JP2014120715A - 集積型薄膜太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい発電不良の診断をコンパクトな構成で支援できる集積型薄膜太陽電池を提供する。
【解決手段】集積型薄膜太陽電池は、基板２上に配され、表面透明電極１０、半導体層１１、及び裏面電極１５をそれぞれ有する複数の薄膜太陽電池サブセルと、基板２上に配され、表面透明電極１０、半導体層１１、及び裏面電極１５をそれぞれ有し側面及び入射光面がそれぞれ遮光された複数の第１の評価単体素子ＴＤ１を有し、前記薄膜太陽電池サブセルの特性と前記第１の評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じた前記薄膜太陽電池サブセルの発電不良の診断を支援する発電診断支援装置４とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、集積型薄膜太陽電池に関する。

近年、化石燃料の使用に伴うＣＯ_２等の排出による地球の温暖化、原子力発電所の事故や放射性廃棄物による放射能汚染など、地球環境とエネルギーに対する関心が急速に高まっている。このような状況の下、太陽の入射光を利用した光電変換素子である太陽電池は無尽蔵かつクリーンなエネルギー源として世界中から期待されている。ところで、この太陽電池を利用した太陽光発電システムの形態としては、数Ｗから数千ｋＷまで種々の規模並びに種類がある。例えば、バッテリーを使用して太陽電池の発電エネルギーを保存するものＤＣ−ＡＣコンバータを使って太陽電池の出力エネルギーを商用系統に流し込むものなど、多くのシステムが存在する。

従来の住宅やビルの屋上に太陽電池を設置し発電する場合の太陽電池発電システムとしては、系統連係型太陽電池発電システムが最も一般的ある。この系統連係型太陽電池発電システムは、太陽電池パネルの出力をインバータ回路で交流電力に変換し、商用配電線との連係運転を行う。これにより、系統連係型太陽電池発電システムを設置した施設での消費電力を電力会社線からの供給で補完することができ、さらに余剰電力が発生した場合は電力会社線への電力を逆流させて、商用配電線電力会社へ売電することも可能である。

このような発電システムでは、太陽電池パネルの異常により発電量が低下したとしても、規模が小さい場合は商用電力により補完されるため、異常が認識されないことがある。また、発電量をモニタしている場合でも、太陽電池パネルの出力特性は、太陽電池パネルの受光日射強度と太陽電池セルの温度で決定されるため、太陽発電システムの出力は絶えず変動し、極端に発電量が低くなる場合でなければ、太陽電池パネルの異常を検出するのは困難である。

特許文献１には、複数の太陽電池ストリングが並列に接続された太陽電池アレイを有する発電システムにおいて、各太陽電池ストリングの相対電流値を測定する複数の電流センサーを設け、複数の電流センサーで測定された複数の太陽電池ストリングの相対電流値を比較し、相対電流値が比較的良い太陽電池ストリングを基準ストリングとして選択し、この基準ストリングの相対電流値から２０％以上相対電流値が低下した太陽電池ストリングを不良と判断することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、太陽電池ストリングの良否の判断基準が使用場所に応じてダイナミックに変化するので、設置場所に影響されずに的確に不良ストリングを検出し、警報を発することができるとされている。

特許文献２には、太陽電池パネルを有するパネル発電施設、診断サーバ、及び気象データサーバがインターネット通信網を介して接続された太陽電池パネル診断システムにおいて、診断サーバが、パネル発電施設から収集した発電データと気象データサーバから収集した気象データとから太陽電池パネルの異常を検出し、異常が検出された場合にパネル発電施設へ異常があることを連絡することが記載されている。これにより、特許文献２によれば、異常の度合いが深刻であると判断できる場合には、電話や電子メールによる相談やサービスの派遣の確認等といった対応も可能になるとされている。

特許第２８７４１５６号公報 特開２００２−２８９８８３号公報

特許文献１に記載の技術では、太陽電池ストリングごとに電流センサーを設けているので、電流センサーが多数必要になってしまい、全体として構成が大型化しやすい。

また、特許文献１に記載の技術では、太陽電池アレイにおける相対電流値が比較的良い太陽電池ストリングを基準ストリングとして選択し、基準ストリングの相対電流値を不良の判断の基準値として用いている。しかし、太陽電池アレイにおける各太陽電池ストリングは経時的に劣化する可能性があり、劣化状況によっては各太陽電池ストリングの不良の判断が困難になると考えられる。

特許文献２には、太陽電池セルが日照時間、セル温度やパネルの設置条件によって出力特性が変動することを考慮する判定方法が記載されている。特許文献２に記載の判定方法においては、日照・温度などの影響を除外する方法として、これら設置環境の影響を最も受けにくいと考えられる正午前後の発電量を発電量データとして用い、天候データを入手してデータ解析に活用して予測最大発電量と比較していることから、判定に際し推定の要素が除外できない。しかし、太陽電池アレイにおける各太陽電池ストリングは経時的に劣化する可能性があり、劣化状況によっては推定の誤差が大きくなり、太陽電池パネルの不良の判断が困難になると考えられる。

すなわち、特許文献１及び２に記載の技術では、太陽電池モジュールの設置場所の気候や設置状態等に応じた適切な基準が決められない可能性がある。つまり、太陽電池にはスペクトルや温度への依存性があるので変換効率はかなり変動する。また、特にアモルファスシリコン系の太陽電池には光電変換素子自体に光劣化が存在する。この劣化の状況は、特に日射量や温度などの環境因子に大きく依存する。したがって、特許文献１及び２に記載の技術では、これらの要因や太陽電池自体の特性等を考慮し個々に正確な基準値を得ることが極めて困難であると考えられる。

基準値を正確に決めるためには、設置場所に測定サイトを設けてその地域、またその設置場所での発電性能を調べる手段が考えられる。この発電性能を調べる手段には、膨大な費用及び時間がかかるという問題点がある。

さらに、特許文献２に記載の方法では、基準値を基に太陽電池アレイ全体で良否判定することから、異常判定が出ても、太陽電池パネルのどこが不良なのかは手間をかけて人間が探さなければならないという問題がある。したがって、太陽電池アレイの修理や交換に多大な手間ひまがかかるという問題点を有する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい発電不良の診断をコンパクトな構成で支援できる集積型薄膜太陽電池を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる集積型薄膜太陽電池は、基板上に配され、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有する複数の薄膜太陽電池サブセルと、前記基板上に配され、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有し側面及び入射光面がそれぞれ遮光された複数の第１の評価単体素子を有し、前記薄膜太陽電池サブセルの特性と前記第１の評価単体素子の特性との差分に応じた前記薄膜太陽電池サブセルの発電不良の診断を支援する発電診断支援装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、発電診断支援装置の各第１の評価単体素子は、面積の小さなものとすることが容易であるとともに、遮光されているので光劣化の影響を受けにくく、設置環境、天候、温度履歴、日照履歴などに影響されにくい基準値（例えば、暗特性の最大電圧値）を出力することができる。これにより、薄膜太陽電池サブセルごとの詳細な発電不良を的確に診断することが可能となる。すなわち、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい発電不良の診断をコンパクトな構成で支援できる。

図１は、実施の形態１にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における薄膜太陽電池サブセルの構成を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図４は、実施の形態１における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図５は、実施の形態１における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図６は、実施の形態１における発電診断支援装置の構成を示す図である。 図７は、実施の形態１における昼間の発電診断時の動作を示す図である。 図８は、実施の形態１における昼間の発電診断時の動作を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態１における夜間の発電診断時の動作を示す図である。 図１０は、実施の形態１における夜間の発電診断時の動作を示すフローチャートである。 図１１は、実施の形態２にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図１２は、実施の形態２における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図１３は、実施の形態２における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図１４は、実施の形態３にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図１５は、実施の形態３における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図１６は、実施の形態３における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図１７は、実施の形態３における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図１８は、実施の形態３における昼間の発電診断時の動作を示すフローチャートである。 図１９は、実施の形態３における夜間の発電診断時の動作を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態４にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図２１は、実施の形態４における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図２２は、実施の形態４における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図２３は、実施の形態５にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図２４は、実施の形態５における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図２５は、実施の形態５における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図２６は、実施の形態６にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図２７は、実施の形態６における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図２８は、実施の形態６における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図２９は、実施の形態７にかかる集積型薄膜太陽電池の構成を示す図である。 図３０は、実施の形態７における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。 図３１は、実施の形態７における薄膜太陽電池サブセル及び発電診断支援装置の構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる集積型薄膜太陽電池の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかる集積型薄膜太陽電池１について図１を用いて説明する。図１は、集積型薄膜太陽電池１の構成を示す平面図である。

集積型薄膜太陽電池１は、図１に示すように、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋに加えて、発電診断支援装置４を内蔵しており、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの発電不良の診断のための適正な基準値を出力し発電不良の診断を支援する。

具体的には、集積型薄膜太陽電池１は、基板２、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋ、取り出し電極７Ｌ，７Ｒ、バスバー配線６Ｌ，６Ｒ、外周部膜除去領域５、及び発電診断支援装置４、遮光壁２０、遮光体１９、及びフレーム１８を備える。

基板２は、例えば、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋに対して光入射側に配される。基板２は、透光性及び絶縁性を有する材料で形成されており、例えば、ガラスで形成されていてもよいし、透明なフィルムからなるものでもよい。

複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋ（ｋは２以上の整数）は、例えば、基板２に対して光入射側の反対側に配される。複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋは、例えば、基板２上における中央を含む主要部に配される。各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋは、例えば、短冊状（矩形状）に形成されており、互いに（例えば、並行に）並んでいる。

例えば、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋは、表面透明電極１０、半導体層１１、及び裏面電極１５を有する（図２参照）。複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋは、例えば、隣接する薄膜太陽電池サブセル同士で表面透明電極１０を共有しながら例えば短冊状の短辺方向に直列に接続されている（図２参照）。

取り出し電極７Ｌ，７Ｒは、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの全体に対して短冊状の短辺方向の両端に配されている。例えば、取り出し電極７Ｌ，７Ｒは、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの直列接続の両端に接続され、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋで発生した電力を取り出す。例えば、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの直列接続において、薄膜太陽電池サブセル３−１側がマイナス側、薄膜太陽電池サブセル３−ｋ側がプラス側である場合、図１中左側の取り出し電極７Ｌが太陽電池のマイナス極、右側の取り出し電極７Ｒが太陽電池のプラス極になるようにして発電した電気を取り出す。

バスバー配線６Ｌ，６Ｒは、それぞれ、取り出し電極７Ｌ，７Ｒに接続されている。すなわち、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋで発生した電力は、取り出し電極７Ｌ，７Ｒ及びバスバー配線６Ｌ，６Ｒ経由で外部に取り出される構造になっている。

外周部膜除去領域５は、絶縁性を保つために基板２上における主要部より外側の外周部に設けられている。

発電診断支援装置４は、例えば主要部より外側の発電診断支援装置形成領域８に配されている。発電診断支援装置形成領域８は、例えば、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向における一端側で主要部に隣接して配されている。発電診断支援装置４は、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの発電不良の診断のための適正な基準値を出力し、発電不良の診断を支援する。発電診断支援装置４の詳細については後述する。

また、遮光壁２０、遮光体１９、及びフレーム１８についても後述する。

次に、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構成について図２を用いて説明する。図２は、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋを短冊状の長手方向の途中で短冊状の短辺方向に切った場合の断面構成を示す図である。図２では、薄膜太陽電池サブセル３−２について主に説明するが、他の薄膜太陽電池サブセル３−１，３−３〜３−ｋについても同様である。

薄膜太陽電池サブセル３−２は、表面透明電極１０、半導体層１１、裏面電極１５、及び溝Ｄ１〜Ｄ３を有する。

表面透明電極１０は、薄膜太陽電池サブセル３−２及び隣接する薄膜太陽電池サブセル３−１の間で選択的に共有されている。すなわち、表面透明電極１０は、隣接する２つの薄膜太陽電池サブセル３−１，３−２に跨るとともに、薄膜太陽電池サブセル３−２に対応するように短冊状の短辺方向に隣接する表面透明電極１０から分離されている。表面透明電極１０は、例えば、隣接する２つの薄膜太陽電池サブセル３−１，３−２に跨ることで、薄膜太陽電池サブセル３−２の半導体層１１の一端（図２における下側の部分）と薄膜太陽電池サブセル３−１の裏面電極１５とを電気的に接続している。同様にして、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋ（図１参照）を直列に接続することができる。表面透明電極１０は、例えば、ＳｎＯ_２系膜やＺｎＯ系膜で形成されている。

半導体層１１では、基板２側から、第１の光電変換層１２、中間層１３、第２の光電変換層１４が順に積層されている。第１の光電変換層１２では、基板２側から、ｐ層１２ａ、ｉ層１２ｂ、ｎ層１２ｃが順に積層されている。ｐ層１２ａは、例えばｐ型の不純物（例えば、ボロン）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｉ層１２ｂは、例えば、半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｎ層１２ｃは、例えばｎ型の不純物（例えば、リン、ヒ素）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。あるいは、これにより、第１の光電変換層１２では、入射した光に応じた光電変換が行われ発電する。

第２の光電変換層１４では、基板２側から、ｐ層１４ａ、ｉ層１４ｂ、ｎ層１４ｃが順に積層されている。ｐ層１４ａは、例えばｐ型の不純物（例えば、ボロン）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｉ層１４ｂは、例えば、半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｎ層１４ｃは、例えばｎ型の不純物（例えば、リン、ヒ素）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。これにより、第２の光電変換層１４では、入射した光に応じた光電変換が行われ発電する。

裏面電極１５では、基板２側から、透明導電膜１５ｂ及び反射電極１５ａが順に積層されている。透明導電膜１５ｂは、例えば、ＳｎＯ_２系膜やＺｎＯ系膜で形成されている。反射電極１５ａは、例えば金属（例えばＡｇ、Ａｌ）で形成されている。このとき、透明導電膜１５ｂは、反射電極１５ａ（金属）が第２の光電変換層１４へ拡散するのを防止する効果を有する。

なお、反射電極１５ａは、本実施の形態では反射特性に優れた導電膜を用いているが、必ずしも導電性を有する必要はなく、反射特性に優れた材料からなる反射膜を用いてもよい。すなわち、反射電極１５ａは、反射電極１５ａと透明導電膜１５ｂとの界面を反射面として機能させることができるような物質で形成されていればよい。

溝Ｄ１は、平面視において、例えば各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向に沿って延在する。溝Ｄ１は、断面視において、例えば短冊状の短辺方向に隣接する複数の表面透明電極１０を互いに電気的に分離するように、表面透明電極１０を貫通し基板２の表面まで延びている。溝Ｄ１には、例えば第１の光電変換層１２が埋め込まれている。

溝Ｄ２は、平面視において、溝Ｄ１に対して短冊状の短辺方向にずれた箇所において、例えば各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向に沿って延在する。溝Ｄ２は、断面視において、例えば裏面電極１５と表面透明電極１０とを互いに電気的に接続するように、半導体層１１を貫通し表面透明電極１０の表面まで延びているとともに、裏面電極１５が埋め込まれている。溝Ｄ２における裏面電極１５が埋め込まれた内側の領域には、封止材１６（図５参照）が埋め込まれる。

溝Ｄ３は、平面視において、溝Ｄ１，Ｄ２に対して短冊状の短辺方向にずれた箇所であって隣接する薄膜太陽電池サブセル３−１，３−２の境界となる箇所において、例えば各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向に沿って延在する。溝Ｄ３は、断面視において、例えば隣接する薄膜太陽電池サブセル３−１，３−２を互いに分離するように、裏面電極１５及び半導体層１１を貫通し表面透明電極１０の表面まで延びている。溝Ｄ３には、封止材１６（図５参照）が埋め込まれる。

次に、発電診断支援装置４の構成について図３〜図６を用いて説明する。図３は、図１の破線で囲った部分Ｄを拡大するとともに上下を逆さまにした平面図である。図３では、図示の簡略化のため、取り出し電極７Ｒ及びバスバー配線６Ｒの図示を省略している。図４は、図３におけるＡ−Ａ線で切った場合の断面を示す断面図であり、薄膜太陽電池サブセル３−ｋ及び発電診断支援装置４の構成を示す図である。図５は、図３におけるＢ−Ｂ線で切った場合の断面を示す断面図であり、薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１），３−（ｋ−２）及び発電診断支援装置４の構成を示す図である。図６は、図３におけるＣ−Ｃ線で切った場合の断面を示す断面図であり、薄膜太陽電池サブセル３−ｋ，３−（ｋ−１），３−（ｋ−２）の構成を示す図である。

発電診断支援装置４は、複数の暗特性用評価単体素子（複数の第１の評価単体素子）ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋを有する。発電診断支援装置４では、図５及び図６に示すように、複数の暗特性用評価単体素子（複数の第１の評価単体素子）ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同様の構造で直列に接続されている。

例えば複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、次のような方法で形成することができる。基板２上に図２に示すような薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構造を形成し、封止材１６を充填した後で、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの上端または下端の短冊状の短辺方向に沿って図３，４に示すように、基板２の端面からの距離が基板２の端面に装着されるべきフレーム１８の幅Ｗに比べて充分に大きく且つ耐電圧が取れるような箇所にクスライブ等により溝Ｄ４を形成する。これにより、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構造の一部をそれぞれ切断し、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋを形成する。そして、図３，４に示すように各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとの間に遮光効果のある遮光壁２０を挿入する。すなわち、溝Ｄ４に遮光壁２０を埋め込む。そして、絶縁カバー９をかぶせ、基板２及び絶縁カバー９を外側から挟むようにシール剤１７を介してフレーム１８を装着する。そして、各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋ及び遮光壁２０を選択的に覆うように、基板２の受光面に遮光体１９を形成する。

遮光壁２０は、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリオレフィン、ノボラック樹脂などからなり、太陽電池が光吸収して発電する波長域の光を反射する、もしくは、吸収して透過しない光学特性を有するＵＶ硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂などを用いる。遮光体１９は、耐熱性・耐ＵＶ性・耐候性・強度が太陽電池パネルに適用できる特性を有する無機膜、有機膜、金属膜、金属板などを用いる。

遮光壁２０は、断面視において、例えば暗特性用評価単体素子ＴＤ１と薄膜太陽電池サブセル３とを分離するように、封止材１６、裏面電極１５、半導体層１１、表面透明電極１０を貫通し基板２まで延びている。これにより、遮光壁２０は、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの側面ＴＤ１ｂを覆っている。遮光体１９は、フレーム１８の端部から暗特性用評価単体素子ＴＤ１及び遮光壁２０を覆うように延びている。これにより、遮光体１９は、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの入射光面ＴＤ１ａを覆っている。

遮光壁２０と遮光体１９は、基板２の受光面に垂直な方向から透視した場合に重なりを有する。すなわち、遮光壁２０と遮光体１９は、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋ側から基板２に入射した太陽光が散乱して暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋに入射しないように重なりを有する。遮光体１９の側面は、例えばフレーム１８の端部と当接している。これにより、遮光体１９及びフレーム１８の間に隙間ができることを抑制でき、遮光体１９及びフレーム１８の間から暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋに光が入射することを抑制できる。

発電診断支援装置４は、例えば、図５及び図６に示すように、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同一構成からなる暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋを直列接続した構造をしており、溝Ｄ１〜Ｄ３も薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋとは同様の箇所に形成されている。複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同様に直列に接続されている。

発電診断支援装置４の陽極（表面透明電極１０）は、図３中の左端（暗特性用評価単体素子ＴＤ１−ｋの表面透明電極１０）または右端（暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第１の接続端子に接続される。発電診断支援装置４の陰極（裏面電極１５）は、各々（各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第２の接続端子に接続される。

各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、遮光体１９および遮光壁２０が形成され遮光されているので、実際に集積型薄膜太陽電池１が設置環境に設置された後も太陽光を受光しにくい。そのため、暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同一の設置環境・温度履歴でありながら、日照時も受光することがないため、光劣化を生じず、光劣化以外の要因により（例えば、設置環境や温度履歴のみの要因により）特性の劣化を生じる。

発電診断支援装置４における各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同様の構造を有しているので、各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの構成を、図２を用いて説明する。

各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、図２に示すように、表面透明電極１０、半導体層１１、裏面電極１５、及び溝Ｄ１〜Ｄ３を有する。各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋでは、基板２側から、表面透明電極１０、半導体層１１、裏面電極１５が順に積層されている。

表面透明電極１０は、暗特性用評価単体素子ＴＤ１−２及び隣接する暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１の間で選択的に共有されている。すなわち、表面透明電極１０は、隣接する２つの暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１，ＴＤ１−２に跨るとともに、薄膜太陽電池サブセルＴＤ１−２に対応するように短冊状の短辺方向に隣接する表面透明電極１０から分離されている（図６参照）。表面透明電極１０は、例えば、隣接する２つの暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１，ＴＤ１−２に跨ることで、暗特性用評価単体素子ＴＤ１−２の半導体層１１の一端（図２における下側の部分）と暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１の裏面電極１５とを電気的に接続している。同様にして、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋ（図１参照）を直列に接続することができる。表面透明電極１０は、例えば、ＳｎＯ_２系膜やＺｎＯ系膜で形成されている。

半導体層１１では、基板２側から、第１の光電変換層１２、中間層１３、第２の光電変換層１４が順に積層されている。第１の光電変換層１２では、基板２側から、ｐ層１２ａ、ｉ層１２ｂ、ｎ層１２ｃが順に積層されている。ｐ層１２ａは、例えばｐ型の不純物（例えば、ボロン）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｉ層１２ｂは、例えば、半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｎ層１２ｃは、例えばｎ型の不純物（例えば、リン、ヒ素）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。あるいは、これにより、第１の光電変換層１２では、入射した光に応じた光電変換が行われ発電する。

第２の光電変換層１４では、基板２側から、ｐ層１４ａ、ｉ層１４ｂ、ｎ層１４ｃが順に積層されている。ｐ層１４ａは、例えばｐ型の不純物（例えば、ボロン）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｉ層１４ｂは、例えば、半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。ｎ層１４ｃは、例えばｎ型の不純物（例えば、リン、ヒ素）を含む半導体（例えば、シリコン又はＣｄＴｅ）で形成されている。これにより、第２の光電変換層１４では、入射した光に応じた光電変換が行われ発電する。

裏面電極１５では、基板２側から、透明導電膜１５ｂ及び反射電極１５ａが順に積層されている。透明導電膜１５ｂは、例えば、ＳｎＯ_２系膜やＺｎＯ系膜で形成されている。反射電極１５ａは、例えば金属（例えばＡｇ、Ａｌ）で形成されている。このとき、透明導電膜１５ｂは、反射電極１５ａ（金属）が第２の光電変換層１４へ拡散するのを防止する効果を有する。

なお、反射電極１５ａは、本実施の形態では反射特性に優れた導電膜を用いているが、必ずしも導電性を有する必要はなく、反射特性に優れた材料からなる反射膜を用いてもよい。すなわち、反射電極１５ａは、反射電極１５ａと透明導電膜１５ｂとの界面を反射面として機能させることができるような物質で形成されていればよい。

溝Ｄ１は、平面視において、例えば各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向に沿って延在する。溝Ｄ１は、断面視において、例えば短冊状の短辺方向に隣接する複数の表面透明電極１０を互いに電気的に分離するように、表面透明電極１０を貫通し基板２の表面まで延びている。溝Ｄ１には、例えば第２の光電変換層１４が埋め込まれている。

溝Ｄ２は、平面視において、溝Ｄ１に対して短冊状の短辺方向にずれた箇所において、例えば各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向に沿って延在する。溝Ｄ２は、断面視において、例えば裏面電極１５と表面透明電極１０とを互いに電気的に接続するように、半導体層１１を貫通し表面透明電極１０の表面まで延びているとともに、裏面電極１５が埋め込まれている。溝Ｄ２における裏面電極１５が埋め込まれた内側の領域には、封止材１６（図５，６参照）が埋め込まれる。

溝Ｄ３は、平面視において、溝Ｄ１，Ｄ２に対して短冊状の短辺方向にずれた箇所であって隣接する暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１，ＴＤ１−２の境界となる箇所において、例えば各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの長手方向に沿って延在する。溝Ｄ３は、断面視において、例えば隣接する薄膜太陽電池サブセル３−１，３−２を互いに分離するように、裏面電極１５及び半導体層１１を貫通し表面透明電極１０の表面まで延びている。溝Ｄ３には、封止材１６（図５，６参照）が埋め込まれる。

このように、発電診断支援装置４（各暗特性評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋ）も薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同様の表面透明電極１０、半導体層１１、裏面電極１５が積層された構造となっている。また、各暗特性評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの分離と直列接続の形成も薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同様にスクライブ（例えば、機械的なスクライブやレーザースクライブなど）により溝Ｄ１〜Ｄ３を形成することで実現されている。

次に、本実施の形態における昼間の発電診断方法について図７及び図８を用いて説明する。図７は、昼間における薄膜太陽電池サブセル３及び発電診断支援装置４の暗特性用評価単体素子ＴＤ１の電気特性の概略を示す図である。図８は、昼間の発電診断時の動作を示すフローチャートである。

薄膜太陽電池サブセル３と暗特性評価単体素子ＴＤ１とは、基板２の表面に沿った平面方向における半導体層１１の面積が大きく異なるため、そのままでは電流の直接比較ができない。このため、図７では、薄膜太陽電池サブセル３と暗特性評価単体素子ＴＤ１とのそれぞれから出力された電圧・電流に対して、面積を揃える補正をしている。薄膜太陽電池サブセル３及び暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、いずれも印加電圧を高くするほど表面透明電極１０から裏面電極１５へ流れる電流が増加し、最大電流値を得る最大電圧値を有するようなダイオード特性ＰＦ１１，ＰＦ２１を示す。なお、図７では、ダイオード特性における所定の順方向電流Ｉ_Ｆに対応した電圧値を近似的に最大電圧値とみなしている。

例えば、本実施の形態１では、昼間の太陽光を受光している状態での薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１は、正常に動作している場合（ダイオード特性ＰＦ１１の場合）、太陽光を受光していない点以外は全て同一の環境内にある暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２＝Ｖ２１よりも高い値Ｖ１１を示す。薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１＝Ｖ１１から暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２＝Ｖ２１を減算した差分（Ｖ１−Ｖ２＝Ｖ１１−Ｖ２１）は、薄膜太陽電池サブセル３が劣化したり、動作不良を発生しない限りは、初期劣化が完了した安定化後の特性によって決まり、ほぼ一定値（規定値）を示す。

一方、薄膜太陽電池サブセル３が劣化したり、動作不良を発生すると、薄膜太陽電池サブセル３のダイオード特性がＰＦ１１→ＰＦ１２と変化し、薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧値がＶ１＝Ｖ１１→Ｖ１２に低下する。この場合、例えば、薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１＝Ｖ１２から暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２＝Ｖ２１を減算した差分（Ｖ１−Ｖ２＝Ｖ１２−Ｖ２１）は、第１の閾値（例えば、規定値±５％）以下になり得る。

あるいは、薄膜太陽電池サブセル３が劣化したり、動作不良を発生すると、薄膜太陽電池サブセル３のダイオード特性がＰＦ１１→ＰＦ１３と変化し、薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧値がＶ１＝Ｖ１１→ＰＦ１３にさらに低下したりする。この場合、例えば、薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１＝Ｖ１３から暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２＝Ｖ２１を減算した差分（Ｖ１−Ｖ２＝Ｖ１２−Ｖ２１）は、第１の閾値（例えば、規定値±５％）以下になり得る。

例えば、図８に示すステップＳ１では、電圧・電流検出部３０が、薄膜太陽電池サブセル３の特性を検出する。

例えば、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの陽極（表面透明電極１０）は、図３中の左端（薄膜太陽電池サブセル３−ｋの表面透明電極１０）または右端（薄膜太陽電池サブセル３−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第３の接続端子（図示せず）に接続される。薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの陰極（裏面電極１５）は、各々（各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第４の接続端子（図示せず）に接続される。そして、スイッチＳＷ２がオンされている状態で評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応したスイッチＳＷ１がオンされる。これにより、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１を検出する。例えば、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３が薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）である場合、電圧・電流検出部３０は、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−（ｋ−１）がオンされている状態での検出値から、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−ｋがオンされている状態での検出値を引くことで、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）の暗特性の最大電圧Ｖ５を検出することができる。電圧・電流検出部３０は、検出結果を診断部５０へ出力する。

ステップＳ２では、電圧・電流検出部３０が、暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性を検出する。

例えば、発電診断支援装置４の陽極（表面透明電極１０）は、図３中の左端（暗特性用評価単体素子ＴＤ１−ｋの表面透明電極１０）または右端（暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第１の接続端子に接続される。発電診断支援装置４の陰極（裏面電極１５）は、各々（各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第２の接続端子に接続される。そして、スイッチＳＷ２がオンされている状態で評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応したスイッチＳＷ１がオンされる。これにより、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応した暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２を検出する。電圧・電流検出部３０は、検出結果を診断部５０へ出力する。

ステップＳ３では、診断部５０が、薄膜太陽電池サブセル３の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分を求める。例えば、診断部５０は、ステップＳ１で検出された薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１と、ステップＳ２で検出された暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２とについて、互いに面積を揃える補正を行った後、薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧Ｖ１から暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２を減算して、差分（Ｖ１−Ｖ２）を求める。

ステップＳ４では、診断部５０が、薄膜太陽電池サブセル３の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じて、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３の発電異常を診断する。例えば、診断部５０は、ステップＳ３で求められた差分（Ｖ１−Ｖ２）を第１の閾値（例えば、規定値±５％）と比較し、差分（Ｖ１−Ｖ２）が第１の閾値（例えば、規定値±５％）未満であれば（ステップＳ４で「ＮＧ」）、発電異常が発生したとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ５へ進め、差分（Ｖ１−Ｖ２）が第１の閾値（例えば、規定値±５％）以上であれば（ステップＳ４で「ＯＫ」）、発電異常が発生していないとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ６へ進める。また、差分（Ｖ１−Ｖ２）が第１の閾値以下の場合でも、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−ｋの近隣の薄膜太陽電池サブセルの差分（Ｖ１−Ｖ２）の値と比較し、近隣の薄膜太陽電池サブセルの差分（Ｖ１−Ｖ２）も規定値以下の場合は、曇天による日照量と診断し（ステップＳ４で「ＯＫ」）、発電異常が発生していないとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ６へ進める。

なお、昼間の診断時に、差分（Ｖ１−Ｖ２）が第１の閾値以下であるが、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−ｋの近隣の薄膜太陽電池サブセルの差分（Ｖ１−Ｖ２）の値と比較し、近隣の薄膜太陽電池サブセルの差分（Ｖ１−Ｖ２）も規定値以下であるため、曇天による日照量と診断したセルに対しては、同日夜間の診断結果と併せて再診断を行ってもよい。

報知部４０は、発電異常が発生したとの診断結果を電圧・電流検出部３０から受けたことに応じて、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−ｋに発電異常が発生したと判断し、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−ｋの発電異常を報知する（ステップＳ５）。報知部４０による報知は、例えば、ＬＥＤを点灯させることなどの視覚的な手段で行ってもよいし、ブザーを鳴らすことなどの聴覚的な手段で行ってもよい。また、各報知部をインターネットに接続できるシステムにネットワーク接続し、遠隔地へメール・信号等を発信して報知してもよい。

一方、報知部４０は、発電異常が発生していないとの診断結果を受けた場合、特に報知を行わない。この場合、集積型薄膜太陽電池１では、正常時の動作が継続される（ステップＳ６）。

次に、本実施の形態における夜間の発電診断方法について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、夜間における薄膜太陽電池サブセル３及び発電診断支援装置４の暗特性用評価単体素子ＴＤ１の電気特性の概略を示す図である。図１０は、発電診断支援装置４の夜間の動作を示すフローチャートである。

薄膜太陽電池サブセル３と暗特性評価単体素子ＴＤ１とは、基板２の表面に沿った平面方向における半導体層１１の面積が大きく異なるため、そのままでは電流の直接比較ができない。このため、図９では、薄膜太陽電池サブセル３と暗特性評価単体素子ＴＤ１とのそれぞれから出力された電圧・電流に対して、面積を揃える補正をしている。薄膜太陽電池サブセル３及び暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、いずれも印加電圧を高くするほど表面透明電極１０から裏面電極１５へ流れる電流が増加し、最大電流値を得る最大電圧値を有するようなダイオード特性ＰＦ４１，ＰＦ５１を示す。なお、図９では、ダイオード特性における所定の順方向電流Ｉ_Ｆに対応した電圧値を近似的に最大電圧値とみなしている。

例えば、本実施の形態１では、夜間に太陽光を受光していない薄膜太陽電池サブセル３の暗特性の最大電圧Ｖ５は、正常に動作している場合、太陽光を受光していない点も含めて実質的に同一の環境内にある暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性最大電圧Ｖ４＝Ｖ４１よりもわずかに低い値Ｖ５１を示す。これは、薄膜太陽電池サブセル３が日中太陽光を受光しているために光劣化を生じるためである。暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性最大電圧Ｖ４と薄膜太陽電池サブセル３の暗特性最大電圧Ｖ５の差分（Ｖ４−Ｖ５）は、薄膜太陽電池サブセル３が劣化したり、動作不良を発生しない限りは初期劣化が完了した安定化後の特性によって決まり、ほぼ一定値（規定値）を示し、第３の閾値（例えば、規定値）以下の値となる。

一方、薄膜太陽電池サブセル３が劣化したり、動作不良を発生すると、薄膜太陽電池サブセル３のダイオード特性がＰＦ５１→ＰＦ５２と変化し、薄膜太陽電池サブセル３の明特性の最大電圧値がＶ５＝Ｖ５１→Ｖ５２に低下する。この場合、例えば、薄膜太陽電池サブセル３の暗特性の最大電圧Ｖ５＝Ｖ５２と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ４＝Ｖ４１との差分（Ｖ４−Ｖ５＝Ｖ４１−Ｖ５２）は、第３の閾値（例えば、規定値）を超えた値になり得る。

例えば、図１０に示すステップＳ１１では、電圧・電流検出部３０が、薄膜太陽電池サブセル３の特性を検出する。

例えば、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの陽極（表面透明電極１０）は、図３中の左端（薄膜太陽電池サブセル３−ｋの表面透明電極１０）または右端（薄膜太陽電池サブセル３−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第３の接続端子に接続される。薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの陰極（裏面電極１５）は、各々（各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第４の接続端子に接続される。そして、スイッチＳＷ２がオンされている状態で評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応したスイッチＳＷ１がオンされる。これにより、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３の暗特性の最大電圧Ｖ５を検出する。例えば、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３が薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）である場合、電圧・電流検出部３０は、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−（ｋ−１）がオンされている状態での検出値から、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−ｋがオンされている状態での検出値を引くことで、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）の暗特性の最大電圧Ｖ５を検出することができる。電圧・電流検出部３０は、検出結果を診断部５０へ出力する。

ステップＳ１２では、電圧・電流検出部３０が、暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性を検出する。

例えば、発電診断支援装置４の陽極（表面透明電極１０）は、図３中の左端（暗特性用評価単体素子ＴＤ１−ｋの表面透明電極１０）または右端（暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第１の接続端子に接続される。発電診断支援装置４の陰極（裏面電極１５）は、各々（各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第２の接続端子に接続される。そして、スイッチＳＷ２がオンされている状態で評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応したスイッチＳＷ１がオンされる。これにより、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応した暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ４を検出する。電圧・電流検出部３０は、検出結果を診断部５０へ出力する。

ステップＳ１３では、診断部５０が、薄膜太陽電池サブセル３の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分を求める。例えば、診断部５０は、ステップＳ１２で検出された暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ４と、ステップＳ１１で検出された薄膜太陽電池サブセル３の暗特性の最大電圧Ｖ５とについて、面積を揃える補正を行った後、暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ４から薄膜太陽電池サブセル３の暗特性の最大電圧Ｖ５を減算して、差分（Ｖ４−Ｖ５）を求める。

ステップＳ１４では、診断部５０が、薄膜太陽電池サブセル３の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じて、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３の発電異常を診断する。例えば、診断部５０は、ステップＳ１３で求められた差分（Ｖ４−Ｖ５）を第３の閾値（例えば、規定値）と比較し、差分（Ｖ４−Ｖ５）が第３の閾値（例えば、規定値）を超えていれば（ステップＳ１４で「ＮＧ」）、発電異常が発生したとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ１５へ進め、差分（Ｖ４−Ｖ５）が第３の閾値（例えば、規定値）以下であれば（ステップＳ１４で「ＯＫ」）、発電異常が発生していないとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ１６へ進める。

報知部４０は、発電異常が発生したとの診断結果を受けたことに応じて、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−ｋに発電異常が発生したと判断し、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−ｋの発電異常を報知する（ステップＳ１５）。報知部４０による報知は、例えば、ＬＥＤを点灯させることなどの視覚的な手段で行ってもよいし、ブザーを鳴らすことなどの聴覚的な手段で行ってもよい。

一方、報知部４０は、発電異常が発生していないとの診断結果を受けた場合、特に報知を行わない。この場合、集積型薄膜太陽電池１では、正常時の動作が継続される（ステップＳ１６）。

このように、薄膜太陽電池サブセル３の一部を利用して暗特性用評価単体素子ＴＤ１を形成して発電不良の診断のための基準値（例えば、暗特性の最大電圧）を得ることにより、設置環境、天候、温度履歴、日照履歴などに影響されにくい基準値を得ることができ、薄膜太陽電池サブセル３ごとの詳細な発電不良を的確に診断することが可能となる。

なお、暗特性は、セル温度が上昇すると、最大電圧が低下する傾向にある。よって、昼間における暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性を、昼間より低温時であると考えられる夜間の特性と比較することで、セル温度上昇による劣化度を把握することができる。例えば、図７に示す暗特性用評価単体素子ＴＤ１の昼間の最大電圧Ｖ２＝Ｖ２１と、図９に示す暗特性用評価単体素子ＴＤ１の夜間の最大電圧Ｖ４＝Ｖ４１とをそれぞれ取得して診断部５０に記憶しておき、所定のタイミングで診断部５０が両者の差分（Ｖ４−Ｖ２＝Ｖ４１−Ｖ２１）を求める。そして、診断部５０が差分（Ｖ４−Ｖ２）を所定の閾値と比較し、差分（Ｖ４−Ｖ２）が所定の閾値以上であれば、発電異常が発生したとの診断結果を報知部４０へ出力し、差分（Ｖ４−Ｖ２）が所定の閾値未満であれば、発電異常が発生したとの診断結果を報知部４０へ出力する。

また、暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、対応する薄膜太陽電池サブセル内のセル構造の一部を利用しているため、発電異常を診断する際の基準値を得るための薄膜太陽電池サブセル（基準サブセル）を薄膜太陽電池サブセルと同様の面積で設けて遮光するように構成する場合に比べて、受光面積のロスを低減できる。

また、暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、対応する薄膜太陽電池サブセル内のセル構造の一部を利用しているため、薄膜太陽電池サブセル間の製造バラツキの影響を受けにくく、基準サブセルを薄膜太陽電池サブセルと同様の面積で設けて遮光するように構成する場合に比べて、発電異常の診断のための正確な基準値を個々の薄膜太陽電池サブセルに対して得ることができる。

以上のように、実施の形態１では、集積型薄膜太陽電池１において、発電診断支援装置４が、側面ＴＤ１ｂ及び入射光面ＴＤ１ａがそれぞれ遮光された複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋを有し、薄膜太陽電池サブセル３の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じた薄膜太陽電池サブセル３の発電不良の診断を支援する。例えば、発電診断支援装置４の暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、面積の小さなものとすることが容易であるとともに、遮光されているので光劣化の影響を受けにくく、設置環境、天候、温度履歴、日照履歴などに影響されにくい基準値（例えば、暗特性の最大電圧）を出力することができる。これにより、薄膜太陽電池サブセルごとの詳細な発電不良を的確に診断することが可能となる。すなわち、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい発電不良の診断をコンパクトな構成で支援でき、発電不良の診断の精度を向上できる。

また、実施の形態１では、発電診断支援装置４が、薄膜太陽電池サブセル３の最大電圧Ｖ１から暗特性用評価単体素子ＴＤ１の最大電圧Ｖ２を減算した差分（Ｖ１−Ｖ２）が第１の閾値以下である場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する。例えば、発電診断支援装置４は、昼間における発電不良の診断のための基準値（例えば、昼間の暗特性の最大電圧Ｖ２）を出力する。この昼間の暗特性の最大電圧Ｖ２を薄膜太陽電池サブセル３の最大電圧Ｖ１から減算することで、発電不良の診断のための指標としての差分（Ｖ１−Ｖ２）を得ることができ、差分（Ｖ１−Ｖ２）が第１の閾値以下である場合に発電不良と診断して異常報知することに役立てることができる。これにより、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい異常報知を実現でき、異常報知の精度を向上できる。

また、実施の形態１では、発電診断支援装置４が、薄膜太陽電池サブセル３の夜間の最大電圧Ｖ５と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の夜間の最大電圧Ｖ４との差分（Ｖ４−Ｖ５）が第３の閾値を超えた場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する。例えば、発電診断支援装置４は、夜間における発電不良の診断のための基準値（例えば、夜間の暗特性の最大電圧Ｖ４）を出力する。この夜間の暗特性の最大電圧Ｖ４から薄膜太陽電池サブセル３の夜間の最大電圧Ｖ５を減算することで、発電不良の診断のための指標としての差分（Ｖ４−Ｖ５）を得ることができ、差分（Ｖ４−Ｖ５）が第３の閾値以下である場合に発電不良と診断して異常報知することに役立てることができる。これにより、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい異常報知を実現でき、異常報知の精度を向上できる。

また、実施の形態１では、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが、隣接する暗特性用評価単体素子同士で表面透明電極１０を共有しながら直列に接続されている。これにより、薄膜太陽電池サブセルの一部を利用して暗特性用評価単体素子を容易に形成でき、発電異常を診断する際の基準値を得るための薄膜太陽電池サブセル（基準サブセル）を薄膜太陽電池サブセルと同様の面積で設けて遮光するように構成する場合に比べて、受光面積のロスを低減できる。

また、実施の形態１では、暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、対応する薄膜太陽電池サブセル内のセル構造の一部を利用できるため、薄膜太陽電池サブセル間の製造バラツキの影響を受けにくく、基準サブセルを薄膜太陽電池サブセルと同様の面積で設けて遮光するように構成する場合に比べて、発電異常の診断のための正確な基準値を個々の薄膜太陽電池サブセルに対して得ることができる。これにより、発電不良の診断の精度を向上できる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる集積型薄膜太陽電池１００について図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、集積型薄膜太陽電池１００の構成を示す平面図である。図１２は、図１１の集積型薄膜太陽電池１００をＥ−Ｅ線で切った場合の断面を示す断面図である。図１３は、図１１の集積型薄膜太陽電池１００をＦ−Ｆ線で切った場合の断面を示す断面図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、暗特性用評価単体素子ＴＤ１を基板２の受光面側から入射してくる太陽光を遮光するために、遮光壁２０と遮光体１９とで側面ＴＤ１ｂ及び入射光面ＴＤ１ａを覆っている。

実施の形態２では、遮光体１９の代わりに、フレーム幅Ｗ１００を延長して、フレーム１１８によって遮光する。

具体的には、図１２及び図１３に示すように、集積型薄膜太陽電池１００は、フレーム１８（図４参照）に代えて、フレーム１１８を備える。フレーム１１８は、少なくとも光入射側の部分１１８ｃの幅Ｗ１００が、フレーム１８の幅Ｗ（図４参照）に比べて延長されており、例えば遮光壁２０を覆う位置まで延長されている。これにより、フレーム１１８は、基板２の端面を覆うとともに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光する。このような構造にすることで、樹脂や薄膜を用いた遮光体１９を用いる場合よりも耐久性に優れ、構造の簡易化、材料の削減などの効果が得られる。

なお、フレーム１１８における光入射側の反対側の部分１１８ａ及び基板２の端面を覆う部分１１８ｂは、フレーム１８（図４参照）と同様であってもよい。

以上のように、実施の形態２では、フレーム１１８が、基板２の端面を覆うとともに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光する。これにより、遮光構造をより安価に形成でき、耐久性にも優れた遮光構造を得ることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる集積型薄膜太陽電池２００について図１４〜図１６を用いて説明する。図１４は、集積型薄膜太陽電池２００の構成を示す平面図である。図１５は、図１４の集積型薄膜太陽電池２００をＧ−Ｇ線で切った場合の断面を示す断面図であり、薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１），３−（ｋ−２）及び発電診断支援装置２０４の構成を示す図である。図１６は、図１４の集積型薄膜太陽電池２００をＨ−Ｈ線で切った場合の断面を示す断面図であり、薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１），３−（ｋ−２）及び発電診断支援装置２０４の構成を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、太陽光を受光している環境にあるセル特性を入手する手段として、実際に発電している薄膜太陽電池サブセル３を利用している。

実施の形態３では、太陽光を受光している環境にあるセル特性を入手するための評価単体素子をさらに設け、その評価単体素子の出力を利用する。

具体的には、図１４〜図１６に示すように、集積型薄膜太陽電池２００は、発電診断支援装置４（図３参照）に代えて、発電診断支援装置２０４を備える。発電診断支援装置２０４は、複数の暗特性用評価単体素子（複数の第１の評価単体素子）ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋに加えて、複数の明特性用評価単体素子（複数の第２の評価単体素子）ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋを有する。遮光体１９は、暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋの入射光面ＴＤ１ａを選択的に覆い、明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの入射光面ＴＬ２ａを覆っていない。また、遮光壁２０は、断面視において、明特性用評価単体素子ＴＬ２及び暗特性用評価単体素子ＴＤ１の間で、封止材１６、裏面電極１５、半導体層１１、表面透明電極１０を貫通し基板２まで延びている。これにより、遮光壁２０は、暗特性用評価単体素子ＴＤ１の側面ＴＤ１ｂを覆っているとともに、明特性用評価単体素子ＴＬ２における光入射に影響の少ない側面ＴＬ２ｃを覆っている。すなわち、各明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋは、側面ＴＬ２ｂ及び入射光面ＴＬ２ａがともに遮光されていない。これにより、各明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋは、基板２に受光面から入射した太陽光を受光できる。

例えば複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋは、次のような方法で形成することができる。基板２上に図２に示すような薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構造を形成した後、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの上端または下端の短冊状の短辺方向に沿って図１４及び図１５に示すように、基板２の端面からの距離が基板２の端面に装着されるべきフレーム１８の幅Ｗに比べて充分に大きく且つ耐電圧が取れるような箇所にクスライブ等により溝Ｄ５を形成する。すなわち、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構造の一部をそれぞれ切断し、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとなるべき部分を形成する。

そして、封止材１６を充填した後で、図１４及び図１５に示すように、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとなるべき部分における短冊状の短辺方向に垂直な方向の幅を略半分に２分割するような箇所にクスライブ等により溝Ｄ４を形成する。これにより、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋを形成する。そして、図１４，１５に示すように各明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋと各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとの間に遮光効果のある遮光壁２０を挿入する。すなわち、溝Ｄ４に遮光壁２０を埋め込む。そして、絶縁カバー９をかぶせ、基板２及び絶縁カバー９を外側から挟むようにシール剤１７を介してフレーム１８を装着する。受光面積をより大きくする場合は、フレーム１８を装着しなくてもよい。

なお、遮光壁２０’を形成するのは、図１４及び図１７に示すように、封止材１６を充填する前であってもよい。図１７は、図１４の集積型薄膜太陽電池２００をＨ−Ｈ線で切った場合の断面を示す断面図であり、薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１），３−（ｋ−２）及び発電診断支援装置２０４の構成を示す図である。

例えば、上記と同様に溝Ｄ５を形成した後、続いて図１４及び図１７に示すように、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとなるべき部分における短冊状の短辺方向に垂直な方向の幅を略半分に２分割するような箇所にクスライブ等により溝Ｄ４を形成する。これにより、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋを形成する。そして、図１６及び図１７に示すように各明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋと各暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとの間に遮光効果のある遮光壁２０’を挿入する。すなわち、溝Ｄ４に遮光壁２０’を埋め込む。そして、封止材１６を充填した後で絶縁カバー９をかぶせ、基板２及び絶縁カバー９を外側から挟むようにシール剤１７を介してフレーム１８を装着する。受光面積をより大きくする場合は、フレーム１８を装着しなくてもよい。

明特性用評価単体素子ＴＬ２は、暗特性用評価単体素子ＴＤ１と同様の構造をしており、光が入射した場合に発電する半導体層１１の面積も略同一である。このような構造にすることで、発電診断をする際に面積換算をする必要がなく、特性値を直接比較することが可能となる。

明特性用評価単体素子ＴＬ２及び暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、短冊状の短辺方向に沿った断面視において、共に薄膜太陽電池サブセル３と同様の構成・構造を有している。明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性と薄膜太陽電池サブセル３の特性との同一性は、昼間および夜間における薄膜太陽電池サブセル３の特性と明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性とを面積換算したものとを比較することで常に管理できる。

また、昼間の発電診断方法が、図１８に示すように次の点で実施の形態１と異なる。

ステップＳ２１では、電圧・電流検出部３０が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性を検出する。

例えば、明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの陽極（表面透明電極１０）は、図１４中の左端（明特性用評価単体素子ＴＬ２−ｋの表面透明電極１０）または右端（明特性用評価単体素子ＴＬ２−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第５の接続端子に接続される。明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの陰極（裏面電極１５）は、各々（各明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第６の接続端子に接続される。そして、スイッチＳＷ２０２がオンされている状態で評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応したスイッチＳＷ２０１が第６の接続端子側にオンされる。これにより、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応した明特性用評価単体素子ＴＬ２の明特性の最大電圧Ｖ１’を検出する。例えば、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３が薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）である場合、電圧・電流検出部３０は、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−（ｋ−１）がオンされている状態での検出値から、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−ｋがオンされている状態での検出値を引くことで、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）に対応した明特性用評価単体素子ＴＬ２の明特性の最大電圧Ｖ１’を検出することができる。電圧・電流検出部３０は、検出結果を診断部５０へ出力する。

ステップＳ２３では、診断部５０が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分を求める。例えば、診断部５０は、ステップＳ２１で検出された明特性用評価単体素子ＴＬ２の明特性の最大電圧Ｖ１’から、ステップＳ２で検出された暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ２を減算して、差分（Ｖ１’−Ｖ２）を求める。

ステップＳ２４では、診断部５０が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じて、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３の発電異常を診断する。例えば、診断部５０は、ステップＳ２３で求められた差分（Ｖ１’−Ｖ２）を第２の閾値（例えば、規定値±５％）と比較し、差分（Ｖ１’−Ｖ２）が第２の閾値（例えば、規定値±５％）未満であれば（ステップＳ２４で「ＮＧ」）、発電異常が発生したとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ５へ進め、差分（Ｖ１’−Ｖ２）が第２の閾値（例えば、規定値±５％）以上であれば（ステップＳ２４で「ＯＫ」）、発電異常が発生していないとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ６へ進める。

また、夜間の発電診断方法が、図１９に示すように次の点で実施の形態１と異なる。

ステップＳ３１では、電圧・電流検出部３０が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性を検出する。

例えば、明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの陽極（表面透明電極１０）は、図１４中の左端（明特性用評価単体素子ＴＬ２−ｋの表面透明電極１０）または右端（明特性用評価単体素子ＴＬ２−１の表面透明電極１０）の１箇所で電圧・電流検出部３０の第５の接続端子に接続される。明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの陰極（裏面電極１５）は、各々（各明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋの裏面電極１５）が電圧・電流検出部３０の第６の接続端子に接続される。そして、スイッチＳＷ２０２がオンされている状態で評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応したスイッチＳＷ２０１が第６の接続端子側にオンされる。これにより、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応した明特性用評価単体素子ＴＬ２の暗特性の最大電圧Ｖ５’を検出する。例えば、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３が薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）である場合、電圧・電流検出部３０は、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−（ｋ−１）がオンされている状態での検出値から、スイッチＳＷ２，ＳＷ１−ｋがオンされている状態での検出値を引くことで、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）に対応した明特性用評価単体素子ＴＬ２の暗特性の最大電圧Ｖ５’を検出することができる。電圧・電流検出部３０は、検出結果を診断部５０へ出力する。

ステップＳ３３では、診断部５０が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分を求める。例えば、診断部５０は、ステップＳ１２で検出された暗特性用評価単体素子ＴＤ１の暗特性の最大電圧Ｖ４から、ステップＳ３１で検出された明特性用評価単体素子ＴＬ２の暗特性の最大電圧Ｖ５’減算して、差分（Ｖ４−Ｖ５’）を求める。

ステップＳ３４では、診断部５０が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じて、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３の発電異常を診断する。例えば、診断部５０は、ステップＳ３３で求められた差分（Ｖ４−Ｖ５’）を第４の閾値（例えば、規定値）と比較し、差分（Ｖ４−Ｖ５’）が第４の閾値（例えば、規定値）を超えていれば（ステップＳ３４で「ＮＧ」）、発電異常が発生したとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ１５へ進め、差分（Ｖ４−Ｖ５’）が第４の閾値（例えば、規定値）以下であれば（ステップＳ３４で「ＯＫ」）、発電異常が発生していないとの診断結果を報知部４０へ出力し、処理をステップＳ１６へ進める。

以上のように、実施の形態３では、集積型薄膜太陽電池２００において、発電診断支援装置２０４が、側面ＴＤ１ｂ及び入射光面ＴＤ１ａがそれぞれ遮光された複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋと、側面ＴＬ２ｂ及び入射光面ＴＬ２ａがそれぞれ遮光されていない複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋとを有し、明特性用評価単体素子ＴＬ２の特性と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の特性との差分に応じた薄膜太陽電池サブセル３の発電不良の診断を支援する。例えば、発電診断支援装置２０４における明特性用評価単体素子ＴＬ２及び暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、面積の小さなものとすることが容易である。また、明特性用評価単体素子ＴＬ２は、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３に対応した値（例えば、明特性の最大電圧）を出力することができる。暗特性用評価単体素子ＴＤ１は、遮光されているので光劣化の影響を受けにくく、設置環境、天候、温度履歴、日照履歴などに影響されにくい基準値（例えば、暗特性の最大電圧）を出力することができる。これにより、薄膜太陽電池サブセル３ごとの詳細な発電不良を的確に診断することが可能となる。すなわち、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい発電不良の診断をコンパクトな構成で支援でき、発電不良の診断の精度を向上できる。

また、実施の形態３では、発電診断支援装置２０４が、複数の暗特性用評価単体素子（複数の第１の評価単体素子）ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋに加えて、複数の明特性用評価単体素子（複数の第２の評価単体素子）ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋを有する。明特性用評価単体素子ＴＬ２と暗特性用評価単体素子ＴＤ１とは、例えば同一の薄膜太陽電池サブセル３から同様の幅で切り出すことで、同様の構造を有するとともに光が入射した場合に発電する半導体層１１の面積も略同一になるように構成できる。このような構造にすることで、発電診断をする際に面積換算をする必要がなく、特性値を直接比較することが可能となる。

また、実施の形態３では、発電診断支援装置２０４が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の最大電圧Ｖ１’から暗特性用評価単体素子ＴＤ１の最大電圧Ｖ２を減算した差分（Ｖ１’−Ｖ２）が第２の閾値以下である場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する。例えば、発電診断支援装置２０４は、昼間における太陽電池サブセル３の特性に対応した値（例えば、昼間の明特性の最大電圧Ｖ１’）を出力するとともに、昼間における発電不良の診断のための基準値（例えば、昼間の暗特性の最大電圧Ｖ２）を出力する。この昼間の暗特性の最大電圧Ｖ２を明特性用評価単体素子ＴＬ２の最大電圧Ｖ１’から減算することで、発電不良の診断のための指標としての差分（Ｖ１’−Ｖ２）を得ることができ、差分（Ｖ１’−Ｖ２）が第２の閾値以下である場合に発電不良と診断して異常報知することに役立てることができる。これにより、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい異常報知を実現でき、異常報知の精度を向上できる。

また、実施の形態３では、発電診断支援装置２０４が、明特性用評価単体素子ＴＬ２の夜間の最大電圧Ｖ５’と暗特性用評価単体素子ＴＤ１の夜間の最大電圧Ｖ４との差分（Ｖ４−Ｖ５’）が第４の閾値を超えた場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する。例えば、発電診断支援装置２０４は、夜間における太陽電池サブセル３の特性に対応した値（例えば、夜間の暗特性の最大電圧Ｖ５’）を出力するとともに、夜間における発電不良の診断のための基準値（例えば、夜間の暗特性の最大電圧Ｖ４）を出力する。この夜間の暗特性の最大電圧Ｖ４から明特性用評価単体素子ＴＬ２の夜間の最大電圧Ｖ５’を減算することで、発電不良の診断のための指標としての差分（Ｖ４−Ｖ５’）を得ることができ、差分（Ｖ４−Ｖ５’）が第４の閾値以下である場合に発電不良と診断して異常報知することに役立てることができる。これにより、設置環境、設置状況、気象状況および気象履歴、特性評価診断時の状況（光劣化度、照度、気温など）に影響されにくい異常報知を実現でき、異常報知の精度を向上できる。

また、実施の形態３では、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋが、隣接する明特性用評価単体素子同士で表面透明電極１０を共有しながら直列に接続されている（図２，図６参照）。これにより、薄膜太陽電池サブセルの一部を利用して明特性用評価単体素子を容易に形成でき、発電異常を診断する際の評価値を得るための薄膜太陽電池サブセル（評価サブセル）を薄膜太陽電池サブセルと同様の面積で設けるように構成する場合に比べて、受光面積のロスを低減できる。

また、実施の形態３では、明特性用評価単体素子ＴＬ２は、対応する薄膜太陽電池サブセル内のセル構造の一部を利用できるため、薄膜太陽電池サブセル間の製造バラツキの影響を受けにくく、基準サブセルを薄膜太陽電池サブセルと同様の面積で設けて遮光するように構成する場合に比べて、発電異常の診断のための正確な評価値（すなわち、薄膜太陽電池サブセルに対応した特性を示す値）を個々の薄膜太陽電池サブセルに対して得ることができる。これにより、発電不良の診断の精度を向上できる。

なお、暗特性用評価単体素子ＴＤ１の遮光方法は、図１５，１６で示すような遮光体１９を用いる以外に、実施の形態２（図１２，１３参照）で示したようなフレーム１１８における受光面側の部分１１８ｃのフレーム幅Ｗ１００を延長する方法を用いてもよい。

実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる集積型薄膜太陽電池３００について図２０〜図２２を用いて説明する。図２０は、集積型薄膜太陽電池３００の構成を示す平面図である。図２１は、図２０の集積型薄膜太陽電池３００をＩ−Ｉ線で切った場合の断面を示す断面図である。図２２は、図２０の集積型薄膜太陽電池３００をＪ−Ｊ線で切った場合の断面を示す断面図である。以下では、実施の形態３と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態３では、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２−１〜ＴＬ２−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが、それぞれ、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと同様に、隣接する素子同士で表面透明電極１０を共有しながら直列に接続されている。

実施の形態４では、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋが互いに島状に分離されているとともに、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋが互いに島状に分離されている。

具体的には、図２０〜図２２に示すように、集積型薄膜太陽電池３００の発電診断支援装置３０４において、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋの間に溝Ｄ６が形成されており、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋが互いに島状に分離されている。溝Ｄ６は、隣接する明特性用評価単体素子ＴＬ２’を分離するように、裏面電極１５、半導体層１１、及び表面透明電極１０を貫通し基板２の表面まで延びている。

同様に、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋの間に溝Ｄ６が形成されており、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋが互いに島状に分離されている。溝Ｄ６は、隣接する暗特性用評価単体素子ＴＤ１’を分離するように、裏面電極１５、半導体層１１、及び表面透明電極１０を貫通し基板２の表面まで延びている。

例えば複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋは、次のような方法で形成することができる。基板２上に図２に示すような薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構造を形成した後、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの上端または下端の短冊状の短辺方向に沿って図２０及び図２１に示すように、基板２の端面からの距離が基板２の端面に装着されるべきフレーム１８の幅Ｗに比べて充分に大きく且つ耐電圧が取れるような箇所にクスライブ等により溝Ｄ５を形成する。すなわち、複数の薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの構造の一部をそれぞれ切断し、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋとなるべき部分を形成する。

そして、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋの間となるべき複数の表面透明電極１０のそれぞれにおいて、短冊状の長辺方向にクスライブ等により溝Ｄ６を形成する。このとき、薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋの間の複数の表面透明電極１０には溝Ｄ６が形成されないようにする。

封止材１６を充填した後で、図２１及び図２２に示すように、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋとなるべき部分における短冊状の短辺方向に垂直な方向の幅を略半分に２分割するような箇所にクスライブ等により溝Ｄ４を形成する。これにより、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋ及び複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋを形成する。そして、図２１，図２２に示すように各薄膜太陽電池サブセル３−１〜３−ｋと各暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋとの間に遮光効果のある遮光壁２０を挿入する。すなわち、溝Ｄ４に遮光壁２０を埋め込む。そして、絶縁カバー９をかぶせ、基板２及び絶縁カバー９を外側から挟むようにシール剤１７を介してフレーム１８を装着する。受光面積をより大きくする場合は、フレーム１８を装着しなくてもよい。

互いに分離された複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋを、スイッチＳＷ２０１−１〜ＳＷ２０１−ｋ及びスイッチＳＷ２０２−１〜ＳＷ２０２−ｋを介して互いに並列に電圧・電流検出部３０に接続してもよい。また、互いに分離された複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋを、スイッチＳＷ２０１−１〜ＳＷ２０１−ｋ及びスイッチＳＷ２０２−１〜ＳＷ２０２−ｋを介して互いに並列に電圧・電流検出部３０に接続してもよい。このような構造にすることで、個々の明特性評価単体素子ＴＬ２’および暗特性評価単体素子ＴＤ１’の特性をモニタリングすることが容易になる。

例えば、図１８に示すステップＳ２１において、評価対象の薄膜太陽電池サブセルが薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）である場合、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセルが薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）に対応したスイッチＳＷ２０１−（ｋ−１）及びスイッチＳＷ２０２−（ｋ−１）を選択的にオンさせることで、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）に対応した明特性用評価単体素子ＴＬ２の明特性の最大電圧Ｖ１’を検出することができる。すなわち、前回の検出値から今回の検出値を引く処理が不要になるので、個々の明特性評価単体素子ＴＬ２’の特性をモニタリングすることが容易になる。

例えば、図１９に示すステップＳ３１において、評価対象の薄膜太陽電池サブセルが薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）である場合、電圧・電流検出部３０は、評価対象の薄膜太陽電池サブセルが薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）に対応したスイッチＳＷ２０１−（ｋ−１）及びスイッチＳＷ２０２−（ｋ−１）を選択的にオンさせることで、評価対象の薄膜太陽電池サブセル３−（ｋ−１）に対応した明特性用評価単体素子ＴＬ２の暗特性の最大電圧Ｖ５’を検出することができる。すなわち、前回の検出値から今回の検出値を引く処理が不要になるので、個々の明特性評価単体素子ＴＬ２’の特性をモニタリングすることが容易になる。

以上のように、実施の形態４では、複数の明特性用評価単体素子ＴＬ２’−１〜ＴＬ２’−ｋが互いに島状に分離されているとともに、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１’−１〜ＴＤ１’−ｋが互いに島状に分離されている。これにより、個々の明特性評価単体素子ＴＬ２’および暗特性評価単体素子ＴＤ１’の特性をモニタリングすることが容易になるので、劣化や不良を引き起こす原因となる薄膜太陽電池サブセル３を予測する際の精度を向上させることが可能となる。

なお、暗特性用評価単体素子ＴＤ１’の遮光方法は、図１５，１６で示すような遮光体１９を用いる以外に、実施の形態２（図１２，１３参照）で示したようなフレーム１１８における受光面側の部分１１８ｃのフレーム幅Ｗ１００を延長する方法を用いてもよい。

実施の形態５．
次に、実施の形態５にかかる集積型薄膜太陽電池４００について図２３〜図２５を用いて説明する。図２３は、集積型薄膜太陽電池４００の構成を示す平面図である。図２４は、図２３の集積型薄膜太陽電池４００をＫ−Ｋ線で切った場合の断面を示す断面図である。図２５は、図２３の集積型薄膜太陽電池４００をＬ−Ｌ線で切った場合の断面を示す断面図である。以下では、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態２では、フレーム１１８における受光面側の部分１１８ｃのフレーム幅Ｗ１００を延長することで暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光している。

実施の形態５では、基板２の端面近傍に高帯電圧壁２１を形成することで耐電圧を確保し、例えばフレーム１８における受光面側の部分のフレーム幅Ｗを延長せずに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光することを目指す。

具体的には、図２３〜図２５に示すように、集積型薄膜太陽電池４００は、高帯電圧壁２１をさらに備える。高帯電圧壁２１は、基板２上における基板２の端面近傍に配され、例えば複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとフレーム１８との間に配される。高帯電圧壁２１は、例えば、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂などからなる高耐電圧の特性を有する。すなわち、高帯電圧壁２１は、基板２上における複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面の近傍における耐電圧を高める機能を有する。これにより、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍における耐電圧を確保でき、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋをフレーム１８の直下に位置する箇所に形成することが可能になる。このような構造にすることで、薄膜太陽電池サブセル３の受光面積をより広くすることが可能になり、発電量を向上させることが可能である。

以上のように、実施の形態５では、高帯電圧壁２１が、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍に配される。これにより、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍における耐電圧を確保でき、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋをフレーム１８の直下に配置することが可能になる。これにより、例えばフレーム１８における受光面側の部分のフレーム幅Ｗを延長せずに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光することができる（図２４参照）。

実施の形態６．
次に、実施の形態６にかかる集積型薄膜太陽電池５００について図２６〜図２８を用いて説明する。図２６は、集積型薄膜太陽電池５００の構成を示す平面図である。図２７は、図２６の集積型薄膜太陽電池５００をＭ−Ｍ線で切った場合の断面を示す断面図である。図２８は、図２６の集積型薄膜太陽電池５００をＮ−Ｎ線で切った場合の断面を示す断面図である。以下では、実施の形態３の変形例と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態３の変形例では、フレーム１１８における受光面側の部分１１８ｃのフレーム幅Ｗ１００を延長することで暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光してもよいものとされている。

実施の形態６では、基板２の端面近傍に高帯電圧壁２１を形成することで耐電圧を確保し、例えばフレーム１８における受光面側の部分のフレーム幅Ｗを延長せずに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光することを目指す。

具体的には、図２６〜図２８に示すように、集積型薄膜太陽電池５００は、高帯電圧壁２１をさらに備える。高帯電圧壁２１は、基板２上における基板２の端面近傍に配され、例えば複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとフレーム１８との間に配される。高帯電圧壁２１は、例えば、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂などからなる高耐電圧の特性を有する。すなわち、高帯電圧壁２１は、基板２上における複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面の近傍における耐電圧を高める機能を有する。これにより、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍における耐電圧を確保でき、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋをフレーム１８の直下に位置する箇所に形成することが可能になる。このような構造にすることで、薄膜太陽電池サブセル３の受光面積をより広くすることが可能になり、発電量を向上させることが可能である。

以上のように、実施の形態６では、高帯電圧壁２１が、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍に配される。これにより、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍における耐電圧を確保でき、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋをフレーム１８の直下に配置することが可能になる。これにより、例えばフレーム１８における受光面側の部分のフレーム幅Ｗを延長せずに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光することができる（図２７参照）。

実施の形態７．
次に、実施の形態７にかかる集積型薄膜太陽電池６００について図２９〜図３１を用いて説明する。図２９は、集積型薄膜太陽電池６００の構成を示す平面図である。図３０は、図２９の集積型薄膜太陽電池６００をＰ−Ｐ線で切った場合の断面を示す断面図である。図３１は、図２９の集積型薄膜太陽電池６００をＱ−Ｑ線で切った場合の断面を示す断面図である。以下では、実施の形態４の変形例と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態４の変形例では、フレーム１１８における受光面側の部分１１８ｃのフレーム幅Ｗ１００を延長することで暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光してもよいものとされている。

実施の形態７では、基板２の端面近傍に高帯電圧壁２１を形成することで耐電圧を確保し、例えばフレーム１８における受光面側の部分のフレーム幅Ｗを延長せずに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光することを目指す。

具体的には、図２９〜図３１に示すように、集積型薄膜太陽電池６００は、高帯電圧壁２１をさらに備える。高帯電圧壁２１は、基板２上における基板２の端面近傍に配され、例えば複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋとフレーム１８との間に配される。高帯電圧壁２１は、例えば、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂などからなる高耐電圧の特性を有する。すなわち、高帯電圧壁２１は、基板２上における複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面の近傍における耐電圧を高める機能を有する。これにより、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍における耐電圧を確保でき、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋをフレーム１８の直下に位置する箇所に形成することが可能になる。このような構造にすることで、薄膜太陽電池サブセル３の受光面積をより広くすることが可能になり、発電量を向上させることが可能である。

以上のように、実施の形態７では、高帯電圧壁２１が、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍に配される。これにより、基板２の複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋが配される側の端面近傍における耐電圧を確保でき、複数の暗特性用評価単体素子ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋをフレーム１８の直下に配置することが可能になる。これにより、例えばフレーム１８における受光面側の部分のフレーム幅Ｗを延長せずに暗特性用評価単体素子ＴＤ１を遮光することができる（図３０参照）。

以上のように、本発明にかかる集積型薄膜太陽電池は、発電不良の診断に有用である。

１，１００，２００，３００，４００，５００，６００ 集積型薄膜太陽電池、２ 基板、３，３−１〜３−ｋ 薄膜太陽電池サブセル、４，２０４，３０４ 発電診断支援装置、６Ｌ，６Ｒ バスバー配線、７Ｌ，７Ｒ 取り出し電極、８ 発電診断支援装置形成領域、９ 絶縁カバー、１０ 表面透明電極、１１ 半導体層、１５ 裏面電極、１６ 封止材、１７ シール剤、１８，１１８ フレーム、１９ 遮光体、２０，２０’ 遮光壁、３０ 電圧・電流検出部、４０ 報知部、５０ 診断部、ＴＤ１，ＴＤ１−１〜ＴＤ１−ｋ 暗特性用評価単体素子。

Claims (9)

1. 基板上に配され、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有する複数の薄膜太陽電池サブセルと、
   前記基板上に配され、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有し側面及び入射光面がそれぞれ遮光された複数の第１の評価単体素子を有し、前記薄膜太陽電池サブセルの特性と前記第１の評価単体素子の特性との差分に応じた前記薄膜太陽電池サブセルの発電不良の診断を支援する発電診断支援装置と、
   を備えたことを特徴とする集積型薄膜太陽電池。
2. 基板上に配され、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有する複数の薄膜太陽電池サブセルと、
   前記基板上に配され、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有し側面及び入射光面がそれぞれ遮光された複数の第１の評価単体素子と、表面透明電極、半導体層、及び裏面電極をそれぞれ有し側面及び入射光面がそれぞれ遮光されていない複数の第２の評価単体素子とを有し、前記第２の評価単体素子の特性と前記第１の評価単体素子の特性との差分に応じた前記薄膜太陽電池サブセルの発電不良の診断を支援する発電診断支援装置と、
   を備えたことを特徴とする集積型薄膜太陽電池。
3. 前記発電診断支援装置は、前記薄膜太陽電池サブセルの最大電圧から前記第１の評価単体素子の最大電圧を減算した差分が第１の閾値未満である場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する
   ことを特徴とする請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
4. 前記発電診断支援装置は、前記第２の評価単体素子の最大電圧から前記第１の評価単体素子の最大電圧を減算した差分が第２の閾値未満である場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する
   ことを特徴とする請求項２に記載の集積型薄膜太陽電池。
5. 前記発電診断支援装置は、前記薄膜太陽電池サブセルの夜間の最大電圧と前記第１の評価単体素子の最大電圧との差分が第３の閾値を超えた場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する
   ことを特徴とする請求項１に記載の集積型薄膜太陽電池。
6. 前記発電診断支援装置は、前記第２の評価単体素子の夜間の最大電圧と前記第１の評価単体素子の最大電圧との差分が第４の閾値を超えた場合に発電不良と診断して異常報知することをさらに支援する
   ことを特徴とする請求項２に記載の集積型薄膜太陽電池。
7. 前記基板の端面を覆うとともに前記第１の評価単体素子を遮光するフレームをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の集積型薄膜太陽電池。
8. 前記複数の第１の評価単体素子は、隣接する第１の評価単体素子同士で表面透明電極を共有しながら直列に接続されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の集積型薄膜太陽電池。
9. 前記複数の第１の評価単体素子は、互いに島状に分離されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の集積型薄膜太陽電池。

Images