JP2011096774A

JP2011096774A - 薄膜系太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2011096774A
Application number: JP2009247688A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sakio; 進崎尾; Hideo Takei; 日出夫竹井; Kazuya Saito; 一也斉藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】
高い発電効率を維持できる薄膜系太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】
透光性絶縁基板上に、導電性金属酸化物層と、光電変換層及び裏面電極とを有する薄膜系太陽電池モジュールにおいて、導電性金属酸化物層の抵抗損を低減する、線幅の細く予め設定したパターンのフィンガー電極が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜系太陽電池モジュールに関するものである。

地球温暖化の問題を解決するため、CO²の排出を抑える一つの手段として太陽光発電が注目されているが、その普及には、安価で、光電変換効率の高い太陽電池が望まれている。

この目的で開発された太陽電池モジュールとしてガラス基板上に透明導電膜層、光電変換層を成す非晶質シリコン層及び裏面電極を積層して成るものが種々提案されている（特許文献1及び特許文献2）。この種の太陽電池モジュールでは、例えば特許文献1に記載されているように、まずガラス基板上に透明導電膜層が形成され、形成された基板上の透明導電膜はパターニング処理されて、基板上の透明導電膜層は複数のユニットに分割される。その上に非晶質シリコン層が形成され、形成された非晶質シリコン層はパターニング処理されて、非晶質シリコン層を選択的に除去する。その後、裏面電極が形成される。

また、特許文献2に記載されたものは、透明基板上にスパッタリング法により透明導電膜を形成し、形成した透明導電膜をレーザー照射により短冊状にパターニングし、続いてプラズマCVD法により光電変換層を形成し、形成した光電変換層をレーザー照射により短冊状にパターニングし、そしてパターニングした光電変換層上に裏面電極を形成することで構成されている。

特開平８‐２０４２１７特開２００８‐３４７４４

前述のような先行技術による太陽電池モジュールでは、ガラス基板とその上に形成される透明導電膜は７〜１２オーム程度のシート抵抗があり、大面積の薄膜系太陽電池モジュールでは発電効率が低下するという問題がある。

本発明は、先行技術の太陽電池に伴うこのような問題点を解決して、高い発電効率を維持できる薄膜系太陽電池モジュールを提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、本発明によれば、透光性絶縁基板上に、導電性金属酸化物層と、光電変換層及び裏面電極とを有する薄膜系太陽電池モジュールにおいて、導電性金属酸化物層の抵抗損を低減する、線幅の細く予め設定したパターンのフィンガー電極を設けたことを特徴としている。

本発明による薄膜系太陽電池モジュールにおいては、フィンガー電極を透光性絶縁基板上に形成した後、導電性金属酸化物層が積層され得る。

代わりに、導電性金属酸化物層を透光性絶縁基板上に形成した後、フィンガー電極が積層され得る。

フィンガー電極は、導電性金属酸化物層の抵抗値より低い抵抗値をもつ金、銀、銅のような材料で構成され得る。

また、本発明による薄膜系太陽電池モジュールにおいては、好ましくは、フィンガー電極は、狭いピッチでしかも膜厚を厚く形成され得る。

フィンガー電極は、好ましくは、金属ペーストまたはインクを用いて印刷により形成され得る。代わりに、フィンガー電極は、感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィにより形成することもできる。

フィンガー電極は、互いに平行に透光性絶縁基板の一側縁部から対向した他側縁部まで互いに平行にのび得る。

本発明による薄膜系太陽電池モジュールにおいては、線幅の細く予め設定したパターンのフィンガー電極を導電性金属酸化物層と組み合わせて設けたことにより、シート抵抗を１オーム／□以下にすることができ、これにより、特に薄膜系太陽電池モジュールを大面積で実施する場合には発電効率の低下を大幅に改善することができるようになる。

また、本発明による薄膜系太陽電池モジュールにおいて、狭いピッチでしかも膜厚を厚くしてフィンガー電極を形成した場合には、開口率を上げしかも抵抗損失をさらに低減することができる。

本発明による薄膜系太陽電池モジュールの要部の一実施形態を示す概略図。図１に示す薄膜系太陽電池モジュールの部分Ａの概略拡大図。図２の薄膜系太陽電池モジュールの線III−IIIに沿った概略端面図。図２の薄膜系太陽電池モジュールの線IV−IVに沿った概略端面図。図２の薄膜系太陽電池モジュールの線V−Vに沿った概略端面図。本発明による薄膜系太陽電池モジュールの変形実施形態を示す、図５と同様な概略端面図。

以下添付図面を参照して本発明による薄膜系太陽電池モジュールの一実施形態について説明する。
図１〜図５には、本発明の一実施形態による薄膜系太陽電池モジュールを示し、１は透光性絶縁基板を構成するガラス基板（例えば厚さ４ｍｍ）であり、このガラス基板１上には、金、銀、銅のような導電性の良い材料から成るフィンガー電極２が狭いピッチ（例えば２００ｍｍ）で設けられ、フィンガー電極２の一端は、ガラス基板１上の一側端部に沿って設けた共通端子２ａに接続され、またフィンガー電極２の他端は、ガラス基板１上の対向側端部に沿って設けた共通端子２ｂに接続されている。フィンガー電極２の幅は例えば１０〜２００μｍ、高さすなわち厚さ例えば１〜３０μｍ程度の範囲に設定され得る。またフィンガー電極２の各線はパターニング技術により適当に形成した図１に示すように図面の上下にのびる溝３によって複数の部分に電気的に分離されている。フィンガー電極のピッチ幅は１００〜２０００μｍで互いに平行に透光性絶縁基板の一側縁部から対向した他側縁部までにのびる。ガラス基板１上におけるフィンガー電極２の形成は、金属ペーストまたはインクを用いて印刷により行うのが好ましい。代わりに、フィンガー電極２は、感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィにより形成することもできる。

また、特に図５に示すようにフィンガー電極２を覆って、ガラス基板１上全体に、導電性金属酸化物層４が形成されている。この導電性金属酸化物層４の形成には任意の適当な成膜法が用いられる。この導電性金属酸化物層４はＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＴＯなどのような透明導電性材料から成っている。導電性金属酸化物層４は図３及び図４に示すように溝３で電気的に分離されており、従って図１の図面の上下方向に伸びる短冊状に形成されている。

図面において、５は、光電変換層を構成しているアモルファスシリコン層であり、このアモルファスシリコン層５は、導電性金属酸化物層４上及びフィンガー電極２及び導電性金属酸化物層４に設けた電気的分離用溝３に形成されている。アモルファスシリコン層５の形成も任意の適当な成膜法が用いられ得る。導電性金属酸化物層４上に形成されたアモルファスシリコン層５は、その形成の際に叉は形成後にマスクを用いたパターニングにより、図３及び図４に示すように溝６により分離されて、これにより複数の単位光電変換素子が構成している。

図３、図４及び図５において、７は裏面電極であり、この裏面電極７は図３及び図４に示すようにアモルファスシリコン層５の分離溝６内にも形成され、そして溝８で各単位裏面電極に分離されている。各単位裏面電極は、組合わさった導電性金属酸化物層４の区分に電気的に接続されている。このようにして、直列に接続された複数の細長い素子が設けられる。

図６には、本発明の変形実施形態を示し、この場合には、ガラス基板１上にまず導電性金属酸化物層４が形成され、その上にフィンガー電極２が形成されている。その他の構成は図１〜図５の実施形態と実質的に同様である。

ところで、本発明の別の実施形態では、入射してくる光の反射率を低減して発電効率を高めるために、ガラス基板１上に、透光性の凸凹層を形成し、その上に導電性金属酸化物層４上及びフィンガー電極２を積層するように構成される。この場合、透光性の凸凹層はガラス基板１上にシルセキシオキサン（ダウコーニング社製Ｆｏｘ−１６）を塗布し、ナノインプリント法によりモールドと反転した形状の凸凹をシルセキシオキサン層に転写し、これを２００〜３００℃程度で焼成することにより形成することができる。このようにしてガラス基板１上に形成した透光性の凸凹層は、反射率を低減し、そして界面での光の屈折によりａ−Ｓｉ層中での光路長を長くさせ、それにより発電効率を向上させることができる。

１：ガラス基板
２：フィンガー電極
２ａ、２ｂ：共通端子
３：溝
４：導電性金属酸化物層
５：アモルファスシリコン層
６：溝
７：裏面電極
８：溝

Claims

透光性絶縁基板上に、導電性金属酸化物層と、光電変換層及び裏面電極とを有する薄膜系太陽電池モジュールにおいて、
導電性金属酸化物層の抵抗損失を低減する、線幅の細く予め設定したパターンのフィンガー電極を設けたことを特徴とする薄膜系太陽電池モジュール。
透光性絶縁基板上に、透光性の凸凹層が設けられ、この透光性の凸凹層上にフィンガー電極及び導電性金属酸化物層が積層されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
透光性絶縁基板上に、フィンガー電極及び導電性金属酸化物層の順に設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
透光性絶縁基板上に、導電性金属酸化物層及びフィンガー電極の順に設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
フィンガー電極は、導電性金属酸化物層の抵抗値より低い抵抗値をもつ構成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
フィンガー電極が線幅１０〜２００μｍ、膜厚１〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
フィンガー電極が、金属ペーストまたはインクを用いて印刷により形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
フィンガー電極が、感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。
フィンガー電極が、ピッチ幅１００〜２０００μｍで互いに平行に透光性絶縁基板の一側縁部から対向した他側縁部までにのび、各々がフィンガー電極に直角にのびる溝により複数の線部分に電気的に分離されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜系太陽電池モジュール。