JP4339238B2 - See-through photoelectric conversion device and building material using the same - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換装置に関し、特に、発電と採光との機能を合わせ持つシースルー型光電変換装置およびそれを用いた建材に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion device, and more particularly to a see-through photoelectric conversion device having functions of power generation and daylighting and a building material using the same.

近年、環境に対する意識の高まりやシステムの低価格化などにより、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電システムの普及が急激に拡大している。現在普及している太陽光発電システム用の太陽電池モジュール(光電変換装置)の主な形態は、以下の2種類に大別される。   In recent years, the spread of solar power generation systems that convert solar energy into electric energy has been rapidly expanding due to increasing awareness of the environment and lowering the price of the system. The main forms of solar cell modules (photoelectric conversion devices) for photovoltaic power generation systems that are currently in widespread use are roughly divided into the following two types.

すなわち、単結晶シリコンや多結晶シリコンに代表されるような、バルク結晶の太陽電池セルを複数枚接続して構成した結晶系太陽電池モジュールの形態と、アモルファスシリコンや微結晶シリコンに代表されるような、基板上に光電変換層を薄膜として形成した薄膜太陽電池モジュールの形態とである。前者の結晶系太陽電池モジュールは、通常は、単位面積当りの発電量を高めるために、結晶太陽電池セルを隙間なく並べてガラスで封止してモジュール化する場合が多いが、セル間隔を広げて配置することで光透過性のあるシースルー型モジュールとすることもできる。   That is, the form of a crystalline solar cell module constituted by connecting a plurality of bulk crystal solar cells, such as single crystal silicon and polycrystalline silicon, and amorphous silicon and microcrystalline silicon. It is a form of a thin film solar cell module in which a photoelectric conversion layer is formed as a thin film on a substrate. In order to increase the amount of power generation per unit area, the former crystalline solar cell module is usually modularized by arranging crystal solar cells without gaps and sealing them with glass. By arranging it, a see-through module having optical transparency can be obtained.

後者の薄膜太陽電池モジュールの代表的な構造としては、サブストレート型とスーパーストレート型との2種類が挙げられる。一般的なサブストレート型の構造は、図4(a)に示すように、不透光性基板101上に、裏面電極層102、光電変換層103、透明導電層104、およびグリッド電極105が、この順に積層されている。この場合、上記グリッド電極105側が光の入射面となる。   As a typical structure of the latter thin film solar cell module, there are two types, a substrate type and a superstrate type. As shown in FIG. 4A, a general substrate type structure has a back electrode layer 102, a photoelectric conversion layer 103, a transparent conductive layer 104, and a grid electrode 105 on an opaque substrate 101. They are stacked in this order. In this case, the grid electrode 105 side is the light incident surface.

これに対し、スーパーストレート型の構造は、図4(b)に示すように、透光性基板106上に、透明導電層107、光電変換層108、および裏面電極層109が、この順に積層されている。この場合、上記透光性基板106側が光の入射面となる。   On the other hand, in the super straight type structure, as shown in FIG. 4B, a transparent conductive layer 107, a photoelectric conversion layer 108, and a back electrode layer 109 are laminated in this order on a translucent substrate 106. ing. In this case, the light transmissive substrate 106 side is the light incident surface.

一般的には、このスーパーストレート型は、上記サブストレート型と異なり基板が透光性基板106であるため、光電変換層108および裏面電極層109の光透過率を上げることで、透光性基板106側(光入射面側)から薄膜太陽電池モジュールに入射した光の一部を、裏面電極層109を通過して薄膜太陽電池モジュールの裏側へ透過させることができる。   In general, since the substrate of the superstrate type is a translucent substrate 106 unlike the substrate type, the translucent substrate can be obtained by increasing the light transmittance of the photoelectric conversion layer 108 and the back electrode layer 109. Part of the light incident on the thin film solar cell module from the 106 side (light incident surface side) can be transmitted through the back electrode layer 109 to the back side of the thin film solar cell module.

また、図4(a)に示す上記サブストレート型においても、不透光性基板101の代わりに透光性基板を使用したり、不透光性基板101に光を透過する開口部を形成したりことで、光透過性のある薄膜太陽電池モジュールを作製することができる。このように光が薄膜太陽電池モジュールの裏側へ透過する薄膜太陽電池モジュールをシースルー型薄膜太陽電池モジュールという。   In the substrate type shown in FIG. 4A, a light-transmitting substrate is used instead of the light-impermeable substrate 101, or an opening for transmitting light is formed in the light-impermeable substrate 101. As a result, a light-transmitting thin film solar cell module can be manufactured. A thin film solar cell module in which light is transmitted to the back side of the thin film solar cell module in this way is referred to as a see-through thin film solar cell module.

上記のように、光電変換層および裏面電極層の光透過率を上げる手段として、透光性基板上に透明導電層、光電変換層、および裏面電極層を、この順に積層させて、光電変換層と裏面電極層とに複数の透孔や切り溝を形成し、該透孔や切り溝を介した光透過を利用するシースルー型薄膜太陽電池モジュールも知られている。このようなシースルー型結晶系太陽電池モジュールおよびシースルー型薄膜太陽電池モジュールは、発電と採光との機能を合わせ持っている。   As described above, as a means for increasing the light transmittance of the photoelectric conversion layer and the back electrode layer, the transparent conductive layer, the photoelectric conversion layer, and the back electrode layer are laminated in this order on the translucent substrate, and the photoelectric conversion layer There is also known a see-through thin film solar cell module in which a plurality of through holes and grooves are formed in the back electrode layer and light transmission through the through holes and grooves is utilized. Such see-through crystal solar cell modules and see-through thin film solar cell modules have both functions of power generation and daylighting.

さらに、特許文献1には、図5に示すように、透光性基板110の少なくとも一部の裏面の表面領域上に、それぞれ透明前面電極層111と光電変換ユニット層112と裏面電極層113とを備える複数の薄膜太陽電池単位セルが集積された集積型太陽電池構造を有しているシースルー型薄膜太陽電池モジュールが開示されている。なお、複数の各薄膜太陽電池単位セルの裏面は、接着層115を介して透明フィルム116により封止されている。   Further, in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, a transparent front electrode layer 111, a photoelectric conversion unit layer 112, and a back electrode layer 113 are respectively formed on at least a part of the back surface region of the translucent substrate 110. A see-through type thin film solar cell module having an integrated solar cell structure in which a plurality of thin film solar cell unit cells are integrated is disclosed. In addition, the back surface of each thin film solar cell unit cell is sealed with a transparent film 116 via an adhesive layer 115.

そして、該集積型太陽電池モジュールの構造の少なくとも一部において、透明前面電極層111が露出された光透過窓部(シースルー部)114を構成し、該露出された透明前面電極層111は、上記集積型のシースルー型薄膜薄膜太陽電池モジュールの構造における、上記薄膜太陽電池単位セル間の電気の流れを確保している。この特許文献1に記載のシースルー型薄膜太陽電池モジュールは、簡便な方法で作製でき、光透過窓部114を任意のパターンに形成することができるという利点がある。   And in at least a part of the structure of the integrated solar cell module, the transparent front electrode layer 111 is exposed to constitute a light transmission window portion (see-through portion) 114, and the exposed transparent front electrode layer 111 is In the structure of the integrated see-through type thin film thin film solar cell module, the flow of electricity between the thin film solar cell unit cells is ensured. The see-through thin film solar cell module described in Patent Document 1 can be manufactured by a simple method and has an advantage that the light transmission window 114 can be formed in an arbitrary pattern.

ここまでの説明では、シースルー型薄膜太陽電池モジュール(シースルー型光電変換装置)を発電デバイスという側面からみた場合について述べてきた。これに対して、以下、シースルー型薄膜太陽電池モジュールを建材という側面からみた場合について説明する。   In the above description, the case where the see-through type thin film solar cell module (see-through type photoelectric conversion device) is viewed from the aspect of the power generation device has been described. On the other hand, the case where the see-through thin film solar cell module is viewed from the side of building materials will be described below.

シースルー型薄膜太陽電池モジュールは、例えば建築物の窓や壁など、建築デザインとの調和が要求される用途で有用である。特に、近年オフィスビルなどにおいて外壁の一部または全部(全面)がガラスで覆われた建築デザインが増えている。このような建築デザインに、シースルー型薄膜太陽電池モジュールを建材としてガラスの代わりに使用することで、ビルの壁全体のスペースを発電に利用できると同時に、適度な遮光性のある窓として快適なオフィス環境をつくることができる。   The see-through thin film solar cell module is useful in applications that require harmony with architectural design, such as windows and walls of buildings. In particular, in recent years, there has been an increase in architectural designs in which some or all of the outer walls (entire surface) are covered with glass in office buildings and the like. By using a see-through type thin-film solar cell module instead of glass as a building material in such an architectural design, the entire wall of the building can be used for power generation, and at the same time a comfortable office as an appropriate light-shielding window An environment can be created.

このように、シースルー型薄膜太陽電池モジュールを建材という側面からみた場合、標準的なガラス建材と同様に、防振性、防音性、断熱性、耐火性、および紫外線遮光性など、用途に応じて様々な機能が要求される。   In this way, when see-through type thin-film solar cell modules are viewed from the side of building materials, as with standard glass building materials, vibration-proofing, soundproofing, heat insulation, fire resistance, and ultraviolet light shielding, etc. Various functions are required.

これらの様々な機能に加えて、近年、新たに建材に要求されるようになった機能として、電磁波に対するシールド性(電磁波シールド)が挙げられる。近年、OA機器の誤動作、および携帯電話等の通信手段の電磁環境の悪化などに対処するため、建材の電磁波シールドに対する需要は高まってきている。   In addition to these various functions, a shielding property (electromagnetic wave shield) against electromagnetic waves is mentioned as a function that is newly required for building materials in recent years. In recent years, in order to cope with malfunction of OA equipment and deterioration of electromagnetic environment of communication means such as a mobile phone, the demand for electromagnetic shielding of building materials has increased.

特に、1999年に周波数2.4GHz帯域の無線LANに関する国際規格であるIEEE802.11bの策定を受けて無線LANの本格普及が始まると共に、通信品質や情報セキュリティ性の向上といった従来とは異なる側面から電磁波シールドの重要性がより一層増してきた。   In particular, with the establishment of IEEE802.11b, an international standard for wireless LANs with a frequency of 2.4 GHz in 1999, the widespread use of wireless LANs, and from a different aspect such as improving communication quality and information security. The importance of electromagnetic shielding has further increased.

さらに、周波数5GHz帯域の無線LAN規格であるIEEE802.11aについても、当初は使用場所が限定されていたが、2002年8月から屋内外での利用が認められて本格的な普及が始まろうとしている。また、高周波の19GHz帯域については、RCR STD−34という25Mbpsの高速通信用国内規格が近年策定されている一方、60GHz帯域については、ARIB STD−T74という156Mbps以上の高速通信用国内規格が近年策定されている。従って、今後これらの帯域を利用した無線通信機器が増加していくものと予想される。   Furthermore, the use location of IEEE802.11a, which is a wireless LAN standard with a frequency of 5 GHz, was limited at first. Yes. In addition, for the high frequency 19 GHz band, a domestic standard for high speed communication of 25 Mbps called RCR STD-34 has recently been formulated, while for the 60 GHz band, a domestic standard for high speed communication of 156 Mbps or higher called ARIB STD-T74 has recently been established. Has been. Therefore, it is expected that wireless communication devices using these bands will increase in the future.

以下、上記無線LANの普及とともに重要性が増してきた電磁波シールドについて、さらに詳細に説明する。   Hereinafter, the electromagnetic wave shield that has become more important with the spread of the wireless LAN will be described in more detail.

上記IEEE802.11b準拠の無線LANおよびbluetooth通信(以下、まとめて「無線LAN」という)は、ISM帯(Industrial Scientific Medical Band:産業科学医療バンド)という2.4GHz〜2.497GHzの帯域使用に限定されている。該帯域は、アマチュア無線、電子レンジ、VICS(Vehicle Information and Communication System:道路交通情報通信システム)、および移動衛星通信などの多くのシステムが既に共用している帯域であるため、電波干渉やノイズが発生しやすい。   The IEEE802.11b compliant wireless LAN and bluetooth communication (hereinafter collectively referred to as “wireless LAN”) is limited to a band of 2.4 GHz to 2.497 GHz which is called an ISM band (Industrial Scientific Medical Band). Has been. The band is a band already shared by many systems such as amateur radio, microwave oven, VICS (Vehicle Information and Communication System), and mobile satellite communication. Likely to happen.

したがって、屋内で無線LANを使う利用者にとって、屋内における無線LAN相互の通信の伝送速度や接続の安定性の向上を図るために、無線LAN以外のISM帯域の電波が屋外から屋内へ侵入することを防ぐことが必要である。   Therefore, for users who use a wireless LAN indoors, radio waves in the ISM band other than the wireless LAN enter the indoors from the outside in order to improve the transmission speed of wireless LAN mutual communication and the stability of the connection. It is necessary to prevent.

また、既に混雑している上記ISM帯域のような帯域以外の高周波帯域についても、今後の無線LANの普及とともに無線LAN通信同士の干渉の問題が増加すると考えられる。例えば、最近のオフィス環境においては、2つ以上の異なる無線LAN通信セグメントが近接して存在するという状況もしばしばある。そして、同じ周波数帯域を利用する互いに異なる無線LAN通信セグメント同士が、相互干渉することを防ぐためにも、電磁波シールドは有用である。   In addition, with respect to high frequency bands other than the already crowded band such as the ISM band, it is considered that the problem of interference between wireless LAN communications increases with the spread of wireless LAN in the future. For example, in modern office environments, there are often situations where two or more different wireless LAN communication segments are in close proximity. The electromagnetic wave shield is useful for preventing different wireless LAN communication segments using the same frequency band from interfering with each other.

また、無線LANにおいては、本質的に電波の外部漏洩による情報セキュリティの脆弱化が避けられない。したがって、無線LAN通信の屋内から屋外への電波漏洩を物理的にシールドすることは、LAN環境のセキュリティ性向上のために非常に有用な手段である。   Also, in wireless LANs, information security is unavoidably unavoidable due to external leakage of radio waves. Therefore, physically shielding radio wave leakage from indoor to outdoor in wireless LAN communication is a very useful means for improving the security of the LAN environment.

以上述べたように、電磁波シールド性を有する建材は、電磁波伝播の観点から屋内外を切り分けることができるため、屋内から屋外への不要電波の漏洩および屋外から屋内への不要電波の侵入を防止することにより、屋内の無線通信環境を良好にすることができる。
特開2002−299663号公報(平成14年10月11日 公開)
As described above, building materials having electromagnetic shielding properties can separate indoors and outdoors from the viewpoint of electromagnetic wave propagation, thus preventing leakage of unnecessary radio waves from indoors to the outdoors and intrusion of unnecessary radio waves from the outdoors to the indoors. Thus, the indoor wireless communication environment can be improved.
JP 2002-299663 A (published on October 11, 2002)

しかしながら、上記した従来の光電変換装置では、発電効率を低下させることなく、高い電磁波シールド性を持たせることは困難であるという問題が生じる。   However, the above-described conventional photoelectric conversion device has a problem that it is difficult to provide high electromagnetic shielding properties without reducing power generation efficiency.

この問題を特許文献1に示すシースルー型薄膜太陽電池モジュールを例に説明する。一般に、高いシールド性を持たせるためには、シースルー型薄膜太陽電池のモジュールの全面にわたって高い導電性を有する必要がある。しかしながら、図5に示す光透過窓部114では導電性を有する層が透明前面電極層111の1層であり、該透明前面電極層111に利用される透明導電膜の導電性は金属等と比較すると低いため、電磁波シールド性は高くない。   This problem will be described with reference to an example of a see-through thin film solar cell module shown in Patent Document 1. In general, in order to have high shielding properties, it is necessary to have high conductivity over the entire surface of the see-through thin film solar cell module. However, in the light transmission window 114 shown in FIG. 5, the conductive layer is one layer of the transparent front electrode layer 111, and the conductivity of the transparent conductive film used for the transparent front electrode layer 111 is compared with that of metal or the like. Then, since it is low, the electromagnetic wave shielding property is not high.

そこで、同図に示す透明前面電極層111の膜厚を増加させることにより、光透過窓部114を含む全体の導電性を向上させることが考え得る。しかしながら、この膜厚の増加によって、上記透明前面電極層111における光吸収が増加して透光性基板110側から光電変換ユニット層112に到達する光量が減少し、該透明前面電極層111の光透過率が低下するため、発電効率の低下を招いてしまう。   Therefore, it is conceivable to improve the overall conductivity including the light transmission window 114 by increasing the film thickness of the transparent front electrode layer 111 shown in FIG. However, the increase in the film thickness increases the light absorption in the transparent front electrode layer 111, thereby reducing the amount of light reaching the photoelectric conversion unit layer 112 from the translucent substrate 110 side. Since the transmittance decreases, the power generation efficiency decreases.

一方、光電変換ユニット層112に到達する光量に関係しない裏面電極層113の膜厚を増加させて光透過窓部114以外の部分の導電性を向上させることは可能であるが、光透過窓部114を介した電磁波の透過を低減することはできない。   On the other hand, although it is possible to increase the film thickness of the back electrode layer 113 that is not related to the amount of light reaching the photoelectric conversion unit layer 112 and improve the conductivity of the portion other than the light transmission window 114, the light transmission window The transmission of electromagnetic waves through 114 cannot be reduced.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電効率を低下させることなく、高い電磁波シールド性を持つシースルー型光電変換装置およびそれを用いた建材を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a see-through photoelectric conversion device having high electromagnetic shielding properties and a building material using the same without reducing power generation efficiency. It is in.

本発明のシースルー型光電変換装置は、上記課題を解決するために、1対の電極層で挟持された光電変換層を有し、該光電変換層には光が通過する開口部が形成され、少なくとも該開口部を覆う位置に対応して透明導電層が配設されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the see-through photoelectric conversion device of the present invention has a photoelectric conversion layer sandwiched between a pair of electrode layers, and an opening through which light passes is formed in the photoelectric conversion layer. A transparent conductive layer is disposed corresponding to a position covering at least the opening.

上述したように、発電と採光との機能を合わせ持つシースルー型光電変換装置に高い電磁波シールド性を持たせるためには、光電変換装置全体にわたって高い導電性を有する必要があり、そのためには、電極層の膜厚を増加させる必要がある。しかし、既に述べた理由により、この膜厚の増加が、発電効率を低下させることなく、かつ、高い電磁波シールド性を持たせることを阻害していた。   As described above, in order to provide a high electromagnetic wave shielding property to a see-through photoelectric conversion device having both functions of power generation and daylighting, it is necessary to have high conductivity over the entire photoelectric conversion device. It is necessary to increase the layer thickness. However, for the reasons already described, this increase in film thickness has hindered the provision of high electromagnetic shielding properties without lowering the power generation efficiency.

これに対して、上記構成によれば、上記透明導電層は光電変換層に対する光入射に関係のない位置に配設されるため、光電変換層に到達する光量が減少しない。従って、このような透明導電層を設けたことによって、発電効率の低下が生じない。   On the other hand, according to the above configuration, since the transparent conductive layer is disposed at a position unrelated to light incidence on the photoelectric conversion layer, the amount of light reaching the photoelectric conversion layer does not decrease. Accordingly, the provision of such a transparent conductive layer does not cause a decrease in power generation efficiency.

さらに、透明導電層は、少なくとも光電変換層の開口部を覆うような位置に対応して配設されている。従って、開口部に対応した部分の導電性を向上させることができ、開口部を介した電磁波の透過を防ぐことができる。すなわち、開口部においても高い電磁波シールド性を持たせることができる。   Furthermore, the transparent conductive layer is disposed corresponding to a position that covers at least the opening of the photoelectric conversion layer. Therefore, the conductivity of the portion corresponding to the opening can be improved, and transmission of electromagnetic waves through the opening can be prevented. That is, high electromagnetic shielding properties can be imparted even in the opening.

従って、発電効率を低下させることなく、高い電磁波シールド性を持つシースルー型光電変換装置を提供することができる。   Therefore, a see-through photoelectric conversion device having high electromagnetic shielding properties can be provided without reducing power generation efficiency.

また、本発明のシースルー型光電変換装置では、上記開口部が上記1対の電極層のうちの少なくとも一方の電極層に連続して形成されていることが好ましい。該構成によれば、開口部を通過した後の光および/または通過する前の光が電極層によって遮断されることがなく、容易に、シースルー型光電変換装置の裏面側(光入射側とは反対側)へ透過させることができ、採光性能を高めることができる。   In the see-through photoelectric conversion device of the present invention, it is preferable that the opening is formed continuously with at least one of the pair of electrode layers. According to this configuration, the light after passing through the opening and / or the light before passing through is not blocked by the electrode layer, and can easily be formed on the back side (see the light incident side) of the see-through photoelectric conversion device. The light can be transmitted to the opposite side) and the lighting performance can be improved.

また、本発明のシースルー型光電変換装置では、上記透明導電層は、上記光電変換層に対して光入射側とは反対側に形成されていることが好ましい。上記構成によれば、透明導電層を上記開口部だけでなく光電変換装置全面に対して配設した場合であっても、光電変換層へ到達する光量には影響を与えることがない。従って、高い発電効率を保つことができる。   In the see-through photoelectric conversion device of the present invention, the transparent conductive layer is preferably formed on the side opposite to the light incident side with respect to the photoelectric conversion layer. According to the said structure, even if it is a case where a transparent conductive layer is arrange | positioned with respect to not only the said opening part but the whole photoelectric conversion apparatus, it does not affect the light quantity which reaches | attains a photoelectric conversion layer. Therefore, high power generation efficiency can be maintained.

また、本発明の光電変換装置では、上記開口部の最大対角寸法が、0.6μm以上0.9mm以下であることが好ましい。ここで、最大対角寸法とは、例えば開口部の形状が円形の場合には直径を、楕円形の場合は長径を、多角形の場合は最長の対角線寸法をいう。上記構成によれば、開口部において、波長1.2μm以下の光の透過を損なうことがなく、かつ5GHz以下の周波数帯域の電磁波に対して30dB以上のシールド効果を得ることができる。   In the photoelectric conversion device of the present invention, it is preferable that the maximum diagonal dimension of the opening is 0.6 μm or more and 0.9 mm or less. Here, the maximum diagonal dimension means, for example, a diameter when the shape of the opening is circular, a major axis when it is elliptical, and a longest diagonal dimension when it is polygonal. According to the above configuration, the shielding effect of 30 dB or more can be obtained against electromagnetic waves in a frequency band of 5 GHz or less without impairing the transmission of light having a wavelength of 1.2 μm or less in the opening.

また、本発明のシースルー型光電変換装置では、上記透明導電層のシート抵抗が、0.2Ω/□以上6Ω/□以下であることが好ましい。上記構成によれば、光透過率が高く、かつ30dBから60dBのシールド効果をもつ透明導電層を得ることができる。   In the see-through photoelectric conversion device of the present invention, the sheet resistance of the transparent conductive layer is preferably 0.2Ω / □ or more and 6Ω / □ or less. According to the above configuration, a transparent conductive layer having a high light transmittance and a shielding effect of 30 dB to 60 dB can be obtained.

また、本発明のシースルー型光電変換装置では、上記光電変換層に対して光入射側とは反対側に透光性基板が配されており、上記透明導電層は該透光性基板上に形成されていることが好ましい。上記構成によれば、光電変換層が透光性基板により保持されるので、光透過率を下げることなく、シースルー型光電変換装置全体の強度を高めることができる。   In the see-through photoelectric conversion device of the present invention, a light-transmitting substrate is disposed on the side opposite to the light incident side with respect to the photoelectric conversion layer, and the transparent conductive layer is formed on the light-transmitting substrate. It is preferable that According to the above configuration, since the photoelectric conversion layer is held by the translucent substrate, the strength of the see-through photoelectric conversion device as a whole can be increased without reducing the light transmittance.

また、本発明のシースルー型光電変換装置では、上記1対の電極層のうちの上記透明導電層と上記光電変換層との間にある電極層と、該透明導電層とは電気的に絶縁されていることが好ましい。上記構成によれば、上記透明導電層が電位的に光電変換層側から独立しているため、上記光電変換層が複数の太陽電池単位セルの集積構造を有する構成であっても上記透明導電層適用することができる。したがって、集積型太陽電池モジュールにおいても、発電効率を低下させることなく電磁波シールド性を高めることができる。   In the see-through photoelectric conversion device of the present invention, the electrode layer between the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer of the pair of electrode layers is electrically insulated from the transparent conductive layer. It is preferable. According to the above configuration, since the transparent conductive layer is independent from the photoelectric conversion layer side in terms of potential, the transparent conductive layer is formed even if the photoelectric conversion layer has an integrated structure of a plurality of solar cell unit cells. Can be applied. Therefore, also in the integrated solar cell module, the electromagnetic wave shielding property can be improved without reducing the power generation efficiency.

また、本発明のシースルー型光電変換装置では、上記1対の電極層のうちの上記光電変換層の光入射側とは反対側に形成されている電極層と、該光電変換層との間に、さらなる導電層が設けられていることが好ましい。1対の電極層のうち、光入射側と反対側に形成されている電極層は、光電変換層から電極を取り出す役割に加えて、光電変換層において光電変換に利用されなかった光を反射して再び光電変換層に戻して変換効率を上げる役割を有している。従って、上記構成のように、該電極層と光電変換層との間に導電層を設けておけば、上記の反射率をさらに高めることができ、変換効率をさらに上げることができる。   In the see-through photoelectric conversion device of the present invention, between the photoelectric conversion layer and an electrode layer formed on the opposite side of the pair of electrode layers from the light incident side of the photoelectric conversion layer. A further conductive layer is preferably provided. Of the pair of electrode layers, the electrode layer formed on the side opposite to the light incident side reflects light not used for photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer in addition to the role of taking out the electrode from the photoelectric conversion layer. Thus, it returns to the photoelectric conversion layer again to increase the conversion efficiency. Therefore, if a conductive layer is provided between the electrode layer and the photoelectric conversion layer as in the above configuration, the reflectance can be further increased, and the conversion efficiency can be further increased.

また、本発明の建材では、上記したいずれかのシースルー型光電変換装置を用いてなることが好ましい。上記構成によれば、高い電磁波シールド性を有するシースルー型光電変換装置を建材として用いるので、不要電波の侵入および漏洩を防止した無線通信環境を実現することができる。   In the building material of the present invention, it is preferable to use any of the see-through photoelectric conversion devices described above. According to the above configuration, since the see-through photoelectric conversion device having high electromagnetic shielding properties is used as a building material, it is possible to realize a wireless communication environment in which unnecessary radio waves are prevented from entering and leaking.

以上のように本発明のシースルー型光電変換装置は、1対の電極層で挟持された光電変換層を有し、該光電変換層には光が通過する開口部が形成され、少なくとも該開口部を覆う位置に対応して透明導電層が配設されている。   As described above, the see-through photoelectric conversion device of the present invention has a photoelectric conversion layer sandwiched between a pair of electrode layers, and an opening through which light passes is formed in the photoelectric conversion layer, and at least the opening A transparent conductive layer is disposed corresponding to the position covering the surface.

従って、発電効率を低下させることなく、高い電磁波シールド性を持つシースルー型光電変換装置を提供することができるという効果を奏する。   Therefore, there is an effect that it is possible to provide a see-through photoelectric conversion device having high electromagnetic shielding properties without reducing power generation efficiency.

本発明の一実施形態について図1乃至図3に基づいて説明すると、以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as follows.

図1は、本実施の形態のシースルー型薄膜太陽電池(シースルー型光電変換装置;以下、単に「光電変換装置」と称する)1を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a see-through thin film solar cell (see-through photoelectric conversion device; hereinafter simply referred to as “photoelectric conversion device”) 1 of the present embodiment.

光電変換装置1は、同図に示すように、前面透光性基板2、前面透明導電層(電極層)3、光電変換層4、裏面電極層(電極層)5、裏面透光性基板(透光性基板)6、裏面透明導電層(透明導電層)7、および絶縁層8を有している。なお、説明の便宜上、光電変換層4に対して、光入射側を前面といい、その反対側を裏面という。また、シースルー型薄膜太陽電池は光透過性を有するため両面から光が入射することができるが、便宜上、太陽に面する側など、ヨリ入射光量の多い側を光入射側と記載することとする。   As shown in the figure, the photoelectric conversion device 1 includes a front translucent substrate 2, a front transparent conductive layer (electrode layer) 3, a photoelectric conversion layer 4, a back electrode layer (electrode layer) 5, a back translucent substrate ( A transparent substrate) 6, a back surface transparent conductive layer (transparent conductive layer) 7, and an insulating layer 8. For convenience of explanation, the light incident side with respect to the photoelectric conversion layer 4 is referred to as a front surface, and the opposite side is referred to as a back surface. In addition, since the see-through type thin film solar cell is light transmissive, light can be incident from both sides. For convenience, a side with a large amount of incident light such as a side facing the sun is described as a light incident side. .

具体的には、光電変換装置1は、前面透光性基板2の一方の面に形成された前面透明導電層3上の少なくとも一部に、光電変換層4および裏面電極層5がこの順で積層されて形成されている。なお、光電変換装置1は、前面透光性基板2側から入射し光電変換層4に到達した太陽光(光)により発電する一方、太陽光の一部が光電変換装置1の裏面側へ透過するいわゆるシースルー型の光電変換装置である。このため、光電変換装置1は、裏面側へ太陽光が透過できるように、上記光電変換層4に開口部9が設けられており、これにより光電変換装置1の裏面側でも採光することができる。   Specifically, the photoelectric conversion device 1 includes the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 in this order on at least a part of the front transparent conductive layer 3 formed on one surface of the front light-transmitting substrate 2. It is formed by stacking. The photoelectric conversion device 1 generates power by sunlight (light) incident from the front translucent substrate 2 side and reaching the photoelectric conversion layer 4, while part of the sunlight is transmitted to the back side of the photoelectric conversion device 1. This is a so-called see-through photoelectric conversion device. For this reason, the photoelectric conversion device 1 is provided with the opening 9 in the photoelectric conversion layer 4 so that sunlight can be transmitted to the back surface side, and thus, the photoelectric conversion device 1 can also perform daylighting. .

上記前面透光性基板2および裏面透光性基板6は、互いに対向して配されており、上記光電変換層4などの他の部材を両側から挟持している。なお、前面透光性基板2および裏面透光性基板6は、光電変換装置1の構造支持体としていずれか一方が適当な強度を有していれば、一方のみでもよく、必ずしも両方を有している必要はない。ただし、光電変換装置1の耐候性、長期信頼性、および外部からの機械的衝撃に対する耐性向上の観点からは、前面透光性基板2と裏面透光性基板6との両方を有していることが好ましい。   The front translucent substrate 2 and the rear translucent substrate 6 are arranged to face each other, and sandwich other members such as the photoelectric conversion layer 4 from both sides. The front translucent substrate 2 and the back translucent substrate 6 may be only one or both of them as long as one of the structural supports of the photoelectric conversion device 1 has appropriate strength. You don't have to. However, from the viewpoint of improving the weather resistance, long-term reliability, and resistance to external mechanical shock of the photoelectric conversion device 1, both the front light-transmitting substrate 2 and the back light-transmitting substrate 6 are provided. It is preferable.

また、前面透光性基板2および裏面透光性基板6は、必ずしも透光性の基板である必要はなく、不透光性基板であっても、貫通孔を形成する等の方法にて光透過性を持たせたものであれば、光電変換装置1の基板として適用可能である。   Further, the front light-transmitting substrate 2 and the back light-transmitting substrate 6 do not necessarily need to be light-transmitting substrates. Even if they are non-light-transmitting substrates, light is transmitted by a method such as forming a through hole. Any substrate having transparency can be used as the substrate of the photoelectric conversion device 1.

前面透光性基板2および裏面透光性基板6には、安価なガラスが用いられる場合が多いが、光電変換装置1の全体を構造的に支持できるものであれば、安価なガラスに限定されない。例えばポリイミド、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、およびPES(ポリエーテルスルフォン)などの耐熱性の高分子フィルムなどを用いてもよい。また、光電変換装置1を屋外で使用する場合には、強化ガラスを用いるか、または、合わせガラス構造、複層ガラス構造などを用いると、風圧、降雹に対する強度が確保できるのでより望ましい。   In many cases, inexpensive glass is used for the front light-transmitting substrate 2 and the back light-transmitting substrate 6, but it is not limited to inexpensive glass as long as it can structurally support the entire photoelectric conversion device 1. . For example, heat resistant polymer films such as polyimide, PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), and PES (polyether sulfone) may be used. In addition, when the photoelectric conversion device 1 is used outdoors, it is more desirable to use tempered glass, or a laminated glass structure, a multi-layer glass structure, or the like because strength against wind pressure and falling can be secured.

また、前面透光性基板2および裏面透光性基板6は、適当な強度および重量などを備えるために、板厚が例えば0.1mm〜30mm程度であることが適当である。さらに、これらの基板の利用形態に応じて、これらの基板と絶縁膜、導電膜、およびバッファ層等またはこれらが組み合わされたものを用いてもよい。   In addition, the front translucent substrate 2 and the back translucent substrate 6 are suitably about 0.1 mm to 30 mm in thickness in order to have appropriate strength and weight. Furthermore, these substrates and an insulating film, a conductive film, a buffer layer, or the like or a combination thereof may be used depending on the usage form of these substrates.

上記前面透明導電層3は、上記前面透光性基板2の光入射側と反対側の面上に形成されており、前面透光性基板2の全面に形成されていてもよいし、一部分に形成されていてもよい。前面透明導電層3は、上記光電変換層4で発生した電力を取り出すための電極の役割を有している。そのため、前面透明導電層3には、抵抗損失をの低減のために高い導電性が要求され、かつ、光電変換層4への光入射量を高めるために高い光透過性が要求される。このため、それらを満たす材料として、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、およびITOなどを用いる場合が多いが、これらの材料にガリウムやアルミニウムなどの不純物を含有させて、さらに導電率を向上させたものを用いてもよい。   The front transparent conductive layer 3 is formed on the surface of the front translucent substrate 2 opposite to the light incident side, and may be formed on the entire surface of the front translucent substrate 2 or partially. It may be formed. The front transparent conductive layer 3 has a role of an electrode for taking out electric power generated in the photoelectric conversion layer 4. Therefore, the front transparent conductive layer 3 is required to have high conductivity in order to reduce resistance loss, and high light transmittance is required to increase the amount of light incident on the photoelectric conversion layer 4. For this reason, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, ITO, and the like are often used as materials that satisfy them, but these materials contain impurities such as gallium and aluminum to further improve conductivity. A thing may be used.

前面透明導電層3は、スパッタ法、真空蒸着法、EB蒸着法、CVD法、ゾルゲル法、および電析法などにより前面透光性基板2上に形成することができる。   The front transparent conductive layer 3 can be formed on the front translucent substrate 2 by a sputtering method, a vacuum deposition method, an EB deposition method, a CVD method, a sol-gel method, an electrodeposition method, or the like.

導電性の観点からは、前面透明導電層3のシート抵抗が小さいほど、光電変換層4からの電流取り出しにおけるシリーズ抵抗損失が低減し、かつ、前面透明導電層3による電磁波シールドのシールド効果は大きくなるので好ましい。そして、一般的に、前面透明導電層3のシート抵抗は、前面透明導電層3の膜厚の増加に反比例して減少する。すなわち、前面透明導電層3の膜厚を増加させると、前面透明導電層3のシート抵抗が小さくなり好ましい。   From the viewpoint of conductivity, the smaller the sheet resistance of the front transparent conductive layer 3, the smaller the series resistance loss in extracting current from the photoelectric conversion layer 4 and the greater the shielding effect of the electromagnetic wave shield by the front transparent conductive layer 3. This is preferable. In general, the sheet resistance of the front transparent conductive layer 3 decreases in inverse proportion to the increase in the film thickness of the front transparent conductive layer 3. That is, it is preferable to increase the film thickness of the front transparent conductive layer 3 because the sheet resistance of the front transparent conductive layer 3 is reduced.

しかしながら、前面透明導電層3のシート抵抗を小さくするために、無制限に前面透明導電層3の膜厚を増加させると、同時に前面透明導電層3の光透過率の低下を招く。そして、前面透明導電層3の光透過率が低下すると、結果として、光電変換装置1の変換効率が低下するという問題が生じる。   However, in order to reduce the sheet resistance of the front transparent conductive layer 3, if the film thickness of the front transparent conductive layer 3 is increased without limitation, the light transmittance of the front transparent conductive layer 3 is simultaneously reduced. And when the light transmittance of the front transparent conductive layer 3 falls, as a result, the problem that the conversion efficiency of the photoelectric conversion apparatus 1 falls arises.

従って、導電性だけでなく、光透過性すなわち変換効率の観点も考慮に入れると、前面透明導電層3のシート抵抗は、上述の材料で適切な光透過率を確保できるように、下限を5Ω/□程度とする場合が多い。また、前面透明導電層3の膜厚は、特に限定されるものではないが、導電性および光透過性の観点から10nm〜2μm程度とするのが好ましい。   Therefore, when considering not only the conductivity but also the light transmittance, that is, the conversion efficiency, the sheet resistance of the front transparent conductive layer 3 has a lower limit of 5Ω so that an appropriate light transmittance can be secured with the above-mentioned materials. / □ is often the case. The film thickness of the front transparent conductive layer 3 is not particularly limited, but is preferably about 10 nm to 2 μm from the viewpoint of conductivity and light transmittance.

上記光電変換層4は、上記前面透明導電層3上の少なくとも一部に形成されていればよい。光電変換層4は、1対の電極層(前面透明導電層3・裏面電極層5)で挟持されている。光電変換層4は、通常、p型半導体層およびn型半導体層を有するpn接合により形成されるか、またはp型半導体層、i型半導体層、およびn型半導体層を有するpin接合により形成される。しかし、これらに限られず、p型半導体層とn型半導体層とのどちらか一方のみを有するショットキー接合、またはその他公知の半導体接合により形成されていてもよい。また、上記i型半導体層は、光電変換機能を損なわない限り、弱いp型またはn型の導電型を示すものであってもよい。さらに、光電変換層4を上記各半導体接合のうち2つ以上の接合を積層させることにより光電変換装置1を多接合型太陽電池としてもよい。   The photoelectric conversion layer 4 may be formed on at least a part of the front transparent conductive layer 3. The photoelectric conversion layer 4 is sandwiched between a pair of electrode layers (front transparent conductive layer 3 and back electrode layer 5). The photoelectric conversion layer 4 is usually formed by a pn junction having a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, or by a pin junction having a p-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer. The However, it is not limited to these, and may be formed by a Schottky junction having only one of the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, or other known semiconductor junctions. Further, the i-type semiconductor layer may have a weak p-type or n-type conductivity type as long as the photoelectric conversion function is not impaired. Furthermore, the photoelectric conversion device 4 may be a multi-junction solar cell by stacking two or more of the semiconductor junctions in the photoelectric conversion layer 4.

上記各半導体層を構成する材料としては、例えばシリコン等の元素半導体、シリコンに炭素やゲルマニウムまたはその他の不純物が添加されたシリコン合金、ガリウム砒素やリン化インジウムなどのIII−V族化合物半導体、テルル化カドミウムや硫化カドミウムなどのII−VI族化合物半導体、銅−インジウムーガリウムーセレンなどの多元系化合物半導体、または酸化チタン等の多孔質膜に色素等を吸着させたものなどが挙げられる。   Examples of the material constituting each semiconductor layer include elemental semiconductors such as silicon, silicon alloys obtained by adding carbon, germanium, or other impurities to silicon, III-V group compound semiconductors such as gallium arsenide and indium phosphide, and tellurium. Examples include II-VI group compound semiconductors such as cadmium iodide and cadmium sulfide, multi-component compound semiconductors such as copper-indium-gallium-selenium, and porous films such as titanium oxide that are adsorbed with a dye or the like.

また、上記p型半導体層は、上記半導体層に、ボロン、アルミニウム等のp導電型となる不純物原子がドープされたものであってもよい。また、上記n型半導体層は、上記半導体層に、リン、窒素等のn導電型となる不純物原子がドープされたものであってもよい。これらの半導体層の製法としては、CVD法、EB蒸着法、真空蒸着法、ゾルゲル法、ならびに上記の半導体を含有する懸濁液を塗布、乾燥および焼成する方法等が挙げられる。また、光電変換層4の膜厚は、特に限定されるものではないが、変換機能を損なわず、製造コストを低減するという観点から、0.1μm〜100μm程度が望ましい。   Further, the p-type semiconductor layer may be one in which the semiconductor layer is doped with an impurity atom having a p conductivity type such as boron or aluminum. Further, the n-type semiconductor layer may be one in which the semiconductor layer is doped with impurity atoms having n conductivity type such as phosphorus and nitrogen. Examples of the method for producing these semiconductor layers include a CVD method, an EB vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method, a sol-gel method, and a method in which a suspension containing the above semiconductor is applied, dried and fired. The film thickness of the photoelectric conversion layer 4 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 μm to 100 μm from the viewpoint of reducing the manufacturing cost without impairing the conversion function.

上記裏面電極層5は、上記光電変換層4上に設けられており、上記前面透明導電層3と同様に、上記上記光電変換層4で発生した電力を取り出すための電極である。したがって、前面透明導電層3と同様の材料を使用してもよい。さらに、裏面電極層5は、電極としての機能のほかに、光電変換層4に入射した光のうち光電変換に利用されずに光電変換層4の裏面側に洩れてきた光を反射するような材料を用いることにより、再度光を光電変換層4に戻して変換効率を高める光閉じ込め機能を持たせることができるのでより好ましい。   The back electrode layer 5 is provided on the photoelectric conversion layer 4 and is an electrode for taking out electric power generated in the photoelectric conversion layer 4, similarly to the front transparent conductive layer 3. Therefore, the same material as that of the front transparent conductive layer 3 may be used. In addition to the function as an electrode, the back electrode layer 5 reflects light that has leaked to the back side of the photoelectric conversion layer 4 without being used for photoelectric conversion out of the light incident on the photoelectric conversion layer 4. By using a material, it is more preferable because it can provide a light confinement function for returning the light to the photoelectric conversion layer 4 and increasing the conversion efficiency.

このように光を反射させる材料として、可視光反射率の高い銀、アルミニウム、チタン、およびパラジウム等の金属材料やその合金が用いられ、これらの材料が、スパッタリング法、真空蒸着法、および電子ビーム蒸着法等により光電変換層4の上に形成される。裏面電極層5の膜厚は、特に限定されるものではないが、適切なシート抵抗が得られるように0.1μm〜10μm程度とするのがよい。   As a material for reflecting light, metal materials such as silver, aluminum, titanium, and palladium having high visible light reflectivity and alloys thereof are used. These materials include sputtering, vacuum deposition, and electron beam. It is formed on the photoelectric conversion layer 4 by vapor deposition or the like. The film thickness of the back electrode layer 5 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 μm to 10 μm so as to obtain an appropriate sheet resistance.

また、図2に示すように、裏面電極層5の可視光反射率を上げる目的で、裏面電極層5と上記光電変換層4との間に、上記前面透明導電層3と同様の材料からなる裏面導電層(導電層)10を配してもよい。なお、裏面導電層10は、必ずしも透明である必要はない。   Further, as shown in FIG. 2, for the purpose of increasing the visible light reflectance of the back electrode layer 5, it is made of the same material as that of the front transparent conductive layer 3 between the back electrode layer 5 and the photoelectric conversion layer 4. A back surface conductive layer (conductive layer) 10 may be disposed. In addition, the back surface conductive layer 10 does not necessarily need to be transparent.

ところで、導電性の高い金属からなる裏面電極層5は、完全導体板に近似可能であり、全帯域の電磁波をほぼ完全にシールドすることができる。しかし、導電性の高い金属は総じて可視光反射率が高く光をほとんど透過しないため、裏面電極層5を比較的厚い金属層で構成して光電変換装置1の全面にわたって設けた場合には、シースルー型薄膜太陽電池本来の機能である光透過性を損なうことになる。   By the way, the back electrode layer 5 made of a highly conductive metal can be approximated to a perfect conductor plate, and can almost completely shield electromagnetic waves in the entire band. However, since highly conductive metals generally have high visible light reflectivity and hardly transmit light, when the back electrode layer 5 is formed of a relatively thick metal layer and is provided over the entire surface of the photoelectric conversion device 1, see-through is possible. The light transmittance, which is the original function of the type thin film solar cell, is impaired.

そこで、光電変換装置1では、光透過性を維持するために、前面透光性基板2上に、光電変換層4および裏面電極層5を部分的に設けている。すなわち、図1に示すように、前面透光性基板2側から入射する光(太陽光)の一部を光電変換装置1の裏面側(裏面透光性基板6側)に透過させるために、光電変換層4に開口部9を設けている。さらに、該開口部9は裏面電極層5にも連続して形成されている。   Therefore, in the photoelectric conversion device 1, the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are partially provided on the front light-transmitting substrate 2 in order to maintain light transmittance. That is, as shown in FIG. 1, in order to transmit a part of light (sunlight) incident from the front light transmitting substrate 2 side to the back surface side (back surface light transmitting substrate 6 side) of the photoelectric conversion device 1, An opening 9 is provided in the photoelectric conversion layer 4. Further, the opening 9 is also formed continuously in the back electrode layer 5.

また、裏面電極層5として透明導電層を用いたり、金属であっても光透過性を有するように非常に薄い電極層を用いたりする場合等には、裏面電極層5には開口部9を設けなくともよく、この場合でも光電変換装置1に光透過性を持たせることができる。また、前面透明導電層3に開口部9を連続して形成してもよいし、裏面電極層5および前面透明導電層3に開口部9を連続して形成してもよい。   In addition, when a transparent conductive layer is used as the back electrode layer 5 or a very thin electrode layer is used so as to have light transmittance even if it is a metal, the back electrode layer 5 has an opening 9. Even in this case, the photoelectric conversion device 1 can have light transmittance. Further, the opening 9 may be continuously formed in the front transparent conductive layer 3, or the opening 9 may be continuously formed in the back electrode layer 5 and the front transparent conductive layer 3.

開口部9は、例えば前面透明導電層3の上に光電変換層4および裏面電極層5を順次積層したのち、エッチングまたはレーザ等により光電変換層4および裏面電極層5を除去することにより形成することができる。この形成方法に限られず、開口部9は、前面透明導電層3の上に開口部9を被覆するマスクを形成して、前面透明導電層3の全面に光電変換層4および裏面電極層5を順次積層したのちに、上記マスクを除去するなど他の方法により形成してもよい。   For example, the opening 9 is formed by sequentially laminating the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 on the front transparent conductive layer 3 and then removing the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 by etching or laser. be able to. The opening 9 is not limited to this formation method, and the opening 9 forms a mask for covering the opening 9 on the front transparent conductive layer 3, and the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are formed on the entire surface of the front transparent conductive layer 3. After sequentially laminating, it may be formed by other methods such as removing the mask.

また、開口部9の形状としては、例えば円形、楕円形、および多角形などを用いることができるが、円形または四角形は、作製が容易なので特に好適である。   As the shape of the opening 9, for example, a circle, an ellipse, a polygon, and the like can be used. A circle or a rectangle is particularly preferable because it can be easily manufactured.

上記したように、裏面電極層5は導体板に近似したものであるので、ほぼ完全に電磁波をシールドすることができる。これに対して、開口部9を設けると、光透過率は向上するが、電磁波のシールド性は低下する。その理由を以下説明する。   As described above, since the back electrode layer 5 is similar to a conductor plate, it can shield electromagnetic waves almost completely. On the other hand, when the opening 9 is provided, the light transmittance is improved, but the shielding property of the electromagnetic wave is lowered. The reason will be described below.

開口部9は、電磁波にとってスロットアンテナとして振舞うと考えられる。このため、該開口部9の最大対角寸法を半波長とする電磁波より十分長い波長の電磁波は大きく減衰するため開口部9を通過できないが、開口部9の最大対角寸法を半波長とする電磁波、およびそれより短い波長の電磁波は、ほとんど減衰せずに開口部9を透過する。そこで、開口部形成による電磁波シールド性の低下を抑えるため、本実施の形態の開口部9は、以下のような特徴を有している。   The opening 9 is considered to behave as a slot antenna for electromagnetic waves. For this reason, an electromagnetic wave having a wavelength sufficiently longer than an electromagnetic wave whose half-wavelength is the maximum diagonal dimension of the opening 9 is greatly attenuated and cannot pass through the opening 9, but the maximum diagonal dimension of the opening 9 is a half-wavelength. An electromagnetic wave and an electromagnetic wave having a shorter wavelength pass through the opening 9 with almost no attenuation. Therefore, in order to suppress a decrease in electromagnetic shielding properties due to the formation of the opening, the opening 9 of the present embodiment has the following characteristics.

上記のように開口部9を有する裏面電極層5は、開口部9の寸法に対して入射する電磁波が長波長であるほど大きく減衰するハイパスフィルタとして作用する。ここで、開口部9の最大対角寸法とは、開口部9が例えば円形の場合は直径を、楕円形の場合は長径を、多角形の場合は最長の対角線寸法をいう。なお、開口部9の形状はこれに限られないが、可視光透過性の高い形状であることが好ましい。   The back electrode layer 5 having the opening 9 as described above functions as a high-pass filter that attenuates as the wavelength of the incident electromagnetic wave with respect to the size of the opening 9 becomes longer. Here, the maximum diagonal dimension of the opening 9 means a diameter when the opening 9 is circular, for example, a major axis when it is elliptical, and a longest diagonal dimension when it is polygonal. Although the shape of the opening 9 is not limited to this, it is preferably a shape having high visible light permeability.

上記の開口部9の最大対角寸法をL[m]、電磁波の波長をλ[m]とすると、電磁波の減衰率を示す入射電界強度Ei[V/m]と透過電界強度Et[V/m]との比は、下記の式(1)に示すように表される。   When the maximum diagonal dimension of the opening 9 is L [m] and the wavelength of the electromagnetic wave is λ [m], the incident electric field intensity Ei [V / m] and the transmitted electric field intensity Et [V / m] is expressed as shown in the following formula (1).

λ/2≧L のとき Ei/Et=λ/(2L) …(1)
すなわち、最大対角寸法を半波長とする電磁波は減衰しないが、それより長波長の電磁波は、その波長λに比例して減衰率Ei/Etが増加する。一般的に、電磁遮蔽材の電磁シールド効果SEは、下記の式(2)に示すように、上記減衰率Ei/Etをデシベル換算した値で表される。
When λ / 2 ≧ L Ei / Et = λ / (2L) (1)
That is, an electromagnetic wave having a maximum diagonal dimension of a half wavelength is not attenuated, but an electromagnetic wave having a longer wavelength increases in attenuation ratio Ei / Et in proportion to the wavelength λ. In general, the electromagnetic shielding effect SE of the electromagnetic shielding material is represented by a value obtained by converting the attenuation rate Ei / Et into decibels as shown in the following formula (2).

SE[dB]=20・log(Ei/Et) …(2)
したがって、上記の式(1)および式(2)より、裏面電極層5の開口部9のシールド効果SEは、下記の式(3)で表される。
SE [dB] = 20 · log (Ei / Et) (2)
Therefore, from the above formulas (1) and (2), the shielding effect SE of the opening 9 of the back electrode layer 5 is expressed by the following formula (3).

SE[dB]=20・log(λ/(2L)) …(3)
このような開口部9のシールド効果SEを利用すれば、裏面電極層5に開口部9を有する光電変換装置1において開口部9の寸法を適正な範囲に設定することで、特定帯域の電磁波のシールド効果SEを向上させることができる。ここで、無線LANに使用する帯域は、IEEE802.11aが5.15GHz〜5.25GHz、IEEE802.11bが2.4GHz〜2.497GHzであるので、上記開口部9の最大対角寸法Lの下限値は、5.25GHz以下の帯域で高いシールド効果を得られるような寸法にするとよい。
SE [dB] = 20 · log (λ / (2L)) (3)
If the shield effect SE of the opening 9 is used, the size of the opening 9 is set to an appropriate range in the photoelectric conversion device 1 having the opening 9 in the back electrode layer 5, thereby The shield effect SE can be improved. Here, since the band used for the wireless LAN is 5.15 GHz to 5.25 GHz for IEEE802.11a and 2.4 GHz to 2.497 GHz for IEEE802.11b, the lower limit of the maximum diagonal dimension L of the opening 9 The value is good enough to obtain a high shielding effect in a band of 5.25 GHz or less.

上記無線LANの通信環境の確保のためには、DU比(希望波対干渉波強度比)を25dBとれば充分であるといわれている。しかし、上記の式(3)に示すように、高周波数側、すなわち短波長側ではシールド効果が小さくなるので、より好ましくは、遮蔽したい帯域の上限である5.25GHzにおけるシールド効果SEを30dB確保できるように、開口部9の最大対角寸法Lの上限値を設定するとよい。最大対角寸法Lを0.9mmとすれば、上記の式(3)より、波長0.057mの5.25GHzの電磁波に対して30dBのシールド効果を得ることができる。   It is said that a DU ratio (desired wave-to-interference wave intensity ratio) of 25 dB is sufficient to ensure the wireless LAN communication environment. However, as shown in the above equation (3), the shielding effect is reduced on the high frequency side, that is, on the short wavelength side. More preferably, the shielding effect SE at 5.25 GHz which is the upper limit of the band to be shielded is ensured to 30 dB. An upper limit value of the maximum diagonal dimension L of the opening 9 may be set so as to be able to do so. If the maximum diagonal dimension L is 0.9 mm, a shield effect of 30 dB can be obtained from 5.25 GHz electromagnetic wave with a wavelength of 0.057 m from the above formula (3).

このように、開口部9の最大対角寸法Lを0.9mm以下にすれば、5.25GHz以下の帯域の電磁波に対して30dB以上のシールド効果を得ることができる。   Thus, if the maximum diagonal dimension L of the opening 9 is set to 0.9 mm or less, a shielding effect of 30 dB or more can be obtained against electromagnetic waves in a band of 5.25 GHz or less.

これに対して、開口部9の最大対角寸法を0.9mmから限りなく小さくしていくと、開口部9が透過できる電磁波の波長の上限が下がり、波長0.3μm〜1.2μmの太陽光スペクトルの領域(紫外から可視および赤外領域まで)の電磁波、すなわち光透過をも遮ることになる。光電変換装置1の重要な機能の一つである採光性(光透過性)を低下させないために、すなわち、波長1.2μm以下の電磁波に対してシールド効果が作用しないように、開口部9の最大対角寸法Lの下限値を設定する必要がある。   On the other hand, when the maximum diagonal dimension of the opening 9 is reduced as much as possible from 0.9 mm, the upper limit of the wavelength of the electromagnetic wave that can be transmitted through the opening 9 decreases, and the sun with a wavelength of 0.3 μm to 1.2 μm. It also blocks electromagnetic waves in the region of the optical spectrum (from the ultraviolet to the visible and infrared regions), that is, light transmission. In order not to reduce the daylighting (light transmission), which is one of the important functions of the photoelectric conversion device 1, that is, to prevent the shielding effect from acting on electromagnetic waves having a wavelength of 1.2 μm or less, It is necessary to set a lower limit value of the maximum diagonal dimension L.

最大対角寸法Lを0.6μmとすれば、上記の式(3)より、波長1.2μm以下の電磁波に対するシールド効果はゼロとなる。このように、開口部9の最大対角寸法Lの下限値を0.6μmとすれば、波長1.2μm以下の光透過性が向上するため、採光性の高い光電変換装置1を得ることができる。   If the maximum diagonal dimension L is 0.6 μm, the shielding effect against electromagnetic waves having a wavelength of 1.2 μm or less is zero from the above equation (3). Thus, if the lower limit of the maximum diagonal dimension L of the opening 9 is 0.6 μm, the light transmittance with a wavelength of 1.2 μm or less is improved, so that the photoelectric conversion device 1 with high daylighting property can be obtained. it can.

ここで、特に注目すべきは、光電変換装置1は、図1に示すように、裏面透光性基板6の一方の表面に裏面透明導電層7が形成されていることである。図1に示すように、裏面透光性基板6から見て前面透光性基板2側の面に裏面透明導電層7が形成されていてもよいし、裏面透光性基板6から見て前面透光性基板2とは反対側の面に形成されていてもよいが、光電変換装置1の外部からの機械的衝撃による裏面透明導電層7の損傷を防ぎ耐候性を向上させるためには、前面透光性基板2側の面に裏面透明導電層7が形成されていることが好ましい。   Here, it should be particularly noted that the back surface transparent conductive layer 7 is formed on one surface of the back surface transparent substrate 6 in the photoelectric conversion device 1 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the back transparent conductive layer 7 may be formed on the surface on the front light transmitting substrate 2 side when viewed from the back light transmitting substrate 6, or the front surface when viewed from the back light transmitting substrate 6. Although it may be formed on the surface opposite to the translucent substrate 2, in order to prevent damage to the back surface transparent conductive layer 7 due to mechanical impact from the outside of the photoelectric conversion device 1 and improve weather resistance, It is preferable that the back transparent conductive layer 7 is formed on the surface on the front light transmitting substrate 2 side.

なお、裏面透明導電層7には、光透過性の高い材料であればどのようなものでも用いることができるが、上記の前面透明導電層3と同様の材料を用いることが好ましい。また、金属であっても、光透過性を有するように非常に薄く形成することで、上記裏面透明導電層7として用いることができる。   Any material can be used for the back transparent conductive layer 7 as long as it has a high light transmission property, but it is preferable to use the same material as that for the front transparent conductive layer 3 described above. Moreover, even if it is a metal, it can be used as the said back surface transparent conductive layer 7 by forming very thinly so that it may have a light transmittance.

また、裏面透明導電層7と上記裏面電極層5との間および開口部9は、後述する絶縁層8により封止されていることが望ましい。該絶縁層8により、前面透光性基板2上に前面透明導電層3、光電変換層4および裏面電極層5が形成されたものと、裏面透光性基板6上に裏面透明導電層7を形成されたものを一体化することができる。ただし、例えば特許文献1に記載のような集積型太陽電池構造を有さない場合は、必ずしも裏面電極層5と裏面透明導電層7とを電気的に絶縁する必要がないので、絶縁層8以外を適用することも可能である。   Moreover, it is desirable that the space between the back transparent conductive layer 7 and the back electrode layer 5 and the opening 9 are sealed with an insulating layer 8 described later. The insulating layer 8 forms the front transparent conductive layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 on the front transparent substrate 2, and the back transparent conductive layer 7 on the back transparent substrate 6. What is formed can be integrated. However, for example, when the integrated solar cell structure as described in Patent Document 1 is not provided, it is not always necessary to electrically insulate the back electrode layer 5 and the back transparent conductive layer 7. It is also possible to apply.

上述したように、従来のシースルー型薄膜太陽電池(光電変換装置)では、発電効率を低下させることなく、電磁波シールド性を向上させることが困難であった。一般に、シースルー型光電変換装置のシールド性を向上させるためには、開口部9を含むシースルー型薄膜太陽電池のモジュール全体にわたって導電性を高める必要がある。したがって、上記開口部9を介した電磁波の伝播を低減するために、従来のシースルー型光電変換装置では、透明前面電極層(本実施の形態では前面透明導電層3)の膜厚を増加させる必要があり、これに伴い、光電変換層に到達する入射光量の減少にともなう発電効率の低下が生じる。   As described above, in the conventional see-through thin film solar cell (photoelectric conversion device), it is difficult to improve the electromagnetic wave shielding property without reducing the power generation efficiency. In general, in order to improve the shielding performance of the see-through photoelectric conversion device, it is necessary to increase the conductivity over the entire module of the see-through thin film solar cell including the opening 9. Therefore, in order to reduce the propagation of electromagnetic waves through the opening 9, it is necessary to increase the film thickness of the transparent front electrode layer (front transparent conductive layer 3 in the present embodiment) in the conventional see-through photoelectric conversion device. As a result, the power generation efficiency is reduced with a decrease in the amount of incident light reaching the photoelectric conversion layer.

しかしながら、光電変換装置1のように、裏面透光性基板6の一方の面に裏面透明導電層7を形成すれば、開口部9については前面透明導電層3および裏面透明導電層7の2層に高い導電性を持たせることができる。さらに、開口部9以外の部分についても、前面透明導電層3、裏面電極層5および裏面透明導電層7の3層に高い導電性を持たせることができる。また、前面透明導電層3は、光電変換層4へ入射光を透過させる役割を持っているが、裏面透明導電層7は、光電変換層4からみて入射光と反対側の面に存在するため、その膜厚や光透過率が直接的に太陽電池の発電効率に悪影響を与えることがない。したがって、前面透明導電層3の膜厚を増加させることなく、光電変換装置1全体にわたって高い導電性を持たせることができるので、発電効率の低下を招くことなく、光電変換装置1の全面にわたって電磁波に対する高いシールド効果を得ることができる。これにより、不要電波の侵入および漏洩を防ぎ、屋内の無線LANの通信環境を良好にすることができる。   However, when the back surface transparent conductive layer 7 is formed on one surface of the back surface transparent substrate 6 as in the photoelectric conversion device 1, the opening 9 has two layers of the front surface transparent conductive layer 3 and the back surface transparent conductive layer 7. Can have high conductivity. Furthermore, also about parts other than the opening part 9, high conductivity can be given to three layers, the front transparent conductive layer 3, the back electrode layer 5, and the back transparent conductive layer 7. The front transparent conductive layer 3 has a role of transmitting incident light to the photoelectric conversion layer 4, but the back transparent conductive layer 7 exists on the surface opposite to the incident light as viewed from the photoelectric conversion layer 4. The film thickness and light transmittance do not directly affect the power generation efficiency of the solar cell. Therefore, since it is possible to give high conductivity to the entire photoelectric conversion device 1 without increasing the film thickness of the front transparent conductive layer 3, electromagnetic waves are generated over the entire surface of the photoelectric conversion device 1 without causing a decrease in power generation efficiency. A high shielding effect can be obtained. Thereby, intrusion and leakage of unnecessary radio waves can be prevented, and the indoor wireless LAN communication environment can be improved.

また、裏面透明導電層7は、必ずしも前面透光性基板2全面を覆うように設けられる必要はなく、図2に示すように、開口部9のみを覆うような位置に対応して設けられていてもよい。   Further, the back transparent conductive layer 7 does not necessarily need to be provided so as to cover the entire surface of the front translucent substrate 2, and is provided corresponding to a position that covers only the opening 9 as shown in FIG. May be.

同図に示すように、開口部9のみを覆うような位置に対応して裏面透明導電層7を設けた場合でも、開口部9については、前面透明導電層3および裏面透明導電層7の2層に高い導電性を持たせることができ、結果として、特に高い電磁波シールド性が要求される開口部を含む光電変換装置1全体として高い導電性を持たせることができる。   As shown in the figure, even when the back surface transparent conductive layer 7 is provided corresponding to a position that covers only the opening 9, only the front transparent conductive layer 3 and the back surface transparent conductive layer 7 of the opening 9 are provided. The layer can be provided with high conductivity, and as a result, the photoelectric conversion device 1 as a whole including an opening that requires particularly high electromagnetic wave shielding properties can be provided with high conductivity.

以下、裏面透明導電層7の電磁波シールド効果について、詳細に説明する。導電性媒質内を伝播する電磁波は、伝播距離に対してその電界強度が指数関数的に減衰するが、その振幅が1/eになる距離δを表皮深さと呼び、下記の式(4)により求めることができる。   Hereinafter, the electromagnetic wave shielding effect of the back surface transparent conductive layer 7 will be described in detail. The electromagnetic wave propagating in the conductive medium has its electric field intensity exponentially attenuated with respect to the propagation distance. The distance δ at which the amplitude becomes 1 / e is called the skin depth, and is expressed by the following equation (4). Can be sought.

Figure 0004339238
Figure 0004339238

ただし、fは電磁波の周波数[Hz]、μは導電性媒質の透磁率[H/m]、σは導電性媒質の導電率[S/m]である。導電性媒質の透磁率μは、該導電性媒質が上述の材料のような非磁性体の場合は、真空の透磁率(4π×10−7[H/m])が適用できる。   Where f is the frequency [Hz] of the electromagnetic wave, μ is the magnetic permeability [H / m] of the conductive medium, and σ is the conductivity [S / m] of the conductive medium. As the magnetic permeability μ of the conductive medium, a vacuum magnetic permeability (4π × 10 −7 [H / m]) can be applied when the conductive medium is a non-magnetic material such as the above-described material.

したがって、上記の式(4)の示すところは、自由空間から電磁波が導電性媒質に入射した際に、電磁波が導電性媒質内に侵入できる表皮深さは、電磁波の周波数が高ければ高いほど、また、導電性媒質の導電率が高ければ高いほど小さくなるということである。換言すれば、導電性の電磁遮蔽材は、入射する電磁波に対して、所定周波数以上の帯域を減衰させるローパスフィルタとして作用する。上記効果を表皮効果と呼び、導電性媒質の厚さdが表皮深さδより小さい場合、表皮効果による電磁波のシールド効果SEは、下記の式(5)で表される。   Therefore, the above equation (4) shows that when the electromagnetic wave enters the conductive medium from free space, the skin depth at which the electromagnetic wave can enter the conductive medium is higher as the frequency of the electromagnetic wave is higher. Also, the higher the conductivity of the conductive medium, the smaller it becomes. In other words, the conductive electromagnetic shielding material acts as a low-pass filter that attenuates a band of a predetermined frequency or higher with respect to incident electromagnetic waves. The above effect is called a skin effect, and when the thickness d of the conductive medium is smaller than the skin depth δ, the electromagnetic wave shielding effect SE by the skin effect is expressed by the following equation (5).

SE=20log(1+Z0/(2Rs)) …(5)
ただし、Z0は空間の波動インピーダンス[Ω]で、下記の式(6)で表される定数である。
SE = 20 log (1 + Z0 / (2Rs)) (5)
However, Z0 is the wave impedance [Ω] of the space, and is a constant represented by the following formula (6).

Figure 0004339238
Figure 0004339238

また、Rsは導電性媒質のシート抵抗[Ω/□]である。図3は、上記の式(5)の関係をグラフ化したものである。同図において、縦軸はシールド効果SE[dB]を横軸はシート抵抗Rs[Ω/□]としている。同図によれば、電磁遮蔽材のシート抵抗Rsが小さければ小さいほど、シールド効果SEは大きくなることがわかる。したがって、上述のように、無線LANの通信環境の確保のためには、30dBのシールド効果を得られるように導電性媒質のシート抵抗を設定するとよい。したがって、上記の式(5)によれば、裏面透明導電層7のシート抵抗Rsを6Ω/□以下にすれば、30dB以上のシールド効果を得ることができる。   Rs is the sheet resistance [Ω / □] of the conductive medium. FIG. 3 is a graph showing the relationship of the above equation (5). In the figure, the vertical axis represents the shield effect SE [dB], and the horizontal axis represents the sheet resistance Rs [Ω / □]. According to the figure, it can be seen that the shield effect SE increases as the sheet resistance Rs of the electromagnetic shielding material decreases. Therefore, as described above, in order to secure the communication environment of the wireless LAN, it is preferable to set the sheet resistance of the conductive medium so as to obtain a 30 dB shielding effect. Therefore, according to said Formula (5), if the sheet resistance Rs of the back surface transparent conductive layer 7 shall be 6 ohms / square or less, the shield effect of 30 dB or more can be acquired.

さらに、裏面透明導電層7のシート抵抗Rsを0.2Ω/□にすれば、式(5)によりシールド効果は60dBとなる。このとき、上述の開口部9を有する裏面電極層5のシールド効果30dBと合わせると90dBのシールド効果を有し、電波暗室レベルの高いシールド性能を実現できる。したがって、透明導電層の膜厚増加による透過率の低下を抑えるためシールド効果の上限を90dBとし、シート抵抗Rsは0.2Ω/□を下限値とすることが望ましい。   Furthermore, if the sheet resistance Rs of the back surface transparent conductive layer 7 is 0.2Ω / □, the shielding effect is 60 dB according to the equation (5). At this time, when combined with the shielding effect 30 dB of the back electrode layer 5 having the opening 9 described above, it has a shielding effect of 90 dB, and a shielding performance with a high anechoic chamber level can be realized. Therefore, it is desirable that the upper limit of the shielding effect is 90 dB and the sheet resistance Rs is 0.2Ω / □ as the lower limit in order to suppress the decrease in transmittance due to the increase in the thickness of the transparent conductive layer.

また、図1にハッチングにて示すように、開口部9では前面透明導電層3と裏面透明導電層7との間は、絶縁層8で封止されている一方、開口部9以外では、裏面透明導電層7と裏面電極層5との間は、絶縁層8で封止されている。また、図2に示すように、開口部9を覆うように設けられた裏面透明導電層7は前面透明導電層3と絶縁層8により封止されている。   Further, as shown by hatching in FIG. 1, the opening 9 is sealed between the front transparent conductive layer 3 and the back transparent conductive layer 7 with an insulating layer 8, while the opening 9 has a back surface other than the opening 9. A space between the transparent conductive layer 7 and the back electrode layer 5 is sealed with an insulating layer 8. As shown in FIG. 2, the back transparent conductive layer 7 provided so as to cover the opening 9 is sealed with the front transparent conductive layer 3 and the insulating layer 8.

該絶縁層8には、絶縁性、透明性および耐候性が高い透明樹脂として、エチレンー酢酸ビニル共重合体(EVA樹脂)、またはポリビニルブチラールなどが好適に用いられる。また、裏面透明導電層7と裏面電極層5とが電気的に接触しない場合は、絶縁層8に空気層やその他の気体を封入した層を用いることができる。この場合、断熱性や防音性の高い太陽電池モジュールを得ることができる。   For the insulating layer 8, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA resin), polyvinyl butyral, or the like is suitably used as a transparent resin having high insulation, transparency, and weather resistance. Moreover, when the back surface transparent conductive layer 7 and the back surface electrode layer 5 do not contact electrically, the layer which enclosed the air layer and the other gas in the insulating layer 8 can be used. In this case, it is possible to obtain a solar cell module with high heat insulation and sound insulation.

さらに、絶縁層8として適正な誘電率を有する誘電体層を用いることで、電波吸収機能を持たせることもできる。その際、誘電体層として、例えば誘電率2.7のポリカーボネート等を用いるとよい。   Furthermore, by using a dielectric layer having an appropriate dielectric constant as the insulating layer 8, a radio wave absorption function can be provided. At that time, for example, polycarbonate having a dielectric constant of 2.7 may be used as the dielectric layer.

なお、裏面透明導電層7を裏面透光性基板6における裏面電極層5とは反対側に配した場合には、裏面透明導電層7と裏面電極層5とが裏面透光性基板6によって絶縁させるため、絶縁層8は不要となる。   When the back transparent conductive layer 7 is arranged on the opposite side of the back transparent substrate 6 from the back electrode layer 5, the back transparent conductive layer 7 and the back electrode layer 5 are insulated by the back transparent substrate 6. Therefore, the insulating layer 8 is not necessary.

また、図示しないが、前面透明導電層3に開口部を設けてもよい。この場合も、裏面透明導電層7の膜厚を増加させることによって、電磁波シールド性を高めることができる。   Although not shown, an opening may be provided in the front transparent conductive layer 3. Also in this case, the electromagnetic wave shielding property can be improved by increasing the film thickness of the back surface transparent conductive layer 7.

また、光電変換装置1を、例えば建築物の窓にガラスの代わりに、すなわち建材(不図示)として用いてもよい。   Moreover, you may use the photoelectric conversion apparatus 1 as a building material (not shown) instead of glass, for example for the window of a building, for example.

また、上記光電変換装置1では、薄膜太陽電池の場合について説明したが、これに限られず、例えば結晶系太陽電池を適当な間隔で並べてガラスで封止したものであってもよい。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例を示す。前面透光性基板2として板厚1.8mmの青板ガラス板を用い、DCマグネトロンスパッタリング法により青板ガラス板上に膜厚800nmの酸化亜鉛の前面透明導電層3を形成した。
Moreover, in the said photoelectric conversion apparatus 1, although the case of the thin film solar cell was demonstrated, it is not restricted to this, For example, the crystalline solar cell may be arranged in a suitable space | interval and sealed with glass.
〔Example〕
Specific examples of the present invention will be described below. A blue plate glass plate having a thickness of 1.8 mm was used as the front light-transmitting substrate 2, and a zinc oxide front transparent conductive layer 3 having a thickness of 800 nm was formed on the blue plate glass plate by a DC magnetron sputtering method.

その後、前面透明導電層3を形成したガラス板を濃度0.5%の塩酸に浸して前面透明導電層3のエッチングを行ったところ、エッチング後の前面透明導電層3のシート抵抗は16Ω/□、膜厚の平均値は、350nmであった。また、前面透明導電層3が形成された前面透光性基板2の光透過率は85%であった。   Then, when the front transparent conductive layer 3 was etched by immersing the glass plate on which the front transparent conductive layer 3 was formed in hydrochloric acid having a concentration of 0.5%, the sheet resistance of the front transparent conductive layer 3 after the etching was 16Ω / □. The average value of the film thickness was 350 nm. Moreover, the light transmittance of the front translucent substrate 2 on which the front transparent conductive layer 3 was formed was 85%.

こうして得られた前面透明導電層3上に、高周波プラズマCVD法を用いてp型シリコン層、i型シリコン層、およびn型シリコン層からなる光電変換層4を、合計膜厚(前面透光性基板2、前面透明導電層3および光電変換層4を合わせた膜厚)が2μmとなるように堆積した。   On the front transparent conductive layer 3 thus obtained, the photoelectric conversion layer 4 composed of a p-type silicon layer, an i-type silicon layer, and an n-type silicon layer is deposited using a high-frequency plasma CVD method. The substrate 2, the front transparent conductive layer 3, and the photoelectric conversion layer 4 were deposited so that the total film thickness was 2 μm.

その後、レーザスクライブにより光電変換層4に前面透明導電層3が露出するような開口部9を形成したのち、開口部9の領域をマスクして光電変換層4に裏面電極層5を堆積させた。   Thereafter, an opening 9 was formed by exposing the front transparent conductive layer 3 to the photoelectric conversion layer 4 by laser scribing, and then the back electrode layer 5 was deposited on the photoelectric conversion layer 4 by masking the region of the opening 9. .

該開口部9の形状は、対角寸法が0.6mmの正方形であり、開口部9は、青板ガラス板(前面透光性基板2)の全面積に対して開口率が30%となるように形成した。   The shape of the opening 9 is a square having a diagonal dimension of 0.6 mm, and the opening 9 has an opening ratio of 30% with respect to the entire area of the blue plate glass plate (front translucent substrate 2). Formed.

裏面電極層5は、DCマグネトロンスパッタリング法により、膜厚50nmの酸化亜鉛の層と膜厚500nmの銀の層をこの順で堆積させた。   The back electrode layer 5 was formed by depositing a 50 nm thick zinc oxide layer and a 500 nm thick silver layer in this order by DC magnetron sputtering.

裏面透光性基板6は、上記前面透光性基板2と同様にガラス板の上に酸化亜鉛の裏面透明導電層7を形成したものを用いた。裏面透明導電層7の膜厚は2μm、シート抵抗は2.5Ω/□であり、裏面透明導電層7が形成された裏面透光性基板6の光透過率は80%であった。   As the back surface translucent substrate 6, a substrate in which a zinc oxide back surface transparent conductive layer 7 was formed on a glass plate in the same manner as the front surface translucent substrate 2 was used. The film thickness of the back transparent conductive layer 7 was 2 μm, the sheet resistance was 2.5Ω / □, and the light transmittance of the back transparent substrate 6 on which the back transparent conductive layer 7 was formed was 80%.

前面透明導電層3、光電変換層4、および裏面電極層5が形成された前面透光性基板2と裏面透光性基板6は、裏面電極層5と裏面透明導電層7が対面するように積層され、両者の間の透明封止樹脂としてはEVA樹脂を用いた。   The front translucent substrate 2 and the rear translucent substrate 6 on which the front transparent conductive layer 3, the photoelectric conversion layer 4, and the back electrode layer 5 are formed so that the back electrode layer 5 and the back transparent conductive layer 7 face each other. As the transparent sealing resin between the two layers, EVA resin was used.

このようにして作製したシースルー型薄膜太陽電池について、米国軍用規格MIL−STD−285に準じてシールド効果を測定したところ、2.4GHz、5、25GHzにおけるシールド効果は、それぞれ65dB、70dBであり、良好な電磁遮蔽性能を示した。   About the see-through type thin film solar cell produced in this way, when the shielding effect was measured according to the US military standard MIL-STD-285, the shielding effect at 2.4 GHz, 5 and 25 GHz was 65 dB and 70 dB, respectively. It showed good electromagnetic shielding performance.

なお、前面透光性基板2上に形成される前面透明導電層3をレーザスクライブ等により複数の領域に分割したのち、各領域上に光電変換層4および裏面電極層5を積層した集積型太陽電池構造としてもよい。   In addition, after dividing the front transparent conductive layer 3 formed on the front translucent substrate 2 into a plurality of regions by laser scribing or the like, the integrated solar cell in which the photoelectric conversion layer 4 and the back electrode layer 5 are stacked on each region. A battery structure may be used.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、GHzの電磁波に対して高い遮蔽能力を有するシースルー型光電変換装置であり、特に、建物の窓や天窓に建材として利用することができる。   The present invention is a see-through photoelectric conversion device having a high shielding ability against GHz electromagnetic waves, and can be used particularly as a building material for building windows and skylights.

本発明の実施形態のシースルー型光電変換装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the see-through type photoelectric conversion apparatus of embodiment of this invention. 図1に示すシースルー型光電変換装置の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the see-through type photoelectric conversion apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態の裏面透明導電層のシールド効果を示すグラフである。It is a graph which shows the shielding effect of the back surface transparent conductive layer of embodiment of this invention. (a)は、従来のサブストレート型の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図であり、(b)は、従来のスーパーストレート型の薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional substrate type thin film solar cell, (b) is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional super straight type thin film solar cell. 従来のシースルー型薄膜太陽電池の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional see-through type thin film solar cell.

符号の説明Explanation of symbols

1 シースルー型光電変換装置(光電変換装置)
3 前面透明導電層(電極層)
4 光電変換層
5 裏面電極層(電極層)
6 裏面透光性基板(透光性基板)
7 裏面透明導電層(透明導電層)
9 開口部
10 裏面導電層(導電層)
1 See-through photoelectric conversion device (photoelectric conversion device)
3 Front transparent conductive layer (electrode layer)
4 Photoelectric conversion layer 5 Back electrode layer (electrode layer)
6 Back side translucent substrate (translucent substrate)
7 Back side transparent conductive layer (transparent conductive layer)
9 Opening 10 Back side conductive layer (conductive layer)

Claims (8)

1対の電極層で挟持された光電変換層を有し、該光電変換層には光が通過する開口部が形成され、少なくとも該開口部を覆う位置に対応して透明導電層が配設されており、
上記1対の電極層のうちの上記光電変換層の光入射側とは反対側に形成されている電極層と該光電変換層との間に、さらなる導電層が設けられており、
上記開口部の最大対角寸法が、0.6μm以上0.9mm以下であることを特徴とするシースルー型光電変換装置。
It has a photoelectric conversion layer sandwiched between a pair of electrode layers, an opening through which light passes is formed in the photoelectric conversion layer, and a transparent conductive layer is disposed at least corresponding to a position covering the opening And
A further conductive layer is provided between the photoelectric conversion layer and the electrode layer formed on the side opposite to the light incident side of the photoelectric conversion layer of the pair of electrode layers ,
The see-through photoelectric conversion device, wherein a maximum diagonal dimension of the opening is 0.6 μm or more and 0.9 mm or less.
上記透明導電層のシート抵抗が、0.2Ω/□以上6Ω/□以下であることを特徴とする請求項1に記載のシースルー型光電変換装置。The see-through photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the transparent conductive layer has a sheet resistance of 0.2Ω / □ or more and 6Ω / □ or less. 上記開口部が上記1対の電極層のうちの少なくとも一方の電極層に連続して形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシースルー型光電変換装置。The see-through photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the opening is formed continuously with at least one of the pair of electrode layers. 上記透明導電層は、上記光電変換層に対して光入射側とは反対側に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のシースルー型光電変換装置。The see-through photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the transparent conductive layer is formed on a side opposite to a light incident side with respect to the photoelectric conversion layer. 上記透明導電層は、その光入射面に対して起立した端面と上記開口部を形成する上記光電変換層の側面とが同一直線上に位置する形状に形成されていることを特徴とする請求項4に記載のシースルー型光電変換装置。The said transparent conductive layer is formed in the shape where the end surface stood up with respect to the light-incidence surface and the side surface of the said photoelectric converting layer which forms the said opening part are located on the same straight line. 5. A see-through photoelectric conversion device according to 4. 上記光電変換層に対して光入射側とは反対側に透光性基板が配されており、上記透明導電層は該透光性基板上に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のシースルー型光電変換装置。The translucent substrate is arranged on the opposite side to the light incident side with respect to the photoelectric conversion layer, and the transparent conductive layer is formed on the translucent substrate. The see-through photoelectric conversion device according to any one of 5. 上記1対の電極層のうちの上記透明導電層と上記光電変換層との間にある電極層と、該透明導電層とは、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシースルー型光電変換装置。The electrode layer between the transparent conductive layer and the photoelectric conversion layer of the pair of electrode layers is electrically insulated from the transparent conductive layer. 7. The see-through photoelectric conversion device according to any one of 6 above. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のシースルー型光電変換装置を用いてなることを特徴とする建材。A building material comprising the see-through photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 7.
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