JP3919468B2 - Thin film solar cell module and thin film solar cell panel - Google Patents

Thin film solar cell module and thin film solar cell panel Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面の見栄えを考慮した薄膜太陽電池モジュールおよび薄膜太陽電池パネルに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、太陽電池モジュールの表面色は、例えば太陽電池が結晶系の場合は黒や青紫、アモルファス系の場合は茶色等に限定されていて、そのパネル面(受光面)が1色で構成されているのが通常である。その結果、それらの太陽電池モジュールで構成した太陽電池パネルは、非常に殺風景で味気ない印象しか人に与えず、無味乾燥なものとなっているという現状があった。そこで、様々な工夫がなされてきた。
【0003】
例えば、結晶系の太陽電池では、太陽電池セルを一定の間隔に並べて、裏面封止材などに着色することにより色彩をもたせた太陽電池モジュールが発明されている。しかし、太陽電池セル自体のサイズが大きく、受光面側つまり表面側から見た場合、セル自体の色も有り、裏面封止材を着色している効果はさほど大きくなかった。さらに、結晶セル自体に着色する場合は、セル表面の反射防止膜の膜厚を変えて、光の干渉効果により着色効果をもたした太陽電池モジュールを得る方法においても、外観状の見栄えが優れているとは言えなかった。また、アモルファス系の薄膜太陽電池モジュールでも、光透過型太陽電池を用いて、受光面とは反対側つまり裏面側に様々な方法で着色して裏面側に色彩を持たせ、文字や模様等を表示していた。しかし最近、建材一体型の薄膜太陽電池モジュールの開発が盛んになってきて、建築物全体のデザイン性の向上や建物の景観との調和の目的により、表面側から見た時の意匠性が重要になってきている。しかし、前記の光透過型の太陽電池では、表側から見た時、色彩的にも意匠性に富んだものになっていなかったのが現状である。
【0004】
たとえば、図12に示すように、実開平1−71453号公報に記載された薄膜太陽電池では、文字などを描くために透明導電膜102が除去された後に、アモルファスSi系半導体からなる光電変換層104が成膜されるため、透明導電膜102の除去部103が赤褐色を呈し、除去部103以外の領域が若干黒っぽい赤褐色を呈する。しかし、赤褐色系以外の色は示せず、外観上意匠性に優れているとは言えない。また、透明導電膜102を最初に除去するため、電気的に孤立する領域も生じ易く、前記領域をなくそうとすると配線が複雑になるし、はじめからそのような孤立領域を形成しないようにすると、薄膜太陽電池を作製する工程で、複雑さを招く結果になる。
【0005】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、表側から見た時に所望の色に着色された文字や記号や模様等を有する外観上意匠性に優れた薄膜太陽電池モジュール及び薄膜太陽電池パネルを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の薄膜太陽電池モジュールは、
透過性絶縁基板上に透明電極層、光電変換層及び裏面電極層がこの順で積層されており、上記透明電極層、光電変換層及び裏面電極層のうち少なくとも裏面電極層と光電変換層とを貫く複数の開口部を有する薄膜太陽電池と、
上記薄膜太陽電池の受光面とは反対側に設けられた不透明な裏面封止材料とを備えて、
上記受光面側から見た時に上記開口部が所望の色を呈する薄膜太陽電池モジュールにおいて、
上記複数の開口部は、直線の幅あるいは直線間の距離を異ならせた複数の直線形状の開口部を含み、これら直線形状の開口部によって、階調的に色を表示することを特徴としている。
この構成により、太陽電池表面(受光面)を太陽電池用枠材や周囲の環境に調和した外観にできる。任意の色を表示可能なので、外観上優れたデザインを提供できる。
【0007】
上記開口部は複数個が組み合さってパターンを形成できる。ここで言う「パターン」には、各種の文字、各種の符号、各種の図形、そして、それらの組合せが含まれる。
【0008】
前記直線形状の開口部の直線の幅あるいは直線間の距離を異ならせているので、開口部の色合いの強い色から光電変換層自体の色合いの強い色まで階調的に変化する色を表示することができる。
【0009】
前記複数の開口部は非連続的な形状の開口部を含んでいてもよい。非連続な形状の例としては、長方形、正方形、楕円、円がある。これらの形状を適宜組み合わせてもよい。非連続な形状は、直線の場合と比較して、同じ開口率でも、太陽電池全体で一層色彩感を見るものに与えることができる。また、様々な模様を表現できる。
【0010】
直線形状の開口部とこのような非連続な形状の開口部を組み合わせるようにすれば、設計の自由度が大きく向上する。
【0011】
上記開口部の呈する色を人間の目が確実に認識できるためには、上記開口部の幅は望ましくは75μm以上、より望ましくは150μm以上である。ここで、「開口部の幅」とは、開口部が直線形状を有する場合には直線の幅を、開口部が非連続的な形状の場合には、短い方の長さ(径)を言う。
【0012】
薄膜太陽電池の性能を考慮すると、薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比は望ましくは50%以下である。
【0013】
一実施形態では、上記開口部の呈する色は上記不透明な裏面封止材料の色である。この場合、裏面封止材料として、所望の色に着色されたポリエチレンテレフタレート(以下、PETと記す。)フィルムやフッ素系フィルム等の耐候性フィルムを用いることができる。あるいは、従来より耐防湿機能や延焼防止等の理由で裏面封止材料に含まれる金属の色を利用することもできる。いずれにしても、裏面封止材を上記開口部のための所謂着色材料として利用するので、製造工程を複雑化することなく、開口部を着色できる。
【0014】
一実施形態では、上記開口部の呈する色は裏面封止材料を裏面電極層に接着するための接着剤の色である。このような接着剤として、着色されたエチレンビニールアセテート(以下、EVAと記す。)フィルムがある。この場合も、開口部の着色は太陽電池モジュールの製造工程を複雑化することなく実現できる。
【0015】
裏面電極層上および開口部に着色レジスト膜を塗布することにより、上記開口部に所望の色を表示させるようにしてもよい。レジスト膜の塗布工程は薄膜太陽電池の製造工程において、裏面電極の酸化防止等のために用いられる場合もあるので、レジストに顔料を加えた着色レジストによる開口部の着色は製造工程を複雑化するものではない。また、着色レジスト膜に代えて、塗料を使用してもよい。塗料は色の種類が豊富であり、安価な上、簡易に着色が可能である。
【0016】
上記薄膜太陽電池モジュールは、上記受光面の反対側(裏面側)に光を乱反射させる手段を有していてもよい。裏面側で光を乱反射させることにより、薄膜太陽電池自体の色の度合いを低減することができ、また、文字等を表示させた時、遠方からでもより明瞭に文字が確認できる。また、乱反射させるための手段として使用される材料や色により、光電変換層での光吸収量を増加させ、特性を向上させることができる。このような乱反射のための手段として、金属を用いることができる。従来より金属は耐防湿機能や延焼防止等の理由で、積層型の裏面封止材の一部に使用されているため製造工程を複雑化するものではない。また、格子状に加工された耐候性フィルムを使用してもよい。例えば、PETフィルムやフッ素系フィルム等が挙げられる。従来よりこれらは裏面封止材として使用されているため製造工程を複雑化するものではない。
【0017】
薄膜太陽電池モジュールを多数縦横方向に配列させてアレイ構成した太陽電池パネルにおいて、これらの薄膜太陽電池モジュールの少なくとも一部を上述したいずれかの構成を有する薄膜太陽電池モジュールとすることにより、パネル表面に所望のパターンを表示することができる。
【0018】
薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比(以下、開口率と言う。)が0〜50%の範囲で開口率の異なる太陽電池を組み合わせることにより、開口率の大きいパネル領域では着色した色の色合いが強くなり、開口率の小さい領域では光電変換層の色の色合が強くなることを利用し、階調(濃淡)を有する色でデザインを表現することができる。
【0019】
更に、上記開口部の呈する色が異なる薄膜太陽電池モジュールを用いて表側(受光面側)にパターンを表示してもよい。
【0020】
薄膜太陽電池モジュールの開口部の呈する色と開口率を任意に変化させることで、多種の異なった色とその濃淡を組み合わすことが可能となり、より緻密なフルカラーでのデザインを表現することができる。
【0021】
セルを集積してなる薄膜太陽電池の動作電流は単一セル面積に比例して変化するために、開口率が異なる薄膜太陽電池は、セルの集積段数が等しい場合は、動作電流が開口率に応じて異なる。したがって、これら開口率の異なる薄膜太陽電池を直列接続すると、各薄膜太陽電池の動作点が最大動作点からずれることになる。従って、前記開口率の異なった薄膜太陽電池モジュールを多数縦横方向に配列させてアレイ構成した太陽電池パネルにおいては、開口率の同じ薄膜太陽電池モジュールを直列接続し、開口率の異なる薄膜太陽電池モジュールを並列接続することにより、各薄膜太陽電池の最大電力を得ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明を詳細に説明するが、図示された実施例はほんの一例であって、本発明はかかる実施例にのみ限定されるものではない。
【0023】
参考例1>
以下、図1〜4を用いて参考例1の薄膜太陽電池モジュールを説明する。図1は参考例1の薄膜太陽電池モジュールの正面図、図2及び3はそれぞれ図1のII-II線断面図及びIII-III線断面図である。これらの図において、1は透過性絶縁基板、2は透明電極層としての透明導電膜、3は光電変換層、4は裏面電極層、5は接着材料、6は不透明な裏面封止材、7は透明導電膜2の分離ライン、8は光電変換層3の分離ライン、9は裏面電極層4の分離ライン、10は開口部である。透過性絶縁基板1から裏面電極層4までによって薄膜太陽電池11aが構成される。また、上記分離ラインによって互いに分離された薄膜太陽電池11aの領域がそれぞれセルを構成している。この薄膜太陽電池モジュールは次のようにして製作されたものである。
【0024】
まず、透過性絶縁基板1として厚さ4.0mm程度のガラス基板(サイズ650mm×455mm)を用い、上記ガラス基板1上に、透明導電膜2として、熱CVD法でSnO(酸化錫)を成膜した。次に、YAGレーザーの基本波を用いて透明導電膜2のパターニングを行った。レーザー光をガラス面から入射させることにより、透明導電膜2は短冊状に分離され、分離ライン7が形成される。
【0025】
この後、透明導電膜が分離された基板を純水で超音波洗浄し、プラズマCVD法により、光電変換層3である水素化非晶質シリコン膜を形成した。光電変換層3は、p型のアモルファスシリコンカーバイド、i型アモルファスシリコン、n型のアモルファスシリコンの3層からなり、合計の厚みは100nmから600nm程度である。次に、レーザーを用いて光電変換層3のパターニングを行った。レーザー光をガラス面から入射させることにより、光電変換層3は短冊状に分離され、分離ライン8が形成される。この際、レーザーによる透明導電膜2へのダメージを避けるため、レーザーには、透明導電膜2に対して透過性の良いYAGレーザーの第二高調波等を使用するのがよい。
【0026】
次に、マグネトロンスパッタ法により、裏面電極層4であるZnO(酸化亜鉛)/Agを成膜した。この際、裏面電極層4の厚みは、300nmから1μm程度である。ZnOの代わりに、ITOやSnO2等の透光性が高い膜を用いても良いし、Agの代わりに、Al等の反射率の高い金属を用いても良い。また、裏面電極層4を形成する方法は電子ビーム蒸着法でも良い。その後、レーザーを用いて裏面電極層4のパターニングを行った。レーザー光をガラス面から入射させることにより、裏面電極層4は短冊状に分離され、分離ライン9が形成される。この際、光電変換層3のパターニングと同様に、レーザーによる透明導電膜2へのダメージを避けるため、レーザーには、透明導電膜2の透過性の良いYAGレーザーの第二高調波等を使用するのがよい。
【0027】
次に、YAGレーザーの基本波を用いて、開口部10のパターニングを行った。各開口部10を分離ライン7、8、9が延びる方向とは垂直な方向に連続する直線となるようにし、直線の幅450μm、直線間距離1.13mmとし、図4に示したような文字部13がレーザーにより加工されるパターンマスク14を用いて、レーザー光をガラス面から入射させることにより、透明導電膜2及び光電変換層3及び裏面電極層4を除去して、分離ライン7、8、9が延びる方向に配列された多数の開口部10を形成する。該マスク14はレーザー光を透過しないステンレス、鉄等のような材料であれば良いが、該マスクがYAGレーザーの基本波を乱反射したりしないように表面処理を施すのが好ましい。また、YAGレーザーの基本波エネルギーでパターンマスク14自体が歪んだり加工破壊されないだけの厚みをもたせる配慮が必要である。この際、開口部10の直線の加工方向を、分離ライン7、8、9が延びる方向に対して垂直ではなく平行としても良いし、YAGレーザーの基本波ではなく第二高調波を用いて、光電変換層3及び裏面電極層4のみを除去し、開口部10を形成しても良い。また、開口部10の形成方法として、レーザー加工を用いる代わりに、フォトレジストと化学的なエッチングの工程等を用いて形成しても良い。
【0028】
その後、純水中で超音波洗浄を行い、乾燥後、電気を取り出すためのバスバーを正極、負極に取り付けた。
【0029】
その後、接着材料5として透明なEVAを用いて、上記の工程により得られた薄膜太陽電池11aの裏面に、真空ラミネート装置で不透明な裏面封止材6を接着して、図2、3に示す断面構造を有する積層体11を得た。この時、不透明な裏面封止材6として、白色PET/アルミニウム/PETの積層フィルムを用いた。この際、接着材料5として、PVB(ポリビニルビチラール)等でも良い。また、不透明な裏面封止材6として、一フッ化ポリエチレンの積層フィルム等を用いても良い。表面側から見た時に、開口部10が白色を呈し、文字XYZを表示できた。この時、本実施例では文字部に開口部10を設けたが、文字部以外の領域に開口部10を設けて、文字を浮かびあがらせても良い。端子は正極、負極をそれぞれ不透明な裏面封止材6の穴から取り、裏板に接着した端子ボックスを経由して取り出せるようにした。最後に上記積層体11にアルミ枠12を取り付け、薄膜太陽電池モジュールを完成した。
【0030】
なお、本参考例では、開口部10が白色を呈する例であって、周囲の環境との調和や個人の希望等に応じて色を変えることは可能である。また、開口部10の着色の方法として、不透明な裏面封止材6のフィルムの着色を行なったが、接着材料5であるEVA等に色をつけても良い。この時、裏面封止材のフィルムはEVAの着色の色を妨げない白色が好ましい。また、不透明な裏面封止材6として、透明な耐候性フィルム例えば透明PET/金属/PETの積層フィルムを用いて、金属色を呈するようにしても良い。この時、金属としては、アルミニウム、銀、金、亜鉛メッキ鋼板等が用いられる。太陽電池モジュールの枠は、一般に良く用いられていることとコスト面を考慮してアルミニウムが好ましく、本実施例においてもアルミ枠12を用いている。また、開口部10を形成した後に、裏面電極層4上および開口部10内に着色レジストや塗料を塗布しても良い。この時、塗布方法として、スプレー方式、ロールコーターや印刷による方法を用いることができる。
【0031】
ところで、パターンマスク14を用いずに、ガラス基板上に開口部10の線幅が25μm、50μm、75μm、100μm、125μm、150μm、200μm、300μm、400μmとなるようにレーザーで加工し、不透明な裏面封止材6に黒色PET/アルミニウム/PETを用いた以外は上述したのと同じ方法で薄膜太陽電池モジュールを作成した。その結果、開口部10において黒色を確認できたのは、75μm以上であった。より鮮明に開口部10の着色を確認するには、150μm以上であった。この実験結果より、開口部10の線幅は好ましくは75μm以上、より好ましくは150μm以上にするのがよいことが分かった。さらに、開口部10を長方形や円等の非連続的な形状にした場合でも、短い方の長さ(径)が75μm以上あれば、裏面側の着色した色を認識できた。
【0032】
<実施例
図5は実施例に係る薄膜太陽電池モジュールの正面図である。参考例1では、パターンマスク14を用いて文字を表示するようにすると共に、文字部における直線状の開口部10はいずれも同じ幅を有するように形成したが、実施例では、パターンマスク14を用いずに、異なる幅を有する直線状の開口部10を組み合わせて使用している。具体的には、15cmを一つの加工条件の領域として、開口部10を、領域25aでは100μm幅、領域25bでは500μm幅、領域25cでは150μm幅、領域25dでは300μm幅を有するように作製した。この時、異なる線幅を有する各々の領域25a〜25dで、同じ開口率になるようにした。その他は、参考例1と同じである。この実施例では、直線の幅を変えることにより、全体として縞模様を有する薄膜太陽電池モジュールを作製できた。
【0033】
<実施例
図6は実施例の薄膜太陽電池モジュールの正面図である。パターンマスク14を用いずに、約5cmの幅を一つの加工条件の領域として、開口部10の直線の幅を400μmと一定にし、1mmの直線間距離の領域15a、2mmの直線間距離の領域15b、4mmの直線間距離の領域15c、8mmの直線間距離の領域15dを作製した。その他は、参考例1と同じである。直線間の距離を変えることにより、直線間の距離が短い領域では白ぽっく、直線間の距離が長い領域では赤褐色ぽく見える階調的なデザインを有する薄膜太陽電池モジュールを作製できた。
【0034】
参考例2
図7は参考例2の薄膜太陽電池モジュールの正面図である。パターンマスク14を用いずに、レーザーにより、開口部10の形状が直径が約175μmの円になるように加工し、開口率は約30%程度とした。その他は、参考例1と同じである。そうすることにより、薄膜太陽電池モジュールの表面全体が、より白ぽっくなった。本実施例では、開口部10の形状は円を用いたが、楕円や長方形や正方形等でもよく、それらの形状を適宜組み合わせても良い。また、このような形状と直線状のラインを組み合わせても趣が異なって良い。
【0035】
参考例3
パターンマスク14を用いずに、開口部10の直線の幅を400μm、直線間距離を1.13mmとし、不透明な裏面封止材6として、黒色PET/アルミニウム/PETの積層フィルムを用いた薄膜太陽電池モジュール16を56枚と、同様に開口部10の直線の幅を400μm、直線間距離を1.13mmとはするが、不透明な裏面封止材6として、白色PET/アルミニウム/PETの積層フィルムを用いた薄膜太陽電池モジュール17を178枚作製した。これらの薄膜太陽電池モジュールの構成は、その他の点では、参考例1と同じである。そして、これらの薄膜太陽電池モジュール16、17を図8に示すように13×18に配列して、アレイ構成にした薄膜太陽電池パネルを設置した。図8に示した例では、薄膜太陽電池パネルは表面側に文字ABCを表示している。
【0036】
<実施例
パターンマスク14を用いずに、開口部の直線の幅を400μmと一定とし、直線の本数を変更して、開口率が0%の薄膜太陽電池モジュール18、開口率が15%の薄膜太陽電池モジュール19、開口率が30%の薄膜太陽電池モジュール20をそれぞれ、52枚、104枚、52枚作製した。これらの薄膜太陽電池モジュールの構成は、その他の点では、参考例1と同じである。そして、このようにして作製した薄膜太陽電池モジュール18〜20を図9に示すように13×16に配列して、アレイ構成した薄膜太陽電池パネルを設置した。図9に示した例では、薄膜太陽電池パネルは表面側に階調的な色表示による縞模様を表示している。
【0037】
<実施例
不透明な裏面封止材6として、PETの色を赤色および白色にしたものを用いた。また、パターンマスク14を用いずに、開口部10の本数を変更して開口率を5,10,15,30%とした薄膜太陽電池モジュールをそれぞれ作製した。これらの薄膜太陽電池モジュールの構成は、その他の点では、参考例1と同じである。開口率30%でPETの色が赤色の薄膜太陽電池モジュール21を20枚、開口率10%でPETの色が赤色の薄膜太陽電池モジュール22を20枚、開口率30%でPETの色が白色の薄膜太陽電池モジュール23を110枚、開口率15%でPETの色が白色の薄膜太陽電池モジュール24を60枚、開口率5%でPETの色が白色の薄膜太陽電池モジュール25を30枚、合計240枚用いて、図10に示すように15×16に配列させてアレイ構成した太陽電池パネルを設置した。図10に示した例では、太陽電池パネルは表面側に記号(〒)と縞模様を表示している。
【0038】
ところで、上記実施例においては、開口率の異なった数種類の薄膜太陽電池を用いて、太陽電池アレイつまり太陽電池パネルを構成している。セルを集積してなる薄膜太陽電池の動作電流は単一セル面積に比例して変化するために、開口率が異なる薄膜太陽電池は、集積段数が等しい場合は、動作電流が開口率に応じて異なる。したがって、これら開口率の異なる薄膜太陽電池を直列接続すると、各薄膜太陽電池の動作点が最大動作点からずれることになる。従って、前記開口率の異なった薄膜太陽電池モジュールを多数縦横方向に配列させてアレイ構成した太陽電池パネルにおいては、各薄膜太陽電池の最大電力を得るために、前記開口率の同じ薄膜太陽電池モジュールを直列接続し、開口率の異なる薄膜太陽電池モジュールを並列接続することが最適である。
【0039】
また、図11に示すように、開口率の異なった薄膜太陽電池モジュール31、32、33を縦横に自由に配置することも可能で、配線26によって、同じ開口率の太陽電池モジュール同士を直列に接続し、太陽電池モジュール群41(3個の太陽電池モジュール31、31、31同士を配線26で接続してなるもの)、太陽電池モジュール群42(3個の太陽電池モジュール32、32、32同士を配線26で接続してなるもの)および太陽電池モジュール群43(3個の太陽電池モジュール33、33、33同士を配線26で接続してなるもの)を形成し、それらを並列に接続する。このようにして、自由に文字や模様等を表示可能な薄膜太陽電池パネルを提供できる。
【0040】
なお、実施例の薄膜太陽電池パネルは開口部10を有する薄膜太陽電池モジュールのみを用いて作製したものであるが、開口部10を持たない従来の薄膜太陽電池モジュール(開口率0%)を組み合わせてもよい。
【0041】
参考例4
参考例4の太陽電池モジュールでは、不透明な裏面封止材料6として、EVA/透明PET/EVA/アルミ箔(光沢有り)/EVA/PETの順に用意し、真空ラミネート装置を用いて、薄膜太陽電池11aに接着させた。このような構造にすることにより、ラミネートの際にアルミ箔にしわが寄るので、光を乱反射させることができ、またPETとアルミ箔の界面での気泡の混入を防ぐことができる。参考例4は、その他の点では、参考例1と同じである。乱反射させることにより、XYZを表す文字部がより鮮明になった。特に、屋外で太陽光があたる場所では、効果が高くなる。また、光電流が、乱反射させないアルミ箔(光沢有り)を用いた場合より、平均で約2%程度向上した。
【0042】
なお、裏面封止材料6中の金属にアルミを用いたが、銀やクロムや金等を用いて良い。但し、コスト面や反射率を考慮するとアルミが好ましい。また、乱反射させる材料として、格子状に加工された耐候性フィルムの積層フィルムを用いても良い。例えば、PETフィルムやフッ素系フィルム等が挙げられる。この時、PETの色は、反射率の高い白色が好ましい。また、参考例4の薄膜太陽電池モジュールを複数枚配列して薄膜太陽電池パネルとした場合にも、上記効果が得られるのは言うまでもない。
【0043】
実施例1〜においては、光電変換層がシングル構造であるが、タンデム構造あるいはトリプル構造のように積層されたものでも良い。また、上記実施例を示した図面は概要図であり、実際の薄膜太陽電池モジュール及び薄膜太陽電池パネルにおいては、本発明の効果(デザイン性)はより鮮明であることは言うまでもない。
【0044】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明によれば、薄膜太陽電池に形成する開口部を介して表示される色を任意に変更することができ、また、開口部の形状あるいは開口部による開口率を変化させることにより、同じ色であっても色調を変化させることができるので、周囲の環境に調和させたり、人の目を和ませたり、宣伝や広告のための看板(会社名やロゴや都市のシンボルマーク等)等の様々な工夫が可能なディスプレイ機能を付加した多機能な薄膜太陽電池モジュール及び薄膜太陽電池パネルを実現できる。また、本発明を携帯電話のバッテリー充電器等に搭載されている太陽電池に適用して、所有者の名前などを表示することができる。故に、本発明の利用用途は多岐にわたり、利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一参考例に係る薄膜太陽電池モジュールの概略正面図である。
【図2】 図1のII-II線概略断面図である。
【図3】 図1のIII-III線概略断面図である。
【図4】 上記薄膜太陽電池モジュールを作製する際に使用されるパターンマスクを示す図である。
【図5】 本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの実施例の概略正面図である。
【図6】 本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの別の実施例の概略正面図である。
【図7】 別の参考例に係る薄膜太陽電池モジュールの概略正面図である。
【図8】 一参考例に係る薄膜太陽電池パネルの概略正面図である。
【図9】 本発明に係る薄膜太陽電池パネルの実施例の概略正面図である。
【図10】 本発明に係る薄膜太陽電池パネルの別の実施例の概略正面図である。
【図11】 本発明に係る薄膜太陽電池パネルの一実施例における薄膜太陽電池モジュールの接続方法を説明する概略図である。
【図12】 従来技術を用いた薄膜太陽電池の構造を表す概略断面図である。
【符号の説明】
1:透過性絶縁基板
2:透明導電膜
3:光電変換層
4:裏面電極層
5:接着材料
6:不透明な裏面封止材
7:透明導電膜の分離ライン
8:光電変換層の分離ライン
9:裏面電極層の分離ライン
10:開口部
11a:薄膜太陽電池
11:薄膜太陽電池を含む積層体
12:アルミ枠
13:文字部
14:パターンマスク
18〜23、31〜33:薄膜太陽電池モジュール
26:配線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin-film solar cell module and a thin-film solar cell panel in consideration of surface appearance.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Conventionally, the surface color of a solar cell module is limited to, for example, black or blue-violet when the solar cell is a crystal system, and brown when the solar cell is an amorphous system, and the panel surface (light receiving surface) is configured with one color. Usually it is. As a result, there has been a situation in which solar cell panels constituted by these solar cell modules are very dry and only give people an impression that they are not killed. Therefore, various ideas have been made.
[0003]
For example, in the case of a crystalline solar cell, a solar cell module has been invented in which the solar cells are colored by arranging solar cells at regular intervals and coloring the back surface sealing material or the like. However, the size of the solar battery cell itself is large, and when viewed from the light receiving surface side, that is, the front surface side, there is also a color of the cell itself, and the effect of coloring the back surface sealing material is not so large. Furthermore, when coloring the crystal cell itself, the appearance of the solar cell module is also excellent in the method of obtaining a solar cell module having a coloring effect due to the light interference effect by changing the film thickness of the antireflection film on the cell surface. I couldn't say that. Even in amorphous thin-film solar cell modules, light-transmissive solar cells are used to color the opposite side of the light-receiving surface, that is, the back side in various ways to give colors to the back side, such as letters and patterns. It was displayed. Recently, however, development of building material-integrated thin-film solar cell modules has become active, and design characteristics when viewed from the surface side are important for the purpose of improving the overall design of the building and harmonizing with the building landscape. It is becoming. However, the present state is that the above-described light-transmissive solar cell has not been colored and has a good design when viewed from the front side.
[0004]
For example, as shown in FIG. 12, in the thin film solar cell described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-71453, a photoelectric conversion layer made of an amorphous Si-based semiconductor is formed after the transparent conductive film 102 is removed to draw characters and the like. Since 104 is formed, the removed portion 103 of the transparent conductive film 102 exhibits a reddish brown color, and the region other than the removed portion 103 exhibits a slightly dark reddish brown color. However, colors other than reddish brown cannot be shown, and it cannot be said that the appearance is excellent in design. In addition, since the transparent conductive film 102 is first removed, an electrically isolated region is likely to be generated. If the region is eliminated, wiring is complicated, and if such an isolated region is not formed from the beginning. In the process of manufacturing a thin film solar cell, the result is complicated.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a thin-film solar cell excellent in appearance and design having characters, symbols, patterns and the like colored in a desired color when viewed from the front side. It aims at providing a module and a thin film solar cell panel.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the thin-film solar cell module of the present invention comprises:
A transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer are laminated in this order on a transparent insulating substrate, and at least the back electrode layer and the photoelectric conversion layer among the transparent electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the back electrode layer. A thin film solar cell having a plurality of openings therethrough;
An opaque back surface sealing material provided on the opposite side of the light receiving surface of the thin film solar cell,
In the thin film solar cell module in which the opening exhibits a desired color when viewed from the light receiving surface side,
The plurality of openings include a plurality of linear openings having different straight line widths or different distances between the straight lines, and display colors in gradation using these linear openings. .
With this configuration, the solar cell surface (light-receiving surface) can have an appearance that is in harmony with the frame material for the solar cell and the surrounding environment. Since an arbitrary color can be displayed, an excellent design can be provided.
[0007]
A plurality of the openings can be combined to form a pattern. The “pattern” referred to here includes various characters, various codes, various graphics, and combinations thereof.
[0008]
Since the width of the straight line or the distance between the straight lines is made different, the color changing in gradation is displayed from a color having a strong hue in the opening to a color having a strong hue in the photoelectric conversion layer itself. be able to.
[0009]
The plurality of openings may include openings having a discontinuous shape. Examples of discontinuous shapes include rectangles, squares, ellipses, and circles. You may combine these shapes suitably. The discontinuous shape can be given to the one that looks more colored in the entire solar cell even with the same aperture ratio as compared with the case of a straight line. Various patterns can be expressed.
[0010]
If a linear opening and such a discontinuous opening are combined, the degree of freedom in design is greatly improved.
[0011]
In order for human eyes to reliably recognize the color exhibited by the opening, the width of the opening is desirably 75 μm or more, and more desirably 150 μm or more. Here, the “width of the opening” means the width of the straight line when the opening has a straight shape, and the shorter length (diameter) when the opening has a discontinuous shape. .
[0012]
Considering the performance of the thin-film solar cell, the area ratio of the opening to the effective light receiving area of the thin-film solar cell is desirably 50% or less.
[0013]
In one embodiment, the color exhibited by the opening is the color of the opaque backside sealing material. In this case, a weather-resistant film such as a polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) film or a fluorine-based film colored in a desired color can be used as the back surface sealing material. Alternatively, the color of the metal contained in the back surface sealing material can be used for reasons such as moisture resistance and fire spread prevention. In any case, since the back surface sealing material is used as a so-called coloring material for the opening, the opening can be colored without complicating the manufacturing process.
[0014]
In one embodiment, the color exhibited by the opening is the color of an adhesive for bonding the back surface sealing material to the back electrode layer. As such an adhesive, there is a colored ethylene vinyl acetate (hereinafter referred to as EVA) film. Also in this case, the coloring of the opening can be realized without complicating the manufacturing process of the solar cell module.
[0015]
A desired color may be displayed on the opening by applying a colored resist film on the back electrode layer and on the opening. Since the resist film coating process may be used in the manufacturing process of thin film solar cells to prevent oxidation of the back electrode, coloring the openings with a colored resist obtained by adding a pigment to the resist complicates the manufacturing process. It is not a thing. Further, a paint may be used in place of the colored resist film. The paint has a wide variety of colors and is inexpensive and can be easily colored.
[0016]
The thin film solar cell module may have means for irregularly reflecting light on the opposite side (back side) of the light receiving surface. By irregularly reflecting the light on the back side, the degree of color of the thin-film solar cell itself can be reduced, and when characters are displayed, the characters can be confirmed more clearly even from a distance. Moreover, the light absorption amount in a photoelectric converting layer can be increased with the material and color used as a means for irregular reflection, and a characteristic can be improved. A metal can be used as a means for such irregular reflection. Conventionally, metal has been used for a part of the laminated back surface sealing material for reasons such as moisture resistance and fire spread prevention, so that the manufacturing process is not complicated. Moreover, you may use the weather resistant film processed into the grid | lattice form. For example, a PET film, a fluorine film, etc. are mentioned. Conventionally, since these are used as a back surface sealing material, the manufacturing process is not complicated.
[0017]
In the solar cell panel in which a large number of thin film solar cell modules are arranged in the vertical and horizontal directions, at least a part of these thin film solar cell modules is a thin film solar cell module having any one of the above-described configurations, thereby providing a panel surface. A desired pattern can be displayed on the screen.
[0018]
By combining solar cells having different aperture ratios within a range of 0 to 50% of the aperture area ratio (hereinafter referred to as aperture ratio) with respect to the effective light receiving area of the thin film solar cell, the panel area having a large aperture ratio is colored. By utilizing the fact that the color tone of the photoelectric conversion layer becomes strong in the region where the aperture ratio is small, the design can be expressed with a color having gradation (shading).
[0019]
Further, a pattern may be displayed on the front side (light receiving surface side) using thin film solar cell modules having different colors exhibited by the openings.
[0020]
By arbitrarily changing the color and aperture ratio of the opening of the thin-film solar cell module, it is possible to combine a variety of different colors and shades, and to express a more precise full-color design. .
[0021]
Since the operating current of thin-film solar cells with integrated cells changes in proportion to the area of a single cell, thin-film solar cells with different aperture ratios have an operating current that is equal to the aperture ratio when the number of integrated cells is the same. Depending on. Therefore, when these thin film solar cells having different aperture ratios are connected in series, the operating point of each thin film solar cell is shifted from the maximum operating point. Therefore, in a solar cell panel in which a large number of thin film solar cell modules having different aperture ratios are arranged in the vertical and horizontal directions, thin film solar cell modules having the same aperture ratio are connected in series, and the thin film solar cell modules having different aperture ratios are connected in series. Are connected in parallel, the maximum power of each thin film solar cell can be obtained.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the illustrated embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the embodiment.
[0023]
< Reference example 1>
Hereinafter, with reference to FIGS. Reference example The thin film solar cell module 1 will be described. Figure 1 Reference example FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II and a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. In these drawings, 1 is a transparent insulating substrate, 2 is a transparent conductive film as a transparent electrode layer, 3 is a photoelectric conversion layer, 4 is a back electrode layer, 5 is an adhesive material, 6 is an opaque back surface sealing material, 7 Is a separation line of the transparent conductive film 2, 8 is a separation line of the photoelectric conversion layer 3, 9 is a separation line of the back electrode layer 4, and 10 is an opening. A thin film solar cell 11 a is constituted by the transparent insulating substrate 1 to the back electrode layer 4. Moreover, the area | region of the thin film solar cell 11a mutually isolate | separated by the said separation line comprises the cell. This thin film solar cell module is manufactured as follows.
[0024]
First, a glass substrate (size: 650 mm × 455 mm) having a thickness of about 4.0 mm is used as the transparent insulating substrate 1, and the transparent conductive film 2 is formed on the glass substrate 1 by a thermal CVD method. 2 (Tin oxide) was formed into a film. Next, the transparent conductive film 2 was patterned using a fundamental wave of a YAG laser. By making laser light enter from the glass surface, the transparent conductive film 2 is separated into strips, and a separation line 7 is formed.
[0025]
Thereafter, the substrate from which the transparent conductive film was separated was subjected to ultrasonic cleaning with pure water, and a hydrogenated amorphous silicon film as the photoelectric conversion layer 3 was formed by plasma CVD. The photoelectric conversion layer 3 includes three layers of p-type amorphous silicon carbide, i-type amorphous silicon, and n-type amorphous silicon, and the total thickness is about 100 nm to 600 nm. Next, patterning of the photoelectric conversion layer 3 was performed using a laser. By making laser light enter from the glass surface, the photoelectric conversion layer 3 is separated into strips, and a separation line 8 is formed. At this time, in order to avoid damage to the transparent conductive film 2 by the laser, it is preferable to use a second harmonic of a YAG laser having good transparency to the transparent conductive film 2 as the laser.
[0026]
Next, ZnO (zinc oxide) / Ag as the back electrode layer 4 was formed by magnetron sputtering. At this time, the thickness of the back electrode layer 4 is about 300 nm to 1 μm. Instead of ZnO, a highly light-transmitting film such as ITO or SnO 2 may be used, and instead of Ag, a metal having a high reflectance such as Al may be used. Further, the method of forming the back electrode layer 4 may be an electron beam evaporation method. Thereafter, the back electrode layer 4 was patterned using a laser. By making laser light enter from the glass surface, the back electrode layer 4 is separated into strips, and a separation line 9 is formed. At this time, similarly to the patterning of the photoelectric conversion layer 3, in order to avoid damage to the transparent conductive film 2 by the laser, a second harmonic of a YAG laser having good transparency of the transparent conductive film 2 is used for the laser. It is good.
[0027]
Next, the opening 10 was patterned using a fundamental wave of a YAG laser. Each opening 10 is a straight line continuous in a direction perpendicular to the direction in which the separation lines 7, 8, 9 extend, and the width of the straight line is 450 μm and the distance between the straight lines is 1.13 mm. Using the pattern mask 14 in which the portion 13 is processed by a laser, the transparent conductive film 2, the photoelectric conversion layer 3, and the back electrode layer 4 are removed by making laser light incident from the glass surface, and the separation lines 7, 8 are removed. , 9 are formed in a number of openings 10 arranged in the extending direction. The mask 14 may be made of a material such as stainless steel or iron that does not transmit laser light, but it is preferable to perform a surface treatment so that the mask does not diffusely reflect the fundamental wave of the YAG laser. In addition, it is necessary to consider that the pattern mask 14 itself is distorted by the fundamental wave energy of the YAG laser and has a thickness that does not cause processing damage. At this time, the processing direction of the straight line of the opening 10 may be parallel to the direction in which the separation lines 7, 8, and 9 extend, not parallel to each other, and using the second harmonic instead of the fundamental wave of the YAG laser, Only the photoelectric conversion layer 3 and the back electrode layer 4 may be removed to form the opening 10. Further, as a method of forming the opening 10, instead of using laser processing, it may be formed using a photoresist and a chemical etching process.
[0028]
Thereafter, ultrasonic cleaning was performed in pure water, and after drying, a bus bar for taking out electricity was attached to the positive electrode and the negative electrode.
[0029]
Then, using transparent EVA as the adhesive material 5, an opaque back surface sealing material 6 is adhered to the back surface of the thin film solar cell 11 a obtained by the above-described process using a vacuum laminating apparatus, as shown in FIGS. A laminate 11 having a cross-sectional structure was obtained. At this time, a white PET / aluminum / PET laminated film was used as the opaque back surface sealing material 6. At this time, the adhesive material 5 may be PVB (polyvinylbital) or the like. Further, as the opaque back surface sealing material 6, a laminated film of polyethylene monofluoride or the like may be used. When viewed from the front side, the opening 10 was white and the characters XYZ could be displayed. At this time, the opening portion 10 is provided in the character portion in the present embodiment, but the opening portion 10 may be provided in a region other than the character portion to make the character appear. As for the terminal, the positive electrode and the negative electrode were respectively removed from the holes of the opaque back surface sealing material 6 so that they could be taken out via a terminal box adhered to the back plate. Finally, an aluminum frame 12 was attached to the laminate 11 to complete a thin film solar cell module.
[0030]
Book Reference example Then, it is an example which the opening part 10 exhibits white, Comprising: It is possible to change a color according to harmony with the surrounding environment, an individual's hope, etc. Further, as a method for coloring the opening 10, the film of the opaque back surface sealing material 6 was colored, but EVA or the like which is the adhesive material 5 may be colored. At this time, the film of the back surface sealing material is preferably white that does not interfere with the color of EVA coloring. Moreover, you may make it exhibit a metallic color using the transparent weather resistance film, for example, a laminated film of transparent PET / metal / PET, as the opaque back surface sealing material 6. At this time, aluminum, silver, gold, a galvanized steel plate or the like is used as the metal. The frame of the solar cell module is preferably aluminum in consideration of the fact that it is commonly used and the cost, and the aluminum frame 12 is also used in this embodiment. Further, after forming the opening 10, a colored resist or paint may be applied on the back electrode layer 4 and in the opening 10. At this time, as a coating method, a spray method, a roll coater, or a printing method can be used.
[0031]
By the way, without using the pattern mask 14, laser processing is performed so that the line width of the opening 10 on the glass substrate is 25 μm, 50 μm, 75 μm, 100 μm, 125 μm, 150 μm, 200 μm, 300 μm, and 400 μm, and the opaque back surface. A thin-film solar cell module was prepared by the same method as described above except that black PET / aluminum / PET was used as the sealing material 6. As a result, it was 75 μm or more that a black color could be confirmed in the opening 10. In order to confirm the coloring of the opening 10 more clearly, it was 150 μm or more. From this experimental result, it was found that the line width of the opening 10 is preferably 75 μm or more, more preferably 150 μm or more. Furthermore, even when the opening 10 is formed in a discontinuous shape such as a rectangle or a circle, the colored color on the back side can be recognized if the shorter length (diameter) is 75 μm or more.
[0032]
<Example 1 >
FIG. 5 shows an example. 1 It is a front view of the thin film solar cell module which concerns on. Reference example In FIG. 1, the characters are displayed using the pattern mask 14, and the linear openings 10 in the character portion are formed to have the same width. 1 Then, without using the pattern mask 14, the linear openings 10 having different widths are used in combination. Specifically, with the area of 15 cm as one processing condition, the opening 10 was manufactured to have a width of 100 μm in the region 25a, a width of 500 μm in the region 25b, a width of 150 μm in the region 25c, and a width of 300 μm in the region 25d. At this time, the regions 25a to 25d having different line widths have the same aperture ratio. Others Reference example Same as 1. In this example, a thin film solar cell module having a striped pattern as a whole could be produced by changing the width of the straight line.
[0033]
<Example 2 >
FIG. 6 shows an example. 2 It is a front view of a thin film solar cell module. Without using the pattern mask 14, the width of the straight line of the opening 10 is made constant at 400 μm with a width of about 5 cm as one processing condition region, a region 15a having a distance between straight lines of 1 mm, and a region having a distance between straight lines of 2 mm. A region 15c having a distance between straight lines of 15b and a region 15d having a distance between straight lines of 8mm was prepared. Others Reference example Same as 1. By changing the distance between the straight lines, a thin-film solar cell module having a gradation design that looks white in the area where the distance between the straight lines is short and looks reddish brown in the area where the distance between the straight lines is long could be produced.
[0034]
< Reference example 2 >
FIG. Reference example 2 It is a front view of a thin film solar cell module. Without using the pattern mask 14, the opening 10 was processed by a laser so that the shape of the opening 10 became a circle having a diameter of about 175 μm, and the opening ratio was about 30%. Others Reference example Same as 1. By doing so, the whole surface of the thin film solar cell module became whiter. In the present embodiment, the shape of the opening 10 is a circle, but it may be an ellipse, a rectangle, a square, or the like, and these shapes may be combined as appropriate. Further, the combination of such a shape and a straight line may be different.
[0035]
< Reference example 3 >
Without using the pattern mask 14, the width of the straight line of the opening 10 is 400 μm, the distance between the straight lines is 1.13 mm, and the thin film solar using a laminated film of black PET / aluminum / PET as the opaque back surface sealing material 6 56 battery modules 16, similarly, the straight line width of the opening 10 is 400 μm and the distance between the straight lines is 1.13 mm. However, as an opaque back surface sealing material 6, a white PET / aluminum / PET laminated film 178 thin film solar cell modules 17 using the above were produced. The configuration of these thin film solar cell modules is otherwise Reference example Same as 1. And these thin film solar cell modules 16 and 17 were arranged in 13 * 18 as shown in FIG. 8, and the thin film solar cell panel made into the array structure was installed. In the example shown in FIG. 8, the thin film solar cell panel displays the letters ABC on the surface side.
[0036]
<Example 3 >
Without using the pattern mask 14, the width of the straight line of the opening is kept constant at 400 μm, the number of straight lines is changed, and the thin film solar cell module 18 with an aperture ratio of 0% and the thin film solar cell module with an aperture ratio of 15% 19, 52, 104, and 52 thin-film solar cell modules 20 having an aperture ratio of 30% were prepared, respectively. The configuration of these thin film solar cell modules is otherwise Reference example Same as 1. And the thin film solar cell modules 18-20 produced in this way were arranged in 13 * 16 as shown in FIG. 9, and the thin film solar cell panel comprised by the array was installed. In the example shown in FIG. 9, the thin-film solar cell panel displays a striped pattern by gradation color display on the surface side.
[0037]
<Example 4 >
As the opaque back surface sealing material 6, a PET having a red color and a white color was used. Moreover, the thin film solar cell module which changed the number of the opening parts 10 and set the aperture ratio to 5, 10, 15, 30% without using the pattern mask 14 was produced, respectively. The configuration of these thin film solar cell modules is otherwise Reference example Same as 1. 20 thin-film solar cell modules 21 with an aperture ratio of 30% and red PET color, 20 thin-film solar cell modules 22 with an aperture ratio of 10% and red PET color, white PET film with an aperture ratio of 30% and white 110 thin-film solar cell modules 23, 60 thin-film solar cell modules 24 with a white PET color with an aperture ratio of 15%, 30 thin-film solar cell modules 25 with a white-open PET color with an aperture ratio of 5%, A total of 240 sheets were used to install solar cell panels arranged in an array of 15 × 16 as shown in FIG. In the example shown in FIG. 10, the solar cell panel displays a symbol (〒) and a striped pattern on the surface side.
[0038]
By the way, the above embodiment 3 , 4 In, a solar cell array, that is, a solar cell panel is configured by using several types of thin film solar cells having different aperture ratios. Since the operating current of thin-film solar cells with integrated cells changes in proportion to the area of a single cell, thin-film solar cells with different aperture ratios have different operating currents depending on the aperture ratio when the number of integrated stages is the same. Different. Therefore, when these thin film solar cells having different aperture ratios are connected in series, the operating point of each thin film solar cell is shifted from the maximum operating point. Accordingly, in a solar cell panel in which a large number of thin film solar cell modules having different aperture ratios are arranged in the vertical and horizontal directions, in order to obtain the maximum power of each thin film solar cell, the thin film solar cell modules having the same aperture ratio. Are connected in series, and thin film solar cell modules having different aperture ratios are optimally connected in parallel.
[0039]
Further, as shown in FIG. 11, the thin film solar cell modules 31, 32, and 33 having different aperture ratios can be freely arranged vertically and horizontally, and the solar cell modules having the same aperture ratio are connected in series by the wiring 26. Connected, solar cell module group 41 (three solar cell modules 31, 31, 31 connected by wiring 26), solar cell module group 42 (three solar cell modules 32, 32, 32 to each other) And the solar cell module group 43 (three solar cell modules 33, 33, 33 connected by the wiring 26) are formed and connected in parallel. In this way, it is possible to provide a thin film solar cell panel that can freely display characters, patterns, and the like.
[0040]
Examples 3 , 4 The thin-film solar cell panel is manufactured using only the thin-film solar cell module having the opening 10, but a conventional thin-film solar cell module having no opening 10 (opening ratio 0%) may be combined.
[0041]
< Reference example 4 >
Reference example 4 In this solar cell module, EVA / transparent PET / EVA / aluminum foil (glossy) / EVA / PET are prepared in this order as the opaque back surface sealing material 6 and bonded to the thin film solar cell 11a using a vacuum laminator. I let you. With such a structure, wrinkles approach the aluminum foil during lamination, so that light can be diffusely reflected and air bubbles can be prevented from being mixed at the interface between the PET and the aluminum foil. Reference example 4 Is otherwise Reference example Same as 1. By irregularly reflecting, the character part representing XYZ became clearer. In particular, the effect is high in a place where sunlight is exposed outdoors. In addition, the photocurrent was improved by about 2% on average compared to the case of using an aluminum foil (with gloss) that does not diffusely reflect.
[0042]
In addition, although aluminum was used for the metal in the back surface sealing material 6, silver, chromium, gold, or the like may be used. However, aluminum is preferable in consideration of cost and reflectance. Moreover, you may use the laminated | multilayer film of the weather resistant film processed into the grid | lattice form as a material to make irregular reflection. For example, a PET film, a fluorine film, etc. are mentioned. At this time, the color of PET is preferably white with high reflectance. Also, Reference example 4 It goes without saying that the above-described effect can be obtained even when a plurality of thin film solar cell modules are arranged to form a thin film solar cell panel.
[0043]
Example 1 4 In FIG. 2, the photoelectric conversion layer has a single structure, but it may be laminated like a tandem structure or a triple structure. Further, the drawings showing the above embodiments are schematic views, and it goes without saying that the effects (designability) of the present invention are clearer in actual thin film solar cell modules and thin film solar cell panels.
[0044]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the present invention, the color displayed through the opening formed in the thin film solar cell can be arbitrarily changed, and the shape of the opening or the opening ratio by the opening can be changed. By changing the color tone, even if it is the same color, it can be harmonized with the surrounding environment, people's eyes are softened, signs for advertising and advertising (company names, logos and cities Multi-functional thin film solar cell module and thin film solar cell panel to which a display function that can be variously devised can be realized. In addition, the present invention can be applied to a solar battery mounted on a battery charger or the like of a mobile phone to display the name of the owner. Therefore, the usage applications of the present invention are diverse and the utility value is high.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] One reference example Thin film solar cell module according to Overview of It is a schematic front view.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a schematic sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a view showing a pattern mask used when manufacturing the thin film solar cell module.
FIG. 5 shows a thin film solar cell module according to the present invention. one It is a schematic front view of an Example.
FIG. 6 is a schematic front view of another example of the thin-film solar cell module according to the present invention.
[Fig. 7] Another reference example Thin film solar cell module according to Overview of It is a schematic front view.
[Fig. 8] One reference example Thin film solar panel according to Overview of It is a schematic front view.
FIG. 9 shows a thin film solar cell panel according to the present invention. one It is a schematic front view of an Example.
FIG. 10 shows a thin film solar cell panel according to the present invention. Another It is a schematic front view of the Example of.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a method of connecting thin film solar cell modules in one embodiment of the thin film solar cell panel according to the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a thin film solar cell using a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1: Transparent insulating substrate
2: Transparent conductive film
3: Photoelectric conversion layer
4: Back electrode layer
5: Adhesive material
6: Opaque back surface sealing material
7: Transparent conductive film separation line
8: Photoelectric conversion layer separation line
9: Back electrode layer separation line
10: Opening
11a: thin film solar cell
11: Laminate including thin film solar cell
12: Aluminum frame
13: Character part
14: Pattern mask
18-23, 31-33: Thin film solar cell module
26: Wiring

Claims (10)

透過性絶縁基板上に透明電極層、光電変換層及び裏面電極層がこの順で積層されており、上記透明電極層、光電変換層及び裏面電極層のうち少なくとも裏面電極層と光電変換層とを貫く複数の開口部を有する薄膜太陽電池と、
上記薄膜太陽電池の受光面とは反対側に設けられた不透明な裏面封止材料とを備えて、
上記受光面側から見た時に上記開口部が所望の色を呈する薄膜太陽電池モジュールにおいて、
上記複数の開口部は、直線の幅あるいは直線間の距離を異ならせた複数の直線形状の開口部を含み、これらの直線形状の開口部によって、階調的に色を表示することを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
A transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer are laminated in this order on a transparent insulating substrate, and at least the back electrode layer and the photoelectric conversion layer among the transparent electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the back electrode layer. A thin film solar cell having a plurality of openings therethrough;
An opaque back surface sealing material provided on the opposite side of the light receiving surface of the thin film solar cell,
In the thin film solar cell module in which the opening exhibits a desired color when viewed from the light receiving surface side,
The plurality of openings include a plurality of linear openings with different straight line widths or different distances between the straight lines, and the linear openings display colors in gradation. Thin film solar cell module.
上記複数の開口部が組み合わさってパターンを形成していることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池モジュール。  The thin film solar cell module according to claim 1, wherein the plurality of openings are combined to form a pattern. 上記薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比が50%以下であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池モジュール。  The thin film solar cell module according to claim 1, wherein an area ratio of the opening to an effective light receiving area of the thin film solar cell is 50% or less. 上記開口部が呈する色は、上記不透明な裏面封止材料の色、あるいはこの裏面封止材料を裏面電極層に接着するための接着剤の色、あるいは上記裏面電極層および開口部内に塗布された着色レジスト膜あるいは塗料の色であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池モジュール。  The color exhibited by the opening is the color of the opaque backside sealing material, the color of the adhesive for bonding the backside sealing material to the backside electrode layer, or the color applied to the backside electrode layer and the opening. The thin film solar cell module according to claim 1, wherein the color is a colored resist film or a paint color. 上記受光面の反対側に光を乱反射させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池モジュール。  2. The thin film solar cell module according to claim 1, further comprising means for irregularly reflecting light on a side opposite to the light receiving surface. 薄膜太陽電池モジュールを複数個配列して形成した薄膜太陽電池パネルにおいて、
上記複数の薄膜太陽電池モジュールの少なくとも一部は、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池モジュールであることを特徴とする薄膜太陽電池パネル。
In a thin film solar cell panel formed by arranging a plurality of thin film solar cell modules,
The thin film solar cell panel according to claim 1, wherein at least a part of the plurality of thin film solar cell modules is the thin film solar cell module according to claim 1.
薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比が0〜50%の範囲で異なる薄膜太陽電池モジュールを組み合わせて、表側にパターンを表示したことを特徴とする請求項6に記載の薄膜太陽電池パネル。  The thin film solar cell according to claim 6, wherein a pattern is displayed on the front side by combining different thin film solar cell modules in an area ratio of the opening to the effective light receiving area of the thin film solar cell in a range of 0 to 50%. Battery panel. 薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比が同じ薄膜太陽電池モジュール同士を直列接続し、薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比の異なる薄膜太陽電池モジュール同士を並列接続したことを特徴とする請求項7に記載の薄膜太陽電池パネル。  Thin film solar cell modules having the same area ratio of the opening to the effective light receiving area of the thin film solar cell are connected in series, and thin film solar cell modules having different area ratios of the opening to the effective light receiving area of the thin film solar cell are connected in parallel. The thin film solar cell panel according to claim 7, wherein 上記開口部の呈する色が異なる薄膜太陽電池モジュールを用いて表側にパターンを表示したことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1つに記載の薄膜太陽電池パネル。  The thin film solar cell panel according to any one of claims 6 to 8, wherein a pattern is displayed on the front side using thin film solar cell modules having different colors exhibited by the openings. 薄膜太陽電池モジュールを複数個配列して形成した薄膜太陽電池パネルにおいて、
上記複数の薄膜太陽電池モジュールの少なくとも一部はそれぞれ、
透過性絶縁基板上に透明電極層、光電変換層及び裏面電極層がこの順で積層されており、上記透明電極層、光電変換層及び裏面電極層のうち少なくとも裏面電極層と光電変換層とを貫く複数の開口部を有する薄膜太陽電池と、
上記薄膜太陽電池の受光面とは反対側に設けられた不透明な裏面封止材料とを備えて、
受光面側から見た時に上記開口部が所望の色を呈しており、
上記少なくとも一部の薄膜太陽電池モジュールは、薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比が異なっており、これらの薄膜太陽電池モジュールにより、階調的に色を表示し、
上記少なくとも一部の薄膜太陽電池モジュールそれぞれの複数の開口部は直線形状を有しており、直線の幅あるいは直線間の距離をこれらの薄膜太陽電池モジュール間で異なら せることにより、薄膜太陽電池の有効受光面積に対する上記開口部の面積比をこれらの薄膜太陽電池モジュール間で異ならせていることを特徴とする薄膜太陽電池パネル。
In a thin film solar cell panel formed by arranging a plurality of thin film solar cell modules,
At least some of the plurality of thin film solar cell modules are each
A transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer, and a back electrode layer are laminated in this order on a transparent insulating substrate, and at least the back electrode layer and the photoelectric conversion layer among the transparent electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the back electrode layer. A thin film solar cell having a plurality of openings therethrough;
An opaque back surface sealing material provided on the opposite side of the light receiving surface of the thin film solar cell,
The opening has a desired color when viewed from the light-receiving surface side,
The at least some thin film solar cell modules have different area ratios of the opening to the effective light receiving area of the thin film solar cells, and these thin film solar cell modules display colors in gradation ,
The plurality of openings of each of the at least some of the thin film solar cell modules have a linear shape, and the thin film solar cell module has different widths or distances between the thin film solar cell modules . A thin film solar cell panel, wherein the ratio of the area of the opening to the effective light receiving area is different between the thin film solar cell modules .
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