JP2010232692A - Thin-film solar battery module and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
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り、さらに詳しくは、複数の薄膜太陽電池セルにより構成される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, and more particularly to a thin film solar cell module including a plurality of thin film solar cells and a method for manufacturing the same.
図27および図28に示すように、従来の薄膜太陽電池モジュールPmは、絶縁基板上に第1電極層、光電変換層(半導体層)および第2電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングを有する薄膜太陽電池セルPsと2枚の薄膜太陽電池セルPsの外周縁に取り付けられてセル同士を連結し補強するフレームPfとを備えている。フレームPfはアルミニウム製のものが広く使用されている。 As shown in FIGS. 27 and 28, a conventional thin film solar cell module Pm includes a thin film photoelectric conversion element in which a first electrode layer, a photoelectric conversion layer (semiconductor layer), and a second electrode layer are sequentially stacked on an insulating substrate. Includes a thin film solar cell Ps having a string electrically connected in series with each other and a frame Pf attached to the outer peripheral edge of the two thin film solar cells Ps to connect and reinforce the cells. An aluminum frame Pf is widely used.
より詳しく説明すると、薄膜太陽電池セルPsは、ストリングの直列接続方向の両端側の第1電極層および第2電極層がバスバーaおよび取り出し線bを介して端子ボックスc内の外部端子に接続されると共に、裏面側および端面側が封止部材dによって封止されている。そして、2枚の薄膜太陽電池セルPsの外周およびセル間にフレーム部材Pf1〜Pf5を取り付けることにより、1枚の薄膜太陽電池モジュールPmが作製されている(例えば、非特許文献1)。 More specifically, in the thin-film solar battery Ps, the first electrode layer and the second electrode layer on both ends in the series connection direction of the strings are connected to the external terminals in the terminal box c via the bus bar a and the lead-out line b. In addition, the back surface side and the end surface side are sealed by the sealing member d. Then, by attaching the frame member Pf 1 ~Pf 5 between the two thin-film solar batteries Ps of the peripheral and cell and the thin film solar cell module Pm of one is produced (e.g., Non-Patent Document 1).
このような従来の薄膜太陽電池モジュールPmは、2枚の薄膜太陽電池セルPsの間にもフレーム部材Pf5が使用されているため、フレームの部材増加、モジュール重量の増加、フレーム取付作業の煩雑化、配線取り回しの複雑化等に繋がり、薄膜太陽電池モジュールの製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、このような問題を解消し、製造コストの低減を図ることができる薄膜太陽電池モジュールを提供するものである。
In such a conventional thin film solar cell module Pm, since the frame member Pf 5 is used between the two thin film solar cells Ps, the frame member increases, the module weight increases, and the frame mounting work is complicated. There is a problem that the manufacturing cost of the thin-film solar cell module is increased due to the increase in complexity of wiring and wiring.
The present invention provides a thin-film solar cell module that can solve such problems and can reduce the manufacturing cost.
かくして、本発明によれば、複数枚の薄膜太陽電池セルと、支持プレートと、導電性材料からなるフレームとを備え、
前記薄膜太陽電池セルは、少なくとも四辺を有する平面形状の絶縁基板の表面上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングと、前記絶縁基板の外周端面に付着した導電膜とを有してなり、
前記支持プレート上に複数枚の薄膜太陽電池セルが並べられ固定された状態で、支持プレートの外周縁に前記フレームが取り付けられており、
前記薄膜太陽電池セルにおいて、前記絶縁基板におけるフレームに近接した端面よりも内側に前記ストリングが形成されることによって前記フレームから少なくとも所定絶縁距離内に位置する絶縁基板の表面は非導電性表面領域とされ、かつ、隣接する他の薄膜太陽電池セルと対向する一辺の外周端面における所定絶縁距離内に位置する端部は前記導電膜が存在しない非導電性端面領域とされており、前記非導電性表面領域および前記非導電性端面領域によって所定の絶縁耐電圧性が備えられており、
前記絶縁基板は前記一辺の外周端面の端部が前記支持プレートの内側から外周側へ向うにつれて前記隣接する他の薄膜太陽電池セルから離れる方向に傾斜するように角部を欠いた形状を有し、前記角部を欠いた形状部分に前記非導電性端面領域が形成されている薄膜太陽電池モジュールが提供される。
また、本発明の別の観点によれば、絶縁基板の表面上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングと、前記ストリングの形成時に前記絶縁基板の外周端面に付着した導電膜とを有する薄膜太陽電池セルを支持プレート上に複数枚設置して絶縁性の封止材料にて封止し固定する封止固定工程と、該複数枚の薄膜太陽電池セルを支持した前記支持プレートの外周縁に導電性材料からなるフレームを取り付けるフレーム取付工程とを備え、
さらに、前記封止固定工程の前に、前記複数枚の薄膜太陽電池セルを作製するセル作製工程を備え、このセル作製工程が、
四角形の絶縁基板の少なくとも表面上に前記ストリングを形成するストリング形成工程と、
前記ストリング形成工程で絶縁基板の外周部に形成された前記薄膜光電変換素子を構成する膜を除去する膜除去工程とを含み、
前記膜除去工程において、前記フレームから所定の絶縁耐電圧性を有する絶縁距離内に位置する絶縁基板の表面上の膜を除去することによって非導電性表面領域を形成し、
さらに、前記ストリング形成工程で絶縁基板の外周端面に導電膜が付着した場合に、その後の前記封止固定工程で複数枚の薄膜太陽電池セルを並べたときの隣接する薄膜太陽電池セルと対向する一辺の外周端面の端部に付着した前記導電膜を除去するために、前記一辺の外周端面における所定絶縁距離内に位置する端部が前記支持プレートの内側から外周側へ向うにつれて前記隣接する他の薄膜太陽電池セルから離れる方向に傾斜するように角部を除去して非導電性端面領域を形成する薄膜太陽電池モジュールの製造方法が提供される。
Thus, according to the present invention, a plurality of thin film solar cells, a support plate, and a frame made of a conductive material ,
The thin-film solar cell is electrically connected to a plurality of thin-film photoelectric conversion elements each having a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer sequentially stacked on the surface of a planar insulating substrate having at least four sides. A string connected in series and a conductive film attached to the outer peripheral end surface of the insulating substrate ;
In a state where a plurality of thin film solar cells are arranged and fixed on the support plate, the frame is attached to the outer peripheral edge of the support plate ,
In the thin-film solar cell, the surface of the insulating substrate positioned at least within a predetermined insulating distance from the frame by forming the string inside the end surface of the insulating substrate close to the frame is a non-conductive surface region. And an end located within a predetermined insulating distance on the outer peripheral end surface facing one of the other adjacent thin-film solar cells is a non-conductive end surface region where the conductive film does not exist, and the non-conductive A predetermined withstand voltage is provided by the surface region and the non-conductive end surface region,
The insulating substrate has a shape lacking corners so that the end of the outer peripheral end surface of the one side is inclined in a direction away from the other adjacent thin-film solar cell as it goes from the inside to the outer peripheral side of the support plate. There is provided a thin film solar cell module in which the non-conductive end face region is formed in a shape portion lacking the corner portion .
According to another aspect of the present invention, a plurality of thin film photoelectric conversion elements in which a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on the surface of an insulating substrate are electrically connected in series with each other. A plurality of thin-film solar cells having a string formed and a conductive film attached to the outer peripheral end surface of the insulating substrate when the string is formed are placed on a support plate and sealed with an insulating sealing material and fixed. A sealing and fixing step, and a frame attaching step for attaching a frame made of a conductive material to the outer peripheral edge of the support plate that supports the plurality of thin film solar cells ,
Furthermore, before the sealing and fixing step, the cell preparation step of preparing the plurality of thin-film solar cells,
A string forming step of forming the string on at least a surface of a rectangular insulating substrate;
A film removing step of removing the film constituting the thin film photoelectric conversion element formed on the outer peripheral portion of the insulating substrate in the string forming step,
In the film removal step, a non-conductive surface region is formed by removing a film on the surface of the insulating substrate located within an insulating distance having a predetermined dielectric withstand voltage from the frame,
Furthermore, when a conductive film adheres to the outer peripheral end surface of the insulating substrate in the string forming step, it faces an adjacent thin film solar cell when a plurality of thin film solar cells are arranged in the subsequent sealing and fixing step. In order to remove the conductive film adhering to the end portion of the outer peripheral end surface of one side, the adjacent other ends as the end portion located within a predetermined insulation distance on the outer peripheral end surface of the one side moves from the inner side to the outer peripheral side of the support plate. The manufacturing method of the thin film solar cell module which removes a corner | angular part so that it may incline in the direction away from this thin film photovoltaic cell, and forms a nonelectroconductive end surface area | region is provided.
本発明によれば、複数枚の薄膜太陽電池セルを1枚の支持プレートに並べて固定し、その支持プレートの外周縁にフレームを取り付けることにより、強度を保ちながらセル間のフレームを省略した薄膜太陽電池モジュールが得られるため、フレームの部材削減、モジュール重量の軽量化、フレーム取付工数の削減、配線取り回しの簡略化等を図ることができ、その結果、薄膜太陽電池モジュールの製造コストを低減することができる。また、セル間にフレームが無いため、薄膜太陽電池モジュールの美観が向上する利点も得られる。
また、絶縁基板の外周端面に第1電極層および第2電極層からなる導電膜が付着しても、非導電性表面領域と共に非導電性端面領域を形成することで、薄膜太陽電池モジュールとして必要な所定の絶縁耐電圧性を確保することができると共に、成膜装置内において、絶縁基板の外周端面を被覆せずに成膜することができる。なお、絶縁基板を基板専用トレー上に設置し、トレーによって絶縁基板の外周端面を覆うことにより、外周端面に導電膜は付着しないが、多数のトレーが必要となること、絶縁基板をトレーにセッティングする工程が増加すること、トレー表面に付着した膜を除去するメンテナンスが必要なこと等によって製造コストが上昇するが、本発明ではトレーを使用しない成膜工程を採用することができる。
さらにこの場合、薄膜太陽電池セルは、隣接する2つのセルの表面における近接する部分までストリングが形成されるため、有効発電面積が増加する。
ここで、本発明において、上述の非導電性表面領域および非導電性端面領域は、第1電極層、光電変換層および第2電極層が完全に除去されている必要はなく、導電性および絶縁耐電圧性が問題にならない程度であれば部分的にそれらが残っていてもよい。
According to the present invention, a plurality of thin film solar cells are arranged and fixed on one support plate, and a frame is attached to the outer peripheral edge of the support plate, so that the frame between cells is omitted while maintaining strength. Since a battery module can be obtained, it is possible to reduce the number of frame members, reduce the weight of the module, reduce the number of man-hours for mounting the frame, simplify the wiring, and consequently reduce the manufacturing cost of the thin-film solar cell module Can do. Moreover, since there is no frame between cells, the advantage that the aesthetics of a thin film solar cell module improves is also acquired.
Moreover, even if a conductive film composed of the first electrode layer and the second electrode layer adheres to the outer peripheral end face of the insulating substrate, it is necessary as a thin film solar cell module by forming a non-conductive end face area together with the non-conductive surface area. In addition, it is possible to ensure a predetermined insulation withstand voltage and to form a film without covering the outer peripheral end face of the insulating substrate in the film forming apparatus. In addition, the insulating substrate is placed on a tray dedicated to the substrate, and the outer peripheral end surface of the insulating substrate is covered with the tray, so that the conductive film does not adhere to the outer peripheral end surface, but a large number of trays are required, and the insulating substrate is set on the tray The manufacturing cost increases due to an increase in the number of processes to be performed and the need for maintenance to remove the film attached to the tray surface. However, in the present invention, a film forming process without using a tray can be employed.
Furthermore, in this case, since the string is formed in the thin film solar cell up to the adjacent portion on the surface of two adjacent cells, the effective power generation area increases.
Here, in the present invention, the above-described non-conductive surface region and non-conductive end surface region do not require the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer to be completely removed, but the conductive and insulating If the voltage resistance is not a problem, they may partially remain.
本発明の薄膜太陽電池モジュールは、複数枚の薄膜太陽電池セルと、支持プレートと、導電性材料からなるフレームとを備え、前記薄膜太陽電池セルは、絶縁基板の表面上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングを有してなり、前記支持プレート上に複数枚の薄膜太陽電池セルが並べられ固定された状態で、支持プレートの外周縁に前記フレームが取り付けられたことを特徴とする。
以下、本明細書において、「薄膜太陽電池セル」を「セル」と略称する場合がある。
The thin film solar cell module of the present invention includes a plurality of thin film solar cells, a support plate, and a frame made of a conductive material , and the thin film solar cell has a first electrode layer on a surface of an insulating substrate, A plurality of thin film photoelectric conversion elements in which a photoelectric conversion layer and a second electrode layer are sequentially stacked have a string electrically connected in series with each other, and a plurality of thin film solar cells are arranged on the support plate. The frame is attached to the outer peripheral edge of the support plate in a fixed state.
Hereinafter, in the present specification, the “thin film photovoltaic cell” may be abbreviated as “cell”.
本発明において、前記支持プレートとしては、撓まずに複数枚の薄膜太陽電池セルを支持できる強度を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばガラス、プラスチック、セラミック等からなる絶縁性プレート、あるいはアルミニウム、ステンレス等からなる導電性プレート、あるいは導電性プレートを樹脂にてコーティングした複合材プレート等を用いることができる。
導電性プレートおよび複合材プレートを用いる場合、後述するフレームの材質にもよるが、特にフレームが導電性であれば、薄膜太陽電池モジュールとして必要な絶縁耐電圧性が得られるように、フレームと支持プレートの間、フレームと薄膜太陽電池セルの間および支持プレートと薄膜太陽電池セルの間の絶縁抵抗を高くすることが望ましい。
In the present invention, the support plate is not particularly limited as long as it has a strength capable of supporting a plurality of thin-film solar cells without being bent. For example, an insulating plate made of glass, plastic, ceramic, or the like. Alternatively, a conductive plate made of aluminum, stainless steel, or the like, or a composite plate in which a conductive plate is coated with a resin can be used.
When conductive plates and composite plates are used, depending on the material of the frame, which will be described later, if the frame is conductive, the frame and the support are provided so that the insulation withstand voltage required for the thin film solar cell module can be obtained. It is desirable to increase the insulation resistance between the plates, between the frame and the thin-film solar cells, and between the support plate and the thin-film solar cells.
ここで、絶縁耐電圧性とは、フレームと薄膜太陽電池セルとの間に所定の高電圧を印加してもフレームと薄膜太陽電池セルとの間で放電しない特性を意味し、例えば、国際規格(IEC:61646)で定められた絶縁耐電圧試験によって所定の絶縁耐電圧性が得られているか調べることができる。システム電圧が1000Vより低い薄膜太陽電池モジュールの場合、国際規格では雷サージ耐圧6KVに対する絶縁耐電圧性が必要とされている。
したがって、支持プレートとしては、高い絶縁耐電圧性が得られやすい絶縁性プレートが好ましく、中でも強化ガラスまたは強化プラスチックからなる支持プレートがさらに好ましく、耐候性に優れる強化ガラスが特に好ましい。なお、支持プレートの透光性の有無は特に限定されないが、支持プレート側を薄膜太陽電池セルの受光面とする場合は、支持プレートが透光性である必要があり、透光性の点でも強化プラスチックよりも強化ガラスの方が好ましい。
Here, the dielectric withstand voltage means a characteristic that does not cause a discharge between the frame and the thin-film solar cell even when a predetermined high voltage is applied between the frame and the thin-film solar cell. It can be checked whether or not a predetermined withstand voltage is obtained by an insulation withstand voltage test defined in (IEC: 61646). In the case of a thin-film solar cell module whose system voltage is lower than 1000V, the international standard requires an insulation voltage resistance against a lightning surge withstand voltage of 6 KV.
Accordingly, the support plate is preferably an insulating plate that easily obtains high insulation voltage resistance, more preferably a support plate made of tempered glass or reinforced plastic, and particularly preferably tempered glass having excellent weather resistance. In addition, although the presence or absence of translucency of the support plate is not particularly limited, when the support plate side is a light-receiving surface of the thin-film solar battery cell, the support plate needs to be translucent, and also in terms of translucency Tempered glass is preferred over reinforced plastic.
本発明において、前記フレームは、薄膜太陽電池モジュールとしての強度を高める機能を有しており、薄膜太陽電池モジュールを設置場所に取り付ける際の取付部材および支持部材としての機能をさらに有してもよい。
フレームの材料としては、例えば一般的なアルミニウム、ステンレス等の金属等が挙げられる。
In the present invention, the frame has a function of increasing the strength as a thin film solar cell module, and may further have a function as an attachment member and a support member when the thin film solar cell module is attached to an installation location. .
As the material of the frame, common aluminum, metals such as stainless steel and the like if example embodiment.
本発明の薄膜太陽電池モジュールにおいて、複数枚の薄膜太陽電池セルは、少なくとも前記ストリング全体が封止部材にて封止されて防水されていることが好ましい。封止部材としては、封止樹脂シート(例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、等)を用いることができ、ストリングの上に封止樹脂シートを被せ、真空下で加熱、加圧して圧着することにより各薄膜太陽電池セルを防水することができる。さらに封止樹脂シートの上に保護シートを積層してもよい。
さらに、フレームと支持プレートの間およびフレームと薄膜太陽電池セルの間に、絶縁性のクッション材を設けてもよい。このクッション材によって、フレームに対する支持プレートのがたつきを防止することができると共に、上述した絶縁耐電圧性を高めることができる。
In the thin film solar cell module of the present invention, it is preferable that the plurality of thin film solar cells are waterproofed by sealing at least the entire string with a sealing member. As the sealing member, a sealing resin sheet (for example, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), etc.) can be used. The sealing resin sheet is placed on the string and heated and pressurized under vacuum. Each thin film solar cell can be waterproofed by pressure bonding. Further, a protective sheet may be laminated on the sealing resin sheet.
Further, an insulating cushion material may be provided between the frame and the support plate and between the frame and the thin film solar cell. With this cushion material, it is possible to prevent the support plate from rattling with respect to the frame and to improve the above-mentioned insulation withstand voltage.
薄膜太陽電池セルの前記光電変換層としてはpn接合型、pin接合型、ヘテロ接合型、pnまたはpin接合が複数重ねられたタンデム構造型等が挙げられる。なお、本明細書において、後述の第1導電型はp型またはn型を意味し、第2導電型は第1導電型とは逆の導電型であるn型またはp型を意味している。 Examples of the photoelectric conversion layer of the thin-film solar cell include a pn junction type, a pin junction type, a hetero junction type, and a tandem structure type in which a plurality of pn or pin junctions are stacked. In the present specification, the first conductivity type described later means p-type or n-type, and the second conductivity type means n-type or p-type which is the opposite conductivity type to the first conductivity type. .
本発明において、薄膜太陽電池セルの前記絶縁基板は、薄膜太陽電池セルの基板としての機能の他に、薄膜太陽電池セルを支持プレートへ取り付ける取付板としても機能することができる。この場合、絶縁基板を支持プレート上に載置し、接着あるいはネジ止め等により固定することが可能であり、上述の絶縁耐電圧性の観点から金属部材を用いない接着が好ましい。この接着には、上述の封止樹脂シートを用いることができる。 In this invention, the said insulated substrate of a thin film photovoltaic cell can function also as a mounting plate which attaches a thin film photovoltaic cell to a support plate other than the function as a board | substrate of a thin film photovoltaic cell. In this case, the insulating substrate can be mounted on the support plate and fixed by bonding or screwing, and bonding without using a metal member is preferable from the viewpoint of the above-mentioned insulation voltage resistance. The above-mentioned sealing resin sheet can be used for this adhesion.
さらに、本発明の薄膜太陽電池モジュールは、絶縁基板として透光性基板を使用したスーパーストレート型の薄膜太陽電池セルと、非透光性基板を使用したサブストレート型の薄膜太陽電池セルの両方に適用可能である。
支持プレート上に絶縁基板を固定するスーパーストレート型の場合、第1電極側が光入射側となるため、支持プレート、封止樹脂シートおよび絶縁基板は透光性のものが使用される。支持プレート上に絶縁基板を固定するサブストレート型の場合、第2電極側が側が光入射側となるため、支持プレート、封止樹脂シートおよび絶縁基板の透光性の有無は制限されない。しかしながら、第2電極側からの配線作業が好都合であり、サブストレート型では第2電極側にある配線が受光を妨げるため、第1電極側を光入射側とするスーパーストレート型の薄膜太陽電池セルの方が好ましい。
Furthermore, the thin film solar cell module of the present invention is used for both a super straight type thin film solar cell using a translucent substrate as an insulating substrate and a substrate type thin film solar cell using a non-translucent substrate. Applicable.
In the case of the super straight type in which the insulating substrate is fixed on the support plate, the first electrode side is the light incident side, so that the support plate, the sealing resin sheet, and the insulating substrate are translucent. In the case of a substrate type in which an insulating substrate is fixed on a support plate, since the second electrode side is a light incident side, the presence or absence of translucency of the support plate, the sealing resin sheet, and the insulating substrate is not limited. However, the wiring work from the second electrode side is convenient, and in the substrate type, the wiring on the second electrode side prevents light reception. Therefore, the super straight type thin film solar cell having the first electrode side as the light incident side. Is preferred.
また、本発明の薄膜太陽電池モジュールは、薄膜太陽電池セルの第2電極側を支持プレート上に載置し固定することも可能である。この場合、支持プレート上に前記封止樹脂シートを介して第2電極側を下にして薄膜太陽電池セルを載置し、真空下で加熱、加圧することにより、薄膜太陽電池セルを支持プレート上に接着することができる。このようにすれば、ストリングの封止と支持プレートへの固定を同時に行うことができる利点がある。
このように第2電極が支持プレートに対面したセル取付構造の場合、薄膜太陽電池セルがスーパーストレート型であるときは支持プレートと反対側が側が光入射側となり、薄膜太陽電池セルがサブストレート型であるときは支持プレート側が側が光入射側となる。しかしながら、この場合も、第2電極側からの配線作業が好都合であり、サブストレート型では第2電極側にある配線が受光を妨げるため、第1電極側を受光面とするスーパーストレート型の薄膜太陽電池セルの方が好ましい。
Moreover, the thin film solar cell module of this invention can also mount and fix the 2nd electrode side of a thin film photovoltaic cell on a support plate. In this case, the thin film solar cell is placed on the support plate by placing the thin film solar cell on the support plate with the second electrode side down through the sealing resin sheet, and heating and pressurizing in vacuum. Can be glued to. In this way, there is an advantage that the string can be sealed and fixed to the support plate at the same time.
Thus, in the case of the cell mounting structure in which the second electrode faces the support plate, when the thin film solar cell is a super straight type, the side opposite to the support plate is the light incident side, and the thin film solar cell is a substrate type. In some cases, the support plate side is the light incident side. However, in this case as well, the wiring work from the second electrode side is convenient, and in the substrate type, the wiring on the second electrode side prevents light reception. Therefore, the super straight type thin film having the first electrode side as the light receiving surface. Solar cells are preferred.
本発明の薄膜太陽電池モジュールは、さらに以下の構成とすることができる。
(1)複数枚の薄膜太陽電池セルにおいて、隣接する2つの薄膜太陽電池セルは離間して配置されている。
(2)複数枚の薄膜太陽電池セルにおいて、隣接する2つの薄膜太陽電池セルの間に、各薄膜太陽電池セルの対向する端縁を保護する保護部材をさらに有する。
薄膜太陽電池モジュールを前記(1)および(2)のように構成する目的は、隣接する2つの薄膜太陽電池セルの絶縁基板の対向する端縁同士が、支持プレートの僅かな撓みによって、あるいは支持プレート上に薄膜太陽電池セルを並べる際に誤ってセル同士を衝突させることによって、絶縁基板の割れが発生することを回避するためである。
なお、薄膜太陽電池セルが基板割れを発生し難い構成、例えば薄膜太陽電池セルの絶縁基板として基板割れし難いポリイミド等の樹脂基板を用いた場合は、隣接する2つの薄膜太陽電池セルの対向する端縁同士を接触させて配置してもよい。
The thin film solar cell module of the present invention can be further configured as follows.
(1) In a plurality of thin film solar cells, two adjacent thin film solar cells are arranged apart from each other.
(2) The plurality of thin film solar cells further include a protective member that protects opposing edges of each thin film solar cell between two adjacent thin film solar cells.
The purpose of configuring the thin film solar cell module as described in the above (1) and (2) is that the opposing edges of the insulating substrates of two adjacent thin film solar cells are supported by the slight deflection of the support plate or This is to prevent the insulating substrate from cracking by causing the cells to accidentally collide with each other when the thin film solar cells are arranged on the plate.
In addition, when a thin film solar cell is less likely to cause substrate cracking, for example, when a resin substrate such as polyimide that is difficult to crack is used as an insulating substrate of the thin film solar cell, two adjacent thin film solar cells face each other. The edges may be arranged in contact with each other.
前記構成(1)〜(2)の薄膜太陽電池モジュールにおいて、隣接する2つのセルは、以下のように配置されて互いに直列接続または並列接続が可能である。
(3)薄膜太陽電池セルにおいて、ストリングの直列接続方向の一端の第2電極は、隣接する薄膜光電変換素子の第1電極用の引き出し電極であると共に、光電変換層は、第1電極側の第1導電型半導体層と第2電極側の第2導電型半導体層を有し、ストリングの直列接続方向に並んだ隣接する2つの薄膜太陽電池セルは、一方の薄膜太陽電池セルの第2電極と他方の薄膜太陽電池セルの前記引き出し電極とが相互に近接する向きに配置されて相互に電気的に接続されることにより、2つの薄膜太陽電池セルのストリングは互いに直列接続される。
(4)薄膜太陽電池セルにおいて、ストリングの直列接続方向の一端の第2電極は、隣接する薄膜光電変換素子の第1電極用の引き出し電極であると共に、光電変換層は、第1電極側の第1導電型半導体層と第2電極側の第2導電型半導体層を有し、ストリングの直列接続方向に並んだ隣接する2つの薄膜太陽電池セルにおいて、各薄膜太陽電池セルは各引き出し電極が相互に離間する向きまたは各引き出し電極が相互に近接する向きに配置され、かつ各薄膜太陽電池セルの近接する第2電極同士または引き出し電極同士が電気的に接続されることにより、2つの薄膜太陽電池セルのストリングは互いに並列接続される。
以下、図面を参照しながら上述の各種構成の薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法の実施形態を具体的に説明する。
In the thin-film solar battery modules having the configurations (1) to (2) , adjacent two cells are arranged as follows and can be connected in series or in parallel.
( 3 ) In the thin-film solar battery, the second electrode at one end in the series connection direction of the strings is a lead electrode for the first electrode of the adjacent thin-film photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion layer is on the first electrode side. Two adjacent thin-film solar cells that have a first-conductivity-type semiconductor layer and a second-conductivity-type semiconductor layer on the second electrode side and are aligned in the string serial connection direction are the second electrodes of one thin-film solar cell. The string of the two thin film solar cells is connected in series with each other by arranging the lead electrode of the other thin film solar cell in the direction close to each other and electrically connecting them.
( 4 ) In the thin-film solar battery, the second electrode at one end of the string in the serial connection direction is a lead electrode for the first electrode of the adjacent thin-film photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion layer is on the first electrode side. In two adjacent thin-film solar cells having a first conductive-type semiconductor layer and a second conductive-type semiconductor layer on the second electrode side and arranged in the series connection direction of the strings, each thin-film solar cell has an extraction electrode Two thin-film solar cells are arranged in such a manner that the lead electrodes are arranged in directions away from each other or in the direction in which the lead electrodes are close to each other, and the second electrodes or lead-out electrodes that are adjacent to each other are electrically connected to each other. The strings of battery cells are connected in parallel to each other.
Hereinafter, embodiments of the thin-film solar cell module having the above-described various configurations and a manufacturing method thereof will be specifically described with reference to the drawings.
(実施形態1−1:参考例)
図1は本発明の薄膜太陽電池モジュールの実施形態1−1を示す図であって、図1(a)は平面図、図1(b)は正面図、図1(c)は右側面図である。図2は実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールを示す底面図である。図3は実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールを示す正断面図である。図4は実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールの分解状態を示す分解図である。
(Embodiment 1-1 : Reference example )
FIG. 1 is a diagram showing Embodiment 1-1 of a thin film solar cell module of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a plan view, FIG. 1 (b) is a front view, and FIG. 1 (c) is a right side view. It is. FIG. 2 is a bottom view showing the thin-film solar battery module according to Embodiment 1-1. FIG. 3 is a front sectional view showing the thin-film solar battery module according to Embodiment 1-1. FIG. 4 is an exploded view showing an exploded state of the thin film solar cell module of Embodiment 1-1.
<薄膜太陽電池モジュールの構造の説明>
実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールM1は、支持プレートである強化ガラスG1と、強化ガラスG1上に離間して並べられて固定された2枚の薄膜太陽電池セル10と、2枚の薄膜太陽電池セル10を支持した支持プレートとしての強化ガラスG1の外周縁に取り付けられたフレームF1とを備えている。
薄膜太陽電池モジュールM1は、さらに、強化ガラスG1上に2枚の薄膜太陽電池セル10を接着固定する接着層11と、強化ガラスG1上に固定された2枚の薄膜太陽電池セル10の全体を被覆する被覆層12と、被覆層12を覆う保護層13と、2枚の薄膜太陽電池セル10を電気的に接続する配線接続部14とを備えている。
以下、強化ガラスG1上に2枚の薄膜太陽電池セル10が前記接着層11により固定され、前記被覆層12および保護層13により被覆され、前記配線接続部14が取り付けられてなる構造体を、モジュール本体m1と称する。
<Description of the structure of the thin film solar cell module>
The thin-film solar battery module M1 according to Embodiment 1-1 includes a tempered glass G1 that is a support plate, two thin-film
The thin film solar cell module M1 further includes an
Hereinafter, a structure in which two thin-film
強化ガラスG1は、厚み2〜4mm程度の強化ガラスからなり、方形板状に形成されている。
フレームF1は、方形のモジュール本体m1の4辺に取り付けられる4本のアルミニウム製フレーム部材f1〜f4と、隣接するフレーム部材同士を連結するネジ部材(図示省略)とを備える。
The tempered glass G1 is made of tempered glass having a thickness of about 2 to 4 mm, and is formed in a square plate shape.
The frame F1 includes four aluminum frame members f1 to f4 attached to the four sides of the rectangular module main body m1 and screw members (not shown) that connect adjacent frame members.
フレーム部材f1は、モジュール本体m1の1辺の長さとほぼ同じ長さの板部1aと、板部1aの内面から直角に突出しかつ板部1aの全長に渡って延びる3本の突出片部とからなる。フレーム部材f1の2本の突出片部は、それらの間にモジュール本体m1の一端縁を嵌め込んで挟持するための挟持片1b、1cであり、残りの突出部は設置場所に取り付けるための取付片1dである。さらに、挟持片1b、1cの間における板部1aの内面両端には、ネジ孔を有する筒状のネジ取付部が一体的に設けられている。なお、このフレーム部材f1と対向して配置されるフレーム部材f3は、フレーム部材f1と同じ構成である。
フレーム部材f2は、フレーム部材f1と同様の板部および一対の挟持片を有するが、挟持片の長さは板部よりも短くされていると共に、フレーム部材f1における前記取付片を含むL字形の部分は省略されている。さらに、板部の両端には、フレーム部材f1、f3のネジ取付部と一致する位置にネジ挿入孔が形成されている。なお、このフレーム部材f2と対向して配置されるフレーム部材f4は、フレーム部材f2と同じ構成である。
The frame member f1 includes a
The frame member f2 has a plate portion and a pair of holding pieces similar to the frame member f1, but the length of the holding pieces is shorter than that of the plate portion, and an L-shape including the mounting piece in the frame member f1. The part is omitted. Furthermore, screw insertion holes are formed at both ends of the plate portion at positions corresponding to the screw mounting portions of the frame members f1 and f3. The frame member f4 disposed to face the frame member f2 has the same configuration as the frame member f2.
図5は薄膜太陽電池セル10を示す斜視図であり、図6(a)は図5のB−B線断面図であり、図6(b)は図5のA−A線断面図である。
薄膜太陽電池セル10は、絶縁基板である長方形の透明絶縁基板111と、透明絶縁基板111の表面上に第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114が順次積層されてなる薄膜光電変換素子115が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングS1を備えたスーパーストレート型の薄膜太陽電池セルである。
5 is a perspective view showing the thin-film
The thin-film
透明絶縁基板111としては、以降の膜形成プロセスにおける耐熱性及び透光性を有するガラス基板、ポリイミド等の樹脂基板等が使用可能である。また、第1電極層112は、透明導電膜からなり、好ましくは、ZnOまたはSnO2を含む材料からなる透明導電膜からなる。SnO2を含む材料は、SnO2自体であってもよく、SnO2と別の酸化物の混合物(例えば、SnO2とIn2O3の混合物であるITO)であってもよい。
As the transparent insulating
光電変換層113を構成する各半導体層の材料は、特に限定されず、例えば、シリコン系半導体、CIS(CuInSe2)化合物半導体、CIGS(Cu(In,Ga)Se2)化合物半導体等からなる。以下、各半導体層がシリコン系半導体からなる場合を例にとって説明を進める。「シリコン系半導体」とは、非晶質又は微結晶シリコン、又は非晶質又は微結晶シリコンに炭素やゲルマニウム又はその他の不純物が添加された半導体(シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム等)を意味する。また、「微結晶シリコン」とは、結晶粒径が小さい(数十から千Å程度)結晶シリコンと、非晶質シリコンとの混合相の状態のシリコンを意味する。微結晶シリコンは、例えば、結晶シリコン薄膜をプラズマCVD法などの非平衡プロセスを用いて低温で作製した場合に形成される。
光電変換層113は、第1電極112側から順にp型半導体層、i型半導体層およびn型半導体層が積層されてなる。
p型半導体層には、ボロン、アルミニウム等のp型不純物原子がドープされており、n型半導体層にはリン等のn型不純物原子がドープされている。i型半導体層は、完全にノンドープである半導体層であってもよく、微量の不純物を含む弱p型又は弱n型で光電変換機能を十分に備えている半導体層であってもよい。なお、本明細書において、「非晶質層」及び「微結晶層」は、それぞれ、非晶質及び微結晶の半導体層を意味する。
The material of each semiconductor layer constituting the
The
The p-type semiconductor layer is doped with p-type impurity atoms such as boron and aluminum, and the n-type semiconductor layer is doped with n-type impurity atoms such as phosphorus. The i-type semiconductor layer may be a completely non-doped semiconductor layer, or may be a weak p-type or weak n-type semiconductor layer that contains a small amount of impurities and has a sufficient photoelectric conversion function. Note that in this specification, “amorphous layer” and “microcrystalline layer” mean amorphous and microcrystalline semiconductor layers, respectively.
第2電極層114の構成や材料は、特に限定されないが、一例では、第2電極114は、透明導電膜と金属膜とが光電変換層上に積層した積層構造を有する。透明導電膜は、SnO2、ITO、ZnOなどからなる。金属膜は、銀、アルミニウム等の金属からなる。
透明導電膜と金属膜は、CVD、スパッタ、蒸着等の方法により形成することができる。
The configuration and material of the
The transparent conductive film and the metal film can be formed by a method such as CVD, sputtering, or vapor deposition.
ストリングS1は、表面に複数の分離溝116が形成されている。この複数の分離溝116は、隣接する2つの薄膜光電変換素子115の第2電極114および光電変換層113を電気的に分離するよう直列接続方向と直交する方向(透明絶縁基板111の長辺方向)に延びて形成されている。また、ストリングS1の直列接続方向の一端(図6(b)における右端)の第1電極、光電変換層および第2電極からなる積層膜115aは、直列接続方向の幅が狭く形成されているため実質的に発電に寄与しておらず、そのため、この積層膜115aの第2電極は、隣接する薄膜光電変換層115の第1電極112の引き出し電極114aとして用いられている。
The string S1 has a plurality of
また、セル10のストリングS1は、透明絶縁基板111におけるフレームF1に近接した3つの端面および隣接する他のセル10と対向する1つの端面よりも内側に形成されている。つまり、透明絶縁基板111の表面の外周領域は、第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114が付着していない一定の幅Wの非導電性表面領域119とされている。この非導電性表面領域119において、フレームF1に近接する部分は第1の非導電性表面領域119aであり、隣接する他のセル10と近接する部分は第2の非導電性表面領域119bである。なお、この非導電性表面領域119について詳しくは後述する。
Further, the string S1 of the
また、このセル10は、透明絶縁基板111の外周端面の全面に第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114からなる導電膜Dが付着している。この導電膜Dは、透明絶縁基板111の表面にストリングS1を形成する際に外周端面に付着したものであり、厚みは2〜5μm程度である。
In the
このように構成された2枚の薄膜太陽電池セル10は、図7(a)または(b)に示すように相互に離間して、かつストリングS1の直列接続方向に隣接して横並びに配置されている。
図7(a)では、一方のセル10の前記引き出し電極114aと他方のセル10の第2電極115とが近接するように2つのセル10を並べた状態を示し、図7(b)では、一方のセル10の前記引き出し電極114aと他方のセル10の引き出し電極114aとが近接するように2つのセル10を並べた状態を示している。なお、図7では図示省略しているが、各セル10のストリングS1における直列接続方向の両端の第2電極114および引き出し電極114aの上には、それらの長手方向に沿ってバスバー117(図8参照)がろう材にて電気的に接続されている。
The two thin-film
FIG. 7A shows a state in which two
これらのセル10は、各絶縁基板111の外周端面における対向する端面間の距離が0.1〜5mm程度となるように離間して配置されており、対向する端面間には被覆層12が入り込んでいる。そのため、絶縁基板111同士が接触して基板割れを生じることが回避される。なお、図7では、各セル10の周囲の被覆層12と強化ガラスG1上の接着層11との境界線は図示されていない。これは、被覆層12と強化ガラスG1上の接着層11は共に樹脂シートからなり、それらは熱融着により一体化しているためであり、詳しくは後述する。
These
図8は2つのセル10の各バスバー117に取り出し線1118(例えば銅線)を電気的に接続した状態を示し、図9は前記取り出し線1118を有する配線シート1119の構成説明図である。
配線シート1119は、所定長さの4本の取り出し線1118およびこれらを相互に離間させて略平行に配置した状態で挟み込む第1絶縁シート1120および第2絶縁シート1121とを有し、横並びの2つのセル10の上に直列接続方向に設置される。
第1絶縁シート1120は各取り出し線1118の一端を外部に導出するための複数の取り出し孔1120aを有し、第2絶縁シート1121は各取り出し線1118の他端のみを外部に露出する形状に形成されている。これら第1および第2絶縁シート1120、1121は、樹脂シート(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、PET等)からなり、4本の取り出し線1118を並べて挟み込んだ状態で相互に熱融着されている。
FIG. 8 shows a state in which an extraction line 1118 (for example, a copper wire) is electrically connected to each
The
The first insulating
配線シート1119の複数の取り出し孔1120aは相互に近接した位置に配置されており、複数の取り出し線1118の一端は折れ曲って各取り出し孔1120aから外部に引き出されている。なお、被覆層12および保護層13にも、各取り出し線1118の折れ曲った一端を外部に導出するための取り出し孔が形成されている。
また、複数の取り出し線1118は、それらの他端が横並びの2つのセル10の各バスバー117に接触可能な位置に配置される長さに設定されている。
さらに詳しく説明すると、本実施形態1−1では、4本の取り出し線1118のうち、隣接する2本の取り出し線1118は離間した位置の2本のバスバー117に接続され、他の隣接する取り出し線1118は近接した位置の2本のバスバー117に接続される。
The plurality of
In addition, the plurality of lead-out
More specifically, in the embodiment 1-1, of the four lead-out
上述の配線接続部14は、前記配線シート1119と、配線シート1119の各取り出し線1118の外部に露出した一端と電気的に接続される2本の出力線1122を有する端子ボックス1123とを備えている。
2本の出力線1122の一端には導出端子が設けられており、各導出端子に取り出し線1118が2本ずつ電気的に接続されると共に、2本の出力線1122の他端にはコネクタ1124がそれぞれ設けられている。
端子ボックス1123は、保護層13の表面に、例えばシリコーン樹脂系の接着剤にて固定されており、内部への水の侵入が防止されている。
The
A lead-out terminal is provided at one end of the two
The
2枚の薄膜太陽電池セル10は、後述のようにして相互に直列接続または並列接続される。
直列接続する場合、ストリングS1の直列接続方向に並んだ隣接する2つのセル10は、一方のセル10の第2電極114と他方のセル10の引き出し電極114aとが相互に近接する向きに配置されて相互に電気的に接続されることにより、2つのセル10のストリングS1は互いに直列接続される。
具体的には、図7(a)に示すように、2枚のセル10を並べ、かつ前記配線シート1119を用いて配線する際、2枚のセル10における近接する引き出し電極114aと第2電極114とを2本の取り出し線1118同士を接続することにより接続し、かつ離間する第2電極114および引き出し電極114aを他の2本の取り出し線1118を介して2本の出力線1122に接続することにより、2枚の薄膜太陽電池セル10を直列接続する。
The two thin film
When connected in series, two
Specifically, as shown in FIG. 7A, when the two
並列接続する場合、ストリングS1の直列接続方向に並んだ隣接する2つのセル10において、各セル10は各引き出し電極214aが相互に離間する向きまたは各引き出し電極214aが相互に近接する向きに配置され、かつ各セル10の近接する第2電極214同士または引き出し電極214a同士が電気的に接続されることにより、2つの薄膜太陽電池セルのストリングS1は互いに並列接続される。
具体的には、図7(b)に示すように、2枚のセル10を並べ、かつ前記配線シート1119を用いて配線する際、2枚のセル10における近接する引き出し電極114a同士が2本の取り出し線1118を介して一方の出力線1122に接続し、かつ離間する第2電極114同士が他の2本の取り出し線1118を介して他方の出力線1122に接続することにより、2枚の薄膜太陽電池セル10を並列接続する。なお、並列接続では、図7(b)で示した向きと反対向きに各セル10を並べてもよい。
In the case of parallel connection, in two
Specifically, as shown in FIG. 7B, when the two
なお、2つのセル10の各バスバー117に接続された各取り出し線1118を適切に取り扱うことによって、図7(a)のようにセル10を並べて並列接続するまたは図7(b)のようにセル10を並べて直列接続することも可能である。
In addition, by appropriately handling each lead-
図10は薄膜太陽電池モジュールM1のフレーム取付部位を示す断面図であり、図10(a)は図6(a)の断面に対応し、図10(b)は図6(b)の断面に対応する。
図10に示すように、フレームF1の一対の挟持片1b、1cの間にモジュール本体m1の外周縁が押し込まれた状態において、フレームF1の板部1aからセル10のストリングS1までの距離Lが上述の所定絶縁距離である。この所定絶縁距離L内における透明絶縁基板111の表面上に、ストリングS1そのもの、あるいは第1電極層112および第2電極層114の少なくとも一方が形成されていると、フレームF1とストリング2の間で所定の絶縁耐電圧性が得られない。つまり、フレームF1とストリング2の直列接続方向端部の第2電極114または引き出し電極114aの間で、例えば6KVもの高電圧を印加すると、フレームF1とストリングの間で放電する。
10 is a cross-sectional view showing a frame mounting portion of the thin film solar cell module M1, FIG. 10 (a) corresponds to the cross section of FIG. 6 (a), and FIG. 10 (b) is a cross section of FIG. 6 (b). Correspond.
As shown in FIG. 10, in a state where the outer peripheral edge of the module main body m1 is pushed between the pair of sandwiching
本発明では、このような放電を防止するための所定の絶縁耐電圧性を得るために、所定絶縁距離L内における透明絶縁基板111の表面上に第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114が付着していない幅Wの前記第1の非導電性表面領域119aが形成されている。例えば、国際規格の雷サージ耐圧6KVに対する絶縁耐電圧性を得るために、所定絶縁距離Lを9〜20mmとした場合、第1の非導電性表面領域119aの幅Wは8.4〜20mmであり、8.4〜14mmが好ましく、8.4〜11mmがさらに好ましい。
さらに、隣接するセル10の相互に近接する表面にも同じ幅Wの前記第2の非導電性表面領域119bが形成されている(図1(a)参照)。この場合、隣接するセル10の相互に近接する表面はフレームF1の板部1aから所定絶縁距離Lよりも遠くに離れているが、幅Wの第2の非導電性表面領域119bが必要となる。つまり、透明絶縁基板111の外周端面全体には第1電極層112および第2電極層114からなる導電膜Dが付着しており、付着膜DからフレームF1の最短距離は前記所定絶縁距離Lより近いため、第2の非導電性表面領域119bが無いと導電膜Dを介してフレームF1とストリングS1との間で導通または放電するからであり、この導電膜Dを考慮して第2の非導電性表面領域119bが設けられる。
In the present invention, the
Further, the second
<薄膜太陽電池モジュールの構造の説明>
上述の薄膜太陽電池モジュールM1は、前記複数枚の薄膜太陽電池セルを作製するセル作製工程と、支持プレート上に並べた複数枚の薄膜太陽電池セルを絶縁性の封止材料にて封止し固定する封止固定工程と、該複数枚の薄膜太陽電池セルを支持した前記支持プレートの外周縁にフレームを取り付けるフレーム取付工程とを備える薄膜太陽電池モジュールの製造方法によって製造することができる。
以下、各工程を工程順に説明する。
<Description of the structure of the thin film solar cell module>
The above-described thin film solar cell module M1 includes a cell manufacturing process for manufacturing the plurality of thin film solar cells, and a plurality of thin film solar cells arranged on a support plate are sealed with an insulating sealing material. The thin-film solar cell module can be manufactured by a sealing and fixing step of fixing and a frame attachment step of attaching a frame to the outer peripheral edge of the support plate that supports the plurality of thin-film solar cells.
Hereinafter, each process will be described in the order of processes.
〔セル作製工程〕
セル作製工程は、絶縁基板の少なくとも表面上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続してなるストリングを形成するストリング形成工程と、前記フレームが導電性材料からなる場合に、前記フレームから所定絶縁距離内に位置する前記絶縁基板の表面の前記第1電極層、光電変換層および第2電極層を除去して第1の非導電性表面領域を形成する膜除去工程とを含む。
さらに、前記膜除去工程において、前記ストリング形成工程で絶縁基板の外周端面に前記第1電極層および第2電極層の少なくとも一方の電極層が付着した場合に、その後の前記封止固定工程で複数枚の薄膜太陽電池セルを並べたときの隣接する2つの薄膜太陽電池セルの互いに近接する表面上の前記第1電極層、光電変換層および第2電極層を除去して、前記第1の非導電性表面領域の幅と同じ幅を有する第2の非導電性表面領域を形成する。
[Cell manufacturing process]
In the cell manufacturing process, a string is formed by electrically connecting a plurality of thin film photoelectric conversion elements in which a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on at least a surface of an insulating substrate. A string forming step, and, when the frame is made of a conductive material, removing the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer on the surface of the insulating substrate located within a predetermined insulating distance from the frame. And a film removing step for forming a first non-conductive surface region.
Furthermore, in the film removal step, when at least one of the first electrode layer and the second electrode layer adheres to the outer peripheral end surface of the insulating substrate in the string formation step, a plurality of the sealing and fixing steps in the subsequent step Removing the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer on the adjacent surfaces of two adjacent thin film solar cells when the thin film solar cells are arranged, A second non-conductive surface region having the same width as the conductive surface region is formed.
前記ストリング形成工程では、図11および図12に示すストリングSaを以下のようにして作製する。
まず、熱CVD法、スパッタ法等により、透明絶縁基板111上に第1電極層112を膜厚500〜1000nm程度で積層する。この透明絶縁基板111のサイズとしては400〜2000mm×400〜2000mm程度、厚み0.7〜5.0mm程度である。
次に、レーザスクライブ法によって、第1電極層112の一部を所定間隔(7〜18mm程度)で除去して複数の第1の分離溝112aを形成する。
In the string forming step, the string Sa shown in FIGS. 11 and 12 is manufactured as follows.
First, the
Next, a part of the
続いて、プラズマCVD法等により、第1の分離溝112aで分離された第1電極層112を覆うように光電変換層113を膜厚300〜3000nm程度で積層する。光電変換層113としては、例えばシリコン系半導体薄膜が挙げられ、p型半導体層、i型半導体層およびn型半導体層を順次第1電極112上に積層する。
その後、レーザスクライブ法により、光電変換層113の一部を所定間隔(7〜18mm程度)で除去することによって、複数の前記コンタクトライン13aを形成する。
Subsequently, the
Thereafter, a part of the
続いて、スパッタ法、蒸着法等により、光電変換層113を覆うように透明導電層と金属層をこの順で積層して第2電極層114を形成する。これにより、コンタクトライン113aが第2電極層114で埋められる。透明導電層の厚みは300〜2000nm程度、金属層の厚みは100〜10000nm程度である。
次に、レーザスクライブ法によって、光電変換層113および第2電極層114の一部を所定間隔(7〜18mm程度)で除去することによって分離して、複数の第2の分離溝116を形成する。
Subsequently, the
Next, a part of the
なお、第1の分離溝112a、コンタクトライン113aおよび第2の分離溝116を形成するレーザスクライブ法は、各溝を形成する際に除去すべき層に吸収される波長に調整したYAGレーザやYVO4レーザを用いることができる。
例えば、透明導電膜に吸収されるYAGレーザ光の基本波(波長:1064nm)またはYVO4レーザ光の基本波を用いて第1電極層112をパターニングして第1の分離溝112aを形成することができる。
また、例えば、Nd:YAGレーザ第2高調波(波長532nm)により半導体層113をパターニングしてコンタクトライン113aを形成することができる。このとき、Nd:YAGレーザ第2高調波は第1電極層112(透明導電膜)ではほとんど吸収されないため、第1電極層112は除去されない。
また、このNd:YAGレーザ第2高調波(波長532nm)によって半導体層113および第2電極層114を除去して第2の分離溝116を形成することができる。
The laser scribing method for forming the
For example, the
Further, for example, the
In addition, the
以上により、透明絶縁基板111の表面全体に複数の帯状の薄膜光電変換素子115が互いに直列接続されたストリングSaが形成される。なお、ストリング形成工程では、図11および図12に示すように、透明絶縁基板111の外周端面に第1電極層112および第2電極層114からなる導電膜Dが付着する。これは、成膜装置内において、透明絶縁基板111の外周端面を被覆せずに成膜しているためである。透明絶縁基板111を基板専用トレー上に設置し、トレーによって透明絶縁基板111の外周端面を覆うことにより、外周端面に導電膜Dは付着しないが、多数のトレーが必要となること、透明絶縁基板111をトレーにセッティングする工程が増加すること、トレー表面に付着した膜を除去するメンテナンスが必要なこと等によって製造コストが上昇するため、本実施形態1−1ではトレーを使用しない成膜工程を採用している。
As a result, a string Sa in which a plurality of strip-shaped thin film
〔膜除去工程〕
膜除去工程では、透明絶縁基板111の表面における外周領域の第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114を光ビームによって除去して、8.4〜11mmの幅Wの非導電性表面領域119を形成する。
これによって、透明絶縁基板111の表面の外周縁に非導電性表面領域119を有し、その内側に上述のストリングS1が形成された薄膜太陽電池セル10が形成される。研磨や粒子吹きつけ等の機械的方法によって膜を除去することも可能であるが、光ビームにより除去する方法が、最もクリーンで実用的な方法であり望ましい。
なお、光ビームとして、YAGレーザ光の基本波(波長:1064nm)またはYVO4レーザ光の基本波を用いることが好ましい。YAGレーザ光の基本波およびYVO4レーザ光の基本波はそれぞれSnO2透明絶縁基板111を透過し、SnO2のような透明な第1電極層112に吸収される傾向にあるため、透明絶縁基板111側からこれらの光ビームを照射することにより、第1電極層112を選択的に加熱することができ、その熱によって第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114を蒸散させることができる。
[Membrane removal process]
In the film removal step, the
Thereby, the thin-film
Note that it is preferable to use a fundamental wave of YAG laser light (wavelength: 1064 nm) or a fundamental wave of YVO 4 laser light as the light beam. Since the fundamental wave of the YAG laser beam and the fundamental wave of the YVO 4 laser beam are transmitted through the SnO 2 transparent insulating
ここで、本発明において、YAGレーザとは、Nd:YAGレーザのことであり、Nd:YAGレーザはネオジムイオン(Nd3+)を含むイットリウムアルミニウムガーネット(Y3Al5O12)結晶からなる。YAGレーザからはYAGレーザ光の基本波(波長:1064nm)が発振する。
また、YVO4レーザとは、Nd:YVO4レーザのことであり、Nd:YVO4レーザはネオジムイオン(Nd3+)を含むYVO4結晶からなる。YVO4レーザからはYVO4レーザ光の基本波(波長:1064nm)が発振する。
Here, in the present invention, the YAG laser is an Nd: YAG laser, and the Nd: YAG laser is made of an yttrium aluminum garnet (Y 3 Al 5 O 12 ) crystal containing neodymium ions (Nd 3+ ). From the YAG laser, the fundamental wave (wavelength: 1064 nm) of the YAG laser light oscillates.
The YVO 4 laser is an Nd: YVO 4 laser, and the Nd: YVO 4 laser is composed of a YVO 4 crystal containing neodymium ions (Nd 3+ ). YVO 4 fundamental wave of YVO 4 laser beam from a laser (wavelength: 1064 nm) is oscillated.
その後、ストリングS1の直列接続方向の第2電極114および引き出し電極114aの表面にろう材を介してバスバー117を電気的に接続する(図8参照)。
After that, the
〔封止固定工程〕
前記封止固定工程では、強化ガラスG1上に、この強化ガラスG1とほぼ同じサイズで、かつ厚み0.2〜1.0mm程度の接着層用EVAシート11aを載置する。この強化ガラスG1のサイズとしては400〜2000mm×400〜2000mm程度、厚み0.7〜5.0mm程度である。
そして、接着層用EVAシート11a上に、2枚の薄膜太陽電池セル10を0.1〜3.0mm程度離間させて横並びに配置し、その後、配線シート1119の各取り出し線1118を各バスバー117にろう材にて電気的に接続する(図4、図8参照)。
[Sealing and fixing process]
In the sealing and fixing step, the adhesive
Then, the two thin-film
続いて、2枚のセル10の上に被覆層用EVAシート12aを載置し、その上にPET/Al/PETの3層積層フィルムからなる保護層用シート13aを載置する。なお、被覆層用EVAシート12aおよび保護層用シート13aは、配線シート1119の各取り出し線1118の外部に突出した端部を通す取り出し孔が予め形成されている。
そして、これらを真空下で加熱圧着することによって、2枚のセル10は接着層11によって強化ガラスG1上に固定され、かつ被覆層12および保護層13によって樹脂封止される。これにより、2枚のセル10の間に被覆層12が入り込み、かつ各セル10の外周の被覆層12と接着層11が熱融着する。
その後、端子ボックス1123の各出力線1122と各取り出し線1118とを接続し、端子ボックス1123を保護層13の表面上に接着することにより、モジュール本体m1が完成する。
Subsequently, the coating
Then, by thermocompression bonding these under vacuum, the two
Thereafter, each
〔フレーム取付工程〕
フレーム取付工程では、4本のフレーム部材f1〜f4をモジュール本体m1の外周縁に嵌め込み、隣接するフレーム部材同士をビスにて固定する(図1〜図4参照)。
これにより、薄膜太陽電池モジュールM1が完成する。
[Frame mounting process]
In the frame attaching process, the four frame members f1 to f4 are fitted into the outer peripheral edge of the module body m1, and the adjacent frame members are fixed with screws (see FIGS. 1 to 4).
Thereby, the thin film solar cell module M1 is completed.
このように製造された薄膜太陽電池モジュールM1によれば、強度を保ちながらセル間のフレームを省略することができ、フレームの部材削減、モジュール重量の軽量化、フレーム取付工数の削減、配線取り回しの簡略化等を図ることができ、その結果、製造コストを低減することができる。
また、セル間にフレームが無いため、美観が向上した薄膜太陽電池モジュールが得られる。
また、1種類のセル10を用いて、図7(a)に示した状態と図7(b)に示した状態のどちらにでも2枚のセル10を隣接して配置することができる。
また、隣接するセル10の透明絶縁基板111同士が接触しないため、複数のセル10を強化ガラスG1上に設置する際に透明絶縁基板111同士を誤って衝突させて基板割れを生じることがない。さらに、透明絶縁基板111同士を接触させていると、モジュール本体m1の運搬時やフレームF1をモジュール本体m1に取り付ける際に、強化ガラスG1が僅かでも撓むと透明絶縁基板111同士に圧力がかかって基板割れを生じるおそれがあるが、本実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールM1ではこのようなこともない。
According to the thin-film solar cell module M1 manufactured in this way, the frame between cells can be omitted while maintaining the strength, the frame members can be reduced, the weight of the module can be reduced, the number of steps for mounting the frame, the wiring can be reduced. Simplification and the like can be achieved, and as a result, manufacturing costs can be reduced.
Moreover, since there is no frame between cells, a thin film solar cell module with improved aesthetics can be obtained.
Also, using one type of
Moreover, since the transparent insulating
(実施形態1−1の変形例:参考例)
図5および図6で説明した膜除去工程において、分離溝116の長手方向の両端近傍部分の第1の非導電性表面領域119aは、一度に第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114を除去して形成するのではなく、以下の工程のように段階的に膜を除去して形成することが望ましい。
(Modification of Embodiment 1-1 : Reference Example )
In the film removal process described with reference to FIGS. 5 and 6, the first
すなわち、まず、分離溝116の長手方向の両端近傍部分のストリングS1に対して、YAGレーザ光の第2高調波またはYVO4レーザ光の第2高調波を透明絶縁基板111側から照射し、かつ分離溝116の長手方向と直交する方向に走査することによって、光電変換層113および第2電極層114を蒸散させて溝を形成する。
その後、前記溝のさらに外側の領域に対して、第1レーザ光とは波長の異なるYAGレーザ光の基本波またはYVO4レーザ光の基本波を透明絶縁基板111側から照射し、かつ分離溝116の長手方向に直交する方向に走査することによって、溝のさらに外側の領域に位置する第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114を除去する。
このように2段階の光ビーム照射により分離溝116の長手方向の両端近傍部分の第1の非導電性表面領域119aを形成することができる。この場合、第1電極層112が光電変換層113および第2電極層114よりも分離溝116の長手方向に突出している。なお、この突出した第1電極層112が前記溝の底に相当し、非導電性表面領域119aが形成されたことにより溝は消滅している。
That is, first, the string S1 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the
Thereafter, a fundamental wave of YAG laser light or a fundamental wave of YVO 4 laser light having a wavelength different from that of the first laser light is irradiated from the transparent insulating
Thus, the first
上述の1段階目の光ビーム照射では、YAGレーザ光の第2高調波またはYVO4レーザ光の第2高調波の照射領域において、第1電極層112を除去することなく光電変換層113および第2電極層114のみを除去することができる。これにより、溝に光電変換層113および第2電極層114の縦断面が露出する。
2段階目の光ビーム照射では、露出した光電変換層113および第2電極層114の縦断面と、蒸散する第1電極層112との間には、少なくとも溝(1段階目の光ビームの照射領域)の幅の距離がある。したがって、2段階目の光ビーム照射では、周縁部分の第1電極層112、光電変換層113および第2電極層114を一度に蒸散させる方法と比べて、溝の幅の分だけ、蒸散した第1電極層112が光電変換層113の縦断面に再付着しにくくなることから、第1電極層112と第2電極層114の間のリーク電流を低減することができる。
In the first-stage light beam irradiation described above, the
In the second-stage light beam irradiation, at least a groove (irradiation of the first-stage light beam) is present between the exposed longitudinal sections of the
(実施形態1−2:参考例)
図13は実施形態1−2の薄膜太陽電池モジュールを示す平面図である。
この実施形態1−2の薄膜太陽電池モジュールM2は、長方形の強化ガラスG2上に、実施形態1−1のセル10を3枚横並び(薄膜光電変換素子の直列接続方向)に設置してモジュール本体m2を作製し、このモジュール本体m2の外周縁の各辺の長さに対応するフレームF2をモジュール本体m2に取り付けたこと以外は、上述の実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールM1と概ね同様の構成である。なお、図13において、実施形態1−1と同様の構成には同一の符号を付している。
(Embodiment 1-2 : Reference example )
FIG. 13 is a plan view showing the thin-film solar battery module according to Embodiment 1-2.
The thin film solar cell module M2 of the embodiment 1-2 has a module body in which three
実施形態1−2の薄膜太陽電池モジュールM2の場合、使用する強化ガラスG2、フレームF2、EVAシート等のサイズが大きくなるが、実施形態1−1の製造方法に準じて製造することができる。
実施形態1−2の場合も各セル10は相互に離間して配置され、6本の取り出し線を有する配線シート(図8参照)を用いて直列接続または並列接続することができる。このとき、3枚のセル10を全て同じ向きに並べても(図7(a)参照)、あるいは3枚のうち1枚のセル10を異なる向きにして並べても、各バスバーに接続した取り出し線の適切な取り扱いによって直列接続と並列接続のどちらにでも対応することができる。
In the case of the thin-film solar battery module M2 of Embodiment 1-2, the size of the tempered glass G2, the frame F2, the EVA sheet, and the like to be used is increased, but can be manufactured according to the manufacturing method of Embodiment 1-1.
Also in the case of Embodiment 1-2, the
(実施形態1−3:参考例)
図14は実施形態1−3の薄膜太陽電池モジュールを示す平面図である。
この実施形態1−3の薄膜太陽電池モジュールM3は、長方形の強化ガラスG3上に4枚のセル10を横および縦に並べて設置してモジュール本体m3を作製し、このモジュール本体m3の外周縁の各辺の長さに対応するフレームF3をモジュール本体m3に取り付けたこと以外は、上述の実施形態1−1の薄膜太陽電池モジュールM1と概ね同様の構成である。なお、図14において、実施形態1−1と同様の構成には同一の符号を付している。
(Embodiment 1-3 : Reference example )
FIG. 14 is a plan view showing the thin-film solar battery module according to Embodiment 1-3.
In the thin-film solar battery module M3 of Embodiment 1-3, a module main body m3 is manufactured by arranging four
実施形態1−3の薄膜太陽電池モジュールM3の場合、使用する強化ガラスG3、フレームF3、EVAシート等のサイズが大きくなるが、実施形態1−1の製造方法に準じて製造することができる。この場合も各セル10は相互に離間して配置される。
また、この場合、横並びの各列の2枚のセル10を実施形態1−1と同じ方法で直列接続または並列接続することができる。あるいは、4枚のセル10の各バスバーに接続された8本の取り出し線の適切な取り扱いによって、4枚のセルを直列接続または並列接続することができる。
In the case of the thin film solar cell module M3 of Embodiment 1-3, the size of the tempered glass G3, the frame F3, the EVA sheet, and the like to be used is increased, but can be manufactured according to the manufacturing method of Embodiment 1-1. Also in this case, the
In this case, the two
(実施形態1−4:参考例)
図15は実施形態1−4の薄膜太陽電池モジュールの製造工程の一部を説明する工程図である。
前記実施形態1−1〜実施形態1−3では、封止固定工程において、強化ガラスG上の接着用EVAシートの上に複数のセルを相互に離間させて設置し、その後複数のセル全体を被覆用EVAシートにて加熱圧着することにより、セル間に被覆層が入り込んでセル端縁が保護されている。実施形態1−4では、このような方法とは異なる方法でセル間のセル端縁を保護する。
(Embodiment 1-4 : Reference example )
FIG. 15 is a process diagram illustrating a part of the manufacturing process of the thin-film solar cell module according to Embodiment 1-4.
In Embodiment 1-1 to Embodiment 1-3, in the sealing and fixing step, a plurality of cells are installed on the EVA sheet for adhesion on the tempered glass G so as to be spaced apart from each other, and then the entire plurality of cells are assembled. By thermocompression bonding with the coating EVA sheet, the coating layer enters between the cells and the cell edge is protected. In Embodiment 1-4, the cell edge between cells is protected by a method different from such a method.
2枚のセル10を用いる場合で説明すると、図15(a)に示すように、封止固定工程において、強化ガラスG1上に接着用EVAシート11aを載置した後、EVAシート11aの所定中間位置に棒状の保護部材11bを設置する。そして、この保護部材11bに端面を突き当てるようにして2枚のセル10をEVAシート11aの上に載置する。図15(b)は2枚のセル10をEVAシート11aの上に載置した状態を示している。その後の工程は、実施形態1−1と同様である。なお、図15において、実施形態1−1と同様の要素には同一の符号を付している。
In the case where two
この保護部材11bは、セル10の絶縁基板よりも柔らかい材質の絶縁材料で構成されていればよいが、接着層および被覆層と熱融着する樹脂材料が好ましく、接着層および被覆層と同じ材料であるEVAがさらに好ましい。保護部材11bの長さは、接触するセル10の端面の長さと同じ程度が適当であるが、それより短くても構わない。また、短い保護部材11bを複数本所定間隔で配置してもよい。また、保護部材11bの太さは、隣接するセル10の離間寸法(例えば0.1〜5.0mm程度)に設定すればよい。
このようにすれば、複数枚のセル10をEVAシート11aの設置すべき位置に迅速に設置することができ、かつセル同士が接触することによる基板割れを防止することができる。
The
In this way, the plurality of
(実施形態2−1)
図16は実施形態2−1の薄膜太陽電池モジュールM4を示す部分断面平面図であり、図17は実施形態2−1における薄膜太陽電池セル210を示す斜視図であり、図18は実施形態2−1における薄膜太陽電池セル210を横並びに配置した断面図であって、図18(a)は並列接続状態を示し、図18(b)は直列接続状態を示す。なお、図16〜図18において、実施形態1−1と同様の要素には同一の符号を付している。
(Embodiment 2-1)
FIG. 16 is a partial cross-sectional plan view showing the thin-film solar battery module M4 according to Embodiment 2-1, FIG. 17 is a perspective view showing the thin-film
この実施形態2−1の薄膜太陽電池モジュールM4において、薄膜太陽電池セル210は、発電に寄与する有効発電面積が実施形態1−1の薄膜太陽電池セル10(図5参照)よりも増加したものである。実施形態2−1の薄膜太陽電池モジュールM4は、このセル210が異なる以外は、実施形態1−1とほぼ同様の構成である。
In the thin-film solar battery module M4 of Embodiment 2-1, the thin-film
実施形態2−1の薄膜太陽電池セル210は、透明絶縁基板211の表面上に第1電極層212、光電変換層213および第2電極層214が順次積層されてなる薄膜光電変換素子215が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングS2を備え、ストリングS2は透明絶縁基板211におけるフレームF1に近接した3つの端面よりも内側に形成されている。つまり、フレームF1から少なくとも所定絶縁距離内に位置する透明絶縁基板211の表面は、第1電極層212、光電変換層213および第2電極層214が付着していない非導電性表面領域219aとされている。
さらに、複数枚の薄膜太陽電池セルにおいて、隣接する2つの薄膜太陽電池セル210の対向する端面におけるフレームF1から少なくとも前記所定絶縁距離内に位置する部分は、第1電極層212および第2電極層214が付着していない非導電性端面領域219bとされている。なお、ストリングS2の直列接続方向の一端側の第2電極層は、実施形態1−1と同様に、隣接する薄膜光電素子215の第1電極212の引き出し電極214aとされている。
The thin-film
Further, in the plurality of thin film solar cells, the portions located at least within the predetermined insulation distance from the frame F1 on the opposing end surfaces of the two adjacent thin film
つまり、実施形態1−1の薄膜太陽電池セル10(図5参照)は、隣接する2つのセル210の表面における近接する部分は第2の非導電性表面領域119bとされていたが、実施形態2−1の薄膜太陽電池セル210は、隣接する2つのセル210の表面における近接する部分までストリングS2が形成されているため有効発電面積が増加している。
この場合、セル210の透明絶縁基板211の外周端面には、実施形態1−1と同様の導電膜Dが付着しているため、隣接する2つの薄膜太陽電池セル210の対向する端面に付着した導電膜Dが、この端面側のストリングS2と接触している。この端面の導電膜Dが、フレームFから前記所定絶縁距離L(図10参照)内にあると、所定の絶縁耐電圧性を試験する6KVもの高電圧が印加されたフレームF1およびストリングS2の間で導電膜Dを介して放電が生じてしまう。
That is, in the thin-film
In this case, since the conductive film D similar to that of Embodiment 1-1 is attached to the outer peripheral end face of the transparent insulating
そこで、セル210が所定の絶縁耐電圧性を有するために、隣接する2つの薄膜太陽電池セル210の対向する端面において、フレームF1から少なくとも前記所定絶縁距離L内に位置する端部には、各セル210の透明絶縁基板211の角部を切除することによって前記非導電性端面領域219bが形成されている。
セル210の透明絶縁基板211の角部を切除する方法としては、例えば、図19(a)に示すように、市販のガラスカッターCを用いて透明絶縁基板211の角部近傍の表面(非導電性表面領域219a)に溝状の傷220を付け、この傷220を起点として角部を折ることによって、非導電性表面領域219aの幅Wと同じ幅の非導電性端面領域219bを形成することができる。
Therefore, in order for the
As a method for cutting off the corners of the transparent insulating
実施形態2−1の薄膜太陽電池モジュールM4の製造工程は、セル作製工程における膜除去工程の最後に、透明絶縁基板211の角部を切除することによって非導電性端面領域219bを形成すること、および、後述する接続方法が若干異なる以外は、実施形態1−1の製造工程と同様である。
実施形態2−1の場合も、図18に示すように、隣接する2つのセル210は相互に離間した状態で接着層11を介して強化ガラスG1上に配置されている。そして、図18(a)に示すようにセル210同士を並列接続する、あるいは図18(b)に示すようにセル210同士を直列接続することができる。
In the manufacturing process of the thin-film solar battery module M4 of Embodiment 2-1, the non-conductive
Also in the case of the embodiment 2-1, as shown in FIG. 18, the two
作製したセル210が、隣接する2つのセル210の相互に対向する端面側に第2電極層214が配置されたものである場合、図18(a)に示すように、各セル210の近接する第2電極層214同士をろう材を介してインターコネクタ221にて電気的に接続することにより、並列接続することができる。
さらに、各セル210の離間する引き出し電極214a上にろう材を介してバスバー217を電気的に接続し、配線シートの3本の取り出し線(図8および図9参照)をインターコネクタ221および各バスバー217に電気的に接続し、インターコネクタ側の1本の取り出し線を一方の出力線に接続し、バスバー側の2本の取り出し線を他方の出力線に接続することにより、並列接続された2つのセル210にて発電された電流を外部に取り出すことができる。
When the fabricated
Further, the
なお、セル210は、図18(b)の右側のセル210aのように、隣接する2つのセルの相互に対向する端面側に引き出し電極214aが配置されるようにしてもよく、引き出し電極214a同士をインターコネクタにて接続してセル210同士を並列接続してもよい。
このように、並列接続する場合は、1種類のセル210を作製すればよい。
Note that, in the
In this way, when connecting in parallel, one type of
図18(b)に示す直列接続の場合、隣接する2つのセル210において、一方のセル210は対向端面側に第2電極層214が配置され、他方のセル210aは対向端面側に引き出し電極214aが配置され、これら第2電極層214と引き出し電極214aとがインターコネクタ221にて接続されると共に、相互に離間した引き出し電極214aと第2電極214の表面にバスバー217が接続される。この場合、2種類のセル210、210aが必要となる。
直列接続の場合、各セル210のバスバー217に配線シートの2本の取り出し線(図8および図9参照)を電気的に接続し、各取り出し線を各出力線に接続することにより、各セル210にて発電された電流を外部に取り出すことができる。
In the case of series connection shown in FIG. 18B, in two
In the case of series connection, each
(実施形態2−2)
図20は実施形態2−2の薄膜太陽電池モジュールM5を示す部分断面平面図であり、図21は実施形態2−2における薄膜太陽電池セル310を示す斜視図である。なお、図20および図21において、実施形態1−1と同様の要素には同一の符号を付している。
上述の実施形態2−1のセル210(図17参照)では、前記非導電性端面領域219bが、透明絶縁基板211の角部を切除することにより形成されているが、実施形態2−2のセル310では、透明絶縁基板311の角部を切除せずに非導電性端面領域319bを形成する点が実施形態2−1とは異なる。なお、実施形態2−2におけるその他の構成は実施形態2−1と同様である。
(Embodiment 2-2)
FIG. 20 is a partial sectional plan view showing the thin-film solar battery module M5 of Embodiment 2-2, and FIG. 21 is a perspective view showing the thin-film
In the cell 210 (see FIG. 17) of the embodiment 2-1 described above, the non-conductive
実施形態2−2のセル310は、隣接する2つの薄膜太陽電池セル310の対向する端面において、フレームF1から少なくとも前記所定絶縁距離L(図10参照)内に位置する端部の端面を研磨またはエッチング処理することによって、非導電性表面領域319aの幅Wと同じ幅の非導電性端面領域319bが形成されている。なお、図21において、符号311は絶縁基板、S3はストリング、315は薄膜光電変換素子を表している。
In the
研磨によって非導電性端面領域319bを形成する場合、例えば図22に示すように、ストリングS3が形成された後に、セル310の非導電性端面領域を形成すべき被研磨端面部分を露出させかつその周辺部分を覆うカバー部材Kをセル310にセットし、被研磨端面部分の導電膜Dに水をかけながらハンディタイプの研磨機Pによって研磨して、透明絶縁基板311が露出するまで導電膜Dを除去する。
この際、水および研磨屑が飛び散ってセル310の表面に付着すると、セル表面を洗浄する必要があるため、カバー部材Kに設けた襟部によって水および研磨屑がセル表面へ飛散するのを防止することが好ましい。さらには、水および研磨屑を吸引しながら研磨することが好ましい。
エッチング処理によって非導電性端面領域319bを形成する場合、エッチング液を用いてセル310の非導電性端面領域を形成すべき端面部分の導電膜Dを除去する。
実施形態2−2の薄膜太陽電池モジュールM5の製造工程は、このような研磨またはエッチング処理により非導電性端面領域219bを形成すること以外は、実施形態2−1の製造工程と同様である。
When the non-conductive
At this time, if water and polishing debris scatter and adhere to the surface of the
In the case of forming the nonconductive
The manufacturing process of the thin-film solar cell module M5 of Embodiment 2-2 is the same as the manufacturing process of Embodiment 2-1, except that the nonconductive
(実施形態2−3)
図23は実施形態2−3の薄膜太陽電池モジュールを示す部分断面平面図である。
この実施形態2−3の薄膜太陽電池モジュールM6は、長方形の強化ガラスG2上に、実施形態2−1の2枚のセル210と後述のセル210aを3枚横並びに設置してモジュール本体m6を作製し、このモジュール本体m6の外周縁の各辺の長さに対応するフレームF2をモジュール本体m6に取り付けたものである。なお、図23において、実施形態1−1と同様の要素には同一の符号を付している。
(Embodiment 2-3)
FIG. 23 is a partial cross-sectional plan view showing the thin-film solar battery module according to Embodiment 2-3.
The thin film solar cell module M6 of the embodiment 2-3 has a module main body m6 mounted on a rectangular tempered glass G2 by placing two
この場合、中央に配置されるセル210aは、ストリングの直列接続方向の一方の端面が図18(b)に示す左側のセル210の右端面と同じ構造に形成されていると共に、他方の端面が図18(b)に示す右側のセル210の左端面と同じ構造に形成されている。つまり、このセル210aは、隣接する両側のセル210に近接する端面までストリングが形成されている。換言すると、このセル210aは、フレームF6に近接する辺に沿った表面に2つの非導電性表面領域219aが分離して形成されている。
In this case, the
実施形態2−3では、両側の2枚のセル210と中央のセル210aとは相互に離間した状態で接着層を介して強化ガラスG6上に配置されている。このとき、3枚のセル210、210aは、図18(b)に示すようにインターコネクタにて直列接続される向きに配置されることが、配線構造を簡素化する観点から好ましい。
なお、実施形態2−3は、上述の構成以外は実施形態2−1と同様であり、実施形態1−1の製造工程に準じて製造することができる。
In Embodiment 2-3, the two
In addition, Embodiment 2-3 is the same as Embodiment 2-1 except the above-mentioned structure, and can be manufactured according to the manufacturing process of Embodiment 1-1.
(実施形態2−4)
図24は実施形態2−4の薄膜太陽電池モジュールM7を示す平面図である。
この実施形態2−4の薄膜太陽電池モジュールM7は、長方形の強化ガラスG3上に4枚のセル210を横および縦に並べて設置してモジュール本体m7を作製し、このモジュール本体m7の外周縁の各辺の長さに対応するフレームF3をモジュール本体m7に取り付けたこと以外は、上述の実施形態2−1の薄膜太陽電池モジュールM4と概ね同様の構成である。なお、図24において、実施形態1−1と同様の要素には同一の符号を付している。
(Embodiment 2-4)
FIG. 24 is a plan view showing the thin-film solar battery module M7 according to Embodiment 2-4.
In the thin-film solar battery module M7 of Embodiment 2-4, four
実施形態2−4の薄膜太陽電池モジュールM7の場合、使用する強化ガラスG3、フレームF3、EVAシート等のサイズが大きくなるが、実施形態2−1の製造方法に概ね準じて製造することができる。ただし、以下の点を変更する。
実施形態2−4の場合、各セル210Bの外周端面には導電膜D(図17参照)が付着しており、各セル210Bの1つの長辺と1つの短辺がフレームF3に沿って近接し、かつ残りの長辺および短辺はフレームF3から離間する方向に延びている。
したがって、第1に、各セル210Bにおいて、フレームF3に近接する長辺および短辺に沿った表面外側領域に非導電性表面領域219aを形成する。第2に、各セル210Bにおいて、フレームF3から離間する方向に延びる長辺および短辺のフレームF3と近接する角部を切除して非導電性端面領域219bを形成する。このようにすれば、薄膜太陽電池モジュールM7として必要な絶縁耐電圧性を得ることができる。
In the case of the thin film solar cell module M7 of the embodiment 2-4, the size of the tempered glass G3, the frame F3, the EVA sheet, and the like to be used is increased, but can be manufactured according to the manufacturing method of the embodiment 2-1. . However, the following points are changed.
In the case of the embodiment 2-4, the conductive film D (see FIG. 17) is attached to the outer peripheral end face of each
Therefore, first, in each
さらに、第3に、セル210Bの表面において、分離溝の長手方向の隣接するセル210Bと近接する短辺に沿って、電気絶縁分離溝Qを形成する。この電気絶縁分離溝Qは、セル210Bの外周端面に付着した導電膜によってストリングが短絡するのを防止するものである。
電気絶縁分離溝Qの形成方法は、上述の実施形態1−1の変形例で説明した方法と同様であり、まず、1段階目の光ビーム照射で光電変換層および第2電極層を除去して第1の溝を形成し、次に、この第1の溝よりも外側領域の第1段極層、光電変換層および第2電極層を2段階目の光ビーム照射によって除去することにより、第1の溝を含む電気絶縁分離溝Qを形成する。
実施形態2−4の場合も各セル210Bは相互に離間して配置される。また、この場合、横並びの各列の2枚のセル210Bを実施形態2−1と同じ方法で直列接続または並列接続することができる。
Third, on the surface of the
The method for forming the electrical insulation separation groove Q is the same as the method described in the modification of the embodiment 1-1 described above. First, the photoelectric conversion layer and the second electrode layer are removed by the first-stage light beam irradiation. Forming the first groove, and then removing the first step pole layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer outside the first groove by light beam irradiation in the second step, An electrically insulating separation groove Q including the first groove is formed.
In the case of the embodiment 2-4, the
(実施形態2−5)
実施形態2−3(図23)で使用した薄膜太陽電池セル210の代りに、実施形態2−2(図21)で説明した薄膜太陽電池セル310を用いてもよい。なお、セルを3枚並べる場合、中央に配置するセルは、実施形態2−3と同様にストリングを直列接続方向の端部一杯まで形成することができる。
また、実施形態2−4(図24)で使用した薄膜太陽電池セル210Bは、非導電性端面領域219bを角部を切除して形成するのではなく、実施形態2−2(図21および図22)で説明したように研磨またはエッチング処理して非導電性端面領域を形成するようにしてもよい。
Embodiment 2-5
Instead of the thin-film
In addition, the thin-film
(実施形態3:参考例)
図25は実施形態3の薄膜太陽電池モジュールM8を示す平面図であり、図26は実施形態3における薄膜太陽電池セル410を示す斜視図である。なお、図25および図26において、実施形態1−1と同様の要素には同一の符号を付している。また、図26において、411は絶縁基板、415は薄膜光電変換素子、S4はストリング、419aは非導電性表面領域、419bは非導電性端面領域、m8はモジュール本体を表している。
(Embodiment 3 : Reference example )
FIG. 25 is a plan view showing the thin-film solar battery module M8 according to the third embodiment, and FIG. 26 is a perspective view showing the thin-film
この薄膜太陽電池モジュールM8における薄膜太陽電池セル410は、実施形態2−2(図21)のセル310と類似するものであるが、透明絶縁基板411の外周端面に導電膜が付着していないことが異なる。
実施形態3のセル410は、ストリング形成工程において、第1電極層、光電変換層および第2電極層を透明絶縁基板411の表面領域にのみ形成する。
このとき、図示省略するが、透明絶縁基板411を基板専用トレー上にセットし、このトレーの周囲壁および周囲壁から内側へ折れ曲った庇部によって透明絶縁基板411のフレームFに近接する幅Wの外周領域および外周端面全体を覆った状態でストリングS4を形成することにより、透明絶縁基板411の表面に幅Wの非導電性表面領域219aが残存し、かつ外周端面全体に非導電性端面領域419bが残存する。
この方法によれば、実施形態2−2で行っていた光ビームによって第1電極層、光電変換層および第2電極層を除去して非導電性表面領域を形成する工程および研磨またはエッチング処理により非導電性端面領域を形成する工程を省略することができる。
The thin film
In the
At this time, although not shown in the figure, the transparent insulating
According to this method, the step of removing the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer by the light beam performed in Embodiment 2-2 to form a non-conductive surface region and the polishing or etching process are performed. The step of forming the nonconductive end face region can be omitted.
(他の実施形態)
1.実施形態2−1〜実施形態3における隣接するセルとセルの間に、実施形態1−4で説明した保護部材を配置して基板端面を保護するようにしてもよい。
2.実施形態3におけるセル410は、外周端面に導電膜が全く形成されないよう透明絶縁基板411の表面上にのみストリングS4を形成し、かつこのストリングS4は隣接するセルに対向する端面との境界まで形成されているものであるが、この境界付近の絶縁基板表面に幅Wより細い非導電性表面領域を形成してもよい。このようにする理由は、基板専用トレーに透明絶縁基板411をセットする際、透明絶縁基板411の前記端面とトレーの周囲壁との間に少しでも隙間があると、端面の全長に渡って前記境界付近に導電膜が付着してしまい、所定の絶縁耐電圧性を確保できなくなるためである。このような不具合は、透明絶縁基板411の端面が丸く加工されている場合はより顕著となる。したがって、周囲壁の全周に沿って庇部が形成されたトレーを用いて透明絶縁基板411の表面にストリングを形成すれば、前記端面に導電膜が付着することを確実に防止することができ、所定の絶縁耐電圧性を確保することができる。
3.上述の実施形態1−1〜実施形態3は、隣接するセル同士が離間して配置された場合を例示したが、例えば基板割れし難いポリイミド基板を用いれば、セル構成はそのままで、隣接したセル同士を接触して配置することができる。
4.上述の実施形態1−1〜実施形態3では、フレームが金属フレームである場合を例示したが、絶縁性フレームを用いてもよい。この場合、セル作製工程における膜除去工程は省略される。さらに、膜除去工程を省略したセル作製工程にて作製した薄膜太陽電池セルとしては市販品を用いることができるため、この場合はセル作製工程全体を省略することができる。
(Other embodiments)
1. You may make it protect the board | substrate end surface by arrange | positioning the protection member demonstrated in Embodiment 1-4 between the adjacent cells in Embodiment 2-1 to
2. In the
3. Embodiments 1-1 to 3 described above exemplify the case where adjacent cells are arranged apart from each other. For example, if a polyimide substrate that is difficult to break the substrate is used, the cell configuration remains as it is, and the adjacent cells They can be placed in contact with each other.
4). In Embodiment 1-1 to
10、210、210a、310、410 薄膜太陽電池セル
11b 保護部材
111、211、311、411 透明絶縁基板(絶縁基板)
112、212 第1電極層
113、213 光電変換層
114、214 第2電極層
114a、214a 引き出し電極
115、215 薄膜光電変換素子
119a、119b、219a、319a、419a 非導電性表面領域
219b、319b、419b 非導電性端面領域
D 導電膜
F1、F2、F3 フレーム
G1、G2、G3 強化ガラス(支持プレート)
L 所定絶縁距離
S1、S2、S3、S4 ストリング
10, 210, 210a, 310, 410 Thin film
112, 212
D conductive film F1, F2, F3 Frame G1, G2, G3 Tempered glass (support plate)
L Predetermined insulation distance S1, S2, S3, S4 String
Claims (10)
前記薄膜太陽電池セルは、少なくとも四辺を有する平面形状の絶縁基板の表面上に第1電極層、光電変換層および第2電極層が順次積層されてなる薄膜光電変換素子が複数個互いに電気的に直列接続されたストリングと、前記絶縁基板の外周端面に付着した導電膜とを有してなり、
前記支持プレート上に複数枚の薄膜太陽電池セルが並べられ固定された状態で、支持プレートの外周縁に前記フレームが取り付けられており、
前記薄膜太陽電池セルにおいて、前記絶縁基板におけるフレームに近接した端面よりも内側に前記ストリングが形成されることによって前記フレームから少なくとも所定絶縁距離内に位置する絶縁基板の表面は非導電性表面領域とされ、かつ、隣接する他の薄膜太陽電池セルと対向する一辺の外周端面における所定絶縁距離内に位置する端部は前記導電膜が存在しない非導電性端面領域とされており、前記非導電性表面領域および前記非導電性端面領域によって所定の絶縁耐電圧性が備えられており、
前記絶縁基板は前記一辺の外周端面の端部が前記支持プレートの内側から外周側へ向うにつれて前記隣接する他の薄膜太陽電池セルから離れる方向に傾斜するように角部を欠いた形状を有し、前記角部を欠いた形状部分に前記非導電性端面領域が形成されていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。 A plurality of thin film solar cells, a support plate, and a frame made of a conductive material ,
The thin-film solar cell is electrically connected to a plurality of thin-film photoelectric conversion elements each having a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer sequentially stacked on the surface of a planar insulating substrate having at least four sides. A string connected in series and a conductive film attached to the outer peripheral end surface of the insulating substrate ;
In a state where a plurality of thin film solar cells are arranged and fixed on the support plate, the frame is attached to the outer peripheral edge of the support plate ,
In the thin-film solar cell, the surface of the insulating substrate positioned at least within a predetermined insulating distance from the frame by forming the string inside the end surface of the insulating substrate close to the frame is a non-conductive surface region. And an end located within a predetermined insulating distance on the outer peripheral end surface facing one of the other adjacent thin-film solar cells is a non-conductive end surface region where the conductive film does not exist, and the non-conductive A predetermined withstand voltage is provided by the surface region and the non-conductive end surface region,
The insulating substrate has a shape lacking corners so that the end of the outer peripheral end surface of the one side is inclined in a direction away from the other adjacent thin-film solar cell as it goes from the inside to the outer peripheral side of the support plate. The thin-film solar cell module is characterized in that the non-conductive end face region is formed in a shape portion lacking the corner portion .
前記ストリングの直列接続方向に並んだ隣接する2つの薄膜太陽電池セルは、一方の薄膜太陽電池セルの第2電極と他方の薄膜太陽電池セルの前記引き出し電極とが相互に近接する向きに配置されて相互に電気的に接続されることにより、2つの薄膜太陽電池セルのストリングは互いに直列接続される請求項1〜4のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池モジュール。 In the thin film solar cell, the second electrode at one end of the strings in the serial connection direction is a lead electrode for the first electrode of the adjacent thin film photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion layer is on the first electrode side. A first conductive type semiconductor layer and a second conductive type semiconductor layer on the second electrode side,
Two adjacent thin-film solar cells arranged in the series connection direction of the strings are arranged in a direction in which the second electrode of one thin-film solar cell and the extraction electrode of the other thin-film solar cell are close to each other. The thin film solar cell module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the strings of the two thin film solar cells are connected in series with each other by being electrically connected to each other.
前記ストリングの直列接続方向に並んだ隣接する2つの薄膜太陽電池セルにおいて、各薄膜太陽電池セルは各引き出し電極が相互に離間する向きまたは各引き出し電極が相互に近接する向きに配置され、かつ各薄膜太陽電池セルの近接する第2電極同士または引き出し電極同士が電気的に接続されることにより、2つの薄膜太陽電池セルのストリングは互いに並列接続される請求項1〜4のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池モジュール。 In the thin film solar cell, the second electrode at one end of the strings in the serial connection direction is a lead electrode for the first electrode of the adjacent thin film photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion layer is on the first electrode side. A first conductive type semiconductor layer and a second conductive type semiconductor layer on the second electrode side,
In two adjacent thin-film solar cells arranged in the series connection direction of the strings, each thin-film solar cell is arranged in a direction in which each extraction electrode is separated from each other or in a direction in which each extraction electrode is close to each other, and by the second electrode or between extraction electrodes between adjacent thin-film solar batteries are electrically connected, the two thin-film solar cell strings in any one of claims 1 to 4 connected in parallel to each other The thin film solar cell module described.
さらに、前記封止固定工程の前に、前記複数枚の薄膜太陽電池セルを作製するセル作製工程を備え、このセル作製工程が、
四角形の絶縁基板の少なくとも表面上に前記ストリングを形成するストリング形成工程と、
前記ストリング形成工程で絶縁基板の外周部に形成された前記薄膜光電変換素子を構成する膜を除去する膜除去工程とを含み、
前記膜除去工程において、前記フレームから所定の絶縁耐電圧性を有する絶縁距離内に位置する絶縁基板の表面上の膜を除去することによって非導電性表面領域を形成し、
さらに、前記ストリング形成工程で絶縁基板の外周端面に導電膜が付着した場合に、その後の前記封止固定工程で複数枚の薄膜太陽電池セルを並べたときの隣接する薄膜太陽電池セルと対向する一辺の外周端面の端部に付着した前記導電膜を除去するために、前記一辺の外周端面における所定絶縁距離内に位置する端部が前記支持プレートの内側から外周側へ向うにつれて前記隣接する他の薄膜太陽電池セルから離れる方向に傾斜するように角部を除去して非導電性端面領域を形成することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールの製造方法。 A string in which a plurality of thin film photoelectric conversion elements each having a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer sequentially stacked on the surface of an insulating substrate are electrically connected in series with each other, and the insulation is performed when the string is formed. A plurality of thin film solar cells each having a conductive film attached to an outer peripheral end surface of a substrate, placed on a support plate, sealed with an insulating sealing material, and fixed; and the plurality of thin films A frame attachment step of attaching a frame made of a conductive material to the outer peripheral edge of the support plate supporting the solar battery cell ;
Furthermore, before the sealing and fixing step, the cell preparation step of preparing the plurality of thin-film solar cells,
A string forming step of forming the string on at least a surface of a rectangular insulating substrate;
A film removing step of removing the film constituting the thin film photoelectric conversion element formed on the outer peripheral portion of the insulating substrate in the string forming step,
In the film removal step, a non-conductive surface region is formed by removing a film on the surface of the insulating substrate located within an insulating distance having a predetermined dielectric withstand voltage from the frame,
Furthermore, when a conductive film adheres to the outer peripheral end surface of the insulating substrate in the string forming step, it faces an adjacent thin film solar cell when a plurality of thin film solar cells are arranged in the subsequent sealing and fixing step. In order to remove the conductive film adhering to the end portion of the outer peripheral end surface of one side, the adjacent other ends as the end portion located within a predetermined insulation distance on the outer peripheral end surface of the one side moves from the inner side to the outer peripheral side of the support plate. A method for producing a thin-film solar battery module, comprising forming a non-conductive end face region by removing a corner so as to incline in a direction away from the thin-film solar battery cell .
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