JP2008066437A - 太陽電池パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電検査時に、結果がばらつかず精度よく測定の行うことのできる太陽電池パネルの製造方法を提供する。
【解決手段】透光性基板上に、太陽電池膜を積層して太陽電池モジュールを形成するモジュール形成工程と、前記太陽電池モジュールの発電検査を行うモジュール検査工程と、前記太陽電池モジュールをパネル化して太陽電池パネルを形成するパネル化工程と、前記太陽電池パネルの光入射面を洗浄するパネル洗浄工程と、前記太陽電池パネルの発電検査を行うパネル検査工程と、を具備し、前記パネル洗浄工程は、前記パネル発電検査工程の直前に実施される。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池パネルの製造方法に関する。

太陽光を受けて発電を行う太陽電池パネルの製造方法が知られている。その太陽電池パネルの製造方法は、太陽電池モジュールを形成する工程と、その太陽電池モジュールをパネル化する工程と、を有している。太陽電池モジュールを形成する工程では、透光性基板上に太陽電池膜が積層されて、その太陽電池膜が複数の太陽電池セルにレーザーエッチングなどを用いてパターニングされ、セルを直列接合に集積化される。パネル化工程では、その太陽電池モジュールに対して、発電しない領域の太陽電池膜の除去、カバーシート等の貼り付け、電力を取り出す為の配線や端子箱の取りつけ、等が施されてパネル化される。また、必要に応じて、一枚の基板が複数枚に分割されることもある。

太陽電池パネルは、光入射面に光の到達を遮る付着物や汚れ（以下、異物と記載することもある）が付着していると、その部分が影になって発電量が低下することがある。特に短冊状のセルが直列接合され集積化された薄膜太陽電池パネルでは、一部のセルに集中した発電量が低下することがあるとこの低下セルがパネル全体の抵抗となり太陽電池パネル全体の出力低下に影響する。そのため、製造過程において、基板洗浄工程を設けて異物の除去が行われる。一方、製造工程における太陽電池パネルの発電検査は、通常の観点からは数１０μｍ〜１００μｍを超える目視で確認が出来る異物が太陽電池パネルの光入射面に集中して存在しないように除去を確認したうえで発電検査を実施してきたが、１００μｍに満たない小さな異物については影響が無いと考えて問題視をしていなかった。

基板洗浄に関する技術としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、複数の洗浄段と、各洗浄段で使用された洗浄液を貯留する貯溜部と、一の洗浄段に対応する貯溜部内の洗浄段と後の洗浄段に対応する貯溜部内の洗浄液とを混合して、一の洗浄段に供給する為の通路と、を有する洗浄装置が記載されている。

ところで、上述のような太陽電池パネルを製造するにあたっては、製造途中又は太陽電池パネル完成後に、発電検査が行われ品質を管理する。その発電検査は、ソーラーシミュレータにより太陽電池パネルに模擬太陽光を照射して発電させ、発電特性（電流、電圧、出力など）を測定することで行われる。

ここで、太陽電池パネル完成後に発電検査を行うと、同一条件下で製造したにも関わらず、発電検査の結果がばらつくことや出力が低下することがあった。結果のばらつきが大きいことや出力が低下することは、太陽電池パネルの生産歩留まりを落とすことになる。このような結果のばらつきや出力低下の一因として、太陽電池パネルの光入射面に付着した異物の影響が考えられる。しかしながら、従来の方法により洗浄方法を工夫しても、依然として検査結果のばらつきや出力の低下があった。

即ち、同一条件下では結果がばらつかず出力低下がないように、より精度よく発電検査を行うことのできる技術の提供が望まれる。

特許第３０５７５９９号 公報

発明者らが各種調査試験を行った結果、ソーラーシミュレータによる発電検査を行うに当たり、今までは全く注目していなかった光入射面の目視では確認しにくい細かい異物や汚れの付着が影響していることが明確になった。太陽電池パネルは屋外に設置して発電に利用されるが、屋外の太陽光のもとでは直達光のみならず散乱光が入射するために目視確認できないような小さな異物や汚れの付着により太陽電池パネルへの入射光が遮られて発電性能へ影響度合いは少なく問題にはなっていない。今回、特に太陽電池パネルの製造工程内にある発電検査装置による評価精度への影響が明確になった。従って、本発明の目的は、発電検査時に、同一条件下であれば結果がばらつかず出力低下がないように、精度よく測定の行うことのできる太陽電池パネルの製造方法を提供することにある。

その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は１つの実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。

本発明にかかる太陽電池パネルの製造方法は、透光性基板（１）上に、太陽電池膜（２）を積層して太陽電池モジュール（３）を形成するモジュール形成工程（ステップＳ１０）と、太陽電池モジュール（３）の発電検査を行うモジュール検査工程（ステップＳ２０）と、太陽電池モジュール（３）をカバーシートのラミネート工程などを行い端子箱を取り付けてパネル化して太陽電池パネル（４）を形成するパネル化工程（ステップＳ３０）と、太陽電池パネル（４）の光入射面を洗浄するパネル洗浄工程（ステップＳ４０）と、太陽電池パネル（４）の発電検査を行うパネル検査工程（ステップＳ５０と、を具備する。パネル洗浄工程（Ｓ４０）は、パネル発電検査工程（Ｓ５０）の直前に実施される。

このように、パネル発電検査工程の直前で太陽電池パネルを洗浄することで、発電検査時において光入射面の汚れを殆どなくすことができる。光入射面の汚れによる発電検査時の特性ばらつきと出力低下を抑制させることができる。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、モジュール検査工程（Ｓ２０）及びパネル検査工程（Ｓ５０）において、光源にソーラーシミュレータによる直達光を用いて発電検査を行うことが一般的である。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、略１００μｍ以上の集中して存在する異物は基板洗浄器で除去済で目視観察による是非判断も行われているが、さらにパネル洗浄工程（Ｓ４０）において、０．１μｍ以上１００μｍ以下の異物を除去するように洗浄を行うことが好ましい。

太陽電池パネルの光入射面において、１００μｍよりも大きい異物は、目視で判別することができる。よって、各工程間に設置した基板洗浄器の出口付近にて目視観察や監視カメラの画像解析により、略１００μｍ以上の異物の有無を確認して必要に応じてこの異物を取り除くことができる。また、光入射面における０．１μｍより小さい異物は、発電に寄与する光の波長(３００ｎｍ〜８００ｎｍ)よりも小さいため発電特性に与える影響が小さく無視しても構わない。一方、粒径が０．１μｍ〜１００μｍの異物は、目視観察で判別しづらい。目視で判別しづらいにも関わらず、発電検査時には、入射する光を遮り、製造工程における発電検査での発電特性に影響を及ぼすことがある。上述のように０．１μｍ以上１００μｍ以下の異物を除去するように洗浄を行うことで、目視では判別しづらく発電検査精度に影響を及ぼす原因を排除できる。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、モジュール検査工程（Ｓ２０）は太陽電池モジュールのレーザーエッチング工程が完了した後の中間検査として行われ、一般にはモジュール製造は太陽電池の発電領域内への異物混入による発電特性低下を抑制するためにクリーンルーム内で実施されることに合わせて、その検査工程もクリーンルーム内で実施される。パネル化工程（Ｓ３０）以降は、直接的に発電領域内への異物混入による発電特性低下となる工程がないとともに、クリーンルームのクリーン度を下げる工程が含まれることからクリーンルーム外で実施されることがある。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、パネル洗浄工程（Ｓ４０）において、有機溶媒を用いて洗浄を行うことが好ましい。

このように、有機溶媒を用いて洗浄を行うことで、樹脂成分などの基板（１）との粘着性を有する異物の粘着力を低減させて除去することができる。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、一観点から、パネル洗浄工程（Ｓ４０）において、超音波洗浄により洗浄を行うことが好ましい。超音波によりμｍオーダ前後サイズの異物に加振力を加えて基板（１）からの異物離脱を促進させることができる。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、他の一観点から、パネル洗浄工程（Ｓ４０）において、圧力水シャワー洗浄により洗浄を行うことが好ましい。圧力水の水流力で異物が物理的に離脱して洗い流すことで再付着を抑制させることができる。

本発明に依れば、製造工程における発電検査時に精度よく測定を行うことのできる太陽電池パネルの製造方法を提供することができる。

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、太陽電池パネルを製造するための太陽電池パネル製造システム１０のレイアウトを模式的に示す図である。太陽電池製造システム１０には、基板搬入装置１１、透明電極製膜装置１２、透明電極をレーザーエッチングするレーザーエッチング装置１３、光電変換層製膜装置１４、光電変換層をレーザーエッチングするためのレーザーエッチング装置１５、裏面電極製膜装置１６、裏面電極をレーザーエッチングするためのレーザーエッチング装置１７、絶縁溝を形成するためのレーザーエッチング装置１８、太陽電池モジュールの発電検査を行う発電検査装置１９、膜研磨装置２０、レイアップ装置２１、ラミネータ装置２２、基板分断装置２３、端子箱取りつけ装置２４、太陽電池パネルの発電検査を行う発電検査装置２５、及び性能仕分保管庫２６が配置されている。基板搬入装置１１によって太陽電池パネル製造システム１０内に搬入された透光性基板１は、上に記載した順に各装置によって処理されて、太陽電池パネル４が製造される。尚、図示されていないが、各装置間には搬送ローラーなどの基板搬送器が設けられている。基板は、その基板搬送装置によって、上流から下流側へ搬送される。

また、透明電極製膜装置１２、レーザーエッチング装置１３、裏面電極製膜装置１６、膜研磨装置２０の下流側には、それぞれ基板洗浄器が配置されている。これらの基板洗浄器は、圧力水シャワー洗浄装置である。一部の基板洗浄器は異物の除去促進のために最初にロールブラシ洗浄を行う場合がある。これらの基板洗浄器は、各装置で処理中や搬送中に製造中の太陽電池パネル基板に付着した異物を、圧力水シャワー水洗により取り除くために配置されている。

また、太陽電池パネル製造システム１０は、クリーンルーム３０内とクリーンルーム３０外とに分かれている。レーザーエッチング装置１３、光電変換層製膜装置１４、レーザーエッチング装置１５、裏面電極製膜装置１６、レーザーエッチング装置１７、１８、及び発電検査装置１９は、クリーンルーム３０内に配置されている。その他の装置は、クリーンルーム３０外に配置されている。

レーザーエッチング装置１３から発電検査装置１９までをクリーンルーム内に配置することで、光電変換層や裏面電極層を製膜する前後工程において異物が製造中の太陽電池モジュール基板の入射面上に付着することで、発電検査特性が低下や変動することを抑制することができている。

基板搬送装置１１から透明電極製膜装置１２までをクリーンルーム外に配置するのは、透明電極膜製膜装置１２から出た基板上には、異物が載っていることが多く、クリーンルームのクリーン度を下げないようにするためである。透明電極製膜装置１２から搬出された基板上に異物が多いのは、透明電極製膜装置１２として一般的に熱ＣＶＤ装置が用いられるからである。熱ＣＶＤ装置を用いた場合、気相中で成長したパーティクルが基板上に乗った状態で排出され易い。

膜研磨装置２０以降の装置をクリーンルーム外に配置するのは、透明電極製膜装置１２と同様に、膜研磨時に生じた研磨屑や砥粒が、クリーンルーム内のクリーン度を下げるのを防ぐためである。

続いて、本実施形態にかかる太陽電池パネルの製造方法について説明する。図２は、太陽電池パネルの製造方法のフローチャートである。太陽電池パネルの製造方法は、太陽電池モジュールを形成する工程（ステップＳ１０）、太陽電池モジュールの発電検査を行う工程（ステップＳ２０）、太陽電池モジュールをカバーシートでラミネート処理する工程などを行い端子箱接続までのパネル化する工程（ステップＳ３０）、太陽電池パネルを洗浄する工程（ステップＳ４０）、及び太陽電池パネルの発電検査を行う工程（ステップＳ５０）を有している。

図１に示される太陽電池パネル製造システム１０において、基板搬入装置１１からレーザーエッチング装置１８までの装置によって、太陽電池モジュール３が形成される（ステップＳ１０）。発電検査（ステップＳ２０）は、発電検査装置１９によって実行される。これによりモジュール完成段階での中間検査を行い、モジュール製造工程における製造品質の確認を行うことができる。パネル化（ステップＳ３０）は、膜研磨装置２０から端子箱取りつけ装置２４までの装置によって実行される。洗浄（ステップＳ４０）は、端子箱取りつけ装置２４で処理後の太陽電池パネル基板に対して実行される。洗浄の後、太陽電池パネルの発電検査（ステップＳ５０）は、発電検査装置２５によって実行される。

図３Ａ、Ｂは、上述した太陽電池パネルの製造方法における製造過程での被処理基板の構造を示す図である。図２を参照しつつ、ステップＳ１０〜５０までの各ステップにおける処理を説明する。尚、ここでは、透光性基板１上に発電セル６として単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池を用いた例について説明する。発電セル６は、単層アモルファスシリコンだけでなく、微結晶シリコン、シリコンゲルマニウム、およびこれらのタンデム積層したものなど、各セルを集積接続する薄膜系太陽電池全般にわたり同様な効果がある。

ステップＳ１０；太陽電池モジュールの形成
図３Ａ（ａ）に示されるように、透光性基板１としてソーダフロートガラス基板（１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：４ｍｍ）を用意する。基板端面は、破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。透光性基板１は、基板搬入装置１１によって、太陽電池システム１０内へ搬入される。太陽電池システム１０内へ搬入された透光性基板１は、基板洗浄器によって洗浄される。

図３Ａ（ｂ）に示されるように、透明導電層２として酸化錫膜（ＳｎＯ_２）を主成分とする透明電極膜を約５００〜８００ｎｍ、熱ＣＶＤ装置（透明電極製膜装置１２）にて約５００℃で製膜処理する。この際、透明電極膜の表面は適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。透明導電層５として、透明電極膜に加えて、透光性基板１と透明電極膜との間に、アルカリバリア膜（図示せず）を形成してもよい。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）を５０〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理することで形成させることができる。

透明電極製膜装置１２による処理が終了した太陽電池モジュール製造中の基板（以下、太陽電池モジュール、太陽電池パネルの製造途中における基板を、製造中基板と記載する場合がある）は、基板洗浄器によって洗浄して付着した異物を除去される。

続いて、製造中基板をＸ−Ｙテーブルに設置する。図３Ａ（ｃ）に示されるように、ＹＡＧレーザー（レーザーエッチング装置１３）の第１高調波（１０６４ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から入射させる。パルス発振：５〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整する。透明電極膜を、発電セル６の直列接続方向に対して垂直な方向に、幅約６〜１０ｍｍの短冊状に区切るように、レーザーエッチングする。

レーザーエッチング装置１３による処理が終了した製造中基板は、基板洗浄器によって洗浄され、製造中基板に付着した異物が除去される。

図３Ａ（ｄ）に示されるように、プラズマＣＶＤ装置（光電変換層製膜装置１４）により、減圧雰囲気：３０〜１５０Ｐａ、約２００℃にて光電変換層７としてのアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層膜／ｉ層膜／ｎ層膜を順次製膜する。光電変換層７は、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスとを主原料に、透明導電層２の上に製膜される。太陽光の入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順で積層される。光電変換層７は本実施形態では、ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０〜３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚２５０〜３５０ｎｍ、ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０〜５０ｎｍである。またｐ層膜とｉ層膜との間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けてもよい。

続いて、製造中基板がＸ−Ｙテーブルに設置される。図３Ａ（ｅ）に示されるように、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザー（レーザーエッチング装置１５）の第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、光電変換層７の膜面側から入射させる。パルス発振：１０〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明導電層５のレーザーエッチングラインの約１００μｍ〜１５０μｍの横側をレーザーエッチングする。

図３Ａ（ｆ）に示されるように、裏面電極層８として、Ａｇ膜／Ｔｉ膜をスパッタリング装置（裏面電極製膜装置１６）により減圧雰囲気、約１５０℃にて順次製膜する。裏面電極層８は本実施形態では、Ａｇ膜：２００〜５００ｎｍ、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０〜２０ｎｍをこの順に積層する。ｎ層と裏面電極層８との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層７と裏面電極層８との間にＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ膜）を膜厚５０〜１００ｎｍ、スパッタリング装置により製膜して設けてもよい。

裏面電極製膜装置１３による処理が終了した製造中基板は、基板洗浄器によって洗浄して付着した異物が除去される。

続いて、製造中基板がＸ−Ｙテーブルに設置される。図３Ａ（ｇ）に示されるように、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザー（レーザーエッチング装置１７）の第２高調波（５３２ｎｍ）を、図の矢印に示すように、透光性基板１側から入射させることで、レーザー光が光電変換層７で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層８が爆裂して除去される。パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明導電層５のレーザーエッチングラインの約２５０μｍから４００μｍの横側を、レーザーエッチングする。

図３Ａ（ｈ）に示されるように、発電領域を区分けして、基板端近傍の膜端部において、レーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。製造中基板がＸ−Ｙテーブルに設置される。そして、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザー（レーザーエッチング装置１８）の第２高調波（５３２ｎｍ）を、透光性基板側から入射させることで、レーザー光が透明導電層５と光電変換層７で吸収され、この時発生する高いガス蒸気圧により裏面電極層８が爆裂して除去される。パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整する。基板の４辺のうち対向する２辺に沿って、基板の端部から５〜１５ｍｍの位置を、レーザーエッチングして絶縁溝を形成させる。この時、他の２辺に対しては、絶縁溝を設けない。絶縁溝は、基板の端より５〜１０ｍｍの位置にてエッチングを終了させる。エッチングの終了は、レーザー光の終了でもよいが、簡易的には基板の非レーザーエッチング領域に金属製のマスキング板を設置することでも対応が可能である。このように、基板の端から５〜１０ｍｍの位置でエッチングを終了させることにより、太陽電池パネル端部から太陽電池モジュール内部へ外部湿分が浸入しづらくなり、好ましい。

以上、図３Ａ（ａ）〜（ｈ）での動作により、透明光性基板１上に、複数の短冊状の発電セル６が形成された太陽電池モジュール３が形成される。

ステップＳ２０；太陽電池モジュール３の発電検査
続いて、図３Ａ（ｉ）に示されるように、太陽電池製造工程の中間検査として太陽電池モジュール３の発電検査が行われる。太陽電池モジュール３は、発電検査装置１９のソーラーシミュレータによって直達光が照射される。光の照射により太陽電池モジュール３が発電する。この時の発電特性（発生電流に対する電圧、出力特性など）が測定される。ここで、発電特性が最終的に製品として管理している出力を得られると判断される規格内であった太陽電池モジュールは、次の工程へ搬送される。一方、規格外であった太陽電池モジュールは、次のパネル化工程へは送られず、不良品として処理される。又は、再生処理が施される。また太陽電池モジュールの中間発電検査を行うことで、太陽電池モジュール形成工程の歩留まりを監視管理することができる。

ステップＳ３０；太陽電池パネルの形成
続いて、図３Ｂ（ｊ）に示されるように、膜研磨装置２０によって、太陽電池パネルの外周部となる領域の太陽電池膜２が除去される。これは、後工程でＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等を介してバックシートを貼り付ける際に、健在な接着・シール面を確保するためである。基板の端から５〜１５ｍｍで、前述の図３Ａ（ｈ）で設けた絶縁溝よりも基板端側における太陽電池膜２（裏面電極層８／光電変換層７／透明導電層５）を研磨除去する。

膜研磨装置２０による処理が終了した基板は、基板洗浄器によって純水を用いた圧力水により水洗洗浄される。これにより、研磨屑や砥粒が除去される。

図３Ｂ（ｋ）に示されるように、レイアップ装置２１によって、ＥＶＡシート、及びカバーシートが製造中基板上に載せられる。更に、ラミネータ装置２２によって、製造中基板上に載せられたカバーシートをＥＶＡシートを介して加熱して接着させる。

図３Ｂ（ｌ）に示されるように、必要に応じて、基板分断装置２３によって、太陽電池パネル４のサイズに合わせて、製造中基板を分断する。

図３Ｂ（ｍ）に示されるように、端子箱取りつけ装置２４によって、端子箱が取りつけられる。更に、図３Ｂ（ｎ）に示されるように、端子箱内に封止剤が注入される。これにより、太陽電池パネル４となる。

ステップＳ４０；太陽電池パネルの洗浄
続いて、太陽電池パネル４の光入射面が洗浄される。本発明は、このステップＳ４０の洗浄を行う点で工夫が為されたものである。このステップにおける具体的な動作については、後述する。

ステップＳ５０；太陽電池パネルの発電検査
続いて、図３Ｂ（ｏ）に示されるように、発電検査装置２５によって、太陽電池パネル４の発電特性が検査される。発電検査は、ステップＳ４０で太陽電池パネルを洗浄した直後に行われる。即ち、Ｓ４０の洗浄は、発電検査の直前に行われる。本ステップにおける検査は、太陽電池モジュールの発電検査（Ｓ２０）の処理と同様である。即ち、ソーラーシミュレータによる直達光を照射して太陽電池パネルの発電の特性が検査される。

Ｓ５０において発電特性は、太陽電池パネルの製品としての出力特性を確認するとともに、Ｓ２０における発電特性と比較される。比較の結果、Ｓ２０の結果とＳ５０の結果との差を所定の範囲内であったかを監視管理することでパネル化工程の歩留まりを把握でき、生産処理状況が判断される。発電特性が所定の範囲から外れた太陽電池パネル基板は、不良品として扱われるか、又は、再生処理などが必要に応じて実行される。このように、発電検査を２段階（Ｓ２０とＳ５０）で行うことにより、問題のある製造中基板を製造工程途中で排除することができるとともに、モジュール形成工程とパネル化工程に分けた歩留まりを把握して、全体処理工程における不良原因の改善を行うことができるので、スループットと歩留まりを向上させることができる。

発電検査（Ｓ５０）の終了した太陽電池パネル４は、性能仕分け保管庫２６に搬送される。発電特性で所定の分類基準に応じて分類を行って、性能仕分け保管庫２６において仕分けされる。

以上のステップＳ１０〜５０の処理により、太陽電池パネル４が製造される。このような太陽電池パネルの製造方法において、本実施形態では、ステップＳ４０の洗浄処理を実行する点で工夫されている。ステップＳ４０の処理について、以下に説明する。

太陽電池パネル４の洗浄は、発電検査（Ｓ５０）の直前に実行される。洗浄の形態としては、物理的に吹き取りによる洗浄、有機溶剤を用いた洗浄、圧力水シャワー洗浄装置による洗浄、超音波洗浄装置による洗浄、ロールブラシによる洗浄、などが挙げられる。有機溶剤（イソプロピルアルコールなど）を用いる場合には、有機溶剤を不織布などに染み込ませて、太陽電池パネル４の光入射面を拭くことでも良い。これにより、光入射面に付着した汚れを除去することができる。その不織布としては、ベンコット（商品名；旭化成せんい社製）等が挙げられる。また、有機溶剤を用いることで、樹脂等の基板１との粘着性の強い汚れをも除去することができるので好ましい。また、物理的な吹き取りによる洗浄、有機溶剤を用いた洗浄、圧力水シャワー洗浄装置による洗浄、超音波洗浄装置による洗浄、ロールブラシによる洗浄を適宜に組み合わせた洗浄により、より洗浄効果を高めても良い。

通常、太陽電池パネルは、製品として使用される際には、屋外に設置される。太陽光が光入射面から太陽電池膜に入射することで、発電する。ここで、前述の実施形態のように透光性基板１の光入射面に汚れが存在していると、この部分は影になる。影になった部分では、太陽電池膜への光入射量が減るので、発電特性が低化する。但し、ここで通常に問題となる異物の大きさは、径が略１００μｍより大きいものである。屋外における太陽光は直達光だけでなく散乱光を含んでいる。従って、異物が存在していたとしても、径の大きさが略１００μｍ以下のもので集中して存在しなければ、異物の直下にも周囲から光が回り込むので、発電の特性を著しく落とすことはない。即ち、略１００μｍより径の小さい異物は、実用上、大きな問題にはならない。

太陽電池パネルの製造工程では、膜研磨装置を出た後に純水を用いた圧力水による水洗洗浄を行うことなどにより、実用上問題となり得る略１００μｍより径の大きい異物が除去され、目視観察やカメラを用いた検査装置において残留した異物がないことを確認することができる。膜研磨装置より後の工程では、略１００μｍより大きい異物が付着する可能性は少ない。よって、従来、膜研磨装置２０後に圧力水の水洗がなされれば、その後の工程では、特に必要の無い限り太陽電池パネルを洗浄する必要はないと考えられていた。

しかしながら、本発明者らが検討を重ねたところ、太陽電池パネルの製造工程における発電検査時には、径の大きさが１００μｍ以下の異物であっても、発電特性に影響を与える可能性があることが分かった。これは、以下に述べる理由による。

発電検査は、通常、ソーラーシミュレータにより実施される。ソーラーシミュレータから照射される光は、散乱光は少なく、直達光を主体としている。直達光を太陽電池パネルに照射した際、散乱光と違い、異物の直下への光の回り込みが著しく少なくなる。従って、異物の大きさが１００μｍ以下であったとしても、太陽電池膜への光入射を妨げる可能性があるのである。

既述のように、膜研磨装置２０以降の装置は、クリーンルーム外に配置されている。従って、１００μｍ以下の異物は、搬送ローラーからの転着や雰囲気浮遊物の基板１への落下などにより、太陽電池パネルの光入射面に付着することがある。また、圧力水によるシャワー水洗洗浄では、１００μｍ以下の異物までは除去しきれないことがある。

実際に、本発明者らがＳＥＭによって洗浄処理（Ｓ４０）を実施しない場合の光入射面の状態を観察したところ、光入射面において、０．１μｍ〜１００μｍの径の異物が付着していることが確認された。また、この範囲の中でも、特に、１μｍ〜１０μｍの径の異物が多く、平均粒径は３μｍであり、また２μｍ以下の粒子が約５０％を占めた。直達光を用いた場合、太陽光発電に寄与する波長光（３００ｎｍ〜８００ｎｍ）は、０．１μｍ〜１００μｍ径の異物により吸収・反射・散乱される。従って、このような０．１μｍ〜１００μｍの径の異物により、発電検査（Ｓ５０）における発電特性が影響を受け、結果の発電特性の低下やばらつきを招いている事がわかる。特に１０μｍ以下の粒子は、通常は目視検査では発見しずらいため、発電特性への影響を把握できないままであった。このため洗浄処理工程（Ｓ４０）が重要であった。

また、太陽電池モジュールの段階で行われる発電検査（Ｓ２０）はクリーンルーム内で行われるとともに、異物が基板1の入射光側に付着しやすい処理工程がないことより、１００μｍ以下の異物の付着は少ない。従って、太陽電池パネル化工程の歩留まりを、発電検査（Ｓ２０）と（Ｓ５０）とにおける発電特性の差から判別する場合には、実用上問題ない大きさ（０．１μｍ〜１００μｍ）の異物の基板１の光入射面に付着した状況による差がより大きくなってしまう。このことから、発電検査（Ｓ５０）時には、０．１μｍ〜１００μｍ径、特に、目視確認が難しく付着量の多い１μｍ〜１０μｍ径の異物が取り除かれていることが好ましい事がわかる。

本実施形態では、発電検査（Ｓ５０）の直前に洗浄（Ｓ４０）を実施するので、発電検査（Ｓ５０）時の光入射面は、０．１μｍ〜１００μｍの径の異物も取り除かれたクリーンな状態である。発電検査（Ｓ５０）において、光が、光入射面の異物によって遮られないので、安定した検査を実施することができる。異物の影響により、発電検査（Ｓ５０）の検査結果の発電特性の低下やばらつきを抑えることができる。また、発電検査（Ｓ２０）と発電検査（Ｓ５０）との間で、異物の付着量の差によって生じる発電特性の差を抑えることができるため、パネル化工程の歩留まりが向上する。

続いて、洗浄（Ｓ４０）時に、優先的に洗浄を行う領域について説明する。図４は、太陽電池パネル４を、透光性基板１側から見た図である。尚、位置関係を説明するために、太陽電池膜２も透視させて示している。光入射面のうちで、洗浄時（Ｓ４０）における優先順位の高い領域は、基板の周縁部分である。基板の周縁部では、膜研磨装置２０によって太陽電池膜が除去される。この時、研磨屑や砥粒が、太陽電池パネルの基板の光入射側の周縁部にも付着することが多い。このため、基板の周縁部分を優先して、洗浄（Ｓ４０）を行うことが好ましい。この時、異物が位置的に連続するように残存していると、その部分が出力低下により抵抗になり易いので、異物が連続して残存しないように洗浄を行うことが好ましい。

また、周縁部のうちでも、短冊状に区切られた発電セル６の長辺方向に平行な領域（図４に斜線で示された領域）は、更に優先度を高くすることが好ましい。本発明者が検討を行ったところ、Ｓ４０の洗浄工程を設けない場合には、発電検査（Ｓ２０）と比較すると、発電検査（Ｓ５０）時には、開放電圧（Ｖｏｃ）及び短絡電流（Ｉｓｃ）は低下せず、形状因子（ＦＦ）のみが低下する傾向にあることが分かった。このような発電特性の挙動は、複数の発電セル６のうち、一部の発電セルのみの性能低下が起こっていることを示唆する。このことから、発電セル６の長手方向に連続して汚れが残り、その発電セル６への光入射量が減少しセル単位での発電量が低下して該セルが太陽電池モジュールの抵抗となっていることが考えられる。よって、基板の４辺のうち、発電セル６の長辺方向に平行な辺に沿った領域を最も優先させて洗浄することが好ましい。ここで、長辺方向とは図４における短冊状のセル長手方向を示しており、太陽電池パネル基板各辺の長短状況に左右されるものではない。

発電セル６の短辺方向に平行な領域については、概略として汚れが付着した面積に応じ光入射量が減少し出力低下が起こる。但し、上述のように一部の発電セル６が長辺側全体が抵抗になってしまうほどのものではない。従って、長辺方向に平行な領域ほどには優先順位を高くする必要は無い。

以下に、図５を参照して、発電検査（Ｓ５０）の直前に洗浄（Ｓ４０）を行った場合と、行わなかった場合（比較例）とを比較する。図５において、縦軸は出力変化（（Ｓ５０での出力−Ｓ２０での出力）／Ｓ２０での出力）（％）を示す。横軸は、太陽電池パネル製造システム１０で処理された基板が、発電検査装置２５により検査されたときの時間を示している。時間毎に、洗浄処理（Ｓ４０）の条件を変えて、比較例１〜２、実施例１〜３とした。比較例１〜２及び実施例１〜３の洗浄（Ｓ４０）時の条件は以下の通りである。

（比較例１）
比較例１は、時刻ｔ１〜ｔ２までの間に発電検査（Ｓ５０）された太陽電池パネル基板である。比較例１の太陽電池パネル基板については、洗浄処理（Ｓ４０）は行われていない。

（比較例２）
比較例２は、時刻ｔ２〜ｔ３までの間に発電検査（Ｓ５０）された太陽電池パネル基板である。比較例２の太陽電池パネル基板については、太陽電池モジュールの発電検査（Ｓ２０）の前に実施される洗浄工程において、洗浄を強化した。即ち、裏面電極製膜装置１６と裏面レーザーエッチング装置１７との間で実施される圧力水シャワー水洗＋ロールブラシ洗浄について、ロールブラシと太陽電池パネル基板との距離を若干量縮めることによってロールブラシの押し付け圧力を増加させた。尚、実施例１〜３については、裏面電極製膜装置１６と裏面レーザーエッチング装置１７間の洗浄は、上記のロールブラシ押し付け圧力を増加させた状態で実施した。

（実施例１）
実施例１は、時刻ｔ４〜ｔ５までの間に発電検査（Ｓ５０）された太陽電池パネル基板である。実施例１の太陽電池パネル基板については、発電検査（Ｓ５０）の直前に、光入射面を物理的に拭き取る洗浄（Ｓ４０）を行った。洗浄（Ｓ４０）は、搬送ラインに不織布を設置して、光入射面にその不織布を押し付けながら拭き取りを行った。その不織布としては、ベンコット（商品名；旭化成せんい社製）を用いた。

（実施例２）
実施例２は、時刻ｔ６〜ｔ７までの間に発電検査（Ｓ５０）された基板である。実施例２の基板については、発電検査（Ｓ５０）の直前に、光入射面の有機溶剤による洗浄（Ｓ４０）を行った。洗浄（Ｓ４０）は、不織布に有機溶剤を染み込ませ、その不織布によって光入射面を拭くことで行った。

（実施例３）
実施例３は、時刻ｔ８〜ｔ９に発電検査（Ｓ５０）された基板である。実施例３の基板については、実施例２と同様に、不織布に有機溶剤を染み込ませて拭いたうえ、実施例１と同様に、不織布による光入射面の物理的押し付け拭き取り洗浄も実行した。

（実験結果）
図６は、比較例１〜２、及び実施例１〜３の結果を表に示した図である。発電検査（Ｓ５０）と（Ｓ２０）の間の出力変化（平均）は、比較例１が−４．７％、比較例２が−５．１％であったのに対して、実施例１が−３．３％、実施例２が−２．５％、実施例３が−０．８％であった。即ち、比較例１に対して比較例２のモジュール形成工程における洗浄処理強化効果は低く、実施例１〜３においてパネル化工程終了後に基板１の光入射面を洗浄することで出力変化が改善されていると判った。

また、統計的に結果を処理して分散を求めたところ、比較例１は２．４％、比較例２は２．０％であったのに対して、実施例１は１．２％、実施例２は０．９％、実施例３は０．３％であった。即ち、比較例１、２に対して実施例１〜３は、出力変化のばらつきが低減されていることが分かった。

また、実施例１〜３のなかでは、発電検査（Ｓ５０）の直前の洗浄（Ｓ４０）として、実施例３のように、有機溶剤を用いた上で、光入射面に不織布の押し付け拭き取りを行うと、出力変化及び分散が、より低減でき、太陽電池パネルの発電特性をより精度良く検査できることが示された。

太陽電池パネル製造システム１０の構成を示す図である。 太陽電池パネルの製造方法のフローチャートである。 太陽電池パネルの製造過程を説明する図である。 太陽電池パネルの製造過程を説明する図である。 ステップＳ４０における洗浄を優先的に行う領域を説明する図である。 実施例１〜３、比較例１、２の結果を示すグラフである。 実施例１〜３、比較例１、２の結果を示す表である。

符号の説明

１ 透光性基板
２ 太陽電池膜
３ 太陽電池モジュール
４ 太陽電池パネル
５ 透明導電層
６ 発電セル
７ 光電変換層
８ 裏面電極層
１０ 太陽電池パネル製造システム
１１ 基板搬入装置
１２ 透明電極製膜装置
１３ レーザーエッチング装置
１４ 光電変換層製膜装置
１５ レーザーエッチング装置
１６ 裏面電極製膜装置
１７ レーザーエッチング装置
１８ レーザーエッチング装置
１９ 発電検査装置
２０ 膜研磨装置
２１ レイアップ装置
２２ ラミネータ装置
２３ 基板分断装置
２４ 端子箱取りつけ装置
２５ 発電検査装置
２６ 性能仕分け保管庫

Claims (7)

1. 透光性基板上に、太陽電池膜を積層して太陽電池モジュールを形成するモジュール形成工程と、
   前記太陽電池モジュールの発電検査を行うモジュール検査工程と、
   前記太陽電池モジュールをパネル化して太陽電池パネルを形成するパネル化工程と、
   前記太陽電池パネルの光入射面を洗浄するパネル洗浄工程と、
   前記太陽電池パネルの発電検査を行うパネル検査工程と、
   を具備し、
   前記パネル洗浄工程は、前記パネル発電検査工程の直前に実施される
   太陽電池パネルの製造方法。
2. 請求項１に記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
   前記モジュール検査工程及び前記パネル検査工程において、光源として直達光を用いて発電検査を行う
   太陽電池パネルの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
   前記パネル洗浄工程において、０．１μｍ以上１００μｍ以下の異物を除去するように洗浄を行う
   太陽電池パネルの製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
   前記モジュール検査工程は、前記太陽電池モジュールのレーザーエッチング工程が完了した後に実施され、
   前記パネル化工程以降は、端子箱取り付け後に実施される
   太陽電池パネルの製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
   前記パネル洗浄工程において、有機溶媒を用いて洗浄を行う
   太陽電池パネルの製造方法。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
   前記パネル洗浄工程において、超音波洗浄により洗浄を行う
   太陽電池パネルの製造方法。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載された太陽電池パネルの製造方法であって、
   前記パネル洗浄工程において、圧力水シャワー洗浄により洗浄を行う
   太陽電池パネルの製造方法。

Images