JP4101611B2 - Thin film solar cell - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜太陽電池に関し、特に防水性を向上させた電極取出部構造を具備する薄膜太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
薄膜太陽電池は20年以上の耐久性、耐候性が望まれる。しかし、薄膜太陽電池は、屋外に設置され雨水等に曝されるため、薄膜太陽電池に内部へ水が浸入することにより部材の一部が劣化する場合がある。薄膜太陽電池は、耐候性を向上させるため防水性が高いことが望まれる。
【0003】
薄膜太陽電池の概要の構造が図1、図2を参照して説明される。
図1は薄膜太陽電池の概要が、光の入射面を下にして示されている。
図2は薄膜太陽電池の裏面(光の入射面でない面)からの上視図を示している。
通常、薄膜太陽電池が発電に使用される場合は、ガラス基板1の光の入射面(薄膜太陽電池の表面)は太陽に向かって設置されるので、上方、斜め上方、もしくは横方向を向く場合が多いが、薄膜太陽電池を製作する場合、光が入射される面を下にしてガラス基板1が設置され、このガラス基板1の上に各層を形成していくので、以下の説明ではガラス基板1の光入射面が下面として説明される。
【0004】
薄膜太陽電池は、ガラス基板1と、透明電極、光変換素子および金属電極がパターニングされて積層されているセル層2と、セル層2の上を被覆しているEVA(エチレン・酢酸ビニル共重合体)等の充填層3と、充填層3を被覆している保護膜4とを具備している。
【0005】
ガラス基板1に入射した光は、ガラス基板、透明電極を透過して、光変換素子に到達する。光変換素子に光が当たることにより電流が発生し、透明電極、金属電極を通って電流が流れる。ガラス基板1の代わりに、アクリル等の透明板、樹脂板等が使用される場合がある。
【0006】
セル層2において、透明電極、光変換素子、金属電極で形成される電池を一つの単位電池とすると、セル層3は、幅方向に対して長さ方向が長い複数の単位電池が、隣り合う単位電池の透明電極と金属電極が長さ方向で接して、当該薄膜太陽電池の一方向に直列に並ぶようにパターニングされている。
【0007】
薄膜太陽電池のセル層2はガラス基板1の上面の全面に形成されるので、周縁部での短絡を防ぐため、端部Eから所定の間隔で、所定の幅だけセル層2がレーザーで除去された分離加工部11が形成される。
【0008】
直列に並んだ一方の端の単位電池に、単位電池の長さ方向に第1バスバー5が取り付けられる。他方の端に、単位電池の長さ方向に第2バスバー6が取り付けられる。第1バスバー5と第2バスバー6の一方がプラス極であり、他方がマイナス極である。
第1バスバー5、第2バスバー6は、銅膜等の導体である。
【0009】
第1バスバー5から第1導線7が、および、第2バスバー6から第2導線8が、電極取出部10まで設置される。電極取出部10で第1導線7およびは第2導線8は、充填層3および保護膜4を貫通して、薄膜太陽電池の裏面(図1では上面)から外部へ引き出され、電池外部の線(図示無し)と接続される。
第1導線7および第2導線8は、銅膜等の導体である。
【0010】
第1導線7および第2導線8と、セル層2の間には、セル層2の各単位電池と第1導線7および第2導線8の短絡を防ぐため、絶縁膜9が設置される。絶縁膜9は、PET(ポリエチレンテレフタレート樹脂)もしくはPVF(ポリフッ化ビニル樹脂)の膜が使用される。絶縁膜9の幅は、第1導線7および第2導線8の幅より広いことが好ましい。
【0011】
上記の構造の薄膜太陽電池は以下のステップを含む工程で製造される。
▲1▼ガラス基板1上に、透明電極の層がCVD法などで形成され、レーザでパターニングされるステップ。
▲2▼透明電極上に、光変換素子の層がCVD法などで形成され、レーザでパターニングされるステップ。
▲3▼光変換素子上に、金属電極の層がスパッタ法などで形成され、レーザでパターニングされるステップ。(透明電極、光変換素子、金属電極でセル層2が形成される。)
▲4▼セル層2の両端に第1バスバー5、第2バスバー6が設置されるステップ。
▲5▼絶縁膜9が設置されるステップ。
▲6▼第1導線7の一端が第1バスバー5と接続され、第2導線8の一端が第2バスバー6に接続され、かつ、第1導線7および第2導線8が絶縁膜9上に設置され、電極取出部10まで配置されるステップ。
▲7▼電極取出部10の第1導線7および第2導線8が貫通する部分に穴があけられたEVAシートが、設置されるステップ。
▲8▼電極取出部10の第1導線7および第2導線8が貫通する部分に穴があけられた保護膜4が設置されるステップ。
▲9▼真空ラミネータによりラミネートされ、EVAシート等が密着されるステップ。
【0012】
従来の薄膜太陽電池の電極取出部10の断面の構造が、図9を参照して説明される。
上記の方法で、ガラス基板1上にセル層2が形成され、セル層2の上に絶縁膜9が設置され、絶縁膜9上に第1電極7、第2電極8が設置される。この上に上面全面を覆うように充填層3となるEVAシートが置かれ、その上に保護膜4が置かれて、真空ラミネータによりラミネートされる。ラミネートされると、各層の間が脱気され、外気圧で圧着されると共に、加熱されることによりEVAシートが架橋して、接している第1電極7、第2電極8およびセル層2、保護膜4、バスバー5、6などと密着する。
【0013】
第1電極7、第2電極8と絶縁膜9の間は、真空ラミネートにより脱気され、接した状態になるが、特に接着力はない。
各電極7、8が充填層3を貫通している部分は、充填層3の厚さ方向でEVAと密着している。EVAと各電極7,8の接面は密着力があるが、充填層(EVA層)3の厚さは1mm以下(0.数ミリ)である。各電極7、8の端部に力が掛かる等により密着部分が剥離し、水が浸透した場合、各電極7、8と防水シート9の間は、脱気されて真空になっていること、および毛細管現象により、急速に水が浸入し、広がる可能性がある。水が浸入することにより電極7,8およびバスバー5,6の腐食、セル層2への浸水による短絡、セル層2の劣化が発生する可能性がある。
【0014】
特開平2001−77383には、バスバーから電極取出部10までの各電極7、8のと絶縁膜9との間、絶縁膜9とセル層2の間に充填材を挟んだ構造が開示されている(特許文献1)。
【0015】
本発明の発明者らは、電極取出部10において、防水性を確保するために、各電極7、8と絶縁膜9の間に充填材を充填する有効な範囲を確認した。これにより、電極7、8と絶縁膜9の間に充填される充填材を適量とすることができる。
【0016】
また、電極取出部10の防水性を向上させるためには、第1電極7、第2電極8の保護膜4貫通部において、保護膜4と第1電極7、第2電極8の間が狭いことが好ましい。さらに、EVAは吸水するので、充填層のEVAはできるだけ外気と接しないことが望ましい。
【0017】
保護膜4は防水性を向上させるためアルミニウムなどの金属膜をPETもしくはPVFで挟んだ構造の場合がある。第1電極7、第2電極8と保護膜4の間を狭くすると、第1電極7または第2電極8と、保護膜4の各電極が貫通する電極貫通穴の断面部で露出した金属膜とが接して短絡する可能性がある。このため、電極7、8と間隔を開けるために保護膜4の電極貫通穴が、電極7、8と所定の間隔を開けるように開けられることがある。これにより、電極貫通穴の開口部では充填材のEVAが露出して吸水してしまう場合がある。EVAは吸水すると伸縮するので、EVAの伸縮により、セル層2の密着性の弱い層が剥離してしまう場合がある。充填層のEVAはできるだけ外気に接する部分が小さいことが望まれる。
【0018】
特開平2001−77383には、保護膜4の穴を防水シートとEVAで塞ぐ(小さくする)技術が開示されている。この開示された方法では、削減することが可能なEVAと外気が接する部分が存在する(特許文献1)。
【0019】
防水性を向上させた電極取出部10の構造が望まれる。
【0020】
【特許文献1】
特開平2001−77383号公報
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、防水性が高い電極取出部構造を具備する薄膜太陽電池を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0023】
本発明の薄膜太陽電池は、透明基板(1)と、透明基板(1)上に形成されるセル層(2)と、セル層(2)の両極に設置されるバスバー(5,6)と、セル層(2)上に設置される充填層(3)と、充填層(3)上に設置される保護膜(4)と、外部端子との接続部分が設けられる電極取出部(10)と、セル層(2)と充填層(3)の間を通って、バスバー(5,6)から電極取出部(10)へ敷設され、電極取出部(10)で充填層(3)と保護膜(4)を貫通して外部に引き出される複数の電極(7,8)と、セル層(2)と電極との間に設置される絶縁膜(9)と、電極取出部(10)において、電極(7,8)とセル層(2)の間に設置される浸水抵抗部(12)と、を具備する。
【0024】
上記の浸水抵抗部(12)は、電極が充填層(3)を貫通している貫通部分から水平方向に10mm好ましくは60mmの範囲を含む大きさで設置されることが好ましい。
【0025】
上記の浸水抵抗部(12)は、EVA層である。
【0026】
上記の浸水抵抗部(12)は、EVA層と、EVA層で被覆される防水シート(13)を含む。防水シート(13)は水を透過しない材質を含むことが好ましい。
【0027】
絶縁シートは、PETシートもしくはPVFシートのいずれかである。
【0028】
上記の保護膜(4)は、金属膜(19)を含み、さらに、本発明の薄膜太陽電池は、保護膜(4)に開けられた電極(7,8)が貫通する穴(26)において、充填層(3)を覆う絶縁性の膜からなる電極穴用シート(21)を具備する。
【0029】
本発明の薄膜太陽電池は、透明基板(1)と、透明基板(1)上に形成されるセル層(2)と、セル層(2)の両極に設置されるバスバー(5,6)と、セル層(2)上に設置される充填層(3)と、充填層(3)上に設置される保護膜(4)と、外部端子との接続部分が設けられる電極取出部(10)と、セル層(2)と充填層(3)の間を通って、バスバー(5,6)から電極取出部(10)へ設置され、電極取出部(10)で充填層(3)と保護膜(4)を貫通して外部に引き出される、絶縁シート(23,24)で被覆された複数の被覆電極(7’、8’)と、電極取出部(10)において、被覆電極(7’、8’)とセル層(2)の間に設置される浸水抵抗部(12)と、を具備する。
【0030】
上記の浸水抵抗部(12)は、被覆電極が充填層(3)を貫通している貫通部分から水平方向に5mmの範囲を含む大きさで設置されることが好ましい。
【0031】
上記の浸水抵抗部(12)は、EVA層である。
【0032】
上記の浸水抵抗部(12)は、EVA層と、EVA層で被覆された防水シート(13)を含む。防水シート(13)は、水を透過しない材質を含むことが望ましい。
【0033】
上記の防水シート(13)は、 前記防水シートは、絶縁シート、シリカ蒸着PETシート、金属膜の両面または全面を絶縁シートで被覆したシート、金属板の両面または全面をEVAで被覆しさらにその両面または全面を絶縁シートで被覆したシート、金属膜の両面を絶縁シートで被覆したシートの片面をEVAで被覆しさらにそのEVAを金属膜より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、金属板の両面をEVAで被覆しさらにその両面を絶縁シートで被覆したシートの片面をEVAで被覆しさらにそのEVAを金属板より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、金属膜の片面を金属膜より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、金属板の片面をEVAで被覆し、さらにそのEVAを金属板より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、のいずれかである。
【0034】
絶縁シートは、PETシートもしくはPVFシートのいずれかである。
【0035】
本発明の薄膜太陽電池は、さらに、被覆電極(7’、8’)が、保護膜(4)を貫通している部分をシールするシール部(25)を具備する。
【0036】
上記のシール部(25)はブチルシーラントである。
【0037】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による薄膜太陽電池の電極取出部構造の実施の形態が以下に説明される。
【0038】
薄膜太陽電池の概要の構造が図1、図2を参照して説明される。
図1は薄膜太陽電池の概要が、光の入射面を下にして示されている。
図2は薄膜太陽電池の裏面(光の入射面でない面)の図を示している。
通常、薄膜太陽電池が発電に使用される場合は、ガラス基板1の光の入射面(薄膜太陽電池の表面)が太陽に向かって設置されるので、光の入射面が上方、斜め上方、または横方向を向く場合が多いが、薄膜太陽電池を製作する場合、光が入射される面を下にしてガラス基板1が設置され、このガラス基板1の上に各層を積層していくので、以下の説明ではガラス基板1の光入射面が下面として説明される。
【0039】
薄膜太陽電池は、ガラス基板1と、透明電極、光変換素子および金属電極がパターニングされて積層されているセル層2と、セル層2の上を被覆しているEVA等の充填層3と、充填層3を被覆している保護膜4と、を具備している。
【0040】
ガラス基板1に入射した光は、ガラス基板1、透明電極を透過して、光変換素子に到達する。光変換素子に光が当たることにより電流が発生し、透明電極、金属電極を通って電流が流れる。透明電極は、ITO、酸化錫などの透明な導体である。光変換素子は、アモルファスシリコンに代表される半導体で、光を受けることにより発電する。金属電極は、銀などの導体に代表される。
【0041】
セル層2において、透明電極、光変換素子、金属電極で形成される電池を一つの単位電池とすると、セル層2は複数の単位電池で構成される。幅方向に対して長さ方向が長い単位電池が、当該単位電池の透明電極と隣の一方の単位電池の金属電極とが長さ方向に接し、当該単位電池の金属電極と隣の他方の単位電池の透明電極とが長さ方向に接し、複数の単位電池がガラス基板1の平面上で一方向に直列に並ぶようにパターニングされている。
【0042】
薄膜太陽電池のセル層2は下記の製法によりガラス基板1の上面の全面に形成されるので、周縁部での短絡を防ぐため、端から所定の間隔で、所定の幅だけセル層2がレーザーで除去された分離加工部11が形成される。
【0043】
直列に並んだ一方の端の単位電池に、単位電池の長さ方向に第1バスバー5が取り付けられる。他方の端に、単位電池の長さ方向に第2バスバー6が取り付けられる。
第1バスバー5、第2バスバー6は、銅膜等の導体である。
【0044】
第1バスバー5から第1導線7が、および、第2バスバー6から第2導線8が、電極取出部10まで設置される。各電極7,8は充填層3の下に位置する。
電極取出部10で第1導線7およびは第2導線8は、充填層3および保護膜4を貫通して、薄膜太陽電池裏面(図1では上面)から外部へ引き出され、電池外部の端子(図示無し)と接続される。
電極取出部10は、第1導線7およびは第2導線8が引き出される部分周辺を含む領域を指す。
第1導線7およびは第2導線8は、銅膜等の導体である。
【0045】
第1導線7および第2導線8と、セル層2の間には、セル層2の各単位電池との短絡を防ぐため、絶縁膜9が設置される。絶縁膜9は、PET(ポリエチレンテレフタレート樹脂)もしくはPVF(ポリフッ化ビニル樹脂)の膜が使用される。絶縁膜9の幅は、第1導線7および第2導線8の幅より広いことが好ましい。
【0046】
上記の構造の薄膜太陽電池は以下のステップを含む工程で製造される。
▲1▼ガラス基板1上に、透明電極の層がCVD法などで形成され、レーザでパターニングされるステップ。
▲2▼透明電極上に、光変換素子の層がCVD法などで形成され、レーザでパターニングされるステップ。
▲3▼光変換素子上に、金属電極の層がスパッタ法などで形成され、レーザでパターニングされるステップ。(透明電極、光変換素子、金属電極でセル層が形成される。)
▲4▼セル層2の両端に第1バスバー5、第2バスバー6が設置されるステップ。▲5▼絶縁膜9が設置されるステップ。
▲6▼第1導線7の一端が第1バスバー5と接続され、第2導線8の一端が第2バスバー6に接続され、かつ、第1導線7および第2導線8が絶縁膜9上に設置され、電極取出部10まで配置されるステップ。
▲7▼電極取出部10の第1導線7および第2導線8が貫通する部分に穴があけられたEVAシートが、設置されるステップ。
▲8▼電極取出部10の第1導線7および第2導線8が貫通する部分に穴があけられた保護膜4が設置されるステップ。
▲9▼真空ラミネータによりラミネートされ、EVAシート等が密着されるステップ。
上記の各ステップは主要なステップを示し、さらに詳細な工程が存在するが、ここでは説明が省略されている。
【0047】
(実施の形態1)
図3を参照して、本発明の実施の形態1の電極取出部構造が説明される。
図3(a)は、電極取出部10の断面を示し、図3(b)は上視図(裏面)を示す。
電極取出部10では、ガラス基板1の上面にセル層2が形成され、セル層2の上に絶縁膜9が設置され、絶縁膜9の上に第1電極7、第2電極8は設置され、第1電極7、第2電極8の上に充填層3が形成され、充填層3の上を保護膜4が被覆している。
【0048】
本発明では、電極取出部10の第1電極7、第2電極8と絶縁膜9の間に部分的に部分充填層12を形成することで防水性を高めている。
第1電極7、第2電極8と絶縁膜9の間に水が達するルートにおいて、部分充填層12を形成することにより、部分充填層12と各電極7,8が重なっている部分だけ、各電極とEVAか密着している部分が長くなり、水が浸入し難い。
【0049】
本発明の発明者らは、部分充填層12の大きさが、各電極の垂直部分外周から水平方向に10mm以上好ましくは60mmの幅があれば、防水性が向上することを確認した。
図3では、上面が四角形の部分充填層12が示されているが、円弧を持つ形状などでもよく四角形に限定されない。
【0050】
部分充填層12の形成方法は、絶縁膜9を設置するステップの後に、所定の場所に、部分充填層12の大きさのEVAシートを設置するステップを設け、その上に電極を設置するステップを行う。その後、充填層3を形成する全体を被覆するEVAシートを設置し、保護膜4を設置し、真空ラミネータでラミネートする。
上記の方法により、部分充填層12が形成される。
【0051】
(実施の形態2)
図を参照して、本発明の実施の形態2の電極取出部構造が説明される。
図4(a)は、電極取出部10の断面を示し、図4(b)は上視図(裏面)を示す。
電極取出部10では、ガラス基板1の上面にセル層2が形成される。セル層2の上に絶縁膜9が設置される。絶縁膜9の上に第1電極7、第2電極8が設置される。第1電極7、第2電極8の上に充填層3が形成される。充填層3の上を保護膜4が被覆している。
【0052】
本発明では、電極取出部10の第1電極7、第2電極8と絶縁膜9の間に部分的に、部分充填層12が形成され、さらに、部分充填層12の中に部分防水シート13が設置される。
部分充填層12を形成することにより、第1電極7、第2電極8と絶縁膜9の間に水が達するルートにおいて、部分充填層12と各電極が重なっている部分だけ、各電極とEVAが密着している部分が長くなり、水が浸入し難い。
さらに、部分防水シート13が設置されることにより、部分充填層12の厚さ方向の水分の透過を防ぐことができる。
【0053】
部分防水シート13は、直接、電極7,8や絶縁膜9と接しないで、部分充填層12のEVAに覆われていることが好ましいが、部分防水シート13と絶縁膜9の間にEVAの層がない場合も防水性は向上する。
【0054】
図4では、上面が四角形の部分充填層12および部分防水シート13が示されているが、円弧を持つ形状などでもよく四角形に限定されない。
【0055】
部分防水シート13は、PETもしくはPVFやシリカ蒸着PETを使用する場合がある。
もしくは、部分防水シート13として、金属板もしくは金属箔を含むシート、絶縁シート、シリカ蒸着PETシート、金属膜の両面または全面を絶縁シートで被覆したシート、金属板の両面または全面をEVAで被覆しさらにその両面または全面を絶縁シートで被覆したシート、金属膜の両面を絶縁シートで被覆したシートの片面をEVAで被覆しさらにそのEVAを金属膜より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、金属板の両面をEVAで被覆しさらにその両面を絶縁シートで被覆したシートの片面をEVAで被覆しさらにそのEVAを金属板より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、が使用される場合がある。
絶縁シートは、PETもしくはPVFで形成される場合がある。
【0056】
図5に部分防水シート13の例が示される。
図5(a)には、金属板15の全面を金属板15より大きいEVA膜16で覆い、さらにPET14を両面に密着させた部分防水シート13が示される。
図5(a)の金属板15の代わりに、図5(c)に示される金属箔17の両面をPET14で被覆したシート15’が使用される場合がある。
図5(b)には、金属箔17の全面を、金属箔17より大きいPET14で被覆した部分防水シート13が示されている。
上記の金属板15もしくは金属箔17として、アルミニウムが使用される場合がある。
【0057】
さらに、図5(c)に示される金属箔17の両面をPET14で被覆したシート15’が、防水シート13として使用される場合は、図6に示される構造が使用される場合がある。
シート15’が防水シート13として使用される場合は、シート15’の端面に露出している金属箔17が、第1電極7および第2電極8と短絡する場合があるので、図6に示されるように、シート15’と第1電極7および第2電極8の間に、絶縁膜9が設置されることが好ましい。この場合、シート15’とセル層2が短絡する可能性があるのでシート15’とセル層2の間に、絶縁シート27が設置されることが好ましい。
絶縁膜9は、と第1電極7および第2電極8より幅が広く、シート15’にかぶさっているため、第1電極7および第2電極8とシート15’の短絡を防止することができる。
また絶縁シート27はPETもしくはPVFが使用され、シート15’より全周にわたって大きく、シート15’の端に露出している金属箔17とセル層2の短絡を防止している。
【0058】
図5に示される上記の部分防水シート13は、部分防水シート13のみでラミネートされる場合もあるし、薄膜太陽電池本体をラミネートするときに同時にラミネートされる場合もある。
【0059】
部分充填層12および部分防水シート13の形成方法は、絶縁膜9を設置するステップの後に、所定の場所に、部分充填層12の大きさのEVAシートを設置するステップ、上記部分充填層12のEVAシート上に部分防水シート13を形成する各シートを設置するステップ、上記各シート上に部分充填層12の大きさのEVAシートを設置するステップを設け、その上に各電極7,8を設置するステップを行う。その後、充填層3を形成する全体を被覆するEVAシートを設置し、EVAシートの上に保護膜4を設置して、真空ラミネータでラミネートする。
上記の方法により、部分充填層12および部分防水シート13が所定の場所に形成される。
【0060】
図6に示される部分充填層12および部分防水シート13の形成方法は、絶縁膜9を設置するステップの前に、絶縁シート27を設置するステップ、部分防水シート13(15’)を設置するステップ、部分充填層12の大きさのEVAシートを設置するステップを具備する。絶縁シート27を設置するステップ、部分防水シート13(15’)を設置するステップ、の少なくともいずれかのステップの前に、EVAシートを設置するステップを具備する場合もある。
【0061】
(実施の形態3)
図7(a)に本発明の電極取出部10における、保護膜4と第1電極7、第2電極8の断面が、図7(b)に電極取出部10の裏面からの上視図が示される。
【0062】
保護膜4は、防水性を向上させるため水が透過しない金属膜19を、PETもしくはPVFのシート18で挟んだものが使用される場合がある。
電極取出部10の保護膜4には、第1電極7、第2電極8が貫通するための電極穴26が開けられる。電極穴26部の保護膜4の断面では金属膜19が露出するので、電極穴26が小さい、すなわち、各電極7,8と保護膜4の間隔が狭いと、電極7,8と金属膜19が接触して、または他の物質が介在することで通電して短絡を起こす場合がある。
このため、電極穴26は、各電極7,8と保護膜4が所定の間隔を保つ大きさで開けられる。
【0063】
電極穴26の開口部では、充填層3のEVAが露出するので、EVAが吸水する可能性がある。そこで、導電性のない電極穴用絶縁シート21が、露出する充填層を覆うように設置される。電極穴用絶縁シート21は、PTEもしくはPVF等の膜が使用され、EVAより水が浸透し難い。
本発明では、電極穴用絶縁シート21と保護膜4の間にEVAシートを挟まない。EVAシートを挟むと電極穴用絶縁シート21と保護膜4の間に浸水するルートができるためである。
【0064】
電極穴用絶縁シート21は、電極穴26より大きく、電極穴用絶縁シート21の全周において所定の幅で保護膜4と重なる大きさであることが好ましい。電極穴用絶縁シート21には各電極7,8が貫通される穴が開けられるが、電極穴用絶縁シート21は絶縁体で各電極7,8と接触しても短絡しないので、穴は各電極7,8が通る大きさで、かつ、できるだけ小さいことが、水の浸入を防止するために好ましい。
【0065】
電極穴用絶縁シート21は、図7(a)に示されるように、保護膜4の下に重なるように設置される。もしくは保護膜4の上に重なるように設置される場合もある。
電極穴用絶縁シート21は、薄膜太陽電池の充填層3等がラミネートされるときに、同時にラミネートされることが好ましい。
【0066】
本実施例は、上記の実施の形態1、もしくは実施の形態2と合わせて実施されることが防水性を高めるために好ましい。
【0067】
(実施の形態4)
図8(a)に両面が絶縁テープ23、24で被覆された第1電極7’、第2電極8’が使用される場合の電極取出部10の保護膜4と第1電極7’、第2電極8’の断面が示される。
第1電極7’、第2電極8’は、絶縁テープ23、24で被覆されているので、保護膜4との短絡することがなく、実施の形態4のような大きな電極穴26を設ける必要がない。このため電極穴用絶縁シート21を設置する必要がない。
さらに、図8(b)に示されるように、保護膜4の電極7’,8’の貫通部をブチルシーラントでシールするシール部25を設けることにより防水性が向上する。
なお、ブチルシーラントは流動性が乏しいため、モジュールのラミネート前に配置し、ラミネートのプロセスにて周囲部材と密着させることが好ましい。
【0068】
本実施の形態は、実施の形態1もしくは実施の形態2と合わせて実施されることが好ましい。なお、両面が絶縁テープ23、24で被覆された第1電極7’、第2電極8’を使用する場合は、絶縁膜9を使用しない場合がある。
【0069】
【発明の効果】
本発明の薄膜太陽電池は、電極取出部の防水性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は薄膜太陽電池の概要の構造を示す。
【図2】図2は薄膜太陽電池の概要の裏面からの上視図を示す。
【図3】図3(a)は、電極取出部の断面を示し、(b)は上視図(裏面)を示す。
【図4】図4(a)は、別の形態の電極取出部の断面を示し、(b)は上視図(裏面)を示す。
【図5】図5は、部分防水シートの概要を示す。
【図6】図6は、別の形態の電極取出部の断面を示す。
【図7】図7は、本発明の電極取出部における、(a)保護膜と各電極の断面と、(b)電極取出部の裏面からの上視図を示す。
【図8】図8は、両面が絶縁テープで被覆された各電極が使用される場合の電極取出部の断面が示される。
【図9】図9は従来の電極取出部の断面を示す。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 セル層
3 充填層(EVA層)
4 保護膜
5 第1バスバー
6 第2バスバー
7 第1電極
8 第2電極
9 絶縁膜
10 電極取出部
11 分離加工部
12 部分充填層
13 部分防水シート
14 PET
15 金属板
16 EVA
17 金属箔
18 PETまたはPVF
19 金属膜(アルミ膜)
21 電極穴用絶縁シート
23、24 絶縁テープ
25 シール部
26 電極穴
27 絶縁シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film solar cell, and more particularly to a thin film solar cell having an electrode extraction portion structure with improved waterproofness.
[0002]
[Prior art]
Thin film solar cells are desired to have durability and weather resistance of 20 years or more. However, since a thin film solar cell is installed outdoors and exposed to rainwater or the like, a part of the member may be deteriorated when water enters the thin film solar cell. Thin film solar cells are desired to be highly waterproof in order to improve the weather resistance.
[0003]
The general structure of the thin film solar cell will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an outline of a thin film solar cell with the light incident surface facing downward.
FIG. 2 shows a top view of the thin film solar cell from the back surface (the surface that is not the light incident surface).
Usually, when a thin-film solar cell is used for power generation, the light incident surface (the surface of the thin-film solar cell) of the
[0004]
The thin film solar cell includes a
[0005]
The light incident on the
[0006]
In the
[0007]
Since the
[0008]
The
The
[0009]
The
The first conducting
[0010]
Between the first conducting
[0011]
The thin film solar cell having the above structure is manufactured by a process including the following steps.
(1) A step of forming a transparent electrode layer on the
(2) A step in which a layer of a light conversion element is formed on a transparent electrode by a CVD method or the like and patterned by a laser.
(3) A step of forming a metal electrode layer on the light conversion element by sputtering or the like and patterning with a laser. (The
(4) A step in which the
(5) A step in which the
(6) One end of the
(7) A step in which an EVA sheet having a hole formed in a portion through which the first conducting
(8) A step in which a
(9) A step of laminating by a vacuum laminator and closely contacting an EVA sheet or the like.
[0012]
The structure of the cross section of the
With the above method, the
[0013]
The
The portions where the
[0014]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-77383 discloses a structure in which a filler is sandwiched between each of the
[0015]
The inventors of the present invention have confirmed an effective range in which a filler is filled between the
[0016]
Further, in order to improve the waterproof property of the
[0017]
The
[0018]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-77383 discloses a technique of closing (making small) a hole in the
[0019]
A structure of the
[0020]
[Patent Document 1]
JP 2001-77383 A
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
The objective of this invention is providing the thin film solar cell which comprises the electrode extraction part structure with high waterproofness.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The means for solving the problem will be described below using the numbers and symbols used in the [Embodiments of the Invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Mode for carrying out the invention]. It should not be used to interpret the technical scope of the described invention.
[0023]
The thin film solar cell of the present invention includes a transparent substrate (1), a cell layer (2) formed on the transparent substrate (1), and bus bars (5, 6) installed on both electrodes of the cell layer (2). The electrode extraction part (10) provided with the connection part of the filling layer (3) installed on a cell layer (2), the protective film (4) installed on a filling layer (3), and an external terminal And between the cell layer (2) and the filling layer (3) and laid from the bus bar (5, 6) to the electrode extraction part (10), and the electrode extraction part (10) protects the filling layer (3). In the plurality of electrodes (7, 8) drawn out to the outside through the film (4), the insulating film (9) installed between the cell layer (2) and the electrode, and the electrode extraction part (10) And an immersion resistance portion (12) installed between the electrodes (7, 8) and the cell layer (2).
[0024]
The submerged resistance portion (12) is preferably installed in a size including a range of 10 mm, preferably 60 mm, in the horizontal direction from the penetrating portion where the electrode penetrates the filling layer (3).
[0025]
The submergence resistance portion (12) is an EVA layer.
[0026]
The submerged resistance portion (12) includes an EVA layer and a waterproof sheet (13) covered with the EVA layer. It is preferable that a waterproof sheet (13) contains the material which does not permeate | transmit water.
[0027]
The insulating sheet is either a PET sheet or a PVF sheet.
[0028]
The protective film (4) includes a metal film (19), and the thin-film solar cell of the present invention further includes a hole (26) through which the electrodes (7, 8) opened in the protective film (4) pass. And an electrode hole sheet (21) made of an insulating film covering the filling layer (3).
[0029]
The thin film solar cell of the present invention includes a transparent substrate (1), a cell layer (2) formed on the transparent substrate (1), and bus bars (5, 6) installed on both electrodes of the cell layer (2). The electrode extraction part (10) provided with the connection part of the filling layer (3) installed on a cell layer (2), the protective film (4) installed on a filling layer (3), and an external terminal And between the cell layer (2) and the filling layer (3) and installed from the bus bar (5, 6) to the electrode extraction part (10), and the electrode extraction part (10) protects the filling layer (3). A plurality of coated electrodes (7 ′, 8 ′) covered with insulating sheets (23, 24) that are drawn out to the outside through the membrane (4), and in the electrode extraction part (10), the coated electrode (7 ′ 8 ′) and a submerged resistance part (12) installed between the cell layer (2).
[0030]
The submerged resistance portion (12) is preferably installed in a size including a range of 5 mm in the horizontal direction from the penetrating portion where the coated electrode passes through the filling layer (3).
[0031]
The submergence resistance portion (12) is an EVA layer.
[0032]
The submerged resistance portion (12) includes an EVA layer and a waterproof sheet (13) covered with the EVA layer. The waterproof sheet (13) preferably includes a material that does not transmit water.
[0033]
The waterproof sheet (13) includes: an insulating sheet, a silica-deposited PET sheet, a sheet obtained by coating both surfaces or the entire surface of a metal film with an insulating sheet, and both surfaces or the entire surface of a metal plate coated with EVA, and further both surfaces thereof. Or a sheet coated with an insulating sheet on the entire surface, a sheet coated with an insulating sheet on both sides of the metal film with EVA, and a sheet coated with an insulating sheet larger than the metal film on the entire circumference, both sides of the metal plate A sheet coated with EVA and coated on both sides with an insulating sheet is coated with EVA and coated with a large insulating sheet over the entire circumference of the metal plate, and one side of the metal film is coated all around the metal film. A sheet coated with a large insulating sheet, one side of the metal plate is covered with EVA, and the EVA is covered all around the metal plate One of the sheets covered with a large insulating sheet.
[0034]
The insulating sheet is either a PET sheet or a PVF sheet.
[0035]
The thin film solar cell of the present invention further includes a seal portion (25) that seals a portion where the coated electrodes (7 ′, 8 ′) penetrate the protective film (4).
[0036]
Said seal part (25) is a butyl sealant.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
With reference to the accompanying drawings, an embodiment of an electrode extraction part structure of a thin-film solar cell according to the present invention will be described below.
[0038]
The general structure of the thin film solar cell will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an outline of a thin film solar cell with the light incident surface facing downward.
FIG. 2 shows a diagram of the back surface of the thin film solar cell (the surface that is not the light incident surface).
Usually, when a thin film solar cell is used for power generation, the light incident surface (the surface of the thin film solar cell) of the
[0039]
The thin-film solar cell includes a
[0040]
The light incident on the
[0041]
In the
[0042]
Since the
[0043]
The
The
[0044]
The
The
The
The
[0045]
An insulating
[0046]
The thin film solar cell having the above structure is manufactured by a process including the following steps.
(1) A step of forming a transparent electrode layer on the
(2) A step in which a layer of a light conversion element is formed on a transparent electrode by a CVD method or the like and patterned by a laser.
(3) A step of forming a metal electrode layer on the light conversion element by sputtering or the like and patterning with a laser. (A cell layer is formed of a transparent electrode, a light conversion element, and a metal electrode.)
(4) A step in which the
(6) One end of the
(7) A step in which an EVA sheet having a hole formed in a portion through which the
(8) A step in which a
(9) A step of laminating by a vacuum laminator and closely contacting an EVA sheet or the like.
Each of the above steps represents a main step, and there are more detailed processes, but the description is omitted here.
[0047]
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 3, the electrode extraction part structure of
FIG. 3A shows a cross section of the
In the
[0048]
In the present invention, the
In the route where water reaches between the
[0049]
The inventors of the present invention have confirmed that the waterproofness is improved if the
In FIG. 3, the
[0050]
The method for forming the
The partially filled
[0051]
(Embodiment 2)
With reference to the drawings, an electrode extraction portion structure according to
FIG. 4A shows a cross section of the
In the
[0052]
In the present invention, the
By forming the
Furthermore, by providing the partial
[0053]
It is preferable that the partial
[0054]
In FIG. 4, the
[0055]
The partial
Alternatively, as the partial
The insulating sheet may be formed of PET or PVF.
[0056]
An example of the partial
FIG. 5A shows a partial
Instead of the
FIG. 5B shows a partial
Aluminum may be used as the
[0057]
Furthermore, when the
When the
Since the insulating
The insulating
[0058]
The partial
[0059]
The method of forming the
By the above method, the
[0060]
The method for forming the
[0061]
(Embodiment 3)
FIG. 7A shows a cross section of the
[0062]
In some cases, the
An
For this reason, the
[0063]
Since the EVA of the
In the present invention, the EVA sheet is not sandwiched between the electrode
[0064]
The electrode
[0065]
As shown in FIG. 7A, the electrode
The insulating
[0066]
This example is preferably implemented in combination with the first embodiment or the second embodiment in order to improve waterproofness.
[0067]
(Embodiment 4)
In FIG. 8A, when the
Since the
Further, as shown in FIG. 8B, the waterproofness is improved by providing a
In addition, since butyl sealant has poor fluidity, it is preferable to dispose the butyl sealant before laminating the module and to make it adhere to the surrounding members in the laminating process.
[0068]
This embodiment is preferably implemented in combination with
[0069]
【The invention's effect】
The thin film solar cell of the present invention has a high waterproof property of the electrode extraction part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic structure of a thin film solar cell.
FIG. 2 shows a top view from the back of the outline of a thin film solar cell.
FIG. 3 (a) shows a cross section of the electrode extraction portion, and FIG. 3 (b) shows a top view (back surface).
FIG. 4 (a) shows a cross section of another embodiment of the electrode lead-out portion, and FIG. 4 (b) shows a top view (back surface).
FIG. 5 shows an outline of a partial waterproof sheet.
FIG. 6 shows a cross section of another embodiment of an electrode extraction portion.
FIG. 7 shows (a) a cross section of the protective film and each electrode and (b) a top view from the back surface of the electrode extraction portion in the electrode extraction portion of the present invention.
FIG. 8 shows a cross section of an electrode extraction portion when each electrode whose both surfaces are covered with an insulating tape is used.
FIG. 9 shows a cross section of a conventional electrode extraction part.
[Explanation of symbols]
1 Glass substrate
2 cell layer
3 Packing layer (EVA layer)
4 Protective film
5 First bus bar
6 Second bus bar
7 First electrode
8 Second electrode
9 Insulating film
10 Electrode extraction part
11 Separation processing section
12 Partially packed bed
13 partial tarpaulin
14 PET
15 Metal plate
16 EVA
17 Metal foil
18 PET or PVF
19 Metal film (aluminum film)
21 Insulation sheet for electrode holes
23, 24 Insulation tape
25 Seal part
26 Electrode hole
27 Insulation sheet
Claims (6)
前記透明基板上に形成されるセル層と、
前記セル層の両極に設置されるバスバーと、
前記セル層上に設置される充填層と、
前記充填層上に設置される保護膜と、
外部端子との接続部分が設けられる電極取出部と、
前記セル層と前記充填層の間を通って、前記バスバーから前記電極取出部へ敷設され、前記電極取出部で前記充填層と前記保護膜を貫通して外部に引き出される複数の電極と、
前記セル層と前記電極との間に設置され、前記電極に接する絶縁膜と、
前記電極取出部において、前記電極と前記セル層との間に設置され、充填材を含む浸水抵抗部と、を具備し、
前記電極は、
一端を前記バスバーに接続され、前記絶縁膜の下面が前記セル層に接するように設けられた第1取り出し部と、
一端を前記取り出し部の他端に接続され、前記絶縁膜と共に前記セル層から上方へ離れるように設けられた立ち上がり部と、
一端を前記立ち上がり部の他端に接続され、前記透明基板の表面と略平行に伸びるように設けられた第2取り出し部と、
一端を前記第2取り出し部の他端に接続され、前記保護膜を貫通して外部に引き出される引き出し部と、を備え、
前記浸水抵抗部は、前記第2取り出し部及び前記引き出し部と前記セル層との間に設けられ、
前記絶縁膜は前記浸水抵抗部に接すると共に前記第2取り出し部の途中まで設置される
薄膜太陽電池。A transparent substrate;
A cell layer formed on the transparent substrate;
Bus bars installed on both poles of the cell layer;
A packed bed installed on the cell layer;
A protective film installed on the packed bed;
An electrode extraction portion provided with a connection portion with an external terminal;
A plurality of electrodes that pass between the cell layer and the filling layer, are laid from the bus bar to the electrode extraction portion, and are extracted to the outside through the filling layer and the protective film at the electrode extraction portion;
An insulating film disposed between the cell layer and the electrode and in contact with the electrode ;
In the electrode lead-out portion is disposed between the electrode and cell Le layer, and immediately Bei and a flooding resistance portion comprising a filler,
The electrode is
A first take-out portion connected to the bus bar at one end and provided so that a lower surface of the insulating film is in contact with the cell layer;
One end is connected to the other end of the extraction portion, and the rising portion is provided so as to be separated from the cell layer together with the insulating film;
A second take-out portion provided with one end connected to the other end of the rising portion and extending substantially parallel to the surface of the transparent substrate;
One end connected to the other end of the second take-out portion, and a lead-out portion that passes through the protective film and is drawn to the outside,
The immersion resistance portion is provided between the second extraction portion and the extraction portion and the cell layer,
The insulating film is a thin film solar cell that is in contact with the submerged resistance portion and is installed halfway through the second extraction portion .
請求項1に記載された薄膜太陽電池。The immersion resistance portion includes an EVA layer as the filler , and a partial waterproof sheet covered with the EVA layer.
The thin film solar cell according to claim 1 .
請求項1又は2に記載された薄膜太陽電池。The immersion resistance portion is installed in a size including a range of 10 mm to 60 mm in a horizontal direction from a penetrating portion where the electrode penetrates the filling layer.
The thin film solar cell according to claim 1 or 2 .
絶縁シート、
シリカ蒸着PETシート、
金属膜の両面または全面を絶縁シートで被覆したシート、
金属板の両面または全面をEVAで被覆しさらにその両面または全面を絶縁シートで被覆したシート、
金属膜の両面を絶縁シートで被覆したシートの片面をEVAで被覆しさらにそのEVAを金属膜より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、
金属板の両面をEVAで被覆しさらにその両面を絶縁シートで被覆したシートの片面をEVAで被覆しさらにそのEVAを金属板より全周にわたって大きな絶縁シートで被覆したシート、のいずれかである、
請求項2に記載された薄膜太陽電池。The partial tarpaulin is
Insulating sheet,
Silica-deposited PET sheet,
A sheet in which both or all surfaces of the metal film are covered with an insulating sheet,
A sheet in which both sides or the entire surface of a metal plate are coated with EVA and both sides or the entire surface are coated with an insulating sheet;
A sheet in which both sides of the metal film are coated with an insulating sheet and one side of the sheet is coated with EVA, and the EVA is coated with a large insulating sheet over the entire circumference of the metal film,
One side of a sheet in which both sides of a metal plate are coated with EVA and further coated on both sides with an insulating sheet is coated with EVA, and the EVA is further coated with a larger insulating sheet all around the metal plate.
The thin film solar cell according to claim 2 .
請求項4に記載された薄膜太陽電池。The insulating sheet is either a PET sheet or a PVF sheet.
The thin film solar cell according to claim 4 .
さらに、前記保護膜に開けられた前記電極が貫通する穴において、前記充填層を覆う絶縁性の膜からなる電極穴用絶縁シートを具備する、
請求項1〜5のいずれかに記載された薄膜太陽電池。The protective film includes a metal film,
Furthermore, in a hole through which the electrode opened in the protective film passes, an electrode hole insulating sheet made of an insulating film covering the filling layer is provided,
The thin film solar cell according to any one of claims 1 to 5 .
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