JP4797083B2 - Thin film solar cell module - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a thin film solar cell module.

近年、ガスを原料としてプラズマCVD法により形成される薄膜光電変換装置が注目されている。このような薄膜光電変換装置の例として、シリコン系薄膜からなるシリコン系薄膜光電変換装置や、CIS(CuInSe2)化合物、CIGS(Cu(In,Ga)Se2)化合物からなる薄膜光電変換装置等が挙げられ、開発が推進され生産量の拡大が進められている。これらの光電変換装置の大きな特徴は、大面積の安価な基板上に、プラズマCVD装置又はスパッタ装置のような形成装置を用いて半導体層又は金属電極膜を積層させ、その後、同一基板上に作製した光電変換装置をレーザパターニング等により分離接続させることにより、光電変換装置の低コスト化と高性能化とを両立できる可能性を有している点である。 In recent years, a thin film photoelectric conversion device formed by a plasma CVD method using a gas as a raw material has attracted attention. Examples of such thin film photoelectric conversion devices include silicon thin film photoelectric conversion devices made of silicon thin films, thin film photoelectric conversion devices made of CIS (CuInSe 2 ) compounds, CIGS (Cu (In, Ga) Se 2 ) compounds, and the like. Development is being promoted and production is being expanded. A major feature of these photoelectric conversion devices is that a semiconductor layer or a metal electrode film is stacked on a low-cost substrate with a large area by using a forming device such as a plasma CVD device or a sputtering device, and then manufactured on the same substrate. This is because the photoelectric conversion device can be reduced in cost and performance can be achieved by separating and connecting the photoelectric conversion device by laser patterning or the like.

ところで、複数のセルを直列接続して構成される直列アレイを有する薄膜光電変換モジュールが知られている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1には、所定条件下で直列アレイに流れる短絡電流が600mA以下になるように光電変換装置を設計することによって、ホットスポット現象によるセルの破壊を十分に防止ことができる旨が記載されている。   By the way, a thin film photoelectric conversion module having a series array configured by connecting a plurality of cells in series is known (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 describes that cell destruction due to a hot spot phenomenon can be sufficiently prevented by designing a photoelectric conversion device so that a short-circuit current flowing in a series array under a predetermined condition is 600 mA or less. ing.

特開2001−68713号公報JP 2001-68713 A

本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、特許文献1に記載の方法では、ホットスポット現象によるセルの損傷を十分に抑制できなかったり、隣接するセル間を電気的に接続するコンタクトラインの損傷を十分に抑制できなかったりする場合があることを見出した。   As a result of diligent research, the present inventors have found that the method described in Patent Document 1 cannot sufficiently suppress cell damage due to the hot spot phenomenon, or contact lines that electrically connect adjacent cells. It has been found that damage may not be sufficiently suppressed.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、セルやコンタクトラインの損傷を抑制することができる薄膜太陽電池モジュールを提供するものである。   This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the thin film solar cell module which can suppress damage to a cell or a contact line.

本発明の薄膜太陽電池モジュールは、双方向的に互いに並列接続された複数のセルストリングを備えるセルモジュールを備え、前記セルストリングは、コンタクトラインを通じて互いに直列接続された複数のセルを備え、前記セルは、表面電極、光電変換層及び裏面電極をこの順に重ねて備え、前記コンタクトラインは、隣接する2つの前記セルのうちの一方の表面電極と他方の裏面電極とを電気的に接続し、光源:キセノンランプ、放射照度:100mW/cm2、AM:1.5、温度:25℃という条件下における、前記セルモジュールの出力をP(W)、前記セルストリングの出力をPs(W)、前記コンタクトラインの面積をSc(cm2)としたときに、(P−Ps)/Scが10.7(kW/cm2)以下であり、Psが12W以下であり、Pが385W以下であることを特徴とする。 The thin film solar cell module of the present invention includes a cell module including a plurality of cell strings bi-directionally connected in parallel to each other, and the cell string includes a plurality of cells connected in series to each other through a contact line. Includes a surface electrode, a photoelectric conversion layer, and a back electrode, which are stacked in this order, and the contact line electrically connects one surface electrode and the other back electrode of the two adjacent cells, : Xenon lamp, Irradiance: 100 mW / cm 2 , AM: 1.5, Temperature: 25 ° C. The output of the cell module is P (W), the output of the cell string is Ps (W), When the area of the contact line is Sc (cm 2 ), (P-Ps) / Sc is 10.7 (kW / cm 2 ) or less, and Ps is 12 W or more. And P is 385 W or less.

まず、本発明者らは、セルの損傷と関係するのは、セルストリングに流れる電流の大きさではなく、セルストリングからの出力であると考え、セルストリングの最大出力の上限を規定すべきであると発想した。そして、数多くの実験を行ったところ、セルストリングの出力を12W以下にすることによって極めて不利な条件下においてもセルの損傷が抑制されることを見出した。   First, the present inventors consider that it is not the magnitude of the current flowing in the cell string but the output from the cell string that is related to cell damage, and the upper limit of the maximum output of the cell string should be specified. I thought that there was. As a result of many experiments, it was found that cell damage can be suppressed even under extremely disadvantageous conditions by setting the output of the cell string to 12 W or less.

また、本発明者らは、セルストリングの1本のみが影になり、その他のセルストリングで発電が行われているような場合には、発生した電力が影になっているセルストリングに流れこみ、セルストリング中の隣接する2つのセルを直列接続するコンタクトラインを損傷させる場合があると発想した。そして、数多くの実験を行ったところ、Pが385W以下である場合には、(P−Ps)/Scで定義されるコンタクトライン印加電力密度を10.7(kW/cm2)以下にすることによってコンタクトラインの損傷が抑制されることが見出し、本発明の完成に到った。 In addition, when only one of the cell strings is shaded and the power generation is performed by other cell strings, the present inventors flow into the shaded cell strings. The inventors have conceived that a contact line connecting two adjacent cells in a cell string in series may be damaged. After many experiments, when P is 385 W or less, the contact line applied power density defined by (P-Ps) / Sc is set to 10.7 (kW / cm 2 ) or less. As a result, it was found that damage to the contact line is suppressed, and the present invention has been completed.

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。
Pは、90W以上であってもよい。この場合、コンタクトラインの損傷が比較的起こりやすいので本発明を適用するメリットが大きい。
前記コンタクトラインは、幅が40μm以上200μm以下であってもよい。
表面電極は、SnO2を含む材料からなる透明導電膜からなり、裏面電極は、透明導電膜と金属膜の積層構造を有してもよい。
ここで示した種々の実施形態は、互いに組み合わせることができる。
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be exemplified.
P may be 90 W or more. In this case, since the contact line is relatively easily damaged, the merit of applying the present invention is great.
The contact line may have a width of 40 μm or more and 200 μm or less.
The front electrode may be made of a transparent conductive film made of a material containing SnO 2 , and the back electrode may have a laminated structure of the transparent conductive film and the metal film.
The various embodiments shown here can be combined with each other.

本発明の一実施形態の薄膜太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the thin film solar cell module of one Embodiment of this invention. 図1中のI−I断面図である。It is II sectional drawing in FIG. (a)は、図1中の領域Aの拡大図であり、(b)は、(a)中のコンタクトラインを抜き出したものである。(A) is an enlarged view of the region A in FIG. 1, and (b) is an extracted contact line in (a). (a)〜(c)は、本発明の一実施形態の薄膜太陽電池モジュールにおける「双方向的に互いに並列接続」という用語を説明するための図である。(A)-(c) is a figure for demonstrating the term "bidirectionally mutually connected in parallel" in the thin film solar cell module of one Embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の薄膜太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the thin film solar cell module of another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の薄膜太陽電池モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the thin film solar cell module of another embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の薄膜太陽電池モジュールの製造に用いるプラズマCVD装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the plasma CVD apparatus used for manufacture of the thin film solar cell module of one Embodiment of this invention.

以下,本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は,例示であって,本発明の範囲は,図面や以下の記述中で示すものに限定されない。以下、スーパーストレート型構造の薄膜太陽電池モジュールを例に挙げて説明を進めるが、以下の説明は、サブストレート型構造の薄膜太陽電池モジュールについても基本的に当てはまる。但し、サブストレート型構造の場合、表面電極、光電変換層及び裏面電極を形成する順序が逆転し、裏面電極、光電変換層及び表面電極がこの順序で基板上に形成される。
スーパーストレート型構造の場合は基板側が表面側となり、サブストレート型構造の場合は基板側が裏面側となる。
また、第1及び第2光電変換層のi型半導体層がそれぞれ非晶質層であり且つ第3光電変換層のi型半導体層が微結晶層である場合を例にとって説明を進めるが、以下の説明は、これ以外の構成の薄膜太陽電池モジュール、例えば、第1〜第3光電変換層のi型半導体層が全て非晶質層又は全て結晶質層である構成の薄膜太陽電池モジュール、及び第1光電変換層のi型半導体層が非晶質層であり且つ第2及び第3光電変換層のi型半導体層がそれぞれ微結晶層である構成の薄膜太陽電池モジュール、第2光電変換層と第3光電変換層のうちの一方又は両方を省略した構成の薄膜太陽電池モジュール、第3光電変換層よりも下流側に別の光電変換層をさらに備える構成の薄膜太陽電池モジュールにも基本的に当てはまる。
また、各光電変換層のpin接合がp型半導体層、i型半導体層及びn型半導体層の順で並んでいる場合を例にとって説明を進めるが、以下の説明は、各光電変換層のpin接合がn型半導体層、i型半導体層及びp型半導体層の順で並んでいる場合にも基本的に当てはまる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The contents shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description. Hereinafter, the description will be made by taking a thin film solar cell module having a superstrate type structure as an example, but the following description is basically applicable to a thin film solar cell module having a substrate type structure. However, in the case of the substrate type structure, the order of forming the front surface electrode, the photoelectric conversion layer, and the back surface electrode is reversed, and the back surface electrode, the photoelectric conversion layer, and the front surface electrode are formed on the substrate in this order.
In the case of the super straight type structure, the substrate side is the front side, and in the case of the substrate type structure, the substrate side is the back side.
Further, the description proceeds by taking as an example the case where the i-type semiconductor layers of the first and second photoelectric conversion layers are each an amorphous layer and the i-type semiconductor layer of the third photoelectric conversion layer is a microcrystalline layer. The description of is a thin film solar cell module having a configuration other than this, for example, a thin film solar cell module having a configuration in which the i-type semiconductor layers of the first to third photoelectric conversion layers are all amorphous layers or all crystalline layers, and Thin film solar cell module, second photoelectric conversion layer, wherein i-type semiconductor layer of first photoelectric conversion layer is amorphous layer, and i-type semiconductor layers of second and third photoelectric conversion layers are each microcrystalline layers And a thin film solar cell module having a configuration in which one or both of the third photoelectric conversion layer is omitted and a thin film solar cell module having a configuration further including another photoelectric conversion layer on the downstream side of the third photoelectric conversion layer. Is true.
Further, the description will be given by taking as an example the case where the pin junctions of the respective photoelectric conversion layers are arranged in the order of the p-type semiconductor layer, the i-type semiconductor layer, and the n-type semiconductor layer, but the following description is based on the pin of each photoelectric conversion layer. The same applies basically when the junctions are arranged in the order of an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer.

1.薄膜太陽電池モジュールの構成
図1、図2,図3(a),(b)及び図4(a)〜(c)用いて、本発明の一実施形態の薄膜太陽電池モジュールについて説明する。図1は、本実施形態の薄膜太陽電池モジュールの構成を示す平面図であり、図2は、図1中のI−I断面図であり、図3(a)は、図1中の領域Aの拡大図であり、図3(b)は、寸法表示のために図3(a)中のコンタクトライン17を抜き出したものである。図4(a)〜(c)は、「双方向的に互いに並列接続」という用語を説明するための図である。
1. Configuration of Thin Film Solar Cell Module A thin film solar cell module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3 (a), 3 (b) and FIGS. 4 (a) to 4 (c). 1 is a plan view showing the configuration of the thin-film solar cell module of the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1, and FIG. 3A is a region A in FIG. FIG. 3B shows the contact line 17 extracted from FIG. 3A for dimension display. 4A to 4C are diagrams for explaining the term “bidirectionally connected in parallel to each other”.

本実施形態の薄膜太陽電池モジュール1は、基板2上にセルモジュール1aを備える。セルモジュール1aは、双方向的に互いに並列接続された複数のセルストリング21を備える。本明細書において、「双方向的に互いに並列接続」とは、一方のセルストリング21で発生した電流が他方のセルストリング21に流入可能であり、その逆も成り立つような状態を意味する。図4(a)のように複数のセルストリング21がブロッキングダイオード31を介さずに並列接続されている場合、例えば、セルストリングAで発生した電流は、セルストリングBに流入可能であり、セルストリングBで発生した電流は、セルストリングAに流入可能である。このような関係がセルストリングA〜Dの任意の2つの組み合わせで成り立つ。従って、セルストリングA〜Dは、双方向的に互いに並列接続されている。一方、図4(b)のように複数のセルストリング21がブロッキングダイオード31を介して並列接続されている場合、例えば、セルストリングAで発生した電流は、ブロッキングダイオード31にブロックされてセルストリングBに流入できず、セルストリングBで発生した電流は、ブロッキングダイオード31にブロックされてセルストリングAに流入できない。このような関係がセルストリングA〜Dの任意の2つの組み合わせで成り立つ。従って、セルストリングA〜Dは、双方向的に互いに並列接続されていない。また、図4(c)のようにセルストリングAとBの組と、CとDの組がそれぞれブロッキングダイオード31を介さずに並列接続されていて且つこれら2つの組は、ブロッキングダイオード31を介して並列接続されている。この場合、セルストリングAとBは、双方向的に互いに並列接続されており、セルストリングCとDは、双方向的に互いに並列接続されている。しかし、例えば、セルストリングAとCは、双方向的に互いに並列接続されていない。
基板2としては、プラズマCVD形成プロセスにおける耐熱性及び透光性を有するガラス基板、ポリイミド等の樹脂基板等が使用可能である。
The thin film solar cell module 1 of this embodiment includes a cell module 1 a on a substrate 2. The cell module 1a includes a plurality of cell strings 21 that are bidirectionally connected to each other in parallel. In this specification, “bidirectionally connected in parallel to each other” means a state in which a current generated in one cell string 21 can flow into the other cell string 21 and vice versa. When a plurality of cell strings 21 are connected in parallel without the blocking diode 31 as shown in FIG. 4A, for example, the current generated in the cell string A can flow into the cell string B, and the cell string The current generated in B can flow into the cell string A. Such a relationship is established by any two combinations of the cell strings A to D. Accordingly, the cell strings A to D are bidirectionally connected in parallel to each other. On the other hand, when a plurality of cell strings 21 are connected in parallel via the blocking diode 31 as shown in FIG. 4B, for example, the current generated in the cell string A is blocked by the blocking diode 31 and the cell string B The current generated in the cell string B cannot be flown into the cell string A due to the blocking diode 31 being blocked. Such a relationship is established by any two combinations of the cell strings A to D. Therefore, the cell strings A to D are not bi-directionally connected in parallel. Further, as shown in FIG. 4C, a set of cell strings A and B and a set of C and D are connected in parallel without passing through the blocking diode 31, and these two sets are connected through the blocking diode 31. Connected in parallel. In this case, the cell strings A and B are bidirectionally connected to each other in parallel, and the cell strings C and D are bidirectionally connected to each other in parallel. However, for example, the cell strings A and C are not bidirectionally connected in parallel.
As the substrate 2, a glass substrate having heat resistance and translucency in the plasma CVD forming process, a resin substrate such as polyimide, and the like can be used.

複数のセルストリング21は、並列分割ライン25で互いに分離され、且つ共通電極23を通じて互いに並列に電気的に接続されている。隣接する2本の並列分割ライン25間の間隔は、一定であっても一定でなくてもよい。従って、複数のセルストリング21の出力は、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。   The plurality of cell strings 21 are separated from each other by a parallel dividing line 25 and are electrically connected to each other in parallel through a common electrode 23. The interval between two adjacent parallel division lines 25 may or may not be constant. Accordingly, the outputs of the plurality of cell strings 21 may be the same or different from each other.

セルストリング21は、コンタクトライン17を通じて互いに直列接続された複数のセル27を備える。複数のセル27は、表面電極分割ライン13と、裏面電極分割ライン29で互いに分離されている。各セル27は、表面電極3、光電変換層(第1〜第3光電変換層5,7,9)及び裏面電極11を有している。   The cell string 21 includes a plurality of cells 27 connected in series with each other through the contact line 17. The plurality of cells 27 are separated from each other by the front electrode division line 13 and the back electrode division line 29. Each cell 27 has a surface electrode 3, a photoelectric conversion layer (first to third photoelectric conversion layers 5, 7, 9) and a back electrode 11.

表面電極は、例えば透明導電膜からなり、好ましくは、SnO2を含む材料からなる透明導電膜からなる。SnO2を含む材料は、SnO2自体であってもよく、SnO2と別の酸化物の混合物(例えば、SnO2とIn23の混合物であるITO)であってもよい。SnO2を含む材料中のSnO2の割合は、例えば、3〜100wt%であり、具体的には例えば、3,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,95、99又は100wt%である。この割合は、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよく、何れか1つ以上であってもよい。 Surface electrodes, for example, a transparent conductive film, preferably made of a transparent conductive film made of a material containing SnO 2. The material containing SnO 2 may be SnO 2 itself or a mixture of SnO 2 and another oxide (for example, ITO which is a mixture of SnO 2 and In 2 O 3 ). The proportion of SnO 2 in the material containing SnO 2 is, for example, 3~100Wt%, specifically, for example, 3,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90, 95, 99 or 100 wt%. This ratio may be within a range between any two of the numerical values exemplified here, or may be any one or more.

第1光電変換層5は、p型半導体層5a、i型非晶質層からなるバッファ層5b、i型非晶質層5c及びn型半導体層5dをこの順に重ねて備える。第2光電変換層7は、p型半導体層7a、i型非晶質層からなるバッファ層7b、i型非晶質層7c及びn型半導体層7dをこの順に重ねて備える。第3光電変換層9は、p型半導体層9a、i型微結晶層9b及びn型半導体層9cをこの順に重ねて備える。バッファ層5b、7bは、省略することもできる。p型半導体層には、ボロン、アルミニウム等のp型不純物原子がドープされており、n型半導体層にはリン等のn型不純物原子がドープされている。i型半導体層は、完全にノンドープである半導体層であってもよく、微量の不純物を含む弱p型又は弱n型で光電変換機能を十分に備えている半導体層であってもよい。なお、本明細書において、「半導体層」とは、非晶質又は微結晶の半導体層を意味し、「非晶質層」及び「微結晶層」は、それぞれ、非晶質及び微結晶の半導体層を意味する。
光電変換層を構成する各半導体層の材料は、特に限定されず、例えば、シリコン系半導体、CIS(CuInSe2)化合物半導体、CIGS(Cu(In,Ga)Se2)化合物半導体等からなる。以下、各半導体層がシリコン系半導体からなる場合を例にとって説明を進める。「シリコン系半導体」とは、非晶質又は微結晶シリコン、又は非晶質又は微結晶シリコンに炭素やゲルマニウム又はその他の不純物が添加された半導体(シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム等)を意味する。また、「微結晶シリコン」とは、結晶粒径が小さい(数十から千Å程度)結晶シリコンと、非晶質シリコンとの混合相の状態のシリコンを意味する。微結晶シリコンは、例えば、結晶シリコン薄膜をプラズマCVD法などの非平衡プロセスを用いて低温で作製した場合に形成される。
The first photoelectric conversion layer 5 includes a p-type semiconductor layer 5a, an i-type amorphous layer buffer layer 5b, an i-type amorphous layer 5c, and an n-type semiconductor layer 5d stacked in this order. The second photoelectric conversion layer 7 includes a p-type semiconductor layer 7a, an i-type amorphous layer buffer layer 7b, an i-type amorphous layer 7c, and an n-type semiconductor layer 7d in this order. The third photoelectric conversion layer 9 includes a p-type semiconductor layer 9a, an i-type microcrystalline layer 9b, and an n-type semiconductor layer 9c stacked in this order. The buffer layers 5b and 7b can be omitted. The p-type semiconductor layer is doped with p-type impurity atoms such as boron and aluminum, and the n-type semiconductor layer is doped with n-type impurity atoms such as phosphorus. The i-type semiconductor layer may be a completely non-doped semiconductor layer, or may be a weak p-type or weak n-type semiconductor layer that contains a small amount of impurities and has a sufficient photoelectric conversion function. In this specification, “semiconductor layer” means an amorphous or microcrystalline semiconductor layer, and “amorphous layer” and “microcrystalline layer” are amorphous and microcrystalline layers, respectively. It means a semiconductor layer.
Materials of the semiconductor layers forming the photoelectric conversion layer is not particularly limited, for example, made of silicon-based semiconductor, CIS (CuInSe 2) compound semiconductor, CIGS (Cu (In, Ga ) Se 2) compound semiconductor or the like. Hereinafter, the description will be given by taking as an example the case where each semiconductor layer is made of a silicon-based semiconductor. “Silicon-based semiconductor” means amorphous or microcrystalline silicon, or a semiconductor in which carbon, germanium, or other impurities are added to amorphous or microcrystalline silicon (silicon carbide, silicon germanium, or the like). Further, “microcrystalline silicon” means silicon in a mixed phase state of crystalline silicon having a small crystal grain size (about several tens to thousands of thousands) and amorphous silicon. Microcrystalline silicon is formed, for example, when a crystalline silicon thin film is manufactured at a low temperature using a non-equilibrium process such as a plasma CVD method.

裏面電極11の構成や材料は、特に限定されないが、一例では、裏面電極11は、透明導電膜と金属膜の積層構造を有する。透明導電膜は、SnO2、ITO、ZnOなどからなる。金属膜は、銀、アルミニウム等の金属からなる。透明導電膜と金属膜は、CVD、スパッタ、蒸着等の方法により形成される。 The configuration and material of the back electrode 11 are not particularly limited, but in one example, the back electrode 11 has a laminated structure of a transparent conductive film and a metal film. The transparent conductive film is made of SnO 2 , ITO, ZnO or the like. The metal film is made of a metal such as silver or aluminum. The transparent conductive film and the metal film are formed by a method such as CVD, sputtering, or vapor deposition.

コンタクトライン17は、隣接する2つの前記セル27のうちの一方の表面電極3と他方の裏面電極11とを電気的に接続する。コンタクトライン17は、光電変換層分割ライン15内に導電体(例:裏面電極の材料)が充填されて形成されている。   The contact line 17 electrically connects one surface electrode 3 and the other back surface electrode 11 of the two adjacent cells 27. The contact line 17 is formed by filling a photoelectric conversion layer dividing line 15 with a conductor (for example, a material for a back electrode).

薄膜太陽電池モジュール1は、図1に示すように、1枚の基板2上に1つのセルモジュール1aを備えてもよいが、図5に示すように、1枚の基板2上にブロッキングダイオード31を介して並列接続された複数のセルモジュール1aを備えてもよい。この場合、一のセルモジュール1aには、別のセルモジュール1aからの電力が流れ込まない。従って、一のセルモジュール1a中のセルストリング21と、別のセルモジュール1a中のセルストリング21とは、双方向的に互いに並列接続されていない。   The thin-film solar cell module 1 may include one cell module 1a on one substrate 2 as shown in FIG. 1, but a blocking diode 31 on one substrate 2 as shown in FIG. A plurality of cell modules 1a connected in parallel via each other may be provided. In this case, power from another cell module 1a does not flow into one cell module 1a. Therefore, the cell string 21 in one cell module 1a and the cell string 21 in another cell module 1a are not mutually connected in parallel bidirectionally.

また、薄膜太陽電池モジュール1は、図6に示すように、複数の光電変換ユニット33を備えてもよい。各光電変換ユニット33は、基板2上に1又は複数のセルストリングを有している。また、図6に示すように、別々の光電変換ユニット33に属する(つまり、別々の基板2上の)複数のセルストリングが、双方向的に互いに並列接続されている。この場合、セルモジュール1aは、複数の基板2をまたいで構成される。   Moreover, the thin film solar cell module 1 may include a plurality of photoelectric conversion units 33 as shown in FIG. Each photoelectric conversion unit 33 has one or a plurality of cell strings on the substrate 2. Further, as shown in FIG. 6, a plurality of cell strings belonging to different photoelectric conversion units 33 (that is, on different substrates 2) are bidirectionally connected in parallel to each other. In this case, the cell module 1a is configured across a plurality of substrates 2.

本実施形態の薄膜太陽電池モジュール1は、光源:キセノンランプ、放射照度:100mW/cm2、AM:1.5、温度:25℃という条件(以下、「標準条件」と称する。)下において、セルモジュール1aの出力をP(W)、セルストリング21の出力をPs(W)、コンタクトライン17の面積をSc(cm2)としたときに、コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scが10.7(kW/cm2)以下であり、Psが12W以下であり、Pが385W以下である(この3つの条件を合わせて「基本条件」と呼ぶ。)。以下、「出力」とは、標準条件下での出力を意味する。 The thin-film solar cell module 1 of the present embodiment has a light source: xenon lamp, irradiance: 100 mW / cm 2 , AM: 1.5, temperature: 25 ° C. (hereinafter referred to as “standard conditions”). When the output of the cell module 1a is P (W), the output of the cell string 21 is Ps (W), and the area of the contact line 17 is Sc (cm 2 ), the contact line applied power density (P-Ps) / Sc Is 10.7 (kW / cm 2 ) or less, Ps is 12 W or less, and P is 385 W or less (these three conditions are collectively referred to as “basic conditions”). Hereinafter, “output” means output under standard conditions.

基本条件が満たされているかどうかは、次の方法で判断する。まず、セルモジュール1aの数が複数である場合は、任意の1つのセルモジュール1aを選択する。次に、選択したセルモジュール1a中の任意の1つのセルストリング21を選択する。また、コンタクトライン17の数が複数である場合は、選択したセルストリング21中の任意の1つのコンタクトライン17を選択する。そして、選択したセルモジュール1a、セルストリング21及びコンタクトライン17において基本条件が満たされているかどうかの判断を行う。   Whether the basic conditions are satisfied is determined by the following method. First, when there are a plurality of cell modules 1a, an arbitrary cell module 1a is selected. Next, an arbitrary cell string 21 in the selected cell module 1a is selected. If there are a plurality of contact lines 17, any one contact line 17 in the selected cell string 21 is selected. Then, it is determined whether or not the basic condition is satisfied in the selected cell module 1a, cell string 21 and contact line 17.

セルモジュール1aの出力Pは、385W以下であれば特に限定されないが、90W以上が好ましい。セルモジュール1aの出力Pが385W以下であれば、コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scが10.7(kW/cm2)以下である場合に、コンタクトライン17の損傷が抑制される。また、セルモジュール1aの出力Pが90W以上の場合には、コンタクトライン17が損傷しやすくなるので、基本条件を満たすように薄膜太陽電池モジュール1の設計を行うことの必要性が大きくなる。セルモジュール1aの出力Pは、具体的には、例えば、50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,210,220,230,240,250,260,270,280,290,300,310,320,330,340,350,360,370,380又は385Wである。セルモジュール1aの出力Pは、ここで例示した数値の何れか1つ以下であってもよく、何れか2つの間の範囲内であってもよい。 The output P of the cell module 1a is not particularly limited as long as it is 385 W or less, but 90 W or more is preferable. If the output P of the cell module 1a is 385 W or less, damage to the contact line 17 is suppressed when the contact line applied power density (P-Ps) / Sc is 10.7 (kW / cm 2 ) or less. . Further, when the output P of the cell module 1a is 90 W or more, the contact line 17 is easily damaged, so that the necessity of designing the thin-film solar cell module 1 to satisfy the basic condition is increased. Specifically, the output P of the cell module 1a is, for example, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220. , 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380 or 385W. The output P of the cell module 1a may be any one or less of the numerical values exemplified here, or may be within a range between any two.

セルストリング21の出力Psは、ホットスポット現象によるセルの損傷(例えば、表面電極3と第1光電変換層5との間の膜剥離)を抑制するという観点からは小さい方がいい。セルストリング21の出力Psの上限は、後述するセルホットスポット耐性試験により求まり、12Wであった。セルストリング21の出力Psは、12W以下であれば特に限定されず、具体的には、例えば、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11又は12Wである。セルストリング21の出力Psは、ここで例示した数値の何れか1つ以下であってもよく、何れか2つの間の範囲内であってもよい。セルストリング21の出力Psは、(セルモジュール1aの出力P/セルモジュール1aの有効発電部面積)×セルストリング21の面積によって算出することができる。   The output Ps of the cell string 21 is preferably small from the viewpoint of suppressing cell damage (for example, film peeling between the surface electrode 3 and the first photoelectric conversion layer 5) due to a hot spot phenomenon. The upper limit of the output Ps of the cell string 21 was found by a cell hot spot resistance test described later, and was 12 W. The output Ps of the cell string 21 is not particularly limited as long as it is 12 W or less, and specifically, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, or 12 W. . The output Ps of the cell string 21 may be any one or less of the numerical values exemplified here, or may be within a range between any two. The output Ps of the cell string 21 can be calculated by (output P of the cell module 1a / effective power generation area of the cell module 1a) × area of the cell string 21.

セルモジュール1aの出力Pが一定である場合、セルストリング21の出力Psを小さくするには、セルストリング1aに含まれるセルストリング21の数を増やせばよい。セルストリング21の数を増やすには、並列分割ライン25の数を増やせばよい。言い換えると、セルモジュール1aの並列分割段数を増やせばよい。並列分割段数は、並列分割ライン25の数+1になる。   When the output P of the cell module 1a is constant, the output Ps of the cell string 21 can be reduced by increasing the number of cell strings 21 included in the cell string 1a. In order to increase the number of cell strings 21, the number of parallel dividing lines 25 may be increased. In other words, the number of parallel division stages of the cell module 1a may be increased. The number of parallel division stages is the number of parallel division lines 25 + 1.

セルストリング21の出力Psの上限のみを考慮すれば、並列分割段数は多ければ多いほど有利である。しかし、並列分割段数を増やすと、以下の理由により、コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scが増大し、コンタクトライン17が損傷されやすくなる。   If only the upper limit of the output Ps of the cell string 21 is considered, the larger the number of parallel division stages, the more advantageous. However, when the number of parallel division stages is increased, the contact line applied power density (P-Ps) / Sc increases for the following reasons, and the contact line 17 is easily damaged.

(1)他のセルストリング21からの印加電力の増大
1本のセルストリング21が影になった場合、他の全てのセルストリング21で発生した電力が影になったセルストリング21に印加される。影になったセルストリング21に印加される電力の値は、(セルモジュール1aの出力P)−(影になったセルストリング21の出力Ps)となる。(P−Ps)の値は、セルストリング21のPsの値が小さいほど大きくなるので、並列分割段数を増やして各セルストリング21の出力Psを減らすと、影になったセルストリング21に印加される電力が増大する。
(1) Increase in applied power from other cell strings 21 When one cell string 21 is shaded, the power generated in all other cell strings 21 is applied to the shaded cell string 21 . The value of the power applied to the shadowed cell string 21 is (output P of the cell module 1a) − (output Ps of the shadowed cell string 21). Since the value of (P−Ps) increases as the Ps value of the cell string 21 decreases, if the number of parallel division stages is increased and the output Ps of each cell string 21 is decreased, the value is applied to the shadowed cell string 21. Power to increase.

(2)コンタクトライン17の面積減少
並列分割段数を増やすと、図3(b)に示すコンタクトライン17の長さLが短くなり、その結果、コンタクトライン17の面積Scが小さくなる。
(2) Reduction of the area of the contact line 17 When the number of parallel division stages is increased, the length L of the contact line 17 shown in FIG. 3B is reduced, and as a result, the area Sc of the contact line 17 is reduced.

(3)コンタクトライン印加電力密度の増大
上記の通り、並列分割段数を増やすとP−Psの値が増大し且つコンタクトライン17の面積Scが小さくなる。従って、コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scが増大し、コンタクトライン17が損傷されやすくなる。
(3) Increase in contact line applied power density As described above, when the number of parallel division stages is increased, the value of P-Ps increases and the area Sc of the contact line 17 decreases. Therefore, the contact line applied power density (P-Ps) / Sc increases and the contact line 17 is easily damaged.

コンタクトライン17の損傷を抑制するには、コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scをその上限以下にする必要がある。コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scの上限は、後述する逆方向過電流耐性試験により求まり、10.7(kW/cm2)であった。コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scは、10.7(kW/cm2)以下であれば特に限定されず、具体的には、例えば、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,10.5又は10.7(kW/cm2)である。コンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scは、ここで例示した数値の何れか1つ以下であってもよく、何れか2つの間の範囲内であってもよい。 In order to suppress damage to the contact line 17, it is necessary to make the contact line applied power density (P-Ps) / Sc equal to or less than the upper limit. The upper limit of the contact line applied power density (P-Ps) / Sc was determined by a reverse overcurrent resistance test described later, and was 10.7 (kW / cm 2 ). The contact line applied power density (P-Ps) / Sc is not particularly limited as long as it is 10.7 (kW / cm 2 ) or less. Specifically, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 9, 10, 10.5 or 10.7 (kW / cm 2 ). The contact line applied power density (P-Ps) / Sc may be any one or less of the numerical values exemplified here, or may be within a range between any two.

ところで、コンタクトライン17の面積Scは、図3(b)に示すように、コンタクトライン17の長さL×幅Wによって求まる。コンタクトライン17の長さL及び幅Wは、それぞれ、セル光入射面(基板2)側から光学顕微鏡を用いて観察することにより測定することができる。   Incidentally, the area Sc of the contact line 17 is obtained by the length L × width W of the contact line 17 as shown in FIG. The length L and the width W of the contact line 17 can be measured by observing from the cell light incident surface (substrate 2) side using an optical microscope.

コンタクトライン17の幅Wは、特に限定されないが、例えば、20〜300μmであり、40〜200μmが好ましい。コンタクトライン17の幅Wが狭くなると面積Scが小さくなりコンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scが大きくなり、コンタクトライン17の幅Wが広くなると有効発電面積が減少するところ、コンタクトライン17の幅Wが40〜200μmであればコンタクトライン印加電力密度(P−Ps)/Scが大きくなりすぎず且つ広い有効発電面積が確保できる。コンタクトライン17の幅Wは、具体的には、例えば、20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,210,220,230,240,250,260,270,280,290又は300μmである。コンタクトライン17の幅Wは、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。   Although the width W of the contact line 17 is not specifically limited, For example, it is 20-300 micrometers, and 40-200 micrometers is preferable. When the width W of the contact line 17 is reduced, the area Sc is reduced and the contact line applied power density (P-Ps) / Sc is increased. When the width W of the contact line 17 is increased, the effective power generation area is reduced. If the width W is 40 to 200 μm, the contact line applied power density (P-Ps) / Sc does not become too large, and a wide effective power generation area can be secured. Specifically, the width W of the contact line 17 is, for example, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190. , 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290 or 300 μm. The width W of the contact line 17 may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.

2.プラズマCVD装置
次に、図7を用いて、上記の薄膜太陽電池モジュールに含まれる半導体層を形成するためのプラズマCVD装置について説明する。図7は、本実施形態の薄膜太陽電池モジュールの製造に用いられるプラズマCVD装置の構成を示す断面図である。
2. Plasma CVD Apparatus Next, a plasma CVD apparatus for forming a semiconductor layer included in the above thin film solar cell module will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a plasma CVD apparatus used for manufacturing the thin film solar cell module of the present embodiment.

図7に示す構成は、例示であり、別の構成の装置を用いて半導体層を形成してもよい。また、プラズマCVD以外の方法により半導体層を形成してもよい。ここでは、成膜室の数が1つであるシングルチャンバのプラズマCVD装置を例に挙げて説明を進めるが、その説明は、成膜室の数が複数であるマルチチャンバのプラズマCVD装置についても同様に当てはまる。   The configuration illustrated in FIG. 7 is an exemplification, and the semiconductor layer may be formed using an apparatus having another configuration. Further, the semiconductor layer may be formed by a method other than plasma CVD. Here, the description will be given by taking a single chamber plasma CVD apparatus having one film forming chamber as an example, but the description also applies to a multi-chamber plasma CVD apparatus having a plurality of film forming chambers. The same applies.

図7に示すように、本実施形態に用いられるプラズマCVD装置は、半導体層を内部で形成するための密閉可能な成膜室101と、成膜室101に置換ガスを導入するためのガス導入部110と、成膜室101から置換ガスを排気するためのガス排気部116とを備える。   As shown in FIG. 7, the plasma CVD apparatus used in this embodiment includes a sealable film formation chamber 101 for forming a semiconductor layer therein, and a gas introduction for introducing a replacement gas into the film formation chamber 101. Unit 110 and a gas exhaust unit 116 for exhausting the replacement gas from the film formation chamber 101.

より具体的には、図7のプラズマCVD装置は、密閉可能な成膜室101内に、カソード電極102及びアノード電極103が設置された平行平板型の電極構造を有する。カソード電極102とアノード電極103との電極間距離は、所望の処理条件に従って決定され、数mmから数十mm程度とするのが一般的である。成膜室101外には、カソード電極102に電力を供給する電力供給部108と、電力供給部108とカソード電極102及びアノード電極103との間のインピーダンス整合を行うインピーダンス整合回路105が設置されている。   More specifically, the plasma CVD apparatus in FIG. 7 has a parallel plate type electrode structure in which a cathode electrode 102 and an anode electrode 103 are installed in a film forming chamber 101 that can be sealed. The distance between the cathode electrode 102 and the anode electrode 103 is determined according to desired processing conditions, and is generally several mm to several tens mm. Outside the film forming chamber 101, a power supply unit 108 that supplies power to the cathode electrode 102 and an impedance matching circuit 105 that performs impedance matching between the power supply unit 108 and the cathode electrode 102 and the anode electrode 103 are installed. Yes.

電力供給部108は、電力導入線106aの一端に接続される。電力導入線106aの他端は、インピーダンス整合回路105に接続されている。インピーダンス整合回路105には電力導入線106bの一端が接続され、該電力導入線106b他端は、カソード電極102に接続されている。電力供給部108は、CW(連続波形)交流出力あるいはパルス変調(オンオフ制御)された交流出力のいずれを出力するものであっても良く、これらを切換えて出力できるものでも良い。   The power supply unit 108 is connected to one end of the power introduction line 106a. The other end of the power introduction line 106 a is connected to the impedance matching circuit 105. One end of the power introduction line 106 b is connected to the impedance matching circuit 105, and the other end of the power introduction line 106 b is connected to the cathode electrode 102. The power supply unit 108 may output either CW (continuous waveform) AC output or pulse-modulated (on / off control) AC output, or may be capable of switching these outputs.

電力供給部108から出力される交流電力の周波数は、13.56MHzが一般的であるが、これに限られるものではなく、数kHzからVHF帯、さらにマイクロ波帯の周波数を使用しても良い。   The frequency of AC power output from the power supply unit 108 is generally 13.56 MHz. However, the frequency is not limited to this, and frequencies from several kHz to the VHF band and further to the microwave band may be used. .

一方、アノード電極103は電気的に接地されており、アノード電極103上には、基板107が設置される。基板107は、例えば表面電極3が形成された基板2である。基板107は、カソード電極102上に載置されても良いが、プラズマ中のイオンダメージによる膜質低下を低減するためアノード電極103上に設置されることが一般的である。   On the other hand, the anode electrode 103 is electrically grounded, and a substrate 107 is installed on the anode electrode 103. The substrate 107 is, for example, the substrate 2 on which the surface electrode 3 is formed. The substrate 107 may be placed on the cathode electrode 102, but is generally placed on the anode electrode 103 in order to reduce film quality deterioration due to ion damage in the plasma.

成膜室101には、ガス導入部110が設けられている。ガス導入部110からは、希釈ガス、材料ガス、ドーピングガス等のガス118が導入される。希釈ガスとしては、水素ガスを含むガス、材料ガスとしてはシラン系ガス、メタンガス、ゲルマンガス等が挙げられる。ドーピングガスとしては、ジボランガス等のp型不純物ドーピングガス、ホスフィンガス等のn型不純物ドーピングガスが挙げられる。   A gas introduction unit 110 is provided in the deposition chamber 101. A gas 118 such as a dilution gas, a material gas, or a doping gas is introduced from the gas introduction unit 110. Examples of the diluent gas include a gas containing hydrogen gas, and examples of the material gas include silane-based gas, methane gas, and germane gas. Examples of the doping gas include a p-type impurity doping gas such as diborane gas and an n-type impurity doping gas such as phosphine gas.

また、成膜室101には、ガス排気部116と圧力調整用バルブ117とが直列に接続され、成膜室101内のガス圧力が略一定に保たれる。ガス圧力は、成膜室内のガス導入部110及びガス排気口119の近傍で測定すると若干の誤差を生じるため、ガス導入部110及びガス排気口119から離れた位置で測定することが望ましい。この状態でカソード電極102に電力を供給することにより、カソード電極102とアノード電極103との間にプラズマを発生させ、ガス118を分解し、基板107上に半導体層を形成することができる。   In addition, a gas exhaust unit 116 and a pressure adjusting valve 117 are connected in series to the film forming chamber 101, so that the gas pressure in the film forming chamber 101 is kept substantially constant. When the gas pressure is measured in the vicinity of the gas inlet 110 and the gas exhaust port 119 in the film forming chamber, a slight error occurs. Therefore, it is desirable to measure the gas pressure at a position away from the gas inlet 110 and the gas exhaust port 119. By supplying power to the cathode electrode 102 in this state, plasma is generated between the cathode electrode 102 and the anode electrode 103, the gas 118 is decomposed, and a semiconductor layer can be formed on the substrate 107.

ガス排気部116は、成膜室101内のガス圧力を1.0×10-4Pa程度の圧力に高真空排気できるものであってもよいが、装置の簡易化、低コスト化及びスループット向上の観点から、0.1Pa程度の圧力とする排気能力を有するものを用いても良い。成膜室101の容積は、半導体デバイスの基板サイズの大型化に伴い大容量化している。このような成膜室101を高真空排気する場合、高性能なガス排気部116が必要となり、装置の簡易化及び低コスト化の観点から望ましくなく、簡易な低真空用のガス排気部116を使用することがより望ましい。 The gas exhaust unit 116 may be capable of high vacuum exhausting the gas pressure in the film forming chamber 101 to a pressure of about 1.0 × 10 −4 Pa, but simplification of the apparatus, cost reduction, and throughput improvement. From this point of view, one having an exhaust capability of a pressure of about 0.1 Pa may be used. The volume of the film forming chamber 101 is increased as the substrate size of the semiconductor device is increased. When such a film forming chamber 101 is evacuated to a high vacuum, a high-performance gas evacuation unit 116 is necessary, which is not desirable from the viewpoint of simplification of the apparatus and cost reduction, and a simple gas evacuation unit 116 for low vacuum is provided. It is more desirable to use.

簡易な低真空用のガス排気部116としては、例えばロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ソープションポンプ等が挙げられ、これらを単独又は2以上の組合せで用いることが好ましい。   Examples of the simple low vacuum gas exhaust unit 116 include a rotary pump, a mechanical booster pump, a sorption pump, and the like, and these are preferably used alone or in combination of two or more.

本実施形態で用いるプラズマCVD装置の成膜室101は例えば約1m3のサイズとすることができる。典型的なガス排気部116としては、メカニカルブースターポンプとロータリーポンプとを直列に接続したものを使用することができる。 The film formation chamber 101 of the plasma CVD apparatus used in the present embodiment can have a size of about 1 m 3 , for example. As a typical gas exhaust unit 116, a mechanical booster pump and a rotary pump connected in series can be used.

3.薄膜太陽電池モジュールの製造方法
次に、図1、図2、図3(a),(b)及び図7用いて、本発明の一実施形態の薄膜太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
3. Method for Manufacturing Thin Film Solar Cell Module Next, a method for manufacturing a thin film solar cell module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3 (a), 3 (b), and 7.

以下、図7に示すような成膜室の数が1つであるシングルチャンバのプラズマCVD装置を用いて半導体層を形成する場合を例にとって説明を進めるが、以下の説明は、マルチチャンバのプラズマCVD装置を用いて半導体層を形成する場合にも基本的に当てはまる。但し、マルチチャンバのプラズマCVD装置では、p型、i型及びn型の半導体層を別々の成膜室内で形成することができるため、後述するガス置換工程が省略可能である。   Hereinafter, the description will be given by taking as an example the case where a semiconductor layer is formed using a single-chamber plasma CVD apparatus having one film forming chamber as shown in FIG. This is basically the case when a semiconductor layer is formed using a CVD apparatus. However, in a multi-chamber plasma CVD apparatus, p-type, i-type, and n-type semiconductor layers can be formed in separate film formation chambers, so that a gas replacement step described later can be omitted.

本実施形態の製造方法では、第1光電変換層5、第2光電変換層7及び第3光電変換層9を同一の成膜室で形成する。同一の成膜室で形成するとは、同一の成膜室内にある同一又は異なる電極を用いて第1から第3光電変換層5,7,9を形成することであり、同一の成膜室内の同一電極を用いて第1から第3光電変換層5,7,9を形成することが望ましい。また、第1から第3光電変換層5,7,9を途中で大気解放することなく連続して形成することが生産効率向上の点から望ましい。さらに、第1から第3光電変換層5,7,9を形成する際の基板温度は、同一であることが生産効率向上の点から望ましい。   In the manufacturing method of this embodiment, the 1st photoelectric converting layer 5, the 2nd photoelectric converting layer 7, and the 3rd photoelectric converting layer 9 are formed in the same film-forming chamber. Forming in the same film forming chamber means forming the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, and 9 using the same or different electrodes in the same film forming chamber. It is desirable to form the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, and 9 using the same electrode. In addition, it is desirable from the viewpoint of improving production efficiency that the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, and 9 are continuously formed without being released to the atmosphere. Furthermore, it is desirable from the viewpoint of improving production efficiency that the substrate temperatures when forming the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, 9 are the same.

以下、薄膜太陽電池モジュール1の製造方法を詳述する。以下に示す方法は、例示であって、薄膜太陽電池モジュール1は、以下に示す方法以外の方法で製造してもよい。   Hereinafter, the manufacturing method of the thin film solar cell module 1 is explained in full detail. The method shown below is an illustration, and the thin-film solar cell module 1 may be manufactured by a method other than the method shown below.

3−1.表面電極形成工程
まず、基板2上に表面電極3を形成する。
3-1. Surface Electrode Formation Step First, the surface electrode 3 is formed on the substrate 2.

基板2としては、プラズマCVD形成プロセスにおける耐熱性及び透光性を有するガラス基板、ポリイミド等の樹脂基板等が使用可能である。   As the substrate 2, a glass substrate having heat resistance and translucency in the plasma CVD forming process, a resin substrate such as polyimide, and the like can be used.

表面電極3としては、SnO2を含む材料からなる透明導電膜等が使用可能である。これらは、CVD、スパッタ、蒸着等の方法により形成することができる。 As the surface electrode 3, a transparent conductive film made of a material containing SnO 2 or the like can be used. These can be formed by methods such as CVD, sputtering, and vapor deposition.

3−2.表面電極分割ライン形成工程
次に、図1のX方向に(基板2の長辺方向に、セルモジュール1a中の複数のセルストリング21が並ぶ方向に)延びる表面電極分割ライン13を表面電極3に形成することによって表面電極3を複数の帯状パターンに分割する。表面電極分割ライン13は、例えばYAGレーザーの基本波を用いて表面電極3をスクライブすることによって形成することができる。
3-2. Surface Electrode Split Line Formation Step Next, the surface electrode split line 13 extending in the X direction of FIG. 1 (in the long side direction of the substrate 2 and in the direction in which the plurality of cell strings 21 in the cell module 1a are arranged) is formed on the surface electrode 3 By forming, the surface electrode 3 is divided | segmented into a some strip | belt-shaped pattern. The surface electrode dividing line 13 can be formed, for example, by scribing the surface electrode 3 using a fundamental wave of a YAG laser.

3−3.第1光電変換層形成工程
次に、得られた基板上に第1光電変換層5を形成する。上記の通り、第1光電変換層5は、p型半導体層5a、バッファ層5b、i型非晶質層5c及びn型半導体層5dを有するので、各半導体層を順次形成する。
3-3. First photoelectric conversion layer forming step Next, the first photoelectric conversion layer 5 is formed on the obtained substrate. As described above, since the first photoelectric conversion layer 5 includes the p-type semiconductor layer 5a, the buffer layer 5b, the i-type amorphous layer 5c, and the n-type semiconductor layer 5d, the respective semiconductor layers are sequentially formed.

p型半導体層5aの形成前(つまり、第1光電変換層5の形成前)と、i型非晶質層5cの形成前には、成膜室101内の不純物の濃度を低減するために、成膜室101内を置換ガスにより置換するガス置換工程を実施する。成長室内101には、前工程で導入された不純物や基板搬入時に外部から混入する不純物が残留しており、この不純物が半導体層に取り込まれると半導体層の品質が悪化するので、予め成長室101内の不純物濃度を低減させておく。ガス置換工程は、p型半導体層7aの形成前(つまり、第2光電変換層7の形成前)と、i型非晶質層7cの形成前と、p型半導体層9aの形成前(つまり、第3光電変換層9の形成前)と、i型微結晶層9bの形成前にも行われる。なお、それぞれのガス置換工程は、同一条件で実施してもよく、互いに異なる条件で実施してもよい。   Before the p-type semiconductor layer 5a is formed (that is, before the first photoelectric conversion layer 5 is formed) and before the i-type amorphous layer 5c is formed, in order to reduce the concentration of impurities in the film formation chamber 101. Then, a gas replacement step of replacing the inside of the film forming chamber 101 with a replacement gas is performed. In the growth chamber 101, impurities introduced in the previous process and impurities mixed from the outside when the substrate is carried in remain, and if these impurities are taken into the semiconductor layer, the quality of the semiconductor layer deteriorates. The impurity concentration inside is reduced. In the gas replacement step, before the p-type semiconductor layer 7a is formed (that is, before the second photoelectric conversion layer 7 is formed), before the i-type amorphous layer 7c is formed, and before the p-type semiconductor layer 9a is formed (that is, , Before the formation of the third photoelectric conversion layer 9) and before the formation of the i-type microcrystalline layer 9b. In addition, each gas replacement process may be implemented on the same conditions, and may be implemented on mutually different conditions.

なお、マルチチャンバのプラズマCVD装置を使用する場合は、ガス置換工程を行う代わりに成膜室を変えることによって成膜室内の不純物濃度を低減させることができる。一般に、p型半導体層5aとバッファ層5bが第1成膜室で形成され、i型非晶質層5cが第2成膜室で形成され、n型半導体層5dが第3成膜室で形成される。また、p型半導体層7a、バッファ層7b及びp型半導体層9aは、第1成膜室で形成され、i型非晶質層7c及びi型微結晶層9bは、第2成膜室で形成され、n型半導体層7d及びn型半導体層9cは、第3成膜室で形成される。p型非晶質層とバッファ層は、別々の成膜室で形成してもよい。
以下、第1光電変換層5の形成工程について詳述する。
Note that when a multi-chamber plasma CVD apparatus is used, the impurity concentration in the deposition chamber can be reduced by changing the deposition chamber instead of performing the gas replacement step. In general, the p-type semiconductor layer 5a and the buffer layer 5b are formed in the first film formation chamber, the i-type amorphous layer 5c is formed in the second film formation chamber, and the n-type semiconductor layer 5d is formed in the third film formation chamber. It is formed. The p-type semiconductor layer 7a, the buffer layer 7b, and the p-type semiconductor layer 9a are formed in the first film formation chamber, and the i-type amorphous layer 7c and the i-type microcrystalline layer 9b are formed in the second film formation chamber. The n-type semiconductor layer 7d and the n-type semiconductor layer 9c are formed in the third film formation chamber. The p-type amorphous layer and the buffer layer may be formed in separate film formation chambers.
Hereinafter, the formation process of the 1st photoelectric converting layer 5 is explained in full detail.

3−3(1)ガス置換工程
成膜室101内に表面電極3を形成した基板2を設置し、その後、成膜室101を置換ガスで置換するガス置換工程を実施する。このガス置換工程は、半導体層が形成される基板を成膜室101に搬入したときに成膜室101外から混入する不純物の濃度を低減するために行われる。また、薄膜太陽電池モジュールを繰り返し製造する場合には、第1から第3光電変換層が繰り返し形成されるため、前に形成した第3光電変換層9のn型半導体層9cが成膜室101内の内壁及び電極等に付着しているため、その第3光電変換層9のn型半導体層9cから放出される不純物、特に第3光電変換層9のn型半導体層9cの導電型を決定する不純物の第1光電変換層5のp型半導体層5aへの混入が問題となる。そこで、p型半導体層5aを形成する前にガス置換工程を行って、p型半導体層5aへのn型不純物の混入量を低減する。
3-3 (1) Gas Replacement Step The substrate 2 on which the surface electrode 3 is formed is placed in the film formation chamber 101, and then the gas replacement step of replacing the film formation chamber 101 with a replacement gas is performed. This gas replacement step is performed in order to reduce the concentration of impurities mixed from outside the deposition chamber 101 when the substrate on which the semiconductor layer is formed is carried into the deposition chamber 101. Further, when the thin film solar cell module is repeatedly manufactured, the first to third photoelectric conversion layers are repeatedly formed. Therefore, the n-type semiconductor layer 9c of the third photoelectric conversion layer 9 formed previously is formed in the film formation chamber 101. Since it is attached to the inner wall and the electrode, the impurities emitted from the n-type semiconductor layer 9c of the third photoelectric conversion layer 9, particularly the conductivity type of the n-type semiconductor layer 9c of the third photoelectric conversion layer 9 are determined. The mixing of impurities into the p-type semiconductor layer 5a of the first photoelectric conversion layer 5 becomes a problem. Therefore, a gas replacement step is performed before forming the p-type semiconductor layer 5a to reduce the amount of n-type impurities mixed into the p-type semiconductor layer 5a.

これにより、第1光電変換層5のp型半導体層5aとして良質な半導体層を形成することができる。ここで、p型半導体層5aには、通常、p導電型不純物を1×1020cm-3程度含ませるので、混入したn導電型不純物濃度が二桁少ない1×1018cm-3程度以下であれば、良好な光電変換特性が得られる。 Thereby, a high-quality semiconductor layer can be formed as the p-type semiconductor layer 5 a of the first photoelectric conversion layer 5. Here, since the p-type semiconductor layer 5a usually contains about 1 × 10 20 cm −3 of p-conductivity type impurities, the concentration of mixed n-conductivity type impurities is about 2 × 10 18 cm −3 or less, which is two orders of magnitude less. If so, good photoelectric conversion characteristics can be obtained.

ガス置換工程は、例えば、成膜室101内に置換ガスとして例えば水素ガスを導入し(置換ガス導入工程)、成膜室101内の圧力が所定の圧力(例えば100Paから1000Pa程度)に達したときに水素ガスの導入を停止し、さらに、成膜室101内の圧力が所定の圧力(例えば1Paから10Pa程度)になるまで排気する(排気工程)一連のサイクルによって実施することができる。このサイクルは、複数回繰り返しても良い。   In the gas replacement step, for example, hydrogen gas is introduced as a replacement gas into the film formation chamber 101 (replacement gas introduction step), and the pressure in the film formation chamber 101 reaches a predetermined pressure (for example, about 100 Pa to 1000 Pa). Sometimes, introduction of hydrogen gas is stopped, and further, exhaustion (exhaust process) is performed until the pressure in the film forming chamber 101 reaches a predetermined pressure (for example, about 1 Pa to 10 Pa). This cycle may be repeated multiple times.

上記1サイクルに要する時間は数秒から数十秒程度とすることができる。具体的には、置換ガス導入工程を1〜5秒間かけて行ない、排気工程を30〜60秒間かけて行うことができる。このような短い時間で行っても、複数回繰り返すことにより、成膜室内の不純物濃度を低減することができる。よって本実施形態の薄膜太陽電池モジュールの製造方法は量産装置に適用した場合にも実用的である。   The time required for one cycle can be about several seconds to several tens of seconds. Specifically, the replacement gas introduction step can be performed for 1 to 5 seconds and the exhaust step can be performed for 30 to 60 seconds. Even in such a short time, the impurity concentration in the deposition chamber can be reduced by repeating a plurality of times. Therefore, the manufacturing method of the thin film solar cell module of this embodiment is practical even when applied to a mass production apparatus.

本実施形態においては、成膜室101の内部における置換ガス導入後圧力及び置換ガス排気後圧力をあらかじめ設定し、置換ガス導入工程においては成膜室101からの排気を停止し、成膜室101の内部の圧力が該置換ガス導入後圧力以上となったときに置換ガスの導入を停止して置換ガス導入工程を終了させ、排気工程においては置換ガスの導入を停止し、成膜室101の内部の圧力が該置換ガス排気後圧力以下となったときに排気を停止して排気工程を終了させることが好ましい。   In the present embodiment, the pressure after introducing the replacement gas and the pressure after exhausting the replacement gas in the film forming chamber 101 are set in advance, and the exhaust from the film forming chamber 101 is stopped in the replacement gas introducing step. When the internal pressure of the gas becomes equal to or higher than the pressure after the introduction of the replacement gas, the introduction of the replacement gas is stopped to end the replacement gas introduction process, and the introduction of the replacement gas is stopped in the exhaust process. When the internal pressure becomes equal to or lower than the pressure after exhausting the replacement gas, it is preferable to stop the exhaust and terminate the exhaust process.

サイクルの繰り返し回数を増加させることにより、また、置換ガス排気後圧力Mに対する置換ガス導入後圧力mの比率(M/m)を小さくすることにより、成膜室101内に存在する不純物の濃度をより低減することができる。   By increasing the number of repetitions of the cycle, and by reducing the ratio (M / m) of the pressure m after introducing the replacement gas to the pressure M after exhausting the replacement gas, the concentration of impurities present in the film forming chamber 101 is reduced. It can be further reduced.

また、本実施形態においては、置換ガスとして水素ガスを使用する場合を例に説明しているが、別の実施形態においては、置換ガスとして、シランガス等の、i型層の形成に用いられるガスのいずれかを使用しても良い。i型層の形成に用いられるガスは、p型、i型及びn型の半導体層の形成のいずれにも使用される。従って、置換ガスとしてi型層の形成に用いられるガスを用いる場合、このガスから半導体層中に不純物が混入することがなくなるため好ましい。   In this embodiment, the case where hydrogen gas is used as the replacement gas is described as an example. However, in another embodiment, a gas used for forming an i-type layer such as silane gas as the replacement gas. Either of these may be used. The gas used for forming the i-type layer is used for forming any of the p-type, i-type, and n-type semiconductor layers. Therefore, it is preferable to use a gas used for forming the i-type layer as a replacement gas because impurities are not mixed into the semiconductor layer from this gas.

また、別の実施形態においては、半導体層の膜質に影響を与えない不活性ガス等を置換ガスとして使用しても良い。特に、原子量の大きなガスは、成膜室101内を排気した際に成膜室101内に残り易く、置換ガスとして適している。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス等が挙げられる。   In another embodiment, an inert gas or the like that does not affect the film quality of the semiconductor layer may be used as a replacement gas. In particular, a gas having a large atomic weight tends to remain in the deposition chamber 101 when the deposition chamber 101 is exhausted, and is suitable as a replacement gas. Examples of the inert gas include argon gas, neon gas, xenon gas, and the like.

また、置換ガスは、i型層の形成に用いられるガスのいずれか1種以上と、1種以上の不活性ガスとの混合ガスであってもよい。   The replacement gas may be a mixed gas of any one or more gases used for forming the i-type layer and one or more inert gases.

3−3(2)p型半導体層形成工程
次に、p型半導体層5aを形成する。以下、p型半導体層5aの形成工程について説明する。
3-3 (2) Step of forming p-type semiconductor layer Next, the p-type semiconductor layer 5a is formed. Hereinafter, the formation process of the p-type semiconductor layer 5a will be described.

まず、成膜室101内を0.001Paまで排気し、基板温度を200℃以下に設定することができる。その後、p型半導体層5aを形成する。成膜室101内に混合ガスを導入し、排気系に設けられた圧力調整用バルブ117により成膜室101内の圧力を略一定に保つ。成膜室101内の圧力は、例えば200Pa以上3600Pa以下とする。成膜室101内に導入される混合ガスとしては、例えばシランガス、水素ガス及びジボランガスを含むガスを使用でき、さらに光吸収量を低減するために炭素原子を含むガス(例えばメタンガス)を含ませることができる。シランガスに対する水素ガスの流量は、5倍以上300倍以下とすることができ、p型非晶質層を形成する場合には5倍から30倍が好ましく、p型微結晶層を形成する場合には30倍から300倍程度が好ましい。   First, the film formation chamber 101 can be evacuated to 0.001 Pa, and the substrate temperature can be set to 200 ° C. or lower. Thereafter, the p-type semiconductor layer 5a is formed. A mixed gas is introduced into the film forming chamber 101, and the pressure in the film forming chamber 101 is kept substantially constant by a pressure adjusting valve 117 provided in the exhaust system. The pressure in the film formation chamber 101 is, for example, 200 Pa or more and 3600 Pa or less. As the mixed gas introduced into the film forming chamber 101, for example, a gas containing silane gas, hydrogen gas, and diborane gas can be used, and a gas containing carbon atoms (for example, methane gas) is included in order to reduce the amount of light absorption. Can do. The flow rate of the hydrogen gas with respect to the silane gas can be 5 to 300 times, preferably 5 to 30 times when forming the p-type amorphous layer, and when forming the p-type microcrystalline layer. Is preferably about 30 to 300 times.

成膜室101内の圧力が安定した後、カソード電極102に数kHz〜80MHzの交流電力を投入し、カソード電極102とアノード電極103との間にプラズマを発生させ、非晶質又は微結晶のp型半導体層5aを形成する。カソード電極102の単位面積あたりの電力密度は、p型非晶質層を形成する場合には0.01W/cm2以上0.3W/cm2以下とすることが好ましく、p型微結晶層を形成する場合には、0.02W/cm2以上0.5W/cm2以下とすることが好ましい。 After the pressure in the film formation chamber 101 is stabilized, AC power of several kHz to 80 MHz is input to the cathode electrode 102 to generate plasma between the cathode electrode 102 and the anode electrode 103, so that amorphous or microcrystalline A p-type semiconductor layer 5a is formed. The power density per unit area of cathode electrode 102 is preferably in a 0.01 W / cm 2 or more 0.3 W / cm 2 or less in the case of forming a p-type amorphous layer, a p-type microcrystalline layer when forming is preferable to be 0.02 W / cm 2 or more 0.5 W / cm 2 or less.

上記のようにして所望の厚さのp型半導体層5aを形成した後、交流電力の投入を停止し、成膜室101内を真空排気する。   After the p-type semiconductor layer 5a having a desired thickness is formed as described above, input of AC power is stopped and the film formation chamber 101 is evacuated.

p型半導体層5aの厚さは、i型非晶質層5cに十分な内部電界を与える点で、2nm以上が好ましく、5nm以上がより好ましい。また、p型半導体層5aの厚さは、非活性層の入射側の光吸収量を抑えることが必要である点で、50nm以下が好ましく、30nm以下がより好ましい。   The thickness of the p-type semiconductor layer 5a is preferably 2 nm or more, and more preferably 5 nm or more in that a sufficient internal electric field is applied to the i-type amorphous layer 5c. Further, the thickness of the p-type semiconductor layer 5a is preferably 50 nm or less, and more preferably 30 nm or less, from the viewpoint that it is necessary to suppress the amount of light absorption on the incident side of the inactive layer.

3−3(3)バッファ層形成工程
次に、バッファ層5bとしてi型非晶質層を形成する。まず、成膜室101内のバックグラウンド圧力を0.001Pa程度に真空排気する。基板温度は200℃以下に設定することができる。次に、成膜室101内に混合ガスを導入し、圧力調整用バルブ117により成膜室101内の圧力を略一定に保つ。成膜室101内の圧力は、例えば200Pa以上3000Pa以下とする。成膜室101内に導入される混合ガスとしては、例えばシランガス及び水素ガスを含むガスを使用することができ、さらに光吸収量を低減するために炭素原子を含むガス(例えばメタンガス)を含ませることができる。シランガスに対する水素ガスの流量は、数倍から数十倍程度が望ましい。
3-3 (3) Buffer Layer Formation Step Next, an i-type amorphous layer is formed as the buffer layer 5b. First, the background pressure in the film formation chamber 101 is evacuated to about 0.001 Pa. The substrate temperature can be set to 200 ° C. or lower. Next, a mixed gas is introduced into the film forming chamber 101, and the pressure in the film forming chamber 101 is kept substantially constant by the pressure adjusting valve 117. The pressure in the film formation chamber 101 is, for example, 200 Pa or more and 3000 Pa or less. As the mixed gas introduced into the film formation chamber 101, for example, a gas containing silane gas and hydrogen gas can be used, and a gas containing carbon atoms (for example, methane gas) is included to reduce the amount of light absorption. be able to. The flow rate of hydrogen gas relative to silane gas is preferably about several to several tens of times.

成膜室101内の圧力が安定した後、カソード電極102に数kHz〜80MHzの交流電力を投入し、カソード電極102とアノード電極103との間にプラズマを発生させ、バッファ層5bであるi型非晶質層を形成する。カソード電極102の単位面積あたりの電力密度は、0.01W/cm2以上0.3W/cm2以下とすることができる。 After the pressure in the film formation chamber 101 is stabilized, AC power of several kHz to 80 MHz is input to the cathode electrode 102 to generate plasma between the cathode electrode 102 and the anode electrode 103, and the i-type buffer layer 5b is formed. An amorphous layer is formed. The power density per unit area of cathode electrode 102 can be a 0.01 W / cm 2 or more 0.3 W / cm 2 or less.

上記のようにして、バッファ層5bとして所望の厚さのi型非晶質層を形成した後、交流電力の投入を停止し、成膜室101内を真空排気する。   As described above, after an i-type amorphous layer having a desired thickness is formed as the buffer layer 5b, the application of AC power is stopped and the film formation chamber 101 is evacuated.

バッファ層5bであるi型非晶質層を形成することにより、成膜室101内の雰囲気中のボロン原子濃度が低下し、次に形成されるi型非晶質層5cへのボロン原子の混入を低減することができる。   By forming the i-type amorphous layer, which is the buffer layer 5b, the boron atom concentration in the atmosphere in the film formation chamber 101 is lowered, and boron atoms in the i-type amorphous layer 5c to be formed next Mixing can be reduced.

バッファ層5bであるi型非晶質層の厚さは、p型半導体層5aからi型非晶質層5cへのボロン原子の拡散を抑えるために2nm以上が望ましい。一方、光吸収量を抑えi型非晶質層5cへ到達する光を増大させるためにはできる限り薄いことが望ましい。バッファ層5bの厚さは、通常50nm以下とされる。   The thickness of the i-type amorphous layer that is the buffer layer 5b is desirably 2 nm or more in order to suppress the diffusion of boron atoms from the p-type semiconductor layer 5a to the i-type amorphous layer 5c. On the other hand, in order to suppress the amount of light absorption and increase the light reaching the i-type amorphous layer 5c, it is desirable to be as thin as possible. The thickness of the buffer layer 5b is normally 50 nm or less.

3−3(4)ガス置換工程
次に、「3−3(1)ガス置換工程」と同様の方法により、ガス置換工程を行う。
3-3 (4) Gas Replacement Step Next, a gas replacement step is performed by the same method as in “3-3 (1) Gas replacement step”.

成膜室101内の内壁及び電極等には前工程で形成したp型半導体層5aが付着しているため、p型半導体層5aから放出される不純物、特にp型半導体層5aの導電型を決定する不純物のi型非晶質層5cへの混入が問題となるが、i型非晶質層5cを形成する前にガス置換工程を行うことによって、i型非晶質層5cへの上記不純物の混入量を低減することができる。これにより、i型非晶質層5cとして良質な半導体層を形成することができる。   Since the p-type semiconductor layer 5a formed in the previous step is attached to the inner wall and the electrode in the film formation chamber 101, impurities emitted from the p-type semiconductor layer 5a, in particular, the conductivity type of the p-type semiconductor layer 5a. Although mixing of impurities to be determined into the i-type amorphous layer 5c becomes a problem, by performing a gas replacement step before forming the i-type amorphous layer 5c, the i-type amorphous layer 5c is subjected to the above-described process. The amount of impurities mixed in can be reduced. Thereby, a good-quality semiconductor layer can be formed as the i-type amorphous layer 5c.

3−3(5)i型非晶質層形成工程
次に、i型非晶質層5cを形成する。まず、成膜室101内のバックグラウンド圧力を0.001Pa程度に真空排気する。基板温度を200℃以下に設定することができる。次に、成膜室101内に混合ガスを導入し、圧力調整用バルブ117により成膜室101内の圧力を略一定に保つ。成膜室101内の圧力は、例えば200Pa以上3000Pa以下とする。成膜室101内に導入される混合ガスとしては、例えばシランガス及び水素ガスを含むガスを使用することができる。シランガスに対する水素ガスの流量は、数倍から数十倍程度が好ましく、5倍以上30倍以下がさらに好ましく、良好な膜質のi型非晶質層5cを形成することができる。
3-3 (5) i-type Amorphous Layer Formation Step Next, the i-type amorphous layer 5c is formed. First, the background pressure in the film formation chamber 101 is evacuated to about 0.001 Pa. The substrate temperature can be set to 200 ° C. or lower. Next, a mixed gas is introduced into the film forming chamber 101, and the pressure in the film forming chamber 101 is kept substantially constant by the pressure adjusting valve 117. The pressure in the film formation chamber 101 is, for example, 200 Pa or more and 3000 Pa or less. As the mixed gas introduced into the film formation chamber 101, for example, a gas containing silane gas and hydrogen gas can be used. The flow rate of the hydrogen gas with respect to the silane gas is preferably several times to several tens of times, more preferably 5 times to 30 times, and the i-type amorphous layer 5c having good film quality can be formed.

成膜室101内の圧力が安定した後、カソード電極102に数kHz〜80MHzの交流電力を投入し、カソード電極102とアノード電極103との間にプラズマを発生させ、i型非晶質層5cを形成する。カソード電極102の単位面積あたりの電力密度は0.01W/cm2以上0.3W/cm2以下とすることができる。 After the pressure in the film formation chamber 101 is stabilized, AC power of several kHz to 80 MHz is supplied to the cathode electrode 102, plasma is generated between the cathode electrode 102 and the anode electrode 103, and the i-type amorphous layer 5c. Form. The power density per unit area of cathode electrode 102 can be 0.01 W / cm 2 or more 0.3 W / cm 2 or less.

上記のようにして所望の厚さのi型非晶質層5cを形成した後、交流電力の投入を停止し、成膜室101内を真空排気する。   After the i-type amorphous layer 5c having a desired thickness is formed as described above, the AC power supply is stopped and the film formation chamber 101 is evacuated.

i型非晶質層5cの厚さは、光吸収量、光劣化による光電変換特性の低下を考慮して、0.05μmから0.25μmの値に設定されることが好ましい。   The thickness of the i-type amorphous layer 5c is preferably set to a value of 0.05 μm to 0.25 μm in consideration of light absorption and a decrease in photoelectric conversion characteristics due to light deterioration.

3−3(6)n型半導体層形成工程
次に、n型半導体層5dを形成する。まず、成膜室101内のバックグラウンド圧力を0.001Pa程度に真空排気する。基板温度は200℃以下、例えば150℃に設定することができる。次に、成膜室101内に混合ガスを導入し、圧力調整用バルブ117により成膜室101内の圧力を略一定に保つ。成膜室101内の圧力は、例えば200Pa以上3600Pa以下とする。成膜室101内に導入される混合ガスとしては、シランガス、水素ガス及びホスフィンガスを含むガスを使用することができる。シランガスに対する水素ガスの流量は、5倍以上300倍以下とすることができ、n型非晶質層を形成する場合には5倍から30倍が好ましく、n型微結晶層を形成する場合には30倍から300倍程度が好ましい。
3-3 (6) Step of forming n-type semiconductor layer Next, the n-type semiconductor layer 5d is formed. First, the background pressure in the film formation chamber 101 is evacuated to about 0.001 Pa. The substrate temperature can be set to 200 ° C. or lower, for example, 150 ° C. Next, a mixed gas is introduced into the film forming chamber 101, and the pressure in the film forming chamber 101 is kept substantially constant by the pressure adjusting valve 117. The pressure in the film formation chamber 101 is, for example, 200 Pa or more and 3600 Pa or less. As a mixed gas introduced into the deposition chamber 101, a gas containing silane gas, hydrogen gas, and phosphine gas can be used. The flow rate of the hydrogen gas with respect to the silane gas can be 5 to 300 times, preferably 5 to 30 times when forming the n-type amorphous layer, and when forming the n-type microcrystalline layer. Is preferably about 30 to 300 times.

成膜室101内の圧力が安定した後、カソード電極102に数kHz〜80MHzの交流電力を投入し、カソード電極102とアノード電極103との間にプラズマを発生させ、非晶質又は微結晶のn型半導体層5dを形成する。カソード電極102の単位面積あたりの電力密度は、n型非晶質層を形成する場合には0.01W/cm2以上0.3W/cm2以下とすることが好ましく、n型微結晶層を形成する場合には、0.02W/cm2以上0.5W/cm2以下とすることが好ましい。 After the pressure in the film formation chamber 101 is stabilized, AC power of several kHz to 80 MHz is input to the cathode electrode 102 to generate plasma between the cathode electrode 102 and the anode electrode 103, so that amorphous or microcrystalline An n-type semiconductor layer 5d is formed. The power density per unit area of cathode electrode 102 is preferably in a 0.01 W / cm 2 or more 0.3 W / cm 2 or less in the case of forming the n-type amorphous layer, an n-type microcrystalline layer when forming is preferable to be 0.02 W / cm 2 or more 0.5 W / cm 2 or less.

n型半導体層5dの厚さは、i型非晶質層5cに十分な内部電界を与えるため2nm以上が好ましい。一方、非活性層であるn型半導体層5dの光吸収量を抑えるためにはできる限り薄いことが好ましく、通常50nm以下とされる。   The thickness of the n-type semiconductor layer 5d is preferably 2 nm or more in order to give a sufficient internal electric field to the i-type amorphous layer 5c. On the other hand, in order to suppress the light absorption amount of the n-type semiconductor layer 5d which is an inactive layer, it is preferably as thin as possible, and is usually 50 nm or less.

以上により、i型非晶質層5cを備える第1光電変換層5を形成することができる。   Thus, the first photoelectric conversion layer 5 including the i-type amorphous layer 5c can be formed.

3−4.第2光電変換層形成工程
次に、得られた基板上に第2光電変換層7を形成する。上記の通り、第2光電変換層7は、p型半導体層7a、バッファ層7b、i型非晶質層7c及びn型半導体層7dを有するので、各半導体層を順次形成する。
以下、第2光電変換層7の形成工程について詳述する。
3-4. Second photoelectric conversion layer formation step Next, the second photoelectric conversion layer 7 is formed on the obtained substrate. As described above, since the second photoelectric conversion layer 7 includes the p-type semiconductor layer 7a, the buffer layer 7b, the i-type amorphous layer 7c, and the n-type semiconductor layer 7d, the respective semiconductor layers are sequentially formed.
Hereinafter, the formation process of the 2nd photoelectric converting layer 7 is explained in full detail.

3−4(1)ガス置換工程
次に、「3−3(1)ガス置換工程」と同様の方法により、ガス置換工程を行う。このガス置換工程を実施することにより、n型半導体層5d形成時に成膜室101内の内壁及び電極等に付着したn型半導体層から放出される不純物、特にn型半導体層5dの導電型を決定する不純物のp型半導体層7aへの混入量を低減することができる。これにより、p型半導体層7aとして良質な半導体層を形成することができる。ここで、p型半導体層7aにはp導電型不純物を1×1020cm-3程度含ませているので、混入したn導電型不純物濃度が二桁少ない1×1018cm-3程度以下であれば、良好な光電変換特性が得られる。
3-4 (1) Gas Replacement Step Next, a gas replacement step is performed by the same method as in “3-3 (1) Gas replacement step”. By carrying out this gas replacement step, impurities released from the n-type semiconductor layer attached to the inner wall and electrodes in the film formation chamber 101 when the n-type semiconductor layer 5d is formed, particularly the conductivity type of the n-type semiconductor layer 5d, are reduced. It is possible to reduce the amount of impurities to be determined mixed into the p-type semiconductor layer 7a. Thereby, a high-quality semiconductor layer can be formed as the p-type semiconductor layer 7a. Here, since the p-type semiconductor layer 7a contains p-conductivity type impurities of about 1 × 10 20 cm −3 , the mixed n-conductivity type impurity concentration is less than about 1 × 10 18 cm −3 by two orders of magnitude. If so, good photoelectric conversion characteristics can be obtained.

3−4(2)p型半導体層形成工程
次に、p型半導体層7aを形成する。p型半導体層7aは、第1光電変換層5のp型半導体層5aと同様の方法により形成することができる。
3-4 (2) Step of forming p-type semiconductor layer Next, the p-type semiconductor layer 7a is formed. The p-type semiconductor layer 7a can be formed by the same method as the p-type semiconductor layer 5a of the first photoelectric conversion layer 5.

3−4(3)バッファ層形成工程
次に、第1光電変換層5のバッファ層5bと同様の方法により、バッファ層7bを形成する。
3-4 (3) Buffer Layer Formation Step Next, the buffer layer 7b is formed by the same method as the buffer layer 5b of the first photoelectric conversion layer 5.

3−4(4)ガス置換工程
次に、「3−3(1)ガス置換工程」と同様の方法により、ガス置換工程を行う。このガス置換工程は、第1光電変換層5のi型非晶質層5cを形成する前に行われるガス置換工程と同様の効果を得ることができる。
3-4 (4) Gas Replacement Step Next, a gas replacement step is performed by the same method as in “3-3 (1) Gas replacement step”. This gas replacement step can achieve the same effect as the gas replacement step performed before forming the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5.

3−4(5)i型非晶質層形成工程
次に、i型非晶質層7cを形成する。
3-4 (5) i-type Amorphous Layer Formation Step Next, the i-type amorphous layer 7c is formed.

i型非晶質層7cの厚みは、光吸収量、光劣化による光電変換特性の低下を考慮して、0.1μmから0.7μmの値に設定されることが好ましい。   The thickness of the i-type amorphous layer 7c is preferably set to a value of 0.1 μm to 0.7 μm in consideration of light absorption and a decrease in photoelectric conversion characteristics due to light deterioration.

また、第2光電変換層7のi型非晶質層7cの禁制帯幅は、第1光電変換層5のi型非晶質層5cの禁制帯幅よりも狭いことが望ましい。このような禁制帯幅とすることにより、第1光電変換層5で吸収できなかった波長帯の光を第2光電変換層7で吸収することができ、入射光を有効に利用することができるからである。   The forbidden band width of the i-type amorphous layer 7 c of the second photoelectric conversion layer 7 is desirably narrower than the forbidden band width of the i-type amorphous layer 5 c of the first photoelectric conversion layer 5. By setting such a forbidden band width, light in a wavelength band that could not be absorbed by the first photoelectric conversion layer 5 can be absorbed by the second photoelectric conversion layer 7, and incident light can be used effectively. Because.

i型非晶質層7cの禁制帯幅を狭くするために、膜形成時の基板温度を高く設定することができる。基板温度を高くすることにより膜中に含有される水素原子濃度を減らし、禁制帯幅の狭いi型非晶質層7cを形成することができる。すなわち、第2光電変換層7のi型非晶質層7c形成時の基板温度を、第1光電変換層5のi型非晶質層5c形成時の基板温度より高くすれば良い。これにより、第1光電変換層5のi型非晶質層5c中の水素原子濃度を、第2光電変換層7のi型非晶質層7c中の水素原子濃度よりも高くすることができ、第1光電変換層5のi型非晶質層5cの禁制帯幅が、第2光電変換層7のi型非晶質層7cの禁制帯幅より大きい積層型薄膜太陽電池モジュールを製造することができる。   In order to narrow the forbidden band width of the i-type amorphous layer 7c, the substrate temperature during film formation can be set high. By increasing the substrate temperature, the concentration of hydrogen atoms contained in the film can be reduced, and the i-type amorphous layer 7c having a narrow forbidden band can be formed. That is, the substrate temperature when the i-type amorphous layer 7 c of the second photoelectric conversion layer 7 is formed may be higher than the substrate temperature when the i-type amorphous layer 5 c of the first photoelectric conversion layer 5 is formed. Thereby, the hydrogen atom concentration in the i-type amorphous layer 5 c of the first photoelectric conversion layer 5 can be made higher than the hydrogen atom concentration in the i-type amorphous layer 7 c of the second photoelectric conversion layer 7. A laminated thin-film solar cell module is manufactured in which the forbidden band width of the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5 is larger than the forbidden band width of the i-type amorphous layer 7c of the second photoelectric conversion layer 7. be able to.

また、i型非晶質層7c形成時に成膜室101に導入される混合ガスの水素ガス/シランガス流量比を小さくすることにより、i型非晶質層7c中に含有される水素原子濃度を減らし、禁制帯幅の狭いi型非晶質層7cを形成することができる。すなわち、第2光電変換層7のi型非晶質層7c形成時の混合ガスの水素ガス/シランガス流量比を、第1光電変換層5のi型非晶質層5c形成時より小さくすれば良い。これにより、第1光電変換層5のi型非晶質層5c中の水素原子濃度を、第2光電変換層7のi型非晶質層7c中の水素原子濃度よりも高くすることができ、第1光電変換層5のi型非晶質層5cの禁制帯幅が、第2光電変換層7のi型非晶質層7cの禁制帯幅より大きい積層型薄膜太陽電池モジュールを製造することができる。   Further, by reducing the hydrogen gas / silane gas flow ratio of the mixed gas introduced into the film formation chamber 101 when forming the i-type amorphous layer 7c, the concentration of hydrogen atoms contained in the i-type amorphous layer 7c is reduced. Thus, the i-type amorphous layer 7c having a narrow forbidden band width can be formed. That is, if the hydrogen gas / silane gas flow rate ratio of the mixed gas at the time of forming the i-type amorphous layer 7 c of the second photoelectric conversion layer 7 is made smaller than that at the time of forming the i-type amorphous layer 5 c of the first photoelectric conversion layer 5. good. Thereby, the hydrogen atom concentration in the i-type amorphous layer 5 c of the first photoelectric conversion layer 5 can be made higher than the hydrogen atom concentration in the i-type amorphous layer 7 c of the second photoelectric conversion layer 7. A laminated thin-film solar cell module is manufactured in which the forbidden band width of the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5 is larger than the forbidden band width of the i-type amorphous layer 7c of the second photoelectric conversion layer 7. be able to.

さらに、i型非晶質層を連続放電プラズマにより形成する場合と、パルス放電プラズマにより形成する場合で、i型非晶質層の禁制帯幅を調整することも可能である。i型非晶質層を連続放電プラズマにより形成するとパルス放電プラズマにより形成した場合より、成膜されるi型非晶質層中に含まれる水素原子濃度を多くすることができる。   Further, the forbidden band width of the i-type amorphous layer can be adjusted depending on whether the i-type amorphous layer is formed by continuous discharge plasma or pulse discharge plasma. When the i-type amorphous layer is formed by continuous discharge plasma, the concentration of hydrogen atoms contained in the formed i-type amorphous layer can be increased as compared with the case where the i-type amorphous layer is formed by pulse discharge plasma.

従って、第1光電変換層5のi型非晶質層5cを連続放電プラズマにより形成し、第2光電変換層7のi型非晶質層7cをパルス放電プラズマにより形成できるように、プラズマ発生用の供給電力を切換えることにより、第1光電変換層5のi型非晶質層5cの禁制帯幅が、第2光電変換層7のi型非晶質層7cの禁制帯幅より大きい積層型薄膜太陽電池モジュールを製造することができる。   Therefore, plasma generation is performed so that the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5 can be formed by continuous discharge plasma and the i-type amorphous layer 7c of the second photoelectric conversion layer 7 can be formed by pulse discharge plasma. The forbidden band width of the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5 is larger than the forbidden band width of the i-type amorphous layer 7c of the second photoelectric conversion layer 7 by switching the power supply for use. Type thin film solar cell module can be manufactured.

上記第1光電変換層5のi型非晶質層5c及び第2光電変換層7のi型非晶質層7c形成時の基板温度の設定、水素ガス/シランガス流量比の設定及び連続放電/パルス放電の切換は、それぞれ別々に設定しても良いし、各設定を併用しても良い。特に、第1光電変換層5のi型非晶質層5c及び第2光電変換層7のi型非晶質層7c形成時の基板温度が同一である場合、水素ガス/シランガス流量比の設定及び連続放電/パルス放電の切換を併用すると、i型非晶質層中に含有される水素原子濃度を大きく変化させることができ望ましい。   Setting of substrate temperature, setting of hydrogen gas / silane gas flow rate ratio and continuous discharge / when forming i-type amorphous layer 5c of first photoelectric conversion layer 5 and i-type amorphous layer 7c of second photoelectric conversion layer 7 The switching of the pulse discharge may be set separately, or each setting may be used in combination. In particular, when the substrate temperature at the time of forming the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5 and the i-type amorphous layer 7c of the second photoelectric conversion layer 7 is the same, the hydrogen gas / silane gas flow ratio is set. In addition, the combined use of switching between continuous discharge and pulse discharge is desirable because it can greatly change the concentration of hydrogen atoms contained in the i-type amorphous layer.

3−4(6)n型半導体層形成工程
次に、n型半導体層7dを形成する。n型半導体層7dは、第1光電変換層5のn型半導体層5dと同様の方法により形成することができる。
3-4 (6) Step of forming n-type semiconductor layer Next, the n-type semiconductor layer 7d is formed. The n-type semiconductor layer 7d can be formed by the same method as the n-type semiconductor layer 5d of the first photoelectric conversion layer 5.

3−5.第3光電変換層形成工程
次に、得られた基板上に第3光電変換層9を形成する。上記の通り、第3光電変換層9は、p型半導体層9a、i型微結晶層9b及びn型半導体層9cを有するので、各半導体層を順次形成する。
以下、第3光電変換層9の形成工程について詳述する。
3-5. Third photoelectric conversion layer forming step Next, the third photoelectric conversion layer 9 is formed on the obtained substrate. As described above, since the third photoelectric conversion layer 9 includes the p-type semiconductor layer 9a, the i-type microcrystalline layer 9b, and the n-type semiconductor layer 9c, the respective semiconductor layers are sequentially formed.
Hereinafter, the formation process of the 3rd photoelectric converting layer 9 is explained in full detail.

3−5(1)ガス置換工程
まず、「3−3(1)ガス置換工程」と同様の方法により、ガス置換工程を行う。このガス置換工程は、第2光電変換層7形成前に行われるガス置換工程と同様の効果を有する。
3-5 (1) Gas Replacement Step First, a gas replacement step is performed by the same method as in “3-3 (1) Gas replacement step”. This gas replacement step has the same effect as the gas replacement step performed before the formation of the second photoelectric conversion layer 7.

3−5(2)p型半導体層形成工程
次に、p型半導体層9aを形成する。p型半導体層9aは、第1光電変換層5のp型半導体層5aと同様の方法により形成することができる。
3-5 (2) Step of forming p-type semiconductor layer Next, the p-type semiconductor layer 9a is formed. The p-type semiconductor layer 9a can be formed by the same method as the p-type semiconductor layer 5a of the first photoelectric conversion layer 5.

3−5(3)ガス置換工程
次に、「3−3(1)ガス置換工程」と同様の方法により、ガス置換工程を行う。このガス置換工程は、第1光電変換層5のi型非晶質層5c及び第2光電変換層7のi型非晶質層7cを形成する前に行われるガス置換工程と同様の効果を有する。
3-5 (3) Gas Replacement Step Next, a gas replacement step is performed in the same manner as in “3-3 (1) Gas replacement step”. This gas replacement step has the same effect as the gas replacement step performed before forming the i-type amorphous layer 5c of the first photoelectric conversion layer 5 and the i-type amorphous layer 7c of the second photoelectric conversion layer 7. Have.

3−5(4)i型微結晶層形成工程
次に、i型微結晶層9aを形成する。i型微結晶層9bは、例えば以下の形成条件において形成することができる。基板温度は200℃以下とすることが望ましい。形成時の成膜室101内の圧力は、240Pa以上3600Pa以下であることが望ましい。また、カソード電極102の単位面積あたりの電力密度は0.02W/cm2以上0.5W/cm2以下とすることが望ましい。
3-5 (4) Step of forming i-type microcrystalline layer Next, the i-type microcrystalline layer 9a is formed. The i-type microcrystalline layer 9b can be formed, for example, under the following formation conditions. The substrate temperature is desirably 200 ° C. or lower. The pressure in the film formation chamber 101 at the time of formation is preferably 240 Pa or more and 3600 Pa or less. The power density per unit area of cathode electrode 102 is desirably set at 0.02 W / cm 2 or more 0.5 W / cm 2 or less.

成膜室101内に導入される混合ガスとしては、例えば、シランガス、水素ガスを含むガスを使用できる。シランガスに対する水素ガスの流量は、30倍から数百倍程度が望ましく、30倍から300倍程度がさらに望ましい。   As the mixed gas introduced into the film forming chamber 101, for example, a gas containing silane gas and hydrogen gas can be used. The flow rate of the hydrogen gas relative to the silane gas is preferably about 30 to several hundred times, and more preferably about 30 to 300 times.

i型微結晶層9bの厚さは、十分な光吸収量を確保するため0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。一方、i型微結晶層9bの厚さは、良好な生産性を確保する点で20μm以下が好ましく15μm以下がより好ましい。   The thickness of the i-type microcrystalline layer 9b is preferably 0.5 μm or more and more preferably 1 μm or more in order to ensure a sufficient amount of light absorption. On the other hand, the thickness of the i-type microcrystalline layer 9b is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, from the viewpoint of ensuring good productivity.

このようにして、ラマン分光法により測定される、480nm-1におけるピークに対する520nm-1におけるピークのピーク強度比I520/I480が3以上10以下である良好な結晶化率を有するi型微結晶層9bを形成できる。 Thus, the i-type microcrystalline layer having a good crystallization ratio in which the peak intensity ratio I520 / I480 of the peak at 520 nm −1 with respect to the peak at 480 nm −1 measured by Raman spectroscopy is 3 or more and 10 or less 9b can be formed.

3−5(5)n型半導体層形成工程
次に、n型半導体層9cを形成する。n型半導体層9cは、第1光電変換層5のn型半導体層5dと同様の方法により形成することができる。
3-5 (5) Step of forming n-type semiconductor layer Next, the n-type semiconductor layer 9c is formed. The n-type semiconductor layer 9c can be formed by the same method as the n-type semiconductor layer 5d of the first photoelectric conversion layer 5.

3−6.光電変換層分割ライン形成工程
次に、図1のX方向に延び且つ表面電極分割ライン13からずれた位置に光電変換層分割ライン15を第1〜第3光電変換層5,7,9に形成することによって第1〜第3光電変換層5,7,9を複数の帯状パターンに分割する。光電変換層分割ライン15は、例えばYAGレーザーの第二高調波を用いて第1〜第3光電変換層5,7,9をスクライブすることによって形成することができる。
3-6. Photoelectric Conversion Layer Dividing Line Formation Step Next, photoelectric conversion layer dividing lines 15 are formed on the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, 9 at positions that extend in the X direction of FIG. By doing so, the 1st-3rd photoelectric converting layers 5, 7, and 9 are divided | segmented into a some strip | belt-shaped pattern. The photoelectric conversion layer dividing line 15 can be formed, for example, by scribing the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, and 9 using the second harmonic of a YAG laser.

コンタクトライン17は、光電変換層分割ライン15内に導電体(例:裏面電極の材料)が充填されて形成されるので、光電変換層分割ライン15の幅が、コンタクトライン17の幅に一致する。   Since the contact line 17 is formed by filling the photoelectric conversion layer dividing line 15 with a conductor (for example, a material for the back electrode), the width of the photoelectric conversion layer dividing line 15 matches the width of the contact line 17. .

3−7.裏面電極形成工程
次に、第3光電変換層9上に裏面電極11を形成する。裏面電極11は、第3光電変換層9側から順に透明導電膜と金属膜と有しているので、これらを順次形成する。
3-7. Back Electrode Formation Step Next, the back electrode 11 is formed on the third photoelectric conversion layer 9. Since the back electrode 11 has a transparent conductive film and a metal film in order from the third photoelectric conversion layer 9 side, these are formed sequentially.

透明導電膜は、SnO2、ITO、ZnOなどからなる。金属膜は、銀、アルミニウム等の金属からなる。透明導電膜と金属膜は、CVD、スパッタ、蒸着等の方法により形成される。透明導電膜は、省略することもできる。 The transparent conductive film is made of SnO 2 , ITO, ZnO or the like. The metal film is made of a metal such as silver or aluminum. The transparent conductive film and the metal film are formed by a method such as CVD, sputtering, or vapor deposition. The transparent conductive film can be omitted.

裏面電極11を形成する際に、裏面電極11の材料が光電変換層分割ライン15内に入り込んでコンタクトライン17が形成される。   When the back electrode 11 is formed, the material of the back electrode 11 enters the photoelectric conversion layer dividing line 15 to form the contact line 17.

3−8.裏面電極分割ライン形成工程
次に、図1のX方向に延びる裏面電極分割ライン29を裏面電極11及び第1〜第3光電変換層5,7,9に形成することによって裏面電極11及び第1〜第3光電変換層5,7,9を複数の帯状パターンに分割する。裏面電極分割ライン29は、3本のライン13,15,29が表面電極分割ライン13、光電変換層分割ライン15及び裏面電極分割ライン29の順で並ぶように形成する。
3-8. Back Electrode Split Line Formation Step Next, the back electrode 11 and the first back electrode 11 are formed by forming the back electrode split line 29 extending in the X direction in FIG. 1 on the back electrode 11 and the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, 9. The third photoelectric conversion layers 5, 7, 9 are divided into a plurality of strip patterns. The back electrode dividing line 29 is formed so that the three lines 13, 15, 29 are arranged in the order of the front electrode dividing line 13, the photoelectric conversion layer dividing line 15, and the back electrode dividing line 29.

裏面電極分割ライン29は、例えばYAGレーザーの第二高調波を用いて裏面電極11及び第1〜第3光電変換層5,7,9をスクライブすることによって形成することができる。   The back electrode division line 29 can be formed by scribing the back electrode 11 and the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, 9 using, for example, the second harmonic of a YAG laser.

ここまでの工程によって、互いに直列接続された複数のセル27を有する帯状のセルストリング21が得られる。   Through the steps so far, a band-shaped cell string 21 having a plurality of cells 27 connected in series to each other is obtained.

3−9.並列分割ライン形成工程
次に、図1のY方向に(基板2の短辺方向に、セルストリング21中の複数のセル27が並ぶ方向に)延びる並列分割ライン25を帯状のセルストリング21に形成することによって帯状のセルストリング21を複数のセルストリング21に分割する。
3-9. Next, a parallel dividing line 25 extending in the Y direction of FIG. 1 (in the short side direction of the substrate 2 in the direction in which a plurality of cells 27 in the cell string 21 are arranged) is formed in the band-shaped cell string 21. By doing so, the band-shaped cell string 21 is divided into a plurality of cell strings 21.

並列分割ライン25は、例えばYAGレーザーの第二高調波を用いて裏面電極11及び第1〜第3光電変換層5,7,9をスクライブし、さらにYAGレーザーの基本波を用いて表面電極3をスクライブすることによって形成することができる。   The parallel dividing line 25 scribes the back electrode 11 and the first to third photoelectric conversion layers 5, 7, 9 using, for example, the second harmonic of a YAG laser, and further uses the fundamental wave of the YAG laser to surface electrode 3. Can be formed by scribing.

3−10.共通電極形成工程
次に、複数のセルストリング21が互いに並列接続されるように共通電極23を取り付け、本実施形態の薄膜太陽電池モジュール1の作製を完了する。
3-10. Next, the common electrode 23 is attached so that the plurality of cell strings 21 are connected in parallel to each other, thereby completing the production of the thin-film solar cell module 1 of the present embodiment.

4.セルホットスポット耐性試験
以下の方法でセルホットスポット耐性試験を行った。
まず、図1、図2、図3(a),(b)を用いて説明した上記実施形態の薄膜太陽電池モジュールと同様の構成を有するサンプル(但し、並列分割ライン25及び共通電極23は無し)を表1の材料で数多く作成した。各サンプルの直列段数は、30段とした。
4). Cell Hot Spot Resistance Test A cell hot spot resistance test was performed by the following method.
First, a sample having the same configuration as the thin film solar cell module of the above-described embodiment described with reference to FIGS. 1, 2, 3A, and 3B (however, there is no parallel dividing line 25 and common electrode 23) ) Were made of the materials shown in Table 1. The number of serial stages of each sample was 30.

Figure 0004797083
Figure 0004797083

作製さいた各サンプルについてRB電流(逆方向に5Vから8Vの電圧をかけた時の電流である。印加する電圧は、RB電流が表2の値になるように適宜変化させた。)の測定及びI−V測定を行った。   Measurement of the RB current (current when a voltage of 5V to 8V is applied in the reverse direction. The applied voltage was changed as appropriate so that the RB current becomes the value shown in Table 2) for each of the prepared samples. And IV measurements were made.

次に、上記サンプルの中から、RB電流が互いに異なるサンプルを抽出した。抽出したサンプルを並列分割することにより、評価対象のセルストリング21の出力を5〜50Wにした。   Next, samples having different RB currents were extracted from the samples. By dividing the extracted sample in parallel, the output of the cell string 21 to be evaluated was set to 5 to 50W.

次に、セルストリング21中の面積が最小のセル27について、ホットスポット耐性試験を行い、剥離面積5%未満を合格ラインとして、合否判定した。ホットスポット耐性試験は、IEC61646 1stEDITIONに準拠した方法で行った。IEC61646 1stEDITIONの合格ラインは10%であるが、外観を良くするという観点で合格ラインを厳しくした。
剥離面積は、基板2側からサンプル表面を撮影し、得られた画像のコントラストを大きくして白黒の画像を得て、この画像中の白部分の面積の割合を算出した。膜剥離が起こった部分は、通常、輝度が大きくなるので、上記方法で得られた白部分の面積の割合は、膜剥離が起こった部分の面積(剥離面積)の割合に対応する。
Next, a hot spot resistance test was performed on the cell 27 having the smallest area in the cell string 21, and a pass / fail judgment was made with a peeled area of less than 5% as an acceptable line. The hot spot resistance test was performed by a method based on IEC61646 1stEDITION. The passing line of IEC61646 1stEDITION is 10%, but the passing line was tightened from the viewpoint of improving the appearance.
The peeled area was obtained by photographing the sample surface from the substrate 2 side, increasing the contrast of the obtained image to obtain a black and white image, and calculating the ratio of the area of the white portion in this image. Since the brightness of the portion where film peeling has occurred is usually high, the ratio of the area of the white portion obtained by the above method corresponds to the ratio of the area (peeling area) of the portion where film peeling has occurred.

得られた結果を表2に示す。表2は、セルストリング21の出力又はRB電流が互いに異なる54種類のサンプルについて剥離面積の測定を行った結果である。   The obtained results are shown in Table 2. Table 2 shows the results of measurement of the peeled area for 54 types of samples having different output or RB current of the cell string 21.

Figure 0004797083
Figure 0004797083

表2を参照すると、セルストリング21の出力が同じであっても、RB電流が非常に小さいもの(0.019mA/cm2)及び非常に大きいもの(6.44mA/cm2)のどちらの場合でも膜剥離が起こりにくく、RB電流が中程度の大きさのもの(0.31〜2.06mA/cm2)の場合に膜剥離が起こりやすいことが分かった。 Referring to Table 2, even if the output of the cell string 21 is the same, the film is used in both cases where the RB current is very small (0.019 mA / cm 2 ) and very large (6.44 mA / cm 2 ). It was found that peeling did not occur easily, and film peeling was likely to occur when the RB current was moderate (0.31 to 2.06 mA / cm 2 ).

また、セルストリングの出力が12W以下である場合には、RB電流の値によらず、剥離面積を5%以下に抑えることができることが分かった。   Further, it was found that when the output of the cell string is 12 W or less, the peeled area can be suppressed to 5% or less regardless of the value of the RB current.

5.逆方向過電流耐性試験
次に、以下の方法で逆方向過電流耐性試験を行った。
まず、図1、図2、図3(a),(b)を用いて説明した上記実施形態の薄膜太陽電池モジュールと同様の構成を有するサンプルを表1の材料で作製した。各サンプルの直列段数は、30段とした。
次に、作製したサンプルに過電流を逆方向(ここでいう逆方向は太陽電池が光を受けて電流が流れる方向とは逆という意味であり、光が照射されていない時の太陽電池をダイオードとみた場合は順方向である。)に流したときにコンタクトライン17が損傷したかどうか調べることによって逆方向過電流耐性試験を行った。
5. Reverse Overcurrent Resistance Test Next, a reverse overcurrent resistance test was performed by the following method.
First, a sample having the same configuration as that of the thin film solar cell module of the above-described embodiment described with reference to FIGS. 1, 2, 3 (a) and 3 (b) was manufactured using the materials shown in Table 1. The number of serial stages of each sample was 30.
Next, overcurrent is applied to the prepared sample in the reverse direction (the reverse direction here means that the direction in which the solar cell receives light and the current flows reversely), and the solar cell when light is not irradiated is a diode. The reverse overcurrent resistance test was conducted by examining whether or not the contact line 17 was damaged when flowing in the forward direction.

ここで流す電流値はIEC61730の規定に準ずると、耐過電流仕様値の1.35倍を流す必要がある。今回は、70Vで5.5A流した。   The current value to flow here must flow 1.35 times the overcurrent resistance specification value in accordance with the IEC61730 standard. This time, 5.5A was applied at 70V.

ここで、1セルモジュールに対して上記条件で電流を流すと、各並列セルストリングに対して均等に分割された電流が流れると考えがちだが、実際は、ストリング毎に抵抗値が異なるため、特定のセルストリングに集中して電流が流れることがある。この状態をワーストケースと想定し、セルストリング1つに70V×5.5A=385Wが印加されたときに問題が無いようにしなければならない。そこで、1本のセルストリング21に70V×5.5A=385Wの電力を印加して試験を行った。   Here, when current is applied to one cell module under the above conditions, it is easy to think that evenly divided current flows to each parallel cell string. A current may flow concentrated on the cell string. This state is assumed to be the worst case, and it should be ensured that there is no problem when 70V × 5.5A = 385W is applied to one cell string. Therefore, a test was performed by applying a power of 70 V × 5.5 A = 385 W to one cell string 21.

試験は、コンタクトライン17の長さL又は幅Wが互いに異なる20種類のサンプルを作製して行った。コンタクトライン17が損傷したかどうかは、目視で判定した。コンタクトライン21に沿って半楕円状に裏面電極11の変色または剥離が生じた場合に、コンタクトライン17が損傷したと判断した。得られた結果を表3に示す。   The test was performed by preparing 20 types of samples having different lengths L or widths W of the contact lines 17. Whether or not the contact line 17 was damaged was visually determined. When discoloration or peeling of the back electrode 11 occurred in a semi-elliptical shape along the contact line 21, it was determined that the contact line 17 was damaged. The obtained results are shown in Table 3.

Figure 0004797083
Figure 0004797083

表3によると、コンタクトライン17の幅Wが20μm及び40μmである場合には、それぞれ、コンタクトライン17の長さLを18cm以上及び9cm以上にすることによってコンタクトライン17の損傷を防ぐことができることが分かった。言い換えると、コンタクトライン17の面積Scを20μm×18cm又は40μm×9cm=0.036cm2以上にすればいいことが分かった。 According to Table 3, when the width W of the contact line 17 is 20 μm and 40 μm, damage to the contact line 17 can be prevented by setting the length L of the contact line 17 to 18 cm or more and 9 cm or more, respectively. I understood. In other words, it was found that the area Sc of the contact line 17 should be 20 μm × 18 cm or 40 μm × 9 cm = 0.036 cm 2 or more.

さらに、セルストリング21に印加した電力が385Wであることから、(セルストリング21に印加した電力)/(コンタクトライン17の面積Sc)≒10.7kW/cm2となり、コンタクトライン21に印加される電力密度が10.7kW/cm2以下である場合に、コンタクトライン17の損傷を防ぐことができることが分かった。 Furthermore, since the power applied to the cell string 21 is 385 W, (power applied to the cell string 21) / (area Sc of the contact line 17) ≈10.7 kW / cm 2 and applied to the contact line 21. It has been found that the contact line 17 can be prevented from being damaged when the power density is 10.7 kW / cm 2 or less.

1:薄膜太陽電池モジュール 1a:セルモジュール 2:基板 3:表面電極 5:第1光電変換層 7:第2光電変換層 9:第3光電変換層 11:裏面電極
5a:p型半導体層 5b:バッファ層 5c:i型非晶質層 5d:n型半導体層
7a:p型半導体層 7b:バッファ層 7c:i型非晶質層 7d:n型半導体層
9a:p型半導体層 9b:i型微結晶層 9d:n型半導体層
13:表面電極分割ライン 15:光電変換層分割ライン 17:コンタクトライン 21:セルストリング 23:共通電極 25:並列分割ライン 27:セル 29:裏面電極分割ライン 31:ブロッキングダイオード 33:光電変換ユニット
101:成膜室 102:カソード電極 103:アノード電極 105:インピーダンス整合回路 106a:電力導入線 106b:電力導入線 107:基板 108:電力供給部 110:ガス導入部 116:ガス排気部 117:圧力調整用バルブ 118:ガス 119:ガス排気口
1: Thin-film solar cell module 1a: Cell module 2: Substrate 3: Front electrode 5: First photoelectric conversion layer 7: Second photoelectric conversion layer 9: Third photoelectric conversion layer 11: Back electrode 5a: p-type semiconductor layer 5b: Buffer layer 5c: i-type amorphous layer 5d: n-type semiconductor layer 7a: p-type semiconductor layer 7b: buffer layer 7c: i-type amorphous layer 7d: n-type semiconductor layer 9a: p-type semiconductor layer 9b: i-type Microcrystalline layer 9d: n-type semiconductor layer 13: surface electrode dividing line 15: photoelectric conversion layer dividing line 17: contact line 21: cell string 23: common electrode 25: parallel dividing line 27: cell 29: back electrode dividing line 31: Blocking diode 33: photoelectric conversion unit 101: film forming chamber 102: cathode electrode 103: anode electrode 105: impedance matching circuit 106a: power introduction line 10 b: power introduction line 107: substrate 108: power supply unit 110: gas introducing portion 116: gas exhausting portion 117: pressure regulating valve 118: gas 119: gas exhaust port

Claims (3)

複数のセルストリングを備えるセルモジュールを備え、前記セルストリングは、コンタクトラインを通じて互いに直列接続された複数のセルを備え、前記セルは、表面電極、複数の光電変換層及び裏面電極をこの順に重ねて備え、前記コンタクトラインは、隣接する2つの前記セルのうちの一方の表面電極と他方の裏面電極とを電気的に接続し、前記セルストリングは、各セルストリングで発生した電流が互いに流入可能なように電気的に接続され、
複数の光電変換層のうち少なくとも1つは、i型微結晶層を有し、
光源:キセノンランプ、放射照度:100mW/cm2、AM:1.5、温度:25℃という条件下における、前記セルモジュールの出力をP(W)、前記セルストリングの出力をPs(W)、前記コンタクトラインの面積をSc(cm2)としたときに、(P−Ps)/Scが1以上10.7(kW/cm2)以下であり、Psが12Wより大きく30W以下であり、Pが90W以上160W以下であることを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
A cell module including a plurality of cell strings, wherein the cell string includes a plurality of cells connected in series with each other through a contact line, and the cell includes a surface electrode, a plurality of photoelectric conversion layers, and a back electrode stacked in this order. The contact line electrically connects one surface electrode and the other back surface electrode of the two adjacent cells, and the cell strings can flow currents generated in the cell strings into each other. Electrically connected as
At least one of the plurality of photoelectric conversion layers has an i-type microcrystalline layer,
Light source: xenon lamp, irradiance: 100 mW / cm 2 , AM: 1.5, temperature: 25 ° C. The output of the cell module is P (W), the output of the cell string is Ps (W), When the area of the contact line is Sc (cm 2 ), (P-Ps) / Sc is 1 or more and 10.7 (kW / cm 2 ) or less, Ps is greater than 12 W and 30 W or less, and P The thin film solar cell module is characterized in that is 90 W or more and 160 W or less.
前記コンタクトラインは、幅が40μm以上200μm以下である請求項1に記載の薄膜太陽電池モジュール。   The thin film solar cell module according to claim 1, wherein the contact line has a width of 40 μm to 200 μm. 前記表面電極は、SnO2を含む材料からなる透明導電膜からなり、
前記裏面電極は、透明導電膜と金属膜の積層構造を有する請求項1又は2に記載の薄膜太陽電池モジュール。
The surface electrode is made of a transparent conductive film made of a material containing SnO 2 ,
The thin film solar cell module according to claim 1, wherein the back electrode has a laminated structure of a transparent conductive film and a metal film.
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