JP2015153982A - Solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発生した電気出力を取出すための電極を有する集積型の太陽電池に関し、特に、サイズの自由度が高く、かつ製造コストを抑えることができる太陽電池に関する。 The present invention relates to an integrated solar cell having an electrode for taking out generated electrical output, and more particularly to a solar cell having a high degree of freedom in size and capable of suppressing manufacturing costs.
薄膜太陽電池は、その受光面積に比例した電気出力を得ることができる。しかし、受光側電極として用いる透明導電膜の面方向への電気抵抗を無視することができないため、面積が大きいだけでは期待する電気出力を得ることはできない。そこで1つの大面積の光電変換セルを互いに平行な複数の細長いセルに分割し、かつ電気的に直列接続すること、すなわち、集積化することで透明電極の抵抗による出力ロスを低減させ、受光面積に見合った電気出力を得る設計が一般的に用いられている。 The thin film solar cell can obtain an electrical output proportional to its light receiving area. However, since the electric resistance in the surface direction of the transparent conductive film used as the light-receiving side electrode cannot be ignored, the expected electric output cannot be obtained only with a large area. Therefore, one large-area photoelectric conversion cell is divided into a plurality of elongated cells parallel to each other and electrically connected in series, that is, integrated to reduce the output loss due to the resistance of the transparent electrode, and the light receiving area. Generally, a design that obtains an electrical output suitable for the above is used.
例えば、図4に、右端に透明導電層110から電気接続された取出し用電極112を、左端に裏面電極106と電気接続された取出し用電極112が設けられている従来の集積型太陽電池100の模式的断面図を示す。
従来の集積型太陽電池100では、絶縁基板104上に裏面電極106が形成されており、裏面電極106は分離溝G1で分離されている。分離溝G1を埋め、かつ裏面電極106上に光電変換層108が形成されている。この光電変換層108上に透明導電層110が形成されている。裏面電極106、光電変換層108および透明導電層110で光電変換セル102が構成される。各光電変換セル102は、開口溝G2で分離されている。従来の集積型太陽電池100においては、実際には両端とも透明導電層110から取出しでもよいし、裏面電極106から取出しを行ってもよい。
For example, FIG. 4 illustrates a conventional integrated
In the conventional integrated
各取出し電極112(バスバー電極)には、半田メッキ114が施された銀箔または銅箔等の金属箔からなる導電体がバスバーとして設けられる。集積型太陽電池100の電気出力は、この各取出し電極112から取り出される。各取出し電極112は超音波を発振する半田ごて等を用いて集積型太陽電池100へと取り付けられる。
ここで、取出し用電極112の領域は、取出し用電極112(バスバー電極)を取り付ける領域として、ある程度の幅を持っているのが一般的である。これは取出し用電極112の幅が3mm〜5mmであり、取出し用電極112の領域は、それ以上の幅の領域を有している必要があるためである。
Each extraction electrode 112 (bus bar electrode) is provided with a conductor made of a metal foil such as a silver foil or a copper foil to which
Here, the region of the
例えば、特許文献1の薄膜太陽電池モジュールは、複数のセルが互いに電気的に直列接続されており、複数のセル中最も末端に位置する第1最外郭セルは(+)極性を有し、第2最外郭セルは(−)極性を有する。第1最外郭セルと第2最外郭セルにはリボンが配置されており、このリボンは取出し用電極(バスバー電極)として機能するものである。特許文献1では、最下層の第1電極形成時に第1最外郭セル、第2最外郭セルがスクライビングラインにより区分されており、第1最外郭セル、第2最外郭セルの位置および大きさは薄膜太陽電池モジュール形成後には変更することができない。 For example, in the thin film solar cell module of Patent Document 1, a plurality of cells are electrically connected in series with each other, and the first outermost cell located at the end of the plurality of cells has a (+) polarity, The two outermost cells have a (−) polarity. Ribbons are arranged in the first outermost cell and the second outermost cell, and the ribbon functions as an extraction electrode (bus bar electrode). In Patent Document 1, the first outermost cell and the second outermost cell are divided by a scribing line when the lowermost first electrode is formed, and the positions and sizes of the first outermost cell and the second outermost cell are as follows. It cannot be changed after the thin film solar cell module is formed.
集積構造の太陽電池では、各セルにおける電極層が分離されており、その幅はおよそ3mm〜5mmである。この領域にバスバー、特許文献1ではリボンを形成するのは難しいため、取出し用電極領域には予め電極の開口溝を設けず、バスバーの幅よりも広い平坦面を設けておくのが一般的である。 In an integrated structure solar cell, the electrode layers in each cell are separated, and the width is about 3 mm to 5 mm. Since it is difficult to form a bus bar in this region, and in Patent Document 1, it is common to provide a flat surface wider than the width of the bus bar in advance in the electrode region for extraction without providing an electrode opening groove. is there.
一方、近年、フレキシブル基板を用いた太陽電池が盛んに研究されている。フレキシブル太陽電池は、これまでリジットな基板を用いた太陽電池では設置できない曲率をもった場所に設置できることが大きな特徴である。また、フレキシブル基板であることからロール・トゥ・ロールプロセスによって製造でき、リジットな基板を用いたものに比して低コスト化に対する優位性がある。また、ロール・トゥ・ロールプロセスでは長尺基板の長手方向の長さを自由に決められるメリットがある。 On the other hand, in recent years, solar cells using a flexible substrate have been actively studied. A flexible solar cell is characterized in that it can be installed in a place with a curvature that cannot be installed by a solar cell using a rigid substrate. In addition, since it is a flexible substrate, it can be manufactured by a roll-to-roll process, and has an advantage for cost reduction as compared with a rigid substrate. Further, the roll-to-roll process has an advantage that the length of the long substrate can be freely determined.
しかし、フレキシブル基板を用いた場合、上述のようにバスバー電極領域、特許文献1ではリボンが配置される第1最外郭セル、第2最外郭セルの位置および大きさを予め設定しておくと、長手方向の長さが固定されてしまい、長尺基板の長手方向の長さを自由に決められるという優位性が阻害される。また、取出し用電極の領域(バスバー電極領域)は非発電部分となるため、取出し用電極の領域を予め設けておくことはコストアップにもつながる。 However, when a flexible substrate is used, as described above, if the position and size of the bus bar electrode region, the first outermost cell and the second outermost cell in which the ribbon is arranged in Patent Document 1, are set in advance. Since the length in the longitudinal direction is fixed, the advantage that the length in the longitudinal direction of the long substrate can be freely determined is hindered. In addition, since the extraction electrode region (bus bar electrode region) is a non-power generation portion, providing the extraction electrode region in advance leads to an increase in cost.
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、サイズの自由度が高く、かつ製造コストを抑えることができる太陽電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a solar cell that solves the above-described problems based on the prior art, has a high degree of freedom in size, and can suppress manufacturing costs.
上記目的を達成するために、本発明は、絶縁基板上に、複数の平行な分離溝で互いに分離された複数の第1の電極層と、各分離溝を埋め、かつ第1の電極層上に形成された光電変換層と、各光電変換層上に形成された第2の電極層とを有し、第2の電極層から第1の電極層に達する開口溝が分離溝とは異なる位置に分離溝と平行に形成されて、第2の電極層と第1の電極層とが直列接続された、互いに平行な複数の光電変換セルが形成された集積型の太陽電池であって、少なくとも2つの光電変換セルの第2の電極層にわたり、複数の光電変換セルで得られた電気出力を外部に取り出す電極が設けられていることを特徴する太陽電池を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of first electrode layers separated from each other by a plurality of parallel separation grooves on the insulating substrate, filling each separation groove, and on the first electrode layer. And a second electrode layer formed on each photoelectric conversion layer, and the opening groove reaching the first electrode layer from the second electrode layer is different from the separation groove. An integrated solar cell in which a plurality of parallel photoelectric conversion cells are formed, wherein the second electrode layer and the first electrode layer are connected in series. An object of the present invention is to provide a solar cell characterized in that an electrode for taking out an electrical output obtained by a plurality of photoelectric conversion cells is provided across the second electrode layers of two photoelectric conversion cells.
少なくとも2つの第1の電極層にわたり、複数の光電変換セルで得られた電気出力を外部に取り出す電極を設ける構成とすることもできる。
絶縁基板は、可撓性を有することが好ましい。
例えば、各分離溝と各開口溝は絶縁基板の長手方向と直交する方向に形成されている。
例えば、第2の電極層電極は、導電性ペーストを介して設けられている。
太陽電池は、スーパーストレート構造の形態とすることができる。これは絶縁基板側から光が入射され、絶縁基板および第1の電極層は、光を透過させるものである。また、太陽電池は、サブストレート構造に形態とすることができる。この場合、第2の電極側から光が入射され、第2の電極層は、光を透過させるものである。
An electrode for taking out the electrical output obtained by the plurality of photoelectric conversion cells to the outside may be provided over at least two first electrode layers.
The insulating substrate is preferably flexible.
For example, each separation groove and each opening groove are formed in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the insulating substrate.
For example, the second electrode layer electrode is provided via a conductive paste.
The solar cell can be in the form of a superstrate structure. In this case, light is incident from the insulating substrate side, and the insulating substrate and the first electrode layer transmit light. Also, the solar cell can be configured in a substrate structure. In this case, light is incident from the second electrode side, and the second electrode layer transmits light.
本発明によれば、多種多様なサイズの太陽電池を容易に提供することができ、しかも低い製造コストで得ることができる。 According to the present invention, solar cells of various sizes can be easily provided and can be obtained at a low manufacturing cost.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の太陽電池を詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施形態の太陽電池を示す模式的断面図である。図2(a)は、本発明の第1の実施形態の太陽電池を示す平面図であり、(b)は、本発明の第1の実施形態の太陽電池の光電変換セルの配置の他の例を示す平面図である。
Below, based on the preferred embodiment shown in an accompanying drawing, the solar cell of this invention is demonstrated in detail.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a solar cell according to a first embodiment of the present invention. Fig.2 (a) is a top view which shows the solar cell of the 1st Embodiment of this invention, (b) is another arrangement | positioning of the photoelectric conversion cell of the solar cell of the 1st Embodiment of this invention. It is a top view which shows an example.
図1に示す太陽電池10は、一般的にスーパーストレート構造と呼ばれるものであり、絶縁基板20の裏面20b側から太陽光Lが入射される。このため、絶縁基板20は、太陽光Lを透過するものであり、いわゆる透明なもので構成される。
The
太陽電池10は、絶縁基板20の表面20aに、互いに平行な複数の分離溝G1で、互いに分離された透明導電層22(第1の電極層)が形成されている。透明導電層22は、分離溝G1の配置方向、図1では、絶縁基板20の長手方向Hにとびとびに設けられている。分離溝Gを埋め、かつ透明導電層22上に光電変換層24が形成されている。光電変換層24上に裏面電極層26(第2の電極層)が形成されている。分離溝G1の配置方向、図1では絶縁基板20の長手方向Hにおいて、分離溝G1とは異なる位置に、裏面電極層26から透明導電層22に達する開口溝G2が複数、分離溝G1の配置方向に所定の間隔をあけて形成されている。開口溝G2により、透明導電層22、光電変換層24および裏面電極層26で、光電変換素子である光電変換セル12が複数形成される。
複数の開口溝G2と複数の分離溝G1とは互いに平行な方向に形成されており、各分離溝G1と各開口溝G2は絶縁基板20の長手方向Hと直交する方向W(図2(a)参照)に形成されている。
In the
The plurality of opening grooves G2 and the plurality of separation grooves G1 are formed in a direction parallel to each other, and each separation groove G1 and each opening groove G2 are in a direction W (FIG. 2 (a) perpendicular to the longitudinal direction H of the insulating substrate 20). ))).
開口溝G2で隔離された光電変換セル12は、裏面電極層26と透明導電層22とが直列接続されており、絶縁基板20の長手方向Hにおいて電気的に直列に接続されている。各光電変換セル12は、図2(a)に示すように、互いに平行に形成されており、絶縁基板20の長手方向Hと直交する方向Wに伸びた細長いものである。なお、光電変換セル12は、図2(a)に示すように、絶縁基板20の長手方向Hと直交する方向Wに伸びるものに限定されるものではなく、図2(b)に示すように、絶縁基板20の長手方向Hと平行な方向に伸びた構成でもよい。
絶縁基板20の長手方向Hは、絶縁基板20に可撓性を有する基板(フレキシブル基板)を用いた場合、ロール・トゥ・ロールプロセスが利用可能になるが、その場合の搬送方向と一致する。光電変換セル12は、搬送方向と直交する方向に伸びた構成でも、搬送方向と平行な方向に伸びた構成でもよい。
In the
When the insulating
絶縁基板20は、光電変換セル12の各要素を支持するものである。絶縁基板20には、主にガラスが用いられる他、ポリイミド等のイミド系樹脂も用いることができる。絶縁基板20は、電気絶縁性を有し、かつ太陽光Lを透過させることができれば、その構成は、特に限定されるものではない。なお、ポリイミド等のフレキシブル基板を用いた場合には、上述のようにロール・トゥ・ロールプロセスによって、光電変換セル12を製造することができる。
透明導電層22には、例えば、ITO、ZnO、またはSnO2等の導電性および光透過性をもつ酸化物が用いられる。
The insulating
For the transparent
光電変換層24は、例えば、p層、i層およびn層の半導体薄膜が順次積層された構造を有する。これらにはアモルファスシリコン、結晶シリコン、またはこれらを組み合わせた材料を典型的に用いることができる。
裏面電極層26には、例えば、ZnO等の導電性酸化物からなる層が典型的に用いられる。
For example, the
For the
太陽電池10では、例えば、2つの光電変換セル12の裏面電極層26にわたり、取出し電極30が設けられている。また、取出し電極30が、2つの透明導電層22にわたり設けられている。取出し電極30は、太陽電池10にて発電された電気出力を外部に取り出すためのものである。
取出し電極30を2つ設ける構成としたが、各取出し電極30の極性は、太陽電池10の構成により変わるものであるため、特に限定されるものではない。
取出し電極30は、図2(a)に示すように、透明導電層22、裏面電極層26に沿って設けられており、光電変換セル12と同じく、絶縁基板20の長手方向Hと直交する方向Wに伸びている。太陽電池10では、取出し電極30を設ける専用の領域を予め設けていない。
In the
Although two
As shown in FIG. 2A, the
取出し電極30は、金属の導電体で構成されており、幅は3mm〜5mm程度の細長い帯状の部材である。上述の金属には、例えば、銀、銀合金または銅が使用される。取出し電極30は、例えば、半田、導電性ペーストの導電層32を用いて設けられる。
取出し電極30は、例えば、半田メッキが施された銀箔または銅箔等の金属箔からなる導電体で構成することもできる。取出し電極30は、超音波を発振する半田ごて等を用いて裏面電極層26および透明導電層22に取り付けることができる。
また、導電性ペーストには、金、銀、銅、ニッケルもしくはそれらの合金等の金属の粉末、または黒鉛等の導電性材料の粉末に結合剤を混ぜてペースト化したものを使用することができる。その結合剤には樹脂、粘着剤、および有機溶媒等を用いることができる。
取出し電極30は、必ずしも金属箔からなる導電体である必要はなく、導電性高分子材料で構成してもよい。また、金属箔からなる取出し電極30は、半田の他、導電性樹脂テープによって裏面電極層26および透明導電層22に接着することができる。
The
The
In addition, as the conductive paste, a paste obtained by mixing a binder with a powder of a metal such as gold, silver, copper, nickel, or an alloy thereof, or a powder of a conductive material such as graphite can be used. . As the binder, a resin, an adhesive, an organic solvent, or the like can be used.
The
太陽電池10では、絶縁基板20の裏面20b側から太陽光Lが入射されると、この太陽光Lが絶縁基板20および透明導電層22を通過し、光電変換層24で起電力が発生する。各光電変換セル12で発生した起電力が、図1では左側の取出し電極30と右側の取出し電極30から太陽電池10の外部に、太陽電池10の電気出力として取り出される。
In the
次に、太陽電池10の製造方法について説明する。
太陽電池10の構成は、取出し電極30の構成以外、公知の集積型の太陽電池と同様の構成である。このため、その製造方法についても、取出し電極30の以外は、公知の集積型の太陽電池の製造方法により製造することができる。取出し電極30は、上述のように、超音波を発振する半田ごて、または導電性樹脂テープを用いて設けることができる。
なお、取出し電極30を透明導電層22上に設ける場合、本来、右側の端の透明導電層22上には光電変換層24および裏面電極層26が形成されるが、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクライブにより、光電変換層24および裏面電極層26を取り除いて、透明導電層22を表出させている。このため、透明導電層22間の分離溝G1には、光電変換層24を構成する層25が残っている。表出させた透明導電層22上に、例えば、半田、導電性ペーストの導電層32を介して、超音波を発振する半田ごて、または導電性樹脂テープを用いて取出し電極30が設けられる。この場合でも、光電変換層24および裏面電極層26を取り除くことはするが、取出し電極30専用領域を設けてはいない。
Next, a method for manufacturing the
The configuration of the
When the
本実施形態の太陽電池10では、取出し電極30(バスバー電極)を設ける領域を予め設けず、全領域にわたり発電部となる光電変換セル12を形成し、集積化のため、開口溝G2で小さく分離された光電変換セル12セルの複数にわたり、覆うようにして取出し電極30を設けている。
従来、取出し電極30を形成する領域は他の発電領域と比べて面積を広くとり、3mm〜5mm幅の取出し電極30を形成しやすいようにしておくのが一般的である。しかし、取出し電極30は、複数の光電変換セル12の裏面電極層26を覆うように形成する。または取出し電極30(バスバー電極)を形成する領域の裏面電極層26、光電変換層24を除去し、複数の透明導電層22にわたり取出し電極30(バスバー電極)を形成する。
In the
Conventionally, the area where the
太陽電池10において、取出し電極30(バスバー電極)を設ける領域と発電領域とを予め区別しないことで、太陽電池材料を基板上に積層し、集積化のため光電変換セル12セルに分離した後においても、最終的な太陽電池10の寸法を決めることができる。
ガラス基板等のリジット基板を用いた場合、成膜プロセス、集積化プロセスに用いることができる基板サイズが予め決まってしまうため、多種多様なサイズの太陽電池を作製することはプロセス的に非常に手間がかかる。しかしながら、本実施形態の取出し電極30(バスバー電極)であれば、最終の取出し電極30(バスバー電極)形成時だけのプロセス変更となるため、プロセス変更時の負荷が小さいという利点がある。このため、多種多様なサイズの太陽電池を作製する場合でも、製造コストを低く抑えることができる。
In the
When a rigid substrate such as a glass substrate is used, the substrate size that can be used for the film formation process and the integration process is determined in advance. Therefore, it is very troublesome to manufacture solar cells of various sizes. It takes. However, the extraction electrode 30 (bus bar electrode) of the present embodiment has an advantage that the load at the time of the process change is small because the process is changed only when the final extraction electrode 30 (bus bar electrode) is formed. For this reason, even when manufacturing solar cells of various sizes, the manufacturing cost can be kept low.
また、ポリイミド基板等のフレキシブル基板を用いた場合、低コスト化のためロール・トゥ・ロールプロセスが適している。ロール・トゥ・ロールプロセスの利点の1つに長尺基板の長手方向(搬送方向)の長さを自由に決められるということが挙げられる。
しかし、取出し電極30(バスバー電極)用に領域を予め設定しておくと、長手方向の長さが固定されてしまい、長さを自由に決められる優位性が阻害されるが、本実施形態の取出し電極30(バスバー電極)であれば、集積化のため光電変換セル12に分離した後においても、取出し電極30の形成位置を決めることができ、光電変換セル12形成後に最終的な太陽電池の寸法を決めることができる。このため、長手方向の長さが固定されてしまうことがない。このようなことから、本発明では、太陽電池10のサイズの自由度を高くすることができる。しかも、上述のように、太陽電池10のサイズは、取出し電極30の形成位置を変更するだけで済むため、製造コストを低く抑えることができる。
When a flexible substrate such as a polyimide substrate is used, a roll-to-roll process is suitable for reducing the cost. One advantage of the roll-to-roll process is that the length of the long substrate in the longitudinal direction (transport direction) can be freely determined.
However, if a region is set in advance for the extraction electrode 30 (bus bar electrode), the length in the longitudinal direction is fixed, and the advantage of freely determining the length is hindered. In the case of the extraction electrode 30 (bus bar electrode), the formation position of the
さらには、取出し電極30(バスバー電極)を半田または導電性ペーストを用いて接続する場合、例えば、図4に示す従来の太陽電池100では、裏面電極106と、透明電極110に取出し電極30(バスバー電極)を設けており、取出し電極30(バスバー電極)となる金属箔を接着する領域以外にも半田等が流れだして、発電領域の光電変換セル102にもかかり、かかった光電変換セル112は発電しない不良箇所となることがあった。しかし、取出し電極30(バスバー電極)が複数の光電変換セル12にまたがる場合、余分な半田および導電性ペーストが集積のための開口溝G2に吸収されるため、このような従来の太陽電池100で生じる不良は発生しない。
Furthermore, when connecting the extraction electrode 30 (bus bar electrode) using solder or conductive paste, for example, in the conventional
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態の太陽電池を示す模式的断面図である。
本実施形態において、図1、図2(a)、(b)に示す太陽電池10と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a solar cell according to the second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the same components as those of the
図3に示す本実施形態の太陽電池40は、第1の実施形態の太陽電池10(図1参照)に比して、一般的にサブストレート型構造と呼ばれるものである点が異なり、それ以外は、第1の実施形態の太陽電池10(図1参照)と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
図3に示す太陽電池40は、サブストレート型構造であるため、絶縁基板42の表面42a側から太陽光Lが入射される。
The
Since the
太陽電池40は、絶縁基板42の表面42aに、互いに平行な複数の分離溝G1で、互いに分離されて裏面電極層44(第1の電極層)が形成されている。裏面電極層44は、分離溝G1の配置方向、図3では、絶縁基板42の長手方向Hにとびとびに設けられている。分離溝Gを埋め、かつ裏面電極層44上に光電変換層24が形成されている。光電変換層24上に透明導電層46(第2の電極層)が形成されている。分離溝G1の配置方向、図3では絶縁基板42の長手方向Hにおいて、分離溝G1とは異なる位置に、透明導電層46から裏面電極層44に達する開口溝G2が複数、分離溝G1の配置方向に所定の間隔をあけて形成されている。開口溝G2により、裏面電極層44、光電変換層24および透明導電層46で光電変換セル12が複数形成される。
複数の開口溝G2と複数の分離溝G1とは互いに平行な方向に形成されており、各分離溝G1と各開口溝G2は絶縁基板42の長手方向Hと直交する方向W(図2(a)参照)に形成されている。
The
The plurality of opening grooves G2 and the plurality of separation grooves G1 are formed in a direction parallel to each other, and each separation groove G1 and each opening groove G2 are in a direction W (FIG. 2 (a) perpendicular to the longitudinal direction H of the insulating substrate 42). ))).
開口溝G2で隔離された光電変換セル12は、透明導電層46と裏面電極層44とが直列接続されており、絶縁基板42の長手方向Hにおいて電気的に直列に接続されている。各光電変換セル12は、第1の実施形態と同様に、絶縁基板42の長手方向Hと直交する方向Wに伸びた細長いものであり、互いに平行である(図2(a)参照)。なお、光電変換セル12の配置方向は、特に限定されるものではなく、絶縁基板42の長手方向Hと平行な方向に伸びた構成でもよい(図2(b)参照)。
In the
太陽電池40でも、例えば、2つの光電変換セル12の透明導電層46にわたり、取出し電極30が設けられている。また、2つの裏面電極層44にわたり、取出し電極30が設けられている。取出し電極30は、光電変換セル12と同じく、裏面電極層44、透明導電層46に沿って設けられており、絶縁基板42の長手方向Hと直交する方向Wに伸びている(図2(a)参照)。
太陽電池40は、絶縁基板42の表面42a側から太陽光Lが入射されるため、絶縁基板42および裏面電極層44は、太陽光Lを透過させる必要はなく、いわゆる透明なもので構成する必要がない。
Also in the
In the
絶縁基板42は、電気絶縁性を有するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、ガラス、またはポリイミド等のイミド系樹脂で構成することができる。これ以外に、絶縁基板42として、金属基板の表面にAl2O3やSiO2等の絶縁層を形成した絶縁層付基板を用いることができる。これら絶縁層は陽極酸化法や、ゾルゲル法、真空成膜法で成膜することができる。
金属基板としては、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)およびタンタル(Ta)等、ならびにそれらの合金の基板が用いられる。コストおよび光電変換セル12に要求される特性の観点から、アルミニウムが最も好ましい。この場合、絶縁基板42には陽極酸化処理されたアルミニウム板が用いられる。
The insulating
As the metal substrate, aluminum (Al), zirconium (Zr), titanium (Ti), magnesium (Mg), copper (Cu), niobium (Nb), tantalum (Ta), or an alloy thereof is used. . From the viewpoint of cost and characteristics required for the
なお、金属基板としては、Al基板またはSUS基板等の金属基板、またはAlと、例えば、SUS等の他の金属との複合材料からなる複合Al基板等の複合金属基板を用いることもできる。電気絶縁層は、いずれの構成でも、少なくとも一方の面に形成されていればよい。電気絶縁層が形成された絶縁層付基板は、厚さを、例えば、5μm以上200μm以下程度とすることで可撓性を有する。
絶縁基板42にポリイミド基板または電気絶縁層が形成された絶縁層付基板を用いた場合、これらはフレキシブル基板であり、太陽電池40もロール・トゥ・ロールプロセスで製造することができる。
As the metal substrate, a metal substrate such as an Al substrate or a SUS substrate, or a composite metal substrate such as a composite Al substrate made of a composite material of Al and another metal such as SUS can be used. In any configuration, the electrical insulating layer may be formed on at least one surface. The substrate with an insulating layer on which the electrical insulating layer is formed has flexibility by setting the thickness to, for example, about 5 μm to 200 μm.
When a polyimide substrate or a substrate with an insulating layer in which an electrical insulating layer is formed is used as the insulating
裏面電極層44は、例えば、モリブデンを用いて構成される。これ以外にも、裏面電極層44には、例えば、クロム、タングステンを用いることができ、さらには、モリブデン、クロム、タングステンを組み合わせたもので構成することもできる。裏面電極層44は単層構造でもよいし、2層構造等の積層構造でもよい。
The
光電変換層24は、本実施形態では、p層、i層およびn層の半導体薄膜を用いたものではなく、カルコパイライト型半導体で構成される。例えば、Cu(In,Ga)Se2で光電変換層24は構成される。光電変換層24をCu(In,Ga)Se2で構成した場合、pn接合を形成するため、光電変換層24であるCu(In,Ga)Se2層上にCdSまたはZnOS等で構成したバッファ層(図示せず)を形成するのが一般的である。
In the present embodiment, the
透明導電層46は、太陽光Lを光電変換層24に取り込み、かつ裏面電極層44と対になって光電変換層24で生成された電流が流れる電極として機能するものである。透明導電層46には、例えば、導電性を付与するためアルミニウム、ガリウム、ボロン等の不純物を添加したZnOを用いる。バッファ層(図示せず)と透明導電層46との間には窓層(図示せず)を設けてもよい。この窓層は、例えば、厚さ10nm程度のZnO層で構成される。
The transparent
太陽電池40では、絶縁基板42の表面42a側から太陽光Lが入射されると、この太陽光Lが透明導電層46を通過し、光電変換層24で起電力が発生する。各光電変換セル12で発生した起電力が、図3では左側の取出し電極30と右側の取出し電極30から太陽電池40の外部に、太陽電池40の電気出力として取り出される。
In the
Cu(In,Ga)Se2で構成された光電変換層24に、アルカリ金属、特にNaが、拡散されると光電変換効率が高くなることが一般に知られている。アルカリ供給法は、特に限定されるものではなく、光電変換層24(Cu(In,Ga)Se2層)を形成する前、形成中、または形成後に添加する方法等を用いることができる。アルカリ供給材料としては、NaO2、Na2S、Na2Se、NaCl、NaF、モリブデン酸ナトリウム塩等、アルカリ金属を含む化合物(アルカリ金属化合物を含む組成物)を主成分とするものが各種利用可能である。アルカリ供給法としては、例えば、本実施形態の太陽電池40において、アルカリ供給層を絶縁基板42と裏面電極層44との間に形成する。
It is generally known that when an alkali metal, particularly Na, is diffused into the
次に、太陽電池40の製造方法について説明する。
太陽電池40の構成は、取出し電極30の構成以外、カルコパイライト型半導体を用いた公知の集積型の太陽電池と同様の構成である。このため、その製造方法についても、取出し電極30の以外は、公知の集積型の太陽電池の製造方法により製造することができる。取出し電極30は、上述のように、超音波を発振する半田ごて、または導電性樹脂テープを用いて設けることができる。
Next, the manufacturing method of the
The configuration of the
本実施形態の太陽電池40は、上述のように第1の実施形態の太陽電池10に比して太陽光Lを受ける方向が異なる点、以外は同様の構成である。このため、本実施形態の太陽電池40も、第1の実施形態の太陽電池10と同様の効果を得ることができる。
The
なお、光電変換層24は、第1の実施形態のp層、i層およびn層の半導体薄膜を用いたもの、第2の実施形態のカルコパイライト型半導体を用いたものに限定されるものではない。例えば、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSeおよびCdTe等のII−VI化合物を用いることでき、これ以外に有機光電変換材料を用いることができる。
第1の実施形態の光電変換層24をカルコパイライト型半導体で構成してもよく、第2の実施形態の光電変換層24をp層、i層およびn層の半導体薄膜で構成してもよいことはもちろんである。
The
The
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の太陽電池について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 The present invention is basically configured as described above. As mentioned above, although the solar cell of this invention was demonstrated in detail, of course, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, in the range which does not deviate from the main point of this invention, you may make a various improvement or change. .
10、40、100 太陽電池
12 光電変換セル
20、42 絶縁基板
22 透明導電層
24 光電変換層
26 裏面電極層
30 取出し電極
32 導電層
44 裏面電極層
46 透明導電層
10, 40, 100
Claims (9)
少なくとも2つの前記光電変換セルの第2の電極層にわたり、複数の前記光電変換セルで得られた電気出力を外部に取り出す電極が設けられていることを特徴する太陽電池。 A plurality of first electrode layers separated from each other by a plurality of parallel separation grooves on the insulating substrate, a photoelectric conversion layer filling each of the separation grooves and formed on the first electrode layer, and A second electrode layer formed on each photoelectric conversion layer, and an opening groove reaching the first electrode layer from the second electrode layer is in a position different from the separation groove and parallel to the separation groove An integrated solar cell in which a plurality of parallel photoelectric conversion cells are formed in which the second electrode layer and the first electrode layer are connected in series,
A solar cell, wherein an electrode for taking out an electrical output obtained by a plurality of the photoelectric conversion cells is provided over a second electrode layer of at least two of the photoelectric conversion cells.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014028330A JP2015153982A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Solar battery |
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JP2014028330A Pending JP2015153982A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Solar battery |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108767023A (en) * | 2018-06-26 | 2018-11-06 | 米亚索乐装备集成(福建)有限公司 | Gate electrode, solar cell and preparation method thereof |
CN114678435A (en) * | 2022-04-24 | 2022-06-28 | 黄连革 | Solar energy cloth |
-
2014
- 2014-02-18 JP JP2014028330A patent/JP2015153982A/en active Pending
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