JP2009076715A - Manufacturing method of thin film solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に設置することにより太陽光を利用して電力を発生する薄膜太陽電池の製造方法であって、金型のダイ上に基板を配置し、該基板の上面にストリッパープレートを配置して、パンチにより、前記ストリッパープレートを介して前記基板に孔あけ加工を行う薄膜太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a thin-film solar cell that generates electric power using sunlight by being installed on a roof of a house, a roof of a building, etc., and a substrate is disposed on a die of a mold, and the substrate It is related with the manufacturing method of the thin film solar cell which arrange | positions a stripper plate on the upper surface of this and performs a punching process to the said board | substrate through the said stripper plate by punching.
現在、環境保護の立場から、クリーンなエネルギーの研究開発が進められている。その中でも、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に設置等の屋外に敷設することにより、太陽光を利用して電力を発生する太陽電池は、その資源(太陽光)が無限であること、無公害であることから注目を集めている。
同一基板上に形成された複数の光電変換素子が直列接続されている太陽電池(光電変換装置)の代表例は、薄膜太陽電池である。この薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などに取り付けて利用される業務用、一般住宅用にも需要が広がってきている。
Currently, clean energy research and development is underway from the standpoint of environmental protection. Among them, solar cells that generate electricity using sunlight by laying outdoors on the roof of a house, building rooftop, etc., have unlimited resources (sunlight), no pollution Therefore, it attracts attention.
A typical example of a solar cell (photoelectric conversion device) in which a plurality of photoelectric conversion elements formed on the same substrate are connected in series is a thin film solar cell. This thin-film solar cell is considered to become the mainstream of future solar cells because it is thin and lightweight, inexpensive to manufacture, and easy to increase in area. Demand is also expanding for business use and general residential use.
従来の薄膜太陽電池には、一般的にガラス基板が用いられていたが、該ガラス基板は厚型で重く、割れやすいという欠点があることから、近年、軽量化、施工性、量産性等において、プラスチックフィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究・開発が進められ実用化されている。そして、このフレキシブル性を活用し、ロールツーロール方式やステッピングロール方式等の製造方法によって大量生産が可能となった。
上記プラスチックフィルム等のフレキシブルな絶縁基板上に薄膜太陽電池を形成する場合には、基板の太陽電池の反対面側(裏面側)にも電極を配置し、基板を貫通して接続することにより、基板面積に対する太陽電池面積の比を大きくすることができる。
Conventional thin-film solar cells generally used a glass substrate, but the glass substrate is thick and heavy, and has the disadvantage of being easily broken, so in recent years, in terms of weight reduction, workability, mass productivity, etc. Research and development of flexible solar cells using plastic films are being promoted and put into practical use. And this flexible property was utilized, and mass production became possible by manufacturing methods, such as a roll-to-roll system and a stepping roll system.
When forming a thin film solar cell on a flexible insulating substrate such as the plastic film, by placing an electrode on the opposite surface side (back surface side) of the solar cell of the substrate, and connecting through the substrate, The ratio of the solar cell area to the substrate area can be increased.
図4は、ロールツーロール方式の基板のホール形成装置の模式図である。図4において、巻出しロールR1から送り出された基板61は、搬送されながら、順次、位置検出開孔部P1、接続孔開孔部P2、及び集電孔開孔部P3で、所定位置に所定数の位置検出孔、接続孔、及び集電孔があけられた後、巻取りロールR2に巻き取られる。この場合、これら各孔の位置に対応して搬送方法、及び搬送距離が任意に制御されている。
FIG. 4 is a schematic view of a roll-to-roll substrate hole forming apparatus. In FIG. 4, the
図5は、図4に示される薄膜太陽電池用基板の製造方法の従来技術の一例を示す模式図であり、(A)は孔あけ前の状態を示し、(B)は孔あけ後の状態を示している。
図5において、開孔部は断面が基板61の孔と同一形状のポンチPと、該ポンチPと同じ断面形状の開孔部を有するストリッパープレートPsと、同じ断面形状の開孔部を有するダイDから構成されている。
これらダイDとポンチPは、任意のクリアランスCを形成して配置されている。また、ダイDとストリッパープレートPs上に搬送されて停止した基板61は、ストリッパープレートPsで押えてから、ポンチPが基板61を打ち抜き(貫通し)、該基板61に孔があけられる。なお、符号Sは打ち抜きのカスである。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the prior art of the method for manufacturing the thin-film solar cell substrate shown in FIG. 4, (A) shows the state before drilling, and (B) shows the state after drilling. Is shown.
In FIG. 5, the opening has a punch P having the same cross section as the hole in the
These dies D and punches P are arranged to form an arbitrary clearance C. Further, the
一方、特許文献1(特開平10−190024号公報)には、開孔部の断面が、基板の孔と同一形状のポンチと、該ポンチと同じ断面形状の開孔部を有するストリッパープレートと、同じ断面形状の開孔部を有するダイから構成され、基板よりも硬度の高いダイあるいはストリッパープレートの間に、基板を複数枚あるいは基板と補助フィルムとを重ねて挟み込み、基板と補助フィルムとをストリッパープレートで押えてから、ポンチが基板を打ち抜き(貫通し)、該基板に孔があけられるようになっている。 On the other hand, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-190024) discloses a punch whose cross section is the same shape as the hole of the substrate, and a stripper plate having an opening portion having the same cross sectional shape as the punch. Consists of dies having apertures with the same cross-sectional shape, and a plurality of substrates or a substrate and an auxiliary film are sandwiched between a die or a stripper plate having a hardness higher than that of the substrate, and the substrate and the auxiliary film are stripped. After being pressed by the plate, the punch punches out (penetrates) the substrate, and a hole is made in the substrate.
図5及び特許文献1に記載された従来技術に係る薄膜太陽電池用基板の孔あけ方法には、次のような問題点がある。なお、符号は図5及び特許文献1の符号を示している。
(1)ダイDの孔内壁面と上面及びポンチPの側面と底面は、それぞれの面のなす陵が接断を容易に行えるように鋭く刃状に形成されている。そのため、基板(被加工物)61(1a)は切断時には両面から同時に切れ目は入るが、切断孔径はポンチPの径により定まるため、ダイDの切れ目は切断に至らず、ダイD側の基板切断孔の外側に円周方向の溝が形成される。
この溝により、透明電極層及び第4電極層が当該溝を覆いきれずに切れ目が生じ、孔を介した第1電極層と第3電極層、あるいは透明電極層と第4電極層との接続抵抗が著しく高くなり、その結果、太陽電池の曲線因子が低下し、太陽電池の変換効率が低下してしまうことがあった。
The method for drilling a substrate for a thin film solar cell according to the prior art described in FIG. 5 and Patent Document 1 has the following problems. In addition, the code | symbol has shown the code | symbol of FIG.
(1) The inner wall surface and upper surface of the hole of the die D and the side surface and the bottom surface of the punch P are formed in a sharp blade shape so that the crests formed by the respective surfaces can be easily connected and disconnected. Therefore, the substrate (workpiece) 61 (1a) is cut simultaneously from both sides at the time of cutting, but since the cutting hole diameter is determined by the diameter of the punch P, the cutting of the die D does not lead to cutting, and the substrate cutting on the die D side is performed. A circumferential groove is formed outside the hole.
Due to this groove, the transparent electrode layer and the fourth electrode layer do not cover the groove, and a cut is generated, and the connection between the first electrode layer and the third electrode layer or the transparent electrode layer and the fourth electrode layer through the hole is made. The resistance is remarkably increased, and as a result, the fill factor of the solar cell is lowered and the conversion efficiency of the solar cell is sometimes lowered.
(2)基板(被加工物)61(1a)が切断時にクリアランスC分だけダイD側に引き込まれ、基板61(1a)は柔らかい材料であるため、引き込まれる際に基板61(1a)が伸びることで加工面側のフィルム面が「ダレ」て、裏面側には大きなバリが発生する。また、集電孔形成の場合、基板61(1a)上に形成された第1電極層に円筒状の亀裂が生じてしまう。そのため、光電変換層が第1電極層に生じた亀裂を覆いきれずに第1電極層と透明電極層が接触してしまい、その結果、太陽電池の曲線因子が低下し、太陽電池の変換効率が低下してしまう。 (2) Since the substrate (workpiece) 61 (1a) is drawn to the die D side by the clearance C at the time of cutting, and the substrate 61 (1a) is a soft material, the substrate 61 (1a) extends when being drawn. As a result, the film surface on the processing surface side is “sagging” and large burrs are generated on the back surface side. In the case of forming current collecting holes, a cylindrical crack is generated in the first electrode layer formed on the substrate 61 (1a). Therefore, the first electrode layer and the transparent electrode layer are in contact without the photoelectric conversion layer covering the cracks generated in the first electrode layer, resulting in a decrease in the solar cell fill factor and the conversion efficiency of the solar cell. Will fall.
(3)接続孔又は集電孔の形成時に、パンチを引き上げる際に、ダイDの内部が真空状態となり、抜きカスがパンチPの先端部に貼り付いたままとなり、ダイD上へのカス上がりが発生する。その結果、次の接続孔または集電孔の形成時に基板61(1a)とダイDとの間に抜きカスを挟んでプレスをしてしまうことが多く、このため基板61(1a)に打痕がついてしまい、集電孔の形成時には電極膜に亀裂、剥離等の事態が発生することがあった。 (3) When the punch is pulled up when the connection hole or the current collecting hole is formed, the inside of the die D is in a vacuum state, the punched residue remains stuck to the tip of the punch P, and the residue rises onto the die D Will occur. As a result, the substrate 61 (1a) and the die D are often pressed between the substrate 61 (1a) and the die D when the next connection hole or current collecting hole is formed. When the current collecting holes are formed, the electrode film may be cracked or peeled off.
上記のようなカス上がり、表面側のダレ及び裏面側のバリを低減するためには、ポンチPとダイDとのクリアランスCを極力少なくして加工すればよいのであるが、このようにポンチPとダイDとのクリアランスCを極力少なくすると、金型の製造コストが上がるばかりか、クリアランスCを極限まで少なくするのは製造技術的に困難な面が多いという問題があった。 In order to reduce the above-described dregs rise, sagging on the front side and burrs on the back side, the clearance P between the punch P and the die D can be reduced as much as possible. When the clearance C between the die D and the die D is reduced as much as possible, there is a problem that not only the manufacturing cost of the mold increases, but it is difficult to reduce the clearance C to the limit in terms of manufacturing technology.
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、基板への接続孔又は集電孔の形成時においてダイ側の基板切断孔の外側に円周方向の溝の形成を防止し、かつカス上がり、フィルム面のダレ及び裏面側のバリ等の不具合の発生を防止して、安定して量産が可能な薄膜太陽電池の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to form a circumferential groove on the outside of a die-side substrate cutting hole when forming a connection hole or a current collecting hole in the substrate. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin-film solar cell that can be stably mass-produced by preventing occurrence of defects such as dregs, sagging of the film surface and burrs on the back surface side.
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、金型のダイ上に基板を配置し、該基板の上面にストリッパープレートを配置して、パンチにより、前記ストリッパープレートを介して前記基板に孔あけ加工を行う薄膜太陽電池の製造方法であって、前記ダイと前記基板との間にダイシートを挟み込み、前記基板の穿孔後に前記ダイシートの穿孔を行っている。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention provides a substrate disposed on a die of a mold, a stripper plate is disposed on the upper surface of the substrate, and the substrate is punched through the stripper plate. A method of manufacturing a thin-film solar cell, in which a die sheet is sandwiched between the die and the substrate, and the die sheet is perforated after the substrate is perforated.
そして、本発明は、具体的には絶縁性を有する基板の集電孔及び接続孔の穿孔方法に係るものであり、ロール上に製造された絶縁性を有する基板の表面に、第1電極層、薄膜半導体層からなる光電変換層、透明電極層(第2電極層)が順次積層されてなる光電変換素子と、前記基板の裏面に第3電極層及び第4電極層からなる接続電極層を備え、前記光電変換素子及び前記接続電極層は、それぞれ複数の単位部分に分離され、それぞれの分離位置をずらして形成されてなり、前記透明電極層の形成領域内に形成した集電孔を介して前記接続電極層と通じ、さらに前記接続電極層の領域で前記光電変換素子の透明電極層の領域の外側に形成された直列接続用の接続孔を介して隣り合う光電変換素子の透明電極層の領域の外側に延びている前記第1電極層に達し、両方の光電変換素子の直接持続が行われる薄膜太陽電池であって、前記集電孔又は前記接続孔を、ダイ及びパンチよりなり前記基板の保持するための手段を有する金型を用いた打ち抜き加工により所定位置に複数個形成する薄膜太陽電池の製造方法において、前記金型のダイと前記基板との間にダイシートを挟み込み、前記基板の穿孔後に前記ダイシートの穿孔を行っている。 The present invention specifically relates to a method for drilling current collecting holes and connection holes of an insulating substrate, and the first electrode layer is formed on the surface of the insulating substrate manufactured on a roll. A photoelectric conversion layer made of a thin film semiconductor layer, a photoelectric conversion element in which a transparent electrode layer (second electrode layer) is sequentially laminated, and a connection electrode layer made of a third electrode layer and a fourth electrode layer on the back surface of the substrate. The photoelectric conversion element and the connection electrode layer are each separated into a plurality of unit parts, and are formed by shifting the separation positions of the photoelectric conversion element and the connection electrode layer through current collecting holes formed in the formation region of the transparent electrode layer. The transparent electrode layer of the photoelectric conversion element that is adjacent to the connection electrode layer through the connection hole for series connection formed outside the transparent electrode layer area of the photoelectric conversion element in the area of the connection electrode layer. The first extending outside the region of A thin-film solar cell that reaches the extreme layer and directly sustains both photoelectric conversion elements, the die having a means for holding the current collector hole or the connection hole by a die and a punch and holding the substrate In a method of manufacturing a thin film solar cell in which a plurality of thin film solar cells are formed at predetermined positions by punching using a die, a die sheet is sandwiched between the die of the mold and the substrate, and the die sheet is punched after the substrate is punched. .
そして、本発明は、好ましくは次のように構成するのがよい。
(1)前記ダイシートを前記基板の穿孔後にパンチで加工することにより、前記ダイシートの開孔を前記パンチと同一寸法とする。
(2)前記ダイシートを、前記金型のダイの幅よりも狭くし、開孔位置から見て前記基板の巻取り側を短くして段差を設ける。
(3)前記ダイシートを、前記開孔位置から見て前記基板の巻取り側の長さを1mm以下に形成する。
(4)前記ダイシートの厚さを、加工する前記基板の厚さの2倍として、前記基板の側部に段差を形成する。
(5)前記ダイシートを、弾性率6.5GPa以上の樹脂材料により形成する。
The present invention is preferably configured as follows.
(1) The die sheet is processed with a punch after punching the substrate, so that the opening of the die sheet has the same dimensions as the punch.
(2) The die sheet is made narrower than the die width of the mold, and a step is provided by shortening the winding side of the substrate as viewed from the opening position.
(3) The die sheet is formed to have a length on the winding side of the substrate of 1 mm or less when viewed from the opening position.
(4) A step is formed on the side of the substrate with the thickness of the die sheet being twice the thickness of the substrate to be processed.
(5) The die sheet is formed of a resin material having an elastic modulus of 6.5 GPa or more.
上述の如く、本発明に係る薄膜太陽電池の製造方法は、基板を、金型のダイを用いた打ち抜き加工により、集電孔、接続孔等の孔を所定位置に複数個形成するに当たり、前記金型のダイと前記基板との間にダイシートを挟み込み、前記基板の穿孔後に前記ダイシートの穿孔を行うようにしたので、パンチで基板及びダイ上に敷設したダイシートを同時に打ち抜くことにより、基板の下部内径はダイシートの上部に接し、基板の変形はダイシートで受け持ち、基板の下部の変形を防止でき、高精度の孔加工ができる。よって、パンチで基板を打ち抜く際に、基板の孔のダイ側表面に円周方向の溝が形成されるのを確実に防止できる。
従って、かかる溝の形成阻止により、前記孔を介した第1電極層と第3電極層、あるいは透明電極層と第4電極層との接続抵抗の増加を抑制でき、その結果、太陽電池の曲線因子の低下及び太陽電池の変換効率の低下を阻止することができる。
また、ダイシートの径方向のクリアランスが形成されず、ダイシートによって基板の伸びを抑制することができ、基板の加工面側のダレ及び裏面側のバリの発生を防止できる。
As described above, the method for manufacturing a thin-film solar cell according to the present invention includes forming a plurality of holes such as current collecting holes and connection holes at predetermined positions by punching a substrate using a die of a mold. Since the die sheet is sandwiched between the die of the mold and the substrate, and the die sheet is perforated after the substrate is perforated, the substrate and the die sheet laid on the die are punched at the same time. The inner diameter is in contact with the upper part of the die sheet, the deformation of the substrate is handled by the die sheet, the deformation of the lower part of the substrate can be prevented, and high-precision hole processing can be performed. Therefore, when punching out the substrate with a punch, it is possible to reliably prevent circumferential grooves from being formed on the die side surface of the hole in the substrate.
Therefore, by preventing the formation of the groove, it is possible to suppress an increase in connection resistance between the first electrode layer and the third electrode layer or the transparent electrode layer and the fourth electrode layer through the hole, and as a result, the curve of the solar cell It is possible to prevent a decrease in factor and a decrease in conversion efficiency of the solar cell.
Further, the radial clearance of the die sheet is not formed, and the elongation of the substrate can be suppressed by the die sheet, so that the sagging on the processed surface side of the substrate and the generation of burrs on the back surface side can be prevented.
しかも、前記ダイシートを、ダイの幅よりも狭くして開孔位置から見て前記基板の巻取り側を短くして段差を設け、さらに具体的には開孔位置から見て前記基板の巻取り側の長さを1mm以下に形成するとともに、前記ダイシートの厚さを、加工する前記基板の厚さの2倍として前記基板の側部に段差を形成することにより、ポンチの先端部に貼り付いたままの抜きカスを、巻取り側に設けたダイシートとダイとの間の段差に落下させることで、ダイと基板との間に抜きカスを挟んでプレスすることが無くなり、脱落カス(抜きカス)がダイシートとの段差部分を越えて、電極膜に対して打痕によるダメージの発生を回避できる。 In addition, the die sheet is made narrower than the width of the die and the winding side of the substrate is shortened when viewed from the opening position to provide a step, and more specifically, the substrate winding is viewed when viewed from the opening position. The side length is set to 1 mm or less, and the die sheet thickness is twice the thickness of the substrate to be processed to form a step on the side of the substrate, thereby sticking to the tip of the punch. By dropping the punched waste as it is on the step between the die sheet and the die provided on the winding side, it is not necessary to press the punch with a punch between the die and the substrate. ) Over the stepped portion with the die sheet, it is possible to avoid the occurrence of damage to the electrode film due to the dent.
さらに、前記ダイシートは、少なくとも、前記基板の弾性率よりも大きく、具体的には弾性率6.5GPa以上の樹脂材料により形成することにより、高品質の薄膜太陽電池を製造することができる。 Furthermore, a high-quality thin film solar cell can be manufactured by forming the die sheet from a resin material that is at least larger than the elastic modulus of the substrate, specifically, an elastic modulus of 6.5 GPa or more.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、本発明が適用される薄膜太陽電池の概略構成を示す斜視図である。
薄膜太陽電池は、フレキシブルな絶縁性の基板61の表面に第1電極層62、薄膜半導体層からなる光電変換層63、透明電極層(第2電極層ともいう)64が順次積層されてなる光電変換素子が形成されている。基板61の裏面には第3電極層、第4電極層からなる接続電極層65が形成されている。
上記光電変換素子及び接続電極層65は、それぞれ複数の単位ユニットに完全に分離され、それぞれの分離位置をずらして形成されている。このため、単位光電変換素子(ユニットセルともいう)の光電変換層63で発生した電流は、先ず透明電極層64に集められ、次に該透明電極層64の領域に形成された集電孔67を介して背面の接続電極層65に通じるようにしている。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a thin film solar cell to which the present invention is applied.
In the thin film solar cell, a
The photoelectric conversion element and the connection electrode layer 65 are completely separated into a plurality of unit units, and are formed by shifting the separation positions. For this reason, the current generated in the
さらに、上記接続電極層65の領域で光電変換素子の透明電極層領域の外側に形成された直列接続用の接続孔68を介して、隣り合う光電変換素子の透明電極層領域の外側に延びている第1電極層62に達し、両光電変換素子の直列接続が行われている。
このように、分離された隣り合う単位光電変換素子を電気的に直列接続することを繰り返すことにより、最初の光電変換素子の第1電極層62と最後の光電変換素子の透明電極層64とに必要な電圧を出力させることが可能となる。
例えば、インバータにより交流化し、商用電力源として交流100Vを得るためには100V以上が望ましく、実際には数10個以上の素子が直列接続されている。
Furthermore, it extends outside the transparent electrode layer region of the adjacent photoelectric conversion element through the
In this way, by repeating the series connection of the separated unit photoelectric conversion elements in series, the
For example, in order to obtain an alternating current of 100 V as a commercial power source by making an alternating current with an inverter, 100 V or higher is desirable.
また、上記基板61は、ポリイミド系のフィルムで厚さは50μm程度であるが、その他に、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アラミド系フィルムなどを用いることができる。
The
次に、このような構成の薄膜太陽電池の組立て製造方法について説明する。
先ず、基板61の所定位置に複数個の接続孔68をダイ及びパンチの金型により打ち抜き加工によって穿孔する。次に、基板61の表面に第1電極層62を、裏面に図示しない第3電極層を順次製膜する(第1電極層62と第3電極層とは製膜順が逆でもよい)。このとき接続孔68の内面で、第1電極層62と第3電極層とが重なり、互いに導通することになる。
なお、これらの電極層としては、Ag,Al,Cu,Ti等の金属をスパッタ又は電子ビーム蒸着などにより製膜してもよく、金属酸化膜と金属多層膜を電極層としてもよい。
Next, a method for assembling and manufacturing the thin film solar cell having such a configuration will be described.
First, a plurality of connection holes 68 are formed in a predetermined position of the
As these electrode layers, a metal such as Ag, Al, Cu, or Ti may be formed by sputtering or electron beam evaporation, or a metal oxide film and a metal multilayer film may be used as the electrode layers.
次いで、上記接続孔68と同様に、ダイ及びパンチの金型により打ち抜き加工によって基板61の所定位置に複数個の集電孔67を穿孔する。そして、基板61の表面に形成した第1電極層62を直線状に除去する1次パターニングラインを形成し、個別の単一領域(電極)を複数形成した1次パターニングエリアを形成する。その上に半導体層からなる光電変換層63、透明電極層64を順次製膜する。
Next, similarly to the
次に、裏側の図示しない第3電極層上に、同じく図示しない金属膜などの低抵抗導電膜からなる第4電極層を製膜し、接続電極層65を形成する。このとき、集電孔67の内面で透明電極層64と接続電極層65とが重なり、互いに導通させることが可能となる。上記光電変換層63は薄膜半導体層であり,a−Si(アモルファスシリコン)はその代表例である。透明電極層64は、ITO(酸化インジウムスズ)、SnO2,ZnOなどの酸化物導電層を用いるのが一般的である。膜形成時に接続孔68の周辺をマスクなどで覆うなどして、始めに形成した接続孔68の部分には膜が形成されないようにする。
Next, a fourth electrode layer made of a low-resistance conductive film such as a metal film (not shown) is formed on the third electrode layer (not shown) on the back side to form a connection electrode layer 65. At this time, the
次いで、上記1次パターニングエリア内の1次パターニングラインに重ね合わせて透明電極層64及び光電変換層63を直線状に除去した2次パターニングラインを加工する。ここで、第1電極層62、光電変換層63、透明電極層64からなる光電変換素子は、複数の単位ユニットに分離される。
そして最後に、第3電極層と第4電極層からなる接続電極層65を、単位光電変換素子と分離位置をずらした位置で直線状にパターニングラインを加工する。ここで、接続電極層65は、複数の単位ユニットに分離され、上記薄膜太陽電池の直列接続が完成する。なお、上記パターニングは、主にレーザ加工を用いることが多いが、サンドブラスト法またはメカニカルカッターによって行う場合もある。
Next, a secondary patterning line in which the
Finally, a patterning line is processed in a straight line in the connection electrode layer 65 composed of the third electrode layer and the fourth electrode layer at a position shifted from the unit photoelectric conversion element. Here, the connection electrode layer 65 is separated into a plurality of unit units, and the series connection of the thin film solar cells is completed. The patterning is often performed mainly by laser processing, but may be performed by a sandblasting method or a mechanical cutter.
本発明は、以上のように構成された薄膜太陽電池の接続孔68及び集電孔67等の、基板61に加工される孔の加工方法に関するものである。
The present invention relates to a method for processing holes processed in the
図1は本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池用基板の孔あけ方法を示し、(A)は穿孔前の状態を示し、(B)は穿孔後の状態を示している。
図1において、開孔部は断面が基板61の孔と同一形状のポンチPと、該ポンチPと同じ断面形状の開孔部を有するストリッパープレートPsと、同じ断面形状の開孔部を有する金型のダイDとから構成されている。
そして、ダイDと基板61との間にダイシートDsを挟み込み、基板61の上側にストリッパープレートPsを置く。そして、ポンチPの外径とダイDの内径との間に任意のクリアランスCを形成する。また、ダイシートDsは、図1(A)に示すように、敷設時には開孔されていない。
さらに、前記ダイシートDsは開孔位置から見て、基板61の搬送方向(図1(A)の矢印Z方向)である巻き取り側(L1)を入口側(L2)よりも短くした形状となっている。この巻き取り側(L1)の長さは1mm程度が好適である。
FIG. 1 shows a method of drilling a substrate for a thin film solar cell according to an embodiment of the present invention, (A) shows a state before drilling, and (B) shows a state after drilling.
In FIG. 1, the opening has a punch P having the same shape as the hole of the
Then, the die sheet Ds is sandwiched between the die D and the
Furthermore, the die sheet Ds has a shape in which the winding side (L1), which is the conveyance direction of the substrate 61 (the direction of the arrow Z in FIG. 1A), is shorter than the inlet side (L2) when viewed from the opening position. ing. The length of the winding side (L1) is preferably about 1 mm.
このような、開孔部の状態で、基板61または第1電極層と第3電極層を形成した基板61の開孔は、図4に示されるホール形成装置を用いて、基板61を送り出し、図1(A)に示すように、基板61を、ダイシートDsを敷設したダイDの上部、つまりダイシートDsの上部に搬送することにより配置して、停止する。
In such a state of the opening portion, the opening of the
この停止状態で、図1(B)に示すように、基板61をストリッパープレートPsで押えてから、ポンチPを下方に落下させ、該ポンチPで基板61及びダイシートDsを同時に打ち抜く。これにより1回目の開孔では基板61と一緒にてダイシートDsを、D1なる径で穿孔する。次いで、2回目以降の開孔は、ダイシートDsを引き抜き、基板61のみの打ち抜きとなる。この動作を所定回数繰り返し、基板61の所定位置の開孔を行う。なお、符号Sは打ち抜きのカスである。
In this stopped state, as shown in FIG. 1B, after the
従って、ポンチPで基板61及びダイD上に敷設したダイシートDsを同時に打ち抜くことにより、基板61の下部内径はダイシートDsの上部に接しており、基板61の変形をダイシートDsで受け持ち、基板61の下部内の変形を防止できる。よって、ポンチPで基板61を打ち抜く際に、基板61の孔のダイD側表面に円周方向の溝が形成されるのを防止できる。
しかも、かかる溝の形成阻止により、上記孔を介した第1電極層と第3電極層、あるいは透明電極層と第4電極層との接続抵抗の増加を抑制でき、その結果、太陽電池の曲線因子の低下及び太陽電池の変換効率の低下を阻止することができる。
Accordingly, by simultaneously punching the
Moreover, by preventing the formation of such grooves, it is possible to suppress an increase in connection resistance between the first electrode layer and the third electrode layer or the transparent electrode layer and the fourth electrode layer through the hole, and as a result, the curve of the solar cell It is possible to prevent a decrease in factor and a decrease in conversion efficiency of the solar cell.
また、ダイシートDsの径方向クリアランスCが形成されず、またダイシートDsによって基板61の伸びを抑制することが可能となるので、基板61の加工面側のダレ及び裏面側のバリの発生を防止できる。
Further, since the radial clearance C of the die sheet Ds is not formed and the extension of the
図2は、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池用基板の孔あけ方法で、ダイシートの効果を示すもので、ダイシートからポンチを引き抜く時の状態を示す摸式図である。
図2に示すように、上記ダイシートDsを、ダイDの幅よりも狭くして開孔位置から見て基板61の巻取り側(L1)を短くして段差部分Tを設け、さらに具体的には開孔位置から見て基板61の巻取り側の長さ(L1)を1mm以下に形成するとともに、ダイシートDsの厚さを、加工する前記基板61の厚さの2倍として基板61の側部に段差部分Tを形成することにより、ポンチPの先端部に貼り付いたままの抜きカスSを、巻取り側(L1)に設けたダイシートDsとダイDとの間の段差部分Tに落下させる。このとき、段差部分Tに落下した抜きカスSを、例えばイオンブローにより除去し下流方向へ導くために、回収ダクト(図示せず)が金型の近傍に設けられているとよい。
従って、ダイDと基板61との間に抜きカスSを挟んでプレスすることは起こらず、当該脱落カス(抜きカスS)がダイシートDsとの段差部分Tを越えることは無くなるため、電極膜の打痕のよるダメージの発生を回避できる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state when the punch is pulled out from the die sheet, showing the effect of the die sheet in the method for punching the substrate for a thin film solar cell according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the die sheet Ds is made narrower than the width of the die D so that the winding side (L1) of the
Therefore, pressing does not occur with the punch S between the die D and the
なお、上記ダイシートDsは、少なくとも、基板61の弾性率よりも大きく、具体的には弾性率6.5GPa以上の樹脂材料により形成することが好ましい。
The die sheet Ds is preferably formed of a resin material that is at least larger than the elastic modulus of the
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更及び変形が可能である Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
P ポンチ
Ds ダイシート
Ps ストリッパープレート
D ダイ
S 抜きカス
61 基板
62 第1電極層
63 光電変換層
64 透明電極層(第2電極層)
65 接続電極層
67 集電孔
68 接続孔
P Punch Ds Die sheet Ps Stripper plate D
65
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-
2007
- 2007-09-21 JP JP2007244699A patent/JP2009076715A/en active Pending
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