのアモルファス太陽電池モジュール１１の電気回路を示す。図２において図１（Ａ）および（Ｂ）と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。上述のように、アモルファス太陽電池モジュール１１の＋の出力端子１５ａと−の出力端子１５ｂとは短絡されているため、光が照射されているすべてのユニットセルＭ２ないしＭ１２の電圧が、光が遮断されている１つのユニットセルＭ１に逆バイアス電圧として印加される状態が発生する。この逆バイアス電圧を利用することにより、プローブを用いる従来の逆バイアス電圧印加法と同様に、ユニットセルＭ１の微小欠陥部に集中的に電流が流れてジュール熱が発生する結果、微小欠陥部が焼け切れてなくなるため、ユニットセルＭ１の微小欠陥部の除去を行なうことができる。遮断板１４の移動に伴って、逆バイアス電圧が順次ユニットセルＭ２、Ｍ３等へ移動して印加されていくため、各ユニットセルＭ１等すべての微小欠陥部を除去することができる。

上述の説明では、遮断板１４をアモルファス太陽電池モジュール１１の表面に軽く接触させた状態で移動させた。しかし、遮断板１４の下におけるユニットセルＭ１等での光強度が、光が照射されているユニットセルＭ２等での光強度と比較して十分小さい強度、例えば０．２ｋＷ／ｍ^２程度以下であることが確認できる場合は、アモルファス太陽電池モジュール１１と遮断板１４との間の距離を例えば数ｃｍ程（所定の距離）離して移動させてもよい。この場合においても、逆バイアス電圧印加による微小欠陥部の除去効果はほとんど変わらない。

以上より、本発明の実施例１によれば、アモルファス太陽電池モジュール１１の出力端子１５ａと１５ｂとを短絡させた状態で、アモルファス太陽電池モジュール１１の表面に軽く接触させたまたは離した光透過性のない遮断板１４をユニットセルＭ１等の直列接続方向Ｌに合わせて、アモルファス太陽電池モジュール１１上の一方の端部Ｅａから他方の端部Ｅｂへ連続的に移動させる。遮断板１４を直列接続方向Ｌへ連続的に移動させる過程において、遮断板１４がユニットセルＭ１上を移動する状態では、ユニットセルＭ１は所望の時間だけユニットセルＭ１の面積全体を遮断され、他のユニットセルＭ２ないしＭ１２は光源１３から光照射を受けている状態になる。他の各ユニットセルＭ２等についても同様である。この状態では、光が照射されているすべてのユニットセルＭ２ないしＭ１２の電圧が、光が遮断されている１つのユニットセルＭ１に逆バイアス電圧として印加される状態が発生する。この逆バイアス電圧を利用することにより、プローブを用いる従来の逆バイアス電圧印加法と同様に、ユニットセルＭ１の微小欠陥部に集中的に電流が流れてジュール熱が発生する結果、微小欠陥部が焼け切れてなくなるため、ユニットセルＭ１の微小欠陥部の除去を行なうことができる。遮断板１４の移動に伴って、逆バイアス電圧が順次ユニットセルＭ２、Ｍ３等へ移動して印加されていくため、各ユニットセルＭ１等のすべての微小欠陥部を除去することができる微小欠陥部除去方法を提供することができる。

上述のユニットセルＭ１等内の微小欠陥部の除去方法を用いて、複数のユニットセルが電気的に直列に接続された薄膜太陽電池モジュールを製造することができる。この場合、ユニットセルを保護材と共にラミネートして薄膜太陽電池モジュールを製造した後に、上述のユニットセルＭ１等内の微小欠陥部除去方法を用いてユニットセル内の微小欠陥部を除去することができる。

本発明の実施例１によれば、遮断板１４を用いるだけであるため複雑な機構を必要とせず、遮断板１４はアモルファス太陽電池モジュール１１に軽く接触または離して移動させるためユニットセルＭ１等の表面を傷つけて太陽電池セルの特性を低下させてしまう危険を伴うことがないユニットセルＭ１等内の微小欠陥部除去方法および当該微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

本発明の実施例１によれば、遮断板１４を用いるだけであるため煩雑な機構を必要とせず、太陽電池製造におけるコストアップを招くことがない単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

本発明の実施例１によれば、遮断板１４を用いるだけであるため工程の煩雑さを増加させることのない単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法および当該微小欠陥部除去方法を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

前述したように、プローブを用いる従来の逆バイアス電圧印加法による微小欠陥部の除去方法では、太陽電池の種類または構成に合わせて適度な強さの条件を選ぶ必要がある。この適度な強さはユニットセルの構造により異なるが、通常、逆バイアス電圧を印加する時間と印加する逆バイアス電圧の大きさとを変えることによりコントロールされている。本発明の実施例２では、逆バイアス電圧を印加する時間と印加する逆バイアス電圧の大きさとのコントロールについて説明する。

実施例１では、遮断板１４の移動速度を２０ｍｍ／秒に設定した。しかし、異なる種類または構成の太陽電池に対して逆バイアス電圧を印加する時間を０．２秒に短縮したい場合は、遮断板１４の移動速度を５０ｍｍ／秒に設定すればよい。逆に、逆バイアス電圧を印加する時間を１秒間に延長した場合は、遮断板１４の移動速度を１０ｍｍ／秒に設定すればよい。

１枚のアモルファス太陽電池モジュール１１中で直列接続されるユニットセルＭ１等の数を増やす場合、逆バイアス電圧も調整することが望ましい。図３は、本発明の実施例２における、遮断板１４がユニットセルＭ１の面積全体への光を遮断している状態でのアモルファス太陽電池モジュール１１の電気回路を示す図である。図３で図２と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図３に示されるように、電気回路の中に負荷１７を挿入し、光が照射されているユニットセルＭ２等から発生する電圧の一部を負荷１７で消費させる。これにより、ユニットセルＭ１に印加する逆バイアス電圧の大きさを容易に調整することができる。他のユニットセルＭ２等についても同様に印加する逆バイアス電圧の大きさを調整することができる。

挿入する負荷１７の抵抗値については以下のように求めることができる。例えば、アモルファス太陽電池モジュール１１の開放電圧（open circuit voltage）Ｖｏｃおよび短絡電流（short circuit current）Ｉｓｃを基に、Ｖｏｃ／Ｉｓｃから抵抗値Ｒを求めておく。あるいは、最適動作電圧（optimal voltage）Ｖｏｐおよび最適動作電流（optimal current）Ｉｏｐを基に、Ｖｏｐ／Ｉｏｐから抵抗値Ｒを求めておいてもよい。その後、太陽電池の種類または構成によって、抵抗値Ｒの１０％から１５０％程度の範囲で予め実験的に負荷１７の最適な抵抗値を求めておけばよい。

印加する逆バイアス電圧の調整は、照射する光の強度を調整することによっても可能である。この場合、照射する光の強度と印加される逆バイアス電圧との関係は、太陽電池の種類または構成によって異なるため、一般化して示すことは簡単ではない。但し、太陽電池はダイオード特性を示すことから、照射する光の強度を例えば１／２に減じても印加される電圧は一般的に１／２までは減少しない。この点を考慮した上で、照射する光の強度を１ｋＷ／ｍ^２→０．５ｋＷ／ｍ^２→０．３ｋＷ／ｍ^２→０．１ｋＷ／ｍ^２と下げていくことにより、予め実験的に照射する光の強度の最適値を求めておけばよい。但し、遮断板１４により光を遮断されるユニットセルＭ１等での光の強度が光を照射されるユニットセルＭ２等での光の強度の２割程度以下になるようにすることが好適である。

以上より、本発明の実施例２によれば、逆バイアス電圧を印加する時間と印加する逆バイアス電圧の大きさとをコントロールすることにより、遮断板１４の移動に伴って各ユニットセルＭ１等のすべての微小欠陥部を除去することができる。このため、実施例１の効果に加えて太陽電池の種類または構成に合わせて適度な強さの条件を選ぶことが可能となる。

本発明の活用例として、特にアモルファス太陽電池モジュールに対する微小欠陥部除去および当該微小欠陥部除去を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造方法への適用が挙げられる。

本発明の実施例１における太陽電池モジュールの模式的平面図である。本発明の実施例１における太陽電池モジュールの模式的断面図である。本発明の実施例１における、遮断板１４がユニットセルＭ１の面積全体への光を遮断している状態でのアモルファス太陽電池モジュール１１の電気回路を示す図である。本発明の実施例２における、遮断板１４がユニットセルＭ１の面積全体への光を遮断している状態でのアモルファス太陽電池モジュール１１の電気回路を示す図である。従来の１枚の基板上における直列接続構造の一例を示す図である。

符号の説明

１０絶縁性基板、１１アモルファス太陽電池モジュール、１４遮断板、１５ａ＋の出力端子、１５ｂ −の出力端子、１７負荷。

Claims

複数の単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された薄膜太陽電池モジュールにおける該単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法であって、
前記太陽電池モジュールに光を照射した状態で該太陽電池モジュールのプラスの出力端子とマイナスの出力端子とを短絡させる工程と、
光透過性のない遮断板を前記薄膜太陽電池モジュールの一方の端部にある単位薄膜太陽電池の表面に接触させ又は所定の距離だけ離した位置に置く工程と、
前記遮断板を、単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された方向に合わせて前記薄膜太陽電池モジュールの一方の端部から他方の端部へ各単位薄膜太陽電池が一時的に完全に光を遮断される移動速度で連続的に移動させる工程とを備え、
光を照射されたすべての単位薄膜太陽電池から光を遮断された１つの単位薄膜太陽電池へ印加される逆バイアス電圧により、該光を遮断された１つの単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部を除去することを特徴とする単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法。
請求項１記載の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法において、前記移動速度を単位薄膜太陽電池の種類または構成に応じて変化させることを特徴とする単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法。
請求項１記載の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法において、該太陽電池モジュール内に負荷を接続し、該負荷の抵抗値を単位薄膜太陽電池の種類または構成に応じて変化させることを特徴とする単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法。
複数の単位薄膜太陽電池が電気的に直列に接続された薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、該単位薄膜太陽電池を保護材と共にラミネートして薄膜太陽電池モジュールを製造した後に、請求項１ないし３のいずれかに記載の単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部除去方法を用いて単位薄膜太陽電池内の微小欠陥部を除去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。