JP4601679B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、第１半導体層と第２半導体層との間に透光性導電層を備える太陽電池モジュールに関する。
一般的に、薄膜系の太陽電池モジュールは、第１分離溝により分離された第１電極層と、第２分離溝により分離された第１半導体層、透光性導電層及び第２半導体層と、第３分離溝により分離された第２電極層とを備える。このような太陽電池モジュールは、次のように作製される。
まず、透光性を有する基板上に第１電極層を形成した後に、レーザを用いて第１電極層の一部を除去することにより、第１分離溝を形成する。次に、第１電極層上に第１半導体層を形成するとともに、第１分離溝の内部に第１半導体層を充填する。次に、第１半導体層上に、透光性導電層と第２半導体層とを順次形成する。
次に、レーザを用いて第１半導体層、透光性導電層及び第２半導体層の一部を除去することにより、第２分離溝を形成する。次に、第２分離溝の内壁上、及び第２半導体層上に第２電極層を形成する。次に、第２分離溝を挟んで第１分離溝と反対の位置において、レーザを用いて第１半導体層、透光性導電層、第２半導体層及び第２電極層の一部を除去することにより、第３分離溝を形成する。
このような太陽電池モジュールでは、透光性導電層が、第２分離溝の内壁上に形成された第２電極層と接触するため、第２電極層に沿って流れる電流が透光性導電層へと流れ、リーク電流が発生する。
そこで、第２電極層と透光性導電層との間におけるリーク電流の発生を抑制するために、第１分離溝と第２分離溝との間において透光性導電層の一部を除去することにより、透光性導電層を分離する透光性導電層分離溝を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６１３０８号公報
ここで、第１分離溝と第２分離溝との間の領域では、第１半導体層と第２半導体層との間の電位差が低くなる。このような領域の幅が大きくなると、第１半導体層及び第２半導体層から取り出すことができる電流の量が減少するため、このような領域の幅は、極力小さく形成されることが好ましい。
しかしながら、第１分離溝と第２分離溝との間に透光性導電層分離溝を形成すると、透光性導電層分離溝を形成しない場合と比較して、第１分離溝と第２分離溝との間の幅が大きくなる。
従って、透光性導電層分離溝を形成すると、第２電極層と透光性導電層との間におけるリーク電流の発生については抑制することができるが、第１半導体層及び第２半導体層から取り出すことができる電流の量が減少するという問題があった。
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、第１半導体層と第２半導体層との間の電位差が低くなる領域の幅を大きくすることなく、第２電極層と透光性導電層との間におけるリーク電流の発生を抑制することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明の特徴に係る太陽電池モジュールは、基板の主面上において、第１電極層と、第１半導体層と、透光性導電層と、第２半導体層と、第２電極層とが順次積層された太陽電池モジュールであって、前記第１電極層を分離する第１分離溝と、前記第１半導体層、前記透光性導電層及び前記第２半導体層を分離する第２分離溝と、前記第２分離溝を挟んで前記第１分離溝の反対側の位置に形成され、前記第２電極層、前記第２半導体層、前記透光性導電層及び前記第１半導体層を分離する第３分離溝とを備え、前記第２電極層は、前記第２分離溝の底面を構成する前記第１半導体層上、前記第２分離溝の内壁上、及び前記第２半導体層上に形成される第１導電層と、前記第１導電層上に形成される第２導電層とを有しており、前記第１導電層の抵抗率は、前記第２導電層の抵抗率よりも高く、前記第１導電層は、前記第２分離溝の底面を構成する前記第１電極層上において、少なくとも前記透光性導電層と前記第２半導体層との界面の位置まで充填されることを要旨とする。
本発明の特徴によれば、第２電極層に含まれる第２導電層の抵抗率が、第２電極層に含まれる第１導電層の抵抗率よりも低いため、第１半導体層及び第２半導体層において発生した電流は、主に、第２導電層に沿って流れる。ここで、本発明の特徴によれば、第１導電層は、第２分離溝の底面を構成する第１電極層上において、少なくとも透光性導電層と第２半導体層との界面の位置まで充填される。このような構成によれば、第２導電層よりも抵抗率の高い第１導電層によって透光性導電層と第２導電層とが隔てられるため、透光性導電層と第２導電層との間の距離が長くなる。そのため、第２導電層に沿って流れる電流が透光性導電層へと流れにくくなる。従って、本発明の特徴によれば、第１分離溝と第２分離溝との間の領域の幅、即ち第１半導体層と第２半導体層との間の電位差が低くなる領域の幅を大きくすることなく、第２電極層と透光性導電層との間におけるリーク電流の発生を抑制することができる。
本発明によれば、第１半導体層と第２半導体層との間の電位差が低くなる領域の幅を大きくすることなく、第２電極層と透光性導電層との間におけるリーク電流の発生を抑制することができる太陽電池モジュールを提供することができる。
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
［第１実施形態］
〈太陽電池モジュールの構成〉
以下において、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図１を参照しながら説明する。
〈太陽電池モジュールの構成〉
以下において、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０の断面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、基板１の主面上に、第１電極層２と、第１半導体層３と、透光性導電層４と、第２半導体層５と、第２電極層６とを備える。第１電極層２と、第１半導体層３と、透光性導電層４と、第２半導体層５と、第２電極層６とは、基板１の主面側から順に積層される。また、太陽電池モジュール１０は、第１分離溝７１と、第２分離溝７２と、第３分離溝７３とを備える。また、太陽電池モジュール１０は、第１領域１０ａと、第２領域１０ｂと、第３領域１０ｃとを備える。
基板１としては、透光性を有するガラス、プラスチックなどを用いることができる。
第１電極層２は、基板１の主面上に積層されており、導電性及び透光性を有する。第１電極層２としては、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、又は酸化錫（ＳｎＯ２）などの金属酸化物を用いることができる。尚、これらの金属酸化物に、フッ素（Ｆ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ニオブ（Ｎｂ）などがドープされていてもよい。
第１半導体層３は、第１電極層２側から入射する光により光生成キャリアを生成する。また、第１半導体層３は、後述する透光性導電層４から反射される光により光生成キャリアを生成する。第１半導体層３は、ｐ型半導体と、ｉ型半導体と、ｎ型半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有する（不図示）。ｉ型半導体は、第１半導体層３における発電層を構成する。第１半導体層３におけるｉ型半導体としては、ａ−Ｓｉあるいはａ−ＳｉＣなどの非晶質シリコン系半導体を用いることができるが、これに限るものではない。
透光性導電層４は、透光性及び導電性を有し、第１半導体層３を透過した光の一部を第２半導体層５側に透過するとともに、第１半導体層３を透過した光の一部を第１半導体層３側に反射する。透光性導電層４としては、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＴｉＯＸなどの金属酸化物を用いることができる。透光性導電層４には、Ａｌなどのドーパントがドープされていてもよい。また、透光性導電層４としては、薄い金属層、薄い半導体層、あるいは薄い絶縁層と導電層との組み合わせなどを用いることができる。
第２半導体層５は、第１電極層２側から入射した光のうち、第１電極層２、第１半導体層３及び透光性導電層４を透過した光により光生成キャリアを生成する。第２半導体層５は、ｐ型半導体と、ｉ型半導体と、ｎ型半導体とが基板１側から積層されたｐｉｎ接合を有する（不図示）。ｉ型半導体は、第２半導体層５における発電層を構成する。第２半導体層５におけるｉ型半導体層としては、μｃ−Ｓｉあるいはμｃ−ＳｉＧｅなどの微結晶シリコン系半導体を用いることができるが、これに限るものではない。
第２電極層６は、導電性を有し、第２分離溝の底面を構成する第１電極層２の表面上、第２分離溝７２の内壁上、及び第２半導体層５上に形成される。第２電極層６の構成については、後に詳述する。
第１分離溝７１は、第１電極層２を分離する。第１分離溝７１には、第１半導体層３が充填される。
第２分離溝７２は、第１電極層２上において、第１半導体層３、透光性導電層４及び第２半導体層５を分離する。第２分離溝７２の底面は、第１電極層２の表面により構成される。第２分離溝７２には、第２電極層６が所定の位置まで充填される。
第３分離溝７３は、第２電極層６、第２半導体層５、透光性導電層４及び第１半導体層３を分離する。第３分離溝７３は、第２分離溝７２を挟んで第１分離溝７１の反対側の位置に形成される。
第１領域１０ａとは、隣接する第１分離溝７１と第３分離溝７３との間の領域を示す。より具体的には、第１領域１０ａとは、第１分離溝７１の端部のうち、当該第１分離溝７１に隣接する第３分離溝７３側の端部から、第３分離溝７３の端部のうち、当該第３分離溝に隣接する第１分離溝７１側の端部までの領域を示す。第１領域１０ａは、電流の発生に寄与する領域である。
第２領域１０ｂとは、隣接する第１分離溝７１と第２分離溝７２との間の領域を示す。より具体的には、第２領域１０ｂとは、第１分離溝７１の端部のうち、当該第１分離溝７１に隣接する第２分離溝７２側の端部から、第２分離溝７２の端部のうち、当該第２分離溝に隣接する第１分離溝７１側の端部までの領域を示す。第２領域１０ｂは、第１半導体層３と第２半導体層５との間の電位差が小さくなる領域であり、第１半導体層３及び第２半導体層５において発生する電流の取り出しが困難な領域である。従って、第２領域１０ｂの幅が小さくなると、太陽電池モジュール１０から取り出すことができる電流量が増大し、第２領域１０ｂの幅が大きくなると、太陽電池モジュール１０から取り出すことができる電流量が減少する。
第３領域１０ｃとは、隣接する第２分離溝７２と第３分離溝７３との間の領域を示す。より具体的には、第３領域１０ｃとは、第２分離溝７２の端部のうち、当該第２分離溝７２に隣接する第３分離溝７３側の端部から、第３分離溝７３の端部のうち、当該第３分離溝に隣接する第２分離溝７２側の端部までの領域を示す。第３領域１０ｃは、電流の発生に寄与しない領域である。
〈第２電極層の構成〉
次に、第２電極層６の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１の部分拡大図である。図２に示すように、第２電極層６は、第１導電層６ａと、第２導電層６ｂとを有する。
次に、第２電極層６の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１の部分拡大図である。図２に示すように、第２電極層６は、第１導電層６ａと、第２導電層６ｂとを有する。
第１導電層６ａは、第２分離溝の底面を構成する第１電極層２の表面上、第２分離溝７２の内壁上、及び第２半導体層５上に形成される。第１導電層６ａは、導電性を有し、第２半導体層５を透過した光の一部を第２導電層６ｂ側に透過するとともに、第２半導体層５を透過した光の一部を第２半導体層５側に反射する。
第１導電層６ａとしては、第２導電層６ｂの抵抗率よりも高い抵抗率を有する材料が用いられる。また、第１導電層６ａとしては、透光性導電層４のシート抵抗値よりも低いシート抵抗値を有する材料を用いることができる。例えば、第１導電層６ａとしては、１０ｋΩ／□以上、３００ｋΩ／□以下のシート抵抗値を有する材料を用いることができる。
具体的には、第１導電層６ａとしては、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＯＸ、又はＳｎＯ２などの金属酸化物を用いることができる。
また、第１導電層６ａとしては、導電性フィラーを含む樹脂を用いることができる。導電性フィラーとしては、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＯＸ、又はＳｎＯ２などの金属酸化物により構成される粒子を用いることができ、樹脂としては、アクリル樹脂などを用いることができる。樹脂に含まれる導電性フィラーの最大粒径は、第２半導体層上に形成される第１導電層６ａの厚さの５０％以上とすることができる。また、樹脂に含まれる導電性フィラーの体積占有率は、導電性フィラーを含む樹脂の体積の３０％以上とすることができる。
また、第１導電層６ａとしては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセンなどの、導電性を有する高分子化合物を用いることができる。
第２導電層６ｂは、導電性を有し、第１導電層６ａ上に形成される。第２導電層６ｂとしては、銀（Ａｇ）などを用いることができるが、これに限るものではない。
図２に示すように、第１導電層６ａは、第２分離溝７２の底面を構成する第１電極層２上において、少なくとも透光性導電層４と第２半導体層５との界面４５の位置を示すＡ−Ａ線まで充填される。
第２分離溝７２の底面を構成する第１電極層２上に形成される第１導電層６ａの厚さは、第２分離溝７２の幅の５０分の１程度であることが好ましい。例えば、第２分離溝７２の幅が５０μｍの場合、第２分離溝７２の底面を構成する第１電極層２上に形成される第１導電層６ａの厚さは１μｍ程度であることが好ましい。
〈太陽電池モジュールの製造方法〉
次に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０の製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。
次に、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０の製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３及び図４は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０の製造過程を示す図である。
まず、図３（ａ）に示すように、基板１の主面上に、第１電極層２を形成する。
次に、第１電極層２の一部を、レーザ光の照射により除去する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第１電極層２を分離する第１分離溝７１が形成される。尚、マスクを用いて、形成時に第１分離溝７１を有するように第１電極層２を形成してもよい。
次に、図３（ｃ）に示すように、ＲＦプラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いて、第１電極層２上に第１半導体層３を形成するとともに、第１分離溝７１の内部に第１半導体層３を充填する。
次に、図３（ｄ）に示すように、第１半導体層３上に、透光性導電層４及び第２半導体層５を順に形成する。透光性導電層４の形成には、ＤＣスパッタリング法などを用いることができる。また、第２半導体層５の形成には、ＲＦプラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いることができる。
次に、第１半導体層３、透光性導電層４及び第２半導体層５の一部を、レーザ光の照射により除去する。これにより、図３（ｅ）に示すように、第１半導体層３、透光性導電層４及び第２半導体層５を分離する第２分離溝７２が形成される。
次に、第２分離溝７２の内壁上、及び第２半導体層５上に第２電極層６を形成する。具体的には、まず、図４（ａ）に示すように、第２分離溝７２の内壁上、及び第２半導体層５上に第１導電層６ａを形成する。このとき、第２分離溝７２の底面を構成する第１電極層２上において、第１導電層６ａを、少なくとも透光性導電層４と第２半導体層５との界面４５の位置を示すＡ−Ａ線まで充填させる。第１導電層６ａの形成には、スピンコート法、スプレー法、スクリーン印刷法、ＣＶＤ法などを用いることができる。次に、図４（ｂ）に示すように、ＤＣスパッタリング法などを用いて、第１導電層６ａ上に第２導電層６ｂを形成する。これにより、第２電極層６が形成される。
次に、第２分離溝７２を挟んで第１分離溝７１の反対側の位置において、第２電極層６、第２半導体層５、透光性導電層４及び第１半導体層３の一部を、レーザ光の照射により除去する。これにより、図４（ｃ）に示すように、第２電極層６、第２半導体層５、透光性導電層４及び第１半導体層３を分離する第３分離溝７３が形成される。以上により、太陽電池モジュール１０が製造される。
〈作用及び効果〉
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０では、第２電極層６に含まれる第２導電層６ｂの抵抗率が、第２電極層６に含まれる第１導電層６ａの抵抗率よりも低いため、第１半導体層３及び第２半導体層５において発生した電流は、主に、第２導電層６ｂに沿って流れる。
本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０では、第２電極層６に含まれる第２導電層６ｂの抵抗率が、第２電極層６に含まれる第１導電層６ａの抵抗率よりも低いため、第１半導体層３及び第２半導体層５において発生した電流は、主に、第２導電層６ｂに沿って流れる。
ここで、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０では、第１導電層６ａは、第２分離溝７２の底面を構成する第１電極層２上において、少なくとも透光性導電層４と第２半導体層５との界面４５の位置を示すＡ−Ａ線まで充填される。このような構成によれば、第２導電層６ｂよりも抵抗率の高い第１導電層６ａによって、透光性導電層４と第２導電層６ｂとが隔てられるため、透光性導電層４と第２導電層６ｂとの間の距離が長くなる。
そのため、第２導電層６ｂに沿って流れる電流が透光性導電層４へと流れにくくなる。つまり、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０によれば、第１分離溝７１と第２分離溝７２との間において透光性導電層４を分離する溝を形成することなく、第２電極層６と透光性導電層４との間のリーク電流の発生を抑制することができる。
従って、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュール１０によれば、第１分離溝７１と第２分離溝７２との間において透光性導電層４を分離する溝を形成する場合と比較して、第１分離溝７１と第２分離溝７２との間の幅、即ち第２領域領域１０ｂの幅を大きくすることなく、第２電極層６と有効領域１０ａにおける透光性導電層４との間におけるリーク電流の発生を抑制することができる。
また、第１導電層６ａは、導電性フィラーを含む樹脂により構成されることが好ましい。これによれば、第１導電層６ａのシート抵抗値を、透光性導電層４のシート抵抗値よりも低くすることができるため、第２電極層６と透光性導電層４との間におけるリーク電流の発生をさらに抑制することができる。
〈その他の実施形態〉
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上述した第１実施形態では、太陽電池モジュール１０が、基板１側から第２電極層６側に入射する光により光生成キャリアを生成する構成について説明したが、これに限定されるものではない。具体的には、第２電極層６として透光性材料を用いることにより、太陽電池モジュール１０が、第２電極層６側から基板１側に入射する光により光生成キャリアを生成する構成を有していてもよい。この場合、第２半導体層５が、ｐ型半導体と、ｉ型アモルファスシリコン半導体と、ｎ型半導体とが第２電極層６側から積層されたｐｉｎ接合を有し、第１半導体層３が、ｐ型半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型半導体とが第２電極層６側から積層されたｐｉｎ接合を有することが好ましい。
また、上述した第１実施形態では、第１半導体層３及び第２半導体層５にはそれぞれ１つのｐｉｎ接合が含まれているが、これに限定されるものではない。具体的には、第１半導体層３又は第２半導体層５には、それぞれ２以上のｐｉｎ接合が含まれていてもよい。
また、上述した第１実施形態では、第１半導体層３は、アモルファスシリコン半導体を主成分としているが、これに限定されるものではない。具体的には、第１半導体層３は、結晶質シリコン半導体を主成分としてもよい。尚、結晶質シリコンには、微結晶シリコンや多結晶シリコンが含まれるものとする。また、上述した第１実施形態では、第２半導体層５は、微結晶シリコン半導体を主成分としているが、これに限定されるものではない。具体的には、第２半導体層５は、アモルファスシリコン半導体を主成分としてもよい。
また、上述した第１実施形態では、第１半導体層３及び第２半導体層５にはｐｉｎ接合が含まれているが、これに限定されるものではない。具体的には、第１半導体層３又は第２半導体層５の少なくとも一方には、ｐ型シリコン半導体と、ｎ型シリコン半導体とが基板１側から積層されたｐｎ接合が含まれていてもよい。
また、上述した第１実施形態における太陽電池モジュール１０の製造方法では、第１導電層６ａを第２半導体層５上に形成する工程と、第１導電層６ａを第２分離溝７２の内壁上に形成する工程とを同時に行う製造方法について説明したが、これらの工程は同時に行わなくてもよく、第１導電層６ａを第２半導体層５上に形成する工程を行った後に、第１導電層６ａを第２分離溝７２の内壁上に形成する工程を行ってもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
以下、本発明に係る太陽電池モジュールについて、実施例を挙げて具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
〈実施例〉
以下のようにして、実施例に係る太陽電池モジュール１０を作製した。
以下のようにして、実施例に係る太陽電池モジュール１０を作製した。
まず、ガラス基板（基板１）上に、凹凸構造を有するＳｎＯ２層（第１電極層２）を形成した。
次に、ＳｎＯ２層（第１電極層２）側からＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、ＳｎＯ２層（第１電極層２）の一部を除去した。これにより、ＳｎＯ２層（第１電極層２）を分離する第１分離溝（第１分離溝７１）が形成された。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては、波長１０６４ｎｍの基本波を用いた。また、第１分離溝（第１分離溝７１）の幅は、４０μｍとした。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｎＯ２層（第１電極層２）上に第１セル（第１半導体層３）を形成するとともに、第１分離溝（第１分離溝７１）の内部に第１セル（第１半導体層３）を充填した。具体的には、ｐ型アモルファスシリコン半導体と、ｉ型アモルファスシリコン半導体と、ｎ型アモルファスシリコン半導体とを順に積層した。ｉ型アモルファスシリコン半導体の厚さは、２５０ｎｍとした。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、第１セル（第１半導体層３）上に、Ａｌをドーパントとして含むＺｎＯ層（透光性導電層４）を形成した。ＺｎＯ層（透光性導電層４）の厚さは、５０ｎｍとした。また、ＺｎＯ層（透光性導電層４）のシート抵抗値は１５０ｋΩ／□とした。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、ＺｎＯ層（透光性導電層４）上に第２セル（第２半導体層５）を形成した。具体的には、ｐ型微結晶シリコン半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型微結晶シリコン半導体とを順に積層した。ｉ型微結晶シリコン半導体の厚さは、２０００ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側からＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、第１セル（第１半導体層３）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第２セル（第２半導体層５）の一部を除去した。これにより、第１セル（第１半導体層３）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第２セル（第２半導体層５）を分離する第２分離溝（第２分離溝７２）が形成された。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては、波長５３２ｎｍの第２高調波を用いた。また、第２分離溝（第２分離溝７ｂ）の幅は、５０μｍとした。
次に、スピンコート法を用いて、第２分離溝（第２分離溝７２）の内壁上、及び第２セル（第２半導体層５）上に、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）を主成分とする導電性フィラーとして含むアクリル樹脂層（第１導電層６ａ）を形成した。このとき、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上において、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の厚さを、１μｍとした。これにより、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）が、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との界面の位置を示すＡ−Ａ線を超えて充填され、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上に形成されたアクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の厚さは、第２分離溝７２の幅の約５０分の１となった。また、第２セル（第２半導体層５）上においては、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の厚さを、７０ｎｍとした。
アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）に含まれる導電性フィラーの粒径分布は２０〜５０ｎｍとした。また、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）における導電性フィラーの体積占有率は、導電性フィラーを含むアクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の体積の約８０％とした。これにより、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上に形成されたアクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の屈折率ｎは１．５４５、シート抵抗値は１２０ｋΩ／□、密度は２．４ｇ／ｃｍ３となった。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）上にＡｇ層（第２導電層６ｂ）を形成した。Ａｇ層（第２導電層６ｂ）の厚さは、２００ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側から、第２分離溝（第２分離溝７２）を挟んで第１分離溝（第１分離溝７１）の反対側の位置にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）、第２セル（第２半導体層５）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第１セル（第１半導体層３）の一部を除去した。これにより、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）、第２セル（第２半導体層５）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第１セル（第１半導体層３）を分離する第３分離溝（第３分離溝７３）が形成された。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては、波長５３２ｎｍの第２高調波を用いた。また、第３分離溝（第３分離溝７３）の幅は５０μｍとした。
以上により、本実施例では、図４（ｃ）に示すように、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上において、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）が、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との界面の位置を示すＡ−Ａ線を超えて充填された太陽電池モジュール１０を作製した。
〈比較例１〉
以下のようにして、比較例１に係る太陽電池モジュール２０を作製した。
以下のようにして、比較例１に係る太陽電池モジュール２０を作製した。
まず、ガラス基板（基板１）上に、凹凸構造を有するＳｎＯ２層（第１電極層２）を形成した。
次に、ＳｎＯ２層（第１電極層２）側からＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、ＳｎＯ２層（第１電極層２）の一部を除去した。これにより、ＳｎＯ２層（第１電極層２）を分離する第１分離溝（第１分離溝７１）が形成された。上記実施例と同様に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては波長１０６４ｎｍの基本波を用い、第１分離溝（第１分離溝７１）の幅は４０μｍとした。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｎＯ２層（第１電極層２）上に第１セル（第１半導体層３）を形成するとともに、第１分離溝（第１分離溝７１）の内部に第１セル（第１半導体層３）を充填した。具体的には、ｐ型アモルファスシリコン半導体と、ｉ型アモルファスシリコン半導体と、ｎ型アモルファスシリコン半導体とを順に積層した。ｉ型アモルファスシリコン半導体の厚さは、２５０ｎｍとした。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、第１セル（第１半導体層３）上に、Ａｌをドーパントとして含むＺｎＯ層（透光性導電層４）を形成した。ＺｎＯ層（透光性導電層４）の厚さは、５０ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側から、第１分離溝（第１分離溝７１）とは重ならない位置にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することによって、第１セル（第１半導体層３）及びＺｎＯ層（透光性導電層４）の一部を除去した。これにより、第１セル（第１半導体層３）及びＺｎＯ層（透光性導電層４）を分離するＺｎＯ層分離溝（透光性導電層分離溝８）が形成された。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては、波長５３２ｎｍの第２高調波を用いた。また、ＺｎＯ層分離溝（透光性導電層分離溝８）の幅は、５０μｍとした。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、ＺｎＯ層（透光性導電層４）上に第２セル（第２半導体層５）を形成するとともに、ＺｎＯ層分離溝（透光性導電層分離溝８）の内部に第２セル（第２半導体層５）を充填した。具体的には、ｐ型微結晶シリコン半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型微結晶シリコン半導体とを順に積層した。ｉ型微結晶シリコン半導体の厚さは、２０００ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側から、ＺｎＯ層分離溝（透光性導電層分離溝８）を挟んで第１分離溝（第１分離溝７１）の反対側の位置にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、第１セル（第１半導体層３）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第２セル（第２半導体層５）の一部を除去した。これにより、第１セル（第１半導体層３）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第２セル（第２半導体層５）を分離する第２分離溝（第２分離溝７２）が形成された。上記実施例と同様に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては波長５３２ｎｍの第２高調波を用い、第２分離溝（第２分離溝７２）の幅は５０μｍとした。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、第２分離溝（第２分離溝７２）の内壁上、及び第２セル（第２半導体層５）上に、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）を形成した。ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）の厚さは、第２分離溝（第２分離溝７２）の内壁上、及び第２セル（第２半導体層５）上において、ともに７０ｎｍとした。ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）の屈折率ｎは１．８となった。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）上にＡｇ層（第２導電層６ｂ）を形成した。Ａｇ層（第２導電層６ｂ）の厚さは、２００ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側から、第２分離溝（第２分離溝７２）を挟んで第１分離溝（第１分離溝７１）の反対側の位置にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）、第２セル（第２半導体層５）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第１セル（第１半導体層３）の一部を除去した。これにより、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）、第２セル（第２半導体層５）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第１セル（第１半導体層３）を分離する第３分離溝（第３分離溝７３）が形成された。上記実施例と同様に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては波長５３２ｎｍの第２高調波を用い、第３分離溝（第３分離溝７３）の幅は５０μｍとした。
以上により、本比較例１では、図５に示すように、ＺｎＯ層（透光性導電層４）を分離するＺｎＯ層分離溝（透光性導電層分離溝８）を有し、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上において、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）が、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との界面の位置を示すＡ−Ａ線まで充填されていない太陽電池モジュール２０を作製した。
〈比較例２〉
以下のようにして、比較例２に係る太陽電池モジュール２０を作製した。
以下のようにして、比較例２に係る太陽電池モジュール２０を作製した。
まず、ガラス基板（基板１）上に、凹凸構造を有するＳｎＯ２層（第１電極層２）を形成した。
次に、ＳｎＯ２層（第１電極層２）側からＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、ＳｎＯ２層（第１電極層２）の一部を除去した。これにより、ＳｎＯ２層（第１電極層２）を分離する第１分離溝（第１分離溝７１）が形成された。上記実施例と同様に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては、波長１０６４ｎｍの基本波を用い、第１分離溝（第１分離溝７１）の幅は４０μｍとした。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｎＯ２層（第１電極層２）上に第１セル（第１半導体層３）を形成するとともに、第１分離溝（第１分離溝７１）の内部に第１セル（第１半導体層３）を充填した。具体的には、ｐ型アモルファスシリコン半導体と、ｉ型アモルファスシリコン半導体と、ｎ型アモルファスシリコン半導体とを順に積層した。ｉ型アモルファスシリコン半導体の厚さは、２５０ｎｍとした。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、第１セル（第１半導体層３）上に、Ａｌをドーパントとして含むＺｎＯ層（透光性導電層４）を形成した。ＺｎＯ層（透光性導電層４）の厚さは、５０ｎｍとした。
次に、ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて、ＺｎＯ層（透光性導電層４）上に第２セル（第２半導体層５）を形成した。具体的には、ｐ型微結晶シリコン半導体と、ｉ型微結晶シリコン半導体と、ｎ型微結晶シリコン半導体とを順に積層した。ｉ型微結晶シリコン半導体の厚さは、２０００ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側からＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、第１セル（第１半導体層３）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第２セル（第２半導体層５）の一部を除去した。これにより、第１セル（第１半導体層３）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第２セル（第２半導体層５）を分離する第２分離溝（第２分離溝７２）が形成された。上記実施例と同様に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては波長５３２ｎｍの第２高調波を用いた。また、第２分離溝（第２分離溝７ｂ）の幅は、５０μｍとした。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、第２分離溝（第２分離溝７２）の内壁上、及び第２セル（第２半導体層５）上に、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）を形成した。ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）の厚さは、第２分離溝（第２分離溝７２）の内壁上、及び第２セル（第２半導体層５）上において、ともに７０ｎｍとした。ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）の屈折率ｎは１．８となった。
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）上にＡｇ層（第２導電層６ｂ）を形成した。Ａｇ層（第２導電層６ｂ）の厚さは、２００ｎｍとした。
次に、ガラス基板（基板１）側から、第２分離溝（第２分離溝７２）を挟んで第１分離溝（第１分離溝７１）の反対側の位置にＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）、第２セル（第２半導体層５）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第１セル（第１半導体層３）の一部を除去した。これにより、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）、第２セル（第２半導体層５）、ＺｎＯ層（透光性導電層４）及び第１セル（第１半導体層３）を分離する第３分離溝（第３分離溝７３）が形成された。上記実施例と同様に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光としては波長５３２ｎｍの第２高調波を用い、第３分離溝（第３分離溝７３）の幅は５０μｍとした。
以上により、本比較例２では、図６に示すように、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上において、ＩＴＯ層（第１導電層６ａ）が、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との界面の位置を示すＡ−Ａ線まで充填されていない太陽電池モジュール３０を作製した。
〈出力特性評価〉
次に、実施例及び比較例１に係る太陽電池モジュールについて、開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ、出力値Ｐｍａｘ及び低電位差領域幅の各特性値の比較を行った。比較結果を表１に示す。各特性値の測定条件は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２、２５℃とした。尚、表１においては、実施例に係る太陽電池モジュール１０の開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘを、比較例１に係る太陽電池モジュール２０の開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘの値を１．００として規格化した値として示している。
次に、実施例及び比較例１に係る太陽電池モジュールについて、開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ、出力値Ｐｍａｘ及び低電位差領域幅の各特性値の比較を行った。比較結果を表１に示す。各特性値の測定条件は、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２、２５℃とした。尚、表１においては、実施例に係る太陽電池モジュール１０の開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘを、比較例１に係る太陽電池モジュール２０の開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘの値を１．００として規格化した値として示している。
また、以下の表１において、第２領域幅（μｍ）とは、第１セル（第１半導体層３）及び第２セル（第２半導体層５）において発生する電流の取り出しが困難な第２領域１０ｂの幅を示す。
これは、実施例に係る太陽電池モジュール１０では、比較例１に係る太陽電池モジュール２０よりも低電位差領域幅を大きくすることなく、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との間におけるリーク電流の発生を抑制することができるためである。
以上の結果より、実施例に係る太陽電池モジュール１０において、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の抵抗率（抵抗率＝約０．１Ω・ｍ）を、Ａｇ層（第２導電層６ｂ）の抵抗率（抵抗率＝約１．６×１０−８Ω・ｍ）よりも高くするとともに、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）のシート抵抗値（シート抵抗値＝１２０ｋΩ／□）を、ＺｎＯ層（透光性導電層４）のシート抵抗値（シート抵抗値＝１５０ｋΩ／□）よりも低くし、かつ、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上に形成されるアクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の厚さを、第２分離溝７２の幅の約５０分の１とすることにより、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との間におけるリーク電流の発生を抑制することができることが確認された。
〈収集効率評価〉
実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールについて、収集効率の比較を行った。図７は、実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールの収集効率を示す図である。
実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールについて、収集効率の比較を行った。図７は、実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールの収集効率を示す図である。
図７に示すように、実施例に係る太陽電池モジュール１０の収集効率は、比較例２に係る太陽電池モジュール３０の収集効率よりも高い値となった。
これは、実施例に係る太陽電池モジュール１０では、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）の屈折率（ｎ＝１．５４５）が、これは、比較例２に係る太陽電池モジュール３０におけるＩＴＯ層（第１導電層６ａ）の屈折率（ｎ＝１．８）よりも低くなったことにより、実施例に係る太陽電池モジュール１０のアクリル樹脂層（第１導電層６ａ）と第２セル（第２半導体層５）との界面における光反射率が、比較例２に係る太陽電池モジュール３０のＩＴＯ層（第１導電層６ａ）と第２セル（第２半導体層５）との界面における光反射率よりも高くなったためである。
〈耐湿性評価〉
次に、実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールについて、耐湿試験を行った。表２は、実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールの耐湿試験後における開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘの各特性値を示す。試験条件は、温度８５℃、湿度８５％とし、試験時間は２０００時間とした。
次に、実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールについて、耐湿試験を行った。表２は、実施例及び比較例２に係る太陽電池モジュールの耐湿試験後における開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘの各特性値を示す。試験条件は、温度８５℃、湿度８５％とし、試験時間は２０００時間とした。
尚、表２においては、実施例に係る太陽電池モジュール１０の開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘを、比較例２に係る太陽電池モジュール３０の開放電圧ＶＯＣ、短絡電流ＩＳＣ、曲線因子ＦＦ及び出力値Ｐｍａｘの値を１．００として規格化した値として示している。
ここで、耐湿試験後における太陽電池モジュールの状態を確認したところ、比較例２に係る太陽電池モジュール３０では、第２分離溝（第２分離溝７２）に沿って、水分が浸入していた。これに対し、実施例に係る太陽電池モジュール１０では、第２分離溝（第２分離溝７２）周辺においては水分はほとんど浸入していなかった。
従って、実施例に係る太陽電池モジュール１０では、第２分離溝（第２分離溝７２）の底面を構成するＳｎＯ２層（第１電極層２）上において、アクリル樹脂層（第１導電層６ａ）が、ＺｎＯ層（透光性導電層４）と第２セル（第２半導体層５）との界面の位置を示すＡ−Ａ線を超えて充填されていることにより、第２分離溝（第２分離溝７２）に沿って水分が浸入することを抑制することができることが確認された。そのため、実施例に係る太陽電池モジュール１０では、比較例２に係る太陽電池モジュール３０と比較して、水分による太陽電池モジュール１０の劣化を抑制することができることが確認された。
１０，２０，３０…太陽電池モジュール
１０ａ…第１領域
１０ｂ…第２領域
１０ｃ…第３領域
１…基板
２…第１電極層
３…第１半導体層
４…透光性導電層
４５…透光性導電層と第２半導体層との界面
５…第２半導体層
６…第２電極層
６ａ…第１導電層
６ｂ…第２導電層
７１…第１分離溝
７２…第２分離溝
７３…第３分離溝
８…透光性導電層分離溝
１０ａ…第１領域
１０ｂ…第２領域
１０ｃ…第３領域
１…基板
２…第１電極層
３…第１半導体層
４…透光性導電層
４５…透光性導電層と第２半導体層との界面
５…第２半導体層
６…第２電極層
６ａ…第１導電層
６ｂ…第２導電層
７１…第１分離溝
７２…第２分離溝
７３…第３分離溝
８…透光性導電層分離溝
Claims (3)
- 基板の主面上において、第１電極層と、第１半導体層と、透光性導電層と、第２半導体層と、第２電極層とが順次積層された太陽電池モジュールであって、
前記第１電極層を分離する第１分離溝と、
前記第１半導体層、前記透光性導電層及び前記第２半導体層を分離する第２分離溝と、
前記第２分離溝を挟んで前記第１分離溝の反対側の位置に形成され、前記第２電極層、前記第２半導体層、前記透光性導電層及び前記第１半導体層を分離する第３分離溝とを備え、
前記第２電極層は、前記第２分離溝の底面を構成する前記第１半導体層上、前記第２分離溝の内壁上、及び前記第２半導体層上に形成される第１導電層と、前記第１導電層上に形成される第２導電層とを有しており、
前記第１導電層の抵抗率は、前記第２導電層の抵抗率よりも高く、
前記第１導電層は、前記第２分離溝の底面を構成する前記第１電極層上において、少なくとも前記透光性導電層と前記第２半導体層との界面の位置まで充填される
ことを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記基板は透光性を有し、
前記第１半導体層は、非晶質シリコン系半導体によって構成される発電層を含み、
前記第２半導体層は、微結晶シリコン系半導体によって構成される発電層を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第１導電層は、導電性粒子を含む樹脂によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
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