JP2011253954A - Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Tatsuya Kiriyama
竜也 桐山
Sho Takahashi
翔 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion device which can facilitate arrangement of a bypass diode, and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.SOLUTION: A method for photoelectric conversion device includes: a first step of forming a photoelectric conversion module 202 in which photoelectric conversion cells 201 are connected in series on a substrate 20; a second step of arranging filler 204a extended in the direction of the series connection on the photoelectric conversion module 202; a third step of arranging a bypass diode 206 so as to straddle between the plurality of photoelectric conversion cells 201,...; a fourth step of arranging a back sheet 208 on the bypass diode 206 and the photoelectric conversion module 202, and a fifth step of fixing the photoelectric conversion module 202 and the bypass diode 206 with the filler 204a between the substrate 20 and the back sheet 208. Holes 32 are opened in the filler 204a across neighboring ones of the photoelectric conversion cells 201 so that the photoelectric conversion cells 201 are exposed in the holes 32. In the third step, the bypass diode 206 is arranged in the holes 32 of the filler 204a.

Description

本発明は、光電変換装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device and a manufacturing method thereof.

太陽光を利用した発電システムとして、アモルファスや微結晶等の半導体薄膜を積層した光電変換装置が用いられている。   As a power generation system using sunlight, a photoelectric conversion device in which semiconductor thin films such as amorphous and microcrystals are stacked is used.

光電変換装置では、複数の光電変換セルを直並列に接続して実用的な電気出力を取り出せる構成とされている。複数接続された光電変換セルを透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材で封入して光電変換モジュールが形成されている。このような光電変換モジュールを屋外に設置した場合、光電変換モジュール内のある光電変換セルが何かの影になって発電が不十分になった場合、その光電変換セルは抵抗となる。このとき光電変換セルの両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生する。すなわち、光電変換セルに逆方向のバイアス電圧が印加されることになり、このセルは発熱するようになる。このような状況をホットスポットと呼んでいる。このホットスポットの現象が発生し、光電変換セルの温度が上昇し続けると、最悪の場合、この光電変換セルは破壊され、光電変換モジュールから所定の電気出力を取り出すことができなくなる。   In the photoelectric conversion device, a plurality of photoelectric conversion cells are connected in series and parallel so that a practical electrical output can be taken out. A plurality of connected photoelectric conversion cells are sealed with a light-transmitting substrate and a filler mainly composed of an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) to form a photoelectric conversion module. When such a photoelectric conversion module is installed outdoors, when a certain photoelectric conversion cell in the photoelectric conversion module becomes a shadow of something and power generation becomes insufficient, the photoelectric conversion cell becomes a resistance. At this time, a potential difference of the product of the resistance value and the flowing current is generated in both electrodes of the photoelectric conversion cell. That is, a reverse bias voltage is applied to the photoelectric conversion cell, and the cell generates heat. Such a situation is called a hot spot. If this hot spot phenomenon occurs and the temperature of the photoelectric conversion cell continues to rise, in the worst case, the photoelectric conversion cell is destroyed and a predetermined electric output cannot be taken out from the photoelectric conversion module.

そこで、ホットスポットによる光電変換モジュールの損傷を防ぐために、光電変換セルに正常時の出力に対して逆バイアスとなるようにバイパスダイオードを接続する方法が採用されている。バイパスダイオードを設けることによって、どこかの光電変換セルが陰に隠れ、発電量が落ちた場合であってもその部分を回避してバイパスダイオードを介して電流が流れるので、影部分の影響が回路全体には及ぶことがなくなる。   Therefore, in order to prevent damage to the photoelectric conversion module due to hot spots, a method of connecting a bypass diode to the photoelectric conversion cell so as to be reverse-biased with respect to the normal output is employed. By providing a bypass diode, even if a photoelectric conversion cell somewhere is hidden behind and the power generation amount falls, current flows through the bypass diode avoiding that part, so the influence of the shadow part is It will not extend to the whole.

ところで、光電変換装置では、多数の光電変換セルが直並列に接続されており、各光電変換セルに対して個別にバイパスダイオードを配置し、電気的に接続する処理が必要とされる。そこで、このような処理を簡易かつ迅速に行うことができる光電変換装置の構成が望まれている。   By the way, in a photoelectric conversion apparatus, many photoelectric conversion cells are connected in series and parallel, and the process which arrange | positions a bypass diode separately with respect to each photoelectric conversion cell, and is electrically connected is required. Therefore, a configuration of a photoelectric conversion device that can perform such processing simply and quickly is desired.

本発明の光電変換装置の製造方法に係る1つの態様は、基板上に光電変換セルを直列接続した光電変換モジュールを形成する第1の工程と、直列接続の方向に沿って延設された第1の充填材を光電変換モジュール上に配置する第2の工程と、複数の光電変換セルを跨るようにダイオードを配置する第3の工程と、ダイオードと光電変換モジュール上にバックシートを配置する第4の工程と、基板とバックシート間に光電変換モジュールおよびダイオードを第1の充填材で固定する第5の工程と、を備え、第2の工程では、第1の充填材に複数の光電変換セルに跨って光電変換セルが露出する穴が開けられており、第3の工程では、第1の充填材の穴内にダイオードが配置されている。   One aspect of the method for manufacturing a photoelectric conversion device according to the present invention includes a first step of forming a photoelectric conversion module in which photoelectric conversion cells are connected in series on a substrate, and a first step extending along the direction of series connection. A second step of disposing one filler on the photoelectric conversion module, a third step of disposing a diode so as to straddle a plurality of photoelectric conversion cells, and a second step of disposing a back sheet on the diode and the photoelectric conversion module. 4 and a fifth step of fixing the photoelectric conversion module and the diode with the first filler between the substrate and the backsheet. In the second step, the first filler has a plurality of photoelectric conversions. A hole for exposing the photoelectric conversion cell is formed across the cell, and in the third step, a diode is disposed in the hole of the first filler.

また、本発明の光電変換装置に係る1つの態様は、基板上に形成された光電変換セルを直列接続した光電変換モジュールと、光電変換モジュール上に配置された充填材と、充填材上に位置されたバックシートと、を有する光起電力装置に関するものであって、充填材に埋設され、複数の光電変換セルを跨るように光電変換モジュール上に配置されたダイオードを備える。   Moreover, one aspect of the photoelectric conversion device according to the present invention includes a photoelectric conversion module in which photoelectric conversion cells formed on a substrate are connected in series, a filler disposed on the photoelectric conversion module, and a position on the filler. The present invention relates to a photovoltaic device having a backsheet, and includes a diode embedded in a filler and disposed on a photoelectric conversion module so as to straddle a plurality of photoelectric conversion cells.

本発明によれば、バイパスダイオードの設置を容易にした光電変換装置およびその製造方法が提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion apparatus which made easy installation of a bypass diode, and its manufacturing method can be provided.

本発明の第1実施形態における光電変換装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における光電変換装置の構造を説明する内部斜視図である。It is an internal perspective view explaining the structure of the photoelectric conversion apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態における光電変換モジュールの構造を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of the photoelectric conversion module in embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態における他の光電変換装置の構造を説明する内部斜視図である。It is an internal perspective view explaining the structure of the other photoelectric conversion apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における光電変換装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における光電変換装置の構造を説明する内部斜視図である。It is an internal perspective view explaining the structure of the photoelectric conversion apparatus in 2nd Embodiment of this invention.

本発明の第1実施形態における光電変換装置200は、図1に示すように、光電変換モジュール202、バイパスダイオード206、バックシート208及び充填材204aを含んで構成される。なお、図1は、バイパスダイオード206の延設方向に沿って光電変換装置200の断面構造を模式的に示した図である。また、本発明の第1実施形態の特徴を明確に示すために、図2に光電変換装置200のバックシート208を除去した状態の斜視図を示す。   As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device 200 according to the first embodiment of the present invention includes a photoelectric conversion module 202, a bypass diode 206, a back sheet 208, and a filler 204a. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the photoelectric conversion device 200 along the extending direction of the bypass diode 206. In order to clearly show the characteristics of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a perspective view of the photoelectric conversion device 200 with the back sheet 208 removed.

以下に本発明の第1実施形態における光電変換装置200の製造方法を図1及び図2を用いて以下に説明する。   Below, the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus 200 in 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.1 and FIG.2.

光電変換モジュール202は、図3の拡大断面図に示すように、基板20を光入射側として、光入射側から、透明電極層22、トップセルとして広いバンドギャップを有するアモルファスシリコン光電変換ユニット(a−Siユニット)24、中間層26、ボトムセルとしてa−Siユニット24よりバンドギャップの狭い微結晶シリコン光電変換ユニット(μc−Siユニット)28及び裏面電極層30、を積層した構造を有する。なお、本実施の形態では、a−Siユニット24及びμc−Siユニット28を積層したタンデム型光電変換装置を例に説明を行うが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、a−Siユニット24及びμc−Siユニット28のいずれかのみを用いたシングル型光電変換装置や、さらに他種の光電変換ユニットを適用した光電変換装置であってもよい。   As shown in the enlarged sectional view of FIG. 3, the photoelectric conversion module 202 has an amorphous silicon photoelectric conversion unit (a) having a substrate 20 as a light incident side and a wide band gap as a transparent electrode layer 22 and a top cell from the light incident side. -Si unit) 24, an intermediate layer 26, and a microcrystalline silicon photoelectric conversion unit (μc-Si unit) 28 having a narrower band gap than the a-Si unit 24 and a back electrode layer 30 as a bottom cell. In this embodiment, a tandem photoelectric conversion device in which the a-Si unit 24 and the μc-Si unit 28 are stacked will be described as an example. However, the scope of the present invention is not limited to this, A single-type photoelectric conversion device using only one of the a-Si unit 24 and the μc-Si unit 28 or a photoelectric conversion device to which another type of photoelectric conversion unit is applied may be used.

基板20は、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の少なくとも可視光波長領域において透過性を有する材料を適用することができる。基板20上に透明電極層22が形成される。透明電極層22は、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム錫酸化物(ITO)等に錫(Sn)、アンチモン(Sb)、フッ素(F)、アルミニウム(Al)等をドープした透明導電性酸化物(TCO)のうち少なくとも一種類又は複数種を組み合わせて用いることが好適である。特に、酸化亜鉛(ZnO)は、透光性が高く、抵抗率が低く、耐プラズマ特性にも優れているので好適である。透明電極層22は、例えば、スパッタリング法又はCVD法等により形成することができる。 For the substrate 20, for example, a material having transparency in at least the visible light wavelength region, such as a glass substrate or a plastic substrate, can be applied. A transparent electrode layer 22 is formed on the substrate 20. The transparent electrode layer 22 is doped with tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), etc. with tin (Sn), antimony (Sb), fluorine (F), aluminum (Al), etc. It is preferable to use at least one or a combination of a plurality of transparent conductive oxides (TCO). In particular, zinc oxide (ZnO) is preferable because it has high translucency, low resistivity, and excellent plasma resistance. The transparent electrode layer 22 can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method.

光電変換モジュール202を複数の光電変換セル201を直列に接続した構成とする場合、透明電極層22にスリットS1を形成して短冊状にパターニングする。例えば、波長1064nm、エネルギー密度13J/cm2、パルス周波数3kHzのYAGレーザを用いて透明電極層22を短冊状にパターニングすることができる。 When the photoelectric conversion module 202 has a configuration in which a plurality of photoelectric conversion cells 201 are connected in series, the slit S1 is formed in the transparent electrode layer 22 and is patterned into a strip shape. For example, the transparent electrode layer 22 can be patterned into a strip shape using a YAG laser having a wavelength of 1064 nm, an energy density of 13 J / cm 2 , and a pulse frequency of 3 kHz.

透明電極層22上に、p型層、i型層、n型層のシリコン系薄膜を順に積層してa−Siユニット24を形成する。a−Siユニット24は、シラン(SiH4)、ジシラン(Si26)、ジクロルシラン(SiH2Cl2)等のシリコン含有ガス、メタン(CH4)等の炭素含有ガス、ジボラン(B26)等のp型ドーパント含有ガス、フォスフィン(PH3)等のn型ドーパント含有ガス、及び水素(H2)等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマ化学気相成長法(CVD法)により形成することができる。プラズマCVD法は、例えば、13.56MHzのRFプラズマCVD法を適用することが好適である。 On the transparent electrode layer 22, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer of silicon-based thin film are sequentially laminated to form an a-Si unit 24. The a-Si unit 24 includes silicon-containing gas such as silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), carbon-containing gas such as methane (CH 4 ), diborane (B 2 H). 6 ) Plasma chemical vapor deposition in which a gas mixture is formed by mixing a mixed gas obtained by mixing a p-type dopant-containing gas such as phosphine (PH 3 ) or the like and a diluent gas such as hydrogen (H 2 ). It can be formed by a growth method (CVD method). As the plasma CVD method, for example, an RF plasma CVD method of 13.56 MHz is preferably applied.

a−Siユニット24上に、中間層26を形成する。中間層26は、酸化亜鉛(ZnO)、酸化シリコン(SiO)等の透明導電性酸化物(TCO)を用いることが好適である。特に、マグネシウム(Mg)がドープされた酸化亜鉛(ZnO)や酸化シリコン(SiO)を用いることが好適である。中間層26は、例えば、スパッタリング等により形成することができる。中間層26の膜厚は10nm以上200nm以下の範囲とすることが好適である。なお、中間層26は、設けなくてもよい。 An intermediate layer 26 is formed on the a-Si unit 24. The intermediate layer 26 is preferably made of a transparent conductive oxide (TCO) such as zinc oxide (ZnO) or silicon oxide (SiO x ). In particular, it is preferable to use zinc oxide (ZnO) or silicon oxide (SiO x ) doped with magnesium (Mg). The intermediate layer 26 can be formed by sputtering, for example. The thickness of the intermediate layer 26 is preferably in the range of 10 nm to 200 nm. The intermediate layer 26 may not be provided.

中間層26上に、p型層、i型層、n型層を順に積層したμc−Siユニット28を形成する。μc−Siユニット28は、シラン(SiH4)、ジシラン(Si26)、ジクロルシラン(SiH2Cl2)等のシリコン含有ガス、メタン(CH4)等の炭素含有ガス、ジボラン(B26)等のp型ドーパント含有ガス、フォスフィン(PH3)等のn型ドーパント含有ガス、及び水素(H2)等の希釈ガスを混合した混合ガスをプラズマ化して成膜を行うプラズマCVD法により形成することができる。プラズマCVD法は、a−Siユニット24と同様に、例えば、13.56MHzのRFプラズマCVD法を適用することが好適である。 On the intermediate layer 26, a μc-Si unit 28 in which a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer are sequentially laminated is formed. The μc-Si unit 28 includes silicon-containing gases such as silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), carbon-containing gases such as methane (CH 4 ), diborane (B 2 H 6 ) Plasma CVD method in which a mixed gas obtained by mixing a p-type dopant containing gas such as phosphine (PH 3 ) and a mixed gas containing a diluting gas such as hydrogen (H 2 ) is formed into a plasma. Can be formed. As for the plasma CVD method, it is preferable to apply, for example, a 13.56 MHz RF plasma CVD method in the same manner as the a-Si unit 24.

複数のセルを直列接続する場合、a−Siユニット24及びμc−Siユニット28にスリットS2を形成して短冊状にパターニングする。透明電極層22に形成したスリットS1の位置から50μm横の位置にYAGレーザを照射してスリットS2を形成し、a−Siユニット24、中間層26及びμc−Siユニット28を短冊状にパターニングする。YAGレーザは、例えば、エネルギー密度0.7J/cm2、パルス周波数3kHzのものを用いることが好適である。 When a plurality of cells are connected in series, a slit S2 is formed in the a-Si unit 24 and the μc-Si unit 28 and patterned into a strip shape. A slit S2 is formed by irradiating a position 50 μm lateral from the position of the slit S1 formed in the transparent electrode layer 22 to form the slit S2, and the a-Si unit 24, the intermediate layer 26, and the μc-Si unit 28 are patterned into strips. . For example, a YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 3 kHz is preferably used.

μc−Siユニット28上に、裏面電極層30を形成する。裏面電極層30は、透明導電性酸化物(TCO)と反射性金属とを順に積層した構造とすることが好適である。透明導電性酸化物(TCO)としては、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム錫酸化物(ITO)等、又は、これらのに不純物をドープしたものが用いられる。例えば、酸化亜鉛(ZnO)にアルミニウム(Al)を不純物としてドープしたものでもよい。また、反射性金属としては、銀(Ag)、アルミニウム(Al)等の金属が使用できる。透明導電性酸化物(TCO)は、例えば、スパッタリング法又はCVD法等により形成することができる。裏面電極層30は、合わせて1μm程度の膜厚とすることが好適である。裏面電極層30の少なくとも一方には、光閉じ込め効果を高めるための凹凸が設けることが好適である。 A back electrode layer 30 is formed on the μc-Si unit 28. The back electrode layer 30 preferably has a structure in which a transparent conductive oxide (TCO) and a reflective metal are sequentially laminated. As the transparent conductive oxide (TCO), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), etc., or those doped with impurities are used. For example, zinc oxide (ZnO) doped with aluminum (Al) as an impurity may be used. Moreover, as a reflective metal, metals, such as silver (Ag) and aluminum (Al), can be used. The transparent conductive oxide (TCO) can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method. The back electrode layer 30 is preferably about 1 μm in total. It is preferable that at least one of the back electrode layers 30 is provided with unevenness for enhancing the light confinement effect.

複数のセルを直列接続する場合、裏面電極層30にスリットS3を形成して短冊状にパターニングする。a−Siユニット24及びμc−Siユニット28に形成したスリットS2の位置から50μm横の位置にYAGレーザを照射してスリットS3を形成し、裏面電極層30を短冊状にパターニングする。YAGレーザは、エネルギー密度0.7J/cm2、パルス周波数4kHzのものを用いることが好適である。 When a plurality of cells are connected in series, a slit S3 is formed in the back electrode layer 30 and patterned into a strip shape. A slit S3 is formed by irradiating YAG laser at a position 50 μm lateral from the position of the slit S2 formed in the a-Si unit 24 and the μc-Si unit 28, and the back electrode layer 30 is patterned in a strip shape. A YAG laser having an energy density of 0.7 J / cm 2 and a pulse frequency of 4 kHz is preferably used.

これにより、スリットS2に埋め込まれた裏面電極層30を介して1つの光電変換セル201の裏面電極層30が隣り合う光電変換セル201の透明電極層22に電気的に接続され、隣り合う光電変換セル201,201同士が直列に接続された光電変換モジュール202となる。   Accordingly, the back electrode layer 30 of one photoelectric conversion cell 201 is electrically connected to the transparent electrode layer 22 of the adjacent photoelectric conversion cell 201 via the back electrode layer 30 embedded in the slit S2, and the adjacent photoelectric conversion is performed. The cells 201 and 201 are the photoelectric conversion module 202 connected in series.

次に、充填材204a及びバイパスダイオード206が搭載される。充填材204aは、熱可塑性を有する絶縁性材料からなるフィルム状又はシート状の部材である。充填材204aの材料は、例えば、EVAの他、EEA等のエチレン系樹脂、PVB、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ樹脂とすることが好適である。充填材204aは、基板20とほぼ同等の大きさを有するものが用いられる。なお、充填材204aの厚さは、バイパスダイオード206の厚さ以下、好ましくはバイパスダイオード206の厚さと同等の厚さとすることが好適である。   Next, the filler 204a and the bypass diode 206 are mounted. The filler 204a is a film-like or sheet-like member made of an insulating material having thermoplasticity. The material of the filler 204a is preferably, for example, EVA, ethylene resin such as EEA, PVB, silicone, urethane, acrylic, or epoxy resin. The filler 204a has a size approximately the same as that of the substrate 20. It is to be noted that the thickness of the filler 204a is preferably equal to or less than the thickness of the bypass diode 206, preferably equal to the thickness of the bypass diode 206.

充填材204aは、光電変換モジュール202の裏面電極層30上のほぼ全面を覆うように配置される。充填材204aには、その延設方向に沿って所定のピッチP1で複数の穴32が形成されており、穴32がバイパスダイオード206の位置合わせに使用される。   The filler 204 a is disposed so as to cover almost the entire surface of the back electrode layer 30 of the photoelectric conversion module 202. A plurality of holes 32 are formed in the filling material 204a at a predetermined pitch P1 along the extending direction, and the holes 32 are used for alignment of the bypass diode 206.

充填材204aに形成される穴32は、バイパスダイオード206と同じピッチP2で形成する。例えば、直列接続された光電変換セル201の1つずつにバイパスダイオード206を設ける場合には、図2に示すように、光電変換セル201の配置のピッチP1と同じピッチP2で穴32を形成する。また、穴32は、バイパスダイオード206を穴32内に配置した際にバイパスダイオード206の位置が空間的にずれないような形状及び大きさとする。そして、穴32が隣り合う光電変換セル201,201の裏面電極層30に跨るように、光電変換モジュール202の裏面電極層30上に充填材204aを配置する。   The holes 32 formed in the filler 204a are formed at the same pitch P2 as the bypass diode 206. For example, when the bypass diode 206 is provided for each of the photoelectric conversion cells 201 connected in series, the holes 32 are formed at the same pitch P2 as the arrangement pitch P1 of the photoelectric conversion cells 201 as shown in FIG. . The hole 32 is shaped and sized so that the position of the bypass diode 206 is not spatially displaced when the bypass diode 206 is disposed in the hole 32. And the filler 204a is arrange | positioned on the back surface electrode layer 30 of the photoelectric conversion module 202 so that the hole 32 may straddle the back surface electrode layer 30 of the photoelectric conversion cells 201 and 201 which adjoin.

バイパスダイオード206は、光電変換装置200にホットスポットが発生した場合に光電変換セル201の破損を防ぐために、充填材204aの穴32内にバイパスダイオード206が設けられる。バイパスダイオード206は、光電変換セル201が正常に発電している状態において、電圧が逆バイアスの状態でバイパスダイオード206に印加されるように光電変換セル201に接続する。なお、充填材204aの穴32内にバイパスダイオード206を配置する際には、充填材204aの一部に接着材を塗布して、または両面テープを貼って、裏面電極層30に充填材204aを仮止めするとよい。   The bypass diode 206 is provided in the hole 32 of the filler 204a in order to prevent damage to the photoelectric conversion cell 201 when a hot spot occurs in the photoelectric conversion device 200. The bypass diode 206 is connected to the photoelectric conversion cell 201 so that the voltage is applied to the bypass diode 206 in a reverse bias state in a state where the photoelectric conversion cell 201 is normally generating power. When the bypass diode 206 is disposed in the hole 32 of the filler 204a, an adhesive is applied to a part of the filler 204a or a double-sided tape is applied, and the filler 204a is applied to the back electrode layer 30. Temporarily fix it.

例えば、直列接続された光電変換セル201の1つずつにバイパスダイオード206を設ける場合には、上記のように充填材204aに設けられた穴32の各々にバイパスダイオード206を配置し、隣り合う光電変換セル201,201の裏面電極層30にバイパスダイオード206のアノード電極とカソード電極をそれぞれ接続する。裏面電極層30とアノード電極又はカソード電極との接続は、一般的なハンダ付けでもよいし、バックシート208の封止による機械的な圧着でもよい。   For example, in the case where the bypass diode 206 is provided for each of the photoelectric conversion cells 201 connected in series, the bypass diode 206 is disposed in each of the holes 32 provided in the filler 204a as described above, and the adjacent photoelectric conversion cells 201 are arranged. The anode electrode and the cathode electrode of the bypass diode 206 are connected to the back electrode layer 30 of the conversion cells 201 and 201, respectively. The connection between the back electrode layer 30 and the anode electrode or the cathode electrode may be performed by general soldering or by mechanical pressure bonding by sealing the back sheet 208.

また、直列接続された光電変換セル201,・・・の1つずつにバイパスダイオード206を設けず、複数の光電変換セル201,・・・に跨るようにしてバイパスダイオード206を設けてもよい。この場合には、図4に示すように、充填材204aには複数の光電変換セル201,・・・を足し合わせたピッチP3で穴32を設ける。また、穴32は複数の光電変換セル201,・・・に跨るような大きさとする。バイパスダイオード206は、複数の光電変換セル201,・・・に跨って光電変換セル201が正常に発電している状態において、電圧が逆バイアスの状態でバイパスダイオード206に印加されるように光電変換セル201に接続する。   Further, the bypass diode 206 may be provided so as to straddle the plurality of photoelectric conversion cells 201,... Without providing the bypass diode 206 for each of the photoelectric conversion cells 201,. In this case, as shown in FIG. 4, holes 32 are provided in the filler 204a at a pitch P3 obtained by adding a plurality of photoelectric conversion cells 201,. Moreover, the hole 32 is sized so as to straddle the plurality of photoelectric conversion cells 201. The bypass diode 206 performs photoelectric conversion so that the voltage is applied to the bypass diode 206 in a reverse bias state in a state where the photoelectric conversion cell 201 is normally generating power across the plurality of photoelectric conversion cells 201. Connect to cell 201.

このように光電変換モジュール202上に充填材204aを用いてバイパスダイオード206を配置したものをバックシート208で覆って封止する。バックシート208は、PET/Al箔/PETからなる積層体の他、フッ素系樹脂(ETFE、PVDF、PCTFE等)、PC、PET、PEN、PVF、アクリル等の樹脂の単層体や金属箔を挟んだ構造を有する可撓性と耐候性を有するものが用いられる。バックシート208は、裏面電極層30上に充填材204aを用いて配置されたバイパスダイオード206を覆うようにして配置される。そして、この積層体を150℃程度の温度に加熱しつつ裏面電極層30へ向かってバックシート208に圧力を加える。これによって充填材204aを溶融させ、基板20とバックシート20の間に光電変換セル201を固定して、本発明の第1実施形態に係る光電変換装置200が完成する。   In this manner, the photoelectric conversion module 202 on which the bypass diode 206 is arranged using the filler 204a is covered with the back sheet 208 and sealed. The back sheet 208 is made of a laminated body made of PET / Al foil / PET, a single layer of a resin such as fluorine resin (ETFE, PVDF, PCTFE, etc.), PC, PET, PEN, PVF, acrylic, or a metal foil. A flexible and weather-resistant material having a sandwiched structure is used. The back sheet 208 is disposed so as to cover the bypass diode 206 disposed on the back electrode layer 30 by using the filler 204a. Then, pressure is applied to the back sheet 208 toward the back electrode layer 30 while heating the laminated body to a temperature of about 150 ° C. Thereby, the filler 204a is melted, and the photoelectric conversion cell 201 is fixed between the substrate 20 and the back sheet 20, and the photoelectric conversion device 200 according to the first embodiment of the present invention is completed.

なお、本発明の第1実施形態に係る光起電力装置200の外周部には、ブチルゴム等の弾性体やシリコーン等の樹脂を介してAlからなる枠体を設けてもよい。   Note that an outer peripheral portion of the photovoltaic device 200 according to the first embodiment of the present invention may be provided with a frame made of Al through an elastic body such as butyl rubber or a resin such as silicone.

本発明の第1実施形態に係る光起電力装置200の製造方法による効果について、以下に説明する。   The effects of the method for manufacturing the photovoltaic device 200 according to the first embodiment of the present invention will be described below.

(1)充填材204aの厚さをバイパスダイオード206の厚さと同等とする。これにより、光電変換モジュール203、充填材204a、バイパスダイオード206及びバックシート208からなる積層体を加熱・加圧する工程において、バイパスダイオード206がバックシート208と常時接触する。この結果、バックシート208からバイパスダイオード206が裏面電極層30に向けて押圧され、バイパスダイオード206のアノード電極及びカソード電極が裏面電極層30の表面に常時、触れるようにしておくことができる。従って、ハンダ付け等の作業を行うことなくアノード電極及びカソード電極と裏面電極層30との良好な電気的接続を得ることができる。   (1) The thickness of the filler 204a is made equal to the thickness of the bypass diode 206. Thereby, the bypass diode 206 is always in contact with the back sheet 208 in the step of heating and pressurizing the laminated body including the photoelectric conversion module 203, the filler 204a, the bypass diode 206, and the back sheet 208. As a result, the bypass diode 206 is pressed from the back sheet 208 toward the back electrode layer 30, so that the anode electrode and the cathode electrode of the bypass diode 206 can always touch the surface of the back electrode layer 30. Therefore, good electrical connection between the anode and cathode electrodes and the back electrode layer 30 can be obtained without performing operations such as soldering.

(2)充填材204aの厚さをバイパスダイオード206の厚さと同等とする。これにより、バイパスダイオード206と充填材204aにより生じるバックシート208の段差を緩和し、滑らかにすることができる。この結果、段差によるバックシート208の浮き上がりを抑制し、バックシート208の凹凸を低減することができる。このバックシート208の凹凸の低減により、外部からの力が光電変換セル201の一部に集中して力が加わり、光電変換セル201が破壊されることを防止することができる。   (2) The thickness of the filler 204a is made equal to the thickness of the bypass diode 206. Thereby, the level | step difference of the back seat | sheet 208 produced with the bypass diode 206 and the filler 204a can be eased, and it can be made smooth. As a result, it is possible to suppress the back sheet 208 from being lifted by a step, and to reduce the unevenness of the back sheet 208. By reducing the unevenness of the back sheet 208, it is possible to prevent the external force from being concentrated on a part of the photoelectric conversion cell 201 and applying the force, thereby preventing the photoelectric conversion cell 201 from being destroyed.

(3)基板20とほぼ同等の大きさの充填材204aを用いる。これにより、基板20に形成された裏面電極層30上に充填材204aを配置する際に、基板20と充填材204aの端部や角が重なるように配置するだけで、バイパスダイオード206を所定の位置に配置することが可能となり、より正確かつ迅速に充填材204a及びバイパスダイオード206の位置合わせを行うことができる。   (3) A filler 204a having a size substantially the same as that of the substrate 20 is used. As a result, when the filler 204a is disposed on the back electrode layer 30 formed on the substrate 20, the bypass diode 206 can be formed in a predetermined manner simply by arranging the substrate 20 and the filler 204a so that the ends and corners thereof overlap each other. Therefore, the filler 204a and the bypass diode 206 can be aligned more accurately and quickly.

(4)充填材204aは、その裏面電極層30と接触する表面に接着材を塗布して、または両面テープを貼ることにより、裏面電極層30に仮止めする。これにより、光電変換モジュール202の裏面電極層30上に充填材204aを配置し、充填材204aの穴32内にバイパスダイオード206を配置する際に生じる充填材204aの位置ずれを防止することが可能となる。この結果、より正確かつ迅速に充填材204aの穴32内にバイパスダイオード206を配置することができる。   (4) The filler 204a is temporarily fixed to the back electrode layer 30 by applying an adhesive to the surface that contacts the back electrode layer 30 or by applying a double-sided tape. Thereby, it is possible to prevent the displacement of the filler 204a that occurs when the filler 204a is disposed on the back electrode layer 30 of the photoelectric conversion module 202 and the bypass diode 206 is disposed in the hole 32 of the filler 204a. It becomes. As a result, the bypass diode 206 can be disposed in the hole 32 of the filler 204a more accurately and quickly.

(5)充填材204aに光電変換セル201,201の間隔に基づいて穴32を形成し、この穴32内にバイパスダイオード206を配置する。これによって、以下の効果が得られる。   (5) The hole 32 is formed in the filler 204 a based on the interval between the photoelectric conversion cells 201, 201, and the bypass diode 206 is disposed in the hole 32. As a result, the following effects can be obtained.

(a)穴32内に合わせてバイパスダイオード206を配置するだけでバイパスダイオード206の位置合わせを行うことができる。したがって、バイパスダイオード206の位置合わせの作業の負担を軽減するとともに、より迅速にバイパスダイオード206の位置合わせを行うことができる。   (A) The bypass diode 206 can be aligned only by arranging the bypass diode 206 in the hole 32. Therefore, it is possible to reduce the burden of the alignment operation of the bypass diode 206 and to align the bypass diode 206 more quickly.

(b)充填材204aの穴32内にバイパスダイオード206を配置し、充填材204aを加熱して溶融させ、加圧をして空気を抜きながら光電変換装置200を形成する。これにより、バイパスダイオード206の周囲に空間が形成されることがないように充填材204aで埋設することができる。この結果、バイパスダイオード206の周囲に空間ができることを防止することができ、より良く光電変換モジュール202への水分の侵入を防止することができる。   (B) The bypass diode 206 is disposed in the hole 32 of the filler 204a, the filler 204a is heated and melted, pressurized, and the photoelectric conversion device 200 is formed while venting air. Thereby, it can embed with the filler 204a so that a space may not be formed around the bypass diode 206. As a result, it is possible to prevent a space from being formed around the bypass diode 206, and to better prevent moisture from entering the photoelectric conversion module 202.

次に、本発明の第2実施形態に係る光電変換装置300について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成には同じ符号を用いて説明を省略する。第2実施形態では、第1実施形態に対し、充填材204bを設ける点で異なる。以下に第2実施形態に係る光起電力装置300の断面図である図5、及び内部斜視図である図6を用いて、第2実施形態と第1実施形態の差異について説明する。なお、図5は、充填材210,バイパスダイオード206及び充填材212の延設方向に沿って光電変換装置300の断面構造を模式的に示した図である。また、図6は、本発明の特徴を明確に示すために、光電変換装置300のバックシート208を除去した状態の斜視図を示す。図6の内部斜視図では、構成を明確にするために充填材204bで覆われているバイパスダイオード206及び充填材204aの穴32を破線で示している。 充填材204aは、熱溶融性を有する絶縁性材料からなるテープ状、フィルム状又はシート状の部材である。本実施形態では、第1実施形態と異なり、充填材204aは、フィルム状又はシート状に限らず、テープ状でもよく、基板20とほぼ同等の大きさでなくてもよい。充填材204aの材料は、例えば、EVAの他、EEA等のエチレン系樹脂、PVB、シリコーン、ウレタン、アクリル、エポキシ樹脂とすることが好適である。   Next, a photoelectric conversion device 300 according to the second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is used for the structure similar to 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted. The second embodiment differs from the first embodiment in that a filler 204b is provided. The difference between the second embodiment and the first embodiment will be described below with reference to FIG. 5 which is a cross-sectional view of a photovoltaic device 300 according to the second embodiment and FIG. 6 which is an internal perspective view. FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the photoelectric conversion device 300 along the extending direction of the filler 210, the bypass diode 206, and the filler 212. FIG. 6 is a perspective view of the photoelectric conversion device 300 with the back sheet 208 removed in order to clearly show the features of the present invention. In the internal perspective view of FIG. 6, the bypass diode 206 covered with the filler 204b and the hole 32 of the filler 204a are indicated by broken lines in order to clarify the configuration. The filler 204a is a tape-like, film-like or sheet-like member made of an insulating material having heat melting properties. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the filler 204a is not limited to a film shape or a sheet shape, and may be a tape shape, and may not be approximately the same size as the substrate 20. The material of the filler 204a is preferably, for example, EVA, ethylene resin such as EEA, PVB, silicone, urethane, acrylic, or epoxy resin.

充填材204aには、その延設方向に沿って所定のピッチP2で複数の穴32が形成される。そして、穴32には、バイパスダイオード206を穴32内に配置し、バイパスダイオード206が裏面電極層30上に配置される。なお、充填材204aの穴32内にバイパスダイオード206を配置する際には、充填材204aの一部に接着材を塗布して、または両面テープを貼って、裏面電極層30に充填材204aを仮止めするとよい。   A plurality of holes 32 are formed in the filler 204a at a predetermined pitch P2 along the extending direction. In the hole 32, the bypass diode 206 is disposed in the hole 32, and the bypass diode 206 is disposed on the back electrode layer 30. When the bypass diode 206 is disposed in the hole 32 of the filler 204a, an adhesive is applied to a part of the filler 204a or a double-sided tape is applied, and the filler 204a is applied to the back electrode layer 30. Temporarily fix it.

充填材204bは、基板20に形成した光電変換モジュール202の裏面電極層30の上に充填材204aを用いてバイパスダイオード206を配置した積層体の上に配置される。充填材204bは、熱溶融性を有する絶縁性材料からなるテープ状、フィルム状又はシート状の部材である。充填材204bは、充填材204aと同様の材料からなり、基板20とほぼ同等の大きさを有するものが用いられる。なお、充填材204bの厚さは、充填材204aに比べ、厚いものとすることが好適である。また、充填材204aと204bの間には、充填材204aとほぼ同等以上、且つ充填材204b以下の大きさを有する絶縁性材料からなるテープ状、フィルム状又はシート状の非熱溶融性部材を配置してもよい。   The filler 204b is disposed on the stacked body in which the bypass diode 206 is disposed on the back electrode layer 30 of the photoelectric conversion module 202 formed on the substrate 20 using the filler 204a. The filler 204b is a tape-like, film-like or sheet-like member made of an insulating material having heat melting properties. The filler 204b is made of the same material as the filler 204a and has a size substantially the same as that of the substrate 20. Note that the thickness of the filler 204b is preferably thicker than that of the filler 204a. Also, a non-heat-meltable member in the form of a tape, film or sheet made of an insulating material having a size approximately equal to or greater than that of the filler 204a and not greater than the filler 204b is provided between the fillers 204a and 204b. You may arrange.

バックシート208は、充填材204bを覆うようにして配置される。この光電変換モジュール203、充填材204a、バイパスダイオード206、充填材204b及びバックシート208からなる積層体を150℃程度の温度に加熱しつつ裏面電極層30へ向かってバックシート208に圧力を加える。これによって充填材204aと充填材204bを溶融して一体化することにより、基板20とバックシート20の間に光電変換セル201を固定し、本発明の第2実施形態に係る光電変換装置300が完成する。   The back sheet 208 is disposed so as to cover the filler 204b. A pressure is applied to the back sheet 208 toward the back electrode layer 30 while heating the laminated body including the photoelectric conversion module 203, the filler 204 a, the bypass diode 206, the filler 204 b, and the back sheet 208 to a temperature of about 150 ° C. Thus, by melting and integrating the filler 204a and the filler 204b, the photoelectric conversion cell 201 is fixed between the substrate 20 and the back sheet 20, and the photoelectric conversion device 300 according to the second embodiment of the present invention is provided. Complete.

以下に第2実施形態では、第1実施形態(3)及び(4)と同様の効果の他、以下の効果を得ることができる。   In the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the same effects as in the first embodiments (3) and (4).

(6)充填材204aの厚さをバイバスダーオード206の厚さと同等とする。これにより、光電変換モジュール203、充填材204a、バイパスダイオード206、充填材204b及びバックシート208からなる積層体を加熱・加圧する工程において、バイパスダイオード206が充填材204bと常時接触する。この結果、充填材bからバイパスダイオード206は裏面電極層30に向けて押圧され、バイパスダイオード206のアノード電極及びカソード電極が裏面電極層30の表面に常時、触れるようにしておくことができる。従って、ハンダ付け等の作業を行うことなくアノード電極及びカソード電極と裏面電極層30との良好な電気的接続を得ることができる。   (6) The thickness of the filler 204a is made equal to the thickness of the vibrator ode 206. As a result, the bypass diode 206 is always in contact with the filler 204b in the step of heating and pressurizing the laminate composed of the photoelectric conversion module 203, the filler 204a, the bypass diode 206, the filler 204b, and the back sheet 208. As a result, the bypass diode 206 is pressed from the filler b toward the back electrode layer 30, so that the anode electrode and the cathode electrode of the bypass diode 206 can always touch the surface of the back electrode layer 30. Therefore, good electrical connection between the anode and cathode electrodes and the back electrode layer 30 can be obtained without performing operations such as soldering.

(7)充填材204bと充填材204aの合計の厚さをバイパスダイオード206に比べ厚くする。これにより、充填材204bを溶融させたとき、裏面電極30とバイパスダイオード206により生じるバックシート208表面の段差を緩和し、平坦にすることができる。この結果、段差によるバックシート208の浮き上がりを抑制し、バックシート208の凹凸を低減することができる。このバックシート208の凹凸の低減により、外部からの力が光電変換セル201の一部に集中して力が加わり、光電変換セル201が破壊されることを防止することができる。   (7) The total thickness of the filler 204b and the filler 204a is made thicker than that of the bypass diode 206. Thereby, when the filler 204b is melted, the step on the surface of the back sheet 208 caused by the back electrode 30 and the bypass diode 206 can be relaxed and flattened. As a result, it is possible to suppress the back sheet 208 from being lifted by a step, and to reduce the unevenness of the back sheet 208. By reducing the unevenness of the back sheet 208, it is possible to prevent the external force from being concentrated on a part of the photoelectric conversion cell 201 and applying the force, thereby preventing the photoelectric conversion cell 201 from being destroyed.

以上のように、本発明の光電変換装置によれば、ホットスポットが発生した場合にバイパスダイオードによって光電変換モジュールの破損を防ぐことができるとともに、バイパスダイオードを設けたことによって発生する信頼性の低下を抑制することができる。さらに、光電変換装置を製造する際に、バイパスダイオードの設置を容易にすることができる。   As described above, according to the photoelectric conversion device of the present invention, it is possible to prevent the photoelectric conversion module from being damaged by the bypass diode when a hot spot occurs, and to reduce the reliability caused by providing the bypass diode. Can be suppressed. Furthermore, the bypass diode can be easily installed when the photoelectric conversion device is manufactured.

20 基板、22 透明電極層、24 アモルファスシリコン光電変換ユニット、26 中間層、28 微結晶シリコン光電変換ユニット、30 裏面電極層、32 穴、200,300 光電変換装置、201 光電変換セル、202 光電変換モジュール、204a 充填材、204b 充填材、206 バイパスダイオード、208 バックシート。   20 Substrate, 22 Transparent electrode layer, 24 Amorphous silicon photoelectric conversion unit, 26 Intermediate layer, 28 Microcrystalline silicon photoelectric conversion unit, 30 Back electrode layer, 32 holes, 200,300 Photoelectric conversion device, 201 Photoelectric conversion cell, 202 Photoelectric conversion Module, 204a filler, 204b filler, 206 bypass diode, 208 backsheet.

Claims (8)

基板上に光電変換セルを直列接続した光電変換モジュールを形成する第1の工程と、
前記直列接続の方向に沿って延設された第1の充填材を前記光電変換モジュール上に配置する第2の工程と、
前記複数の光電変換セルを跨るようにダイオードを配置する第3の工程と、
前記ダイオードと前記光電変換モジュール上にバックシートを配置する第4の工程と、
前記基板と前記バックシート間に前記光電変換モジュールおよび前記ダイオードを前記第1の充填材で固定する第5の工程と、
を備え、
前記第2の工程では、前記第1の充填材に前記複数の光電変換セルに跨って前記光電変換セルが露出する穴が開けられており、前記第3の工程では、前記第1の充填材の穴内に前記ダイオードが配置されていることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
A first step of forming a photoelectric conversion module in which photoelectric conversion cells are connected in series on a substrate;
A second step of disposing a first filler extending along the direction of the series connection on the photoelectric conversion module;
A third step of disposing a diode across the plurality of photoelectric conversion cells;
A fourth step of disposing a backsheet on the diode and the photoelectric conversion module;
A fifth step of fixing the photoelectric conversion module and the diode with the first filler between the substrate and the backsheet;
With
In the second step, a hole through which the photoelectric conversion cell is exposed is formed across the plurality of photoelectric conversion cells in the first filler, and in the third step, the first filler is formed. A method of manufacturing a photoelectric conversion device, wherein the diode is disposed in a hole of the photoelectric conversion device.
請求項1に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第1の充填材の厚さは、前記ダイオードの厚さ以下であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to claim 1,
The method for manufacturing a photoelectric conversion device, wherein a thickness of the first filler is equal to or less than a thickness of the diode.
請求項1に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第4の工程は、前記第1の充填材の穴内に配置された前記ダイオードを覆うように第2の充填材を配置した後、前記ダイオードと前記光電変換モジュール上にバックシートを配置する工程であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to claim 1,
The fourth step is a step of disposing a back sheet on the diode and the photoelectric conversion module after disposing the second filler so as to cover the diode disposed in the hole of the first filler. A method for manufacturing a photoelectric conversion device, wherein:
請求項3に記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第2の充填材の厚さは、前記第1の充填材の厚さより厚いことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to claim 3,
The method for manufacturing a photoelectric conversion device, wherein a thickness of the second filler is thicker than a thickness of the first filler.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第2の工程において、前記第1の充填材は、前記光電変換モジュールと接着剤にて接着されていることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4,
In the second step, the first filler is bonded to the photoelectric conversion module with an adhesive.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の光電変換装置の製造方法であって、
前記第2の工程において、前記第1の充填材は、前記光電変換モジュールと両面テープにて接着されていることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4,
In the second step, the first filler is bonded to the photoelectric conversion module with a double-sided tape.
基板上に形成された光電変換セルを直列接続した光電変換モジュールと、
前記光電変換モジュール上に配置された充填材と、
前記充填材上に位置されたバックシートと、
を有する光起電力装置に関するものであって、
前記充填材に埋設され、前記複数の光電変換セルを跨るように前記光電変換モジュール上に配置されたダイオードを備えることを特徴とする光電変換装置。
A photoelectric conversion module in which photoelectric conversion cells formed on a substrate are connected in series;
A filler disposed on the photoelectric conversion module;
A backsheet positioned on the filler;
A photovoltaic device having
A photoelectric conversion device comprising a diode embedded in the filler and disposed on the photoelectric conversion module so as to straddle the plurality of photoelectric conversion cells.
請求項7に記載の光電変換装置であって、
前記ダイオードと前記バックシートが接触したことを特徴とする光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 7,
The photoelectric conversion device, wherein the diode and the back sheet are in contact with each other.
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