JP2006185979A - Thin-film solar battery module and its manufacturing method - Google Patents

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真弘 室
Hirofumi Yasumoto
浩文 安本
Takeshi Masaki
健 正木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently manufacture a thin-film solar battery module while securing the insulation property by dividing a metal substrate for each thin-film solar battery cell. <P>SOLUTION: The thin-film solar battery cell 5 is made by forming a lower conductive layer 2, semiconductor layer 3, and upper transparent conductive layer 4 in order on the metal substrate 1. A plurality of such thin-film solar battery cells 5 are connected in series to fabricate the thin-film solar battery module. In the thin-film solar battery module, the metal substrate 1 is divided for each thin-film solar battery cell 5, and the upper transparent conductive layer 4 of one of the adjacent thin-film solar battery cells 5 is connected to the lower conductive layer 2 and/or metal substrate 1 of the other thin-film solar battery cell 5. Since the substrate is made of a metal, no damage such as deformation and melting occurs to the substrate even under a high temperature at the time of film formation. The lower conductive layer 2 has not always to be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a thin film solar cell module and a method for manufacturing the same.

従来の薄膜太陽電池に、太陽電池ユニットセル(以下、太陽電池セルという)を直列接続した構造の薄膜太陽電池モジュールがある。たとえば特許文献1に示された薄膜太陽電池モジュールでは、図8に示すように、絶縁性基板1上に、下部電極層2とpn接合を有した半導体接合層3aと窓層3bと上部電極層4とをこの順に積層して薄膜太陽電池が形成されている。各層2,3a,3b,4は溝部L1,L2,L3で分断されていて、これら溝部L1,L2,L3で分割された複数の太陽電池セル5が構成されている。隣接する太陽電池セル5どうしは、溝部L2内に形成された上部電極層4が下部電極層2と接触することで直列接続されている。直列接続部以外では各薄膜太陽電池セル5を電気的に分離する必要があるため、上記した絶縁性基板1が使用されている。   There is a thin film solar cell module having a structure in which solar cell unit cells (hereinafter referred to as solar cells) are connected in series to a conventional thin film solar cell. For example, in the thin film solar cell module disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 8, a semiconductor junction layer 3 a, a window layer 3 b, and an upper electrode layer having a pn junction with a lower electrode layer 2 on an insulating substrate 1. 4 are stacked in this order to form a thin film solar cell. Each layer 2, 3a, 3b, 4 is divided by groove portions L1, L2, L3, and a plurality of solar cells 5 divided by these groove portions L1, L2, L3 are formed. Adjacent solar cells 5 are connected in series when the upper electrode layer 4 formed in the groove L2 is in contact with the lower electrode layer 2. Since it is necessary to electrically isolate each thin-film solar battery cell 5 except for the serial connection portion, the above-described insulating substrate 1 is used.

この薄膜太陽電池モジュールは、単一基板上で薄膜形成および薄膜の溝加工を繰り返すことにより製造される。図9を参照しながら説明する。
まず、ガラス板などの絶縁性基板1上にMo膜などの金属膜を形成して下部電極層2とし(図9(a))、この下部電極層2をレーザスクライブ法による溝部L1で短冊状に分割する(図9(b))。次に、下部電極層2を覆うようにCuInSe薄膜などのp型半導体層とCdS薄膜などのn型半導体層とを成膜して半導体接合層3aとし、この半導体接合層3aの上にZnO層などを形成して窓層3bとする(図9(c))。これら半導体接合層3aと窓層3bとからなる半導体膜を溝部L2で短冊状に分割し(図9(d))、その上にITO薄膜などの透明導電膜を形成して上部電極層4とし(図9(e))、この上部電極層4をパターニングして溝部L3で短冊状に分割する(図9(f))。
特開平11−224956号公報(第4−5頁、図1、図2)
This thin film solar cell module is manufactured by repeating thin film formation and thin film groove processing on a single substrate. This will be described with reference to FIG.
First, a metal film such as a Mo film is formed on an insulating substrate 1 such as a glass plate to form a lower electrode layer 2 (FIG. 9A), and the lower electrode layer 2 is formed in a strip shape by a groove L1 by a laser scribing method. (FIG. 9B). Next, a p-type semiconductor layer such as a CuInSe 2 thin film and an n-type semiconductor layer such as a CdS thin film are formed so as to cover the lower electrode layer 2 to form a semiconductor bonding layer 3a, and ZnO is formed on the semiconductor bonding layer 3a. A layer or the like is formed to form the window layer 3b (FIG. 9C). The semiconductor film composed of the semiconductor bonding layer 3a and the window layer 3b is divided into strips at the groove L2 (FIG. 9D), and a transparent conductive film such as an ITO thin film is formed thereon to form the upper electrode layer 4. (FIG. 9E), the upper electrode layer 4 is patterned and divided into strips at the groove L3 (FIG. 9F).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-224958 (page 4-5, FIGS. 1 and 2)

薄膜太陽電池は、数マイクロメートルの膜厚で発電できるため薄型、軽量化が可能であり、こうした目的で基板の厚みを薄型化するにあたって、薄肉化したガラス基板、樹脂フィルム、絶縁層を表面に形成した金属基板などが用いられてきた。   Thin-film solar cells can generate power with a thickness of several micrometers, making them thinner and lighter. To reduce the thickness of substrates for these purposes, thin glass substrates, resin films, and insulating layers are used on the surface. A formed metal substrate or the like has been used.

しかし、p型半導体層として用いられるCuInSe薄膜などは成膜時に基板温度を600℃程度まで昇温させる必要があるため、薄肉化したガラス基板を用いると大きく変形し、樹脂フィルム基板を用いると溶融し、絶縁層を表面に形成した金属基板を用いると金属基板との熱膨張率差によって絶縁層にクラックが発生する、という問題があった。 However, CuInSe 2 thin film used as a p-type semiconductor layer needs to be heated to about 600 ° C. at the time of film formation. Therefore, if a thin glass substrate is used, it is greatly deformed, and a resin film substrate is used. When a metal substrate that is melted and has an insulating layer formed on the surface is used, there is a problem that cracks are generated in the insulating layer due to a difference in thermal expansion coefficient from the metal substrate.

また薄膜太陽電池モジュールは、上述したように単一基板上で薄膜形成と溝加工とを繰り返すことで製造しているのであるが、基板1枚ずつ処理しているのが現状であり、生産性が低いという問題があった。金属基板などの導電性基板を走行させて走行路で順次に処理を施す、いわゆるロール・トゥ・ロール方式の適用が考えられるが、上記したように基板表面に絶縁層を形成して用いなければならず、生産性が低くなるという問題があった。   In addition, thin film solar cell modules are manufactured by repeating thin film formation and groove processing on a single substrate as described above, but the current situation is that each substrate is processed one by one. There was a problem of low. It is possible to apply a so-called roll-to-roll method in which a conductive substrate such as a metal substrate is run and sequentially processed in the running path. However, as described above, an insulating layer is not formed on the substrate surface. In other words, there was a problem that productivity was lowered.

本発明は上記問題を解決するもので、薄膜太陽電池モジュール並びに薄膜太陽電池セルを絶縁性を確保して効率よく製造することを目的とする。   This invention solves the said problem, and it aims at ensuring efficient insulation and ensuring a thin film solar cell module and a thin film photovoltaic cell.

上記課題を解決するために、本発明の薄膜太陽電池モジュールは、金属基板上に少なくとも半導体層と上部透明導電層とを順次形成した薄膜太陽電池セルを複数個直列接続した薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記薄膜太陽電池セルごとに金属基板を分離し、互いに隣接する一方の薄膜太陽電池セルの上部透明導電層を他方の薄膜太陽電池セルの金属基板に接続したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the thin film solar cell module of the present invention is a thin film solar cell module in which a plurality of thin film solar cells in which at least a semiconductor layer and an upper transparent conductive layer are sequentially formed on a metal substrate are connected in series. A metal substrate is separated for each thin film solar cell, and the upper transparent conductive layer of one thin film solar cell adjacent to each other is connected to the metal substrate of the other thin film solar cell.

金属基板上に下部導電層を形成し、互いに隣接する一方の薄膜太陽電池セルの上部透明導電層を他方の薄膜太陽電池セルの金属基板に直接にあるいは下部導電層を介して接続してもよい。半導体層がカルコパイライト構造の半導体層を含む場合に特に有利な構造である。   A lower conductive layer may be formed on a metal substrate, and the upper transparent conductive layer of one thin film solar cell adjacent to each other may be connected directly or via the lower conductive layer to the metal substrate of the other thin film solar cell. . This is a particularly advantageous structure when the semiconductor layer includes a chalcopyrite semiconductor layer.

本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、薄膜太陽電池セルを複数個直列接続した薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、貫通溝を並列に形成した金属基板上に半導体層を形成する工程と、前記貫通溝の片側の半導体層を除去してコンタクト溝を形成する工程と、前記半導体層上およびコンタクト溝内に上部透明導電層を形成する工程と、前記貫通溝の片側の上部透明導電層を前記貫通溝から所定間隔をおいて分断する分離溝を形成する工程と、前記分離溝によって互いに分離され、前記コンタクト溝内に形成された上部透明導電層の前記金属基板への導通によって直列接続された複数個の薄膜太陽電池セルを、前記金属基板を含めて透光性樹脂で被覆する工程と、前記透光性樹脂で被覆された樹脂封止体を前記貫通溝の配列方向に沿って前記貫通溝内の端部を通るように切断して、前記金属基板を薄膜太陽電池セルごとに分割する工程とを含むことを特徴とする。   The method for manufacturing a thin film solar cell module of the present invention is a method for manufacturing a thin film solar cell module in which a plurality of thin film solar cells are connected in series, and a step of forming a semiconductor layer on a metal substrate in which through grooves are formed in parallel. Removing a semiconductor layer on one side of the through-groove to form a contact groove; forming an upper transparent conductive layer on the semiconductor layer and in the contact groove; and upper transparent conductive on one side of the through-groove A step of forming a separation groove for separating the layer from the through groove at a predetermined interval; and a series of the upper transparent conductive layer separated from each other by the separation groove and formed in the contact groove to the metal substrate in series. A step of coating a plurality of connected thin-film solar cells with a translucent resin including the metal substrate, and a method of arranging the through grooves in the resin sealing body coated with the translucent resin Cut so as to pass through the end portion of the through groove along, characterized in that it comprises a step of dividing the metallic substrate for each thin-film solar batteries.

貫通溝を基板長手方向に沿って所定間隔ごとに形成した帯状の金属基板を用いるのが好都合である。金属基板上に半導体層に先立って下部導電層を形成してもよい。   It is convenient to use a band-shaped metal substrate in which through grooves are formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the substrate. A lower conductive layer may be formed on the metal substrate prior to the semiconductor layer.

本発明の薄膜太陽電池モジュールは、薄膜太陽電池セル毎に金属基板を分割することで絶縁性を確保するものであり、基板表面に絶縁層を設ける従来のもので発生していた絶縁層のクラックの問題を回避することができる。   The thin film solar cell module of the present invention ensures insulation by dividing a metal substrate for each thin film solar cell, and cracks in the insulating layer that have occurred in the conventional one in which an insulating layer is provided on the substrate surface The problem can be avoided.

本発明の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、金属基板を用いるため、半導体層を成膜する際の高温、たとえばカルコパイライト構造の半導体層を成膜する際の高温によっても、基板の変形や溶融などの損傷は起こらず、絶縁層を設ける必要もないため、生産性、品質を向上させることができる。帯状の金属基板を用いる場合は、薄膜形成などの処理で、いわゆるロール・トゥ・ロール方式の適用が可能であり、基板を一枚ずつ処理する枚様方式と比較して生産性を向上させることができる。   Since the method for manufacturing a thin film solar cell module of the present invention uses a metal substrate, the substrate is deformed or melted even at a high temperature when forming a semiconductor layer, for example, a high temperature when forming a semiconductor layer having a chalcopyrite structure. Since no damage such as this occurs and it is not necessary to provide an insulating layer, productivity and quality can be improved. When using a band-shaped metal substrate, the so-called roll-to-roll method can be applied for thin film formation, etc., and productivity should be improved compared to a sheet-like method in which substrates are processed one by one. Can do.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1(a)は本発明の第1の薄膜太陽電池モジュールの構造を示す上面図、図1(b)は同薄膜太陽電池モジュールの断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a top view showing the structure of the first thin film solar cell module of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the thin film solar cell module.

図1(a)(b)において、ステンレス基板などの金属基板1上に、Mo膜などの金属膜からなる下部導電層2と、pn接合を有する半導体接合層とZnO膜などの窓層とからなる半導体層3と、ITO膜などの上部透明導電層4とを積層して、薄膜太陽電池が形成されている。この薄膜太陽電池には、金属基板1および下部導電層2を基板長手方向に沿って所定間隔ごとに分断する貫通溝P1と、上部透明導電層4および半導体層3を分断する分離溝P2が設けられていて、貫通溝P1,分離溝P2で分割された複数の薄膜太陽電池セル5が形成されている。分離溝P2内に形成された上部電極層4は下部電極層2と接触していて、隣接する薄膜太陽電池セル5どうし直列接続した薄膜太陽電池モジュールが構成されている。薄膜太陽電池モジュール全体を保護するために、上下面(ここでは側面も)を被覆するラミネート層6が設けられている。   1A and 1B, on a metal substrate 1 such as a stainless steel substrate, a lower conductive layer 2 made of a metal film such as a Mo film, a semiconductor junction layer having a pn junction, and a window layer such as a ZnO film. A thin film solar cell is formed by stacking a semiconductor layer 3 and an upper transparent conductive layer 4 such as an ITO film. This thin-film solar cell is provided with a through groove P1 that divides the metal substrate 1 and the lower conductive layer 2 at predetermined intervals along the substrate longitudinal direction, and a separation groove P2 that divides the upper transparent conductive layer 4 and the semiconductor layer 3. A plurality of thin-film solar cells 5 divided by the through grooves P1 and the separation grooves P2 are formed. The upper electrode layer 4 formed in the separation groove P2 is in contact with the lower electrode layer 2, and a thin film solar cell module in which adjacent thin film solar cells 5 are connected in series is configured. In order to protect the entire thin-film solar cell module, a laminate layer 6 that covers the upper and lower surfaces (here, the side surfaces) is provided.

上記薄膜太陽電池モジュールの製造方法を、図2に示した製造工程断面図、および図3に示したフローチャートを参照しながら説明する。
まず、図2(a)に示すように、帯状の金属基板1に、当該金属基板1を基板長手方向に沿って所定間隔ごとに分断する貫通溝P1をプレス加工、レーザ加工、エッチングなどの手法によって形成する。所定間隔とは所望の薄膜太陽電池セルの幅に相当する間隔である。たとえば金属基板1が厚み0.1mm、幅(短辺方向寸法)100mmであれば、貫通溝P1は、基板短辺方向の寸法が90mm程度で、基板長手方向の寸法が100um以下のものを、3〜6mm程度の間隔で形成する(図3のステップS10)。
次に、図2(b)に示すように、金属基板1の表面に、Mo膜などの金属薄膜をスパッタリング法により成膜して下部導電層2とする。このとき、貫通溝P1には下部導電層2は形成せず、貫通溝P1と同一寸法の貫通溝P1´を設ける(ステップS11)。
次に、図2(c)に示すように、金属基板1の裏面にバックアッププレート7を取り付け、バックアッププレート7によって支持された金属基板1の下部導電層2上に半導体層3を形成し(半導体層3は金属基板1の貫通溝P1部に相応するバックアッププレート7上も被覆する)(ステップS12)、図2(d)に示すように、貫通溝P1に隣接する位置の半導体層3を除去加工して、貫通溝P1の片側に貫通溝P1と平行なコンタクト溝P3を形成する(ステップS13)。
The method for manufacturing the thin-film solar cell module will be described with reference to the manufacturing process sectional view shown in FIG. 2 and the flowchart shown in FIG.
First, as shown in FIG. 2 (a), a technique such as press working, laser processing, etching, or the like is performed on a band-shaped metal substrate 1 with a through groove P1 for dividing the metal substrate 1 at predetermined intervals along the longitudinal direction of the substrate. Formed by. The predetermined interval is an interval corresponding to the desired width of the thin-film solar battery cell. For example, if the metal substrate 1 has a thickness of 0.1 mm and a width (dimension in the short side) of 100 mm, the through groove P1 has a dimension in the short side direction of the substrate of about 90 mm and a dimension in the longitudinal direction of the substrate of 100 μm or less. They are formed at intervals of about 3 to 6 mm (step S10 in FIG. 3).
Next, as shown in FIG. 2B, a metal thin film such as a Mo film is formed on the surface of the metal substrate 1 by a sputtering method to form the lower conductive layer 2. At this time, the lower conductive layer 2 is not formed in the through groove P1, but a through groove P1 ′ having the same dimensions as the through groove P1 is provided (step S11).
Next, as shown in FIG. 2C, a backup plate 7 is attached to the back surface of the metal substrate 1, and a semiconductor layer 3 is formed on the lower conductive layer 2 of the metal substrate 1 supported by the backup plate 7 (semiconductor). The layer 3 also covers the back-up plate 7 corresponding to the through groove P1 portion of the metal substrate 1 (step S12), and the semiconductor layer 3 adjacent to the through groove P1 is removed as shown in FIG. Processing is performed to form a contact groove P3 parallel to the through groove P1 on one side of the through groove P1 (step S13).

半導体層3はp型半導体層とn型半導体層とからなるpn接合を有する半導体接合層と、ZnOなどの窓層とから構成されている。p型半導体層には、カルコパイライト構造のI−III−VIb族半導体、例えばCuInSeの薄膜などが用いられる。CuInSe薄膜は、蒸着法やスパッタリング法などにより成膜される。成膜時には基板温度を600℃程度の高温にする必要があるが、金属基板1を用いているためガラス基板を使用する従来法と比較して基板の変形を抑制することができ、さらに基板温度を高温化することも可能であり、CuInSe膜の結晶性を向上することができる。n型半導体層にはCdSまたはZnOやZnSなどのII−VI族化合物が用いられる。n型半導体層の形成には化学析出法などが用いられる。 The semiconductor layer 3 includes a semiconductor junction layer having a pn junction composed of a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, and a window layer such as ZnO. For the p-type semiconductor layer, a chalcopyrite structure I-III-VIb group semiconductor, for example, a thin film of CuInSe 2 or the like is used. The CuInSe 2 thin film is formed by vapor deposition or sputtering. The substrate temperature needs to be as high as about 600 ° C. at the time of film formation, but since the metal substrate 1 is used, the deformation of the substrate can be suppressed as compared with the conventional method using a glass substrate. It is also possible to raise the temperature of the CuInSe 2 film and improve the crystallinity of the CuInSe 2 film. For the n-type semiconductor layer, II-VI group compounds such as CdS or ZnO or ZnS are used. A chemical precipitation method or the like is used for forming the n-type semiconductor layer.

コンタクト溝P3は、メカニカルパターニングにより、下部導電層2が露出するまで半導体層3を除去加工して形成される。メカニカルパターニングは、コンタクト溝P3の幅とほぼ同等幅の工具を用いて膜を機械的に除去加工する方法である。コンタクト溝P3はたとえば、貫通溝P1に対して100um以下の間隔で、幅100um以下で形成される。   The contact groove P3 is formed by removing the semiconductor layer 3 by mechanical patterning until the lower conductive layer 2 is exposed. The mechanical patterning is a method of mechanically removing the film using a tool having a width substantially equal to the width of the contact groove P3. For example, the contact groove P3 is formed with a width of 100 μm or less at an interval of 100 μm or less with respect to the through groove P1.

次に、図2(e)に示すように、半導体層3上およびコンタクト溝P3内に上部透明導電層4を形成し(ステップS14)、その後にコンタクト溝P3と隣接する位置(貫通溝P1に背反する側)の上部透明導電層4と半導体層3を所定幅だけ除去加工して、コンタクト溝P3と平行なセル分離溝P2を形成する(ステップS15)。   Next, as shown in FIG. 2E, the upper transparent conductive layer 4 is formed on the semiconductor layer 3 and in the contact groove P3 (step S14), and then a position adjacent to the contact groove P3 (in the through groove P1). The upper transparent conductive layer 4 and the semiconductor layer 3 on the opposite side are removed by a predetermined width to form a cell separation groove P2 parallel to the contact groove P3 (step S15).

上部透明導電層4は、透光性と導電性が求められるため、ITO膜などがスパッタリング法により形成される。形成された上部透明導電層4はコンタクト溝P3で下部導電層2と電気的に接続する。   Since the upper transparent conductive layer 4 is required to have translucency and conductivity, an ITO film or the like is formed by a sputtering method. The formed upper transparent conductive layer 4 is electrically connected to the lower conductive layer 2 through the contact groove P3.

セル分離溝P2は、メカニカルパターニングにより、下部導電層2が露出するまで半導体層3と上部透明導電層4を除去加工して形成される。この場合、下部導電層2がMo膜であり、半導体層3がCuInSe/CdS/ZnO積層膜であり、上部透明導電層4がITO膜であるという膜構成で、Mo膜とCuInSe膜との界面の付着強度が最も弱いため、半導体層3と上部透明導電層4とを選択的に除去加工できる。ただしセル分離溝P2は、上部透明導電層4のみ除去加工するだけでも同等の効果が発揮される。 The cell separation groove P2 is formed by removing the semiconductor layer 3 and the upper transparent conductive layer 4 by mechanical patterning until the lower conductive layer 2 is exposed. In this case, the lower conductive layer 2 is a Mo film, the semiconductor layer 3 is a CuInSe 2 / CdS / ZnO laminated film, and the upper transparent conductive layer 4 is an ITO film, and the Mo film, the CuInSe 2 film, Therefore, the semiconductor layer 3 and the upper transparent conductive layer 4 can be selectively removed. However, the cell separation groove P2 can exhibit the same effect even if only the upper transparent conductive layer 4 is removed.

次に、図2(f)に示すように、バックアッププレート7を取り外す。
この工程までで、金属基板1が貫通溝P1により区切られた領域ごとに、下部導電層2と半導体層3と上部透明導電層4との積層構造からなる薄膜太陽電池セル5(図1参照)が形成されている。各薄膜太陽電池セル5は、上部透明導電層4がセル分離溝P2で分離され、隣接する一方の薄膜太陽電池セル5の上部透明導電層4が他方の薄膜太陽電池セル5の下部導電層2とコンタクト溝P3の位置で電気的に接続された状態となっている。バックアッププレート7を取り外す前に、あるいは取り外した後で、上部透明導電層4の上にさらにMgFなどの反射防止層を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 2F, the backup plate 7 is removed.
Up to this step, the thin film solar cell 5 having a laminated structure of the lower conductive layer 2, the semiconductor layer 3, and the upper transparent conductive layer 4 for each region where the metal substrate 1 is partitioned by the through groove P1 (see FIG. 1). Is formed. In each thin film solar cell 5, the upper transparent conductive layer 4 is separated by the cell separation groove P <b> 2, and the upper transparent conductive layer 4 of one adjacent thin film solar cell 5 is the lower conductive layer 2 of the other thin film solar cell 5. Are electrically connected at the position of the contact groove P3. An antireflection layer such as MgF may be further formed on the upper transparent conductive layer 4 before or after removing the backup plate 7.

次に、図2(g)に示すように、金属基板1およびその上の各層の全体を透光性樹脂のラミネート層6で覆う。これにより機械的強度が上がり、湿度などの環境の影響から保護される。ラミネート層6は、金属基板1の裏面側にテドラフィルムなどのバックフィルムを配置したうえで、金属基板1の表面側を覆うEVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer)などの封止樹脂を塗布することによって形成される(ステップS16)。
最後に、ラミネート層6で覆われた樹脂封止体の基板長手方向に沿う端部を貫通溝P1内まで切断線8で切断することにより、金属基板1を薄膜太陽電池セルごとに分割して、図2(h)に示すような薄膜太陽電池モジュールの完成品を得る(ステップS17)。
Next, as shown in FIG. 2G, the whole of the metal substrate 1 and each layer thereon is covered with a laminate layer 6 of a translucent resin. This increases the mechanical strength and protects against environmental influences such as humidity. The laminate layer 6 is formed by placing a back film such as a tedla film on the back side of the metal substrate 1 and then applying a sealing resin such as EVA (Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) covering the front side of the metal substrate 1. (Step S16).
Finally, the metal substrate 1 is divided for each thin film solar cell by cutting the end portion along the substrate longitudinal direction of the resin sealing body covered with the laminate layer 6 into the through groove P1 by the cutting line 8. A completed product of the thin-film solar cell module as shown in FIG. 2 (h) is obtained (step S17).

かかる薄膜太陽電池モジュールは、半導体層3で発電した電気エネルギを下部電極(下部導電層2と金属基板1とで構成される)と上部透明導電層4とから取り出す構造の薄膜太陽電池セル5を直列接続したものである。   Such a thin film solar cell module includes a thin film solar cell 5 having a structure in which electric energy generated by the semiconductor layer 3 is extracted from a lower electrode (consisting of the lower conductive layer 2 and the metal substrate 1) and an upper transparent conductive layer 4. They are connected in series.

金属基板1は最終的に貫通溝P1で分割されるため絶縁層は不要であり、CuInSeのようなp型半導体層を形成する際の成膜温度を高温化しても基板が損傷されることはない。したがって、従来の絶縁性金属基板に比べて絶縁層を形成する工程を省略できるとともに、金属基板1自体が導電層として機能するため下部導電層2の膜厚を薄くすることができ、材料使用量、工程数の削減が可能となり、低コスト化が実現できる。 Since the metal substrate 1 is finally divided by the through-groove P1, an insulating layer is unnecessary, and the substrate is damaged even when the film forming temperature is increased when forming a p-type semiconductor layer such as CuInSe 2 There is no. Therefore, the step of forming the insulating layer can be omitted as compared with the conventional insulating metal substrate, and the metal substrate 1 itself functions as a conductive layer, so the thickness of the lower conductive layer 2 can be reduced, and the amount of material used The number of processes can be reduced, and the cost can be reduced.

また金属基板1は、たとえば下部導電層2を形成するステップS11において、ロール状に巻き取った状態から送り出しながら薄膜形成などの処理を施して再度巻き取る、いわゆるロール・トゥ・ロール方式を適用することも可能である。これによれば、薄膜形成などの処理を連続的に行えるため、基板を一枚ずつ処理する枚様方式と比較して生産性を向上させることができる。
(実施の形態2)
図4は本発明の第2の薄膜太陽電池モジュールの構造を示す一部拡大断面図である。
In addition, for example, in step S11 for forming the lower conductive layer 2, the metal substrate 1 is applied with a so-called roll-to-roll method in which a thin film formation or the like is performed while being fed out from a rolled state and then wound again. It is also possible. According to this, since processing such as thin film formation can be performed continuously, productivity can be improved as compared with a sheet-like method in which substrates are processed one by one.
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing the structure of the second thin film solar cell module of the present invention.

この実施の形態2の薄膜太陽電池モジュールが上記した実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールと相違するのは、下部導電層が形成されず、上部透明導電層4が直接に金属基板1に接続している点である。実施の形態1で説明した方法から、下部導電層2を形成する工程(ステップS11)を省略するだけで、同様にして製造可能である。
(実施の形態3)
図5は本発明の第3の薄膜太陽電池モジュールの構造を示す一部拡大断面図である。
The thin film solar cell module of the second embodiment is different from the thin film solar cell module of the first embodiment described above in that the lower conductive layer is not formed and the upper transparent conductive layer 4 is directly connected to the metal substrate 1. It is a point. From the method described in the first embodiment, it is possible to manufacture in the same manner only by omitting the step of forming the lower conductive layer 2 (step S11).
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a partially enlarged sectional view showing the structure of the third thin film solar cell module of the present invention.

この実施の形態3の薄膜太陽電池モジュールが上記した実施の形態1の薄膜太陽電池モジュールと相違するのは、貫通溝P1の片側に下部導電層2が形成されず、上部透明導電層4が直接に金属基板1に接続している点である。実施の形態1における帯状の金属基板1に貫通溝P1を形成する工程(図2(a)、ステップS10)の後に、図6(a)に示すように貫通溝P1の片側の金属基板1上にレジスト2aを塗布する工程を加え、さらに、下部導電層2を形成する工程((図2(b)、ステップS11)の後に、図6(b)に示すように、レジスト2aを溶解可能な溶液を用いてレジスト2aとその上の下部導電層2を除去する工程を加えることにより、同様にして製造可能である。   The thin film solar cell module of Embodiment 3 is different from the thin film solar cell module of Embodiment 1 described above in that the lower conductive layer 2 is not formed on one side of the through groove P1, and the upper transparent conductive layer 4 is directly The point is that it is connected to the metal substrate 1. After the step of forming the through groove P1 in the band-shaped metal substrate 1 in the first embodiment (FIG. 2A, step S10), as shown in FIG. 6A, on the metal substrate 1 on one side of the through groove P1 The resist 2a can be dissolved as shown in FIG. 6 (b) after the step of applying the resist 2a to the substrate and further the step of forming the lower conductive layer 2 ((FIG. 2 (b), step S11). It can be similarly manufactured by adding a step of removing the resist 2a and the lower conductive layer 2 thereon using a solution.

これら実施の形態2、3の構造は、上部透明導電層4との密着性あるいは接触抵抗が下部導電層よりも金属基板1の方が良好な場合に適用される。
(実施の形態4)
本発明の薄膜太陽電池モジュールからセルに分割する方法を図7を用いて説明する。上記した実施の形態1と同様の材料、形成方法を用いる部分については詳しい説明を省略する。
The structures of Embodiments 2 and 3 are applied when the metal substrate 1 has better adhesion or contact resistance with the upper transparent conductive layer 4 than the lower conductive layer.
(Embodiment 4)
A method of dividing the thin film solar cell module of the present invention into cells will be described with reference to FIG. Detailed description of portions using the same materials and forming methods as those in the first embodiment will be omitted.

まず、図7(a)に示すように、帯状の金属基板1に、当該金属基板1を基板長手方向に沿って所定間隔ごとに分断する貫通溝P1を形成する。
次に、図7(b)に示すように、金属基板1上に下部導電層2と半導体層3と上部透明導電層4とを形成する。このとき各層は貫通溝P1内には形成しない。上部透明導電層4の上にさらにMgFなどの反射防止層を形成してもよい。
First, as shown in FIG. 7A, a through-groove P1 for dividing the metal substrate 1 at predetermined intervals along the longitudinal direction of the substrate is formed in the band-shaped metal substrate 1.
Next, as shown in FIG. 7B, the lower conductive layer 2, the semiconductor layer 3, and the upper transparent conductive layer 4 are formed on the metal substrate 1. At this time, each layer is not formed in the through groove P1. An antireflection layer such as MgF may be further formed on the upper transparent conductive layer 4.

次に、図7(c)に示すように、金属基板1およびその上の各層の全体を透光性樹脂のラミネート層6で覆う。これにより機械的強度が上がり、湿度などの環境の影響から保護される。   Next, as shown in FIG.7 (c), the metal substrate 1 and the whole each layer on it are covered with the laminate layer 6 of translucent resin. This increases the mechanical strength and protects against environmental influences such as humidity.

最後に、図7(d)に示すように、ラミネート層6で覆われた樹脂封止体の基板長手方向に沿う端部を貫通溝P1内まで切断線8で切断するとともに、貫通溝P1内で基板幅方向に沿って切断することにより、図7(e)に示すように、個々の薄膜太陽電池セル5に分割する。   Finally, as shown in FIG. 7 (d), the end of the resin sealing body covered with the laminate layer 6 along the longitudinal direction of the substrate is cut to the inside of the through groove P1 by the cutting line 8, and inside the through groove P1. By cutting along the substrate width direction, the individual thin film solar cells 5 are divided as shown in FIG.

かかる方法で形成される薄膜太陽電池セル5は、金属基板1上に平坦な下部導電層2と半導体層3と上部透明導電層4とを備えた構造となり、半導体層3で発電した電気エネルギを下部電極(下部導電層2と金属基板1とで構成される)と上部透明導電層4とから取り出すことができる。   The thin film solar cell 5 formed by such a method has a structure in which a flat lower conductive layer 2, a semiconductor layer 3, and an upper transparent conductive layer 4 are provided on a metal substrate 1, and the electric energy generated by the semiconductor layer 3 is generated. It can be taken out from the lower electrode (consisting of the lower conductive layer 2 and the metal substrate 1) and the upper transparent conductive layer 4.

この薄膜太陽電池セルの製造方法においても、ロール・トゥ・ロール方式を適用することは可能であり、それにより基板を一枚ずつ処理する枚様方式と比較して生産性を向上させることができる。ロール・トゥ・ロール方式において、貫通溝P1がない帯状基板を用いると、薄膜太陽電池セル5ごとに分割する時にその切断部で基板変形や膜剥離が発生するが、貫通溝P1が存在することで膜や基板のダメージを極めて小さくできる。   In this thin film solar cell manufacturing method, it is also possible to apply a roll-to-roll method, thereby improving productivity as compared with a sheet-like method in which substrates are processed one by one. . In the roll-to-roll method, when a strip-shaped substrate without the through groove P1 is used, the substrate is deformed or peeled off at the cut portion when the thin film solar cell 5 is divided, but the through groove P1 exists. The damage to the film and the substrate can be extremely reduced.

本発明は金属基板を用いた薄膜太陽電池モジュールの製造に有用である。   The present invention is useful for manufacturing a thin film solar cell module using a metal substrate.

本発明の第1の薄膜太陽電池モジュールの構造を示す(a)上面図および(b)断面図(A) Top view and (b) Cross section showing the structure of the first thin film solar cell module of the present invention 図1の薄膜太陽電池モジュールの製造方法を説明する上面図1 is a top view illustrating a method for manufacturing the thin film solar cell module of FIG. 図1の薄膜太陽電池モジュールの製造方法を説明するフローチャートThe flowchart explaining the manufacturing method of the thin film solar cell module of FIG. 本発明の第2の薄膜太陽電池モジュールの構造を示す一部拡大断面図The partially expanded sectional view which shows the structure of the 2nd thin film solar cell module of this invention 本発明の第3の薄膜太陽電池モジュールの構造を示す一部拡大断面図The partially expanded sectional view which shows the structure of the 3rd thin film solar cell module of this invention 図5の薄膜太陽電池モジュールの製造方法を説明する上面図FIG. 5 is a top view illustrating a method for manufacturing the thin film solar cell module of FIG. 薄膜太陽電池セルの製造方法を説明する上面図および断面図Top view and cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a thin-film solar battery cell 従来の薄膜太陽電池の構造を示す断面図Sectional view showing the structure of a conventional thin film solar cell 従来の薄膜太陽電池の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional thin film solar cell

符号の説明Explanation of symbols

1 金属基板
2 下部導電層
3 半導体層
4 上部透明導電層
5 薄膜太陽電池セル
6 ラミネート層
P1 貫通溝
P1´貫通溝
P2 セル分離溝
P3 コンタクト溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal substrate 2 Lower conductive layer 3 Semiconductor layer 4 Upper transparent conductive layer 5 Thin film photovoltaic cell 6 Laminate layer P1 Through-groove P1 'through-groove P2 Cell separation groove P3 Contact groove

Claims (5)

金属基板上に半導体層と上部透明導電層とを順次形成した薄膜太陽電池セルを複数個直列接続した薄膜太陽電池モジュールにおいて、前記薄膜太陽電池セルごとに金属基板を分離し、互いに隣接する一方の薄膜太陽電池セルの上部透明導電層を他方の薄膜太陽電池セルの金属基板に接続した薄膜太陽電池モジュール。   In a thin film solar cell module in which a plurality of thin film solar cells in which a semiconductor layer and an upper transparent conductive layer are sequentially formed on a metal substrate are connected in series, the metal substrate is separated for each of the thin film solar cells and The thin film solar cell module which connected the upper transparent conductive layer of the thin film photovoltaic cell to the metal substrate of the other thin film photovoltaic cell. 金属基板上に下部導電層を有し、互いに隣接する一方の薄膜太陽電池セルの上部透明導電層を他方の薄膜太陽電池セルの金属基板に直接にあるいは下部導電層を介して接続した
請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
2. A lower conductive layer on a metal substrate, and the upper transparent conductive layer of one thin film solar cell adjacent to each other is connected to the metal substrate of the other thin film solar cell directly or via the lower conductive layer. The thin film solar cell module described.
半導体層がカルコパイライト構造の半導体層を含んだ請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。   The thin film solar cell module according to claim 1, wherein the semiconductor layer includes a chalcopyrite structure semiconductor layer. 薄膜太陽電池セルを複数個直列接続した薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、
貫通溝を並列に形成した金属基板上に半導体層を形成する工程と、
前記貫通溝の片側の半導体層を除去してコンタクト溝を形成する工程と、
前記半導体層上およびコンタクト溝内に上部透明導電層を形成する工程と、
前記貫通溝の片側の上部透明導電層を前記貫通溝から所定間隔をおいて分断する分離溝を形成する工程と、
前記分離溝によって互いに分離され、前記コンタクト溝内に形成された上部透明導電層の前記金属基板への導通によって直列接続された複数個の薄膜太陽電池セルを、前記金属基板を含めて透光性樹脂で被覆する工程と、
前記透光性樹脂で被覆された樹脂封止体を前記貫通溝の配列方向に沿って前記貫通溝内の端部を通るように切断して、前記金属基板を薄膜太陽電池セルごとに分割する工程と
を含んだ薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
A method of manufacturing a thin film solar cell module in which a plurality of thin film solar cells are connected in series,
Forming a semiconductor layer on a metal substrate in which through grooves are formed in parallel;
Removing the semiconductor layer on one side of the through groove to form a contact groove;
Forming an upper transparent conductive layer on the semiconductor layer and in the contact trench;
Forming a separation groove for separating the upper transparent conductive layer on one side of the through groove from the through groove at a predetermined interval;
A plurality of thin film solar cells separated from each other by the separation groove and connected in series by conduction of the upper transparent conductive layer formed in the contact groove to the metal substrate, including the metal substrate, are translucent. Coating with resin;
The resin sealing body covered with the translucent resin is cut so as to pass through the end portions in the through grooves along the arrangement direction of the through grooves, and the metal substrate is divided into thin film solar cells. A method of manufacturing a thin-film solar cell module including a process.
貫通溝を基板長手方向に沿って所定間隔ごとに形成した帯状の金属基板を用いる請求項4記載の薄膜太陽電池モジュールの製造方法。   The manufacturing method of the thin film solar cell module of Claim 4 using the strip | belt-shaped metal substrate which formed the penetration groove | channel at predetermined intervals along the board | substrate longitudinal direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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