JP2011124435A - Thin film type solar cell module and method of manufacturing thin film type solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁透光性基板に電極層と発電層とを積層して得られる薄膜型太陽電池モジュール及び薄膜型太陽電池モジュール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 obtained by laminating an electrode layer and a power generation layer on an insulating translucent substrate, and a method for manufacturing the thin-film solar cell module.
無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを利用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険もなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。 Solar cells are attracting attention because they can generate power using inexhaustible solar energy, are clean without discharging exhaust gas, and are safe without danger of releasing radioactivity. Yes.
特に絶縁透光性基板に透明な第一電極と光電変換層と第二電極を積層して得られる薄膜型太陽電池は、使用している材料が少なく、資源枯渇の問題が少ないために注目されている。 In particular, thin-film solar cells obtained by laminating a transparent first electrode, photoelectric conversion layer, and second electrode on an insulating translucent substrate are attracting attention because they use fewer materials and have less resource depletion problems. ing.
図１は、薄膜型太陽電池の層構成を簡単に説明する概念図の一例である。薄膜型太陽電池１０５の層構成は、絶縁透光性基板１０１に第一電極層１０２と光電変換層１０３（具体的にはｐ層、ｉ層、ｎ層を持つ）及び第二電極層１０４が順次積層されたものであるが、各層に溝１１０、１１１、１１３が形成されている。 FIG. 1 is an example of a conceptual diagram for briefly explaining the layer structure of a thin film solar cell. The layer structure of the thin film solar cell 105 is that an insulating translucent substrate 101 includes a first electrode layer 102, a photoelectric conversion layer 103 (specifically, having a p layer, an i layer, and an n layer) and a second electrode layer 104. Although sequentially stacked, grooves 110, 111, and 113 are formed in each layer.
すなわち第一電極層１０２に第一溝１１０が形成され、第一電極層１０２が複数に分割されている。また光電変換層１０３には第二溝１１１が形成され、光電変換層１０３が複数に分割され、さらに当該第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入して溝底部で第一電極層１０２と接している。 That is, the 1st groove | channel 110 is formed in the 1st electrode layer 102, and the 1st electrode layer 102 is divided | segmented into plurality. A second groove 111 is formed in the photoelectric conversion layer 103, and the photoelectric conversion layer 103 is divided into a plurality of parts. Further, a part of the second electrode layer 104 enters the second groove 111 and is formed at the bottom of the groove. It is in contact with one electrode layer 102.
さらに第二電極層１０４と光電変換層１０３を切除して第一電極層１０２の表面に至る第三溝１１３が設けられている。 Further, a third groove 113 is formed by cutting the second electrode layer 104 and the photoelectric conversion layer 103 and reaching the surface of the first electrode layer 102.
また薄膜型太陽電池１０５の端部近傍には、第二電極層１０４と光電変換層１０３を切除して第一電極層１０２に至る３列の電極接続溝１１６が設けられている。電極接続溝１１６には半田１１７が流し込まれ、積層体の上部に配されたリード１１８が接続されている。リード１１８は半田１１７を介して第一電極層１０２と連通している。図示していないが、第二電極層１０４も別のリード１１８と半田１１７を介して電気的に連通している。 Near the end of the thin-film solar cell 105, three rows of electrode connection grooves 116 extending from the second electrode layer 104 and the photoelectric conversion layer 103 to the first electrode layer 102 are provided. Solder 117 is poured into the electrode connection groove 116, and a lead 118 disposed on the upper portion of the laminate is connected. The lead 118 communicates with the first electrode layer 102 through the solder 117. Although not shown, the second electrode layer 104 is also in electrical communication with another lead 118 via solder 117.
また電極接続溝１１６の外側には、分離溝１１９が形成されている。 A separation groove 119 is formed outside the electrode connection groove 116.
さらに絶縁透光性基板１０１の最も外側の部位は、積層体が除去された裸地部１２０となっている。 Furthermore, the outermost part of the insulating translucent substrate 101 is a bare ground portion 120 from which the laminate is removed.
また薄膜型太陽電池１０５の表面は絶縁性封止材と裏面支持材が覆い外部環境から温度や水分の浸入、応力から太陽電池セルを保護している。 The surface of the thin-film solar cell 105 is covered with an insulating sealing material and a back surface support material to protect the solar battery cells from temperature, moisture intrusion and stress from the external environment.
薄膜型太陽電池１０５は、第一電極層１０２に設けられた第一溝１１０と、光電変換層１０３及び第二電極層１０４に設けられた第三溝１１３によって各薄膜が区画され、独立したセルが形成されている。そして前記した様に、第二溝１１１の中に第二電極層１０４の一部が進入し、第二電極層１０４の一部が第一電極層１０２と接しており、一つのセルは隣接するセルと電気的に直列に接続されている。 In the thin film solar cell 105, each thin film is partitioned by a first groove 110 provided in the first electrode layer 102 and a third groove 113 provided in the photoelectric conversion layer 103 and the second electrode layer 104, so that independent cells are provided. Is formed. As described above, a part of the second electrode layer 104 enters the second groove 111, a part of the second electrode layer 104 is in contact with the first electrode layer 102, and one cell is adjacent. It is electrically connected in series with the cell.
すなわち光電変換層１０３で発生した電流は、第一電極層１０２側から第二電極層１０４側に向かって流れるが、第二電極層１０４の一部が第二溝１１１を介して第一電極層１０２と接しており、最初のセルで発生した電流が隣のセルの第一電極層１０２に流れる。そのため電圧が順次加算されていく。 That is, the current generated in the photoelectric conversion layer 103 flows from the first electrode layer 102 side toward the second electrode layer 104 side, but a part of the second electrode layer 104 passes through the second groove 111 to form the first electrode layer. The current generated in the first cell flows through the first electrode layer 102 of the adjacent cell. Therefore, the voltages are added sequentially.
そして電力は、端部に設けられたリード１１８によって外部に取り出される。 Then, the electric power is taken out to the outside by the lead 118 provided at the end.
このような構成に、適宜枠等の構造材料や端子ボックス、ケーブルを付加して薄膜型太陽電池モジュールを完成させる。 A thin-film solar cell module is completed by appropriately adding a structural material such as a frame, a terminal box, and a cable to such a configuration.
太陽電池モジュールは、多くの場合、屋外に置かれる。従って太陽電池モジュールは過酷な環境にさらされることとなる。また太陽電池モジュールは、１０年以上の長期にわたって使用させるべきものであり、耐候性、特に湿気に対しての構造が屋外使用における劣化に影響を及ぼす。シリコン系、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系薄膜型太陽電池モジュールは、結晶系に比べ水分、湿気に弱く、耐湿性に対して対策した構造が求められている。 Solar cell modules are often placed outdoors. Therefore, the solar cell module is exposed to a harsh environment. The solar cell module should be used for a long period of 10 years or longer, and the weather resistance, particularly the structure against moisture, affects the deterioration in outdoor use. Silicon-based, CIS-based, and CIGS-based thin-film solar cell modules are required to have a structure that is less susceptible to moisture and moisture than crystal systems and that takes measures against moisture resistance.
これに対し、たとえば水蒸気透過性の低い物質を太陽電池セルの周縁部の吸着材として用いることが特許文献１、２に述べられている。また、特に分子量や添加材料を規定したポリイソブチレンを適用することが特許文献３に述べられている。さらに、特許文献４には、貫通孔の断面に絶縁性封止材と同じ材質の、別体の絶縁性封止材を介在させてラミネート成形させ太陽電池モジュールを完成させる製造方法について述べられている。 On the other hand, Patent Documents 1 and 2 describe, for example, that a substance having low water vapor permeability is used as the adsorbent for the peripheral portion of the solar battery cell. In addition, Patent Document 3 describes that polyisobutylene in which molecular weight and additive materials are specified is applied. Furthermore, Patent Document 4 describes a manufacturing method in which a solar cell module is completed by laminating a separate insulating sealing material, which is the same material as the insulating sealing material, in the cross section of the through hole. Yes.
しかしながら、前記の先行技術の例を適用しても耐湿性の向上効果が期待したほどでないという課題が生じている。 However, even if the prior art example is applied, there is a problem that the effect of improving the moisture resistance is not as expected.
本発明は、外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して耐湿性を向上させ、薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることを課題とする。 The present invention improves moisture resistance by preventing moisture and moisture from entering the thin-film solar cell module from the outside, prevents performance deterioration of the thin-film solar cell module, and ensures electrical insulation, and is thin-film type An object is to improve the service life of the solar cell module.
上記課題を解決する本発明の第１は、
「光透過側から順に、少なくとも、０．５ｍ2以上の絶縁透光性基板と、第一電極層と、１以上の光電変換ユニットを含む半導体層と、第二電極層と、絶縁性封止材と、裏面支持材とを備える薄膜型太陽電池モジュールであって、
前記絶縁透光性基板の一主面上に少なくとも前記第一電極層と前記１以上の光電変換ユニットと前記第二電極層とを含む積層体を備え、
前記積層体は、複数の光電変換セルを形成するように直線状で互いに平行な複数本の第一電極層分離溝、半導体層分離溝、および裏面電極層分離溝によってそれぞれ分割され、かつ、それら複数の光電変換セルが前記半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されてなる集積型薄膜太陽電池として機能する積層体であって、
前記絶縁透光性基板の前記一主面の周縁部には前記積層体が存在しない裸地部を備え、
前記絶縁性封止材は前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆するものであり、
前記裏面支持材は貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔であり、
前記貫通孔は少なくとも前記電気出力配線と充填材とによって充填されており、
前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュール」である。
The first of the present invention to solve the above problems is
“In order from the light transmitting side, at least 0.5 m 2 or more insulating translucent substrate, first electrode layer, semiconductor layer including one or more photoelectric conversion units, second electrode layer, and insulating sealing A thin-film solar cell module comprising a material and a back support material,
A laminate including at least the first electrode layer, the one or more photoelectric conversion units, and the second electrode layer on one main surface of the insulating translucent substrate,
The stacked body is divided by a plurality of first electrode layer separation grooves, semiconductor layer separation grooves, and back electrode layer separation grooves that are linear and parallel to each other so as to form a plurality of photoelectric conversion cells, and A laminate that functions as an integrated thin film solar cell in which a plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected in series with each other through the semiconductor layer separation groove,
In the peripheral portion of the one main surface of the insulating translucent substrate, a bare ground portion where the laminate does not exist,
The insulating sealing material covers a part or all of the bare portion and the laminate.
The back support material includes a through hole,
The through hole is a through hole for passing an electric output wiring for taking out the electric output from the photoelectric conversion cell to the outside,
The through hole is filled with at least the electrical output wiring and a filler,
The filler has a water vapor permeability of 0.2 g / (m 2 · Day) or less, an electrical resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or more, and a thickness of 1 mm or more, Thin film type solar cell module ".
従来技術では太陽電池セルの周端部に水蒸気透過率が低く、吸湿機能やガス吸収機能を有する吸着材を用いることが述べられているが、裏面支持材に設けられた貫通孔の湿分、水分の浸入に対しての構造については述べられていない。裏面支持材に備えられた貫通孔に対しては、太陽電池モジュールの外観不良発生の防止や製造工程の簡素化を目的として、絶縁性封止材を介在させることが述べられているが、耐湿性向上を目的とした構造については述べられていない。従来は、端部からの水分、湿分の浸入を主たる課題と捉えて、対策することで改善されてきた。相対的に、貫通孔からの水分、湿分の浸入については課題と捉えず考えられていなかった。電気出力配線を通過させるための貫通孔には、電気出力配線を通過させるため、電気出力配線と、裏面支持材との隙間を埋めるために、主にシリコーンが用いられてきた。シリコーンは、取扱性の容易さと、電気出力配線の腐食防止という点で好ましい。しかし、シリコーンの水蒸気透過率は、２０〜１００ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）程度と高く、水分、湿分を透過させてしまう。従来技術に対し、本発明では裏面支持材に設けた貫通孔に水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下と低い充填材を充填することを特徴としている。貫通孔からの湿分、水分による太陽電池セルへのダメージは、太陽電池セルの中央付近にダメージを与えることとなり、複数の光電変換セルが半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されている集積型薄膜太陽電池にとって、隣接するセルに電流が流れることを妨げる結果となる。そのため薄膜型太陽電池セルの性能を大きく劣化させる。裏面支持材に設けた貫通孔に充填材を充填することで、湿分、水分が薄膜型太陽電池セルに浸入し、セルにダメージを与え、薄膜型太陽電池モジュールの性能を劣化させることを防止する。また、貫通孔には電気出力配線も備えられていることから、充填材は電気抵抗値１×１０10Ω・ｃｍ以上と高抵抗値である必要がある。 In the prior art, it is stated that the water vapor permeability is low at the peripheral edge of the solar battery cell, and that an adsorbent having a moisture absorption function and a gas absorption function is used, but the moisture content of the through-hole provided in the back surface support material, No structure for moisture ingress is described. It is stated that an insulating sealing material is interposed in the through-hole provided in the back surface support material for the purpose of preventing the appearance defect of the solar cell module and simplifying the manufacturing process. There is no mention of structures aimed at improving performance. Conventionally, it has been improved by taking moisture and moisture ingress from the edge as a main problem and taking countermeasures. Relatively, the intrusion of moisture and moisture from the through hole was not considered as an issue. Silicone has mainly been used in the through-hole for passing the electric output wiring in order to fill the gap between the electric output wiring and the back surface support material in order to pass the electric output wiring. Silicone is preferable in terms of ease of handling and prevention of corrosion of electrical output wiring. However, the water vapor permeability of silicone is as high as about 20 to 100 g / (m 2 · Day), and allows moisture and moisture to pass therethrough. In contrast to the prior art, the present invention is characterized in that a through-hole provided in the back support material is filled with a filler having a low water vapor permeability of 0.2 g / (m 2 · Day) or less. Damage to the solar cells due to moisture and moisture from the through-holes will cause damage to the vicinity of the center of the solar cells, and a plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected in series with each other through the semiconductor layer separation grooves. As a result, the integrated thin-film solar cell is prevented from flowing current to adjacent cells. Therefore, the performance of the thin film solar cell is greatly deteriorated. Filling the through-holes on the back support material with filler prevents moisture and moisture from entering the thin-film solar cells, damaging the cells and degrading the performance of the thin-film solar module. To do. In addition, since the through-hole is also provided with electrical output wiring, the filler needs to have a high resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or more.
また、本発明の第２は、
「前記充填材は、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上である、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
The second of the present invention is
“The above-mentioned filler is one or more selected from the group consisting of a polyisobutylene resin, a urethane isobutylene resin, and a silicone isobutylene resin”.
また、本発明の第３は、
「前記充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、吸湿性をもつ無機充填材が７５から１００重量部添加された材料である、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
The third aspect of the present invention is
“The thin film solar cell module is a material in which 75 to 100 parts by weight of an inorganic filler having a hygroscopic property is added to 100 parts by weight of polyisobutylene”.
本発明の充填材は、無機充填材に吸湿性を持つ材料を選び、かつポリイソブチレン１００重量部に対して、無機充填材を７５〜１００重量部添加した材料である。無機充填材を７５〜１００重量部添加することで、硬度が高くなり作業性が低下するが、水蒸気透過率を低くできることと電気抵抗値を高く設計することができ、電気出力配線が備わった貫通孔からの湿分、水分の浸入という課題を克服できる。 The filler of the present invention is a material in which a material having hygroscopicity is selected as the inorganic filler and 75 to 100 parts by weight of the inorganic filler is added to 100 parts by weight of polyisobutylene. Addition of 75 to 100 parts by weight of inorganic filler increases the hardness and reduces workability, but can reduce the water vapor transmission rate and can be designed to have a high electrical resistance, and has a through-hole equipped with electrical output wiring. The problem of moisture and moisture intrusion from the hole can be overcome.
また、本発明の第４は、
「前記無機充填材は、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト及びタルクからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
The fourth aspect of the present invention is
“The inorganic filler is at least one selected from the group consisting of silica gel, alumina, zeolite, and talc”.
また、本発明の第５は、
「前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆する前記絶縁性封止材の、前記絶縁透光性基板の前記一主面の平面方向の周縁部には、
前記貫通孔を充填する充填材と同じ材質の材料が、
前記絶縁透光性基板の裸地部と、前記裏面支持材の周縁部と、それぞれに接するように配置されていることを特徴とする、前記の薄膜型太陽電池モジュール」である。
The fifth aspect of the present invention is
“In the peripheral edge portion in the planar direction of the one principal surface of the insulating translucent substrate of the insulating sealing material that covers a part or all of the bare ground portion and the laminated body,
The same material as the filler that fills the through hole,
The thin-film solar cell module described above, wherein the bare base portion of the insulating translucent substrate and the peripheral portion of the back surface support member are disposed in contact with each other.
太陽電池モジュールの湿分、水分の浸入箇所は、裏面支持材に備えられた貫通孔の他に、先行文献１、２、３で挙げたように周部も考えられる。貫通孔と同じ材質の材料を絶縁透光性基板の周部にも配置することで、薄膜型太陽電池モジュールの周部からの湿分、水分浸入を防ぐことができ、性能劣化の課題を克服する。よって、耐用年数をより一層向上させることができる。 In addition to the through-holes provided in the back surface support material, the peripheral portion of the solar cell module may be considered as described in the prior art documents 1, 2, and 3, in addition to the through holes provided in the back surface support material. By disposing the same material as the through-hole on the periphery of the insulating translucent substrate, moisture and moisture can be prevented from entering from the periphery of the thin-film solar cell module, overcoming performance degradation issues. To do. Therefore, the service life can be further improved.
また、本発明の第６は、
「前記絶縁透光性基板がガラス板であり、かつ、前記裏面支持材がガラス板である、前記に記載の、薄膜型太陽電池モジュール」である。
The sixth aspect of the present invention is
“The thin-film solar cell module as described above, wherein the insulating translucent substrate is a glass plate, and the back support material is a glass plate”.
また、本発明の第７は、
「前記に記載の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法であって、前記裏面支持材に設けられた前記貫通孔を、前記電気出力配線と前記充填材とを配置し、ラミネート成型する工程を備えることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュールの製造方法」である。
The seventh aspect of the present invention is
“The thin-film solar cell module manufacturing method according to the above, comprising the step of laminating the through hole provided in the back surface support material by arranging the electrical output wiring and the filler. A method for producing a thin-film solar cell module ”.
本発明は貫通孔に電気出力配線と充填材を充填させラミネート成型することであり、ラミネートの際の熱により作業性のよくない充填材は一旦やわらかくなり貫通孔に隙間なく埋め尽くされ、その後８０℃以下になると充填材は固形化する。よって、貫通孔からの湿分の浸入を完全に防ぐことが出来、薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることができる。 According to the present invention, the through hole is filled with the electric output wiring and the filler, and the laminate molding is performed. The filler having poor workability is softened once by the heat at the time of laminating, and the through hole is filled without any gap, and then 80%. The filler solidifies when the temperature is below ℃. Therefore, infiltration of moisture from the through hole can be completely prevented, and the service life of the thin film solar cell module can be improved.
本発明では、裏面支持材に設けた貫通孔に水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする充填材を充填した。これにより、薄膜型太陽電池モジュールの耐湿性が改善され、耐用年数が向上する。 In the present invention, the through-hole provided in the back surface support material has a water vapor transmission rate of 0.2 g / (m 2 · Day) or less and an electrical resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or more, A filler characterized by being 1 mm or more was filled. Thereby, the moisture resistance of the thin-film solar cell module is improved, and the service life is improved.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be further described below.
図２は、本発明の実施形態の薄膜型太陽電池モジュールの斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view of the thin film solar cell module according to the embodiment of the present invention.
本実施形態の薄膜太陽電池セル（以下、単に太陽電池と呼ぶ）１０は、図１で説明したように絶縁透光性基板に第一電極層と光電変換層と、第二電極層を積層したものである。 The thin-film solar battery cell (hereinafter simply referred to as a solar battery) 10 of the present embodiment has a first electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer laminated on an insulating translucent substrate as described in FIG. Is.
絶縁透光性基板として、ガラス基板（青板ガラス基板や、白板ガラス基板）、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造を有する積層フィルムが例示されるが、強度、光線透過率（短波長側・長波長側の光など光線透過率の波長依存性を含む）、工業的に得られる他の素材との比較において価格の点で、白板ガラス基板が好ましい。 As an insulating translucent substrate, a glass substrate (blue plate glass substrate or white plate glass substrate), a fluororesin film such as a polyvinyl fluoride film (for example, Tedlar film (registered trademark)) or a polyethylene terephthalate (PET) film Examples include laminated films having a structure in which a metal foil made of an organic film, aluminum or the like is laminated in a single layer structure or a multilayer structure. However, strength, light transmittance (light transmission such as light on short wavelength side / long wavelength side) The white glass substrate is preferable in terms of price in comparison with other industrially obtained materials (including the wavelength dependency of the rate).
また太陽電池１０は、図２（ａ）のように複数の光電変換セル４に分割されている。そして太陽電池１０を図２のように平面的に観察した時、対向する辺部にリード取付け部５０、５１が設けられ、当該リード取付け部５０、５１に各々帯状のリード５２が取り付けられている。それぞれの帯状のリード５２に半田で熱融着固定された別の帯状のリード（詳しくは後述する電気出力配線２０３）を中央に向かって伸ばし、裏面支持材の貫通孔から外部に取り出す。このとき、絶縁シート２０５を帯状リードの下に置く。またリード取付け部５０の外側には、分離溝３７が形成されている。尚、図２（ｂ）のように、リード５２が端部で折り曲げられ、中央まで伸び（詳しくは後述する電気出力配線２０３）、裏面支持材の貫通孔から外部に取出されていてもよい。 Further, the solar cell 10 is divided into a plurality of photoelectric conversion cells 4 as shown in FIG. When the solar cell 10 is observed in a plan view as shown in FIG. 2, lead mounting portions 50 and 51 are provided on opposing sides, and strip-like leads 52 are respectively attached to the lead mounting portions 50 and 51. . Another band-like lead (electric output wiring 203, which will be described in detail later) fixed to each band-like lead 52 by soldering is extended toward the center and taken out from the through-hole of the back surface support member. At this time, the insulating sheet 205 is placed under the belt-like lead. A separation groove 37 is formed outside the lead attachment portion 50. As shown in FIG. 2B, the lead 52 may be bent at the end, extended to the center (specifically, an electric output wiring 203 described later), and taken out from the through hole of the back surface support material.
さらに絶縁透光性基板１の最も外側の部位は、積層体（詳しくは後述する第一電極層２と光電変換層５と、第二電極層７）が完全に除去された裸地部３０となっている。 Further, the outermost part of the insulating translucent substrate 1 is a bare base portion 30 from which a laminate (specifically, a first electrode layer 2, a photoelectric conversion layer 5, and a second electrode layer 7 described later in detail) has been completely removed. It has become.
図３のように、絶縁透光性基板１上の裸地部３０に充填材と同じ材質の材料の端部封止材６０を配置し、絶縁性封止材２０１を端部封止材６０と重ならないように配置した後、端部封止材６０と絶縁性封止材２０１の全面を裏面支持材２０２で被覆する。尚、絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０の一部または全部を絶縁性封止材２０１と裏面支持材２０２からなる封止層２０６で被覆しても、信頼性について問題ない。 As shown in FIG. 3, the end sealing material 60 made of the same material as the filler is disposed on the bare base portion 30 on the insulating translucent substrate 1, and the insulating sealing material 201 is replaced with the end sealing material 60. Then, the entire surface of the end sealing material 60 and the insulating sealing material 201 is covered with the back surface support material 202. Even if a part or all of the laminated body and the bare base portion 30 on the insulating translucent substrate 1 is covered with the sealing layer 206 made of the insulating sealing material 201 and the back surface support material 202, there is a problem in reliability. Absent.
この図において、薄膜型太陽電池モジュール２００は、絶縁透光性基板１、太陽電池１０、絶縁性封止材２０１及び裏面支持材２０２が積層配置される。さらに、電気出力配線２０３が太陽電池１０から外部に導くように配置され、電気出力配線２０３が取り出される位置は、充填材２０４により充填されている。また、電気出力配線２０３と太陽電池１０の間には絶縁シート２０５が配置されており、電気出力配線２０３と太陽電池１０との電気的な導通を防いでいる。 In this figure, the thin-film solar cell module 200 includes an insulating translucent substrate 1, a solar cell 10, an insulating sealing material 201, and a back support material 202 that are stacked. Furthermore, the electrical output wiring 203 is arranged so as to be guided from the solar cell 10 to the outside, and the position where the electrical output wiring 203 is taken out is filled with a filler 204. Further, an insulating sheet 205 is disposed between the electrical output wiring 203 and the solar cell 10 to prevent electrical continuity between the electrical output wiring 203 and the solar cell 10.
薄膜型太陽電池モジュール２００の電気出力取り出しは、太陽電池１０の電気出力配線２０３を裏面支持材２０２に設けた貫通孔を通して裏面支持材２０２の背面側に取り出すようにしている。尚、裏面支持材２０２に設けた貫通孔に配置した充填材２０４の厚みは、１ｍｍ以上とする。１ｍｍより薄くすると湿分、水分の浸入を防ぐ効果が十分でなく、１ｍｍ以上の場合、効果を十分発揮する。これは、塩化コバルト紙を用いた簡易試験により確認することができる。塩化コバルト紙は、青色の紙で、湿分、水分に触れると赤色に変わるため、水分の検出に用いられる。０．８ｍｍの場合、充填材２０４が無いのと比較すると大きな差は見られず５００時間で塩化コバルト紙の色が赤色に変色した。対して、１ｍｍ以上の場合、５００時間経過後も塩化コバルト紙の色は赤には変色せず、青色のままであった。 The electric output of the thin-film solar cell module 200 is extracted from the electric output wiring 203 of the solar cell 10 to the back surface side of the back surface support material 202 through a through hole provided in the back surface support material 202. In addition, the thickness of the filler 204 arrange | positioned at the through-hole provided in the back surface support material 202 shall be 1 mm or more. If it is thinner than 1 mm, the effect of preventing moisture and moisture from entering is not sufficient, and if it is 1 mm or more, the effect is sufficiently exhibited. This can be confirmed by a simple test using cobalt chloride paper. Cobalt chloride paper is a blue paper that turns red when exposed to moisture and moisture, and is used for moisture detection. In the case of 0.8 mm, there was no significant difference compared with the absence of filler 204, and the color of the cobalt chloride paper changed to red in 500 hours. On the other hand, in the case of 1 mm or more, the color of the cobalt chloride paper did not change to red and remained blue even after 500 hours.
よって、（ｂ）のように、裏面支持材２０２に設けた貫通孔に配置した充填材２０４の厚みを裏面支持材２０２の厚みより厚くしてもよい。 Therefore, as shown in (b), the thickness of the filler 204 arranged in the through-hole provided in the back surface support material 202 may be thicker than the thickness of the back surface support material 202.
（ｃ）のように、裏面支持材２０２と絶縁性封止材２０１の間に充填材２０４と同じ材料で貫通孔より大きい封止シート２０７を配置し、貫通孔にも厚さ１ｍｍ以上の充填材２０４を充填してもよい。 As shown in (c), a sealing sheet 207 larger than the through hole made of the same material as the filler 204 is disposed between the back support member 202 and the insulating sealing material 201, and the through hole is filled with a thickness of 1 mm or more. Material 204 may be filled.
また、（ｄ）や（ｅ）にように、裏面支持材２０２と絶縁シート２０５の間に充填材２０４と同じ材料で貫通孔より大きい封止シート２０７を配置し、貫通孔にも厚さ１ｍｍ以上の充填材２０４を充填してもよい。 Further, as shown in (d) and (e), a sealing sheet 207 larger than the through hole made of the same material as the filler 204 is disposed between the back support member 202 and the insulating sheet 205, and the through hole has a thickness of 1 mm. The above filler 204 may be filled.
図４（ａ）〜（ｅ）の構造で、生産性、コスト、信頼性を満たす最適な構造は（ａ）であるが、（ｂ）〜（ｅ）の構造でも信頼性については問題ない。 4A is an optimum structure that satisfies the productivity, cost, and reliability of the structure shown in FIGS. 4A to 4E, but the structure shown in FIGS. 4B to 4E has no problem with reliability.
加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る絶縁性封止材２０１としては、例えば、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン／酢酸ビニル／トリアリルイソシアヌレート（ＥＶＡＴ）、ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）等の熱可塑樹脂に、パーオキサイド化合物等の架橋剤を添加したものがある。 Examples of the insulating sealing material 201 that can be cured through heating and softening / melting include ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene / vinyl acetate / triallyl isocyanurate (EVAT), and polyvinyl butyrate (PVB). ), And a thermoplastic resin such as polyisobutylene (PIB) to which a crosslinking agent such as a peroxide compound is added.
裏面支持材２０２としては、絶縁透光性基板（例えば、ガラス基板、青板ガラス基板、白板ガラス基板）や、積層フィルム（ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））等のフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような有機フィルム、アルミニウム等からなる金属箔を、単層構造または複層構造で積層した構造）が挙げられる。裏面支持材が積層フィルムである場合は、層間剥離により防湿効果が低減する場合が有るため、裏面支持材は絶縁透光性基板と同じ材料すなわちガラス板であることが好ましい。例えば裏面支持材が青板ガラス基板や、白板ガラス基板であるとき、好ましい。裏面支持材として使われるガラスは光線透過率（短波長側・長波長側の光など光線透過率の波長依存性を含む）を気にする必要が無いため、白板ガラスよりも価格の点で安い青板ガラスであることが最も好ましい。 As the back support member 202, a fluororesin such as an insulating translucent substrate (for example, glass substrate, blue plate glass substrate, white plate glass substrate) or laminated film (polyvinyl fluoride film (for example, Tedlar Film (registered trademark))) A film or an organic film such as a polyethylene terephthalate (PET) film, or a structure in which a metal foil made of aluminum or the like is laminated in a single layer structure or a multilayer structure). When the back support material is a laminated film, the moisture-proof effect may be reduced due to delamination. Therefore, the back support material is preferably the same material as the insulating translucent substrate, that is, a glass plate. For example, it is preferable when the back surface support material is a blue plate glass substrate or a white plate glass substrate. Glass used as a back support is cheaper in price than white glass because there is no need to worry about light transmittance (including wavelength dependence of light transmittance such as light on the short wavelength side and long wavelength side). Most preferred is blue plate glass.
充填材２０４については、水蒸気透過率は、０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下が好ましい。この値より高い水蒸気透過率では、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ５３と同等の手法を用いた時に、良好な結果が得ることができない。なお、水蒸気透過率はＪＩＳＺ０２０８により測定した。 The filler 204 preferably has a water vapor transmission rate of 0.2 g / (m 2 · Day) or less. If the water vapor transmission rate is higher than this value, good results cannot be obtained when a method equivalent to IEC61730-2 MST53 is used. The water vapor transmission rate was measured according to JISZ0208.
充填材２０４の電気抵抗値は１×１０10Ω・ｃｍ以上が好ましい。この値より低い場合、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ１７と同等の手法を用いた時に、良好な結果を得ることができない。つまり、１×１０10Ω・ｃｍ以上より小さければ、ＩＥＣ６１７３０−２ ＭＳＴ１７の規格を満たさない。 The electrical resistance value of the filler 204 is preferably 1 × 10 10 Ω · cm or more. If it is lower than this value, good results cannot be obtained when a method equivalent to IEC61730-2 MST17 is used. That is, if it is smaller than 1 × 10 10 Ω · cm or more, it does not satisfy the standard of IEC 61730-2 MST17.
充填材２０４の主材料としては、ポリイソブチレン系樹脂、ウレタン系イソブチレン樹脂、およびシリコーン系イソブチレン系樹脂からなる群から選択される１以上を用いることができるが、好ましくは、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）と最も低いポリイソブチレン系樹脂を用いることが望ましい。 As a main material of the filler 204, one or more selected from the group consisting of a polyisobutylene resin, a urethane isobutylene resin, and a silicone isobutylene resin can be used. It is desirable to use the lowest polyisobutylene resin of 2 g / (m 2 · Day).
また、充填材２０４には、無機充填材が配合されて・含まれていることが好ましい。無機充填材を配合し・含ませることにより、水分、湿分が無機充填材に吸着し、充填材２０４全体としての水蒸気透過率を、低くすることできる。無機充填材は、例えば、カーボンブラック、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム、タルク、合成ゼオライト、シリカゲル、アルミナなどが使用できる。特にタルクは上記透過性と電気絶縁性の両方を満たす材料として好ましい。これらの無機充填材は、単独だけでなく、２種類以上を混合して使用することもできる。 In addition, the filler 204 preferably contains and contains an inorganic filler. By blending and including the inorganic filler, moisture and moisture are adsorbed on the inorganic filler, and the water vapor transmission rate of the filler 204 as a whole can be lowered. As the inorganic filler, for example, carbon black, white carbon, calcium carbonate, talc, synthetic zeolite, silica gel, alumina and the like can be used. In particular, talc is preferable as a material satisfying both the above-described permeability and electrical insulation. These inorganic fillers can be used alone or in combination of two or more.
無機充填材は、ポリイソブチレン１００重量部に対して、７５重量部から１００重量部が望ましい。無機充填材が７５重量部よりも低くなると電気絶縁性、水蒸気透過性がともに悪化する。１００重量部を超えると、加工性が著しく低下し、塗布することが難しくなる。 The inorganic filler is desirably 75 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyisobutylene. When the inorganic filler is lower than 75 parts by weight, both electrical insulation and water vapor permeability are deteriorated. If it exceeds 100 parts by weight, the workability is remarkably lowered and it becomes difficult to apply.
本発明では、前記充填材は、（１）水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下であること、（２）電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備えること、（３）厚さ１ｍｍ以上であること、この３つが組み合わさって初めて、従来技術にはない顕著な効果を発現するものである。例え、（１）、（２）、（３）がそれぞれ単独の形で開示されている先行技術が有ったとしても、その先行技術文献は、本願発明の前記（１）、（２）、（３）の３つが組合わさって初めて発現する・従来技術にはない顕著な効果を記載や示唆するものではないと考える。 In the present invention, the filler has (1) a water vapor permeability of 0.2 g / (m 2 · Day) or less, and (2) an electrical resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or more. (3) The thickness is 1 mm or more, and only when these three are combined, a remarkable effect that does not exist in the prior art is manifested. For example, even if there is a prior art in which (1), (2), and (3) are each disclosed in a single form, the prior art document is the above-mentioned (1), (2), It appears only when the three of (3) are combined. ・ I do not think that it describes or suggests a remarkable effect that does not exist in the prior art.
さらに本発明では、その効果を阻害しない範囲で、通常のゴム配合物に使用される可塑剤や軟化剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、粘着付与剤などを使用できる。 Furthermore, in the present invention, plasticizers and softeners, anti-aging agents, processing aids, lubricants, tackifiers and the like used in ordinary rubber compounds can be used as long as the effect is not impaired.
成形性を調整するのに利用される軟化剤や可塑剤として、例えば、パラフィン系や、ナフテン系などのプロセスオイルの他、流動パラフィン、シリコンオイル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、リン酸エステル、ステアリン酸エステル、アルキルスルホン酸エステルなどが挙げられる。 Examples of softeners and plasticizers used to adjust moldability include, for example, paraffinic and naphthenic process oils, liquid paraffin, silicone oil, phthalic acid esters, adipic acid esters, sebacic acid esters, Examples include phosphoric acid esters, stearic acid esters, and alkyl sulfonic acid esters.
粘着性を向上させる粘着付与剤には、テルペン系樹脂、あるいは石油系炭化水素樹脂が用いられることが多い。 A terpene resin or a petroleum hydrocarbon resin is often used as a tackifier for improving the tackiness.
前者の例として、例えばテルペン・フェノール樹脂、ポリテルペン樹脂などが挙げられる。後者のとして、例えば合成ポリテルペン樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、脂肪族系炭化水素樹脂、脂肪族・循環族系石油樹脂、脂肪族・芳香族系石油樹脂、水添変成循環族系炭化水素樹脂、ポリブテンなどが挙げられる。 Examples of the former include terpene / phenol resins and polyterpene resins. Examples of the latter include, for example, synthetic polyterpene resins, aromatic hydrocarbon resins, aliphatic hydrocarbon resins, aliphatic / circulating petroleum resins, aliphatic / aromatic petroleum resins, hydrogenated modified cyclic hydrocarbon resins. And polybutene.
絶縁シート２０５としては、ポリフッ化ビニルフィルム（例えば、テドラーフィルム（登録商標））やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムがある。 Examples of the insulating sheet 205 include a polyvinyl fluoride film (for example, Tedlar film (registered trademark)) and a polyethylene terephthalate (PET) film.
裏面支持材２０２に設けられる貫通孔の形状としては、円、楕円、長方形、正方形、多角形が挙げられる。生産性やコストを考慮すると、貫通孔の形状としては、特に円が好ましい。また、貫通孔の大きさについては、好ましくはφ６（直径６ｍｍ）〜φ１００（直径１００ｍｍ）、より好ましくはφ１０（直径１０ｍｍ）〜φ７０（直径７０ｍｍ）、最も好ましくはφ１５（直径１５ｍｍ）〜φ２５（直径２５ｍｍ）である。 Examples of the shape of the through hole provided in the back surface support member 202 include a circle, an ellipse, a rectangle, a square, and a polygon. Considering productivity and cost, a circle is particularly preferable as the shape of the through hole. The size of the through hole is preferably φ6 (diameter 6 mm) to φ100 (diameter 100 mm), more preferably φ10 (diameter 10 mm) to φ70 (diameter 70 mm), most preferably φ15 (diameter 15 mm) to φ25 ( 25 mm in diameter).
次に本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。図５は、本実施形態の一つのシリコン系薄膜型太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図である。図６は、本実施形態のシリコン系薄膜型太陽電池モジュールの製造方法の各工程を示す基板の断面図であって図５に示した工程に続く工程を示すものである。 Next, the manufacturing method of the solar cell module of this embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing each step of the manufacturing method of one silicon-based thin film solar cell module of the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate showing each step of the method for manufacturing the silicon-based thin film solar cell module of the present embodiment, and shows a step following the step shown in FIG.
本発明の実施形態の薄膜型太陽電池モジュールの製造方法では、最初の工程として図５（ａ）のように絶縁透光性基板１の上に第一電極層として透明導電膜２を成膜する。絶縁透光性基板１としては、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどが用いられる。絶縁透光性基板１の面積は、好ましくは、９１０ｍｍ×４５５ｍｍ以上、より好ましくは、０．５ｍ2以上、さらに好ましくは、１ｍ角（１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）以上、１．２ｍ角（１２００ｍｍ×１２００ｍｍ）以上、１０００ｍｍ×１４００ｍｍ以上、最も好ましくは１４２０ｍｍ×１１００ｍｍ以上の面積である。絶縁透光性基板１の厚さは、３ｍｍ、３．２ｍｍ、５ｍｍなど、工業的に利用可能な厚さであることが好ましい。ガラス板としては、大面積な板が安価に入手可能で、透明性が高く、絶縁性が高い、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする両主面が平滑なフロート板ガラスを用いることができる。 In the method for manufacturing a thin-film solar cell module according to an embodiment of the present invention, as a first step, a transparent conductive film 2 is formed as a first electrode layer on an insulating translucent substrate 1 as shown in FIG. . As the insulating translucent substrate 1, for example, a glass plate or a transparent resin film is used. The area of the insulating translucent substrate 1 is preferably 910 mm × 455 mm or more, more preferably 0.5 m 2 or more, and further preferably 1 m square (1000 mm × 1000 mm) or more, 1.2 m square (1200 mm × 1200 mm). The area is 1000 mm × 1400 mm or more, most preferably 1420 mm × 1100 mm or more. The thickness of the insulating translucent substrate 1 is preferably a thickness that can be used industrially, such as 3 mm, 3.2 mm, and 5 mm. As a glass plate, a large-area plate can be obtained at low cost, and has high transparency, high insulation, silicon dioxide (SiO 2 ), sodium oxide (Na 2 O) and calcium oxide (CaO) as main components. Float plate glass having smooth both principal surfaces can be used.
透明導電膜２は、ＩＴＯ膜、酸化錫（ＳｎＯ2）膜、或いは酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜のような透明導電性酸化物層等で構成することができる。透明導電膜２は、蒸着法、ＣＶＤ法、或いはスパッタリング法等それ自体既知の気相堆積法を用いて形成することができる。 The transparent conductive film 2 can be composed of a transparent conductive oxide layer such as an ITO film, a tin oxide (SnO 2 ) film, or a zinc oxide (ZnO) film. The transparent conductive film 2 can be formed using a known vapor deposition method such as an evaporation method, a CVD method, or a sputtering method.
そして続いて、透明導電膜２に対してレーザスクライブによって第一溝３を形成する。例えばＹＡＧ基本波レーザ光を照射して透明導電膜２を短冊状に分割する第一溝３を形成する。 Subsequently, the first groove 3 is formed on the transparent conductive film 2 by laser scribing. For example, the first groove 3 for dividing the transparent conductive film 2 into strips is formed by irradiating YAG fundamental wave laser light.
レーザスクライブを行うレーザ加工機は、図７（ａ）に示すファイバーレーザが推奨される。図７（ａ）に示すように、ファイバーレーザではレーザ発生装置１１からレーザ光２９の照射対象物の近傍に至るまで光ファイバ２８が配置され、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から透明導電膜２に照射される。光ファイバ２８の先端には照射ノズル（図示せず）が設けてある。また、レーザ発生装置１１は、図７（ｂ）に示すようなレーザ発生装置１１と光学系３４によって構成されたものであってもよい。 A fiber laser shown in FIG. 7A is recommended as a laser processing machine that performs laser scribing. As shown in FIG. 7A, in the fiber laser, the optical fiber 28 is arranged from the laser generator 11 to the vicinity of the irradiation object of the laser light 29, and the laser light 29 is a solar cell of the insulating translucent substrate 1. The transparent conductive film 2 is irradiated from the surface side where no is formed. An irradiation nozzle (not shown) is provided at the tip of the optical fiber 28. Further, the laser generator 11 may be configured by the laser generator 11 and the optical system 34 as shown in FIG.
光学系３４は、凹レンズ５５、凸レンズ５６、反射ミラー５７、マスク部材５８、及び凸レンズ５９が順次配置されたものである。 In the optical system 34, a concave lens 55, a convex lens 56, a reflection mirror 57, a mask member 58, and a convex lens 59 are sequentially arranged.
すなわちレーザ発生装置１１から発せられたレーザ光は、凹レンズ５５によって拡大され、凸レンズ５６に入射される。そしてレーザ光２９は、当該凸レンズ５６で平行ビームに変更される。 That is, the laser light emitted from the laser generator 11 is magnified by the concave lens 55 and is incident on the convex lens 56. The laser light 29 is changed to a parallel beam by the convex lens 56.
平行ビームは、反射ミラー５７で方向転換され、絶縁透光性基板１に向かい、凸レンズ（対物レンズ）５９で集光されて絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射されるが、反射ミラー５７と凸レンズ（対物レンズ）５９の間にマスク部材５８が挿入されている。なおマスク部材５８の位置は凸レンズ５６と反射ミラー５７の間でもよい。また、レーザ発生装置１１と凹レンズ５５の間に光ファイバを配置し、光ファイバでレーザ光を伝送すると、更に装置の安定性が向上し、なお良い。 The parallel beam is redirected by the reflecting mirror 57, directed toward the insulating translucent substrate 1, collected by the convex lens (objective lens) 59, and irradiated from the surface side where the solar cell of the insulating translucent substrate 1 is not formed. However, a mask member 58 is inserted between the reflecting mirror 57 and the convex lens (objective lens) 59. The position of the mask member 58 may be between the convex lens 56 and the reflection mirror 57. Further, if an optical fiber is disposed between the laser generator 11 and the concave lens 55 and the laser light is transmitted through the optical fiber, the stability of the device is further improved, which is better.
レーザ発生装置１１は、前記したＹＡＧの他、公知のＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦ等を発生させるレーザ発生装置を使用可能である。本実施形態では、前記した様にＹＡＧ基本波レーザ光を使用するが、これらの第二高調波を利用してもよい。 As the laser generator 11, a known laser generator that generates YVO 4 (Waibui Owafu), YLF, etc. can be used in addition to the above-described YAG. In this embodiment, the YAG fundamental laser beam is used as described above, but these second harmonics may be used.
レーザ発生装置１１は、レーザ光を間欠的に発生させるものであり、パルス光が絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射される。 The laser generator 11 generates laser light intermittently, and pulsed light is irradiated from the surface side of the insulating translucent substrate 1 where the solar cell is not formed.
続いて透明導電膜２の上に、光電変換機能を備えた半導体からなる光電変換層５を設ける。 Subsequently, a photoelectric conversion layer 5 made of a semiconductor having a photoelectric conversion function is provided on the transparent conductive film 2.
即ち第一溝３が形成された透明導電膜２全体に渡って、光電変換層５としてアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコンの半導体を、プラズマＣＶＤ法等でｐ型、ｉ型、ｎ型の順に１回以上積層する。 That is, over the entire transparent conductive film 2 in which the first groove 3 is formed, an amorphous silicon and / or polycrystalline silicon semiconductor is formed as a photoelectric conversion layer 5 in the order of p-type, i-type, and n-type by plasma CVD or the like. Laminate once or more.
このように光電変換層５はアモルファスシリコン及び／又は多結晶シリコン系半導体光電変換層を備えており、例えば、透明導電膜２側からｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層を順次積層した構造を有する。 As described above, the photoelectric conversion layer 5 includes amorphous silicon and / or a polycrystalline silicon semiconductor photoelectric conversion layer. For example, a p-type silicon semiconductor layer, an i-type silicon semiconductor layer, and n are formed from the transparent conductive film 2 side. Type silicon-based semiconductor layers are sequentially stacked.
また、光電変換層５は、これらｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造であってもよい。 In addition, the photoelectric conversion layer 5 may have a structure such as a tandem structure in which these pin structures are stacked in two stages and a triple structure in which three stages are stacked.
光電変換層５を構成するｐ型半導体層は、例えば、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、ボロンやアルミニウム等のｐ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。また、ｉ型半導体層は、非晶質シリコン系半導体材料及び結晶質シリコン系半導体材料でそれぞれ形成することができ、そのような材料としては、真性半導体のシリコン（水素化シリコン等）やシリコンカーバイド及びシリコンゲルマニウム等のシリコン合金等を拳げることができる。また、光電変換機能を十分に備えていれば、微量の導電型決定不純物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型のシリコン系半導体材料も用いられ得る。さらに、ｎ型半導体層は、シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウム等のシリコン合金に、燐や窒素等のｎ導電型決定不純物原子をドープすることにより形成することができる。 The p-type semiconductor layer constituting the photoelectric conversion layer 5 can be formed, for example, by doping silicon or a silicon alloy such as silicon carbide or silicon germanium with p-conductivity determining impurity atoms such as boron or aluminum. The i-type semiconductor layer can be formed of an amorphous silicon-based semiconductor material and a crystalline silicon-based semiconductor material, respectively. Examples of such a material include intrinsic semiconductor silicon (such as silicon hydride) and silicon carbide. In addition, silicon alloys such as silicon germanium can be fisted. In addition, if the photoelectric conversion function is sufficiently provided, a weak p-type or weak n-type silicon-based semiconductor material containing a small amount of a conductivity type determining impurity may be used. Furthermore, the n-type semiconductor layer can be formed by doping silicon or a silicon alloy such as silicon carbide or silicon germanium with n-conductivity determining impurity atoms such as phosphorus or nitrogen.
本実施形態では、ｐ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｐ型のａ−ＳｉＣ：Ｈと記す）、ｉ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｉ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）、ｎ型の水素化非晶質炭化シリコン（以下ｎ型のａ−Ｓｉ：Ｈと記す）の３層を順次堆積し、図５（ｃ）のように光電変換層５を形成する。 In the present embodiment, p-type hydrogenated amorphous silicon carbide (hereinafter referred to as p-type a-SiC: H), i-type hydrogenated amorphous silicon carbide (hereinafter referred to as i-type a-Si: H) 3 layers of n-type hydrogenated amorphous silicon carbide (hereinafter referred to as n-type a-Si: H) are sequentially deposited to form the photoelectric conversion layer 5 as shown in FIG.
その後、レーザ光を用いたスクライブによって光電変換層５の一部を除去して図５（ｄ）のように第二溝６を設け光電変換層５を短冊状に分割する。第二溝６を設ける際のレーザ光は任意であるが、ＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。 Thereafter, a part of the photoelectric conversion layer 5 is removed by scribing using laser light, and a second groove 6 is provided as shown in FIG. 5D to divide the photoelectric conversion layer 5 into strips. The laser beam used when providing the second groove 6 is arbitrary, but it is recommended to use YAG, YVO 4 (Waibui Owafu), YLF or fiber laser.
続いて、図５（ｅ）のように光電変換層５の上に、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる裏面側電極層７を形成する。 Subsequently, as illustrated in FIG. 5E, the back-side electrode layer 7 made of a metal material such as aluminum (Al) or silver (Ag) is formed on the photoelectric conversion layer 5.
裏面側電極層７は電極としての機能を有するだけでなく、絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から光電変換層５に入射し裏面側電極層７に到着した光を反射して光電変換層５に再入射させる反射層としての機能も有している。 The back surface side electrode layer 7 not only has a function as an electrode, but also reflects light that has entered the photoelectric conversion layer 5 and arrived at the back surface side electrode layer 7 from the surface side of the insulating translucent substrate 1 where the solar cell is not formed. Thus, it also has a function as a reflective layer that re-enters the photoelectric conversion layer 5.
また裏面側電極層７は、光電変換セル４同士を電気的に接続する機能も果たす。即ち裏面側電極層７の一部は、第二溝６の中にも形成され、第二溝６の中で透明導電膜２と接する。従って裏面側電極層７は、第二溝６の中に導入された裏面側電極層７の一部によって隣接する光電変換セル４の透明導電膜２と電気的に接続される。 The back electrode layer 7 also functions to electrically connect the photoelectric conversion cells 4 to each other. That is, a part of the back-side electrode layer 7 is also formed in the second groove 6 and is in contact with the transparent conductive film 2 in the second groove 6. Therefore, the back electrode layer 7 is electrically connected to the transparent conductive film 2 of the adjacent photoelectric conversion cell 4 by a part of the back electrode layer 7 introduced into the second groove 6.
裏面側電極層７は、銀やアルミニウム等を用いて、蒸着法やスパッタ法等により、例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の厚さに形成することができる。 The back surface side electrode layer 7 can be formed to a thickness of, for example, about 200 nm to 400 nm using silver, aluminum, or the like, by vapor deposition or sputtering.
なお、裏面側電極層７と光電変換層５との間には、例えば両者の間の接着性を向上させるために、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような非金属材料からなる透明電導性薄膜（図示せず）を設けることができる。 In addition, between the back surface side electrode layer 7 and the photoelectric converting layer 5, in order to improve the adhesiveness between both, for example, a transparent conductive thin film made of a nonmetallic material such as zinc oxide (ZnO) (see FIG. (Not shown).
さらに、図５（ｆ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換層５の双方に第三溝３５を形成する。第三溝３５を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザの採用が推奨される。 Further, as shown in FIG. 5F, the third groove 35 is formed in both the back-side electrode layer 7 and the photoelectric conversion layer 5 by scribing using laser light. For the laser light when the third groove 35 is provided, it is recommended to use YAG, YVO 4 (Waibui Owafu), YLF or fiber laser.
さらに図６（ａ）に示すように、レーザ光を用いたスクライブによって裏面側電極層７と光電変換層５を切除し、透明導電膜２に至る３列の電極接続用溝３６を設ける。 Further, as shown in FIG. 6A, the back-side electrode layer 7 and the photoelectric conversion layer 5 are removed by scribing using laser light, and three rows of electrode connection grooves 36 reaching the transparent conductive film 2 are provided.
また太陽電池積層体の４辺と平行に分離溝３７を設ける。分離溝３７の形成についてもレーザ光を用いたスクライブによる。分離溝３７を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。 In addition, separation grooves 37 are provided in parallel with the four sides of the solar cell stack. The separation groove 37 is also formed by scribing using laser light. YAG, YVO 4 (Waibui Owafu), YLF, and fiber laser can also be used for the laser light when the separation groove 37 is provided.
続いて絶縁透光性基板１の周部（絶縁領域）にレーザ光を用いたスクライブによる裸地部３０を形成する。裸地部３０を設ける際のレーザ光についてもＹＡＧ、ＹＶＯ4 （ワイ・ブイ・オーフォワー）、ＹＬＦやファイバーレーザが採用可能である。 Subsequently, a bare ground portion 30 is formed on the periphery (insulating region) of the insulating translucent substrate 1 by scribing using laser light. YAG, YVO 4 (Waibui Owafu), YLF, and fiber laser can also be used for the laser light when the bare ground portion 30 is provided.
裸地部３０を形成する際には、図７のようにＸ−Ｙテーブル３８に絶縁透光性基板を乗せ、絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側を上にし、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側を下に向けた姿勢でＸ−Ｙテーブル３８上に絶縁透光性基板を乗せ、上方からレーザ光を照射する。 When forming the bare ground portion 30, the insulating translucent substrate is placed on the XY table 38 as shown in FIG. 7, and the surface of the insulating translucent substrate on which the solar cell laminate is not formed is faced up. The insulating translucent substrate is placed on the XY table 38 with the surface of the translucent substrate on which the solar cell is formed facing downward, and laser light is irradiated from above.
図８は、レーザ光２９が絶縁透光性基板１の周部１６（裸地部３０）に照射されている状態を示す側面図である。ただし、図８では、Ｘ−Ｙテーブル３８と光電変換膜層５及び裏面側電極層７の描写を省略してある。 FIG. 8 is a side view showing a state in which the laser light 29 is applied to the peripheral portion 16 (bare ground portion 30) of the insulating translucent substrate 1. However, in FIG. 8, illustration of the XY table 38, the photoelectric conversion film layer 5, and the back surface side electrode layer 7 is omitted.
図８に示すように、レーザ光２９は絶縁透光性基板１の太陽電池が形成されない面側から照射（入射）される。レーザ光２９は、絶縁透光性基板１を素通りするので絶縁透光性基板１を変質させたり変形させることはない。そしてレーザ光２９は、絶縁透光性基板１を通過して透明導電膜２に照射され、透明導電膜２を瞬間的に蒸発させる。その時の圧力上昇によって透明導電膜２と共に光電変換層５と裏面側電極層７が剥離する。剥離した膜は、Ｘ−Ｙテーブル３８上に落下する。 As shown in FIG. 8, the laser beam 29 is irradiated (incident) from the surface side of the insulating translucent substrate 1 where the solar cell is not formed. Since the laser light 29 passes through the insulating light-transmitting substrate 1, the insulating light-transmitting substrate 1 is not altered or deformed. Then, the laser light 29 passes through the insulating translucent substrate 1 and is applied to the transparent conductive film 2 to instantaneously evaporate the transparent conductive film 2. The photoelectric conversion layer 5 and the back side electrode layer 7 are peeled off together with the transparent conductive film 2 by the pressure increase at that time. The peeled film falls on the XY table 38.
なお、裸地部３０にレーザ２９を照射する代わりに、粒径（平均）が１０μｍ以下の研磨材を吹き付けて裸地部３０を研磨してもよい。 Instead of irradiating the bare portion 30 with the laser 29, the bare portion 30 may be polished by spraying an abrasive having a particle size (average) of 10 μm or less.
続いて、Ｘ−Ｙテーブル３８上の太陽電池１０を太陽電池が形成されない面側が下に、太陽電池が形成される面側が上となるようにひっくり返し、先の工程で形成した電極接続溝３６に半田３９を流し込み、積層体の上部にリード５２を接続する。 Subsequently, the solar cell 10 on the XY table 38 is turned over so that the surface side on which the solar cell is not formed is facing down and the surface side on which the solar cell is formed is facing up, and the electrode connection groove 36 formed in the previous step. Solder 39 is poured into the lead, and leads 52 are connected to the top of the laminate.
続いて図９（ａ）〜（ｅ）のような工程を経て、充填材２０４を裏面支持材２０２の貫通孔に充填する。図９（ａ）のように、太陽電池１０が形成される面側に絶縁シート２０５を置く。次に、図９（ｂ）のように、両端のリード５２から中央に向かって絶縁シート２０５上に電気出力配線２０３を配置する。その後、図９（ｃ）のように、絶縁性封止材２０１を絶縁透光性基板１上の積層体及び裸地部３０の一部または全部を覆うように置き、絶縁性封止材２０１にあらかじめ入れておいたスリットもしくは正方形または長方形または円の切抜いた穴から電気出力配線２０３を取り出す。さらに、図９（ｄ）のように、裏面支持材２０２を配置する。その際、裏面支持材２０２の貫通孔からは電気出力配線２０３を取り出しておく。続いて、図９（ｅ）のように、貫通孔に充填材２０４を充填する。最後に、図９（ｆ）のように、離型シート２０７を貫通孔全体を覆うように配置する。封止する。裏面支持材２０２が、加熱により軟化・溶融を経て硬化し得る絶縁性封止材２０１を介して太陽電池１０に強固に接着される。貫通孔に充填した充填材２０４も貫通孔に隙間なく充填される。このとき、絶縁透光性基板１と裏面支持材２０２との間に充填材２０６と同じ材料のシーリング材（図示していない）を配置しても良い。 Subsequently, through the steps as shown in FIGS. 9A to 9E, the filler 204 is filled into the through holes of the back surface support material 202. As shown in FIG. 9A, an insulating sheet 205 is placed on the surface side on which the solar cell 10 is formed. Next, as shown in FIG. 9B, the electrical output wiring 203 is arranged on the insulating sheet 205 from the leads 52 at both ends toward the center. Thereafter, as shown in FIG. 9C, the insulating sealing material 201 is placed so as to cover a part of or the whole of the laminated body and the bare ground portion 30 on the insulating translucent substrate 1. The electrical output wiring 203 is taken out from a slit or a square, rectangle or circle cut out in advance. Further, as shown in FIG. 9D, the back surface support member 202 is disposed. At that time, the electric output wiring 203 is taken out from the through hole of the back surface support member 202. Subsequently, as shown in FIG. 9 (e), the through hole is filled with a filler 204. Finally, as shown in FIG. 9F, the release sheet 207 is disposed so as to cover the entire through hole. Seal. The back surface support member 202 is firmly bonded to the solar cell 10 via the insulating sealing material 201 that can be cured through heating and softening / melting. The filler 204 filled in the through hole is also filled in the through hole without a gap. At this time, a sealing material (not shown) made of the same material as the filler 206 may be disposed between the insulating translucent substrate 1 and the back surface support material 202.
封止層２０６は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。 The sealing layer 206 is an insulating translucent substrate using a vacuum laminator 40 having an upper chamber 41 and a lower chamber 42 as shown in FIGS. 8A to 8C and a curing oven (not shown). Attached to.
図８（ａ）は、真空ラミネータ４０内に絶縁透光性基板を配置した状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着する直前の状態を示す断面図であり、図８（ｃ）は、絶縁透光性基板を加熱圧着している状態を示す断面図である。 FIG. 8A is a cross-sectional view showing a state in which the insulating light-transmitting substrate is disposed in the vacuum laminator 40, and FIG. 8B is a cross-sectional view showing a state immediately before the insulating light-transmitting substrate is thermocompression bonded. FIG. 8C is a cross-sectional view showing a state where the insulating light-transmitting substrate is heat-pressed.
真空ラミネータ４０の、上チャンバー４１は、ダイアフラム４４を有し、空隙内の圧力によってダイアフラム４４を膨張・収縮させることができる。下チャンバー４２は、真空引き用の小孔（図示せず）を有する。 The upper chamber 41 of the vacuum laminator 40 has a diaphragm 44, and the diaphragm 44 can be expanded and contracted by the pressure in the gap. The lower chamber 42 has a small hole (not shown) for evacuation.
また下チャンバー４２は加熱機能（ヒータ４３）を備えている。 The lower chamber 42 has a heating function (heater 43).
本実施形態では、下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層２０６を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板１と封止層２０６の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層２０６を絶縁透光性基板１側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。その結果、絶縁透光性基板１表面に封止層２０６が接合される。尚、温度は１３０℃〜１８０℃、好ましくは１４０℃〜１６０℃である。 In the present embodiment, an insulating translucent substrate is installed in the lower chamber 42, the sealing layer 206 is placed on the surface of the insulating translucent substrate on which the solar cell is formed, and the lower chamber 42 is evacuated. The air between the insulating translucent substrate 1 and the sealing layer 206 is evacuated. Then, the upper chamber 41 is covered, the diaphragm 44 is expanded, and the lower chamber 42 is heated while pressing the sealing layer 206 toward the insulating translucent substrate 1 with the diaphragm 44. As a result, the sealing layer 206 is bonded to the surface of the insulating translucent substrate 1. In addition, temperature is 130 to 180 degreeC, Preferably it is 140 to 160 degreeC.
本実施形態の製造方法で作られた太陽電池１０は、裏面支持材２０２に設けられた貫通孔から太陽電池１０に湿分、水分が浸入することはなく、そのため過酷な環境下で使用しても薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止し、耐用年数を向上させることができる。 The solar cell 10 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment does not allow moisture and moisture to enter the solar cell 10 from the through-hole provided in the back surface support member 202, and is therefore used in a harsh environment. Moreover, the performance deterioration of the thin film type solar cell module can be prevented and the service life can be improved.
なお、前記においてはシリコン系薄膜太陽電池を主に説明した。しかしながら本発明は、いわゆる化合物半導体を用いる薄膜太陽電池においても、本発明の請求項に対応する技術範囲の薄膜太陽電池である限りにおいては、適用可能である。 In the above description, the silicon-based thin film solar cell has been mainly described. However, the present invention can be applied to a thin film solar cell using a so-called compound semiconductor as long as it is a thin film solar cell within the technical scope corresponding to the claims of the present invention.
例えば、代表的には２枚のガラス板に光起電力セルを含む形態として知られているＣｄＴｅ−ＣｄＳ系太陽電池（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池などとも表現される）などに対しても、ある態様においては、本発明は有効である。ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太陽電池は、例えば有機金属化合気相成長法、真空蒸着法、電着法、近接昇華法、スクリーン印刷法、スプレー法、などの種々の方法で作製される。その一態様は、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）をｎ型半導体としている太陽電池である。 For example, there is also a CdTe-CdS solar cell (also expressed as a CdS / CdTe thin film solar cell) that is typically known as a form including photovoltaic cells on two glass plates. In embodiments, the present invention is effective. CdS / CdTe thin film solar cells are produced by various methods such as organometallic chemical vapor deposition, vacuum deposition, electrodeposition, proximity sublimation, screen printing, and spraying. One aspect thereof is a solar cell using, for example, cadmium sulfide (CdS) as an n-type semiconductor.
また、例えば、基板を選ばないことが特徴の一つであるＣＩＳ系・ＣＩＧＳ系・カルコパイライト系の薄膜多結晶太陽電池などについても、本発明は有効である。カルコパイライト（黄銅鉱）系の薄膜太陽電池では、シリコンの代わりに、銅（Ｃｕ）・インジウム（Ｉｎ）・ガリウム（Ｇａ）・セレン（Ｓｅ）の化合物等が、材料として用いられる。 Further, for example, the present invention is also effective for CIS-based / CIGS-based and chalcopyrite-based thin-film polycrystalline solar cells whose characteristics are that any substrate is not selected. In a chalcopyrite (brassite) -based thin film solar cell, a compound of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), selenium (Se), or the like is used as a material instead of silicon.
以上のとおり、本発明は、外部から薄膜型太陽電池モジュール内への湿分、水分の浸入を防止して、耐湿性を向上させ薄膜型太陽電池モジュールの性能劣化を防止、かつ電気絶縁性も確保し薄膜型太陽電池モジュールの耐用年数を向上させることを課題とする。裏面支持材に設けた貫通孔に、水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ、電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上の充填材を配置することを特徴とする。これにより、薄膜型太陽電池モジュールの耐湿性が改善され、耐用年数が向上する。 As described above, the present invention prevents moisture and moisture from entering the thin-film solar cell module from the outside, improves moisture resistance, prevents performance deterioration of the thin-film solar cell module, and has electrical insulation properties. It is an object to ensure and improve the service life of the thin-film solar cell module. The through-hole provided in the back support material has the characteristics that the water vapor transmission rate is 0.2 g / (m 2 · Day) or less, the electrical resistance value is 1 × 10 10 Ω · cm or more, and the thickness is 1 mm or more. It is characterized by disposing a filler. Thereby, the moisture resistance of the thin-film solar cell module is improved, and the service life is improved.
次に本発明の具体的な構成と効果を確認するために行った実験について実施例で説明する。 Next, experiments conducted for confirming the specific configuration and effects of the present invention will be described in Examples.
本発明の実施例として上記した製造方法にそってアモルファスシリコン太陽電池１０を製造した。 An amorphous silicon solar cell 10 was manufactured according to the manufacturing method described above as an example of the present invention.
（実施例）
まず、９８０ｍｍ×９５０ｍｍの面積と５ｍｍの厚さを有する絶縁透光性基板１上に、透明導電膜２として、熱ＣＶＤ法による厚さ約７００ｎｍの二酸化錫（ＳｎＯ2）膜を成膜した。この透明導電膜２に対して、ＹＡＧ基本波レーザ光ビームを照射することにより、第一溝３をパターンニング加工形成した。
(Example)
First, a tin dioxide (SnO 2 ) film having a thickness of about 700 nm was formed as the transparent conductive film 2 on the insulating translucent substrate 1 having an area of 980 mm × 950 mm and a thickness of 5 mm by a thermal CVD method. By irradiating the transparent conductive film 2 with a YAG fundamental wave laser beam, the first groove 3 was formed by patterning.
次に、加工により生じた微粉などを洗浄除去した後、絶縁透光性基板１をプラズマＣＶＤ成膜装置に搬入し、厚さ約３００ｎｍのアモルファスシリコンからなる光電変換層５を成膜した。ＣＶＤ装置から絶縁透光性基板１を搬出した後、光電変換層５に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して電極接続用溝として第二溝６を形成した。 Next, fine powders and the like generated by the processing were washed and removed, and then the insulating translucent substrate 1 was carried into a plasma CVD film forming apparatus to form a photoelectric conversion layer 5 made of amorphous silicon having a thickness of about 300 nm. After carrying out the insulating translucent substrate 1 from the CVD apparatus, the photoelectric conversion layer 5 was irradiated with YAG second harmonic laser light from the insulating translucent substrate 1 side to form the second groove 6 as an electrode connecting groove. .
次に裏面側電極層７として、厚さ約８０ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜と厚さ約２００ｎｍの銀（Ａｇ）膜をこの順でスパッタ法で光電変換層５上に成膜した。さらに、裏面側電極層７に絶縁透光性基板１側からＹＡＧ第二高調波レーザ光を照射して短冊上に分割し第三溝３５を形成した。 Next, as the back electrode layer 7, a zinc oxide (ZnO) film having a thickness of about 80 nm and a silver (Ag) film having a thickness of about 200 nm were formed on the photoelectric conversion layer 5 in this order by a sputtering method. Further, the back electrode layer 7 was irradiated with YAG second harmonic laser light from the side of the insulating translucent substrate 1 to divide it into strips to form third grooves 35.
セル領域と接続領域とを絶縁透光性基板１周囲から絶縁するために、絶縁透光性基板１の周辺に沿ってＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換層５、及び裏面側電極層７を除去し、分離溝３７を形成し太陽電池積層体を完成させた。 In order to insulate the cell region and the connection region from the periphery of the insulating light-transmitting substrate 1, YAG laser light is irradiated along the periphery of the insulating light-transmitting substrate 1, and the transparent conductive film (SnO 2 film) 2, amorphous The silicon photoelectric conversion layer 5 and the back-side electrode layer 7 were removed, and the separation groove 37 was formed to complete the solar cell stack.
続いて絶縁透光性基板１の辺部に絶縁透光性基板の太陽電池積層体が形成されない面側からＹＡＧレーザ光を照射して、透明導電膜（ＳｎＯ2膜）２、アモルファスシリコン光電変換層５、及び裏面側電極層７を除去し、裸地部３０を形成した。 Subsequently, YAG laser light is irradiated on the side of the insulating translucent substrate 1 from the surface side where the solar cell laminate of the insulating translucent substrate is not formed, so that the transparent conductive film (SnO 2 film) 2 and amorphous silicon photoelectric conversion are performed. The layer 5 and the back surface side electrode layer 7 were removed, and the bare ground part 30 was formed.
さらに続いて絶縁性封止材２０１と裏面支持材２０２からなる封止層２０６を設けた。絶縁性封止材として厚さ０．６ｍｍのＥＶＡ、裏面支持材として厚さ３ｍｍのガラス基板を使用する。ガラス基板に設ける貫通孔はφ２０の大きさとした。その貫通孔は、光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔として用いられ、電気出力配線２０３が通され、重量１．３ｇの前述した充填材２０４が配置され、次の工程に供された。 Subsequently, a sealing layer 206 made of an insulating sealing material 201 and a back support material 202 was provided. EVA having a thickness of 0.6 mm is used as the insulating sealing material, and a glass substrate having a thickness of 3 mm is used as the back support material. The through hole provided in the glass substrate had a size of φ20. The through-hole is used as a through-hole for passing an electric output wiring for taking out the electric output from the photoelectric conversion cell to the outside, the electric output wiring 203 is passed through, and the above-mentioned filler 204 having a weight of 1.3 g. Was placed for the next step.
なお、充填材２０４は、ポリイソブチレンに無機充填材としてタルクを添加し、ポリイソブチレン１００重量部に対して無機充填材は８３重量部であり、密度が１．３５ｇ／ｃｍ3の材料である。 The filler 204 is a material in which talc is added as an inorganic filler to polyisobutylene, and the inorganic filler is 83 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyisobutylene, and the density is 1.35 g / cm 3 .
封止層２０６は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すような上チャンバー４１と下チャンバー４２を備えた真空ラミネータ４０と、キュアオーブン（図示せず）を使用して絶縁透光性基板に取り付けられる。下チャンバー４２に絶縁透光性基板を設置し、絶縁透光性基板の太陽電池が形成される面側の上に封止層２０６を被せ、下チャンバー４２を真空引きして絶縁透光性基板１と封止層２０６の間の空気を抜く。そして上チャンバー４１を被せてダイアフラム４４を膨張させ、ダイアフラム４４で封止層２０６を絶縁透光性基板１側に押圧しつつ、下チャンバー４２を昇温する。その結果、絶縁透光性基板１表面に封止層２０６が接合される。尚、温度は１５０℃である。 The sealing layer 206 is an insulating translucent substrate using a vacuum laminator 40 having an upper chamber 41 and a lower chamber 42 as shown in FIGS. 8A to 8C and a curing oven (not shown). Attached to. An insulating translucent substrate is installed in the lower chamber 42, a sealing layer 206 is placed on the surface of the insulating translucent substrate on which the solar cell is formed, and the lower chamber 42 is evacuated to insulate the insulating translucent substrate. 1 and the sealing layer 206 are evacuated. Then, the upper chamber 41 is covered, the diaphragm 44 is expanded, and the lower chamber 42 is heated while the sealing layer 206 is pressed against the insulating translucent substrate 1 by the diaphragm 44. As a result, the sealing layer 206 is bonded to the surface of the insulating translucent substrate 1. The temperature is 150 ° C.
以上のようにして、ラミネータで封止すると、充填材２０４は、厚さ３ｍｍで貫通孔に隙間なく充填され、面積がほぼ８２．６７ｃｍ2の光電変換セル４が１０８個直列接続した太陽電池１０を得た。 As described above, when sealed with a laminator, the filling material 204 is filled with a thickness of 3 mm without gaps in the through-hole, and the solar cell 10 in which 108 photoelectric conversion cells 4 having an area of approximately 82.67 cm 2 are connected in series. Got.
すなわち、本実施例においては、前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であった。 That is, in this embodiment, the filler has characteristics such that the water vapor transmission rate is 0.2 g / (m 2 · Day) or less, the electrical resistance value is 1 × 10 10 Ω · cm or more, and the thickness is 1 mm or more. Met.
（比較例１）
一方、比較例１として貫通孔に充填材２０４はなく、電気出力配線２０３のみで充填された太陽電池を製造した。
(Comparative Example 1)
On the other hand, as Comparative Example 1, a solar cell in which the through hole did not have the filler 204 and was filled only with the electric output wiring 203 was manufactured.
実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールをそれぞれ２個製造し、これらをＩＥＣ６１６４６−１０．１３に記載されているＤａｍｐ ｈｅａｔ ｔｅｓｔを行った。つまり、実施例及び比較例の薄膜型太陽電池モジュールを温度８５℃、湿度８５％ＲＨの雰囲気中に暴露し、時間の経過と出力の低下の度合いを調査した。 Two thin film type solar cell modules of Examples and Comparative Examples were manufactured, respectively, and Damp heat test described in IEC 61646-10.13 was performed. That is, the thin film type solar cell modules of Examples and Comparative Examples were exposed to an atmosphere having a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% RH, and the passage of time and the degree of decrease in output were investigated.
結果は、図９の通りである。初期の出力に対し９５％以上の出力を維持することができた時間は、比較例の薄膜型太陽電池モジュールを１とすると、実施例の薄膜型太陽電池モジュールは、１．６倍以上であった。薄膜型太陽モジュールの性能劣化を防ぐことができ、耐湿性を大幅に向上させることができた。 The result is as shown in FIG. The time during which the output of 95% or more with respect to the initial output could be maintained is 1.6 times or more for the thin film type solar cell module of the example, assuming that the thin film type solar cell module of the comparative example is 1. It was. The performance degradation of the thin-film solar module could be prevented, and the moisture resistance could be greatly improved.
以上、説明した構成は、図１０（ａ）、（ｂ）のいずれの形態の太陽電池１０、１２においても実施することができる。 The above-described configuration can be implemented in any of the solar cells 10 and 12 in FIGS. 10A and 10B.
図１０（ａ）は、本実施形態の製造方法で成膜される太陽電池１０の層構成を示す概念図である。図１０（ａ）に示した光電変換層５は、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層３４（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。光電変換層５の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層３４の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。 Fig.10 (a) is a conceptual diagram which shows the layer structure of the solar cell 10 formed into a film by the manufacturing method of this embodiment. The photoelectric conversion layer 5 shown in FIG. 10A includes a p-type silicon-based semiconductor layer, an i-type silicon-based semiconductor layer, an SiO layer 34 (reflection layer), and an n-type silicon-based layer in order from the side close to the transparent conductive film 2. It has a four-layer structure of semiconductor layers. The total thickness of the photoelectric conversion layer 5 is, for example, 0.1 to 3.0 μm. On the other hand, the thickness of the reflective layer 34 made of SiO or the like is, for example, 50 to 800 angstroms.
反射層３４は、Ｃａｐ層とも称されるものであり、シリコンオキサイドが代表的に用いられる。反射層３４には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。 The reflective layer 34 is also called a Cap layer, and silicon oxide is typically used. The reflective layer 34 may or may not contain a crystalline silicon component.
また、反射層３４としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。 Further, as the reflective layer 34, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride, silicon oxycarbide, or the like, in which silicon contains one or more elements of nitrogen, carbon, and oxygen instead of silicon oxide. It may be.
次に本発明の第二の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
上記した実施形態は、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される光電変換層５を一層だけ設けた例であったが、これを複数設ける太陽電池に本発明を適用することもできる。 The above-described embodiment is an example in which only one photoelectric conversion layer 5 configured by a set of a p-type silicon-based semiconductor layer, an i-type silicon-based semiconductor layer, and an n-type silicon-based semiconductor layer is provided. The present invention can also be applied to a solar cell provided with a plurality of these.
即ち前記したｐｉｎ構造を２段積層したタンデム構造、３段積層したトリプル構造等の構造に本発明を適用してもよい。またハイブリッド構造と称される様な構成の太陽電池モジュールに本発明を適用することもできる。 That is, the present invention may be applied to a structure such as a tandem structure in which the above-described pin structure is stacked in two stages, a triple structure in which three stages are stacked, and the like. The present invention can also be applied to a solar cell module having a configuration called a hybrid structure.
図１０（ｂ）は、光電変換層が二つ設けられた例の太陽電池１２の層構成を示す概念図である。 FIG.10 (b) is a conceptual diagram which shows the layer structure of the solar cell 12 of the example provided with two photoelectric converting layers.
本実施形態の太陽電池１２では、ｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される第一光電変換層４５と、同じくｐ型シリコン系半導体層、ｉ型シリコン系半導体層、及びｎ型シリコン系半導体層が一組となって構成される第二光電変換層４６とが積層されたものである。 In the solar cell 12 of the present embodiment, the first photoelectric conversion layer 45 configured by a set of a p-type silicon-based semiconductor layer, an i-type silicon-based semiconductor layer, and an n-type silicon-based semiconductor layer, A second photoelectric conversion layer 46 formed by a set of a silicon-based semiconductor layer, an i-type silicon-based semiconductor layer, and an n-type silicon-based semiconductor layer is laminated.
また第一光電変換層４５と第二光電変換層４６との間に中間層１８（反射層）が設けられている。 Further, an intermediate layer 18 (reflection layer) is provided between the first photoelectric conversion layer 45 and the second photoelectric conversion layer 46.
より詳細に説明すると、第一光電変換層４５は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）によって構成された光電変換層である。一方、第二光電変換層４６は、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）によって構成された光電変換層である。第二光電変換層４６は、四層構造であり、透明導電膜２に近い側から順にｐ型シリコン系半導体層層、ｉ型シリコン系半導体層、ＳｉＯ層１９（反射層）、及びｎ型シリコン系半導体層の四層構造となっている。第二光電変換膜４６の全体の厚みは、例えば０．１〜３．０μｍである。これに対して、ＳｉＯ等の反射層１９の厚みは、例えば５０〜８００オングストロームである。 If it demonstrates in detail, the 1st photoelectric converting layer 45 is a photoelectric converting layer comprised by a-Si (amorphous silicon). On the other hand, the second photoelectric conversion layer 46 is a photoelectric conversion layer made of p-Si (polysilicon). The second photoelectric conversion layer 46 has a four-layer structure, and in order from the side close to the transparent conductive film 2, a p-type silicon-based semiconductor layer layer, an i-type silicon-based semiconductor layer, an SiO layer 19 (reflection layer), and an n-type silicon. It has a four-layer structure of a semiconductor layer. The total thickness of the second photoelectric conversion film 46 is, for example, 0.1 to 3.0 μm. On the other hand, the thickness of the reflective layer 19 such as SiO is, for example, 50 to 800 angstroms.
中間層１８は、反射層として機能するものであり、シリコンオキサイド（ＳｉＯ）が代表的に用いられる。反射層１８には、結晶質シリコン成分が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。 The intermediate layer 18 functions as a reflective layer, and silicon oxide (SiO) is typically used. The reflective layer 18 may or may not contain a crystalline silicon component.
また、反射層１８としては、シリコンオキサイドの代わりに、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、シリコンオキシナイトライド、シリコンオキシカーバイド等、シリコンに窒素、炭素、酸素のいずれか一つ以上の元素が含まれる層であってもよい。 In addition, as the reflective layer 18, instead of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride, silicon oxycarbide, or the like, in which silicon contains one or more elements of nitrogen, carbon, and oxygen It may be.
本実施形態の製造方法で製造する太陽電池１２は、貫通孔からの湿分、水分の浸入を防ぐことで耐湿性が向上すると共に、絶縁透光性基板１側から浸入した光が、中間層１８と反射層１９（Ｃａｐ層）で主に反射され、ａ−Ｓｉのｉ層とｐ−Ｓｉのｉ層の中を光が往復する。これにより発電効率が向上する。 The solar cell 12 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment has improved moisture resistance by preventing moisture and moisture from entering through the through-holes, and light that has entered from the insulating translucent substrate 1 side has an intermediate layer. 18 and the reflection layer 19 (Cap layer) are mainly reflected, and light reciprocates between the a-Si i layer and the p-Si i layer. This improves power generation efficiency.
（比較例２）
比較例２として、貫通孔に電気出力配線２０３と、０．８ｍｍ厚みの充填材２０４が充填された太陽電池を製造した。その場合、比較例１と同じく相対比１〜１．２の間で初期の出力に対し９５％以下となった。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a solar cell in which the through-holes were filled with the electric output wiring 203 and the filler 204 having a thickness of 0.8 mm was manufactured. In that case, it was 95% or less with respect to the initial output in the relative ratio of 1 to 1.2 as in Comparative Example 1.
１ 絶縁透光性基板
２ 透明導電膜（第一電極層）
５ 光電変換層
６ 第二溝（電極接続用溝）
７ 裏面側電極層（第二電極層）
１０ 薄膜太陽電池
１１ レーザ発生装置
１６ 周辺領域（絶縁領域）
２００ 薄膜型太陽電池モジュール
２０１ 絶縁性封止材
２０２ 裏面支持材
２０３ 電気出力配線
２０４ 充填材
２０５ 絶縁シート
２０６ 封止層
1 Insulating translucent substrate 2 Transparent conductive film (first electrode layer)
5 Photoelectric conversion layer 6 Second groove (electrode connection groove)
7 Back side electrode layer (second electrode layer)
10 Thin-film solar cell 11 Laser generator 16 Peripheral region (insulating region)
200 Thin-film Solar Cell Module 201 Insulating Encapsulant 202 Back Support Material 203 Electric Output Wiring 204 Filler 205 Insulating Sheet 206 Sealing Layer
Claims (7)
前記絶縁透光性基板の一主面上に少なくとも前記第一電極層と前記１以上の光電変換ユニットと前記第二電極層とを含む積層体を備え、
前記積層体は、複数の光電変換セルを形成するように直線状で互いに平行な複数本の第一電極層分離溝、半導体層分離溝、および裏面電極層分離溝によってそれぞれ分割され、かつ、それら複数の光電変換セルが前記半導体層分離溝を介して互いに電気的に直列接続されてなる集積型薄膜太陽電池として機能する積層体であって、
前記絶縁透光性基板の前記一主面の周縁部には前記積層体が存在しない裸地部を備え、
前記絶縁性封止材は前記裸地部の一部又は全部と前記積層体とを被覆するものであり、
前記裏面支持材は貫通孔を備え、
前記貫通孔は前記光電変換セルからの電気出力を外部に取り出すための電気出力配線を通過させるための貫通孔であり、
前記貫通孔は少なくとも前記電気出力配線と充填材とによって充填されており、
前記充填材は水蒸気透過率が０．２ｇ／（ｍ2・Ｄａｙ）以下、かつ電気抵抗値が１×１０10Ω・ｃｍ以上の特性を備え、厚さ１ｍｍ以上であることを特徴とする、薄膜型太陽電池モジュール。 In order from the light transmission side, at least an insulating translucent substrate of 0.5 m 2 or more, a first electrode layer, a semiconductor layer including one or more photoelectric conversion units, a second electrode layer, and an insulating sealing material A thin-film solar cell module comprising a back support material,
A laminate including at least the first electrode layer, the one or more photoelectric conversion units, and the second electrode layer on one main surface of the insulating translucent substrate,
The stacked body is divided by a plurality of first electrode layer separation grooves, semiconductor layer separation grooves, and back electrode layer separation grooves that are linear and parallel to each other so as to form a plurality of photoelectric conversion cells, and A laminate that functions as an integrated thin film solar cell in which a plurality of photoelectric conversion cells are electrically connected in series with each other through the semiconductor layer separation groove,
In the peripheral portion of the one main surface of the insulating translucent substrate, a bare ground portion where the laminate does not exist,
The insulating sealing material covers a part or all of the bare portion and the laminate.
The back support material includes a through hole,
The through hole is a through hole for passing an electric output wiring for taking out the electric output from the photoelectric conversion cell to the outside,
The through hole is filled with at least the electrical output wiring and a filler,
The filler has a water vapor permeability of 0.2 g / (m 2 · Day) or less, an electrical resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or more, and a thickness of 1 mm or more, Thin-film solar cell module.
前記貫通孔を充填する充填材と同じ材質の材料が、
前記絶縁透光性基板の裸地部と、前記裏面支持材の周縁部と、それぞれに接するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜型太陽電池モジュール。 In the peripheral edge portion in the planar direction of the one principal surface of the insulating translucent substrate of the insulating sealing material that covers part or all of the bare ground portion and the laminate,
The same material as the filler that fills the through hole,
5. The thin film according to claim 1, wherein the thin film is disposed so as to be in contact with a bare portion of the insulating translucent substrate and a peripheral portion of the back surface support material. Type solar cell module.
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