JP2010272871A

JP2010272871A - 透光性薄膜太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2010272871A
Application number: JP2010116619A
Authority: JP
Inventors: Zhigang Li; ジンガンリー; Min Yun; ミンユン; Huacong Yu; ファコンユ; Xianzhong Song; ジャンジョンソン
Original assignee: Suntech Power Co Ltd; Wuxi Suntech Power Co Ltd
Current assignee: Suntech Power Co Ltd; Wuxi Suntech Power Co Ltd
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2010-12-02
Also published as: EP2254153A1; AU2010201980A1; US20100294348A1

Abstract

【課題】透光性薄膜太陽電池モジュールの電気出力特性を向上させる。
【解決手段】絶縁透光性基板、及び絶縁透光性基板に順に積層された第１電極層、半導体層、第２電極層を含み、更に直列接続された複数の光電変換手段を含むセル領域と、セル領域で第２電極層と半導体層を部分的に除去することにより形成された複数の透光性四角穴を含む透光性領域と、を備える構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光電池に関し、特に、透光性薄膜太陽電池モジュールに関する。

近年、伝統的な化石燃料がますます枯渇していくとともに、化石燃料の大量消費により地球環境問題が日々厳しくなるに従い、代替可能なグリーンエネルギーを発展することは、各国の重要な発展計画になってきた。また、光電変換現象を利用する太陽光発電技術は、既に速く発展されるとともに、幅広く応用され、特に、太陽光発電装置と建物を組み合わせることによって光発電カーテンウォールを形成することは、建物の発電、採光、断熱のさまざまの機能に対して重要な意味がある。薄膜太陽電池は、低いコスト及び美しい外観を有するので、主な対象として光発電カーテンウォールに用いられている。現在の薄膜太陽電池技術は、大きな突破が得られ、薄膜太陽電池の電気出力特性を向上させたとともに、建物のカーテンウォールとして期待される透光性もますます重視されている。しかしながら、本発明者は、従来技術において少なくとも以下の問題があることを見出した。

透光性薄膜太陽電池モジュールの透光性領域は、通常、直線状に配列された円形の透光性穴により形成され、その変化が少なく美観の効果を得られないだけでなく、レーザーにより円形の光斑を形成した際に、レーザーエネルギーのガウス分布により、そのエネルギー分布が不均一になるので、レーザーエッチングを実施する際の均一性が悪く、透光性薄膜太陽電池モジュールが短絡を発生しやすくなり、透光性薄膜太陽電池モジュールの電気出力特性に影響を与えている。

従来技術の上述した課題を解決するために、本発明の目的は、優れた透光性と電気出力特性とを共に有する薄膜太陽電池モジュールを提供することである。

本発明の他の目的は、外観構造が美しく、且つ透光性と電気出力特性が該外観構造に影響されない透光性薄膜太陽電池モジュールを提供することである。

本発明の前記目的によれば、本発明は、絶縁透光性基板、及び前記絶縁透光性基板に順に積層された第１電極層、半導体層、第２電極層を含むセル領域と、前記第２電極層と前記半導体層を部分的に除去することにより形成された複数の透光性四角穴を含む透光性領域と、を備える透光性薄膜太陽電池モジュールを提供している。

前記透光性四角穴の総面積は、前記セル領域面積の１０％〜３０％を占めることが好ましい。

前記透光性四角穴のサイズは、２５０μｍ×２５０μｍ±１０％、１５０μｍ×１５０μｍ±１０％、または１００μｍ×１００μｍ±１０％であることが好ましい。

前記複数の透光性四角穴を直線上にオーバーラップさせることにより、直線状透光性槽を形成することが好ましい。

隣接する前記直線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。

前記複数の透光性四角穴は、その穴同士の中心間の距離が穴幅の１．０１〜２倍となるように、直線状に配置されることが好ましい。

隣接する前記直線状に配置された複数の透光性四角穴により形成された直線同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。

前記複数の透光性四角穴は、曲線状に配列されることが好ましい。

前記複数の透光性四角穴を、曲線上にオーバーラップさせることにより、曲線状透光性槽を形成することが好ましい。

隣接する前記曲線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。

前記複数の透光性四角穴は、その穴同士の中心間の距離が穴幅の１．０１〜２倍となるように、曲線状に配列されることが好ましい。

隣接する前記透光性四角穴が配置された曲線同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。

本発明の他の目的によれば、本発明は、絶縁透光性基板、及び前記絶縁透光性基板に順に積層された第１電極層、半導体層、第２電極層を含むセル領域と、前記セル領域で前記第２電極層と前記半導体層を部分的に除去することにより形成された複数の透光性穴を含む透光性領域とを備え、前記複数の透光性穴は、その直径が１００μｍ〜２５０μｍであり、且つ曲線状に配列された透光性薄膜太陽電池モジュールも提供している。

前記複数の透光性穴を、曲線上にオーバーラップさせることにより、曲線状透光性槽を形成することが好ましい。

前記複数の透光性穴は、その穴同士の中心間の距離が穴径の１．０１〜２倍となるように、曲線状に配列されることが好ましい。

隣接する前記透光性穴が配置された曲線同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。

前記透光性穴の総面積は、前記セル領域面積の１０％〜３０％を占めることが好ましい。

１、透光性四角穴によれば、レーザーで円形の透光性穴を形成した場合の、そのエネルギー分布が不均一であることを改善することができ、これにより、透光性薄膜太陽電池モジュールが短絡しやすい問題を解決し、更に透光性薄膜太陽電池モジュールの電気出力特性を向上させることができる。

２、曲線状に配列された透光性穴は、太陽電池モジュールの外観構造の美しさを向上させるとともに、透光性と電気出力特性は該外観構造に影響を受けていない。

本発明の実施例１の透光性薄膜太陽電池モジュールを示す断面図である。本発明の実施例１の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図である。本発明の実施例２の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図である。本発明の実施例３の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図である。本発明の実施例４の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図である。本発明の実施例５の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１の透光性薄膜太陽電池モジュールを示す断面図であり、図２は、本発明の実施例１の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図であり、該図１と図２に示すように、本実施例の透光性薄膜太陽電池モジュール１は、セル領域と透光性領域を備え、前記セル領域は、絶縁透光性基板２、及び前記絶縁透光性基板２に順に積層された第１電極層３、半導体層４と第２電極層５を含み、更に直列接続された複数の光電変換手段１０を含む。また、透光性薄膜太陽電池モジュール１は、樹脂シール層６と、裏面封止層７と、互いに平行且つ前記断面と直交する方向に配置された第１開口槽１１、第２開口槽１２、第３開口槽１３とを更に備えている。第１開口槽１１は、複数の光電変換手段１０を形成するように薄膜太陽電池モジュール１の第１電極層３を分割したものであり、半導体層４を形成する際に、第１開口槽１１は半導体層４を構成する材料によって埋め込まれ、隣接の第１電極層同士を互いに絶縁させるようになっている。第２開口槽１２は、半導体層４を分割し、第２電極層５を形成する際に、第２電極層５を構成する導電材料によって埋め込まれ、光電変換手段１０の第２電極層５と、隣接する光電変換手段１０の第１電極層３とを電気的に接続させるようになっている。第３開口槽１３は、隣接する光電変換手段１０同士の第２電極層５を隔離し、薄膜太陽電池モジュールを封止する際に樹脂シール層６により埋め込まれるようになっている。

薄膜太陽電池モジュールの透光性を確保するために、光電変換手段の作製が完了された後、レーザーエッチング法を用い、第１開口槽１１、第２開口槽１２、及び第３開口槽１３と直交する方向に第２電極層５及び半導体層４を部分的に除去し、独立且つ連続しない透光性四角穴８からなる直線状透光性槽を形成することにより、本実施例の薄膜太陽電池モジュール１の透光性領域を構成している。透光性四角穴８からなる隣接の直線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。透光性四角穴８のサイズが小さ過ぎる場合、所望の透光性を確保できなくなる一方、透光性四角穴８のサイズが大き過ぎる場合、作製する際に非常に大きなレーザー出力が必要となるとともに、光電変換手段の有効面積が低減されるので、透光性と生産コストとの両立の観点から、透光性四角穴８のサイズは、２５０μｍ×２５０μｍ±１０％、１５０μｍ×１５０μｍ±１０％、または１００μｍ×１００μｍ±１０％であることが好ましい。隣接の透光性四角穴８同士の中心間の距離は、透光性四角穴８の辺長の２倍よりも大きい場合、隣接の透光性四角穴８の間に存在する非透光性部分を明白に識別することができる。一方、隣接の透光性四角穴８同士の中心間の距離は、透光性四角穴８の辺長の１．０１倍よりも小さい場合、隣接の透光性四角穴８の間に残された半導体層４及び第２電極層５は、レーザーエッチングする時のレーザー熱量の影響を受けるので、レーザーエッチングする時に剥離などの現象を発生するおそれがあり、薄膜太陽電池モジュール１の電気出力特性が低下されたことになる。前記理由に基き、隣接の透光性四角穴８は、その中心間の距離が穴幅の１．０１〜２倍となるように隔離され、第１開口槽１１と、第２開口槽１２と、第３開口槽１３と直交する方向の直線上に配列されている。透光性四角穴８の総面積がセル領域面積を占める比例は、透光性と薄膜太陽電池モジュール１の電気出力特性に基づいて総合的に設定することができ、通常１％〜５０％であるが、該比例が小さいと、透光性に影響を与え、該比例が大きいと、薄膜太陽電池モジュール１の電気出力特性に影響を与えるので、１０％〜３０％であることが好ましい。

本実施例の透光性薄膜太陽電池モジュールによれば、レーザーで円形の透光性穴を形成した場合の、そのエネルギー分布が不均一であることを改善することができ、これにより、透光性薄膜太陽電池モジュールが短絡しやすい問題を解決し、更に、透光性薄膜太陽電池モジュールの電気出力特性を向上させることができる。

図３は、本発明の実施例２の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図であり、該図３に示すように、実施例１に加えて、レーザーエッチング法を用い、第１開口槽１１、第２開口槽１２、及び第３開口槽１３と直交する方向にオーバーラップする透光性四角穴８からなる直線状透光性槽を形成することにより、連続する直線状透光性槽を形成してもよい。上述したように、透光性四角穴８のサイズは、２５０μｍ×２５０μｍ±１０％、１５０μｍ×１５０μｍ±１０％、または１００μｍ×１００μｍ±１０％であることが好ましい。透光性四角穴８の総面積がセル領域面積を占める比例は、１０％〜３０％であることが好ましい。

図４は、本発明の実施例３の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図であり、該図４に示すように、本実施例と実施例１との区別は、光電変換手段の作製が完了された後、レーザーエッチング法を用い、その軸方向が第１開口槽１１、第２開口槽１２、及び第３開口槽１３と直交する方向に沿うように、独立且つ連続しない透光性四角穴８からなる曲線状透光性槽を形成することにより、本実施例の薄膜太陽電池モジュール１の透光性領域を構成することである。透光性四角穴８からなる隣接の曲線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。上記と同様な観点から、透光性四角穴８のサイズは、２５０μｍ×２５０μｍ±１０％、１５０μｍ×１５０μｍ±１０％、または１００μｍ×１００μｍ±１０％であることが好ましい。隣接の透光性四角穴８は、その中心間の距離が穴幅の１．０１〜２倍となるように隔離され、曲線状に配列される。前記曲線の延びる方向は、第１開口槽１１、第２開口槽１２、及び第３開口槽１３と直交する方向である。透光性四角穴８の総面積がセル領域面積を占める比例は、１０％〜３０％であることが好ましい。

本実施例の透光性薄膜太陽電池モジュールは、従来技術より劣らない透光性薄膜太陽電池モジュールの電気出力特性と透光性を達成するとともに、美しい外観も備えるので、薄膜太陽電池モジュールの応用は、建物のカーテンウォールに対する大衆の審美要求を一層満たすことができる。

図５は、本発明の実施例４の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図であり、該図５に示すように、本実施例と実施例１との区別は、薄膜太陽電池モジュールの透光性を確保するために、光電変換手段の作製が完了された後、レーザーエッチング法を用い、その軸方向が第１開口槽１１、第２開口槽１２、及び第３開口槽１３と直交する方向に沿うように、独立且つ連続しない透光性穴９からなる曲線状透光性槽を形成することにより、本実施例の薄膜太陽電池モジュール１の透光性領域を構成することである。透光性穴９からなる隣接の曲線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。透光性穴９の直径は小さ過ぎ、例えば３０μｍよりも小さいと、所望の透光性を確保することができなくなる一方、透光性穴９の直径は大き過ぎ、例えば５００μｍより大きいと、作製する際に非常に大きなレーザー出力が必要となり、光電変換手段の有効面積が低減されたので、透光性と生産コストとの両立の観点から、透光性穴９の直径は、１００μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。上記と同様に、隣接の透光性穴９は、その中心間の距離が穴径の１．０１〜２倍となるように間隔され、配列されている。透光性穴９の総面積がセル領域面積を占める比例は、１０％〜３０％であることが好ましい。

また、本実施例では、透光性穴により形成された曲線を例としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、異なる使用者の要求を満たすために、本実施例の透光性穴、あるいは透光性槽は、異なる美しい外観効果を有するほかの配列形式であってもよい。

図６は、本発明の実施例５の透光性薄膜太陽電池モジュールの構成を示す図であり、該図６に示すように、実施例３又は実施例４に加えて、レーザーエッチング法を用い、その軸方向が第１開口槽１１、第２開口槽１２、及び第３開口槽１３と直交する方向に沿うように、オーバーラップする透光性四角穴８、あるいはオーバーラップする透光性穴９からなる曲線状透光性槽を形成することにより、連続する曲線状透光性槽を形成してもよい。上述したように、曲線状透光性槽の幅は、１００μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。曲線状透光性槽の総面積がセル領域面積を占める比例は、１０％〜３０％であることが好ましい。

前記実施例は、単に本発明の例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明において保護を請求しようとする範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲により限定されている。当業者は、本発明の実質と請求の範囲内において、本発明に対して様々な変更又は均等取替を行うことができるが、このような変更又は均等取替は、本発明の請求の範囲内に属すると見なされるべきである。

Claims

絶縁透光性基板、及び前記絶縁透光性基板に順に積層された第１電極層、半導体層、第２電極層を含むセル領域と、
前記第２電極層と前記半導体層を部分的に除去することにより形成された複数の透光性四角穴を含む透光性領域と、
を備えることを特徴とする透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記透光性四角穴の総面積は、前記セル領域面積の１０％〜３０％を占めることを特徴とする請求項１に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記透光性四角穴のサイズは、２５０μｍ×２５０μｍ±１０％、１５０μｍ×１５０μｍ±１０％、または１００μｍ×１００μｍ±１０％であることを特徴とする請求項１に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性四角穴を直線上にオーバーラップさせることにより、直線状透光性槽を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
隣接する前記直線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性四角穴は、その穴同士の中心間の距離が穴幅の１．０１〜２倍となるように、直線状に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
隣接する前記直線状に配置された複数の透光性四角穴により形成された直線同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性四角穴は、曲線状に配列されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性四角穴を曲線上にオーバーラップさせることにより、曲線状透光性槽を形成することを特徴とする請求項８に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
隣接する前記曲線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性四角穴は、その穴同士の中心間の距離が穴幅の１．０１〜２倍となるように、曲線状に配列されることを特徴とする請求項８に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
隣接する前記透光性四角穴が配置された曲線同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
絶縁透光性基板、及び前記絶縁透光性基板に順に積層された第１電極層、半導体層、第２電極層を含むセル領域と、
前記セル領域で前記第２電極層と前記半導体層を部分的に除去することにより形成された複数の透光性穴を含む透光性領域と、
を備え、
前記複数の透光性穴は、その直径が１００μｍ〜２５０μｍであり、且つ曲線状に配列されることを特徴とする透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性穴を曲線上にオーバーラップさせることにより、曲線状透光性槽を形成することを特徴とする請求項１３に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
隣接する前記曲線状透光性槽同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記複数の透光性穴は、その穴同士の中心間の距離が穴径の１．０１〜２倍となるように、曲線状に配列されることを特徴とする請求項１３に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
隣接する前記透光性穴が配置された曲線同士の間の距離は、０．２ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。
前記透光性穴の総面積は、前記セル領域面積の１０％〜３０％を占めることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の透光性薄膜太陽電池モジュール。