JP2008085224A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】膜の剥離が発生することを抑制する薄膜系太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールは、透明基板１０上に、透明導電膜１１と光電変換層１２、１３と裏面電極１４とが順次積層されてなる光起電力素子が複数個直列接続されてなる光起電力層と、充填材１５とが順に配置される。又、太陽電池モジュールは、光起電力層の直列接続方向に平行な、光起電力層の端部において、透明導電膜１１上で、光電変換層１２、１３及び裏面電極１４を分離する第１の溝部２２を備える。
【選択図】図２
【解決手段】太陽電池モジュールは、透明基板１０上に、透明導電膜１１と光電変換層１２、１３と裏面電極１４とが順次積層されてなる光起電力素子が複数個直列接続されてなる光起電力層と、充填材１５とが順に配置される。又、太陽電池モジュールは、光起電力層の直列接続方向に平行な、光起電力層の端部において、透明導電膜１１上で、光電変換層１２、１３及び裏面電極１４を分離する第１の溝部２２を備える。
【選択図】図２
Description
本発明は、透明基板上に、第１電極と光電変換層と第２電極とが順次積層されてなる光起電力素子が複数個直列接続されてなる光起電力層と、充填材とが順に配置される太陽電池モジュールに関する。
近年、太陽電池の低コスト化、高効率化を両立するために原材料の使用量が少ない薄膜系太陽電池モジュールの開発が精力的に行われている。このような薄膜系太陽電池モジュールの断面図の一例を、図８及び図９に示す。
一般的に、薄膜系太陽電池モジュールの光起電力素子は、ガラス等の遮水性の透明基板１１０上に第１電極１１１／光電変換層１１２、１１３／第２電極１１３を順次基板側からのレーザー照射によりパターニングしながら積層して形成される。又、薄膜系太陽電池モジュールは、当該光起電力素子上にＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）等の保護材１１６をＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等の充填材１１５によって接着して形成される（例えば、特許文献１参照）。
尚、充填材１１５は、保護材１１６と光起電力素子との接着剤及び緩衝剤としての機能を有し、保護材１１６は外部からの水分の浸入を防止する機能を有している。
特開昭６３−２６１８８３号公報
しかしながら、太陽電池モジュールは屋外で長期間に渡って用いられるため、太陽電池モジュールの端部等から水分が侵入する他、光電変換層１１２、１１３の内部応力によって、透明基板１１０表面と光電変換層１１２との界面が剥離することによって、膜の剥離が頻繁に発生していた。
特に、光電変換層１１２、１１３に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）を用いた薄膜シリコン系太陽電池モジュールでは、μｃ−Ｓｉ：Ｈの内部応力が他の電極膜やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）などに比べると非常に大きい。このため、図８及び図９に示すように、光起電力層の直列接続方向に平行な端部において、最も密着力の弱い透明基板１１０と光電変換層１１２との界面が存在すると、その界面での剥離が著しいという問題があった。
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、膜の剥離が発生することを抑制する薄膜系太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明の特徴は、透明基板上に、第１電極と光電変換層と第２電極とが順次積層されてなる光起電力素子が複数個直列接続されてなる光起電力層と、充填材とが順に配置される太陽電池モジュールであって、光起電力層の直列接続方向に平行な、光起電力層の端部において、第１電極上で、光電変換層及び第２電極を分離する溝部を備える太陽電池モジュールであることを要旨とする。
本発明の特徴に係る太陽電池モジュールによると、透明基板と光電変換層との界面が存在しないため、膜の剥離が発生することを抑制することができる。
又、本発明の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、光起電力層の直列接続方向に平行な、充填材の端部において、透明基板上に、光起電力層とは電気的に分離して配置された、第１電極と光電変換層とが順次積層されてなる積層体を更に備えてもよい。
この太陽電池モジュールによると、充填材の端部に積層体を配置することにより、充填材と透明基板との接着面を介して、端部から水分が侵入することを防止することができる。
又、上述の太陽電池モジュールにおいて、光起電力層と積層体とを分離する溝の幅は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
この太陽電池モジュールによると、光起電力層と積層体とを確実に電気的に分離することができる。
又、上述の太陽電池モジュールにおいて、光起電力層と積層体とを分離する溝は、絶縁膜で埋設されていてもよい。
この太陽電池モジュールによると、絶縁膜を設けることにより、絶縁性や破壊に対する強度を向上させることができる。
又、上述の太陽電池モジュールにおいて、絶縁膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、フッ化マグネシウムの単体、あるいは、これらの内の少なくとも一つからなる粒子を含有した樹脂材料であることが好ましい。
本発明によると、膜の剥離が発生することを抑制する薄膜系太陽電池モジュールを提供することができる。
次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（太陽電池モジュール）
本実施形態に係る薄膜系太陽電池モジュールにおける、太陽電池サブモジュール（太陽電池素子）の上面図を図１に示す。薄膜系太陽電池サブモジュールは、中央の枠内（白抜きの領域）が発電領域となる。図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図１の上端面（図１の丸で囲んだ部分）を拡大したものである。
本実施形態に係る薄膜系太陽電池モジュールにおける、太陽電池サブモジュール（太陽電池素子）の上面図を図１に示す。薄膜系太陽電池サブモジュールは、中央の枠内（白抜きの領域）が発電領域となる。図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図１の上端面（図１の丸で囲んだ部分）を拡大したものである。
本実施形態に係る薄膜系太陽電池サブモジュールは、図２に示すように、透明基板１０上に、光起電力素子が複数個直列接続されている光起電力層と充填材１５と保護材１６とが順に配置される。複光起電力素子は、透明導電膜（第１電極）１１と光電変換層１２及び１３と裏面電極（第２電極）１５とを順次積層して形成される。又、図２では、透明基板１０の光入射側と反対の裏面側に、複数の光起電力素子と充填材１５と保護材１６とが順に配置されている。
透明基板１０は、太陽電池サブモジュールの単一基板であり、透明基板１０の光入射側と反対の裏面側には、複数の光起電力素子が形成される。透明基板１０は、ガラス等の光透過性の部材により構成される。
透明導電膜１１（第１電極）は、透明基板１０上を平面視したときに短冊状に形成される。透明導電膜１１は、ＺｎＯ，Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，ＣｄＯ，ＴｉＯ2，ＣｄＩｎ2Ｏ4，Ｃｄ2ＳｎＯ4，Ｚｎ2ＳｎＯ4にＳｎ，Ｓｂ，Ｆ，Ａｌをドープした金属酸化物の一群より選択された一種類あるいは複数種類の積層体により構成される。なお、ＺｎＯは、高い光透過性、低抵抗性、可塑性を有し、低価格であるため透明導電膜材料として好適である。
光電変換層１２及び１３は、透明導電膜１１上に短冊状に形成される。光電変換層１２及び１３は、非結晶シリコン半導体により構成される。本実施形態に係る光電変換層１２及び１３は、それぞれ非晶質シリコン半導体及び微結晶シリコン半導体により構成される。尚、本明細書において、「微結晶」の用語は、多数の微小な結晶粒を含むものを意味し、部分的に非晶質状態を含む状態をも意味するものとする。
ここで、本実施形態に係る光電変換層１２は、p-i-n型の非晶質シリコン半導体を順次積層して形成され、光電変換層１３は、p-i-n型の微結晶シリコン半導体を順次積層して形成される。このような非晶質シリコンと微結晶シリコンを用いたタンデム型太陽電池モジュールは、光吸収波長が異なる二種類の半導体を積層した構造を有し、太陽光スペクトルを有効に利用することができる。
裏面電極１４（第２電極）は、光電変換層１２及び１３上に短冊状に形成される。裏面電極１４は、Ａｇ等の導電性部材により構成される。
保護材１６は、充填材１５上に配置される。保護材１６は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＦ、ＰＣ等の樹脂フィルムにより構成される。その他、保護材１６は、ガラスなどが金属箔を挟んだ構造及び単体やＳＵＳ、ガルバリウムなどの金属（鋼板）でもよい。
保護材１６は、充填材１５によって、光起電力素子上に接着される。充填材１５は、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の樹脂により構成される。充填材１５は、保護材１６と光起電力素子との接着剤及び緩衝剤としての機能を有する。
又、本実施形態に係る太陽電池モジュールは、光起電力層の直列接続方向に平行な、光起電力層の端部において、透明導電膜１１上で、光電変換層及び裏面電極１４を分離する第１の溝部２２を備える。
又、光起電力層の直列接続方向に平行な、充填材１５の端部において、透明基板１０上に、光起電力層とは電気的に分離して配置された、透明導電膜１０と光電変換層と裏面電極１４が順次積層されてなる積層体２０を更に備える。即ち、積層体２０は、図１に示す太陽電池サブモジュールの上端部と下端部に、配置されている。ここで、積層体２０は、発電に供しない無効領域であり、少なくとも透明導電膜１１と光電変換層とが積層されて形成されていればよい。
又、光起電力層と積層体とを分離する第２の溝部２１の幅は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。又、第２の溝部２１は、図３に示すように、絶縁膜１７で埋設されていてもよい。絶縁膜１７としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、フッ化マグネシウムの単体、あるいは、これらの内の少なくとも一つからなる粒子を含有した樹脂材料が用いられる。
尚、第２の溝部２１は、光起電力層形成時に透明基板１０の側面に回り込んで形成される半導体層を介した光起電力素子間のリークを防止するためのものである。
尚、光起電力層の集積方向に平行な端部、即ち、図１に示す太陽電池サブモジュールの左端部と右端部における、Ｂ-Ｂ断面図を図４に示す。このように、集積方向に平行な端部には、一辺の長さほぼ全体に渡って、電流を取り出すためのリード線２８に接続されたハンダ２７が配置されている。この電流の取り出しは、透明導電膜１１（第１電極）へハンダ２７が短絡することにより形成されている。又、集積方向に平行な端部に沿って、ブチルゴム等の樹脂３０によりアルミニウム等の金属フレーム３１が取り付けられる。
（太陽電池モジュールの製造方法）
本実施形態に係る薄膜系太陽電池モジュールの製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。
本実施形態に係る薄膜系太陽電池モジュールの製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、透明基板１０上に、スパッタにより透明導電膜１１を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、透明導電膜１１は、ＹＡＧレーザーの照射により短冊状にパターニングされ、各光起電力素子間で電気的に分離される。
次に、図５（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、光電変換層１２及び１３を形成する。具体的には、透明導電膜１１上にp-i-n型の非晶質シリコン半導体を順次積層して光電変換層１２を形成し、当該光電変換層１２上にp-i-n型の微結晶シリコン半導体を順次積層して光電変換層１３を形成する。光電変換層１２及び１３は、図５（ｄ）に示すように、透明導電膜１１のパターニング位置から所定間隔の位置にＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングされる。
次に、図５（ｅ）に示すように、裏面電極１４が、光電変換層１３上にスパッタ等により形成される。次に、図５（ｆ）に示すように、裏面電極１４は、光電変換層１２及び１３のパターニング位置から所定間隔の位置に裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングされた後、所望の深度までドライエッチングされる。
次に、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、太陽電池モジュールの端部において、図５におけるレーザーパターニング方向と直行する方向で、ＹＡＧレーザーを照射する。そして、光電変換層１２、１３、裏面電極１４を同時に除去して第１の溝部２２を形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、基板を上下裏返し、太陽電池素子形成面側より第１の溝部２２のやや外側に、図５におけるレーザーパターニング方向と直行する方向で、ＹＡＧレーザーを照射する。そして、透明導電膜１０、光電変換層１２、１３、裏面電極１４を同時に除去して第２の溝部２１を形成する。
尚、第１の溝部２２を形成する工程（図６（ａ））と第２の溝部２１を形成する工程（図６（ｂ））とは、その順序が逆になっても構わない。即ち、第２の溝部２１を形成した後に、第１の溝部２２を形成しても構わない。
次に、図示していないが、取出し電極を超音波半田と銅箔リードにより取付ける。そして、光起電力素子上に充填材１５と保護材１６とを順次配置して、ラミネート装置を用いて真空加熱圧着する。これにより、光起電力素子の裏面側が保護される。
このようにして、図２に示すような、本実施形態に係る薄膜系太陽電池サブモジュールが形成される。尚、当該太陽電池サブモジュールに、端子ボックス及び取出し電極を接続し、ブチルゴム等の樹脂によりアルミニウム等の金属フレームを取付けることにより、太陽電池モジュールを形成することができる。
（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュールは、図２に示すように、光起電力層の直列接続方向に平行な、光起電力層の端部において、透明導電膜１１上で、光電変換層及び裏面電極１４を分離する第１の溝部２２を備える。このように、透明基板１０と光電変換層１２、１３との界面が存在しないため、光電変換層１１２、１１３の内部応力によって膜の剥離が発生することを抑制することができる。特に、光電変換層１１２、１１３に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）を用いた薄膜シリコン系太陽電池モジュールでは、μｃ−Ｓｉ：Ｈの内部応力が他の電極膜やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）などに比べると非常に大きいが、最も密着力の弱い透明基板１０と光電変換層１２、１３との界面が存在しないため、膜の剥離が発生することを抑制することができる。
本実施形態に係る太陽電池モジュールは、図２に示すように、光起電力層の直列接続方向に平行な、光起電力層の端部において、透明導電膜１１上で、光電変換層及び裏面電極１４を分離する第１の溝部２２を備える。このように、透明基板１０と光電変換層１２、１３との界面が存在しないため、光電変換層１１２、１１３の内部応力によって膜の剥離が発生することを抑制することができる。特に、光電変換層１１２、１１３に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）を用いた薄膜シリコン系太陽電池モジュールでは、μｃ−Ｓｉ：Ｈの内部応力が他の電極膜やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）などに比べると非常に大きいが、最も密着力の弱い透明基板１０と光電変換層１２、１３との界面が存在しないため、膜の剥離が発生することを抑制することができる。
又、光起電力層の直列接続方向に平行な、充填材１５の端部において、積層体２０を配置することにより、充填材１５と透明基板１０との接着面が存在せず、充填材１５と透明基板１０との接着面を介して、端部から水分が侵入することを防止することができる。
又、光起電力層と積層体２０とを分離する第２の溝部２１は、圧力が加わった場合に、裏面電極１４から透明導電膜１１へ電流がリークすることを防ぐことができる。このため、第２の溝部２１の幅は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
又、本実施形態において、第２の溝部２１は、図３に示すように、絶縁膜１７で埋設されていてもよい。この太陽電池モジュールによると、絶縁膜１７を設けることにより、絶縁性や破壊に対する強度を向上させることができる。
更に、本実施形態に係る太陽電池モジュールでは、図４に示すように、光起電力層の集積方向に平行な端部には、一辺の長さほぼ全体に渡って、ハンダ２７が配置されている。ハンダ２７は、発電領域（有効領域）への水分の浸入を防ぎ、電流の取り出しは、透明導電膜１１へハンダ２７が短絡することによりなされている。このため、集積方向に平行な端部から水分が浸入し、短絡が発生することは、なんら問題とならない。従って、本実施形態では、光起電力層の直接接続方向に平行な端部について、様々な工夫を行っている。
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上記の実施形態では、非晶質シリコン半導体と微結晶シリコン半導体とが順次積層された光電変換層１２及び１３を用いたが、微結晶又は非晶質シリコン半導体の単層又は３層以上の積層体を用いても同様の効果を得ることができる。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
以下、本発明に係る薄膜系太陽電池モジュールについて、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
（実施例１）
本発明の実施例１に係る薄膜系太陽電池モジュールとして、図２に示す太陽電池モジュールを以下のように製造した。
本発明の実施例１に係る薄膜系太陽電池モジュールとして、図２に示す太陽電池モジュールを以下のように製造した。
図５（ａ）に示すように、４ｍｍ厚のガラス基板１０上に、スパッタにより６００ｎｍ厚のＺｎＯ電極１１を形成した。この後、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の光入射側からＹＡＧレーザーを照射して、ＺｎＯ電極１１を短冊状にパターニングした。当該レーザー分離加工には、波長約１．０６μｍ、エネルギー密度１３Ｊ／ｃｍ3、パルス周波数３ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。
次に、プラズマＣＶＤ法により、図５（ｃ）に示すように、非晶質シリコン半導体層１２及び微結晶シリコン半導体層１３を形成した。具体的に、非晶質シリコン半導体層１２は、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4とＣＨ4とＨ2とＢ2Ｈ6との混合ガスから膜厚１０ｎｍのｐ型非晶質シリコン半導体層を、ＳｉＨ4とＨ2との混合ガスから膜厚３００ｎｍのi型非晶質シリコン半導体層を、ＳｉＨ4とＨ2とＰＨ4との混合ガスから膜厚２０ｎｍのｎ型非晶質シリコン半導体層を形成し順次積層した。又、微結晶シリコン半導体層１３は、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4とＨ2とＢ2Ｈ6との混合ガスから膜厚１０ｎｍのｐ型微結晶シリコン半導体層を、ＳｉＨ4とＨ2との混合ガスから膜厚２０００ｎｍのi型微結晶シリコン半導体層を、ＳｉＨ4とＨ2とＰＨ4との混合ガスから膜厚２０ｎｍのｎ型微結晶シリコン半導体層を形成し順次積層した。プラズマＣＶＤ法の諸条件の詳細を表1に示す。
又、図５（ｄ）に示すように、非晶質シリコン半導体層１２及び微結晶シリコン半導体層１３を、ＺｎＯ電極１１のパターニング位置から５０μｍ横の位置に光入射側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングした。当該レーザー分離加工には、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ3、パルス周波数３ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。
次に、図５（ｅ）に示すように、２００ｎｍ厚のＡｇ電極１４を、微結晶シリコン半導体層１３上にスパッタにより形成した。又、非晶質シリコン半導体層１２、微結晶シリコン半導体層１３、Ａｇ電極１４を、裏面側からＹＡＧレーザーを照射することにより短冊状にパターニングした。当該レーザー分離加工には、エネルギー密度０．７Ｊ／ｃｍ3、パルス周波数４ｋＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザーを使用した。更に、ＣＦ4によるドライエッチングを数十秒行った。
次に、図６（ａ）に示すように、太陽電池モジュールの端部において、図４におけるレーザーパターニング方向と直行する方向で、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高周波（波長：５３２ｎｍ）を照射した。そして、非晶質シリコン半導体層１２、微結晶シリコン半導体層１３、Ａｇ電極１４を同時に除去して第１の溝部２２を形成した。第１の溝部２２の幅は、１００μｍであった。
次に、図６（ｂ）に示すように、基板を上下裏返し、太陽電池素子形成面側より第１の溝部２２のやや外側に、図５におけるレーザーパターニング方向と直行する方向で、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波（波長：１０６４ｎｍ）を照射した。そして、ＺｎＯ電極１０、非晶質シリコン半導体層１２、微結晶シリコン半導体層１３、Ａｇ電極１４を同時に除去して第２の溝部２１を形成した。第２の溝部２１の幅は、１．０ｍｍであった。
ここで、第２の溝部２１を形成するＮｄ：ＹＡＧレーザーの基本波による実用的な加工幅は、最小で約０．０１ｍｍである。このため、太陽電池モジュールに求められる製品企画であるＩＥＣ６１６４６の絶縁試験条件（ＤＣ１０００Ｖ＋（２×太陽光発電システムの開放電圧）を１分間印加）を満足するための開溝幅として求められた幅１．０ｍｍを得るために、１００回の走査を行った。
次に、取出し電極を、超音波半田と銅箔リードにより取付けた。
次に、光起電力素子上にＥＶＡ１５とＰＥＴフィルム１６とを順次配置して、ラミネート装置を用いて、１５０℃で３０分加熱処理することで、ＥＶＡ１６を架橋、安定化して真空圧着した。
最後に、端子ボックスを取付けて取出し電極を接続して本発明の一実施例に係る薄膜系太陽電池モジュールを完成した。
（実施例２）
本発明の実施例２として、図３に示す太陽電池モジュールを作製した。実施例２では、第２の溝部２１に絶縁膜１７を埋設したこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。
本発明の実施例２として、図３に示す太陽電池モジュールを作製した。実施例２では、第２の溝部２１に絶縁膜１７を埋設したこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。
又、絶縁膜１７は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）微粒子を含有したエポキシ樹脂を塗布することにより形成した。
（従来例１）
従来例１として、図８に示す太陽電池モジュールを作製した。従来例１では、ＹＡＧレーザーのパターニングを実施例１と比べ変化させたこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。但し、図８に示すように、太陽電池モジュールの端部に、光電変換素子は存在しない。即ち、端部には、ガラス基板１１０とＥＶＡ１１５の界面が存在する。又、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面が存在する。
従来例１として、図８に示す太陽電池モジュールを作製した。従来例１では、ＹＡＧレーザーのパターニングを実施例１と比べ変化させたこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。但し、図８に示すように、太陽電池モジュールの端部に、光電変換素子は存在しない。即ち、端部には、ガラス基板１１０とＥＶＡ１１５の界面が存在する。又、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面が存在する。
（従来例２）
従来例２として、図９に示す太陽電池モジュールを作製した。従来例２では、ＹＡＧレーザーのパターニングを実施例１と比べ変化させたこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。但し、図９に示すように、太陽電池モジュールの端部に、光電変換素子は存在しない。即ち、端部には、ガラス基板１１０とＥＶＡ１１５の界面が存在する。又、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面が存在する。
従来例２として、図９に示す太陽電池モジュールを作製した。従来例２では、ＹＡＧレーザーのパターニングを実施例１と比べ変化させたこと以外は、実施例１と同様の工程を行った。但し、図９に示すように、太陽電池モジュールの端部に、光電変換素子は存在しない。即ち、端部には、ガラス基板１１０とＥＶＡ１１５の界面が存在する。又、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面が存在する。
（信頼性評価）
実施例に係る薄膜系太陽電池モジュールと従来例に係る薄膜系太陽電池モジュールとの信頼性を比較するための耐候信頼性評価を行った。具体的には、ＩＥＣ６１６４６に従い、温度８５℃、湿度８５％の環境における各モジュールを１０００時間暴露することを行った。
実施例に係る薄膜系太陽電池モジュールと従来例に係る薄膜系太陽電池モジュールとの信頼性を比較するための耐候信頼性評価を行った。具体的には、ＩＥＣ６１６４６に従い、温度８５℃、湿度８５％の環境における各モジュールを１０００時間暴露することを行った。
（結果）
従来例１及び従来例２はともに、１００時間以内に、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面において、図７に示すように、剥離が発生した。図７では、透明導電膜１１１（第１電極）が除去された領域において、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１１２との界面が剥離していることを示している。
従来例１及び従来例２はともに、１００時間以内に、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面において、図７に示すように、剥離が発生した。図７では、透明導電膜１１１（第１電極）が除去された領域において、ガラス基板１１０と非晶質シリコン半導体層１１２との界面が剥離していることを示している。
一方、実施例１及び実施例２では、１０００時間経過した場合でも、剥離の発生は生じなかった。このため、第１の溝部２２を有する構造によって、ガラス基板１０と非晶質シリコン半導体層１２との界面が存在しないため、膜の剥離が発生することを抑制できることが分かった。又、光起電力層の直接接続方向端部に積層体２０を配置することにより、ＥＶＡ１５とガラス基板１０との接着面を介して、端部から水分が侵入することを防止することが分かった。
特に、実施例２では、第２の溝部２１に充填材である熱硬化性樹脂を埋設することに比べて、高い絶縁破壊強度を有する材料で埋設することができ、第２の溝部２１の開口幅を０．１ｍｍとしても、十分な強度を保持することが分かった。
１０、１１０…透明基板
１１、１１１…透明導電膜
１２、１３、１１２、１１３…光電変換層
１４、１１４…裏面電極
１５、１１５…充填材
１６、１１６…保護材
１７…絶縁膜
２０…積層体
２１…第２の溝部
２２…第１の溝部
２７…ハンダ
２８…リード線
３０…樹脂
３１…金属フレーム
１１、１１１…透明導電膜
１２、１３、１１２、１１３…光電変換層
１４、１１４…裏面電極
１５、１１５…充填材
１６、１１６…保護材
１７…絶縁膜
２０…積層体
２１…第２の溝部
２２…第１の溝部
２７…ハンダ
２８…リード線
３０…樹脂
３１…金属フレーム
Claims (5)
- 透明基板上に、第１電極と光電変換層と第２電極とが順次積層されてなる光起電力素子が複数個直列接続されてなる光起電力層と、充填材とが順に配置される太陽電池モジュールであって、
前記光起電力層の直列接続方向に平行な、前記光起電力層の端部において、前記第１電極上で、前記光電変換層及び前記第２電極を分離する溝部
を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記光起電力層の直列接続方向に平行な、前記充填材の端部において、前記透明基板上に、前記光起電力層とは電気的に分離して配置された、第１電極と光電変換層とが順次積層されてなる積層体
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。 - 前記光起電力層と前記積層体とを分離する溝の幅は、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
- 前記光起電力層と前記積層体とを分離する溝は、絶縁膜で埋設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、フッ化マグネシウムの単体、あるいは、これらの内の少なくとも一つからなる粒子を含有した樹脂材料であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
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