JP2008226892A

JP2008226892A - 集積構造の透光性ｃｉｓ系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2008226892A
Application number: JP2007058665A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kushiya; 勝巳櫛屋
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP4994061B2

Abstract

【課題】既存の製造方法を大きく変更せずに、製造コスト及び発電性能の低下を抑制しつつ、透光性を確保して、窓材等への適用を容易にする。
【解決手段】ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１に透光部Ｂを形成するため、基板２Ａを透光性の部材で形成し、前記裏面電極層２Ｃを高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部Ｂに該当するＣＩＳ系薄膜太陽電池セル２のｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ及びｎ型高抵抗バッファ層２Ｅを除去した構造にすることにより透光性を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

既存のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの基本構成要素であるＣＩＳ系薄膜太陽電池セルが、青板ガラス等からなる透光性基板の上に、アルカリバリア層２Ｂ、金属裏面電極層（一般的には、Mo）２Ｃ、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ、ｎ型高抵抗バッファ層２Ｅ、ｎ型窓層（透明導電膜）２Ｆの順で高品質薄膜層が順次積層された構造である。金属からなる裏面電極層及びｐ型ＣＩＳ系光吸収層は透光性でないため、この部分で光が遮断され、既存のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールにおいて透光性を得ることはできない。

非結晶系シリコン太陽電池モジュールにおいて、透光性を得るために、光透過窓を設けるもの（例えば、特許文献１参照。）、非結晶系シリコン薄膜太陽電池モジュールにおいて、光透過窓部上に形成された光電変換部及び裏面電極をエッチングにより除去、又はレーザー除去等により除去して、透光性を得るもの（例えば、特許文献２参照。）、入射光の一部を透過させる透光部を設けるために、光電変換部をエッチングにより除去するか、又はレーザースクライブ法により光電変換部及び裏面電極を部分的に同時除去するもの（例えば、特許文献３参照。）、更に、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルが、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池からなり、この太陽電池セルに透光性の小孔を多数設け、この多数の小孔を通じて反対側の景色が観察可能になっているもの（例えば、特許文献４参照。）等がある。

特開２００２−２９９６６６号公報特開２００２−２９９６６３号公報特開２００２−４５３９４号公報特開２００５−３１７６６５号公報

前記特許文献１〜４に記載のものは、透光性太陽電池モジュールに関するものではあるが、製造方法が複雑で、製造コストが増大し、透光性を確保するため、発電性能が犠牲になるという問題がある。

本発明は前記問題点を解消するもので、本発明の目的は、既存のＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法に大きな変更を施すことなく、製造コストを大幅に上昇させることなく、発電性能の低下を抑制しつつ、透光性を確保して、窓材をはじめ建築材料としての適用を容易にすることである。

（１）本発明は、透光性基板上に裏面電極層、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型高抵抗バッファ層、ｎ型透明導電膜からなる窓層の順に積層されたＣＩＳ系薄膜太陽電池セルを複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列に接続したＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を除去し、裏面電極層に相当する高耐熱性透明導電膜とｎ型透明導電からなる窓層との間で電気的接触を取る集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（２）本発明は、透光性基板上に裏面電極層、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型透明導電膜からなる窓層の順に積層されたＣＩＳ系薄膜太陽電池セルを複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列に接続したＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去した集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールである。

（３）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を連続的に製膜又はｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜した後、透光部を形成するため、透光部に該当する太陽電池セルの前記連続製膜したｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層又はｐ型ＣＩＳ系光吸収層を金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により除去し、その後、透明度の高いｎ型高抵抗バッファ層及びｎ型透明導電膜からなる窓層を連続的に製膜又はｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するようにパターニング法を適用する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（４）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により除去し、その後、ｎ型高抵抗バッファ層製膜工程とｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後、特定の電圧になるように太陽電池セル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するようにパターニング法を適用する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（５）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型高抵抗バッファ層の順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後に、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を除去し、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（６）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型高抵抗バッファ層の順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後に、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を除去し、前記メカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（７）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去し、その上にｎ型高抵抗バッファ層を製膜し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後に、ｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（８）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後に、ｎ型高抵抗バッファ層、ｎ型透明導電膜からなる窓層を連続製膜する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（９）本発明は、透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜した後、透光部を形成するため、セル幅に合わせた金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後、その上にｎ型高抵抗バッファ層とｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜する集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（１０）本発明は、前記ｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後の第３のパターンを形成時に、各太陽電池セル間の間隔（ピッチ）をセル幅のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数である。）にする前記（３）乃至（９）の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（１１）本発明は、前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具が、基板面に垂直又は一定の角度を持たせると共に、除去した部材を集塵する集塵機構を具備する前記（３）乃至（９）の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（１２）本発明は、前記ｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後に、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法又はレーザー法により、第３のパターンを形成する時に、前記透光部に該当する太陽電池セルには第３のパターンを形成しない前記（３）乃至（９）の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

（１３）本発明は、前記金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法が、前記金属刃等の加工具をセル幅に合わせる前記（３）乃至（９）の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法である。

本発明は、既存のＣＩＳ系薄膜太陽電池の製造方法に大きな変更を施す必要がないため、製造コストを大幅に上昇させることなく、発電性能の低下を抑制しつつ、透光性を確保することができるので、窓材をはじめ建築材料としての適用が容易となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
前記本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１を構成するＣＩＳ系薄膜太陽電池セル２は、図７に示すような基本構造であり、青板ガラス等からなる透光性基板２Ａ、その上に、アルカリバリア層（形成しなくてもよい。）２Ｂ、高耐熱性透明導電膜からなる裏面電極層２Ｃ（非透光型の場合は、金属裏面電極層）、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ、ｎ型高抵抗バッファ層２Ｅ、ｎ型透明導電膜窓層２Ｆの順で高品質薄膜層が順次積層されたサブストレート構造のｐｎヘテロ接合デバイスである。

前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｃは、多元化合物半導体薄膜、特に、I-III-VI₂ 族カルコパイライト半導体、例えば、２セレン化銅インジウム(CuInSe₂) 、２セレン化銅インジウム・ガリウム(CuInGaSe₂) 、２セレン化銅ガリウム(CuGaSe₂) 、２セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(InGa)(SSe)₂ ) 、２イオウ化銅インジウム(CuInS₂ ) 、２イオウ化銅ガリウム(CuGaS₂)、２イオウ化銅インジウム・ガリウム(CuInGaS₂)、薄膜の２セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム(Cu(InGa)(SSe)₂)を表面層として有する２セレン化銅インジウム・ガリウム(CuInGaSe₂) のようなｐ型半導体からなる。

前記集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１は、その上面（表側面）に、接着剤である加熱、架橋したＥＶＡ樹脂フィルムを介してカバーカラスを貼着し、裏面側に、透光性基板２Ａに、加熱、架橋したＥＶＡ樹脂フィルムを介してバックシートを貼着し、この構造体の外周囲にシール材を介してフレームを取り付けた構造となる。

先ず、透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの構造の詳細について説明する。
図１、図２に示すように、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１は、透光性基板２Ａ上に、必要応じてアルカリバリア層２Ｂ、裏面電極層２Ｃ、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ、ｎ型高抵抗バッファ層２Ｅ、ｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆの順に積層されたＣＩＳ系薄膜太陽電池セル２を複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列又は並列に接続した構造である。前記ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１に透光部Ｂを形成するため、基板２Ａを透光性の部材で形成し、前記裏面電極層２Ｃを高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、図１に示すように、前記透光部Ｂに該当するＣＩＳ系薄膜太陽電池セル２のｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ及びｎ型高抵抗バッファ層２Ｅを除去した構造にする、又は図２に示すように、前記透光部Ｂに該当するＣＩＳ系薄膜太陽電池セル２のｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄのみを除去した構造にする、ことにより透光性を確保する。

また他の例としては、図３に示すように、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１の前記ｎ型高抵抗バッファ層２Ｅを省略した構造とし、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去した構造にすることにより透光性を確保する。

また他の例としては、図４に示すように、前記図１〜図３に示す、ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール１のｎ型透明導電膜からなる窓層の第３のパターンを形成時の各太陽電池セル間の間隔（ピッチ）をセル幅の２倍にすることにより、セル間隔（ピッチ）がセル幅の２倍の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールが形成される。なお、セル間隔（ピッチ）は前記セル幅の２倍に限定されることなく、その要求される透光量に応じて、セル幅のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数である。）にすることができる。

以下に、本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法を、図１〜図４及び下記表１を用いて、説明する。

図１及び表１のケース１に示すように、透光性基板２Ａ上に、必要に応じてアルカリバリア層２Ｂを製膜し、高耐熱性透明導電膜を裏面電極層２Ｃとして製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ、ｎ型高抵抗バッファ層２Ｅの順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後に、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ及びｎ型高抵抗バッファ層２Ｅを除去し、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆを製膜した後、第３のパターンを形成する。なお、前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具の刃の幅をセル幅に合わせることにより、前記除去対象薄膜（この場合は、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ及びｎ型高抵抗バッファ層２Ｅ）を正確に、且つ、迅速に（短時間）除去することができる。

図１及び表１のケース２に示すように、前記ケース１の別の実施形態として、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ、ｎ型高抵抗バッファ層２Ｅの製膜後、前記透光部Ｂに該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ及びｎ型高抵抗バッファ層２Ｅを除去（ケース１と同様に）した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成し、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆを製膜した後、第３のパターンを形成する。

図２及び表１のケース３に示すように、透光性基板２Ａ上に、必要に応じてアルカリバリア層２Ｂを製膜し、高耐熱性透明導電膜を裏面電極層２Ｃとして製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄを製膜し、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄを除去し、その上にｎ型高抵抗バッファ層２Ｅを製膜した後、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後に、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆを製膜した後、第３のパターンを形成する。なお、前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具の刃の幅をセル幅に合わせることにより、前記除去対象薄膜（この場合は、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ）を正確に、且つ、迅速に（短時間）除去することができる。

図２及び表１のケース４に示すように、前記ケース３の別の実施形態として、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄを製膜し、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄを除去（ケース３と同様に）した後、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後に、その上にｎ型高抵抗バッファ層２Ｅ、ｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆの順に連続的に製膜した後、第３のパターンを形成する。

図３及び表１のケース５に示すように、透光性基板２Ａ上に、必要に応じてアルカリバリア層２Ｂを製膜し、高耐熱性透明導電膜を裏面電極層２Ｃとして製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄを製膜した後、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄを除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後、その上にｎ型高抵抗バッファ層製膜工程とｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆを製膜した後、第３のパターンを形成する。

図４及び表１のケース６に示すように、前記ケース１からケース５の何れかによりｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆを製膜した後の第３のパターンを形成時に、各太陽電池セル間の間隔（ピッチ）をセル幅の２倍にする。なお、セル間隔（ピッチ）は前記セル幅の２倍に限定されることなく、その要求される透光量に応じて、セル幅のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数である。）にすることができる。

前記ケース１〜６における、透光部を形成するための金属刃等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法においては、金属刃等の加工具をセル幅に合わせることにより、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ及びｎ型高抵抗バッファ層２Ｅの除去作業の効率を向上することができる。

前記ケース１〜６における、透光部を形成するためのスクレーピング法において使用するスクレーピング装置４は、図６に示すように、金属刃等の加工具を具備するスクレーピング部４Ａと、スクレーピング部により除去された物質（ｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄとｎ型高抵抗バッファ層２Ｅ又はｐ型ＣＩＳ系光吸収層２Ｄ）を集塵する集塵部４Ｂと、前記スクレーピング及び集塵の状態をモニターするモニター装置４Ｃを具備する。そして、前記金属刃等の加工具は、基板面に垂直又は一定の角度を持たせる。

前記ケース１〜６における、前記ｎ型透明導電膜からなる窓層２Ｆを製膜した後に、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法又はレーザー法により、第３のパターンを形成する時に、前記透光部Ｂに該当する太陽電池セルには第３のパターンを形成しない。

本発明の製造方法により製造された集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの概略構成図（断面図）である。（ケース１及びケース２）本発明の製造方法により製造された集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの概略構成図（断面図）である。（ケース３及びケース４）本発明の製造方法により製造された集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの概略構成図（断面図）である。（ケース５）本発明の製造方法により製造された集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの概略構成図（断面図）である。（ケース６）本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの概略構成図（平面図）である。本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法に使用されるスクレーピング装置の概略構成図（斜視図）である。本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールを構成するＣＩＳ系薄膜太陽電池セルの概略構成図（断面図）である。従来の製造方法により製造されたＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの概略構成図（断面図）である。

符号の説明

１本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール
１’ 従来のＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール
２本発明の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールを構成するＣＩＳ系薄膜太陽電池セル
２Ａ透光性基板
２Ｂアルカリバリア層
２Ｃ高耐熱性透明導電膜からなる裏面電極層
２Ｄｐ型光吸収層
２Ｅｎ型高抵抗バッファ層
２Ｆｎ型透明導電膜窓層
Ｐ１第１のパターン
Ｐ２第２のパターン
Ｐ３第３のパターン
Ａセル部
Ｂ透光部
３電極
４スクレーピング装置
４Ａスクレーピング部
４Ｂ集塵口
４Ｃモニター装置

Claims

透光性基板上に裏面電極層、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型高抵抗バッファ層、ｎ型透明導電膜からなる窓層の順に積層されたＣＩＳ系薄膜太陽電池セルを複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列に接続したＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を除去し、裏面電極層に相当する高耐熱性透明導電膜とｎ型透明導電からなる窓層との間で電気的接触を取ることを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
透光性基板上に裏面電極層、ｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型透明導電膜からなる窓層の順に積層されたＣＩＳ系薄膜太陽電池セルを複数個、特定の電圧となるようにパターニングにより電気的に直列に接続したＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールであって、前記太陽電池モジュールに透光部を形成するため、前記裏面電極層を高耐熱性透明導電膜で形成すると共に、前記透光部に該当する太陽電池セルのｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去したことを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を連続的に製膜又はｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜した後、透光部を形成するため、透光部に該当する太陽電池セルの前記連続製膜したｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層又はｐ型ＣＩＳ系光吸収層を金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により除去し、その後、透明度の高いｎ型高抵抗バッファ層及びｎ型透明導電膜からなる窓層を連続的に製膜又はｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するようにパターニング法を適用することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により除去し、その後、ｎ型高抵抗バッファ層製膜工程とｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後、特定の電圧になるように太陽電池セル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するようにパターニング法を適用することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型高抵抗バッファ層の順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後に、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を除去し、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層、ｎ型高抵抗バッファ層の順に連続的に製膜した後、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後に、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により、前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層及びｎ型高抵抗バッファ層を除去し、前記メカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後、その上にｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去し、その上にｎ型高抵抗バッファ層を製膜し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後に、ｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜し、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンを形成後に、ｎ型高抵抗バッファ層、ｎ型透明導電膜からなる窓層を連続製膜することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
透光性基板上に高耐熱性透明導電膜を裏面電極層として製膜した後、特定の電圧になるようにセル数を規定して、複数のセルが電気的に直列接続した集積構造を形成するために、レーザー法により第１のパターンを形成した後、その上にｐ型ＣＩＳ系光吸収層を製膜した後、透光部を形成するため、金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法により前記透光部に該当する太陽電池セルの前記ｐ型ＣＩＳ系光吸収層を除去し、その後先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法による第２のパターンの形成後、その上にｎ型高抵抗バッファ層とｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜することを特徴とする集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
前記ｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後の第３のパターンを形成時に、各太陽電池セル間の間隔（ピッチ）をセル幅のｎ倍（但し、ｎは２以上の整数である。）にすることを特徴とする請求項３乃至９の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
前記透光部を形成するためのスクレーピング法において使用する金属刃等の加工具は、基板面に垂直又は一定の角度を持たせると共に、除去した部材を集塵する集塵機構を具備することを特徴とする請求項３乃至９の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
前記ｎ型透明導電膜からなる窓層を製膜した後に、先端が鋭利な金属針等の加工具を使用したメカニカルスクライビング法又はレーザー法により、第３のパターンを形成する時に、前記透光部に該当する太陽電池セルには第３のパターンを形成しないことを特徴とする請求項３乃至９の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
前記金属刃等の加工具を使用したスクレーピング法は、前記金属刃等の加工具をセル幅に合わせることを特徴とする請求項３乃至９の何れか１つに記載の集積構造の透光性ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュールの製造方法。