JP2011166075A - Method and apparatus for manufacturing solar cell module, and roll-shaped solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池モジュールの製造装置及びロール状太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module manufacturing method, a solar cell module manufacturing apparatus, and a rolled solar cell module.
従来、薄膜型の太陽電池は、パターニングにより基板上に複数の太陽電池セルが分割形成され、これらを直列に接続した集積型構造を形成する製造方法が採用されている。近年、複数の帯状太陽電池が直列接続されてなる薄膜太陽電池が報告されている(特許文献1参照)。この薄膜太陽電池は、一本の幅狭の帯状太陽電池を、円柱体表面に巻いた絶縁性薄膜の上に縁部が重なるように螺旋状に巻付け、重なり部分に導電性樹脂が介在するようにした後、切開いて円柱体より離脱させることにより製造される。 Conventionally, a thin-film solar cell employs a manufacturing method in which a plurality of solar cells are dividedly formed on a substrate by patterning and an integrated structure is formed by connecting them in series. In recent years, a thin film solar cell in which a plurality of strip solar cells are connected in series has been reported (see Patent Document 1). In this thin-film solar cell, a narrow strip-shaped solar cell is wound in a spiral shape so that the edge overlaps on an insulating thin film wound around the surface of a cylindrical body, and a conductive resin is interposed in the overlapping portion. Then, it is manufactured by incision and separation from the cylindrical body.
ところで、薄膜太陽電池の従来の製造方法には、さらに改善すべき課題が挙げられる。例えば、1)幅狭な帯状太陽電池を形成した後、これを巻き取る工程が必要である。2)一本の帯状太陽電池を円柱体表面に巻き付ける工程に一定の時間を要し、生産性が低い。3)一枚の薄膜太陽電池を製造するには、一定の長さの帯状太陽電池が必要となり、コストが増大する。4)一枚の薄膜太陽電池を製造する毎に、切開いて円柱体より離脱させる工程が必要となる。5)薄膜太陽電池は所定の長さに切断されるため、後工程における生産性が向上しない、等である。
本発明の目的は、薄膜太陽電池モジュールの製造効率を改善することにある。
By the way, the conventional manufacturing method of a thin film solar cell has the problem which should be improved further. For example, 1) After forming a narrow strip solar cell, a step of winding it is necessary. 2) A certain amount of time is required for the step of winding a single band-shaped solar cell around the surface of the cylindrical body, and the productivity is low. 3) To manufacture a single thin film solar cell, a strip-like solar cell having a certain length is required, which increases the cost. 4) Every time a single thin film solar cell is manufactured, a step of cutting and separating from the cylindrical body is required. 5) Since the thin film solar cell is cut to a predetermined length, the productivity in the subsequent process is not improved.
The objective of this invention is improving the manufacturing efficiency of a thin film solar cell module.
かくして、以下の[1]〜[6]に係る発明が提供される。
[1]複数の帯状太陽電池が直列に接続された太陽電池モジュールの製造方法であって、2つの電極層に挟まれた発電層を有する薄膜太陽電池を巻出ロールから繰り出し供給する供給工程と、前記供給工程により供給された前記薄膜太陽電池を搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池を形成する裁断工程と、前記裁断工程により形成された複数の前記帯状太陽電池を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させ、且つ複数の当該帯状太陽電池が直列に接続するように、第1の帯状太陽電池の第1の電極層の一部と隣接する第2の帯状太陽電池の第2の電極層の一部とを重ねつつ可撓性基板上に圧着し一体成形する圧着工程と、前記圧着工程により前記可撓性基板上に圧着した複数の前記帯状太陽電池の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り工程と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
[2]前記薄膜太陽電池の前記発電層は、IB族元素、IIIB族元素、VIB族元素から選ばれるいずれか1種を含むことを特徴とする[1]に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
[3]前記発電層は、カルコパイライト構造を有するCu−In−Se系半導体を含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
Thus, the inventions according to the following [1] to [6] are provided.
[1] A method for manufacturing a solar cell module in which a plurality of band-like solar cells are connected in series, and a supply step of feeding a thin-film solar cell having a power generation layer sandwiched between two electrode layers from an unwinding roll; A cutting step of cutting the thin-film solar cells supplied in the supplying step substantially parallel to the transport direction to form a plurality of strip solar cells, and a plurality of the strip solar cells formed by the cutting step in the transport direction The second of the second strip solar cells adjacent to a part of the first electrode layer of the first strip solar cell so that the plurality of the strip solar cells are connected in series with each other at a predetermined angle. A crimping step in which a part of the electrode layer is overlaid and crimped onto a flexible substrate and integrally formed; and a plurality of strip-shaped solar cell connectors crimped onto the flexible substrate in the crimping step Continuously wound on a roll Method of manufacturing a solar cell module comprising: the winding step that, a.
[2] The method for manufacturing a solar cell module according to [1], wherein the power generation layer of the thin film solar cell includes any one selected from a group IB element, a group IIIB element, and a group VIB element. .
[3] The method for manufacturing a solar cell module according to [1] or [2], wherein the power generation layer includes a Cu—In—Se based semiconductor having a chalcopyrite structure.
[4]2つの電極層に挟まれた発電層を有する薄膜太陽電池がロール状に巻回された巻出ロールから当該薄膜太陽電池を引き出し供給する供給手段と、前記供給手段から供給された前記薄膜太陽電池を刃物部により当該薄膜太陽電池の搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池を形成する裁断手段と、前記裁断手段により裁断された複数の前記帯状太陽電池が直列に接続するように、第1の帯状太陽電池の第1の電極層の一部と隣接する第2の帯状太陽電池の第2の電極層の一部とを重ねつつ可撓性基板上に圧着する圧着手段と、前記圧着手段により一体成形された複数の前記帯状太陽電池の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り手段と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
[5]前記圧着手段は、前記裁断手段により形成された複数の前記帯状太陽電池の各々を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる傾斜ガイドロール群と、粘着剤を塗布した粘着シートを供給する粘着シートロールと、複数の当該帯状太陽電池を当該粘着シートに圧着する一対の圧着ロールと、を有することを特徴とする[4]に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
[6]前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールが巻き取りロールに巻回されたことを特徴とするロール状太陽電池モジュール。
[4] Supply means for pulling out and supplying the thin-film solar cell from an unwinding roll in which a thin-film solar cell having a power generation layer sandwiched between two electrode layers is wound in a roll shape, and the supply from the supply means Cutting means for cutting a thin film solar cell with a blade part substantially parallel to the transport direction of the thin film solar cell to form a plurality of strip solar cells, and the plurality of strip solar cells cut by the cutting means are connected in series. Pressure bonding means for pressure-bonding on a flexible substrate while overlapping a part of the first electrode layer of the first band-shaped solar cell and a part of the second electrode layer of the adjacent second band-shaped solar cell And a winding means for continuously winding a plurality of strip-shaped solar cell connectors integrally formed by the crimping means on a winding roll.
[5] The crimping means supplies an inclined guide roll group for inclining each of the plurality of strip-like solar cells formed by the cutting means at a predetermined angle with respect to the transport direction, and an adhesive sheet coated with an adhesive. The apparatus for manufacturing a solar cell module according to [4], including an adhesive sheet roll and a pair of pressure-bonding rolls that press-bond a plurality of the strip-shaped solar cells to the pressure-sensitive adhesive sheet.
[6] A rolled solar cell module, wherein the solar cell module manufactured by the method for manufacturing a solar cell module according to any one of [1] to [3] is wound around a winding roll.
本発明によれば、従来の製造方法と比較して、薄膜太陽電池モジュールの製造効率が改善される。
具体的には、1)薄膜太陽電池を幅狭の複数の帯状太陽電池に裁断後、幅方向の一部を重ね、これをリールに巻き取ることなく粘着シートに圧着することができる。2)1本のテープ状太陽電池を用いる製造方法と比較して、100倍程度の速度で集積化モジュールの製造が可能となる。3)1本のテープ状太陽電池を用いる製造方法と比較して、製造の際に不要となる端材の量が減少する。4)1本のテープ状太陽電池を粘着シートが貼り付けられたロールに巻き取る製造方法と比較して、円柱体表面に巻き付けた集積化モジュールを円柱体から一旦剥がす工程が不要となり、長尺の薄膜太陽電池モジュールの製造が可能となる。5)本発明により得られる長尺の薄膜太陽電池モジュールは、巻き取りロールに巻き取ったロール形状として取り扱うことができ、例えば、強化ガラスとの貼り合わせ等の後工程における操作性が改善される。
According to this invention, compared with the conventional manufacturing method, the manufacturing efficiency of a thin film solar cell module is improved.
Specifically, 1) After the thin film solar cell is cut into a plurality of narrow strip-like solar cells, a part of the width direction is overlapped, and the thin film solar cell can be pressure-bonded to the adhesive sheet without being wound on a reel. 2) The integrated module can be manufactured at a speed about 100 times that of the manufacturing method using one tape-like solar cell. 3) Compared with the manufacturing method using one tape-like solar cell, the amount of scrap material which becomes unnecessary in manufacturing is reduced. 4) Compared with the manufacturing method in which one tape-like solar cell is wound around a roll to which an adhesive sheet is attached, there is no need for a step of once removing the integrated module wound around the surface of the cylindrical body from the cylindrical body. The thin film solar cell module can be manufactured. 5) The long thin film solar cell module obtained by the present invention can be handled as a roll shape wound around a winding roll, and, for example, operability in a subsequent process such as bonding with tempered glass is improved. .
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention. The drawings used are for explaining the present embodiment and do not represent the actual size.
<太陽電池モジュールの製造装置>
図1は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの製造装置の一例を説明する断面概略図である。図1に示す太陽電池モジュールの製造装置は、ウェブ状の薄膜太陽電池100が供給される供給部1と、供給部1から搬送された薄膜太陽電池100を複数の幅狭の帯状太陽電池200に裁断する裁断部2と、裁断部2で裁断された複数の帯状太陽電池200と粘着シート300とを圧着し一体成形する圧着部3と、圧着部3で粘着シート300と一体成形された太陽電池モジュール400を連続的に巻き取る巻き取り部4とから構成されている。ここで、薄膜太陽電池100は、2つの電極層に挟まれた発電層を有している。
<Solar cell module manufacturing equipment>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a solar cell module manufacturing apparatus to which the present embodiment is applied. The solar cell module manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a
供給部1は、供給手段として、薄膜太陽電池100がロール状に巻回された巻出ロール11と、巻出ロール11から薄膜太陽電池100を引き出し搬送する搬送ロール12とを有している。裁断部2は、薄膜太陽電池100を複数の幅狭の帯状太陽電池200に裁断する裁断手段として、回転刃21と回転受刃22とから構成されている刃物部(スリッター)20を有している。薄膜太陽電池100は、巻出ロール11が矢印A方向に回転し、搬送ロール12により矢印B方向に搬送される。
The
圧着部3は、圧着手段として、刃物部20により形成された複数の幅狭の帯状太陽電池200の各々を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる傾斜ガイドロール群30と、粘着剤を塗布した粘着シート300を供給する粘着シートロール31と、複数の幅狭の帯状太陽電池を粘着シート300に圧着し一体成形する一対のロール321,322からなる圧着ロール32と、を有している。
The
巻き取り部4は、巻き取り手段として圧着部3で粘着シート300と一体成形された太陽電池モジュール400を連続的に巻き取る巻き取りロール40を有している。巻き取りロール40は、矢印C方向に回転し太陽電池モジュール400を連続的に巻き取る。
The
図2は、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの製造装置の一例を説明する概略斜視図である。
図2に示すように、巻出ロール11から引き出した薄膜太陽電池100を裁断する裁断部2の刃物部20(スリッター)は、回転駆動される薄円盤状の複数の回転刃21と受け刃としてローラ状に形成された複数の回転受刃22とから構成されている。幅広な薄膜太陽電池100は、上下一対の回転刃21と回転受刃22との間を通過する際に、複数の幅狭の帯状太陽電池200に裁断される。回転刃21及び回転受刃22を構成する刃の間隔(ピッチ)は特に限定されないが、本実施の形態では、4mm〜10mmの範囲内で適宜選択される。
FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating an example of a solar cell module manufacturing apparatus to which the present embodiment is applied.
As shown in FIG. 2, the blade part 20 (slitter) of the
圧着部3の傾斜ガイドロール群30は、複数の幅狭の帯状太陽電池200を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させるとともに、隣り合う帯状太陽電池200同士の幅方向の側縁部(エッジ)の一部が重なるように間隔を狭めている。粘着シートロール31は、可撓性基板としての可撓性シートの表面に粘着材を塗布した粘着シート300を、粘着材が帯状太陽電池200の第1の電極層側と対向するように供給する。圧着ロール32は、傾斜ガイドロール群30により幅方向の端部(エッジ)の一部が重なった複数の帯状太陽電池200と粘着シート300とを、一対のロール321,322の間を通過させる際に圧着している。
The inclined
<傾斜ガイドロール群30>
図3は、傾斜ガイドロール群30を説明する図である。図3(a)は、傾斜ガイドロール群30の概略図である。図3(b)は、図2中の傾斜ガイドロール群30の部分を矢印3bの方向から見た概略図である。
図3(a)に示すように、傾斜ガイドロール群30は、共通の支軸304と、支軸304に対し所定の角度をなすように形成された複数の回転軸303(3031,・・・303i)と、各回転軸303にそれぞれ取り付けられた複数の傾斜ガイドロール301(3011,・・・301i)とから構成されている。傾斜ガイドロール301(3011,・・・301i)に両端にはガイド302(3021,・・・302i)が設けられている。尚、傾斜ガイドロール301の内部にはベアリング等が設けられても良い。
<Inclined
FIG. 3 is a diagram illustrating the inclined
As shown in FIG. 3A, the inclined
図3(b)に示すように、刃物部20により裁断された複数の帯状太陽電池200(2001,・・・200i)は、傾斜ガイドロール群30の傾斜ガイドロール301により、それぞれが搬送方向に対し所定の角度で傾斜するとともに、隣接する帯状太陽電池200同士の間隔が狭められる。そして、互いに側縁部の一部が重なる接続部210(2101,・・・210i)が形成される。
隣接する帯状太陽電池200の側縁部が重なる接続部210(2101,・・・210i)は、後述するように、2つの電極層とこれらに挟まれた発電層とを有する帯状太陽電池200において、第1の帯状太陽電池2001の第1の電極層の一部と隣接する第2の帯状太陽電池2002の第2の電極層の一部とが重ねられている。
As shown in FIG. 3B, each of the plurality of strip-like solar cells 200 (200 1 ,... 200 i ) cut by the
The connecting portions 210 (210 1 ,... 210 i ) where the side edge portions of the adjacent strip
<太陽電池モジュール400の製造方法>
次に、本実施の形態が適用される太陽電池モジュールの製造装置(図1、図2及び図3参照)を用いて太陽電池モジュールを製造する方法について説明する。
まず、ロール状に巻回された巻出ロール11から薄膜太陽電池100を繰り出し、刃物部20に供給する(供給工程)。ここで、本実施の形態で使用する薄膜太陽電池100は、一般に、第1の電極層となるシート状の導電性基板上に発電層を構成する半導体層を成膜し、この半導体層上に透明電極層等を第2の電極層として成膜した広範なウェブである。ウェブ状の薄膜太陽電池100の全幅寸法は50cm〜100cmであり、長さは特に限定されないが、通常、10,000m以下である。本実施の形態では、薄膜太陽電池100は、透明電極層等の第2の電極層を表面になるように巻出ロール11に巻回されている。第1の電極層、半導体層及び第2の電極層の具体例については後述する。
<Method for Manufacturing
Next, a method for manufacturing a solar cell module using a solar cell module manufacturing apparatus to which the present embodiment is applied (see FIGS. 1, 2 and 3) will be described.
First, the thin film
次に、巻出ロール11から供給された薄膜太陽電池は、刃物部20において、上下一対の回転刃21と回転受刃22との間を通過する際に、搬送方向と略平行に裁断され、複数の幅狭の帯状太陽電池200が形成される(裁断工程)。
Next, when the thin film solar cell supplied from the unwinding
続いて、形成された複数の帯状太陽電池200のそれぞれを、傾斜ガイドロール群30により搬送方向に対し所定の角度で傾斜させる。傾斜ガイドロール群30を通過した帯状太陽電池200は、隣接する帯状太陽電池200同士の間隔が狭められ、互いに側縁部の一部が重なる接続部210(2101,・・・210i)が形成される。次いで、側縁部の一部が重なった複数の帯状太陽電池200と粘着シートロール31から供給された粘着シート300とを圧着ロール32により圧着することにより一体成形し、太陽電池モジュール400を形成する(圧着工程)。太陽電池モジュール400は、複数の帯状太陽電池200が直列に接続された接続体として形成される。
Subsequently, each of the formed strip-shaped
最後に、粘着シート300と一体成形された太陽電池モジュール400は、巻き取りロールに連続的に巻き取られる(巻き取り工程)。
Finally, the
<太陽電池モジュール400の構造>
図4は、太陽電池モジュール400の構造を説明する図である。図4(a)は、図2における4a−4a断面であり、太陽電池モジュール400の構造を説明する概略断面図である。図4(b)は、巻き取りロール40に巻回されたロール状太陽電池モジュール500の図である。
図4(a)に示す太陽電池モジュール400は、前述した粘着シートロール31(図1参照)から供給された粘着シート300を構成する可撓性フィルム310と、可撓性フィルム310表面に塗布された粘着材層320と、粘着材層320により可撓性フィルム310に圧着された複数の帯状太陽電池200とから構成されている。
<Structure of
FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the
A
複数の帯状太陽電池200は、各々、粘着材層320側の第1の電極層としての裏面電極層211と、裏面電極層211上に成膜された発電層としての半導体層212と、表面側に形成された第2の電極層としての透明電極層213とから構成されている。図4(a)に示すように、複数の帯状太陽電池200は、裏面電極層211の一部と隣接する帯状太陽電池200の透明電極層213の一部とが重なって接続部210(2101,・・・210i)を形成している。これにより、幅狭な複数の帯状太陽電池200は接続部210を介して直列に接続し、幅広の太陽電池モジュール400が形成される。
Each of the plurality of strip-shaped
ここで、粘着シート300を構成する可撓性基板としての可撓性フィルム310の材料は、本実施の形態では、耐侯性、耐湿性に優れた可塑性フィルムが望ましく、特に限定されない。具体的には、例えば、基材であるポリエチレンテレフタレート(PET)にフッ素系樹脂材料がコーティングされている一般的な太陽電池用バックシート、複数のフィルムを積層したラミネート型フィルム等が挙げられる。ここで、ラミネート型フィルムに使用するフィルムとしては、例えば、PETフィルム、エチレン酢酸ビニル(EVA)フィルム、ポリビニルフルオライド(PVF)フィルム、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム等が挙げられる。
Here, the material of the
粘着シート300を構成する粘着材層320の材料としては、例えば、シリコーン系、EVA系、フッ素系等の粘接着剤が挙げられる。本実施の形態では、粘着シート300は、予め粘着ロールシートとして製品化されたものを使用し、圧着ロール32により帯状太陽電池200と粘着シート300とを圧着し、これらを一体成形している。
また、製品化された粘着ロールシート以外のものを使用する場合は、例えば、所定のバックシート等の表面に圧着ロール32の直前で粘接着材を塗布し、これらと帯状太陽電池200とを圧着ロール32で圧着することもできる。この方法は、粘着材層320と可撓性フィルム310及び帯状太陽電池200の裏面電極層211との密着性を向上させるため、粘接着材の粘度を減少させる必要がある場合に有効である。
Examples of the material for the pressure-
Moreover, when using things other than the product pressure-sensitive adhesive roll sheet, for example, an adhesive is applied to the surface of a predetermined back sheet or the like immediately before the pressure-
本実施の形態では、帯状太陽電池200の片側(すなわち、裏面電極層211側)にのみ粘着シート300を圧着しているが、透明なフロントシートを、太陽電池モジュール400の表面側(すなわち、透明電極層213側)に圧着することも可能である。この場合、フロントシートとしては、耐侯性、耐湿性に優れた可塑性フィルムを用いることが重要である。さらに、フロントシートとして太陽電池モジュール400の表面に配置するため、透明性、耐衝撃性、防汚性が重要になる。フロントシートの具体例としては、例えば、これらの性能に優れた複数のフィルムを積層したラミネート型フィルム等が挙げられる。ここで、積層された複数のフィルムとしては、例えば、ポリビニルフルオライド(PVF)フィルム、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルム等が挙げられる。また、防湿性向上のため、SiO2あるいはガラス薄膜等の無機材料薄膜をラミネートフィルム内に真空製膜しておいても良い。
In the present embodiment, the pressure-
太陽電池モジュール400を構成する1本の帯状太陽電池200の幅Wは特に限定されないが、本実施の形態では、4mm〜30mmの範囲である。幅Wが過度に広いと、帯状太陽電池200の数を減らすことができるが、直列抵抗成分が増加する傾向がある。
隣接する帯状太陽電池200同士の接続部210の幅wは特に限定されないが、本実施の形態では、0.05mm〜1mmの範囲である。幅wが適度に広いほうが、接続部210におけるインターコネクト抵抗が低減し、また、帯状太陽電池200同士をオーバーラップさせる際に精度が要求されない。しかし、接続部210の部分は発電には寄与しないため、単位発電量当りの材料費が上昇する傾向がある。また、太陽電池モジュール400全体の重量も上昇してしまうため、軽量化のためには、接続部210の幅wをできるだけ狭くしたほうが良い。
Although the width W of the one strip | belt-shaped
Although the width w of the
帯状太陽電池2001上の透明電極層213に存在する電子は、隣接する帯状太陽電池2002の裏面電極211と接することにより、隣接した帯状太陽電池2002に伝送される。ここで、通常、透明電極層213の電気抵抗は、裏面電極層211の電気抵抗と比較して数桁高いため、隣接した帯状太陽電池2002に電子が伝送される前に、透明電極層213内で損失してしまう問題がある。この問題を解決するためには、例えば、特許文献1にも記載されているように、あらかじめ、帯状太陽電池200に集電用の電極を製膜すれば良い。
Electrons present in the
次に、図4(b)に示すように、本実施の形態において製造された太陽電池モジュール400は、巻き取りロール40に巻回されたロール状太陽電池モジュール500として得られる。これにより、複数の幅狭な帯状太陽電池200が直列に接続することにより集積化した太陽電池モジュール400をロールとして取り扱うことができる。ロール状太陽電池モジュール500の幅Mは特に限定されないが、本実施の形態では、10cm〜100cmの範囲である。巻き取りロール40に巻回された太陽電池モジュール400の長さは特に限定されないが、本実施の形態では、100m〜10,000mの範囲である。
Next, as shown in FIG. 4B, the
本発明が適用される太陽電池モジュールの製造方法は、一般に薄膜太陽電池として分類される太陽電池を用いる場合に適用することができる。このような薄膜太陽電池としては、例えば、水素化アモルファスシリコンを用いる薄膜シリコン型太陽電池、アモルファスと単結晶シリコンを組み合わせたHIT太陽電池、増感色素を担持した半導体層を有する色素増感太陽電池、化合物半導体を用いる化合物太陽電池等が挙げられる。
これらの中でも、化合物太陽電池としては、GaAs系太陽電池、CIS系(カルコパイライト系)太陽電池、Cu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池、CdTe−CdS系太陽電池等が挙げられる。
The manufacturing method of the solar cell module to which the present invention is applied can be applied to the case where solar cells generally classified as thin film solar cells are used. Examples of such a thin film solar cell include a thin film silicon type solar cell using hydrogenated amorphous silicon, a HIT solar cell combining amorphous and single crystal silicon, and a dye sensitized solar cell having a semiconductor layer carrying a sensitizing dye. And a compound solar cell using a compound semiconductor.
Among these, examples of the compound solar cell include a GaAs-based solar cell, a CIS-based (chalcopyrite) solar cell, a Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) solar cell, and a CdTe-CdS-based solar cell.
特に、CIS系(カルコパイライト系)太陽電池は、光吸収層の材料として、シリコンの代わりに、Cu、In、Ga、Al、Se、S等から成るカルコパイライト系と呼ばれるIB−IIIB−VIB族化合物を用いる。代表的なものとしては、Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)(Se,S)2、CuInS2等が挙げられ、それぞれCIGS、CIGSS、CISと略称される。
CIS系(カルコパイライト系)太陽電池は、製造法や材料の組み合わせが豊富であり、また多結晶であるため、大面積化や量産化に好適であり、フレキシブルな製品が得られやすい。以下、太陽電池モジュール400として、薄膜太陽電池の一つであるCIS系(カルコパイライト系)太陽電池を用いた場合の薄膜太陽電池100及び薄膜太陽電池100(図1参照)を裁断して得られた幅狭の帯状太陽電池200の構成要素について説明する。
In particular, a CIS (chalcopyrite) solar cell is a IB-IIIB-VIB group called a chalcopyrite system made of Cu, In, Ga, Al, Se, S, etc., instead of silicon, as a material of the light absorption layer. Use compounds. Typical examples include Cu (In, Ga) Se 2 , Cu (In, Ga) (Se, S) 2 , CuInS 2 and the like, which are abbreviated as CIGS, CIGSS, and CIS, respectively.
CIS-based (chalcopyrite-based) solar cells have abundant manufacturing methods and combinations of materials, and are polycrystalline, so that they are suitable for large area and mass production, and flexible products are easily obtained. Hereinafter, the
<帯状太陽電池200の構成要素>
第1の電極層としての裏面電極層211を構成する材料としては、金属が好ましく、例えば、Mo、Ti、Cr、Al、Ag、Au、CuおよびPtから選択された少なくとも1つの金属またはこれらの合金が挙げられる。裏面電極層211は、本実施の形態では、厚さ0.3μm程度の金属薄膜である。裏面電極層211は、例えば、蒸着法、スパッタ法、CVD法(化学気相成長法:Chemical Vapor Deposition)等によって所定の基板上に成膜された後、後述するようにパターニングにより分割形成される。
<Constituent Elements of
The material constituting the
発電層としての半導体層212は、例えば、周期表IB族、IIIB族、VIB族の元素を含むカルコパイライト型化合物半導体が挙げられる。本実施の形態では、銅(Cu)、インジウム(In)及びセレン(Se)を含むカルコパイライト構造を有するCu−In−Se系半導体材料により構成されることが好ましい。半導体層212の厚さは、本実施の形態では、0.3μm〜5μmの範囲内である。
Examples of the
第2の電極層としての透明電極層213を構成する金属材料は特に限定されず、例えば、In2O3にSnをドーパントとして添加したITO(Indium Tin Oxide)等の酸化インジウム系金属材料;ドーパントを添加したSnO2等の酸化スズ系金属材料;ZnOにAlをドーパントとして添加したAZO、ZnOにGaをドーパントとして添加したGZO、ZnOにInをドーパントとして添加したIZO等の酸化亜鉛系金属材料等が挙げられる。本実施の形態では、ITO、SnO2、ZnOから選択された少なくとも1つを含む金属材料を用い、スパッタリングまたは蒸着法により成膜することが好ましい。透明電極層213の厚さは、本実施の形態では、約0.6μmである。
The metal material constituting the
尚、本実施の形態では、半導体層212と透明電極層213との間に誘電体層としてのバッファー層を設けることもできる。この場合、バッファー層を構成する材料は特に限定されないが、本実施の形態では、InS3、ZnS等の硫化物を用いることが好ましい。半導体層212と透明電極層213の間にバッファー層を設けることにより、半導体層212と透明電極層213との界面で発生する欠陥を抑制することができる。
In this embodiment, a buffer layer as a dielectric layer can be provided between the
裏面電極層211は、通常、例えば、金属フィルム等からなる基板上にスパッタリングにより連続的に成膜し、続いて、裏面電極層211上に半導体層212を成膜した後、次に、半導体層212上に透明電極層213を成膜して調製する。
本実施の形態では、半導体層212は、複数のp型半導体形成用前駆体層とn型半導体形成用前駆体層とを積層させて成膜することが好ましい。即ち、本実施の形態では、化合物半導体としてCu−In−Se系半導体材料を採用し、裏面電極層211側にp型半導体を形成しやすいCuとSeとの混合物からなるp型半導体形成用前駆体層を成膜し、次に、透明電極層213側にn型半導体を形成しやすいInとSeとの混合物からなるn型半導体形成用前駆体層を成膜することが好ましい。p型半導体形成用前駆体層とn型半導体形成用前駆体層とは、加熱処理工程において相互に溶融拡散することにより、良好な結晶性を有する半導体からなる半導体層212が生成し、pn接合を形成させることができる。
The
In this embodiment mode, the
尚、以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するための一例に過ぎず、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
本発明は複数の元素から構成される半導体層と、これを挟む2つの電極層を備える光発電素子や、このような構造を有する光発電素子の製造方法に応用することができる。例えば、Cd−Te系に代表されるIII−V族半導体、Cu−In−Se系に代表されるI−III−VI族半導体、Cu−Zn−Sn−S系化合物に代表されるI−II−IV−VI族半導体、II−IV−V族半導体、Si−Ge系等の2種類以上の元素からなるIV族半導体に適用することも可能である。
In addition, the above description is only an example for demonstrating embodiment of this invention, and this invention is not limited to this embodiment.
The present invention can be applied to a photovoltaic device including a semiconductor layer composed of a plurality of elements and two electrode layers sandwiching the semiconductor layer, and a method for manufacturing a photovoltaic device having such a structure. For example, a III-V group semiconductor typified by a Cd-Te system, an I-III-VI group semiconductor typified by a Cu-In-Se system, and an I-II typified by a Cu-Zn-Sn-S system compound The present invention can also be applied to an IV group semiconductor composed of two or more elements such as an -IV-VI group semiconductor, an II-IV-V group semiconductor, and a Si-Ge group.
1…供給部、2…裁断部、3…圧着部、4…巻き取り部、11…巻出ロール、12…搬送ロール、20…刃物部(スリッター)、21…回転刃、22…回転受刃、30…傾斜ガイドロール群、31…粘着シートロール、32…圧着ロール、40…巻き取りロール、100…薄膜太陽電池、200…帯状太陽電池、210…接続部、211…裏面電極層、212…半導体層、213…透明電極層、300…粘着シート、301…傾斜ガイドロール、400…太陽電池モジュール、500…ロール状太陽電池モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (6)
2つの電極層に挟まれた発電層を有する薄膜太陽電池を巻出ロールから繰り出し供給する供給工程と、
前記供給工程により供給された前記薄膜太陽電池を搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池を形成する裁断工程と、
前記裁断工程により形成された複数の前記帯状太陽電池を搬送方向に対し所定の角度で傾斜させ、且つ複数の当該帯状太陽電池が直列に接続するように、第1の帯状太陽電池の第1の電極層の一部と隣接する第2の帯状太陽電池の第2の電極層の一部とを重ねつつ可撓性基板上に圧着し一体成形する圧着工程と、
前記圧着工程により前記可撓性基板上に圧着した複数の前記帯状太陽電池の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り工程と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A method for manufacturing a solar cell module in which a plurality of strip solar cells are connected in series,
A supply step of feeding a thin film solar cell having a power generation layer sandwiched between two electrode layers from an unwinding roll;
A cutting step of cutting the thin-film solar cell supplied by the supplying step substantially parallel to the transport direction to form a plurality of strip-shaped solar cells;
The first of the first strip solar cells is configured such that the plurality of strip solar cells formed by the cutting step are inclined at a predetermined angle with respect to the transport direction, and the plurality of strip solar cells are connected in series. A crimping step in which a part of the electrode layer and a part of the second electrode layer of the second strip-shaped solar cell adjacent to each other are stacked and integrally formed on the flexible substrate;
A winding step of continuously winding a plurality of strip-shaped solar cell connectors bonded on the flexible substrate by the crimping step onto a winding roll;
The manufacturing method of the solar cell module characterized by having.
前記供給手段から供給された前記薄膜太陽電池を刃物部により当該薄膜太陽電池の搬送方向と略平行に裁断し複数の帯状太陽電池を形成する裁断手段と、
前記裁断手段により裁断された複数の前記帯状太陽電池が直列に接続するように、第1の帯状太陽電池の第1の電極層の一部と隣接する第2の帯状太陽電池の第2の電極層の一部とを重ねつつ可撓性基板上に圧着する圧着手段と、
前記圧着手段により前記可撓性基板上に圧着した複数の前記帯状太陽電池の接続体を巻き取りロールに連続的に巻き取る巻き取り手段と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。 Supply means for drawing and supplying the thin film solar cell from an unwinding roll in which a thin film solar cell having a power generation layer sandwiched between two electrode layers is wound in a roll;
Cutting means for cutting the thin film solar cell supplied from the supply means by a blade part substantially parallel to the transport direction of the thin film solar cell to form a plurality of strip solar cells;
The second electrode of the second strip solar cell adjacent to a part of the first electrode layer of the first strip solar cell so that the plurality of strip solar cells cut by the cutting means are connected in series. A pressure-bonding means for pressure-bonding on a flexible substrate while overlapping a part of the layer;
Winding means for continuously winding a plurality of strip-shaped solar cell connectors bonded onto the flexible substrate by the pressure bonding means, on a winding roll;
An apparatus for manufacturing a solar cell module, comprising:
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