JP2011023665A - Solar battery module - Google Patents

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Shigero Yada
茂郎 矢田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar battery module increased in an output current. <P>SOLUTION: The solar battery module 70 includes a translucent substrate 1, a solar battery 10 formed on the first surface of the translucent substrate 1, and a first reflecting part 14' made of the same material as the material of an electrode composing a portion of the solar battery 10, provided on the second surface of the translucent substrate 1, and reflecting light from the substrate side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell module.

従来技術に係る太陽電池モジュールにおける太陽電池モジュールの上面図を図5に示す。図6は、図5に示した太陽電池モジュール170のA−A断面図である。以下に、図5及び図6を用いて従来技術に係る太陽電池モジュールを説明する。   The top view of the solar cell module in the solar cell module which concerns on a prior art is shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the solar cell module 170 shown in FIG. Below, the solar cell module which concerns on a prior art is demonstrated using FIG.5 and FIG.6.

太陽電池モジュール170は、透光性基板(透明基板)101上に第1電極層(透明導電膜)111、半導体層(光電変換層)112、第2電極層(裏面電極)114を順次積層した後、周知のレーザパターニング法を用いて分割し、複数の太陽電池110を形成する。このようにして形成した複数の太陽電池110は封止材(充填材)150により、透光性基板101と保護材155の間に封止され、この封止された太陽電池110の端部に樹脂160を介し、金属フレーム165が固定される(特許文献1参照)。なお、図3においては、封止材150と保護材155は省略して示している。   In the solar cell module 170, a first electrode layer (transparent conductive film) 111, a semiconductor layer (photoelectric conversion layer) 112, and a second electrode layer (back electrode) 114 are sequentially stacked on a translucent substrate (transparent substrate) 101. Thereafter, the plurality of solar cells 110 are formed by dividing using a known laser patterning method. The plurality of solar cells 110 formed in this manner are sealed between the translucent substrate 101 and the protective material 155 by a sealing material (filler) 150, and the end portions of the sealed solar cells 110 are sealed. The metal frame 165 is fixed through the resin 160 (see Patent Document 1). In FIG. 3, the sealing material 150 and the protective material 155 are omitted.

このような太陽電池110は、透光性基板101側から入射される光によって半導体層112内発生した電子正孔対を、pn接合の内部電界を用いて第1電極層111と第2電極層114側にそれぞれ取出すことによって発電電力を得るものである。そのため、少しでも半導体層112内に入射する光量を増加させるため、これまでに種々の改良がなされている。例えば透光性基板101上に第1電極層111、半導体層112としてp−i−n接合を有する非晶質シリコン層、第2電極層114を順次積層し、第2電極層114に有効波長域で反射率が高いAg電極を用い、入射光を第2電極層114と第1電極層111との間で反射させることで、半導体層112に到達する光量を増加させることなどが行われている。これは、第2電極層114の反射率を高くすることで半導体層112内部を透過した長波長の光を有効に利用し、短絡電流を向上させものである。そして、前述のように、反射率の高い第2電極層114としては、Agが最も一般的に使われている。   In such a solar cell 110, an electron-hole pair generated in the semiconductor layer 112 by light incident from the translucent substrate 101 side is converted into a first electrode layer 111 and a second electrode layer using an internal electric field of a pn junction. The generated power is obtained by taking it out to the 114 side. Therefore, various improvements have been made so far in order to increase the amount of light incident on the semiconductor layer 112 even a little. For example, a first electrode layer 111, an amorphous silicon layer having a pin junction as the semiconductor layer 112, and a second electrode layer 114 are sequentially stacked over the light-transmitting substrate 101, and an effective wavelength is formed on the second electrode layer 114. The amount of light reaching the semiconductor layer 112 is increased by reflecting the incident light between the second electrode layer 114 and the first electrode layer 111 using an Ag electrode having a high reflectance in the region. Yes. This increases the reflectance of the second electrode layer 114, thereby effectively utilizing the long wavelength light transmitted through the semiconductor layer 112 and improving the short-circuit current. As described above, Ag is most commonly used as the second electrode layer 114 having a high reflectance.

特開2008−85224号公報JP 2008-85224 A

上記のように、太陽電池モジュール170の端部にブチルゴム等からなる樹脂160により金属フレーム165が取り付けられた太陽電池モジュール170では、基板101に入射した入射光やこの入射光が基板101と太陽電池110の接触面、及び太陽電池110内において散乱されて発生した散乱光が太陽電池モジュール170の両端部に入射した場合、散乱光の多くは樹脂160に吸収されてしまっていた。このため、入射した光を有効に発電に寄与させることができなかった。   As described above, in the solar cell module 170 in which the metal frame 165 is attached to the end portion of the solar cell module 170 with the resin 160 made of butyl rubber or the like, the incident light incident on the substrate 101 or the incident light is incident on the substrate 101 and the solar cell. When the scattered light generated by being scattered in the contact surface 110 and the solar cell 110 is incident on both ends of the solar cell module 170, most of the scattered light is absorbed by the resin 160. For this reason, incident light cannot be effectively contributed to power generation.

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールの端部へ入射した光を再度、太陽電池に入射させて出力電流を大きくした太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a solar cell module in which light incident on an end portion of the solar cell module is incident on the solar cell again to increase the output current. To do.

本発明の太陽電池モジュールは、透光性基板と、透光性基板上の第1面上に形成された太陽電池と、太陽電池の一部を構成する電極と同じ材料からなり、透光性基板の第2の面に設けられ、且つ基板側からの光を反射する第1反射部と、を備える。   The solar cell module of the present invention comprises a translucent substrate, a solar cell formed on the first surface on the translucent substrate, and the same material as an electrode constituting a part of the solar cell. A first reflecting portion provided on the second surface of the substrate and reflecting light from the substrate side.

本発明によれば、入射光を有効に発電に寄与させて出力電流を大きくした太陽電池モジュールを提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a solar cell module in which incident light is effectively contributed to power generation and output current is increased.

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの上面図である。It is a top view of the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 図1に示した実施形態に係る太陽電池モジュールの端部における拡大断面図である。It is an expanded sectional view in the edge part of the solar cell module which concerns on embodiment shown in FIG. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程を説明するための太陽電池モジュール端部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the solar cell module edge part for explaining the manufacturing process of the solar cell module concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程に用いられる太陽電池モジュールの製造装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the manufacturing apparatus of the solar cell module used for the manufacturing process of the solar cell module which concerns on embodiment of this invention. 従来の太陽電池モジュールの上面図である。It is a top view of the conventional solar cell module. 従来の実施形態に係る太陽電池モジュールの端部における断面図である。It is sectional drawing in the edge part of the solar cell module which concerns on the conventional embodiment.

本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
(太陽電池モジュールの構成)
図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール70の上面図として、裏面側からの上面図を図1(a)、受光面側の上面図を図1(b)に示す。図2は、図1に記載された太陽電池モジュール70の拡大断面図を示す。図2は、図1に記載された太陽電池モジュール70のA−A断面に対応した拡大断面図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
(Configuration of solar cell module)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As a top view of the solar cell module 70 according to the embodiment of the present invention, a top view from the back surface side is shown in FIG. 1 (a), and a top view on the light receiving surface side is shown in FIG. 1 (b). FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the solar cell module 70 shown in FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view corresponding to the AA cross section of the solar cell module 70 illustrated in FIG. 1.

以下に図1及び図2を参照して、実施形態に係る太陽電池モジュール70の構造を説明する。なお、図1では、封止材50及び保護材55を省略して示している。   Hereinafter, the structure of the solar cell module 70 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, the sealing material 50 and the protective material 55 are omitted.

太陽電池モジュール70は、基板1、複数の太陽電池10、取出し電極20、取出し配線材30、出力配線材35、絶縁フィルム40、封止材50及び保護材55を備える。   The solar cell module 70 includes a substrate 1, a plurality of solar cells 10, an extraction electrode 20, an extraction wiring material 30, an output wiring material 35, an insulating film 40, a sealing material 50, and a protection material 55.

基板1は、複数の太陽電池10及び取出し電極20を形成するための単一基板である。基板1としては、絶縁性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。   The substrate 1 is a single substrate for forming a plurality of solar cells 10 and extraction electrodes 20. As the substrate 1, insulating glass, plastic, or the like can be used.

複数の太陽電池10は、基板1上において、第1方向に沿って形成される。複数の太陽電池10は、第1方向にほぼ直交する第2方向に沿って並列され、互いに電気的に直列に接続されている。   The plurality of solar cells 10 are formed on the substrate 1 along the first direction. The plurality of solar cells 10 are arranged in parallel along a second direction substantially orthogonal to the first direction, and are electrically connected to each other in series.

太陽電池10は、第1電極層11、半導体層12、透明導電膜13及び第2電極層14を有する。第1電極層11、半導体層12、透明導電膜13及び第2電極層14は、周知のレーザパターニングを施されながら基板1上に順次積層される。   The solar cell 10 includes a first electrode layer 11, a semiconductor layer 12, a transparent conductive film 13, and a second electrode layer 14. The first electrode layer 11, the semiconductor layer 12, the transparent conductive film 13 and the second electrode layer 14 are sequentially stacked on the substrate 1 while being subjected to known laser patterning.

第1電極層11は、基板1の主面上に形成されており、導電性及び透光性を有する。第1電極層11として、本実施形態では高い光透過性、低抵抗性、可塑性を有し、低価格であるZnOを用いる。   The first electrode layer 11 is formed on the main surface of the substrate 1 and has conductivity and translucency. As the first electrode layer 11, in this embodiment, ZnO having high light transmittance, low resistance, and plasticity and low cost is used.

半導体層12は、第1電極層11側からの入射光により電荷(電子及び正孔)を生成する。半導体層12としては、例えば、pin接合又はpn接合を基本構造として有するアモルファスシリコン半導体層や微結晶シリコン半導体層の単層体或いは積層体を用いることができる。本実施形態の半導体層12では、2つの光電変換ユニットから構成され、第1電極層11側からそれぞれ非晶質シリコン半導体、微結晶シリコン半導体により構成されたものを用いる。なお、本明細書において、「微結晶」の用語は、完全な結晶状態のみならず、部分的に非結晶状態を含む状態をも意味するものとする。   The semiconductor layer 12 generates electric charges (electrons and holes) by incident light from the first electrode layer 11 side. As the semiconductor layer 12, for example, an amorphous silicon semiconductor layer having a pin junction or a pn junction as a basic structure or a single layer or a stacked body of a microcrystalline silicon semiconductor layer can be used. The semiconductor layer 12 of the present embodiment is composed of two photoelectric conversion units and is composed of an amorphous silicon semiconductor and a microcrystalline silicon semiconductor, respectively, from the first electrode layer 11 side. Note that in this specification, the term “microcrystal” means not only a complete crystal state but also a state partially including an amorphous state.

透明導電膜13は、少なくとも半導体層12上に形成され、基板1の側端部と受光面側の端部両面を覆うように形成する。透明導電膜13により、半導体層12と第2電極層14が合金化することを防止し、半導体層12と第2電極層14の接続抵抗を減少させることができる。   The transparent conductive film 13 is formed on at least the semiconductor layer 12, and is formed so as to cover both the side end portion of the substrate 1 and the end portion on the light receiving surface side. The transparent conductive film 13 can prevent the semiconductor layer 12 and the second electrode layer 14 from being alloyed, and the connection resistance between the semiconductor layer 12 and the second electrode layer 14 can be reduced.

第2電極層14は、透明導電膜13上に形成される。一の太陽電池10の透明導電膜13と第2電極層14は、一の太陽電池10に隣接する他の太陽電池10の第1電極層11に接触する。これにより、一の太陽電池10と他の太陽電池10とが電気的に直列に接続される。   The second electrode layer 14 is formed on the transparent conductive film 13. The transparent conductive film 13 and the second electrode layer 14 of one solar cell 10 are in contact with the first electrode layer 11 of another solar cell 10 adjacent to the one solar cell 10. Thereby, one solar cell 10 and the other solar cell 10 are electrically connected in series.

また、第2電極層14は基板1の側端部と端部両面を覆うように形成され、この部分からなる反射部14´を構成する。なお、本実施形態では、第2電極層14として、厚さが200nmの高い反射率を有するAg膜を用いた。   Further, the second electrode layer 14 is formed so as to cover the side end portion and both end portions of the substrate 1, and constitutes a reflection portion 14 'composed of this portion. In the present embodiment, an Ag film having a high reflectivity with a thickness of 200 nm is used as the second electrode layer 14.

取出し電極20は、複数の太陽電池10によって生成される電荷を取出す。取出し電極20は、太陽電池10と同様に、第1電極層11、半導体層12及び第2電極層14を有する。第1電極層11、半導体層12、第2電極層14及び反射部14´は、周知のレーザパターニングを施されながら基板1上に順次積層される。取出し電極20は、基板1上において、第1方向に沿って形成される。   The extraction electrode 20 extracts charges generated by the plurality of solar cells 10. The extraction electrode 20 includes a first electrode layer 11, a semiconductor layer 12, and a second electrode layer 14, similarly to the solar cell 10. The first electrode layer 11, the semiconductor layer 12, the second electrode layer 14, and the reflecting portion 14 ′ are sequentially stacked on the substrate 1 while performing known laser patterning. The extraction electrode 20 is formed on the substrate 1 along the first direction.

取出し配線材30は、取出し電極20から電荷を取出す。即ち、取出し配線材30は、取出し電極20から電荷を収集する収集電極としての機能を有する。   The extraction wiring member 30 extracts electric charges from the extraction electrode 20. That is, the extraction wiring member 30 has a function as a collection electrode that collects charges from the extraction electrode 20.

取出し配線材30は、導電性の基材と基材の外周にメッキされた半田とから構成される。取出し配線材30は、取出し電極20に沿って(第1方向に沿って)取出し電極20上に半田接続される。基材としては、薄板状、線状或いは縒り線状に成形された銅などを用いることができる。なお、取出し配線材30は、複数箇所において部分的に取出し電極20に半田接続されてもよい。   The lead-out wiring member 30 is composed of a conductive base material and solder plated on the outer periphery of the base material. The extraction wiring member 30 is soldered on the extraction electrode 20 along the extraction electrode 20 (along the first direction). As the substrate, copper or the like formed into a thin plate shape, a linear shape, or a twisted linear shape can be used. The extraction wiring member 30 may be partially soldered to the extraction electrode 20 at a plurality of locations.

出力配線材35は、取出し配線材30によって収集された電荷を太陽電池モジュール70の外部に導く。出力配線材35は、取出し配線材30と同様の構成を有しており、出力配線材35の一端は、取出し配線材30上に半田接続される。この際、出力配線材35と複数の太陽電池10間には絶縁フィルム40が配置され、出力配線材35と複数の太陽電池10が絶縁される。   The output wiring member 35 guides the charges collected by the extraction wiring member 30 to the outside of the solar cell module 70. The output wiring member 35 has the same configuration as that of the extraction wiring member 30, and one end of the output wiring member 35 is soldered on the extraction wiring member 30. At this time, the insulating film 40 is disposed between the output wiring member 35 and the plurality of solar cells 10, and the output wiring member 35 and the plurality of solar cells 10 are insulated.

封止材50は、複数の太陽電池10、取出し電極20、及び取出し配線材30を、基板1と保護材55との間に封止し、太陽電池10に加えられる衝撃を緩衝するように配置される。本実施形態では、封止材50としてEVAを用いる。   The sealing material 50 seals the plurality of solar cells 10, the extraction electrodes 20, and the extraction wiring material 30 between the substrate 1 and the protective material 55, and is arranged so as to buffer the impact applied to the solar cells 10. Is done. In the present embodiment, EVA is used as the sealing material 50.

保護材55は、封止材50上に配置される。本実施形態では保護材55として、PET/Al箔/PETからなる積層体を用いる。   The protective material 55 is disposed on the sealing material 50. In the present embodiment, a laminate made of PET / Al foil / PET is used as the protective material 55.

封止材50及び保護材55に設けられた開口から出力配線材35の電力取出し配線30に接続されていない一方の端部を引き出し、図示しない端子ボックスに接続する。   One end of the output wiring member 35 that is not connected to the power extraction wiring 30 is drawn out from the openings provided in the sealing material 50 and the protective material 55 and connected to a terminal box (not shown).

そして、封止された複数の太陽電池10の端部に、ブチルゴム等からなる絶縁性と耐候性を有する樹脂60によりAl、SUS、又は鉄製のフレーム65を取付けることにより太陽電池モジュール70が完成する。   Then, the solar cell module 70 is completed by attaching an Al, SUS, or iron frame 65 to the end portions of the sealed solar cells 10 with an insulating and weather resistant resin 60 made of butyl rubber or the like. .

本実施形態では、非晶質シリコン半導体と微結晶シリコン半導体とが順次積層された光電変換ユニットを用いたが、微結晶又は非晶質層からなる単層又は3層以上積層された光電変換ユニットを用いても同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, a photoelectric conversion unit in which an amorphous silicon semiconductor and a microcrystalline silicon semiconductor are sequentially stacked is used. However, a photoelectric conversion unit in which a single layer or three or more layers including a microcrystalline or amorphous layer are stacked is used. The same effect can be obtained even if is used.

また、光電変換ユニット間には、ZnO、SnO、SiO、MgZnOからなる中間層を設け、光学的特性を向上させた構造としてもよい。 Further, an intermediate layer made of ZnO, SnO 2 , SiO 2 , or MgZnO may be provided between the photoelectric conversion units so that the optical characteristics are improved.

第1電極層11は、本実施形態で用いたZnOの他、SnO、In、又はTiO、ZnSnOの金属酸化物より選択された一種類あるいは複数種類の積層体により構成してもよい。なお、これらの金属酸化物には、F、Sn、Al、Ga、Nbなどがドープされていてもよい。 The first electrode layer 11 is made of ZnO used in the present embodiment, SnO 2 , In 2 O 3 , or one or more kinds of laminated bodies selected from metal oxides of TiO 2 and Zn 2 SnO 4. It may be configured. Note that these metal oxides may be doped with F, Sn, Al, Ga, Nb, or the like.

本実施形態ではZnOからなる透明導電膜13を形成した後、第2電極層14としてAgの単層体を形成したが、例えば半導体層12上に順次、透明導電膜13として、In、SnO、TiO、ZnSnOの金属酸化物を1又は複数層、第2電極層14としては、Al、Ti、Ni等の金属膜を1又は複数層用いてもよい。また、第2電極層14を少なくとも1層有する構造とすればよく、透明導電膜がない構造としてもよい。 In this embodiment, after forming the transparent conductive film 13 made of ZnO, a single layer of Ag is formed as the second electrode layer 14. For example, the In 2 O 3 is sequentially formed on the semiconductor layer 12 as the transparent conductive film 13. , SnO 2 , TiO 2 , Zn 2 SnO 4 may be one or more layers, and the second electrode layer 14 may be a metal layer made of Al, Ti, Ni, or the like. Moreover, what is necessary is just to make it the structure which has at least 1 layer of the 2nd electrode layer 14, and it is good also as a structure without a transparent conductive film.

封止材50として、EVAの他、EEA等のエチレン系樹脂、PVB、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ樹脂を用いてもよい。   As the sealing material 50, other than EVA, ethylene-based resin such as EEA, PVB, silicone, urethane, acrylic, epoxy resin may be used.

保護材55として、PET/Al箔/PETからなる積層体の他、フッ素系樹脂(ETFE、PVDF、PCTFE等)、PC、PET、PEN、PVF、アクリル等の樹脂の単層体や金属箔を挟んだ構造、及びSUSやガルバリウム等の鋼板、ガラスを用いてもよい。   As the protective material 55, in addition to a laminate made of PET / Al foil / PET, a single layer of a resin such as fluorine resin (ETFE, PVDF, PCTFE, etc.), PC, PET, PEN, PVF, acrylic, or metal foil A sandwiched structure, a steel plate such as SUS or Galvalume, or glass may be used.

ここで、本実施形態の特徴部分である反射部14´について、図1及び図2に基づいて詳細に説明する。   Here, the reflection part 14 ′, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

本実施形態に係る太陽電池モジュール70では、反射部14´は基板1の裏面に第2電極層14を形成する際に受光面側に回り込むように形成され、基板1の側端部及び端部両面を覆う。回り込んだ反射部14´は、受光面において、発電に寄与しない無効領域上を覆い、且つ基板1端部に位置する太陽電池10を覆う。これにより、太陽電池10の半導体層12へ入射する光量を減少させることなく、基板1に入射した光を有効に発電へ寄与させることができる。つまり、直接太陽電池10や取出し電極20が形成されていない端部に入射した入射光や、基板1と第1電極層11、半導体層12と第2電極層14、もしくは第1電極層11と半導体層12の界面で散乱され、反射部14´に入射した光を、再度反射部14´により反射させ、半導体層12に入射させることができる。反射部14´により反射された光は、半導体層12内で電子正孔対を発生させ、pn接合の内部電界により光電流を発生させる。即ち、反射部14´は半導体層12への入射光量を増加させることにより、太陽電池モジュール70の短絡電流を大きくすることに寄与する。基板1の側端部を覆う反射部14´と基板1の間には、透明導電膜13を有する構成としてもよく、有さない場合と同様の効果を得ることができる。   In the solar cell module 70 according to the present embodiment, the reflecting portion 14 ′ is formed so as to go around to the light receiving surface side when the second electrode layer 14 is formed on the back surface of the substrate 1, and the side edge portion and the edge portion of the substrate 1. Cover both sides. The reflecting portion 14 ′ that wraps around covers the invalid area that does not contribute to power generation on the light receiving surface and covers the solar cell 10 located at the end of the substrate 1. Thereby, the light incident on the substrate 1 can be effectively contributed to power generation without reducing the amount of light incident on the semiconductor layer 12 of the solar cell 10. That is, incident light directly incident on the end portion where the solar cell 10 and the extraction electrode 20 are not formed, the substrate 1 and the first electrode layer 11, the semiconductor layer 12 and the second electrode layer 14, or the first electrode layer 11 The light scattered at the interface of the semiconductor layer 12 and incident on the reflecting portion 14 ′ can be reflected again by the reflecting portion 14 ′ and incident on the semiconductor layer 12. The light reflected by the reflecting portion 14 ′ generates electron-hole pairs in the semiconductor layer 12 and generates a photocurrent by the internal electric field of the pn junction. That is, the reflecting portion 14 ′ contributes to increasing the short-circuit current of the solar cell module 70 by increasing the amount of light incident on the semiconductor layer 12. Between the reflection part 14 'which covers the side edge part of the board | substrate 1, and the board | substrate 1, it is good also as a structure which has the transparent conductive film 13, and can obtain the effect similar to the case where it does not have.

また、太陽電池モジュール70の裏面側には、取出し電極20と反射部14´を分離する第1分離溝25が形成され、基板1の端部における絶縁が確保される。また、取出し電極20と複数の太陽電池10は、反射部14´を介して短絡しないようにするため、第2分離溝26が形成され、取出し電極20と複数の太陽電池10は反射部14´からそれぞれ分離される。したがって、本実施形態の複数の太陽電池10は、外部との絶縁性を確保することができる。   A first separation groove 25 that separates the extraction electrode 20 and the reflection portion 14 ′ is formed on the back surface side of the solar cell module 70, and insulation at the end portion of the substrate 1 is ensured. In addition, in order to prevent the extraction electrode 20 and the plurality of solar cells 10 from being short-circuited via the reflection portion 14 ′, a second separation groove 26 is formed, and the extraction electrode 20 and the plurality of solar cells 10 are formed of the reflection portion 14 ′. Are separated from each other. Therefore, the plurality of solar cells 10 of the present embodiment can ensure insulation from the outside.

さらに、太陽電池モジュール70は、形成された反射部14´を覆うように樹脂60を配置し、フレーム65が取り付けられる。樹脂60は、金属からなるフレーム65と太陽電池モジュール70との間に配置され、緩衝材として外部から太陽電池モジュール70に加わる衝撃から守ることができるだけでなく、絶縁性の樹脂60を用いることにより外部との絶縁性をより良く確保することができる。   Furthermore, the solar cell module 70 arrange | positions resin 60 so that reflection part 14 'formed may be covered, and the flame | frame 65 is attached. The resin 60 is disposed between the metal frame 65 and the solar cell module 70, and not only can be protected from an external impact applied to the solar cell module 70 as a cushioning material, but also by using the insulating resin 60. Insulation from the outside can be better secured.

また基板1の受光面上に位置する反射部14´の端部においては、透明導電膜13が反射部14´の端部を覆って、透明導電膜13の端部が露出しないように形成するとよい。これにより、反射部14´が透明導電膜13への水分の浸入を防止し、光透過率を低下することを防止できる。したがって、より良く反射部14´へ入射した光を反射させ、太陽電池10に入射させることができる。   Further, at the end of the reflective portion 14 ′ located on the light receiving surface of the substrate 1, the transparent conductive film 13 covers the end of the reflective portion 14 ′ so that the end of the transparent conductive film 13 is not exposed. Good. Thereby, reflection part 14 'can prevent the penetration | invasion of the water | moisture content to the transparent conductive film 13, and can prevent that the light transmittance falls. Therefore, the light incident on the reflecting portion 14 ′ can be better reflected and incident on the solar cell 10.

以上のように、本発明によれば、受光面から基板1に入射した光を太陽電池モジュール70の端部においても反射させ、再度半導体層12に入射させることにより半導体層12に入射する光量を増加させ、短絡電流を大きくすることのみならず、太陽電池モジュール70の信頼性を向上させることができる。
(太陽電池モジュールの製造方法)
続いて、本実施形態に係る太陽電池モジュール70の製造方法について、図1、図2及び図3を参照して説明する。図3は、図1(a)に記載された太陽電池モジュール70のA´−A´に対応する部分での製造工程を示す拡大断面図である。
As described above, according to the present invention, the light incident on the substrate 1 from the light receiving surface is reflected also at the end of the solar cell module 70 and is incident on the semiconductor layer 12 again, thereby reducing the amount of light incident on the semiconductor layer 12. In addition to increasing the short circuit current, the reliability of the solar cell module 70 can be improved.
(Method for manufacturing solar cell module)
Then, the manufacturing method of the solar cell module 70 which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to FIG.1, FIG.2 and FIG.3. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a manufacturing process at a portion corresponding to A′-A ′ of the solar cell module 70 shown in FIG.

初めに、図3(a)に記載したように、4mm厚のガラスからなる透光性基板1上に、スパッタリングにより600nm厚のZnOからなる第1電極層11を形成する。そして、透光性基板1の第1電極層11側からYAGレーザを照射して、第1電極層11を短冊状にパターニングする。当該レーザ分離加工には、波長約1.06μm、エネルギー密度13J/cm、パルス周波数3kHzのNd:YAGレーザを使用する。 First, as described in FIG. 3A, a first electrode layer 11 made of ZnO having a thickness of 600 nm is formed on a light-transmitting substrate 1 made of glass having a thickness of 4 mm by sputtering. And the YAG laser is irradiated from the 1st electrode layer 11 side of the translucent board | substrate 1, and the 1st electrode layer 11 is patterned in strip shape. For the laser separation processing, an Nd: YAG laser having a wavelength of about 1.06 μm, an energy density of 13 J / cm 3 and a pulse frequency of 3 kHz is used.

次に、図3(b)に記載したようにプラズマ処理装置により、半導体層12を形成する。   Next, as described in FIG. 3B, the semiconductor layer 12 is formed by a plasma processing apparatus.

半導体層12は、SiH、CH、H及びBとの混合ガスを原料ガスとして膜厚10nmのp型非晶質シリコン半導体層を、SiHとHとの混合ガスを原料ガスとして膜厚300nmのi型非晶質シリコン半導体層を、SiH、H及びPHとの混合ガスを原料ガスとして膜厚20nmのn型非晶質シリコン半導体層を形成し、順次積層する。続いて、SiH、H及びBとの混合ガスを原料ガスとして膜厚10nmのp型微結晶シリコン半導体層を、SiHとHとの混合ガスを原料ガスとして膜厚2000nmのi型微結晶シリコン半導体層を、SiH、H及びPHとの混合ガスを原料ガスとして膜厚20nmのn型微結晶シリコン半導体層を形成し順次積層する。以下にプラズマ処理装置の諸条件の詳細を表1に示す。 The semiconductor layer 12 is a p-type amorphous silicon semiconductor layer having a thickness of 10 nm using a mixed gas of SiH 4 , CH 4 , H 2 and B 2 H 6 as a source gas, and a mixed gas of SiH 4 and H 2. An i-type amorphous silicon semiconductor layer having a thickness of 300 nm is formed as a source gas, and an n-type amorphous silicon semiconductor layer having a thickness of 20 nm is formed using a mixed gas of SiH 4 , H 2 and PH 4 as a source gas. Laminate. Subsequently, a p-type microcrystalline silicon semiconductor layer having a film thickness of 10 nm using a mixed gas of SiH 4 , H 2 and B 2 H 6 as a source gas, and a film thickness of 2000 nm using a mixed gas of SiH 4 and H 2 as a source gas. The i-type microcrystalline silicon semiconductor layer is formed by sequentially stacking an n-type microcrystalline silicon semiconductor layer having a thickness of 20 nm using a mixed gas of SiH 4 , H 2 and PH 4 as a source gas. Details of various conditions of the plasma processing apparatus are shown in Table 1 below.

Figure 2011023665
積層された半導体層12、第1電極層11のパターニング位置の横に第1電極層11側からYAGレーザを照射することにより基板1の裏面側に形成された半導体層12を分離するように除去し、短冊状にパターニングする。当該レーザ分離加工には、エネルギー密度0.7J/cm、パルス周波数3kHzのNd:YAGレーザを使用する。
Figure 2011023665
By irradiating the YAG laser from the first electrode layer 11 side next to the patterning position of the stacked semiconductor layer 12 and the first electrode layer 11, the semiconductor layer 12 formed on the back surface side of the substrate 1 is removed so as to be separated. And patterning into strips. For the laser separation processing, an Nd: YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 3 and a pulse frequency of 3 kHz is used.

次に、図3(c)に記載したように、ZnOからなる透明導電膜13を半導体層12上にスパッタリングにより形成する。透明導電膜13は半導体層12がパターニングにより除去された領域、及び基板1の側端部や端部両面にも回りこみ、成膜されるように第2電極層14と同様の方法で形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, a transparent conductive film 13 made of ZnO is formed on the semiconductor layer 12 by sputtering. The transparent conductive film 13 is formed by the same method as that of the second electrode layer 14 so as to reach the region where the semiconductor layer 12 has been removed by patterning and the side edge and both ends of the substrate 1 to form a film. .

そして、図3(d)に記載したように、200nm厚のAg膜を透明導電膜13上にスパッタリングにより成膜し、第2電極層14を形成する。Ag膜は、後述する通り半導体層12がパターニングにより除去された領域、及び基板1の端部を含む受光面の端部にも回り込み、成膜されるように形成する。このとき、受光面側に位置する透明導電膜13の端部は、反射膜14´に覆われるように形成される。   Then, as described in FIG. 3D, an Ag film having a thickness of 200 nm is formed on the transparent conductive film 13 by sputtering to form the second electrode layer 14. As will be described later, the Ag film is formed so as to go around the region where the semiconductor layer 12 is removed by patterning and to the end of the light receiving surface including the end of the substrate 1. At this time, the edge part of the transparent conductive film 13 located in the light-receiving surface side is formed so that it may be covered with reflection film 14 '.

そして、図3(e)に記載したように、半導体層12のパターニング位置の横の部分に、裏面側からYAGレーザを照射することにより半導体層12、透明導電膜13及び第2電極層14を分離し、短冊状にパターニングする。当該レーザ分離加工には、エネルギー密度0.7J/cm、パルス周波数4kHzのNd:YAGレーザを使用する。 And as described in FIG.3 (e), the semiconductor layer 12, the transparent conductive film 13, and the 2nd electrode layer 14 are irradiated by irradiating the side part of the patterning position of the semiconductor layer 12 with a YAG laser from the back surface side. Separate and pattern into strips. For the laser separation processing, an Nd: YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 3 and a pulse frequency of 4 kHz is used.

図3(f)に記載したように、回り込んだ透明導電膜13と第2電極層14は、太陽電池10と取出し電極20から分離するための第2方向に延在する第1分離溝25をレーザにより形成する。同様に、図1に記載された第1方向に延在する第2分離溝26をレーザにより形成し、取出し電極20から分離する。当該レーザ分離加工には、波長約1.06μm、エネルギー密度13J/cm、パルス周波数3kHzのNd:YAGレーザを使用する。なお、第1分離溝25及び第2分離溝26は、有効に絶縁するために1mm以上の幅とするとよい。 As shown in FIG. 3 (f), the transparent conductive film 13 and the second electrode layer 14 wrap around the first separation groove 25 extending in the second direction for separation from the solar cell 10 and the extraction electrode 20. Are formed by a laser. Similarly, the second separation groove 26 extending in the first direction shown in FIG. 1 is formed by laser and separated from the extraction electrode 20. For the laser separation processing, an Nd: YAG laser having a wavelength of about 1.06 μm, an energy density of 13 J / cm 3 and a pulse frequency of 3 kHz is used. The first separation groove 25 and the second separation groove 26 may have a width of 1 mm or more in order to effectively insulate.

以上により、基板1上に互いに直列接続された複数の太陽電池10、取出し電極20、及び反射部14´を形成する。   As described above, the plurality of solar cells 10, the extraction electrode 20, and the reflection portion 14 ′ connected in series to each other are formed on the substrate 1.

図3(g)に記載したように取出し電極20上には、取出し配線材30が配置され、半田接続される。   As shown in FIG. 3G, an extraction wiring member 30 is disposed on the extraction electrode 20 and soldered.

そして、図3(h)に記載したように、複数の太陽電池10上に絶縁フィルム40を配置した後、絶縁フィルム40上に出力配線材35を配置し、出力配線材35の一方の端部が取出し配線材30に接続される。   Then, as described in FIG. 3 (h), after the insulating film 40 is disposed on the plurality of solar cells 10, the output wiring member 35 is disposed on the insulating film 40, and one end portion of the output wiring member 35. Is connected to the extraction wiring member 30.

太陽電池10の第2電極層14及び取出し配線材30上には、図2で示すようにEVAからなる封止材50、及びPET/Al箔/PETからなる保護材55を設ける。この際、電力取出し配線30に接続されていない出力配線材35の一方の端部を封止材50及び保護材55に設けた開口から引き出し、形成する。そして、開口から引き出された出力配線材35の端部に図示しない端子ボックスを接続する。   As shown in FIG. 2, a sealing material 50 made of EVA and a protective material 55 made of PET / Al foil / PET are provided on the second electrode layer 14 and the extraction wiring material 30 of the solar cell 10. At this time, one end of the output wiring member 35 that is not connected to the power extraction wiring 30 is drawn out from the openings provided in the sealing member 50 and the protective member 55 to be formed. Then, a terminal box (not shown) is connected to the end portion of the output wiring member 35 drawn from the opening.

封止された複数の太陽電池10の端部には、図2で示すようにブチルゴム等からなる樹脂60からなる緩衝材が設けられ、Alからなるフレーム65を設けて太陽電池モジュール70が完成する。   As shown in FIG. 2, a buffer material made of resin 60 made of butyl rubber or the like is provided at the end of the sealed plurality of solar cells 10, and a frame 65 made of Al is provided to complete the solar cell module 70. .

以下に、本発明の特徴である第2電極層14のスパッタリング方法について、図4を参照して詳述する。図4は、複数の基板を連続的に搬送して順次スパッタリングを行うインラインスパッタリング装置80の概略図である。図4(a)は、インラインスパッタリング装置80の構造を示す概略図であり、図4(b)は、反応室81内部での基板1の搬送の様子を示した上面図である。なお、図4(b)ではAgからなるターゲット82、ターゲット82を支持する支持部83、基板1の下部に設けられた電極85、及び基板1を搬送するローラー86を省略して示している。   Below, the sputtering method of the 2nd electrode layer 14 which is the characteristics of this invention is explained in full detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of an in-line sputtering apparatus 80 that sequentially conveys a plurality of substrates and sequentially performs sputtering. 4A is a schematic view showing the structure of the in-line sputtering apparatus 80, and FIG. 4B is a top view showing how the substrate 1 is transported inside the reaction chamber 81. As shown in FIG. In FIG. 4B, a target 82 made of Ag, a support portion 83 that supports the target 82, an electrode 85 provided under the substrate 1, and a roller 86 that conveys the substrate 1 are omitted.

第2電極層14は、図4に記載のインラインスパッタリング装置80により形成される。本実施形態では、先ず透光性基板1に、第1電極層11と、半導体層12が順次積層されたものを用意する。そして、図4(a)に示すインラインスパッタリング装置80の反応室81内に、上記半導体層12まで形成した基板1を第2電極層14形成時に60℃〜120℃となるように加熱し、搬送する。反応室81は、真空ポンプ90によって1.0×10−5Pa程度まで排気後、吸気口82よりアルゴンガス(以下単にArと記す)と酸素(以下単にOと記す)を導入して内圧を0.4〜0.7Paに維持する。Agからなるターゲット82は、支持部83上に固定され、この支持部83には電源装置95の正極、防着板84及び基板1の下部に設けた電極85には電源装置の負極をそれぞれ接続し、0.9〜4.0W/cmのDCパワー密度で放電させながら基板1を移動させ、ターゲット83をスパッタリングし、Agからなる第2電極層14を連続的に前記半導体層12上に形成した。 The second electrode layer 14 is formed by the in-line sputtering apparatus 80 illustrated in FIG. In this embodiment, first, a transparent substrate 1 is prepared in which a first electrode layer 11 and a semiconductor layer 12 are sequentially stacked. Then, in the reaction chamber 81 of the in-line sputtering apparatus 80 shown in FIG. 4A, the substrate 1 formed up to the semiconductor layer 12 is heated to 60 ° C. to 120 ° C. when the second electrode layer 14 is formed, and conveyed. To do. The reaction chamber 81 is evacuated to about 1.0 × 10 −5 Pa by the vacuum pump 90, and then introduced with argon gas (hereinafter simply referred to as Ar) and oxygen (hereinafter simply referred to as O 2 ) through the intake port 82, and the internal pressure is increased. Is maintained at 0.4 to 0.7 Pa. A target 82 made of Ag is fixed on a support portion 83, and a positive electrode of a power supply device 95 is connected to the support portion 83, and a negative electrode of the power supply device is connected to an electrode 85 provided on the bottom plate 84 and the substrate 1. Then, the substrate 1 is moved while discharging at a DC power density of 0.9 to 4.0 W / cm 2 , the target 83 is sputtered, and the second electrode layer 14 made of Ag is continuously formed on the semiconductor layer 12. Formed.

本実施形態では、ターゲット82と基板1の間には、防着板84を配置し、防着板84の開口を介して基板1にAg膜が成膜される。防着板84の開口は、基板搬送方向に対してほぼ直交する方向において基板1の長さに比べ大きい開口が設けられ、基板1の第1方向の両端部に成膜種がより回り込み易いように形成されている。   In the present embodiment, an adhesion preventing plate 84 is disposed between the target 82 and the substrate 1, and an Ag film is formed on the substrate 1 through the opening of the adhesion preventing plate 84. The opening of the deposition preventing plate 84 is provided with a larger opening than the length of the substrate 1 in a direction substantially orthogonal to the substrate transport direction so that the film formation species can more easily enter both ends of the substrate 1 in the first direction. Is formed.

なお、本実施形態のように透明導電膜13としてZnO、第2電極層14としてAgの単層体を形成する場合以外においても同様に、ターゲット82として今回用いたZnOやAgの代わりにIn、SnO、TiO、ZnSnO等の金属酸化物やAl、Ti、Ni等の金属をセットし、スパッタリングすることにより透明導電膜13、第2電極層14を形成することができる。また、複数の同様な装置を用いることにより、もしくはターゲット83を替えて繰り返しスパッタリングすることにより複数層の透明導電膜13、第2電極層14を形成することができる。 It should be noted that, similarly to the present embodiment, in the case where ZnO is formed as the transparent conductive film 13 and Ag single layer is formed as the second electrode layer 14, similarly, In 2 is used instead of ZnO and Ag used this time as the target 82. A transparent conductive film 13 and a second electrode layer 14 can be formed by setting and sputtering a metal oxide such as O 3 , SnO 2 , TiO 2 , Zn 2 SnO 4, or a metal such as Al, Ti, or Ni. it can. Moreover, the transparent conductive film 13 and the second electrode layer 14 having a plurality of layers can be formed by using a plurality of similar apparatuses or by repeatedly sputtering the target 83.

さらに、本実施形態ではインラインスパッタリング装置80として、直流(DC)スパッタリング装置を用いたが、高周波スパッタリング、マグネトロンスパッタリング等を適用することができる。   Further, in this embodiment, a direct current (DC) sputtering apparatus is used as the inline sputtering apparatus 80, but high frequency sputtering, magnetron sputtering, or the like can be applied.

また、回り込んだ透明導電膜13と第2電極層14は、第1電極層11、半導体層12、透明導電膜13、第2電極層14が積層されて構成される太陽電池10と取出し電極20から分離するために第2方向へ延在する1mmの第1分離溝25をレーザにより形成する。同様に、図1に記載された第1方向へ延在する1mmの第2分離溝26をレーザにより形成し、取出し電極20から分離する。これにより、太陽電池10が封止材50を介して保護材55で封止されたとき、太陽電池10は外部との絶縁性が確保され、信頼性を向上させることができる。   Further, the transparent conductive film 13 and the second electrode layer 14 that have wrapped around are the solar cell 10 and the extraction electrode that are configured by laminating the first electrode layer 11, the semiconductor layer 12, the transparent conductive film 13, and the second electrode layer 14. In order to separate from 20, a 1 mm first separation groove 25 extending in the second direction is formed by laser. Similarly, a 1 mm second separation groove 26 extending in the first direction shown in FIG. 1 is formed by laser and separated from the extraction electrode 20. Thereby, when the solar cell 10 is sealed with the protective material 55 via the sealing material 50, the solar cell 10 is ensured to be insulated from the outside and can be improved in reliability.

以上のように、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、受光面から基板1に入射した光を反射部14´で反射させ、再度半導体層12に入射させることにより短絡電流を大きくすることのみならず、太陽電池モジュール90と外部との絶縁性を確保することができるため、信頼性を向上させることができる。即ち、本発明の太陽電池の製造方法では、太陽電池モジュールの出力向上と太陽電池の信頼性の低下防止を両立することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a solar cell module of the present invention, the light incident on the substrate 1 from the light receiving surface is reflected by the reflecting portion 14 ′ and incident again on the semiconductor layer 12 to increase the short-circuit current. In addition, since the insulation between the solar cell module 90 and the outside can be ensured, the reliability can be improved. That is, in the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, it is possible to achieve both improvement in output of the solar cell module and prevention of reduction in reliability of the solar cell.

1…基板
10…太陽電池
11…第1電極層
12…半導体層
13…透明導電膜
14…第2電極層
14´…反射部
20…取出し電極
25…第1分離溝
26…第2分離溝
30…取出し配線材
35…出力配線材
40…絶縁フィルム
50…封止材
55…保護材
70…太陽電池モジュール
80…インラインスパッタリング装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 10 ... Solar cell 11 ... 1st electrode layer 12 ... Semiconductor layer 13 ... Transparent conductive film 14 ... 2nd electrode layer 14 '... Reflecting part 20 ... Extraction electrode 25 ... 1st separation groove 26 ... 2nd separation groove 30 ... Extraction wiring material 35 ... Output wiring material 40 ... Insulating film 50 ... Sealing material 55 ... Protection material 70 ... Solar cell module 80 ... In-line sputtering device

Claims (7)

透光性基板と、
前記透光性基板上の第1面上に形成された太陽電池と、
前記太陽電池の一部を構成する電極と同じ材料からなり、前記透光性基板の第2の面に設けられ、且つ前記基板側からの光を反射する第1反射部と、
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
A translucent substrate;
A solar cell formed on the first surface of the translucent substrate;
A first reflective portion made of the same material as an electrode constituting a part of the solar cell, provided on the second surface of the translucent substrate, and reflecting light from the substrate side;
A solar cell module comprising:
透光性基板と、
前記透光性基板上の第1面上に形成された太陽電池と、
前記太陽電池の一部を構成する電極と同じ材料からなり、前記透光性基板の側端面に設けられ、且つ前記基板側からの光を反射する第2反射部と、
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
A translucent substrate;
A solar cell formed on the first surface of the translucent substrate;
Made of the same material as the electrode constituting a part of the solar cell, provided on the side end face of the translucent substrate and reflecting light from the substrate side;
A solar cell module comprising:
透光性基板と、
前記透光性基板上の第1面上に形成された太陽電池と、
前記太陽電池の一部を構成する電極と同じ材料からなり、前記透光性基板の第2の面に設けられ、且つ前記基板側からの光を反射する第1反射部と、
前記太陽電池の一部を構成する電極と同じ材料からなり、前記透光性基板の側端面に設けられ、且つ前記基板側からの光を反射する第2反射部と、
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
A translucent substrate;
A solar cell formed on the first surface of the translucent substrate;
A first reflective portion made of the same material as an electrode constituting a part of the solar cell, provided on the second surface of the translucent substrate, and reflecting light from the substrate side;
Made of the same material as the electrode constituting a part of the solar cell, provided on the side end face of the translucent substrate and reflecting light from the substrate side;
A solar cell module comprising:
前記第1反射部と前記透光性基板との間に透光性導電膜が存在することを特徴とする請求項1もしくは請求項3記載の太陽電池モジュールの製造方法。   4. The method for manufacturing a solar cell module according to claim 1, wherein a light-transmitting conductive film exists between the first reflecting portion and the light-transmitting substrate. 5. 前記透光性基板の第2面上において、前記第1反射部は前記透光性導電膜の端部を覆うことを特徴とする請求項4記載の太陽電池モジュール。   5. The solar cell module according to claim 4, wherein on the second surface of the translucent substrate, the first reflecting portion covers an end portion of the translucent conductive film. 前記第1反射部は、前記透光性基板の第1面側にも延在し、回り込んでいることを特徴とする請求項1もしくは請求項3記載の太陽電池モジュールの製造方法。   4. The method for manufacturing a solar cell module according to claim 1, wherein the first reflecting portion extends and wraps around also on the first surface side of the translucent substrate. 5. 前記第1反射部は、前記透光性基板に形成された前記太陽電池において電流が流れる方向と異なる方向の端部に形成されたことを特徴とする請求項1もしくは請求項3記載の太陽電池モジュール。   4. The solar cell according to claim 1, wherein the first reflecting portion is formed at an end portion in a direction different from a direction in which a current flows in the solar cell formed on the translucent substrate. module.
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