JP2015103793A - 高光透過性薄膜太陽電池パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】高光透過性薄膜太陽電池パネルを提供する。【解決手段】本発明の高光透過性薄膜太陽電池パネル１は、透明基板１１、前面電極層１３、光吸収層１５及び背面電極層１７を含む。光吸収層１５及び背面電極層１７中は、少なくとも、互いに対向する上、幅が同一である開口パターンによって形成される第１の溝部２０と、所定周期で連続する波形曲線の第２の溝部３０と、第２の溝部３０と平行、重複又は交差する第３の溝部４０と、を含む。第２の溝部３０の波形曲線の前進方向は、第１の溝部２０と直交する。【選択図】図１
Description
本発明は、薄膜太陽電池パネルに関し、特に、所定周期で連続する波形曲線の溝部を有し、建築に適用される高光透過性薄膜太陽電池パネルに関する。
太陽電池パネルは、太陽光を電気エネルギーに変換するものであり、地球資源が除々に不足する現代にあって発展が急がれるグリーンエネルギーである。現在、エコ建築においては、各国政府が太陽電池パネルの普及を推奨し、補助を行っている。現在、太陽電池パネルは、屋上、瓦、天井などの場所に装着されるが、従来の太陽電池パネルの多くは、光線を遮蔽したり、吸熱効果が発生する不透明のシリコン、背面電極層などの材料を有する。このため、室内の照明やエアコンを使用しなければならなくなり、エコ建築の目的である省エネが実現されない。
このため、太陽電池パネルの設計上、光透過性を高めることが課題となっている。従来の方式では、一般に２つの方式が採用されている。その１つは、太陽電池パネル上の光電変換ユニットの面積を減らすものである。しかし、光電変換ユニットの面積を減らした場合、生産可能な電気エネルギーと設置費用との間で採算上の問題が発生する。もう１つは、パターンの設計を改善するものである。現在、一般に見られる方式は、光透過領域を形成するものであり、一部の背面電極層、光電変換層及び前面電極層を除去し、複数の光透過口又は溝部を形成するものである。しかし、この方式でも光透過性が不足したり、切断後、先端部分に蓄電されるため、熱によってパターンが損壊したりする問題を有する。このため、光透過性を高めることができる上、上述の問題を改善することができる薄膜太陽電池パネルが求められていた。
本発明の主な目的は、高光透過性薄膜太陽電池パネルを提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明の高光透過性薄膜太陽電池パネルは、入光方向から順番に、透明基板、前面電極層、光吸収層及び背面電極層を含む。前面電極層上には、少なくとも１つの第１の開口パターン及び複数の第７の開口パターンが形成され、少なくとも１つの開口パターンが第１の方向に連続して延設されることにより、少なくとも１つの第１の分割線が形成される。光吸収層は、前面電極層上に形成される上、少なくとも１つの第１の分割線を被覆し、少なくとも１つの第２の開口パターン、少なくとも１つの第３の開口パターン、複数の第５の開口パターン及び複数の第８の開口パターンを含む。少なくとも１つの第２の開口パターン及び少なくとも１つの第３の開口パターンは、少なくとも１つの第１の開口パターンに平行する上、第１の方向に連続して延設される。第２の開口パターンは、少なくとも１つの第２の分割線を形成する。
背面電極層は、光吸収層上に形成される上、第２の分割線を被覆し、少なくとも１つの第４の開口パターン、複数の第６の開口パターン及び複数の第９の開口パターンを含む。少なくとも１つの第４の開口パターンは、第１の方向に延設される。少なくとも１つの第４の開口パターン及び少なくとも１つの第３の開口パターンは、幅が同一である上、位置が重なることにより、第１の方向上に少なくとも１つの第１の溝部を形成する。
複数の第５の開口パターン及び複数の第６の開口パターンは、幅が同一である上、位置が重なることにより、複数の第２の溝部を形成する。複数の第２の溝部は、所定周期で連続する波形曲線である。複数の第２の溝部の波形曲線が前進する方向は、第１の方向と直交する第２の方向である。所定周期で連続する波形曲線の振幅は、１０μｍ〜１０ｍｍであり、周期は、５μｍ〜５００ｍｍである。複数の第２の溝部間は、互いに平行であり、波形曲線の位相は、同一、偏移又は逆である。複数の第７の開口パターン、複数の第８の開口パターン及び複数の第９の開口パターンは、幅が同一である上、位置が重なり、連続して延設されることにより、複数の第３の溝部を形成する。複数の第３の溝部は、第２の方向上に延設又は前進し、複数の第２の溝部と平行、重複又は交差する。少なくとも１つの第１の溝部、複数の第２の溝部及び複数の第３の溝部により、光吸収層は、複数のブロックに分割される。
本発明の高光透過性薄膜太陽電池パネルは、主にエコ建築材料として用いられ、設計する際、振動レーザにより、曲線形状の溝部が形成されるため、従来の直線形状の溝と比べ、光透過性を約３％以上高めることができる。光透過性を高めることができるため、光電変換材料として用いると共に、室内の光線量を増やすことができ、商業用として広く使用することができる。
当業者が本発明を実施できるように、本発明の実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
図１及び図２を参照する。図１は、本発明の高光透過性薄膜太陽電池パネルを示す平面図である。図２は、図１のＡ方向からの側面図である。図１及び図２に示すように、本発明の高光透過性薄膜太陽電池パネル１は、入光方向から順番に、透明基板１１、前面電極層１３、光吸収層１５及び背面電極層１７が積層される。前面電極層１３は、透明基板１１上に形成され、少なくとも１つの第１の開口パターン２１を含む。第１の開口パターン２１は、第１の方向Ａに延設されることにより、少なくとも１つの第１の分割線１０を形成する。光吸収層１５は、前面電極層１３上に形成される上、少なくとも１つの第１の分割線１０を被覆し、少なくとも１つの第２の開口パターン２３及び少なくとも１つの第３の開口パターン２５を含む。第２の開口パターン２３及び第３の開口パターン２５は、第１の開口パターン２１に平行する上、第１の方向Ａ上に連続して延設される。少なくとも１つの第２の開口パターン２３は、少なくとも１つの第２の分割線１２を形成する。背面電極層１７は、光吸収層１５上に形成される上、少なくとも１つの第２の開口パターン２３を被覆する上、少なくとも１つの第４の開口パターン２７を含む。第４の開口パターン２７及び第３の開口パターン２５は、幅が同一である上、位置が重なる上、第１の方向Ａ上に連続して延設されることにより、第１の方向Ａ上に少なくとも１つの第１の溝部２０を形成する。
図１及び図３Ａを参照する。図３Ａは、図１の領域Ｃ１を示す断面図である。図１及び図３Ａに示すように、光吸収層１５上は、複数の第５の開口パターン３１を含み、背面電極層１７上は、複数の第６の開口パターン３３を含む。複数の第５の開口パターン３１及び複数の第６の開口パターン３３は、幅が同一である上、位置が重なる上、連続して延設することにより、複数の第２の溝部３０を形成する。複数の第２の溝部３０は、所定周期で連続する波形曲線であり、波形曲線が前進する方向は、第１の方向Ａと直交する第２の方向Ｂである。所定周期で連続する波形曲線の振幅は、１０μｍ〜１０ｍｍであり、周期は、５μｍ〜５００ｍｍである。複数の第２の溝部３０間は、互いに平行であり、波形曲線の位相は、同一、偏移又は逆である。
図１及び図３Ｂを参照する。図３Ｂは、図１の領域Ｃ２を示す断面図である。図１及び図３Ｂに示すように、前面電極層１３上は、複数の第７の開口パターン４１を含み、光吸収層１５上は、複数の第８の開口パターン４３を含み、背面電極層１７上は、第９の開口パターン４５を含む。複数の第７の開口パターン４１、複数の第８の開口パターン４３及び複数の第９の開口パターン４５は、幅が同一である上、位置が重なる上、連続して延設されることにより、複数の第３の溝部４０を形成する。複数の第３の溝部４０は、直線、所定周期の波形曲線、所定周期の三角波などである。直線の延設方向又は所定周期の前進方向は、第１の方向Ａと直交する第２の方向Ｂである。
複数の第３の溝部４０と複数の第２の溝部３０とは、平行、交差又は重複する。第１の溝部２０、第２の溝部３０及び第３の溝部４０により、光吸収層１５は、複数のブロックに分割される。
透明基板１１は、無アルカリガラス、石英ガラス、アクリルなどの透明材料からなる。前面電極層１３は、ＩＴＯ及びアルミニウム−亜鉛酸化物の透明導電材料からなる。光吸収層１５は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非結晶シリコン、微結晶シリコン、ＣＩＧＳ薄膜及びＣＩＧＳＳ薄膜中の少なくとも１つである。背面電極層１７は、モリブデン、銀、ニッケルなどの透明導電材料及び／又は金属材料であり、光線を光吸収層１５中に反射させ、光電変換効率を高めるために用いられる。第２の溝部３０は、グリーンレーザによって切断されて形成され、第３の溝部４０は、赤外線レーザによって切断されて形成される。第３の溝部４０が所定周期の波形曲線の場合、振幅Ｍは、１０μｍ〜１０ｍｍであり、周期Ｄは、５μｍ〜５００ｍｍである。
図３Ｃを参照する。図３Ｃは、本発明の第２の溝部と第３の溝部とが交差又は重複する状態の第１実施例を示す断面図である。図１中のＣ３領域及び図３Ｃに示すように、第２の溝部３０の幅が第３の溝部４０の幅より大きい場合、一般に、図３Ｃに示す断面構造が形成され、第７の開口パターン４１の幅は、第５の開口パターン３１及び第６の開口パターン３３の幅より小さい。
図３Ｄを参照する。図３Ｄは、本発明の第２の溝部と第３の溝部とが交差又は重複する状態の第２実施例を示す断面図である。図１中のＣ４領域及び図３Ｄに示すように、第２の溝部３０と第３の溝部４０とが交差又は重複する場合、第７の開口パターン４１の幅は、第５の開口パターン３１及び第６の開口パターン３３の幅と同一である。
図３Ｅを参照する。図３Ｅに示すように、第２の溝部３０と第３の溝部４０とが交差又は重複する場合、図３Ｅの断面構造が形成され、第７の開口パターンの幅が第５の開口パターン３１及び第６の開口パターン３３の幅より大きいが、第７の開口パターン４１の側壁に光吸収層１５が形成されるため、実際に形成される下部開口パターン５０の幅は、第５の開口パターン３１及び第６の開口パターン３３と同一である。
本発明の高光透過性薄膜太陽電池パネルは、主にエコ建築材料として用いられ、設計する際、振動レーザにより、曲線方式で溝部が形成されるため、従来の直線方式と比べ、光透過性を約３％以上高めることができる。光透過性を高めることができるため、光電変換材料として用いると共に、室内の光線量を増やすことができ、商業用として広く使用することができる。
上述の説明は、本発明の技術特徴を示す好適な実施形態を説明したものである。当業者は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において変更および修飾を行うことができ、これらの変更および修飾は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
１ 高光透過性薄膜太陽電池パネル
１０ 第１の分割線
１１ 透明基板
１２ 第２の分割線
１３ 前面電極層
１５ 光吸収層
１７ 背面電極層
２０ 第１の溝部
２１ 第１の開口パターン
２３ 第２の開口パターン
２５ 第３の開口パターン
２７ 第４の開口パターン
３０ 第２の溝部
３１ 第５の開口パターン
３３ 第６の開口パターン
４０ 第３の溝部
４１ 第７の開口パターン
４３ 第８の開口パターン
４５ 第９の開口パターン
５０ 下部開口パターン
Ａ 第１の方向
Ｂ 第２の方向
Ｃ１ 領域
Ｃ２ 領域
Ｃ３ 領域
Ｃ４ 領域
Ｄ 周期
Ｍ 振幅
１０ 第１の分割線
１１ 透明基板
１２ 第２の分割線
１３ 前面電極層
１５ 光吸収層
１７ 背面電極層
２０ 第１の溝部
２１ 第１の開口パターン
２３ 第２の開口パターン
２５ 第３の開口パターン
２７ 第４の開口パターン
３０ 第２の溝部
３１ 第５の開口パターン
３３ 第６の開口パターン
４０ 第３の溝部
４１ 第７の開口パターン
４３ 第８の開口パターン
４５ 第９の開口パターン
５０ 下部開口パターン
Ａ 第１の方向
Ｂ 第２の方向
Ｃ１ 領域
Ｃ２ 領域
Ｃ３ 領域
Ｃ４ 領域
Ｄ 周期
Ｍ 振幅
Claims (8)
- 入光方向から順番に、透明基板、前面電極層、光吸収層及び背面電極層を備える高光透過性薄膜太陽電池パネルであって、
前記前面電極層は、前記透明基板上に形成され、前記前面電極層上には、少なくとも１つの第１の開口パターン及び複数の第７の開口パターンが形成され、前記少なくとも１つの開口パターンは、第１の方向に連続して延設されることにより、少なくとも１つの第１の分割線を形成し、
前記光吸収層は、前記前面電極層上に形成される上、前記少なくとも１つの第１の分割線を被覆し、少なくとも１つの第２の開口パターン、少なくとも１つの第３の開口パターン、複数の第５の開口パターン及び複数の第８の開口パターンを有し、前記少なくとも１つの第２の開口パターン及び前記少なくとも１つの第３の開口パターンは、前記少なくとも１つの第１の開口パターンに平行する上、前記第１の方向に連続して延設され、前記少なくとも１つの第２の開口パターンは、少なくとも１つの第２の分割線を形成し、
前記背面電極層は、前記光吸収層上に形成される上、前記少なくとも１つの第２の分割線を被覆し、少なくとも１つの第４の開口パターン、複数の第６の開口パターン及び複数の第９の開口パターンを有し、前記少なくとも１つの第４の開口パターンは、前記第１の方向に延設され、前記少なくとも１つの第４の開口パターン及び前記少なくとも１つの第３の開口パターンは、幅が同一である上、位置が重なることにより、前記第１の方向上に少なくとも１つの第１の溝部を形成し、
前記複数の第５の開口パターン及び前記複数の第６の開口パターンは、幅が同一である上、位置が重なることにより、複数の第２の溝部を形成し、前記複数の第２の溝部は、所定周期で連続する波形曲線であり、前記複数の第２の溝部の波形曲線が前進する方向は、前記第１の方向と直交する第２の方向であり、前記所定周期で連続する波形曲線の振幅は、１０μｍ〜１０ｍｍであり、周期は、５μｍ〜５００ｍｍであり、前記複数の第２の溝部間は、互いに平行であり、前記波形曲線の位相は、同一、偏移又は逆であり、
前記複数の第７の開口パターン、前記複数の第８の開口パターン及び前記複数の第９の開口パターンは、幅が同一である上、位置が重なり、連続して延設されることにより、複数の第３の溝部を形成し、前記複数の第３の溝部は、前記第２の方向上に延設又は前進し、前記複数の第２の溝部と平行、重複又は交差し、
前記少なくとも１つの第１の溝部、前記複数の第２の溝部及び前記複数の第３の溝部により、前記光吸収層は、複数のブロックに分割されることを特徴とする高光透過性薄膜太陽電池パネル。 - 前記複数の第３の溝部の少なくとも１つは、直線であることを特徴とする請求項１に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
- 前記複数の第３の溝部の少なくとも１つは、所定周期で連続する波形曲線であり、その振幅は、１０μｍ〜１０ｍｍであり、周期は、５μｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
- 前記複数の第２の溝部と前記複数の第３の溝部とが重複又は交差する場合、前記複数の第７の開口パターンの幅は、前記複数の第５の開口パターン及び前記複数の第６の開口パターンの幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
- 前記複数の第２の溝部と前記複数の第３の溝部とが重複又は交差する場合、前記複数の第７の開口パターンの幅は、前記複数の第５の開口パターン及び前記複数の第６の開口パターンの幅と同一であることを特徴とする請求項１に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
- 前記複数の第２の溝部と前記複数の第３の溝部とが重複又は交差する場合、前記複数の第７の開口パターンの幅は、前記複数の第５の開口パターン及び前記複数の第６の開口パターンより大きいが、前記複数の第７の開口パターンの側壁に前記光吸収層が形成されることにより、実際に形成される複数の下部開口パターンの幅は、前記複数の第５の開口パターン及び前記複数の第６の開口パターンと同一であることを特徴とする請求項１に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
- 前記透明基板は、無アルカリガラス、石英ガラス又はアクリルからなり、前記前面電極層は、透明導電材料からなり、前記光吸収層は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非結晶シリコン、微結晶シリコン、ＣＩＧＳ薄膜及びＣＩＧＳＳ薄膜中の少なくとも１つであり、前記背面電極層は、前記透明導電材料及び／又は金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
- 前記透明電極材料は、ＩＴＯ及びアルミニウム−亜鉛酸化物中の少なくとも１つであり、前記金属材料は、モリブデン、銀及びニッケル中の少なくとも１つであることを特徴とする請求項７に記載の高光透過性薄膜太陽電池パネル。
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